JPS63313825A - 気相エピタキシャル成長方法 - 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】 〔概要〕 化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法であって、
水銀のような金属元素ガス、およびジエチルテルル、ジ
メチルカドミウム等の有機金属原料ガスをそれぞれキャ
リアガスに担持させてサセプタ上に設置！した基板上に
導入し、サセプタを加熱することで原料ガスどうしを反
応させて基板上にエピタキシャル層を形成する方法であ
って、金属元素ガスのガス導入路をサセプタに形成し、
該ガス導入路の出口端面を、基板設置位置よりガス導入
方向側のサセプタの表面に合致するようにして設置し、
基板表面に金属元素ガスの境界層を形成し、該境界層に
他の有機金属原料ガスを供給して、組成の安定したエピ
タキシャル層を得るようにした方法。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相エピタキシャル成長方法の改良に係り、特
に水銀を原料ガスとして用いる化合物半導体結晶の気相
エピタキシャル成長方法の改良に関する。

赤外線検知素子の材料として、水銀・カドミウム・テル
ル（Ｈｇ＋−ｘＣｄｙ　Ｔｅ）の結晶が用いられており
、このような水銀・カドミウム・テルルの結晶を薄層状
態にかつ大面積に形成するには気相エピタキシャル成長
方法が用いられている。

このような水銀・カドミウム・テルルのエピタキシャル
結晶を形成する場合、水銀のような金属元素ガスとジエ
チルテルル等の有機金属ガスとをエピタキシャル層の形
成用の原料ガスとして用いており、これらの金属元素ガ
スのような原料ガスが基板上に到達して反応する以前に
他の有機金属元素ガスのような原料ガスと反応する現象
を除去する方法が要望されている。

〔従来の技術〕

このような気相エピタキシャル成長方法を用いて水銀・
カドミウム・テルルの結晶を基板上に形成する場合、従
来は第３図に示すように、平板状で導入ガスの方向に対
してテーバを有するグラファイトよりなるサセプタ１の
上にカドミウムテルル（Ｃｄ　Ｔｅ）の基板２を設置し
た状態で、反応管３内に導入した後、反応管内部を排気
する。

次いでガス導入管４より反応管３内に水銀ガスを担持し
た水素ガス、ガス導入管５よりジメチルカドミウムを担
持した水素ガス、ガス導入管６よりジエチルテルルを担
持した水素ガスをそれぞれ原料ガスとして導入するとと
もに、図示しないが他のガス導入管より水素ガスをキャ
リアガスとして反応管内に導入するとともに、反応管３
の周囲に設けた高周波加熱コイル４に高周波電圧を印加
することで、サセプタ１を高周波誘導加熱し、それによ
って基板２の温度を上昇させ、この温度上昇によって反
応管３内に導入された水銀、ジメチルカドミウム、ジエ
チルテルルガスよりなる原料ガスを分解、反応させて基
板上に水銀・カドミウム・テルルの結晶層をエピタキシ
ャル成長させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで従来の方法に於いて反応管内に於ける水銀ガス
導入管４の出口側の端部の位ＷＰは、基板２の表面より
隔たった位置に設けられており、かつ基板２上に原料ガ
スおよびキャリアガスによって形成される境界層８の上
部に設けられている。

この境界層８は、基板の表面に沿って、原料ガスおよび
キャリアガスの導入ガスの粘度、ガスの流速等により決
定され、導入ガスの流速が零の領域で、この領域では原
料ガスの成分が拡散によって基板の表面に到達して供給
されるようになる。

ところで従来の方法に於いては、化学的に活性な水銀ガ
ス導入管４の出口端部の位置Ｐが、基板表面の位置より
離れた位置に有り、基板表面との間の距離が隔たってい
るので、水銀ガスがガス導入管の出口端部より基板の表
面に移送される間に、他の原料ガスのジメチルカドミウ
ムやジエチルテルルのガスと反応する不都合がある。

また境界層８の上部側に水銀ガスのガス導入管４のガス
導入端部Ｐがあるため、境界層８の表面より水銀ガスが
基板上に拡散によって到達する以前に、他の原料ガスと
反応して分解されるおそれがあり、基板表面に原料ガス
が到達せず、形成されるエピタキシャル結晶の組成が不
均一となる問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、化学的に活性な原料
ガスが基板に到達する以前に、他の原料ガスと反応しな
いようにした気相エピタキシャル成長方法の提供を目的
とする。

〔問題点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方法は、反応管内に基
板を設けたサセプタを設置し、該反応管内に複数の原料
ガスをキャリアガスに担持させて導入し、前記サセプタ
を加熱することで前記原料ガスどうしを互いに反応させ
て前記複数の原料ガスの成分を含むエピタキシャル層を
形成する方法に於いて、 前記原料ガスのガス導入路をサセプタに形成し、該ガス
導入路のサセプタからの出口端面を、基板のサセプタに
於ける設置位置より原料ガス導入方向側の位置のサセプ
タの表面に合致させ、前記原料ガスの境界層を基板上に
形成し、該境界層内に他の原料ガスを供給すること供給
する方法を採っている。

〔作用〕

本発明の気相エピタキシャル成長方法は、原料ガスのガ
ス導入路をサセプタ内に形成し、そのガス導入管の出口
端面が基板のサセプタの設置位置に於けるよりガス導入
側に存在するようにして、基板の表面に沿って原料ガス
の境界層を形成し、その境界層に他の原料ガスが拡散し
て基板表面に供給されるようにし、それによって基板表
面に組成変動のない、組成の安定した高品位のエピタキ
シャル層を形成するようにする。

