KR950007482B1 - Method for vapor deposition - Google Patents
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- H01L21/205—
Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명의 제 1실시예에서 사용하는 성장모니터계를 구비한 MOCVD장치의 구성도1 is a configuration diagram of a MOCVD apparatus having a growth monitor system used in the first embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 기본원리를 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view for explaining the basic principle of the present invention.
제3도는 박막의 두께 d에 의한 반사강도변화의 일예를 나타낸 그래프.3 is a graph showing an example of the change in reflection intensity due to the thickness d of the thin film.
제4도는 기판온도 700℃에서 성장가스의 유량을 여러 가지로 변화시켜서 AlxGa1-xAs 박막의 성장을 행한 경우의 성장에 따른 반사강도의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 4 is a graph showing the change in reflection intensity with growth in the growth of Al x Ga 1-x As thin films by varying the flow rate of growth gas at a substrate temperature of 700 ° C. FIG.
제5도는 AlxGa1-x의 Al조성 x과 제 4도에 나타낸 반사강도곡선에 있어서의 골의 강도 b의 Ga1-xAs기판의 강도 a에 대한 비 b/a와의 관계를 나타낸 그래프.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the Al composition x of Al x Ga 1-x and the ratio b / a to the intensity a of the Ga 1-x As substrate of the bone intensity b in the reflection intensity curve shown in FIG. .
제6도는 AlxCa1-xAs에 있어서의 Al조성 x과 굴절률 n과의 관계를 나타낸 그래프.6 is a graph showing the relationship between the Al composition x and the refractive index n in AlxCa 1-x As.
제7도는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 다층막의 성장에 따른 반사강도의 변화를 나타낸 그래프.7 is a graph showing a change in reflection intensity with growth of a multilayer film in a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(1):기판 (2):박막(1): substrate (2): thin film
(4):광 (5):석영반응관(4): light (5): quartz reaction tube
(6):서셉터 (9):레이저광원(6): Susceptor (9): Laser light source
(16): 광전자증배관(16): photomultiplier tube
본 발명은 기상성장(氣相成長) 방법에 관한 것으로서, MOCVD(Metalorganic chemical Va-por Deposition)법에 의한 화합물반도체박막의 에피택셜성장에 적용하여 가장 적합한 것이다.BACKGROUND OF THE
본 발명은 기상성장방법에 있어서,기상성장장치내에 있어서 기판상에 막을 기상성장시킴에 있어서, 상기막에 그 표면에 대하여 대략 수직방향으로부터 광을 입사시키고, 그 반사광의 강도의 시간변화에 따라서 상기 막의 성장조건을 제어함으로써, 막의 성장속도 및 조성을 용이하게 또한 확실하게 제어할 수 있도록 한 것이다.In the vapor phase growth method, in the vapor phase growth of a film on a substrate in a vapor phase growth apparatus, light is incident on the film from a direction substantially perpendicular to the surface thereof, and the light is changed in accordance with the time change of the intensity of the reflected light. By controlling the growth conditions of the film, it is possible to easily and surely control the growth rate and composition of the film.
근래, 고성능의 반도체소자를 제작하기 위하여는, 에페택셜성장기술이 중요한 기술로 되어 있다. 특히, AlGaAs계 소자, 즉 레이저다이오드, 고전자이동도 (高電子移動度) 전계효과트랜지스터(HEMT), 헤테로접합바이폴라트랜지스터(HBT)등의 헤테로접합을 이용한 소자는 에피택셜성장기술없이는 제작할 수 없다.In recent years, in order to manufacture high-performance semiconductor devices, the epitaxial growth technology has become an important technology. In particular, AlGaAs-based devices, such as laser diodes, devices using heterojunctions such as high electron mobility field effect transistors (HEMT) and heterojunction bipolar transistors (HBT), cannot be manufactured without epitaxial growth technology. .
이 에피택셜성장을 행할 경우에는, 성장시에 성장층의 조성, 성장속도 등의성장파라미터를 그현장에서 모니터(in-situ monitorring)하는 것이 본래 바람직하지만, 실리콘의 에피택셜성장장치를 포함하여, 종래의 에피택셜성장장치에서는 성장파라미터의 그 현장에서의 모니터는 곤란하다. 그러므로, 실용장치에서는 성장파라미터의 그 현장에서의 모니터는 행해지고 있지 않은 것이 현실정이다.When epitaxial growth is performed, it is inherently preferable to monitor growth parameters such as the composition of the growth layer and the growth rate at the time of growth in situ, but including an epitaxial growth device of silicon, In the conventional epitaxial growth apparatus, it is difficult to monitor the growth parameters on the spot. Therefore, it is a reality that the practical apparatus does not monitor the growth parameter on the spot.
근년, MBE(Molecular Beam Epitaxy) 법에 의한 AlGaAs의 에피택셜성장을 반고속전자선회절(RHEED) 법에 의해 그 현장 관찰하는 방법이 성장층의 표면관찰 또는 성장장치에의 피드백법으로서 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은 실용성이 없다고 생각된다. 왜냐하면, MBE법에서는 분자선속 분자선(分子線束)의 공간분표는 MBE고유의 높은 이방성(異方性)을 가지므로, 기판의 회전없이는 성장의 면내 균일성이 얻어지지 않으며, 따라서 기판의 회전이 필요하지만, 이 회전에 의해 기판이 진동하거나 요동하거나 하므로 전자선(電子線)을 저각도(數度)로 입사시키는 RHEED법에 의한 관찰은 매우 곤란해지기 때문이다.In recent years, a method of observing epitaxial growth of AlGaAs by MBE (Molecular Beam Epitaxy) method by semi-fast electron diffraction (RHEED) method has been proposed as a surface observation of a growth layer or a feedback method to a growth device. However, this method is not considered practical. Because the MBE method has a high anisotropy inherent in MBE, the spatial fraction of molecular flux molecular beams does not achieve in-plane uniformity of growth without rotation of the substrate, and thus requires rotation of the substrate. However, since the substrate vibrates or oscillates by this rotation, observation by the RHEED method of injecting an electron beam at a low angle becomes very difficult.
한편, 문헌 J.Appl. Phys. 51(3), 1599∼1602페이지, 1980년 3월) 에 있어서,MOCVD법에 의한 GaA1As-GaAs 초격자(超格子)의 에피택셜성장시에 엘립시메트릭(Elipsime tric)(편광해석)법에 의해 성장의 그 현장 관찰을 행하는 방법이 제안되어 있다. 이 엘립시메트릭법은 성장층의 표면에 고정된 저각도로부터 편광을 입사시키고, 그 반사광의 위상정보로부터 성장층의 막두께 및 굴절률의 정보를 얻는 것이다. 이 방법은 상당히 유효한 방법이지만, ①입사광의 창과 출사광의 창이 필요하므로 성장장치의 구조상 커다란 제한이 가해진다, ②입사광의 입사각도를 엄밀하게 설정할 필요가 있지만, 시료는 가열대에 세트되어 있으므로 전체의 얼라인멘트 및 각도의 조정이 번거롭다, ③저각도입사이므로 입사광은 성장가스중을 장거리 통과하므로 가스에 의한 요란(擾亂)에 기인하는 잡음의 침입이 크다, ④시료의 약간의 위치변화 또는 진동이 측정에 치명적인 영향을 준다, ⑤측정데이터는 위상정보로서 얻어지므로, 그것을 성장파라미터로서 추출하기 위하여 계산기와 연동시킬 필요가 있다, 라고 하는 여러 가지 결점이 있다.Meanwhile, J. Appl. Phys. 51 (3), pages 1599 to 1602, March 1980), in the ellipsime tric (polarization analysis) method during epitaxial growth of GaA1As-GaAs superlattices by MOCVD The method of performing the spot observation of growth is proposed. This ellipsometric method injects polarized light from a fixed low angle onto the surface of the growth layer, and obtains information on the thickness and refractive index of the growth layer from the phase information of the reflected light. This method is quite effective, but (1) the window of the incident light and the window of the outgoing light is imposed, which imposes a big limitation on the structure of the growth apparatus. (2) The angle of incidence of the incident light needs to be set precisely. The adjustment of the moment and angle is cumbersome. ③ Because of the low angle of incidence, the incident light passes through the growth gas over a long distance, so the invasion of noise caused by the disturbance caused by the gas is large. It has a fatal effect on the measurement. (5) Since the measurement data is obtained as phase information, it is necessary to link it with a calculator in order to extract it as a growth parameter.
