JPS61125123A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS61125123A JPS61125123A JP59247606A JP24760684A JPS61125123A JP S61125123 A JPS61125123 A JP S61125123A JP 59247606 A JP59247606 A JP 59247606A JP 24760684 A JP24760684 A JP 24760684A JP S61125123 A JPS61125123 A JP S61125123A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- monitoring
- crystal growth
- film
- shutter
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は分子線結晶成長装置、特に結晶成長中に分子線
強度をモニターすることが可能な分子線結晶成長装置に
関する。
強度をモニターすることが可能な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。
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（ＭＢ２法）は、単結晶層の構成元
素及び不純物元素を１０− ” Ｔｏｒｒ程度の高真空
中でセルから蒸発させ、ビーム状に基板に照射してエピ
タキシャル成長を行う方法である。
分子線結晶成長方法（ＭＢ２法）は、単結晶層の構成元
素及び不純物元素を１０− ” Ｔｏｒｒ程度の高真空
中でセルから蒸発させ、ビーム状に基板に照射してエピ
タキシャル成長を行う方法である。
ＭＢ２法では基板に到達する各元素の分子数は、蒸発系
の幾何学的形状と蒸発源温度とによって一義的に決定さ
れる。従って結晶の成長速度、混晶の組成比或いは不純
物ドープ量などを正確に制御することが可能で、例えば
超格子構造など最も精密な結晶成長に適している。
の幾何学的形状と蒸発源温度とによって一義的に決定さ
れる。従って結晶の成長速度、混晶の組成比或いは不純
物ドープ量などを正確に制御することが可能で、例えば
超格子構造など最も精密な結晶成長に適している。
しかしながらこの制御を的確に行うためには、結晶成長
中に分子線の強度をモニターすることが必要であり、従
来の分子線結晶成長装置はこの点についてなお不十分で
ある。
中に分子線の強度をモニターすることが必要であり、従
来の分子線結晶成長装置はこの点についてなお不十分で
ある。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕分子線
結晶成長装置の結晶成長中の分子線強度モニターには、
従来、真空ゲージで分子線を直接に受けて真空度として
読む方法、あるいは４電極質量分析計により分子線強度
を読む方法等が行われている。
結晶成長装置の結晶成長中の分子線強度モニターには、
従来、真空ゲージで分子線を直接に受けて真空度として
読む方法、あるいは４電極質量分析計により分子線強度
を読む方法等が行われている。
しかしながらこれらの方法では、成長室の真空度によっ
てその読みが変化すること、また真空ゲージや質量分析
計の感度が例えばフィラメントの消耗等により経時変化
することなどの理由により、十分な精度で分子線強度を
測定することが困難であり、分子線結晶成長方法を活用
して目的とするエピタキシャル成長層を得るためには、
結晶成長中の分子線強度測定方法の改善が強く要望され
ている。
てその読みが変化すること、また真空ゲージや質量分析
計の感度が例えばフィラメントの消耗等により経時変化
することなどの理由により、十分な精度で分子線強度を
測定することが困難であり、分子線結晶成長方法を活用
して目的とするエピタキシャル成長層を得るためには、
結晶成長中の分子線強度測定方法の改善が強く要望され
ている。
前記問題点は、所要の単結晶のエピタキシャル成長中に
、成長室内に備えたモニター用部材上に測定しようとす
る分子線により皮膜を形成し、該モニター用部材を透過
する光の該皮膜による透過率の変化により該分子線の強
度をモニターする手段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。
、成長室内に備えたモニター用部材上に測定しようとす
る分子線により皮膜を形成し、該モニター用部材を透過
する光の該皮膜による透過率の変化により該分子線の強
度をモニターする手段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。
本発明の分子線結晶成長装置ではその成長室内に、測定
する分子線のみを所要の時間入射させ、その他の分子線
を阻止して、ここに装着されたモニター用部材上に測定
する分子線による皮膜を形成することが可能な構造と、
モニター用部材の光透過率を測定するための光源及び光
検知装置もしくはこれに相当する光学系とを備える。
する分子線のみを所要の時間入射させ、その他の分子線
を阻止して、ここに装着されたモニター用部材上に測定
