JPS59172715A - 分子線発生装置 - Google Patents
分子線発生装置Info
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- JPS59172715A JPS59172715A JP4743883A JP4743883A JPS59172715A JP S59172715 A JPS59172715 A JP S59172715A JP 4743883 A JP4743883 A JP 4743883A JP 4743883 A JP4743883 A JP 4743883A JP S59172715 A JPS59172715 A JP S59172715A
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- molecular beam
- liquid
- heating
- pot
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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
- H01L21/02612—Formation types
- 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】
本発明は分子の大きな塊を含ますに安定で均一な分子線
を供給できる分子線発生装置に関するものである。
を供給できる分子線発生装置に関するものである。
分子線エピタキシーによる結晶成長方法は、急力組成制
御および不純物のドーピング制御が可能であシ、また人
単位での成長膜厚制御ができることから、各種化合物半
導体の結晶成長に適用されてきており、その成長技術も
年々向上している。
御および不純物のドーピング制御が可能であシ、また人
単位での成長膜厚制御ができることから、各種化合物半
導体の結晶成長に適用されてきており、その成長技術も
年々向上している。
しかし、ＧａＡｓ等の成長で見られるように成長膜上に
はスピッティングおよび押型欠陥が存在し、これらはデ
バイスを作る上で問題である。これらのスピッティング
および押型欠陥の原因は、分子線源から飛んでくるガリ
ウムの大きな塊やガリウム（Ｇａ） の酸化物にある
と考えられている。したがって、分子線エピタキシーで
スビツテイングおよび押型欠陥のない良質の膜を得るた
めには、成長原料の大きな塊およびその酸化物が飛ばな
い構造を持つ分子線発生装置が必要である。
はスピッティングおよび押型欠陥が存在し、これらはデ
バイスを作る上で問題である。これらのスピッティング
および押型欠陥の原因は、分子線源から飛んでくるガリ
ウムの大きな塊やガリウム（Ｇａ） の酸化物にある
と考えられている。したがって、分子線エピタキシーで
スビツテイングおよび押型欠陥のない良質の膜を得るた
めには、成長原料の大きな塊およびその酸化物が飛ばな
い構造を持つ分子線発生装置が必要である。
第１図は従来の分子線発生装置の概略断面図を示す。図
において、１は液化している分子線の原料、２は原料１
を入れておくルツボ、３はルツボ２および原料１を加熱
するためルツボ２の回りに設けられた抵抗加熱ヒータで
ある。
において、１は液化している分子線の原料、２は原料１
を入れておくルツボ、３はルツボ２および原料１を加熱
するためルツボ２の回りに設けられた抵抗加熱ヒータで
ある。
液化している原料１にＧａを用いた場合の分子線発生装
置により分子線の発生機構を説明する。
置により分子線の発生機構を説明する。
まず、ヒータ３を加熱すると、まずルツボ２の側面が熱
せられ、つづいてルツボ２の側面に接し７ているＧａが
熱伝導により熱せられる。さらに、Ｇａ中の熱伝導およ
び対流によりＧａ全体が加熱さｔする。Ｇａの液内では
その温度Ｖこ対応する蒸気圧を持った気化した（）ａの
囲気が形成され、それが分子線となってルツボ２の外
部に飛び出す。
せられ、つづいてルツボ２の側面に接し７ているＧａが
熱伝導により熱せられる。さらに、Ｇａ中の熱伝導およ
び対流によりＧａ全体が加熱さｔする。Ｇａの液内では
その温度Ｖこ対応する蒸気圧を持った気化した（）ａの
囲気が形成され、それが分子線となってルツボ２の外
部に飛び出す。
しかし、この分子線発生装置では、次のような現象が生
じているため、均一で安定な分子線を得ることは困難で
ある。すなわち、液化しているＧａ内部の温度は均一で
はなく、Ｇａ表面よりもルツボに接している部分の温度
が高くなっているため、ルツボ壁面においてＧａ中に含
まれている揮発性の不純物やＧａの部分的気化によって
小さな泡が発生している。これらの泡はＧａａ液表面向
って移動し、一部は途中で消滅し、一部は表向まで達し
てはじけて消滅する。この時、そのはじける勢いによっ
て（Ｊａ液而面らはＧａの大きい塊やＧａ液表■１に形
成されている酸化物等が飛ひ出す。また、ルツホ２の先
端に付もし冷えたＵａの粒がルツボ内に落下し、同様な
現象を引起こす。したかって、従来の分子線発生装置に
おいては、スピッティングおよび押型欠陥のない結晶を
成長させるのは非常に困難であった。
じているため、均一で安定な分子線を得ることは困難で
ある。すなわち、液化しているＧａ内部の温度は均一で
はなく、Ｇａ表面よりもルツボに接している部分の温度
が高くなっているため、ルツボ壁面においてＧａ中に含
まれている揮発性の不純物やＧａの部分的気化によって
小さな泡が発生している。これらの泡はＧａａ液表面向
って移動し、一部は途中で消滅し、一部は表向まで達し
てはじけて消滅する。この時、そのはじける勢いによっ
て（Ｊａ液而面らはＧａの大きい塊やＧａ液表■１に形
成されている酸化物等が飛ひ出す。また、ルツホ２の先
端に付もし冷えたＵａの粒がルツボ内に落下し、同様な
現象を引起こす。したかって、従来の分子線発生装置に
おいては、スピッティングおよび押型欠陥のない結晶を
成長させるのは非常に困難であった。
本発明の目的は、スピッティングお・よび卵型欠陥の原
因となる成長原拐料の大きな塊およびその酸化物が成長
中に飛び出さないようにした分子線発生装置を提供する
ことにある。
因となる成長原拐料の大きな塊およびその酸化物が成長
中に飛び出さないようにした分子線発生装置を提供する
ことにある。
本発明の分子線発生装置の構成は、少なくとも、分子線
供給用の原料を入れるルツボと、前記原料の上方よりこ
の原料表面のみを加熱する加熱手段とを備えることを特
徴とづる。
供給用の原料を入れるルツボと、前記原料の上方よりこ
の原料表面のみを加熱する加熱手段とを備えることを特
徴とづる。
以下本発明全■１面を参照して詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す断面図である。
図におい−ご第１図と同じ番号のものは弗１図と同一構
成物である。また、４は原料１の上部のルツボ２の回り
１ｃ設けられた抵抗加熱ヒータである。
成物である。また、４は原料１の上部のルツボ２の回り
１ｃ設けられた抵抗加熱ヒータである。
ここで原料１より上側のルツボ２の形状は、そこからの
原料１表面への熱放射を効果的に行なうため、先細り（
・ζすることが望ましい。力お、ルツボ２の材料とし７
ては汚染の少ない熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）を用い、
ヒータ４（（は不覆屯物ガスの放出の少ないタンタル線
等を用いることが望ましい。
原料１表面への熱放射を効果的に行なうため、先細り（
・ζすることが望ましい。力お、ルツボ２の材料とし７
ては汚染の少ない熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）を用い、
ヒータ４（（は不覆屯物ガスの放出の少ないタンタル線
等を用いることが望ましい。
この実施例の分子線発生について原料１をＧａとして説
明する。ヒータ４はこれに接しているルツボ４の壁を加
熱し、この壁より放射される熱線が（）ａ液表面を加熱
する。加熱されたＧａａ液表面はその表面温度に対応す
る蒸気圧を持った気化したＧａの雰囲気が形成され、そ
れが分子線となって分子線発生装置外部に飛び出す。こ
こで、Ｇａ液内部は表面よりも温度が低くなっているの
で、Ｇａ内部で泡が発生すること＆工はとんどない。ま
た、ルツボ２の上部の温度は非常に高いため、そこへの
（Ｊａ の付着はない。した：ｂ；って、Ｇａ表面で欠
発的にＧａの塊や酸化物が飛び出Ｌ７たりすることはな
く、スピッティングおよび埋型欠陥のない結晶の成長が
可能となる。
明する。ヒータ４はこれに接しているルツボ４の壁を加
熱し、この壁より放射される熱線が（）ａ液表面を加熱
する。加熱されたＧａａ液表面はその表面温度に対応す
る蒸気圧を持った気化したＧａの雰囲気が形成され、そ
れが分子線となって分子線発生装置外部に飛び出す。こ
こで、Ｇａ液内部は表面よりも温度が低くなっているの
で、Ｇａ内部で泡が発生すること＆工はとんどない。ま
た、ルツボ２の上部の温度は非常に高いため、そこへの
（Ｊａ の付着はない。した：ｂ；って、Ｇａ表面で欠
発的にＧａの塊や酸化物が飛び出Ｌ７たりすることはな
く、スピッティングおよび埋型欠陥のない結晶の成長が
可能となる。
第３図は本発明の他の実施例の断、面四である。
図において第１図と同じ番号は同一構成要素を示し、５
は原料１表面を加熱するために設けられた赤外線加熱う
／）′、６は赤外線加熱ランプ５からの光を透過し原料
１の赤外線加熱ランプ５への付着ヲ防ぐために設けられ
２ｂ防護壁である。この防護壁６としては、赤外線を良
く透過し、耐熱性が優れ、かつ不純物汚染の少な−材料
を選ぶ必要がちり、アルミナコートした石英等が望まし
い。この実例において赤外線ランプ５から放出される赤
外線は防護壁６を透過しＧａａ液表面熱となって吸収さ
れる。このためＧａａ液表面加熱され、第２図の場合と
同様にＧａの塊や酸化物を含まない（ｊａ分子線が得ら
れる。なお、防護壁６に付着したＧａは再び赤外線で加
熱されて蒸発するので、Ｕａの塊が液化したＧａ表面に
落ドすることはない。
は原料１表面を加熱するために設けられた赤外線加熱う
／）′、６は赤外線加熱ランプ５からの光を透過し原料
１の赤外線加熱ランプ５への付着ヲ防ぐために設けられ
２ｂ防護壁である。この防護壁６としては、赤外線を良
く透過し、耐熱性が優れ、かつ不純物汚染の少な−材料
を選ぶ必要がちり、アルミナコートした石英等が望まし
い。この実例において赤外線ランプ５から放出される赤
外線は防護壁６を透過しＧａａ液表面熱となって吸収さ
れる。このためＧａａ液表面加熱され、第２図の場合と
同様にＧａの塊や酸化物を含まない（ｊａ分子線が得ら
れる。なお、防護壁６に付着したＧａは再び赤外線で加
熱されて蒸発するので、Ｕａの塊が液化したＧａ表面に
落ドすることはない。
第４図は本発明の第３の実施例の断面図である。
図において、７はデポジションチャンバー外に設けられ
たレーザー光発生装置に、８はデポジションチャンバー
ののぞき窓（図ンドせず）を通し′Ｃ踪刺１の液表面に
照射されるレーザー光、９はレーザー光８を透過し原料
１ののぞき窓への付着を防ぐために設けられたしゃへい
板で４Ｌ、る。こＣレーデ−光発生装置７とし−Ｃは、
パワーの大きなＹＡＵレーザ、 Ｃ：Ｑ２レーザー等
を用い、しヤへい板９としてはレーザー光８を良く透過
し、耐熱性が優れ、かつ不純物汚染の少ない祠料を選ぶ
必要があり、アルミナコートの石英等の使用が望ましい
。この実施例は、原料１表曲を加熱するものがレーザー
光８となっており、他は第３図等とほぼ同様となってい
る。
たレーザー光発生装置に、８はデポジションチャンバー
ののぞき窓（図ンドせず）を通し′Ｃ踪刺１の液表面に
照射されるレーザー光、９はレーザー光８を透過し原料
１ののぞき窓への付着を防ぐために設けられたしゃへい
板で４Ｌ、る。こＣレーデ−光発生装置７とし−Ｃは、
パワーの大きなＹＡＵレーザ、 Ｃ：Ｑ２レーザー等
を用い、しヤへい板９としてはレーザー光８を良く透過
し、耐熱性が優れ、かつ不純物汚染の少ない祠料を選ぶ
必要があり、アルミナコートの石英等の使用が望ましい
。この実施例は、原料１表曲を加熱するものがレーザー
光８となっており、他は第３図等とほぼ同様となってい
る。
第５因は本発明の第４の実施例の断面図である。
図において、１０は電子線発生装置、１１は原料１表面
に照射する電子線、１２．１３は電子線１１の軌道を変
えるために設けられた偏同峨極、１４はルツボ２外で接
地された集電電極である。この集電゛峨極１４としては
、原料１より融点が高くて原料と反応しない高純度な金
属を用いることが望ましい。この実施例の分子線の発生
機構は、原料１表面を加熱するものが電子線１１である
ことが他の実施例と異なり、他は他の実施例とほぼ同様
である。
に照射する電子線、１２．１３は電子線１１の軌道を変
えるために設けられた偏同峨極、１４はルツボ２外で接
地された集電電極である。この集電゛峨極１４としては
、原料１より融点が高くて原料と反応しない高純度な金
属を用いることが望ましい。この実施例の分子線の発生
機構は、原料１表面を加熱するものが電子線１１である
ことが他の実施例と異なり、他は他の実施例とほぼ同様
である。
なお、これまでは原料として液化するものについて説明
したが、固体のままの原料も使用できることは明らかで
ある。また、原料走間の加熱とけ別に、原料全体をある
程度の温度捷で加熱しておく予備加熱機構があっても良
い。さらに、本発明による分子線発生装置は垂直に設ｆ
ｌｙするだけでなく、斜めに設置しても良い。ただし、
この場合は原料がとほれないようにルツボの形状および
加熱源の位置を変える必要がある場合もある。
したが、固体のままの原料も使用できることは明らかで
ある。また、原料走間の加熱とけ別に、原料全体をある
程度の温度捷で加熱しておく予備加熱機構があっても良
い。さらに、本発明による分子線発生装置は垂直に設ｆ
ｌｙするだけでなく、斜めに設置しても良い。ただし、
この場合は原料がとほれないようにルツボの形状および
加熱源の位置を変える必要がある場合もある。
第１図１ｄ捷来の分子線発生装＾、のゐテ面図、第２図
、第３図、第４図、第５肉は本発明の第１〜第４の実施
例の断面図である。図においＣ１・・・・・・液化して
いる分子線の原料、２・・・・・・ルツボ、３，４・・
・・・・抵抗力ロ熱ヒータ、５・・・・・・赤外線加熱
ランプ、６・・・・・・ｌＶｊｍ壁、７・・・・・・レ
ー→′−光発生装置、８−・・・・・レーザー光、９・
・・・・・しやへい板、ｌＯ・・・・・・軍子線発午装
＠：、１１・・・・・・電子線、１２゜１３・・・・・
・伽１向嵯極、１４・・・・・・集′亀屯極−（ある。
、第３図、第４図、第５肉は本発明の第１〜第４の実施
例の断面図である。図においＣ１・・・・・・液化して
いる分子線の原料、２・・・・・・ルツボ、３，４・・
・・・・抵抗力ロ熱ヒータ、５・・・・・・赤外線加熱
ランプ、６・・・・・・ｌＶｊｍ壁、７・・・・・・レ
ー→′−光発生装置、８−・・・・・レーザー光、９・
・・・・・しやへい板、ｌＯ・・・・・・軍子線発午装
＠：、１１・・・・・・電子線、１２゜１３・・・・・
・伽１向嵯極、１４・・・・・・集′亀屯極−（ある。
Claims (5)
- （１）少なくとも分子線供給用の原料を入れるルツボと
、前記原料の上方よりこの原料の表面のみを加熱する加
熱手段とを備えることを特徴とする分子線発生装置。 - （２）原料表面のみを加熱する加熱手段が、その原料表
面より上側に設けられた抵抗加熱ヒータである特許請求
の範囲第（１）項記載の分子線発生装置。 - （３）原料表面のみを加熱う°る加熱手段が、郡外線ラ
ンプである特許請求の範囲第（１）項記載の分子発生装
置。 - （４）原料麦ｌ１Ｉｊのみを加熱する加熱手段が、レー
ザ光発生手段である特許請求の範囲第（１）項記載の分
子線発生装置。 - （５）原料表面のみを加熱する加熱手段が、電子線照射
手段である特許請求の範囲第（１）項記載の分子線発生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4743883A JPS59172715A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 分子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4743883A JPS59172715A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 分子線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172715A true JPS59172715A (ja) | 1984-09-29 |
| JPH0473285B2 JPH0473285B2 (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=12775152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4743883A Granted JPS59172715A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 分子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172715A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155376U (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-26 | ||
| JPH04352319A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-07 | Nissin Electric Co Ltd | 分子線セル |
| JP2008247673A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Rohm Co Ltd | 材料供給装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51144400A (en) * | 1975-06-09 | 1976-12-11 | Hitachi Ltd | Process for production of thin film silicon nitride |
| JPS5711899A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-21 | Fujitsu Ltd | Molecular beam epitaxial growth |
| JPS59126624A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体薄膜の形成装置 |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP4743883A patent/JPS59172715A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51144400A (en) * | 1975-06-09 | 1976-12-11 | Hitachi Ltd | Process for production of thin film silicon nitride |
| JPS5711899A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-21 | Fujitsu Ltd | Molecular beam epitaxial growth |
| JPS59126624A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体薄膜の形成装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155376U (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-26 | ||
| JPH04352319A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-07 | Nissin Electric Co Ltd | 分子線セル |
| JP2008247673A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Rohm Co Ltd | 材料供給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0473285B2 (ja) | 1992-11-20 |
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