JPH01226794A - 分子線源セル - Google Patents
分子線源セルInfo
- Publication number
- JPH01226794A JPH01226794A JP5434988A JP5434988A JPH01226794A JP H01226794 A JPH01226794 A JP H01226794A JP 5434988 A JP5434988 A JP 5434988A JP 5434988 A JP5434988 A JP 5434988A JP H01226794 A JPH01226794 A JP H01226794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- source cell
- crucible
- beam source
- cylindrical
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
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〕
分子線エピタキシャル蒸着装置の分子線源セルに関し、
使用中における分子線強度の低下を防止することをを目
的とし、 円筒状の熱シールド板の内側同芯に設けた円筒状ヒータ
の加熱によって該ヒータに内設された坩堝内の金属から
発生する蒸発分子を分子線として試料表面に照射させる
分子線源セルであって、有底直円筒状の坩堝開口部がホ
ーン形状をとって構成する。
的とし、 円筒状の熱シールド板の内側同芯に設けた円筒状ヒータ
の加熱によって該ヒータに内設された坩堝内の金属から
発生する蒸発分子を分子線として試料表面に照射させる
分子線源セルであって、有底直円筒状の坩堝開口部がホ
ーン形状をとって構成する。
本発明は半導体装置等における分子線エピタキシャル蒸
着装置に係り、特に装置使用中における分子線強度の変
化をなくして生産性の向上を図った分子線源セルに関す
る。
着装置に係り、特に装置使用中における分子線強度の変
化をなくして生産性の向上を図った分子線源セルに関す
る。
半導体デ六イスプロセスでウェハ等の試料表面にエピタ
キシャル層を形成する分子線エピタキシャル蒸着装置で
は、通常１０”Ｔｏｒｒ程度の超高真空槽内でアルミニ
ウム（Ａ／）やガリウム（Ｇａ）等の金属元素を１２０
０℃位に加熱して元素を蒸発させて予め加熱した試料表
面に蒸着させている。
キシャル層を形成する分子線エピタキシャル蒸着装置で
は、通常１０”Ｔｏｒｒ程度の超高真空槽内でアルミニ
ウム（Ａ／）やガリウム（Ｇａ）等の金属元素を１２０
０℃位に加熱して元素を蒸発させて予め加熱した試料表
面に蒸着させている。
第２図は分子線エピタキシセル蒸着装置の主要部概念図
であり、第３図は従来の分子線源セル部分を示す構成図
である。
であり、第３図は従来の分子線源セル部分を示す構成図
である。
第２図および第３図で、真空ポンプ１ａで１０”Ｔ。
ｒｒ程度まで減圧される真空チャンバ１の所定位置には
、破線で示す分子線源セル２が通常複数個（図では４個
）放射状に配設されており、該各分子線源セル２から矢
示Ａ方向に射出する分子線が集中する所定位置には、基
板ホルダ３で保持されヒータ４で１２００〜１３００℃
程度に加熱される例えば半導体ウェハ等の試料５が配設
されている。
、破線で示す分子線源セル２が通常複数個（図では４個
）放射状に配設されており、該各分子線源セル２から矢
示Ａ方向に射出する分子線が集中する所定位置には、基
板ホルダ３で保持されヒータ４で１２００〜１３００℃
程度に加熱される例えば半導体ウェハ等の試料５が配設
されている。
また上記分子線源セル２は、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程
度のタンタル（Ｔａ）箔を１０層程度巻き付けた径４０
ｍｍ位で長さが８０〜９０ｍｍ程度の円筒状の熱シール
ド板６と、その内側に窒化ボロン（ＰＢＮ）等で形成し
たサポートリング７で絶縁固定されたタンタル（Ｔａ）
の線または波形リボン等を加熱体とする径３０〜３５ｍ
ｍ程度の円筒状のヒータ８および該ヒータ８の内側に保
持される窒化ボロン（ＰＢＮ）よりなりホーン形状の坩
堝９で構成されており、ステンレス等よりなる真空フラ
ンジ１０によって真空チャンバ１の所定位置に装着され
ている。
度のタンタル（Ｔａ）箔を１０層程度巻き付けた径４０
ｍｍ位で長さが８０〜９０ｍｍ程度の円筒状の熱シール
ド板６と、その内側に窒化ボロン（ＰＢＮ）等で形成し
たサポートリング７で絶縁固定されたタンタル（Ｔａ）
の線または波形リボン等を加熱体とする径３０〜３５ｍ
ｍ程度の円筒状のヒータ８および該ヒータ８の内側に保
持される窒化ボロン（ＰＢＮ）よりなりホーン形状の坩
堝９で構成されており、ステンレス等よりなる真空フラ
ンジ１０によって真空チャンバ１の所定位置に装着され
ている。
なお図では、分子線源セル２が鉛直線Ｂに対して４５度
傾いて設置された状態を示している。
傾いて設置された状態を示している。
ここで上記坩堝９に固体状のアルミニウム（Ａ／）やガ
リウム（Ｇａ）等所要の金属元素を投入して真空チャン
バ１内を１０”Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、図示していな
い外部制御装置から真空フランジ１０を介して所定の電
気的パワーをヒータ８に印加して該ヒータ８を約１４０
０℃程度まで加熱する。
リウム（Ｇａ）等所要の金属元素を投入して真空チャン
バ１内を１０”Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、図示していな
い外部制御装置から真空フランジ１０を介して所定の電
気的パワーをヒータ８に印加して該ヒータ８を約１４０
０℃程度まで加熱する。
そこでヒータ８からの輻射熱で坩堝９が１２００℃程度
まで加熱されると、固体状の投入金属元素は溶解して溶
融金属１１となり更に表面から分子が蒸発して所定位置
に配設された上記試料５の表面に蒸着して該面に所要の
エピタキシャル層を形成している。
まで加熱されると、固体状の投入金属元素は溶解して溶
融金属１１となり更に表面から分子が蒸発して所定位置
に配設された上記試料５の表面に蒸着して該面に所要の
エピタキシャル層を形成している。
この際、蒸着作業の進行につれてホーン形状をなす坩堝
９内の溶融金属１１の体積が減少するため、液面が降下
して溶融金属液面の蒸発面積が減少する。
９内の溶融金属１１の体積が減少するため、液面が降下
して溶融金属液面の蒸発面積が減少する。
例えば溶融金属１１の液面が図で、Ａ−Ｂ−Ｃと低下す
るに伴ってその蒸発面積はＡ’−Ｂ’−Ｃ“と減少する
。
るに伴ってその蒸発面積はＡ’−Ｂ’−Ｃ“と減少する
。
従ってヒータ８を一定の温度に保っていても、蒸発面積
の減少によって蒸発分子数が減少することから試料表面
の蒸着膜質に変化を生じ、常時均質な蒸着膜を形成する
ことができない。
の減少によって蒸発分子数が減少することから試料表面
の蒸着膜質に変化を生じ、常時均質な蒸着膜を形成する
ことができない。
なお、上記液面が図示の０点に到達した時点で坩堝内の
金属元素を入れ換えている。
金属元素を入れ換えている。
従来の構成になる分子線源セルでは、長期間の使用途中
において試料表面の蒸着膜質が徐々に変化して不安定に
なると云う問題があった。
において試料表面の蒸着膜質が徐々に変化して不安定に
なると云う問題があった。
上記問題点は、円筒状の熱シールド板の内側回忌に設け
た円筒状ヒータの加熱によって該ヒータに内設された坩
堝内の金属から発生する蒸発分子を分子線として試料表
面に照射させる分子線源セルであって、 有底直円筒状の坩堝開口部がホーン形状をとる分子線源
セルによって解決される。
た円筒状ヒータの加熱によって該ヒータに内設された坩
堝内の金属から発生する蒸発分子を分子線として試料表
面に照射させる分子線源セルであって、 有底直円筒状の坩堝開口部がホーン形状をとる分子線源
セルによって解決される。
直円筒状容器に注入された液体の露出表面積は、該液体
の量に関係なく一定である。
の量に関係なく一定である。
そこで本発明になる分子線源セルでは、坩堝形状を底の
ある直円筒状部分とその開口部に繋がるホーン状部分と
を有する形状に形成している。
ある直円筒状部分とその開口部に繋がるホーン状部分と
を有する形状に形成している。
従って該坩堝の直円筒状部分の長さを、直円筒部の内径
と投入する金属元素の体積および分子線源セルの傾きか
ら得られる溶融金属の最大濡れ深さに等しくすることに
よって、長期間に亙たる一定した蒸発面積の確保を可能
としている。
と投入する金属元素の体積および分子線源セルの傾きか
ら得られる溶融金属の最大濡れ深さに等しくすることに
よって、長期間に亙たる一定した蒸発面積の確保を可能
としている。
第１図は本発明になる分子線源セルの構造例を示す図で
ある。
ある。
図で分子線源セル２０は、第３図同様に厚さ０．１〜０
．２ｍｎ＋程度のタンタル（Ｔａ）箔を１ＯＮ程度巻き
付けた径４０ｍｍ位で長さが８０〜９０ｍｍ程度の円筒
状の熱シールド板６と、その内側に窒化ボロン（ＰＢＮ
）等で形成したサポートリング７で絶縁固定されたタン
タル（Ｔａ）の線または波形リボン箔を加熱体とする径
３０〜３５ｍｍ程度の円筒状のヒータ８および該ヒータ
８の内側に保持される窒化ボロン（ＰＢＮ）よりなる坩
堝２１で構成されており、ステンレス等よりなる真空フ
ランジ１０によって真空チャンバ１の所 。
．２ｍｎ＋程度のタンタル（Ｔａ）箔を１ＯＮ程度巻き
付けた径４０ｍｍ位で長さが８０〜９０ｍｍ程度の円筒
状の熱シールド板６と、その内側に窒化ボロン（ＰＢＮ
）等で形成したサポートリング７で絶縁固定されたタン
タル（Ｔａ）の線または波形リボン箔を加熱体とする径
３０〜３５ｍｍ程度の円筒状のヒータ８および該ヒータ
８の内側に保持される窒化ボロン（ＰＢＮ）よりなる坩
堝２１で構成されており、ステンレス等よりなる真空フ
ランジ１０によって真空チャンバ１の所 。
定位置に装着されている。
なお上記坩堝２１には、底を持つ直円筒状部分２１ａと
その開口部に繋がるホーン状部分２１ｂが設けられてい
る。
その開口部に繋がるホーン状部分２１ｂが設けられてい
る。
そこで上記坩堝２１に固体状のアルミニウム（Ａ／）や
ガリウム（Ｇａ）等所要の金属元素１１を投入した後真
空チャンバ１内を１０”Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、更に
図示していない外部制御装置から真空フランジ１０を介
して所定の電気的パワーをヒータ８に印加して坩堝２１
を約１２００℃程度まで加熱すると、第３図で説明した
如く固体状の投入金属元素が溶解して溶融金属１１とな
りその表面から分子が蒸発して所定位置に配設された試
料表面に所要のエピタキシャル層を形成する。
ガリウム（Ｇａ）等所要の金属元素１１を投入した後真
空チャンバ１内を１０”Ｔｏｒｒ程度まで減圧し、更に
図示していない外部制御装置から真空フランジ１０を介
して所定の電気的パワーをヒータ８に印加して坩堝２１
を約１２００℃程度まで加熱すると、第３図で説明した
如く固体状の投入金属元素が溶解して溶融金属１１とな
りその表面から分子が蒸発して所定位置に配設された試
料表面に所要のエピタキシャル層を形成する。
この場合、溶融金属１１は時間と共にその体積が減少し
液面は徐々に降下するが、２１ａに示す直円筒状部分で
降下するため溶融金属１１の蒸発面積は変化することが
ない。
液面は徐々に降下するが、２１ａに示す直円筒状部分で
降下するため溶融金属１１の蒸発面積は変化することが
ない。
従って、長期間に亙って溶融金属１１の蒸発面から一定
の分子が蒸発し、試料表面に均質のエピタキシャル層を
形成させることができる。
の分子が蒸発し、試料表面に均質のエピタキシャル層を
形成させることができる。
なお、溶融金属の液面が図示のＤ点に到達した時点で金
属元素を入れ換えることは従来の場合と同様である。
属元素を入れ換えることは従来の場合と同様である。
上述の如く本発明を実施することにより、長期間に亙っ
て安定したエピタキシャル層が形成できる分子線源セル
を提供することができる。
て安定したエピタキシャル層が形成できる分子線源セル
を提供することができる。
第１図は本発明になる分子線源セルの構造例を示す図、
第２図は分子線エピタキシャル蒸着装置の主要部概念図
、あり、 第３図は従来の分子線源セル部分を示す構成図、である
。図において、 １は真空チャンバ、 ６は熱シールド板、７はサポー
トリング、８はヒータ、 １０は真空フランジ、 １１は溶融金属、２０は分子線
源セル、 ２１は坩堝、 ２１ａは直円筒状部分、２１ｂはホーン状部分、をそれ
ぞれ表わす。 介啄５何にＩｊ４分づ１要謁に１Ｌ４Ｊ拘鯉１死計１す
福ａ卆 １ ２
、あり、 第３図は従来の分子線源セル部分を示す構成図、である
。図において、 １は真空チャンバ、 ６は熱シールド板、７はサポー
トリング、８はヒータ、 １０は真空フランジ、 １１は溶融金属、２０は分子線
源セル、 ２１は坩堝、 ２１ａは直円筒状部分、２１ｂはホーン状部分、をそれ
ぞれ表わす。 介啄５何にＩｊ４分づ１要謁に１Ｌ４Ｊ拘鯉１死計１す
福ａ卆 １ ２
Claims (1)
- 円筒状の熱シールド板の内側同芯に設けた円筒状ヒー
タの加熱によって該ヒータに内設された坩堝内の金属か
ら発生する蒸発分子を分子線として試料表面に照射させ
る分子線源セルであって、有底直円筒状の坩堝開口部が
ホーン形状をとることを特徴とする分子線源セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5434988A JPH01226794A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 分子線源セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5434988A JPH01226794A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 分子線源セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01226794A true JPH01226794A (ja) | 1989-09-11 |
Family
ID=12968152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5434988A Pending JPH01226794A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 分子線源セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01226794A (ja) |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP5434988A patent/JPH01226794A/ja active Pending
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