JPS60108400A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents

分子線結晶成長装置

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JPS60108400A
JPS60108400A JP21336783A JP21336783A JPS60108400A JP S60108400 A JPS60108400 A JP S60108400A JP 21336783 A JP21336783 A JP 21336783A JP 21336783 A JP21336783 A JP 21336783A JP S60108400 A JPS60108400 A JP S60108400A
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JP
Japan
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molecular beam
reflector
crystal growth
molecular
heater
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Application number
JP21336783A
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English (en)
Inventor
Yukio Chinen
幸勇 知念
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60108400A publication Critical patent/JPS60108400A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、清浄な超高真空雰囲気中で基板上に原子・
分子・イオンビームを照射するととによシ、結晶成長を
行なわせる分子線結晶成長装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に分子線結晶成長法の原理は、基本的には従来から
汎用されてきた真空蒸着法と同様の原理と考えられる。
従来の真空蒸着法では、高品質のエピタキシャル結晶膜
を作成させることはできないが、分子線結晶成長法では
高速論理素子やオシドエレクトロニクス素子に用いられ
る高品質の結晶薄膜を作成することができる。
このような分子線結晶成長法の優位性は、「清浄な超高
真空雰囲気」中で結晶成長を行なうことからもたらされ
ている。「清浄な超高真空雰囲気」という意味は、結晶
成長時に結晶を構成する元素と結晶の電気的特性を定め
る添加元素以外の原子・分子が、結晶成長中の膜上に入
射する割合と滞在する時間が極めて小さく、その結果、
結晶に取込まれる量が結晶の電気的・光学的特性に影響
を及はさない程度に少ないことを保証する真空雰囲気と
いうことを意味しているO 従って、分子線結晶成長装置として使用される超高真空
装置は炭化水素汚染の少ないドライ排気装置を有してお
シ、真空装置の真空容器には加熱・脱ガスが可能な金属
材料が使われている。又、真空装置内部の治具や機器も
清浄化された高純度の高温耐熱金属、セラミック材料な
どを用いて作られている。
ところで従来の分子線結晶成長装置の典型例を示すと第
1図のようになシ、成長させる結晶の構成元素の種類に
対応した数の分子線発生セル3と、この分子線発生セル
2から放出させられた分子、原子が入射・滞積する基板
保持機構部1が主要な構成部分である。尚、清浄な雰囲
気を作るために分子線発生セル3と基板保持機構部1の
周囲にガス吸着機能を有する冷却シーラウド2が張ルめ
ぐらされている場合もある。
尚、図中4はシャッタ、5は熱反射リフレクタ、6は加
熱ヒータ、7は坩堝、8は熱電対、9は熱電対保護体、
10は原子・分子線原料である。
さて、上記従来の分子線結晶成長装置において使用され
ている、原子2分子を発生する分子線発生セルβを拡大
して示すと、第2図のように構成されている。即ち、ノ
々イロリテツク・ポロンナイトライドのような耐反応性
の高純度材料からなる坩堝7内には、原子・分子線原料
10が充填されている。この原子・分子線原料10を加
熱し蒸発あるいは昇華させるための加熱ヒータ6が、上
記坩堝7の外周に巻かれておシ、主に熱輻射線によシ坩
堝7を加熱するO史に、熱効率を高めるために、加熱ヒ
ータ6の外側には、高純度の高温耐熱金属である例えば
タンタル箔などを数重ねにしだ熱反射リフレクタ5が設
けられている。又、上記坩堝7の底部外側には、熱電対
保護体9が配設され、この熱電対保護体9の先端に設け
た熱電対8が坩堝7の底面に接触している。
〔背景技術の問題点〕
第2図に示した従来構造のタンタル箔熱反射リフレクタ
5を備えた分子線発生セルグを加熱した場合、分子線発
生セル2から放出するガスの分析結果を第3図に示す。
第3図(a)は加熱前のパックグラウンドでオシ、超高
真空特有の水素分子強度の大きな質量分析パターンが見
られる。分子線発生セル?を600℃に昇温加熱すると
、第3図(b)に見られるようにH2,H2OrCOな
どのガス放出量が増加しておシ、更に1320℃に昇温
すると、吸着水分は可成シ除去されるが、COは依然と
して残留している。これらの不純物ガスは、加熱ヒータ
6を包囲する熱反射リフレクタ5から放出されるのが大
部分である。
熱反射リフレクタ5の内側箔は加熱ヒータ6の輻射熱に
よシ高温脱ガス作用を受けるが、外側箔はりフレフタ箔
自身の熱反射作用によシ低い温度に保たれておシ、脱ガ
゛ス作用を受け難い。
低温部のりフレフタ箔の脱ガス時間は材質にもよるが、
極めて長い時間を要する・ −例えば、厚さ0.1間の
タンタル箔の放出ガスが5チに減少する時間は、200
℃で2.8X10”(115日)となる。
従来の分子線発生セル旦では、こうした問題を高純度タ
ンタル箔の使用によシ克月艮しようと試みてきたが、よ
シ有効な清浄イし処理は超高真空中における加熱脱ガス
である。而も、大気汚染の少ない分子線結晶成長装置内
部での清浄イし処理が、よシ望ましいと云える。し力)
シ、上B己のようなりフレフタ低温部の脱ガス問題カニ
解決されていないだめ、所望の高純度分子線発生セルは
未だ得られていカい。ちなみに化合物半導体GaAaを
1μm/Ilrの速度で成長させる場合に取込まれるC
O不純物濃度を1013個A−以下にするには、不純物
ガスを1O−15Torr以下の分圧に抑えなければな
らない。実際には、付着係数の問題があシ、入射不純物
全音トカ;取込まれる訳けではないが、活性なAtを含
むQ aAtA 8の場合などは、GaAsよシ深刻な
影響を受けている場合が多い。
〔発明の目的〕
−・・・1 偏→1r山Qur出イスの権めて少ない分
子線発生セルを有する分子線結晶成長装置を提供するこ
とである◎ 〔発明の概要〕 この発明は、分子線発生セルの熱反射リフレクタに強制
冷却機能を付加することにょシ、放出不純物ガスの低減
化を図った分子線結晶成長装置である。
〔発明の実施例〕
この発明の分子線結晶成長装置も、従来と同様に、基板
保持機構部に対向して複数の分子線発生セルが配設され
、必要に応じ清浄な雰囲気を作るために、上記基板保持
機構部と分子線発生セルの周囲には、ガス吸着機能を有
する冷却シュラウドが設けられている。
上記分子線発生セルは、この発明では第4図に示すよう
に構成され、従来例(第2図)と同一箇所は同一符号を
付すことにする。即ち、・やイロリテック・ポロンナイ
トライド(P −BN )のような耐反応性の高純度材
料からなる坩堝7内には、原子・分子線原料1oが充填
されている。
この坩堝7の外周には加熱ヒータ6が巻かれている◎と
の加熱ヒータ6は上記原子・分子線原料10を加熱し蒸
発あるいは昇華させるためのもので、主に熱輻射線によ
シ坩堝7を加熱するが、この発明では図示のようにヒー
タ保持体13に保持されている。このヒータ保持体13
はパイロリテック・ボロンナイトライド(P−BN)か
らなシ、内面に螺旋状溝を有し、との溝内に上記加熱ヒ
ータ16が固定されている。この加熱ヒータ6つまシヒ
ータ保持体13の外側には、熱反射リフレクタ12が配
設されている。この熱反射リフレクタ12は熱反射機能
と強制冷却機能を有し、第5図に示すように構成されて
いる。即ち、2重構造の有−底筒状にして、底部23に
は両端に冷却媒体供給パイプ18と冷却媒体排出パイプ
19が取付けられている。更に、底部23には中央に熱
電対保持体用透孔20、その両側に加熱ヒータ用透孔2
ノ、リフレクタ支持体用透孔22がそれぞれ穿設されて
いる。
そして第4図に示すように、上記熱電対保護体用透孔2
0には棒状の熱電対保護体9が貫通して挿入され、との
熱電対保護体9の先端に設けた熱電対8が上記坩堝7の
底面に接している・又、上記加熱ヒータ用透孔21には
上記加熱ヒータ6の一端が貫通して挿入され、この一端
は更に加熱ヒータ用電流供給体14に接続されている。
又、上記リフレクタ支持体用透孔22には、リフレクタ
支持体15が貫通して挿入されている。
既述のように、上記熱反射リフレクタ12は2重構造の
筒状であるため内壁と外壁との間の空胴内には、冷却媒
体供給ノ9イゾ18よシ後述のような冷却媒体16が充
填され、冷却媒体排出パイf19よシ排出されるように
なっている・この結果、動作時には、加熱ヒータ6から
の熱輻射線は熱反射リフレクタ12の内面17によシ反
射され、坩堝7の加熱エネルギーとして用いられる。反
射されずに内面17で吸収された熱エネルギーは、冷却
媒体16によシ熱交換されて外部へ運ばれ、熱反射リフ
レクタ12の温度上昇を抑制することができる。
上記の場合、使用される冷却媒体16は水、液体窒素、
いずれも使用できる。液体窒素を使用すれば、冷却機能
に不純物ガスの低温吸着機能を付加することができる。
従来、分子線発生セル3の熱反射リフレクタ5が単なる
熱反射効率を高める機能しか有し得なかったのに比較し
、この発明による低温吸着機能は分子線発生セルを積極
的に清浄化する機能を伺加したことになるO 上記リフレクタ12の材質は、高熱伝導率を有する高純
度材質、例えば銅のような金属が選ばれるが、坩堝7の
加熱温度によっては、タンタル、モリブデン、ステンレ
スのような金属を用いるととも可能である。即ち、従来
の分子線発生セル!のりフレフタ5の材質は高温耐熱性
という特性からもつほらタンタル、モリブデンの高温耐
熱金属に種類が限定されていたが、この発明では強制冷
却機能を付加したので、リフレクタ12の材質は必ずし
も耐熱性を要求するものではなく、従来のりフレフタ5
の材質に比較し、よシ自由度の高い材質の選択が可能と
なった。
又、上記り7レクタ12の内面(熱反射面)12は、従
来と同様に鏡面加工処理を施すことによシ、反射率を高
めることができる。従来、分子線発生セル!のりフレフ
