JPS6214519B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6214519B2 JPS6214519B2 JP57200565A JP20056582A JPS6214519B2 JP S6214519 B2 JPS6214519 B2 JP S6214519B2 JP 57200565 A JP57200565 A JP 57200565A JP 20056582 A JP20056582 A JP 20056582A JP S6214519 B2 JPS6214519 B2 JP S6214519B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- heater
- temperature
- crucible
- crystal growth
- Prior art date
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- Expired
Links
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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)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は分子線結晶成長用分子線源の熱環境の
再現性向上に関するものである。
再現性向上に関するものである。
分子線結晶成長法は他の成長法では実現するこ
とのできない極めて急峻な組成変化や、ドーピン
グ濃度変化を実現できるユニークな結晶成長法で
ある。この特長を活かして、分子線結晶成長によ
つて50Å程度の超薄膜を必要とする量子井戸型レ
ーザダイオード、超格子アバランシ光検出器、層
状ドーブバリヤ型トランジスター，モジユレーシ
ヨンドーブ型電界効果トランジスターなど多彩な
マイクロ波素子や光素子が提案され、また実現さ
れた。そのため分子線結晶成長法は将来の高度先
端技術素子の製造方法として期待されているもの
である。
とのできない極めて急峻な組成変化や、ドーピン
グ濃度変化を実現できるユニークな結晶成長法で
ある。この特長を活かして、分子線結晶成長によ
つて50Å程度の超薄膜を必要とする量子井戸型レ
ーザダイオード、超格子アバランシ光検出器、層
状ドーブバリヤ型トランジスター，モジユレーシ
ヨンドーブ型電界効果トランジスターなど多彩な
マイクロ波素子や光素子が提案され、また実現さ
れた。そのため分子線結晶成長法は将来の高度先
端技術素子の製造方法として期待されているもの
である。
前記素子を分子線結晶成長法によつて製造する
ためには、前記成長法が再現性の良い製造方法で
あることが不可欠である。しかし従来の分子線結
晶成長装置に用いられた分子線源には以下に説明
する欠点のため、必ずしも再現性の良いものでは
なかつた。
ためには、前記成長法が再現性の良い製造方法で
あることが不可欠である。しかし従来の分子線結
晶成長装置に用いられた分子線源には以下に説明
する欠点のため、必ずしも再現性の良いものでは
なかつた。
第１図に従来の分子線源の模式図を示す。従来
の分子線においてはカーボンまたはPBNルツボ１
を、これを取巻くひとつのコイル状ヒータ２によ
つて加熱し、更に熱の余分な散逸を防ぐ目的で幾
重かの熱シールド３で覆つた構造となつている。
の分子線においてはカーボンまたはPBNルツボ１
を、これを取巻くひとつのコイル状ヒータ２によ
つて加熱し、更に熱の余分な散逸を防ぐ目的で幾
重かの熱シールド３で覆つた構造となつている。
ただひとつのヒータ線によつて加熱されるため
コイル状ヒータのわずかな問隔の違い、あるいは
熱シールドのわずかな放熱量の違い等によつて全
く同一規格の分子線源を用いても、ルツボ内の温
度分布は必ずしも同一になる訳ではないという欠
点があつた。このため、熱電対４による読み取り
温度と分子線源の実際の温度は分子線源毎に異な
り、同一の熱電対の読み取り温度を保つても、分
子線束の分子線密度が再現されないという欠点が
あつた。
コイル状ヒータのわずかな問隔の違い、あるいは
熱シールドのわずかな放熱量の違い等によつて全
く同一規格の分子線源を用いても、ルツボ内の温
度分布は必ずしも同一になる訳ではないという欠
点があつた。このため、熱電対４による読み取り
温度と分子線源の実際の温度は分子線源毎に異な
り、同一の熱電対の読み取り温度を保つても、分
子線束の分子線密度が再現されないという欠点が
あつた。
また、ひとつのコイル状ヒータで加熱するため
ルツボの中央部が高温度になり、分子線の出口付
近で低温となる温度プロフアイルの不均一性を生
ずる欠点があつた。
ルツボの中央部が高温度になり、分子線の出口付
近で低温となる温度プロフアイルの不均一性を生
ずる欠点があつた。
このため、この分子線源を用いてガリウムの分
子線束を作つた場合にはガリウムの微小液滴が出
口付近に凝縮して発生し、これがガリウム源の液
面にころがり落ちる瞬間に発生するガリウムのマ
クロな粒の飛散が成長結晶の表面欠陥の原因とな
る欠点があつた。
子線束を作つた場合にはガリウムの微小液滴が出
口付近に凝縮して発生し、これがガリウム源の液
面にころがり落ちる瞬間に発生するガリウムのマ
クロな粒の飛散が成長結晶の表面欠陥の原因とな
る欠点があつた。
本発明は従来の分子線源のこのような欠点を除
去するためになされたものであつて、分子線源毎
の再現性が良く、ルツボ内の均一な温度分布が実
現でき、シヤツターの開閉による熱環境の変化に
対しても安定で、表面欠陥の原因となるガリウム
等のマクロな粒が飛散しない、新規な分子線結晶
成長用分子線源を提供することにある。
去するためになされたものであつて、分子線源毎
の再現性が良く、ルツボ内の均一な温度分布が実
現でき、シヤツターの開閉による熱環境の変化に
対しても安定で、表面欠陥の原因となるガリウム
等のマクロな粒が飛散しない、新規な分子線結晶
成長用分子線源を提供することにある。
本発明によれば、基板上に成長すべき結晶を構
成する分子線用材料が充填され、かつルツボの内
部の断面に等しいか又はより大きな開口部を持つ
分子線源ルツボと、このルツボを外側より取巻い
て前記ルツボを加熱するヒータと、前記ヒータを
外側より取巻く熱シールドとを備え、真空槽中に
設置された分子線結晶成長用分子線源において、
ヒータが分子線の飛線方向に複数の領域に分割さ
れ、分割された各領域にそれぞれ熱電対を備え、
前記熱電対の出力をヒータの電源にフイードバツ
クすることにより前記分割された領域のうち開口
部付近の温度が内部の温度より高くなるように温
度制御されることを特徴とする分子線結晶成長用
分子線源が得られる 以下に本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
成する分子線用材料が充填され、かつルツボの内
部の断面に等しいか又はより大きな開口部を持つ
分子線源ルツボと、このルツボを外側より取巻い
て前記ルツボを加熱するヒータと、前記ヒータを
外側より取巻く熱シールドとを備え、真空槽中に
設置された分子線結晶成長用分子線源において、
ヒータが分子線の飛線方向に複数の領域に分割さ
れ、分割された各領域にそれぞれ熱電対を備え、
前記熱電対の出力をヒータの電源にフイードバツ
クすることにより前記分割された領域のうち開口
部付近の温度が内部の温度より高くなるように温
度制御されることを特徴とする分子線結晶成長用
分子線源が得られる 以下に本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
第２図は本発明の実施例を説明するための分子
線源の模式図である。本実施例では、長さ80mm、
内径20mmのPBN製ルツボを加熱するヒータを分子
線の飛線方向に２分割し、ルツボの入口付近（分
子線の出口付近）を加熱するための長さ20mmの第
１のヒータ５とルツボの残り全体を加熱する長さ
80mmの第２のヒータ６とした。第１のヒータ温度
を第１の熱電対７によつてモニタして第１のヒー
タ加熱制御電源にフイードバツクし、第２のヒー
タ温度を第２の熱電対８によつてモニタして第２
のヒータ加熱制御電源にフイードバツクし、それ
ぞれ独立に温度制御した。
線源の模式図である。本実施例では、長さ80mm、
内径20mmのPBN製ルツボを加熱するヒータを分子
線の飛線方向に２分割し、ルツボの入口付近（分
子線の出口付近）を加熱するための長さ20mmの第
１のヒータ５とルツボの残り全体を加熱する長さ
80mmの第２のヒータ６とした。第１のヒータ温度
を第１の熱電対７によつてモニタして第１のヒー
タ加熱制御電源にフイードバツクし、第２のヒー
タ温度を第２の熱電対８によつてモニタして第２
のヒータ加熱制御電源にフイードバツクし、それ
ぞれ独立に温度制御した。
本発明による分子線源にガリウム原料を充填し
GaAsの分子線結晶成長を行なつた。第２のヒー
タ温度を980℃とし、第１のヒータ温度を第２の
ヒータ温度より20℃高い1000℃に設定した。
GaAsの分子線結晶成長を行なつた。第２のヒー
タ温度を980℃とし、第１のヒータ温度を第２の
ヒータ温度より20℃高い1000℃に設定した。
ヒ素の分子線の第１および第２のヒータ温度を
300℃とした。この時GaAsの成長速度は1.4μ
ｍ／時であつた。同一規格の分子線源を５個製作
し、成長速度の比較を行なつたが、同一成長条件
で成長速度の再現性は±３％以下と極めて良好で
あつた。また、GaAs表面に発生した径が５μｍ
以上の欠陥密度は50個／cm2以下と極めて小さな値
であつた。一方従来の分子線源を用いた場合は数
千個／cm2であつた。
300℃とした。この時GaAsの成長速度は1.4μ
ｍ／時であつた。同一規格の分子線源を５個製作
し、成長速度の比較を行なつたが、同一成長条件
で成長速度の再現性は±３％以下と極めて良好で
あつた。また、GaAs表面に発生した径が５μｍ
以上の欠陥密度は50個／cm2以下と極めて小さな値
であつた。一方従来の分子線源を用いた場合は数
千個／cm2であつた。
以上述べた様に本発明によつて得られた分子線
源の効果は明らかで極めて顕著なものであつた。
源の効果は明らかで極めて顕著なものであつた。
なお前記実施例では第１、第２のヒータの温度
をそれぞれ独立に制御したが、本発明の目的から
みてマスタースレーブ型の温度制御を行つてもよ
いことは自明である。
をそれぞれ独立に制御したが、本発明の目的から
みてマスタースレーブ型の温度制御を行つてもよ
いことは自明である。
第１図は従来の分子線結晶成長分子線源の模式
図、第２図は本発明によつて得られた分子線結晶
成長用分子線源の模式図である。 図において、１……ルツボ、２……ヒータ、３
……熱シールド、４……熱電対、５……第１のヒ
ータ、６……第２のヒータ、７……第１の熱電
対、８……第２の熱電対。
図、第２図は本発明によつて得られた分子線結晶
成長用分子線源の模式図である。 図において、１……ルツボ、２……ヒータ、３
……熱シールド、４……熱電対、５……第１のヒ
ータ、６……第２のヒータ、７……第１の熱電
対、８……第２の熱電対。
Claims (1)
- １ 基板上に成長すべき結晶を構成する分子線用
材料が充填され、かつルツボの内部の断面に等し
いか又はより大きな開口部を持つ分子線源ルツボ
と、このルツボを外側より取巻いて前記ルツボを
加熱するヒータと、前記ヒータを外側より取巻く
熱シールドとを備え、真空槽中に設置された分子
線結晶成長用分子線源において、ヒータが分子線
の飛線方向に複数の領域に分割され、分割された
各領域にそれぞれ熱電対を備え、前記熱電対の出
力をヒータの電源にフイードバツクすることによ
り前記分割された領域のうち開口部付近の温度が
内部の温度より高くなるように温度制御されるこ
とを特徴とする分子線結晶成長用分子線源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20056582A JPS5992996A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 分子線結晶成長用分子線源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20056582A JPS5992996A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 分子線結晶成長用分子線源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5992996A JPS5992996A (ja) | 1984-05-29 |
| JPS6214519B2 true JPS6214519B2 (ja) | 1987-04-02 |
Family
ID=16426430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20056582A Granted JPS5992996A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 分子線結晶成長用分子線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5992996A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371528U (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-13 | ||
| KR930007853B1 (ko) * | 1986-12-10 | 1993-08-20 | 후지 세이끼 가부시기 가이샤 | 진공 증발장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126262A (en) * | 1977-04-11 | 1978-11-04 | Fujitsu Ltd | Molecular beam epitaxial growth apparatus |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP20056582A patent/JPS5992996A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126262A (en) * | 1977-04-11 | 1978-11-04 | Fujitsu Ltd | Molecular beam epitaxial growth apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5992996A (ja) | 1984-05-29 |
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