JPH0669025B2 - 半導体結晶成長装置 - Google Patents
半導体結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH0669025B2 JPH0669025B2 JP59259570A JP25957084A JPH0669025B2 JP H0669025 B2 JPH0669025 B2 JP H0669025B2 JP 59259570 A JP59259570 A JP 59259570A JP 25957084 A JP25957084 A JP 25957084A JP H0669025 B2 JPH0669025 B2 JP H0669025B2
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- JP
- Japan
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- molecular beam
- semiconductor crystal
- substrate
- beam epitaxy
- window material
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-
- 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
- C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
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- 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】 〈技術分野〉 本発明は分子線エピタキシー法に基づく半導体結晶成長
装置に関するものである。
装置に関するものである。
〈従来技術〉 近年、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）が量子井戸半
導体レーザや高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）な
どの量子効果を利用した高度なデバイスの結晶成長法と
して注目されている。このＭＢＥ法は従来一般に用いら
れてきた液相成長法（ＬＰＥ法）に比べて、成長層厚の
分子層レベルでの高精度の制御性が特徴となっている。
また、成長層厚の面内分布にも高い均一性が得られてお
り、製作したデバイスにおいて優れた特性が高い歩留り
で実現できる。
導体レーザや高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）な
どの量子効果を利用した高度なデバイスの結晶成長法と
して注目されている。このＭＢＥ法は従来一般に用いら
れてきた液相成長法（ＬＰＥ法）に比べて、成長層厚の
分子層レベルでの高精度の制御性が特徴となっている。
また、成長層厚の面内分布にも高い均一性が得られてお
り、製作したデバイスにおいて優れた特性が高い歩留り
で実現できる。
しかしながら、ＭＢＥ法においては良質の結晶を得るた
めには、極めて精度の高い分子線強度の制御が要求さ
れ、例えばIII−Ｖ族及びII−VI族化合物半導体の成長
においては蒸気圧が高く基板温度が高い場合基板への実
効的な付着係数がそれ程高くないＶ族、VI族元素の制御
に種々の課題が残されている。
めには、極めて精度の高い分子線強度の制御が要求さ
れ、例えばIII−Ｖ族及びII−VI族化合物半導体の成長
においては蒸気圧が高く基板温度が高い場合基板への実
効的な付着係数がそれ程高くないＶ族、VI族元素の制御
に種々の課題が残されている。
例えばInPの成長を行う場合、基板温度を高くするとＰ
の再蒸発のためＰ圧を上げなくてはならず、エピタキシ
ー成長室内のＰ圧が高くなりすぎると真空排気が困難と
なる。このため一般的に６００℃以下の基板温度が用い
られるが、固体Ｐソースを用いた場合、Ｐ４分子線を用
いることになるためこのような低基板温度においては基
板表面においてＰ４分子を効率良く分解することができ
ないため良質の結晶を得ることができない。このため
に、一旦取り出したＰ４分子線を、更に800〜１０００
℃程度の高温分解炉を通してＰ２分子線を形成する分解
炉付セルが用いられている。
の再蒸発のためＰ圧を上げなくてはならず、エピタキシ
ー成長室内のＰ圧が高くなりすぎると真空排気が困難と
なる。このため一般的に６００℃以下の基板温度が用い
られるが、固体Ｐソースを用いた場合、Ｐ４分子線を用
いることになるためこのような低基板温度においては基
板表面においてＰ４分子を効率良く分解することができ
ないため良質の結晶を得ることができない。このため
に、一旦取り出したＰ４分子線を、更に800〜１０００
℃程度の高温分解炉を通してＰ２分子線を形成する分解
炉付セルが用いられている。
しかしながら、GaAlAsのようにAlを含む結晶では基板温
度が高くなる程結晶性が良くなることが知られているの
で、InAlPのようなAlとＰを含む結晶では基板温度を上
げられないために良い結晶が得られない可能性がある。
また、分解炉付セルを用いた場合には、通常は４００℃
以下の低温で用いることができるため汚染源となりにく
かったＶ族、VI族セルに少なくともTa及びカーボンを用
いている高温の分解炉が加わり新たな汚染源となる可能
性があり、また分解炉の温度制御を行いかつ低温のソー
ス部と熱的に絶縁する必要があるため機構が複雑になる
等の種々の欠点がある。
度が高くなる程結晶性が良くなることが知られているの
で、InAlPのようなAlとＰを含む結晶では基板温度を上
げられないために良い結晶が得られない可能性がある。
また、分解炉付セルを用いた場合には、通常は４００℃
以下の低温で用いることができるため汚染源となりにく
かったＶ族、VI族セルに少なくともTa及びカーボンを用
いている高温の分解炉が加わり新たな汚染源となる可能
性があり、また分解炉の温度制御を行いかつ低温のソー
ス部と熱的に絶縁する必要があるため機構が複雑になる
等の種々の欠点がある。
〈発明の目的〉 本発明は以上の問題点に鑑み、ＭＢＥ成長中に基板表面
に高エネルギーの光を照射して基板と分子線分子の反応
及び分子線分子分解反応を促進して従来基板温度及び分
子線分子種に課せられていた制限を緩和するための新規
有用な半導体結晶成長装置を提供することを目的とす
る。
に高エネルギーの光を照射して基板と分子線分子の反応
及び分子線分子分解反応を促進して従来基板温度及び分
子線分子種に課せられていた制限を緩和するための新規
有用な半導体結晶成長装置を提供することを目的とす
る。
〈発明の構成〉 前記目的を達成するため、本発明の半導体結晶成長装置
は、分子線エピタキシー成長室に、基板表面に成長中に
光を照射するための光学窓部を設け、前記光学窓部は、
内部の真空中に高蒸気圧元素などの不純物を吸着する冷
却部を有するポートを介して前記分子線エピタキシー成
長室に取り付けられ、かつ、前記光学窓部は窓材とその
窓材を窓材近傍で加熱するヒータを有する。
は、分子線エピタキシー成長室に、基板表面に成長中に
光を照射するための光学窓部を設け、前記光学窓部は、
内部の真空中に高蒸気圧元素などの不純物を吸着する冷
却部を有するポートを介して前記分子線エピタキシー成
長室に取り付けられ、かつ、前記光学窓部は窓材とその
窓材を窓材近傍で加熱するヒータを有する。
〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第１図に示すように、ＭＢＥ成長室１はゲートバルブ２
を通して図示しない試料準備室等と接続されている。原
料はＭＢＥ成長室１内のクンドセンセル３に充填・加熱
される。基板５は、Moブロック６に固定され、ヒータ７
で加熱され、これら成長部はＭＢＥ成長室内の液体窒素
シュラウド８で囲まれている。
を通して図示しない試料準備室等と接続されている。原
料はＭＢＥ成長室１内のクンドセンセル３に充填・加熱
される。基板５は、Moブロック６に固定され、ヒータ７
で加熱され、これら成長部はＭＢＥ成長室内の液体窒素
シュラウド８で囲まれている。
また、前記ＭＢＥ成長室１には、基板５の表面に光を照
射するための光学窓部１１が円筒形状のポート１２を介
して取り付けられている。前記光学窓部１１は石英製の
窓材１３とこれを加熱すべく窓材１３の周りに配置され
たヒータ１５よりなり、熱電対１６とＰＩＤ制御をする
温度コントローラ１７により一定温度に保たれる。前記
ポート１２の内側には、円筒形状の冷却部としての液体
窒素シュラウド８が設けられている。
射するための光学窓部１１が円筒形状のポート１２を介
して取り付けられている。前記光学窓部１１は石英製の
窓材１３とこれを加熱すべく窓材１３の周りに配置され
たヒータ１５よりなり、熱電対１６とＰＩＤ制御をする
温度コントローラ１７により一定温度に保たれる。前記
ポート１２の内側には、円筒形状の冷却部としての液体
窒素シュラウド８が設けられている。
エキシマレーザ２１から放出されたレーザ光22はガルバ
ノミラーによるビームスキャナ２３により光学窓部１１
の窓材１３を通って基板５の表面に照射されるようにな
っている。
ノミラーによるビームスキャナ２３により光学窓部１１
の窓材１３を通って基板５の表面に照射されるようにな
っている。
上記構成により、ＭＢＥ成長室１内におけるＭＢＥ成長
中に、エキシマレーザ２１より放出されたKrFによる２
４８nmのレーザ光２２はビームスキャナ２３を介して窓
材１３より基板５上に照射される。このように、ＭＢＥ
成長中に基板５表面に高エネルギーのレーザ光２２が照
射されるため、基板５と分子線分子の反応及び分子線分
子の分解反応が促進される。これらの反応は非熱平衡で
あるため、成長した結晶の品質は良好である。
中に、エキシマレーザ２１より放出されたKrFによる２
４８nmのレーザ光２２はビームスキャナ２３を介して窓
材１３より基板５上に照射される。このように、ＭＢＥ
成長中に基板５表面に高エネルギーのレーザ光２２が照
射されるため、基板５と分子線分子の反応及び分子線分
子の分解反応が促進される。これらの反応は非熱平衡で
あるため、成長した結晶の品質は良好である。
また、前記ＭＢＥ成長中に、ポート１２内の液体窒素シ
ュラウド１８は高蒸気圧元素を有効に吸着するため、レ
ーザ光２２は、途中で遮られることなく基板５に確実に
照射される。しかも、上記高蒸気圧元素は窓材１３には
ほとんど到達しない。また窓材１３をヒータ１５で加熱
することにより、高蒸気圧である元素は窓材１３より再
蒸発し、かつその温度差により液体窒素シュラウド１８
に捕えられる。このようにして窓材１３への高蒸気圧元
素の被覆が防止される。また窓材１３をヒータ１５で加
熱しているため、比較的ガス放出の大きな石英あるいは
それを保持するステンレス鋼が加熱されＣＯ等の汚染ガ
スが放出されるが、液体窒素シュラウド１８を設けるこ
とにより、これらの汚染ガス分子は有効に排除され、基
板５への到達を防止でき、清浄な状態を維持できる。
ュラウド１８は高蒸気圧元素を有効に吸着するため、レ
ーザ光２２は、途中で遮られることなく基板５に確実に
照射される。しかも、上記高蒸気圧元素は窓材１３には
ほとんど到達しない。また窓材１３をヒータ１５で加熱
することにより、高蒸気圧である元素は窓材１３より再
蒸発し、かつその温度差により液体窒素シュラウド１８
に捕えられる。このようにして窓材１３への高蒸気圧元
素の被覆が防止される。また窓材１３をヒータ１５で加
熱しているため、比較的ガス放出の大きな石英あるいは
それを保持するステンレス鋼が加熱されＣＯ等の汚染ガ
スが放出されるが、液体窒素シュラウド１８を設けるこ
とにより、これらの汚染ガス分子は有効に排除され、基
板５への到達を防止でき、清浄な状態を維持できる。
上記実施例では、窓材１３の材質として石英を用いた
が、窓材１３の材質は光源の波長によりCaF2,MgF2等を
選択でき、また光源も他のエキシマレーザあるいは水銀
灯等により波長を選択できる。
が、窓材１３の材質は光源の波長によりCaF2,MgF2等を
選択でき、また光源も他のエキシマレーザあるいは水銀
灯等により波長を選択できる。
〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の半導体結晶成長装
置によれば、ＭＢＥ成長中に基板表面に光を照射して、
非熱平衡反応で基板と分子線分子の反応及び分子線分子
分解反応を促進して、従来基板温度及び分子線分子種に
課せられていた制限を緩和でき、かつ、従来ＬＰＥ法で
成長した結晶より品質の劣っていたＭＢＥ法により成長
した結晶の品質を大幅に改善できる。
置によれば、ＭＢＥ成長中に基板表面に光を照射して、
非熱平衡反応で基板と分子線分子の反応及び分子線分子
分解反応を促進して、従来基板温度及び分子線分子種に
課せられていた制限を緩和でき、かつ、従来ＬＰＥ法で
成長した結晶より品質の劣っていたＭＢＥ法により成長
した結晶の品質を大幅に改善できる。
また、ポート内の高蒸気圧元素などの不純物を吸着する
冷却部と窓材を加熱するヒータによって、窓材への蒸気
圧元素の被着を防止し、ポート内の不純物を除去して、
レーザ光の通過路の透明度の向上を図れ、レーザ光を損
失なく基板に有効に照射でき、高品質の半導体結晶を能
率良く得ることができる。
冷却部と窓材を加熱するヒータによって、窓材への蒸気
圧元素の被着を防止し、ポート内の不純物を除去して、
レーザ光の通過路の透明度の向上を図れ、レーザ光を損
失なく基板に有効に照射でき、高品質の半導体結晶を能
率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の１実施例の半導体結晶成長装置の模式
図である。 １……ＭＢＥ成長室、５……基板、６……Moブロック、
７，１５……ヒータ、８，１８……液体窒素シュラウ
ド、１１……窓部、１２……ポート、１３……窓材。
図である。 １……ＭＢＥ成長室、５……基板、６……Moブロック、
７，１５……ヒータ、８，１８……液体窒素シュラウ
ド、１１……窓部、１２……ポート、１３……窓材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 三郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−122871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119630（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】分子線エピタキシー成長室内の高真空中
で、半導体薄膜を構成する元素を含む物質を基板表面に
均一に入射せしめて、前記半導体薄膜を分子線エピタキ
シー成長する半導体結晶成長装置において、 前記分子線エピタキシー成長室に、基板表面に成長中に
光を照射するための光学窓部を設け、前記光学窓部は、
内部の真空中に高蒸気圧元素などの不純物を吸着する冷
却部を有するポートを介して前記分子線エピタキシー成
長室に取り付けられ、かつ、前記光学窓部は窓材とその
窓材を窓材近傍で加熱するヒータを有することを特徴と
する半導体結晶成長装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259570A JPH0669025B2 (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 半導体結晶成長装置 |
| GB08530093A GB2170043B (en) | 1984-12-07 | 1985-12-06 | Apparatus for the growth of semiconductor crystals |
| US06/805,517 US4693207A (en) | 1984-12-07 | 1985-12-06 | Apparatus for the growth of semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259570A JPH0669025B2 (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 半導体結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137314A JPS61137314A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0669025B2 true JPH0669025B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=17335955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259570A Expired - Fee Related JPH0669025B2 (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 半導体結晶成長装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4693207A (ja) |
| JP (1) | JPH0669025B2 (ja) |
| GB (1) | GB2170043B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62196815A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-31 | Tadatsugu Ito | 薄膜成長装置 |
| GB2204066A (en) * | 1987-04-06 | 1988-11-02 | Philips Electronic Associated | A method for manufacturing a semiconductor device having a layered structure |
| GB2211210A (en) * | 1987-10-16 | 1989-06-28 | Philips Electronic Associated | A method of modifying a surface of a body using electromagnetic radiation |
| JPH0717477B2 (ja) * | 1989-03-15 | 1995-03-01 | シャープ株式会社 | 化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
| US5024967A (en) * | 1989-06-30 | 1991-06-18 | At&T Bell Laboratories | Doping procedures for semiconductor devices |
| JP2559492B2 (ja) * | 1989-07-05 | 1996-12-04 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子の製造方法 |
| JPH069297A (ja) * | 1991-12-09 | 1994-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜装置 |
| JP2912842B2 (ja) * | 1995-01-17 | 1999-06-28 | 株式会社エイコー・エンジニアリング | 薄膜形成装置 |
| JP5677785B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2015-02-25 | 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 薄膜蒸着装置及びこれを利用した有機発光表示装置の製造方法 |
| KR20130004830A (ko) | 2011-07-04 | 2013-01-14 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1515571A (en) * | 1974-05-23 | 1978-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Methods of growing thin epitaxial films on a crystal substrate |
| US4159919A (en) * | 1978-01-16 | 1979-07-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Molecular beam epitaxy using premixing |
| JPS55122871A (en) * | 1979-03-14 | 1980-09-20 | Fujitsu Ltd | Vacuum vopor deposition apparatus |
| JPS58119630A (ja) * | 1982-01-11 | 1983-07-16 | Nec Corp | 分子線結晶成長法 |
| US4434189A (en) * | 1982-03-15 | 1984-02-28 | The United States Of America As Represented By The Adminstrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for coating substrates using a laser |
| JPS59126774A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nec Corp | 気相金属堆積装置 |
| US4550684A (en) * | 1983-08-11 | 1985-11-05 | Genus, Inc. | Cooled optical window for semiconductor wafer heating |
| GB8330126D0 (en) * | 1983-11-11 | 1983-12-21 | Secr Defence | Coating laser optical components |
| JPS60128265A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-09 | Nec Corp | 気相薄膜形成装置 |
| US4568565A (en) * | 1984-05-14 | 1986-02-04 | Allied Corporation | Light induced chemical vapor deposition of conductive titanium silicide films |
-
1984
- 1984-12-07 JP JP59259570A patent/JPH0669025B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-12-06 US US06/805,517 patent/US4693207A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-06 GB GB08530093A patent/GB2170043B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8530093D0 (en) | 1986-01-15 |
| GB2170043A (en) | 1986-07-23 |
| US4693207A (en) | 1987-09-15 |
| JPS61137314A (ja) | 1986-06-25 |
| GB2170043B (en) | 1988-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |