JP3181171B2 - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents

気相成長装置および気相成長方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体材料を
成長させるための気相成長装置および気相成長方法に関
する。より詳しくは、発光デバイスおよび高周波デバイ
スに利用されるような化合物半導体層を基板上に制御性
良く成長させるための気相成長装置および気相成長方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体材料の成長方法として有機
金属金属成長法(ＭＯＶＰＥ)がよく知られており、様々
なデバイス作製に用いられている。また、デバイス性能
の向上には原子層程度の成長の制御性が必要とされ、原
子層成長法(ＡＬＥ)が提案されている。
【０００３】図１３は、ＭＯＶＰＥまたはＡＬＥにより
ＧaＡsを成長させるための気相成長装置を模式的に示し
ている。この装置は、略円筒状の反応管１０１と、この
反応管１０１内にＧa原料ガスとしてトリメチルガリウ
ム(ＴＭＧ)を供給するための供給管１０２と、Ａs原料
ガスとしてアルシンを供給するための供給管１０３と、
パージ用水素ガスを供給するための供給管１０８を備え
ている。供給管１０２，１０３，１０８は、反応管１０
１の一端面１０１ａを貫通し、反応管１０１の円筒部１
０１ｂの略中央に開口している。反応管１０１の略中央
には基板ホルダ１０５が設けられ、この基板ホルダ１０
５は、反応管１０１の他端面１０１ｃから延びるアーム
部材１０７によって支持されている。ＭＯＶＰＥ、ＡＬ
Ｅのいずれにおいても、基板ホルダ１０５上にＧaＡs基
板１０４をセットし、ＴＭＧとアルシンをそれぞれ供給
管１０２，１０３を通して供給して、ＧaＡs基板１０４
上にＧaＡsを成長させる。未反応のガス等は、円筒部１
０１ｂの他端１０１ｃ側に設けた排気管１１０を通して
排気する。ＭＯＶＰＥとＡＬＥとの主な差異は、各ガス
を供給する時期の違いにある。ＭＯＶＰＥではＴＭＧと
アルシンとを同時に供給する。
【０００４】これに対して、ＡＬＥでは、図示しない制
御弁の開閉によりガス供給時期を制御して、ＴＭＧとア
ルシンとを交互に供給する。しかも、ＡＬＥでは、ＴＭ
Ｇとアルシンとの混合を防止するため、図１４に示すよ
うに、ＴＭＧ供給期間とアルシン供給期間との間に、水
素パージ期間を設ける。水素パージ期間中は、反応管１
０１内に供給管１０８を通して水素ガスを流し、これに
より反応管１０１内をパージする。
【０００５】ＡＬＥの特徴は、ＴＭＧ供給期間に、Ｇa
Ａs基板１０４表面でＴＭＧまたはその分解生成物によ
る被覆率が１となった後はそれ以上の吸着が抑制される
という現象(セルフリミティング機構と呼ばれ、基板温
度等の成長条件を適当に選ぶことにより実現される。)
を利用する点にある。そのＴＭＧ供給期間に続くアルシ
ン供給期間に、ＧaＡs基板１０４上にＧaＡs単原子層が
形成される。この単原子層の形成を繰り返すことによ
り、原子層単位の平坦性を持つ成長層を得ることができ
る。ヘテロ界面を形成する場合も、原子層単位で界面急
峻性を制御することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、各種デバイ
スを作製するために要求される半導体層の厚さは数十Å
から数μmの範囲内にあり、これは数十から数万原子層
分の厚さに相当する。したがって、ＡＬＥにより各種デ
バイスの半導体層を成長しようとすると、１成長層当た
り原料ガスの交互供給を数十から数万回繰り返す必要が
ある。しかしながら、従来は、ガス供給期間の切り替え
を制御弁の開閉によって行っているため、制御弁の開閉
頻度が非常に高いものとなる。このため、制御弁の耐久
性を考慮すると、ＡＬＥによるデバイス作製、特に量産
は非現実的なものであった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、このような制
御弁の頻繁な開閉を行うことなく、カチオン原料ガス
(例えばＴＭＧ)とアニオン原料ガス(例えばアルシン)と
を交互に基板上に供給でき、したがって原子層単位の平
坦性、界面急峻性を持つ化合物半導体層を生産性良く成
長させることができる気相成長装置を提供することにあ
る。また、そのような気相成長方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の気相成長装置は、成長室内で所定
温度に保持された基板の表面に、カチオン原料ガスとア
ニオン原料ガスとを交互に供給して反応させて化合物半
導体層を成長させる気相成長装置であって、上記成長室
は、上流側から下流側へ一方向に延びる円筒部と、上記
円筒部の上流側端部を塞ぐ端面を有し、上記端面の所定
箇所に、上記円筒部内にカチオン原料ガスを供給するた
めの原料ガス供給口と、上記円筒部内にアニオン原料ガ
スを供給するための原料ガス供給口とが設けられる一
方、上記円筒部の下流側に上記円筒部内のガスを排気す
るための排気手段が設けられ、上記円筒部の上流側と下
流側との間に、上記端面の複数の原料ガス供給口に対向
する基板保持面を持つ基板ホルダが設けられ、上記各原
料ガス供給口から上記基板保持面に至る上記各原料ガス
の流路を互いに分離するとともに、上記基板保持面から
上記排気手段に至る上記各原料ガスの流路を分離して、
上記基板保持面にそれぞれ上記各原料ガスが単独で供給
される複数の原料ガス供給領域を形成するガス分離手段
と、上記基板保持面に基板がセットされた基板ホルダ
を、上記円筒部の中心線の周りに回転させる駆動手段を
備えたことを特徴としている。
【０００９】また、請求項２に記載の気相成長装置は、
請求項１に記載の気相成長装置において、上記基板ホル
ダの上記基板保持面は上記円筒部の中心線に垂直で、か
つ円形であり、上記基板保持面の中心は上記円筒部の中
心線上にあることを特徴としている。
【００１０】また、請求項３に記載の気相成長装置は、
請求項１または２に記載の気相成長装置において、上記
ガス分離手段は、上記円筒部の中心線を含み、かつ上記
複数の原料ガス供給口の間を通る平面内に設けられた仕
切板からなることを特徴としている。
【００１１】また、請求項４に記載の気相成長装置は、
請求項３に記載の気相成長装置において、上記仕切板は
上記円筒部の中心線から内壁に向かって所定の角度をな
して放射状に設けられ、上記角度は、上記各原料ガスを
それぞれ上記基板に供給すべき期間の長さに応じて設定
されていることを特徴としている。
【００１２】また、請求項５に記載の気相成長方法は、
請求項１に記載の気相成長装置を用いて上記基板の表面
に化合物半導体層を成長させる気相成長方法であって、
上記基板が上記仕切板が存する平面を横切るとき上記基
板ホルダの回転速度を速くする一方、上記基板が各原料
ガス供給領域内にあるとき上記基板ホルダの回転速度を
遅くするか又は一時的に停止することを特徴としてい
る。
【００１３】また、請求項６に記載の気相成長方法は、
請求項１に記載の気相成長装置を用いて上記基板の表面
に化合物半導体層を成長させる気相成長方法であって、
上記基板ホルダを上記円筒部の中心線の周りに回転させ
る回転速度を、上記各原料ガスをそれぞれ上記基板に供
給すべき期間の長さに応じて変化させることを特徴とし
ている。
【００１４】また、請求項７に記載の気相成長方法は、
請求項１に記載の気相成長装置を用いて上記基板の表面
に化合物半導体層を成長させる気相成長方法であって、
上記カチオン原料ガスとアニオン原料ガスの少なくとも
一方を２種類以上用意し、上記各原料ガスを互いに異な
る原料ガス供給口を通して上記円筒部内に供給して、上
記基板ホルダの１回転当たり２原子層以上を成長させる
ことを特徴としている。
【００１５】また、請求項８に記載の気相成長装置は、
請求項１に記載の気相成長装置において、上記基板ホル
ダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心線と一致した
中心線を持つ角錐台の外側面に相当する形状を持つこと
を特徴としている。
【００１６】また、請求項９に記載の気相成長装置は、
請求項１に記載の気相成長装置において、上記基板ホル
ダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心線と一致した
中心線を持つ角筒の内側面に相当する形状を持つことを
特徴としている。
【００１７】
【作用】請求項１の気相成長装置では、化合物半導体層
の成長は次のようにして行われる。基板ホルダの基板保
持面の所定箇所に基板がセットされ、基板は成長に適し
た温度に保持される。この状態で、成長室の端面の各原
料ガス供給口から円筒部内に、カチオン原料ガスとアニ
オン原料ガスとが供給される。供給された各原料ガス
は、ガス分離手段によって互いに分離されて、混ざるこ
となく上記各原料ガス供給口から基板ホルダの基板保持
面に到達する。この結果、上記基板保持面にそれぞれ上
記各原料ガスが単独で供給される複数の原料ガス供給領
域が形成される。ここで、駆動手段によって、上記基板
ホルダは上記円筒部の中心線の周りに回転される。した
がって、基板保持面にセットされた基板の表面には、カ
チオン原料ガスとアニオン原料ガスとが交互に供給され
る。これにより、基板の表面に原子層単位で化合物半導
体層が成長する。未反応のガス等は、下流側の排気手段
によって排気される。このように、この気相成長装置で
は、ガス分離手段によって各原料ガスの流路を分離して
いるので、基板ホルダの回転によって基板の表面にカチ
オン原料ガス流とアニオン原料ガスとを交互に供給する
ことができる。したがって、従来の如く原料ガス供給期
間の切り替えのために制御弁を頻繁に開閉する必要がな
く、制御弁の耐久性が損なわれる心配が無い。したがっ
て、原子層単位の平坦性、界面急峻性を持つ化合物半導
体層が生産性良く成長される。
【００１８】請求項２の気相成長装置では、上記基板ホ
ルダの上記基板保持面は上記円筒部の中心線に垂直で、
かつ円形であり、上記基板保持面の中心は上記円筒部の
中心線上にあるので、上記基板ホルダの全周にわたって
上記円筒部内壁との間の隙間が一定となる。この結果、
基板ホルダの全周にわたって排気のコンダクタンスが一
定となる。したがって、基板ホルダが回転したとして
も、各原料ガスの流速に影響を与えることが無い。した
がって、化合物半導体層が制御性良く成長される。
【００１９】請求項３の気相成長装置では、上記ガス分
離手段は、上記円筒部の中心線を含み、かつ上記複数の
原料ガス供給口の間を通る平面内に設けられた仕切板か
らなる。したがって、各原料ガスの流路が簡単かつ効果
的に分離される。
【００２０】請求項４の気相成長装置では、上記仕切板
は上記円筒部の中心線から内壁に向かって所定の角度を
なして放射状に設けられ、上記角度は上記各原料ガスを
それぞれ上記基板に供給すべき期間の長さに応じて設定
されているので、基板ホルダの回転速度（等速）の設定
レベルを高めることによって、化合物半導体層を形成す
るための原料ガス供給期間が必要最小限の長さに設定さ
れる。したがって、生産性が高まる。また、駆動手段は
基板ホルダを等速で回転させれば良いので、回転制御が
簡単に行われる。
【００２１】請求項５の気相成長方法では、上記基板が
上記仕切板が存する平面を横切るとき上記基板ホルダの
回転速度を速くする一方、上記基板が各原料ガス供給領
域内にあるとき上記基板ホルダの回転速度を遅くするか
又は一時的に停止するので、上記基板の表面の一部にカ
チオン原料ガスが供給され、基板の表面の残りの部分に
アニオン原料ガスが供給されるような遷移期間が実質的
に無くなる。したがって、界面急峻性に優れた原子層成
長が実現される。
【００２２】請求項６の気相成長方法では、上記基板ホ
ルダを上記円筒部の中心線の周りに回転させる回転速度
を、上記各原料ガスをそれぞれ上記基板に供給すべき期
間の長さに応じて変化させる。例えば、上記基板が短い
供給期間で足りる原料ガスの供給領域を通るときは基板
ホルダの回転速度を速くする一方、上記基板が長い供給
期間を要する原料ガスの供給領域を通るときは基板ホル
ダの回転速度を遅くする。これにより、化合物半導体層
を形成するための原料ガス供給期間が必要最小限の長さ
に設定される。したがって、生産性が高まる。
【００２３】請求項７の気相成長方法では、上記カチオ
ン原料ガスとアニオン原料ガスの少なくとも一方を２種
類以上用意し、上記各原料ガスを互いに異なる原料ガス
供給口を通して上記円筒部内に供給して、上記基板ホル
ダの１回転で２原子層以上を成長させるので、多様な組
成を持つ化合物半導体層が成長される。
【００２４】また、請求項８に記載の気相成長装置で
は、上記基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の
中心線と一致した中心線を持つ角錐台の外側面に相当す
る形状を持つので、基板保持面を上記円筒部の中心線に
対して垂直に設ける場合に比して基板保持面の面積を拡
張することができる。そのようにした場合、基板保持面
に多数の基板をセットすることができ、生産性が高ま
る。
【００２５】また、請求項９に記載の気相成長装置で
は、上記基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の
中心線と一致した中心線を持つ角筒の内側面に相当する
形状を持つので、基板保持面を上記円筒部の中心線に対
して垂直に設ける場合に比して基板保持面の面積を拡張
することができる。そのようにした場合、基板保持面に
多数の基板をセットすることができ、生産性が高まる。
【００２６】
【実施例】以下、この発明の気相成長装置および気相成
長方法を実施例により詳細に説明する。
【００２７】図１は、この発明の第１実施例の気相成長
装置の構成を示している。この気相成長装置は略円筒状
の成長室１を備えている。成長室１は、鉛直方向に延び
る円筒部１ｂと、円筒部１ｂの上流側端部を塞ぐ端面と
しての円板状の蓋部１ａと、円筒部１ｂの下流側を塞ぐ
底部１ｃを有している。蓋部１ａには、その中心に関し
て対称な位置に、成長室１内にカチオン原料ガスを供給
するための供給口２と、アニオン原料ガスを供給するた
めの供給口３とが設けられている。成長室１の下には、
円筒部１ｂの径寸法よりも小さい径寸法を持ち、成長室
１を支持する円筒状の支持管９が立設されている。成長
室１は底部１ｃの中央に設けられた開口を通して支持管
９と連通し、支持管９はその外周面に設けられた排気管
１０と連通している。成長室１の円筒部１ｂ内のガス
は、支持管９、排気管１０を通して排気手段としての真
空ポンプ（図示せず）によって排気されるようになって
いる。支持管９内には、駆動手段として駆動軸７と駆動
モータ（図示せず）が設置されている。
【００２８】上記円筒部１ｂの略中央レベルに、円板状
の基板ホルダ５が水平、すなわち円筒部１ｂの中心線に
対して垂直に設けられている。基板ホルダ５の上面２０
は、蓋部１ａの原料ガス供給口２，３に対向しており、
成長時には基板４がセットされる基板保持面となる。基
板ホルダ５の中心は円筒部１ｂの中心線上にあり、ま
た、基板ホルダ５の直径寸法は円筒部１ｂの内径寸法よ
りも小さく設定されている。この結果、基板ホルダ５と
円筒部１ｂ内壁との間の隙間が全周にわたって一定とな
っている。したがって、成長時に、基板ホルダ５の全周
にわたって排気のコンダクタンスが一定となる。基板ホ
ルダ５が回転したとしても、各原料ガスの流速に影響を
与えることが無い。したがって、後述するように、化合
物半導体層を基板４上に制御性良く成長させることがで
きる。
【００２９】基板ホルダ５は、下方の支持管９内の駆動
モータから延びる駆動軸７によって支持されている。駆
動軸７の軸心は円筒部１ｂの中心線と一致しており、駆
動軸７の先端は基板ホルダ５の下面の中心に取り付けら
れている。成長時には、基板ホルダ５は、上記駆動モー
タによって駆動軸７を介して円筒部１ｂの中心線の周り
に回転される。基板ホルダ５は、通電により発熱するヒ
ータを内蔵しており、成長時には基板保持面２０の全域
を均一に所定温度に保持することができる。
【００３０】また、円筒部１ｂ内には、ガス分離手段と
して仕切板６が設けられている。仕切板６は、円筒部１
ｂの中心線を含み、かつ原料ガス供給口２，３の中間を
通る平面内に設けられ、円筒部１ｂ内を原料ガス供給口
２，３のそれぞれに対応する２つの領域に区画してい
る。仕切板６は蓋部１ａ，円筒部１ｂ，底部１ｃの内壁
にそれぞれ接している。一方、上記平面が基板ホルダ
５，駆動軸７と交差する箇所では、これらの部材５，７
が摩擦なく回転できるように、仕切板６には、これらの
部材５，７の形状に沿った切り抜きが設けられている。
仕切板６は、成長時に、各原料ガス供給口２，３から基
板保持面２０に至る各原料ガスの流路を互いに分離し
て、基板保持面２０にそれぞれ各原料ガスが単独で供給
される２つの原料ガス供給領域を形成する。仕切板６は
単なる板であるから、各原料ガスの流路を簡単かつ効果
的に分離することができる。
【００３１】この気相成長装置を用いて、ＧaＡs基板４
上に化合物半導体層としてＧaＡs層を成長させるものと
する。
【００３２】基板ホルダ５の基板保持面２０の中心と周
縁との間に基板４をセットする。基板ホルダ５の内蔵ヒ
ータによって基板４を一定の温度（４００〜５５０℃）
に保持する。この状態で、原料ガス供給口２，３を通し
て、それぞれカチオン原料ガスとしてのトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ），アニオン原料ガスとしてのアルシンを
円筒部１ｂ内に供給する。ＴＭＧの流量を２０ＳＣＣ
Ｍ、アルシンの流量を２００ＳＣＣＭとし、ＴＭＧ、ア
ルシンをそれぞれ流量５ＳＬＭの水素ガスで加速するも
のとする。一方、円筒部１ｂ内のガスを下流側の支持管
９，排気管１０を通して真空ポンプによって排気して、
成長室１内の圧力を２０Ｔorrとする。この結果、円筒
部１ｂ内には高速のガス流が生成される。
【００３３】原料ガス供給口２，３を通して円筒部１ｂ
内に供給されたＴＭＧ，アルシンは、仕切板６によって
分離されて、互いに混ざることなく基板ホルダ５の基板
保持面２０に到達する。この結果、図２(a)に示すよう
に、基板保持面２０に、それぞれＴＭＧ，アルシンが単
独で供給される２つの原料ガス供給領域（ＴＭＧ供給領
域とアルシン供給領域）２１，２２が形成される。ここ
で、駆動モータによって、基板ホルダ５は円筒部１ｂの
中心線の周りに回転される。したがって、基板保持面２
０にセットされた基板４の表面には、図２(b)に示すよ
うに、ＴＭＧとアルシンとが交互に供給される。つま
り、ＴＭＧ供給期間とアルシン供給期間との２つの期間
からなるガス供給サイクルが形成される。基板ホルダ５
の回転数を毎分６回（等速）とすると、ＧaＡs基板４は
ＴＭＧ、アルシンとそれぞれ５秒ずつ接触することにな
る。これにより、基板４の表面に、１回転毎にＧaＡsの
単原子層（厚み約２．８Å）を成長させることができ
た。
【００３４】このように、この気相成長装置では、仕切
板６によって各原料ガスの流路を分離しているので、基
板ホルダ５の回転によって基板４の表面にカチオン原料
ガス流とアニオン原料ガスとを交互に供給することがで
きる。したがって、従来の如く原料ガス供給期間の切り
替えのために制御弁を頻繁に開閉する必要がなく、制御
弁の耐久性が損なわれる心配が無い。また、この気相成
長装置を用いて原子層成長を行うときの制御要因は、成
長室圧力、基板温度、ガス流量、基板ホルダ回転数であ
り、いずれも制御が容易なものばかりである。
【００３５】したがって、原子層単位の平坦性、界面急
峻性を持つ化合物半導体層を生産性良く成長させること
ができる。これにより、平坦性、界面急峻性に優れた高
性能の発光デバイスや高周波デバイスを生産することが
できる。
【００３６】また、成長時に、円筒部１ｂ内のガスを真
空ポンプによって速やかに排気しているので、円筒部１
ｂ内に対流が生ずることは無い。しかも、基板ホルダ５
と円筒部１ｂ内壁との間の隙間が全周にわたって一定と
なっているので、基板ホルダ５が回転したとしても、Ｔ
ＭＧ，アルシンの流速に影響を与えることが無い。した
がって、先に述べたように、ＧaＡs層を基板４上に制御
性良く成長できる。
【００３７】なお、カチオン原料ガスとしてＴＭＧの代
わりにトリメチルアルミニウム(ＴＭＡ)を用いれば、１
回転毎に２原子層（厚み約５．７Å）を成長させること
ができる。
【００３８】また、基板ホルダ５の回転速度は等速とし
たがこれに限られるものではない。例えば、基板４が仕
切板６の直下を通過するとき基板ホルダ５の回転を高速
とし、基板４が仕切板６の直下以外の箇所にあるとき基
板ホルダ５の回転を低速または一時的に停止させても良
い。これにより、基板４の表面の一部にＴＭＧが供給さ
れ、基板４の表面の残りの部分にアルシンが供給される
ような遷移期間を実質的に無くすことができる。したが
って、界面急峻性に優れた原子層成長が実現される。
【００３９】知られているように、ＧaＡs基板４上にＴ
ＭＧの単分子吸着層が形成されるためには数秒程度の時
間が必要であるが、アルシンとの反応によりＧaＡs単原
子層が成長するにはそれより短い時間で足りる。上の例
では、アルシン供給期間が必要以上に長く設定されてい
ると考えられる。
【００４０】そこで、図３(a)に示すように、基板ホル
ダ５の回転速度を、ＴＭＧ，アルシンをそれぞれ基板４
に供給すべき期間の長さに応じて変化させても良い。例
えば、基板４がアルシン供給領域２２を通るときの回転
速度を、基板４がＴＭＧ供給領域２１を通るときの回転
速度よりも大きくする。これにより、図３(c)に示すよ
うに、ＧaＡs層を形成するためのＴＭＧ供給期間，アル
シン供給期間をそれぞれ必要最小限の長さに設定でき
る。したがって、生産性を高めることができる。
【００４１】また、図３(b)に示すように、基板ホルダ
５の回転速度は等速とし、仕切板６′を円筒部１ｂの中
心線から内壁に向かって所定の角度をなして放射状に設
け、その角度を、ＴＭＧ，アルシンをそれぞれ基板４に
供給すべき期間の長さに応じて設定しても良い。この場
合、基板ホルダ５の回転速度（等速）の設定レベルを高
めることによって、図３(c)に示すように、ＧaＡs層を
形成するためのＴＭＧ供給期間，アルシン供給期間を必
要最小限の長さに設定できる。したがって、生産性を高
めることができる。また、基板ホルダ５を等速で回転さ
せれば良いので、回転制御を簡単に行うことができる。
【００４２】図４は、この発明の参考例の気相成長装置
の構成を示している。なお、図１と同一の構成部品は同
一符号を付して説明を省略する。
【００４３】この気相成長装置は、図１の気相成長装置
の仕切板６に代えて、ガス分離手段として基板４の表面
での成長反応に寄与しない性質を持つ分離用ガスを用い
る。すなわち、成長室１の蓋部１ａの原料ガス供給口
２，３の中間を通る直線上に、分離用ガスを供給するた
めの分離用ガス供給口８，８，８が設けられている。成
長時には、分離用ガス供給口８，８，８から基板保持面
２０に至る分離用ガスの層状の流れが形成される。
【００４４】この気相成長装置を用いて、先の例と同様
に、ＧaＡs基板４上に化合物半導体層としてＧaＡs層を
成長させるものとする。カチオン原料ガスとしてトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、アニオン原料ガスとしてアル
シン、分離用ガスとして水素を用いる。成長条件は、先
の例と同様に、基板温度を４００〜５５０℃、成長室１
内の圧力を２０Ｔorr、ＴＭＧの流量を２０ＳＣＣＭ、
アルシンの流量を２００ＳＣＣＭとし、ＴＭＧ、アルシ
ンをそれぞれ流量５ＳＬＭの水素ガスで加速する。分離
用の水素ガスの流量は各１０ＳＬＭとする。基板ホルダ
５の回転数は毎分６回転（等速）とする。
【００４５】原料ガス供給口２，３を通して円筒部１ｂ
内に供給されたＴＭＧ，アルシンは、水素ガスの層状の
流れによって分離されて、互いに混ざることなく基板ホ
ルダ５の基板保持面２０に到達する。この結果、図５
(a)に示すように、基板保持面２０で、ＴＭＧ供給領域
３１とアルシン供給領域３２とは水素による分離領域３
３によって分離される。ここで、基板ホルダ５は図４に
示した円筒部１ｂの中心線の周りに回転される。この結
果、図５(b)に示すように、ＴＭＧ供給期間，水素によ
る分離期間，アルシン供給期間，水素による分離期間の
４つの期間からなるガス供給サイクルが形成される。こ
れにより、基板４の表面に、１回転毎にＧaＡsの単原子
層を成長させることができた。
【００４６】この気相成長装置では、各原料ガスの流路
を、円筒部１ｂ内に何ら余分な部材を設けることなく分
離できるので、装置の保守を簡単化できる利点がある。
【００４７】なお、分離用ガスとしては水素に限定され
るものではなく、基板表面における反応に寄与しない性
質を持つガスであれば良い。例えばアルゴン、ヘリウム
等の不活性ガスを用いた場合も、同様の効果を得ること
ができる。
【００４８】図８は、図４に示した気相成長装置を用い
て、サファイア基板４Ａ，４Ｂ上に化合物半導体層とし
てＧaＮ層を成長させる例を示している。カチオン原料
ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アニオン原
料ガスとしてアンモニア、分離用ガスとして水素を用い
る。
【００４９】図８(a)に示すように、基板ホルダ５の基
板保持面２０内の中心と周縁との間に、その中心に関し
て対称に基板４Ａ，４Ｂをセットし、基板温度を５００
℃に保持する。図４に示した原料ガス供給口２，３を通
して、それぞれＴＭＧ，アンモニアを円筒部１ｂ内に供
給する。ＴＭＧの流量を２０ＳＣＣＭとし、流量５ＳＬ
Ｍの水素にて加速する。アンモニアの流量を５ＳＬＭと
する。なお、この時点では分離用ガスは流さない。真空
ポンプの排気量を調節して、成長室１内の圧力を７６０
Ｔorrとする。基板ホルダ５の回転数は毎分２０００回
程度とする。分離用ガスが流されていないので、２枚の
基板４Ａ，４Ｂ上でそれぞれＴＭＧとアンモニアとが混
