JP2545356B2

JP2545356B2 - 堆積技術

Info

Publication number: JP2545356B2
Application number: JP60500843A
Authority: JP
Inventors: マイケルコツクス，ハーバート
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1984-02-17
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: CA1252695A; EP0172876A1; WO1985003727A1; JPS61501237A; DE3565865D1; EP0172876B1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景 1.発明の分野本発明はIII−Ｖ半導体デバイスのような半導体デバ
イスの製作に係る。

2.技術背景基板上にたとえば半導体材料のような材料を堆積させ
るための、多くのプロセスが開発されてきた。そのよう
なプロセスの一つには、プリカーサガスすなわち基板と
接触したとき、化学反応のような変形を起こし、堆積層
を生じるガスを用いることが含まれる。プリカーサガス
は反応管中で形成され、その中を堆積基板まで流れる。
プリカーサガスは一般に複数のガスソースの流れを組合
わせることにより形成されるが、典型的な場合、堆積プ
ロセス中生じる組合わされたプリカーサは唯一つであ
る。

単一のプリカーサ流は、基本的な大きさ、すなわち6.
45平方センチメートル（１平方インチ）またはそれ以上
の基板上に、比較的均一な厚さを有する堆積層を生成す
るという利点をもつ。しかし、一般に、たとえばｐ−ｉ
−ｎ光検出器のような半導体デバイスは、異なる組成の
半導体堆積層を、順次複数個含む。もし、反応管内で単
一のプリカーサ流を用いるならば、この流れの組成は各
層の堆積毎に変えなければならない。ガス流は急激に止
めたり、開始したりすることはできないから、順次堆積
させる層の界面における領域は、一般に二つの層組成間
で好ましくない組成変動を含む。本明細書の中で好まし
くない変動というのは、アール・ダヴリュ・ジェームス
（R.W.James）がザ・クリスタライン・ステート（The C
rystalline State）のＸ線回折の光学的原理（The Opti
cal Principles of the Diffraction of X−rays）第II
巻、コーネル大学出版、イサカ、ニューヨークにに述べ
ているように、基板および望ましいエピ層を含む堆積し
た構造のＸ線回折ロッキングカーブをとることにより得
られるピークを比較することにより定義される。もし、
1/2ピーク高で測定したこの層に対応したＸ線ロッキン
グカーブの幅が、基板に対応するロッキングカーブの1/
2ピーク高で測定した幅の２倍より大きければ、エピ層
の堆積により好ましくない組成変動が生じたことにな
る。

光検出器のような半導体デバイスにおいては、好まし
くない界面での組成変動を避けることがしばしば望まし
い。この目的を達成するために、各種の技術が開発され
た。これらの技術の例は、第１図に示されるように、二
重プリカーサガス流反応管を用いるプロセスである。基
本的には、基板（20）は管（22）のオリフィスに置か
れ、その主表面が管の長軸に垂直になるようにする。次
に、第１のプリカーサガス流（25）を管に沿って向け、
管から放出し、基板に接触させる。もし、二つのそのよ
うな管を用いるならば、第１の流れを止めるか変える前
に、第２の管中に第２のプリカーサガスを形成すること
ができる。（26）で示されるような外部シャフトの周囲
に、偏心状に回転するといった並進的な移動をさせるこ
とにより基板は最初一つのガス流を受け、次に、（27）
で第２のガスを受ける。このようにして、異なる組成を
もつ堆積層が二つの流れに対応させて順次堆積させるこ
とにより、基板上に順次形成される。

（少なくとも基板が一つの流れからもう一方へ移る時
間中）同時に存在するそのような複数のプリカーサ流を
用いる技術は、先に述べた単一のガス流法で、プリカー
サガスを変化させたり修正したりして得られる組成変動
より問題にならない変動層を生じ有利である。しかし、
第１図からわかるように、複数のプリカーサ流を用いる
技術の装置は、基板（20）の大きさに比べ比較的大きな
反応管（１）を必要とする。その結果、石英反応管は製
作が著しく難しくなり、はるかに高い流速が必要で、増
加した熱損失を保証するために本質的により複雑な熱シ
ステムを必要とする。従って、実際的な理由により複数
のプリカーサ流反応管を用いることは、一般に6.45平方
センチメートル（１平方インチ）より本質的に小さな面
積をもつ基板上に、エピタキシャル層を堆積させること
に限られてきた。ｐ−ｉ−ｎ光検出器のようなデバイス
の形成では、典型的な場合6.45平方センチメートル（１
平方インチ）またはそれ以上の面積を有する基板を含む
製作プロセスにより行なうことが望ましいから、報告さ
れた複数の流れを用いる技術は著しく制限されている。
加えて、多プリカーサ流装置中で堆積させた層の厚さお
よび組成の均一性もまた、一般に単一流装置中で得られ
るものより明らかに劣っている。もし、主表面が反応管
の縦軸に平行に置かれた基板上に堆積させることによっ
て、反応容器の大きさを増すことなしに基板面積を増す
試みを行なうと、すでに低下した均一性は更に低下す
る。従って、多くの用途において、基板直径と堆積層の
均一性に対する制限のため、多プリカーサ流反応容器は
好ましくないが、単一流反応容器は一般に層間の不利な
組成変動を導く。

厚さの均一性、基板の大きさおよび界面領域における
組成変動に関する要因に加え、堆積層の純度を制御する
ことが望ましい（純度は故意に導入されたドーパントが
無い時の、層の自由キャリヤ濃度で測定される。）。プ
リカーサガス流を形成するのに用いられる最も共通的な
ガス源は、クラスト上に固体を有する液体上にガスを流
すことにより生成される。原料流を生成するそのような
二相態を用いることにより一般に優れた純度を生じる
が、組成に対する優れた制御性には欠ける（組成に対す
る制御は、構成元素間で多くの化学量論的組成が存在す
るが、与えられた用途に対しては、狭い範囲の化学量論
的組成しか許容されない三元および四元材料において重
要である。）。二相ソースは一般にＶ族材料で飽和し、
溶融液体上にガリウムひ素またはインジウムリンのクラ
ストを生成した。たとえばガリウムまたはインジウムの
ような溶融III族元素を含む。たとえば、溶融したガリ
ウム上に三塩化ひ素を流すことにより、溶融したガリウ
ム上にガリウムひ素クラストが形成され、塩化ガリウム
およびAs₄のような物質が二相ソースと三塩化ひ素流と
の反応により形成される。次に、これらの物質は典型的
な場合、他の物質と組合わさり、プリカーサガス流を生
じる。高純度堆積層は得られるが、組成制御は下の液体
に対する相対的な大きさが本質的に一定のクラストを堆
積中に保つことに依存する。このような保持を常に得る
ことは困難で、プリカーサガス流の組成に変動をもたら
す（ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス（Journa
l of Grystal Growth）第８巻、ディー・ショー（D.Sha
w）、117頁（1971）を参照のこと）。たとえば、三塩化
ひ素を加熱されたガリウムひ素上に通すか、三塩化リン
を加熱されたインジウムリン上に通すことにより生じる
固体ソースガス流もまた、本質的に純度を下げ、最終的
なガス流中のIII族元素に対するＶ族元素の比を制御す
る手段はない（ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウ
ス（Journal of Crystal Growth）、第54巻、ピー・ボ
ール（P.Vohl）、101−108頁（1981）を参照のこと）。

それに対し、液体ソースガス流、たとえば塩化水素流
とひ素またはリンの一方または両方を組合わせたものに
露出した溶融インジウムソースは、制御の問題を避ける
ために用いられてきた。しかし、この方式は比較的高い
自由キャリヤ濃度、すなわち故意にドーピングしない場
合、10¹⁵cm^-3以上の濃度で示されるように、堆積層中に
比較的高いレベルの不純物をとり込む可能性が一般的に
ある。他方、液体ソースガス流、たとえば三塩化ひ素流
と組合わされた塩化水素流に露出した溶融インジウム／
ガリウム合金は、不純物の問題を避けるために用いられ
てきた。液体ソースガス流を用いることにより、インジ
ウム・ガリウムひ素の場合の高純度が報告されている。
しかし、組成制御は困難である。なぜならば、インジウ
ムに対するガリウムの比は、消費したガリウムを適当に
補うことにより、堆積中および堆積毎に保たなければな
らないからである。加えて、得られる層に対する堆積速
度は、たとえば２μm/時間以下と、非常に低い（ジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロウス（Journal of Cryst
al Growth）、第56巻、エイ・ケイ・チャテリー（A.K.C
hatterjee）ら、591頁（1982）を参照のこと）。従っ
て、もし界面領域中での組成変動が制限された層の均一
性が得られたとしても、経済的な堆積速度で制御された
組成をもった高純度層を生成したまま、更にこれらの目
的を達することは、きわめて困難である。

発明の要約プリカーサガス流を形成するために、ガス流の特別の
組合わせを用いることにより、良く制御された組成と優
れた純度をもつ多エピタキシャル層が、非常に適切な速
度で堆積する。加えて、ガス流ソースのこの組合わせ
は、単一のプリカーサガス装置で用いられたとき、たと
えば5.1−cm（２−インチ）直径の基板といった比較的
大きな基板上の界面領域の組成変動が、小さいことを示
す驚くほど狭いＸ線ピークを生じ、厚さの均一性も優れ
ている。本発明の好ましい結果は、少なくとも一つの固
体ソースガス流と組合わせた少なくとも一つの液体ソー
スガス流を用い、順次層を堆積させるのに用いられる各
種プリカーサガスを形成することにより生じる。これら
のガス流ソースは、たとえば塩化水素に接した溶融イン
ジウムまたはガリウムのような液体ソースガス流およ
び、たとえば三塩化ひ素および三塩化リンのような適当
な塩化物流と、それぞれ相互作用したガリウムひ素また
はインジウムリンのような固体ソースガス流を含む。

本発明の技術を用いることにより、たとえば、ｐ−ｉ
−ｎダイオードのような半導体デバイスが生成される。
たとえば、もし独立の三塩化リン流を液体ソースからの
ガス流と組合わせると、たとえばｎ＋インジウムリン基
板のようなIII−Ｖ半導体基板のエッチングが起こる。
独立の塩化リンの流れを止め、インジウムリン上に三塩
化リンを通すことにより、インジウムリンソース・ガス
流を開始させることによって、インジウムリンが堆積す
る。次に、三塩化リンの流れを止めることにより、固体
インジウムリンソース・ガス流を再び止め、ガリウムひ
素上に三塩化ひ素を流すことにより、固体ガリウムひ素
がソースガス流を開始すると、インジウム・ガリウムひ
素が堆積する。このように、プリカーサ流の一部のみを
順次止めることにより、優れた組成の制御性、優れた純
度、厚さの均一性および単一プリカーサ流堆積プロセス
に伴う組成変動より小さな組成変動をもつｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオードのようなデバイスが生成する。

図面の簡単な説明第１図は従来技術の多プリカーサ流技術を示す図、第２図は本発明に含まれる単一プリカーサ流技術を示
す図、第３および４図は本発明の技術で得られる結果を示す
図である。

詳細な記述 III−Ｖ半導体材料（二元、三元および四元材料を含
む）の化学気相堆積に典型的な場合伴う基板ホルダおよ
び下方向流反応容器構成が、本発明を実施するのに有用
である。たとえば、単一プリカーサ流構成において、堆
積の均一性を確実にするために、インスティテュート・
オブ・フィジックス・コンファレンス・シリーズ65巻
（Institute of Physics Conference Series Number6
5）、エイチ・エム・コックス（H.M.Cox）ら、第２章、
133頁（1983）に述べられているような回転基板を用い
るのが望ましい。コックス（Cox）らの上で引用した文
献に述べられているように、容易に置き換えうる出口を
通して流出物を向けることも有利である。多プリカーサ
流の場合、第１図に示されているような構成あるいは19
83年12月30日に出願された（ここで参考文献として含ま
れている）審査中の本出願と同一権利者の米国特許第56
6,918号で述べられているものを用いる。加えて、第１
または２図中の反応管（１）は、石英ガラスから形成す
るのが便利である。

用いられるガス流ソースは、少なくとも一つの液体ソ
ースガス流と、少なくとも一つの固体ソースガス流を含
む（加えて、本質的ではないが、プリカーサ流中に三塩
化リンまたは三塩化ひ素の両方または一方を導入する手
段を含むことは望ましい。）。液体ソースガス流は本質
的にクラストのない溶融インジウムまたはガリウム（第
２図中の（４））を用いることを含む。このソースはイ
ンジウムまたはガリウムのような液体を石英ボートのよ
うなボート中に入れ、たとえばボート（７）を反応管
（１）の加熱領域（８）中に保つことにより、容易に生
成できる。次に、溶融インジウムまたはガリウムは塩化
水素または塩素のような塩素を含んだ物質を含む流れに
露出させる（存在するＶ族元素の量をソース温度におけ
る液体中の溶解限度以下に制限することにより、堆積中
クラストが本質的に避けられるならば、三塩化ひ素およ
び三塩化リンのような塩化物も許容される。）。塩素を
含む物質は、本質的な濃度の不純物を含まないことが望
ましい。比較的高純度の塩化水素は、三塩化ひ素を分解
することにより生成すると有利であることが見出されて
いる。従って、一実施例において、三塩化ひ素および水
素が入力（10）で導入され、たとえば炉（15）により加
熱された領域（12）を通して流される。熱により三塩化
ひ素が分解し、生じた塩化物は水素と組合わさり、比較
的純粋な塩化水素を発生する。得られた流出物質は次に
比較的低温の領域（17）に向けられ、分解により生じた
ひ素は管壁（19）上に堆積する。水素の流速および三塩
化ひ素の流速は、最終的に堆積すべき組成に強く依存す
る。与えられた組成に対する適当な流速を決めるために
試験用試料が用いられる。たとえば、インジウムリンお
よびガリウムひ素の場合、それぞれ三塩化リンおよび三
塩化ひ素に対する水素のモル流速の比は、10:1ないし1
0,000:1が有用である。三塩化ひ素を分解するために700
℃以上の温度をもつ領域が用いられ、また生じたひ素を
凝縮するためには、200℃以下の温度をもつ領域で十分
である。次に、塩化水素流が溶融インジウムまたはガリ
ウムの近くに導入される。典型的な場合、15ないし100c
m²の範囲のインジウムまたはガリウム表面積は、先に述
べた塩化水素流との組合わせで堆積プリカーサガスに導
入するのに適したガスを生成する（もう一方の三塩化ひ
素分解を用いることについては、ジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス（Japanese Jou
rnal of Applied Physics）、16、ケイ・スギヤマ（K.S
ugiyama）ら、2197頁（1979）を参照のこと）。

少なくとも一つの固体ソースガス流もまた用いられ
る。適当な固体ソースには加熱されたインジウムリンま
たは加熱されたガリウムひ素または加熱されたインジウ
ムひ素が含まれる（固体材料を加熱する温度は、固体と
適当な気体状の塩素を含む物質の間で反応を起こすのに
十分な温度にすべきである。典型的な場合、温度は600
℃以上である。）。加熱されたIII−Ｖ材料、すなわち
ガリウムひ素、インジウムひ素またはインジウムリン
は、次に対応するＶ族元素の塩化物のような塩素を含む
物質に露出される。従って、たとえばインジウムリンの
場合には、三塩化リンのような塩化物が用いられ、ガリ
ウムひ素またはインジウムひ素の場合には、三塩化ひ素
のような塩化物が用いられる。塩素を含む物質の流速
は、堆積すべき層の組成に強く依存する。所望の堆積に
対して、適当な流速を決めるために試験用試料が用いら
れる。たとえば、ひ素塩化物およびリン塩化物を含む流
れは、水素のようなキャリヤガス流を、塩化を含むバブ
ラを通すことにより生じる。キャリヤ流およびバブラ温
度は、水素ガス対する塩素のモル比が典型的な場合10^-4
ないし0.1の範囲になるように制御される。ガリウムひ
素およびインジウムリンとともに用いられるひ素塩化物
またはリン塩化物を含む流れにより、それぞれインジウ
ムリンおよびインジウム・ガリウムひ素の堆積が起こ
る。III−Ｖ材料とそれらの各塩化物のような塩素を含
む物質の間の適当な相互作用の場合、一般に2cm²以上の
III−Ｖ材料表面積が用いられる（もし必要ならば、硫
化水素または亜鉛気体を導入するといった通常の技術に
より、プリカーサガス流に所望のドーパントを導入する
ことにより、ドープされた堆積層が生成される。）。

少なくとも一つの液体ソースガス流と少なくとも一つ
の固体ソースガス流を組合わせ、所望のプリカーサ流を
生成することにより適度な堆積速度において期待以上の
純粋なエピタキシャル層が生成される。例えば、固体ガ
リウムひ素ソースガス流と液体インジウムソースガス流
によりインジウム・ガリウムひ素堆積が生じ、固体イン
ジウムリン・ソースガス流と液体インジウムソースガス
流によりインジウムリンの堆積が生じ、固体ガリウムひ
素および固体インジウムリン・ソースガス流とともに用
いると、インジウム・ガリウムひ素リンが生じる。同様
に、液体ガリウム・ソースガス流はガリウムひ素固体ソ
ースガス流とともに用いるとガリウムひ素の堆積が生
じ、インジウムリン固体ソースガス流とともに用いると
インジウム・ガリウムリン堆積が生じ、インジウムひ素
固体ソースガス流とともに用いるとインジウム・ガリウ
ムひ素堆積が生じる。多プリカーサガス流の場合、少な
くとも一つの液体ソースガス流が、少なくとも一つの固
体ソースガス流とともに各プリカーサ流を生成するため
に用いられる。その結果、界面領域での組成変動が小さ
く、容易に制御できる組成をもつ高純度層が適当な堆積
速度で生成する。更に、少なくとも一つの固体ソースガ
ス流とともに、少なくとも一つの液体ソースガス流との
組合わせを単一プリカーサ流装置で用い、もし固体ソー
スガス流の変化により、プリカーサ流をその後修正する
ことにより組成変化が導入された複数の層が堆積する。
得られた界面の品質は著しく保たれ、一方比較的大きな
基板上の堆積の場合の厚さの均一性という利点もつけ加
えられる。

典型的な場合、基板の処理中導入された汚染を除くた
め、たとえばインジウムリンまたはガリウムひ素といっ
た基板を最初エッチすることが望ましい。この工程は本
質的ではないが、たとえばインジウムリンまたはガリウ
ムひ素基板を、それぞれインジウムまたはガリウム液体
ソース（第２図中の（４））と、たとえば（30）に導入
された三塩化リンまたは三塩化ひ素流のプリカーサに露
出することにより容易に実現される。液体ソースガス流
に対する三塩化リンまたは三塩化ひ素の相対的な流れ
は、基板および基板温度に強く依存する（基板温度は典
型的な場合、600ないし800℃の範囲が用いられる。）。
具体的な条件に対する適当な値を決めるために、試験用
試料が用いられる。

もし用いるならば、エッチングの後、液体ソースガス
流が各プリカーサガス流に対して続けられ、三塩化リン
流が止められ、少なくとも一つの固体ソースガス流が各
プリカーサガス流に対して始められる（固体ソースガス
流は固体III−Ｖ材料、たとえば（32）および（33）
を、たとえば（34）および（35）でそれぞれ導入される
適当な気体塩素を含む物質に露出することにより容易に
始められる。）。上で述べたように、インジウムリン固
体ソースガス流を、たとえばインジウム液体ソースガス
流とともに用いることによりインジウムリンがエピタキ
シャルに堆積する。ガリウムひ素ソースガス流を、たと
えばインジウム液体ソースガス流とともに用いることに
よりインジウム・ガリウムひ素が堆積する。液体ソース
ガスおよび固体ソースガス流間の広範囲の流量比でイン
ジウムリン（または液体ガリウムソースガス流および固
体ガリウムひ素ソースガス流の場合はガリウムひ素）が
生成する。しかし、堆積するインジウム・ガリウムひ素
またはインジウム・ガリウムひ素リンの具体的な化学量
論的組成は、固体ソースガス流（または複数）と液体ソ
ースガス流（または複数）の比を制御することにより制
御される。試験用試料は所望の化学量論的組成を生じる
具体的な比を決めるために容易に使用される。少なくと
も一つの固体ソースガス流と少なくとも一つの液体ソー
スガス流の組合わせは、所望の寸法のエピタキシャル層
厚が得られるまで続けられる。典型的な場合、３ないし
10μｍの範囲の代表的な層厚に対して、３ないし10μm/
時間の堆積速度が得られ、約0.3ないし３時間の堆積時
間を必要とする。

もし、一エピタキシャル層の堆積が完了した後、第２
層の堆積が必要ならば、多プリカーサ流装置内の基板を
第２のプリカーサ流まで動かす。単一のプリカーサ装置
において液体ソースガス流が保たれ、固体ソースガス流
の少なくとも一つが修正される（プリカーサガス組成を
変えたときの液体ソースガス流速のわずかな変化は許容
され、除外されない。）。必要なことは、一つの固体ソ
ースガス流を別のものに変えるか、存在しているもの
（または複数）に別の固体ソースガス流をつけ加える
か、または複数の固体ソースガス流を含むプリカーサ流
から一つの固体ソースガス流を除くことにより、固体ソ
ースガス流を変えることである。単一プリカーサ流装置
において、固体ソースガス流の停止および開始は、各塩
素物質を含む流れを停止および開始に伴って制御するこ
とにより容易に達成できる（所望の塩素物質に対して、
水素のようなガスをキャリヤとして用いることも許され
る。この明細書の目的のためにはキャリヤにはよらず、
塩素物質を含む流れは厳密に言うと、塩化物が存在しな
くとも塩化物流と考える。）。得られたガス流は、第２
の層厚が得られるまで続けられる。

たとえば、光検出器のような半導体デバイスのよう
に、特に有利な多層デバイスは単一プリカーサ流装置を
用いた本発明の技術で製作できる。たとえば、アイイー
イーイー・エレクトロン・デバイス・レターズ（IEEE E
lectron Device Letters）、EDL−２、エス・アール・
ホレスト（S.R.Forrest）ら、283頁（1981）に述べられ
ているようなｐ−ｉ−ｎ光検出器を製作することが可能
である。この製作プロセスにおいて、たとえば硫黄また
はスズドープ基板のようなn⁺インジウムリン基板が、最
初液体ソースガス流および三塩化リンを用いて最初エッ
チングされる。次に、容器中に直接入る三塩化リンの流
れを停止し、インジウムリン固体ソースガス流を開始す
ることにより、アンドープ・インジウムリン層を堆積さ
せる。インジウムリン固体ソースガス流を止め、ガリウ
ムひ素固体ソースガス流を開始させ、下のインジウムリ
ン層上にインジウム・ガリウムひ素堆積を起こさせる。
得られた構造は、アイイーイーイー・トランスアクショ
ンズ・オン・エレクトロン・デバイス（IEEE Transacti
ons on Electron Devices）、ED−19、ジー・エル・ミ
ラー（G.L.Miller）1103頁（1972）に述べられているよ
うに、自動Ｃ−Ｖ分布測定が示す通り、インジウム・ガ
リウムひ素の場合２×10¹⁴cm^-3、インジウムリンの場合
６×10¹⁴cm^-3の自由キャリヤ濃度と、きわめて純粋な層
を有する。加えて、Ｘ線回折で示されるような界面の品
質は非常に良好である。次に、デバイスは、エス・アー
ル・フォレスト（S.R.Forrest）らの上で引用した論文
中に述べられているような通常の技術を用いて完成され
る。

以下の例は、本発明の例である。

例炉は基板領域（40）で約680℃、固体ソース領域（4
2）で750℃、液体ソース領域（８）で750℃の温度とな
るように加熱し、調節した。ガリウムひ素ボート（45）
は磁気カプラ（49）で位置（42）に移動し、インジウム
リンボート（60）は磁気カプラ（61）で位置（42）に移
動した。約19℃の温度に加熱された三塩化ひ素バブラ
（図示されていない）を通して200sccmの水素流が作ら
れ、次に、分解用チューブ（50）を通して流し、それは
三塩化ひ素／水素混合物をAs₄と塩化水素に還元した
（この流れは以下の成長工程を通して不変に保っ
た。）。約−15℃の温度に保たれた三塩化リンを通して
28sccmの水素流を作り、最初ソースのすべてをバイパス
する管（30）を通して追加した250sccmの水素流ととも
に反応容器に導いた。62sccmの水素流が管（34）中に導
かれ、462sccmの水素流が管（35）中に導かれた。流れ
が安定になったとき、主表面が（100）面から（110）面
に６度傾いたスズドープ基板（55）を試料ホルダ（56）
上に挿入し、領域（40）に入れた。基板が炉温度に達す
るまで、基板上に多結晶インジウムリンが形成された。
次に、ガス流から形成された塩化水素により多結晶イン
ジウムリンをエッチした。エッチングは全部で５分間続
けた。

三塩化リン流をバイパス管（30）からインジウムリン
・ソース管（35）に切り換え、一方、水素流を462から6
2sccmに減らすことによりインジウムリンの成長を開始
した。加えて、650sccmの水素流を管（30）を通して作
った（インジウムリンと三塩化リンの反応により、遊離
した塩化水素が除かれ成長が始まった。）。30分後、約
５μｍのインジウムリンの堆積後、In_0.53Ga_0.47Asの成
長を始めた。インジウムリンの分解から生じたP₄がIn
_0.53Ga_0.47As層を汚染するのを防止するため、磁気カプ
ラ（61）でインジウムリンボート（60）をソース管（4
2）の加熱領域から取り出した。インジウムリン成長か
らインジウム・ガリウムひ素への切りかえは、三塩化リ
ンバブラ流を止め、90sccmの水素流を管（35）中に作
り、三塩化ひ素バブラ（7.6℃）からガリウムひ素ソー
ス管（34）への62sccmの流れを開始することにより行な
った。約80分後In_0.53Ga_0.47As層の成長が完了した後、
基板を反応管の低温領域に引出した。

得られた層の分布がミラー自動フィードバック分布装
置およびHg−プローブで得られたように、第３図に示さ
れている。インジウムリン側の明らかなキャリヤ濃度の
くぼみと、インジウム・ガリウムひ素／インジウムリン
界面でのインジウム・ガリウムひ素側の明らかな上昇は
禁制帯の不連続による。

一連の同様に成長させた構造のインジウム・ガリウム
ひ素キャリヤ濃度が第４図に示されている。２×10¹⁴cm
^-3付近の低キャリヤ濃度が常に得られていることは、本
発明の技術により成長させた層の高品質が再現性のある
ものであることを示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−60714（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−99843（ＪＰ，Ｕ) 特公昭40−9928（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】デバイスを形成するプロセスであって、該
プロセスは少なくとも一つのプリカーサガス流を形成す
る工程、基板を該プリカーサガス流へ露出させ、材料を
堆積する工程および該デバイスを完成する工程からなる
デバイスを形成するプロセスにおいて、少なくとも一つの前記プリカーサガス流が少なくとも一
つの液体ソースガス流および少なくとも一つの固体ソー
スガス流から形成されており、該固体ソースガス流はＰ
およびAsからなる群から選択される要素を含むIII−Ｖ
半導体材料を含む加熱された固体を、塩素物質を含むガ
ス流へ露出することにより形成され、かつ該液体ソース
ガス流はIII族元素金属の液体を別の塩素物質を含むガ
ス流へ露出することにより形成されており、そして前記
液体ソースガス流と前記固体ガス流とを結合することに
よって混合化合物半導体膜が形成されることを特徴とす
るプロセス。
【請求項２】請求の範囲第１項記載のプロセスにおい
て、複数のガス流が形成され、前記堆積工程中の少なくとも
ある時間、同時に存在することを特徴とするプロセス。
【請求項３】請求の範囲第２項記載のプロセスにおい
て、前記液体は溶融インジウムおよび溶融ガリウムから選択
された溶融材料を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項４】請求の範囲第２項記載のプロセスにおい
て、前記固体はインジウムリンおよびガリウムひ素から選ば
れたIII−Ｖ半導体材料を含むことを特徴とするプロセ
ス。
【請求項５】請求の範囲第２項または第３項または第４
項記載のプロセスにおいて、前記塩素物質を、三塩化ひ素および三塩化リンから選択
された物質を含む組成から形成することを特徴とするプ
ロセス。
【請求項６】請求の範囲第１項記載のプロセスにおい
て、前記堆積工程中の任意の時刻に、一つのプリカーサガス
流が存在することを特徴とするプロセス。
【請求項７】請求の範囲第６項記載のプロセスにおい
て、前記堆積工程中、前記少なくとも一つの固体ソースから
得るガス流を修正することを含む工程により、前記プリ
カーサガス流を修正することを特徴とするプロセス。
【請求項８】請求の範囲第７項記載のプロセスにおい
て、第１の固体ソースガス流を含む前記固体ソースガス流
を、第２の固体ソースガス流に変えることを特徴とする
プロセス。
【請求項９】請求の範囲第８項記載のプロセスにおい
て、前記第１の固体ソースガス流の前記固体は、ガリウムひ
素およびインジウムリンから選択されたIII−Ｖ半導体
材料を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１０】請求の範囲第９項記載のプロセスにおい
て、前記第２の固体ソースガス流の前記固体は、インジウム
リンおよびガリウムひ素から選択されたIII−Ｖ半導体
材料を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１１】請求の範囲第７項記載のプロセスにおい
て、前記固体ソースガス流に、追加の固体ソースガス流を追
加することを特徴とするプロセス。
【請求項１２】請求の範囲第７項記載のプロセスにおい
て、複数の固体ソースガス流からなる前記固体ソースガス流
を、前記複数の流れの一つを止めることにより修正する
ことを特徴とするプロセス。
【請求項１３】請求の範囲第１項記載のプロセスにおい
て、前記堆積材料は、インジウムリンまたはガリウムひ素ま
たはインジウム・ガリウムひ素またはインジウム・ガリ
ウムひ素リンを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１４】請求の範囲第１項記載のプロセスにおい
て、前記堆積材料は、異なる組成の二つの領域を含むことを
特徴とするプロセス。