JPH04127422A - 気相成長装置 - 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〕 基板上にエピタキシャル成長を行なう真空蒸着型気相成
長装置に関し、 複雑な自公転システムを用いずに、膜厚を均一にするこ
とを目的とし、 ルツボに収容した原料を加熱昇華し、該ルツボの開口部
に近接離間対向配置した基板上にエピタキシャル成長を
行なう気相成長装置において、前記ルツボの開口部に嵌
合固定される、位置に応じて口径の異なる小孔を多数穿
設した板状部材と、該板状部材の該ルツボ底部側に設け
られた、該小孔に対応した空間を得るための仕切りとを
有するよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相成長装置に係り、特に基板上に工ピタキシ
ャル成長を行なう真空蒸着型気相成長装置に関する。

近年、異種基板へのエピタキシャル成長、超格子構造の
実現が可能な方法として、分子線エピタキシャル成長（
ＭＢＥ）法、有機金属を原料とする化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法、更にはホットウォールエピタキシャル成長
（ＨＷＥ）法等の気相成長技術の開発研究が盛んに行な
われている。

特にＨＷＥ法は超高真空を必要としないという特徴を持
つ成長法であり、注目されている。これらの気相成長法
においては、高品位のデバイスを作成するために、エピ
タキシャル膜の膜厚均一性の向上が必要とされている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の気相成長装置の一例の概略構成図を示す
。この従来装置はホットウォール型気相装置で、図中、
１は円部状のルツボで、その外周側面にヒータ２が巻回
されている。ルツボＩの開口部１ａは基板（例えば、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉなど）３に対して近接離間対向配置されて
いる。基板３の近傍にはヒータ４が配設されている。こ
れらは真空容器５内に収容されており、排気装置６によ
って真空容器５内か真空とされる。

かかる構成の従来装置では、ルツボｌ内に原料（例えば
ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅなど）７を収容させた後、ヒータ２
及び４によりルツボ１及び基板３を夫々加熱し、ヒータ
２の電流を制御して原料７の蒸発物質の分子流を加熱し
たルツボｌの内壁をはね返らせながら開口部１ａを通し
て基板３に到達させ、基板３の表面にエピタキシャル成
長を行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来装置では、ルツボ開口部１ａから
流出する原料分子の量は開口部１ａの中央で最も多く、
開口部１ａの周辺部へ行くに従って少なくなるような同
心円状の分布となり、その結果、基板上に成長したエピ
タキシャル膜の膜厚も、第５図に示す如く、基板３の中
央位置で最も厚く、周辺部に行くに従って薄くなるとい
う同心円状の分布を示す。

この膜厚分布は同心円状であるため、膜厚を均一にする
には基板３又はルツボｌの単一回転では不可能であるた
め、従来装置では、基板３又はルツボ１に複雑な自公転
を行なわせる自公転システムを用いて均一な膜厚を得る
ようにしており、よって装置が高価であるという問題が
ある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、複雑な自公転
システムを用いずに、膜厚を均一にすることができる気
相成長装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。本発明は、ルツボ
１１に収容した原料１５．１６を加熱昇華し、ルツボ１
１の開口部１１ａに近接離間対向配置した基板上にエピ
タキシャル成長を行なう気相成長装置において、第１図
（Ａ）に示す如く、ルツボ１１の開口部１１ａに嵌合固
定される、位置に応じて口径の異なる小孔１３を多数穿
設した板状部材１２と、板状部材１２のルツボ１１底部
側に設けられた、小孔１３に対応した空間を得るための
仕切り１４とを有するようにしたものである。

また、板状部材Ｉ２の小孔１３は第１図（Ｂ）に示す如
く、板状部材Ｉ２の中央部で最小径で、周辺部に行くに
従って大径とされる。

なお、板状部材Ｉ２は第１図（Ｂ）の如き円板が一般的
であるが、基板に応じてこれ以外の形状としてもよい。

〔作用〕

第２図に示すように、閉じた真空空間１５の半径ｒの開
口からの、原料Ｉ６の分子線密度Ｕは、一般に次式 で表わされることが知られている。ここで、上式中、Ｐ
　（Ｔ）は絶対温度Ｔにおける原料の平衡蒸気圧、Ｍは
分子の質量、Ａ（θ）は角度因子である。従って、Ｐ、
Ｔ、Ｍが一定であれば、分子線強度Ｕは開口の断面積に
略比例する。

本発明は上記の点に着目し、第１図（Ｂ）に示す如き小
孔１３を穿設した板状部材１２を第１図（Ａ）に示すよ
うにルツボ１１の開口部１１ａに嵌合固定すると共に、
仕切り１４により各々の小孔１３の下部が十分に原料平
衡蒸気圧となるようにする。そして、本発明では小孔１
３の口径を設定することにより、基板上のエピタキシャ
ル成長膜の同心円状膜厚分布を打ち消すことができる。

〔従来の技術〕

第３図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
４図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。第３図において、３０は第１図（Ｂ）に示した
構造と同様の構造の円板で、小孔１３に相当する小孔３
１が円板中央部において最小径で、周辺部に行くに従っ
て大径となるよう、口径を異ならしめられて穿設されて
いる。この円板３０はルツボ１１の開口部１１ａに嵌合
固定されることは前記した通りである。また、円板３０
の下部には前記仕切り１４に相当する仕切りが設けられ
ている。

また、ルツボ１１内には第１図（Ａ）に示した原料１５
に相当する原料として、ＣｄＴｅ　（又はＺｎＴｅ）の
固形原料３３が収容されており、更にルツボ１１の中央
部に連通ずる小径の有底円筒部１１ｂに、前記第１図（
Ａ）に示した補償用原料１６としてＣｄ（又はＴｅ）３
４が収容されている。有底円筒部１１ｂの外周部にはヒ
ータ３５が巻回されている。また、ルツボ１１内の原料
３３．３４から基板３までの距離は短く、擬似的に閉じ
た空間内にあるようにされている。

次に本実施例の動作について説明する。真空容器５内が
排気装置（ターボ分子ポンプ）６により１０−”Ｔｏｒ
ｒ程度の真空度とされた状態でヒータ３５によりルツボ
１１を５００°Ｃ程度に加熱する。

すると、ＣｄＴｅ原料３３が昇華し、Ｃｄ分子とＴｅ分
子とに分解してルツボ１１の熱い内壁ではね返されなが
ら円板３０の小孔３１を通過して基板３に飛来し、ヒー
タ４で３５０°Ｃ程度に加熱されている基板３の表面に
、例えば数μｍ程度の厚さのＣｄＴｅ結晶層をエピタキ
シャル成長させる。

このとき、Ｃｄ又はＴｅの補償用原料３４はこのエピタ
キシャル成長されるＣｄＴｅ結晶層の組成比を調整する
ために使用される。

ここで、前記したようにルツボ１１内から基板３へ飛来
する原料分子の量は、ルツボ１１の中心部で最大で周辺
部に行くに従って小となる同心円状の分布をなすが、本
実施例では円板３０の小孔３１の径がルツボ１１の中心
部で最小で、周辺部に行くに従って大となるように設定
されており、ルツボ１１の中心部からの分子強度を最小
とし、周辺部に行くに従って分子強度を大とするように
しているので、結局、円板３０によってルツボ１１から
流出する上記の原料分子の量の同心円状分布が打ち消さ
れ、基板３へ飛来する分子強度が基板３の面内で一様と
なり、エピタキシャル成長されるＣｄＴｅ結晶層の膜厚
を略均−とすることがてきる。

〔発明の効果〕 上述の如く、本発明によれば、口径の異なる小孔を多数
穿設した板状部材により、エピタキシャル成長膜の膜厚
分布を打ち消すようにしたため、基板上に略均−な膜厚
のエピタキシャル成長膜を形成することができ、また基
板又はルツボを自公転させる複雑な機構か不要なので装
置を安価かつ簡単に構成することができる等の特長を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の作用説明図、 第３図は本発明の一実施例の構成図、 第４図は従来装置の一例の概略構成図、第５図は第４図
示装置におけるエピタキシャル膜の膜厚分布図である。 図において、 ３は基板、 ｌはルツボ、 ｌａは開口部、 ２は板状部材、 ３．３１は小孔、 ４．３２は仕切り を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ルツボ（１１）に収容した原料を加熱昇華し、該
   ルツボ（１１）の開口部（１１ａ）に近接離間対向配置
   した基板（３）上にエピタキシャル成長を行なう気相成
   長装置において、 前記ルツボ（１１）の開口部（１１ａ）に嵌合固定され
   る、位置に応じて口径の異なる小孔（１３）を多数穿設
   した板状部材（１２）と、該板状部材（１２）の該ルツ
   ボ（１１）底部側に設けられた、該小孔（１３）に対応
   した空間を得るための仕切り（１４）と を有することを特徴とする気相成長装置。
2. （２）前記板状部材（１２）に穿設された小孔（１３）
   は、該板状部材（１２）の中央部で最小径で、周辺部に
   行くに従って大径としたことを特徴とする請求項１記載
   の気相成長装置。