JPS62244122A - 化合物半導体薄膜の製造装置 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造装置Info
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- JPS62244122A JPS62244122A JP8718586A JP8718586A JPS62244122A JP S62244122 A JPS62244122 A JP S62244122A JP 8718586 A JP8718586 A JP 8718586A JP 8718586 A JP8718586 A JP 8718586A JP S62244122 A JPS62244122 A JP S62244122A
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- compound semiconductor
- cluster
- crucible
- crucibles
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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］
本発明はクラスタイオンビーム蒸着法（ＩＣ：Ｂ法）に
より、良質の化合物半導体を形成する化合物半導体薄膜
の製造装置に関する。
より、良質の化合物半導体を形成する化合物半導体薄膜
の製造装置に関する。
［従来の技術］
近年、シリコン又はゲルマニウム等の車体元素からなる
単元素半導体に対して２ ｆ１以上の元素、例えばガリ
ウムヒ素ＧａＡｓ、インジウム燐１ｎＰ等のＩＩＩ −
Ｖ族の元素からなる化合物半導体が考えられるようにな
ってきいる。化合物半導体は発光ダイオード、半導体レ
ーザ等で実用化されており、さらにスーパーコンピュー
タに利用されようとしている。
単元素半導体に対して２ ｆ１以上の元素、例えばガリ
ウムヒ素ＧａＡｓ、インジウム燐１ｎＰ等のＩＩＩ −
Ｖ族の元素からなる化合物半導体が考えられるようにな
ってきいる。化合物半導体は発光ダイオード、半導体レ
ーザ等で実用化されており、さらにスーパーコンピュー
タに利用されようとしている。
第３図は特公昭５６−４１１６５号公報に記載された従
来の化合物半導体薄膜の製造装置の概略構成図である。
来の化合物半導体薄膜の製造装置の概略構成図である。
第３図において、（１）は目的ζする化合物半導体薄膜
を形成する基板、（２）は導電材により形成されており
、基板（１）を保持する基板ホルダ、（３）及び（４）
は内部に目的とする化合物の成分元素を含む被蒸発物質
Ａ及びＢ１例えばガリウムＧａ及びヒ素Ａｓがそれぞれ
充填される密閉型のルツボ、（５） ′ＥＬび（６）は
ルツボ（３）及び（４）に設けられた小径の噴射ノズル
、（３５）及び（３６）はルツボ（３）及び（４）の外
壁内部にそれぞれ配設されており、いわゆる抵抗加熱法
によりルツボ（３）及び（４） を加熱する発熱体、（
３７）及び（３８）はルツボ（３）及び（４）の外壁面
にそれぞれ設けられたルツボ温度を測定する熱電対、（
１１）及び（１２）はルツボ（３）及び（４）の噴射ノ
ズル（５）及び（６）の近傍にそれぞれ設けられたイオ
ン化室である。イオン化室（１１）及び（１２）はそれ
ぞれ熱電子放出用のイオン化フィラメント（１３）及び
（１４）、熱電子放出用のフィラメント（１３）及び（
１４）から放出された熱電子を加速するグリッド（１５
１び（１６）並びにシールド板（１７）及び（１８）か
ら構成されている。
を形成する基板、（２）は導電材により形成されており
、基板（１）を保持する基板ホルダ、（３）及び（４）
は内部に目的とする化合物の成分元素を含む被蒸発物質
Ａ及びＢ１例えばガリウムＧａ及びヒ素Ａｓがそれぞれ
充填される密閉型のルツボ、（５） ′ＥＬび（６）は
ルツボ（３）及び（４）に設けられた小径の噴射ノズル
、（３５）及び（３６）はルツボ（３）及び（４）の外
壁内部にそれぞれ配設されており、いわゆる抵抗加熱法
によりルツボ（３）及び（４） を加熱する発熱体、（
３７）及び（３８）はルツボ（３）及び（４）の外壁面
にそれぞれ設けられたルツボ温度を測定する熱電対、（
１１）及び（１２）はルツボ（３）及び（４）の噴射ノ
ズル（５）及び（６）の近傍にそれぞれ設けられたイオ
ン化室である。イオン化室（１１）及び（１２）はそれ
ぞれ熱電子放出用のイオン化フィラメント（１３）及び
（１４）、熱電子放出用のフィラメント（１３）及び（
１４）から放出された熱電子を加速するグリッド（１５
１び（１６）並びにシールド板（１７）及び（１８）か
ら構成されている。
又、（３９）及び（４０）はイオン化室（１１）及び（
１２）に対して基板ホルダ（２）を負の高電位に保ち、
正イオン化された粒子に対して基板（１）方向の運動エ
ネルギを付与する加速電源、（４１）及び（４２）はイ
オン化室（１１）及び（１２）のイオン化フィラメント
（１３）及び（１４）を加熱して熱電子を放出させる加
熱電源、（４３）及び（４４）はイオン化フィラメント
（１３）及び（１４）に対してグリッド（１５）及び（
１６）から放出された熱電子を加速してイオン化室（１
１）ＩＬび（１２）内の粒子（クラスタ）をイオン化す
るイオン化電源、（４５）及び（４６）はルツボ（３）
及び（４）の発熱体（３５）及び（３６）を加熱するル
ツボ加熱用電源である。なお、加熱電源（４１）及び（
４２）並びにルツボ加熱用電源（４５）′ＥＬび（４６
）はその出力電圧を外部より任意に可変できるように構
成されている。
１２）に対して基板ホルダ（２）を負の高電位に保ち、
正イオン化された粒子に対して基板（１）方向の運動エ
ネルギを付与する加速電源、（４１）及び（４２）はイ
オン化室（１１）及び（１２）のイオン化フィラメント
（１３）及び（１４）を加熱して熱電子を放出させる加
熱電源、（４３）及び（４４）はイオン化フィラメント
（１３）及び（１４）に対してグリッド（１５）及び（
１６）から放出された熱電子を加速してイオン化室（１
１）ＩＬび（１２）内の粒子（クラスタ）をイオン化す
るイオン化電源、（４５）及び（４６）はルツボ（３）
及び（４）の発熱体（３５）及び（３６）を加熱するル
ツボ加熱用電源である。なお、加熱電源（４１）及び（
４２）並びにルツボ加熱用電源（４５）′ＥＬび（４６
）はその出力電圧を外部より任意に可変できるように構
成されている。
次に、（４７）及び（４８）はルツボ（３）及び（４）
に装着された熱電対（３７）及び（３８）の出力により
ルツボ１’４１ｎｒにｔＡ１１ｆ１※１１ ｅ Ｇ Ｊ
−？ ＃ ？ ｔ、Ｉｌ ｍナス９且麿白「加部である
。温度制御部（４７）′ＥＬび（４８）によりルツボ（
３）及び（４）内の蒸気圧がそれぞれ設定値に維持され
るようになっている。
に装着された熱電対（３７）及び（３８）の出力により
ルツボ１’４１ｎｒにｔＡ１１ｆ１※１１ ｅ Ｇ Ｊ
−？ ＃ ？ ｔ、Ｉｌ ｍナス９且麿白「加部である
。温度制御部（４７）′ＥＬび（４８）によりルツボ（
３）及び（４）内の蒸気圧がそれぞれ設定値に維持され
るようになっている。
なお、各電源（３９）〜（４６）並びに温度制御部（４
７）及び（４８）を除く他の部分は、図示しない真空槽
内に配設されており、真空槽内の気体が排気系により排
除されるとｌθ″″’Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気内に
置かれることになる。
７）及び（４８）を除く他の部分は、図示しない真空槽
内に配設されており、真空槽内の気体が排気系により排
除されるとｌθ″″’Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気内に
置かれることになる。
次に、従来の化合物半導体薄膜の製造装置の動作につい
て説明する。まず、ルツボ（３）及び（４）内に形成し
ようとする化合物の成分元素を含む被蒸着物質Ａ及びＢ
をそれぞれ充填する。なお、充填する被蒸着物質Ａ及び
Ｂとしては、ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体を形成する場
合、ルツボ（３）にＧａ又はＩｎ等を、ルツボ（４）
に＾Ｓ又はＰ等をそれぞれ充填する。又、成分元素の単
体をルツボ（３）及び（４）内に充填するようにしても
よいし、成分元素を含む化合物をルツボ（３）及び（４
）内に充填するようにしてもよい。ただし、成分元素を
含む化合物の場合は、成分元素以外の元素の気体が他に
悪影響を及ぼさないような化合物を選ぶ必要がある。
て説明する。まず、ルツボ（３）及び（４）内に形成し
ようとする化合物の成分元素を含む被蒸着物質Ａ及びＢ
をそれぞれ充填する。なお、充填する被蒸着物質Ａ及び
Ｂとしては、ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体を形成する場
合、ルツボ（３）にＧａ又はＩｎ等を、ルツボ（４）
に＾Ｓ又はＰ等をそれぞれ充填する。又、成分元素の単
体をルツボ（３）及び（４）内に充填するようにしても
よいし、成分元素を含む化合物をルツボ（３）及び（４
）内に充填するようにしてもよい。ただし、成分元素を
含む化合物の場合は、成分元素以外の元素の気体が他に
悪影響を及ぼさないような化合物を選ぶ必要がある。
次いで、ルツボ（３）及び（４）の発熱体（３５）及び
（３６）にルツボ加熱用電源（４５）及び（４６）によ
りそれぞれ通電し、ルツボ（３）及び（４） を加熱し
て被蒸発物質Ａ及びＢの蒸気Ａｍ及びＢｍを生成する。
（３６）にルツボ加熱用電源（４５）及び（４６）によ
りそれぞれ通電し、ルツボ（３）及び（４） を加熱し
て被蒸発物質Ａ及びＢの蒸気Ａｍ及びＢｍを生成する。
この場合、ルツボ（３）及び（４）内における蒸気Ａｍ
及びＢｍの圧力がそれぞれルツボ（３）及び（４）外の
圧力の少なくとも１００倍以上になるように、温度制御
部（４７）及び（４８）によりルツボ加熱用電源（４５
）及び（４Ｂ）の出力電圧をそれぞれ制御し、ルツボ（
３）及び（４）の温度をそれぞれ調整する。
及びＢｍの圧力がそれぞれルツボ（３）及び（４）外の
圧力の少なくとも１００倍以上になるように、温度制御
部（４７）及び（４８）によりルツボ加熱用電源（４５
）及び（４Ｂ）の出力電圧をそれぞれ制御し、ルツボ（
３）及び（４）の温度をそれぞれ調整する。
次いで、ルツボ（３）及び（４）内の蒸気Ａｍ及びＢｍ
により、それぞれ噴射ノズル（５）及び（６）より少な
くとも１７１００以下の圧力領域に噴出される際の断熱
膨張に基づく過冷却現象により、通常１００〜２０００
個程度の原子がファンデルワールス力により緩く結合し
た塊状の原子集団、いわゆるクラスタＡｃ及びＢｃをそ
れぞれ形成する。
により、それぞれ噴射ノズル（５）及び（６）より少な
くとも１７１００以下の圧力領域に噴出される際の断熱
膨張に基づく過冷却現象により、通常１００〜２０００
個程度の原子がファンデルワールス力により緩く結合し
た塊状の原子集団、いわゆるクラスタＡｃ及びＢｃをそ
れぞれ形成する。
次いで、クラスタＡＣ及びＢｃが噴出時の運動エネルギ
ーにより、それぞれイオン化室（１１）及び（１２）に
入り、イオン化フィラメント（１３）及び（１４）から
放出される電子ビームにより、そのうちの少なくとも１
個の原子が正の電荷を持つイオンにイオン化され、クラ
スタイオンＡｉ及びＢｉになる。
ーにより、それぞれイオン化室（１１）及び（１２）に
入り、イオン化フィラメント（１３）及び（１４）から
放出される電子ビームにより、そのうちの少なくとも１
個の原子が正の電荷を持つイオンにイオン化され、クラ
スタイオンＡｉ及びＢｉになる。
次いで、クラスタイオンＡｔ及びＢｉが加速電源（３９
）及び（４０）によって基板（１）方向への運動エネル
ギをそれぞれ付与され、加速されて基板（１）に射突す
る。又、イオン化室（１１）及び（！２）でイオン化さ
れずに噴出時の運動エネルギによって基板（１）方向に
進む中性クラスタＡｃ及びＢｃも基板（１）に射突し、
基板（１）上に化合物半導体の薄ＷＡ （３３）を形成
する。
）及び（４０）によって基板（１）方向への運動エネル
ギをそれぞれ付与され、加速されて基板（１）に射突す
る。又、イオン化室（１１）及び（！２）でイオン化さ
れずに噴出時の運動エネルギによって基板（１）方向に
進む中性クラスタＡｃ及びＢｃも基板（１）に射突し、
基板（１）上に化合物半導体の薄ＷＡ （３３）を形成
する。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、クラスタイオンビーム蒸着法（ＩＣＢ法）に
より蒸着膜を形成する場合、加速電圧を変えることによ
り蒸着膜がアモルファス、多結晶又は単結晶に変わる。
より蒸着膜を形成する場合、加速電圧を変えることによ
り蒸着膜がアモルファス、多結晶又は単結晶に変わる。
又、化合物半導体薄膜を構成する各物質元素が単結晶と
なるための最適加速電圧は元素毎に異なるので、それぞ
れの蒸発源におけるクラスタイオンＡｔ及びＢｔの加速
電圧はルツボ（３）及び（４）並びにイオン化室（１１
）及び（１２）毎に変える必要がある。
なるための最適加速電圧は元素毎に異なるので、それぞ
れの蒸発源におけるクラスタイオンＡｔ及びＢｔの加速
電圧はルツボ（３）及び（４）並びにイオン化室（１１
）及び（１２）毎に変える必要がある。
一方、第４図は従来の化合物半導体薄膜の製造装置の電
位分布を示す図である。なお、第４図において第３図と
同様の機能を果たす部分については同一の符号を付し、
その説明は省略する。第４図に点線で示した等電位線は
基板（１）に対して対象でない、このため、それぞれの
元素が単結晶となる最適加速電圧を印加しても、より高
電位に保たれているイオン室（１１）又は（１２）で形
成されたクラスタイオンが、低電位のイオン室（１２）
又は（１１）の方に引き寄せられたり、さらにイオン化
室（！２）又は（１１）に侵入したりして互いに干渉し
て、最適な運動エネルギを与えられないという問題があ
った。
位分布を示す図である。なお、第４図において第３図と
同様の機能を果たす部分については同一の符号を付し、
その説明は省略する。第４図に点線で示した等電位線は
基板（１）に対して対象でない、このため、それぞれの
元素が単結晶となる最適加速電圧を印加しても、より高
電位に保たれているイオン室（１１）又は（１２）で形
成されたクラスタイオンが、低電位のイオン室（１２）
又は（１１）の方に引き寄せられたり、さらにイオン化
室（！２）又は（１１）に侵入したりして互いに干渉し
て、最適な運動エネルギを与えられないという問題があ
った。
又、ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体は、高融点化合物であ
りながら、その成分となるＶ族のリンＰ又はヒ素Ａｓの
蒸気圧が極めて高い。即ち、リンＰ又はヒ素Ａｓを蒸発
させるのに必要なルツボ温度が５００〜６００℃である
のに対し、ＩＩＩ族のガリウムＧａ又はインジウムＩｎ
は１０００〜１２００℃程度のルツボ温度が必要である
。従って、ＩＩＩ族元素の充填されたルツボからの輻射
熱によりＶ族元素の充填されたルツボが加熱され、蒸気
圧の高い■族の物質が逃散してしまい、その蒸着速度の
制御が非常に難しいという問題があった。
りながら、その成分となるＶ族のリンＰ又はヒ素Ａｓの
蒸気圧が極めて高い。即ち、リンＰ又はヒ素Ａｓを蒸発
させるのに必要なルツボ温度が５００〜６００℃である
のに対し、ＩＩＩ族のガリウムＧａ又はインジウムＩｎ
は１０００〜１２００℃程度のルツボ温度が必要である
。従って、ＩＩＩ族元素の充填されたルツボからの輻射
熱によりＶ族元素の充填されたルツボが加熱され、蒸気
圧の高い■族の物質が逃散してしまい、その蒸着速度の
制御が非常に難しいという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
基板上に結晶性の良い化合物半導体を得ることができる
化合物半導体薄膜の製造装置を提供することを目的とす
る。
基板上に結晶性の良い化合物半導体を得ることができる
化合物半導体薄膜の製造装置を提供することを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］
そこで、本発明ではそれぞれ小径の噴射ノズルを有し、
それぞれ被蒸発物質が充填される複数のルツボと、複数
のルツボをそれぞれ加熱して、被蒸発物質の蒸気を蒸気
により構成される化合物の化学量論的組成に合致する量
だけそれぞれ生成し、生成した蒸気が噴射ノズルからそ
れぞれ噴出するときの断熱膨張に基づく冷却現象により
、クラスタをそれぞれ形成する複数のクラスタ生成手段
と、クラスタにそれぞれ熱電子を加速して衝突させ、ク
ラスタの一部をイオン化してクラスタイオンをそれぞれ
生成する複数のイオン化室と、複数のイオン化室と目的
とする化合物半導体薄膜を形成すべき基板との間にそれ
ぞれ設けられ、イオン化室との間に電界レンズをそれぞ
れ形成し、クラスタイオンをイオン化されない中性クラ
スタとともに、基板にそれぞれ射突させ、基板上に化合
物半導体の薄膜を形成するアース電位の複数の加速電極
と、被蒸発物質毎にクラスタ生成手段、イオン化室及び
加速電極をそれぞれ囲む複数のアース電位のシールド板
と、複数のルツボ、複数のクラスタ生成手段、複数のイ
オン化室、複数の加速手段及びシールド板が収容されて
いる真空槽とから化合物半導体薄膜の製造装置を構成す
る。
それぞれ被蒸発物質が充填される複数のルツボと、複数
のルツボをそれぞれ加熱して、被蒸発物質の蒸気を蒸気
により構成される化合物の化学量論的組成に合致する量
だけそれぞれ生成し、生成した蒸気が噴射ノズルからそ
れぞれ噴出するときの断熱膨張に基づく冷却現象により
、クラスタをそれぞれ形成する複数のクラスタ生成手段
と、クラスタにそれぞれ熱電子を加速して衝突させ、ク
ラスタの一部をイオン化してクラスタイオンをそれぞれ
生成する複数のイオン化室と、複数のイオン化室と目的
とする化合物半導体薄膜を形成すべき基板との間にそれ
ぞれ設けられ、イオン化室との間に電界レンズをそれぞ
れ形成し、クラスタイオンをイオン化されない中性クラ
スタとともに、基板にそれぞれ射突させ、基板上に化合
物半導体の薄膜を形成するアース電位の複数の加速電極
と、被蒸発物質毎にクラスタ生成手段、イオン化室及び
加速電極をそれぞれ囲む複数のアース電位のシールド板
と、複数のルツボ、複数のクラスタ生成手段、複数のイ
オン化室、複数の加速手段及びシールド板が収容されて
いる真空槽とから化合物半導体薄膜の製造装置を構成す
る。
［作 用］
上記構成の化合物半導体薄膜の製造装置は、複数のクラ
スタ生成手段が複数のルツボをそれぞれ加熱し、複数の
ルツボにそれぞれ充填されている被蒸発物質の蒸気をそ
れぞれ生成し、蒸気が噴射ノズルからそれぞれ噴出する
ときの断熱膨張に基づく冷却現象によりそれぞれクラス
タを形成し、複数のイオン化室でクラスタに熱電子を加
速して衝突させ、クラスタの一部をイオン化してクラス
タイオンをそれぞれ生成し、複数の加速電極が複数のイ
オン化室との間に電界レンズをそれぞれ形成し、クラス
タイオンをイオン化されない中性クラスタとともに、基
板にそれぞれ射突させ、基板上に化合物半導体の薄膜を
形成する。
スタ生成手段が複数のルツボをそれぞれ加熱し、複数の
ルツボにそれぞれ充填されている被蒸発物質の蒸気をそ
れぞれ生成し、蒸気が噴射ノズルからそれぞれ噴出する
ときの断熱膨張に基づく冷却現象によりそれぞれクラス
タを形成し、複数のイオン化室でクラスタに熱電子を加
速して衝突させ、クラスタの一部をイオン化してクラス
タイオンをそれぞれ生成し、複数の加速電極が複数のイ
オン化室との間に電界レンズをそれぞれ形成し、クラス
タイオンをイオン化されない中性クラスタとともに、基
板にそれぞれ射突させ、基板上に化合物半導体の薄膜を
形成する。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る化合物半導体薄膜の製造装置の概
略構成図である。第１図において、（１）は目的とする
化合物半導体薄膜を形成する基板、（２） は基板（１
）を保持する基板ホルダ、（３）及び（４）はそれぞれ
内部に目的とする化合物の各成分元素を含む被蒸発物質
Ａ及びＢが充填されるルツボ、（５）及び（６）はルツ
ボ（３）及び（４）に設けられた小径の噴射ノズル、（
７）及び（８）はそれぞれルツボ（３）及び（４）の近
傍に配設されたルツボ加熱用フィラメント、（９）及び
（１０）はルツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）
の熱シールド板、（１１）及び（１２）はイオン化室、
（１３）及び（１４）は熱電子放出用のイオン化フィラ
メント、（１５）及び（１６）はグリッド、（１７）及
び（１８）はシールド板、（１９）及び（２０）はグリ
ッド（１５）及び（１６）の上部に設けられたアース電
位の加速電極、（２１）及び（２２）は蒸発源全体を囲
むアース電位のシールド板、（２３）及び（２４）はル
ツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）を通電加熱す
る交流電源、（２５）及び（２６）はルツボ（３）及び
（４）をルツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）に
対して正電位にバイアスする直流電源、（２７）及び（
２８）はイオン化フィラメント（１３）及び（１４）を
通電加熱する交流電源、（２９）及び（３０）はグリッ
ド（１５）及び（１６）をイオン化フィラメント（１３
）及び（１４）に対して正電位にバイアスする直流電源
、（３１）及び（３２）はグリッド（１５）及び（１６
）並びにルツボ（３）及び（４）をアース電位である加
速電極（１９）及び（２０）に対して正電位にバイアス
する、即ち加速電圧を供給する直流電源である。
略構成図である。第１図において、（１）は目的とする
化合物半導体薄膜を形成する基板、（２） は基板（１
）を保持する基板ホルダ、（３）及び（４）はそれぞれ
内部に目的とする化合物の各成分元素を含む被蒸発物質
Ａ及びＢが充填されるルツボ、（５）及び（６）はルツ
ボ（３）及び（４）に設けられた小径の噴射ノズル、（
７）及び（８）はそれぞれルツボ（３）及び（４）の近
傍に配設されたルツボ加熱用フィラメント、（９）及び
（１０）はルツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）
の熱シールド板、（１１）及び（１２）はイオン化室、
（１３）及び（１４）は熱電子放出用のイオン化フィラ
メント、（１５）及び（１６）はグリッド、（１７）及
び（１８）はシールド板、（１９）及び（２０）はグリ
ッド（１５）及び（１６）の上部に設けられたアース電
位の加速電極、（２１）及び（２２）は蒸発源全体を囲
むアース電位のシールド板、（２３）及び（２４）はル
ツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）を通電加熱す
る交流電源、（２５）及び（２６）はルツボ（３）及び
（４）をルツボ加熱用フィラメント（７）及び（８）に
対して正電位にバイアスする直流電源、（２７）及び（
２８）はイオン化フィラメント（１３）及び（１４）を
通電加熱する交流電源、（２９）及び（３０）はグリッ
ド（１５）及び（１６）をイオン化フィラメント（１３
）及び（１４）に対して正電位にバイアスする直流電源
、（３１）及び（３２）はグリッド（１５）及び（１６
）並びにルツボ（３）及び（４）をアース電位である加
速電極（１９）及び（２０）に対して正電位にバイアス
する、即ち加速電圧を供給する直流電源である。
なお、基板（１）、基板ホルダ（２）、ルツボ（３）
、 （４） 、ルツボ加熱用フィラメント（７）、（
８）、熱シールド板（９） 、（１０）、イオン化室（
１１）、（１２）、イオン化フィラメント（１３）、（
１４）、グリッド（１５）、（１６）、シールド板（１
７）、（１８）、加速電極（１９）、（２０）、アース
電位のシールド板（２１）、（２２）は図示しない真空
槽内に収容され、真空槽内の気体が排気系により排除さ
れると１Ｏ−４Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中に置かれ
る。
、 （４） 、ルツボ加熱用フィラメント（７）、（
８）、熱シールド板（９） 、（１０）、イオン化室（
１１）、（１２）、イオン化フィラメント（１３）、（
１４）、グリッド（１５）、（１６）、シールド板（１
７）、（１８）、加速電極（１９）、（２０）、アース
電位のシールド板（２１）、（２２）は図示しない真空
槽内に収容され、真空槽内の気体が排気系により排除さ
れると１Ｏ−４Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中に置かれ
る。
次に、本発明に係る化合物半導体薄膜の製造装置の動作
について説明する。まず、ルツボ（３）及び（４）内に
目的とする化合物の成分元素を含む被蒸発物質Ａ及びＢ
（例えば、Ｇａ及びＡｓ）をそれぞれ充填する。
について説明する。まず、ルツボ（３）及び（４）内に
目的とする化合物の成分元素を含む被蒸発物質Ａ及びＢ
（例えば、Ｇａ及びＡｓ）をそれぞれ充填する。
次いで、交流電源（２３）及び（２４）によりルツボ加
熱用フィラメント（７）及び（８）をそれぞれ通電加熱
するとともに、直流電源（２５）及び（２６）によりル
ツボ（３）及び（４）をルツボ加熱用フィラメント（７
）及び（８）よりそれぞれ正電位に保ち、ルツボ加熱用
フィラメント（７）及び（８）から飛び出す熱電子をル
ツボ（３）及び（４）に衝突させ、ルツボ（３）及び（
４）をそれぞれ加熱し、被蒸発物質Ａ及びＢの蒸気へｍ
及びＢｍをそれぞれ生成する。この場合、ルツボ（３）
及び（４）はそれぞれ熱シールド板（９）及び（１０）
とその外側のシールド板（２１）及び（２２）の２重の
熱シールド効果によって、蒸気圧の高いＶ族の元素等が
他の蒸発源の輻射によフて逃散するのを防ぎ、蒸気Ａｍ
及びａｍの圧力が、これらによって構成される化合物の
化学量論的組成に合致するように各ルツボ（３）及び（
４）の温度を個々に制御することを可能にする。
熱用フィラメント（７）及び（８）をそれぞれ通電加熱
するとともに、直流電源（２５）及び（２６）によりル
ツボ（３）及び（４）をルツボ加熱用フィラメント（７
）及び（８）よりそれぞれ正電位に保ち、ルツボ加熱用
フィラメント（７）及び（８）から飛び出す熱電子をル
ツボ（３）及び（４）に衝突させ、ルツボ（３）及び（
４）をそれぞれ加熱し、被蒸発物質Ａ及びＢの蒸気へｍ
及びＢｍをそれぞれ生成する。この場合、ルツボ（３）
及び（４）はそれぞれ熱シールド板（９）及び（１０）
とその外側のシールド板（２１）及び（２２）の２重の
熱シールド効果によって、蒸気圧の高いＶ族の元素等が
他の蒸発源の輻射によフて逃散するのを防ぎ、蒸気Ａｍ
及びａｍの圧力が、これらによって構成される化合物の
化学量論的組成に合致するように各ルツボ（３）及び（
４）の温度を個々に制御することを可能にする。
次いで、ルツボ（３）及び（４）から噴出された蒸気Ａ
ｍ及びＢｍが噴出時の断熱膨張に基づく冷却現象により
、通常１００〜２０００個程度の原子がファンデルワー
ルス力により緩く結合した塊状の原子集団、いわゆるク
ラスタＡｃ及びＢｃをそれぞれ形成する。次いで、クラ
スタＡｃ及びＢｃがそれぞれ噴出時の運動エネルギによ
り、イオン化室（１１）及び（１２）に入ると、クラス
タＡｃ及びＢｃがイオン化室（１１）及び（１２）でイ
オン化フィラメント（１３）及び（１４）からそれぞれ
放出され、グリッド（１５）及び（１６）によりそれぞ
れ加速された熱電子と衝突して、それぞれクラスタＡｃ
及びＢｃを構成する少なくとも１個の原子がイオン化さ
れ、クラスタイオンＡｉ及びＢｉになる。
ｍ及びＢｍが噴出時の断熱膨張に基づく冷却現象により
、通常１００〜２０００個程度の原子がファンデルワー
ルス力により緩く結合した塊状の原子集団、いわゆるク
ラスタＡｃ及びＢｃをそれぞれ形成する。次いで、クラ
スタＡｃ及びＢｃがそれぞれ噴出時の運動エネルギによ
り、イオン化室（１１）及び（１２）に入ると、クラス
タＡｃ及びＢｃがイオン化室（１１）及び（１２）でイ
オン化フィラメント（１３）及び（１４）からそれぞれ
放出され、グリッド（１５）及び（１６）によりそれぞ
れ加速された熱電子と衝突して、それぞれクラスタＡｃ
及びＢｃを構成する少なくとも１個の原子がイオン化さ
れ、クラスタイオンＡｉ及びＢｉになる。
次いで、直流電源（３１）及び（３２）によってグリッ
ド（１５）及び（１６）と加速電極（１９）及び（２０
）との間にそれぞれ形成される電界レンズにより、クラ
スタイオンＡｉ及びＢｉがそれぞれ基板（１）方向への
運動エネルギをそれぞれ付与され、かつ加速される。
ド（１５）及び（１６）と加速電極（１９）及び（２０
）との間にそれぞれ形成される電界レンズにより、クラ
スタイオンＡｉ及びＢｉがそれぞれ基板（１）方向への
運動エネルギをそれぞれ付与され、かつ加速される。
第２図は電界レンズの形成の様子を示す図である。なお
、第２図において、第１図と同様の機能を果たす部分に
ついては同一の符号を付し、その説明は省略する。電界
レンズは第２図に示すような等電位を有し、クラスタイ
オンＡｉ及びＢｉをそれぞれ基板（１）に導くことにな
る。
、第２図において、第１図と同様の機能を果たす部分に
ついては同一の符号を付し、その説明は省略する。電界
レンズは第２図に示すような等電位を有し、クラスタイ
オンＡｉ及びＢｉをそれぞれ基板（１）に導くことにな
る。
クラスタイオン＾１及びＢｉはイオン化室（１１）及び
（１２）でイオン化されずに噴出時の運動エネルギによ
って基板（１）方向に進む中性クラスタＡｃ及び［ｌｃ
とともに、基板（１）に射突し、基板（１）上に結晶性
の良い化合物半導体の薄膜（３３）を形成する。この場
合、クラスタイオンが加速される領域は個々の蒸発源に
印加されている加速電圧が異なっていても、蒸発源がア
ース電位であるシールド板（２１）及び（２２）並びに
加速電極（１９）及び（２０）によってそれぞれ電界的
にシールドされているので、グリッド（１５）及び（１
６）と加速電ｆｉ（１９）及び（２０）との間に形成さ
れている電界レンズに限定される。従って、他の電界の
影響を受けずに結晶薄膜を形成するのに最適の運動エネ
ルギをクラスタイオンに付与できる。
（１２）でイオン化されずに噴出時の運動エネルギによ
って基板（１）方向に進む中性クラスタＡｃ及び［ｌｃ
とともに、基板（１）に射突し、基板（１）上に結晶性
の良い化合物半導体の薄膜（３３）を形成する。この場
合、クラスタイオンが加速される領域は個々の蒸発源に
印加されている加速電圧が異なっていても、蒸発源がア
ース電位であるシールド板（２１）及び（２２）並びに
加速電極（１９）及び（２０）によってそれぞれ電界的
にシールドされているので、グリッド（１５）及び（１
６）と加速電ｆｉ（１９）及び（２０）との間に形成さ
れている電界レンズに限定される。従って、他の電界の
影響を受けずに結晶薄膜を形成するのに最適の運動エネ
ルギをクラスタイオンに付与できる。
このようにクラスタイオンＡｉ及び８１はそれぞれの加
速電極（１９）及び（２０）によりそれぞれ加速される
ようになっている。これにより、基板（１）に対する各
クラスタイオンＡｔ及びＢｉの付着状態を制御でき、ル
ツボ（３）及び（４）内で、その蒸気の圧力が良く制御
されていることと相まって化学量論的組成からのずれの
少ない化合物半導体の薄膜（３３）が形成できる。
速電極（１９）及び（２０）によりそれぞれ加速される
ようになっている。これにより、基板（１）に対する各
クラスタイオンＡｔ及びＢｉの付着状態を制御でき、ル
ツボ（３）及び（４）内で、その蒸気の圧力が良く制御
されていることと相まって化学量論的組成からのずれの
少ない化合物半導体の薄膜（３３）が形成できる。
なお、本実施例ではルツボ（３）及び（４）の加熱手段
としてルツボ加熱用のフィラメントによる熱電子衝撃法
を用いたが、従来の抵抗加熱法によっても行なうことが
できる。
としてルツボ加熱用のフィラメントによる熱電子衝撃法
を用いたが、従来の抵抗加熱法によっても行なうことが
できる。
又、上記実施例ではルツボを２個設けて二元の化合物半
導体ＧａＡＳ、ＩｎＰ等の薄膜を製造する例について説
明したが、三元又はそれ以上の化合物製造する場合及び
化合物でなく多層元素薄膜を連続的に形成する場合等に
も適用できる。
導体ＧａＡＳ、ＩｎＰ等の薄膜を製造する例について説
明したが、三元又はそれ以上の化合物製造する場合及び
化合物でなく多層元素薄膜を連続的に形成する場合等に
も適用できる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、クラスタ生成手段
が被蒸発物質の蒸気を生成し、クラスタを生成し、イオ
ン化室においてクラスタに加速された電子を衝突させて
クラスタイオンを生成し、さらに加速電極がクラスタイ
オンを基板に射突させる過程を、各蒸発物質毎に他の蒸
発物質の影響を受ないように制御するようにしたので、
物理的及び熱力学的に性質の異なる元素からなる結晶性
の良い化合物半導体の薄膜を形成できるという効果を得
る。
が被蒸発物質の蒸気を生成し、クラスタを生成し、イオ
ン化室においてクラスタに加速された電子を衝突させて
クラスタイオンを生成し、さらに加速電極がクラスタイ
オンを基板に射突させる過程を、各蒸発物質毎に他の蒸
発物質の影響を受ないように制御するようにしたので、
物理的及び熱力学的に性質の異なる元素からなる結晶性
の良い化合物半導体の薄膜を形成できるという効果を得
る。
又、結晶引き出し法のような複雑なくていを経ずに化合
物半導体の薄膜を安価に形成できるという効果を得る。
物半導体の薄膜を安価に形成できるという効果を得る。
第１図は本発明に係る化合物半導体薄膜の製造装置の概
略構成図、第２図は第１図に示した化合物半導体薄膜の
製造装置により形成される電界レンズの説明図、第３図
は従来の化合物半導体薄膜の製造装置の概略構成図、第
４図は従来の化合物半導体薄膜の製造装置の電位分布図
である。 各図中、１は基板、２は基板ホルダ、３．４はルツボ、
５．６は噴射ノズル、７．８はルツボ加熱用フィラメン
ト、９．１０は熱シールド板、１１．１２はイオン化室
、１３．１４はイオン化フィラメント、１５．１６はグ
リッド、１７．１８はシールド板、１９．２０は加速電
極、２１．２２はアース電位のシールド板、２３．２４
．２７．２８は交流電源、ｚ５．２６．２９．３０．３
１．３２は直流電源、３３は薄膜である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。 第３図
略構成図、第２図は第１図に示した化合物半導体薄膜の
製造装置により形成される電界レンズの説明図、第３図
は従来の化合物半導体薄膜の製造装置の概略構成図、第
４図は従来の化合物半導体薄膜の製造装置の電位分布図
である。 各図中、１は基板、２は基板ホルダ、３．４はルツボ、
５．６は噴射ノズル、７．８はルツボ加熱用フィラメン
ト、９．１０は熱シールド板、１１．１２はイオン化室
、１３．１４はイオン化フィラメント、１５．１６はグ
リッド、１７．１８はシールド板、１９．２０は加速電
極、２１．２２はアース電位のシールド板、２３．２４
．２７．２８は交流電源、ｚ５．２６．２９．３０．３
１．３２は直流電源、３３は薄膜である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。 第３図
Claims (4)
- （１）それぞれ小径の噴射ノズルを有し、それぞれ被蒸
発物質が充填される複数のルツボと、前記複数のルツボ
をそれぞれ加熱して、前記被蒸発物質の蒸気を該蒸気に
より構成される化合物の化学量論的組成に合致する量だ
けそれぞれ生成し、該生成した蒸気が前記噴射ノズルか
らそれぞれ噴出するときの断熱膨張に基づく冷却現象に
より、クラスタをそれぞれ形成する複数のクラスタ生成
手段と、前記クラスタにそれぞれ熱電子を加速して衝突
させ、該クラスタの一部をイオン化してクラスタイオン
をそれぞれ生成する複数のイオン化室と、前記複数のイ
オン化室と目的とする化合物半導体薄膜を形成すべき基
板との間にそれぞれ設けられ、該イオン化室との間に電
界レンズをそれぞれ形成レ、前記クラスタイオンを前記
イオン化されない中性クラスタとともに、該基板にそれ
ぞれ射突させ、該基板上に化合物半導体の薄膜を形成す
るアース電位の複数の加速電極と、前記被蒸発物質毎に
前記クラスタ生成手段、前記イオン化室及び前記加速電
極をそれぞれ囲む複数のアース電位のシールド板と、前
記複数のルツボ、前記複数のクラスタ生成手段、前記複
数のイオン化室、前記複数の加速手段及び前記シールド
板が収容されている真空槽とを備えたことを特徴とする
化合物半導体薄膜の製造装置。 - （２）クラスタ生成手段は、前記ルツボを加熱するルツ
ボ加熱用フィラメントと、該ルツボを該ルツボ加熱用フ
ィラメントに対して正電位に保つバイアス電源と、該ル
ツボ及び該ルツボ加熱用フィラメントをシールドする熱
シールド板とから構成されている特許請求の範囲第１項
記載の化合物半導体薄膜の製造装置。 - （３）イオン化室は、熱電子を放出する熱電子放出用の
イオン化フィラメントと、該イオン化フィラメントに対
して正電位にバイアスされ、該熱電子を加速して前記ク
ラスタに衝突させるグリッドと、シールド板から構成さ
れている特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体薄膜
の製造装置。 - （４）前記グリッド及び前記ルツボは前記加速電極に対
して正電位にバイアスされている特許請求の範囲第３項
記載の化合物半導体薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8718586A JPS62244122A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8718586A JPS62244122A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62244122A true JPS62244122A (ja) | 1987-10-24 |
| JPH0469809B2 JPH0469809B2 (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13907927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8718586A Granted JPS62244122A (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 化合物半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62244122A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338367U (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-12 | ||
| US5185287A (en) * | 1990-02-22 | 1993-02-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a quantum well structure |
| JP2012230952A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 注入方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4898775A (ja) * | 1972-03-28 | 1973-12-14 | ||
| JPS5211786A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-28 | Futaba Corp | Method of manufacturing p-m junction type solar battery |
| JPS5462776A (en) * | 1977-10-27 | 1979-05-21 | Nec Corp | Production of compound semiconductor thin films |
| JPS5625772A (en) * | 1979-08-09 | 1981-03-12 | Mieko Kiyozawa | Toy for training wearing of cloth for infant |
-
1986
- 1986-04-17 JP JP8718586A patent/JPS62244122A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4898775A (ja) * | 1972-03-28 | 1973-12-14 | ||
| JPS5211786A (en) * | 1975-07-18 | 1977-01-28 | Futaba Corp | Method of manufacturing p-m junction type solar battery |
| JPS5462776A (en) * | 1977-10-27 | 1979-05-21 | Nec Corp | Production of compound semiconductor thin films |
| JPS5625772A (en) * | 1979-08-09 | 1981-03-12 | Mieko Kiyozawa | Toy for training wearing of cloth for infant |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338367U (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-12 | ||
| US5185287A (en) * | 1990-02-22 | 1993-02-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a quantum well structure |
| JP2012230952A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 注入方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469809B2 (ja) | 1992-11-09 |
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