JPH042553B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH042553B2 JPH042553B2 JP59243790A JP24379084A JPH042553B2 JP H042553 B2 JPH042553 B2 JP H042553B2 JP 59243790 A JP59243790 A JP 59243790A JP 24379084 A JP24379084 A JP 24379084A JP H042553 B2 JPH042553 B2 JP H042553B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- atomic layer
- evaporation source
- growth
- molecular beam
- 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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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/08—Epitaxial-layer growth by condensing ionised vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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）
この発明は、化合物半導体の結晶成長を制御す
る分子線エピタキシヤル成長方法に関する。
る分子線エピタキシヤル成長方法に関する。
（従来の技術）
従来から知られている分子線エピタキシヤル成
長方法は、その分子線の強度を測定し、その強度
が一定になるように加熱温度や蒸発源収納容器の
開口時間等を調整して、膜厚や一原子層成長を制
御するようにしていた。
長方法は、その分子線の強度を測定し、その強度
が一定になるように加熱温度や蒸発源収納容器の
開口時間等を調整して、膜厚や一原子層成長を制
御するようにしていた。
また、当該蒸発源収納容器の開口時間や開口径
を、経験的要素を基準にして制御することも実際
には行なわれている。
を、経験的要素を基準にして制御することも実際
には行なわれている。
さらに、一原子層成長を制御する方法として、
当該成長層に電子を飛ばしてそれを反射させ、そ
の反射電子によつて原子層の成長状況を把握する
反射型高速電子線回折を利用することも従来から
知られている。
当該成長層に電子を飛ばしてそれを反射させ、そ
の反射電子によつて原子層の成長状況を把握する
反射型高速電子線回折を利用することも従来から
知られている。
（本発明が解決しようとする問題点）
上記のように分子線の強度を測定する従来の方
法では、当該基板に形成される結晶成長を直接制
御するのではなく、分子線の強度という間接的な
要素を基にした制御なので、どうしてもその正確
性に欠けるという問題があつた。
法では、当該基板に形成される結晶成長を直接制
御するのではなく、分子線の強度という間接的な
要素を基にした制御なので、どうしてもその正確
性に欠けるという問題があつた。
また、蒸発源収納容器の開口径や開口時間を制
御する方法も、当該基板の表面の直接的な情報に
基づいた制御ではなく、正確性という点で分子線
強度を測定する場合と同様の問題があつた。
御する方法も、当該基板の表面の直接的な情報に
基づいた制御ではなく、正確性という点で分子線
強度を測定する場合と同様の問題があつた。
さらに、反射型高速電子線回折を利用した場合
には、電子を基板に照射したとき、真空中に残留
している微量の炭素化合物を分解して、その基板
上に炭素を付着させるので、当該原子層の純度を
損ない、その原子層中に格子欠陥を発生させる原
因となる等、品質管理に問題を残すことが多かつ
た。
には、電子を基板に照射したとき、真空中に残留
している微量の炭素化合物を分解して、その基板
上に炭素を付着させるので、当該原子層の純度を
損ない、その原子層中に格子欠陥を発生させる原
因となる等、品質管理に問題を残すことが多かつ
た。
この発明は、当該基板上の条件を直接検出し
て、より正確な制御を可能にした分子線エピタキ
シヤル成長方法の提供を目的にする。
て、より正確な制御を可能にした分子線エピタキ
シヤル成長方法の提供を目的にする。
（課題を解決するための手段）
この発明は、超高真空室に基板を設置するとと
もに、この基板の表面に成長させる原子層の蒸発
源を収納する蒸発源収納容器を設け、この容器内
の物質を蒸発させて基板に単原子層を成長させる
分子線エピタキシヤル成長方法を前提にするもの
である。
もに、この基板の表面に成長させる原子層の蒸発
源を収納する蒸発源収納容器を設け、この容器内
の物質を蒸発させて基板に単原子層を成長させる
分子線エピタキシヤル成長方法を前提にするもの
である。
上記の方法を前提にしつつ、この発明は、基板
表面から放射される赤外線エネルギー量の変動を
赤外線放射温度計で検出し、この検出エネルギー
の変化に応じて蒸発源収納容器の開口径、開口時
間あるいは加熱温度等を調整して結晶成長を制御
する点に特徴を有する。
表面から放射される赤外線エネルギー量の変動を
赤外線放射温度計で検出し、この検出エネルギー
の変化に応じて蒸発源収納容器の開口径、開口時
間あるいは加熱温度等を調整して結晶成長を制御
する点に特徴を有する。
（作用）
この発明は、上記のように構成したので、基板
の最外原子層からの赤外線放射エネルギー量の変
動を、赤外線放射温度計で検出する。そして、そ
の検出したエネルギーの変化に応じて蒸発源収納
容器の開口径、開口時間あるいは加熱温度等を調
整する。
の最外原子層からの赤外線放射エネルギー量の変
動を、赤外線放射温度計で検出する。そして、そ
の検出したエネルギーの変化に応じて蒸発源収納
容器の開口径、開口時間あるいは加熱温度等を調
整する。
（発明の効果）
この発明の分子線エピタキシヤル成長方法によ
れば、基板の状態変化を直接検出して結晶成長を
制御できるので、それだけ正確性が増すととも
に、従来のように炭素が付着したりすることもな
くなる。
れば、基板の状態変化を直接検出して結晶成長を
制御できるので、それだけ正確性が増すととも
に、従来のように炭素が付着したりすることもな
くなる。
また、赤外線エネルギー量の変動を赤外線放射
温度計で検出するようにしたので、例えば、特開
昭59−92998号公報に記載されたもののように、
原子層の屈折率の差から生じる赤外線の干渉効果
を測定するものに比べて、高精度な原子層の成長
制御が可能になる。
温度計で検出するようにしたので、例えば、特開
昭59−92998号公報に記載されたもののように、
原子層の屈折率の差から生じる赤外線の干渉効果
を測定するものに比べて、高精度な原子層の成長
制御が可能になる。
（本発明の実施例）
超高真空室１内には、GaAs基板２を加熱する
ための温度制御器３を設けるとともに、GaAs基
板２の下方に蒸発源収納容器４，５を設けてい
る。
ための温度制御器３を設けるとともに、GaAs基
板２の下方に蒸発源収納容器４，５を設けてい
る。
そして、一方の容器４にはガリウムGaを収納
し、他方の容器５にはヒ素Asを収納している。
さらに、この容器は図示していないヒータによつ
て加熱し、蒸発源であるガリウムGa、ヒ素Asを
蒸発させ、GaAs基板２の表面に結晶成長させ
る。
し、他方の容器５にはヒ素Asを収納している。
さらに、この容器は図示していないヒータによつ
て加熱し、蒸発源であるガリウムGa、ヒ素Asを
蒸発させ、GaAs基板２の表面に結晶成長させ
る。
上記のように蒸発源を収納した容器４，５の上
方には、その開口部を開閉するシヤツター６，７
を設けているが、このシヤツター６，７は、当該
容器４，５の開口時間を調整するとともに、その
開口径も調整しうるようにしている。
方には、その開口部を開閉するシヤツター６，７
を設けているが、このシヤツター６，７は、当該
容器４，５の開口時間を調整するとともに、その
開口径も調整しうるようにしている。
さらに、超高真空室１には、ビユーイングポー
ト８を設けるとともに、このビユーイングポート
８の外方には赤外線放射温度計９を設けている。
この赤外線放射温度計９は、GaAs基板２の表面
から放射される赤外線エネルギーを検出するため
のものである。
ト８を設けるとともに、このビユーイングポート
８の外方には赤外線放射温度計９を設けている。
この赤外線放射温度計９は、GaAs基板２の表面
から放射される赤外線エネルギーを検出するため
のものである。
すなわち、どのような物質でも、絶対温度零度
以上であれば、自らの温度に対応した赤外線を放
射している。したがつて、上記基板２の表面に所
定の原子層が成長すれば、その原子層に応じた赤
外線を放射することになる。その赤外線放射エネ
ルギー（Ｗ）は、絶対温度（T°K）の関数で、Ｗ
＝εσT4（εは放射率、σはステフアンボルツマン
定数）で表わされる。
以上であれば、自らの温度に対応した赤外線を放
射している。したがつて、上記基板２の表面に所
定の原子層が成長すれば、その原子層に応じた赤
外線を放射することになる。その赤外線放射エネ
ルギー（Ｗ）は、絶対温度（T°K）の関数で、Ｗ
＝εσT4（εは放射率、σはステフアンボルツマン
定数）で表わされる。
この原子層に応じた赤外線の温度を検出して、
当該原子層の成長状況を判断するのがこの上記赤
外線放射温度計９である。
当該原子層の成長状況を判断するのがこの上記赤
外線放射温度計９である。
そこで、上記基板２に結晶成長させるために
は、先ず、GaAs基板２を温度制御器３で600℃
程度に加熱して、基板表面の酸化層を除去する。
このように酸化層を除去すると、基板２のヒ素が
飛散するので、それを補充するために十分なヒ素
を照射する。
は、先ず、GaAs基板２を温度制御器３で600℃
程度に加熱して、基板表面の酸化層を除去する。
このように酸化層を除去すると、基板２のヒ素が
飛散するので、それを補充するために十分なヒ素
を照射する。
このようにして酸化層が除去された基板２の表
面の最外原子層は、第２図ａで示すように、ヒ素
原子層１０となる。
面の最外原子層は、第２図ａで示すように、ヒ素
原子層１０となる。
次に、蒸発源収納容器４のシヤツター６を開い
てGaAs成長を開始する。この場合にGa原子は、
成長前の基板２表面における最外原子層であるヒ
素原子層１０上に飛来し、ガリウム原子層１１を
形成する。
てGaAs成長を開始する。この場合にGa原子は、
成長前の基板２表面における最外原子層であるヒ
素原子層１０上に飛来し、ガリウム原子層１１を
形成する。
また、ガリウム原子層１１が存在する場所にし
かAs原子が付着しないので、上記シヤツター６，
７を交互に開閉することによつて、第２図ａ〜ｃ
に示すように、ヒ素原子層１０及びガリウム原子
層１１が交互に成長することになる。
かAs原子が付着しないので、上記シヤツター６，
７を交互に開閉することによつて、第２図ａ〜ｃ
に示すように、ヒ素原子層１０及びガリウム原子
層１１が交互に成長することになる。
そして、上記の成長過程において、基板２の加
熱温度は温度制御器３で一定に保たれている。し
かし、その表面の原子層が、ヒ素原子層１０ある
いはガリウム原子層１１のいずれであるかによつ
て、その表面からの赤外線放射率が異なる。
熱温度は温度制御器３で一定に保たれている。し
かし、その表面の原子層が、ヒ素原子層１０ある
いはガリウム原子層１１のいずれであるかによつ
て、その表面からの赤外線放射率が異なる。
したがつて、この赤外線エネルギーを赤外線放
射温度計９で検出すれば、当該原子層の成長状況
を把握することができる。このようにして検出し
た原子層の成長状況を勘案して、上記シヤツター
６，７の開口径、開口時間あるいは当該蒸発物質
の加熱温度等を制御してその原子成長を制御でき
る。
射温度計９で検出すれば、当該原子層の成長状況
を把握することができる。このようにして検出し
た原子層の成長状況を勘案して、上記シヤツター
６，７の開口径、開口時間あるいは当該蒸発物質
の加熱温度等を制御してその原子成長を制御でき
る。
第３図は、実際の測定結果を示すもので、赤外
線放射温度計９の出力の変動周期が明らかにされ
ている。この変動周期の数から、成長した原子層
の層数を把握できる。
線放射温度計９の出力の変動周期が明らかにされ
ている。この変動周期の数から、成長した原子層
の層数を把握できる。
なお、上記実施例では、GaAs基板に原子層を
成長させる場合であるが、ZnSe、InPなどの全て
の化合物半導体についても、また異種金属につい
ても上記方法が適用できること当然である。
成長させる場合であるが、ZnSe、InPなどの全て
の化合物半導体についても、また異種金属につい
ても上記方法が適用できること当然である。
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図
は分子線エピタキシヤル装置の概略図、第２図ａ
〜ｃは原子層が成長した基板の断面図、第３図は
成長層の赤外線放射エネルギーの強度変化を示す
グラフである。 １……超高真空室、２……基板、４，５……蒸
発源収納容器、１０，１１……原子層。
は分子線エピタキシヤル装置の概略図、第２図ａ
〜ｃは原子層が成長した基板の断面図、第３図は
成長層の赤外線放射エネルギーの強度変化を示す
グラフである。 １……超高真空室、２……基板、４，５……蒸
発源収納容器、１０，１１……原子層。
Claims (1)
- １ 超高真空室に基板を設置するとともに、この
基板の表面に成長させる原子層の蒸発源を収納す
る蒸発源収納容器を設け、この容器内の物質を蒸
発させて基板に単原子層を成長させる分子線エピ
タキシヤル成長方法において、上記基板表面から
放射される赤外線エネルギー量の変動を赤外線放
射温度計で検出し、この検出エネルギーの変化に
応じて蒸発源収納容器の開口径、開口時間あるい
は加熱温度等を調整して結晶成長を制御する分子
線エピタキシヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24379084A JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24379084A JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122193A JPS61122193A (ja) | 1986-06-10 |
| JPH042553B2 true JPH042553B2 (ja) | 1992-01-20 |
Family
ID=17108994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24379084A Granted JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122193A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5296701A (en) * | 1993-04-19 | 1994-03-22 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Apparatus for inspecting containers having a dual optical transmission means, a dual light sensing means and a rotating head |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5948786B2 (ja) * | 1982-11-19 | 1984-11-28 | 工業技術院長 | 分子線結晶成長方法 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24379084A patent/JPS61122193A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61122193A (ja) | 1986-06-10 |
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