JPH0554253B2 - - Google Patents
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- JPH0554253B2 JPH0554253B2 JP58145507A JP14550783A JPH0554253B2 JP H0554253 B2 JPH0554253 B2 JP H0554253B2 JP 58145507 A JP58145507 A JP 58145507A JP 14550783 A JP14550783 A JP 14550783A JP H0554253 B2 JPH0554253 B2 JP H0554253B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は、分子線結晶成長装置の特に分子線源
シヤツタの構造に関する。
シヤツタの構造に関する。
(b) 技術の背景
本発明は、超高真空装置中で、半導体基板等の
被処理基板に化合物半導体膜等を堆積させる分子
線エピタキシヤル成長（Molecular Beam
Epitaxy）を行なう分子線結晶成長装置に係り、
膜厚が薄い且つ急峻なドーピングプロフアイルを
有する膜を形成する、特に分子線源セルの分子線
源シヤツタの改良に関する。
被処理基板に化合物半導体膜等を堆積させる分子
線エピタキシヤル成長（Molecular Beam
Epitaxy）を行なう分子線結晶成長装置に係り、
膜厚が薄い且つ急峻なドーピングプロフアイルを
有する膜を形成する、特に分子線源セルの分子線
源シヤツタの改良に関する。
(c) 従来技術とその問題点
従来、分子線エピタキシヤル成長を行なう分子
線結晶成長装置は、超高真空装置中にターゲツト
体である被処理基板を配置して数百度に加熱出来
る様セツトされ、さらに複数の分子線源が被処理
基板に対向して設けられる。
線結晶成長装置は、超高真空装置中にターゲツト
体である被処理基板を配置して数百度に加熱出来
る様セツトされ、さらに複数の分子線源が被処理
基板に対向して設けられる。
かかる分子線源セルは、通常、互いに熱的干渉
がないシールド構成となつている。而して、各分
子線源セルは抵抗加熱により例えば、±0.5C程度
の温度制御がされ、分子線射出強度の均一化が図
られている。
がないシールド構成となつている。而して、各分
子線源セルは抵抗加熱により例えば、±0.5C程度
の温度制御がされ、分子線射出強度の均一化が図
られている。
ところで、従来、分子線源セルの全面開口部に
は、分子線の射出通路を開閉するための平板シヤ
ツタが設けられ、対向する被処理基板の膜圧に応
じてシヤツタを開閉制御する様になつている。
は、分子線の射出通路を開閉するための平板シヤ
ツタが設けられ、対向する被処理基板の膜圧に応
じてシヤツタを開閉制御する様になつている。
シヤツタを閉止した場合には、分子線源セルか
らの分子線は被処理基板には照射されないが、シ
ヤツタには分子線が当ると同時にシヤツタは赤外
線輻射により加熱され、分子線源セルと共に熱平
衡状態にあり、セル内の温度は上昇する。然し、
シヤツタの開放の場合には、シヤツタと定温度制
御の分子線源セルとの間の熱平衡が崩れ、分子線
源セルの温度が、シヤツタを開けた瞬間下がり、
被処理基板へ射出される分子線の強度が変動する
と言う問題がある。第４図に示す特性は、シヤツ
タ開放後における分子線強度の時間的変動特性で
ある。
らの分子線は被処理基板には照射されないが、シ
ヤツタには分子線が当ると同時にシヤツタは赤外
線輻射により加熱され、分子線源セルと共に熱平
衡状態にあり、セル内の温度は上昇する。然し、
シヤツタの開放の場合には、シヤツタと定温度制
御の分子線源セルとの間の熱平衡が崩れ、分子線
源セルの温度が、シヤツタを開けた瞬間下がり、
被処理基板へ射出される分子線の強度が変動する
と言う問題がある。第４図に示す特性は、シヤツ
タ開放後における分子線強度の時間的変動特性で
ある。
即ちシヤツタを開放した直後は分子線強度は大
でその後一定値となる。
でその後一定値となる。
従つて特に、被処理基板への分子線の照射が短
時間でなされる極薄膜の化合物半導体膜等の膜形
成の場合には、分子線の強度変動は薄膜形成上支
障を来すことになる。
時間でなされる極薄膜の化合物半導体膜等の膜形
成の場合には、分子線の強度変動は薄膜形成上支
障を来すことになる。
(d) 発明の目的
本発明は、シヤツタの開閉によつても分子線源
セルの温度変動を少なくし、安定な分子線照射強
度でエピタキシイ薄膜形成を可能とすることを目
的とする。
セルの温度変動を少なくし、安定な分子線照射強
度でエピタキシイ薄膜形成を可能とすることを目
的とする。
(e) 発明の構成
上記目的は本発明により内部に加熱される分子
線源を収容し分子線源から被処理基板方向に分子
線を射出するための分子線源セルと、分子線源セ
ルから被処理基板方向に射出される分子線の通路
を開閉しうるよう配置された分子線源シヤツタと
を備え、分子線源セルより被処理基板への分子線
の射出通路を閉止する状態での分子線源シヤツタ
の分子線源セルに対向せる面は、分子線源セルか
ら射出される分子線の射出方向に対し傾斜し分子
線源セルよりの熱輻射の影響を開放時と同様に維
持しうる構造となつていることを特徴とする分子
線結晶成長装置によつて達成される。
線源を収容し分子線源から被処理基板方向に分子
線を射出するための分子線源セルと、分子線源セ
ルから被処理基板方向に射出される分子線の通路
を開閉しうるよう配置された分子線源シヤツタと
を備え、分子線源セルより被処理基板への分子線
の射出通路を閉止する状態での分子線源シヤツタ
の分子線源セルに対向せる面は、分子線源セルか
ら射出される分子線の射出方向に対し傾斜し分子
線源セルよりの熱輻射の影響を開放時と同様に維
持しうる構造となつていることを特徴とする分子
線結晶成長装置によつて達成される。
(f) 発明の実施例
以下、従来の平板状シヤツタの代りに、被処理
基板への分子線照射時、分子線源セルの熱平衡が
崩れない本発明のシヤツタの実施例を第１図と第
２図の分子線源セル断面図により詳細に説明す
る。
基板への分子線照射時、分子線源セルの熱平衡が
崩れない本発明のシヤツタの実施例を第１図と第
２図の分子線源セル断面図により詳細に説明す
る。
図中、１は焼結ボロンナイトライド（PBN）
からなる分子線射出源をなす分子線源セル、２は
分子線源セル１に対面しその開口軸上に配置され
た被処理基板ホルダ、３は基板ホルダ２に取付け
る例えば、砒化ガリウム（GaAs）等の被処理基
板、４は基板ホルダ２に埋設する被処理基板３の
加熱ヒータ、５は分子線源セルのラツパ状開口部
６の直前に設ける鏡平面を有するシヤツタ、７は
分子線源セルの温度制御用の抵抗加熱体、８は砒
素（As）、ガリウム（Ga）等の分子線源である。
なお、図示TCは、分子線源８の温度計測用熱電
対である。
からなる分子線射出源をなす分子線源セル、２は
分子線源セル１に対面しその開口軸上に配置され
た被処理基板ホルダ、３は基板ホルダ２に取付け
る例えば、砒化ガリウム（GaAs）等の被処理基
板、４は基板ホルダ２に埋設する被処理基板３の
加熱ヒータ、５は分子線源セルのラツパ状開口部
６の直前に設ける鏡平面を有するシヤツタ、７は
分子線源セルの温度制御用の抵抗加熱体、８は砒
素（As）、ガリウム（Ga）等の分子線源である。
なお、図示TCは、分子線源８の温度計測用熱電
対である。
第１図の分子線源セル１では、鏡平面のシヤツ
タ５の実線は被処理基板への分子線通路を閉止し
ている状態を示し、セル開口軸９に対し傾斜して
取付けられた状態であり、同図点線で示すシヤツ
タ位置は、シヤツタの開放状態を示し、この状態
では分子線源セルより所定の分子線強度で被処理
基板３に分子線を射出しており、この分子線によ
つて被処理基板上には分子線源８（Ga、Alある
いはAs等）の材料の膜が形成される。
タ５の実線は被処理基板への分子線通路を閉止し
ている状態を示し、セル開口軸９に対し傾斜して
取付けられた状態であり、同図点線で示すシヤツ
タ位置は、シヤツタの開放状態を示し、この状態
では分子線源セルより所定の分子線強度で被処理
基板３に分子線を射出しており、この分子線によ
つて被処理基板上には分子線源８（Ga、Alある
いはAs等）の材料の膜が形成される。
即ち実線の如きシヤツタの閉止時には分子線源
セルよりの分子線はシヤツタの傾斜面に当り外方
に射出通路が変わり、被処理基板には達せず、し
かも分子線源セルよりの輻射線（赤外線）もこの
シヤツタの傾斜位置より外方に輻射され、分子線
源セルに再び反射してセル内の温度を高めること
はない。従つて分子線源セル内の温度はシヤツタ
の開放時も閉止時も殆ど変化せず、分子線源セル
よりの分子線射出強度の変化は極めて小となる。
セルよりの分子線はシヤツタの傾斜面に当り外方
に射出通路が変わり、被処理基板には達せず、し
かも分子線源セルよりの輻射線（赤外線）もこの
シヤツタの傾斜位置より外方に輻射され、分子線
源セルに再び反射してセル内の温度を高めること
はない。従つて分子線源セル内の温度はシヤツタ
の開放時も閉止時も殆ど変化せず、分子線源セル
よりの分子線射出強度の変化は極めて小となる。
第２図は本発明の他のシヤツタ構成断面図を示
し、分子線源セル１の直前のシヤツタとして、セ
ル軸９上に円錐状シヤツタ１０を設けた図であ
