JP2011057512A

JP2011057512A - Method and apparatus for crystal growth

Info

Publication number: JP2011057512A
Application number: JP2009209761A
Authority: JP
Inventors: Genichi Otsu; 元一大津; Takashi Yatsui; 崇八井; Tadashi Kawazoe; 忠川添; Ko Nomura; 航野村
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for crystal growth capable of improving crystal quality by preventing defect formation and impurity contamination in a crystal. <P>SOLUTION: Light having a wavelength corresponding to a defective level of lattice defects in the crystal 90 is irradiated during crystal growth in growing the crystal 90 on a substrate. The irradiated light generates near-field light to the lattice defects and the generated near-field light expels impurities 33 constituting the lattice defects or atoms around the lattice defects through interaction thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上に結晶を成長させる結晶成長方法及び装置に関し、特に結晶中への欠陥の発生や不純物の混入を抑制する上で好適な結晶成長方法及び装置に関する。 The present invention relates to a crystal growth method and apparatus for growing a crystal on a substrate, and more particularly, to a crystal growth method and apparatus suitable for suppressing generation of defects and impurities in the crystal.

従来より、各種電子デバイスの材料としては、基板上に結晶を成長させて成膜させたエピタキシャルウェハが使用されており、その結晶成長方法として、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法、（ＭＢＥ）、原子層エピタキシ（ＡＬＥ）等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, as an electronic device material, an epitaxial wafer formed by growing a crystal on a substrate has been used. As a crystal growth method, metal organic vapor phase epitaxy (MOCVD), molecular beam epitaxy is used. Methods, (MBE), atomic layer epitaxy (ALE), and the like are known (for example, see Patent Document 1).

ところで、このような従来のＭＯＣＶＤやＭＢＥ等を始めとした結晶成長方法において、結晶成長速度や温度、雰囲気等の結晶成長条件はある程度理論的に計算することによりシミュレートすることは可能である。しかしながら、結晶の品質を支配する格子欠陥や不純物の混入については、実際に結晶成長させる材料のみならず、使用する装置等の各種製造環境に左右されるため、実際に格子欠陥等を減少させることによる結晶品質の向上を図るためには、多くの実験的試行錯誤が必要になるのが現状である。 By the way, in such conventional crystal growth methods such as MOCVD and MBE, the crystal growth conditions such as the crystal growth rate, temperature and atmosphere can be simulated by calculating to some extent theoretically. However, the inclusion of lattice defects and impurities that dominate the quality of crystals depends not only on the material that actually grows the crystal, but also on the various manufacturing environments such as the equipment used. In order to improve the crystal quality by this, a lot of experimental trial and error is necessary.

特に２元系〜４元系の複数の元素からなる化合物半導体を基板上に結晶成長させる際には、シリコン等の単一組成からなる半導体を結晶成長させる場合と比較して、この格子欠陥等を減少させるのは容易ではなく、得られる結晶の品質を向上させるのが困難であるという問題点があった。即ち、この２元系〜４元系の化合物半導体における格子欠陥等を減少させることにより得られる結晶品質改善の要請は従来より強かった。 In particular, when a compound semiconductor composed of a plurality of elements of a binary system to a quaternary system is crystal-grown on a substrate, this lattice defect or the like is compared with a case where a semiconductor composed of a single composition such as silicon is crystal-grown. However, it is not easy to reduce the crystallinity, and it is difficult to improve the quality of the obtained crystal. That is, there has been a stronger demand for improvement in crystal quality obtained by reducing lattice defects and the like in this binary to quaternary compound semiconductor.

特開２００９−０９７０２２号公報JP 2009-097022 A

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＭＯＣＶＤやＭＢＥ法等を始めとした一般的な結晶成長方法を実現する上で、特に結晶中に欠陥の発生や不純物の混入を防止することにより結晶品質の改善を図ることが可能な結晶成長方法及び装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to realize a general crystal growth method such as MOCVD or MBE method. An object of the present invention is to provide a crystal growth method and apparatus capable of improving the crystal quality by preventing the occurrence of defects and the introduction of impurities in the crystal.

上述した課題を解決するために、本発明を適用した結晶成長方法は、基板上に結晶を成長させる結晶成長方法において、上記結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a crystal growth method to which the present invention is applied is a crystal growth method in which a crystal is grown on a substrate, and light including a wavelength corresponding to the defect level of the crystal is irradiated during crystal growth. It is characterized by that.

上述した課題を解決するために、本発明を適用した結晶成長装置は、基板上に結晶を成長させる結晶成長装置において、上記結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射する光照射手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a crystal growth apparatus to which the present invention is applied is a crystal growth apparatus for growing a crystal on a substrate, and irradiates light including a wavelength corresponding to the defect level of the crystal at the time of crystal growth. A light irradiation means is provided.

上述した構成からなる結晶成長方法では、結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射する。そして、成長させる結晶中の欠陥に対して照射した光に基づいて近接場光を発生させ、発生させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて欠陥を構成する不純物又は欠陥周辺の原子を脱離させる。 In the crystal growth method having the above-described configuration, light including a wavelength corresponding to a crystal defect level is irradiated during crystal growth. Then, the near-field light is generated based on the light irradiated to the defect in the crystal to be grown, and the impurities constituting the defect or the atoms around the defect are determined based on the near-field light interaction by the generated near-field light. Detach.

これにより、本発明では、ＭＯＣＶＤやＭＢＥ法等を始めとした一般的な結晶成長方法を実現する上で、特に結晶中に欠陥の発生や不純物の混入を防止することにより結晶品質の改善を図ることが可能となる。また、本発明によれば、多くの実験的試行錯誤を必要とすることなく、きわめて高い再現性を以って格子欠陥等を減少させることによる結晶品質の向上を図ることが可能となる。特に格子欠陥の除去が困難とされていた２元系〜４元系の複数の元素からなる化合物半導体を基板上に結晶成長させる際においても、本発明によればこれを減少させることができ、結晶品質の向上が期待できる。 Thereby, in the present invention, in order to realize a general crystal growth method such as MOCVD or MBE method, the crystal quality is improved by preventing the occurrence of defects and the introduction of impurities in the crystal. It becomes possible. Further, according to the present invention, it is possible to improve the crystal quality by reducing lattice defects and the like with extremely high reproducibility without requiring many experimental trials and errors. In particular, when a compound semiconductor composed of a plurality of binary to quaternary elements, which has been considered difficult to remove lattice defects, is grown on a substrate, this can be reduced according to the present invention. Improvement in crystal quality can be expected.

本発明を適用した結晶成長方法を実現するための結晶成長装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the crystal growth apparatus for implement | achieving the crystal growth method to which this invention is applied. 本発明を適用した結晶成長方法を実現するための他の結晶成長装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the other crystal growth apparatus for implement | achieving the crystal growth method to which this invention is applied. 結晶中において格子欠陥が形成された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the lattice defect was formed in the crystal | crystallization. 格子欠陥が生じている局所領域において近接場光が発生した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the near field light generate | occur | produced in the local area | region where the lattice defect has arisen. 基板上に成長させたある結晶の照射する波長に対する光吸収量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the light absorption amount with respect to the wavelength which the certain crystal grown on the board | substrate irradiates.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図１は、本発明を適用した結晶成長方法を実現するための結晶成長装置１の概略を示している。 FIG. 1 shows an outline of a crystal growth apparatus 1 for realizing a crystal growth method to which the present invention is applied.

この結晶成長装置１は、いわゆるＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)において使用されるものであって、チャンバ１１内に、基板１３と、上記基板１３を載置するためのステージ１４とを配設して構成され、またこのチャンバ１１内の気体は、ポンプ１６を介して吸引可能とされ、更に圧力センサ１７によりチャンバ１１内の圧力を検出し、これに基づいてバタフライバルブ１８を自動的に開閉することにより内圧の自動制御を実現可能としている。また、このチャンバ１１に対して第１の原料ガスを供給するための供給管２３と、第２の原料ガスを供給するための供給管２４とが接続されている。また、このチャンバ１１の外壁には窓２８が形成され、チャンバ１１の外側に配置された光源２９から発光された光が窓２８を介してチャンバ１１内へと入射されることになる。 The crystal growth apparatus 1 is used in so-called MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), and a substrate 13 and a stage 14 for placing the substrate 13 are disposed in a chamber 11. The gas in the chamber 11 can be sucked through the pump 16, and the pressure in the chamber 11 is detected by the pressure sensor 17, and the butterfly valve 18 is automatically opened and closed based on the pressure. This makes it possible to realize automatic control of internal pressure. A supply pipe 23 for supplying the first source gas to the chamber 11 and a supply pipe 24 for supplying the second source gas are connected. In addition, a window 28 is formed on the outer wall of the chamber 11, and light emitted from a light source 29 disposed outside the chamber 11 enters the chamber 11 through the window 28.

光源２９は、図示しない電源装置を介して受給した駆動電源に基づき光発振し、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ、ＧａＡｓ等の半導体レーザ、ＡｒＦ等のガスレーザ等の各種レーザ、さらには、ＬＥＤもしくはキセノンランプ等の光を出射する光源である。また、この光源２９は、波長を制御可能とされていてもよい。この光源２９から出射される光の波長の詳細については後述する。 The light source 29 oscillates based on a driving power received through a power supply device (not shown), for example, a solid-state laser such as Nd: YAG, a semiconductor laser such as GaAs, various lasers such as a gas laser such as ArF, and an LED Alternatively, the light source emits light such as a xenon lamp. The light source 29 may be capable of controlling the wavelength. Details of the wavelength of the light emitted from the light source 29 will be described later.

このような構成からなる結晶成長装置１により、実際に結晶を基板１３上に成長させる方法について説明をする。 A method of actually growing a crystal on the substrate 13 by the crystal growth apparatus 1 having such a configuration will be described.

先ず、ステージ１４上に基板１３を取り付ける。この基板１３は、六方晶のサファイヤ基板等を想定しているが、これに限定されるものではなく、例えばシリコンを用いるようにしてもよいし、その他ガラス、ガリウム砒素、ガリウムナイトライド、ポリイミド基板などを用いるようにしてもよい。 First, the substrate 13 is attached on the stage 14. The substrate 13 is assumed to be a hexagonal sapphire substrate, but is not limited to this. For example, silicon may be used, and other glass, gallium arsenide, gallium nitride, polyimide substrates may be used. Etc. may be used.

次に、ポンプ１６を介してチャンバ１１内の気体を吸引するとともに、バタフライバルブ１８等を用いてチャンバ１１内を所定の圧力に制御する。ちなみに、この圧力は、1.0×10^-10〜1.0×10³Ｔｏｒｒとされている。 Next, the gas in the chamber 11 is sucked through the pump 16 and the inside of the chamber 11 is controlled to a predetermined pressure using the butterfly valve 18 or the like. Incidentally, this pressure is set to 1.0 × 10 ^{−10 to} 1.0 × 10 ³ Torr.

次に、供給管２３からチャンバ１１内へ第１の原料ガスを供給し、さらに供給管２４からチャンバ１１内へ第２の原料ガスを供給する。これら各原料ガスを供給する際のチャンバ１１内の温度は、０℃以上とされている。この第１の原料ガスは、例えばIII族原料ガスを用いてもよいが、これに限定されるものではなく、いかなるガスを用いてもよい。また第２の原料ガスは、例えばＶ族原料を用いてもよいが、これに限定されるものではなく、いかなるガスを用いてもよい。 Next, the first source gas is supplied from the supply pipe 23 into the chamber 11, and the second source gas is supplied from the supply pipe 24 into the chamber 11. The temperature in the chamber 11 when supplying each source gas is 0 ° C. or higher. The first source gas may be, for example, a group III source gas, but is not limited to this, and any gas may be used. The second source gas may be, for example, a group V source, but is not limited to this, and any gas may be used.

なお、本発明では、この第１の原料ガス、第２の原料ガスにより２元系以上からなる化合物半導体を基板１３上に成膜させることが可能となる。しかし、これに限定されるものではなく、シリコン等の単一組成からなる半導体を結晶成長させるものであってもよい。かかる場合には、第１の原料ガス又は第２の原料ガスの何れかを供給することになる。 In the present invention, a compound semiconductor composed of a binary system or more can be formed on the substrate 13 by the first source gas and the second source gas. However, the present invention is not limited to this, and a semiconductor made of a single composition such as silicon may be crystal-grown. In such a case, either the first source gas or the second source gas is supplied.

なお、これら原料ガスを供給する際には、例えば水素等のキャリアガスを用いるようにしてもよい。 In addition, when supplying these source gases, you may make it use carrier gas, such as hydrogen, for example.

また、チャンバ１１内への原料ガスの供給とともに、光源２９からの光を窓２８を介してこの基板１３上に照射する。この基板１３上に照射される光の波長は、基板１３上に成長させるべき結晶の欠陥準位に対応する波長を含むものとしている。即ち、本発明では、結晶成長時において、光源２９から上述した波長からなる光を照射することを必須の構成要件としている。 Further, along with the supply of the source gas into the chamber 11, the light from the light source 29 is irradiated onto the substrate 13 through the window 28. The wavelength of light irradiated on the substrate 13 includes a wavelength corresponding to a defect level of a crystal to be grown on the substrate 13. That is, in the present invention, it is an indispensable constituent requirement to irradiate light having the above-mentioned wavelength from the light source 29 during crystal growth.

また、図２は、他の結晶成長装置２の例である。この結晶成長装置２は、いわゆるＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）において使用されるものであって、チャンバ６１内に、基板１３と、基板１３を載置するためのステージ６４とを配設して構成され、基板６３を加熱するためのヒーター６５が設けられている。また、ステージ６４に保持される基板１３と対向するようにして第１の原料ガスを供給する供給源７１、供給源７２が設けられている。また、このチャンバ６１の外壁には窓６８が形成され、チャンバ６１の外側に配置された光源２９から発光された光が窓６８を介してチャンバ１１内へと入射されることになる。なお、この結晶成長装置２において、上述した結晶成長装置１と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。 FIG. 2 is an example of another crystal growth apparatus 2. The crystal growth apparatus 2 is used in so-called MBE (Molecular Beam Epitaxy), and is configured by disposing a substrate 13 and a stage 64 for placing the substrate 13 in a chamber 61. A heater 65 for heating the substrate 63 is provided. Further, a supply source 71 and a supply source 72 for supplying the first source gas are provided so as to face the substrate 13 held on the stage 64. In addition, a window 68 is formed on the outer wall of the chamber 61, and light emitted from the light source 29 disposed outside the chamber 61 enters the chamber 11 through the window 68. In the crystal growth apparatus 2, the same components and members as those of the crystal growth apparatus 1 described above are denoted by the same reference numerals, and the following description is omitted.

このような構成からなるＭＢＥを利用した結晶成長装置２により、実際に結晶を基板１３上に成長させる方法について説明をする。 A method of actually growing a crystal on the substrate 13 by the crystal growth apparatus 2 using MBE having such a configuration will be described.

先ず、ステージ６４上に基板１３を取り付ける。次に、図示しないポンプを介してチャンバ内の気体を吸引するとともに、内部を所定の圧力に制御する。次に、供給源７１、７２により第１の原料、第２の原料を照射する。ちなみに、この供給源７１、７２は、第１の原料、第２の原料を供給するルツボ等などからなり、ルツボの周囲に図示しないヒーターが設けられることにより材料源を蒸発できるようにすると共に、その正面に図示しないシャッターが設けられ、その開閉により第１の原料、第２の原料が基板１３側に供給されるようになっている。その結果、基板１３上において、ＭＢＥにより結晶を成長させることが可能となる。 First, the substrate 13 is attached on the stage 64. Next, the gas in the chamber is sucked through a pump (not shown), and the inside is controlled to a predetermined pressure. Next, the first raw material and the second raw material are irradiated by the supply sources 71 and 72. Incidentally, the supply sources 71 and 72 are composed of a first raw material, a crucible for supplying the second raw material, and the like. A heater (not shown) is provided around the crucible so that the material source can be evaporated. A shutter (not shown) is provided on the front surface, and the first raw material and the second raw material are supplied to the substrate 13 side by opening and closing the shutter. As a result, crystals can be grown on the substrate 13 by MBE.

本発明では、この第１の原料、第２の原料により２元系以上からなる化合物半導体を基板１３上に成膜させることが可能となる。しかし、これに限定されるものではなく、シリコン等の単一組成からなる半導体を結晶成長させるものであってもよい。かかる場合には、第１の原料、第２の原料の何れかを供給することになる。 In the present invention, a compound semiconductor composed of a binary system or more can be formed on the substrate 13 by using the first raw material and the second raw material. However, the present invention is not limited to this, and a semiconductor made of a single composition such as silicon may be crystal-grown. In such a case, either the first raw material or the second raw material is supplied.

また、この結晶成長装置２においても、チャンバ６１内への原料ガスの供給とともに、光源２９からの光を窓６８を介してこの基板１３上に照射する。この基板１３上に照射される光の波長は、基板１３上に成長させるべき結晶の欠陥準位に対応する波長を含むものとしている。即ち、本発明では、結晶成長時において、光源２９から上述した波長からなる光を照射することを必須の構成要件としている。 Also in the crystal growth apparatus 2, the substrate 13 is irradiated with light from the light source 29 through the window 68 while supplying the source gas into the chamber 61. The wavelength of light irradiated on the substrate 13 includes a wavelength corresponding to a defect level of a crystal to be grown on the substrate 13. That is, in the present invention, it is an indispensable constituent requirement to irradiate light having the above-mentioned wavelength from the light source 29 during crystal growth.

上述の如きプロセスで構成される本発明を適用した結晶成長方法により、基板１３上に対して結晶９０を成長させることが可能となる。しかし結晶成長の過程において、例えば図３に示すように、格子欠陥３１が結晶９０において生成される場合もある。ちなみに、ここでいう格子欠陥３１とは、いわゆる点欠陥、線欠陥、面欠陥を含む。点欠陥は、正規の格子点にあるべき原子が抜けている原子空孔３２と、その抜けた原子が格子間に位置することによる格子間原子とからなる。またこの点欠陥としては、結晶中にある異種の原子（不純物３３）によるものも含まれる。この異種の不純物３３の原子は、いわゆる置換型原子や、侵入型原子等として構成されることになる。また、点欠陥としては、このような不純物の混入と、原子空孔とを有する複合欠陥として構成される場合もある。この図２では、原子空孔３２と、不純物３３の混入の２種類の格子欠陥が発生した場合を示している。このような格子欠陥は、得られた結晶の品質を低下させることから、極力抑制することが望ましい。 The crystal 90 can be grown on the substrate 13 by the crystal growth method to which the present invention configured by the process as described above is applied. However, in the course of crystal growth, for example, lattice defects 31 may be generated in the crystal 90 as shown in FIG. Incidentally, the lattice defect 31 referred to here includes so-called point defects, line defects, and surface defects. A point defect consists of an atomic vacancy 32 from which an atom that should be at a normal lattice point is missing, and an interstitial atom by positioning the missing atom between the lattices. Further, the point defects include those caused by different kinds of atoms (impurities 33) in the crystal. The atoms of the different kinds of impurities 33 are configured as so-called substitutional atoms or interstitial atoms. In addition, the point defect may be configured as a composite defect having such impurity contamination and atomic vacancies. FIG. 2 shows a case where two types of lattice defects, in which atomic vacancies 32 and impurities 33 are mixed, are generated. Such lattice defects are desirably suppressed as much as possible because they lower the quality of the obtained crystal.

本発明を適用した結晶成長方法では、基板１３上への結晶成長時において、光源２９から光を照射する。その結果、光は成長中の結晶表面に照射されることになり、図４に示すように特に格子欠陥３１が生じている局所領域において近接場光が発生することになる。 In the crystal growth method to which the present invention is applied, light is emitted from the light source 29 during crystal growth on the substrate 13. As a result, the light is irradiated on the growing crystal surface, and near-field light is generated particularly in a local region where the lattice defect 31 occurs as shown in FIG.

そして、格子欠陥３１に近接場光を局在させることにより、いわゆるドレスド状態を作り出すことが可能となる。その結果、この局在させた近接場光により、この近接場光と、格子欠陥３１との間で近接場光相互作用の生じる時間が大きく延長されることになる。その結果、近接場光によるドレスド状態に基づいて、格子欠陥３１周辺の化学ポテンシャルを活性化させることにより、格子欠陥３１を構成する不純物３３の脱離を促進させることが可能となる。 A so-called dressed state can be created by localizing near-field light to the lattice defect 31. As a result, this localized near-field light greatly extends the time in which the near-field light interaction occurs between this near-field light and the lattice defect 31. As a result, it is possible to promote the desorption of the impurities 33 constituting the lattice defect 31 by activating the chemical potential around the lattice defect 31 based on the dressed state by the near-field light.

特に、本発明では、光源２９から照射する波長としては、基板１３上に成長させるべき結晶の欠陥準位に対応する波長を含むものとしている。例えば図５は、基板１３上に成長させたある結晶の照射する波長に対する光吸収量の関係を示している。この図５において伝搬光は点線で、また近接場光は実線で示している。この図中のスペクトルにおいて、長波長側に現れている小さなピークが、格子欠陥３１に基づくものである。この即ち、この格子欠陥３１のピークは、当該格子欠陥３１の欠陥準位に対応する波長λａにおいて現れている。この欠陥準位に対応する波長λａを含むように、光源２９から照射する波長λｂを設定する。その結果、発生する近接場光の波長もこのλａを包含するλｂとなる。なお、このλｂの帯域幅は、λａを含むものであればその広狭はいかなるものであってもよい。 In particular, in the present invention, the wavelength irradiated from the light source 29 includes the wavelength corresponding to the defect level of the crystal to be grown on the substrate 13. For example, FIG. 5 shows the relationship of the amount of light absorption with respect to the wavelength irradiated by a certain crystal grown on the substrate 13. In FIG. 5, the propagation light is indicated by a dotted line, and the near-field light is indicated by a solid line. In the spectrum in this figure, a small peak appearing on the long wavelength side is based on the lattice defect 31. That is, the peak of the lattice defect 31 appears at the wavelength λa corresponding to the defect level of the lattice defect 31. The wavelength λb irradiated from the light source 29 is set so as to include the wavelength λa corresponding to this defect level. As a result, the wavelength of the generated near-field light also becomes λb including this λa. The bandwidth of λb may be any width as long as it includes λa.

なお、この格子欠陥３１の欠陥準位に対応する波長λａは、周知のいかなる理論計算から求めるようにしてもよいし、また実験的に求めるようにしてもよい。 The wavelength λa corresponding to the defect level of the lattice defect 31 may be obtained from any known theoretical calculation, or may be obtained experimentally.

このような波長λｂを有する近接場光が共鳴する格子欠陥３１が原子空孔３２により構成されている場合には、その原子空孔３２周辺の原子が、この共鳴する近接場光を吸収し、励起子が励起されることにより励起状態（ドレスド状態）となる。このドレスド状態によりこの原子空孔３２周辺の原子において擬似高温状態が作り出され、振動数の高いフォノンが多数存在する状態が作り出されることになる。その結果、格子欠陥３１を構成する原子空孔３２が消滅するまで、原子の脱離が促進されることになる。 When the lattice defect 31 with which the near-field light having such a wavelength λb resonates is constituted by the atomic vacancies 32, the atoms around the atomic vacancies 32 absorb the resonating near-field light, When an exciton is excited, an excited state (dressed state) is obtained. By this dressed state, a pseudo high temperature state is created in the atoms around the atomic vacancy 32, and a state in which many phonons having a high frequency exist is created. As a result, the desorption of atoms is promoted until the atomic vacancies 32 constituting the lattice defects 31 disappear.

また、かかる近接場光により原子が脱離した領域に対しては再び結晶が堆積されていくことになる。その結果、原子空孔３２の存在しない高品質の結晶を得ることが可能となる。また、この原子が脱離した領域に結晶が成長する過程において再び格子欠陥３１が生じた場合には、上述したメカニズムに基づいて再び原子空孔３２周辺の原子を脱離させることができ、高品質の結晶を得ることができるまでかかるプロセスが繰り返し実行されていくことになる。 In addition, crystals are deposited again in a region where atoms are desorbed by the near-field light. As a result, it is possible to obtain a high-quality crystal without the atomic vacancies 32. Further, when a lattice defect 31 occurs again in the process of crystal growth in the region from which atoms have been desorbed, atoms around the atomic vacancies 32 can be desorbed again based on the mechanism described above. This process is repeated until quality crystals can be obtained.

また、波長λｂを有する近接場光が共鳴する格子欠陥３１が不純物３３により構成されている場合には、その不純物３３や不純物３３周辺の原子が、この共鳴する近接場光を吸収し、励起子が励起されることにより励起状態（ドレスド状態）となる。このドレスド状態によりこの不純物３３や不純物３３周辺の原子において擬似高温状態が作り出され、振動数の高いフォノンが多数存在する状態が作り出されることになる。その結果、格子欠陥３１を構成する不純物３３や不純物３３周辺の原子が消滅するまで、原子の脱離が促進されることになる。 Further, when the lattice defect 31 with which the near-field light having the wavelength λb resonates is constituted by the impurity 33, the impurity 33 and atoms around the impurity 33 absorb this resonating near-field light, and excitons. Is excited to enter an excited state (dressed state). This dressed state creates a pseudo high temperature state in the impurities 33 and atoms around the impurity 33, and creates a state in which many phonons having a high frequency exist. As a result, the desorption of atoms is promoted until the impurities 33 constituting the lattice defects 31 and the atoms around the impurities 33 disappear.

また、かかる近接場光により原子が脱離した領域に対しては再び結晶が堆積されていくことになる。その結果、不純物３３の存在しない高品質の結晶を得ることが可能となる。また、この原子が脱離した領域に結晶が成長する過程において再び格子欠陥３１が生じた場合には、上述したメカニズムに基づいて再び原子空孔３２周辺の原子、或いは不純物３３並びに不純物３３周囲の原子を脱離させることができ、高品質の結晶を得ることができるまでかかるプロセスが繰り返し実行されていくことになる。 In addition, crystals are deposited again in a region where atoms are desorbed by the near-field light. As a result, it is possible to obtain a high quality crystal free of the impurities 33. Further, when the lattice defect 31 is generated again in the process of crystal growth in the region from which the atoms are detached, the atoms around the atomic vacancies 32 or the impurities 33 and the impurities 33 around are again formed based on the mechanism described above. This process is repeated until atoms can be desorbed and high quality crystals can be obtained.

このように、本発明を適用した結晶成長方法では、結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射する。そして、成長させる結晶中の欠陥に対して照射した光に基づいて近接場光を発生させ、発生させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて欠陥を構成する不純物又は欠陥周辺の原子を脱離させる。 Thus, in the crystal growth method to which the present invention is applied, light including a wavelength corresponding to the defect level of the crystal is irradiated during crystal growth. Then, the near-field light is generated based on the light irradiated to the defect in the crystal to be grown, and the impurities constituting the defect or the atoms around the defect are determined based on the near-field light interaction by the generated near-field light. Detach.

なお、上述した例では、あくまで発生させた近接場光に基づいて上述した原子の脱離を促進させる場合について説明をしてきたが、これに限定されるものではなく、結晶表面に照射される伝搬光に基づいて上述した作用を発揮させてもよいことは勿論である。 In the above-described example, the case where the above-described desorption of atoms is promoted based on the generated near-field light has been described. However, the present invention is not limited to this. Of course, the above-described action may be exhibited based on light.

１、２結晶成長装置
１１チャンバ
１３、６３基板
１４ステージ
１６ポンプ
１７圧力センサ
１８バタフライバルブ
２３、２４供給管
２８、６８窓
２９光源
３１格子欠陥
３２原子空孔
３３不純物
６１チャンバ
６４ステージ
６５ヒーター
７１供給源
７２供給源
９０結晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Crystal growth apparatus 11 Chamber 13, 63 Substrate 14 Stage 16 Pump 17 Pressure sensor 18 Butterfly valve 23, 24 Supply pipe 28, 68 Window 29 Light source 31 Lattice defect 32 Atomic hole 33 Impurity 61 Chamber 64 Stage 65 Heater 71 Supply Source 72 Source 90 Crystal

Claims

基板上に結晶を成長させる結晶成長方法において、
上記結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射すること
を特徴とする結晶成長方法。 In a crystal growth method for growing a crystal on a substrate,
A crystal growth method comprising irradiating light containing a wavelength corresponding to the defect level of the crystal during crystal growth.

上記欠陥を構成する不純物又は上記欠陥周辺の原子を、上記照射した光に基づいて脱離させること
を特徴とする請求項１記載の結晶成長方法。 2. The crystal growth method according to claim 1, wherein impurities constituting the defect or atoms around the defect are desorbed based on the irradiated light.

上記成長させる結晶中の欠陥に対して上記照射した光に基づいて近接場光を発生させ、発生させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて上記欠陥を構成する不純物又は上記欠陥周辺の原子を脱離させること
を特徴とする請求項１又は２記載の結晶成長方法。 The near-field light is generated based on the irradiated light with respect to the defect in the crystal to be grown, and the defect constituting the defect or the periphery of the defect is based on the near-field light interaction by the generated near-field light. The crystal growth method according to claim 1 or 2, wherein atoms are desorbed.

基板上に結晶を成長させる結晶成長装置において、
上記結晶の欠陥準位に対応する波長を含む光を結晶成長時に照射する光照射手段を備えること
を特徴とする結晶成長装置。 In a crystal growth apparatus for growing a crystal on a substrate,
A crystal growth apparatus comprising light irradiation means for irradiating light including a wavelength corresponding to the defect level of the crystal during crystal growth.