JPH1072298A - 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 - Google Patents
熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH1072298A JPH1072298A JP22974896A JP22974896A JPH1072298A JP H1072298 A JPH1072298 A JP H1072298A JP 22974896 A JP22974896 A JP 22974896A JP 22974896 A JP22974896 A JP 22974896A JP H1072298 A JPH1072298 A JP H1072298A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- boron nitride
- molecular beam
- nitride crucible
- molar ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 MBE装置の分子線源セルに用いて、結晶欠陥
の少ないエピタキシー膜が得られる熱分解窒化ほう素ル
ツボ。 【解決手段】 波数3700〜6500cm-1の範囲の赤外線透光
率が1.0%以下（０％を含む）であることを特徴とする熱
分解窒化ほう素ルツボ。
の少ないエピタキシー膜が得られる熱分解窒化ほう素ル
ツボ。 【解決手段】 波数3700〜6500cm-1の範囲の赤外線透光
率が1.0%以下（０％を含む）であることを特徴とする熱
分解窒化ほう素ルツボ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子線エピタキシ
ー装置の分子線源ルツボに用いられる熱分解窒化ほう素
ルツボ及びその製造方法に関するものである。
ー装置の分子線源ルツボに用いられる熱分解窒化ほう素
ルツボ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシー法（以下MBE 法と略
記する）は、薄膜成長室を10-6〜10-11 トールという超
高真空とし、分子線源ルツボに所望の金属を小量仕込ん
でこれをＫ−セルと呼ばれる分子線発生装置に装着し、
ルツボを1000〜1500℃に加熱して溶融金属から発生する
分子線を加熱された基板上に当てることによりエピタキ
シー膜を形成するもので、数原子層レベルに制御された
薄膜の製造が可能である。これは特にGaAs等の化合物半
導体のエピタキシー膜の製造に広く用いられている。そ
してこの分子線源ルツボとしては純度、耐熱性、強度等
の点から化学気相蒸着（以下CVD と略記する）反応によ
り製造された熱分解窒化ほう素（以下PBNと略記する）
製のルツボが用いられている。このルツボは通常は水平
リップ部を有する円筒状の形状で、厚みは約１mmであ
る。
記する）は、薄膜成長室を10-6〜10-11 トールという超
高真空とし、分子線源ルツボに所望の金属を小量仕込ん
でこれをＫ−セルと呼ばれる分子線発生装置に装着し、
ルツボを1000〜1500℃に加熱して溶融金属から発生する
分子線を加熱された基板上に当てることによりエピタキ
シー膜を形成するもので、数原子層レベルに制御された
薄膜の製造が可能である。これは特にGaAs等の化合物半
導体のエピタキシー膜の製造に広く用いられている。そ
してこの分子線源ルツボとしては純度、耐熱性、強度等
の点から化学気相蒸着（以下CVD と略記する）反応によ
り製造された熱分解窒化ほう素（以下PBNと略記する）
製のルツボが用いられている。このルツボは通常は水平
リップ部を有する円筒状の形状で、厚みは約１mmであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアンモ
ニア（NH3 ）と三塩化ほう素（BCl3）とのCVD 反応によ
り製造された PBNルツボは赤外線透過率が大きく、分子
線源ルツボとして用いた場合、ルツボの融液のあるレベ
ルまでは均一に加熱できるが、融液のない開口部に近い
部分は赤外線が透過してしまうために温度低下をきたす
という問題がある。この改善法として、グラファイトや
炭素等をコーティングした PBNルツボが開示されている
が（実開昭63-199172 号公報参照）、製造工程が増えコ
ストが嵩み、炭素等の不純物の混入の恐れがあるなどの
問題がある。そのため、ルツボ全域にわたって均一に加
熱でき、不純物の少ない低コストの分子線源用 PBNルツ
ボの供給が望まれている。
ニア（NH3 ）と三塩化ほう素（BCl3）とのCVD 反応によ
り製造された PBNルツボは赤外線透過率が大きく、分子
