JPS6213018A - エピタキシヤル成長装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属間化合物にエピタキシャル層を成長さ
せる装置の構成に関するものである。

〔従来の技術〕

従来よりエピタキシャル層を得る方法は多数提案されて
いるが、その中に分子線エピタキシャル成長法（以下Ｍ
ＢＥという）がある。

第３図は従来のＭＢＥ装置の構成の一例を示す概要図で
、１は装置全体を超高真空に保つチャンバ、２は前記チ
ャンバ１にとりつげられた真空ポンプ−３は成長用の基
板、４は前記基板３を保持加熱するホルダ、５ｍ、５ｂ
、５ｃはエピタキシャル層を構成する元素を蒸気の形で
供給するための蒸発るつぼ、６ａ＋　　６ｂ＋　　６ｅ
は前記蒸発るつぼ５ａ、５ｂ、５ｅより供給される分子
線が基板３に照射する時間を制御するためのシャッタ、
Ｔは分子線の構成元素およびその残置を知るための四重
極質量分析器である。

次に動作について説明する。

蒸発るつぼ５１Ｌ、５ｂ、５ｃに所璋の構成元素を入れ
、ホルダ４に基板３をセットした後に真空ポンプ２を作
動させてチャンバ１内Ｙ　１０−”　Ｐａ程度の超高真
空に排気する。真空度が所定の値に達した後、ホルダ４
の加熱を行いそれによって基板３の温度を上昇させる。

またそれと同時に蒸発るつぼ５　ａ　＊　　５　ｂ　、
５　ｃ　Ｙ抵抗加熱などＫよって加熱する。基板３およ
び蒸発るつぼ５ａ、５ｂ、５ｃの温度が所定の温度に到
達した後、シャッタ６ｍ、６ｂｅ　　６ｅＹ開いて公子
線を基板３に照射する。その際分子線の構成。

強度などを四重極質量分析器７によりモニタして、所望
の値になるようＫ、蒸発るつぼ５ａ、５ｂ。

５ｃの温度を調整する。そして、成長膜厚が所望の値に
なった後、シャッタ６ａ、６ｂ、６ｅＦｚ’閉じ、ホル
ダ４および蒸発るつぼ５ａ、５ｂ、５ｃの温度を下げ、
チャンバ１の真空を破って基板３を取り出す。

〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のＭＢＥ装置は以上のように構成されているので、
基板３上に任意の形状のエピタキシャル層を直接成長す
ることはできず、任意の形状のエピタキシャル層を得よ
うとすると、まず、エピタキシャル層を基板３上に均一
に成長させた後、写真製版によってマスクを作製してか
らエツチングを行わなければならず、非常に手間がかか
るという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、基板上の任意の位置に任意の形状のエピタキ
シャル層を成長させることのできるエピタキシャル成長
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るエピタキシャル成長装置は、半導体基板
に対して付着係数の低い元素を分子線として放出する蒸
発るつぼと、半導体基板に対して付着係数の高い元素を
イオン線として出力する高輝度点イオン線源と、加速器
と、アナライザと、磁界７ンズと、偏向板とを設けたも
のである。

〔作用〕

この発明においては、高輝度点イオン線源より出力され
る半導体基板に対して付着係数の高い元素のイオン線が
加速器、アナライザ、磁界ンンズ。

偏向板を介して半導体基板上に照射されて物理吸着し、
この元素に蒸発るつぼより供給された基板への付着係数
が低い元素が反応してエピタキシャル成長がおこる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明のエピタキシャル成長装置の一実施例
の構成を示す概要図で、第３図と同一符号は同一部分を
示し、８は前記基板３への付着係数が１に近いエピタキ
シャル層の構成元素をイオン線の形で供給するための高
輝度点イオン線源。

９は前記高輝度点イオン線源８より放出されたイオン線
を加速するための加速器、１０は加速されたイオン線Ｙ
単一の電荷を持ち、かつ質量のそろったイオン線にする
ためのアナライザ、１１はイオン線を基板３の表面で所
定のスポットサイズになるように集束させる磁界ンンズ
、１２はイオン線を基板３上の任意の位置に照射するた
めの偏向板である。

一般にＭＢＥにおけるエピタキシャル成長機構は、飛来
した分子が基板３に物理吸着した後、この分子に他の元
素の分子が化学吸着されることによりエピタキシャル成
長がおこるといわれている。

たとえば、ＧａＡｓエピタキシャル成長について考える
と、まずＧａ分子がＧａＡｓ基板表面に付着し。

その後、Ｇａ　Ａｓ基板上のＧ＆分子が飛来したＡｇ分
子を捕えてＧａＡｇ結晶が成長する。上記の成長理論ビ
踏まえた上で、以下にこの発明の一実施例についてその
作用、動作原理の説明を行う。ここでは基板３への付着
係数が１に近い元素を元素人、０に近い元素を元素Ｂと
している。

高輝度点イオン線源８より放出された元素人のイオ７ｉ
ｆｉｌｔｌ。＊’ａ９，７ｆ５イ”Ｐｌ　０．　ｇｉｉ
’ｌｖｙ　　　　ｌ’１ズ１１．偏向板１２を経て基板
３上の任意の位置に到達する。また元素Ｂは蒸発るつぼ
５ａもしり、１は５ｂに入れである。この蒸発るつぼ５
・あるい　　　　　　□　は５ｂを加熱することにより
元素Ｂより成る分子線が基板３表面に到達する。このた
め、基板３表面においては次のような反応がおこってい
る。イオン線により供給された元素人は基板３上の照射
位置において物理吸着するが、分子線により供給された
元素Ｂはその基板３への付着係数がＯに近いため、基板
３表面上で元素人の吸着している場所のみに吸着する。

そして、基板３表面で元素人の物理吸着している場所の
みに元素Ｂが吸着することにより、元素Ａ、Ｈの化合物
結晶がエピタキシャル成長する。すなわち、元素人のイ
オン線が照射されている場所のみでＡＢ化合物のエピタ
キシャル成長がおこる。

したがって、イオン線を基板３上で任意の形にスキャン
することで、任意の位置に任意の形の結晶をエピタキシ
ャル成長させることができる。

第２図はこの発明のエピタキシャル成長装置の他の実施
例の構成を示す概要図で、第１図と同一符号は同一部分
を示し、１３は高輝度点イオン線源８．加速器９．アナ
ライザ１０を格納するサブチャンバ、１４はＮ記すグチ
ャンバ１３Ｙ真空引きするための真空ポンプである。こ
の実施例ではチャンバ１の外部に高輝度点イオン綜源８
．加速器９．アナライザ１Ｇ”ｋ’設置することを可能
としている。

なお、上記の各実施例ではＡ、Ｂ２元化合物の成長の場
合について述べたが、Ａ、Ｂ、Ｃなどの多元化合物の成
長も可能であり、その際、高輝度点イオン線源８．蒸発
るつぼ５ａ、５ｂなどの元素供給源を増すことは云うま
でもない。また成長を基板３を回転させながら行いたい
場合には、偏向板１２とホルダ４を同期させることによ
り簡単に行うことができる。

さらに、上記実施例では部分的にエピタキシャル成長を
行う場合について説明したが、イオン線の照射場所を基
板３全面にわたってスキャンすることにより膜厚の均一
なエピタキシャル層を得ることも可能であるほか、加速
器９の加速電圧を高く設定することにより、部分的なイ
オン注入を行うこともできる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、高輝度点イオン線源よ
り半導体基板への付着係数の高い元素をイオン線として
出力し、加速器、アナライザ、磁界レンズ、偏向板を介
してそのスポットサイズとイオン線の照射位置等を制御
して半導体基板上に照射したのち、付着係数が低い元素
を蒸発るつぼより分子線で供給するように構成したので
、半導体基板上の任意の位置に任意の形状でエピタキシ
ャル層を成長させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のエピタキシャル成長装置の一実施例
の構成を示す概要図、第２図はこの発明のエピタキシャ
ル成長装置の他の実施例の構成を示す概要図、第３図は
従来のＭＢＥ装置の構成の一例を示す概要図である。 図において、８は高輝度点イオン線源、９は加速器、１
０はアナライザ、１１は磁界レンズ、１２は偏向板、１
３はサブチャンバ、１４は真空ポンプである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 装置全体を覆うチャンバと、このチャンバ内を減圧する
   真空ポンプと、半導体基板に対して付着係数の低い元素
   を分子線として放出する蒸発るつぼと、この蒸発るつぼ
   から放出される分子線を遮るシャッタと、前記半導体基
   板に対して付着係数の高い元素をイオン線として出力す
   る高輝度点イオン線源と、この高輝度点イオン線源から
   出力されるイオン線を加速する加速器と、この加速器に
   よつて加速されたイオン線を均一化するアナライザと、
   このアナライザを介して出力されたイオン線を集束して
   前記半導体基板上に所定のスポットサイズで照射する磁
   界レンズと、この磁界レンズを介したイオン線を前記半
   導体基板上の任意の位置に照射する偏向板とを具備した
   ことを特徴とするエピタキシャル成長装置。