JPS63137415A

JPS63137415A - 単結晶薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPS63137415A
Application number: JP28511086A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Matsui; 松居　祐一
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-09

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］この発明は、マイクロ波素子あるいは発光・受光素子と
して使用される単結晶薄膜周期構造を形成するための単
結晶薄膜の形成方法に関するものであり、たとえば量子
井戸型レーザの発光部に周期的に形成された数１０Ａ〜
数１０ＯＡの厚みの種類の異なる層や、あるいは１ｎＡ
ｓとＧａＡｓとからなる単原子層レベルの超格子のＲ表
層などを形成するのに用いられる方法に関するものであ
る。

［従来の技術］第７図は、従来の分子線エピタキシャル（以下ＭＢＥと
いう）成長による単結晶薄膜形成方法を説明するための
図であり、ＭＢＥ装置の成長室を上から見た概略図であ
る。同様の概略図は、たとえば、特公昭５７−４７１６
０にも示されており、また特開昭５７−１１８９９には
、以下に述べる従来技術におけるセルシャッタの開閉操
作について記載されている。さらに、ＭＢＥ成長方法な
らびに薄膜周期構造を利用したデバイスについては、日
経エレクトロニクスＮｏ、３０８　（１９８３）（ｂｙ
　　Ｗ、　Ｔ、　Ｔｓａｎｏ）　ｔ＋＝詳細なａ明カ記
載すｎている。また、たとえばｉｎ八へ　１！：Ｇａ　
Ａｓとからなる単原子層レベルの超格子ならびにその有
用性については、Ａ　ｐｐｌｉｅｄ　　ｐ　ｈｙｓｉｃ
ｓ　　Ｌ　ｅｔｔｅｒｓ。

ｖｏｌ、４５．　Ｎｏ、１６　（１９８６）　Ｐｌ　０
６０　（ｂｙＹ、Ｍａｔｓｕｉ他）に詳細に記載されて
いる。

第７図において、１は基板ホルダ、２は基板、３はセル
シャッタ、４は■族原料Ａ（たとえばＧａ）、５はセル
、６はセルシャッタ、７は八とは種類の異なる■族原料
Ｂ（たとえばＡｆｌ＞、８はセルを示している。基板ホ
ルダコ上に保持された基板２は、成長室内において、セ
ル５およびセル８から照射される分子線の中心軸の交わ
る位置に設置されている。セル５より蒸発した■族原料
Ａ４の分子線、ならびに、セル８より蒸発した■族原料
Ｂ７の分子線を、それぞれセルシャッタ３およびセルシ
ャッタ６を、交互に所定の周期で開開することによって
、基板２上に、■族原料ＡならびにＢからなる種類の異
なる■−ｖ族化合物半導体薄膜を交互に周期的に形成さ
せる。したがって、セルシャッタ３を開いている間は、
セルシャッタ６は閉じられていることになる。

［発明が解決しようとするＩＩＯ題点］ところで、一般
に■−ｖ族化合物半導体をＭｅＥ成長する場合、■族原
料のセル温度は、通常７００〜１０００℃の高温に加熱
されている。このため、セルシャッタ３を開いている間
、セルシャッタ６を閉じることによって、セルシャッタ
６が加熱され、さらにセル内の温度も加熱されてセルシ
ャッタによる外乱を受ける。このようにセルシャッタが
加熱されることにより、セルシャッタから不純物分子が
蒸発し、成長しているＮ膜内に取込まれる結果、Ｎ暎の
電気的特性の劣化を引き起こす。

第８図は、四重極￥ｉ量分析！Ａｒａを用いてセルシャ
ッタの閉じた後の不純ガス（Ｇｏ）　社の変化を調べた
結果を示す図である。第９図も、同様に不純ガス（Ｈ２
Ｏ）Ｍｌの変化を調ぺｌζζ粘合示す図である。第８図
および第９図に示されるように、セルシャッタを閉じた
直後に、Ｈ２Ｏ“やｃｏ＋の質量ビーク強度が瞬間的に
増大してＪ３す、不純ガス邑が増大していることがわか
る。

また、第１０図は、Ｉ　ｎ　ｏ、ｉ　ａ　Ｇａ　Ｏ０４
ｖ　Ａｓ単結晶ｗＪ膜の残留不純物キャリア８ｇｉ度と
電子移動度との関係を示す図である。第１０図に示され
るように、１ＩＩＩ内の残留不純物キ１？リアａ度が増
大するほど、電子移動度が減少している。したがって、
従来のＭＢＥ成長方法において、セルシャッタから蒸発
した不純物が、成長している薄膜内に取込まれると、電
気的特性が暑しく劣化づることがわかる。

また、以上の問題とは別に、セルシャッタを閏じること
によってセル内の温度そのものが揺乱を受ける結果、再
びセルシャッタ６を開いたときに、■族原１１８７の分
子線強度にオーバシュートを引き起こすという問題も生
じた。これにより、■族原料Ｂ７からなる■−ｖ族化合
物半導体薄膜の躾厚の制御性が悪くなり、また混晶の場
合には、組成の制御性も悪くなる。

第１１〜１３図は、■族元素として、Ｉｎ、Ｇａを有す
る混晶について測定結果を示したものであり、第１１図
は、セルシャッタ開放直後における分子線強度オーバシ
ュートに関する測定結果を示す図である。第１１図では
、真空ゲージを用いて、セルシャッタをたとえば約３分
間開じた後、再び冊いたときのＱａ分子線強度（Ｔｏｒ
ｒ）変化を測定している。セルラ１−ツタを開−いた直
後に、分子線強度（７ｏｒｒ）がオーバシュートし、そ
の後分子線強度（Ｔｏｒｒ）が安定するまで１〜２分要
することがわかる。オーバシュートの大きさは異なるが
、ｉｎ分子線強１夷についても同様の現象が観察されて
いる。

第１２図は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ方法Ｓを成長
させたときの格子不整合と、ｉｎおよびＱａのフラック
ス強度比との関係を示した図である。第１２図において
、ＩΔａ／ａ（ＩｎＰ）１は、格子不整合を示しており
、Δａ−ａ（ＩｎＧａ　Ａｓ　）　−ａ　　（Ｉｎ　Ｐ
）であり、ａ（ＩｎＧａＡＳ）はＩｎＧａＡｓの格子定
数、ａ（ＩｎＰ）は【ｎ（〕の格格子数を示している。

Ｑａ分子線強度のオーバシュートはそのままフラックス
強度比の制御性の低下につながるので、第１２図に示さ
れるように、格子不整合が増大し、単結晶薄膜の組成制
御性も低下する。

このようなオーバシュートの存在する従来のＭＢＥ成長
方法で作成した（　ｎ　ｘ　Ｑａ　Ｉ−Ｘ　Ａｓ層の厚
み方向の組成分布をオージェ電子分光（ＡＥＳ＞分析し
た結果を第１３図に示す。第１３図に示されるように、
セルシャッタ開放直後、すなわらＩｎ　ｘ　Ｇａ”　＋
　−、ｘ　Ａｓ　／　ｒ　ｎ　ＰＭ板の界面近傍では、
１口とＧａの組成比に勾配が認められ、この近傍では組
成の制御性が著しく悪いことがわかる。

第１４図は、同じ＜　Ｉｎ　Ｐ基板上に１ｎ（１，ｓ。

Ｑａ　Ｏ，４？　Ａｓを成長させたとぎの■族（Ｇａ　
。

Ｉｎ）分子線強度と成長速度との関係を示した図である
。たとえば、第１１図の場合のようにオーバシュートに
よりＱａ−分子線強度が本来の強度の約１，２〜１．４
倍にまで上昇した場合には、Ｉｎ分子線強度も同様にオ
ーバシュートしているので、Ｑａ＋ｌｎビーム強度も、
１．２〜１．４倍以上の値となり、成長速度も１．２〜
１．４倍以上になる。

以上説明したように、セルシャッタを開いた直後におい
ては、成長速度が設計値よりも大きくなっているので、
ＷＩ膜の厚みの制御性も悪くなる。

したがって、従来のＭ白Ｅ成長方法による単結晶薄膜の
形成方法では、セルのシャッタの１Ｆｉｌ閑によって■
族分子線の切換を行なうため、不純ガス発生や分子線強
度の揺乱を生じ、このためＩ膜の電気的特性が劣化し、
膜厚や、あるいは混晶の場合には組成の制御性に劣ると
いう問題点を有していた。

また、種類の異なる層を交互に周期的に積層させていく
場合、それぞれの層に適用した基板温度にして積層する
ことが好ましいのであるが、従来のＭＢＥ成長方法では
、以下の理由により困難であった。すなわち、従来のＭ
ＢＥ成長方法における基板の加熱方式は、第１５図に示
すように、基板５３を加熱するヒータ５１が基板ホルダ
５０の裏側に設けられており、このため、ヒータのＭ流
を変化させても、実際に基板温度が変化し安定するまで
時間を製する。この時間は、各Ｍ膜層の成長最適基板温
度の差に依存し、温度差が大きければ大きいはど長時開
式することになる。ＩｎＡＳとＱａ　ＡＳとを交互に周
期的に積層させる場合について説明すると、１ｎＡｓと
（３ａ　Ａｓとの成長最適基板温度の差は、約１００℃
〜２００℃であり、第１５図に示すような基板の加熱方
式では、基板温度も約１００℃〜２００℃変化させ安定
させるまでに約１０〜１５分間装する。このため、たと
えば、約３０△（約１０原子面〉周期でｉｎＡＳとＱａ
　ＡＳとを交互にｖＩＩｌ！！させ、全体で約０゜１５
μｍの層を形成させるためには約１００回にわたって基
板温度を変える必要があり、これに要する時間は、１０
００〜１５００分となり、非常に長時開式することにな
る。さらに周期を約６Ａ（約２原子面）にすると、所要
時１ｍが５０００〜７５００分となり、実際上成長が著
しく困難で、工業的には製造できないものとなる。

この発明の目的は、上述したようなセルシャッタの開閉
に伴なって生じる■−ｖ族化合物半導体薄膜の周期構造
の電気的特性の劣化ならびに周期性の劣化を低減し、さ
らに種類の異なる各層を成長する際に、基板温度を交互
にかつ迅速に切換えることのできる単結晶薄膜形成方法
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］この発明の単結晶薄膜形成方法では、異なる■成分子線
が相互に混合しないように成長室内に仕切板を設け、仕
切板によって区切られる成長室の一方側に、基板の表面
側から基板を加熱するための加熱手段を設け、該加熱手
段により成長室の一方側の基板温度を他方側よりも高め
、基板の一部または全部を仕切板を境にしてその両側に
周期的にかつ交互に移動させることにより、基板の一部
または全部に異なるｍ成分子線を交互に照射し、異なる
■−ｖ族化合物半導体の単結晶を交互に基板上に形成す
ることを特徴としている。

［作用１この発明の単結晶薄膜形成方法では、成長室内に仕切板
が設けられ、異なる■成分子線が相互に混合しないよう
にされている。したがって、従来のように、セルシャッ
タを開閉する必要がなく、セルシャッタＩＭ］ｆｆｌに
伴なって生じる不純ガスの発生や分子線強度のオーバシ
ュートを生じない。

また、この発明の形成方法では、仕切板によって区切ら
れる成長室の一方側に基板の表面側から基板を加熱する
ための加熱手段が段けられており、この加熱手段によっ
て成長室の一方側の基板温度が他方側よりも高められて
いる。したがって、薄膜周期構造の各層をｍ過成長基板
温度で順次成長させることができる。

−［実施例］第１図は、この発明の方法の第１の例を説明するための
装置を示す概略構成図であり、従来の方法を説明するの
に用いた第７図に対応するものである。基板ホルダ９に
は、その回転軸の周囲に数個の基板１０が保持されてお
り、基板ホルダ９が回転することにより基板１０が公転
運動するように設けられている。セル１４には■族原料
Ａ１３が備えられており、セル１６には異なる■族原料
８１５が備えられている。セル１４．１６のそれぞれの
隣りには空のセル３２．３３が設置されており、この空
のセル３２．３３内の電熱ヒータがこの発明における加
熱手段となる。成長室内には、それぞれの■成分子線が
相互に混合しないように仕切板１２が設けられており、
仕切板１２と基板ホルダ９の公転軌道が交わる部分には
、基板ホルダ９が通過できる分だけ仕切板１２に切込が
形成されている。

基板ホルダ９が回転し基板１０が公転運ｅ　することに
より、基板１０が仕切板を境にしてその両側に周期的に
かつ交互に移動する。この移動により、セル１６側に位
Ｈする基板には原０８１５を含む薄膜が形成され、セル
１４側に位置する基板には原ＲＡ１３を含むＩｌｌが形
成されるので、原料Ａ１３を含むＷＪ躾と原料８１５を
含む＠膜とが交互に周期的に形成される。

また、交互に形成される薄膜のうち成長最適基板Ｓ度の
高い側において、空のセル内の電熱ヒータを加熱し、仕
切板を境にしてその両側で基板にｓｒｘ差を設けて、Ｎ
ｒｌ！４を形成させることができる。

したがって、各Ｓ膜を最適な基板温度で形成させること
ができる。

第２図は、この発明の方法の第２の例を説明するための
装置を示す概略構成図である。第２図において、１９は
仕切板、２ｏはｍ族原料Ａ１２２は■族原料Ｂ、２１．
２３はセル、３４．３５は空のセルを示しており、基板
１７には１つの基板１８が保持されている。基板ホルダ
１７は、仕切板１９を境にしてその両側に往復運動をす
るように設けられている。第２図に示す装置のように、
基板を仕切板の両側に往復運動させることによっても交
互に異なる■液分子線を照射して、異なる単結晶薄膜を
交互に周期的に形成させることができる。この場合にも
、成長最適基板温度の高い側において、空のセル内の電
熱ヒータに通電し仕切板の両側で基板に温度差を設けて
形成させることができる。

第３図は、この発明の方法の第３の例を説明するための
ＩＩを示す概略構成図である。第３図において、２７は
仕切板、２８は■族原料Ａ、３０は■族原料８．２９．
３１はセル、３６．３７は空のセルを示しており、基板
ホルダ２５には１つの基板２６が保持されている。基板
ホルダ２５は、その中心を回転軸として回転するよう設
けられており、この回転により基板２６は自転運動する
。

第３図に示すような装置を用いることにより、基板の一
方の半分と他方の半分とで、異なる■液分子線を交互に
照射し、異なる単結晶薄膜を交互に基板上に形成させる
ことができる。また、第１図および第２図に示す装置と
同様に、仕切板２７の両側において基板に温度差を設け
ながら薄膜を形成することができる。

第４図は、この発明の方法の第４の例を説明するだめの
装置を示すＮ略＃ＩＪＩｆｊ４図である。第４図におい
て、４１は仕切板、４２は■族原料Δ、４４は■族原料
Ｂ、４３．４５はセル、４６．４８はガラス窓付７ラン
ジ、４７．４９はレーザ発振器を示しており、基板ホル
ダ３９には１つの基板４０が保持されている。基板ホル
ダ３９は、第３図に示ｔｍ板ホルダと同様にその中心を
回転軸として回転し、これにより基板４０は自転運動を
づる。

この例でも、第３図と同様に、基板の一方の半分と他方
の半分とで異なる■液分子線を交互に照射し、基板上に
交互に異なる単結晶薄膜を形成させる。この例では、加
熱手段としてレーザ発振器４７．４９が設けられており
、レーザ発振器４７゜４９から照射されたレーザは、ガ
ラス窓付フランジ４６．４８のガラス窓を通り、基板４
０上に入射する。これにより、基板４０がその表面側か
ら加熱される。したがって、この例においても、仕切板
４１を境にしてその両側で基板にＩＪｆｆ差を設けなが
ら、Ｗｌｊ膜を形成させることができる。

一般に、ＭＢＥ成長においては、暴板量来面の温度が成
長層の結晶性の良否に著しく影響を与える。以上説明し
たこの発明の方法では、いずれちるため、基板ホルダの
裏側からのみヒータ加熱する従来の方法に比べて、基板
最表面の濃度を著しく迅速に切換えることができる。し
たがって、最適な条件下で各層の薄膜を形成することが
できる。

また、この発明の形成方法では、成長室内に仕切板が設
けられており、この仕切板を境にして基板の一部または
全部をその両側に周期的にかつ交互に移動させることに
より、基板の一部または全部に異なる■液分子線を交互
に照射している。したがって、この発明によれば、セル
シャッタは常に開放状態で各薄膜を交互に周期的に形成
させることができる。この結果、セルシャッタの開１７
１を周期的に行なう従来のＭＢＥ成長方法で問題となる
、不純ガスの発生や分子線強度の揺乱が成長途中におい
て全く生ぜず、含有不純物量の少ない、かつ周期性の良
い、■−ｖ族化合物半導体薄膜周期構造を形成すること
ができる。

次に、この発明についてさらに具体的に説明するため、
第３図に示した装置を用いた■−ｖ族化合物半導体単結
晶ｉ１１！周期構造の形成方法について例示する。第３
図に示す装置において、■族原料Ａ２８としてＩｎ、■
族原料８３０としてＧａを用いＮ　Ｉ　ｎ　ｏ、ｓ　ｏ
　Ｑａ　ｏ、ｓ　ｏ　ＡｓとＩｎｏ、５６Ｇａ　、、、
、Ａｓを交互に基板上に形成させた。基板２６としては
ＩｎＰ基板を用い、自転運動の周期は３．５ｒｐ−とし
た。この条件で、６０１ｎの成長を行ない、成長１１ｎ
　Ｐ基板上に形成された（　ｎ　ｏ、ｓ　ｏ　Ｇａ　ｏ
、ｍ　ｏ　ＡｓとＥ　ｎ　ｏ、ｓ　ｔａ　Ｑａ　ｌ）、
４４Ａ３による単結晶薄膜周期構造全体の厚みを精密測
定したところ、１．９０μ諺であった。このことから、
基板の自転運動の１回転（１周期）に対応した厚みは、
約９０Ａであることが算出される。第５図は、このよう
にして作成した周期構造についてのＸ線回折測定チャー
トを示したものである。２θ−６２，８５ならびに２θ
−６２，９５に見られる各ピークは、ＩｎＰ基板のＣｕ
Ｋα＋、ＣｕＫα２ビークとその上に形成したｌ１ｌｏ
。

５ｏＧａａ、５ｏＡｓ、Ｉｎｏ、５ａＧａｏ、＜＜Ａｓ
による単結晶簿膜初期構造の０次ピークのＣｕＫαＩ　
、　ＣＩ　Ｋα２ビークがそれぞれ重なったものである
。さらに、２θ−６１，７ならびに２θ−６４，１付近
に見られる、それぞれ２本のピークは、周期構造が規則
正しく形成されている場合にのみ現われるサイドバンド
ピーク（±１次）の、それぞれＣｕＫαＩ　、　ＯＬＩ
　Ｋα２ビークに対応する。このサイドバンドビークと
、０次ピークの角度差から、周期構造の実際の周期が測
定でき、第５図に示すチャートの場合、約８７Ａであっ
た。

この値は、先に算出した自転周期に対応する値９０Ａと
、測定誤差範囲内でよく一致していることが確認された
。

以上の結果から、１周期９０Ａという極めて微細な周期
構造が、極めて規則正しく形成されていることがわかる
。第３図に示すＭＷでは基板の自転速度をざらに速くす
ることは極めて容易なことであり、自転速度をさらに速
くすることによりより微細な単結晶簿膜初期構造を形成
することができる。また、上記の成長条件において、仕
切板２７で隔てられた片側のみのセルを用いて、あえて
［ｎ　ｘ　Ｇａ　＋　−ｘ　Ａｓの１層成長を行なった
。この試料について、厚み方向の組成分布をＡＥＳ分析
した結果を第６図に示す。第６図に示されるように、ｌ
ｎ　ｘ　Ｇａ　Ｉ−Ｘ　Ａｓ　／　Ｉｎ　Ｐ基板界面近
傍での組成比の勾配は、従来の第１３図に比べると、著
しく改善されて、組成分布が均一になっている。

このことから、この発明の成長方法を用いると、セルシ
ャッタのｆｆＯ［！ｌＩ］に伴なう分子線強度の皿孔を
解消でき、組成制御性を著しく向上できることがわかる
。

また、ＩｎＰ基板上にＩｎＡＳ３原子面と原子へ３１原
子面とからなる超格子を、２００周期積層させた。装置
としては、第３図に示す装置を用い、Ｇａ　Ａｓ　１原
子面５を成長させる側にある空のセルのみを加熱して、
Ｇａ　Ａｓ　１原子面を成長させる側のみの基板最表面
温度を高くした。比較として、従来の方法、すなわち空
のセルを加熱することなく仕切板の両側において強制的
に温度差を設けることなく積層させた超格子も作成した
。室２！　（３００Ｋ＞での電子移１度をこれらの超格
子について測定したところ、比較の従来の方法によるも
のは８０００ｃ１／Ｖ−ｓであったのに対し、この発明
の方法によるものは、約１５０００ｃ１／Ｖ−ｓという
値が得られた。なお、いずれの場合においても、基板ホ
ルダ裏側のヒータには一定電流を流しており、基板ホル
ダ裏側のヒータ電流制御用熱雷対５２（第１５図）の設
定温度が４００℃であった。

第１図に示す装置の方法は、従来の気相エピタキシャル
（ＶＰＥ）成長における２成長室法に類似しているが、
ＭＢＥ成長方法における分子線の方向性は、ＶＰＥ成長
方法におけるガス流の方向よりも著しく良いと考えられ
、したがってこの発明のように同一平面上で連続的に基
板を公転あるいは自転運動させるという機構はＶＰＥ成
艮方法ではとり１！？ない。すなわち、ＶＰＥ成艮方法
ではガスの横方向への拡散が、ＭＢＥ成長方法における
分子の場合に比べて大きいために、仕切板と基板との間
隙でのガス流相互の混合も大きくなる。

現に、現在のＶＰＥ成長における２成長苗法では、２つ
の成長室内での成長が終われば、一旦その成長室から基
板を引扱いた後、基板を公転させて、次の成長室内に挿
入するという操作を行なっており、真に成長室出口部分
での成長ではない。このような操作に比べて、この発明
の方法では、基板の引き扱きや挿入といったことが不要
となり、操作が著しくｍ＋単化し、成長層の良好な連続
性、周期性を得ることができる。

実施例では加熱手段として、電熱ヒータ、レーザ発撮器
を例示しているが、この発明に用いられる加熱手段はこ
れらのものに限定されず、その他ランプヒータなど周知
の加熱手段を用いることができることは言うまでもない
。

また、実施例では基板を公転運動、往復運動または自転
運動させることにより、仕切板を境にしてその両側に周
期的にかつ交互に移動させているが、その他の移動方法
により仕切板の両側に移動させてもよいことは言うまで
もない。

［発明の効果］この発明の単結Ａｆｉ膜の形成方法では、分子線相互間
に仕切板を設け、分子線相互の混合を防ぎ、各セルシャ
ッタを常に開放した状態で、基板の一部または全部を仕
切板を境にしてその両側に周期的にかつ交互に移動させ
ることにより、セルシャッタからの不純ガスの発生なら
びに分子線強度の皿部の問題を解消している。このため
、著しく周期性が良く、かつ微細な単結晶薄膜周期構造
を簡単に形成することができる。

また、この発明の形成方法では、仕切板によって区切ら
れる成長室の一方側に加熱手段を設け、この加熱手段に
より成長室の一方側の基板温度を他方側の温度よりも高
め、仕切板の片側にある基板の最表面のみを加熱するこ
とにより、薄膜周期構造を形成する際に、各層を最適成
長基板温度で成長させることができる。

なお実施例で示したように加熱手段は、仕切板によって
区切られる成長室の両側に設けることもできる。この場
合、一方の加熱手段を他方の加熱手段よりｂ強く作用さ
せることにより、成長室の一方側の基板温度を他方側よ
りも高めてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法の第１の例を説明するための
装置を示す概１８１１Ｉ成図である。第２図は、この発
明の方法のｇＦＩ２の例を説明するための装置を示す概
略構成図である。第３図は、この発明の方法の第３の例
を説明するための装置を示す概略構成図である。第４図
は、この発明の方法の第４の例を説明するための装置を
示す概略構成図である。第５図は、この発明の方法によ
って作成された単結晶Ｓ膜周期構造の一例についてのＸ
線回折測定チャートを示す図である。第６図は、この発
明によって作成されたＪｎｘＧａ＋−χＡｓ層の厚み方
向の組成分布をＡＳＥによって分析した結果を示す図で
ある。第７図は、従来のＭＢＥ成長による単結晶ｗＩ膜
形成方法を説明するための図である。第８図は、従来の
方法において四眠極質邑分析装置を用いてセルシャッタ
を閉じた後の不純ガス品の変化を調べた結果を示す図で
ある。第９図は、第８図と同じく、従来の方法において
四重極質最分析装置を用いてセルシャッタを閉じた後の
不純ガス量の変化を調べた結果を示す図である。第１０図は、Ｉｎ　ｏ、ｓ　ａ　Ｇａ　Ｏ，４７Ａｆｉ
　Ｉｌｌ結晶薄膜の残留不純物キャリア濃度と電子移動
度との関係を示す図である。第１１図は、セルシャッタ
開放直後における分子線強度オーバシュートに関する測
定結果を示す図である。第１２図は、ｒｎＰ基板上にＩ
ｎ　ｘ　Ｑａ　Ｉ−Ｘ　Ａｓを成長させたときの格子不
整合と）ｎおよびＱａの７ラツクス強度比の関係を示し
た図である。第１３図は、従来の方法によって測定され
たＩ　ｎ　ｘ　Ｇａ　Ｉ−Ｘ　Ａｓ　Ｗａの厚み方向の
組成分布をＡＥＳによって分析した結果を示す図である
。第１４図は、Ｉｎ　Ｏ，１３Ｇａ　０゜４□Ａｓ単結
晶薄膜の成長速度とＱａ＋ｌｎ分子線強度との関係につ
いて示す図である。第１５図は、基板ホルダ内に設置さ
れた加熱ヒータを示す図である。図において、９．１７．２５．３９は基板ホルダ、１０
．１８．２６．４０は基板、１２．１９゜２７．４１は
仕切板、１３．２０．２８．４２は■族原料Ａ、１５．
２２．３０．４４は■族原料Ｂ、１４．１６．２１．２
３．２９．３１．４３゜４５はセル、３２〜３７は空の
セル、４６．４８はガラス窓付フランジ、４７．４９は
レーザ発振器を示す。第１図第４図第５図２θ 第６図第７図築Ｂ図第１０図キイリアｔ＆　＜、ｃｙｎ　　＞８１１図セルうヤツタ−Ｒｈ第１２図フラックス強度比：　Ｆ／７Ｌ／Ｆ赳萬１３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成長室内で複数のIII族分子線を交互に基板上に
照射して、III−Ｖ族化合物半導体の単結晶薄膜の周期
構造を基板上に分子線エピタキシャル成長により形成さ
せる単結晶薄膜の形成方法において、異なるIII族分子線が相互に混合しないように成長室内
に仕切板を設け、前記仕切板によつて区切られる成長室の一方側に、基板
の表面側から基板を加熱するための加熱手段を設け、該
加熱手段により成長室の一方側の基板温度を他方側より
も高め、前記基板の一部または全部を前記仕切板を境にしてその
両側に、周期的にかつ交互に移動させることより、前記
基板の一部または全部に異なるIII族分子線を交互に照
射し、異なるIII−Ｖ族化合物半導体の単結晶薄膜を交
互に基板上に形成することを特徴とする、単結晶薄膜の
形成方法。
（２）前記加熱手段が電熱ヒータであることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の形成方法
。
（３）前記加熱手段がレーザ加熱手段であることを特徴
とする、特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の形成
方法。
（４）前記加熱手段がランプヒータであることを特徴と
する、特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の形成方
法。
（５）基板ホルダを回転させて基板ホルダの回転軸の周
囲に保持された基板を公転運動させることにより、基板
の全部を仕切板を境にしてその両側に周期的にかつ交互
に移動させることを特徴とする、特許請求の範囲１項記
載の単結晶薄膜の形成方法。
（６）基板を仕切板を境としてその両側に往復運動させ
ることにより、基板の全部を仕切板を境にしてその両側
に周期的にかつ交互に移動させることを特徴とする、特
許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の形成方法。
（７）基板ホルダを回転させて基板ホルダの中心部に保
持された基板を自転運動させることにより、基板の一部
を仕切板を境にしてその両側に周期的にかつ交互に移動
させることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
単結晶薄膜の形成方法。