JPH0218383A - ホットウォールエピタキシャル成長装置 - 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〕 ホットウォールエピタキシャル成長装置に関し、エピタ
キシャル成長用坩堝内の外筒の底部に収容したユーロピ
ウムの蒸発成分が、該坩堝の外筒の内壁の仕切り部材に
設けたテルル化鉛（ＰｂＴｅ）のソースの表面を覆って
ＰｂＴｅのソースの蒸発量が低下するのを防止するのを
目的とし、 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るとともに、側壁が加熱さ
れる坩堝と、該坩堝上に基板が設置される基板設置台と
からなり、前記坩堝は有底で第１の高蒸気圧のリザーバ
用ソースを収容する内筒と、該内筒の上部を収容し、底
部に第２のソースを収容する外筒と、該外筒内の空間を
上下に二分するごとく設けられ、かつ前記内筒の外径よ
り大きい穴を有し、第３のソースを収容する仕切り部材
とよりなり、該仕切り部材の内径周縁部と前記内筒の先
端部の外筒の底部からの高さが等しく設定された装置に
於いて、 前記仕切り部材上に第３のソースの蒸発量を制御する蒸
発量の制御手段を設けたことで構成する。

〔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
、特に外筒内の底部に収容したＥｕのソースの蒸発成分
が、該外筒内の内壁内に設置した仕切り部材に収容した
ＰｂＴｅのソース表面に付着し、低蒸気圧のＥｕＴｅが
形成されるのを防止したホットウォールエピタキシャル
成長装置に関する。

ホットウォールエピタキシャル成長装置は、鉛テルル（
ＰｂＴｅ）や、鉛・錫・テルル（ＰｂＳｎＴｅ）等の■
−Ｖｔ族の化合物半導体結晶や、ガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）に代表される■−Ｖ族化合物半導体結晶や、カドミ
ウムテルル（ＣｄＴｅ）等のＩｔ−ＶＩ族化合物半導体
結晶を用いた光デバイスの形成、および集積回路の結晶
製造技術として確立しつつある。

このホットウォールエピタキシャル成長装置は高真空に
排気された室内に、形成すべき化合物半導体結晶のソー
スを収容し、かつ側壁が加熱されたソース坩堝を複数個
配設し、該坩堝の開口部にエピタキシャル層を形成する
基板を設置し、その坩堝内の蒸発した成分を基板にエピ
タキシャル層として付着させるようにしている。そのた
め、閉管型気相成長方法と類似しており、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を発生しない均一な組成、および均
一なキャリア濃度の薄層状態の結晶が得られる。

〔従来の技術〕

第４図は従来のホットウォールエピタキシャル成長装置
の概略図で、鉛テルル（ＰｂＴｅ）の基板上に鉛・ユー
ロピウム・テルル（Ｐｂ＋−ｘ　Ｈｕ、ＩＴｅ）のエピ
タキシャル層を形成する装置である。

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、二重管からなる坩堝２が設置され
、この坩堝２の上部にはエピタキシャル成長用基板３を
保持し、この基板を加熱するヒータ４ａを内蔵した基板
設置台４が設けられていいる。

坩堝２は有底の内筒２−１と、この内筒の上部を収容し
た外筒２．２とから形成されている。更に、外筒の内部
には外筒内を上下に二重するごとく、かつソースを収容
するための断面り字状の仕切り部材５が設けられている
。また内筒２−１の外壁にはヒータ４ｂが、外筒２−２
の外壁には二つのヒータ４ｃ、　４ｄが設置されている
。坩堝２は一般に石英管が用いられているが、必ずしも
石英管に限られるものではない。

このような坩堝２の外筒２−２の底部にソースとしての
ユーロピウム（Ｅｕ）　７を、また内筒２−１の底部に
はリザーバとしてのテルル（丁ｅ）　６を、また前記仕
切り部材５と外筒の内壁で形成される空間部にはソース
としてのＰｂＴｅ　８を収容する。

そして基板３、ＰｂＴｅソース８、Ｅｕソース７および
リザーバであるＴｅ６をヒータ４ａ、　４ｂ、　４ｃ、
　４ｄでそれぞれ適当な温度に加熱することで、基板３
上にＰｂＥｕＴｅのエピタキシャル層を形成していた。

このようにＴｅ６をリザーバとして用いるのは、Ｔｅは
易蒸発性のソースであるため、失われやすく、また結晶
内に成分として採り入れ難いのでリザーバとして設はソ
ースの供給量を多（保っている。

また本来は混晶のＰｂＴｅのソース８に対して、混晶の
テルル・ユーロピウム（ＥｕＴｅ）を使用すべきである
が、同じ温度では、このＥｕＴｅはＰｂＴｅに対して遥
かに蒸気圧が低いために、このＥｕＴｅをソースとして
用いると所望の組成のｐｂ、−、ｎｕ、　Ｔｅの結晶が
得られない。そのため、ＰｂＴｅに対して略蒸気圧の等
しい単体のＲｕをソースとして用いている。

例えば５００℃でＰｂＴｅとＢｕの蒸気圧は、それぞれ
Ｉ　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ、　５　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒで
ある。

このような装置に於いて本出願人は以前に特願昭６３−
４４８０３号公報において、外筒２−２の底部より見て
内筒２−１の上部開放端部Ａまでの高さと、仕切り部材
５の内縁部Ｂの高さとを、路間−の高さに調節すること
で、外筒２−２の底部に収容されているＥｕＴの蒸発成
分が上部方向にジェット気流状とならずに、拡散でひろ
がり、基板上にＥｕの成分が均一に分散されたＰｂ、−
ｘ　Ｅｕｘ　Ｔｅのエピタキシャル層が得られることを
提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、この構造の坩堝を用い同一条件でｐｂ、。

１Ｅｔｌｌｌ　Ｔｅの結晶を成長した場合、従来のホッ
トウォールエピタキシャル成長装置では、成長回数を重
ねるごとにＸ値が次第に増加する不都合が生じた。

この理由は成長回数を重ねる毎にソースとしてのＰｂＴ
ｅの蒸発量が減少するためである。このＰｂＴｅの蒸発
量が低下する原因は、Ｂｕソース７より蒸発したＥｕの
蒸発成分がＰｂＴｅのソース８の表面に到達して反応す
ることでＥｕＴｅが形成され、ＰｂＴｅのソース８の表
面がＨｕＴｅで覆われるためと考えられる。このＥｕＴ
ｅの蒸気圧はＰｂＴｅの蒸気圧に対して極端に蒸気圧が
低いため、−旦ＰｂＴｅの表面がＥｕＴｅで覆われると
容易にＥｕＴｅは除去できず、そのためＰｂＴｅの蒸発
量が減少して所望の組成のｐｂｌ−Ｘ　ＥｕＸＴｅのエ
ピタキシャル層が得られない不都合を生じる。

そのため、ＰｂＴｅ表面にＥｕが到達しないように、Ｐ
ｂＴｅのソース８の加熱温度を高めることで、ＥｕＴｅ
が形成され難くするように試みた。

然し、このようにＰｂＴｅの加熱用ヒータの温度を１−
昇させると、ＰｂＴｅの蒸発成分が多くなり、Ｘ値の高
いＰｂ１□ＥｕＸＴｅの結晶が形成できない。

本発明は上記した問題点を除去し、Ｅｕの蒸発成分とＰ
ｂＴｅのソースが反応し難（するため、ＰｂＴｅのソー
ス温度を高くしてもＰｂＴｅの蒸発成分量が多く成らな
い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。

〔課題を解決するための手段〕

ト記目的を達成するための本発明のホットウォールエピ
タキシャル成長装置は、第１図に示すように、第３のソ
ース８を収容する仕切り部材５上に第３のソース８の蒸
発量を制御する蒸発量制御手段１１を設けたことで構成
する。

〔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、第
１図に示すように第３のソース８が収容される仕切り部
材５上に開口部を有するカバーよりなる蒸発量制御手段
１１を設け、これによって第３のＰｂＴｅのソース８と
第２のＥｕのソース７との反応を抑止するためにＰｂＴ
ｅのソース８の温度を上昇させてもＰｂＴｅの蒸発Ｍが
多く成らないようにして所望の組成のＰｂ、□Ｅｕ、　
Ｔｅのエピタキシャル層が得られるようにする。

〔実施例］ 以下、図面を用いながら本発明の実施例につき詳細に説
明する。

第１図は本発明のホットウォールエピタキシャル成長装
置の第１実施例の断面図である。

図示するように、本発明の装置に於ける坩堝１２が従来
の装置に於ける坩堝２と異なる点は、第３のソースとな
るＰｂＴｅのソース８を収容する仕切り部材５の内周の
周縁部Ｂ上に設けたついたて板５＾上に中央部が開口さ
れたリング状の石英板よりなる蒸発ｍ制御手段１１（カ
バー）を設ける。更にこのカバ＝１１には幅！で、坩堝
の中心軸Ｐ対して同心円状の開口部１３を設ける。この
開口部１３の面積は第３のソース８が収容される仕切り
部材５の底面５Ｂの面積より小さくする。

このようにすれば、第２のソース（Ｅｕ）と第３のソー
ス（ＰｂＴｅ）との反応を防止するために第３のソース
の加熱温度を上昇させても、その蒸発量が制御され所望
の組成のＰＩ）＋−ｘ　［！ｕＸＴｅのエピタキシャル
層が得られた。

尚、実験の結果、従来の坩堝の構造ではエピタキシャル
成長回数がＩＯ回程度になると、Ｅｕの組成即ちｐｂ、
−０Ｅｕｘ　Ｔｅに於けるＸ値が０．０１より０．０２
に至る迄増加したが、本発明の坩堝を用いることでＸ値
が０．０１±０．００２の範囲内に収まり、組成の安定
したＰｂ１□Ｅｕ、　Ｔｅのエピタキシャル層が得られ
た。

また本実施例の他に第２実施例として第２図に示すよう
に、仕切り部材５の断面形状がハの字状を呈していても
上記仕切り部材５上に前記した開口部１３を有するカバ
ー１１を設けても同様な効果が得られる。

また第３図に示すように仕切り部材５の衝立板５Ａにソ
ースの収容を容易成らしめる突起５Ｃを内筒２−１の方
向に形成した場合でも、前記した開口部１３を有するカ
バー１１を設けて同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の装置によれば、第２のソース
（Ｅｕ）と第３のソース（ＰｂＴｅ）とが反応して低蒸
気圧のＥｕＴｅの混晶の形成を防止するために、第３の
ソースの加熱温度を上昇させても、第３のソースの蒸発
量が制御されホットウォールエピタキシャル成長装置が
得られる効果がある。

第３図は本発明の坩堝の第３実施例の断面図、第４図は
従来のホットウォールエピタキシャル成長装置の説明図
である。

図に於いて、 ２−１は内筒、５は仕切り部材、５Ａはついたて板、５
Ｂは底面、５Ｃは突起、６は第１のソース（Ｔｅ）、７
は第２のソース（１！ｕ）、８は第３のソース（ＰｂＴ
ｅ）、１１は蒸発用制御手段（カバー）、１２は坩堝を
示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の坩堝の第１実施例の断面図、第２図は
本発明の坩堝の第２実施例の断面図、杢発昭５５７１ｊ
−ｓオＴ煎傘例−新曲図第１図 第３図 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空室（１）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（６、７、８）が収容されると
   ともに、側壁が加熱される坩堝（２）と、該坩堝上に基
   板（３）が設置される基板設置台（４）とからなり、前
   記坩堝（２）は有底で第１の高蒸気圧のリザーバ用ソー
   ス（６）を収容する内筒（２−１）と、該内筒の上部を
   収容し、底部に第２のソース（７）を収容する外筒（２
   −２）と、該外筒内の空間を上下に二分するごとく設け
   られ、かつ前記内筒（２−１）の外径より大きい穴を有
   し、第３のソース（８）を収容する仕切り部材（５）と
   よりなり、該仕切り部材の内径周縁部（Ｂ）と前記内筒
   の先端部（Ａ）の前記外筒の底部からの高さが等しく設
   定された装置に於いて、 前記仕切り部材（５）上に第３のソース（８）の蒸発量
   を制御する蒸発量の制御手段（１１）を設けたことを特
   徴とするホットウォールエピタキシャル成長装置。