る。同図はシヤツタ１０閉止時の状態であるが、
これを点線のシヤツタ位置に移動させて、分子線
源セルの分子線源８よりの分子線を基板３に照射
し分子線源に対応する材料の膜を形成する。尚、
セルの平面的開口面６に対して、シヤツタを湾曲
させた湾曲シヤツタとしても、略同等効果の分子
線源シヤツタを得ることが出来る。即ち、シヤツ
タ閉止状態で、セル開口部６の周辺が開口状態と
なる様にして、分子線源８からの輻射線を極力セ
ル外方に逃す様にしてやれば、シヤツタ開放後の
分子線源の温度変動を小さく抑えることが出来
る。セル開口面６の周辺から洩れる分子線は、真
空装置のチヤンバ内壁に堆積されるが、本発明は
この様なロスはあつても、GaAs結晶である被処
理基板３に極薄膜のヘテロ接合半導体薄膜や超格
子半導体結晶を均一の厚さでしかも短時間に形成
することが出来る。第３図に示す特性は、前記実
施例図に掲げるシヤツタ５或いはシヤツタ１０に
対するシヤツタ開放後の分子線強度変化をみた特
性である。
し、分子線源セル１の直前のシヤツタとして、セ
ル軸９上に円錐状シヤツタ１０を設けた図であ
る。同図はシヤツタ１０閉止時の状態であるが、
これを点線のシヤツタ位置に移動させて、分子線
源セルの分子線源８よりの分子線を基板３に照射
し分子線源に対応する材料の膜を形成する。尚、
セルの平面的開口面６に対して、シヤツタを湾曲
させた湾曲シヤツタとしても、略同等効果の分子
線源シヤツタを得ることが出来る。即ち、シヤツ
タ閉止状態で、セル開口部６の周辺が開口状態と
なる様にして、分子線源８からの輻射線を極力セ
ル外方に逃す様にしてやれば、シヤツタ開放後の
分子線源の温度変動を小さく抑えることが出来
る。セル開口面６の周辺から洩れる分子線は、真
空装置のチヤンバ内壁に堆積されるが、本発明は
この様なロスはあつても、GaAs結晶である被処
理基板３に極薄膜のヘテロ接合半導体薄膜や超格
子半導体結晶を均一の厚さでしかも短時間に形成
することが出来る。第３図に示す特性は、前記実
施例図に掲げるシヤツタ５或いはシヤツタ１０に
対するシヤツタ開放後の分子線強度変化をみた特
性である。
特性は被処理基板３の位置に電離真空計を配置
し、その位置でのガリウム（Ga）分子線の照射
強度をモニタした結果である。その横軸はシヤツ
タ開放時を０とする20秒〔ｓ〕余の経過時間、又
縦軸はモニタの分子線強度である。これを第４図
の従来特性と比較参照すれば、従来はシヤツタを
開けた瞬間、分子線強度が高く、安定する迄数十
秒かかるに反し、本発明のシヤツタとすれば、そ
の変動が約十分の一以下に低減される。
し、その位置でのガリウム（Ga）分子線の照射
強度をモニタした結果である。その横軸はシヤツ
タ開放時を０とする20秒〔ｓ〕余の経過時間、又
縦軸はモニタの分子線強度である。これを第４図
の従来特性と比較参照すれば、従来はシヤツタを
開けた瞬間、分子線強度が高く、安定する迄数十
秒かかるに反し、本発明のシヤツタとすれば、そ
の変動が約十分の一以下に低減される。
前記実施例に示す分子線源セル１としては、特
定の形状の１個のセルとシヤツタとの組合せしか
示されてないが、その他の形状のセルを複数個備
え、それぞれのセルに本発明のシヤツタ５を設け
て分子線結晶成長装置を構成することも可能であ
る。
定の形状の１個のセルとシヤツタとの組合せしか
示されてないが、その他の形状のセルを複数個備
え、それぞれのセルに本発明のシヤツタ５を設け
て分子線結晶成長装置を構成することも可能であ
る。
(g) 発明の効果
前記詳細に説明した本発明の分子線源シヤツタ
を有する分子線結晶成長装置ではセルシヤツタの
開閉による分子線源セル温度の変動は生じないの
で、急峻な接合界面を必要とする例えば、
AlxGaAs及びGaAsの膜を順次形成するようなダ
ブルヘテロ薄膜の形成に極めて有効に利用しうる
ことになる。
を有する分子線結晶成長装置ではセルシヤツタの
開閉による分子線源セル温度の変動は生じないの
で、急峻な接合界面を必要とする例えば、
AlxGaAs及びGaAsの膜を順次形成するようなダ
ブルヘテロ薄膜の形成に極めて有効に利用しうる
ことになる。
第１図と第２図は本発明の分子線源セルに対す
るシヤツタ形状のそれぞれの実施例を示す断面
図、第３図は本発明によるシヤツタの開放時の分
子線強度特性図、及び第４図は従来のシヤツタの
開放時の分子線強度特性図である。 図中、１は分子線源セル、２は基板ホルダ、３
は被処理基板、５と１０は本発明のシヤツタ、６
は１の開口部、７は抵抗加熱体、８は分子線源、
及び９は分子線源セル１の軸である。
るシヤツタ形状のそれぞれの実施例を示す断面
図、第３図は本発明によるシヤツタの開放時の分
子線強度特性図、及び第４図は従来のシヤツタの
開放時の分子線強度特性図である。 図中、１は分子線源セル、２は基板ホルダ、３
は被処理基板、５と１０は本発明のシヤツタ、６
は１の開口部、７は抵抗加熱体、８は分子線源、
及び９は分子線源セル１の軸である。
Claims (1)
- １ 内部に加熱される分子線源を収容し分子線源
から被処理基板方向に分子線を射出するための分
子線源セルと、分子線源セルから被処理基板方向
に射出される分子線の通路を開閉しうるように配
置された分子線源シヤツタとを備え、分子線源セ
ルより被処理基板への分子線の射出通路を閉止す
る状態での分子線源シヤツタの分子線源セルに対
向せる面は、分子線源セルから射出される分子線
の射出方向に対し傾斜し分子線源セルよりの熱輻
射の影響を開放時と同様に維持しうる構造となつ
てい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 |
|---|---|---|---|
| JP14550783A JPS6057611A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 分子線源シヤツタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14550783A JPS6057611A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 分子線源シヤツタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057611A JPS6057611A (ja) | 1985-04-03 |
| JPH0554253B2 true JPH0554253B2 (ja) | 1993-08-12 |
Family
ID=15386846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14550783A Granted JPS6057611A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 分子線源シヤツタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057611A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6359318U (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-20 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4813515B1 (ja) * | 1969-05-27 | 1973-04-27 | ||
| JPS6150326A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Fujitsu Ltd | 半導体結晶成長装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4813515U (ja) * | 1971-07-02 | 1973-02-15 | ||
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS54180662U (ja) * | 1978-06-12 | 1979-12-20 | ||
| JPS60129126U (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-30 | 日本電気株式会社 | 分子線エピタキシ装置 |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP14550783A patent/JPS6057611A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4813515B1 (ja) * | 1969-05-27 | 1973-04-27 | ||
| JPS6150326A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Fujitsu Ltd | 半導体結晶成長装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6057611A (ja) | 1985-04-03 |
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