JPH0139205B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0139205B2 JPH0139205B2 JP55104147A JP10414780A JPH0139205B2 JP H0139205 B2 JPH0139205 B2 JP H0139205B2 JP 55104147 A JP55104147 A JP 55104147A JP 10414780 A JP10414780 A JP 10414780A JP H0139205 B2 JPH0139205 B2 JP H0139205B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- chamber
- small
- beam source
- molecular
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は分子結晶成長において、安定した再現
性のよい均一な分子線を得るための分子線源の改
良に関するものである。
性のよい均一な分子線を得るための分子線源の改
良に関するものである。
超高真空に保たれたエピタキシヤル成長室内に
半導体基板を設置し、前記エピタキシヤル成長室
に連結した小部屋に該基板上に形成すべき薄膜の
ソースとなる材料を収容したカーボンあるいはパ
イロリテイツク・ボロン・ナイトライド（PBN）
よりなるオーブンセルを配置し、前記半導体基板
およびオーブンセルを加熱することでソース材料
の蒸発した分子線を基板上に照射する。そして基
板上に所望の組成を有する薄膜を形成する分子線
エピタキシヤル成長方法はすでに周知である。
半導体基板を設置し、前記エピタキシヤル成長室
に連結した小部屋に該基板上に形成すべき薄膜の
ソースとなる材料を収容したカーボンあるいはパ
イロリテイツク・ボロン・ナイトライド（PBN）
よりなるオーブンセルを配置し、前記半導体基板
およびオーブンセルを加熱することでソース材料
の蒸発した分子線を基板上に照射する。そして基
板上に所望の組成を有する薄膜を形成する分子線
エピタキシヤル成長方法はすでに周知である。
このような分子線エピタキシヤル法を実施する
ための分子線エピタキシヤル成長装置において、
前記分子線形成用材料を充填した分子線源セルと
前記分子線源セルを加熱するヒーターとからなる
分子線源の従来の構造を第１図に断面図にて示
す。
ための分子線エピタキシヤル成長装置において、
前記分子線形成用材料を充填した分子線源セルと
前記分子線源セルを加熱するヒーターとからなる
分子線源の従来の構造を第１図に断面図にて示
す。
図示するように従来構造の分子線源は円筒形の
カーボンあるいはPBN治具をくり抜いた形の小
室１を有する分子線源用セル２とタングステンあ
るいはタンタルよりなるヒーター３とからなり上
記小室内へ分子線の材料となる例えばガリウム
（Ga）等の金属４を充填したのち前記分子線源用
セルをエピタキシヤル成長すべき半導体基板を設
置したエピタキシヤル成長室と連なる小部屋に設
置して、前記エピタキシヤル成長室および分子線
源セルを設置した小部屋を超高真空に排気したの
ち前記半導体基板および、分子線源セルの周囲の
ヒーター３を加熱して分子線源セルの噴出孔５よ
り蒸発したCaの分子線を基板上に照射していた。
カーボンあるいはPBN治具をくり抜いた形の小
室１を有する分子線源用セル２とタングステンあ
るいはタンタルよりなるヒーター３とからなり上
記小室内へ分子線の材料となる例えばガリウム
（Ga）等の金属４を充填したのち前記分子線源用
セルをエピタキシヤル成長すべき半導体基板を設
置したエピタキシヤル成長室と連なる小部屋に設
置して、前記エピタキシヤル成長室および分子線
源セルを設置した小部屋を超高真空に排気したの
ち前記半導体基板および、分子線源セルの周囲の
ヒーター３を加熱して分子線源セルの噴出孔５よ
り蒸発したCaの分子線を基板上に照射していた。
しかし前記したような形状の分子線源セルで
は、セル内で溶融したCaが突沸等によつて多数
個分子の粒となつて噴出孔５より飛び出し基板迄
飛来して基板に付着する。そしてこのような粒が
基板に付着すると付着した部分のみ結晶が異常成
長しこのような異常成長した部分を多数有する結
晶基板からIC等を製造した場合歩留が低下する
といつた問題点を生じる。
は、セル内で溶融したCaが突沸等によつて多数
個分子の粒となつて噴出孔５より飛び出し基板迄
飛来して基板に付着する。そしてこのような粒が
基板に付着すると付着した部分のみ結晶が異常成
長しこのような異常成長した部分を多数有する結
晶基板からIC等を製造した場合歩留が低下する
といつた問題点を生じる。
本発明は上記した欠点を除去し、分子線源セル
から噴出する分子線が突沸等の現象によつて多数
個分子の粒となつて噴出しないようにし、均一な
単分子の分子線として安定に取り出せるようにし
た分子線源を提供することを目的とするものであ
る。
から噴出する分子線が突沸等の現象によつて多数
個分子の粒となつて噴出しないようにし、均一な
単分子の分子線として安定に取り出せるようにし
た分子線源を提供することを目的とするものであ
る。
かかる目的を達成するため、本発明では分子線
形成材料より蒸発した分子線を通過させる小孔が
設けられた隔壁と、該隔壁によつて仕切られた複
数の小室と、該小室ごとに別個に設けられ該小室
を加熱するヒータとを有する分子線結晶成長用分
子線源を構成し、該ヒータの加熱温度を調節する
ことで、該複数の小室を各々異なる温度に加熱
し、該分子線中の分子の大きさを均一化して該分
子線を分子線エピタキシヤル成長室に放出するこ
とを特徴とするものである。
形成材料より蒸発した分子線を通過させる小孔が
設けられた隔壁と、該隔壁によつて仕切られた複
数の小室と、該小室ごとに別個に設けられ該小室
を加熱するヒータとを有する分子線結晶成長用分
子線源を構成し、該ヒータの加熱温度を調節する
ことで、該複数の小室を各々異なる温度に加熱
し、該分子線中の分子の大きさを均一化して該分
子線を分子線エピタキシヤル成長室に放出するこ
とを特徴とするものである。
つまり、本発明の分子線源セルにおいては従来
の分子線源セルの内部を多数の小室に分割し、第
１の室で分子線源の材料を溶融しガス状の分子線
源とし前記第１の室に連なる第２の室で分子線を
再加熱し、更に順次分子線を隣接する小室に移動
させて再加熱して各小室毎に分子線の強度を変化
させることで分子線を形成する分子の大きさを均
一にするようにしたものである。
の分子線源セルの内部を多数の小室に分割し、第
１の室で分子線源の材料を溶融しガス状の分子線
源とし前記第１の室に連なる第２の室で分子線を
再加熱し、更に順次分子線を隣接する小室に移動
させて再加熱して各小室毎に分子線の強度を変化
させることで分子線を形成する分子の大きさを均
一にするようにしたものである。
以下図面を用いて本発明の一実施例につき詳細
に説明する。
に説明する。
第２図は本発明に係る分子線源の断面図であ
る。図示するように分子線源を構成する分子線源
セル１１は高純度のグラフアイトで形成されてお
り前記円筒形のグラフアイトをくり抜いた形の分
子線源セルの内部は第１の小室１２、第２の小室
１３、第３の小室１４にそれぞれ分割されてい
る。各小室はカーボンの隔壁１５，１６によつて
区分され前記隔壁には隣接せる小室間を連結し形
成された分子線を噴出するための小孔１７，１８
が設けられている。また第３小室１４から基板へ
分子線の照射を行うための噴出孔１９が設けられ
ている。また前記各々の小室を別個に加熱するた
めのタンタルよりなるヒーター群２０，２１，２
２がそれぞ設けられている。このような分子線源
セルの第１の小室１２内へ分子線源材料となる
Ga２３を充填したのちエピタキシヤル成長室と
連なる小部屋に前記分子線源セルを設置したの
ち、前記エピタキシヤル成長室および小室を超高
真空に排気する。その後前記第１の小室を加熱す
るヒーター２０の温度を1500〜1600℃、第２の小
室を加熱するヒーター２１の温度を1600℃、第３
の小室を加熱するヒーター２２の温度を1000℃に
それぞれ温度調節してヒータの温度を昇温させ
る。
る。図示するように分子線源を構成する分子線源
セル１１は高純度のグラフアイトで形成されてお
り前記円筒形のグラフアイトをくり抜いた形の分
子線源セルの内部は第１の小室１２、第２の小室
１３、第３の小室１４にそれぞれ分割されてい
る。各小室はカーボンの隔壁１５，１６によつて
区分され前記隔壁には隣接せる小室間を連結し形
成された分子線を噴出するための小孔１７，１８
が設けられている。また第３小室１４から基板へ
分子線の照射を行うための噴出孔１９が設けられ
ている。また前記各々の小室を別個に加熱するた
めのタンタルよりなるヒーター群２０，２１，２
２がそれぞ設けられている。このような分子線源
セルの第１の小室１２内へ分子線源材料となる
Ga２３を充填したのちエピタキシヤル成長室と
連なる小部屋に前記分子線源セルを設置したの
ち、前記エピタキシヤル成長室および小室を超高
真空に排気する。その後前記第１の小室を加熱す
るヒーター２０の温度を1500〜1600℃、第２の小
室を加熱するヒーター２１の温度を1600℃、第３
の小室を加熱するヒーター２２の温度を1000℃に
それぞれ温度調節してヒータの温度を昇温させ
る。
このようにすると容積約20c.c.の第１の小室で加
熱されたGaは該室内で５〜6Torrの蒸気圧をも
つた蒸気となり、この蒸気が第１の小室と第２の
小室を連結し第１の小室よりはるかに小さい断面
積を有する小孔１７を通じて第２の小室１３内へ
噴射されるようになる。この第２の小室に移つた
蒸気は第２の小室を加熱するヒーター２１によつ
て約1600℃に再加熱され、10-1TorrのGaの蒸気
となる。このGa蒸気は更に第２の小室１３と第
３の小室１４とを連結する小孔１８を通じて第３
の小室１４内へ移動し、更にヒーター２２によつ
て約1000℃に加熱されて５〜６×10-3〜５〜６×
10-2TorrのGaの蒸気となる。そして噴出孔１９
より基板上に分子線としてとび出す。
熱されたGaは該室内で５〜6Torrの蒸気圧をも
つた蒸気となり、この蒸気が第１の小室と第２の
小室を連結し第１の小室よりはるかに小さい断面
積を有する小孔１７を通じて第２の小室１３内へ
噴射されるようになる。この第２の小室に移つた
蒸気は第２の小室を加熱するヒーター２１によつ
て約1600℃に再加熱され、10-1TorrのGaの蒸気
となる。このGa蒸気は更に第２の小室１３と第
３の小室１４とを連結する小孔１８を通じて第３
の小室１４内へ移動し、更にヒーター２２によつ
て約1000℃に加熱されて５〜６×10-3〜５〜６×
10-2TorrのGaの蒸気となる。そして噴出孔１９
より基板上に分子線としてとび出す。
このようにすれば第１の小室で溶融したGaか
ら直接飛び出した分子線は、第２以降の小室で分
子線源セルの壁面と衝突し再び加熱される。この
時の壁面からの熱エネルギーによつて多数個の分
子は崩壊され、単一分子となり、最終段の噴出口
１９より大きさのそろつた均一な分子線となつて
とり出されるようになる。
ら直接飛び出した分子線は、第２以降の小室で分
子線源セルの壁面と衝突し再び加熱される。この
時の壁面からの熱エネルギーによつて多数個の分
子は崩壊され、単一分子となり、最終段の噴出口
１９より大きさのそろつた均一な分子線となつて
とり出されるようになる。
このようにすれば従来の分子線源セルからGa
分子が多数集まつて突沸して基板上にGa分子の
粒子の塊りとなつて付着することによる異常な結
晶成長がおこることなく、均一な薄膜が基板上に
再現性良く形成されるようになる。
分子が多数集まつて突沸して基板上にGa分子の
粒子の塊りとなつて付着することによる異常な結
晶成長がおこることなく、均一な薄膜が基板上に
再現性良く形成されるようになる。
また以上の実施例においては分子線源セルを３
つの小室に分割したがこの分割する数は多い程均
一な分子線が得られる。
つの小室に分割したがこの分割する数は多い程均
一な分子線が得られる。
また以上の実施例においては分子線形成用材料
としてGaを用いて説明したが、その他Al、In等
の分子線結晶成長用材ならいずれでも適用可能と
なる。
としてGaを用いて説明したが、その他Al、In等
の分子線結晶成長用材ならいずれでも適用可能と
なる。
第１図は従来の分子線源セルの構造を示す断面
図で、第２図は本発明の分子線源セルの一実施例
の構造を示す断面図である。 図において１は小室、２は分子線源用セル、３
はヒーター、４はGa金属、５は噴出孔、１１は
分子線源セル、１２は第１の小室、１３は第２の
小室、１４は第３の小室、１５，１６は隔壁、１
７，１８は小孔、１９は噴出孔、２０，２１，２
２はヒーター群、２３はGa金属。
図で、第２図は本発明の分子線源セルの一実施例
の構造を示す断面図である。 図において１は小室、２は分子線源用セル、３
はヒーター、４はGa金属、５は噴出孔、１１は
分子線源セル、１２は第１の小室、１３は第２の
小室、１４は第３の小室、１５，１６は隔壁、１
７，１８は小孔、１９は噴出孔、２０，２１，２
２はヒーター群、２３はGa金属。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 分子線形成材料より蒸発した分子線を通過さ
せる小孔が設けられた隔壁と、該隔壁によつて仕
切られた複数の小室と、該小室ごとに別個に設け
られ該小室を加熱するヒータとを有する分子線結
晶成長用分子線源を構成し、 該ヒータの加熱温度を調節することで、該複数
の小室を各々異なる温度に加熱し、該分子線中の
分子の大きさを均一化して該分子線を分子線エピ
タキシヤル成長室に放出することを特徴とする分
子線エピタキシヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10414780A JPS5730321A (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Molecular beam source for molecular beam epitaxy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10414780A JPS5730321A (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Molecular beam source for molecular beam epitaxy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730321A JPS5730321A (en) | 1982-02-18 |
| JPH0139205B2 true JPH0139205B2 (ja) | 1989-08-18 |
Family
ID=14372964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10414780A Granted JPS5730321A (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Molecular beam source for molecular beam epitaxy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730321A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2572099B1 (fr) * | 1984-10-24 | 1987-03-20 | Comp Generale Electricite | Generateur de jets moleculaires par craquage thermique pour la fabrication de semi-conducteurs par depot epitaxial |
| JPH01278493A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-08 | Nec Corp | 分子線発生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568186Y2 (ja) * | 1976-04-20 | 1981-02-23 |
-
1980
- 1980-07-29 JP JP10414780A patent/JPS5730321A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730321A (en) | 1982-02-18 |
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