JPH01305889A - 分子線セル - 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、化合物半導体等の薄膜結晶を成長させる分子
線結晶成長装置に用いる分子線セルに関する。

（従来の技術） ＧａＡｓ、＾ｌＧａＡｓなどの化合物半導体薄膜をＧａ
Ａｓ等の半導体基板上にエピタキシャル成長させる技術
の１つに分子線結晶成長法（以下、ＭＢＥ法）がある。

ＭＢＥ法は、１０−”〜１０−”Ｔｏｒｒという超高真
空に維持する成長室内に液体窒素で冷却するシュラウド
を設け、マニピユレータによりその中央に半導体基板を
セットする。半導体基板に対向する位置に置かれた分子
線セルから、結晶構成元素であるソース物質を蒸発させ
、適温に調節された半導体基板に分子線として照射する
ことによりエピタキシャル成長をさせる。

ＭＩＪＥ法は、構成元素の分子線を独立して制御できる
ので、いろいろな組成の単結晶を容易にエピタキシャル
成長させることができ、各種半導体デバイスの製造に利
用されている。

第２図は、従来の分子線セル断面図である。

るつぼ３に蒸発原料１を収容し、反射板６の内側に配置
されたヒータ４で加熱溶融する。融液温度はるつぼ３の
底に設けた熱電対５で測定する。

（発明が解決しようとする課題） このような分子線セルは、融点の高いアルミニウムなど
の蒸発原料を用いるときに、るつぼと蒸発原料との熱膨
張係数の違いから、分子線セルを繰り返し昇降温させる
過程で、壁面に亀裂や割れを生じたり、るつぼ壁面上の
原料融液の濡れが不均一になり、分子線強度にバラツキ
を起こしてエピタキシャル膜の組成の均一性を損ねる原
因となっていた。

るつぼの割れに備えて、２重るつぼやるつぼ壁を密度の
７４なる３層で形成したダブルウオールタイプのるつぼ
が用いられているが、分子線強度のバラツキを防ぐこと
はできない。

本発明は、上記の欠点を解消し、るつぼの割れを防ぐと
ともに、分子線強度の一定した分子線を供給することの
できる分子線セルを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、分子線エピタキシャル成長装置に用いる分子
線セルにおいて、るつぼの底部中央にロッドを取り付け
、蒸発原料の受け皿を該ロッドの上に置き、ロッド表面
を流下する原料融液を加熱するヒータをるつぼの周囲に
配置したことを特徴とする分子線セルである。

（作用） 第１図は、本発明の１重体例である分子線セルの断面図
である。円錐形のるつぼ３の中央にロッド２を固定し、
ロッド２の−Ｌに蒸発原料１用の受皿７を置く。加熱用
ヒータ４は、受皿７より下方に配置し、まず、受皿７内
の蒸発原料ｌを加熱溶融し、かつ、受皿７の壁面をはい
」二かり、ロッド２の表面を流下する原料融液を、加熱
して蒸発させる。特に、ロッド２の下部周囲に補助ヒー
タを付設して、より高温に加熱することにより、ロッド
２の表面を流下する原料融液がるつぼ３に到達する前に
総て蒸発させることができるようになっている。なお、
るつぼ３の周囲には反射板６を配置することもできる。

このような分子線セルは、原料融液のＸＡ発而面なるロ
ッドの直径が従来のるつぼの直径と比べて非常に小さい
ので、原料融液の濡れが不均一になることもなく、同一
円周上における加熱温度を容易に均一にすることができ
るところから、分子線強度は一定し、安定した分子線照
射を可能とする。また、原料融液がロッドの下端まで流
下する以前に、総て蒸発させるように、ヒータの熱ｈｔ
やロッドの長さを適宜消択することができる。その結果
、原料融液がるつぼの壁面に接触することがな（なり、
るつぼの割れの心配もなくなる。

（実施例） 第１図の分子線セルをアルミニウムの蒸発源として用い
、＾１ＧａＡｓエピタキシャル膜を成長させた。直径５
慣濡、高さ２０ｆｆｉ−のｐＢＮ製ロッドの上に直径１
５　ｍ−のｐＢＮ製の受皿を置き、アルミニウム原料を
２ｇ受皿にチャージして、熱電対の温度表示が１０００
℃になるまで加熱した。Ｇａ及びＡｓは従来の分子線セ
ルにそれぞれ充填し、所定の分子線強度でＧａＡｓ基板
の表面に約２時間分子線を照射することにより、＾ｌＧ
ａＡｓの薄膜をエピタキシャル成長させた。成長に先立
って、成長用基板の位置にｌ３−Ａゲージを置き、それ
ぞれの分子線強度を測定したところ、ＡＩは！、　６Ｘ
ＩＯ−’Ｔｏｒｒ。

Ｇａは５．０Ｘ　１０”’Ｔｏｒｒ、＾Ｓは１．　ＱＸ
　Ｉｎ−５Ｔｏｒｒであり、アルミニウムの分子線は上
記の圧力で一定であった。得られた＾１ＧａＡｓエピタ
キシャル膜は膜厚が３μｍであり、フォトルミネッセン
ス法で評価したところ、Ａ　ｌＧａＡｓのシャープなピ
ークが表れ、高純度の単結晶であることが確認された。

また、アルミニウムの混晶比を測定したところ、ｏ、２
５であり、面内の混晶比の分布は±０．８％以内であっ
た。ホール測定法によりキャリア濃度を測定したところ
、面内のバラツキは±１％以内であった。同一条件で１
０枚のエピタキシャル膜を成長させたが、アルミニウム
の混晶比に変化はみられなかった。

この分子線セルを一月に１０回以−１−温度の昇降を繰
り返した後、るつぼを取り出して内部を詳細に観察した
が、るつぼ内部にアルミニウムの何首やさらに亀裂、割
れを全（見いだすことが出来なかった。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、分子線セ
ルのるつぼの割れをｒ！１１Ｍシ、分子線強度の均一化
を図ることができた。

４９図曲面簡（１１な説明 第１図は本発明の１具体例である分子線セルの断面図、
第２図は従来の分子線セルの断面図である。

第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　分子線エピタキシャル成長装置に用いる分子線セルに
   おいて、るつぼの底部中央にロッドを取り付け、蒸発原
   料の受け皿を該ロッドの上に置き、ロッド表面を流下す
   る原料融液を加熱するヒータをるつぼの周囲に配置した
   ことを特徴とする分子線セル。