본 발명은 종래 기술이 갖는 전술한 바와 같은 여러 가지 결점을 시정한 극히 신규의 또한 유효한 기상성장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an extremely novel and effective gas phase growth method which corrects various defects as described above with the prior art.
먼저, 본 발명의 기본원리에 대하여 설명한다.First, the basic principle of the present invention will be described.
제2도에 나타낸 바와 같이, 기판(1)상에 두께 d의 박막(2)이 적층되고, 이것이 가스상(相)(3)중에 놓여 있다고 한다. 지금, 이 박막(2)에 파장 λ의 광 (4)을 수직입사시키면, 이 박막(2)과 기판(1)과의 경계면 및 가스상(3)과 박막(2)과의 경계면에서의 프레넬(Fresnel)의 반사계수는 각각 다음의 ①식 및 ②식으로 표현된다.As shown in FIG. 2, the
여기서, nj(j=1, 2, 3)은 물질 j의 복소(複素)굴절률이고,Where n j (j = 1, 2, 3) is the complex refractive index of material j,
로 표현된다. 단, nj은 nj의 실부(實部), kj=(4π/λ) αj(αj: 물질 j의 흡수계수)이다.It is expressed as Where n j is the real part of n j , k j = (4π / λ) α j (α j : absorption coefficient of substance j).
다중반사를 고려한 합성반사계수 R는Synthetic reflection coefficient R considering multiple reflection
로 표현된다. 여기서,It is expressed as here,
이다. 측정되는 반사강도는 │R│2이다. ④ 식 및 ⑤ 식으로부터,반사강도는 d의 증가에 대하여 주기적으로 변화하는 것을 알 수 있다. 그리고, ④ 식 및 ⑤ 식으로부터, m=0,1,2,···라고 하면,to be. The measured reflection intensity is | R│ 2 . From equations ④ and ⑤, the reflection intensity changes periodically with increasing d. And from the expressions ④ and ⑤, m = 0, 1, 2, ...
으로 되는 것을 알수 있다. 일예로서, 기판(1)이 GaAs, 박막(2)이 AlxGa1-xAs (x=0.57)인 경우에 ④식을 계산한 결과를 제3도에 나타낸다. 단, 계산에는 n1=4.11, α1=81800cm-1, n2=3.66, α2=24200cm-1, n3=1, α3=0을 사용했다. 이 제 3도에 나타낸 바와 같이 , 수직입사에서 d의 증가, 즉 성장에 수반하는 반사광의 강도의 진동이 관측되면, 그것으로부터 박막(2)의 n2, 따라서 박막(2)의 조성을 구할 수 있는 것을 알 수 있다.It can be seen that. As an example, Fig. 3 shows the result of calculating the equation (4) when the
본 발명은 전술한 바와 같은 원리에 따라서 안출된 것이다. 즉, 본 발명에 관한 기상성장법은 기상성장장치(예를 들면 MOCVD장치)내에 있어서 기판상에 막 (예를 들면 ALGaAs, GaAs,A1As 등의 화합물반도체박막(2))을 기상성장시킴에 있어서, 상기 막에 그 표면에 대하여 대략 수직방향으로부터 광(예를 들면 He-Ne 레이저광(4))을 입사시키고, 그 반사광의 강도의 시간변화에 따라서 상기 막의 성장조건(예를 들면 성장가스의 유량)을 제어하도록 하고 있다.The present invention has been devised in accordance with the principle as described above. In other words, the vapor phase growth method according to the present invention is for vapor phase growth of a film (e.g., compound semiconductor
본 발명의 기상성장방법은 약간 경사진 장착면을 가지는 서셉터상에 장착된 기판상에 형성된 박막의 표면에, 이 표면에 대하여 대략 수직방향의 입사각을 가지는 광을 조사(照射)하고, 상기 서셉터는 그 중심축의 주위를 일정 속도로 회전하고, 상기 서셉터상의 기판을 광으로 주기적으로 조사하고, 박막으로부터 반사되는 광을 수광하여 성장피라미터를 모니터하여, 기준광과 비교되는 상기 반사광에 따라서 성정파라미터표시 신호를 생성하고, 상기 성장파라미터펴시신호에 따라서 박막의 성장조건을 피드백제어하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The vapor phase growth method of the present invention irradiates a surface of a thin film formed on a substrate mounted on a susceptor having a slightly inclined mounting surface with light having an angle of incidence substantially perpendicular to the surface thereof. The acceptor rotates at a constant speed around its central axis, periodically irradiates the substrate on the susceptor with light, receives the light reflected from the thin film, monitors the growth parameters, and establishes it according to the reflected light compared with the reference light. And generating a parameter display signal and controlling the growth conditions of the thin film according to the growth parameter unfolding signal.
이와 같이 함으로써, 성장파라미터를 성장중에 그 현장에서 용이하게 모니터하는 것이 가능하게 되고, 그것에 의해 얻어지는 데이터를 성장장치에 귀환시켜서 성장조건을 제어하는 것이 가능하게 된다.In this way, the growth parameters can be easily monitored on the spot during growth, and the data obtained thereby can be returned to the growth apparatus to control the growth conditions.
다음에, 본 발명을 MOCVD법에 의한 화합물반도체의 기상성장에 적용한 실시예에 따라서 도면을 참조하면서 설명한다.Next, the present invention will be described with reference to the drawings in accordance with an embodiment applied to the vapor phase growth of a compound semiconductor by the MOCVD method.
먼저, 본 발명의 제 1실시예에 대하여 설명한다.First, a first embodiment of the present invention will be described.
제1도는 본 실시예에서 사용하는 MOCVD장치이다. 이 MOCVD장치에 있어서는, 감압가능한 석영반응관(5)내에 배설된, 예를 들면 카보제의 서셉터(6)의 경사진 상면에 기판(1)이 재치되어 있다. 또, 이 석영반응관 (5)내에는, 서셉터(6)의 상류측에 이 서셉터와 동일한 높이의 베이스(7)가 배설되어 있고, 성장가스(또는 반응가스)가 석영반응관(5)내를 원활하게 흐르도록 되어 있다. 그리고, 석영반응관(5)의 외주에 감겨진 RF코일(8)에 의해 기판(1)을 소정 온도로 가열한 상태에서 석영반응관(5)에 화살표 A로 나타낸 바와 같이 성장가스를 흐르게 함으로써, 기판(1)상에 박막(도시하지 않음)을 성장시키도록 되어 있다.1 is a MOCVD apparatus used in this embodiment. In this MOCVD apparatus, the
본 실시예의 의한 MOCVD장치에 있어서는, 종래의 MOVCD장치와 같은 전술한 구성외에 전술한 원리에 따라서 박막의 성장을 모니터하기 위하여, 다음과 같은 모니터계(系)가 배설되어 있다. 즉, 먼저 석영반응관(5)으로부터 소정거리 떨어진 위치에 He-Ne 레이저광원(9)이 배설되고, 이 레이저광원(9)으로부터 출사되는 레이저광 (4)(λ=6328Å)을 초퍼(10),렌즈(11)(예를 들면, 초점거리 500㎜) 및 석영반응관 (5)을 통하여 기판(1)에 입사시킬 수 있도록 되어 있다. 이 레이저광(4)의 기판 (1)에 의한 반사광은 반사경(12)에 의해 반사된 후, 서로 적층된 확산판(13), 입사광을 감쇄시키기 위한 ND(Neutral Densnity)필터 (14) 및 파장 600㎜ 이상의 광만을 통과시키기 위한 컬러필터(15)를 통하여 광전자증배관(光電子增倍管) (16)에 입사하여 검출되도록 되어 있다. 이 광전자증배관(16)은 로크인앰프(lock-in amplifier) (17)에 접속되어 있다. 이 로크인앰프(17)는 초퍼(10)에도 접속되어 있고, 이 초퍼 (10)에 의해 선택된 레이저광(4)에 의해 선택된 레이저광(4)에 의한 출력신호만을 레코더(18)에 보내어 차트상에 박막(2)에 의한 반사광강도의 시간변화를 기록할 수 있도록 되어 있다.In the MOCVD apparatus according to the present embodiment, in order to monitor the growth of the thin film in accordance with the above-described principle in addition to the above-described configuration as in the conventional MOVCD apparatus, the following monitor system is provided. That is, first, a He-Ne laser light source 9 is disposed at a predetermined distance from the quartz reaction tube 5, and the
한편, He-Ne 레이저광원(9)으로부터 출사된 레이저광(4)의 일부는 렌즈 (11)의 평탄면에서 반사된 후, 반사경 (19)에 의해 반사되어 파워미터(20)에 입사되고, 그 출력신호가 앰프(21)에 의해 증폭되어, 레코더 (22)에 보내져서 차트상에 렌즈 (11)에 의한 반사광강도의 시간변화가 기록되도록 되어 있다. 따라서, 이 레코더(22)에서 기록된 강도로 레코더(18)에서 기록된 강도를 나눔으로써, 레이저광원(9)의 출력의 변동해도, 박막(2)에 의한 반사광의 강도의 시간변화를 정확하게 측정할 수 있도록 되어 있다.On the other hand, a part of the laser light 4 emitted from the He-Ne laser light source 9 is reflected on the flat surface of the lens 11, and then is reflected by the reflector 19 to be incident on the
다음에, 전술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 의한 MOCVD장치를 사용하여, 700℃로 가열된 GaAs기판상에 AlGaAs를 성장시킬 경우에 반사광강도의 측정을 행한 결과에 대하여 설명한다. 성장에 있어서는, Ga 및 Al의 원료로서 각각 TMG(트리메틸갈륨) 및 TMA(트리메틸알루미늄)를 사용하고, TMG의 유량은 10m1 /분으로 고정하고, TMA의 유량은 5m1/분, 10m1/분, 20m1/분, 40m1/분의 4종류로 변화시켰다. 그리고, 석영반응관(5)의 내벽에 반응물이 퇴적하여 광의 투과에 지장이 생기는 것을 방지하기 위하여, 성장가스는 고유속(1m/초 이상)으로 흐르도록 하였다.Next, the result of measuring the reflected light intensity when AlGaAs is grown on a GaAs substrate heated to 700 ° C using the MOCVD apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described. In the growth, TMG (trimethylgallium) and TMA (trimethylaluminum) were used as raw materials of Ga and Al, respectively, and the flow rate of TMG was fixed at 10 m1 / min, and the flow rates of TMA were 5 m1 / min, 10 m1 / min, and 20 m1. It changed into four types of / min and 40m1 / min. In order to prevent the reactants from depositing on the inner wall of the quartz reaction tube 5 and preventing the transmission of light, the growth gas was allowed to flow at a high velocity (1 m / sec or more).
제4도는 그 반사강도의 측정결과를 나타낸다. 성장후, 얻어진 AlxGa1-xAs박막의 Al조성 x을 포토루미네센스의 측정으로부터 구한 바, 각각 0.26, 0.40, 0.57, 0.72였다. 또, 성장후, AlxGa1-xAs박막의 막두께 d를 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 측정하고,⑥식으로부터 굴절률의 실부 n2를 구하고, 또 반사강도의 감쇄율로부터 Ⅰ=Ⅰ0exp(-α2d)(I0: d=0 일 때의 반사강도, I : 막두께 d일때의 반사강도)의 식에 따라서 흡수계수α2를 구했다. 이 결과를 다음 표에 나타낸다. 그리고, 이 표에서 GaAs의 데이터는 GaAs기판상에 먼저 AlAs를 적층하고, 이 AlAs를 적충하고, 이 AlAs상에 GaAs를 성장시켰을 때의 GaAs의 반사강도곡선의 진동해석으로부터 구한 것이다.4 shows the result of measuring the reflection intensity. After the growth, the Al composition x of the obtained Al x Ga 1-x As thin film was found from the measurement of photoluminescence, and was 0.26, 0.40, 0.57, and 0.72, respectively. After the growth, the film thickness d of the Al x Ga 1-x As thin film was measured by a scanning electron microscope (SEM), and the real part n 2 of the refractive index was obtained from the equation (6), and from the attenuation factor of the reflection intensity, I = I 0 exp The absorption coefficient α 2 was obtained according to the formula (−α 2 d) (I 0 : reflection intensity when d = 0 and I: reflection intensity when film thickness d). The results are shown in the following table. The GaAs data in this table is obtained from the vibration analysis of the GaAs reflection intensity curve when AlAs is first deposited on a GaAs substrate, the AlAs are loaded, and GaAs is grown on the AlAs.
[표 1]TABLE 1
다음에, 전술한 결과를 기초로 하여,박막의 성장중에 성장파라미터를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 제 5도는 제 4도의 각 반사강도곡선에 있어서의 진동의 첫 번째 골의 반사강도 b의 GaAs기판의 반사강도 a에 대한 비 b/a를 Al 조성 x 에 대하여 나타낸 것이다. 이 제 5도에 나타낸 그래프를 사용하면, 에피택셜성장개시후, 첫 번째 반사강도로부터 지금 성장하고 있는 AlxGa1-xAs의 Al조성 x을 구할 수 있다. 그리고, 이 첫 번째의 반사강도의 골에 대응하는 박막의 두께는 대략 40㎜이다. 또, 제 6도로부터 굴절률 n을 구할 수 있다. 따라서 이 굴절률 n을 사용하여 ⑥식으로부터 첫 번째의 반사강도의 골까지의 막두께를 구할 수 있고, 이 막두께를 그 성장시간으로 나눔으로써, 박막으 성장속도를 결정할 수 있다. 그리고, 이상의 절차는 일단 제 5도 및 제 6도에 나타낸 그래프 및 ⑥식에 따라서 검량선(檢量線)을 작성해 두면, 이후는 계산을 하지 않고, 이 검량선에 따라서 직접 행할 수 있다.Next, on the basis of the above results, a method of obtaining the growth parameters during the growth of the thin film will be described. FIG. 5 shows the ratio b / a to the reflection intensity a of the GaAs substrate of the reflection intensity b of the first valley of the vibration in each reflection intensity curve of FIG. 4 with respect to the Al composition x. Using the graph shown in FIG. 5, after the start of epitaxial growth, the Al composition x of AlxGa 1-x As growing now can be obtained from the first reflection intensity. The thickness of the thin film corresponding to the valley of the first reflection intensity is approximately 40 mm. Moreover, refractive index n can be calculated | required from FIG. Therefore, the refractive index n can be used to determine the film thickness from the equation ⑥ to the valley of the first reflection intensity, and the film growth rate can be determined by dividing the film thickness by its growth time. The above procedure can be directly performed in accordance with the calibration curve after the calibration curve has been prepared in accordance with the graphs shown in FIGS. 5 and 6 and the equation (6).
전술한 바와 같이 하여, AlxGa1-xAs박막의 성장속도 및 Al 조성 x을 성장중에 그 현장에서 모니터할 수 있으므로, 이들이 원하는 값과 다른 경우나 값을 변경하고 싶을 경우에는, 이들 데이터를 MOCVD장치의 MFC(mass flow controller) 에 귀환시켜서 성장가스농도를 재조정함으로써, 원하는 성장속도 및 Al 조성 x을 용이하게, 또한 확실하게 제어할 수 있다.As described above, the growth rate of the Al x Ga 1-x As thin film and the Al composition x can be monitored at the site during the growth. Therefore, if they are different from the desired values or if the values are desired to be changed, these data are transferred to the MOCVD apparatus. By reconditioning the growth gas concentration by returning to the MFC (mass flow controller), the desired growth rate and the Al composition x can be easily and reliably controlled.
다음에, 박막(2)에의 레이저광(4)의 입사각도의 어긋남에 의한 측정오차의 검토를 행한다. 입사광이 수직 입사로부터 어긋나면 막내에 있어서의 광로(光路) 의 길이가 길어지므로, 간섭의 주기가 짧아진다. 광로의 길이가 1%길어질 때, 즉 간섭의 주기가 1%짧아질때의 입사각도는 박막(2)이 AlGaAs(n2=3.5) 일 때에는 다음과 같이 된다. 즉, 스넬의 법칙으로부터n3sinθ=n2sinθ'(θ:입사각, θ':굴절각, n3: 가스상(相)의 굴절률(=1))이 성립하므로, 이 식에서 cosθ'=0.99라고 하면 θ'=8。이므로 θ=s in-1(3.5 sin 8˚)=30˚로 된다. 따라서, 입사각이 수직방향으로부터 30。 어긋나도 측정오차는 1%로 매우 작다. 이 점에서 엘립시메트릭법에 의한 측정에 비하여 매우 유리하다.Next, the measurement error by the deviation of the incident angle of the laser beam 4 to the
뿐만 아니고, 전술한 제1실시예에 의하면, 전술한 이전외에 다음과 같은 여러 가지 이점이 있다. 즉, 박막에의 입사광 및 반사광은 동일한 창을 통하도록 되어 있으므로, 장치상의 제한이 완화된다. 박막에 의한 반사광의 강도 및 광로의 길이는 전술한 바와 같이 입사각의 변화에는 거의 의존하지 않으므로, 박막에의 입사광의 광축을 엄밀하게 조정할 필요가 없다. 성장가스중에서의 입사광 및 반사광의 광로의 길이를 엘립시메트릭법에 있어서와 같은 저각도입사의 경우에 비하여 짧게 할 수 있으므로, 가스에 의한 요란에 기인하는 잡음의 발생이 없다.In addition, according to the first embodiment described above, in addition to the foregoing, there are various advantages as follows. That is, since the incident light and the reflected light to the thin film pass through the same window, the limitation on the device is relaxed. Since the intensity of the reflected light by the thin film and the length of the optical path hardly depend on the change in the incident angle as described above, it is not necessary to strictly adjust the optical axis of the incident light on the thin film. Since the lengths of the optical paths of the incident light and the reflected light in the growth gas can be shorter than in the case of low angle incidence as in the ellipsometric method, there is no occurrence of noise due to disturbance caused by the gas.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
제2실시예에 있어서는, 제1실시예와 동일한 MOCVD장치를 사용하여 다층막의 성장을 행하고, 그 성장을 반사강도에 의해 모티터한다. 제7도는 GaAs기판상에 TMG 유량 20㎖/분으로 얇게 GaAs를 성장시킨후, 이 GaAs상에 TMA 유량 40㎖/분으로 AlAs를 성장시키고, 이어서 이 AlAs상에 GaAs를 성장시킨 경우의 반사강도의 측정결과를 나타낸다.이 제 7도에 나타낸 반사강도곡선으로부터 명백한 바와 같이, AlAs에 의한 진동의 다음에 GaAs에 의한 진동이 명료하게 나타나고 있다. 이와 같은 다층막의 경우, 그 조성을 결정하기 위해서는 다소의 계산을 요하지만, 제 1실시예와 동일하게 하여 구해지는 것은 명백하다. 따라서, 이와 같이 하여 얻어진 성장피라미터를 MOCVD장치의 MFC에 귀환시킴으로써, 제 1실시예와 동일하게 조성 및 성장속도가 제어가 가능하다.In the second embodiment, the multilayer film is grown using the same MOCVD apparatus as in the first embodiment, and the growth is monitored by the reflection intensity. FIG. 7 shows that the GaAs was thinly grown at a TMG flow rate of 20 mL / min on a GaAs substrate, followed by the growth of AlAs at a TMA flow rate of 40 mL / min on this GaAs, followed by the growth of GaAs on this AlAs. As is apparent from the reflection intensity curve shown in FIG. 7, the vibration caused by GaAs clearly appears after the vibration caused by AlAs. In the case of such a multilayer film, some calculation is required to determine its composition, but it is apparent that the multilayer film is obtained in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the composition and growth rate can be controlled similarly to the first embodiment by returning the growth parameters thus obtained to the MFC of the MOCVD apparatus.
이상, 본 발명의 실시예의 대하여 설명하였으나, 본 발명은 전술한 두 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 따른 각종의 변형이 가능하다. 예를 들면, 전술한 제1실시예에 있어서는, 반사강도곡선의 첫 번째의 진동의 골로부터 굴절률 n, 따라서 Al조성 x과 성장속도를 구했으나, 이들 데이터(n,성장속도)를 초기파라미터로 하고, 이후에 시시각각 얻어지는 반사강도의 측정치에 대하여, 예를 들면 계산기를 사용하여 피라미터설정함으로써, 측정정밀도를 보다 높게 하는 것이 가능하다. 또한, 반사강도의 진동의 산, 골의 강도를 계산기에 입력하여 계산을 행하는 것에 의하여도 측정정밀도를 높이는 것이 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned two embodiment, Various deformation | transformation according to the technical idea of this invention is possible. For example, in the above-described first embodiment, the refractive index n, and therefore the Al composition x and the growth rate, were obtained from the valley of the first oscillation of the reflection intensity curve, but these data (n, growth rate) were obtained as initial parameters. Then, the measurement accuracy can be made higher by setting a parameter using, for example, a calculator with respect to the measured value of the reflection intensity obtained at any time. In addition, it is possible to increase the measurement accuracy by inputting the calculation of the peaks and valleys of the vibration of the reflection intensity into the calculator.
또한, 전술한 두 실시예에 사용한 제1도에 나타낸 MOCVD장치와는 다른 구성의 MOCVD장치를 사용해도 된다. 또, 전술한 두 실시예에 있어서는, 모니터용의 광으로서 He-Ne레이저광을 사용했으나, 단일파장의 광이라면 다른 종류의 레이저광이나 그밖의 광을 사용해도 된다. 그리고, 전술한 두 실시예에 있어서는, AlGaAs, AlAs 및 GaAs를 기상성장시킬 경우에 본 발며을 적용하는 것이 가능하다.In addition, a MOCVD apparatus having a configuration different from that of the MOCVD apparatus shown in FIG. 1 used in the above two embodiments may be used. In the above two embodiments, although He-Ne laser light is used as the light for the monitor, other types of laser light or other light may be used as long as it is light of a single wavelength. In the above two embodiments, the present invention can be applied to the vapor phase growth of AlGaAs, AlAs, and GaAs.
본 발명에 의하면 성장파라미터를 성장중에 그 현장에서 모니터하는 것이 가능하게 되고, 그것에 의해 얻어지는 데이터를 성장장치에 귀환시키는 것이 가능하게 되므로, 막의 성장속도 및/또는 조성을 용이하게 또한 확실하게 제어할 수 있다.According to the present invention, it is possible to monitor the growth parameters on the spot during the growth, and to return the data obtained to the growth apparatus, so that the growth rate and / or composition of the film can be easily and surely controlled. .
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