JPH0782991B2 - 化合物半導体単結晶薄膜の成長法 - Google Patents

化合物半導体単結晶薄膜の成長法

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JPH0782991B2 JP59153977A JP15397784A JPH0782991B2 JP H0782991 B2 JPH0782991 B2 JP H0782991B2 JP 59153977 A JP59153977 A JP 59153977A JP 15397784 A JP15397784 A JP 15397784A JP H0782991 B2 JPH0782991 B2 JP H0782991B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はIII−V族化合物半導体の単結晶成長層を単分
子層単位で半導体単結晶基板上にエピタキシャル形成す
るのに好適な化合物半導体単結晶薄膜の成長法に関す
る。特に少なく共2種類の原料ガスを交互に導入し、表
面交換反応でIII−V族化合物半導体単結晶をエピタキ
シャル成長する方法に関する。
〔先行技術とその問題点〕
従来から半導体の薄膜結晶を得るための気相エピタキシ
ー技術として、有機金属気相成長法(以下、MO−CVD法
と呼ぶ)、分子線エピタキシー法(以下、MBE法と呼
ぶ)、原子層エピタキシー(以下、ALE法と呼ぶ)など
が知られている。しかし、MO−CVD法はソースとしてIII
族、V族元素を水素ガス等をキャリアとして、同時に反
応室へ導入し、熱分解によって成長させるため、成長層
の品質が悪い。また、単分子層オーダーの制御が困難で
ある等の欠点がある。
一方、超高真空を利用した結晶成長法としてよく知られ
るMBE法は、物理吸着を第一段階とするために、結晶の
品質は化学反応を利用した気相成長法に劣る。GaAsのよ
うなIII−V族間の化合物半導体を成長させる時には、I
II族、V族元素をソースとして用い、ソース源自体を成
長室の中に設置している。このため、ソース源を加熱し
て得られる放出ガスと蒸発量の制御、および、ソースの
補給が困難であり、成長速度を長時間一定に保つことが
困難である。また、蒸発物の排気など真空装置が複雑に
なる。更には、化合物半導体の化学量論的組成(ストイ
キオメトリー)を精密に制御することが困難で、結局、
高品質の結晶を得ることができない欠点がある。
更にALE法は、T.Suntola(ツオモ・サントラ)がU.S.P.
No.4058430(1977)(特開昭51−77589号公報)で説明
しているように、MBE法を改良し半導体元素のそれぞれ
をパルス状に交互に供給し、単原子層をガラス基板に交
互に付着させ、薄膜を原子層ずつ成長させるもので、原
子層のオーダーで膜厚を制御できる利点があるが、MBE
法の延長でありMBEと同様に結晶性が良くない。また成
長した薄膜もCdTe、ZnTe等のII−IV族化合物半導体に限
られ、現在超LSI等の半導体装置の主力であるSiやGaAs
に関しては成功していない。GaAs等のIII−V族化合物
半導体で成功していないのはII−VI族化合物半導体はそ
の構成元素の蒸気圧が高いため、単原子層吸着が比較的
容易に実現されるが、III−V族化合物半導体について
はIII族元素の蒸気圧が極端に低いため、III族元素の単
分子層吸着条件が実現されにくいという問題もそのひと
つの理由である。ALEを改良して単原子層の上にガス状
化合物分子を導入し、表面での化学反応を利用した成長
も特開昭55−130896号公報に示されるように試みられて
はいるがZnSの多結晶もしくはTa2O5のアモルファスの薄
膜の成長であり単結晶エピタキシャル成長技術とはなっ
ていない。
このように、MO−CVD法やMBE法では化学量論的組成を満
足する高品質の結晶を単分子層オーダーで形成すること
が困難な一方、ALE法では単結晶が得られない欠点があ
った。また特開昭55−130896号公報に示されるALEにお
いてはガス導入2500サイクルで1000ÅのTa2O5の成長、4
500サイクルで4000ÅのZnSの成長、あるいは2800サイク
ルで2200ÅのA2lO3の成長というように、ガス導入−サ
イクルで一分子層膜厚相当以下の成長しか実現できず、
単分子層膜厚に自己停止機能を有したエピタキシャル成
長技術になっていないため膜厚制御性や再現性、均一性
が悪いという欠点があった。前述したALEにおいては不
活性ガスをガス相拡散バリアとして用いないと表面交換
反応における反応工程の分離ができないものであるが、
この不活性ガスが原料のガス状化合物分子の表面吸着を
阻害する欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来技術の欠点を除き、化学量論的組成を
制御することにより結晶成長層の品質を改善し、ガス導
入−サイクルに付き1分子層もしくは2分子層のエピタ
キシャル成長膜を形成することができる化合物半導体,
とくにIII−V族化合物半導体の単結晶薄膜の成長法を
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
このため、ALE法では、単元素の1原子層をガラス基板
上に形成したのに対し、本発明は半導体単結晶基板上に
成長させたいIII族、V族の成分元素を含む分子のガス
を外部から交互に導入するサイクルを繰り返すことによ
り半導体単結晶基板上に単結晶をエピタキシャル成長さ
せるが、その際、成長槽内の圧力、基板加熱温度、導入
するガス量の1サイクル1分子層もしくは1サイクル2
分子層の単結晶エピタキシャル成長するための最適値を
実験的に見い出し、半導体単結晶基板上に単結晶をIII
族元素とV族元素の蒸気圧の差に関係なく成長できるよ
うにしたことを特徴としている。また、本発明は半導体
単結晶基板の表面に波長180〜600nmの光を照射し、光の
エネルギーで表面泳動等の表面反応を促進し、より定温
で高品質な化合物半導体単結晶がエピタキシャル成長で
きるようにしたことを特徴としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る化合物半導体単結晶成
長装置の構成図を示したもので、1は成長槽で材質はス
テンレス等の金属、2はゲートバルブ、3は成長槽1内
を超高真空に排気するための排気装置、4,5はIII−V族
化合物半導体のIII族、V族の成分元素のガス状の化合
物を導入するノズル、6,7はノズル4,5を開閉するバル
ブ、8はIII族の成分元素を含むガス状の化合物、9は
V族の成分元素を含むガス状の化合物、10は基板加熱用
のヒーターで石英ガラスに封入したタングステン(W)
線であり、電線等は省略して図示しているもの、11は測
温用の熱電対、12は化合物半導体の単結晶基板、13は成
長槽内の真空度を測るための圧力計である。
以上の構成で、成長槽1内の圧力、単結晶基板12の加熱
温度、ガスの導入量等をパラメータとして結晶成長状態
を調べた結果、下記の条件にて結晶成長させると、高品
質の単結晶薄膜を単分子層の単位でエピタキシャル形成
できることが実験的に確認できた。即ち、GaAsの単結晶
をGaAs単結晶基板12上にエピタキシャル成長させるに
は、先ずゲートバルブ2を開けて超高真空排気装置3に
より、成長槽1内を10-7〜10-8Pascal(以下、Paと略
す)程度に排気する。次に、GaAs単結晶基板12を300〜6
00℃にヒーター10により加熱し、Gaを含むガスとしてTM
G(トリメチルガリウム)8を成長槽1内の圧力が、10
-1〜107Paになる範囲で、より好ましくは10-1〜10-4Pa
になる範囲で、0.5〜10秒間バルブ6を開けて導入す
る。その後、バルブ6を閉じて成長槽1内のガスを排気
後、今後はAsを含むガスとしてAsH3(アルシン)9を成
長槽1内の圧力が10-1〜107Paになる範囲で、より好ま
しくは10-1〜10-2Paになる範囲で、2〜200秒間バルブ
7を開けて導入する。これにより、GaAs単結晶基板12上
にGaAsが少なくとも1分子層成長できる。ガス導入の低
圧側の限界値は、GaAs基板表面を100%の被着率で覆う
ための分子の個数から容易に決定できる。ガス導入圧力
とガス導入時間の積がGaAs基板表面に被着する分子の個
数を与えるので、導入圧力が低ければ導入時間を長くす
る必要がある。以上の操作を繰り返し、単分子層を次々
と成長させることにより、所望の分子層数のGaAsの単結
晶成長層を単分子層の単位で成長させることができる。
第2図(a)は、導入ガスとて、TMGとGaAsを用いた時
の成長温度600℃での1サイクル当りのTMGの導入量をパ
ラメーターとして1サイクル当りのGaAs膜の成長膜厚を
示すものである。1サイクル当りのTMGの導入量が増え
ると成長膜厚がGaAsの1分子層膜厚もしくは2分子層膜
厚で飽和する。第2図(a)は飽和直前まで示している
が、導入量をこれ以上1〜2桁増しても1分子層膜厚も
しくは2分子層膜厚で飽和し、一定膜厚となる。GaAs
(100)面の一分子層の厚さは2.83Åで、GaAs(111)面
の一分子層の厚さは3.26Åである。この飽和値以上のガ
スの導入量で成長してやれば、たとえ、ガス導入量やガ
ス導入圧力あるいはGaAs単結晶基板温度等が多小変動し
ても、確実に1サイクル1分子層もしくは1サイクル2
分子層に自己停止機能を持って成長するため、分子層単
位の精度の膜厚が制御できる。本発明は基板表面での交
換表面反応および表面吸着反応を用いているので単分子
層吸着反応を用いれば1サイクル1分子層、2分子層吸
着反応を用いれば1サイクル2分子層の成長が実現でき
る。2分子層吸着反応は単分子層吸着反応の飽和領域の
圧力よりガス導入圧力をさらに高くし、基板温度も高く
すれば良い。もちろんさらに圧力を高くすれば3分子層
以上の多分子層吸着となり1サイクル3分子層等の成長
も可能である。基板温度が高い方が多分子層吸着は容易
である。この飽和する条件でTMGとAsH3を交互に導入
し、その導入回数と、GaAsエピタキシャル成長層の膜厚
の関係を示したものが第2図(b)である。この図から
明らかなように、非常によい直線性を示すことから任意
の膜厚が完全に制御できることが判る。このようにし
て、得られたGaAsのエピタキシャル成長層を電子線回析
およびX線回析で調べたところ、非常に完全性の高い薄
膜単結晶となっていることが判明した。
尚、Gaを含む原料ガスとしてはTMGのみに限られずTEG,D
EGaCl,DMGaClやCaCl3,GaBr3,GaIのようなガスを用いて
も同様に結晶性のよいGaAs薄膜が得られた。
第3図は本発明の他の実施例を示したものであり、不純
物添加をするためのものである。14,15は不純物添加に
用いるガス状化合物を導入するノズル、16,17はノズル1
4,15を開閉するバルブ、18はII族の成分元素を含むガス
状の化合物、19はVI族の成分元素を含むガス状の化合物
である。不純物を添加する以外の部分は第1図の実施例
と同一であるので説明は省略する。
この構成で、p型成長層を形成する場合は、導入ガスと
してTMG(トリメチルガリウム)8、AsH3(アルシン)
9と添加する不純物ガスとしてDMZn(ジメチル亜鉛)18
の3つのガスをそれぞれ別個の時間に循環式に導入す
る。また、別の方法としてはDMG8とDMZn18を同時にAsH3
9とは交互に導入するか、AsH39とDMZn18を同時にTMG8と
は交互に導入することによって不純物添加ができる。更
にまた、別の方法としてはTMGとDMZnとを同時に導入、
真空排気、AsH3導入、真空排気という第1のサイクル
と、TMGのみ導入、真空排気、AsH3導入、真空排出とい
う第2のサイクルとを交互に繰り返すことによって、Zn
のドープされた層とドープされていない層を交互に、ま
たは多層ずつ交互に形成することもできる。
尚、不純物ガスとしてはDMCd(ジメチルカドミウム)、
DMMg(ジメチルマグネシウム)、SiH4(モノシラン)、
GeH4(ゲルマン)などでもよい。また、DMCdとDMZnとを
同時に導入しても良い。
次に、n型成長層の形成は、添加する不純物ガスとして
DMSe19(ジメチルセレン)をTMG8、AsH39とそれぞれ別
個の時間に循環式に導入する。別の方法としてはTMG8と
DMSe19を同時にAsH39とDMSe19とは交互に導入すること
によって不純物添加ができる。AsH39とDMSe19とを同時
に、TMG8とDMSe19とを交互に導入しても良い。
尚、このときの不純物ガスとしてはDMS(ジメチル硫
黄)、H2S(硫化水素)、H2Se(セレン化水素)などを
用いることができる。
この場合、不純物ガスの導入圧力をAsH39、TMG8に比
べ、例えば10-3〜10-6程小さく取り、導入時間は0.5〜1
0秒にすることにより、厚さ方向に所望の不純物濃度分
布を有する分子層エピタキシャル成長層が形成できる。
また、添加する不純物ガスの量と時間を調整することに
より、pn接合、不均一不純物密度分布、npn、npin、pn
p、pnip等のバイポーラトランジスタ構造、npinp、npn-
np等の電界効果トランジスタや静電誘導トランジスタ、
pnpnのサイリスタ構造等を実現できることは勿論であ
る。
第4図は本発明の更に別の実施例を示したものであり、
混晶化合物半導体を成長させるものである。混晶として
Ga1-xAlxAsを例にとって説明する。20はIII族のAlのガ
ス状化合物を導入するノズル、21は20を開閉するバル
ブ、22はIII族のAlを含むガス状化合物である。50〜52
については後述する。他の部分は第1図の実施例と同一
であるので説明は省略する。
導入ガスとしてAsH38、TMG9、TMAl22(トリメチルアル
ミニウム)を用い、AsH38、TMG9およびTMAl22をそれぞ
れ別個の時間に循環式に基板温度300〜600℃で導入でき
る。このとき、TMAl22の導入圧力および導入時間をTMG9
に対して調節することによって、厚さ方向に所望の成分
比を有する混晶分子層エピタキシャル成長層をガス導入
1サイクルに付き1分子層膜厚もしくは2分子層膜厚で
形成できる。
尚、TMG9とTMAl22は同時に導入しても良い。また、導入
ガス20にはTMGとTMAlを混合したガスでも良い。また、G
a1-xAlxAsを例にとったが、Ga1-xPx、InxGa1-xP、InxGa
1-xAs等の他のIII−V族の混晶でも良い。
また、第5図(a)に示すようなGa1-xAlxAs超格子構造
を成長するには第5図(b)に示すようなシーケンスを
用いれば良い。つまり、最初の2サイクルはTMG9とAsH3
8との交互導入、次の5サイクルはTMAl22とAsH38との交
互導入、次の2サイクルはTMG9とAsH38との交互導入す
る。次の4サイクルは不純物導入のサイクルで、ノズル
50を用い、バルブ51の開閉により、SiH4(シラン)52を
AsH38と同時にTMG9と交互に導入する。つまり、バルブ5
1とバルブ6との開閉の位相を一致させて4サイクル導
入する。次の2サイクルはアンドープGaAsの成長で、TM
G9とAsH38との交互導入、次の2サイクルはアンドープA
lAsの成長で、TMAl22とAsH38との交互導入をすれば良
い。
第6図は本発明の更に別の実施例を示したものであり、
禁制帯幅と格子定数を独立に制御できる4元混晶以上の
格子歪補正された混晶化合物半導体を成長させるもので
ある。一例としてGa0.7Al0.3As0.99P0.01でGaAs基板上
に成長させると格子歪補正されることが知られているの
で混晶にGa1-xAlxAs1-yPyを例にとって説明する。
23,24は液晶元素を含むIII族のAl、V族のPのガス状化
合物を導入するノズル、25,26はノズル23,24のそれぞれ
を開閉するバルブ、27,28はIII族のAl、V族のpの成分
を元素に含むガス状化合物である。他の部分は第1図と
同一であるので説明は省略する。導入ガスとしてAsH
38、TMG9、TMAl27,PH3(ホスフィン)28を用い、これら
のガスを循環式に導入する。このとき、III族同志、V
族同志は同時に導入しても良い。また、あらかじめガス
を混合しておいても良い。成長温度、成長圧力などは第
1図に示す実施例とほぼ同様であり、ガス混合比又は導
入圧力、導入時間を調整することによって格子歪補正さ
れた液晶化合物半導体エピタキシャル成長層を形成でき
る。
尚、以上の各実施例においては、いずれも半導体単結晶
基板12の加熱源を成長槽1内に設けた例について述べて
きたが、例えば第7図に示すように、加熱源として赤外
線ランプ30を用い、これを成長槽1外のランプハウス31
内に設け、そのランプハウス31から出力する赤外線を石
英ガラス32を介して半導体単結晶基板12に照射すること
により、サセプター33に保持させた半導体結晶基板12を
加熱するようにしてもよい。このようにすれば、成長槽
1内から単結晶の成長に必要ない部材を除くことがで
き、ヒーター加熱に伴う重金属等の不要なガス成分の発
生を未然に防止することができる。
また、成長槽1には、光学系40を取り付け、その外部に
水銀ランプ、重水素ランプ、Xeランプ、エキシマーレー
ザ、Arレーザ等の光源41を設け、波長180〜600nmの光を
半導体結晶基板12に照射するようにしてもよい。このよ
うにした場合には表面マイグレーション(泳動)、吸着
・離脱・吸着分子の分解等の表面反応が促進され、半導
体単結晶基板温度を下げることができ、その結果、表面
モルフォロジーや電気的特性等に関し更に高品質の単結
晶をエピタキシャル成長させることができるようにな
る。単分子吸着層が180〜600nmの光のエネルギーで基板
表面を泳動し、より安定な格子位置に取り込まれるので
高品質な結晶が得られる。
ところで、以上述べてきた実施例においては、超高真空
装置等はイオンポンプ等周知なものを使用することがで
きる。また、半導体単結晶基板を出し入れするための補
助真空槽、結晶引出し装置等を付加することは容易にで
き、量産性の優れたものにできることは言う迄もない。
また、単結晶成長に用いるガスは主にGaAsについて説明
をしてきたがInP、AlP、InGaAs、GaP等他のIII−V族化
合物に適用できることは勿論である。更に、単結晶基板
はGaAsに限らず他の化合物半導体単結晶基板に成長させ
るヘテロエピタキシャル成長等でも良い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、ノズルを用いて単結晶基
板表面のみに原料ガスを導入しているので、余分なとこ
ろにまわり込んだ残渣ガスや成長槽壁面に吸着し、再脱
離するガスの影響も少なく表面交換反応が容易に実現で
きる。本発明によればキャリアガス等の不活性ガスを用
いていないので、不活性ガスが基板表面に吸着し、原料
ガスの表面吸着を阻害することもなく、100%の被覆率
で原料ガスが吸着できる。また本発明によれば、ガス導
入1サイクルに付き1分子層ずつ自己停止機能を持って
エピタキシャル成長できるため、ガス導入サイクルを数
えるだけで、何ら特別な膜厚モニターを用いたり、精密
なガス導入量制御機構等を用いたりしなくても単分子層
単位で分子層数を数えることのできる精度を有した半導
体単結晶薄膜のエピタキシャル成長が実現できる。また
III−V族化合物半導体の場合のようにIII族元素の蒸気
圧が極端に低い場合でも、化学量論的組成を満たすこと
が容易で半導体単結晶基板上に良質な単結晶を形成させ
ることができる。本発明によればTMG、TEGのような表面
吸着時に立体障害を起こすような大きい分子サイズの原
料ガスを用いても表面反応の結果分子層で表面を100%
覆うことが可能な導入圧力および基板温度を用いている
ので、従来技術のMOCVDで用いられていた原料ガスがす
べて本発明に適用できるという利点がある。また、不純
物の添加を一層ずつ行なうことができるので、非常に急
峻な不純物密度分布を得ることができる等の利点を有し
ている。特に、GaAs等のIII−V族化合物半導体薄膜の
極限精度の膜厚制御が可能なので非常に高速なトランジ
スタ、集積回路、ダイオード発光素子等の製作に対して
優れた作用効果を発揮する。本発明によればガス導入1
サイクルに付き1分子層もしくは2分子層ずつエピタキ
シャル成長するので、ALE法に比して短時間でかつ高精
度・高再現性で所望の膜厚を得ることができる。本発明
によれば、MBE法やMBE法を基礎としたALE法のようにソ
ース源が成長槽の内部に設置されていないので、残渣ガ
スやソース源からの余分な放出ガスの問題もなく、また
操作も容易である。本発明によれば光照射により表面泳
動等の表面反応が促進されているので、より低温で高品
質の単結晶が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る結晶成長装置の構成
図、第2図(a)は第1図における1サイクル当りのTM
G導入量と成長膜厚との関係を示すグラフ図、第2図
(b)は第1図における成長槽膜厚とバルブ開閉数との
関係を示すグラフ図、第3図、第4図はそれぞれ本発明
の他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第5図は第
4図の装置を用いて超格子構造を形成する場合の説明図
で、同図(a)は超格子構造説明図、同図(b)はガス
導入シーケンス図、第6図、第7図はそれぞれ本発明の
更に別の実施例に係る結晶成長装置の構成図である。 1……成長槽、2……ゲートバルブ、3……排気装置、
4,5,14,15,20,23,24……ノズル、6,7,16,17,21,25,26…
…バルブ、8,9,18,19,22,27,28……ガス状化合物、10…
…ヒーター、11……熱電対、12……半導体単結晶基板、
13……圧力計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 999999999 鈴木 壮兵衛 宮城県仙台市霊屋下1番3号 (72)発明者 西澤 潤一 宮城県仙台市米ヶ袋1丁目6番16号 (72)発明者 阿部 仁志 宮城県仙台市緑ヶ丘1−22―11 (72)発明者 鈴木 壮兵衛 宮城県仙台市霊屋下1番3号 (56)参考文献 特開 昭58−98917(JP,A) 特開 昭55−130896(JP,A) 「日経エレクトロニクス」,1981年11月 9日号,P.86−88

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】III族元素を含むガス状化合物分子のみを
    成長槽内の圧力が10-1〜10-7パスカルになる範囲で0.5
    〜10秒間半導体単結晶基板上に前記成長槽外部より挿入
    して先端を該半導体結晶基板上に向けた第1のノズルを
    介して導入し、排気後、V族元素を含むガス状化合物分
    子のみを前記成長槽内の圧力が10-1〜10-7パスカルにな
    る範囲で2〜200秒間前記半導体単結晶基板上に前記成
    長槽外部より挿入して先端を前記半導体単結晶基板上に
    向けた第2のノズルを介して導入する一連の操作を前記
    半導体単結晶基板を300〜600℃に加熱して繰り返すこと
    により、化合物半導体の単結晶薄膜を前記一連の操作一
    サイクルに付き単分子槽の厚み単位で成長させ、これを
    繰り返すことにより所望の分子層数の化合物半導体の単
    結晶薄膜を成長させることを特徴とする化合物半導体単
    結晶薄膜の成長法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載において、前記
    半導体結晶基板に180〜600nmの光を照射することを特徴
    とする化合物半導体単結晶薄膜の成長法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載において、前記
    半導体単結晶基板上には少なくとも2種類の化合物半導
    体の単結晶薄膜を連続的に成長させる化合物半導体単結
    晶薄膜の成長法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第3項記載において、少な
    くとも2種類以上の化合物半導体の一つがGaAsであり、
    他がGa1-xAlxAsである化合物半導体単結晶薄膜成長法。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項記載において、前記
    ガス状化合物分子の少なくとも一方と同時または別個に
    前記化合物半導体の不純物元素となる元素を含むガス状
    分子を第3のノズルを介し導入することにより、厚さ方
    向に所望の不純物濃度分布を有する化合物半導体の単結
    晶薄膜を単分子層の単位で連続的に成長させる化合物半
    導体単結晶薄膜の成長法。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項記載において、所定
    の繰り返しサイクル毎に少なくとも1回、前記ガス状化
    合物分子の少なくとも一方と同時に、不純物元素を含む
    ガス状分子を導入することにより、不純物元素を含む分
    子層と不純物元素を含まない分子層とを周期的に連続的
    に形成する化合物半導体単結晶薄膜の成長法。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第6項記載において、少な
    くとも2種類以上の化合物半導体の不純物元素を含むガ
    ス状分子を導入する化合物半導体単結晶薄膜の成長法。
  8. 【請求項8】特許請求の範囲第6項記載において、少な
    くとも2種類以上の化合物半導体の不純物元素を混合し
    た化合物半導体の成分元素を含む前記ガス状化合物分子
    を個別にそれぞれ異なったサイクルもしくは同じサイク
    ルで異なる時間導入することにより異なった分子層に異
    なった不純物元素を含ませる化合物半導体単結晶薄膜の
    成長法。
  9. 【請求項9】特許請求の範囲第1項記載において、前記
    化合物半導体がGaAsである化合物半導体単結晶薄膜の成
    長法。
  10. 【請求項10】特許請求の範囲第9項において、Ga元素
    を含むガス状化合物分子としてTMG,TEG,DEGaCl,GaBr3,G
    aI3のうちのいずれかを用い、As元素を含むガス状化合
    物分子としてTMAs,AsCl3,AsBr3,AsH3のうちいずれかを
    用いることを特徴とする化合物半導体単結晶薄膜の成長
    法。
  11. 【請求項11】特許請求の範囲第1項において前記化合
    物半導体がAlを含むIII−V族化合物半導体結晶薄膜で
    あり、Alを含むガス状化合物分子にTMAl,TEAl,DMACl、A
    lCl3,AlBr3,AlI3のうちいずれかを用い、前記化合物半
    導体のAl以外の成分を含む前記ガス状化合物分子と同時
    にまたは別個に前記成長槽に所定の圧力で所定の時間導
    入し排気することによって少なくとも1分子層を成長さ
    せ、更に以上のサイクルを繰り返すことにより所望の分
    子層数の単結晶薄膜を単分子層の単位で成長させること
    を特徴とする化合物半導体単結晶薄膜の成長法。
  12. 【請求項12】特許請求の範囲第10項あるいは第11項記
    載において、前記化合物半導体のp型不純物元素を含む
    ガス状分子としてDMZn,DEZn,DECd,DMHg,DEHg,B2H6のう
    ちいずれかを、またn型不純物元素を含むガス状分子と
    してSiH4,GeH4,SnH4,PbH4,ZnSe,ZnTe,H2S,HzSe,H2Teの
    いずれかを前記化合物半導体の成分元素を含む前記ガス
    状化合物分子の少なくとも一方と同時または別個に導入
    することにより、厚さ方向に所望の不純物濃度分布を有
    する前記化合物半導体の単結晶薄膜を単分子層の単位で
    成長させる化合物半導体単結晶薄膜の成長法。
  13. 【請求項13】特許請求の範囲第10項、第11項、第12項
    のいずれかの記載において、所定の繰り返しサイクル毎
    に少なくとも1回、前記化合物半導体の成分元素を含む
    前記ガス状化合物分子の少なくとも一方と同時に、前記
    化合物半導体の不純物元素を含むガス状分子を導入する
    ことにより、不純物元素を含む分子層と不純物元素を含
    まない分子層とを周期的に形成する化合物半導体単結晶
    薄膜の成長法。
  14. 【請求項14】特許請求の範囲第12項あるいは第13項記
    載において、少なくとも2種類以上の化合物半導体の不
    純物元素を混合した化合物半導体の成分元素を含む前記
    ガス状化合物分子を個別にそれぞれ異なったサイクルも
    しくは同じサイクルで異なる時間導入することにより異
    なった分子層に異なった不純物元素を含ませる化合物半
    導体単結晶薄膜の成長法。
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