JPH0238397A - 薄膜の成長方法及び成長装置 - Google Patents
薄膜の成長方法及び成長装置Info
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- JPH0238397A JPH0238397A JP18875788A JP18875788A JPH0238397A JP H0238397 A JPH0238397 A JP H0238397A JP 18875788 A JP18875788 A JP 18875788A JP 18875788 A JP18875788 A JP 18875788A JP H0238397 A JPH0238397 A JP H0238397A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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）
本発明は分子線をもちいた薄膜の成長方法及び薄膜の成
長装置に関する。
長装置に関する。
（従来の技術）
近年、高速バイポーラ素子、マイクロ波用素子あるいは
超格子構造素子なとへの応用を目的として、これまでの
シリコン薄膜成長技術に比べより低温で成長が行なわれ
、しかも原子層レベルでの成長の制御ができるという特
徴を有する高真空内でのシリコン分子線成長（ＳｉＭＢ
Ｅ）技術が盛んに研究開発されている。
超格子構造素子なとへの応用を目的として、これまでの
シリコン薄膜成長技術に比べより低温で成長が行なわれ
、しかも原子層レベルでの成長の制御ができるという特
徴を有する高真空内でのシリコン分子線成長（ＳｉＭＢ
Ｅ）技術が盛んに研究開発されている。
ＳｉＭＢＥ−においては、２０００°Ｃ近い高温を要す
るため、Ｓｉ源として、Ｓｉインゴットに電。
るため、Ｓｉ源として、Ｓｉインゴットに電。
子線を照射し加熱蒸発させる電子銃式蒸着装置が一般的
に使用されている。しかし、電子銃式蒸着装置を用いる
と、たとえば発明者等がジャパンジャーナル オブ ア
プライド フィンソクス２４巻Ｌ２２７ページ（Ｊａｎ
、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２４゜Ｌ２２７（
１９８５））に示したように、溶融した原料Ｓｉ液面か
らＳｉ粒子が飛出し試料基板表面に付着することが知ら
れている。このＳｉ粒子は、大きさが１〜１０μｍの不
定形のポリＳｉ粒子であり、１μｍのＳｉ膜を成長させ
た時、Ｉｃｍ２当たり１０〜１００個存在する。このＳ
ｉ粒子が付着するとそのシャドーイングの効果によりＳ
ｉ粒子下にはＳｉ膜が付かなくなる。この点が電子銃式
蒸着装置を用いたＳｉＭＢＥをＳｉの高集積化プロセス
に応用する上で非常に大きな障害となっている。
に使用されている。しかし、電子銃式蒸着装置を用いる
と、たとえば発明者等がジャパンジャーナル オブ ア
プライド フィンソクス２４巻Ｌ２２７ページ（Ｊａｎ
、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２４゜Ｌ２２７（
１９８５））に示したように、溶融した原料Ｓｉ液面か
らＳｉ粒子が飛出し試料基板表面に付着することが知ら
れている。このＳｉ粒子は、大きさが１〜１０μｍの不
定形のポリＳｉ粒子であり、１μｍのＳｉ膜を成長させ
た時、Ｉｃｍ２当たり１０〜１００個存在する。このＳ
ｉ粒子が付着するとそのシャドーイングの効果によりＳ
ｉ粒子下にはＳｉ膜が付かなくなる。この点が電子銃式
蒸着装置を用いたＳｉＭＢＥをＳｉの高集積化プロセス
に応用する上で非常に大きな障害となっている。
同様の現象は、Ａ ｌ １Ｍ ｏ、Ｔａ１Ｗ等の電極用
金属材料を電子銃式蒸着装置を用いて蒸着する場合にも
起こり、やはり高集積化プロセスに応用する上で障害と
なっている。さらに、電極用金属材料を電子銃式蒸着装
置を用いて蒸着する場合、電子銃から出た電子の基板へ
の影響が問題となっている。
金属材料を電子銃式蒸着装置を用いて蒸着する場合にも
起こり、やはり高集積化プロセスに応用する上で障害と
なっている。さらに、電極用金属材料を電子銃式蒸着装
置を用いて蒸着する場合、電子銃から出た電子の基板へ
の影響が問題となっている。
また、化合物半導体を成長するＭＢＥでは分子線源とし
てＰＢＮ製のルツボを使うがＩｃｍ２当たり１０ないし
５０個のオーバルディフェクトが存在することが知られ
ている。オーバルディフェクトの数はＧａセル温度の上
イにともなって増加し、温度変化の活性化エネルギーが
ＧａＯに近いことから、Ｇ ａ Ｏの微粒子がＧａルツ
ボから飛出し、基板に付着しこれを核にして形成された
ものであると考えられている。この様なオーバルディフ
ェクトはＭＢＥ成長をした化合物半導体デバイスを高集
積化していく上で非常に大きな障害となっている。
てＰＢＮ製のルツボを使うがＩｃｍ２当たり１０ないし
５０個のオーバルディフェクトが存在することが知られ
ている。オーバルディフェクトの数はＧａセル温度の上
イにともなって増加し、温度変化の活性化エネルギーが
ＧａＯに近いことから、Ｇ ａ Ｏの微粒子がＧａルツ
ボから飛出し、基板に付着しこれを核にして形成された
ものであると考えられている。この様なオーバルディフ
ェクトはＭＢＥ成長をした化合物半導体デバイスを高集
積化していく上で非常に大きな障害となっている。
（発明か解決しようとする問題点）
本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去せしめて、
分子線をもちいた薄膜形成において、基板表面への原料
粒子の付着がない薄膜の成長方法及び薄膜の成長装置を
提供することにある。
分子線をもちいた薄膜形成において、基板表面への原料
粒子の付着がない薄膜の成長方法及び薄膜の成長装置を
提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、分子線源をもちいた薄膜成長法において、分
子線源より飛出した原料微粒子に電荷をもたせ、試料基
板との間の空間に電場を印加して成長を行なう工程とを
含むことを特徴とする薄膜の成長方法を提供するもので
ある。また電子銃式蒸着装置をもちいた薄膜成長装置に
おいては、電子銃式蒸着装置と試料基板との間に、電場
を印加するための電極を設ける。上記電圧印加用の電極
としては導電性の網を用いると効果的である。さらに分
子線源をもちいた薄膜成長装置においては、分子線のル
ツボ上部に分子線源より飛出した原料に電子線を照射す
るための手段を設け、分子線源と試料基板との間に、電
場を印加するための電極を設けることを特徴とする。前
記の電極としては導電性の網を用いると良い。
子線源より飛出した原料微粒子に電荷をもたせ、試料基
板との間の空間に電場を印加して成長を行なう工程とを
含むことを特徴とする薄膜の成長方法を提供するもので
ある。また電子銃式蒸着装置をもちいた薄膜成長装置に
おいては、電子銃式蒸着装置と試料基板との間に、電場
を印加するための電極を設ける。上記電圧印加用の電極
としては導電性の網を用いると効果的である。さらに分
子線源をもちいた薄膜成長装置においては、分子線のル
ツボ上部に分子線源より飛出した原料に電子線を照射す
るための手段を設け、分子線源と試料基板との間に、電
場を印加するための電極を設けることを特徴とする。前
記の電極としては導電性の網を用いると良い。
（作用）
始めに、本発明の原理について説明する。通常、電子銃
式蒸着装置を用いた蒸着方法は、第３図に示したように
真空中で電子線によって原料固体を加熱溶融し、その上
部に置いた試料基板に原料を蒸着する。この時、溶融し
た原料もしくは溶融した原料と原料固体との界面より原
料微粒子か飛出し、その一部が試料基板に付着する。発
明者は、この原料微粒子が、電子銃式蒸着装置による電
子線照射によって電荷をもち、電圧をかけた電極に集ま
ることを新たに見出した。これは次のような実験による
。ここでは、原料及び試料基板にＳｉを用いたＳｉ上へ
のＳｉのホモエピタキシーの場合の実験について述べる
。Ｓｉ基板上に、成長温度７００°Ｃで厚さ１μｍのＳ
ｉを電子銃式蒸着装置を用いて分子線エピタキンヤル成
長させ、この時Ｓｉ基板に一定電圧をかけた。成長後、
真空外へ取り出し顕微鏡で付着したＳｉ粒子の数をかぞ
え評価した。第４図は基板にかけた電圧と成長中に付着
したＳｉ粒子との密度との関係を示したものである。こ
の図から分かるように基板電圧ＯＶの時Ｓｉ粒子の付着
が最も少なく、基板電圧を上げると増加することが分か
る。特に、正に電圧をかけると負にかけるよりもＳｉ粒
子の付着ｉｌ多い。これは、Ｓｉ粒子が電荷を持ってお
り、正の電荷を持つものより負の電荷を持つものが多い
事を示している。そこで、実際に基板にプリアンプをつ
なぎ、Ｓｉ粒子が基板に到達した瞬間に起こる電荷の移
動を調べることによって１個のＳｉ粒子の持つ電荷の値
を調べたところ、発明者の装置では１．３Ｘ１０−１７
ク一ロン程度であった。
式蒸着装置を用いた蒸着方法は、第３図に示したように
真空中で電子線によって原料固体を加熱溶融し、その上
部に置いた試料基板に原料を蒸着する。この時、溶融し
た原料もしくは溶融した原料と原料固体との界面より原
料微粒子か飛出し、その一部が試料基板に付着する。発
明者は、この原料微粒子が、電子銃式蒸着装置による電
子線照射によって電荷をもち、電圧をかけた電極に集ま
ることを新たに見出した。これは次のような実験による
。ここでは、原料及び試料基板にＳｉを用いたＳｉ上へ
のＳｉのホモエピタキシーの場合の実験について述べる
。Ｓｉ基板上に、成長温度７００°Ｃで厚さ１μｍのＳ
ｉを電子銃式蒸着装置を用いて分子線エピタキンヤル成
長させ、この時Ｓｉ基板に一定電圧をかけた。成長後、
真空外へ取り出し顕微鏡で付着したＳｉ粒子の数をかぞ
え評価した。第４図は基板にかけた電圧と成長中に付着
したＳｉ粒子との密度との関係を示したものである。こ
の図から分かるように基板電圧ＯＶの時Ｓｉ粒子の付着
が最も少なく、基板電圧を上げると増加することが分か
る。特に、正に電圧をかけると負にかけるよりもＳｉ粒
子の付着ｉｌ多い。これは、Ｓｉ粒子が電荷を持ってお
り、正の電荷を持つものより負の電荷を持つものが多い
事を示している。そこで、実際に基板にプリアンプをつ
なぎ、Ｓｉ粒子が基板に到達した瞬間に起こる電荷の移
動を調べることによって１個のＳｉ粒子の持つ電荷の値
を調べたところ、発明者の装置では１．３Ｘ１０−１７
ク一ロン程度であった。
原料をＧｅｚ Ａｌｖ Ｍｏ１Ｔａｓ Ｗに変えても同
様な現象が見られた。以上の実験より、取り除くべき原
料微粒子が電荷を持ち、電圧をかけると電極に集まるこ
とが明らかになった。
様な現象が見られた。以上の実験より、取り除くべき原
料微粒子が電荷を持ち、電圧をかけると電極に集まるこ
とが明らかになった。
そこで、第１図に示すように、電子銃式蒸着装置と試料
基板との間に粒子偏向用の電極を設は電圧をかけると、
電荷を持った原料粒子はその電荷の正負によって、電極
に付着するか、もしくは電極と反対の方向に軌道を曲げ
られ、試料基板上には到達しなくなる。また、電子銃式
蒸着装置からの電子も軌道を曲げられ、基板には到達し
なくなる。中性の分子線は電場によって曲げられること
なく基板に達するので、原料の蒸着は妨げられない。
基板との間に粒子偏向用の電極を設は電圧をかけると、
電荷を持った原料粒子はその電荷の正負によって、電極
に付着するか、もしくは電極と反対の方向に軌道を曲げ
られ、試料基板上には到達しなくなる。また、電子銃式
蒸着装置からの電子も軌道を曲げられ、基板には到達し
なくなる。中性の分子線は電場によって曲げられること
なく基板に達するので、原料の蒸着は妨げられない。
上に示した原理はルツボを分子線源とした成長にも応用
できる。ルツボをもちいた場合には、電子銃式蒸着装置
の様な原料微粒子に電荷を与える電子線の照射がないた
めに、飛出す原料微粒子は電荷を持っていない。そこで
、第２図に示すようにルツボ上部に電子線照射装置を設
け、原料微粒子に電荷を与えることが必要である。この
とき、原料分子線の一部もイオン化されるが、原料分子
は取り除（べき原料微粒子に比べて圧倒的に小さ（、電
子との散乱断面積が小さいために、イオン化率は小さく
、成長速度にはほとんど影響かないことが分かった。
できる。ルツボをもちいた場合には、電子銃式蒸着装置
の様な原料微粒子に電荷を与える電子線の照射がないた
めに、飛出す原料微粒子は電荷を持っていない。そこで
、第２図に示すようにルツボ上部に電子線照射装置を設
け、原料微粒子に電荷を与えることが必要である。この
とき、原料分子線の一部もイオン化されるが、原料分子
は取り除（べき原料微粒子に比べて圧倒的に小さ（、電
子との散乱断面積が小さいために、イオン化率は小さく
、成長速度にはほとんど影響かないことが分かった。
原料微粒子を取り除くために必要な電場の強さＥは次の
ような簡単な式より求めることかできる。電場Ｅが分子
線源上に一様にかかっている場合を考える。電荷を持っ
た原料微粒子がこの電場中を飛行する時間ｔ１原原料粒
子の質ｆＡ ｍ Ｎ原料微粒子の電荷ｑ１原原料粒子の
電極方向への加速度をａとすると、電場中で原料微粒子
が受ける力はｑＥとなり、運動方程式はｑＥ＝ｍａと書
（ことかできる。また、電場中を飛行する原料微粒子の
電極方向への変位Ｘは、ｘ＝ （１／２）ａｔ２と表せ
る。従って、電場Ｅは次のように求められる。Ｅ＝ （
２ｍｘ）／ （Ｑ ＋２）、ここで、Ｘは試料基板直径
以上であれば原料微粒子は基板に達しない。また、原料
微粒子の持つ電荷ｑは電子銃式蒸着装置または電子線照
射装置の形状及びエミッション電流によって変わってく
るが、基板にプリアンプをつなぎ、原料微粒子が基板に
到達した瞬間に起こる電荷の移動を調べることによって
実測することができる。ｍは、基板に付着した原料微粒
子の体積を測定し、密度を掛ければ求められる。ｔは装
置の大きさ、粒子偏向用電極の大きさ、分子線源の原料
溶融の状態によって変わってくるが、原料微粒子の飛程
をストロボカメラにより実測し求められる。発明者の用
いた装置では、たとえば、Ｓｉをエピタキシャル成長す
る場合、ｍ＝１．０ＸＩＯ−” （ｋｇ）、ｘ＝１．
０ＸＩＯ−”（ｍ） 、ｑ： ｉ、３Ｘ１０−” （
Ｃ）、ｔ＝５．０ＸＩＯ−２（ｓ）であった。これより
、かけるべき電界強度はＥ ＝ ６ Ｘ １０’ （
Ｖ／ｍ）と計算される。また、Ｇ ａセル上に電子線照
射装置を設け、Ｇ ａ Ａ ｓをエピタキシャル成長す
る場合、ｍ＝５．０ＸＩＯ−” （ｋｇ） 、ｘ＝１
．０ＸＩＯ＝”（ｍ） 、Ｑ＝４．０ＸＩＯ−＋８ （
Ｃ） 、ｔ＝１．０ＸＩＯ−’（ｓ）であり、電界強度
はＥ＝２５ Ｘ １０’ （Ｖ／ｍ）と計算された。
ような簡単な式より求めることかできる。電場Ｅが分子
線源上に一様にかかっている場合を考える。電荷を持っ
た原料微粒子がこの電場中を飛行する時間ｔ１原原料粒
子の質ｆＡ ｍ Ｎ原料微粒子の電荷ｑ１原原料粒子の
電極方向への加速度をａとすると、電場中で原料微粒子
が受ける力はｑＥとなり、運動方程式はｑＥ＝ｍａと書
（ことかできる。また、電場中を飛行する原料微粒子の
電極方向への変位Ｘは、ｘ＝ （１／２）ａｔ２と表せ
る。従って、電場Ｅは次のように求められる。Ｅ＝ （
２ｍｘ）／ （Ｑ ＋２）、ここで、Ｘは試料基板直径
以上であれば原料微粒子は基板に達しない。また、原料
微粒子の持つ電荷ｑは電子銃式蒸着装置または電子線照
射装置の形状及びエミッション電流によって変わってく
るが、基板にプリアンプをつなぎ、原料微粒子が基板に
到達した瞬間に起こる電荷の移動を調べることによって
実測することができる。ｍは、基板に付着した原料微粒
子の体積を測定し、密度を掛ければ求められる。ｔは装
置の大きさ、粒子偏向用電極の大きさ、分子線源の原料
溶融の状態によって変わってくるが、原料微粒子の飛程
をストロボカメラにより実測し求められる。発明者の用
いた装置では、たとえば、Ｓｉをエピタキシャル成長す
る場合、ｍ＝１．０ＸＩＯ−” （ｋｇ）、ｘ＝１．
０ＸＩＯ−”（ｍ） 、ｑ： ｉ、３Ｘ１０−” （
Ｃ）、ｔ＝５．０ＸＩＯ−２（ｓ）であった。これより
、かけるべき電界強度はＥ ＝ ６ Ｘ １０’ （
Ｖ／ｍ）と計算される。また、Ｇ ａセル上に電子線照
射装置を設け、Ｇ ａ Ａ ｓをエピタキシャル成長す
