JPH03220734A - 気相エピタキシャル結晶成長装置 - Google Patents

気相エピタキシャル結晶成長装置

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JPH03220734A
JPH03220734A JP1698490A JP1698490A JPH03220734A JP H03220734 A JPH03220734 A JP H03220734A JP 1698490 A JP1698490 A JP 1698490A JP 1698490 A JP1698490 A JP 1698490A JP H03220734 A JPH03220734 A JP H03220734A
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JP
Japan
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substrate
crystal
light
epitaxial crystal
epitaxial
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Pending
Application number
JP1698490A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Kawachi
哲也 河内
Kosaku Yamamoto
山本 功作
Tetsuo Saito
哲男 齋藤
Tamotsu Yamamoto
保 山本
Satoshi Murakami
聡 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 気相エヒ:タキシャル結晶成長装置に関し、エピタキシ
ャル結晶成長中に基板上のエピタキシャル結晶の組成、
および厚さが検知でき、該検知情報で所定の組成、およ
び厚さのエピタキシャル結晶が得られる装置を目的とし
、 反応容器内の基板設置台上に設置されたエピタキシャル
成長用基板と、 前記エピタキシャル成長用基板に光を照射する光照射手
段と、 該基板上に前記光照射手段と対向して設置され、前記基
板上に形成されたエピタキシャル結晶を透過した光を検
知する光検知手段と、 前記基板上に設置され、前記光検知手段で囲まれた基板
領域内に配置され、前記エピタキシャル結晶を構成する
元素を含むガスを基板上に照射するガス導入管からなり
、 前記光検知手段の情報により、前記ガス導入管に連なる
バルブの開放量を制御して、所定組成および所定厚さの
エピタキシャル結晶を成長するようにして構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は気相エピタキシャル結晶の成長装置に関する。
赤外線検知素子のような光電変換素子には、エネルギー
ハンドギャップの狭い水銀・カドミウム・テルル(II
g+−x CdXTe)結晶が素子形成祠料として用い
られている。
このようなHg1−x Cdx Te結晶を形成するに
は、カドミウムテルル(CdTe)基板を設置した基板
設置台を反応容器内に収容し、該容器内に水銀(Ilg
)を担持した水素ガス、ジメチルカドミウム(Ccl 
(Ctls)z )を担持した水素ガス、ジイソプロピ
ルテルル(Te(C3H7)3〕を担持した水素ガスを
導入し、前記基板設置台を加熱することで加熱した基板
との間で化学反応を生しさせて基板上にIlg、−XC
d。
Teノエヒタキシャル結晶を形成している。
ところで上記したエピタキシャル成長装置にh今いて、
成長途中のエピタキシャル結晶の組成、および厚さを検
知し、この検知情報を基にして所定の組成、および厚さ
のエピタキシャル結晶を形成するような装置が望まれる
〔従来の技術〕
従来、このような成長途中の結晶を検知する装置として
特開昭59−74636号に於いて膜厚測定装置として
提案されている。
この装置はプラズマCVD法により成長さ一拷た膜厚を
測定する装置で第7図に図示するように、反応槽1内に
は、高周波電源により高周波電圧が印加される一対の対
向電極2および3が設けられ、この両方の電極間には基
板4と5が配置されている。但し基板4はCVD膜を形
成すべき基板で、基板5は膜厚測定用の検査基板である
そしてガス導入管6より所定のCVD膜形成用ガスを導
入し、該基板を加熱して基板の上部の透明窓7からの赤
外線ランプ8からの赤外線9を導入して照射セ゛シめる
。この赤外線は反応槽1内のCVD膜および基板を通過
して基板5下の透過窓10より槽外へ導出され、光度;
i11■に入射する。
また他の赤外線ランプOAより基板5上に人4・1シて
反射した光は他の光度it ] I Aに入射する。
ここで光度計11Aに於ける反射強度I。と、光度計1
1に於いる透過光の強度■の比に対するCVD膜の膜厚
りば第(1)式で表されるように比例関係にあるので、
上記両強度の比(吸光度)からCVD膜の厚さtを求め
ることが出来る。
Loglo/丁 0(1・・・・・・・・・・・・(1
)〔発明が解決しようとする課題〕 然し、上記した装置では基板」二に複数の構成元素で形
成される化合物半導体結晶の所定の領域の厚さや組成を
検知することは出来ず、またこの検知情報をもとにして
基板上に均一な組成、および厚さの化合物半導体結晶の
エピタキシャル結晶を形成することは困難である。
本発明は」二記した問題点を解決し、基板上で成長途中
の化合物半導体結晶のエピタキシャル結晶の厚さ、およ
び組成が検知でき、この検知情報を基にして基板の全面
に均一な組成、および厚さの化合物半導体のエピタキシ
ャル結晶が形成可能な気相エピタキシャル結晶成長装置
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の気相エピタキシャル成長装
置は、反応容器内の基板設置台上に設置されたエピタキ
シャル成長用基板と、 前記エピタキシャル成長用基板に光を照射する光照射手
段と、 該基板上に前記光照射手段と対向して設置され、前記基
板上に形成されたエピタキシャル結晶を透過した光を検
知する光検知手段と、 前記基板上に設置され、前記光検知手段で囲まれた基板
領域内に配置され、前記エピタキシャル結晶を構成する
元素を含むガスを基板上に照射するガス導入管からなり
、 前記光検知手段の情報により、前記ガス導入管に連なる
バルブの開放量を制御して、所定m威および所定厚さの
エピタキシャル結晶を成長することを特徴としている。
〔作 用〕
第3図(a)に示すように、CdTe基板34上に厚さ
が均一でないHg+−X Cdx Te結晶42が形成
された場合、外基板の下部より上記CdTe基板は透過
するが、Hg+−x Cdx Te結晶に吸収される波
長の光をレーザ光源より矢印のように照射して、該照射
光をI1g+−XCdXTeで形成された赤外線検知素
子36で検査した場合、第3図(blに示すように、そ
の照射光の感度向&’j! 51に示すように透過光の
検知感度はHg+−x CdxTe結晶42の厚さが厚
くなるにつれて低下する。
このようにして照射した光を検知し、第4図に示すよう
にHg+−x CdXTe結晶の厚さの薄い領域42へ
上の水銀ガスのガス導入管37、ジメチルカドミウムの
ガス導入管38、ジイソプロピルテルルのガス導入管3
9のバルブを、CdTe基板の他の領域上に設置されて
いる上記ガス導入管のバルブより選択的に開放にしてエ
ピタキシャル成長用ガスを導入すると、その部分に部分
的にHg+−x Cdx Te結晶が形成でき、基板上
の全面に均一な厚さのエピタキシャル結晶が形成される
また上記半導体レーザ素子を77°Kに冷却された鉛・
ユーロピウム・テルル(PbEuTe)で形成され、4
μm前後の波長の光を照射する素子を用い、上記4μm
前後の波長に対して高感度を有する検知素子として77
6Kに冷却されたHg + −X Cd)+ Te (
x −0,3)の検知素子を用いる。すると第5図、第
6図に示すように77°にでカットオフ波長(吸収率が
50%となる波長)が10μmで、31(Mc(基板の
成長温度)の場合ではカットオフ波長が4.61μmと
なる所望のHg1−x Cdx Te (x−0,21
)結晶が成長されていると透過光は零となり、この場合
はバルブの開閉状態はそのままとする。
また基板上に310℃でのカットオフ波長が3.53μ
mのl1g、−XCdXTe(x=0.3)が成長され
ていると、透過光量は変化しないので、この値を検知し
て所定の透過光量になるように、該透過光量によって連
動するような前記したHgガス導入管37に連なるバル
ブの開放量を大きくし、ジメチルカドミウムガス導入管
38に連なるバルブの開放量を絞るように調節する。
また基板上に310“Cのカットオフ波長が5.05μ
m前後のHg1−、 Cd、 Te(x<0.2)が成
長されていると、透過光量は減少し、検知素子で検知し
た光の感度レベルが低下するので、この場合は前記した
Hgガス導入管37に連なるバルブの開放量を絞るよう
にし、ジメチルカドミウムガス導入管38に連なるバル
ブの開放量を大きくする。
〔実 施 例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
第1図は本発明の気相エピタキシャル結晶成長装置の模
式的側面図、第2図は本発明の装置の要部の模式的平面
図である。
第1図および第2図に図示するように、反応容器31内
には所定の位置に開口部32を有するカーボンより威る
基板設置台33が設置され、該基板設置台33には厚さ
が500 μmで縦×横の寸法が10 X 10cmの
CdTe基板34が設置されている。
上記基板設置台34の開口部32に対向して4μmの波
長の光を照射するPbEuTeよりなる半導体レーザ素
子35−L 35−2、・・・35−25が縦および横
方向に所定の間隔を隔てて配置されている。
また該半導体レーザ素子35−1.35−2、・・・3
5−25に対向してCdTe基板34上の反応容器31
上に80 ’ Kに冷却されたHg、−XCdXTe(
x=0.3)の赤外線検知素子36−1.36−2、・
・・36−25が配置されている。
そして前記赤外線検知素子、および該検知素子に対向配
置されている半導体レーザ素子で囲まれたCdTe基板
領域34−1.34−2、・・・・・・34−16にH
gガス導入管37、ジメチルカドミウムガス導入管38
、ジイソプロピルテルルガス導入管39が配置されてい
る。
このような装置の反応容器31内を10−’torr以
上の高真空になる迄、排気口52に連なる排気ポンプ0 (図示せず)にて排気した後、高周波誘導コイル53に
通電して基板を350℃の温度に加熱し、水根ガス導入
管37より水素ガスに担持された10−3気圧の水銀ガ
ス、ジメチルカドミウムガス導入管38より水素ガスに
担持された10−5気圧のジメチルカドミウムガス、ジ
イソプロピルテルルガス導入管39より水素ガスに担持
された10−5気圧のジイソプロピルテルルガスを導入
して基板上にl1g1−XCd、 Te(x=0.21
)をエピタキシャル成長する。
次いで所定時間経過した段階で、例えば半導体レーザ素
子35−7.35−8.35−12.35−13より照
射したレーザ光を光透過板41、開口部32を介してC
dTe基板34上に形成されたHg+−x Cdx T
e結晶42に吸収させ、該11g+−,CdXTe結晶
42で吸収されなかった透過光を対向する赤外線検知素
子36−7.36−8.36−12.36−13で測定
する。そしてこの検知素子36−7.36−8.36−
12.36−13で測定した赤外線光量が、隣接する他
の赤外線素子で囲まれた基板領域を透過した赤外線光量
よりも犬であると、該レーザ素子35−7.35−8.
35−12.35−13で囲まれた基板の領域34−1
の11g1□CdXTe結晶が、隣接する他の基板の領
域上のHg+−x CdXTe結晶よりも赤外線を透過
し易い、っまりx >0.21(7)Hg+−x Cd
XTe結晶が形成されていることになるので、領域34
−8上に設置された水銀ガス導入管37Aのバルブの開
放量を、該領域34−8に隣接する他の領域より大とし
、ジメチルカドミウムガス導入管38へのバルブの開放
量を該領域34−8に隣接する他の領域上のバルブの開
放量より小とする。
このようにして所定回数この操作を繰り返すと前記基板
上にばI1g+−、CdyTe(x=0.21)の結晶
が形成されることになり、上記ガスの導入量とエピタキ
シャル成長時間より所定時間経過すると所定厚さとなる
また基板上の総ての領域で均一な厚さを得る場合には、
上記領域34−8上に設置された水銀ガス導入管37八
、ジメチルカドごラムガス導入管38八、ジイソプロピ
ルテルルガス導入管39への総てのガス導入管に連なる
バルブの開放量を、該vJ域34−8に隣接する他の基
板領域上より大にすると良い。
従って、上記11g+−x CdXTe結晶(x=0.
21)を用いて赤外線検知素子を形成する場合には、P
 −N接合が形成される表面層が上記組成に戒っている
と良いので、エピタキシャル結晶の初期の成長段階では
エピタキシャル結晶の厚さが、基板上で平坦になるよう
にガスのバルブの開放量を調整した後、最終段階で組成
が所定の値に成るように調整すると良い。
なお、本実施例では基板設置台として平板状のカーボン
板を用い、レーザ光を透過する箇所に開口部を設けたが
、上記基板設置台の代わりにカーボンを円筒状に加工し
、その円筒状部材の内壁にCdTe基板を斜め方向に立
て掛けるようにしても良い。
また半導体レーザ素子の代わりに回折格子を用いて波長
が連続的に変化するような分光器を用いても良い。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば複数の元
素で構成されている化合物半導体結晶のエピタキシャル
成長に於いて、エピタキシャル成長を継続しながら形成
される結晶の組成、および厚さが基板の全領域にわたっ
て均一な結晶となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の模式的側面図、第2図は本発明
の要部の模式的平面図、第3図+a+、および第3図(
b)は本発明の詳細な説明図、 第4図は本発明の詳細な説明図、 第5図は77°Kに於けるカットオフ波長とt1g+−
xCdXTe結晶のX値との関係図、 第6図は成長温度310°Cに於けるHg、−XCdX
Teのx値と吸収率の関係図、 第7図は従来の装置を示す模式図である。 図において、 31は反応容器、32は開口部、33は基板設置台、3
4はCdTe基板、34−1.34−2 ・・・・−・
34−1.6は基板領域、35 、35−1 、35−
2・・・・・・35−25は半導体レーザ素子、36゜
36−1.36−2・・・・・・36−25ば赤外線検
知素子、37.37Aは水銀ガス導入管、38.38A
はジメチルカドミウムガス導入管、39.39Aはジイ
ソプロピルテルルガス導入管、41は光透過板、42,
42ΔはIIg+−x Cdx Te結晶、51は感度
曲線、52は排気口、53は高周波誘導コイルを示す。 5 (utrノ答4ζ乙上イルu4−一 妻1h ’1fln← 彼、5a″1社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 反応容器(31)内の基板設置台(33)上に設置され
    たエピタキシャル成長用基板(34)と、 前記エピタキシャル成長用基板(34)に光を照射する
    光照射手段(35)と、 該基板上に前記光照射手段と対向して設置され、前記基
    板(34)上に形成されたエピタキシャル結晶(42)
    を透過した光を検知する光検知手段(36)と、前記基
    板上に設置され、前記光検知手段で囲まれた基板領域内
    に配置され、前記エピタキシャル結晶を構成する元素を
    含むガスを基板上に照射するガス導入管(37、38、
    39)からなり、前記光検知手段(36)の情報により
    、前記ガス導入管に連なるバルブの開放量を制御して、
    所定組成および所定厚さのエピタキシャル結晶を成長す
    るようにしたことを特徴とする気相エピタキシャル結晶
    成長装置。
JP1698490A 1990-01-25 1990-01-25 気相エピタキシャル結晶成長装置 Pending JPH03220734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017515299A (ja) * 2014-03-19 2017-06-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 改良された熱処理チャンバ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017515299A (ja) * 2014-03-19 2017-06-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 改良された熱処理チャンバ

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