método de crecimiento de fase de vapor de un semiconductor compuesto y un aparato de crecimiento de fase de vapor del cristal
Descripción general
 método de deposición de vapor de un cristal de semiconductores compuestos que contienen mercurio, y a un aparato de crecimiento de fase de vapor, y un objeto del mismo es proporcionar un método y un aparato para la fase de vapor creciente una composición de cristal de semiconductores compuestos uniforme sobre un sustrato. tubo de reacción para sustrato de crecimiento epitaxial 3 se coloca en un 1, comprende los átomos constituyentes de crecimiento a ser un cristal compuesto semiconductor sobre el sustrato 3, mediante la introducción de un gas de materia prima de diferentes tipos de velocidad de degradación entre sí en el tubo de reacción 1 , en el método para el cultivo de un cristal de semiconductores compuestos mediante el calentamiento del sustrato 3 se calienta la descomposición de la pluralidad de tipos de gases de material sobre el substrato (3), la pluralidad de gas de materia prima, un gas de alimentación tasa de degradación lenta el sustrato pero antes de llegar en el sustrato de crecimiento epitaxial 3, selectivamente Después irradia con luz para impartir una energía reacción de descomposición al gas de alimentación lenta de la velocidad de degradación, mezclado con gas de alimentación rápida de otra velocidad de descomposición 3 constituye por ese fin de suministrar sucesivamente.
Campo técnico
La presente invención es un cristal semiconductor compuesto, más particularmente al método de crecimiento en fase de vapor de un cristales de semiconductores compuestos que contienen mercurio.
Aunque el cristal semiconductor se utiliza en varios campos, especialmente HgCdTe 2 6 Grupo de cristales de semiconductores compuestos que contienen mercurio (Hg) (Hg1-x Cdx Te), la formación de intervalo de banda de energía es estrecho elemento de detección de infrarrojos no se utiliza como un material.
Tal cristal Hg1-x Cdx Te está formado por cadmio-telurio (CdTe) o epitaxia en fase vapor sobre un sustrato, o un método de crecimiento epitaxial en fase líquida o similar. Entonces Hg1-x Cdx Te cristal, su composición, es decir, cuando el valor de x es diferente, el diferente intervalo de banda de energía, de modo que también la respuesta de longitud de onda infrarroja por la diferencia del valor de x varía. Por lo tanto, se desea que crezca una composición de cristal CdxTe Hg1-x uniforme posible sobre toda el área en el sustrato.
Antecedentes de la técnica
Se describe cuando se cultiva en convencionalmente tal deposición de vapor Hg1-x Cdx Te en CdTe sustrato de crecimiento epitaxial 3 cristales.
Como se muestra en la Fig. 2 (a), estableció el sustrato de crecimiento epitaxial 3 hecha de CdTe sobre el soporte de calentamiento del sustrato 2 provisto en tubo de reacción horizontal 1, el gas portador en el tubo de reacción 1 desde el tubo de entrada de gas 4 gas de hidrógeno de mercurio (Hg), dimetil Cd, se admite un gas fuente de diisopropilo gas Te, se introdujo gas hidrógeno que lleva el gas materia prima en el tubo de reacción 1, una bobina de inducción de alta frecuencia proporcionado alrededor del tubo de reacción 1 5 a calentar el sustrato 3 mediante calentamiento de la calefacción sustrato soporte 2.
A continuación, el gas de materia prima introducida en el decompose calentado tubo de reacción 1 y el cristal Hg1-x Cdx Te en el sustrato de crecimiento epitaxial 3 es vapor-crecido.
Tarea de solución
Si la fase gas cultiva en el sustrato de crecimiento epitaxial 3 tal como CdTe los cristales Hg1-x Cdx Te mencionados anteriormente, son la fuente de gas por encima de la descomposición térmica para el crecimiento en fase de vapor de cristal Hg1-x Cdx Te.
Hg descrito anteriormente es el estado del átomo, y la temperatura de descomposición de 230 ° C. dimetil Cd, fácilmente descompuesto temperatura de descomposición más baja que la de 300 ° C de temperatura de descomposición de diisopropilo Te. También el Cd átomo de dimetil Cd se genera por la descomposición, generar la energía de los cristales de CdTe átomos de Te diisopropil Te se genera por la descomposición se produce por la reacción, 21Kcal / mol en, este valor, Te menor que el 30 Kcal / mol de energía formación de HgTe átomo cristales y Hg átomos se produce por la reacción, es decir, cristales de CdTe crecen fácilmente en comparación con los cristales de HgTe.
Entonces cristales Hg1-x Cdx Te anteriormente son cristales mixtos de cristales de CdTe y cristal HgTe, la relación de mezcla de ambos es diferente, también fluctúa valor x de Hg1-x Cdx Te, es se produce la variación composicional allí.
El diagrama de estado adverso que se produce cuando los cristales Hg1-x Cdx Te eran crecimiento en fase vapor en el aparato convencional mostrado en la Fig. 2 (b). En la curva esquemática generación de la curva de un cristal de CdTe muestra en la Fig. 2 (b), la curva b en la Fig. 2 (b) es una curvas esquemáticas generación de cristales HgTe, entrada de gas sustrato de crecimiento epitaxial 3 como se muestra lado cristales de CdTe a menudo generado tiende a cristales HgTe se generan a menudo en el lado de salida de gas del substrato de crecimiento epitaxial 3.
Por lo tanto, cristal Hg1-x Cdx Te formado en el sustrato de crecimiento epitaxial 3, el lado de entrada de gas es componentes de cristal de CdTe ocupadas, es decir, cristal Hg1-x Cdx Te que tiene un valor x grande está formada, componente cristalino HgTe en el lado de salida de gas mucho, que tiende a se forma Hg1-x Cdx Te cristal más pequeño valor x.
Para eliminar tal inconveniente, la demandante en la solicitud de patente japonesa No. Hei 3-52339 anteriormente, como se muestra en la Fig. 3, un pasaje de Cd dimetil fácilmente descomponible, el paso de descomposición apenas diisopropil Te la separaron por separado por la placa de separación 6 está previsto, la placa de precalentamiento 7 proporcionada en la descomposición de paso de gas apenas diisopropil pasa gas a través de la Te apenas diisopropil gas Te descompuesto avanzar selectivamente precalentado a epitaxial sustrato de crecimiento 3 anteriormente es un método que conduce a.
Sin embargo, porque esta es la posición en la que la placa de precalentamiento 7 y la base de calentamiento sustrato 2 se ha acercado de una manera, ambos son difíciles de calentar cada uno independientemente uno del otro se afectan entre sí, calentando a más de placa de precalentamiento necesario 7 es el otro, hay una posibilidad de que el precalentamiento es también gas dimetil Cd innecesaria climatizada.
Por lo tanto, la velocidad de reacción de descomposición del gas Cd gran-dimetilo, o se consume por la descomposición hasta llegar a la superficie del sustrato de crecimiento epitaxial 3, o se descompone térmicamente hasta que alcanza la superficie del sustrato 3 otra diisopropil Te o para reaccionar con el gas.
Por lo tanto, o hecho mal estado superficial de la creciente cristal Hg1-x Cdx Te sobre el sustrato 3, o cristales Hg1-x Cdx Te composición estable y uniforme de la composición, no se forma de manera uniforme sobre toda la superficie del sustrato 3 hay un problema.
La presente invención resuelve los problemas mencionados anteriormente, como es selectivamente energía degradada para ralentizar la velocidad de degradación del gas fuente se suministra, a fin de ser suministrada al sustrato junto con una tasa rápida de material de la degradación de gas, uniforme Hg1-x Cdx Te método de deposición de vapor a fin de obtener un cristal de la composición, y para proporcionar un dispositivo para uso en el método de interés.
Solución
método de deposición de vapor de la presente invención, el tubo de reacción como se muestra en la reivindicación 1, se colocó el sustrato, que contiene los átomos constituyentes del crecimiento a ser un cristal compuesto semiconductor sobre un sustrato, una pluralidad de tipos de tasas de degradación difieren entre sí en la materia prima introducir un gas en el tubo de reacción, en el método para el cultivo de un cristal compuesto semiconductor sobre un sustrato por descomposición térmica de la pluralidad de tipos de gases y calentamiento del material del sustrato, la pluralidad de los gases de materia prima, la velocidad de descomposición reducir la velocidad antes de que el gas de materia prima llega a la del sustrato, de manera selectiva Después se irradia con luz para impartir una energía reacción de descomposición al gas de alimentación lenta de la velocidad de degradación, mezclado con gas de alimentación rápida de otro tablero de velocidad de degradación de caracterizado por estar adaptado para suministrar a la parte superior.
También como se muestra en la reivindicación 2, en el que el cristal semiconductor compuesto, un mercurio cristales de semiconductores compuestos que contienen y el Grupo 2 y el Grupo 6 elementos, el gas de materia prima para realizar la irradiación de luz selectiva, el gas de materia prima que contiene un elemento del Grupo 6 o, alternativamente, caracterizado porque o bien del gas materia prima mixta que contiene elementos de mercurio y 6 del grupo.
También como se muestra en la reivindicación 3, el aparato de crecimiento de fase de vapor de la presente invención incluye un tubo de reacción para el alojamiento de un sustrato colocado en una etapa de calentamiento del sustrato, se coloca en el tubo de reacción, la velocidad de descomposición y de gas de alimentación tasa de degradación rápida una placa de separación que lento distingue entre material gaseoso se introduce en el tubo de reacción de una fuente de luz para irradiar luz al gas de alimentación lenta degradación, siempre y continuo con la placa de separación, la luz de la fuente de luz de irradiación es la tasa de descomposición y alimentación rápida placa de blindaje gas que no llega a la prevista alrededor del tubo de reacción y se caracteriza por que comprende más medios de calentamiento para calentar el sustrato.
El método de la presente invención, sin necesidad de instalar una placa de manera convencional de precalentamiento, el lado de introducción del gas materia prima del substrato de crecimiento epitaxial, una fuente de luz tal como una luz ultravioleta lámpara de mercurio en una ubicación a través del cual se puede irradiar un gas mixto de mercurio y diisopropil gas Te la instalación.
Entonces, la irradiación con una mezcla de gas de diisopropil Te gas y gas Hg, fluía a fin de ser desviados cada gas dimetil Cd, gas dimetil Cd a fluir a la parte superior de la mezcla de gases, el ultravioleta desde el lado inferior del tubo de reacción y, las porciones de dimetilo flujos de gas cd, una placa de blindaje de luz ultravioleta se proporciona en el ultravioleta, tal como acero placa de alcanzar.
Los rayos ultravioletas son irradiados, un gas mixto de energía de descomposición se concede selectivamente Hg y diisopropil gas Te, gas dimetil Cd se mezclan en el sustrato para el crecimiento epitaxial, cristal Hg1-x Cdx Te reacciona sobre el sustrato se forma.
En este método, en lugar de la energía térmica de la placa de precalentamiento del método convencional, dando a la energía de la luz del ultravioleta gas Hg, diisopropil gas Te promueve la reacción de HgTe. Por lo tanto la generación de CdTe y HgTe sin precalentamiento se produce se obtiene composición de cristal Hg1-x Cdx Te igualmente uniforme.
La introducción del gas materia prima se irradia con luz se mantiene a una temperatura de 200 ° C a la medida en que la condensación del mercurio no se produce, no se realiza un calentamiento adicional. Por lo tanto dimetil gas Cd se elimina puede provocar reacciones no deseadas. Cuando se proporciona gas dimetil Cd también la irradiación de luz, ya que se produce la reacción de descomposición por reacción fotoquímica, pasillo ultravioleta gas dimetil Cd sometido a protección de la luz a fin de no ser irradiado con una placa de blindaje de luz con el fin de evitar que la reacción de descomposición.
La energía de descomposición aplicada para la generación de HgTe, mediante el ajuste de la tensión aplicada a la lámpara de mercurio para la irradiación de rayos ultravioleta puede ser controlada la fuerza de los rayos ultravioleta irradiados a partir de una lámpara de mercurio, la energía de la luz para calentar el sustrato ya que imparte por separado una fuente de potencia de alta frecuencia para, y puede ser controlado de forma independiente de la calefacción del sustrato para el crecimiento epitaxial.
De aquí en adelante se describirá en realizaciones detalladas de la presente invención con referencia a los dibujos. El aparato de deposición de vapor de la presente invención se muestra en la figura. Como se muestra, la mezcla de lento diisopropil Te gas y gas Hg en el tubo de reacción 1 y la tasa de descomposición de la velocidad de descomposición de gas Cd rápido-dimetil para acomodar el sustrato de crecimiento epitaxial 3 hecha de los GaAs instalados en el soporte de calentamiento del sustrato 2 proporcionando una placa de división 6 hecha de una placa de cuarzo que se introdujo en el sustrato 3 distinguiendo gas.
La lámpara de mercurio de 11 para la irradiación de rayos ultravioleta a la mezcla de gases en la descomposición lenta Hg y diisopropil gas Te, continuo con la placa de separación 6, de rayos ultravioleta irradiada de la lámpara de mercurio 11, tasa de degradación rápida gas dimetil Cd una placa de blindaje de acero inoxidable 12 para que no se alcance el proporcionado. Y alrededor del tubo de reacción 1 donde está instalada la base de calentamiento sustrato 2, proporcionando la bobina de inducción de alta frecuencia 5 para calentar reposar la calefacción sustrato 2.
Se describe un sustrato de crecimiento GaAs aparato crecimiento epitaxial en fase de vapor tales usando la presente invención, el cristal Hg1-x Cdx de TE con el caso de crecimiento en fase de vapor. Como un sustrato de crecimiento epitaxial 3 plano (100) usando un sustrato de GaAs. El sustrato de crecimiento epitaxial de GaAs 3 colocado en el soporte de sustrato de calentamiento 2 en el tubo de reacción 1 se introduce, el sustrato 3 someten a la temperatura en el precalentamiento de 20 minutos 600 ° C en una atmósfera de gas hidrógeno, el sustrato 3 la superficie se redujo con gas hidrógeno para eliminar los óxidos y similares.
Entonces se mantiene la temperatura del substrato de crecimiento epitaxial 3 temperatura de 360 ​​° C, dimetil Cd evaporador 13 en diisopropil Te evaporador 14 dimetil gas Cd e introduciendo gas hidrógeno en el gas portador en el tubo de reacción 1 en diisopropil gas Te solo se introduce a crecer una capa de CdTe sobre el sustrato 3 a un espesor de 10! m como capa tampón. Sin irradiación de luz en este paso, el calentador 17 para el aislamiento térmico del tubo de reacción 1 de la porción de introducción de materia prima de la tubería de ramificación 16 también no se calienta.
Entonces dimetil evaporador Cd 13, y se introduce en diisopropil Te evaporador 14, Hg evaporador gas 15 hidrógeno en diisopropil gas Te realizado en el gas de hidrógeno del gas portador en el tubo de reacción 1, gas Hg, gas dimetil Cd la introducción de cristal Hg1-x Cdx Te en el sustrato de crecimiento epitaxial 3 para el crecimiento en fase de vapor. 5 × 10-5 atm dimetil presión parcial presión parcial del gas Cd es de 1 × 10-3 atm diisopropil Te gas, la presión parcial del gas Hg es una atm 1 × 10-2, el total que fluye en el tubo de reacción 1 flujo de gas temperatura de crecimiento tasa como un 8 litros / minuto de Te se cultivaron a 360 ° C ..
La temperatura del calentador 17 del material de parte de introducción en bruto de la tubería de ramificación 16 se mantiene a 200 ° C a fin de evitar la condensación de Hg. Y en el paso de gas de la mezcla de gases en la parte inferior de diisopropil Te gas y Hg placa de separación gas 6, la salida se encuentra en una de alta presión lámpara de mercurio de longitud de onda de 243.7nm a 10 KW, haciendo funcionar la lámpara de plata de agua mediante la aplicación de una tensión de 100KV energía de descomposición impartiendo irradia con rayos ultravioleta a la mezcla de gas.
A continuación, la mezcla de gas excitado por luz de esto, inmediatamente antes de la sustrato de crecimiento epitaxial 3, mezclado con gas dimetil Cd, se introduce sobre el sustrato 3, el cristal Hg1-x Cdx Te en al sustrato 3, la temperatura de crecimiento se cultiva a un espesor de 15μm como 360 ℃.
La composición del cristal Hg1-x Cdx Te obtenido de este modo, sirven como x = 0.22 ± 0.002 en toda la región de la superficie del substrato de crecimiento epitaxial 3, se obtuvo un cristal Hg1-x Cdx Te que tiene una composición uniforme. El estado de la superficie de los cristales Hg1-x Cdx Te formados era lisa como un espejo, la densidad de dislocación tan pequeño como 1 × 105 / cm2, la ocurrencia de defectos de los cristales es pequeño, la calidad cristalina del Hg1-x Cdx Te obtenido.
Incidentalmente, como en este ejemplo se utilizó una mezcla de gas Hg y diisopropil gas Te, que se introduce por separado en el tubo de reacción de gas y diisopropil gas Te Hg se irradia con rayos ultravioleta a los pasos de gas Te paso de gas de diisopropilo que pueda ser.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con el método de la presente invención, la generación de energía, un cristal compuesto semiconductor que comprende un cristal de diferentes composiciones de las tasas de degradación se puede cultivar satisfactoriamente sobre el sustrato, también defectos cristalinos la condición de la superficie menos favorables se obtienen el efecto de la alta calidad cristales Hg1-x Cdx TE.
Breve descripción de los dibujos
Es una ilustración de un aparato utilizado para el método de crecimiento en fase de vapor de la Fig presente invención.
La Figura 2 es una ilustración y diagrama de estado inconveniente de un dispositivo convencional.
La Figura 3 es una vista explicativa de un aparato de crecimiento en fase vapor convencional.
tubo 1 de reacción
tabla de calentamiento 2 sustrato
3 sustrato para el crecimiento epitaxial
bobina de inducción 5 de alta frecuencia
placa 6 partición
lámpara de mercurio 11
12 placa de bloqueo de la luz
13 dimetil Cd evaporador
14 de diisopropilo Te evaporador
15 Hg evaporador
16 derivación
17 calentador
Reclamo
Reivindicación 1 tubo de reacción (1) en establecido el sustrato de crecimiento epitaxial (3) para comprender un sustrato (3) átomos de configuración que se va cristal semiconductor compuesto crecido en el gas de materia prima de una pluralidad de tipos en la tasa de degradación son diferentes el uno del otro el introducido en el tubo de reacción (1) en el interior, en el método para el cultivo de un cristal compuesto semiconductor sobre un sustrato (3) de calentamiento se descompone la pluralidad de tipos de gases y calentamiento del material del sustrato (3), dicha pluralidad del gas materia prima, a continuación, alimentación lenta velocidad de descomposición de gas que antes de llegar en el sustrato de crecimiento epitaxial (3), irradia selectivamente con luz para impartir una energía reacción de descomposición al gas de alimentación lenta de la velocidad de degradación, química de vapor método de deposición del cristal semiconductor, caracterizado porque se tiene que suministrar mezclado con gas de alimentación rápida de otra velocidad de descomposición sobre el sustrato (3).
cristales de semiconductores compuestos formada en la reivindicación 2 en el que el sustrato de crecimiento epitaxial (3) es un mercurio cristales de semiconductores compuestos que contienen y el Grupo 2 y el Grupo 6 elementos, el gas de materia prima para realizar la irradiación de luz selectiva, Grupo 6 elementos o el gas materia prima que contiene, o el mercurio y el método de deposición de vapor de un cristal compuesto semiconductor según la reivindicación 1, en el que a es ya sea gas de alimentación mixta que contiene 6 elementos del grupo.
Reivindicación 3 sustrato tubo de reacción etapa de calentamiento para el alojamiento del sustrato colocado para el crecimiento epitaxial en (2) (3) (1), en el interior, la tasa de descomposición y la tasa de degradación rápida del gas fuente del tubo de reacción (1) lento y gas de materia prima para distinguir etapa de calentamiento del sustrato de (2) una placa de separación para ser introducido en el entorno de la (6), una fuente de luz de irradiación para irradiar luz al gas de alimentación lenta degradación (11), dicha placa de partición (6) continua proporcionada, la placa de blindaje de luz como la luz no llega a la fuente de velocidad de descomposición rápida de luz de irradiación de gas de alimentación (11) y (12), dispuesta alrededor del tubo de reacción (1), el sustrato de crecimiento epitaxial ( 3), caracterizado porque comprende más medios de calentamiento para la calefacción (5) del aparato de crecimiento de fase de vapor de semiconductores compuestos del cristal.
Dibujo :
Application number :1994-005516
Inventors :富士通株式会社
Original Assignee :西野弘師