JPH03297129A - 有機金属分子線エピタキシャル成長装置 - Google Patents
有機金属分子線エピタキシャル成長装置Info
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- JPH03297129A JPH03297129A JP10061290A JP10061290A JPH03297129A JP H03297129 A JPH03297129 A JP H03297129A JP 10061290 A JP10061290 A JP 10061290A JP 10061290 A JP10061290 A JP 10061290A JP H03297129 A JPH03297129 A JP H03297129A
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Landscapes
- 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。
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、有機金属分子線エピタキシャル成長装置に関
し、特に有機金属原料を成長室に供給する装置に関する
。
し、特に有機金属原料を成長室に供給する装置に関する
。
化合物半導体装置の成長方法で、通常の分子線エピタキ
シャル成長装置と同じ超高真空対応の成長室を有し、そ
の原料として有機金属を用いる有機金属分子線エピタキ
シャル成長法（以下ＭＯＭＢ法と称す）は、分子線エピ
タキシャル法に対しては、膜厚、組成の制御性が高く、
均一性も良いなど多くの利点を有しており、現在活発な
研究開発が行なわれている。
シャル成長装置と同じ超高真空対応の成長室を有し、そ
の原料として有機金属を用いる有機金属分子線エピタキ
シャル成長法（以下ＭＯＭＢ法と称す）は、分子線エピ
タキシャル法に対しては、膜厚、組成の制御性が高く、
均一性も良いなど多くの利点を有しており、現在活発な
研究開発が行なわれている。
第３図及び第４図は従来の有機金属分子線エピタキシャ
ル成長装置列の概略を示す図である。
ル成長装置列の概略を示す図である。
ＭＯＭＢＥ装置において、有機金属原料を成長室に供給
するには、次の２つの方法がある。その１つは、第３図
に示すように、有機金属原料１４と配管を加熱して、有
機金属原料１４に適度な蒸気圧を持たせて、そのまま成
長室６ａにマスフローコントローラ１３を介して送り込
む方法である。他方は、第４図に示すように、水素ガス
１６などをキャリアガスとして用い、有機金属原料をバ
ブリングして、キャリアガスとともに、圧力コントロー
ルバルブ１２で圧力を一定にして成長室６ａば送り込む
方法である。
するには、次の２つの方法がある。その１つは、第３図
に示すように、有機金属原料１４と配管を加熱して、有
機金属原料１４に適度な蒸気圧を持たせて、そのまま成
長室６ａにマスフローコントローラ１３を介して送り込
む方法である。他方は、第４図に示すように、水素ガス
１６などをキャリアガスとして用い、有機金属原料をバ
ブリングして、キャリアガスとともに、圧力コントロー
ルバルブ１２で圧力を一定にして成長室６ａば送り込む
方法である。
上記に述べた２つの方法には、それぞれ次のような問題
がある。即ち、有機金属原料をそのまま成長室に供給す
る第１の方法は、不要なガスを用いないので、成長室が
高真空に保たれるという利点はあるが、蒸気圧の低い原
料を用いた場合、適当な蒸気圧を得るためいは、かなり
高温にする必要があり、配管中のバルブやマスフローコ
ントローラなどに故障を生じやすい、また配管中に温度
の低い部分があると、そこで原料が液化し配管をつまら
せることもある。その上たとえばトリエチルアルミニウ
ムのような粘性の強いガスでは、成長終了時にバルブを
閉じても、配管中に残り、少しずつ出てくるという、い
わゆるガスの切れが悪い状態になってしまう。
がある。即ち、有機金属原料をそのまま成長室に供給す
る第１の方法は、不要なガスを用いないので、成長室が
高真空に保たれるという利点はあるが、蒸気圧の低い原
料を用いた場合、適当な蒸気圧を得るためいは、かなり
高温にする必要があり、配管中のバルブやマスフローコ
ントローラなどに故障を生じやすい、また配管中に温度
の低い部分があると、そこで原料が液化し配管をつまら
せることもある。その上たとえばトリエチルアルミニウ
ムのような粘性の強いガスでは、成長終了時にバルブを
閉じても、配管中に残り、少しずつ出てくるという、い
わゆるガスの切れが悪い状態になってしまう。
一方、キャリアガスで有機金属原料をバブリングして、
成長室に供給する第２の方法は、いわば原料をキャリア
ガスで薄める効果があり、第１の方法で述べたような問
題はないが、キャリアガスの圧力を一定に保つ圧力コン
トロール装置が必要な上、パルリングした場合は、原料
の供給量はキャリアガスの供給量に依存しており、それ
ぞれ独立にコントロールできない。また蒸気圧の低い原
料を用いた場合、それだけ多くのキャリアガスを送る必
要があり、成長室の真空度を維持できないという問題も
ある。
成長室に供給する第２の方法は、いわば原料をキャリア
ガスで薄める効果があり、第１の方法で述べたような問
題はないが、キャリアガスの圧力を一定に保つ圧力コン
トロール装置が必要な上、パルリングした場合は、原料
の供給量はキャリアガスの供給量に依存しており、それ
ぞれ独立にコントロールできない。また蒸気圧の低い原
料を用いた場合、それだけ多くのキャリアガスを送る必
要があり、成長室の真空度を維持できないという問題も
ある。
本発明の目的は、かかる欠点を解消し、成長室を高真空
に保ちつつ。原料ガスが配管中をスムー〔課題を解決す
るための手段〕 有機金属分子線エピタキシャル成長装置は、有機金属原
料を成長室に供給する際に、この有機金属原料の出口の
ガスラインに、キャリアガスのラインを接続し混合した
のち、前記成長室に供給することを特徴としている。
に保ちつつ。原料ガスが配管中をスムー〔課題を解決す
るための手段〕 有機金属分子線エピタキシャル成長装置は、有機金属原
料を成長室に供給する際に、この有機金属原料の出口の
ガスラインに、キャリアガスのラインを接続し混合した
のち、前記成長室に供給することを特徴としている。
本発明においては、有機原料をバブリングすることなく
、キャリアガスを混合するのでキャリアガスは小量で十
分であり、成長室を高真空に保つことができる。また、
キャリアガスの希釈効果によって、有機原料をスムース
に配管中に流すことができる。
、キャリアガスを混合するのでキャリアガスは小量で十
分であり、成長室を高真空に保つことができる。また、
キャリアガスの希釈効果によって、有機原料をスムース
に配管中に流すことができる。
次に、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す有機金属分子線エピタ
キシャル成長装置の模式的断面図である０本装置は、同
図に示すように有機金属原料を供給する有機金属原料供
給部１及び１ａと、キャリアガスを供給するキャリアガ
ス供給ライン２及び２ａと、それぞれのガス流量をコン
トロールするマスフローコントローラ３，３ａ及び４，
４ａと、これら混合ガスを成長室６に導入するガスセル
５，５ａと、成長室６を真空排気する排気装置７と成長
室６に収納されるとともに試料を加熱する基板加熱機構
８から構成されている。なお、有機金属原料供給部ガス
セル５ａのラインは、別の■族原料用のガスラインであ
って、ガスセル９は■族原料用セル、ガスセル１０はド
ーパント用セル、１１は真空度を測定するヌードイオン
ゲージである。
キシャル成長装置の模式的断面図である０本装置は、同
図に示すように有機金属原料を供給する有機金属原料供
給部１及び１ａと、キャリアガスを供給するキャリアガ
ス供給ライン２及び２ａと、それぞれのガス流量をコン
トロールするマスフローコントローラ３，３ａ及び４，
４ａと、これら混合ガスを成長室６に導入するガスセル
５，５ａと、成長室６を真空排気する排気装置７と成長
室６に収納されるとともに試料を加熱する基板加熱機構
８から構成されている。なお、有機金属原料供給部ガス
セル５ａのラインは、別の■族原料用のガスラインであ
って、ガスセル９は■族原料用セル、ガスセル１０はド
ーパント用セル、１１は真空度を測定するヌードイオン
ゲージである。
次に本装置により、■族原料として、例えは、トリエチ
ルガリウム（ＴＥＧ）、 トリエチルアルミニウム（Ｔ
ＥＡ）、Ｖ族原料として、金属砒素（ＡＳ４）、キャリ
アガスとして水素（Ｈ２）を使用して、Ｇ ａ Ａ ｓ
／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓのへテロ構造を成長を試
みた。また、この成長におけるガス量及び条件は、ＴＥ
Ｇ２ｃｃ／ｍｉｎ、 ＴＥＡ ｌｃｃ／ｍｉｎ。
ルガリウム（ＴＥＧ）、 トリエチルアルミニウム（Ｔ
ＥＡ）、Ｖ族原料として、金属砒素（ＡＳ４）、キャリ
アガスとして水素（Ｈ２）を使用して、Ｇ ａ Ａ ｓ
／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓのへテロ構造を成長を試
みた。また、この成長におけるガス量及び条件は、ＴＥ
Ｇ２ｃｃ／ｍｉｎ、 ＴＥＡ ｌｃｃ／ｍｉｎ。
Ｈ２１ｃｃ／ｗｉｎ、 Ａ Ｓ ４圧力Ｉ Ｘ １０−
’Ｔｏｒｒ、基板温度６００℃で行なった。そして、ま
ず、半絶縁性基板上にＴ Ｅ Ｇ ／ Ａ ｓ ４を用
いてＧａＡｓを１μｍ成長し、引続いてＴ Ｅ Ｇ ／
Ｔ Ｅ Ａ ／ Ａ ｓ ４を用いて、ＡｌＧａＡｓ
を０．１μｍ成長した。
’Ｔｏｒｒ、基板温度６００℃で行なった。そして、ま
ず、半絶縁性基板上にＴ Ｅ Ｇ ／ Ａ ｓ ４を用
いてＧａＡｓを１μｍ成長し、引続いてＴ Ｅ Ｇ ／
Ｔ Ｅ Ａ ／ Ａ ｓ ４を用いて、ＡｌＧａＡｓ
を０．１μｍ成長した。
いずれの成長においても、キャリアガスとして水素（Ｈ
２）を使用した。
２）を使用した。
第２図は基板表面から成長膜までのＳＩＭＳ強度をグラ
フで示した図である。ここで上述の成長膜中のＡ１の組
成変化を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により調べ
たところ、第２図に示すように、キャリアガスを用いな
い場合は、ＧａＡｓとＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓの界面や
表面でＡ１の濃度が大きく変化し組成がずれるのに対し
、キャリアガスを用いる場合は、ガスの切れが良くなる
ので、ＡＩの組成は一定である。
フで示した図である。ここで上述の成長膜中のＡ１の組
成変化を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により調べ
たところ、第２図に示すように、キャリアガスを用いな
い場合は、ＧａＡｓとＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓの界面や
表面でＡ１の濃度が大きく変化し組成がずれるのに対し
、キャリアガスを用いる場合は、ガスの切れが良くなる
ので、ＡＩの組成は一定である。
また、本装置では、キャリアガスの層流量が２ｃｃ／−
と微量なので、成長室内の真空度を２×１０−’Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空に抑えることができる。
と微量なので、成長室内の真空度を２×１０−’Ｔｏｒ
ｒ以下の高真空に抑えることができる。
なお、本実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ
ａ Ａ ｓの成長について述べたが、他のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体にも有効なことは、言うまでもない。特
に蒸気圧の低い有機原料には効果的である。さらに、こ
こではキャリアガスには水素を用いたが、窒素やヘリウ
ムを用いてもよい。
ａ Ａ ｓの成長について述べたが、他のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体にも有効なことは、言うまでもない。特
に蒸気圧の低い有機原料には効果的である。さらに、こ
こではキャリアガスには水素を用いたが、窒素やヘリウ
ムを用いてもよい。
以上説明したように本発明によれば、少量のキャリアガ
スを用いて、成長室を高真空に保ったまま、有機原料を
スムーズに配管中に流すことができる。従って、界面や
表面での組成が変化することはなく成長膜が形成できる
有機金属分子線エピタキシャル成長装置が得られるとい
う効果がある。
スを用いて、成長室を高真空に保ったまま、有機原料を
スムーズに配管中に流すことができる。従って、界面や
表面での組成が変化することはなく成長膜が形成できる
有機金属分子線エピタキシャル成長装置が得られるとい
う効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す有機金属分子線エピタ
キシャル成長装置の模式断面図、第２図は基板表面から
成長膜までのＳＩＭＳ強度をグラフで示した図、第３図
及び第４図は従来の有機金属分子線エピタキシャル装置
例の概略を示す図である。 １．１ａ・・・有機金属原料供給部、２，２ａ・・・キ
ャリアガス供給ライン、３．３ａ、４．４ａ。 １３・・・マスフローコントローラ、５，５ａ・・・ガ
スセル、６，６ａ・・・成長室、７・・・排気装置、８
・・・基板加熱機構、９・・・Ｖ族原料用セル、１０・
・・ドーパント用セル、１１・・・ヌードイオンゲージ
、１２・・・圧力コントロールバルブ、１４・・・有機
金属原料、１５・・・圧力系、１６・・・水素ガス。
キシャル成長装置の模式断面図、第２図は基板表面から
成長膜までのＳＩＭＳ強度をグラフで示した図、第３図
及び第４図は従来の有機金属分子線エピタキシャル装置
例の概略を示す図である。 １．１ａ・・・有機金属原料供給部、２，２ａ・・・キ
ャリアガス供給ライン、３．３ａ、４．４ａ。 １３・・・マスフローコントローラ、５，５ａ・・・ガ
スセル、６，６ａ・・・成長室、７・・・排気装置、８
・・・基板加熱機構、９・・・Ｖ族原料用セル、１０・
・・ドーパント用セル、１１・・・ヌードイオンゲージ
、１２・・・圧力コントロールバルブ、１４・・・有機
金属原料、１５・・・圧力系、１６・・・水素ガス。
Claims (1)
- 有機金属分子線エピタキシャル成長装置において、有
機金属原料を成長室に供給する際に、この有機金属原料
の出口のガスラインに、キャリアガスのラインを接続し
、混合したのち、前記成長室に供給することを特徴とす
る有機金属分子線エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10061290A JPH03297129A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 有機金属分子線エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10061290A JPH03297129A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 有機金属分子線エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03297129A true JPH03297129A (ja) | 1991-12-27 |
Family
ID=14278671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10061290A Pending JPH03297129A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 有機金属分子線エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03297129A (ja) |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP10061290A patent/JPH03297129A/ja active Pending
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