JPH0439920A - 分子線セル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体集積回路の薄膜形成技術のひとつであ
る分子線エピタキシャル法に使用されて、各元素の結晶
成長用原料の分子線を発生する分子線セルに関するもの
である。

従来の技術 一般に、分子線エビタキンーにおいて、結晶成長に寄与
する元素の供給量は、分子線セル中の結晶成長用原料の
温度を変化させて制御する方法が主流となっているが、
結晶成長用原料の加熱には、結晶成長用原料の入ってい
るルツボの外部からルツボごとヒータで加熱する方法が
とられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述した従来の分子線セルでは、結晶成
長用原料以外にヒータやルツボなども加熱しているだめ
、ヒータやルツボなどに吸着している不純物が不純物ガ
スとして脱ガスしやすくなる。

この不純物ガスは、分子線と共に基板の結晶中に取り込
まれるため、高純度の結晶成長が困難であるという問題
があった。

また、このような従来の分子線セルでは、加熱された結
晶成長用原料とルツボとが直接接触するため、ルツボか
らの汚染が皆無とは言えなかった等の課題がある。

本発明の課題は、このような従来の課題に鑑み、不純物
ガスの発生が少なく、ルツボによる結晶成長用原料の汚
染を低減することができる分子線セルを提供するにある
。

課題を解決するだめの手段 この課題を達成するため、本発明はセル本体の中心部に
設置されるルツボと、このルツボの内部に収容されかつ
加熱されることで分子線を発生する導電性の結晶成長用
原料と、前記セル本体のルツボ外側に封入される冷却用
冷媒と、前記セル本体の外周部に設置される高周波誘導
加熱用電極と、前記ルツボの内側に挿入して取付けられ
る温度測定用熱電対とを備える分子線セルである。

作　　　　用 前述の本発明の分子線セルでは、ルツボ内の導電性を有
する結晶成長用原料が高周波誘導加熱用電極の電界によ
り誘導加熱されるので、分子線を発生する。このとき、
ルツボは外側から冷媒によシ強制冷却されるので、不純
物ガスの発生が抑制され、結晶成長用原料もルツボと接
する部分が冷却固化された状態となるため、ルツボによ
る汚染が低減され、この結果、結晶成長用原料からの分
子線の純度が高くなり、完全性の高い結晶成長を行うこ
とができる。

実施例 以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する
。

図は基板との関係を示した本発明による分子線セルの断
面図であり、ヒータ１により所定の結晶成長温度に加熱
される基板２に対しては、シャッタ３を介して分子線セ
ル１０が対向配置される。

分子線セル１０は中心に底１１ａの付いたルツボ設置孔
１１ｂを形成されたセル本体１１を有し、ルツボ設置子
Ｌ１１ｂの全周に中空のシーラウｌ’　ＩＩＣが形成さ
れ、底１１ａの側に内部中心と外部を連通ずる熱電対挿
入孔１１ｄを形成された状態で、有底中空角状に構成さ
れる。このセル本体１１のルツボ設置孔１１ｂの内部に
はルツボ１２が収容され、同ルツボ１２は前記熱電対挿
入孔ｌｉｄと連通した熱電対取付凹部１２ｂを底１２ａ
に有している。そして、前記ルツボ１２内には、導電性
を有する結晶成長用原料Ａが収容され、加熱された結晶
成長用原料Ａから分子線Ｂが発生される。

前記シュラウＦＩＩＣには冷媒としての液体窒素Ｃが封
入されているので、ルツボ１２が冷却される。また、前
記セル本体１１の外周部には高周波誘導加熱用電極１３
が埋設され、結晶成長用原料Ａの温度を測定するため、
ルツボ１２の底１２ａの熱電対取付凹部１２ｂには、熱
電対挿入孔ｌｉｄを介して熱電対１４が取付けられる。

高周波誘導加熱用電極１３の配線１５と熱電対１４は、
フランジ１ｂのフィードスルー１７を通って外部接続さ
れ、常に一定の温度を保つように高周波誘導加熱用電極
１３に印加する電力を制御している。

図示実施例による分子線は、以上のような構成であるか
ら、高周波誘導加熱用電極１３に高周波の電力を印加し
て、セル本体１１に電界を加えると、導電性の結晶成長
用原料Ａ中に誘導電流が発生され、この誘導電流が流れ
る際の損失熱により、結晶成長用原料Ａが加熱されるこ
とになる。

一方、ルツボ１２は液体窒素Ｃによシ外部から冷却され
ているので、ルツボ１２自体からの不純物ガスの脱ガス
が抑制される。また、結晶成長用原料Ａのルツボ１２に
接触している部分は、冷却されたルツボ１２により冷却
されるから、固体状態になり反応が鈍化し、結晶成長用
原料Ａがルツボ１２により汚染てれるのが防止される。

以上の結果、ルツボ１２からの不純物ガスの発生、ルツ
ボ１２による結晶成長用原料Ａの汚染が抑制された状態
で、結晶成長用原料Ａが高周波誘導加熱され、その結晶
成長用原料Ａのみの高純度の分子線Ｂが発生する。した
がって、シャッタ３を開くと、ヒータ１により加熱され
ている基板２に高純度の分子線Ｂが供給され、薄膜のエ
ピタキシャル層の純度の高い結晶が成長する。この場合
、結晶成長用原料Ａの加熱状態を変化すると、分子線Ｂ
の供給量も変わるから、基板２の結晶成長を制御できる
。

なお、導電性のルツボ１２の場合は高周波誘導加熱され
るが、液体窒素Ｃによる冷却効果の方が大きいため、あ
まり問題にならないけれども、非導電性の材料で作られ
たルツボ１２の場合は、高周波誘導加熱はないので、不
純物ガスの発生を充分に抑制できるのは明らかである。

また、導電性を有する結晶成長用原料Ａにおいて、高温
を必要とする場合は、分子線セル１０のルツボ１２内に
予備加熱用ヒータを取付け、結晶成長用原料Ａを予備加
熱した後、高周波誘導加熱を行えばよい。

発明の効果 以上に説明したように、本発明による分子線セルにおい
ては、結晶成長用原料を加熱する際に、ヒータを用いず
に直接加熱する構成のため、ヒータやルツボなどからの
不純物ガスの脱ガスをきわめて少なくすることができる
。また、本発明の分子線セルでは、ルツボの外側から冷
媒によって冷却するため、加熱された結晶成長用材料が
直接ルツボと接触することがなく、結晶成長用材料の汚
染を少なくすることができる。この結果、不純物ガスの
発生や、ルツボ材料での汚染が抑制されることで、分子
線の純度が高くなシ、純度の高い結晶成長を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は基板との関係を示した本発明の分子線セルの断面図
である。 １０・・・分子線セル、１１・・・セル本体、１２・・
・ルツボ、１３・・・高周波誘導加熱用電極、１４・・
・熱電対、Ａ・・・結晶成長用原料、Ｂ・・分子線、Ｃ
・・・液体窒素（冷媒）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セル本体の中心部に設置されるルツボと、このル
   ツボの内部に収容されかつ加熱されることで分子線を発
   生する導電性の結晶成長用原料と、前記セル本体のルツ
   ボ外側に封入される冷却用冷媒と、前記セル本体の外周
   部に設置される高周波誘導加熱用電極と、前記ルツボの
   内側に挿入して取付けられる温度測定用熱電対とを備え
   ることを特徴とする分子線セル。
2. （２）ルツボは非導電性を有する請求項１記載の分子線
   セル。