JPH0572095B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0572095B2 JPH0572095B2 JP57098084A JP9808482A JPH0572095B2 JP H0572095 B2 JPH0572095 B2 JP H0572095B2 JP 57098084 A JP57098084 A JP 57098084A JP 9808482 A JP9808482 A JP 9808482A JP H0572095 B2 JPH0572095 B2 JP H0572095B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- temperature
- raw material
- buffer chamber
- beam source
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、−族化合物半導体あるいはその
混晶半導体の分子線結晶成長装置に用いる分子線
源、特に族元素原料蒸発用分子線源に関するも
のである。
混晶半導体の分子線結晶成長装置に用いる分子線
源、特に族元素原料蒸発用分子線源に関するも
のである。
−族化合物あるいはその混晶の分子線結晶
成長技術は超高速半導体デバイス、オプトエレク
トロニクスデバイスや超格子素子デバイスを実現
する上で重要な技術となりつつある。特に成長層
厚の制御性が原子層オーダのレベルで可能であ
り、他のエピタキシヤル技術では非常に困難な極
めて薄い膜の制御が可能である。
成長技術は超高速半導体デバイス、オプトエレク
トロニクスデバイスや超格子素子デバイスを実現
する上で重要な技術となりつつある。特に成長層
厚の制御性が原子層オーダのレベルで可能であ
り、他のエピタキシヤル技術では非常に困難な極
めて薄い膜の制御が可能である。
しかしながら、成長層表面の鏡面性において次
に述べるような問題があり、その解決が望まれて
いる。すなわち、GaAsのエピタキシヤル層を例
にとると、規定の高真空、蒸発速度、成長温度で
行なつても、しばしば成長層表面に微少な凹凸が
発生し、少ない時で濃度103個／cm2、多い時で105
個／cm2以上にもなる。このような表面を顕微鏡で
観察してみると、粒状の微少凸起である場合があ
り通常ピツチング（Pitting）と呼んでいる。
に述べるような問題があり、その解決が望まれて
いる。すなわち、GaAsのエピタキシヤル層を例
にとると、規定の高真空、蒸発速度、成長温度で
行なつても、しばしば成長層表面に微少な凹凸が
発生し、少ない時で濃度103個／cm2、多い時で105
個／cm2以上にもなる。このような表面を顕微鏡で
観察してみると、粒状の微少凸起である場合があ
り通常ピツチング（Pitting）と呼んでいる。
ピツチングが生じていると、エピタキシヤル層
の特性、例えばキヤリア濃度分布の急峻性、キヤ
リア移動度あるいはホトルミネツセンス強度など
において優秀なものであつても、デバイス作製工
程上障害となり、良好なデバイスを実現できな
い。特に極微細パターン加工を必要とする超高速
デバイスの製作が困難となる。
の特性、例えばキヤリア濃度分布の急峻性、キヤ
リア移動度あるいはホトルミネツセンス強度など
において優秀なものであつても、デバイス作製工
程上障害となり、良好なデバイスを実現できな
い。特に極微細パターン加工を必要とする超高速
デバイスの製作が困難となる。
ピツチングが生じる原因にはいろいろな説があ
り、残留酸素の影響であるとか、残留酸化膜の存
在のためとか、あるいは蒸発源からの分子線強度
の時間的あるいは空間的むらのためであるとか言
われており、一部改善されたケースもあるが、依
然としてかなりの頻度で発生し、その根本的解決
が強く望まれている。
り、残留酸素の影響であるとか、残留酸化膜の存
在のためとか、あるいは蒸発源からの分子線強度
の時間的あるいは空間的むらのためであるとか言
われており、一部改善されたケースもあるが、依
然としてかなりの頻度で発生し、その根本的解決
が強く望まれている。
本発明はこのようなピツチングを軽減もしくは
皆無とすることを目的とした新規な分子線源を提
供することにある。
皆無とすることを目的とした新規な分子線源を提
供することにある。
本発明によれば、−族化合物半導体あるい
はその混晶半導体の分子線結晶成長装置に用いる
分子線源であつて、貯蔵される族元素原料から
蒸発する金属蒸気が基板表面に向かう前に少なく
とも１回衝突するように配置された遮蔽板あるい
は遮蔽治具を内部に持つ分子線緩衝室を有し、蒸
発温度と該緩衝室の温度を個々に制御することに
よつて分子線強度を制御する手段を有する分子線
源が得られる。
はその混晶半導体の分子線結晶成長装置に用いる
分子線源であつて、貯蔵される族元素原料から
蒸発する金属蒸気が基板表面に向かう前に少なく
とも１回衝突するように配置された遮蔽板あるい
は遮蔽治具を内部に持つ分子線緩衝室を有し、蒸
発温度と該緩衝室の温度を個々に制御することに
よつて分子線強度を制御する手段を有する分子線
源が得られる。
以下、本発明を実施例について説明する。
図は本発明の一実施例の断面図を示すものであ
る。原料となる族金属１は、蒸発温度では液体
となりPBNからなるルツボ２に貯蔵され、加熱
ヒータ３で設定温度に加熱されている。この部分
は温度制御用熱電対４にて一定温度に制御されて
いる。原料金属１から蒸発した金属蒸気５は出口
６に向つて拡散し、分子線緩衝室７に進入する。
この蒸気は第１遮蔽板８と第２遮蔽治具９と最低
１回衝突してからでないと出口６から出ることは
ない。
る。原料となる族金属１は、蒸発温度では液体
となりPBNからなるルツボ２に貯蔵され、加熱
ヒータ３で設定温度に加熱されている。この部分
は温度制御用熱電対４にて一定温度に制御されて
いる。原料金属１から蒸発した金属蒸気５は出口
６に向つて拡散し、分子線緩衝室７に進入する。
この蒸気は第１遮蔽板８と第２遮蔽治具９と最低
１回衝突してからでないと出口６から出ることは
ない。
すなわち、原料１が貯蔵ルツボ２の中にある限
り、その量によらず原料表面のいかなる部分から
も出口６が見通せない。
り、その量によらず原料表面のいかなる部分から
も出口６が見通せない。
このような構造であると、原料金属の突沸その
他の原因で発生したクラスター状原子団塊１０は
一旦必らず遮蔽板８あるいは９に衝突する。つま
り、この遮蔽板８あるいは９を緩衝室内に設ける
ことによつて、衝突の可能性は大きく向上し、壁
面との衝突によつても完全に分解不可能なクラス
ターの運動エネルギーを失活させることも可能と
なる。大部分のクラスターは繰り返し衝突によつ
て分解が進行し、出射時にはその大半が原子線あ
るいは分子線となり、基板表面にクラスター状原
子団塊の形で衝突する可能性が極めて低減され
る。
他の原因で発生したクラスター状原子団塊１０は
一旦必らず遮蔽板８あるいは９に衝突する。つま
り、この遮蔽板８あるいは９を緩衝室内に設ける
ことによつて、衝突の可能性は大きく向上し、壁
面との衝突によつても完全に分解不可能なクラス
ターの運動エネルギーを失活させることも可能と
なる。大部分のクラスターは繰り返し衝突によつ
て分解が進行し、出射時にはその大半が原子線あ
るいは分子線となり、基板表面にクラスター状原
子団塊の形で衝突する可能性が極めて低減され
る。
また原料金属表面からの蒸発に部分的むらが生
じたとしても、緩衝室７を通過する間に均一化さ
れ出口６から出射する。このため成長層の膜厚、
組成あるいは不純物濃度の均一性が改善される。
じたとしても、緩衝室７を通過する間に均一化さ
れ出口６から出射する。このため成長層の膜厚、
組成あるいは不純物濃度の均一性が改善される。
緩衝室７の空間の温度は熱電対１２と加熱ヒー
タ１３で制御される。この温度は原料温度より高
く設定する場合も低く設定する場合もある。高い
場合は出口から出射される分子線強度は原料温度
で決定されるが、低い場合は、緩衝室壁面に蒸気
からの凝縮が起こる可能性があるから、蒸発量は
緩衝室温度が変調される。凝縮した原料液体は重
力によつて原料貯蔵部に戻り再び原料として利用
される。
タ１３で制御される。この温度は原料温度より高
く設定する場合も低く設定する場合もある。高い
場合は出口から出射される分子線強度は原料温度
で決定されるが、低い場合は、緩衝室壁面に蒸気
からの凝縮が起こる可能性があるから、蒸発量は
緩衝室温度が変調される。凝縮した原料液体は重
力によつて原料貯蔵部に戻り再び原料として利用
される。
実施例 １
図に示す構造の分子線源を液体窒素シユラウド
付の通常の分子線成長装置の分子線源設置部に挿
入した。
付の通常の分子線成長装置の分子線源設置部に挿
入した。
この分子線源の中にガリウムを入れ、他の分子
線源に砒素を入れ砒化ガリウムのエピタキシヤル
成長を行なつた。ガリウム貯蔵部温度を1000℃、
分子線緩衝室温度を1050℃とした。砒素保持温度
は350℃、基板温度は650℃に設定した。不純物は
意図的にはドープしなかつた。この条件で、クロ
ムドープ（100）砒化ガリウム基板の上に約２ミ
クロンのエピタキシヤル成長層を得た。干渉顕微
鏡写真による成長層表面を観察した結果、用いた
約４cm2の基板全面で約20〜50個の微少凹凸が存在
するだけであとは極めて良好な鏡面状態であるこ
とが判つた。
線源に砒素を入れ砒化ガリウムのエピタキシヤル
成長を行なつた。ガリウム貯蔵部温度を1000℃、
分子線緩衝室温度を1050℃とした。砒素保持温度
は350℃、基板温度は650℃に設定した。不純物は
意図的にはドープしなかつた。この条件で、クロ
ムドープ（100）砒化ガリウム基板の上に約２ミ
クロンのエピタキシヤル成長層を得た。干渉顕微
鏡写真による成長層表面を観察した結果、用いた
約４cm2の基板全面で約20〜50個の微少凹凸が存在
するだけであとは極めて良好な鏡面状態であるこ
とが判つた。
本発明によると、以上説明したようにピツチン
グを軽減もしくは皆無とした分子線源が得られ
る。
グを軽減もしくは皆無とした分子線源が得られ
る。
図には本発明の分子線源の一実施例の断面図を
示す。 １……族元素原料、２……族元素原料貯蔵
ルツボ、３……族原料貯蔵部加熱ヒータ、４…
…族元素原料温度制御モニタ用熱電対、５……
族元素原料蒸気、６……分子線源出口部、７…
…分子線緩衝室、８……遮蔽板、９……遮蔽治
具、１０……クラスター状原子団塊、１１……熱
遮蔽カバー、１２……分子線緩衝室内温度制御モ
ニタ用熱電対、１３……分子線緩衝室加熱ヒータ
を示す。
示す。 １……族元素原料、２……族元素原料貯蔵
ルツボ、３……族原料貯蔵部加熱ヒータ、４…
…族元素原料温度制御モニタ用熱電対、５……
族元素原料蒸気、６……分子線源出口部、７…
…分子線緩衝室、８……遮蔽板、９……遮蔽治
具、１０……クラスター状原子団塊、１１……熱
遮蔽カバー、１２……分子線緩衝室内温度制御モ
ニタ用熱電対、１３……分子線緩衝室加熱ヒータ
を示す。
Claims (1)
- １ −族化合物半導体あるいはその混晶半導
体の分子線源であつて、貯蔵される族元素原料
から蒸発する金属蒸気が基板表面に向かう前に少
なくとも１回衝突するように配置された遮蔽板あ
るいは遮蔽治具を内部に持つ分子線緩衝室を有
し、蒸発温度と該緩衝室の温度を個々に制御する
ことによつて分子線強度を制御する手段を有する
ことを特徴とする分子線源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57098084A JPS58215021A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 分子線源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57098084A JPS58215021A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 分子線源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58215021A JPS58215021A (ja) | 1983-12-14 |
| JPH0572095B2 true JPH0572095B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=14210474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57098084A Granted JPS58215021A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 分子線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58215021A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115219A (ja) * | 1983-11-26 | 1985-06-21 | Anelva Corp | 薄膜形成装置用蒸発源セル |
| FR2572099B1 (fr) * | 1984-10-24 | 1987-03-20 | Comp Generale Electricite | Generateur de jets moleculaires par craquage thermique pour la fabrication de semi-conducteurs par depot epitaxial |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5461464A (en) * | 1977-10-25 | 1979-05-17 | Fujitsu Ltd | Hot wall epitaxial growing unit |
| JPS5759127Y2 (ja) * | 1978-09-26 | 1982-12-17 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP57098084A patent/JPS58215021A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58215021A (ja) | 1983-12-14 |
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