JPS63252996A - ホツトウオ−ルエピタキシヤル成長装置 - 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〕 高真空に排気された真空室内に、基板上に形成する化合
物半導体結晶のソースを収容し、側壁が加熱された坩堝
を設けたホットウォールエピタキシャル成長装置であっ
て、前記ソースを収容したソース坩堝の開口部を楕円状
の偏平形状に加工し、ソースの蒸発した分子が坩堝のホ
ントウオールに衝突しないで基板に付着する量に対し、
ホットウォールに分子が衝突して基板に付着する量の割
合を多くし、坩堝の中心部と坩堝の周辺部とでソースの
蒸発した分子の量が均一になるようにし、基板上に均一
な厚さのエピタキシャル層が大面積に形成できるように
したホットウォールエピタキシャル成長装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明はホットウォールエピタキシャル成長装置に係り
、特に均一な厚さのエピタキシャル結晶が大面積で得ら
れるようにしたホントウォールールエピタキシャル成長
装置に関する。

半導体レーザ素子形成用法板としてテルル化鉛（ＰｂＴ
ｅ）のような化合物半導体基板上に鉛・錫・テルル（Ｐ
ｂＳｎＴｅ）のような化合物半導体結晶を、組成が異な
った状態で複数層に形成する方法として、これらの化合
物半導体結晶の形成用のソースを収容し、かつ側壁部が
加熱された坩堝を複数個、高真空に排気された室内に設
け、この坩堝上に基板を設置した円板状の基板支持台を
水平方向に移動させ、基板上にソースの成分を気相エピ
タキシャル成長するホットウォールエピタキシャル成長
方法が用いられている。

このホットウォールエピタキシャル成長方法は、装置が
簡単で、かつ閉管気相成長法と類似しており、ソースの
蒸発した成分がホットウォールの側壁に衝突しながら基
板上に到達するため、熱平衡に近い状態で成長でき、形
成される結晶層内に偏析が発生しない均一な組成、およ
びキアリア濃度を有する薄層状態の結晶が得られる。

〔従来の技術〕 従来のこのようなホットウォールエピタキシャル成長装
置の説明図を第５図に示す。

図示するように、１０−’ｔｏｒｒ程度の高真空に排気
された真空室１内には、側壁２にヒータ３を有し、内部
に形成されるエピタキシャル層の組成を制御するための
テルル（Ｔｅ）３が収容され、後述する外管５の底部よ
り突出した突起状の内管６と、エピタキシャル層形成用
のソース材料の鉛・テルル（ＰｂＴｅ）、或いは鉛・錫
・テルル（ＰｂＳｎＴｅ）　７が収容された外管５より
なる坩堝８が設置されている。

そして坩堝８の上部の開口部９上には基板ｌＯを設けて
水平方向に移動する円板状の基板設置台１１が設置され
ている。

図示しないが実際の装置では、このような坩堝８は内部
に収容さているソース材料の組成を異ならせて複数個設
置されている。

このようなホットウォールエピタキシャル成長装置の真
空室１内を１０〜’　ｔｏｒｒ程度の真空度に成る迄排
気した後、基板１０上にＰｂＴｅのソース７の成分をエ
ピタキシャル成長させた後、基板設置台１１を更に水平
方向に移動させて、他のソースが収容されている坩堝上
に移動させ、基板１０上に複数層のエピタキシャル結晶
層を形成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような従来のホットウォールエピタキシ
ャル成長装置に於いては、ソース坩堝８の開口部９の断
面形状が円形を呈しており、ソース坩堝８の・側壁２の
ヒータ３によって加熱されたソース材料７の成分は、坩
堝８の側壁２（通常ホットウォールと称する）と衝突し
ながら熱平衡状態となって蒸発し基板１０上に付着する
。この蒸発したソース材料の分子は点線１２で示すよう
にホットウォール２と衝突しつつ、基板１０に向かって
上昇するため、坩堝８の開口部９の中央部に於いては、
開口部９の周辺部に於けるよりもホットウォール２に衝
突して反射した分子が、ホットウォール２に衝突しない
で蒸発した分子に加わることになり、坩堝の開口部９の
周辺部に比して、開口部９の中央部では蒸発成分が多く
なる問題がある。

