JPH07288260A - 分子線エピタキシー装置 - Google Patents
分子線エピタキシー装置Info
- Publication number
- JPH07288260A JPH07288260A JP10230294A JP10230294A JPH07288260A JP H07288260 A JPH07288260 A JP H07288260A JP 10230294 A JP10230294 A JP 10230294A JP 10230294 A JP10230294 A JP 10230294A JP H07288260 A JPH07288260 A JP H07288260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- dopant gas
- beam epitaxy
- plasma
- crystal
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に高い品質の化合物半導体エピタキシ
ャル結晶を成長させることができる分子線エピタキシー
装置を提供する。 【構成】 プラズマ励起セル装置の結晶成長室内への開
口部に正または負の電圧が供給されたグリッド電極を設
け、このグリッド電極に流れる電流を検出し、その値か
らドーパントガスの励起状態を判断してプラズマ励起セ
ル装置をフィードバック制御することにより、ドーパン
トガスの励起状態を適正制御でき、基板上に高い品質の
化合物半導体エピタキシャル結晶を成長させることがで
きる。
ャル結晶を成長させることができる分子線エピタキシー
装置を提供する。 【構成】 プラズマ励起セル装置の結晶成長室内への開
口部に正または負の電圧が供給されたグリッド電極を設
け、このグリッド電極に流れる電流を検出し、その値か
らドーパントガスの励起状態を判断してプラズマ励起セ
ル装置をフィードバック制御することにより、ドーパン
トガスの励起状態を適正制御でき、基板上に高い品質の
化合物半導体エピタキシャル結晶を成長させることがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の表面に成長原料
及びドーパントガスを供給することにより化合物半導体
エピタキシャル結晶を成長させる分子線エピタキシー装
置に関し、特にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャ
ル結晶を成長させるのに適した分子線エピタキシー装置
に関するものである。
及びドーパントガスを供給することにより化合物半導体
エピタキシャル結晶を成長させる分子線エピタキシー装
置に関し、特にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャ
ル結晶を成長させるのに適した分子線エピタキシー装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
法の一つとして分子線エピタキシー法（以下、本明細書
ではＭＢＥ法と略記する）が一般に知られている。
法の一つとして分子線エピタキシー法（以下、本明細書
ではＭＢＥ法と略記する）が一般に知られている。
【０００３】上記ＭＢＥ法では一般的に１０-7〜１０
-10ｔｏｒｒ程度の気圧で処理を行う必要があり、特に
ドーパントとして気体を用いる場合、結晶成長室内の気
圧変動が成長原料の分子ビームに影響を及ぼすことが考
えられることから、ドーパントガスの励起状態を適正に
制御する必要がある。そこで、例えばドーパントガスの
プラズマ励起セル内の発光強度をモニタすることが提案
されているが、実際にはその発光がどの励起種に起因す
るものであるかをモニタしなければドーパントガスの励
起状態をモニタしたことにはならない。そのために連続
的にスペクトル分析を行う大型の装置が必要となり、そ
のコストが多大となるばかりでなく、発光しない励起種
の励起状態をモニタすることはできないことからあまり
現実的ではない。
-10ｔｏｒｒ程度の気圧で処理を行う必要があり、特に
ドーパントとして気体を用いる場合、結晶成長室内の気
圧変動が成長原料の分子ビームに影響を及ぼすことが考
えられることから、ドーパントガスの励起状態を適正に
制御する必要がある。そこで、例えばドーパントガスの
プラズマ励起セル内の発光強度をモニタすることが提案
されているが、実際にはその発光がどの励起種に起因す
るものであるかをモニタしなければドーパントガスの励
起状態をモニタしたことにはならない。そのために連続
的にスペクトル分析を行う大型の装置が必要となり、そ
のコストが多大となるばかりでなく、発光しない励起種
の励起状態をモニタすることはできないことからあまり
現実的ではない。
【０００４】一方、特開昭６２−８８３２９号公報には
ＩＩ−ＶＩ族のエピタキシャル結晶の一例として砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳ
ｅ）のエピタキシャル結晶を成長させ、ドーパントとし
て窒素（Ｎ）を導入してｐ型結晶を得るための構造が開
示されている。また、米国のＤｅＰｕｙｄｔらによれ
ば、ＭＢＥ法にてｒｆプラズマ励起セルにより活性窒素
ビームを発生させ、１０18ｃｍ-3台の窒素ドーピングを
実現する方法が提案されており（Appl.Phys.Lett.57,21
27（1991））、これにより低抵抗のｐ型結晶が得られる
ことが示唆されている。また、ＥＣＲプラズマ放電やマ
イクロ波放電を用いて活性窒素ビームを発生させる方法
も提案されている（ＥＣＲプラズマ放電：例えばS.Itoh
et al.,Jpn.J.Appl.Phys.31,L1361（1992）参照、マイ
クロ波放電：例えば塚他第４０回応用物理学関係連合講
演会 31p-ZN1参照）。
ＩＩ−ＶＩ族のエピタキシャル結晶の一例として砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳ
ｅ）のエピタキシャル結晶を成長させ、ドーパントとし
て窒素（Ｎ）を導入してｐ型結晶を得るための構造が開
示されている。また、米国のＤｅＰｕｙｄｔらによれ
ば、ＭＢＥ法にてｒｆプラズマ励起セルにより活性窒素
ビームを発生させ、１０18ｃｍ-3台の窒素ドーピングを
実現する方法が提案されており（Appl.Phys.Lett.57,21
27（1991））、これにより低抵抗のｐ型結晶が得られる
ことが示唆されている。また、ＥＣＲプラズマ放電やマ
イクロ波放電を用いて活性窒素ビームを発生させる方法
も提案されている（ＥＣＲプラズマ放電：例えばS.Itoh
et al.,Jpn.J.Appl.Phys.31,L1361（1992）参照、マイ
クロ波放電：例えば塚他第４０回応用物理学関係連合講
演会 31p-ZN1参照）。
【０００５】しかしながら、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
エピタキシャル結晶を成長させるための条件は他の例え
ばＩＩＩ−Ｖ族などと比較して厳しいことから、通常の
結晶成長時よりも一層精密にドーパントガスの励起状態
を適正制御する必要がある。
エピタキシャル結晶を成長させるための条件は他の例え
ばＩＩＩ−Ｖ族などと比較して厳しいことから、通常の
結晶成長時よりも一層精密にドーパントガスの励起状態
を適正制御する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、基板上に高い品質の化合物半導体エピタキシ
ャル結晶を成長させることができる分子線エピタキシー
装置を提供することにある。また、本発明の別の目的
は、ドーピングガスの励起及びその制御が容易であり、
かつ結晶成長条件に影響を及ぼすことがなく、基板上に
高い品質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル結
晶を成長させることができ、更に構造の簡単な分子線エ
ピタキシー装置を提供することにある。
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、基板上に高い品質の化合物半導体エピタキシ
ャル結晶を成長させることができる分子線エピタキシー
装置を提供することにある。また、本発明の別の目的
は、ドーピングガスの励起及びその制御が容易であり、
かつ結晶成長条件に影響を及ぼすことがなく、基板上に
高い品質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル結
晶を成長させることができ、更に構造の簡単な分子線エ
ピタキシー装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、結晶成長室内にて基板の表面に成長原料とドー
パントガスとを供給することにより化合物半導体エピタ
キシャル結晶を成長させる分子線エピタキシー装置であ
って、前記ドーパントガスを供給するためのプラズマ励
起セル装置の結晶成長室内への開口部に設けられ、かつ
該プラズマ励起セル装置と電気的に絶縁されたグリッド
電極と、前記グリッド電極に正または負の電圧を供給す
る直流電源と、前記グリッド電極に流れる電流を検出す
る電流検出装置と、前記電流検出装置に検出された電流
からドーパントガスの励起状態を判断して前記プラズマ
励起セル装置に供給するドーパントガスの供給量及び／
またはプラズマ発生用パワーをフィードバック制御する
制御装置とを有することを特徴とする分子線エピタキシ
ー装置を提供することにより達成される。
よれば、結晶成長室内にて基板の表面に成長原料とドー
パントガスとを供給することにより化合物半導体エピタ
キシャル結晶を成長させる分子線エピタキシー装置であ
って、前記ドーパントガスを供給するためのプラズマ励
起セル装置の結晶成長室内への開口部に設けられ、かつ
該プラズマ励起セル装置と電気的に絶縁されたグリッド
電極と、前記グリッド電極に正または負の電圧を供給す
る直流電源と、前記グリッド電極に流れる電流を検出す
る電流検出装置と、前記電流検出装置に検出された電流
からドーパントガスの励起状態を判断して前記プラズマ
励起セル装置に供給するドーパントガスの供給量及び／
またはプラズマ発生用パワーをフィードバック制御する
制御装置とを有することを特徴とする分子線エピタキシ
ー装置を提供することにより達成される。
【０００８】
【作用】励起セルの放電室内にてプラズマにより生成し
たイオン種若しくは電子の量は上記プラズマ密度を反映
したものとなる。また、プラズマ密度はドーパントガス
の励起状態を反映している。従って、上述の構成によ
り、電圧を印加したグリッドに上記イオン種若しくは電
子が引き寄せられて生じる電流を検出することで、その
ときのプラズマ密度、延いてはドーパントの励起状態を
容易にリアルタイムに検出できる。
たイオン種若しくは電子の量は上記プラズマ密度を反映
したものとなる。また、プラズマ密度はドーパントガス
の励起状態を反映している。従って、上述の構成によ
り、電圧を印加したグリッドに上記イオン種若しくは電
子が引き寄せられて生じる電流を検出することで、その
ときのプラズマ密度、延いてはドーパントの励起状態を
容易にリアルタイムに検出できる。
【００１０】
【実施例】以下、添付の図面に従って本発明の好適実施
例について説明する。
例について説明する。
【００１１】図１は本発明が適用された１実施例に於け
る分子線エピタキシー装置（ＭＢＥ装置）の概略構成を
示す模式的断面図である。本実施例は砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）のエピタ
キシャル結晶を成長させ、ドーパントとして窒素（Ｎ）
を導入してｐ型結晶を得るためのＭＢＥ装置である。
る分子線エピタキシー装置（ＭＢＥ装置）の概略構成を
示す模式的断面図である。本実施例は砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）のエピタ
キシャル結晶を成長させ、ドーパントとして窒素（Ｎ）
を導入してｐ型結晶を得るためのＭＢＥ装置である。
【００１２】超高真空排気装置２により１０-7〜１０-9
ｔｏｒｒ程度の高真空を維持可能な結晶成長室１内には
ホルダ３により処理表面が下向きになるように基板Ｂが
保持されている。このホルダ３の基端側、即ち図に於け
る上側には基板加熱用のヒータ５が設けられている。ま
た、円板状のメインシャッタ６が、基板Ｂの成膜を開始
する位置、即ち基板Ｂの処理表面を覆わない位置と、成
膜を停止する位置、即ち基板Ｂの処理表面を覆う位置と
の間で回動自在に支持され、その駆動軸６ａを外部から
回転させることにより成膜を選択的に開始／停止し得る
ようになっている。
ｔｏｒｒ程度の高真空を維持可能な結晶成長室１内には
ホルダ３により処理表面が下向きになるように基板Ｂが
保持されている。このホルダ３の基端側、即ち図に於け
る上側には基板加熱用のヒータ５が設けられている。ま
た、円板状のメインシャッタ６が、基板Ｂの成膜を開始
する位置、即ち基板Ｂの処理表面を覆わない位置と、成
膜を停止する位置、即ち基板Ｂの処理表面を覆う位置と
の間で回動自在に支持され、その駆動軸６ａを外部から
回転させることにより成膜を選択的に開始／停止し得る
ようになっている。
【００１３】結晶成長室１の下部に於ける基板Ｂと概ね
対向する位置には、基板Ｂに向けて開口する２つのクヌ
ーセンセル（以下、本明細書ではＫセルと略記する）
７、８が設けられている。これらＫセル７、８は、基板
Ｂに向けて開口するるつぼ７ａ、８ａとこれらるつぼ７
ａ、８ａを加熱するためのヒータ７ｂ、８ｂとを有して
いる。また、各Ｋセル７、８の開口部には上記メインシ
ャッタ６と同様な円板状のシャッタ９、１０が、各Ｋセ
ル７、８の開口を覆う位置と、開口を覆わない位置との
間で回動自在に支持され、その駆動軸９ａ、１０ａを外
部から回転させることにより選択的に各るつぼ７ａ、８
ａ内に受容された成長原料を分子ビームとして基板Ｂに
向けて照射するようになっている。
対向する位置には、基板Ｂに向けて開口する２つのクヌ
ーセンセル（以下、本明細書ではＫセルと略記する）
７、８が設けられている。これらＫセル７、８は、基板
Ｂに向けて開口するるつぼ７ａ、８ａとこれらるつぼ７
ａ、８ａを加熱するためのヒータ７ｂ、８ｂとを有して
いる。また、各Ｋセル７、８の開口部には上記メインシ
ャッタ６と同様な円板状のシャッタ９、１０が、各Ｋセ
ル７、８の開口を覆う位置と、開口を覆わない位置との
間で回動自在に支持され、その駆動軸９ａ、１０ａを外
部から回転させることにより選択的に各るつぼ７ａ、８
ａ内に受容された成長原料を分子ビームとして基板Ｂに
向けて照射するようになっている。
【００１４】各Ｋセル７、８とは別に結晶成長室１の下
部に於ける基板Ｂと概ね対向する位置に窒素プラズマの
励起セル装置１１が設けられている。図２（ａ）に良く
示すように、この励起セル装置１１は、結晶成長室１側
に開口し、内部にプラズマ発生室を郭成する高純度セラ
ミックからなる有底筒状のケーシング１２と、該ケーシ
ング１２の底部に開口し、かつ管路１４、流量制御装置
１５及び減圧弁１６を介して窒素ボンベ１８に接続され
た窒素ガスの供給口１３と、管路１４を外囲するように
ケーシング１２の底部に設けられた筒状の磁石１７と、
ケーシング１２の外周に配設され、高周波発生装置２０
に接続された高周波コイル１９とを具備するプラズマ励
起セルからなる。ケーシング１２の開口部にはこれを絞
るオリフィス１２ａが設けられている。
部に於ける基板Ｂと概ね対向する位置に窒素プラズマの
励起セル装置１１が設けられている。図２（ａ）に良く
示すように、この励起セル装置１１は、結晶成長室１側
に開口し、内部にプラズマ発生室を郭成する高純度セラ
ミックからなる有底筒状のケーシング１２と、該ケーシ
ング１２の底部に開口し、かつ管路１４、流量制御装置
１５及び減圧弁１６を介して窒素ボンベ１８に接続され
た窒素ガスの供給口１３と、管路１４を外囲するように
ケーシング１２の底部に設けられた筒状の磁石１７と、
ケーシング１２の外周に配設され、高周波発生装置２０
に接続された高周波コイル１９とを具備するプラズマ励
起セルからなる。ケーシング１２の開口部にはこれを絞
るオリフィス１２ａが設けられている。
【００１５】また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に併せて
示すように、ケーシング１２の開口部には、励起セル装
置１１と電気的に絶縁されたグリッド電極２２が設けら
れている。このグリッド電極２２は外部直流電源２３に
より正の電圧が供給されている。更にグリッド電極２２
には該電極２２に流れる電流を検出するための電流検出
装置２４が付設されている。この電流検出装置２４に
は、該検出装置２４により検出された電流から上記プラ
ズマ発生室内のプラズマ密度、即ちドーパントガスの励
起状態を判断してこれを安定化するべく高周波発生装置
２０をフィードバック制御するための制御装置２５が接
続されている。
示すように、ケーシング１２の開口部には、励起セル装
置１１と電気的に絶縁されたグリッド電極２２が設けら
れている。このグリッド電極２２は外部直流電源２３に
より正の電圧が供給されている。更にグリッド電極２２
には該電極２２に流れる電流を検出するための電流検出
装置２４が付設されている。この電流検出装置２４に
は、該検出装置２４により検出された電流から上記プラ
ズマ発生室内のプラズマ密度、即ちドーパントガスの励
起状態を判断してこれを安定化するべく高周波発生装置
２０をフィードバック制御するための制御装置２５が接
続されている。
【００１６】尚、ケーシング１２の開口部近傍には上記
シャッタと同様なシャッタ１１ａが設けられている。
シャッタと同様なシャッタ１１ａが設けられている。
【００１７】ここで、プラズマ励起セルにより低圧（１
０-7〜１０-9ｔｏｒｒ程度）の状態であっても低い高周
波パワー（５Ｗ〜３００Ｗ）でｒｆプラズマ励起セルよ
りも１桁程度高いプラズマ放電発光強度が得られること
から、プラズマを発生させる際の結晶成長室内の圧力変
動が殆どなく、クヌーセンセルから出射される成長原料
（Ｚｎ、Ｓｅ）の分子ビームが安定するようになる。。
また、ドーピングに寄与しない窒素分子ビーム量が減
り、成長面でのマイグレーションが促進され、更にセル
周辺の加熱が抑制されて放電室内壁などからの汚染物質
の発生が抑制される。図３に、窒素ガス流量を０．１ｃ
ｃ／ｍｉｎ、スペクトル位置７６３ｎｍとして他の条件
を同じにした本プラズマ励起セルとｒｆプラズマ励起セ
ルとで高周波パワーに対するプラズマ放電発光強度を比
較したグラフを示す。
０-7〜１０-9ｔｏｒｒ程度）の状態であっても低い高周
波パワー（５Ｗ〜３００Ｗ）でｒｆプラズマ励起セルよ
りも１桁程度高いプラズマ放電発光強度が得られること
から、プラズマを発生させる際の結晶成長室内の圧力変
動が殆どなく、クヌーセンセルから出射される成長原料
（Ｚｎ、Ｓｅ）の分子ビームが安定するようになる。。
また、ドーピングに寄与しない窒素分子ビーム量が減
り、成長面でのマイグレーションが促進され、更にセル
周辺の加熱が抑制されて放電室内壁などからの汚染物質
の発生が抑制される。図３に、窒素ガス流量を０．１ｃ
ｃ／ｍｉｎ、スペクトル位置７６３ｎｍとして他の条件
を同じにした本プラズマ励起セルとｒｆプラズマ励起セ
ルとで高周波パワーに対するプラズマ放電発光強度を比
較したグラフを示す。
【００１８】尚、結晶成長室１内の適宜な位置には公知
のＢ−Ａ型電離真空計からなるフラックスモニタ２１が
設けられ、各分子ビームの強度を測定し得るようになっ
ている。
のＢ−Ａ型電離真空計からなるフラックスモニタ２１が
設けられ、各分子ビームの強度を測定し得るようになっ
ている。
【００１９】以下に本実施例の作動要領について説明す
る。まず、るつぼ７ａにセレン（Ｓｅ）、るつぼ８ａに
亜鉛（Ｚｎ）を受容し、基板Ｂをホルダ３に下向きに保
持して結晶成長室１内を超高真空排気装置２により真空
引きして１０-7〜１０-9ｔｏｒｒ程度の高真空を維持す
る。そして、基板Ｂを回転させると共に加熱すると共に
セレン、亜鉛を加熱する。このとき、各シャッタ６、
９、１０、１１ａはまだ閉じられている。
る。まず、るつぼ７ａにセレン（Ｓｅ）、るつぼ８ａに
亜鉛（Ｚｎ）を受容し、基板Ｂをホルダ３に下向きに保
持して結晶成長室１内を超高真空排気装置２により真空
引きして１０-7〜１０-9ｔｏｒｒ程度の高真空を維持す
る。そして、基板Ｂを回転させると共に加熱すると共に
セレン、亜鉛を加熱する。このとき、各シャッタ６、
９、１０、１１ａはまだ閉じられている。
【００２０】次に、所定時間経過後に各シャッタ９、１
０を順番に開閉してフラックスモニタ２１をもってセレ
ン及び亜鉛の分子ビームが強度１：１で安定したことを
確認する。そして励起セル装置１１にて高周波を発生さ
せ（５Ｗ〜３００Ｗ）、窒素ガスを０．０１ｃｃ／ｍｉ
ｎ〜０．５ｃｃ／ｍｉｎの範囲の流量でケーシング１２
内に郭成されたプラズマ発生室に供給する。ここでは磁
石１７による磁場と高周波コイル１９との相互作用によ
り高密度の窒素プラズマが発生する。このとき、グリッ
ド電極２２に流れる電流を電流検出装置２４により検出
してドーパントガスの励起状態を判断し、制御装置２５
をもって高周波発生装置２０をフィードバック制御す
る。
０を順番に開閉してフラックスモニタ２１をもってセレ
ン及び亜鉛の分子ビームが強度１：１で安定したことを
確認する。そして励起セル装置１１にて高周波を発生さ
せ（５Ｗ〜３００Ｗ）、窒素ガスを０．０１ｃｃ／ｍｉ
ｎ〜０．５ｃｃ／ｍｉｎの範囲の流量でケーシング１２
内に郭成されたプラズマ発生室に供給する。ここでは磁
石１７による磁場と高周波コイル１９との相互作用によ
り高密度の窒素プラズマが発生する。このとき、グリッ
ド電極２２に流れる電流を電流検出装置２４により検出
してドーパントガスの励起状態を判断し、制御装置２５
をもって高周波発生装置２０をフィードバック制御す
る。
【００２１】その後、窒素プラズマが安定したら、シャ
ッタ９、１０、１１ａを開き、最後にシャッタ６を開い
て基板Ｂの表面にセレン化亜鉛のエピタキシャル結晶を
成長させつつその中に窒素をドーパントとして導入して
ｐ型結晶を得ることができる。その際、高周波発生装置
２０をフィードバック制御し続ける。このようにすれば
常にプラズマ密度を安定化できると共に、高濃度ドーピ
ング時に窒素の活性化率を低下させる不要なイオン種を
グリッド電極にから遠ざけて或る程度除去できることか
ら窒素の活性化率が向上する。このようにして形成され
たｐ型結晶では１×１０19ｃｍ-3のキャリヤ濃度が得ら
れた。
ッタ９、１０、１１ａを開き、最後にシャッタ６を開い
て基板Ｂの表面にセレン化亜鉛のエピタキシャル結晶を
成長させつつその中に窒素をドーパントとして導入して
ｐ型結晶を得ることができる。その際、高周波発生装置
２０をフィードバック制御し続ける。このようにすれば
常にプラズマ密度を安定化できると共に、高濃度ドーピ
ング時に窒素の活性化率を低下させる不要なイオン種を
グリッド電極にから遠ざけて或る程度除去できることか
ら窒素の活性化率が向上する。このようにして形成され
たｐ型結晶では１×１０19ｃｍ-3のキャリヤ濃度が得ら
れた。
【００２２】ここで、高周波パワーを５Ｗ未満にすると
放電が起こらず、３００Ｗを超えると結晶中に窒素原子
が入り過ぎて結晶の品質が低下する。また、窒素ガス流
量を０．０１ｃｃ／ｍｉｎ未満にすると放電を維持する
ことが困難になり、０．５ｃｃ／ｍｉｎを超えるとＭＢ
Ｅ装置の結晶成長に於ける圧力条件から外れる心配が生
じる。
放電が起こらず、３００Ｗを超えると結晶中に窒素原子
が入り過ぎて結晶の品質が低下する。また、窒素ガス流
量を０．０１ｃｃ／ｍｉｎ未満にすると放電を維持する
ことが困難になり、０．５ｃｃ／ｍｉｎを超えるとＭＢ
Ｅ装置の結晶成長に於ける圧力条件から外れる心配が生
じる。
【００２３】尚、本実施例ではプラズマ励起セルのみを
フィードバック制御したが、例えばフラックスモニタに
より測定された真空度から各Ｋセル７、８の各ヒータ７
ｂ、８ｂをもフィードバック制御したり、電子線銃によ
り電子線を基板表面に照射し、この表面にて反射した電
子線をＲＨＥＥＤ（高速電子回折）スクリーンにて受
け、そのパターンから成長膜厚に関する情報を得て、こ
れを上記各フィードバック制御を行うための制御情報と
して用いても良い。このようにすれば、一層精密な制御
を行うことができる。
フィードバック制御したが、例えばフラックスモニタに
より測定された真空度から各Ｋセル７、８の各ヒータ７
ｂ、８ｂをもフィードバック制御したり、電子線銃によ
り電子線を基板表面に照射し、この表面にて反射した電
子線をＲＨＥＥＤ（高速電子回折）スクリーンにて受
け、そのパターンから成長膜厚に関する情報を得て、こ
れを上記各フィードバック制御を行うための制御情報と
して用いても良い。このようにすれば、一層精密な制御
を行うことができる。
【００２４】また、本実施例ではＩＩ族元素として亜鉛
を用い、ＶＩ族元素としてセレンを用いたが、ＩＩ族元
素としてカドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシ
ウム（Ｍｇ）のいずれか、ＶＩ族元素として硫黄
（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、マンガン
（Ｍｎ）のいずれかまたは、これらを含むＩＩ−ＶＩ族
混晶を用いても同様な効果が得られる。更に、上記各実
施例では結晶成長基板として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
基板を用いたが、ＺｎＳｅやＧａＰ或いは砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板上に適宜な薄膜結晶（例えばエピタキ
シャル結晶成長させた砒化ガリウム膜など）を形成させ
たものであっても良い。
を用い、ＶＩ族元素としてセレンを用いたが、ＩＩ族元
素としてカドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシ
ウム（Ｍｇ）のいずれか、ＶＩ族元素として硫黄
（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、マンガン
（Ｍｎ）のいずれかまたは、これらを含むＩＩ−ＶＩ族
混晶を用いても同様な効果が得られる。更に、上記各実
施例では結晶成長基板として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
基板を用いたが、ＺｎＳｅやＧａＰ或いは砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板上に適宜な薄膜結晶（例えばエピタキ
シャル結晶成長させた砒化ガリウム膜など）を形成させ
たものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明に基づく分子線エピタキシー装置によれば、プラズ
マ励起セル装置の結晶成長室内への開口部に正または負
の電圧が供給されたグリッド電極を設け、このグリッド
電極に流れる電流を検出し、その値からドーパントガス
の励起状態を判断してプラズマ励起セル装置をフィード
バック制御することにより、ドーパントガスの励起状態
を適正制御でき、基板上に高い品質の化合物半導体エピ
タキシャル結晶を成長させることができる。その効果
は、特に厳密な制御を必要とするＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体エピタキシャル結晶成長の場合に顕著であり、良質
なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル結晶を容易
に成長させることができる。
発明に基づく分子線エピタキシー装置によれば、プラズ
マ励起セル装置の結晶成長室内への開口部に正または負
の電圧が供給されたグリッド電極を設け、このグリッド
電極に流れる電流を検出し、その値からドーパントガス
の励起状態を判断してプラズマ励起セル装置をフィード
バック制御することにより、ドーパントガスの励起状態
を適正制御でき、基板上に高い品質の化合物半導体エピ
タキシャル結晶を成長させることができる。その効果
は、特に厳密な制御を必要とするＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体エピタキシャル結晶成長の場合に顕著であり、良質
なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル結晶を容易
に成長させることができる。
【図１】本発明に基づく好適実施例に於ける分子線エピ
タキシー装置の概略構成を示す模式的断面図である。
タキシー装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】（ａ）部は図１のプラズマ励起セル装置のみの
要部拡大断面図であり、（ｂ）部は（ａ）部のグリッド
電極のみを矢印ｂの方向から見た平面図である。
要部拡大断面図であり、（ｂ）部は（ａ）部のグリッド
電極のみを矢印ｂの方向から見た平面図である。
【図３】本プラズマ励起セルとｒｆプラズマ励起セルと
で高周波パワーに対する窒素プラズマのラジカルからの
発光強度を比較したグラフである。
で高周波パワーに対する窒素プラズマのラジカルからの
発光強度を比較したグラフである。
１ 結晶成長室 ２ 超高真空排気装置 ３ ホルダ ５ ヒータ ６ メインシャッタ ６ａ 駆動軸 ７、８ クヌーセンセル ７ａ、８ａ るつぼ ７ｂ、８ｂ ヒータ ９、１０ シャッタ ９ａ、１０ａ 駆動軸 １１ 励起セル装置 １１ａ シャッタ １２ ケーシング １２ａ オリフィス １３ 窒素ガス供給口 １４ 管路 １５ 流量制御装置 １６ 減圧弁 １７ 磁石 １８ 窒素ボンベ １９ 高周波コイル ２０ 高周波発生装置 ２１ フラックスモニタ ２２ グリッド電極 ２３ 外部直流電源 ２４ 電流検出装置 ２５ 制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 結晶成長室内にて基板の表面に成長原
料とドーパントガスとを供給することにより化合物半導
体エピタキシャル結晶を成長させる分子線エピタキシー
装置であって、 前記ドーパントガスを供給するためのプラズマ励起セル
装置の結晶成長室内への開口部に設けられ、かつ該プラ
ズマ励起セル装置と電気的に絶縁されたグリッド電極
と、 前記グリッド電極に正または負の電圧を供給する直流電
源と、 前記グリッド電極に流れる電流を検出する電流検出装置
と、 前記電流検出装置に検出された電流からドーパントガス
の励起状態を判断して前記プラズマ励起セル装置に供給
するドーパントガスの供給量及び／またはプラズマ発生
用パワーをフィードバック制御する制御装置とを有する
ことを特徴とする分子線エピタキシー装置。 - 【請求項２】 前記プラズマ励起セル装置が、結晶成
長室側に開口すると共にドーパントガスの供給口を具備
する有底筒状のケーシングと、該ケーシングの底部に設
けられた磁石と、前記ケーシングの外周に配設された高
周波コイルとを有するプラズマ励起セルからなり、 前記制御装置が、前記プラズマ励起セル装置に供給する
ドーパントガスの流量及び／または前記高周波コイルの
高周波パワーをフィードバック制御することを特徴とす
る請求項１に記載の分子線エピタキシー装置。 - 【請求項３】 前記成長原料がＩＩ族元素及びＶＩ族
元素からなると共に前記ドーパントが窒素からなり、前
記化合物半導体エピタキシャル結晶が、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体エピタキシャル結晶からなることを特徴とす
る請求項１若しくは請求項２に記載の分子線エピタキシ
ー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230294A JPH07288260A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 分子線エピタキシー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230294A JPH07288260A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 分子線エピタキシー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288260A true JPH07288260A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14323820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10230294A Withdrawn JPH07288260A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 分子線エピタキシー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288260A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530735B1 (ko) * | 2002-09-12 | 2005-11-28 | 송석균 | 상압 플라즈마 발생장치 |
-
1994
- 1994-04-15 JP JP10230294A patent/JPH07288260A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530735B1 (ko) * | 2002-09-12 | 2005-11-28 | 송석균 | 상압 플라즈마 발생장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5725674A (en) | Device and method for epitaxially growing gallium nitride layers | |
| US7663157B2 (en) | Semiconductor device having group III nitride buffer layer and growth layers | |
| EP0540304B1 (en) | An apparatus for manufacturing a nitrogen-containing compound thin film | |
| Blant et al. | Nitrogen species from radio frequency plasma sources used for molecular beam epitaxy growth of GaN | |
| EP1054082B1 (en) | P-type group II-VI compound semiconductor crystals, growth method for such crystals, and semiconductor device made of such crystals | |
| JP3015887B1 (ja) | バルク単結晶育成方法 | |
| JPH07288237A (ja) | プラズマ励起セル装置 | |
| US4233613A (en) | Compound semiconductor wafer | |
| JPH07288260A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| US20080038906A1 (en) | Method for Producing P-Type Ga2o3 Film and Method for Producing Pn Junction-Type Ga2o3 Film | |
| JPH07288259A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| JP4268405B2 (ja) | ＺｎＯ結晶の成長方法、ＺｎＯ結晶構造及びそれを用いた半導体装置 | |
| JPH07291790A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| JP5128907B2 (ja) | 活性度制御式窒素化合物ｍｂｅ成膜方法及び装置 | |
| JPH0722343A (ja) | 気相成長装置 | |
| US5753039A (en) | Manufacturing method of p-type semiconductor crystal | |
| JPH07291791A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| US5152866A (en) | Plasma/radiation assisted molecular beam epitaxy method | |
| EP0568177A2 (en) | Epitaxial growth method and apparatus for doping nitrogen | |
| JPH05234892A (ja) | 結晶成長方法及び結晶成長用ラジカル発生装置 | |
| JPH07291789A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| JPH07288230A (ja) | 分子線エピタキシー装置 | |
| EP0425589B1 (en) | Plasma/radiation assisted molecular beam epitaxy method and apparatus | |
| JP3385228B2 (ja) | 結晶成長装置および結晶成長方法 | |
| JPH0714765A (ja) | ラジカルセルと分子線エピタキシ−装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |