JPH06326295A - ビーム強度可変シャッター、それを用いた超格子の作製方法およびドーピング方法 - Google Patents
ビーム強度可変シャッター、それを用いた超格子の作製方法およびドーピング方法Info
- Publication number
- JPH06326295A JPH06326295A JP5112845A JP11284593A JPH06326295A JP H06326295 A JPH06326295 A JP H06326295A JP 5112845 A JP5112845 A JP 5112845A JP 11284593 A JP11284593 A JP 11284593A JP H06326295 A JPH06326295 A JP H06326295A
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- Japan
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- raw material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 瞬時にビーム強度を変化させることを可能と
し、しかも1つのビーム源から複数のビーム強度を得る
ことができるシャッターの提供を目的とする。また、組
成比の異なる層で構成される超格子をMBE法で作製す
る場合や、異なる不純物濃度を有する層作製する場合、
装置的には簡便でしかも瞬時に所望の超格子の製造方法
や、ドーピング方法の提供を目的とする。 【構成】 ビーム強度を変化させたいセル23、24、
25と基板32の間に所望の透過率を有するシャッター
11を挿入することによって、ビーム強度を変化させ、
シャッター11の有無で超格子あるいは不純物濃度の異
なる領域を作製するものである。
し、しかも1つのビーム源から複数のビーム強度を得る
ことができるシャッターの提供を目的とする。また、組
成比の異なる層で構成される超格子をMBE法で作製す
る場合や、異なる不純物濃度を有する層作製する場合、
装置的には簡便でしかも瞬時に所望の超格子の製造方法
や、ドーピング方法の提供を目的とする。 【構成】 ビーム強度を変化させたいセル23、24、
25と基板32の間に所望の透過率を有するシャッター
11を挿入することによって、ビーム強度を変化させ、
シャッター11の有無で超格子あるいは不純物濃度の異
なる領域を作製するものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空蒸着法あるいは分
子線エピタキシー(MBE)法において、原料ビームの
強度を変化させる機能を有するシャッターに関する。ま
た、組成比のことなる超格子を簡便に提供する技術、お
よび、異なる不純物濃度を有する領域を簡便に作製する
ドーピング技術に関する。
子線エピタキシー(MBE)法において、原料ビームの
強度を変化させる機能を有するシャッターに関する。ま
た、組成比のことなる超格子を簡便に提供する技術、お
よび、異なる不純物濃度を有する領域を簡便に作製する
ドーピング技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のMBE装置のシャッターは一枚板
であるため、ビームのON、OFFは可能であるが、例
えば2分の1や5分の1にする等のビーム強度に変化さ
せることが困難であった。そのため、組成比の異なる超
格子の作製は困難であった。
であるため、ビームのON、OFFは可能であるが、例
えば2分の1や5分の1にする等のビーム強度に変化さ
せることが困難であった。そのため、組成比の異なる超
格子の作製は困難であった。
【0003】また、従来MBE法で不純物濃度の異なる
領域を作製する場合、不純物の原料の温度を変化させる
ことが行なわれていた。
領域を作製する場合、不純物の原料の温度を変化させる
ことが行なわれていた。
【0004】これらの問題点を解決する方法としては、
ビーム強度の異なる複数の原料ビーム源を用意すること
や、ビーム強度を変化させるために原料ビーム源の温度
を変化させる等の手段が考えられる。
ビーム強度の異なる複数の原料ビーム源を用意すること
や、ビーム強度を変化させるために原料ビーム源の温度
を変化させる等の手段が考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原料ビーム源
を複数設置するため、装置により多くのビーム源用ポー
トが必要になるという問題点がある。
を複数設置するため、装置により多くのビーム源用ポー
トが必要になるという問題点がある。
【0006】また、原料ビーム源の温度を変化させる場
合、ビーム強度の安定まで長時間要するため、結晶成長
に時間がかかり過ぎるという問題がある。
合、ビーム強度の安定まで長時間要するため、結晶成長
に時間がかかり過ぎるという問題がある。
【0007】本発明は上記の欠点を解消し、ビーム源の
数を増やすことなく、また、瞬時にビーム強度を変化さ
せる手段と、組成比の異なる超格子を簡便に作製する技
術、および異なる不純物濃度の領域を作製するドーピン
グ方法を提供することを目的とする。
数を増やすことなく、また、瞬時にビーム強度を変化さ
せる手段と、組成比の異なる超格子を簡便に作製する技
術、および異なる不純物濃度の領域を作製するドーピン
グ方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、分子線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装
置の何れかに用いるシャッターであって、基板と原料蒸
発源との間で、前記原料蒸発源から前記基板への原料ビ
ームの通過経路に出入りし、かつ、前記原料ビームの一
部が通過できる穴もしくはスリットの何れかを有するビ
ーム強度可変シャッター、このシャッターを用いた分子
線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装置を用いた超格
子の製造方法および不純物のドーピング方法である。
本発明は、分子線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装
置の何れかに用いるシャッターであって、基板と原料蒸
発源との間で、前記原料蒸発源から前記基板への原料ビ
ームの通過経路に出入りし、かつ、前記原料ビームの一
部が通過できる穴もしくはスリットの何れかを有するビ
ーム強度可変シャッター、このシャッターを用いた分子
線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装置を用いた超格
子の製造方法および不純物のドーピング方法である。
【0009】
【作用】ビームを通過可能にするために、シャッターの
表面積のn分の1は穴またはスリットになっており、こ
のシャッターにビームが遮られることによってビーム強
度はn分に1に減少する。
表面積のn分の1は穴またはスリットになっており、こ
のシャッターにビームが遮られることによってビーム強
度はn分に1に減少する。
【0010】また、通常のON、OFFシャッターと本
発明のシャッターとを複数組み合わせることにより、1
つのビーム源から複数のビーム強度を得ることができ
る。
発明のシャッターとを複数組み合わせることにより、1
つのビーム源から複数のビーム強度を得ることができ
る。
【0011】すなわち、通常のON、OFFシャッター
と、表面積のn分の1の穴またはスリットの何れかを有
するシャッターを組み合わせることにより、1倍、1/
n倍および0倍の3通りのビーム強度を選択することが
できる。
と、表面積のn分の1の穴またはスリットの何れかを有
するシャッターを組み合わせることにより、1倍、1/
n倍および0倍の3通りのビーム強度を選択することが
できる。
【0012】さらに、通常のシャッターと、表面積のn
分の1の穴またはスリットの何れかを有するシャッター
と、表面積のm分の1の穴またはスリットの何れかを有
するシャッターを組み合わせることにより、1倍、1/
m倍、1/n倍、1/(m×n)倍、0倍の5通りのビ
ーム強度を選択することが可能である。
分の1の穴またはスリットの何れかを有するシャッター
と、表面積のm分の1の穴またはスリットの何れかを有
するシャッターを組み合わせることにより、1倍、1/
m倍、1/n倍、1/(m×n)倍、0倍の5通りのビ
ーム強度を選択することが可能である。
【0013】また、ビーム強度の変化はシャッターの動
作速度で決まるため、瞬時に所望のビーム強度に変化さ
せることができる。
作速度で決まるため、瞬時に所望のビーム強度に変化さ
せることができる。
【0014】そのため、シャッターを選択することによ
り所望の組成比の超格子を作製することができる。つま
り、例えば構成元素は同じであるが組成比の異なる超格
子を作製する場合、本発明のシャッターを用いることに
より、特定のビームを所望の強度に変化できるため、シ
ャッターの出し入れによって組成比の異なる超格子を簡
便に作製することができる。
り所望の組成比の超格子を作製することができる。つま
り、例えば構成元素は同じであるが組成比の異なる超格
子を作製する場合、本発明のシャッターを用いることに
より、特定のビームを所望の強度に変化できるため、シ
ャッターの出し入れによって組成比の異なる超格子を簡
便に作製することができる。
【0015】また、不純物原料の温度すなわちビーム強
度は変えることなく、本発明のシャッターを用いて不純
物濃度の異なる領域を作製するものである。つまり、本
発明のシャッターを用いることにより、不純物濃度の異
なる結晶を連続的に作製することができる。
度は変えることなく、本発明のシャッターを用いて不純
物濃度の異なる領域を作製するものである。つまり、本
発明のシャッターを用いることにより、不純物濃度の異
なる結晶を連続的に作製することができる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して具体的実施例を挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
本発明をより詳細に説明する。
【0017】(実施例1)図1は、本発明のシャッター
11を有するMBE装置の一実施例の原理図である。す
なわち、金属Znを入れたセル21と金属Seを入れた
セル22には、通常のビームをON、OFFできるシャ
ッター12を設置してある。また、金属Cdを入れたセ
ル23、塩化亜鉛(ZnCl2)を入れたセル24、お
よび窒素プラズマ源25には通常のシャッター12と本
発明のシャッター11が設置してある。また、基板ホル
ダー31には、GaAs基板32がIn半田により貼付
けてある。
11を有するMBE装置の一実施例の原理図である。す
なわち、金属Znを入れたセル21と金属Seを入れた
セル22には、通常のビームをON、OFFできるシャ
ッター12を設置してある。また、金属Cdを入れたセ
ル23、塩化亜鉛(ZnCl2)を入れたセル24、お
よび窒素プラズマ源25には通常のシャッター12と本
発明のシャッター11が設置してある。また、基板ホル
ダー31には、GaAs基板32がIn半田により貼付
けてある。
【0018】MBE成長で結晶を成長している間、基板
ホルダー31は1分間に10回転させている。基板32
の面内均一性を高めるためには、回転速度は装置の許す
限り早いことが望ましい。
ホルダー31は1分間に10回転させている。基板32
の面内均一性を高めるためには、回転速度は装置の許す
限り早いことが望ましい。
【0019】本発明のシャッターの形状としては、図2
に示す如く櫛形および図3に示す如く多孔形が適当であ
る。特に、本発明のシャッターを2種類以上組み合わせ
る場合、図2に示した櫛形シャッター同士の櫛の方向を
垂直あるいは適当な角度に設定することによって、低減
されたビーム強度を容易に予測することができるため好
ましい。
に示す如く櫛形および図3に示す如く多孔形が適当であ
る。特に、本発明のシャッターを2種類以上組み合わせ
る場合、図2に示した櫛形シャッター同士の櫛の方向を
垂直あるいは適当な角度に設定することによって、低減
されたビーム強度を容易に予測することができるため好
ましい。
【0020】櫛形の隙間の間隔はビーム強度をどの程度
変化させるに依存するため一概に規定できないが、基板
32の表面での均一性を高めるために、前記間隔は狭く
し、その櫛の周期を多くすることが望ましい。例えばビ
ーム強度を2分の1にする場合には、櫛形は幅1mmの
櫛を1mmの間隔を有すればよい。
変化させるに依存するため一概に規定できないが、基板
32の表面での均一性を高めるために、前記間隔は狭く
し、その櫛の周期を多くすることが望ましい。例えばビ
ーム強度を2分の1にする場合には、櫛形は幅1mmの
櫛を1mmの間隔を有すればよい。
【0021】次に、本発明の超格子の製造方法、および
ドーピング方法を半導体レーザ素子を実施例として述べ
る。
ドーピング方法を半導体レーザ素子を実施例として述べ
る。
【0022】(実施例2)キャリヤ密度1019cm-3の
n+型ZnSe層41を作製する際、Znセル21とS
eセル22およびZnCl2セル24のシャッター12
および11は全開にしている。
n+型ZnSe層41を作製する際、Znセル21とS
eセル22およびZnCl2セル24のシャッター12
および11は全開にしている。
【0023】n+型ZnSe層41が約500nm成長
したところで、本発明のシャッター11をZnCl2セ
ル24とGaAs基板32の間に入れる。
したところで、本発明のシャッター11をZnCl2セ
ル24とGaAs基板32の間に入れる。
【0024】前記シャッター11は面積の10分の1が
穴になっており、ZnCl2のビーム強度は約10分の
1になり、n型ZnSe層42が連続的に成長できる。
穴になっており、ZnCl2のビーム強度は約10分の
1になり、n型ZnSe層42が連続的に成長できる。
【0025】得られたn型ZnSe層42のキャリヤ密
度は、8×1017cm-3で、およそ10分の1になって
いた。
度は、8×1017cm-3で、およそ10分の1になって
いた。
【0026】従来、n+型ZnSe層41を作製しn型
ZnSe層42を作製する場合、ZnCl2セル24の
温度を250℃から200℃に変化させていた。
ZnSe層42を作製する場合、ZnCl2セル24の
温度を250℃から200℃に変化させていた。
【0027】この従来の方法では、ZnCl2セル24
の温度が安定するまで約1時間程度待たなければならな
かった。
の温度が安定するまで約1時間程度待たなければならな
かった。
【0028】しかし本発明のシャッター11を用いる
と、シャッター11のON,OFFでビーム強度を瞬時
に変化させることが可能となった。
と、シャッター11のON,OFFでビーム強度を瞬時
に変化させることが可能となった。
【0029】また、本発明のシャッター11を用いたド
ーピング方法は、n型ZnSe層42とn+型ZnSe
層41とに必要なキャリヤ密度を、瞬時に切り換えるこ
とを可能とした。
ーピング方法は、n型ZnSe層42とn+型ZnSe
層41とに必要なキャリヤ密度を、瞬時に切り換えるこ
とを可能とした。
【0030】n型ZnSe層42を2μm成長後、Zn
0.85Cd0.15Se層43とZn0.70Cd0.30Se層44
の超格子層を作製する。前記超格子層は、Cd組成が異
なる層43と44から構成されている。
0.85Cd0.15Se層43とZn0.70Cd0.30Se層44
の超格子層を作製する。前記超格子層は、Cd組成が異
なる層43と44から構成されている。
【0031】従来このような構造は、作製されたことが
なかった。しかし、本発明のシャッターを用いると可能
となる。
なかった。しかし、本発明のシャッターを用いると可能
となる。
【0032】その手順は、まずCdセル23のビーム強
度をZn0.70Cd0.30Seの組成になるように設定して
おく。典型的には、ビームフラックスモニターの測定で
は、Zn=1.0×10-6Torr、Cd=0.5×10
-6、Se=2.0×10-6Torrである。
度をZn0.70Cd0.30Seの組成になるように設定して
おく。典型的には、ビームフラックスモニターの測定で
は、Zn=1.0×10-6Torr、Cd=0.5×10
-6、Se=2.0×10-6Torrである。
【0033】そして、Zn0.85Cd0.15Se層43を作
製する際に、ビーム強度を50%にすることのできる本
発明のシャッター11を、Cdセル23と基板32の間
に入れ、Cdビームを50%に低減している。
製する際に、ビーム強度を50%にすることのできる本
発明のシャッター11を、Cdセル23と基板32の間
に入れ、Cdビームを50%に低減している。
【0034】ビーム強度を2分の1にする前記シャッタ
ー11は、幅1mmの櫛を1mmの間隔を有している。
この時の基板回転速度は、1分間に50回転であった。
ー11は、幅1mmの櫛を1mmの間隔を有している。
この時の基板回転速度は、1分間に50回転であった。
【0035】なお作製した超格子の厚みは、Zn0.85C
d0.15Se層43が7.5nm、Zn0.70Cd0.30Se
層44が8nmであった。
d0.15Se層43が7.5nm、Zn0.70Cd0.30Se
層44が8nmであった。
【0036】さらに、p型ZnSe層45とp+型Zn
Se層46を作製する際、窒素プラズマ源25はp+型
ZnSeを作製する条件に予め設定しておく。p型Zn
Se層45を作製する場合、ビーム強度を3分の1にす
る本発明のシャッター11を窒素プラズマ源25と基板
32の間に挿入し、ビーム強度を3分の1に低減させる
ことによってp型ZnSe層45を作製する。そして、
前記シャッター11を開くことによって、ビーム強度は
元の強度になるため、p+型ZnSe層46の作製に瞬
時に移ることができる。
Se層46を作製する際、窒素プラズマ源25はp+型
ZnSeを作製する条件に予め設定しておく。p型Zn
Se層45を作製する場合、ビーム強度を3分の1にす
る本発明のシャッター11を窒素プラズマ源25と基板
32の間に挿入し、ビーム強度を3分の1に低減させる
ことによってp型ZnSe層45を作製する。そして、
前記シャッター11を開くことによって、ビーム強度は
元の強度になるため、p+型ZnSe層46の作製に瞬
時に移ることができる。
【0037】図4に示された構造を有するウエハーは、
酸化膜ストライプ型のレーザを作製すると、Zn0.70C
d0.30Seを活性層とするレーザ素子を得ることができ
る。このレーザ素子は、77Kで波長520nmのコヒ
ーレント光を発した。そのしきい電流密度は400A/
cm2であった。
酸化膜ストライプ型のレーザを作製すると、Zn0.70C
d0.30Seを活性層とするレーザ素子を得ることができ
る。このレーザ素子は、77Kで波長520nmのコヒ
ーレント光を発した。そのしきい電流密度は400A/
cm2であった。
【0038】なお、上記実施例で適応した本発明のシャ
ッターは何れも穴を有していたが、本発明のシャッター
は穴に限らず通過するビームの通過量を制限できるスリ
ット形状を有していてもよいこと勿論である。
ッターは何れも穴を有していたが、本発明のシャッター
は穴に限らず通過するビームの通過量を制限できるスリ
ット形状を有していてもよいこと勿論である。
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明は、分子線エピタ
キシー装置あるいは真空蒸着装置の何れかに用いられる
シャッターであって、基板と原料蒸発源との間で、原料
蒸発源から基板への原料ビームの通過経路に出入りで
き、かつ、原料ビームの一部が通過し得る穴またはスリ
ットの何れかを有するビーム強度可変シャッターである
ため、ビーム強度可変シャッターは瞬時にビーム強度を
変化させることを可能とし、しかも1つのビーム源から
複数のビーム強度を得ることができる効果がある。
キシー装置あるいは真空蒸着装置の何れかに用いられる
シャッターであって、基板と原料蒸発源との間で、原料
蒸発源から基板への原料ビームの通過経路に出入りで
き、かつ、原料ビームの一部が通過し得る穴またはスリ
ットの何れかを有するビーム強度可変シャッターである
ため、ビーム強度可変シャッターは瞬時にビーム強度を
変化させることを可能とし、しかも1つのビーム源から
複数のビーム強度を得ることができる効果がある。
【0040】また、このシャッターを用いた超格子の製
造方法およびドーピング方法であるため、組成比の異な
る層で構成される超格子をMBE法で製造する場合、簡
便に前記超格子を作製できる効果があり、また、異なる
不純物濃度を有する層をビーム強度を瞬時に切り換える
不純物ドーピングを可能とする効果がある。
造方法およびドーピング方法であるため、組成比の異な
る層で構成される超格子をMBE法で製造する場合、簡
便に前記超格子を作製できる効果があり、また、異なる
不純物濃度を有する層をビーム強度を瞬時に切り換える
不純物ドーピングを可能とする効果がある。
【図1】本発明の実施例のMBE装置原理図
【図2】本発明の実施例の櫛形のビーム強度可変シャッ
ター(厚みは約200μm)の正面図
ター(厚みは約200μm)の正面図
【図3】本発明の実施例の多孔型のビーム強度可変シャ
ッター(厚みは約200μm)の正面図
ッター(厚みは約200μm)の正面図
【図4】本発明の実施例の半導体レーザ素子のエピタキ
シャル成長後の断面図
シャル成長後の断面図
11 ビーム強度可変シャッター 12 通常のシャッター 21 Znセル 22 Seセル 23 Cdセル 24 ZnCl2セル 25 窒素プラズマセル 31 基板ホルダー 32 GaAs基板 41 n+型ZnSe層 42 n型ZnSe層 43 Zn0.85Cd0.15Se層 44 Zn0.70Cd0.30Se層 45 p型ZnSe層 46 p+型ZnSe層
Claims (3)
- 【請求項1】分子線エピタキシー装置あるいは真空蒸着
装置の何れかに用いるシャッターであって、基板と原料
蒸発源との間で、前記原料蒸発源から前記基板への原料
ビームの通過経路に出入りし、かつ、前記原料ビームの
一部が通過できる穴もしくはスリットの何れかを有する
ことを特徴とするビーム強度可変シャッター。 - 【請求項2】基板と原料蒸発源との間で、前記原料蒸発
源から前記基板への原料ビームの通過経路に出入りし、
かつ、前記原料ビームの一部が通過できる穴もしくはス
リットの何れかを有するビーム強度可変シャッターを具
備した分子線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装置の
何れかを用い、所望の前記原料ビームの強度を複数の段
階に分け、結晶中の前記原料の組成が周期的に異なる超
格子を作製することを特徴とする超格子の製造方法。 - 【請求項3】基板と原料蒸発源との間で、前記原料蒸発
源から前記基板への原料ビームの通過経路に出入りし、
かつ、前記原料ビームの一部が通過できる穴もしくはス
リットの何れかを有するビーム強度可変シャッターを具
備した分子線エピタキシー装置あるいは真空蒸着装置の
何れかを用い、特定の不純物原料ビームの強度を複数の
段階に分け、不純物濃度が異なる領域を有する半導体結
晶を作製することを特徴とするドーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112845A JPH06326295A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | ビーム強度可変シャッター、それを用いた超格子の作製方法およびドーピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112845A JPH06326295A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | ビーム強度可変シャッター、それを用いた超格子の作製方法およびドーピング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326295A true JPH06326295A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14596976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112845A Pending JPH06326295A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | ビーム強度可変シャッター、それを用いた超格子の作製方法およびドーピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06326295A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0460211B1 (en) * | 1989-12-27 | 1996-11-13 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Production of anticorrosive and antiwearing alloy |
| KR101405067B1 (ko) * | 2013-02-20 | 2014-06-10 | 한국에너지기술연구원 | 소스 오염 방지 구조를 갖는 진공증발원 및 이를 포함하는 증착 장비 |
| US10246769B2 (en) | 2010-01-11 | 2019-04-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Thin film deposition apparatus |
| CN119876861A (zh) * | 2024-09-29 | 2025-04-25 | 西安交通大学 | 一种超高真空多源共沉积装置及其工作方法 |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP5112845A patent/JPH06326295A/ja active Pending
Cited By (6)
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