JPH0525835B2 - - Google Patents
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- JPH0525835B2 JPH0525835B2 JP2064599A JP6459990A JPH0525835B2 JP H0525835 B2 JPH0525835 B2 JP H0525835B2 JP 2064599 A JP2064599 A JP 2064599A JP 6459990 A JP6459990 A JP 6459990A JP H0525835 B2 JPH0525835 B2 JP H0525835B2
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- crucible
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- processing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
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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、分子線エピタキシ装置の改良に関す
るものである。
るものである。
分子線エピタキシ装置は、急峻な界面及び高度
な膜厚制御性を要求される半導体素子用エピタキ
シヤル装置として重要視されており、従来の分子
線エピタキシ装置として第３図に示すものがあつ
た。図において、分子線エピタキシ装置は、反応
室であるベルジヤ１２と、これの内部に収容され
た、分子線源るつぼ１、基板２を昇温加熱するた
めの基板ホルダー３、及び不純物ガスを吸着させ
るための液体窒素冷却トラツプ４ａ，４ｂと、上
記ベルジヤ１２に接続された、真空排気系５、リ
ークバルブ６，及び基板移送用ゲートバルブ７ａ
とを備えている。また上記分子線源るつぼ１は加
熱用ヒータ８，熱電対９及び熱放射板１０ａを備
え、該るつぼ１内を所望の温度に制御できる構造
になつている。またこの分子線源るつぼ１にはる
つぼフランジ１１が取り付けられており、このる
つぼフランジ１１はベルジヤ１２に固着されたる
つぼ用ポートフランジ１３に着脱可能に取付られ
ている。
な膜厚制御性を要求される半導体素子用エピタキ
シヤル装置として重要視されており、従来の分子
線エピタキシ装置として第３図に示すものがあつ
た。図において、分子線エピタキシ装置は、反応
室であるベルジヤ１２と、これの内部に収容され
た、分子線源るつぼ１、基板２を昇温加熱するた
めの基板ホルダー３、及び不純物ガスを吸着させ
るための液体窒素冷却トラツプ４ａ，４ｂと、上
記ベルジヤ１２に接続された、真空排気系５、リ
ークバルブ６，及び基板移送用ゲートバルブ７ａ
とを備えている。また上記分子線源るつぼ１は加
熱用ヒータ８，熱電対９及び熱放射板１０ａを備
え、該るつぼ１内を所望の温度に制御できる構造
になつている。またこの分子線源るつぼ１にはる
つぼフランジ１１が取り付けられており、このる
つぼフランジ１１はベルジヤ１２に固着されたる
つぼ用ポートフランジ１３に着脱可能に取付られ
ている。
上記従来の分子線エピタキシ装置において、分
子線源材料１４を分子線源るつぼ１に充填する場
合は、リークバルブ６から窒素ガスをベルジヤ１
２内に導入して真空を破り、分子線源るつぼ１
を、るつぼフランジ１１をるつぼ用ポートフラン
ジ１３から取り外すことにより大気中に取り出
し、大気中で分子線源材料１４を分子線源るつぼ
１内に充填していた。
子線源材料１４を分子線源るつぼ１に充填する場
合は、リークバルブ６から窒素ガスをベルジヤ１
２内に導入して真空を破り、分子線源るつぼ１
を、るつぼフランジ１１をるつぼ用ポートフラン
ジ１３から取り外すことにより大気中に取り出
し、大気中で分子線源材料１４を分子線源るつぼ
１内に充填していた。
従来の分子線エピタキシ装置は以上のように構
成されているため、以下の欠点があつた。
成されているため、以下の欠点があつた。
() 真空を破ることにより、分子線源るつぼ
１，基板ホルダー３，液体窒素冷却トラツプ４
ａ，４ｂ等の構成部材が汚染され、エピタキシ
ヤル膜の結晶性及び再現性に悪影響を及ぼす。
１，基板ホルダー３，液体窒素冷却トラツプ４
ａ，４ｂ等の構成部材が汚染され、エピタキシ
ヤル膜の結晶性及び再現性に悪影響を及ぼす。
() 真空を破つた後再び結晶成長開始までに必
要な工程、即ちベルジヤ１２のベーキング、分
子線源るつぼ１及び分子線源材料１４の真空熱
処理等の工程により、均一週間の成長準備期間
を必要とするため、生産能率が低い。
要な工程、即ちベルジヤ１２のベーキング、分
子線源るつぼ１及び分子線源材料１４の真空熱
処理等の工程により、均一週間の成長準備期間
を必要とするため、生産能率が低い。
() 分子線源材料１４の大気中での汚染物質は
真空熱処理だけでは完全には除去されず、この
問題は特に族元素の酸化物において顕著であ
り、さらに熱処理中の不純物ガスが成長を行な
うチヤンバー内に放出され、これらはエピタキ
シヤル膜の結晶性を悪くするとともにエピタキ
シヤル膜の表面の欠陥の原因ともなる。
真空熱処理だけでは完全には除去されず、この
問題は特に族元素の酸化物において顕著であ
り、さらに熱処理中の不純物ガスが成長を行な
うチヤンバー内に放出され、これらはエピタキ
シヤル膜の結晶性を悪くするとともにエピタキ
シヤル膜の表面の欠陥の原因ともなる。
本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めになされたもので、成長室内を大気にさらすこ
となくエピタキシヤル成長ができ、エピタキシヤ
ル膜の再現性、生産能率を向上でき、かつ該エピ
タキシヤル膜の品質を大きく向上できる分子線エ
ピタキシ装置を提供することを目的としている。
めになされたもので、成長室内を大気にさらすこ
となくエピタキシヤル成長ができ、エピタキシヤ
ル膜の再現性、生産能率を向上でき、かつ該エピ
タキシヤル膜の品質を大きく向上できる分子線エ
ピタキシ装置を提供することを目的としている。
本発明は、分子線エピタキシ装置において、真
空熱処理もしくは水素雰囲気内での熱処理により
高純度化した分子線源材料をエアーロツク方式に
より大気にさらすことなく分子線源るつぼに充填
する分子線源材料処理装置を設けたものである。
空熱処理もしくは水素雰囲気内での熱処理により
高純度化した分子線源材料をエアーロツク方式に
より大気にさらすことなく分子線源るつぼに充填
する分子線源材料処理装置を設けたものである。
本発明に係る分子線エピタキシ装置では、分子
線源材料は、分子線源材料を高純度化するための
専用装置もしくは反応室と別に設けられた分子線
源供給装置内において予め高純度化され、しかる
後大気に触れることなく反応室内の分子線源るつ
ぼ内に充填される。
線源材料は、分子線源材料を高純度化するための
専用装置もしくは反応室と別に設けられた分子線
源供給装置内において予め高純度化され、しかる
後大気に触れることなく反応室内の分子線源るつ
ぼ内に充填される。
以下、この発明の実施例を分子線源材料として
Gaを例に取り図を用いて説明する。
Gaを例に取り図を用いて説明する。
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す。
図において、第３図と同一符号は同一又は相当部
分を示し、３０は分子線源供給装置であり、これ
の密閉容器である分子線源処理室１６はゲート弁
７ｂを介してベルジヤ１２に接続されている。２
０は真空排気バルブ、２１は分子線源処理用るつ
ぼ取り出しポート、１９は上記処理室１６内に水
素ガスを供給するためのガス供給装置であり、こ
れは水素導入バルブ１９ａ，水素放出バルブ１９
ｂからなる。
図において、第３図と同一符号は同一又は相当部
分を示し、３０は分子線源供給装置であり、これ
の密閉容器である分子線源処理室１６はゲート弁
７ｂを介してベルジヤ１２に接続されている。２
０は真空排気バルブ、２１は分子線源処理用るつ
ぼ取り出しポート、１９は上記処理室１６内に水
素ガスを供給するためのガス供給装置であり、こ
れは水素導入バルブ１９ａ，水素放出バルブ１９
ｂからなる。
また上記分子線源処理室１６内には処理用るつ
ぼ１５と、このるつぼ１５に入れられた分子線源
材料１４と熱処理するためのPBN製昇温炉１７
ａ，昇温ヒータ１７ｂ、熱放射板１７ｃからなる
加熱装置１７及び熱処理中の放出ガスを吸着する
