JPH02196090A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH02196090A JPH02196090A JP1014642A JP1464289A JPH02196090A JP H02196090 A JPH02196090 A JP H02196090A JP 1014642 A JP1014642 A JP 1014642A JP 1464289 A JP1464289 A JP 1464289A JP H02196090 A JPH02196090 A JP H02196090A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- beam source
- bellows
- growth chamber
- crystal growth
- 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.)
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体基板上に化合物半導体の薄膜結晶をエピ
タキシャル成長させる分子線結晶成長装置に関するもの
である。
タキシャル成長させる分子線結晶成長装置に関するもの
である。
（従来の技術及び解決しようとする課題）ＧａＡｓ等の
半導体基板上にＧａＡｓ、 Ａ［ａＡｓ等の化合物半導
体の薄膜結晶をエピタキシャル成長させる技術の１つに
分子線結晶成長法（ＩＩＢＥ法）がある。
半導体基板上にＧａＡｓ、 Ａ［ａＡｓ等の化合物半導
体の薄膜結晶をエピタキシャル成長させる技術の１つに
分子線結晶成長法（ＩＩＢＥ法）がある。
このＭＢＥ法は１Ｇ−１０〜１０−”Ｔｏｒｒという超
高真空状態に到達できる成長室内に、液体窒素で冷却さ
れたシュラウドを設け、シュラウド中央部にマニピュレ
ータにより把持された半導体基板を配置し、この半導体
基板に対向して、エピタキシャル成長させようとする半
導体結晶の構成元素やドーパントのソース物質をルツボ
内に充填した分子線源を設置する。分子線源で加熱され
、分子線となったソース物質が、適温に加熱された半導
体基板上に照射されエピタキシャル成長する。
高真空状態に到達できる成長室内に、液体窒素で冷却さ
れたシュラウドを設け、シュラウド中央部にマニピュレ
ータにより把持された半導体基板を配置し、この半導体
基板に対向して、エピタキシャル成長させようとする半
導体結晶の構成元素やドーパントのソース物質をルツボ
内に充填した分子線源を設置する。分子線源で加熱され
、分子線となったソース物質が、適温に加熱された半導
体基板上に照射されエピタキシャル成長する。
このようなＭＢＥ法は極めて制御性が良いため、各種半
導体デバイスのエピタキシャル成長技術として広く利用
されている。分子線の強度分布はいわゆる余弦則ＣＯ５
”θに従うといわれ、薄膜分布のシミュレーシ■ンも行
われており、一般に膜厚の均一性を良くするには、基板
サイズが大きくなる程、基板と分子線源の間の距離を大
きくする必要がある。又ドーピング濃度や化合物半導体
の混晶比、例えばＡｊＧａＡｓのＡＩとＧａの組成比の
均一性に対しても、基板と分子線源間の距離は重要なパ
ラメータであり、さらには、基板に対する分子線の入射
角度や基板上のどの位置にビームの中心を置くかも均一
性に対して重要なパラメータとなる。
導体デバイスのエピタキシャル成長技術として広く利用
されている。分子線の強度分布はいわゆる余弦則ＣＯ５
”θに従うといわれ、薄膜分布のシミュレーシ■ンも行
われており、一般に膜厚の均一性を良くするには、基板
サイズが大きくなる程、基板と分子線源の間の距離を大
きくする必要がある。又ドーピング濃度や化合物半導体
の混晶比、例えばＡｊＧａＡｓのＡＩとＧａの組成比の
均一性に対しても、基板と分子線源間の距離は重要なパ
ラメータであり、さらには、基板に対する分子線の入射
角度や基板上のどの位置にビームの中心を置くかも均一
性に対して重要なパラメータとなる。
上記の他にも、ソース物質の種類や分子線源のルツボの
形状によっても分子線強度の分布は影響を受け、その結
果、成長したエピタキシャル層の膜厚等の均一性も変化
する。
形状によっても分子線強度の分布は影響を受け、その結
果、成長したエピタキシャル層の膜厚等の均一性も変化
する。
しかし、従来の分子線結晶成長装置では、半導体基板と
分子線源の間の距離、及びソース物質を充填したルツボ
の取付は角度が固定されているため、成長させようとす
る半導体基板の寸法が大きくなってくると、膜厚、ドー
ピング濃度、混晶比の充分な均一性を確保することが難
しいという問題点があった。
分子線源の間の距離、及びソース物質を充填したルツボ
の取付は角度が固定されているため、成長させようとす
る半導体基板の寸法が大きくなってくると、膜厚、ドー
ピング濃度、混晶比の充分な均一性を確保することが難
しいという問題点があった。
（課題を解決するための手段）
本発明は上述の問題点を解消した分子線結晶成長装置を
提供するもので、その特徴は、マニピュレータを設置し
た成長室上部と分子線源を設置した成長室下部の間にマ
ニピュレータに保持された半導体基板と分子線源の間の
距離を変化せしめるベローを設け、さらに分子１！ｆＸ
ルツボの取付はフランジと成長室下部の間に分子線源の
放射方向を調整するベローを設けたことにある。
提供するもので、その特徴は、マニピュレータを設置し
た成長室上部と分子線源を設置した成長室下部の間にマ
ニピュレータに保持された半導体基板と分子線源の間の
距離を変化せしめるベローを設け、さらに分子１！ｆＸ
ルツボの取付はフランジと成長室下部の間に分子線源の
放射方向を調整するベローを設けたことにある。
第１図は本発明の分子線結晶成長装置に彰ける成長室の
具体例の断面図である。
具体例の断面図である。
図面に示すように、成長室は成長室上部（１）と成長室
下部（２）により構成されており、その内部には液体窒
素で冷却されたシュラウド（５）が配置されている。上
記成長室上部（１）には半導体基板（４）を保持したマ
ニピユレータ・（３）があり、成長室下部（２）には上
記半導体基板（４）に対向した位置に分子線源（８）が
設置されている。
下部（２）により構成されており、その内部には液体窒
素で冷却されたシュラウド（５）が配置されている。上
記成長室上部（１）には半導体基板（４）を保持したマ
ニピユレータ・（３）があり、成長室下部（２）には上
記半導体基板（４）に対向した位置に分子線源（８）が
設置されている。
このような成長室上部（りと成長室下部（２）の間には
マニピュレータ（３）に保持された半導体基板（４）と
分子線源（８）の間の距離を変化せしめるベローＡ（９
）を設けである。又分子線源（８）のルツボ（８ｂ）取
付はフランジ（８ａ）と成長室下部（２）の間には、分
子線源（８）の放射方向を調整するベローＢ （１０）
を設けである。
マニピュレータ（３）に保持された半導体基板（４）と
分子線源（８）の間の距離を変化せしめるベローＡ（９
）を設けである。又分子線源（８）のルツボ（８ｂ）取
付はフランジ（８ａ）と成長室下部（２）の間には、分
子線源（８）の放射方向を調整するベローＢ （１０）
を設けである。
なお、図面において、（６）は真空ポンプ、（７）はゲ
ートバルブ、（＋１）はベローＡ（９）の保護カバーで
ある。
ートバルブ、（＋１）はベローＡ（９）の保護カバーで
ある。
（作用）
上述した本発明の分子線結晶成長装置においては、成長
室上部（１）と下部（２）の間に設けたベローＡ（３）
の伸縮により、半導体基板（４）と分子線源（８）の間
の距離を基板（４）の大きさに応じて変化させることが
できる。又分子線源（８）のルツボ（８ｂ）取付はフラ
ンジ（８ａ）と成長室下部（２）の間に設けたベローＢ
（１Ｇ）により分子線源の取付は角度を変え、放射線
方向を調整することができる。
室上部（１）と下部（２）の間に設けたベローＡ（３）
の伸縮により、半導体基板（４）と分子線源（８）の間
の距離を基板（４）の大きさに応じて変化させることが
できる。又分子線源（８）のルツボ（８ｂ）取付はフラ
ンジ（８ａ）と成長室下部（２）の間に設けたベローＢ
（１Ｇ）により分子線源の取付は角度を変え、放射線
方向を調整することができる。
この２つの調整機能により、半導体基板（４）に対する
分子線の強度分布を制御できるため、膜厚、ドーピング
１度、混晶比の均一化に最適な半導体基板（４）と分子
線源（８）の配置を容易に設定できる。
分子線の強度分布を制御できるため、膜厚、ドーピング
１度、混晶比の均一化に最適な半導体基板（４）と分子
線源（８）の配置を容易に設定できる。
（実施例）
第１図に示す成長室を用いてＡｊＧａＡｓエピタキシャ
ル結晶を３インチ径のＧａＡｓ基板上に成長させた例に
ついて説明する。
ル結晶を３インチ径のＧａＡｓ基板上に成長させた例に
ついて説明する。
Ａ１組成物０．２５でＡｊＧａＡｓを成長させた。基板
と分子線源の距離及び分子線源の角度を変更しながら数
回の成長実験を行ない、最適の配置を決定した。その配
置は、第２図に示す模式図を用いて説明すると、基板（
４）と分子線源のルツボ（８ｂ）の距離１． ＝ １５
０ｍｍ、分子線源の傾斜角度α＝５０” 分子線中心
の入射位置の基板（４）中央からの偏心距離Ｒ：＝ ２
０ｍｍである。なお、基板の回転数は３０ｒｐ■、分子
線源のルツボ（８ｂ）の口径は２５■−φであった・ 以下の条件で３時間ム１ＧａＡｓのエピタキシャル成長
を行なった。
と分子線源の距離及び分子線源の角度を変更しながら数
回の成長実験を行ない、最適の配置を決定した。その配
置は、第２図に示す模式図を用いて説明すると、基板（
４）と分子線源のルツボ（８ｂ）の距離１． ＝ １５
０ｍｍ、分子線源の傾斜角度α＝５０” 分子線中心
の入射位置の基板（４）中央からの偏心距離Ｒ：＝ ２
０ｍｍである。なお、基板の回転数は３０ｒｐ■、分子
線源のルツボ（８ｂ）の口径は２５■−φであった・ 以下の条件で３時間ム１ＧａＡｓのエピタキシャル成長
を行なった。
基板：半絶縁性ＧａＡｓ（１００）基板成長温度二６４
０℃ Ｇａフラックス： ４．ＩＸ １０−’ ＴｏｒｒＡ１
フラブクス： ［ｉ、４Ｘ １Ｇ−’ ＴｏｒｒＡｓフ
ラックス： ５．３Ｘ １０−” ＴｏｒｒＳｌセル温
度 ： １０５０℃ 成長後、エピタキシャル層の膜厚とＡ１組成を評価した
ところ、平均膜厚は４．２〆■、平均Ａ１組成は０，２
５であった。又それぞれの均一性は第３図（イ）及び（
ロ）に示す通りで、３インチ基板内で±１％以内と極め
て均一であった。
０℃ Ｇａフラックス： ４．ＩＸ １０−’ ＴｏｒｒＡ１
フラブクス： ［ｉ、４Ｘ １Ｇ−’ ＴｏｒｒＡｓフ
ラックス： ５．３Ｘ １０−” ＴｏｒｒＳｌセル温
度 ： １０５０℃ 成長後、エピタキシャル層の膜厚とＡ１組成を評価した
ところ、平均膜厚は４．２〆■、平均Ａ１組成は０，２
５であった。又それぞれの均一性は第３図（イ）及び（
ロ）に示す通りで、３インチ基板内で±１％以内と極め
て均一であった。
なお、本実施例では３インチ基板の例について説明した
が、当然もっと大きな径の基板にも適用出来、さらには
多数枚の基板を同時に成長できるような量産型の装置に
も適用できる。
が、当然もっと大きな径の基板にも適用出来、さらには
多数枚の基板を同時に成長できるような量産型の装置に
も適用できる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の分子線結晶成長装置によ
れば、成長室内での半導体基板と分子線源の間の距離及
び分子線源の放射方向の調整が可能となり、膜厚、ドー
ピング濃度、混晶比の均一なエピタキシャル成長層を得
ることができる。
れば、成長室内での半導体基板と分子線源の間の距離及
び分子線源の放射方向の調整が可能となり、膜厚、ドー
ピング濃度、混晶比の均一なエピタキシャル成長層を得
ることができる。
第１図は本発明の分子線結晶成長装置における成長室の
具体例の断面図である。 第２図は本発明の実施例における半導体基板と分子線源
の配置の模式図である。 第３図（イ）及び（ロ）はそれぞれ本発明の実施例にお
ける成長したエピタキシャル層の膜厚及びＡ１組成の均
一性を示す図である。 １・・・成長室上部、２・・・成長室下部、３・・・マ
ニピュレータ、４・・・半導体基板、６・・・液体窒素
シュラウド、６・・・真空ポンプ、７・・・ゲートバル
ブ、８・・・分子線源、９、ｌＯ・・・ベロー Ｉ■・
・・ベロー防護カバー 賽 １ 図 （％） 慎３図 （イン （％） （ロ） 基沫父甲心力顎の距冑良 ４０ （ｍｍ）
具体例の断面図である。 第２図は本発明の実施例における半導体基板と分子線源
の配置の模式図である。 第３図（イ）及び（ロ）はそれぞれ本発明の実施例にお
ける成長したエピタキシャル層の膜厚及びＡ１組成の均
一性を示す図である。 １・・・成長室上部、２・・・成長室下部、３・・・マ
ニピュレータ、４・・・半導体基板、６・・・液体窒素
シュラウド、６・・・真空ポンプ、７・・・ゲートバル
ブ、８・・・分子線源、９、ｌＯ・・・ベロー Ｉ■・
・・ベロー防護カバー 賽 １ 図 （％） 慎３図 （イン （％） （ロ） 基沫父甲心力顎の距冑良 ４０ （ｍｍ）
Claims (1)
- （１）超高真空中で半導体基板を適温に加熱し、回転し
、保持するマニピュレータと、これに対向してエピタキ
シャル成長しようとする半導体の構成元素及びドーパン
トの分子線源を設置した成長室を具えている分子線結晶
成長装置において、上記マニピュレータを設置した成長
室上部と分子線源を設置した成長室下部の間にマニピュ
レータに保持された半導体基板と分子線源の間の距離を
変化せしめるベローを設け、さらに分子線源ルツボの取
付けフランジと成長室下部の間に分子線源の放射方向を
調整するベローを設けたことを特徴とする分子線結晶成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014642A JPH02196090A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014642A JPH02196090A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196090A true JPH02196090A (ja) | 1990-08-02 |
Family
ID=11866853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014642A Pending JPH02196090A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02196090A (ja) |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1014642A patent/JPH02196090A/ja active Pending
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