線源ルツボとして用いた場合、ルツボの融液のあるレベ
ルまでは均一に加熱できるが、融液のない開口部に近い
部分は赤外線が透過してしまうために温度低下をきたす
という問題がある。この改善法として、グラファイトや
炭素等をコーティングした PBNルツボが開示されている
が（実開昭63-199172 号公報参照）、製造工程が増えコ
ストが嵩み、炭素等の不純物の混入の恐れがあるなどの
問題がある。そのため、ルツボ全域にわたって均一に加
熱でき、不純物の少ない低コストの分子線源用 PBNルツ
ボの供給が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みなされたもので、これは MBE装置の分子線源ルツボに
用いられる PBNルツボにおいて、波数3700〜6500cm-1の
範囲の赤外線透過率が1.0 ％以下（０％を含む）である
ことを要旨とするものであり、このルツボを分子線源用
に用いると、ルツボ全域に渡って均一に加熱することが
出来、ルツボの開口部付近での温度低下によりGa等の液
滴が生成しGaAs薄膜の結晶欠陥が発生するのを防ぐこと
ができる。またこの PBNルツボの製造方法は、 NH3とBC
l3のモル比を 0.1〜2.0 の範囲とする NH3とBCl3のCVD
反応によることを要旨とするものである。
みなされたもので、これは MBE装置の分子線源ルツボに
用いられる PBNルツボにおいて、波数3700〜6500cm-1の
範囲の赤外線透過率が1.0 ％以下（０％を含む）である
ことを要旨とするものであり、このルツボを分子線源用
に用いると、ルツボ全域に渡って均一に加熱することが
出来、ルツボの開口部付近での温度低下によりGa等の液
滴が生成しGaAs薄膜の結晶欠陥が発生するのを防ぐこと
ができる。またこの PBNルツボの製造方法は、 NH3とBC
l3のモル比を 0.1〜2.0 の範囲とする NH3とBCl3のCVD
反応によることを要旨とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
III―Ｖ族化合物半導体単結晶のエピタキシー膜製造プ
ロセスにおける温度は、通常約 800〜1,600 ℃とされる
が、この時の最大エネルギー伝熱波長λmax.は、 λmax.・T ＝2,898(μm ・K)（T:絶対温度）…（１） の式（１）で表されるので、上記温度範囲について式
（１）によりλmax.を求めると、波数 3,700〜6,500cm
-1 の範囲が得られる。そこで、この波長範囲の赤外線
透過性の低い PBNルツボを用いると、エピタキシー膜の
製造プロセスでのルツボからの赤外線の透過率が大幅に
低くなり、ルツボ内での幅射熱による融液の加熱が均一
に行われるので、得られたエピタキシー膜の結晶欠陥が
極めて少なくなる。この波数 3,700〜6,500cm-1 の範囲
での赤外線透過率については、1.0 ％を超えると均一な
加熱が得られないので、1.0 ％以下（０％を含む）であ
ることが必要であり、好ましくは0.2 ％以下がよい。
III―Ｖ族化合物半導体単結晶のエピタキシー膜製造プ
ロセスにおける温度は、通常約 800〜1,600 ℃とされる
が、この時の最大エネルギー伝熱波長λmax.は、 λmax.・T ＝2,898(μm ・K)（T:絶対温度）…（１） の式（１）で表されるので、上記温度範囲について式
（１）によりλmax.を求めると、波数 3,700〜6,500cm
-1 の範囲が得られる。そこで、この波長範囲の赤外線
透過性の低い PBNルツボを用いると、エピタキシー膜の
製造プロセスでのルツボからの赤外線の透過率が大幅に
低くなり、ルツボ内での幅射熱による融液の加熱が均一
に行われるので、得られたエピタキシー膜の結晶欠陥が
極めて少なくなる。この波数 3,700〜6,500cm-1 の範囲
での赤外線透過率については、1.0 ％を超えると均一な
加熱が得られないので、1.0 ％以下（０％を含む）であ
ることが必要であり、好ましくは0.2 ％以下がよい。
【０００６】ルツボの厚みは薄すぎると強度が低下し実
用的でないなどの問題があり、厚すぎると赤外線透過率
は低下するが層分離の発生がおきやすくなるので、0.5
〜2.0 mmがよく、好ましくは0.8 〜1.5 mmがよい。ま
た、ルツボの形状、寸法は公知のものでよい。
用的でないなどの問題があり、厚すぎると赤外線透過率
は低下するが層分離の発生がおきやすくなるので、0.5
〜2.0 mmがよく、好ましくは0.8 〜1.5 mmがよい。ま
た、ルツボの形状、寸法は公知のものでよい。
【０００７】なお、窒化ほう素（BN）の光学的特性につ
いては、バンドギャプ（Eg）が5.8eV とされており（無