そのため、第６図の曲線２１に示すように基板の中央部
のエピタキシャル層の厚さは、基板の周辺部のエピタキ
シャル層の厚さより厚くなり、この基板の周辺部と中央
部に於けるエピタキシャル層の厚さの変動は２０％もあ
る。

第６図で横軸は基板の半径方向の寸法を示し、０は基板
の中央部の位置を示し、縦軸はエピタキシャル層の厚さ
を示す。

そこで基板上に形成されるエピタキシャル層の厚さを均
一に保つために、第５図に示すように坩堝８内に石英板
よりなるバッフル１３を設置し、坩堝８の周辺部に於け
る蒸発量と坩堝８の中央部に於ける蒸発量を均一に保と
うしたが、このようにすると、第７図の曲線２２に示す
ように基板の周辺部のエピタキシャル層の厚さが、基板
の中央部のエピタキシャル層の厚さより厚くなる。

本発明は上記した問題点を除去し、基板上に均一な厚さ
のエピタキシャル層が大面積で得られるようにしたホッ
トウォールエピタキシャル成長装置の提供を目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の本発明のホットウォールエ
ピタキシャル成長装置は、真空室と、該真空室内に設置
され、エピタキシャル結晶層形成用のソースが収容され
、側壁が加熱された坩堝と、該坩堝上に基板を設置する
基板設置台とからなる装置に於いて、前記ソースが収容
される坩堝の開口部が楕円状で、その側面部分が偏平形
状に加工されている。

〔作用〕

本発明のホットウォールエピタキシャル成長装置は、ソ
ース坩堝の開口部の断面形状を楕円状の偏平形状に保つ
ことにより、開口部に於ける蒸発分子のホットウォール
に対する距離が等距離になるようにし、ホントウオール
に衝突する分子の影響を少なくし、坩堝の開口部の中央
部の位置でも周辺部の位置でも、坩堝内のソースの蒸発
量が一定になるようにし、基板上に均一な厚さのエピタ
キシャル層を得るようにする。

〔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（ａｌは本発明の装置に用いる坩堝の第１の実施
例の斜視図、第１図（ｂ）は第１図の側面図、第１図Ｔ
Ｏ）は第１図（ａｌの正面図である。

第１図ｉａ）より第１図（Ｃ）迄に図示するように、本
発明の装置に用いる坩堝３１の上部の開口部３２の断面
は、偏平状の楕円形状を呈しており、その坩堝３１の底
部には下部方向に突出した有底の突起状の内管３３が設
けられている。

そして坩堝３１内にはＰｂＴｅの基板上に形成すべきエ
ピタキシャル層のソース材料のＰｂＴｅ　、或いはｐｂ
ＳｎＴｅが収容され、内管３３内にはこのエピタキシャ
ル層の組成を制御するためのＴｅが収容されている。

このようにすれば、坩堝３１の底部より点線で示すよう
に蒸発してきた分子は、開口部３２に於いてＡ、Ｂ、Ｃ
の位置に到達するようになり、開口部３２が偏平状で開
口部の短手方向の寸法βが短いため、坩堝３１のホット
ウォール３４よりいずれも等距離にある。そのため、坩
堝３１の底部のソース材料から蒸発した分子がホットウ
ォール３４に衝突して基板に対して斜め方向より入射す
る分子の割合が、従来の坩堝に比較して少なく、開口部
３２の中央部と開口部３２の周辺部でソース材料の蒸発
分子用が等しくなる。

尚、この坩堝の構造では、開口部の寸法ｌを狭くし、基
板を坩堝上に固定してエビタギシャル成長をすると、基
板上には線分りに対応するような直線状のエピタキシャ
ル層が形成されるので、第２図に示すように開口部３２
の長径りに対して基板３５が垂直方向に移動するように
、基板設置台の移動方向を定めると良い。

このようにすれば、第３図の直線３６に示すように基板
の中央と周辺部で形成されるエピタキシャル層の厚さの
ばらつきが３％以内に納まった高品質なエピタキシャル
層が得られる。

尚、第３図で縦軸は基板上に形成されるエピタキシャル
層の厚さを示し、横軸は基板の半径方向の寸法を示し、
横軸の０の位置は基板の中心の位置を示している。

尚、本発明の装置に於ける坩堝の第２の実施例を第４図
に示す。

図示するように本実施例の坩堝４１は、底部に有底の内
管４２と上部に円形の開口部４３を有する有底の円筒状
の外管４４に、上部開口部４５が楕円状の偏平な形状で
底部が開放のガイド管４６をはめこむ構造を採っても良
い。このような構造にすれば、第１の実施例に比較して
ガイド管４６を取り外すことで、容易にソース材料を坩
堝４１内に充填することができる。

以上述べたように本発明の装置によれば、坩堝内のソー
ス材料より蒸発した分子が坩堝のホントウオールに衝突
後、反射して基板に付着する成分の影響が少なくなり、
均一な厚さのエピタキシャル結晶が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のホットウォールエピタキシ
ャル成長装置によれば、基板上に均一な厚さのエピタキ
シャル結晶が大面積で得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図＋ａ）は本発明の装置の坩堝の斜視図、第１図（
ｂｌは本発明の装置の坩堝の側面図、第１図（Ｃ）は本
発明の装置の坩堝の正面図、第２図は本発明の装置の動
作を示す模式図、第３Ｍは本発明の装置で形成したエピ
タキシャル層の厚さの分布図、 第４図は本発明の坩堝の第２実施例の斜視図、第５図は
ホットウォールエピタキシャル成長装置の模式図、 第６図および第７図は従来の装置で形成したエピタキシ
ャル層の厚さの分布図を示す。 図に於いて、 ３１．４１は用鍋、３２．４３．４５は開口部、３３．
４２は内管、３４はホットウォール、３５は基板、３６
はエピタキシャル層の厚さの分布曲線、４４は外管、４
６はガイド管、＾、Ｂ、Ｃは蒸発した分子の占める位置
、ｌは開口部の寸法、しは線分、０は長径、０は基板４
４と明−る７１酬−正面ｍ 第１隆Ｃり １明４墓デのｎ作図 第２図 石醐−噸ｆ−倒Ｌｊｕ創Ｊ町厚２発陣 第３図 滞ｊ６鍼珂−−ｒ％）［１２丈オ佐σ５ｐ坪芝国第４図 ス・−／Ｉ−ケｆ−ル昧り直１め不愛式面第５図 促ト幻１形八゛峰州ｌり胸デー 第６図 →Ｈｉｔ ＃１／１ｉｔｖ、ｆｔＡ−ｔ、ｒ、ｒ：＞−１）ｆｑ％
ｒｍ第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室と、該真空室内に設置され、エピタキシャ
   ル結晶層形成用のソースが収容され、側壁が加熱された
   坩堝と、該坩堝上に基板を設置する基板設置台とからな
   る装置に於いて、 前記ソースが収容される坩堝（３１）の開口部（３２）
   が楕円状で、かつ側面部分が偏平形状に加工されている
   ことを特徴とするホットウォールエピタキシャル成長装
   置。
2. （２）前記坩堝は開口部（４３）が円形で有底の円筒形
   の外管（４４）と、該外管内に設置され、上部開口部（
   ４５）が楕円状で、かつ側面部分が偏平形状に加工され
   るとともに、底部が円筒形のガイド管（４６）とからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のホッ
   トウォールエピタキシャル成長装置。