JPH04164891A - エピタキシャル成長装置およびエピタキシャル成長方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、縦型ディッピング法により水銀等の揮発性
金属を含む化合物半導体を液相エピタキシャル成長させ
る装置および方法に関する。

［従来の技術］ 従来、水銀等の揮発性金属を含む化合物半導体を液相エ
ピタキシャル成長させるときには、原料融液から揮発性
金属が蒸発して液組成を変化させるという問題があった
が、米国特許第４３１５４７７号明細書には、反応室の
上部に凝縮部を設けて、蒸発した金属を再び凝縮して原
料融液中に還流する液相エピタキシャル成長装置が記載
されている。

第８図は上記明細書に記載の液相エピタキシャル成長装
置の模式図である。この装置は、原料融液３０を反応容
器２９に収容し、基板３１を支持軸３２の先端に装着し
、蓋板３３で反応容器２９を密閉するとともに、一端、
反応容器２９内を真空排気してから不活性ガスを導管３
４から導入し、ヒータ３５に通電して原料融液３０を均
一に加熱して安定させてから、基板３１を原料融液３ｏ
に浸漬して液相エピタキシャル成長させる。その際に、
反応容器２９の上部ならびに支持軸３２に付設したバッ
フル板３６を、反応容器２９の周囲に設けた冷却管３７
に冷却液を流すことにより冷却して、原料融液３０から
蒸発する揮発性金属を凝縮して原料融液３０に還流させ
るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記の還流式装置では、蒸発した揮発性金属が
液滴となって原料融液に滴下するため、融液温度を変動
させる。このような融液温度の変動は液相エピタキシャ
ル成長において、結晶の急成長や双晶の形成などを引き
起こす原因となるほか、エピタキシャル層の厚さや組成
にばらつきを生じさせる原因ともなる。

また、上記還流方式の場合、気化した揮発性金属は冷却
され液滴となって融液に戻るので、経時的に見れば、融
液の組成は絶えず局所的に変動していると考えられる。

このような変動は、均一な成長を妨げ、エピタキシャル
の組成ならびに厚みにばらつきをもたらす原因となる。

この発明の目的は、液相エピタキシャル成長において、
前述した融液温度の変動を防止し、かつ前述した融液組
成の変動を食い止めることにより、厚さや組成にばらつ
きが少ないエピタキシャル層の形成を行なうエピタキシ
ャル成長装置およびエピタキシャル成長方法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ この発明のエピタキシャル成長装置は、揮発性金属を含
む化合物の液相エピタキシャル成長を行なうエピタキシ
ャル成長装置において、液相エピタキシャル成長を行な
う、上部に開口を有する反応室と、反応室の底部に設け
られたるつぼと、反応室の周囲に揮発性金属を貯留する
ため形成された第１の環状の溝と、反応室の開口を覆い
、かつ第１の環状の溝に貯留された揮発性金属中に脚部
が漬けられることにより、反応室を密封する第１の蓋体
と、第１の蓋体を貫通し、下端に基板を昇降可能に保持
する基板支持軸と、第１の環状の溝の周囲に設けられ、
第１の環状の溝に貯留された揮発性金属の温度を制御す
ることにより、反応室内の揮発性金属の蒸気圧を制御す
るヒータと、第１の環状の溝および第１の蓋体を覆うこ
とにより密封し、かつ第１の環状の溝から反応室の外へ
気化する揮発性金属を冷却および凝集させて第１の環状
の溝に還流させる還流室とを備えている。

またこの発明に従うエピタキシャル成長装置は、るつぼ
内の原料融液を攪拌するため下端に羽根が設けられた攪
拌棒と、攪拌棒を通すため、第１の蓋体に形成された開
口部と、開口部の周囲に揮発性金属を貯留するため形成
された第２の環状の溝と、攪拌棒に設けられ、第１の蓋
体開口部を覆い、かつ第２の環状の溝に貯留された揮発
性金属中に脚部か漬けられることにより、第１の蓋体を
密封する第２の蓋体と、還流室の周囲に設けられる第１
の冷却手段とをさらに備えることができる。

さらに、この発明に従うエピタキシャル成長装置は、第
１の環状の溝周囲に設けられた第２の冷却手段を備え、
第２の冷却手段により、気化する揮発性金属をるつぼの
側壁で冷却および凝集させてるつぼ内に還流させるため
、るつぼの側壁を第１の環状の溝近傍に達するよう長尺
化することができる。

一方、この発明に従うエピタキシャル成長方法は、反応
室内に設けられたるつぼに揮発性金属を含む原料融液を
収容し、原料融液中に基板を浸漬した後、原料融液の温
度を降下させて、基板面にエピタキシャル成長層を形成
するエピタキシャル成長方法において、るつぼは側壁が
長尺化されたものを用い、るつぼ開口部近傍を冷却する
ことにより、気化した揮発性金属をるつぼ側壁で冷却お
よび凝集させて、るつぼ内に還流させる工程と、反応室
の周囲に揮発性金属を貯留するための貯留部を設け、貯
留部に貯留された揮発性金属を加熱して反応室内に揮発
性金属の蒸気を供給する工程と、原料融液または貯留部
より気化した揮発性金属を、反応室を覆う還流室で冷却
および凝集させて貯留部に還流させる工程とを備えてい
る。

なお、この発明のエピタキシャル成長装置において、反
応室内の原料融液を温度制御する手段や基板を原料融液
に漬けたり、融液から取り出したりする手段などは、従
来から用いられているものを使用することができ、特に
限定されるものではない。

［作用］ 上記のように構成されたエピタキシャル成長装置で液相
エピタキシャル成長を行なうと、揮発性金属の還流は反
応室内では行なわれず、反応室の外に設けられている還
流室において行なわれる。

そして、反応室内に気化した揮発性金属は凝集すること
なく一定の蒸気圧に保たれるよう制御されている。すな
わち、反応室の周囲に設けられた環状の溝に貯留された
揮発性金属が、環状の溝の周囲に設けられたヒータで、
必要に応じて加熱される。そして、環状の溝から揮発性
金属は反応室内へ気化され、しかもこの揮発性金属の蒸
気圧は、反応室内の原料融液から気化する揮発性金属の
蒸気圧とバランスされるよう、前記ヒータによって温度
制御が行なわれている。したがって、反応室全体の揮発
性金属の蒸気圧は、平衡状態により近づくよう調整され
ることになる。このように反応室内の揮発性金属の蒸気
圧は、液相と気相の間で平衡により近づくので、融液の
組成変動は食い止められる。しかも、揮発性金属の還流
は反応室内において起こらないので、揮発性金属が液滴
となって原料融液に戻るため起こる融液温度の変動も防
止される。

また、この発明に従ってエピタキシャル成長装置に攪拌
棒を設けることにより、この攪拌棒で原料融液全体を短
時間で均一にすることができる。

このとき、攪拌棒には第２の蓋体が設けられ、攪押棒を
通すため形成された開口部をこれか覆いシールするよう
になっている。このシール機構は、第２の環状の溝に貯
留された揮発性金属中に、攪拌棒に設けられた第２の蓋
体の脚部か漬けられることにより実現される。このよう
なシール機構を介して、攪拌棒は密封状態を保ちながら
昇降可能となる。さらに、還流室の上部に第１の冷却器
を配置することにより、蒸発した揮発性金属を凝縮させ
ることができるので、該金属蒸気の漏出を防ぐことがで
きる。

さらに、この発明に従うエピタキシャル成長装置におい
て、るつぼの側壁を長尺化して第１の環状の溝近傍に達
するよう形成し、しかも、第２の冷却手段によって第１
の環状の溝周囲からるつぼの側壁を冷却すれば、気化し
た揮発性金属はるつぼ側壁で冷却および凝集され、るつ
ぼ内に還流させられる。このように長尺るつぼ内で還流
させるようにすれば、成長に用いる原料の合成時でも、
短尺るつぼでは昇温中に生じる揮発性金属の逃散を防ぐ
ことができる。従って、この発明に従う装置では、従来
あらかじめ真空封入等で行っていた原料合成が同一系で
成長直前に行なうことができる。

一方、この発明のエピタキシャル成長方法に従えば、上
記長尺るつぼ内で揮発性金属を還流させておき、原料の
溶融と同時に融液の揮発性金属蒸気圧が大幅に下がると
、貯留部からヒータによって揮発性金属の蒸気を反応室
内に供給し、還流室で上記揮発性金属を冷却、凝集させ
て貯留部に還流させる。このような工程により、原料合
成をるつぼ内で組成変化を抑えながら実行できるととも
に、反応室内の揮発性金属の蒸気圧バランスを保つこと
ができる。

［実施例］ （実施例１） 第１図は、この発明のエピタキシャル成長装置の第１の
実施例を示す断面図である。

第１図を参照して、石英管１からなる反応室２の底部に
カーボンサセプタ３が設置され、その上にるつぼ４が収
められている。また、るつぼ４には原料融液５が貯留さ
れている。石英管１上部の周囲には、石英管１よりも内
径の大きな石英管６が設けられており、石英管６の下端
部は石英管１の外壁に継ぎ部７で接続されている。そし
て、石英管１の上部、石英管６の管壁および継ぎ部７に
より、環状溝２４が形成されている。環状ｉｌｌ！２４
には原料融液５中の揮発性金属融液２５が貯留されてい
る。また、蓋体８ａが石英管１の上方の開口部を覆うよ
うに設けられ、蓋体８ａの脚部は環状溝２４に嵌め込ま
れ、揮発性金属融液２５に漬けられている。継ぎ部７か
ら延びる石英管６の上端には、フランジ１１が形成され
、ＳＵＳ製の円盤状蓋板１２が被せられることにより密
閉され、還流室１３が形成されている。また、円盤状蓋
板１２には、バルブ１７が取付けられたガス供給管１５
が接続されている。反応室２内には、基板２０を保持す
るカーボン製のホルダ１９が設置されている。ホルダ１
９は、円盤状蓋板１２および蓋体８ａを突き抜けて反応
室２にまで延びる支持軸１８により支持されている。さ
らに石英管１の外周にメインヒータ２１、環状溝２４の
外周にサブヒータ２２が設けられている。また、還流室
での効率を上げるために、サブヒータ２２の上部には冷
却ユニット４１が設けられている。なお、ホルダ１９に
は原料融液５を攪拌する石英パドル（図示省略）が取付
けられている。

以上に示した装置を用いて、液相エピタキシャル成長の
形成を行なった。この装置では、内径６０ｍｍの石英管
１および内径８０ｍｍの石英管６を用いて反応室を形成
させた。純度６ナインのＴｅ　２２６　ｇ１純度６ナイ
ンのＣｄＴｅ３．３２ｇおよび純度７ナインのＨｇ８０
．Ｏｇを真空封入して７００℃で２時間溶融した後、冷
却させたものを原料として調製した。そして、この原料
をるつぼ４に入れた。環状溝２４には、揮発性金属融液
２５として純度７ナインのＨｇを９００ｇ貯留させた。

また、基板２０として、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍおよび
厚み１ｍｍのＣｄ　ｏ、　９６Ｚ　ｎ　ｏ、　ｏ４Ｔｅ
の（１１１）面を用い、これをホルダ１９に取り付けた
。次に、蓋体８ａを環状溝２４から浮かせた状態で、円
盤状蓋板１２により石英管６を密封し、ガス供給管１５
よりターボ分子ポンプを用いて排気を行なった。還流室
１３および反応室２がｌＸｌ０−　”　Ｔｏ　ｒ　ｒと
なるまで排気を行なった後、Ｔｄ膜透過型の水素純化器
を通した水素を４００Ｔｏｒｒとなるまで還流室１３お
よび反応室２に導入した。そして、蓋体８ａを下ろし、
蓋体８ａ脚部を揮発性金属融液２５（Ｈｇ）に漬けた。

これにより反応室２を密閉した。反応室２を密閉した後
、ガス供給管１５からさらに水素を導入し、還流室１３
の圧力を５００Ｔｏｒｒにした。

そしてバルブ１７を閉め還流室１３内を密閉した。

以上のようにして準備した装置において、エピタキシャ
ル成長を行なった。まず、メインヒータ２１およびサブ
ヒータ２２を作動させ、それぞれ独立にプログラムされ
た温度プロフィルに基づき、環状溝２４に貯留されたＨ
ｇおよび原料融液５の昇温を開始した。原料融液５が５
００℃および環状溝２４に貯留されたＨｇが２５０℃と
なったとき、石英パドル（図示省略）を原料融液５中に
下ろし、そのまま３０ｒｐｍで回転させ攪拌を１時間行
なった。次に、るつぼ４内の原料融液５の温度を４８０
℃まで速やかに下降させ、さらに４８０℃からは毎分０
．１℃〜０．２℃の温度で緩やかに下降させた。原料融
液５が４７５℃となった時点で、支持軸１８を下降させ
て基板２０を原料融液５に漬け、そのまま温度を下降さ
せながらエピタキシャル成長を行なった。そして、原料
融液５が４７０℃となった時点で、支持軸１８を上昇さ
せて基板２０を引き上げエピタキシャル成長を終了させ
た。

以上の操作によって得られたエピタキシャル層の組成分
布をＩＲ透過法で調べた結果、面内で平均マ＝０．２１
０、標準偏差σ＝０．０００１であった。比較として、
米国特許第４３１５４７７号に示されるような従来の装
置を用いた場合は、平均ｘ＝０．２０１、標準偏差σ＝
０．０００５であった。したがって、この発明の装置で
は、組成に関し、ばらつきの小さいより均質なエピタキ
シャル層を形成させることができた。また、以上の操作
によって得られたエピタキシャル層の厚みの分布を測定
した。この結果を第２図に示す。得られたエピタキシャ
ル層の厚みは、平均ｄ＝１２゜３　ａ　ｍ　％標準偏差
ｃｄ＝０．４９７μｍ、（ｃｒａ／ｄ）Ｘ１００＝４．
０％であった。比較として、上記従来装置を用いた場合
は、ｄ＝１６．４μｍ１ａａ　＝１．１１μｍ、（ｃｒ
ｄ／ｄ）Ｘ１００＝６゜８％であった。したがって、こ
の発明に従う実施例の装置は、厚みの分布に関してもよ
りばらつきの小さいエピタキシャル層を形成させること
が明らかになった。さらに、以上の操作によって得られ
たエピタキシャル層について、結晶性および電気的特性
を測定した。その結果、結晶性は２結晶Ｘ線解析におい
て平均半値幅２０秒であり、電気的特性はキャリア密度
がｌＸｌ０”　ｃｍ−３、移動度が温度７７Ｋにおいて
５００ｃｍ２Ｖ−’５ｅｃ−’であった。また成長直後
のエピタキシャル層はｐ型を示した。以上に示した結晶
性および電気的特性は、得られたエピタキシャル層が高
品質であることを示していた。一方、上記第１の実施例
の装置および上記従来装置での原料融液の温度変動につ
いて第３図に示す。原料融液の温度は、原料融液中に熱
電対を挿入して測定している。

第３図では縦軸に原料融液温度（℃）、横軸に経過時間
（分）をとり、実施例および比較例の原料融液の温度経
過をプロットしている。第３図に示すとおり、比較例で
は原料融液の温度の変動幅が０．５℃であったのに対し
、実施例では０．２℃であった。したがって、この発明
に従う装置は、従来の装置に比べ原料融液の温度の変動
をより小さくできることが明らかとなった。

（実施例２） 第４図は、この発明の第２の実施例である縦型液相エピ
タキシャル成長装置の断面図である。この装置は、原料
融液５を収容するるつぼ４を、サセプタ３を介して石英
管１の底部に収納したもので、石英管１の上端には環状
溝２４が付設され、該溝２４内には揮発性金属融液２５
が収容され、蓋体８ｂの円筒状脚部９をこの揮発性金属
融液２５の中に浸漬させることにより、石英管１内に気
密な反応室２が形成されている。上記環状溝２４の外壁
１０は上方に延ばされ、その上端にフランジ１１が設け
られ、ＳＵＳ製円盤状蓋板１２が該フランジ１１に重ね
られて密閉され、還流室１３が形成されている。該蓋板
１２には、バルブ１６ならびに１７を介して排気管１４
ならびに加圧ガス供給管１５が接続されている。反応室
２内には、上記蓋板１２が貫通され、蓋体８ｂとともに
昇降可能な支持軸１８が配置され、該支持軸１８の下端
にホルダ１９が取付けられ、該ホルダ１９には基板２０
が装着されている。石英管１の周囲にメインヒータ２１
と、環状溝２４の周囲にサブヒータ２２が配置されてい
る。また、原料融液５を攪拌するために、羽根２３を有
する攪拌棒２６が設けられている。上記反応室２の蓋体
８ｂには開口２３が設けられ、その上に環状溝４２が付
設されている。環状溝４２の中には揮発性金属融液２５
が収容され、小さな円筒状蓋体４０で該開口２３は蓋を
され、この蓋体４０の脚部が上記揮発性金属融液２５中
に浸漬されることにより密閉されている。なお、上記環
状溝４２の近傍に、補助ヒータ２７が設けられている。

また、還流室１３の上部には、蒸発した金属を凝縮させ
るための冷却器２８が設けられている。

次に、水銀化合物半導体の液相エピタキシャル成長を例
にして上記装置を用いた成長手順を説明する。まず、る
つぼ４に原料を投入し、ホルダ１９に基板２０を装着し
た後、環状溝２４および４２に揮発性金属融液２５を収
容してからＳＵＳ製円盤状蓋板１２で密閉する。次に、
蓋体８ｂの円筒状脚部９を揮発性金属融液２５から離れ
た状態で、反応室２および還流室１３内に滞留するガス
を排気管１４から真空排気してから、不活性ガスを供給
管１５から供給し、次いで反応室２の蓋体８ｂの脚部９
を揮発性金属融液２５に浸漬し、該蓋体８ｂの開口２３
の小さな円筒状蓋体４０の脚部を環状溝４２の揮発性金
属融液２５に浸漬して反応室２を密閉する。それから、
メインヒータ２１、サブヒータ２２および補助ヒータ２
７に通電して、るつぼ４内の原料を溶融するとともに、
両溝中の揮発性金属融液２５を加熱して反応室２および
還流室１３中に所定の揮発性金属気圧を保持する。そし
て、攪拌棒２６を上下に動かして下端に取り付けた羽根
２３で原料融液５を攪拌して均一にする。反応室２内の
安定を待って、原料融液５を成長温度まで低下させ、基
板２０を原料融液５に浸漬して基板２０上に液相エピタ
キシャル成長を行なう。所定の成長を終了させた後、基
板２０を引き上げてメインヒータ２１およびサブヒータ
２２を熱処理温度に調節して一定期間保持する。

その後、ヒータの通電を止めて冷却し、水銀化合物半導
体のエピタキシャル成長層を有する基板２０を取り出す
。

以上に説明した第２の実施例の装置を用いて、Ｈｇ、Ｃ
ｄ、−エＴｅ半導体を液相エピタキシャル成長させた。

内径６０ｍｍの石英管の底にカーボン製サセプタを置き
、その上に内径５０ｍｍの石英製るつぼを置き、純度６
ナインのＴｅ１９２゜６ｇ、純度７ナインのＨｇ８０ｇ
、６ナインのＣｄ２．２４１ｇから予め合成したものを
るつぼに入れた。反応室の上端に設けた内径８０ｍｍの
環状溝には、７ナインのＨｇを９００ｇ入れ、反応室の
蓋体の開口に設けた内径３０ｍｍの小さな環状溝に、７
ナインのＨｇを３００ｇ入れた。そして、カーボン製ホ
ルダにはＣｄ　ｏ、　９６Ｚ　ｎ　ｏ、　０４Ｔ　ｅの
ｌＯｍｍｘｌＯｍｍの基板を装着し、還流室上部を円盤
状蓋板で閉じ、上記反応室の蓋体および開口の蓋体を環
状溝の水銀から離した状態でクライオポンプでｌＸｌ０
−７Ｔｏｒｒまで真空排気し、次いで純化水素を約４０
０Ｔｏｒｒまで導入し、基板ホルダおよび攪拌羽根が原
料に接触しないように、反応室の蓋体および開口の蓋体
の円筒状脚部を環状溝の水銀中に浸漬して反応室を密閉
した。そして、メインヒータ、サブヒータおよび補助ヒ
ータに通電して、原料融液が５００℃、反応室上部の環
状溝の水銀が２５０℃になったときに、攪拌羽根を上下
に動かし原料融液を速やかに４８０℃に、上記水銀を２
４０℃に降温して定常状態に達してから、原料融液およ
び上記水銀の温度を０．２℃／ｍｉｎで降下させた。原
料融液が４７５℃に達したときに攪拌を停止して、基板
を原料融液に浸漬し、原料融液が４７０℃になったとき
に基板を引き抜いて成長を終えた。

得られたＨｇ工Ｃｄｌ　−ｘ　Ｔ　ｅエピタキシャル層
の特性は、面内の、水銀組成Ｘは０．２１５±０゜００
０５であり、エピタキシャル層の厚み分布ｄは１１．２
±０．５μｍであった。結晶性は、２結晶Ｘ線解析半値
幅が約２５秒であった。電気的特性は、ｐ型を示し、７
７にの測定でキャリア密度が１×１０１７ｃｍ−３、移
動度は４５０　ｃｍ２Ｖ−’　　５ｅｃ−’であった。

次に、上記エピタキシャル成長を１０回行ない、エピタ
キシャル層の組成変化を調べたところ、第７図に示すよ
うに、水銀組成Ｘは０．２２０±０．００５とそれぞれ
の成長毎のばらつきが極めて小さいことがわかった。

（実施例３） 第５図は、この発明のエピタキシャル成長装置の第３の
実施例を示す断面図である。この装置は、第１の実施例
に示した装置において、るつぼ４の側壁４ａを環状溝２
４の上部まで長尺化し、さらに環状溝２４の周囲にサブ
ヒータ２２とともに冷却ユニット５１を配置したもので
ある。

この装置を用いて、液相エピタキシャル層の形成を行な
った。上記装置において、内径６０ｍｍの石英管１に内
径８０ｍｍの石英管６を継いで全長５００ｍｍとすると
ともに、環状溝２４を形成させた。石英管１の中には内
径５Ｑｍｍのカーボン製サセプタ３を設置し、その中に
全長３００ｍｍの石英製るつぼ４を載置した。

純度６ナインのＴｅ２２６ｇ、純度６ナインのＣｄＴｅ
３．３２ｇ、純度９ナインのＨｇ８０ｇをるつぼ４に原
料として入れた。また、環状溝２４には純度９ナインの
Ｈｇ９００ｇを貯留させた。

また基板として１０ｍｍＸ１０ｍｍのＣｄｏ、６Ｚｎｏ
、ｏ４Ｔｅ　（１１１）を準備し、臭素、メタノールで
基板面をエツチングした後、ホルダーに装着した。次に
、蓋体８ａを環状溝２４から浮かせた状態で、クライオ
ポンプでｌＸｌ０−　’　Ｔｏｒｒまで真空排気を行い
、その後、純化器を通したＨ２を４００Ｔｏ　ｒ　ｒま
で導入した。そして蓋体を下ろし、蓋体の脚部を揮発性
金属融液（Ｈｇ）につけた。

上述した状態で、サブヒータ２２をオフにする一方、予
め５００℃に設定しておいたメインヒータ２１の温度を
上昇させ石英管の加熱を開始した。

石英管の底に取付けた熱電対（図示省略）がＴｅの溶融
温度（約４５０℃）となるまでは、Ｈｇは単体で蒸気圧
が上昇する。そこで、長尺のるつぼ上部側壁を冷却ユニ
ット５１で冷却し、Ｈｇをるつぼの外に逃散させするつ
ぼの側壁で還流させる。

４５０℃前後になると温度上昇かにぶりＴｅが溶融する
ことがわかる。これによりＨｇとＴｅとの反応が生じＨ
ｇの蒸気圧が減少するとサブヒータ２２をオンにし、環
状溝内のＨｇ温度が２７０℃となるよう設定し、反応室
内のＨｇ圧力をバランスさせた。以上の操作により、従
来、別の系で行っていた原料合成が同一の系でエピタキ
シャル成長の直前に行うことができるようになった。次
に、別途設けられている攪拌パドル（図示省略）でるつ
ぼ内の融液を十分に攪拌して、ＣｄＴｅを溶融させた。

この状態を約１時間続けた後、石英管底の温度を４８０
℃まで、環状溝内Ｈｇの温度を２５５℃まで下降させ、
その後、石英管底の温度を　０．５℃／分、環状溝内Ｈ
ｇの温度を０．０３℃／分で下降させていった。るつぼ
底の温度が４７５℃となった時点で、基板を原料融液中
に浸漬し、４７０℃までエピタキシャル成長を行なった
後、基板を引き上げてエピタキシャル成長を終了させた
。

得られたＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層は、同一組
成の原料を封入管内で別途用いて形成させたものと組成
および電気的特性がほぼ同一であった。また、出発原料
としてＣｄＴｅの代わりにｃｄを用いても同様の特性を
有する成長層が得られた。

なお、第６図に示すように、この発明に従い実施例２で
示した装置において、るつぼ４の側壁４ａを環状溝２４
の上部まで長尺化し、冷却ユニット６１を環状溝２４の
周囲に配置した装置を作成することもできる。

［発明の効果］ この発明に従えば、水銀等の揮発性金属を含む化合物半
導体を液相エピタキシャル成長させるに際し、揮発性金
属の還流を確実にすると同時に、揮発性金属蒸気の圧力
を一定に保持することが容易になる。揮発性金属の還流
が確実になり、該金属の蒸気圧が一定に保持されれば、
原料の組成変動および温度変動等が抑制されるため、形
成させるエピタキシャル層の面内組成分布ならびに厚み
分布を極めて小さく抑えることができる。また、上述し
たようにるつぼ側壁を長尺化し、るつぼ内で揮発性金属
を還流することにより、るつぼ内において原料合成を組
成変化を抑えて行うことができるようになる。さらに、
このような状態でエピタキシャル成長すれば、より面内
組成分布が小さい成長層を形成することができる。以上
説明したように、この発明により、ＨｇＣｄＴｅ等の揮
発性金属化合物半導体の高品質エピタキシャル層の液相
成長が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従うエピタキシャル成長装置の第
１の実施例を示す断面図である。第２図は、第１の実施
例の装置により形成されたエピタキシャル層の厚み分布
を示す図である。第３図は、第１の実施例の装置を用い
た場合の、原料融液の温度変動を示す図である。第４図
は、この発明に従う第２の実施例の液相エピタキシャル
成長装置を示す断面図である。第５図は、この発明に従
う第３の実施例のエピタキシャル成長装置を示す断面図
である。第６図は、この発明に従うその他のエピタキシ
ャル成長装置を示す断面図である。第７図は、実施例２
で得たエピタキシャル層の水銀組成のばらつきについて
示した図である。第８図は、従来装置の模式図である。 図において、１は石英管、２は反応室、３はサセプタ、
４はるつぼ、５は原料融液、８ａおよび８ｂは蓋体、１
３は還流室、１８は支持軸、１９はホルダ、２０は基板
、２１はメインヒータ、２２はサブヒータ、２３は羽根
、２４および４２は環状溝、２５は揮発性金属融液、２
６は攪拌棒、２８は冷却器１．３１は冷却ユニットを示
す。 （ほか２名）　　− 第２図 （ｍｍ） 第３図 経過時間（分） 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）揮発性金属を含む化合物の液相エピタキシャル成
   長を行なうエピタキシャル成長装置において、 前記液相エピタキシャル成長を行なう、上部に開口を有
   する反応室と、 前記反応室の底部に設けられたるつぼと、 前記反応室の周囲に揮発性金属を貯留するため形成され
   た第１の環状の溝と、 前記反応室の開口を覆い、かつ前記第１の環状の溝に貯
   留された揮発性金属中に脚部が漬けられることにより、
   前記反応室を密封する第１の蓋体と、 前記第１の蓋体を貫通し、下端に基板を昇降可能に保持
   する基板支持軸と、 前記第１の環状の溝の周囲に設けられ、前記第１の環状
   の溝に貯留された前記揮発性金属の温度を制御すること
   により、前記反応室内の前記揮発性金属の蒸気圧を制御
   するヒータと、 前記第１の環状の溝および前記第１の蓋体を覆うことに
   より密封し、かつ前記第１の環状の溝から前記反応室の
   外へ気化する前記揮発性金属を冷却および凝集させて前
   記第１の環状の溝に還流させる還流室とを備えるエピタ
   キシャル成長装置。
2. （２）前記るつぼ内の原料融液を攪拌するため下端に羽
   根が設けられた攪拌棒と、 前記攪拌棒を通すため、前記第１の蓋体に形成された開
   口部と、 前記開口部の周囲に、前記揮発性金属を貯留するため形
   成された第２の環状の溝と、 前記攪拌棒に設けられ、前記第１の蓋体開口部を覆い、
   かつ前記第２の環状の溝に貯留された前記揮発性金属中
   に脚部が漬けられることにより、前記第１の蓋体を密封
   する第２の蓋体と、 前記還流室の周囲に設けられる第１の冷却手段とをさら
   に備える請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
3. （３）前記第１の環状の溝周囲に設けられた第２の冷却
   手段を備え、 前記第２の冷却手段により、気化する前記揮発性金属を
   前記るつぼの側壁で冷却および凝集させて前記るつぼ内
   に還流させるため、前記るつぼの側壁が前記第１の環状
   の溝近傍に達するよう長尺化されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のエピタキシャル成長装置。
4. （４）反応室内に設けられたるつぼに揮発性金属を含む
   原料融液を収容し、前記原料融液中に基板を浸漬した後
   、前記原料融液の温度を降下させて、前記基板面にエピ
   タキシャル成長層を形成するエピタキシャル成長方法に
   おいて、 前記るつぼは側壁が長尺化されたものを用い、前記るつ
   ぼ開口部近傍を冷却することにより、気化した前記揮発
   性金属を前記るつぼ側壁で冷却および凝集させて、前記
   るつぼ内に還流させる工程と、 前記反応室の周囲に揮発性金属を貯留するための貯留部
   を設け、前記貯留部に貯留された前記揮発性金属を加熱
   して前記反応室内に前記揮発性金属の蒸気を供給する工
   程と、 前記原料融液または前記貯留部より気化した前記揮発性
   金属を、前記反応室を覆う還流室で冷却および凝集させ
   て前記貯留部に還流させる工程とを備えるエピタキシャ
   ル成長方法。