JPS6255919A - 分子線結晶成長装置 - Google Patents
分子線結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS6255919A JPS6255919A JP19639785A JP19639785A JPS6255919A JP S6255919 A JPS6255919 A JP S6255919A JP 19639785 A JP19639785 A JP 19639785A JP 19639785 A JP19639785 A JP 19639785A JP S6255919 A JPS6255919 A JP S6255919A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- mount
- molecular beam
- holder
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、分子線結晶成長装置において、基板ホルダ
の基板マウント面上に？！数の単結晶基板を固定して該
基板ホルダを回転するこ上により、 該複数の単結晶基板上に、同時に均一な単結晶層のエピ
タキシャル成長を可能とするものである。
の基板マウント面上に？！数の単結晶基板を固定して該
基板ホルダを回転するこ上により、 該複数の単結晶基板上に、同時に均一な単結晶層のエピ
タキシャル成長を可能とするものである。
本発明は分子線結晶成長装置、特に同時に複数の単結晶
基板上に優れた均一性をもってエピタキシャル成長を行
うことが可能な分子線結晶成長装置に関する。
基板上に優れた均一性をもってエピタキシャル成長を行
うことが可能な分子線結晶成長装置に関する。
半導体装置等には単結晶基板上に所要の単結晶層をエピ
タキシャル成長した基体が広く用いられている。エピタ
キシャル成長には種々の方法が行われているが、分子線
結晶成長方法（ＭＢＥ法）は、結晶の成長速度、混晶の
組成比或いは不純物ドープ量などを最も正確に制御する
ことができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に
最も適している。
タキシャル成長した基体が広く用いられている。エピタ
キシャル成長には種々の方法が行われているが、分子線
結晶成長方法（ＭＢＥ法）は、結晶の成長速度、混晶の
組成比或いは不純物ドープ量などを最も正確に制御する
ことができ、例えば超格子構造などの精密な結晶成長に
最も適している。
しかしながらＭＢＥ法は他の成長方法に比較して成長速
度が低いのみならず、複数の基板上に同時に成長を行う
ことが均一性の点から従来困難であって、スループット
の向上が強く要望されている。
度が低いのみならず、複数の基板上に同時に成長を行う
ことが均一性の点から従来困難であって、スループット
の向上が強く要望されている。
ＭＢＥ法は、目的とする単結晶層を構成する元素及びこ
れにドープする不純物元素を、１０− ” Ｔｏｒｒ程
度の高真空中でセルから蒸発させてビーム状とし、単結
晶基板上に単結晶層をエピタキシャル成長する方法であ
り、その装置は例えば第３図に示す模式図の如く構成さ
れている。
れにドープする不純物元素を、１０− ” Ｔｏｒｒ程
度の高真空中でセルから蒸発させてビーム状とし、単結
晶基板上に単結晶層をエピタキシャル成長する方法であ
り、その装置は例えば第３図に示す模式図の如く構成さ
れている。
同図において、２は基板ホルダ、４はシャッタ、６は分
子線源セル、８は液体窒素シュラウド、９は成長容器、
１０及び１２は排気系、１１はマニピュレータ、１３は
４型棒質量分析計、１４はイオン銃である。
子線源セル、８は液体窒素シュラウド、９は成長容器、
１０及び１２は排気系、１１はマニピュレータ、１３は
４型棒質量分析計、１４はイオン銃である。
この様な装置を用いて第４図（ａ）、（ｂ）に例示する
様に、基板ホルダ２の基板マウント面上に同心状に単結
晶基板１を例えばインジウム（Ｉｎ）ソルダーで貼りつ
ける等の方法により固定して、基板ホルダ２を基板マウ
ント面に垂直な中心軸の周りに回転しつつ分子線源セル
６から分子線放射している。
様に、基板ホルダ２の基板マウント面上に同心状に単結
晶基板１を例えばインジウム（Ｉｎ）ソルダーで貼りつ
ける等の方法により固定して、基板ホルダ２を基板マウ
ント面に垂直な中心軸の周りに回転しつつ分子線源セル
６から分子線放射している。
なお同図において５は分子線源材料、３及び７はヒータ
を示す。
を示す。
単結晶を成長する基板は基板ホルダ２上で、最適の基板
温度として選択された例えば６００〜７００℃程度に基
板ホルダ２を介して加熱される。この基板温度は単結晶
層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組成、不純物ド
ーピング濃度等に大きい影響を与えるために、例えば前
記温度において±５℃程度以内の温度分布とすることが
必要である。
温度として選択された例えば６００〜７００℃程度に基
板ホルダ２を介して加熱される。この基板温度は単結晶
層の成長速度、結晶状態、多元化合物の組成、不純物ド
ーピング濃度等に大きい影響を与えるために、例えば前
記温度において±５℃程度以内の温度分布とすることが
必要である。
また均一な単結晶層を得るためには分子線が全成長面に
均一に到達することも当然に必要であり、例えば本願発
明者は先に特願昭５９−２１１２２５によって、分子線
強度の空間分布を一様化する条件を提供している。
均一に到達することも当然に必要であり、例えば本願発
明者は先に特願昭５９−２１１２２５によって、分子線
強度の空間分布を一様化する条件を提供している。
例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）系化合物半導体装置の
製造プロセスでＭＢＥ法によってＧａＡｓ基板上にＧａ
Ａｓ単結晶層などを成長する場合に、現在上述の如く基
板ホルダに直径５０〜７６ｍｍ程度のＧａＡｓ基板を１
枚ずつマウントしているが、ＭＢＥ法の成長速度はＧａ
Ａｓ単結晶層を１ ａｍ成長するのに例えば１時間を要
するなど甚だ低く、前記の方法ではスループットが極め
て小さくてその向上が切望されている。
製造プロセスでＭＢＥ法によってＧａＡｓ基板上にＧａ
Ａｓ単結晶層などを成長する場合に、現在上述の如く基
板ホルダに直径５０〜７６ｍｍ程度のＧａＡｓ基板を１
枚ずつマウントしているが、ＭＢＥ法の成長速度はＧａ
Ａｓ単結晶層を１ ａｍ成長するのに例えば１時間を要
するなど甚だ低く、前記の方法ではスループットが極め
て小さくてその向上が切望されている。
この目的のために、化学気相成長装置や蒸着装置と同様
に基板ホルダに複数の基板をマウントし、基板ホルダを
その中心軸の周りに回転させるのみならず、各基板をそ
の中心の周りにそれぞれ回転させる方法が考えられる。
に基板ホルダに複数の基板をマウントし、基板ホルダを
その中心軸の周りに回転させるのみならず、各基板をそ
の中心の周りにそれぞれ回転させる方法が考えられる。
しかしながら、この様な２重の回転運動機構を設けた基
板ホルダ表面の温度を例えば７００±５°Ｃ以内の分布
に収めること、この回転運動機構をこの温度に耐えさせ
ることなど困難な問題があってこの方法では目的が達成
されず、同時に複数の基板に均一で良好なエピタキシャ
ル成長が行われる分子線結晶成長装置が切望されている
。
板ホルダ表面の温度を例えば７００±５°Ｃ以内の分布
に収めること、この回転運動機構をこの温度に耐えさせ
ることなど困難な問題があってこの方法では目的が達成
されず、同時に複数の基板に均一で良好なエピタキシャ
ル成長が行われる分子線結晶成長装置が切望されている
。
前記問題点は、基板ホルダの基板マウント面上に複数の
単結晶基板を固定して、該基板マウント面に垂直な中心
軸の周りに該基板ホルダを回転し、該基板マウント面に
おける強度分布が所定許容範囲内にある分子線を放射し
て、 該複数の単結晶基板上に同時に単結晶層をエピタキシャ
ル成長する本発明による分子線結晶成長装置により解決
される。
単結晶基板を固定して、該基板マウント面に垂直な中心
軸の周りに該基板ホルダを回転し、該基板マウント面に
おける強度分布が所定許容範囲内にある分子線を放射し
て、 該複数の単結晶基板上に同時に単結晶層をエピタキシャ
ル成長する本発明による分子線結晶成長装置により解決
される。
本発明の分子線結晶成長装置では基板ホルダに複数の単
結晶基板がマウントされるが、この基板ホルダは基板マ
ウント面に垂直な中心軸を回転軸として回転するのみで
、基板は基板ホルダに固定されて自転しない構造として
いる。この様に基板ホルダは従来のただ１枚の基板をマ
ウントする場合と同様に基板自転機構を備えず、温度分
布及び耐久性の問題が解決される。
結晶基板がマウントされるが、この基板ホルダは基板マ
ウント面に垂直な中心軸を回転軸として回転するのみで
、基板は基板ホルダに固定されて自転しない構造として
いる。この様に基板ホルダは従来のただ１枚の基板をマ
ウントする場合と同様に基板自転機構を備えず、温度分
布及び耐久性の問題が解決される。
また分子線強度分布は例えば前記発明の方法により従来
より拡大された基板ホルダを十分にカバーすることが可
能であり、本発明の分子線結晶成長装置により均一な単
結晶層の成長が実現する。
より拡大された基板ホルダを十分にカバーすることが可
能であり、本発明の分子線結晶成長装置により均一な単
結晶層の成長が実現する。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の特徴とする部分
を示す模式図、同図（ｂ）はその基板ホルダの平面図で
あり、１は単結晶層を成長する基板、２は基板ホルダ、
３及び７はヒータ、５は分子線源材料、６は分子線源セ
ルを示す。
を示す模式図、同図（ｂ）はその基板ホルダの平面図で
あり、１は単結晶層を成長する基板、２は基板ホルダ、
３及び７はヒータ、５は分子線源材料、６は分子線源セ
ルを示す。
本実施例の基板ホルダ２には例えばモリブデン（ＭＯ）
が用いられ、基板マウント面の直径は約２００ｍｍで、
ここに直径約７６＋ｎｍの基板３枚を回転対称形に配置
して固定することができ、また基板マウント面の中心軸
を回転軸として例えば２０ｒｐｍ程度以下の速度で回転
することができる。こめ基板ホルダ２は基板マウント面
の裏面からヒータ３で加熱されるが、基板の全面にわた
って例えば６８０℃において±５℃以内の温度分布が余
裕をもって確保されている。
が用いられ、基板マウント面の直径は約２００ｍｍで、
ここに直径約７６＋ｎｍの基板３枚を回転対称形に配置
して固定することができ、また基板マウント面の中心軸
を回転軸として例えば２０ｒｐｍ程度以下の速度で回転
することができる。こめ基板ホルダ２は基板マウント面
の裏面からヒータ３で加熱されるが、基板の全面にわた
って例えば６８０℃において±５℃以内の温度分布が余
裕をもって確保されている。
また分子線源セル６はラングミュラ型で、例えば開口の
直径８０ｍｍ 、開口角度６度、開口と基板マウント面
との中心間の距離６００ｍｍ、分子線の基板マウント面
への入射角３５度とされて、基板ホルダ２の全面に良好
な均一性をもって分子線を入射する。
直径８０ｍｍ 、開口角度６度、開口と基板マウント面
との中心間の距離６００ｍｍ、分子線の基板マウント面
への入射角３５度とされて、基板ホルダ２の全面に良好
な均一性をもって分子線を入射する。
本実施例の装置を用いて、前記の様に配置したＧａＡｓ
基板上にペテコ接合電界効果トランジスタのために、ノ
ンドープのＧａＡｓ層、Ｓｉを選択的にドープしたＡｌ
ＧａＡｓ層及びＳｉをドープしたＧａＡｓ層を連続して
成長したが、各半導体層の厚さ、不純物濃度などの３枚
の基板相互間及び各基板面内のばらつきは何れも±１％
以内であるなど、均一で良好な単結晶層が得られた。
基板上にペテコ接合電界効果トランジスタのために、ノ
ンドープのＧａＡｓ層、Ｓｉを選択的にドープしたＡｌ
ＧａＡｓ層及びＳｉをドープしたＧａＡｓ層を連続して
成長したが、各半導体層の厚さ、不純物濃度などの３枚
の基板相互間及び各基板面内のばらつきは何れも±１％
以内であるなど、均一で良好な単結晶層が得られた。
次いで第２図は、本発明の第２の実施例の基板ホルダの
平面図である。本実施例では前記実施例と同様な直径約
２００ｍｍの基板マウント面に、直径約５０ｍｍの基板
７枚を図示の如く回転対称形に配置することができる。
平面図である。本実施例では前記実施例と同様な直径約
２００ｍｍの基板マウント面に、直径約５０ｍｍの基板
７枚を図示の如く回転対称形に配置することができる。
本実施例についても前記第１の実施例と同様に均一で良
好な単結晶層が得られている。
好な単結晶層が得られている。
以上説明した如く本発明によれば、複数の基板に同時に
分子線エピタキシャル成長を実施して均一で良好な単結
晶層を得ることができ、かつ装置の構造が簡単で耐久性
が優れ、この効果を安定して持続することが出来る。
分子線エピタキシャル成長を実施して均一で良好な単結
晶層を得ることができ、かつ装置の構造が簡単で耐久性
が優れ、この効果を安定して持続することが出来る。
この結果、分子線エピタキシャル成長のスループットの
増大に顕著な効果が得られる。
増大に顕著な効果が得られる。
第１図ｆａ）は本発明の第１の実施例の特徴部分を示す
模式図、 第１図（ｂｌは該実施例の基板ホルダの平面図、第２図
は第２の実施例の基板ホルダの平面図、第３図は分子線
結晶成長装置の模式図、第４図（ａ）は分子線結晶成長
装置の従来例の要部模式図、 第４図ｆｂ）は該従来例の基板ホルダの平面図である。 図において、 １は単結晶層を成長する単結晶基板、 ２は基板ホルダ、 ３及び７はヒータ、４はシャッタ
、 ５は分子線源材料、６は分子線源セル、 ８
は液体窒素シュラウド、９は成長容器、 １０及び
１２は排気系、１１はマニピュレータ、１３は４型棒質
量分析計、１４はイオン銃、 を示す。 第 ３ 図
模式図、 第１図（ｂｌは該実施例の基板ホルダの平面図、第２図
は第２の実施例の基板ホルダの平面図、第３図は分子線
結晶成長装置の模式図、第４図（ａ）は分子線結晶成長
装置の従来例の要部模式図、 第４図ｆｂ）は該従来例の基板ホルダの平面図である。 図において、 １は単結晶層を成長する単結晶基板、 ２は基板ホルダ、 ３及び７はヒータ、４はシャッタ
、 ５は分子線源材料、６は分子線源セル、 ８
は液体窒素シュラウド、９は成長容器、 １０及び
１２は排気系、１１はマニピュレータ、１３は４型棒質
量分析計、１４はイオン銃、 を示す。 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板ホルダの基板マウント面上に複数の単結晶基板を
固定して、該基板マウント面に垂直な中心軸の周りに該
基板ホルダを回転し、 該基板マウント面における強度分布が所定許容範囲内に
ある分子線を放射して、 該複数の単結晶基板上に同時に単結晶層をエピタキシャ
ル成長することを特徴とする分子線結晶成長装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19639785A JPS6255919A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 分子線結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19639785A JPS6255919A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 分子線結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255919A true JPS6255919A (ja) | 1987-03-11 |
Family
ID=16357186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19639785A Pending JPS6255919A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 分子線結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255919A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5443351A (en) * | 1977-09-13 | 1979-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Hot water apparatus |
| JPS57100998A (en) * | 1980-09-16 | 1982-06-23 | Varian Associates | Device for forming highly uniform epitaxial film |
| JPS57170519A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-20 | Western Electric Co | Device and method for coating molecle beam |
| JPS60180998A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | Anelva Corp | 分子線エピタキシヤル成長装置用の基板保持装置 |
| JPS6212694A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Anelva Corp | 分子線エピタキシ装置 |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19639785A patent/JPS6255919A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5443351A (en) * | 1977-09-13 | 1979-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Hot water apparatus |
| JPS57100998A (en) * | 1980-09-16 | 1982-06-23 | Varian Associates | Device for forming highly uniform epitaxial film |
| JPS57170519A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-20 | Western Electric Co | Device and method for coating molecle beam |
| JPS60180998A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | Anelva Corp | 分子線エピタキシヤル成長装置用の基板保持装置 |
| JPS6212694A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Anelva Corp | 分子線エピタキシ装置 |
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