(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ）を有し、
式中、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基、並びにフッ素置換された又は全フッ素置換されたアルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、かつ、
示される使用法から、ヒドラジン及びその誘導体は排除され、
前記反応物質が、前記一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物であり、かつ
−Ｒ１、及びＲ２は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基、並びにフッ素置換された又は全フッ素置換されたアルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｒ３とＲ４とは、ともに水素であり、
前記一般式（Ｉ）の前記１５族元素二元化合物は、ｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２、（ＣＦ３）２Ｐ−ＮＨ２、Ｐｈ２Ｐ−ＮＨ２、ｔＢｕ２Ｐ−ＡｓＨ２、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２、ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨ２、Ｐｈ２Ａｓ−ＰＨ２、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨ２、及びｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨ２からなる群から選択されることを特徴とする、使用法。
【請求項２】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ）を有し、
式中、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅは、窒素、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、かつ、
示される使用法から、ヒドラジン及びその誘導体は排除され、
前記反応物質が、前記一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、
−Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｒ３は水素であることを特徴とする、使用法。
【請求項３】
前記一般式（Ｉ）の前記１５族元素二元化合物は、ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨＭｅ、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｔＢｕ、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨｔＢｕ、及びｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｉＰｒからなる群から選択されることを特徴とする、請求項２に記載の使用法。
【請求項４】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ）を有し、
式中、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、かつ、
示される使用法から、ヒドラジン及びその誘導体は排除され、
前記反応物質が、前記一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物であり、かつＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
前記一般式（Ｉ）の前記１５族元素二元化合物は、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＭｅ２、ｉＰｒ２Ｓｂ−ＰＭｅ２、Ｅｔ２Ｓｂ−ＮＭｅ２、Ｅｔ２Ｓｂ−Ｐ（Ｃ６Ｈ５）２、ｔＢｕ２Ｂｉ−ＰｔＢｕ２、及びｔＢｕ２Ｂｉ−ＡｓｔＢｕ２からなる群から選択されることを特徴とする、使用法。
【請求項５】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ）を有し、
式中、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅは、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ’は、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
前記反応物質が、前記一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、
Ｒ５が水素であることを特徴とする、使用法。
【請求項６】
前記一般式（ＩＩ）の前記１５族元素二元化合物は、ＨＰ（ＡｓｔＢｕ２）２及びＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２からなる群から選択されることを特徴とする、請求項５に記載の使用法。
【請求項７】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ）を有し、
式中、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
前記反応物質が、前記一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、
−Ｒ５は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群から選択され、かつ、
−Ｒ６とＲ７とは、ともに水素であることを特徴とする、使用法。
【請求項８】
前記一般式（ＩＩ）の前記１５族元素二元化合物は、ｔＢｕＰ（ＮＨ２）２、ｔＢｕＡｓ（ＮＨ２）２、及び（Ｃ６Ｈ５）Ｐ（ＮＨ２）２からなる群から選択されることを特徴とする、請求項７に記載の使用法。
【請求項９】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ）を有し、
式中、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
前記反応物質が、前記一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、
−Ｒ５及びＲ７は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｒ６は水素であることを特徴とする、使用法。
【請求項１０】
前記一般式（ＩＩ）の前記１５族元素二元化合物は、ｎＢｕＰ（ＡｓＨＭｅ）２及び（Ｃ６Ｈ５）Ｐ（ＡｓＨＭｅ）２からなる群から選択されることを特徴とする、請求項９に記載の使用法。
【請求項１１】
蒸着プロセスにおける反応物質としての、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物が、一般式：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ）を有し、
式中、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択され、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
前記反応物質が、前記一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、
Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
前記一般式（ＩＩ）の前記１５族元素二元化合物は、ｍ−Ｆ３ＣＣ６Ｈ４Ａｓ（ＮＭｅ２）２及びｔＢｕＡｓ（ＰＭｅ２）２からなる群から選択されることを特徴とする、使用法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物の使用法、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層、及び１５族元素二元化合物に関する。
【０００２】
ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）又はリン化インジウム（ＩｎＰ）の二元化合物のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体、及びそれらを製造する方法が、現在最新の当該技術分野において知られている。
【０００３】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造は、気相の薄膜堆積により、通常は実現される。重要な製造方法は、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）及び有機金属気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ）である。これらの方法により、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料の超高純度層の複数種類の基板上への塗布が可能になる。そのような方法は、特に例えば、発光ダイオード、レーザー、トランジスタ、及び太陽電池の製造等の文脈において用いられる。
【０００４】
例えば、ＩＩＩ−Ｖ族二元半導体、ＧａＡｓの製造の場合には、１３族元素前駆体トリメチルガリウム（Ｍｅ３Ｇａ）と１５族元素前駆体アルシン（ＡｓＨ３）との気相混合物が、熱い表面上で分解されて、ＧａＡｓが蒸着する。前駆体の分解は、プロセス温度とプロセス圧力とにより直接的に影響を受ける。前駆体は通常、比較的高い分解温度を有しているので、適用されるプロセス温度は通常それぞれ高温でなければならない。他の重要なプロセスパラメーターは、前駆体の濃度、キャリアガス及び反応ガスの濃度、並びにガスの総流量である。
【０００５】
例えばヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）のようなＩＩＩ−Ｖ族二元半導体に加えて、例えば窒素系のガリウムヒ素窒素（ＧａＡｓ１−ｘＮｘ））（０＜ｘ＜１）のようなＩＩＩ−Ｖ族三元半導体、並びにＩＩＩ−Ｖ族四元半導体及びその他のＩＩＩ−Ｖ族多元半導体が重要であるが、それはこれらが、３種類又は４種類の異なる元素の存在、つまり１種類又は２種類の１３族元素と２種類又は３種類の１５族元素との存在により、ＩＩＩ−Ｖ族二元半導体よりも更に多くのバリエーションと、光電子特性の更なる感度調整とが可能になるためである。
【０００６】
窒素系のＩＩＩ−Ｖ族多元半導体、例えば三元のＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の製造は、これまで、３種類の別々の前駆体化合物、すなわち１種類の１３族元素源と、２種類の１５族元素源とを用いることにより実現されてきた。３種類の前駆体は、気相である状態中に混合されて、一緒に分解される。ＩＩＩ−Ｖ族多元半導体のこの種類の製造は、合成のための高度の努力を伴う（特に、数種類の前駆体化合物の製造のため）だけでなく、異なる分解温度、異なる蒸気圧、及びさまざまな前駆体、例えば、三元化合物Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の製造のための３種類の別々の前駆体それぞれの異なる拡散速度を考慮する必要もある。更に、この方法は、原子効率性があまり良くないものである。
【０００７】
通常、１，１−ジメチルヒドラジンのような、有機置換された窒素化合物が使用される。これによりＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の中に、望んだとおりに窒素を含ませることができるものの、それに加えて、望ましくないことに同半導体及び／又は半導体層の中に炭素も含まれてしまうことが不利な点である。炭素が混入するせいで、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の光電子特性が変化し、かつ／又は、制御不能で不可逆的に損なわれてしまう。更に、窒素源に対して通常要求される分圧は高い。例えば、もし１，１−ジメチルヒドラジンが窒素源として用いられる場合、２種類の選択された１５族元素源、すなわち１，１−ジメチルヒドラジン及びもう１種類の１５族元素源が、１０：１〜１００：１の間のモル比で存在していなければならない。しかしながら、それにより実現されるＩＩＩ−Ｖ族半導体中の窒素割合は、わずか１〜１０％に過ぎず、この方法の効率性を損なうものとなっている。
【０００８】
例えばｔＢｕＡｓＨ２、ｔＢｕ２ＡｓＨ、ｔＢｕ３Ａｓ、Ｅｔ２ｔＢｕＡｓ、Ｅｔ２ｉＰｒＡｓ、ｔＢｕ３Ｐ、ｔＢｕＰＨ２のような有機置換された１５族元素化合物に基づくＩＩＩ−Ｖ族多元半導体の蒸着に関し、その例と更なる詳細とがそれぞれ、以下のような文献に記載されている：
・Ｈ．Ｐｒｏｔｚｍａｎｎ、Ｆ．Ｈｏｈｎｓｄｏｒｆ、Ｚ．Ｓｐｉｋａ、Ｗ．Ｓｔｏｌｚ、Ｅ．Ｏ．Ｇｏｂｅｌ、Ｍ．Ｍｕｌｌｅｒ、及びＪ．Ｌｏｒｂｅｒｔｈ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第１７０巻（１９９７年）、１５５〜１６０頁；
・Ｇ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ、Ｚ．Ｓｐｉｋａ、Ｔ．Ｍａｒｓｃｈｎｅｒ、Ｂ．Ｓｐｉｌｌ、Ｗ．Ｓｔｏｌｚ、Ｅ．Ｏ．Ｇｏｂｅｌ、Ｐ．Ｇｉｍｍｎｉｃｈ、Ｊ．Ｌｏｒｂｅｒｔｈ、Ａ．Ｇｒｅｉｌｉｎｇ、及びＡ．Ｓａｌｚｍａｎｎ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第１４５巻（１９９４年）、５１２〜５１９頁；
・Ｊ．Ｋｏｍｅｎｏ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第１４５巻（１９９４年）、４６８〜４７２頁；
・Ｍ．Ｈｏｒｉｔａ、Ｍ．Ｓｕｚｕｋｉ、及びＹ．Ｍａｔｓｕｓｈｉｍａ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第１２４巻（１９９２年）、１２３〜１２８頁；
・Ｋ．Ｖｏｌｚ、Ｊ．Ｋｏｃｈ、Ｆ．Ｈｏｈｎｓｄｏｒｆ、Ｂ．Ｋｕｎｅｒｔ、及びＷ．Ｓｔｏｌｚ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第３１１巻（２００９年）、２４１８〜２４２６頁；
・Ｋ．Ｖｏｌｚ、Ｔ．Ｔｏｒｕｎｓｋｉ、Ｂ．Ｋｕｎｅｒｔ、Ｏ．Ｒｕｂｅｌ、Ｓ．Ｎａｕ、Ｓ．Ｒｅｉｎｈａｒｄ、及びＷ．Ｓｔｏｌｚ、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ、第２７２巻（２００４年）、７３９〜７４７頁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＩＩＩ−Ｖ族三元半導体を製造するための既知のプロセスシーケンスは、エネルギーの使用及び原子効率という点について、かなり非効率的なものと言わざるを得ず、そのため全体として経済的でないものと言わざるを得ないものである。
【００１０】
そのため本発明は、上記及びその他の、当該技術の現状で見られる不利な点を克服することを目的とするものであり、特に、ＩＩＩ−Ｖ族多元半導体化合物及び／又は層の製造のための蒸着プロセスにおいて反応物質として用いるのに好適な、１５族元素化合物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
用いられる１５族元素化合物は、規定の組み合わせにおける、可能な限り原子効率的で、費用効率的で、かつ再現性のある、多元的で、均質で、超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又は層の製造によって特徴づけられるものであるべきである。更に、１５族元素化合物を本発明が意図するように用いて製造され得るＩＩＩ−Ｖ族半導体層が提供されるべきである。加えて、１５族元素二元化合物が提供される。
【００１２】
本発明の主要な特徴は、請求項１、請求項１６、又は請求項１７に記載されている。実施形態は、請求項２〜１５の主題となっている。
【００１３】
上記の目的は、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物を蒸着プロセスの反応物質として用いることにより実現され、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物は、以下の一般式を有し：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ），
ここで、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
かつ／又は
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物は、以下の一般式を有し：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ），
ここで、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。
【００１４】
具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。
【００１５】
より具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロブチル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００１６】
アルキル基又はアリール基は、置換、特にフッ素置換又は全フッ素置換され得る。この場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）であり得る。
【００１７】
最も具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ水素（Ｈ）、メチル（Ｍｅ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）からなる群から選択される。１つの具体的な実施形態においては、Ｅ及びＥ’は異なっており、かつ、Ｅ又はＥ’の一方は窒素である。式（Ｉ）の化合物の別の１つの実施形態においては、Ｒ３及びＲ４が水素（Ｈ）とは異なる場合、Ｒ１及びＲ２は水素であり、又はＲ１及びＲ２が水素とは異なる場合、Ｒ３及びＲ４は水素である。
【００１８】
別の１つの実施形態においては、Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択される。
【００１９】
本発明は、ヒドラジン（Ｈ２Ｎ−ＮＨ２）及びその誘導体、特に１，１−ジメチルヒドラジン及びターシャリーブチルヒドラジンを、蒸着プロセスにおける反応物質として使用することには関しない。これらの化合物は、ヒドラジンから開始して、１個又は数個の水素原子を置換することによって製造され得るヒドラジン誘導体と見做される。これは、非環式化合物及び環式化合物をともに、例えば飽和三部化合物を含む。その結果、式（Ｉ）の化合物においては、Ｅ又はＥ’が窒素（Ｎ）である場合には、Ｅ及びＥ’は互いに異なる。
【００２０】
本発明にしたがって、一般式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）の１５族元素二元化合物の１種類又は数種類を、蒸着プロセスにおける反応物質として使用することにより、規定の組み合わせの多元的で、均質で、超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体接続及び／又は層の再現性があり、費用効率的な製造が可能になる。蒸着プロセスは、好ましくは化学蒸着であり、特に、有機金属気相成長法又は有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）である。蒸着プロセスの生成物は、好ましくはＩＩＩ−Ｖ族半導体層である。
【００２１】
本発明にしたがって用いられる１５族元素化合物は、１５族の元素に関して単一源前駆体（ＳＳＰ）を代表する。本発明にしたがって分解する単一源前駆体は、１種類以上の１５族元素、特に、２種類の異なる１５族元素を有する分子である。前駆体に含まれる１５族元素は、生成される及び／又は基板上に堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体の望ましい光電子特性にしたがって、選択及び／又は組み合わされ得る。
【００２２】
例えばＰＨ３、ＡｓＨ３、ｔＢｕＰＨ２、ｔＢｕＡｓＨ２、及びＭｅ２Ｎ−ＮＨ２のような、現在までに化学蒸着プロセスに用いられる１５族元素源のそれぞれは、１種類の１５族元素しか有しておらず、そのことは、生成及び／又は堆積される多元的、すなわちＩＩＩ−Ｖ族三元以降の半導体の望ましい組み合わせによって、幾種類かの１５族元素源が提供され、互いに混合される必要があるということを意味する。これとは対照的に、本発明にしたがって使用される式（Ｉ）及び／又は式（ＩＩ）の１５族元素源は、有利なことに、大半の場合に互いに異なる２種類の１５族元素を含む。したがって、有利な点は、本発明による単一源前駆体から開始して、製造されるＩＩＩ−Ｖ族半導体内に含まれるそれぞれの１５族元素のための別体の前駆体接続を作成する必要なしで、ＩＩＩ−Ｖ族多元半導体接続及び／又は層を製造する選択肢である。その結果、蒸着プロセスを計画し実行する文脈において、数種類の１５族元素源及び／又は前駆体のさまざまな分解温度、蒸気圧、及びそれぞれに異なる拡散率を考慮する必要がなくなる。これにより、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積におけるプロセスが、特に実行容易になる。
【００２３】
更に、本発明による１５族元素二元化合物の使用法により、生成するＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はそれぞれの層に吸収されざるを得ない、結果として生じる副産物の種類が少なくなるが、それは、原子効率性の向上や、プロセスの単純化につながるものである。
【００２４】
本発明にしたがって用いられる化合物は、これまでの化学蒸着プロセスにおいて用いられてきた、例えばＰＨ３、ＡｓＨ３、ｔＢｕＰＨ２、ｔＢｕＡｓＨ２のような１５族元素源よりも、分解温度が低い。本発明にしたがって用いられる、ＥとＥ’が同じである１５族元素化合物の場合には、分解温度が低い理由は、それぞれのＥ−Ｅ’結合が弱いことに帰することができる。更に、例えば、ホスフィン（ＰＨ３）及びアルシン（ＡｓＨ３）のような、非常に毒性の高い１５族元素前駆体をなしで済ますことが可能になる。これにより、蒸着プロセスは、低いプロセス温度で実行される比較的エネルギー節約的で、それゆえ費用効率的なプロセスなり、更に安全で、衛生的、かつ環境にやさしい方法で実行可能なプロセスとなる。
【００２５】
本発明による複数の単一源前駆体から選択が実行され得るが、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体に含まれるべき１５族元素どうしの関係は、単一源前駆体の組成により予め設定され得る。これにより、規定の、予め設定可能な光電子特性を有するＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物及び／又は層の製造が可能になる。例えば、本発明による１５族元素化合物を用いるＩＩＩ−Ｖ族三元半導体化合物及び／又は層、例えば、Ｇａ（ＥｘＥ’１−ｘ）（Ｅ≠Ｅ’であり、かつ０＜ｘ＜１）、の製造が、シンプルで、原子効率性が高く、費用効率的な方法で可能になる。例えば、ＧａｎＩｎ１−ｎＥｘＥ’１−ｘ（Ｅ≠Ｅ’であり、かつ０＜ｘ＜１）及びＧａ（Ａｓ１−（ｘ＋ｙ）ＮｘＰｙ）（０＜ｘ＜１であり、かつ０＜ｙ＜１）のような、ＩＩＩ−Ｖ族四元半導体化合物及び／又は層の製造についても同じことが言える。
【００２６】
本発明による一般式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）の１５族元素二元化合物の特に好ましい実施形態は、例えば、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２又はＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２のような、窒素に結合した炭素を有しない窒素系の単一源前駆体の選択を提供する。これらの１５族元素二元源は、例えば、高い蒸気圧、低い毒性、単純な製造可能性、容易な取扱性、及び良好な解離基の存在のような単一源前駆体のあらゆる有利な特性を有するが、その一方で、窒素に結合した炭素原子を含まない。また、１，１−ジメチルヒドラジンのような有機置換された窒素化合物を窒素源として添加することを不要とすることができる。その結果、上のような化合物は、超高純度の窒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又は層の製造に特に好適である。本発明による化合物を使用して得られるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層は炭素系窒素源が使用されないので、従来の製造方法にしたがって製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比べて、炭素含有量を劇的に減らしたという点で、特に有利である。生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に混入し得る炭素混入物は、通常は有機置換された１種類又は複数種類の１３族元素源から典型的には生じる。
【００２７】
本発明によって提供される単一源前駆体はまた、本発明による又は既知の１種類又は数種類の他の１５族元素源とともに用いることもあり得る。これは、式（Ｉ）又は（ＩＩ）の窒素系の１５族元素二元化合物の場合には特に有利となり得る。１種類又は複数種類の他の１５族元素源を制御可能に添加することは、生成及び／又は堆積される、窒素系の１５族元素二元化合物由来のＩＩＩ−Ｖ族半導体の窒素の含有量に影響を及ぼし、かつ微調整することを可能とし得る。１５族元素二元化合物のみを排他的に用いた場合に得られるであろう１５族元素どうしの間の関係とは異なる関係を、その１５族元素どうしの間に有するＩＩＩ−Ｖ族半導体を生成及び／又は堆積することが、特に可能である。例えば、窒素の含有量は、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の製造におけるヒ素の含有量よりも低いレベルの含有量を通常想定する。例えば、ヒ素源ｔＢｕＡｓＨ２のような、別の１種類の１５族元素源を添加することにより、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の窒素含有量を、ヒ素の含有量と比較して、更に減少させることが可能になる。このことの理由は、窒素原子は、追加的なヒ素源からのヒ素原子と競う必要があるという事実に帰することができる。それにより、生成及び／又は堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体の光電子特性を、更に大きな程度で変化及び／又は微調整することが可能になる。
【００２８】
概して、比較的低いプロセス温度で、本発明による１５族元素二元化合物から開始して、規定の組み合わせの、均質でかつ超高純度のＩＩＩ−Ｖ族多元半導体を生成及び／又は堆積することが可能である。本発明による１５族元素前駆体により、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はそれぞれの層の、シンプルで、確実で、比較的原子効率的で、かつ比較的エネルギー効率的な製造が可能になる。
【００２９】
本発明による使用法の１つの有利な実施形態においては、反応物質は、一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物であり、
−Ｒ１及びＲ２は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ
−Ｒ３＝Ｒ４＝Ｈである。
【００３０】
具体的には、Ｒ１及びＲ２は同じであるか又は異なっており、かつ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１及びＲ２は同じであるか又は異なっており、かつ、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ１及びＲ２は同じであるか又は異なっており、かつ、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００３１】
アルキル基又はアリール基は、置換され得る。特に、それらは、フッ素化又は全フッ素化され得る。その場合、Ｒ１及びＲ２は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）である。特に、Ｒ１及びＲ２は同じである。一部の具体的な実施形態においては、Ｒ１及びＲ２は、ｔＢｕ、ｉＰｒ、トリフルオロメチル、又はフェニルである。
【００３２】
別の１つの実施形態においては、Ｅ及びＥ’は互いに異なる。別の１つの実施形態においては、Ｅは、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択される。更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅ’は、窒素、リン、及びヒ素からなる群から選択され、より具体的には、Ｅ’は窒素である。また更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅは、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択され、特にリン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択され、かつＥ’は窒素である。この実施形態においては、ｔＢｕを、Ｒ１及びＲ２の両方として、有利に用いることができる。
【００３３】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２、（ＣＦ３）２Ｐ−ＮＨ２、（Ｃ６Ｈ５）２Ｐ−ＮＨ２、ｔＢｕ２Ｐ−ＡｓＨ２、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２、ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨ２、（Ｃ６Ｈ５）２Ａｓ−ＰＨ２、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨ２、及びｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨ２からなる群から選択される。これらの全ての単一源前駆体は、複数種類のＩＩＩ−Ｖ族多元半導体の製造及び／又は堆積に好適である。窒素系の１５族元素化合物、具体的にはｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２、（ＣＦ３）２Ｐ−ＮＨ２、（Ｃ６Ｈ５）２Ｐ−ＮＨ２、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２、及びｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨ２は、超高純度の窒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体層の製造及び／又は堆積に好適であるが、それは、上に挙げたような窒素系の１５族元素化合物は、いかなる窒素結合炭素原子を有しないため、既知の製造方法により生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比較して、その炭素含有量が劇的に減少するためである。炭素混入物が、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の中におそらく含まれているという場合、それらは通常、１３族元素源、又は通常有機置換されている源に、典型的には由来する。
【００３４】
例えばトリメチルガリウム（Ｍｅ３Ｇａ）、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルガリウム（ｔＢｕ３Ｇａ）、又はトリ−エチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）を潜在的なガリウム源として、１５族元素二元化合物であるｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２（ＤＴＢＡＡ＝ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミノアルサン）を、例えば、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）の合成用の窒素及びヒ素源として用い得るが、その際、ＧａＡｓを基板としてその上に堆積が起こり得る。これにより、例えば１，１−ジメチルヒドラジンのような有機置換された窒素化合物を窒素源として使用することを回避できるので、窒素混入物を、既知の製造方法により製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の場合と比べて劇的に減らすことができる。生成されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に含まれ得るいかなる炭素混入物も、通常は、１３族元素源又は正常に有機置換された源に由来する。
【００３５】
唯一のヒ素源が１５族元素二元化合物、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２である限りは、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に含まれるはずの１５族元素どうし（このケースでは窒素及びヒ素）の関係は、主として、単一源前駆体であるｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２の組成により、予め設定される。しかしながら、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層内の、この１５族元素どうし、例えばヒ素と窒素との関係は、例えば、反応装置内での１５族二元元素源の分圧、又はプロセス温度といったプロセスパラメーターのバリエーションにより影響され得る。１５族元素合成物ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２に加えて、本発明又は既知の方法による１種類又は数種類の他の１５族元素化合物を、例えば、既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＡｓＨ２を、追加的なヒ素源として、又は既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＰＨ２をリン源として、使用し得る。ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２を、１５族元素二元化合物として、１種類又は数種類の１５族元素化合物とともに用いることにより、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２だけを窒素及びヒ素源として用いる場合と比較して、窒素の含有量が少ないＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）を製造することが可能となる。このことの原因は、窒素原子は、追加的な１５族元素源、例えば、ヒ素又はリン源からの１５族元素の原子と競う必要があるという事実に帰することが可能である。概して、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の組み合わせと、それに伴い光電子特性とが、より大きな程度に、変化及び／又は微調整され得る。
【００３６】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質は、一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物で、
−Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ、
−Ｒ３は水素である。
【００３７】
具体的には、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は同じであるか又は異なっており、かつＣ１〜Ｃ６アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は同じであるか又は異なっており、かつ、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は同じであるか又は異なっており、かつ、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００３８】
アルキル基又はアリール基は、置換、特にフッ素置換又は全フッ素置換され得る。その場合、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）である。１つの実施形態においては、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は同じである。具体的な実施形態においては、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ４は、互いに独立であるが、Ｍｅ、ｔＢｕ、ｉＰｒ、トリフルオロメチル、又はフェニルである。
【００３９】
１つの具体的な実施形態においては、ＥとＥ’とは異なっている。別の１つの実施形態においては、Ｅは、ヒ素及びアンチモンからなる群から選択される。更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅ’は、窒素、リン、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択される。
【００４０】
更により具体的には、Ｅ’がアンチモン又はビスマス、である場合には、Ｒ４はｔＢｕである。
【００４１】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨＭｅ、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｔＢｕ、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨｔＢｕ、及びｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｉＰｒからなる群から選択される。これらの単一源前駆体は、さまざまな、均質な、定義可能なＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積のために使用され得る。
【００４２】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質が、一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が互いに独立に、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群から選択される。アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。一般式（Ｉ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、Ｍｅ２Ａｓ−ＡｓＭｅ２、ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＭｅ２、ｉＰｒ２Ｓｂ−ＰＭｅ２、Ｅｔ２Ｓｂ−ＮＭｅ２、Ｅｔ２Ｓｂ−Ｐ（Ｃ６Ｈ５）２、ｔＢｕ２Ｂｉ−ＰｔＢｕ２、及びｔＢｕ２Ｂｉ−ＡｓｔＢｕ２からなる群から選択される。
【００４３】
これらの化合物は全て、規定の組み合わせの、複数の、均質なＩＩＩ−Ｖ族多元半導体の製造及び／又は堆積に好適である。
【００４４】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質は、一般式（ＩＩ）でかつＲ５が水素の１５族元素二元化合物である。この場合、一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ＨＰ（ＡｓｔＢｕ２）２及びＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２からなる群から選択される。両方の単一源前駆体は、均質で、規定の、かつ超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積に好適である。１５族元素二元化合物であるＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２は、規定の組成の、窒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の製造に特に好適である。本発明による１５族元素二元化合物を用いて得られるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、従来の製造方法にしたがって製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比べて、炭素系窒素源が使用されないので、炭素含有量を劇的に減らしたという点で、特に有利である。炭素混入物が、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の中におそらく含まれているという場合、それらは通常、１３族元素源、又は通常有機置換されている源に、典型的には由来する。
【００４５】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質は、一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物で、かつ、
−Ｒ５は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群から選択され、かつ、
−Ｒ６とＲ７とはともに水素である。
【００４６】
具体的には、Ｒ５は、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ５は、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ５は、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００４７】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。その場合には、Ｒ５は、トリフルオロメチル（ＣＦ３）及びペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）からなる群から選択され得る。具体的な実施形態においては、Ｒ５は、Ｍｅ、ｔＢｕ、トリフルオロメチル、又はフェニルから選択され得る。
【００４８】
別の１つの実施形態においては、Ｅは、リン及びヒ素からなる群から選択される。更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅ’は窒素である。
【００４９】
一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ｔＢｕＰ（ＮＨ２）２、ｔＢｕＡｓ（ＮＨ２）２、及び（Ｃ６Ｈ５）Ｐ（ＮＨ２）２からなる群から選択される。これらの１５族元素源は、規定の組み合わせの、窒素系の、均質で、超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積に好適である。本発明による１５族元素二元化合物を用いて得られるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、従来の製造方法にしたがって製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比べて、炭素系窒素源が使用されないので、炭素含有量を劇的に減らしたという点で、特に有利である。生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に混入し得る炭素混入物は、通常は有機置換された１種類又は複数種類の１３族元素源から典型的には生じる。
【００５０】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質は、一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物で、かつ、
−Ｒ５及びＲ７は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ
−Ｒ６は水素である。
【００５１】
具体的には、Ｒ５及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ５、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ５、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００５２】
アルキル基又はアリール基は、置換、特にフッ素置換又は全フッ素置換され得るが、更に、このケースでは、Ｒ５及びＲ７は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）である。１つの具体的な実施形態においては、Ｒ５とＲ７とは異なっている。別の１つの実施形態においては、Ｒ５及びＲ７は、Ｍｅ、Ｅｔ、ｎＢｕ、ｔＢｕ、トリフルオロメチル、又はフェニルから選択され得る。
【００５３】
別の１つの実施形態においては、Ｅは、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択され、より具体的には、リンであり得る。更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅ’は、窒素、リン、及びヒ素からなる群から選択され、より具体的には、Ｅ’はヒ素である。
【００５４】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ｎＢｕＰ（ＡｓＨＭｅ）２及び（Ｃ６Ｈ５）Ｐ（ＡｓＨＭｅ）２からなる群から選択される。両方の単一源前駆体は、均質で、規定の、超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又は層の製造に好適である。
【００５５】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質は、一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物で、かつ、
−Ｒ５は水素であり、かつ、
−Ｒ６及びＲ７は、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群から選択され、
具体的には、Ｒ６及びＲ７は、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ６及びＲ７は、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ６及びＲ７は、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。その場合には、Ｒ６及びＲ７は、トリフルオロメチル（ＣＦ３）及びペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）からなる群から選択され得る。１つの具体的な実施形態においては、Ｒ６とＲ７とは同じである。具体的な実施形態においては、Ｒ６及びＲ７は、Ｍｅ、ｔＢｕ、又はフェニルから選択され得る。
【００５６】
別の１つの実施形態においては、Ｅは、リン及びヒ素からなる群から選択される。更に別の１つの具体的な実施形態においては、Ｅ’は窒素である。
【００５７】
一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ＨＰ（ＡｓｔＢｕ２）２、ＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２、ＨＰ（Ｎ（ｔＢｕ）２）２、ＨＡｓ（Ｎ（ｔＢｕ）２）２、及びＨＰ（Ｎ（Ｃ６Ｈ５）２）２からなる群から選択される。これらの１５族元素源は、規定の組み合わせの、窒素系の、均質で、超高純度のＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積に好適である。本発明による１５族元素二元化合物を用いて得られるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、従来の製造方法にしたがって製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比べて、炭素系窒素源が使用されないので、炭素含有量を劇的に減らしたという点で、特に有利である。生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に混入し得る炭素混入物は、通常は有機置換された１種類又は複数種類の１３族元素源から典型的には生じる。
【００５８】
本発明による使用法の別の１つの実施形態においては、反応物質が、一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物であり、かつ、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７が互いに独立に、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）及びアリール基からなる群から選択される。
【００５９】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。一般式（ＩＩ）の１５族元素二元化合物は、好ましくは、ｔＢｕＡｓ（ＮＭｅ２）２、ｍ−Ｆ３ＣＣ６Ｈ４Ａｓ（ＮＭｅ２）２、及びｔＢｕＡｓ（ＰＭｅ２）２からなる群から選択される。これらの化合物のすべてが、規定の組み合わせの、複数の均質なＩＩＩ−Ｖ族多元半導体の製造及び／又は堆積に好適である。
【００６０】
上述のように蒸着プロセスに１５族元素化合物を反応物質として用いることは、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の化合物が反応物質として用いられる蒸着方法も含む。
【００６１】
このように、上述の実施形態の１つにしたがって、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物を蒸着プロセスの反応物質として用いて、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層がこの蒸着法により製造され得る。
【００６２】
具体的には、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の化合物が反応物質として用いられる蒸着方法は、上述のように式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物を蒸着プロセスにおいて反応物質として用いることに含まれるが、以下のステップを含み得る：
−少なくとも１種類の、上述の式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物を提供するステップと、
−式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物を、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層の堆積に好適な条件にさらすステップと、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体層を堆積させるステップ。
【００６３】
より具体的には、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の化合物が反応物質として用いられる蒸着方法は、上述のように式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物を蒸着プロセスにおいて反応物質として用いることに含まれるが、以下のステップを含み得る：
−少なくとも１種類の、上述の式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物を提供するステップと、
−少なくとも１種類の１３族元素化合物を提供するステップと、
−１種類又は複数種類の、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物と、１種類又は複数種類の、１３族元素化合物との両方を、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層の堆積に好適な条件にさらすステップと、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体層を堆積させるステップ。
【００６４】
その方法においては、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物は、上記のさまざまな実施形態において一般的に又は具体的に記述されたすべての化合物であり得るが、それは一般的に言えば、以下の一般式による化合物で：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ），
ここで、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ及びＥ’は、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥとＥ’とが異なっている、
又は、
以下の一般式による化合物で：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ），
ここで、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅは、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択され、かつ、
−Ｅ’は、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択され、
ＥとＥ’とが異なっている。
【００６５】
ヒドラジン（Ｈ２Ｎ−ＮＨ２）及びその誘導体は、本発明の主題ではない。
【００６６】
具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００６７】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。この場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）であり得る。１つの具体的な実施形態においては、Ｅ及びＥ’は異なっており、かつ、Ｅ又はＥ’の一方は窒素である。式（Ｉ）の化合物の別の１つの実施形態においては、Ｒ３及びＲ４が水素（Ｈ）とは異なる場合、Ｒ１及びＲ２は水素であり、又はＲ１及びＲ２が水素とは異なる場合、Ｒ３及びＲ４は水素である。
【００６８】
本発明は、ヒドラジン（Ｈ２Ｎ−ＮＨ２）及びその誘導体、特に１，１−ジメチルヒドラジン及びターシャリーブチルヒドラジンを、蒸着プロセスにおける反応物質として使用することには関しない。これらの化合物は、ヒドラジンから開始して、１個又は数個の水素原子を置換することによって製造され得るヒドラジン誘導体と見做される。これは、非環式化合物及び環式化合物をともに、例えば飽和三部化合物を含む。その結果、式（Ｉ）の化合物においては、Ｅ又はＥ’が窒素（Ｎ）である場合には、Ｅ及びＥ’は互いに異なる。
【００６９】
本発明により用いられる１５族元素化合物は、１５族の元素に関して単一源前駆体（ＳＳＰ）を代表している。これは、本発明によって提供される単一源前駆体のそれぞれが１種類より多くの種類の１５族元素を有し、特に、それらは２種類の異なる１５族元素であるということを意味する。前駆体に含まれる１５族元素は、生成及び／又は基板上に堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体が有すべき特性、特に光電子特性にしたがって選択又は組み合わせられ得る。
【００７０】
式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の化合物が反応物質として用いられる蒸着方法においては、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物は、単一の化合物として、互いの混合物として、又は、例えば、ＰＨ３、ＡｓＨ３、ｔＢｕＰＨ２、ｔＢｕＡｓＨ２、及びＭｅ２ＮＮＨ２のような、本発明の対象とはならない他の１５族化合物との混合物として用いられ得る。
【００７１】
好適な１３族化合物は、例えば、トリメチルインジウム（Ｍｅ３Ｉｎ）、トリメチルガリウム（Ｍｅ３Ｇａ）、トリ−ｔｅｒｔブチルガリウム（ｔＢｕ３Ｇａ）、又はトリエチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）である。
【００７２】
１種類又は複数種類の、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）の１５族元素化合物と、１種類又は複数種類の１３族化合物との両方を、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層の堆積に好適な条件にさらすことは、当該技術分野においては一般に、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）又は有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）として知られている方法をはじめとする化学蒸着プロセスのような、均質で、規定され、かつ超高純度であることにより特徴づけられる層の堆積を通常もたらす、反復可能な蒸着プロセスとして知られている。
【００７３】
例えばトリメチルガリウム（Ｍｅ３Ｇａ）、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルガリウム（ｔＢｕ３Ｇａ）、又はトリ−エチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）を潜在的なガリウム源として、１５族元素二元化合物であるｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２（ＤＴＢＡＡ＝ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミノアルサン）を、例えば、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）の合成用の窒素及びヒ素源として用い得るが、その際、ＧａＡｓを基板としてその上に堆積が起こり得る。これにより、例えば１，１−ジメチルヒドラジンのような有機置換された窒素化合物を窒素源として使用することを回避できるので、炭素混入物を、既知の製造方法により製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の場合と比べて劇的に減らすことができる。生成されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に含まれ得るいかなる炭素混入物も、通常は、１３族元素源又は正常に有機置換された源に由来する。
【００７４】
唯一のヒ素源が１５族元素二元化合物、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２である限りは、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に含まれるはずの１５族元素どうし（このケースでは窒素及びヒ素）の関係は、主として、単一源前駆体であるｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２の組成により、予め設定される。しかしながら、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層内の、この１５族元素どうし、例えばヒ素と窒素との関係は、例えば、反応装置内での１５族二元元素源の分圧、又はプロセス温度といったプロセスパラメーターのバリエーションにより影響され得る。１５族元素合成物ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２に加えて、本発明又は既知の方法による１種類又は数種類の他の１５族元素化合物を、例えば、既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＡｓＨ２を、追加的なヒ素源として、又は既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＰＨ２をリン源として、使用し得る。ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２を、１５族元素二元化合物として、１種類又は数種類の１５族元素化合物とともに用いることにより、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２だけを窒素及びヒ素源として用いる場合と比較して、窒素の含有量が少ないＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）を製造することが可能となる。このことの原因は、窒素原子は、追加的な１５族元素源、例えば、ヒ素又はリン源からの１５族元素の原子と競う必要があるという事実に帰することが可能である。概して、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の組み合わせと、それに伴い光電子特性とが、より大きな程度に、変化及び／又は微調整され得る。
【００７５】
この目的は更に、上述の実施例のうちの１つにしたがって、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物を、蒸着プロセスにおける反応物質として用いる蒸着プロセスにより製造可能なＩＩＩ−Ｖ族半導体層によって達成される。
【００７６】
これが言及しているのは、少なくとも１種類の１５族元素二元化合物を反応物質として用いる蒸着プロセスにおいて製造可能なＩＩＩ−Ｖ族半導体層であって、
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物は、以下の一般式を有し：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ），
ここで、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
かつ／又は
少なくとも１種類の１５族元素二元化合物は、以下の一般式を有し：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ），
ここで、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、かつ
−Ｅ及びＥ’は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥはＥ’と同じであるか又はＥ’とは異なっており、
具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００７７】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。この場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）であり得る。
【００７８】
本発明は、ヒドラジン（Ｈ２Ｎ−ＮＨ２）及びその誘導体、特に１，１−ジメチルヒドラジン及びターシャリーブチルヒドラジンを、蒸着プロセスにおける反応物質として使用することには関しない。これらの化合物は、ヒドラジンから開始して、１個又は数個の水素原子を置換することによって製造され得るヒドラジン誘導体と見做される。これは、非環式化合物及び環式化合物をともに、例えば飽和三元化合物を含む。
【００７９】
反復可能な蒸着プロセス、好ましくは、化学蒸着、特に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）又は有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）において製造される本発明によるＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、均質で、規定され、かつ超高純度であることにより特徴づけられる。
【００８０】
本発明によるＩＩＩ−Ｖ族半導体層の製造の準備において、本発明による、複数の、一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）の１５族元素二元化合物から選択をし得る。単一源前駆体の組成は、特に１５族二元元素のそれぞれの選択を介して、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層内に含まれる１５族元素どうしの関係を主として決定する。
【００８１】
本発明によって提供される単一源前駆体はまた、本発明による又は既知の１種類又は数種類の他の１５族元素源とともに用いることもあり得る。これは、式（Ｉ）又は（ＩＩ）の窒素系の１５族元素二元化合物の場合には特に有利となり得る。本発明による又は既知の、１種類又は複数種類の他の１５族元素源を制御可能に添加することは、生成及び／又は堆積される、窒素系の１５族元素二元化合物由来のＩＩＩ−Ｖ族半導体の窒素の含有量に影響を及ぼし、かつ微調整することを可能とし得る。主として単一源前駆体の組成により予め設定される同じ比率で、窒素系の１５族元素二元化合物内に含まれる１５族元素を特徴として有しないＩＩＩ−Ｖ族半導体を、製造又は堆積することが特に可能である。唯一のヒ素源が、例えば１５族元素二元化合物、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２である限りは、生成及び／堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層に含まれるはずの１５族元素どうし（このケースでは窒素及びヒ素）の関係は、主として、単一源前駆体であるｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２の組成により、予め規定される。しかしながら、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又は堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体層内の、この１５族元素どうし、例えばヒ素と窒素との関係は、例えば、反応装置内での１５族二元元素源の分圧、又はプロセス温度といったプロセスパラメーターのバリエーションにより影響され得る。１５族元素合成物ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２に加えて、本発明又は既知の方法による１種類又は数種類の他の１５族元素化合物を、例えば、既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＡｓＨ２を、追加的なヒ素源として、又は既知の１５族元素非二元化合物ｔＢｕＰＨ２をリン源として、使用し得る。ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２が、１５族元素二元化合物として、１種類又は数種類の１５族元素化合物を添加されて用いられる場合、窒素及びヒ素源としてｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２だけを用いた場合と比べて窒素の含有量が少ないＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）を作製することが可能である。このことの原因は、窒素原子は、追加的な１５族元素源、例えば、ヒ素又はリン源からの１５族元素の原子と競う必要があるという事実に帰することが可能である。それにより、生成及び／又は堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体の光電子特性を、更に大きな程度で変化及び／又は微調整することが可能になる。
【００８２】
これにより、規定の、設定可能な光電子特性５を有するＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物及び／又は層の製造が可能になる。更に、本発明により提供されるような１５族二元元素源を使用することにより、比較的低いプロセス温度で、ＩＩＩ−Ｖ族多元半導体層の製造が可能になるが、このことは、エネルギー効率性の改善に貢献し、それゆえに、一般的に、プロセスの最適化に貢献する。加えて、プロセスはその実行が特に容易で安全であり、しかも原子効率的でありかつエネルギー効率的であり、それゆえに、概して費用効率的である。
【００８３】
更に、その目的は、以下の一般式の１５族元素二元化合物により実現され：
Ｒ１Ｒ２Ｅ−Ｅ’Ｒ３Ｒ４  （Ｉ），
ここで、
−Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅ及びＥ’は、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群からそれぞれ独立に選択されるが、
ＥとＥ’とが異なっている、
又は、
以下の一般式による化合物により実現され：
Ｒ５Ｅ（Ｅ’Ｒ６Ｒ７）２  （ＩＩ），
ここで、
−Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、水素、アルキルラジカル（Ｃ１〜Ｃ１０）、及びアリール基からなる群からそれぞれ独立に選択され、
−Ｅは、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択され、かつ、
−Ｅ’は、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスからなる群から選択され、
ＥとＥ’とが異なっている。
【００８４】
ヒドラジン（Ｈ２Ｎ−ＮＨ２）及びその誘導体は、本発明の主題ではない。
【００８５】
具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ６アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ８アリールラジカルからなる群から選択される。特に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ水素（Ｈ）、Ｃ１〜Ｃ４アルキルラジカル、及びＣ１〜Ｃ６アリールラジカルからなる群から選択される。より具体的には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、同じであるか又は異なっており、かつ、水素（Ｈ）、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル（ｎＰｒ）、イソプロピル（ｉＰｒ）、シクロプロピル、ブチル（ｎＢｕ）、イソブチル（ｉＢｕ又は２−メチルプロピル）、ｓ−ブチル（ｓｅｃＢｕ）、ｔｅｒｔ．−ブチル（ｔＢｕ又は２−メチルプロピル）、シクロプロピル、フェニル（Ｃ６Ｈ５）、及びオルソ、メタ、又はパラトルイルからなる群から選択される。
【００８６】
アルキル基及び／又はアリール基は、置換、例えば部分的にフッ素置換又は全フッ素置換されていてよい。この場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、特に、トリフルオロメチル（ＣＦ３）又はペンタフルオロフェニル（Ｃ６Ｆ５）であり得る。
【００８７】
本発明により用いられる１５族元素化合物は、１５族の元素に関して単一源前駆体（ＳＳＰ）を代表している。これは、本発明によって提供される単一源前駆体のそれぞれが１種類より多くの種類の１５族元素を有し、特に、それらは２種類の異なる１５族元素であるということを意味する。前駆体に含まれる１５族元素は、生成及び／又は基板上に堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体が有すべき特性、特に光電子特性にしたがって選択又は組み合わせられ得る。
【００８８】
例えば、ＰＨ３、ＡｓＨ３、ｔＢｕＰＨ２、ｔＢｕＡｓＨ２、及びＭｅ２ＮＮＨ２のような、現在までに化学蒸着プロセスに用いられる１５族元素源のそれぞれは、１種類の１５族元素しか有しておらず、そのことは、生成及び／又は堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体の望ましい組み合わせにより、数種類の１５族元素源が提供され互いに混合される必要があるということを意味する。対照的に、本発明にしたがって使用される式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）の１５族元素源は、有利なことに、互いに異なる２種類の１５族元素を含む。したがって、有利な点は、本発明による単一源前駆体から開始して、製造されるＩＩＩ−Ｖ族半導体内に含まれるそれぞれの１５族元素のための別体の前駆体接続を作成する必要なしで、ＩＩＩ−Ｖ族多元半導体接続及び／又は層を製造する選択肢である。その結果、蒸着プロセスを計画し実行する文脈において、数種類の１５族元素源及び／又は前駆体のさまざまな分解温度、蒸気圧、及びそれぞれに異なる拡散率を考慮する必要がなくなる。これにより、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の製造及び／又は堆積におけるプロセスが、特に実行容易になる。
【００８９】
更に、本発明による１５族元素二元化合物の使用法により、生成するＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はそれぞれの層に吸収されざるを得ない、結果として生じる副産物の種類が少なくなるが、それは、原子効率性の向上や、プロセスの単純化につながるものである。
【００９０】
本発明にしたがう化合物は、これまでの化学蒸着プロセスにおいて用いられてきた、例えばＰＨ３、ＡｓＨ３、ｔＢｕＰＨ２、ｔＢｕＡｓＨ２のような１５族元素源よりも、分解温度が低い。更に、本発明による１５族元素前駆体は、ホスフィン（ＰＨ３）及びアルシン（ＡｓＨ３）と比べて毒性がない。本発明による１５族元素前駆体の使用法により、蒸着プロセスは比較的低いプロセス温度で、エネルギー効率的でそれゆえに費用効率的に、しかも安全で、衛生的で、かつ環境にやさしいやり方で実行され得る。
【００９１】
本発明による複数の単一源前駆体から選択が実行され得るが、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体に含まれるべき１５族元素どうしの関係は、単一源前駆体の組み合わせにより実質的に指示されるように、予め設定されている。これにより、規定の、予め設定可能な光電子特性を有するＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物及び／又は層の製造が可能になる。例えば、本発明による１５族元素化合物、例えば、Ｇａ（ＥｘＥ’１−ｘ）（Ｅ≠Ｅ’であり、かつ０＜ｘ＜１）を用いたＩＩＩ−Ｖ族三元半導体化合物及び／又は層の製造は、シンプルで、原子効率的で、かつ費用効率的なやり方で可能である。ＩＩＩ−Ｖ族四元半導体化合物及び／又は層、例えば、ＧａｎＩｎ１−ｎＥｘＥ’１−ｘ（Ｅ≠Ｅ’でありかつ、０＜ｘ＜１）及びＧａ（Ａｓ１−（ｘ＋ｙ）ＮｘＰｙ）（０＜ｘ＜１かつ０＜ｙ＜１）の製造についても同じことが言える。
【００９２】
本発明による一般式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）の１５族元素二元化合物の特に好ましい実施形態においては、これらの化合物は、例えばｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２又はＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２のような、窒素に結合した炭素を有しない窒素系の単一源前駆体である。これらの１５族元素二元源は、例えば、高い蒸気圧、低い毒性、単純な製造可能性、容易な取扱性、及び良好な解離基の存在のような単一源前駆体のあらゆる有利な特性を有するが、その一方で、窒素に結合した炭素原子を含まない。また、１，１−ジメチルヒドラジンのような有機置換された窒素化合物を窒素源として添加することを不要とすることができる。その結果、上記のような化合物は、超高純度の窒素系のＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又は層の製造に、特に好適なものとなる。本発明による化合物を使用して得られるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層は、従来の製造方法にしたがって製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層と比べて、炭素系窒素源が使用されないので、炭素含有量を劇的に減らしたという点で、特に有利である。炭素混入物が、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の中におそらく含まれているという場合、それらは通常、１３族元素源、又は通常有機置換されている源に、典型的には由来する。
【００９３】
本発明によって提供される単一源前駆体はまた、本発明による又は既知の１種類又は数種類の他の１５族元素源とともに用いることもあり得る。これは、式（Ｉ）又は（ＩＩ）の窒素系の１５族元素二元化合物の場合には特に有利となり得る。１種類又は複数種類の他の１５族元素源を制御可能に添加することは、生成及び／又は堆積される、窒素系の１５族元素二元化合物由来のＩＩＩ−Ｖ族半導体の窒素の含有量に影響を及ぼし、かつ微調整することを可能とし得る。主として単一源前駆体の組成により予め設定される同じ比率で、窒素系の１５族元素二元化合物内に含まれる１５族元素を特徴として有しないＩＩＩ−Ｖ族半導体を、製造又は堆積することが特に可能である。それにより、生成及び／又は堆積されるＩＩＩ−Ｖ族半導体の光電子特性を、更に大きな程度で変化及び／又は微調整することが可能になる。
【００９４】
概して、比較的低いプロセス温度で、本発明による１５族元素二元化合物から開始して、規定の組み合わせの、均質でかつ超高純度のＩＩＩ−Ｖ族多元半導体を生成及び／又は堆積することが可能である。本発明による１５族元素前駆体により、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はそれぞれの層の、シンプルで、確実で、比較的原子効率的で、かつ比較的エネルギー効率的な製造が可能になる。
【００９５】
本発明のその他の特徴、詳細、及び有利点については、請求項の正確な表現と、以下の、図に基づく実施例の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】ＤＴＢＡＡ（赤いグラフ）を用いて、かつ／又はＤＴＢＡＡ及びＴＢＡｓ（黒いグラフ）を用いて製造されるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の高解像度Ｘ線プロファイルであり、
【図２】ＤＴＢＡＡ（赤いグラフ）を用いて、かつ／又はＤＴＢＡＡ及びＴＢＡｓ（黒いグラフ）を用いて製造されるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の蛍光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
本発明にしたがって用いられる１５族元素化合物の合成
実施例１：ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨ２の調製
［ＬｉＡｌ（ＰＨ２）４］（０．０９１Ｍ）のＤＭＥ溶液４５ｍＬ（４．１ｍｍｏｌ）を、３０ｍＬのＴＨＦとともに−６０℃で用意し、そこに１５ｍＬのＤＭＥに２．５ｍＬのｔＢｕ２ＡｓＣｌ（１２．３ｍｍｏｌ）溶かしたものを滴下させて添加する。これを室温まで加熱して、０℃で１００ｍＬのペンタンを添加し、生成した沈殿物を濾過する。溶媒を取り除き、残留物をペンタンに溶解させて再び濾過する。真空下で溶媒を取り除いたら、生成物を室温で濃縮して型に入れて、−１９６℃まで冷却する。その結果、ｔＢｕ２Ａｓ−ＰＨ２が、無色透明の液体として、収率５０％で得られる。
【００９８】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．１７（ｄ、４Ｊｐ，Ｈ＝０．４Ｈｚ、１８Ｈ、ＣＨ３）、２．０１（ｄ、１Ｊｐ，Ｈ＝１８１．９Ｈｚ、２Ｈ、ＰＨ２）ｐｐｍ。
【００９９】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝３０．５（ｄ、３Ｊｐ，ｃ＝４．５Ｈｚ、ＣＨ３）、３２．４（ｓ、Ｃｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）ｐｐｍ。
【０１００】
３１Ｐ−ＮＭＲ（１２１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−２０４．６（ｔ、１Ｊｐ，Ｈ＝１８１．９Ｈｚ、ＰＨ２）ｐｐｍ。
【０１０１】
実施例２：ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２の調製（Ｏ．Ｊ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、Ｗ．Ｊａｎｓｓｅｎ、Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ  Ｃｈｅｍ、第１６巻（１９６９）、６９〜７０頁に記載）
連続的なＮＨ３のガスの流れを、ｔＢｕ２ＡｓＣｌ（４．０ｇ）を５０ｍＬのジエチルエーテルに溶かした溶液に、２０℃で２時間にわたり導入する。次に、発生したＮＨ４Ｃｌの沈殿物を、濾過により取り除く。次に溶媒を濾過液から蒸留し、更に残留物を真空中で、精密上流にかける。結果として、０．００２ｋＰａ（０．０２ｍｂａｒ）の圧力及び４０℃の温度で、６０％の収率で、化合物ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２が得られる。
【０１０２】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝０．５３（ｓ、ｂｒ、２Ｈ、ＮＨ２）、１．０６（ｓ、１８Ｈ、ＣＨ３）ｐｐｍ。
【０１０３】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２８．３（ｓ、ＣＨ３）、３４．４（ｓ、Ｃｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）ｐｐｍ。
【０１０４】
実施例３：ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨ２の調製
［ＬｉＡｌ（ＰＨ２）４］のＤＭＥ溶液９．２ｍＬ（１．６２ｍｍｏｌ、０．１７６ＭをＤＭＥに溶かしたもの）を−７８℃で用意し、そこに１．０ｍＬのｔＢｕ２ＳｂＣｌ（４．３１ｍｍｏｌ）を滴下させて添加する。乳黄色の溶液を、２０分後に室温まで加熱し、更に３０分間攪拌した。減圧下で溶媒を取り除き、茶色の残留物を、ｎ−ペンタン（２０ｍＬ）で抽出し、次に濾過する。溶媒が減圧下で取り除かれたら、オレンジ色のオイルとして化合物ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨ２が生成するが、それは室温では素早く分解し、ｔＢｕＰＨ２、ＰＨ３、（ｔＢｕＳｂ）４、及び（ｔＢｕ２Ｓｂ）２ＰＨを生成させるので、−８０℃で保管する必要がある。
【０１０５】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．２５（ｓ、１８Ｈ、ＣＨ３）、１．６３（ｄ、１ＪＰ、Ｈ＝１７５Ｈｚ、２Ｈ、ＰＨ２）ｐｐｍ。
【０１０６】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２８．０（ｄ、２ＪＰ，Ｃ＝４Ｈｚ，Ｃ（ＣＨ３）３）、３１．９（ｄ、３ＪＰ，Ｃ＝３Ｈｚ、ＣＨ３）ｐｐｍ。
【０１０７】
３１Ｐ−ＮＭＲ（１２１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−２４４．３（ｔ、１ＪＰ，Ｈ＝１７５Ｈｚ、ＰＨ２）ｐｐｍ。
【０１０８】
実施例４：ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨ２の調製
０．２６ｇのＬｉＮＨ２（１１．４ｍｍｏｌ）を、３０ｍＬのジエチルエーテル中に懸濁させる。次に、２．８１ｇ（１０．４ｍｍｏｌ）のｔＢｕ２ＳｂＣｌを溶解させ、２０ｍＬのジエチルエーテルに−２０℃で滴下させて添加する。室温まで加熱したら、溶媒を高真空下で取り除き、残留物を、３０ｍＬのｎ−ペンタン中に受容させる。固形物を遠心分離により分離し、溶媒を高真空下で取り除く。１．９１ｇのｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨ２が、無色の液体として残留する（収率７３％）。
【０１０９】
１Ｈ−ＮＭＲ：（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝０．１９（ｓ、ｂｒ、ＮＨ２、２Ｈ）；１．１５（ｓ、１８Ｈ、ＣＨ３）ｐｐｍ。
【０１１０】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２９．０（ｓ、ＳｂＣ（ＣＨ３）３）；２９．５（ｓ、ＳｂＣ（ＣＨ３）３）ｐｐｍ。
【０１１１】
１５Ｎ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（５１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−１１．０（ｓ）ｐｐｍ。
【０１１２】
実施例５：ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｔＢｕの調製
４．４５ｇのｔＢｕ２ＳｂＣｌ（１６．４ｍｍｏｌ）を、５０ｍＬのｎ−ペンタン中に懸濁させる。溶液を０℃まで冷却し、１．３０ｇのｔＢｕＮＨＬｉ（１６．４ｍｍｏｌ）を添加する。溶液を室温まで加熱し、２時間攪拌し、次に結果として生じた子固形物を、遠心分離で分離させる。次に溶媒を高真空下で取り除き、結果として生じる未加工の生成物を、高真空下で蒸留する（０．０００１ｋＰａ（０．００１ｍｂａｒ））。その結果得られた化合物は、３６℃で無色の液体のｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｔＢｕ（２．５６ｇ、５１％収率）である。
【０１１３】
１Ｈ−ＮＭＲ：（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．０９（ｂｓ、ＮＨ、１Ｈ）；１．２１（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２、１８Ｈ）；１．２３（ｓ、ＮＣ（ＣＨ３）３、９Ｈ）ｐｐｍ。
【０１１４】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２９．９７（ｓ、ＳｂＣ（ＣＨ３）３）；３１．５３（ｓ、ＳｂＣ（ＣＨ３）３）；３５．１０（ｓ、ＮＣ（ＣＨ３）３）；５０．９４（ｓ、ＮＣ（ＣＨ３）３）ｐｐｍ。
【０１１５】
１５Ｎ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（５１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝５３．４７（ｓ）ｐｐｍ。
【０１１６】
実施例６：ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨｔＢｕの調製
１．５５ｇのｔＢｕ２ＳｂＣｌ（５．７１ｍｍｏｌ）を、５０ｍＬのｎ−ペンタン中に懸濁させる。０．５５ｇのｔＢｕＰＨＬｉ（５．７１ｍｍｏｌ）が、−２０℃で添加され、それにより黄色い溶液が作成されるが、この溶液を一晩、攪拌する。固形物を遠心分離により分離し、溶媒を高真空下で取り除く。その結果、１．６２ｇの化合物ｔＢｕ２Ｓｂ−ＰＨｔＢｕ（収率８７％）が、黄色い油として得られる。
【０１１７】
１Ｈ−ＮＭＲ：（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．３２（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２、１８Ｈ）；１．４１（ｓ、ＰＣ（ＣＨ３）３、９Ｈ）；３．１７（ｄ、１ＪＰＨ＝１７８Ｈｚ，ＰＨ、１Ｈ）ｐｐｍ。
【０１１８】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（１２５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２９．４２（ｄ、２ＪＣＰ＝２．３７Ｈｚ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２）；３２、４２（ｄ、２Ｊｃｐ＝４．６０Ｈｚ、ＰＣ（ＣＨ３）３）；３４．０３（ｄ、１ＪＣＰ＝１２．０３Ｈｚ、ＰＣ（ＣＨ３）３）；３５．００（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２）ｐｐｍ。
【０１１９】
３１Ｐ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（１０１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−５９．６２（ｓ、ＰＨ）ｐｐｍ。
【０１２０】
３１Ｐ−ＮＭＲ：（１０１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−５９．６２（ｄ、１ＪＰＨ＝１７８Ｈｚ、ＰＨ）ｐｐｍ。
【０１２１】
実施例７：ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｉＰｒの調製
６．２０ｇのｔＢｕ２ＳｂＣｌ（２２．８４ｍｍｏｌ）を４０ｍＬのｎ−ペンタン中に溶かすが、前者を、１．４９ｇのｉＰｒＮＨＬｉ（２２．８４ｍｍｏｌ）を５０ｍＬのｎ−ペンタンに−２０℃で懸濁させたものに滴下させる。一晩攪拌した後で、固形物を遠心分離により分離し、溶媒を高真空下で取り除く。次に、２ｍｍＨｇ、６８℃で蒸留すると、その結果、３．７８ｇの（収率５６％）化合物ｔＢｕ２Ｓｂ−ＮＨｉＰｒが、無色の液体として得られる。
【０１２２】
１Ｈ−ＮＭＲ：（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：８＝０．８５（ｂｓ、ＮＨ、１Ｈ）；１．１５（ｄ、３ＪＨＨ＝６．２８Ｈｚ、ＮＣＨ（ＣＨ３）２、６Ｈ）；１．２１（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２、１８Ｈ）；３．２６（ｏｃｔ、３ＪＨＨ＝６．２８Ｈｚ、ＮＣＨ（ＣＨ３）２、１Ｈ）ｐｐｍ。
【０１２３】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ：（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２８．５７（ｓ、ＮＣＨ（ＣＨ３）２）；２９．９１（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２）；３２．０５（ｓ、Ｓｂ（Ｃ（ＣＨ３）３）２）；４９．６６（ｓ、ＮＣＨ（ＣＨ３）２）ｐｐｍ。
【０１２４】
１５Ｎ−ＮＭＲ：（５１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝３９．４１（ｓ、ＮＨ）ｐｐｍ。
【０１２５】
実施例８：ＨＰ（ＡｓｔＢｕ２）２の調製
２．２０ｇのｔＢｕ２ＡｓＣｌ（９．８ｍｍｏｌ）を約１０ｍＬのＴＨＦに溶かしたものを、１．７２ｇの［Ｌｉ（ｄｍｅ）ＰＨ２］（９．８ｍｍｏｌ）を約１５０ｍＬのＴＨＦに懸濁させたものに、−６０℃で１５分間かけて滴下させて添加する。その懸濁液を一晩攪拌する。透明でオレンジ色の溶液から溶媒を取り除き、残留物を１００ｍＬのｎ−ペンタンに入れ、濾過する。次に溶液の堆積を１０ｍＬに減らす。この溶液から、化合物ＨＰ（ＡｓｔＢｕ２）２が、収率７５％（１．５０ｇ）で、黄色い針形状の結晶として析出する。
【０１２６】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．３１（ｓ、１８Ｈ、ＣＨ３）、１．３５（ｄ、４ＪＰ，Ｈ＝０．６Ｈｚ、１８Ｈ、ＣＨ３）、２．７２（ｄ、１ＪＰ，Ｈ＝１６９．５Ｈｚ、１Ｈ、ＰＨ）ｐｐｍ。
【０１２７】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝３１．２（ｄ、３ＪＰ，Ｈ＝１．０Ｈｚ、ＣＨ３）、３１．４（ｄ、３ＪＰ，Ｈ＝６．５Ｈｚ、ＣＨ３）、３４．５（ｓ、Ｃｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）、３６．０（ｓ、Ｃｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）ｐｐｍ
【０１２８】
３１Ｐ−ＮＭＲ（１２１ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝−１５０．３（ｄ、１ＪＰ，Ｈ＝１６９．６Ｈｚ、ＰＨ）ｐｐｍ。
【０１２９】
実施例９：ＨＮ（ＳｂｔＢｕ２）２の調製
１ｍＬ（１．４１ｇ、５．１９ｍｍｏｌ）のｔＢｕ２ＳｂＣｌを、０℃の１００ｍＬのＥｔ２Ｏ中に用意し、次にＮＨ３ガスを導入する。これにより液体が自然と曇る。１．５時間後に反応が終わり、白色の固形物を濾過する。溶媒を高真空下で取り除くと、無色の油が残り、その油は、しばらくたつと無色の、板形状の結晶に固化する。
【０１３０】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．３０（ｓ、３６Ｈ、Ｃ（ＣＨ３）３）ｐｐｍ。
【０１３１】
１３Ｃ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２９．１（ｓ、Ｃ（ＣＨ３）３）、３８．７（ｓ、Ｃ（ＣＨ３）３）ｐｐｍ。
【０１３２】
実施例１０：ｔＢｕ２Ｐ−ＰＨｔＢｕの調製
３．７９ｇの（０．０２２ｍｏｌ）のｔＢｕ２ＰＣｌを７５ｍＬのペンタンに溶解させ、−４０℃に冷却した。２．５０ｇの（０．０２６ｍｏｌ）のｔＢｕＰＨＬｉが添加され、黄色の反応混合物を得た。濾過により透明の液体が得られ、真空中で溶媒を除去した。真空中での蒸留（１０−３ｍｂａｒ、１００℃）の結果、２．６０ｇの（５２％）ｔＢｕ２Ｐ−Ｐ（Ｈ）ｔＢｕが得られた。
【０１３３】
３１Ｐ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（Ｃ６Ｄ６）：δ＝−５２．３（ｄ、１ＪＰＰ＝２３２．２Ｈｚ、Ｐ（Ｈ）ｔＢｕ）、２４．７（ｄ、１ＪＰＰ＝２３２．２Ｈｚ、ｔＢｕ２Ｐ）。
【０１３４】
ＩＲν（ｃｍ−１）＝２９８９．３３（ｗ）、２９３６．７２（ｓ）、２８９１．７５（ｓ）、２８５８．３９（ｓ）、２７０７．０５（ｗ）、２３０７．５３（ｍ、Ｐ−Ｈ）、１４６９．３１（ｓ）、１４５８．９９（ｓ）、１３８６．１０（ｍ）、１３６０．８８（ｓ）、１２６０．２８（ｗ）、１１７２．５６（ｓ）、１０２５．５６（ｍ）、１０１４．１６（ｍ）、９３２．４２（ｗ）、８６２．７２（ｗ）、８０９．１６（ｓ）、７６０．７７（ｗ）、６９０．９９（ｗ）、５８４．６１（ｗ）、５６６．７２（ｗ）、４９７．３０（ｗ）、４６１．０５（ｗ）、４１０．８２（ｗ）。
【０１３５】
実施例１１：ｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２の調製（Ｏ．Ｊ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、Ｇ．Ｓｃｈｉｅｄｅｒ、Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．第１０１巻（１９６８年）、４１８４〜４１９８頁に記載）
２８．４４ｇ（０．１５８ｍｏｌ、１．００ｅｑ）のｔＢｕ２ＰＣｌが１０ｍＬのジエチルエーテル中に懸濁され、アンモニアが−５０℃のスラリーに濃縮される。塩化アンモニウムが沈殿し、白色で薄片状の沈殿物が形成された。沈殿物を濾過により取り除き、未加工の生成物を６．６６ｍｂａｒの圧力と、６０℃の油槽温度で蒸留した。２２．８ｇ（９３％）の無色の液体が得られた。
【０１３６】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝１．０４（ｄ、Ｊ＝１１．１Ｈｚ、１８Ｈ、ＣＨ３）。
【０１３７】
１３Ｃ−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ、Ｃ６Ｄ６）：δ＝２８．１（ｄ、Ｊ＝１５．３Ｈｚ、ＣＨ３）、３２．９（ｄ、Ｊ＝２１．５Ｈｚ、Ｃｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）。
【０１３８】
３１Ｐ｛１Ｈ｝−ＮＭＲ（Ｃ６Ｄ６）：δ＝６２．７２（ｓ、ｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２）。
【０１３９】
３１Ｐ−ＮＭＲ（Ｃ６Ｄ６）：δ＝６２．７２（ｓ、ｔＢｕ２Ｐ−ＮＨ２）。
【０１４０】
ＩＲν（ｃｍ−１）＝３４５７．６４（ｗ、Ｎ−Ｈ）、３３０７．７７（ｗ、Ｎ−Ｈ）、２９３７．６７（ｍ）、２８９３．１９（ｍ）、２８６０．４５（ｍ）、１５５９．７０（ｍ）、１４７０．６３（ｓ）、１３８４．７３（ｍ）、１３６１．３９（ｓ）、１２６０．５２（ｖｗ）、１１８９．４４（ｂｒ、ｍ）、１１７６．０９（ｂｒ、ｍ）、１０１７．２９（ｍ）、９５６．９９（ｂｒ、ｗ）、９３０．６９（ｗ）、８０６．７８（ｖｓ）、６０２．４２（ｓ）、５６８．１６（ｗ）、４６６．３７（ｍ）、４４２．３８（ｍ）。
【０１４１】
ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２を窒素源として用いた、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）のＧａＡｓ上への堆積
本発明によれば、蒸着プロセスにおける反応物質として意図される、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２（ＤＴＢＡＡ＝ジ−ｔｅｒｔブチルアミノアルシン）は、ガリウムヒ素窒素層（Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ））（０＜ｘ＜１）の合成用窒素源として、ＭＯＶＰＥプロセス、すなわちＩＩＩ−Ｖ族半導体Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）を基板としてのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）上に堆積するプロセスにおいて、成功裏に使用されてきた。
【０１４２】
製造業者であるＡＩＸＴＲＯＮ社から市販されているシステムが、沈殿に使用された（システム型式：ＡＩＸ  ２００ＧＦＲ）。水素キャリアガスを反応容器圧力５ｋＰａ（５０ｍｂａｒ）下で流して、沈殿が起こった。トリ−エチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）が、ガリウム源として反応容器内に０．８１５×１０−３ｋＰａ（８．１５×１０−３ｍｂａｒ）の圧力で導入された。ヒ素源は、ヒ素化合物ｔＢｕＡｓＨ２（ＴＢＡｓ＝ｔｅｒｔ−ブチルアルシン）（０．８１５×１０−３ｋＰａ（８．１５×１０−３ｍｂａｒ）の圧力で）をＤＴＢＡＡに加えて用いたり、あるいは追加的なヒ素源を用いなかった。Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）の沈殿は、５２５℃のプロセス温度で起こった。
【０１４３】
第１の実験においては、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の製造は、１３族元素源としてのトリ−エチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）と、本発明にしたがって用いられ、窒素及びヒ素両方の源として機能する単一源前駆体ＤＴＢＡＡとから開始して起こった。
【０１４４】
第２の実験においては、ＤＴＢＡＡに加えて、ｔＢｕＡｓＨ２（ＴＢＡｓ＝ｔｅｒｔ−ブチルアルシン）がヒ素源として用いられた。
【０１４５】
Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）の特性が、まずＸ線回折法（ＸＲＤ）により、次に、光ルミネセンス分光法により評価された。市販の回折計で、Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製のもの（Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ＸＰｅｒｔ  Ｐｒｏ）が、Ｘ線回折法において用いられた。高解像度オイラークレードル内でω−２θ測定が実施された。Ｘ線は、（００４）ＧａＡｓピーク付近のものとした。蛍光スペクトルの記録は、ｃｗアルゴンイオンレーザー（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社製）の、５１４ｎｍラインを励起に用いて実施された。室温での光ルミネセンスが、１ｍ回折格子モノクロメーター（ＴＨＲ１０００、Ｊｏｂｉｎ−Ｙｖｏｎ社製）と、標準的ロックイン技術を用いる冷却ゲルマニウム検出器とにより検出された。
【０１４６】
Ｘ線回折法による実験結果と、光ルミネセンス分光法による解析結果とが、それぞれ図１及び図２にグラフで表現されている。
【０１４７】
図１は、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造（０＜ｘ＜１）の、高解像度Ｘ線回折プロファイルを示す。赤線は、本発明によって提供される１５族元素二元化合物であるＤＴＢＡＡのみを、ヒ素及び窒素源として用いて生成された、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の、高解像度Ｘ線回折プロファイルを示す。黒線は、ＤＴＢＡＡにＴＢＡｓを添加して用いて生成された、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の、高解像度Ｘ線回折プロファイルを示す。
【０１４８】
ＤＴＢＡＡのみを１５族元素前駆体として用いた場合、第１の実験の結果、１．３％の窒素含有量が得られたが、第２の実験では、わずか０．３％の窒素含有量が見られただけであった（それぞれ図１及び図２の赤線のグラフを参照）。与えられた窒素の含有量は、Ｘ線回折プロファイルのダイナミックシミュレーションにより決定された。
【０１４９】
例えば、プロセス圧力及び温度のようなプロセスパラメーターを変化させることにより、１５族元素前駆体としてＤＴＢＡＡのみを用いた場合、より高いレベルの窒素の含有量を生み出すことも可能である。
【０１５０】
２回の独立した実験において解析された（上記、第１及び第２の実験を参照）２種類の、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造それぞれの窒素の含有量に対して、高解像度Ｘ線回折プロファイルから決定される値（図１を参照）は、光ルミネセンス分光法（図２参照）の結果により確認される。
【０１５１】
図２は、実験１及び実験２から得られる、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の蛍光スペクトルを示す。赤線は、本発明によって提供される１５族元素二元化合物であるＤＴＢＭのみを、ヒ素及び窒素源として用いて生成されたＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の、蛍光スペクトルを示す。黒線は、ＤＴＢＡＡにＴＢＡを添加して用いて生成された、Ｇａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）／ＧａＡｓ多重量子井戸構造の高解像度蛍光スペクトルを比較して示す。
【０１５２】
図２における赤線グラフ及び黒線グラフの、ともに低いエネルギー値の２つのピーク（赤線グラフ：約１．２２５ｅＶ；黒線グラフ：約１．３７５ｅＶ）は、その原因を窒素系の量子井戸に帰することができる。約１．４２５ｅＶのピークは、用いられたＧａＡｓ基板に由来するものである。ＧａＡｓ構造の中に窒素を含め、それによってＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）を生成したことは、純粋なＧａＡｓと比較して、赤側にシフトした追加的な発光によって、両方の実験のケースで明確に認識可能である。ＤＴＢＡＡだけを１５族元素前駆体として用いたこと（第１の実験）によって、ＤＴＢＡＡがＴＢＡｓとともに使用された場合（第２の実験、０．３％の窒素濃度）よりも高濃度（１．３％の窒素濃度）での窒素含有が観察されるようになる。このことは図２において、純粋なＧａＡｓ基板と比べて、赤線のグラフでの赤方向へのシフトが黒線のグラフでの赤方向へのシフトより大きいという事実に見ることができる。
【０１５３】
それゆえ、蒸着プロセスこの場合にはＭＯＶＰＥにおいて、１５族元素二元化合物であるＤＴＢＡＡと、本発明による１３族元素前駆体であるＥｔ３Ｇａとを用いることにより、ＩＩＩ−Ｖ族半導体であるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の望ましい堆積を得ることができる。窒素の含有に関する結果は、２種類の１５族元素前駆体、ＤＴＢＭとＴＢＡｓとの混合物が用いられる場合よりもよいものとなっている。この原因は、ＤＴＢＭとＴＢＡｓとの混合物が用いられる場合、窒素原子は、追加的なヒ素源ＴＢＡｓから結果として生じるヒ素原子と競わなければならず、その結果、望ましいＩＩＩ−Ｖ族半導体であるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）における窒素の含有量が全体として少なくなるという事実にある。
【０１５４】
１５族元素二元化合物であるＤＴＢＡＡを、蒸着プロセスここではＭＯＶＰＥにおいて、本発明にしたがって使用することにより、窒素系のＩＩＩ−Ｖ族三元半導体の製造が実現される。生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体内に含まれるべき１５族元素どうしの関係（このケースでは窒素とヒ素との関係）は、単一源前駆体の組成により主として決定される。本発明による又は既知の、１種類又は数種類の他の１５族元素源を、特定的かつ制御しつつ添加すること、例えば、このケースでは、非二元的ヒ素源であるＴＢＡｓを添加することにより、ＩＩＩ−Ｖ族半導体であるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）の窒素の含有量に、影響を及ぼし、微調整し得る。これにより、ｔＢｕ２Ａｓ−ＮＨ２のみを窒素及びヒ素源として用いた場合と比較して、窒素の含有量がより少ないＩＩＩ−Ｖ族半導体の生成が可能になる。このことの理由は、窒素原子は、追加的なヒ素源からのヒ素原子と競う必要があるという事実に帰することができる。そのため、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体であるＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）（０＜ｘ＜１）ヒ素と窒素の割合は、反応容器内の二元的１５族元素源である、ＤＴＢＡＡ及びＴＢＡｓの分圧を変化させることによって影響され得る。代替的又は補足的なものとしては、例えば、プロセス温度を変化させ得る。概して、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の組み合わせと、それに伴い光電子特性とが、より大きな程度に、変化及び／又は微調整され得る。
【０１５５】
これにより、例えば１，１−ジメチルヒドラジンのような有機置換された窒素化合物を窒素源として使用することを回避できるので、窒素混入物を、既知の製造方法により製造されたＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の場合と比べて劇的に減らすことができる。炭素混入物が、生成されるＩＩＩ−Ｖ族半導体及び／又はＩＩＩ−Ｖ族半導体層の中におそらく含まれているという場合、それらは通常、１３族元素源、又は通常有機置換されている源に、典型的には由来する。概して、１５族元素二元化合物であるＤＴＢＡＡを本発明にしたがって使用すること（有機置換された窒素化合物を窒素源として追加しないこと）により、選択可能な光電子特性を有する、規定の、超高純度のＧａ（Ａｓ１−ｘＮｘ）層（０＜ｘ＜１）を製造することが可能になる。
【０１５６】
本発明は、上述の実施形態のうちの１つに限られず、多くの方法で修正変更され得る。
【０１５７】
構造上の詳細、空間的配置、プロセスステップを含む、請求項、詳細な説明、及び図から結果として生じる任意の特徴や利点は、単独でも任意の異なる組み合わせにおいても、本発明に対して有効なものであり得る。
【図１】
0006695883.tif 000002
【図２】
0006695883.tif 000003