JPS6350392A - エピタキシヤル成長法 - Google Patents
エピタキシヤル成長法Info
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- JPS6350392A JPS6350392A JP19609586A JP19609586A JPS6350392A JP S6350392 A JPS6350392 A JP S6350392A JP 19609586 A JP19609586 A JP 19609586A JP 19609586 A JP19609586 A JP 19609586A JP S6350392 A JPS6350392 A JP S6350392A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明はエピタキシャル成長法によって基板上に複数種
類の半導体結晶を重ねて成長させるヘテロ構造を有する
薄膜結晶を成長させる方法に関する。
類の半導体結晶を重ねて成長させるヘテロ構造を有する
薄膜結晶を成長させる方法に関する。
[従来の技術]
基板上に例えばp型とn型の二種類の半導体結晶を成長
させる方法は■−v族化合物においてスライドボート法
を用いてよく行われ、技術も確立している。スライドボ
ート法では成長用原料を収容する槽を複数個設けておく
と、その数だけの種類の成長用原料が用意でき、その数
だけの薄膜結晶を重ねていわゆるヘテロ構造を作ること
ができる。ただし、スライドボート法は開管法であるか
ら、蒸気圧の高い元素を構成成分とする場合にはそれが
蒸発して組成比にずれが出るので、使えない。蒸気圧の
高い成分を含む材料の場合は閉管法が使われ、傾斜(t
it)I)inO)法や浸漬(dil)l)iricl
)法がその代表的なものである。しかし、これらではそ
の構造から一種類の薄膜結晶を成長させ得るにずぎない
。
させる方法は■−v族化合物においてスライドボート法
を用いてよく行われ、技術も確立している。スライドボ
ート法では成長用原料を収容する槽を複数個設けておく
と、その数だけの種類の成長用原料が用意でき、その数
だけの薄膜結晶を重ねていわゆるヘテロ構造を作ること
ができる。ただし、スライドボート法は開管法であるか
ら、蒸気圧の高い元素を構成成分とする場合にはそれが
蒸発して組成比にずれが出るので、使えない。蒸気圧の
高い成分を含む材料の場合は閉管法が使われ、傾斜(t
it)I)inO)法や浸漬(dil)l)iricl
)法がその代表的なものである。しかし、これらではそ
の構造から一種類の薄膜結晶を成長させ得るにずぎない
。
[発明が解決しようとする問題点]
ところで、n−vi族系の化合物半導体では蒸気圧の高
い元素が多く、特に水銀を成分とするHg1−xCdx
Teにおいては水銀の蒸発が著しい。このため開管法で
はHc+1−xCdxl−eは所定の組成比、すなわち
X値を持つ薄膜結晶を得ることは極めて困難でおり、ま
してペテロ構造のものは不可能である。一種類の薄膜結
晶を得るのであれば閉管法によって可能である。従って
、二種類又はそれ以上の数の累積薄膜結晶を成長させる
には二回又はそれ以上の回数だけ結晶成長を繰り返せば
よいことになる。しかしながら、例えば傾斜法において
は一回の成長工程は、成長用閉管の準備、成長用原料の
閉管への装填、基板ホールダーへの基板の装着、基板ホ
ールダーの閉管への装填、閉管の排気と真空封入、成長
終了後の基板回収のための閉管の開封などからなり、複
数の薄膜層を成長させるには、これらの工程を全て複数
回繰り返さねばならず、その手間と時間tよ相当な仇と
なる。もし、二種類程度の薄膜成長ならば、手間をいと
わない向きもあろうが、出来れば一回で済むことが望ま
しい。しかしながら、こうした手間の問題よりももっと
重要な問題が起る。すなわち、複数の薄膜層を得るには
復数回だけこれら一連の工程を繰り返すのであって、一
つの薄膜層の成長終了後ごとに基板回収のため閉管を開
封することは既に述べた通りであるが、この開封の際に
は必ず空気に触れるので、酸化層が形成される。
い元素が多く、特に水銀を成分とするHg1−xCdx
Teにおいては水銀の蒸発が著しい。このため開管法で
はHc+1−xCdxl−eは所定の組成比、すなわち
X値を持つ薄膜結晶を得ることは極めて困難でおり、ま
してペテロ構造のものは不可能である。一種類の薄膜結
晶を得るのであれば閉管法によって可能である。従って
、二種類又はそれ以上の数の累積薄膜結晶を成長させる
には二回又はそれ以上の回数だけ結晶成長を繰り返せば
よいことになる。しかしながら、例えば傾斜法において
は一回の成長工程は、成長用閉管の準備、成長用原料の
閉管への装填、基板ホールダーへの基板の装着、基板ホ
ールダーの閉管への装填、閉管の排気と真空封入、成長
終了後の基板回収のための閉管の開封などからなり、複
数の薄膜層を成長させるには、これらの工程を全て複数
回繰り返さねばならず、その手間と時間tよ相当な仇と
なる。もし、二種類程度の薄膜成長ならば、手間をいと
わない向きもあろうが、出来れば一回で済むことが望ま
しい。しかしながら、こうした手間の問題よりももっと
重要な問題が起る。すなわち、複数の薄膜層を得るには
復数回だけこれら一連の工程を繰り返すのであって、一
つの薄膜層の成長終了後ごとに基板回収のため閉管を開
封することは既に述べた通りであるが、この開封の際に
は必ず空気に触れるので、酸化層が形成される。
ざらには他の汚れなどが付着するなど薄膜層の表面は汚
染される。一般にこうしたエピタキシャル成長では成長
に先立ってクリーニングと称して基板などの表面層を成
長用原料を用いてメルトバックし、汚れを取り去る工程
が含まれる。このメルトバックは基板のように相当の厚
さのめるものであれば、少々の行き過ぎは許されるが、
エピタキシャル成長させたような数μmという薄さの結
晶膜ではそれは許されず、事実上クリーニングは不可能
となる。従って、ここに述べた封入法を用いた閉管法で
は複数の結晶膜層を成長させることはできない。このこ
とは従来の浸漬法も同様である。
染される。一般にこうしたエピタキシャル成長では成長
に先立ってクリーニングと称して基板などの表面層を成
長用原料を用いてメルトバックし、汚れを取り去る工程
が含まれる。このメルトバックは基板のように相当の厚
さのめるものであれば、少々の行き過ぎは許されるが、
エピタキシャル成長させたような数μmという薄さの結
晶膜ではそれは許されず、事実上クリーニングは不可能
となる。従って、ここに述べた封入法を用いた閉管法で
は複数の結晶膜層を成長させることはできない。このこ
とは従来の浸漬法も同様である。
本発明は従来の開管法や閉管法では不可能であった蒸気
圧の高い元素を成分として含む材料を用いて複数の薄膜
結晶層を基板上に成長させる方法を提供することを目的
とする。
圧の高い元素を成分として含む材料を用いて複数の薄膜
結晶層を基板上に成長させる方法を提供することを目的
とする。
[問題点を解決するための手段]
本発明は浸漬法を用いたエピタキシャル成長法によって
基板上に複数種の半導体結晶を重ねて成長させるペテロ
構造を有する薄膜結晶を成長させる方法において、成長
炉の中に複数種の半導体結晶材料を各々収容した複数の
容器を設置し、はじめに第1の容器中で一種類目の結晶
を基板上に成長させ、次いでこれを第2の容器に移動さ
せてその容器中で二種類目の結晶を一種類目の結晶に重
ねて成長させる工程を繰り返し行うことにより複数種の
薄膜結晶を重ねて成長させることを特徴とするエピタキ
シャル成長法である。
基板上に複数種の半導体結晶を重ねて成長させるペテロ
構造を有する薄膜結晶を成長させる方法において、成長
炉の中に複数種の半導体結晶材料を各々収容した複数の
容器を設置し、はじめに第1の容器中で一種類目の結晶
を基板上に成長させ、次いでこれを第2の容器に移動さ
せてその容器中で二種類目の結晶を一種類目の結晶に重
ねて成長させる工程を繰り返し行うことにより複数種の
薄膜結晶を重ねて成長させることを特徴とするエピタキ
シャル成長法である。
[発明の原理]
本発明の原理は次の如くである。すなわち、複数の結晶
材料を収容するための複数の容器を設置することが出来
る閉管法としては浸漬法が挙げられる。これはよく知ら
れているように第2図の固定した材料容器1に対して可
動な基板ホールダー2が配されており、容器中で成長用
材料3が溶解され、成長に適する温度になったときに、
基板4を装着したホールダ−2を動かして基板4を材料
3中に浸漬して結晶を成長させるという方法である。本
発明はまず第1の容器中の材料が成長適温になったなら
ば基板を装着した基板ホールダーを下降させてこれに浸
漬させ、基板上に結晶成長を行わせる。所定の厚さの結
晶膜が得られたならば、基板ホールダーを上方に動かし
て基板を容器中の材料から引き上げる。次に基板ホール
ダーを回転させて一種類目の結晶が成長している基板を
第2の容器の上方に位置させる。第2の容器中の材料が
成長適温になったならば、基板ホールダーを下降させて
これに浸漬させ、一種類目の結晶上に二種類目の結晶を
所定の厚さだけ成長させる。このような手順を繰り返し
て複数種類の結晶を重ねて成長させるものである。ここ
で、注目すべきことは、一つの材料容器から次の材料容
器に移るときに成長した結晶の表面が成長炉の中の雰囲
気、例えば不活性ガス、還元性ガスあるいは真空などに
触れるのみで、空気や他の汚染源に決して触れなないこ
とにおり、これも本発明の特徴の一つとなっている。
材料を収容するための複数の容器を設置することが出来
る閉管法としては浸漬法が挙げられる。これはよく知ら
れているように第2図の固定した材料容器1に対して可
動な基板ホールダー2が配されており、容器中で成長用
材料3が溶解され、成長に適する温度になったときに、
基板4を装着したホールダ−2を動かして基板4を材料
3中に浸漬して結晶を成長させるという方法である。本
発明はまず第1の容器中の材料が成長適温になったなら
ば基板を装着した基板ホールダーを下降させてこれに浸
漬させ、基板上に結晶成長を行わせる。所定の厚さの結
晶膜が得られたならば、基板ホールダーを上方に動かし
て基板を容器中の材料から引き上げる。次に基板ホール
ダーを回転させて一種類目の結晶が成長している基板を
第2の容器の上方に位置させる。第2の容器中の材料が
成長適温になったならば、基板ホールダーを下降させて
これに浸漬させ、一種類目の結晶上に二種類目の結晶を
所定の厚さだけ成長させる。このような手順を繰り返し
て複数種類の結晶を重ねて成長させるものである。ここ
で、注目すべきことは、一つの材料容器から次の材料容
器に移るときに成長した結晶の表面が成長炉の中の雰囲
気、例えば不活性ガス、還元性ガスあるいは真空などに
触れるのみで、空気や他の汚染源に決して触れなないこ
とにおり、これも本発明の特徴の一つとなっている。
[実施例]
次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。第
1図は本発明に用いた結晶成長炉の概略図である。この
浸漬型エピタキシャル結晶成長装置は耐圧性石英ガラス
管5の上下開口端をステンレス鋼部材6および7で密閉
し、内部が真空および高圧に耐えられるようなl造にな
っており、その減圧および加圧はバルブ8を通して行わ
れる。
1図は本発明に用いた結晶成長炉の概略図である。この
浸漬型エピタキシャル結晶成長装置は耐圧性石英ガラス
管5の上下開口端をステンレス鋼部材6および7で密閉
し、内部が真空および高圧に耐えられるようなl造にな
っており、その減圧および加圧はバルブ8を通して行わ
れる。
この装置の上部から]入している基板ホールダ−2′は
上下動及び軸のまわりに回転可能である。
上下動及び軸のまわりに回転可能である。
そしてその炉内での長さの中程で図のように二つの屈曲
部を有し、その下部は再び上部と平行になっており、下
端には基板4が取りつ【ブられるようになっている。こ
の基板ホールダ−2′の下方には二種類の結晶成長用材
料3および3′が入っている材料容器1および1′が設
置されており、各々の中心は基板の中心が描く円周に位
置するようになっている。
部を有し、その下部は再び上部と平行になっており、下
端には基板4が取りつ【ブられるようになっている。こ
の基板ホールダ−2′の下方には二種類の結晶成長用材
料3および3′が入っている材料容器1および1′が設
置されており、各々の中心は基板の中心が描く円周に位
置するようになっている。
本実施例において、基板はCdTe単結晶板でおり、二
種類の結晶成長用材料は成長させようとする結晶膜がn
型ならびにn型のHqCdTeであるから、一種類目の
材料ではHgの量を少し減少させ、二種類目の材料では
Hgの量を少し増加させておる。結晶材料を溶解させる
ためのヒーターは各容器に付属しており、成長炉全体を
適温に保つためのヒーターも石英ガラス管5を取り巻い
ているが、図面の簡略化のためいずれも省略しである。
種類の結晶成長用材料は成長させようとする結晶膜がn
型ならびにn型のHqCdTeであるから、一種類目の
材料ではHgの量を少し減少させ、二種類目の材料では
Hgの量を少し増加させておる。結晶材料を溶解させる
ためのヒーターは各容器に付属しており、成長炉全体を
適温に保つためのヒーターも石英ガラス管5を取り巻い
ているが、図面の簡略化のためいずれも省略しである。
結晶成長は次の手順で行なう。まず、蒸気圧の高いHQ
の蒸発を抑えるため、バルブ8によって成長炉内の空気
をアルゴンで置換した後、炉内が500℃になったとき
、15気圧となるようにアルゴンで加圧した。次に、一
種類目の結晶成長を行うため、ヒーターの加熱により結
晶材料3を溶解し、成長適温に温度コントロールした。
の蒸発を抑えるため、バルブ8によって成長炉内の空気
をアルゴンで置換した後、炉内が500℃になったとき
、15気圧となるようにアルゴンで加圧した。次に、一
種類目の結晶成長を行うため、ヒーターの加熱により結
晶材料3を溶解し、成長適温に温度コントロールした。
そして通常の浸漬法の如く基板ホールダ−2′を下降さ
せて基板4を結晶材料3の中へ浸漬し、毎分0.05℃
の速さで降温しながら基板上に結晶膜を20μm程度成
長させた。約40分後、基板を結晶材料3から引き出し
、基板ホールダーを回転させて二種類目の結晶材料3′
の上方に位置させ、結晶材料3′が融解して成長適温に
なったならば基板4をその中に浸漬させた。そして前と
同速度で降温しながら一種類目の結晶膜上に二種類目の
結晶膜を3μm程度成長させた後、基板を引き上げて結
晶材料3′から離し、成長炉の温度を常温まで降下させ
て結晶成長を終了した。二種類の結晶膜が成長した基板
をその表面に垂直な面で襞間し、その面内をXMAで調
べたところ、基板上に成長したHClCdTe膜の厚さ
は約25μmでおり、所定の厚さより厚かったが、これ
は成長速度の誤差に基くものであろう。又、一種類目の
結晶膜と二種類目との境界はこの方法では認めることは
出来なかったが、原因は両者の差が、Hgが僅か多いか
少ないかの差だけであるため、X〜iAでは検知出来な
いためである。尚、これらの結晶膜が各々n型及びn型
でおることは、予備実験として各々を独立にCdTe基
根上に成長させた試料についてホール測定した結果確認
されている。
せて基板4を結晶材料3の中へ浸漬し、毎分0.05℃
の速さで降温しながら基板上に結晶膜を20μm程度成
長させた。約40分後、基板を結晶材料3から引き出し
、基板ホールダーを回転させて二種類目の結晶材料3′
の上方に位置させ、結晶材料3′が融解して成長適温に
なったならば基板4をその中に浸漬させた。そして前と
同速度で降温しながら一種類目の結晶膜上に二種類目の
結晶膜を3μm程度成長させた後、基板を引き上げて結
晶材料3′から離し、成長炉の温度を常温まで降下させ
て結晶成長を終了した。二種類の結晶膜が成長した基板
をその表面に垂直な面で襞間し、その面内をXMAで調
べたところ、基板上に成長したHClCdTe膜の厚さ
は約25μmでおり、所定の厚さより厚かったが、これ
は成長速度の誤差に基くものであろう。又、一種類目の
結晶膜と二種類目との境界はこの方法では認めることは
出来なかったが、原因は両者の差が、Hgが僅か多いか
少ないかの差だけであるため、X〜iAでは検知出来な
いためである。尚、これらの結晶膜が各々n型及びn型
でおることは、予備実験として各々を独立にCdTe基
根上に成長させた試料についてホール測定した結果確認
されている。
[発明の効果]
以上詳細に説明したように本発明を用いることにより、
蒸気圧の高い材料を含む結晶材料もスライドボート法に
よるような組成のずれがなく、又、一つの結晶膜と次の
結晶膜との間に空気などが触れる余地がないため両者間
に酸化膜などが発生せず、円滑な接合面が得られる効果
を有するものである。
蒸気圧の高い材料を含む結晶材料もスライドボート法に
よるような組成のずれがなく、又、一つの結晶膜と次の
結晶膜との間に空気などが触れる余地がないため両者間
に酸化膜などが発生せず、円滑な接合面が得られる効果
を有するものである。
第1図は本発明の結晶成長炉の概略図、第2図は従来の
浸漬法の成長炉の原理図である。 1.1′・・・材料容器 2,2′・・・基板ホールダ
ー3.3′・・・結晶材料 4・・・基板5・・・石英
ガラス管 6.7・・・ステンレス鋼部材8・・・バ
ルブ 第2図
浸漬法の成長炉の原理図である。 1.1′・・・材料容器 2,2′・・・基板ホールダ
ー3.3′・・・結晶材料 4・・・基板5・・・石英
ガラス管 6.7・・・ステンレス鋼部材8・・・バ
ルブ 第2図
Claims (1)
- (1)浸漬法を用いたエピタキシャル成長法によって基
板上に複数種の半導体結晶を重ねて成長させるヘテロ構
造を有する薄膜結晶を成長させる方法において、成長炉
の中に複数種の半導体結晶材料を各々収容した複数の容
器を設置し、はじめに第1の容器中で一種類目の結晶を
基板上に成長させ、次にこれを第2の容器に移動させて
その容器中で二種類目の結晶を一種類目の結晶に重ねて
成長させる工程を繰り返し行うことにより、複数の種類
の薄膜結晶を重ねて成長させることを特徴とするエピタ
キシャル成長法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19609586A JPS6350392A (ja) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | エピタキシヤル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19609586A JPS6350392A (ja) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | エピタキシヤル成長法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6350392A true JPS6350392A (ja) | 1988-03-03 |
Family
ID=16352131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19609586A Pending JPS6350392A (ja) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | エピタキシヤル成長法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6350392A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5922126A (en) * | 1996-05-31 | 1999-07-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and its wafer holder |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4939221A (ja) * | 1972-08-23 | 1974-04-12 | ||
JPS6283398A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-16 | Showa Denko Kk | 液相エピタキシヤル成長装置 |
-
1986
- 1986-08-20 JP JP19609586A patent/JPS6350392A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4939221A (ja) * | 1972-08-23 | 1974-04-12 | ||
JPS6283398A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-16 | Showa Denko Kk | 液相エピタキシヤル成長装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5922126A (en) * | 1996-05-31 | 1999-07-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and its wafer holder |
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