JPS61220414A - 分子線発生装置 - Google Patents
分子線発生装置Info
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- JPS61220414A JPS61220414A JP6245085A JP6245085A JPS61220414A JP S61220414 A JPS61220414 A JP S61220414A JP 6245085 A JP6245085 A JP 6245085A JP 6245085 A JP6245085 A JP 6245085A JP S61220414 A JPS61220414 A JP S61220414A
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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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】
〔概 要〕
分子線源物質を加熱して分子線を発生させるための発熱
体を、該分子線源物質を収容する坩堝の高さ方向に複数
に分割し、各発熱体の温度を個々に制御することによっ
て該坩堝内を均一な温度分布となし、これによって該分
子線による結晶の成長速度を一定にし、且つ成長結晶の
欠陥を防止する。
体を、該分子線源物質を収容する坩堝の高さ方向に複数
に分割し、各発熱体の温度を個々に制御することによっ
て該坩堝内を均一な温度分布となし、これによって該分
子線による結晶の成長速度を一定にし、且つ成長結晶の
欠陥を防止する。
本発明は分子線結晶成長装置に用いられる分子線発生装
置（分子線源セル）に係り、特に該分子線発生装置にお
ける分子線源物質の加熱手段の改良に関する。
置（分子線源セル）に係り、特に該分子線発生装置にお
ける分子線源物質の加熱手段の改良に関する。
近時超高速の半導体デバイスとして、アルミニウム・ガ
リウム・砒素（Ａ７ＧａＡｓ）−ガ’）つム・砒素（Ｇ
ａＡｓ）へテロ接合面に発生する高移動度電子層（２次
元電子ガス層）をチャネルとして用いる高電子移動度ト
ランジスタ（Ｈｉｇｈ ｆＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉ
ｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ −ＨＥ ＭＴ）が提
、供されている。
リウム・砒素（Ａ７ＧａＡｓ）−ガ’）つム・砒素（Ｇ
ａＡｓ）へテロ接合面に発生する高移動度電子層（２次
元電子ガス層）をチャネルとして用いる高電子移動度ト
ランジスタ（Ｈｉｇｈ ｆＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉ
ｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ −ＨＥ ＭＴ）が提
、供されている。
該ＨＥＭＴにおいて最も重要なことは高移動度電子層を
安定に発生させることでり、これにはＧａＡｓとＡｆｆ
ｉＣ，ａＡｓの界面の結晶性が大きく影響する。即ちＧ
ａＡｓとＡｍ！ＧａＡｓの界面で相互に゛組成が混じら
ず、急峻に変わる構造が要求される。
安定に発生させることでり、これにはＧａＡｓとＡｆｆ
ｉＣ，ａＡｓの界面の結晶性が大きく影響する。即ちＧ
ａＡｓとＡｍ！ＧａＡｓの界面で相互に゛組成が混じら
ず、急峻に変わる構造が要求される。
現在このような構造を形成出来る結晶成長技術としては
、分子線結晶成長（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｇ＊
Ｅｐｉｔａｘｙ−ＭＢＥ）技術が最も適しており、且つ
唯一の技術である。
、分子線結晶成長（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｇ＊
Ｅｐｉｔａｘｙ−ＭＢＥ）技術が最も適しており、且つ
唯一の技術である。
この分子線結晶成長技術において、欠陥の無い結晶を、
所定の厚さに精度良く形成することが、上記ＨＥＭＴ等
の性能を向上し、且つ特性を均一化するうえに重要であ
り、かかる結晶成長が可能な分子線発生装置が要望され
ている。
所定の厚さに精度良く形成することが、上記ＨＥＭＴ等
の性能を向上し、且つ特性を均一化するうえに重要であ
り、かかる結晶成長が可能な分子線発生装置が要望され
ている。
第３図はよ記ＨＥＭＴを製造する際の分子線結晶成長装
置の一例の模式構成図である。
置の一例の模式構成図である。
同図において、１１は１０− ” Ｔｏｒｒ程度の超高
真空に保たれた成長容器、１２は液体窒素を用いた冷却
壁、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは分子線発生装置
（分子線源セル）、１４は坩堝、１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ。
真空に保たれた成長容器、１２は液体窒素を用いた冷却
壁、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは分子線発生装置
（分子線源セル）、１４は坩堝、１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ。
１５ｄはヒータ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはシ
’ｒツタ、１７はヒータ１８により６００〜７００℃程
度に加熱されたＧａＡｓ基板、１９は成長層、ＭＧ、は
１０００〜１２００℃程度に加熱されているＧａ融液、
Ｍ、Ｌは１２００〜１３００℃程度に加熱されている固
体Ｓｉ、ＭＡＬは１１００〜１３００℃程度に加熱され
ているＡβ融液、ＭＡ、は３００〜３５０℃程度に加熱
されている固体砒素、ＭＢＧ−はＧａの分子線、ＭＢａ
−はＡｓの分子線を示す。
’ｒツタ、１７はヒータ１８により６００〜７００℃程
度に加熱されたＧａＡｓ基板、１９は成長層、ＭＧ、は
１０００〜１２００℃程度に加熱されているＧａ融液、
Ｍ、Ｌは１２００〜１３００℃程度に加熱されている固
体Ｓｉ、ＭＡＬは１１００〜１３００℃程度に加熱され
ているＡβ融液、ＭＡ、は３００〜３５０℃程度に加熱
されている固体砒素、ＭＢＧ−はＧａの分子線、ＭＢａ
−はＡｓの分子線を示す。
この分子線結晶成長装置を用いて、例えばノンドープの
ＧａＡｓＴｆｉは、シャッタ１６ａと１６ｄをそれぞれ
所定の時間開き分子線ＭＢ、、とＭＢ、、をＧａＡＳ基
板１面に照射してエピタキシャル成長され、又ｎ型Ｇａ
Ａａ層は上記シャフタ１６ａと１６４の他にシャッタ１
６ｂを所定の時間開き図示しないＳｉの分子線を同時に
Ｇａｐｓ基板１７面に照射することによってエピタキシ
ャル成長され、更に又Ａｌ１ＧａＡｓ層は上記シャッタ
１６ａと１６ｄの他にシャッタ１６Ｃを所定の時間開き
図示しないＡＪの分子線を同時にＧ’ａ Ａ ｓ基板１
７面に照射することによってエピタキシャル成長される
。
ＧａＡｓＴｆｉは、シャッタ１６ａと１６ｄをそれぞれ
所定の時間開き分子線ＭＢ、、とＭＢ、、をＧａＡＳ基
板１面に照射してエピタキシャル成長され、又ｎ型Ｇａ
Ａａ層は上記シャフタ１６ａと１６４の他にシャッタ１
６ｂを所定の時間開き図示しないＳｉの分子線を同時に
Ｇａｐｓ基板１７面に照射することによってエピタキシ
ャル成長され、更に又Ａｌ１ＧａＡｓ層は上記シャッタ
１６ａと１６ｄの他にシャッタ１６Ｃを所定の時間開き
図示しないＡＪの分子線を同時にＧ’ａ Ａ ｓ基板１
７面に照射することによってエピタキシャル成長される
。
かかる分子線結晶成長装置において、Ｇａ、Ｓｔ、Ａｆ
ｆｉ等蒸気圧が低く高温で分子線を発生させる必要のあ
る分子線源物質に用いる分子線発生装置における分子線
源物質加熱用の発熱体（ヒータ）は、従来単体のヒータ
から構成される１ゾーン構造であった。
ｆｉ等蒸気圧が低く高温で分子線を発生させる必要のあ
る分子線源物質に用いる分子線発生装置における分子線
源物質加熱用の発熱体（ヒータ）は、従来単体のヒータ
から構成される１ゾーン構造であった。
第４図はかかる従来の分子線発生装置を示す模式側断面
図で、図中、２は坩堝、３はヒータ、４は熱反射壁、５
は熱電対、ＭＧ、はガリウム融液を示している。
図で、図中、２は坩堝、３はヒータ、４は熱反射壁、５
は熱電対、ＭＧ、はガリウム融液を示している。
この図のように高温加熱を要する分子線発生装置におい
ては、分子線源物質を加熱蒸発させるヒータが１ゾーン
からなっており、且つ該ヒータの温度制御は坩堝２の外
部底面に固定された熱電対５によって検出される坩堝の
底部の温度を基準にしてなされていた。
ては、分子線源物質を加熱蒸発させるヒータが１ゾーン
からなっており、且つ該ヒータの温度制御は坩堝２の外
部底面に固定された熱電対５によって検出される坩堝の
底部の温度を基準にしてなされていた。
このように坩堝の加熱が１個のヒータでなされ、且つ坩
堝の底部に固定された熱電対によって検出される坩堝底
部の温度を基準にしてヒータ電流をコントロールして分
子線源物質の温度調節が行われる従来の分子線発生装置
においては、第５図に示す温度プロファイル図のように
、坩堝内に、開口部に近づくに従って極端に温度が低下
する不均一な温度分布が形成される。
堝の底部に固定された熱電対によって検出される坩堝底
部の温度を基準にしてヒータ電流をコントロールして分
子線源物質の温度調節が行われる従来の分子線発生装置
においては、第５図に示す温度プロファイル図のように
、坩堝内に、開口部に近づくに従って極端に温度が低下
する不均一な温度分布が形成される。
そしてこの不均一な温度分布によって、ｉ、所定の温度
に加熱され蒸発して来る分子線源物質が、温度の低い坩
堝の開口部近傍に液滴となって被着し、この液滴が原因
で成長単結晶層に結晶欠陥を生じさせる、 ｉｉ 、分子線源物質が減少しその上面即ち蒸発面が低
下するに伴って蒸発面の温度が上昇するので、一定の蒸
発レートが得られず、そのため成長結晶層の膜厚の制御
が高精度になし得ない、等の問題があり、前記ＨＥＭＴ
等の超高速デバイスの性能及び特性の均一性が損なわれ
ていた。
に加熱され蒸発して来る分子線源物質が、温度の低い坩
堝の開口部近傍に液滴となって被着し、この液滴が原因
で成長単結晶層に結晶欠陥を生じさせる、 ｉｉ 、分子線源物質が減少しその上面即ち蒸発面が低
下するに伴って蒸発面の温度が上昇するので、一定の蒸
発レートが得られず、そのため成長結晶層の膜厚の制御
が高精度になし得ない、等の問題があり、前記ＨＥＭＴ
等の超高速デバイスの性能及び特性の均一性が損なわれ
ていた。
上記問題点は、第１図に示す原理図のように、坩堝（２
）内に収容した分子線源物質（１１を加熱して分子線を
発生させるための発熱体（３）を該坩堝（２）の中心軸
方向と垂直に複数に分割し、該複数の発熱体（３ａ）
、 （３ｂ）等の温度をそれぞれ独立に制御する温度制
御手段を具備せしめ、該複数の発熱体（３）の周囲を該
発熱体（３）に沿って熱反射壁（４）で囲んだ本発明に
よる分子線発生装置によって解決される。
）内に収容した分子線源物質（１１を加熱して分子線を
発生させるための発熱体（３）を該坩堝（２）の中心軸
方向と垂直に複数に分割し、該複数の発熱体（３ａ）
、 （３ｂ）等の温度をそれぞれ独立に制御する温度制
御手段を具備せしめ、該複数の発熱体（３）の周囲を該
発熱体（３）に沿って熱反射壁（４）で囲んだ本発明に
よる分子線発生装置によって解決される。
即ち本発明の分子線発生装置においては、分子線源物質
を加熱する発熱体を複数個に分割し、該複数の発熱体を
個々に独立に温度制御することによって分子線源物質が
収容される坩堝内の温度を開口部のごく近傍まで均一に
なし、これによって分子線源物質の蒸発速度を一定にし
て成長膜厚の高精度な制御を可能にし、且つ坩堝の開口
部近傍における液滴発生を抑え、液滴の被着による成長
結晶層の欠陥発生を防止するものである。
を加熱する発熱体を複数個に分割し、該複数の発熱体を
個々に独立に温度制御することによって分子線源物質が
収容される坩堝内の温度を開口部のごく近傍まで均一に
なし、これによって分子線源物質の蒸発速度を一定にし
て成長膜厚の高精度な制御を可能にし、且つ坩堝の開口
部近傍における液滴発生を抑え、液滴の被着による成長
結晶層の欠陥発生を防止するものである。
以下本発明を第２図に縦断面模式図（ａ）及びＡ−Ａ矢
視横断面模式図（ｂ）を示す一実施例により、具体的に
説明する。
視横断面模式図（ｂ）を示す一実施例により、具体的に
説明する。
本発明の分子線発生装置は、例えば第２図に示すように
、分子線源物質例えばＧａの融液Ｍ０．が収容された窒
化硼素（ＢＮ）等よりなる坩堝２の外周に、該坩堝２の
開口部側と深部側とに分割された例えば２個のヒータ３
ａと３ｂが配設され、その外周が従来同様例えば金属箔
を多数枚重ね合わせてなる熱反射壁４で囲まれて保温さ
れる。
、分子線源物質例えばＧａの融液Ｍ０．が収容された窒
化硼素（ＢＮ）等よりなる坩堝２の外周に、該坩堝２の
開口部側と深部側とに分割された例えば２個のヒータ３
ａと３ｂが配設され、その外周が従来同様例えば金属箔
を多数枚重ね合わせてなる熱反射壁４で囲まれて保温さ
れる。
（６はヒータを保持する碍子）
そして上記ヒータ３ａと３ｂとはそれぞれ独立に温度制
御がなされ、それぞれのヒータの温度制御に１機能する
温度検出用の熱電対５ａと５ｂが、例えば熱反射壁４の
内部における当該ヒータ３ａ若しくは３ｂに対面する領
域の表面近傍に埋設される。 駆動に際しては、坩堝２
の開口部に近いヒータ３ａをより高温に制御し、坩堝２
の深部に対面するヒータ３ｂをより低温に制御すること
によって坩堝２内の温度分布を開口部のごく近傍まで均
一にする。
御がなされ、それぞれのヒータの温度制御に１機能する
温度検出用の熱電対５ａと５ｂが、例えば熱反射壁４の
内部における当該ヒータ３ａ若しくは３ｂに対面する領
域の表面近傍に埋設される。 駆動に際しては、坩堝２
の開口部に近いヒータ３ａをより高温に制御し、坩堝２
の深部に対面するヒータ３ｂをより低温に制御すること
によって坩堝２内の温度分布を開口部のごく近傍まで均
一にする。
これによって、開口部近傍に生成する分子線源物質の液
滴は大幅に減少するので該液滴の被着によって生ずる成
長結晶層の欠陥は防止され、且つ分子線源物質が減少し
て行った際にも該分子線源物質の温度は一定に保たれる
ので、成長結晶層の厚さの高精度な制御が可能になる。
滴は大幅に減少するので該液滴の被着によって生ずる成
長結晶層の欠陥は防止され、且つ分子線源物質が減少し
て行った際にも該分子線源物質の温度は一定に保たれる
ので、成長結晶層の厚さの高精度な制御が可能になる。
なお熱電対の配設位置は、ヒータ３ａに対面する坩堝２
の側面におけるそれぞれのヒータ３ａ及び３ｂに対面す
る領域であってもよい。然しこの場合、熱電対を一定の
位置に安定に固定することが困難であるので検出温度が
不正確になるおそれがあり、且つ熱電対がヒータからの
輻射熱を直に受けるので検出温度の変動が多く、そのた
めオーバコントロールになって分子線源物質の温度変動
が大きくな“るという問題も起き勝ちである。
の側面におけるそれぞれのヒータ３ａ及び３ｂに対面す
る領域であってもよい。然しこの場合、熱電対を一定の
位置に安定に固定することが困難であるので検出温度が
不正確になるおそれがあり、且つ熱電対がヒータからの
輻射熱を直に受けるので検出温度の変動が多く、そのた
めオーバコントロールになって分子線源物質の温度変動
が大きくな“るという問題も起き勝ちである。
これにひきかえ上記実施例の配設構造においては、坩堝
の出し入れに関係な（熱電対は一定の位置に安定に固定
されるので、坩堝を該分子線発生装置に正確にセットす
れば、坩堝内に常に一定した均一温度プロファイルが形
成される。
の出し入れに関係な（熱電対は一定の位置に安定に固定
されるので、坩堝を該分子線発生装置に正確にセットす
れば、坩堝内に常に一定した均一温度プロファイルが形
成される。
また熱電対はヒータからの輻射線に直に曝されないので
、熱電対の温度変化は緩和され、上記オーバコントロー
ルが回避されるので分子線源物質の温度変動が小さく抑
えられる。従って上記実施例のような熱電対の配設場所
が好ましい。
、熱電対の温度変化は緩和され、上記オーバコントロー
ルが回避されるので分子線源物質の温度変動が小さく抑
えられる。従って上記実施例のような熱電対の配設場所
が好ましい。
以上説明のように本発明の分子線源発生装置によれば、
分子線結晶成長方法において成長単結晶層の結晶欠陥を
大幅に減少せしめ、且つ成長単結晶層の厚さを極めて精
度良く制御することが可能になる。
分子線結晶成長方法において成長単結晶層の結晶欠陥を
大幅に減少せしめ、且つ成長単結晶層の厚さを極めて精
度良く制御することが可能になる。
従って本発明は、分子線結晶成長法を用いて形成される
ＨＥＭＴ等の超高速デバイスの性能の向上及び特性の均
一化に有効である。
ＨＥＭＴ等の超高速デバイスの性能の向上及び特性の均
一化に有効である。
第１図は本発明の分子線発生装置の原理図、第２図は本
発明の分子線発生装置の一実施例を示す縦断面図（ａ）
及びＡ−Ａ矢視横断面図（ｂｌ、第３図は分子線結晶成
長装置の模式構成図、第４図は従来の分子線発生装置の
側断面図、第５図は従来の分子線発生装置の温度プロフ
ァイル図である。 図において、 １は分子線源物質、 ２は坩堝、 ３．３ａ、３ｂは発熱体（ヒータ）、 ４は熱反射壁、 ５ａ、５ｂは温度検出素子（熱電対）、６は碍子、 Ｍｏはガリウム融液 を示す。 早４＠ 第５ 図
発明の分子線発生装置の一実施例を示す縦断面図（ａ）
及びＡ−Ａ矢視横断面図（ｂｌ、第３図は分子線結晶成
長装置の模式構成図、第４図は従来の分子線発生装置の
側断面図、第５図は従来の分子線発生装置の温度プロフ
ァイル図である。 図において、 １は分子線源物質、 ２は坩堝、 ３．３ａ、３ｂは発熱体（ヒータ）、 ４は熱反射壁、 ５ａ、５ｂは温度検出素子（熱電対）、６は碍子、 Ｍｏはガリウム融液 を示す。 早４＠ 第５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、分子線源物質（１）を坩堝（２）内に収容し、該坩
堝（２）の外側に設けられた発熱体（３）により該坩堝
（２）内の該分子線源物質（１）を加熱して分子線を発
生させる分子線発生装置において、 該発熱体（３）を該坩堝（２）の中心軸方向と垂直に複
数に分割し、 該複数の発熱体（３ａ）、（３ｂ）の温度をそれぞれ独
立に制御する温度制御手段を具備せしめ、 該複数の発熱体（３）の周囲を該発熱体（３）に沿って
熱反射壁（４）で囲んでなること を特徴とする分子線発生装置。 ２、上記発熱体（３ａ）、（３ｂ）の温度制御手段にお
ける温度検出素子（５ａ）、（５ｂ）が、 当該発熱体（３ａ）、（３ｂ）に対面する領域の該熱反
射壁（４）内に配設されてなること を特徴とす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 |
|---|---|---|---|
| JP6245085A JPS61220414A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 分子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6245085A JPS61220414A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 分子線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220414A true JPS61220414A (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=13200553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6245085A Pending JPS61220414A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 分子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220414A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711885B1 (ko) * | 2005-08-31 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 증착원 및 이의 가열원 제어방법 |
| KR100711886B1 (ko) * | 2005-08-31 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 무기 증착원 및 이의 가열원 제어방법 |
| KR101006952B1 (ko) * | 2008-04-25 | 2011-01-12 | (주)알파플러스 | 박막 제조용 진공 증발원 장치 |
| US7905961B2 (en) | 2005-08-31 | 2011-03-15 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Linear type deposition source |
| KR101489366B1 (ko) * | 2012-12-11 | 2015-02-03 | (주)알파플러스 | 진공 증발원 |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP6245085A patent/JPS61220414A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711885B1 (ko) * | 2005-08-31 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 증착원 및 이의 가열원 제어방법 |
| KR100711886B1 (ko) * | 2005-08-31 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 무기 증착원 및 이의 가열원 제어방법 |
| US7905961B2 (en) | 2005-08-31 | 2011-03-15 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Linear type deposition source |
| US8048229B2 (en) | 2005-08-31 | 2011-11-01 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Apparatus for depositing an organic layer and method for controlling a heating unit thereof |
| KR101006952B1 (ko) * | 2008-04-25 | 2011-01-12 | (주)알파플러스 | 박막 제조용 진공 증발원 장치 |
| KR101489366B1 (ko) * | 2012-12-11 | 2015-02-03 | (주)알파플러스 | 진공 증발원 |
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