機材質研究所研究報告書第27号P.26参照）、赤外線吸収
波数は1,380cm-1 、810cm-1 であるが[D.N.Bose,H.K.He
nisch,J.Am.Cer.Soc.53,P.281(1970) 参照] 、PBN につ
いては、結晶の乱れたターボストラティック結晶の混在
等により 3,700〜6,500cm-1 の範囲に吸収が存在すると
考えられている。本発明者らは、波数 3,700〜6,500cm
-1 におけるPBN の赤外線透過率がPBN の製造条件に依
存することを見いだした。
いては、バンドギャプ（Eg）が5.8eV とされており（無
機材質研究所研究報告書第27号P.26参照）、赤外線吸収
波数は1,380cm-1 、810cm-1 であるが[D.N.Bose,H.K.He
nisch,J.Am.Cer.Soc.53,P.281(1970) 参照] 、PBN につ
いては、結晶の乱れたターボストラティック結晶の混在
等により 3,700〜6,500cm-1 の範囲に吸収が存在すると
考えられている。本発明者らは、波数 3,700〜6,500cm
-1 におけるPBN の赤外線透過率がPBN の製造条件に依
存することを見いだした。
【０００８】すなわち、本発明者等は、ルツボの赤外線
透過率を下げるため、CVD 法によるルツボ製造工程にお
ける原料ガスの NH3とBCl3のモル比（ NH3/BCl3 ）に着
目し、通常行われているモル比２〜５よりも大幅に小さ
くした結果、波数 3,700〜6,500cm-1 の赤外線透過率が
１％以下にまで下がったPBN ルツボが得られることを発
見した。NH3とBCl3のモル比は、0.1 未満とするとPBN
膜の強度が低下し、2.0 を超えると赤外線透過率が1.0
％を超えてしまうので、0.1 〜2.0 とすることが必要
で、好ましくは0.2 〜1.0 がよい。この際、ルツボの外
観はモル比が2.0 から0.2と小さくなるに従って黄褐色
から黒褐色に変化した。本発明の PBNルツボの製造方法
は、所定の形状と寸法の耐熱性芯金を用意し、これをCV
D 反応炉に設置し、圧力を0.01〜0.1 トール、反応温度
を1650〜2000℃とし、 NH3ガスとBCl3ガスをモル比（NH
3/BCl3）が0.1 〜2.0 となるように供給し、炉内を0.5
〜10トールの反応圧力に保ち、芯金上にPBN を所定厚み
となるまで堆積させ、反応が終了後冷却しこの積層体を
芯金から抜き取り、 PBNルツボを製造する。
透過率を下げるため、CVD 法によるルツボ製造工程にお
ける原料ガスの NH3とBCl3のモル比（ NH3/BCl3 ）に着
目し、通常行われているモル比２〜５よりも大幅に小さ
くした結果、波数 3,700〜6,500cm-1 の赤外線透過率が
１％以下にまで下がったPBN ルツボが得られることを発
見した。NH3とBCl3のモル比は、0.1 未満とするとPBN
膜の強度が低下し、2.0 を超えると赤外線透過率が1.0
％を超えてしまうので、0.1 〜2.0 とすることが必要
で、好ましくは0.2 〜1.0 がよい。この際、ルツボの外
観はモル比が2.0 から0.2と小さくなるに従って黄褐色
から黒褐色に変化した。本発明の PBNルツボの製造方法
は、所定の形状と寸法の耐熱性芯金を用意し、これをCV
D 反応炉に設置し、圧力を0.01〜0.1 トール、反応温度
を1650〜2000℃とし、 NH3ガスとBCl3ガスをモル比（NH
3/BCl3）が0.1 〜2.0 となるように供給し、炉内を0.5
〜10トールの反応圧力に保ち、芯金上にPBN を所定厚み
となるまで堆積させ、反応が終了後冷却しこの積層体を
芯金から抜き取り、 PBNルツボを製造する。
【０００９】このルツボを MBE装置に組み込み、Ga用の
分子線源ルツボとして用いると、ルツボの均一な加熱が
可能となり、Gaの液滴の飛散による薄膜中の結晶欠陥の
生成が防止でき、良好なデバイスの製造が可能となる。
分子線源ルツボとして用いると、ルツボの均一な加熱が
可能となり、Gaの液滴の飛散による薄膜中の結晶欠陥の
生成が防止でき、良好なデバイスの製造が可能となる。
【００１０】
実施例１ 外径30mm×長さ150mm の黒鉛型芯金をCVD 炉に設置し、
0.1 トール以下まで減圧し1900℃まで昇温し、NH3 とBC
l3のモル比を0.5 とし、NH3 ガス0.5 リットル／分、BC
l3ガス１リットル／分を供給し、炉内を２トールに保つ
ように減圧しながら黒鉛芯金上にPBN を１mm堆積させ
た。 反応が終了し冷却後、芯金から PBN堆積体を抜き
取り、外径32mm、長さ105mm 、厚み1mm の PBNルツボを
製造した。
0.1 トール以下まで減圧し1900℃まで昇温し、NH3 とBC
l3のモル比を0.5 とし、NH3 ガス0.5 リットル／分、BC
l3ガス１リットル／分を供給し、炉内を２トールに保つ
ように減圧しながら黒鉛芯金上にPBN を１mm堆積させ
た。 反応が終了し冷却後、芯金から PBN堆積体を抜き
取り、外径32mm、長さ105mm 、厚み1mm の PBNルツボを
製造した。
【００１１】実施例２〜５ NH3 とBCl3のモル比を0.1 （実施例２）、0.2 （実施例
３）、1.0 （実施例４）、2.0 （実施例５）と変えてNH
3 ガスとBCl3ガスを供給した以外は実施例１と同様な条
件で PBNルツボを製造した。
３）、1.0 （実施例４）、2.0 （実施例５）と変えてNH
3 ガスとBCl3ガスを供給した以外は実施例１と同様な条
件で PBNルツボを製造した。
【００１２】比較例 NH3 とBCl3のモル比を3.0 とし、NH3 ガス３リットル／
分とBCl3ガス１リットル／分を供給して行なった以外は
実施例１と同様な条件で PBNルツボを製造した。
分とBCl3ガス１リットル／分を供給して行なった以外は
実施例１と同様な条件で PBNルツボを製造した。
【００１３】これらのルツボの波数4000cm-1における赤
外線透過率と、 MBE装置（Riber 社製の型番MBE32F）に
組み込んで金属原料のGaを1000℃に加熱した時のルツボ
の底部と開口部の温度差Δt 、及びGaAs薄膜上に生成し
た結晶欠陥の数を調べて評価したところ、表１に示す結
果が得られた。なお、表中の欠陥評価は、結晶欠陥数が
○は10ヶ／cm2 未満を、△は200 ヶ／cm2 以上を表す。
また赤外線透過率は波数4000cm-1において、下記（２）
式により求めた。 透過率＝（I/I0) ×100 …（２） （ここで、 I0 ：透過前の光の強度、I ：透過後の光の
強度）
外線透過率と、 MBE装置（Riber 社製の型番MBE32F）に
組み込んで金属原料のGaを1000℃に加熱した時のルツボ
の底部と開口部の温度差Δt 、及びGaAs薄膜上に生成し
た結晶欠陥の数を調べて評価したところ、表１に示す結
果が得られた。なお、表中の欠陥評価は、結晶欠陥数が
○は10ヶ／cm2 未満を、△は200 ヶ／cm2 以上を表す。
また赤外線透過率は波数4000cm-1において、下記（２）
式により求めた。 透過率＝（I/I0) ×100 …（２） （ここで、 I0 ：透過前の光の強度、I ：透過後の光の
強度）
【００１４】
【表１】
【００１５】表１の結果、赤外線透過率を低下させた P
BNルツボはより均一な加熱が可能となり、GaAs膜上の結
晶欠陥を防止できることがわかった。
BNルツボはより均一な加熱が可能となり、GaAs膜上の結
晶欠陥を防止できることがわかった。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、赤外線透過率の低い PBN
ルツボが得られ、またこのルツボを MBE装置の分子線源
セルに用いると結晶欠陥の少ないエピタキシー膜が得ら
れる。
ルツボが得られ、またこのルツボを MBE装置の分子線源
セルに用いると結晶欠陥の少ないエピタキシー膜が得ら
れる。
フロントページの続き (72)発明者 木村 昇 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】波数3700〜6500cm-1の範囲の赤外線透光率
が1.0%以下（０％を含む）であることを特徴とする熱分
解窒化ほう素ルツボ。 - 【請求項２】該ルツボが分子線エピタキシー装置に用い
られる分子線源ルツボである請求項１に記載の熱分解窒
化ほう素ルツボ。 - 【請求項３】アンモニアと三塩化ほう素のモル比を0.1
〜2.0 の範囲とすることを特徴とするアンモニアと三塩
化ほう素の化学気相蒸着反応による熱分解窒化ほう素ル
ツボの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22974896A JP3247838B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22974896A JP3247838B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1072298A true JPH1072298A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3247838B2 JP3247838B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=16897076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22974896A Expired - Fee Related JP3247838B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247838B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101899703B (zh) * | 2010-08-06 | 2012-04-25 | 浙江碧晶科技有限公司 | 晶体硅锭生长及其硅原料提纯用坩埚及其制备和应用 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP22974896A patent/JP3247838B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3247838B2 (ja) | 2002-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4237151A (en) | Thermal decomposition of silane to form hydrogenated amorphous Si film | |
| US4131659A (en) | Process for producing large-size, self-supporting plates of silicon | |
| EP0935013B1 (en) | SiC product and manufacturing method thereof | |
| KR101917743B1 (ko) | 육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 | |
| EP0200766A1 (en) | PROCESS FOR GROWING CRYSTALLINE LAYERS BY VAPOR PHASE EPITAXY. | |
| JPS61201607A (ja) | 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 | |
| JPH0127568B2 (ja) | ||
| JP3212522B2 (ja) | 分子線エピタキシー用熱分解窒化硼素るつぼ | |
| JP3247838B2 (ja) | 熱分解窒化ほう素ルツボ及びその製造方法 | |
| US5645638A (en) | Method and apparatus for preparing crystalline thin-films for solid-state lasers | |
| JP3758755B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素容器およびその製造方法 | |
| JP4309509B2 (ja) | 熱分解黒鉛からなる単結晶成長用のルツボの製造方法 | |
| JP3532397B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素製円錐筒およびその製造方法 | |
| GB1569652A (en) | Manufacture of silicon rods or tubes by deposition | |
| JPH04228500A (ja) | 窒化硼素ボート及びその製造法 | |
| JP3881490B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素製二重容器およびその製造方法 | |
| JP3614282B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素容器およびその製造方法 | |
| JP2003034867A (ja) | 管状ＳｉＣ成形体およびその製造方法 | |
| Toth et al. | LCVD of tungsten microstructures on quartz | |
| CN117165917A (zh) | 一种制备大尺寸单层二硫化铼薄膜的方法 | |
| JP2815076B2 (ja) | 分子線エピタキシー用分子線源るつぼ | |
| JP3850083B2 (ja) | 熱分解窒化ホウ素ルツボ | |
| JPH07196307A (ja) | シリコン積層体の製造方法 | |
| JPH06208961A (ja) | シリコン積層体の製造方法 | |
| JPH09186087A (ja) | 分子線エピタキシー用分子線源るつぼ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |