JPH02199095A - 分子線エピタキシャル成長装置 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長装置Info
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- JPH02199095A JPH02199095A JP1859389A JP1859389A JPH02199095A JP H02199095 A JPH02199095 A JP H02199095A JP 1859389 A JP1859389 A JP 1859389A JP 1859389 A JP1859389 A JP 1859389A JP H02199095 A JPH02199095 A JP H02199095A
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Landscapes
- 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）
本発明は化合物半導体の薄膜結晶を基板上にエピタキシ
ャル成長させる分子線エピタキシャル成長装置に関する
ものである。
ャル成長させる分子線エピタキシャル成長装置に関する
ものである。
（従来の技術及び解決しようとする課題）通常、分子線
エピタキシャル成長装置で構成元素としてＧａを含む化
合物半導体の薄膜結晶を基板上に成長させる場合、成長
室に設置した分子線源のルツボに原料としての金属Ｇａ
を充填し、加熱蒸発させることでＧａ分子線を発生させ
る。
エピタキシャル成長装置で構成元素としてＧａを含む化
合物半導体の薄膜結晶を基板上に成長させる場合、成長
室に設置した分子線源のルツボに原料としての金属Ｇａ
を充填し、加熱蒸発させることでＧａ分子線を発生させ
る。
ところが、従来のＧａ分子線源ではルツボ開口部付近の
温度がルツボの他の部分よりも低いため、Ｇａ原料の液
面から蒸発したＧａ原子がルツボ開口部付近のルツボ内
壁に析出してＧａの液滴（］）（第１図参照）として付
着する。成長を続けるに従いこのＧａ液滴もどんどん成
長してゆき、その過程で真空中の残留不純物である一酸
化炭素（ＣＯ）や水（＋１２０）等を取り込む。そしで
ある程度大きくなるとこのＧａ液滴はルツボ内に落下し
、Ｇａ原料液表面のＧａの一部を飛散させる。基板表面
へのこのＧａのスピツティングは成長した薄膜結晶の表
面欠陥発生の一因になるという問題点がある。
温度がルツボの他の部分よりも低いため、Ｇａ原料の液
面から蒸発したＧａ原子がルツボ開口部付近のルツボ内
壁に析出してＧａの液滴（］）（第１図参照）として付
着する。成長を続けるに従いこのＧａ液滴もどんどん成
長してゆき、その過程で真空中の残留不純物である一酸
化炭素（ＣＯ）や水（＋１２０）等を取り込む。そしで
ある程度大きくなるとこのＧａ液滴はルツボ内に落下し
、Ｇａ原料液表面のＧａの一部を飛散させる。基板表面
へのこのＧａのスピツティングは成長した薄膜結晶の表
面欠陥発生の一因になるという問題点がある。
又Ｇａ液滴の落下によりＧａ原料中に混入した不純物の
酸素は（ａ原料中でＧａの酸化物を形成する。このＧａ
酸化物は蒸気圧が高いため成長中に基板表面に飛来し、
薄膜結晶の表面欠陥発生の一因になるという問題点があ
る。
酸素は（ａ原料中でＧａの酸化物を形成する。このＧａ
酸化物は蒸気圧が高いため成長中に基板表面に飛来し、
薄膜結晶の表面欠陥発生の一因になるという問題点があ
る。
これまでに、このようなＧａ液滴の発生を抑えるため、
Ｇａ分子線源のヒータの構造やルツボの形状を改良した
分子線源がいくつか提案されているが、分子線源の構造
が複雑となり、又特殊な構造となるため、故障したとき
等に他の分子線源との互換性がなくなるという問題点あ
る。
Ｇａ分子線源のヒータの構造やルツボの形状を改良した
分子線源がいくつか提案されているが、分子線源の構造
が複雑となり、又特殊な構造となるため、故障したとき
等に他の分子線源との互換性がなくなるという問題点あ
る。
（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、表面欠陥の少ない薄膜
結晶の成長を可能にした分子線エピタキシャル成長装置
を提供するもので、その特徴は、成長室に設置したＧａ
分子線源のルツボ開口部付近のルツボ内壁にレーザー光
を照射できるよう成長室の上記Ｇａ分子線源に対向する
位置にレーザー光導入用窓と、その外側にレーザー光源
を設けたことにある。
結晶の成長を可能にした分子線エピタキシャル成長装置
を提供するもので、その特徴は、成長室に設置したＧａ
分子線源のルツボ開口部付近のルツボ内壁にレーザー光
を照射できるよう成長室の上記Ｇａ分子線源に対向する
位置にレーザー光導入用窓と、その外側にレーザー光源
を設けたことにある。
第１図は本発明の分子線エピタキシャル成長装置に詔け
る成長室の具体例の断面図である。
る成長室の具体例の断面図である。
図面において、（りは成長室、（２）は液体窒素シュラ
ウド、（３）は成長室（１）内に設置した成長層の基板
、（４）は分子線源、（５）はＧａ分子線源で、ルツボ
（５Ｂ）内にＧａ原料（８）が収納されている。（７）
は上記ルツボ（５ａ）の開口部内壁に付着したＧａ液滴
である。（８）はＧａ分子線源（５）のルツボ（５ａ）
開口部付近の内壁にレーザー光を照射できるよう成長室
（１）の上記Ｇａ分子線源（５）に対向する位置に設け
たレーザー光導入用窓、（３）はその外側に設置したレ
ーザー光源である。
ウド、（３）は成長室（１）内に設置した成長層の基板
、（４）は分子線源、（５）はＧａ分子線源で、ルツボ
（５Ｂ）内にＧａ原料（８）が収納されている。（７）
は上記ルツボ（５ａ）の開口部内壁に付着したＧａ液滴
である。（８）はＧａ分子線源（５）のルツボ（５ａ）
開口部付近の内壁にレーザー光を照射できるよう成長室
（１）の上記Ｇａ分子線源（５）に対向する位置に設け
たレーザー光導入用窓、（３）はその外側に設置したレ
ーザー光源である。
（作用）
本発明の分子線エピタキシャル成長装置における成長室
は上述のように構成されているので、成長室（１）の外
部に設置したレーザー光源（９）からのレーザー光は、
成長室（１）のレーザー光導入用窓（８）を通してＧａ
分子線源（５）のルツボ（５ａ）開口部内壁を照射する
。このレーザー光の照射により、ルツボ（５ａ）開口部
内壁に付着するＧａ液滴（７）は加熱されて蒸発するの
で、成長室（１）の真空を破ることな（、Ｇａ液滴（〕
）を完全に除去することが出来る。
は上述のように構成されているので、成長室（１）の外
部に設置したレーザー光源（９）からのレーザー光は、
成長室（１）のレーザー光導入用窓（８）を通してＧａ
分子線源（５）のルツボ（５ａ）開口部内壁を照射する
。このレーザー光の照射により、ルツボ（５ａ）開口部
内壁に付着するＧａ液滴（７）は加熱されて蒸発するの
で、成長室（１）の真空を破ることな（、Ｇａ液滴（〕
）を完全に除去することが出来る。
（実施例）
第１図に示す成長室を用い、金属Ｇａと金属Ａｓをそれ
ぞれ原料としたＧ＆分子線源、ムＳ分子線源により、Ｇ
ａ１ｇ基板上に膜厚１μ腸のＧａＡｓ薄膜結晶の成長を
繰り返し連続して行なった。成長速度は１メー／ｈｒで
あり、成長時のＧａ原料の温度はルツボ底部の熱電対の
読みで３８Ｏでであった。
ぞれ原料としたＧ＆分子線源、ムＳ分子線源により、Ｇ
ａ１ｇ基板上に膜厚１μ腸のＧａＡｓ薄膜結晶の成長を
繰り返し連続して行なった。成長速度は１メー／ｈｒで
あり、成長時のＧａ原料の温度はルツボ底部の熱電対の
読みで３８Ｏでであった。
Ｇａ原料とＧａ分子線源のルツボを新しいものと交換し
た後、 Ｇａ１ｇ薄膜結晶を連続して成長させたところ
、約１０回の成長を行った頃からＧａ分子線源のルツボ
開口部付近にＧａ液滴が見え始め、成長を続けるに従っ
てＧａ液滴の直径が大きくなっていった。
た後、 Ｇａ１ｇ薄膜結晶を連続して成長させたところ
、約１０回の成長を行った頃からＧａ分子線源のルツボ
開口部付近にＧａ液滴が見え始め、成長を続けるに従っ
てＧａ液滴の直径が大きくなっていった。
一方、成長したＧａＡｓ薄膜結晶の表面欠陥密度は、成
長開始後１０ラン目の成長までは１００〜２００ｃｍ−
”であったが、その後成長回数の増加に従って密度が増
加し、２５ラン目以降に成長したものは１０００〜１５
００ｃ■弓であった。３０回の成長後、Ｇａ分子線源の
Ｇａ液滴は数も増え、直径が１〜２■■に成長していた
。
長開始後１０ラン目の成長までは１００〜２００ｃｍ−
”であったが、その後成長回数の増加に従って密度が増
加し、２５ラン目以降に成長したものは１０００〜１５
００ｃ■弓であった。３０回の成長後、Ｇａ分子線源の
Ｇａ液滴は数も増え、直径が１〜２■■に成長していた
。
ここで、成長を中止し、成長時の温度（９６０℃）に保
持されているＧａ分子線源のルツボ開口部に付着したＧ
ａ液滴に、成長室外に設置したＹＡＧレーザーの光源か
ら連続発振させた波長１ 、ＯＬｊ■のレーザー光をレ
ーザー導入用窓を通して照射し、Ｇａ液滴を加熱蒸発さ
せた。レーザーの出力は４Ｗである。このようにＣｉａ
液滴を除去した後再び成長させたＧａＡｇ＃ＩＩＦ結晶
（膜厚１μ璽）の表面欠陥密度は１００〜２００ｃｍ−
”であった。
持されているＧａ分子線源のルツボ開口部に付着したＧ
ａ液滴に、成長室外に設置したＹＡＧレーザーの光源か
ら連続発振させた波長１ 、ＯＬｊ■のレーザー光をレ
ーザー導入用窓を通して照射し、Ｇａ液滴を加熱蒸発さ
せた。レーザーの出力は４Ｗである。このようにＣｉａ
液滴を除去した後再び成長させたＧａＡｇ＃ＩＩＦ結晶
（膜厚１μ璽）の表面欠陥密度は１００〜２００ｃｍ−
”であった。
又、同様にＧａＡｓ薄膜結晶（膜厚１０）の連続成長を
行なうにあたり、２０回の成長毎にレーザー光によるＧ
ａ液滴の除去を行なったところ、５０枚の成長したＧａ
Ａｓ薄膜結晶の表面欠陥密度はすべて５００メ腸−２以
下に維持することができた。
行なうにあたり、２０回の成長毎にレーザー光によるＧ
ａ液滴の除去を行なったところ、５０枚の成長したＧａ
Ａｓ薄膜結晶の表面欠陥密度はすべて５００メ腸−２以
下に維持することができた。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の分子線エビタキンヤル成
長装置によれば、 Ｇａ分子線源のルツボ開口部内壁に
付着したＧａ液滴を、成長室の真空を破ることなく簡単
に除去することができ、表面欠陥の少ない薄膜結晶の成
長が可能となる。
長装置によれば、 Ｇａ分子線源のルツボ開口部内壁に
付着したＧａ液滴を、成長室の真空を破ることなく簡単
に除去することができ、表面欠陥の少ない薄膜結晶の成
長が可能となる。
従って、特に高集積化の要求されるｔＣ用のエピタキシ
ャル薄膜の成長に利用するとき、きわめて効果的である
。
ャル薄膜の成長に利用するとき、きわめて効果的である
。
第１図は本発明の分子線エピタキシャル成長装置におけ
る成長室の具体例の断面図である。 １・・・成長室、２・・・液体窒素シュラウド、３・・
・基板、４・・・分子線源、５・・・Ｇｇ分子線源、５
ａ・・・Ｇａ分子線源のルツボ、６・・・Ｇａ原料、７
・・・Ｇａ液滴、８・・・レーザー光導入用窓、９・・
・レーザー光源。
る成長室の具体例の断面図である。 １・・・成長室、２・・・液体窒素シュラウド、３・・
・基板、４・・・分子線源、５・・・Ｇｇ分子線源、５
ａ・・・Ｇａ分子線源のルツボ、６・・・Ｇａ原料、７
・・・Ｇａ液滴、８・・・レーザー光導入用窓、９・・
・レーザー光源。
Claims (1)
- （１）基板に数種類の構成元素を複数の分子線源より照
射してエピタキシャル成長させる分子線エピタキシャル
成長装置において、成長室に設置したＧａ分子線源のル
ツボ開口部付近のルツボ内壁にレーザー光を照射できる
よう成長室の上記Ｇａ分子線源に対向する位置にレーザ
ー光導入用窓と、その外側にレーザー光源を設けたこと
を特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1859389A JPH02199095A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1859389A JPH02199095A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199095A true JPH02199095A (ja) | 1990-08-07 |
Family
ID=11975937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1859389A Pending JPH02199095A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199095A (ja) |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1859389A patent/JPH02199095A/ja active Pending
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