JP2002164284A - Molecular beam epitaxial growth apparatus, and method of manufacturing semiconductor element using the same - Google Patents
Molecular beam epitaxial growth apparatus, and method of manufacturing semiconductor element using the sameInfo
- Publication number
- JP2002164284A JP2002164284A JP2000359280A JP2000359280A JP2002164284A JP 2002164284 A JP2002164284 A JP 2002164284A JP 2000359280 A JP2000359280 A JP 2000359280A JP 2000359280 A JP2000359280 A JP 2000359280A JP 2002164284 A JP2002164284 A JP 2002164284A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- wafer holder
- wafer
- cells
- cell
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子に用い
る高品質の薄層構造を高精度に制御形成する分子線エピ
タキシャル成長（以下、ＭＢＥという）装置およびそれ
を用いた半導体素子の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular beam epitaxial growth (hereinafter, referred to as MBE) apparatus for controlling and forming a high-quality thin layer structure used for a semiconductor device with high precision, and a method for manufacturing a semiconductor element using the same. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の半導体エピタキシャル技術の進歩
はめざましく、さまざまな分野で高性能半導体薄膜を利
用した素子が実用化されている。特にＭＢＥ法や有機金
属気層成長（ＭＯＣＶＤ）法の実用化により成長可能な
薄層構造の種類が増大したことは周知のことである。そ
の中でもＭＢＥ法は、半導体薄層の層厚制御性が優れて
おり、構成元素の単分子層程度までの精度で制御形成が
可能である。したがって、近年注目され、実用化されて
いる量子井戸構造や超格子構造を用いた素子形成に特に
有利である。このため、上記ＭＢＥ法は、半導体レーザ
や高速電子デバイスの薄層形成技術として広く用いられ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor epitaxial technology has made remarkable progress, and devices utilizing high-performance semiconductor thin films have been put to practical use in various fields. In particular, it is well known that the number of types of thin layer structures that can be grown has increased due to the practical use of the MBE method and the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Above all, the MBE method is excellent in the controllability of the thickness of the semiconductor thin layer, and can be controlled and formed with an accuracy of about a monolayer of constituent elements. Therefore, it is particularly advantageous for device formation using a quantum well structure or a superlattice structure that has been attracting attention in recent years and has been put to practical use. For this reason, the MBE method is widely used as a thin layer forming technique for semiconductor lasers and high-speed electronic devices.
【０００３】上記半導体レーザや高速電子デバイスの分
野では、デバイスの実用化に伴い携帯電話システムや光
ディスクシステムの市場規模が急激に増大しており、製
造工程の効率化のため、成長装置の大型化が著しい。当
初、２インチまたは３インチ径のＧａＡｓ基板を１枚成
長可能なＭＢＥ装置を用いて技術開発が行なわれてき
た。そして、現在では、１２枚の２インチウエハに同時
に結晶成長を行ったり、最大６インチウエハに結晶成長
を行うことが可能な大型のＭＢＥ装置が最も一般的に使
われている。更に、需要の増大に伴って、複数枚の６イ
ンチウエハに同時に結晶成長を行えるＭＢＥ装置も実用
化され、ますます装置の大型化が進展している。In the field of semiconductor lasers and high-speed electronic devices, the market size of mobile phone systems and optical disk systems has been rapidly increasing with the practical use of the devices, and the growth equipment has been increased in size to increase the efficiency of the manufacturing process. Is remarkable. Initially, technical development was performed using an MBE apparatus capable of growing one GaAs substrate having a diameter of 2 inches or 3 inches. At present, a large MBE apparatus capable of simultaneously growing crystals on twelve 2-inch wafers or growing crystals on a maximum of 6-inch wafers is most commonly used. Further, with an increase in demand, an MBE apparatus capable of simultaneously growing crystals on a plurality of 6-inch wafers has been put to practical use, and the size of the apparatus has been further increased.
【０００４】従来、ＭＢＥ装置としては、図８（ａ）に
示すように、成長室８０に搭載されたIII族用分子線セ
ル８１,Ｖ族の燐（Ｐ）用クラッカセル８２から、マニ
ピレータ８３の下端部のウエハホルダ８４に向けて分子
線を照射するものがある。上記III族用分子線セル８１
とウエハホルダ８４との間、および、Ｖ族のＰ用クラッ
カセル８２とウエハホルダ８４との間には、分子線のオ
ン・オフを制御するためにセルシャッタ８５,８６を夫
々設置している。上記ウエハホルダ８４はマニピレータ
８３により自転することができて、図８（ｂ）に示すよ
うに、１２枚のＧａＡｓ基板８７を保持している。Conventionally, as shown in FIG. 8A, a MBE apparatus includes a group III molecular beam cell 81 and a group V phosphorus (P) cracker cell 82 mounted in a growth chamber 80, and a manipulator 83. There is one that irradiates a molecular beam toward the wafer holder 84 at the lower end. Group III molecular beam cell 81
Cell shutters 85 and 86 are respectively provided between the wafer holder 84 and the V cracker cell 82 for group V and the wafer holder 84 to control the on / off of the molecular beam. The wafer holder 84 can be rotated by the manipulator 83 and holds twelve GaAs substrates 87 as shown in FIG. 8B.
【０００５】このように結晶成長面が大面積である場
合、成長層厚の均一性を確保するには、図９（ｂ）に示
すように、円錐形のルツボ９４を有するクヌードセンセ
ル９１Ｄ,９１Ｉを大口径化して、分子線の放射面積を
極力大きくすると共に、その分子線の中心軸がウエハホ
ルダ９２の自転中心を通過するようにする。また、上記
クヌードセンセル９１Ｄ,９１Ｉが照射する分子線をセ
ルシャッタ９５の開閉で制御している。より詳しくは、
図９（ａ）に示すように、分子線材料であるＳｉ、Ｂ
ｅ、Ａｓ、Ｇａが夫々充填された複数のクヌードセンセ
ル９１Ａ,９１Ｂ,…,９１Ｊを成長室９０内に配置して
いて、そのクヌードセンセル９１Ａ,９１Ｂ,…,９１Ｊ
の開口部の外径を１００ｍｍに設定している。このよう
な方法は、分子線材料が特にＧａ、Ａｌ、ＩｎなどのII
I族である場合に有効であるが、分子線材料がＡｓ、Ｐ
などのＶ族の場合は、通常単純な円錐形のルツボは用い
られない。これらの蒸気圧の高いV族の分子線材料では
開口部の面積を絞り込んだ分子線セルを用いる。この場
合でも、材料の発散を大きくするために、分子線セルの
開口形状を調整する。In the case where the crystal growth surface has a large area, as shown in FIG. 9B, a Knudsen cell 91D having a conical crucible 94 is required to ensure uniformity of the growth layer thickness. , 91I, the radiation area of the molecular beam is increased as much as possible, and the center axis of the molecular beam passes through the rotation center of the wafer holder 92. The molecular beam emitted by the Knudsen cells 91D and 91I is controlled by opening and closing the cell shutter 95. More specifically,
As shown in FIG. 9A, the molecular beam materials Si, B
A plurality of Knudsen cells 91A, 91B,..., 91J each filled with e, As, and Ga are arranged in the growth chamber 90, and the Knudsen cells 91A, 91B,.
The outer diameter of the opening is set to 100 mm. In such a method, the molecular beam material is particularly II, such as Ga, Al, In or the like.
It is effective when it is a group I, but the molecular beam material is As, P
In the case of V-groups, a simple conical crucible is not usually used. For these V-group molecular beam materials having a high vapor pressure, a molecular beam cell having a reduced opening area is used. Even in this case, the opening shape of the molecular beam cell is adjusted in order to increase the divergence of the material.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図９（ａ）,
（ｂ）のＭＢＥ装置では、以下のような問題〜が発
生してしまう。However, FIG. 9 (a),
The following problems (1) to (4) occur in the MBE apparatus of (b).
【０００７】 分子線の放射角を大きくしたため、ウ
エハ外部へ照射される分子線の割合が増大し、分子線材
料の利用効率が低下するという問題がある。Since the radiation angle of the molecular beam is increased, there is a problem that the ratio of the molecular beam irradiated to the outside of the wafer increases, and the utilization efficiency of the molecular beam material decreases.
【０００８】 そのような不要な分子線がウエハ以外
の部分に付着することにより、成長室９０内の汚染が激
しくなり、清掃などの装置メンテナンスを困難にする。
このため、上記メンテナンス間隔の短縮に伴って装置稼
動率が低下するだけでなく、成長室９０内に付着した分
子線材料の落下により、エピ表面欠陥の増大や結晶性の
低下という問題がある。特に反応性の強いＰを使うＭＢ
Ｅ成長の場合、大量に付着したＰフレークの酸化物が、
分子線セル９１Ａ,９１Ｂ,…,９１Ｊなどの高温部分に
落下再蒸発し、エピ層内に混入することによる結晶性の
悪化が深刻である。When such unnecessary molecular beams adhere to portions other than the wafer, contamination in the growth chamber 90 becomes severe, and maintenance of the apparatus such as cleaning becomes difficult.
For this reason, not only does the operation rate of the apparatus decrease with the shortening of the maintenance interval, but also there is a problem that the epi-surface defects increase and the crystallinity decreases due to the drop of the molecular beam material attached to the growth chamber 90. MB with particularly reactive P
In the case of E growth, oxides of P flakes attached in large amounts
The crystallinity is seriously degraded by dropping and re-evaporating into high-temperature portions such as the molecular beam cells 91A, 91B,...
【０００９】 上記分子線セル９１Ａ,９１Ｂ,…,９
１Ｊの大口径化によって、セル開口部からの熱輻射が増
大するため、セル駆動電力の増大による真空度の悪化を
引き起こすばかりでなく、熱輻射によるウエハ表面温度
の制御性低下を引き起こし、成長層の成長条件が不安定
になるという問題がある。The above molecular beam cells 91 A, 91 B,..., 9
The increase in the diameter of 1J increases the heat radiation from the cell opening, which not only causes a decrease in the degree of vacuum due to an increase in the cell driving power, but also causes a decrease in the controllability of the wafer surface temperature due to the heat radiation. There is a problem that the growth conditions of the crystal become unstable.
【００１０】そこで、本発明の課題は、分子線材料の利
用率を向上でき、結晶性を高めることができて、しか
も、成長層の成長条件を安定させることができるＭＢＥ
装置およびそれを用いた半導体素子の製造方法を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to improve the utilization of a molecular beam material, improve crystallinity, and stabilize the growth conditions of a growth layer.
An object of the present invention is to provide a device and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のＭＢＥ装置は、複数枚のウエハを同時に処
理、または、大面積のウエハを処理する分子線エピタキ
シャル成長装置において、上記ウエハを保持する自転可
能なウエハホルダと、上記ウエハホルダに向かって分子
線を照射する分子線セルとを備え、上記ウエハホルダの
自転中心以外を上記分子線の中心軸が通過することを特
徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, an MBE apparatus of the present invention holds a wafer in a molecular beam epitaxial growth apparatus for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer. And a molecular beam cell for irradiating the wafer holder with a molecular beam. The center axis of the molecular beam passes through a part other than the rotation center of the wafer holder.
【００１２】上記構成のＭＢＥ装置によれば、上記ウエ
ハホルダを自転させると共に、ウエハホルダの自転中心
以外を中心軸が通過するように、分子線がウエハホルダ
へ向って照射される。これにより、上記ウエハホルダの
自転に伴って、ウエハホルダの各部に順次分子線が照射
されるから、分子線セルの開口径を小さくしても、ウエ
ハホルダ上での分子線の均一性を確保することができ
る。したがって、上記分子線セルの開口径を小さくし
て、分子線の指向性を向上させることにより、ウエハホ
ルダ以外への分子線の発散量を減少させ、分子線材料の
利用効率を向上させることができる。According to the MBE apparatus having the above configuration, the wafer holder is rotated, and the molecular beam is irradiated toward the wafer holder so that the center axis passes through a center axis other than the rotation center of the wafer holder. Accordingly, since the molecular beam is sequentially irradiated to each part of the wafer holder in accordance with the rotation of the wafer holder, it is possible to ensure the uniformity of the molecular beam on the wafer holder even if the opening diameter of the molecular beam cell is reduced. it can. Therefore, by reducing the opening diameter of the molecular beam cell and improving the directivity of the molecular beam, the amount of divergence of the molecular beam to portions other than the wafer holder can be reduced, and the utilization efficiency of the molecular beam material can be improved. .
【００１３】また、上記ウエハホルダ以外への分子線の
発散量が減少するから、装置内の汚染が少なくなる。し
たがって、清掃などの装置メンテナンスが容易になると
共に、エピ表面欠陥が低下し、結晶性を向上させること
ができる。Further, since the amount of divergence of the molecular beam to a portion other than the wafer holder is reduced, contamination in the apparatus is reduced. Accordingly, maintenance of the apparatus such as cleaning is facilitated, epi surface defects are reduced, and crystallinity can be improved.
【００１４】また、上記分子線セルを小口径化すること
によって、分子線セルの開口部からの熱輻射が低下し、
熱輻射によるウエハ表面温度への悪影響が小さくなる。
その結果、成長層の成長条件を安定させることができ
る。Further, by reducing the diameter of the molecular beam cell, heat radiation from the opening of the molecular beam cell is reduced,
The adverse effect of heat radiation on the wafer surface temperature is reduced.
As a result, the growth conditions of the growth layer can be stabilized.
【００１５】また、上記分子線セルの開口部からの熱輻
射が低下するから、セル駆動電力が減少し、真空度が悪
化するのを防止できる。Further, since the heat radiation from the opening of the molecular beam cell is reduced, the cell driving power is reduced, and the deterioration of the degree of vacuum can be prevented.
【００１６】一実施形態のＭＢＥ装置は、複数枚のウエ
ハを同時に処理、または、大面積のウエハを処理する分
子線エピタキシャル成長装置において、上記ウエハを保
持する自転可能なウエハホルダと、上記ウエハホルダに
向けて分子線を照射し、同一の分子線材料を有する複数
の分子線セルとを備え、上記ウエハホルダにおいて上記
分子線の中心軸が横切る点と、上記ウエハホルダの自転
中心との距離が夫々異なるように、上記複数の分子線セ
ルが上記分子線を同時に出射することを特徴としてい
る。An MBE apparatus according to one embodiment is a molecular beam epitaxial growth apparatus for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer. Irradiating a molecular beam, comprising a plurality of molecular beam cells having the same molecular beam material, so that the distance between the point at which the center axis of the molecular beam crosses in the wafer holder and the rotation center of the wafer holder is different. The plurality of molecular beam cells emit the molecular beam simultaneously.
【００１７】上記一実施形態のＭＢＥ装置によれば、上
記ウエハホルダを自転させると共に、同一の分子線材料
が充填された複数の分子線セルから同時に分子線をウエ
ハホルダに向って分子線を照射する。このとき、上記ウ
エハホルダにおいて分子線の中心軸が横切る点と、ウエ
ハホルダの自転中心との距離が夫々異なるように、複数
の分子線がウエハホルダに照射されている。これによ
り、上記ウエハホルダの自転に伴って、ウエハホルダの
各部に順次分子線が照射され、ウエハホルダに均一に分
子線が照射される。したがって、上記分子線セルの開口
径の小さくして、分子線の指向性を向上させることによ
り、ウエハホルダ以外への分子線の発散量を減少させ、
分子線材料の利用効率を向上させることができる。According to the MBE apparatus of the above-described embodiment, the wafer holder is rotated, and the molecular beams are simultaneously irradiated from the plurality of molecular beam cells filled with the same molecular beam material toward the wafer holder. At this time, the wafer holder is irradiated with a plurality of molecular beams so that the distance between the point at which the center axis of the molecular beam crosses in the wafer holder and the center of rotation of the wafer holder is different from each other. As a result, as the wafer holder rotates, each part of the wafer holder is sequentially irradiated with the molecular beam, and the wafer holder is uniformly irradiated with the molecular beam. Accordingly, by reducing the opening diameter of the molecular beam cell and improving the directivity of the molecular beam, the amount of divergence of the molecular beam to other than the wafer holder is reduced,
The utilization efficiency of the molecular beam material can be improved.
【００１８】また、上記ウエハホルダ以外への分子線の
発散量が減少するから、装置内の汚染が少なくなる。し
たがって、清掃などの装置メンテナンスが容易になると
共に、エピ表面欠陥が低下し、結晶性を向上させること
ができる。Further, since the amount of divergence of the molecular beam to a portion other than the wafer holder is reduced, contamination in the apparatus is reduced. Accordingly, maintenance of the apparatus such as cleaning is facilitated, epi surface defects are reduced, and crystallinity can be improved.
【００１９】また、上記分子線セルを小口径化すること
によって、分子線セルの開口部からの熱輻射が低下し、
熱輻射によるウエハ表面温度への悪影響が小さくなる。
その結果、成長層の成長条件を安定させることができ
る。Further, by reducing the diameter of the molecular beam cell, heat radiation from the opening of the molecular beam cell is reduced.
The adverse effect of heat radiation on the wafer surface temperature is reduced.
As a result, the growth conditions of the growth layer can be stabilized.
【００２０】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記ウエハホ
ルダの内部における分子線強度よりも、上記ウエハホル
ダの外部における分子線強度が弱くなるように、上記分
子線セルの分子線の指向性が高められていることを特徴
としている。In one embodiment, the directivity of the molecular beam of the molecular beam cell is enhanced so that the molecular beam intensity outside the wafer holder is lower than the molecular beam intensity inside the wafer holder. It is characterized by having.
【００２１】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記分子線セ
ルが複数の同心円周上に配置されていることを特徴とし
ている。An MBE apparatus according to one embodiment is characterized in that the molecular beam cells are arranged on a plurality of concentric circles.
【００２２】一実施形態のＭＢＥ装置は、同一の分子線
材料を有する複数の上記分子線セルを単一のセルシャッ
タで開閉することを特徴としている。The MBE apparatus of one embodiment is characterized in that a plurality of the molecular beam cells having the same molecular beam material are opened and closed by a single cell shutter.
【００２３】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記分子線セ
ルはＶ族元素の分子線材料を有することを特徴としてい
る。In one embodiment of the present invention, the molecular beam cell has a molecular beam material of a group V element.
【００２４】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記V族元素
が燐であることを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the group V element is phosphorus.
【００２５】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記分子線セ
ルとしてクラッカセルを用いていることを特徴としてい
る。The MBE apparatus of one embodiment is characterized in that a cracker cell is used as the molecular beam cell.
【００２６】一実施形態のＭＢＥ装置は、上記分子線セ
ルを上記ウエハに対向するするように配置したことを特
徴としている。In one embodiment, the MBE apparatus is characterized in that the molecular beam cell is arranged so as to face the wafer.
【００２７】本発明の半導体素子の製造方法は、複数枚
のウエハを同時に処理、または、大面積のウエハを処理
する半導体素子の製造方法において、上記ウエハを保持
するウエハホルダを自転させると共に、上記ウエハホル
ダの自転中心以外を分子線の中心軸が通るように、上記
分子線を上記ウエハに照射することを特徴としている。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer, the wafer holder holding the wafer is rotated and the wafer holder is rotated. The wafer is irradiated with the molecular beam so that the central axis of the molecular beam passes through a center other than the rotation center of the wafer.
【００２８】一実施形態の半導体素子の製造方法は、複
数枚のウエハを同時に処理、または、大面積のウエハを
処理する半導体素子の製造方法において、上記ウエハを
保持するウエハホルダを自転させると共に、同一の分子
線材料を有する複数の分子線セルからの分子線を上記ウ
エハホルダに向かって、上記ウエハホルダにおいて上記
各分子線の中心軸が横切る点と、上記ウエハホルダの自
転中心との距離が夫々異なるように、同時に照射するこ
とを特徴としている。According to one embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer. The molecular beams from the plurality of molecular beam cells having the molecular beam material are directed toward the wafer holder so that the point at which the center axis of each molecular beam intersects in the wafer holder is different from the rotation center of the wafer holder. , And simultaneously.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明のＭＢＥ装置および
それを用いた半導体素子の製造方法を図示の実施の形態
により詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an MBE apparatus according to the present invention and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
【００３０】（第１実施形態）図１（ａ）に、本発明の
第１実施形態のＭＢＥ装置の分子線セルの配置を上方か
ら見た模式図を示し、図１（ｂ）に、上記ＭＢＥ装置の
分子線セルの配置を側方から見た模式図を示している。
なお、図１（ａ）中のＳｉ、Ｂｅなどは、各分子線セル
の分子線材料を示している。(First Embodiment) FIG. 1 (a) is a schematic diagram showing the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a first embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. FIG. 2 shows a schematic view of an arrangement of molecular beam cells of the MBE apparatus as viewed from the side.
In addition, Si, Be, etc. in FIG. 1A indicate the molecular beam material of each molecular beam cell.
【００３１】上記ＭＢＥ装置は、図１（ａ）に示すよう
に、成長室１０と、この成長室１０に収容された自転可
能なウエハホルダ２と、このウエハホルダ２へ向けて分
子線を照射する分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊとを有し
ている。上記ウエハホルダ２は、直径２３０ｍｍのモリ
ブデン製であり、ウエハとしての２インチＧａＡｓ基板
を１２枚保持する。上記分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊ
は同一円周上に配置されていて、Ｇａ用に４個、Ａｓ用
に４個、Ｓｉ用に１個、Ｂｅ用に１個使用される。As shown in FIG. 1A, the MBE apparatus has a growth chamber 10, a rotatable wafer holder 2 accommodated in the growth chamber 10, and a molecular beam for irradiating the wafer holder 2 with a molecular beam. , 1J. The wafer holder 2 is made of molybdenum having a diameter of 230 mm and holds twelve 2-inch GaAs substrates as wafers. The above molecular beam cells 1A, 1B, ..., 1J
Are arranged on the same circumference, and four are used for Ga, four for As, one for Si, and one for Be.
【００３２】上記Ｇａ用の分子線セル１Ｄ,１Ｅ,１Ｉ,
１Ｊは、図１（ｂ）に示すように、分子線材料としての
Ｇａが充填される円錐形状のＰＢＮ製ルツボ４を有して
いる。この分子線セル１Ｄ,１Ｅ,１Ｉ,１Ｊの開口部の
外径が７０ｍｍに設定さていて、分子線セル１Ｄ,１Ｅ,
１Ｉ,１Ｊは小口径で指向性が高くなっている。また、
上記分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊは、分子線の中心軸
がウエハホルダ２の自転中心以外を通過するように配置
されている。このウエハホルダ２の自転中心とはウエハ
ホルダ２の内部における自転中心軸のことである。この
自転中心軸に対して分子線の中心軸が交差しないよう
に、分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊを配置している。つ
まり、上記分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊとウエハホル
ダ２との交点は、ウエハホルダ２の自転中心より外側に
位置している。また、上記分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１
Ｊとウエハホルダ２との間にはセルシャッタ３を夫々設
けて、各分子線セル１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊに対して１つの
セルシャッタ３を設けている。The Ga molecular beam cells 1D, 1E, 1I,
1J, as shown in FIG. 1B, has a conical crucible 4 made of PBN filled with Ga as a molecular beam material. The outer diameter of the opening of each of the molecular beam cells 1D, 1E, 1I, and 1J is set to 70 mm, and the molecular beam cells 1D, 1E,
1I and 1J are small in diameter and have high directivity. Also,
The molecular beam cells 1A, 1B,..., 1J are arranged such that the central axis of the molecular beam passes through a part other than the rotation center of the wafer holder 2. The rotation center of the wafer holder 2 is a rotation center axis inside the wafer holder 2. The molecular beam cells 1A, 1B,..., 1J are arranged so that the central axis of the molecular beam does not intersect the rotation central axis. That is, the intersection between the molecular beam cells 1A, 1B,..., 1J and the wafer holder 2 is located outside the rotation center of the wafer holder 2. The molecular beam cells 1A, 1B,.
A cell shutter 3 is provided between J and the wafer holder 2, and one cell shutter 3 is provided for each molecular beam cell 1A, 1B,..., 1J.
【００３３】上記構成のＭＢＥ装置では、ウエハホルダ
２を自転させながら、分子線セル１Ｄ,１Ｅ,１Ｉ,１Ｊ
からウエハホルダ２に向けて分子線を照射して、ｐ型お
よびｎ型のＧａＡｓ層を成長させる。このとき、上記ウ
エハホルダ２の自転中心以外を分子線の中心軸が通過す
るように分子線が照射されているから、ウエハホルダ２
の自転に伴って、ウエハホルダ２の各部に順次分子線が
照射される。したがって、上記ウエハホルダ２上での分
子線の均一性を確保することができる。その結果、図９
（ａ）,（ｂ）の従来例においてＧａＡｓ成長層の膜厚
均一性が全基板内で±０．５％であったが、本第１実施
形態のＧａＡｓ層の膜厚均一性は、小口径の分子線セル
１Ａ,１Ｂ,…,１Ｊを用いたのにも関わらず、全基板内
で±２％と使用可能な程度の均一性が得られた。更に以
下の利点が得られた。In the MBE apparatus having the above configuration, while rotating the wafer holder 2, the molecular beam cells 1D, 1E, 1I, 1J
Irradiates a molecular beam toward the wafer holder 2 to grow p-type and n-type GaAs layers. At this time, since the molecular beam is irradiated such that the center axis of the molecular beam passes through the center other than the rotation center of the wafer holder 2, the wafer holder 2
Each part of the wafer holder 2 is sequentially irradiated with a molecular beam with the rotation of. Therefore, the uniformity of the molecular beam on the wafer holder 2 can be ensured. As a result, FIG.
In the conventional examples (a) and (b), the film thickness uniformity of the GaAs growth layer was ± 0.5% in all the substrates, but the film thickness uniformity of the GaAs layer of the first embodiment was small. Despite the use of the molecular beam cells 1A, 1B,..., 1J having the same diameter, uniformity of ± 2% was obtained in all the substrates, which was usable. Further, the following advantages were obtained.
【００３４】即ち、上記小口径の分子線セル１Ｄ,１Ｅ,
１Ｉ,１Ｊを用いて、分子線の放射角を小さくしている
から、ウエハホルダ２の外部へ照射される分子線の割合
が低下し、分子線材料の利用効率を向上させることがで
きる。That is, the small-diameter molecular beam cells 1D, 1E,
Since the radiation angle of the molecular beam is reduced by using 1I and 1J, the ratio of the molecular beam irradiated to the outside of the wafer holder 2 decreases, and the utilization efficiency of the molecular beam material can be improved.
【００３５】また、不要な分子線、つまりウエハホルダ
２の外部に照射される分子線が減少したため、成長室１
０内においてウエハホルダ以外の部分の汚染が減り、清
掃などの装置メンテナンスが容易となった。Since unnecessary molecular beams, that is, molecular beams irradiated to the outside of the wafer holder 2 are reduced, the growth chamber 1
Within 0, contamination of portions other than the wafer holder was reduced, and device maintenance such as cleaning became easy.
【００３６】また、上記成長室１０内の汚染物の低減に
より、エピ表面欠陥が低下した。すなわち、上記ＧａＡ
ｓ層の結晶性を向上させることができる。In addition, due to the reduction of contaminants in the growth chamber 10, epi surface defects were reduced. That is, the above GaAs
The crystallinity of the s layer can be improved.
【００３７】また、図９（ａ）,（ｂ）の従来例では、
Ｇａ用の分子線セルに対するセルシャッタの開閉によ
り、分子線セルの開口部からの熱輻射の影響で基板表面
温度が約１０℃変動していたが、本第１実施形態では、
基板表面温度の変動を１℃以下に低減でき、成長条件の
制御性が向上した。すなわち、ＧａＡｓ層の成長条件を
安定させることができる。In the conventional example of FIGS. 9A and 9B,
The opening and closing of the cell shutter for the molecular beam cell for Ga caused the substrate surface temperature to fluctuate by about 10 ° C. under the influence of heat radiation from the opening of the molecular beam cell. However, in the first embodiment,
The fluctuation of the substrate surface temperature could be reduced to 1 ° C. or less, and the controllability of the growth conditions was improved. That is, the growth conditions of the GaAs layer can be stabilized.
【００３８】また、上記分子線セル１Ｄ,１Ｅ,１Ｉ,１
Ｊのセル駆動電力が図９（ａ）,（ｂ）の従来例より低
下したため、結晶成長中の炭酸ガス、水分、酸素など結
晶性に有害なガス成分の分圧を低減でき、ＧａＡｓ層の
結晶性をより向上させることができた。The molecular beam cells 1D, 1E, 1I, 1
9 (a) and 9 (b), the partial pressure of gas components harmful to crystallinity such as carbon dioxide, moisture and oxygen during crystal growth can be reduced, and the GaAs layer The crystallinity could be further improved.
【００３９】上記第１実施形態では、ウエハホルダ２に
１２枚の２インチＧａＡｓ基板を装着していたが、ウエ
ハホルダ２に１枚の６インチＧａＡｓ基板を装着しても
よい。また、ＧａＡｓ基板以外の基板を用いた結晶成長
を行えるのは言うまでもない。In the first embodiment, twelve 2-inch GaAs substrates are mounted on the wafer holder 2, but one 6-inch GaAs substrate may be mounted on the wafer holder 2. Needless to say, crystal growth using a substrate other than the GaAs substrate can be performed.
【００４０】（第２実施形態）図２（ａ）に、本発明の
第２実施形態のＭＢＥ装置の分子線セルの配置を上方か
ら見た模式図を示し、図２（ｂ）に、上記ＭＢＥ装置の
分子線セルの配置を側方から見た模式断面図を示してい
る。図１（ａ）,（ｂ）の構成部と同じ構成部には同一
番号を付して説明を省略するか、または説明を簡単にす
る。(Second Embodiment) FIG. 2A is a schematic diagram showing the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a second embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the arrangement of molecular beam cells of the MBE apparatus as viewed from the side. The same components as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted or the description will be simplified.
【００４１】上記ＭＢＥ装置は、図２（ａ）に示すよう
に、第１実施形態と同様の直径２３０ｍｍのモリブデン
製のウエハホルダ２を有している。このウエハホルダ２
には６インチＧａＡｓ基板を１枚装着している。上記ウ
エハホルダ２に向けて分子線を照射する分子線セル２１
Ａ,２１Ｂ,…,２１Ｊは、Ｇａ用に６個、Ａｓ用に２
個、Ｓｉ用に１個、Ｂｅ用に１個使用される。As shown in FIG. 2A, the MBE apparatus has a wafer holder 2 made of molybdenum and having a diameter of 230 mm as in the first embodiment. This wafer holder 2
Is mounted with one 6-inch GaAs substrate. A molecular beam cell 21 for irradiating a molecular beam toward the wafer holder 2
A, 21B, ..., 21J are 6 for Ga and 2 for As
, One for Si and one for Be.
【００４２】上記Ｇａ用の分子線セル２１Ｃ,２１Ｄ,２
１Ｅ,２１Ｈ,２１Ｉ,２１Ｊは、図２（ｂ）に示すよう
に、Ｇａが充填されるＰＢＮ製の円錐型ルツボ４を備え
ていて、開口部の外径が７０ｍｍに設定されている。上
記分子線セル２１Ｃ,２１Ｅ,２１Ｉと分子線セル２１
Ｄ,２１Ｈ,２１Ｊとでは、分子線の中心軸がウエハホル
ダ２を横切る点と、ウエハホルダ２の自転中心との距離
が異なっている。つまり、上記分子線セル２１Ｄ,２１
Ｈ,２１Ｊの分子線の中心軸はウエハホルダ２の自転中
心近傍を横切る一方、分子線セル２１Ｃ,２１Ｅ,２１Ｉ
の分子線の中心軸はウエハホルダ２の自転中心近傍より
も外側を通過する。The Ga molecular beam cells 21C, 21D, 2
As shown in FIG. 2B, 1E, 21H, 21I, and 21J each include a PBN conical crucible 4 filled with Ga, and the outer diameter of the opening is set to 70 mm. The molecular beam cells 21C, 21E, 21I and the molecular beam cell 21
D, 21H, and 21J are different in the distance between the point where the center axis of the molecular beam crosses the wafer holder 2 and the rotation center of the wafer holder 2. That is, the molecular beam cells 21D, 21
The center axes of the molecular beams H and 21J cross the vicinity of the rotation center of the wafer holder 2, while the molecular beams 21C, 21E and 21I.
The center axis of the molecular beam passes outside the vicinity of the rotation center of the wafer holder 2.
【００４３】上記構成のＭＢＥ装置は、ウエハホルダ２
を自転させると共に、分子線セル２１Ｄ,２１Ｈ,２１Ｊ
のうち少なくとも１つと、分子線セル２１Ｃ,２１Ｅ,２
１Ｉのうち少なくとも１つとを同時に開放して、ｐ型お
よびｎ型のＧａＡｓ層を成長させる。その結果、上記ウ
エハホルダ２の外部への分子線の発散量を増加させるこ
となく、第１実施形態の場合よりも、ウエハホルダ２内
での分子線の均一性をより向上させることができた。そ
の結果、小口径の分子線セル２１Ｃ,２１Ｄ,２１Ｅ,２
１Ｈ,２１Ｉ,２１Ｊを用いたのにも関わらず、ＧａＡｓ
成長層の膜厚均一性が±０．５％になった。The MBE apparatus having the above-described structure is constructed by using the wafer holder 2
And the molecular beam cells 21D, 21H, 21J
And at least one of the molecular beam cells 21C, 21E, 2
At least one of the layers 1I is simultaneously opened to grow p-type and n-type GaAs layers. As a result, the uniformity of the molecular beam in the wafer holder 2 could be improved more than in the first embodiment without increasing the amount of molecular beam diverging to the outside of the wafer holder 2. As a result, the small-diameter molecular beam cells 21C, 21D, 21E, 2
Despite using 1H, 21I, 21J, GaAs
The thickness uniformity of the grown layer became ± 0.5%.
【００４４】また、上記小口径の分子線セル２１Ｃ,２
１Ｄ,２１Ｅ,２１Ｈ,２１Ｉ,２１Ｊを用いて、分子線の
放射角を小さくしているから、ウエハホルダ２の外部へ
照射される分子線の割合が低下し、分子線材料の利用効
率を向上させることができる。The small-diameter molecular beam cell 21C, 2
Since 1D, 21E, 21H, 21I, and 21J are used to reduce the radiation angle of the molecular beam, the ratio of the molecular beam irradiated to the outside of the wafer holder 2 is reduced, and the utilization efficiency of the molecular beam material is improved. be able to.
【００４５】また、不要な分子線、つまりウエハホルダ
２の外部に照射される分子線が減少したため、成長室１
０内においてウエハホルダ以外の部分の汚染が減り、清
掃などの装置メンテナンスが容易となった。Since unnecessary molecular beams, that is, molecular beams irradiated to the outside of the wafer holder 2 are reduced, the growth chamber 1
Within 0, contamination of portions other than the wafer holder was reduced, and device maintenance such as cleaning became easy.
【００４６】また、上記成長室１０内の汚染物の低減に
より、エピ表面欠陥が低下した。すなわち、上記ＧａＡ
ｓ層の結晶性が向上している。In addition, due to the reduction of contaminants in the growth chamber 10, epi surface defects were reduced. That is, the above GaAs
The crystallinity of the s layer is improved.
【００４７】また、図９（ａ）,（ｂ）の従来例では、
Ｇａ用の分子線セルに対するセルシャッタの開閉によ
り、分子線セルの開口部からの熱輻射の影響で基板表面
温度が約１０℃変動していたが、本第２実施形態では、
基板表面温度の変動を１℃以下に低減でき、ＧａＡｓ層
の成長条件に対する制御性が向上した。In the conventional example shown in FIGS. 9A and 9B,
The substrate surface temperature fluctuated by about 10 ° C. due to the effect of heat radiation from the opening of the molecular beam cell due to opening and closing of the cell shutter for the molecular beam cell for Ga. However, in the second embodiment,
The fluctuation of the substrate surface temperature can be reduced to 1 ° C. or less, and the controllability on the growth condition of the GaAs layer is improved.
【００４８】また、上記分子線セル２１Ｃ,２１Ｄ,２１
Ｅ,２１Ｈ,２１Ｉ,２１Ｊのセル駆動電力が図９（ａ）,
（ｂ）の従来例より低下したため、結晶成長中の炭酸ガ
ス、水分、酸素など結晶性に有害なガス成分の分圧を低
減でき、ＧａＡｓ層の結晶性を向上させることができ
た。The molecular beam cells 21C, 21D, 21
The cell driving power of E, 21H, 21I, and 21J is as shown in FIG.
Since it was lower than that of the conventional example of (b), the partial pressure of a gas component harmful to crystallinity such as carbon dioxide, moisture and oxygen during crystal growth could be reduced, and the crystallinity of the GaAs layer could be improved.
【００４９】（第３実施形態）上記第２実施形態の場
合、小口径化によってＧａ用の円錐型ルツボ４の容量
は、図９（ｂ）のルツボ９４と比べて約１／３に低下し
てしまうが、分子線材料であるＧａの利用効率が向上し
たため、分子線セル全体における成長可能枚数は１／２
程度までしか低下しなかった。しかし、分子線材料の充
填量が低下したため、分子線材料を充填する頻度が多く
なり、成長室１０を開放する周期が短くなってしまっ
た。以下、この対策となるＭＢＥ装置について説明す
る。(Third Embodiment) In the case of the second embodiment, the capacity of the conical crucible 4 for Ga is reduced to about 1/3 as compared with the crucible 94 of FIG. However, since the utilization efficiency of Ga as a molecular beam material is improved, the number of cells that can be grown in the entire molecular beam cell is reduced by half.
It only dropped to the extent. However, since the filling amount of the molecular beam material was reduced, the frequency of filling the molecular beam material was increased, and the period of opening the growth chamber 10 was shortened. Hereinafter, an MBE apparatus which is a countermeasure for this will be described.
【００５０】図３（ａ）に、本発明の第２実施形態のＭ
ＢＥ装置の分子線セルの配置を上方から見た模式図を示
し、図３（ｂ）に、上記ＭＢＥ装置の分子線セルの配置
を側方から見た模式断面図を示している。図１（ａ）,
（ｂ）の構成部と同じ構成部には同一番号を付して説明
を省略する。FIG. 3 (a) shows the M according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of the BE apparatus as viewed from above, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the arrangement of molecular beam cells of the MBE apparatus as viewed from the side. FIG. 1 (a),
Components that are the same as the components in (b) are given the same numbers, and descriptions thereof are omitted.
【００５１】上記ＭＢＥ装置では、図３（ｂ）に示すよ
うに、円錐型ルツボ４の代わりに、円筒型の外ルツボ３
５と円錐型の分子線制御用内ルツボ３４とを組み合わせ
たルツボを使用する。上記円筒型の外ルツボ３５には分
子材料が充填され、この分子線材料から生じる分子線を
円錐型の内ルツボ３４で制御する。また、上記内ルツボ
３４の底部は、開口していて、外ルツボ３５に収容され
ている。上記内ルツボ３４と外ルツボ３５からなルツボ
は、Ｇａ用の分子線セル３１Ｃ,３１Ｄ,３１Ｅ,３１Ｈ,
３１Ｉ,３１Ｊに搭載されている。そして、上記Ｇａ用
の分子線セル３１Ｃ,３１Ｄ,３１Ｅ,３１Ｈ,３１Ｉ,３
１Ｊにおいて、分子線セル３１Ｄ,３１Ｈ,３１Ｊの分子
線の中心軸はウエハホルダ２の自転中心近傍を横切り、
分子線セル３１Ｃ,３１Ｅ,３１Ｉの分子線の中心軸はウ
エハホルダ２の自転中心近傍よりも外側を通過するよう
に設定されている。このように、上記ルツボ３４と外ル
ツボ３５からなるルツボを用いたことのみ、第２実施形
態と異なっている。なお、図１（ａ）において、３１Ａ
はＳｉ用の分子線セルであり、３１ＢはＢｅ用の分子線
セルであり、３１Ｆ,３１ＧはＡｓ用の分子線セルであ
る。In the MBE apparatus, as shown in FIG. 3B, a cylindrical outer crucible 3 is used instead of the conical crucible 4.
A crucible obtained by combining 5 with a conical molecular beam controlling inner crucible 34 is used. The cylindrical outer crucible 35 is filled with a molecular material, and the molecular beam generated from the molecular beam material is controlled by the conical inner crucible 34. The bottom of the inner crucible 34 is open, and is accommodated in the outer crucible 35. The crucible composed of the inner crucible 34 and the outer crucible 35 includes Ga molecular beam cells 31C, 31D, 31E, 31H,
It is mounted on 31I and 31J. The Ga molecular beam cells 31C, 31D, 31E, 31H, 31I, 3
In 1J, the central axes of the molecular beams of the molecular beam cells 31D, 31H, and 31J cross the vicinity of the rotation center of the wafer holder 2;
The center axes of the molecular beams of the molecular beam cells 31C, 31E, and 31I are set so as to pass outside the vicinity of the rotation center of the wafer holder 2. Thus, only the crucible including the crucible 34 and the outer crucible 35 is used, which is different from the second embodiment. In addition, in FIG.
Is a molecular beam cell for Si, 31B is a molecular beam cell for Be, and 31F and 31G are molecular beam cells for As.
【００５２】上記構成のＭＢＥ装置は、上記第２実施形
態と同様の効果を奏すると共に、分子線材料の充填量を
大口径の分子線セルと同様に増大できるため、分子線材
料を交換するためのメンテナンス周期を延長することが
できる。The MBE apparatus having the above configuration has the same effects as the second embodiment, and can increase the filling amount of the molecular beam material as in the case of the large-diameter molecular beam cell. Maintenance cycle can be extended.
【００５３】（第４実施形態）図４（ａ）に、本発明の
第４実施形態のＭＢＥ装置の分子線セルの配置を上方か
ら見た模式図を示し、図４（ｂ）に、上記ＭＢＥ装置の
分子線セルの配置を側方から見た模式断面図を示してい
る。図３（ａ）,（ｂ）の構成部と同じ構成部には同一
番号を付して説明を省略するか、または説明を簡単にす
る。(Fourth Embodiment) FIG. 4 (a) is a schematic diagram showing the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the arrangement of molecular beam cells of the MBE apparatus as viewed from the side. The same components as those in FIGS. 3A and 3B are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted or the description will be simplified.
【００５４】上記ＭＢＥ装置はより複雑な多元混晶を成
長する時に適していて、図４（ａ）に示すように、直径
２３０ｍｍのモリブデン製のウエハホルダ２と、このウ
エハホルダ２に向かって分子線を照射する分子線セル４
１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔとを備えている。上記ウエハホ
ルダ２は、２インチＧａＡｓ基板を１２枚装着してい
る。上記分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔは、２つ
の異なる同心円周上に配置されていて、Ｇａ用として６
個、Ｉｎ用として４個、Ａｌ用として４個、Ｐ用として
２個、Ｓｉ用としてい２個、Ｂｅ用として２個使用され
る。装置の全体の大きさに対して開口径の小さな分子線
セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔを用いているから、従来
では考えられなかったような２０個もの分子線セル４１
Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔを成長室１０内に設置することが
できた。この分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔを用
いて、ｐ型およびｎ型の赤色レーザ用のＡｌＧａＩｎＰ
の多層膜を成長する。Ｇａ用の分子線セル４１Ｈ,４１
Ｉ,４１Ｊ,４１Ｍ,４１Ｎ,４１Ｏ、および、Ｉｎ用の分
子線セル４１Ｅ,４１Ｆ,４１Ｋ,４１Ｔは、分子線材料
の充填量を多くするために、円筒型の外ルツボ３５と円
錐型の分子線制御用内ルツボ３４とからなるルツボを搭
載している。The MBE apparatus is suitable for growing a more complex multi-element mixed crystal. As shown in FIG. 4A, a molybdenum wafer holder 2 having a diameter of 230 mm and a molecular beam directed toward the wafer holder 2 are formed. Molecular beam cell 4 for irradiation
1A, 41B,..., 41T. The wafer holder 2 has twelve 2-inch GaAs substrates mounted thereon. The molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T are arranged on two different concentric circles.
Pieces, 4 pieces for In, 4 pieces for Al, 2 pieces for P, 2 pieces for Si, and 2 pieces for Be. Since the molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T having a small opening diameter are used for the entire size of the apparatus, as many as 20 molecular beam cells 41 which could not be considered conventionally.
A, 41B,..., 41T could be set in the growth chamber 10. Using these molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T, AlGaInP for p-type and n-type red lasers is used.
A multi-layer film. Molecular beam cells 41H and 41 for Ga
The molecular beam cells 41E, 41F, 41K, 41T for I, 41J, 41M, 41N, 41O and In are provided with a cylindrical outer crucible 35 and a conical molecule in order to increase the filling amount of the molecular beam material. The crucible including the line control inner crucible 34 is mounted.
【００５５】上記分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔ
において同一の分子線材料を有するものは、図４（ｂ）
に示すように、分子線の中心軸とウエハホルダ２との交
差点から、ウエハホルダ２の自転中心までの距離が異な
るように配置されている。例えば、Ｇａ用の分子線セル
４１Ｉの分子線の中心軸はウエハホルダ２の外周縁部を
通過する一方、Ｇａ用の分子線セル４１Ｊの分子線の中
心軸はウエハホルダ２の自転中心を通過する。なお、上
記分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔは、２つの異な
る同心円周上に位置している。The molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T
In FIG. 4B, those having the same molecular beam material are shown in FIG.
As shown in the figure, the distance from the intersection of the center axis of the molecular beam and the wafer holder 2 to the rotation center of the wafer holder 2 is different. For example, the center axis of the molecular beam of the molecular beam cell 41I for Ga passes through the outer peripheral edge of the wafer holder 2, while the center axis of the molecular beam of the molecular beam cell 41J for Ga passes through the rotation center of the wafer holder 2. The molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T are located on two different concentric circles.
【００５６】上記構成のＭＢＥ装置は、結晶成長時、ウ
エハホルダ２において分子線の中心軸が通過する箇所が
異なるように配置され、同一の分子線材料を有する分子
線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔの少なくとも２個を同
時に開放する。このとき、上記ウエハホルダ２が自転し
ているから、ウエハホルダ２の自転に伴って、ウエハホ
ルダ２の各部に順次分子線が照射される。したがって、
上記ウエハホルダ２上での分子線の均一性を確保するこ
とができて、小口径の分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４
１Ｔを用いたのにも関わらず、膜厚均一性±０．５％を
達成することができた。The MBE apparatus having the above configuration is arranged such that the center axis of the molecular beam passes through the wafer holder 2 at the time of crystal growth, and the molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T having the same molecular beam material. At least two are simultaneously opened. At this time, since the wafer holder 2 is rotating, each part of the wafer holder 2 is sequentially irradiated with a molecular beam as the wafer holder 2 rotates. Therefore,
The uniformity of the molecular beam on the wafer holder 2 can be ensured, and the small-diameter molecular beam cells 41A, 41B,.
Despite the use of 1T, a film thickness uniformity of ± 0.5% could be achieved.
【００５７】また、上記小口径の分子線セル４１Ａ,４
１Ｂ,…,４１Ｔを用いて、分子線の放射角を小さくして
いるから、ウエハホルダ２の外部へ照射される分子線の
割合が低下し、分子線材料の利用効率を向上させること
ができる。The small-diameter molecular beam cells 41A, 41
Since the radiation angle of the molecular beam is reduced by using 1B,..., 41T, the ratio of the molecular beam irradiated to the outside of the wafer holder 2 is reduced, and the utilization efficiency of the molecular beam material can be improved.
【００５８】また、不要な分子線、つまりウエハホルダ
２の外部に照射される分子線が減少したため、成長室１
０内においてウエハホルダ以外の部分の汚染が減り、清
掃などの装置メンテナンスが容易となった。また、上記
成長室１０内の汚染物の低減により、エピ表面欠陥が低
下した。すなわち、上記ＡｌＧａＩｎＰの多層膜の結晶
性が向上している。In addition, since unnecessary molecular beams, that is, molecular beams irradiated to the outside of the wafer holder 2 are reduced, the growth chamber 1
Within 0, contamination of portions other than the wafer holder was reduced, and device maintenance such as cleaning became easy. In addition, due to the reduction of contaminants in the growth chamber 10, epi surface defects were reduced. That is, the crystallinity of the AlGaInP multilayer film is improved.
【００５９】また、図９（ａ）,（ｂ）の従来例では、
Ｇａ分子線セルに対するセルシャッタの開閉により、分
子線セルの開口部からの熱輻射の影響で基板表面温度が
約１０℃変動していたが、本第２実施形態では、基板表
面温度の変動を１℃以下に低減でき、ＡｌＧａＩｎＰの
多層膜の成長条件の制御性が向上した。In the conventional example shown in FIGS. 9A and 9B,
The opening and closing of the cell shutter for the Ga molecular beam cell caused the substrate surface temperature to fluctuate by about 10 ° C. due to the effect of heat radiation from the opening of the molecular beam cell. The temperature can be reduced to 1 ° C. or less, and the controllability of the growth conditions of the AlGaInP multilayer film is improved.
【００６０】また、上記分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,
４１Ｔのセル駆動電力が図９（ａ）,（ｂ）の従来例よ
り低下している。その結果、結晶成長中の炭酸ガス、水
分、酸素など結晶性に有害なガス成分の分圧を低減で
き、成長層の結晶性をより向上させることができた。The molecular beam cells 41A, 41B,.
The cell driving power of 41T is lower than the conventional example of FIGS. 9A and 9B. As a result, the partial pressure of gas components harmful to crystallinity, such as carbon dioxide, moisture, and oxygen during crystal growth, could be reduced, and the crystallinity of the grown layer could be further improved.
【００６１】（第５実施形態）上記第４実施形態では、
分子線セル４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔの夫々に対して各
１つのセルシャッタ３で分子線の制御を行っていたが、
この場合、上記セルシャッタ３の数が多くなるために、
セルシャッター３の駆動系が複雑になる。そこで、上記
セルシャッタ３の数を減らすことができる第５実施形態
のＭＢＥ装置について説明する。(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment,
Each of the molecular beam cells 41A, 41B,..., 41T controls the molecular beam with one cell shutter 3.
In this case, since the number of the cell shutters 3 increases,
The driving system of the cell shutter 3 becomes complicated. Therefore, a description will be given of an MBE apparatus according to a fifth embodiment in which the number of the cell shutters 3 can be reduced.
【００６２】上記ＭＢＥ装置では、図５（ａ）に示すよ
うに、２０個の分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,…,５１Ｔを
２つの異なる同心円周上に配置している。この分子線セ
ル５１Ａ,５１Ｂ,…,５１Ｔは、Ｇａ用に６個、Ｉｎ用
に４個、Ａｌ用に４個、Ｐ用に２個、Ｓｉ用に２個、Ｂ
ｅ用に２個使用して、ｐ型およびｎ型（もしくはノンド
ープ）の赤色レーザ用のＡｌＧａＩｎＰの多層膜を成長
する。そして、上記分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,…,５１
Ｔにおいて、半径方向で隣り合う分子線セル５１Ａ,５
１Ｂ,…,５１Ｔには同一の分子線材料を充填している。In the MBE apparatus, as shown in FIG. 5A, twenty molecular beam cells 51A, 51B,..., 51T are arranged on two different concentric circles. The molecular beam cells 51A, 51B,..., 51T have six for Ga, four for In, four for Al, two for P, two for Si, B
The two layers for e are used to grow an AlGaInP multilayer film for p-type and n-type (or non-doped) red lasers. The molecular beam cells 51A, 51B,.
At T, molecular beam cells 51A and 5A that are radially adjacent to each other
, 51T are filled with the same molecular beam material.
【００６３】このように、半径方向で隣合って同一の分
子線材料を有する分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,…,５１Ｔ
の開閉を、図５（ｂ）に示すように、単一で大型のセル
シャッタ５３で制御する。つまり、１つのセルシャッタ
５３が２つの分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,…,５１Ｔの開
閉制御を同時に行っている。また、半径方向で隣り合っ
て同一の分子線材料を有する分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,
…,５１Ｔは、分子線の中心軸がウエハホルダ２を横切
る点が異なっている。例えば、上記分子線セル５１Ｎに
おける分子線の中心軸はウエハホルダ２の自転中心を通
過し、分子線セル５１Ｄにおける分子線の中心軸はウエ
ハホルダ２の外周縁部を通過する。Thus, the molecular beam cells 51A, 51B,..., 51T adjacent to each other in the radial direction and having the same molecular beam material are used.
Is controlled by a single and large cell shutter 53 as shown in FIG. That is, one cell shutter 53 simultaneously controls the opening and closing of the two molecular beam cells 51A, 51B,..., 51T. Further, molecular beam cells 51A, 51B, which are adjacent to each other in the radial direction and have the same molecular beam material,
, 51T are different in that the center axis of the molecular beam crosses the wafer holder 2. For example, the central axis of the molecular beam in the molecular beam cell 51N passes through the rotation center of the wafer holder 2, and the central axis of the molecular beam in the molecular beam cell 51D passes through the outer peripheral portion of the wafer holder 2.
【００６４】上記構成のＭＢＥ装置は、上記第４実施形
態と同様の効果を奏すると共に、同一の分子線材料を有
する少なくとも２つの分子線セル５１Ａ,５１Ｂ,…,５
１Ｔの分子線を、単一で大型のセルシャッタ５３で制御
するから、セルシャッタ５３の駆動系を簡略することが
できる。The MBE apparatus having the above configuration has the same effects as the fourth embodiment, and at least two molecular beam cells 51A, 51B,..., 5 having the same molecular beam material.
Since the 1T molecular beam is controlled by a single large cell shutter 53, the driving system of the cell shutter 53 can be simplified.
【００６５】上記第５実施形態では、単一のセルシャッ
タ５３で２つの分子線セル５１Ｄ,５１Ｎの分子線を同
時に制御していたが、単一のシャッタで例えば４つの分
子線セル５１Ｃ,５１Ｄ,５１Ｍ,５１Ｎの分子線を制御
してもよい。In the fifth embodiment, the molecular beams of the two molecular beam cells 51D and 51N are simultaneously controlled by the single cell shutter 53. However, for example, the four molecular beam cells 51C and 51D are controlled by the single shutter. , 51M, 51N may be controlled.
【００６６】（第６実施形態）これまで、分子線材料で
あるIII族のＧａ,Ｉｎ等を供給する分子線セルに注目し
て本発明について説明してきたが、第６実施形態では、
分子線材料であるＶ族のＰを供給する分子線セルに注目
し、図６（ａ）,（ｂ）を用いて説明する。(Sixth Embodiment) The present invention has been described focusing on a molecular beam cell for supplying a group III material such as Ga and In as a molecular beam material.
Attention is paid to a molecular beam cell for supplying V-group P, which is a molecular beam material, and will be described with reference to FIGS.
【００６７】図６（ａ）は、本発明の第６実施形態のＭ
ＢＥ装置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であ
り、図６（ｂ）は上記分子線セルの配置を側面から見た
模式断面図である。なお、図１（ａ）,（ｂ）と同一の
構成部材について同一番号を付して説明を省略する。FIG. 6 (a) is a diagram showing an M-mode according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a schematic view of the arrangement of the molecular beam cells of the BE apparatus as viewed from above, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of the arrangement of the molecular beam cells as viewed from the side. The same components as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００６８】上記ＭＢＥ装置は、図６（ａ）に示すよう
に、ウエハホルダ２に向って分子線を照射する分子線セ
ル６１Ａ,６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｅ,６１Ｆ,６１Ｇ,６１
Ｈ,６１Ｊおよびクラッカセル６１Ｄ,６１Ｉを備えてい
る。この分子線セル６１Ａ,６１Ｂ,…,６１Ｊおよびク
ラッカセル６１Ｄ,６１Ｉは、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｇａ、Ｐ、
ＩｎおよびＡｌの分子線材料を有している。Ｐを分子線
材料として使用する場合、材料の赤燐をそのまま蒸発し
てウエハに供給すると、４原子分子Ｐ4の分子線が発生
し、Ｐは白リンとして成長室に蓄積される。その結果、
メンテナンスのために大気開放すると、常温でも自然発
火する。この対策として、図６（ｂ）に示すようなクラ
ッカセル６１Ｄ,６１Ｉを用いてＰをウエハに供給して
いる。Ｐは蒸発後、クラッカゾーン６５で約９００℃に
加熱分解しＰ2の分子線としてウエハに供給される。上
記クラッカセル６１Ｄ,６１Ｉは、Ｐを充填する部分の
口径や容量に関係なく、クラッカゾーン６５の形状で分
子線の指向性を制御することができる。As shown in FIG. 6A, the MBE apparatus irradiates the molecular beam toward the wafer holder 2 with molecular beams 61A, 61B, 61C, 61E, 61F, 61G, 61.
H, 61J and cracker cells 61D, 61I. The molecular beam cells 61A, 61B,..., 61J and the cracker cells 61D, 61I are made of Si, Be, Ga, P,
It has molecular beam materials of In and Al. When P is used as a molecular beam material, if the material red phosphorus is evaporated and supplied to the wafer, a molecular beam of tetraatomic molecules P 4 is generated, and P is accumulated as white phosphorus in the growth chamber. as a result,
If released to the atmosphere for maintenance, it will ignite spontaneously even at room temperature. As a countermeasure, P is supplied to the wafer using cracker cells 61D and 61I as shown in FIG. After evaporation, P is thermally decomposed to about 900 ° C. in the cracker zone 65 and supplied to the wafer as a P 2 molecular beam. The cracker cells 61D and 61I can control the directivity of the molecular beam by the shape of the cracker zone 65 irrespective of the diameter and capacity of the portion filled with P.
【００６９】また、III／Ｖ族半導体の成長では、成長
層厚はIII族の分子線の分布で決まり、Ｖ族の分子線材
料はＶ／III比が１以上となる比較的広い条件で供給す
ればよい。しかし、Ｐなどの反応性の強いＶ族の分子線
材料は、酸化されやすいため、一度成長室１０に付着し
たものが酸化物となり、分子線セル６１Ａ,６１Ｂ,…,
６１Ｊやクラッカセル６１Ｄ,６１Ｉなどの高温部分に
落下し、再蒸発し、成長層へ酸素成分を供給する可能性
が高い。このため、上記ウエハホルダ２以外の部分への
分子線の供給を極力減らすために、分子線の指向性をＧ
ａ等のIII族の場合以上に高める必要がある。上記クラ
ッカセル６１Ｄ,６１Ｉは、指向性を極力高められてい
て、分子線の中心軸のウエハホルダ２と交差する点から
ウエハホルダ２の自転中心までの距離が異なるように配
置されている。すなわち、上記クラッカセル６１Ｄ,６
１Ｉにおいて、分子線の中心軸がウエハホルダ２を横切
る点が夫々異なっている。In growing a III / V group semiconductor, the growth layer thickness is determined by the distribution of the group III molecular beam, and the group V molecular beam material is supplied under relatively wide conditions where the V / III ratio is 1 or more. do it. However, since a highly reactive group V molecular beam material such as P is easily oxidized, what once adheres to the growth chamber 10 becomes an oxide, and the molecular beam cells 61A, 61B,.
There is a high possibility that it will fall into high-temperature portions such as 61J and cracker cells 61D and 61I, re-evaporate, and supply an oxygen component to the growth layer. Therefore, in order to minimize the supply of molecular beams to portions other than the wafer holder 2, the directivity of the molecular beams is changed to G.
It is necessary to increase it more than in the case of group III such as a. The directivity of the cracker cells 61D and 61I is increased as much as possible, and the cracker cells 61D and 61I are arranged so that the distance from the intersection of the center axis of the molecular beam with the wafer holder 2 to the rotation center of the wafer holder 2 is different. That is, the cracker cells 61D, 6
1I, the point that the center axis of the molecular beam crosses the wafer holder 2 is different.
【００７０】また、図示しないが、Ｓｉ用の分子線セル
６１Ａ、Ｂｅ用の分子線セル６１Ｂ、Ｇａ用の分子線セ
ル６１Ｃ,６１Ｈ,６１Ｊ、Ｉｎ用の分子線セル６１Ｅお
よびＡｌ用の分子線セル６１Ｈ,６１Ｇの配置も、分子
線の中心軸のウエハホルダ２と交差する点からウエハホ
ルダ２の自転中心までの距離が異なるように設定されて
いる。上記分子線セル６１Ａ,６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｅ,６
１Ｈ,６１Ｊ,６１Ｈ,６１Ｇは、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｇａ、Ｉ
ｎおよびＡｌを充填する第１,２実施形態と同様のルツ
ボ４を有している。Although not shown, a molecular beam cell 61A for Si, a molecular beam cell 61B for Be, a molecular beam cell 61C, 61H, 61J for Ga, a molecular beam cell 61E for In, and a molecular beam for Al. The arrangement of the cells 61H and 61G is also set such that the distance from the point at which the center axis of the molecular beam intersects the wafer holder 2 to the rotation center of the wafer holder 2 is different. The molecular beam cells 61A, 61B, 61C, 61E, 6
1H, 61J, 61H, 61G are Si, Be, Ga, I
It has a crucible 4 similar to the first and second embodiments for filling n and Al.
【００７１】上記構成のＭＢＥ装置によれば、分子線セ
ル６１Ａ,６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｅ,６１Ｈ,６１Ｊ,６１
Ｈ,６１Ｇおよびクラッカセル６１Ｄ,６１Ｉを用いて、
ｐ型またはｎ型（もしくはノンドープ）の赤色レーザ用
のＡｌＧａＩｎＰの多層膜を成長する。その結果、第２
実施形態と同様の効果を奏すると共に、Ｐ酸化物の落下
物の再蒸発による酸素の混入がなくなり、成長層の発光
効率の向上と安定化が達成できた。According to the MBE apparatus having the above configuration, the molecular beam cells 61A, 61B, 61C, 61E, 61H, 61J, 61
H, 61G and cracker cells 61D, 61I,
A p-type or n-type (or non-doped) AlGaInP multilayer film for a red laser is grown. As a result, the second
The same effects as those of the embodiment were obtained, and the incorporation of oxygen due to the re-evaporation of the falling object of the P oxide was eliminated, so that the luminous efficiency of the growth layer was improved and stabilized.
【００７２】（第７実施形態）次に、上記第６実施形態
をさらに改良した第７実施形態を、図７を用いて説明す
る。(Seventh Embodiment) Next, a seventh embodiment obtained by further improving the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
【００７３】図７（ａ）に、本発明の第７実施形態のＭ
ＢＥ装置における分子線セルの配置を上方から見た模式
図を示し、図７（ｂ）に、上記分子線セルの配置を側面
から見た模式断面図を示している。なお、図５（ａ）,
（ｂ）と同一構成部材については同一番号を付して説明
を省略する。FIG. 7 (a) shows the structure of M according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells in the BE apparatus as viewed from above, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view of the arrangement of the molecular beam cells as viewed from the side. In addition, FIG.
The same components as those in (b) are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
【００７４】上記ＭＢＥ装置では、図７（ａ）に示すよ
うに、分子線セル７１Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔおよびバル
ブクラッカセル７１Ｕ,７１Ｖを３つの異なる同心円周
上に配置している。上記分子線セル７１Ａ,７１Ｂ,…,
７１Ｔにおいて、半径方向で隣り合う分子線セル７１
Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔは同一の分子線材料を有してい
る。また、上記分子線セル７１Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔ
は、図７（ｂ）に示すように、円筒型の外ルツボ３５と
円錐型の分子線制御用内ルツボ３４とからなるルツボを
有していて、このルツボに分子線材料が充填される。ま
た、半径方向で隣り合って同一の分子線材料を有する分
子線セル７１Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔは、分子線の中心軸
がウエハホルダ２を横切る点が夫々異なっている。例え
ば、上記分子線セル７１Ｎにおける分子線の中心軸はウ
エハホルダ２の自転中心近傍を通過し、分子線セル７１
Ｄにおける分子線の中心軸はウエハホルダ２の外周縁部
を通過する。In the MBE apparatus, as shown in FIG. 7A, molecular beam cells 71A, 71B,..., 71T and valve cracker cells 71U, 71V are arranged on three different concentric circles. The molecular beam cells 71A, 71B,...
71T, molecular beam cells 71 adjacent in the radial direction
, 71T have the same molecular beam material. The molecular beam cells 71A, 71B,.
As shown in FIG. 7 (b), a crucible comprising a cylindrical outer crucible 35 and a conical inner crucible 34 for molecular beam control is filled with a molecular beam material. The molecular beam cells 71A, 71B,..., 71T adjacent to each other in the radial direction and having the same molecular beam material are different from each other in that the center axis of the molecular beam crosses the wafer holder 2. For example, the central axis of the molecular beam in the molecular beam cell 71N passes near the rotation center of the wafer holder 2 and the molecular beam cell 71N
The central axis of the molecular beam at D passes through the outer peripheral edge of the wafer holder 2.
【００７５】上記バルブクラッカセル７１Ｕ,７１Ｖ
は、Ｐ分子線の指向性をより高くするために、ウエハホ
ルダ２に対向して設置されている。これにより、Ｐ分子
線の指向性がより高くなり、ウエハホルダ２以外へのＰ
分子線の発散を抑止できる。また、上記バルブクラッカ
セル７１Ｕ,７１Ｖは、分子線の中心軸とウエハホルダ
２と交差する点から、ウエハホルダ２の自転中心までの
距離が異なるように配置されている。具体的には、一方
のバルブクラッカセル７１Ｕにおける分子線の中心軸は
ウエハホルダ２の自転中心近傍を通過し、他方のバルブ
クラッカセル７１Ｖ分子線セル７１Ｄにおける分子線の
中心軸はウエハホルダ２の外周縁部を通過する。The above valve cracker cells 71U, 71V
Is installed to face the wafer holder 2 in order to further enhance the directivity of the P molecular beam. Thereby, the directivity of the P molecular beam becomes higher, and the P molecular beam
The divergence of molecular beams can be suppressed. Further, the valve cracker cells 71U and 71V are arranged so that the distance from the point at which the center axis of the molecular beam intersects the wafer holder 2 to the rotation center of the wafer holder 2 is different. Specifically, the central axis of the molecular beam in one valve cracker cell 71U passes near the rotation center of the wafer holder 2, and the central axis of the molecular beam in the other valve cracker cell 71V molecular beam cell 71D is the outer peripheral edge of the wafer holder 2. Through the department.
【００７６】上記構成のＭＢＥ装置によれば、分子線セ
ル７１Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔおよびバルブクラッカセル
７１Ｕ,７１Ｖを用いて、ｐ型またはｎ型（もしくはノ
ンドープ）の赤色レーザ用のＡｌＧａＩｎＰの多層膜を
成長する。この結果、上記第５実施形態と同様の効果を
奏すると共に、Ｐ酸化物である落下物の再蒸発による酸
素の混入がなくなり、成長層の発光効率の向上と安定化
が図ることができる。According to the MBE apparatus having the above-described structure, the molecular beam cells 71A, 71B,..., 71T and the valve cracker cells 71U, 71V are used to form a p-type or n-type (or non-doped) AlGaInP multilayer for red laser. Grow the film. As a result, the same effects as those of the fifth embodiment can be obtained, and the incorporation of oxygen due to the re-evaporation of the falling object, which is a P oxide, is eliminated, and the luminous efficiency of the growth layer can be improved and stabilized.
【００７７】また、上記バルブクラッカセル７１Ｕ,７
１Ｖはウエハホルダ２に対向しているために、バルブク
ラッカセル７１Ｕ,７１Ｖに対するセルシャッタの設置
は困難である。しかし、上記バルブクラッカセル７１
Ｕ,７１Ｖがバルブ７６を備えているから、セルシャッ
タを必要とせず、Ｐ分子線の供給制御を行うことができ
る。The valve cracker cells 71U, 7
Since 1V faces the wafer holder 2, it is difficult to install a cell shutter for the valve cracker cells 71U and 71V. However, the valve cracker cell 71
Since the U and 71V have the valve 76, the supply of the P molecular beam can be controlled without the need for the cell shutter.
【００７８】上記第１〜第７実施形態では、２インチウ
エハ１２枚または６インチウエハ１枚を成長可能なＭＢ
Ｅ装置に関して述べてきたが、近年、さらに大口径のウ
エハホルダを用いる超大型のＭＢＥ装置が実用化され、
従来例で述べたような問題点は、ますます深刻となって
いる。したがって、本発明は、そのような超大型のＭＢ
Ｅ装置においてますます有用な効果を示すものである。In the first to seventh embodiments, the MB capable of growing twelve 2-inch wafers or one 6-inch wafer is used.
Although the E apparatus has been described, in recent years, an ultra-large MBE apparatus using a wafer holder having a larger diameter has been put into practical use.
The problems as described in the prior art are becoming more serious. Therefore, the present invention provides such an ultra-large MB
It shows an increasingly useful effect on the E device.
【００７９】[0079]
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明のＭＢ
Ｅ装置は、ウエハホルダを自転させると共に、ウエハホ
ルダの自転中心以外を分子線の中心軸が通過するよう
に、分子線がウエハホルダへ向って照射されるから、ウ
エハホルダ上での分子線の均一性を確保することができ
る。したがって、上記分子線セルの開口径を小さくし
て、分子線の指向性を向上させることにより、ウエハホ
ルダ以外への分子線の発散量を減少させ、分子線材料の
利用効率を向上させることができる。As is clear from the above, the MB of the present invention
The E apparatus rotates the wafer holder and irradiates the molecular beam toward the wafer holder so that the center axis of the molecular beam passes other than the center of rotation of the wafer holder, so that the uniformity of the molecular beam on the wafer holder is ensured. can do. Therefore, by reducing the opening diameter of the molecular beam cell and improving the directivity of the molecular beam, the amount of divergence of the molecular beam to portions other than the wafer holder can be reduced, and the utilization efficiency of the molecular beam material can be improved. .
【００８０】また、上記ウエハホルダ以外への分子線の
発散量が減少するから、装置内の汚染が少なくなるか
ら、清掃などの装置メンテナンスが容易になると共に、
エピ表面欠陥が低下し、成長層の結晶性を向上させるこ
とができる。Further, since the amount of divergence of the molecular beam to parts other than the wafer holder is reduced, the contamination in the apparatus is reduced, so that maintenance of the apparatus such as cleaning becomes easy, and
Epi surface defects are reduced, and the crystallinity of the grown layer can be improved.
【００８１】また、上記分子線セルを小口径化すること
によって、分子線セルの開口部からの熱輻射が低下し、
熱輻射によるウエハ表面温度への悪影響が小さくなるの
で、成長層の成長条件を安定させることができる。Further, by reducing the diameter of the molecular beam cell, heat radiation from the opening of the molecular beam cell is reduced.
Since the adverse effect of heat radiation on the wafer surface temperature is reduced, the growth conditions of the growth layer can be stabilized.
【００８２】また、セル駆動電力が減少するから、セル
駆動電力の増大による真空度の悪化を防止できる。Further, since the cell driving power decreases, it is possible to prevent the degree of vacuum from being deteriorated due to the increase in the cell driving power.
【図１】 図１（ａ）は本発明の第１実施形態のＭＢＥ
装置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、
図１（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式
断面図である。FIG. 1A shows an MBE according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of the apparatus as viewed from above,
FIG. 1B is a schematic sectional view of the arrangement of the molecular beam cells as viewed from the side.
【図２】 図２（ａ）は本発明の第２実施形態のＭＢＥ
装置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、
図２（ｂ）は上記分子線セルの配置の側方から見た模式
断面図である。FIG. 2A shows an MBE according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of the apparatus as viewed from above,
FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the arrangement of the molecular beam cells as viewed from the side.
【図３】 図３（ａ）は本発明の３実施形態のＭＢＥ装
置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、図
３（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式断
面図である。FIG. 3A is a schematic view of an arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a third embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 3B is a side view of the arrangement of the molecular beam cells. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
【図４】 図４（ａ）は本発明の４実施形態のＭＢＥ装
置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、図
４（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式断
面図である。FIG. 4 (a) is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 4 (b) is a side view of the arrangement of molecular beam cells. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
【図５】 図５（ａ）は本発明の５実施形態のＭＢＥ装
置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、図
５（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式断
面図である。FIG. 5A is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a fifth embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 5B is a side view of the arrangement of the molecular beam cells. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
【図６】 図６（ａ）は本発明の６実施形態のＭＢＥ装
置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、図
６（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式断
面図である。FIG. 6 (a) is a schematic view of an arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a sixth embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 6 (b) is a side view of the arrangement of molecular beam cells. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
【図７】 図７（ａ）は本発明の７実施形態のＭＢＥ装
置の分子線セルの配置を上方から見た模式図であり、図
７（ｂ）は上記分子線セルの配置を側方から見た模式断
面図である。FIG. 7A is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of an MBE apparatus according to a seventh embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 7B is a side view of the arrangement of the molecular beam cells. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
【図８】 図８（ａ）は従来のＭＢＥ装置の模式断面図
であり、図８（ｂ）は上記従来のＭＢＥ装置のウエハホ
ルダを上方から見た図である。FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of a conventional MBE apparatus, and FIG. 8B is a view of a wafer holder of the conventional MBE apparatus as viewed from above.
【図９】 図９（ａ）は他の従来のＭＢＥ装置の分子線
セルの配置を上方から見た模式図であり、図９（ｂ）は
上記ＭＢＥ装置の分子線セルの配置を側方から見た模式
断面図である。FIG. 9A is a schematic view of the arrangement of molecular beam cells of another conventional MBE apparatus viewed from above, and FIG. 9B is a side view of the arrangement of molecular beam cells of the MBE apparatus. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view as viewed from above.
２ ウエハホルダ １Ａ,１Ｂ,…,１Ｊ 分子線セル ２１Ａ,２１Ｂ,…,２１Ｊ 分子線セル ３１Ａ,３１Ｂ,…,３１Ｊ 分子線セル ４１Ａ,４１Ｂ,…,４１Ｔ 分子線セル ５１Ａ,５１Ｂ,…,５１Ｔ 分子線セル ６１Ａ,６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｅ 分子線セル ６１Ｆ,６１Ｇ,６１Ｈ,６１Ｊ 分子線セル ６１Ｄ,６１Ｉ クラッカセル ７１Ａ,７１Ｂ,…,７１Ｔ 分子線セル ７１Ｕ,７１Ｖ バルブクラッカセル 2 Wafer holder 1A, 1B,..., 1J Molecular beam cell 21A, 21B,..., 21J Molecular beam cell 31A, 31B,..., 31J Molecular beam cell 41A, 41B,. Line cells 61A, 61B, 61C, 61E Molecular beam cells 61F, 61G, 61H, 61J Molecular beam cells 61D, 61I Cracker cells 71A, 71B, ..., 71T Molecular beam cells 71U, 71V Valve cracker cells
Claims (11)
大面積のウエハを処理する分子線エピタキシャル成長装
置において、 上記ウエハを保持する自転可能なウエハホルダと、 上記ウエハホルダに向かって分子線を照射する分子線セ
ルとを備え、 上記ウエハホルダの自転中心以外を上記分子線の中心軸
が通過することを特徴とする分子線エピタキシャル成長
装置。1. A method for simultaneously processing a plurality of wafers, or
A molecular beam epitaxial growth apparatus for processing a wafer having a large area, comprising: a rotatable wafer holder for holding the wafer; and a molecular beam cell for irradiating a molecular beam toward the wafer holder; A molecular beam epitaxial growth apparatus characterized in that a central axis of a line passes.
大面積のウエハを処理する分子線エピタキシャル成長装
置において、 上記ウエハを保持する自転可能なウエハホルダと、 上記ウエハホルダに向けて分子線を照射し、同一の分子
線材料を有する複数の分子線セルとを備え、 上記ウエハホルダにおいて上記分子線の中心軸が横切る
点と、上記ウエハホルダの自転中心との距離が夫々異な
るように、上記複数の分子線セルが上記分子線を同時に
出射することを特徴とする分子線エピタキシャル成長装
置。2. Process a plurality of wafers simultaneously, or
A molecular beam epitaxial growth apparatus for processing a large area wafer, comprising: a rotatable wafer holder for holding the wafer; and a plurality of molecular beam cells having the same molecular beam material by irradiating a molecular beam toward the wafer holder. Wherein the plurality of molecular beam cells simultaneously emit the molecular beam such that the distance between the point at which the center axis of the molecular beam intersects the wafer holder and the center of rotation of the wafer holder is different from each other. Epitaxial growth equipment.
キシャル成長装置において、 上記ウエハホルダの内部における分子線強度よりも、上
記ウエハホルダの外部における分子線強度が弱くなるよ
うに、上記分子線セルの分子線の指向性が高められてい
ることを特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。3. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the molecular beam intensity outside the wafer holder is lower than the molecular beam intensity inside the wafer holder. A molecular beam epitaxial growth apparatus characterized in that the directivity of the line is enhanced.
分子線エピタキシャル成長装置において、 上記分子線セルが複数の同心円周上に配置されているこ
とを特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。4. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the molecular beam cells are arranged on a plurality of concentric circles.
分子線エピタキシャル成長装置において、 同一の分子線材料を有する複数の上記分子線セルを単一
のセルシャッタで開閉することを特徴とする分子線エピ
タキシャル成長装置。5. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the molecular beam cells having the same molecular beam material are opened and closed by a single cell shutter. Molecular beam epitaxial growth equipment.
分子線エピタキシャル成長装置において、 上記分子線セルはＶ族元素の分子線材料を有することを
特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。6. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the molecular beam cell includes a group V element molecular beam material.
成長装置において、 上記V族元素が燐であることを特徴とする分子線エピタ
キシャル成長装置。7. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 6, wherein said group V element is phosphorus.
キシャル成長装置にいて、 上記分子線セルとしてクラッカセルを用いていることを
特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。8. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 6, wherein a cracker cell is used as the molecular beam cell.
分子線エピタキシャル成長装置において、 上記分子線セルを上記ウエハに対向するするように配置
したことを特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。9. The molecular beam epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the molecular beam cell is arranged to face the wafer.
は、大面積のウエハを処理する半導体素子の製造方法に
おいて、 上記ウエハを保持するウエハホルダを自転させると共
に、 上記ウエハホルダの自転中心以外を分子線の中心軸が通
るように、上記分子線を上記ウエハに照射することを特
徴とする半導体素子の製造方法。10. A method of manufacturing a semiconductor device for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer, the method comprising: rotating a wafer holder holding the wafer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising irradiating the molecular beam onto the wafer so that a central axis passes through the wafer.
は、大面積のウエハを処理する半導体素子の製造方法に
おいて、 上記ウエハを保持するウエハホルダを自転させると共
に、同一の分子線材料を有する複数の分子線セルからの
分子線を上記ウエハホルダに向かって、上記ウエハホル
ダにおいて上記各分子線の中心軸が横切る点と、上記ウ
エハホルダの自転中心との距離が夫々異なるように、同
時に照射することを特徴とする半導体素子の製造方法。11. A method of manufacturing a semiconductor device for processing a plurality of wafers simultaneously or for processing a large-area wafer, wherein the wafer holder holding the wafer is rotated and a plurality of molecules having the same molecular beam material. The molecular beam from the line cell is irradiated simultaneously toward the wafer holder so that the distance between the point at which the central axis of each molecular beam crosses in the wafer holder and the center of rotation of the wafer holder is different. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359280A JP3512734B2 (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Molecular beam epitaxial growth apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359280A JP3512734B2 (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Molecular beam epitaxial growth apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164284A true JP2002164284A (en) | 2002-06-07 |
| JP3512734B2 JP3512734B2 (en) | 2004-03-31 |
Family
ID=18831063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000359280A Expired - Fee Related JP3512734B2 (en) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | Molecular beam epitaxial growth apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512734B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021525967A (en) * | 2018-06-07 | 2021-09-27 | シランナ・ユー・ブイ・テクノロジーズ・プライベート・リミテッドＳｉｌａｎｎａ Ｕｖ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ Ｌｔｄ | Methods and material deposition systems for forming semiconductor layers |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000359280A patent/JP3512734B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021525967A (en) * | 2018-06-07 | 2021-09-27 | シランナ・ユー・ブイ・テクノロジーズ・プライベート・リミテッドＳｉｌａｎｎａ Ｕｖ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ Ｌｔｄ | Methods and material deposition systems for forming semiconductor layers |
| US11670508B2 (en) | 2018-06-07 | 2023-06-06 | Silanna UV Technologies Pte Ltd | Methods and material deposition systems for forming semiconductor layers |
| JP7314181B2 (en) | 2018-06-07 | 2023-07-25 | シランナ・ユー・ブイ・テクノロジーズ・プライベート・リミテッド | Method and material deposition system for forming semiconductor layers |
| US11990338B2 (en) | 2018-06-07 | 2024-05-21 | Silanna UV Technologies Pte Ltd | Optoelectronic device including a superlattice |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3512734B2 (en) | 2004-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11081623B2 (en) | Oxygen controlled PVD AlN buffer for GaN-based optoelectronic and electronic devices | |
| US8287646B2 (en) | Gas treatment systems | |
| TWI603499B (en) | Pvd buffer layers for led fabrication | |
| JP7498835B2 (en) | Method and material deposition system for forming a semiconductor layer - Patents.com | |
| JP2007311558A (en) | Vapor phase deposition apparatus and method of manufacturing vapor phase deposition substrate | |
| KR20160003714U (en) | Wafer carrier having a multi-pocket configuration | |
| JP2006245546A (en) | Method for manufacturing superlattice semiconductor structure using chemical vapor deposition process | |
| TW202012659A (en) | Film-forming apparatus, film-forming system, and film-forming method | |
| WO2013094171A1 (en) | Method for forming srruo3 film | |
| WO2009096270A1 (en) | AlN HETEROEPITAXIAL CRYSTAL, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, BASE SUBSTRATE FOR GROUP III NITRIDE FILM USING THE CRYSTAL, LIGHT-EMITTING DEVICE, SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE, AND SPUTTERING APPARATUS | |
| KR20120082863A (en) | Ion beam assisted sputtering device and ion beam assisted sputtering method | |
| JPH0666258B2 (en) | Molecular beam deposition equipment | |
| JP3512734B2 (en) | Molecular beam epitaxial growth apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same | |
| US9087695B2 (en) | Multi-wafer reactor | |
| US20230366077A1 (en) | Film formation apparatus and film formation method | |
| JP2004263227A (en) | Thin film deposition method and deposition system | |
| KR101502449B1 (en) | Pulsed laser deposition apparatus with separated target and deposition method for multilayer thin film using of the same | |
| US6406760B1 (en) | Diamond film deposition on substrate arrays | |
| US6173672B1 (en) | Diamond film deposition on substrate arrays | |
| JPH03174306A (en) | Production of oxide superconductor | |
| JP2001168034A (en) | Compound semiconductor crystal growing device and method of forming compound semiconductor layer | |
| Delmdahl | Thin Films for the Future: Excimer lasers drive industrial‐scale PLD manufacturing of innovative thin films | |
| JP3874965B2 (en) | Thin film formation method | |
| JPH03174305A (en) | Production of oxide superconductor | |
| JP2013143475A (en) | Manufacturing method of light-emitting device and vacuum processing apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031224 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040107 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080116 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |