JPH0569174U - 基板用ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶成長用基板への固体原料の衝突が未然に
防止でき大面積かつ組成均一の結晶膜が効率よく製造で
きる基板用ホルダーを提供すること。 【構成】 この基板用ホルダー１は、リング状遮蔽板２
とこれにその一端が取付けられたボルト状連結具３とこ
の他端が取付けられたホルダー本体４とでその主要部が
構成され、上記リング状遮蔽板２の外周縁と石英アンプ
ル６内壁との間には原料融液の通過を妨げない隙間８が
設けられ、かつ、ホルダー本体４上面からリング状遮蔽
板２下面までの距離が原料融液層の厚さよりも大きく設
定されていることを特徴とする。この基板用ホルダー１
によれば上記リング状遮蔽板２が固体原料を仮固定する
ため衝撃に伴う基板の損傷を防止でき、かつ、上記隙間
８の存在により原料融液が基板側へ均一に流入できると
共に、リング状遮蔽板２の下面側において結晶が成長す
る恐れもない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液相エピタキシャル成長法における結晶成長用基板を保持するため の基板用ホルダーに係り、特に、上記基板への固体原料の衝突が未然に防止でき る基板用ホルダーの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、赤外線の利用技術が急速に進歩している。

【０００３】 この赤外線検出素子材料として、エネルギーバンドギャップが狭い水銀・カド ミウム・テルル（Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ）より成る三元化合物半導体結晶がその高 感度、高速性から最も注目されている。また、物体が放射している赤外線を画像 として得るためのイメージセンサは、微小な赤外線検出素子（ピクセル）をフォ トリソグラフィー処理により平面上に二次元的に多数配列することによって作ら れている。そして、これ等のピクセルは赤外線に対し全て同じ特性を備えている ことが必要なため、従来、このピクセルについては、特性が均一で大面積かつ結 晶表面が平滑な上記三元化合物半導体結晶を製造し、かつ、これを小割りにして 求められている。

【０００４】 ところで、このような大面積の化合物半導体結晶薄膜を得る方法として液相エ ピタキシャル成長法が一般的に用いられている。それは、この方法に必要とされ る装置が比較的簡単であり、得られる結晶薄膜の組成を容易に制御できるためで あった。しかし、この様な利点を有する反面、例えば、得られた結晶薄膜の膜内 での厚さの均一性や組成の均一性に難があり、均一な特性を持つ素子を得るため に利用できる部分が限られてしまうため、その生産効率を高める上で支障がある ことも指摘されている。

【０００５】 この様な技術的背景の下、最近、上記欠点を解消した改良型のデッピング法が 提案されている。

【０００６】 すなわち、この方法は図８（Ａ）に示すようにアンプルａ内に基板ｂと原料ｃ とを封入し、かつ、このアンプルａを図示外の電気炉内で加熱すると共に、原料 ｃを融解させて原料融液ｃ’を求めた後、上記アンプルａを電気炉ごと１８０度 回転させて図８（Ｂ）に示すようにアンプルａの上下を反転させ、かつ、上記基 板ｂ表面を水平にした状態でこの基板ｂと原料融液ｃ’とを接触させる。次いで 、上記原料融液ｃ’を液相エピタキシャル成長させた後、再度、上記アンプルａ の上下を反転させて原料融液ｃ’と基板ｂとの分離を行う方法である。

【０００７】 尚、基板ａについては、図８に示すように基板用ホルダーｄに形成され上記基 板ａの厚さと同じ深さを持ち基板ａと同一形状でほぼ同一大の凹部ｄ’内に嵌込 んで保持されており、通常、上記アンプルａの断面積の約半分が基板ｂの面積と なるよう調整されていた。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、この改良型ディッピング法を適用する際、上記アンプルａ内に投入 される原料ｃは塊状物あるいは固化された合金材料がほとんどであった。

【０００９】 例えば、上記アンプルａ内で原料ｃを溶融させてエピタキシャル成長させる場 合、原料として高純度の材料が適用されている関係上この原料形態は塊状がほと んどであり、上述した水銀・カドミウム・テルルより成る化合物半導体結晶の例 においても水銀を除きその原料形態は塊状である。

【００１０】 また、アンプルａ内で原料を融解させて結晶成長用の合金を一旦作成しこれを エピタキシャル成長させる場合、このアンプルａ内に予め基板ｂを設置しておく と上記合金作成時にアンプルａ内が高温に晒されるためこの基板ｂを溶損させて しまう恐れがある。そこで、通常の方法では別のアンプルで一旦上記合金を合成 し、次いで、基板ｂが設置されているアンプルａ内に固化した上記合金材料を投 入する方法が採られている。

【００１１】 この様にアンプルａ内に投入される原料は、塊状物あるいは固化した合金材料 がほとんどであった。

【００１２】 一方、上記アンプルａ内において、基板ｂは図８（Ａ）に示すように基板用ホ ルダーｄにより保持されて固定されているが、塊状又は固化された固体原料ｃに ついては固定されていないため、アンプルａ内を自由にかつ容易に移動しうる状 態になっている。

【００１３】 そして、上記改良型ディッピング法を適用して大面積の薄膜結晶を得ようとす ると当然のことながらアンプルａ内に投入する固体原料ｃの量も増加し、これに 伴って大量の固体原料ｃが基板ｂと衝突し易くなるため、固体原料ｃの移動現象 により基板ｂが破損する問題点があった。

【００１４】 特に、アンプルａを設置したりこれを取外す際の搬送時においてはアンプルａ に衝撃が加わるため上記固体原料ｃの移動が起こり易かった。

【００１５】 本考案はこの様な問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは 、基板への固体原料の衝突が未然に防止できる基板用ホルダーを提供することに ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

すなわち請求項１に係る考案は、 封管内の上方側に配置され、かつ、その凹部に基板を保持すると共に、上記封 管の上下が反転されたときに封管内の下方側に配置された原料融液と上記基板と を接触させて液相エピタキシャル成長させる基板用ホルダーを前提とし、 その略中央に上記凹部を有するホルダー本体と、 このホルダー本体の凹部形成面側にホルダー本体から離して設けられその大き さが上記ホルダー本体より小さくかつその外周縁と上記封管との間に原料融液の 通過を妨げない隙間を有する遮蔽体と、 この遮蔽体と上記ホルダー本体とを連結する連結具、 とで構成され、 かつ、上記ホルダー本体から遮蔽体までの距離が基板と接触する原料融液層の 厚さよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。

【００１７】 そして、この請求項１に係る基板用ホルダーにおいては、上記封管内において この基板用ホルダーが原料よりも上方側に位置しかつこの原料が固体の状態にあ るとき、上記基板用ホルダーの一部を構成する遮蔽体が固体原料を仮固定しある いは基板との接触を防止するため、上記封管に衝撃が加わる事態が生じても基板 の損傷を回避できる利点を有している。

【００１８】 尚、この請求項１に係る考案において上記ホルダー本体に設けられる凹部は、 従来と同様、基板の厚さと同じ深さを持ちかつ基板と同一形状でほぼ同一大に設 定することが望ましい。

【００１９】 また、上記遮蔽体についてはその外周縁と封管との間に原料融液の通過を妨げ ない隙間を有していることが必要である。これは上記封管の上下を反転させて原 料融液と基板とを接触させた際、上記隙間がないと封管の内壁に沿って原料融液 を基板側へ均一に流入させることが困難になり、上記遮蔽体の外周縁と封管内壁 との間で原料融液がせき止められて基板側へ流入される原料融液量が減少し、得 られる結晶膜の組成が望ましい組成と異なってしまう弊害があるためである。

【００２０】 他方、ホルダー本体から遮蔽体までの距離については基板と接触する原料融液 層の厚さよりも大きく設定することを要する。これは、上記原料融液層の厚さよ り小さく設定してしまった場合、上記遮蔽体が原料融液内に浸漬されることにな り遮蔽体の下面側からも結晶成長が起こり、基板上で成長する結晶量を減ずるば かりでなくその組成ずれを生ずるからである。

【００２１】 尚、上記遮蔽体の材質については特に限定されないが、例えば、基板用ホルダ ーを構成する材料と同一の石英、カーボン、セラミックス等でこれを構成するこ とが望ましい。また、その大きさについては、封管の上下を反転させた際に基板 側への原料融液の流入が妨げられないよう上記ホルダー本体より小さく設定する ことが必要となる。

【００２２】 このとき、上記遮蔽体の製造に適用された材料によっては遮蔽体中央部に開放 部が形成されてしまうこともあるが、この開放部が原料の仮固定を妨げない程度 であれば特に支障はない。

【００２３】 次に、上記連結具については、遮蔽体とホルダー本体とが上記の関係を満たし ながら連結されるものであるならその構成は任意であり、例えば、遮蔽体と別体 の部材でこれを構成してもよいし、その一端が上記遮蔽体と接続された一体の部 材でこれを構成してもよい。

【００２４】 尚、本考案に係る基板用ホルダーに保持される基板としては、液相エピタキシ ャル成長法により求められる半導体結晶の種類により適宜選定され、例えば、従 来技術において説明した水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ）より 成る三元化合物半導体結晶の場合には、カドミウム・テルルあるいはカドミウム ・テルルに亜鉛、マンガン、セレンの内の少なくとも一種以上を添加した化合物 半導体結晶基板が挙げられる。

【００２５】

【作用】

請求項１に係る考案によれば、 略中央に凹部を有するホルダー本体と、 このホルダー本体の凹部形成面側にホルダー本体から離して設けられその大き さが上記ホルダー本体より小さくかつその外周縁と封管との間に原料融液の通過 を妨げない隙間を有する遮蔽体と、 この遮蔽体と上記ホルダー本体とを連結する連結具、 とで基板用ホルダーが構成され、 かつ、上記ホルダー本体から遮蔽体までの距離が基板と接触する原料融液層の 厚さよりも大きく設定されている。

【００２６】 そして、上記封管内において基板用ホルダーが原料よりも上方側に位置しかつ 上記原料が固体の状態にあるとき、上記基板用ホルダーの一部を構成する遮蔽体 が固体原料を仮固定しあるいは基板との接触を防止するため、上記封管に衝撃が 加わっても基板の損傷を回避することが可能となる。

【００２７】 他方、封管の上下が反転して基板用ホルダーが原料より下方側に位置しかつ上 記原料が融液の状態にあるとき、上記遮蔽体の外周縁と封管との間には原料融液 の通過を妨げない隙間が形成されているため、封管の内壁に沿って上記原料融液 を基板側へ均一に流入させることが可能となり、所望の組成を有する結晶膜を得 ることが可能となる。

【００２８】 また、上記ホルダー本体から遮蔽体までの距離が原料融液層の厚さよりも大き く設定されているため、上記遮蔽体が原料融液内に浸漬されなくなり遮蔽体の底 面側において結晶が成長してしまう恐れもない。

【００２９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

【００３０】 ［実施例１］ この実施例に係る基板用ホルダー１は、図１に示すようにリング状遮蔽板２と 、このリング状遮蔽板２にその一端側が一体的に取付けられた一対のボルト状連 結具３と、このボルト状連結具３の他端側が取付けらたホルダー本体４とでその 主要部が構成されているものである。

【００３１】 まず、上記リング状遮蔽板２並びに一対のボルト状連結具３は共に肉厚のグラ ファイト管を削りだして一体的に加工されており、かつ、図３（Ａ）〜（Ｃ）に 示すようにリング状遮蔽板２のリングの中心に対して対称となる位置に上記ボル ト状連結具３の一端側が取付けられている。

【００３２】 他方、上記ホルダー本体４は、リング状遮蔽板１等と同様、円柱状に加工され たグラファイト材にて構成され、その略中央には基板を保持するための凹部４１ が形成されていると共に、上記ボルト状連結具３と対応する部位にこれ等ボルト 状連結具３の他端側を貫通させる一対の貫通孔４２が開設されており、かつ、ボ ルト状連結具３の他端側先端にナット５が取付けられホルダー本体４とリング状 遮蔽板２とがこのボルト状連結具３を介して連結されている。

【００３３】 尚、この実施例においては上記貫通孔４２の直径とボルト状連結具３の直径と を略同一に設定し、石英アンプル６の上下を反転させた際に相互の摩擦抵抗で上 記リング状遮蔽板２がその自重により落下しないよう調整されている。

【００３４】 また、上記ホルダー本体４上面からリング状遮蔽板２下面までの距離ｈ１は、 原料の融解により生じた原料融液が図３（Ｃ）に示すように基板７面上に保持さ れる際の融液層の厚さｈ２よりも大きく設定されており、かつ、リング状遮蔽板 ２の外周縁と上記石英アンプル６内壁との間には原料融液の通過を妨げない程度 の隙間８が設けられている。

【００３５】 尚、図２は上記ホルダー本体４の凹部４１に基板７が装着された状態を示す斜 視図である。

【００３６】 この様な構造の基板用ホルダー１によれば、図４に示すように石英アンプル６ 内においてこの基板用ホルダー１が原料９よりも上方側に位置しかつ原料９が固 体の状態にあるとき、上記リング状遮蔽板２が固体原料９を仮固定して基板７と の接触を防止するため、上記石英アンプル６に衝撃が加わるようなことが起こっ ても基板７がその衝撃により破損されることがない。従って、従来に較べてより 大型の基板７が適用できかつ原料９の投入量も増大させることが可能となる。

【００３７】 他方、石英アンプル６の上下が反転して基板用ホルダー１が原料９より下方側 に位置しかつ上記原料９が融液の状態にあるとき（図３Ｃ参照）、上記リング状 遮蔽板２の外周縁と石英アンプル６の内壁と間には原料融液の通過を妨げない程 度の隙間８が形成されているため、石英アンプル６の内壁に沿って原料融液を基 板７側へ均一に流入させることが可能となり、 かつ、上記ホルダー本体４上面からリング状遮蔽板２下面までの距離ｈ１は、 原料融液層の厚さｈ２よりも大きく設定されているため、リング状遮蔽板２の下 面側において結晶成長が起こることもない。

【００３８】 従って、この実施例に係る基板用ホルダーを適用することにより従来より大面 積かつ組成均一の結晶膜が効率よく製造できる利点を有している。

【００３９】 ［実施例２］ この実施例に係る基板用ホルダー１は、図５（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記 ボルト状連結具３の数が４本である点を除き実施例１に係る基板用ホルダーと略 同一である。

【００４０】 ［実施例３］ この実施例に係る基板用ホルダー１は、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記 リング状遮蔽板２に代えて中央に開放部を備えない円盤状遮蔽板２’が適用され ている点を除き実施例１に係る基板用ホルダーと略同一である。

【００４１】 ［実施例４］ この実施例に係る基板用ホルダー１は、図７（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記 リング状遮蔽板２に代えて中央に開放部を備えない円盤状遮蔽板２’が適用され ている点と、遮蔽板と一体的に成形されたボルト状連結具３とナット５とで構成 された連結具に代えて遮蔽板とは別体のボルト連結具３’とナット５とで構成さ れた連結具が適用されている点を除き実施例１に係る基板用ホルダーと略同一で ある。

【００４２】

【考案の効果】

請求項１に係る考案によれば、 封管内において基板用ホルダーが原料よりも上方側に位置しかつ原料が固体の 状態にあるとき、上記遮蔽体が固体原料を仮固定しあるいは基板との接触を防止 してその損傷を回避するため従来より大型の基板が適用できるようになりかつ原 料投入量の増大も図れる。

【００４３】 一方、封管の上下が反転して基板用ホルダーが原料より下方側に位置しかつ上 記原料が融液の状態にあるとき、上記遮蔽体の外周縁と封管との間には原料融液 の通過を妨げない隙間が形成されているため封管の内壁に沿って原料融液を基板 側へ均一に流入させることが可能となり、 かつ、上記ホルダー本体から遮蔽体までの距離が原料融液層の厚さよりも大き く設定されているため上記遮蔽体の底面側において結晶が成長してしまう恐れも ない。

【００４４】 従って、改良型ディッピング法により従来より大面積かつ組成均一の結晶膜を 効率よく製造できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る基板用ホルダーの斜視図。

【図２】基板を装着した実施例１に係る基板用ホルダー
の斜視図。

【図３】図３（Ａ）は石英アンプル内にセットされた実
施例１に係る基板用ホルダーの水平断面図、図３（Ｂ）
は図３（Ａ）のＢ−Ｂ面断面図、図３（Ｃ）は図３
（Ａ）のＣ−Ｃ面断面図。

【図４】実施例１に係る基板用ホルダーの作用説明図。

【図５】図５（Ａ）は石英アンプル内にセットされた実
施例２に係る基板用ホルダーの水平断面図、図５（Ｂ）
は図５（Ａ）のＢ−Ｂ面断面図。

【図６】図６（Ａ）は石英アンプル内にセットされた実
施例３に係る基板用ホルダーの水平断面図、図６（Ｂ）
は図６（Ａ）のＢ−Ｂ面断面図。

【図７】図７（Ａ）は石英アンプル内にセットされた実
施例４に係る基板用ホルダーの水平断面図、図７（Ｂ）
は図７（Ａ）のＢ−Ｂ面断面図。

【図８】図８（Ａ）及び（Ｂ）は液相エピタキシャル成
長法における改良型ディッピング法の説明図。

【符号の説明】

１ 基板用ホルダー ２ リング状遮蔽板 ３ ボルト状連結具 ４ ホルダー本体 ５ ナット ６ 石英アンプル ７ 基板 ８ 隙間 ９ 原料 ４１ 凹部 ４２ 貫通孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】封管内の上方側に配置され、かつ、その凹
   部に基板を保持すると共に、上記封管の上下が反転され
   たときに封管内の下方側に配置された原料融液と上記基
   板とを接触させて液相エピタキシャル成長させる基板用
   ホルダーにおいて、 その略中央に上記凹部を有するホルダー本体と、 このホルダー本体の凹部形成面側にホルダー本体から離
   して設けられその大きさが上記ホルダー本体より小さく
   かつその外周縁と上記封管との間に原料融液の通過を妨
   げない隙間を有する遮蔽体と、 この遮蔽体と上記ホルダー本体とを連結する連結具、と
   で構成され、 かつ、上記ホルダー本体から遮蔽体までの距離が基板と
   接触する原料融液層の厚さよりも大きく設定されている
   ことを特徴とする基板用ホルダー。