JPH0578191A - Apparatus for molecular-beam epitaxy - Google Patents
Apparatus for molecular-beam epitaxyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、分子線エピタキシ装置
に係り、とくにガリウム等の第ＩＩＩ族分子線源内に入
射する砒素等の第Ｖ族分子線の量を減少するのに好適な
分子線エピタキシ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular beam epitaxy apparatus, and more particularly to a molecular beam suitable for reducing the amount of a group V molecular beam such as arsenic that enters a group III molecular beam source such as gallium. It relates to an epitaxy device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の分子線エピタキシ装置は、各分子
線源に充填された原料に関係なく、基板に対して放射状
に広がった対称な位置に設置されたものが実施されてい
る。しかるに、上記従来技術においては、各分子線源を
基板に対して放射状に対称な位置に設定する必要がある
ため、各分子線源の設定数が限定されるという問題があ
った。また基板に照射した砒素（第Ｖ族元素）が基板に
対して照射方向と対称的な位置に脱離するため、ガリウ
ム分子線源の出口部分（図示せず）にガリウム分子線源
に第Ｖ族元素が付着してＧａＡｓが形成されるという問
題があった。2. Description of the Related Art A conventional molecular beam epitaxy apparatus has been used, which is installed at symmetrical positions that are radially spread with respect to a substrate regardless of the raw materials with which each molecular beam source is filled. However, in the above-mentioned conventional technique, since it is necessary to set each molecular beam source in a position radially symmetrical with respect to the substrate, there is a problem that the number of each molecular beam source set is limited. In addition, arsenic (Group V element) irradiated on the substrate is desorbed at a position symmetrical to the irradiation direction with respect to the substrate, so that the gallium molecular beam source is exposed to the V-th group at the exit portion (not shown) of the gallium molecular beam source. There is a problem that GaAs is formed by the adhesion of the group element.
【０００３】そこで、従来たとえば特開平１−２４９６
９号公報に記載されかつ図５に示すように、シュラウド
６の基板３に対して放射状に広がった対称な位置に分子
線源５を設置するとともに、底部中央位置にＶ族元素用
分子線源４を設置したものが提案されている。なお、図
示の１は成長室、２は基板加熱機構、７はシャッタであ
る。上記従来技術の目的は、各原料のうち最も消費量の
多い砒素などの第Ｖ族元素の分子線源容量を大きくし、
その配置を基板に対向する位置とすることで、分子線エ
ピタキシ装置の成長室のスペース効率を改良し、かつ原
料交換までの期間を長くすることにある。さらにスペー
ス効率向上のため第Ｖ族元素の分子線源のシャッタも省
かれている。このような分子線源配置が実現する背景に
は、第Ｖ族元素が成長中に過剰に照射され、しかも成長
した薄膜の膜厚分布に殆ど影響しないことがある。即
ち、ガリウムなどの第ＩＩＩ族元素の分子線源配置は、
膜厚均一性を向上させるために厳密に決められるのに対
し、第Ｖ族のそれは許容範囲が広い。Therefore, in the prior art, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-2496.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 9 and as shown in FIG. 5, the molecular beam source 5 is installed at a symmetrical position that radially spreads with respect to the substrate 3 of the shroud 6, and the molecular beam source for the group V element is located at the center of the bottom. Those with 4 installed are proposed. In the figure, 1 is a growth chamber, 2 is a substrate heating mechanism, and 7 is a shutter. The purpose of the above-mentioned prior art is to increase the molecular beam source capacity of the Group V element such as arsenic, which is the most consumed among the raw materials,
By arranging the arrangement so as to face the substrate, it is possible to improve the space efficiency of the growth chamber of the molecular beam epitaxy apparatus and to extend the period until the raw material is exchanged. Further, in order to improve the space efficiency, the shutter for the molecular beam source of Group V element is omitted. The background to the realization of such a molecular beam source arrangement is that the group V element is excessively irradiated during the growth, and there is almost no influence on the film thickness distribution of the grown thin film. That is, the molecular beam source arrangement of a Group III element such as gallium is
It is strictly determined to improve the film thickness uniformity, whereas that of Group V has a wide tolerance.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、エピ
タキシャル結晶を成長させるには妥当なものであるが、
第Ｖ族元素用分子線源が中央に設置されているため、分
子線源から蒸発して基板に到達した後、再び基板から脱
離する第Ｖ族元素がガリウム分子線源を照射する量はガ
リウム分子線源の取付位置に係らず変らない。しかも両
原料の分子線源が隣接しているためこのように反射して
来る第Ｖ族元素の照射量も多い。従来技術では、このよ
うなガリウム分子線源のルツボに砒化ガリウムからなる
生成物が付着することに対して配慮されておらず、基板
表面の結晶欠陥が発生し、デバイスの歩留りを減少する
という問題があった。Although the above-mentioned conventional technique is appropriate for growing an epitaxial crystal,
Since the group V element molecular beam source is installed in the center, the amount of the group V element that evaporates from the molecular beam source and reaches the substrate and then desorbs from the substrate again irradiates the gallium molecular beam source is It does not change regardless of the mounting position of the gallium molecular beam source. Moreover, since the molecular beam sources of both raw materials are adjacent to each other, the amount of irradiation of the group V element reflected in this way is large. The prior art does not consider such a product made of gallium arsenide adhering to the crucible of the gallium molecular beam source, and causes a crystal defect on the substrate surface to reduce the device yield. was there.
【０００５】本発明の目的は、ガリウムなどの第ＩＩＩ
族元素の分子線源ルツボに砒素などの第Ｖ族元素が付着
するのを防ぎ、これにより基板表面の結晶欠陥を低減可
能とする分子線エピタキシ装置を提供することにある。The object of the present invention is to provide gallium and the like III
It is an object of the present invention to provide a molecular beam epitaxy apparatus capable of preventing a group V element such as arsenic from adhering to a molecular beam source crucible of a group element and thereby reducing crystal defects on the substrate surface.
【０００６】本発明の他の目的は、第Ｖ族元素用分子線
源の温度および照射範囲などを制御して基板表面の結晶
欠陥を低減可能とする分子線エピタキシ装置を提供する
ことにある。Another object of the present invention is to provide a molecular beam epitaxy apparatus capable of reducing the crystal defects on the substrate surface by controlling the temperature and irradiation range of the group V element molecular beam source.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、真空容器内に原料を蒸発させる分子
線源と基板と基板加熱装置とを有する成長室を備えた分
子線エピタキシ装置において、前記成長室内に前記分子
線源を複数備えるとともに、その中の少なくとも一つの
Ｖ族用分子線源をその基板法線に対する角度がその他の
分子線源の基板法線に対する角度より大きくなるように
設置したものである。In order to achieve the above object, a first invention is a molecular beam provided with a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material in a vacuum container, a substrate and a substrate heating device. In the epitaxy apparatus, a plurality of the molecular beam sources are provided in the growth chamber, and at least one of the group V molecular beam sources has a larger angle with respect to the substrate normal line than the substrate normal line of the other molecular beam sources. It was installed so that
【０００８】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、真空容器内に原料を蒸発させる分子線源と基板
と基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線エピタ
キシ装置において、前記成長室内に少なくとも二つのＶ
族用分子線源を含む複数の分子線源を備えるとともに、
少なくとも二つの前記Ｖ族用分子線源を基板法線に対す
る角度がその他の分子線源の基板法線に対する角度より
大きくなるように設置し、かつ前記Ｖ族用分子源の前方
に、前記基板のエピタキシャル成長前の予備加熱時に
は、前記一方のＶ族分子源のみから前記基板に照射する
とともに、その分子線強度を前記基板の表面から脱離す
る分のＶ族元素を補充するだけに調整し、エビタキシャ
ル成長中は、前記他方のＶ族用分子線源からも同時に前
記基板に照射する分子線強度調整手段を設置したもので
ある。In order to achieve the above object, the second invention is a molecular beam epitaxy apparatus provided with a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate and a substrate heating apparatus in a vacuum container, At least two V's in the growth chamber
With a plurality of molecular beam sources including a family molecular beam source,
At least two of the group V molecular beam sources are installed such that the angle with respect to the substrate normal is larger than the angle with respect to the substrate normals of the other molecular beam sources, and in front of the group V molecular source, the substrate At the time of preheating before the epitaxial growth, the substrate is irradiated with only one of the group V molecular sources, and the molecular beam intensity is adjusted to supplement the group V element desorbed from the surface of the substrate. During the axial growth, a molecular beam intensity adjusting means for irradiating the substrate simultaneously from the other group V molecular beam source is installed.
【０００９】また、上記目的を達成するために第３の発
明は、真空容器内に原料を蒸発させる分子線源と基板と
基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線エピタキ
シ装置において、前記成長室内に前記分子線源を複数備
えるとともに、その中の少なくとも一つのＶ族用分子線
源をその基板法線に対する角度がその他の分子線源の基
板法線に対する角度より大きくなるように設置しかつ前
記少なくとも一つのＶ族用分子線源の前方に、少なくと
も前記基板の全面に分子線が照射されるように空隙部を
有するシュラウドを設置したものである。In order to achieve the above object, a third invention is a molecular beam epitaxy apparatus provided with a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate and a substrate heating apparatus in a vacuum container, A plurality of the molecular beam sources are provided in the growth chamber, and at least one of the group V molecular beam sources is installed so that the angle with respect to the substrate normal line is larger than the angle with respect to the substrate normal lines of other molecular beam sources. In addition, a shroud having a void is installed in front of the at least one group V molecular beam source so that at least the entire surface of the substrate is irradiated with the molecular beam.
【００１０】また、上記目的を達成するために第４の発
明は、真空容器内に原料を蒸発させる分子線源と基板と
基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線エピタキ
シ装置において、前記成長室内に少なくとも二つのＶ族
用分子線源を含む複数の分子線源を備えるとともに、少
なくとも二つの前記Ｖ族用分子線源を基板法線に対する
角度がその他の分子線源の基板法線に対する角度より大
きくなるように設置し、かつ前記Ｖ族用分子源の前方に
分子線強度調整手段とシュラウドを設置し、前記分子線
強度調整手段は、前記基板のエピタキシャル成長前の予
備加熱時には、前記一方のＶ族分子源のみから前記基板
に照射するとともに、その分子線強度を前記基盤の表面
から脱離する分のＶ族元素を補充するだけに調整し、エ
ピタキシャル成長中は、前記他方のＶ族用分子線源から
も同時に前記基板に照射するように構成し、前記シュラ
ウドは少なくとも前記基板の全面に分子線から照射され
るうよに空隙部を有するものである。In order to achieve the above object, a fourth invention is a molecular beam epitaxy apparatus provided with a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate and a substrate heating apparatus in a vacuum container, A plurality of molecular beam sources including at least two group V molecular beam sources are provided in the growth chamber, and at least two of the group V molecular beam sources have an angle with respect to the substrate normal with respect to the substrate normals of other molecular beam sources. The molecular beam intensity adjusting means and the shroud are installed in front of the group V molecular source. The substrate is irradiated with only the V group molecular source, and the molecular beam intensity is adjusted so as to supplement the V group element desorbed from the surface of the substrate, and epitaxial growth is performed. , It said configured to irradiate the substrate simultaneously from the other group V for molecular beam source, wherein the shroud is one having a gap portion in Uyo emitted from at least the entire surface molecular beam of said substrate.
【００１１】また、第５の発明は、前記第２もしくは第
４の発明の分子線エピタキシ装置において、前記分子線
強度調整手段を開閉自在なシャッタにて構成したもので
ある。A fifth aspect of the present invention is the molecular beam epitaxy apparatus of the second or fourth aspect of the invention, wherein the molecular beam intensity adjusting means is constituted by a shutter that can be opened and closed.
【００１２】また、第６の発明は、前記第３もしくは第
４の発明の分子線エピタキシ装置において、前記シュラ
ウドを冷凍機ヘッドに接続された分子線コリメータにて
構成したものである。A sixth invention is the molecular beam epitaxy apparatus of the third or fourth invention, wherein the shroud is composed of a molecular beam collimator connected to a refrigerator head.
【００１３】[0013]
【作用】一般に基板上に照射された砒素分子は、一旦基
板表面に吸着した後脱離すると考えられる。また、脱離
する方向は、余弦則に従うと考えられるが、基板表面が
鏡面の場合は、鏡面反射しやすいことから、かなりの脱
離砒素分子は照射方向と対称な方向に鏡面反射する。と
ころで、ガリウム分子線源のルツボ出口には、小さな多
数の粒からなる付着物が形成される。この付着物がガリ
ウム液に落下してガリウムが突沸したりするなどのた
め、基板表面にオーバルデイフェクト（ｏｖａｌｄｅｆ
ｅｃｔ）と呼ばれる欠陥が発生する。この付着物はガリ
ウムの粒の表面ＧａＡｓの膜が覆った物で、付着物生成
に砒素の存在が大きく影響している。すなわち、ルツボ
出口に入射する砒素の量を少なくすることで付着物の量
を減少させることができる。In general, it is considered that the arsenic molecule irradiated on the substrate is once adsorbed on the surface of the substrate and then desorbed. The desorption direction is considered to follow the cosine law. However, when the substrate surface is a mirror surface, it tends to be specularly reflected, so that a considerable amount of desorbed arsenic molecules specularly reflects in a direction symmetrical to the irradiation direction. By the way, deposits composed of a large number of small particles are formed at the crucible outlet of the gallium molecular beam source. This deposit falls on the gallium liquid and gallium boils, so that an oval defect (ovaldef) occurs on the substrate surface.
A defect called ect) occurs. This deposit is a gallium grain surface covered with a GaAs film, and the presence of arsenic greatly affects the formation of the deposit. That is, it is possible to reduce the amount of deposits by reducing the amount of arsenic that enters the crucible outlet.
【００１４】そこで、第１の発明によれば、砒素分子線
源を、ガリウムなど他の原料の分子線源とは異なる位置
に配置するとともに基板に対する角度を、砒素分子線源
の方がガリウム分子線源より大きくなるようにしたの
で、鏡面反射した砒素分子は、他の分子線源の配置され
ていない部分に照射され、ガリウムなどの第ＩＩＩ族分
子線源内に入射する砒素などの第Ｖ族分子線の量が減少
し、これによって第ＩＩＩ族分子線ルツボの出口の付着
物が減少し基板表面の結晶欠陥を減少することができ
る。Therefore, according to the first invention, the arsenic molecular beam source is arranged at a position different from the molecular beam sources of other raw materials such as gallium, and the arsenic molecular beam source has a larger angle with respect to the substrate. Since the size is made larger than that of the radiation source, the specularly reflected arsenic molecule is irradiated to a portion where no other molecular beam source is arranged and is incident on the group III molecular beam source such as gallium. The amount of the molecular beam is reduced, which reduces the deposits at the exit of the group III molecular beam crucible and reduces the crystal defects on the substrate surface.
【００１５】また、第２の発明によれば、成長室内に複
数の砒素分子線源を設置するとともに、該砒素分子線源
の前方に分子線強度調整手段を設置し、該分子線強度調
整手段により前記一本の砒素分子線源は、酸化膜除去に
必要な最低限の分子線強度に調整し、他の砒素分子線源
は、成長中に必要な砒素分子線強度を満足するために必
要な分を補充する程度の強度に調整するので、各分子線
源の温度は低くできる。これにより、たとえ砒素分子線
源からの分子線源が、ガリウム分子線源に漏れてくると
してもその強度が低いため、全体としては少なくなる。According to the second invention, a plurality of arsenic molecular beam sources are installed in the growth chamber, and a molecular beam intensity adjusting means is installed in front of the arsenic molecular beam source, and the molecular beam intensity adjusting means is provided. Therefore, the one arsenic molecular beam source is adjusted to the minimum molecular beam intensity necessary for oxide film removal, and the other arsenic molecular beam sources are required to satisfy the arsenic molecular beam intensity required during growth. The temperature of each molecular beam source can be lowered because the strength is adjusted so as to replenish a sufficient amount. As a result, even if the molecular beam source from the arsenic molecular beam source leaks to the gallium molecular beam source, the intensity thereof is low, and the total amount is reduced.
【００１６】また、第３もしくは第４の発明によれば、
前記第１、もしくは第２の発明の分子線エピタキシ装置
において、前記Ｖ族元素の分子線源の前方に少なくとも
基板に分子線が照射されるように空隙部を有するシュラ
ウドを備えたので、Ｖ族元素の不必要な拡散を防ぎ、こ
れにより成長室内の残留ガス中にＶ族元素の占める割合
が減少しガリウム分子線源のルツボ出口の付着物が減
り、基板表面の欠陥が減少する。According to the third or fourth invention,
In the molecular beam epitaxy apparatus of the first or second invention, since a shroud having a void is provided in front of the molecular beam source of the group V element, at least the substrate is irradiated with the molecular beam. Unnecessary diffusion of elements is prevented, which reduces the proportion of group V elements in the residual gas in the growth chamber, reduces the deposits at the crucible outlet of the gallium molecular beam source, and reduces defects on the substrate surface.
【００１７】また第５の発明によれば、上記複数の砒素
分子線源の強度をシャッタの開閉によって行うので、分
子線源の温度を変えることなく、基板上での分子線強度
を容易に変更することができる。According to the fifth aspect of the invention, since the intensity of the plurality of arsenic molecular beam sources is controlled by opening and closing the shutter, the molecular beam intensity on the substrate can be easily changed without changing the temperature of the molecular beam sources. can do.
【００１８】また第６の発明によれば、前記シュラウド
を冷凍機ヘッドに接続された分子線コリメータにて構成
したので、余分な砒素分子線が不必要に拡散するのを防
止することができる。According to the sixth aspect of the invention, since the shroud is composed of a molecular beam collimator connected to the refrigerator head, it is possible to prevent unnecessary arsenic molecular beams from diffusing unnecessarily.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は本発明の一実施例を示したもので、
分子線エピタキシ装置の成長室１に、基板３を加熱する
基板加熱機構２と第Ｖ族用分子線源４、および第Ｖ族以
外の原料用の分子線源５が、シュラウド６に囲まれて配
置されている。各分子線源の前にはシャッタ７が設けら
れていて、基板３への分子線の照射だコントロールされ
る。第Ｖ族用分子線源４の基板３に対する角度Θ（基板
の法線と分子線源４の中心線とのなす角度。図１参照）
は、他の分子線源５のそれθ（基板の法線と他の分子線
源の中心線とのなす角度）より大きくなるように分子線
源４が配置されている。このようにすることで、分子線
源４から照射された分子線（例えば砒素）は、基板３に
たいし対称な方向により多く反射脱離する。そのため、
分子線源５に基板からの脱離を介して入射するＶ族分子
線の量は、図５に示した従来の場合に比較して少なくな
る。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
In a growth chamber 1 of the molecular beam epitaxy apparatus, a substrate heating mechanism 2 for heating a substrate 3, a group V molecular beam source 4, and a molecular beam source 5 for raw materials other than group V are surrounded by a shroud 6. It is arranged. A shutter 7 is provided in front of each molecular beam source to control the irradiation of the substrate 3 with the molecular beam. Angle Θ of group V molecular beam source 4 with respect to the substrate 3 (angle formed by the normal line of the substrate and the center line of the molecular beam source 4; see FIG. 1)
The molecular beam source 4 is arranged so as to be larger than the angle θ of the other molecular beam source 5 (the angle between the normal line of the substrate and the center line of the other molecular beam source). By doing so, the molecular beam (eg, arsenic) emitted from the molecular beam source 4 is reflected and desorbed more in the direction symmetrical to the substrate 3. for that reason,
The amount of the group V molecular beam that enters the molecular beam source 5 through desorption from the substrate is smaller than that in the conventional case shown in FIG.
【００２１】なお、図１の両材料の分子線源は同一平面
上に表示されているが、異なる面上に設置されればより
効果的であるのは勿論である。Although the molecular beam sources of both materials in FIG. 1 are shown on the same plane, it is needless to say that they are more effective if they are placed on different planes.
【００２２】なお、第Ｖ族分子線源の原料消費量は多い
ので、図２に一例を示したように、複数本備え、各々の
分子線照射強度を低く抑えることも可能である。これ
は、前述したように分子線源４の加熱温度を低くするこ
とを対応し、基板３に照射される不純物の量を低減する
ことになるため、高品質な結晶成長が可能となる。ま
た、同じＶ族元素の分子線源が複数あるので、分子線強
度をシャッタ開閉操作により不純物の量を低減すること
になるため、高品質な結晶成長が可能となる。また、同
じＶ族元素の分子線源が複数あるので、分子線強度をシ
ャッタ開閉操作により調整できる。すなわち、エピタキ
シ成長前に実施されるカリウム酸化物の除去のプロセス
で必要な分子線強度と実際の成長時に必要なそれとは、
通常は同一分子線強度としているが、これは、分子線の
強度変更に時間を要するためであり、それぞれに適切な
量とするのが望ましい。本発明の場合は、複数本の分子
線源のシャッタ開閉操作で、分子線源の温度を変えるこ
となく、基板上での分子線強度を容易に変更できるた
め、一本当りの分子線照射量を少なくできる。さらに、
成長中でも分子線源の温度を変えるために時間がかかり
実行できなかった成長プロセスにも対応可能となる。Since the group V molecular beam source consumes a large amount of raw material, it is possible to provide a plurality of the beam sources as shown in FIG. 2 and suppress the molecular beam irradiation intensity of each. This corresponds to lowering the heating temperature of the molecular beam source 4 as described above, and since the amount of impurities with which the substrate 3 is irradiated is reduced, high-quality crystal growth is possible. Further, since there are a plurality of molecular beam sources of the same Group V element, the amount of impurities can be reduced by opening / closing the shutter of the molecular beam intensity, so that high quality crystal growth can be achieved. Further, since there are a plurality of molecular beam sources of the same Group V element, the molecular beam intensity can be adjusted by opening / closing the shutter. That is, the molecular beam intensity required in the process of potassium oxide removal performed before epitaxy growth and that required during actual growth are
Normally, the same molecular beam intensity is used, but this is because it takes time to change the intensity of the molecular beam, and it is desirable that the amount be appropriate for each. In the case of the present invention, it is possible to easily change the molecular beam intensity on the substrate without changing the temperature of the molecular beam sources by opening and closing the shutters of the multiple molecular beam sources. Can be reduced. further,
Even during the growth, the temperature of the molecular beam source is changed, so that it is possible to cope with the growth process which cannot be executed because it takes time.
【００２３】なお、図１、図２において、第Ｖ族用分子
線源と基板との距離を、他の分子線源のそれより短くす
ることで、基板上での分子線強度を変えることなく分子
線源の加熱温度を低くできるので、前述した理由によ
り、高品質な結晶成長が可能となる。In FIGS. 1 and 2, the distance between the group V molecular beam source and the substrate is made shorter than that of the other molecular beam sources so that the molecular beam intensity on the substrate is not changed. Since the heating temperature of the molecular beam source can be lowered, high-quality crystal growth can be achieved for the reasons described above.
【００２４】次に、本発明の他の実施例について、図３
および図４により説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
And FIG. 4 will be described.
【００２５】第Ｖ族元素の分子線強度が膜厚や膜質の基
板面内分布に及ぼす影響の小さいことは、既に述べた。
また、結晶成長中の成長室の残留ガス雰囲気は、第Ｖ族
元素を主成分とした１０-6〜１０-5Ｔｏｒｒ程度の圧力
である。これらの第Ｖ族元素は、液体窒素で冷却された
シュラウド６に吸着されなかったものや直接分子線源か
ら照射されたものとからなる。これらの残留ガスは、ガ
リウムなどの分子線源のルツボにも入射し、ガリウムと
反応してＧａＡｓとなり、ルツボ出口付近に付着するこ
とがある。さらに、付着物が落下してガリウムが突沸す
ると、基板表面に結晶欠陥が発生し、不具合を生ずる。
これを防ぐには、残留ガス中のＶ族元素の量を減らすこ
とが有効である。Ｖ族元素の分子線源の前に液体窒素で
冷却されたシュラウド、あるいは、さらに極低温まで冷
却できるヘリウム冷凍機ヘッドに接続されたコリメータ
を設置することにより、Ｖ族元素の不必要な拡散を防ぐ
ことができる。これにより、成長室内の残留ガス中にＶ
族元素の占める割合が減少し、ガリウム分子線源のルツ
ボ出口の付着物が減り、その結果、基板表面の欠陥が減
少する。It has already been mentioned that the molecular beam intensity of the Group V element has little influence on the in-plane distribution of the film thickness and film quality.
The residual gas atmosphere in the growth chamber during crystal growth is at a pressure of about 10 −6 to 10 −5 Torr containing a Group V element as a main component. These Group V elements consist of those not adsorbed on the shroud 6 cooled with liquid nitrogen or those directly irradiated from the molecular beam source. These residual gases may also enter the crucible of a molecular beam source such as gallium, react with gallium to become GaAs, and adhere to the vicinity of the crucible outlet. Further, when the deposits fall and the gallium boiles, crystal defects occur on the surface of the substrate, causing problems.
To prevent this, it is effective to reduce the amount of Group V element in the residual gas. By installing a shroud cooled with liquid nitrogen or a collimator connected to a helium refrigerator head capable of cooling to a very low temperature in front of the molecular beam source of the V group element, unnecessary diffusion of the V group element is prevented. Can be prevented. As a result, V remains in the residual gas in the growth chamber.
The proportion of the group element is reduced, the deposits at the crucible outlet of the gallium molecular beam source are reduced, and as a result, the defects on the substrate surface are reduced.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するように効果を奏する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【００２７】第１の発明によれば、鏡面反射した砒素分
子は、他の分子線源の配置されていない部分に照射さ
れ、ガリウムなどの第ＩＩＩ族分子線源内に入射する砒
素などの第Ｖ族分子線の量が減少し、これによって第Ｉ
ＩＩ族分子線ルツボの出口の付着物が減少し基板表面の
結晶欠陥を減少することができる。According to the first aspect of the present invention, the specularly reflected arsenic molecule is irradiated to a portion where no other molecular beam source is arranged, and is incident on a group III molecular beam source such as gallium and the like. The amount of group molecular beams is reduced, which causes
The deposits at the exit of the group II molecular beam crucible are reduced, and crystal defects on the substrate surface can be reduced.
【００２８】また、第２の発明によれば、各分子線源の
温度を低くすることができ、これによってたとえ砒素分
子線源からの分子線源が、ガリウム分子線源に漏れてく
るとしてもその強度が低いため、全体としては少くする
ことができる。According to the second aspect of the invention, the temperature of each molecular beam source can be lowered, so that even if the molecular beam source from the arsenic molecular beam source leaks to the gallium molecular beam source. Due to its low strength, it can be reduced as a whole.
【００２９】また、第３もしくは第４の発明によれば、
Ｖ族元素の不必要な拡散を防ぎ、これにより成長室内の
残留ガス中にＶ族元素の占める割合が減少しガリウム分
子線源のルツボ出口の付着物が減り、基板表面の欠陥を
減少することができる。According to the third or fourth invention,
To prevent unnecessary diffusion of group V elements, thereby reducing the proportion of group V elements in the residual gas in the growth chamber, reducing the deposits on the crucible outlet of the gallium molecular beam source, and reducing the defects on the substrate surface. You can
【００３０】また、第５の発明によれば、分子線源の温
度を変えることなく、基板上での分子線強度を容易に変
更することができる。According to the fifth aspect of the invention, the intensity of the molecular beam on the substrate can be easily changed without changing the temperature of the molecular beam source.
【００３１】また、第６の発明によれば、余分な砒素分
子線が不必要に拡散するのを防止することができる。Further, according to the sixth invention, it is possible to prevent the unnecessary arsenic molecular beam from unnecessarily diffusing.
【図１】本発明の一実施例である分子線エピタキシ装置
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a molecular beam epitaxy apparatus which is an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の一実施例である分子線エピタキシ
装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a molecular beam epitaxy apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図３】本発明によるＶ族用分子線源シュラウドを示す
図である。FIG. 3 is a view showing a group V molecular beam source shroud according to the present invention.
【図４】図３に示すＶ族用分子線源シュラウドをクラリ
オコリメータにて構成した図である。FIG. 4 is a diagram in which the group V molecular beam source shroud shown in FIG. 3 is configured with a clario collimator.
１…成長室、２…基板加熱機構、３…基板、４…Ｖ族用
分子線源、５…分子線源、６…シュラウド、７…シャッ
タ、８…シュラウド、９…コリメータ。1 ... Growth chamber, 2 ... Substrate heating mechanism, 3 ... Substrate, 4 ... Group V molecular beam source, 5 ... Molecular beam source, 6 ... Shroud, 7 ... Shutter, 8 ... Shroud, 9 ... Collimator.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年１０月１５日[Submission date] October 15, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief explanation of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例である分子線エピタキシ装置
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a molecular beam epitaxy apparatus which is an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の一実施例である分子線エピタキシ
装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a molecular beam epitaxy apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図３】本発明によるＶ族用分子線源シュラウドを示す
図である。FIG. 3 is a view showing a group V molecular beam source shroud according to the present invention.
【図４】図３に示すＶ族用分子線源シュラウドをクラリ
オコリメータにて構成した図である。 FIG. 4 is a diagram in which the group V molecular beam source shroud shown in FIG. 3 is configured with a clario collimator.
【図５】従来の分子線エピタキシ装置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional molecular beam epitaxy apparatus.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 芳文 山口県下松市東豊井794番地 株式会社日 立製作所笠戸工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshifumi Ogawa 794 Higashi-Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd.
Claims (6)
と基板と基板加熱装置とを有する成長室と備えた分子線
エピタキシ装置において、前記成長室内に前記分子線源
を複数備えるとともに、その中の少なくとも一つのＶ族
用分子線源をその基板法線に対する角度がその他の分子
線源の基板法線に対する角度より大きくなるように設置
したことを特徴とする分子線エピタキシ装置。1. A molecular beam epitaxy apparatus comprising a molecular beam source for evaporating a raw material in a vacuum chamber, a growth chamber having a substrate and a substrate heating device, and a plurality of the molecular beam sources provided in the growth chamber, A molecular beam epitaxy apparatus, wherein at least one group V molecular beam source is installed so that its angle with respect to the substrate normal line is larger than the angle with respect to the substrate normal lines of other molecular beam sources.
と基板と基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線
エピタキシ装置において、前記成長室内に少なくとも二
つのＶ族用分子線源を含む複数の分子線源を備えるとと
もに、少なくとも二つの前記Ｖ族用分子線源を基板法線
に対する角度がその他の分子線源の基板法線に対する角
度より大きくなるように設置し、かつ前記Ｖ族用分子源
の前方に、前記基板のエピタキシャル成長前の予備加熱
時には、前記一方のＶ族分子源のみから前記基板に照射
するとともに、その分子線強度を前記基板の表面から脱
離する分のＶ族元素を補充するだけに調整し、エピタキ
シャル成長中は、前記他方のＶ族用分子線源からも同時
に前記基板に照射する分子線強度調整手段を設置したこ
とを特徴とする分子線エピタキシ装置。2. A molecular beam epitaxy apparatus comprising a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate and a substrate heating device in a vacuum chamber, wherein at least two group V molecular beam sources are provided in the growth chamber. A plurality of molecular beam sources including the above, and at least two of the group V molecular beam sources are installed such that the angle with respect to the substrate normal line is larger than the angle with respect to the substrate normal lines of the other molecular beam sources; When the substrate is preheated before the epitaxial growth, the substrate is irradiated from only one of the group V molecular sources and the molecular beam intensity of the group V is desorbed from the surface of the substrate. A molecular beam intensity adjusting means is provided which adjusts only to supplement the element and simultaneously irradiates the substrate from the other group V molecular beam source during epitaxial growth. Line epitaxy equipment.
と基板と基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線
エピタキシ装置において、前記成長室内に前記分子線源
を複数備えるとともに、その中の少なくとも一つのＶ族
用分子線源をその基板法線に対する角度がその他の分子
線源の基板法線に対する角度より大きくなるように設置
しかつ前記少なくとも一つのＶ族用分子線源の前方に、
少なくとも前記基板の全面に分子線が照射されるように
空隙部を有するシュラウドを設置したことうを特徴とす
る分子線エピタキシ装置。3. A molecular beam epitaxy apparatus having a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate, and a substrate heating apparatus in a vacuum chamber, and a plurality of the molecular beam sources are provided in the growth chamber, The at least one group V molecular beam source is installed such that its angle with respect to the substrate normal is larger than the angle with respect to the substrate normals of the other molecular beam sources, and in front of the at least one group V molecular beam source. To
A molecular beam epitaxy apparatus comprising a shroud having a void so that at least the entire surface of the substrate is irradiated with the molecular beam.
と基板と基板加熱装置とを有する成長室を備えた分子線
エピタキシ装置において、前記成長室内に少なくとも二
つのＶ族用分子線源を含む複数の分子線源を備えるとと
もに、少なくとも二つの前記Ｖ族用分子線源を基板法線
に対する角度がその他の分子線源の基板法線に対する角
度より大きくなるように設置し、かつ前記Ｖ族用分子源
の前方に分子線強度調整手段とシュラウドを設置し、前
記分子線強度調整手段は、前記基板のエピタキシャル成
長前の予備加熱時には、前記一方のＶ族分子源のみから
前記基板に照射するとともに、その分子線強度を前記基
板の表面から脱離する分のＶ族元素を補充するだけに調
整し、エピタキシャル成長中は、前記他方のＶ族用分子
線源からも同時に前記基板に照射するように構成し、前
記シュラウドは少なくとも前記基板の全面に分子線が照
射されるように空隙部を有することを特徴とする分子線
エピタキシ装置。4. A molecular beam epitaxy apparatus comprising a growth chamber having a molecular beam source for evaporating a raw material, a substrate and a substrate heating device in a vacuum chamber, wherein at least two group V molecular beam sources are provided in the growth chamber. A plurality of molecular beam sources including the above, and at least two of the group V molecular beam sources are installed such that the angle with respect to the substrate normal line is larger than the angle with respect to the substrate normal lines of the other molecular beam sources; A molecular beam intensity adjusting means and a shroud are installed in front of the molecular source for use, and the molecular beam intensity adjusting means irradiates the substrate from only one of the group V molecular sources during preheating of the substrate before epitaxial growth. , Its molecular beam intensity is adjusted so as to replenish only the group V element desorbed from the surface of the substrate, and during the epitaxial growth, the other group V molecular beam source is also used to simultaneously The molecular beam epitaxy apparatus, which is configured to irradiate the substrate, wherein the shroud has a void so that at least the entire surface of the substrate is irradiated with the molecular beam.
キシ装置において、前記分子線強度調整手段は、開閉自
在なシヤッタにて構成されたことを特徴とする分子線エ
ピタキシ装置。5. The molecular beam epitaxy apparatus according to claim 2 or 4, wherein the molecular beam intensity adjusting means is constituted by an openable / closable shutter.
キシ装置において、前記シュラウドは、冷凍機ヘッドに
接続された分子線コリメータにて構成されたことを特徴
とする分子線エピタキシ装置。6. The molecular beam epitaxy apparatus according to claim 3 or 4, wherein the shroud is composed of a molecular beam collimator connected to a refrigerator head.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23773091A JPH0578191A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Apparatus for molecular-beam epitaxy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23773091A JPH0578191A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Apparatus for molecular-beam epitaxy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578191A true JPH0578191A (en) | 1993-03-30 |
Family
ID=17019636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23773091A Pending JPH0578191A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Apparatus for molecular-beam epitaxy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578191A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711813A (en) * | 1994-09-29 | 1998-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Epitaxial crystal growth apparatus |
| CN113710833A (en) * | 2019-04-22 | 2021-11-26 | 杜鹏 | Molecular beam epitaxy system for directly evaporating pump to cold plate |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23773091A patent/JPH0578191A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711813A (en) * | 1994-09-29 | 1998-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Epitaxial crystal growth apparatus |
| CN113710833A (en) * | 2019-04-22 | 2021-11-26 | 杜鹏 | Molecular beam epitaxy system for directly evaporating pump to cold plate |
| CN113710833B (en) * | 2019-04-22 | 2023-04-28 | 杜鹏 | Molecular beam epitaxy system with direct evaporation pump to cold plate |
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