JPH07288237A - Plasma exciting cell apparatus - Google Patents
Plasma exciting cell apparatusInfo
- Publication number
- JPH07288237A JPH07288237A JP6102301A JP10230194A JPH07288237A JP H07288237 A JPH07288237 A JP H07288237A JP 6102301 A JP6102301 A JP 6102301A JP 10230194 A JP10230194 A JP 10230194A JP H07288237 A JPH07288237 A JP H07288237A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- cell device
- excitation
- grid electrode
- 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- Withdrawn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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）装置や有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
装置などのエピタキシャル結晶成長装置用プラズマ励起
セル装置に関し、特に気体励起種を好適に活性化するた
めのエピタキシャル結晶成長装置用プラズマ励起セル装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
The present invention relates to a plasma-excited cell device for an epitaxial crystal growth apparatus such as an apparatus, and more particularly to a plasma-excited cell device for an epitaxial crystal growth apparatus for suitably activating gas excited species.
【０００２】[0002]
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
装置の一つとして分子線エピタキシー装置（以下、本明
細書ではＭＢＥ装置と略記する）や有機金属化学気相成
長（以下、本明細書ではＭＯＣＶＤ装置と略記する）装
置などが一般に知られている。2. Description of the Related Art A molecular beam epitaxy apparatus (hereinafter abbreviated as MBE apparatus in the present specification) and a metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as MOCVD apparatus in the present specification) as one of epitaxial crystal growth apparatuses for compound semiconductors. Devices and the like are generally known.
【０００３】上記各装置では成長原料を基板上に結晶成
長させるようになっているが、例えばＩＩ−ＶＩ族のエ
ピタキシャル結晶として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板
上へセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の結晶を成長させ、更に
ドーパントとして窒素（Ｎ）を導入して青色レーザを得
るためのｐ型結晶を形成する方法や装置が近年注目され
ており、特開昭６２−８８３２９号公報にはその一例が
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。In each of the above-mentioned devices, a growth raw material is crystal-grown on a substrate. For example, a zinc selenide (ZnSe) crystal is grown on a gallium arsenide (GaAs) substrate as an II-VI group epitaxial crystal. In addition, a method and apparatus for forming a p-type crystal for obtaining a blue laser by further introducing nitrogen (N) as a dopant have been attracting attention in recent years, and an example thereof is disclosed in JP-A-62-88329. ing. Also, DePuydt et al. Of the US have proposed a method of generating an active nitrogen beam by an rf plasma excitation cell by the MBE method and realizing nitrogen doping of 10 18 cm −3 (Appl.Phys.Lett). .57,21
27 (1991)), which suggests that a p-type crystal with low resistance can be obtained.
【０００４】上記各方法に於て、または一般的に、励起
セルにより励起された成長原料またはドーパントの基板
への供給量を適正に制御することは高い品質の結晶を得
るために重要であることは云うまでもない。また、例え
ばＭＢＥ装置など１０-7〜１０-10ｔｏｒｒ程度の低圧
で処理を行う装置にあっては、ドーパントとして気体を
用いる場合にその流量によっては結晶成長室内の気圧変
動を伴い、これが成長原料の分子ビームなどの結晶成長
条件に影響を及ぼすことが考えられることからも励起セ
ルにより供給される気体の励起状態を適正に制御する必
要がある。In each of the above methods, or in general, it is important to properly control the supply amount of the growth raw material or the dopant excited by the excitation cell to the substrate in order to obtain a high quality crystal. Needless to say. Further, for example, in an apparatus that performs processing at a low pressure of about 10 -7 to 10 -10 torr, such as an MBE apparatus, when a gas is used as a dopant, the atmospheric pressure in the crystal growth chamber varies depending on the flow rate of the gas. It is necessary to properly control the excited state of the gas supplied by the excitation cell, because it may affect the crystal growth conditions such as the molecular beam of 1.
【０００５】そこで、例えば励起セルにプラズマ励起セ
ルを用い、該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結晶成長に用いられ
る原料（またはドーパント）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。Therefore, for example, it has been proposed to use a plasma excitation cell as the excitation cell and monitor the emission intensity in the cell. In practice, it is monitored which excitation species causes the emission. Otherwise, the excited state of the raw material (or dopant) used for crystal growth cannot be monitored. Therefore, a large-scale apparatus for continuously performing spectrum analysis is required, which not only increases the cost but also is not realistic because the excited state of the excited species that does not emit light cannot be monitored.
【０００６】[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、気体励起種の励起状態を制御することが容易
なプラズマ励起セル装置を提供することにある。また、
本発明の別の目的は、気体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、更に構造の簡単なエピタキシャル
結晶成長装置用プラズマ励起セル装置を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and its main purpose is plasma excitation in which the excited state of gas excited species can be easily controlled. To provide a cell device. Also,
Another object of the present invention is to facilitate the excitation and control of gas, and to grow a high quality compound semiconductor epitaxial crystal on a substrate without affecting the crystal growth conditions. Another object of the present invention is to provide a plasma excitation cell device for a simple epitaxial crystal growth device.
【０００７】[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、励起用ガスの供給口と励起されたガスの排出口
と放電室とを有するプラズマ励起セル装置であって、前
記排出口近傍に設けられ、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
ッド電極に生じる電流を検出する電流検出装置と、前記
電流検出装置により検出された電流から前記ガスの励起
状態を判断して前記励起用ガスの流量及び／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プラズマ励起セル装置を提供
することにより達成される。According to the present invention, there is provided a plasma excitation cell device having an excitation gas supply port, an excited gas discharge port, and a discharge chamber. A grid electrode provided in the vicinity and electrically insulated from the plasma excitation cell device, a DC power supply for supplying a positive or negative voltage to the grid electrode, and a current detection device for detecting a current generated in the grid electrode And a controller for performing feedback control of the flow rate of the gas for excitation and / or the power for plasma generation by judging the excited state of the gas from the current detected by the current detection device. This is accomplished by providing a cell device.
【０００８】[0008]
【作用】励起セル装置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、プラズマ密度は励起せんと
する気体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、延いては気体励起種の励
起状態を容易に、かつリアルタイムに検出できる。The amount of ion species or electrons generated by plasma in the discharge chamber of the excitation cell device reflects the above plasma density. The plasma density reflects the excited state of the gas to be excited. Therefore, by the above configuration, by detecting the current generated by the ion species or electrons are attracted to the grid to which a voltage is applied, the plasma density at that time, as a result, the excited state of the gas excited species easily, and It can be detected in real time.
【０００９】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１０】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、ドーパントとして励起窒素
（Ｎ）を導入してｐ型結晶を得るためのＭＢＥ装置であ
る。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of a molecular beam epitaxy apparatus (MBE apparatus) in one embodiment to which the present invention is applied. In this embodiment, gallium arsenide (G
It is an MBE apparatus for growing a zinc selenide (ZnSe) epitaxial crystal on an (As) substrate and introducing excited nitrogen (N) as a dopant to obtain a p-type crystal.
【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。With the ultra-high vacuum exhaust device 2, 10 -7 to 10 -9
The substrate B is held by the holder 3 in the crystal growth chamber 1 capable of maintaining a high vacuum of about torr so that the processed surface faces downward. A heater 5 for heating the substrate is provided on the base end side of the holder 3, that is, on the upper side in the drawing. Further, the disk-shaped main shutter 6 has a position where the film formation of the substrate B is started, that is, a position where the processed surface of the substrate B is not covered, and a position where film formation is stopped, that is, a position where the processed surface of the substrate B is covered. It is rotatably supported between the two, and the film formation can be selectively started / stopped by rotating the drive shaft 6a from the outside.
【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。Two Knudsen cells (hereinafter abbreviated as K cells in the present specification) that open toward the substrate B are formed at positions in the lower portion of the crystal growth chamber 1 that are substantially opposed to the substrate B.
7 and 8 are provided. These K cells 7 and 8 are crucibles 7 a and 8 a that open toward the substrate B and these crucibles 7 and 8.
It has heaters 7b and 8b for heating a and 8a. Further, disk-shaped shutters 9 and 10 similar to the main shutter 6 are provided in the openings of the K cells 7 and 8 at positions where the openings of the K cells 7 and 8 are covered and positions where the openings are not covered. Rotatably supported between the crucibles 7a and 8 by selectively rotating the drive shafts 9a and 10a from the outside.
The growth raw material received in a is irradiated onto the substrate B as a molecular beam.
【００１３】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。Separately from the K cells 7 and 8, a nitrogen plasma excitation cell device 11 is provided at a position below the crystal growth chamber 1 and substantially facing the substrate B. As shown in FIG. 2 (a), the excitation cell device 11 has a bottomed cylindrical casing 12 made of high-purity ceramic that opens to the crystal growth chamber 1 side and defines a plasma generation chamber therein. A casing that encloses the pipeline 14 and the nitrogen gas supply port 13 that is opened at the bottom of the casing 12 and is connected to the nitrogen cylinder 18 through the pipeline 14, the flow rate control device 15, and the pressure reducing valve 16. A cylindrical magnet 17 provided at the bottom of 12;
The high frequency generator 20 is arranged on the outer periphery of the casing 12.
And a high frequency coil 19 connected to the plasma excitation cell. The opening of the casing 12 is provided with an orifice 12a for narrowing the opening.
【００１４】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。As also shown in FIGS. 2A and 2B, a grid electrode 22 electrically insulated from the excitation cell device 11 is provided in the opening of the casing 12. . A positive voltage is supplied to the grid electrode 22 by an external DC power supply 23. Furthermore, the grid electrode 22
A current detection device 24 for detecting the current flowing through the electrode 22 is attached to the. The current detection device 24 determines the plasma density in the plasma generation chamber, that is, the excited state of the dopant gas, from the current detected by the detection device 24, and feedback-controls the high-frequency generation device 20 to stabilize it. A control device 25 for is connected.
【００１５】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。A shutter 11a similar to the above-mentioned shutter is provided near the opening of the casing 12.
【００１６】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０．１ｃｃ／
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。Here, a low pressure (1
Even when the plasma is generated, a plasma discharge emission intensity higher than that of the rf plasma excitation cell by an order of magnitude is obtained with a low high frequency power (5 W to 300 W) even in a state of 0 -7 to 10 -9 torr. There is almost no pressure fluctuation in the crystal growth chamber, and the molecular beam of the growth raw material (Zn, Se) emitted from the Knudsen cell becomes stable. Also, the amount of nitrogen molecular beam that does not contribute to doping is reduced,
The migration on the growth surface is promoted, the heating around the cell is suppressed, and the generation of contaminants from the inner wall of the discharge chamber is suppressed. In FIG. 3, the nitrogen gas flow rate is 0.1 cc /
The graph which compared the plasma discharge light emission intensity with respect to high frequency power in this plasma excitation cell and rf plasma excitation cell which made the other conditions the same by setting min and spectrum position 763 nm is shown.
【００１７】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。A flux monitor 21 consisting of a known BA type ionization vacuum gauge is provided at an appropriate position in the crystal growth chamber 1 so that the intensity of each molecular beam can be measured.
【００１８】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。The operating procedure of this embodiment will be described below. First, selenium (Se) is received in the crucible 7a and zinc (Zn) is received in the crucible 8a, the substrate B is held downward by the holder 3, and the inside of the crystal growth chamber 1 is evacuated by the ultrahigh vacuum exhaust device 2 to obtain 10 Maintain a high vacuum of about -7 to 10 -9 torr. Then, the substrate B is rotated and heated, and selenium and zinc are heated. At this time, each shutter 6,
9, 10, 11a are still closed.
【００１９】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／ｍ
ｉｎ〜０．５ｃｃ／ｍｉｎの範囲の流量でケーシング１
２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２
５をもって高周波発生装置２０をフィードバック制御す
る。Next, after a lapse of a predetermined time, each shutter 9, 1
It is confirmed that the molecular beam of selenium and zinc is stable at an intensity of 1: 1 by opening and closing 0 sequentially and using the flux monitor 21. Then, a high frequency is generated in the excitation cell device 11 (5 W to 300 W), and nitrogen gas is added at 0.01 cc / m.
Casing 1 at a flow rate ranging from in to 0.5 cc / min
It is supplied to the plasma generating chamber defined inside 2. Here, high-density nitrogen plasma is generated by the interaction between the magnetic field generated by the magnet 17 and the high-frequency coil 19. At this time, the current flowing through the grid electrode 22 is detected by the current detecting device 24 to determine the excited state of the dopant gas, and the control device 2
5, the high frequency generator 20 is feedback-controlled.
【００２０】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。Thereafter, when the nitrogen plasma is stabilized, the shutters 9, 10, 11a are opened, and finally the shutter 6 is opened to grow an epitaxial crystal of zinc selenide on the surface of the substrate B and introduce nitrogen as a dopant therein. Then, a p-type crystal can be obtained. At that time, the high frequency generator 20 is continuously feedback-controlled. By doing so, the plasma density can always be stabilized, and unnecessary nitrogen species that reduce the activation rate of nitrogen during high-concentration doping can be removed to some extent away from the grid electrode, so that the activation rate of nitrogen is improved. . The p-type crystal thus formed had a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
【００２１】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。Here, if the high frequency power is less than 5 W, no electric discharge occurs, and if it exceeds 300 W, nitrogen atoms are excessively introduced into the crystal and the quality of the crystal deteriorates. Also, if the nitrogen gas flow rate is less than 0.01 cc / min, it becomes difficult to maintain the discharge, and if it exceeds 0.5 cc / min, MB
There is a concern that the pressure may be deviated from the crystal growth condition of the E apparatus.
【００２２】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。In this embodiment, only the plasma excitation cell is feedback-controlled, but the heaters 7 of the K cells 7 and 8 are determined based on the degree of vacuum measured by the flux monitor, for example.
b and 8b are also feedback-controlled, or the surface of the substrate is irradiated with an electron beam by an electron beam gun, and the electron beam reflected by this surface is received by a RHEED (high-speed electron diffraction) screen. It is also possible to obtain information and use this as control information for performing each feedback control. By doing so, more precise control can be performed.
【００２３】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。Although zinc is used as the II group element and selenium is used as the VI group element in this embodiment, any one of cadmium (Cd), zinc (Zn) and magnesium (Mg) as the II group element, VI Similar effects can be obtained by using any one of sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te), and manganese (Mn) as a group element or a II-VI mixed crystal containing these. Further, in each of the above embodiments, gallium arsenide (GaAs) is used as the crystal growth substrate.
Although a substrate is used, a suitable thin film crystal (for example, a gallium arsenide film obtained by epitaxial crystal growth) may be formed on a ZnSe, GaP or gallium arsenide (GaAs) substrate.
【００２４】[0024]
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明に基づくプラズマ励起セル装置によれば、励起され
たガスの排出口近傍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、ガス
の励起状態を適正制御できる。特に、本装置をエピタキ
シャル結晶成長装置に於て、放電室を郭成する有底筒状
のケーシングの底部に磁石を設け、ケーシングの外周に
高周波コイル配設したドーパントガスのプラズマ励起セ
ル装置に適用し、励起用ガスの流量及び／または高周波
コイルの高周波パワーをフィードバック制御することに
より、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。またその効果は、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。As is apparent from the above description, according to the plasma excitation cell device of the present invention, a grid electrode to which a positive or negative voltage is supplied is provided in the vicinity of the discharge port for excited gas. The excited state of the gas can be properly controlled by detecting the current flowing through the grid electrode, determining the excited state of the gas from the value and performing feedback control of the plasma excited cell device. In particular, this device is applied to a plasma-excited cell device for a dopant gas in which a magnet is provided at the bottom of a cylindrical casing with a bottom that defines the discharge chamber and a high-frequency coil is provided around the casing in an epitaxial crystal growth device. Then, by feedback-controlling the flow rate of the exciting gas and / or the high frequency power of the high frequency coil, a high quality compound semiconductor epitaxial crystal can be grown on the substrate. In addition, the effect is remarkable especially in the case of II-VI group compound semiconductor epitaxial crystal growth that requires strict control, and a high-quality II-
A Group VI compound semiconductor epitaxial crystal can be easily grown.
【図１】本発明が適用された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。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of a molecular beam epitaxy apparatus to which the present invention is applied.
【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。2 (a) is an enlarged cross-sectional view of an essential part of only the plasma excitation cell device of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a plan view of only the grid electrode of (a) viewed from the direction of arrow b. is there.
【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プラズマ放電発光強度を比較し
たグラフである。FIG. 3 is a graph comparing plasma discharge emission intensity with respect to high frequency power in the present plasma excitation cell and the rf plasma excitation cell.
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 1 crystal growth chamber 2 ultra-high vacuum exhaust device 3 holder 5 heater 6 main shutter 6a drive shaft 7, 8 Knudsen cell 7a, 8a crucible 7b, 8b heater 9, 10 shutter 9a, 10a drive shaft 11 excitation cell device 11a shutter 12 casing 12a Orifice 13 Nitrogen gas supply port 14 Pipeline 15 Flow control device 16 Pressure reducing valve 17 Magnet 18 Nitrogen cylinder 19 High frequency coil 20 High frequency generator 21 Flux monitor 22 Grid electrode 23 External DC power supply 24 Current detector 25 Control device
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 Ｈ０１Ｌ 21/36 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ 9014−2Ｇ Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/36 H05H 1/46 L 9014-2G
Claims (2)
の排出口と放電室とを有するプラズマ励起セル装置であ
って、 前記排出口近傍に設けられ、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生じる電流を検出する電流検出装置
と、 前記電流検出装置により検出された電流から前記ガスの
励起状態を判断して前記励起用ガスの流量及び／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プラズマ励起セル装置。1. A plasma excitation cell device having an excitation gas supply port, an excited gas discharge port, and a discharge chamber, the plasma excitation cell device being provided in the vicinity of the discharge port and electrically connected to the plasma excitation cell device. An insulated grid electrode, a DC power supply that supplies a positive or negative voltage to the grid electrode, a current detection device that detects a current generated in the grid electrode, and the gas from the current detected by the current detection device. And a control device for performing feedback control of the flow rate of the excitation gas and / or the plasma generation power by determining the excitation state of the plasma excitation cell device.
キシャル結晶成長装置に用られるプラズマ励起セル装置
であり、 前記放電室を郭成する有底筒状のケーシングと、 前記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
し、 前記励起用ガスの流量及び／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に記載のプラズマ励起セル装置。2. The plasma-excited cell device is a plasma-excited cell device used in an epitaxial crystal growth apparatus, and has a bottomed cylindrical casing that defines the discharge chamber, and a magnet provided at the bottom of the casing. And a high-frequency coil arranged on the outer periphery of the casing, and feedback-controls the flow rate of the excitation gas and / or the high-frequency power of the high-frequency coil. Cell device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6102301A JPH07288237A (en) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Plasma exciting cell apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6102301A JPH07288237A (en) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Plasma exciting cell apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288237A true JPH07288237A (en) | 1995-10-31 |
Family
ID=14323795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6102301A Withdrawn JPH07288237A (en) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Plasma exciting cell apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288237A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068656A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Ulvac Japan Ltd | Plasma source, and device and method for forming thin film |
| JPWO2004006321A1 (en) * | 2002-07-08 | 2005-11-10 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | Method and apparatus for forming silicon nitride film |
| JP2008532306A (en) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | エピスピード エス．アー． | Apparatus and method for high density low energy plasma vapor phase epitaxy |
| JP2013165116A (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Tokyo Electron Ltd | Film formation device |
| CN111800929A (en) * | 2019-04-05 | 2020-10-20 | 仕富梅集团公司 | Glow plasma stabilization |
-
1994
- 1994-04-15 JP JP6102301A patent/JPH07288237A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068656A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Ulvac Japan Ltd | Plasma source, and device and method for forming thin film |
| JPWO2004006321A1 (en) * | 2002-07-08 | 2005-11-10 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | Method and apparatus for forming silicon nitride film |
| JP2008532306A (en) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | エピスピード エス．アー． | Apparatus and method for high density low energy plasma vapor phase epitaxy |
| US8647434B2 (en) | 2005-02-28 | 2014-02-11 | Sulzer Metco Ag | System and process for high-density, low-energy plasma enhanced vapor phase epitaxy |
| US9466479B2 (en) | 2005-02-28 | 2016-10-11 | Oerlikon Metco Ag, Wohlen | System and process for high-density, low-energy plasma enhanced vapor phase epitaxy |
| JP2013165116A (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Tokyo Electron Ltd | Film formation device |
| CN111800929A (en) * | 2019-04-05 | 2020-10-20 | 仕富梅集团公司 | Glow plasma stabilization |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5633192A (en) | Method for epitaxially growing gallium nitride layers | |
| US7663157B2 (en) | Semiconductor device having group III nitride buffer layer and growth layers | |
| US6410162B1 (en) | Zinc oxide films containing P-type dopant and process for preparing same | |
| US7033435B2 (en) | Process for preparing p-n junctions having a p-type ZnO film | |
| 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 | |
| WO2006038567A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING P-TYPE Ga2O3 FILM AND METHOD FOR PRODUCING PN JUNCTION-TYPE Ga2O3 FILM | |
| JPH07288237A (en) | Plasma exciting cell apparatus | |
| US4233613A (en) | Compound semiconductor wafer | |
| JPH08181073A (en) | Semiconductor wafer and crystal growth method | |
| JPH07288260A (en) | Molecular beam epitaxial system | |
| JPH07288259A (en) | Molecular beam epitaxial system | |
| JPH07291790A (en) | Molecular beam epitaxy apparatus | |
| US5753039A (en) | Manufacturing method of p-type semiconductor crystal | |
| JPH07291791A (en) | Molecular beam epitaxy apparatus | |
| JP5128907B2 (en) | Activity controlled nitrogen compound MBE film forming method and apparatus | |
| JPH0722343A (en) | Vapor growth device | |
| EP0568177A2 (en) | Epitaxial growth method and apparatus for doping nitrogen | |
| US5152866A (en) | Plasma/radiation assisted molecular beam epitaxy method | |
| JPH05234892A (en) | Growing method for crystal and radical generator for growing crystal | |
| US5048457A (en) | Plasma/radiation assisted molecular beam epitaxy method and apparatus | |
| JPH07291789A (en) | Molecular beam epitaxy apparatus | |
| JPH05275339A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPH05234891A (en) | Molecular beam epitaxy apparatus | |
| JPH05343322A (en) | Method of forming crystalline layer of compound semiconductor |
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 |