タ5の鏡面状態は、熱酸化、熱変成などの作用にょシ変
化し、反射率が低下する場合が多かったが、この発明の
分子線発生セルのりフレフタ12は強制冷却機能が付加
されているため、熱的な劣化を抑制することが可能とな
シ、高反射率を有する鏡面状態を保持することができる
ようになった。
又、上記のように分子線発生セルのりフレフタ12は強
制冷却されているため、高反射率を有する材料の被覆加
工処理が可能となった。従来の分子線発生セル!のり7
レクタ5は、高温状態において蒸発・昇華、熱歪・劣化
・反応の小さい材質しか扱えなかったため、もっばらタ
ンタル、モリブデンのみの母材で構成され、高反射率材
料の被覆加工処理は殆どなされていない。
しかしとの発明では、分子線発生セルのりフレフタ12
の内面17に高反射率被膜(図示せず)が形成されてい
る。この場合、高反射率被膜の材質は% Au r A
l1 Ag + MgO、TiN2等の高反射率を有す
る金属、酸化物、窒化物の単層又は多層膜が選ばれてい
る。この高反射率被膜処理を施すことによシ、反射率に
波長選択性をもたせることもでき、効率的に熱輻射エネ
ルギーを反射させることができる。単に、単層被膜処理
を施すだけでも、白熱温度からの輻射エネルギーの93
〜98チを反射させることも可能である。そして、この
発明では、分子線発生セルのりフレフタ12は強制冷却
されているため、高反射率被膜の高温による面状態の変
化、被膜組成の変化を避けることができるため、所望の
反射率を保持することができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、分子線発生セルの熱反則リフレクタ
12に強制冷却機能を伺加しているため、次のような優
れた効果がイ0られる。
■ リフレクタ12が高温にならず、従って分子線結晶
成長装置の内部に放出される不純物ガス量を低減できる
。
■ 分子線結晶成長装置内を「清浄な超高真空雰囲気」
に保持できるため、高品質の結晶を成長させることがで
きる。
■ リフレクタ12の使用材質が高温耐熱材質でなくて
もよく、自由に選択できることになる。
■ リフレクタ12の熱劣化による反射率の低下を防ぐ
ことができる。
■ リフレクタ12の内面17に、耐熱材質にとられれ
ずに、高反射率被膜処理を施すことができる。 ゛ ■ 高反射率増加と、不純物ガスの放出低域と、不純物
ガスの吸着という3つの機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来及びこの発明を説明するために用いる分子
線結晶成長装置を示す断面図、第2図は従来の分子線結
晶成長装置に使用されている分子線発生セルを示す断面
図、第3図は従来の分子線発生セルから放出されたガス
の質量分析結果を示す特性曲線図、第4図はこの発明の
一実施例に係る分子線結晶成長装置に使用する分子線発
生セルを示す断面図、第5図は第4図の分子線発生セル
の要部(熱反射リフレクタ)を示す斜視図である。 6・・・加熱ヒータ、7・・・坩堝、8・・・熱電対、
9・・・熱電対保護体、10・・・原子・分子線原料、
1ノ・・・熱伝導遮蔽リング、12・・・熱反射リフレ
クタ、13・・・ヒータ保持体、14・・・加熱ヒータ
用電流供給体、15・・・リフレクタ支持体、16・・
・冷却媒体、18・・・冷却媒体供給パイプ、19・・
・冷却媒体排出パイプ、20・・・熱電対保護体用透孔
、2ノ・・・加熱ヒータ用透孔、22・・・リフレクタ
支持体用透孔。 出願人代理人 弁理士、: M(°江 武 彦第1図 第2図 第4図 第5図 7

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも、基板保持機構部と、内部に原子・分
    子線原料を充填した坩堝の外周に加熱ヒータを巻回し、
    この加熱ヒータの外側に筒状の熱反射リフレクタを設け
    てなる分子線発生セルとを複数個対向して配設した分子
    線結晶成長装置において、 上記熱反射リフレクタに強制冷却手段を付加したことを
    特徴とする分子線結晶成長装置。
  2. (2)上記熱反射リフレクタの内面に、高反射率を有す
    る金属、酸化金属、窒化金属の単層又は多層膜からなる
    高反射率被膜を形成した特許請求の範囲第1項記載の分
    子線結晶成長装置。
JP21336783A 1983-11-15 1983-11-15 分子線結晶成長装置 Pending JPS60108400A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4944246A (en) * 1988-03-30 1990-07-31 Rohm Co., Ltd. Molecular beam epitaxy apparatus
US5007372A (en) * 1987-12-04 1991-04-16 Research Development Corporation Vacuum depositing apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5007372A (en) * 1987-12-04 1991-04-16 Research Development Corporation Vacuum depositing apparatus
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