〔実施例〕

以下、図面を用いながら本発明の一実施例につき詳細に
説明する。

第１図は本発明の方法の第１実施例の説明図、第２図は
本発明の第２実施例の説明図である。

第１図に示すように本発明の方法は、水銀ガスを導入す
るガス導入路１１をサセプタ１２に形成し、そのガス導
入路１１のガス出口端面の位置Ｐを、サセプタ１２に設
置された基板１３のガス導入側の位置のサセプタの位置
に合致させる。

この状態で反応管１４の周囲に設けられた高周波誘導コ
イル１５に高周波電圧を印加し、サセプタ１２の温度を
４００°Ｃの温度に保つ。更に水銀ガス導入管１１より
水素ガスに担持された水銀ガスを、反応管内に導入され
るキャリアガスとしての水素ガス、および原料ガスから
なる全圧を１気圧とした時、６．２　Ｘｌ０−’気圧の
分圧で反応管１４内に導入する。

更に原料ガス導入管１６より水素ガスに担持されたジエ
チルテルルの原料ガスを４．Ｉ　Ｘｌ０−’気圧の分圧
で、また原料ガス導入管１７より水素ガスに担持された
ジメチルカドミウムの原料ガスを８．０×１０−５気圧
の分圧でそれぞれ反応管１４内に導入する。

このようにするとガス導入管１１の出口端面Ｐより供給
される水銀ガスの境界層１８が基板表面に沿って形成さ
れ、境界層１８を形成する水銀ガスに他のジエチルテル
ル、或いはジメチルカドミウム等の原料ガスが拡散する
形となり、水銀ガスが基板表面に到達する以前に他の原
料ガスと反応して分解するおそれが無くなり、基板表面
に於いて水銀ガスと他の原料ガスが充分反応し、その反
応したガスが基板表面に供給され、基板表面に組成の安
定したエピタキシャル結晶が形成される。

また第２図に本発明の他の実施例を示す。

図示するように、本実施例では基板が垂直方向に複数枚
設置され、反応ガスが垂直方向に導入され、基板が多数
枚処理できる気相エピタキシャル成長装置であって、ペ
ルジャー型の石英より成る反応管２１の内部には、釣鐘
状で石英より成るサセプタ支持部材２２が設置され、そ
の支持部材２２の表面に沿ってグラファイトよりなる平
板状のサセプタ２３が埋設され、そのサセプタ２３の窪
みにＣｄＴｅの基板２４が設置されている。

またサセプタ支持部材２２の内部には水銀ガスのガス導
入管２５が埋設され、該ガス導入管２５が分岐されて、
その分岐されたガス導入管がサセプタ２３の表面に出る
ようになる。その出口端面の位置Ｐは、サセプタ支持部
材２２の表面と同一平面上になるように、かつ基板２４
のガス導入側に設けられている。またジエチルテルルや
ジメチルカドミウムのような他の原料ガスのガス導入管
２６は反応管２１の上部に設置されて、このガス導入管
２６より導入される水銀を除く原料ガスはサセプタ支持
部材２２の表面と反応管２１との間を下方に向かって流
れるようになる。

このような装置によれば、水銀ガスはガス導入管２５の
出口端面Ｐより、基板２４の表面に沿って流れ、その基
板の表面に水銀ガスの境界層２７が形成される。そして
水銀以外の他の原料ガスは境界層２７の内部を基板２４
の表面に向かって拡散によって供給され、基板表面で水
銀と他の原料ガスとの反応が生じるため、水銀ガスが基
板の表面に到達する以前に分解されることが無くなるた
め、組成の安定したエピタキシャル結晶が基板上に形成
され〔発明の効果〕 以上述べたように本発明の方法によれば、化学的に活性
な水銀ガスが他の原料ガスによって分解される以前に基
板上に境界層となって形成され、その境界層内を他の原
料ガスが拡散によって通過して基板表面に供給されるた
め、水銀ガスが基板表面に到達する以前に分解されるお
それが無くなり、組成の安定した高品質のエピタキシャ
ル結晶が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の第１実施例の説明図、第２回は
本発明の方法の第２実施例の説明図、第３図は従来の方
法の説明図である。 図に於いて、 ＩＬ２５は水銀ガス導入路、１２．２３はサセプタ、１
３．２４は基板、１４．２１は反応管、１５は高周波加
熱コイル、１６．１７．２６は原料ガス導入管、１８．
２７は境界層、２２はサセプタ支持部材、Ｐは水銀ガス
導入路の出力端面を示す。 第１図 ’ｆ９５”Ｆ４ｑ７３ｆ／１７２ｆＪ’ｔブ’ｊ　’ｌ
　ｉｆ９月Ｌンし第２図 イ芝Ｊミーｆ夕乏釣π明８４ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反応管（１４、２１）内に基板（１３、２４）を設けた
   サセプタ（１２、２３）を設置し、該反応管（１４、２
   １）内に複数の原料ガスをキャリアガスに担持させて導
   入し、前記サセプタ（１２、２３）を加熱することで前
   記原料ガスどうしを互いに反応させて前記複数の原料ガ
   スの成分を含むエピタキシャル層を形成する方法に於い
   て、 前記原料ガスのガス導入路（１１、２５）をサセプタ（
   １２、２３）に形成し、該ガス導入路（１１、２５）の
   サセプタ（１２、２３）からの出口端面を、基板（１３
   、２４）のサセプタに於ける設置位置より原料ガス導入
   方向側の位置のサセプタの表面に合致させ、前記原料ガ
   スの境界層（１８、２７）を基板（１３、２４）上に形
   成し、該境界層（１８、２７）内に他の原料ガスを供給
   することを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。