JPH09330882A - 半導体結晶体及びその製造方法、半導体レーザ装置及びその製造方法、半導体受光素子及びその製造方法並びに電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

半導体結晶体及びその製造方法、半導体レーザ装置及びその製造方法、半導体受光素子及びその製造方法並びに電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH09330882A
JPH09330882A JP8149007A JP14900796A JPH09330882A JP H09330882 A JPH09330882 A JP H09330882A JP 8149007 A JP8149007 A JP 8149007A JP 14900796 A JP14900796 A JP 14900796A JP H09330882 A JPH09330882 A JP H09330882A
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信之 大塚
Masahiro Kito
雅弘 鬼頭
Yuichi Inaba
雄一 稲葉
Masato Ishino
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大口径の半導体結晶体に、鏡面状態で且つ高
濃度の不純物拡散を行なえるようにする。 【解決手段】 半導体の原料にIII 族元素を含む化合物
にＴＭＩｎ及びＶ族元素を含む化合物にＰＨ3 を用い、
不純物拡散種の原料としてII族元素のＺｎを含む化合物
であるＤＭＺｎを用いた気相成長法による半導体結晶体
の製造方法であって、結晶の成長界面に鏡面状態が得ら
れない通常よりも低い温度、例えば４２０℃に結晶成長
温度を設定し、ＳｎがドープされたＩｎＰよりなる基板
１１の上に、厚さが２μｍのアンドープ層１２と、アン
ドープ層１２の上に、通常の拡散種Ｚｎの飽和濃度より
も大きい５×１０18ｃｍ-3の濃度の拡散種Ｚｎを供給し
ながら厚さが１μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大口径、且つ、高
不純物濃度を有する半導体結晶体及びその製造方法に関
し、特に化合物よりなる高不純物濃度を有する半導体結
晶体を用いた半導体レーザ装置及び半導体受光素子等並
びにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体結晶体、とりわけIII-
Ｖ族を代表とする化合物半導体に対して行なう不純物拡
散処理は閉管拡散法により行われており、不純物の拡散
深さは拡散処理に要する処理時間により制御されてき
た。この場合は、拡散濃度は拡散炉の温度と不純物拡散
の材料である拡散種の量とによって決まるが、拡散炉の
温度や拡散種の量のばらつきによる影響を大きく受ける
ため、通常必要とされる以上の拡散種を供給することに
より、拡散の対象とする半導体材料に固有の飽和濃度に
まで拡散濃度を上昇させていた。
【０００３】しかしながら、閉管拡散法においては拡散
処理を行なうたびにその都度半導体試料を閉管内に封入
する必要があるため、半導体試料の大口径化には対応で
きなかった。
【０００４】そこで、近年、「粕川昭彦他、１９９２年
秋期応用物理学学術講演会、１８ｐ−Ｖ−２」にも示さ
れている開管拡散法が注目されてきている。
【０００５】開管拡散法は半導体試料を反応させるため
の反応管の径を閉管よりも大きくして大口径の半導体試
料を扱えるようにしている。
【０００６】図３５は従来の開管拡散法による拡散時間
と拡散深さとの相関関係を示しており、拡散時間の平方
根と拡散深さは比例していることが分かる。不純物の拡
散種をジメチル亜鉛（ＤＭＺ）とし、供給量を６．５×
１０-6ｃｍ-3、反応温度を５００度として測定してい
る。なお、図３５に示す白丸はＣ−Ｖ法によりホールの
数を測定し、黒丸は２次元イオン質量分析（ＳＩＭＳ）
法により亜鉛の数を測定したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の開管拡散法は、図３５に示すように、拡散深さの時
間依存性が明らかになった程度であり、十分な制御性が
得られていない。従って、拡散濃度の制御が困難である
という問題を有しており、これにより、半導体結晶中に
低濃度拡散領域が形成されるという問題や、半導体結晶
の界面からの拡散距離又は拡散濃度を制御できないとい
う問題を有していた。
【０００８】さらに、拡散処理中は常に排気しながら真
空度を保つ必要があり、閉管拡散法によるよりもその真
空度を高くできないため、不純物濃度は閉管拡散法に比
べて小さくなったり、拡散後の表面状態が悪化したりす
るという問題をも有していた。
【０００９】本発明は前記従来の問題を解決し、大口径
の半導体結晶体に、鏡面状態で且つ高濃度の不純物拡散
を行なえるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、拡散の対象とする半導体結晶体の上に、
拡散処理の反応条件における温度又は圧力を下げること
により不純物が高濃度にドーピングされた結晶層を成長
させながら、拡散対象の前記半導体結晶体に固相拡散に
より不純物拡散を行なうものである。
【００１１】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体の原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応
させることにより、前記拡散種が結晶中に拡散する半導
体結晶体を基板上に成長させる半導体結晶体の製造方法
を対象とし、前記半導体結晶体の成長界面が鏡面状態と
なる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度
で前記半導体結晶体を成長させる成長工程を備えている
構成とするものである。
【００１２】請求項１の構成により、半導体結晶体の成
長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い
第２の結晶成長温度に結晶成長温度を設定するため、半
導体の原料の分解効率が低下するので、半導体結晶体に
おける結晶格子の空孔の濃度が上昇することになり、従
って、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移動速度
よりも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲されること
になる。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記半導体の原料は、III 族元素を含む化合物とＶ族元素
を含むガスよりなる化合物とを含む構成を付加するもの
である。
【００１４】請求項３の発明は、請求項２の構成に、前
記第２の結晶成長温度は前記拡散種の格子間拡散種の拡
散速度が前記Ｖ族元素の空孔拡散速度よりも小さくなる
温度である構成を付加するものである。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１〜３の構成
に、前記成長工程は、前記半導体結晶体の前記第１の結
晶成長温度の成長条件における前記拡散種の飽和濃度以
上に拡散種を供給する工程を含む構成を付加するもので
ある。
【００１６】請求項５の発明が講じた解決手段は、半導
体結晶体を、基板上に、半導体結晶体の成長界面が鏡面
状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成
長温度に設定され且つ前記半導体結晶体の前記第１の結
晶成長温度の成長条件における不純物拡散の拡散種の飽
和濃度よりも大きい濃度の拡散種が原料に供給されるこ
とにより成長し、前記拡散種の前記飽和濃度よりも大き
い不純物濃度を有している構成とするものである。
【００１７】請求項５の構成により、半導体結晶体の成
長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い
第２の結晶成長温度に設定されるため、半導体の原料の
分解効率が低下するので、半導体結晶体における結晶格
子の空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移動速度よ
りも大きくなり、拡散種は空孔に捕獲されることにな
る。
【００１８】請求項６の発明が講じた解決手段は、半導
体の原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させるこ
とにより、前記拡散種が結晶中に拡散する半導体結晶体
を基板上に成長させる半導体結晶体の製造方法を対象と
し、前記基板上に前記半導体結晶体を選択的に成長させ
るための開口部を有するマスクパターンを形成するマス
クパターン形成工程を備えている構成とするものであ
る。
【００１９】請求項６の構成により、基板上に選択的に
成長させるための開口部を有するマスクパターンが形成
されているため、基板上で反応する半導体の原料は開口
部の領域にのみ成長することができるので、基板にマス
クパターンを設けない場合に比べて、マスクされた領域
の半導体の原料がマスクパターンの開口領域に供給され
ることになり、これにより、結晶の成長速度が速くなる
ので、拡散種が気相中に再蒸発しにくくなる。
【００２０】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する結
晶体の膜厚が大きく且つ高不純物濃度になる。
【００２１】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記半導体の原料は、III 族元素を含む化合物とＶ族元素
を含むガスよりなる化合物とを含む構成を付加するもの
である。
【００２２】請求項８の発明が講じた解決手段は、半導
体結晶体を、選択的に結晶を成長させるためのマスクパ
ターンが形成された基板の上に、不純物拡散の拡散種が
原料に供給されて前記マスクパターンの開口部に成長
し、前記開口部を除く基板上に成長した結晶層の不純物
濃度よりも大きい不純物濃度を有している構成とするも
のである。
【００２３】請求項８の構成により、基板上で反応する
半導体の原料はマスクパターンの開口部の領域にのみ成
長しているため、基板にマスクパターンを設けない場合
に比べて結晶の成長速度が速くなるので、拡散種が気相
中に再蒸発しにくくなる。
【００２４】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する結
晶体の膜厚が大きく且つ高不純物濃度になる。
【００２５】請求項９の発明が講じた解決手段は、半導
体の原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させるこ
とにより、前記拡散種が結晶中に拡散する半導体結晶体
を基板上に成長させる半導体結晶体の製造方法を対象と
し、前記半導体の原料は少なくともガスよりなる原料を
含み、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下の成長
条件で前記半導体結晶体を成長させる成長工程を備えて
いる構成とするものである。
【００２６】請求項９の構成により、半導体の原料とな
る原料ガスの分圧を通常よりも低い１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定するため、原料ガスの分解効率が低下するの
で、半導体結晶体における結晶格子の空孔の濃度が上昇
することになり、従って、空孔の移動速度が拡散種の結
晶格子間の移動速度よりも大きくなるので、拡散種は空
孔に捕獲されることになる。
【００２７】請求項１０の発明は、請求項９の構成に、
前記半導体の原料は、III 族元素を含む化合物とＶ族元
素を含むガスよりなる化合物とを含む構成を付加するも
のである。
【００２８】請求項１１の発明は、請求項９又は１０の
構成に、前記成長工程は、前記ガスの分圧が１×１０-3
Ｔｏｒｒを越える前記半導体結晶体の通常の成長条件に
おける前記拡散種の飽和濃度以上に前記拡散種を供給す
る構成を付加するものである。
【００２９】請求項１２の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体を、基板上に、少なくともＶ族元素を含む原
料ガスに不純物拡散の拡散種が供給され、前記原料ガス
の分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ半導体結晶体の
前記分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える通常の成長条件
における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度の前記
拡散種が供給されることにより成長し、前記拡散種の前
記飽和濃度よりも大きい不純物濃度を有している構成と
するものである。
【００３０】請求項１２の構成により、半導体の原料と
なるＶ族元素を含む原料ガスの分圧が通常よりも低い１
×１０-3Ｔｏｒｒ以下に設定されているため、原料ガス
の分解効率が低下するので、半導体結晶体における結晶
格子のＶ族元素の空孔の濃度が上昇することになり、従
って、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移動速度
よりも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲されること
になる。
【００３１】請求項１３の発明が講じた解決手段は、半
導体の原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させる
ことにより、前記拡散種が結晶中に拡散する半導体結晶
体を基板上に成長させる半導体結晶体の製造方法を対象
とし、前記基板上に前記半導体結晶体を選択的に成長さ
せるための開口部を有するマスクパターンを形成するマ
スクパターン形成工程と、前記半導体の原料は少なくと
もガスよりなる原料を含み、前記ガスの分圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒ以下の成長条件で前記半導体結晶体を成長さ
せる成長工程とを備えている構成とするものである。
【００３２】請求項１３の構成により、基板上に選択成
長用の開口部を有するマスクパターンが形成されている
ため、基板上で反応する半導体の原料は開口部の領域に
のみ成長することができるので、基板にマスクパターン
を設けない場合に比べて結晶の成長速度が速くなり、従
って、拡散種が気相中に再蒸発しにくくなる。
【００３３】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する結
晶体の膜厚が大きく且つ高不純物濃度になる。
【００３４】さらに、半導体の原料となる原料ガスの分
圧を通常よりも低い１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に設定する
ため、原料ガスの分解効率が低下するので、半導体結晶
体における結晶格子の空孔の濃度が上昇することにな
り、従って、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移
動速度よりも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲され
ることになる。
【００３５】請求項１４の発明は、請求項１３の構成
に、前記半導体の原料は、III 族元素を含む化合物とＶ
族元素を含むガスよりなる化合物とを含む構成を付加す
るものである。
【００３６】請求項１５の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体を、選択的に結晶を成長させるためのマスク
パターンが形成された基板の上に、少なくともＶ族元素
を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種が供給され、前記
マスクパターンの開口部に前記原料ガスの分圧を１×１
０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条件で成長しており、前記開口
部を除く基板上に成長する半導体結晶体の不純物濃度よ
りも大きい不純物濃度を有している構成とするものであ
る。
【００３７】請求項１５の構成により、基板上で反応す
る半導体の原料はマスクパターンの開口部の領域にのみ
成長しているため、基板にマスクパターンを設けない場
合に比べて結晶の成長速度が速くなる。さらに、半導体
の原料となるＶ族元素を含む原料ガスの分圧が通常より
も低い１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に設定されているため、
原料ガスの分解効率が低下するので、半導体結晶体にお
ける結晶格子の空孔の濃度が上昇することになり、従っ
て、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移動速度よ
りも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲されることに
なる。
【００３８】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する結
晶体の膜厚が大きく且つ高不純物濃度になる。
【００３９】請求項１６の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、原料に不純物拡散の拡散種を
供給して反応させることにより第２の半導体結晶層を成
長させる結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体
結晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２
の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工
程とを備え、前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体
結晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度
よりも低い第２の結晶成長温度で且つ該第２の半導体結
晶層の第１の結晶成長温度における前記拡散種の飽和濃
度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前
記第２の半導体結晶層を成長させる構成とするものであ
る。
【００４０】請求項１６の構成により、第２の半導体結
晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よ
りも低い第２の結晶成長温度に設定するため、半導体の
原料の分解効率が低下するので、第２の半導体結晶層に
おける結晶格子の空孔の濃度が上昇することになり、従
って、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移動速度
よりも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲されて格子
置換型拡散種となる。さらに、第２の半導体結晶層は拡
散対象である第１の半導体結晶層の上に成長しているた
め、前記格子置換型拡散種が第１の半導体結晶層に拡散
する。
【００４１】請求項１７の発明は、請求項１６の構成
に、前記第２の半導体結晶層の原料は、III 族元素を含
む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含む
構成を付加するものである。
【００４２】請求項１８の発明は、請求項１６又は１７
の構成に、前記拡散工程の後に、前記第１の結晶成長温
度に前記第１及び第２の半導体結晶層よりなる半導体結
晶体を加熱する熱処理工程を含む構成を付加するもので
ある。
【００４３】請求項１９の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、原
料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることによ
り第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工程と、
前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記結晶層成長
工程は、前記第２の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態
となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温
度で且つ該第２の半導体結晶層の第１の結晶成長温度に
おける前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散
種を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長
させる製造方法により製造された半導体結晶体を対象と
し、前記半導体結晶体は前記第１の半導体結晶層におけ
る、該第１及び前記第２の半導体結晶層の界面部に前記
拡散種の前記飽和濃度よりも大きい不純物拡散領域を有
している構成とするものである。
【００４４】請求項１９の構成により、第２の半導体結
晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よ
りも低い第２の結晶成長温度に設定されているため、半
導体の原料の分解効率が低下するので、第２の半導体結
晶層における結晶格子の空孔の濃度が上昇することにな
り、従って、空孔の移動速度が拡散種の結晶格子間の移
動速度よりも大きくなるので、拡散種は空孔に捕獲され
て格子置換型拡散種となる。さらに、第２の半導体結晶
層は拡散対象である第１の半導体結晶層の上に成長して
いるため、前記格子置換型拡散種が第１の半導体結晶層
に拡散される。
【００４５】請求項２０の発明は、請求項１９の構成
に、前記半導体結晶体の不純物拡散領域には低濃度拡散
領域が形成されていない構成を付加するものである。
【００４６】請求項２１の発明は、請求項１９の構成
に、前記半導体結晶体の不純物拡散領域には結晶格子に
おける格子間拡散種のみからなる領域が形成されていな
い構成を付加するものである。
【００４７】請求項２２の発明は、請求項１９の構成
に、前記半導体結晶体の前記第２の半導体結晶層には結
晶格子における格子間拡散種と格子置換型拡散種とが混
在しており、前記格子置換型拡散種よりなるキャリアが
前記格子間拡散種によって補償されている構成を付加す
るものである。
【００４８】請求項２３の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、開口部を有するマスクパター
ンを選択的に形成するマスクパターン形成工程と、原料
に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることにより
前記第１の半導体結晶層における前記マスクパターンの
開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工
程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記
第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備えている構成
とするものである。
【００４９】請求項２３の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長することができるので、第１の半
導体結晶層にマスクパターンを設けない場合に比べて結
晶の成長速度が速くなる。従って、第２の半導体結晶層
の拡散種は気相中に再蒸発しにくくなるので、飽和濃度
以下の拡散種を供給したとしても、第２の半導体結晶層
は飽和濃度に達することができる。
【００５０】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する第
２の半導体結晶層の膜厚が大きく且つ高不純物濃度にな
る。
【００５１】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、飽和濃度に達した拡散種は該開口領域から第
１の半導体結晶層に拡散することになる。
【００５２】請求項２４の発明は、請求項２３の構成
に、前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の
成長界面が鏡面状態となる成長条件における前記拡散種
の飽和濃度よりも大きい濃度の該拡散種を供給する成長
条件で前記第２の半導体結晶層を成長させる構成を付加
するものである。
【００５３】請求項２５の発明は、請求項２３又は２４
の構成に、前記第２の半導体結晶層の原料は、III 族元
素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物と
を含む構成を付加するものである。
【００５４】請求項２６の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、開
口部を有するマスクパターンを選択的に形成するマスク
パターン形成工程と、不純物拡散の拡散種が原料に供給
され、前記第１の半導体結晶層における前記マスクパタ
ーンの開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層
成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面か
ら前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層
中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備えた製
造方法により製造された半導体結晶体を対象とし、前記
マスクパターンの開口部からの拡散により形成された前
記第１の半導体結晶層の不純物拡散領域の上面からの深
さが、前記開口部の大きさに反比例している構成とする
ものである。
【００５５】請求項２６の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長しているので、第１の半導体結晶
層にマスクパターンを設けない場合に比べて第２の半導
体結晶層の成長速度が速くなっている。従って、第２の
半導体結晶層の拡散種は気相中に再蒸発しにくくなるの
で、飽和濃度以下の拡散種を供給したとしても、第２の
半導体結晶層は飽和濃度に達することができる。
【００５６】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する第
２の半導体結晶層の膜厚が大きく且つ高不純物濃度にな
る。
【００５７】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、飽和濃度に達した拡散種は該開口領域から第
１の半導体結晶層に拡散することになる。
【００５８】請求項２７の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、開口部を有するマスクパター
ンを選択的に形成するマスクパターン形成工程と、原料
に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることにより
前記第１の半導体結晶層における前記マスクパターンの
開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工
程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記
第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記結晶
層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成長界面が鏡
面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶
成長温度で前記第２の半導体結晶層を成長させる工程を
含む構成とするものである。
【００５９】請求項２７の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長することができるので、第１の半
導体結晶層にマスクパターンを設けない場合に比べて結
晶の成長速度が速くなる。従って、第２の半導体結晶層
の拡散種は気相中に再蒸発しにくいので、飽和濃度以下
の拡散種を供給したとしても、第２の半導体結晶層は飽
和濃度に達することができる。
【００６０】また、第２の半導体結晶層の成長界面が鏡
面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶
成長温度に設定されているため、半導体の原料の分解効
率が低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格
子の空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物
拡散濃度の飽和濃度が上昇する。
【００６１】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する第
２の半導体結晶層の膜厚が大きく且つ高不純物濃度にな
る。
【００６２】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、通常の飽和濃度以上の濃度に達した拡散種が
開口領域から第１の半導体結晶層に拡散することにな
る。
【００６３】請求項２８の発明は、請求項２７の構成
に、前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の
前記第１の結晶成長温度の成長条件における前記拡散種
の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長
条件で前記第２の半導体結晶層を成長させる構成を付加
するものである。
【００６４】請求項２９の発明は、請求項２７又は２８
の構成に、前記第２の半導体結晶層の原料は、III 族元
素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物と
を含む構成を付加するものである。
【００６５】請求項３０の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、開
口部を有するマスクパターンを選択的に形成するマスク
パターン形成工程と、不純物拡散の拡散種が原料に供給
され、前記第１の半導体結晶層における前記マスクパタ
ーンの開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層
成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面か
ら前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層
中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前
記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成長界
面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２
の結晶成長温度で前記第２の半導体結晶層を成長させる
製造方法により製造された半導体結晶体を対象とし、前
記マスクパターンの開口部から拡散することにより形成
された前記第１の半導体結晶層の不純物拡散領域の不純
物濃度が、前記開口部の大きさに反比例している構成と
するものである。
【００６６】請求項３０の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長しているので、第１の半導体結晶
層にマスクパターンを設けない場合に比べて結晶の成長
速度が速くなっている。従って、第２の半導体結晶層の
拡散種は気相中に再蒸発しにくくなるので、飽和濃度以
下の拡散種を供給したとしても、第２の半導体結晶層は
飽和濃度に達することになる。
【００６７】また、第２の半導体結晶層の成長界面が鏡
面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶
成長温度に設定されているため、半導体の原料の分解効
率が低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格
子の空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物
拡散濃度の飽和濃度が上昇する。
【００６８】また、マスクパターンの開口部の開口幅が
小さくなるにつれて、半導体の原料がさらに多く開口領
域に供給されるため、成長速度が増すので、成長する第
２の半導体結晶層の膜厚が大きく且つ高不純物濃度にな
る。
【００６９】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、通常の飽和濃度以上の濃度に達した拡散種が
開口領域から第１の半導体結晶層に拡散することにな
る。
【００７０】請求項３１の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、半導体の原料に少なくともガ
スよりなる原料を含み、該原料に不純物拡散の拡散種を
供給して反応させることにより第２の半導体結晶層を成
長させる結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体
結晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２
の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工
程とを備え、前記結晶層成長工程は、前記ガスの分圧を
１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記ガスの分圧が１×１
０-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常の
成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃
度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体結
晶層を成長させる構成とするものである。
【００７１】請求項３１の構成により、原料となる原料
ガスの分圧を通常よりも低い１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に
設定するため、半導体の原料ガスの分解効率が低下する
ので、第２の半導体結晶層における結晶格子の空孔の濃
度が上昇することになり、従って、空孔の移動速度が拡
散種の結晶格子間の移動速度よりも大きくなるので、拡
散種は空孔に捕獲されて格子置換型拡散種となる。さら
に、第２の半導体結晶層は拡散対象である第１の半導体
結晶層の上に成長しているため、前記格子置換型拡散種
が第１の半導体結晶層に拡散する。
【００７２】請求項３２の発明は、請求項３１の構成
に、前記第２の半導体結晶層の原料は、III 族元素を含
む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含む
構成を付加するものである。
【００７３】請求項３３の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、少
なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種
を供給し第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工
程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記
第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記結晶
層成長工程は、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以
下で且つ前記ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える
前記第２の半導体結晶層の通常の成長条件における前記
拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給す
る成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させる製造
方法により製造された半導体結晶体を対象とし、前記半
導体結晶体は前記第１の半導体結晶層における、該第１
及び前記第２の半導体結晶層の界面部に前記拡散種の前
記飽和濃度よりも大きい不純物拡散領域を有している構
成とするものである。
【００７４】請求項３３の構成により、半導体の原料ガ
スの分圧を通常よりも低い１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に設
定するため、原料ガスの分解効率が低下するので、第２
の半導体結晶層における結晶格子の空孔の濃度が上昇す
ることになり、従って、空孔の移動速度が拡散種の結晶
格子間の移動速度よりも大きくなるので、拡散種は空孔
に捕獲されて格子置換型拡散種となる。さらに、第２の
半導体結晶層は拡散対象である第１の半導体結晶層の上
に成長しているため、前記格子置換型拡散種が第１の半
導体結晶層に拡散する。
【００７５】請求項３４の発明は、請求項３３の構成
に、前記半導体結晶体の不純物拡散領域には低濃度拡散
領域が形成されていない構成を付加するものである。
【００７６】請求項３５の発明は、請求項３３の構成
に、前記半導体結晶体の不純物拡散領域には格子間拡散
種のみからなる領域が形成されていない構成を付加する
ものである。
【００７７】請求項３６の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、開口部を有するマスクパター
ンを選択的に形成するマスクパターン形成工程と、半導
体の原料に少なくともガスよりなる原料を含み、該原料
に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることにより
前記第１の半導体結晶層における前記マスクパターンの
開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工
程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記
第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記結晶
層成長工程は、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以
下の成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させる構
成とするものである。
【００７８】請求項３６の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長することができるので、第１の半
導体結晶層にマスクパターンを設けない場合に比べて結
晶の成長速度が速くなる。従って、第２の半導体結晶層
の拡散種は気相中に再蒸発しにくいので、飽和濃度以下
の拡散種を供給したとしても、第２の半導体結晶層は飽
和濃度に達することができる。
【００７９】また、原料となるガスの分圧を１×１０-3
Ｔｏｒｒ以下に設定するため、半導体の原料の分解効率
が低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子
の空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡
散濃度の飽和濃度が上昇する。
【００８０】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、通常の飽和濃度以上の濃度に達した拡散種が
開口領域から第１の半導体結晶層に拡散することにな
る。
【００８１】請求項３７の発明は、請求項３６の構成
に、前記第２の半導体結晶層の原料は、III 族元素を含
む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含む
構成を付加するものである。
【００８２】請求項３８の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、開
口部を有するマスクパターンを選択的に形成するマスク
パターン形成工程と、少なくともＶ族元素を含む原料ガ
スに不純物拡散の拡散種を供給し前記第１の半導体結晶
層における前記マスクパターンの開口部に第２の半導体
結晶層を成長させる結晶層成長工程と、前記第１及び第
２の半導体結晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中
に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散さ
せる拡散工程とを備え、前記結晶層成長工程は、前記ガ
スの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条件で前記第
２の半導体結晶層を成長させる製造方法により製造され
た半導体結晶体を対象とし、前記マスクパターンの開口
部から拡散することにより形成された前記第１の半導体
結晶層の不純物拡散領域の不純物濃度が、前記開口部の
大きさに反比例している構成を付加するものである。
【００８３】請求項３８の構成により、第１の半導体結
晶層の上面に選択成長用の開口部を有するマスクパター
ンが形成されているため、第１の半導体結晶層の上面で
反応して成長する第２の半導体結晶層はマスクパターン
の開口領域にのみ成長しているので、第１の半導体結晶
層にマスクパターンを設けない場合に比べて結晶の成長
速度が速くなっている。従って、第２の半導体結晶層の
拡散種は気相中に再蒸発しにくいので、飽和濃度以下の
拡散種を供給したとしても、第２の半導体結晶層は飽和
濃度に達することができる。
【００８４】また、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒ
ｒ以下に設定されるため、半導体の原料の分解効率が低
下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子の空
孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散濃
度の飽和濃度が上昇する。
【００８５】さらに、第２の半導体結晶層は第１の半導
体結晶層におけるマスクパターンの開口領域に成長して
いるため、通常の飽和濃度以上の濃度に達した拡散種が
開口領域から第１の半導体結晶層に拡散することにな
る。
【００８６】請求項３９の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、不純物拡散の拡散種が原料に
供給され、第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶
層成長工程と、前記第２の半導体結晶層の上面に不純物
拡散の対象である第３の半導体結晶層を成長させる第２
の結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層
の第１の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２
の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共
に、前記第２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から
前記第３の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中
の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記
第１の結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成
長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い
第２の結晶成長温度で且つ該第２の半導体結晶層の前記
第１の結晶成長温度における前記拡散種の飽和濃度より
も大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２
の半導体結晶層を成長させ、前記拡散工程は、前記第３
の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温
度で前記第３の半導体結晶層を加熱する構成とするもの
である。
【００８７】請求項３９の構成により、第１の結晶層成
長工程において、第２の半導体結晶層の成長界面が鏡面
状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成
長温度に設定されているため、半導体の原料の分解効率
が低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子
の空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡
散濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、第２の半導体結
晶層の第１の結晶成長温度の成長条件における拡散種の
飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を供給しているた
め、上昇した飽和濃度になるまで空孔に拡散種が捕獲さ
れると共に格子間にも拡散種が入り込むことになる。
【００８８】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる
結晶成長温度によって熱処理するため、高濃度にドーピ
ングされた第２の半導体結晶層の格子間拡散種が、第２
の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との界面から第１
の半導体結晶層に、また、第２の半導体結晶層と第３の
半導体結晶層との界面から第３の半導体結晶層に、鏡面
状態となる結晶成長温度により決定される通常の飽和濃
度になるまでそれぞれ拡散する。
【００８９】請求項４０の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、不
純物拡散の拡散種が原料に供給され、第２の半導体結晶
層を成長させる第１の結晶層成長工程と、前記第２の半
導体結晶層の上面に不純物拡散の対象である第３の半導
体結晶層を成長させる第２の結晶層成長工程と、前記第
１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記第１の
半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の半導体
結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層中に前
記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる
拡散工程とを備え、前記第１の結晶層成長工程は、前記
第２の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の
結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度で且つ該第
２の半導体結晶層の前記第１の結晶成長温度における前
記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給
する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させ、前
記拡散工程は、前記第３の半導体結晶層の成長界面が鏡
面状態となる結晶成長温度で前記第３の半導体結晶層を
加熱する製造方法により製造された半導体結晶体を対象
とし、前記半導体結晶体の各不純物拡散領域には結晶格
子における格子置換型拡散種による飽和濃度領域と格子
間拡散種のみからなる低濃度領域とがそれぞれ形成され
ている構成とするものである。
【００９０】請求項４０の構成により、第１の結晶層成
長工程において、第２の半導体結晶層の成長界面が鏡面
状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成
長温度に設定されているため、半導体の原料の分解効率
が低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子
の空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡
散濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、第２の半導体結
晶層の第１の結晶成長温度の成長条件における拡散種の
飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を供給しているた
め、上昇した飽和濃度になるまで空孔に拡散種が捕獲さ
れると共に格子間にも拡散種が入り込むことになる。
【００９１】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる
結晶成長温度によって熱処理するため、高濃度にドーピ
ングされた第２の半導体結晶層の格子間拡散種が、第２
の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との界面から第１
の半導体結晶層に、また、第２の半導体結晶層と第３の
半導体結晶層との界面から第３の半導体結晶層に、鏡面
状態となる結晶成長温度により決定される通常の飽和濃
度になるまでそれぞれ拡散する。
【００９２】従って、第１及び第２の半導体結晶体の各
不純物拡散領域には結晶格子における格子置換型拡散種
による通常の飽和濃度領域と格子間拡散種のみからなる
低濃度領域とがそれぞれ形成される。
【００９３】請求項４１の発明は、請求項５、８、２
６、３０又は４０の構成に、前記半導体結晶体の原料
は、少なくともＶ族元素を含む化合物を含む構成を付加
するものである。
【００９４】請求項４２の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原
料ガスに不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶
層を成長させる第１の結晶層成長工程と、前記第２の半
導体結晶層の上面に第３の半導体結晶層を成長させる第
２の結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶
層の第１の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第
２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共
に、前記第２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から
前記第３の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中
の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記
第１の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×１
０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×１０
-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常の成
長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度
に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶
層を成長させ、前記拡散工程は、前記第３の半導体結晶
層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度で前記第３
の半導体結晶層を加熱する構成とするものである。
【００９５】請求項４２の構成により、第１の結晶層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料の分解効率が
低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子の
空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散
濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、原料ガスの分圧が
１×１０-3Ｔｏｒｒを越える第２の半導体結晶層の通常
の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度
に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度になる
まで空孔に拡散種が捕獲されることになる。
【００９６】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる
結晶成長温度によって熱処理するため、高濃度にドーピ
ングされた第２の半導体結晶層の格子置換型拡散種が、
第２の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との界面から
第１の半導体結晶層に、また、第２の半導体結晶層と第
３の半導体結晶層との界面から第３の半導体結晶層に、
鏡面状態となる結晶成長温度により決定される通常の飽
和濃度になるまでそれぞれ拡散する。
【００９７】請求項４３の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、少
なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種
を供給し第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶層
成長工程と、前記第２の半導体結晶層の上面に第３の半
導体結晶層を成長させる第２の結晶成長工程と、前記第
１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記第１の
半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の半導体
結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層中に前
記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる
拡散工程とを備え、前記第１の結晶層成長工程は、前記
原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原
料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の
半導体結晶層の通常の成長条件における前記拡散種の飽
和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件
で前記第２の半導体結晶層を成長させ、前記拡散工程
は、前記第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態とな
る結晶成長温度で前記第３の半導体結晶層を加熱する製
造方法により製造された半導体結晶を対象とし、前記半
導体結晶体の各不純物拡散領域には結晶格子における格
子置換型拡散種による飽和濃度領域のみがそれぞれ形成
されている構成とするものである。
【００９８】請求項４３の構成により、第１の結晶層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料の分解効率が
低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子の
空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散
濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、前記原料ガスの分
圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える第２の半導体結晶層の
通常の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい
濃度に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度に
なるまで空孔に拡散種が捕獲されることになる。
【００９９】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる
結晶成長温度によって熱処理するため、高濃度にドーピ
ングされた第２の半導体結晶層の格子置換型拡散種が、
第２の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との界面から
第１の半導体結晶層に、また、第２の半導体結晶層と第
３の半導体結晶層との界面から第３の半導体結晶層に、
鏡面状態となる結晶成長温度により決定される通常の飽
和濃度になるまでそれぞれ拡散する。
【０１００】従って、第１及び第２の半導体結晶体の各
不純物拡散領域には結晶格子における格子置換型拡散種
による通常の飽和濃度領域のみがそれぞれ形成される。
【０１０１】請求項４４の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原
料ガスに不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶
層を成長させる第１の結晶層成長工程と、前記第２の半
導体結晶層の上面に第３の半導体結晶層を成長させる第
２の結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶
層の第１の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第
２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共
に、前記第２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から
前記第３の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中
の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記
第１の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×１
０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×１０
-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常の成
長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度
に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶
層を成長させ、前記第２の結晶層成長工程は、前記原料
ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える通常の圧力で
前記第３の半導体結晶層を成長させる構成とするもので
ある。
【０１０２】請求項４４の構成により、第１の結晶層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料の分解効率が
低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子の
空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散
濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、第２の半導体結晶
層の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃
度に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度にな
るまで空孔に拡散種が捕獲されることになる。
【０１０３】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を、原料ガスの分圧が通常の圧力となるように設定
して熱処理するため、高濃度にドーピングされた第２の
半導体結晶層の格子置換型拡散種が、第２の半導体結晶
層と第１の半導体結晶層との界面から第１の半導体結晶
層に、また、第２の半導体結晶層と第３の半導体結晶層
との界面から第３の半導体結晶層に、原料ガスの通常の
分圧により決定される通常の飽和濃度になるまでそれぞ
れ拡散する。
【０１０４】請求項４５の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面に、少
なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種
を供給し第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶層
成長工程と、前記第２の半導体結晶層の上面に第３の半
導体結晶層を成長させる第２の結晶層成長工程と、前記
第１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記第１
の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡
散種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の半導
体結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層中に
前記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させ
る拡散工程とを備え、前記第１の結晶層成長工程は、前
記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記
原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記第２
の半導体結晶層の通常の成長条件における前記拡散種の
飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条
件で前記第２の半導体結晶層を成長させ、前記第２の結
晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を通常の圧力で前
記第３の半導体結晶層を成長させる製造方法により製造
された半導体結晶体でを対象とし、前記半導体結晶体の
各不純物拡散領域には結晶格子における格子置換型拡散
種による飽和濃度領域のみがそれぞれ形成されている構
成とするものである。
【０１０５】請求項４５の構成により、第１の結晶層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料の分解効率が
低下するので、第２の半導体結晶層における結晶格子の
空孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散
濃度の飽和濃度が上昇する。さらに、前記原料ガスの分
圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える第２の半導体結晶層の
通常の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい
濃度に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度に
なるまで空孔に拡散種が捕獲されることになる。
【０１０６】また、拡散工程において、第３の半導体結
晶層を第３の半導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる
結晶成長温度によって熱処理するため、高濃度にドーピ
ングされた第２の半導体結晶層の格子置換型拡散種が、
第２の半導体結晶層と第１の半導体結晶層との界面から
第１の半導体結晶層に、また、第２の半導体結晶層と第
３の半導体結晶層との界面から第３の半導体結晶層に、
原料ガスの通常の分圧により決定される通常の飽和濃度
になるまでそれぞれ拡散する。
【０１０７】従って、第１及び第２の半導体結晶体の各
不純物拡散領域には結晶格子における格子置換型拡散種
による通常の飽和濃度領域のみがそれぞれ形成される。
【０１０８】請求項４６の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面部に多数の凹部又は凸部を有する
回折格子を形成する回折格子形成工程と、前記第１の半
導体結晶層を熱処理する熱処理工程と、前記第１の半導
体結晶層における前記結晶格子の上に第２の半導体結晶
層を成長させて前記回折格子を埋め込む埋込み工程とを
備え、前記熱処理工程は、前記第１の半導体結晶層が不
純物の拡散種が供給されることにより、前記回折格子の
各凹部に前記拡散種よりなる高濃度の拡散領域を選択的
に形成する工程を含む構成とするものである。
【０１０９】請求項４６の構成により、熱処理工程にお
いて、第１の半導体結晶層に不純物の拡散種が供給され
るため、第１の半導体結晶層の上面部に多数の凹部又は
凸部を有する回折格子が形成されているので、第１の半
導体結晶層の上面で反応する拡散種は回折格子の各凹部
に拡散しやすくなり、上面部に回折格子を設けない場合
に比べて回折格子の各凹部に拡散する拡散種の拡散速度
が速くなる。
【０１１０】請求項４７の発明は、請求項４６の構成
に、前記熱処理工程は、前記第１の半導体結晶層の成長
界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
２の結晶成長温度で前記第１の半導体結晶層を加熱する
構成を付加するものである。
【０１１１】請求項４８の発明は、請求項４６の構成
に、前記第１及び第２の半導体結晶層は少なくともＶ族
元素を含む原料ガスを原料に含み、前記熱処理工程は、
前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で前記第
１の半導体結晶層を加熱する構成を付加するものであ
る。
【０１１２】請求項４９の発明が講じた解決手段は、不
純物拡散の対象である第１の半導体結晶層の上面部に多
数の凹部又は凸部を有する回折格子を形成する回折格子
形成工程と、前記第１の半導体結晶層を熱処理する熱処
理工程と、前記第１の半導体結晶層における前記結晶格
子の上に第２の半導体結晶層を成長させて前記回折格子
を埋め込む埋込み工程とを備え、前記熱処理工程は、前
記第１の半導体結晶層が不純物の拡散種が供給されるこ
とにより、前記回折格子の各凹部に前記拡散種よりなる
高濃度の拡散領域を選択的に形成する工程を含む製造方
法により製造された半導体結晶体を対象とし、前記高濃
度の拡散領域が格子状に形成されている構成とするもの
である。
【０１１３】請求項４９の構成により、熱処理工程にお
いて、第１の半導体結晶層に不純物の拡散種が供給され
るため、第１の半導体結晶層の上面部に多数の凹部又は
凸部を有する回折格子が形成されているので、第１の半
導体結晶層の上面で反応する半導体の原料は回折格子の
各凹部に拡散しやすくなり、上面部に回折格子を設けな
い場合に比べて回折格子の各凹部の拡散速度が速くな
る。
【０１１４】請求項５０の発明が講じた解決手段は、半
導体結晶体の製造方法を、不純物拡散の対象である第１
の半導体結晶層の上面に、該第１の半導体結晶層の表面
を保護する保護膜を堆積する保護膜堆積工程と、原料に
不純物拡散の拡散種を供給し前記保護膜の上面に第２の
半導体結晶層を成長させる第１の結晶層成長工程と、前
記保護膜を通して前記第１及び第２の半導体結晶層の界
面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結
晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程と、前記
第２の半導体結晶層と前記保護膜とに対してそれぞれエ
ッチングを行なって除去するエッチング工程とを備え、
前記保護膜のエッチングレートは前記第２の半導体結晶
層のエッチングレートに比べて小さい構成とするもので
ある。
【０１１５】請求項５０の構成により、エッチング工程
において、保護膜のエッチングレートは前記第２の半導
体結晶層のエッチングレートに比べて小さいため、第２
の半導体結晶層のみを確実に除去することができる。
【０１１６】請求項５１の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置を、クラッド層である基板上に形成さ
れ、レーザビームを放射する活性層と、前記基板の上に
形成され、前記活性層の短辺方向の周縁部を埋める埋込
み層と、前記埋込み層の上に形成され、電極とのオーミ
ック接合を図るコンタクト層を備え、前記コンタクト層
の一部が３×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有して
いる構成とするものである。
【０１１７】請求項５１の構成により、コンタクト層の
一部は３×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有してい
るため、コンタクト層の抵抗が低減する。
【０１１８】請求項５２の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、基板の上に活性層形成膜
を成長させる活性層形成膜成長工程と、前記活性層形成
膜に対してエッチングを行なってストライプ状の活性層
を形成する活性層形成工程と、前記基板の上における前
記活性層の短辺方向の周縁部を埋める埋込み層を成長さ
せる埋込み層成長工程と、不純物拡散の拡散種が原料に
供給され、前記活性層及び埋込み層の上に全面にわたっ
て電極とのオーミック接合を図るコンタクト層を成長さ
せるコンタクト層成長工程と、前記コンタクト層の上に
電極形成膜を蒸着する蒸着工程とを備え、前記コンタク
ト層成長工程は、前記コンタクト層の成長界面が鏡面状
態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長
温度で且つ前記コンタクト層の前記第１の結晶成長温度
の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい
濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記コンタクト層
を成長させる構成とするものである。
【０１１９】請求項５２の構成により、コンタクト層成
長工程において、コンタクト層の成長界面が鏡面状態と
なる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度
に設定されているため、半導体の原料の分解効率が低下
するので、コンタクト層における結晶格子の空孔の濃度
が上昇することになり、従って、不純物拡散濃度の飽和
濃度が上昇する。さらに、コンタクト層の第１の結晶成
長温度の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大き
い濃度に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度
になるまで空孔に拡散種が捕獲されると共に格子間にも
拡散種が入り込むことになる。
【０１２０】請求項５３の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、基板の上に活性層形成膜
を成長させる活性層形成膜成長工程と、前記活性層形成
膜に対してエッチングを行なってストライプ状の活性層
を形成する活性層形成工程と、前記基板の上における前
記活性層の短辺方向の周縁部を埋める埋込み層を成長さ
せる埋込み層成長工程と、少なくともＶ族元素を含む原
料ガスに不純物拡散の拡散種を供給し、前記活性層及び
埋込み層の上に全面にわたって電極とのオーミック接合
を図るコンタクト層を成長させるコンタクト層成長工程
と、前記コンタクト層の上に電極形成膜を蒸着する蒸着
工程とを備え、前記コンタクト層成長工程は、前記原料
ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガ
スの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記コンタクト
層の通常の成長条件における前記拡散種の飽和濃度より
も大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記コン
タクト層を成長させる構成とするものである。
【０１２１】請求項５３の構成により、コンタクト層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料ガスの分解効
率が低下するので、コンタクト層における結晶格子の空
孔の濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散濃
度の飽和濃度が上昇する。さらに、前記原料ガスの分圧
が１×１０-3Ｔｏｒｒを越えるコンタクト層の成長条件
における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を
供給しているため、上昇した飽和濃度になるまで空孔に
拡散種が捕獲されることになる。
【０１２２】請求項５４の発明が講じた解決手段は、半
導体受光素子を、第１導電型の基板と、前記基板の上に
形成され、第２導電型の不純物拡散領域を有する活性層
とを備え、前記不純物拡散領域には低濃度拡散領域が形
成されておらず、且つ、該不純物拡散領域は３×１０18
ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有している構成とするもの
である。
【０１２３】請求項５４の構成により、活性層の不純物
拡散領域には低濃度拡散領域が形成されていないため、
低濃度拡散領域による空乏層が発生しなくなる。さら
に、不純物拡散領域が３×１０18ｃｍ-3以上の高濃度の
キャリア濃度を有しているため、高濃度拡散領域による
空乏層の広がりは大きくなる。
【０１２４】請求項５５の発明が講じた解決手段は、半
導体受光素子の製造方法を、第１導電型の基板の上に活
性層と、該活性層を保護するエッチングストップ層とを
順次成長させる活性層成長工程と、第２導電型の不純物
拡散の拡散種が原料に供給され、前記エッチングストッ
プ層の上に、前記活性層における受光領域に前記拡散種
を拡散する不純物供給層を選択的に成長させる不純物供
給層成長工程と、前記不純物供給層に対して選択的にエ
ッチングを行なって該不純物供給層を除去するエッチン
グ工程とを備え、前記不純物供給層成長工程は、前記不
純物供給層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長
温度よりも低い第２の結晶成長温度で且つ前記不純物供
給層の前記第１の結晶成長温度の成長条件における前記
拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給す
る成長条件で前記不純物供給層を成長させる構成とする
ものである。
【０１２５】請求項５５の構成により、不純物供給層成
長工程において、不純物供給層の成長界面が鏡面状態と
なる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度
に設定されているため、半導体の原料の分解効率が低下
するので、不純物供給層における結晶格子の空孔の濃度
が上昇することになり、従って、不純物拡散濃度の飽和
濃度が上昇する。さらに、不純物供給層の第１の結晶成
長温度の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大き
い濃度に拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度
になるまで空孔に拡散種が捕獲されると共に格子間にも
拡散種が入り込むことになる。
【０１２６】請求項５６の発明が講じた解決手段は、半
導体受光素子の製造方法を、第１導電型の基板の上に活
性層と、該活性層を保護するエッチングストップ層とを
成長させる活性層成長工程と、少なくともＶ族元素を含
む原料ガスに第２導電型の不純物拡散の拡散種を供給
し、前記エッチングストップ層の上に、前記活性層にお
ける受光領域に前記拡散種を拡散する不純物供給層を選
択的に成長させる不純物供給層成長工程と、前記不純物
供給層に対して選択的にエッチングを行なって該不純物
供給層を除去するエッチング工程とを備え、前記原料ガ
スの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガス
の分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記不純物供給層
の通常の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも
大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記不純物
供給層を成長させる構成とするものである。
【０１２７】請求項５６の構成により、不純物供給層成
長工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
以下に設定されているため、半導体の原料の分解効率が
低下するので、不純物供給層における結晶格子の空孔の
濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散濃度の
飽和濃度が上昇する。さらに、前記原料ガスの分圧が１
×１０-3Ｔｏｒｒを越える不純物供給層の成長条件にお
ける拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を供給
しているため、上昇した飽和濃度になるまで空孔に拡散
種が捕獲されることになる。
【０１２８】請求項５７の発明が講じた解決手段は、接
合型の電界効果トランジスタを、基板上にチャネル層
と、前記チャネル層の上面部に該チャネル層とは導電型
が異なる第１及び第２の各不純物拡散領域がそれぞれ形
成され、前記第２の不純物拡散領域は、前記第１の不純
物拡散領域よりも前記チャネル層の内方に大きい構成と
するものである。
【０１２９】請求項５７の構成により、第２の不純物拡
散領域は、第１の不純物拡散領域よりもチャネル層の上
面に対して垂直な方向に大きいため、第２の不純物拡散
領域の空乏層の広がりが大きいので、ディプレッション
型のトランジスタとして動作させることができる。
【０１３０】請求項５８の発明が講じた解決手段は、接
合型の電界効果トランジスタを、基板上にチャネル層
と、前記チャネル層の上面部に該チャネル層とは導電型
が異なる第１及び第２の各不純物拡散領域がそれぞれ形
成され、前記第２の不純物拡散領域の不純物濃度は、前
記第１の不純物拡散領域の不純物濃度よりも大きい構成
とするものである。
【０１３１】請求項５８の構成により、第２の不純物拡
散領域の不純物濃度は第１の不純物拡散領域の不純物濃
度よりも大きいため、ディプレッション型のトランジス
タとして動作させることができる。
【０１３２】請求項５９の発明が講じた解決手段は、接
合型の電界効果トランジスタの製造方法を、基板の上に
チャネル層と、該チャネル層を保護するエッチングスト
ップ層とを順次成長させるチャネル層成長工程と、前記
エッチングストップ層の上に全面にわたって絶縁膜を堆
積し、該絶縁膜に対して選択的にエッチングを行なうこ
とにより、第１及び第２の不純物拡散形成領域をそれぞ
れ形成する不純物拡散形成領域形成工程と、前記チャネ
ル層と導電型が異なる不純物拡散の拡散種が原料に供給
され、前記エッチングストップ層の上における第１及び
第２の各不純物拡散形成領域に前記拡散種をそれぞれ拡
散する不純物供給層を選択的に成長させる不純物供給層
成長工程と、前記不純物供給層に対して選択的にエッチ
ングを行なって該不純物供給層を除去するエッチング工
程とを備え、前記不純物拡散形成領域形成工程は、前記
第２の不純物拡散形成領域のゲート長方向の幅を前記第
１の不純物拡散形成領域のゲート長方向の幅よりも小さ
くなるように形成する工程を含む構成とするものであ
る。
【０１３３】請求項５９の構成により、不純物拡散形成
領域形成工程において、第２の不純物拡散形成領域のゲ
ート長方向の幅が第１の不純物拡散形成領域のゲート長
方向の幅よりも小さくなるように形成され、不純物供給
層成長工程において、エッチングストップ層の上におけ
る第１及び第２の各不純物拡散形成領域に拡散種をそれ
ぞれ拡散する不純物供給層を選択的に成長させるため、
エッチングストップ層の上で成長する不純物供給層は、
第１の不純物拡散形成領域に比べてゲート長方向に幅の
小さい第２の不純物拡散形成領域の方が結晶の成長速度
が速いので、拡散種が気相中に再蒸発しにくくなる。
【０１３４】請求項６０の発明は、請求項５９の構成
に、前記不純物供給層成長工程は、前記不純物供給層の
成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低
い第２の結晶成長温度で且つ前記不純物供給層の前記第
１の結晶成長温度の成長条件における前記拡散種の飽和
濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で
前記不純物供給層を成長させる構成を付加するものであ
る。
【０１３５】請求項６１の発明は、請求項５９の構成
に、前記不純物供給層成長工程は、前記原料ガスの分圧
を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が
１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記不純物供給層の通常の
成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃
度に該拡散種を供給する成長条件で前記不純物供給層を
成長させる構成を付加するものである。
【０１３６】請求項６２の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置を、クラッド層である基板上に形成さ
れ、レーザビームを放射する活性層と、前記基板の上に
おける、前記活性層の短辺方向の周縁部に形成されてお
り、前記活性層に注入されるキャリアの密度を高めるた
めの不純物が拡散された電流阻止層とを備え、前記電流
阻止層における前記不純物の拡散種が該電流阻止層の周
縁部にも存在している構成とするものである。
【０１３７】請求項６２の構成により、電流阻止層にお
ける不純物の拡散種が電流阻止層の周縁部にも存在して
いるため、活性層からそれる無効電流を低減することが
できる。
【０１３８】請求項６３の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、第１導電型のクラッド層
である基板の上に活性層形成膜を成長させる活性層形成
膜成長工程と、前記活性層形成膜に対して選択的にエッ
チングを行なってストライプ状の活性層を形成する活性
層形成工程と、不純物拡散の拡散種が原料に供給され、
前記活性層の短辺方向の周縁部に、前記活性層に注入さ
れるキャリアの密度を高めるための電流阻止層を成長さ
せる電流阻止層成長工程と、前記活性層及び電流阻止層
の上に全面にわたって第２導電型のクラッド層を成長さ
せるクラッド層成長工程とを備え、前記電流阻止層成長
工程は、前記電流阻止層の成長界面が鏡面状態となる第
１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度で且つ
前記電流阻止層の前記第１の結晶成長温度の成長条件に
おける前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散
種を供給する成長条件で前記電流阻止層を成長させ、前
記電流阻止層成長工程の後に、前記第１の結晶成長温度
で前記基板を加熱する構成とするものである。
【０１３９】請求項６３の構成により、電流阻止層成長
工程において、電流阻止層の成長界面が鏡面状態となる
第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度に設
定されているため、半導体の原料の分解効率が低下する
ので、電流阻止層における結晶格子の空孔の濃度が上昇
することになり、従って、不純物拡散濃度の飽和濃度が
上昇する。さらに、電流阻止層の第１の結晶成長温度の
成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に
拡散種を供給しているため、上昇した飽和濃度になるま
で空孔に拡散種が捕獲されると共に格子間にも拡散種が
入り込むことになる。
【０１４０】また、熱処理工程において、電流阻止層を
該電流阻止層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度
によって加熱するため、高濃度にドーピングされた電流
阻止層の格子間拡散種が、電流阻止層から該電流阻止層
の周縁部に鏡面状態となる結晶成長温度により決定され
る通常の飽和濃度になるまで拡散する。
【０１４１】請求項６４の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、第１導電型のクラッド層
である基板の上に活性層形成膜を成長させる活性層形成
膜成長工程と、前記活性層形成膜に対して選択的にエッ
チングを行なってストライプ状の活性層を形成する活性
層形成工程と、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに不
純物拡散の拡散種を供給し、前記活性層の短辺方向の周
縁部に、前記活性層に注入されるキャリアの密度を高め
るための電流阻止層を成長させる電流阻止層成長工程
と、前記活性層及び電流阻止層の上に全面にわたって第
２導電型のクラッド層を成長させるクラッド層成長工程
とを備え、前記電流阻止層成長工程は、前記原料ガスの
分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分
圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記電流阻止層の通常
の成長条件の前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に
該拡散種を供給する成長条件で前記電流阻止層を成長さ
せ、前記電流阻止層成長工程の後に、結晶の成長界面が
鏡面状態となる結晶成長温度で前記基板を加熱する構成
とするものである。
【０１４２】請求項６４の構成により、電流阻止層成長
工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ以
下に設定されているため、半導体の原料ガスの分解効率
が低下するので、電流阻止層における結晶格子の空孔の
濃度が上昇することになり、従って、不純物拡散濃度の
飽和濃度が上昇する。さらに、前記原料ガスの分圧が１
×１０-3Ｔｏｒｒを越える電流阻止層の成長条件におけ
る拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を供給し
ているため、上昇した飽和濃度になるまで空孔に拡散種
が捕獲されることになる。
【０１４３】また、熱処理工程において、電流阻止層を
該電流阻止層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度
によって加熱するため、高濃度にドーピングされた電流
阻止層の格子置換型拡散種が、電流阻止層から該電流阻
止層の周縁部に鏡面状態となる結晶成長温度により決定
される通常の飽和濃度になるまで拡散する。
【０１４４】請求項６５の発明が講じた解決手段は、利
得結合型の半導体レーザ装置を、第１導電型のクラッド
層である基板上に形成され、部分的に高濃度の不純物拡
散領域を有し、井戸層と障壁層とが交互に積層された活
性層と、前記活性層の上に形成され、該活性層を埋め込
む第２導電型のクラッド層とを備え、前記活性層には前
記不純物拡散領域が導波路方向に沿って１０ｎｍ〜２０
０ｎｍの間隔に形成されている構成とするものである。
【０１４５】請求項６５の構成により、活性層には不純
物拡散領域が導波路方向に沿って１０ｎｍ〜２００ｎｍ
の間隔に形成されているため、不純物拡散領域が単一縦
モード用の回折格子となる。
【０１４６】請求項６６の発明が講じた解決手段は、量
子細線型の半導体レーザ装置を、第１導電型のクラッド
層である基板上に形成され、部分的に高濃度の不純物拡
散領域を有し、井戸層と障壁層とが交互に積層された活
性層と、前記活性層の上に形成され、該活性層を埋め込
む第２導電型のクラッド層とを備え、前記活性層には前
記不純物拡散領域が導波路方向に沿って１０ｎｍ〜２０
０ｎｍの間隔に形成されている構成とするものである。
【０１４７】請求項６６の構成により、井戸層と障壁層
とが交互に積層された活性層には前記不純物拡散領域が
導波路方向に沿って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成
されているため、活性層の量子井戸構造は導波路方向に
沿った不純物により破壊されている。
【０１４８】請求項６７の発明が講じた解決手段は、量
子細線型の半導体レーザ装置を、第１導電型のクラッド
層である基板上に形成され、部分的に高濃度の不純物拡
散領域を有する活性層と、前記活性層の上に形成され、
該活性層を埋め込む第２導電型のクラッド層とを備え、
前記活性層には前記不純物拡散領域が導波路方向に対し
て垂直な方向で且つ１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成
されている構成とするものである。
【０１４９】請求項６７の構成により、井戸層と障壁層
とが交互に積層された活性層には前記不純物拡散領域が
導波路方向に沿って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成
されているため、活性層の量子井戸構造は導波路方向に
対して垂直に形成された不純物により破壊されている。
【０１５０】請求項６８の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、第１導電型のクラッド層
である基板の上に井戸層と障壁層とが交互に積層された
量子井戸活性層形成膜を成長させる活性層形成膜成長工
程と、前記量子井戸活性層形成膜の上に全面にわたって
回折格子形成膜を成長させ、該回折格子形成膜の上面部
に多数の凹部又は凸部を有する回折格子を形成する回折
格子形成工程と、前記量子井戸活性層形成膜に対して選
択的にエッチングを行なってストライプ状の量子井戸活
性層を形成する量子井戸活性層形成工程と、前記量子井
戸活性層及び基板の上に全面にわたって第２導電型のク
ラッド層を成長させるクラッド層成長工程とを備え、前
記回折格子形成工程は、不純物拡散種を供給しながら前
記回折格子を加熱する熱処理工程を含む構成とするもの
である。
【０１５１】請求項６８の構成により、回折格子形成工
程において、不純物拡散種を供給しながら回折格子を加
熱するため、回折格子形成膜の上面部に多数の凹部又は
凸部を有する回折格子が形成されているので、回折格子
形成膜の上面で反応する半導体の原料は回折格子の各凹
部に拡散しやすくなり、回折格子形成膜の各凸部に比べ
て回折格子の各凹部の拡散速度が速くなる。従って、回
折格子の各凹部に不純物濃度が大きい領域が形成される
ことになる。
【０１５２】請求項６９の発明は、請求項６８の構成
に、前記熱処理工程における加熱温度は、前記回折格子
形成膜の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度よりも
低い温度であり、前記クラッド層成長工程は、前記量子
井戸活性層形成膜の成長界面が鏡面状態となる結晶成長
温度で第２導電型のクラッド層を成長させる構成を付加
するものである。
【０１５３】請求項７０の発明は、請求項６８の構成
に、前記回折格子形成工程における前記回折格子形成膜
は少なくともＶ族元素を含む原料ガスを原料に含み、前
記熱処理工程における前記原料ガスの分圧は、１×１０
-3Ｔｏｒｒ以下に設定される構成を付加するものであ
る。
【０１５４】請求項７１の発明が講じた解決手段は、電
界効果トランジスタを、基板上に形成され、部分的に高
濃度の不純物拡散領域を有するチャネル層を備え、前記
チャネル層には前記不純物拡散領域がゲート長方向に沿
って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されている構成
とするものである。
【０１５５】請求項７１の構成により、チャネル層には
不純物拡散領域がゲート長方向に沿って１０ｎｍ〜２０
０ｎｍの間隔に形成されているため、チャネル層はゲー
ト長方向に延びる量子細線構造を有することになる。
【０１５６】請求項７２の発明が講じた解決手段は、変
調ドープ型の半導体レーザ装置を、第１導電型のクラッ
ド層である基板上に形成され、井戸層と障壁層とが交互
に積層され、該障壁層に高濃度の不純物がドーピングさ
れた変調ドープ活性層と、前記変調ドープ活性層の上に
形成された第２導電型の拡散抑制層と、前記拡散抑制層
の上に形成された第２導電型のクラッド層とを備え、前
記拡散抑制層の不純物濃度は飽和濃度のほぼ２分の１で
ある構成とするものである。
【０１５７】請求項７２の構成により、変調ドープ活性
層の上に形成された拡散抑制層の不純物濃度を飽和濃度
のほぼ２分の１としているため、第２導電型のクラッド
層が形成される際に、第２導電型のクラッド層から変調
ドープ活性層に向かって拡散する格子間拡散種を取り込
むことができる。
【０１５８】請求項７３の発明が講じた解決手段は、変
調ドープ型の半導体レーザ装置の製造方法を、第１導電
型のクラッド層である基板の上に複数の井戸層と高濃度
の不純物がドーピングされた障壁層とを交互に積層した
変調ドープ活性層形成膜を成長させる変調ドープ活性層
形成膜成長工程と、前記変調ドープ活性層形成膜に対し
て選択的にエッチングを行なってストライプ状の変調ド
ープ活性層を形成する変調ドープ活性層形成工程と、不
純物拡散の拡散種が原料に供給され、前記変調ドープ活
性層の上に、前記変調ドープ活性層に拡散する格子間拡
散種を抑制する拡散抑制層を成長させる拡散抑制層成長
工程と、前記拡散抑制層の上に全面にわたって第２導電
型のクラッド層を成長させるクラッド層成長工程とを備
え、前記拡散抑制層成長工程は、前記拡散抑制層の成長
界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
２の結晶成長温度で前記拡散抑制層を成長させる構成と
するものである。
【０１５９】請求項７３の構成により、拡散抑制層成長
工程において、拡散抑制層の成長界面が鏡面状態となる
第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度に設
定されるため、半導体の原料の分解効率が低下するの
で、拡散抑制層における結晶格子の空孔の濃度が上昇す
ることになる。
【０１６０】請求項７４の発明が講じた解決手段は、変
調ドープ型の半導体レーザ装置の製造方法を、第１導電
型のクラッド層である基板の上に複数の井戸層と高濃度
の不純物がドーピングされた障壁層とを交互に積層した
変調ドープ活性層形成膜を成長させる変調ドープ活性層
形成膜成長工程と、前記変調ドープ活性層形成膜に対し
て選択的にエッチングを行なってストライプ状の変調ド
ープ活性層を形成する変調ドープ活性層形成工程と、少
なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種
を供給し、前記変調ドープ活性層の上に、前記変調ドー
プ活性層に拡散する格子間拡散種を抑制する拡散抑制層
を成長させる拡散抑制層成長工程と、前記拡散抑制層の
上に全面にわたって第２導電型のクラッド層を成長させ
るクラッド層成長工程とを備え、前記拡散抑制層成長工
程は、前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下の
成長条件で前記拡散抑制層を成長させる構成とするもの
である。
【０１６１】請求項７４の構成により、拡散抑制層成長
工程において、原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ以
下に設定されるため、半導体の原料ガスの分解効率が低
下するので、拡散抑制層における結晶格子の空孔の濃度
が上昇することになる。
【０１６２】請求項７５の発明は、請求項７３又は７４
の構成に、前記拡散抑制層成長工程は、前記不純物拡散
の拡散種が結晶の成長界面が鏡面状態となる通常の結晶
成長条件における飽和濃度のほぼ２分の１になるように
供給される構成を付加するものである。
【０１６３】
【発明の実施の形態】まず、結晶体における拡散の基本
概念を説明すると、高濃度拡散とは、拡散種が結晶を構
成する原子が欠けた空孔を次々に置換して移動する現象
であり、低濃度拡散とは、空孔と結びつかない拡散種が
結晶内の格子間を移動する現象である。以後、前者を格
子置換型拡散種と呼び、後者を格子間拡散種と呼ぶこと
にする。 なお、高濃度拡散の飽和濃度とは、所定の条
件下において、空孔が格子置換型拡散種によってすべて
置換されている状態と考えても差し支えがない。
【０１６４】これにより、高濃度の不純物拡散を行なう
には空孔の濃度を高くすればよいことが分かる。
【０１６５】III-Ｖ族元素よりなる化合物半導体を例に
とると、拡散工程において以下の論理が成り立つ。
【０１６６】１．結晶を構成する原子の空孔、例えば、
Ｖ族元素の空孔濃度を高める。
【０１６７】２．１はＶ族元素の分圧を下げることによ
り実現できる。
【０１６８】３．２はＶ族元素を含む原料ガスの分解効
率を下げるか、または原料ガスの流量を減らすかするこ
とにより実現できる。
【０１６９】４．３は結晶成長温度を下げるか、または
Ｖ族元素を含む原料ガスの流量を下げるかすることによ
り実現できる。
【０１７０】従って、本発明は、前記の項目番号４．を
実施し、Ｖ族元素の空孔濃度を高めることにより、高濃
度に不純物が拡散した半導体結晶体が得られると共に、
該半導体結晶体を用いた固相拡散を制御して、表面状態
の良好な高濃度の半導体結晶体を得られるようにする。
【０１７１】以下、不純物拡散領域の制御性を説明する
ために、結晶成長温度と拡散種の供給量と拡散距離との
関係を図面に基づいて説明する。
【０１７２】（第１の実施形態）第１の実施形態におい
ては、成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度と
しての通常の結晶成長温度に設定し、拡散種の供給量を
変化させた場合の拡散距離を測定する。
【０１７３】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導
体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は結晶成
長直後の半導体結晶体の構成断面図、（ｂ）は拡散後の
半導体結晶体の構成断面図、及び（ｃ）は不純物濃度プ
ロファイルを示したグラフである。なお、本実施形態に
おいては、III-Ｖ族元素よりなる化合物半導体としてＩ
ｎＰ（インジウムリン）を用い、不純物の拡散種として
ｐ型のドーパントであるＺｎ（亜鉛）を用いた。他の実
施形態においても同様である。
【０１７４】図１（ａ）において、１１はＳｎ（スズ）
がドープされたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導
体結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンド
ープ層、１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰより
なり厚さが１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方
向は基板１１からＺｎドープ層１３に向かう方向であ
る。
【０１７５】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０１７６】まず、半導体の原料として、III 族元素を
含む有機金属からなる化合物にＴＭＩｎ（トリメチルイ
ンジウム）及びＶ族元素を含む化合物にＰＨ3 （ホスフ
ィン）を用い、不純物拡散種の原料としてII族元素のＺ
ｎを含む有機金属からなる化合物であるＤＭＺｎ（ジメ
チル亜鉛）を用いた。
【０１７７】気相成長法としてＭＯＶＰＥ法を用い、半
導体結晶の成長界面に鏡面状態が得られる成長温度であ
る通常の６００℃に結晶成長温度を設定しておいて、基
板１１の上に厚さが２μｍのアンドープ層１２と、アン
ドープ層１２の上に１×１０18ｃｍ-3の濃度の拡散種Ｚ
ｎをドープした厚さが１μｍのＺｎドープ層１３とを順
次成長させた。
【０１７８】Ｚｎドープ層１３のＺｎ濃度として、他に
２×１０18ｃｍ-3の場合と５×１０18ｃｍ-3の場合とを
実験した。
【０１７９】次に、図１（ｂ）に示すように、Ｚｎドー
プ層１３とアンドープ層１２の界面からアンドープ層１
２に拡散種であるＺｎが拡散することにより、アンドー
プ層１２中に界面からの深さ１μｍの高濃度領域１２ａ
と高濃度領域１２ａよりも下方（図中においては右方を
示す。以下同じ。）に厚さが０．８μｍの低濃度領域１
２ｂが形成された。
【０１８０】図１（ｃ）は２次イオン質量分析（ＳＩＭ
Ｓ）法を用いたＺｎ濃度プロファイルを示している。拡
散種Ｚｎが５×１０18ｃｍ-3の濃度で供給された場合の
直線１０１に示すように、アンドープ層１２における高
濃度領域のＺｎ濃度は２×１０18ｃｍ-3でアンドープ層
１２とＺｎドープ層１３との界面からの高濃度拡散距離
Ｄｓは１μｍとなり、アンドープ層１２における低濃度
領域のＺｎ濃度は０．５×１０18ｃｍ-3でありアンドー
プ層１２とＺｎドープ層１３との界面からの低濃度拡散
距離Ｄｉは１．８μｍとなる。
【０１８１】このように、結晶成長温度が通常の６００
℃の場合には、拡散種Ｚｎの取り込み量がＩｎＰにおけ
る拡散種Ｚｎの通常の成長条件下の飽和濃度である２×
１０18ｃｍ-3を越える場合には低濃度領域が形成される
ことが分かる。
【０１８２】一方、拡散種Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3で供
給された場合の直線１０２に示すように、Ｚｎ濃度は供
給量と同程度であって飽和濃度以下となり拡散は観測さ
れなかった。
【０１８３】同様に、拡散種Ｚｎが２×１０18ｃｍ-3で
供給された場合の直線１０３に示すように、Ｚｎ濃度は
供給量と同値の飽和濃度となり拡散は観測されなかっ
た。
【０１８４】図２はＺｎドープ層１３へのＺｎ供給量に
対するアンドープ層１２の高濃度領域の拡散距離Ｄｓ及
び低濃度領域の拡散距離Ｄｉを表わしている。拡散種Ｚ
ｎの供給量が２×１０18ｃｍ-3を越えると拡散が発生
し、拡散種Ｚｎの供給量が増加するにつれて拡散距離が
増大している。
【０１８５】これにより、結晶成長温度（＝Ｔｇ）が６
００℃の場合は、Ｚｎドープ層１３に対する拡散種Ｚｎ
の供給量によって界面からの拡散距離を制御できること
がわかる。
【０１８６】（第２の実施形態）第２の実施形態は、拡
散種の供給量を結晶の成長界面に鏡面状態が得られる第
１の結晶成長温度の成長条件における飽和濃度以上に設
定し、この通常の第１の結晶成長温度の場合と、第１の
結晶成長温度よりも低く成長界面に鏡面状態が得られな
い第２の結晶成長温度としての非鏡面成長温度の場合と
の拡散距離をそれぞれ測定する。
【０１８７】以下、第１の結晶成長温度を通常の結晶成
長温度と呼び、第２の結晶成長温度を非鏡面成長温度と
呼ぶことにする。
【０１８８】図３は本発明の第２の実施形態に係る半導
体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後
の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＳＩＭＳ
法による不純物濃度プロファイルを示したグラフであ
る。
【０１８９】図３（ａ）において、１１はＳｎがドープ
されたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶層
としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ層、
１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さ
が１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は基板
１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０１９０】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０１９１】まず、結晶成長温度を非鏡面成長温度であ
る４２０℃に設定しておいて、基板１１の上に厚さが２
μｍのアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上に５
×１０18ｃｍ-3の濃度の拡散種Ｚｎを供給しながら厚さ
が１μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させた。
【０１９２】図３（ｂ）には比較のために結晶成長温度
が通常の６００℃の場合の結果も示している。Ｃｓは格
子置換型拡散種の濃度を表わし、Ｃｉは格子間拡散種の
濃度を表わしている。前記第１の実施形態において説明
したように、結晶成長温度を６００℃に設定して成長さ
せた場合の直線１０４に示すように、アンドープ層１２
における高濃度領域のＺｎ濃度は２×１０18ｃｍ-3であ
りアンドープ層１２とＺｎドープ層１３との界面からの
拡散距離は１μｍとなり、アンドープ層１２における低
濃度領域のＺｎ濃度は０．５×１０18ｃｍ-3でありアン
ドープ層１２とＺｎドープ層１３との界面からの拡散距
離は１．８μｍとなる。
【０１９３】一方、結晶成長温度を４２０℃に設定して
成長させた場合の直線１０５に示すように、Ｚｎドープ
層１３のＺｎ濃度は４×１０18ｃｍ-3となると共に、ア
ンドープ層１２中の高濃度領域１２ａのＺｎ濃度も４×
１０18ｃｍ-3となりアンドープ層１２とＺｎドープ層１
３との界面からの拡散距離は０．４μｍとなった。アン
ドープ層１２には低濃度領域は形成されず、Ｚｎ濃度は
高濃度領域とアンドープとの境界で急峻に変化してい
る。
【０１９４】図４は高濃度領域のＺｎ濃度の成長温度依
存性を表わしている。横軸はアンドープ層１２及びＺｎ
ドープ層１３の結晶成長温度であり、縦軸はアンドープ
層１２中のＺｎ拡散濃度である。Ｃsmaxは所定の成長温
度におけるアンドープ層１２の格子置換型拡散種の最大
置換量であり、ＣznはＺｎドープ層１３のＺｎ取り込み
量である。
【０１９５】図４はＺｎドープ層１３に濃度Ｃznの拡散
種Ｚｎがドープされた場合に、アンドープ層１２に対し
てどれだけの量の拡散種Ｚｎが拡散するかを示してい
る。結晶成長温度を５００℃以上に上げていくと、Ｚｎ
ドープ層１３の拡散種Ｚｎの飽和濃度が減少すると共
に、アンドープ層１２に拡散するＺｎ濃度も減少する。
逆に、結晶成長温度を５００℃以下にすると、アンドー
プ層１２の拡散種Ｚｎの飽和濃度が上昇し、結晶成長温
度を４００℃とした場合にはアンドープ層１２の拡散種
Ｚｎの飽和濃度は５×１０18ｃｍ-3以上に増大する。
【０１９６】これにより、結晶成長温度によってアンド
ープ層１２における拡散種Ｚｎの飽和濃度を制御するこ
とができる。
【０１９７】（第３の実施形態）第３の実施形態は、拡
散種の供給量を通常の成長条件における飽和濃度以上に
設定し、成長界面が鏡面状態となる通常の結晶成長温度
の場合と、通常の結晶成長温度よりも低い非鏡面成長温
度の場合との拡散距離をそれぞれ測定する。
【０１９８】前記第２の実施形態においては拡散濃度の
温度依存性を説明したが、本実施形態においては拡散距
離の温度依存性を説明する。
【０１９９】図５は本発明の第３の実施形態に係る半導
体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後
の半導体結晶体の構成断面図、（ｂ）はＳＩＭＳ法によ
る不純物濃度プロファイルを示したグラフである。
【０２００】図５（ａ）において、１１はＳｎがドープ
されたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶層
としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ層、
１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さ
が１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は基板
１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０２０１】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２０２】まず、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４
５０℃に設定しておいて、基板１１の上に厚さが２μｍ
のアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上に７×１
０18ｃｍ-3の濃度の拡散種Ｚｎを供給しながら厚さが１
μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させた。
【０２０３】図５（ｂ）に示すように、結晶成長温度を
４５０℃に設定して成長させた場合の直線１０６に示す
ように、アンドープ層１２の高濃度領域のＺｎ濃度は３
×１０18ｃｍ-3でありアンドープ層１２とＺｎドープ層
１３との界面からの拡散距離は０．４μｍとなった。結
晶成長温度が通常の６００℃の場合の直線１０７に示す
ように、高濃度領域のＺｎ濃度は２×１０18ｃｍ-3で拡
散距離は１μｍとなり、低濃度領域のＺｎ濃度は０．５
×１０18ｃｍ-3で拡散距離は１．８μｍとなる。Ｄｓは
高濃度拡散距離を表わし、Ｄｉは低濃度拡散距離を表わ
している。
【０２０４】図６は高濃度領域及び低濃度領域の各拡散
距離の成長温度依存性を表わしている。図６に示すよう
に、結晶成長温度が４００℃から５００℃までの間は温
度が上昇するにつれて高濃度拡散距離Ｄｓが増加し、結
晶成長温度が５００℃を越えると低濃度領域が発生する
ため、低濃度拡散距離距離Ｄｉが高濃度拡散距離Ｄｓよ
りも大きくなる。
【０２０５】これにより、結晶成長温度によってアンド
ープ層１２における拡散種Ｚｎの拡散距離を制御するこ
とができる。
【０２０６】ここで、拡散種をＺｎとする拡散領域を微
視的に観察すると、高濃度拡散距離ＤｓはＺｎ原子より
なる格子置換型拡散種の拡散距離であり、低濃度拡散距
離ＤｉはＺｎ原子よりなる格子間拡散種の拡散距離であ
る。また、低濃度領域はＺｎ原子よりなる格子間原子で
構成され、高濃度領域はＺｎ原子よりなる置換型原子に
より構成されている。高濃度領域においては、空孔の拡
散が速く、格子間原子の拡散が遅い。逆に、低濃度領域
においては、格子間原子の拡散の方が空孔の拡散よりも
速いので、空孔が拡散した領域までが高濃度領域とな
り、空孔が拡散していない格子間原子のみの領域が低濃
度領域となる。
【０２０７】従って、結晶成長温度が５００℃よりも低
い場合は、空孔の拡散速度が大きいため、正常な結晶構
造が得られないので、成長界面が鏡面状態にはなり得な
い。これにより、非鏡面成長温度により成長した高不純
物濃度を有するＺｎドープ層１３から、拡散種Ｚｎが固
相拡散するアンドープ層１２の拡散領域には、格子間に
位置する拡散種のみからなる低濃度拡散領域が存在しな
いことが分かる。
【０２０８】（第４の実施形態）第４の実施形態は、結
晶成長温度と拡散種の供給量とを変化させた場合の拡散
濃度の変化を測定する。
【０２０９】図７は本発明の第４の実施形態に係る半導
体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後
の半導体結晶体の構成断面図、（ｂ）は拡散種の供給量
と不純物濃度との関係を表わすグラフである。
【０２１０】図７（ａ）において、１１はＳｎがドープ
されたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶層
としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ層、
１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さ
が１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は基板
１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０２１１】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２１２】まず、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４
２０℃に設定しておいて、基板１１の上に厚さが２μｍ
のアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上に拡散種
Ｚｎを供給しながら厚さが１μｍのＺｎドープ層１３と
を順次成長させた。さらに、比較のために、結晶成長温
度を通常の６００℃に設定した場合も測定した。
【０２１３】図７（ｂ）において、横軸は拡散種Ｚｎの
供給量を表わし、縦軸はアンドープ層１２に拡散される
拡散種Ｚｎの濃度を表わす。また、Ｚｎｓは格子置換型
拡散種であり、Ｚｎｉは格子間拡散種である。図７
（ｂ）に示すように、拡散種Ｚｎの供給量が増えるにつ
れて、格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度もほぼ比例して増
えていく。さらに拡散種Ｚｎの供給量を増やしていき、
結晶成長温度によって決まる結晶の飽和濃度に達すると
格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度は飽和する。
【０２１４】結晶成長温度を非鏡面温度の４２０℃に設
定した場合の曲線１０８Ａは約５×１０18ｃｍ-3となる
濃度で飽和に達し、結晶成長温度を通常の６００℃に設
定した場合の曲線１０９Ａは約２×１０18ｃｍ-3となる
濃度で飽和に達する。
【０２１５】曲線１０８Ａが飽和濃度に達すると曲線１
０８Ｂに示す格子間拡散種Ｚｎｉが発生し始め、同様
に、曲線１０９Ａが飽和濃度に達すると曲線１０９Ｂに
示す格子間拡散種Ｚｎｉが発生し始める。
【０２１６】図７に示すように、結晶成長温度を５００
℃以下の低温にして成長させた場合は、Ｖ族元素の空孔
濃度が上昇するため、格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度の
増加量は５００℃以上の温度にして成長させた場合に比
べて大きな値をとる。
【０２１７】これにより、結晶成長温度と拡散種Ｚｎの
供給量とによって格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度及び格
子間拡散種Ｚｎｉの濃度を制御することができる。
【０２１８】（第５の実施形態）第５の実施形態は、第
２の半導体結晶層であるＺｎドープ層における拡散種の
取り込み量とホール濃度との関係を測定する。
【０２１９】図８は本発明の第５の実施形態に係る半導
体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後
の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＺｎドー
プ層の拡散種の取り込み量とホール濃度との関係を表わ
すグラフであり、（ｃ）は拡散種の取り込み量と拡散濃
度との関係を表わすグラフである。
【０２２０】図８（ａ）において、１１はＳｎがドープ
されたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶層
としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ層、
１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さ
が１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は基板
１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０２２１】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２２２】まず、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４
２０℃に設定しておいて、基板１１の上に厚さが２μｍ
のアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上に拡散種
Ｚｎを５×１０18ｃｍ-3の濃度で供給しながら厚さが１
μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させた。
【０２２３】図８（ｂ）はＶＤＰ（ｖａｎ ｄｅｒ Ｐ
ａｕｗ）法により測定したＺｎドープ層１３におけるホ
ール濃度のＺｎ取り込み量依存性を示している。ホール
濃度はＺｎ取り込み量が増すにつれて増加するが、Ｚｎ
取り込み量が３×１０18ｃｍ-3に達したときにホール濃
度も３×１０18ｃｍ-3程度となり、さらにＺｎ取り込み
量を増加させると逆にホール濃度は低下した。
【０２２４】これは、図８（ｃ）に示すように、Ｚｎド
ープ層１３のＺｎの取り込み量を３×１０18ｃｍ-3以上
に増やした場合は、格子間拡散種Ｚｎｉが発生するため
である。結晶格子の空孔に位置する格子置換型拡散種Ｚ
ｎｓはホールとして作用し、格子間に位置するＺｎｉは
ドナーとして作用するため、Ｚｎｉによりホールが補償
されるので、ホール濃度が低下することになる。従っ
て、拡散種Ｚｎの飽和濃度は４２０℃の成長温度におい
ては５×１０18ｃｍ-3であるのに対し、ホール濃度はＺ
ｎｉが発生するため、３×１０18ｃｍ-3の濃度で飽和し
てしまう。
【０２２５】このホール濃度の低下を抑制するには、Ｚ
ｎドープ層１３からアンドープ層１２に格子間拡散種Ｚ
ｎｉを拡散させることによって除去すればよい。
【０２２６】すなわち、図９（ａ）に示すように、通常
の結晶成長温度である６００℃に図８（ａ）に示す結晶
体に対して５分間程度の熱処理を行なうことにより、Ｚ
ｎドープ層１３の格子間拡散種Ｚｎｉはアンドープ層１
２の高濃度領域１２ａに拡散除去される。
【０２２７】図９（ｂ）に示すように、熱処理前には拡
散種Ｚｎの濃度が３×１０18ｃｍ-3になると飽和してい
たのに対し、５×１０18ｃｍ-3までホール濃度を向上さ
せることができる。
【０２２８】これにより、６００℃の熱処理によってホ
ール濃度の低下を緩和することができるため、拡散種Ｚ
ｎの飽和濃度と同程度のホール濃度を得ることができ
る。
【０２２９】（第６の実施形態）第６の実施形態は、Ｚ
ｎドープ層の上にも第２のアンドープ層を成長した後、
通常の結晶成長温度により熱処理を行なって、第２のア
ンドープ層にも固相拡散を行なう。
【０２３０】図１０は本発明の第６の実施形態に係る半
導体結晶体の断面図及び結晶成長温度プロファイルであ
って、（ａ）は結晶成長直後の半導体結晶体の構成断面
図であり、（ｂ）は拡散後の半導体結晶体の構成断面図
であり、（ｃ）は半導体結晶体の結晶成長温度プロファ
イルである。
【０２３１】図１０（ａ）において、１１はＳｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶
層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍの第１のアンド
ープ層、１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰより
なり厚さが１μｍのＺｎドープ層、１４は第３の半導体
結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍの第２のア
ンドープ層である。結晶の成長方向は基板１１から第２
のアンドープ層１４に向かう方向である。
【０２３２】以下、本実施形態に係る半導体結晶体の結
晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２３３】まず、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４
５０℃に設定しておいて、基板１１の上に厚さが２μｍ
の第１のアンドープ層１２と、第１のアンドープ層１２
の上に拡散種Ｚｎを４×１０18ｃｍ-3の濃度で供給しな
がら厚さが１μｍのＺｎドープ層１３と、Ｚｎドープ層
１３の上に厚さが２μｍの第２のアンドープ層１４とを
順次成長させた。
【０２３４】次に、図１０（ｂ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に昇温し、Ｖ族元素のＡｓ（ヒ
素）雰囲気中において半導体結晶体に３０分間の熱処理
を行なうと、Ｚｎドープ領域１５がＺｎドープ層１３と
第１のアンドープ層１２の界面から第１のアンドープ層
１２に拡散して形成されると共に、Ｚｎドープ層１３と
第２のアンドープ層１４の界面から第２のアンドープ層
１４にも拡散して形成される。
【０２３５】Ｚｎドープ層１３のＺｎ濃度は３×１０18
ｃｍ-3となり、第１のアンドープ層１２及び第２のアン
ドープ層１４のＺｎｓ濃度はともに２×１０18ｃｍ-3で
拡散深さは０．５μｍとなった。また、第１のアンドー
プ層１２及び第２のアンドープ層１４の各高濃度領域の
先に低濃度領域が０．２μｍの厚さに形成された。
【０２３６】これは、Ｚｎドープ層１３中に存在してい
た格子間拡散種Ｚｎｉが温度上昇により第１のアンドー
プ層１２及び第２のアンドープ層１４に拡散したためで
ある。
【０２３７】これにより、図１０（ｃ）に示すように、
結晶成長工程１１０において結晶の成長界面に鏡面状態
が得られない非鏡面成長温度に設定してＺｎ供給層であ
るＺｎドープ層１３を成長し、その後、熱処理工程１１
１において半導体結晶体を加熱することにより、Ｚｎド
ープ層１３から第１のアンドープ層１２のみならず第２
のアンドープ層１４にも拡散種Ｚｎが拡散した半導体結
晶体を得ることができる。
【０２３８】（第７の実施形態）前記第１〜６の各実施
形態は、結晶成長温度を下げることによりＶ族元素の空
孔濃度を高めることを行なったが、本実施形態はもう１
つの条件であるＶ族元素を含む原料ガスの流量を下げ、
Ｖ族元素の分圧を下げることによりＶ族元素の空孔濃度
を高め、高濃度拡散を行なう。
【０２３９】図１１は本発明の第７の実施形態に係る半
導体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散
後の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＶ族元
素を含む原料ガスの分圧、拡散濃度及び拡散種の供給量
の関係を表わすグラフである。
【０２４０】図１１（ａ）において、１１はＳｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶
層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ
層、１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり
厚さが１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は
基板１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０２４１】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２４２】まず、結晶成長温度を通常の６００℃に、
Ｖ族元素を含む原料ガスであるＰＨ3 の分圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒ以下にそれぞれ設定し、基板１１の上に厚さ
が２μｍのアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上
に拡散種Ｚｎを４×１０18ｃｍ-3の濃度で供給しながら
厚さが１μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させた。
【０２４３】図１１（ｂ）に示すように、Ｚｎドープ層
１３とアンドープ層１２との界面からアンドープ層１２
に固相拡散する際の格子置換型拡散種の拡散濃度Ｃs は
ＰＨ3 の分圧に依存する。
【０２４４】すなわち、Ｚｎドープ層１３のＺｎ取り込
み量Ｃznが２×１０18ｃｍ-3以下の場合は、拡散濃度Ｃ
s はＺｎ取り込み量Ｃznと同程度の値を示し、Ｚｎドー
プ層１３のＺｎ取り込み量Ｃznが２×１０18ｃｍ-3以上
の場合は、拡散種ＺｎのＩｎＰにおける飽和濃度がＰＨ
3 分圧の低下にともなって上昇する。その結果、ＰＨ3
分圧を１×１０-5Ｔｏｒｒ以下まで下げた場合には、結
晶成長温度が通常の６００℃のままであっても４×１０
18ｃｍ-3の高濃度のＺｎ濃度が得られた。
【０２４５】Ｚｎ濃度や拡散距離を結晶成長温度により
制御する場合は、結晶成長温度が安定するまでに５分程
度の時間が必要となるが、原料ガスの圧力を変化させる
ことはほとんど瞬間的に実施できるため、結晶成長時間
の短縮や結晶に与えるダメージの低減等のメリットがあ
る。
【０２４６】これにより、Ｖ族元素を含む原料ガスであ
るＰＨ3 の分圧を変化させることによりアンドープ層１
２に対する拡散種Ｚｎの飽和濃度を制御することができ
る。
【０２４７】（第８の実施形態）第８の実施形態は、拡
散種の供給量を通常の成長条件における飽和濃度以上に
設定し、Ｖ族元素を含む原料ガスの分圧と拡散距離との
関係を測定する。
【０２４８】図１２は本発明の第８の実施形態に係る半
導体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散
後の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＶ族元
素を含む原料ガスの分圧と拡散距離との関係を表わすグ
ラフである。
【０２４９】図１２（ａ）において、１１はＳｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶
層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍのアンドープ
層、１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰよりなり
厚さが１μｍのＺｎドープ層である。結晶の成長方向は
基板１１からＺｎドープ層１３に向かう方向である。
【０２５０】以下、アンドープ層１２及びＺｎドープ層
１３の結晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２５１】まず、結晶成長温度を通常の６００℃に、
Ｖ族元素を含む原料ガスであるＰＨ3 の分圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒ以下にそれぞれ設定し、基板１１の上に厚さ
が２μｍのアンドープ層１２と、アンドープ層１２の上
に拡散種Ｚｎを、ＰＨ3 の分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを
越える成長条件における飽和濃度の２×１０18ｃｍ-3よ
りも大きな３×１０18ｃｍ-3の濃度で供給しながら厚さ
が１μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させた。
【０２５２】この結果、図１２（ａ）に示すように、ア
ンドープ層１２とＺｎドープ層１３との界面からの拡散
距離が１μｍの高濃度領域１２ａ及び該界面からの拡散
距離１．８μｍの低濃度領域１２ｂが形成される。
【０２５３】図１２（ｂ）に高濃度領域１２ａの拡散距
離Ｄｓ及び低濃度領域の拡散距離ＤｉのＰＨ3 分圧依存
性を示す。図１２（ｂ）に示すように、格子置換型拡散
種Ｚｎｓの拡散距離ＤｓはＰＨ3 の分圧が上昇するにつ
れて減少するのに対して、格子間拡散種Ｚｎｉの拡散距
離ＤｉはＰＨ3 の分圧が上昇するにつれて増大する。
【０２５４】これは、拡散種Ｚｎの取り込み量が３×１
０18ｃｍ-3の場合は、ＰＨ3 の分圧が５×１０-5Ｔｏｒ
ｒ以上である場合は、格子間拡散種Ｚｎｉを格子置換型
拡散種Ｚｎｓとするのに十分な空孔が供給されなくなる
ため、格子間拡散種Ｚｎｉが発生するからである。ＰＨ
3 の分圧が上昇するほど、導入される空孔の数が減少す
るため、格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度も減少するの
で、格子間拡散種Ｚｎｉの濃度が増大することになる。
その結果、格子間拡散種Ｚｎｉの拡散距離Ｄｉが増大す
る。
【０２５５】これにより、格子置換型拡散種Ｚｎｓ及び
格子間拡散種Ｚｎｉの拡散距離をＰＨ3 の分圧により制
御することができる。
【０２５６】（第９の実施形態）第９の実施形態は、Ｚ
ｎドープ層の上にも第２のアンドープ層を成長させた
後、通常のＰＨ3 の分圧に戻す処理を行なって、第２の
アンドープ層にも固相拡散を行なう。
【０２５７】図１３は本発明の第９の実施形態に係る半
導体結晶体の断面図及びＰＨ3 分圧のプロファイルであ
って、（ａ）は結晶成長直後の半導体結晶体の構成断面
図であり、（ｂ）は拡散後の半導体結晶体の構成断面図
であり、（ｃ）は半導体結晶体の成長工程のＰＨ3 分圧
プロファイルである。
【０２５８】図１３（ａ）において、１１はＳｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板、１２は第１の半導体結晶
層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍの第１のアンド
ープ層、１３は第２の半導体結晶層としてのＩｎＰより
なり厚さが１μｍのＺｎドープ層、１４は第３の半導体
結晶層としてのＩｎＰよりなり厚さが２μｍの第２のア
ンドープ層である。結晶の成長方向は基板１１から第２
のアンドープ層１４に向かう方向である。
【０２５９】以下、本実施形態に係る半導体結晶体の結
晶成長方法及び拡散方法を説明する。
【０２６０】まず、結晶成長温度を通常の６００℃に、
ＰＨ3 の分圧を通常よりも低圧の１×１０-5Ｔｏｒｒに
それぞれ設定しておいて、基板１１の上に厚さが２μｍ
の第１のアンドープ層１２と、第１のアンドープ層１２
の上に拡散種Ｚｎを４×１０18ｃｍ-3の濃度で供給しな
がら厚さが１μｍのＺｎドープ層１３とを順次成長させ
た後、ＰＨ3 の分圧を通常の１×１０-2Ｔｏｒｒにまで
昇圧してＺｎドープ層１３の上に厚さが２μｍの第２の
アンドープ層１４を連続して成長させた。
【０２６１】この結果、図１３（ｂ）に示すように、Ｚ
ｎドープ領域１５がＺｎドープ層１３と第１のアンドー
プ層１２の界面から第１のアンドープ層１２に拡散して
形成されると共に、Ｚｎドープ層１３と第２のアンドー
プ層１４の界面から第２のアンドープ層１４にも拡散し
て形成される。
【０２６２】Ｚｎドープ層１３のＺｎ濃度は３×１０18
ｃｍ-3となり、第１のアンドープ層１２及び第２のアン
ドープ層１４の格子置換型拡散種Ｚｎｓの濃度はともに
２×１０18ｃｍ-3で拡散深さは０．５μｍとなった。ま
た、第１のアンドープ層１２には低濃度領域は確認され
なかった。
【０２６３】これは、ＰＨ3 の分圧が低下するのに応じ
てＶ族の空孔濃度が上昇するため、６００℃の高温でも
拡散種Ｚｎは置換位置に存在するので、拡散種Ｚｎの飽
和濃度が４×１０18ｃｍ-3以上の高濃度となるのに対し
て、ＰＨ3 の分圧が上昇した場合には、Ｖ族の空孔濃度
が減少するため、置換位置に存在していた格子置換型拡
散種Ｚｎｓが放出されて格子間位置に移動する格子間拡
散種Ｚｎｉとなるためである。
【０２６４】さらに、第１のアンドープ層１２に低濃度
領域が形成されないのは、第１のアンドープ層１２が低
圧で成長したため、結晶内に高濃度のＶ族の空孔が存在
するので、Ｚｎドープ層１３から第１のアンドープ層１
２に拡散してきた格子間拡散種Ｚｎｉがすぐに格子置換
型拡散種Ｚｎｓとなるからである。
【０２６５】これにより、通常よりもＰＨ3 の分圧を低
く設定して、拡散種Ｚｎの供給層であるＺｎドープ層１
３を成長させた後、通常のＰＨ3 の分圧に再設定して第
２のアンドープ層１４を成長させることにより、Ｚｎド
ープ層１３から第１のアンドープ層１２のみならず第２
のアンドープ層１４にも拡散種Ｚｎが拡散した半導体結
晶体を得ることができる。
【０２６６】（第１０の実施形態）前記第１〜９の各実
施形態は、Ｖ族元素の空孔濃度を高めることにより不純
物の拡散濃度を高めるようにしたが、本実施形態は観点
を変え、拡散種が結晶体から再蒸発するのを抑制するこ
とにより不純物の拡散濃度を高めている。
【０２６７】具体的には、基板の上に半導体結晶を選択
的に成長させるものである。以後、選択的に成長する半
導体結晶を選択成長による半導体結晶と呼ぶ。
【０２６８】図１４は本発明の第１０の実施形態に係る
半導体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は選
択成長前の基板の構成断面図であり、（ｂ）は選択成長
後の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｃ）は基板上
に成長した各結晶の膜厚比と拡散濃度比との関係を表わ
すグラフである。
【０２６９】以下、選択成長による高不純物濃度の半導
体結晶体の結晶成長方法を説明する。
【０２７０】まず、図１４（ａ）に示すように、Ｓｎが
ドープされたＩｎＰよりなる基板１１の上に、選択成長
用のマスクとなるＳｉＮ（窒化シリコン）膜を全面に堆
積した後、ＳｉＮ膜に対してエッチングを行なって、短
辺方向の開口幅が５μｍの選択成長領域１１ａとなるス
トライプ状の開口部、及び開口幅が１ｍｍの方形の通常
の成長領域１１ｂとなる比較のための開口部を有するマ
スクパターン１６を形成する。１１ｃ及び１１ｄはマス
ク領域であって、マスク領域１１ｃの幅は３０μｍであ
る。
【０２７１】次に、図１４（ｂ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に、拡散種Ｚｎの不純物濃度を
０．５×１０18ｃｍ-3にそれぞれ設定し、基板１１上に
半導体結晶を成長させた。基板１１上のマスク領域１１
ｃ及び１１ｄの上には結晶は成長しないが、選択成長領
域１１ａには、厚さが２μｍで２×１０18ｃｍ-3の濃度
の高濃度結晶層１７が形成され、通常の成長領域１１ｂ
には、厚さが１μｍで０．５×１０18ｃｍ-3の濃度の低
濃度結晶層１９が形成される。
【０２７２】選択成長領域１１ａの厚さが通常の成長領
域１１ｂの厚さよりも大きくなるのは、基板１１上のマ
スク領域１１ｃ及び１１ｄ上に結晶成長が進まないた
め、開口幅の小さい選択成長領域１１ａに成長種の供給
が増大するので、結晶の成長速度が通常の成長領域１１
ｂに比べて速くなるからである。
【０２７３】また、選択成長領域１１ａのＺｎ濃度が通
常の成長領域１１ｂのＺｎ濃度よりも大きいのは、拡散
種Ｚｎの結晶内への取り込み量がＺｎの供給量とＺｎの
結晶からの離脱量とのバランスにより決定されているた
めであり、選択成長領域１１ａにおいては成長種の供給
が増大しているためＺｎの取り込み量が増大するが、Ｚ
ｎの結晶からの離脱量は温度の関数として与えられるの
で、その結果、Ｚｎの結晶内への取り込み量が増大する
ことになる。
【０２７４】通常の成長領域１１ｂの膜厚ｄ1 に対する
選択成長領域１１ａの膜厚ｄ2 の比を膜厚比ｄ2 ／ｄ1
とすると、膜厚比ｄ2 ／ｄ1 は、マスク領域１１ｃ及び
１１ｄを大きくするほど増大し、また、選択成長領域１
１ａを小さくするほど増大する。
【０２７５】図１４（ｃ）は通常の成長領域１１ｂのＺ
ｎ濃度Ｃ1 に対する選択成長領域１１ａのＺｎ濃度Ｃ2
の比をＺｎ濃度比Ｃ2 ／Ｃ1 として、各成長領域の膜厚
比ｄ2 ／ｄ1 とＺｎ濃度比Ｃ2 ／Ｃ1 との関係を表わし
たグラフである。図１４（ｃ）に示すように、膜厚比ｄ
2 ／ｄ1 が増大するほどＺｎ濃度比Ｃ2 ／Ｃ1 が増大し
ていることが分かる。
【０２７６】これにより、選択成長領域１１ａの開口幅
が減少することにより膜厚比ｄ2 ／ｄ1 が増大し、さら
に、選択成長領域１１ａの膜厚比ｄ2 ／ｄ1 が増大する
ことによりＺｎ濃度比Ｃ2 ／Ｃ1 が増大するという関係
を得ることができる。
【０２７７】（第１１の実施形態）前記第１０の実施形
態は、選択成長における、拡散種が結晶体から再蒸発す
るのを抑制することにより高不純物濃度を有する半導体
結晶体を求めたが、本実施形態においては、高不純物層
からの固相拡散に着目する。
【０２７８】図１５は本発明の第１１の実施形態に係る
半導体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は選
択成長後の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は
基板上に成長した各結晶の膜厚比と拡散濃度比との関係
を表わすグラフであり、（ｃ）は基板上に成長した各結
晶の膜厚比と拡散距離との関係を表わすグラフである。
【０２７９】図１５（ａ）において、Ｓｎがドープされ
たＩｎＰよりなる基板１１の上に、ＳｉＮ膜よりなる選
択成長用のマスクパターン１６が形成されており、基板
１１上のマスク領域１１ｃ，１１ｄ及び１１ｅの幅は共
に５０μｍである。高濃度結晶層１７は短辺方向の開口
幅が５μｍのストライプ状の第１の選択成長領域に形成
され、膜厚ｄ3 が２．２μｍでＺｎ濃度Ｃ3 が２×１０
18ｃｍ-3であり、中濃度結晶層１８は短辺方向の開口幅
が１０μｍのストライプ状の第２の選択成長領域に形成
され、膜厚ｄ2 が１．８μｍでＺｎ濃度Ｃ2 が２×１０
18ｃｍ-3であり、低濃度結晶層１９は開口部が１ｍｍの
方形の通常の成長領域に形成され、膜厚ｄ1 が１μｍで
Ｚｎ濃度Ｃ1 が１×１０18ｃｍ-3である。
【０２８０】図１５（ａ）に示す各結晶層１７，１８，
１９の成長方法は、結晶成長温度を通常の６００℃に、
拡散種Ｚｎの不純物濃度を１×１０18ｃｍ-3にそれぞれ
設定して、前記第１０の実施形態において説明した方法
と同様の方法を採った。
【０２８１】また、図１５（ｂ）に示す膜厚比ｄn ／ｄ
1 (n=1,2,3) と拡散濃度比Ｃn ／Ｃ1 (n=1,2,3) との関
係をみると、結晶成長温度を通常の６００℃に設定して
いるため、高濃度結晶層１７も中濃度結晶層１８も共に
Ｚｎ濃度が成長条件による飽和濃度の２×１０18ｃｍ-3
で飽和してしまっている。従って、本実施形態において
は実線に示す関係しか得られない。
【０２８２】しかしながら、図１５（ａ）に示すよう
に、各結晶層１７，１８，１９は、飽和濃度に達するま
では、それぞれの拡散種Ｚｎの取り込み量に応じて基板
１１に対する拡散深さが変化しているので、低濃度結晶
層１９の拡散距離をＤ1 、中濃度結晶層１８の拡散距離
をＤ2 及び高濃度結晶層１７の拡散距離をＤ3 とする
と、図１５（ｃ）に示す膜厚比ｄn ／ｄ1 (n=1,2,3) と
拡散距離ｄn (n=1,2,3) との関係が得られる。
【０２８３】これにより、選択成長領域の膜厚比が増大
すると拡散距離が増大するという関係が得られるため、
複数の選択成長領域の形状を互いに変えることによっ
て、同一基板面の複数の結晶体に対してただ一度の結晶
成長により各結晶体の拡散距離をそれぞれ異なるように
することができる。
【０２８４】（第１２の実施形態）前記第１１の実施形
態は、選択成長における通常の結晶成長温度による高不
純物層からの固相拡散を行なったが、本実施形態におい
ては、通常の結晶成長温度よりも低い非鏡面成長温度に
よる高不純物層からの固相拡散に着目する。
【０２８５】図１６は本発明の第１２の実施形態に係る
半導体結晶体の構成図及び測定図であって、（ａ）は選
択成長後の半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は
基板上に成長した各結晶の膜厚比と拡散濃度比との関係
を表わすグラフである。
【０２８６】図１６（ａ）は結晶成長温度が４００℃
に、拡散種Ｚｎの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3にそれ
ぞれ設定され、選択成長による各結晶層であって、Ｓｎ
がドープされたＩｎＰよりなる基板１１の上に、ＳｉＮ
膜よりなるマスクパターン１６が形成されており、基板
１１上のマスク領域１１ｃ，１１ｄ及び１１ｅの幅は共
に５０μｍである。高濃度結晶層１７は短辺方向の開口
幅が５μｍのストライプ状の第１の選択成長領域に形成
され、膜厚ｄ3 が２．２μｍでＺｎ濃度Ｃ3 が４×１０
18ｃｍ-3であり、中濃度結晶層１８は短辺方向の開口幅
が１０μｍのストライプ状の第２の選択成長領域に形成
され、膜厚ｄ2 が１．８μｍでＺｎ濃度Ｃ2 が２×１０
18ｃｍ-3であり、低濃度結晶層１９は開口部が１ｍｍの
方形の通常の成長領域に形成され、膜厚ｄ1 が１μｍで
Ｚｎ濃度Ｃ1 が１×１０18ｃｍ-3である。１７ａは高濃
度結晶層１７と基板１１との界面から高濃度結晶層１７
の拡散種Ｚｎが拡散したＺｎ濃度がＣs3の高濃度拡散領
域であり、１８ａは中濃度結晶層１８と基板１１との界
面から中濃度結晶層１８の拡散種Ｚｎが拡散したＺｎ濃
度がＣs2の中濃度拡散領域であり、１９ａは低濃度結晶
層１９と基板１１との界面から低濃度結晶層１９の拡散
種Ｚｎが拡散したＺｎ濃度がＣs3の低濃度拡散領域であ
る。
【０２８７】図１６（ｂ）は低濃度結晶層１９の膜厚ｄ
1 に対する各選択成長領域の膜厚ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 の比
を膜厚比ｄn ／ｄ1 (n=1,2,3) とし、各成長領域のＺｎ
濃度の濃度比Ｃn ／Ｃ1 (n=1,2,3) 及び各拡散領域のＺ
ｎ濃度の濃度比Ｃsn／Ｃ1 (n=1,2,3) の関係を表わして
いる。
【０２８８】図１６（ｂ）に示すように、膜厚比ｄn ／
ｄ1 が増大するにつれて選択成長する結晶層に対して拡
散種Ｚｎの取り込み量が増大すると共に拡散領域のＺｎ
濃度も増大していることがわかる。
【０２８９】これは、前記第１１の実施形態と異なり、
結晶成長温度を非鏡面成長温度の４００℃に設定してい
るため、結晶中のＶ族元素の空孔濃度が上昇し、飽和濃
度が６×１０18ｃｍ-3程度にまで上昇するので、拡散種
Ｚｎの取り込み量に応じて格子置換型拡散種の濃度であ
るＺｎｓ濃度が増減するからである。その結果、各拡散
領域１７ａ，１８ａ，１９ａの基板１１面からの拡散距
離はほとんど変化しない。
【０２９０】なお、図１６（ｂ）に示すように、膜厚比
ｄn ／ｄ1 が２．５以上になる場合はＺｎ供給量が飽和
濃度を越えるため、拡散領域のＺｎｓ濃度Ｃs は飽和傾
向を示す。
【０２９１】本実施形態によると、選択成長領域の膜厚
比が増大するとＺｎ濃度が増大するという関係が得られ
るため、結晶の成長界面に鏡面が得られない程度の低温
成長を行ない且つ複数の選択成長領域の形状を変えるこ
とにより、同一基板面の複数の結晶体に対してただ一度
の結晶成長により各結晶体の拡散濃度をそれぞれ異なる
ようにすることができる。
【０２９２】（第１３の実施形態）本実施形態は選択成
長による高不純物結晶体を回折格子に用いる。
【０２９３】図１７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１３の
実施形態に係る選択拡散による半導体結晶体の製造方法
の工程順断面図であって、（ｄ）は熱処理工程及び埋込
み工程の結晶成長温度プロファイルである。
【０２９４】以下、回折格子に選択成長を用いた半導体
結晶体の結晶成長方法を説明する。
【０２９５】まず、図１７（ａ）に示すように、第１の
結晶層としてのＳｎがドープされたＩｎＰよりなる基板
１１に対して、フォトリソグラフィーとして電子ビーム
露光法による露光及びドライエッチングを行なうことに
より、基板１１上に周期が２００ｎｍの凹部又は凸部を
有する回折格子を形成する。
【０２９６】次に、図１７（ｄ）に示す熱処理工程１１
４において、熱処理温度を非鏡面成長温度の４００℃に
まで昇温しながらＰＨ3 及びＤＭＺｎの雰囲気中で１０
分間加熱する。ＰＨ3 の分圧は１×１０-2Ｔｏｒｒと
し、ＤＭＺｎの分圧は１×１０-5Ｔｏｒｒとした。これ
により、図１７（ｂ）に示すように回折格子の各凹部に
拡散種Ｚｎの高濃度領域２７が形成される。なお、ＰＨ
3 の分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒに下げても高濃度領域２
７は形成される。
【０２９７】次に、図１７（ｄ）に示す埋込み工程１１
５において、結晶成長温度を通常の６００℃に上昇し、
ＰＨ3 及びＴＭＩｎを原料にして、基板１１の上に全面
にわたって第２の結晶層としてのアンドープのＩｎＰよ
りなる埋込み層１２を２μｍの厚さに成長させる。この
結果、図１７（ｃ）に示したように、回折格子の各凹部
に逆三角形状の拡散種Ｚｎの高濃度領域２７が格子形状
に埋めこまれた構造が形成される。
【０２９８】本実施形態においては、埋込み層１２の結
晶成長時に６００℃にまで成長温度を上昇したが、４０
０℃のまま行なってもよい。高濃度領域２７の濃度は、
ＤＭＺｎの濃度を上昇させるにつれて増大することがＳ
ＥＭ観察により定性的に確認されるが、Ｚｎ濃度の定量
化は行なっていない。
【０２９９】これにより、回折格子の上に拡散種の原料
であるＤＭＺｎを供給しながら昇温することにより、回
折格子の凹部に高濃度領域を選択的に形成することがで
きる。
【０３００】（第１４の実施形態）本実施形態は高濃度
不純物結晶体からの固相拡散により得られた結晶体のみ
を分離する方法を示す。
【０３０１】図１８は本発明の第１４の実施形態に係る
半導体結晶体の製造方法の工程順断面図である。
【０３０２】まず、図１８（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定して、Ｓｎがドープされ
たＩｎＰよりなる基板１１の上に第１の半導体結晶層と
しての厚さが２μｍのアンドープ層１２と、アンドープ
層１２の上に厚さが１０ｎｍの保護膜としてのＩｎＧａ
ＡｓＰよりなるエッチングストップ層２８とを順次成長
させた後、結晶成長温度を非鏡面成長温度である４００
℃に設定して、エッチングストップ層２８の上に５×１
０18ｃｍ-3の濃度の拡散種Ｚｎを供給しながら第２の半
導体結晶層としての厚さが１μｍのＺｎドープ層１３を
成長した。図１８（ａ）に示すように、４００℃程度の
低温により結晶成長を行なうと、リン（Ｐ）原子がＺｎ
ドープ層１３の結晶から脱離するため、Ｚｎドープ層１
３の結晶表面が凸凹状になっている。
【０３０３】次に、図１８（ｂ）に示すように、塩酸
（ＨＣｌ）とリン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）との混合溶液等を用
いると、ＩｎＰを選択的にエッチングすることができる
ため、Ｚｎドープ層１３に対してウェットエッチングを
行なうことによりＺｎドープ層１３のみを除去し、エッ
チングストップ層２８の直前でエッチングを停止するこ
とができる。なお、エッチングストップ層２８は６００
℃で成長しているため鏡面になっており、また、エッチ
ングストップ層２８にも拡散種であるＺｎが拡散されて
いるため、コンタクト層として用いてもよい。
【０３０４】さらに、図１７（ｃ）に示すように、エッ
チングストップ層２８に対してもＨ2 ＳＯ4 （硫酸）と
Ｈ2 Ｏ2 （過酸化水素）とＨ2 Ｏ（水）との混合溶液を
用いたエッチング処理の後に続いてＨＣｌとＣＨ3 ＣＯ
ＯＨ（酢酸）との混合溶液を用いてエッチングを行なう
か、又はＨＣｌとＣＨ3 ＣＯＯＨとの混合溶液のみを用
いた時間制御によるエッチングを行なってエッチングス
トップ層２８を除去してもよい。
【０３０５】これにより、拡散種Ｚｎが拡散された高濃
度領域１２ａと鏡面状態の結晶表面とを有するアンドー
プ層１２を得ることができる。
【０３０６】また、本実施形態によると、アンドープ層
１２とＺｎドープ層１３との間にエッチングストップ層
２８を挿入しているが、このエッチングストップ層２８
による拡散濃度プロファイルの変化は認められず、エッ
チングストップ層２８の有無は拡散濃度プロファイルに
何ら影響を与えないことが分かっている。
【０３０７】（第１５の実施形態）本実施形態から高濃
度不純物拡散層を有する半導体結晶体を半導体素子に利
用する具体例を示す。
【０３０８】以下、本発明の第１５の実施形態を図面を
参照しながら説明する。
【０３０９】図１９は本発明の第１５の実施形態に係る
半導体レーザ装置の構成図及び測定図であって、（ａ）
は半導体レーザ装置の構成断面図であり、（ｂ）はコン
タクト層のキャリア濃度と抵抗値との関係を示すグラフ
である。図１９（ａ）において、２０１はｎ型クラッド
層でありＳｎがドープされたＩｎＰよりなる基板、２０
２はレーザビームを放射する活性層、２０３はｐ型Ｉｎ
Ｐよりなり活性層２０２の短辺方向の周縁部を埋める埋
込み層、２０４はｎ型ＩｎＰよりなり活性層２０２に流
入する電流の効率を高める電流阻止層、２０５はｐ型ク
ラッド層、２０６はｐ型ＩｎＰよりなりｐ型クラッド層
２０５と電極とのオーミック接合を図るコンタクト層、
２０７はｐ側電極形成膜、２０８はｎ側電極形成膜であ
る。
【０３１０】以下、第１５の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法を説明する。
【０３１１】まず、図２０（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、基板２０１
の上に厚さが０．２μｍの活性層形成膜２０２Ａを堆積
した後、活性層形成膜２０２Ａの上の活性層形成領域に
ストライプ状のＳｉＮよりなるマスクパターン２０９を
選択的に形成する。
【０３１２】次に、図２０（ｂ）に示すように、活性層
形成膜２０２Ａ及び基板２０１に対してエッチングを行
なって短辺方向の幅が１．５μｍのストライプ形状の活
性層２０２を形成する。
【０３１３】次に、図２０（ｃ）に示すように、マスク
パターン２０９を選択成長用のマスクとして膜厚が１μ
ｍで不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりな
る埋込み層２０３と膜厚が１μｍで不純物濃度が１×１
０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰよりなる電流阻止層２０４を成
長させる。
【０３１４】次に、図２０（ｄ）に示すように、マスク
パターン２０９に対してエッチングを行なってマスクパ
ターン２０９を除去した後、図２０（ｄ）に示すよう
に、膜厚が３μｍで不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ
型クラッド層２０５を成長させた後、結晶成長温度を非
鏡面成長温度である４００℃に設定し、膜厚が１μｍで
不純物濃度が４×１０18ｃｍ-3のコンタクト層２０６を
成長させる。その後、結晶成長温度を通常の６００℃に
再び昇温し、コンタクト層２０６の結晶内のキャリアを
補償する格子間拡散種Ｚｎｉを除去するために１０分間
の熱処理を行なう。
【０３１５】次に、図２０（ｅ）に示すように、コンタ
クト層２０６の上面に全面にわたってＴｉＰｔよりなる
ｐ側電極形成膜２０７を蒸着し、基板２０１の下面に全
面にわたってＴｉＰｔよりなるｎ側電極形成膜２０８を
蒸着する。
【０３１６】図２１（ａ）にｐ型クラッド層成長工程１
１６及びコンタクト層成長工程１１７の結晶成長温度プ
ロファイルを示す。
【０３１７】従来は図１９（ｂ）に示すように、コンタ
クト層成長工程において、結晶成長温度を６００℃にし
た場合は、キャリア濃度が２×１０18ｃｍ-3で飽和する
ため、ｐ側電極形成膜２０７のコンタクト抵抗は、１×
１０-5ｏｈｍ／ｃｍ2 であった。
【０３１８】本実施形態は図２１（ａ）に示すように、
コンタクト層成長工程１１７において、結晶成長温度を
４００℃に低下させたことによりコンタクト層のキャリ
ア濃度は４×１０18ｃｍ-3に上昇するため、ｐ側電極形
成膜２０８のノンアロイ電極においても図１９（ｂ）に
示すようにコンタクト抵抗は１×１０-7ｏｈｍ／ｃｍ2
となって１／１００に低減した。
【０３１９】また、本実施形態はコンタクト層成長工程
において結晶成長温度を変化させたが、結晶成長温度を
６００℃の一定として、ＰＨ3 の分圧を１０-5Ｔｏｒｒ
に低下させた条件下でコンタクト層２０６を成長させる
ことによってもキャリア濃度が４×１０18ｃｍ-3とな
る。
【０３２０】これにより、従来からコンタクト層として
用いられているＩｎＧａＡｓＰよりなる４元混晶に代え
て、高不純物濃度を有するＩｎＰを用いることにより熱
抵抗が低減したり、光吸収が低減したりすると共に、ｐ
型クラッド層２０５とコンタクト層２０６とは結晶構造
が同一になるため、従来必要とされた結晶条件の導出が
低減されるというメリットを生ずる。
【０３２１】従って、コンタクト層２０６をＩｎＰより
なる半導体結晶体を用いて構成しても低コンタクト抵抗
となるノンアロイ電極の半導体レーザ装置を得ることが
できる。
【０３２２】（第１６の実施形態）以下、本発明の第１
６の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３２３】図２２は本発明の第１６の実施形態に係る
半導体受光素子の構成図及び測定図であって、（ａ）は
受光素子の構成断面図であり、（ｂ）は逆方向電圧とリ
ーク電流との関係を示すグラフである。図２２（ａ）に
おいて、２１０はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰよりな
る基板、２１１は基板２１０の上に形成されたアンドー
プＩｎＧａＡｓＰよりなる活性層、２１１ａは活性層２
１１の上面部に形成されたｐ型不純物拡散領域、２１２
は活性層２１１の上面に形成され活性層２１１を保護す
るエッチングストップ層、２１３はｐ側電極、２１４は
ｎ側電極形成膜、２１５はエッチングストップ層の表面
を保護するパッシベーション膜である。
【０３２４】以下、第１６の実施形態に係る半導体受光
素子の製造方法を説明する。
【０３２５】まず、図２３（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、基板２１０
の上に厚さが２μｍの活性層２１１と活性層２１１の上
にエッチングストップ層２１２とを順次成長させる。そ
の後、エッチングストップ層２１２の上に全面にわたっ
てＳｉＮよりなるマスク形成膜を堆積した後、受光領域
のマスク形成膜に対してエッチングを行なってマスクパ
ターン２１６を形成する。
【０３２６】次に、図２３（ｂ）に示すように、結晶成
長温度を非鏡面成長温度の４００℃に設定してエッチン
グストップ層２１２を臨む受光領域に拡散種Ｚｎの濃度
が３×１０18ｃｍ-3にドープされた不純物供給層２１７
を成長させると共に、不純物供給層２１７とエッチング
ストップ層２１２の界面を介して拡散種Ｚｎよりなるｐ
型不純物が活性層２１１の上面部に拡散して不純物拡散
領域２１１ａを形成する。
【０３２７】次に、図２３（ｃ）に示すように、不純物
供給層２１７に対してＨＣｌとＨ3ＰＯ4 との混合溶液
を用いてエッチングを行なって不純物供給層２１７を除
去した後、マスクパターン２１６に対してＨＦ（フッ
酸）とＮＨ4 Ｆ（フッ化アンモニウム）との混合溶液を
用いてエッチングを行なってマスクパターン２１６を除
去してエッチングストップ層２１２を露出する。
【０３２８】次に、図２３（ｄ）に示すように、ｐ側電
極２１３を形成すると共にｎ側電極形成膜を蒸着した
後、パッシベーション膜２１５を堆積する。
【０３２９】従来は、図２３（ｂ）に示す不純物供給層
成長工程において、結晶成長温度を６００℃にして不純
物拡散を行なっていたため、不純物拡散領域２１１ａの
周縁部に低濃度領域が発生し、この周縁部から空乏層が
発生するので、図２２（ｂ）の曲線１１９に示すように
ブレークダウン電圧は１０Ｖ程度と低い値を示してい
た。さらに、不純物濃度が低いため、空乏層の広がりが
小さいので、高周波特性も２ＧＨｚ程度と低かった。
【０３３０】一方、本実施形態に示したように、結晶成
長温度を非鏡面成長温度の４００℃にして結晶成長する
と、活性層２１１の不純物拡散領域２１１ａには、低濃
度領域が形成されないため、図２２（ｂ）の曲線１２０
に示すようにブレークダウン電圧は２０Ｖと増大すると
共に、不純物拡散領域２１１ａは３×１０18ｃｍ-3の高
不純物濃度となるため、高周波特性も１０ＧＨｚに増大
する。
【０３３１】これにより、ブレークダウン電圧が高く且
つ高周波特性が優れた半導体受光素子を得ることができ
る。
【０３３２】なお、不純物供給層成長工程において、結
晶成長温度を通常の６００℃に設定し、ＰＨ3 ガスの分
圧を１×１０-5Ｔｏｒｒに設定しても高濃度の不純物拡
散領域２１１ａが形成されるのはいうまでもない。
【０３３３】（第１７の実施形態）以下、本発明の第１
７の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３３４】図２４は本発明の第１７の実施形態に係る
接合型電界効果トランジスタを示す図であって、（ａ）
はその構成断面図であり、（ｂ）はその回路図である。
図２４（ａ）において、２１８はＦｅがドープされた反
絶縁性のＩｎＰよりなる基板、２１９は基板２１８の上
に形成されたｎ型ＩｎＰよりなるチャネル層、２１９ａ
はチャネル層２１９の上面部に選択的に形成されたｐ型
の第１の不純物拡散領域、２１９ｃは第１の不純物拡散
領域２１９ａにより形成された第１の空乏層、２１９ｂ
はチャネル層２１９の上面部に選択的に形成されたｐ型
の第２の不純物拡散領域、２１９ｄは第２の不純物拡散
領域２１９ｂにより形成された第２の空乏層、２２０は
チャネル層２１９を保護するエッチングストップ層、２
２１はエッチングストップ層２２０の上における第１の
不純物拡散領域２１９ａの上に選択的に形成された第１
のゲート電極、２２２はエッチングストップ層２２０の
上における第２の不純物拡散領域２１９ｂに選択的に形
成された第２のゲート電極、２２３はエッチングストッ
プ層２２０の上における、第１のゲート電極２２１と第
１のゲート電極２２１のゲート長方向の反第２のゲート
電極２２２側のエッチングストップ層２２０の端部との
間に形成された第１のソース電極、２２４はエッチング
ストップ層２２０の上における、第２のゲート電極２２
２と第２のゲート電極２２２との間に形成された第２の
ソース電極、２２５はエッチングストップ層２２０の上
における、第２のゲート電極２２２と反第１のソース電
極２２３側のエッチングストップ層２２０の端部との間
に形成されたドレイン電極、２２６はエッチングストッ
プ層２２０の表面を保護するパッシベーション膜であ
る。
【０３３５】図２４（ｂ）の回路図に示すように、第１
のゲート電極２２１及び第１のソース電極２２３により
形成されるトランジスタをＪＦＥＴ１と呼び、第２のゲ
ート電極２２２及び第２のソース電極２２４により形成
されるトランジスタをＪＦＥＴ２と呼ぶことにすると、
ＪＦＥＴ１の第１のソース電極２２３とＪＦＥＴ２の第
２のソース電極２２４が接続されているため、ＪＦＥＴ
１はコンプリメント型、ＪＦＥＴ２はディプレッション
型として動作する。
【０３３６】すなわち、ＪＦＥＴ１は第１の空乏層２１
９ｃが基板２１８に接していないため、第１のゲート電
極２２１に逆バイアスを印加してスイッチングするのに
対し、ＪＦＥＴ２は拡散が深いために既に第２の空乏層
２１９ｄが基板２１８の上面と接しているため、第２の
ゲート電極２２２に順バイアスを印加して動作すること
になる。このＪＦＥＴ１とＪＦＥＴ２とからなる構造は
演算素子の基本構造である。
【０３３７】従来は、このように不純物拡散領域の深さ
が異なる複数のＦＥＴを構成する場合は拡散処理を２回
に分けて行なっていた。その結果、１回目に実施した拡
散領域が２回目の拡散処理においても熱処理されるた
め、１回目に実施した拡散領域の形状が劣化する問題を
有していた。
【０３３８】しかしながら、本実施形態によると、ただ
１回の結晶成長工程により、目的とする拡散深さを実現
することができるため、拡散形状の劣化がないので、拡
散の深さが異なる所望の不純物拡散領域を形成すること
ができる。
【０３３９】以下、第１７の実施形態に係る接合型電界
効果トランジスタの製造方法を説明する。
【０３４０】まず、図２５（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、基板２１８
の上に厚さが２μｍのチャネル層２１９とチャネル層２
１９の上にエッチングストップ層２２０とを順次成長す
る。その後、エッチングストップ層２２０の上に全面に
わたってＳｉＮよりなる絶縁膜を堆積した後、該絶縁膜
の第１及び第２の不純物拡散形成領域に対してエッチン
グを行なって、各不純物拡散形成領域のゲート長方向の
幅により所望の拡散濃度を与える膜厚比に設定した選択
成長用マスクパターン２２７を形成する。本実施形態の
場合は第２の不純物拡散形成領域のゲート長方向の開口
幅を第１の不純物拡散形成領域のゲート長方向の開口幅
よりも小さくなるように設定している。
【０３４１】次に、図２５（ｂ）に示すように、結晶成
長温度を６００℃のままとし、拡散種Ｚｎの取り込み量
を２×１０18ｃｍ-3として、エッチングストップ層２２
０の上の第１の不純物拡散形成領域に第１の不純物供給
層２２８Ａを成長させ、第２の不純物拡散形成領域に第
２の不純物供給層２２８Ｂを成長させることにより、チ
ャネル層２１９の第１の不純物拡散形成領域に第１の不
純物拡散領域２１９ａとチャネル層２１９の第２の不純
物拡散形成領域に第２の不純物拡散領域２１９ｂとを形
成する。
【０３４２】図１４及び図１５を用いて説明したよう
に、第１及び第２の各不純物供給層２２８Ａ，２２８Ｂ
はエッチングストップ層２２０の上において、選択成長
用マスクパターン２２７の開口部である各不純物拡散形
成領域にのみ成長することができるため、各不純物供給
層２２８Ａ，２２８Ｂの結晶の成長速度が選択成長用マ
スクのない状態に比べて速くなるので、拡散種Ｚｎの気
相への再蒸発が抑制されることになり、これにより、各
不純物供給層の拡散濃度は飽和点にまで達することにな
る。また、各不純物供給層２２８Ａ，２２８Ｂからエッ
チングストップ層２２０を通してチャネル層２１９の上
面部に飽和した拡散種Ｚｎが拡散することになるが、第
２の不純物供給層２２８Ｂは、第２の不純物供給層２２
８Ｂの方が第１の不純物供給層２２８Ａよりも開口幅の
小さい領域に成長しており、膜厚が大きくなるため、図
１５（ｃ）に示した関係により、チャネル層２１９の上
面からの第２の不純物拡散領域２１９ｂの拡散距離は、
第１の不純物拡散領域２１９ａの拡散距離よりも大きく
なる。
【０３４３】次に、図２５（ｃ）に示すように、各不純
物供給層２２８Ａ，２２８Ｂに対してＨＣｌとＨ3 ＰＯ
4 との混合溶液を用いてエッチングを行なって各不純物
供給層２２８Ａ，２２８Ｂを除去した後、選択成長用マ
スクパターン２２７に対してＨＦとＮＨ4 Ｆとの混合溶
液を用いてエッチングを行なって選択成長用マスクパタ
ーン２２７を除去してエッチングストップ層２２０を露
出する。
【０３４４】次に、図２５（ｄ）に示すように、エッチ
ングストップ層２２０の各電極形成領域を除く領域にパ
ッシベーション膜２２６を堆積した後、第１のゲート電
極２２１、第２のゲート電極２２２、第１のソース電極
２２３、第２のソース電極２２４及びドレイン電極２２
５をそれぞれ所定の形成領域に蒸着する。
【０３４５】本実施形態においては選択成長領域である
各不純物拡散形成領域の開口幅をそれぞれ変えることに
より各不純物供給層２２８Ａ，２２８Ｂの膜厚比を変え
ているが、開口幅を一定にしておいて選択成長用マスク
パターン２２７のマスク幅を変えることによっても各不
純物供給層２２８Ａ，２２８Ｂの膜厚比を変化させるこ
とができるため、デバイスに必要な不純物拡散領域の大
きさを設定できる。
【０３４６】これにより、一回の不純物供給層の成長工
程により、深い不純物拡散領域と浅い不純物拡散領域を
形成できるため、不純物拡散領域の形状が優れているの
で、動作電圧が安定するモノリシック集積化された接合
型電界効果トランジスタによる演算素子を得ることがで
きる。
【０３４７】（第１８の実施形態）以下、本発明の第１
８の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３４８】図２６は本発明の第１８の実施形態に係る
接合型電界効果トランジスタを示す構成断面図である。
図２６において、図２４（ａ）に示した接合型電界効果
トランジスタと同一の部材には同一の符号を付すことに
より説明を省略する。図２６において、チャネル層２１
９における第２の不純物拡散領域２１９ｆの拡散濃度
は、第１の不純物拡散領域２１９ｅの拡散濃度よりも大
きくなるように形成されているため、第１の不純物拡散
領域２１９ｅにより形成される第１の空乏層２１９ｃは
基板２１８に接しておらず、また、高濃度の第２の不純
物拡散領域２１９ｆにより形成される第２の空乏層２１
９ｄは基板２１８の上面と接している。
【０３４９】従って、本実施形態の接合型電界効果トラ
ンジスタの回路図も図２４（ｂ）に示したのと同様の回
路図となり、その結果、動作も同様となる。
【０３５０】以下、第１８の実施形態に係る接合型電界
効果トランジスタの製造方法を説明する。
【０３５１】前記第１７の実施形態と異なる製造工程の
みを説明すると、図２７（ｂ）に示す不純物供給層成長
工程において、結晶成長温度を非鏡面成長温度である４
００℃に、また、拡散種Ｚｎの取り込み量を４×１０18
ｃｍ-3の高濃度にそれぞれ設定して、エッチングストッ
プ層２２０の上の第１の不純物拡散形成領域に第１の不
純物供給層２２８Ｃを成長させ、第２の不純物拡散形成
領域に第２の不純物供給層２２８Ｄを成長させることに
より、チャネル層２１９の第１の不純物拡散形成領域に
第１の不純物拡散領域２１９ｅとチャネル層２１９の第
２の不純物拡散形成領域に第２の不純物拡散領域２１９
ｆとを形成する。その後、基板２１８全体を１０分間程
度熱処理して各不純物拡散領域内の格子間拡散種Ｚｎｉ
を除去する。
【０３５２】図１４及び図１６を用いて説明したよう
に、第１及び第２の各不純物供給層２２８Ｃ，２２８Ｄ
はエッチングストップ層２２０の上において、選択成長
用マスクパターン２２７の開口部である各不純物拡散形
成領域にのみ成長することができるため、各不純物供給
層２２８Ｃ，２２８Ｄの結晶の成長速度が選択成長用マ
スクのない状態に比べて速くなるので、拡散種Ｚｎの気
相への再蒸発が抑制されることになり、これにより、各
不純物供給層の拡散濃度はそれぞれの飽和点が上昇する
ことになる。また、各不純物供給層２２８Ｃ，２２８Ｄ
からエッチングストップ層２２０を通してチャネル層２
１９の上面部に拡散種Ｚｎが拡散することになるが、第
２の不純物供給層２２８Ｄは、第２の不純物供給層２２
８Ｄの方が第１の不純物供給層２２８Ｃよりも開口幅の
小さい領域に成長しており、膜厚が大きくなるため、図
１６（ｂ）に示した関係により、チャネル層２１９の第
２の不純物拡散領域２１９ｆの拡散濃度は、第１の不純
物拡散領域２１９ｅの拡散濃度よりも大きくなる。
【０３５３】本実施形態によると、非鏡面成長温度であ
る４００℃という低温下で各不純物供給層２２８Ｃ，２
２８Ｄを成長させているため、前記第１７の実施形態と
異なり格子間拡散種Ｚｎｉよりなる低濃度領域が形成さ
れないという長所がある。
【０３５４】これにより、一回の不純物供給層の成長工
程により、濃度が異なる各不純物拡散領域を形成できる
と共に、格子間拡散種Ｚｎｉよりなる低濃度拡散領域が
形成されないため、さらに不純物拡散領域の形状に優れ
ているので、動作電圧が安定するモノリシック集積化さ
れた接合型電界効果トランジスタによる演算素子を得る
ことができる。
【０３５５】なお、図２７（ｂ）に示す不純物供給層成
長工程において、結晶成長温度を通常の６００℃に設定
し、ＰＨ3 ガスの分圧を１×１０-5Ｔｏｒｒに設定して
も高濃度の各不純物拡散領域２１９ｅ及び２１９ｆが形
成されるのはいうまでもない。
【０３５６】この場合、格子間拡散種Ｚｎｉを除去する
ための熱処理は不要となる。
【０３５７】（第１９の実施形態）以下、本発明の第１
９の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３５８】図２８は本発明の第１９の実施形態に係る
半導体レーザ装置の構成図及び特性図であって、（ａ）
は半導体レーザ装置の構成断面図であり、（ｂ）は従来
の電流阻止層とキャリアの流れとを示した模式断面図で
あり、（ｃ）は本実施形態に係る電流阻止層とキャリア
の流れとを示した模式断面図であり、（ｄ）は電流と光
出力との関係を示すグラフである。図２８（ａ）におい
て、２２９はクラッド層でありＺｎがドープされたｐ型
ＩｎＰよりなる基板、２３０はレーザビームを放射する
活性層、２３１はｎ型ＩｎＰよりなり活性層２３０の短
辺方向の周縁部を埋める埋込み層、２３２はｐ型ＩｎＰ
よりなり活性層２３０に流入するキャリアの効率を高め
る電流阻止層、２３３はｎ型クラッド層、２３４はｎ型
ＩｎＰよりなりｎ型クラッド層２３３と電極とのオーミ
ック接合を図るコンタクト層、２３５はｎ側電極形成
膜、２３６はｐ側電極形成膜、２３７は電流阻止層２３
２から拡散種のＺｎが拡散したＺｎドープ領域である。
【０３５９】以下、第１９の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法を説明する。
【０３６０】まず、図２９（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、基板２２９
の上に厚さが０．２μｍの活性層形成膜２３０Ａを堆積
した後、活性層形成膜２３０Ａの上の活性層形成領域に
短辺方向の幅が１．５μｍのストライプ状のＳｉＮより
なるマスクパターン２３８を選択的に形成する。
【０３６１】次に、図２９（ｂ）に示すように、活性層
形成膜２３０Ａ及び基板２２９に対してエッチングを行
なってストライプ状の活性層２３０を形成する。
【０３６２】次に、図２９（ｃ）に示すように、マスク
パターン２３８を選択成長用のマスクとして膜厚が０．
５μｍで不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰよ
りなる埋込み層２３１を成長させた後、結晶成長温度を
非鏡面成長温度の４００℃に設定して、膜厚が１μｍで
不純物濃度が４×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりなる電
流阻止層２３２を成長させる。
【０３６３】次に、図２９（ｄ）に示すように、マスク
パターン２３８に対してエッチングを行なってこれを除
去した後、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４００℃
に、ｎ型不純物濃度を５×１０17ｃｍ-3にそれぞれ設定
して、活性層２３０及び電流阻止層２３２の上に全面に
わたって膜厚が３μｍのｎ型クラッド層２３３を成長さ
せる。
【０３６４】次に、図２９（ｅ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に、ｎ型不純物濃度を１×１０
18ｃｍ-3にそれぞれ設定して、膜厚が０．５μｍのコン
タクト層２３４を成長させる。
【０３６５】次に、図２９（ｆ）に示すように、コンタ
クト層２３４の上に全面にわたってｎ側電極形成膜２３
５を蒸着し、基板２２９の下面に全面にわたってｐ側電
極形成膜２３６を蒸着する。
【０３６６】図３０（ａ）は各製造工程における結晶成
長温度プロファイルである。図３０（ａ）において、１
２３は埋込み層成長工程、１２４は電流阻止層成長工
程、１２５はクラッド層成長工程及び１２６はコンタク
ト層成長工程を表わしている。図３０（ａ）に示すよう
に、電流阻止層成長工程１２４及びクラッド層成長工程
１２５においては結晶成長温度を非鏡面成長温度の４０
０℃に設定しているため、不純物濃度が４×１０18ｃｍ
-3まで上昇しても飽和しないが、次のコンタクト層成長
工程１２６において結晶成長温度を通常の６００℃に再
設定するため、図１０を用いて説明したように、この高
い結晶成長温度の熱処理効果によって、電流阻止層２３
２の周縁部から拡散種Ｚｎが埋込み層２３１及びｎ型ク
ラッド層２３３に拡散することにより、Ｚｎドープ層２
３７が形成される。
【０３６７】なお、図３０（ｂ）に示すように、電流阻
止層成長工程１２４及びクラッド層成長工程１２５にお
いて、結晶成長温度を非鏡面成長温度の４００℃の低温
にするのではなく、結晶成長温度は通常の６００℃に
し、Ｖ族元素を含む原料ガスであるＰＨ3 の分圧を１×
１０-5Ｔｏｒｒに低下させても同様のＺｎドープ層２３
７が形成されるのは前述したとおりである。
【０３６８】従来は、図２８（ｂ）に示すように、電流
阻止層２３２の結晶成長領域が不純物濃度の境界になっ
ていたために、活性層２３０に十分に近づいておらず活
性層２３０に注入されないキャリアが存在していた。
【０３６９】一方、本実施形態によると、図２８（ｃ）
に示すように、不純物の再拡散によって電流阻止層２３
２の領域が増大してＺｎドープ層２３７が形成されるた
め、無効となるキャリアの流れを低減することができ
る。
【０３７０】さらに、再拡散した埋込み層２３１及びｎ
型クラッド層２３３には、ｎ型ドーパントも存在するた
め、補償されて高抵抗となるので、さらに無効なキャリ
アの流れが低減されることになる。
【０３７１】その結果、図２８（ｄ）に示すように、従
来のレーザ装置における電流曲線１２１によると、しき
い値電流は２０ｍＡであり、１０ｍＷ程度の光出力でリ
ーク電流の増大に伴う飽和傾向を示しているのに対し、
本実施形態のレーザ装置における電流曲線１２２による
と、しきい値電流が１５ｍＡに低減すると共に光出力の
飽和現象も抑制されている。
【０３７２】これにより、電流阻止層２３２が活性層２
３０に近接していることにより無効電流が低減される半
導体レーザ装置を得ることができる。
【０３７３】（第２０の実施形態）以下、本発明の第２
０の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３７４】図３１は本発明の第２０の実施形態に係る
半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順断面図であ
る。
【０３７５】本実施形態においては、多重量子井戸構造
を有する活性層（以下、ＭＱＷ活性層と略称する。）を
形成した後、図１７に示した回折格子による高濃度ドー
ピング方法を用いて量子細線構造を形成する。この量子
細線構造を有する活性層（以下、量子細線活性層と略称
する。）を用いて量子細線レーザ装置又は利得結合型レ
ーザ装置を得る。
【０３７６】以下、第２０の実施形態に係る量子細線レ
ーザ装置及び利得結合型レーザ装置の製造方法を説明す
る。
【０３７７】まず、図３１（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、Ｓｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板２３９の上に全面にわたっ
てヘテロ接合の、複数の井戸層と障壁層とを交互に積層
したＭＱＷ活性層形成膜２４０Ａと、ＭＱＷ活性層形成
膜２４０Ａの上にアンドープのＩｎＰよりなる回折格子
形成膜２４１Ａとを順次成長させる。
【０３７８】次に、図３１（ｂ）に示すように、回折格
子形成膜２４１Ａの上面部に対して電子ビーム露光法及
びドライエッチング法を用いて格子の周期が１０ｎｍか
ら２００ｎｍ程度の凹部又は凸部を有する回折格子２４
１Ｂを形成する。
【０３７９】次に、図３１（ｃ）に示すように、結晶成
長温度を非鏡面成長温度の４００℃にまで昇温し、昇温
時からＰＨ3 とＤＭＺｎとの雰囲気に基板２３９を１０
分間さらす熱処理を行なう。これにより、回折格子２４
１Ｂの各凹部に拡散種Ｚｎの高濃度領域２４２が形成さ
れる。なお、ＰＨ3 の分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒにまで
下げても同様に高濃度領域２４２が形成されることはい
うまでもない。
【０３８０】次に、図３１（ｄ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定し、回折格子２４１Ｂの
上に全面にわたってｐ型ＩｎＰよりなるクラッド層であ
る回折格子埋込み層２４３Ａを成長させる。結晶成長温
度を６００℃に設定しているため、ＭＱＷ活性層形成膜
２４０Ａには、等間隔で且つ部分的に存在する高濃度領
域２４２に含まれていた拡散種Ｚｎが拡散してくるの
で、各高濃度領域２４２に対応する、ＭＱＷ活性層形成
膜２４０Ａが部分的かつ規則的に崩壊したＭＱＷ崩壊領
域２４０ａが形成されることになる。これにより、ＭＱ
Ｗ活性層形成膜２４０Ａは、ＭＱＷ崩壊領域２４０ａに
おいて利得が減少するので、量子細線活性層形成膜２４
０Ｂに変わることになる。
【０３８１】次に、図３１（ｅ）に示すように、回折格
子埋込み層２４３Ａの上に長辺方向を光導波路層方向と
し、幅が１．５μｍのストライプ状のＳｉＮよりなるマ
スクパターンを形成した後、回折格子埋込み層２４３
Ａ、量子細線活性層形成膜２４０Ｂ及び基板２３９に対
してエッチングを行なってストライプ状の量子細線活性
層２４０Ｃを形成する。その後、マスクパターンを選択
成長用のマスクとして膜厚が１μｍで不純物濃度が１×
１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりなる活性層埋込み層２４
４と、膜厚が０．５μｍで不純物濃度が１×１０18ｃｍ
-3のｎ型ＩｎＰよりなる電流阻止層２４５を成長さた
後、マスクパターンをエッチング除去する。その後、ｐ
型不純物濃度を１×１０17ｃｍ-3に設定して、回折格子
埋込み層２４３Ａ及び電流阻止層２４５の上に全面にわ
たってｐ型ＩｎＰよりなるクラッド層２４６を成長させ
る。その後、ｐ型不純物濃度を５×１０18ｃｍ-3に設定
して、ｐ型ＩｎＧａＡｓよりなるコンタクト層２４７を
成長させた後、コンタクト層２４７の上に全面にわたっ
てｐ側電極形成膜２４８を蒸着し、続いて基板２３９の
下面に全面にわたってｎ側電極形成膜２４９を蒸着す
る。
【０３８２】前記の製造工程により以下に示す２通りの
半導体レーザ装置が得られる。すなわち、図３１（ｅ）
に示す半導体レーザ装置は、回折格子２４１Ｂが量子細
線活性層２４０Ｃのストライプの長辺方向（導波路方
向）に沿って形成されているため、利得結合型のＤＦＢ
レーザ装置が得られることになり、また、図３１（ｆ）
に示す半導体レーザ装置は、回折格子２４１Ｂが量子細
線活性層２４３Ｂのストライプの長辺方向（導波路方
向）に対して垂直な方向に形成されているため、回折格
子の周期を５０ｎｍ程度とすれば量子細線レーザが得ら
れる。
【０３８３】なお、回折格子２４１Ｂが量子細線活性層
２４３Ｂのストライプの長辺方向（導波路方向）に沿っ
て形成されていても、回折格子の周期を５０ｎｍ程度と
すれば量子細線レーザが得られる。
【０３８４】また、図３２はチャネル層に量子細線構造
を有するＨ（＝Ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）ＦＥＴの
斜視図である。図３２において、２５０はＳｎがドープ
されたｎ型ＩｎＰよりなる基板、２５１は基板２５０の
上に形成された量子細線構造を有するチャネル層、２５
２は拡散種Ｚｎよりなる高濃度領域、２５１ａは高濃度
領域２５２の拡散種が拡散してできたＭＱＷ崩壊領域、
２５３はソース・ドレイン拡散領域、２５４はゲート電
極である。
【０３８５】量子細線構造を有するチャネル層は、図３
１（ａ）〜（ｄ）に示した製造方法により形成すること
ができる。チャネル層２５１が量子細線構造を有してい
るため、チャネル層内の電子の移動度が増大するので、
ＦＥＴの高速化を図ることができる。
【０３８６】さらに、歪量子井戸構造においては低温成
長時にオーダリング構造が発生して発光特性が劣化する
という問題を有していた。このオーダリング構造も拡散
種Ｚｎの拡散により崩れるために、回折格子を用いた拡
散種Ｚｎの拡散を行なうことによって、本実施形態と同
様に利得結合型ＤＦＢレーザ装置や量子細線レーザ装置
を得ることができる。
【０３８７】本実施形態により、回折格子を用いてＭＱ
Ｗ層を部分的に崩壊したり、オーダリング構造を消滅さ
せたりできるので、利得結合型ＤＦＢレーザ装置や量子
細線レーザ装置が得られる。
【０３８８】（第２１の実施形態）以下、本発明の第２
