JPS6212694A - 分子線エピタキシ装置 - Google Patents
分子線エピタキシ装置Info
- Publication number
- JPS6212694A JPS6212694A JP15149085A JP15149085A JPS6212694A JP S6212694 A JPS6212694 A JP S6212694A JP 15149085 A JP15149085 A JP 15149085A JP 15149085 A JP15149085 A JP 15149085A JP S6212694 A JPS6212694 A JP S6212694A
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- Japan
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- molecular beam
- holding plate
- substrate
- plane
- substrate holding
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- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、分子線エピタキシ技術における、膜厚分布、
単結晶薄膜の組成比分布、不純物濃度分布を改良した分
子線エピタキシ装置に関するものである。
単結晶薄膜の組成比分布、不純物濃度分布を改良した分
子線エピタキシ装置に関するものである。
（従来技術とその問題点）
従来の分子線エピタキシ技術は基板の大きさや処理枚数
の多寡は二の次にして、専ら単結晶薄膜の品質及び電気
特性の良いものを作ることのみが問題とされていた。し
かし最近は分子線エピタキシ膜の品質、半導体デバイス
膜としての特性の優位性が認められ、大面積の分子線エ
ピタキシｂ量に〜必要とされるようになってきた。これ
に伴い分子線エピタキシ膜の膜厚分布９組成比分布。
の多寡は二の次にして、専ら単結晶薄膜の品質及び電気
特性の良いものを作ることのみが問題とされていた。し
かし最近は分子線エピタキシ膜の品質、半導体デバイス
膜としての特性の優位性が認められ、大面積の分子線エ
ピタキシｂ量に〜必要とされるようになってきた。これ
に伴い分子線エピタキシ膜の膜厚分布９組成比分布。
不純物分布の三種の面内分布の均一性のすべてが大量生
産の下で満足されることが厳しく要求されるようになっ
てきた。
産の下で満足されることが厳しく要求されるようになっ
てきた。
従来の分子線エピタキシ装置はその殆どが各分子線セル
の軸線を基板保持板の回転の中心に集中する配置をとる
ものであり、この配置では大面積基板で均一な面内分布
を得るこ°とは困難であって、従来得られた面内分布の
均一性の最良値は、［バリアン社説明資料ＶＲ−１５２
（Ｒｅｐｒ １ｎｔｅｄ ｆｒｏｍ ＥＬＥＣＴＲ
ＯＮＩＣ９ｍａｇａｇｉｎｅ Ａｕｇｕｓｔ、１９８
０）］め、２インチ基板で面内膜厚の分布の＋−３％が
あるのみである。
の軸線を基板保持板の回転の中心に集中する配置をとる
ものであり、この配置では大面積基板で均一な面内分布
を得るこ°とは困難であって、従来得られた面内分布の
均一性の最良値は、［バリアン社説明資料ＶＲ−１５２
（Ｒｅｐｒ １ｎｔｅｄ ｆｒｏｍ ＥＬＥＣＴＲ
ＯＮＩＣ９ｍａｇａｇｉｎｅ Ａｕｇｕｓｔ、１９８
０）］め、２インチ基板で面内膜厚の分布の＋−３％が
あるのみである。
半導体デバイスに要求される分子線エピタキシ膜の膜厚
分布は＋−２％以下であるから従来の分子線エピタキシ
膜は到底この要求を満足するものではない。
分布は＋−２％以下であるから従来の分子線エピタキシ
膜は到底この要求を満足するものではない。
（発明の目的）
本発明は、大面積の基板に対し、膜厚分布９組成比分布
、不純物分布の三者の均一性の優れた分子線エピタキシ
膜を成長させることのできる分子線エピタキシ装置の提
供を目的とする。
、不純物分布の三者の均一性の優れた分子線エピタキシ
膜を成長させることのできる分子線エピタキシ装置の提
供を目的とする。
（発明の構成）
本発明は、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、即ち（ａ）複
数の分子線セルを、基板保持板の回転の中心軸に対して
回転対称に、若しくは、この中心軸を含み前記基板保持
板に垂直な平面に対し面対称に、またはその両者の位置
に設置する。
数の分子線セルを、基板保持板の回転の中心軸に対して
回転対称に、若しくは、この中心軸を含み前記基板保持
板に垂直な平面に対し面対称に、またはその両者の位置
に設置する。
（ｂ）前記分子線セルの軸線と、前記基板保持板の法線
とのなす角を３０度以上とする。
とのなす角を３０度以上とする。
（Ｃ）前記基板保持板の板面またはその延長と、前記軸
線との交点Ａから、前記分子線セルの開孔面の中心Ｃに
いたる距離りと、前記基板保持板に保持される被蒸着基
板の最大径りとの間に、Ｌ／Ｄ＞３を成立させる。
線との交点Ａから、前記分子線セルの開孔面の中心Ｃに
いたる距離りと、前記基板保持板に保持される被蒸着基
板の最大径りとの間に、Ｌ／Ｄ＞３を成立させる。
の条件を備える分子線エピタキシ装置によって前記目的
を達成したものである。
を達成したものである。
以下、本発明を実施例により図に基づいて説明する。
（実施例）
第１図は本発明の実施例の側面図であって、ｌは分子線
セル、２は被蒸着基板、２０は基板保持板、Ｚは基板保
持板の回転の中心軸、４は基板保持板の板面を含む仮想
平面、Ｂは中心軸Ｚと仮想平面４との交点である。Ｄは
基板の最大径、Ｌは仮想平面４と分子線セル１の軸線ｌ
Ｏとの交点Ａから、分子線セル１０開孔面の中心Ｃに至
る距離、角度Ａ’ＮＧは仮想平面４に立てた法線２】と
前記の軸線ｌＯとのなす角。
セル、２は被蒸着基板、２０は基板保持板、Ｚは基板保
持板の回転の中心軸、４は基板保持板の板面を含む仮想
平面、Ｂは中心軸Ｚと仮想平面４との交点である。Ｄは
基板の最大径、Ｌは仮想平面４と分子線セル１の軸線ｌ
Ｏとの交点Ａから、分子線セル１０開孔面の中心Ｃに至
る距離、角度Ａ’ＮＧは仮想平面４に立てた法線２】と
前記の軸線ｌＯとのなす角。
第２図は第１図の平面図であって、Ｓは前記の交点Ａか
ら基板保持板の回転の中心Ｂに至る距離である。ただし
第２図では、第１図で総称的に符号ｌて示されていた分
子線セルが、個別の符号１ａ乃至１ｍで示され、これに
対応して各点Ａが、個別の符号Ａａ乃至Ａｍで具体的に
示されている。
ら基板保持板の回転の中心Ｂに至る距離である。ただし
第２図では、第１図で総称的に符号ｌて示されていた分
子線セルが、個別の符号１ａ乃至１ｍで示され、これに
対応して各点Ａが、個別の符号Ａａ乃至Ａｍで具体的に
示されている。
そして＊ １ ａ ｓ Ａ ａとｌｃ、Ａｃ、 ｌｄ
、Ａｄとｌｂ、Ａｂ等はそれぞれ回転の中心軸Ｚにつき
回転対称であり、ｌａ、Ａａと１ｍ、Ａｍ。
、Ａｄとｌｂ、Ａｂ等はそれぞれ回転の中心軸Ｚにつき
回転対称であり、ｌａ、Ａａと１ｍ、Ａｍ。
ｌｂ、ＡｂとＩｎ、Ａｎ等は、それぞれ点Ｂを通り仮想
平面４に垂直な仮想平面ｘｚ、ｙｚ等につき面対称に配
置されている。
平面４に垂直な仮想平面ｘｚ、ｙｚ等につき面対称に配
置されている。
これら配置の対称性（ａ）は、実験によって、前記した
三種の面内分布の均一性確保のためには基本的に不可欠
であることが確認された。従来の分子線エピタキシ装置
では、たまたまこの配置をとるものはあっても、かかる
配置の対称性は必ずしも確然と守られていなかったもの
で、これは本発明の主要条件の一つとなる。
三種の面内分布の均一性確保のためには基本的に不可欠
であることが確認された。従来の分子線エピタキシ装置
では、たまたまこの配置をとるものはあっても、かかる
配置の対称性は必ずしも確然と守られていなかったもの
で、これは本発明の主要条件の一つとなる。
次に、従来の分子線エピタキシ装置では、分子線セル１
の軸線１０と基板回転の中心軸Ｚとのなす角度ＡＮＣは
可成り小さいものが選ばれていた。
の軸線１０と基板回転の中心軸Ｚとのなす角度ＡＮＣは
可成り小さいものが選ばれていた。
これは角度を小さくして装置を小型化Ｕようとする考え
が優先したためであ条。このため後記する理由もあって
、分子線セルｌからの蒸気流の形状をそのまま基板表面
に映す結果となり、前記の分布の均一性を悪くする欠点
があった。
が優先したためであ条。このため後記する理由もあって
、分子線セルｌからの蒸気流の形状をそのまま基板表面
に映す結果となり、前記の分布の均一性を悪くする欠点
があった。
また、従来の分子線エピタキシ装置の中には、すべての
分子線セルの前記軸線の長さＬを等しくして、分子線セ
ルの軸線１０と基板回転の中心軸Ｚとのなす角度ＡＮＧ
を、分子線セルにより変化させ、３０度以上の角度を取
り得るものとした装置も見られるが、この場合も、膜厚
分布２組成比分布、不純物分布の王者の同時の均一性の
獲得には成功していない。この理由は、角度が３０度未
満のものが混在するのと、軸線の長さしを同じにし角度
ＡＮＣを相違させたため、各分子線セル１０基板２０回
転中心Ｂに対する位置が変化して前記の対称性が破られ
たためである。
分子線セルの前記軸線の長さＬを等しくして、分子線セ
ルの軸線１０と基板回転の中心軸Ｚとのなす角度ＡＮＧ
を、分子線セルにより変化させ、３０度以上の角度を取
り得るものとした装置も見られるが、この場合も、膜厚
分布２組成比分布、不純物分布の王者の同時の均一性の
獲得には成功していない。この理由は、角度が３０度未
満のものが混在するのと、軸線の長さしを同じにし角度
ＡＮＣを相違させたため、各分子線セル１０基板２０回
転中心Ｂに対する位置が変化して前記の対称性が破られ
たためである。
実験によって、前記の対称性（ａ）とともに。
（ｂ）前記分子線セルの軸線と前記基板保持板の法線と
のなす角を３０度以上とすることの王者は、前記した王
者の分布を均一にするためには不可欠であることが判明
した。
のなす角を３０度以上とすることの王者は、前記した王
者の分布を均一にするためには不可欠であることが判明
した。
しかし、対称性と３０度以上の角度を守るだけの分子線
エピタキシ装置では、前記した王者の同時の分布の均一
性はなお確保できない。 従来の分子線エピタキシ装置
は、蒸発材料の高効率利用の観点から軸線の長さしを短
くする傾向にあり、基板の大きさＤに対ししが余りに短
小であった。
エピタキシ装置では、前記した王者の同時の分布の均一
性はなお確保できない。 従来の分子線エピタキシ装置
は、蒸発材料の高効率利用の観点から軸線の長さしを短
くする傾向にあり、基板の大きさＤに対ししが余りに短
小であった。
実験によって上記の軸線の長さしについて、更に次の条
件（Ｃ）を見いだすことができた。即ち、（ｃ）前記基
板保持板２０の板面またはその延長４と、前記軸線との
交点Ａから前記分子線セルの開孔面の中心にいたる距離
りと、前記基板保持板に保持される被蒸着基板２の最大
径りの間に、Ｌ・／Ｄ〉３を成立させる、のがそれであ
る。
件（Ｃ）を見いだすことができた。即ち、（ｃ）前記基
板保持板２０の板面またはその延長４と、前記軸線との
交点Ａから前記分子線セルの開孔面の中心にいたる距離
りと、前記基板保持板に保持される被蒸着基板２の最大
径りの間に、Ｌ・／Ｄ〉３を成立させる、のがそれであ
る。
条件（Ｃ）は条件（ｂ）とともに分子線エピタキシ装置
の小型化を阻むものであるが、分布の均−性確保上のた
めには最低の条件（必須条件）であることが判明した。
の小型化を阻むものであるが、分布の均−性確保上のた
めには最低の条件（必須条件）であることが判明した。
良い分子線エピタキシ成長のためには、このほかになお
お多くの条件が存在する。しかし、他の条件はすべてそ
れ以外の何かの処置で代替、補償されるものであり、不
可欠とは言い難かった。
お多くの条件が存在する。しかし、他の条件はすべてそ
れ以外の何かの処置で代替、補償されるものであり、不
可欠とは言い難かった。
第３図は、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件の下の
Ｌ＝１６０ｃｍ、ＡＮＣ＝３２度の装置で得た、基板回
転の中心Ｂから距離Ｓｃｍの位置の基板上の各膜厚ｔに
対する１／１０の値（但しｔｏは中心部の膜厚）を示す
グラフ、即ち膜厚の分布の均一性を示すグラフである。
Ｌ＝１６０ｃｍ、ＡＮＣ＝３２度の装置で得た、基板回
転の中心Ｂから距離Ｓｃｍの位置の基板上の各膜厚ｔに
対する１／１０の値（但しｔｏは中心部の膜厚）を示す
グラフ、即ち膜厚の分布の均一性を示すグラフである。
曲線６，７゜８１よそれぞれ、 Ｓ＝１．３Ｄ、 Ｓ
＝Ｄ、 Ｓ＝０．７Ｄ の場合を現わしている。こ
のグラフによって、前記の交点Ａを基板保持板２００回
転の中心ＢからＤ／２以上離れた位置に置くときに最も
高い均一性かえられることを知る。これは実際的な規模
の分子線エピタキシ装置で６インチ基板の全面に１％以
内の均一な膜厚が容易に得られることを示すものである
。なおこのとき、組成比分布、不純物分布もほぼ膜厚分
布同様の好成績を示した。
＝Ｄ、 Ｓ＝０．７Ｄ の場合を現わしている。こ
のグラフによって、前記の交点Ａを基板保持板２００回
転の中心ＢからＤ／２以上離れた位置に置くときに最も
高い均一性かえられることを知る。これは実際的な規模
の分子線エピタキシ装置で６インチ基板の全面に１％以
内の均一な膜厚が容易に得られることを示すものである
。なおこのとき、組成比分布、不純物分布もほぼ膜厚分
布同様の好成績を示した。
実用上は、Ｓ＞Ｄの条件下で（他の条件を選ぶことで）
可成り良質の均一な膜が得られることが分かった。 但
し、前記したように、このＳＡＤと言う条件は先の（ａ
） 、（ｂ）＋ （ｃ）の条件と異なって絶対必要な
ものではなく、前記（ａ）。
可成り良質の均一な膜が得られることが分かった。 但
し、前記したように、このＳＡＤと言う条件は先の（ａ
） 、（ｂ）＋ （ｃ）の条件と異なって絶対必要な
ものではなく、前記（ａ）。
（ｂ）、（ｃ）の条件下で角度ＡＮＣ，軸線長りを適当
にすることでも代替、補償でき、可成りの膜はえられる
ものである。
にすることでも代替、補償でき、可成りの膜はえられる
ものである。
（発明の効果）
本発明は、大面積の基板に対し、膜厚分布、組成比分布
、不純物分布の三者の均一性の優れた分子線エピタキシ
膜を成長させることのできる分子線エピタキシ装置を提
供する効果がある。Ｉ
、不純物分布の三者の均一性の優れた分子線エピタキシ
膜を成長させることのできる分子線エピタキシ装置を提
供する効果がある。Ｉ
第１図は、本発明の分子線エピタキシ装置の実施例の概
要を示す側面図。 第２図は、その平面図。 第３図は、基板上の分子線エピタキシ成長膜の膜厚分布
の一例を示すグラフ。 １、ｌａ、ｌｂ、、、、：分子線セル。 Ａａ。 Ａｂ、、、、：基板保持板の板面またはその延長と、前
記軸線との交点、 ２：被蒸着基板。 ２０：基板保持板。 Ｚ；基板保持板の回転の中心軸。 Ｂ：中心軸Ｚと基板保持板の平面との交点。 ｌＯ：
分子線セルの軸線。
要を示す側面図。 第２図は、その平面図。 第３図は、基板上の分子線エピタキシ成長膜の膜厚分布
の一例を示すグラフ。 １、ｌａ、ｌｂ、、、、：分子線セル。 Ａａ。 Ａｂ、、、、：基板保持板の板面またはその延長と、前
記軸線との交点、 ２：被蒸着基板。 ２０：基板保持板。 Ｚ；基板保持板の回転の中心軸。 Ｂ：中心軸Ｚと基板保持板の平面との交点。 ｌＯ：
分子線セルの軸線。
Claims (2)
- （１）下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件を備えること
を特徴とする分子線エピタキシ装置。 （ａ）複数の分子線セルを、基板保持板の回転の中心軸
に対して回転対称に、若しくは、この中心軸を含み前記
基板保持板に垂直な平面に対し面対称に、またはその両
者の位置に設置する。 （ｂ）前記分子線セルの軸線と、前記基板保持板の法線
とのなす角を３０度以上とする。 （ｃ）前記基板保持板の板面またはその延長と、前記軸
線との交点Ａから前記分子線セルの開孔面の中心にいた
る距離Ｌと、前記基板保持板に保持される被蒸着基板の
最大径Ｄの間に、Ｌ／Ｄ＞３を成立させる。 - （２）前記の交点Ａを、前記基板保持板の回転の中心軸
からＤ／２以上の位置に設けることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の分子線エピタキシ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15149085A JPS6212694A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 分子線エピタキシ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15149085A JPS6212694A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 分子線エピタキシ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212694A true JPS6212694A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH037638B2 JPH037638B2 (ja) | 1991-02-04 |
Family
ID=15519634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15149085A Granted JPS6212694A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 分子線エピタキシ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6212694A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6255919A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-11 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100998A (en) * | 1980-09-16 | 1982-06-23 | Varian Associates | Device for forming highly uniform epitaxial film |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP15149085A patent/JPS6212694A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100998A (en) * | 1980-09-16 | 1982-06-23 | Varian Associates | Device for forming highly uniform epitaxial film |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6255919A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-11 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH037638B2 (ja) | 1991-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |