JPS60200895A - 分子線結晶成長装置の噴出セル構造 - Google Patents
分子線結晶成長装置の噴出セル構造Info
- Publication number
- JPS60200895A JPS60200895A JP5434284A JP5434284A JPS60200895A JP S60200895 A JPS60200895 A JP S60200895A JP 5434284 A JP5434284 A JP 5434284A JP 5434284 A JP5434284 A JP 5434284A JP S60200895 A JPS60200895 A JP S60200895A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- molecular beam
- graphite
- peripheral surface
- cell structure
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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】
この発明は高真空中の加熱された基板に原材料を原子ま
たは分子の形で供給して結晶成長を行う分子線結晶成長
装置の分子線噴出セル構造に関するものである。
たは分子の形で供給して結晶成長を行う分子線結晶成長
装置の分子線噴出セル構造に関するものである。
分子線結晶成長法は大面積の基板結晶上に膜厚、組成、
不純物濃度及びそのブＩ：２７アイルを容易に制御する
ことができ、この特性を生かして種々の半導体デバイス
が製造されている。
不純物濃度及びそのブＩ：２７アイルを容易に制御する
ことができ、この特性を生かして種々の半導体デバイス
が製造されている。
この分子線を形成するための原料を収納し、かつ分子線
を発生させるための分子線噴出セルは一例として窒化硼
素（ＢＮ）製坩堝の外周にタンタル線ヒータを捲き付け
、更にその外側よりタンタル族の輻射シールド板で覆っ
た構造のものが用いられていた。
を発生させるための分子線噴出セルは一例として窒化硼
素（ＢＮ）製坩堝の外周にタンタル線ヒータを捲き付け
、更にその外側よりタンタル族の輻射シールド板で覆っ
た構造のものが用いられていた。
しかし、これまでの噴出セルはヒータ若しくは輻射シー
ルド板の支持と絶縁のための治具を必要とするため、部
品数が多く、複雑な構造となっており、更にヒータと坩
堝との間の熱伝達は輻射のみによって行われているため
、熱効率、電流の増減に対する温度応答などの特性が必
ずしも満足できるものではなかった。また、加熱温度も
タンタルの昇華によって制限されるなどの欠点を有して
いた。
ルド板の支持と絶縁のための治具を必要とするため、部
品数が多く、複雑な構造となっており、更にヒータと坩
堝との間の熱伝達は輻射のみによって行われているため
、熱効率、電流の増減に対する温度応答などの特性が必
ずしも満足できるものではなかった。また、加熱温度も
タンタルの昇華によって制限されるなどの欠点を有して
いた。
この発明は上記実情に鑑みなされたものであって、熱効
率、温度応答などの特性が優れ、簡単な構造で高温まで
加熱することができる分子線の噴出セル構造を提供する
ことを目的とし、以下図示の実施例を参照して本発明を
説明する。
率、温度応答などの特性が優れ、簡単な構造で高温まで
加熱することができる分子線の噴出セル構造を提供する
ことを目的とし、以下図示の実施例を参照して本発明を
説明する。
第１図において、ｌは分子線を形成するための原料を収
納する盲部状坩堝であって、その開口端には鍔／′を有
し、窒化硼素（ＢＮ）、パイロリテツクボ四ンナイトラ
イド（ｐＢＮ ）などの絶縁体で反応性が少く、高耐熱
性で且つ大きな機械強度を有する材料にて構成される。
納する盲部状坩堝であって、その開口端には鍔／′を有
し、窒化硼素（ＢＮ）、パイロリテツクボ四ンナイトラ
イド（ｐＢＮ ）などの絶縁体で反応性が少く、高耐熱
性で且つ大きな機械強度を有する材料にて構成される。
この坩堝ｌの外周面にはメタン、エタンなどの熱分解に
よってグラファイト層コを１０〜１００μｍ厚で付着さ
せる。しかる後に機械加工によって、グラファイト層λ
に坩堝の外周面に達する深さの螺旋状の溝３を設ける。
よってグラファイト層コを１０〜１００μｍ厚で付着さ
せる。しかる後に機械加工によって、グラファイト層λ
に坩堝の外周面に達する深さの螺旋状の溝３を設ける。
その結果、坩堝の外周面には一本の帯状のグラファイト
を螺旋状に巻き付けたような構造となる。上記螺旋状グ
ラファイトの上端部及び下端部にはそれぞれ電流端子ダ
。
を螺旋状に巻き付けたような構造となる。上記螺旋状グ
ラファイトの上端部及び下端部にはそれぞれ電流端子ダ
。
５を設けて、電流を供給することにより螺旋状グラファ
イトはヒータとなって坩堝を外周より加熱することにな
る。この螺旋状グラファイトは坩堝の外周面に直接接触
しているため、熱の伝達は輻射の他に熱伝導によっても
行われ、熱効率が著しく改善され、熱応答が迅速となる
。
イトはヒータとなって坩堝を外周より加熱することにな
る。この螺旋状グラファイトは坩堝の外周面に直接接触
しているため、熱の伝達は輻射の他に熱伝導によっても
行われ、熱効率が著しく改善され、熱応答が迅速となる
。
また、坩堝の外周面に蒸着させるグラファイトの厚さ、
グラファイトに設ける螺旋状溝の幅、間隔、角度を適宜
選択することにより、坩堝の任意の位置の加熱温度を調
整することができる。
グラファイトに設ける螺旋状溝の幅、間隔、角度を適宜
選択することにより、坩堝の任意の位置の加熱温度を調
整することができる。
更に、加熱用のヒータとしてグラフアイＦを用いている
ので、２０００℃程度まで加熱温度を上昇させても、加
熱時における不純物ガスの放出が殆どなく、安定に加熱
することができる。また、ヒータを更に輻射シールド板
で被覆するときも、ヒータが坩堝の外周面に密着してい
るため被覆が容易に行える。
ので、２０００℃程度まで加熱温度を上昇させても、加
熱時における不純物ガスの放出が殆どなく、安定に加熱
することができる。また、ヒータを更に輻射シールド板
で被覆するときも、ヒータが坩堝の外周面に密着してい
るため被覆が容易に行える。
一例として、外径２０ｇｍ５長さ２００悶のｐＢＮ製坩
堝を石英製反応管の中に入れ、エタンガスの流量を５重
分、加熱温度を約１５００℃として、エタンの熱分解に
よって坩堝の外周面に約４０μｍ厚のグラファイト層を
形成させた。次に機械加工によって、坩堝の外周面のグ
ラファイト層に幅０．５ ｍｍの溝を螺旋状に切って、
５餌幅の帯状グラファイトが螺旋状に坩堝外周面に形成
するようにした。坩堝の外周上端部と下端部にはそれぞ
れグラファイト製のリング状治具を嵌合し、螺旋状グラ
ファイトの上端と下端に電気的に接続して電流端子とし
た。この螺旋状グラファイトの上面は０．１瓢厚のタン
タル薄板で７重に被覆し、輻射シールドとした。また坩
堝の底面にはＷ−Ｗル熱電対を接触させて坩堝の温度を
測定するようにした。
堝を石英製反応管の中に入れ、エタンガスの流量を５重
分、加熱温度を約１５００℃として、エタンの熱分解に
よって坩堝の外周面に約４０μｍ厚のグラファイト層を
形成させた。次に機械加工によって、坩堝の外周面のグ
ラファイト層に幅０．５ ｍｍの溝を螺旋状に切って、
５餌幅の帯状グラファイトが螺旋状に坩堝外周面に形成
するようにした。坩堝の外周上端部と下端部にはそれぞ
れグラファイト製のリング状治具を嵌合し、螺旋状グラ
ファイトの上端と下端に電気的に接続して電流端子とし
た。この螺旋状グラファイトの上面は０．１瓢厚のタン
タル薄板で７重に被覆し、輻射シールドとした。また坩
堝の底面にはＷ−Ｗル熱電対を接触させて坩堝の温度を
測定するようにした。
上記の如き分子線噴出セルを超高真空槽に装着して通電
試験を行ったところ、５Ａの電流で坩堝は約５分で約１
３００℃に加熱された。このときの消費電力は約１３０
Ｗであり、従来の噴出セル構造の消費電力より約り０％
少く、また加熱時間は半分であった。また加熱初期のガ
ス放出を終えるまでの時間も従来の噴出セル構造より短
かく、ガス放出後の真空槽内の圧力は１３００℃では該
真空槽のベース圧力（Ｉ Ｘ １０””ｏＴｏｒｒ ）
と同じであった。真空槽内のガスを質量分析した結果為
初期ガス放出時にはＨ，、Ｈ，０、００などの増加が見
られたが、その後は真空槽そのものの残留ガス成分との
差は見られず、供給電流を１５人に増加したら坩堝は約
２０００℃に加熱されたが、異常は全く見られなかった
。
試験を行ったところ、５Ａの電流で坩堝は約５分で約１
３００℃に加熱された。このときの消費電力は約１３０
Ｗであり、従来の噴出セル構造の消費電力より約り０％
少く、また加熱時間は半分であった。また加熱初期のガ
ス放出を終えるまでの時間も従来の噴出セル構造より短
かく、ガス放出後の真空槽内の圧力は１３００℃では該
真空槽のベース圧力（Ｉ Ｘ １０””ｏＴｏｒｒ ）
と同じであった。真空槽内のガスを質量分析した結果為
初期ガス放出時にはＨ，、Ｈ，０、００などの増加が見
られたが、その後は真空槽そのものの残留ガス成分との
差は見られず、供給電流を１５人に増加したら坩堝は約
２０００℃に加熱されたが、異常は全く見られなかった
。
第２図はこの発明による分子線セル構造の他の実施例を
示し、坩堝／の開口端に設けられた鍔部分／′の裏面に
もグラファイトを蒸着させ、鍔部分ｌ′を含め坩堝全体
を外周面より加熱する構造を示す。これまでの分子線セ
ル構造では坩堝の鍔部分は積極的に加熱されていないた
め温度が低くなり、分子線原料としてガリウムなどを用
いた場合、坩堝の開口端附近で凝縮が起り、しばしば問
題となったが、上記の如く鍔部分を胴部分と同様に積極
的に加熱することによって、上記の如き問題は回避され
ることとなる。
示し、坩堝／の開口端に設けられた鍔部分／′の裏面に
もグラファイトを蒸着させ、鍔部分ｌ′を含め坩堝全体
を外周面より加熱する構造を示す。これまでの分子線セ
ル構造では坩堝の鍔部分は積極的に加熱されていないた
め温度が低くなり、分子線原料としてガリウムなどを用
いた場合、坩堝の開口端附近で凝縮が起り、しばしば問
題となったが、上記の如く鍔部分を胴部分と同様に積極
的に加熱することによって、上記の如き問題は回避され
ることとなる。
第３図はこの発明による分子線セル構造の更に他の実施
例を示し、坩堝の外周面にグラファイト層コを所定の厚
さ蒸着させた後に、機械加工によって、上方と下方より
交互に所定の間隔を保って坩堝の外周面に達する深さの
溝３′を設ける。この溝３′は坩堝の外周下端より形成
した場合、上端に達する寸前で止め、坩堝の上端より形
成した場合は下端に達する寸前で止める。
例を示し、坩堝の外周面にグラファイト層コを所定の厚
さ蒸着させた後に、機械加工によって、上方と下方より
交互に所定の間隔を保って坩堝の外周面に達する深さの
溝３′を設ける。この溝３′は坩堝の外周下端より形成
した場合、上端に達する寸前で止め、坩堝の上端より形
成した場合は下端に達する寸前で止める。
その結果、帯状グラファイトの上端または下端は隣合っ
た帯状グラファイトと接続した状態となり、凹凸が連続
したつすら折伏の帯状グラフアイ）ｊが坩堝の外周面に
形成する。溝３′のうちの一本のみは坩堝の上端より下
端に達するよう設けて、隣合った帯状グラファイト間の
電気的接続を断ち、この隣合った二本の帯状グラファイ
トの端部にそれぞれ電流端子ｑｌ 、 ｓｌを設けて、
電流を供給することにより帯状グラファイトはヒータと
なって外周より坩堝を加熱することになり、第１図の実
施例と同様に、付着させるグラファイトの厚さ、溝の幅
、間隔などを選択することによって加熱温度を調整する
ことができる。
た帯状グラファイトと接続した状態となり、凹凸が連続
したつすら折伏の帯状グラフアイ）ｊが坩堝の外周面に
形成する。溝３′のうちの一本のみは坩堝の上端より下
端に達するよう設けて、隣合った帯状グラファイト間の
電気的接続を断ち、この隣合った二本の帯状グラファイ
トの端部にそれぞれ電流端子ｑｌ 、 ｓｌを設けて、
電流を供給することにより帯状グラファイトはヒータと
なって外周より坩堝を加熱することになり、第１図の実
施例と同様に、付着させるグラファイトの厚さ、溝の幅
、間隔などを選択することによって加熱温度を調整する
ことができる。
以上要するに本発明の分子線噴出セル構造は分子線を形
成するための原料を収納する坩堝の外周面に帯状のグラ
ファイトを直接密着して設けるようにしたものであるか
ら、構造が至って簡単で熱効率、温度応答も優れ、加熱
温度も高くすることができるので、分子線結晶成長を精
確、能率的且つ経済的に行うことができる。
成するための原料を収納する坩堝の外周面に帯状のグラ
ファイトを直接密着して設けるようにしたものであるか
ら、構造が至って簡単で熱効率、温度応答も優れ、加熱
温度も高くすることができるので、分子線結晶成長を精
確、能率的且つ経済的に行うことができる。
なお、坩堝の外周面に形成する帯状グラファイトの形状
は図示の螺旋状またはつずら折伏に限定されるものでは
なく、坩堝を有効に外周より加熱し得るものであれば、
他の形状であっても良い。
は図示の螺旋状またはつずら折伏に限定されるものでは
なく、坩堝を有効に外周より加熱し得るものであれば、
他の形状であっても良い。
第１図は本発明の分子線噴出セル構造の一実施例を示す
斜視図、第２図は他の実施例を示す縦断面図、第３図は
更に他の実施例を示す側面図である。 ／・・・坩堝、λ・・・帯状グラファイト、３．３’・
・・溝０ 特許出願人 工業技術院長用田裕部 第７図 第３図 ｆｘ２図 １
斜視図、第２図は他の実施例を示す縦断面図、第３図は
更に他の実施例を示す側面図である。 ／・・・坩堝、λ・・・帯状グラファイト、３．３’・
・・溝０ 特許出願人 工業技術院長用田裕部 第７図 第３図 ｆｘ２図 １
Claims (1)
- 坩堝の外周面に帯状のグラファイトを設けてヒータとし
たことを特徴とする分子線結晶成長装置の噴出セル構造
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5434284A JPS60200895A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 分子線結晶成長装置の噴出セル構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5434284A JPS60200895A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 分子線結晶成長装置の噴出セル構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200895A true JPS60200895A (ja) | 1985-10-11 |
Family
ID=12967934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5434284A Pending JPS60200895A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 分子線結晶成長装置の噴出セル構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200895A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63115209U (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-25 | ||
| JPH0322067U (ja) * | 1989-07-07 | 1991-03-06 | ||
| JPH0338367U (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-12 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57201522A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Cell for vacuum deposition |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP5434284A patent/JPS60200895A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57201522A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Cell for vacuum deposition |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63115209U (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-25 | ||
| JPH0322067U (ja) * | 1989-07-07 | 1991-03-06 | ||
| JPH0338367U (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-12 |
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