JPS5893320A - 分子線結晶成長装置の温度測定方法 - Google Patents
分子線結晶成長装置の温度測定方法Info
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- JPS5893320A JPS5893320A JP19259981A JP19259981A JPS5893320A JP S5893320 A JPS5893320 A JP S5893320A JP 19259981 A JP19259981 A JP 19259981A JP 19259981 A JP19259981 A JP 19259981A JP S5893320 A JPS5893320 A JP S5893320A
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- temperature
- molecular beam
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- 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
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明の分子線結晶成長装置の温度測定方法に係り、特
に金属の融点を用いて分子線結晶成長装置の成長温度を
測定する方法に関する。
に金属の融点を用いて分子線結晶成長装置の成長温度を
測定する方法に関する。
（２）技術の背景
半導体薄膜のエピタキシャル成長法としては気相成長法
あるいは液相成長法が知られている。しかし、これら気
相エピタキシャル成長方法（ＶＰＥ法）または液相エピ
タキシャル成長方法（ＬＰＥ法）では結晶成長中の制御
は主に温度だけで定まるのに比べて、多くのパラメータ
で結晶成長中の制御ができる分子線結晶成長法［モレキ
エラ・ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）］が期待されてい
る。
あるいは液相成長法が知られている。しかし、これら気
相エピタキシャル成長方法（ＶＰＥ法）または液相エピ
タキシャル成長方法（ＬＰＥ法）では結晶成長中の制御
は主に温度だけで定まるのに比べて、多くのパラメータ
で結晶成長中の制御ができる分子線結晶成長法［モレキ
エラ・ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）］が期待されてい
る。
上記ＭＢＥ方法は各種のパラメータを精密に制御できる
高級な真空蒸着方法であり、その構成は、１個または複
数個のセル形のルツボから蒸発させた成分元素をビーム
状にして基板に放出し、該基板の表面をエピタキシャル
成長させるようにしたもので基板に捕えられない分子は
真空系で運び去、られ、常にルツボから蒸発した新鮮な
分子ビームを基板表面に照射している。基板に到達する
各元素の分子数は蒸着系の幾何学的形状と蒸着源温度に
よつて一義的に決定される。したがって、結晶の成長速
度、不純物ドープの割合、結晶の組成比等を正確にコン
トロールすることが可能であり、通常結晶の成長速度は
数十人〜数μ／ｈｒである。
高級な真空蒸着方法であり、その構成は、１個または複
数個のセル形のルツボから蒸発させた成分元素をビーム
状にして基板に放出し、該基板の表面をエピタキシャル
成長させるようにしたもので基板に捕えられない分子は
真空系で運び去、られ、常にルツボから蒸発した新鮮な
分子ビームを基板表面に照射している。基板に到達する
各元素の分子数は蒸着系の幾何学的形状と蒸着源温度に
よつて一義的に決定される。したがって、結晶の成長速
度、不純物ドープの割合、結晶の組成比等を正確にコン
トロールすることが可能であり、通常結晶の成長速度は
数十人〜数μ／ｈｒである。
上述の如きＭＢＨにおいては基板の成長温度はエピタキ
シャル膜の品質を左右する最も重要な成長条件のパラメ
ータである。
シャル膜の品質を左右する最も重要な成長条件のパラメ
ータである。
このような、基板のエピタキシャル成長温度の測定方法
としては、従来、熱電対や赤外線放射温度針等が用いら
れていた。しかし、これら赤外線放射温度針や熱電対で
は基板の真のエピタキシャル成長時の温度を正確に測定
することが極めて困難であり、基板エピタキシャル時の
真の温度測定が要望されていた。
としては、従来、熱電対や赤外線放射温度針等が用いら
れていた。しかし、これら赤外線放射温度針や熱電対で
は基板の真のエピタキシャル成長時の温度を正確に測定
することが極めて困難であり、基板エピタキシャル時の
真の温度測定が要望されていた。
（３）従来技術と問題点
第１図は従来の分子線結晶成長装置の温度測定方法を示
す路線的側断面図であり、分子線結晶成長装置１内には
モリブデン（Ｍｏ）の如き融点の高い材料よりなる基板
ホルダー４上にＭＢＨすべきたとえばガリウムヒ素（Ｇ
ａ Ａ ｓ ）の如き基板６を配し、該基板ホルダー
４の後部（裏側）に配したヒータ５により基板ホルダー
を加熱すると共に図示しないが、分子線源オープンから
の分子ビーム９を基板６に当ててエピタキシャル成長を
行っている。このようなＭＢＨにおいて、基板の成長温
度をモニタするには熱電対７を基板ホルダー４に接触さ
せて分子線結晶成長装Ｗｌ外に引き出された表示装置で
温度の監視を行っていた。
す路線的側断面図であり、分子線結晶成長装置１内には
モリブデン（Ｍｏ）の如き融点の高い材料よりなる基板
ホルダー４上にＭＢＨすべきたとえばガリウムヒ素（Ｇ
ａ Ａ ｓ ）の如き基板６を配し、該基板ホルダー
４の後部（裏側）に配したヒータ５により基板ホルダー
を加熱すると共に図示しないが、分子線源オープンから
の分子ビーム９を基板６に当ててエピタキシャル成長を
行っている。このようなＭＢＨにおいて、基板の成長温
度をモニタするには熱電対７を基板ホルダー４に接触さ
せて分子線結晶成長装Ｗｌ外に引き出された表示装置で
温度の監視を行っていた。
この場合の問題点は熱電対を基板６または基板ホルダー
４の表面に配置すると分子ビーム９の影響を受けるため
に、分子ビームの蒸着されにくい基板ホルダー４の裏面
に熱電対を接触させなくてはならないので基板ホルダー
の表面または基板の表面の真の温度を計測し得ないこと
と、基板や基板ホルダーに熱接触のよい状態で取り付け
ることが難しく、そのために熱電対の指示温度と真の成
長温度（基板６の温度）が異なってくる点である。
４の表面に配置すると分子ビーム９の影響を受けるため
に、分子ビームの蒸着されにくい基板ホルダー４の裏面
に熱電対を接触させなくてはならないので基板ホルダー
の表面または基板の表面の真の温度を計測し得ないこと
と、基板や基板ホルダーに熱接触のよい状態で取り付け
ることが難しく、そのために熱電対の指示温度と真の成
長温度（基板６の温度）が異なってくる点である。
さらに分子線結晶成長装置１に設けた観察窓２を通して
赤外線放射温度針３を用いて、基板６の表面の放射率（
ε）をあらかじめ実測し校正されたものを用いるがＭＢ
Ｅの段僧で分子ビーム９の一部は観察窓２のガラス面２
ａに付着８してしまい、赤外線放射温度針は観察窓２を
通して温度測定が行われるためにガラース面に付着して
くもった分子の影響を受けて見掛は上の温度指示は低下
し、真の基板成長温度より低く指示されて真の温度測定
が正確にできない問題があった。
赤外線放射温度針３を用いて、基板６の表面の放射率（
ε）をあらかじめ実測し校正されたものを用いるがＭＢ
Ｅの段僧で分子ビーム９の一部は観察窓２のガラス面２
ａに付着８してしまい、赤外線放射温度針は観察窓２を
通して温度測定が行われるためにガラース面に付着して
くもった分子の影響を受けて見掛は上の温度指示は低下
し、真の基板成長温度より低く指示されて真の温度測定
が正確にできない問題があった。
（４）発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、分子線結晶成長装置の
温度測定を正確に行えるようにした温度補正方法を提供
することを目的とするものである。
温度測定を正確に行えるようにした温度補正方法を提供
することを目的とするものである。
（５）発明の構成
そして、この目的は本発明によれば基板ホルダー上に基
板を設けてエピタキシャル成長させる分子線結晶成長装
置の温度測定方法において、該基板の成長温度または成
長温度に近い温度領域に融点を持つ金属を選択し、該金
属を上記基板ホルダーまたは基板に取り付け、該金属の
融点状況をみながら基板のエピタキシャル成長温度を定
めることを特徴とする分子線結晶成長装置の温度測定方
法を提供することによって達成される。
板を設けてエピタキシャル成長させる分子線結晶成長装
置の温度測定方法において、該基板の成長温度または成
長温度に近い温度領域に融点を持つ金属を選択し、該金
属を上記基板ホルダーまたは基板に取り付け、該金属の
融点状況をみながら基板のエピタキシャル成長温度を定
めることを特徴とする分子線結晶成長装置の温度測定方
法を提供することによって達成される。
（６）発明の実施例
以下、本発明の１実施例を第２図および第３図について
詳述する。
詳述する。
第２図は本発明の分子線結晶成長装置の温度測定方法を
示す分子線結晶成長装置の側断面図、第３図は基板およ
び基板ホルダ一部分の平面図であり、第１図と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
示す分子線結晶成長装置の側断面図、第３図は基板およ
び基板ホルダ一部分の平面図であり、第１図と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
第２図において、本発明では基板６または基板ホルダー
４に金属１０を配置する。基板ホルダー４上に載置する
金属１０は基板の成長温度によって冥なる。なお本発明
に用いる金属は純粋な金属のみではなく合金等を含めて
金属として説明する。
４に金属１０を配置する。基板ホルダー４上に載置する
金属１０は基板の成長温度によって冥なる。なお本発明
に用いる金属は純粋な金属のみではなく合金等を含めて
金属として説明する。
今、ＭＢＥでＧａＡｓまたはアルミニウム・ガリウム・
ヒ素（ＡＩＧａＡｓ）を基板６に選択した場合には該Ｇ
ａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ基板のエピタキシャル成長温
度は６００〜７００℃である。
ヒ素（ＡＩＧａＡｓ）を基板６に選択した場合には該Ｇ
ａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ基板のエピタキシャル成長温
度は６００〜７００℃である。
この領域内に融点を持つ金属としてはアルミニウム（Ａ
Ｉ）がある。ｌｌＡｌの融点は６６０℃であるので第２
図および第３図に示すようにペレット状にしたＡ１ペレ
ット１０をＧａＡｓ基板またはＭｏ基板ホルダー４上に
固定する。上記Ａ１ベレソトをＧａＡｓ基板またはＭＯ
基板ホルダーの表面６ａ、４ａに取り付けるには 熱接
触を良くするためにインジュム（Ｉｎ）ソルダー１１を
ＡＩペレットｌＯに比べて極めて少量用いて固定し、こ
れらＡｌペレットの取り付は位置は第３図の平面図に示
すように赤外線放射温度針３の測定領域１２に近い場所
に配する。
Ｉ）がある。ｌｌＡｌの融点は６６０℃であるので第２
図および第３図に示すようにペレット状にしたＡ１ペレ
ット１０をＧａＡｓ基板またはＭｏ基板ホルダー４上に
固定する。上記Ａ１ベレソトをＧａＡｓ基板またはＭＯ
基板ホルダーの表面６ａ、４ａに取り付けるには 熱接
触を良くするためにインジュム（Ｉｎ）ソルダー１１を
ＡＩペレットｌＯに比べて極めて少量用いて固定し、こ
れらＡｌペレットの取り付は位置は第３図の平面図に示
すように赤外線放射温度針３の測定領域１２に近い場所
に配する。
上述の如き構成として分子線結晶成長装置ｌ内−６〜１
０ を超真空１０Ｔｏｒｒ程度としＧａＡｓ基板６上に分子
ビーム９を照射してエピタキシャル成長させる段階でＧ
ａ、 Ａ ｓ基板の温度を融点近くで棲つくり上昇さ
せてＧａＡｓ基板のＡｌペレットが融けた瞬間を観察窓
２を通して目視し、この時の赤外線放射温度針３の指示
値をＡＩの融点温度６６０℃として校正する。この校正
した赤外線放射温度計３を温度モニタとして用いて成長
温度を６８０℃まで上げてＡｌＧａＡｓの成長を行うよ
うにする。
０ を超真空１０Ｔｏｒｒ程度としＧａＡｓ基板６上に分子
ビーム９を照射してエピタキシャル成長させる段階でＧ
ａ、 Ａ ｓ基板の温度を融点近くで棲つくり上昇さ
せてＧａＡｓ基板のＡｌペレットが融けた瞬間を観察窓
２を通して目視し、この時の赤外線放射温度針３の指示
値をＡＩの融点温度６６０℃として校正する。この校正
した赤外線放射温度計３を温度モニタとして用いて成長
温度を６８０℃まで上げてＡｌＧａＡｓの成長を行うよ
うにする。
上述の温度校正は熱電対について行うこともできる。
さらに、このような温度校正は真のＭＢＥで半導体装置
を得る工程の間で行われるものであり、Ｍｏ基板ホルダ
ー４等に付着したＡｌペレットのＡ１分子成分は充分に
除去した後に真のＭＢＥで製品を得るように成されるこ
とは勿論である。
を得る工程の間で行われるものであり、Ｍｏ基板ホルダ
ー４等に付着したＡｌペレットのＡ１分子成分は充分に
除去した後に真のＭＢＥで製品を得るように成されるこ
とは勿論である。
（７）発明の効果
以上、詳細に説明したように本発明によれば基板の成長
温度近傍の少なくとも１点において、観察窓に付着した
分子ビーム成分による温度変化の影響をうけることなく
極めて正確な温度を知ることができるので、これに基づ
いて赤外線放射温度針や熱電対等の温度校正を正確に行
うことができる。したがって本発明によれば、ＭＢＥ法
において正確な成長温度を再現性よく決めることができ
る。
温度近傍の少なくとも１点において、観察窓に付着した
分子ビーム成分による温度変化の影響をうけることなく
極めて正確な温度を知ることができるので、これに基づ
いて赤外線放射温度針や熱電対等の温度校正を正確に行
うことができる。したがって本発明によれば、ＭＢＥ法
において正確な成長温度を再現性よく決めることができ
る。
第１図は従来の分子線結晶成長装置の温度測定方法を示
す分子線結晶成長装置の要部側断面図、１・・１１ 図、第３図は第２図の基板ホルダーおよび基板の平面図
である。 １・・・分子線結晶成長装置、２・・・観察窓、３・・
・赤外線放射温度針、４・・・基板ホルダー、５・・・
ヒータ、６・・・基板、７・・・熱電対、８・・・ガラ
スに付着した分子ビーム成分、９・・・分子ビーム、１
０・３・・Ａｔペレツ１．１１・・・ｌｎソルダー、１
２・・・測定領域。 特許出願人 富士通株式会社
す分子線結晶成長装置の要部側断面図、１・・１１ 図、第３図は第２図の基板ホルダーおよび基板の平面図
である。 １・・・分子線結晶成長装置、２・・・観察窓、３・・
・赤外線放射温度針、４・・・基板ホルダー、５・・・
ヒータ、６・・・基板、７・・・熱電対、８・・・ガラ
スに付着した分子ビーム成分、９・・・分子ビーム、１
０・３・・Ａｔペレツ１．１１・・・ｌｎソルダー、１
２・・・測定領域。 特許出願人 富士通株式会社
Claims (1)
- 基板ホルダー上に基板を設けてエピタキシャル成長させ
る分子線結晶成長装置の温度測定方法において、該基板
の成長温度または成長温度に近い温度領域に融点を持つ
金属を選択し、該金属を上記基板ホルダーまたは基板に
取り付け、該金属の融点状況をみながら基板のエピタキ
シャル成長温度を定めることを特徴とする分子線結晶成
長装置の温７度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259981A JPS5893320A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 分子線結晶成長装置の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19259981A JPS5893320A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 分子線結晶成長装置の温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893320A true JPS5893320A (ja) | 1983-06-03 |
Family
ID=16293940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19259981A Pending JPS5893320A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 分子線結晶成長装置の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893320A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62169028A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-25 | Rohm Co Ltd | 温度検知素子 |
| JP2014509391A (ja) * | 2011-02-09 | 2014-04-17 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | 高温燃焼環境中のタービン部品を温度マッピングする装置と方法 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19259981A patent/JPS5893320A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62169028A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-25 | Rohm Co Ltd | 温度検知素子 |
| JPH0781917B2 (ja) * | 1986-01-22 | 1995-09-06 | ロ−ム株式会社 | 温度検知素子 |
| JP2014509391A (ja) * | 2011-02-09 | 2014-04-17 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | 高温燃焼環境中のタービン部品を温度マッピングする装置と方法 |
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