JPH05175141A - Vapor-phase epitaxial growth apparatus and method - Google Patents

Vapor-phase epitaxial growth apparatus and method

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JPH05175141A
JPH05175141A JP34427991A JP34427991A JPH05175141A JP H05175141 A JPH05175141 A JP H05175141A JP 34427991 A JP34427991 A JP 34427991A JP 34427991 A JP34427991 A JP 34427991A JP H05175141 A JPH05175141 A JP H05175141A
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substrate
epitaxial growth
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reaction tube
heating
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哲男 ▲齊▼藤
Satoshi Murakami
Yoshito Nishijima
Hiroshi Nishino
Tetsuo Saito
Akira Sawada
聡 村上
亮 澤田
由人 西嶋
弘師 西野
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Fujitsu Ltd
富士通株式会社
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Abstract

PURPOSE: To obtain the epitaxial crystal of Hg1-xCdxTe of uniform composition over the range of the whole region on a substrate by intermittently changing the flow velocity of a gas for growth, by alternately growing CdTe crystal and HgTe crystal on the substrate and by mutually diffusing both crystals.
CONSTITUTION: A substrate 3 for epitaxial growth is installed in a reaction tube 1 and hydrogen gas carrying dimethyl Cd, mercury and di-isopropyl Te is caused to flow as a gas for growth. When the distance between a substrate heating table 2 and moving plate 18 is variable in this case, the flow velocity of the gas for growth increases and only CdTe crystal grows when the distance is small, and only HgTe crystal grows when the distance is large. Then, when the CdTe crystal and HgTe crystal are alternately subjected to vapor-phase epitaxy and mutually diffused, Hg1-xTe crystal grows. Thus, it is possible to obtain the epitaxial crystal of Hg1-xCdxTe of stable composition.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO&Japio

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は水銀・カドミウム・テルル(Hg 1-x Cd x Te)等の水銀を含む2−6族の化合物半導体の気相エピタキシャル成長装置、および成長方法に関する。 The present invention relates to a mercury-cadmium-telluride (Hg 1-x Cd x Te ) 2-6 group compound semiconductor vapor phase epitaxial growth apparatus containing mercury, such as, and a growth method.

【0002】このようなHg 1-x Cd x Te等の化合物半導体は通常、カドミウムテルル(CdTe)、ガリウム砒素(GaA [0002] Such Hg 1-x Cd x Te compounds such as semiconductors typically cadmium telluride (CdTe), gallium arsenide (GaA
s)等のエピタキシャル成長用基板上にエピタキシャル層として形成されており、この材料を用いて赤外線検知素子のような半導体デバイスを形成する際、基板上に形成されたエピタキシャル層の面内に於いてHg 1-x Cd x Te s) is formed as an epitaxial layer on the epitaxial growth substrate, such as, in forming a semiconductor device such as an infrared sensing element with this material, in the plane of the epitaxial layer formed on a substrate Hg 1-x Cd x Te
結晶を構成する原子の組成が均一な材料が要望される。 The composition of the atoms constituting the crystal is uniform material is desired.

【0003】特にHg 1-x Cd x Te結晶のx値が異なると、 [0003] With particular x value of Hg 1-x Cd x Te crystal are different,
応答する赤外線の波長がx値により異なるので、検知すべき赤外線の波長に対応して高感度を有するx値を有し、かつこのx値がエピタキシャル成長用基板の全領域に於いて均一な値を有するHg 1- x Cd x Te結晶が望まれる。 Since the wavelength of infrared response different by x values ​​have x values ​​with high sensitivity corresponding to the wavelength of the infrared to be detected, and a uniform value at this x value is the whole area of ​​the substrate for epitaxial growth Hg 1- x Cd x Te crystal is desired to have.

【0004】 [0004]

【従来の技術】従来、このようなHg 1-x Cd x Te結晶をエピタキシャル成長する場合、例えば図5(a)に示すように、反応管1に設置した基板加熱台2上にCdTe等のエピタキシャル成長用基板3を載置し、この反応管1内を排気する。 Conventionally, when epitaxially growing such Hg 1-x Cd x Te crystal, for example, as shown in FIG. 5 (a), the epitaxial growth of CdTe or the like is formed on the substrate-heating stand 2 installed in the reaction tube 1 the use substrate 3 is placed, is evacuated reaction tube 1.

【0005】次いでガス導入管4よりジイソプロピルTe [0005] Then diisopropyl Te from the gas introducing pipe 4
とジメチルCdを担持した水素ガスと、水銀(Hg)とジイソプロピルTeを担持した水素ガスとを、交互に反応管1内に導入し、前記エピタキシャル成長用基板3を反応管の周囲に設けた高周波誘導コイル5にて加熱することで、 Frequency induction and hydrogen gas carrying dimethyl Cd, and a hydrogen gas carrying diisopropyl Te mercury (Hg), was introduced into the reaction tube 1 alternately provided with the epitaxial growth substrate 3 around the reaction tube and by heating in the coil 5,
該基板3上にCdTeの化合物半導体結晶と、HgTeの化合物半導体結晶を交互に成長し、両者の化合物半導体結晶同士を相互拡散してHg 1- x Cd x Te結晶を形成するIMP(I 3 and CdTe compound semiconductor crystal on plate substrate, and alternately growing a compound semiconductor crystal of HgTe, and interdiffusion of the compound semiconductor crystal between the two to form the Hg 1- x Cd x Te crystal IMP (I
nterdiffused Multilayer Proces) と称する第1の方法がある。 There are nterdiffused Multilayer Proces) a first method referred to.

【0006】また、この方法とは別個に第2の方法として、上記したガス導入管4より水銀(Hg)とジイソプロピルTeとジメチルCdを担持した水素ガスを総て混合したエピタキシャル成長用ガスを反応管1内に導入し、該エピタキシャル成長用基板3を前記高周波誘導コイル5にて加熱することで、基板3上にHg 1-x Cd x Te結晶をエピタキシャル成長するDAG法(Direct Alloy Growth法) がある。 Further, as a separate second method this method, the reaction tube from the mercury (Hg) and hydrogen gas carrying diisopropyl Te and dimethyl Cd mixing all the epitaxial growth gas gas introduction pipe 4 described above was introduced into 1, the epitaxial growth substrate 3 by heating in the high-frequency induction coil 5, there is a DAG method of epitaxially growing a Hg 1-x Cd x Te crystal on the substrate 3 (Direct Alloy growth method).

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した第1の方法は、ジイソプロピルTeとジメチルCdを担持した水素ガスと、水銀(Hg)とジイソプロピルTeを担持した水素ガスとを、交互に反応管1内にガスの種類を、切り換えバルブを用いて切り換えて導入する必要があり、その切り換え時にガス流が乱れたり、切り換えがスムーズに信頼性良く行い難い問題が有り、また切り換え時に切り換え前のガスが、該反応管内に残留する問題があり、更にガスの切替え弁等を必要とし、装置が煩雑になる欠点がある。 [SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, the first method described above, a hydrogen gas and carrying diisopropyl Te and dimethyl Cd, and a hydrogen gas carrying diisopropyl Te mercury (Hg), the reaction tube alternately the type of gas in one, it is necessary to introduce switched using a switching valve, or a gas flow is disturbed at the time of switching, switching is smoothly there is reliably hardly perform problem and before switching when switching the gas but there is a problem remaining in the reaction tube, still require switching valve or the like of the gas, there is a disadvantage that the apparatus becomes complicated.

【0008】また、第2の方法では、エピタキシャル成長ガスの内、水銀ガスは原子の状態であり、またジメチルCdの分解温度は230 ℃で、ジイソプロピルTeの分解温度の300 ℃に対して分解温度が低く、エピタキシャル成長用ガスの種類に依って分解温度が異なる。 [0008] In the second method, among the epitaxial growth gas, mercury gas is in a state of atoms, and in decomposition temperature 230 ° C. dimethyl Cd, decomposition temperatures for 300 ° C. decomposition temperature of diisopropyl Te is low decomposition temperature varies depending on the type of epitaxial growth gas. またジメチルCdが分解して生成されたCd原子と、ジイソプロピルTe And Cd atoms dimethyl Cd is generated by decomposition also, diisopropyl Te
が分解して生成されたTe原子が反応して形成されるCdTe There CdTe the Te atoms generated by decomposition are formed by reacting
結晶の生成エネルギーは、21Kcal/mol( 生成エンタルピーは−24.6Kcal/mol) で、この値はTe原子とHg原子が反応して生成されるHgTe結晶の生成エネルギーの30Kcal/m Formation energy of the crystal, 21Kcal / mol with (enthalpy of formation -24.6Kcal / mol), 30Kcal / m of formation energy for this value HgTe crystals produced by the reaction of Te atoms and Hg atoms
ol( 生成エンタルピーは−8.1Kcal/mol)である値に比して低い。 ol (enthalpy of formation -8.1Kcal / mol) lower than the value that is.

【0009】従来のようにエピタキシャル成長用ガスを全て混合してエピタキシャル成長用基板3上に供給した場合、図5(b)の曲線aに示すように、該基板3のガス上流側では、生成エネルギーの小さいCdTe結晶が成長し、 [0009] were mixed all conventional epitaxial growth gas as in the case of supplying on the epitaxial growth substrate 3, as shown in the curve a in FIG. 5 (b), in the gas upstream side of the substrate 3, the generated energy small CdTe crystal is grown,
曲線bに示すように、該基板のガス下流側で生成エネルギーの大きいHgTe結晶が成長する傾向が生じる。 As shown in curve b, large HgTe crystals produced energy gas downstream side of the substrate is prone to grow occur.

【0010】本発明は上記した問題点を解決し、エピタキシャル成長用ガスを切り換えることなく、エピタキシャル成長用基板3上のエピタキシャル成長用ガスのガス流速を間欠的に変化させることで、基板上に生成エネルギーの大きいCdTe結晶とHgTe結晶を交互に成長し、この両者の結晶を相互拡散することで、基板上の全領域の範囲で均一な組成(x値)を有するHg 1-x Cd x Teのエピタキシャル結晶が得られるようにした気相エピタキシャル成長装置、およびその成長方法の提供を目的とする。 [0010] The present invention solves the problems mentioned above, without switching the epitaxial growth gas, by intermittently varying the gas flow rate of epitaxial growth gas on the epitaxial growth substrate 3, a large formation energy on a substrate grown CdTe crystal and HgTe crystals alternately, the crystals of both by mutual diffusion, epitaxial crystal of Hg 1-x Cd x Te having a uniform composition (x value) range of the entire area on the substrate as obtained in the vapor phase epitaxial growth apparatus, and an object of the present invention to provide for the growth method.

【0011】このようにエピタキシャル成長用ガスの基板上に於ける流速を変動させる装置は、特開平3-054193 [0011] Thus the apparatus for varying the in flow rate on the substrate for epitaxial growth gas, Hei 3-054193
号に於いて開示されているが、この方法はバレル型であり、本願発明のような反応管が横型水平石英管を用いていない。 Although it is disclosed In JP, this method is a barrel-type reaction tube, such as in the present invention is not using a horizontal horizontal quartz tube.

【0012】また反応管の形状も、また基板加熱台の形状も円錐形状に形成せねば成らず、装置の構造が複雑である。 [0012] The shape of the reaction tube are also substrate-heating stand shapes are not built if take into a conical shape, it is complicated structure of the apparatus. またこの装置は、基板上と反応管の内壁の間の距離を増減させて、基板上のエピタキシャル成長用ガスの流速を変化するには、基板加熱台の移動のストロークの寸法を大きく保つ必要があり、基板上のガス流が乱れて安定したエピタキシャル成長が出来ない問題がある。 The apparatus also increase or decrease the distance between the inner wall of the reaction tube and the substrate, to vary the flow rate of the epitaxial growth gas on the substrate, it is necessary to keep increasing the size of the stroke of movement of the substrate heating stage , the gas flow on the substrate is disturbed there is a problem that can not be stable epitaxial growth.

【0013】 [0013]

【課題を解決するための手段】本発明の気相エピタキシャル成長装置は請求項1に示すように、反応管内に収容されたエピタキシャル成長用基板上に分解温度がそれぞれ異なるエピタキシャル成長用ガスを供給して、該基板上に生成エネルギーがそれぞれ異なるエピタキシャル層を形成する装置に於いて、前記エピタキシャル成長用基板を収容する反応管と、該反応管内に設置され、前記エピタキシャル成長用基板を載置し、該基板を加熱する基板加熱台とより成り、前記基板加熱台を加熱する加熱手段を備え、前記基板加熱台と該加熱台より上部の反応管内壁面間の距離を増減する手段を設け、該基板加熱台と該加熱台より上部の反応管の内壁面間の距離を増減することで基板上を通過するエピタキシャル成長用ガスの流速を変化させ、該 The vapor phase epitaxial growth apparatus of the present invention SUMMARY OF THE INVENTION As shown in claim 1, and decomposition temperature by supplying different epitaxial growth gas respectively into the reaction tube to be accommodated epitaxial growth substrate, the generating energy on a substrate at a device for forming a different epitaxial layer, respectively, and the reaction tube for housing the epitaxial growth substrate, it is placed in the reaction tube, and placing the epitaxial growth substrate, heating the substrate substrate heating stand with become more, comprising heating means for heating the substrate heating stage, the means for increasing or decreasing the distance between the reaction tube wall of the upper than the substrate heating stage and the heating stage is provided, the substrate heating table and heating varying the flow rate of the epitaxial growth gas passing over the substrate by increasing or decreasing the distance between the inner wall surface of the upper portion of the reaction tube from the base, the 速の変動に対応して前記基板上に生成エネルギーの大きい化合物半導体結晶と生成エネルギーの小さい化合物半導体結晶を交互に形成可能としたことを特徴とする。 In response to variations in speed, characterized in that to enable alternately formed larger compound semiconductor crystal of generating energy generating energy small compound semiconductor crystal on the substrate.

【0014】また請求項2に示すように、前記基板加熱台と該基板加熱台より上部の反応管の内壁面間の距離の増減手段として、前記基板加熱台を上下に移動させる移動手段を設けるか、或いは、前記基板加熱台上で上下して移動する移動板と、該移動板を上下に移動する移動手段を設けたことを特徴とする。 [0014] As shown in claim 2, as a adjusting unit of the distance between the inner wall surface of the reaction tube of the upper than the substrate heating table and substrate heating table is provided with a moving means for moving the substrate heating stand vertically or, alternatively, wherein the moving plate to move up and down in the substrate heating bench, in that a moving means for moving the movable plate up and down.

【0015】また請求項3に示すように、前記基板加熱台上を移動し、エピタキシャル成長時の反応生成物を付着させるスライドを付設したことを特徴とする。 [0015] As shown in claim 3, moving the substrate heating table top, characterized by being attached to a slide to deposit the reaction product of at epitaxial growth. 更に請求項4に示すように、前記エピタキシャル成長装置の反応管内に水銀ガス、カドミウムを含むガス、テルルを含むエピタキシャル成長用ガスを総て流入した状態で、基板上のガス流速を変化させるのみで、生成エネルギーの少ないカドミウムを含むテルルの化合物半導体層と生成ネルギーの大きい水銀を含むテルルの化合物半導体層との超格子構造を形成するか、或いは両者の化合物半導体層の相互拡散により化合物半導体結晶を形成することを特徴とするものである。 Further, as shown in claim 4, wherein the mercury gas in the reaction tube of an epitaxial growth apparatus, a gas containing cadmium, in a state that has flowed all the epitaxial growth gas containing tellurium, only by changing the gas flow rate on the substrate, generating or to form a super lattice structure of the compound semiconductor layer of tellurium containing large mercury generated energy and the compound semiconductor layer of tellurium containing less cadmium energy, or to form a compound semiconductor crystal by interdiffusion of both compound semiconductor layer it is characterized in.

【0016】 [0016]

【作用】Hg 1-x Cd x Te結晶に於いては、混晶中のCdTe結晶とHgTe結晶とでは、HgTeの生成エネルギーが、CdTeの生成エネルギーよりも高いため、HgTeの生成速度が遅くなる。 [Action] is at the Hg 1-x Cd x Te crystal, in the CdTe crystal and HgTe crystals in the mixed crystal, formation energy of HgTe is higher than CdTe generating energy, the production rate of the HgTe is slow . このため、Hgの原料のHgガス、Teの原料のジイソプロピルテルルガスの予備加熱を行わずに、全ての原料ガス、つまりHgガス、ジイソプロピルテルルガス、ジメチルカドミウムガスを混合して同時に反応管内に流した場合には、図4(a)に示すように、ガス流速が速いと、Hg Therefore, Hg gas Hg ingredients, without preheating raw material diisopropyl tellurium gas Te, all of the raw material gas, ie Hg gas, diisopropyl tellurium gas, a mixture of dimethyl cadmium gas flow into the reaction tube at the same time when, as shown in FIG. 4 (a), when the gas flow rate is high, Hg
Teの生成が不十分となり、HgTeの生成位置がエピタキシャル成長用基板3のガス流入側より見て後方となり、組成の不均一を招く。 Te production of becomes insufficient, generation position of the HgTe is the rear as viewed from the gas inlet side of the epitaxial growth substrate 3, leading to non-uniformity of composition. 図でa はCdTeの生成曲線、b はHgTe Figure a is CdTe generation curve, b is HgTe
の生成曲線、3 はエピタキシャル成長用基板、縦軸はCd Curve of the generation, the epitaxial growth substrate 3, the vertical axis indicates the Cd
Te、或いはHgTeの生成量、横軸はガスの移動方向より見た反応管の位置である。 Te, or the amount of HgTe, the horizontal axis is the position of the reaction tube as viewed from the direction of movement of the gas.

【0017】一方、ガス流速が遅いと、図4(b)に示すようにCdTe結晶が基板の前方で殆ど生成されてしまい、やはり組成の不均一を招く。 Meanwhile, when the gas flow rate is low, CdTe crystals as shown in FIG. 4 (b) will be generated almost in front of the substrate, again leading to non-uniformity of composition. 図でa はCdTeの生成曲線、b Figure a is generated curve of CdTe, b
はHgTeの生成曲線、3 はエピタキシャル成長用基板、縦軸はCdTe、或いはHgTeの生成量、横軸はガスの移動方向より見た反応管の位置である。 Generating curves of HgTe three epitaxial growth substrate, and the vertical axis CdTe, or the amount of HgTe, the horizontal axis is the position of the reaction tube as viewed from the direction of movement of the gas.

【0018】そこで、本発明では基板を載置して加熱する基板加熱台とその上の反応管の内壁面の間の距離が調節できるような構造を前記基板加熱台、或いは反応管の内壁面に設ける。 [0018] Therefore, the inner wall surface of the structure the substrate heating stage the like can be adjusted the distance between the inner wall surface of the reaction tube thereon a substrate heating stage for mounting and heating the substrate in the invention, or the reaction tube provided.

【0019】そして反応管内に水銀、ジメチルCd、ジイソプロピルTeガスの総てのエピタキシャル成長用ガスを混合した状態で反応管内に流入し、基板加熱台とその上の反応管の内壁面間の距離を短くして基板上を通過するエピタキシャル成長ガスのガス流速を大にした時には、 [0019] The mercury in the reaction tube, dimethyl Cd, flows into the reaction tube while mixing all epitaxial growth gas diisopropyl Te gas, shorten the distance between the inner wall of the reactor tube over the substrate heating stand and its the gas flow rate of epitaxial growth gas passing through the upper substrate and when the large, the
基板上で生成エネルギーの小さいCdTe結晶が形成され、 Small CdTe crystals produced energy on board is formed,
生成エネルギーの大きいHgTe結晶は、ガス移動方向より見て基板のガス下流側で形成されるようにする。 Big HgTe crystals generating energy, as viewed from the gas moving direction so as to form a gas downstream side of the substrate.

【0020】また基板加台とその上の反応管の内壁面間の距離を大きくして、該基板上を通過するエピタキシャル成長ガスのガス流速を低下した時には、基板上で生成エネルギーの大きいHgTe結晶が成長し、生成エネルギーの小さいCdTe結晶はガス移動方向よりみて基板の上流側に形成されるようにする。 [0020] by increasing the distance between the inner wall surface of the reaction tube on the substrate pressure stage and its, when lowering the gas flow rate of epitaxial growth gas passing over the substrate has a large HgTe crystals produced energy on board growing, small CdTe crystals generated energy is to be formed on the upstream side of the substrate as viewed from the gas moving direction.

【0021】そして形成されたCdTe結晶とHgTe結晶を相互拡散してHg 1-x Cd x Te結晶を形成するには基板の温度を360 ℃に保ち、上記CdTe結晶とHgTe結晶とを交互に超格子構造に形成するには基板の温度を200 ℃に保つ。 [0021] Then the formed CdTe crystals and HgTe crystals were interdiffusion to form the Hg 1-x Cd x Te crystal keeping the temperature of the substrate 360 ° C., alternating with the CdTe crystal and HgTe crystal super to form a lattice structure keep the temperature of the substrate 200 ° C..

【0022】このようにすると、反応管内に導入されるガス流速を変動するのみで、エピタキシャル成長用ガスを切り換えることなく、基板上に生成エネルギーの小さいCdTe結晶と生成エネルギーの大きいCdTe結晶が交互に形成されることになり、両者の結晶の相互拡散に依って基板上にHgTeとCdTeの混晶のHg 1-x Cd x Te結晶が基板の全領域の範囲で均一な組成(x値)で形成されることになる。 The formed With such, only varying the gas flow rate introduced into the reaction tube, without switching the epitaxial growth gas, large CdTe crystals alternately generating energy and generates energy small CdTe crystal on a substrate formed of a uniform composition (x value) is the result in, Hg 1-x Cd x Te range crystals of the total area of the substrate of HgTe and CdTe mixed crystals on the substrate depending on the mutual diffusion of both crystals It is is will be.

【0023】或いはCdTe結晶とHgTe結晶の超格子構造が容易に形成できる。 [0023] Alternatively superlattice structure of CdTe crystal and HgTe crystal can be easily formed.

【0024】 [0024]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例に付き詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, described in detail per the embodiment of the present invention with reference to the drawings. 図1(a)、および該図1(a)のA−A´線断面図の図1(b)に示すように、本発明の気相エピタキシャル成長装置は、エピタキシャル成長用基板3を収容する反応管1と、該反応管1内に設置され、前記基板3を載置し、基板を加熱する基板加熱台2より成る。 FIG. 1 (a), and as shown in the A-A'line cross-sectional view of figure 1 (a) 1 (b), the vapor phase epitaxial growth apparatus of the present invention, the reaction tube for accommodating the epitaxial growth substrate 3 1, is installed in the reaction tube 1, the substrate 3 is placed, made of the substrate-heating stand 2 for heating the substrate.

【0025】この基板加熱台2は例えば歯型を有するカーボン製の設置台11上に載置され、この設置台11の歯形に嵌合するカーボン製の歯車12が、反応管1の外部より挿入される案内棒13と結合している。 [0025] The substrate heating stand 2 is placed on the installation base 11 made of carbon having, for example, tooth type, made of carbon gear 12 fitted to the tooth profile of the installation base 11 is inserted from the outside of the reaction tube 1 It is bonded to the guide rod 13 to be. そしてこの歯車12 And this gear 12
は設置台11の両側に設置し、この案内棒13はフランジ15 Is installed on both sides of the installation base 11, the guide rod 13 is flange 15
に固定する。 Fixed to.

【0026】そして反応管1の外部よりて案内棒13を回転することで歯車12が回転し、これによって嵌合する歯形によって設置台11が上下し、それによって基板加熱台2が上下する。 [0026] The gear 12 is rotated by rotating the guide rod 13 from the outside of the reaction tube 1, thereby to vertically installation base 11 by tooth that fits, whereby the substrate-heating stand 2 is vertical.

【0027】或いは、他の実施例として、前記フランジ [0027] Alternatively, as another embodiment, the flange
15に案内棒16を固定し、この案内棒16にカーボン製の歯車17を設置し、この歯車17に嵌合する歯形を有する石英製の移動板18を設けて、前記歯車17で移動板18の両側を支え、この歯車17を外部より回転することで、該歯車17 15 a guide rod 16 fixed to and installed carbon-made gear 17 in the guide rod 16, the provided quartz moving plate 18 having a tooth profile that fits into the gear 17, the moving plate 18 by the gear 17 the support on both sides, by rotating the gear 17 from the outside, the gear 17
に嵌合する歯形を有する移動板18を上下に移動することで、エピタキシャル成長用基板3上を通過するエピタキシャル成長用ガスのガス流速を変化させるようにしても良い。 The moving plate 18 having a tooth profile which fit by moving up and down, may be to vary the gas flow rate of epitaxial growth gas passing through the epitaxial growth substrate 3 above the.

【0028】このような本発明の気相エピタキシャル成長装置を用いてCdTe基板上にHg 1-x Cd x Te結晶を気相エピタキシャル成長する場合に付いて述べる。 [0028] described with the case of growing vapor phase epitaxially Hg 1-x Cd x Te crystal on a CdTe substrate using a vapor phase epitaxial growth apparatus of the present invention. 前記した基板加熱台2上にCdTeのエピタキシャル成長用基板3を設置し、エピタキシャル成長用ガスとして、ジメチルCdガスを1 ×10 -4気圧の分圧、水銀ガスを1 ×10 -2気圧の分圧、ジイソプロピルTeガスを1 ×10 -5気圧の分圧とし、 Wherein the set up CdTe epitaxial growth substrate 3 on the substrate heating table 2, as an epitaxial growth gas, the partial pressure of the dimethyl Cd gas 1 × 10 -4 atm, the partial pressure of the mercury gas 1 × 10 -2 atm, diisopropyl Te gas and the partial pressure of 1 × 10 -5 atm,
該反応管1内に上記ガスを担持した水素ガスを4 リットル/ 分の流量で流す。 Hydrogen gas carrying the gas to the reaction tube 1 flows in a 4 liter / min flow rate.

【0029】反応管1の寸法を1000mm×60mmの寸法とし、その断面積を60cm 2として、エピタキシャル成長用基板の温度は360 ℃とする。 [0029] The dimensions of the reaction tube 1 and the dimensions of 1000 mm × 60 mm, the cross-sectional area as 60cm 2, the temperature of the substrate for epitaxial growth is set to 360 ° C.. 基板加熱台2と移動板18との距離を5 〜30mmと可変にする。 The distance between the substrate heating base 2 and the mobile plate 18 to 5 ~30Mm and variable. この間の距離が5mm の場合では、エピタキシャル成長用ガスの流速が大と成り、CdTe結晶のみが成長し、この間の距離が30mmでは、 In the case the distance therebetween is 5 mm, the flow rate of the epitaxial growth gas is made large, only the CdTe crystals grow, in this period of distance 30 mm,
HgTe結晶のみが成長する。 Only HgTe crystals grow.

【0030】そして図3に示すようにCdTeのエピタキシャル成長用基板3の上に、CdTe結晶21を300 Å、HgTe結晶22層を700 Åの厚さで交互に気相成長し、相互拡散を行うことで、Hg 1-x Cd x Te結晶が成長する。 [0030] And on the CdTe epitaxial growth substrate 3 as shown in FIG. 3, the CdTe crystal 21 300 Å, vapor phase grown alternately to a thickness of HgTe crystals 22 Layers 700 Å, by performing mutual diffusion in, Hg 1-x Cd x Te crystal grows. この相互拡散は基板の温度が360 ℃とし、60分間加熱することで、 This interdiffusion temperature of the substrate is set to 360 ° C., by heating for 60 minutes,
組成の均一なx 値=0.3 のHg 1-x Cd x Te結晶がエピタキシャル成長する。 Hg 1-x Cd x Te crystal having a uniform x value = 0.3 composition is epitaxially grown.

【0031】また上記基板の温度を200 ℃以下とすると、HgTeとCdTe結晶の間には相互拡散は殆ど生じないので、HgTe結晶とCdTe結晶との超格子構造が形成できる。 [0031] When less 200 ° C. The temperature of the substrate, between the HgTe and CdTe crystals because interdiffusion hardly occurs, it superlattice structure formed of HgTe crystals and CdTe crystals.
また他の実施例として図2に示すように、上記基板加熱台2が上下に移動する構造とし、該基板加熱台2上に石英製のスライド板31がガスの移動方向に沿って移動する構造とし、エピタキシャル成長用基板3上にHgTeとCdTe In addition, as shown in FIG. 2 as another embodiment, a structure in which the substrate heating stage 2 is moved up and down, quartz slide plate 31 is moved along the moving direction of the gas onto the substrate heating stand 2 structure and then, HgTe and CdTe on the epitaxial growth substrate 3
の相互拡散によりHg 1-x Cd x Te結晶を相互拡散層として形成し、この結晶にトリメチル砒素を流入しガスドープすると、P型のHg 1-x Cd x Te結晶が得られ、トリメチル Of Hg 1-x Cd x Te crystal form as interdiffusion layer by interdiffusion, when gas doping flow of trimethyl arsenic to the crystal, P-type Hg 1-x Cd x Te crystals were obtained of trimethyl
Inを流入し、ガスドープするとN型のHg 1-x Cd x Te結晶が得られ、この時に石英製のスライド板31をガスの移動方向に沿って移動させると、反応管1の内壁に付着した不純物原子が結晶内に導入されなくなり、P型、或いはN型のHg 1-x Cd x Te結晶が、不純物原子の汚染を受けること無く形成される。 Flowing the In, obtained gas doping to the N-type Hg 1-x Cd x Te crystal, this quartz slide plate 31 is moved along the direction of movement of the gas when, adhering to the inner wall of the reaction tube 1 impurity atoms is no longer introduced into the crystal, P-type, or N-type Hg 1-x Cd x Te crystals are formed without undergoing contamination of impurity atoms.

【0032】 [0032]

【発明の効果】以上述べたように本発明の装置および方法によれば、エピタキシャル成長用ガスの種類を切り換えることなく、HgTe結晶とCdTe結晶の超格子構造が形成でき、またこの形成されたHgTe結晶とCdTe結晶の間で相互拡散を起こすことで、エピタキシャル成長用基板の全領域の範囲でx値の変動の無い組成の安定したHg 1-x Cd According to the apparatus and method of the present invention as described above, according to the present invention, without switching the type of the epitaxial growth gas, the superlattice structure of HgTe crystals and CdTe crystal can be formed, and this formed HgTe crystals and by causing mutual diffusion between the CdTe crystals, stable Hg 1-x Cd composition without variation in x values in the range of the entire region of the epitaxial growth substrate
x Teのエピタキシャル結晶が得られ、該結晶を用いて赤外線検知素子を形成すると高品質の赤外線検知素子が得られる効果がある。 epitaxial crystal x Te is obtained, the effect of the form of the infrared sensing element is high quality infrared detector element obtained using the crystal.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の装置の説明図である。 FIG. 1 is an explanatory view of the apparatus of the present invention.

【図2】 本発明の装置の他の実施例の説明図である。 Figure 2 is an illustration of another embodiment of the apparatus of the present invention.

【図3】 本発明の方法で成長した結晶の断面図である。 3 is a cross-sectional view of the grown crystal by the method of the present invention.

【図4】 本発明の方法の原理の説明図である。 4 is an explanatory view of the principle of the method of the present invention.

【図5】 従来の装置の説明図と不都合な状態図である。 5 is an explanatory diagram and inconvenient state diagram of a conventional device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 反応管 2 基板加熱台 3 エピタキシャル成長用基板 11 設置台 12,17 歯車 13,16 案内棒 15 フランジ 18 移動板 21 CdTe結晶 22 HgTe結晶 31 スライド板 1 reaction tube 2 substrate heating table 3 epitaxial growth substrate 11 installation base 12 and 17 gears 13 and 16 guide rod 15 flange 18 moves plate 21 CdTe crystal 22 HgTe crystals 31 slide plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 5識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 25/14 9040−4G 25/16 9040−4G H01L 29/223 7377−4M 31/0264 (72)発明者 澤田 亮 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 西嶋 由人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page continued (51) Int.Cl. 5 in identification symbol Agency Docket No. FI art display portion C30B 25/14 9040-4G 25/16 9040-4G H01L 29/223 7377-4M 31/0264 (72 ) inventor Ryo Sawada Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Nakahara-ku, Kamikodanaka 1015 address Fujitsu within Co., Ltd. (72) inventor Yoshito Nishijima Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Nakahara-ku, Kamikodanaka 1015 address Fujitsu within Co., Ltd.

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 反応管(1) 内に収容されたエピタキシャル成長用基板(3) 上に分解温度がそれぞれ異なるエピタキシャル成長用ガスを供給して、該基板(3)上に生成エネルギーがそれぞれ異なるエピタキシャル層を形成する装置に於いて、 前記エピタキシャル成長用基板(3) を収容する反応管 We claim: 1. decomposition temperature on the reaction tube (1) accommodated epitaxial growth substrate in the (3) supplies a different epitaxial growth gas, respectively, the substrate (3) an epitaxial layer formation energy is different on each of the in the apparatus for forming a housing the epitaxial growth substrate (3) reaction tube
    (1) と、該反応管(1) 内に設置され、前記エピタキシャル成長用基板(3) を載置し、該基板(3) を加熱する基板加熱台(2) とより成り、 前記基板加熱台(2) を加熱する加熱手段(5) を備え、 前記基板加熱台(2) と該基板加熱台(2) より上部の反応管内壁面間の距離を増減する手段(11,12,13,16,18)を設け、 該基板加熱台(2) と該基板加熱台(2) より上部の反応管の内壁面間の距離を増減することでエピタキシャル成長用基板(3) 上を通過するエピタキシャル成長用ガスの流速を変化させ、 該流速の変動によって前記エピタキシャル成長用基板 (1) and is installed in the reaction tube (1) within said epitaxial growth substrate (3) is placed, become more and substrate heating stage for heating the substrate and (3) (2), the substrate-heating stand (2) a heating means for heating (5), means to increase or decrease the distance between the reaction tube wall of the upper than the substrate heating block (2) and the substrate heating block (2) (11,12,13,16 , 18) is provided, the substrate heating table (2) and the substrate heating block (2) a substrate for epitaxial growth (3 in than to increase or decrease the distance between the inner wall surface of the upper part of the reaction tube) passes over epitaxial growth gas the substrate for epitaxial growth by the flow rate by changing the variation of the flow velocity
    (3) 上に生成エネルギーの大きい化合物半導体結晶(22) (3) on a large compound semiconductor crystal of generating energy (22)
    と生成エネルギーの小さい化合物半導体結晶(21)を交互に形成可能としたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 Vapor-phase epitaxial growth apparatus is characterized in that a can be formed alternately generating energy small compound semiconductor crystal (21) and.
  2. 【請求項2】 前記基板加熱台(2) と該基板加熱台(2) Wherein said substrate-heating stand (2) and the substrate heating block (2)
    より上部の反応管(1) の内壁面間の距離の増減手段として、前記基板加熱台(2) を上下に移動させる移動手段(1 A more adjusting unit of the distance between the inner wall surface of the upper portion of the reaction tube (1), moving means for moving the substrate heating stage (2) up and down (1
    1,12,13)を設けるか、或いは、前記基板加熱台上を上下して移動する移動板(18)と、該移動板(18)を上下に移動する移動手段(16,17) を設けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 1,12,13) ​​or provided, or the mobile plate (18), moving means for moving the mobile plate (18) up and down (16, 17) provided to move up and down the substrate heating stand on vapor-phase epitaxial growth apparatus, characterized in that was.
  3. 【請求項3】 請求項1、或いは2に記載の基板加熱台 3. A substrate heating stand according to claim 1, or 2
    (2) 上を移動し、エピタキシャル成長時の反応生成物を付着させる移動板(31)を付設したことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 (2) moved on, vapor-phase epitaxial growth apparatus, wherein a moving plate to deposit the reaction product of during the epitaxial growth of (31) was attached.
  4. 【請求項4】 請求項1、2、或いは3に記載のエピタキシャル成長装置の反応管内に水銀ガス、カドミウムを含むガス、テルルを含むエピタキシャル成長用ガスを総て流入した状態で、基板上のガス流速を変化させるのみで生成エネルギーの少ないカドミウムを含むテルルの化合物半導体層(21)と生成ネルギーの大きい水銀を含むテルルの化合物半導体層(22)との超格子構造か、或いは両者の相互拡散による化合物半導体結晶を形成することを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。 4. The method of claim 1, 2, or mercury gas into the reaction tube of an epitaxial growth apparatus according to 3, a gas containing cadmium, in a state that has flowed all the epitaxial growth gas containing tellurium, the gas flow rate on the substrate or superlattice structure of the compound semiconductor layer of tellurium containing less cadmium of generating energy only changing compounds of tellurium containing large mercury generation energy (21) semiconductor layer (22), or a compound semiconductor due to the mutual diffusion of the two vapor-phase epitaxial growth method, which comprises forming crystals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009545886A (en) * 2006-07-31 2009-12-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Method of forming a carbon-containing silicon epitaxial layer
JP2013251479A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Taiyo Nippon Sanso Corp Vapor-phase growth apparatus
JP2015207627A (en) * 2014-04-18 2015-11-19 大陽日酸株式会社 Vapor growth device

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