JPH0920587A - 分子線源 - Google Patents
分子線源Info
- Publication number
- JPH0920587A JPH0920587A JP16741395A JP16741395A JPH0920587A JP H0920587 A JPH0920587 A JP H0920587A JP 16741395 A JP16741395 A JP 16741395A JP 16741395 A JP16741395 A JP 16741395A JP H0920587 A JPH0920587 A JP H0920587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分子線源に関し、分子線強度を安定化するこ
とを目的とする。 【構成】 ソース材を収納するルツボと、該ソース材を
覆うようにルツボ内に挿入された遮蔽板とを備え、ソー
ス材から発生させた分子線を遮蔽板を介して外部へ射出
するようにした分子線源であって、該遮蔽板はソース材
が変形したときそれに応じてルツボ内で移動可能となる
ように構成する。
とを目的とする。 【構成】 ソース材を収納するルツボと、該ソース材を
覆うようにルツボ内に挿入された遮蔽板とを備え、ソー
ス材から発生させた分子線を遮蔽板を介して外部へ射出
するようにした分子線源であって、該遮蔽板はソース材
が変形したときそれに応じてルツボ内で移動可能となる
ように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分子線結晶成長装置に用
いられる分子線源に関する。分子線結晶成長装置（以
下、ＭＢＥ装置と称する）は半導体薄膜結晶の組成比や
膜厚の制御を正確かつ容易に行うことができるため広く
用いられているが、近年における薄膜結晶の高品質化の
要求を満足させるためには、より一層の制御性の改善が
必要である。
いられる分子線源に関する。分子線結晶成長装置（以
下、ＭＢＥ装置と称する）は半導体薄膜結晶の組成比や
膜厚の制御を正確かつ容易に行うことができるため広く
用いられているが、近年における薄膜結晶の高品質化の
要求を満足させるためには、より一層の制御性の改善が
必要である。
【０００２】
【従来の技術】図４はＭＢＥ装置の要部断面図を示した
ものである。真空容器６内に半導体基板７と分子線源８
を互いに対向する位置に配置し、分子線源８から射出さ
れた分子線を半導体基板７に照射して薄膜結晶を成長さ
せるものである。分子線源８は薄膜結晶を構成する元素
の種類に応じて複数個設けてあり、各分子線源から射出
される分子線強度を調整することにより薄膜結晶の膜厚
や構成元素の組成比等を制御するようにしている。例え
ば、GaAlAs結晶を成長させる場合には、GaとAlとAsから
なるソース材をそれぞれ収納した３つの分子線源を用い
る。
ものである。真空容器６内に半導体基板７と分子線源８
を互いに対向する位置に配置し、分子線源８から射出さ
れた分子線を半導体基板７に照射して薄膜結晶を成長さ
せるものである。分子線源８は薄膜結晶を構成する元素
の種類に応じて複数個設けてあり、各分子線源から射出
される分子線強度を調整することにより薄膜結晶の膜厚
や構成元素の組成比等を制御するようにしている。例え
ば、GaAlAs結晶を成長させる場合には、GaとAlとAsから
なるソース材をそれぞれ収納した３つの分子線源を用い
る。
【０００３】図５は従来の分子線源の要部断面図であ
り、ソース材としてAsを用いた場合を示している。同図
において、１はルツボ、２はルツボ１の外側に配置され
たヒータ、３はAsソース材である。Asは昇華性物質であ
り常温では固体となっているためルツボ１の内部形状に
合わせて成形したものをソース材として用い、これをル
ツボ１内に収納する。
り、ソース材としてAsを用いた場合を示している。同図
において、１はルツボ、２はルツボ１の外側に配置され
たヒータ、３はAsソース材である。Asは昇華性物質であ
り常温では固体となっているためルツボ１の内部形状に
合わせて成形したものをソース材として用い、これをル
ツボ１内に収納する。
【０００４】以上のような構成の分子線源をＭＢＥ装置
にセットしヒータ２によりルツボ１を加熱すると、Asソ
ース材３は固体状態で蒸発し分子線となって外部に射出
される。ルツボ１の温度を調整してAsソース材３の蒸発
量を制御し、これにより分子線強度を制御するようにし
ている。
にセットしヒータ２によりルツボ１を加熱すると、Asソ
ース材３は固体状態で蒸発し分子線となって外部に射出
される。ルツボ１の温度を調整してAsソース材３の蒸発
量を制御し、これにより分子線強度を制御するようにし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５において、(a) は
