JPS63176392A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS63176392A JPS63176392A JP646987A JP646987A JPS63176392A JP S63176392 A JPS63176392 A JP S63176392A JP 646987 A JP646987 A JP 646987A JP 646987 A JP646987 A JP 646987A JP S63176392 A JPS63176392 A JP S63176392A
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- JP
- Japan
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- substrate
- single crystal
- molecular beam
- substrate holder
- crystal growth
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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】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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、分子線結晶成長装置において、単結晶を成
長する基板を支持する基板ホルダと該基板を加熱するヒ
ータとの間に、該基板ホルダを該ヒータから熱遮蔽する
手段を設けて基板ホルダの温度を制１ｆｌｔすることに
より、基板面内の温度分布の均一性を向上して、成長す
る単結晶層を改善するものである。
長する基板を支持する基板ホルダと該基板を加熱するヒ
ータとの間に、該基板ホルダを該ヒータから熱遮蔽する
手段を設けて基板ホルダの温度を制１ｆｌｔすることに
より、基板面内の温度分布の均一性を向上して、成長す
る単結晶層を改善するものである。
本発明は分子線結晶成長装置、特に成長を行う単結晶基
板の温度分布を改善してエピタキシャル成長の均一性が
向上する分子線結晶成長装置に関する。
板の温度分布を改善してエピタキシャル成長の均一性が
向上する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。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、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最も正確に制御する
ことができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に
最も適している。
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、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最も正確に制御する
ことができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に
最も適している。
しかしながらＭＢ２法は他の成長方法に比較して成長速
度が低いのみならず、均一な成長が従来困難であってそ
の改善が強く要望されている。
度が低いのみならず、均一な成長が従来困難であってそ
の改善が強く要望されている。
〔従来の技術］
ＭＢＥ法は、目的とする単結晶を構成する元素及びこれ
にドープする不純物元素を１０− ” Ｔｏｒｒ程度の
高真空中でセルから分子ビーム状に蒸発させて、単結晶
基板上に単結晶層としてエピタキシャル成長する方法で
あり、その装置の主要部は例えば第４図に示す模式図の
如く構成されている。
にドープする不純物元素を１０− ” Ｔｏｒｒ程度の
高真空中でセルから分子ビーム状に蒸発させて、単結晶
基板上に単結晶層としてエピタキシャル成長する方法で
あり、その装置の主要部は例えば第４図に示す模式図の
如く構成されている。
同図において、１は基板を支持、加熱する機構、２は分
子線源セル、３は液体窒素シュラウド、４ＡはＩＩ Ｈ
Ｅ Ｅ Ｄ用電子銃、４ＢはＲＨＥＥＤ用螢光スクリー
ンであり、単結晶を成長させる単結晶基板１０は基板を
支持、加熱する機構１に例えば下記の様に装着される。
子線源セル、３は液体窒素シュラウド、４ＡはＩＩ Ｈ
Ｅ Ｅ Ｄ用電子銃、４ＢはＲＨＥＥＤ用螢光スクリー
ンであり、単結晶を成長させる単結晶基板１０は基板を
支持、加熱する機構１に例えば下記の様に装着される。
この基板を支持、加熱する機構１は従来、第５図に例示
する如き構造となっている。すなわち、１１は例えばモ
リブデン（ＭＯ）等からなる基板ホルダ、１２は例えば
窒化ボロン（ＢＮ）等からなるスペーサ、１３は例えば
ＢＮ等からなる均熱板、１４はヒータ、１５は回転機構
であり、１０は単結晶基板である。
する如き構造となっている。すなわち、１１は例えばモ
リブデン（ＭＯ）等からなる基板ホルダ、１２は例えば
窒化ボロン（ＢＮ）等からなるスペーサ、１３は例えば
ＢＮ等からなる均熱板、１４はヒータ、１５は回転機構
であり、１０は単結晶基板である。
単結晶基板１０はこの基板ホルダ１１上でヒータ１４か
らの輻射熱により、最適の基板温度として選択された温
度、例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）で６００〜７００
°Ｃ１シリコン（Ｓｉ）で７００〜８００℃程度に加熱
されるが、基板温度は単結晶層の成長速度、結晶状態、
多元化合物の組成、不純物ドーピング濃度等に大きい影
響を与えるために、前記温度において例えば±５℃程度
以内の温度分布とすることが必要である。
らの輻射熱により、最適の基板温度として選択された温
度、例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）で６００〜７００
°Ｃ１シリコン（Ｓｉ）で７００〜８００℃程度に加熱
されるが、基板温度は単結晶層の成長速度、結晶状態、
多元化合物の組成、不純物ドーピング濃度等に大きい影
響を与えるために、前記温度において例えば±５℃程度
以内の温度分布とすることが必要である。
前記従来例の基板を支持、加熱する機構では、ヒータ１
４からの輻射熱が基板ホルダ１１をも強く加熱してこれ
が単結晶基板１０より高温となり、基板ホルダ１１から
単結晶基板１０への熱流入によってその中心部分より周
辺部分が高温となる温度の不均一分布を生じて、成長し
た単結晶層の均一性が問題となっている。
４からの輻射熱が基板ホルダ１１をも強く加熱してこれ
が単結晶基板１０より高温となり、基板ホルダ１１から
単結晶基板１０への熱流入によってその中心部分より周
辺部分が高温となる温度の不均一分布を生じて、成長し
た単結晶層の均一性が問題となっている。
前記問題点は、単結晶を成長する基板を支持する基板ホ
ルダと該基板を加熱するヒータとの間に、該基板ホルダ
を該ヒータから熱遮蔽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。
ルダと該基板を加熱するヒータとの間に、該基板ホルダ
を該ヒータから熱遮蔽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。
なお前記熱遮蔽手段には例えば熱反射板を用いることが
できる。
できる。
本発明によれば第１図に例示する如（、ヒータ１４との
間を例えば熱反射板１６により熱遮蔽して基板ホルダ１
１の温度、従って基板ホルダ１１と基板１０との間の熱
伝導量を適量に制御することにより、基板１０面内の温
度分布の均一性を向上して、成長する単結晶層の均一性
を改善する。
間を例えば熱反射板１６により熱遮蔽して基板ホルダ１
１の温度、従って基板ホルダ１１と基板１０との間の熱
伝導量を適量に制御することにより、基板１０面内の温
度分布の均一性を向上して、成長する単結晶層の均一性
を改善する。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第２図は本発明の第１の実施例について、その基板を支
持、加熱する機構部分を示す模式図であり、１１は基板
ホルダ、１２はスペーサ、１３は均熱板、１４はヒータ
、１５は回転機構、１６は本発明による熱遮蔽を行う熱
反射板であり、１０は単結晶を成長する単結晶基板であ
る。
持、加熱する機構部分を示す模式図であり、１１は基板
ホルダ、１２はスペーサ、１３は均熱板、１４はヒータ
、１５は回転機構、１６は本発明による熱遮蔽を行う熱
反射板であり、１０は単結晶を成長する単結晶基板であ
る。
本実施例の基板ホルダ１１には例えばＭｏが用いられ、
その基板マウント面の直径は約１９０ｍｍで直径ｄＷが
約５１ｎｕｔ＋の基板６枚を回転対称形に配置して搭載
することができ、各開口の内径ｄ０は約４５ｍｍである
。
その基板マウント面の直径は約１９０ｍｍで直径ｄＷが
約５１ｎｕｔ＋の基板６枚を回転対称形に配置して搭載
することができ、各開口の内径ｄ０は約４５ｍｍである
。
また熱反射板１６は、例えば厚さ０．１ｍｍのタンタノ
呟Ｔａ）板４枚をピンチ０．５ｍｍで積層した構成で、
基板ホルダ１１の各開口と同心の位置に内径ｄ１が約４
０ｍｍの開口が設けられている。
呟Ｔａ）板４枚をピンチ０．５ｍｍで積層した構成で、
基板ホルダ１１の各開口と同心の位置に内径ｄ１が約４
０ｍｍの開口が設けられている。
なおヒータ１４と基板ホルダ１１との間隔は、前記従来
例と同じく約５ｍｍであり、熱反射板１６は基板ホルダ
１１と共に基板マウント面の中心軸を回転軸として例え
ば２０ｒｐｍ程度以下の速度で回転することができる。
例と同じく約５ｍｍであり、熱反射板１６は基板ホルダ
１１と共に基板マウント面の中心軸を回転軸として例え
ば２０ｒｐｍ程度以下の速度で回転することができる。
また第３図は本発明の第２の実施例を示す模式図であり
、第１図と同一符号で対応する部分を示す。本実施例の
基板ホルダ１１は前記従来例と同様に搭載する基板数を
１枚としている。
、第１図と同一符号で対応する部分を示す。本実施例の
基板ホルダ１１は前記従来例と同様に搭載する基板数を
１枚としている。
本実施例の熱反射板１６は図示の如く、軸方向が基板ホ
ルダ１１の基板マウント面に垂直な同軸円筒状に、厚さ
、枚数、ピッチが例えば前記実施例と同様なＴａ板で構
成し、ヒータ１４をこの円筒内に設けている。
ルダ１１の基板マウント面に垂直な同軸円筒状に、厚さ
、枚数、ピッチが例えば前記実施例と同様なＴａ板で構
成し、ヒータ１４をこの円筒内に設けている。
上述の各実施例では例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）の