する分子線による皮膜を形成することが可能な構造と、
モニター用部材の光透過率を測定するための光源及び光
検知装置もしくはこれに相当する光学系とを備える。
このモニター用部材は例えば石英等の前記光源の光を透
過する材料からなり、通常は板状に加工されている。
過する材料からなり、通常は板状に加工されている。
所要の時点において、このモニター用部材上に測定する
分子線を所要の時間照射して、その皮膜を形成する。
分子線を所要の時間照射して、その皮膜を形成する。
次いでモニター用部材の光透過率を、前記皮膜形成の前
後、あるいは前記皮膜を形成した領域と皮膜を形成しな
い領域等との間で比較することにより、予め求めた較正
データに基づいて、該皮膜の厚さ、これを形成した分子
線の強度などを容易にモニターすることができる。
後、あるいは前記皮膜を形成した領域と皮膜を形成しな
い領域等との間で比較することにより、予め求めた較正
データに基づいて、該皮膜の厚さ、これを形成した分子
線の強度などを容易にモニターすることができる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明による分子線結晶成長装置の実施
例の成長室を示す模式図、同図（ｂ）はその分子線強度
モニター装置部分を示す模式図である。
例の成長室を示す模式図、同図（ｂ）はその分子線強度
モニター装置部分を示す模式図である。
図において、１は成長室壁、２及び３は分子線源となる
セル、４は基板ホルダー、５はエピタキシャル成長を行
う基板、６及び７は分子線シールド板、８はシャッター
、９はシャッターの操作軸、１０は光ファイバー、１１
は光検知装置、１２はモニター用部材ホルダー、１３は
モニター用部材ホルダーの操作軸、１４はモニター用部
材を示す。
セル、４は基板ホルダー、５はエピタキシャル成長を行
う基板、６及び７は分子線シールド板、８はシャッター
、９はシャッターの操作軸、１０は光ファイバー、１１
は光検知装置、１２はモニター用部材ホルダー、１３は
モニター用部材ホルダーの操作軸、１４はモニター用部
材を示す。
本実施例の分子線強度モニター装置は基板ホルダー４の
近傍に設けられているが、分子線シールド板７によって
光透過率測定部は総ての分子線に対して遮蔽され、皮膜
形成部は分子線シールド板６によってセル３からの分子
線３Ｒに対して遮Ｍｅれていて、セル２からの分子線２
Ｂのみが、図（ｂｌに示す如くシャッター８が開かれて
いるときに、皮膜形成部に入射する。
近傍に設けられているが、分子線シールド板７によって
光透過率測定部は総ての分子線に対して遮蔽され、皮膜
形成部は分子線シールド板６によってセル３からの分子
線３Ｒに対して遮Ｍｅれていて、セル２からの分子線２
Ｂのみが、図（ｂｌに示す如くシャッター８が開かれて
いるときに、皮膜形成部に入射する。
本実施例の分子線結晶成長装置を用いて、例えば砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）基板上にＧａＡｓ層をエピタキシャ
ル成長する場合に、セル２をＧａＡｓ層のエピタキシャ
ル成長速度を支配するガリウム（Ｇａ）分子線源、セル
３を砒素（Ａｓ）分子線源とする。
リウム（ＧａＡｓ）基板上にＧａＡｓ層をエピタキシャ
ル成長する場合に、セル２をＧａＡｓ層のエピタキシャ
ル成長速度を支配するガリウム（Ｇａ）分子線源、セル
３を砒素（Ａｓ）分子線源とする。
本実施例では、モニター用部材１４として石英板を用い
ているが、結晶成長中、あるいは結晶成長準備中などの
任意の時点で、シャッター８を一定時間だけ開放し、モ
ニター用部材１４上にＧａ分子線２Ｂを照射してＧａ皮
膜を形成する。
ているが、結晶成長中、あるいは結晶成長準備中などの
任意の時点で、シャッター８を一定時間だけ開放し、モ
ニター用部材１４上にＧａ分子線２Ｂを照射してＧａ皮
膜を形成する。
次いでこのＧａ皮膜形成部分を光ファイバー１０と光検
知装置１１との間に移動させ、例えばヘリウム−ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ） レーザ光に対するその光透過率を測定
する。
知装置１１との間に移動させ、例えばヘリウム−ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ） レーザ光に対するその光透過率を測定
する。
第２図に模式的に示す如く、例えば皮膜形成時間を一定
としてＧａ皮膜の厚さによって定まるＧａ分子線２Ｂの
強度と、光透過率との相関を予め求めておき、Ｇａ皮膜
が形成されていないモニター用部材１４の光透過率と、
ここで得られた光透過率との差から、Ｇａ分子線２Ｂの
強度をモニターすることが出来る。更にこのＧａ分子線
２Ｂの強度からＧａＡｓエピタキシャル成長層の成長中
にその速度をモニターし、これを制御することが可能と
なる。
としてＧａ皮膜の厚さによって定まるＧａ分子線２Ｂの
強度と、光透過率との相関を予め求めておき、Ｇａ皮膜
が形成されていないモニター用部材１４の光透過率と、
ここで得られた光透過率との差から、Ｇａ分子線２Ｂの
強度をモニターすることが出来る。更にこのＧａ分子線
２Ｂの強度からＧａＡｓエピタキシャル成長層の成長中
にその速度をモニターし、これを制御することが可能と
なる。
エピタキシャル成長する単結晶層が、例えば砒化アルミ
ニウムガリウム（＾ｌ ｚＧａ 、 −、Ａｓ）である
場合には、前記分子線強度のモニターをアルミニウム（
＾ｌ）とガリウム（Ｇａ）とについて実施するために、
前記モニター装置を２基設けるか、あるいは１基のモニ
ター装置に２種の分子線を別個に照射する手′段を設け
る。４元化合物単結晶等についても同様である。
ニウムガリウム（＾ｌ ｚＧａ 、 −、Ａｓ）である
場合には、前記分子線強度のモニターをアルミニウム（
＾ｌ）とガリウム（Ｇａ）とについて実施するために、
前記モニター装置を２基設けるか、あるいは１基のモニ
ター装置に２種の分子線を別個に照射する手′段を設け
る。４元化合物単結晶等についても同様である。
前記モニター用部材１４上の皮膜の形成面積は僅少でよ
く、マスクで遮蔽するなどの方法により、１枚のモニタ
ー用部材１４で多数のモニター測定を実施して、管理を
容易に徹底することできる。また、モニター用部材１４
にマスクで遮蔽した部分、切り欠きなどを設けて、前記
皮膜が形成されない状態との比較を容易にすることも可
能である。
く、マスクで遮蔽するなどの方法により、１枚のモニタ
ー用部材１４で多数のモニター測定を実施して、管理を
容易に徹底することできる。また、モニター用部材１４
にマスクで遮蔽した部分、切り欠きなどを設けて、前記
皮膜が形成されない状態との比較を容易にすることも可
能である。
前記実施例ではモニター用部材１４に石英板を用いてい
るが、その他にシリコン（Ｓｉ）、サファイア、ガラス
等を用いることができる。
るが、その他にシリコン（Ｓｉ）、サファイア、ガラス
等を用いることができる。
また測定光源は、本実施例より長波長の半導体レーザや
発光ダイオード等を用いてもよい。
発光ダイオード等を用いてもよい。
以上説明した如く本発明によれば、分子線結晶成長方法
によるエピタキシャル成長中に、分子ｉ強度の正確で安
定したモニターが可能となり、本成長方法の特徴を良く
発揮して、超格子構造などを精密に再現性よく成長する
ことが出来る。
によるエピタキシャル成長中に、分子ｉ強度の正確で安
定したモニターが可能となり、本成長方法の特徴を良く
発揮して、超格子構造などを精密に再現性よく成長する
ことが出来る。
第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は分子線
の強度と光透過率との相関の模式図である。 図において、 ｌは成長室壁、 ２及び３は分子線源となるセル、 ４は基板ホルダー、 ５はエピタキシャル成長を行う基板、 ６及び７は分子線シールド板、 ８はシャッター、 ９はシャッターの操作軸、 １０は光ファイバー、 １１は光検知装置、 １２はモニター用部材ホルダー、 １３はモニター用部材ホルダーの操作軸、１４はモニタ
ー用部材を示す。 ％ １ 図
の強度と光透過率との相関の模式図である。 図において、 ｌは成長室壁、 ２及び３は分子線源となるセル、 ４は基板ホルダー、 ５はエピタキシャル成長を行う基板、 ６及び７は分子線シールド板、 ８はシャッター、 ９はシャッターの操作軸、 １０は光ファイバー、 １１は光検知装置、 １２はモニター用部材ホルダー、 １３はモニター用部材ホルダーの操作軸、１４はモニタ
ー用部材を示す。 ％ １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所要の単結晶のエピタキシャル成長中に、成長室内
に備えたモニター用部材上に測定しようとする分子線に
より皮膜を形成し、該モニター用部材を透過する光の該
皮膜による透過率の変化により該分子線の強度をモニタ
ーする手段を備えてなることを特徴とする分子線結晶成
長装置。 ２、前記透過率の変化として、前記皮膜の有無による前
記透過率の差を検知することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の分子線結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59247606A JPS61125123A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59247606A JPS61125123A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61125123A true JPS61125123A (ja) | 1986-06-12 |
Family
ID=17166008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59247606A Pending JPS61125123A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61125123A (ja) |
-
1984
- 1984-11-22 JP JP59247606A patent/JPS61125123A/ja active Pending
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