JPS63132421A - 化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法 - Google Patents

化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法

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JPS63132421A JP61277829A JP27782986A JPS63132421A JP S63132421 A JPS63132421 A JP S63132421A JP 61277829 A JP61277829 A JP 61277829A JP 27782986 A JP27782986 A JP 27782986A JP S63132421 A JPS63132421 A JP S63132421A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化合物半導体のエピタキシャル結晶成長技術に
関し、特に単分子オーダの膜厚制御性をもつ三元系以上
の混晶半導体のエピタキシャル結晶成長方法に関する。
（従来の技術） ■−■族半導体を用いた種々の半導体デバイスが開発さ
れている。たとえば、　ＧａＡｓとＡｌｘＧａ　Ｉ−Ｘ
Ａｓの薄膜のへテロ接合、二次元電子ガスを利用してＩ
Ｉ　Ｅ　Ｍ　Ｔ構造、超格子構造などのへテロ接合を利
用した半導体デバイスの提案が数多くされている。
これらの半導体デバイスの提案と共に、化合物半導体の
優れた薄膜結晶育成技術の開発が急がれている。　Ｇａ
ＡｓやＡｌｘＧａ　−ＩＡｓ等の半導体や薄膜形成技術
としては、分子線エピタキシィ（Ｍ［３Ｅ）　、有機金
属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ−ＣＶＤ）、分子層
エピタキシィ（ＭＬＥ）などが提案されている。
ＭＯ−ＣＶＤは装置の簡易性およびＪＩＭ性の良さなど
の理由で広く用いられているが、単分子層オーダの膜厚
制御性は有していない。従って、ＨＥＭ’Ｔ構造や超格
子構造の作製に対しては必ずしも適していない。
ＭＢＥは原料を加熱し、その蒸気を基板結晶上に蒸着す
る方法を用いており成長速度を非常に小さくすることが
できるため、成長膜厚制御性は肋−ＣＶＤに比べ優れて
いる。しかし、単分子層オーダの精度の膜厚制御は容易
でない。ＲＩＩＥＥ［ｌによるモニタを用いこの問題が
ようやく解決されつつある。
また、ＭＢＥで良質の結晶を得るためには、成長温度を
５００〜６００℃といった高温に設定する必要がある。
　ＧａＡｓでは５５０〜６００℃、　ＡｌｘＧａ　ｒ　
−ｘＡｇでは結晶性を良くするため通常６００℃以上と
している。
Ａｌは高温ではより酸化しやすくなりＡｌｘＧａｔ　−
ｘＡｓの結晶は平坦性が悪いといった重大な欠点がある
。急峻な不純物プロファイルを実現しようとする場合、
高い成長温度による不純物プロファイルの再分布が問題
となる。また、蒸着法に基づいているため、成長膜の化
学量論的組成からの逸脱やオーバル欠陥といった結晶欠
陥の嵌入などの問題が生じる。
分子層エピタキシィは■−■族化合物の結晶成長におい
ては、１１１族化合物ガスと■族化合物ガスを交互に基
板結晶上に導入し、結晶を単分子層ずつ成長させる方法
である（たとえば、西澤潤−他の論文［Ｊ、Ｎ１５ｈｉ
ｚａｖａ、Ｈ，Ａｂｅ　ａｎｄ　Ｔ、Ｋｕｒａｂａｙａ
ｓｈｉ　；Ｊ、Ｅｌｅｃｔ、ｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、１
３２（１９８５）１１９７−１２００コ　参照）。
この方法は化合物ガスの吸着および表面反応を利用し、
たとえば■−Ｖ族結晶の場合、ｍ族化合物ガスと■族化
合物ガスの１回ずつの導入で単分子膜成長層を得る。こ
の方法は化合物ガスの単分子層吸着を利用しているため
、導入ガスの圧力が変化してもある圧力範囲で常に単分
子層ずつの成長が起こる。この方法はＧａｐｓの結晶成
長において、アルキルガリウムであるトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）およびヒ素の水素化合物であるアルシン（
ＡｓＨ３）を用いていたが、　ＴＭＧのかわりに、アル
キルガリウムであるトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用
いることで高純度ＧａＡｓ成長層をより低温成長で得る
ことができる（たとえば、西澤潤−他の論文ＣＪ、Ｎｉ
Ｎ１５ｈｉｚａ、１１．Ａｂｅ、Ｔ、Ｋｕｒａｂａｙａ
ｓｈｉ　ａｎｄＮ、５ａｋｕｒａｉ　；　Ｊ、　Ｖａｃ
、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、　Ａ４（３）　、　（＋９
８６）７０６〜７１０コ参照）。しかし、これらは二元
化合物半導体のエピタキシャル成長に関するものであり
、三元系半導体についての高品質化は十分にはなされて
いない、　ＡＸＢＩ　−ｘＣにような三元系結晶はＸＹ
のような二元化合物結晶と同一に論じることはできない
。特に１分子層エピタキシーの場合、ＸＹ化合物を作る
ためＸの層、Ｙの層と単一種の原子層を交互に積み上げ
ているが、ＡｘＢ＋−ｘＣ混晶では、Ａｘ１３ｉ−ｘに
ついて単一種の原子の層の概念はもはや成立しない。四
元系以上の混晶についても同種の問題がある。
（発明が解決しようとする問題点） 従って、三元系以上の混晶をエピタキシャルに成長する
のに好適な分子層成長方法が求められている。
本発明は、分子層成長の基本概念に基づき、単分子層オ
ーダの膜厚制御が可能な化合物半導体混晶のエピタキシ
ャル成長方法を提供しようとするものである。
（問題を解決するための手段） このため本発明は、真空中で加熱されたＧａＡｓ基板上
に３つの原料ガスである１へリエチルアルミニウム（Ｔ
ＥＡ）またはトリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）
、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）およびアルシン（Ａ＋
Ｈ３）を所定の順番で別個に導入しＡｆｌｘＧａ＋−ｘ
Ａｓ成長膜を得る。Ａｌの組成ＸはＴＥＡまたはＴＩＢ
ＡとＴＥＧの導入圧力および導入時間を変化させて制御
する。また、結晶成長中の基板表面に紫外線を照射する
ことにより、低温で高純度のＡｌｘＧａ＋　−ｘＡｓ成
長膜を得ることができる。また、他の元素を含むアルキ
ル化物や水素化物を用いることで他の三元系および四元
系の■−■族および■−■族化合物半導体の単結晶薄膜
の成長が可能である。
（作用） アルキルアルミニウムやアルキルガリウムを、真空中で
加熱された基板上に導入すると、ある温度領域では半ば
分解しながら、アルミニウム化合物やガリウム化合物が
下地結晶上に吸着し、これより高温領域ではアルキルア
ルミニウムやアルキルガリウムは完全に分解し、それぞ
れ金属アルミニウムや金属ガリウムを下地結晶基板上に
堆積させる。たとえば、金属アルミニウム層が堆積した
後、アルキルガリウムを所定の圧力で所定時間導入する
と、所定量の金属アルミニウムが金属ガリウムに置換さ
れる。アルキルガリウムを先に導入し、後にアルキルア
ルミニウムを導入した場合も所定量のガリウムがアルミ
ニウムに置換される。
アルキルアルミニウムおよびアルキルガリウムの導入の
後、Ａｓｔ１３を基板表面上に導入するとアルミニウム
ーガリウムの表面とＡｓとの表面反応によりＡ　Ｑ　ｘ
Ｇａ　Ｉ−ｘＡｓ、１分子層分のエピタキシャル成長層
が形成される。また、ガス導入圧力、導入時間を減する
こと等により複数サイクルで１分子層をつくることもで
きる。ＡｌＡｓ成長サイクルＧａＡｇ成長サイクルを組
合わせてＡｌｘＧａｘ−ｘＡｓを成長させることもでき
る。材料として用いるアルキルアルミニウムはｌ−リメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）。
トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）および１−リイソブ
チルアルミニウム（ＴＩＢＡ）であるが、　ＴＭＡより
もＴＥＡ、ＴＥＡよりもＴＩｎＡの方が分解温度が低く
低温成長が可能である。また、分解時のＣ（炭素）の混
入も上記の傾向で減少するため、　ＴＩＢＡを用いた場
合が最も高抵抗のＡｌｘＧａ　１−ＸＡＳ層が形成され
る。アルキルガリウムについては、ＴＭＧよりもＴＥＧ
の方が低温で分解し、またＣ（炭素）の混入が少ないこ
とがらＴＥＧを用いる方が高抵抗層が形成できる。以上
の説明と同様に、原料ガスを選ぶことにより他のｍ−■
族およびＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体の高純度単結晶薄膜
の製造が可能である。
（実施例） 以下、本実施例を図面を参照して詳細に説明する。
第１図（ａ）はｔＱ（アルミニウム）を含む化合物ガス
としてアルキルアルミニウムを、Ｇａ（ガリウム）を含
む化合物としてアルキルガリウムを、　Ａｓ（ヒ素）を
含むガスとしてＡｓｔ（３（アルシン）を用いたエピタ
キシャル層製造装置である。１はアルキルアルミニウム
の導入口、２はアルキルガリウムの導入口、３はＡｓ１
ｌ　３の導入口、４はアルキルアルミニウムの導入量制
御システム、５はアルキルガリウムの導入量制御システ
ム、６はＡｓ１１３の導入量制御システム、７はＧａＡ
ｓ基板結晶、８は石英サセプタ。
９はランプ室、１０は赤外線ランプ、１１は結晶成長室
、１２はゲートバルブ、１３は真空排気システム。
１４はガス導入モード制御システムである。
ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｑ単結晶薄膜の成長は以下の手順で
行なう。まず、結晶成長室１１にＧａＡｓ基板結晶７を
セットし真空排気システム１３により１０−ｇ〜１．０
　”−”　ｆｆＴｏｒｒ程度の真空度になるまで真空排
気する。、真空排気システム１３はタライオポンプ、タ
ーボ分子ポンプ等の組合せ真空ポンプシステムにより構
成される。次に、赤外線ランプ１ｏによりＧａＡｓ基板
結晶７を結晶成長温度（３００〜５００℃）に加熱し一
定温度にセットする。次に、アルキルアルミニウムの導
入量制御システム（ＣＴＬ）４．アルキルガリラム導入
量制御システム（ＣＴＬ）５およびＡｓＨ，＋の導入量
制御システム（ＣＴＬ）６により制御された所定のガス
導入圧力でガスを個別に導入しＡｌｘＧａｔ−ｘＡｓ単
結晶を数オングストロームの膜厚制御性を保ちつつ成長
する。
第１図（ｂ）は３種類のガス導入モードのタイミングチ
ャートである。タイミング１±それぞれのガス導入シス
テムで制御される。
図中、モードＩは、　Ｇａを含むガス（アルキルガリウ
ム）、Ａ［を含むガス（アルキルアルミニウム）および
Ａｌｌを含むガス（Ａ５）１３　）をこの順番でパルス
導入する例である。し０はＧａを含むガスの導入待ち時
間、１＋は同導入時間である。し２はｌｔを含むガスの
導入待ち時間、ｔ３は同導入時間、Ｌ４はＡｓを含むガ
スの導入待ち時間、ｔ５は同導入時間である。し６は一
連のガス導入の１サイクルの時間であり、このガス導入
サイクルにより数オングストロームのＡｌ２Ｇａｐ−ｘ
Ａ＋Ａｌ晶薄膜が成長する。
モード■は、Ｇａを含むガスとＡｌを含むガスの導入順
序を入れかえた場合である。
モード■は、Ａｌを含むガスの導入後Ａｓを含むガスを
導入し１次にＧａを含むガスを導入し引き続いてＡｓを
含むガスを導入した場合である。
次に、得られたＡ　Ｑ　ｘＧａ　ｌ−ｘＡｓエピタキシ
ャル層の特性について述べる。アルキルアルミニウムと
して用いた材料は、トリメチルアルミニウム＜ＴＭＡ）
、１〜リエチルアルミニウム（ＴＥＡ）およびトリイソ
ブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）である。アルキルガリ
ウムとして用いた材料は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
）および１−リエチルガリウム（ＴＥＧ）である。
Ａｓを含むガスとして用いた材料はＡｓｔ（３（アルシ
ン）である。アルキルアルミニウムとしてＴＭＡを用い
た場合やアルキルガリウムとしてＴＭＧを用いた場合は
、得られたＡｌｘＧａｔ−ｘＡｓ層のキャリア密度は室
温で１０１８〜１０”　’　ｃｍ−’　（ｐ形）であっ
た。
アルキルガリウムにＴＥＧを用いた場合で、アルキルア
ルミニウムとしてＴＥＡを用いた場合はｔｏｉ　Ｇ〜１
０１”　ａｍ−３（ｐ形）であるがＴＩＢＡを用いた場
合は１０１１〜１０１５　（２）−３（ｐ形）となり高
純度ＡｌｘＧａ　１−ｘＡｓ成長層が得られる。また、
同一のガスおよびガス導入圧では、第１図（ｂ）に示し
た３つのガス導入モードのうちモード■による成長が最
も低キヤリア密度のＡｌｘＧａｔ−ｘＡｇエピタキシャ
ル層を形成できる。アルキルガリウムとしてＴＥＧを、
アルキルアルミニウムとしてＴＩＢＡを用いた（ＴＥＧ
４ＩＢＡ−ＡｓＨ３）系による成長ではモード■で１０
”　３〜１０”　ｃ＋ａ　−’　（ｐ形）、モードＩで
１０１５〜１０１′ｃｍ″″３（ｐ形）のエピタキシャ
ル成長層が得られる。ＡΩｘＧａ　ｒ　−ｘＡｓの成長
の条件は、アルキルアルミニウムのガス導入圧力が１０
−６〜１０　”−’　Ｔｏｒｒ、アルキルガリウムのガ
ス導入圧力が１０−　’　〜１０−　’　Ｔｏｒｒ、Ａ
ｓＨＪのガス導入圧力が１０−’　〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ
である。また、モードｌではｔ、ｏ：＝Ｏ〜５ｓｅｃ、
　、ｔ、　ｔ　＝４〜６ｓｅｃ＋ｊ　２＝０−５ｓｅｃ
。
し３＝　ｌＮ６ｓｅｃ、　　ｔ；　４　＝Ｏ−５ｓｅｃ
、　　ｔ、　ｓ　＝５〜２０ｓｅｃ。
し６＝７〜４１ｓｅｃ、モード■ではし１ｏ−０〜５ｓ
ｅｃ。
しｓ　　ｒ　＝１〜６ｑｅｃ％ｊ　１　２　＝ＯＡ−５
ｓｅｃ、　シ１３＝１〜６ｓｅｃ、　ｔ＋　４　＝０−
５ｓｅｃ、　シ１ｓ　＝＝５−２０ｓｅｃ、　シ＋　　
６＝７〜４７ｓｅｃ、モード■ではｔ、　２０　＝０〜
５ｓｅｃ、し２　１　＝１〜６ｓｅｃ’、　ｔ＝　　２
　＝０−５ｓｅｃ、　シ２３　＝５〜２０ｓｅｃ、　ｔ
　２４　：０−５Ｓ８０．　し２ｓ　＝ＩＡ＋６ｓｅｃ
、　ｔ　２６　：０〜５ｓｅｃ、　ｔ、　＝　ｔ　＝５
〜２０ｓｅｃ、　ｔ　２　ｇ　＝１２〜７２ｓｅｃであ
る。１サイクルのガス４人で得られるＡｌ２ｘＧａｐ−
ｘＡｓの成長膜厚は１〜１０人である。ガス導入圧力お
よびガス導入時間を選ぶことにより１サイクルのガス導
入で１分子層の成長膜厚を容易に得ることができる。１
分子層の値は（１００）面で約２．８人、　（１１１）
面で約３．３人である。成長時の基板温１貫は３００〜
５００℃の範囲である。Ａ　Ｑ　ｘＧａ　ｒ　−ｘＡｓ
のＡｌの組成（ｘ）はガス導入圧力、導入時間により任
意に選ぶことができ、０　＜　Ｘ　＜　１の範囲でＸの
値を自由に選ぶことができる。
また、成長温度が低温で再分布が少なく膜厚制御性にす
ぐれていることからＧａＡｓとＡｌｘＧａｌ−ｘＡｓの
多層薄膜成長で急峻なプロファイルを実現できる。
第２図は、（ＴＥＧ−ＡｓＨ３）系および（ＴＥＧ−Ｔ
ＥＡ−Ａｓｌｌ　３）系でＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ　１−
ｘＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ　ｒ　−ｘＡｓ　−・・
の多層構造を作製し、オージェ電子分光により測定した
ＡｌｘＧａｔ−ｘＡｓの組成Ｘについて深さ方向プロフ
ァイルである。ここで、ＧａＡｓ層の膜厚は（ＴＥＧ−
Ａｓｌｌ　ｓ　）系による１００サイクルのガス導入に
より得た。また、　ＡｌｘＧａ　１−ｘＡｓ層の膜厚は
（Ｔ［ＥＧ−ＴＥＡ−Ａ３Ｈ３）系による２５０サイク
ルのガス導入により得た。Ｘの値は０．３６〜０．３７
になるように条件を設定した。同図かられかるように、
ＧａＡｓとＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓの急峻なヘテロ接合が
実現できる。
第３図（ａ）は（ＴＩＥＧ−ＴＩＢＡ−ＡｓＨ３）系に
より試作したＭＩＳ　（Ｍｅｔａｌ　−Ｉｎ５ｕｌａｊ
ｏｒ　−Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタの断
面図である。１５はＳｉドープｎ型ＧａＡｓ基板結晶（
３Ｘ１０”　Ｉ′ｃｍ　　’　）、　１６はＡ　Ｑ　ｘ
Ｇａ　１−　ｘＡｓエピタキシャル成長層であり３５０
〜５００℃で成長を行なった。１７はＡｕＧｅ電極、１
８はＡｌ電極、１９および２０は外部取り出し電極であ
る。Ａ　Ｑ　ｘＧａ　＋　−ｘＡｓ層６の膜厚は約７０
０人、Ａｌ電橿１８は５００μｍ直径の大きさである。
このＭＩＳキャパシタの容量−電圧（Ｃ−Ｖ）特性を第
３図（ｂ）に示す、これより、高純度のＡΩＸＧａ１−
にＡｓ成長層が形成され、従来法である肋−ＣＶ　Ｄや
ＭＢＥと比べ低温で良質の結晶が得られることがわかる
。
第４図（ａ）はドーピングによりｎ形およびｎ形のＡ　
Ｑ　ｘにａ　Ｉ−スＡｓエピタキシャル層を製造する装
置の概略図である。３１はＳｉ　２１１　ｇ　（ジシラ
ン）、ＩｌｚＳｗ（水素化セレン）、ジメチルセレン（
ＤＭＳｅ）　、ジメチルテルル（ＤＭＴｅ）等の■族、
■族の元素を含むガス導入口、３２はジメチル亜鉛（Ｄ
ＭＺｎ）　、ＴＭＧ、ジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）
導入口、３３は５ｉ２ｔ（ｓの導入制御システム、３４
はＤＭＺｎの導入制御システムである。
５ｉｚｔｌｓの導入によりＳｉドープｎ形ＡｆｌｘＧａ
　１−ｘＡｓ成長層が形成でき、　ＤＭＺｎの導入によ
りＺｎドープρｎ形　Ｑ　ｘＧａ　ｔ　−ｘＡｓ成長層
が形成できる。第４図（ｂ）はＳｉ　２　ＨｅおよびＤ
ＭＺｎのガス導入によりｎ形およびρ形ＡｌｘＧａ＋−
ｘＡｓ成長層を得る場合のガス導入モードのタイミング
チャートである。
以下、Ｇａを含むガスとしてＴＥＧ、Ａｌを含むガスと
してＴＩＢＡを、用いた場合について説明する。
第４図（ｂ）モード■は、Ｓｉ　２　ｔｌ　ｇを導入す
る場合であるが、ＴＩＢＡ、ＴＥＧ、Ｓｉ　２　ＩＩ　
１）、ＡｓＨ３の順序で導入する場合である。■族元素
および■族原子のサイトを占める不純物をつぎつぎに導
入する。このモードが最もドーピング効率が高い。Ｓｉ
　２　Ｈｓの導入によりｎ形ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ（１
０１＠〜１０１’　ｃｍ−’　）が作製できる。第４図
（ｂ）モード■はＤＭＺｎを導入する場合である。ＤＭ
Ｚｎ、ＴＩＢＡ、ＴＥＧ、Ａｓ１ｌ　３の順序で導入す
る場合が最もドーピング効率が高く、ｐ形Ａ　Ｑ　ｘＧ
ａ　１−　ｘＡｓ、（１０”　’　〜ｔｏ”°’ｃｆｆ
ｉ−’）が作製できる。
不純物を含むガスの導入は、ＩＩＩＡ、ＩＩＩＢ、Ｖの
順に元素を含むガスの導入前後またはＶ、ＩＴＩＡ、Ｉ
Ｂ。
の順に元素を含むガスの導入前後に行なえば良い。
ｎ、ＩＶ、■族の元素が■−■族の混晶の主要な不純物
であるが、ＩＩ、ＩｕＡ、■ｓ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩの順に
族の小さい方から順番に導入しても良い。
第５図は結晶成長中の基板結晶に光照射を行なった場合
を示す概略図である。２１および２２は合成石英製窓、
２３および２４は照射光である。照射光光源は、エキシ
マレーザ光、アルゴンイオンレーザ光。
Ｘｅランプまたはｌ１ｇランプからの発生等を用いる。
結晶成長中の基板結晶に紫外線を照射することで。
結晶成長温度が３００〜４００°Ｃといった低温でも（
ＴＥＧ−ＴＩＢＡ−ＡｓＨ３）系で１０′４ｃｍ−’程
度の高純度ＡｆｌｘＧａｔ−ｘＡ＋エピタキシャル成長
層が得られた。また、ドーピング時には、Ｓｉ　２　Ｈ
６導入時やＤＭＺｎ導入時にある特定の波長の光を同期
させることでドーピング効率の制御が可能である。２つ
の合成石英製窓２１および２２を通して異なる２種類の
波長の光２３および２４を照射できる。
第６図は■−■族ｆヒ合物の四元系混晶を得るための製
造装置の実施例である。− 以下、■−■族化合物半導体のうちの四元系混晶である
ＩｎｘＧａ　＋　−ｘＡｇｙＰ　１−　ｙを例にして説
明する。４１はアルキルインジウムの導入口、４２はア
ルキルガリウムの導入口、４３はＡ５＋１３の導入口、
４４は円１３（ホスフィン）の導入０．４５はアルキル
インジウムの導入量制御システム（ＣＴＬ）、４６はア
ルキルガリウムの導入量制御システム（ＣＴＬ）、　／
１７はＡｓＨ３の導入量制御システム（ＣＴＬ）、４８
はＰ１１３の導入量制御システム（ＣＴＬ）である。こ
れらのガスを交互に基板結晶上に導入することにより３
００〜５００°Ｃといった低温でＩｎｘＧａ　Ｉ−ｘＡ
ｓｙＰ　１−ｙの単結晶４膜を数オングストロームの膜
厚制御性を保ちつつ成長することができる。
また、　ＤＭＣｄ（ジメチルカドミウム）、Ｈ２ＳｅＣ
水素化セレン）およびＤＭＴｅ（ジメチルテルル）を４
１．４２および４３に接続することにより、上記と同様
のガス導入により３００〜５００℃といった低温でＺｎ
ｘＳｅ　Ｉ−ｘＴｅの単結晶薄膜を得ることができる。
また、ＤＭｌｌｇ（ジメチル水銀）、ＤＭＣｄ（ジメチ
ルカドミウム）およびｆ）ＨＴｅ　（ジメチルテルル）
のガスを用いれば、１ＩＨｘｃｄ　ｌ−ｘ’Ｔｅの単結
晶薄膜を得ることができる。
第７図（ａ）は本発明による超格子の製造方法の実施例
である。、７０はＧａＡｓ成長層、７１はＡｌｘＧａ＋
−ｘＡｓ成長層である。ｄｘおよびｄｌはＧａＡｓおよ
びＡｆｌｘＧａｐ−ｘＡｓ成長層の成長膜厚を表わす。
本発明ではｄｌおよびｄｌは分子層の単位で制御され、
最小寸法は１分子層（約２．８人）である。ｄ＋、ｄｚ
としては１，２．３分子層ずっといった同じ分子層にす
る場合、ｄｌを１分子層、ｄｌを２分子層といった具合
に厚さを変える場合も自在に制御して超格子構造を製作
できる。
また、前記の不純物添加の方法を用い、ｎ−ＧａＡｓ／
ｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　ｒ　−ｘＡｓ超格子やｎ−ＧａＡ
ｓ／ｐ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　＋　−ｘＡｓ超格子等を実現
できる。
第７図（ｂ）はｎ−ＧａＡ＋／ｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　１
−　ｘＡｓ超格子のバンド図である。７２はｎ−ＧａＡ
ｓのバンド構造、７３はｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａｉ−ｘＡｓ
のバンド構造を示す。第７図（ｃ）はｎ−ＧａＡｓ／ｐ
−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　１−　ｘＡｓ超格子のバンド図であ
る。７２はｎ−ＧａＡｓのバンド構造、７５はｐ−Ａ　
Ｑ　ＸＧａｐ−ｘＡｓのバンド構造を示す。
第７図（ａ）の実施例と同様に厚みは所定の設計で行な
うことができるし、ＡｆｌｘＧａ　ｉ　−ｘＡｓの不純
物添加は、第４図（ａ）　、　（ｂ）に示した方法によ
って、またＧａＡｓは第４図（ｂ）に示したガス導入の
ところでＡｌを入れないようにすれば良い。
ｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　１−　ｘＡｓ／ｐ−Ａ　Ｑ　ｘＧ
ａ　ｌ−ｘＡｓの超格子も実現できる。第４図に示した
方法により、１分子層ずつ交互にｎ＋Ｐの不純物を添加
したり、１分子層ずつＡｌの組成化を変え−ｎ＋Ｐの不
純物を添加したりすることができる。　ｎ−Ａ　Ｑ　ｘ
Ｇａ　１−　ｘＡｓ、ｐ−Ａ　Ｑ　ｘＧａｉ−ｘＡｓの
厚さをそれぞれ変えることができるのも言う迄もない。
第８図は３種類の半導体の組み合わせによるポリ型超格
子の実施例である。たとえば、８０はＩｎＡｓ、８１は
ＡｌＳｂ、８２はＧａｒｂといった材料である。第８図
（ａ）は８０．８１および８２を単位周期構造とする超
格子、（ｂ）は８０，８１．８０および８２を単位周期
構造とする超格子、（Ｃ）は８０，８２．８１および８
２を単位周期構造とする超格子である。組み合せ、各結
晶の伝導型、不純物密度を変えること、その厚さも設計
に応じて自在できる。
本発明による超格子の製造方法では１分子層ずつ成長を
行なうため混晶の微視的原子配列の不均一性を除去する
ことができ、理想的混晶の組み合わせによる周期構造が
原子精度でそろった超格子が作製できる。また、約３０
０°Ｃといった低温で結晶成長ができるため不純物添加
を利用した超格子で急峻な不純物プロフィルが作れると
いった特徴がある。
第９図は本発明によるＩＩＥＭＴ（ｔｌｉｇｈ　Ｅｌｅ
ｃｔ、ｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙ　Ｔｒａｎｓｉｓｔ、ｏ
ｒ）の製造方法である。９ｏは半絶縁性ＧａＡｓ基板、
９１はアンドープＧａＡｓ成長層、９２は二次元電子ガ
ス層、９３はｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　Ｉ　−ｘＡｓ層、９
４はＡｕＧｅ／Ａｕによるオーミック電極、９５はＴｉ
／Ｐｊ／Ａｕ電極である。製造方法は以下のように行な
う。
半絶縁性ＧａＡｓ基板９０に約２００分子層アンドープ
ＧａＡｓを成長し１次にＳｉドープしたＡｌｘＧａ　Ｉ
−ｘＡｓ（ｘ＝０．３）を３０〜４０分子層成長する。
この後、ソース、゛ゲートおよびドレインの電極を形成
する。本発明による製造方法では混晶の微視的原子配列
の不均一性を除去できるため二次元電子ガス層９２の電
子はｎ−Ａ　Ｑ　ｘＧａ　ｉ　−ｘＡｓ９３と、アンド
ープＧａＡｓ９１の界面による散乱の影響を損力小さく
できるため高性能なトランジスタを得ることができる６
各層の厚み１組成、不純物密度等は設計に従えば良いこ
とは言う迄もない。
第１０図は、　ＧａＡｓ、Ａ　Ｑ　ｘＧａ　ｌ−ｘＡｓ
による共鳴トンネル効果を用いるダイオードの断面図を
示したものである。
ｎ子基板１００上に、最初ｎ型の１０１８Ｃ１１−１位
のｎ“層１０１を１００分子層１次に本発明の成長方法
によって、Ａ　Ｑ　ｘＧａ　１−　ｘＡｓ１０２（高抵
抗層）を１５〜２０分子層、ＧａＡｇ１０３（ｎ型：　
１０１７１０１７ａを１５〜２０分子層、Ａ　Ｑ　ｘＧ
ａ　１−　ｘＡｓ１０４（高抵抗層）を１５〜２０分子
層、最後にＧａＡｓ１０５（ｎ型：　１０１”　ｃｍ−
’　）を１００分子層成長させて、ｎ＋基板１００およ
び表面の１０５層にＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ等によりオーミッ
クコンタクト１０６を形成するにのようにした素子は、
４°に〜室温位で順。
逆方向に直流電圧を印加した状態で負性抵抗が得られ、
ミリ波帯からサブミリ波帯で１発振、ミクサ、検出器と
して使用できる。
第１１図は、共鳴トンネル４ｍ造を電界効果トランジス
タのチャンネル中に設けたトランジスタの断面図である
。図中、第１０図と共通の部分は同一符号を付し、その
説明は省略する。１１０はドレイン領域のチャネル、１
１１はソース領域のチャネルで格子散乱を受けて、電子
の速度が散乱をを受けないように、おおよそ１０”ｃｍ
−’以下とすれば良いや置載である。　１１２，１１３
．１１４はそれぞれソース、ドレイン、ゲート電極でソ
ース、ドレインへはＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ、ゲー１〜
はＡ　Ｑ　、Ｐｔ、、Ｍｏ、Ｃｒ等のシＥｌットキーゲ
−１−あるいは周知のＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ等による
オーミック電極によるゲート電極構造である。
ドレイン領域１１０およびソース領域１１１の厚みは。
その厚さの合計をソース側は薄くし、ドレイン側は厚く
してソース・ゲート間耐圧よりもゲート・ドレイン間耐
圧を大きくするようにし、かつ厚み（Ｗ）は通常のトラ
ンジスタ動作では、しゃ断固波数ｆｃｔｉｌ−目安とす
れば良い。例えば、ｆｃを１０，１００゜１０００ＧＩ
Ｉｚ　（ＩＴＩｌｚ）、１０Ｔｌｌｚとしたときには、
それぞれ１０μｍ、ｌμｎ＋、１０００人、１００人位
にすれば良い。
また、ゲートよりドレインへの走行時間効果を利用する
ときには、ゲート・ソース間の時定数が無視できてπ／
４位相で最大注入を生起させるときには、トレイン領域
の厚さを走行角（ｆｌｙ）が３π／２ラジアンとし、ゲ
ート・ソース間の時定数が無視できなくなりπ７２〜７
ｃ位相で最大注入となるときには、ドレイン領域の厚さ
を走行角がπ／２〜πラジアンとすれば良い。θをπラ
ジアンとしたときにはｆｏｓｃ　ｌｌ１ａｘ　＝　ｖｇ
／２Ｗとなり、　ｆｏｓｃ　ｍａｘを１００ＧＨｚ。
１０００ＧＨｚ（ＩＴｌｌｚ）　、　１０ＴＨｚとする
には、０．５　ｐ　ｍ、５００人。
５０人とすれば良いことになる。ここで、νＳはキャリ
アの速度、すはドレイン領域の厚さである。ｆｃに応じ
て、共鳴トンネル部１０２〜１０４を薄くすることは言
う迄もない。ＧａＡｓのｎ◆層１０１，１０５は不純物
密度としては１０”ｃｍ−’以上とし、共鳴トンネル接
合の不純物密度は第１０図と同じ位か、所定の不純物密
度とすれば良い。
以上に述べた第７図〜第１１図の実施例のほかの超Ｗｔ
膜構造の形成においても、本発明の成長方法を用いれば
良好に実施できることは明らかである。
上記実施例ではＧａＡｓとＡＲｘＧａ＋−ｘＡｓの実施
例を主に述べたが、他の■−■族およびその混晶、■−
Ｖｌ族化合物およびその混晶、ｍ−ｖ族とＩｔ−Ｖｌ族
とのへテロ接合にも応用可能である。
本発明のエピタキシャル成長法により、超格子やペテロ
接合の製作が１分子層ずつ精度に行なえる実施例を第７
図〜第１１図で述べたが、制御するパラメータとして半
導体の基板温度、各成分ガス、不純物用ガスの導入圧力
、その導入時間を変化させる必要がある。
第１．４，５．６図では、導入ガスの制御装置について
だけ述べているが、所望の超薄膜構造を自動的に行なう
ことのできる本発明の別の実施例について述べる。
第１２図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のエピタキシャル
成長装置の制御部を含むブロック図である。
第１２図（ａ）において、１５０は超高真空槽、１５１
はゲートバルブ、１５２は真空排気装置、１５３はゲー
トバルブ駆動装置、１５４は真空ｉ１．１５５は半導体
基板１５６の乗せる石英製サセプタ、１５７は半導体基
板加熱用のランプハウス、１５８はランプ、１５９はラ
ンプの加熱を制御する電源、温調器等を含むランプ用温
度制御装置、１６０は超高真空槽１５０に設けられた半
導体基板１５６の温度を測定するためののぞき窓、１６
１は輻射線温度計（パイロメータ）、１６２はその出力
、１６３は温度モニタ用の出力、１６４は温度制御用信
号、１６６は真空装置制御装置、１６７はゲートバルブ
と真空装置１５２の制御用信号、１６８は真空計１５４
の出力信号、１７０〜１７４は結晶の成分元素および不
鈍物元素を含むガス、１８０〜１８４はストップバルブ
で手動でも良いし、電磁弁でも良い部分、１９０〜１９
４はそれぞれ前記１７０〜１７４のガスの導入圧力と導
入時間の制御装置、２００〜２０４は超高真空槽１５０
へのガス導入ノズル、２１０〜２１４はそれぞれ前記１
９０〜１９４の制御装置用の入力、モニタ出力の信号線
で、２１５はコンピュータのＣＰＵ２２０．入力用端末
２２１、記憶装置２２２１画像出力端末２２３および図
示していないが出力用プリンタオペレーティングシステ
ムを含む制御装置とガス制御装置群１９０〜１９４との
インターフェイス回路で、２３２はコンピュータからの
制御信号、２３３はモニタ用入力信号、２３０゜２３１
はそれぞれ真空系の制御信号、モニタ用入力信号、２３
４　、２３５はそれぞれ温度制御用信号、温度モニタ用
入力信号である。
第１２図（ｂ）は、ガス制御装置部分の説明図である。
機構は１９０〜１９４共通なので、１つのガス導入部に
ついてのみ説明する。２５１はガス導入時間と導入しな
い時間を制御するストップバルブ、２５２はマスフロコ
ン１−ローラ、２５３は圧力計、２５４ハ圧カ計の出力
信号、２５５はガス圧力を制御する信号２５６　、２５
４の信号によりマスフロコントローラへ出力制御信号２
５７を発生する圧力制御回路で周知のトランジスタ、ダ
イオード、ＩＣによる帰還制御を含む電子回路、２５８
は前記ス１〜ツブバルブ２５１の制御信号である。
以上の制御装置により、ｎ型ＧａＡｓ基板上へｎ型のＧ
ａＡｓとｐ型のＡ　Ｑ　ｘＧａ　Ｉ−ｘＡｓを１分子層
ずつ交互に成長させるときのガス導入８温度−に関する
時間に対する様子を第１２図（ｃ）に示す。ｊ５０の時
間に温度Ｔｓｏでｎ−ＧａＡ＋の１分子成長、続＜ｔ、
ｓ　■の時間に温度Ｔｓ＋でｐ型のＡ込ｘＧａ　１−　
ｘＡｓの１分子成長を行なうことができる。勿論、１０
０分子層、１０００分子層という成長を行なうことも可
能である。コンピュータの入力端末と適用な言語で１０
０分子層、１０００分子層といったプログラムを製作し
、所望の設計の超薄膜構造のエピタキシャル成長が可能
となる。
条件をかえれば、２分子層単位の成長も可能なので、成
長時間の短縮をしたいときに使えば良い。
第１２図（ｃ）に相当するモニタをモニタ入力信号とし
て使い、２２３の画像出力端末としてのブラウン管（Ｃ
ＲＴ）へ像として出力させれば目視でモニタ可能となる
。製作する超薄膜構造のプログラムを記憶させ、再度で
きるように記憶装置２２２として、フロッピーディスク
、カセットテープレコーダ、ハードディスクを用いるこ
とができる。
半導体基板の自動挿入取出装置を繰り返し用いれば、連
続成長が可能となる。異なる構造をもつ超薄膜の成長も
、半導体基板の自動挿入取出装置と、異なる構造の制御
プログラムを連結したプログラムを作製することによっ
て可能となり、大量生産も可能となる。
ＭＢＩＥ装置に比べて、１分子層の成長が簡単な圧力計
とガス導入時間半導体基板の温度の制御で行なえるので
、極めて容易に高品質の超薄膜エピタキシャル成長ウェ
ハを得ることができる。
用いるコンピュータは、入出力端末は一つしか示してい
ないが、複数にしてマルチタスク、マルチジョブのでき
るオペレーティングシステムを使い、結晶成長用制御を
しながら２片一方では新規な成長のためのプログラム作
製も可能となる。
次に、光照射を成長中に行なうときの実施例である第５
図の自動化について実施例を述べる。
第１３図（ａ）は装置で第１２図（ａ）と共通部分以外
の光照射部分について説明をする。２７０，２７４は光
照射用の窓部、２７１，２７５はシャッタで一定時間光
を照射するために設けたもの、２７３，２７６は水銀ラ
ンプ、エキシマレーザ、アルゴンイオンレーザのような
紫外線源、２８０，２８１はそれぞれ２７３　、２７６
からの超品真空槽内に導入される光源、　２９３，２９
４は制御装置２２０からの２８０，２８１の光源の導入
時間を知らせる信号、２９２はシャッタと制御信号２９
３．２９４のインターフェイス回路である。第１２図（
ｃ）で説明した結晶成長のときに光１．光２を照射する
ときの様子を第１３図（ｂ）に示す。ここで、光１を■
族および不純物ガス導入時およびその排気時に照射し、
光２を■族および不純物ガス導入時およびその排気時に
照射している。光１．光２は波長をそのガス導入時およ
び排気中の表面反応を促進するように選べば良い。光１
．光２の波長が同じで強度が異なる場合もある。光２８
１としである波長範囲の幅をもつか、波長の異なる２つ
のものとして、■族および不純物ガス導入時とその排気
時に光の波長を変化させても良いし、同じく光２８２も
ある波長範囲の幅をもつか波長の異なる２つのものとし
て■族および不純物ガス導入時とその排気時に光の波長
を変化させても良い。つまり、４つの光源を用いても良
いし、もっと多くのそれぞれガス導入時とその排気時に
照射すればより一層効果的になる。水銀ランプのような
波長範囲の広い光源を用いるときには、シャッタにフィ
ルタをつけておけば、一つの水銀ランプで２つの波長範
囲の光を半導体基板に照射可能となる。
以上は■−■および■−■族の混晶について説明したが
、■−■および■−■族の混晶、４元素の化合物半導体
あるいは、■−ｖ、ｎ−ｖｔ族のへテロ接合にも適用可
能で、その場合は第１２．１３図の実施例でのガス導入
系を必要に応じて増設することより実施できる。
本発明により従来困難であった混晶や不純物添加を１分
子層ずつ精密に超薄膜構造を低温で製作が可能どなる。
また、その制御を自動化する方法は、ガスの圧力制御１
時間制御と半導体基板の温度制御光照射の制御をＭ叶法
で膜厚精度を良くするために用いるＲ１１ＥＥＤ等の複
雑で高価な膜厚制御装置を使用しないで、低価格な制御
装置で簡単に行なえることにより、超薄膜構造を精度良
く成長を行なえ量産ができることになり、極めて工業的
価値の高い結晶成長方法であるといえる。
（発明の効果） 以上説明してきたように１本発明の化合物半導体のエピ
タキシャル結晶成長層の製造方法は、アルキルアルミニ
ウム、アルキルガリウムおよびＡｓ１ｌ　３を順次所定
圧力で所定時間真空中の基板結晶上に導入することによ
り、数オングストローム単位のＩ膜厚制御性を有し、低
温エピタキシャル成長かつ高品質で再軟性の良い結晶成
長を可能とする。アルキルアルミニウムにＴｌｌ１１Ａ
（トリイソブチルアルミニウム）、アルキルガリウムに
ＴＥＧ（ｈリエチルガリウム）を用いることによりノン
ドープで１０１３〜１０”　５ｅｍ　−”　（Ｐ形）の
高純度ＡｌｘＧａｐ−ｘＡ＋エピタキシャル成長層が得
られる。また、不純物添加も容易に行ない得ることや、
光照射エピタキシィにより低温で結晶成長が可能である
こと、さらにＧａＡｓ／Ａ　Ｑ　ｘＧａ　＋　−ｘＡｓ
の多層薄膜構造やＭＩＳキャパシタの作製が可能なこと
から、へテロ接合デバイス、ＨＥＭＴ構造デバイスおよ
び超格子構造デバイス等の製造方法として価値の高いも
のである。また、ｍ−ｖ族半導体の四元系混晶であるＩ
ｎＧａＡｓＰやＩＩＩ−Ｖｌ族混晶であるＺｎ５ｅ　−
ｘＴｅｘおよびＨｇｘＣｄ　Ｉ−ｘＴｅ等の単結晶３膜
の作製が可能である。２，３端子デバイス、走行時間に
よる負性抵抗ダイオード、トンネル注入を用いたデバイ
ス、光検波器や発光素子、半導体レーザ等の製造方法と
しても利用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明によってＡｌｘＧａ　＋　−ｘＡ
ｓのエピタキシャル層を成長させる装置の概略図、第１
図（ｂ）は結晶成長時の種々のガス導入モードを示すタ
イムチャート、第２図はｌ！ｘＧａ＋−ｘＡｓとＧａＡ
ｓの多ｙｅＩ薄膜構造におけるｔＱの組成の測定例を示
すグラフ図、第３図（ａ）は試作したＭＩＳキャパシタ
の構造を示す断面図、第３図（ｂ）はこの肘Ｓキャパシ
タの容量−電圧特性図、第４図（ａ）は不純物添加した
ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓをエピタキシャル成長させる装置
の概略図、第４図（ｂ）は不純物添加を伴なう結晶成長
時のガス導入モードを示すタイムチャート。 第５図は光照射を伴ってＡｌｘＧａ　＋　−ｘＡｓ層を
エピタキシャル成長させる装置の概略図、第６図は■−
■族およびＩＴ−Ｖｌ族化合物半導体の三元〜四元系の
エピタキシャル層を成長させる装置の概略図。 第７図〜第１１図は本発明のエピタキシャル成長法によ
り得られる超薄膜ｎ造説明図、第１２図（ａ）は本発明
のエピタキシャル結晶成長を自動的に実行する成長装置
の構成図、第１２図（ｂ）はそのガス導入制御装置の内
部構成図、第１２図（ｃ）はそのプロセスを示すタイム
チャー１−１第１３図（ａ）は光照射も行なえる自動成
長装置の構成図、第１３図（ｂ）はそのプロセスを示す
タイムチャートである。 １・・・アルキルアルミニウムの導入口、２・・アルキ
ルガリウムの導入口、３・・・Ａｓ１１３の導入口、４
・・・アルキルアルミニウムの導入量制御システム、５
・・・アルキルガリウムの導入量制御システム、６・・
・ＡｓＨ３の導入量制御システム、７・・・ＧａＡｓ基
板結晶、８・・・石英サセプタ、９・・・ランプ室、１
０・・・赤外線ランプ、１１・・・結晶成長室。 １２　　・・　ゲートバルブ、１３・・・真空排気シス
テム、１４・・・ガス導入モード制御システム、１５・
・・Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板結晶、１６　・・Ａ　
Ｑ　ｘＧａ　１−　ｘＡｓエピタキシＡ・ル成長層、１
７・・・ＡｕＧｅ電極、１８・・・Ａｌ電極、　１９．
２０・・・外部取り出し電極、３１・・・Ｓｊ、　２　
Ｈ６（ジシラン）導入口、３２・・・ジメチル亜鉛（Ｄ
ＭＺｎ）導入口、３３・・・Ｓｉ　＝　Ｈ６の導入制御
システム。 ３４・・・ＤＭＺｎの導入制御システム、１５０・・・
超高真空槽、１５１・・・ゲートバルブ、１５２・・・
真空排気装置、１５３・・・グー１−バルブ駆動装置、
１５４・・・真空計、１５５・・・石英製サセプタ、１
５７・・・半導体基板加熱用のランプハウス、１５８・
・・ランプ、１５９・・・ランプ用温度制御装置、１６
０・・・のぞき窓、１６１　・・・輻射線温度計（パイ
ロメータ）、１６６・・・真空３Ａ置制御装置、１７０
〜１７４・・・結晶の成分元素および不純物元素を含む
ガス、１８０〜１８４・・・ストップバルブ、１９０〜
１９４・・・制御装置、２００〜２０４・・・ガス導入
ノズル、２１５・・・インターフェイス回路、２２０・
・・ｃｐｕ、２２１・・・入力用端末、２２２・・・記
憶装置、２２３・・・画像出力端末、２５１・・・スト
ップバルブ、２５２・・・マスフロコントローラ、２５
３・・・圧力計、２７０　、２７４・・・光照射用の窓
部、２９２・・・インターフェイス回路。 、−′ 代理人　弁理士　　紋　１）　誠 第１図 （ａ） 第１図 ｔ−ド■ ｔ−ド二 第２図 喪面乃゛うの深さ（オ）γ久トローム）スパーＩクリレ
ワ゛日守闇（分） ２００］ 茅 ；Ｐ加電ｆ　　ｍ モード■。 モードＶ 代垣人弁理士　款　１）　　誠 第５図 第　６　図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 １６５　　　　　ｕ］ 第１２図 （ｂ） 〈々　０ぐ　くぐ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）結晶成長室内に結晶成長成分を含むガスを導入す
    ることにより基板結晶上に化合物半導体の単結晶を成長
    させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法にお
    いて、２つの元素を同族とする３つの元素Ａ、Ｂ、Ｃを
    各別に含む３種類の化合物ガスをそれぞれ所定圧力、所
    定時間で基板上に順次導入する操作を繰り返すことによ
    り、化合物半導体ＡｘＢ＿１＿−＿ｘＣの単結晶薄膜を
    エピタキシャル成長させることを特徴とする化合物半導
    体のエピタキシャル結晶成長方法。 （２）特許請求の範囲第１項記載において、前記３の元
    素はIII族とＶ族に属する元素であることを特徴とする
    化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法。 （３）特許請求の範囲第１項記載において、前記３つの
    元素はII族とVI族に属する元素であることを特徴とする
    化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法。 （４）特許請求の範囲第１項記載において、前記３つの
    元素Ａ、Ｂ、ＣはＡｌ、Ｇａ、Ａｓであり、これらの元
    素を含む化合物ガスをこれらの順に導入することにより
    Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓの単結晶薄膜をエピタキ
    シャル成長させることを特徴とする化合物半導体のエピ
    タキシャル結晶成長方法。 （５）特許請求の範囲第１項記載において、前記３つの
    元素Ａ、Ｂ、ＣはＧａ、Ａｌ、Ａｓであり、Ｇａを含む
    化合物ガスとしてＴＥＧ（トリエチルガリウム）、Ａｌ
    を含む化合物ガスとしてＴＥＡ（トリエチルアルミニウ
    ム）、またはＴＩＢＡ（トリイソブチルアルミニウム）
    を用い、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓの順に結晶成長させることを
    特徴とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法
    。 （６）結晶成長室内に結晶成長成分を含むガスを導入す
    ることにより基板結晶上に化合物半導体の単結晶を成長
    させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法にお
    いて、III族の２つの元素を各別に含む化合物ガスIII＿
    Ａ、III＿ＢとＶ族の１つの元素を含む化合物ガスＶ＿
    Ｃを用い、基板上にIII＿Ａ、III＿Ｂ、Ｖ族元素を含む
    化合物ガスの導入後に不純物元素を含む化合物ガスを添
    加するか、Ｖ、III＿Ａ、III＿Ｂ族元素を含む化合物ガ
    スの導入後、不純物元素を含む化合物ガスを添加するこ
    とにより、不純物を含む化合物半導体結晶を成長させる
    ことを特徴とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成
    長方法。 （７）特許請求の範囲第６項記載において、前記III族
    の２つの元素はＧａ、Ａｌであり、Ｖ族の１つの元素は
    Ａｓであり、ドーピングガスはII族、IV族、VI族の元素
    を含むガスであることを特徴とする化合物半導体のエピ
    タキシャル結晶成長方法。 （８）特許請求の範囲第７項記載において、ドーピング
    ガスはＳｉ＿２Ｈ＿６（ジシラン）、ＤＭＺｎ（ジメチ
    ル亜鉛）、ＤＭＣｄ（ジメチルカドミウム）、ＴＭＧ（
    トリメチルガリウム）、Ｈ＿２Ｓｅ（水素化セレン）、
    ＤＥＳｅ（ジエチルセレン）、ＤＥＴｅ（ジエチルテル
    ル）であることを特徴とする化合物半導体のエピタキシ
    ャル結晶成長方法。 （９）結晶成長室内に結晶成長成分を含むガスを導入す
    ることにより基板結晶上に化合物半導体の単結晶を成長
    させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法にお
    いて、III族の２つの元素を各別に含む化合物ガスIII＿
    Ａ、III＿ＢとＶ族の１つの元素を含む化合物ガスＶ＿
    Ｃと、II族のドーピングガスII＿Ｄと、IV族のドーピン
    グガスIV＿Ｅと、VI族のドーピングガスVI＿Ｆを用い、
    基板上にII＿Ｄ、III＿Ａ、III＿Ｂ、IV＿Ｅ、Ｖ＿Ｃ、
    VI＿Ｆの順に導入することにより、不純物ドーピングを
    行なって化合物半導体結晶を成長させることを特徴とす
    る化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法。 （１０）結晶成長室内に結晶成長成分を含むガスを導入
    することにより基板結晶上に化合物半導体の単結晶を成
    長させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法に
    おいて、III族の２つの元素を各別に含む化合物ガスII
    I＿Ａ、III＿Ｂと、Ｖ族の２つの元素を各別に含む化合
    物ガスＶ＿Ｃ、Ｖ＿Ｄを用い、基板上にIII＿Ａ、III＿
    Ｂ、Ｖ＿Ｃ、Ｖ＿Ｄの順に導入することにより四元系混
    晶をエピタキシャル成長させることを特徴とする化合物
    半導体のエピタキシャル結晶成長方法。 （１１）特許請求の範囲第１０項記載において、前記化
    合物ガスIII＿Ａ、III＿Ｂ、Ｖ＿Ｃ、Ｖ＿Ｄはそれぞれ
    、アルキルインジウム、アルキルガリウム、ＡｓＨ＿３
    （アルシン）、ＰＨ＿３（ホスフィン）であること特徴
    とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法。 （１２）特許請求の範囲第１項から第１１項までの記載
    のいずれかにおいて、結晶成長中の基板結晶に紫外線を
    照射することを特徴とする化合物半導体のエピタキシャ
    ル結晶成長方法。 （１３）結晶成長室内に結晶成長成分を含むガスを導入
    することにより基板結晶上に化合物半導体の単結晶を成
    長させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法に
    おいて、２つの元素を同族とする３つの元素を各別に含
    む３種類の化合物ガスをそれぞれ所定圧力、所定時間で
    基板上に順次導入する操作を繰り返すことにより、異族
    の２つの元素の混晶と前記３つの元素の混晶の多層薄膜
    構造を形成させることを特徴とする化合物半導体のエピ
    タキシャル結晶成長方法。 （１４）特許請求の範囲第１３項記載において、前記異
    族の２つの元素と３つの元素は共にII−IV族の混晶であ
    ることを特徴とする化合物半導体のエピタキシャル結晶
    成長方法。（１５）特許請求の範囲第１３項記載におい
    て、前記異族の２つの元素はＧａＡｓ、前記３つの元素
    はＧａＡｌＡｓであることを特徴とする化合物半導体の
    エピタキシャル結晶成長方法。 （１６）特許請求の範囲第１５項記載において、Ａｌを
    含むガスとしてＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）また
    はＴＩＢＡ（トリイソブチルアルミニウム）、Ｇａを含
    むガスとしてＴＥＧ（トリエチルガリウム）を用いるこ
    とを特徴とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
    方法。 （１７）特許請求の範囲第１６項記載において、不純物
    としてＳｉ＿２Ｈ＿６（ジシラン）、ＴＭＧ（トリメチ
    ルガリウム）、Ｈ＿２Ｓｅ（水素化セレン）、ＤＥＳｅ
    （ジエチルセレン）、ＤＥＴｅ（ジエチルテルル）、Ｄ
    ＭＣｄ（ジメチルカドミウム）、ＤＭＺｎ（ジメチル亜
    鉛）を用いることを特徴とする化合物半導体のエピタキ
    シャル結晶成長方法。
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