JPH04206712A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
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- JPH04206712A JPH04206712A JP33669990A JP33669990A JPH04206712A JP H04206712 A JPH04206712 A JP H04206712A JP 33669990 A JP33669990 A JP 33669990A JP 33669990 A JP33669990 A JP 33669990A JP H04206712 A JPH04206712 A JP H04206712A
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Landscapes
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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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は分子線結晶成長装置に係り、特に超格子等の半
導体多層薄膜構造の結晶を成長する分子線結晶成長装置
における分子線源の開口部に設けられるシャッタの改良
に関する。
導体多層薄膜構造の結晶を成長する分子線結晶成長装置
における分子線源の開口部に設けられるシャッタの改良
に関する。
（従来の技術）
分子線結晶成長法（以下、ＭＢＥ法と略記）は、真空容
器内で分子線源から射出された分子線を半導体基板に照
射して、これに半導体薄膜結晶を成長させる技術である
。ＭＢＥ法は高度の制御性、特に急峻なペテロ接合界面
と薄い半導体結晶層が要求される結晶の成長に適した方
法であり、ＭＢＥ法により成長した半導体薄膜結晶によ
って、優れた特性を持つ半導体素子、例えば高電子移動
度トランジスタ（ＨＥＭＴ）が実用に供されている。
器内で分子線源から射出された分子線を半導体基板に照
射して、これに半導体薄膜結晶を成長させる技術である
。ＭＢＥ法は高度の制御性、特に急峻なペテロ接合界面
と薄い半導体結晶層が要求される結晶の成長に適した方
法であり、ＭＢＥ法により成長した半導体薄膜結晶によ
って、優れた特性を持つ半導体素子、例えば高電子移動
度トランジスタ（ＨＥＭＴ）が実用に供されている。
従来のＭＢＥ装置の一例を第３図に断面図で示す。超高
真空容器１０１内には、複数個の分子線源里９里が設置
されている１分子線源１０２．１０３より分子線が射出
され、これらの分子線源１０２．１０３に対向する位置
に配置された半導体基板１０７上に半導体薄膜結晶を成
長させる６分子線源里９里より射出される分子線は、分
子線源の開口部に設けられたシャッタ具９里により遮断
され、その射出を制御される。また、これら分子線源■
。
真空容器１０１内には、複数個の分子線源里９里が設置
されている１分子線源１０２．１０３より分子線が射出
され、これらの分子線源１０２．１０３に対向する位置
に配置された半導体基板１０７上に半導体薄膜結晶を成
長させる６分子線源里９里より射出される分子線は、分
子線源の開口部に設けられたシャッタ具９里により遮断
され、その射出を制御される。また、これら分子線源■
。
１０３、シャッタ遅ド、遅臣は、真空容器１０１内を超
高真空に保つために液体窒素シュラウド１０６によって
囲まれている。
高真空に保つために液体窒素シュラウド１０６によって
囲まれている。
第２図に、第３図中里もしくは１０３で示した分子線源
の要部断面図を示す。分子線源は、半導体薄膜結晶を構
成する元素の原料２０１（例えば、ＧａＡｓ層の成長に
おいては、ガリウム二Ｇａ、及び砒素：Ａｓ）を入れた
るつぼ２０２（例えば、パイロリティックボロンナイト
ライド１１りと、原料２０１を加熱するためのヒータ２
０３と、加熱効率を向上させるための熱反射板２０４と
、原料の温度をモニタするための熱電対２０５とで構成
されている。るつぼ２０２を介してヒータ２０３で原料
２０１ を加熱することにより、分子線がるつぼの開口
部２０６から真空容器内に射出される。また開口部２０
６近傍には、平板状でかつるつぼの開口部２０６と平行
に配置されるシャッタ１０４の平板部２０７が設けられ
、これを開閉することにより、分子線を射出、もしくは
遮断することが可能となる。シャッタ１０４の開閉は、
通常、シャッタの平板部２０７の一端を支持したシャフ
ト２０８の回転によって行われる。
の要部断面図を示す。分子線源は、半導体薄膜結晶を構
成する元素の原料２０１（例えば、ＧａＡｓ層の成長に
おいては、ガリウム二Ｇａ、及び砒素：Ａｓ）を入れた
るつぼ２０２（例えば、パイロリティックボロンナイト
ライド１１りと、原料２０１を加熱するためのヒータ２
０３と、加熱効率を向上させるための熱反射板２０４と
、原料の温度をモニタするための熱電対２０５とで構成
されている。るつぼ２０２を介してヒータ２０３で原料
２０１ を加熱することにより、分子線がるつぼの開口
部２０６から真空容器内に射出される。また開口部２０
６近傍には、平板状でかつるつぼの開口部２０６と平行
に配置されるシャッタ１０４の平板部２０７が設けられ
、これを開閉することにより、分子線を射出、もしくは
遮断することが可能となる。シャッタ１０４の開閉は、
通常、シャッタの平板部２０７の一端を支持したシャフ
ト２０８の回転によって行われる。
ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半導体結晶のＭＢＥ成長に
おいては、■族元素（例えば、ガリウム）はるつぼ２０
２内で８００〜１２００℃の高温に加熱され、液体Ｇａ
が蒸発し、分子線源の開口部２０６より真空中に飛び出
す。成長を停止させるためにシャッタの平板部２０７を
閉じ分子線の射出を遮断させると、るつぼ２０２内より
飛び出したＧａは、一部はシャッタの平板部２０７で反
射されたり、シャッタの平板部２０７の分子線源の開口
部側の面に堆積したりする。るつぼ２０２内が８００〜
１２００℃の高温であるのに対し、分子線源外部の雰囲
気は液体窒素で冷却されているため、シャッタの平板部
２０７の真空中側と分子線源側とでは大きな温度差を生
じ、シャッタの平板部２０７が温度差による歪みを受け
たり、また原料温度の上げ下げや外部の雰囲気の温度差
により、シャッタの平板部２０７への堆積物が溶けたり
固まったりすることによるバイメタルの効果により、シ
ャッタが先端から真空中に反り返ってしまうことがあっ
た。この結果、シャッタの分子線の遮蔽効果が失われ、
常に分子線が漏れてしまう状態となり正常なＭＢＥ成長
ができなくなるという問題があった。
おいては、■族元素（例えば、ガリウム）はるつぼ２０
２内で８００〜１２００℃の高温に加熱され、液体Ｇａ
が蒸発し、分子線源の開口部２０６より真空中に飛び出
す。成長を停止させるためにシャッタの平板部２０７を
閉じ分子線の射出を遮断させると、るつぼ２０２内より
飛び出したＧａは、一部はシャッタの平板部２０７で反
射されたり、シャッタの平板部２０７の分子線源の開口
部側の面に堆積したりする。るつぼ２０２内が８００〜
１２００℃の高温であるのに対し、分子線源外部の雰囲
気は液体窒素で冷却されているため、シャッタの平板部
２０７の真空中側と分子線源側とでは大きな温度差を生
じ、シャッタの平板部２０７が温度差による歪みを受け
たり、また原料温度の上げ下げや外部の雰囲気の温度差
により、シャッタの平板部２０７への堆積物が溶けたり
固まったりすることによるバイメタルの効果により、シ
ャッタが先端から真空中に反り返ってしまうことがあっ
た。この結果、シャッタの分子線の遮蔽効果が失われ、
常に分子線が漏れてしまう状態となり正常なＭＢＥ成長
ができなくなるという問題があった。
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、従来のシャッタ構造では、シャッタ
の反りが生じゃすく、反りが生じる度にＭＢＥ装置の稼
働を停止させ、真空を破りシャッタの交換修理を行わな
ければならなかった。ＭＢＥ装置では、−度真空を破る
と高真空に立ち直るのに装置の加熱などに数週間を要し
てしまい、稼働率の著しい低下を招く。
の反りが生じゃすく、反りが生じる度にＭＢＥ装置の稼
働を停止させ、真空を破りシャッタの交換修理を行わな
ければならなかった。ＭＢＥ装置では、−度真空を破る
と高真空に立ち直るのに装置の加熱などに数週間を要し
てしまい、稼働率の著しい低下を招く。
シャッタの反りを防ぐために、シャッタを厚くする方法
が考えられるが、シャッタを厚くするとシャッタが重く
なり回転部への負担が大きくなり、シャフトが回転しな
くなる等の故障が増え、やはり修理のため真空を破るこ
ととなり、装置の著しい稼働率の低下を招く。また、こ
の様な真空装置の稼働停止や修理は、装置の劣化を早め
ることにもなる。
が考えられるが、シャッタを厚くするとシャッタが重く
なり回転部への負担が大きくなり、シャフトが回転しな
くなる等の故障が増え、やはり修理のため真空を破るこ
ととなり、装置の著しい稼働率の低下を招く。また、こ
の様な真空装置の稼働停止や修理は、装置の劣化を早め
ることにもなる。
本発明は回転シャフトに負担を与えることなくシャッタ
の反りを防ぐことのできる新規なシャッタ構造を持つＭ
ＢＥ装置を提供することを目的とする。
の反りを防ぐことのできる新規なシャッタ構造を持つＭ
ＢＥ装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明にかかる分子線結晶成長装置は、超高真空容器内
に分子線源と半導体基板を配置し、分子線源から射出さ
れる分子線を分子線源の開口部に設けられたシャッタ機
構により断続させて半導体基板に照射しこれに半導体薄
膜結晶を成長させる分子線結晶成長装置において、前記
シャッタが平板部と、この平板部の一方の主面に格子状
に構成された裏打部を具備してなることを特徴とする。
に分子線源と半導体基板を配置し、分子線源から射出さ
れる分子線を分子線源の開口部に設けられたシャッタ機
構により断続させて半導体基板に照射しこれに半導体薄
膜結晶を成長させる分子線結晶成長装置において、前記
シャッタが平板部と、この平板部の一方の主面に格子状
に構成された裏打部を具備してなることを特徴とする。
（作 用）
本発明にかかる分子線源の開口部に設けられたシャッタ
を用いることにより、継続的にシャッタを使用しても、
シャッタが反り返ることがなくなる。従って、装置修理
等によるＭＢＥ装置の稼働率の著しい低下がなくなる。
を用いることにより、継続的にシャッタを使用しても、
シャッタが反り返ることがなくなる。従って、装置修理
等によるＭＢＥ装置の稼働率の著しい低下がなくなる。
（実施例）
以下、本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する
。
。
本発明にかかる分子線源の要部断面図を第１図（ａ）に
、本発明にかかるシャッタを第１図（ａ）の矢視方向よ
り見たシャッタの図を第１図（ｂ）に示す。
、本発明にかかるシャッタを第１図（ａ）の矢視方向よ
り見たシャッタの図を第１図（ｂ）に示す。
半導体薄膜結晶を構成する元素の原料２０１（例えばＧ
ａＡｓ層の成長においては、ガリウム二Ｇａ、及び砒素
： Ａｓ）の入れられたるつぼ２０２（例えばパイロリ
ティックボロンナイトライド製）は、原料２０１ を加
熱するためのヒータ２０３（例えばタンタル製）と。
ａＡｓ層の成長においては、ガリウム二Ｇａ、及び砒素
： Ａｓ）の入れられたるつぼ２０２（例えばパイロリ
ティックボロンナイトライド製）は、原料２０１ を加
熱するためのヒータ２０３（例えばタンタル製）と。
加熱効率を向上させるための熱反射板２０４（例えばモ
リブデン製）とに囲まれ、温度制御のための熱電対２０
５が取り付けられている。るつぼ２０２の開口部２０６
には、分子線の射出を遮断するためのシャッターＵ（例
えばモリブデン製）が配置されている。
リブデン製）とに囲まれ、温度制御のための熱電対２０
５が取り付けられている。るつぼ２０２の開口部２０６
には、分子線の射出を遮断するためのシャッターＵ（例
えばモリブデン製）が配置されている。
シャッタＨの開閉は、シャッタＨの一端を支持したシャ
フト１８の回転によって行われる。
フト１８の回転によって行われる。
本発明にかかるシャッタＨにおいては第１図（ｂ）に示
すように、るつぼ２０２の開口部２０６に平行な厚さ０
．２ｍｍの平板部１７ａと、その開口部２０６と反対側
の主面にはシャッタと同じ材料で壁厚が０．２ｍｍ、高
さ１■で蜂の巣状の構成になる裏打ち１７ｂが裏打ちさ
れている。このような蜂の巣状の構造にすることにより
反り返りに対して強くなっており、また裏打部１７ｂが
蜂の巣状であることによりシャッタが重くならない。
すように、るつぼ２０２の開口部２０６に平行な厚さ０
．２ｍｍの平板部１７ａと、その開口部２０６と反対側
の主面にはシャッタと同じ材料で壁厚が０．２ｍｍ、高
さ１■で蜂の巣状の構成になる裏打ち１７ｂが裏打ちさ
れている。このような蜂の巣状の構造にすることにより
反り返りに対して強くなっており、また裏打部１７ｂが
蜂の巣状であることによりシャッタが重くならない。
なお、シャッタ平板部の厚さ、裏打部の寸法は重量、強
度等を考慮し、充分な効果が得られるように実験的にき
められる。
度等を考慮し、充分な効果が得られるように実験的にき
められる。
叙上のシャッタを、結晶成長の際に高温で使用するアル
ミニウム（使用温度は１０００〜１１００℃）とガリウ
ム（９００〜１０００℃）の分子線源に用いたところ、
シャッタのるつぼ開口部側にＡＩもしくはＧａが堆積す
るものの、稼働時間４５００Ｈを越えても従来例で述べ
たようなシャッタと堆積物によるバイメタルの効果での
シャッタの反り返りは、アルミニウム、ガリウムいずれ
の分子線源においても見られなかった。
ミニウム（使用温度は１０００〜１１００℃）とガリウ
ム（９００〜１０００℃）の分子線源に用いたところ、
シャッタのるつぼ開口部側にＡＩもしくはＧａが堆積す
るものの、稼働時間４５００Ｈを越えても従来例で述べ
たようなシャッタと堆積物によるバイメタルの効果での
シャッタの反り返りは、アルミニウム、ガリウムいずれ
の分子線源においても見られなかった。
なお、上記実施例ではシャッタの開閉機構が回転による
場合について説明したが、本発明は開閉機構になんら拘
束されるものではなく、例えばスライド式による場合で
も本発明と同様の効果が得られる。原料についてもアル
ミニウム、ガリウムのみならずインジウム等についても
本実施例で述べた効果が得られる。
場合について説明したが、本発明は開閉機構になんら拘
束されるものではなく、例えばスライド式による場合で
も本発明と同様の効果が得られる。原料についてもアル
ミニウム、ガリウムのみならずインジウム等についても
本実施例で述べた効果が得られる。
また、裏打部が蜂の巣状の場合について述べたが、三角
格子状や円筒を六方最密状にした構造でも同様の効果が
得られることはいうまでもない。
格子状や円筒を六方最密状にした構造でも同様の効果が
得られることはいうまでもない。
さらに、蜂の巣状などの構造物をシャッタとなる平板部
に裏打する場合、それらを別個に製作して溶接などで接
着する実施例の方法以外に、シャッタ平板部と裏打部と
を一体形成することもできる。
に裏打する場合、それらを別個に製作して溶接などで接
着する実施例の方法以外に、シャッタ平板部と裏打部と
を一体形成することもできる。
以上述べたように本発明によれば、継続的にシャッタを
使用しても、分子線源るつぼ内の原料からなるシャッタ
への堆積物によりシャッタが反り返ることがなくなるシ
ャッタ機構をもつＭＢＥ装置を提供でき、従って、装置
の修理等による稼働率の低下がなくなるという顕著な利
点がある。
使用しても、分子線源るつぼ内の原料からなるシャッタ
への堆積物によりシャッタが反り返ることがなくなるシ
ャッタ機構をもつＭＢＥ装置を提供でき、従って、装置
の修理等による稼働率の低下がなくなるという顕著な利
点がある。
第１図（ａ）は本発明に係る分子線源の要部の断面図、
第１図（ｂ）は（ａ）のシャッタを矢視方向から見た平
面図、第２図は従来例の分子線源の要部の断面図、第３
図はＭＢＥ装置の断面図である。 Ｈ・・・シャッタ １７ａ・・・シャッタの平板部 １７ｂ・・・シャッタの裏打部 １０１・・・超高真空容器 ■９里・・・分子線源 ２０２・・・るつぼ ２０６・・・るつぼの開口部 代理人 弁理士 大 胡 典 夫
第１図（ｂ）は（ａ）のシャッタを矢視方向から見た平
面図、第２図は従来例の分子線源の要部の断面図、第３
図はＭＢＥ装置の断面図である。 Ｈ・・・シャッタ １７ａ・・・シャッタの平板部 １７ｂ・・・シャッタの裏打部 １０１・・・超高真空容器 ■９里・・・分子線源 ２０２・・・るつぼ ２０６・・・るつぼの開口部 代理人 弁理士 大 胡 典 夫
Claims (1)
- 超高真空容器内に分子線源と半導体基板を配置し、分
子線源から射出される分子線を分子線源の開口部に設け
られたシャッタにより断続させて半導体基板に照射しこ
の半導体基板上に半導体薄膜結晶を成長させる分子線結
晶成長装置において、前記シャッタが平板部と、この平
板部の一方の主面に格子状に構成された裏打部を具備し
てなることを特徴とする分子線結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669990A JPH04206712A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33669990A JPH04206712A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206712A true JPH04206712A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18301886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33669990A Pending JPH04206712A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206712A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459384B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-12-03 | 네오뷰코오롱 주식회사 | 유기물막 및/또는 무기물막을 형성하기 위한 증발 증착 셀어셈블리 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33669990A patent/JPH04206712A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459384B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-12-03 | 네오뷰코오롱 주식회사 | 유기물막 및/또는 무기물막을 형성하기 위한 증발 증착 셀어셈블리 |
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