JPH05294787A - 結晶成長方法及びその装置 - Google Patents

結晶成長方法及びその装置

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JPH05294787A
JPH05294787A JP10278092A JP10278092A JPH05294787A JP H05294787 A JPH05294787 A JP H05294787A JP 10278092 A JP10278092 A JP 10278092A JP 10278092 A JP10278092 A JP 10278092A JP H05294787 A JPH05294787 A JP H05294787A
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JP
Japan
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molecular beam
group
growth
sample
beam source
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Application number
JP10278092A
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English (en)
Inventor
Moichi Izumi
茂一 和泉
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 III /V族化合物半導体の分子線エピタキシ
ャル(MBE)成長において、V族源分子線照射により
生ずる結晶欠陥を低減し、結晶性を向上させる。 【構成】 III /V族化合物半導体の分子線エピタキシ
ャル(MBE)成長において、成長室1aに、ルツボ7
a開口部の絞り込んだ指向性の強い直接照射V族用分子
線源13と前記と異なるルツボ開口部前方に間隙を設けて
配したシャッタ板を有するV族用分子線源14とを配置
し、直接照射V族用分子線源13により成長用試料5aに
対し直接分子線照射16を行い、同時に試料外周部照射V
族用分子線源14により成長用試料5aに分子線を照射せ
ず試料外周部V族蒸気圧を助長するように分子線照射15
して、結晶成長させる結晶成長方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、III /V族化合物半
導体の分子線エピタキシャル(MBE)成長における結
晶成長方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来技術によるIII /V族化合物
半導体の分子線エピタキシャル(MBE)成長における
結晶成長方法及びその装置を説明する概念図である。図
において、1は成長室、2は基板加熱部、3は基板加熱
用ヒータ、4は成長室1の壁内に具えられた液体窒素シ
ュラウド、5は成長用試料、6は通常のV族用分子線
源、7はルツボ、8はヒータ線、9は通常のV族用分子
線源6のルツボ開口部に設けられた可動式シャッタ、10
はIII 族用分子線源、11は通常のV族用分子線源6によ
る通常照射のV族分子線、12はIII 族用分子線源10によ
り照射されたIII 族分子線を示す。
【0003】従来のIII /V族化合物半導体の分子線エ
ピタキシャル(MBE)成長は上記のように構成された
結晶成長装置により次のようにして行われる。すなわ
ち、高真空中の成長室1内において、例えばV族源であ
るAs及びIII 族源が、それぞれ、通常のAs用分子線
源6及びIII 族用分子線源10のルツボ7の中で加熱され
てAs分子線11およびIII 族分子線12となり、これらの
分子線が基板加熱用ヒータ3によって加熱された成長用
試料5に照射される。ここで、照射されるAs分子線の
状態密度の制御はAs用分子線源6におけるルツボ7開
口部のシャッタ9の開閉と加熱されたルツボ7温度とに
より行われる。
【0004】成長用試料5におけるIII /V族化合物半
導体の結晶成長は、その結晶成長速度がIII 族照射によ
り律速されるのでAs蒸気過剰な状態にて行われる。こ
のため、As分子線11は図5に示されるように成長室1
内全域に広がり、その一部が結晶成長源として成長用試
料5に供給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のII
I /V族化合物半導体の分子線エピタキシャル(MB
E)結晶成長方法では、V族源として例えば金属Asを
用いた場合、III 族元素に比べてAsの成長用試料5へ
の付着効率が小さいため、As蒸気過剰の状態で照射さ
れる。このため、結晶成長に使われない余分のAs蒸気
は成長室1内全域に広がる傾向が強く、成長室1内に設
置された液体窒素シュラウド4の表面や成長室1の内壁
がAs分子線11に叩かれてダストを発生し、該ダストが
成長用試料5にまで到達すると、これが結晶欠陥の発生
原因になるという問題点があった。
【0006】これらの現象は、As化合物の結晶成長に
特有の問題ではなく、V族元素を含むP化合物や他の化
合物の結晶成長においても重要な問題となる。
【0007】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、III /V族化合物半導体の分子
線エピタキシャル(MBE)結晶成長において、V族分
子線照射によって生ずる結晶欠陥を低減した結晶成長を
行う方法とその装置を提供する事を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるIII /
V族化合物半導体の分子線エピタキシャル(MBE)成
長における結晶成長方法は、指向性の強いV族用分子線
源によって成長用試料に対し直接分子線照射を行い、同
時に前記分子線源と異なる他のV族用分子線源により該
成長用試料を照射せずに該成長用試料近辺にある前記直
接照射V族分子線の外周部を照射して、結晶成長を行
う。
【0009】また、その結晶成長装置として、成長室
に、ルツボ開口部の絞り込まれたV族用分子線源と、ル
ツボ開口部前方に間隙を設けて配したシャッタ板を有す
るV族用分子線源とを配置する。
【0010】
【作用】この発明によるIII /V族化合物半導体の分子
線エピタキシャル(MBE)結晶成長方法においては、
成長用試料表面でのV族元素の供給が指向性の強いV族
用分子線源からの照射によるV族分子線のみによって行
われ、また、同時に行われる別のV族用分子線源による
V族分子線照射が該成長用試料に照射される前記直接照
射V族分子線の低V族蒸気圧力側への極端な逃げを防
ぎ、V族分子線照射における成長用試料照射と成長用試
料外周部照射とを明確に区別する。
【0011】また、成長室に配置された、少なくとも2
本のV族用分子線源のうち、ルツボ開口部の絞り込まれ
たV族用分子線源は成長用試料表面のみを照射し、一
方、ルツボ開口部前方に間隙を設けて配したシャッタ板
を有する別のV族用分子線源は前記直接照射V族分子線
の成長用試料外周部近辺を照射する。
【0012】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は本発明の実施例に用いた装置の概略図であ
り、図において、13はクラッカー付きの試料直接照射A
s用分子線源、14は試料外周部照射As用分子線源、15
は試料外周部照射As分子線、16は試料直接照射As分
子線を示し、図5と同一または相当する部分は同じ記号
を用いて示してある。また、図2は図1におけるクラッ
カー付きの試料直接照射As用分子線源13の詳細図を示
したものであり、17はクラッカー部、18はクラッカー部
17内に設けられ、分子線のコンダクタンスを低下させて
Asクラスターを分解させるバッフルと呼ばれる交互に
挿入された板、19はクラッカー部17のヒータ線、20はル
ツボ7a加熱用ヒータ線を示す。
【0013】図1においてIII 族用分子線源は省略して
描いてある。ここでは、V族元素としてAsの分子線照
射を中心にして以下に実施例の説明を行い、また、成長
用試料5aに対する直接As分子線16照射は、クラッキ
ング作用を有する試料直接照射As用分子線源13によっ
て行っている。すなわち、成長用試料5a表面へのAs
分子線の直接照射は、図2に示すようにクラッカー部17
におけるAs分子線の出口を絞り込む事によって行わ
れ、また、Asクラスターの発生は加熱によりルツボ7
a内に生じたAsクラスターがクラッカー部17を通過す
る際に加熱されたバッフル18に衝突して熱分解される事
により抑制され、このようにしてAsクラスターの低減
した分子線が直接試料に照射される。ここでバッフル材
としては、タンタル,モリブデン,パイロライティック
ボロンナイトライド(Pyrolytic Boron Nitride 略し
てPBN)などが用いられる。
【0014】一方、成長室1a内では、成長用試料5a
への直接As分子線照射と同時に、前記直接照射As用
分子線源13と異なる別のルツボ開口部前方に間隙を設け
て配したシャッタ板を有するAs用分子線源14によりA
s分子線の照射が行われる。このような照射は、成長用
試料5aに対してAs分子線照射を行わず、該成長用試
料近辺部にある試料直接照射As分子線16に対してAs
蒸気圧力を供給する試料外周部照射As分子線15とな
り、前記試料直接照射As分子線16の低As蒸気圧力側
への逃げを防止する。
【0015】また、分子線出口の絞り込まれたクラッカ
ー付きの試料直接照射As用分子線源13は、自身による
指向性の強い分子線照射作用とともに、別のAs用分子
線源14による試料外周部照射As分子線15によって生ず
るAs蒸気圧助長作用を受けて、成長用試料5aのみを
照射し、さらに、別のAs用分子線源14による照射は、
たとえ成長室1aの内壁をAs分子線で叩いてダストを
発生させても、該分子線が成長用試料5aへの照射を行
わないので、該ダストにより成長用試料5aを汚染させ
ない。
【0016】上記のような結晶成長方法によって、成長
用試料5a表面上でダストによって汚染される事がなく
III /V族化合物半導体の分子線エピタキシャル(MB
E)結晶成長が行われる。
【0017】実施例2.図3及び4に本発明による他の
実施例を説明する概念図を示す。図において、図1、2
及び5と同一または相当する部分は同じ記号を用いて示
してある。
【0018】図3においてIII 族用分子線源は省略して
描いてある。ここでは、V族元素としてAsによる分子
線源を中心に、また、成長用試料5aに対する直接As
分子線16a照射はクラッキング作用を有する試料直接照
射As用分子線源13aによって、以下に実施例の説明を
行う。図3に示すように成長装置1a内に、As用分子
線源として、成長用試料5aに対し直接照射するクラッ
キング作用を有する少なくとも1本のAs用分子線源13
aと、少なくとも1本の試料外周部照射As用分子線源
14aとが配置されている。ここで、As分子線照射とし
て、成長用試料5aへの直接照射と成長用試料5a外周
部への照射との明確な分離と、直接照射される分子線照
射の径を成長用試料5aの径にほぼ等しくする事が重要
であり、これらは、以下に説明する構成からなる2種類
のAs用分子線源を成長室1aに配置する事により実現
される。
【0019】すなわち、一つは、ルツボ開口部前方に間
隙を設けて配したシャッタ板を有するAs用分子線源14
aを成長室1aに配置する事であり、間隙としてのルツ
ボ開口面とシャッタ間の距離は5乃至10mm程度あれば
十分である。該分子線源14aによって、As分子線がシ
ャッタ板に遮断されてルツボ開口部の円周部から放出さ
れ成長用試料5a外周部照射が行われる。
【0020】また、直接照射されるAs分子線照射径を
成長用試料5aの径に等しくするために、直接照射As
用分子線源13aのクラッカー部17aの開口径を適切に選
ぶ事とバッフル18aの枚数をできるだけ少なくする必要
があり、例えば次ぎのように選ばれる。すなわち、As
分子線の出口となるクラッカー部17aの径φcとルツボ
7bの径φr及びルツボ7bの径φrとルツボ7bと成
長用試料5a間の距離Rとに関して、2φc≦φr≦3
φc、および、12φr≦R≦20φrの関係にある事
が望ましい。これは、例えば、2φc>φr、12φr
>Rの場合には装置上の制約を受け、また、3φc<φ
r、20φr<Rの場合にはAs用ルツボの温度を高く
する必要がありAsクラスターのクラッキングが困難と
なるなどの不都合が生ずるためである。また、バッフル
は最低2枚あればその効果を有し、分子線のコンダクタ
ンスとの兼ね合いで増す事になる。
【0021】上記のようなIII /V族化合物半導体の分
子線エピタキシャル(MBE)結晶成長装置によって、
As分子線の照射に関して、成長用試料5a表面のみと
該成長用試料5a近辺にある試料直接照射As分子線16
aの外周部とを区別して照射する事が出来る。
【0022】以上の実施例は本発明を制限するものでは
ない。すなわち、実施例ではV族源としてAsに関して
説明したが、他のV族源としてPやその他の元素に変更
してもよい。また、実施例では試料に対し分子線を照射
する指向性の強いV族用分子線源としてクラッキング作
用を有するV族用分子線源を用いて説明したが、同様の
クラッキング作用を有する他のV族用分子線源に変更し
てもよい。
【0023】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0024】III /V族化合物半導体の分子線エピタキ
シャル(MBE)結晶成長において、指向性の強いV族
用分子線源により成長用試料に対してのみのV族分子線
の直接照射と、同時に前記分子線源と異なる別のV族用
分子線源により該成長用試料近辺にある直接照射V族分
子線の外周部のV族分子線照射を行う事により、液体窒
素シュラウドの表面や成長室内壁からのダストが成長用
試料に到達せず、該ダストが発生原因となる結晶欠陥が
低減されて結晶性が向上する。
【0025】成長装置に、ルツボ開口部の絞り込まれた
V族用分子線源と、ルツボ開口部前方に間隙を設けて配
したシャッタ板を有するV族用分子線源とを配置する事
により、成長用試料のみのV族分子線直接照射と該成長
用試料を照射せず該成長用試料の近辺にある前記直接照
射V族分子線の外周部照射とを分離して行う事を可能と
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を説明する概念図。
【図2】この発明の実施例1を説明する概念図。
【図3】この発明の実施例2を説明する概念図。
【図4】この発明の実施例2を説明する概念図。
【図5】従来の発明を説明する概念図。
【符号の説明】
1 成長室 5 成長用試料 7 ルツボ 9 シャッタ 13 クラッカー付きの試料直接照射As用分子線源 14 試料外周部照射As用分子線源 15 試料外周部照射As分子線 16 試料直接照射As分子線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 III /V族化合物半導体の分子線エピタ
    キシャル(MBE)成長方法において、指向性の強いV
    族用分子線源によって成長用試料にV族分子線を直接照
    射し、同時に前記分子線源と異なるV族用分子線源によ
    って該成長用試料を照射せずに該成長用試料近辺にある
    前記直接照射V族分子線の外周部を照射する事を特徴と
    する結晶成長方法。
  2. 【請求項2】 III /V族化合物半導体の分子線エピタ
    キシャル(MBE)成長装置において、成長室に、ルツ
    ボ開口部の絞り込まれたV族用分子線源と、ルツボ開口
    部前方に間隙を設けて配したシャッタ板を有するV族用
    分子線源とを配置した事を特徴とする結晶成長装置。
JP10278092A 1992-04-22 1992-04-22 結晶成長方法及びその装置 Pending JPH05294787A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011079736A (ja) * 1995-05-03 2011-04-21 Veeco Compound Semiconductor Inc 単体るつぼ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011079736A (ja) * 1995-05-03 2011-04-21 Veeco Compound Semiconductor Inc 単体るつぼ

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