JPH05315250A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
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- JPH05315250A JPH05315250A JP12091992A JP12091992A JPH05315250A JP H05315250 A JPH05315250 A JP H05315250A JP 12091992 A JP12091992 A JP 12091992A JP 12091992 A JP12091992 A JP 12091992A JP H05315250 A JPH05315250 A JP H05315250A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分子線結晶成長装置に関し，分子線源材料の
液滴がるつぼに付着して結晶成長時に欠陥の発生原因と
なることを防ぐ分子線結晶成長装置の提供を目的とす
る。 【構成】 分子線源材料８を入れるるつぼ１と, るつぼ
１の内壁周囲に下端を接してるつぼ１上部に配置され，
下底及び上底が開いた筒形の液滴付着用カバー２と, る
つぼ１を加熱するヒータ3a, 3bと, 液滴付着用カバー２
を持ち上げてるつぼ１からはずすための移動機構4a, 4b
とを有するように構成する。また，液滴付着用カバー２
は上底につば2aを有し，移動機構はつば2aを持ち上げる
ための移動棒4aを有するように構成する。
液滴がるつぼに付着して結晶成長時に欠陥の発生原因と
なることを防ぐ分子線結晶成長装置の提供を目的とす
る。 【構成】 分子線源材料８を入れるるつぼ１と, るつぼ
１の内壁周囲に下端を接してるつぼ１上部に配置され，
下底及び上底が開いた筒形の液滴付着用カバー２と, る
つぼ１を加熱するヒータ3a, 3bと, 液滴付着用カバー２
を持ち上げてるつぼ１からはずすための移動機構4a, 4b
とを有するように構成する。また，液滴付着用カバー２
は上底につば2aを有し，移動機構はつば2aを持ち上げる
ための移動棒4aを有するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分子線結晶成長装置に係
り，特に，分子線源セルの構造に関する。分子線結晶成
長装置は超精密制御の薄膜エピタキシャル層を成長する
装置であり，低温で大面積の薄膜エピタキシャル層を形
成することができる。
り，特に，分子線源セルの構造に関する。分子線結晶成
長装置は超精密制御の薄膜エピタキシャル層を成長する
装置であり，低温で大面積の薄膜エピタキシャル層を形
成することができる。
【０００２】近年，半導体装置の高速化に伴い，化合物
半導体を用いた集積回路として，例えば，ＧａＡｓＩＣ
が開発されている。このようなＩＣでは，表面欠陥の少
ないエピタキシャルウエハーが要求される。
半導体を用いた集積回路として，例えば，ＧａＡｓＩＣ
が開発されている。このようなＩＣでは，表面欠陥の少
ないエピタキシャルウエハーが要求される。
【０００３】
【従来の技術】図３は分子線結晶成長装置の外観略図で
真空容器の一部を破断して示してあり，13は真空容器，
14は第１のクヌードセンセル，15は第２のクヌードセン
セル，16a, 16bは基板, 17は基板ホルダ, 18は基板ヒー
タ, 19は支持台, 20は基板ヒータ端子, 21は回転導入器
を表す。第１のクヌードセンセル14，第２のクヌードセ
ンセル15には基板16a, 16bに成長させる分子線源が装着
されている。
真空容器の一部を破断して示してあり，13は真空容器，
14は第１のクヌードセンセル，15は第２のクヌードセン
セル，16a, 16bは基板, 17は基板ホルダ, 18は基板ヒー
タ, 19は支持台, 20は基板ヒータ端子, 21は回転導入器
を表す。第１のクヌードセンセル14，第２のクヌードセ
ンセル15には基板16a, 16bに成長させる分子線源が装着
されている。
【０００４】図２は従来の分子線結晶成長装置を説明す
るための概略図であり，図３の第１のクヌードセンセル
14または第２のクヌードセンセル15の内部の詳細を示
す。図中，１はるつぼ，3aは上部ヒータ, 3bは下部ヒー
タ, ５はセルシャッタ，6aは上部熱電対, 6bは下部熱電
対, ７は熱シールド，８はソースであって分子線源材
料，10は台，11はフランジ, 12はシュラウド, 13は真空
容器を表す。
るための概略図であり，図３の第１のクヌードセンセル
14または第２のクヌードセンセル15の内部の詳細を示
す。図中，１はるつぼ，3aは上部ヒータ, 3bは下部ヒー
タ, ５はセルシャッタ，6aは上部熱電対, 6bは下部熱電
対, ７は熱シールド，８はソースであって分子線源材
料，10は台，11はフランジ, 12はシュラウド, 13は真空
容器を表す。
【０００５】固体材料を蒸発源とする分子線結晶成長装
置では，材料をるつぼ１に充填後，材料に含まれる不純
物ガス，充填時に吸着したガスを除去するため，真空引
きを行ってから，セルシャッター５を閉じた状態で材料
を上部ヒータ3a, 下部ヒータ3bにより加熱して脱ガスす
る。
置では，材料をるつぼ１に充填後，材料に含まれる不純
物ガス，充填時に吸着したガスを除去するため，真空引
きを行ってから，セルシャッター５を閉じた状態で材料
を上部ヒータ3a, 下部ヒータ3bにより加熱して脱ガスす
る。
【０００６】ところで，材料がガリウムの場合，脱ガス
時に温度の低いるつぼ開口部（るつぼの上部内壁）にガ
リウムソースが液滴（ドロップレット）となって付着す
る。その後，セルシャッター５を開いて基板に例えばＧ
ａＡｓをエピタキシャル成長すると，この液滴に起因す
る表面欠陥が発生する。この表面欠陥はオーバル欠陥と
呼ばれるもので，通常，径が数μｍの盛り上がりであ
る。ＧａＡｓＩＣの製造には，まずガリウムソースの液
滴を生じさせないようにして成長したエピタキシャルウ
エハーが必要となる。
時に温度の低いるつぼ開口部（るつぼの上部内壁）にガ
リウムソースが液滴（ドロップレット）となって付着す
る。その後，セルシャッター５を開いて基板に例えばＧ
ａＡｓをエピタキシャル成長すると，この液滴に起因す
る表面欠陥が発生する。この表面欠陥はオーバル欠陥と
呼ばれるもので，通常，径が数μｍの盛り上がりであ
る。ＧａＡｓＩＣの製造には，まずガリウムソースの液
滴を生じさせないようにして成長したエピタキシャルウ
エハーが必要となる。
【０００７】そのため，上部ヒータの温度を下部ヒータ
の温度より高くして液滴の発生を防ぐことも行われる
が，るつぼ開口部の先端まで完全に液滴の発生をなくす
のは難しく，また，温度を上げ過ぎるとガリウムソース
自体の減少が激しくなるといった問題を生じる。
の温度より高くして液滴の発生を防ぐことも行われる
が，るつぼ開口部の先端まで完全に液滴の発生をなくす
のは難しく，また，温度を上げ過ぎるとガリウムソース
自体の減少が激しくなるといった問題を生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み，ソースの脱ガス時に液滴を生じたとしても，それ
を取り除いて結晶成長を行うことができる分子線結晶成
長装置を提供することを目的とする。
鑑み，ソースの脱ガス時に液滴を生じたとしても，それ
を取り除いて結晶成長を行うことができる分子線結晶成
長装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の分子線結
晶成長装置を説明するための概略図である。上記課題
は，分子線源材料８を入れるるつぼ１と, 該るつぼ１の
内壁周囲に下端を接して該るつぼ１上部に配置され，下
底及び上底が開いた筒形の液滴付着用カバー２と, 該る
つぼ１を加熱するヒータ3a, 3bと, 該液滴付着用カバー
２を持ち上げて該るつぼ２からはずすための移動機構4
a, 4bとを有する分子線結晶成長装置によって解決され
る。
晶成長装置を説明するための概略図である。上記課題
は，分子線源材料８を入れるるつぼ１と, 該るつぼ１の
内壁周囲に下端を接して該るつぼ１上部に配置され，下
底及び上底が開いた筒形の液滴付着用カバー２と, 該る
つぼ１を加熱するヒータ3a, 3bと, 該液滴付着用カバー
２を持ち上げて該るつぼ２からはずすための移動機構4
a, 4bとを有する分子線結晶成長装置によって解決され
る。
【００１０】また，前記液滴付着用カバー２は上底につ
ば2aを有し，前記移動機構は該つば2aを持ち上げるため
の移動棒4aを有する分子線結晶成長装置により解決され
る。
ば2aを有し，前記移動機構は該つば2aを持ち上げるため
の移動棒4aを有する分子線結晶成長装置により解決され
る。
【００１１】
【作用】本発明の分子線結晶成長装置では，下底及び上
底が開いた筒形で，るつぼ１の内壁周囲に下端を接して
るつぼ１上部に配置された液滴付着用カバー２を設けて
いる。るつぼ１に分子線源材料を装填し脱ガスを行う
時，液滴付着用カバー２の下端が分子線源材料のすぐ近
くまで来るようにしておけば，液滴（ドロップレット）
は液滴付着用カバー２に付着し，るつぼ１には付着しな
い。
底が開いた筒形で，るつぼ１の内壁周囲に下端を接して
るつぼ１上部に配置された液滴付着用カバー２を設けて
いる。るつぼ１に分子線源材料を装填し脱ガスを行う
時，液滴付着用カバー２の下端が分子線源材料のすぐ近
くまで来るようにしておけば，液滴（ドロップレット）
は液滴付着用カバー２に付着し，るつぼ１には付着しな
い。
【００１２】脱ガスを終了した後，移動機構4a, 4bによ
り液滴付着用カバー２を持ち上げてるつぼ１からはず
し，るつぼ１の上部から外側へ移動させ，それからシャ
ッター５を開いて基板にるつぼ１から出る分子線をあて
るようにすれば，液滴に起因する成長欠陥の発生を防ぐ
ことができる。
り液滴付着用カバー２を持ち上げてるつぼ１からはず
し，るつぼ１の上部から外側へ移動させ，それからシャ
ッター５を開いて基板にるつぼ１から出る分子線をあて
るようにすれば，液滴に起因する成長欠陥の発生を防ぐ
ことができる。
【００１３】また，液滴付着用カバー２は上底につば2a
をつけ，移動機構はつば2aを持ち上げるための移動棒4a
を有するようにすれば，移動棒4aを上方に移動して液滴
付着用カバー２をるつぼ１の上方に移すことができる。
クヌードセンセルは図３に見るように傾斜しており，移
動棒4aは液滴付着用カバー２を斜め上方に持ち上げるこ
とになるから，液滴付着用カバー２をるつぼ１の外に出
した後，真空容器13の底に落とすようにすることができ
る。
をつけ，移動機構はつば2aを持ち上げるための移動棒4a
を有するようにすれば，移動棒4aを上方に移動して液滴
付着用カバー２をるつぼ１の上方に移すことができる。
クヌードセンセルは図３に見るように傾斜しており，移
動棒4aは液滴付着用カバー２を斜め上方に持ち上げるこ
とになるから，液滴付着用カバー２をるつぼ１の外に出
した後，真空容器13の底に落とすようにすることができ
る。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の分子線結晶成長装置を説明す
るための概略図で，符号は図２と共通である。さらに，
２は液滴付着用カバー，2aはつば, 4aは移動機構であっ
て移動棒, 4bは移動機構であって直線導入器である。
るための概略図で，符号は図２と共通である。さらに，
２は液滴付着用カバー，2aはつば, 4aは移動機構であっ
て移動棒, 4bは移動機構であって直線導入器である。
【００１５】るつぼ１を収容するクヌードセンセルは真
空容器13とは電気的に絶縁されている。るつぼ１は例え
ばＰＢＮ(Pyro Boron Nitride)であり, その開口部と底
部に，それぞれ，上部熱電対6a, 下部熱電対6bを配置す
る。
空容器13とは電気的に絶縁されている。るつぼ１は例え
ばＰＢＮ(Pyro Boron Nitride)であり, その開口部と底
部に，それぞれ，上部熱電対6a, 下部熱電対6bを配置す
る。
【００１６】クヌードセンセルにはるつぼ１を加熱する
上部ヒータ3aと下部ヒータ3bを配置され，供給する電力
の制御は上部熱電対6a, 下部熱電対6bを介してＰＩＤ温
度調節器と直流安定電源により行う。
上部ヒータ3aと下部ヒータ3bを配置され，供給する電力
の制御は上部熱電対6a, 下部熱電対6bを介してＰＩＤ温
度調節器と直流安定電源により行う。
【００１７】図１及び図３を参照しながら，ＧａＡｓ基
板にＧａＡｓをエピタキシャル成長する例について説明
する。フランジ11をはずして真空容器を開け, 大気中で
ガリウムソース８を入れたるつぼ１をクヌードセンセル
に装着した後，フランジ10を真空容器13に固定する。
板にＧａＡｓをエピタキシャル成長する例について説明
する。フランジ11をはずして真空容器を開け, 大気中で
ガリウムソース８を入れたるつぼ１をクヌードセンセル
に装着した後，フランジ10を真空容器13に固定する。
【００１８】真空容器上部のハッチ（図３参照）から液
滴付着用カバー２をるつぼ１内に挿入する。この時セル
シャッター５は開いている。液滴付着用カバー２は，材
料が例えばＰＢＮで，その形状は上底と下底が開いた筒
状の部分を有しさらに上底につば2aを有している。
滴付着用カバー２をるつぼ１内に挿入する。この時セル
シャッター５は開いている。液滴付着用カバー２は，材
料が例えばＰＢＮで，その形状は上底と下底が開いた筒
状の部分を有しさらに上底につば2aを有している。
【００１９】液滴付着用カバー２の下端はるつぼ１の内
壁に接し，ガリウムソース８が融解した状態で液面の上
方１mm程度となるようにする。この時，移動機構の移動
棒4aの先端は，液滴付着用カバー２をるつぼ１内に挿入
する邪魔とならないように引っ込めておく。
壁に接し，ガリウムソース８が融解した状態で液面の上
方１mm程度となるようにする。この時，移動機構の移動
棒4aの先端は，液滴付着用カバー２をるつぼ１内に挿入
する邪魔とならないように引っ込めておく。
【００２０】図示しないが，他のクヌードセンセルにヒ
素ソースを装填する。また，基板ホルダ17にＧａＡｓ基
板16a, 16bを装着する。真空排気を行い，真空容器13の
中を３×１０-7Torrの圧力とする。セルシャッター５を
閉じ，上部ヒータ3aにより開口部を約1100℃に昇温し，
底部は開口部より５０℃低くなるように下部ヒータ3bの
電力を調節し，ガリウムソース８の脱ガスを９時間行っ
た。液滴付着用カバー２にガリウムの液滴が生じたが，
るつぼ１には液滴が生じなかった。
素ソースを装填する。また，基板ホルダ17にＧａＡｓ基
板16a, 16bを装着する。真空排気を行い，真空容器13の
中を３×１０-7Torrの圧力とする。セルシャッター５を
閉じ，上部ヒータ3aにより開口部を約1100℃に昇温し，
底部は開口部より５０℃低くなるように下部ヒータ3bの
電力を調節し，ガリウムソース８の脱ガスを９時間行っ
た。液滴付着用カバー２にガリウムの液滴が生じたが，
るつぼ１には液滴が生じなかった。
【００２１】また，上部ヒータ3aと下部ヒータ3bを直列
に配線し，約1100℃で９時間の脱ガスを行った時も，液
滴付着用カバー２にガリウムの液滴が生じたが，るつぼ
１には液滴が生じなかった。
に配線し，約1100℃で９時間の脱ガスを行った時も，液
滴付着用カバー２にガリウムの液滴が生じたが，るつぼ
１には液滴が生じなかった。
【００２２】脱ガス終了後，直線導入器4bにより移動棒
4aを上方に伸ばして液滴付着用カバー２のつば2aを持ち
上げ, 液滴付着用カバー２をるつぼ１からはずし，真空
容器13の底に落とした。
4aを上方に伸ばして液滴付着用カバー２のつば2aを持ち
上げ, 液滴付着用カバー２をるつぼ１からはずし，真空
容器13の底に落とした。
【００２３】ヒ素ソースは 250℃, ２時間の脱ガスを行
った。この場合は液滴の生じることはないから，液滴付
着用カバーの装着の必要はない。次に，上部ヒータ3aに
より開口部を1000℃, 下部ヒータ3bにより底部を 850℃
に加熱し，また，ヒ素ソース（図示せず）を 200℃に加
熱した。さらにＧａＡｓ基板16a, 16bの温度を 680℃と
した。セルシャッター５を開き（ヒ素ソースのセルシャ
ッターも開き），回転導入器21により基板16a, 16bを回
転しながらガリウム分子線及びヒ素分子線をあて，３０
分で5000ÅのＧａＡｓ層を成長した。
った。この場合は液滴の生じることはないから，液滴付
着用カバーの装着の必要はない。次に，上部ヒータ3aに
より開口部を1000℃, 下部ヒータ3bにより底部を 850℃
に加熱し，また，ヒ素ソース（図示せず）を 200℃に加
熱した。さらにＧａＡｓ基板16a, 16bの温度を 680℃と
した。セルシャッター５を開き（ヒ素ソースのセルシャ
ッターも開き），回転導入器21により基板16a, 16bを回
転しながらガリウム分子線及びヒ素分子線をあて，３０
分で5000ÅのＧａＡｓ層を成長した。
【００２４】ＧａＡｓ成長層のオーバル欠陥密度は１０
箇／cm2 以下であった。ちなみに，液滴付着用カバー２
を配置しない従来法では，ＧａＡｓ成長層のオーバル欠
陥密度は数１０箇／cm2 程度であった。
箇／cm2 以下であった。ちなみに，液滴付着用カバー２
を配置しない従来法では，ＧａＡｓ成長層のオーバル欠
陥密度は数１０箇／cm2 程度であった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明の分子線結
晶成長装置によれば，分子線源材料８の脱ガス時に液滴
が発生したとしても，それを液滴付着用カバー２に付着
させ，るつぼ１の内壁には液滴を生じさせないようにす
ることができる。脱ガス後，液滴の付着した液滴付着用
カバー２をるつぼ１からはずして外側に移動し，その後
分子線結晶成長を行うことにより，成長層にオーバル欠
陥の発生を防止することができる。
晶成長装置によれば，分子線源材料８の脱ガス時に液滴
が発生したとしても，それを液滴付着用カバー２に付着
させ，るつぼ１の内壁には液滴を生じさせないようにす
ることができる。脱ガス後，液滴の付着した液滴付着用
カバー２をるつぼ１からはずして外側に移動し，その後
分子線結晶成長を行うことにより，成長層にオーバル欠
陥の発生を防止することができる。
【００２６】また，脱ガス時に液滴を発生してもよいの
で，ソースを過度に加熱する必要がなく，脱ガス時のソ
ースの減少が少なくなるという効果もある。本発明の分
子線結晶成長装置によれば，表面欠陥の極めて少ない化
合物半導体エピタキシャルウエハーを供給することがで
きる。
で，ソースを過度に加熱する必要がなく，脱ガス時のソ
ースの減少が少なくなるという効果もある。本発明の分
子線結晶成長装置によれば，表面欠陥の極めて少ない化
合物半導体エピタキシャルウエハーを供給することがで
きる。
【図１】本発明の分子線結晶成長装置を説明するための
概略図である。
概略図である。
【図２】従来の分子線結晶成長装置を説明するための概
略図である。
略図である。
【図３】分子線結晶成長装置の外観略図である。
１はるつぼ ２は液滴付着用カバー 2aはつば 3a, 3bは, それぞれ, 上部ヒータ, 下部ヒータ 4aは移動機構であって移動棒 4bは移動機構であって直線導入器 ５はシャッターであってセルシャッター 6a, 6bは, それぞれ, 上部熱電対, 下部熱電対 ７は熱シールド ８は分子線源材料でありソースであってガリウムソース 10は台 11はフランジ 12はシュラウド 13は真空容器 14はクヌードセンセルであって第１のクヌードセンセル 15はクヌードセンセルであって第２のクヌードセンセル 16a, 16bは基板であってＧａＡｓ基板 17は基板ホルダ 18は基板ヒータ 19は支持台 20は基板ヒータ端子 21は回転導入器
Claims (2)
- 【請求項１】 分子線源材料(8) を入れるるつぼ(1)
と,該るつぼ(1) の内壁周囲に下端を接して該るつぼ(1)
上部に配置され，下底及び上底が開いた筒形の液滴付
着用カバー(2) と,該るつぼ(1) を加熱するヒータ(3a,
3b)と,該液滴付着用カバー(2) を持ち上げて該るつぼ
(1) からはずすための移動機構(4a, 4b)とを有すること
を特徴とする分子線結晶成長装置。 - 【請求項２】 前記液滴付着用カバー(2) は上底につば
(2a)を有し，前記移動機構は該つば(2a)を持ち上げるた
めの移動棒(4a)を有することを特徴とする請求項１記載
の分子線結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12091992A JPH05315250A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12091992A JPH05315250A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315250A true JPH05315250A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14798242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12091992A Withdrawn JPH05315250A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315250A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112538654A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-23 | 湖南烁科晶磊半导体科技有限公司 | 一种分子束外延源料冷却方法 |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP12091992A patent/JPH05315250A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112538654A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-23 | 湖南烁科晶磊半导体科技有限公司 | 一种分子束外延源料冷却方法 |
| CN112538654B (zh) * | 2020-11-20 | 2021-08-27 | 湖南烁科晶磊半导体科技有限公司 | 一种分子束外延源料冷却方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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