JPS6150326A - 半導体結晶成長装置 - Google Patents
半導体結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS6150326A JPS6150326A JP17153884A JP17153884A JPS6150326A JP S6150326 A JPS6150326 A JP S6150326A JP 17153884 A JP17153884 A JP 17153884A JP 17153884 A JP17153884 A JP 17153884A JP S6150326 A JPS6150326 A JP S6150326A
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- JP
- Japan
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- molecular beam
- source element
- beam source
- reflection
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- 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、分子線エピタキシャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を実
施するのに好適な半導体結晶成長装置に関する。
ａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を実
施するのに好適な半導体結晶成長装置に関する。
一般に、ＭＢＥ法を適用して良好な結晶層を得る為には
、分子線の安定化が必要である。
、分子線の安定化が必要である。
ところで、分子線を安定化する為には、分子線の放射面
積、放射位置、放射方向が常に一定且つ均一でなければ
ならない。
積、放射位置、放射方向が常に一定且つ均一でなければ
ならない。
第２図はＭＢＥ法を実施する半導体結晶成長装置の従来
例を表す要部説明図である。
例を表す要部説明図である。
図に於いて、ｌは窒化硼素（ＢＮ）で作製された分子線
源元素溜め部分、２は分子線源元素、３はヒータ、７は
被結晶成長基板をそれぞれ示している。
源元素溜め部分、２は分子線源元素、３はヒータ、７は
被結晶成長基板をそれぞれ示している。
図示の半導体結晶成長装置に於ける元素溜め部分１は、
対象とする元素に依って相違するが、約４００［’Ｃ）
から１５００（’Ｃ）程度の範囲で選択された温度とな
るようにヒータ３で加熱され、それに依り得られた分子
が飛び出して基板７に堆積する。
対象とする元素に依って相違するが、約４００［’Ｃ）
から１５００（’Ｃ）程度の範囲で選択された温度とな
るようにヒータ３で加熱され、それに依り得られた分子
が飛び出して基板７に堆積する。
第２図に示した半導体結晶成長装置では、トランペット
型ノズルを有する元素溜め部分１を斜めに配置しである
為、分子線源元素２の表面は、元素溜め部分１の軸線に
対して斜めになっている。
型ノズルを有する元素溜め部分１を斜めに配置しである
為、分子線源元素２の表面は、元素溜め部分１の軸線に
対して斜めになっている。
従って、分子発生源の絶対多数方向が基板７に向かう方
向に対して必ずしも平行になっていず、その結果、分子
線強度が基板７の面内で分布を持つようになり、漫然と
成長を行った場合には、結晶層の層厚が図に破線で示し
であるようなガウシャン分布を持ったものとなる。
向に対して必ずしも平行になっていず、その結果、分子
線強度が基板７の面内で分布を持つようになり、漫然と
成長を行った場合には、結晶層の層厚が図に破線で示し
であるようなガウシャン分布を持ったものとなる。
また、成長回数が増大すると、分子線源元素２が消費さ
れる為、その位置、即ち、高さは勿論のこと、基板７ど
の間の距離までが変化し、しかも、表面の面積が変化し
てくるので、それに伴い分子線の方向及び強度が変化し
、成長させた結晶層の膜厚不均一は更に助長される。
れる為、その位置、即ち、高さは勿論のこと、基板７ど
の間の距離までが変化し、しかも、表面の面積が変化し
てくるので、それに伴い分子線の方向及び強度が変化し
、成長させた結晶層の膜厚不均一は更に助長される。
このように、従来の半導体結晶成長装置に於いて放射さ
れる分子線は安定とは言えない状態にある。
れる分子線は安定とは言えない状態にある。
前記のような成長結晶層の膜厚不均一を緩和さを充分に
長く採り、分子線の放射が広がったところで結晶成長さ
せることに依り均一な層厚の結晶層を形成することが行
われているが、これでは、結晶成長時間が長くなってし
まい、実用上からは好ましくない。
長く採り、分子線の放射が広がったところで結晶成長さ
せることに依り均一な層厚の結晶層を形成することが行
われているが、これでは、結晶成長時間が長くなってし
まい、実用上からは好ましくない。
更に、同様の目的をもって、結晶成長中、基板７を自転
させたり公転させることに依って、分子線を基板全面に
均等に放射させようとすることも行われているが、この
機構がかなり複雑なものであって、若し、このような機
構を不要にすることができれば、この種装置の構成は極
めて簡単化され、低価格なものとなる。
させたり公転させることに依って、分子線を基板全面に
均等に放射させようとすることも行われているが、この
機構がかなり複雑なものであって、若し、このような機
構を不要にすることができれば、この種装置の構成は極
めて簡単化され、低価格なものとなる。
更にまた、前記したように元素溜め部分１は斜めに配置
しであるから外形のねりには収容できる元素２の量が少
なく、頻繁に補給しなければならない。
しであるから外形のねりには収容できる元素２の量が少
なく、頻繁に補給しなければならない。
本発明は、基板全面に亙り膜厚が均一な結晶層を実用上
から見て充分に短い時間で成長させることができ、また
、多量の元素を収容することが可能であると共に機構が
簡単である半導体結晶成長装置を提供する。
から見て充分に短い時間で成長させることができ、また
、多量の元素を収容することが可能であると共に機構が
簡単である半導体結晶成長装置を提供する。
本発明に於ける半導体結晶成長装置では、筒状をなし直
立して配置された分子線源元素溜め部分と、該分子線源
元素溜め部分から蒸発する分子線源元素を被結晶成長基
板方向に反射加速し、且つ法線に対して任意の方向に運
動可能である分子線反射加速板と、該分子線反射加速板
からの分子線の方向を規制する放射開口部分とを備えて
なり、前記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素
溜め部分のそれに比較して高く維持され且つその位置は
法線に対する分子線源元素の入射角と放射角とが等しく
なるように設定されているものである。
立して配置された分子線源元素溜め部分と、該分子線源
元素溜め部分から蒸発する分子線源元素を被結晶成長基
板方向に反射加速し、且つ法線に対して任意の方向に運
動可能である分子線反射加速板と、該分子線反射加速板
からの分子線の方向を規制する放射開口部分とを備えて
なり、前記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素
溜め部分のそれに比較して高く維持され且つその位置は
法線に対する分子線源元素の入射角と放射角とが等しく
なるように設定されているものである。
前記手段を採ると、直立して配置された分子線源元素溜
め部分から蒸発した分子線源元素からなる分子線の放射
位置及び強度等は常に安定であって、その安定性は結晶
の成長回数などには依存せず、従って、被結晶成長基板
に成長される結晶層の膜厚は極めて均一性が高く、しか
も、毎回成長に於ける再現性も良い。また、分子線源元
素溜め部分は直立して配置されるので、分子線源元素の
収容量は従来のものに比較して非常に大である。
め部分から蒸発した分子線源元素からなる分子線の放射
位置及び強度等は常に安定であって、その安定性は結晶
の成長回数などには依存せず、従って、被結晶成長基板
に成長される結晶層の膜厚は極めて均一性が高く、しか
も、毎回成長に於ける再現性も良い。また、分子線源元
素溜め部分は直立して配置されるので、分子線源元素の
収容量は従来のものに比較して非常に大である。
更にまた、被結晶成長基板は固定し、分子線反射加速板
を可動にしている構成である為、その機構は極めて簡素
なものとなる。
を可動にしている構成である為、その機構は極めて簡素
なものとなる。
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図であり、第２
図に関して説明した部分と同部分は同記号で指示しであ
る。
図に関して説明した部分と同部分は同記号で指示しであ
る。
図に於いて、４は窒化硼素からなる分子線反射加速板、
５は分子線反射加速板４の駆動部分、６は放射開口部分
、θ１は分子線反射加速板４の法線に対する分子線入射
角、θ２は分子線反射加速板４の法線に対する分子線放
射角、θ３は分子線反射加速板４から見た基板７の仰角
或いは俯角、θ４は分子線反射加速板４から見た基板７
に対する放射開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそ
れぞれ示している。
５は分子線反射加速板４の駆動部分、６は放射開口部分
、θ１は分子線反射加速板４の法線に対する分子線入射
角、θ２は分子線反射加速板４の法線に対する分子線放
射角、θ３は分子線反射加速板４から見た基板７の仰角
或いは俯角、θ４は分子線反射加速板４から見た基板７
に対する放射開口角、Ａは分子線源元素２の表面積をそ
れぞれ示している。
本実施例を用いて結晶層を成長させるには、元素溜め部
分１で分子線源元素２を加熱して蒸発させ、その分子線
源元素２の蒸気は分子線の形で分子線反射加速板４に依
り基板７方向に反射及び加速され、基板７に当たって堆
積するものであり、結晶成長の原理自体は従来技術と本
質的に変わりない。
分１で分子線源元素２を加熱して蒸発させ、その分子線
源元素２の蒸気は分子線の形で分子線反射加速板４に依
り基板７方向に反射及び加速され、基板７に当たって堆
積するものであり、結晶成長の原理自体は従来技術と本
質的に変わりない。
さて、前記説明したように本実施例を用いて結晶層を成
長させる場合、θ１−６２．θ４〉θ３なる関係を満足
させることが必要であり、これが分子線の良好な放射を
可能にする一つの条件である。
長させる場合、θ１−６２．θ４〉θ３なる関係を満足
させることが必要であり、これが分子線の良好な放射を
可能にする一つの条件である。
また、前記条件に加えて、元素溜め部分１に於ける温度
をＴ１、分子線反射加速板４に於ける温度をＴ２、放射
開口部分６の温度をＴ３とした場合、Ｔ３≧７２＞ＴＩ
なる条件を満足させることも必要であり、この条件を満
たす限り蒸発した分子線源元素２は分子線反射加速板４
或いは放射開口部分６に付着することはない。
をＴ１、分子線反射加速板４に於ける温度をＴ２、放射
開口部分６の温度をＴ３とした場合、Ｔ３≧７２＞ＴＩ
なる条件を満足させることも必要であり、この条件を満
たす限り蒸発した分子線源元素２は分子線反射加速板４
或いは放射開口部分６に付着することはない。
前記した各条件を満足した場合、分子線の放射量及び放
射位置は分子線元素２の表面積Ａに比例するので、分子
線の強度及び放射方向は非常に安定となる。
射位置は分子線元素２の表面積Ａに比例するので、分子
線の強度及び放射方向は非常に安定となる。
図から明らかであるが、本発明に於ける元素溜め部分１
は筒状をなし、しがち、垂直に立てた状態に配置するも
のであるがら、第２図に見られる従来例のようにトラン
ペット型のものを傾斜して配置したものと比較すると、
分子線源元素２の収容量が著しく大であり、そして、成
長回数の増加と共に分子線源元素２が消費されても、そ
の表面積Ａは常に一定であり、従って、分子線の強度は
分子線源元素２の消費の如何に拘わらず常に安定である
。
は筒状をなし、しがち、垂直に立てた状態に配置するも
のであるがら、第２図に見られる従来例のようにトラン
ペット型のものを傾斜して配置したものと比較すると、
分子線源元素２の収容量が著しく大であり、そして、成
長回数の増加と共に分子線源元素２が消費されても、そ
の表面積Ａは常に一定であり、従って、分子線の強度は
分子線源元素２の消費の如何に拘わらず常に安定である
。
本発明に於ける半導体結晶成長装置の構造に由来する分
子線の安定性については前記した通りであるが、このよ
うな安定性を得る為には、ヒータ３に依る加熱が常に一
定で温度変動がないようにする必要がある。
子線の安定性については前記した通りであるが、このよ
うな安定性を得る為には、ヒータ３に依る加熱が常に一
定で温度変動がないようにする必要がある。
また、分子線の放射角は分子線反射加速板４の形状に依
って大きく変化する。分子線反射加速板４が平面である
場合、放射される分子線は、分子線反射加速板４から見
た分子線源元素２の表面積へに比例する。分子線反射加
速板４と基板７との距離が短い場合は、分子線放射角を
広げる為に分子線反射加速板４を分子線側に対して凸状
にする必要があり、逆に、前記距離が長い場合は、分子
線放射角を絞る為に分子線反射加速板４を分子線側に対
して凹状にする必要がある。
って大きく変化する。分子線反射加速板４が平面である
場合、放射される分子線は、分子線反射加速板４から見
た分子線源元素２の表面積へに比例する。分子線反射加
速板４と基板７との距離が短い場合は、分子線放射角を
広げる為に分子線反射加速板４を分子線側に対して凸状
にする必要があり、逆に、前記距離が長い場合は、分子
線放射角を絞る為に分子線反射加速板４を分子線側に対
して凹状にする必要がある。
分子線の強度は、通常、放射角の中心部分が大であり、
外周に向かうに従い小になる。そこで、従来は、前記説
明したように、基板７を自転及び公転させるなどしてい
たが、本発明では、分子線反射加速板４を駆動部分５の
作用で法線方向に対して上下左右或いは円状を周期的或
いは不規則的に運動させることに依って結晶層の膜厚均
一化を可能にしている。分子線反射加速板４を駆動する
には、基板７を自転成いは公転させるような複雑な歯車
機構など必要ではなく、電磁石などを用いた磁力を利用
することに依り簡単に実現することができる。
外周に向かうに従い小になる。そこで、従来は、前記説
明したように、基板７を自転及び公転させるなどしてい
たが、本発明では、分子線反射加速板４を駆動部分５の
作用で法線方向に対して上下左右或いは円状を周期的或
いは不規則的に運動させることに依って結晶層の膜厚均
一化を可能にしている。分子線反射加速板４を駆動する
には、基板７を自転成いは公転させるような複雑な歯車
機構など必要ではなく、電磁石などを用いた磁力を利用
することに依り簡単に実現することができる。
前記したところから理解できると思われるが、本発明で
は、分子線の放射方向及び放射強度は分子線反射加速板
４の形状及び運動状況に依り任意に変化させることが可
能であるから、基板７を固定したまま膜厚が均一な結晶
層を成長させることができ、従って、基板７の支持が容
易であり、また、その設置方向は任意に選択して良い。
は、分子線の放射方向及び放射強度は分子線反射加速板
４の形状及び運動状況に依り任意に変化させることが可
能であるから、基板７を固定したまま膜厚が均一な結晶
層を成長させることができ、従って、基板７の支持が容
易であり、また、その設置方向は任意に選択して良い。
本発明の半導体結晶成長装置では、筒状をなし直立して
配置された分子線源元素溜め部分と、該分子線源元素溜
め部分から蒸発する分子Ｘ源元素を被結晶成長基板方向
に反射加速し且つ法線に対して任意の方向に運動可能で
ある分子線反射加速板と、該分子線反射加速板からの分
子線の方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜め部分
のそれに比較して高く維持され且つその位置は法線に対
する分子線源元素の入射角と放射角とが等しくなるよう
に設定されている。
配置された分子線源元素溜め部分と、該分子線源元素溜
め部分から蒸発する分子Ｘ源元素を被結晶成長基板方向
に反射加速し且つ法線に対して任意の方向に運動可能で
ある分子線反射加速板と、該分子線反射加速板からの分
子線の方向を規制する放射開口部分とを備えてなり、前
記分子線反射加速板の温度は前記分子線源元素溜め部分
のそれに比較して高く維持され且つその位置は法線に対
する分子線源元素の入射角と放射角とが等しくなるよう
に設定されている。
この構成に依ると、直立された分子線源元素溜め部分か
ら蒸発した分子線源元素からな・る分子線は分子線反射
加速板及び放射開口部分等の作用に依り、分子ｖＡＳ、
元素溜め部分と被結晶成長基板との距離を長くする等の
措置を要することなく、被結晶成長基板に均一に放射さ
れて全面に亙り均一な厚みを有する結晶層を成長させる
ことが可能である。また、分子線源元素溜め部分が直立
している為、成長回数が増大して分子線源元素が消費さ
れても、その表面積は変わらず、分子線の方向及び強度
は変化しないし、また、分子線源元素の収容量も大であ
るから頻繁に補給する必要はなくなる。更に、被結晶成
長基板は固定であり、分子線反射加速板のみが運動する
構成になっていて、機構は著しく簡単である。
ら蒸発した分子線源元素からな・る分子線は分子線反射
加速板及び放射開口部分等の作用に依り、分子ｖＡＳ、
元素溜め部分と被結晶成長基板との距離を長くする等の
措置を要することなく、被結晶成長基板に均一に放射さ
れて全面に亙り均一な厚みを有する結晶層を成長させる
ことが可能である。また、分子線源元素溜め部分が直立
している為、成長回数が増大して分子線源元素が消費さ
れても、その表面積は変わらず、分子線の方向及び強度
は変化しないし、また、分子線源元素の収容量も大であ
るから頻繁に補給する必要はなくなる。更に、被結晶成
長基板は固定であり、分子線反射加速板のみが運動する
構成になっていて、機構は著しく簡単である。
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図、第２図は従
来例の要部説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、１は分子線源元素溜め部分、２は１
分子線源元素、３はヒータ、４は分子線反射
加速板、５は駆動部分、６は放射開口部分、θ１は分子
線反射加速Ｆｉ４の法線に対する分子線入射角、θ２は
同じく分子線放射角、θ３は分子線反射加速板４から見
た基Ｆｉ７の仰角或いは俯角、θ４は分子線反射加速板
４から見た基板７に対する放射開口角、Ａは分子線源元
素２の表面積をそれぞれ示している。 特許出願人 冨士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第２図
来例の要部説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、１は分子線源元素溜め部分、２は１
分子線源元素、３はヒータ、４は分子線反射
加速板、５は駆動部分、６は放射開口部分、θ１は分子
線反射加速Ｆｉ４の法線に対する分子線入射角、θ２は
同じく分子線放射角、θ３は分子線反射加速板４から見
た基Ｆｉ７の仰角或いは俯角、θ４は分子線反射加速板
４から見た基板７に対する放射開口角、Ａは分子線源元
素２の表面積をそれぞれ示している。 特許出願人 冨士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第２図
Claims (1)
- 筒状をなし直立して配置された分子線源元素溜め部分と
、該分子線源元素溜め部分から蒸発する分子線源元素を
被結晶成長基板方向に反射加速し且つ法線に対して任意
の方向に運動可能である分子線反射加速板と、該分子線
反射加速板からの分子線の方向を規制する放射開口部分
とを備えてなり、前記分子線反射加速板の温度は前記分
子線源元素溜め部分のそれに比較して高く維持され且つ
その位置は法線に対する分子線源元素の入射角と放射角
とが等しくなるように設定されてなることを特徴とする
半導体結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17153884A JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17153884A JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150326A true JPS6150326A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH0237692B2 JPH0237692B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=15924978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17153884A Granted JPS6150326A (ja) | 1984-08-20 | 1984-08-20 | 半導体結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150326A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057611A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-04-03 | Fujitsu Ltd | 分子線源シヤツタ |
| JPS63297294A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-05 | Jeol Ltd | 分子線エピタキシ−装置 |
| US7907739B2 (en) | 2006-07-12 | 2011-03-15 | Micro-Star Int'l Co., Ltd. | Method of volume controlling |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS54162454A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-24 | Fujitsu Ltd | Molecular beam generating unit |
| JPS57156031A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Formation of thin film and vacuum deposition device |
-
1984
- 1984-08-20 JP JP17153884A patent/JPS6150326A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS54162454A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-24 | Fujitsu Ltd | Molecular beam generating unit |
| JPS57156031A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Formation of thin film and vacuum deposition device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057611A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-04-03 | Fujitsu Ltd | 分子線源シヤツタ |
| JPS63297294A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-05 | Jeol Ltd | 分子線エピタキシ−装置 |
| US7907739B2 (en) | 2006-07-12 | 2011-03-15 | Micro-Star Int'l Co., Ltd. | Method of volume controlling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237692B2 (ja) | 1990-08-27 |
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