(57)【要約】基板支持体を含むエピタキシ真空室、及び少なくとも１つの孔を有する隔膜によって閉鎖され、かつ接続締め金によってエピタキシ室と連通するエピタキシ材料の少なくとも１つの真空蒸着セルを含むエピタキシ装置。該装置は、前記有孔隔膜に相対して置かれる、断面が隔膜の断面に対応する可動板を更に含む。
2004532528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持体を含むエピタキシ真空室、及び少なくとも１つの孔を有する隔膜によって閉鎖され、かつ接続締め金によってエピタキシ室と連通するエピタキシ材料の少なくとも１つの真空蒸着セルを含み、前記有孔隔膜に相対して置かれる可動板を更に含むエピタキシ装置であって、前記板は、前記隔膜の断面に対応する断面を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記板は、前記隔膜に垂直な方向に沿って可動であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシ装置。
【請求項３】
前記板の移動距離は、１０ミリメートルであることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシ装置。
【請求項４】
前記板は、前記隔膜の平面と可変２面形を形成するために角度的に可動であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシ装置。
【請求項５】
板は、金属又は誘電（例えば、水晶、窒化ホウ素）鋼板内で形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項６】
板は、密封スリーブによりエピタキシ室の壁を横断する接続装置によって駆動されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項７】
隔膜は穿孔を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項８】
隔膜は、環状孔を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子線エピタキシ装置の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子線エピタキシは、行程上のあらゆる相互作用を回避し、かつ真空の残留ガスから生じる汚染を最小限に抑えるために、非常に押圧された真空内で基板表面に原子又は分子を送ることからなる。分子は、エピタキシ室と連通するセル内で加熱及び真空蒸着（約１０−１０トール）によって生成される。エピタキシで使用される材料は、異なる性質であっても良く、かつ固体、液体又は気体形状を呈しても良い。それらは、いわゆる「化合物」の、すなわちの最低２個の単純化学元素から形成される、半導体（化合物半導体）合金の成分である。（例えば、ＧａＮ又は窒化ガリウムに関してガリウム及び窒素；ＧａＡｓＮに関してガリウム、窒素及び砒素。それらは、化合物半導体のドーピング材料、ＧａＡｓのｎ又はｐドーピングに関して例えば珪素又はベリリウム、であっても良い。
【０００３】
本発明は、窒素又はＧａＮ、ＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＳｂＮのような「窒化物」を含む化合物半導体、又はＺｎＯのような酸素を含む化合物半導体の製作に関する；材料は、酸化鉄、銅塩（例えばＹＢａＣｕＯ超電導体）のように酸素を含む。
【０００４】
その他の材料も、水素を含む水素化珪素のように、製造され得る。
【０００５】
窒化物の成長は、原子（Ｎ）、励起分子（Ｎ２＊）又はＮＨ基線、ＮＨ２又は全体としてこれらの種の混合物を使用して効果的に行われる。後段において、これらの種を：反応種と呼ぶ。
【０００６】
同様に、酸化物を成長させるために、酸素原子（Ｏ）及び励起分子（Ｏ２＊）又はより複雑な基の線が使用される。
【０００７】
これらの反応種は、クラッキング源を用いて生成される。
【０００８】
これらのクラッキング源により、初期ガスの分子を形成する原子又は原子団の間の結合を切断するために、エネルギーを分子に伝えることが可能になる。このエネルギーは、熱とする。すなわち、加熱した体積中にガスを導入するということである。この温度は、技術的な理由から、最大で約１５００℃である。
【０００９】
有効なクラッキングに必要な温度が、より高い時は、プラズマ源を使用し、その場合プラズマの温度は、遥かに高い（数千摂氏度）。これらのプラズマ源には、幾つかの種類がある：直流プラズマ源（「ＤＣ」プラズマ源）；ＥＣＲ（「電子サイクロトロン共鳴」）プラズマ源、又は、多くの場合、高周波又はＲＦプラズマ分子線エピタキシ源、いわゆるＲＦプラズマ源である。一般的に、本発明は、原子種又は励起原子又は分子種の形状で発生した幾つかの材料の供給を必要とする真空薄膜の成長に関する。
【００１０】
蒸着セル及び源の制御により、基板の方向の分子線を生み出す；このようにしてレーザダイオード、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）又はバイポーラトランジスタを製作することを可能にする複雑な構造を一層ずつ製作することができる。成長速度は、１時間あたり約１から数μｍである。
【００１１】
半導体又は超電導層の真空蒸着は、基板に到達する種々の材料の流れが、薄層の成長が均質であること、すなわち基板表面全体にわたって一定の特性（厚さ、組成、……）を有するようであることを必要とする。これらの基板の表面は、数ｍｍ２から数千ｃｍ２であっても良い。
【００１２】
先行技術において、格子によって閉鎖される蒸着源を含むエピタキシ装置を記載した米国特許第４，４２４，１０４号明細書が挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、使用中の線の特性を調節することを可能にする装置を提供することである。このために、本発明は、最も一般的な意味において、基板支持体を含むエピタキシ真空室、及び孔を有する隔膜によって閉鎖され、かつ接続締め金によってエピタキシ室と連通するエピタキシ材料の少なくとも１つの真空蒸着セルを含むエピタキシ装置であって、前記有孔隔膜に相対して置かれる、断面が隔膜の断面に対応する可動板を更に含むことを特徴とする装置に関する。
【００１４】
隔膜に相対して置かれたこの板は、隔膜の外側表面、板の壁、及びエピタキシ室の内部周囲表面の間に反応種の跳ね返りを引き起こす。
【００１５】
板の壁及び隔膜の外側表面の間の位置（方向、距離）により、反応種の流れの特性を調節することが可能になり、特に板及び隔膜の外側表面の相対位置変化により、基板上に到達する反応種の量を非常に強烈に変化させることが可能になる。
【００１６】
好ましくは、前記板は、前記隔膜の断面に対応する断面を有する。
【００１７】
第１の応用例によれば、板は、前記隔膜に垂直な方向に沿って可動である。
【００１８】
好適には、前記板の移動距離は、１０ミリメートルである。
【００１９】
第２の応用例によれば、板は、前記隔膜の平面と可変２面形を形成するために角度的に可動である。
【００２０】
好ましくは、板は、金属又は誘電（例えば、水晶、窒化ホウ素）鋼板内で形成される。
【００２１】
特殊な実施態様によれば、板は、圧力封止接続によりエピタキシ室の壁を横断する接続装置によって駆動される。
【００２２】
第１の実施の解決法によれば、隔膜は穿孔を有する。
【００２３】
第２の実施の解決法によれば、隔膜は、環状孔を有する。
【００２４】
本発明は、添付図面を参照して、非限定的な実施例の記載を読めば、より良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１及び２は、それぞれ開放及び閉鎖位置のキャビティの略図を表す。
【００２６】
キャビティは、有孔隔膜（２）によって下流で閉鎖される管状エンベロープ（１）によって画定される。このキャビティの構造は、伝統的なものであり、かつ詳細には記載しない。
【００２７】
キャビティは、隔膜平面に平行して置かれる円板形状の板（３）を有する。キャビティは、金属板で製作される。キャビティは、源（１）の断面にほぼ対応する、２０ｍｍの断面を有する。
【００２８】
この板は、隔膜に並置される閉鎖位置、及び約１０ｍｍの最大距離を隔てられる開放位置の間を移動させることができる。板は、エピタキシ室（５）の壁を横断する制御ロッド（４）を含む、図４に示すメカニズムによって駆動される。
【００２９】
板は、４つのロッド（７〜１０）によって案内される。分子線は、板（３）を取り囲む環状領域（６）のレベルで形成される。
【００３０】
窒化物ＧａＡｓＮの組成に対する本発明の効果は、次の実際の結果によって明白にされる。
【００３１】
図５のグラフは、エピタキシによって製作されたＧａＡｓｘＮ１−ｘ（式中、ｘは砒素濃度であり、かつ１−ｘは、窒素濃度である）の材料層中で二次イオン分光測定（ＳＩＭＳ）の分野で慣習的な技術によって測定された窒素濃度を示す。
【００３２】
層は、一方はガリウム線、他方は砒素線を発生させるための２つの噴散セルを使用して製作された。
【００３３】
窒素線は、本発明の装備を備えたＲＦプラズマ源によって生成される。板は、層成長中に、隔膜から様々な距離を隔てて置かれ、グラフ上には、各々が、板の各位置に対応する一連の水平部が観察され、水平部の高さは、１ｃｍ３あたりの原子でＳＩＭＳ技術によって測定される窒素濃度を示し、横座標に示されたμｍ単位での水平部の長さは、板が同じ位置に残される期間を示す。この実験に使用される最も近い板の位置に関して１ｃｍ３あたり約２×１０＋１７の原子、及びこの実験で使用される最も開放された位置で１ｃｍ３当り約２．８×１０＋２０の原子が測定されるので、極位置間の調節動特性が、非常に高いことが観察される。
【００３４】
図６は、類似した層ＧａＡｓｘＮ１−ｘに対して同じＳＩＭＳ技術を用いて製作された類似したグラフであるが、そこでは１ｃｍ３あたりの原子濃度が、完全な合金中の単純要素の％に変換された。このグラフは、この特殊な層に関して、ほぼ無視できる値及び１．２％に等しい値の間で層中の窒素濃度を、所望の場所で変化させることができたことを示す。これらの値は、使用者によって通常探究される値の大きさの次元にある。
【００３５】
本発明により、基板のレベルでの蒸着の均質性を著しく改良する反応種の拡散を生み出すことが更に可能になる。
【００３６】
この効果を示すために、次の実験が行われた：
図７のグラフは、％での窒素組成（左側目盛）及びオングストロームでの層の厚さ（右側目盛）を示し、横座標は、ｍｍでの基板（ウェハ）中央に対して測定が行われた距離である。
【００３７】
測定は、薄層の厚さ及び基板表面の幾つかの点でそれを構成する種々の要素の濃度を測定することを可能にする技術である、Ｘ線回折によって行われる。
【００３８】
厚さの変化する速度が、厚さのそれとほぼ反対であることが観察される。窒素濃度は、厚さが大きい場所（ゼロ位置層の中心）で低く、かつ厚さがより小さい場所で高いことが見られる。
【００３９】
反応窒素種の付随的な流れは、濃度と厚さの積であり、この積は、上部のグラフ（正方形）によってなされ、かつ示される。このグラフは、基板表面に到達する反応窒素種の流れの値Ｖを示す。
【００４０】
グラフ上に記入された値Ｖから計算することにより、１．７％未満の均質性が示される。
【００４１】
均質性は、ここでは、２で割られる（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）に等しい平均値Ｖによって割られる（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）のように定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】開放位置の蒸着セルの縦断面図を表す。
【図２】閉鎖位置のプラズマ源の縦断面図を表す。
【図３】前記プラズマ源の正面図を表す。
【図４】制御装置の略図を表す。
【図５】板の位置に応じた蒸着中の窒素濃度のグラフを表す。
【図６】板の位置に応じた蒸着中の窒素濃度のグラフを表す。
【図７】基板上に製作された蒸着上の板の位置の効果を表すグラフである。
【図１】
2004532528.tif 000003
【図２】
2004532528.tif 000004
【図３】
2004532528.tif 000005
【図４】
2004532528.tif 000006
【図５】
2004532528.tif 000007
【図６】
2004532528.tif 000008
【図７】
2004532528.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004532528.tif 000010
2004532528.tif 000011
2004532528.tif 000012
2004532528.tif 000013
2004532528.tif 000014
2004532528.tif 000015
2004532528.tif 000016
2004532528.tif 000017
2004532528.tif 000018
2004532528.tif 000019
2004532528.tif 000020
2004532528.tif 000021
2004532528.tif 000022
2004532528.tif 000023
2004532528.tif 000024
2004532528.tif 000025
2004532528.tif 000026
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004532528.tif 000027
2004532528.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月17日(2003.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持体を含むエピタキシ真空室、及び少なくとも１つの孔を有する隔膜によって閉鎖され、かつ接続締め金によってエピタキシ室と連通するエピタキシ材料の少なくとも１つの真空蒸着セルを含み、前記有孔隔膜に相対して置かれる板を更に含むエピタキシ装置であって、前記板は、板から隔膜の外側表面への距離が可変であるように可動であり、かつ前記隔膜の断面に対応する断面を有し；分子線は、板を取り囲む領域のレベルで形成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記板は、円板形状を有することを特徴とする請求項１に記載のエピタキシ装置。
【請求項３】
前記板は、前記隔膜に垂直な方向に沿って可動であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシ装置。
【請求項４】
前記板の移動距離は、１０ミリメートルであることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシ装置。
【請求項５】
前記板は、前記隔膜の平面と可変２面形を形成するために角度的に可動であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシ装置。
【請求項６】
板は、金属又は誘電（例えば、水晶、窒化ホウ素）鋼板内で形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項７】
板は、密封スリーブによりエピタキシ室の壁を横断する接続装置によって駆動されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項８】
隔膜は穿孔を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【請求項９】
隔膜は、環状孔を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエピタキシ装置。
【国際調査報告】
2004532528.tif 000029
2004532528.tif 000030
2004532528.tif 000031
2004532528.tif 000032
2004532528.tif 000033
2004532528.tif 000034