JPH0883770A

JPH0883770A - 半導体超格子構造の形成方法

Info

Publication number: JPH0883770A
Application number: JP21869794A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsui; 康浩松井; Shin Arataira; 慎荒平; Hiroshi Ogawa; 洋小川
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】表面置換反応を抑制でき、かつ、原料ガスの
切替を確実に行うことができる、半導体超格子構造の形
成方法の提供。【構成】先ず、有機金属気相成長法によりＩｎＧａＡ
ｓ層を形成する。次に、ＴＭＩおよびＴＥＧの供給を止
めることにより、結晶成長を止めて約１０秒間の前期成
長中断期間を設ける。次に、第１回目の成長中断期間の
後に、ＩｎＧａＡｓ層と格子整合し、かつ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ層と実質同一の組成を有する中間層を、ＩｎＧａＡ
ｓ層上に成長させる。次に、再び、ＴＭＩおよびＴＥＧ
の供給を止めることにより、結晶成長を止めて３０秒間
の後期成長中断期間を設ける。次に、この後期成長中断
期間の後に、この中間層上に、ＩｎＧａＡｓＰ層を成長
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、有機金属気相成長法
を用いた半導体超格子構造の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機金属気相成長法による半導体超格子
構造の形成方法の一例が、文献：「Ｊｏｕｒｎａｌｏ
ｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，９３，ｐｐ．３４
７−３５２，１９８８」に開示されている。ところで、
超格子構造を用いることによる量子効果を期待するため
には、超格子構造を構成する各層の膜厚をナノメートル
レベルで良く制御するだけでなく、各層の結晶界面での
組成が急峻に切り替わっていることが重要である。組成
を急峻に切り替えるためには、原料ガスの切替が設定通
りに急峻に行われる装置設計が必要となる。このため、
上記文献に開示の技術によれば、ガス切り替え方式とし
て、ベント−ランシステムを用いている。この方式は、
半導体超格子構造を結晶成長させる基板へ、原料ガスを
供するための「ラン」のラインと、これと平行して基板
上を通過しないで排気ポンプへ直接繋がっている「ベン
ト」のラインとを設け、スイッチングバルブを介して原
料ガスの流路を「ベント」と「ラン」との間で素早く切
り替えができる構造となっている。この「ベント」に原
料ガスを流している時間が成長中断時間となり、この間
に、基板に供給される原料ガスを入れ替えることによ
り、原料ガスの急峻な切り替えを図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
結晶成長においては、原料ガスの粘性のため、結晶成長
装置のガス配管内壁や反応管内壁の面上でガスの流速が
著しく遅くなっている。このため、気相中のガスの濃度
を急峻に切り替えることは困難である。特に、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体のＶ族元素のリン（Ｐ）およびヒ素
（Ａｓ）の原料ガスであるホスフィン（ＰＨ₃ ）および
アルシン（ＡｓＨ₃ ）は粘性が高いために、急峻な切り
替えが非常に困難である。さらに、ホスフィンおよびア
ルシンは粘性が高いため、これらのガスを反応管に導入
した瞬間に反応管への配管中のガス圧力が上昇し、基板
に供給されるガス量を変動させるおそれがある。このた
め、原料ガスの切替を完全に行うには、数十秒程度の比
較的長い時間を要する場合もある。また、成長中断時間
が短いと、成長再開後に気相中の原料ガス濃度が時間と
共に変化していくことになるので、超格子界面での結晶
組成の変化の急峻性を損なうことになる。従って、原料
ガスの切替を完全に行うために、成長中断時間を長くす
る必要がある。

【０００４】一方、Ｖ族ガスは、結晶表面からの離脱、
置換といった表面置換反応を起こし易く、成長中断時間
が長くなると、界面の結晶性が損なわれてしまう。従っ
て、表面置換反応を抑制するためには、成長中断時間を
短くする必要がある。

【０００５】このように、成長中断時間の最適値は、原
料ガスの切替と表面置換反応との競合関係にある。この
最適値は、結晶成長装置の構造に強く依存しており、装
置の構造によっては、この最適値が大変狭く、さらには
存在しない場合も考えられる。

【０００６】このため、結晶成長装置の構造による影響
が少なく、表面置換反応を抑制でき、かつ、原料ガスの
切替を確実に行うことができる、半導体超格子構造の形
成方法の実現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体超格子
構造の形成方法において、有機金属気相成長法を用い
て、第１組成の層と第２組成の層とを交互に結晶成長さ
せて、半導体超格子構造を形成するにあたり、第１組成
の層を形成した後に、前期成長中断期間を設ける工程
と、この前期成長中断期間の後に、この第１組成の層上
に、当該第１組成の層と格子整合しかつこの第２組成の
層と実質同一の組成を有する中間層を形成する工程と、
この中間層を形成した後に、後期成長中断期間を設ける
工程と、この後期成長中断期間の後に、この中間層上に
第２組成の層を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。

【０００８】また、好ましくは、中間層は、この中間層
を構成する分子を１〜３積層させると良い。

【０００９】また、好ましくは、リン（Ｐ）を導入する
ための原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ₃ ）を使用し、
ヒ素（Ａｓ）を導入するため原料ガスとしてアルシン
（ＡｓＨ₃ ）を使用して、第１組成の層としてのＩｎＧ
ａＡｓ層を形成後、当該ＩｎＧａＡｓ層上に、第２組成
の層としてのＩｎＧａＡｓＰ層を形成するにあたり、Ｉ
ｎＧａＡｓ層を形成する工程と、このＩｎＧａＡｓ層形
成後、少なくともインジウム（Ｉｎ）およびガリウム
（Ｇａ）を導入するための原料ガスの供給を止めること
により前期成長中断期間を設ける工程と、第１回目の成
長中断期間の後に、ＩｎＧａＡｓ層と格子整合し、か
つ、ＩｎＧａＡｓＰ層と実質同一の組成を有する中間層
を、ＩｎＧａＡｓ層上に成長させる工程と、この中間層
を成長させた後、少なくともＩｎおよびＧａを導入する
ための原料ガスの供給を止めることにより、後期成長中
断期間を設ける工程とこの後期成長中断期間の後に、こ
の中間層上に、ＩｎＧａＡｓＰ層を成長させる工程とを
含むことが望ましい。

【００１０】

【作用】この発明の半導体超格子構造の形成方法によれ
ば、原料ガスの切り替えにあたり、中間層の成長を挟ん
で、前期成長中断期間および後期成長中断期間を設け
る。前期成長中断期間は、従来の形成方法における成長
中断期間と同様に、界面の結晶性を損なわない程度に短
いことが望ましい。前期成長中断期間後に形成する中間
層は、後に形成する第２組成の層と実質同一の組成を有
する。このため、この中間層を形成することにより、界
面の結晶性の損失を抑制することができる。

【００１１】さらにこの発明では、中間層形成後に、後
期成長中断期間を設けてある。これにより、界面の結晶
性を損なうことなく、原料ガスの切替のための時間を充
分にとることが可能となる。

【００１２】また、この中間層の膜厚は、この中間層の
上下に形成される第１および第２組成の層との格子整合
を図るため、望ましくは、１〜３分子層の厚さであるこ
とが望ましい。特に、１分子層の場合は、中間層の物性
が現れないため、最も望まし。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の半導体超
格子構造の形成方法の一例について説明する。尚、参照
する図面は、この発明が理解できる程度に各構成成分、
形状および配置関係を概略的に示してあるにすぎない。
従って、この発明はこの図示例にのみ限定されるもので
ないことは明らかである。

【００１４】この実施例では、ＩＩＩ−Ｖ族の元素から
なる化合物半導体のによる半導体超格子構造の形成方
法、特に、第１組成の層としてのＩｎＧａＡｓ層を形成
後、当該ＩｎＧａＡｓ層上に、第２組成の層としてのＩ
ｎＧａＡｓＰ層を形成する場合の組成の切り替えについ
て説明する。

【００１５】図１は、この実施例の説明に供する、原料
ガスの供給量のタイムチャート図である。

【００１６】この実施例では、Ｖ族の元素のリン（Ｐ）
を導入するための原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ₃ ）
を使用し、Ｖ族の元素のヒ素（Ａｓ）を導入するため原
料ガスとしてアルシン（ＡｓＨ₃ ）を使用する。また、
ＩＩＩ族の元素のインジウム（Ｉｎ）を導入するための
原料ガスとしてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を使用
し、ＩＩＩ族の元素のガリウム（Ｇａ）を導入する原料
ガスとしてトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を使用する。

【００１７】先ず、ＩｎＧａＡｓ層を形成する。通常、
有機金属気相成長法においては、成長基板温度を５００
〜７００℃程度とし、原料ガスの、Ｖ族元素の総モル量
とＩＩＩ族元素の総モル量との比（Ｖ／ＩＩＩ比）を５
０〜２００の間の割合とする。このＶ／ＩＩＩ比とする
ことで、結晶成長はＩＩＩ族元素の原料ガスの供給の開
始により始まる。また、成長基板の温度が、ＩＩＩ族元
素の原料ガスがほぼ１００％分化する５００℃以上なの
で、成長速度は、ＩＩＩ族元素の原料ガスの供給律速と
なりこの原料ガスの供給量に比例する。

【００１８】この実施例では、形成するＩｎＧａＡｓ層
の組成をＩｎ＝０．５３、Ｇａ＝０．４７、Ａｓ＝１、
バンドギャップ波長１．６７μｍとする。

【００１９】但し、ここで組成とは、Ｉｎの組成とＧａ
の組成との和が１となる値である。従って、Ｉｎの組成
をＸ、とすると、Ｉｎ_X Ｇａ_1-X Ａｓと表すことができ
る。

【００２０】そして、成長条件は、成長温度６５０℃、
成長圧力５０Ｔｏｒｒ、キャリアガス流量３Ｌ／ｍｉｎ
とし、ＩｎＧａＡｓＰの原料ガスの流量は、それぞれＴ
ＭＩを５５ｓｃｃｍ、ＴＥＧを６０ｓｃｃｍ、ＡｓＨ₃
を６０ｓｃｃｍとして、厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓ層
を形成する。

【００２１】但し、ここで「ｓｃｃｍ」とは、０℃、１
気圧の下での１分間の流量をｃｃで表したもので、標準
体積（Standard cubic centimeter per minuits ）を指
す。

【００２２】次に、このＩｎＧａＡｓ層形成後、少なく
ともインジウム（Ｉｎ）およびガリウム（Ｇａ）を導入
するための原料ガスの供給を止めることにより前期成長
中断期間を設ける。

【００２３】この実施例では、ＴＭＩおよびＴＥＧの供
給を止めることにより、結晶成長を止めて前期成長中断
期間を設ける。但し、ＴＭＩおよびＴＥＧの供給を止め
ると同時に、ＡｓＨ₃ の流量を９．１ｓｃｃｍに減らし
てこの前期中断期間中も流し続ける。これは、第２組成
の層としてのＩｎＧａＡｓＰを成長させる際に、流量の
少ないＡｓＨ₃ の流量を安定化させるためである。

【００２４】前期成長中断期間は、約１０秒間設ける。
尚、この実施例における成長条件の下で、表面置換反応
による界面の結晶性に重大な影響を及ぼさない最大限の
成長中断時間は、経験的に約１０秒程度と考えられる。
この前期成長中断期間中に、流量制御計の場所で測定さ
れるＡｓＨ₃ の流量は、ほぼ設定値の９．１ｓｃｃｍ程
度に落ち着いてくると思われる。

【００２５】次に、第１回目の成長中断期間の後に、Ｉ
ｎＧａＡｓ層と格子整合し、かつ、ＩｎＧａＡｓＰ層と
実質同一の組成を有する中間層を、ＩｎＧａＡｓ層上に
成長させる。

【００２６】この実施例では、中間層の形成に先立ち、
中間層の形成開始１秒前からＰの原料ガスであるＰＨ₃
１８０ｓｃｃｍの供給を開始する。これは、ＰＨ₃ の粘
性が高いため、大量のＰＨ₃ の供給を開始すると、原料
ガスの供給系の配管内圧力を上昇させるため、一時的
に、少量供給されているＡｓＨ₃ の流量を低下させる攪
乱をもたらす可能性があるためである。

【００２７】そして、ＰＨ₃ の供給を開始してから１秒
後に、ＴＭＩ２６０ｓｃｃｍ、ＴＥＧ５２ｓｃｃｍを供
給することにより中間層の形成を開始する。ここでは、
ＴＭＩの供給量が後のＩｎＧａＡｓＰ層の形成時のＴＭ
Ｉの供給量の２０５ｓｃｃｍよりも５５ｓｃｃｍだけ多
いが、これは、先に形成したＩｎＧａＡｓ層との格子整
合をとるためである。

【００２８】この実施例では、１分子層程度の厚さの中
間層を形成する。１分子層程度の厚さだと、この中間層
を量子井戸とみなした場合、物性的にはポテンシャル形
状を歪める効果はかなり小さい。このため、この中間層
が、本来設計された井戸や障壁とは別の井戸や障壁とし
て付加的な作用を可能性はないと考えて良い。従って、
中間層の膜厚は分子１層分が最も望ましく、さらに、格
子整合が可能と考えられる１〜３分子であることが望ま
しい。

【００２９】また、ここでは１秒間だけ中間層の結晶成
長を行ったが、例えば５秒間程度結晶成長を行うと、中
間層の厚さが厚くなりすぎるだけでなく、結晶欠陥が生
じてしまう。これは、ＡｓＨ₃ の供給量（９．１ｓｃｃ
ｍ）に対してＰＨ₃ （１８０ｓｃｃｍ）の供給量が圧倒
的に多いため、ＩｎＧａＡｓ層の表面いおいて、ヒ素の
離脱とその空孔へのリン吸着が激しく起こるためであ
る。従って、中間層の結晶成長に要する時間は１秒程度
が望ましい。

【００３０】次に、この中間層を成長させた後、少なく
ともＩｎおよびＧａを導入するための原料ガスの供給を
止めることにより、後期成長中断期間を設ける。

【００３１】この実施例では、再び、ＴＭＩおよびＴＥ
Ｇの供給を止めることにより、結晶成長を止めて３０秒
間の後期成長中断期間を設ける。但し、ここでは、ＰＨ
₃ はこの後期中断期間中も流し続ける。ＰＨ₃ を供給し
ても、ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＩおよびＴＥ
Ｇの供給を止めているので、結晶成長は起こらない。

【００３２】また、この中間層のＩｎＧａＡｓＰ層のヒ
素およびリンの組成は、第２組成の層としてのＩｎＧａ
ＡｓＰ層の組成と比較的近いものとなっている。このた
め、後の後期成長中断期間において、Ｖ族の表面置換反
応を抑制することができる。その結果、３０秒という長
い時間、後期成長中断期間を設けることができる。後期
成長中断時間を長くとることができるため、ガスの切替
を確実に行うことができる。

【００３３】次に、この後期成長中断期間の後に、この
中間層上に、ＩｎＧａＡｓＰ層を成長させる。

【００３４】この実施例では、形成するＩｎＧａＡｓＰ
層の組成をＩｎ＝０．８１９、Ｇａ＝０．１８４、Ａｓ
＝０．３９９、Ｐ＝０．６０１、バンドギャップ波長
１．２μｍとする。但し、ここで組成とは、Ｉｎの組成
とＧａの組成との和およびＡｓの組成のとＰの組成との
和がそれぞれ１となる値である。従って、Ｉｎの組成を
Ｘ、Ａｓの組成をＹとすると、Ｉｎ_X Ｇａ_1-X Ａｓ_Y Ｐ
_1-Y と表すことができる。

【００３５】そして、成長条件は、成長温度６５０℃、
成長圧力５０Ｔｏｒｒ、キャリアガス流量３Ｌ／ｍｉｎ
とし、ＩｎＧａＡｓＰの原料ガスの流量を、それぞれＴ
ＭＩを２０５ｓｃｃｍ、ＴＥＧを５２ｓｃｃｍ、ＡｓＨ
₃ を９．１ｓｃｃｍ、ＰＨ₃を１８０ｓｃｃｍとして、
厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を形成する。

【００３６】次に、第２組成の層としてのＩｎＧａＡｓ
Ｐ層上に、第１組成の層としてのＩｎＧａＡｓ層を形成
する。この実施例では、この工程は従来の成長中断法を
用いて行う。

【００３７】ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＩおよ
びＴＥＧの供給を停止することにより、第２組成の層と
してのＩｎＧａＡｓＰ層の結晶成長を終了させる。これ
と同時にＡｓＨ₃ の供給量を９．１ｓｃｃｍから６０ｓ
ｃｃｍに増加し、またＰＨ₃の供給を停止する。ＩＩＩ
族元素の原料ガスの供給を止めることにより、４秒間程
度の成長中断時間をもうける。この成長中断時間の後、
ＴＭＩ５５ｓｃｃｍ、ＴＥＧ６０ｓｃｃｍの供給を開始
することにより、第１組成の層であるＩｎＧａＡｓ層の
結晶成長を行う。

【００３８】上述した工程を繰り返すことにより、この
実施例では、それぞれ１０ｎｍの厚さのＩｎＧａＡｓ層
とＩｎＧａＡｓＰ層とを交互に３０周期積層した半導体
超格子構造を形成する。

【００３９】＜評価＞以下、この実施例で形成した半導
体超格子構造と、従来の成長中断法により形成した半導
体超格子構造とを、成長表面の微分干渉顕微鏡、フォト
ルミネッセンスおよびＸ線反射スペクトルによる評価方
法を用いてそれぞれ比較した結果について説明する。

【００４０】＜微分干渉顕微鏡＞従来方法により形成し
た半導体超格子構造は、その表面の＜１１０＞、＜−１
１０＞方向に沿った６０°転位に起因するスクラッチ状
の欠陥が存在する領域が存在し、また、表面の白濁も生
じていることが分かった。スクラッチ状の欠陥は、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層のＶ族固相組成が、この層の成長初期の領
域で格子整合条件からずれていることに起因するもので
ある。また、表面の白濁は、成長中断期間の最中に基板
表面で起こるＶ族元素の表面置換反応に因るものと、歪
みを持った層が臨界膜厚を越えることにより三次元成長
が起こり始めることに因るものとの両方の理由による。

【００４１】一方、本発明の形成方法で形成した半導体
超格子構造の表面は完全な境面であり、スクラッチ状の
欠陥や白濁は生じていない。

【００４２】＜フォトルミネッセンス＞次に、フォトル
ミネッセンスによる半導体超格子構造の評価結果につい
て説明する。

【００４３】先ず、図２のグラフに、従来の半導体超格
子構造の室温におけるフォトルミネッセンスによる測定
結果を示す。図２のグラフの横軸は、波長（μｍ）を表
し、縦軸は、フォトルミネッセンスの強度（相対値）を
表している。

【００４４】従来の方法で形成した半導体超格子構造
は、結晶欠陥のために形成された非発光再結合中心の影
響で発光強度が、本発明の方法によって形成された半導
体超格子構造の強度（後述）の十分の一程度に減少して
いる。また、図２に示す測定結果では、明瞭なバンド端
の発光が観察されておらず、フォトルミネッセンスの半
値幅は１５０ｍｅＶ（１．３５〜１．６２μｍに相当）
と非常に広くなっている。これは、結晶界面において、
組成が急峻に変化していないことによる量子井戸構造が
不完全であるため、および、結晶欠陥のためである。ま
た、結晶欠陥の存在を示唆する深い準位の発光も８５ｍ
ｅＶ程度バンド端より超波長側に強く観察されている。

【００４５】次に、図３のグラフに、実施例の半導体超
格子構造の室温におけるフォトルミネッセンスによる測
定結果を示す。図３のグラフの横軸は、波長（μｍ）を
表し、縦軸は、フォトルミネッセンスの強度（相対値）
を表している。

【００４６】実施例で形成した半導体超格子構造の場合
は、フォトルミネッセンスの発光強度は強く、また、図
３のグラフ中にＨＨで示した、電子と重い正孔の基底準
位との間の発光によるピーク、および、ＬＨで示した、
電子と軽い正孔の基底準位との間の発光によるピークが
明瞭に観察された。また、ＨＨのピークの半値幅も室温
で４０ｍｅＶと良好な値を示した。

【００４７】次に、図４のグラフに、実施例の半導体超
格子構造の７７Ｋにおけるフォトルミネッセンスによる
測定結果を示す。図３のグラフの横軸は、波長（μｍ）
を表し、縦軸は、フォトルミネッセンスの強度（相対
値）を表している。図３では、ＨＨのピークの半値幅は
１０ｍｅＶと良好な値を示した。熱揺動の小さな７７Ｋ
の温度で測定を行ったのは、ＨＨのみ半値幅をみること
により、結晶周期の均一性を評価するためである。

【００４８】＜Ｘ線反射スペクトル＞次に、Ｘ線反射ス
ペクトルによる半導体超格子構造の評価結果について説
明する。

【００４９】超格子構造のＸ線反射スペクトルの特徴
は、ＩｎＧａＡｓＰ層およびＩｎＧａＡｓ層それぞれの
膜厚により重み付けした平均組成に対応する０次の反射
ぴーくが観測される。また、この０次の反射ピーク（図
中、０Ｐで示す）を中心として、ＩｎＧａＡｓＰ層およ
びＩｎＧａＡｓ層それぞれの膜厚の和である超格子の周
期に対応して現れる複数のサテライトピーク（図中、Ｓ
Ｐで示す）が観測される。これらのピークの半値幅の狭
さは、超格子としての各層の組成の切替の急峻性および
各層の繰り返し周期の正確さの指標となる。

【００５０】先ず、図５のグラフに、従来の半導体超格
子構造のＸ線反射スペクトルによる測定結果を示す。図
５のグラフの横軸は、反射角度（秒）を表し、縦軸は、
Ｘ線反射のカウント数／秒（ＣＰＳ））を表している。

【００５１】次に、図６のグラフに、従来の半導体超格
子構造のＸ線反射スペクトルの動的シミュレーションに
よる計算結果を示す。図６のグラフの横軸は、反射角度
（秒）を表し、縦軸は、Ｘ線反射のカウント数／秒（Ｃ
ＰＳ））を表している。

【００５２】この計算においては、ＩｎＧａＡｓ層のＡ
ｓの成長初期の組成を、格子整合条件の０．３９９より
も小さい値の０．２７とし、成長するに従い徐々に０．
３９９に近づくように想定している。

【００５３】図５のグラフにおける０次ピークおよびサ
テライトピークの半値幅は、図６のグラフに示された半
値幅の理論（３０〜４０秒）の２〜３倍程度に広がって
いる。また、図６のグラフにおいて、図５の測定結果に
示されたショルダーピーク（図中、ショルダーピークの
傾向をＤＰで示す破線で強調して示す）が良く再現され
ている。

【００５４】次に、図７のグラフに、本発明の実施例の
半導体超格子構造のＸ線反射スペクトルによる測定結果
を示す。図７のグラフの横軸は、反射角度（秒）を表
し、縦軸は、Ｘ線反射のカウント数／秒（ＣＰＳ））を
表している。

【００５５】次に、図８のグラフに、本発明の実施例の
半導体超格子構造のＸ線反射スペクトルの理論計算結果
を示す。図８のグラフの横軸は、反射角度（秒）を表
し、縦軸は、Ｘ線反射のカウント数／秒（ＣＰＳ））を
表している。

【００５６】図７と図８との比較から、図７のグラフに
おいて、反射の０次ピークおよびサテライトピークの半
値幅は、いずれも図８の計算結果から期待される半値幅
にほぼ等しい値を示している。従って、本発明の形成方
法によって、理想的な超格子構造が得られているものと
思われる。

【００５７】このように、上述した評価結果から、本発
明の半導体超格子構造の形成方法により、理想的な超格
子構造が形成されていることが分かる。

【００５８】上述した実施例では、この発明を特定の材
料を使用し、特定の条件で形成した例について説明した
が、この発明は多くの変更および変形を行うことができ
る。例えば、上述した実施例では、ＩｎＧａＡｓ層から
ＩｎＧａＡｓＰ層への切り替え時にのみこの方法を適用
した例について説明したが、この発明は、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層からＩｎＧａＡｓ層への切り替え時にも適用するこ
とができる。

【００５９】

【発明の効果】この発明の半導体超格子構造の形成方法
によれば、原料ガスの切り替えにあたり、中間層の成長
を挟んで、前期成長中断期間および後期成長中断期間を
設ける。前期成長中断期間は、従来の形成方法における
成長中断期間と同様に、界面の結晶性を損なわない程度
に短いことが望ましい。前期成長中断期間後に形成する
中間層は、後に形成する第２組成の層と実質同一の組成
を有する。このため、この中間層を形成することによ
り、界面の結晶性の損失を抑制することができる。

【００６０】さらにこの発明では、中間層形成後に、後
期成長中断期間を設けてある。これにより、界面の結晶
性を損なうことなく、原料ガスの切替のための時間を充
分にとることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例における、原料ガスの供給量
のタイムチャートである。

【図２】従来例のフォトルミネッセンスによる測定結果
を示すグラフである。

【図３】実施例の室温におけるフォトルミネッセンスに
よる測定結果を示すグラフである。

【図４】実施例の７７Ｋにおけるフォトルミネッセンス
による測定結果を示すグラフである。

【図５】Ｘ線反射スペクトルの測定結果を示すグラフで
ある。

【図６】Ｘ線反射スペクトルの計算結果を示すグラフで
ある。

【図７】Ｘ線反射スペクトルの測定結果を示すグラフで
ある。

【図８】Ｘ線反射スペクトルの計算結果を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機金属気相成長法を用いて、第１組成
の層と第２組成の層とを交互に結晶成長させて、半導体
超格子構造を形成するにあたり、第１組成の層を形成した後に、前期成長中断期間を設け
る工程と、該前期成長中断期間の後に、該第１組成の層上に、当該
第１組成の層と格子整合しかつ該第２組成の層と実質同
一の組成を有する中間層を形成する工程と、該中間層を形成した後に、後期成長中断期間を設ける工
程と、該後期成長中断期間の後に、該中間層上に第２組成の層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体超格子
構造の形成方法。
【請求項２】請求項１に記載の半導体超格子構造の形
成方法において、前記中間層は、当該中間層を構成する
分子を１〜３積層させることを特徴とする半導体超格子
構造の形成方法。
【請求項３】請求項１に記載の半導体超格子構造の形
成方法において、リン（Ｐ）を導入するための原料ガスとしてホスフィン
（ＰＨ₃ ）を使用し、ヒ素（Ａｓ）を導入するため原料
ガスとしてアルシン（ＡｓＨ₃ ）を使用して、第１組成
の層としてのＩｎＧａＡｓ層を形成後、当該ＩｎＧａＡ
ｓ層上に、第２組成の層としてのＩｎＧａＡｓＰ層を形
成するにあたり、該ＩｎＧａＡｓ層を形成する工程と、該ＩｎＧａＡｓ層形成後、少なくともインジウム（Ｉ
ｎ）およびガリウム（Ｇａ）を導入するための原料ガス
の供給を止めることにより前期成長中断期間を設ける工
程と、第１回目の成長中断期間の後に、ＩｎＧａＡｓ層と格子
整合し、かつ、ＩｎＧａＡｓＰ層と実質同一の組成を有
する中間層を、前記ＩｎＧａＡｓ層上に成長させる工程
と、該中間層を成長させた後、少なくともＩｎおよびＧａを
導入するための原料ガスの供給を止めることにより、後
期成長中断期間を設ける工程と該後期成長中断期間の後
に、該中間層上に、ＩｎＧａＡｓＰ層を成長させる工程
とを含むことを特徴とする半導体超格子構造の形成方
法。