ＭＢＥ成長に適する温度６８０℃において、基板１０の
全面にわたって±５℃以内の温度分布が余裕をもって確
保されている。
ＭＢＥ成長に適する温度６８０℃において、基板１０の
全面にわたって±５℃以内の温度分布が余裕をもって確
保されている。
また第１の実施例について、分子線源セル２を大開口の
ラングミュラ型として分子線を基板ホルダ１１の全面に
良好な均一性で入射させ、ＧａＡｓ単結晶基板上に高電
子移動度電界効果トランジスタのためのノンドープのＧ
ａＡｓ層、Ｓｉを選択的にドープしたＡｌＧａＡｓ層及
びＳＬをドープしたＧａＡｓ層を連続して成長したが、
各半導体層の厚さ、不純物濃度などの基板相互間及び各
基板面内のばらつきは何れも土１％以内であるなど、均
一で良好な単結晶層が得られた。
ラングミュラ型として分子線を基板ホルダ１１の全面に
良好な均一性で入射させ、ＧａＡｓ単結晶基板上に高電
子移動度電界効果トランジスタのためのノンドープのＧ
ａＡｓ層、Ｓｉを選択的にドープしたＡｌＧａＡｓ層及
びＳＬをドープしたＧａＡｓ層を連続して成長したが、
各半導体層の厚さ、不純物濃度などの基板相互間及び各
基板面内のばらつきは何れも土１％以内であるなど、均
一で良好な単結晶層が得られた。
以上説明した如く本発明によれば、分子線エピタキシャ
ル成長法による単結晶層の均一性向上が達成され、更に
装置の構造が簡単でその実施が容易であり、例えば超格
子構造を備える半導体装置などの開発、実用化に顕著な
効果が得られる。
ル成長法による単結晶層の均一性向上が達成され、更に
装置の構造が簡単でその実施が容易であり、例えば超格
子構造を備える半導体装置などの開発、実用化に顕著な
効果が得られる。
第１図は本発明の原理図、
第２図は本発明の第１の実施例の模式図、第３図は第２
の実施例の模式図、 第４図は分子線結晶成長装置の模式図、第５図は分子線
結晶成長装置の基板支持、加熱機構の従来例の模式図、 図において、 １は基板を支持、加熱する機構、 １１は基板ホルダ、 １２はスペーサ、１３は均熱
板、 １４はヒータ、１５は回転機構、 １６は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板、２は分子線
源セル、 １０は単結晶を成長する単結晶基板を示す。 第 ２ 閃 千 ４ 閏 早 ５ 因
の実施例の模式図、 第４図は分子線結晶成長装置の模式図、第５図は分子線
結晶成長装置の基板支持、加熱機構の従来例の模式図、 図において、 １は基板を支持、加熱する機構、 １１は基板ホルダ、 １２はスペーサ、１３は均熱
板、 １４はヒータ、１５は回転機構、 １６は本発明による熱遮蔽を行う熱反射板、２は分子線
源セル、 １０は単結晶を成長する単結晶基板を示す。 第 ２ 閃 千 ４ 閏 早 ５ 因
Claims (2)
- （１）単結晶を成長する基板を支持する基板ホルダと該
基板を加熱するヒータとの間に、該基板ホルダを該ヒー
タから熱遮蔽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）前記熱遮蔽手段に熱反射板を用いることを特徴と
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 |
|---|---|---|---|
| JP62006469A JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006469A JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176392A true JPS63176392A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH07518B2 JPH07518B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=11639313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006469A Expired - Lifetime JPH07518B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07518B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730320A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Substrate holder for molecular beam epitaxy |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006469A patent/JPH07518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730320A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Substrate holder for molecular beam epitaxy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07518B2 (ja) | 1995-01-11 |
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