JPH07518B2 - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH07518B2 JPH07518B2 JP62006469A JP646987A JPH07518B2 JP H07518 B2 JPH07518 B2 JP H07518B2 JP 62006469 A JP62006469 A JP 62006469A JP 646987 A JP646987 A JP 646987A JP H07518 B2 JPH07518 B2 JP H07518B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- molecular beam
- single crystal
- substrate holder
- heater
- 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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- 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】 〔概要〕 この発明は、分子線結晶成長装置において、 単結晶を成長する基板の周縁部を支持する基板ホルダと
該基板を空間部を介して熱輻射により加熱するヒータと
の間に、該基板ホルダを該ヒータから熱遮蔽する２枚以
上の金属板を所定間隔をおいて積層してなる熱反射板を
備えて、基板ホルダの温度を制御することにより、 基板面内の温度分布の均一性を向上して、成長する単結
晶層を改善するものである。
該基板を空間部を介して熱輻射により加熱するヒータと
の間に、該基板ホルダを該ヒータから熱遮蔽する２枚以
上の金属板を所定間隔をおいて積層してなる熱反射板を
備えて、基板ホルダの温度を制御することにより、 基板面内の温度分布の均一性を向上して、成長する単結
晶層を改善するものである。
本発明は分子線結晶成長装置、特に成長を行う単結晶基
板の温度分布を改善してエピタキシャル成長の均一性が
向上する分子線結晶成長装置に関する。
板の温度分布を改善してエピタキシャル成長の均一性が
向上する分子線結晶成長装置に関する。
半導体装置等には単結晶基板上に所要の単結晶層をエピ
タキシャル成長した基体が広く用いられている。エピタ
キシャル成長には種々の方法が行われているが、分子線
結晶成長方法（MBE法）は、結晶の成長速度、混晶の組
成比或いは不純物ドープ量などを最も正確に制御するこ
とができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に最
も適している。
タキシャル成長した基体が広く用いられている。エピタ
キシャル成長には種々の方法が行われているが、分子線
結晶成長方法（MBE法）は、結晶の成長速度、混晶の組
成比或いは不純物ドープ量などを最も正確に制御するこ
とができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に最
も適している。
しかしながらMBE法は他の成長方法に比較して成長速度
が低いのみならず、均一な成長が従来困難であってその
改善が強く要望されている。
が低いのみならず、均一な成長が従来困難であってその
改善が強く要望されている。
MBE法は、目的とする単結晶を構成する元素及びこれに
ドープする不純物元素を10-10Torr程度の高真空中でセ
ルから分子ビーム状に蒸発させて、単結晶基板上に単結
晶層としてエピタキシャル成長する方法であり、その装
置の主要部は例えば第４図に示す模式図の如く構成され
ている。
ドープする不純物元素を10-10Torr程度の高真空中でセ
ルから分子ビーム状に蒸発させて、単結晶基板上に単結
晶層としてエピタキシャル成長する方法であり、その装
置の主要部は例えば第４図に示す模式図の如く構成され
ている。
同図において、１は基板を支持、加熱する機構、２は分
子線源セル、３は液体窒素シュラウド、4AはRHEED用電
子銃、4BはRHEED用螢光スクリーンであり、単結晶を成
長させる単結晶基板10は基板を支持、加熱する機構１に
例えば下記のの様に装着される。
子線源セル、３は液体窒素シュラウド、4AはRHEED用電
子銃、4BはRHEED用螢光スクリーンであり、単結晶を成
長させる単結晶基板10は基板を支持、加熱する機構１に
例えば下記のの様に装着される。
この基板を支持、加熱する機構１は従来第５図に例示す
る如き構造となっている。すなわち、11は例えばモリブ
デン（Mo）等からなる基板ホルダ、12は例えば窒化ボロ
ン（BN）等からなるスペーサ、13は例えばBN等からなる
均熱板、14はヒータ、15は回転機構であり、10は単結晶
基板である。
る如き構造となっている。すなわち、11は例えばモリブ
デン（Mo）等からなる基板ホルダ、12は例えば窒化ボロ
ン（BN）等からなるスペーサ、13は例えばBN等からなる
均熱板、14はヒータ、15は回転機構であり、10は単結晶
基板である。
単結晶基板10はこの基板ホルダ11上でヒータ14からの輻
射熱により、最適の基板温度として選択された温度、例
えば砒化ガリウム（GaAs）で600〜700℃、シリコン（S
i）で700〜800℃程度に加熱されるが、基板温度は単結
晶層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組成、不純物
ドーピング濃度等に大きい影響を与えるために、前記温
度において例えば±５℃程度以内の温度分布とすること
が必要である。
射熱により、最適の基板温度として選択された温度、例
えば砒化ガリウム（GaAs）で600〜700℃、シリコン（S
i）で700〜800℃程度に加熱されるが、基板温度は単結
晶層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組成、不純物
ドーピング濃度等に大きい影響を与えるために、前記温
度において例えば±５℃程度以内の温度分布とすること
が必要である。
前記従来例の基板を支持、加熱する機構では、ヒータ14
からの輻射熱が基板ホルダ11をも強く加熱してこれが単
結晶基板10より高温となり、基板ホルダ11から単結晶基
板10への熱流入によってその中心部分より周辺部分が高
温となる温度の不均一分布を生じて、成長した単結晶層
の均一性が問題となっている。
からの輻射熱が基板ホルダ11をも強く加熱してこれが単
結晶基板10より高温となり、基板ホルダ11から単結晶基
板10への熱流入によってその中心部分より周辺部分が高
温となる温度の不均一分布を生じて、成長した単結晶層
の均一性が問題となっている。
前記問題点は、単結晶を成長する基板の周縁部を支持す
る基板ホルダと該基板を空間部を介して熱輻射により加
熱するヒータとの間に、該基板ホルダを該ヒータから熱
遮蔽する２枚以上の金属板を所定間隔をおいて積層して
なる熱反射板を備えてなる本発明による分子線結晶成長
装置により解決される。
る基板ホルダと該基板を空間部を介して熱輻射により加
熱するヒータとの間に、該基板ホルダを該ヒータから熱
遮蔽する２枚以上の金属板を所定間隔をおいて積層して
なる熱反射板を備えてなる本発明による分子線結晶成長
装置により解決される。
なお前記熱遮蔽手段には例えば熱反射板を用いることが
できる。
できる。
本発明によれば第１図に例示する如く、ヒータ14との間
を例えば熱反射板16により熱遮蔽して基板ホルダ11の温
度、従って基板ホルダ11と基板10との間の熱伝導量を適
量に制御することにより、基板10面内の温度分布の均一
性を向上して、成長する単結晶層の均一性を改善する。
を例えば熱反射板16により熱遮蔽して基板ホルダ11の温
度、従って基板ホルダ11と基板10との間の熱伝導量を適
量に制御することにより、基板10面内の温度分布の均一
性を向上して、成長する単結晶層の均一性を改善する。
〔実施例〕 以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第２図は本発明の第１の実施例について、その基板を支
持、加熱する機構部分を示す模式図であり、11は基板ホ
ルダ、12はスペーサ、13は均熱板、14はヒータ、15は回
転機構、16は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板であ
り、10は単結晶を成長する単結晶基板である。
持、加熱する機構部分を示す模式図であり、11は基板ホ
ルダ、12はスペーサ、13は均熱板、14はヒータ、15は回
転機構、16は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板であ
り、10は単結晶を成長する単結晶基板である。
本実施例の基板ホルダ11には例えばMoが用いられ、その
基板マウント面の直径は約190mmで直径ｄｗが約51mmの
基板６枚を回転対称形に配置して搭載することができ、
各開口の内径d0は約45mmである。
基板マウント面の直径は約190mmで直径ｄｗが約51mmの
基板６枚を回転対称形に配置して搭載することができ、
各開口の内径d0は約45mmである。
また熱反射板16は、例えば厚さ0.1mmのタンタル（Ta）
板４枚をピッチ0.5mmで積層した構成で、基板ホルダ11
の各開口と同心の位置に内径d1が約40mmの開口が設けら
れている。
板４枚をピッチ0.5mmで積層した構成で、基板ホルダ11
の各開口と同心の位置に内径d1が約40mmの開口が設けら
れている。
なおヒータ14と基板ホルダ11との間隔は、前記従来例と
同じく約5mmであり、熱反射板16は基板ホルダ11と共に
基板マウント面の中心軸を回転軸として例えば20rpm程
度以下の速度で回転することができる。
同じく約5mmであり、熱反射板16は基板ホルダ11と共に
基板マウント面の中心軸を回転軸として例えば20rpm程
度以下の速度で回転することができる。
また第３図は本発明の第２の実施例を示す模式図であ
り、第１図と同一符号で対応する部分を示す。本実施例
の基板ホルダ11は前記従来例と同様に搭載する基板数を
１枚としている。
り、第１図と同一符号で対応する部分を示す。本実施例
の基板ホルダ11は前記従来例と同様に搭載する基板数を
１枚としている。
本実施例の熱反射板16は図示の如く、軸方向が基板ホル
ダ11の基板マウント面に垂直な同軸円筒状に、厚さ、枚
数、ピッチが例えば前記実施例と同様なTa板で構成し、
ヒータ14をこの円筒内に設けている。
ダ11の基板マウント面に垂直な同軸円筒状に、厚さ、枚
数、ピッチが例えば前記実施例と同様なTa板で構成し、
ヒータ14をこの円筒内に設けている。
上述の各実施例では例えば砒化ガリウム（GaAs）のMBE
成長に適する温度680℃において、基板10の全面にわた
って±５℃以内の温度分布が余裕をもって確保されてい
る。
成長に適する温度680℃において、基板10の全面にわた
って±５℃以内の温度分布が余裕をもって確保されてい
る。
また第１の実施例について、分子線源セル２を大開口の
ラングミュラ型として分子線を基板ホルダ11の全面に良
好な均一性で入射させ、GaAs単結晶基板上に高電子移動
度電界効果トランジスタのためのノンドープのGaAs層、
Siを選択的にドープしたAlGaAs層及びSiをドープしたGa
As層を連続して成長したが、各半導体層の厚さ、不純物
濃度などの基板相互間及び各基板面内のばらつきは何れ
も±１％以内であるなど、均一で良好な単結晶層が得ら
れた。
ラングミュラ型として分子線を基板ホルダ11の全面に良
好な均一性で入射させ、GaAs単結晶基板上に高電子移動
度電界効果トランジスタのためのノンドープのGaAs層、
Siを選択的にドープしたAlGaAs層及びSiをドープしたGa
As層を連続して成長したが、各半導体層の厚さ、不純物
濃度などの基板相互間及び各基板面内のばらつきは何れ
も±１％以内であるなど、均一で良好な単結晶層が得ら
れた。
以上説明した如く本発明によれば、分子線エピタキシャ
ル成長法による単結晶層の均一性向上が達成され、更に
装置の構造が簡単でその実施が容易であり、例えば超格
子構造を備える半導体装置などの開発、実用化に顕著な
効果が得られる。
ル成長法による単結晶層の均一性向上が達成され、更に
装置の構造が簡単でその実施が容易であり、例えば超格
子構造を備える半導体装置などの開発、実用化に顕著な
効果が得られる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の第１の実施例の模式図、 第３図は第２の実施例の模式図、 第４図は分子線結晶成長装置の模式図、 第５図は分子線結晶成長装置の基板支持、加熱機構の従
来例の模式図、 図において、 １は基板を支持、加熱する機構、 11は基板ホルダ、12はスペーサ、 13は均熱板、14はヒータ、 15は回転機構、 16は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板、 ２は分子線源セル、 10は単結晶を成長する単結晶基板を示す。
来例の模式図、 図において、 １は基板を支持、加熱する機構、 11は基板ホルダ、12はスペーサ、 13は均熱板、14はヒータ、 15は回転機構、 16は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板、 ２は分子線源セル、 10は単結晶を成長する単結晶基板を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】単結晶を成長する基板の周縁部を支持する
基板ホルダと該基板を空間部を介して熱輻射により加熱
するヒータとの間に、該基板ホルダを該ヒータから熱遮
蔽する２枚以上の金属板を所定間隔をおいて積層してな
る熱反射板（16）を備え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 |
|---|---|---|---|
| JP62006469A JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006469A JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176392A JPS63176392A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH07518B2 true JPH07518B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=11639313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006469A Expired - Lifetime JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07518B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730320A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Substrate holder for molecular beam epitaxy |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006469A patent/JPH07518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176392A (ja) | 1988-07-20 |
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