JPH04196544A - 気相エピタキシャル成長方法およびその装置 - 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】 〔概　要〕 気相エピタキシャル成長方法およびその装置に関し、 気相エピタキシャル成長方法、特に有機金属気相成長方
法（Ｍ　ＯＣＶ　Ｄ　：　Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ方法）で成長した化合物半導体のエピタキシャル結晶
の組成が安定して得られることを目的とし、 反応容器内に設置されたエピタキシャル成長用基板上に
列状に配置された複数のガス供給ノズルより原料ガスを
供給し、前記基板を加熱して該基板上に供給された複数
種の原料ガスを加熱分解して基板上にエピタキシャル結
晶を成長する方法に於いて、 前記列状に配置された複数のガス供給ノズルのうちで互
いに隣接するガス供給ノズルから供給される原料ガスの
噴出状態を、所定時間毎に交互に変化させてエピタキシ
ャル結晶を成長することで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相エピタキシャル成長方法およびその装置に
係り、特にエピタキシャル成長用の原料ガスの供給方法
およびその装置に関する。

赤外線検知素子のような光検知素子の形成材料としては
、エネルギーバンドギャップの狭い水銀・カドミウム・
テルル（Ｈｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ）のような化合物半
導体結晶が用いられており、このような化合物半導体結
晶を素子形成に都合が良いように、大面積でかつ薄層状
態に得るために気相エピタキシャル成長方法の一方法の
ＭＯＣＶＤ法が用いられている。

上記した光検知素子形成材料のＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔ
ｅのエピタキシャル結晶は、該結晶を構成する原子が所
定の組成に制御され、かつエピタキシャル結晶成長用基
板上の全面にわたって均一な組成となることが望まれる
。

〔従来の技術〕

このような気相エピタキシャル成長方法に用いる装置を
、本出願人は特開平１−１４０７１２号に於いて提案し
ている。第５図はこのような縦型の気相エピタキシャル
成長装置を示す説明図で、図示するように反応容器１内
の回転可能なカーボン類の基板設置台２上にエピタキシ
ャル成長用基板３が載置されている。この反応容器１内
には複数のガス供給ノズル４＾、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄ、４
Ｅ、４Ｆが挿入され、この各々のガス供給ノズルには図
示しないが、ガス流量計と流量制御バルブとがそれぞれ
組となって設置されている。そしてこのガス供給ノズル
４Ａ、４Ｂ。

４Ｃ，４Ｄ、４Ｅ、４Ｆが結合されたガス導入管４は図
示しないが、主バルブを介して、ガス導入管に接続され
、このガス導入管は分岐され、この分岐された各々のガ
ス導入管には、それぞれ水銀を収容した水銀渾発器、ジ
メチルカドミウムを収容したジメチルカドミウム蒸発器
、ジイソプロピルテルルを収容したジイソプロピルテル
ル蓋発器に接続されている。

そしてこれらの各蒸発器の各々には、キャリアガスの水
素ガスが導入され、このキャリアガスに担持された原料
ガスが、各蒸発器よりガス導入管４を通じて各々のガス
供給ノズル４＾、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄ、４Ｅ。

４Ｆに導かれる。

この反応容器１内を排気したのち、ガス供給ノズル４Ａ
、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄ、４Ｅ、４Ｆより原料ガスをエピタ
キシャル成長用基板３に供給し、該基板を加熱して該基
板上に供給された原料ガスを熱分解して、該基板上にＦ
ｌｇｔ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのエピタキシャル結晶を成長
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記した原料ガスのガス供給ノズル４＾、４
Ｂ、４Ｃ，４Ｄ、４Ｂ、４Ｆは、エピタキシャル成長用
基板３に対して垂直方向に所定の間隔を隔てて列状に配
置されており、このガス供給ノズルの先端部より該基板
上に供給された原料ガスは、第６図に示すようにエピタ
キシャル成長用基板３に衝突し、該基板の表面に沿って
移動し、ガス供給ノズルの間で原料ガスの流れが淀んだ
状態に成って滞留する。

このため、基板上に形成したＦｌｇｔ−１１ｃｃｉ、　
Ｔｅのエピタキシャル結晶の組成は第７図に示すように
ガス供給ノズル４Ａ、４Ｂ、４Ｃに対向する位置と、ガ
ス供給ノズルの間に於ける位置とでは、その組成が変動
するように成り、エピタキシャル成長用基板上の全領域
の範囲で均一な組成のＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのエピ
タキシャル結晶が得られない問題を生じる。

第７図で横軸はエピタキシャル成長用基板の直掻上の位
置を示し、縦軸はＨｇ＋−ＸＣｄ）Ｉ　ＴｅのＸ値を示
す。

本発明は上記した問題点を除去し、上記した原料ガス供
給ノズル間で、該ノズルより供給された原料ガスが淀ん
で滞留しないようにした気相エピタキシャル成長方法お
よびその成長装置、特にガス供給方法の提供を目的とす
る。

（課題を解決するための手段〕 上記した目的を達成する本発明の方法は、反応容器内に
設置されたエピタキシャル成長用基板上に列状に配置さ
れた複数のガス供給ノズルより原料ガスを供給し、前記
基板を加熱して該基板上に供給された複数種の原料ガス
を加熱分解して基板上にエピタキシャル結晶を成長する
方法に於いて、前記列状に配置された複数のガス供給ノ
ズルのうちで互いに隣接するガス供給ノズルから供給さ
れる原料ガスの噴出状態を、所定時間毎に交互に変化さ
せることを特徴とする。

また本発明の装置はエピタキシャル成長用基板上に列状
に配置された原料ガスのガス供給ノズルと、該ガス供給
ノズルに隣接するガス供給ノズルに、所定時間毎に交互
に原料ガスを供給、或いは停止する手段を付設して成る
ことを特徴とする。

更にエピタキシャル成長用基板上に列状に配置された原
料ガスのガス供給ノズルと、該ガス供給ノズルに隣接す
るガス供給ノズルが、所定時間毎に交互に基板に接近、
或いは離間機構を付設して成ることを特徴とするもので
ある。

〔作　用〕

ガス供給ノズルより、エピタキシャル成長用基板に当た
って該基板表面に沿って移動する原料ガスは、互いに衝
突して淀みを生じるように移動する。本発明の方法、或
いは装置のように原料ガスを供給することで前記した一
連の定常状態の流れの状態を強制的に変動することがで
き、これによってガス供給ノズル間で原料ガスの流れの
淀みが生じるのが除去される。

〔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（ａ）および第１図（ｂ）は本発明の第１実施例
の説明図で、図示するようにエピタキシャル成長用基板
３に対向してガス供給ノズル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄ。

４Ｅ、４Ｆが所定の間隔を隔てて配置されている。

このガス供給ノズル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，４０，４Ｅ、４
Ｆの各々には、キャリアガスの水素（Ｈ２）ガスに担持
されたジイソプロピルテルル（ＤｉＰＴｅ）ガス、ジメ
チルカドミウム（口ＭＣｄ）ガス、水銀（Ｈｇ）ガス等
よりなる原料ガスが混合されて流入している。

このエピタキシャル成長用基板は４００°Ｃ程度の温度
に加熱され、６００ｒｐｍの回転速度で回転するように
しておき、前記した反応容器内を１０−”ｔｏｒｒの真
空度に成るまで排気した後、反応容器内に上記した原料
ガスを流入する。

そして例えば第１図（ａ）に示すように、ガス供給ノズ
ル４Ａ、４Ｃ，４Ｈには原料ガスを１５０ｃｃ／ｓｉｎ
の流量で流し、上記ガス供給ノズル４Ａ、　４Ｃ，４Ｅ
に隣接するガス供給ノズル４Ｂ、４Ｄ、４Ｆより原料ガ
スを７５ｃｃ／ｍｉｎの流量で流す。このようにして所
定時間原料ガスを反応容器内に流入した後、第１図（ｂ
）に示すようにガス供給ノズル４Ａ、４Ｃ４Ｅに原料ガ
スを７５ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し、上記ノズル４Ａ、
４Ｃ，４Ｅに隣接するガス供給ノズル４Ｂ、　４Ｄ、　
４Ｆより１５０ｃｃ／ｍｉｎの流量で原−料ガスを容器
内に流入する。

このようにすれば、ガス供給ノズル間で原料ガスのガス
流の淀みを抑制できる。

第２図は本発明の方法の第２実施例の説明図である。図
示するように本実施例の方法によれば、ガス供給ノズル
４Ａ、４Ｃ，４Ｈの先端部の基板表面までの間隔を例え
ば２０ＩＩＩｌとし、該ガス供給ノズル４Ａ、４Ｃ。

４Ｅに隣接するガス供給ノズル４Ｂ、４Ｄ、４Ｆからエ
ピタキシャル成長用基板表面比の間隔を例えば４０ｍｍ
とする。

そしてこのようなエピタキシャル成長用基板３表面に対
する各ガス供給ノズルの先端部迄の間隔を所定時間保っ
た後、次いでガス供給ノズル４Ａ、４Ｃ。

４Ｅの先端部のエピタキシャル成長用基板表面までの間
隔を４Ｑｒａｍとし、該ガス供給ノズル４Ａ、　４Ｃ，
４Ｅに隣接するガス供給ノズル４Ｂ、４Ｄ、４Ｆ　　か
らエピタキシャル成長用基板３表面迄の間隔を２０ｍ１
Ｉ＋として、このノズルのエピタキシャル成長用基板迄
の間隔を所定時間保つ。

このようにガス供給ノズルの先端部を基板表面に近接し
たり離間したりする構造は、第３図（ａ）および第３図
（ｂ）に示すように、可撓性の樹脂よりなる配管１１を
台座１３に取りつけて、この台座１３をカム１４によっ
て上下に移動させることで配管の先端に取りつけたガス
供給ノズル４Ａを上下に移動させる。

或いは第４図に示すように、原料ガスの入口に切り換え
バルブ１５を設け、この切り換えバルブ１５によって原
料ガスが上部、或いは下部に移動するようにし、このガ
ス圧によって弁１６が上下に移動するようにし、この弁
の上下移動によってガス供給ノズル４＾が上下に移動す
る構造を採っても良い。

また他の実施例として原料ガスのガス供給ノズルの端面
ば基板表面に対して垂直方向でなく、所定の角度傾けて
も良い。

また上記実施例を適宜組み合わせて用いても良い。

〔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、ガス供
給ノズルの間で原料ガス同士が互いに衝突して、原料ガ
スの淀んだ状態が抑制されるので、エピタキシャル成長
用基板の全面にわたって均一な組成のＨｇ＋−）ｌ　Ｃ
ｄｘ　Ｔｅのエピタキシャル結晶が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ハ）は本発明の第１実施例
の説明図、 第２図（ａ）および第２図（ハ）は本発明の第２実施例
の説明図、 第３図（ａ）および第３図（ｂ）は本発明の第２実施例
を実施する装置の説明図、 第４図は本発明の第２実施例を実施する装置の説明図、 第５図は従来の装置の説明図、 第６図は従来の装置の不都合な状態図、第７図は従来の
方法で形成したｆｌｇｌ−ｙ　ＣｄＸＴｅのエピタキシ
ャル層のノズル位置とＸ値の関係図である。 図において、 ３はエピタキシャル成長用基板、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，４
Ｄ。 ４Ｅ、４Ｆはガス供給ノズル、１工は配管、工３は台座
、１４はカム、１５は切り換えバルブ、１６は弁を示す
。 第　４区 木乏（ｇＬ隼） 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応容器（１）内に設置されたエピタキシャル成
   長用基板（３）上に列状に配置された複数のガス供給ノ
   ズル（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ）より原料
   ガスを供給し、前記基板（３）を加熱して該基板（３）
   上に供給された複数種の原料ガスを加熱分解して基板（
   ３）上にエピタキシャル結晶を成長する方法に於いて、 前記列状に配置された複数のガス供給ノズル（４Ａ４Ｂ
   、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ）のうちで互いに隣接するガ
   ス供給ノズルから供給される原料ガスの噴出状態を、所
   定時間毎に交互に変化させてエピタキシャル結晶を成長
   することを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。
2. （２）エピタキシャル成長用基板（３）上に列状に配置
   された原料ガスのガス供給ノズル（４Ａ、４Ｃ、４Ｅ）
   と、該ガス供給ノズル（４Ａ、４Ｃ、４Ｅ）に隣接する
   ガス供給ノズル（４Ｂ、４Ｄ、４Ｆ）に、所定時間毎に
   交互に原料ガスを供給、或いは停止する手段を付設して
   成ることを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。
3. （３）エピタキシャル成長用基板（３）上に列状に配置
   された原料ガスのガス供給ノズル（４Ａ、４Ｃ、４Ｅ）
   と、該ガス供給ノズル（４Ａ、４Ｃ、４Ｅ）に隣接する
   ガス供給ノズル（４Ｂ、４Ｄ、４Ｆ）が、所定時間毎に
   交互に基板に接近、或いは離間機構を付設して成ること
   を特徴とする気相エピタキシャル成長装置。