JPS61122193A - 分子線エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
分子線エピタキシヤル成長方法Info
- Publication number
- JPS61122193A JPS61122193A JP24379084A JP24379084A JPS61122193A JP S61122193 A JPS61122193 A JP S61122193A JP 24379084 A JP24379084 A JP 24379084A JP 24379084 A JP24379084 A JP 24379084A JP S61122193 A JPS61122193 A JP S61122193A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic layer
- substrate
- growth
- base
- opening
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/08—Epitaxial-layer growth by condensing ionised vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、化合物半導体の結晶成長を制御する分子線
エピタキシャル成長方法に関する。
エピタキシャル成長方法に関する。
（従来の技術）
従来から知られている分子線エピタキシャル成長方法は
、その分子線の強度を測定し、その強度が一定になるよ
うに加熱温度や蒸発源収納容器の開口時間等を調整して
、膜厚や一原子層成長を制御するようにしていた。
、その分子線の強度を測定し、その強度が一定になるよ
うに加熱温度や蒸発源収納容器の開口時間等を調整して
、膜厚や一原子層成長を制御するようにしていた。
また、当該蒸発源収納容器の開口時間や開口径を、経験
的要素を基準にして制御することも実際には行なわれて
いる。
的要素を基準にして制御することも実際には行なわれて
いる。
さらに、一原子層成長を制御する方法として、当該成長
層に電子を飛ばしてそれを反射させ、その反射電子によ
って原子層の成長状況を把握する反射型高速電子線回折
を利用することも従来から知られている。
層に電子を飛ばしてそれを反射させ、その反射電子によ
って原子層の成長状況を把握する反射型高速電子線回折
を利用することも従来から知られている。
（本発明が解決しようとする問題点）
上記のように分子線の強度を測定する従来の方法では、
当該基板に形成される結晶成長を直接制 御するの
ではなく、分子線の強度という間接的な要素を基にした
制御なので、どうしてもその正確性に欠けるという問題
があった。
当該基板に形成される結晶成長を直接制 御するの
ではなく、分子線の強度という間接的な要素を基にした
制御なので、どうしてもその正確性に欠けるという問題
があった。
また、蒸発源収納容器の開口径や開口時間を制御する方
法も、当該基板の表面の直接的な情報に基づいたＭＩ御
ではなく、正確性という点で分子線強度を測定する場合
と同様の問題があった。
法も、当該基板の表面の直接的な情報に基づいたＭＩ御
ではなく、正確性という点で分子線強度を測定する場合
と同様の問題があった。
さらに、反射型高速電子線回折を利用した場合には、電
子を基板に照射したとき、真空中に残留している微量の
炭素化合物を分解して、その基板上に炭素を付着させる
ので、当該原子層の純度を損ない、その原子層中に格子
欠陥を発生させる原因となる等、品質管理に問題を残す
ことが多かった。
子を基板に照射したとき、真空中に残留している微量の
炭素化合物を分解して、その基板上に炭素を付着させる
ので、当該原子層の純度を損ない、その原子層中に格子
欠陥を発生させる原因となる等、品質管理に問題を残す
ことが多かった。
この発明は、当該基板上の条件を直接検出して、より正
確な制御を可能にした分子線エピタキシャル成長方法の
提供を目的にする。
確な制御を可能にした分子線エピタキシャル成長方法の
提供を目的にする。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、上記の目的を達成するために、超高真空室
に基板を設置するとともに、この基板の表面に成長させ
る原子層の蒸発源を収納する蒸発源収納容器を設け、こ
の容器内の物質を蒸発させて基板に原子層を成長させる
分子線エピタキシャル成長方法において、上記基板表面
から放射される赤外線エネルギーを検出し、この検出エ
ネルギーの変化に応じて蒸発源収納容器の開口径、開口
時間あるいは加熱温度等を調整して結晶成長を制御する
ようにしている。
に基板を設置するとともに、この基板の表面に成長させ
る原子層の蒸発源を収納する蒸発源収納容器を設け、こ
の容器内の物質を蒸発させて基板に原子層を成長させる
分子線エピタキシャル成長方法において、上記基板表面
から放射される赤外線エネルギーを検出し、この検出エ
ネルギーの変化に応じて蒸発源収納容器の開口径、開口
時間あるいは加熱温度等を調整して結晶成長を制御する
ようにしている。
（本発明の作用）
当該基板の最外原子層からの赤外線放射エネルギー量の
変動を検出して、一原子層結晶成長の制御をする。
変動を検出して、一原子層結晶成長の制御をする。
（本発明の効果）
この発明によれば、当該基板の状態変化を直接検出して
、結晶成長を制御できるので、それだけ正確性が増すと
ともに、従来のように炭素が付着したりすることもなく
なる。
、結晶成長を制御できるので、それだけ正確性が増すと
ともに、従来のように炭素が付着したりすることもなく
なる。
（本発明の実施例）
超高真空室１内には、ＧａＡｓ基板２を加熱するための
温度制御器３を設けるとともに、ＧａＡｓ基板２の下方
に蒸発源収納容器４．５を設けている。
温度制御器３を設けるとともに、ＧａＡｓ基板２の下方
に蒸発源収納容器４．５を設けている。
そして、一方の容器４にはガリウムＧａを収納し、他方
の容器５にはヒ素Ａｓを収納している。さらに、この容
器は図示していないヒータによって加熱し、蒸発源であ
るガリウムＧａ、ヒ素Ａｓを蒸発させ、ＧａＡｓ基板２
の表面に結晶成長させる。
の容器５にはヒ素Ａｓを収納している。さらに、この容
器は図示していないヒータによって加熱し、蒸発源であ
るガリウムＧａ、ヒ素Ａｓを蒸発させ、ＧａＡｓ基板２
の表面に結晶成長させる。
上記のように蒸発源を収納した容器４．５の上方には、
その開口部を開閉するシャッター６．７を設けているが
、このシャッター６．７は、当該容器４．５の開口時間
を調整するとともに、その開口径も調整しうるようにし
ている。
その開口部を開閉するシャッター６．７を設けているが
、このシャッター６．７は、当該容器４．５の開口時間
を調整するとともに、その開口径も調整しうるようにし
ている。
さらに、超高真空室１には、ビューイングポート８を設
けるとともに、このビューイングポート８の外方には赤
外線放射温度計９を設けている。
けるとともに、このビューイングポート８の外方には赤
外線放射温度計９を設けている。
この赤外線放射温度計９は、ＧａＡｓ基板２の表面から
放射される赤外線エネルギーを検出するためのものであ
る。
放射される赤外線エネルギーを検出するためのものであ
る。
すなわち、どのような物質でも、絶対温度零度” 以
上であれば、自らの温度に対応した赤外線を放射してい
る。したがって、上記基板２の表面に所定の原子層が成
長すれば、その原子層に応じた赤外線を放射することに
なる。その赤外線放射エネルギー（Ｗ）は、絶対温度（
Ｔ’ Ｋ）の関数で、Ｗ＝６σＴ４ （（は放射率、σ
はステファンポルツマン定数）で表わされる。
上であれば、自らの温度に対応した赤外線を放射してい
る。したがって、上記基板２の表面に所定の原子層が成
長すれば、その原子層に応じた赤外線を放射することに
なる。その赤外線放射エネルギー（Ｗ）は、絶対温度（
Ｔ’ Ｋ）の関数で、Ｗ＝６σＴ４ （（は放射率、σ
はステファンポルツマン定数）で表わされる。
この原子層に応じた赤外線の温度を検出して、当該原子
層の成長状況を判断するのがこの上記赤外線放射温度計
９である。
層の成長状況を判断するのがこの上記赤外線放射温度計
９である。
そこで、上記基板２に結晶成長させるためには、先ず、
ＧａＡｓ基板２を温度制御器３で６００℃程度に加熱
して、基板表面の酸化層を除去する。このように酸化層
を除去すると、基板２のヒ素が飛散するので、それを補
充するために十分なヒ素を照射する。
ＧａＡｓ基板２を温度制御器３で６００℃程度に加熱
して、基板表面の酸化層を除去する。このように酸化層
を除去すると、基板２のヒ素が飛散するので、それを補
充するために十分なヒ素を照射する。
このようにして酸化層が除去された基板２の表面の最外
原子層は、第２図（ａ）で示すように、ヒ素原子層ｌＯ
となる。
原子層は、第２図（ａ）で示すように、ヒ素原子層ｌＯ
となる。
次に、蒸発源収納容器４のシャッター６を開いてＧａＡ
ｓ成長を開始する。この場合にＧａ原子は、成長前の基
板２表面における最外原子層であるヒ素原子層１０上に
飛来し、ガリウム原子層１１を形成する。
ｓ成長を開始する。この場合にＧａ原子は、成長前の基
板２表面における最外原子層であるヒ素原子層１０上に
飛来し、ガリウム原子層１１を形成する。
また、ガリウム原子層１１が存在する場所にしかＡｓ原
子が付着しないので、上記シャッター６．７を交互に開
閉することによって、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、ヒ素原子層ｌＯ及びガリウム原子層１１が交互に成
長することになる６そして、上記の成長過程において、
基板２の加熱温度は温度制御器３で一定に保たれている
。しかし、その表面の原子層が、ヒ素原子層ｌＯあるい
はガリウム原子層１１のいずれであるかによって、その
表面からの赤外線放射率が異なる。
子が付着しないので、上記シャッター６．７を交互に開
閉することによって、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、ヒ素原子層ｌＯ及びガリウム原子層１１が交互に成
長することになる６そして、上記の成長過程において、
基板２の加熱温度は温度制御器３で一定に保たれている
。しかし、その表面の原子層が、ヒ素原子層ｌＯあるい
はガリウム原子層１１のいずれであるかによって、その
表面からの赤外線放射率が異なる。
したがって、この赤外線エネルギーを赤外線放射温度計
９で検出すれば、当該原子層の成長状況を把握すること
ができる。このようにして検出した原子層の成長状況を
勘案して、上記シャッター６．７の開口径、開口時間あ
るいは当該蒸発物質の加熱温度等を制御してその原子層
成長を制御できる。
９で検出すれば、当該原子層の成長状況を把握すること
ができる。このようにして検出した原子層の成長状況を
勘案して、上記シャッター６．７の開口径、開口時間あ
るいは当該蒸発物質の加熱温度等を制御してその原子層
成長を制御できる。
第３図は、実際の測定結果を示すもので、赤外線放射温
度計９の出力の変動周期が明らかにされている。この変
動周期の数から、成長した原子層の暦数を把握できる。
度計９の出力の変動周期が明らかにされている。この変
動周期の数から、成長した原子層の暦数を把握できる。
なお、上記実施例では、ＧａＡｓ基板に原子層を成長さ
せる場合であるが、Ｚｎ５ｅ、ＩｎＰなどの全ての化合
物半導体についても、また異種金属についても上記方法
が適用できること自然である。
せる場合であるが、Ｚｎ５ｅ、ＩｎＰなどの全ての化合
物半導体についても、また異種金属についても上記方法
が適用できること自然である。
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は分子線
エピタキシャル装置の概略図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は
原子層が成長した基板の断面図、第３図は成＆層の赤外
線放射エネルギーの強度変化を示すグラフである。 １・・・超高真空室、２・・・基板、４．５・・・蒸発
源収納容器、１０．１１・・・原子層。
エピタキシャル装置の概略図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は
原子層が成長した基板の断面図、第３図は成＆層の赤外
線放射エネルギーの強度変化を示すグラフである。 １・・・超高真空室、２・・・基板、４．５・・・蒸発
源収納容器、１０．１１・・・原子層。
Claims (1)
- 超高真空室に基板を設置するとともに、この基板の表面
に成長させる原子層の蒸発源を収納する蒸発源収納容器
を設け、この容器内の物質を蒸発させて基板に原子層を
成長させる分子線エピタキシャル成長方法において、上
記基板表面から放射される赤外線エネルギーを検出し、
この検出エネルギーの変化に応じて蒸発源収納容器の開
口径、開口時間あるいは加熱温度等を調整して結晶成長
を制御する分子線エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24379084A JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24379084A JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122193A true JPS61122193A (ja) | 1986-06-10 |
| JPH042553B2 JPH042553B2 (ja) | 1992-01-20 |
Family
ID=17108994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24379084A Granted JPS61122193A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122193A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06308055A (ja) * | 1993-04-19 | 1994-11-04 | Owens Brockway Glass Container Inc | 複式光伝送装置、複式光感知装置、および回転ヘッドを有する容器検査装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5992998A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 分子線結晶成長方法 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24379084A patent/JPS61122193A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5992998A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 分子線結晶成長方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06308055A (ja) * | 1993-04-19 | 1994-11-04 | Owens Brockway Glass Container Inc | 複式光伝送装置、複式光感知装置、および回転ヘッドを有する容器検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042553B2 (ja) | 1992-01-20 |
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