JPH10226594A - 分子線エピタキシャル成長装置 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長装置Info
- Publication number
- JPH10226594A JPH10226594A JP2824297A JP2824297A JPH10226594A JP H10226594 A JPH10226594 A JP H10226594A JP 2824297 A JP2824297 A JP 2824297A JP 2824297 A JP2824297 A JP 2824297A JP H10226594 A JPH10226594 A JP H10226594A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- molecular beam
- trap plate
- vacuum chamber
- epitaxial growth
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成長時に付着したＡｓおよびＰを除去するた
めの長時間のベーキングが不要になり、装置の稼働率が
向上する分子線エピタキシャル成長装置を提供する。 【解決手段】 真空チャンバ１に原料ソース４ａ、４
ｂ、５ａ〜５ｃを備え、前記原料ソース４ａ、４ｂ、５
ａ〜５ｃから発生した分子ビームを基板８上に供給し、
該基板８上にエピタキシャル結晶を成長させる分子線エ
ピタキシャル成長装置において、中心部に穴７ａを有す
るお椀状のトラップ板７を、真空チャンバ１内の原料ソ
ース４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃと基板８間に、原料ソース
４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃ側に開口し、穴７ａが基板８上
に位置するように設ける。
めの長時間のベーキングが不要になり、装置の稼働率が
向上する分子線エピタキシャル成長装置を提供する。 【解決手段】 真空チャンバ１に原料ソース４ａ、４
ｂ、５ａ〜５ｃを備え、前記原料ソース４ａ、４ｂ、５
ａ〜５ｃから発生した分子ビームを基板８上に供給し、
該基板８上にエピタキシャル結晶を成長させる分子線エ
ピタキシャル成長装置において、中心部に穴７ａを有す
るお椀状のトラップ板７を、真空チャンバ１内の原料ソ
ース４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃと基板８間に、原料ソース
４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃ側に開口し、穴７ａが基板８上
に位置するように設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体のエ
ピタキシャル成長に用いられる分子線エピタキシャル成
長装置に関する。
ピタキシャル成長に用いられる分子線エピタキシャル成
長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシャル成長（Molecular
Beam Epitaxy：ＭＢＥ）装置は、化合物半導体のエピタ
キシャル成長に使用される。例えば、ＭＢＥ装置を用い
て、３−５族化合物半導体をエピタキシャル成長させる
場合、３族原料としてＧａ、Ｉｎ、Ａｌなどの金属を用
い、５族原料としてＡｓなどを用いる場合がある。これ
らの原料を金属ソースとして、超高真空チャンバ内に設
置したクヌードセンセル（Ｋ−セル）中にそれぞれ独立
に入れ、加熱することによって、分子ビームを得、Ｇａ
Ａｓなどの基板表面で反応させることにより、基板上に
ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどのエピタキシャル層を成長
させる。また、原料をガスで供給する有機金属分子線エ
ピタキシャル成長（ＭＯＭＢＥ）装置では、３族原料と
して、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）などの有機金属ガスを用い、５族原
料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）
などを用いる。そして、これらの有機金属ガスをガスソ
ースとして、ＧａＡｓなどの基板上にＧａＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓなどのエピタキシャル層を成長させる。
Beam Epitaxy：ＭＢＥ）装置は、化合物半導体のエピタ
キシャル成長に使用される。例えば、ＭＢＥ装置を用い
て、３−５族化合物半導体をエピタキシャル成長させる
場合、３族原料としてＧａ、Ｉｎ、Ａｌなどの金属を用
い、５族原料としてＡｓなどを用いる場合がある。これ
らの原料を金属ソースとして、超高真空チャンバ内に設
置したクヌードセンセル（Ｋ−セル）中にそれぞれ独立
に入れ、加熱することによって、分子ビームを得、Ｇａ
Ａｓなどの基板表面で反応させることにより、基板上に
ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどのエピタキシャル層を成長
させる。また、原料をガスで供給する有機金属分子線エ
ピタキシャル成長（ＭＯＭＢＥ）装置では、３族原料と
して、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）などの有機金属ガスを用い、５族原
料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）
などを用いる。そして、これらの有機金属ガスをガスソ
ースとして、ＧａＡｓなどの基板上にＧａＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓなどのエピタキシャル層を成長させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板表
面に５族としてＰあるいはＡｓを含む化合物半導体を成
長させると、超高真空装置内にＰあるいはＡｓが多量に
付着し、成長を繰り返すと、超高真空チャンバ内の真空
度が上がらなくなり、結晶成長が出来なくなるという問
題があった。成長を再開するためには、超高真空チャン
バ全体を長時間（一ヵ月程度）にわたってベーキングす
る必要があり、装置の稼働率が低下する。この問題は、
５族のＰおよびＡｓの蒸気圧が３族のＧａ、Ｉｎに比較
して高いことに起因し、ＰおよびＡｓが装置内に付着す
ると、真空に引いてもＰおよびＡｓが蒸発するために、
真空度が上がらなくなるためである。
面に５族としてＰあるいはＡｓを含む化合物半導体を成
長させると、超高真空装置内にＰあるいはＡｓが多量に
付着し、成長を繰り返すと、超高真空チャンバ内の真空
度が上がらなくなり、結晶成長が出来なくなるという問
題があった。成長を再開するためには、超高真空チャン
バ全体を長時間（一ヵ月程度）にわたってベーキングす
る必要があり、装置の稼働率が低下する。この問題は、
５族のＰおよびＡｓの蒸気圧が３族のＧａ、Ｉｎに比較
して高いことに起因し、ＰおよびＡｓが装置内に付着す
ると、真空に引いてもＰおよびＡｓが蒸発するために、
真空度が上がらなくなるためである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、真空
チャンバに原料ソースを備え、前記原料ソースから発生
した分子ビームを基板上に供給し、該基板上にエピタキ
シャル結晶を成長させる分子線エピタキシャル成長装置
において、中心部に穴を有するお椀状のトラップ板を、
真空チャンバ内の原料ソースと基板間に、原料ソース側
に開口し、穴が基板上に位置するように設けたことを特
徴とするものである。また、請求項２記載の発明は、前
記発明において、トラップ板に冷却手段と加熱手段を設
けたことを特徴とするものである。
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、真空
チャンバに原料ソースを備え、前記原料ソースから発生
した分子ビームを基板上に供給し、該基板上にエピタキ
シャル結晶を成長させる分子線エピタキシャル成長装置
において、中心部に穴を有するお椀状のトラップ板を、
真空チャンバ内の原料ソースと基板間に、原料ソース側
に開口し、穴が基板上に位置するように設けたことを特
徴とするものである。また、請求項２記載の発明は、前
記発明において、トラップ板に冷却手段と加熱手段を設
けたことを特徴とするものである。
【０００５】請求項１記載の発明のように、真空チャン
バ内に中心部に穴を有するお椀状のトラップ板を設ける
と、成長時にＰおよびＡｓは真空チャンバの内壁全体に
付着せず、おもにトラップ板に付着する。従って、トラ
ップ板に付着したＰおよびＡｓを除けばよく、メンテナ
ンスが簡単になる。また、請求項２記載の発明のよう
に、トラップ板に冷却手段と加熱手段を設ける。そうす
ると、成長時にトラップ板をこの冷却手段で冷却するこ
とにより、ＰおよびＡｓを一層効率よくトラップ板に付
着させることができる。また、成長後、トラップ板をこ
の加熱手段で真空加熱して排気することにより、トラッ
プ板からＰおよびＡｓを除くことができ、メンテナンス
がより簡単になり、装置の稼働率が向上する。
バ内に中心部に穴を有するお椀状のトラップ板を設ける
と、成長時にＰおよびＡｓは真空チャンバの内壁全体に
付着せず、おもにトラップ板に付着する。従って、トラ
ップ板に付着したＰおよびＡｓを除けばよく、メンテナ
ンスが簡単になる。また、請求項２記載の発明のよう
に、トラップ板に冷却手段と加熱手段を設ける。そうす
ると、成長時にトラップ板をこの冷却手段で冷却するこ
とにより、ＰおよびＡｓを一層効率よくトラップ板に付
着させることができる。また、成長後、トラップ板をこ
の加熱手段で真空加熱して排気することにより、トラッ
プ板からＰおよびＡｓを除くことができ、メンテナンス
がより簡単になり、装置の稼働率が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形
態を示す部分断面図である。図中、１は超高真空チャン
バ、２は超高真空チャンバ１の略中央部に設置された基
板ホルダー、３は基板ホルダー２の位置を制御、固定す
るマニピュレーター、４ａ、４ｂは５族ガスソースのク
ラッキングセル、５ａ〜５ｃは３族ガスソースのガスノ
ズルである。６は超高真空チャンバ１の内側に設けら
れ、液体窒素を流して、超高真空を維持するたの液体窒
素シュラウドである。７は中央部に穴７ａを有するお椀
状のトラップ板である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形
態を示す部分断面図である。図中、１は超高真空チャン
バ、２は超高真空チャンバ１の略中央部に設置された基
板ホルダー、３は基板ホルダー２の位置を制御、固定す
るマニピュレーター、４ａ、４ｂは５族ガスソースのク
ラッキングセル、５ａ〜５ｃは３族ガスソースのガスノ
ズルである。６は超高真空チャンバ１の内側に設けら
れ、液体窒素を流して、超高真空を維持するたの液体窒
素シュラウドである。７は中央部に穴７ａを有するお椀
状のトラップ板である。
【０００７】トラップ板７は超高真空チャンバ１内に、
クラッキングセル４ａ、４ｂ、ガスノズル５ａ〜５ｃ方
向に開口し、基板ホルダー２上の基板８の上に穴７ａが
位置するように設置されている。また、トラップ板７は
冷却手段として、液体窒素シュラウド６ａに熱伝導性の
よい金属治具９（例えば銅製）で接続している。さら
に、トラップ板７の加熱手段として、その外側、即ち、
基板８側にヒーター１０が設けられている。
クラッキングセル４ａ、４ｂ、ガスノズル５ａ〜５ｃ方
向に開口し、基板ホルダー２上の基板８の上に穴７ａが
位置するように設置されている。また、トラップ板７は
冷却手段として、液体窒素シュラウド６ａに熱伝導性の
よい金属治具９（例えば銅製）で接続している。さら
に、トラップ板７の加熱手段として、その外側、即ち、
基板８側にヒーター１０が設けられている。
【０００８】この超高真空チャンバ１のトラップ板７の
開口側（トラップ板７とクラッキングセル４ａ、４ｂ、
ガスノズル５ａ〜５ｃの間）には、ベーキング時に飛散
してくる多量のＰなどをトラップするためのコールドト
ラップ１１、真空装置ポンプ１２が設けられている。ま
た、トラップ板７の基板８側には真空装置ポンプ１３が
設けられている。このように、トラップ板７の両側に真
空装置ポンプ１２、１３を設けることにより、超高真空
チャンバ１内を効率よく排気することができる。
開口側（トラップ板７とクラッキングセル４ａ、４ｂ、
ガスノズル５ａ〜５ｃの間）には、ベーキング時に飛散
してくる多量のＰなどをトラップするためのコールドト
ラップ１１、真空装置ポンプ１２が設けられている。ま
た、トラップ板７の基板８側には真空装置ポンプ１３が
設けられている。このように、トラップ板７の両側に真
空装置ポンプ１２、１３を設けることにより、超高真空
チャンバ１内を効率よく排気することができる。
【０００９】上記装置を用いて、例えばＩｎＰ基板上に
ＩｎＧａＡｓＰのエピタキシャル成長は以下のように行
う。即ち、 １）基板温度を５００℃として、３族原料としてＴＭ
Ｇ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）をガスノズル５
ａ、５ｂから照射し、また、５族原料としてＡｓＨ3、
ＰＨ3 をクラッキングセル４ａ、４ｂから同時に照射す
る。この際、クラッキングセル４ａ、４ｂの温度を９０
０℃として、ＡｓＨ3 およびＰＨ3 をＡｓおよびＰに分
解して照射する。成長時間は１０時間程度に及ぶ。この
間、液体窒素シュラウド６には液体窒素を流し、トラッ
プ板７を冷却する。 ２）成長終了後、液体窒素シュラウド６に液体窒素を流
すのを止め、基板８を取り出し、その後、トラップ板７
に付着したＡｓおよびＰを除去するために、トラップ板
７および超高真空チャンバ１全体を２００℃以上に加熱
してベーキングする。この際、ゲートバルブ１４ａを閉
じ、ゲートバルブ１４ｂを開けて、真空装置ポンプ１２
のみで排気し、コールドトラップ１１にＡｓおよびＰを
トラップする。一日程度のベーキング時間で、トラップ
板７からＡｓおよびＰを除去し、次のバッチの成長を行
うに十分な真空度を実現することができる。
ＩｎＧａＡｓＰのエピタキシャル成長は以下のように行
う。即ち、 １）基板温度を５００℃として、３族原料としてＴＭ
Ｇ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）をガスノズル５
ａ、５ｂから照射し、また、５族原料としてＡｓＨ3、
ＰＨ3 をクラッキングセル４ａ、４ｂから同時に照射す
る。この際、クラッキングセル４ａ、４ｂの温度を９０
０℃として、ＡｓＨ3 およびＰＨ3 をＡｓおよびＰに分
解して照射する。成長時間は１０時間程度に及ぶ。この
間、液体窒素シュラウド６には液体窒素を流し、トラッ
プ板７を冷却する。 ２）成長終了後、液体窒素シュラウド６に液体窒素を流
すのを止め、基板８を取り出し、その後、トラップ板７
に付着したＡｓおよびＰを除去するために、トラップ板
７および超高真空チャンバ１全体を２００℃以上に加熱
してベーキングする。この際、ゲートバルブ１４ａを閉
じ、ゲートバルブ１４ｂを開けて、真空装置ポンプ１２
のみで排気し、コールドトラップ１１にＡｓおよびＰを
トラップする。一日程度のベーキング時間で、トラップ
板７からＡｓおよびＰを除去し、次のバッチの成長を行
うに十分な真空度を実現することができる。
【００１０】なお、トラップ板７に付着したＡｓおよび
Ｐを除いて真空度を上げる代わりに、トラップ板７に付
着したＡｓおよびＰの表面にＩｎやＧａを蒸着すると、
次の成長時におけるＡｓおよびＰの再蒸発を防ぎ、真空
度を上げることができる。この際、トラップ板７を３０
０℃以上に加熱すると、蒸着したＩｎやＧａとＡｓおよ
びＰが反応し、化合物化して、ＡｓおよびＰの再蒸発を
一層確実に防ぐことができる。
Ｐを除いて真空度を上げる代わりに、トラップ板７に付
着したＡｓおよびＰの表面にＩｎやＧａを蒸着すると、
次の成長時におけるＡｓおよびＰの再蒸発を防ぎ、真空
度を上げることができる。この際、トラップ板７を３０
０℃以上に加熱すると、蒸着したＩｎやＧａとＡｓおよ
びＰが反応し、化合物化して、ＡｓおよびＰの再蒸発を
一層確実に防ぐことができる。
【００１１】上記実施形態では、トラップ板７は一体の
ものであったが、例えば２等分割すると、超高真空チャ
ンバ１の壁面に外部から取り外し可能に取り付けること
ができ、トラップ板７のセッティングが容易になる。な
お、上記実施形態は本発明を具体化した一例であって、
本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
ものであったが、例えば２等分割すると、超高真空チャ
ンバ１の壁面に外部から取り外し可能に取り付けること
ができ、トラップ板７のセッティングが容易になる。な
お、上記実施形態は本発明を具体化した一例であって、
本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、成長時に付着したＡｓ
およびＰを除去するための長時間のベーキングが不要に
なり、装置の稼働率が向上するという優れた効果があ
る。
およびＰを除去するための長時間のベーキングが不要に
なり、装置の稼働率が向上するという優れた効果があ
る。
【図１】本発明の一実施形態の部分断面図である。
１ 超高真空チャンバ ２ 基板ホルダー ３ マニピュレーター ４ａ、４ｂ クラッキングセル ５ａ〜５ｃ ガスノズル ６、６ａ 液体窒素シュラウド ７ トラップ板 ７ａ 穴 ８ 基板 ９ 金属治具 １０ ヒーター １１ コールドトラップ １２、１３ 真空装置ポンプ １４ａ、１４ｂ ゲートバルブ
Claims (2)
- 【請求項１】 真空チャンバに原料ソースを備え、前記
原料ソースから発生した分子ビームを基板上に供給し、
該基板上にエピタキシャル結晶を成長させる分子線エピ
タキシャル成長装置において、中心部に穴を有するお椀
状のトラップ板を、真空チャンバ内の原料ソースと基板
間に、原料ソース側に開口し、穴が基板上に位置するよ
うに設けたことを特徴とする分子線エピタキシャル成長
装置。 - 【請求項２】 トラップ板に冷却手段と加熱手段を設け
たことを特徴とする請求項１記載の分子線エピタキシャ
ル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2824297A JPH10226594A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2824297A JPH10226594A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226594A true JPH10226594A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12243125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2824297A Pending JPH10226594A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 分子線エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10226594A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014007245A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Fujitsu Ltd | 成膜装置 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP2824297A patent/JPH10226594A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014007245A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Fujitsu Ltd | 成膜装置 |
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