Asソース材３の蒸発前の状態、(b) 、(c) は蒸発が進ん
だときの状態を時間を追って模式的に示したものであ
り、Asソース材３は蒸発が進むとともに縮小変形してい
くことがわかる。Asソース材３が同図に見られるような
形状変化する原因は以下のように考えられる。
Asソース材３の蒸発前の状態、(b) 、(c) は蒸発が進ん
だときの状態を時間を追って模式的に示したものであ
り、Asソース材３は蒸発が進むとともに縮小変形してい
くことがわかる。Asソース材３が同図に見られるような
形状変化する原因は以下のように考えられる。
【０００６】前述したようにAsは昇華性を有しているた
め固体状態のままで表面から蒸発が進む。蒸発量はAsソ
ース材３の表面積に比例するが表面温度にも依存してい
る。一方、Asソース材３はルツボ１に収納されたときの
配置状態、例えば、ルツボ１の内壁への接触の程度やAs
ソース材３の各部分のルツボ内壁からの距離等に依存し
てその表面温度は均一ではない。そのため、温度の高く
なった部分で局所的に蒸発が進んでこの部分のAsの消費
量が増加しAsソース材３の形状が変化する。蒸発が進行
するとともに上述のような過程が進行して図５(b) 、
(c) に見られるようなAsソース材３の形状変化が生じる
ものと考えられる。
め固体状態のままで表面から蒸発が進む。蒸発量はAsソ
ース材３の表面積に比例するが表面温度にも依存してい
る。一方、Asソース材３はルツボ１に収納されたときの
配置状態、例えば、ルツボ１の内壁への接触の程度やAs
ソース材３の各部分のルツボ内壁からの距離等に依存し
てその表面温度は均一ではない。そのため、温度の高く
なった部分で局所的に蒸発が進んでこの部分のAsの消費
量が増加しAsソース材３の形状が変化する。蒸発が進行
するとともに上述のような過程が進行して図５(b) 、
(c) に見られるようなAsソース材３の形状変化が生じる
ものと考えられる。
【０００７】図６はAs分子線強度の時間依存性を示した
ものであり、縦軸にAs分子線強度、横軸にはAs分子線源
の使用を開始した後の時間経過を週単位で示している。
As分子線強度は不規則な変化を示しており、また、Asソ
ース材３の蒸発が進行したとき図５(b) 、(c) に見られ
るようにその表面積が縮小したように見えるにもかかわ
らず分子線強度は緩やかに増加している。これは、Asの
蒸発がAsソース材３の表面のみならずその内部からも起
こり、その結果、Asソース材３の表面近くが多孔性構造
に変わって見かけ上の表面積の減少とは逆に実効的な表
面積が増加することによるものと思われる。また、表面
近くの多孔性構造を有する部分は脆くなっているため僅
かの衝撃でその形状が崩れて表面積が突発的に変化する
こともあり、これが図６に見られる分子線強度の不規則
な変化をもたらす原因になっていると考えられる。
ものであり、縦軸にAs分子線強度、横軸にはAs分子線源
の使用を開始した後の時間経過を週単位で示している。
As分子線強度は不規則な変化を示しており、また、Asソ
ース材３の蒸発が進行したとき図５(b) 、(c) に見られ
るようにその表面積が縮小したように見えるにもかかわ
らず分子線強度は緩やかに増加している。これは、Asの
蒸発がAsソース材３の表面のみならずその内部からも起
こり、その結果、Asソース材３の表面近くが多孔性構造
に変わって見かけ上の表面積の減少とは逆に実効的な表
面積が増加することによるものと思われる。また、表面
近くの多孔性構造を有する部分は脆くなっているため僅
かの衝撃でその形状が崩れて表面積が突発的に変化する
こともあり、これが図６に見られる分子線強度の不規則
な変化をもたらす原因になっていると考えられる。
【０００８】以上のように、従来の分子線源では昇華性
物質をソース材として用いた場合分子線強度が一定せ
ず、これに伴って半導体基板上に堆積されるAs量も不安
定となって薄膜結晶の膜厚や組成比が正確に制御できな
いという問題が生じる。
物質をソース材として用いた場合分子線強度が一定せ
ず、これに伴って半導体基板上に堆積されるAs量も不安
定となって薄膜結晶の膜厚や組成比が正確に制御できな
いという問題が生じる。
【０００９】そこで本発明では、分子線強度を安定化す
ることを目的とする。
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、ソー
ス材を収納するルツボと、該ソース材を覆うようにルツ
ボ内に挿入された遮蔽板とを備え、ソース材から発生さ
せた分子線を遮蔽板を介して外部へ射出するようにした
分子線源であって、該遮蔽板はソース材が変形したとき
それに応じてルツボ内で移動可能となっていることを特
徴とする分子線源、あるいは、上記分子線源において、
該遮蔽板は少なくとも一つの穴を有し、ルツボ内におい
て自重によりソース材の上面に接していることを特徴と
する分子線源によって達成される。
ス材を収納するルツボと、該ソース材を覆うようにルツ
ボ内に挿入された遮蔽板とを備え、ソース材から発生さ
せた分子線を遮蔽板を介して外部へ射出するようにした
分子線源であって、該遮蔽板はソース材が変形したとき
それに応じてルツボ内で移動可能となっていることを特
徴とする分子線源、あるいは、上記分子線源において、
該遮蔽板は少なくとも一つの穴を有し、ルツボ内におい
て自重によりソース材の上面に接していることを特徴と
する分子線源によって達成される。
【００１１】
【作用】遮蔽板はソース材に接した状態で移動可能とな
るように構成されているのでソース材が蒸発により縮小
変形した場合、それに応じて遮蔽板は下方に移動し常に
ソース材に接した状態でルツボ内にソース材を閉じ込め
ることになる。遮蔽板をソース材に接した状態で移動可
能とするためには、例えば、遮蔽板の径をルツボの内径
より小さな値に設定し、遮蔽板を自重でソース材の上に
乗せるようにすればよい。このような構成とすれば、遮
蔽板が熱伝導板の役割を果たすこととなりソース材表面
の温度がより均一になる。さらに、遮蔽板はソース材に
対して常に上から圧力を加えることによりソース材が変
形することを防いでおり、これによりソース材の蒸発が
進んだときのソース材の表面積の不規則な変化が抑えら
れることになる。蒸発したソース材は遮蔽板とルツボと
の間のすき間、あるいは、遮蔽板に設けられた孔から射
出される。以上のように、従来に比べてソース材の蒸発
量の不規則な変動が抑えられ、外部に射出される分子線
強度が安定することとなる。
るように構成されているのでソース材が蒸発により縮小
変形した場合、それに応じて遮蔽板は下方に移動し常に
ソース材に接した状態でルツボ内にソース材を閉じ込め
ることになる。遮蔽板をソース材に接した状態で移動可
能とするためには、例えば、遮蔽板の径をルツボの内径
より小さな値に設定し、遮蔽板を自重でソース材の上に
乗せるようにすればよい。このような構成とすれば、遮
蔽板が熱伝導板の役割を果たすこととなりソース材表面
の温度がより均一になる。さらに、遮蔽板はソース材に
対して常に上から圧力を加えることによりソース材が変
形することを防いでおり、これによりソース材の蒸発が
進んだときのソース材の表面積の不規則な変化が抑えら
れることになる。蒸発したソース材は遮蔽板とルツボと
の間のすき間、あるいは、遮蔽板に設けられた孔から射
出される。以上のように、従来に比べてソース材の蒸発
量の不規則な変動が抑えられ、外部に射出される分子線
強度が安定することとなる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例を示す分子線源の要部
断面図であり、ソース材としてAsソースを用いている。
図１(a) はAsソース蒸発前の分子線源の状態を示してい
る。同図において、ルツボ１は内径80mm、長さ140 mmの
円筒形状をしておりBNからなる。BN以外にＣ、あるいは
AlN 等の耐熱性に優れた材料を用いてもよい。Asソース
材３はルツボ１の内部形状に合わせて円筒状に成形され
ルツボ１に収納される。Asソース材３の容積は600cc で
ある。遮蔽板４は直径760 mm、厚さ15mmの円板状をして
おり重量800 ｇのタンタル（Ta）で作製される。図２は
遮蔽板の平面図を示したものである。ルツボ１内部で蒸
発したAsを射出するために幅２mmの孔５を同心円状に多
数設けてある。孔の形状や位置、その個数はこの例に限
られない。
断面図であり、ソース材としてAsソースを用いている。
図１(a) はAsソース蒸発前の分子線源の状態を示してい
る。同図において、ルツボ１は内径80mm、長さ140 mmの
円筒形状をしておりBNからなる。BN以外にＣ、あるいは
AlN 等の耐熱性に優れた材料を用いてもよい。Asソース
材３はルツボ１の内部形状に合わせて円筒状に成形され
ルツボ１に収納される。Asソース材３の容積は600cc で
ある。遮蔽板４は直径760 mm、厚さ15mmの円板状をして
おり重量800 ｇのタンタル（Ta）で作製される。図２は
遮蔽板の平面図を示したものである。ルツボ１内部で蒸
発したAsを射出するために幅２mmの孔５を同心円状に多
数設けてある。孔の形状や位置、その個数はこの例に限
られない。
【００１３】図１(a) に見られるように遮蔽板４はAsソ
ース材３の上に乗せられている。遮蔽板３の直径はルツ
ボ１の内径より僅かに小さくしてあり、そのため遮蔽板
３は落としブタの作用を有することとなり、Asソース材
３の上面に自重で接しAsソース材３をルツボ１内に閉じ
込めるとともにAsソース材３に対して常に上から圧力を
加えることになる。この状態でヒータ２によりルツボ１
を加熱するとAsソース材３の温度が上昇し固体状態で蒸
発して遮蔽板４に設けた孔５を通して外部へ射出され
る。蒸発によりAsの消費量が増加するにつれてAsソース
材３は図１(b) 、(c) に示したように次第に縮小してい
くが、図５(b) 、(c) と比較して明らかなように形状の
不規則な変化は抑えられている。これは、Asソース材３
が常に遮蔽板４と接した状態でルツボ１内に閉じ込めて
られているため、ルツボ１内壁の熱が遮蔽板４を介して
直接Asソース材３に伝達されその表面温度がより均一化
され、その結果、Asソース材３表面における局所的な蒸
発量の変化が抑えられること、さらに、Asソース材３の
上面には遮蔽板４が常に自重により圧力を加えているた
め、蒸発によって脆くなったAsソース材３の表面形状が
押しつぶされるような形で整形されて不規則な形状変化
が抑えられることによる。
ース材３の上に乗せられている。遮蔽板３の直径はルツ
ボ１の内径より僅かに小さくしてあり、そのため遮蔽板
３は落としブタの作用を有することとなり、Asソース材
３の上面に自重で接しAsソース材３をルツボ１内に閉じ
込めるとともにAsソース材３に対して常に上から圧力を
加えることになる。この状態でヒータ２によりルツボ１
を加熱するとAsソース材３の温度が上昇し固体状態で蒸
発して遮蔽板４に設けた孔５を通して外部へ射出され
る。蒸発によりAsの消費量が増加するにつれてAsソース
材３は図１(b) 、(c) に示したように次第に縮小してい
くが、図５(b) 、(c) と比較して明らかなように形状の
不規則な変化は抑えられている。これは、Asソース材３
が常に遮蔽板４と接した状態でルツボ１内に閉じ込めて
られているため、ルツボ１内壁の熱が遮蔽板４を介して
直接Asソース材３に伝達されその表面温度がより均一化
され、その結果、Asソース材３表面における局所的な蒸
発量の変化が抑えられること、さらに、Asソース材３の
上面には遮蔽板４が常に自重により圧力を加えているた
め、蒸発によって脆くなったAsソース材３の表面形状が
押しつぶされるような形で整形されて不規則な形状変化
が抑えられることによる。
【００１４】図３は上記分子線源を用いたときのAs分子
線強度の時間依存性を示したものである。横軸は図６と
同様に分子線源の使用開始からの時間を週単位で示して
いる。As分子線強度の変化量はほぼ１％の範囲に納まっ
ており、図６に見られるような不規則な変化や漸増現象
は見られない。これは、前述のように遮蔽板４によって
Asソース材３の表面温度が均一となり、かつ形状変化が
抑えられてその表面積が一定したことによる。
線強度の時間依存性を示したものである。横軸は図６と
同様に分子線源の使用開始からの時間を週単位で示して
いる。As分子線強度の変化量はほぼ１％の範囲に納まっ
ており、図６に見られるような不規則な変化や漸増現象
は見られない。これは、前述のように遮蔽板４によって
Asソース材３の表面温度が均一となり、かつ形状変化が
抑えられてその表面積が一定したことによる。
【００１５】上記実施例では遮蔽板に孔を設けている
が、遮蔽板とルツボの間のすき間から充分なソース蒸発
量が得られるならば穴を設けなくともよい。また、上記
実施例において遮蔽板をTaで作製したが、これに限らず
MoやＷ等の耐熱性に優れた高融点金属を用いることがで
きる。遮蔽板の重量についてもソース材の容量や重量、
ルツボの内容積等に応じて異なった値を用いることがで
きる。ソース材に対して加える圧力をより大きくする上
で遮蔽板の自重のみでは足りない場合には遮蔽板の上に
重りを乗せるようにしてもよい。また、上記実施例では
ソース材としてAsを用いた場合について述べたが、As以
外の昇華性物質、例えば、Cr等をソース材として用いた
場合にも同様な構造の遮蔽板を用いることによって分子
線強度を安定させることができる。
が、遮蔽板とルツボの間のすき間から充分なソース蒸発
量が得られるならば穴を設けなくともよい。また、上記
実施例において遮蔽板をTaで作製したが、これに限らず
MoやＷ等の耐熱性に優れた高融点金属を用いることがで
きる。遮蔽板の重量についてもソース材の容量や重量、
ルツボの内容積等に応じて異なった値を用いることがで
きる。ソース材に対して加える圧力をより大きくする上
で遮蔽板の自重のみでは足りない場合には遮蔽板の上に
重りを乗せるようにしてもよい。また、上記実施例では
ソース材としてAsを用いた場合について述べたが、As以
外の昇華性物質、例えば、Cr等をソース材として用いた
場合にも同様な構造の遮蔽板を用いることによって分子
線強度を安定させることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればソー
ス材の温度分布や形状の不規則な変化を抑えることがで
きるので安定した分子線強度を得ることができ、半導体
薄膜結晶の品質の向上を図る上で有益である。
ス材の温度分布や形状の不規則な変化を抑えることがで
きるので安定した分子線強度を得ることができ、半導体
薄膜結晶の品質の向上を図る上で有益である。
【図１】 本発明の実施例に係る分子線源の要部断面図
であり、(a) はAsソース蒸発前の状態を示す図、(b) 、
(c) はAsソースの蒸発が進んだ状態を示す図
であり、(a) はAsソース蒸発前の状態を示す図、(b) 、
(c) はAsソースの蒸発が進んだ状態を示す図
【図２】 遮蔽板の平面図
【図３】 本実施例におけるAs分子線強度の時間依存性
を示す図
を示す図
【図４】 ＭＢＥ装置の要部断面図
【図５】 従来例における分子線源の要部断面図であ
り、(a) はAsソース蒸発前の状態を示す図、(b) 、(c)
はAsソースの蒸発が進んだ状態を示す図
り、(a) はAsソース蒸発前の状態を示す図、(b) 、(c)
はAsソースの蒸発が進んだ状態を示す図
【図６】 従来例におけるAs分子線強度の時間依存性を
示す図
示す図
１ ルツボ ３ Asソース材 ２ ヒータ ４ 遮蔽板 ５ 孔 ７ 半導体基板 ６ 真空容器 ８ 分子線源
Claims (2)
- 【請求項１】 ソース材を収納するルツボと、該ソース
材を覆うようにルツボ内に挿入された遮蔽板とを備え、
ソース材から発生させた分子線を遮蔽板を介して外部へ
射出するようにした分子線源であって、 該遮蔽板はソース材が変形したときそれに応じてルツボ
内で移動可能となっていることを特徴とする分子線源。 - 【請求項２】 該遮蔽板は少なくとも一つの穴を有し、
ルツボ内において自重によりソース材の上面に接してい
ることを特徴とする請求項１記載の分子線源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16741395A JPH0920587A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 分子線源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16741395A JPH0920587A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 分子線源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0920587A true JPH0920587A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15849243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16741395A Withdrawn JPH0920587A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 分子線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0920587A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6478876B1 (en) * | 1999-05-26 | 2002-11-12 | Masaji Asamoto | Apparatus for coating a body by using ion plating |
| KR100951493B1 (ko) * | 2001-06-26 | 2010-04-07 | 쵸슈 산교 가부시키가이샤 | 진공 박막 증착용 분자빔 에피탁시 발사셀과 방법 |
-
1995
- 1995-07-03 JP JP16741395A patent/JPH0920587A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6478876B1 (en) * | 1999-05-26 | 2002-11-12 | Masaji Asamoto | Apparatus for coating a body by using ion plating |
| KR100951493B1 (ko) * | 2001-06-26 | 2010-04-07 | 쵸슈 산교 가부시키가이샤 | 진공 박막 증착용 분자빔 에피탁시 발사셀과 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |