JPH03211723A - 気相成長による薄膜形成方法およびトランジスタの製造方法ならびに気相成長装置 - Google Patents

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、ＭＯＣＶＤに代表される気相成長による薄膜
形成方法およびトランジスタの製造方法ならびに気相成
長装置に係り、特に膜厚方向に傾斜組成の薄膜を形成す
るために好適な気相成長による薄膜形成方法およびトラ
ンジスタの製造方法ならびに気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

有機金属原料ガスを用いる■−■族およびｎ−■族等の
化合物ないし混晶半導体のＭＯＣＶＤ気相成長方法は、
良質な薄膜を形成することができるものとして、各所で
研究開発が活発に行われている。

第１０図に代表的な従来の気相成長装置の構成を示す。

この第１０図に示す気相成長装置は、薄膜成長室１と、
フォアライントラップ２と、排気ポンプであるロータリ
ポンプ３と、基板設置用のサセプタ４と、基板加熱用の
高周波コイル６と、一端部が薄膜成長室１に接続された
原料ガス導入ライン７と、一端部が排気系のフォアライ
ントラップ２の上流側に接続されたベントライン８と、
原料ガス源９ａ、９ｂと、マスフローコントローラ１０
ａ。

１０ｂと、ガス流路切替弁１１ａ、ｌｌｂとを備えてい
る。

そして、原料ガス源９ａからはホスフィン（ＰＨ３）を
供給し、原料ガス源９ｂからはトリメチルインジウムＣ
（ＣＨ３）　−Ｉ　ｎ）　　（以下、ｒＴＭ　工Ｊとい
う）を供給するようになっている。

次に、第１０図に示す気相成長装置を用いて、例えばＩ
ｎＰ基板上にＩ　ｎ、　Ｐ薄膜を成長させる従来方法を
説明する。

パラジウム純化器（図示せず）によって高度に純化され
た水素ガス（Ｈ２）を、一端部が薄膜成長室１に接続さ
れた原料ガス導入ライン７、および一端部が排気系に接
続されたベントライン８にそれぞれ毎分６Ｑ流す。

薄膜成長室１内を、フォアライントラップ２を有するロ
ータリポンプ３により、１５０Ｔｏｒｒ程度に排気する
。

ＩｎＰの成長前には、あらかじめガス流路切替弁１１ａ
、ｌｌｂを切り替え、原料ガス［９ａからホスフィン（
ＰＨ３）をマスフローコントローラ１０ａにより流量を
調整し、また原料ガス源９ｂからＴＭＩをマスフローコ
ントローラ１０ｂにより流量を調整した水素ガス（Ｈ２
）でバブリングし、それぞれ毎分２００ｃｃ、　４００
ｃｃの流速でベントライン８に流しておく。なお、ベン
トライン８は廃棄ガスラインの一つで、排気系を構成し
ているロータリポンプ３により、常時減圧下におかれて
いる。

ついで、ＩｎＰ基板５をロードロック機構（図示せず）
を用いて薄膜成長室１内に導入し、サセプタ４に設置す
る。

ＩｎＰの成長に当たり、サセプタ４に設置されたＩｎＰ
基板５を高周波コイル６により６７０℃に加熱する。こ
の時、ＩｎＰ基板５の表面の熱損傷を防止するため、ガ
ス流路切替弁１１ａを原料ガス導入ライン７側開通に切
り替え、ホスフィンを原料ガス導入ライン７に流し、薄
膜成長室１に導入する。

ついで、約２０分後にガス流路切替弁１１ｂを原料ガス
導入ライン７側開通に切り替え、ＴＭＩを原料ガス導入
ライン７を通じて薄膜成長室１に導入し、ＩｎＰを成長
させる。つまり、ＩｎＰ薄膜成長時は各原料ガスとも、
ガス流路切替弁１１ａ、１１ｂによりガス流路をベント
ライン８から原料ガス導入ライン７に切り替え、この原
料ガス導入ライン７を通じて薄膜成長室１へ導入するよ
うになっている。

また、成長膜へのドーパントの添加や、さらにはＩｎＰ
と工ｎ　Ｐ　Ｇ　ａ　Ａ　ａとの積層多層膜を成長させ
る場合には、これらの原料ガスを薄膜成長室１へ導入す
るため、ドーパント、例えばｎ型のドーパントとしては
硫化水素（Ｈ，Ｓ）、ＧａおよびＡｓｙＫ料としてはト
リメチルガリウム（（ＣＨ，）３Ｇａ）（以下、ｒＴＭ
ＧＪという）、およびアルシン（ＡｓＨ，）をそれぞれ
前記原料ガス導入ライン７とベントライン８へ導く配管
を、前記２種の原料ガスであるホスフィンおよびＴＭＩ
を導く配管のほかに増設し、その増設した配管にもガス
流路切替弁を設け、ｙＸ料ガスの流れを原料ガス導入ラ
イン７側開通とベントライン８側開通とに切り替え、ド
ーパントの添加とＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓの多層膜の形成
とを行うようにしている。

次に、従来の気相成長技術によるＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ
／ＩｎＰダブルへテロ構造バイポーラトランジスタの製
造方法のプロセスについて説明する。

パラジウム純化器によって高度に純化された水素ガス（
Ｈ２）を薄膜成長室、および一端部が排気系に接続され
ているベントラインにそれぞれ毎分６Ｑ流す。

そして、薄膜成長室内を、フォアライントラップを有す
るロータリポンプにより、　１００Ｔｏｒｒ程度に排気
する。

薄膜の成長に当たっては、ホスフィン（Ｐ　Ｈ，、）ｔ
アルシン（Ａ　ｓ　Ｈ，）　、　ＴＭ　Ｉ　、　トリエ
チルガリウム（以下、ｒＴＥＧＪという）を原料ガスと
して用いる。また、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）およびジ
シラン（Ｓｉ、Ｈ，）をそれぞれＰ型、ｎ型の不純物と
して用いる。

薄膜の成長前には、ホスフィン、アルシン、ジエチル亜
鉛およびジシランをそれぞれマスフローコントローラに
より流量を調整し、毎分１００ｃｃ。

９０ｃｃ、　１０ｃｃ、　５ｃｃの流速でベントライン
に流しておく。

一方、ＴＭＩおよびＴＥＧを、それぞわマスフローコン
トローラにより流量を調整した水素ガスでバブリングし
、毎分４００ｃｃ、　３００ｃｃの流速で流しておく。

ついで、半絶縁性ＩｎＰ基板をロードロック機構により
薄膜成長室内に導入し、サセプタに設置し、高周波コイ
ルで半絶縁性ＩｎＰ基板を膜の成長温度６５０℃に加熱
する。この時、半絶縁性ＩｎＰ基板の表面の熱損傷を防
止するため、ホスフィンをベントラインから切り替えた
原料ガス導入ラインを通じて薄膜成長室に導入する。

