JPH0237692B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0237692B2 JPH0237692B2 JP59171538A JP17153884A JPH0237692B2 JP H0237692 B2 JPH0237692 B2 JP H0237692B2 JP 59171538 A JP59171538 A JP 59171538A JP 17153884 A JP17153884 A JP 17153884A JP H0237692 B2 JPH0237692 B2 JP H0237692B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- source element
- beam source
- radiation
- temperature
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、分子線エピタキシヤル成長（mol
ecular beam epitaxy：MBE）法を実施するの
に好適な半導体結晶成長装置に関する。
ecular beam epitaxy：MBE）法を実施するの
に好適な半導体結晶成長装置に関する。
一般に、MBE法を適用して良好な結晶層を得
る為には、分子線の安定化が必要である。
る為には、分子線の安定化が必要である。
ところで、分子線を安定化する為には、分子線
の放射面積、放射位置、放射方向が常に一定且つ
均一でなければならない。
の放射面積、放射位置、放射方向が常に一定且つ
均一でなければならない。
第２図はMBE法を実施する半導体結晶成長装
置の従来例を表す要部説明図である。
置の従来例を表す要部説明図である。
図に於いて、１は窒化硼素（BN）で作製され
た分子線源元素溜め部分、２は分子線源元素、３
はヒータ、７は被結晶成長基板をそれぞれ示して
いる。
た分子線源元素溜め部分、２は分子線源元素、３
はヒータ、７は被結晶成長基板をそれぞれ示して
いる。
図示の半導体結晶成長装置に於ける元素溜め部
分１は、対象とする元素に依つて相違するが、約
400〔℃〕から1500〔℃〕程度の範囲で選択された
温度となるようにヒータ３で加熱され、それに依
り得られた分子が飛び出して基板７に堆積する。
分１は、対象とする元素に依つて相違するが、約
400〔℃〕から1500〔℃〕程度の範囲で選択された
温度となるようにヒータ３で加熱され、それに依
り得られた分子が飛び出して基板７に堆積する。
第２図に示した半導体結晶成長装置では、トラ
ンペツト型ノズルを有する元素溜め部分１を斜め
に配置してある為、分子線源元素２の表面は、元
素溜め部分１の軸線に対して斜めになつている。
ンペツト型ノズルを有する元素溜め部分１を斜め
に配置してある為、分子線源元素２の表面は、元
素溜め部分１の軸線に対して斜めになつている。
従つて、分子発生源の絶対多数方向が基板７に
向かう方向に対して必ずしも平行になつていず、
その結果、分子線強度が基板７の面内で分布を持
つようになり、漫然と成長を行つた場合には、結
晶層の層厚が図に破線で示してあるようなガウシ
ヤン分布を持つたものとなる。
向かう方向に対して必ずしも平行になつていず、
その結果、分子線強度が基板７の面内で分布を持
つようになり、漫然と成長を行つた場合には、結
晶層の層厚が図に破線で示してあるようなガウシ
ヤン分布を持つたものとなる。
また、成長回数が増大すると、分子線源元素２
が消費される為、その位置、即ち、高さは勿論の
こと、基板７との間の距離までが変化し、しか
も、表面の面積が変化してくるので、それに伴い
分子線の方向及び強度が変化し、成長させた結晶
層の膜厚不均一は更に助長される。
が消費される為、その位置、即ち、高さは勿論の
こと、基板７との間の距離までが変化し、しか
も、表面の面積が変化してくるので、それに伴い
分子線の方向及び強度が変化し、成長させた結晶
層の膜厚不均一は更に助長される。
このように、従来の半導体結晶成長装置に於い
て放射される分子線は安定とは言えない状態にあ
る。
て放射される分子線は安定とは言えない状態にあ
る。
前記のような成長結晶層の膜厚不均一を緩和さ
せる為、例えば元素溜め部分１と基板７との距離
を充分に長く採り、分子線の放射が広がつたとこ
ろで結晶成長させることに依り均一な層厚の結晶
層を形成することが行われているが、これでは、
結晶成長時間が長くなつてしまい、実用上からは
好ましくない。
せる為、例えば元素溜め部分１と基板７との距離
を充分に長く採り、分子線の放射が広がつたとこ
ろで結晶成長させることに依り均一な層厚の結晶
層を形成することが行われているが、これでは、
結晶成長時間が長くなつてしまい、実用上からは
好ましくない。
更に、同様の目的をもつて、結晶成長中、基板
７を自転させたり公転させることに依つて分子線
を基板全面に均等に放射させようとすることも行
われているが、この機構がかなり複雑なものであ
つて、若し、このような機構を不要にすることが
できれば、この種装置の構成は極めて簡単化さ
れ、低価格なものとなる。
７を自転させたり公転させることに依つて分子線
を基板全面に均等に放射させようとすることも行
われているが、この機構がかなり複雑なものであ
つて、若し、このような機構を不要にすることが
できれば、この種装置の構成は極めて簡単化さ
れ、低価格なものとなる。
更にまた、前記したように元素溜め部分１は斜
めに配置してあるから外形のわりには収容できる
元素２の量が少なく、頻繁に補給しなければなら
ない。
めに配置してあるから外形のわりには収容できる
元素２の量が少なく、頻繁に補給しなければなら
ない。
本発明は、基板全面に亙り膜厚が均一な結晶層
を実用上から見て充分に短い時間で成長させるこ
とができ、また、多量の元素を収容することが可
能であると共に機構が簡単である半導体結晶成長
装置を提供する。
を実用上から見て充分に短い時間で成長させるこ
とができ、また、多量の元素を収容することが可
能であると共に機構が簡単である半導体結晶成長
装置を提供する。
本発明に於ける半導体結晶成長装置では、筒状
をなし直立して配置された分子線源元素溜め部分
と、該分子線源元素溜め部分から蒸発する分子線
源元素を被結晶成長基板方向に反射加速し且つ法
線に対して任意の方向に運転可能である分子線反
射加速板と、該分子線反射加速板からの分子線の
方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜
め部分のそれに比較して高く維持され且つその位
置は法線に対する分子線源元素の入射角と放射角
とが等しくなるように設定されてなると共に前記
放射開口部分の温度が前記分子線反射加速板の温
度以上に維持されているものである。
をなし直立して配置された分子線源元素溜め部分
と、該分子線源元素溜め部分から蒸発する分子線
源元素を被結晶成長基板方向に反射加速し且つ法
線に対して任意の方向に運転可能である分子線反
射加速板と、該分子線反射加速板からの分子線の
方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜
め部分のそれに比較して高く維持され且つその位
置は法線に対する分子線源元素の入射角と放射角
とが等しくなるように設定されてなると共に前記
放射開口部分の温度が前記分子線反射加速板の温
度以上に維持されているものである。
〔作用〕
前記手段を採ると、直立して配置された分子線
源元素溜め部分から蒸発した分子線源元素からな
る分子線の放射位置及び強度等は常に安定であつ
て、その安定性は結晶の成長回数などには依存せ
ず、従つて、被結晶成長基板に成長される結晶層
の膜厚は極めて均一性が高く、しかも、毎回成長
に於ける再現性も良い。また、分子線源元素溜め
部分は直立して配置されるので、分子線源元素の
収容量は従来のものに比較して非常に大である。
更にまた、被結晶成長基板は固定し、分子線反射
加速板を可動にしている構成である為、その機構
は極めて簡素なものとなる。
源元素溜め部分から蒸発した分子線源元素からな
る分子線の放射位置及び強度等は常に安定であつ
て、その安定性は結晶の成長回数などには依存せ
ず、従つて、被結晶成長基板に成長される結晶層
の膜厚は極めて均一性が高く、しかも、毎回成長
に於ける再現性も良い。また、分子線源元素溜め
部分は直立して配置されるので、分子線源元素の
収容量は従来のものに比較して非常に大である。
更にまた、被結晶成長基板は固定し、分子線反射
加速板を可動にしている構成である為、その機構
は極めて簡素なものとなる。
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図であ
り、第２図に関して説明した部分と同部分は同記
号で指示してある。
り、第２図に関して説明した部分と同部分は同記
号で指示してある。
図に於いて、４は窒化硼素からなる分子線反射
加速板、５は分子線反射加速板４の駆動部分、６
は放射開口部分、θ１は分子線反射加速板４の法
線に対する分子線入射角、θ２は分子線反射加速
板４の法線に対する分子線放射角、θ３は分子線
反射加速板４から見た基板７の仰角或いは俯角、
θ４は分子線反射加速板４から見た基板７に対す
る放射開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそ
れぞれ示している。
加速板、５は分子線反射加速板４の駆動部分、６
は放射開口部分、θ１は分子線反射加速板４の法
線に対する分子線入射角、θ２は分子線反射加速
板４の法線に対する分子線放射角、θ３は分子線
反射加速板４から見た基板７の仰角或いは俯角、
θ４は分子線反射加速板４から見た基板７に対す
る放射開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそ
れぞれ示している。
本実施例を用いて結晶層を成長させるには、元
素溜め部分１で分子線源元素２を加熱して蒸発さ
せ、その分子線源元素２の蒸気は分子線の形で分
子線反射加速板４に依り基板７方向に反射及び加
速され、基板７に当たつて堆積するものであり、
結晶成長の原理自体は従来技術と本質的に変わり
ない。
素溜め部分１で分子線源元素２を加熱して蒸発さ
せ、その分子線源元素２の蒸気は分子線の形で分
子線反射加速板４に依り基板７方向に反射及び加
速され、基板７に当たつて堆積するものであり、
結晶成長の原理自体は従来技術と本質的に変わり
ない。
さて、前記説明したように本実施例を用いて結
晶層を成長させる場合、θ1＝θ2、θ4＞θ3なる関係
を満足させることが必要であり、これが分子線の
良好な放射を可能にする一つの条件である。
晶層を成長させる場合、θ1＝θ2、θ4＞θ3なる関係
を満足させることが必要であり、これが分子線の
良好な放射を可能にする一つの条件である。
また、前記条件に加えて、元素溜め部分１に於
ける温度をＴ１、分子線反射加速板４に於ける温
度をＴ２、放射開口部分６の温度をＴ３とした場
合、T3≧T2＞T1なる条件を満足させることも必
要であり、この条件を満たす限り蒸発した分子線
源元素２は分子線反射加速板４或いは放射開口部
分６に付着することはない。
ける温度をＴ１、分子線反射加速板４に於ける温
度をＴ２、放射開口部分６の温度をＴ３とした場
合、T3≧T2＞T1なる条件を満足させることも必
要であり、この条件を満たす限り蒸発した分子線
源元素２は分子線反射加速板４或いは放射開口部
分６に付着することはない。
前記した各条件を満足した場合、分子線の放射
量及び放射位置は分子線元素２の表面積Ａに比例
するので、分子線の強度及び放射方向は非常に安
定となる。
量及び放射位置は分子線元素２の表面積Ａに比例
するので、分子線の強度及び放射方向は非常に安
定となる。
図から明らかであるが、本発明に於ける元素溜
め部分１は筒状をなし、しかも、垂直に立てた状
態に配置するものであるから、第２図に見られる
従来例のようにトランペツト型のものを傾斜して
配置したものと比較すると、分子線源元素２の収
容量が著しく大であり、そして、成長回数の増加
と共に分子線源元素２が消費されても、その表面
積Ａは常に一定であり、従つて、分子線の強度は
分子線源元素２の消費の如何に拘わらず常に安定
である。
め部分１は筒状をなし、しかも、垂直に立てた状
態に配置するものであるから、第２図に見られる
従来例のようにトランペツト型のものを傾斜して
配置したものと比較すると、分子線源元素２の収
容量が著しく大であり、そして、成長回数の増加
と共に分子線源元素２が消費されても、その表面
積Ａは常に一定であり、従つて、分子線の強度は
分子線源元素２の消費の如何に拘わらず常に安定
である。
本発明に於ける半導体結晶成長装置の構造に由
来する分子線の安定性については前記した通りで
あるが、このような安定性を得る為には、ヒータ
３に依る加熱が常に一定で温度変動がないように
する必要がある。
来する分子線の安定性については前記した通りで
あるが、このような安定性を得る為には、ヒータ
３に依る加熱が常に一定で温度変動がないように
する必要がある。
また、分子線の放射角は分子線反射加速板４の
形状に依つて大きく変化する。分子線反射加速板
４が平面である場合、放射される分子線は、分子
線反射加速板４から見た分子線源元素２の表面積
Ａに比例する。分子線反射加速板４と基板７との
距離が短い場合は、分子線放射角を広げる為に分
子線反射加速板４を分子線側に対して凸状にする
必要があり、逆に、前記距離が長い場合は、分子
線放射角を絞る為に分子線反射加速板４を分子線
側に対して凹状にする必要がある。
形状に依つて大きく変化する。分子線反射加速板
４が平面である場合、放射される分子線は、分子
線反射加速板４から見た分子線源元素２の表面積
Ａに比例する。分子線反射加速板４と基板７との
距離が短い場合は、分子線放射角を広げる為に分
子線反射加速板４を分子線側に対して凸状にする
必要があり、逆に、前記距離が長い場合は、分子
線放射角を絞る為に分子線反射加速板４を分子線
側に対して凹状にする必要がある。
分子線の強度は、通常、放射角の中心部分が大
であり、外周に向かうに従い小になる。そこで、
従来は、前記説明したように、基板７を自転及び
公転させるなどしていたが、本発明では、分子線
反射加速板４を駆動部分５の作用で法線方向に対
して上下左右或いは円状を周期的或いは不規則的
に運動させることに依つて結晶層の膜厚均一化を
可能にしている。分子線反射加速板４を駆動する
には、基板７を自転或いは公転させるような複雑
な歯車機構など必要ではなく、電磁石などを用い
た磁力を利用することに依り簡単に実現すること
ができる。
であり、外周に向かうに従い小になる。そこで、
従来は、前記説明したように、基板７を自転及び
公転させるなどしていたが、本発明では、分子線
反射加速板４を駆動部分５の作用で法線方向に対
して上下左右或いは円状を周期的或いは不規則的
に運動させることに依つて結晶層の膜厚均一化を
可能にしている。分子線反射加速板４を駆動する
には、基板７を自転或いは公転させるような複雑
な歯車機構など必要ではなく、電磁石などを用い
た磁力を利用することに依り簡単に実現すること
ができる。
前記したところから理解できると思われるが、
本発明では、分子線の放射方向及び放射強度は分
子線反射加速板４の形状及び運動状況に依り任意
に変化させることが可能であるから、基板７を固
定したまま膜厚が均一な結晶層を成長させること
ができ、従つて、基板７の支持が容易であり、ま
た、その設置方向は任意に選択して良い。
本発明では、分子線の放射方向及び放射強度は分
子線反射加速板４の形状及び運動状況に依り任意
に変化させることが可能であるから、基板７を固
定したまま膜厚が均一な結晶層を成長させること
ができ、従つて、基板７の支持が容易であり、ま
た、その設置方向は任意に選択して良い。
本発明に於ける半導体結晶成長装置では、筒状
をなし直立して配置された分子線源元素溜め部分
と、該分子線源元素溜め部分から蒸発する分子線
源元素を被結晶成長基板方向に反射加速し且つ法
線に対して任意の方向に運動可能である分子線反
射加速板と、該分子線反射加速板からの分子線の
方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜
め部分のそれに比較して高く維持され且つその位
置は法線に対する分子線源元素の入射角と放射角
とが等しくなるように設定されてなると共に前記
放射開口部分の温度が前記分子線反射加速板の温
度以上に維持されている。
をなし直立して配置された分子線源元素溜め部分
と、該分子線源元素溜め部分から蒸発する分子線
源元素を被結晶成長基板方向に反射加速し且つ法
線に対して任意の方向に運動可能である分子線反
射加速板と、該分子線反射加速板からの分子線の
方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜
め部分のそれに比較して高く維持され且つその位
置は法線に対する分子線源元素の入射角と放射角
とが等しくなるように設定されてなると共に前記
放射開口部分の温度が前記分子線反射加速板の温
度以上に維持されている。
この構成に依ると、直立された分子線源元素溜
め部分から蒸発した分子線源元素からなる分子線
は分子線反射加速板及び放射開口部分等の作用に
依り、分子線源元素溜め部分と被結晶成長基板と
の距離を長くする等の措置を要することなく、被
結晶成長基板に均一に放射されて全面に亙り均一
な厚みを有する結晶層を成長させることが可能で
ある。また、分子線源元素溜め部分が直立してい
る為、成長回数が増大して分子線源元素が消費さ
れても、その表面積は変わらず、分子線の方向及
び強度は変化しないし、また、分子線源元素の収
容量も大であるから頻繁に補給する必要はなくな
る。更に、被結晶成長基板は固定であり、分子線
反射加速板のみが運動する構成になつていて、機
構は著しく簡単である。
め部分から蒸発した分子線源元素からなる分子線
は分子線反射加速板及び放射開口部分等の作用に
依り、分子線源元素溜め部分と被結晶成長基板と
の距離を長くする等の措置を要することなく、被
結晶成長基板に均一に放射されて全面に亙り均一
な厚みを有する結晶層を成長させることが可能で
ある。また、分子線源元素溜め部分が直立してい
る為、成長回数が増大して分子線源元素が消費さ
れても、その表面積は変わらず、分子線の方向及
び強度は変化しないし、また、分子線源元素の収
容量も大であるから頻繁に補給する必要はなくな
る。更に、被結晶成長基板は固定であり、分子線
反射加速板のみが運動する構成になつていて、機
構は著しく簡単である。
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図、第
２図は従来例の要部説明図をそれぞれ表してい
る。 図に於いて、１は分子線源元素溜め部分、２は
分子線源元素、３はヒータ、４は分子線反射加速
板、５は駆動部分、６は放射開口部分、θ１は分
子線反射加速板４の法線に対する分子線入射角、
θ２は同じく分子線放射角、θ３は分子線反射加
速板４から見た基板７の仰角或いは俯角、θ４は
分子線反射加速板４から見た基板７に対する放射
開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそれぞれ
示している。
２図は従来例の要部説明図をそれぞれ表してい
る。 図に於いて、１は分子線源元素溜め部分、２は
分子線源元素、３はヒータ、４は分子線反射加速
板、５は駆動部分、６は放射開口部分、θ１は分
子線反射加速板４の法線に対する分子線入射角、
θ２は同じく分子線放射角、θ３は分子線反射加
速板４から見た基板７の仰角或いは俯角、θ４は
分子線反射加速板４から見た基板７に対する放射
開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそれぞれ
示している。
Claims (1)
- １ 筒状をなし直立して配置された分子線源元素
溜め部分と、該分子線源元素溜め部分から蒸発す
る分子線源元素を被結晶成長基板方向に反射加速
し且つ法線に対して任意の方向に運動可能である
分子線反射加速板と、該分子線反射加速板からの
分子線の方向を規制する放射開口部分とを備えて
なり、前記分子線反射加速板の温度は前記分子線
源元素溜め部分のそれに比較して高く維持され且
つその位置は法線に対する分子線源元素の入射角
と放射角とが等しくなるように設定されてなると
共に前記放射開口部分の温度が前記分子線反射加
速板の温度以上に維持されてなることを特徴とす
る半導体結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17153884A JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17153884A JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150326A JPS6150326A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH0237692B2 true JPH0237692B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=15924978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17153884A Granted JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150326A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057611A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-04-03 | Fujitsu Ltd | 分子線源シヤツタ |
| JPH078755B2 (ja) * | 1987-05-28 | 1995-02-01 | 日本電子株式会社 | 分子線エピタキシ−装置 |
| TW200805015A (en) | 2006-07-12 | 2008-01-16 | Micro Star Int Co Ltd | Method of volume controlling |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS54162454A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-24 | Fujitsu Ltd | Molecular beam generating unit |
| JPS57156031A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Formation of thin film and vacuum deposition device |
-
1984
- 1984-08-20 JP JP17153884A patent/JPS6150326A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6150326A (ja) | 1986-03-12 |
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