JP5194656B2

JP5194656B2 - Particle beam supply apparatus and method for growing III-V compound semiconductor

Info

Publication number: JP5194656B2
Application number: JP2007231959A
Authority: JP
Inventors: 充嶋津; 大樹森
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP2009064984A

Description

本発明は、粒子線供給装置およびIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法に関する。 The present invention relates to a particle beam supply apparatus and a method for growing a III-V compound semiconductor.

非特許文献１には、改良された分子線エピタキシによって低温成長されたＧａＡｓおよびＡｌＡｓ−ＧａＡｓ量子井戸について記載されている。マイグレーションエンハンストエピタキシャル成長（ＭＥＥ）法を用いて結晶性の良好なＧａＡｓを低温（摂氏３００度）で成長した。 Non-Patent Document 1 describes GaAs and AlAs-GaAs quantum wells grown at low temperature by improved molecular beam epitaxy. GaAs having good crystallinity was grown at a low temperature (300 degrees Celsius) by using a migration enhanced epitaxial growth (MEE) method.

非特許文献２には、ＭＥＥ法によって低温成長されたＡｌＧａＡｓ−ＧａＡ量子井戸について記載されている。ヒ素を含まない雰囲気中において清浄なＧａＡｓ表面にガリウム原子またはアルミニウム原子を供給するとき、これらの原子は低温（摂氏３００度）においても移動しやすく、マイグレーションが生じる。この方法により、ガリウムおよび／またはアルミニウム並びにヒ素をＧａＡｓ表面に供給して、優れたフォトルミネッセンス特性を有するＡｌＧａＡｓ−ＧａＡ量子井戸が成長された。 Non-Patent Document 2 describes an AlGaAs-GaA quantum well grown at a low temperature by the MEE method. When gallium atoms or aluminum atoms are supplied to a clean GaAs surface in an arsenic-free atmosphere, these atoms easily move even at low temperatures (300 degrees Celsius), and migration occurs. By this method, gallium and / or aluminum and arsenic were supplied to the GaAs surface to grow an AlGaAs-GaA quantum well having excellent photoluminescence properties.

非特許文献３には、ＭｎおよびＢｅを共添加して高正孔濃度のＧａＡｓを低温で成長することについて記載されている。Ｍｎを添加して高正孔濃度のＧａＡｓを低温で成長することができるし、Ｂｅを添加して高正孔濃度のＧａＡｓを低温で成長できる。しかしながら、ＭｎおよびＢｅを共添加すると高抵抗のＧａＡｓが得られた。ところが、ＭＥＥ法によってＭｎおよびＢｅを別個に供給してＧａＡｓを成長すると、高正孔濃度のＧａＡｓが得られた。 Non-Patent Document 3 describes that GaAs having a high hole concentration is grown at a low temperature by co-adding Mn and Be. By adding Mn, high hole concentration GaAs can be grown at low temperature, and by adding Be, high hole concentration GaAs can be grown at low temperature. However, when Mn and Be were added together, high resistance GaAs was obtained. However, when Mn and Be were separately supplied by the MEE method to grow GaAs, GaAs with a high hole concentration was obtained.

非特許文献４には、ＭＥＥ法を用いてＩｎＮを成長することについて記載されている。 Non-Patent Document 4 describes the growth of InN using the MEE method.

非特許文献５には、ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ接合デバイスを作製するための分子線エピタキシについて記載されている。ＧａＮテンプレート上に高温成長ＡｌＮ薄層をＭＥＥ法で成長した後に、ＧａＮを成長した。このＧａＮのらせんヒルロック密度を下げることができた。
Y. Horiknshi, M. Kawashima, and H. Yamaguchi Jpn. J. Appl. Phys. 25, L868 (1986). Y. Horikoshi, et al. Appl. Phys. Lett. l50 (23), 8June 1987 K. Onomitsu, et al. J. Vac. Sci. Technol. B 22.4., Jul/Aug 2004 H. Lu, et al. Appl. Phvs. Lett., Vol. 77, No. 16, l6 October 2000 K. Kishino and A. Kikuchi: phys. stal. sot. (a) 190, No. 1, 23 31 (2002) Non-Patent Document 5 describes molecular beam epitaxy for producing an AlGaN / GaN heterojunction device. After a high-temperature grown AlN thin layer was grown on the GaN template by the MEE method, GaN was grown. The helical hillrock density of this GaN could be lowered.
Y. Horiknshi, M. Kawashima, and H. Yamaguchi Jpn. J. Appl. Phys. 25, L868 (1986). Y. Horikoshi, et al. Appl. Phys. Lett. L50 (23), 8 June 1987 K. Onomitsu, et al. J. Vac. Sci. Technol. B 22.4., Jul / Aug 2004 H. Lu, et al. Appl. Phvs. Lett., Vol. 77, No. 16, l6 October 2000 K. Kishino and A. Kikuchi: phys. Stal. Sot. (A) 190, No. 1, 23 31 (2002)

ＭＢＥ法で半導体結晶を一原子層づつ成長するＭＥＥ法を実現ためには、原料を交互に間欠的に供給する必要がある。なぜなら、ＭＥＥ法では原子層の成長毎に原料の供給を停止して原子のマイグレーションを促進する必要があるからでる。このため、一原子層毎に原料セルのシャッタを開閉する必要がある。この開閉には、以下のようないくつかの駆動方式がある。例えば、ベローズの先端にシャッタ板を取り付けて、ステッピングモータの駆動によりベローズの左回転および右回転を交互に行って開閉を行う。別の方法では、磁気駆動により左回転および右回転を行って開閉を行う。アオリ方式では、ベローズを有する回転導入機の先端にシャッタ板を取り付けて、ステッピングモータの駆動によりシャッタ板の移動を行って開閉を行う。スライド方式では、アクチェータによる磁石の平行移動を利用して開閉のためにシャッタ板のスライドを行う。或いは、ステッピングモータの回転運動を並進運動に変換して、開閉のためにシャッタ板のスライドを行う。 In order to realize the MEE method in which a semiconductor crystal is grown by one atomic layer by the MBE method, it is necessary to intermittently supply raw materials. This is because in the MEE method, it is necessary to stop the supply of the raw material every time the atomic layer grows to promote the migration of atoms. For this reason, it is necessary to open and close the shutter of the source cell for each atomic layer. There are several drive methods for this opening and closing. For example, a shutter plate is attached to the tip of the bellows, and the left and right rotations of the bellows are alternately opened and closed by driving a stepping motor. In another method, the left and right rotations are performed by magnetic drive to open and close. In the tilting method, a shutter plate is attached to the tip of a rotation introducing machine having a bellows, and the shutter plate is moved by driving a stepping motor to open and close. In the slide method, the shutter plate is slid for opening and closing using the parallel movement of the magnet by the actuator. Alternatively, the rotational motion of the stepping motor is converted into translational motion, and the shutter plate is slid for opening and closing.

これらの方式のいずれにおいても、１μｍのエピタキシャル膜を成長するためには、機械的な移動により数千回程度のシャッタの開閉を行う。これらのシャッタ機構の動作では、シャッタの移動と停止が成長中に繰り返されるので、シャッタに付着した堆積物の落下による結晶欠陥の発生や機械的な故障などが発生する可能性がある。 In any of these methods, in order to grow a 1 μm epitaxial film, the shutter is opened and closed about several thousand times by mechanical movement. In the operation of these shutter mechanisms, the movement and stop of the shutter are repeated during the growth, so that there is a possibility that the generation of crystal defects or mechanical failure due to the fall of deposits attached to the shutter may occur.

本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、成長中にシャッタの移動と停止の繰り返しを行うことがない、分子線エピタキシ装置のための粒子線供給装置を提供することを目的とし、また粒子線供給装置を用いた分子線エピタキシ装置によりIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a particle beam supply apparatus for a molecular beam epitaxy apparatus that does not repeatedly move and stop the shutter during growth. The object is to provide a method of growing a III-V compound semiconductor by a molecular beam epitaxy apparatus using a particle beam supply apparatus.

本発明の一側面は、分子線エピタキシ装置のための粒子線供給装置である。粒子線供給装置は、（ａ）分子線エピタキシ成長のための原料を提供する開口を有する粒子線生成器と、（ｂ）前記粒子線生成器の前記開口の前方に位置するシャッタ、該シャッタを支持しており所定の軸に沿って延びる回転軸、および該回転軸を前記所定の軸の回りに回転駆動する駆動機構を含むシャッタ装置とを備え、前記シャッタは、前記粒子線生成器の前記開口の位置に合わせて設けられた窓を有する。 One aspect of the present invention is a particle beam supply apparatus for a molecular beam epitaxy apparatus. The particle beam supply apparatus includes: (a) a particle beam generator having an opening for providing a raw material for molecular beam epitaxy growth; (b) a shutter positioned in front of the opening of the particle beam generator; A rotation shaft that supports and extends along a predetermined axis, and a shutter device that includes a drive mechanism that rotationally drives the rotation shaft around the predetermined axis, the shutter including the particle beam generator A window is provided in accordance with the position of the opening.

この粒子線供給装置によれば、回転駆動のための駆動機構により、回転軸に支持されたシャッタを一方向に回転させることができる。この回転により、シャッタに設けられた窓が、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器の開口上を通過する。シャッタ装置が開かれた状態では、粒子線生成器からの粒子線が窓を通して供給される。また、シャッタ装置が閉じられた状態では、粒子線生成器からの粒子線がシャッタによって遮断される。 According to this particle beam supply apparatus, the shutter supported by the rotation shaft can be rotated in one direction by the drive mechanism for rotational drive. By this rotation, the window provided in the shutter passes over the opening of the particle beam generator at a frequency corresponding to the rotation speed. When the shutter device is opened, the particle beam from the particle beam generator is supplied through the window. When the shutter device is closed, the particle beam from the particle beam generator is blocked by the shutter.

本発明に係る粒子線供給装置では、前記シャッタは、追加の窓を有しており、前記窓および前記追加の窓は前記所定の軸を中心とする円周上に配置されていることができる。この粒子線供給装置によれば、窓および追加の窓を通して粒子線が供給される。窓および追加の窓の窓サイズ（円周に沿って規定される長さ）に応じて、粒子線の供給期間が規定される。また、窓および追加の窓との間隔（円周に沿って規定される間隔）に応じて粒子線の停止期間が規定される。 In the particle beam supply apparatus according to the present invention, the shutter may include an additional window, and the window and the additional window may be disposed on a circumference around the predetermined axis. . According to this particle beam supply apparatus, the particle beam is supplied through the window and the additional window. Depending on the window size (length defined along the circumference) of the window and the additional window, the particle beam supply period is defined. Further, the particle beam stop period is defined according to the interval between the window and the additional window (the interval defined along the circumference).

本発明に係る粒子線供給装置では、前記駆動機構は磁気カップリングによる駆動であることが好ましい。磁気カップリングによる駆動は、非接触により駆動力の伝達が可能であるので、粒子線供給装置の回転軸にチャンバ外から駆動力を与えることができる。 In the particle beam supply apparatus according to the present invention, the drive mechanism is preferably driven by magnetic coupling. Since the driving by the magnetic coupling can transmit the driving force without contact, the driving force can be applied from the outside of the chamber to the rotating shaft of the particle beam supply apparatus.

本発明の別の側面は、III−Ｖ化合物半導体を成長する方法である。この方法は、（ａ）III−Ｖ化合物半導体のうちのIII族元素のための第１の粒子線供給装置からIII族原料を基板上に供給する工程と、（ｂ）前記III−Ｖ化合物半導体のうちのＶ族元素のための第２の粒子線供給装置からＶ族原料を前記基板上に供給する工程とを備え、前記第１の粒子線供給装置は、上記の一側面のいずれか一つである粒子線供給装置であり、前記第１の粒子線供給装置の前記シャッタは一方向に回転しており、前記III族原料は、この粒子線供給装置の前記シャッタの前記窓を通して供給され、前記第２の粒子線生成装置は、上記の一側面のいずれか一つである粒子線供給装置であり、前記第２の粒子線供給装置の前記シャッタは一方向に回転しており、前記Ｖ族原料は、この粒子線供給装置の前記シャッタの前記窓を通して供給される。 Another aspect of the present invention is a method for growing a III-V compound semiconductor. This method includes (a) a step of supplying a group III material onto a substrate from a first particle beam supply device for a group III element of the III-V compound semiconductor, and (b) the III-V compound semiconductor. And supplying a group V raw material from the second particle beam supply device for the group V element to the substrate, wherein the first particle beam supply device is any one of the above-described one aspect. The shutter of the first particle beam supply device rotates in one direction, and the group III raw material is supplied through the window of the shutter of the particle beam supply device. The second particle beam generation apparatus is a particle beam supply apparatus according to any one of the above aspects, and the shutter of the second particle beam supply apparatus rotates in one direction, The Group V raw material is supplied through the window of the shutter of the particle beam supply apparatus. It is.

この方法によれば、シャッタを支持する回転軸を一方向に回転させることによって、III−Ｖ化合物半導体のIII族原料及びＶ族原料を供給できる。この回転により、シャッタに設けられた窓が、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器の開口上を通過する。III族原料及びＶ族原料を供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の大きさに応じて、それぞれの粒子線が供給される。また、III族原料を供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の位置とＶ族原料を供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の位置との違いに応じて、III族原料及びＶ族原料を供給するタイミングが決定される。本発明の別の側面に係る方法では、III族原料の供給とＶ族原料の供給を繰り返す工程は、各シャッタの回転により実現される。これによって、所望の膜厚のIII−Ｖ化合物半導体を成長できる。 According to this method, the group III material and the group V material of the III-V compound semiconductor can be supplied by rotating the rotating shaft supporting the shutter in one direction. By this rotation, the window provided in the shutter passes over the opening of the particle beam generator at a frequency corresponding to the rotation speed. Each particle beam is supplied in accordance with the size of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the group III material and the group V material. Further, depending on the difference between the position of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the group III material and the position of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the group V material, the group III material and the group V material are changed. The supply timing is determined. In the method according to another aspect of the present invention, the step of repeating the supply of the group III material and the supply of the group V material is realized by rotating each shutter. Thereby, a III-V compound semiconductor having a desired film thickness can be grown.

本発明に係る方法は、（ｃ）前記III族原料または前記Ｖ族原料の少なくともいずれか一方を前記基板上に供給した後に、前記III族原料および前記Ｖ族原料のいずれも供給することなく前記基板をマイグレーションのための温度に保持する工程を更に備え、マイグレーションのための温度に保持する前記工程では、前記第１の粒子線供給装置からの前記III族原料は、前記第１の粒子線供給装置の前記シャッタによって遮断され、マイグレーションのための温度に保持する前記工程では、前記第２の粒子線供給装置からの前記Ｖ族原料は、前記第２の粒子線供給装置の前記シャッタによって遮断される。 In the method according to the present invention, (c) after supplying at least one of the group III raw material or the group V raw material onto the substrate, without supplying any of the group III raw material and the group V raw material, The method further comprises the step of maintaining the substrate at a temperature for migration, wherein the group III material from the first particle beam supply device is supplied with the first particle beam in the step of maintaining the substrate at a temperature for migration. In the step of being blocked by the shutter of the apparatus and maintained at a temperature for migration, the group V raw material from the second particle beam supply apparatus is blocked by the shutter of the second particle beam supply apparatus. The

この発明によれば、原料中のIII族原子またはＶ族原子のマイクレーションが成長表面において生じするので、三次元成長が抑制されて、平坦なエピタキシャル面が得られる。 According to the present invention, since the group III atom or group V atom in the raw material undergoes the micro-growth on the growth surface, the three-dimensional growth is suppressed and a flat epitaxial surface can be obtained.

本発明に係る方法は、更に、前記III族原料および前記Ｖ族原料のいずれも供給することなく、前記III−Ｖ化合物半導体のためのドーパントのための第３の粒子線供給装置から前記ドーパントを前記基板上に供給する工程を備えることができる。前記第３の粒子線供給装置は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された粒子線供給装置であり、前記第３の粒子線供給装置の前記シャッタは一方向に回転しており、前記ドーパントは、この粒子線供給装置の前記シャッタの前記窓を通して供給される。 The method according to the present invention further includes supplying the dopant from a third particle beam supply apparatus for a dopant for the III-V compound semiconductor without supplying any of the group III raw material and the group V raw material. A step of supplying on the substrate can be provided. The third particle beam supply apparatus is the particle beam supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the shutter of the third particle beam supply apparatus rotates in one direction. The dopant is supplied through the window of the shutter of the particle beam supply apparatus.

この方法によれば、シャッタを支持する回転軸を一方向に回転させることによって、III−Ｖ化合物半導体のためのドーパントを供給できる。この回転により、シャッタに設けられた窓が、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器の開口上を通過する。ドーパントを供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の大きさに応じて粒子線が供給される。また、III族原料およびＶ族原料を供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の位置とドーパントを供給する粒子線供給装置のシャッタの窓の位置との違いに応じて、ドーパントを供給するタイミングが決定される。本発明の別の側面に係る方法では、III族原料の供給、Ｖ族原料の供給およびドーパントの供給を繰り返す工程は、各シャッタの回転により実現される。これによって、所望の導電性および膜厚のIII−Ｖ化合物半導体を成長できる。 According to this method, the dopant for the III-V compound semiconductor can be supplied by rotating the rotating shaft supporting the shutter in one direction. By this rotation, the window provided in the shutter passes over the opening of the particle beam generator at a frequency corresponding to the rotation speed. The particle beam is supplied according to the size of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the dopant. Further, the timing of supplying the dopant depends on the difference between the position of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the group III material and the group V material and the position of the shutter window of the particle beam supply device that supplies the dopant. It is determined. In the method according to another aspect of the present invention, the step of repeating the supply of the group III material, the supply of the group V material, and the supply of the dopant is realized by rotating each shutter. Thereby, a III-V compound semiconductor having a desired conductivity and film thickness can be grown.

本発明に係る方法は、更に、前記ドーパントを前記基板上に供給した後に、前記III族原料、前記Ｖ族原料および前記ドーパントのいずれも供給することなく前記基板をマイグレーションのための温度に保持する工程を備えることができる。マイグレーションのための温度に保持する前記工程では、前記第１の粒子線供給装置からの前記III族原料は、前記第１の粒子線供給装置の前記シャッタによって遮断され、マイグレーションのための温度に保持する前記工程では、前記第２の粒子線供給装置からの前記Ｖ族原料は、前記第２の粒子線供給装置の前記シャッタによって遮断され、マイグレーションのための温度に保持する前記工程では、前記第３の粒子線供給装置からの前記ドーパントは、前記第３の粒子線供給装置の前記シャッタによって遮断される。 The method according to the present invention further maintains the substrate at a temperature for migration without supplying any of the Group III material, the Group V material, and the dopant after supplying the dopant onto the substrate. A process can be provided. In the step of maintaining the temperature for migration, the group III raw material from the first particle beam supply apparatus is blocked by the shutter of the first particle beam supply apparatus and maintained at the temperature for migration. In the step, the group V raw material from the second particle beam supply apparatus is blocked by the shutter of the second particle beam supply apparatus, and is maintained at a temperature for migration. The dopant from the third particle beam supply apparatus is blocked by the shutter of the third particle beam supply apparatus.

この方法によれば、前記III族原料、前記Ｖ族原料および前記ドーパントが供給されない期間に、マイクグレーションが促進される。 According to this method, migration is promoted during a period in which the group III material, the group V material, and the dopant are not supplied.

本発明に係る方法では、前記ドーパントはベリリウムであることが好ましい。ベリリウムの付着係数は小さい。このため、ベリリウムが基板に到達しても、基板に留まる確率が小さい。また、基板温度の上昇により、基板に付着したベリリウムが脱離する。しかしながら、ドーパントのベリリウムを基板上に供給した後に、III族原料、Ｖ族原料およびドーパントのいずれも供給することなく基板をマイグレーションのための温度に保持するので、ベリリウムのマイグレーションが基板上において促進される。 In the method according to the present invention, the dopant is preferably beryllium. The adhesion coefficient of beryllium is small. For this reason, even if beryllium reaches the substrate, the probability of staying on the substrate is small. Further, the beryllium adhering to the substrate is released due to the increase in the substrate temperature. However, after supplying the dopant beryllium onto the substrate, the substrate is held at the temperature for migration without supplying any of the Group III source, Group V source and dopant, which promotes beryllium migration on the substrate. The

本発明に係る方法では、前記III−Ｖ化合物半導体は、ＧａＮ系半導体であり、前記第２の粒子線供給装置は、窒素ラジカルを生成するための高周波ラジカルガンを含むことができる。本発明は、III−Ｖ化合物半導体としてＧａＮ系半導体の成長に適用できる。 In the method according to the present invention, the III-V compound semiconductor may be a GaN-based semiconductor, and the second particle beam supply device may include a high-frequency radical gun for generating nitrogen radicals. The present invention can be applied to the growth of GaN-based semiconductors as III-V compound semiconductors.

本発明に係る方法では、前記III族原料を前記基板に供給する期間は、前記Ｖ族原料を前記基板に供給する期間の少なくとも一部と重なっていてもよい。 In the method according to the present invention, the period during which the Group III material is supplied to the substrate may overlap with at least part of the period during which the Group V material is supplied to the substrate.

本発明に係る方法では、前記III−Ｖ化合物半導体はＧａＡｓ系半導体であることができる。本発明は、III−Ｖ化合物半導体としてＧａＡｓ系半導体の成長に適用できる。 In the method according to the present invention, the III-V compound semiconductor may be a GaAs-based semiconductor. The present invention can be applied to the growth of GaAs-based semiconductors as III-V compound semiconductors.

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。 The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.

以上説明したように、本発明によれば、成長中にシャッタの移動と停止の繰り返しを行うことない、分子線エピタキシ装置のための粒子線供給装置が提供される。また、本発明によれば、粒子線供給装置を用いた分子線エピタキシ装置によりIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法が提供される。 As described above, according to the present invention, a particle beam supply apparatus for a molecular beam epitaxy apparatus that does not repeatedly move and stop the shutter during growth is provided. Moreover, according to this invention, the method of growing a III-V compound semiconductor with the molecular beam epitaxy apparatus using a particle beam supply apparatus is provided.

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の粒子線供給装置およびIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。 The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, embodiments of the particle beam supply apparatus and the method for growing a III-V compound semiconductor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

図１は、III−Ｖ化合物半導体を成長するための分子線エピタキシ装置の一例を示す図面である。III−Ｖ化合物半導体の成長のために分子線エピタキシ装置１３を用いることができる。III−Ｖ化合物半導体の結晶成長に先立って、半導体膜を成長するための基板１１を分子線エピタキシ装置１３に設置する。分子線エピタキシ装置１３において原料またはドーパントを供給して半導体膜１５を基板１１上に成長する。詳細に説明すると、分子線エピタキシ装置１３は、チャンバ１３ａと、ホルダ１３ｂと、ソース１３ｃと、ＲＨＥＥＤといったモニタ装置１３ｄと、真空ポンプが接続された排気口１３ｅとを含む。ソース１３ｃには、ドーパントのための粒子線供給装置１７、２９および原料のための粒子線供給装置１９、２１、２３、２５、２７を含む。粒子線供給装置１７は、III−Ｖ化合物半導体中においてｐ型ドーパントとして働く例えばベリリウムを供給するものであり、粒子線供給装置２９は、III−Ｖ化合物半導体中においてｎ型ドーパントとして働く例えばシリコンを供給するものである。粒子線供給装置１７は、ドーパント１７ａを供給する。粒子線供給装置１９、２１は、それぞれ、半導体の構成原料１９ａ、２１ａを供給する。ドーパント１７ａおよび構成原子１９ａ、２１ａは、それぞれの粒子線供給装置１７、１９、２１のシャッタの窓を通して供給される。分子線エピタキシ装置１３を用いた成長では、粒子線により表面に供給された粒子のマイグレーションのための期間を原料および／またはドーパントの供給の後に設けている。 FIG. 1 is a drawing showing an example of a molecular beam epitaxy apparatus for growing a III-V compound semiconductor. A molecular beam epitaxy apparatus 13 can be used for the growth of III-V compound semiconductors. Prior to crystal growth of the III-V compound semiconductor, a substrate 11 for growing a semiconductor film is placed in the molecular beam epitaxy apparatus 13. In the molecular beam epitaxy apparatus 13, a raw material or a dopant is supplied to grow a semiconductor film 15 on the substrate 11. More specifically, the molecular beam epitaxy device 13 includes a chamber 13a, a holder 13b, a source 13c, a monitor device 13d such as RHEED, and an exhaust port 13e to which a vacuum pump is connected. The source 13 c includes particle beam supply devices 17 and 29 for dopants and particle beam supply devices 19, 21, 23, 25 and 27 for raw materials. The particle beam supply device 17 supplies, for example, beryllium as a p-type dopant in the III-V compound semiconductor, and the particle beam supply device 29 uses, for example, silicon as an n-type dopant in the III-V compound semiconductor. To supply. The particle beam supply device 17 supplies the dopant 17a. The particle beam supply devices 19 and 21 supply semiconductor constituent materials 19a and 21a, respectively. The dopant 17a and the constituent atoms 19a, 21a are supplied through shutter windows of the respective particle beam supply devices 17, 19, 21. In the growth using the molecular beam epitaxy apparatus 13, a period for migration of the particles supplied to the surface by the particle beam is provided after the supply of the raw material and / or dopant.

図２は、粒子線供給装置の一例を示す図面である。図２（ａ）は、図１の粒子線供給装置１７に示されるI−I線に沿って取られた断面を示す。図２（ｂ）は、粒子線供給装置１７のシャッタの正面を示す図面である。引き続く説明では、粒子線供給装置１７の説明は例示として示されるものであり、他の粒子線供給装置１９、２１、２３、２５、２７、２９も同一または類似の構造を有することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a particle beam supply apparatus. Fig.2 (a) shows the cross section taken along the II line shown by the particle beam supply apparatus 17 of FIG. FIG. 2B is a drawing showing the front of the shutter of the particle beam supply device 17. In the following description, the description of the particle beam supply device 17 is given as an example, and the other particle beam supply devices 19, 21, 23, 25, 27, 29 may have the same or similar structure.

粒子線供給装置１７は、粒子線生成器３１およびシャッタ装置３３を備える。粒子線生成器３１は、分子線エピタキシ成長のための原料を提供する開口３１ａを有する。シャッタ装置３３は、シャッタ３５、回転軸３７および駆動機構３９を含む。 The particle beam supply device 17 includes a particle beam generator 31 and a shutter device 33. The particle beam generator 31 has an opening 31a for providing a raw material for molecular beam epitaxy growth. The shutter device 33 includes a shutter 35, a rotation shaft 37, and a drive mechanism 39.

粒子線生成器３１が室温において固体である材料（例えば、ガリウム、ヒ素）のために用いられるとき、粒子線生成器３１は、固体材料をチャージするためのセルおよび加熱用のヒータを含んでおり、加熱により生成された蒸気が開口３１ａから放出されて粒子線を形成する。粒子線生成器３１が室温において気体である分子（例えば、窒素分子）のために用いられるとき、高純度のガス源から供給された分子のラジカル生成のための高周波（ＲＦ）ラジカルガンを含んでいる。また、高周波プラズマにより生成されたラジカルが開口３１ａから放出されて粒子線を形成する。 When the particle beam generator 31 is used for a material that is solid at room temperature (eg, gallium, arsenic), the particle beam generator 31 includes a cell for charging the solid material and a heater for heating. The steam generated by heating is released from the opening 31a to form a particle beam. When the particle generator 31 is used for molecules that are gaseous at room temperature (eg, nitrogen molecules), it includes a radio frequency (RF) radical gun for radical generation of molecules supplied from a high purity gas source. Yes. Further, radicals generated by the high frequency plasma are emitted from the opening 31a to form a particle beam.

シャッタ３５は、粒子線生成器３１の開口３１ａの前方に位置する。回転軸３７は、シャッタ３５を支持しており所定の軸Ａｘに沿って延びる。駆動機構３９は、回転軸３７を所定の軸Ａｘの回りに回転駆動する。シャッタ３５は、開口３１ａの位置に合わせて設けられた窓３５ａを有する。粒子線生成器３１からの粒子線は窓３５ａを通過し、或いは、シャッタ３５の遮蔽部３５ｂにより遮断される。粒子線生成器３１からの粒子線Ｂは、窓３５ａのほぼ中心を通り軸Ａｘに平行な軸Ｂｘに沿って進む。図２には、軸Ａｘと軸Ｂｘとの距離に相当する半径Ｒの円が破線で描かれており、矢印Ａｒｒｏｗの向きにシャッタ３５を等角速度で回転させたとき、一定の周期で、粒子線が窓３５ａを介して軸Ｂｘに沿って供給される。例えば、一例の回転速度は、例えば５ｒｐｍ程度である。回転は一方向のみであるので、シャッタ３５の移動と停止が、成長中に繰り返されることはない。 The shutter 35 is located in front of the opening 31 a of the particle beam generator 31. The rotation shaft 37 supports the shutter 35 and extends along a predetermined axis Ax. The drive mechanism 39 drives the rotary shaft 37 to rotate about a predetermined axis Ax. The shutter 35 has a window 35a provided in accordance with the position of the opening 31a. The particle beam from the particle beam generator 31 passes through the window 35a or is blocked by the shielding portion 35b of the shutter 35. The particle beam B from the particle beam generator 31 travels along an axis Bx that passes through substantially the center of the window 35a and is parallel to the axis Ax. In FIG. 2, a circle with a radius R corresponding to the distance between the axis Ax and the axis Bx is drawn with a broken line. When the shutter 35 is rotated at a constant angular speed in the direction of the arrow Arrow, A line is fed along axis Bx through window 35a. For example, the rotation speed of an example is about 5 rpm, for example. Since the rotation is only in one direction, the movement and stop of the shutter 35 are not repeated during the growth.

この粒子線供給装置１７によれば、回転駆動のための駆動機構３９により、回転軸３７に支持されたシャッタ３５を一方向に回転させることができる。この回転により、シャッタ３５に設けられた窓３５ａが、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器３１の開口３１ａ上を通過する。シャッタ装置３３が開かれた状態では、粒子線生成器３１からの粒子線が窓３５ａを通して供給される。また、シャッタ装置３３が閉じられた状態では、粒子線生成器３１からの粒子線がシャッタ３５によって遮断される。 According to the particle beam supply device 17, the shutter 35 supported by the rotation shaft 37 can be rotated in one direction by the drive mechanism 39 for rotational drive. By this rotation, the window 35a provided in the shutter 35 passes over the opening 31a of the particle beam generator 31 at a frequency corresponding to the rotation speed. In a state where the shutter device 33 is opened, the particle beam from the particle beam generator 31 is supplied through the window 35a. When the shutter device 33 is closed, the particle beam from the particle beam generator 31 is blocked by the shutter 35.

粒子線供給装置１７では、駆動機構３９は磁気カップリングによる駆動であることが好ましい。磁気カップリングによる駆動機構としては、磁気結合型回転導入器等が使用可能である。磁気カップリングによる駆動は、非接触により駆動力の伝達が可能であるので、減圧されたチャンバ１３ａの気密を保持するための隔壁４０外から粒子線供給装置１７の回転軸３７に駆動力を与えることができる。 In the particle beam supply device 17, the drive mechanism 39 is preferably driven by magnetic coupling. As a drive mechanism using magnetic coupling, a magnetically coupled rotary introducer or the like can be used. Since driving by magnetic coupling can transmit driving force in a non-contact manner, driving force is applied to the rotating shaft 37 of the particle beam supply device 17 from the outside of the partition wall 40 for maintaining the reduced pressure in the chamber 13a. be able to.

図３は、シャッタの変形例を示す図面である。図３（ａ）を参照すると、変形例のシャッタ３４が示されている。シャッタ３４は、開口３１ａの位置に合わせて設けられた窓３４ａを有する。粒子線生成器３１からの粒子線は窓３４ａを通過し、或いは、シャッタ３４の遮蔽部３４ｂにより遮断される。窓３４ａの窓サイズ（円周に沿って規定される長さＬ１または角度Ａｇｌ１）は、粒子線の供給期間を規定する。また、窓３４ａのエッジと基準線Ｒｅｆとの間隔（円周に沿って規定される間隔Ｌ２）は、粒子線の供給のタイミングを規定する。また、窓３４ａの２つのエッジの間隔（円周に沿って規定される間隔Ｌ３）は、粒子線の停止期間を規定する。 FIG. 3 is a view showing a modified example of the shutter. Referring to FIG. 3A, a modified shutter 34 is shown. The shutter 34 has a window 34a provided in accordance with the position of the opening 31a. The particle beam from the particle beam generator 31 passes through the window 34 a or is blocked by the shielding part 34 b of the shutter 34. The window size (length L1 or angle Agl1 defined along the circumference) of the window 34a defines the particle beam supply period. The interval between the edge of the window 34a and the reference line Ref (interval L2 defined along the circumference) defines the supply timing of the particle beam. The interval between the two edges of the window 34a (interval L3 defined along the circumference) defines the particle beam stop period.

シャッタ３４は、粒子線の種類毎に準備される。例えば、上記の長さＬ１〜Ｌ３を所望の成長に合わせて設計することにより、それぞれの粒子線が供給される期間、相互のタイミング、それぞれの粒子線が供給されない期間が規定される。 The shutter 34 is prepared for each type of particle beam. For example, by designing the lengths L1 to L3 according to a desired growth, a period in which each particle beam is supplied, a mutual timing, and a period in which each particle beam is not supplied are defined.

シャッタ３６は、単一の窓に限定されることなく複数の窓を有することができる。図３（ｂ）を参照すると、変形例のシャッタ３６が示されている。シャッタ３６は、開口３１ａの位置に合わせて設けられた窓３６ａと追加の窓３６ｃを有する。粒子線生成器３１からの粒子線は窓３６ａ又は窓３６ｃを通過し、或いは、シャッタ３６の遮蔽部３６ｂにより遮断される。窓３６ａおよび追加の窓３６ｃは所定の軸Ａｘを中心とする円周Ｒ上に配置されている。このシャッタ３６では、一回転の間に、２回の粒子線の提供が行われる。窓３６ａの窓サイズ（角度Ａｇｌ２により規定される）は、粒子線の第１の供給期間を規定し、また窓３６ｃの窓サイズ（角度Ａｇｌ３により規定される）は、粒子線の第２の供給期間を規定する。窓３６ａのエッジと窓３６ｃのエッジとの間隔（角度Ａｇｌ４により規定される）は、粒子線の停止期間を規定する。シャッタ３４と同様に、シャッタ３６においても、窓３６ａ、３６ｃのエッジと基準線Ｒｅｆとの間隔は粒子線の供給のタイミングを規定する。 The shutter 36 is not limited to a single window and can have a plurality of windows. Referring to FIG. 3B, a modified shutter 36 is shown. The shutter 36 includes a window 36a provided in accordance with the position of the opening 31a and an additional window 36c. The particle beam from the particle beam generator 31 passes through the window 36 a or the window 36 c or is blocked by the shielding unit 36 b of the shutter 36. The window 36a and the additional window 36c are arranged on a circumference R having a predetermined axis Ax as the center. The shutter 36 provides the particle beam twice during one rotation. The window size of window 36a (defined by angle Agl2) defines the first supply period of particle beam, and the window size of window 36c (defined by angle Agl3) is the second supply of particle beam. Specify the period. The distance between the edge of the window 36a and the edge of the window 36c (defined by the angle Agl4) defines the particle beam stop period. Similar to the shutter 34, also in the shutter 36, the interval between the edges of the windows 36a and 36c and the reference line Ref defines the timing of supplying the particle beam.

以上説明したように、本実施の形態に係る粒子線供給装置によれば、成長中にシャッタの移動と停止の繰り返しを行うことがない。 As described above, according to the particle beam supply apparatus according to the present embodiment, the movement and stop of the shutter are not repeated during the growth.

引き続き、本実施の形態に係る粒子線供給装置を用いた分子線エピタキシ装置によりIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法を説明する。III−Ｖ化合物半導体は、一又は複数のIII族構成元素と一又は複数のＶ族構成元素とを含む。典型的なIII族構成元素は、例えばＧａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｂ等であり、また典型的なＶ族構成元素は、例えばＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｎ等である。例示すれば、III−Ｖ化合物半導体は、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ等である。 Next, a method for growing a III-V compound semiconductor using a molecular beam epitaxy apparatus using the particle beam supply apparatus according to the present embodiment will be described. The III-V compound semiconductor includes one or more group III constituent elements and one or more group V constituent elements. Typical group III constituent elements are, for example, Ga, In, Al, B and the like, and typical group V constituent elements are, for example, As, P, Sb, N, and the like. For example, III-V compound semiconductors include, for example, GaAs, InP, InAs, GaP, GaSb, InSb, AlGaAs, GaInAs, GaAsP, GaInP, AlGaInAs, GaInAsP, GaN, AlN, InN, GaInN, AlGaN, AlGaInN, GNAs, GaInNAs and the like.

図４は、本実施の形態に係るIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法の主要な工程を示す図面である。この図面では、主要な工程の各々におけるシャッタの回転における位置が示されている。シンボル「ω」は、回転駆動の定角速度を示している。図４を参照すると、シャッタ４５は、III族元素のための粒子線生成器４１の開口４１ａからの粒子線を制御しており、またシャッタ５５は、Ｖ族元素のための粒子線生成器５１の開口５１ａからの粒子線を制御する。シャッタ４５、５５は、それぞれ、角加速度ωで一方向に回転運動している。 FIG. 4 is a drawing showing the main steps of the method for growing a III-V compound semiconductor according to the present embodiment. In this drawing, the position in the rotation of the shutter in each of the main steps is shown. The symbol “ω” indicates a constant angular velocity of rotational driving. Referring to FIG. 4, the shutter 45 controls the particle beam from the opening 41a of the particle beam generator 41 for the group III element, and the shutter 55 is the particle beam generator 51 for the group V element. The particle beam from the opening 51a is controlled. The shutters 45 and 55 rotate in one direction at an angular acceleration ω.

図４（ａ）を参照すると、工程Ｓ１０１では、シャッタ４５、５５は、III族元素のための期間を示す角度内に位置する。開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の窓４５ａを介して基板上に供給される一方で、開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の遮蔽部５５ｂにより遮断されている。 Referring to FIG. 4A, in step S101, the shutters 45 and 55 are positioned within an angle indicating a period for a group III element. The group III element particle beam from the opening 41 a is supplied onto the substrate through the window 45 a of the shutter 45, while the group V element particle beam from the opening 51 a is blocked by the shielding portion 55 b of the shutter 55. .

次いで、図４（ｃ）を参照すると、工程Ｓ１０２では、シャッタ４５、５５は、Ｖ族元素のための期間を示す角度内に位置する。開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の窓５５ａを介して基板上に供給される一方で、開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の遮蔽部４５ｂにより遮断されている。 Next, referring to FIG. 4C, in step S102, the shutters 45 and 55 are positioned within an angle indicating a period for the group V element. The group V element particle beam from the opening 51 a is supplied onto the substrate through the window 55 a of the shutter 55, while the group III element particle beam from the opening 41 a is blocked by the shielding portion 45 b of the shutter 45. .

この実施例では、III族元素粒子線とＶ族元素粒子線は互いに排他的に供給されている。 In this embodiment, the group III element particle beam and the group V element particle beam are supplied exclusively to each other.

この成長方法によれば、シャッタ４５、５５を支持する回転軸を一方向に回転させることによって、III−Ｖ化合物半導体のIII族原料及びＶ族原料を供給できる。この回転により、シャッタ４５、５５に設けられた窓４５ａ、５５ａが、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器４１、５１の開口４１ａ、５１ａ上を通過する。III族原料及びＶ族原料を供給するシャッタ４５、５５の窓４５ａ、５５ａの大きさに応じて、III族原料及びＶ族原料の粒子線がそれぞれ供給される。また、III族原料を供給する窓４５ａの位置とＶ族原料を供給する窓５５ａの位置との違いに応じて、III族原料及びＶ族原料を供給するタイミングが決定される。この成長方法では、III族原料の供給とＶ族原料の供給を繰り返す工程は、各シャッタの回転により実現される。これによって、所望の膜厚のIII−Ｖ化合物半導体を成長できる。また、成長中にシャッタの移動と停止の繰り返しを行うことがない。 According to this growth method, the group III material and the group V material of the III-V compound semiconductor can be supplied by rotating the rotating shaft supporting the shutters 45 and 55 in one direction. By this rotation, the windows 45a and 55a provided in the shutters 45 and 55 pass over the openings 41a and 51a of the particle beam generators 41 and 51 at a frequency corresponding to the rotation speed. Depending on the size of the windows 45a and 55a of the shutters 45 and 55 for supplying the group III material and the group V material, the particle beams of the group III material and the group V material are respectively supplied. Further, the timing for supplying the group III material and the group V material is determined according to the difference between the position of the window 45a for supplying the group III material and the position of the window 55a for supplying the group V material. In this growth method, the process of repeating the supply of the group III material and the supply of the group V material is realized by rotating each shutter. Thereby, a III-V compound semiconductor having a desired film thickness can be grown. Further, the movement and stop of the shutter are not repeated during the growth.

この成長方法は、上記の工程に加えて、工程Ｓ１０３、Ｓ１０４の少なくともいずれか一方を含むことができる。図４（ｂ）を参照すると、工程Ｓ１０３では、シャッタ４５、５５は、III族元素およびＶ族元素の供給休止の期間を示す角度内に位置する。III族元素粒子線が供給された後に、開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の遮蔽部５５ｂにより遮断され、同時に、開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の遮蔽部４５ｂにより遮断される。このため、III族原料およびＶ族原料のいずれも供給することなく、基板をマイグレーションのための温度に保持する。この温度保持により、原料中のIII族原子のマイクレーションが成長表面において生じするので、三次元成長が抑制されて、平坦なエピタキシャル面が得られる。 This growth method can include at least one of steps S103 and S104 in addition to the above steps. Referring to FIG. 4B, in step S103, the shutters 45 and 55 are positioned within an angle indicating a supply suspension period of the group III element and the group V element. After the group III element particle beam is supplied, the group V element particle beam from the opening 51a is blocked by the shielding portion 55b of the shutter 55, and at the same time, the group III element particle beam from the opening 41a is blocked by the shielding portion of the shutter 45. Blocked by 45b. For this reason, the substrate is kept at the temperature for migration without supplying any of the group III material and the group V material. By maintaining the temperature, the group III atom in the raw material is finely grown on the growth surface, so that the three-dimensional growth is suppressed and a flat epitaxial surface is obtained.

図４（ｄ）を参照すると、工程Ｓ１０４では、シャッタ４５、５５は、III族元素およびＶ族元素の供給休止の期間を示す角度内に位置する。Ｖ族元素粒子線が供給された後に、開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の遮蔽部５５ｂにより遮断され、同時に、開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の遮蔽部４５ｂにより遮断される。このため、III族原料およびＶ族原料のいずれも供給することなく、基板をマイグレーションのための温度に保持する。この温度保持により、Ｖ族原子のマイクレーションが成長表面において生じするので、三次元成長が抑制されて、平坦なエピタキシャル面が得られる。 Referring to FIG. 4D, in step S104, the shutters 45 and 55 are positioned within an angle indicating a supply suspension period of the group III element and the group V element. After the group V element particle beam is supplied, the group V element particle beam from the opening 51a is blocked by the shielding portion 55b of the shutter 55, and at the same time, the group III element particle beam from the opening 41a is blocked by the shielding portion of the shutter 45. Blocked by 45b. For this reason, the substrate is kept at the temperature for migration without supplying any of the group III material and the group V material. By maintaining the temperature, the group V atom is finely mixed on the growth surface, so that the three-dimensional growth is suppressed and a flat epitaxial surface is obtained.

図５は、本実施の形態に係るIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法の主要な工程を示す図面である。この図面では、主要な工程の各々におけるシャッタの回転角が示されている。図５を参照すると、シャッタ４５、５５に追加されて、シャッタ６５が示されている。シャッタ６５は、III−Ｖ化合物半導体のためのドーパントの粒子線生成器６１の開口６１ａからの粒子線を制御している。シャッタ４５、５５、６５は、それぞれ、角加速度ωで一方向に回転運動している。この方法においても、シャッタの移動と停止の繰り返しを成長中に行うことがない。 FIG. 5 is a drawing showing the main steps of the method for growing a III-V compound semiconductor according to the present embodiment. In this drawing, the rotation angle of the shutter in each of the main steps is shown. Referring to FIG. 5, a shutter 65 is shown in addition to the shutters 45 and 55. The shutter 65 controls the particle beam from the opening 61a of the dopant particle beam generator 61 for the III-V compound semiconductor. Each of the shutters 45, 55, and 65 rotates in one direction at an angular acceleration ω. Also in this method, the movement and stop of the shutter are not repeated during the growth.

ドーパントは、例えば、III−Ｖ化合物半導体にｐ型を付与するベリリウムであることが好ましい。ベリリウムの付着係数は小さい。このため、ベリリウムが基板に到達しても、基板に留まる確率が小さい。また、基板温度の上昇により、基板に付着したベリリウムが脱離する。しかしながら、ドーパントのベリリウムを基板上に供給した後に、III族原料、Ｖ族原料およびドーパントのいずれも供給することなく基板をマイグレーションのための温度に保持するので、ベリリウムのマイグレーションが基板上において促進される。ドーパントはベリリウムに限定されることなく、例えばｐ型ドーパントとしてＭｇ等を用いることができ、Ｍｇは、Ｂｅと比較してアクセプタレベルが深いが、取扱に関してはＢｅより安全で簡便であるという利点がある。また、例えばｎ型ドーパントとしてＳｉ等を用いることができ、活性化率がほぼ１００％に近いという利点がある。 The dopant is preferably beryllium that imparts p-type to the III-V compound semiconductor, for example. The adhesion coefficient of beryllium is small. For this reason, even if beryllium reaches the substrate, the probability of staying on the substrate is small. Further, the beryllium adhering to the substrate is released due to the increase in the substrate temperature. However, after supplying the dopant beryllium onto the substrate, the substrate is held at the temperature for migration without supplying any of the Group III source, Group V source and dopant, which promotes beryllium migration on the substrate. The The dopant is not limited to beryllium. For example, Mg or the like can be used as a p-type dopant. Mg has an acceptor level deeper than that of Be, but has an advantage that it is safer and simpler than Be. is there. Further, for example, Si or the like can be used as the n-type dopant, and there is an advantage that the activation rate is almost 100%.

図５（ａ）を参照すると、工程Ｓ２０１では、シャッタ４５、５５は、それぞれ、III族元素およびＶ族元素の供給のための期間を示す角度内に位置する。開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の窓４５ａを介して基板上に供給され、開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の窓５５ａを介して基板上に供給される一方で、開口６１ａからのドーパント粒子線が、シャッタ６５の遮蔽部６５ｂにより遮断されて基板上には供給されていない。 Referring to FIG. 5A, in step S201, the shutters 45 and 55 are positioned within an angle indicating a period for supplying a group III element and a group V element, respectively. The group III element particle beam from the opening 41a is supplied onto the substrate through the window 45a of the shutter 45, and the group V element particle beam from the opening 51a is supplied onto the substrate through the window 55a of the shutter 55. On the other hand, the dopant particle beam from the opening 61a is blocked by the shielding portion 65b of the shutter 65 and is not supplied onto the substrate.

次いで、図５（ｃ）を参照すると、工程Ｓ２０２では、シャッタ６５は、ドーパントの供給ための期間を示す角度内に位置する。開口６１ａからのドーパント粒子線が、シャッタ６５の窓６５ａを介して基板上に供給される一方で、開口４１ａからのIII族元素粒子線が、シャッタ４５の遮蔽部４５ｂにより遮断され、開口５１ａからのＶ族元素粒子線が、シャッタ５５の遮蔽部５５ｂにより遮断されて、III族元素およびＶ族元素は基板上に供給されていない。 Next, referring to FIG. 5C, in step S202, the shutter 65 is positioned within an angle indicating a period for supplying the dopant. The dopant particle beam from the opening 61a is supplied onto the substrate through the window 65a of the shutter 65, while the group III element particle beam from the opening 41a is blocked by the shielding portion 45b of the shutter 45, and from the opening 51a. The group V element particle beam is blocked by the shielding portion 55b of the shutter 55, and the group III element and the group V element are not supplied onto the substrate.

シャッタ６５を支持する回転軸を一方向に回転させることによって、III−Ｖ化合物半導体のためのドーパントを供給できる。この回転により、シャッタ６５に設けられた窓６５ａが、回転の速度に応じた頻度で粒子線生成器６１の開口６１ａ上を通過する。ドーパントを供給する粒子線供給装置６１のシャッタ６５の窓６５ａの大きさに応じて粒子線が供給される。また、III族原料およびＶ族原料を供給する粒子線供給装置４１、５１のシャッタ４５、５５の窓４５ａ、５５ａの位置と粒子線供給装置６１のシャッタ６５の窓６５ａの位置との違いに応じて、ドーパントを供給するタイミングが決定される。各シャッタの回転により、III族原料の供給、Ｖ族原料の供給およびドーパントの供給の繰り返しが実現される。これによって、所望の導電性および膜厚のIII−Ｖ化合物半導体を成長できる。また、III族原料およびＶ族原料の供給からドーパントの供給を分離することによって、ドーパント原子が構成元素と結合する前に、ドーパント原子のマイグレーションが生じうる。 The dopant for the III-V compound semiconductor can be supplied by rotating the rotating shaft supporting the shutter 65 in one direction. By this rotation, the window 65a provided in the shutter 65 passes over the opening 61a of the particle beam generator 61 with a frequency corresponding to the rotation speed. A particle beam is supplied according to the size of the window 65a of the shutter 65 of the particle beam supply device 61 for supplying the dopant. Also, depending on the difference between the positions of the windows 45a and 55a of the shutters 45 and 55 of the particle beam supply devices 41 and 51 for supplying the group III material and the group V material and the position of the window 65a of the shutter 65 of the particle beam supply device 61. Thus, the timing for supplying the dopant is determined. By rotating each shutter, it is possible to repeat the supply of the group III material, the supply of the group V material, and the supply of the dopant. Thereby, a III-V compound semiconductor having a desired conductivity and film thickness can be grown. Also, by separating the dopant supply from the group III and V group supply, migration of the dopant atoms can occur before the dopant atoms are combined with the constituent elements.

III族原料を基板に供給する期間は、Ｖ族原料を基板に供給する期間の少なくとも一部と重なっていてもよい。この方法によれば、脱離しやすいＶ族元素の表面脱離を防ぐことができる。 The period during which the Group III material is supplied to the substrate may overlap with at least a part of the period during which the Group V material is supplied to the substrate. According to this method, it is possible to prevent surface detachment of group V elements that are easily desorbed.

この成長方法は、上記の工程に加えて、工程Ｓ２０３、Ｓ２０４の少なくともいずれか一方を含むことができる。図５（ｂ）を参照すると、工程Ｓ２０３では、シャッタ４５、５５、６５は、III族元素、Ｖ族元素およびドーパント原子の供給休止の期間を示す角度内に位置する。III族元素およびＶ族元素の粒子線が供給された後に、開口４１ａ、５１ａからのIII族元素およびＶ族元素粒子線が、シャッタ４５、５５の遮蔽部４５ｂ、５５ｂにより遮断され、同時に、開口６１ａからのドーパント粒子線が、シャッタ６５の遮蔽部６５ｂにより遮断される。このため、III族原料、Ｖ族原料およびドーパントのいずれも供給することなく、基板をマイグレーションのための温度に保持する。この温度保持により、原料中のIII族原子およびＶ族原料のマイクレーションが成長表面において生じするので、三次元成長が抑制されて、平坦なエピタキシャル面が得られる。Ｖ族元素は結晶表面より脱離しやすいので、脱離による結晶性の劣化をもたらさないように短時間の供給時間が望ましい。 This growth method can include at least one of steps S203 and S204 in addition to the above steps. Referring to FIG. 5B, in step S203, the shutters 45, 55, and 65 are positioned within an angle that indicates a supply suspension period of the group III element, the group V element, and the dopant atoms. After the group III element and group V element particle beams are supplied, the group III element and group V element particle beams from the openings 41a and 51a are blocked by the shielding portions 45b and 55b of the shutters 45 and 55. The dopant particle beam from 61 a is blocked by the shielding portion 65 b of the shutter 65. For this reason, the substrate is held at the temperature for migration without supplying any of the group III material, the group V material and the dopant. By maintaining the temperature, the group III atom and the group V raw material in the raw material are mixed on the growth surface, so that the three-dimensional growth is suppressed and a flat epitaxial surface is obtained. Since group V elements are easily desorbed from the crystal surface, a short supply time is desirable so as not to cause deterioration of crystallinity due to desorption.

図５（ｄ）を参照すると、工程Ｓ２０４では、シャッタ４５、５５、６５は、III族元素、Ｖ族元素およびドーパント元素の供給休止の期間を示す角度内に位置するドーパント粒子線が供給された後に、開口６１ａからの粒子線が、シャッタ６５の遮蔽部６５ｂにより遮断され、同時に、開口４１ａ、５１ａからのIII族元素およびＶ族元素の粒子線が、それぞれ、シャッタ４５、５５の遮蔽部４５ｂ、５５ｂにより遮断される。このため、III族原料、Ｖ族原料およびドーパントのいずれも供給することなく、基板をマイグレーションのための温度に保持する。この温度保持により、ドーパント原子のマイクレーションが成長表面において生じるので、高い正孔濃度のIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法が提供される。 Referring to FIG. 5D, in step S204, the shutters 45, 55, and 65 are supplied with the dopant particle beam positioned within an angle indicating the supply suspension period of the group III element, the group V element, and the dopant element. Later, the particle beam from the opening 61a is blocked by the shielding part 65b of the shutter 65, and at the same time, the particle beam of the group III element and the group V element from the opening 41a, 51a is blocked by the shielding part 45b of the shutter 45, 55, respectively. , 55b. For this reason, the substrate is held at the temperature for migration without supplying any of the group III material, the group V material and the dopant. This temperature holding causes the dopant atoms to be finely tuned on the growth surface, thereby providing a method for growing a high hole concentration III-V compound semiconductor.

III−Ｖ化合物半導体はＧａＡｓ系半導体であることができる。或いは、III−Ｖ化合物半導体は、ＧａＮ系半導体であることができる。第２の粒子線供給装置が、窒素ラジカルを生成するための高周波ラジカルガンを含むことによって、上記の方法をＧａＮ系半導体の成長に適用できる。 The III-V compound semiconductor can be a GaAs-based semiconductor. Alternatively, the III-V compound semiconductor can be a GaN-based semiconductor. When the second particle beam supply apparatus includes a high-frequency radical gun for generating nitrogen radicals, the above method can be applied to the growth of GaN-based semiconductors.

（実施例１）
回転シャッタを用いて、ＧａＡｓエピタキシャル膜をＧａＡｓ基板上に成長した。回転シャッタは、円形状の窓もしくは円周に沿った楕円状の窓を円盤状の金属板で形成した。ＭＢＥ成長装置の原料セルの前に、上記の窓がセルの開口と重なるように回転シャッタを設置して、シャッタの回転軸をチャンバ外部の磁気駆動装置と磁気カップリングさせた。この回転シャッタを原料セルの上部において一定速度で回転させることによって、回転シャッタの窓から一原子層分の原料を供給した。この供給の後に、所定の時間だけ原料の供給を停止した。二元化合物では、２種類の構成元素のための原料の供給タイミングをずらすことによって、ＭＥＥ法を実現した。 Example 1
Using a rotary shutter, a GaAs epitaxial film was grown on the GaAs substrate. The rotary shutter was formed by forming a circular window or an elliptical window along the circumference with a disk-shaped metal plate. A rotating shutter was installed in front of the raw material cell of the MBE growth apparatus so that the window overlapped with the opening of the cell, and the rotating shaft of the shutter was magnetically coupled with a magnetic driving device outside the chamber. By rotating this rotary shutter at a constant speed in the upper part of the source cell, the raw material for one atomic layer was supplied from the window of the rotary shutter. After this supply, the supply of the raw material was stopped for a predetermined time. In the binary compound, the MEE method was realized by shifting the supply timing of the raw materials for the two types of constituent elements.

摂氏３００度の成長温度でＧａとＡｓを交互に供給し、それぞれの原料供給の間に５秒インターバルを設けた。その結果、得られたＧａＡｓ膜のエピタキシャル面は、通常の連続成長では表面モフォロジ（凹凸が発生していた）より優れており、鏡面であった。これは、成長中断中に原料（特にＧａ）がＡｓ面上をマイグレーションすることにより３次元成長が抑制されるので、平坦なエピタキシャル面が実現できた。 Ga and As were alternately supplied at a growth temperature of 300 degrees Celsius, and a 5-second interval was provided between each raw material supply. As a result, the epitaxial surface of the obtained GaAs film was superior to the surface morphology (unevenness was generated) in normal continuous growth, and was a mirror surface. This is because a three-dimensional growth is suppressed by the migration of the raw material (especially Ga) on the As surface during the growth interruption, so that a flat epitaxial surface can be realized.

（実施例２）
また、ドーピングを行う成長では、マトリックスの原料は同じタイミングで供給し、ドーパントのみをマトリックス結晶の成長中断時に供給した。マトリックスの原料およびドーパントのいずれの回転シャッタも、一定の方向に連続的に回転させた。このため、回転機構の故障や堆積物の落下等は少なくできた。 (Example 2)
In addition, in the growth in which the doping is performed, the matrix raw material is supplied at the same timing, and only the dopant is supplied when the growth of the matrix crystal is interrupted. Both the matrix raw material and dopant rotary shutters were continuously rotated in a fixed direction. For this reason, the failure of the rotating mechanism, the fall of deposits, etc. could be reduced.

ドーパントとしてＢｅを用いた。ＢｅがドーピングされたＧａＡｓの成長では、通常の成長温度ではＢｅのマイグレーション距離が短いので、Ｂｅ原子の多くは、ｐ型キャリアとして活性化する格子位置に入ることができず、格子間位置に入って不活性しない。これを避けるために基板温度を上げると、マイグレーションが促進されてＢｅが格子位置に配置されるようになる。しかし、Ｂｅは付着係数が小さいので、基板温度を上けると脱離が促進されドーピングされなくなる。マイグレーションのために十分なエネルギをＢｅに与えるために、Ｂｅセルの温度を高くすると、必要以上のＢｅ原子がエピタキシャル表面に供給され、所望のドーピング量を越えて異常なドーピングが発生する。 Be was used as a dopant. In the growth of Be-doped GaAs, the Be migration distance is short at normal growth temperature. Therefore, most of the Be atoms cannot enter lattice positions activated as p-type carriers, and enter interstitial positions. And inactive. When the substrate temperature is increased to avoid this, migration is promoted and Be is arranged at the lattice position. However, since Be has a low adhesion coefficient, desorption is promoted and doping is not performed when the substrate temperature is raised. If the temperature of the Be cell is increased in order to give Be sufficient energy for migration, more Be atoms than necessary are supplied to the epitaxial surface, and abnormal doping occurs beyond the desired doping amount.

回転シャッタを用いて周期的にＢｅ粒子線を供給してＭＥＥ法を適用することによって、Ｂｅを格子位置に配置可能になると共に所望のドーパント濃度を得ることができた。 By applying the MEE method by periodically supplying a Be particle beam using a rotary shutter, Be can be arranged at a lattice position and a desired dopant concentration can be obtained.

具体的には、Ｂｅセル温度を摂氏５００度に設定して、Ｂｅフラクッスを通常の１０倍程度、例えば２．０×１０^−８Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒは、１３３．３２２Ｐａで換算される）に設定し、回転シャッタの窓の長さと円周長との比率を０．１に設定し、シャッタ回転数を１ｒｐｍに設定し、ＧａＡｓを成長した。Ｂｅの窓が開いていない期間に、ＧａセルおよびＡｓセルのための回転シャッタを同時に１０秒間だけ開いて、ＧａフラックスおよびＡｓフラックスを供給した。この設定では、１０秒間だけＢｅを供給した後に、２５秒間の期間にＢｅがＡｓ面上をマイグレーションして格子位置に入る。Ｂｅの脱離を抑制するために、成長温度は摂氏３００度といった低温に設定した。ＳＩＭＳ分析の結果、１×１０^１９ｃｍ^−３程度のＢｅがドーピングされ、また、ホール測定によれば、５×１０^１８ｃｍ^−３のホール濃度が観測された。 Specifically, the Be cell temperature is set to 500 degrees Celsius, and the Be flux is set to about 10 times the normal, for example, 2.0 × 10 ⁻⁸ Torr (1 Torr is converted to 133.322 Pa). The ratio of the window length of the rotary shutter to the circumferential length was set to 0.1, the shutter speed was set to 1 rpm, and GaAs was grown. While the Be window was not open, the rotary shutters for Ga and As cells were simultaneously opened for 10 seconds to supply Ga flux and As flux. In this setting, after supplying Be for 10 seconds, Be migrates on the As plane and enters the lattice position in a period of 25 seconds. In order to suppress the desorption of Be, the growth temperature was set to a low temperature such as 300 degrees Celsius. As a result of SIMS analysis, about 1 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ of Be was doped, and according to hole measurement, a hole concentration of 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ was observed.

（実施例３）
実施例２と同様にＢｅをドーパントとして用いた。回転シャッタを適用して、ＢｅがドーピングされたＧａＮを成長した。ＧａＮの成長でも、通常の成長温度ではＢｅのマイグレーション距離が短いので、Ｂｅ原子の多くは、ｐ型キャリアとして活性化する格子位置に入らす格子問位置に入って不活性しない。基板温度を上げると、マイグレーションが促進されてＢｅが格子位置に配置されるけれども、ＧａＮの分解によりＧａＮ結晶性が悪化する。また、マイグレーションのための十分なエネルギをＢｅに与えるために、Ｂｅセルの温度を高くすると、必要以上のＢｅ原子がエピタキシャル表面に供給され、所望のドーピング量を越えた異常ドーピングが発生した。 (Example 3)
As in Example 2, Be was used as a dopant. A rotating shutter was applied to grow Be-doped GaN. Even in the growth of GaN, since the migration distance of Be is short at a normal growth temperature, most of the Be atoms enter the lattice positions where they enter the lattice positions activated as p-type carriers and are not inactivated. When the substrate temperature is raised, migration is promoted and Be is arranged at the lattice position, but the GaN crystallinity deteriorates due to decomposition of GaN. Further, when the temperature of the Be cell was increased in order to give Be sufficient energy for migration, more Be atoms than necessary were supplied to the epitaxial surface, and abnormal doping exceeding the desired doping amount occurred.

ドーパントのために回転シャッタを適用して、間欠的にＢｅ原子をＧａＮに供給することによって、Ｂｅを回折格子上に配置させると共に所望のＢｅ濃度を得ることができた。 By applying a rotating shutter for the dopant and intermittently supplying Be atoms to the GaN, the Be was placed on the diffraction grating and the desired Be concentration could be obtained.

具体的には、Ｂｅセル温度を摂氏５００度に設定して、Ｂｅフラクッスを通常の１０倍程度の１．０×１０^−９Ｔｏｒｒに設定した。回転シャッタにおけるの窓の長さと、円周長との比率を０．１に設定し、回転数を１ｒｐｍに設定し、ＧａＮを成長した。窒素源には、窒素ガスをＲＦプラズマ分解して窒素ラジカルを生成するＲＦ−ラジカルガンを用いた。Ｂｅの窓が開いていない期間に、ＧａセルとＮセルの回転シャッタを同時に１０秒の期間だけ開き、ＧａフラックスとＮフラックスを供給した。この設定では、１０秒間だけＢｅを供給した後に、２５秒間の期間にＢｅがＧａ面上をマイグレーションして格子位置に入る。成長温度は摂氏７００度といった低温に設定した。ＳＩＭＳ分析の結果、２×１０^１９ｃｍ^−３程度のＢｅがドーピングされたまた、ホール測定の結果、１×１０^１８ｃｍ^−３のホール濃度が観測された。 Specifically, the Be cell temperature was set to 500 degrees Celsius, and the Be flux was set to 1.0 × 10 ⁻⁹ Torr, which is about 10 times the normal. The ratio of the length of the window in the rotary shutter to the circumferential length was set to 0.1, the rotation speed was set to 1 rpm, and GaN was grown. As the nitrogen source, an RF-radical gun that generates nitrogen radicals by RF plasma decomposition of nitrogen gas was used. During the period when the Be window was not open, the rotary shutters of the Ga cell and N cell were simultaneously opened for a period of 10 seconds to supply Ga flux and N flux. In this setting, after supplying Be for 10 seconds, Be migrates on the Ga surface and enters the lattice position in a period of 25 seconds. The growth temperature was set to a low temperature of 700 degrees Celsius. As a result of SIMS analysis, about 2 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ of Be was doped. As a result of hole measurement, a hole concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ was observed.

以上説明したように、分子線エピタキシ成長装置において、原料セルの開口の位置に合わせた窓を有する遮蔽板を設置すると共に、この遮蔽版を一定速度で回転させて原料を間欠的に供給して結晶成長を行った。このシャッタ機構によれば、間欠的な原料供給を一方向に回転する遮蔽板で制御するので、装置の故障や堆積物の落下による欠陥等が減少する。また、複数個の窓が遮蔽板に設けられており、また円周方向に均等の間隔をおいて配置されていてもよい。 As described above, in the molecular beam epitaxy growth apparatus, a shielding plate having a window aligned with the position of the opening of the material cell is installed, and the material is intermittently supplied by rotating the shielding plate at a constant speed. Crystal growth was performed. According to this shutter mechanism, intermittent supply of raw materials is controlled by the shielding plate that rotates in one direction, so that defects due to failure of the apparatus and falling of deposits are reduced. Moreover, the some window is provided in the shielding board, and may be arrange | positioned at equal intervals in the circumferential direction.

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。 While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.

図１は、III−Ｖ化合物半導体を成長するための分子線エピタキシ装置の一例を示す図面である。FIG. 1 is a drawing showing an example of a molecular beam epitaxy apparatus for growing a III-V compound semiconductor. 図２は、粒子線供給装置の一例を示す図面である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a particle beam supply apparatus. 図３は、シャッタの変形例を示す図面である。FIG. 3 is a view showing a modified example of the shutter. 図４は、本実施の形態に係るIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法の主要な工程を示す図面である。FIG. 4 is a drawing showing the main steps of the method for growing a III-V compound semiconductor according to the present embodiment. 図５は、本実施の形態に係るIII−Ｖ化合物半導体を成長する方法の主要な工程を示す図面である。FIG. 5 is a drawing showing the main steps of the method for growing a III-V compound semiconductor according to the present embodiment.

Explanation of symbols

１１…基板、１３…分子線エピタキシ装置、１５…半導体膜、１７、２９…ドーパントのための粒子線供給装置、１９、２１、２３、２５、２７…原料のための粒子線供給装置、３１…粒子線生成器、３１ａ…粒子線生成器の開口、３３…シャッタ装置、３４、３５、３６…シャッタ、３７…回転軸、３９…駆動機構、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３６ｃ…窓、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ…遮蔽部、４１…III族元素のための粒子線生成器、４１ａ…III族元素のための粒子線生成器の開口、４５…シャッタ、４５ａ…シャッタの窓、４５ｂ…シャッタの遮蔽部、５１…Ｖ族元素のための粒子線生成器、５１ａ…Ｖ族元素のための粒子線生成器の開口、５５…シャッタ、５５ａ…シャッタの窓、５５ｂ…シャッタの遮蔽部、６１…Ｖ族元素のための粒子線生成器、６１ａ…Ｖ族元素のための粒子線生成器の開口、６５…シャッタ、６５ａ…シャッタの窓、６５ｂ…シャッタの遮蔽部、ω…角加速度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate, 13 ... Molecular beam epitaxy device, 15 ... Semiconductor film, 17, 29 ... Particle beam supply device for dopant, 19, 21, 23, 25, 27 ... Particle beam supply device for raw material, 31 ... Particle beam generator, 31a ... Opening of particle beam generator, 33 ... Shutter device, 34, 35, 36 ... Shutter, 37 ... Rotating shaft, 39 ... Drive mechanism, 34a, 35a, 36a, 36c ... Window, 34b, 35b 36b ... shielding part, 41 ... particle beam generator for group III element, 41a ... opening of particle beam generator for group III element, 45 ... shutter, 45a ... shutter window, 45b ... shutter shielding part 51 ... Particle beam generator for group V element, 51a ... Opening of particle beam generator for group V element, 55 ... Shutter, 55a ... Shutter window, 55b ... Shutter shield, 61 ... Group V Grain for element Line generator, 61a ... opening of the particle beam generator for group V element, 65 ... shutter, 65a ... window shutter, the shielding portion of 65b ... shutter, omega ... angular acceleration

Claims

A particle beam supply apparatus for a molecular beam epitaxy apparatus,
A particle beam generator having an aperture to provide a source for molecular beam epitaxy growth;
A shutter positioned in front of the opening of the particle beam generator; a rotary shaft supporting the shutter and extending along a predetermined axis; and a drive mechanism for driving the rotary shaft to rotate about the predetermined axis A shutter device including,
The shutter has a window provided in accordance with the position of the opening of the particle beam generator and an additional window,
The window and the additional window are arranged on a circumference around the predetermined axis;
The drive mechanism is driven by magnetic coupling,
The size of the window is defined by a length defined along the circumference, and the window has an elliptical shape along the circumference.

The particle beam supply apparatus according to claim 1, wherein the particle beam from the particle beam generator travels along an axis that is parallel to the predetermined axis and passes on the circumference.

The said particle beam supply apparatus can rotate the said shutter by the drive by the said magnetic coupling of the said drive mechanism, and can supply the raw material for one atomic layer, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Particle beam supply device.

The particle beam generator supplies a group V raw material for a group V element of a III-V compound semiconductor onto a substrate ,
The particle beam generator supplies a group III material for a group III element of a III-V compound semiconductor onto a substrate,
4. The particle beam supply apparatus according to claim 1, wherein the particle beam generator supplies a dopant for a III-V compound semiconductor onto a substrate . 5.

The window has two edges;
The additional window has two edges;
An interval defined along the circumference from one of the edges of the window to one of the edges of the additional window is a particle beam stop period for migration of particles supplied from the particle beam supply device. The particle beam supply device according to claim 1 , wherein the particle beam supply device is defined.

The particle beam supply apparatus according to claim 4 , wherein the dopant is beryllium.

The particle beam generator according to any one of claims 1 to 3 , wherein the particle beam generator includes a high-frequency radical gun for generating nitrogen radicals.

The size of the additional window is defined by a length defined along the circumference,
The particle beam supply device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the additional window has an elliptical shape along the circumference.

The particle beam supply device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the additional window has a circular shape.