JPH0615437B2 - 薄膜成長装置 - Google Patents

薄膜成長装置

Info

Publication number
JPH0615437B2
JPH0615437B2 JP60101503A JP10150385A JPH0615437B2 JP H0615437 B2 JPH0615437 B2 JP H0615437B2 JP 60101503 A JP60101503 A JP 60101503A JP 10150385 A JP10150385 A JP 10150385A JP H0615437 B2 JPH0615437 B2 JP H0615437B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
shutter
film material
substrate
opening
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
Application number
JP60101503A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61261295A (ja
Inventor
正典 篠原
義宏 今村
智徳 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP60101503A priority Critical patent/JPH0615437B2/ja
Publication of JPS61261295A publication Critical patent/JPS61261295A/ja
Publication of JPH0615437B2 publication Critical patent/JPH0615437B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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、基板上に分子線エピタキシヤル成長法によつ
て薄膜結晶を成長させる薄膜成長装置、いわゆる分子線
エピタキシヤル装置に関し、特にその分子線発生源とし
ての薄膜材料蒸発装置の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
分子線エピタキシヤル装置は、超高真空中で薄膜を構成
する薄膜材料を加熱蒸発して、その材料を分子線の形で
基板上に飛着させて薄膜結晶を成長させる薄膜成長装置
であり、従来、基板上に分子線エピタキシヤル成長法に
よつて薄膜結晶を成長させる方法として、次に述べる方
法が提案されている。すなわち、この種装置に用いられ
ている薄膜材料蒸発装置を第6図および第7図に示して
説明する。この薄膜材料蒸発装置は、薄膜材料1を充填
する充填室としてのるつぼ2と、このるつぼ2の周囲に
設けられた薄膜材料加熱用ヒータ3と、温度制御用熱電
対4と、薄膜材料の基板への飛着を制御するシヤツタ5
と、このシヤツタ5の回転動作を行なう軸6とから構成
され、この軸6が回転駆動手段(図示せず)に連結され
ている。
かかる構成の薄膜材料蒸発装置を用いて基板上に薄膜結
晶を成長させるには、通常、シヤツタ5を閉じた状態で
薄膜材料加熱用ヒータ3に通電し、薄膜材料1を所望の
蒸発温度になるまで昇温する。この温度は熱電対4から
得られる電圧信号を基に加熱用ヒータ3に通電する電力
によつて制御される。薄膜材料1が所望の蒸発温度に達
した後、シヤツタ5の開動作により、蒸発した薄膜材料
が薄膜材料蒸発装置と対向して設けられた基板(図示せ
ず)に向けて飛び、基板表面に堆積する。このようにし
て基板表面に薄膜結晶が成長する。そして、基板上の薄
膜が所望の膜厚に達した時、シヤツタ5を閉じ、薄膜材
料の基板への飛着をしや断する。薄膜成長後、薄膜材料
は降温され、シヤツタ5を閉じた状態で所望の温度に保
持されることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、このような薄膜材料蒸発装置においては、シ
ヤツタ5は薄膜材料蒸発装置の開口部に接するか、ある
いは近接して設置された構成となつていたため、次に述
べる欠点がある。シヤツタ5が閉状態ではるつぼ2すな
わち薄膜材料充填室内は熱平衡状態に保持されている。
また密封状態に近いため充填室内と薄膜成長室内での圧
力差が大きい。シヤツタ5を開けた瞬間、薄膜材料充填
室内の圧力が急低下し熱平衡状態が崩れてしまう。そし
て再び平衡状態になるまでに数分間の時間を有する。そ
のため、充填室から飛び出る薄膜材料の分子線量は、第
8図に示すように時間と共に変化する。このような分子
線の変化は基板に成長させる薄膜の膜厚制御、あるいは
膜厚成長と同様の手段で加熱蒸発させて薄膜内に不純物
をドーピングする際のドーピング濃度の制御,ドーピン
グプロフアイルの急峻性を劣化させる。
この他、例えば薄膜材料としてGaとAsを用い、基板
上にGaAsの単結晶を成長させる場合においては、文献
T.Ito et al.Jpn.J.Appl.Phys. 23,L702(1984)に示さ
れているように、Ca蒸発装置の充填室開口部に設けら
れたシヤツタを開いた瞬間、溶融Ga表面に形成された
Gaの酸化物の解離によつて発生するGaスピツテイン
グが基板に飛着し、オーバルデイフエクトと呼ばれる表
面欠陥が発生する。また、シヤツタを開けた瞬間、充填
室の出口近傍に付着していたAsやCaAsなどの微粒
子が基板に向けて飛び、微小な表面欠陥が発生する。こ
れらの表面欠陥はほとんどがシヤツタを開けた瞬間に薄
膜材料充填室内あるいは充填室の出口近傍から飛来する
微粒子を核として発生するものである。
以上の問題点を解消するために、薄膜材料蒸発装置の開
口部からある程度の距離をおいてシヤツタを設置するこ
とも考えられるが、この場合、薄膜成長後、薄膜材料を
所望の温度で保持しておく時に薄膜材料充填室内に不純
物が混入し、薄膜材料の純度の低下、ひいでは成長薄膜
の膜質低下を招く欠点がある。
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、欠陥の少ない膜質の優れた薄膜を成長させ、
かつ膜厚や不純物ドーピング濃度の制御性に優れた薄膜
成長装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る薄膜成長装置は、薄膜を構成する薄膜材料
を加熱蒸発して、基板上に薄膜結晶を成長させる分子線
エピタキシヤル装置において、薄膜材料の基板への飛着
を制御するシヤツタを、薄膜材料蒸発装置の薄膜材料が
飛び出す開口部に接するかあるいは近接して設置された
第1のシヤツタと、核第1のシヤツタと同一の回転駆動
軸に連結され、かつ閉状態でも薄膜材料充填質からの薄
膜材料の漏洩が生じる程度に上記開口部より離れた位置
に設置された第2のシヤツタとから構成し、第1のシヤ
ツタの開閉動作により薄膜材料の充填質からの漏洩を制
御するとともに、該第1のシヤツタを開けた状態で第2
のシヤツタの開閉動作により薄膜材料の基板への飛着を
制御するようにしたものである。
〔作用〕
本発明においては、薄膜材料を所望の蒸発温度まで昇温
する時、あるいは蒸発温度から所望の薄膜材料保持温度
まで降温する時、さらにその保持温度で薄膜材料を保持
しておく時、薄膜材料蒸発装置の開口部に接するかある
いは近接して設置された第1のシヤツタを閉じることに
より、薄膜材料中への不純物の混入を防ぐ。そして、薄
膜材料が所望の蒸発温度に達してから、薄膜の基板上へ
の成長が終了するまで、前記第1のシヤツタを開いた状
態で、薄膜材料の漏洩が生じる程度に上記開口部より離
れた位置に設置された第2のシヤツタの開閉動作により
薄膜の基板上への飛着を制御することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例による薄膜材料蒸発装置を示
す概略断面図である。同図において、11は薄膜材料、
12はこの薄膜材料11を充填する充填質としてのるつ
ぼ、13はこのるつぼ12の周囲に設けられた薄膜材料
加熱用ヒータ、14は温度制御用熱電対、15は薄膜材
料の基板への飛着を制御するために第1のシヤツタ15A
と第2のシヤツタ15Bとから構成されたシヤツタ、16
はこのシヤツタ15の回転駆動を行なう回転軸であり、
この回転軸16は回転駆動手段(図示せず)に連結され
ている。上記シヤツタ15を、薄膜材料が飛び出するつ
ぼ12つまり薄膜材料充填室の開口部側から見た図を第
2図に示す。この第2図に示すシヤツタ15において、
第1のシヤツタ15Aは上記開口部に接するかあるいは近
接して設置されるもので、閉の状態を示す。また、第2
のシヤツタ15Bは、上記開口部から閉状態時においても
薄膜材料が漏洩可能な程度に距離をはなして設置される
もので、開の状態を示す。そして、これらシヤツタ15A
および15Bは同一の回転軸16に連結されている。
第3図は第2図に示すシヤツタ15のX−Y軸に垂直で
Y点を通る断面を示すものであり、第2図で示したシヤ
ツタ15を反時計回りに90゜回転させた状態を第4図
に示す。これは第1図に対応しており、この時、第1の
シヤツタ15Aが開状態を、第2のシヤツタ15Bが閉状態
を表わす。さらに、第4図で示したシヤツタ15を反時
計回りに90゜回転させた状態を第5図に示す。この
時、第1のシヤツタ15A,第2のシヤツタ15Bとも開状
態を表わす。
次に、上記実施例構成の薄膜材料蒸発装置を用いた薄膜