半絶縁性ＩｎＰ基板を６５０℃に２０分保持した後、Ｔ
ＭＩとジシランをベントラインから切り替えた原料ガス
導入ラインを通じて薄膜成長室に導入し、シリコンドー
プのＩｎＰコンタクト層をＩｐｍ成長させる。

次に、ジシランの流量を毎分１ｃｃに減らしてＩｎＰコ
レクタ層（ドーピング濃度ｎ　＝　５　ＸＩＯ”（！ｍ
−’）を０．５μｍ形成する。

ＩｎＰの成長からＩｎＧａＡｓの成長への切り替えに当
たっては、ＴＭＩおよびドーパントのジシランをまずベ
ントライン側に切り替え、その後ホスフィンをベントラ
イン側に切り替える。

次に、アルシンを原料ガス導入ラインを通じて薄膜成長
室に導入し、その後ＴＥＧ、ＴＭ、Ｉおよびドーパント
のジエチル亜鉛を導入して、ＩｎＧａＡｓベース層（ド
ーピング濃度ｐ　＝　Ｉ　ＸＩＯｌｇａｎ−３）を０．
１５μｍ形成する。

ついで、同様のガス流路の切り替えを行い、Ｓｉドープ
ＩｎＰエミッタ層（ドーピング濃度ｎ＝　５　Ｘ　１０
”　ｒｘｉ−”　）　を０．５μｍ、およびＳｉドープ
ＩｎＧａＡｓコンタクト層（ドーピング濃度ｎ＝４　Ｘ
ＩＯ”ａｍ−”）を形成する。

以上説明した薄膜成長に当たって、ガス流路切替弁の切
り替えシーケンスを第１１図に示す。

この第１１図において、シーケンスライン上の「成長室
」、「ベントライン」は、それぞれ原料ガスが薄膜成長
室またはベントライン側に導入されていることを示して
いる。

第１２図に前記従来の気相成長技術により製造したＩ　
ｎ　Ｐ　／　Ｇ　ａ　Ｉ　ｎ　Ａ　ｓ　／　Ｉ　ｎ　Ｐ
ダブルへテロ構造バイポーラトランジスタの断面図を示
し、第１３図に同トランジスタのエネルギーバンド図を
示す。

なお、この種の薄膜形成方法および装置に関連する技術
としては、例えば特開昭６２−２３２９３１号公報が挙
げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、前記従来の気相成長による薄膜形成方法
では、あらかじめマスフローコントローラにより設定し
ておいた流量の原料ガスをベントラインに流しておき、
薄膜の成長開始時にガス流路切替弁によりベントライン
から原料ガス導入ライン側開通に切り替え、この原料ガ
ス導入ラインから薄膜成長室に原料ガスを導入している
。

したがって、この従来技術により膜厚方向の組成が徐々
に変化した傾斜組成の薄膜、例えばＩｎｘＧａ１−ｘＡ
５ｙＰ□−ｙを形成するためには、次のような方法が考
えられる。すなわち、 （１）Ｖ族元素の組成を変化させるには、マスフローコ
ントローラの流量設定値を徐々にずらす。

（２）■族元素の組成を変化させるには、原料ガスの温
度を徐々に変化させる。

しかし、現状のマスフローコントローラは、流量設定値
を変化させた場合、流量のハンチングが起こり、安定す
るまでに時間が掛かる。また、■族元素の温度を変化さ
せるため、恒温槽の温度を変化させたとしても、原料ガ
ス温度が恒温槽の温度に追随するのに時間を要する。

このため、従来の気相成長技術では膜厚方向に傾斜組成
の薄膜を成長させることは、殆ど困難であった。

一方、前記従来の気相生長技術により製造したトランジ
スタでは、第１３図に示したエネルギーバンドからも明
らかなように、エミッタとベース接合部に伝導帯のスパ
イクが現われ、エミッタの注入効率を低下させている。

また、ベース領域でのキャリアの走行は拡散によるため
に、キャリアのベース走行時間が素子内全走行時間の大
部分を占め、素子の高速化の足伽となっていた。

したがって、キャリアの注入効率を上げて電流利得を向
上させ、かつ高速化を図るためには、エミッタ層とベー
ス層の接合部に傾斜組成を導入して伝導帯のスパイクを
なくすとともに、ベース層を傾斜組成として、ベースに
注入されたキャリアも電界で移動するようにする必要が
ある。

しかし、従来の気相成長技術では、傾斜組成の膜を形成
することは困難であった。

本発明の第１の目的は、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容
易に形成し得る気相成長による薄膜形成方法を提供する
ことにある。

本発明の第２の目的は、基板の表面に化合物半導体薄膜
を含む複数層の薄膜を形成でき、しかも前記複数層のう
ちの少なくとも１層を膜厚方向に傾斜組成の膜で形成し
得る気相成長による薄膜形成方法を提供することにある
。

また、本発明の第３の目的は、ベース層、およびべース
層とエミッタ層の接合部を、膜厚方向に傾斜組成の膜で
容易に形成し得る気相成長によるトランジスタの製造方
法を提供することにある。

さらに、本発明の第４の目的は、気相成長による前記薄
膜形成方法およびトランジスタの製造方法を的確に実施
し得る気相成長装置を提供することにある。

そして、本発明の第５の目的は、気相成長による前記薄
膜形成方法およびトランジスタの製造方法を、より一層
良好に実施し得る気相成長装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記第１の目的は、減圧下におかれた薄膜成長室内に設
置された基板の表面に噴射する複数種の原料ガスのうち
の、少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単
位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達
する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させ
ることにより、達成される。

前記第２の目的は、前記複数種の原料ガスとして、化合
物半導体を構成する元素を含む原料ガスを用い、基板表
面に化合物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成するこ
とにより、達成される。

前記第３の目的は、減圧下におかれた薄膜成長室内に設
置された半絶縁性半導体基板の表面に噴射する複数種の
原料ガスのうちの、選択された少なくとも１種類の原料
ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たり
の到達量を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に
達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化さ
せ、少なくともベース層、およびべース層とエミッタ層
との接合部を、膜厚方向に傾斜組成の膜で形成すること
により、達成される。

前記第４の目的は、複数個の原料ガス導入口にそれぞれ
設けられた各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したことによ
り、達成される。

前記第４の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続し
たことによっても、達成される。

前記第４の目的は、前記各原料ガス導入口に対向する位
置にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの
開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したこと
によっても、達成される。

前記第４の目的は、前記各シャッタを、単位時間当たり
の開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続したこと
によっても、達成される。

前記第５の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続
し、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタを
設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個別
に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前記ガス
流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを連動可
能に接続したことによって、達成される。

また、前記第５の目的は、前記各ガス流路切替弁を、単
位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に
接続し、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッ
タを設け、各シャッタを、単位時間当たりの開時間を個
別に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前記ガ
ス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを連動
可能に接続したことによっても、達成される。

さらに、前記第５の目的は、前記気相成長装置において
、前記各原料ガス導入口を、基板表面の中心に向かって
開口させたことによっても、達成される。

〔作用〕

本発明の薄膜形成方法では、減圧下におかれた薄膜成長
室内に基板を設置する。ついで、複数種の原料ガスを当
該原料ガス導入口から前記基板の表面に噴射し、薄膜を
気相成長させる。その際。

少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時
間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させる。

これにより、少なくとも１種類の原料ガスによる薄膜の
成長速度が、他の種類の原料ガスによる薄膜の成長速度
に対して変化するので、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容
易に形成することができる。

また、本発明の薄膜形成方法では、複数種の原料ガスに
、化合物半導体を構成する元素を含む原料ガスを用いて
いる。前記原料ガスを基板の表面に噴射し、かつ前記複
数種の原料ガスのうちの。

少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時
間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させるこ
とにより、化合物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成
でき、かつ少なくとも１層について、膜厚方向に傾斜組
成の膜で形成することができる。

そして、本発明におけるトランジスタの製造方法では、
薄膜成長室内に半絶縁性半導体基板を設置する。ついで
、複数個の原料ガス導入口から複数種の原料ガスを前記
半絶縁性半導体基板の表面に噴射し、Ｊ頓次コレクタ層
、ベース層およびエミッタ層を形成する。その際、複数
種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガスの
半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たりの到達
量を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する
単位時間当たりの到達量に対して変化させ、少なくとも
ベース層、およびべース層とエミッタ層との接合部を、
膜厚方向に傾斜組成の膜で形成するようにしている。そ
の結果、少なくともベース層、およびべース層とエミッ
タ層との接合部を。

傾斜組成の層で形成でき、これによりトランジスタの性
能を大幅に向上させることができる。

また、本発明の気相成長装置では、薄膜成長室に複数個
の原料ガス導入口を設け、各原料ガス導入口にガス流路
切替弁を介して原料ガス導入ラインとベントラインとを
接続し、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開
閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続している。

したがって。

複数個のうちの選択された少なくとも１個のガス流路切
替弁の単位時間当たりの開閉間隔を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させ、少な
くとも１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位
時間当たりの到達量に対して、徐々に変化させることが
できる。

これにより、少なくとも１種類の原料ガスによる薄膜の
成長速度を変化させることができるので、膜厚方向に傾
斜組成の薄膜を形成することが可能となる。

さらに、本発明の気相成長装置では、前記各ガス流路切
替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る
制御手段に接続している。その結果、複数個のガス流路
切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開時間を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間に対して変化させることが
でき、これにより少なくとも１種類の原料ガスの基板表
面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの
基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐
々に変化させることができる。

また、本発明の気相成長装置では、前記各原料ガス導入
口の前方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当
たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続し
ている。その結果、複数個のシャッタのうちの、選択さ
れた少なくとも１個のシャッタの単位時間当たりの開閉
間隔を、他のシャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対
して変化させることができ、これにより少なくとも１種
類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達
量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たり
の到達量に対して、徐々に変化させることができる。

さらに、本発明の気相成長装置では、各シャッタを、単
位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段に
接続している。その結果、複数個のシャッタのうちの、
選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当たり
の開時間を、他のシャッタの単位時間当たりの開時間に
対して変化させることかでき、これにより少なくとも１
種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到
達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当た
りの到達量に対して、徐々に変化させることができる。

また、本発明の気相成長装置でき、前記各ガス流路切替
弁を、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る
制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前方にシャ
ッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔
を個別に変化させ得る制御手段に接続するとともに、前
記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手段とを
連動可能に接続している。その結果、複数個のガス流路
切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開閉間隔と、当該シャッタの
単位時間当たりの開閉間隔とを、他のガス流路切替弁と
シャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させ
ることができ、したがって少なくとも１種類の原料ガス
の基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対
して、徐々に変化させることができる。

さらに、本発明の気相成長装置では、前記各ガス流路切
替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る
制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前方にシャ
ッタを設け、各シャッタを。

単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制御手段
に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の制御手段と
シャッタの制御手段とを連動可能に接続している。その
結果、複数個のガス流路切替弁のうちの１選択された少
なくとも１個のガス流路切替弁の単位時間当たりの開時
間と、当該シャッタの単位時間当たりの開時間とを、他
のガス流路切替弁とシャッタの単位時間当たりの開時間
に対して変化させることができ、したがって少なくとも
１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの
到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量に対して、徐々に変化させることができる
。

さらにまた、本発明の気相成長装置では、各原料ガス導
入口を、薄膜成長室内に設置された基板の表面の中心に
向かって原料ガスを噴射し得るように開口させている。

一方、薄膜成長室内における薄膜成長下でのガス雰囲気
は、通常ｌＸｌ０−２Ｔｏｒｒ以下に制御されている。

その結果、前記各原料ガス導入口を基板の表面の中心に
向かって原料ガスを噴射し得るように開口させたことと
、薄膜成長室内が前述のごとく、Ｉ　Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒ以下のガス雰囲気に制御されることとが相俟ち、薄
膜成長室内で原料ガスの対流や乱流が殆ど起こらず、し
たがって品質の優れた薄膜を形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明方法を実施するための薄膜形成用の気相
成長装置の一例を示すブロック図、第２図はガス流路切
替弁とシャッタとこれらの制御手段の一例を示すブロッ
ク図、第３図はシャッタの一例を示すもので、軸方向か
ら見た側面図である。

これらの図に示す実施例の薄膜形成用の気相成長装置は
、第１図に示すようしこ、薄膜成長室３０と。

圧力調整容器３１と、前記薄膜成長室３０および圧力調
整容器３１にコンダクタンス調整バルブ３２ａ、３２ｂ
を介して接続された排気ポンプ３３ａ、３３ｂと、両排
気ポンプ３３ａ、３３ｂに共通に接続された除害装置３
４と、前記薄膜成長室３０内に設けられかつ基板３６を
取り付けるアセブタ３５と、原料ガス源３７ａ〜３７ｄ
と、原料ガス導入ライン３８ａ〜３８ｄと、各原料ガス
導入ライン３８ａ〜３８ｄに設けられたマスフローコン
トローラ３９ａ〜３９ｄと、各原料ガス導入ライン３８
ａ〜３８ｄに接続されかつ前記薄膜成長室３０内に開口
させて設けられた原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄと、各
原料ガス導入ライン３８ａ〜３８ｄに対応させて設けら
れかつ前記圧力調整容器３１に共通に接続されたベント
ライン４１ａ〜４１ｄと、原料ガスの流れを原料ガス導
入口４０ａ〜４０ｄまたはベントライン４１ａ〜４１ｄ
に切り替えるガス流路切替弁４２ａ〜４２ｄと、前記薄
膜成長室３０内において各原料ガス導入口４０ａ〜４０
ｄに対向する位置に設けられたシャッタ４３ａ〜４３ｄ
と、基板加熱用の高周波コイル（図示せず）と、ガス流
路切替弁およびシャッタの制御手段とを備えて構成され
ている。

第１図に示す実施例では、原料ガス源３７ａからはアル
シン（Ａ　ｓ　Ｈ３）を、原料ガス源３７ｂからはホス
フィン（ＰＨ３）を、また原料ガス源３７ｃからはＴＥ
Ｇを、さらに原料ガス源３７ｄからはトリメチルアルミ
ニウム［（ＣＨ３）、Ａ　Ｑ］（以下、「ＴＭＡＪ　と
いう）をそれぞれ供給するようになっている。

前記原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄは、サセプタ３５を
介して薄膜成長室３０内に設置された基板３６の表面の
中心に向かって、それぞれ原料ガスを噴射し得るように
設けられている。

なお、第２図では原料ガス導入ラインを符号３８により
、原料ガス導入口を符号４０により、ベントラインを符
号４１により、またガス流路切替弁を符号４２により、
さらに第２図、第３図ではシャッタを符号４３により、
それぞれ代表して示している。

前記シャッタ４３は、第２図、第３図に示すように、半
円形の第１．第２の羽根４４．４５と、内、外二重の駆
動部４６と、シャッタ駆動部４７とを備えている。

前記第１．第２の羽根４４．４５のうちの、一方の羽根
は内、外二重の駆動部４６の一方に連結され、他方の羽
根は駆動部４６の他方に連結されている。

前記第１．第２の羽根４４．４５の組は、第２図に示す
ように、原料ガス導入口４０の端面との間に、Ｓ＝１〜
１０ａ＋＋＋＋程度の距離をおいて配置されている３前
記シャッタ駆動部４７は、内、％二重の駆動部４６を介
して第１．第２の羽根４４．４５を開閉動作させるよう
になっている。また、このシャッタ駆動部４７はほぼ半
円形の第１．第２の羽根４４．４５の重なり角度を調節
することにより、この実施例では第３図から分かるよう
に、Ｏ〜１８０°の範囲で開度を調節するようになって
いる。

そして、前記第１．第２の羽根４４．４５全体を慄動桿
４６の周りに回転させることにより、当該原料ガス導入
口４０にシャッタ４３の開口部が適合するように、位置
を調節し得るようになっている。

前記ガス流路切替弁４２には、第１．第２の駆動弁４８
．４９が設けられている。前記第１の駆動弁４８番こよ
りガス流路切替弁４２を原料ガス導入ライン３８−ｙＸ
料ガス導入口４０側開通に切り替え、前記第２の駆動弁
４９によりガス流路切替弁４２を原料ガス導入ライン３
８−ベントライン４１側開通に切り替え得るようになっ
ている。

前記ガス流路切替弁およびシャッタの制御手段は、第２
図に示すように、シャッタコントローラ５０と、バルブ
コントローラ５１と、前記シャッタ駆動部４７とシャッ
タコントローラ５０間に設けられた電磁弁５３と、前記
第１．第２の駆動弁４８．４９とバルブコントローラ５
１間に設けられた電磁弁５４．５５と、前記シャッタ駆
動部４７および第１．第２の駆動弁４８．４９に圧縮空
気等の流体圧を供給する流体圧供給系５６とを備えてい
る。

前記シャッタコントローラ５０およびバルブコントロー
ラ５１には、マイクロコンピュータまたはシーケンサが
用いられ、それぞれの動作シーケンスを例えば０．１秒
間隔で繰り返し動作させ得るようになっている。そして
、この実施例ではシャツタコントローラ５０とバルブコ
ントローラ５１とは、それぞれシャッタ４３とガス流路
切替弁４２とを独立して開閉動作させるようになってい
る。

前記電磁弁５３は、シャッタコントローラ５０からのシ
ャツタ開信号により開き、流体圧供給系５６を通じてシ
ャッタ駆動部４７に流体圧を送り、シャッタ４３を開操
作し、またシャッタコントローラ５０からのシャツタ閉
信号により閉じ、電磁弁５３が閉じるとシャッタ４３が
閉じるようになっている。

前記電磁弁５４．５５は、バルブコントローラ５１から
の切替弁開信号により電磁弁５４が開いて電磁弁５５が
閉じ、前記電磁弁５４が開くと流体圧供給系５６からガ
ス流路切替弁４２の第１の駆動弁４８に流体圧が供給さ
れ、ガス流路切替弁４２が原料ガス導入ライン３８−原
料ガス導入口４０側開通に切り替えられ。

またバルブコントローラ５１からの切替弁閉信号により
電磁弁５５が開いて電磁弁５４が閉じ、前記電磁弁５５
が開くと流体圧供給系５６からガス流路切替弁４２の第
２の駆動弁４９に流体圧が供給され、ガス流路切替弁４
２が原料ガス導入ライン３８−ペントライン４１側開通
に切り替えられるようになっている。

また、この実施例ではガス流路切替弁４２を開閉操作す
るようにしているが、開閉操作と開度調節とを行い得る
ようにしてもよい。

なお、この実施例では第２図に示すように、薄膜成長室
３０と原料ガス導入口４０とは、薄膜成長室３０に設け
られたフランジ５７と原料ガス導入口４０に設けられた
ＩＣＦフランジ５８との結合を介して真空封止されてい
る。さらに、薄膜成長室３０とシャッタ４３の第１．第
２の羽根４４．４５の駆動部４６とは、薄膜成長室３０
に設けられたフランジ５９と駆動部４６に設けられたフ
ランジ６０との接触を介して真空封止されている。

この実施例では、薄膜の気相成長に先立ち、第１図に示
す薄膜成長室３０内を排気ポンプ３３ａにより排気し、
かつコンダクタンス調整バルブ３２ａにより設定された
ｌＸｌ０−２丁ｏｒｒ以下の真空度に保持する。また、
圧縮調整器３１内も排気ポンプ３３ｂにより排気し、コ
ンダクタンス調整バルブ３２ｂにより真空度を設定し、
前記薄膜成長室３０と同等の真空度に保持する。

前記薄膜成長室３０内は、真空度がＩ　Ｘ　１０−”　
Ｔｏｒｒ以下と低く、また第１図から分かるように、各
原料ガス導入口４０ａ〜４０ｄが基板３６の表面の中心
に向かって開口するように設けられているため、各原料
ガス導入口４０ａ〜４０ｄから噴射した原料ガスは基板
３６の表面の中心に向かって直進し、薄膜成長室３０内
では原料ガスの対流や乱流が起こらない。

第５図は基板の設置位置と同じ位置に、四重極質量分析
計（ＱＭＡ）のイオン室を置いて、ガス流路切替弁およ
びシャッタによる原料ガスの流れの遮断状況をＡｓ２＋
について調べた結果を示す。

ガス流路切替弁およびシャッタによる原料ガスの遮断速
度を、共に０．１秒以下とすると、ガス流路切替弁およ
びシャッタの開閉に伴う膜界面のだれは無視できる。し
たがって、複数個のガス流路切替弁およびシャッタのう
ちの、選択されたガス流路切替弁およびシャッタの単位
時間当たりの開閉間隔を、他のガス流路切替弁およびシ
ャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化させる
ことにより、選択された原料ガス導入口から噴射された
原料ガスの基板表面に達する単位当たりの到達量を、他
の原料ガス導入口から噴射された原料ガスの基板表面に
達する単位当たりの到達量に対して変化させることがで
き、その結果当該原料ガスによる薄膜の成長速度を変化
させることができる。例えば、Ｇ　ａ　Ａ　ｓを５００
０人／時間の成長速度で形成している場合、ＧａとＡｓ
の各１層を成長されるために要する時間は約２秒である
から、２秒を１周期として、０．１秒毎に開閉間隔を変
化させることにより、成長速度をＯから５０００人／時
間の間で変化させることができる。したがって、例えば
Ａ　Ｑ　ｘ　Ｇ　ａニーｘ　Ａ　ｓの膜厚を変化させる
ためには、ＧａＡｓとＡ　Ｑ　Ａ　ｓの成長速度をそれ
ぞれ異なったモードで変化させればよい。

この実施例の気相成長装置では、第１図に示すガス流路
切替弁４２ａ〜４２ｄおよびシャッタ４３ａ〜４３ｄの
全部について、単位時間当たりの開閉間隔を変化させ得
るようにしており、そのうちの選択されたガス流路切替
弁およびシャッタの単位時間当たりの開閉間隔を変化さ
せることにより、混晶組成の薄膜の膜厚方向の組成を容
易に変化させることができる。

さらに、複数個のガス流路切替弁およびシャッタのうち
の、選択されたガス流路切替弁およびシャッタの単位時
間当たりの開時間を、他のガス流路切替弁およびシャッ
タの単位時間当たりの開時間に対して変化させても、膜
厚方向に傾斜組成の薄膜を形成することができる。

次に、第４図は本発明気相成長装置の他の実施例を示す
もので、ガス流路切替弁およびシャッタの制御手段を示
すブロック図である。

この第４図に示す実施例におけるガス流路切替弁および
シャッタの制御手段では、シャッタコントローラ５０と
バルブコントローラ５１とを信号線５２により連結し、
シャッタ４３の開閉動作と、ガス流路切替弁４２の切り
替え動作とを連動させるようにしている。この第４図に
示す実施例の他の構成。

作用については、前記第２図に示す実施例と同様である
。

（実施例１） この実施例１では、ＧａＡｓ／ＡｕｘＧａ１−ｘＡｓ膜
（ＸはＯから０．２まで変化）を成長させる例である。

あらかじめ、排気ポンプ３３ａ、３３ｂを用いて薄膜成
長室３０内および圧力調整容器３１内をｌＸｌ０−’Ｔ
ｏｒｒ以下の真空度まで排気しておく。

次に、ロードロック機構（図示せず）を用いて薄膜成長
室３０内にＧａＡｓ基板３６を導入する。

ついで、ＣＶＤ装置と同様、高周波コイル（図示せず）
によりＧａＡｓ基板３６を薄膜の成長温度６００℃まで
加熱する。

また、原料ガス源３７ａ　、　３７ｃ　、　３７ｄから
それぞれ原料ガスとして、アルシン（Ａ　ｓ　Ｈ，）、
　Ｔ　Ｅ　Ｇ　。

ＴＭＡを供給し、それぞれマスフローコントコーラ３９
ａ　、　３９ｃ　、　３９ｄで流量を制御し、毎分２ｃ
ｃ。

０．５ｃｃ、　０．２ｃｃを、原料ガス導入ライン３８
ａ、３８ｃ。

３８ｄおよびガス流路切替弁４２ａ　、　４２ｃ　、　
４２ｄを通じてベントライン４１ａ　、　４１ｃ　、　
４１ｄに流しておく。

基板昇温時に、ＧａＡｓ基板３６の表面の熱損傷を避け
るため、シャッタ４３ａを開け、ガス流路切替弁４２ａ
ｔｉ−原料ガス導入ライン３８ａ−原料ガス導入口４０
ａ側開通に切り替え、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板３６の表面に
アルシンを噴射する。

ＧａＡｓ基板３６の表面温度が薄膜の成長温度５００℃
で安定してから、シャッタ４３ｃを開け、ガス流路切替
弁４２ｃを原料ガス導入ライン３８ｃ−原料ガス導入口
４０ｃ側開通に切り替え、ＧａＡｓ基板３６の表面にＴ
ＥＧを噴射し、ＧａＡｓの成長を開始する。この時の薄
膜成長室３０の圧力は、５Ｘ１０−’Ｔ　ｏｒｒであり
、原料ガス分子の平均自由行程が原料ガス導入口４０ｃ
からＧ　ａ　Ａ　ｓ基板３６の表面までの距離１４ｃｍ
よりも長いため、薄膜成長室３０内で対流や乱流による
原料ガスの乱れがなく、良好な膜厚分布が得られた。

ＧａＡｓを１時間で５０００人成長させた後、ガス流路
切替弁４２ｄを原料ガス導入ライン３８ｄ−原料ガス導
入口４０ｄ側開通に切り替える。また、この時、シャッ
タ４３ｃｉの開閉は１周期を２秒として、０．０５秒ス
テップで５秒毎にシャツタ開の時間を長くして行き、２
００秒後にはシャッタ４３ｄを開いたままとした。

これにより、ＡＱの比率が０から０．２まで変化した。

膜厚方向に傾斜組成のＡＡｘＧａニーｘＡｓ膜が得られ
た。

ついで、第６図は本発明方法を実施するための薄膜形成
用の気相成長装置の他の一実施例を示すブロック図であ
る。

この第６図に示す気相成長装置は、第１図に示す気相成
長装置に、原料ガス源３７ｅ、３７ｆと、ｙＸ料カス導
入ライン３８ｅ、３８ｆと、マスフローコントローラ３
９ｅ、３９ｆと、原料ガス導入口４０ｅ、４０ｆと、ベ
ントライン４１ｅ、４１ｆと、ガス流路切替弁４２ｅ、
４２ｆと、シャッタ４３ｅ、４３ｆとが追加されている
外は、前記第１図に示す気相成長装置と同様である。

ついで、第７図はＩｎＰ基板に格子整合するＧａｘ　Ｉ
　ｎ、−ｘＡｓ、−ｙＰ　Ｙ四元混晶の組成図、第８図
は本発明気相成長装置により形成されたトランジスタの
概略構成図、第９図は本発明気相成長装置により形成さ
れたトランジスタのエネルギーバンド図である。

次に、第６図に示す気相成長装置を用いた気相成長法に
よるトランジスタの製造方法を説明する。

（実施例２） この実施例２では、第８図に示すＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
　（Ｐ）／ＩｎＰＩｎ用へテロバイポーラトランジスタ
の製造方法について説明する。

あらかじめ、排気ポンプ３３ａ、３３ｂを用いて薄膜成
長室３０内および圧力調整容器３１をコンダクタンス調
整バルブ３２ａ、３２ｂにより設定されたｌＸ１０−”
　Ｔ　ｏｒｒ以下の真空度まで排気しておく。

次に、ロードロック機構（図示せず）を用いて薄膜成長
室３０にＩｎＰ基板３６を導入する。

ついで、ＩｎＰ基板３６を高周波コイル（図示せず）に
より薄膜の成長温度５００℃まで加熱する。

また、原料ガスとして、原料ガス源３７　ａ、、　３７
　ｂ　。

３７ｃ　、　３７ｄ　、　３７ｅおよび３７ｆからアル
シン、ホスフィン、ＴＥＧ、ＴＥＩ、ジシラン（Ｓｉ２
ＨＧ）およびジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）をそれぞれマス
フローコントローラ３９ａ　、　３９ｂ　、　３９ｃ　
、　３９ｄ　、　３９ｅおよび３９ｆにより毎分ｌｅｅ
、　２ｃｃ、　０．５ｃｃ、　０．６ｃｃ、　０．２ｃ
ｃおよび０　、２ｃｃに流量制御し、原料ガス導入ライ
ン３８ａ　、　３８ｂ　、　３８ｃ　、　３８ｄ　、　
３８ｅおよび３８ｆからベントライン４１ａ　、　４１
ｂ　、　４１ｃ　、　４１ｄ　、　４１ｅおよび４１ｆ
へ流しておく。

ＩｎＰ基板３６の昇温時に、ＩｎＰ基板３６の表面の熱
損傷を避けるため、シャッタ４３ｂを開け、ガス流路切
替弁４２ｂを原料ガス導入ライン３８ｂ−原料ガス導入
口４０ｂ側開通に切り替え、ＩｎＰ基板３６の表面にホ
スフィンを噴射する。

ＩｎＰ基板３６の温度が薄膜の成長温度５００℃で安定
してから、シャッタ４３ｄおよび４３ｅを開け、ガス流
路切替弁４２ｄおよび４２ｅを、原料ガス導入ライン３
８ｄ−原料ガス導入口４０ｄ側開通および原料ガス導入
ライン３８ｅ−原料ガス導入口４０ｅ側開通に切り替え
、原料ガス導入口４０ｄおよび４０ｃからＩｎＰ基板３
６の表面にＴＥＩおよびジシランを噴射させ、ｎ型Ｉｎ
Ｐの成長を開始する。この時の薄膜成長室３０内の圧力
は、Ｉ　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒである。この時、原料
ガス分子の平均自由行程が原料ガス導入口からＩｎＰ基
板３６の表面までの距離１８Ｃ１１よりも長いため、薄
膜成長室３０内で対流や乱流による原料ガスの乱れがな
く、良好な膜厚、キャリア濃度および組成分布が得られ
た。

ＩｎＰを３０００人成長させた後１次の３００人で組成
がＩｎＰからＩ　ｎ　Ｏ，５３Ｇ　ａ　０．４７Ａ　ｓ
に、第７図に示す実線に従って組成が変わるように、ガ
ス流路切替弁４２ａ　、　４２ｂ　、　４２ｃおよび４
２ｄを、原料ガス導入ライン３８ａ−原料ガス導入口４
０ａ側開通。

原料ガス導入ライン３８ｂ−原料ガス導入口４０ｂ側開
通、原料ガス導入ライン３８ｃ−原料ガス導入口４０ｃ
側開通および原料ガス導入ライン３８ｄ−原料ガス導入
口４Ｏｄ側開通に切り替え、薄膜成長室３０内に原料ガ
ス導入口４０ａ　、　４０ｂ　、　４０ｓおよび４０ｄ
を通じてアルシン、ホスフィン、ＴＥＧ、およびＴＥＧ
を導入する。

この時、シャッタ制御は３秒をシャッタ開閉の１周期と
して、０．１秒ステップで開閉時間を変化させる。そし
て、ホスフィンのシャッタ４３ｂは３秒間から順次、開
時間を０．１秒ずつ減らし、９０秒後には開かないよう
にする。また、アルシンおよびＴＥＧのシャッタ４３ａ
および４３ｃは前記シャッタ４３ｂとは逆に、完全に閉
の状態から０．１秒ずつ開時間を増加させて行き、９０
秒後に開きっ放しの状態とする。さらに、ＴＥＩのシャ
ッタ４３ｄはこの間、開のままとする。その間、各ガス
流路切替弁４２ａ　、　４２ｂ　、　４２ｃおよび４２
ｄの切り替えは行わない。以上でコレクタ層の成長を終
わり、ベース層の成長に移る。

ベース層を成長させる時は、まずジシランのシャッタ４
３ａを閉めてガス流路切替弁４２ｅを、原料ガス導入ラ
イン３８ｅ−ベントライン４１ｅ側開通に切り替え、ジ
シランを圧力調整容器３１に導入する。

その後、ジエチル亜鉛のシャッタ４３ｆを開けてガス流
路切替弁４２ｆを、原料ガス導入ライン３８ｆ−原料ガ
ス導入口４Ｏｆ側開通に切り替え、薄膜成長室３０にジ
エチル亜鉛を導入する。

ベース層もＩ　ｎ　Ｏ，５３Ｇ　ａ　Ｏ，４７Ａ　ｓか
らＩｎＰへ組成が変化する鳳斜組成とするため、前述の
コレフタ層の成長の時は逆のシャッタシーケンスで成長
を行う。ベース層は、　１２００人とするため、シャッ
タの開閉の１周期を１２秒とし、０．１秒毎に開閉間隔
を変化させる。

ベース層の成長終了時は、アルシンおよびＴＥＧのシャ
ッタ４３ａおよび４３ｃは閉まっているが。

ガス流路切替弁４２ａおよび４２ｃは開いているのでま
ず前記ガス流路切替弁４２ａおよび４２ｃを、原料ガス
導入ライン３８ａ−ベントライン４１ａ側開通および原
料ガス導入ライン３８ｃｍベントライン４１ｃ側開通に
切り替え、アルシンおよびＴＥＧを圧力調整容器３１に
導入する。また、ジエチル亜鉛のシャッタ４３ｆを閉め
、ガス流路切替弁４２ｆを、原料ガス導入ライン３８ｆ
−ベントライン４１ｆ側開通に切り替え、ジエチル亜鉛
を圧力調整容器３１に導入する。

次に、再びジシランのシャッタ４３ｅを開け、ガス流路
切替弁４２ｅを、原料ガス導入ライン３８ｅ−原料ガス
導入口４Ｏｅ側開通に切り替え、原料ガス導入口４０ｅ
からＩｎＰ基板３６の表面にジシランを噴射し、Ｓｉド
ープＩｎＰエミッタ層の成長を開始し、ＳｉドープＩｎ
Ｐエミッタ層が３０００人成長した時点で、全てのシャ
ッタを閉めて、バイポーラトランジスタ用の膜形成を終
了する。

このように、コレクターベース間、およびエミッターベ
ース間に、膜厚方向の傾斜組成を導入することにより、
第９図に示したエネルギーバンド図からも明らかなよう
に、これらの層界面での伝導帯の突起がなくなり、エミ
ッタの注入効率が向上するとともに、ベース−コレクタ
間でのエネルギーギャップをなくすことができる。また
、ベース層を傾斜組成にすることによって内部電界を持
たせ、これにより電子を加速し、電子のベース走行時間
を短くすることができる。

以上の気相成長により形成されたトランジスタの特性は
、電流利得３００．電流密度１．４　ｋ　Ａ　／−とい
う良好な結果が得られた。

以上述べた実施例２では、Ｉ　ｎＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ
）系の結晶成長について説明したが、本発明による気相
成長方法は、他の■−■族および■−■族化合物半導体
結晶の成長にも用いることができる。

また、前記実施例２では、トランジスタの製造方法につ
いて述べたが、ホトディテクタやレーザダイオードの製
造方法にも適用することができる。

また、以上の各実施例では、有機金属気相成長方法の場
合について述べたが、ハイドライド気相成長法やクロラ
イド気相成長方法の他の原料ガス種を用いた気相成長方
法の場合にも適用できる。

さらに、化合物半導体の気相成長だけでなく、ＳｉやＧ
ｅ等の元素半導体やその混晶等の気相成長にも用いるこ
とができる。さらにまたＳｉＣ２やＳＩ、Ｎ、等の各種
ＣＶＤ成長法にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の請求項１記載の発明によれば、複
数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガス
の基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対
して、徐々に変化させるようにしているので、少なくと
も１種類の原料ガスによる薄膜の成長速度が、他の種類
の原料ガスによる薄膜の成長速度に対して変化するので
、膜厚方向に傾斜組成の薄膜を容易に形成し得る効果が
ある。

また、本発明の請求項２記載の発明によれば、複数種の
原料ガスに、化合物半導体を構成する元素を含む原料ガ
スを用い、前記原料ガスを基板の表面に噴射し、かつ前
記複数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料
ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他
の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量
に対して、徐々に変化させるようにしているので、化合
物半導体薄膜を含む複数層の薄膜を形成でき、かつ少な
くとも１層について、膜厚方向に傾斜組成の膜を形成し
得る効果がある。

さらに１本発明の請求項３記載の発明によれば、複数種
の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガスの半
絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当たりの到達量
を、他の原料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単
位時間当たりの到達量に対して変化させ、少なくともベ
ース層、およびべース層とエミッタ層との接合部を、膜
厚方向に傾斜組成の膜で形成するようにしているので、
少なくともベース層、およびべース層とエミッタ層との
接合部を、傾斜組成の層で形成でき、これによりトラン
ジスタの性能を大幅に向上させ得る効果がある。

また、本発明の請求項４記載の発明によれば、薄膜成長
室に複数個の原料ガス導入口を設け、各原料ガス導入口
にガス流路切替弁を介して原料ガス導入ラインとベント
ラインとを接続し、前記各ガス流路切替弁を、単位時間
当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続
しており、複数個のうちの選択された少なくとも１個の
ガス流路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔を、他のガ
ス流路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔に対して変化
させ、少なくとも１種類の原料ガスの基板表面に達する
単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基板表面に
達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々に変化さ
せることができるので、前記薄膜形成方法およびトラン
ジスタの製造方法を的確に実施し得る効果がある。

さらに、本発明の請求項５記載の発明によれば、前記各
ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変
化させ得る制御手段に接続しており、複数個のガス流路
切替弁のうちの１選択された少なくとも１個のガス流路
切替弁の単位時間当たりの開時間を、他のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間に対して変化させることが
でき、これにより少なくとも１種類の原料ガスの基板表
面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの
基板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐
々に変化させることができるので、前記薄膜形成方法お
よびトランジスタの製造方法を的確に実施し得る効果が
ある。

さらにまた１本発明の請求項６記載の発明によれば、前
記各原料ガス導入口の前方にシャッタを設け、各シャッ
タを、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得る
制御手段に接続しており、複数個のシャッタのうちの１
選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当たり
の開閉間隔を、他のシャッタの単位時間当たりの開閉間
隔に対して変化させることができ、これにより少なくと
も１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たり
の到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間
当たりの到達量に対して、徐々に変化させることができ
るので、前記薄膜形成方法およびトランジスタの製造方
法を的確に実施し得る効果がある。

また、本発明の請求項７記載の発明によれば、前記各シ
ャッタを、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得
る制御手段に接続しており、複数個のシャッタのうちの
、選択された少なくとも１個のシャッタの単位時間当た
りの開時間を、他のシャッタの単位時間当たりの開時間
に対して変化させることができ、これにより少なくとも
１種類の原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの
到達量を、他の原料ガスの基板表面に達する単位時間当
たりの到達量に対して、徐々に変化させることができる
ので、前記薄膜形成方法およびトランジスタの製造方法
を的確に実施し得る効果がある。

さらに、本発明の請求項８記載の発明によれば、前記各
ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉間隔を個別に
変化させ得る制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口
の前方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当た
りの開閉間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続する
とともに、前記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの
制御手段とを連動可能に接続しており、複数個のガス流
路切替弁のうちの、選択された少なくとも１個のガス流
路切替弁の単位時間当たりの開閉間隔と、当該シャッタ
の単位時間当たりの開閉間隔とを、他のガス流路切替弁
とシャッタの単位時間当たりの開閉間隔に対して変化さ
せることができ、したがって少なくとも１種類の原料ガ
スの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の
原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に
対して、徐々に変化させることができるので、前記薄膜
形成方法およびトランジスタの製造方法を、より一層良
好に実施し得る効果がある。

また、本発明の請求項９記載の発明によれば、前記各ガ
ス流路切替弁を、単位時間当たりの開時間を個別に変化
させ得る制御手段に接続し、前記各原料ガス導入口の前
方にシャッタを設け、各シャッタを、単位時間当たりの
開時間を個別に変化させ得る制御手段に接続するととも
に、前記ガス流路切替弁の制御手段とシャッタの制御手
段とを連動可能に接続しており、複数個のガス流路切替
弁のうちの５選択された少なくとも１個のガス流路切替
弁の単位時間当たりの開時間と、当該シャッタの単位時
間当たりの開時間とを、他のガス流路切替弁とシャッタ
の単位時間当たりの開時間に対して変化させることがで
き、したがって少なくとも１種類の原料ガスの基板表面
に達する単位時間当たりの到達量を、他の原料ガスの基
板表面に達する単位時間当たりの到達量に対して、徐々
に変化させることができるので、前記薄膜形成方法およ
びトランジスタの製造方法を、より一層良好に実施し得
る効果がある。

そして、本発明の請求項１０記載の発明によれば、各原
料ガス導入口を、薄膜成長室内に設置された基板の表面
の中心に向かって原料ガスを噴射し得るように開口させ
ており、−力落膜成長室内における薄膜成長下でのガス
雰囲気は、通常ｌＸｌ０−”Ｔ　ｏｒｒ以下に制御され
ているので、これらが相俟ち、薄膜成長室内で原料ガス
の対流や乱流が殆ど起こらず、したがって品質の優れた
薄膜を形成することができるため、前記薄膜形成方法お
よびトランジスタの製造方法を、より一層良好に実施し
得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための気相成長装置の一
例を示すブロック図、第２図はガス流路切替弁とシャッ
タとこれらの制御手段の一例を示すブロック図、第３図
はシャッタの一例を示すもので、軸方向から見た側面図
、第４図はガス流路切替弁とシャッタとこれらの制御手
段の他の例を示すブロック図、第５図はガス流路切替弁
およびシャッタの開閉に伴うＡｓｚ”の遮断状況を四重
極質量分析計（ＱＭＡ）で調べた時の信号強度変化図、
第６図は本発明方法を実施するための気相成長装置の他
の例を示すブロック図、第７図はＩｎＰ基板に格子整合
するＧａ　ｘ　Ｉ　ｎ□−ｘＡｓ。 ｙｐｙ四元混晶の組成図、第８図は本発明方法により製
造されたトランジスタの概略構造図、第９図は同トラン
ジスタのエネルギーバンド図である。 第１０図は従来の気相成長装置を示すブロック図、第１
１図は同気相成長装置のガス流路切替弁の切り替えシー
ケンスを示すタイムチャート、第１２図は３０・・・薄
膜成長室、　　　３１・・・圧力調整容器、３３ａ、３
３ｂ・・・排気ポンプ、 ３５・・・サセプタ、　　　　３６・・基板、３７ａ〜
３７ｆ・・・原料ガス源、 ３８．３８ａ〜３８ｆ・・原料ガス導入ライン、３９ａ
〜３９ｆ・・・マスフローコントローラ、４０、４０ａ
〜４０ｆ・・原料ガス導入口、４１．４１ａ〜４１ｆ・
・・ベントライン、４２、４２ａ〜４２ｆ・・・ガス流
路切替弁、４３　、４３　ａ　〜４３　ｆ−シ＋７り、
４４、４５・・・シャッタの第１．第２の羽根、４６・
・・同駆動桿、　　　　４７・・・シャッタ駆動部。 ４８、４９・・・ガス流路切替弁の第１．第２の駆動弁
。 ５０・・・シャッタコントローラ、 ５１・・・バルブコントローラ、 ５２・・・信号線、　　　　　５３．５４．５５・・・
電磁弁、５６・・・流体圧供給系。 躬 １ 四 ４Ｊａ−ｔＭ−−シｑ−ｒ９ 第 乙 ５１・ ノＶルアコ＞）ＩＩ）−う ６１・−２Ｌ体反４句ゆれ 第 圀 躬 口 Ｇ１１ｘ　Ｊｎ＋−ｘへＳ＋−ＩＦｙｎＭＬＥ’ｘ。 躬 と 口 第 国 怨醸 第 Ｏ 口 性向 躬 １ 臼 沁 １２ 閃 ２ぶ− ℃」シ 第 ３ １巨′！！Ｉｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数種の原料ガスを、減圧下におかれた薄膜成長室
   内に開口する原料ガス導入口から、前記薄膜成長室内に
   設置された基板の表面に噴射し、気相成長により前記基
   板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法において、前記
   複数種の原料ガスのうちの、少なくとも１種類の原料ガ
   スの基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の
   原料ガスの基板表面に達する単位時間当たりの到達量に
   対して、徐々に変化させることを特徴とする気相成長に
   よる薄膜形成方法。 ２、前記複数種の原料ガスとして、化合物半導体を構成
   する元素を含む原料ガスを用い、基板表面に化合物半導
   体薄膜を含む複数層の薄膜を形成することを特徴とする
   請求項１記載の気相成長による薄膜形成方法。 ３、複数種の原料ガスを、減圧下におかれた薄膜成長室
   内に開口する原料ガス導入口から、前記薄膜成長室内に
   設置された半絶縁性半導体基板の表面に噴射し、気相成
   長により前記半絶縁性半導体基板の表面に順次コレクタ
   層、ベース層およびエミッタ層を形成するトランジスタ
   の製造方法において、前記複数種の原料ガスのうちの、
   選択された少なくとも１種類の原料ガスの半絶縁性半導
   体基板表面に達する単位時間当たりの到達量を、他の原
   料ガスの半絶縁性半導体基板表面に達する単位時間当た
   りの到達量に対して、徐々に変化させ、少なくともベー
   ス層、およびベース層とエミッタ層との接合部を、膜厚
   方向に傾斜組成の膜で形成することを特徴とする気相成
   長によるトランジスタの製造方法。 ４、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
   間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続したことを特
   徴とする気相成長装置。 ５、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびべントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時
   間を個別に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴
   とする気相成長装置。 ６、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタ
   を設け、各シャッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個
   別に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴とする
   気相成長装置。 ７、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびべントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各原料ガス導入口に対向する位置にシャッタ
   を設け、各シャッタを、単位時間当たりの開時間を個別
   に変化させ得る制御手段に接続したことを特徴とする気
   相成長装置。 ８、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開閉
   間隔を個別に変化させ得る制御手段に接続し、前記各原
   料ガス導入口に対向する位置にシャッタを設け、各シャ
   ッタを、単位時間当たりの開閉間隔を個別に変化させ得
   る制御手段に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の
   制御手段とシャッタの制御手段とを連動可能に接続した
   ことを特徴とする気相成長装置。 ９、内部に基板を設置する薄膜成長室と、この薄膜成長
   室に接続された排気手段と、前記薄膜成長室内に原料ガ
   スを噴射する複数個の原料ガス導入口と、各原料ガス導
   入口にガス流路切替弁を介して接続された原料ガス導入
   ラインおよびベントラインとを備えた気相成長装置にお
   いて、前記各ガス流路切替弁を、単位時間当たりの開時
   間を個別に変化させ得る制御手段に接続し、前記各原料
   ガス導入口に対向する位置にシャッタを設け、各シャッ
   タを、単位時間当たりの開時間を個別に変化させ得る制
   御手段に接続するとともに、前記ガス流路切替弁の制御
   手段とシャッタの制御手段とを連動可能に接続したこと
   を特徴とする気相成長装置。 １０、前記各原料ガス導入口を、基板表面の中心に向か
   って開口させたことを特徴とする請求項４〜９のいずれ
   かに記載の気相成長装置。