JPH01203289A - 分子線エピタキシャル法での原料供給方法及び装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体薄膜の製造方法及び装置に関し、特に分
子線エピタキシャル法での原料供給方法及び装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より高集積回路、半導体レーザ及び光検知素子等の
微細機構を有する半導体装置を作成するにあたり、薄膜
形成技術はきわめて重要である。

薄膜形成技術としては、ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や分子線エピタ
キシャル（ＭｏｌｅｃｕｌａトＢｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法が用いられるが、そのうち、分子線エピタキシャ
ル法は超高真空中での原料からの結晶基板への直接蒸発
という有利さから、制御性の点でも最も優れている。

従来の分子線エピタキシャル法においては、それぞれの
原料は、抵抗加熱により、又電子ビームにより加熱され
、蒸発する。結晶基板は原料に対向して配置され、加熱
されて蒸発した原料分子が結晶基板上に到達し、エピタ
キシャル成長する。

■族及びＶ族からなる化合物半導体の分子線エピタキシ
ャル成長法においては、特に砒化ガリウムの場合、■族
である砒素を照射しなから■族のガリウムを供給するこ
とによりエピタキシャル成長する。通常の場合ガリウム
の付着係数が１である条件を用いるが、そのときの砒素
の付着係数は１以下であり、従って、砒素は成長に取込
まれる原子数よりもはるかに多く供給する。従って、Ｖ
族砒素は■族ガリウムよりも多く使用する。特に、基板
が多数枚の場合、その消費量は一枚の場合と比べて多く
、従って原料の枯渇は甚だしい。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、分子線エピタキシャル法において、原料
が枯渇した場合、原料を供給する治具を備えていない装
置では、超高真空部に大気又は窒素を導入し、真空を破
り、原料を供給しなければならない。供給後、真空部を
大気より高真空にしなければならないが、その場合、真
空に引くなめには２４時間以上の装置の加熱、さらに供
給した原料の脱ガス等極めて煩雑な作業と、時間を要す
る。

一方、原料を供給する治具を備えている場合、通常では
まず原料を予備室に収納し、真空引きした後、真空部と
予備室との間のバルブを開き、原料を真空部に導入し原
料を所望の位置に配置する。しかし、この場合でも原料
に吸着している大気汚染は除去できず、真空部を汚染し
てしまう。

そのため、この場合においても、脱ガス等の煩雑な作業
を真空部において行わなければならない。

本発明の目的は、装置全体の加熱や原料の脱ガスなどの
煩雑な工程を必要とせず、かつ高純度の結晶の作成を可
能にする分子線エピタキシャル法での原料供給方法及び
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の分子線エピタキシャル法での原料供給方法
は、真空中にて原料を加熱蒸発し半導体薄膜を形成する
成長室の外にて原料を真空排気し、かつ加熱脱ガスした
後、前記原料を前記成長室内に移送することを特徴とす
る。

第２の発明の分子線エピタキシャル装置は、真空中にて
原料を加熱蒸発させて半導体薄膜を形成する成長室を有
する分子線エピタキシャル装置において、前記成長室に
真空バルブを介して接続し原料を搬入した後真空排気す
る真空排気室と、前記真空排気室に設置され前記原料を
加熱して脱ガスする加熱装置と、脱ガスされた前記原料
を前記成長室へ移送する原料搬送手段とを設けることに
よって構成される。

〔作用〕

本発明による装置は分子線エピタキシャル装置に真空排
気室を設け、さらに加熱機構を備えている。従って、原
料を大気より超高真空部に移送する場合、まず該真空排
気室に移送して排気する。

そして、真空度がよくなってから加熱機構により加熱し
、原料の表面等に吸着している水分や窒素等を除去する
。そして、脱ガスされた原料を超高真空部に移送する。

従って、従来のように、超高真空部を大気に曝したり、
又超高真空部へ大気で汚染された原料を持ち込むことが
ない。そのなめ、超高真空部を清浄な状態に保つことが
できる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の分子線エピタキシャル装置の一実施例
の断面図である。

超高真空部１には窒化ホウ素製のるつぼおよびタンタル
製の加熱し−タよりなる複数の分子線セル２、液体窒素
シュラウド３及び基板ホルダ４が配置されている。さら
に、真空排気室５は真空バルブ６を介して超高真空部１
に接続されており、トランスファ・ロッド７及び加熱機
構である炭素製ヒータ８を具備している。真空排気室の
到達真空度はｌＸｌ０−８丁ｏｒｒ以下、超高真空部で
はｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ以下である。又、加熱し−タ８
により導入される原料は１０００℃まで加熱可能である
。

次に、本発明の分子線エピタキシャル装置を用いて第１
の発明である原料の供給方法について説明する。

大気より導入するガリウム及び砒素は各々の分子線セル
に対向する真空排気室５に搬入される。

そして、排気し真空度をＩ　Ｘ　１０−８Ｔ　ｏ　ｒ　
ｒ以下にする。次に、ヒータにより原料を加熱するが、
ガリウムの場合、最高８００℃、砒素の場合１５０℃と
した。そして、冷却後真空バルブをあけ、分子線セル２
に移送する。

このような方法により収納された原料を用いて直ちに結
晶成長することが可能である。一方、このような方法を
用いない従来の分子線エピタキシャル装置では、良好な
結晶を得るためには２４時間以上の装置の加熱、さらに
原料を加熱する脱ガスの工程が必要であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の分子線エピタキシャル装
置及び原料供給方法を用いることにより、従来のように
原料供給時に超高真空部を汚染することなく、又大気汚
染を除去するための工程を必要としない。従って、原料
を供給した後、直ちに半導体結晶を成長することができ
、装置の清浄化向上とともに工程の短縮２時間の短縮等
の装置の使用効率を向上できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分子線エピタキシャル装置の一実施例
の断面図である。 １・・・超高真空部、２・・・分子線セル、３・・・シ
ュラウド、４・・・基板ホルダ、５・・・真空排気室、
６・・・真空バルブ、７・・・トランスフ・ロッド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空中にて原料を加熱蒸発し半導体薄膜を形成す
   る成長室の外にて原料を真空排気し、かつ加熱脱ガスし
   た後、前記原料を前記成長室内に移送することを特徴と
   する分子線エピタキシャル法での原料供給方法。
2. （２）真空中にて原料を加熱蒸発させて半導体薄膜を形
   成する成長室を有する分子線エピタキシャル装置におい
   て、前記成長室に真空バルブを介して接続し原料を搬入
   した後真空排気する真空排気室と、前記真空排気室に設
   置され前記原料を加熱して脱ガスする加熱装置と、脱ガ
   スされた前記原料を前記成長室へ移送する原料搬送手段
   とを設けたことを特徴とする分子線エピタキシャル装置
   。