る場合、ｍ＝５．０ＸＩＯ−” （ｋｇ） 、ｘ＝１
．０ＸＩＯ＝”（ｍ） 、Ｑ＝４．０ＸＩＯ−＋８ （
Ｃ） 、ｔ＝１．０ＸＩＯ−’（ｓ）であり、電界強度
はＥ＝２５ Ｘ １０’ （Ｖ／ｍ）と計算された。
粒子偏向用の電極は板状のものであると、原料粒子は電
極板上に付着し電極板の振動等によって近傍の分子線源
の原料中に落下し、原料をｌり染する。そこで、電極を
導電性の網にすると原料粒子は網目間を通り抜は分子線
源から離れた液体窒素冷却壁に付着し原料を汚染するこ
とがない。
極板上に付着し電極板の振動等によって近傍の分子線源
の原料中に落下し、原料をｌり染する。そこで、電極を
導電性の網にすると原料粒子は網目間を通り抜は分子線
源から離れた液体窒素冷却壁に付着し原料を汚染するこ
とがない。
（実施例）
次に発明の実施例について具体的に説明する。
はじめに、原料及び試料基板にＳｉを用いたＳｉ上への
Ｓｉのホモエピタキシーの場合の例について述べる。装
置は第１図に概略を示したものを用いた。Ｓｉ基板上に
厚さ１μｍのＳｔを成長温度７００℃で電子銃式蒸着装
置を用いて分子線エピタキシャル成長させ、この時、粒
子偏向用の電極に＋６ＫＶから一８ＫＶまでの一定電圧
をかけた。成長後、真空外へ取り出し顕微鏡で付着した
Ｓｉ粒子の数をかぞえ評価した。粒子偏向用の電極は横
８０ ｍ ｍ Ｎ縦５０ｍｍ５厚さ０．２ｍｍのＴａ製
の板で、電子銃式蒸着装置Ｓｉ原料面から１００ｍｍの
所に設置されている。電子銃式蒸着装置は、電子銃の加
速−８ＫＶ１エミッション電流０．１２Ａであり、Ｓｉ
の成長速度は７Ａ／ｓであった。また、成長中の装置内
の真空度はｌ×１Ｏ−９Ｔｏｒｒであった。第５図は、
粒子偏向用の電極にかけた電圧と成長中に付着したＳｉ
粒子の密度との関係を示したものである。この図から分
かるように、粒子偏向用電極の電圧がＯＶの時Ｓｉ粒子
の付着が最も多く、電圧を上げると減少する。粒子偏向
用電極電圧を、正に印加した場合＋４ＫＶ以上で、負に
印加した場合−８ＫＶ以上で付着Ｓｉ粒子の数はＯとな
り、本発明によって、Ｓｉ粒子の基板への付着を抑える
ことができることを確認した。このときの電界強度は約
６×１０’ （Ｖ／ｍ）であり、作用の項で述べた計
算式より求めた電界強度と一致する。
Ｓｉのホモエピタキシーの場合の例について述べる。装
置は第１図に概略を示したものを用いた。Ｓｉ基板上に
厚さ１μｍのＳｔを成長温度７００℃で電子銃式蒸着装
置を用いて分子線エピタキシャル成長させ、この時、粒
子偏向用の電極に＋６ＫＶから一８ＫＶまでの一定電圧
をかけた。成長後、真空外へ取り出し顕微鏡で付着した
Ｓｉ粒子の数をかぞえ評価した。粒子偏向用の電極は横
８０ ｍ ｍ Ｎ縦５０ｍｍ５厚さ０．２ｍｍのＴａ製
の板で、電子銃式蒸着装置Ｓｉ原料面から１００ｍｍの
所に設置されている。電子銃式蒸着装置は、電子銃の加
速−８ＫＶ１エミッション電流０．１２Ａであり、Ｓｉ
の成長速度は７Ａ／ｓであった。また、成長中の装置内
の真空度はｌ×１Ｏ−９Ｔｏｒｒであった。第５図は、
粒子偏向用の電極にかけた電圧と成長中に付着したＳｉ
粒子の密度との関係を示したものである。この図から分
かるように、粒子偏向用電極の電圧がＯＶの時Ｓｉ粒子
の付着が最も多く、電圧を上げると減少する。粒子偏向
用電極電圧を、正に印加した場合＋４ＫＶ以上で、負に
印加した場合−８ＫＶ以上で付着Ｓｉ粒子の数はＯとな
り、本発明によって、Ｓｉ粒子の基板への付着を抑える
ことができることを確認した。このときの電界強度は約
６×１０’ （Ｖ／ｍ）であり、作用の項で述べた計
算式より求めた電界強度と一致する。
成長後、粒子偏向用電極であるＴａ板を取り出したとこ
ろ、その表面に多数のＳｉ粒子が付着していた。このＳ
ｉ粒子は簡単にＴａ板から剥がれ、装置内に散乱する。
ろ、その表面に多数のＳｉ粒子が付着していた。このＳ
ｉ粒子は簡単にＴａ板から剥がれ、装置内に散乱する。
そこで次に、粒子偏向用電極を横８０ ｍ ｍ １縦５
０ ｍ ｍ ｓピッチ０．５ｍｍのＴａ１Ｖのメンシュ
にしたところ、これにかける電圧と成長中に基板に付着
するＳｉ粒子の密度との関係は、第５図に示した同じ大
きさのＴａ板を用いた場合と同じであり、しかもＳｉ粒
子はメンシュに付着することなく、後の装置壁に達した
。従って、粒子偏向用の電極からの電子銃式蒸着装置Ｓ
ｔ原料への汚染がなくなり高品質のＳｉ膜を成長するこ
とができた。
０ ｍ ｍ ｓピッチ０．５ｍｍのＴａ１Ｖのメンシュ
にしたところ、これにかける電圧と成長中に基板に付着
するＳｉ粒子の密度との関係は、第５図に示した同じ大
きさのＴａ板を用いた場合と同じであり、しかもＳｉ粒
子はメンシュに付着することなく、後の装置壁に達した
。従って、粒子偏向用の電極からの電子銃式蒸着装置Ｓ
ｔ原料への汚染がなくなり高品質のＳｉ膜を成長するこ
とができた。
以上、Ｓｉエピタキシャル膜をＳｉ基板上に成長させる
場合について述べたが、電子銃式蒸着装置を用いて、Ｇ
ｅエピタキシャル膜を成長させる場合Ｎ Ｇｅｘ Ｓｉ
、□混晶を成長させる場合、さらにエピタキシャル膜に
限らずこれらの多結晶膜及び非結晶膜を成長する場合、
またＡ ｌ １Ｍ ｏ、Ｔ ａ １Ｗを成長する場合に
ついても、作用の項で述べた計算式より求めた電界強度
で基板に付着する原料粒子の数がＯとなり、またメツシ
ュを使うことによって膜の品質が向上することを確認し
た。また、電子によるダメージの効果が減った。
場合について述べたが、電子銃式蒸着装置を用いて、Ｇ
ｅエピタキシャル膜を成長させる場合Ｎ Ｇｅｘ Ｓｉ
、□混晶を成長させる場合、さらにエピタキシャル膜に
限らずこれらの多結晶膜及び非結晶膜を成長する場合、
またＡ ｌ １Ｍ ｏ、Ｔ ａ １Ｗを成長する場合に
ついても、作用の項で述べた計算式より求めた電界強度
で基板に付着する原料粒子の数がＯとなり、またメツシ
ュを使うことによって膜の品質が向上することを確認し
た。また、電子によるダメージの効果が減った。
次に、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓをエピタキシャル成長
する場合の例について述べる。装置は第２図に概略を示
したものを用いた。電子線照射部は熱電子放出用のフィ
ラメントとカゴ状のグリッドからなる。フィラメントと
グリッドの間には、約１５０Ｖの電圧かかかり、また電
子線照射部壁はフィラメントと同電位となっている。こ
のように電位をかけることにより、フィラメントから出
た熱電子は電子線照射部壁との間で往復運動し、原料微
粒子との散乱断面積を増加させる。このような電子線照
射部をＧａルツボ上に設けた。ＧａＡｓ基板上に厚さ１
μｍのＧａＡｓを成長温度６ｏ ｏ ’ｃで分子線エピ
タキシャル成長させ、この時、Ｇａルツボ上の電子線照
射部に１００ｍＡのエミ’ｙジョン電流を流し、粒子偏
向用の電極に＋５ＫＶから一５ＫＶまでの一定電圧をか
けた。
する場合の例について述べる。装置は第２図に概略を示
したものを用いた。電子線照射部は熱電子放出用のフィ
ラメントとカゴ状のグリッドからなる。フィラメントと
グリッドの間には、約１５０Ｖの電圧かかかり、また電
子線照射部壁はフィラメントと同電位となっている。こ
のように電位をかけることにより、フィラメントから出
た熱電子は電子線照射部壁との間で往復運動し、原料微
粒子との散乱断面積を増加させる。このような電子線照
射部をＧａルツボ上に設けた。ＧａＡｓ基板上に厚さ１
μｍのＧａＡｓを成長温度６ｏ ｏ ’ｃで分子線エピ
タキシャル成長させ、この時、Ｇａルツボ上の電子線照
射部に１００ｍＡのエミ’ｙジョン電流を流し、粒子偏
向用の電極に＋５ＫＶから一５ＫＶまでの一定電圧をか
けた。
成長後、真空外へ取り出し顕微鏡でオーバルディフェク
トの数をかぞえ評価した。粒子偏向用の電極は横８０
ｍ ｍ ｓ縦５０ ｍ ｍ Ｎ厚さ０．２ｍｍのＴａ製
の板で、Ｇａルツボ上の電子線照射部から１００ｍｍの
所に設置されている。第６図は、粒子偏向用の電極にか
けた電圧とオーバルディフェクト密度との関係を示した
ものである。この図から分かるように、粒子偏向用電極
の電圧がＯｖの時オーバルディフェクト密度が最も多く
、電圧を上げると減少する。粒子偏向用電極電圧を、正
に印加した場合＋２ＫＶ以上で、負に印加した場合−３
ＫＶ以上でオーバルディフェクト密度はＯとなり、本発
明によって、オーバルディフェクトを抑えることができ
ることを確認した。このときの電界強度は約３ Ｘ Ｉ
Ｏ’ （Ｖ／ｍ）であり、作用の項で述へた計算式
より求めた電界強度と一致する。
トの数をかぞえ評価した。粒子偏向用の電極は横８０
ｍ ｍ ｓ縦５０ ｍ ｍ Ｎ厚さ０．２ｍｍのＴａ製
の板で、Ｇａルツボ上の電子線照射部から１００ｍｍの
所に設置されている。第６図は、粒子偏向用の電極にか
けた電圧とオーバルディフェクト密度との関係を示した
ものである。この図から分かるように、粒子偏向用電極
の電圧がＯｖの時オーバルディフェクト密度が最も多く
、電圧を上げると減少する。粒子偏向用電極電圧を、正
に印加した場合＋２ＫＶ以上で、負に印加した場合−３
ＫＶ以上でオーバルディフェクト密度はＯとなり、本発
明によって、オーバルディフェクトを抑えることができ
ることを確認した。このときの電界強度は約３ Ｘ Ｉ
Ｏ’ （Ｖ／ｍ）であり、作用の項で述へた計算式
より求めた電界強度と一致する。
成長後、粒子偏向用電極であるＴａ［を取り出したとこ
ろ、その表面に多数の粒子が付着していた。この粒子は
簡単にＴａ板から剥がれ、装置内に散乱する。そこで次
に、粒子偏向用電極を横８０ ｍ ｍ ｓ縦５０ｍｍ１
ピッチ０．５ｍｍのＴａ製のメンシュにしたところ、こ
れにかける電圧とオーバルディフェクト密度との関係は
、第６図に示した同じ大きさのＴａ板を用いた場合と同
じであり、しかも粒子はメツシュに付着することなく、
後の装置壁に達した。従って、粒子偏向用の電極からの
ルツボ内の原料への汚染がなくなり高品質のＧａＡｓ膜
を成長することができた。
ろ、その表面に多数の粒子が付着していた。この粒子は
簡単にＴａ板から剥がれ、装置内に散乱する。そこで次
に、粒子偏向用電極を横８０ ｍ ｍ ｓ縦５０ｍｍ１
ピッチ０．５ｍｍのＴａ製のメンシュにしたところ、こ
れにかける電圧とオーバルディフェクト密度との関係は
、第６図に示した同じ大きさのＴａ板を用いた場合と同
じであり、しかも粒子はメツシュに付着することなく、
後の装置壁に達した。従って、粒子偏向用の電極からの
ルツボ内の原料への汚染がなくなり高品質のＧａＡｓ膜
を成長することができた。
以上、ＧａＡｓエピタキシャル膜をＧａＡｓ基板上に成
長させる場合について述べたが、電子線照射部を持った
Ｇａルツボを用いて、Ａ１１１ ｎ１ｐＮ ＡＳＮ Ｓ
ｂとの化合物を成長する場合についても、粒子偏向用電
極にかける電圧とオーバルディフェクト密度との関係は
同じとなり、またメソンユを使うことによって膜の品質
が向上することを確認した。
長させる場合について述べたが、電子線照射部を持った
Ｇａルツボを用いて、Ａ１１１ ｎ１ｐＮ ＡＳＮ Ｓ
ｂとの化合物を成長する場合についても、粒子偏向用電
極にかける電圧とオーバルディフェクト密度との関係は
同じとなり、またメソンユを使うことによって膜の品質
が向上することを確認した。
（発明の効果）
以上、詳細に述べた通り本発明によれば、分子線をもち
いた薄膜の成長において、分子線源より飛出した原料微
粒子を、分子線源と試料基板との間に印加され電場によ
って膏効に取り除けるので基板表面への原料微粒子の付
着を無くすことができる。また電子銃式蒸着装置を用い
た場合にも本発明を適用すれば同様の効果が得られる。
いた薄膜の成長において、分子線源より飛出した原料微
粒子を、分子線源と試料基板との間に印加され電場によ
って膏効に取り除けるので基板表面への原料微粒子の付
着を無くすことができる。また電子銃式蒸着装置を用い
た場合にも本発明を適用すれば同様の効果が得られる。
第１図は、本発明の装置の概念図、第２図は、本発明の
装置の概念図、第３図は、従来例を示す図、第４図は、
基板にかけた電圧と成長中に付着したＳｉ粒子の密度と
の関係を示す図、第５図は、粒子偏向用電極電圧と成長
中に付着したＳｉ粒子の密度との関係を示す図、第６図
は、粒子偏向用電極電圧とＧａＡｓオーバルディフェク
ト密度との関係を示す図である。
装置の概念図、第３図は、従来例を示す図、第４図は、
基板にかけた電圧と成長中に付着したＳｉ粒子の密度と
の関係を示す図、第５図は、粒子偏向用電極電圧と成長
中に付着したＳｉ粒子の密度との関係を示す図、第６図
は、粒子偏向用電極電圧とＧａＡｓオーバルディフェク
ト密度との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、分子線をもちいた薄膜成長法において、分子線源よ
り飛出した原料微粒子に電荷をもたせる工程と、分子線
源と試料基板との間に、電場を印加して薄膜を成長する
工程とを含むことを特徴とする薄膜の成長方法。 ２、電子銃式蒸着装置をもちいた薄膜成長装置において
、電子銃式蒸着装置と試料基板支持具との間に、電場を
印加するための電極を設けることを特徴とする薄膜の成
長装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された電極として導電
性の網を用いることを特徴とする薄膜の成長装置。 ４、ルツボ式分子線源をもちいた薄膜成長装置において
、分子線源より飛出した原料電子線を照射するための手
段を設け、前記ルツボと試料基板支持具との間に、電場
を印加するための電極を設けてあることを特徴とする薄
膜の成長装置。 ５、特許請求の範囲第４項に記載された電極として導電
性の網を用いることを特徴とする薄膜の成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18875788A JPH0238397A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 薄膜の成長方法及び成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18875788A JPH0238397A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 薄膜の成長方法及び成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238397A true JPH0238397A (ja) | 1990-02-07 |
Family
ID=16229237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18875788A Pending JPH0238397A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 薄膜の成長方法及び成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0238397A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60110871A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成装置 |
| JPS6177697A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Nec Corp | ダイヤモンドの気相合成法とその装置 |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP18875788A patent/JPH0238397A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60110871A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成装置 |
| JPS6177697A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Nec Corp | ダイヤモンドの気相合成法とその装置 |
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