JPH0423335A - 水銀化合物半導体ウエハの製造方法 - 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） 本発明は、縦型ディッピング法によりＨｇＣｄＴｅや１
１ｇＺｎＴｅ半導体ウェハを７Ａ　逍する方法に関する
。

（従来の技術） 従来、液相エピタキンヤル法により、ＩＩ　ｇ　Ｃｄ　
Ｔ　ｅなとの半導体を成長させるときには、ｐ型持性を
示す。そこで、低キヤリア密度で高移動度のｎ型半導体
を得るために、例えば、”Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｒ　Ａｐ
ｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　６５（８）、１９８９．３
０８０〜３０８８″では、水甲スライド式液相エピタキ
７ヤル成長装置を用いて成長させたＨ　ｇ　Ｃｄ　Ｔ　
ｅ半導体ウェハを、成長装置とは別の石英管中に水銀と
ともに真空封入し、水銀蒸気の下て熱処理する方法が採
用されている。

（発明か解決しようとする課題） しかし、上記の熱処理では、熱処理用の炉を別途用意す
る必要があり、成長炉から熱処理炉に移して再度加熱処
理するため、所定の半導体ウェハを製造するのに、相当
の手間ひまかかかり、コストも嵩むという問題があった
。

そこで、本発明では、上記の問題を解消し、特別の炉を
必要とせず、半導体のエビタキノヤル成長に続いて熱処
理を行うことを可能にした水銀化合物半導体の製造方法
を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、原料融液を収容するルツボの」一方に、水銀
貯留槽を設けて、反応室内に水銀蒸気を満たし、基板を
原料融液に浸漬して液相エピタキシャル成長させる水銀
化合物半導体の製造方法において、成長終了後、原料融
液から引き上げた基板を４００〜１００°Ｃの範囲で、
また、水銀貯留槽を３００〜１００°Ｃの範囲で独立し
て温度調節して、成長結晶を熱処理してから回収するこ
とを特徴とする水銀化合物結晶ウェハの製造方法である
。

（作用） 第１図は、本発明者が特願平１−２７８２７５号として
出願した縦型ディッピング装置の断面図であり、本発明
の実施に適した装置である。この装置は、原料融液５を
収容するルツボ４を、カーホン製サセプタ３を介して石
英管１内に収納したもので、石英管１の上端に環状の石
英製溝７を付設し、該講７内には揮発性金属である水銀
８を収容し、蓋体９の円筒状脚部を口の水銀８の中に浸
漬させることにより、石英管１内を気密な反応室２を形
成する。そして、上記石英製溝７の外壁６の上端にフラ
ンジ１０を設け、ＳＵＳ製板材１１を該フランジ】０に
重ねて密閉し、ガス加圧室１２を形成する。該ＳＵＳ製
板材１１には、バルブ１３を介して加圧ガス供給管１４
を接続する。反応室２内には、」二記ＳＵＳ製板材１１
及び蓋体９を貫通して、昇降可能な支持軸１７を配置し
、該支持軸１７の下端にカーボン製ホルダ１６を取り付
け、該ホルダにより基板１５を保持する。さらに、反応
室２の外周にメインヒータ１８と、環状溝７の外周にサ
ブヒータ１９を配置する。なお、上記ホルダ１６には、
原料融液５を撹拌するための石英製パドル（図示省略）
が取り付けられている。

次に、水銀化合物半導体ウェハの製造手順を説明すると
、ルツボ４に原料を投入し、ホルダｊ６に基板１５を装
着し、環状溝７に水銀８を収容してからＳＯ３！ｉＲ板
材１１て密閉する。まず、蓋体９の円筒状脚部を水銀８
から１７かせた状態て、反応室２内をガス供給管１４を
介して真空排気し、次いて、不活性ガスを供給してから
、該脚部を水銀８にぺ〆↓りして反応室２を密閉する。

それから、メインヒータ１８及びサブヒータ１９に通電
して、原料融液５並ひに水銀８を加熱して所定の温度に
保持しながら、ホルダ１６に取り付けた石英製バドルて
原料融液５を撹拌し、かつ、反応室２内に水銀筑気を満
たし、反応室２内の安定をまりで、原料融液５を成長温
度まで低下させてから、基板１５を原料上？＆５に浸漬
して基板１５にに液相エピタキシャル成長を行う。所定
の成長を終了させた後、基板１５．を引き上げてメイン
ヒータ１８及びサブヒータ１９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
させ、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１５を取り出す。

このように、縦型デイ・７ピング装置内で液相エピタキ
シャル成長に続けて、サブヒータ１９の温度を調節して
反応室２内の水銀蒸気圧を調節し、かつ、メインヒータ
１８て基板１５の熱処理４度を調節することにより、ｎ
Ｑ１２でキャリア密度か低く、高移動度の水銀化合物半
導体を得ることかできるので、熱処理用の炉を別途設け
る場合に比へて、製造コスト及び製造時間を大幅に短縮
することができるようになった。

（実施例） 第１図の装置を用いて、Ｈｇｏ　８ｃｄａ　ｔＴｅ半導
体を液相エヒタキ／ヤル成長させた。内径６０ｍｍの石
英管の底にカーボン製サセプタを置き、その−にに内径
３８ｍｍの石英製ルツボを置き、純度６ナインのＴｅ２
２６ｇ、純度６ナインのＣｄＴｃ　５．３２　ｇ及び純
度９ナインのＨｇ８０．Ｏｇを予め真空封入して溶融し
た原料を該ルツボに収容した。また、水銀溜めには純度
９ナインＨｇを９００ｇ貯留した。カーボン製ボルダ−
には基板として１０１０Ｘｌ０’のＣｄｏｇｅＺｎｏ　
ｏ４Ｔｅ（ＩＩＩ）ウェハを装着した。

まず、石英製蓋体の円筒状脚部をＨｇ溜めより浮かせた
状態で、反応室内をｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ位まで真空排
気した後、Ｈ，カスを４００Ｔｏｒｒまて導入してから
、蓋体の脚部を水銀に浸漬して反応室を密閉した。

そして、蓋体の土にさらにＨ，ガスを導入して７００Ｔ
ｏｒｒに加圧してから、昇温を開始した。石英管内の温
度調節はプログラム制御により行い、原料融液が５００
°Ｃ１水銀溜め温度か２５０°Ｃになった時点て、ホル
タに取り付けた撹拌パドルを３０ｒｐｍで回転して原料
融液を撹拌した。１時間撹拌した後、原料融液を速やか
に４８０°Ｃまて降温させ、２０分間安定させた後、０
．１℃／分の降温速度でさらに４７５℃まで降温した時
点て、基板を原料融液に浸漬し、さらに、４７０℃まで
降温した時点で基板を引き上げて成長を終了した。

次に、メインヒーターを２００℃まで急冷し、水銀溜温
度も２００°Ｃに下げて２４時間保持して熱処理を行い
、その後石英管を炉体から抜き取り冷却した。

得られたＨｇｏ、５Ｃｄｏ　ｔＴｅエピタキンヤル層は
、ｎ型半導体であり、キャリア密度が８．　ＯＸＩＯＩ
４ｃｍ−’移動度が］、３ＸＩＯ５ｃｍ”Ｖ−’ｓｅｃ
　’と高品質特性を得ることができた。なお、キャリア
密度は７７にで測定したものである。

比較のために、１−記の製造条件の中から熱処理を省略
して同様に製造したＨｇｎ　、　５ｃｄｎ　ｙＴｅエピ
タキ／ヤル層は、キャリア密度が１．３ＸＩＯ”ｃｍ−
３、移動度が２．５ＸｌＯ’ｃｍ’Ｖ−’ｓｅｅ”’の
ｎ型半導体であった。

また、上記実験条件の中で基板温度及び水銀溜温度を第
１表のように調節して熱処理することにより、第１表に
記載の種々のキャリア密度及び移動度を有し、それぞれ
の伝導タイプの半導体を得ることができた。

第１表 （発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、液相エビ
タキ／ヤル成長装置内で成長後、直ちに執処理を行うこ
とかでき、かつ、水銀溜めと原料融液とを別個に温度制
御することにより、キャリア密度等を容易に制御するこ
とかでき、高品質特性の水銀化合物半導体を得ることか
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための縦型ティッピング装
置の断面図であり、第２図は、原料融液と水銀溜めの温
度プログラムの１例を示したグラフである。 −Ｂｇ間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料融液を収容するルツボの上方に、水銀貯留槽
   を設けて、反応室内に水銀蒸気を満たし、基板を原料融
   液に浸漬して液相エピタキシャル成長させる水銀化合物
   半導体の製造方法において、成長終了後、原料融液から
   引き上げた基板を４００〜１００℃の範囲で、また、水
   銀貯留槽を３００〜１００℃の範囲で独立して温度調節
   して、成長結晶を熱処理してから回収することを特徴と
   する水銀化合物結晶ウェハの製造方法。
2. （２）反応室の上方内壁に設けた環状の溝に水銀を貯留
   し、蓋体の円筒状脚部を該水銀中に浸漬して反応室を密
   閉し、反応室内の圧力とバランスするように蓋体の上方
   に加圧ガスを供給するようにしたことを特徴とする請求
   項（１）記載の水銀化合物半導体の製造方法。