JPS6132414A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS6132414A JPS6132414A JP15602384A JP15602384A JPS6132414A JP S6132414 A JPS6132414 A JP S6132414A JP 15602384 A JP15602384 A JP 15602384A JP 15602384 A JP15602384 A JP 15602384A JP S6132414 A JPS6132414 A JP S6132414A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- activated gas
- particle beam
- neutral
- 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
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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)
- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、薄膜形成装置に関し、特に真空中において
基板上に化合物をエピタキシャル成長させて薄膜を形成
するものに関する。
基板上に化合物をエピタキシャル成長させて薄膜を形成
するものに関する。
従来、化合物半導体のエピタキシャル薄膜を真空容器内
で得る方法として、分子線エピタキシー法が知られてい
る。この・分子線エピタキシー法は、超高真空内で化合
物を構成する元素から成る分子線を複数個発生させ、こ
の分子線を加熱された基板に入射せしめて基板上に堆積
させ、これにより化合物半導体のエピタキシャル薄膜を
得るものである。
で得る方法として、分子線エピタキシー法が知られてい
る。この・分子線エピタキシー法は、超高真空内で化合
物を構成する元素から成る分子線を複数個発生させ、こ
の分子線を加熱された基板に入射せしめて基板上に堆積
させ、これにより化合物半導体のエピタキシャル薄膜を
得るものである。
例えば、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓのエピタキシャル薄
膜を形成する場合には、通常は、超高真空内に設置され
た２つのるつぼの各々に金属ガリウムと単体ヒ素の各々
を収容し、るつぼを加熱することによってＧａとＡｓ４
の分子線を発生させ、これを基板上に照射する方法が用
いられており、また、ヒ素の分子線を得る別の方法とし
て、ＡｓＨ３ガスを熱分解する方法が知られている。
膜を形成する場合には、通常は、超高真空内に設置され
た２つのるつぼの各々に金属ガリウムと単体ヒ素の各々
を収容し、るつぼを加熱することによってＧａとＡｓ４
の分子線を発生させ、これを基板上に照射する方法が用
いられており、また、ヒ素の分子線を得る別の方法とし
て、ＡｓＨ３ガスを熱分解する方法が知られている。
ところで、ＧａＡｓのエピタキシャル膜を分子線エピタ
キシー法で形成する場合には、ヒ素の分子線としては一
般に分子量の小さい化学種、例えばＡｓ２から成る分子
線を用いた方が高品質の膜が得られることが知られてい
る。
キシー法で形成する場合には、ヒ素の分子線としては一
般に分子量の小さい化学種、例えばＡｓ２から成る分子
線を用いた方が高品質の膜が得られることが知られてい
る。
ところが、上記単体ヒ素を用いる方法では、上述のよう
に得られた分子線はＡｓ４分子線であり、そこで、この
Ａｓ４をさらに８００〜９００℃に加熱してＡｓ２に熱
分解する試みもなされているが、この場合高温加熱によ
り超高真空室内の圧力上昇ひいては成長膜への不純物の
混入をもたらすという欠点があった。
に得られた分子線はＡｓ４分子線であり、そこで、この
Ａｓ４をさらに８００〜９００℃に加熱してＡｓ２に熱
分解する試みもなされているが、この場合高温加熱によ
り超高真空室内の圧力上昇ひいては成長膜への不純物の
混入をもたらすという欠点があった。
また、上記ＡｓＨ３ガスを熱分解する方法では、上記高
温加熱による欠点のほかに、Ａｓ、 Ａｇ３ 、 Ａｓ
４、＾ｓＨ，＾ｓＨ３，Ｈ２などの多種類の化学種を含
んだ分子線が発生し、Ａｓ、 Ａｓ２ 、Ａｓ４がほぼ
等量ずつ存在し、Ａｓ４の量を少なくすることができな
いという欠点があった。
温加熱による欠点のほかに、Ａｓ、 Ａｇ３ 、 Ａｓ
４、＾ｓＨ，＾ｓＨ３，Ｈ２などの多種類の化学種を含
んだ分子線が発生し、Ａｓ、 Ａｓ２ 、Ａｓ４がほぼ
等量ずつ存在し、Ａｓ４の量を少なくすることができな
いという欠点があった。
この発明は、こ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、常温で気体の■族の薄膜原料から
プラズマ励起により電気的に中性の活性化気体粒子線を
発生し、これを真空薄膜成長室内の基板上に照射し、こ
れと同時に上記活性化気体粒子線と反応して上記基板に
薄膜を形成する■族の薄膜原料の中性粒子線を上記基板
に照射することにより、高品質のエピタキシャル薄膜を
制御性よく形成できる薄膜形成装置を提供することを目
的としている。
めになされたもので、常温で気体の■族の薄膜原料から
プラズマ励起により電気的に中性の活性化気体粒子線を
発生し、これを真空薄膜成長室内の基板上に照射し、こ
れと同時に上記活性化気体粒子線と反応して上記基板に
薄膜を形成する■族の薄膜原料の中性粒子線を上記基板
に照射することにより、高品質のエピタキシャル薄膜を
制御性よく形成できる薄膜形成装置を提供することを目
的としている。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による薄膜形成装置の概略構
成を示し、図において１は真空薄膜成長室、２は該真空
薄膜成長室１に連結された真空室で、これは真空薄膜成
長室１の超高真空を大気にさらすことなく基板を交換す
るためのものである。
成を示し、図において１は真空薄膜成長室、２は該真空
薄膜成長室１に連結された真空室で、これは真空薄膜成
長室１の超高真空を大気にさらすことなく基板を交換す
るためのものである。
３は真空バルブ、４は薄膜を成長させる基板５を固定す
るための基板ホルダーで、これは真空Ｇ１１ｔ！成長室
１外のマニピュレータ（図示せず）により並進２回転な
どの運動ができる。また、基板５は基板ホルダー４に組
み込まれた加熱機構によって一定温度に保たれる。
るための基板ホルダーで、これは真空Ｇ１１ｔ！成長室
１外のマニピュレータ（図示せず）により並進２回転な
どの運動ができる。また、基板５は基板ホルダー４に組
み込まれた加熱機構によって一定温度に保たれる。
６は■族の薄膜原料からなるガス、例えばＡｓＨ３ガス
が収容されたボンベ、８は活性化気体発生容器、７は該
容器８に流入するガス量を調整するためのバルブ、９，
１０は薄膜原料ガスのプラズマを発生させるための電極
、１１はイオンや電子が基板５に衝突するのを防ぐため
の除去装置であり、本実施例では磁石を用いてイオン等
を除去するようにしている。このようにして上記ポンベ
６、バルブ７、容器８、電極９．１０及び除去装置１１
により、上記Ｖ族物質をプラズマ励起により活性化して
電気的に中性の活性化気体粒子線を発生し、これを基板
５に照射する活性化気体発生袋Ｗ１６が構成されている
。
が収容されたボンベ、８は活性化気体発生容器、７は該
容器８に流入するガス量を調整するためのバルブ、９，
１０は薄膜原料ガスのプラズマを発生させるための電極
、１１はイオンや電子が基板５に衝突するのを防ぐため
の除去装置であり、本実施例では磁石を用いてイオン等
を除去するようにしている。このようにして上記ポンベ
６、バルブ７、容器８、電極９．１０及び除去装置１１
により、上記Ｖ族物質をプラズマ励起により活性化して
電気的に中性の活性化気体粒子線を発生し、これを基板
５に照射する活性化気体発生袋Ｗ１６が構成されている
。
１２はシャッターであり、これは薄膜形成を行なわない
ときは上記発生容器８の噴出口を覆って活性化気体粒子
線が基板５に照射されるのを防止し、また、薄膜形成時
には上記噴出口を開くようになっている。
ときは上記発生容器８の噴出口を覆って活性化気体粒子
線が基板５に照射されるのを防止し、また、薄膜形成時
には上記噴出口を開くようになっている。
１３は中性粒子線の発生容器、１４は蒸発させるべき■
族のｉ膜原料、例えば金属ガリウム、を収容するるつぼ
であり、これらと図示しないヒータとにより、上記ＩＩ
Ｉ族物質の中性粒子線を基板５に照射する中性粒子線発
生装置１７が構成されている。
族のｉ膜原料、例えば金属ガリウム、を収容するるつぼ
であり、これらと図示しないヒータとにより、上記ＩＩ
Ｉ族物質の中性粒子線を基板５に照射する中性粒子線発
生装置１７が構成されている。
１５はシャッターであり、これは上記シャッタ１２と同
様に動作する。また、図中、矢印Ａは活性化気体粒子線
の照射方向を示し、矢印Ｂは中性粒子・線の照射方向を
示す。
様に動作する。また、図中、矢印Ａは活性化気体粒子線
の照射方向を示し、矢印Ｂは中性粒子・線の照射方向を
示す。
次に、例えばＧａＡｓ基板上にＧａＡｓのエピタキシャ
ル膜を形成する場合の動作について説明する。
ル膜を形成する場合の動作について説明する。
まず、真空室２内にＧａＡｓ基板５を挿入した後、図示
しない真空ポンプによって該真空室２内をＩＸ １Ｏ−
８Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気し、真空バルブ３を開け
、ＧａＡｓ基板５を真空室２内から予めＩ Ｘ １０”
’Ｔｏｒｒ以下に排気された真空薄膜成長室１に移動さ
せ、該基板５を基板ホルダー４上に固定する。
しない真空ポンプによって該真空室２内をＩＸ １Ｏ−
８Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気し、真空バルブ３を開け
、ＧａＡｓ基板５を真空室２内から予めＩ Ｘ １０”
’Ｔｏｒｒ以下に排気された真空薄膜成長室１に移動さ
せ、該基板５を基板ホルダー４上に固定する。
次にＧａＡｓ基板５を加熱することによって該基板５の
表面を清浄化し、その後温度を下げて基板５を６００℃
程度に保持する。
表面を清浄化し、その後温度を下げて基板５を６００℃
程度に保持する。
また、ボンベ６およびるつぼ１４には各々ＡｓＨ３ガス
、金属ガリウムが収容されている。るつぼ１４の周囲に
配置されたヒータ（図示せず）に通電すると、これによ
りガリウムの蒸気が発生し、電気的に中性の粒子線であ
るＧａ分子線が形成され、矢印Ｂの方向から基板５に照
射される。一方、ＡｓＨ３ガスは適当な電位に保持され
た電極９，１０の間の空間でプラズマを形成する。この
プラズマ領域を脱出し矢印Ａの方向に進む粒子線は、Ａ
ｓ４分子は殆ど含まれず、ＡｓおよびＡｇ３が大部分を
占める活性化気体粒子線となり、ヒ素分子線を形成する
。第２図は、上記プラズマ領域を通過した粒子線を質量
分析した結果を示し、図から明らかなように、この粒子
線ではＡｓ、 Ａｓ２が大部分を占めており、Ａｓ４は
殆ど検出されなかった。
、金属ガリウムが収容されている。るつぼ１４の周囲に
配置されたヒータ（図示せず）に通電すると、これによ
りガリウムの蒸気が発生し、電気的に中性の粒子線であ
るＧａ分子線が形成され、矢印Ｂの方向から基板５に照
射される。一方、ＡｓＨ３ガスは適当な電位に保持され
た電極９，１０の間の空間でプラズマを形成する。この
プラズマ領域を脱出し矢印Ａの方向に進む粒子線は、Ａ
ｓ４分子は殆ど含まれず、ＡｓおよびＡｇ３が大部分を
占める活性化気体粒子線となり、ヒ素分子線を形成する
。第２図は、上記プラズマ領域を通過した粒子線を質量
分析した結果を示し、図から明らかなように、この粒子
線ではＡｓ、 Ａｓ２が大部分を占めており、Ａｓ４は
殆ど検出されなかった。
そして上記電極１０を通過した粒子線中に含まれるイオ
ンや電子などの荷電粒子は除去装置」■により除去され
、最終的に矢印Ａの方向に向うのはＡｓとＡｓ２とから
成る活性化気体粒子線であり、これらは基板５上で上記
Ｇａ分子線と反応してＧａＡｓのエピタキシャル膜を形
成する。
ンや電子などの荷電粒子は除去装置」■により除去され
、最終的に矢印Ａの方向に向うのはＡｓとＡｓ２とから
成る活性化気体粒子線であり、これらは基板５上で上記
Ｇａ分子線と反応してＧａＡｓのエピタキシャル膜を形
成する。
このように本実施例では、プラズマ励起によって得られ
た活性化されたヒ素分子線を用いたので、従来のＡｓ４
を高温で熱分解する場合における超高真空室内の圧力上
昇、及び成長膜中への不純物の混入の問題点を軽減でき
、また従来のＡｓＨ３ガスの熱分解の場合と比べてＡｓ
４の量を大幅に減少させることができ、その結果、これ
らの従来の方法と比べて高品質のエピタキシャル膜を制
御性よく成長させることができる。
た活性化されたヒ素分子線を用いたので、従来のＡｓ４
を高温で熱分解する場合における超高真空室内の圧力上
昇、及び成長膜中への不純物の混入の問題点を軽減でき
、また従来のＡｓＨ３ガスの熱分解の場合と比べてＡｓ
４の量を大幅に減少させることができ、その結果、これ
らの従来の方法と比べて高品質のエピタキシャル膜を制
御性よく成長させることができる。
なお、上記実施例では活性化気体発生装置に直流グロー
放電を用いたが、これに代えて高周波グロー放電を用い
ることもでき、このようにしても良好なエピタキシャル
薄膜を形成することができる。また、上記実施例ではイ
オン、電子の除去装置１１として磁石を用いたが、これ
に代えて平板型電極を用い、これに電圧を印加するよう
にしてもよく、このようにしても良好なエピタキシャル
薄膜を形成することができる。
放電を用いたが、これに代えて高周波グロー放電を用い
ることもでき、このようにしても良好なエピタキシャル
薄膜を形成することができる。また、上記実施例ではイ
オン、電子の除去装置１１として磁石を用いたが、これ
に代えて平板型電極を用い、これに電圧を印加するよう
にしてもよく、このようにしても良好なエピタキシャル
薄膜を形成することができる。
以上のようにこの発明に係る薄膜形成装置によれば、常
温で気体のＶ族の薄膜原料からプラズマ励起により電気
的に中性の活性化気体粒子線を発生して上記基板上に照
射し、これと同時に上記活性化気体粒子線と反応して上
記基板に薄膜を形成する■族の薄膜原料の中性粒子線を
基板に照射するようにしたので、高品質のエピタキシャ
ル膜を制御性よく形成できる効果がある。
温で気体のＶ族の薄膜原料からプラズマ励起により電気
的に中性の活性化気体粒子線を発生して上記基板上に照
射し、これと同時に上記活性化気体粒子線と反応して上
記基板に薄膜を形成する■族の薄膜原料の中性粒子線を
基板に照射するようにしたので、高品質のエピタキシャ
ル膜を制御性よく形成できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による薄膜形成装置の概略
構成図、第２図はプラズマ励起された活性化気体粒子線
の質量分析結果を示す特性図である。 １・・・真空薄膜成長室、５・・・基板、１６・・・活
性化気体発生装置、１７・・・中性粒子線発生装置。
構成図、第２図はプラズマ励起された活性化気体粒子線
の質量分析結果を示す特性図である。 １・・・真空薄膜成長室、５・・・基板、１６・・・活
性化気体発生装置、１７・・・中性粒子線発生装置。
Claims (4)
- （１）所定の真空度に保持された真空薄膜成長室内で基
板上にIII−Ｖ族化合物薄膜を形成する装置において、
上記化合物を構成する常温で気体のＶ族物質をプラズマ
励起により活性化して電気的に中性の活性化気体粒子線
を発生し、上記基板に照射する活性化気体発生装置と、
上記化合物を構成するIII族物質の中性粒子線を基板に
照射する中性粒子線発生装置とを備え、上記Ｖ族物質の
活性化気体粒子線と上記III族物質の中性粒子線とを基
板上で反応させるようにしたことを特徴とする薄膜形成
装置。 - （２）上記活性化気体発生装置は、活性化気体中のイオ
ン及び電子を電磁界によって除去して電気的に中性の活
性化気体粒子線を発生することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の薄膜形成装置。 - （３）上記活性化気体発生装置は、直流グロー放電によ
って活性化気体を発生させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の薄膜形成装置。 - （４）上記活性化気体発生装置は、高周波グロー放電に
よって活性化気体を発生させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15602384A JPS6132414A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15602384A JPS6132414A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132414A true JPS6132414A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15618623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15602384A Pending JPS6132414A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132414A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5120393A (en) * | 1990-01-12 | 1992-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for molecular-beam epitaxial growth |
| EP0529687A2 (en) * | 1988-03-30 | 1993-03-03 | Rohm Co., Ltd. | Molecular beam epitaxy apparatus |
| WO1995034093A1 (fr) * | 1994-06-09 | 1995-12-14 | Sony Corporation | Procede de formation d'un film semi-conducteur fait d'un compose des groupes ii et vi dope a l'azote |
| JP2008184866A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Hideo Fujita | 地下施設用天井構造 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15602384A patent/JPS6132414A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0529687A2 (en) * | 1988-03-30 | 1993-03-03 | Rohm Co., Ltd. | Molecular beam epitaxy apparatus |
| US5120393A (en) * | 1990-01-12 | 1992-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for molecular-beam epitaxial growth |
| WO1995034093A1 (fr) * | 1994-06-09 | 1995-12-14 | Sony Corporation | Procede de formation d'un film semi-conducteur fait d'un compose des groupes ii et vi dope a l'azote |
| US5865897A (en) * | 1994-06-09 | 1999-02-02 | Sony Corporation | Method of producing film of nitrogen-doped II-VI group compound semiconductor |
| JP2008184866A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Hideo Fujita | 地下施設用天井構造 |
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