成長法について第2図〜第5図を参照して説明する。ま
ず、第2図で示すように第1のシヤツタ15Aが閉の状態
で薄膜材料を所望の蒸発温度まで昇温する。次いで所望
の蒸発温度に達した後、第1のシヤツタ15Aを開き、第
2のシヤツタ15Bを閉じる(第4図)。この状態で薄膜
材料温度(薄膜分子線量)が安定になるまで保持する。
次に薄膜を基板上に飛着させる時、第5図で示すように
第2のシヤツタ15Bを開ける。基板上の膜厚が所望の値
に達したら第4図のように第2のシヤツタ15Bを閉じ
る。そして、薄膜材料を所望の保持温度まで降温する
時、あるいは所望の保持温度に達した後、その温度で薄
膜材料を保持しておく時、第2図に示すように第1のシ
ヤツタ15Aを閉じる。
このように、薄膜材料の所望の蒸発温度までの昇温時、
蒸発温度から所望の保持温度までの降温時、また保持温
度での保持時に、薄膜材料が飛び出す開口部に接する
か、あるいは近接した位置に設置された第1のシヤツタ
15Aを閉じることにより、真空チヤンバ内壁より出る不
純物の薄膜材料充填室内への混入を防ぐことができる。
また、第1のシヤツタ15Aを開いた瞬間に薄膜材料充填
室内から飛び出てくる微粒子を第2のシヤツタ15Bでし
や断することにより、微粒子の基板上への飛着を防ぐこ
とができ、表面欠陥の少ない薄膜の成長が可能となる。
さらに第2のシヤツタ15Bを閉じた状態でも、上記開口
部と該シヤツタ15Bとのすき間(第3図で示したL)を
通して薄膜材料が蒸発するため、薄膜材料充填室内が密
封状態とならない。そのため、第2のシヤツタ15Bを開
けた後の充填室から基板へ向けて出る分子線量の時間的
な変化がなく、一定の安定した分子線量が得られる。そ
の結果、薄膜の膜厚制御や、薄膜内へのドーピング量と
ドーピングプロフアイルの制御が向上する。また、上記
実施例では、第1のシヤツタ15Aと第2のシヤツタ15B
が1つの回転軸16に連結されているため、回転駆動系
が従来の方法と同一数で済む利点も奏する。
なお、上記した実施例では薄膜材料の基板への飛着を制
御するシヤツタ15として第1のシヤツタ15Aと第2の
シヤツタ15BがX−Y軸で連結された構造のものを用い
る場合であったが、それらのシヤツタが分離されていて
も、また各シヤツタの形状が円形や矩形などの任意の形
状でも、上記実施例と同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、薄膜材料蒸発装
置の薄膜材料が飛び出す開口部に接するかあるいは近接
して設置された第1のシヤツタと、該第1のシヤツタと
同一の回転駆動軸に連結されかつ上記開口部から閉状態
時においても薄膜材料が漏洩可能な程度に距離をなして
設置された第2のシヤツタから成る構造のシヤツタによ
つて薄膜材料の基板への飛着を制御することにより、従
来用いられている回転駆動系が適用できる。そして、欠
陥の少ない膜質の優れた薄膜を成長できると共に、膜厚
やドーピング量,ドーピングプロフアイルなどの制御性
が優れた薄膜成長が可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による薄膜材料蒸発装置を示
す概略断面図、第2図は第1図の薄膜材料蒸発装置をそ
の充填室開口部側から見たシヤツタ部を示す図、第3図
は第6図のシヤツタをX−Y軸に垂直でかつY点を通る
面で切つた時の断面図、第4図は第2図のシヤツタを反
時計回りに90゜回転させた時の図、第5図は第2図の
シヤツタを反時計回りに180゜回転させた時の図、第6
図は従来の薄膜材料蒸発装置を示す概略断面図、第7図
は第6図の薄膜材料が飛び出す開口部側から見た図、第
8図は従来における薄膜材料蒸発装置の開口部から飛び
出る薄膜材料分子線量のシヤツタ開後の時間的変化を示
す図である。 11……薄膜材料、12……薄膜材料充填用るつぼ、1
3……薄膜材料加熱用ヒータ、14……温度制御用熱電
対、15……シヤツタ、15A……第1のシヤツタ、15B
……第2のシヤツタ、16……回転駆動軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−42815(JP,A) 特開 昭61−191591(JP,A) 特開 昭61−236688(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄膜を構成する薄膜材料を加熱蒸発して、
    基板上に薄膜結晶を成長させる分子線エピタキシヤル装
    置において、薄膜材料の基板への飛着を制御するシヤツ
    タが、薄膜材料が飛び出る薄膜材料蒸発装置の開口部に
    接するかあるいは近接して設置された第1のシヤツタ
    と、該第1のシヤツタと同一の回転駆動軸に連結され、
    かつ上記開口部から閉状態時においても薄膜材料が漏洩
    可能な程度に距離をなして設置された第2のシヤツタか
    ら成ることを特徴とする薄膜成長装置。
  2. 【請求項2】薄膜材料の基板への飛着を制御するシヤツ
    タにおいて第1のシヤツタの開閉動作により薄膜材料の
    薄膜材料蒸発装置からの漏洩を制御し、第1のシヤツタ
    を開けた状態で第2のシヤツタの開閉動作により薄膜材
    料の基板への堆積を制御することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の薄膜成長装置。
JP60101503A 1985-05-15 1985-05-15 薄膜成長装置 Expired - Lifetime JPH0615437B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60101503A JPH0615437B2 (ja) 1985-05-15 1985-05-15 薄膜成長装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60101503A JPH0615437B2 (ja) 1985-05-15 1985-05-15 薄膜成長装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61261295A JPS61261295A (ja) 1986-11-19
JPH0615437B2 true JPH0615437B2 (ja) 1994-03-02

Family

ID=14302418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60101503A Expired - Lifetime JPH0615437B2 (ja) 1985-05-15 1985-05-15 薄膜成長装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0615437B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242486A (ja) * 1988-03-24 1989-09-27 Fujitsu Ltd 分子線結晶成長装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61261295A (ja) 1986-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0609886B1 (en) Method and apparatus for preparing crystalline thin-films for solid-state lasers
JPS61261295A (ja) 薄膜成長装置
US6664152B2 (en) Method for crystallizing silicon film and thin film transistor and fabricating method using the same
JP2777599B2 (ja) 単結晶薄膜の製造方法
JP2526036B2 (ja) 分子線エピタキシヤル装置のシヤツタ構造
JPH0254757A (ja) 多結晶薄膜の形成方法
JPH034516A (ja) 分子線源
JPH057251Y2 (ja)
JPH09142985A (ja) 分子線セル
JPS6272113A (ja) 分子線結晶成長装置
JPS61190920A (ja) 分子線結晶成長装置
JPS631747B2 (ja)
JPH02196086A (ja) 単結晶の製造方法
Gotoh et al. Growth mechanism of a Ag crystal particle containing a twin plane grown on a Mo (110) surface
JPH0138910Y2 (ja)
JPH0516399B2 (ja)
Steinbeiss Thin film deposition techniques (PVD)
JPS62180067A (ja) 電子ビ−ム蒸着装置および電子ビ−ム蒸着方法
JPH03274257A (ja) 酸化物薄膜の製造装置及ビ製造方法
JPH01197388A (ja) 分子線結晶成長装置
JPH03199371A (ja) 真空蒸着薄膜形成装置
JPH02243589A (ja) 分子線セル
JPH01235233A (ja) 分子線エピタキシャル成長方法
JPS60235795A (ja) 単結晶膜の製造方法
JPH0352434B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term