JPH0566354B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0566354B2 JPH0566354B2 JP24716984A JP24716984A JPH0566354B2 JP H0566354 B2 JPH0566354 B2 JP H0566354B2 JP 24716984 A JP24716984 A JP 24716984A JP 24716984 A JP24716984 A JP 24716984A JP H0566354 B2 JPH0566354 B2 JP H0566354B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal growth
- molecular beam
- fluorescent
- growth apparatus
- film
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は分子線結晶成長装置に関するものであ
り、この分子線結晶成長装置の薄膜形成について
は、その制御性が原子レベルの高精度であること
から、近年特に高移動度トランジスタ（HEMT）
などのヘテロ結合や超格子結晶などの成長に積極
的に利用されている。
り、この分子線結晶成長装置の薄膜形成について
は、その制御性が原子レベルの高精度であること
から、近年特に高移動度トランジスタ（HEMT）
などのヘテロ結合や超格子結晶などの成長に積極
的に利用されている。
通常、分子線結晶成長装置は原子レベルの結晶
成長を行うものであるから、この分子線結晶成長
装置の成長室内における真空度は1x10-10Torrの
高真空度に保持されており、成長室内には成長膜
面のパターンを観測するためと、膜厚を正確に制
御するために、少なくとも質量分析器と電子線回
折装置（Reflection High Energy Deffraction）
が設けられている。
成長を行うものであるから、この分子線結晶成長
装置の成長室内における真空度は1x10-10Torrの
高真空度に保持されており、成長室内には成長膜
面のパターンを観測するためと、膜厚を正確に制
御するために、少なくとも質量分析器と電子線回
折装置（Reflection High Energy Deffraction）
が設けられている。
質量分析装置は四重極の分析装置等が使用さ
れ、高真空度のバツクグランドの真空度に対し、
結晶成長を行うべき蒸着物質のガス状態の真空度
を測定して、その差から蒸着量を制御して形成さ
れる膜質や膜厚を制御するものであり、又電子線
回折装置は成長基板に高速電子を当て、その反射
電子を螢光面上に映像させて、結晶構造のパター
ンや膜厚を観察できるようにするものである。
れ、高真空度のバツクグランドの真空度に対し、
結晶成長を行うべき蒸着物質のガス状態の真空度
を測定して、その差から蒸着量を制御して形成さ
れる膜質や膜厚を制御するものであり、又電子線
回折装置は成長基板に高速電子を当て、その反射
電子を螢光面上に映像させて、結晶構造のパター
ンや膜厚を観察できるようにするものである。
然しながら、従来は分子線結晶成長装置内で結
晶成長がなされている際には、螢光面上に蒸着物
が飛来して蒸着付着し、それによつて螢光面の劣
化を来して短寿命になるため、通常結晶成長を行
う前後に、この成長膜面のパターンを観察するだ
けで、結晶成長中はこの螢光面を遮蔽して使用し
ないことになつている。
晶成長がなされている際には、螢光面上に蒸着物
が飛来して蒸着付着し、それによつて螢光面の劣
化を来して短寿命になるため、通常結晶成長を行
う前後に、この成長膜面のパターンを観察するだ
けで、結晶成長中はこの螢光面を遮蔽して使用し
ないことになつている。
本発明は、分子線結晶成長装置の成膜過程が膜
厚や膜質の形成に重大な影響があることを考慮し
て、結晶成長中も電子線回折装置を使用できるよ
うにしたものである。
厚や膜質の形成に重大な影響があることを考慮し
て、結晶成長中も電子線回折装置を使用できるよ
うにしたものである。
第２図は従来の分子線結晶成長装置を説明する
ための模式断面図である。
ための模式断面図である。
分子線結晶成長装置１の内部に配置された基板
２の表面に、例えばガリウム砒素（Ga As）結
晶を成長させる場合には、GaとAsとを別個に配
置された分子線源として坩堝３及び４があり、こ
れらの坩堝は抵抗加熱装置５によつて加熱され
て、蒸発した分子線は点線のように蒸発して基板
上に蒸着する。
２の表面に、例えばガリウム砒素（Ga As）結
晶を成長させる場合には、GaとAsとを別個に配
置された分子線源として坩堝３及び４があり、こ
れらの坩堝は抵抗加熱装置５によつて加熱され
て、蒸発した分子線は点線のように蒸発して基板
上に蒸着する。
又、分子線結晶成長装置１の内部には、反射線
高速電子線回折装置があり、成長している結晶パ
ターンを観察する装置であつて、電子ガン６と集
束レンズ７があり、偏光板８を通過して矢印のよ
うに基板２で反射した電子線は、螢光面９に結晶
パターンや周期的に変動する電子線を映像するも
のであつて、結晶の成長中に単原子層の厚み分が
成長する毎に、それに対応して周期的に電子線強
度の振動波形が観測できるために、それによつて
原子の成長状態や結晶のパターンを観察すること
が可能である。
高速電子線回折装置があり、成長している結晶パ
ターンを観察する装置であつて、電子ガン６と集
束レンズ７があり、偏光板８を通過して矢印のよ
うに基板２で反射した電子線は、螢光面９に結晶
パターンや周期的に変動する電子線を映像するも
のであつて、結晶の成長中に単原子層の厚み分が
成長する毎に、それに対応して周期的に電子線強
度の振動波形が観測できるために、それによつて
原子の成長状態や結晶のパターンを観察すること
が可能である。
一方、分子線結晶成長装置では、成長膜の厚み
が原子又は分子レベルでの結晶成長であるため
に、これらの分子量の厚みを常時制御することが
必要であり、そのために四重質量分析によつて分
子線蒸着量を制御するために分子線測定装置１０
が配置されている。
が原子又は分子レベルでの結晶成長であるため
に、これらの分子量の厚みを常時制御することが
必要であり、そのために四重質量分析によつて分
子線蒸着量を制御するために分子線測定装置１０
が配置されている。
このような分子線結晶成長装置において、例え
ば−ｖ族のGaAsの半導体結晶層を成長させる
ような場合には、均一な元素比率を有する層に成
長させることは技術的な困難性があり、そのため
にも常時反射線高速電子回折による螢光の振動を
観察が必要であるが、実際には使用中に螢光板が
Asにより汚染され、そのために螢光面が劣化す
るという欠点がある。
ば−ｖ族のGaAsの半導体結晶層を成長させる
ような場合には、均一な元素比率を有する層に成
長させることは技術的な困難性があり、そのため
にも常時反射線高速電子回折による螢光の振動を
観察が必要であるが、実際には使用中に螢光板が
Asにより汚染され、そのために螢光面が劣化す
るという欠点がある。
上記の構成の分子線結晶成長装置においては、
螢光面が蒸着物の被着汚染により、螢光面が劣化
するのが問題点であり、そのために反射線高速電
子線回折による螢光面のパターンを常時使用でき
ないという不具合を生ずる。
螢光面が蒸着物の被着汚染により、螢光面が劣化
するのが問題点であり、そのために反射線高速電
子線回折による螢光面のパターンを常時使用でき
ないという不具合を生ずる。
本発明は上記問題点を解消した分子線結晶成長
装置を提供するもので、その手段は、電子銃と螢
光面と膜厚測定器を具備してなる分子線結晶成長
装置において、該螢光面の前面にシヤツタとフア
ラデーカツプが設けられて、分子線結晶成長中に
成長膜面が観測されるようにしたことを特徴とす
る分子線結晶成長装置によつて達成できる。
装置を提供するもので、その手段は、電子銃と螢
光面と膜厚測定器を具備してなる分子線結晶成長
装置において、該螢光面の前面にシヤツタとフア
ラデーカツプが設けられて、分子線結晶成長中に
成長膜面が観測されるようにしたことを特徴とす
る分子線結晶成長装置によつて達成できる。
本発明は分子線結晶成長装置の中にある螢光面
が蒸着物によつて汚染されないように、螢光面の
前面にシヤツタを設けて必要な時期以外は使用し
ないが、回折電子線の膜面に当たつて反射される
電子線が、膜厚の単原子層の厚みが成長する周期
毎に、電子線に強弱がでるということを利用し
て、この電子線を受けるためのフアラデーカツプ
を設けて、分子線結晶成長膜面の成膜の状態を常
時観測できるように考慮したものである。
が蒸着物によつて汚染されないように、螢光面の
前面にシヤツタを設けて必要な時期以外は使用し
ないが、回折電子線の膜面に当たつて反射される
電子線が、膜厚の単原子層の厚みが成長する周期
毎に、電子線に強弱がでるということを利用し
て、この電子線を受けるためのフアラデーカツプ
を設けて、分子線結晶成長膜面の成膜の状態を常
時観測できるように考慮したものである。
第１図は本発明の実施例を示す分子線結晶成長
装置の模式側断面図である。
装置の模式側断面図である。
分子線結晶成長装置１の内部に配置された基板
２の表面に分子線源として坩堝３及び４があり、
これらの坩堝は抵抗加熱装置５によつて加熱さ
れ、又反射線高速電子線回折装置があつて、電子
ガン６と集束レンズ７があり、矢印のように基板
２で反射した電子線は螢光面９に電子線を映像す
るものであり、１０は分子線測定装置である。
２の表面に分子線源として坩堝３及び４があり、
これらの坩堝は抵抗加熱装置５によつて加熱さ
れ、又反射線高速電子線回折装置があつて、電子
ガン６と集束レンズ７があり、矢印のように基板
２で反射した電子線は螢光面９に電子線を映像す
るものであり、１０は分子線測定装置である。
本発明によるシヤツタ１１とフアラデーカツプ
１２は、螢光面９の前面に設けられたものである
が、本発明の分子線結晶成長装置についての動作
について説明する。
１２は、螢光面９の前面に設けられたものである
が、本発明の分子線結晶成長装置についての動作
について説明する。
分子線結晶成長装置での結晶成長は高真空中で
成長が行われ、純粋の材料が使用されることが重
要であるが、通常Ga、Asの化合物のごとき−
ｖ族の化合物半導体の成長では、ｖ族は10-5〜
10-6Torr程度の真空度であり、そのために成長
期間中に、常時高速電子反射線の回折パターンを
螢光板で観察していると、次第に螢光板上にAs
が被着して、螢光膜の輝度が低下し、遂に発光が
しなくなつてしまうことになる。
成長が行われ、純粋の材料が使用されることが重
要であるが、通常Ga、Asの化合物のごとき−
ｖ族の化合物半導体の成長では、ｖ族は10-5〜
10-6Torr程度の真空度であり、そのために成長
期間中に、常時高速電子反射線の回折パターンを
螢光板で観察していると、次第に螢光板上にAs
が被着して、螢光膜の輝度が低下し、遂に発光が
しなくなつてしまうことになる。
従つて、成長中に反射線高速電子線回折パター
ンにより膜厚をモニタする場合は、最初の成長前
にシヤツタを開いて反射線高速電子線回折パター
ンを螢光面で観察し、鏡面反射や回折のスポツト
位置を検出する。
ンにより膜厚をモニタする場合は、最初の成長前
にシヤツタを開いて反射線高速電子線回折パター
ンを螢光面で観察し、鏡面反射や回折のスポツト
位置を検出する。
そこでフアラデーカツプをスポツト位置に移動
し、螢光面の前面にあるシヤツタを閉じる。
し、螢光面の前面にあるシヤツタを閉じる。
結晶成長中はフアラデーカツプにより高速電子
線回折線の反射線の周期的な信号強度を検出する
ことにより行われる。
線回折線の反射線の周期的な信号強度を検出する
ことにより行われる。
このような装置により、螢光面を劣化させるこ
となく、結晶成長中にフアラデーカツプにより電
子線回折強度を検出できるために、その強度変化
をモニタをすることにより、膜厚の管理をするこ
とが可能になる。
となく、結晶成長中にフアラデーカツプにより電
子線回折強度を検出できるために、その強度変化
をモニタをすることにより、膜厚の管理をするこ
とが可能になる。
以上詳細に説明したように本発明の分子線気相
成長装置は、結晶成長中も膜厚の状況を克明に観
測することが可能であり、高品質の結晶成長膜を
供し得るという効果大なるものがある。
成長装置は、結晶成長中も膜厚の状況を克明に観
測することが可能であり、高品質の結晶成長膜を
供し得るという効果大なるものがある。
第１図は本発明の分子線結晶成長装置の模式断
面図、第２図は従来の分子線結晶成長装置の模式
断面図、 図において、１は分子線結晶成長装置、２は基
板、３，４は坩堝、５は抵抗加熱装置、６は電子
ガン、７は集束レンズ、８は偏向板、９は螢光
面、１０は分子線測定装置、１１はシヤツタ、１
２はフアラデーカツプである。
面図、第２図は従来の分子線結晶成長装置の模式
断面図、 図において、１は分子線結晶成長装置、２は基
板、３，４は坩堝、５は抵抗加熱装置、６は電子
ガン、７は集束レンズ、８は偏向板、９は螢光
面、１０は分子線測定装置、１１はシヤツタ、１
２はフアラデーカツプである。
Claims (1)
- １ 電子銃と螢光面とを具備してなる分子線結晶
成長装置において、該螢光面の前面にシヤツタと
フアラデーカツプが設けられてなることを特徴と
する分子線結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716984A JPS61127695A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716984A JPS61127695A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61127695A JPS61127695A (ja) | 1986-06-14 |
| JPH0566354B2 true JPH0566354B2 (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=17159464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24716984A Granted JPS61127695A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61127695A (ja) |
-
1984
- 1984-11-22 JP JP24716984A patent/JPS61127695A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61127695A (ja) | 1986-06-14 |
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