JPS5812233B2 - 結晶製造方法 - Google Patents
結晶製造方法Info
- Publication number
- JPS5812233B2 JPS5812233B2 JP2906377A JP2906377A JPS5812233B2 JP S5812233 B2 JPS5812233 B2 JP S5812233B2 JP 2906377 A JP2906377 A JP 2906377A JP 2906377 A JP2906377 A JP 2906377A JP S5812233 B2 JPS5812233 B2 JP S5812233B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- substrate
- cell
- raw material
- molecular beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- 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】
この発明は、半導体結晶のエビタキシャル成長、特に分
子線エビタキシャル成長を用いる結晶製造方法に関する
ものである。
子線エビタキシャル成長を用いる結晶製造方法に関する
ものである。
分子線エビタキシャル法は本質的には真空蒸着による結
晶成長法と変りない。
晶成長法と変りない。
分子線エビタキシャル成長に用いる従来の装置としては
第１図に示すものがあった。
第１図に示すものがあった。
この図において、１は真空チェンバでありイオンポンプ
やサブリメーションポンプなどにより１０−７ｔｏｒｒ
〜１０−１２ｔｏｒｒ程度の超高真空にすることができ
る。
やサブリメーションポンプなどにより１０−７ｔｏｒｒ
〜１０−１２ｔｏｒｒ程度の超高真空にすることができ
る。
２は電子線回折顕微鏡であり、基板および基板上に成長
させた結晶の状態を観察するだめの装置である。
させた結晶の状態を観察するだめの装置である。
３は四重極質量分析計で、真空チェンバ１内の残留ガス
成分や原料セルからの分子線の強度を測定するだめのも
のである。
成分や原料セルからの分子線の強度を測定するだめのも
のである。
４はイオンスパッタ銃で基板表面の清浄化に用いる。
５ａおよび５ｂは覗き窓である。
６は液体窒素シュラウドであり、原料セルからの有害ガ
スをトラツプするものである。
スをトラツプするものである。
７ａｔ７ｂおよび７ｃは原料セルで成長させるべき結晶
の構成元素が入れてある。
の構成元素が入れてある。
８は基板ホルダ、９は基板である。
結晶成長の一例としてＧａＡｓのエビタキシャル結晶成
長について説明する。
長について説明する。
まず基板９を化学研磨してから水洗、乾燥し真空チェン
バ１内の基板ホルダ８にセットする。
バ１内の基板ホルダ８にセットする。
次いで真空チェンバ１内を高真空に保ち、基板９の温度
を上げ真空加熱処理を行う。
を上げ真空加熱処理を行う。
次にイオンスパッタにより基板９の表面の酸化膜などを
取り除き、分子線を照射してエビタキシャル成長を開始
する。
取り除き、分子線を照射してエビタキシャル成長を開始
する。
分子線照射は原料セル７ａ〜７ｃの温度を上げて、シャ
ツタを開くことによって行う。
ツタを開くことによって行う。
原料セル７ａ〜７ｃから噴出したＧａやＡｓの分子は真
空チェンバ１内を飛来して基仮９の表面上に到達してエ
ビタキシャル成長する。
空チェンバ１内を飛来して基仮９の表面上に到達してエ
ビタキシャル成長する。
ＧａＡｓの結晶成長に際し、真空チェンバ１内に残留し
ている不純物元素も同時にエピタキシャル結晶中に混入
する。
ている不純物元素も同時にエピタキシャル結晶中に混入
する。
その際の混入割合は付着係数なる概念により、Ｊｏｙｃ
ｅ等により説明されている。
ｅ等により説明されている。
即ち付着係数は基板９０表面に入射した粒子数に対して
、表面に付着して結晶成長に用いられる粒子数の割合で
ある。
、表面に付着して結晶成長に用いられる粒子数の割合で
ある。
ＧａＡｓ結晶に対する酸素の付着係数は１０−４〜１０
−５と極めて低い値である。
−５と極めて低い値である。
しかしながらＧａやＡｓなどの原料が酸化物となって混
入する場合の付着係数は、求められていない。
入する場合の付着係数は、求められていない。
まだ結晶の成長速度を遅くして、極めて薄い膜厚を精度
よくコントロールする場合には小さな付着係数の物質で
も有害である。
よくコントロールする場合には小さな付着係数の物質で
も有害である。
従来の方法ではこれらの欠点を取り除くことが困難であ
った。
った。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、成長させる結晶の構成元素のみ
を原料セルから噴出させるのでなく、構成元素よりもさ
らに酸化され易い元素を別のダミーセルから噴出させ、
ゲツタ作用により、結晶構成元素が酸化される割合を減
少するものである。
ためになされたもので、成長させる結晶の構成元素のみ
を原料セルから噴出させるのでなく、構成元素よりもさ
らに酸化され易い元素を別のダミーセルから噴出させ、
ゲツタ作用により、結晶構成元素が酸化される割合を減
少するものである。
以下この発明について述べる。第２図はこの発明の一実
施例に用いられた装置の一例を示すものである。
施例に用いられた装置の一例を示すものである。
第２図において１〜９までは第１図に示したものと同じ
である。
である。
第１図との相違はダミーセル１０ａおよび１０ｂを付加
したことである。
したことである。
１０ａおよび１０ｂは前記原料セル７ａ〜７ｃと同様の
構造をしたセルであるが、その中に装填する材料は、成
長させる結晶の構成元素でなく、より酸化され易い材料
を用いる。
構造をしたセルであるが、その中に装填する材料は、成
長させる結晶の構成元素でなく、より酸化され易い材料
を用いる。
例えはＧａＡｓエピタキシャル結晶を成長させる場合に
はアルミニウムＡｌなどを装填する。
はアルミニウムＡｌなどを装填する。
原料セル７ａ〜７ｃは噴出する分子線の強度が基仮９に
対して最大となるように配置されるのに対して、ダミー
セル１０ａおよび１０ｂは分子線の最大強度が基板より
ずれるように配置される。
対して最大となるように配置されるのに対して、ダミー
セル１０ａおよび１０ｂは分子線の最大強度が基板より
ずれるように配置される。
例えば第３図に示すような原料七ル７から噴出する分子
線の空間分布は近似計算によれは第４図の如くあらわさ
れる。
線の空間分布は近似計算によれは第４図の如くあらわさ
れる。
ただし第３図においてｒは原料セル７の出口の内半径で
あり、ｌは出口の厚さである。
あり、ｌは出口の厚さである。
■（θ）は出口の中心線から角度θの向きの分子線の強
度であり、■（０）は中心線方向の分子線の強度である
。
度であり、■（０）は中心線方向の分子線の強度である
。
第４図は角度θと■（ク）／Ｉ（０）をｌ／２ｒのパラ
メータとして示したものである。
メータとして示したものである。
ダミーセルの設置角度を適当に選ぶことにより、基板９
での分子線強度を極めて弱くすることができる。
での分子線強度を極めて弱くすることができる。
従って液体窒素シュラウド６中の酸素はアルミニウムＡ
Ｉと化合して、真空チェンバ内へ噴出するか、基仮９上
のビーム強度は極めて微弱であるため、混入する割合は
少ない。
Ｉと化合して、真空チェンバ内へ噴出するか、基仮９上
のビーム強度は極めて微弱であるため、混入する割合は
少ない。
また真空チェンバ１内を飛来中に残留ガスと化合して、
残留ガスが成長結晶内部に混入する割合を減少させるこ
とができる。
残留ガスが成長結晶内部に混入する割合を減少させるこ
とができる。
以上説明したように、この発明は分子線エビタキシャル
成長を行わせるのにグミーセルから、成長させる結晶の
構成元素よりも酸化され易い元素のビームを出すように
しだので、このダミーセルからの元素のビームのゲツタ
作用によって結晶の構成元素の酸化される割合を減少す
ることができ、成長層の膜厚を精度よくコントロールす
ることができる優れた効果がある。
成長を行わせるのにグミーセルから、成長させる結晶の
構成元素よりも酸化され易い元素のビームを出すように
しだので、このダミーセルからの元素のビームのゲツタ
作用によって結晶の構成元素の酸化される割合を減少す
ることができ、成長層の膜厚を精度よくコントロールす
ることができる優れた効果がある。
第１図は従来の結晶製造方法を説明するだめの結晶成長
装置の一例を示す構成略図、第２図はこの発明の一実施
例を説明するだめの結晶成長装置の構成略図、第３図は
原料セルの詳細を示す断面図、第４図は原料セルの出口
寸法を変えたときのビーム強度の空間分缶を示したもの
である。 図中、１は真空チェンバ、２は電子線回折顕微鏡、３は
四重極質分析計、４はイオンスパツタ銃、５ａおよび５
ｂは覗き窓、６は液体窒素シュラウド、７ａ，７ｂおよ
び７ｃは原料セル、８は基仮ホルダ、９は基板、１０ａ
およひ１０ｂはダミーセルである。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。
装置の一例を示す構成略図、第２図はこの発明の一実施
例を説明するだめの結晶成長装置の構成略図、第３図は
原料セルの詳細を示す断面図、第４図は原料セルの出口
寸法を変えたときのビーム強度の空間分缶を示したもの
である。 図中、１は真空チェンバ、２は電子線回折顕微鏡、３は
四重極質分析計、４はイオンスパツタ銃、５ａおよび５
ｂは覗き窓、６は液体窒素シュラウド、７ａ，７ｂおよ
び７ｃは原料セル、８は基仮ホルダ、９は基板、１０ａ
およひ１０ｂはダミーセルである。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空中において方向性を有する分子線またはイオン
線を原料セルより噴出させて、基板上に結晶成長させる
に際し、前記セルから成長させる結晶の構成元素のビー
ムを前記基板に対して最大強度となるように当て、一方
、別に設けたグミーセルから前記構成元素よりもより酸
化され易い元素をそのビームが前記基板に対し、最大強
度からずれるように当てて分子線エビタキシャル成長を
行わせることを特徴とする結晶製造方法。 ２ ダミーセルに装填する物質としてアルミニウムＡｌ
またはその化合物を用いて結晶成長を行う特許請求の範
囲第１項記載の結晶製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2906377A JPS5812233B2 (ja) | 1977-03-15 | 1977-03-15 | 結晶製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2906377A JPS5812233B2 (ja) | 1977-03-15 | 1977-03-15 | 結晶製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53113280A JPS53113280A (en) | 1978-10-03 |
| JPS5812233B2 true JPS5812233B2 (ja) | 1983-03-07 |
Family
ID=12265897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2906377A Expired JPS5812233B2 (ja) | 1977-03-15 | 1977-03-15 | 結晶製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812233B2 (ja) |
-
1977
- 1977-03-15 JP JP2906377A patent/JPS5812233B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53113280A (en) | 1978-10-03 |
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