JPS60253233A - 液相エピタキシヤル成長方法 - 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】 （ａ）　発明の技術分野 本発明は液相エピタキシャル成長方法に係り。

特にディッピング（浸漬）法による半導体エピタキシャ
ル層の成長方法に関する。

（ｂ）　従来技術と問題点 最近、赤外線検知素子の材料としてエネルギー間隙の狭
い水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）　、テルル（Ｔｅ
）の３元累よりなる多元半導体の結晶をテルル化カドミ
ウム（ＣｄＴｅ）基板上に液相エピタキシャル成長させ
た材料が用いられる０このようなＨｇ、Ｃｄ、Ｔｏより
なる多元半導体即ちＨｇ１−ｘｃｄｘＴｅ　（テＩレル
化水銀カドミウム）の単結晶層をＣｄＴｅ基根上に形成
する場合には、ディッピング法による液層エピタキシャ
ル成長技術が多く用いられる０第１図はその液層エピタ
キシャル成長装置の一例に於ける要部の概略を示したも
のである０即ち該液層エピタキシャル成長装置は１両端
が密閉された石英製の内管ｌと外管２よりなり、前記内
管１は有底状となっている◎そしてこの底部に基板上に
エピタキシャル成長をさせるべきＨｇ　ｓ　−ｘ　Ｃｄ
　ｘ　Ｔ　ｅの溶融した材料（液相）３を収容している
０外管２の底部はステンレス等よりなる底蓋４で密閉さ
ねており、内管１は例えばカーボン等よりなる支持台５
により外管２内で底部が支持されている。内管１．外管
２の上部は例えばステンレス製等の上蓋６で密閉されて
おり。

該上蓋を貫通してガス導入管７及び基板ホルダーの柄８
が管内に挿入されている。このガス導入管７にはガス導
入用バルブ９及び内管内を真空に排気する排気バルブ１
０が付設されている０又基飯ホルダーの柄８の下端には
種結晶となるＣｄＴｅの基＆１１が保持されており、ま
た前記柄８の上部は上蓋６を貫通して外部に突出し、且
つ上蓋に貫通している部分は気密シールになっていて、
また矢印Ａのように柄８の上下動ができるようになって
いるｏ１２は溶融材料（液相）３及びその直上部空間を
液相エビタキソヤｌし成長に適する温度に保つための加
熱炉である。

この液相エピタキシャル成長装置を用いてＣｄＴｅ基板
上にＨｇｒ−ｘｃｄｘＴｅの結晶をエビタキソヤル成長
する場合％Ｈｇ１−ｘｃｒｌｘＴｅの材料を充填した内
管１内にＣｄＴｅの基板１１を保持した基板ホルダーの
柄８を挿入したのち、排気バルブ１０を開いて内管内を
１０″（Ｔｏｒｒ　）程度に真空排気する。

その後排気バルブ１０を閉じたのち、ガス導入バルブ９
を開いて不活性ガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガスや還元
性ガス例えばＨ２を数（Ｔｏｒｒ）程度に導入する。そ
の後加熱炉１２の温度を所定の温度まで昇温してＨｇｒ
−ｘｃｄｘＴｅの材料を溶融し、基板ホルダーの柄８を
下方に押して基板１１をＨｇ　１−ｘＣｄｘＴｅの溶融
材料（液相）３中に浸漬し、この状態で炉温を除々に低
下させて基板１１の表面にＨｇ　ｓ　−ｘ　Ｃｄ　ｘ　
Ｔ　ｅのエピタキシャル層を所定の厚さに形成した後、
基板ホルダーの柄８を引上げて該成長基板を溶融材料（
ｇ相）３中から引出し、冷却後核成長基板を装置外に取
出す。

このようなエピタキシャル成長方法に於て、前述したよ
ろに内管１内は予め１０　’（Ｔｏｒｒ３程度の高真空
に排気され、その後高純度の不活性ガス例えばＡｒ等や
還元性ガスのＨ８が導入され、該ＡｒやＨ１雰囲気中に
於てエピタキシャル層長が行われるが、前記真空排気後
に残留するｌ［ｐｐｍ）程度３− の微１酸素（０，）や、内管１の内壁に吸着されていた
微量０．によってＨｇｚ−ｘｃｄｘＴｅ溶融材料（液相
）３の表面が薄く酸化されることは避けられないＯ このような状況に於て従来は第２図に示す模式図のよう
な構造の基板ホルダー１３が用いられていた。同図に於
て１は石英製の内管、３はＨｇ　ｔ−ｘＣｄｘＴｅＣｄ
ｘＴｅ諸相材料８は基板ホルダーの柄、１１はＣｄＴｅ
基板、Ｈ４は石英板よりなる基板支持部、１５は石英製
の基板保持爪を表わしている。

従ってＣｄＴｅ基板１１を溶融材料（液相）中に挿入す
る際には、該溶融材料（液相）３の上面に薄い膜状にな
って浮かんでいるＨｇ、Ｃｄ、Ｔｅ等の酸化物層１６の
一部が該基板１１の表面に付着し。

そのためにエピタキシャル層に未成長部やピット等の欠
陥を生し、又溶融材料（液相）３から成長を終って基板
を引出す際には酸化物層１６の一部がエピタキシャル膚
の表面に固着して、その表面状態が損なわれるという問
題があった０そしてこ４− れらの現象は該Ｈｇ１−ｒｃｄｚＴｅ成長基板を用いる
半導体装置の製造歩留まりや性能を低下せしめる要因と
なっていた。

（ｃ）　発明の目的 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので。

その目的とするところは、溶融材料（液相）中に被成長
基板を挿入する際及び溶融材料（液相）中から被成長基
板を引出す際に、溶融材料（液相）の表面部に浮かんで
いる該溶融材料の酸化物が被成長基板の表面に付着する
ことを防止した化合物中導体層の液相エピタキシャル成
長方法を提供することにある。

（ｄ）　発明の構成 即ち本発明は液相エピタキシャル成長方法に於て、化合
物半導体材料よりなる被成長基板を下部が閉じられた第
１の容器内に搭載し、該第１の容器の底部を第２の容器
に収容された化合物半導体材料の融液よりなる液相の中
に沈めた後該第１の容器の底部から該第１の容器内に核
液相の内部の融液を導入し、該第１の容器内に搭載され
た該被成長茶飯を該融液中に浸漬して該被成長基板上に
化合物半導体層をエビｌキシセル成長せしめ、しかる後
該第１の容器を該第２の容器に収容されている液相から
引上げ該第１の容器の底部から該第１の容器に充たされ
ていた融液を排出する工程を有することを特徴とする０ （ｅ）発明の実施例 以下本発明を実施例について図を用いて説明する０ 第３図は本発明の液相エピタキシャル成長方法に用いる
基板搭載容器に於ける一実施例の側面図（イ）、上面図
幹）及び下面図（うで、第４図（イ）乃至ｆ１は上記基
板搭載容器を用いて行う本発明の液相エピタキシャル成
長方法に於ける一実施例の工程断面図である。

本発明の液相エピタキシャル成長方法は例えば第３図（
イ）、幹）、（ハ）に示したような基板搭載容器２１を
用いて行われるＯ即ち該基板搭載容器２１は石英等によ
って形成され、被成長基板Ｓが例えば図示のような第１
の保持構造２２ａ及び第２の保持構造２２ｂで固定され
、上部に通気孔２３を有し、且つ基板搭載容器の柄２４
に固定された第１の部分２１ａと、高純度カーボン等よ
りなるフロートＦが固定され、ガイド爪２５ａ、２５ｂ
等を介し前記第１の部分に沿って矢印Ｍに示すよろに上
下に摺動する第２の部分２１ｂとによって構成され。

中央部がくさび状に突出した底面によって下部が閉じら
れた箱形を有してなっているＯこの箱形を有する基板搭
載容器は本発明の要旨に於ける第１の容器に対応する。

本発明の方法によるＨｇ＋−ｚｃｄｚＴｅ層の液相エピ
タキシャル成長は例えば上記のよろな基板搭載容器と第
１図に示したような成長装置との組合わせによって行わ
れる。

第４図（イ）乃至（ハ）は、その工程に於ける要部を模
式的に示した工程断面図で、図中１は内ｆ（本発明の要
旨に於ける第２の容器に対応）、３はＨｇ１−ＸＣｄｘ
Ｔｅ融液よりなる液相、２１は基板搭載容器、２１ａは
基板搭載容器の第１の部分、２１ｂは基板搭載容器の第
２の部分、２３は通気孔、２４は基板搭載容器の柄、Ｓ
はＣｄＴｅよりなる被成長基板（ａ結晶基板）、Ｆはフ
ロートを表わしている◎成長に際しては先ず第４図（イ
）に示すように、ＣｄＴｅ被成長基＆Ｓを固定した基板
搭載容器２１をＨｇ＋　ｚｃｄｚＴｅよりなる成長材料
の上部に位冒せしめた状態に於て内管１及び基板搭載容
器２１内を１０　’（Ｔｏｒｒ）程度の高真空に排気し
、次いで例えば高純度Ａｒを例えば数（Ｔｏｒｒ）程度
の圧力になるように導入し、図示しない加熱炉によって
所定の温度に加熱し前記成長材料を溶融して液相Ｈｇ　
ｓ　−ｘ　Ｃｄ　ｘ　Ｔ　ｅ　３を形成する０この際前
述したように残留する微量酸素及び管壁に吸着された酸
素との反応により、該液相３の表面には薄い酸化物層Ｏ
Ｘが形成され浮遊した状ａさなる。

次いで融液３の温度が所定の温度に達したならば柄２４
によって基板搭載容器２１を液相３の中に沈めて行く◎
第４図（ロ）は基板搭載容器２１の下部のみが液相３内
に挿入された時点を示したもので、この状態では基板搭
載容器２１の底面は閉じられたままであり、前記融液３
の表面に浮遊していた酸化物層ＯＸは、基板搭載容器２
１のくさび状に突出した底面に沿って骸容器２１側方の
液相３上面に押しやられる。

第４図ｅ１は基板搭載容器２１を更に深く液相３内へ沈
めた状態を示しており、この時点ではフロートＦに液相
３から与えられる浮力によって基板搭載容器２１の片側
弁部即ち前記第２の部分２１ｂが第１の部分２１ｍに摺
動して上部へ押し上げられ、該基板搭載容器２１の底面
が開き、該底面を介して該基板搭載容器２１内へ液相３
内部の融液３１が流入し該基板搭載容器２１内に該融液
３１が充たされ、被成長基板Ｓが該融液３１中に浸漬さ
れる。そしてこの状態で従来通り所定の温度勾配で融液
３ｉ（液相３）の温度を下降せしめなから該被成長基板
Ｓ上にＨｇ　ｓ　−ｘ　Ｃｄ　ｘ　Ｔ　ｅエピタキシャ
ル層を成長せしめた後、柄２４を介して該基板搭載容器
２１を液相３から引上げる。この引上げに際して、該基
板搭載容器２１の第２の部分２１ｂはフロー）Ｆと共に
液相３の表面と一緒に下降し、該基板搭載容器２１の底
面が閉じた状態で停止し。

そのままの状態で該基板搭載容器２ｔは液相３の上部に
引上げられる。従って該基板搭載容器２１のフロートＦ
の下部には融液３１がそのまま残留する。この引上げを
終った状態を示したのが第４図に）である〇 なお上記引上げに際して液相３の表面に浮遊している酸
化物層ＯＸは基板搭載容器２１の側面に沿って下降し、
被成長基板の表面には付着しない。

又該成長装置の内管１を真空に排気した際の残留酸素や
該内管の内壁に吸着されていた酸素は、成長材料を溶融
して液相３を形成する際、殆んどが該液相と反応して酸
化物層ＯＸとなってしまうので、基板搭載容器２１内に
充たされた融液３Ｓの表面には酸化物層が殆んど形成さ
れない。従って該引上げに際し、被成長基板Ｓの表面に
沿って融液３Ｓ面が下降するが、これによって被成長基
板面即ちＨｇ１−ｘｃｄｘＴｅのエピタキシャル成長面
に酸化物が付着することは殆んどない〇本発明の方法は
上記実施例に示したように被成長基板を液相の表面部に
接触させずに液相中に挿入し、液相内部の融液によって
該基板面に液相材料のエビ〃キシャル成長を行い、該成
長を終って基板を液相の表面部に接触させずに液相の外
部に取出すことを要旨とするものである。従って被成長
基板を搭載する第１の容器の構造は上記実施例に限定さ
れるものではない。

又本発明の方法は上記Ｈｇ＋−ｘｃｄｘＴｅ層の液相エ
ピタキシャル成長に限らず、他のＩｔ−Ｖｌ族化合物半
導体或いはＩ−Ｖ族化合物半導体の液相エピタキシャル
成長にも適用される。

（ｆ）　発明の詳細 な説明したよりに本発明によれば、化合物半導体に主と
して用いられるディッピング法にょる液相エビタキ／ヤ
ル成長に於て、被成長基板の表５子 面が酸化物等の付着の殆んどない清碑な面に保たれるの
で良質なエピタキシャル層が得られ、且つその表面も酸
化物等の異物の付着が極めて少ない清、、な面となる。

従って本発明によればＨｇ５−ｘｃｄｘＴｅ等の化合物
半導体エピタキシャル層を用いて形成される赤１１− 外線検知器等の半導体装置の製造歩留まりを向上せしめ
ることができる口

【図面の簡単な説明】

第１図はディッピング法にょる液相エピタキシャル成長
装置の要部概略図、第２図は該液相エピタキシャル成長
に於て用いられていた従来の基板ホルダーの模式断面図
、第３図は本発明の液相エピタキシャル成長方法に用い
る基板搭載容器に於ける一実施例の側面図（イ）、上面
図（（ロ）及び下面図（ハ）で、第４図（イ）乃至（ハ
）は本発明の液相エピタキシャル成長方法に於ける一実
施例の工程断面図である・図に於て、１は内管、２は外
管、３はＨｇ　Ｊ　−ｘＣｄｘＴｅを溶融した液相％３
１は同融液、４は底蓋。 ５は支持台、６は上蓋、７はガス導入管、８は基板ホル
ダー又は基板搭載容器の柄、９はガス導入用バルブ、ｌ
Ｏは真空排気バルブ、１１はＣｄＴｅ被成長基板、１２
は加熱炉、２１は基板搭載容器、２１ａはその第１の部
分、２１ｂはその第２の部分。 ２２＆及び２２ｂは基板保持構造、２３は通気孔。 ２４は柄、２５ａ及ＩＪ２５ｂはガイド爪、ＳはＣｄ＝
１２− Ｔｅ被成長基＆、Ｆはフロートｔ　ＯＸは酸化物層を示
す。 Ｎ　ａ ６０．７．　１ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県用崎市中原区上ｔＪ羽１中１０１５番地
（５２２）名称冨　士　通　株　式　会　社４、代理人 住所　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 ５、？ｉｆｉ＋五命令の日イ寸 昭和６０年　２月２６日　（発送日） ６、補ｉＥの対象 −１′− 〜 （４）本願明細書の第１３頁第１０行に［第４図（イ）
乃至（ハ）］とあるのを［第４図（イ）乃至（ニ）」と
補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化合物半導体材料よりなる被成長基板を下部が閉じられ
   た第１の容器内に搭載し、該第１の容器の底部を第２の
   容器に収容された化合物半導体材料の融液よりなる液相
   の中に沈めた後該ａｔの容器の底部から該第１の容器内
   に該液相の内部の融液を導入し、該第１の容器内に搭載
   された該被成長基板を該融液中に浸漬して該被成長基板
   上に化合物半導体層をエピタキシャル成長せしめ、しか
   る後該第１の容器を該第２の容器に収容されている液相
   から引上げ該第１の容器の底部から該第１の容器に充た
   されていた融液を排出する工程を有することを％徴とす
   る液相エピタキシャル成長方法０