JPS6323329A - 気相エピタキシヤル結晶成長装置 - 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〕 本発明はリザーバ坩堝部とソース坩堝部が連結一体化さ
れた二段型坩堝を有する気相エピタキシャル結晶成長装
置において、前記両坩堝部を個別に加熱するヒーター部
間に、核間を遮断する放熱遮蔽板を該坩堝連結部と接触
する形に設け、かつ両ヒーター部間の間隔を狭めた構成
とすることにより、該坩堝連結部での温度勾配を急峻に
すると共に、その温度勾配にリザーバ坩堝部の温度より
も低い温度領域が発生することを防止して、その温度領
域に対応する坩堝連結部分に結晶成長材料が異常析出す
ることを解消したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相エピタキシャル結晶成長装置の改良に係り
、特にＩ’１ｌ−Ｖｌ族の化合物半導体結晶のエピタキ
シャル成長に好適な成長装置に関するものである。

ドーピング材を収容した径小なリザーバ坩堝部と結晶成
長用ソース材を収容した径大なソース坩堝部が連結一体
化された二段型坩堝を真空中で加熱して、該各相場より
茎発するドーピング材及びソース材の蒸気によって前記
二段型坩堝上に離間配置された基板面にエピタキシャル
結晶成長層を形成する気相エピタキシャル結晶成長装置
は、ホット・ウオール・エピタキシャル成長装置とも呼
ばれ、その装置構成が簡単であるため、赤外線検知素子
等の光電変換素子の形成材料として用いられる鉛・錫・
テルル（ＰｂＳｎＴｅ）などの化合物半導体結晶層を形
成する装置として適用され、安定な成長技術の確立が要
望されている。

〔従来の技術〕

従来の上記気相エピタキシャル結晶成長装置は、第３図
に示すように、ドーピング材７を収容する径小なリザー
バ坩堝部２の開口部に結晶成長用ソース材８を収容する
径大なソース坩堝部３が、該リザーバ坩堝部２の開口端
が突出するように連結一体化された二段型坩堝１と、そ
の周囲に各坩堝部２、３を個々に加熱するヒーター部４
．５が設けられている。

また前記ソース坩堝部３上には所定間隔をもって基板支
持部９が離間配置され、これらの構成は図示しない真空
チャンバー内に配置されている。

更にこのような装置構成により、基板支持部９に保持さ
れたｎ導電型の被結晶成長基Ｆｊ、１０の表面にｎ導電
型のエピタキシャル結晶成長層を形成するに際しては、
前記リザーバ坩堝部２内にドナー不純物からなるドーピ
ング材７を、またソース坩堝部３には結晶成長用ソース
材８をそれぞれ収容し、これら各坩堝部２．３を対応す
るヒーター部４．５により所定温度に加熱して、該各坩
堝部２゜３より蒸発するドーピング材７及びソース材８
の蒸気によって前記基板１０面にｎ導電型のエピタキシ
ャル結晶成長層を形成している。

〔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結晶成長装置においては、第
４図に示すように前記リザーバ坩堝部２の加熱温度Ｔ１
の制御を、該加熱温度Ｔ、よりも高いソース坩堝部３の
加熱温度Ｔ２に影響されることを極力排除して容易にす
るためと、該リザーバ坩堝部２の加熱温度Ｔ１とソース
坩堝部３の加熱温度Ｔ２との間に急峻な温度勾配を持た
せるために、リザーバ坩堝部２側のヒーター部４とソー
ス坩堝部３側のヒーター部５とは、ある程度距離をもっ
て離間配置すると共に、その離間部分に対応するヒータ
ーカバ一体６部分に放熱用の開口部１１を設けてソース
坩堝部３例のヒーター部５からの熱を適当に逃がすよう
にしている。

ところが前記リザーバ坩堝部２の加熱温度Ｔ１とソース
坩堝部３の加熱温度Ｔ２との間の温度勾配は力なり急峻
とはなるものの、ＭＡ度勾配部分にリザーバ坩堝部２の
加熱温度Ｔ１よりも低い温度領域Ｔａが発生する。即ち
この低い温度領域Ｔ３はリザーバ坩堝部２とソース坩堝
部３との連結部分に発生し、しかもこの低い温度領域Ｔ
３に蒸発するドーピング材７やソース材８等の結晶が異
常析出する問題が生じていた。

またこのような析出現象に起因して、前記基板１０面に
形成するエピタキシャル結晶成長層の成長速度が著しく
低下するという欠点があった。

本発明は上記のような従来の欠点に鑑み、リザーバ坩堝
部側のヒーター部とソース坩堝部側のヒーター部間での
熱遮蔽と保温の構成を改良して、その間での温度勾配を
急峻にすると共に、該リザーバ坩堝部とソース坩堝部と
の連結部分に低い温度領域が発生することを解消した新
規な気相エピタキシャル結晶成長装置を提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、ドーピング材を収容
する径小なリザーバ坩堝の開口部に結晶成長用ソース材
を収容する径大なソース坩堝を、該リザーバ坩堝の開口
端が突出するように連結−体化された二段型坩堝におけ
る連結部近傍のリザーバ坩堝部分に、これらの各坩堝を
個別に加熱するために配設した両ヒーター部間を遮蔽す
るように、例えば裏面にセラミック坂等の非熱伝導性部
材が付設された熱伝導度の良い薄い放熱板からなる複合
型の放熱遮蔽板を接触した状態に設けると共に、前記両
ヒーター部間の間隔を狭めた構成とする。

〔作　用〕

本発明の気相エピタキシャル結晶成長装置では、前記二
段型坩堝における連結部近傍のリザーバ坩堝部分に、両
ヒーター部間を遮蔽するように、前記複合型の放熱遮蔽
板が接触した状態に設けられているため、ソース坩堝側
からリザーバ坩堝側への熱輻射は効果的に遮断され、ま
た坩堝連結部近傍の温度は、該連結部近傍のリザーバ坩
堝部分に接触配置した複合型の放熱遮蔽板における熱伝
導度の良い薄い放熱板によって適当に放熱制御すること
が可能となる。即ち該放熱板の厚さ、或いは坩堝との接
触面積を適当に変化調整することにより、その領域での
放熱効果を制御することが可能となるため、該リザーバ
坩堝部とソース坩堝部との連結部近傍の温度勾配を急峻
にすることができ、しかも低い温度領域の発生も解消す
ることが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る気相エピタキシャル結晶成長装置
の一実施例を示す要部縦断面図である。

図において、２はドーピング材７を収容する径小なリザ
ーバ坩堝部、３は結晶成長用ソース材８を収容する径大
なソース坩堝部であり、該リザーバ坩堝部２の開口部に
、その開口端が突出するようにソース坩堝部３が連結一
体化されて二段型坩堝１が構成されている。

またかかる二段型坩堝１の周囲には前記各坩堝部２、３
を個々に加熱するヒーター部４．５が設けられ、その外
周にはさらに耐熱金属製のヒーターカバ一体６が設けら
れている。９は基板支持部である。

そして前記二段型坩堝１における連結部近傍のリザーバ
坩堝部２部分には、前記各坩堝部２、３を個別に加熱す
るために配設した両ヒーター部４゜５間を遮蔽するよう
に、例えば裏面にセラミック板等の非熱伝導性部材２３
が付設されたｆｌ（Ｃｕ）、銅合金等の熱伝導度の良い
薄い放熱板２２からなる複合型の放熱遮蔽板２１が接触
した状態で、かつ前記ヒーターカバ一体６により支持し
た形に配置され、前記両ヒーター部４，５間の間隔は従
来よりも狭めた配設構成にしている。

このような装置構成では、両ヒーター部４．５間の間隔
を狭めることで、前記二段型坩堝１における連結部近傍
の温度勾配がソース坩堝部３測の加熱温度に大きく影響
されて高温側にシフＩ・され易くなるが、該連結部近傍
のリザーバ坩堝部２部分に接触配置した複合型の放熱遮
蔽Ｆｊ、２１によってソース坩堝部３側からリザーバ坩
堝部２側への熱輻射は効果的に遮断される。

またその連結部近傍の熱は、前記複合型の放熱遮蔽板２
１における熱伝導度の良い薄い放熱板２２による熱伝導
効果により適当に放熱制御することが可能となるため、
第２図に示すように該リザーバ１ｕ堝部２とソース坩堝
部３との連結部近傍のｌ易度勾配を急峻にすることがで
きると共に、異常な結晶析出が生じる低い温度領域の発
生を解消することが可能となる。

従って、例えば前記リザーバ坩堝部２内にビスマス（Ｂ
ｉ）などのドナー不純物からなるドーピング材７を、ま
たソース坩堝部３には鉛・テルル（ＰｂＴｅ）などの結
晶成長用ソース材８をそれぞれ収容し、これら各坩堝部
２．３を真空中で対応するヒーター部４．５により所定
温度に加熱した際に、該各坩堝部２、３より蒸発するド
ーピング材７及びソース材８の蒸気が該リザーバ坩堝部
２とソース坩堝部３との連結部近傍に異常析出すること
が解消され、ソース坩堝部３上に離間配置した基板支持
部９に保持された例えばｐ導電型の鉛・テルル（ＰｂＴ
ｅ）からなる被結晶成長基ｉ１０の表面にｎ導電型の鉛
・テルル（ＰｂＴｅ）などからなるエピタキシャル結晶
成長層を効率よく形成することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る気相エピ
タキシャル結晶成長装置によれば、リザ−バ坩堝部とソ
ース坩堝部との連結部近傍の温度勾配を急峻にすること
ができると共に、低い温度領域の発生も解消されるので
、前記連結部近傍に蒸発するドーピング材及びソース材
が異常析出することがなくなり、被結晶成長基板に対す
るエピタキシャル結晶成長層の形成が効率よく行われる
等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る気相エピタキシャル結晶成長装置
の一実施例を示す要部縦断面 図、 第２図は本発明に係る気相エピタキシャル結晶成長装置
における二段型坩堝の温度分 布図、 第３図は従来の気相エピタキシャル結晶成長装置を説明
するための要部縦断面図、 第４図は従来の気相エピタキシャル結晶成長装置におけ
る二段型坩堝の温度分布図で ある。 第１図において、 １は二段型坩堝、２はリザーバ坩堝、３はソース坩堝、
４，５はヒーター部、６はヒーターカバ一体、９基板支
ｔ！″部、１０は被結晶成長基板、２１は放熱遮蔽板、
２２は放熱板、２３は非熱伝導性部材をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドーピング材（７）を収容する径小なリザーバ坩堝部（
   ２）の開口部に結晶成長用ソース材（８）を収容する径
   大なソース坩堝部（３）が、該リザーバ坩堝部（２）の
   開口端を突出するように連結一体化され、その周囲に該
   両坩堝（２、３）を個別に加熱するヒーター部（４、５
   ）を設けた装置構成において、上記両ヒーター部（４、
   ５）間に、該間を遮断する放熱遮蔽板（２１）をソース
   坩堝部（３）とリザーバ坩堝部（２）の連結部と接触す
   る形に設けてなることを特徴とする気相エピタキシャル
   結晶成長装置。