JPH07288259A - 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
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- JPH07288259A JPH07288259A JP10229594A JP10229594A JPH07288259A JP H07288259 A JPH07288259 A JP H07288259A JP 10229594 A JP10229594 A JP 10229594A JP 10229594 A JP10229594 A JP 10229594A JP H07288259 A JPH07288259 A JP H07288259A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒素ドーピングガスの励起が容易であり、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る構造の簡単な分子線エピタキ
シー装置を提供する。 【構成】 結晶成長室側に開口すると共に窒素ガスの供
給口を具備する有底筒状のケーシングの底部に磁石が設
けられ、更にケーシングの外周に高周波コイルを配設し
たプラズマセルからなる励起セル装置を用いて窒素ドー
パントを供給することで、低圧状態でも低い高周波パワ
ーで高いプラズマ放電発光強度が得られることから、容
易にドーパントガスを励起できると共にドーピングに寄
与しない窒素分子ビーム量が減り、更に放電室内壁など
からの汚染物質の発生が抑制される。また、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なり
成長原料の分子ビームが安定する。
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る構造の簡単な分子線エピタキ
シー装置を提供する。 【構成】 結晶成長室側に開口すると共に窒素ガスの供
給口を具備する有底筒状のケーシングの底部に磁石が設
けられ、更にケーシングの外周に高周波コイルを配設し
たプラズマセルからなる励起セル装置を用いて窒素ドー
パントを供給することで、低圧状態でも低い高周波パワ
ーで高いプラズマ放電発光強度が得られることから、容
易にドーパントガスを励起できると共にドーピングに寄
与しない窒素分子ビーム量が減り、更に放電室内壁など
からの汚染物質の発生が抑制される。また、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なり
成長原料の分子ビームが安定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の表面にＩＩ族及
びＶＩ族の成長原料及び窒素ドーパントガスを供給する
ことによりＩＩ−ＶＩ族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、特に上
記ガスを励起させるための励起セル装置に特徴を有する
分子線エピタキシー装置に関するものである。
びＶＩ族の成長原料及び窒素ドーパントガスを供給する
ことによりＩＩ−ＶＩ族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、特に上
記ガスを励起させるための励起セル装置に特徴を有する
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
には主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）や有機金属化学気相成長法など
が一般的に用いられている。
には主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）や有機金属化学気相成長法など
が一般的に用いられている。
【０００３】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
て砒素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、または窒素（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ｒ
ｆ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.57,2127(1991)参照）、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。
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
て砒素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、または窒素（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ｒ
ｆ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.57,2127(1991)参照）、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。
【０００４】しかしながら、ｒｆプラズマ励起セルによ
り活性窒素ビームを発生させるには、気圧条件を少なく
とも１０-5〜１０-6ｔｏｒｒ程度にしなければならない
が、ＭＢＥ法の一般的な適用条件が１０-7〜１０-10ｔ
ｏｒｒ程度であることから、条件が一致せず、例えば多
い窒素流量や高い高周波パワー（３００Ｗ〜５００Ｗ）
を必要とし、ドーピングに寄与しない窒素分子ビーム量
が増えたり、セル周辺が加熱されて放電室内壁などから
の汚染物質が発生するばかりでなく、プラズマ発生時の
圧力変動によりクヌーセンセルから発生する成長原料の
分子ビームに揺らぎなどを生じるため、これらの理由か
ら結晶の品質が低下する問題があり、実際にはあまり現
実的ではなかった。
り活性窒素ビームを発生させるには、気圧条件を少なく
とも１０-5〜１０-6ｔｏｒｒ程度にしなければならない
が、ＭＢＥ法の一般的な適用条件が１０-7〜１０-10ｔ
ｏｒｒ程度であることから、条件が一致せず、例えば多
い窒素流量や高い高周波パワー（３００Ｗ〜５００Ｗ）
を必要とし、ドーピングに寄与しない窒素分子ビーム量
が増えたり、セル周辺が加熱されて放電室内壁などから
の汚染物質が発生するばかりでなく、プラズマ発生時の
圧力変動によりクヌーセンセルから発生する成長原料の
分子ビームに揺らぎなどを生じるため、これらの理由か
ら結晶の品質が低下する問題があり、実際にはあまり現
実的ではなかった。
【０００５】一方、ＥＣＲプラズマ放電やマイクロ波放
電を用いて窒素ラジカルビームを発生させる方法も提案
されているが（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 3
1p-ZN1参照）、ｒｆプラズマ励起セルよりもやや低い気
圧（１０-7ｔｏｒｒ台後半程度）で放電を維持できるも
のの、上記結晶の品質低下、分子線の揺らぎなどの問題
を完全に解決することはできず、またｒｆプラズマ励起
セル程の高濃度ドーピングが困難であり、更に装置が複
雑、かつ高価であることからメンテナンス性やコスト面
で問題がある。
電を用いて窒素ラジカルビームを発生させる方法も提案
されているが（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 3
1p-ZN1参照）、ｒｆプラズマ励起セルよりもやや低い気
圧（１０-7ｔｏｒｒ台後半程度）で放電を維持できるも
のの、上記結晶の品質低下、分子線の揺らぎなどの問題
を完全に解決することはできず、またｒｆプラズマ励起
セル程の高濃度ドーピングが困難であり、更に装置が複
雑、かつ高価であることからメンテナンス性やコスト面
で問題がある。
【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、窒素ドーピングガスの励起が容易であり、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、窒素ドーピングガスの励起が容易であり、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、基板の表面に、ＩＩ族元素及びＶＩ族元素から
なる成長原料と窒素ドーパントガスとを供給することに
よりＩＩ−ＶＩ族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、前記窒素ド
ーパントを供給する励起セル装置が、結晶成長室側に開
口すると共に窒素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（以下、本明細書ではヘリコンプ
ラズマ励起セルと記す）からな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、基板の表面に、ＩＩ族元素及びＶＩ族元素から
なる成長原料と窒素ドーパントガスとを供給することに
よりＩＩ−ＶＩ族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、前記窒素ド
ーパントを供給する励起セル装置が、結晶成長室側に開
口すると共に窒素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（以下、本明細書ではヘリコンプ
ラズマ励起セルと記す）からな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】上述の構成によれば、ヘリコンプラズマ励起セ
ルにより低圧（１０-7〜１０-9ｔｏｒｒ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。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０．１
ｃｃ／ｍｉｎ、スペクトル位置７６３ｎｍとして他の条
件を同じにしたヘリコン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。
ルにより低圧（１０-7〜１０-9ｔｏｒｒ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。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０．１
ｃｃ／ｍｉｎ、スペクトル位置７６３ｎｍとして他の条
件を同じにしたヘリコン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。
【０００９】
【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。
【００１０】図１は本発明が適用された分子線エピタキ
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（ＧａＡｓ）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。
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（ＧａＡｓ）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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】一方、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の開口にはこれを絞る
オリフィス１２ａが設けられている。また、ケーシング
１２の開口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。
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の開口にはこれを絞る
オリフィス１２ａが設けられている。また、ケーシング
１２の開口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。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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、シャッタ１１ａを開いて励起セル装
置１１にて高周波を発生させ（５Ｗ〜３００Ｗ）、窒素
ガスを０．０１ｃｃ／ｍｉｎ〜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。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。このようにして形成されたｐ
型結晶では１×１０18ｃｍ-3のキャリヤ濃度が得られ
た。
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、シャッタ１１ａを開いて励起セル装
置１１にて高周波を発生させ（５Ｗ〜３００Ｗ）、窒素
ガスを０．０１ｃｃ／ｍｉｎ〜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。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。このようにして形成されたｐ
型結晶では１×１０18ｃｍ-3のキャリヤ濃度が得られ
た。
【００１７】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。
【００１８】尚、本実施例に於てフラックスモニタ２１
を常に監視してその値に応じて各Ｋセル７、８のヒータ
７ｂ、８ｂの温度を制御すれば、ｉｎ−ｓｉｔｕで各分
子ビームをフィードバック制御でき、結晶の品質を向上
することができる。
を常に監視してその値に応じて各Ｋセル７、８のヒータ
７ｂ、８ｂの温度を制御すれば、ｉｎ−ｓｉｔｕで各分
子ビームをフィードバック制御でき、結晶の品質を向上
することができる。
【００１９】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のＩＩ−ＶＩ族混晶を
用いても同様な効果が得られる。更に、本実施例では結
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（ＧａＡ
ｓ）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のＩＩ−ＶＩ族混晶を
用いても同様な効果が得られる。更に、本実施例では結
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（ＧａＡ
ｓ）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。
【００２０】
【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、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
めに、窒素ドーパントを供給するべく、結晶成長室側に
開口すると共に窒素ガスの供給口を有する有底筒状のケ
ーシングの底部に磁石が設けられ、更にケーシングの外
周に高周波コイルを配設したプラズマ励起セルからなる
励起セル装置を用いることにより、低圧（１０-7〜１０
-9ｔｏｒｒ程度）の状態であっても低い高周波パワー
（５Ｗ〜３００Ｗ）で高いプラズマ放電発光強度が得ら
れることから、容易にドーパントガス（窒素ガス）を励
起できると共に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
に放電室内壁などからの汚染物質の発生が抑制される。
また、プラズマを発生させる際の結晶成長室内の圧力変
動が殆どないことから成長原料の分子ビームが安定す
る。以上のことから従来の分子線エピタキシー装置に簡
単な構造を付加するのみでＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エ
ピタキシャル結晶の品質を向上することができる。
発明に基づく分子線エピタキシー装置によれば、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
めに、窒素ドーパントを供給するべく、結晶成長室側に
開口すると共に窒素ガスの供給口を有する有底筒状のケ
ーシングの底部に磁石が設けられ、更にケーシングの外
周に高周波コイルを配設したプラズマ励起セルからなる
励起セル装置を用いることにより、低圧（１０-7〜１０
-9ｔｏｒｒ程度）の状態であっても低い高周波パワー
（５Ｗ〜３００Ｗ）で高いプラズマ放電発光強度が得ら
れることから、容易にドーパントガス（窒素ガス）を励
起できると共に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
に放電室内壁などからの汚染物質の発生が抑制される。
また、プラズマを発生させる際の結晶成長室内の圧力変
動が殆どないことから成長原料の分子ビームが安定す
る。以上のことから従来の分子線エピタキシー装置に簡
単な構造を付加するのみでＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エ
ピタキシャル結晶の品質を向上することができる。
【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】図１の励起セル装置のみの要部拡大断面図であ
る。
る。
【図３】ヘリコン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
比較したグラフである。
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ 9014−2Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 基板の表面に、ＩＩ族元素及びＶＩ族
元素からなる成長原料と窒素ドーパントガスとを供給す
ることによりＩＩ−ＶＩ族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、 前記窒素ドーパントを供給する励起セル装置が、結晶成
長室側に開口すると共に窒素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ＩＩ族元素が亜鉛（Ｚｎ）からな
り、前記ＶＩ族元素がセレン（Ｓｅ）からなることを特
徴とする請求項１に記載の分子線エピタキシー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229594A JPH07288259A (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 |
|---|---|---|---|
| JP10229594A JPH07288259A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 分子線エピタキシー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288259A true JPH07288259A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14323630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10229594A Withdrawn JPH07288259A (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) | JPH07288259A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022182B1 (en) * | 1999-09-01 | 2006-04-04 | Japan Science And Technology Agency | Ferromagnetic p-type single-crystal zinc oxide material and manufacturing method thereof |
| JP2007088509A (ja) * | 1996-02-22 | 2007-04-05 | Freescale Semiconductor Inc | 誘導結合プラズマ・リアクタとその方法 |
-
1994
- 1994-04-15 JP JP10229594A patent/JPH07288259A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007088509A (ja) * | 1996-02-22 | 2007-04-05 | Freescale Semiconductor Inc | 誘導結合プラズマ・リアクタとその方法 |
| JP4654176B2 (ja) * | 1996-02-22 | 2011-03-16 | 住友精密工業株式会社 | 誘導結合プラズマ・リアクタ |
| JP2011054993A (ja) * | 1996-02-22 | 2011-03-17 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 誘導結合プラズマ・リアクタ |
| US7022182B1 (en) * | 1999-09-01 | 2006-04-04 | Japan Science And Technology Agency | Ferromagnetic p-type single-crystal zinc oxide material and manufacturing method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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