JPH0238396A - 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
キシャル成長用基板が成長時に於いて低温の状態でも良
好なエピタキシャル層が基板表面に形成できるような装
置の提供を目的とし、真空室と、該真空室内に設置され
、エピタキシャル層形成用ソースが収容され、側壁部が
加熱される坩堝と、該坩堝上に設置された基板を設置す
る基板設置台とを含み、蒸発したソースの成分を基板に
付着させる装置に於いて、 前記坩堝内に゛設置されてソースの蒸発方向を変化させ
るパンフルの一部をレンズで構成し、該レンズの下部に
光源からの光を伝送する光伝送手段を配設し、咳光伝送
手段で伝送された光源からの光を基板上に集光して照射
することで構成する。

〔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
、特に基板を加熱する温度を低温にしても組成の安定し
た良好なエピタキシャル層が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■
−■族の化合物半導体結晶や、ガリウム砒素（ＧａＡｓ
）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ＩＩ−Ｖｌ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所定個
数配設し、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
−ヒに到達するため、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５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、ＰｂＴｅ　（鉛テルル）の基板上にＰｂＴ
ｅ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、エピタキシャル結晶層形成用のテ
ルル（Ｔｅ）より成るソース（副ソース）２を収容し、
一端３八が開放で坩堝４の底部４＾より上部に突出し、
他端が有底で底部４Ａより下部に突出した有底の突出管
３を備え、底部４ＡにＰｂＴｅよりなるソース（主ソー
ス）５を収容する坩堝４が設置されている。そしてこの
坩堝４の側壁と、突出管３の側壁には主ソース５、およ
び副ソース２を、それぞれ別個に加熱するためのヒータ
Ａ、７が設けられている。

また該坩堝４上には、エピタキシャル成長用基板８を設
置し、内部にヒータ９を備えた基板設置台１０が設置さ
れている。

更に副ソース２および主ソース５の蒸発した成分が基板
８に直接到達せず、できるだけ、坩堝４の側壁部に衝突
してソースが均一に混合するようにするための石英板よ
りなり、曲面を呈したバッフル１１が坩堝４内に設けら
れている。

このような装置を用いてＰｂＴｅの基板８上にＰｂＴｅ
のエピタキシャル層を形成する場合について述べると、
坩堝４上に基板８を設置し、主ソース５を例えば５００
°Ｃの温度で加熱し、副ソース２を例えば２５０°Ｃの
温度で加熱し、基板８を約２５０°Ｃの温度で、基板設
置台のヒータ９を加熱することで加熱している。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、従来のホットウォールエピタキシャル成長装置で
は、基板を２５０°Ｃの温度で加熱しないと蒸発したソ
ースの成分が単結晶成長に必要な格子点位置に移動せず
、良好なエピタキシャル結晶層が得られない。

このような温度で基板を加熱すると、超格子構造に代表
されるような超微細構造が得られ難い問題がある。

そのため、第６図の分子線エピタキシャル成長装置や、
第７図に示すようなＭ　ＯＣＶ　Ｄ　（Ｍｅｔａｌ　Ｏ
ｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａ＋　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）装置のような装置に於いては、装置に
光透過窓２１を設けて、装置の外部に設けた光源２２よ
り基板２３の表面に赤外線、紫外線等の光を照射し、こ
の光エネルギーによってソースの蒸発した成分の移動反
応を促進し、基板を低温で加熱しても組成が安定した、
結晶欠陥の少ないエピタキシャル層が容易に得られるよ
うにしている。

然し、第５図に示すようにホットウォールエピタキシャ
ル成長装置の場合は、矢印Ａ方向より光を照射しようと
する坩堝の周囲のヒータが邪魔に成って光が基板に到達
せず、矢印Ｂ方向より光を基板に照射しようとしても高
温の坩堝内に光照射手段を設ける必要があり、困難であ
る。

このようにホットウォールエピタキシャル成長装置は、
ソース坩堝と基板とが近接した閉管構造に近い形を採っ
ているため、基板の全面にわたって光を照射するのは困
難な状態にある。

本発明は上記した問題点を除去し、簡単な構造で基板の
全面にエピタキシャル成長を低温で促進する光が照射さ
れるようにした新規な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〕

上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、真空室と、該真空室内に設置さ
れ、エピタキシャル層形成用ソースが収容され、側壁部
が加熱される坩堝と、該坩堝上に設置された基板を設置
する基板設置台とを含み、蒸発したソースの成分を基板
に付着させる装置に於いて、 前記坩堝内に設置されてソースの蒸発方向を変化させる
バッフルの一部をレンズで形成し、該レンズの下部に光
源からの光を伝送する光伝送手段を配設し、該光伝送手
段で伝送された光源からの光を基板上に集光して照射す
ることで構成する。

更にと紀元の伝送手段を多数に分岐して坩堝の側壁部に
設置して基板の全面に光を照射する。

〔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、ソ
ースの蒸発成分の蒸発方向を変化させるバッフルの一部
をレンズで形成し、このレンズの下部に再環性で加工が
容易な光ファイバを設置することで、光源からの紫外線
等の光が基板の全面にわたって照射されるようにしてエ
ピタキシャル成長温度を低下させ、結晶欠陥の発生の少
ない高品質のエピタキシャル結晶を得るようにする。

また光源からの光を、多数本の光ファイバが束に成った
バンドルファイバに集め、或いは光源からの光を一本の
光ファイバに伝送した後、該−本の光ファイバを光分岐
装置で分岐した多数本の光ファイバに伝送し、この多数
本の光ファイバを坩堝の側壁に集めて基板の全面に光を
照射するようにしてエピタキシャル成長温度を低下させ
て結晶欠陥の発生の少ない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実施例の要部説明図である。

図示するように本発明の装置は、坩堝４内に設置され、
ソース２．５の成分が直接エピタキシャル成長用基板８
に到達しないようにしたバッフル３１の一部をレンズ３
２で形成する。そしてレンズ３２の下部に光ファイバ３
４を設け、この光ファイバに赤外線レーザ光を発生する
赤外線レーザ光源３３から照射された赤外線を伝送する
。上記したレンズは坩堝４内の温度が５００°Ｃ程度で
比較的低温で、またエピタキシャル層の形成作業中、レ
ンズも坩堝４の内壁と同程度の温度に加熱されるので、
レンズ面にソースの蒸発成分か付着してレンズ表面が曇
るような事故も発生せず、光ファイバからの光を充分確
実に基板に集めることができる。また光ファイバは石英
ガラス等で形成した耐熱性の光ファイバを突出管３の側
壁に融着等の手段を用いて固定する。

このような装置の構造によれば、光源より光ファイバに
よって伝送された光が基板の全面に照射されるので、ソ
ースの分解反応や、蒸発したソースの原子の基板表面で
の移動反応が促進され、従来の装置に於けるよりも低い
成長温度で結晶欠陥の発生の少ない高品質のエピタキシ
ャル結晶が得られる。

第２図は本発明の装置の第２実施例の説明図、第３図は
上記第２図の要部の平面図である。

本実施例の装置は赤外線レーザ光源３３より発生した赤
外線を伝送する一本の光ファイバと多数本の光ファイバ
３６Ａ　、　３６Ｂ・・・を光フアイバ接続器３７を用
いて接続し、その多数本の光ファイバ３６Ａ、３６Ｂ・
・・を坩堝４の上部の開放端近傍で、坩堝の側壁より坩
堝の側壁の周囲に沿って坩堝の側壁に設けた孔内へはめ
こみ、そのはめこんだ孔の周囲を低融点ガラスで溶接す
る。

このようにすれば、多数本の光ファイバ３６＾、３６Ｂ
・・・からの光がエピタキシャル成長用基板８の全面に
わたって照射されるようになり、エピタキシャル成長用
ガスが低温でも分解されるようになり、また基板表面で
の蒸発したソースの原子の移動反応が促進されるので、
基板の加熱温度が低くても結晶欠陥の発生の少ない高品
質のエピタキシャル結晶が得られる。

第４図は本発明の第３実施例の説明図で、図示するよう
に赤外線レーザ光源３３より発生した赤外線を伝送する
一本の光ファイバ３５を、多数本の光ファイバの表面を
溶融して束にした後、研磨して得られ、可撓性の優れた
バンドルファイバ３８に光フアイバ接続器３７を用いて
接続し、このバンドルファイバ３８で得られた赤外線の
信号を光分岐器３９を用いて分配し、この分岐器３９で
得られた信号を、複数個の坩堝４Ａ、４Ｂ・・・の上部
開放端部近傍より坩堝内にはめこまれた複数本の光ファ
イバ４１Ａ、４１Ｂ・・・によって伝送する。すると複
数個の坩堝４Ａ、４Ｂ・・・を有するホットウォールエ
ピタキシャル成長装置においても、基板のエピタキシャ
ル成長温度を低下させることができる。

以上述べた本発明の方法によれば、エピタキシャル成長
用基板の全面に光を照射することができるのでエピタキ
シャル成長温度が低温でも結晶欠陥の少ない高品質のエ
ピタキシャル層が得られる。

また光源を高温の装置より隔離して設置できるため多数
の種類の光源を選ぶことができる。

また反射鏡等の高価で複雑な装置を必要とせず低価格の
光照射型ホットウォールエピタキシャル成長装置が得ら
れる。

〔発明の効果］ 以−ヒ述べたように本発明の装置によれば、基板表面に
照射した光の光エネルギーによって蒸発したソースの成
分の分解速度が促進され、また基板表面での成分の移動
反応が促進されるので、基板を低温で加熱しても組成が
安定した結晶欠陥の発生し難い良好なエピタキシャル層
が得られる効果がある。

第６図は分子線エビクキシャル成長装置の説明図、 第７図はＭＯＣＶＤ装置の説明図である。

図に於いて、 １は真空室、２は副ソース、３は突出管、４，４Ａ。

４Ｂは坩堝、５は主ソース、８はエピタキシャル成長用
基板、３１はバッフル、３２はレンズ、３３は赤外線レ
ーザ光源、３４，３５，３６八、３６Ｂ、４１Ａ、４１
Ｂは光ファイバ、３７は光フアイバ接続器、３８はバン
ドルファイバ、３９は光分配器を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の第１実施例の説明図、第２図は
本発明の装置の第２実施例の説明図、第３図は第２図の
要部の平面図、 第４図は本発明の装置の第３実施例の説明図、第５図は
従来の装置の説明図、 滞発朗、％メシブＺ定井例つ説明Ｔ ７２　ｍ　／ｌ　ｆＱ　ｃ７１．Ｐａ３　Ａ第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室（１）と、該真空室内に設置され、エピタ
   キシャル層形成用ソース（２、５）が収容され、側壁部
   が加熱される坩堝（４）と、該坩堝上に設置された基板
   （８）を設置する基板設置台（１０）とを含み、蒸発し
   たソースの成分を基板に付着させる装置に於いて、 前記坩堝（４）内に設置されてソース（２、５）の蒸発
   方向を変化させるバッフル（３１）の一部をレンズ（３
   ２）で形成し、該レンズの下部に光源（３３）からの光
   を伝送する光伝送手段（３４）を配設し、該光伝送手段
   で伝送された光源（３３）からの光を基板（８）上に集
   光して照射す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）真空室（１）と、該真空室内に設置され、エピタ
   キシャル層形成用ソース（２、５）が収容され、側壁部
   が加熱される坩堝（４）と、該坩堝上に設置された基板
   （８）を設置する基板設置台（１０）とを含み、蒸発し
   たソースの成分を基板に付着させる装置に於いて、 前記基板の光照射用光源からの出射される光を伝送する
   光伝送手段を分岐し、該分岐した光伝送手段（３６Ａ、
   ３６Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ）を坩堝（４）の側壁部に多数
   配設し、該分岐した光伝送手段（３６Ａ、３６Ｂ、４１
   Ａ、４１Ｂ）を用いて光源からの光を基板（８）の全面
   に照射するようにし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。