１の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０３８９】図３３は本発明の第２１の実施形態に係る
半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順断面図であ
る。
【０３９０】本実施形態においては、ＭＱＷ活性層が製
造時に破壊されることがない変調ドープ型の半導体レー
ザ装置とその製造方法とを説明する。
【０３９１】以下、第２１の実施形態に係る変調ドープ
型半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
【０３９２】まず、図３３（ａ）に示すように、結晶成
長温度を通常の６００℃に設定しておいて、Ｓｎがドー
プされたＩｎＰよりなる基板２５５の上に全面にわたっ
てヘテロ接合の、複数の井戸層と拡散種をＺｎとする高
濃度の不純物がドーピングされた障壁層とを交互に積層
した変調ドープ活性層形成膜２５６Ａを成長させた後、
変調ドープ活性層形成膜２５６Ａの上に長辺方向を光導
波路層の方向とし、幅が１．５μｍのストライプ状のＳ
ｉＮよりなるマスクパターン２５７を形成する。
【０３９３】次に、図３３（ｂ）に示すように、変調ド
ープ活性層形成膜２５６Ａ及び基板２５５に対してエッ
チングを行なってストライプ状の変調ドープ活性層２５
６Ｂを形成する。
【０３９４】次に、図３３（ｃ）に示すように、マスク
パターン２５７を選択成長用のマスクとして膜厚が１μ
ｍで不純物濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりな
る埋込み層２５８と、膜厚が０．５μｍで不純物濃度が
１×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰよりなる電流阻止層２５
９を成長さる。
【０３９５】次に、図３３（ｄ）に示すように、マスク
パターン２５７に対してエッチングを行なってこれを除
去した後、結晶成長温度を非鏡面成長温度の５００℃と
し、ｐ型不純物濃度を５×１０17ｃｍ-3に設定して、膜
厚が０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰよりなる拡散抑制
層２６０を成長させる。その後、結晶成長温度を再度通
常の６００℃に設定し、拡散抑制層２６０の上に全面に
わたって膜厚が１μｍでｐ型不純物濃度が５×１０17ｃ
ｍ-3のｐ型ＩｎＰよりなるクラッド層２６１を成長させ
る。その後、ｐ型不純物濃度を５×１０18ｃｍ-3に設定
して、ｐ型ＩｎＧａＡｓよりなるコンタクト層２６２を
成長させた後、コンタクト層２６２の上に全面にわたっ
てｐ側電極形成膜２６３を蒸着し、基板２５５の下面に
全面にわたってｎ側電極形成膜２６４を蒸着する。
【０３９６】以上の製造工程を経て図３３（ｄ）に示す
本発明に係る変調ドープ型半導体レーザ装置を得ること
ができる。
【０３９７】図３４（ａ）に拡散抑制層成長工程１２
７、クラッド層成長工程１２８及びコンタクト層成長工
程１２９の各成長工程の結晶成長温度プロファイルを示
す。
【０３９８】なお、図３４（ｂ）に示すように、結晶成
長温度ではなくＶ族ガスであるＰＨ3 の分圧を変化させ
ても同様の効果を得ることができる。すなわち、拡散抑
制層成長工程１２７においてのみＶ族ガスの分圧を１×
１０-5Ｔｏｒｒとし、それ以外の工程においてはＶ族ガ
スの分圧を通常の１×１０-2Ｔｏｒｒとすればよい。
【０３９９】このように、拡散抑制層成長工程１２７に
おいて、拡散抑制層２６０が低温又は低分圧に設定さ
れ、且つ、ｐ型不純物濃度を飽和濃度の４分の１となる
５×１０17ｃｍ-3で成長させるため、図６に示したよう
に、格子間拡散種Ｚｎｉの発生が抑制されるので、変調
ドープ活性層２５６Ｂの変調ドープ構造を壊すことがな
い。
【０４００】さらに、次のクラッド層成長工程１２８に
おいて、拡散抑制層２６０に対して拡散種Ｚｎの供給量
が少ないため、拡散抑制層２６０の空孔濃度が上昇する
ので、拡散抑制層２６０は変調ドープ活性層２５６Ｂの
近傍に拡散する格子間拡散種Ｚｎｉを捕獲することがで
きる。
【０４０１】従って、変調ドープ活性層２５６Ｂに格子
間拡散種Ｚｎｉが拡散しないため、変調ドープ構造の消
滅が抑制される。
【０４０２】これにより、２×１０18ｃｍ-3程度の高濃
度の変調ドープ構造が安定したまま形成されている変調
ドープ型半導体レーザ装置を得ることができる。
【０４０３】また、変調ドープ構造を実現するために添
加するドーパントとしてはｐ型を示したが、ｎ型でもよ
い。
【０４０４】なお、これまで説明したすべての実施形態
において、ＩｎＰ系化合物半導体の結晶を用いたが、そ
の他の半導体結晶、例えばＳｉ系、ＧａＡｓ系、ＺｎＳ
ｅＳ系、ＩｎＡｌＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系又はＩｎＧａ
ＡｌＡｓＰ系等の半導体材料であってもよい。
【０４０５】また、Ｚｎをドーパントとして使用してい
るが、Ｂｅ（ベリリウム），Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃ
ｄ（カドミウム）、Ｓｅ（セレン），Ｓ（イオウ）、Ｔ
ｅ（テルル）又はＣ（炭素）であってもよい。
【０４０６】また、Ｖ族ガスを用いたが、非金属元素で
あるVI族又はVII 族であってもよい。
【０４０７】半導体レーザ装置の構造をＤＨ（Ｄｏｕｂ
ｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ）レーザとしたが、ＤＦＢ（Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザ、ＤＢＲ
（Ｄｉｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｏｒ）レーザなど付加価値の高いレーザへの適応が可能
である。また、活性層の構造をＰＢＨ（ＰｌａｎｅｒＢ
ｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ）タイプとしたが、その他の
構造でもよい。
【０４０８】さらに、本実施形態においてはバルクタイ
プの活性層構造としたが、ＭＱＷ構造、歪ＭＱＷ構造、
量子細線、量子箱構造よりなる活性層構造でもよい。ま
た、光導波路層としてＩｎＧａＡｓＰを用いたが、ＧＲ
ＩＮ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）構造を有するＩｎＧ
ａＡｓＰであってもよい。
【０４０９】なお、本実施形態においては、デバイスと
して、レーザ装置、受光素子、ＪＦＥＴ及びＨＦＥＴと
したが、他のデバイス、例えば、光導波路、光スイッ
チ、ＨＥＭＴ及びＨＢＴ等であってもよい。
【０４１０】また、結晶成長方法はＭＯＶＰＥ法とした
が、ガスソースＭＢＥ、ＭＯＭＢＥ法のみならず、ハイ
ドライドＶＰＥ法など他の成長方法を用いてもよい。ま
た、半導体レーザ装置の製造方法と同様な方法により光
導波路を作製することもできる。
【０４１１】さらに、結晶基板の導電性としてｎ型基板
を用いたが、高光出力レーザ装置とする場合にはｐ側電
極の金属と半導体との接触抵抗を下げるためにｐ型基板
が用いられる。この場合も添加元素はｐ型とすればよ
い。
【０４１２】回折格子の形成方法もＥＢ法を用いたが、
干渉露光法であってもよい。
【０４１３】
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、結晶格子の空孔の濃度が上昇するた
め、空孔の移動速度が格子間拡散種の移動速度よりも大
きくなるので、拡散種は空孔に捕獲されて格子置換型拡
散種となる。従って、格子置換型拡散種が結晶体の内部
を順次移動する拡散が行なわれるため、格子間に位置す
る格子間拡散種のみの低濃度領域が存在しないので、高
濃度領域のみを有し且つ開管成長法による大口径の半導
体結晶体を得ることができる。
【０４１４】請求項２、７、１０、１４、１７、２５、
２９、３２又は３７の発明に係る半導体結晶体の製造方
法によると、半導体の原料はIII 族元素とＶ族元素より
なる化合物とを含んでいるため、Ｖ族元素の空孔濃度を
確実に上昇させることができる。
【０４１５】請求項３の発明に係る半導体結晶体の製造
方法によると、請求項２の発明に係る半導体結晶体の製
造方法の効果が得られる上に、結晶の成長界面に鏡面状
態が得られない非鏡面成長温度を、格子間拡散種の移動
速度が格子置換型拡散種の移動速度よりも小さくなる温
度としているため、格子置換型拡散種が結晶体の内部を
移動して高濃度領域のみからなる拡散が確実に行なわれ
ることになる。
【０４１６】請求項４又は１１の発明に係る半導体結晶
体の製造方法によると、半導体結晶体の第１の結晶成長
温度の成長条件における拡散種の飽和濃度以上の拡散種
を供給するため、濃度が上昇した空孔に拡散種がさらに
取り込まれるので、格子置換型拡散種の濃度を確実に高
めることができる。
【０４１７】請求項５の発明に係る半導体結晶体による
と、結晶体を構成する元素の空孔の移動速度が格子間拡
散種の移動速度よりも大きくなるため、拡散種が空孔に
捕獲されるので、半導体結晶体は高濃度にドープされる
ことになる。
【０４１８】請求項６の発明に係る半導体結晶体の製造
方法によると、結晶成長用の基板の上面に選択的に結晶
を成長させるためのマスクパターンを設けない場合に比
べて、結晶成長温度を変えなくても、結晶の成長速度が
大きくなるため、成長中の結晶界面から拡散種が気相中
に再蒸発しにくくなるので、拡散種が高濃度にドープさ
れた半導体結晶体を得ることができる。
【０４１９】また、選択成長用のマスクパターンの開口
幅を小さくするにつれて、マスクされた領域の半導体原
料が開口領域に供給されることになるため、開口領域に
成長する半導体結晶体の成長速度も大きくなる。
【０４２０】請求項８の発明に係る半導体結晶体は、結
晶成長用の基板の上面に選択的に結晶を成長させるため
のマスクパターンの開口部に成長しているため、拡散種
が気相中に再蒸発しにくくなるので、半導体結晶体は拡
散種が高濃度にドープされることになる。
【０４２１】請求項９の発明に係る半導体結晶体による
と、請求項１の発明に係る半導体結晶体の製造方法の効
果が得られる上に、結晶成長温度の設定温度を変更する
のに比べて、原料ガスの分圧を変更する方が短時間に行
なえるため、成長工程に要する処理時間を短縮すること
ができると共に、成長する結晶体に与えるダメージを減
らすことができる。
【０４２２】請求項１２の発明に係る半導体結晶体によ
ると、Ｖ族元素の空孔の移動速度が格子間拡散種の移動
速度よりも大きくなるため、拡散種が空孔に捕獲される
ので、半導体結晶体は高濃度にドープされることにな
る。
【０４２３】請求項１３の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項６の発明に係る半導体結晶体の製造方法の
効果が得られる上に、原料ガスの分解効率が低下するた
め、結晶格子の空孔の濃度が上昇するので、さらに高濃
度にドープされる。
【０４２４】請求項１５の発明に係る半導体結晶体は、
請求項８の発明に係る半導体結晶体の効果が得られる上
に、Ｖ族元素を含む原料ガスの分解効率が低下する環境
下で成長しているため、Ｖ族元素の空孔の移動速度が格
子間拡散種の移動速度よりも大きくなるので、拡散種は
空孔に捕獲されることになり、これにより、半導体結晶
体は高濃度にドープされることになる。
【０４２５】請求項１６の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１の半導体
結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求
項１及び４に係る半導体結晶体の製造方法により生成さ
れているため、格子置換型拡散種が第２の半導体結晶層
と第１の半導体結晶層の界面から第１の半導体結晶層に
固相拡散により拡散し、格子間に位置する格子間拡散種
のみの低濃度領域が存在しないので、高濃度領域のみを
有し且つ開管成長法による大口径の半導体結晶体を得る
ことができる。
【０４２６】請求項１８の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、請求項１６の発明に係る半導体結晶体
の製造方法の効果が得られる上に、拡散工程の後に、第
１の結晶成長温度下で熱処理を行なっているため、第１
の半導体結晶層において高濃度領域の拡散種が格子間に
移動するので、第１の半導体結晶層には格子間拡散種と
なる低濃度領域が形成される。
【０４２７】請求項１９の発明に係る半導体結晶体によ
ると、不純物の拡散対象である第１の半導体結晶層に拡
散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求項１６に係
る半導体結晶体の製造方法により生成されているため、
格子置換型拡散種が第２の半導体結晶層と第１の半導体
結晶層の界面から第１の半導体結晶層に固相拡散により
拡散し、格子間に位置する格子間拡散種のみの低濃度領
域が存在しないので、開管成長法により大口径を有する
半導体結晶体は、高濃度領域のみが形成されている。
【０４２８】請求項２０又は３４の発明に係る半導体結
晶体によると、不純物拡散領域に低濃度拡散領域が形成
されていないため、この半導体結晶体を半導体素子に用
いた場合に、キャリア等の制御性を高めることができ
る。
【０４２９】請求項２１又は３５の発明に係る半導体結
晶体によると、不純物拡散領域に格子間拡散種のみから
なる領域が形成されていないため、この半導体結晶体を
半導体素子に用いた場合に、キャリア等の制御性を高め
ることができる。
【０４３０】請求項２２の発明に係る半導体結晶体によ
ると、第２の半導体結晶層は、格子置換型拡散種よりな
るキャリアが格子間拡散種によって補償されているため
高抵抗となる。
【０４３１】請求項２３の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１の半導体
結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求
項６に係る半導体結晶体の製造方法により生成されてい
るため、飽和濃度に達した拡散種が第２の半導体結晶層
と第１の半導体結晶層の界面から第１の半導体結晶層に
固相拡散により拡散すると共に、選択成長用のマスクパ
ターンの開口部の開口幅を小さくすると拡散距離が大き
くなり、開口幅を大きくすると拡散距離が小さくなると
いう拡散距離の制御を行なうことができる。
【０４３２】請求項２４の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、請求項２３の発明に係る半導体結晶体
の製造方法の効果が得られる上に、拡散種の飽和濃度よ
りも大きい濃度の拡散種が供給されているため、第１の
半導体結晶層に拡散する拡散種の量が増えるので、拡散
距離が大きくなる。
【０４３３】請求項２６の発明に係る半導体結晶体によ
ると、不純物の拡散対象である第１の半導体結晶層に拡
散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求項２３に係
る半導体結晶体の製造方法により生成されているため、
第１の半導体結晶層の拡散領域は、選択成長用のマスク
パターンの開口幅に反比例して拡散距離が変化するの
で、半導体素子が互いに異なる拡散距離を有する複数の
拡散領域を必要とする場合に有効となる。
【０４３４】請求項２７の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１の半導体
結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求
項６に係る半導体結晶体の製造方法により生成され且つ
第２の結晶成長温度の非鏡面成長温度に設定されている
ため、通常の成長条件下における拡散種の飽和濃度より
も大きくなるので、格子置換型拡散種が第２の半導体結
晶層と第１の半導体結晶層の界面から第１の半導体結晶
層に固相拡散により拡散すると共に、選択成長用のマス
クパターンの開口部の開口幅を小さくすると拡散濃度が
大きくなり、開口幅を大きくすると拡散濃度が小さくな
るという拡散濃度の制御を行なうことができる。
【０４３５】請求項２８の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、請求項２７の発明に係る半導体結晶体
の製造方法の効果が得られる上に、第１の結晶成長温度
の成長条件における拡散種の飽和濃度よりも大きくなる
ように拡散種を供給しているため、拡散種が第２の半導
体結晶層の高濃度領域にさらに取り込まれるので、第２
の半導体結晶層から第１の半導体結晶層に拡散する格子
置換型拡散種の拡散量も増加する。従って、第１の半導
体結晶層の拡散領域の拡散濃度がさらに大きくなる。
【０４３６】請求項３０の発明に係る半導体結晶体によ
ると、不純物の拡散対象である第１の半導体結晶層に拡
散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求項２７に係
る半導体結晶体の製造方法により生成されているため、
第１の半導体結晶層の拡散領域は、選択成長用のマスク
パターンの開口幅に反比例して拡散濃度が変化するの
で、半導体素子が互いに異なる拡散濃度を有する複数の
拡散領域を必要とする場合に有効となる。
【０４３７】請求項３１の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１の半導体
結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求
項９及び１１に係る半導体結晶体の製造方法により生成
されているため、格子置換型拡散種が第２の半導体結晶
層と第１の半導体結晶層の界面から第１の半導体結晶層
に固相拡散により拡散し、格子間に位置する格子間拡散
種のみの低濃度領域が存在しないので、高濃度領域のみ
を有し且つ開管成長法による大口径の半導体結晶体を得
ることができる。
【０４３８】請求項３３の発明に係る半導体結晶体によ
ると、不純物の拡散対象である第１の半導体結晶層に拡
散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求項３１に係
る半導体結晶体の製造方法により生成されているため、
格子置換型拡散種が第２の半導体結晶層と第１の半導体
結晶層の界面から第１の半導体結晶層に固相拡散により
拡散し、格子間に位置する格子間拡散種のみの低濃度領
域が存在しないので、開管成長法により大口径を有する
半導体結晶体は高濃度領域のみが形成されている。
【０４３９】請求項３６の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１の半導体
結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求
項１３に係る半導体結晶体の製造方法により生成されて
いるため、通常の成長条件下における拡散種の飽和濃度
よりも大きくなるので、格子置換型拡散種が第２の半導
体結晶層と第１の半導体結晶層の界面から第１の半導体
結晶層に固相拡散により拡散すると共に、選択成長用の
マスクパターンの開口部の開口幅を小さくすると拡散濃
度が大きくなり、開口幅を大きくすると拡散濃度が小さ
くなるという拡散濃度の制御を行なうことができる。
【０４４０】請求項３８の発明に係る半導体結晶体によ
ると、不純物の拡散対象である第１の半導体結晶層に拡
散種を供給する第２の半導体結晶層は、請求項３６に係
る半導体結晶体の製造方法により生成されているため、
第１の半導体結晶層の拡散領域は、選択成長用のマスク
パターンの開口幅に反比例して拡散濃度が変化するの
で、半導体素子が互いに異なる拡散濃度を有する複数の
拡散領域を必要とする場合に有効となる。
【０４４１】請求項３９の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１及び第３
の半導体結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層
は、請求項１及び４に係る半導体結晶体の製造方法によ
り生成されているため、通常の第１の結晶成長温度の成
長条件下における拡散種の飽和濃度よりも大きくなる。
【０４４２】また、拡散工程において、通常の結晶成長
温度下で熱処理されるため、第２の半導体結晶体中の格
子間拡散種が第１及び第３の半導体結晶層に拡散する。
【０４４３】請求項４０の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項３９の発明に係る半導体結晶体の製造方法
により生成されているため、拡散種が第２の半導体結晶
層から供給される第１及び第３の半導体結晶層には、格
子置換型拡散種からなる高濃度領域が形成され、通常の
界面が鏡面状態になる結晶成長温度下では格子置換型拡
散種よりも移動速度が大きいため、格子間拡散種からな
る低濃度領域が高濃度領域よりも内方に形成されてい
る。
【０４４４】請求項４１の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項５、８、２６、３０又は４０の半導体結晶
体の効果が得られる上に、半導体結晶体の原料に少なく
ともＶ族元素を含む化合物を含むため、Ｖ族元素の空孔
濃度が確実に上昇することになる。
【０４４５】請求項４２の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１及び第３
の半導体結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層
は、請求項９及び１１に係る半導体結晶体の製造方法に
より生成されているため、原料ガスの分圧が１×１０-3
Ｔｏｒｒを越える通常の成長条件下における拡散種の飽
和濃度よりも大きくなる。
【０４４６】また、拡散工程において、通常の結晶成長
温度下で熱処理されるため、第２の半導体結晶体中の格
子置換型拡散種が第１及び３の半導体結晶層に拡散す
る。
【０４４７】請求項４３の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項４２の発明に係る半導体結晶体の製造方法
により生成されているため、拡散種が第２の半導体結晶
層から供給される第１及び第３の半導体結晶層には、格
子置換型拡散種からなる高濃度領域のみが形成されてい
る。
【０４４８】請求項４４の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、不純物の拡散対象である第１及び第３
の半導体結晶層に拡散種を供給する第２の半導体結晶層
は、請求項９及び１１に係る半導体結晶体の製造方法に
より生成されているため、通常の成長条件下における拡
散種の飽和濃度よりも大きくなる。
【０４４９】また、第２の結晶層成長工程において、原
料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える通常の圧力
に設定されるため、第２の半導体結晶体中の格子置換型
拡散種が第１及び３の半導体結晶層に拡散する。
【０４５０】請求項４５の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項４４の発明に係る半導体結晶体の製造方法
により生成されているため、拡散種が第２の半導体結晶
層から供給される第１及び第３の半導体結晶層には、格
子置換型拡散種からなる高濃度領域のみが形成されてい
る。
【０４５１】請求項４６の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、第１の半導体結晶層の上面部に多数の
凹部又は凸部を有する回折格子が形成されているため、
第１の半導体結晶層の上面において反応する拡散種は、
回折格子の各凹部が選択成長用のマスクとなるため、回
折格子の各凹部に拡散しやすくなるので、上面部に回折
格子を設けない場合に比べて回折格子の各凹部に拡散す
る拡散種の拡散速度が速くなる。これにより、回折格子
の各凹部に高濃度の拡散領域が格子状に形成された半導
体結晶体を得ることができる。
【０４５２】請求項４７の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、請求項４６の発明に係る半導体結晶体
の製造方法の効果が得られる上に、結晶の成長界面に鏡
面状態が得られない低温下で熱処理されるため、空孔の
濃度が上昇するので、さらに高濃度の拡散領域が回折格
子の各凹部に形成される。
【０４５３】請求項４８の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、請求項４６の発明に係る半導体結晶体
の製造方法の効果が得られる上に、原料ガスの分圧が通
常よりも低く設定された条件下で熱処理されるため、空
孔の濃度が上昇するので、さらに高濃度の拡散領域が回
折格子の各凹部に形成される。
【０４５４】請求項４９の発明に係る半導体結晶体によ
ると、請求項４６の発明に係る半導体結晶体の製造方法
により生成されているため、高濃度の拡散領域が格子状
に形成されているので、例えば、格子状にＭＱＷ層を崩
壊させることができる。これにより、ＭＱＷ層を容易か
つ確実に量子細線構造にすることができる。
【０４５５】請求項５０の発明に係る半導体結晶体の製
造方法によると、保護膜のエッチングレートは第２の半
導体結晶層のエッチングレートに比べて小さいため、第
２の半導体結晶層のみを確実に除去することができるた
め、続いて、保護膜を除去することにより、表面が鏡面
状態の第１の半導体結晶層を得ることができる。
【０４５６】請求項５１の発明に係る半導体レーザ装置
によると、コンタクト層の一部は３×１０18ｃｍ-3以上
のキャリア濃度を有しているため、コンタクト層の抵抗
が低減するので、従来コンタクト層に用いられているＩ
ｎＧａＡｓＰよりなる４元混晶に代えて、本発明に係る
コンタクト層を用いることにより熱抵抗が低減し、ま
た、光吸収が低減すると共に、クラッド層と結晶構造が
同一の場合は、従来必要とされてきた結晶条件の導出が
低減されることになる。
【０４５７】請求項５２又は５３の発明に係る半導体レ
ーザ装置の製造方法によると、コンタクト層における結
晶格子の空孔の濃度が上昇するため、不純物拡散濃度の
飽和濃度が上昇する。また、コンタクト層の通常の成長
条件における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散
種を供給しているため、上昇した飽和濃度になるまで空
孔に拡散種が捕獲されると共に格子間にも拡散種が入り
込むので、コンタクト層は拡散種が高濃度にドーピング
されることになる。
【０４５８】請求項５４の発明に係る半導体受光素子に
よると、活性層の不純物拡散領域には低濃度拡散領域が
形成されていないため、低濃度拡散領域による空乏層が
発生しなくなると共に、不純物拡散領域が３×１０18ｃ
ｍ-3以上の高濃度のキャリア濃度を有しているため、高
濃度拡散領域による空乏層の広がりは大きくなる。従っ
て、ブレークダウン電圧が高く、且つ、高周波特性を良
好にすることができる。
【０４５９】請求項５５又は５６の発明に係る半導体受
光素子の製造方法によると、不純物供給層における結晶
格子の空孔の濃度が上昇するため、不純物拡散濃度の飽
和濃度が上昇する。また、不純物供給層の通常の成長条
件における拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種
を供給しているため、上昇した飽和濃度になるまで空孔
に拡散種が捕獲されると共に格子間にも拡散種が入り込
むので、不純物供給層は高濃度になる。従って、高濃度
の拡散種が不純物供給層から活性層に拡散するため、活
性層には高濃度の不純物拡散領域が形成されるので、ブ
レークダウン電圧が高く、且つ、高周波特性が優れた半
導体受光素子を得ることができる。
【０４６０】請求項５７の発明に係る電界効果トランジ
スタによると、第２の不純物拡散領域は、第１の不純物
拡散領域よりもチャネル層の内方に大きいため、第２の
不純物拡散領域の空乏層の広がりが大きいので、第２の
不純物拡散領域を有するＦＥＴをディプレッション型と
して動作させることができると共に、第１の不純物拡散
領域を有するＦＥＴをコンプリメント型として動作させ
ることができる。
【０４６１】請求項５８の発明に係る電界効果トランジ
スタによると、第２の不純物拡散領域は、第１の不純物
拡散領域よりも高濃度であるため、第２の不純物拡散領
域の空乏層の広がりが大きいので、第２の不純物拡散領
域を有するＦＥＴをディプレッション型として動作させ
ることができると共に、第１の不純物拡散領域を有する
ＦＥＴをコンプリメント型として動作させることができ
る。
【０４６２】請求項５９の発明に係る電界効果トランジ
スタの製造方法によると、エッチングストップ層の上に
成長する不純物供給層は、第１の不純物拡散形成領域に
比べてゲート長方向に幅の小さい第２の不純物拡散形成
領域の方が結晶の成長速度が速いため、拡散種が気相中
に再蒸発しにくくなるので、チャネル層における第２の
不純物拡散形成領域に形成される不純物供給層の方が早
く飽和濃度に達することになり、これにより、第２の不
純物拡散形成領域に形成される不純物拡散領域は第１の
不純物拡散形成領域に比べてチャネル層の内方に大きく
なる。
【０４６３】従って、ただ一回の不純物供給層成長工程
によって、ディプレッション型及びコンプリメント型と
して動作する接合型の電界効果トランジスタを得ること
ができるため、各不純物拡散領域の形状が優れているの
で、動作電圧が安定するモノリシック集積化された接合
型電界効果トランジスタによる演算素子を得ることがで
きる。
【０４６４】請求項６０又は６１の発明に係る電界効果
トランジスタの製造方法によると、エッチングストップ
層の上に成長する不純物供給層は、第１の不純物拡散形
成領域に比べてゲート長方向に幅の小さい第２の不純物
拡散形成領域の方が結晶の成長速度が速いため、拡散種
が気相中に再蒸発しにくくなるので、チャネル層におけ
る第２の不純物拡散形成領域に形成される不純物供給層
の方が飽和濃度が上昇することになり、これにより、第
２の不純物拡散形成領域に形成される不純物拡散領域の
第１の不純物拡散形成領域に比べて濃度が大きくなる。
【０４６５】従って、ただ一回の不純物供給層成長工程
によって、ディプレッション型及びコンプリメント型と
して動作する接合型の電界効果トランジスタを得ること
ができるため、各不純物拡散領域の形状が優れているの
で、動作電圧が安定するモノリシックに集積化された接
合型電界効果トランジスタによる演算素子を得ることが
できる。
【０４６６】請求項６２の発明に係る半導体レーザ装置
によると、電流阻止層における不純物の拡散種が電流阻
止層の周縁部にも存在しているため、活性層からそれる
無効電流が低減される。
【０４６７】請求項６３又は６４の発明に係る半導体レ
ーザ装置の製造方法によると、電流阻止層における結晶
格子の空孔の濃度が上昇するため、不純物拡散濃度の飽
和濃度が上昇する。また、電流阻止層の成長条件におけ
る拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に拡散種を供給し
ているため、上昇した飽和濃度になるまで空孔に拡散種
が捕獲されると共に格子間にも拡散種が入り込むことに
なる。
【０４６８】また、熱処理工程において、電流阻止層を
該電流阻止層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度
によって加熱するため、高濃度にドーピングされた電流
阻止層の格子間拡散種が、電流阻止層から該電流阻止層
の周縁部に鏡面状態となる結晶成長温度により決定され
る通常の飽和濃度になるまで拡散する。
【０４６９】従って、電流阻止層が活性層に近接してい
ることにより無効電流が低減される半導体レーザ装置を
得ることができる。
【０４７０】請求項６５の発明に係る半導体レーザ装置
によると、活性層には不純物拡散領域が導波路方向に沿
って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されているた
め、不純物拡散領域が単一縦モード用の回折格子となる
ので、利得結合型の半導体レーザ装置を得ることができ
る。
【０４７１】請求項６６の発明に係る半導体レーザによ
ると、光導波路層と障壁層とが交互に積層された活性層
には前記不純物拡散領域が導波路方向に沿って１０ｎｍ
〜２００ｎｍの間隔に形成されているため、活性層の量
子井戸構造は導波路方向に沿った不純物により破壊され
ているので、活性層は量子細線構造となる。これによ
り、量子細線型の半導体レーザ装置を得ることができ
る。
【０４７２】請求項６７の発明に係る半導体レーザによ
ると、光導波路層と障壁層とが交互に積層された活性層
には前記不純物拡散領域が導波路方向に沿って１０ｎｍ
〜２００ｎｍの間隔に形成されているため、活性層の量
子井戸構造は導波路方向に対して垂直に形成された不純
物により破壊されているので、活性層は量子細線構造と
なる。これにより、量子細線型の半導体レーザ装置を得
ることができる。
【０４７３】請求項６８の発明に係る半導体レーザ装置
の製造方法によると、回折格子形成工程において、不純
物拡散種を供給しながら回折格子を加熱するため、回折
格子形成膜の上面部に多数の凹部又は凸部を有する回折
格子が形成されているので、回折格子の各凹部が選択成
長用のマスクとなって、回折格子形成膜の上面で反応す
る半導体の原料は回折格子の各凹部に拡散しやすくな
り、回折格子形成膜の各凸部に比べて回折格子の各凹部
の拡散速度が速くなる。従って、回折格子の各凹部に不
純物濃度が大きい領域が形成されるため、量子井戸活性
層は格子状に崩壊して量子細線構造となる。
【０４７４】請求項６９の発明に係る半導体レーザ装置
の製造方法によると、請求項６８の発明に係る半導体レ
ーザ装置の製造方法の効果が得られる上に、回折格子形
成膜の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度よりも低
い温度に設定され、クラッド層成長工程は量子井戸活性
層形成膜の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度に設
定されるため、量子井戸活性層から容易に且つ確実に量
子細線活性層を形成できるので、利得結合型の半導体レ
ーザ装置又は量子細線型の半導体レーザ装置を確実に得
ることができる。
【０４７５】請求項７０の発明に係る半導体レーザ装置
の製造方法によると、請求項６８の発明に係る半導体レ
ーザ装置の製造方法の効果が得られる上に、熱処理工程
は原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に設定され
るため、量子井戸活性層から容易に且つ確実に量子細線
活性層を形成できるので、利得結合型の半導体レーザ装
置又は量子細線型の半導体レーザ装置を確実に得ること
ができる。
【０４７６】請求項７１の発明に係る電界効果トランジ
スタによると、チャネル層に不純物拡散領域がゲート長
方向に沿って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されて
いるため、チャネル層はゲート長方向に延びる量子細線
構造を有することになるので、チャネル層内の電子の移
動度が増大するので、電界効果トランジスタの高速化を
図ることができる。
【０４７７】請求項７２の発明に係る半導体レーザ装置
によると、第２導電型のクラッド層が形成される際に、
第２導電型のクラッド層から変調ドープ活性層に向かっ
て拡散する低濃度の拡散種を取り込むことができるた
め、変調ドープ活性層の変調ドープ構造を壊すことがな
いので、安定した特性の変調ドープ型の半導体レーザ装
置を得ることができる。
【０４７８】請求項７３又は７４の発明に係る半導体レ
ーザ装置の製造方法によると、拡散抑制層成長工程にお
いて、拡散抑制層における結晶格子の空孔の濃度が上昇
するため、格子置換型拡散種の移動速度は格子間拡散種
の移動速度よりも大きいので、低濃度領域のみの拡散領
域が形成されなくなり、これにより、変調ドープ活性層
の変調ドープ構造を壊すことがない。
【０４７９】さらに、次のクラッド層成長工程におい
て、拡散抑制層の空孔の濃度が上昇しているため、クラ
ッド層から変調ドープ活性層に向かって拡散する低濃度
の拡散種を取り込むことができるので、クラッド層成長
工程においても変調ドープ活性層の変調ドープ構造を壊
すことがない。
【０４８０】請求項７５の発明に係る半導体レーザ装置
の製造方法によると、請求項７３又は７４の発明に係る
半導体レーザ装置の製造方法の効果が得られる上に、拡
散抑制層成長工程において、不純物拡散の拡散種を通常
の結晶成長条件における飽和濃度のほぼ２分の１に設定
するため、拡散種の供給量が少ないので、拡散抑制層に
おける結晶格子の空孔の濃度がさらに上昇することにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体結晶体の
構成図及び測定図であって、（ａ）は結晶成長直後の半
導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は拡散後の半導
体結晶体の構成断面図であり、（ｃ）は不純物濃度プロ
ファイル図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体結晶体の
拡散距離に対する不純物供給量依存性を表わす特性図で
ある。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体結晶体の
構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後の半導体結
晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＳＩＭＳ法による不
純物濃度プロファイル図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体結晶体の
拡散濃度に対する結晶の成長温度依存性を表わす特性図
である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る半導体結晶体の
構成図及び測定図であって、（ａ）は拡散後の半導体結
晶体の構成断面図であり、（ｂ）はＳＩＭＳ法による不
純物濃度プロファイル図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半導体結晶体の
高濃度領域及び低濃度領域の各拡散距離に対する結晶の
成長温度依存性を表わす特性図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る半導体結晶体の
構成図及び特性図であって、（ａ）は拡散後の半導体結
晶体の構成断面図であり、（ｂ）は格子置換型及び格子
間型の各不純物濃度に対する不純物の取り込み量依存性
を表わす特性図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る半導体結晶体の
構成図及び特性図であって、（ａ）は拡散後の半導体結
晶体の構成断面図であり、（ｂ）は高濃度拡散後のホー
ル濃度に対するＺｎドープ層の拡散種の取り込み量依存
性を表わす特性図であり、（ｃ）は不純物濃度に対する
不純物濃度の取り込み量依存性を表わす特性図である。
【図９】熱処理後のホール濃度に対するＺｎドープ層の
拡散種の取り込み量依存性を表わす特性図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る半導体結晶体
の断面図及び結晶成長温度プロファイル図であって、
（ａ）は結晶成長直後の半導体結晶体の構成断面図であ
り、（ｂ）は拡散後の半導体結晶体の構成断面図であ
り、（ｃ）は半導体結晶体の成長工程の結晶成長温度プ
ロファイル図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る半導体結晶体
の構成図及び特性図であって、（ａ）は拡散後の半導体
結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は格子置換型の拡散
濃度に対するＶ族元素を含む原料ガス（＝ＰＨ3 ）の分
圧及び拡散種の供給量依存性を表わす特性図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る半導体結晶体
の構成図及び特性図であって、（ａ）は拡散後の半導体
結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は高濃度領域及び低
濃度領域の各拡散距離に対するＶ族元素を含む原料ガス
（＝ＰＨ3 ）の分圧依存性を表わす特性図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態に係る半導体結晶体
の断面図及び結晶成長温度プロファイルであって、
（ａ）は結晶成長直後の半導体結晶体の構成断面図であ
り、（ｂ）は拡散後の半導体結晶体の構成断面図であ
り、（ｃ）は半導体結晶体の成長工程のＰＨ3 分圧プロ
ファイルである。
【図１４】本発明の第１０の実施形態に係る半導体結晶
体の構成図及び特性図であって、（ａ）は選択成長前の
基板の構成断面図であり、（ｂ）は選択成長後の半導体
結晶体の構成断面図であり、（ｃ）は拡散濃度比に対す
る結晶の膜厚比依存性を表わす特性図である。
【図１５】本発明の第１１の実施形態に係る半導体結晶
体の構成図及び特性図であって、（ａ）は選択成長後の
半導体結晶体の構成断面図であり、（ｂ）は拡散濃度比
に対する結晶の膜厚比依存性を表わす特性図であり、
（ｃ）は拡散距離に対する結晶の膜厚比依存性を表わす
特性図である。
【図１６】本発明の第１２の実施形態に係る半導体結晶
体の構成図及び特性図であって、（ａ）は選択成長後の
基板の構成断面図であり、（ｂ）は拡散濃度比に対する
結晶の膜厚比依存性を表わす特性図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１３の実施形態
に係る選択拡散による半導体結晶体の製造方法の工程順
断面図であって、（ｄ）は熱処理工程及び埋込み工程の
結晶成長温度プロファイル図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１４の実施形態
に係る半導体結晶体の製造方法の工程順断面図である。
【図１９】本発明の第１５の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の構成図及び特性図であって、（ａ）は半導体レ
ーザ装置の構成断面図であり、（ｂ）はコンタクト抵抗
に対するコンタクト層のキャリア濃度依存性を表わす特
性図である。
【図２０】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１５の実施形態
に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順断面図であ
る。
【図２１】本発明の第１５の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法のプロファイル図であって、（ａ）は
結晶成長温度プロファイルを表わし、（ｂ）は原料ガス
の分圧プロファイルを表わす。
【図２２】本発明の第１６の実施形態に係る半導体受光
素子の構成図及び特性図であって、（ａ）は半導体受光
素子の構成断面図であり、（ｂ）はリーク電流に対する
逆方向電圧（＝逆バイアス）依存性を表わす特性図であ
る。
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１６の実施形態
に係る半導体受光素子の製造方法の工程順断面図であ
る。
【図２４】本発明の第１７の実施形態に係る接合型電界
効果トランジスタを示す図であって、（ａ）は構成断面
図であり、（ｂ）は回路図である。
【図２５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１７の実施形態
に係る接合型電界効果トランジスタの製造方法の工程順
断面図である。
【図２６】本発明の第１８の実施形態に係る接合型電界
効果トランジスタを示す構成断面図である。
【図２７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１８の実施形態
に係る接合型電界効果トランジスタの製造方法の工程順
断面図である。
【図２８】本発明の第１９の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の構成図及び特性図であって、（ａ）は構成断面
図であり、（ｂ）は従来の電流阻止層とキャリアの流れ
とを示した模式断面図であり、（ｃ）は本実施形態に係
る電流阻止層とキャリアの流れとを示した模式断面図で
あり、（ｄ）は光出力に対する電流依存性を表わす特性
図である。
【図２９】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１９の実施形態
に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順断面図であ
る。
【図３０】本発明の第１９の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法のプロファイル図であって、（ａ）は
結晶成長温度プロファイルを表わし、（ｂ）は原料ガス
の分圧プロファイルを表わす。
【図３１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第２０の実施形態
に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順断面図であ
る。
【図３２】本発明の第２０の実施形態に係る量子細線構
造のチャネル層を有する電界効果トランジスタの斜視図
である。
【図３３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２１の実施形態
に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順断面図であ
る。
【図３４】本発明の第２１の実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法のプロファイル図であって、（ａ）は
結晶成長温度プロファイルを表わし、（ｂ）は原料ガス
の分圧プロファイルを表わす。
【図３５】従来の開管拡散法による拡散深さに対する拡
散時間依存性を表わす特性図である。
【符号の説明】
１１ 基板 １２ アンドープ層 １２ 第１のアンドープ層 １２ａ 高濃度領域 １２ｂ 低濃度領域 １３ Ｚｎドープ層 １４ 第２のアンドープ層 １５ Ｚｎドープ領域 １６ マスクパターン １７ 高濃度結晶層 １７ａ 高濃度拡散領域 １８ 中濃度結晶層 １８ａ 中濃度拡散領域 １９ 低濃度結晶層 １９ａ 低濃度拡散領域 １１ａ 選択成長領域 １１ｂ 通常の成長領域 １１ｃ マスク領域 １１ｄ マスク領域 １１ｅ マスク領域 ２７ 高濃度領域 ２８ エッチングストップ層 １１０ 結晶成長工程 １１１ 熱処理工程 １１４ 熱処理工程 １１５ 埋込み工程 １１６ ｐ型クラッド成長工程 １１７ コンタクト層成長工程 １１８ 熱処理工程 １２３ 埋込み層成長工程 １２４ 電流阻止層成長工程 １２５ クラッド層成長工程 １２６ コンタクト層成長工程 １２７ 拡散抑制層成長工程 １２８ クラッド層成長工程 １２９ コンタクト層成長工程 ２０１ 基板 ２０２ 活性層 ２０３ 埋込み層 ２０４ 電流阻止層 ２０５ ｐ型クラッド層 ２０６ コンタクト層 ２０７ ｐ側電極形成膜 ２０８ ｎ側電極形成膜 ２１０ 基板 ２１１ 活性層 ２１１ａ ｐ型不純物拡散領域 ２１２ エッチングストップ層 ２１３ ｐ側電極 ２１４ ｎ側電極形成膜 ２１５ パッシベーション膜 ２１６ マスクパターン ２１７ 不純物供給層 ２１８ 基板 ２１９ チャネル層 ２１９ａ 第１の不純物拡散領域 ２１９ｂ 第２の不純物拡散領域 ２１９ｃ 第１の空乏層 ２１９ｄ 第２の空乏層 ２１９ｅ 第１の不純物拡散領域 ２１９ｆ 第２の不純物拡散領域 ２２０ エッチングストップ層 ２２１ 第１のゲート電極 ２２２ 第２のゲート電極 ２２３ 第１のソース電極 ２２４ 第２のソース電極 ２２５ ドレイン電極 ２２６ パッシベーション膜 ２２７ マスクパターン ２２８Ａ 第１の不純物供給層 ２２８Ｂ 第２の不純物供給層 ２２８Ｃ 第１の不純物供給層 ２２８Ｄ 第２の不純物供給層 ２２９ 基板 ２３０ 活性層 ２３０Ａ 活性層形成膜 ２３１ 埋込み層 ２３２ 電流阻止層 ２３３ ｎ型クラッド層 ２３４ コンタクト層 ２３５ ｎ側電極形成膜 ２３６ ｐ側電極形成膜 ２３７ Ｚｎドープ領域 ２３８ マスクパターン ２３９ 基板 ２４０Ａ ＭＱＷ活性層形成膜 ２４０ａ ＭＱＷ崩壊領域 ２４０Ｂ 量子細線活性層形成膜 ２４０Ｃ 量子細線活性層 ２４１Ａ 回折格子形成膜 ２４１Ｂ 回折格子 ２４２ 高濃度領域 ２４３Ａ 回折格子埋込み層 ２４４ 活性層埋込み層 ２４５ 電流阻止層 ２４６ クラッド層 ２４７ コンタクト層 ２４８ ｐ側電極形成膜 ２４９ ｎ側電極形成膜 ２５０ 基板 ２５１ チャネル層 ２５１ａ ＭＱＷ崩壊領域 ２５２ 高濃度領域 ２５３ ソース・ドレイン拡散領域 ２５４ ゲート電極 ２５５ 基板 ２５６Ａ 変調ドープ活性層形成膜 ２５６Ｂ 変調ドープ活性層 ２５７ マスクパターン ２５８ 埋込み層 ２５９ 電流阻止層 ２６０ 拡散抑制層 ２６１ クラッド層 ２６２ コンタクト層 ２６３ ｐ側電極形成膜 ２６４ ｎ側電極形成膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/06 Ｈ０１Ｌ 29/06 29/66 29/66 21/338 Ｈ０１Ｓ 3/18 29/812 9447−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ｂ 21/337 9447−4Ｍ Ｃ 29/808 Ｈ０１Ｓ 3/18 (72)発明者 石野 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (75)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体の原料に不純物拡散の拡散種を供
    給して反応させることにより、前記拡散種が結晶中に拡
    散する半導体結晶体を基板上に成長させる半導体結晶体
    の製造方法であって、 前記半導体結晶体の成長界面が鏡面状態となる第１の結
    晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度で前記半導体
    結晶体を成長させる成長工程を備えていることを特徴と
    する半導体結晶体の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記半導体の原料は、III 族元素を含む
    化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の半導体結晶体の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 前記第２の結晶成長温度は前記拡散種の
    格子間拡散種の拡散速度が前記Ｖ族元素の空孔拡散速度
    よりも小さくなる温度であることを特徴とする請求項２
    に記載の半導体結晶体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記成長工程は、前記半導体結晶体の前
    記第１の結晶成長温度の成長条件における前記拡散種の
    飽和濃度以上に拡散種を供給することを特徴とする請求
    項１〜３のいずれか１項に記載の半導体結晶体の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 基板上に、半導体結晶体の成長界面が鏡
    面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結晶
    成長温度に設定され、且つ、前記半導体結晶体の前記第
    １の結晶成長温度の成長条件における不純物拡散の拡散
    種の飽和濃度よりも大きい濃度の拡散種が原料に供給さ
    れることにより成長し、 前記拡散種の前記飽和濃度よりも大きい不純物濃度を有
    していることを特徴とする半導体結晶体。
  6. 【請求項６】 半導体の原料に不純物拡散の拡散種を供
    給して反応させることにより、前記拡散種が結晶中に拡
    散する半導体結晶体を基板上に成長させる半導体結晶体
    の製造方法であって、 前記基板上に前記半導体結晶体を選択的に成長させるた
    めの開口部を有するマスクパターンを形成するマスクパ
    ターン形成工程を備えていることを特徴とする半導体結
    晶体の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記半導体の原料は、III 族元素を含む
    化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含むこ
    とを特徴とする請求項６に記載の半導体結晶体の製造方
    法。
  8. 【請求項８】 選択的に結晶を成長させるためのマスク
    パターンが形成された基板の上に、不純物拡散の拡散種
    が原料に供給されて前記マスクパターンの開口部に成長
    し、 前記開口部を除く基板上に成長した結晶層の不純物濃度
    よりも大きい不純物濃度を有していることを特徴とする
    半導体結晶体。
  9. 【請求項９】 半導体の原料に不純物拡散の拡散種を供
    給して反応させることにより、前記拡散種が結晶中に拡
    散する半導体結晶体を基板上に成長させる半導体結晶体
    の製造方法であって、 前記半導体の原料は少なくともガスよりなる原料を含
    み、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条
    件で前記半導体結晶体を成長させる成長工程を備えてい
    ることを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記半導体の原料は、III 族元素を含
    む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の半導体結晶体の製造
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記成長工程は、前記ガスの分圧が１
    ×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記半導体結晶体の通常の成
    長条件における前記拡散種の飽和濃度以上に前記拡散種
    を供給することを特徴とする請求項９又は１０に記載の
    半導体結晶体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 基板上に、少なくともＶ族元素を含む
    原料ガスに不純物拡散の拡散種が供給され、前記原料ガ
    スの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ半導体結晶体
    の前記分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える通常の成長条
    件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度の前
    記拡散種が供給されることにより成長し、 前記拡散種の前記飽和濃度よりも大きい不純物濃度を有
    していることを特徴とする半導体結晶体。
  13. 【請求項１３】 半導体の原料に不純物拡散の拡散種を
    供給して反応させることにより、前記拡散種が結晶中に
    拡散する半導体結晶体を基板上に成長させる半導体結晶
    体の製造方法であって、 前記基板上に前記半導体結晶体を選択的に成長させるた
    めの開口部を有するマスクパターンを形成するマスクパ
    ターン形成工程と、 前記半導体の原料は少なくともガスよりなる原料を含
    み、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条
    件で前記半導体結晶体を成長させる成長工程とを備えて
    いることを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記半導体の原料は、III 族元素を含
    む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化合物とを含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体結晶体の製
    造方法。
  15. 【請求項１５】 選択的に結晶を成長させるためのマス
    クパターンが形成された基板の上に、少なくともＶ族元
    素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種が供給され、前
    記マスクパターンの開口部に前記原料ガスの分圧を１×
    １０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条件で成長しており、 前記開口部を除く基板上に成長する半導体結晶体の不純
    物濃度よりも大きい不純物濃度を有していることを特徴
    とする半導体結晶体。
  16. 【請求項１６】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、原料に不純物拡散の拡散種を供給して
    反応させることにより第２の半導体結晶層を成長させる
    結晶層成長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備え、 前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成長
    界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
    ２の結晶成長温度で且つ該第２の半導体結晶層の第１の
    結晶成長温度における前記拡散種の飽和濃度よりも大き
    い濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導
    体結晶層を成長させることを特徴とする半導体結晶体の
    製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第２の半導体結晶層の原料は、II
    I 族元素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化
    合物とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の半導
    体結晶体の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記拡散工程の後に、前記第１の結晶
    成長温度に前記第１及び第２の半導体結晶層よりなる半
    導体結晶体を加熱する熱処理工程を含むことを特徴とす
    る請求項１６又は１７に記載の半導体結晶体の製造方
    法。
  19. 【請求項１９】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、原料に不純物拡散の拡散種を供給して
    反応させることにより第２の半導体結晶層を成長させる
    結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の
    界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体
    結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備
    え、前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の
    成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低
    い第２の結晶成長温度で且つ該第２の半導体結晶層の第
    １の結晶成長温度における前記拡散種の飽和濃度よりも
    大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の
    半導体結晶層を成長させる製造方法により製造された半
    導体結晶体であって、 前記半導体結晶体は前記第１の半導体結晶層における、
    該第１及び前記第２の半導体結晶層の界面部に前記拡散
    種の前記飽和濃度よりも大きい不純物拡散領域を有して
    いることを特徴とする半導体結晶体。
  20. 【請求項２０】 前記半導体結晶体の不純物拡散領域に
    は低濃度拡散領域が形成されていないことを特徴とする
    請求項１９に記載の半導体結晶体。
  21. 【請求項２１】 前記半導体結晶体の不純物拡散領域に
    は結晶格子における格子間拡散種のみからなる領域が形
    成されていないことを特徴とする請求項１９に記載の半
    導体結晶体。
  22. 【請求項２２】 前記半導体結晶体の前記第２の半導体
    結晶層には結晶格子における格子間拡散種と格子置換型
    拡散種とが混在しており、 前記格子置換型拡散種よりなるキャリアが前記格子間拡
    散種によって補償されていることを特徴とする請求項１
    ９に記載の半導体結晶体。
  23. 【請求項２３】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、 原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることに
    より前記第１の半導体結晶層における前記マスクパター
    ンの開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成
    長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備えていることを特徴
    とする半導体結晶体の製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記結晶層成長工程は、前記第２の半
    導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる成長条件におけ
    る前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度の該拡散種を
    供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させ
    ることを特徴とする請求項２３に記載の半導体結晶体の
    製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記第２の半導体結晶層の原料は、II
    I 族元素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化
    合物とを含むことを特徴とする請求項２３又は２４に記
    載の半導体結晶体の製造方法。
  26. 【請求項２６】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、不純物拡散の
    拡散種が原料に供給され、前記第１の半導体結晶層にお
    ける前記マスクパターンの開口部に第２の半導体結晶層
    を成長させる結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半
    導体結晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記
    第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡
    散工程とを備えた製造方法により製造された半導体結晶
    体であって、 前記マスクパターンの開口部からの拡散により形成され
    た前記第１の半導体結晶層の不純物拡散領域の上面から
    の深さが、前記開口部の大きさに反比例していることを
    特徴とする半導体結晶体。
  27. 【請求項２７】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、 原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることに
    より前記第１の半導体結晶層における前記マスクパター
    ンの開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成
    長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備え、 前記結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成長
    界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
    ２の結晶成長温度で前記第２の半導体結晶層を成長させ
    ることを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  28. 【請求項２８】 前記結晶層成長工程は、前記第２の半
    導体結晶層の前記第１の結晶成長温度の成長条件におけ
    る前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を
    供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させ
    ることを特徴とする請求項２７に記載の半導体結晶体の
    製造方法。
  29. 【請求項２９】 前記第２の半導体結晶層の原料は、II
    I 族元素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化
    合物とを含むことを特徴とする請求項２７又は２８に記
    載の半導体結晶体の製造方法。
  30. 【請求項３０】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、不純物拡散の
    拡散種が原料に供給され、前記第１の半導体結晶層にお
    ける前記マスクパターンの開口部に第２の半導体結晶層
    を成長させる結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半
    導体結晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記
    第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡
    散工程とを備え、前記結晶層成長工程は、前記第２の半
    導体結晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長
    温度よりも低い第２の結晶成長温度で前記第２の半導体
    結晶層を成長させる製造方法により製造された半導体結
    晶体であって、 前記マスクパターンの開口部から拡散することにより形
    成された前記第１の半導体結晶層の不純物拡散領域の不
    純物濃度が、前記開口部の大きさに反比例していること
    を特徴とする半導体結晶体。
  31. 【請求項３１】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、半導体の原料に少なくともガスよりな
    る原料を含み、該原料に不純物拡散の拡散種を供給して
    反応させることにより第２の半導体結晶層を成長させる
    結晶層成長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備え、 前記結晶層成長工程は、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔ
    ｏｒｒ以下で且つ前記ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
    を越える前記第２の半導体結晶層の通常の成長条件にお
    ける前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種
    を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長さ
    せることを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  32. 【請求項３２】 前記第２の半導体結晶層の原料は、II
    I 族元素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化
    合物とを含むことを特徴とする請求項３１に記載の半導
    体結晶体の製造方法。
  33. 【請求項３３】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに
    不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶層を成長
    させる結晶層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結
    晶層の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の
    半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程
    とを備え、前記結晶層成長工程は、前記ガスの分圧を１
    ×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記ガスの分圧が１×１０
    -3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常の成
    長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度
    に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶
    層を成長させる製造方法により製造された半導体結晶体
    であって、 前記半導体結晶体は前記第１の半導体結晶層における、
    該第１及び前記第２の半導体結晶層の界面部に前記拡散
    種の前記飽和濃度よりも大きい不純物拡散領域を有して
    いることを特徴とする半導体結晶体。
  34. 【請求項３４】 前記半導体結晶体の不純物拡散領域に
    は低濃度拡散領域が形成されていないことを特徴とする
    請求項３３に記載の半導体結晶体。
  35. 【請求項３５】 前記半導体結晶体の不純物拡散領域に
    は格子間拡散種のみからなる領域が形成されていないこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の半導体結晶体。
  36. 【請求項３６】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、 半導体の原料に少なくともガスよりなる原料を含み、該
    原料に不純物拡散の拡散種を供給して反応させることに
    より前記第１の半導体結晶層における前記マスクパター
    ンの開口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成
    長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第１の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備え、 前記結晶層成長工程は、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔ
    ｏｒｒ以下の成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長
    させることを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  37. 【請求項３７】 前記第２の半導体結晶層の原料は、II
    I 族元素を含む化合物とＶ族元素を含むガスよりなる化
    合物とを含むことを特徴とする請求項３６に記載の半導
    体結晶体の製造方法。
  38. 【請求項３８】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、開口部を有するマスクパターンを選択
    的に形成するマスクパターン形成工程と、少なくともＶ
    族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散種を供給し前
    記第１の半導体結晶層における前記マスクパターンの開
    口部に第２の半導体結晶層を成長させる結晶層成長工程
    と、前記第１及び第２の半導体結晶層の界面から前記第
    １の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記
    拡散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記結晶層
    成長工程は、前記ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下
    の成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長させる製造
    方法により製造された半導体結晶体であって、 前記マスクパターンの開口部から拡散することにより形
    成された前記第１の半導体結晶層の不純物拡散領域の不
    純物濃度が、前記開口部の大きさに反比例していること
    を特徴とする半導体結晶体。
  39. 【請求項３９】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、不純物拡散の拡散種が原料に供給さ
    れ、第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶層成長
    工程と、 前記第２の半導体結晶層の上面に不純物拡散の対象であ
    る第３の半導体結晶層を成長させる第２の結晶層成長工
    程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記
    第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
    記拡散種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の
    半導体結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層
    中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散
    させる拡散工程とを備え、 前記第１の結晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層
    の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも
    低い第２の結晶成長温度で且つ該第２の半導体結晶層の
    前記第１の結晶成長温度における前記拡散種の飽和濃度
    よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記
    第２の半導体結晶層を成長させ、 前記拡散工程は、前記第３の半導体結晶層の成長界面が
    鏡面状態となる結晶成長温度で前記第３の半導体結晶層
    を加熱することを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  40. 【請求項４０】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、不純物拡散の拡散種が原料に供給さ
    れ、第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶層成長
    工程と、前記第２の半導体結晶層の上面に不純物拡散の
    対象である第３の半導体結晶層を成長させる第２の結晶
    層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の第１
    の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導
    体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共に、前記
    第２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から前記第３
    の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡
    散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記第１の結
    晶層成長工程は、前記第２の半導体結晶層の成長界面が
    鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の結
    晶成長温度で且つ該第２の半導体結晶層の前記第１の結
    晶成長温度における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい
    濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体
    結晶層を成長させ、前記拡散工程は、前記第３の半導体
    結晶層の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度で前記
    第３の半導体結晶層を加熱する製造方法により製造され
    た半導体結晶体であって、 前記半導体結晶体の各不純物拡散領域には結晶格子にお
    ける格子置換型拡散種による飽和濃度領域と格子間拡散
    種のみからなる低濃度領域とがそれぞれ形成されている
    ことを特徴とする半導体結晶体。
  41. 【請求項４１】 前記半導体結晶体の原料は、少なくと
    もＶ族元素を含む化合物を含むことを特徴とする請求項
    ５、８、２６、３０及び４０のいずれか１項に記載の半
    導体結晶体。
  42. 【請求項４２】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに
    不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶層を成長
    させる第１の結晶層成長工程と、 前記第２の半導体結晶層の上面に第３の半導体結晶層を
    成長させる第２の結晶層成長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記
    第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
    記拡散種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の
    半導体結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層
    中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散
    させる拡散工程とを備え、 前記第１の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１
    ×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×
    １０-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常
    の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい
    濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体
    結晶層を成長させ、 前記拡散工程は、前記第３の半導体結晶層の成長界面が
    鏡面状態となる結晶成長温度で前記第３の半導体結晶層
    を加熱することを特徴とする半導体結晶体の製造方法。
  43. 【請求項４３】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに
    不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶層を成長
    させる第１の結晶層成長工程と、前記第２の半導体結晶
    層の上面に第３の半導体結晶層を成長させる第２の結晶
    成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の第１の
    界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体
    結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共に、前記第
    ２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から前記第３の
    半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散
    種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記第１の結晶
    層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒ
    ｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒ
    を越える前記第２の半導体結晶層の通常の成長条件にお
    ける前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種
    を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長さ
    せ、前記拡散工程は、前記第３の半導体結晶層の成長界
    面が鏡面状態となる結晶成長温度で前記第３の半導体結
    晶層を加熱する製造方法により製造された半導体結晶で
    あって、 前記半導体結晶体の各不純物拡散領域には結晶格子にお
    ける格子置換型拡散種による飽和濃度領域のみがそれぞ
    れ形成されていることを特徴とする半導体結晶体。
  44. 【請求項４４】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに
    不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶層を成長
    させる第１の結晶層成長工程と、 前記第２の半導体結晶層の上面に第３の半導体結晶層を
    成長させる第２の結晶層成長工程と、 前記第１及び第２の半導体結晶層の第１の界面から前記
    第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前
    記拡散種を固相拡散させると共に、前記第２及び第３の
    半導体結晶層の第２の界面から前記第３の半導体結晶層
    中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡散種を固相拡散
    させる拡散工程とを備え、 前記第１の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１
    ×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×
    １０-3Ｔｏｒｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常
    の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい
    濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記第２の半導体
    結晶層を成長させ、 前記第２の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧が１
    ×１０-3Ｔｏｒｒを越える通常の圧力で前記第３の半導
    体結晶層を成長させることを特徴とする半導体結晶体の
    製造方法。
  45. 【請求項４５】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、少なくともＶ族元素を含む原料ガスに
    不純物拡散の拡散種を供給し第２の半導体結晶層を成長
    させる第１の結晶層成長工程と、前記第２の半導体結晶
    層の上面に第３の半導体結晶層を成長させる第２の結晶
    層成長工程と、前記第１及び第２の半導体結晶層の第１
    の界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導
    体結晶層中の前記拡散種を固相拡散させると共に、前記
    第２及び第３の半導体結晶層の第２の界面から前記第３
    の半導体結晶層中に前記第２の半導体結晶層中の前記拡
    散種を固相拡散させる拡散工程とを備え、前記第１の結
    晶層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏ
    ｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒ
    ｒを越える前記第２の半導体結晶層の通常の成長条件に
    おける前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散
    種を供給する成長条件で前記第２の半導体結晶層を成長
    させ、前記第２の結晶層成長工程は、前記原料ガスの分
    圧を通常の圧力で前記第３の半導体結晶層を成長させる
    製造方法により製造された半導体結晶体であって、 前記半導体結晶体の各不純物拡散領域には結晶格子にお
    ける格子置換型拡散種による飽和濃度領域のみがそれぞ
    れ形成されていることを特徴とする半導体結晶体。
  46. 【請求項４６】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面部に多数の凹部又は凸部を有する回折格子
    を形成する回折格子形成工程と、 前記第１の半導体結晶層を熱処理する熱処理工程と、 前記第１の半導体結晶層における前記結晶格子の上に第
    ２の半導体結晶層を成長させて前記回折格子を埋め込む
    埋込み工程とを備え、 前記熱処理工程は、前記第１の半導体結晶層が不純物の
    拡散種が供給されることにより、前記回折格子の各凹部
    に前記拡散種よりなる高濃度の拡散領域を選択的に形成
    する工程を含むことを特徴とする半導体結晶体の製造方
    法。
  47. 【請求項４７】 前記熱処理工程は、前記第１の半導体
    結晶層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度
    よりも低い第２の結晶成長温度で前記第１の半導体結晶
    層を加熱することを特徴とする請求項４６に記載の半導
    体結晶体の製造方法。
  48. 【請求項４８】 前記第１及び第２の半導体結晶層は少
    なくともＶ族元素を含む原料ガスを原料に含み、 前記熱処理工程は、前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔ
    ｏｒｒ以下で前記第１の半導体結晶層を加熱することを
    特徴とする請求項４６に記載の半導体結晶体の製造方
    法。
  49. 【請求項４９】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面部に多数の凹部又は凸部を有する回折格子
    を形成する回折格子形成工程と、前記第１の半導体結晶
    層を熱処理する熱処理工程と、前記第１の半導体結晶層
    における前記結晶格子の上に第２の半導体結晶層を成長
    させて前記回折格子を埋め込む埋込み工程とを備え、前
    記熱処理工程は、前記第１の半導体結晶層が不純物の拡
    散種が供給されることにより、前記回折格子の各凹部に
    前記拡散種よりなる高濃度の拡散領域を選択的に形成す
    る工程を含む製造方法により製造された半導体結晶体で
    あって、 前記高濃度の拡散領域が格子状に形成されていることを
    特徴とする半導体結晶体。
  50. 【請求項５０】 不純物拡散の対象である第１の半導体
    結晶層の上面に、該第１の半導体結晶層の表面を保護す
    る保護膜を堆積する保護膜堆積工程と、 原料に不純物拡散の拡散種を供給し前記保護膜の上面に
    第２の半導体結晶層を成長させる第１の結晶層成長工程
    と、 前記保護膜を通して前記第１及び第２の半導体結晶層の
    界面から前記第１の半導体結晶層中に前記第２の半導体
    結晶層中の前記拡散種を固相拡散させる拡散工程と、 前記第２の半導体結晶層と前記保護膜とに対してそれぞ
    れエッチングを行なって除去するエッチング工程とを備
    え、 前記保護膜のエッチングレートは前記第２の半導体結晶
    層のエッチングレートに比べて小さいことを特徴とする
    半導体結晶体の製造方法。
  51. 【請求項５１】 クラッド層である基板上に形成され、
    レーザビームを放射する活性層と、 前記基板の上に形成され、前記活性層の短辺方向の周縁
    部を埋める埋込み層と、 前記埋込み層の上に形成され、電極とのオーミック接合
    を図るコンタクト層を備え、 前記コンタクト層の一部が３×１０18ｃｍ-3以上のキャ
    リア濃度を有していることを特徴とする半導体レーザ装
    置。
  52. 【請求項５２】 基板の上に活性層形成膜を成長させる
    活性層形成膜成長工程と、 前記活性層形成膜に対してエッチングを行なってストラ
    イプ状の活性層を形成する活性層形成工程と、 前記基板の上における前記活性層の短辺方向の周縁部を
    埋める埋込み層を成長させる埋込み層成長工程と、 不純物拡散の拡散種が原料に供給され、前記活性層及び
    埋込み層の上に全面にわたって電極とのオーミック接合
    を図るコンタクト層を成長させるコンタクト層成長工程
    と、 前記コンタクト層の上に電極形成膜を蒸着する蒸着工程
    とを備え、 前記コンタクト層成長工程は、前記コンタクト層の成長
    界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
    ２の結晶成長温度で且つ前記コンタクト層の前記第１の
    結晶成長温度の成長条件における前記拡散種の飽和濃度
    よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記
    コンタクト層を成長させることを特徴とする半導体レー
    ザ装置の製造方法。
  53. 【請求項５３】 基板の上に活性層形成膜を成長させる
    活性層形成膜成長工程と、 前記活性層形成膜に対してエッチングを行なってストラ
    イプ状の活性層を形成する活性層形成工程と、 前記基板の上における前記活性層の短辺方向の周縁部を
    埋める埋込み層を成長させる埋込み層成長工程と、 少なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散
    種を供給し、前記活性層及び埋込み層の上に全面にわた
    って電極とのオーミック接合を図るコンタクト層を成長
    させるコンタクト層成長工程と、 前記コンタクト層の上に電極形成膜を蒸着する蒸着工程
    とを備え、 前記コンタクト層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１
    ×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×
    １０-3Ｔｏｒｒを越える前記コンタクト層の通常の成長
    条件における前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に
    該拡散種を供給する成長条件で前記コンタクト層を成長
    させることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  54. 【請求項５４】 第１導電型の基板と、 前記基板の上に形成され、第２導電型の不純物拡散領域
    を有する活性層とを備え、 前記不純物拡散領域には低濃度拡散領域が形成されてお
    らず、且つ、該不純物拡散領域は３×１０18ｃｍ-3以上
    のキャリア濃度を有していることを特徴とする半導体受
    光素子。
  55. 【請求項５５】 第１導電型の基板の上に活性層と、該
    活性層を保護するエッチングストップ層とを順次成長さ
    せる活性層成長工程と、 第２導電型の不純物拡散の拡散種が原料に供給され、前
    記エッチングストップ層の上に、前記活性層における受
    光領域に前記拡散種を拡散する不純物供給層を選択的に
    成長させる不純物供給層成長工程と、 前記不純物供給層に対して選択的にエッチングを行なっ
    て該不純物供給層を除去するエッチング工程とを備え、 前記不純物供給層成長工程は、前記不純物供給層の成長
    界面が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第
    ２の結晶成長温度で且つ前記不純物供給層の前記第１の
    結晶成長温度の成長条件における前記拡散種の飽和濃度
    よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記
    不純物供給層を成長させることを特徴とする半導体受光
    素子の製造方法。
  56. 【請求項５６】 第１導電型の基板の上に活性層と、該
    活性層を保護するエッチングストップ層とを成長させる
    活性層成長工程と、 少なくともＶ族元素を含む原料ガスに第２導電型の不純
    物拡散の拡散種を供給し、前記エッチングストップ層の
    上に、前記活性層における受光領域に前記拡散種を拡散
    する不純物供給層を選択的に成長させる不純物供給層成
    長工程と、 前記不純物供給層に対して選択的にエッチングを行なっ
    て該不純物供給層を除去するエッチング工程とを備え、 前記原料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前
    記原料ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記不
    純物供給層の通常の成長条件における前記拡散種の飽和
    濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で
    前記不純物供給層を成長させることを特徴とする半導体
    受光素子の製造方法。
  57. 【請求項５７】 基板上にチャネル層と、 前記チャネル層の上面部に該チャネル層とは導電型が異
    なる第１及び第２の各不純物拡散領域がそれぞれ形成さ
    れ、 前記第２の不純物拡散領域は前記第１の不純物拡散領域
    よりも前記チャネル層の内方に大きいことを特徴とする
    接合型の電界効果トランジスタ。
  58. 【請求項５８】 基板上にチャネル層と、 前記チャネル層の上面部に該チャネル層とは導電型が異
    なる第１及び第２の各不純物拡散領域がそれぞれ形成さ
    れ、 前記第２の不純物拡散領域の不純物濃度は、前記第１の
    不純物拡散領域の不純物濃度よりも大きいことを特徴と
    する接合型の電界効果トランジスタ。
  59. 【請求項５９】 基板の上にチャネル層と、該チャネル
    層を保護するエッチングストップ層とを順次成長させる
    チャネル層成長工程と、 前記エッチングストップ層の上に全面にわたって絶縁膜
    を堆積し、該絶縁膜に対して選択的にエッチングを行な
    うことにより、第１及び第２の不純物拡散形成領域をそ
    れぞれ形成する不純物拡散形成領域形成工程と、 前記チャネル層と導電型が異なる不純物拡散の拡散種が
    原料に供給され、前記エッチングストップ層の上におけ
    る第１及び第２の各不純物拡散形成領域に前記拡散種を
    それぞれ拡散する不純物供給層を選択的に成長させる不
    純物供給層成長工程と、 前記不純物供給層に対して選択的にエッチングを行なっ
    て該不純物供給層を除去するエッチング工程とを備え、 前記不純物拡散形成領域形成工程は、前記第２の不純物
    拡散形成領域のゲート長方向の幅を前記第１の不純物拡
    散形成領域のゲート長方向の幅よりも小さくなるように
    形成する工程を含むことを特徴とする接合型の電界効果
    トランジスタの製造方法。
  60. 【請求項６０】 前記不純物供給層成長工程は、前記不
    純物供給層の成長界面が鏡面状態となる第１の結晶成長
    温度よりも低い第２の結晶成長温度で且つ前記不純物供
    給層の前記第１の結晶成長温度の成長条件における前記
    拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を供給す
    る成長条件で前記不純物供給層を成長させることを特徴
    とする請求項５９に記載の電界効果トランジスタの製造
    方法。
  61. 【請求項６１】 前記不純物供給層成長工程は、前記原
    料ガスの分圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料
    ガスの分圧が１×１０-3Ｔｏｒｒを越える前記不純物供
    給層の通常の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よ
    りも大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記不
    純物供給層を成長させることを特徴とする請求項５９に
    記載の電界効果トランジスタの製造方法。
  62. 【請求項６２】 クラッド層である基板上に形成され、
    レーザビームを放射する活性層と、 前記基板の上における、前記活性層の短辺方向の周縁部
    に形成されており、前記活性層に注入されるキャリアの
    密度を高めるための不純物が拡散された電流阻止層とを
    備え、 前記電流阻止層における前記不純物の拡散種が該電流阻
    止層の周縁部にも存在していることを特徴とする半導体
    レーザ装置。
  63. 【請求項６３】 第１導電型のクラッド層である基板の
    上に活性層形成膜を成長させる活性層形成膜成長工程
    と、 前記活性層形成膜に対して選択的にエッチングを行なっ
    てストライプ状の活性層を形成する活性層形成工程と、 不純物拡散の拡散種が原料に供給され、前記活性層の短
    辺方向の周縁部に、前記活性層に注入されるキャリアの
    密度を高めるための電流阻止層を成長させる電流阻止層
    成長工程と、 前記活性層及び電流阻止層の上に全面にわたって第２導
    電型のクラッド層を成長させるクラッド層成長工程とを
    備え、 前記電流阻止層成長工程は、前記電流阻止層の成長界面
    が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の
    結晶成長温度で且つ前記電流阻止層の前記第１の結晶成
    長温度の成長条件における前記拡散種の飽和濃度よりも
    大きい濃度に該拡散種を供給する成長条件で前記電流阻
    止層を成長させ、 前記電流阻止層成長工程の後に、前記第１の結晶成長温
    度で前記基板を加熱することを特徴とする半導体レーザ
    装置の製造方法。
  64. 【請求項６４】 第１導電型のクラッド層である基板の
    上に活性層形成膜を成長させる活性層形成膜成長工程
    と、 前記活性層形成膜に対して選択的にエッチングを行なっ
    てストライプ状の活性層を形成する活性層形成工程と、 少なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散
    種を供給し、前記活性層の短辺方向の周縁部に、前記活
    性層に注入されるキャリアの密度を高めるための電流阻
    止層を成長させる電流阻止層成長工程と、 前記活性層及び電流阻止層の上に全面にわたって第２導
    電型のクラッド層を成長させるクラッド層成長工程とを
    備え、 前記電流阻止層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×
    １０-3Ｔｏｒｒ以下で且つ前記原料ガスの分圧が１×１
    ０-3Ｔｏｒｒを越える前記電流阻止層の通常の成長条件
    の前記拡散種の飽和濃度よりも大きい濃度に該拡散種を
    供給する成長条件で前記電流阻止層を成長させ、 前記電流阻止層成長工程の後に、結晶の成長界面が鏡面
    状態となる結晶成長温度で前記基板を加熱することを特
    徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  65. 【請求項６５】 第１導電型のクラッド層である基板上
    に形成され、部分的に高濃度の不純物拡散領域を有し、
    井戸層と障壁層とが交互に積層された活性層と、 前記活性層の上に形成され、該活性層を埋め込む第２導
    電型のクラッド層とを備え、 前記活性層には前記不純物拡散領域が導波路方向に沿っ
    て１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されていることを
    特徴とする利得結合型の半導体レーザ装置。
  66. 【請求項６６】 第１導電型のクラッド層である基板上
    に形成され、部分的に高濃度の不純物拡散領域を有し、
    井戸層と障壁層とが交互に積層された活性層と、 前記活性層の上に形成され、該活性層を埋め込む第２導
    電型のクラッド層とを備え、 前記活性層には前記不純物拡散領域が導波路方向に沿っ
    て１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されていることを
    特徴とする量子細線型の半導体レーザ装置。
  67. 【請求項６７】 第１導電型のクラッド層である基板上
    に形成され、部分的に高濃度の不純物拡散領域を有する
    活性層と、 前記活性層の上に形成され、該活性層を埋め込む第２導
    電型のクラッド層とを備え、 前記活性層には前記不純物拡散領域が導波路方向に対し
    て垂直な方向で且つ１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成
    されていることを特徴とする量子細線型の半導体レーザ
    装置。
  68. 【請求項６８】 第１導電型のクラッド層である基板の
    上に井戸層と障壁層とが交互に積層された量子井戸活性
    層形成膜を成長させる活性層形成膜成長工程と、 前記量子井戸活性層形成膜の上に全面にわたって回折格
    子形成膜を成長させ、該回折格子形成膜の上面部に多数
    の凹部又は凸部を有する回折格子を形成する回折格子形
    成工程と、 前記量子井戸活性層形成膜に対して選択的にエッチング
    を行なってストライプ状の量子井戸活性層を形成する量
    子井戸活性層形成工程と、 前記量子井戸活性層及び基板の上に全面にわたって第２
    導電型のクラッド層を成長させるクラッド層成長工程と
    を備え、 前記回折格子形成工程は、不純物拡散種を供給しながら
    前記回折格子を加熱する熱処理工程を含むことを特徴と
    する半導体レーザ装置の製造方法。
  69. 【請求項６９】 前記熱処理工程における加熱温度は、
    前記回折格子形成膜の成長界面が鏡面状態となる第１の
    結晶成長温度よりも低い第２の結晶成長温度であり、 前記クラッド層成長工程は、前記量子井戸活性層形成膜
    の成長界面が鏡面状態となる結晶成長温度で第２導電型
    のクラッド層を成長させることを特徴とする請求項６８
    に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
  70. 【請求項７０】 前記回折格子形成工程における前記回
    折格子形成膜は少なくともＶ族元素を含む原料ガスを原
    料に含み、 前記熱処理工程における前記原料ガスの分圧は、１×１
    ０-3Ｔｏｒｒ以下に設定されることを特徴とする請求項
    ６８に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
  71. 【請求項７１】 基板上に形成され、部分的に高濃度の
    不純物拡散領域を有するチャネル層を備え、 前記チャネル層には前記不純物拡散領域がゲート長方向
    に沿って１０ｎｍ〜２００ｎｍの間隔に形成されている
    ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
  72. 【請求項７２】 第１導電型のクラッド層である基板上
    に形成され、井戸層と障壁層とが交互に積層され、該障
    壁層に高濃度の不純物がドーピングされた変調ドープ活
    性層と、 前記変調ドープ活性層の上に形成された第２導電型の拡
    散抑制層と、 前記拡散抑制層の上に形成された第２導電型のクラッド
    層とを備え、 前記拡散抑制層の不純物濃度は飽和濃度のほぼ２分の１
    であることを特徴とする変調ドープ型の半導体レーザ装
    置。
  73. 【請求項７３】 第１導電型のクラッド層である基板の
    上に複数の井戸層と高濃度の不純物がドーピングされた
    障壁層とを交互に積層した変調ドープ活性層形成膜を成
    長させる変調ドープ活性層形成膜成長工程と、 前記変調ドープ活性層形成膜に対して選択的にエッチン
    グを行なってストライプ状の変調ドープ活性層を形成す
    る変調ドープ活性層形成工程と、 不純物拡散の拡散種が原料に供給され、前記変調ドープ
    活性層の上に、前記変調ドープ活性層に拡散する格子間
    拡散種を抑制する拡散抑制層を成長させる拡散抑制層成
    長工程と、 前記拡散抑制層の上に全面にわたって第２導電型のクラ
    ッド層を成長させるクラッド層成長工程とを備え、 前記拡散抑制層成長工程は、前記拡散抑制層の成長界面
    が鏡面状態となる第１の結晶成長温度よりも低い第２の
    結晶成長温度で前記拡散抑制層を成長させることを特徴
    とする変調ドープ型の半導体レーザ装置の製造方法。
  74. 【請求項７４】 第１導電型のクラッド層である基板の
    上に複数の井戸層と高濃度の不純物がドーピングされた
    障壁層とを交互に積層した変調ドープ活性層形成膜を成
    長させる変調ドープ活性層形成膜成長工程と、 前記変調ドープ活性層形成膜に対して選択的にエッチン
    グを行なってストライプ状の変調ドープ活性層を形成す
    る変調ドープ活性層形成工程と、 少なくともＶ族元素を含む原料ガスに不純物拡散の拡散
    種を供給し、前記変調ドープ活性層の上に、前記変調ド
    ープ活性層に拡散する格子間拡散種を抑制する拡散抑制
    層を成長させる拡散抑制層成長工程と、 前記拡散抑制層の上に全面にわたって第２導電型のクラ
    ッド層を成長させるクラッド層成長工程とを備え、 前記拡散抑制層成長工程は、前記原料ガスの分圧を１×
    １０-3Ｔｏｒｒ以下の成長条件で前記拡散抑制層を成長
    させることを特徴とする変調ドープ型の半導体レーザ装
    置の製造方法。
  75. 【請求項７５】 前記拡散抑制層成長工程は、前記不純
    物拡散の拡散種が結晶の成長界面が鏡面状態となる通常
    の結晶成長条件における飽和濃度のほぼ２分の１になる
    ように供給されることを特徴とする請求項７３又は７４
    に記載の変調ドープ型の半導体レーザ装置の製造方法。
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