JPS62196814A - 分子線エピタキシ用基板ホルダ - Google Patents
分子線エピタキシ用基板ホルダInfo
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- JPS62196814A JPS62196814A JP3734886A JP3734886A JPS62196814A JP S62196814 A JPS62196814 A JP S62196814A JP 3734886 A JP3734886 A JP 3734886A JP 3734886 A JP3734886 A JP 3734886A JP S62196814 A JPS62196814 A JP S62196814A
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- pyrolytic
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- beam epitaxy
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Links
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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用基板ホルダ、特に上記基板
の加熱効率を向上して基板上に高純度のエピタキシャル
結晶薄膜を成長させるのに好適な基板ホルダに関するも
のである。
の加熱効率を向上して基板上に高純度のエピタキシャル
結晶薄膜を成長させるのに好適な基板ホルダに関するも
のである。
分子線エピタキシ法は、超真空に保たれた成長室内で単
結晶基板を加熱し、この単結晶基板に複数の分子線を照
射して基板上に単結晶薄膜を成長させるものである。
結晶基板を加熱し、この単結晶基板に複数の分子線を照
射して基板上に単結晶薄膜を成長させるものである。
そして分子線エピタキシ法に用いる分子線エピタキシ装
置では、成長室の超高真空を破ることなく成長室への基
板の出し入れを行なうためのロードロック機構と、成長
層の膜厚の均一性を向上させるための基板回転機構を備
えたものが一般的である。つまり、第５図に示すように
基板加熱用にタングステン製のヒータ１、タンタル製の
熱シールド２、温度測定用の熱電対３、基板ホルダ装着
用のカギ形溝４を具備する基板加熱回転機構５、基板６
をマウントする基板ホルダ７、基板ホルダ７をはめ込ん
で装着するカギ形溝４、基板ホルダ７をカギ形溝４に固
定するピン８よりなっている。
置では、成長室の超高真空を破ることなく成長室への基
板の出し入れを行なうためのロードロック機構と、成長
層の膜厚の均一性を向上させるための基板回転機構を備
えたものが一般的である。つまり、第５図に示すように
基板加熱用にタングステン製のヒータ１、タンタル製の
熱シールド２、温度測定用の熱電対３、基板ホルダ装着
用のカギ形溝４を具備する基板加熱回転機構５、基板６
をマウントする基板ホルダ７、基板ホルダ７をはめ込ん
で装着するカギ形溝４、基板ホルダ７をカギ形溝４に固
定するピン８よりなっている。
そして基板加熱時の温度測定は熱電対３を用いて行なう
が、成長中に基板回転つまり基板ホルダの回転を行なう
ので、基板ホルダ裏面の中心部の温度を非接触で測定し
コントロールしていた。このため成長室の外からビュー
ボートを介して放射線温度計等により基板温度を測定し
、熱電対３の指示温度を構成する必要があった。
が、成長中に基板回転つまり基板ホルダの回転を行なう
ので、基板ホルダ裏面の中心部の温度を非接触で測定し
コントロールしていた。このため成長室の外からビュー
ボートを介して放射線温度計等により基板温度を測定し
、熱電対３の指示温度を構成する必要があった。
また高品質の結晶を成長させるためには基板温度の最適
化が重要であり、このためノル板温度の面内均一性を向
上させる必要があった。この目的を達成するため発明さ
れた基板ホルダ構造および基板ホルダへの基板のマウン
ト方法は１例えば特開昭５７−３０３２０号公報に示さ
れているように、（１）Ｉｎソルダを用いて基板ホルダ
にＧ ａ Ａ ｓ基板を貼付け、基板ホルダからの熱伝
導によってＧ ａ Ａ ｓ基板を加熱する方法、（２）
押え板（タンタル類）を用いて基板ホルダにＧａＡｓ基
板板をネジで固定し、加熱ヒータとＧａＡｓ基板の間に
厚さ１〜２１ｍの加熱板（タンタル類）を設け、加熱ヒ
ータにより加熱された加熱板からの熱放射によってＧ
ａ Ａ ｓ基板の加熱を行なう方法等が知られている。
化が重要であり、このためノル板温度の面内均一性を向
上させる必要があった。この目的を達成するため発明さ
れた基板ホルダ構造および基板ホルダへの基板のマウン
ト方法は１例えば特開昭５７−３０３２０号公報に示さ
れているように、（１）Ｉｎソルダを用いて基板ホルダ
にＧ ａ Ａ ｓ基板を貼付け、基板ホルダからの熱伝
導によってＧ ａ Ａ ｓ基板を加熱する方法、（２）
押え板（タンタル類）を用いて基板ホルダにＧａＡｓ基
板板をネジで固定し、加熱ヒータとＧａＡｓ基板の間に
厚さ１〜２１ｍの加熱板（タンタル類）を設け、加熱ヒ
ータにより加熱された加熱板からの熱放射によってＧ
ａ Ａ ｓ基板の加熱を行なう方法等が知られている。
上記した従来技術は何れも基板温度の面内均一性の改善
を図ったものであるが、以下に述べる問題点があった。
を図ったものであるが、以下に述べる問題点があった。
すなわち、上記の前者（１）の場合にはＩｎソルダを使
用するため、結晶成長後に基板裏面のＩｎ除去と研磨等
による平坦化処理が必要であり、プロセスがはん雑であ
った。また、大面積の基板を使用した場合には、結晶成
長後に基板ホルダから基板を取り外す際に基板が割れる
というトラブルが発生していた。一方前記後者（２）の
場合にはＩｎソルダを使用しないので、上記したような
問題は解決されている。しかし、Ｉｎソルダを使用した
場合に比べて基板加熱の効率が低く、このため基板加熱
時のガス放出量が増大してしまい高純度の結晶を得るこ
とが困難であった。
用するため、結晶成長後に基板裏面のＩｎ除去と研磨等
による平坦化処理が必要であり、プロセスがはん雑であ
った。また、大面積の基板を使用した場合には、結晶成
長後に基板ホルダから基板を取り外す際に基板が割れる
というトラブルが発生していた。一方前記後者（２）の
場合にはＩｎソルダを使用しないので、上記したような
問題は解決されている。しかし、Ｉｎソルダを使用した
場合に比べて基板加熱の効率が低く、このため基板加熱
時のガス放出量が増大してしまい高純度の結晶を得るこ
とが困難であった。
本発明の目的は上記した従来の基板ホルダにおける問題
点を解決し、Ｉｎソルダを使用しない数式で基板加熱時
のガス放出量を低減し、高純度の結晶を生産性良く製作
できる分子線エピタキシ用基板ホルダを提供するにある
。
点を解決し、Ｉｎソルダを使用しない数式で基板加熱時
のガス放出量を低減し、高純度の結晶を生産性良く製作
できる分子線エピタキシ用基板ホルダを提供するにある
。
上記した目的は、第１図（ａ）、（ｂ）に示す如く、基
板６を保持する機構と、この保持機構に保持された基板
６に対して空間的に隔雛して対向配置された熱放射体９
と、この熱放射体を加熱する機構よりなる分子線エピタ
キシ用基板ホルダにおいて、上記熱放射体がパイロリテ
ィックＢＮ、上記加熱機構に対向する面が高融点金属で
被覆されたパイロリティックＢＮ、もしくは上記基板に
対向する面がパイロリティックＢＮで被覆された高融点
金属よりなる分子線エピタキシ用基板で達成される。
板６を保持する機構と、この保持機構に保持された基板
６に対して空間的に隔雛して対向配置された熱放射体９
と、この熱放射体を加熱する機構よりなる分子線エピタ
キシ用基板ホルダにおいて、上記熱放射体がパイロリテ
ィックＢＮ、上記加熱機構に対向する面が高融点金属で
被覆されたパイロリティックＢＮ、もしくは上記基板に
対向する面がパイロリティックＢＮで被覆された高融点
金属よりなる分子線エピタキシ用基板で達成される。
なお、上記した熱放射体としてはパイロリティックＢＮ
が好適である。さらに、パイロリティックＢＨの加熱ヒ
ータに対向する面を高融点金属（例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ
等）で被覆することにより、加熱時における熱放射体の
温度分布はより均一となる。上記したことは熱放射体を
上記の高融点金属で形成し、かつ高融点金属の基板に対
向する面にＢＮを被覆することによっても達成される。
が好適である。さらに、パイロリティックＢＨの加熱ヒ
ータに対向する面を高融点金属（例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ
等）で被覆することにより、加熱時における熱放射体の
温度分布はより均一となる。上記したことは熱放射体を
上記の高融点金属で形成し、かつ高融点金属の基板に対
向する面にＢＮを被覆することによっても達成される。
上記の本発明の分子線エピタキシ用基板は、（ａ）加熱
ヒータ（図示せず）により熱放射体を均一に加熱し、均
一に加熱された熱放射体からの熱放射により基板を均一
に加熱すること、（ｂ）基板加熱効率を向上して加熱ヒ
ータ１の周囲からのガス放出量を低減させることにより
結晶成長中の真空度を高めて高純度の結晶を得ることが
重要である。従来は熱放射体（加熱板）として熱伝導特
性の良いタンタルを使用していたため、上記（ａ）は良
好な結果が得られた。しかし、タンタル等の高融点金属
は熱放射率が平滑面で０．１〜０．２程度と小さいため
、基板加熱効率が低くなり上記（ｂ）については問題が
残されていた。
ヒータ（図示せず）により熱放射体を均一に加熱し、均
一に加熱された熱放射体からの熱放射により基板を均一
に加熱すること、（ｂ）基板加熱効率を向上して加熱ヒ
ータ１の周囲からのガス放出量を低減させることにより
結晶成長中の真空度を高めて高純度の結晶を得ることが
重要である。従来は熱放射体（加熱板）として熱伝導特
性の良いタンタルを使用していたため、上記（ａ）は良
好な結果が得られた。しかし、タンタル等の高融点金属
は熱放射率が平滑面で０．１〜０．２程度と小さいため
、基板加熱効率が低くなり上記（ｂ）については問題が
残されていた。
そこで発明者は高熱伝導性、高熱放射性を有し、ガス放
出量の少ない熱放射体として耐熱材料を種々検討した結
果、気相成長法で製作したＢＮいわゆるパイロリティッ
クＢＮが熱放射体として最も適していることを見い出し
た６つまりパイロリティックＢＮは熱伝導特性が良いた
め均一に加熱することが可能であり、熱放射率が大きい
（約０．３〜０．５）での基板加熱の効率が向上し、高
純度かつ低ガス放出なため、これを熱放射体に使用する
ことにより高純度の結晶が得られるようになる。
出量の少ない熱放射体として耐熱材料を種々検討した結
果、気相成長法で製作したＢＮいわゆるパイロリティッ
クＢＮが熱放射体として最も適していることを見い出し
た６つまりパイロリティックＢＮは熱伝導特性が良いた
め均一に加熱することが可能であり、熱放射率が大きい
（約０．３〜０．５）での基板加熱の効率が向上し、高
純度かつ低ガス放出なため、これを熱放射体に使用する
ことにより高純度の結晶が得られるようになる。
またタンタル、モリブデン、タングステン等の高融点金
属により形成した熱放射体の基板に対向する面にＢＮを
被覆した場合にも同様に良好な結果を得た。さらに、熱
放射体をパイロリティックＢＮにより形成し、パイロリ
ティックＢＮの加熱ヒータに対向する面をタンタル、モ
リブデン、タングステン等の高融点金属で被覆した場合
には、熱放射体をより均一に加熱できることが判明した
。
属により形成した熱放射体の基板に対向する面にＢＮを
被覆した場合にも同様に良好な結果を得た。さらに、熱
放射体をパイロリティックＢＮにより形成し、パイロリ
ティックＢＮの加熱ヒータに対向する面をタンタル、モ
リブデン、タングステン等の高融点金属で被覆した場合
には、熱放射体をより均一に加熱できることが判明した
。
実施例１
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）は、熱放射体をパイロリティック
ＢＮにより形成した例である。基板ホルダ７は外径６４
ｎｎ＋、内径６０＋ｎｍ、高さ１４ｍ＋であり、モリブ
デンを用いて作製し、これにパイロリティックＢＮより
なる熱放射体９を乗せ、その上にタンタルより成るスペ
ーサ１２を乗せ、その上にＧ ａ Ａ ｓ基板６を乗せ
、タンタルより成るリング１０とネジ１１を用いて熱放
射体９．スペーサ１２およびＧａＡｓ基板６を基板ホル
ダ７に固定した。なおピン８は、基板ホルダ７をカギ形
溝４に固定するためのものである。パイロリティックＢ
Ｎより成る熱放射体９は、直径５３ｎｎ、厚さＩｍの円
板を使用した。タンタル製のスペーサ１２は外径５３ｍ
、内径４６ｎｎで段差付きのリングとし、厚さを、０．
１〜ＩＩＩＷ１１の範囲内で種々作製した。Ｇ ａ Ａ
ｓ基板は、直径５０ｎｗ＋＋、厚さ０．４５ｎｎのも
のを用いた。また、リング１０は外径６４ｍ、内径４６
Ｉ、厚さ０．２＋＋ｎのものを用い、ネジ１１により４
点を固定するようにした。この基板ホルダを用いて第５
図に示す状態で基板加熱を行った結果、第２図の１５に
示すようにＧ ａ Ａ ｓ基板加熱時の成長室の真空度
が大幅に向上した。このことは、高熱伝導性、高熱放射
性を有し、かつガス放出の少ないパイロリティックＢＮ
を熱放射体に使用したことによる効果に他ならない。な
お、Ｉｎソルダを用いた従来例、タンタル製熱放射体を
用いた従来例は、それぞれ第２図の１６．１７のようで
あった。
ＢＮにより形成した例である。基板ホルダ７は外径６４
ｎｎ＋、内径６０＋ｎｍ、高さ１４ｍ＋であり、モリブ
デンを用いて作製し、これにパイロリティックＢＮより
なる熱放射体９を乗せ、その上にタンタルより成るスペ
ーサ１２を乗せ、その上にＧ ａ Ａ ｓ基板６を乗せ
、タンタルより成るリング１０とネジ１１を用いて熱放
射体９．スペーサ１２およびＧａＡｓ基板６を基板ホル
ダ７に固定した。なおピン８は、基板ホルダ７をカギ形
溝４に固定するためのものである。パイロリティックＢ
Ｎより成る熱放射体９は、直径５３ｎｎ、厚さＩｍの円
板を使用した。タンタル製のスペーサ１２は外径５３ｍ
、内径４６ｎｎで段差付きのリングとし、厚さを、０．
１〜ＩＩＩＷ１１の範囲内で種々作製した。Ｇ ａ Ａ
ｓ基板は、直径５０ｎｗ＋＋、厚さ０．４５ｎｎのも
のを用いた。また、リング１０は外径６４ｍ、内径４６
Ｉ、厚さ０．２＋＋ｎのものを用い、ネジ１１により４
点を固定するようにした。この基板ホルダを用いて第５
図に示す状態で基板加熱を行った結果、第２図の１５に
示すようにＧ ａ Ａ ｓ基板加熱時の成長室の真空度
が大幅に向上した。このことは、高熱伝導性、高熱放射
性を有し、かつガス放出の少ないパイロリティックＢＮ
を熱放射体に使用したことによる効果に他ならない。な
お、Ｉｎソルダを用いた従来例、タンタル製熱放射体を
用いた従来例は、それぞれ第２図の１６．１７のようで
あった。
実施例２
第３図は熱放射体９としてパイロリティックＢＮを用い
、かつパイロリティックＢＨの加熱ヒータ（第５図にお
いて１）と対向する面に、モリブデン、タンタル、タン
グステン等の高融点金属層１３を高周波スパッタリング
法により蒸着した場合であり、蒸着膜の厚さは０．０５
〜２μｌであった。
、かつパイロリティックＢＨの加熱ヒータ（第５図にお
いて１）と対向する面に、モリブデン、タンタル、タン
グステン等の高融点金属層１３を高周波スパッタリング
法により蒸着した場合であり、蒸着膜の厚さは０．０５
〜２μｌであった。
この基板ホルダを用いて実施例１と同様にしてＧ ａ
Ａ ｓ基板の加熱を行った結果、第２図の１５に示すよ
うに、実施例１の場合と同等の良好な結果を得た。また
この場合においては実施例１の場合に比べて熱放射体の
均熱性が多少向上した。
Ａ ｓ基板の加熱を行った結果、第２図の１５に示すよ
うに、実施例１の場合と同等の良好な結果を得た。また
この場合においては実施例１の場合に比べて熱放射体の
均熱性が多少向上した。
実施例３
第４図は熱放射体９としてモリブデン、タンタル等の高
融点金属を用い、かつ高融点金属の基板６と対向する面
にＢＮ層１４をＣＶＤ法により蒸着した場合であり、Ｂ
Ｈの厚さは０．１〜１μｍであった。この基板ホルダを
用いてＧ ａ Ａ ｓ基板の加熱を行った結果、第２図
の１５に示すように、実施例１の場合と同等の良好な結
果を得た。また、熱放射体の均熱性は実施例２の場合と
同等であった。
融点金属を用い、かつ高融点金属の基板６と対向する面
にＢＮ層１４をＣＶＤ法により蒸着した場合であり、Ｂ
Ｈの厚さは０．１〜１μｍであった。この基板ホルダを
用いてＧ ａ Ａ ｓ基板の加熱を行った結果、第２図
の１５に示すように、実施例１の場合と同等の良好な結
果を得た。また、熱放射体の均熱性は実施例２の場合と
同等であった。
実施例４
実施例１〜２に記載した基板ホルダを用い。
Ｃｒ−０ドープ（１００）ＧａＡｓ基板上にアンドープ
ＧａＡｓ層を１μｍ成長し、さらにＳｉドープＧ ａ
Ａ ｓ層（キャリア濃度１×１０１４０−３）を約１０
μｍ成長した試料について移動度の温度依存性からアク
セプタ濃度を求めた結果、従来の基板ホルダを用いた場
合にはアクセプタ濃度が１０１４〜１０１ｓａ１−’台
であったのに対して、本発明による実施例１〜３に記載
した基板ホルダを使用した場合にはアクセプタ濃度がｉ
ｏ’７’台の高純度のＧａＡｓ結晶を得た。
ＧａＡｓ層を１μｍ成長し、さらにＳｉドープＧ ａ
Ａ ｓ層（キャリア濃度１×１０１４０−３）を約１０
μｍ成長した試料について移動度の温度依存性からアク
セプタ濃度を求めた結果、従来の基板ホルダを用いた場
合にはアクセプタ濃度が１０１４〜１０１ｓａ１−’台
であったのに対して、本発明による実施例１〜３に記載
した基板ホルダを使用した場合にはアクセプタ濃度がｉ
ｏ’７’台の高純度のＧａＡｓ結晶を得た。
また、上記の実施例において、直径５０ｍｍのＧ ａ
Ａ ｓ基板の面内の温度分布は、基板温度が５００〜７
００℃の範囲において、±３℃以内という良好な結果を
得た。
Ａ ｓ基板の面内の温度分布は、基板温度が５００〜７
００℃の範囲において、±３℃以内という良好な結果を
得た。
以上述べたように、本発明による基板ホルダを用いるこ
とにより、以下の効果が得られることは明白である。つ
まり、基板に対して空間的に隔離して対向配置した熱放
射体からの熱放射により基板加熱を行う基板ホルダにお
いて、本発明による熱放射体を使用することにより、基
板加熱の効率が向上し、基板加熱時のガス放出量を大幅
に低減できるため、従来の基板ホルダを使用した場合に
比へてアクセプタ濃度が１桁以上低い高純度のＧ ａ
Ａ ｓ結晶を得ることができる。
とにより、以下の効果が得られることは明白である。つ
まり、基板に対して空間的に隔離して対向配置した熱放
射体からの熱放射により基板加熱を行う基板ホルダにお
いて、本発明による熱放射体を使用することにより、基
板加熱の効率が向上し、基板加熱時のガス放出量を大幅
に低減できるため、従来の基板ホルダを使用した場合に
比へてアクセプタ濃度が１桁以上低い高純度のＧ ａ
Ａ ｓ結晶を得ることができる。
第１図、第３図および第４図は本発明の一実施例に係る
基板ホルダを示す図であり、かつ第１図（ａ）はその正
面図、第１図（ｂ）は断面側面図であり、第２図はＧａ
Ａｓ基板加熱時の成長室の真空度を示す図、第５図は従
来の基板加熱回転機構を示す一部断面側面図である。 １・・・ヒータ、２・・・熱シールド、３・・・熱電対
、４・・・カギ形溝、５・・・基板加熱回転機構、６・
・・基板。 ７・・基板ホルダ、９・・・熱放射体、１０・・・リン
グ、 １１・・・ネジ、１２・・・スペーサ、 １３・
・・高融点金属層、 １４・・・ＢＮ層。 代理人弁理士 秋 本 正 尖 塔 Ｉ 図 （０Ｌ） 察 ２ 図 基板温度（°Ｃ） 第 ５ 図
基板ホルダを示す図であり、かつ第１図（ａ）はその正
面図、第１図（ｂ）は断面側面図であり、第２図はＧａ
Ａｓ基板加熱時の成長室の真空度を示す図、第５図は従
来の基板加熱回転機構を示す一部断面側面図である。 １・・・ヒータ、２・・・熱シールド、３・・・熱電対
、４・・・カギ形溝、５・・・基板加熱回転機構、６・
・・基板。 ７・・基板ホルダ、９・・・熱放射体、１０・・・リン
グ、 １１・・・ネジ、１２・・・スペーサ、 １３・
・・高融点金属層、 １４・・・ＢＮ層。 代理人弁理士 秋 本 正 尖 塔 Ｉ 図 （０Ｌ） 察 ２ 図 基板温度（°Ｃ） 第 ５ 図
Claims (1)
- １、基板を保持する機構と、この保持機構に保持された
基板に対して空間的に隔離して対向配置された熱放射体
と、この熱放射体を加熱する機構よりなる分子線エピタ
キシ用基板ホルダにおいて、上記熱放射体がパイロリテ
ィックＢＮ、上記加熱機構に対向する面が高融点金属で
被覆されたパイロリティックＢＮ、もしくは上記基板に
対向する面がパイロリティックＢＮで被覆された高融点
金属よりなることを特徴とする分子線エピタキシ用基板
ホルダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3734886A JPS62196814A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3734886A JPS62196814A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196814A true JPS62196814A (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=12495063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3734886A Pending JPS62196814A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62196814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106653664A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-10 | 南方科技大学 | 砷化镓晶圆用除氧托盘 |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP3734886A patent/JPS62196814A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106653664A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-10 | 南方科技大学 | 砷化镓晶圆用除氧托盘 |
| CN106653664B (zh) * | 2016-12-07 | 2019-11-15 | 南方科技大学 | 砷化镓晶圆用除氧托盘 |
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