JPH0345953Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、超高真空下で半導体材料等を分子
線の形で飛ばし、エピタキシャル成長を行わせる
装置に関し、特にその分子線源の構造改善に関す
る技術である。

従来の技術 超高真空（一般に10^-10Torr以下）にて、成膜
原料を蒸発させて蒸着させる分子線エピタキシー
技術は、GaAs等の新しい半導体材料の開発に貢
献すると認められている。現在では、超高真空技
術を基礎として、種々の分子線エピタキシャル装
置が考案され、例えば特公昭61−59527号公報や
特開昭61−201421号あるいは特開昭61−174194号
等に記載されたものがある。これらの分子線エピ
タキシャル装置は、要約すれば、第２図に示すよ
うな真空チヤンバ１を具備するものである。すな
わち、第２図にて、真空チヤンバ１のほぼ中心
に、成膜基板２が配置され、凹面内壁に沿つた液
体窒素冷却シユラウド３に、全て基板２へ向けて
開口を設けた有底筒状の坩堝４，４，……及び坩
堝４，４，……を加熱して中の原料５，５，……
を蒸発させるヒータ６，６，……からなる分子線
源７，７……を、基板２の成膜面法線に対して傾
斜配設されたものである。そして、坩堝４へ、例
えばGaやAs等の原料５を、チヤンバ１内を密閉
状態のままで搬送・供給するため、ロードロツク
を介した外部離隔操作式の搬送マニユピレータ８
を備えたものである。

考案が解決しようとする問題点 ところで上述した装置における分子線源７は、
噴出口より発生する分子線９の上記密度の空間分
布特性曲線Ａが、第３図に示すように、ろうそく
炎上であることが、当業者間で周知である。した
がつて、複数の分子線源７，７，……をセツトし
て、基板２上へ均一膜厚分布状態にするために、
全ての分子線源７，７，……を傾斜配設するので
あるが、次に述べる問題がある。

すなわち、第４図に示すように、溶湯原料５′
が破線で示す量で、充分である間は問題ないが、
減量してきて実線で示すように湯面５″が坩堝４
の底部１０にかかりだすと、蒸発面積が激減する
ために、上記密度が著しく鋭い炎上となり、エピ
タキシャル成長速度が遅く、しかも膜厚分布が不
均一化する虞れ大となり、使用不能となり、原料
５の利用効率が低いのである。

また、坩堝４の開口１１については、開口部側
壁１２が、搬送マニユピレータ８の供給先端に対
して、障害壁となつてしまうことがあり、供給作
業が難しい欠点があつた。

問題点を解決するための手段 この考案は、上記従来の問題点を解決する目的
で提案するものであり、有底筒状の坩堝を、縦断
面でみて、蒸発物を噴出させて分子線を発生させ
る基点となる開口と、蒸発物を溜める底部とを対
向辺とする平行四辺形状に設定することを特徴と
している。

作 用 この考案によれば、分子線を発生させる時、坩
堝内の容湯の湯面は、常に一定面積となり、開口
よりの上記密度分布も一定となるので、基板上へ
の成膜・速度も一定にでき、しかも均一に膜厚に
形成可能となる。また、坩堝の開口は、壁部が搬
送・マニユピレータに対して障害となる部分を除
去して、拡開されるので、原料供給が容易とな
る。

実施例 第１図は、この考案の一実施例を示す分子線エ
ピタキシー装置の分子線源の縦断面図である。こ
の分子線源は、全体が、一点鎖線２０で示され成
膜基板の成膜面に立てた法線に対して傾斜した方
向、すなわち分子線飛行方向に沿つて傾斜設定さ
れたものである。まず２１は、有底円筒状の坩堝
で、一点鎖線２０の方向に沿つた切断面、つまり
他端面が、側壁同士２２，２２及び開口２３と底
部２４が互いに対向辺となる平行四辺形状となる
ように形成されている。この坩堝２１の材質は、
超高真空中でよく脱ガス処理された窒化ボロン
（パイロライテイツクボロンナイトライド；
PBN）が公的である。２５は、坩堝２１の外側
壁をとり囲む内面に、ヘリカル状のＷ−Reヒー
タ２６を嵌着させたPBN製ヒータサポート、２
７はタンタル熱シールド板、２８は外殻ケースで
ある。

上述の構造とした分子線源は、坩堝２１内の容
湯５′が開口２３付近より、底部２４付近へ至る
まで、一定の表面積である。また開口２３の開口
平面は、成膜面と平行な平坦面となり、搬送マニ
ユピレータが原料供給を行う場合、何ら障壁とな
る部分がない。

尚、上記実施例では、坩堝が一重の有底筒状体
としたが、この考案はこれに限る必要はなく、二
重の有底筒状体としてもよい。

考案の効果 この考案を実施すれば、主として坩堝の形状設
定を行うだけで、基板上エピタキシャル成長させ
る場合の成膜速度短縮膜厚均一化が図れ、しかも
坩堝への原料供給が円滑に行えるので、成長膜の
信頼性向上、装置の操作能率向上が同時に達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す分子線源
の縦断面図、第２図は、分子線エピタキシー装置
の成膜室である真空チヤンバの概略構成図、第３
図は、一般的な分子線源の上記密度空間分布特性
線図、第４図は、一般的な分子線源の概略縦断面
図である。 ２……基板、２１……坩堝、２３……開口、２
４……底部、２６……ヒータ、５′……蒸発物
（容湯）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 真空の成長室内に設けられた成膜基板へ向かつ
   て傾斜させて設けられた有底筒状の坩堝と、坩堝
   を加熱するヒータとからなる分子線源において、 上記坩堝を、縦断面でみて、蒸発物を噴出させ
   る開口と蒸発物を溜める底部とを対向辺とする平
   行四辺形状に設定したことを特徴とする分子線エ
   ピタキシー装置の分子線源。