JPH035053B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH035053B2 JPH035053B2 JP909586A JP909586A JPH035053B2 JP H035053 B2 JPH035053 B2 JP H035053B2 JP 909586 A JP909586 A JP 909586A JP 909586 A JP909586 A JP 909586A JP H035053 B2 JPH035053 B2 JP H035053B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- thermal decomposition
- compound
- evaporation source
- 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
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
（産業状の利用分野）
本発明は、半導体装置に用いられる薄膜を形成
する分子線エピタキシヤル装置の分子線発生源で
代表されるような、蒸着装置の蒸発源で使用され
る熱分解法の改良に関する。 （従来技術とその問題点） 以下に述べる従来技術について本発明の実施例
を示した第１図を便宜的に使用し、同一要素につ
いては同一符号を用いて説明する。 周知のように分子線エピタキシヤル（以下
MBE）法を用いて、高品質のGaAs薄膜をエピ
タキシヤル成長させることができる。 この技術を実施するには、超高真空に維持され
た真空容器（図示せず）中に液体窒素温度に囲ま
れた第１図のような分子線発生源（るつぼ１等）
を配置し、この分子線発生源のるつぼ１の中に結
晶成長させようとする薄膜結晶の原材料（構成元
素）２を入れ、ヒーター３で加熱することによ
り、その原材料の気体を発生させている。 そして例えばGaAsをエピタキシヤル成長させ
るときには、互に独立した上述のような分子線発
生源のそれぞれに、GaとAsを入れ、るつぼの温
度を各別に制御することにより、個々の分子線発
生源の発生する分子線量を制御し、これらを適当
な温度に維持した基板上に照射し堆積させて単結
晶薄膜を成長させるようにしている。 このときAsの分子線発生源においては、るつ
ぼ１から発生するAs4の分子線（蒸発蒸気）を、
一度熱分解部８を通過させ高温に加熱することに
よつて、こゝでAs2分子に分解させる熱分解法が
採用されている。 この熱分解法を採用するのは、As4の分子線に
比較し、As2の分子線は基板への付着係数が大き
く、そのため成長したGaAs膜の結晶性がより良
好になるためである。 しかしこの熱分解部８でAs2分子を効果的に作
成するには、熱分解部８の温度を900℃以上の高
温にする必要がある。このため高温の熱分解部８
の構成材料から不純物ガス（例えばCO、CO2等）
が不可避的に発生し、それが成長したGaAs膜中
に不純物として取り込まるれため、高品質膜を作
成することが出来ないという欠点があつた。 またAs4の蒸気の出来るだけ多くを熱分解した
いため、熱分解部８は第１図に示すように、るつ
ほ１と連結した構造にするが、熱分解部８を高温
に加熱すると、その熱がるつほ部１へ伝導し、る
つぼ部の温度を過度に上昇させてしまつて、固体
As原材料から不必要に多量のAs4分子を蒸発させ
てしまい、分子線量を適値に制御することが困難
になるという欠点を生じている。 上述は原材料がAsの、場合に制限されない。
原材料がＰ、Sb、Ｓ、Teなどの場合にも、程度
に差があるだけで、全く同様の不具合が存在す
る。 （発明の目的） 本発明は蒸発装置の蒸発源の熱分解部の熱分解
を促進して、所要の熱分解温度を下げ、かつ、発
生する分子線の結晶化活力を向上させるととも
に、分子線量の制御を高精度に行なうことを可能
にする、新規の熱分解法の提供を目的としたもの
である。 （発明の構成） 本発明は、基板上に所定の薄膜を形成する蒸着
装置の蒸発源の熱分解において、該蒸発源から蒸
発して該基板に向う原材料の気体が接触する位置
に該原材料の化合物又は該原材料と化合物を作る
素材を配置し、該化合物又は素材を所定の温度に
加熱するようにした蒸発源の熱分解法によつて前
記目的を達成したものである。 （実施例） 第１図は本発明の方法の実施例の分子線発生源
の断面図であつて、るつぼ１に入れられたAs（原
材料）２は、ヒーター３で加熱され、蒸発して
As4分子線となつてパイプ１１を通り、熱分解部
８へ導びかれる。熱分解部８内のパイプ部１１の
延長の中には、GaAs１０が投入されており、こ
の熱分解部８は600℃程度に加熱されているため、
GaAs１０の表面からはAs2分子が蒸発しAs2の分
子線が生れる。GaAs表面のAsが消費されるため
Ga面が露出するが、そこにはるつぼ１より供給
されるAs4分子が吸着され、GaAsの組成が保持
される。以上の反応が継続することにより、600
℃という低い熱分解温度にもかかわらずAs2分子
を効率良く生成することができる。 上記の構成によつて熱分解部８の加熱温度は大
いに低温化されて、この部分からの不純物の発生
が抑えられる。かつ、るつぼ１は熱分解部８から
の熱伝導による不必要な加熱から解放されて、こ
の分子線発生源では分子線量の制御を高精度に行
ないうることになつた。 第２図は熱分解部８が加熱されて高温になつた
とき、ヒーター３を動作させないるつぼ１が、伝
導熱によつてどれだけ温度上昇するかを例示して
いる。従来の方法では熱分解部８の温度を900℃
以上にしなければならず、そのためるつぼ１の温
度は200℃にも上昇してしまうが、本方法では熱
分解部８の温度は600℃で足りるため、るつぼの
温度を90℃に抑えることができる。るつぼ１の温
度制御は上記の温度低下分だけ容易になる。熱分
解部８に投入する化合物はGaAs以外にInAsも使
用できる。作用はGaAsの場合と変わらない。 また発生させる分子種が異なる場合も、原材料
がＰでは化合物がInPもしくはGaP、Sb（アンチ
モン）ではGaSbもしくはInSbを使用してAsの場
合と同様の効果がえられる。他の材料に対して
も、化合物を選んで用いることにより同様の効果
が期待できる。即ち本発明の方法はGaAs成長以
外の薄膜形成に広く使用可能である。 また、原材料がAsの場合に化合物のGaAsを使
用する代りに、Asと化合物を作る素材であるGa
を投入しても同様の効果がえられることは明らか
である。熱分解部８の内部でるつぼ１から供給さ
れたAs分子によりGaはGaAsを生成し、その表
面からAs2の分子流が生まれるからである。熱分
解部に必要な加熱温度は、化合物GaAsを使用す
る場合と変らない。Ga以外にもIn、Alなどの素
材が選択できる。次の第１表は、原材料とそれに
対する化合物、素材およびそのとき本発明の熱分
解部に要求される温度（括弧内は従来の温度）で
ある。
する分子線エピタキシヤル装置の分子線発生源で
代表されるような、蒸着装置の蒸発源で使用され
る熱分解法の改良に関する。 （従来技術とその問題点） 以下に述べる従来技術について本発明の実施例
を示した第１図を便宜的に使用し、同一要素につ
いては同一符号を用いて説明する。 周知のように分子線エピタキシヤル（以下
MBE）法を用いて、高品質のGaAs薄膜をエピ
タキシヤル成長させることができる。 この技術を実施するには、超高真空に維持され
た真空容器（図示せず）中に液体窒素温度に囲ま
れた第１図のような分子線発生源（るつぼ１等）
を配置し、この分子線発生源のるつぼ１の中に結
晶成長させようとする薄膜結晶の原材料（構成元
素）２を入れ、ヒーター３で加熱することによ
り、その原材料の気体を発生させている。 そして例えばGaAsをエピタキシヤル成長させ
るときには、互に独立した上述のような分子線発
生源のそれぞれに、GaとAsを入れ、るつぼの温
度を各別に制御することにより、個々の分子線発
生源の発生する分子線量を制御し、これらを適当
な温度に維持した基板上に照射し堆積させて単結
晶薄膜を成長させるようにしている。 このときAsの分子線発生源においては、るつ
ぼ１から発生するAs4の分子線（蒸発蒸気）を、
一度熱分解部８を通過させ高温に加熱することに
よつて、こゝでAs2分子に分解させる熱分解法が
採用されている。 この熱分解法を採用するのは、As4の分子線に
比較し、As2の分子線は基板への付着係数が大き
く、そのため成長したGaAs膜の結晶性がより良
好になるためである。 しかしこの熱分解部８でAs2分子を効果的に作
成するには、熱分解部８の温度を900℃以上の高
温にする必要がある。このため高温の熱分解部８
の構成材料から不純物ガス（例えばCO、CO2等）
が不可避的に発生し、それが成長したGaAs膜中
に不純物として取り込まるれため、高品質膜を作
成することが出来ないという欠点があつた。 またAs4の蒸気の出来るだけ多くを熱分解した
いため、熱分解部８は第１図に示すように、るつ
ほ１と連結した構造にするが、熱分解部８を高温
に加熱すると、その熱がるつほ部１へ伝導し、る
つぼ部の温度を過度に上昇させてしまつて、固体
As原材料から不必要に多量のAs4分子を蒸発させ
てしまい、分子線量を適値に制御することが困難
になるという欠点を生じている。 上述は原材料がAsの、場合に制限されない。
原材料がＰ、Sb、Ｓ、Teなどの場合にも、程度
に差があるだけで、全く同様の不具合が存在す
る。 （発明の目的） 本発明は蒸発装置の蒸発源の熱分解部の熱分解
を促進して、所要の熱分解温度を下げ、かつ、発
生する分子線の結晶化活力を向上させるととも
に、分子線量の制御を高精度に行なうことを可能
にする、新規の熱分解法の提供を目的としたもの
である。 （発明の構成） 本発明は、基板上に所定の薄膜を形成する蒸着
装置の蒸発源の熱分解において、該蒸発源から蒸
発して該基板に向う原材料の気体が接触する位置
に該原材料の化合物又は該原材料と化合物を作る
素材を配置し、該化合物又は素材を所定の温度に
加熱するようにした蒸発源の熱分解法によつて前
記目的を達成したものである。 （実施例） 第１図は本発明の方法の実施例の分子線発生源
の断面図であつて、るつぼ１に入れられたAs（原
材料）２は、ヒーター３で加熱され、蒸発して
As4分子線となつてパイプ１１を通り、熱分解部
８へ導びかれる。熱分解部８内のパイプ部１１の
延長の中には、GaAs１０が投入されており、こ
の熱分解部８は600℃程度に加熱されているため、
GaAs１０の表面からはAs2分子が蒸発しAs2の分
子線が生れる。GaAs表面のAsが消費されるため
Ga面が露出するが、そこにはるつぼ１より供給
されるAs4分子が吸着され、GaAsの組成が保持
される。以上の反応が継続することにより、600
℃という低い熱分解温度にもかかわらずAs2分子
を効率良く生成することができる。 上記の構成によつて熱分解部８の加熱温度は大
いに低温化されて、この部分からの不純物の発生
が抑えられる。かつ、るつぼ１は熱分解部８から
の熱伝導による不必要な加熱から解放されて、こ
の分子線発生源では分子線量の制御を高精度に行
ないうることになつた。 第２図は熱分解部８が加熱されて高温になつた
とき、ヒーター３を動作させないるつぼ１が、伝
導熱によつてどれだけ温度上昇するかを例示して
いる。従来の方法では熱分解部８の温度を900℃
以上にしなければならず、そのためるつぼ１の温
度は200℃にも上昇してしまうが、本方法では熱
分解部８の温度は600℃で足りるため、るつぼの
温度を90℃に抑えることができる。るつぼ１の温
度制御は上記の温度低下分だけ容易になる。熱分
解部８に投入する化合物はGaAs以外にInAsも使
用できる。作用はGaAsの場合と変わらない。 また発生させる分子種が異なる場合も、原材料
がＰでは化合物がInPもしくはGaP、Sb（アンチ
モン）ではGaSbもしくはInSbを使用してAsの場
合と同様の効果がえられる。他の材料に対して
も、化合物を選んで用いることにより同様の効果
が期待できる。即ち本発明の方法はGaAs成長以
外の薄膜形成に広く使用可能である。 また、原材料がAsの場合に化合物のGaAsを使
用する代りに、Asと化合物を作る素材であるGa
を投入しても同様の効果がえられることは明らか
である。熱分解部８の内部でるつぼ１から供給さ
れたAs分子によりGaはGaAsを生成し、その表
面からAs2の分子流が生まれるからである。熱分
解部に必要な加熱温度は、化合物GaAsを使用す
る場合と変らない。Ga以外にもIn、Alなどの素
材が選択できる。次の第１表は、原材料とそれに
対する化合物、素材およびそのとき本発明の熱分
解部に要求される温度（括弧内は従来の温度）で
ある。
【表】
（発明の効果）
本発明の方法は、蒸発装置の蒸発源の熱分解部
の熱分解を促進して、所要の熱分解温度を下げ、
かつ、発生する分子線の結晶化活力を向上させる
とともに、分子線量の制御を高精度に行なうこと
を可能にする効果がある。
の熱分解を促進して、所要の熱分解温度を下げ、
かつ、発生する分子線の結晶化活力を向上させる
とともに、分子線量の制御を高精度に行なうこと
を可能にする効果がある。
第１図は、本発明の方法の実施例の分子線発生
源の断面図。第２図は、熱分解部の温度と、そこ
からの熱伝導によるるつぼの昇温々度との関係を
示すグラフ。 １……るつぼ、２……原材料、３……ヒータ
ー、８……熱分解部、１０……化合物。
源の断面図。第２図は、熱分解部の温度と、そこ
からの熱伝導によるるつぼの昇温々度との関係を
示すグラフ。 １……るつぼ、２……原材料、３……ヒータ
ー、８……熱分解部、１０……化合物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に所定の薄膜を形成する蒸着装置の蒸
発源の熱分解法において、該蒸発源から蒸発して
該基板に向う原材料の気体が接触する位置に該原
材料の化合物又は該原材料と化合物を作る素材を
配置し、該化合物又は素材を所定の温度に加熱す
るようにしたことを特徴とする蒸発源の熱分解
法。 ２ 前記原材料と、それに対する該化合物が、 Asに対するGaAsもしくはInAs、 Ｐに対するInPもしくはGaP、 Sbに対するGaSbもしくはInSb、 Ｓに対するZnS、Seに対するZnSe、 又は、Teに対するZnTe であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の蒸発源の熱分解法。 ３ 前記原材料と、それに対する該素材が、 Asに対するGa、InもしくはAl、 Ｐに対するInもしくはGa、 Sbに対するGa、InもしくはAl、 Ｓに対するZn、Seに対するZn、 又は、Teに対するZn、 であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の蒸発源の熱分解法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP909586A JPS62166510A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 蒸発源の熱分解法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP909586A JPS62166510A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 蒸発源の熱分解法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62166510A JPS62166510A (ja) | 1987-07-23 |
| JPH035053B2 true JPH035053B2 (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=11711054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP909586A Granted JPS62166510A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 蒸発源の熱分解法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62166510A (ja) |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP909586A patent/JPS62166510A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62166510A (ja) | 1987-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |