JPS62190831A - 分子線エピタキシ装置 - Google Patents
分子線エピタキシ装置Info
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- JPS62190831A JPS62190831A JP3453686A JP3453686A JPS62190831A JP S62190831 A JPS62190831 A JP S62190831A JP 3453686 A JP3453686 A JP 3453686A JP 3453686 A JP3453686 A JP 3453686A JP S62190831 A JPS62190831 A JP S62190831A
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- molecular beam
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- gaas
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- Pending
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Landscapes
- 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装置に関するものである。
従来の技術
分子線エピタキシは結晶材料を加熱などによって超高真
空中で蒸発させた分子線を結晶基板上にゆっくりと蒸着
させながらエピタキシ結晶成長を行う方法である。この
方法では単原子層の極薄膜での制御が可能であり、結晶
成長中に同時観察が可能であることなど、他の結晶成長
方法には無い特徴を有している。
空中で蒸発させた分子線を結晶基板上にゆっくりと蒸着
させながらエピタキシ結晶成長を行う方法である。この
方法では単原子層の極薄膜での制御が可能であり、結晶
成長中に同時観察が可能であることなど、他の結晶成長
方法には無い特徴を有している。
分子線エピタキシにおいて最も重要な点は真空度である
。真空度が悪い場合には真空中に残留する不純物分子が
結晶中に取り込まれ、結晶品質を悪くする。一般に真空
度は、高品質の結晶を得るために６×１０ 以下である
ことが要求されている。また残留不純物分子である水の
分子（Ｈ２Ｏ）、あるいは二酸化炭素（Ｃｏ２）などは
可能な限り取り除かれる。この様に装置の内部を超高真
空に保つために最も有効な方法な装置の内部を大気にさ
らす回数を減す事である。装置の内部を一度大気にさら
してしまうと、もとの超高真空の状態を得るために数日
間の真空排気が必要であることにつけ加え、大気中から
結晶品質に悪影響を及ぼす不純物分子を再び取り込んで
しまう。
。真空度が悪い場合には真空中に残留する不純物分子が
結晶中に取り込まれ、結晶品質を悪くする。一般に真空
度は、高品質の結晶を得るために６×１０ 以下である
ことが要求されている。また残留不純物分子である水の
分子（Ｈ２Ｏ）、あるいは二酸化炭素（Ｃｏ２）などは
可能な限り取り除かれる。この様に装置の内部を超高真
空に保つために最も有効な方法な装置の内部を大気にさ
らす回数を減す事である。装置の内部を一度大気にさら
してしまうと、もとの超高真空の状態を得るために数日
間の真空排気が必要であることにつけ加え、大気中から
結晶品質に悪影響を及ぼす不純物分子を再び取り込んで
しまう。
従来技術による分子線エピタキシ装置では、装置の内部
を大気にさらす回数は次の２点の理由により多くなって
いる。第１点は装置の故障の場合で、故障の修理のため
に装置の内部を大気にさらさざるを得なかった。第２点
は原料の枯渇の場合で、定期的に原料を充填するために
大気にさらす必要があった。
を大気にさらす回数は次の２点の理由により多くなって
いる。第１点は装置の故障の場合で、故障の修理のため
に装置の内部を大気にさらさざるを得なかった。第２点
は原料の枯渇の場合で、定期的に原料を充填するために
大気にさらす必要があった。
これら装置の故障および原料の枯渇の問題は、従来技術
による分子線エピタキシ装置においては直接、成長膜厚
の均一性を高める方法と深いかかわりを持っている。従
来技術においては、高い均一性を得るために結晶基板を
回転する方法と原料の分子線の放射方向に対して結晶基
板の面方向を著しくずらす方法が併用されている。
による分子線エピタキシ装置においては直接、成長膜厚
の均一性を高める方法と深いかかわりを持っている。従
来技術においては、高い均一性を得るために結晶基板を
回転する方法と原料の分子線の放射方向に対して結晶基
板の面方向を著しくずらす方法が併用されている。
結晶基板を回転する方法では、結晶基板表面での分子線
量が不均一であっても回転によって平均化されるととＫ
より成長膜厚の均一性を高めることができる。しかし結
晶基板を回転する場合、結晶基板の温度制御性、温度の
均一性も同時に考慮する必要があるために、回転機構は
複雑となっている。この様な複雑な機構にもかかわらず
超高真空中で使用されるために可動部品にはいかなる潤
滑油も使用できないため可動部品の寿命を著しく縮めて
いる。そのため、装置の内部で発生する故障のほとんど
がこの回転機構によるものであった。
量が不均一であっても回転によって平均化されるととＫ
より成長膜厚の均一性を高めることができる。しかし結
晶基板を回転する場合、結晶基板の温度制御性、温度の
均一性も同時に考慮する必要があるために、回転機構は
複雑となっている。この様な複雑な機構にもかかわらず
超高真空中で使用されるために可動部品にはいかなる潤
滑油も使用できないため可動部品の寿命を著しく縮めて
いる。そのため、装置の内部で発生する故障のほとんど
がこの回転機構によるものであった。
結晶基板の面方向を原料の分子線の放射方向に対してず
らす方法は、分子線源から結晶基板を見た立体角を小さ
く取ることによって膜厚の均一性を高めることができる
。しかしこの方法では分子線源から蒸発して全分子線の
ほとんどは結晶基板上に堆積せず、全分子線の数パーセ
ントが結晶基板上で有効に利用される。このことは原料
の有効利用ができないことから原料の枯渇を著しく早め
、原料の補給回数を増加せしめている。
らす方法は、分子線源から結晶基板を見た立体角を小さ
く取ることによって膜厚の均一性を高めることができる
。しかしこの方法では分子線源から蒸発して全分子線の
ほとんどは結晶基板上に堆積せず、全分子線の数パーセ
ントが結晶基板上で有効に利用される。このことは原料
の有効利用ができないことから原料の枯渇を著しく早め
、原料の補給回数を増加せしめている。
発明が解決しようとする問題点
本発明が解決しようとする問題点は、従来技術における
結晶基板回転機構の故障を減らすことと、原料の利用効
率を上げることであり、本発明の目的はこれらの問題点
を取り除き分子線エピタキシ装置の内部を大気にさらす
回数を減らし、成長結晶の品質を向上せしめると同時に
装置の稼動率を上げることである。
結晶基板回転機構の故障を減らすことと、原料の利用効
率を上げることであり、本発明の目的はこれらの問題点
を取り除き分子線エピタキシ装置の内部を大気にさらす
回数を減らし、成長結晶の品質を向上せしめると同時に
装置の稼動率を上げることである。
問題点を解決するだめの手段
本発明による問題点を解決するための手段は、分子線源
の分子線放射量の最大となる放射軸が、結晶基板の主表
面上を走査する様に分子線源を可動とすることである。
の分子線放射量の最大となる放射軸が、結晶基板の主表
面上を走査する様に分子線源を可動とすることである。
作 用
本発明によって、分子線源から放射される分子線量は基
板表面で走査されるため平均的に均一となり、膜厚の均
一なエピタキシャル成長層を得ることができる。このた
め、先に説明した複雑な基板回転機構は不要となり、基
板回転機構に伴う多くの故障原因を取り除くことができ
る。また、分子線放射量の最大となる放射軸を結晶基板
表面上で走査するため、分子線を有効にエピタキシャル
成長に利用できるため、分子線源の原料の枯渇を遅らし
める事ができる。この２点の理由により、分子線エピタ
キシ装置の内部を大気にさらす回数が激減するので、結
晶成長の効率を上げ、また安定に高品質の結晶を得るこ
とが可能となる。
板表面で走査されるため平均的に均一となり、膜厚の均
一なエピタキシャル成長層を得ることができる。このた
め、先に説明した複雑な基板回転機構は不要となり、基
板回転機構に伴う多くの故障原因を取り除くことができ
る。また、分子線放射量の最大となる放射軸を結晶基板
表面上で走査するため、分子線を有効にエピタキシャル
成長に利用できるため、分子線源の原料の枯渇を遅らし
める事ができる。この２点の理由により、分子線エピタ
キシ装置の内部を大気にさらす回数が激減するので、結
晶成長の効率を上げ、また安定に高品質の結晶を得るこ
とが可能となる。
実施例
本発明による実施例は、ひ化ガリウム（以下ＧａＡｓ）
半導体結晶の分子線エピタキシ成長を例に説明し、その
実施例を図に示す。１はモリブデン基板保持台で、２は
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶基板であシ、３はモリブデン基板
保持台１を介してＧ ａ Ａ ｓ単結晶基板を加熱する
ヒータである。４はガリウム（以下Ｇａ）分子線源の原
料で高純度の金属Ｇａである。５はボロンナイトライド
から成る容器で、６は分子線源を加熱するためのヒータ
である。７は分子線源を被う真空容器で、８は同様に真
空容器であるが、分子線源の分子線放射方向を自由に変
えることができる様にベローズ型の真空容器である。
半導体結晶の分子線エピタキシ成長を例に説明し、その
実施例を図に示す。１はモリブデン基板保持台で、２は
Ｇ ａ Ａ ｓ単結晶基板であシ、３はモリブデン基板
保持台１を介してＧ ａ Ａ ｓ単結晶基板を加熱する
ヒータである。４はガリウム（以下Ｇａ）分子線源の原
料で高純度の金属Ｇａである。５はボロンナイトライド
から成る容器で、６は分子線源を加熱するためのヒータ
である。７は分子線源を被う真空容器で、８は同様に真
空容器であるが、分子線源の分子線放射方向を自由に変
えることができる様にベローズ型の真空容器である。
Ｇ ａ Ａ ｓの分子線エピタキシャル成長においては
、Ｇａの分子線と、Ａｓ＋の分子線の２種の分子線が必
要であるが、成長したＧ ａ Ａ ａ成長層の成長速度
はＧａの分子線量によって決定される。そのため、膜厚
の均一性を考える場合にはＧａ分子線の均一性が必要で
あるため、Ａｓの分子線源は第１図には示さず、Ｇａの
分子線源のみを示しだ。
、Ｇａの分子線と、Ａｓ＋の分子線の２種の分子線が必
要であるが、成長したＧ ａ Ａ ａ成長層の成長速度
はＧａの分子線量によって決定される。そのため、膜厚
の均一性を考える場合にはＧａ分子線の均一性が必要で
あるため、Ａｓの分子線源は第１図には示さず、Ｇａの
分子線源のみを示しだ。
図に示される様に、９はＧａ分子線の最大放射方向であ
るが、最大放射方向は振れ角θでＧ ａ Ａ ｓ結晶基
板２上を走査される。したがってＧ ａ Ａ ｓ結晶基
板２上に達するＧａ分子線量の平均は一定量となシ膜厚
の均一な成長層を得る。したがってＧ ａ Ａ ｇ結晶
基板２は何らの回転機構を必要とせず。
るが、最大放射方向は振れ角θでＧ ａ Ａ ｓ結晶基
板２上を走査される。したがってＧ ａ Ａ ｓ結晶基
板２上に達するＧａ分子線量の平均は一定量となシ膜厚
の均一な成長層を得る。したがってＧ ａ Ａ ｇ結晶
基板２は何らの回転機構を必要とせず。
基板保持台の故障は皆無となった。またＧａ分子線源の
有効利用ができたため、Ｇａ分子線の原料である金属Ｇ
ａの枯渇までの時間は従来技術による場合と比較して４
〜６倍長くなった。
有効利用ができたため、Ｇａ分子線の原料である金属Ｇ
ａの枯渇までの時間は従来技術による場合と比較して４
〜６倍長くなった。
発明の効果
本発明の効果は、本発明による分子線エピタキシ装置を
用いることによって、装置内の故障を激減でき、しかも
分子線源の有効利用ができたために、原料の補充回数も
減らすことができた。さらに大きな効果は、故障と原料
の補充のために装置内部を大気にさらす回数が激減でき
たために良品の結晶を安定【エピタキシャル成長できる
様になった０
用いることによって、装置内の故障を激減でき、しかも
分子線源の有効利用ができたために、原料の補充回数も
減らすことができた。さらに大きな効果は、故障と原料
の補充のために装置内部を大気にさらす回数が激減でき
たために良品の結晶を安定【エピタキシャル成長できる
様になった０
図は本発明による一実施例の分子線エピタキシ装置の概
略図である。 １・・・・・・基板保持台、２・・・・・・結晶基板、
４・・・・・・分子線源、９・・・・・・分子線量が最
大となる分子線放射方向、θ・・・・・・分子線放射方
向の振れ角。
略図である。 １・・・・・・基板保持台、２・・・・・・結晶基板、
４・・・・・・分子線源、９・・・・・・分子線量が最
大となる分子線放射方向、θ・・・・・・分子線放射方
向の振れ角。
Claims (1)
- 結晶基板および前記結晶基板を保持する基板保持台、さ
らに分子線源を有する分子線エピタキシ装置において、
前記分子線源の分子線放射量の最大となる放射軸が、前
記結晶基板の主表面上を走査せしめる様に前記分子線源
が可動である事を特徴とする分子線エピタキシ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3453686A JPS62190831A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 分子線エピタキシ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3453686A JPS62190831A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 分子線エピタキシ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190831A true JPS62190831A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12417005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3453686A Pending JPS62190831A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 分子線エピタキシ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5203293A (en) * | 1990-06-29 | 1993-04-20 | Mazda Motor Corporation | Auxiliary mechanism mounting structure for an engine |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP3453686A patent/JPS62190831A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5203293A (en) * | 1990-06-29 | 1993-04-20 | Mazda Motor Corporation | Auxiliary mechanism mounting structure for an engine |
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