JPH04317320A - アルミニウム含有半導体デバイスの製造 - 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】

【０００１】本発明は、一つ以上のアルミニウム含有区
域、例えばＡｌＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、Ａ
ｌＩｎＰ　を含む種類の化合物半導体系のデバイスに関
する。主な用途は電子的、光子的またはハイブリッド特
性に応じた機能を備えた集積回路である。重要な回路の
種類には、ヘテロジャンクション双極トランジスターお
よび／または光子デバイス、例えばレーザーおよび検出
器が含まれる。

【０００２】ケイ素が化合物半導体、ＩＩＩ−Ｖ　、Ｉ
Ｉ−ＶＩ　、並びに三元および四元半導体をもたらすと
いう最初の確信が得られてから数十年が経つ。ケイ素の
代替品が得られないのは、現在の経済的な背景による所
が大きい。装置設計／代替および作業員の再訓練にかか
る著しいコストを避けるために、以前にはケイ素では得
られないと考えられていた特性を実現することにより、
絶えずデバイスを改良しようとする研究が世界中で行な
われている。 最も広く使用されているＬＳＩ／ＶＬＳＩ構造に関して
は、メガビットおよびより大きな容量を有するチップが
示している様に、ケイ素が主力であり続けると考えられ
ている。

【０００３】しかし、ある種の化合物半導体の基本的な
特性により、特殊なデバイスにおいてはケイ素の代替が
示唆されている。アルミニウムは、その様なデバイスの
一つ以上の区域に特に好まれている。例えばＩＩＩ　族
サイトにおける主原子を部分的に置き換えることにより
、バンドギャップが増加し、出力容量の増加並びに望ま
しい光子特性が得られる。

【０００４】世界的な注目を集めている光子デバイスの
種類は、高密度光学集積回路の前途−多年の有望性を約
束するＧａＡｓ系の表面放射レーザーであるが、レーザ
ーとして使用できる閾値が低いために熱発生を最少に抑
えることができるので、今や実現の見込がある。

【０００５】ある種のアルミニウムを与える前駆物質化
合物により、多くの種類のデバイス、特に集積回路、Ｌ
ＳＩ　およびＶＬＳＩの両方を、有機金属分子線エピタ
キシー（ＭＯＭＢＥ）　で容易に製造することができる
。その様な前駆物質化合物、例えばトリメチルアミンア
ラン（ＴＭＡＡｌ）　により、固有導電性並びにｎ−タ
イプ区域の形成における特に重要な好ましくない炭素ド
ーピング（ｐ−型ドーピング）を避けることができる。 酸素にさらすことにより揮発性のＡｌ−Ｏ種が形成され
ないので、成長表面への酸素の輸送が防止される。以前
の供給源の特徴である酸素の取り込みは、深受容体とし
て作用し、したがって組替え中心として作用し、電子お
よび光子の両デバイスに悪影響を与える。（前者では、
その様な中心が電流の流れを、したがって、利得を制限
し、後者では非放射組替え中心として作用し、例えばレ
ーザー作動閾値を増加させる。）

【０００６】ＭＯＭＢＥ　に効果的に使用できる万能な
アルミニウム供給源を見出すことにより、この最も望ま
しいエピタキシャル成長技術をアルミニウム含有材料を
用いて一般的に使用することができる。そうすることに
より、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）　および分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）　の限界を克服することができ
る。ＭＯＣＶＤ　では、重要性が高まっている大型ウエ
ハーの精度および厚さの均一性は達成できない。ＭＢＥ
　の限界は、再現性のあるリン含有フィルム並びに望ま
しいフリーキャリヤー濃度のｐ−型層を成長させる能力
がないことである。

【０００７】本発明の方法は、ここに参考として含める
、共に提出した米国特許出願（Ｃ．Ｒ．Ａｂｅｒｎａｔ
ｈｙ２−４）によるスズ供給（ｎ−ドーピング）前駆物
質材料の使用を含むデバイス製造に有用に使用される。 また、この方法は、Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖ
ｏｌ．５５，Ｎｏ．１７，１７５０−２１　頁（１９８
９　年１０月２３日）に記載されているＭＯＭＢＥ　成
長の際の炭素導入に基づくｐ−ドーピングに関しても有
用である。

【０００８】本発明の基本目的は、ＭＯＭＢＥ　で使用
するのに適した種類のアルミニウム供給前駆物質組成物
を提供し、それによってＭＢＥ　およびＭＯＣＶＤ　の
限界を克服することである。ＭＢＥ　は、リンの同素体
的な性質のために、高ドーピングｐ−型化合物半導体並
びにリン含有フィルムを再現性良く成長させる能力の点
で限界があるとみなされている。（異なったリン構造、
およびその結果揮発性が異なるために、フラックス制御
が困難である）　　ＭＯＣＶＤ　より優れている点は、
層の厚さを調整して大型ウエハー（横方向寸法で２イン
チを超えるウエハー）を高効率で製造できることである
。これらの組成物は、適切な処理に対する基本的な必要
条件、例えば有利な温度における十分な揮発性を満たし
ている。以前の供給源と比較して、デバイス用材料の成
長温度が低いことが示されている（本明細書における実
施例では５００ｏＣを使用している）。

【０００９】最も重要なことは、本発明の供給源組成物
により、以前に研究された有機金属アルミニウム供給源
、例えばトリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）の特徴で
ある酸素および炭素の汚染を防止できることである。

【００１０】供給源組成物は、一般的に適度に飽和し、
急速成長に十分な蒸気圧を有すると定義される（実施例
で使用する材料の蒸気圧は２０ｏＣで約１．０　Ｔｏｒ
ｒである）。 化学的には、この種の組成物は Ｒ３　Ｍ・ＡｌＨ３ で表わされ、Ｒ基は、必ずしも同一ではなく、成長に適
した供給源化合物の蒸気圧が得られる様に選択された炭
化水素置換基である。一般的に、２９８Ｋで測定して０
．０１Ｔｏｒｒの蒸気圧が、成長面への蒸気導入に十分
である。 Ｒ基が同一である化合物には、メチル、エチルおよびプ
ロピルが効果的に使用される。実施例では窒素である「
Ｍ」は、成長面における付加物の解離によりＲ３　Ｍを
除去するための安定性および揮発性を得る様に選択する
。他の元素も使用できるが、一般的に使用がより限られ
ている。例えば、リンは窒素により満たされる必要条件
に一般的に適合するが、窒素と異なり、成長材料中に極
めて少量含まれるだけでもデバイス特性に影響する。

【００１１】ここに報告する結果は、大部分、簡単な置
換していないトリアルキルアミンアラン、主としてトリ
メチルアミンアラン（ＴＭＡＡｌ）　を使用している。 成長速度低下の許容範囲内で、より高級な同族体、例え
ばＴＥＡＡｌ　も使用できる。他の変形、例えば類似し
ていないＲ基を含むより複雑な前駆物質を使用すること
もできるが、一般的に利点も無い。

【００１２】得られる組成物 化合物半導体における集中的な研究活動は、一つ以上の
アルミニウム含有区域を含むＧａＡｓ系デバイスに関連
している。その様に制限されているのではないが、デバ
イスに関連するアルミニウムの含有量はこの時点では、
合計ＩＩＩ族サイト占有率で最小１原子％である。アル
ミニウム含有量が多くなると、関連する特性の強度が増
加する。これらの特性には、電子デバイスにおける利得
、並びに光学デバイスにおけるキャリヤーの制限が含ま
れる。これらの、および他の特性に対する最適値は、少
なくともＧａＡｓ系材料の場合には、１５〜３５原子％
の範囲内にある。多くの用途においては、最終的な限界
は直接および間接バンドギャップ間のクロスオーバーに
あり、置き換えられていないＧａＡｓでは約４５原子％
（常に、合計ＩＩＩ族サイト占有率に対して）である。

【００１３】アルミニウム含有化合物半導体の成長を促
進する上で、本発明は、ＧａＡｓ系デバイス並びに各種
の他の化合物半導体系のデバイスを対象としている。こ
のＭＯＭＢＥを拡張することにより、格子に適合した材
料、例えば対になった材料ＡｌＩｎＡｓ−ＩｎＰおよび
ＡｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ　に関する選択自由度が大きく
なる。本発明の最初の重要な実施形態ではＧａＡｓ基材
上で各種のＡｌＧａＡｓを成長させる。この種のデバイ
スは、一般的に二元化合物ＧａＡｓとの非正規形である
成長した層状材料を使用する。その様な材料が重要視さ
れるのは、一般的に認められたデバイス特性によるとこ
ろが大きいが、一部、他のＩＩＩ−Ｖ　に対するＧａＡ
ｓの発達状態が進んでいるためである。

【００１４】最も重要な種類のデバイスにはエピタキシ
ャル層成長が関与する。関連する材料は、デバイスの機
能を決定する完全な結晶を成長させることができる格子
定数を有する材料である。これには多くのファクターを
考慮しなければならない。例えば、常に意図するデバイ
スの機能により異なる、必要とされる完全性は、その層
の厚さにより異なり、成長する材料が薄い場合には、成
長材料とのより大きな不適合が許容される。

【００１５】その様なＧａＡｓ系デバイスにおける組成
の変動は、適切な特性−特に直接バンドギャップの保持
により左右される。意図する材料は、上記の格子に関す
る考察により制限される様に、一般的に少なくとも４５
原子％の、多くの場合少なくとも６０原子％のガリウム
をＩＩＩ　のサイトに含む。この時、最も重要な追加元
素はアルミニウムである。ＡｌＧａＡｓ組成物は二元組
成物よりもバンドギャップが大きく、アルミニウムの増
加と共にそのギャップは増加するが、ただし直接から間
接に移動する（置き換えられたＡｌＧａＡＳ組成物に対
するクロスオーバーにより、約４５原子％置き換えてい
ないＧａで）。第二の最も可能性のある置換元素である
インジウム自体は、ヒ素と組合わせた場合直接バンドギ
ャップ組成物を形成するので、それを含むことにより、
より多くのガリウムを置き換える、例えば残留ガリウム
を約４５％以下にすることができる。

【００１６】上記の格子および組成物による制限と共に
、アルミニウム含有区域または非アルミニウム含有区域
における他の置換物もデバイスの必要とする特性に役立
つことがある。インジウムは有望な候補であり、５〜２
０原子％（上記と同様に、サイトＩＩＩ　の合計占有に
対して）の量でキャリヤーの移動度が高くなり、バンド
ギャップが低下する。得られるギャップ値は１．３７〜
１．２ｅＶ　の範囲内である。インジウム置換はデバイ
ス機能との妥協を示す。ＧａＡｓデバイスの長所は、バ
ンドギャップ増加による高出力容量である。その様な組
成物の規格は、キャリヤーの移動度および出力により異
なるデバイス特性に課せられる相対的な重要性も考慮す
べきである。

【００１７】処理上の重要性 本発明の目的は、ＭＯＭＢＥ（「ガス供給源分子線エピ
タキシー」または「化学線エピタキシー」と重複して、
またはそれらの代わりに呼ばれることがある）によるア
ルミニウムの導入により臨界的に依存する。デバイスの
作動特性および設計の融通性は、この必要条件を満たす
少なくとも一つの領域を必要とする。ＭＯＭＢＥ　の製
法上の必要条件はよく知られているが、例えばＧ．Ｊ．
デービスら、ケムトロニクス３（１９８８）３に記載さ
れている。一般的に、ＭＯＭＢＥ　はその様な区域に他
の元素を導入する必要がある場合にも役立つと期待され
ている。現在、多くの主元素およびドーピング剤元素の
ための適当なＭＯＭＢＥ　供給源が入手可能である。し
かし、多供給源室の使用により、必要であれば他の方法
、例えばＭＢＥ　を同時に使用することも可能である。 また、幾つかの方法を順次使用することにより、完成し
たデバイスが必要であれば非アルミニウム含有組成物の
区域を効果的に含むこともできる。

【００１８】詳細な情報は文献から得られるが、ＭＯＭ
ＢＥ　の特性をおおまかに説明することは有用である。 ＭＯＭＢＥ　は、ＭＯＣＶＤ　の気体状供給源とＭＢＥ
　のＵＨＶ　成長環境を組合わせている。この組合わせ
により、気体状分子の分子線が形成され、これが加熱さ
れたＧａＡｓ基材表面上で分解する。成長室内の分子の
流れを維持するために、室内の総圧は１０−３Ｔｏｒｒ
以下の水準に維持されている。一般的な定義ではＭＢＥ
　はＩＩＩ　族、Ｖ　族およびドーパント剤元素のため
の元素状供給源だけを使用しているのに対し、ＭＯＭＢ
Ｅ　は、ＩＩＩ　族またはドーパント剤元素の少なくと
も一つ以上が気体状供給源を使用することにより供給さ
れるのであれば、元素状および気体状供給源のどの様な
組合わせでも使用できる。

【００１９】デバイス／回路 本発明の第一の価値は、現在および将来の技術水準にお
ける構造、特に、現時点では設計基準の約２μｍ　で形
成されているが、将来は１μｍ　またはサブミクロンの
、恐らく１ミクロンの１０分の幾つかの寸法になるであ
ろう集積回路で実現される。本発明の傑出した長所は、
その様な構造に応用した場合に、速度の増加（縮小規模
に対する駆動力）並びに出力増加（特に小型化の進行に
よるパラメータであるＡｌＧａＡｓのバンドギャップ増
加にともない）と共にその重要性が増す。

【００２０】図１の説明は、最初に一般的な用語で、次
いで２つの実施例で行なう−最初の実施例はＰｎｐ　を
説明する。（一般的な用法に一致して、「Ｐ」は広い対
域の区域を表わし、それに対してよりせまい対域はより
低い場合の「ｐ」で示す。また、その様な使用に一致し
て、記号、例えばＰｎｐ　は位置を指定しないので、「
Ｐ」は最初に、または最後に成長させることができる）
第二の実施例はＮｐｎ　に対する相補的な構造に関する
。上記の様に、本発明により可能なＰｎｐ　設計により
、利得の長所が得られるが、これは汚染度の低い−特に
酸素含有量が低いＡｌ含有材料（例えばＡｌｘＧａ（１
−ｘ）Ａｓ）を信頼性良く製造する本発明の能力から生
じる。相補的な構造に関して、Ｎｐｎ　の長所は主とし
てｎ−型エミッターに関し、炭素による無制限な補償を
防ぐと共に、利得増加を引き起こす酸素捕獲を防ぐ。利
得の増加は、ｆｍａｘ　（利得により影響を受けるデバ
イス周波数の利益の数−最大有効利得対０利得への周波
数曲線の外挿）を増加させる。

【００２１】図１により、「エミッター−アップ」並び
に逆の構造「コレクター−アップ」デバイスを説明する
。最初に前者について説明する。図１に示すデバイス１
０は、基材１１が、順次成長した、サブ−コレクターと
して作用する層１２，コレクター１３、並びに層１５，
１６および１７からなるベース区域１４を支えてなる。 層１６は、スペーサー区域として作用する、取り巻き層
１５および１７（一般的に組成の勾配を有する）を備え
た機能的ベース層として説明するのが便利である（区域
１４の全体をベース区域と呼ぶ研究者もいる）。 アルミニウム含有エミッター層１８の次に所望により層
１９があり、最後に層２０および２１が続くが、これら
３つの層が通常の意味のエミッター接触区域を形成する
。

【００２２】コレクター−アップデバイスは同様に基材
１１の後にエミッター接点１２、所望により接触層１２
ａ（層１２ａが含まれる場合は、その組成／導電性が勾
配を有する）、アルミニウム含有エミッター層１３、ス
ペーサー／勾配層１５および１７の間に挟まれた機能ベ
ース層１６からなるベース層１４、その後にコレクター
層１８，および最後に層２０および２１からなるコレク
ター接触区域から構成されている。エミッター−アップ
構造における勾配層１９の機能を果たす、所望の勾配層
１２ａは、それを挟む２つの層間で有用であり、置換し
ていないＧａＡｓ組成物の層１２およびＡｌＧａＡｓ層
１３の間の滑らかな移行を確保する。

【００２３】この図は主として本発明に係わる処理によ
り得られる独特のデバイス機能の長所−利得に関する長
所について説明する。確かに、特殊なデバイス要素に注
目することも重要だが、他のデバイスに関与する回路、
例えば集積回路に関して実現可能な長所に関してはるか
に大きな重要性がある。一つの図例は、発明者が以前に
説明したＨＢＴｎｐｎ構造を含む（Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔ．，　ｖｏｌ．５５，　Ｎｏ．　１７，　１７５
０−２　頁（１９８９　年１０月２３日）参照）。この
以前に報告した研究は、やはりＭＯＭＢＥ　成長の中で
、増加したおよび制御されたｐ−型ドーピング水準の容
易さ、さらに気体状原料例えばトリメチルガリウムから
由来するｐ−ベースＮｐｎ　構造のデバイス長所に関す
る。この以前の研究と同じ位重要なのは、本発明に係わ
る相補的なデバイスとの組合わせにより倍増された全体
の値である。応答時間を改良したＮｐｎ　およびＰｎｐ
　の両方を含む回路、特に集積回路の作動は、協同作用
として適切に説明される。

【００２４】その様なＨＢＴ　ＩＣは早期に商業的な注
目を集めると期待される。その上、単極デバイス素子（
ＭＯＳ、ＭＥＳＦＥＴ、ＨＥＭＴ）　を含むことによっ
て満たされる確立された機能もある。その様な素子自体
に関して実現される利得とは別に（デバイス作動、また
は単に製造上の都合により）、２つ以上の型の素子を含
むＩＣで、さらに別の作動上の利点が再び実現される。

【００２５】本発明の研究は、光子デバイス、例えばレ
ーザー、検出器等に関して特に重要であることが分かっ
た。多くの化合物半導体レーザーは、本発明が取扱う欠
陥に対して弱いアルミニウム含有区域を使用している。 特に、先行技術の方法、例えばトリエチルアルミニウム
（ＴＥＡｌ）を使用してアルミニウムを組み込む際に導
入される様な深水準トラップは、非放射性組替え中心と
して作用する。その結果生じるレーザー構造の閾値の増
加により、熱分解問題が悪化する。多くを考慮すると、
レーザー作動が最初に成功して以来、長年にわたる高密
度集積回路へのレーザー手段の発見の失敗はまさにこの
問題のために生じている。電子デバイスの問題点は光子
デバイスにおいても存在し、酸素の取り込みにより好ま
しく無いキャリヤーの組替えが生じて利得を減少させる
と共に、意図せぬ元素状炭素のを導入を引き起こしてド
ーパント剤調整を複雑にする。無論、どちらも本発明に
係わる供給源を使用するアルミニウムにより、ＭＯＭＢ
Ｅ　導入により緩和される。

【００２６】広範囲な努力が表面放射レーザーに向けら
れている。この構造は高密度集積に対する障害を克服す
る見込を示している。本発明により実現される長所はＳ
ＥＬ　にとって特に重要である。文献に報告されている
ＳＥＬ　は様々な形態を有する。例えば、Ｊ．Ｌ．Ｊｅ
ｗｅｌｌらのオプティカル　　エンジニヤリング、Ｖｏ
ｌ．２９、２１０−２１４　頁、１９９０年３月、並び
にその発表の中に記載されている文献を参照するとよい
。アルミニウム含有材料の長所の多く、すなわち本発明
の長所の多くは他のレーザー構造にも当てはまる。これ
らの構造には、エッジエミッター（例えばストライプレ
ーザーの好ましい形態における）の様な他の薄膜構造も
含まれる。各種レーザーは、標準的な教本、例えばＡ．
ヤリフのクアンタム　　エレクトロニクス、ウィリー、
ニューヨーク出版（１９８９年）に説明されている。図
２では、良く知られた構造的な必要条件は詳細に説明し
ない代わりに、本発明の開示に特に関連する特徴を強調
する。この構造は、十分な反射性を備え、基材４０（こ
の基材の上にレーザー構造が成長している）の下側から
出ている矢印の形で示す下向き光線３９の形で放射する
面電極３８を有する。機能的には、図に示す素子は活性
区域４１′に依存し、この活性区域は一般的な形態では
バリヤー相４２により取り囲まれた一つ以上の量子ウエ
ル４１からなる。ウエルを形成する（または、置き換え
られたバルク活性材料を形成する）材料の組成は、望ま
しい放射波長により異なる。一例として、ＡｌＧａＡｓ
組成物は７８０　および６３０　ｎｍで有効である。Ｇ
ａＡｓ系デバイスの場合は、取り巻くバリヤー材料もア
ルミニウムを含む。その様なバリヤー層の機能は、量子
ウエルを規定し、そのウエル内の遊離キャリヤーを制限
し、（ウエルの帯域幅に対する）帯域幅の増加により異
なる。これは比較的大きなアルミニウム濃度、約２０原
子％水準で達成される。

【００２７】どちらも分配ブラッグ反射体（Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）　で
あるミラー４４および４５は、大きな層間屈折率差に依
存し、またアルミニウム含有層材料により容易に達成さ
れる。ＤＢＲ　４４および４５は、一方がｐ−型でもう
一方がｎ−型であり、それぞれ４分の１波長の対になっ
た層４６−４７および４８−４９で構成されている。一
作動構造が１９８９年３月１日提出の米国特許出願第３
１７，６９９　号に記載されている。ＤＢＲ　ミラーは
ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの交互の層からなる。（そこに
記載されている一構造に関して対反射率９９．４％　、
望ましいキャビティ反射率９９．９％　に対して約２２
対／ミラーに換算される）ｐ−型ミラーにおける勾配組
成物および規則格子の使用などの構造的な詳細について
は文献に記載されているのでここでは説明しない。

【００２８】図３は、縦軸に濃度（原子／立方センチメ
ートル）、横軸に深度（μｍ　）を示す座標で、本発明
の方法を先行技術と比較する。ここに示すデータは、左
側（酸素、炭素、アルミニウムに対してそれぞれ曲線５
０、５２、５４）がＭＯＭＢＥ　によりＴＥＡｌから、
右側（同じ元素に対して同じ順序で曲線５１、５３、５
５）がＭＯＭＢＥ　によりＴＭＡＡｌ　から成長させた
Ａｌ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓの組成のＳＩＭＳ分析の
データであるす。この分析方法、二次イオン質量分光法
（ＳＩＭＳ）は、例えばＲ．Ｇ．ウイルソン、Ｆ．Ａ．
ステブィーおよびＣ．Ｗ．マギー、ＳＩＭＳ：　深度プ
ロファイル測定およびバルク不純物分析のための実用ハ
ンドブック、ウイリー（１９８９年）に記載されている
。酸素含有量、深水準トラップはほとんど３桁減少する
（約１０２１原子／ｃｃから約２〜３ｘ１０１８へ）。 炭素含有量、ＧａＡｓ　系半導体用の有望なｐ−型ドー
パント剤、は約桁１オーダーで減少した。比較のために
、曲線５４、５５上で任意の単位で表わしたアルミニウ
ム含有量は、分析した両組成物について同じ水準でＩＩ
Ｉ　族箇所の０．５７±原子％占有率であった。

【００２９】デバイスに有効なルミネセンスの層状材料
をＭＯＣＶＤ　によりＴＭＡｌから成長させている。こ
の同じ供給源材料を使用しても、ＭＯＭＢＥ　成長では
ルミネセンスが得られていない。図４に示すデータは、
ＭＯＭＢＥ　成長させた最良の発光材料を示すと考えら
れる。強度（任意の単位における）を縦軸に、光子エネ
ルギー（電子ボルト）を横軸に示す座標で表わしたＰＬ
スペクトルは、どちらもＡｌ０．２３Ｇａ０．７７Ａｓ
について、ＭＯＣＶＤ　から（破線６０）およびＭＯＭ
ＢＥ　によりＴＭＡＡｌ　から（実線６１）成長させて
得た、デバイスに有効なルミネセンスである。（ピーク
の強度はやや低下しているが、ＭＯＭＢＥ　により得た
ルミネセンスはデバイスに使用するのに十分である。）
本発明の方法の他の長所は低温で成長させることができ
、ＭＯＭＢＥ　のデータは成長表面で５００　ｏＣに関
するものであるが、ＭＯＣＶＤ　では６７５　ｏＣであ
る。

【００３０】実施例１ 図１に関して、エミッター−アップＰｎｐ　デバイスの
製造に使用する条件を詳細に説明する。そのデータの多
くを下記の表に示す（欄１の数字は図中の数字に対応す
る）。

【表１】

【００３１】実施例２ この実施例で製造した、やはり図１に示す構造を有する
デバイスは、エミッター−アップＮｐｎ　構造を有し、
その変形で説明した層からなる。製造データを下記の表
に示す。

【表２】

【００３２】実施例３ この実施例に示す実験結果は、図３の説明に役立つ。先
に説明した様に、この、および他の実験に関するデータ
は、酸素および炭素の取り込みを少なくすることによっ
て得た長所を示している。データは、前の実施例の一般
的形式にしたがって下記の表に示す。

【表３】

【００３３】実施例４ 図４に関する顕著な条件を下記の表に示す。

【表４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるデバイスを示す電子装置の図で
ある。

【図２】本発明の開示による利点を備えた一般的な光子
デバイスを代表する、表面放出レーザーデバイスを示す
図である。

【図３】濃度を縦軸に、深度を横軸に示す座標で、Ｇａ
−Ａｓ　系材料のスパッター除去の際に「二次イオン質
量分光法」で得た値により、最終的に製作したジャンク
ションにおけるこれら２つのパラメータ間の関係を示す
。

【図４】強度とエネルギーの座標により、先行技術のＭ
ＯＣＶＤ　製法と比較した、本発明に係わるＭＯＭＢＥ
　で成長させたＡｌＧａＡｓの発光効率を示す。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　デ
バイス１１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　基材１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　サブコレクターとして作用する層 １２ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　接触
層１３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
コレクター層１４　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ベース区域１５及び１７　　　　　　　　　
　　　　　スペーサー／勾配層１６　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　機能ペース層１８　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　エミッター層１
９、２０及び２１　　　　　　　　層（エミッター接触
区域）３８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　面電極３９　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　光線４０　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　基材４１　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　活性区域４１′　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　量子ウエル４２　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　バリヤ相４４及び４５　　　
　　　　　　　　　　　ミラー４６、４７、４８及び４
９　　層

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　本質的に化合物半導体からなる組成物
   のアルミニウム含有結晶性区域を含む少なくとも一つの
   半導体デバイスからなり、前記区域が基材上にエピタキ
   シー的に成長し、基材の少なくともその表面が基材材料
   からなる装置の製造であって、アルミニウムが主として
   有機金属分子線エピタキシーの際に導入されること、そ
   の様なアルミニウムがエピタキシヤル成長の際にその様
   な区域の他の原料と同時に導入され、アルミニウムがそ
   の様な同時に導入される原料と共に前記組成物の少なく
   とも９９％　を構成すること、およびその様なアルミニ
   ウムが主として、Ｒ３　Ｍ・ＡｌＨ３　の種類の少なく
   とも一つの供給源から得られ、その供給源中、Ｒ基は、
   必ずしも同一ではなく、その様な成長に適切な蒸気圧が
   得られる様に選択された炭化水素置換基であり、Ｍは、
   前記供給源から解離できる特性を有するＲ３　Ｍ置換基
   を与える様なものであり、それによって実質的に分解を
   起こさずにその様な置換基が蒸発除去され、その様な解
   離が成長表面の影響下で起こることを特徴とする装置の
   製造。
2. 【請求項２】　　前記区域が本質的にＩＩＩ−Ｖ　族化
   合物の材料からなること、Ｍが本質的に窒素であること
   、および導入されたアルミニウムが前記区域内で、前記
   区域内の少なくともある位置における合計ＩＩＩ　族原
   子占有率に対して少なくとも１原子％の水準にある請求
   項１の製造。
3. 【請求項３】　　Ｒが、ＣＨ３　およびＣ２　Ｈ５　か
   らなる基から選択される少なくとも一つの基を含む請求
   項２の製造。
4. 【請求項４】　　前記Ｒ基が化学的に同一である請求項
   ３の製造。
5. 【請求項５】　　前記区域の他の原料が主として気体状
   供給源から導入される請求項４の製造。
6. 【請求項６】　　基材表面が本質的にＧａＡｓ系または
   ＩｎＰ　系組成物からなる請求項５の製造。
7. 【請求項７】　　前記区域がＧａＡｓ系であること、お
   よび前記導入されたアルミニウムが、ＩＩＩ　族サイト
   の合計原子占有率の１５原子％から前記区域の最大許容
   有効直接バンドギャップ活性までの範囲内である請求項
   ６の製造。
8. 【請求項８】　　導入されたアルミニウムが２０原子％
   〜３５原子％の範囲内である請求項７の製造。
9. 【請求項９】　　前記区域が本質的に固有導電性を有す
   る請求項１の製造。
10. 【請求項１０】　　前記区域がｐ−型またはｎ−型導電
    性を有する請求項９の製造。
11. 【請求項１１】　　前記区域がＧａＡｓ系であり、ｐ−
    型導電性を有すること、およびｐ−型導電性が本質的に
    、本質的にトリアルキルガリウムからなる供給源から有
    機金属分子線エピタキシーにより導入された元素状炭素
    によるものである請求項１０の製造。
12. 【請求項１２】　　前記区域がＧａＡｓ系であり、ｎ−
    型導電性を有する請求項１２の製造。
13. 【請求項１３】　　請求項１〜１２のいずれか１項によ
    り製造した装置。