JPH0393692A - 分子線エピタキシー成長装置 - Google Patents
分子線エピタキシー成長装置Info
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- JPH0393692A JPH0393692A JP22460989A JP22460989A JPH0393692A JP H0393692 A JPH0393692 A JP H0393692A JP 22460989 A JP22460989 A JP 22460989A JP 22460989 A JP22460989 A JP 22460989A JP H0393692 A JPH0393692 A JP H0393692A
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Landscapes
- 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】
〔発明の概要〕
分子線エピタキシー成長装置に関し、
ルツボの加熱温度を従来のルツボを使用する場合よりも
低下させて不純物の発生を抑制し、より高品質の半導体
デバイスの製造に寄与することを目的とし、 溶融した蒸発材料の蒸発面積を増大させるための格子状
部材をルツボ内部に用意するように構戒する． 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスの製造に用いられる真空装置に
関し、より詳しく言うと蒸発源のルツボを含んでなる分
子線エビタキシー威長装置に関する． 〔従来の技術〕 一般に、半導体デバイスの製造に使用されている分子線
エビタキシー威長装置の蒸発ルツボは、パイロリティッ
ク窒化ホウ素（略称ｐＢＮ）製の逆円錐状の形をしてい
る。ルツボ内の蒸発源は、高真空下にルツボの周囲のヒ
ーターにより加熱されて蒸発し、シャッタを操作して半
導体デバイス基板上に分子レベルで制御されて堆積する
．〔発明が解決しようとする課題〕 従来、分子線エピタキシー成長装置において基板上に堆
積させようとする材料を蒸発ルツボより高真空下に高温
で蒸発させる場合には、その材料以外にルツボ及び周辺
の真空材料から水分や炭素のような不純物も蒸発して汚
染源となる問題が生じていた。この問題は、例えばアル
果ニウムのように溶融した蒸発源が表面張力の作用でル
ツボの内面をはい上がり、その分だけ蒸発面積が増加し
て加熱温度を低下させることができる材料を使用する場
合においてもなお生じている。
低下させて不純物の発生を抑制し、より高品質の半導体
デバイスの製造に寄与することを目的とし、 溶融した蒸発材料の蒸発面積を増大させるための格子状
部材をルツボ内部に用意するように構戒する． 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスの製造に用いられる真空装置に
関し、より詳しく言うと蒸発源のルツボを含んでなる分
子線エビタキシー威長装置に関する． 〔従来の技術〕 一般に、半導体デバイスの製造に使用されている分子線
エビタキシー威長装置の蒸発ルツボは、パイロリティッ
ク窒化ホウ素（略称ｐＢＮ）製の逆円錐状の形をしてい
る。ルツボ内の蒸発源は、高真空下にルツボの周囲のヒ
ーターにより加熱されて蒸発し、シャッタを操作して半
導体デバイス基板上に分子レベルで制御されて堆積する
．〔発明が解決しようとする課題〕 従来、分子線エピタキシー成長装置において基板上に堆
積させようとする材料を蒸発ルツボより高真空下に高温
で蒸発させる場合には、その材料以外にルツボ及び周辺
の真空材料から水分や炭素のような不純物も蒸発して汚
染源となる問題が生じていた。この問題は、例えばアル
果ニウムのように溶融した蒸発源が表面張力の作用でル
ツボの内面をはい上がり、その分だけ蒸発面積が増加し
て加熱温度を低下させることができる材料を使用する場
合においてもなお生じている。
そこで本発明は、蒸発源の加熱温度を従来の分子線エビ
タキシー戒長装置において使用されている加熱温度より
も低くすることの可能な分子線エピタキシー成長装置を
提供し、上記のような不純物の発生を抑制して、より高
品質の半導体デバイスの製造に寄与することを目的とす
る．〔課題を解決するための手段〕 本発明の分子線エピタキシー成長装置は、溶融した蒸発
材料の蒸発面積を増大させるための格子状部材が内部に
設けられたルツボを備えてなる装置である。
タキシー戒長装置において使用されている加熱温度より
も低くすることの可能な分子線エピタキシー成長装置を
提供し、上記のような不純物の発生を抑制して、より高
品質の半導体デバイスの製造に寄与することを目的とす
る．〔課題を解決するための手段〕 本発明の分子線エピタキシー成長装置は、溶融した蒸発
材料の蒸発面積を増大させるための格子状部材が内部に
設けられたルツボを備えてなる装置である。
この蒸発ルツボ本体の材質は、分子線エピタキシー成長
装置で従来一般に用いられている材質でよく、例えばパ
イロリティック窒化ホウ素が使用される。またその外形
も従来のルツボの外形と同様でよく、一般的には逆円錐
形である．ルツボ内部の蒸発材料の蒸発面積を増大させ
るための格子状部材は、加熱により溶融した蒸発材料が
表面張力によりこの部材に沿って溶融材料表面より上方
にはい上がることができ、そして分子線エビタキシー成
長装置の高い操作温度において溶融蒸発材料と反応せず
且つそれ自体が分解しあるいは蒸発したりすることのな
い材料で作製することができる．好ましくは、ルツボ本
体の材料と同じ材料又はルツボ本体の材料を用いるより
も溶融蒸発材料の表面張力によるはい上がりの高さが大
きくなるような材料を使用する。この部材は、ルツボ内
の溶融蒸発材料が表面張力によりそれを伝って上昇する
ことができ、蒸発分子の軌道を妨げることがなく、且つ
加熱及び蒸発操作より前に固形の蒸発材料をルツボの底
部に入れることができるように、ルツボ本体とは別に格
子状に作製される。ルツボ本体内に蒸発材料を入れてか
ら格子状部材をルツボ内に挿入すると、材料の溶融後に
は部材の下端部が溶融材料に漬かってその材料が当該挿
入部材に沿って十分にはい上がることができ、そして材
料が蒸発して溶融材料表面が低下するのに伴って部材が
溶融材料に漬かったまま下降して引続きその材料のはい
上がりを可能にする。
装置で従来一般に用いられている材質でよく、例えばパ
イロリティック窒化ホウ素が使用される。またその外形
も従来のルツボの外形と同様でよく、一般的には逆円錐
形である．ルツボ内部の蒸発材料の蒸発面積を増大させ
るための格子状部材は、加熱により溶融した蒸発材料が
表面張力によりこの部材に沿って溶融材料表面より上方
にはい上がることができ、そして分子線エビタキシー成
長装置の高い操作温度において溶融蒸発材料と反応せず
且つそれ自体が分解しあるいは蒸発したりすることのな
い材料で作製することができる．好ましくは、ルツボ本
体の材料と同じ材料又はルツボ本体の材料を用いるより
も溶融蒸発材料の表面張力によるはい上がりの高さが大
きくなるような材料を使用する。この部材は、ルツボ内
の溶融蒸発材料が表面張力によりそれを伝って上昇する
ことができ、蒸発分子の軌道を妨げることがなく、且つ
加熱及び蒸発操作より前に固形の蒸発材料をルツボの底
部に入れることができるように、ルツボ本体とは別に格
子状に作製される。ルツボ本体内に蒸発材料を入れてか
ら格子状部材をルツボ内に挿入すると、材料の溶融後に
は部材の下端部が溶融材料に漬かってその材料が当該挿
入部材に沿って十分にはい上がることができ、そして材
料が蒸発して溶融材料表面が低下するのに伴って部材が
溶融材料に漬かったまま下降して引続きその材料のはい
上がりを可能にする。
蒸発材料の蒸発面積を増大させるための格子状部材が内
部に設けられたルツボを備えてなる本発明の分子線エピ
タキシー成長装置においては、固体蒸発源が加熱され液
体化して表面張力によりルツボ本体の内壁をルツボの出
口に向ってはい上がる性質を利用して、溶融した蒸発材
料にルツボ本体の内壁及びルツボ内の格子状部材をはい
上がらせる．このことにより、従来のルツボと同じ大き
さのルツボにおいて蒸発表面積を大幅に増加させること
ができ、それに伴い加熱温度を低下させることができる
．このことは、単位時間当りの材料の蒸発量を求める次
の式より明らかとなる。
部に設けられたルツボを備えてなる本発明の分子線エピ
タキシー成長装置においては、固体蒸発源が加熱され液
体化して表面張力によりルツボ本体の内壁をルツボの出
口に向ってはい上がる性質を利用して、溶融した蒸発材
料にルツボ本体の内壁及びルツボ内の格子状部材をはい
上がらせる．このことにより、従来のルツボと同じ大き
さのルツボにおいて蒸発表面積を大幅に増加させること
ができ、それに伴い加熱温度を低下させることができる
．このことは、単位時間当りの材料の蒸発量を求める次
の式より明らかとなる。
式中、
ａｖ ：理想的な条件での蒸発速度（ｋｇ／ｓ ）Ｐ，
：温度Ｔにおける材料の飽和蒸気圧（Ｐａ）Ｍ４ ：蒸
発分子の分子量 Ｔ ：蒸発表面の絶対温度（Ｋ） Ｓ ：蒸発表面積（Ｃｌｉ） この式において、材料の蒸発速度ａ．を一定とすれば、
蒸発表面積Ｓを大きくすることにより飽和蒸気圧Ｐ，が
小さくなる．蒸気圧Ｐ．が小さくなれば蒸発温度Ｔが低
下する（本発明の装置を使用することのできる一般的材
料であるアル竃ニウム、ヒ素、ガリウム、インジウム及
びベリリウムの蒸気圧線図を示す第３図参照）． 〔実施例〕 次に、実施例により本発明を更に例示する。
：温度Ｔにおける材料の飽和蒸気圧（Ｐａ）Ｍ４ ：蒸
発分子の分子量 Ｔ ：蒸発表面の絶対温度（Ｋ） Ｓ ：蒸発表面積（Ｃｌｉ） この式において、材料の蒸発速度ａ．を一定とすれば、
蒸発表面積Ｓを大きくすることにより飽和蒸気圧Ｐ，が
小さくなる．蒸気圧Ｐ．が小さくなれば蒸発温度Ｔが低
下する（本発明の装置を使用することのできる一般的材
料であるアル竃ニウム、ヒ素、ガリウム、インジウム及
びベリリウムの蒸気圧線図を示す第３図参照）． 〔実施例〕 次に、実施例により本発明を更に例示する。
第１図に示すように、ルツボ本体として一般的な高さ１
２０ａｍ及び蒸発材料の出口の内径３０ｍｍの逆円錐形
のパイロリティック窒化ホウ素製のルツボ１を用意し、
このルツボ内に挿入すべき格子状の蒸発面積増大部材２
をパイロリティック窒化ホウ素を或形して作製した。こ
の格子状部材２は、第１図に示したように高さが５０ｍ
であり、また第２図に示したよう格子間隔が５閣、格子
板の厚さは約０． ５ ｍであった。上記の格子間隔は
、蒸発材料のはい上がりを妨げない程度にもっと小さく
して、例えば３．７５ｍｍ程度にして作製することも可
能である。
２０ａｍ及び蒸発材料の出口の内径３０ｍｍの逆円錐形
のパイロリティック窒化ホウ素製のルツボ１を用意し、
このルツボ内に挿入すべき格子状の蒸発面積増大部材２
をパイロリティック窒化ホウ素を或形して作製した。こ
の格子状部材２は、第１図に示したように高さが５０ｍ
であり、また第２図に示したよう格子間隔が５閣、格子
板の厚さは約０． ５ ｍであった。上記の格子間隔は
、蒸発材料のはい上がりを妨げない程度にもっと小さく
して、例えば３．７５ｍｍ程度にして作製することも可
能である。
次に、ルツボ１の底部に蒸発材料のアル藁ニウム粒体３
を入れ、その上に上記の格子状部材を載せ、そしてこの
ルツボを分子線エビタキシー成長装置の所定位置につけ
、装置を真空引きしてルツボを加熱した．このときのル
ツボの向きは斜めになっている．ルツボ内のアルミニウ
ムは加熱により溶融し、モしてルツボの内壁及び格子状
部材表面をはい上がり、格子状部材のない通常のルツボ
を使用した場合の１０８０℃のルツボ加熱温度を単位時
間当りの材料の蒸発量（６．８２Ｘ１０−’ｋｇ／ｓ
）を変えることな＜ １０２０℃まで低下させることが
できた．格子状部材のないこの例で使用した大きさの通
常のパイロリティック窒化ホウ素のルツボを使ってアル
ミニウムを蒸発させる場合のアル逅ニウムの液体化した
表面積は約３０ａｉであり、この例の格子状部材を有す
るルツボの場合のそれは２０倍に増大した．また例えば
、アルミニウムの蒸発面積を３０倍に増大させれば、ル
ツボ加熱温度を１００″Ｃ低下させることができる。
を入れ、その上に上記の格子状部材を載せ、そしてこの
ルツボを分子線エビタキシー成長装置の所定位置につけ
、装置を真空引きしてルツボを加熱した．このときのル
ツボの向きは斜めになっている．ルツボ内のアルミニウ
ムは加熱により溶融し、モしてルツボの内壁及び格子状
部材表面をはい上がり、格子状部材のない通常のルツボ
を使用した場合の１０８０℃のルツボ加熱温度を単位時
間当りの材料の蒸発量（６．８２Ｘ１０−’ｋｇ／ｓ
）を変えることな＜ １０２０℃まで低下させることが
できた．格子状部材のないこの例で使用した大きさの通
常のパイロリティック窒化ホウ素のルツボを使ってアル
ミニウムを蒸発させる場合のアル逅ニウムの液体化した
表面積は約３０ａｉであり、この例の格子状部材を有す
るルツボの場合のそれは２０倍に増大した．また例えば
、アルミニウムの蒸発面積を３０倍に増大させれば、ル
ツボ加熱温度を１００″Ｃ低下させることができる。
本発明によれば、蒸発面積を増大させるための格子状部
材が内部に設けられた従来と同じ寸法及び外形のルツボ
を備えてなる分子線エビタキシー戒長装置のルツボ加熱
温度を、格子状部付のないルツボを備えてなる従来の装
置を用いる場合よりも低下させることができる。ルツボ
加熱温度を低下させることによって、半導体デバイス製
造材料以外の水分や炭素等の不純物の発生を従来の装置
を使用する場合よりも抑制することができ、すなわち従
来よりも高品質の半導体デバイスの製造が可能になる。
材が内部に設けられた従来と同じ寸法及び外形のルツボ
を備えてなる分子線エビタキシー戒長装置のルツボ加熱
温度を、格子状部付のないルツボを備えてなる従来の装
置を用いる場合よりも低下させることができる。ルツボ
加熱温度を低下させることによって、半導体デバイス製
造材料以外の水分や炭素等の不純物の発生を従来の装置
を使用する場合よりも抑制することができ、すなわち従
来よりも高品質の半導体デバイスの製造が可能になる。
第１図は本発明による蒸発面積増大用の格子状部材を有
するルツボの寸法の一例（寸法単位は稟リメートル）及
び内部を示す断面図、第２図は本発明による格子状部材
を示す上面図（図中の寸法単位はξリメートル）、第３
図は典型的な蒸発材料であるアルミニウム、ヒ素、ガリ
ウム、インジウム及びベリリウムの蒸気圧線図である．
図中、１はルツボ本体、２は格子状部材、３は蒸発材料
。 弟 １ 図 某２図 ３・・・蒸発材料
するルツボの寸法の一例（寸法単位は稟リメートル）及
び内部を示す断面図、第２図は本発明による格子状部材
を示す上面図（図中の寸法単位はξリメートル）、第３
図は典型的な蒸発材料であるアルミニウム、ヒ素、ガリ
ウム、インジウム及びベリリウムの蒸気圧線図である．
図中、１はルツボ本体、２は格子状部材、３は蒸発材料
。 弟 １ 図 某２図 ３・・・蒸発材料
Claims (1)
- １、溶融した蒸発材料の蒸発面積を増大させるための格
子状部材が内部に設けられたルツボを備えてなることを
特徴とする分子線エピタキシー成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22460989A JPH0393692A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 分子線エピタキシー成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22460989A JPH0393692A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 分子線エピタキシー成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393692A true JPH0393692A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16816407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22460989A Pending JPH0393692A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 分子線エピタキシー成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0393692A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016157886A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 株式会社豊田中央研究所 | 金属蒸気供給装置、金属／金属化合物製造装置、ＧａＮ単結晶の製造方法、及びナノ粒子の製造方法 |
| JP2019001671A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 金属蒸気供給装置、金属／金属化合物製造装置、金属窒化物単結晶の製造方法、及びナノ粒子の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP22460989A patent/JPH0393692A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016157886A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 株式会社豊田中央研究所 | 金属蒸気供給装置、金属／金属化合物製造装置、ＧａＮ単結晶の製造方法、及びナノ粒子の製造方法 |
| JP2019001671A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 金属蒸気供給装置、金属／金属化合物製造装置、金属窒化物単結晶の製造方法、及びナノ粒子の製造方法 |
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