(57)【要約】【課題】  高効率の発光が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などを構成可能な品質を有する化合物半導体構造の製造方法を提供する。【解決手段】  この製造方法は、基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、第１ガスが供給された処理容器のパージを行う第２ステップと、第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、第２ガスが供給された処理容器のパージを行う第４ステップとを備え、第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスであり、第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスであり、第２ステップの期間ｔ（秒）は、所定の関係を満たしている。【選択図】図４
2015159250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、
前記サイクル工程は、
前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、
前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、
前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、
前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、
を備え、
前記第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスであり、
前記第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスであり、
前記第２ステップの期間ｔ（秒）は、
Ｔ（Ｋ）を絶対温度、
Ｑ（ｅＶ）をＩＩＩ族原子の表面拡散に必要な活性化エネルギー、
ｋをボルツマン定数として、
以下の数式：
０．０００３≦（ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ｋＴ））１／２≦０．０００６４、
を満たすように設定される、
ことを特徴とする化合物半導体構造の製造方法。
【請求項２】
前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項３】
前記第１ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、
前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項４】
前記第１ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、
前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給する、
ことを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項５】
処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、
前記サイクル工程は、
前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、
前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、
前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、
前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、
を備え、
前記第１ガスは、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、
前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給する、
ことを特徴とする化合物半導体構造の製造方法。
【請求項６】
前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給する、
ことを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項７】
処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、
個々の前記サイクル工程は、
前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、
前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、
前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、
前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、
を備え、
前記第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスであり、
前記第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスであり、
前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給する、
ことを特徴とする化合物半導体構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ系ＬＥＤ製造時の結晶成膜においては、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が用いられている。ＭＯＣＶＤ法においては、有機金属原料ガスとＮＨ３ガスを基板に供給し、供給されたガスと基板表面との熱的化学反応を用いて、化合物半導体層を形成する。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ法には、様々な技術が知られている。例えば、大気圧近傍のＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮ成長させる技術（特許文献１）、ＡｌＧａＩｎＮの成長において、有機金属化合物ガスをパルス供給する技術（特許文献２）、ＭＯＣＶＤ法を用いたＡｌＧａＮバッファ層の成長において、熱処理を行う技術（特許文献３）、Ｍｇを添加することでｐ型半導体を形成する技術（特許文献４）が知られている。
【０００４】
また、ＭＯＣＶＤ法で圧力を１〜１０ｋＰａに設定し、温度を９００〜１１００℃とした技術（特許文献５）、ＭＯＣＶＤ法において、１気圧で有機窒化化合物原料を用いた技術（特許文献６）、温度８５０〜７３０℃で、ＭＱＷを形成する場合に、所望の濃度（０．０１％〜５０％）のＨ２を添加する技術（特許文献７）が知られている。
【０００５】
更に、成膜途中に成長抑制時間を設ける技術（特許文献８）、ＧａＣｌ３，ＮＨ３，Ｈ２，Ａｒを交互供給する技術（特許文献９）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５７８２０号公報
【特許文献２】特開２００９−５４７８２号公報
【特許文献３】特開２０１３−２０７２５７号公報
【特許文献４】特開２００８−２０５２０３号公報
【特許文献５】特開２００７−２４３００６号公報
【特許文献６】特開２０００−１５６３４７号公報
【特許文献７】特開２０１１−１７１４４５号公報
【特許文献８】特開２００１−５７４４２号公報
【特許文献９】特開２０１２−１３８５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来よりも更に高効率の発光が得られる結晶性の高い化合物半導体構造が要望されている。本発明の態様は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高効率の発光が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などを構成可能な品質を有する化合物半導体構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明の態様に係る第１の化合物半導体構造の製造方法は、処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー（ＡＬＥ）法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、前記サイクル工程は、前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、を備え、前記第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスであり、前記第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスであり、前記第２ステップの期間ｔ（秒）は、Ｔ（Ｋ）を絶対温度、Ｑ（ｅＶ）をＩＩＩ族原子の表面拡散に必要な活性化エネルギー、ｋをボルツマン定数として、以下の数式を満たすように設定される。
【０００９】
０．０００３≦（ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ｋＴ））１／２≦０．０００６４…（式１）
【００１０】
第２ステップの期間ｔが、上記範囲にある場合、形成された化合物半導体層の表面粗さ（ＲＭＳ）は１ｎｍ以下に抑制することも可能である。これは、ＩＩＩ族原子の表面拡散距離が、一定の範囲内に存在する場合には、表面粗さが低減することを示している。なぜならば、下地膜の貫通転位に起因するピットが拡がらないようピット箇所へのIII族原子の十分な到達量を確保しつつ、III族原子同士の凝集を抑制するためである。
【００１１】
また、第２の化合物半導体構造の製造方法は、第１の化合物半導体構造の製造方法において、前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給することを特徴とする。なお、第１ステップにおいて、Ｍｇを含むドーパントガスを全く供給しなくてもよい。この場合、第２層においてＭｇによるキャリア濃度を高めることができる。
【００１２】
また、第３の化合物半導体構造の製造方法は、第１の化合物半導体構造の製造方法において、前記第１ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給することを特徴とする。第１ステップにおいてＨ２ガスを供給すると、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）などの不純物元素とＨ２ガスとが結合し、これらの不純物元素の濃度が大幅に低下する。
【００１３】
また、第４の化合物半導体構造の製造方法は、第２の化合物半導体構造の製造方法において、前記第１ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給することを特徴とする。この場合は、第１、第２及び第３の化合物半導体構造の製造方法の効果が奏されて、更に高品質な化合物半導体構造を得ることが可能である。
【００１４】
また、第５の化合物半導体構造の製造方法は、処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、前記サイクル工程は、前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、を備え、前記第１ガスは、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、前記第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを前記第１ガスと共に供給することを特徴とする。
【００１５】
この場合、第３の化合物半導体構造の製造方法と同様の作用効果を奏する。すなわち、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）などの不純物元素とＨ２ガスとが結合し、これらの不純物元素の濃度が大幅に低下する。
【００１６】
また、第６の化合物半導体構造の製造方法は、第５の化合物半導体構造の製造方法において、前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給する、ことを特徴とする。
【００１７】
この場合、第５の化合物半導体構造の製造方法の効果に加えて、第２の化合物半導体構造の製造方法と同様の作用効果を奏する。すなわち、第２層においてＭｇによるキャリア濃度を高めることができる。
【００１８】
また、第７の化合物半導体構造の製造方法は、処理容器内に配置された基板に対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー法を実行して化合物半導体構造を製造する方法において、個々の前記サイクル工程は、前記基板上に第１ガスを供給し第１層を形成する第１ステップと、前記第１ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第２ステップと、前記第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する第３ステップと、前記第２ガスが供給された前記処理容器のパージを行う第４ステップと、を備え、前記第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスであり、前記第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスであり、前記第３ステップにおいて、前記第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを供給することを特徴とする。
【００１９】
この場合、第２の化合物半導体構造の製造方法と同様の作用効果を奏する。すなわち、第２層においてＭｇによるキャリア濃度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高品質な化合物半導体構造を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】発光ダイオードの縦断面図である。
【図２】ＡＬＥ成膜装置の構成を示す図である。
【図３】ＧａＮの表面写真（ＡＦＭ像）を示す図である。
【図４】原子の拡散距離Ｘ（任意単位）と表面粗さＲＭＳ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。
【図５】成長温度（℃）とカーボン濃度（／ｃｍ３）の関係を示すグラフである。
【図６】ＴＭＧに対するドーパントガス比率とキャリア濃度（／ｃｍ３）との関係を示すグラフである。
【図７】水素流量（ｓｃｃｍ）とＩｎ比率（％）及び表面粗さＲＭＳ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。
【図８】ガス供給サイクル示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態に係る化合物半導体構造について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
化合物半導体構造の一例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）について説明する。
【００２４】
図１は、発光ダイオードの縦断面図である。
【００２５】
この発光ダイオードは、基板１上にバッファ層２、下部第１クラッド層３、下部第２クラッド層４、活性層５、上部クラッド層６、キャップ層７、第１電極層８、電極パッド９をこの順番に備えている。また、下部第２クラッド層４上には、その露出面上に第２電極層１０及び電極パッド１１をこの順番に備えている。
【００２６】
各層の材料と厚みの一例は以下の通りである。
基板：サファイア、Ｓｉ又はＳｉＣ（５０μｍ〜１０００μｍ）
バッファ層２：低温成長ＧａＮ（３０ｎｍ）
下部第１クラッド層３：アンドープＧａＮ（２μｍ）
下部第２クラッド層４：ｎ型ＧａＮ（３μｍ）
活性層５：多重量子井戸構造（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）（２．５ｎｍ/１０ｎｍ）
上部クラッド層６：ｐ型ＡｌＧａＮ（２０ｎｍ）
キャップ層７：ｐ型ＧａＮ（１００ｎｍ）
第１電極層８；（ＮｉＡｕ又はＩＴＯ(Indium Tin-Oxide）)
第２電極層１０：（ＮｉＡｕ又はＩＴＯ(Indium Tin-Oxide）)
【００２７】
なお、活性層５と上部クラッド層６との間に、原子層エピタキシー（ＡＬＥ）法で形成されるＧａＮ（１０ｎｍ）からなるキャップ層を挿入してもよい。なお、ＡｌＧａＮにおいては、Ａｌ含有量が多いほど低屈折率で高抵抗となるが、エネルギーバンドギャップは大きくなる。
【００２８】
各層の成長温度と形成法の一例は以下の通りである。
バッファ層２：５５０℃（ＭＯＣＶＤ法）
下部第１クラッド層３：１０５０℃（ＭＯＣＶＤ法）
下部第２クラッド層４：１０５０℃（ＭＯＣＶＤ法）
活性層５：７００℃以下（ＡＬＥ法）
上部クラッド層６：７００℃以下（ＡＬＥ法）
キャップ層７：７００℃以下（ＡＬＥ法）
【００２９】
ここで、ＡＬＥ法を用いた場合、ＭＯＣＶＤ法を用いる場合に比べて、低い温度で結晶成長を行うことができる。したがって、活性層５に含まれるＩｎＧａＮ層の熱分解を抑制することができ、また、活性層５に接触するＧａＮキャップ層の形成を省略することができる。また、ＡＬＥ法を用いた場合、各層間の界面における組成変化が急峻になるため、活性層５におけるＧａＮバリア層を薄膜化することができ、したがって、活性層５内におけるＩｎＧａＮ発光層への正孔分散によって結合効率が増加し、高効率の発光ダイオードを構成することができる。
【００３０】
なお、ｐ型及びｎ型のドーパント濃度は、例えば、１×１０１８／ｃｍ３〜５×１０１９／ｃｍ３の間の範囲内で適宜選択すればよい。
【００３１】
図２は、ＡＬＥ成膜装置の構成を示す図である。
【００３２】
ＡＬＥ成膜装置の処理容器２０は、石英管などで実現することもできるが、金属製のチャンバを用いることもできる。処理容器２０には、予備ガス、第１ガス、第２ガスが横方向から供給される（サイドフロー方式）。第１ガス及び第２ガスには、必要に応じて、ドーパントガスを混入させることができる。予備ガスは、Ｈ２やＮ２であり、第１ガスは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長する際のＩＩＩ族元素を含むガスであり、第２ガスはＶ族元素を含むガスである。処理容器２０の一端からは、内部の気体が排気されている。処理容器２０では、成膜処理される基板Ｓが配置され、基板Ｓは回転台２１上に配置されている。回転台２１は、ヒータ及び温度計（熱電対）を内蔵しており、導入されるガス流に垂直な方向の軸を中心に回転することができる。ヒータとしては種々のものがあるが、カーボンヒータの表面をＰＢＮ（窒化ホウ素）でコーティングしたものを用いることができ、高速に温度を変化させることができる。なお、処理容器２０の形状は、ガス流が、基板Ｓの表面に平行に流れるように、凹部などを設けて、部分的に変形させることができる。なお、実験においては、回転台２１を無回転もしくは低速で回転させながらＡＬＥを行った。
【００３３】
この装置を用いて、化合物半導体層（化合物半導体構造）を成膜する場合、以下の工程を用いる。
【００３４】
まず、処理容器２０内に配置された基板Ｓに対して１又は複数のサイクル工程からなる原子層エピタキシー（ＡＬＥ）法を実行する。各サイクル工程は、以下の４つのステップを備えている。
（第１ステップ）
【００３５】
基板Ｓ上に第１ガスを供給し第１層を形成する。第１ガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物ガスとキャリアガス（Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、又はＨ２とＮ２の混合ガス）である。ＩＩＩ族元素としては、以下の金属元素を含む有機金属化合物ガス（以下、ＭＯガス）のいずれか1種を用いることができる。
Ａｌ：ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）
Ｇａ：ＴＭＧ（トリメチルガリウム）又はＴＥＧ（トリエチルガリウム）
Ｉｎ：ＴＭＩ（トリメチルインジウム）
（第２ステップ）
【００３６】
第１ガスが供給された処理容器２０のパージ（気体の追い出し）を行う。Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、又はＨ２とＮ２の混合ガスを予備ガスとして処理容器内に供給し、他のガスの供給を停止すればよい。
（第３ステップ）
【００３７】
第１層上に第２ガスを供給し第２層を形成する。第２ガスは、Ｖ族元素を含む水素化合物ガスである。Ｖ族元素としては、以下の元素を含むガスのいずれか1種を用いることができる。
Ｎ：ＮＨ３（アンモニア）
Ｐ：ＰＨ３（ホスフィン）
Ａｓ：ＡｓＨ３（アルシン）
Ｓｂ：ＳｂＨ３（スチビン）
（第４ステップ）
【００３８】
第２ガスが供給された処理容器２０のパージを行う。Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、又はＨ２とＮ２の混合ガスを予備ガスとして処理容器内に供給し、他のガスの供給を停止すればよい。
【００３９】
１サイクルでは、第１、第２、第３及び第４ステップを順次実行し、１サイクルが終了すると、次のサイクルの処理を同様に実行する。
【００４０】
なお、各層の形成の際には、必要に応じて、ドーパントガスを追加することができる。ドーパントガスとしては、以下の元素を含むガスのいずれか１種もしくはそれらの混合ガスを用いることができる。
（ｐ型）：ＥｔＣｐ２Ｍｇ（ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム）
（ｐ型）：Ｃｐ２Ｍｇ（ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム）
（ｎ型）：ＳｉＨ４（モノシラン）
（ｎ型）：ＳｉＨ３（ＣＨ３）（モノメチルシラン）
（ｎ型）：Ｓｉ（ＣＨ３）４（テトラメチルシラン）
【００４１】
ＧａＮ層を形成する場合は、ＧａとＮの原料ガスとなるＴＭＧ、ＮＨ３を選択すればよい。ＡｌＧａＮを形成する場合は、Ａｌ、Ｇａ、Ｎの原料ガスとなるＴＭＡ，ＴＭＧ、ＮＨ３を選択すればよい。ＩｎＧａＮを形成する場合は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎの原料ガスとなるＴＭＩ，ＴＭＧ、ＮＨ３を選択すればよい。その他の元素からなる化合物を成膜する時も同様である。
（１）標準サイクル
【００４２】
一例として、以下のサイクルを実行することができる。まず、ＧａＮ膜の形成されたテンプレート基板もしくはＧａＮ基板を用意して、以下のステップを順次行う。これを標準サイクルとする。
（第１ステップ）
【００４３】
予備ガスとして窒素ガス（流量１２．５（ＳＬＭ））を、予備供給ラインを介して、処理容器に供給しつつ、第１ガスとしてＴＭＧ（流量７８．１μｍｏｌ／ｍｉｎ）を、第１供給ラインを介して、処理容器に供給する。
（第２ステップ）
【００４４】
予備ガスとして窒素ガス（流量１２．５（ＳＬＭ））を、予備供給ラインを介して、処理容器に供給しつつ、その他のガスの供給を停止する。
（第３ステップ）
【００４５】
予備ガスとして窒素ガス（流量１２．５（ＳＬＭ））を、予備供給ラインを介して、処理容器に供給しつつ、第２ガスとしてＮＨ３（流量５（ＳＬＭ））を、第２供給ラインを介して、処理容器に供給する。
（第４ステップ）
【００４６】
予備ガスとして窒素ガス（流量１２．５（ＳＬＭ））を、予備供給ラインを介して、処理容器に供給しつつ、その他のガスの供給を停止する。
【００４７】
この場合、ＴＭＧとＮＨ３に含まれるＧａ及びＮを構成元素とするＧａＮ層をＡＬＥ法で成長させることができる。
（２）第１実施サイクル
【００４８】
一例として、標準サイクルの条件に加えて、以下の条件を追加することができる。これを第１実施サイクルとして、図８に示す。第１〜第４ステップを通じて、第１ガスにＨ２（流量８（ＳＬＭ））を混入し、第１、第２、第４ステップにおいて、第２ガスにＨ２（流量９（ＳＬＭ））を混入させ、第３ステップにおいて第２ガスにＨ２（流量５（ＳＬＭ））を混入させ、第１〜第４ステップを通じて、圧力は大気圧よりも低い一定圧力（５００Ｔｏｒｒ＝６．７×１０４Ｐａ）に保持する。
（実験１）
【００４９】
実験１では、基板としてＧａＮテンプレートを用いた。第１実施サイクルを採用し、成長温度を６４０℃、第１ステップを０．２秒、第２ステップを１秒、第３ステップを１０秒、第４ステップを１秒として、これを実行し、このサイクルを１０００回繰り返した。この場合、ＧａＮ層が形成され、その断面ＴＥＭ像を観察すると貫通転位が観察され、表面にピットが観察された。表面粗さ（ＲＭＳ）は１．８８６ｎｍであった。
（実験２）
【００５０】
実験２では、実験１と同様にＧａＮテンプレート基板上にＧａＮを形成した。実験２では、第２ステップにおけるパージ時間の4条件について表面粗さを評価した。なお、サイクル時間が変化しているが表面粗さの評価には問題ない範囲である。
【００５１】
（実験２−１）実験２−１では、第１実施サイクルを採用し、成長温度を７００℃、処理容器内圧力を５００Ｔｏｒｒ、ＴＭＧを供給する第１ステップ０．４秒、ＮＨ３を供給する第３ステップ１０秒、第４ステップ３秒として、第２ステップにおけるパージ時間を１秒とし、このサイクルを１０００回繰り返した。
【００５２】
（実験２−２）
実験２−１において、第４ステップのパージ時間を３秒とし、第２ステップにおけるパージ時間を３秒とし、このサイクルを１０００回繰り返した。
【００５３】
（実験２−３）
実験２−１において、第４ステップのパージ時間を３秒とし、第２ステップにおけるパージ時間を１０秒とし、このサイクルを６００回繰り返した。
【００５４】
（実験２−４）
実験２−１において、第４ステップのパージ時間を３秒とし、第２ステップにおけるパージ時間を２０秒としこのサイクルを６００回繰り返した。
【００５５】
図３は、実験２−１〜実験２−４で得られたＧａＮの表面写真（ＡＦＭ像）を示す図である。なお、図中のスケールの単位はμｍである。
【００５６】
実験２−１では、厚みが１６５ｎｍ、表面粗さＲＭＳ＝７．２６８ｎｍのアンドープＧａＮ層が得られた。層の表面は大きく荒れている。
【００５７】
実験２−２では、厚みが１５０ｎｍ、表面粗さＲＭＳ＝０．３１５ｎｍのアンドープＧａＮ層が得られた。表面にはピットが観察された。
【００５８】
実験２−３では、厚みが７７ｎｍ、表面粗さＲＭＳ＝０．２５０ｎｍのアンドープＧａＮ層が得られた。表面にはピットが観察された。
【００５９】
実験２−４では、厚みが７８ｎｍ、表面粗さＲＭＳ＝８．０４０ｎｍのアンドープＧａＮ層が得られた。層の表面は大きく荒れている。
【００６０】
以上の実験結果から、成長温度７００℃において、第２ステップにおけるパージ時間ｔが３秒以上１０秒以下の場合には、ピットが低減し、表面粗さＲＭＳを低減することが可能である。また、ＡＬＥ法においては、その成長レートは膜質の観点から１サイクルあたり１分子層以下で成長することが望ましい。ホモエピタキシー成長時に下地膜の貫通転位箇所からピットが拡大しやすいが、パージ時間ｔを調整することで、抑制することが可能である。
【００６１】
また、実験２において、成長温度を６５０℃とした場合、第２ステップにおけるパージ時間ｔが１０秒以上２０秒以下の場合には、ピットが低減し、表面粗さＲＭＳを低減することが可能である。この実験では、パージ時間ｔ＝５sec、ｔ＝１０sec、ｔ＝２０sec、Ｔ＝６５０℃とした場合、それぞれ、ＲＭＳ＝６．５ｎｍ、ＲＭＳ＝０．９２（ｎｍ）、ＲＭＳ＝０．４４（ｎｍ）であった。
【００６２】
また、実験２において、成長温度を６００℃とした場合、それぞれの条件で、パージ時間ｔ＝２０sec、ｔ＝４０sec、ｔ＝６０seｃ、ｔ＝９０seｃ、Ｔ＝６００℃とした場合、それぞれ、ＲＭＳ＝６．７２ｎｍ、ＲＭＳ＝１４．２３ｎｍ、ＲＭＳ＝７．２０ｎｍ、ＲＭＳ＝０．２５ｎｍであった。温度６００℃では平坦性が良いパージ時間ｔは１００秒近くになり製造上現実的な条件ではない。
【００６３】
平坦な表面上又はピットを有する下地層上にＧａＮ層を形成する場合、ＩＩＩ族原子の基板表面上における拡散（マイグレーション）は、ピット周囲の結晶成長に影響する。成長温度が高い場合には、ＩＩＩ族原子の拡散距離（マイグレーション）も大きくなり、平坦性が高くなる傾向にあると考えられるが、実際には拡散距離が大きくなると表面粗さが大きくなる場合も考えられる。なぜならば、下地膜の貫通転位に起因するピットが拡がらないようピット箇所へのIII族原子の十分な到達量を確保するには拡散距離を長くするのが良いが、長くしすぎると表面拡散したIII族原子同士の凝集が進行するためである。この場合には、表面粗さＲＭＳが拡散距離Ｘの関数になっているものと考えられる。本願発明者らは、理論的に計算されるＩＩＩ族原子（Ｇａ）の拡散距離Ｘ毎に、実験で求められた表面粗さＲＭＳをプロットしていくと具体的な関数（以下、Ｘ−ＲＭＳ関数）が求められることを発見した。
【００６４】
図４は、Ｇａ原子の拡散距離Ｘ（任意単位）と表面粗さＲＭＳ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。実験２において比較的平坦性が良好であった、６５０℃、７００℃の実験結果についてプロットしたものである。
【００６５】
上述のＸ−ＲＭＳ関数は、下に凸な曲線となる。すなわち、第２ステップにおけるパージ時間ｔと成長時の絶対温度Ｔを設定すれば、これらのパラメータから拡散距離Ｘが求められ、拡散距離Ｘに応じた表面粗さＲＭＳを求めることができる。絶対温度Ｔ（Ｋ）はこれまで述べた成膜温度（単位℃）に２７３を足して変換して求めた。
【００６６】
拡散距離Ｘは、時間ｔと拡散係数Ｄで一般に以下の式で与えられる。ここで拡散係数の単位（SI）は長さの二乗を時間で割った[ｍ２/sec]である。また本発明では表面拡散係数を意味する。
Ｘ＝（ｔ・Ｄ）１／２
【００６７】
更に拡散係数の温度依存性は一般に以下の式で表される。
Ｄ＝Ｄ０・ｅｘｐ（−Ｑ／ｋＴ）
従ってある温度における拡散距離Ｘは次式で与えられる。
Ｘ＝（ｔ・Ｄ０・ｅｘｐ（−Ｑ／ｋＴ））１／２    ・・・（式２）
【００６８】
本願において、ＤはＩＩＩ族原子（Ｇａ）の表面拡散係数、ｔはパージ時間となり、Ｄ０は温度に依存しないＩＩＩ族原子（Ｇａ）の拡散定数（振動数因子）、ＱはＩＩＩ族原子（Ｇａ）の表面拡散に必要な活性化エネルギー、ｋはボルツマン定数（＝８．６１７１×１０−５ｅＶ／Ｋ）である。Ｑ＝１．４５ｅＶ（Ｒｅｆ．：Ｈ．Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１（３），３４７（１９９７））である。なお、したがって、図４は、式２にから各温度、各パージ時間によって定まる拡散距離Xと表面平坦性との関係を表す。図４において横軸の拡散距離Ｘの値はＤ０＝１とした場合である。そのため横軸は任意単位である。
【００６９】
ＲＭＳ（ｎｍ）が１ｎｍ以下の場合には、従来よりも優れた結晶が形成されるものと考えられる。そこで、ＲＭＳが１ｎｍ以下となる場合となるＸの範囲を求めると、以下の関係式を満たす。ただしＤ０を１とした場合である。
【００７０】
０．０００３≦Ｘ≦０．０００６４
【００７１】
拡散距離Ｘを用いない場合には、以下の関係式を満たす。
０．０００３≦（ｔ・ｅｘｐ（−Ｑ／ｋＴ））１／２≦０．０００６４
表面拡散における拡散定数Ｄ０によってこの拡散距離の範囲は変化するのであるが、ＩＩＩ族原子の表面拡散定数の正確な測定値が知られていないため、本発明では実験による知見を一般化するため、式２の右辺を（Ｄ０）1/2で除した値が上記範囲にある場合（Ｄ０＝１とした場合と同じになる）、即ち式１が成立する場合にＲＭＳが1nm以下の良好な平坦な膜が得られるとした。
【００７２】
第２ステップの期間ｔが、上記範囲にある場合、形成された化合物半導体層の表面粗さ（ＲＭＳ）は１ｎｍ以下に抑制することも可能である。これは、ＩＩＩ族原子の表面拡散距離が、一定の範囲内に存在する場合には、表面粗さが低減することを示している。なぜならば、下地膜の貫通転位に起因するピットが拡がらないようピット箇所へのIII族原子の十分な到達量を確保しつつ、III族原子同士の凝集を抑制するからである。
【００７３】
なお、図４にプロットされた各データの条件は、以下の通りである。なお、実験条件は、上述の実験２と同じである。
・データ１：ｔ＝１sec、Ｔ＝９７３Ｋ(７００℃)、Ｄ＝３．０９×１０−８、Ｘ＝０．０００１７６、ＲＭＳ＝７．３（ｎｍ）。
・データ２：ｔ＝３sec、Ｔ＝９７３Ｋ(７００℃)、Ｄ＝３．０９×１０−８、Ｘ＝０．０００３０４、ＲＭＳ＝０．３２（ｎｍ）。
・データ３：ｔ＝１０sec、Ｔ＝９７３Ｋ(７００℃)、Ｄ＝３．０９×１０−８、Ｘ＝０．０００５５５、ＲＭＳ＝０．２５（ｎｍ）。
・データ４：ｔ＝２０sec、Ｔ＝９７３Ｋ(７００℃)、Ｄ＝３．０９×１０−８、Ｘ＝０．０００７８６、ＲＭＳ＝８（ｎｍ）。
・データ５：ｔ＝５sec、Ｔ＝９２３Ｋ(６５０℃)、Ｄ＝１．２１×１０−８、Ｘ＝０．０００２４６、ＲＭＳ＝６．５（ｎｍ）。
・データ６：ｔ＝１０sec、Ｔ＝９２３Ｋ(６５０℃)、Ｄ＝１．２１×１０−８、Ｘ＝０．０００３４８、ＲＭＳ＝０．９２（ｎｍ）。
・データ７：ｔ＝２０sec、Ｔ＝９２３Ｋ(６５０℃)、Ｄ＝１．２１×１０−８、Ｘ＝０．０００４９２、ＲＭＳ＝０．４４（ｎｍ）。
（実験３）
【００７４】
上述の第１実施サイクルにおいて、成長温度と膜中のカーボン濃度との関係を調査した。実験２では、第１実施サイクルを採用し、成長温度を６００℃、６５０℃、７００℃に設定し、第１ステップを０．２秒、第２ステップを２０秒、第３ステップを１０秒、第４ステップを１秒として、これを実行し、このサイクルを１０００回繰り返した。この場合、ＧａＮ層が形成され、その断面ＴＥＭ像を観察すると貫通転位が観察され、表面にピットが観察された。表面粗さ（ＲＭＳ）は１．８８６ｎｍであった。
【００７５】
図５は、実験２における成長温度（℃）とカーボン濃度（／ｃｍ３）の関係を示すグラフである。それぞれのカーボン濃度は、以下の通りである。
・データ１（成長温度６００℃）：２×１０１７／ｃｍ３
・データ２（成長温度６５０℃）：０．７×１０１７／ｃｍ３
・データ３（成長温度６００℃）：３×１０１７／ｃｍ３
【００７６】
成長温度が６５０℃の場合において、不純物であるカーボンの濃度が最小となる。すなわち、不純物低減の観点からは、成長温度は、６３０℃以上６６０℃以下が好ましい。これは、成長温度が６５０℃よりも低下した場合、有機金属化合物に残留するメチル基が増加してカーボン濃度が高くなり、６５０℃よりも増加した場合、気相中におけるＣＨ４が膜内に取り込まれたり、第１ステップにおいてＣを介してＧａが結合する場合が生じるためと考えられる。
【００７７】
次に、Ｍｇを含むドーパントの好適な添加方法について説明する。上述のようにドーパントガスには様々なものがあるが、ドーパントガスとして、ＥｔＣｐ２Ｍｇを用いる場合、成長温度６５０℃において、ＴＭＧに対する比率を増加させると、ｐ型ＧａＮ内におけるＭｇ濃度がリニアに増加することが実験的に確かめられている。
【００７８】
ここで、Ｍｇの活性化率を増加させ、キャリア濃度を増加させるためには、ドーパントガスを水素化合物ガスと同時に供給することが好ましい。
（比較例１）
【００７９】
比較例１では、ｐ型のＧａＮの成長においてドーパントガス（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）を有機金属化合物ガス（ＴＭＧ）と同時に供給した。詳細には、Ｃ面サファイア基板を用意し、その上にＭＯＣＶＤ法を用いてアンドープＧａＮ層を２μｍ成長させ、更に、アンドープＧａＮ層上にｐ型のＧａＮを、ＡＬＥ法を用いて成長させた。成長温度は６７０℃である。成長の際のガス供給は、水素化合物（ＮＨ３）の流量を除いて、図８に示した上述の第１実施サイクルに従い、このサイクルを９００回行い、厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮ層を形成した。水素化合物（ＮＨ３）の流量は８ＳＬＭとした。ここで、比較例１では、第１サイクルにおいてのみ、有機金属化合物ガス（ＴＭＧ）に加えて、ドーパントガス（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）を、第１供給ラインを介して処理容器内に供給した。なお、各ステップの期間は、第１サイクルが０．３秒、第２サイクルが３０秒、第３サイクルが１０秒、第４サイクルが３秒である。Ｍｇ濃度は２×１０１９／ｃｍ３から６×１０１９／ｃｍ３である。
【００８０】
（実施例１）
実施例１では、ドーパントガスを水素化合物（ＮＨ３）と共に供給した。実施例１は、以下の条件を除いて、比較例１と同じ工程を行った。すなわち、実施例１では、第３ステップの終了する直前の０，３秒の期間においてのみ、水素化合物（ＮＨ３）に加えて、ドーパントガス（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）を、第２供給ラインを介して処理容器内に供給した。なお、各ステップの期間は、第１サイクルが０．３秒、第２サイクルが３０秒、第３サイクルが１０．３秒、第４サイクルが３秒である。
【００８１】
すなわち、実施例１における化合物半導体構造の製造方法は、第３ステップにおいて、第１ステップよりも相対的に高い流量で、Ｍｇを含むドーパントガスを処理容器内（基板表面上）に供給している。詳説すれば、実施例１では、第１ステップにおいて、Ｍｇを含むドーパントガスを全く供給していない。このような場合、第２層（窒素層）においてＭｇによるキャリア濃度を高めることができる。
【００８２】
図６は、比較例１（ＴＭＧ＋ＥｔＣｐ２Ｍｇ）と実施例１（ＮＨ３＋ＥｔＣｐ２Ｍｇ）におけるドーパントガス比率（ＴＭＧに対するＥｔＣｐ２Ｍｇのモル比）と、成長したｐ型ＧａＮ層内におけるキャリア濃度（／ｃｍ３）との関係を示すグラフである。キャリア濃度は、ホール効果測定によって測定した。
【００８３】
実施例１の場合、比較例１よりもキャリア濃度が高くなっていることが分かる。また、ドーパントガス比率を増加させると、キャリア濃度が増加していることが分かる。
【００８４】
（ｐ型ＡｌＧａＮの成長）
なお、ＭｇはＡｌＧａＮ等の化合物半導体にもドープすることができる。実施例１と同じサイクルに従い、第１ステップにおいて更にＴＭＡを加え、このサイクルを１７５回行い、厚さ２０μｍのｐ型ＡｌＧａＮ層を形成した。なお、各ステップの期間は、第１サイクルが０．３秒、第２サイクルが１秒、第３サイクルが１０秒、第４サイクルが１秒であり、成長温度は７００℃〜８５０℃、ＴＭＧとＴＭＡの流量（供給量）は、それぞれ７１．３μｍｏｌ／ｍｉｎ、６．７μｍｏｌ／ｍｉｎとし、ＥｔＣｐ２Ｍｇの流量は０．１μｍｏｌ／ｍｉｎとした。温度の上昇に伴い、不純物となる酸素濃度は減少する傾向があり、酸素濃度は、７００℃では３×１０１９／ｃｍ３、７５０℃では４．５×１０１９／ｃｍ３、８００℃では７．８×１０１８／ｃｍ３、８５０℃では１．８×１０１９／ｃｍ３であった。
【００８５】
ＡｌＧａＮにおいて、ドーパントの供給は、第１ステップにおいて行った。成長温度７００℃におけるＭｇ濃度は４×１０１９／ｃｍ３であり、ｐ型ＧａＮで行った場合と同等レベルであった。なお、本例では、供給ガスとして、窒素（４２％：モル比）及び水素（５８％：モル比）を用いたが、水素のみを用いた場合（全体の供給流量＝２９．５ＳＬＭ）、Ｍｇ濃度は１．５×１０１９／ｃｍ３に減少した。水素のみを用いた場合の酸素濃度は６×１０１８／ｃｍ３である。
【００８６】
（ＩｎＧａＮの成長）
次に、図１に示した活性層５を構成するＩｎＧａＮについて考察した。上述のように、活性層５は多重量子井戸構造（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）からなる。本願発明者らの研究によれば、ＭＯＣＶＤ法で作製した多重量子井戸構造を有するＬＥＤと、従来のＡＬＥ法で作製した多重量子井戸構造を有するＬＥＤを比較すると、発光強度が弱く、長波長側で発光が観察されている。これは、膜内の不純物が原因と考えられる。有機金属化合物ガスと共に、水素を処理容器内に供給することで、不純物は減少すると考えられるが、ＩｎＧａＮの成長においては、ＩｎＮが水素雰囲気中で分解してしまう。そこで、窒素ガスを有機金属化合物ガスの主なキャリアガスとするが、これに水素ガスを僅かに混入させると、ＩｎＧａＮの組成比を大きく低下させることなく、不純物を除去することが可能である。
【００８７】
ＩｎＧａＮを成長させた。下地基板としてＭＯＣＶＤ法で成長したＧａＮ層上に、アンドープＧａＮをＡＬＥ成長させたものを用いた。ＩｎＧａＮを成長させるため、図８に示した第１実施サイクルにおいて、第１ステップにおいて、第１供給ラインに供給する有機金属化合物ガスとして、ＴＥＧ（流量＝１５．６μｍｏｌ／ｍｉｎ）とＴＭＩ（流量＝２３．４μｍｏｌ／ｍｉｎ）を用い、キャリアガスとして窒素（流量＝７．９５ＳＬＭ）と水素（Ｈ２）（流量＝５０ｓｃｃｍ）を用い、第２供給ラインに供給するガスとして、ＮＨ３（流量＝８ＳＬＭ）と、窒素ガス（流量＝１ＳＬＭ）を用いた。各ステップの期間は、第１サイクルが１秒、第２サイクルが１秒、第３サイクルが２０秒、第４サイクルが１秒である。成長温度は６７０℃である。予備ラインから供給される窒素の流量は１２．５ＳＬＭとした。なお、単位体積当たりの供給ガスに含まれるＴＥＧとＴＭＩの合計モル比（流量）に対する、ＴＭＩのモル比（流量）は０．６であり、Ｉｎの減少による耐性を高くしてある。このサイクルを２００回繰り返した。
【００８８】
図７は、ＩｎＧａＮ成長における水素流量（ｓｃｃｍ）とＩｎ比率（％）及び表面粗さＲＭＳ（ｎｍ）との関係を示すグラフである。なお、Ｉｎ比率（％）は、ＩｎＧａＮ膜中に含まれるＩｎＮ組成の比率を示し、ＩｎＮとＧａＮの比率の合計が１００％になる。水素流量は、第１ステップにおける水素流量を示している。水素流量が増加すると、Ｉｎ比率が減少し、表面粗さは低下する。Ｉｎ比率を１５％以上に保持するためには、水素流量は２５ｓｃｃｍ以下であることが必要であり、Ｉｎ比率を１３％以上に保持するためには、水素流量は５０ｓｃｃｍ以下であることが必要である。
【００８９】
次に、上述のＩｎＧａＮを用いた多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を作製した。Ｃ面サファイア基板上に、アンドープＧａＮ層、ＧａＮ層（ＭＯＣＶＤ法）を形成し、この上にＭＱＷを作製した。このＭＱＷでは、ＩｎＧａＮ層（ＡＬＥ法：５０サイクル）とＧａＮ層（ＡＬＥ法：２００サイクル）を１組として、これを３組形成する。ＭＱＷ上にＧａＮからなるキャップ層をＣＶＤ法で形成した。
【００９０】
ＩｎＧａＮ層の成長方法は、上記の通りであり、第１ステップにおける水素流量は５０ｓｃｃｍである。
【００９１】
ＧａＮ層の成長方法は、図８に示した第１実施サイクルにおいて、ＴＭＧの代わりにＴＥＧを用い、各ステップの期間は、第１サイクルを１秒、第２サイクルを１秒、第３サイクルを２０秒、第４サイクルを１秒とした。
【００９２】
成長温度は、６９０℃である。この場合、不純物としてのカーボン（Ｃ）の濃度は２〜３×１０１７／ｃｍ３、水素（Ｈ）の濃度は１×１０１８／ｃｍ３以下、酸素（Ｏ）の濃度は２〜３×１０１７／ｃｍ３であった。なお、比較のために、ＩｎＧａＮ層の成長時において、水素を用いないで成長する実験を行った。この比較例（成長温度６２０℃）の場合、不純物としてのカーボン（Ｃ）の濃度は６×１０１７／ｃｍ３、水素（Ｈ）の濃度は５×１０１８／ｃｍ３以下、酸素（Ｏ）の濃度は１〜２×１０１８／ｃｍ３であった。なお、この比較例を変形して成長温度を６７０℃にし、ＴＥＧに代えてＴＭＧを用いた場合、不純物としてのカーボン（Ｃ）の濃度は８×１０１７／ｃｍ３、水素（Ｈ）の濃度は２×１０１８／ｃｍ３以下、酸素（Ｏ）の濃度は２×１０１８／ｃｍ３であった。このように、ＩｎＧａＮ層の成長時において、若干の水素導入を行うことにより、ＩｎＧａＮ層の成長において、十分に不純物を低下させることができる。有機金属化合物ガスの単位体積当たりのＩｎのモル比Ｍ（Ｉｎ）に対する、水素ガスの単位体積当たりの水素のモル比Ｍ（Ｈ２）は、５０≦Ｍ（Ｈ２）／Ｍ（Ｉｎ）≦１５０であることが好ましい。水素量が上限を超えるとＩｎが低下し、下限を下回ると十分に不純物が除去できないからである。
【００９３】
なお、水素ガスは、ＩｎＧａＮ成長におけるＩＩＩ族供給ステップ時のみに微量添加することができる。
【００９４】
また、同じ成膜装置にてＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮの量子井戸構造を、ＡＬＥ法及びＭＯＣＶＤ法で成長し、界面のＩｎ組成の急峻性をＸ線ＣＴＲ散乱法により評価した。この場合、ＡＬＥ法で成長した量子井戸構造のほうが界面の組成変化の急峻性に優れていることが分かった。
【００９５】
なお、ＩｎＧａＮ成長において、ＴＥＧに代えて、ＴＭＧを用いることも可能である。
【００９６】
以上、説明したように、上記化合物半導体構造の製造方法は、第１ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを含み、第１ステップにおいて、Ｈ２ガスを第１ガスと同時に供給することを特徴とする。第３ステップにおいては、Ｈ２ガスは供給しないこともできる。第１ステップにおいてＨ２ガスを供給すると、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）などの不純物元素とＨ２ガスとが結合し、これらの不純物元素の濃度が大幅に低下する。
【００９７】
上述の実施形態は、以下の３つの形態（１）〜（３）を含んでいる。
（１）図４に示すように、第２ステップの期間（パージ期間）と温度を（式１）が満たされる所定範囲とすることで、表面粗さを改善することができる。
（２）図６に示すように、Ｍｇを含むドーパントガスを添加する場合において、水素化合物ガス（ＮＨ３）の供給時に、選択的にドーパントガスを供給することで、キャリア濃度を高めることができる。
（３）図７を用いて説明したように、有機金属化合物ガスと共に、若干の水素を添加することにより、Ｉｎ比率を大きく低下させることなく、カーボン等の不純物を、ＩｎＧａＮ層等から除去することができる。
【００９８】
これらの形態（１）〜（３）は、組み合わせることができる。すなわち、各を単独で実行することも可能であるが、形態（１）＋形態（２）、形態（１）＋形態（２）＋形態（３）、形態（２）＋形態（３）を実行することも可能であり、組み合わせによって更に高品質な化合物半導体構造を得ることができる。なお、形態（１）ではパージ期間ｔに所望範囲があり、形態（２）、（３）では、所望範囲外の場合もあるが、上述の原理に従えば、形態（２）、（３）の場合においても、パージ時間が（式１）を満たせば、結晶性が改善する。なお、上述の数値は、特に範囲を指定しない限り、±３０％の誤差を含むことができる。
【００９９】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤの作製において、ＭＯＣＶＤ法とＡＬＥ法を組み合わせて用いており、従来のＭＯＣＶＤ法でＬＥＤ全層を成長する場合に比べ、優れた品質の結晶が得られるので、ＬＥＤの発光効率向上が可能となる。すなわち、好適には、ＡＬＥ法を用いて７００℃以下の低温で、ＭＱＷ及びｐ型の化合物半導体層を成長することで、発光層であるＩｎＧａＮ膜のダメージを抑制でき、ＭＱＷ等における界面急峻性を改善することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１…基板、２…バッファ層、３…下部第１クラッド層、４…下部第２クラッド層、５…活性層、６…上部クラッド層、７…キャップ層。８…第１電極層。９…電極パッド、１０…第２電極層、１１…電極パッド、２０…処理容器。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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