ための液体窒素トラツプ４ｃが配設されている。
そして上記処理用るつぼ１５の底部には、小孔１
５ａが形成されており、これは上記分子線源材料
１４が溶融した際にこれを上記分子線源るつぼ１
内に落下させるためのものである。
ぼ１５と、このるつぼ１５に入れられた分子線源
材料１４と熱処理するためのPBN製昇温炉１７
ａ，昇温ヒータ１７ｂ、熱放射板１７ｃからなる
加熱装置１７及び熱処理中の放出ガスを吸着する
ための液体窒素トラツプ４ｃが配設されている。
そして上記処理用るつぼ１５の底部には、小孔１
５ａが形成されており、これは上記分子線源材料
１４が溶融した際にこれを上記分子線源るつぼ１
内に落下させるためのものである。
また２２ａは上記処理用るつぼ１５を移動する
移動棒であり、これは内部磁石２２ｂと接続され
ており、またこの内部磁石２２ｂは外部磁石２２
ｃと磁気的に結合され、外部磁石２２ｃを移動す
ることにより処理用るつぼ１５を移動するるつぼ
挿入装置２２が構成されている。
移動棒であり、これは内部磁石２２ｂと接続され
ており、またこの内部磁石２２ｂは外部磁石２２
ｃと磁気的に結合され、外部磁石２２ｃを移動す
ることにより処理用るつぼ１５を移動するるつぼ
挿入装置２２が構成されている。
次に動作について説明する。
まず分子線源材料を高純度化するには、取り出
しポート２１を開いて処理用るつぼ１５を取り出
し、これに分子線源材料１４であるGaを充填し、
この処理用るつぼ１５を再び処理室１６中にセツ
トする。そして真空バルブ２０を開いて処理室１
６を10-9torr台の真空度まで排気し、排気後昇温
ヒータ１７ｂに電流を流して蒸発源材料Gaが約
950℃になるまで昇温する。約１時間経過後水素
導入バルブ１９ａを開いて水素ガスを該処理室１
６内に導入し、これと同時に真空排気バルブ２０
を閉じる。そして分子線源処理室１６の水素ガス
圧が大気圧以上になつた時に水素放出バルブ１９
ｂを開く。その後Gaの量に応じた、例えば
Ga10gに対して24時間の熱処理を行なう。所定時
間経過後昇温ヒータ１７ｂへの通電をやめ蒸発源
材料Gaを冷却して固化させれば、これにより該
分子線源材料１４は高純度化されたこととなる。
その後水素放出バルブ１９ｂを閉じ、さらに水素
導入バルブ１９ａをも閉じ、再び真空排気バルブ
２０をいて分子線源処理室１６を10-9torr台まで
排気する。
しポート２１を開いて処理用るつぼ１５を取り出
し、これに分子線源材料１４であるGaを充填し、
この処理用るつぼ１５を再び処理室１６中にセツ
トする。そして真空バルブ２０を開いて処理室１
６を10-9torr台の真空度まで排気し、排気後昇温
ヒータ１７ｂに電流を流して蒸発源材料Gaが約
950℃になるまで昇温する。約１時間経過後水素
導入バルブ１９ａを開いて水素ガスを該処理室１
６内に導入し、これと同時に真空排気バルブ２０
を閉じる。そして分子線源処理室１６の水素ガス
圧が大気圧以上になつた時に水素放出バルブ１９
ｂを開く。その後Gaの量に応じた、例えば
Ga10gに対して24時間の熱処理を行なう。所定時
間経過後昇温ヒータ１７ｂへの通電をやめ蒸発源
材料Gaを冷却して固化させれば、これにより該
分子線源材料１４は高純度化されたこととなる。
その後水素放出バルブ１９ｂを閉じ、さらに水素
導入バルブ１９ａをも閉じ、再び真空排気バルブ
２０をいて分子線源処理室１６を10-9torr台まで
排気する。
次に上記高純度化された分子線源材料１４を分
子線源るつぼ１内に充填するには、上記処理室１
６内を排気後分子線源移送用ゲートバルブ７ｂを
開き、外部磁石２２ｃを操作することにより処理
用るつぼ１５を分子線源るつぼ１内に挿入する。
そして加熱用ヒータ１８を通電することにより分
子線源るつぼ１内の温度をGaの融点以上に昇温
する。すると液化されたGaは処理用るつぼ１５
の底部に設けられた小孔１５ａから落下し、分子
線源るつぼ１内に充填される（第２図参照）。充
填後外部磁石２２ｃを操作して処理用るつぼ１５
を分子線源処理室１６にもどし、分子線源移送用
ゲートバルブ７ｂを閉じると、これにより分子線
源材料の填は完了したこととなる。
子線源るつぼ１内に充填するには、上記処理室１
６内を排気後分子線源移送用ゲートバルブ７ｂを
開き、外部磁石２２ｃを操作することにより処理
用るつぼ１５を分子線源るつぼ１内に挿入する。
そして加熱用ヒータ１８を通電することにより分
子線源るつぼ１内の温度をGaの融点以上に昇温
する。すると液化されたGaは処理用るつぼ１５
の底部に設けられた小孔１５ａから落下し、分子
線源るつぼ１内に充填される（第２図参照）。充
填後外部磁石２２ｃを操作して処理用るつぼ１５
を分子線源処理室１６にもどし、分子線源移送用
ゲートバルブ７ｂを閉じると、これにより分子線
源材料の填は完了したこととなる。
このような本実施例では、密閉された処理室１
６において分子線源材料を予め高純度化し、これ
を大気に触れることなく分子線源るつぼ１内に供
給するようにしたので、以下の効果がある。
６において分子線源材料を予め高純度化し、これ
を大気に触れることなく分子線源るつぼ１内に供
給するようにしたので、以下の効果がある。
() ベルジヤ１２内に大気が導入されることは
なく、従つて該ベルジヤ１２内の構成部材が汚
染されるのを防止でき、エピタキシヤル膜の結
晶性、再現性に悪影響を及ぼすことはない。
なく、従つて該ベルジヤ１２内の構成部材が汚
染されるのを防止でき、エピタキシヤル膜の結
晶性、再現性に悪影響を及ぼすことはない。
() 結晶成長の再開までに必要な準備工程を大
幅に削減でき、生産能率を向上できる。
幅に削減でき、生産能率を向上できる。
() 分子線源材料が大気汚染されることはな
く、またベルジヤ１２内で熱処理する必要もな
く、従つて汚染物質がベルジヤ１２内に持ち込
まれたり、不純物ガスが該ベルジヤ１２内に放
出されたりすることはないので、エピタキシヤ
ル膜の結晶性の低下、表面欠陥の発生を防止で
きる。
く、またベルジヤ１２内で熱処理する必要もな
く、従つて汚染物質がベルジヤ１２内に持ち込
まれたり、不純物ガスが該ベルジヤ１２内に放
出されたりすることはないので、エピタキシヤ
ル膜の結晶性の低下、表面欠陥の発生を防止で
きる。
なお、上記実施例では族元素を例にとつて説
明したが、本発明は上記族元素に限らずすべて
の元素を使用でき、族以外の分子線源材料は分
子線源るつぼ１内で溶融することなく固体のまま
充填されることとなる。
明したが、本発明は上記族元素に限らずすべて
の元素を使用でき、族以外の分子線源材料は分
子線源るつぼ１内で溶融することなく固体のまま
充填されることとなる。
また、上記実施例では水素雰囲気中で熱処理し
たが、水素処理を必要としない分子線源材料、例
えばAs，Ｐ等においては、分子線源処理室１６
で真空加熱により高純度化すればよく、またその
処理温度は分子線源材料の酸化物を蒸発できる温
度に設定すればよい。
たが、水素処理を必要としない分子線源材料、例
えばAs，Ｐ等においては、分子線源処理室１６
で真空加熱により高純度化すればよく、またその
処理温度は分子線源材料の酸化物を蒸発できる温
度に設定すればよい。
また、予め高純度化された分子線源材料を分子
線源処理室１６中の処理用るつぼ１５に充填する
場合には、分子線源充填後、分子線源処理室１６
を所定の真空度に排気後、熱処理することなく直
ちに分子線源るつぼ１に導入してもよい。
線源処理室１６中の処理用るつぼ１５に充填する
場合には、分子線源充填後、分子線源処理室１６
を所定の真空度に排気後、熱処理することなく直
ちに分子線源るつぼ１に導入してもよい。
さらにまた、本発明の考え方は分子線エピタキ
シに限らず、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツ
タリング蒸着等における蒸着源高純度化にも適用
できるものである。
シに限らず、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツ
タリング蒸着等における蒸着源高純度化にも適用
できるものである。
以上のように、この発明に係る分子線エピタキ
シ装置によれば、高純度化された分子線源材料を
大気にさらすことなく充填する分子線源処理装置
を設けたので、成長室内を大気にさらすことのな
いエピタキシヤル成長が可能となり、エピタキシ
ヤル成長の再現性、量産性を向上でき、かつ高品
質で表面欠陥の少ないエピタキシヤル膜を製造す
ることができる効果がある。
シ装置によれば、高純度化された分子線源材料を
大気にさらすことなく充填する分子線源処理装置
を設けたので、成長室内を大気にさらすことのな
いエピタキシヤル成長が可能となり、エピタキシ
ヤル成長の再現性、量産性を向上でき、かつ高品
質で表面欠陥の少ないエピタキシヤル膜を製造す
ることができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による分子線エピ
タキシ装置の断面図、第２図はその分子線源材料
の分子線源るつぼへの充填状態を示す図、第３図
は従来の分子線エピタキシ装置の断面図である。 １……分子線源るつぼ、２……基板、７ｂ……
ゲート弁（開閉蓋）、１２……ベルジヤ（反応
室）、１４……分子線源材料、１５……処理用る
つぼ、１５ａ……小孔、１６……分子線源処理室
（密閉容器）、１７……加熱装置、１９……雰囲気
ガス供給装置、２２……るつぼ挿入装置、３０…
…分子線源供給装置。
タキシ装置の断面図、第２図はその分子線源材料
の分子線源るつぼへの充填状態を示す図、第３図
は従来の分子線エピタキシ装置の断面図である。 １……分子線源るつぼ、２……基板、７ｂ……
ゲート弁（開閉蓋）、１２……ベルジヤ（反応
室）、１４……分子線源材料、１５……処理用る
つぼ、１５ａ……小孔、１６……分子線源処理室
（密閉容器）、１７……加熱装置、１９……雰囲気
ガス供給装置、２２……るつぼ挿入装置、３０…
…分子線源供給装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応室内で分子線源るつぼからの分子線物質
を基板上に結晶成長させる分子線エピタキシ装置
において、 上記基板を上記反応室へ搬送するためのポート
と、 上記反応室とゲート弁を介して接続された密閉
容器、 該密閉容器内に配設され、上記分子線源材料を
収容し溶解して分子線源るつぼ内に落下させる必
要のある分子線源材料に対する小孔をその底部に
有する処理用るつぼ、 上記密閉容器内に水素ガスを供給する雰囲気ガ
ス供給装置、 上記密閉容器内に設けられ上記処理用るつぼを
加熱する加熱装置、 上記ゲート弁を開けて上記処理用るつぼを上記
分子線源るつぼ内に挿入するるつぼ挿入装置から
なり、 分子線源材料および上記反応室内を大気にさら
すことなく上記分子線源るつぼ内に供給する分子
線源供給装置とを備えたことを特徴とする分子線
エピタキシ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064599A JPH0350131A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 分子線エピタキシ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064599A JPH0350131A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 分子線エピタキシ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350131A JPH0350131A (ja) | 1991-03-04 |
| JPH0525835B2 true JPH0525835B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=13262881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064599A Granted JPH0350131A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 分子線エピタキシ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0350131A (ja) |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP2064599A patent/JPH0350131A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350131A (ja) | 1991-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |