JPH0264091A - 分子線エピタキシャル成長方法 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長方法Info
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- JPH0264091A JPH0264091A JP21424488A JP21424488A JPH0264091A JP H0264091 A JPH0264091 A JP H0264091A JP 21424488 A JP21424488 A JP 21424488A JP 21424488 A JP21424488 A JP 21424488A JP H0264091 A JPH0264091 A JP H0264091A
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- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 49
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 17
- 239000003362 semiconductor superlattice Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
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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〕
この発明は分子線エピタキシャル成長方法に関し、特に
、基板上に組成の異なる化合物半導体薄膜を周期的に積
層して超格子構造を形成する方法に関する。
、基板上に組成の異なる化合物半導体薄膜を周期的に積
層して超格子構造を形成する方法に関する。
従来この種の超格子構造の形成においては、例えば第５
図に示すように、原料供給源である各分子線セル１０１
Ａ〜１０１Ｃのうち、切換えの必要な原料を収納したセ
ル（ＩＯＩＡ、ｌ０ＩＢ）の開口部直前にそれぞれ設け
られたセルシャッタ１０２Ａ、１０２Ｂを開ける時間を
変えることによって、超格子の周期を制御していた。
図に示すように、原料供給源である各分子線セル１０１
Ａ〜１０１Ｃのうち、切換えの必要な原料を収納したセ
ル（ＩＯＩＡ、ｌ０ＩＢ）の開口部直前にそれぞれ設け
られたセルシャッタ１０２Ａ、１０２Ｂを開ける時間を
変えることによって、超格子の周期を制御していた。
上記セルシャッタの開閉による従来方法では、各シャッ
タをそれぞれ最適なタイミングで開閉するシーケンスが
複雑であるばかりでなく、シャッタを開閉するたびに、
分子線セルの熱平行状態がくずれ、分子線強度にオーバ
ーシュートが見られる。第６図は、セル１０１ＡにＡｌ
ｅ、セル１０１ＢにＧａ、セル１０１ＣにＡｓをそれぞ
れ収納してＧａＡｓ／Ａ、１７Ａｓ超格子を形成する場
合について、このオーバーシュートの一例を示したもの
であるが、このようなオーバーシュートは、超格子の周
期のＩｑ！ｊ性を低下させる原因となっていた。
タをそれぞれ最適なタイミングで開閉するシーケンスが
複雑であるばかりでなく、シャッタを開閉するたびに、
分子線セルの熱平行状態がくずれ、分子線強度にオーバ
ーシュートが見られる。第６図は、セル１０１ＡにＡｌ
ｅ、セル１０１ＢにＧａ、セル１０１ＣにＡｓをそれぞ
れ収納してＧａＡｓ／Ａ、１７Ａｓ超格子を形成する場
合について、このオーバーシュートの一例を示したもの
であるが、このようなオーバーシュートは、超格子の周
期のＩｑ！ｊ性を低下させる原因となっていた。
この発明は、基板と原料供給源であるセルとの間に、両
側のセルから供給される原料間の干渉を防ぎ、それらの
原料の基板への付着がそれぞれ基板の１回転内において
限られた角度θｉ （θｉく３６０°）の範囲でのみ行
なわれるようにする仕切板を配置し、基板の回転速度を
制御することにより超格子の周期を制御するものである
。
側のセルから供給される原料間の干渉を防ぎ、それらの
原料の基板への付着がそれぞれ基板の１回転内において
限られた角度θｉ （θｉく３６０°）の範囲でのみ行
なわれるようにする仕切板を配置し、基板の回転速度を
制御することにより超格子の周期を制御するものである
。
例えば、原料Ａを供給するセルと原料Ｂを供給するセル
とが仕切板で仕切られるものとして、基板各部は、回転
に伴い、その１回転の内にある角度θ１の範囲ては原料
Ａの供給を受けるが原料Ｂの供給は受けず、次いで他の
角度θ２の範囲では原料Ａの供給を受けずに原料Ｂの供
給は受ける。
とが仕切板で仕切られるものとして、基板各部は、回転
に伴い、その１回転の内にある角度θ１の範囲ては原料
Ａの供給を受けるが原料Ｂの供給は受けず、次いで他の
角度θ２の範囲では原料Ａの供給を受けずに原料Ｂの供
給は受ける。
基板を連続的に回転させれば、原料Ａを含む化合物半導
体薄膜と原料Ｂを含む化合物半導体薄膜とを交互に成長
させることができる。その場合、各原料の分子線強度（
セル温度）を一定として、基板の回転速度を変えれば、
超格子の周期、すなわち「第１の化合物半導体薄膜１層
の厚み士第２の化合物半導体薄膜１層の厚み」が変わる
。
体薄膜と原料Ｂを含む化合物半導体薄膜とを交互に成長
させることができる。その場合、各原料の分子線強度（
セル温度）を一定として、基板の回転速度を変えれば、
超格子の周期、すなわち「第１の化合物半導体薄膜１層
の厚み士第２の化合物半導体薄膜１層の厚み」が変わる
。
以下、添付図面の第１図ないし第３図を参照してこの発
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において、
同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において、
同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。
第１図は本実施例に用いる分子線エピタキシャル（ＭＢ
Ｅ）成長装置を上から見た概略図、第２図は仕切板の斜
視図である。
Ｅ）成長装置を上から見た概略図、第２図は仕切板の斜
視図である。
■Ａ〜ＩＤは各原料を収納した分子線セルでこれらのセ
ルの中心軸１１Ａ〜ＩＩＤの交差する位置に、２がＭｏ
ブロックからなる基板ホルダ３により回転可能に保持さ
れている。各セルＩへ〜ＩＤの開口部にはンヤッタは設
けられておらず、代りに、基板２とセルＩＡ−ＩＤとの
間に、仕切板４が配置されている。これらは、全体が成
長室内に収納され、高真空に維持されるようになってい
る。
ルの中心軸１１Ａ〜ＩＩＤの交差する位置に、２がＭｏ
ブロックからなる基板ホルダ３により回転可能に保持さ
れている。各セルＩへ〜ＩＤの開口部にはンヤッタは設
けられておらず、代りに、基板２とセルＩＡ−ＩＤとの
間に、仕切板４が配置されている。これらは、全体が成
長室内に収納され、高真空に維持されるようになってい
る。
仕切板４は、基板２にほぼ平行に近接して配置された第
１の平板４１と基板２に対してほぼ垂直に、４つのセル
ＩＡ〜ＩＤを２個ずつ左右に仕切るように配置された第
２の平板４２とからなる。
１の平板４１と基板２に対してほぼ垂直に、４つのセル
ＩＡ〜ＩＤを２個ずつ左右に仕切るように配置された第
２の平板４２とからなる。
第１の平板４１には、第２の平板４２を挾んで両側に、
それぞれθ 、θ２の開口角を有する開口部４３Ａ、４
３Ｂが設けである。
それぞれθ 、θ２の開口角を有する開口部４３Ａ、４
３Ｂが設けである。
したがってこの装置において、仕切板４の第２の平板４
２を挾んで両側に位置するセルＩＢとＩＣとに、例えば
Ａ、ＩｌｌとＧａとを収納してＭＢＥを行なう場合、比
較的強い指向性を有するこれら■属元索の分子線は、第
２の平板４２があるために相互に干渉することなく、そ
れぞれ第１の平板４１の開口部４３Ａ、４３Ｂを通して
基板２上に照射される。基板２は、基板ホルダ３により
回転されているから、基板２上のある部分に着目すれば
、ＡｌｌおよびＣａの供給を１回転する間にそれぞれ１
回ずつ、交互に受けることになる。残りのセルＬＡ、Ｉ
ＤにＡｓを収納し・てＭＢＥを行なえば、第１の化合物
半導体Ｇａ Ａｓの薄膜と第２の化合物半導体ＡΩＡｓ
の薄膜とが交互に積層したＧａ Ａｓ ／ＡＮ Ａｓ超
格子が形成される。
２を挾んで両側に位置するセルＩＢとＩＣとに、例えば
Ａ、ＩｌｌとＧａとを収納してＭＢＥを行なう場合、比
較的強い指向性を有するこれら■属元索の分子線は、第
２の平板４２があるために相互に干渉することなく、そ
れぞれ第１の平板４１の開口部４３Ａ、４３Ｂを通して
基板２上に照射される。基板２は、基板ホルダ３により
回転されているから、基板２上のある部分に着目すれば
、ＡｌｌおよびＣａの供給を１回転する間にそれぞれ１
回ずつ、交互に受けることになる。残りのセルＬＡ、Ｉ
ＤにＡｓを収納し・てＭＢＥを行なえば、第１の化合物
半導体Ｇａ Ａｓの薄膜と第２の化合物半導体ＡΩＡｓ
の薄膜とが交互に積層したＧａ Ａｓ ／ＡＮ Ａｓ超
格子が形成される。
この場合超格子の周期、ｒＧａＡｓ薄膜１層の厚み＋Ａ
ｊ？ Ａｓ薄膜１層の厚み」は、各分子線強度を一定と
して、基板２の回転速度を大きくすれば短く小さくすれ
ば長くなり、基板２の回転速度のみで、超格子の周期を
制御することができる。
ｊ？ Ａｓ薄膜１層の厚み」は、各分子線強度を一定と
して、基板２の回転速度を大きくすれば短く小さくすれ
ば長くなり、基板２の回転速度のみで、超格子の周期を
制御することができる。
従来のような、複雑なシャッタ開閉のシーケンスは一切
不要となり、かつ分子線強度も一定に保っていればよい
ため、分子線強度のオーバーシュートの問題も生じない
。
不要となり、かつ分子線強度も一定に保っていればよい
ため、分子線強度のオーバーシュートの問題も生じない
。
そこで実際に基板２として半絶縁性Ｇａ Ａｓ基板を用
い、基板温度６００℃、Ｇａ分子線強度Ｆ −ｇｘｌ
ｏ ／ｃｍ −ｓ、Ａ４７分子線強度ａ Ｆ ＝６Ｘ１０ ／ｃｍ ａｓ、Ａｓ圧１×Ｎ １０−”Ｔｏｒｒの条件でＭ Ｂ Ｅを行ない、ＧａＡ
ｓ ／Ａｊ？ Ａｓ超格子を形成し、そのときの基板２
の回転速度と超格子の周期との関係を第３図に示した。
い、基板温度６００℃、Ｇａ分子線強度Ｆ −ｇｘｌ
ｏ ／ｃｍ −ｓ、Ａ４７分子線強度ａ Ｆ ＝６Ｘ１０ ／ｃｍ ａｓ、Ａｓ圧１×Ｎ １０−”Ｔｏｒｒの条件でＭ Ｂ Ｅを行ない、ＧａＡ
ｓ ／Ａｊ？ Ａｓ超格子を形成し、そのときの基板２
の回転速度と超格子の周期との関係を第３図に示した。
なお、開口部４３Ａ、４３Ｂの開口角はそれぞれθ −
９０° θ２＝−９０″とした。同図から、基板の回転
速度を制御するだけで、超格子の周期が制御できること
がわかる。
９０° θ２＝−９０″とした。同図から、基板の回転
速度を制御するだけで、超格子の周期が制御できること
がわかる。
なお、本実施例ではＡｓの分子線セルを、仕切板４の第
２の平板４２を挾んで両側に１本ずつ１本ずつ配置して
いるが、Ｖ属元索であるＡｓの分子線はＡＮ、Ｇａとは
異なり指向性が弱く、仕切板４による分離の効果はほと
んどなく、成長室内全体に雰囲気のように広がる。この
Ａｓは、第１および第２の化合物いずれの原料ともなる
もので、もともと切換えの必要がないものであり、適当
な位置に１本だけ配置するものとしてもよい。
２の平板４２を挾んで両側に１本ずつ１本ずつ配置して
いるが、Ｖ属元索であるＡｓの分子線はＡＮ、Ｇａとは
異なり指向性が弱く、仕切板４による分離の効果はほと
んどなく、成長室内全体に雰囲気のように広がる。この
Ａｓは、第１および第２の化合物いずれの原料ともなる
もので、もともと切換えの必要がないものであり、適当
な位置に１本だけ配置するものとしてもよい。
この発明により形成される超格子は、Ｇａ Ａｓ／Ａ、
Ｉ）Ａｓに限らず、ＧａＡｓ／ＩｎＡｓ５ ＩｎＡｓ／
Ａ、１）Ａｓ等、種々の組合せが可能である。
Ｉ）Ａｓに限らず、ＧａＡｓ／ＩｎＡｓ５ ＩｎＡｓ／
Ａ、１）Ａｓ等、種々の組合せが可能である。
また、仕切板４の構造も、この発明の趣旨を変更しない
範囲でさまざまな設計変更が可能である。
範囲でさまざまな設計変更が可能である。
さらに、第１図の例では、基盤ホルダ３の回転軸と、基
板２の主面に垂直な中心軸とが一致し、いわば基板２が
その中心軸のまわりに自転する構造をとるが、例えば第
４図に示すように基板ホルダ３の回転軸に対して基板２
の中心軸を偏心させ、いわば基板２が基板ホルダ３の回
転軸のまわりにを公転する構造とすれば、基板全体にわ
たる組成の均一性を向上させることができる。同図にお
いて、分子線がＩＡ、ＩＢの中心軸１１Ａ、ＩＩＢが交
差する点および分子線セルＩＣ，ＬＤの中心軸１１Ｃ，
ＩＩＤが交差する点は、基板２の公転軌道上１８００離
れて対向する位置にある。本実施例では、仕切板５は基
板２の軌道面にほぼ垂直に配置した１枚の平板からなる
。
板２の主面に垂直な中心軸とが一致し、いわば基板２が
その中心軸のまわりに自転する構造をとるが、例えば第
４図に示すように基板ホルダ３の回転軸に対して基板２
の中心軸を偏心させ、いわば基板２が基板ホルダ３の回
転軸のまわりにを公転する構造とすれば、基板全体にわ
たる組成の均一性を向上させることができる。同図にお
いて、分子線がＩＡ、ＩＢの中心軸１１Ａ、ＩＩＢが交
差する点および分子線セルＩＣ，ＬＤの中心軸１１Ｃ，
ＩＩＤが交差する点は、基板２の公転軌道上１８００離
れて対向する位置にある。本実施例では、仕切板５は基
板２の軌道面にほぼ垂直に配置した１枚の平板からなる
。
例えば、セルＩＡに１．セルＩＤにＧａ、セルＩＢ、Ｉ
ＣにＡｓを収納し、基板２を回転させながらＭＢＥを行
なえば、基板２上の各点は、仕切板５の右側１８０″で
は／１．左側１８０’の範囲ではＧａの供給を受け、同
様にＡｇＡｓ ／Ｇａ Ａｓ Ｍｌ格子を形成すること
ができる。
ＣにＡｓを収納し、基板２を回転させながらＭＢＥを行
なえば、基板２上の各点は、仕切板５の右側１８０″で
は／１．左側１８０’の範囲ではＧａの供給を受け、同
様にＡｇＡｓ ／Ｇａ Ａｓ Ｍｌ格子を形成すること
ができる。
以上のように、この発明は、両側のセルから供給される
原料間の干渉を防ぎ、それらの原料の基板への付着がそ
れぞれ基板の１回転内において限られた角度θＩ （θ
ｌ＜３６０” ）の範囲でのみ行なわれるようにする仕
切板を、基板とセル間に配置し、基板の回転速度を変え
ることにより超格子の周期を変えるため、簡単な装置構
成および操作により、化合物半導体超格子の周期を精密
に制御することができる。
原料間の干渉を防ぎ、それらの原料の基板への付着がそ
れぞれ基板の１回転内において限られた角度θＩ （θ
ｌ＜３６０” ）の範囲でのみ行なわれるようにする仕
切板を、基板とセル間に配置し、基板の回転速度を変え
ることにより超格子の周期を変えるため、簡単な装置構
成および操作により、化合物半導体超格子の周期を精密
に制御することができる。
構成図、第６図は、従来方法における分子線強度のオー
バーシュートを示す図である。
バーシュートを示す図である。
１Ａ〜ＩＤ・・・セル、２・・・基板、３・・・基板ホ
ルダ、４．５・・・仕切板。
ルダ、４．５・・・仕切板。
特許出願人 住友電気工業株式会社
代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
塩 １） 辰 也
塩 １） 辰 也
第１図は、この発明の一実施例に用いるＭＢＥ成長装置
の概略構成図、第２図は、仕切板の斜視図、第３図は、
基板の回転速度と超格子の周期との対応関係の一例を示
す図、第４図は、他の実施例に用いるＭＢＥ成長装置の
概略構成図、第５図は、従来方法に用いられるＭＢＥ成
長装置の概略錦２図 回転速度（ｒｐｍ ） 第４図
の概略構成図、第２図は、仕切板の斜視図、第３図は、
基板の回転速度と超格子の周期との対応関係の一例を示
す図、第４図は、他の実施例に用いるＭＢＥ成長装置の
概略構成図、第５図は、従来方法に用いられるＭＢＥ成
長装置の概略錦２図 回転速度（ｒｐｍ ） 第４図
Claims (1)
- 高真空に維持された成長室内でセル内に収納された各種
原料を蒸発させるとともに、この成長室内の基板ホルダ
に支持された基板を回転させ、この基板の表面に異なる
組成を有する化合物半導体薄膜を交互に成長させて超格
子構造を形成する分子線エピタキシャル成長方法におい
て、基板とセル間に、両側のセルから供給される原料間
の干渉を防ぎ、それらの原料の基板への付着がそれぞれ
基板の１回転内において限られた角度θ＿ｉ（θ＿ｉ＜
３６０°）の範囲でのみ行なわれるようにする仕切板を
配置し、基板の回転速度を制御することにより超格子の
周期を制御することを特徴とする分子線エピタキシャル
成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21424488A JPH0264091A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21424488A JPH0264091A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264091A true JPH0264091A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16652564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21424488A Pending JPH0264091A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0264091A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7403029B2 (en) | 1999-05-27 | 2008-07-22 | Nanonexus Corporation | Massively parallel interface for electronic circuit |
| US7579848B2 (en) | 2000-05-23 | 2009-08-25 | Nanonexus, Inc. | High density interconnect system for IC packages and interconnect assemblies |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21424488A patent/JPH0264091A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7403029B2 (en) | 1999-05-27 | 2008-07-22 | Nanonexus Corporation | Massively parallel interface for electronic circuit |
| US7579848B2 (en) | 2000-05-23 | 2009-08-25 | Nanonexus, Inc. | High density interconnect system for IC packages and interconnect assemblies |
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