JPH042554B2 - - Google Patents
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- JPH042554B2 JPH042554B2 JP62074214A JP7421487A JPH042554B2 JP H042554 B2 JPH042554 B2 JP H042554B2 JP 62074214 A JP62074214 A JP 62074214A JP 7421487 A JP7421487 A JP 7421487A JP H042554 B2 JPH042554 B2 JP H042554B2
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- substrate
- growth
- temperature
- electron beam
- gaas
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- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 15
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は分子線結晶成長方法、特に成長を行う
砒化ガリウム（GaAs）単結晶基板面内の温度分
布を改善してエピタキシヤル成長の均一性を向上
する分子線結晶成長方法に関する。
砒化ガリウム（GaAs）単結晶基板面内の温度分
布を改善してエピタキシヤル成長の均一性を向上
する分子線結晶成長方法に関する。
GaAs系化合物半導体装置では、GaAs基板上
に所要の単結晶層をエピタキシヤル成長すること
が広く行われている。エピタキシヤル成長には
種々の方法があるが、分子線結晶成長方法
（MBE法）は、結晶の成長速度、混晶の組成比或
いは不純物ドープ量などを最も正確に制御するこ
とができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成
長に最も適している。
に所要の単結晶層をエピタキシヤル成長すること
が広く行われている。エピタキシヤル成長には
種々の方法があるが、分子線結晶成長方法
（MBE法）は、結晶の成長速度、混晶の組成比或
いは不純物ドープ量などを最も正確に制御するこ
とができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成
長に最も適している。
しかしながら、MBE法で均一な単結晶を成長
させるためには基板温度の面内分布が重要な要因
であり、その改善が強く要望されている。
させるためには基板温度の面内分布が重要な要因
であり、その改善が強く要望されている。
〔従来の技術〕
MBE法は、目的とする単結晶を構成する元素
及びこれにドープする不純物元素を10-10Torr程
度の高真空中でセルからビーム状に蒸発させ、所
定の温度に保持した単結晶基板上に単結晶層とし
てエピタキシヤル成長する方法である。
及びこれにドープする不純物元素を10-10Torr程
度の高真空中でセルからビーム状に蒸発させ、所
定の温度に保持した単結晶基板上に単結晶層とし
てエピタキシヤル成長する方法である。
この基板を支持、加熱する機構は従来第３図に
例示する如き構造となつている。すなわち同図ａ
の例は、モリブデン（Mo）などからなる基板ホ
ルダ２の平坦な基板搭載面にGaAs基板１をイン
ジウム（In）などの金属ソルダー３で接着、固定
しており、また同図ｂの例では図示の如き構造の
Mo等からなる基板ホルダ２にGaAs基板Ｉを嵌
めこみ、Ｃリング４を用いて保持、固定してい
る。
例示する如き構造となつている。すなわち同図ａ
の例は、モリブデン（Mo）などからなる基板ホ
ルダ２の平坦な基板搭載面にGaAs基板１をイン
ジウム（In）などの金属ソルダー３で接着、固定
しており、また同図ｂの例では図示の如き構造の
Mo等からなる基板ホルダ２にGaAs基板Ｉを嵌
めこみ、Ｃリング４を用いて保持、固定してい
る。
何れの構造でも基板ホルダ２の背面に配置した
ヒータ５により、GaAs基板１を最適基板温度、
通常600〜700℃程度に加熱するが、基板温度は単
結晶層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組
成、不純物ドーピング濃度等に大きい影響を与え
るために、前記温度において例えば±５℃程度以
内の温度分布とすることが必要とされる。
ヒータ５により、GaAs基板１を最適基板温度、
通常600〜700℃程度に加熱するが、基板温度は単
結晶層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組
成、不純物ドーピング濃度等に大きい影響を与え
るために、前記温度において例えば±５℃程度以
内の温度分布とすることが必要とされる。
第３図ａに示したInソルダーで装着する方法
は、InがGaAs基板１に拡散して密着力が得られ
るとともに、基板１と基板ホルダ２との間の熱伝
導が良く基板内の温度分布が均一になり易いとい
う利点があるが、エピタキシヤル成長後Inを融解
して基板１を基板ホルダ２から取り外した後に、
GaAs基板１のInが拡散した部分を、付着してい
るInとともに研磨して除去する工程が必要であ
り、更にこの研磨工程でエピタキシヤル成長した
単結晶層などが汚染されることが避け難く、これ
をGaAsに対して選択的に除去することは不可能
である。
は、InがGaAs基板１に拡散して密着力が得られ
るとともに、基板１と基板ホルダ２との間の熱伝
導が良く基板内の温度分布が均一になり易いとい
う利点があるが、エピタキシヤル成長後Inを融解
して基板１を基板ホルダ２から取り外した後に、
GaAs基板１のInが拡散した部分を、付着してい
るInとともに研磨して除去する工程が必要であ
り、更にこの研磨工程でエピタキシヤル成長した
単結晶層などが汚染されることが避け難く、これ
をGaAsに対して選択的に除去することは不可能
である。
第３図ｂに示した構造はこの問題点に対処する
方法であるが、この構造は金属ソルダーによる接
着に比較して基板温度の面内均一性が悪くなる。
方法であるが、この構造は金属ソルダーによる接
着に比較して基板温度の面内均一性が悪くなる。
この基板温度が面内で不均一となる最大の要因
は基板１の周辺部分と基板ホルダ２との間の熱伝
導であり、主として基板１の半径方向に温度差が
現れている。
は基板１の周辺部分と基板ホルダ２との間の熱伝
導であり、主として基板１の半径方向に温度差が
現れている。
前記問題点は、砒化ガリウム基板を金属性の基
板ホルダに該基板の全周縁部分を接触保持して装
着し、該基板を成長面と反対の方向に設けたヒー
ターにより直接加熱し、かつ電子ビームで該基板
と同心の螺旋状に該基板の成長面の周縁部分を選
択的に掃引して、該基板の成長面の温度を均一に
制御する本発明による分子線結晶成長方法により
解決される。
板ホルダに該基板の全周縁部分を接触保持して装
着し、該基板を成長面と反対の方向に設けたヒー
ターにより直接加熱し、かつ電子ビームで該基板
と同心の螺旋状に該基板の成長面の周縁部分を選
択的に掃引して、該基板の成長面の温度を均一に
制御する本発明による分子線結晶成長方法により
解決される。
本発明によれば第１図ａ，ｂに模式的に図示す
る如く、単結晶を成長させるGaAs基板１を基板
ホルダ２に装着して成長面と反対の方向からヒー
タ５で直接加熱し、かつヒータ５のみの加熱では
低温となる基板１の成長面の周縁部分を、電子ビ
ーム６で基板と同心の螺旋状に密度を選択して掃
引し、そのエネルギーによる加熱で基板面内の温
度分布を均一化する。
る如く、単結晶を成長させるGaAs基板１を基板
ホルダ２に装着して成長面と反対の方向からヒー
タ５で直接加熱し、かつヒータ５のみの加熱では
低温となる基板１の成長面の周縁部分を、電子ビ
ーム６で基板と同心の螺旋状に密度を選択して掃
引し、そのエネルギーによる加熱で基板面内の温
度分布を均一化する。
なお同図は電子ビーム６の掃引の一部分のみを
図示している。
図示している。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第２図は本発明の実施例に用いた分子線結晶成
長装置を示し、同図において、１〜５は前記第１
図と同一符号でGaAs基板１とこれを支持、加熱
する機構部分を示し、１０は成長室、１１は分子
線源セル、１２は電子銃、１３は集束コイル、１
４は偏向コイル、１５は電子ビームの制御信号発
生器、１６は電子ビーム強度制御器、１７は電子
ビーム偏向制御器であり、６は電子ビームを示
す。
長装置を示し、同図において、１〜５は前記第１
図と同一符号でGaAs基板１とこれを支持、加熱
する機構部分を示し、１０は成長室、１１は分子
線源セル、１２は電子銃、１３は集束コイル、１
４は偏向コイル、１５は電子ビームの制御信号発
生器、１６は電子ビーム強度制御器、１７は電子
ビーム偏向制御器であり、６は電子ビームを示
す。
本実施例ではこの装置を用いて、GaAs基板１
の何れの部分もヒータ５のみの加熱ではその温度
が成長に最適な温度を越えないように加熱し、
GaAs基板１の成長面の周縁部分を上述の如く電
子ビームで螺旋状に、電子ビーム強度を一定値に
選択して掃引間隔で吸収されるエネルギー密度を
制御して掃引し、基板１の成長面全面が例えば
600±５℃以内となる温度分布を実現している。
の何れの部分もヒータ５のみの加熱ではその温度
が成長に最適な温度を越えないように加熱し、
GaAs基板１の成長面の周縁部分を上述の如く電
子ビームで螺旋状に、電子ビーム強度を一定値に
選択して掃引間隔で吸収されるエネルギー密度を
制御して掃引し、基板１の成長面全面が例えば
600±５℃以内となる温度分布を実現している。
以上説明した如く本発明によれば、金属ソルダ
ーを用いない不利な条件下でも、GaAs基板の面
内温度分布が改善されてMBE成長に適する良好
な均一性が確保され、均質の単結晶層を成長する
ことが可能となつて、例えば超格子構造等を備え
る精密な半導体装置等の実用化に大きい効果が得
られる。
ーを用いない不利な条件下でも、GaAs基板の面
内温度分布が改善されてMBE成長に適する良好
な均一性が確保され、均質の単結晶層を成長する
ことが可能となつて、例えば超格子構造等を備え
る精密な半導体装置等の実用化に大きい効果が得
られる。
第１図は本発明を示す模式図、第２図は実施例
に用いた分子線結晶成長装置、第３図は基板支
持、加熱機構の従来例の模式図である。 図において、１はGaAs単結晶基板、２は基板
ホルダ、４はＣリング、５はヒータ、６は電子ビ
ーム、１０は成長室、１１は分子線源セル、１２
は電子銃、１３は集束コイル、１４は偏向コイ
ル、１５は電子ビームの制御信号発生器、１６は
電子ビーム強度制御器、１７は電子ビーム偏向制
御器を示す。
に用いた分子線結晶成長装置、第３図は基板支
持、加熱機構の従来例の模式図である。 図において、１はGaAs単結晶基板、２は基板
ホルダ、４はＣリング、５はヒータ、６は電子ビ
ーム、１０は成長室、１１は分子線源セル、１２
は電子銃、１３は集束コイル、１４は偏向コイ
ル、１５は電子ビームの制御信号発生器、１６は
電子ビーム強度制御器、１７は電子ビーム偏向制
御器を示す。
Claims (1)
- １ 砒化ガリウム基板を金属性の基板ホルダに該
基板の全周縁部分を接触保持して装着し、該基板
を成長面と反対の方向に設けたヒーターにより直
接加熱し、かつ電子ビームで該基板と同心の螺旋
状に該基板の成長面の周縁部分を選択的に掃引し
て、該基板の成長面の温度を均一に制御すること
を特徴とする分子線結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7421487A JPS63242993A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7421487A JPS63242993A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242993A JPS63242993A (ja) | 1988-10-07 |
| JPH042554B2 true JPH042554B2 (ja) | 1992-01-20 |
Family
ID=13540717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7421487A Granted JPS63242993A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242993A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730320A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Substrate holder for molecular beam epitaxy |
| JPS5814644A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-27 | Nec Corp | クロツク発生回路 |
| JPS58170531A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-07 | Toshiba Corp | 真空用試料加熱装置 |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP7421487A patent/JPS63242993A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730320A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Substrate holder for molecular beam epitaxy |
| JPS5814644A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-27 | Nec Corp | クロツク発生回路 |
| JPS58170531A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-07 | Toshiba Corp | 真空用試料加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63242993A (ja) | 1988-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |