JPH0499314A - 光気相成長装置 - 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〕 光気相成長装置に関し、 エピタキシャル成長基板上に供給されるエピタキシャル
成長用ガスが、基板上に均一な濃度で供給されるように
するとともに、反応生成物が励起光の出射端面に付着し
て光分解反応が低下してエピタキシャル結晶の成長速度
が低下しないようにした光気相成長装置を目的とし、 反応容器内の基板設置台上に載置され、回転するエピタ
キシャル成長用基板と、 該基板上に配置され、励起光を照射する光ファイバを中
央部に備えたエピタキシャル成長用ガスのガス供給ノズ
ルとを含み、 前記ガス供給ノズルをエピタキシャル成長用基板の直径
方向に走査可能とし、 前記ガス供給ノズルより供給されたエピタキシャル成長
用ガスを前記光ファイバより照射される励起光で分解し
、該分解生成物を基板上にエピタキシャル成長すること
で構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光気相成長装置に係り、特に形成される結晶の
厚さと組成が、エピタキシャル成長用基板上で均一とな
るようにした光気相成長装置に関する。

光検知素子の形成材料として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ＣＨｇＣｄＴｅ）のよ
うな化合物半導体結晶が用いられている。

この結晶を大面積で、かつ薄層状態に形成する方法とし
てエピタキシャル成長用基板の成長温度が低温で成長可
能な光気相成長方法が用いられている。

〔従来の技術〕

従来、このような光気相成長方法に用いられる装置とし
て第３図に示すように、反応容器１内に設置された基板
設置台２上に載置したエピタキシャル成長用基板３上に
、水素ガスに担持された水銀、ジメチルカドミウムおよ
びジエチルテルル等のエピタキシャル成長用ガスを、ガ
ス供給ノズル４−１．４−２、４−３より照射する。そ
して均一な温度に加熱されたエピタキシャル成長用基板
３上に、反応容器１の側面に設けた光透過窓５より紫外
線等の励起光を照射してガス供給ノズルより供給された
エピタキシャル成長用ガスを、活性化して分解し、所定
の組成を有するＨｇＣｄＴｅ結晶を成長していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、この方法では第４図に示すように、例えば１本の
ガス供給ノズル４−１より基板上に供給されるガスの濃
度は、ガスの供給速度が供給ノズルの中心部で最大にな
り、供給ノズルの周縁部では低下する問題があり、その
ため、エピタキシャル成長用基板３上に形成され、分解
生成物と成る堆積層６、つまりエピタキシャル結晶の厚
さが、ガス供給ノズル４−１の中央部に対向する位置程
、大きくなる不都合がある。そのため、エピタキシャル
成長用基板の全面にわたって均一な厚さ、均一な組成の
エピタキシャル結晶が形成されない問題がある。

また反応容器１に設けた励起光を透過する光透過窓５に
、易蒸発性の水銀ガスが凝結して付着したり、或いは光
気相成長反応に於ける反応生成物が付着して励起光の透
過が遮られ、エピタキシャル成長用ガスの分解反応が効
率良く行われない問題がある。

また従来、特願昭６２−１８６５３７号に於いて、レー
ザ光を用いてエピタキシャル成長用ガスを分解して基板
上にエピタキシャル結晶を成長する技術が開示されてい
るが、この場合に於いても前記したように反応容器にレ
ーザ光を透過する光透過窓を設けており、前記した光透
過窓にエピタキシャル成長用ガス、或いは反応生成物が
付着して光の透過効率が低下し、エピタキシャル成長速
度が低下する問題は避けられない。

また特願昭６３−３０８３１２号に於いては、多数の開
口部を備えた大管のエピタキシャル成長用ガス導入管に
並列に複数の光ファイバを設け、この光フアイバ内にガ
ス分析用の光源からの光を入射し、反応容器内に導入さ
れたエピタキシャル成長用ガスを、透過した光を再び光
ファイバを介してガス分析器内に導入して、エピタキシ
ャル成長用ガスの成長過程のガス濃度を検査する方法を
採っている。

この方法に於いては、基板を設置するサセプタに高周波
誘導加熱を用いて加熱することで基板を加熱し、この加
熱された基板とエピタキシャル成長用ガスを反応させて
分解した反応生成物を基板上に堆積しており、この光フ
ァイバを透過した光は光気相成長反応には寄与しておら
ず、高温でエピタキシャル成長を行っており、エピタキ
シャル成長用基板を構成する原子が、エピタキシャル結
晶内に再拡散する問題を避けられない。またこの従来の
装置では熱分解された反応生成物が、上記した大管のガ
ス導入管のガス導入端面に付着してエピタキシャル成長
用ガスが均一な濃度で基板上に供給されず、そのため、
基板上に均一な厚さ、および均一な組成のエピタキシャ
ル結晶を形成するのは困難である。

本発明は上記した事項に鑑みて成されたもので上記した
光気相成長反応に寄与する励起光が基板表面に効率良く
到達し、かつ基板上に供給されるエピタキシャル成長用
ガスの濃度が均一となるような光気相成長装置の提供を
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光気相成長装置は、反
応容器内の基板設置台に載置され、回転するエピタキシ
ャル成長用基板と、該基板上に配置され、励起光を照射
する光ファイバを中央部に備えたエピタキシャル成長用
ガスのガス供給ノズルとより成り、前記ガス供給ノズル
をエピタキシャル成長用基板の直径方向に走査可能とし
、前記ガス供給ノズルより供給されたエピタキシャル成
長用ガスを、前記光ファイバより照射される励起光で分
解し、該分解生成物を基板上にエピタキシャル成長する
ことを特徴とする。

更に前記光ファイバの中心と、前記ガス供給ノズルの中
心とが合致するように同心円状に配置するとともに、該
光ファイバの先端部が、前記ガス供給ノズルの先端部よ
り内部に入り込んでいることを特徴とする。

更に前記ガス供給ノズルの基板上への走査速度をエピタ
キシャル成長用基板の周辺部に移動するにつれて遅くし
たことを特徴とする。

〔作　用〕

第１図、および第２図に図示するように、エピタキシャ
ル成長用ガスのガス供給ノズル４−１．４−２４−３の
中央部に同心円状に光ファイバ１１を設置し、励起光が
基板上に均一に照射されるようにサセプタ、或いはノズ
ルの何れかを基板上の直径方向に走査する。

上記ガス供給ノズルは、エピタキシャル成長用ガスが吹
きつけられる位置と、光が照射される位置とが一致する
ような構造とする。

このようにガス供給ノズルと、光ファイバを同心円状に
配置し、励起光を照射する光ファイバ１１の出射端面１
１Ａを、ガス供給ノズル４−１のノズル端面４Ａより内
部に入り込んだ本発明の構造にすることで、ガス供給ノ
ズルより供給されたエピタキシャル成長用ガスは、前記
ガス供給ノズルの内壁面４Ｂと光ファイバ１１の側面１
１Ｂの間を通過して噴射される。

そのため、光ファイバ１１の励起光の出射端面１１Ａに
は、分解生成物は堆積して付着されず、仮に付着したと
しても、その量は掻く微量であるため、エピタキシャル
成長中の過程で励起光の光の照射を妨げるような厚さま
で堆積しない。

また原料ガスのガス供給速度を大にすることで、原料ガ
ス、或いは反応生成物が漂って励起光の出射端面である
光ファイバの出射端面に到達することは無い。

更に光ファイバの周囲に加熱ヒータ１３を設置し、エピ
タキシャル成長用ガスを活性化させない温度で加熱して
分解生成物の堆積物が付着できない構造とすると、より
一層効果的である。

また本発明のガス供給ノズル４−１は、中央に光ファイ
バ１１を配設した構造で、光ファイバ１１の側面１１Ｂ
とガス供給ノズル４−１の内壁面４Ｂに沿ってエピタキ
シャル成長用ガスが供給され、従来の装置に於けるよう
にガス供給ノズルのノズル端面全体よりガスが供給され
ない。

そのため、従来の装置に於けるようにガス供給ノズルの
中央部に対向する基板の位置で堆積物の厚さが厚くなる
ような恐れが無くなり、エピタキシャル成長用基板の全
面にわたって均一な厚さ、均一な組成のエピタキシャル
結晶が得られる。

またガス供給ノズルの直径を細くすることで選択成長も
可能となる。

（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図に示すように本発明の装置は、反応容器１内に設
置され、回転可能な基板設置台２上にカドミウムテルル
（ＣｄＴｅ）より成る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内はｉｆ）”２ｔｏｒｒ程度の真空度に
排気され、この反応容器１内にはエピタキシャル成長用
基板に対向してガス供給ノズル４−Ｌ４−２、４−３が
配置されている。

第２図（ａ）の縦断面図、および第２図（ａｌのｎ−ｔ
ｒ　’線断面図の第２図（ｂ）に示すように、このガス
供給用ノズル４−１の中心部には光ファイバ１１が設置
されており、この光ファイバ１１はガス供給ノズル４１
の側面４Ｃに図示しないが、開口部を設け、ノール材を
用いてガス供給ノズルより分岐されて設置され、その先
端部には紫外線光源が設置されている。

そして光ファイバ１１の励起光の出射端面１１Ａの中心
位置とガス供給ノズル４−１のノズル端面４Ａの中心位
置とが合致するように、同心円状に配置され、かつガス
供給ノズルのノズル端面より、光ファイバの励起光の出
射端面が内部に入り込んだ構造を採っている。

勿論、ガス供給ノズル４−２、４−３も同様にその中央
部に光ファイバ１１が前記したように同心円状に設置さ
れ、この光ファイバの励起光の出射端面ばガス供給ノズ
ルのノズル端面より内部に入り込んだ構造としている。

またガス供給ノズル４−１　、４−２、４−３のノズル
端面と反対側の他端部は、図示しないが水銀を収容した
水銀蒸発器、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、ジエチルテルルを収容したジエチルテ
ルル蒸発器にそれぞれ接続されている。

このような装置に於いて上記サセプタ内部に埋設したヒ
ータ１２にてエピタキシャル成長用基板３の温度を２８
０℃に加熱し、前記ガス供給ノズル４−１４−２、４−
３より水素ガスに担持された水銀、ジメチルカドミウム
、ジエチルテルルのエピタキシャル成長用ガスを反応容
器ｌ内に導入する。

そしてガス供給ノズル４４．４−２、４−３内に設置さ
れた光ファイバ１１より紫外線を照射する。

するとエピタキシャル成長用ガスは、ガス供給ノズル４
−１．４−２、４−３の内壁面４Ｂと、光ファイバ１１
の側面の間を通過して流れるので、従来の装置に於ける
ようにガス供給ノズルの中央部でガスの流速が最も速く
成ってその部分でガスの供給量が最大になり、基板上に
形成される堆積物の厚さがガス供給ノズルの中央部に対
向する位置で最も大きくなることは無くなり、エピタキ
シャル成長用基板の全面にわたって均一な厚さ、均一な
組成のエピタキシャル結晶が得られる。

また光ファイバの励起光の出射端面ば、ガス供給ノズル
のノズル端面より内側に入り込んで設けているので、エ
ピタキシャル成長用ガスは、ガス供給ノズル４−１．４
−２、４−３の内壁面４Ｂと、光ファイバ１１の側面１
１Ｂの間を通過して流れたガスの分解生成物が、紫外線
を透過する光ファイバ１１の励起光の出射端面１１＾に
付着することが避けられ、そのため、光の透過効率が低
下することが無くなり、従来の方法に於けるようにエピ
タキシャル成長ａ度が低下する問題も回避できる。

また基板設置台を回転可能とすると同時に、水平方向に
も移動でき、然もエピタキシャル成長用基板の周辺部に
移動する程その移動速度が遅くなるような構造とすると
、前記ガス供給ノズルがエピタキシャル成長用基板の直
径方向に走査することになり、ガス供給ノズルよりエピ
タキシャル成長基板に供給されるガスの濃度が、基板の
全面にわたってより均一となるため、より一層均−な厚
さのエピタキシャル結晶が得られる。

またガス供給ノズルの直径を細くすることで、エピタキ
シャル成長用基板の所定領域に選択成長することも出来
る。

また光ファイバ１１の側面１１Ｂに加熱ヒータＩ３を設
けた構造を採ると、より光ファイバの励起光の出射端面
に分解生成物が堆積するのが防止できる。

なお、本実施例ではＨＢｒ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの光気相
成長に付いて述べたが、その他、本発明の装置は他の化
合物半導体のエピタキシャル結晶にも適用できるのは熱
論である。

〔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
給ノズルよりエピタキシャル成長用基板上に均一な濃度
でエピタキシャル成長用ガスが供給されるので、均一な
厚さおよび組成のエピタキシャル結晶が得られる。

また励起光の出射端面に反応生成物が付着することは無
いので、励起光の照射効率が低下することが無くなり、
そのため、原料ガスの分解反応が低下することなく、エ
ピタキシャル結晶の成長速度が低下しない高効率な装置
が得られる効果がある。また本実施例ではガス供給ノズ
ルの数を３本としたが、この数は形成されるエピタキシ
ャル結晶の種類によって適宜変化させても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示す模式図、第２図
は本発明の装置の要部の断面図、第３図は従来の装置の
模式図、 第４図は従来の装置に於ける不都合な状態図である。 図において、 １は反応容器、２は基板設置台、３はエピタキシャル成
長用基板、４−Ｌ４−２、４−３はガス供給ノズル、４
Ａはノズル端面、４Ｂは内壁面、４Ｃは側面、】】は光
ファイバ、１１八は出射端面、ＩＩＢは側面、１２はヒ
ータ、１３は加熱ヒータを示す。 こγ薯 、二二

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応容器（１）内の基板設置台（２）に載置され
   、回転するエピタキシャル成長用基板（３）と、該基板
   上に配置され、励起光を照射する光ファイバ（１１）を
   中央部に備えたエピタキシャル成長用ガスのガス供給ノ
   ズル（４−１、４−２、４−３）とを含み、前記ガス供
   給ノズル（４−１、４−２、４−３）をエピタキシャル
   成長用基板（３）の直径方向に走査可能とし、前記ガス
   供給ノズル（４−１、４−２、４−３）より供給された
   エピタキシャル成長用ガスを、前記光ファイバ（１１）
   より照射される励起光で分解し、該分解生成物を基板上
   にエピタキシャル成長することを特徴とする光気相成長
   装置。
2. （２）前記光ファイバ（１１）の中心と、前記ガス供給
   ノズル（４−１、４−２、４−３）の中心とが合致する
   ように同心円状に配置するとともに、該光ファイバ（１
   １）の励起光の出射端面（１１Ａ）が、前記ガス供給ノ
   ズル（４−１、４−２、４−３）のノズル端面より内部
   に入り込んでいることを特徴とする請求項（１）記載の
   光気相成長装置。
3. （３）前記ガス供給ノズル（４−１、４−２、４−３）
   の基板上への走査速度を、エピタキシャル成長用基板（
   ３）の周辺部に移動するにつれて遅くしたことを特徴と
   する請求項（１）、或いは（２）に記載の光気相成長装
   置。