合し、通常のＭＯＶＰＥモードによるＧaＮバッファ層
が成長する。なお、基板ホルダ５の回転数を毎分２００
０回程度と高くする理由は、成長層の厚みの均一性を確
保するためである。
【００５０】続いて、このＧaＮバッファ層の上にＧaＮ
の原子層成長を行う。すなわち、基板温度を上げて８０
０〜１０００℃の範囲内に保持する。ＴＭＧとアンモニ
アの流量はそのままにして、分離用ガス供給口８，８，
８を通して水素ガスを各１０ＳＬＭ流す。真空ポンプの
排気量を調節して、成長室１内の圧力を２００Ｔorrと
する。そして、基板ホルダ５の回転数を毎分１０回とす
る。
【００５１】原料ガス供給口２，３を通して円筒部１ｂ
内に供給されたＴＭＧ，アンモニアは、水素ガスの層状
の流れによって分離されて、互いに混ざることなく基板
ホルダ５の基板保持面２０に到達する。この結果、図８
(a)に示すように、基板保持面２０で、ＴＭＧ供給領域
５１とアンモニア供給領域５２とが水素による分離領域
５３によって分離される。ここで、基板ホルダ５は図４
に示した円筒部１ｂの中心線の周りに回転される。この
結果、図８(b)に示すように、基板４ＡについてはＴＭ
Ｇ供給期間，水素による分離期間，アンモニア供給期
間，水素による分離期間の４つの期間からなるガス供給
サイクルが形成される。一方、図８(c)に示すように、
基板４Ｂについては、基板４Ａと逆相のアンモニア供給
期間，水素による分離期間，ＴＭＧ供給期間，水素によ
る分離期間の４つの期間からなるガス供給サイクルが形
成される。基板４Ａ，４Ｂについてのガス供給サイクル
は互いに逆相であるが、基板４Ａ，４Ｂのいずれも原子
層成長モードでＧaＮ層が成長する。実際に、１回転毎
にＧaＮの単原子層（厚み約２．６Å）を成長させるこ
とができた。
【００５２】なお、当然ながら基板の数は２枚に限定さ
れるものではなく、基板保持面２０に載置できる限り何
枚であっても良い。
【００５３】図６は、この発明の第２実施例の気相成長
装置の構成を示している。なお、図１，４と同一の構成
部品は同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】この気相成長装置は、ガス分離手段とし
て、仕切板６Ａ，６Ｂと、分離用ガスとを併用する。す
なわち、成長室１の蓋部１ａの原料ガス供給口２，３の
中間を通る直線上に、分離用ガスを供給するための分離
用ガス供給口８，８が設けられている。また、円筒部１
ｂ内には仕切板６Ａ，６Ｂが設けられている。仕切板６
Ａ，６Ｂは、円筒部１ｂの中心線で交差し、円筒部１ｂ
内を原料ガス供給口２，３，分離用ガス供給口８，８に
対応する４つの領域に区画している。仕切板６Ａ，６Ｂ
が交差する角度は、各原料ガスをそれぞれ基板４に供給
すべき期間の長さに応じて設定される。仕切板６Ａ，６
Ｂは、成長時に、原料ガス供給口２，３および分離ガス
供給口８，８から基板保持面２０に至る各原料ガス，水
素ガスの流路を分離する。仕切板６Ａ，６Ｂと分離用ガ
スとを併用しているので、各原料ガスの流路をさらに確
実に分離することができる。
【００５５】ＧaＡs基板４上に化合物半導体層としてセ
レン化亜鉛層を成長させるものとする。カチオン原料ガ
スとして１系統のジエチル亜鉛(ＤＥＺ）、アニオン原
料ガスとして１系統のセレン化水素、分離用ガスとして
２系統の水素を用いる。成長条件は、基板温度を２００
〜３００℃、成長室１内の圧力を１０Ｔorr、ＤＥＺの
流量を１０ＳＣＣＭ、セレン化水素の流量を２００ＳＣ
ＣＭとし、ＤＥＺ，セレン化水素をそれぞれ３ＳＬＭの
水素ガスで加速する。分離用の水素ガスの流量は各５Ｓ
ＬＭとする。基板ホルダ５の回転数は毎分１０回転（等
速）とする。
【００５６】原料ガス供給口２，３，分離用ガス供給口
８，８を通して円筒部１ｂ内に供給されたＤＥＺ，セレ
ン化水素，２系統の水素は、それぞれ仕切板６Ａ，６Ｂ
に分離されて、混ざることなく基板ホルダ５の基板保持
面２０に到達する。この例では、図７(a)に示すよう
に、基板保持面２０に、周方向にＤＥＺ供給領域４１
と、水素による分離領域４２と、セレン化水素供給領域
４３と、水素による分離領域４４とが順に形成される。
ここで、基板ホルダ５は図６に示した円筒部１ｂの中心
線の周りに回転される。この結果、図７(b)に示すよう
に、ＤＥＺ供給期間，水素による分離期間，セレン化水
素供給期間，水素による分離期間の４つの期間からなる
ガス供給サイクルが形成される。これにより、基板４の
表面に、１回転毎にセレン化亜鉛の単原子層（厚み約
２．８Å）を成長させることができた。
【００５７】なお、仕切板の数は２枚に限られるもので
はない。３枚以上の仕切板を設けて、それぞれ円筒部１
ｂの中心線で互いに所定の角度で交差させても良い。こ
のようにした場合、仕切板で区画された領域毎に原料ガ
スや分離用ガスの供給系統を設けることにより、原料ガ
スや分離用ガスの供給系統を増やすことができる。した
がって、基板上に様々な種類の化合物半導体層を成長さ
せることができる。
【００５８】図９は、図６に示した気相成長装置の仕切
板を３枚に増やしたものを用いて、ＧaＡs基板４上に化
合物半導体層としてＧa0.5Ｉn0.5Ｐ層を成長させる例を
示している。
【００５９】ここで用いる気相成長装置は、図９(a)に
示すように、ガス分離手段として、仕切板６Ａ，６Ｂ，
６Ｃと、分離用ガスとしての２系統の水素とを併用す
る。仕切板６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、図６に示した円筒部１
ｂの中心線で互いに所定の角度で交差している。仕切板
６Ａ，６Ｂ，６Ｃが交差する角度は、各原料ガスをそれ
ぞれ基板４に供給すべき期間の長さに応じて設定され
る。原料ガスは３種４系統とする。すなわち、カチオン
原料ガスとして各１系統のＴＭＧとトリメチルインジウ
ム(ＴＭＩ)とを用いる。アニオン原料ガスとして２系統
のフォスフィンを用いる。成長条件は、基板温度を３０
０〜５００℃、成長室１内の圧力を２０Ｔorr、ＴＭ
Ｇ、ＴＭＩの流量を各１０ＳＣＣＭ、フォスフィンの流
量を各１００ＳＣＣＭとして、これらのＴＭＧ，ＴＭ
Ｉ，フォスフィンをそれぞれ流量３ＳＬＭの水素ガスで
加速する。分離用の水素ガスの流量は各３ＳＬＭとす
る。基板ホルダ５の回転数は毎分３回転（等速）とす
る。
【００６０】原料ガス供給口を通して円筒部１ｂ内に供
給されたＴＭＧ，ＴＭＩ，２系統のフォスフィン，２系
統の水素は、それぞれ仕切板６Ａ，６Ｂ，６Ｃに分離さ
れて、混ざることなく基板ホルダ５の基板保持面２０に
到達する。この例では、図９(b)に示すように、基板保
持面２０に、周方向にＴＭＧ供給領域６１と、フォスフ
ィン供給領域６２と、水素による分離領域６３と、ＴＭ
Ｉ供給領域６４と、フォスフィン供給領域６５と、水素
による分離領域６６とが順に形成される。ここで、基板
ホルダ５は図６に示した円筒部１ｂの中心線の周りに回
転される。この結果、図９(b)に示すように、ＴＭＧ供
給期間，フォスフィン供給期間，水素による分離期間，
ＴＭＩ供給期間，フォスフィン供給期間，水素による分
離期間の６つの期間からなるガス供給サイクルが形成さ
れる。
【００６１】これにより、基板４の表面に、１回転毎に
(ＧaＰ)1(ＩnＰ)1の超格子構造１対(厚み約５．６Å)を
成長させることができた。この超格子構造を積み重ねた
ものはＧa0.5Ｉn0.5Ｐ層として機能する。
【００６２】図１０は、図６に示した気相成長装置を用
いて、ＧaＡs基板４上に化合物半導体層としてＧa0.5Ｉ
n0.5Ｐ層を成長させる例を示している。
【００６３】図１０(a)に示すように、カチオン原料ガ
スとして１系統に同時に供給するＴＭＧとＴＭＩ（（Ｔ
ＭＧ＋ＴＭＩ）と表す。）を用い、アニオン原料ガスと
して１系統のフォスフィンを用いる。また、分離用ガス
として２系統の水素を用いる。成長条件は、基板温度を
３００〜５００℃、成長室１内の圧力を２０Ｔorr、Ｔ
ＭＧの流量を５ＳＣＣＭ、ＴＭＩの流量を１０ＳＣＣ
Ｍ、フォスフィンの流量を２００ＳＣＣＭとして、これ
らのＴＭＧ，ＴＭＩ，フォスフィンをそれぞれ流量３Ｓ
ＬＭの水素ガスで加速する。分離用の水素ガスの流量は
各３ＳＬＭとする。基板ホルダ５の回転数は毎分３回転
（等速）とする。
【００６４】この例では、基板保持面２０に、周方向に
（ＴＭＧ＋ＴＭＩ）供給領域７１と、水素による分離領
域７２と、フォスフィン供給領域７３と、水素による分
離領域７４とが順に形成される。ここで、基板ホルダ５
は図６に示した円筒部１ｂの中心線の周りに回転され
る。この結果、図１０(b)に示すように、（ＴＭＧ＋Ｔ
ＭＩ）供給期間，水素による分離期間，フォスフィン供
給期間，水素による分離期間の４つの期間からなるガス
供給サイクルが形成される。
【００６５】これにより、基板４の表面に、１回転毎に
Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐ単原子層(厚み約２．８Å)を成長させる
ことができた。
【００６６】なお、上記各例では、基板上に成長させる
化合物半導体層の組成を１種類としたが、途中で原料ガ
スの種類を切り替えることにより、化合物半導体層の組
成を複数種類としても良い。また、成長させる化合物半
導体層に導電性を付与するために、不純物元素を含有す
る原料ガスを用いても良い。
【００６７】また、上記各例では、カチオン原料ガスと
して有機金属化合物を用いたが、有機金属化合物以外の
原料ガス、例えばハロゲン化合物を使用することもでき
る。
【００６８】また、図１，図４，図６に示した気相成長
装置では、成長室１は鉛直方向に延びる円筒部１ｂを備
えているが、これに限られるものではない。円筒部を水
平方向に設けて、原料ガスや分離用ガスを水平方向に流
す構成としても良い。
【００６９】基板ホルダ５は、ヒータ内蔵のものではな
く、円筒部１ｂの周囲にコイルを設けて高周波で加熱す
るタイプとしても良い。
【００７０】図１１は、この発明の第３実施例の気相成
長装置の構成を示している。なお、図１と同一の構成部
品は同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】この気相成長装置では、円筒部１ｂの略中
央レベルに、円筒部１ｂの中心線と一致した中心線を持
つ略円錐台状の基板ホルダ１５が設けられている。基板
ホルダ１５の外側面３０は、円錐というよりもむしろ角
錐（多角錐）の外側面の形状に仕上げられている。外側
面３０の稜線の間の各小面は、基板４を密着できるよう
な平坦性を持ち、成長時に基板４がセットされる基板保
持面となる。この基板ホルダ１５では、基板保持面を水
平に設ける場合に比して基板保持面３０の面積を拡張す
ることができる。したがって、基板保持面３０に多数の
基板４，４，…をセットすることができ、生産性を高め
ることができる。
【００７２】この例では、基板ホルダ１５の下縁は円形
であり、そのの直径寸法は円筒部１ｂの内径寸法よりも
小さく設定されている。基板ホルダ１５の中心線が円筒
部１ｂの中心線と一致しているので、この結果、円筒部
１ｂ内壁との間の隙間が全周にわたって一定となってい
る。したがって、成長時に、基板ホルダ１５の全周にわ
たって排気のコンダクタンスが一定となり、基板ホルダ
１５が回転したとしても、各原料ガスの流速に影響を与
えることが無い。したがって、化合物半導体層を基板４
上に制御性良く成長させることができる。
【００７３】また、円筒部１ｂ内には、ガス分離手段と
して、基板ホルダ１５，駆動軸７の形状に沿った切り抜
きを持つ仕切板１６が設けられている。仕切板１６は、
円筒部１ｂの中心線を含み、かつ原料ガス供給口２，３
の中間を通る平面内に設けられ、円筒部１ｂ内を原料ガ
ス供給口２，３のそれぞれに対応する２つの領域に区画
している。このように、仕切板１６によって各原料ガス
の流路を分離しているので、基板ホルダ１５の回転によ
って基板４の表面にカチオン原料ガス流とアニオン原料
ガスとを交互に供給することができ、したがって、原子
層単位の平坦性、界面急峻性を持つ化合物半導体層を生
産性良く成長させることができる。これにより、平坦
性、界面急峻性に優れた高性能の発光デバイスや高周波
デバイスを生産することができる。
【００７４】図１２は、この発明の第４実施例の気相成
長装置の構成を示している。なお、図１と同一の構成部
品は同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】この気相成長装置では、円筒部１ｂ内に、
円筒部１ｂの中心線と一致した中心線を持つ略円筒状の
基板ホルダ２５が設けられている。こり基板ホルダ２５
は、下方の支持管９内の駆動モータから延びる駆動軸７
と、駆動軸７の外周から基板ホルダ２５の下端へ放射状
に延びるアーム部材（図示せず）とによって支持されて
いる。基板ホルダ２５の内側面４０は、円筒というより
もむしろ角筒（多角筒）の内側面の形状に仕上げられて
いる。内側面４０の谷線の間の各小面は、基板４を密着
できるような平坦性を持ち、成長時に基板４がセットさ
れる基板保持面となる。この基板ホルダ２５では、基板
保持面を水平に設ける場合に比して基板保持面４０を拡
張することができる。したがって、基板保持面４０に多
数の基板４，４，…をセットすることができ、生産性を
高めることができる。
【００７６】この例では、基板ホルダ２５が略円筒状の
形状となっているので、成長時に、基板ホルダ２５が回
転したとしても、各原料ガスの流速に影響を与えること
が無い。したがって、化合物半導体層を基板４上に制御
性良く成長させることができる。
【００７７】また、円筒部１ｂ内には、ガス分離手段と
して、略Ｔ字状の形状を持つ仕切板２６が設けられてい
る。仕切板２６は、円筒部１ｂの中心線を含み、かつ原
料ガス供給口２，３の中間を通る平面内に設けられ、円
筒部１ｂ内を原料ガス供給口２，３のそれぞれに対応す
る２つの領域に区画している。このように、仕切板２６
によって各原料ガスの流路を分離しているので、基板ホ
ルダ２５の回転によって基板４の表面にカチオン原料ガ
ス流とアニオン原料ガスとを交互に供給することがで
き、したがって、原子層単位の平坦性、界面急峻性を持
つ化合物半導体層を生産性良く成長させることができ
る。これにより、平坦性、界面急峻性に優れた高性能の
発光デバイスや高周波デバイスを生産することができ
る。
【００７８】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の気
相成長装置は、ガス分離手段によって各原料ガスの流路
を分離しているので、基板ホルダの回転によって基板の
表面にカチオン原料ガス流とアニオン原料ガスとを交互
に供給することができる。したがって、従来の如く原料
ガス供給期間の切り替えのために制御弁を頻繁に開閉す
る必要がなく、制御弁の耐久性が損なわれる心配が無
い。したがって、原子層単位の平坦性、界面急峻性を持
つ化合物半導体層を生産性良く成長させることができ
る。
【００７９】請求項２の気相成長装置では、上記基板ホ
ルダの上記基板保持面は上記円筒部の中心線に垂直で、
かつ円形であり、上記基板保持面の中心は上記円筒部の
中心線上にあるので、上記基板ホルダの全周にわたって
上記円筒部内壁との間の隙間が一定となり、この結果、
基板ホルダの全周にわたって排気のコンダクタンスが一
定となる。したがって、基板ホルダが回転したとして
も、各原料ガスの流速に影響を与えることが無く、化合
物半導体層を制御性良く成長させることができる。
【００８０】請求項３の気相成長装置では、上記ガス分
離手段は、上記円筒部の中心線を含み、かつ上記複数の
原料ガス供給口の間を通る平面内に設けられた仕切板か
らなるので、各原料ガスの流路を簡単かつ効果的に分離
することができる。
【００８１】請求項４の気相成長装置では、上記仕切板
は上記円筒部の中心線から内壁に向かって所定の角度を
なして放射状に設けられ、上記角度は上記各原料ガスを
それぞれ上記基板に供給すべき期間の長さに応じて設定
されているので、基板ホルダの回転速度（等速）の設定
レベルを高めることによって、化合物半導体層を形成す
るための原料ガス供給期間を必要最小限の長さに設定で
きる。したがって、生産性を高めることができる。ま
た、駆動手段は基板ホルダを等速で回転させれば良いの
で、回転制御を簡単に行うことができる。
【００８２】請求項５の気相成長方法では、上記基板が
上記仕切板が存する平面を横切るとき上記基板ホルダの
回転速度を速くする一方、上記基板が各原料ガス供給領
域内にあるとき上記基板ホルダの回転速度を遅くするか
又は一時的に停止するので、上記基板の表面の一部にカ
チオン原料ガスが供給され、基板の表面の残りの部分に
アニオン原料ガスが供給されるような遷移期間を実質的
に無くすことができる。したがって、界面急峻性に優れ
た原子層成長を実現することができる。
【００８３】請求項６の気相成長方法では、上記基板ホ
ルダを上記円筒部の中心線の周りに回転させる回転速度
を、上記各原料ガスをそれぞれ上記基板に供給すべき期
間の長さに応じて変化させる。例えば、上記基板が短い
供給期間で足りる原料ガスの供給領域を通るときは基板
ホルダの回転速度を速くする一方、上記基板が長い供給
期間を要する原料ガスの供給領域を通るときは基板ホル
ダの回転速度を遅くする。これにより、化合物半導体層
を形成するための原料ガス供給期間を必要最小限の長さ
に設定できる。したがって、生産性を高めることができ
る。
【００８４】請求項７の気相成長方法では、上記カチオ
ン原料ガスとアニオン原料ガスの少なくとも一方を２種
類以上用意し、上記各原料ガスを互いに異なる原料ガス
供給口を通して上記円筒部内に供給して、上記基板ホル
ダの１回転で２原子層以上を成長させるので、多様な組
成を持つ化合物半導体層を成長させることができる。
【００８５】請求項８に記載の気相成長装置では、上記
基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心線と
一致した中心線を持つ角錐台の外側面に相当する形状を
持つので、基板保持面を上記円筒部の中心線に対して垂
直に設ける場合に比して基板保持面の面積を拡張するこ
とができる。したがって、基板保持面に多数の基板をセ
ットすることができ、生産性を高めることができる。
【００８６】請求項９に記載の気相成長装置では、上記
基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心線と
一致した中心線を持つ角筒の内側面に相当する形状を持
つので、基板保持面を上記円筒部の中心線に対して垂直
に設ける場合に比して基板保持面の面積を拡張すること
ができる。したがって、基板保持面に多数の基板をセッ
トすることができ、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例の気相成長装置の構成
を示す図である。
【図２】 上記気相成長装置を用いて行う気相成長方法
を説明する図である。
【図３】 上記気相成長装置を用いて行う別の気相成長
方法を説明する図である。
【図４】 この発明の参考例の気相成長装置の構成を示
す図である。
【図５】 上記気相成長装置を用いて行う気相成長方法
を説明する図である。
【図６】 この発明の第２実施例の気相成長装置を示す
図である。
【図７】 上記気相成長装置を用いて行う気相成長方法
を説明する図である。
【図８】 図４に示した気相成長装置を用いて行う別の
気相成長方法を説明する図である。
【図９】 図６に示した気相成長装置を変形したものを
用いて行う気相成長方法を説明する図である。
【図１０】 図６に示した気相成長装置を用いて行う別
の気相成長方法を説明する図である。
【図１１】 この発明の第３実施例の気相成長装置の構
成を示す図である。
【図１２】 この発明の第４実施例の気相成長装置の構
成を示す図である。
【図１３】 従来の気相成長装置を示す図である。
【図１４】 上記従来の気相成長装置を用いて行う気相
成長方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 成長室 １ａ 蓋部 １ｂ 円筒部 ２ カチオン原料ガス供給口 ３ アニオン原料ガス供給口 ４，４Ａ，４Ｂ 基板 ５，１５，２５ 基板ホルダ ６，６′，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，１６，２６ 仕切板 ８ 分離用ガス供給口 ２０，３０，４０ 基板保持面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−226917（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−135795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−25521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292620（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−112（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C30B 25/14 C30B 29/40 502

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 成長室内で所定温度に保持された基板の
    表面に、カチオン原料ガスとアニオン原料ガスとを交互
    に供給して反応させて化合物半導体層を成長させる気相
    成長装置であって、 上記成長室は、上流側から下流側へ一方向に延びる円筒
    部と、上記円筒部の上流側端部を塞ぐ端面を有し、 上記端面の所定箇所に、上記円筒部内にカチオン原料ガ
    スを供給するための原料ガス供給口と、上記円筒部内に
    アニオン原料ガスを供給するための原料ガス供給口とが
    設けられる一方、上記円筒部の下流側に上記円筒部内の
    ガスを排気するための排気手段が設けられ、 上記円筒部の上流側と下流側との間に、上記端面の複数
    の原料ガス供給口に対向する基板保持面を持つ基板ホル
    ダが設けられ、 上記各原料ガス供給口から上記基板保持面に至る上記各
    原料ガスの流路を互いに分離するとともに、上記基板保
    持面から上記排気手段に至る上記各原料ガスの流路を分
    離して、上記基板保持面にそれぞれ上記各原料ガスが単
    独で供給される複数の原料ガス供給領域を形成するガス
    分離手段と、 上記基板保持面に基板がセットされた基板ホルダを、上
    記円筒部の中心線の周りに回転させる駆動手段を備えた
    ことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の気相成長装置におい
    て、 上記基板ホルダの上記基板保持面は上記円筒部の中心線
    に垂直で、かつ円形であり、上記基板保持面の中心は上
    記円筒部の中心線上にあることを特徴とする気相成長装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の気相成長装置
    において、 上記ガス分離手段は、上記円筒部の中心線を含み、かつ
    上記複数の原料ガス供給口の間を通る平面内に設けられ
    た仕切板からなることを特徴とする気相成長装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の気相成長装置におい
    て、 上記仕切板は上記円筒部の中心線から内壁に向かって所
    定の角度をなして放射状に設けられ、 上記角度は、上記各原料ガスをそれぞれ上記基板に供給
    すべき期間の長さに応じて設定されていることを特徴と
    する気相成長装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の気相成長装置を用いて
    上記基板の表面に化合物半導体層を成長させる気相成長
    方法であって、 上記基板が上記仕切板が存する平面を横切るとき上記基
    板ホルダの回転速度を速くする一方、上記基板が各原料
    ガス供給領域内にあるとき上記基板ホルダの回転速度を
    遅くするか又は一時的に停止することを特徴とする気相
    成長方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の気相成長装置を用いて
    上記基板の表面に化合物半導体層を成長させる気相成長
    方法であって、 上記基板ホルダを上記円筒部の中心線の周りに回転させ
    る回転速度を、上記各原料ガスをそれぞれ上記基板に供
    給すべき期間の長さに応じて変化させることを特徴とす
    る気相成長方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の気相成長装置を用いて
    上記基板の表面に化合物半導体層を成長させる気相成長
    方法であって、 上記カチオン原料ガスとアニオン原料ガスの少なくとも
    一方を２種類以上用意し、上記各原料ガスを互いに異な
    る原料ガス供給口を通して上記円筒部内に供給して、上
    記基板ホルダの１回転当たり２原子層以上を成長させる
    ことを特徴とする気相成長方法。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の気相成長装置におい
    て、 上記基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心
    線と一致した中心線を持つ角錐台の外側面に相当する形
    状を持つことを特徴とする気相成長装置。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の気相成長装置におい
    て、 上記基板ホルダの上記基板保持面は、上記円筒部の中心
    線と一致した中心線を持つ角筒の内側面に相当する形状
    を持つことを特徴とする気相成長装置。
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