JPH0152891B2 - - Google Patents
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- JPH0152891B2 JPH0152891B2 JP626286A JP626286A JPH0152891B2 JP H0152891 B2 JPH0152891 B2 JP H0152891B2 JP 626286 A JP626286 A JP 626286A JP 626286 A JP626286 A JP 626286A JP H0152891 B2 JPH0152891 B2 JP H0152891B2
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
分子線源セル内の原料から放出させた分子線を
用いて結晶を成長させる分子線結晶成長装置にお
いて、 該分子線源セルに原料を分子線の形態で補給す
る第二の分子線源セルを設けることにより、 結晶を成長させる分子線の強度を長期に渡り安
定化さることを可能にしたものである。
用いて結晶を成長させる分子線結晶成長装置にお
いて、 該分子線源セルに原料を分子線の形態で補給す
る第二の分子線源セルを設けることにより、 結晶を成長させる分子線の強度を長期に渡り安
定化さることを可能にしたものである。
本発明は、分子線結晶成長装置に係り、特に、
分子線の強度を安定化させる構成に関す。
分子線の強度を安定化させる構成に関す。
分子線結晶成長（MBE）装置は、基板上に形
成される成長膜に対して例えば10Å程度の膜厚制
御が可能であり、然も多層構成の膜成長を連続し
て行うことが出来ると言う際立つた特徴と有して
いる。
成される成長膜に対して例えば10Å程度の膜厚制
御が可能であり、然も多層構成の膜成長を連続し
て行うことが出来ると言う際立つた特徴と有して
いる。
このため、近年、半導体素子の形成に使用され
る化合物半導体や混晶半導体の結晶成長に賞用さ
れるようになつてきたが、多数の結晶膜成長に対
する膜厚制御や成長膜組成の安定化のため、結晶
を成長させる分子線の強度の長期に渡る安定性維
持が望まれる。
る化合物半導体や混晶半導体の結晶成長に賞用さ
れるようになつてきたが、多数の結晶膜成長に対
する膜厚制御や成長膜組成の安定化のため、結晶
を成長させる分子線の強度の長期に渡る安定性維
持が望まれる。
第３図は従来のMBE装置の要部構成を示す側
断面図、第４図はその装置における分子線源セル
部の側断面図、である。
断面図、第４図はその装置における分子線源セル
部の側断面図、である。
第３図において、１は成長時に超高真空にする
成長室、２は複数個あり成長膜を構成する異なつ
た元素の原料Ｍ（第４図図示）を入れ加熱して原
料Ｍから放出する分子線Ｂを基板ホールダ６に保
持された成長用基板Ｓに照射させる分子線源セ
ル、３は分子線Ｂが基板Ｓを照射するのを開閉す
るシヤツタである。
成長室、２は複数個あり成長膜を構成する異なつ
た元素の原料Ｍ（第４図図示）を入れ加熱して原
料Ｍから放出する分子線Ｂを基板ホールダ６に保
持された成長用基板Ｓに照射させる分子線源セ
ル、３は分子線Ｂが基板Ｓを照射するのを開閉す
るシヤツタである。
また第４図において、２は上記分子線源セル、
２ａはセル２の開口部、２ｂはセル２を加熱する
ヒータ、２ｃは熱遮蔽のための液体窒素シユラウ
ド、３は上記シヤツタ、である。
２ａはセル２の開口部、２ｂはセル２を加熱する
ヒータ、２ｃは熱遮蔽のための液体窒素シユラウ
ド、３は上記シヤツタ、である。
セル２に入れられヒータ２ｂで加熱された原料
Ｍから放出される分子線Ｂは、基板Ｓに向けられ
た開口部２ａを通り、シヤツタ３の解放時に基板
Ｓを照射して結晶膜を成長させる。
Ｍから放出される分子線Ｂは、基板Ｓに向けられ
た開口部２ａを通り、シヤツタ３の解放時に基板
Ｓを照射して結晶膜を成長させる。
上記構成の装置は、分子線Ｂの放出によりセル
２内の原料Ｍが逐次減少し、これに伴い、原料Ｍ
の残量に依存する分子線Ｂの強度が変化する。
２内の原料Ｍが逐次減少し、これに伴い、原料Ｍ
の残量に依存する分子線Ｂの強度が変化する。
そしてこの分子線Ｂの強度は、結晶膜の成長に
供給する元素の量を支配する。
供給する元素の量を支配する。
このため、化合物半導体や混晶半導体例えばガ
リウム砒素（GaAs）やアルミニウムガリウム砒
素（AlGaAs）などの結晶膜を成長させた場合、
成長処理数が増加すると分子線Ｂの強度の変化が
目立ち、成長膜の膜厚や組成比を制御するのが困
難になる問題がある。
リウム砒素（GaAs）やアルミニウムガリウム砒
素（AlGaAs）などの結晶膜を成長させた場合、
成長処理数が増加すると分子線Ｂの強度の変化が
目立ち、成長膜の膜厚や組成比を制御するのが困
難になる問題がある。
また、成長室１を超高真空にした後の初期の間
は、分子線源セル２に吸着したガスや原料Ｍに含
まれる不純物が放出されて、良質の結晶膜が成長
出来ない。このため、成長に先立ちセル２を高温
にして原料Ｍの10〜30％を飛ばし、原料Ｍの高純
度化をはかる。然も超高真空中における原料Ｍの
補給が出来ないため、本装置は、成長に使用出来
る原料Ｍが少ないものとなる。
は、分子線源セル２に吸着したガスや原料Ｍに含
まれる不純物が放出されて、良質の結晶膜が成長
出来ない。このため、成長に先立ちセル２を高温
にして原料Ｍの10〜30％を飛ばし、原料Ｍの高純
度化をはかる。然も超高真空中における原料Ｍの
補給が出来ないため、本装置は、成長に使用出来
る原料Ｍが少ないものとなる。
第１図は本発明によるMBE装置実施例の要部
構成を示す側断面図である。
構成を示す側断面図である。
上記問題点は、第１図に示される如く、基板Ｓ
を保持する基板ホールダ６と、分子線の原料を収
容し基板ホールダ６に向けた第一の開口部を有す
る第一の分子線源セル２と、第一の分子線源セル
２と同じ原料を収容し第一の開口部とは互いに斜
めに向かい合う第二の開口部を有する第二の分子
線源セル４とを備え、第一の分子線源セル２は、
収容した原料をヒータで加熱し第一の開口部から
分子線を基板ホールダ６に向けて照射して基板Ｓ
上に結晶を成長させ、第二の分子線源セル４は、
収容した原料をヒータで加熱し第二の開口部から
分子線を第一の開口部に向けて注入して第一の分
子線源セル２内の原料を補給する本発明のMBE
装置によつて解決される。
を保持する基板ホールダ６と、分子線の原料を収
容し基板ホールダ６に向けた第一の開口部を有す
る第一の分子線源セル２と、第一の分子線源セル
２と同じ原料を収容し第一の開口部とは互いに斜
めに向かい合う第二の開口部を有する第二の分子
線源セル４とを備え、第一の分子線源セル２は、
収容した原料をヒータで加熱し第一の開口部から
分子線を基板ホールダ６に向けて照射して基板Ｓ
上に結晶を成長させ、第二の分子線源セル４は、
収容した原料をヒータで加熱し第二の開口部から
分子線を第一の開口部に向けて注入して第一の分
子線源セル２内の原料を補給する本発明のMBE
装置によつて解決される。
問題となる分子線Ｂの強度が依存する原料の残
量は、第一の分子線源セル２における残量であ
る。
量は、第一の分子線源セル２における残量であ
る。
従つて第二の分子線源セル４から原料を第一の
分子線源セル２に補給することによつて、第一の
分子線源セル２における原料の残量の変化を少な
くし、上記分子線Ｂの強度の変化を低減させるこ
とが出来る。
分子線源セル２に補給することによつて、第一の
分子線源セル２における原料の残量の変化を少な
くし、上記分子線Ｂの強度の変化を低減させるこ
とが出来る。
また上記補給は、分子線の形態で行うので成長
室１の超高真空を解除することなしに可能であ
り、第二の分子線源セル４内の原料が無くなるま
で強度変化を低減させた分子線Ｂを得ることが出
来る。
室１の超高真空を解除することなしに可能であ
り、第二の分子線源セル４内の原料が無くなるま
で強度変化を低減させた分子線Ｂを得ることが出
来る。
かくして本装置を使用することにより、成長室
１の超高真空を解除することなしに、所望した膜
厚や組成比を有する多数の良質な結晶膜を成長さ
せることが可能になる。
１の超高真空を解除することなしに、所望した膜
厚や組成比を有する多数の良質な結晶膜を成長さ
せることが可能になる。
以下、第１図およびその実施例における分子線
源セル部を示した第２図の側断面図を用い、実施
例について説明する。
源セル部を示した第２図の側断面図を用い、実施
例について説明する。
第１図および第２図は従来装置を示した第３図
および第４図に対応する図である。
および第４図に対応する図である。
第１図に示すMBE装置は、第３図図示従来装
置の分子線源セル２を第一の分子線源セルとな
し、その傍らに第二の分子線源セル４およびシヤ
ツタ５などを付加したものである。第二の分子線
源セル４は、第一の分子線源セル２に原料を補給
するだけの目的を持つもので、結晶膜の成長は、
従来装置と同様に第一の分子線源セル２からの分
子線Ｂによつて行う。
置の分子線源セル２を第一の分子線源セルとな
し、その傍らに第二の分子線源セル４およびシヤ
ツタ５などを付加したものである。第二の分子線
源セル４は、第一の分子線源セル２に原料を補給
するだけの目的を持つもので、結晶膜の成長は、
従来装置と同様に第一の分子線源セル２からの分
子線Ｂによつて行う。
従つて従来装置と異なる処は、第２図に示す分
子線源セル部である。
子線源セル部である。
第２図において、第一の分子線源セル２、開口
部２ａ、ヒータ２ｂ、液体窒素シユラウド２ｃ、
シヤツタ３、は従来のままである。そして、４は
第二の分子線源セル、４ａはセル４の開口部、４
ｂはセル４を加熱するヒータ、４ｃはセル４に対
する熱遮蔽のための液体窒素シユラウド、５はセ
ル４に対するシヤツタ、Ｍ１はセル４内の原料
（セル２内の原料Ｍと同じもの）、Ｂ１は原料Ｍ１
からの分子線、である。
部２ａ、ヒータ２ｂ、液体窒素シユラウド２ｃ、
シヤツタ３、は従来のままである。そして、４は
第二の分子線源セル、４ａはセル４の開口部、４
ｂはセル４を加熱するヒータ、４ｃはセル４に対
する熱遮蔽のための液体窒素シユラウド、５はセ
ル４に対するシヤツタ、Ｍ１はセル４内の原料
（セル２内の原料Ｍと同じもの）、Ｂ１は原料Ｍ１
からの分子線、である。
分子線Ｂ１の通路となる開口部４ａは、開口部
２ａに斜めに対向し分子線Ｂ１が開口部２ａに指
向性を持つて当たるように筒状をなしている。
２ａに斜めに対向し分子線Ｂ１が開口部２ａに指
向性を持つて当たるように筒状をなしている。
ヒータ４ｂは、セル４における原料Ｍ１収容部
のみならず開口部４ａをもその先端部分まで加熱
するように配置されている。
のみならず開口部４ａをもその先端部分まで加熱
するように配置されている。
シヤツタ５は、分子線Ｂ１が開口部２ａに進む
のを開閉する。
のを開閉する。
以下、ガリウム（Ga）を原料ＭおよびＭ１と
した場合を例にとり操作について説明する。
した場合を例にとり操作について説明する。
結晶膜の成長は、従来と同様に原料Ｍを1000℃
程度の所定の温度に加熱し、シヤツタ３を開いて
行う。言うまでもなく先に述べた原料Ｍの高純度
化は済ましておく。そしてこの際は、原料Ｍ１の
加熱を100℃程度にしておき、シヤツタ５を閉じ
ておく。従つて第二の分子線源セル４の存在は結
晶膜の成長に何等影響を与えない。
程度の所定の温度に加熱し、シヤツタ３を開いて
行う。言うまでもなく先に述べた原料Ｍの高純度
化は済ましておく。そしてこの際は、原料Ｍ１の
加熱を100℃程度にしておき、シヤツタ５を閉じ
ておく。従つて第二の分子線源セル４の存在は結
晶膜の成長に何等影響を与えない。
原料Ｍの減少が過大にならず分子線Ｂの強度変
化が目立たない程度に適宜数量の成長を行つた
後、第二の分子線源セル４から第一の分子線源セ
ル２への原料補給（原料Ｍ１の一部を原料Ｍの処
へ移送する）を行う。
化が目立たない程度に適宜数量の成長を行つた
後、第二の分子線源セル４から第一の分子線源セ
ル２への原料補給（原料Ｍ１の一部を原料Ｍの処
へ移送する）を行う。
この原料補給は、原料Ｍを分子線Ｂが発生しな
い程度の温度例えば約700℃にすると共に原料Ｍ
１を分子線Ｂ１の放出に十分な温度例えば約1100
℃程度にし、シヤツタ３と５の両方を開いて行
う。この際、開口部４ａも先端部分まで加熱され
ているため、分子線Ｂ１が開口部４ａに液体状に
なつて付着することはない。また、原料Ｍ１に含
まれる不純物は主としてセル２外に放散するの
で、原料Ｍが該不純物で汚染されることは殆ど無
い。
い程度の温度例えば約700℃にすると共に原料Ｍ
１を分子線Ｂ１の放出に十分な温度例えば約1100
℃程度にし、シヤツタ３と５の両方を開いて行
う。この際、開口部４ａも先端部分まで加熱され
ているため、分子線Ｂ１が開口部４ａに液体状に
なつて付着することはない。また、原料Ｍ１に含
まれる不純物は主としてセル２外に放散するの
で、原料Ｍが該不純物で汚染されることは殆ど無
い。
そして、原料Ｍの量が成長開始時の量に戻つた
ところでシヤツタ５と３を閉じ、原料ＭとＭ１と
の温度を上記成長時の温度に戻して、再び成長を
開始する。
ところでシヤツタ５と３を閉じ、原料ＭとＭ１と
の温度を上記成長時の温度に戻して、再び成長を
開始する。
このサイクルは、原料Ｍ１が無くなるまで継続
することが出来、その間は分子線Ｂの強度の変化
を従来より低減させた範囲に維持することが出来
る。
することが出来、その間は分子線Ｂの強度の変化
を従来より低減させた範囲に維持することが出来
る。
なお、第二の分子線源セル４による上記原料補
給は、可動部分がシヤツタ３と５のみであること
から、トラブルの少ない特徴を有する。
給は、可動部分がシヤツタ３と５のみであること
から、トラブルの少ない特徴を有する。
また、第二の分子線源セル４の設置は、消費量
の多い原料Ｍを入れる第一の分子線源セル２に対
応させるのみであつても、所望した膜厚や組成比
を有する多数の良質な結晶膜の成長するのに十分
な効果が得られる。
の多い原料Ｍを入れる第一の分子線源セル２に対
応させるのみであつても、所望した膜厚や組成比
を有する多数の良質な結晶膜の成長するのに十分
な効果が得られる。
以上説明したように本発明の構成によれば、分
子線源セル内の原料から放出させた分子線を用い
て結晶を成長させるMBE装置において、結晶を
成長させる分子線の強度を長期に渡り安定化させ
ることが出来て、所望した膜厚や組成比を有する
多数の良質な結晶膜の成長を可能にさせる効果が
ある。
子線源セル内の原料から放出させた分子線を用い
て結晶を成長させるMBE装置において、結晶を
成長させる分子線の強度を長期に渡り安定化させ
ることが出来て、所望した膜厚や組成比を有する
多数の良質な結晶膜の成長を可能にさせる効果が
ある。
第１図は本発明実施例の要部構成を示す側断面
図、第２図はその実施例における分子線源セル部
の側断面図、第３図は従来のMBE装置の要部構
成を示す側断面図、第４図はその装置における分
子線源セル部の側断面図、である。 図において、１は成長室、２は第一の分子線源
セル、４は第二の分子線源セル、２ａは開口部
（第一の開口部）、４ａは開口部（第二の開口部）、
２ｂ、４ｂはヒータ、２ｃ、４ｃは液体窒素シユ
ラウド、３、５はシヤツタ、６は基板ホールダ、
Ｂ、Ｂ１は分子線、Ｍ、Ｍ１は原料、Ｓは成長用
基板、である。
図、第２図はその実施例における分子線源セル部
の側断面図、第３図は従来のMBE装置の要部構
成を示す側断面図、第４図はその装置における分
子線源セル部の側断面図、である。 図において、１は成長室、２は第一の分子線源
セル、４は第二の分子線源セル、２ａは開口部
（第一の開口部）、４ａは開口部（第二の開口部）、
２ｂ、４ｂはヒータ、２ｃ、４ｃは液体窒素シユ
ラウド、３、５はシヤツタ、６は基板ホールダ、
Ｂ、Ｂ１は分子線、Ｍ、Ｍ１は原料、Ｓは成長用
基板、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 成長用基板Ｓを保持する基板ホールダ６と、
分子線の原料を収容し該基板ホールダ６に向けた
第一の開口部を有する第一の分子線源セル２と、
該第一の分子線源セル２と同じ原料を収容し該第
一の開口部とは互いに斜めに向かい合う第二の開
口部を有する第二の分子線源セル４とを備え、該
第一の分子線源セル２は、収容した原料をヒータ
で加熱し該第一の開口部から分子線を該基板ホー
ルダ６に向けて照射して該基板Ｓ上に結晶を成長
させ、該第二の分子線源セル４は、収容した原料
をヒータで加熱し該第二の開口部から分子線を該
第一の開口部に向けて注入して該第一の分子線源
セル２内の原料を補給することを特徴とする分子
線結晶成長装置。 ２ 上記第二の開口部は、筒状をなしその筒状の
先端部分までヒータで加熱されるようになつてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
分子線結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP626286A JPS62165318A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP626286A JPS62165318A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165318A JPS62165318A (ja) | 1987-07-21 |
| JPH0152891B2 true JPH0152891B2 (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=11633542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP626286A Granted JPS62165318A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62165318A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01177277U (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-18 |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP626286A patent/JPS62165318A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62165318A (ja) | 1987-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |