(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱する加熱手段と、
インジウムの有機金属からなるインジウム原料ガスを含む原料ガスを供給する原料供給手段と、
前記原料供給手段が供給する前記原料ガスにガリウムを接触させるガリウム接触手段と
を少なくとも備え、
前記ガリウムに接触した前記原料ガスを前記基板の表面に供給する
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記基板の表面にアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを供給するアルミニウム原料供給手段と、
前記基板の表面に窒素原料ガスを供給する窒素原料供給手段と
を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記基板の表面に窒素原料ガスを供給する窒素原料供給手段を備え、
前記原料供給手段は、前記インジウム原料ガスに加えてアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを供給する
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の薄膜形成装置において、
前記アルミニウム原料ガスはトリメチルアルミニウムであり、
前記窒素原料ガスはアンモニアである
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、
前記インジウム原料ガスはトリメチルインジウムである
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
基板を加熱する基板加熱工程と、
インジウムの有機金属からなるインジウム原料ガスを含む原料ガスを、ガリウムに接触させた後で前記基板の表面に供給する原料供給工程と
を少なくとも備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項７】
請求項６記載の薄膜形成方法において、
前記原料供給工程では、
前記基板の表面にアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガス及び窒素原料ガスを供給する
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項８】
請求項６記載の薄膜形成方法において、
前記原料供給工程では、
前記インジウム原料ガスに加えてアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを含む前記原料ガスを供給するとともに、窒素原料ガスを前記基板の表面に供給する
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の薄膜形成方法において、
前記アルミニウム原料ガスはトリメチルアルミニウムであり、
前記窒素原料ガスはアンモニアである
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の薄膜形成方法において、
前記インジウム原料ガスはトリメチルインジウムである
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＮなどガリウムを含む化合物半導体の薄膜を形成する薄膜形成装置および薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物半導体が注目されており、この中でも、ＩＩＩ族としてガリウム（Ｇａ），アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ）、Ｖ族として窒素（Ｎ）が構成元素として一般的である。これらを組み合わせた化合物半導体の薄膜（結晶）は、発光ダイオードや半導体レーザなどの光デバイスや、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などの電子デバイスへ応用されている。また、上述したような化合物半導体の薄膜の作製では、一般的には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法などの気相成長法が用いられている。
【０００３】
このような気相成長法においては、前述した化合物半導体の薄膜を形成する場合、例えば、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ），Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ），インジウム原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの有機金属化合物が用いられ、また、窒素原料としてはアンモニアが用いられている。
【０００４】
これらの原料（原料ガス）を組み合わせることによって、ＩＩＩ族−窒素の混晶、例えば、ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＮ，ＡｌＧａＩｎＮなどの化合物半導体の薄膜を成長させ、所望のデバイス特性を実現する構造を形成するようにしている。従って、上述した化合物半導体（混晶）の組成を制御し、また、品質（結晶品質）を向上させることは、作製するデバイスの高性能化に資することから、非常に重要である。
【０００５】
例えば、ＨＥＭＴのバリア層（キャリア供給層）には、一般にはＡｌＧａＮが用いられており、ＨＥＭＴデバイスの高性能化のためには、高組成でＡｌを含む高品質のＡｌＧａＮ層の形成が重要となる。バリア層を構成するＡｌＧａＮのＡｌ組成を高くすることは、ＨＥＭＴデバイスの高周波特性向上に極めて有利となる。このようなＡｌＧａＮ層の形成においては、ＭＯＶＰＥ法で行う場合、Ｇａの原料であるＴＭＧａとＡｌの原料であるＴＭＡｌとの供給流量を、マスフローコントローラなどで制御することで、組成の制御を行っている。
【０００６】
【非特許文献１】D.E.Shriver, et al. "Inorganic chemistry", Oxford University Press, p.303, 1992.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＧａやＡｌなどのＩＩＩ族元素のマイグレーションの度合いが低いため、結晶の品質を向上させるためには、より高い温度（例えば９００℃）で成長を行うことになる。しかしながら、ＡｌＧａＮにおいてＡｌの組成を高くすると、上述したように高温で成長を行うと下地（例えばＧａＮ）との間の熱歪みが大きくなり、表面にクラックが入りやすくなるという問題がある。例えば、Ａｌ組成が３５％を超えるＡｌＧａＮ層を形成する場合、クラックが形成されることなしに高い温度で成長することが困難であり、高品質な状態を得ることが容易ではない。このように、Ｇａを含む化合物半導体の層を高い品質で形成しようとすると、従来では、高い温度で成長することになるための様々な問題が発生し、高い品質のＧａを含む化合物半導体層を形成することが容易ではないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高い品質のＧａを含む化合物半導体層をより容易に形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る薄膜形成装置は、基板を加熱する加熱手段と、インジウムの有機金属からなるインジウム原料ガスを含む原料ガスを供給する原料供給手段と、原料供給手段が供給する原料ガスにガリウムを接触させるガリウム接触手段とを少なくとも備え、ガリウムに接触した原料ガスを基板の表面に供給するようにしたものである。
【００１０】
上記薄膜形成装置において、基板の表面にアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを供給するアルミニウム原料供給手段と、基板の表面に窒素原料ガスを供給する窒素原料供給手段とを備える。また、基板の表面に窒素原料ガスを供給する窒素原料供給手段を備え、原料供給手段は、インジウム原料ガスに加えてアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを供給するようにしてもよい。
【００１１】
なお、例えば、アルミニウム原料ガスはトリメチルアルミニウムであり、窒素原料ガスはアンモニアである。また、インジウム原料ガスはトリメチルインジウムである。
【００１２】
また、本発明に係る薄膜形成方法は、基板を加熱する基板加熱工程と、インジウムの有機金属からなるインジウム原料ガスを含む原料ガスを、ガリウムに接触させた後で基板の表面に供給する原料供給工程とを少なくとも備えるようにした方法である。
【００１３】
上記薄膜形成方法において、原料供給工程では、基板の表面にアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガス及び窒素原料ガスを供給する。また、原料供給工程では、インジウム原料ガスに加えてアルミニウムの有機金属からなるアルミニウム原料ガスを含む原料ガスを供給するとともに、窒素原料ガスを基板の表面に供給するようにしてもよい。なお、例えば、アルミニウム原料ガスはトリメチルアルミニウムであり、窒素原料ガスはアンモニアである。また、インジウム原料ガスはトリメチルインジウムである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、インジウムの有機金属からなるインジウム原料ガスを含む原料ガスを、ガリウムに接触させた後で、加熱されている基板の表面に供給するようにしたので、高い品質のＧａを含む化合物半導体層が、より容易に形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１６】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成を示す構成図である。この薄膜形成装置は、成膜室１０１と、成膜対象の基板Ｗが載置される基板載置台１０２と、基板載置台１０２を支持する支持部１０３とを備える。基板載置台１０２は、加熱機構を内蔵し、載置される基板Ｗを、例えば、最大１１００℃に加熱可能としている。また、薄膜形成装置は、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、インジウム（Ｉｎ）の有機金属からなるＩｎ原料ガスを含む原料ガスを供給する原料ガス供給部（原料供給部）１０４を備える。
【００１７】
加えて、本実施の形態１における薄膜形成装置は、原料ガス供給部１０４が供給する原料ガスにガリウム（Ｇａ）を接触させるガリウム配置部（ガリウム接触手段）１０５を備える。ガリウム配置部１０５は、例えば、原料ガス供給部１０４が供給する原料ガスを通過させる経路と、この経路に配置された金属Ｇａと、この金属Ｇａを加熱する加熱部とを備えるものである。従って、原料ガス供給部１０４より供給される原料ガスに含まれているＩｎ原料ガスは、ガリウム配置部１０５を通過することで、例えば５０℃に加熱された金属Ｇａに接触し、この後、基板Ｗの表面に供給されることになる。
【００１８】
本実施の形態１における薄膜形成装置では、原料ガス供給部１０４より、Ｇａ原料ガスは含まずにＩｎ原料ガスを含む原料ガスが供給され、これがガリウム配置部１０５で金属Ｇａに接触した後、加熱されている基板Ｗの表面に供給されると、Ｇａを含む化合物半導体の層が、基板Ｗの上に形成されるようになる。例えば、原料ガス供給部１０４より、Ｉｎ原料ガスとしてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）及びアルミニウム（Ａｌ）原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を含む原料ガスが、ガリウム配置部１０５を通過して供給され、また、図示しない窒素原料供給部よりアンモニアが供給されると、加熱された基板Ｗの上には、ＡｌＧａＮ層が形成されるようになる。
【００１９】
これは、原料ガス供給部１０４より供給されるＴＭＩｎが、金属Ｇａに接触することで、Ｇａのメチル化合物（有機金属化合物）が生成されて基板Ｗの上に供給されるためと考えられる。このようにして生成されるＧａの有機金属化合物が供給される基板Ｗの上では、供給されたＧａの有機金属化合物が熱分解して生成されるＧａの表面マイグレーションがより促進されるようになり、この結果、高い品質（高い結晶性）のＧａを含む化合物半導体層が形成できるものと考えられる。また、上述したようにして生成されるＧａの有機金属化合物は、一般に原料として用いられているＧａ原料に比較して不純物濃度が低い状態となる。
【００２０】
上述したようにして本実施の形態１における薄膜形成装置により形成される上述したＡｌＧａＮ層は、Ｇａ原料ガス（例えばトリメチルガリウム）を用いて同様に成長したＡｌＧａＮ層に比較して、より高品質な状態に形成されるようになる。また、本実施の形態によれば、Ｇａ原料ガスを用いる場合に比較し、より低温でより高品質なＡｌＧａＮ層が形成できるので、ＡｌＧａＮ層の表面にクラックが形成されるという問題が抑制できるようになる。
【００２１】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図２，図３Ａ，及び図３Ｂを用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の構成を示す構成図である。この薄膜形成装置は、成膜室１０１と、成膜対象の基板Ｗが載置される基板載置台１０２と、基板載置台１０２を支持する支持部１０３とを備える。基板載置台１０２は、加熱機構を内蔵し、載置される基板Ｗを、例えば、最大１１００℃に加熱可能としている。これらは、前述した実施の形態１と同様である。
【００２２】
本実施の形態２では、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、Ｉｎの有機金属（例えばＴＭＩｎ）からなるＩｎ原料ガスを供給するＩｎ原料ガス供給部２０４と、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、Ａｌの有機金属（例えばＴＭＡｌ）からなるＡｌ原料ガスを供給するＡｌ原料ガス供給部２０５と、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、窒素（Ｎ）のＮ原料ガス（例えばアンモニアガス）を供給するＮ原料ガス供給部２０６とを備える。
【００２３】
Ｉｎ原料ガス供給部２０４より供給されるＴＭＩｎは、導入配管２１４で輸送されて成膜室１０１に導入される。また、Ａｌ原料ガス供給部２０５より供給されるＴＭＡｌは、導入配管２１５で輸送されて成膜室１０１に導入される。また、Ｎ原料ガス供給部２０６より供給されるアンモニアは、導入配管２１６で輸送されて成膜室１０１に導入される。なお、これらの各原料ガスは、よく知られているように、キャリアガスとして水素ガスもしくは窒素ガスを用いて輸送（供給）される。
【００２４】
また、本実施の形態２における薄膜形成装置は、Ｉｎ原料ガス供給部２０４が供給するＩｎ原料ガスにＧａを接触させるガリウム配置部１０５を、導入配管２１４の途中に備える。ガリウム配置部１０５は、前述した実施の形態１と同様である。従って、Ｉｎ原料ガス供給部２０４より供給されるＩｎ原料ガスは、導入配管２１４を輸送される途中でガリウム配置部１０５を通過することで、例えば５０℃に加熱された金属Ｇａに接触し、この後、基板Ｗの表面に供給されることになる。ガリウム配置部１０５は、例えば、導入配管２１４の一部にリボンヒータを巻き付け、この箇所の導入配管２１４内に金属Ｇａを配置したものであればよい。
【００２５】
次に、本実施の形態２における薄膜形成方法について、図３Ａ，図３Ｂを用いて説明する。まず、サファイア（酸化アルミニウム）からなる基板Ｗを成膜室１０１に搬入して基板載置台１０２上に載置する。次いで、基板載置台１０２が内蔵している加熱機構を動作させて基板Ｗを所定温度（例えば７００℃）に加熱する。なお、基板温度条件は、６５０〜１１００℃であればよい。
【００２６】
次に、Ｉｎ原料ガス供給部２０４，Ａｌ原料ガス供給部２０５，およびＮ原料ガス供給部２０６を動作させ、各々よりＴＭＩｎガス，ＴＭＡｌガス，およびアンモニアガスが供給される状態とする。また、ガリウム配置部１０５では、内蔵している金属Ｇａを例えば８０°程度に加熱している。以上のことにより、図３Ａに示すように、加熱されている基板Ｗの上には、ＴＭＡｌガスとアンモニアガスとＴＭＩｎが金属Ｇａに接触して変化した原料ガスとが混合した原料ガス３１１が供給される。このようにして供給された原料ガス３１１は、加熱されている基板Ｗの表面で分解され、この分解などにより、図３Ｂに示すように、基板Ｗの上にＡｌＧａＮ層３０２が形成される。
【００２７】
次に、Ｉｎ原料ガスをＧａに接触させた後で、基板の上に供給することで、Ｇａを含む化合物半導体層を形成するという本願発明について考察する。
【００２８】
まず、発明者らは、所望とする組成のＡｌＧａＮ層を形成する際に、ＴＭＧａを用いずにＴＭＩｎを用い、ＴＭＩｎの供給経路に金属Ｇａを配置しておくと、高いＡｌ組成の高品質なＡｌＧａＮ層が形成可能であることを見いだした。また、成長させているＡｌＧａＮ層の組成は、ＴＭＩｎの供給量と、金属Ｇａの加熱温度（５０℃以上）に依存することも見いだした。これらの現象は、次に示すような化学反応によるものではないかと考えられる。
【００２９】
ＴＭＩｎが加熱された金属Ｇａと反応し、メチル基に結合しているＩｎと置換反応を生じ、モノメチルガリウム，ジメチルガリウム，もしくはトリメチルガリウムが生成されて気体となり、ＴＭＩｎの代わりに上記のガリウムの有機金属化合物が基板の上に供給され、この結果、基板の上に、ＡｌＧａＮ層が成長されるようになる。
【００３０】
しかしながら、これまでは、金属ガリウムとＴＭＩｎとが反応するという報告はなされていなく、上述した反応機構のさらなる解明が重要である。ここで、ＩＩ属元素において、亜鉛の有機金属化合物であるジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）の精製で、ジエチル水銀（ＤＥＨｇ）との間で、「Ｈｇ（Ｃ2Ｈ5）2＋Ｚｎ→Ｈｇ＋Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2」の化学反応によるエチル基交換反応を利用することが知られている。このような反応は、トランスメタレーション（Trancemetalation）と呼ばれており、ＤＥＨｇとＧａとの間でも同様の反応が起こるものとされている（非特許文献１参照）。
【００３１】
上述したＤＥＨｇとＺｎとの間のトランスメタレーションは、Ｚｎの電気陰性度１．６５とＨｇの電気陰性度２．００との差により発生するものとされ、Ｈｇに比較して電気陰性度の小さいＺｎにエチル基が遷移する反応とされている。
【００３２】
上述したＤＥＨｇとＺｎとの関係を、ＴＭＩｎとＧａとに置き換えると、報告されているＧａの電気陰性度１．８１に対し、Ｉｎは電気陰性度１．７８とあまり差がないため、本願発明の機構が、上述したトランスメタレーションと完全に同一であると断定することはできない。しかしながら、Ｇａを加熱してより高い温度としておくことで、ＴＭＩｎとの間のトランスメタレーションが促進されるのではないかと考えられる。これは、金属Ｇａの加熱温度を高くしておくことで、前述した成長によりエピタキシャル成長しているＡｌＧａＮ層におけるＧａが増加することからも推測できる。
【００３３】
また、上述したＤＥＨｇとＺｎとの化学反応では、ＤＥＨｇがほぼ完全にＤＥＺｎに置換しているが、ＴＭＩｎとＧａの場合は、ＴＭＩｎの全てのメチル基がＧａと結合するのではなく、一部のメチル基とＧａとが結合してジメチルガリウムやモノメチルガリウムが生成し、これらが基板の上に輸送され、エピタキシャル成長している薄膜に取り込まれるものと考えられる。この場合、ＴＭＧａの気相における分解が部分的に進行していることに等価と考えられ、基板表面のエピタキシャル成長面での原子（Ｇａ）のマイグレーションを促進させる効果が生じ、結果として、成長した薄膜の高品質化に寄与するものと考えられる。
【００３４】
次に、本実施の形態２において形成される薄膜（ＡｌＧａＮ層）のデバイスへの適用例について説明する。
【００３５】
図４は、ＡｌＧａＮを用いたＨＥＭＴデバイスの構成（部分）模式的に示す断面図である。このＨＥＭＴデバイスは、サファイア基板４０１と、サファイア基板４０１の上にエピタキシャル成長されたＧａＮからなる膜厚２０μｍのキャリア走行層４０２と、キャリア走行層４０２の上にエピタキシャル成長されたＡｌ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる膜厚２０ｎｍのバリア層４０３とを備える。バリア層４０３は、キャリア走行層４０２に対してキャリアを供給するキャリア供給層として機能し、これらの界面近傍のキャリア走行層４０２には、チャネルとなる２次元電子ガス４０２ａが形成される。また、バリア層４０３の上には、ショットキー接続するゲート電極４０４が形成され、ゲート電極４０４を挟むように、オーミック接続するソース電極４０５およびドレイン電極４０６が形成されている。
【００３６】
上述したＨＥＭＴデバイスにおいて、本実施の形態２のＴＭＩｎガスを金属Ｇａに接触させて供給する方法により、キャリア走行層４０２およびバリア層４０３の形成を行えば、特性のよいＨＥＭＴデバイスが得られる。Ａｌの組成比を高い状態としたＡｌＧａＮを用いることで、バリア層４０３をより薄くすることが可能となり、ＨＥＭＴデバイスの高周波特性を向上させることができるようになる。
【００３７】
次に、上述したＨＥＭＴデバイスのバリア層４０３を、ＴＭＧａを原料とした従来の技術により作製した比較試料デバイスと、本実施の形態により作製した試料デバイスとにおいて、二次元電子ガスの特性（Ａｌ組成比に対するキャリア濃度，電子移動度）を評価する。図５の白三角に示すように、バリア（ＡｌＧａＮ）層中のＡｌ組成が３５％を超えると、キャリア濃度が急激に低下する。また、電子移動度も、図５の白丸に示すように、バリア層中のＡｌ組成が３５％を超えると急激に低下する。これは、ＡｌＧａＮ層の品質劣化を示している。さらにＡｌ組成を増加させると、ＡｌＧａＮ層の表面にクラックが発生し、上記特性の評価も行えなくなる。
【００３８】
上述した従来の方法に対し、本実施の形態によれば、図５の黒三角および黒四角に示すように、Ａｌ組成が４０％を超えても各特性の劣化が見られず、高品質が維持されていることがわかる。なお、黒三角は、Ａｌ組成に対するキャリア濃度の変化を示し、黒四角は、Ａｌ組成に対する電子移動度の変化を示している。
【００３９】
また、ＡｌＧａＮ層における組成分析および不純物分析を行うと、本実施の形態によるＡｌＧａＮ層では、Ｉｎ濃度が０．１％以下である。また、シリコンなどの不純物濃度も、従来の技術に比較して約１桁低減していることが判明した。このシリコンなどの不純物濃度の低下は、本実施の形態におけるＩｎ原料をＧａに接触させて供給することにより、薄膜（ＡｌＧａＮ層）の成長に寄与するＧａの純度が向上した結果によるものと考えられる。これは、前述したトランスメタレーションによる有機金属の精製と同じ作用と考えられる。
【００４０】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、実施の形態３における薄膜形成装置の構成例を示す構成図である。この薄膜形成装置は、成膜室１０１と、成膜対象の基板Ｗが載置される基板載置台１０２と、基板載置台１０２を支持する支持部１０３とを備える。基板載置台１０２は、加熱機構を内蔵し、載置される基板Ｗを、例えば、最大１１００℃に加熱可能としている。これらは、前述した実施の形態１，２と同様である。
【００４１】
本実施の形態３では、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、Ｉｎの有機金属（例えばＴＭＩｎ）からなるＩｎ原料ガスおよびＡｌの有機金属（例えばＴＭＡｌ）からなるＡｌ原料ガスの混合ガスを供給する混合原料ガス供給部６０４と、成膜室１０１内の基板載置台１０２に載置される基板Ｗの表面に、窒素（Ｎ）のＮ原料ガス（例えばアンモニアガス）を供給するＮ原料ガス供給部２０６とを備える。
【００４２】
混合原料ガス供給部６０４より供給される混合ガスは、導入配管６１４で輸送されて成膜室１０１に導入される。また、また、Ｎ原料ガス供給部２０６より供給されるアンモニアは、導入配管２１６で輸送されて成膜室１０１に導入される。なお、これらの各原料ガスは、よく知られているように、キャリアガスとして水素ガスもしくは窒素ガスを用いて輸送（供給）される。
【００４３】
また、本実施の形態３における薄膜形成装置は、混合原料ガス供給部６０４が供給するＩｎ原料ガスにＧａを接触させるガリウム配置部１０５を、導入配管６１４の途中に備える。ガリウム配置部１０５は、前述した実施の形態１，２と同様である。従って、混合原料ガス供給部６０４より供給される混合ガスに含まれるＩｎ原料ガスは、導入配管６１４を輸送される途中でガリウム配置部１０５を通過することで、例えば５０℃に加熱された金属Ｇａに接触し、この後、基板Ｗの表面に供給されることになる。本実施の形態３においても、ガリウム配置部１０５は、例えば、導入配管６１４の一部にリボンヒータを巻き付け、この箇所の導入配管６１４内に金属Ｇａを配置したものであればよい。
【００４４】
上述した本実施の形態３における薄膜形成装置では、混合原料ガス供給部６０４およびＮ原料ガス供給部２０６を動作させ、各々よりＴＭＩｎガス，ＴＭＡｌガスおよびアンモニアガスが供給される状態とすることで、加熱されている基板Ｗの上に、ＴＭＩｎが金属Ｇａに接触して変化したものおよびＴＭＡｌガスからなる原料ガスとアンモニアガスとが混合した原料ガスが供給されるようになる。これらの結果、本実施の形態３においても、前述した実施の形態２の薄膜形成装置と同様に、基板Ｗの上にＡｌＧａＮが形成されるようになる。
【００４５】
なお、上述では、Ｉｎの有機金属からなるＩｎ原料ガスを含む原料ガスを成膜室に供給（輸送）するための経路（導入配管）に途中に、原料ガスに接触可能とされた金属Ｇａを配置するようにしたが、これに限るものではない。例えば、成膜室の内部に金属Ｇａが配置され、成膜室に導入されるＩｎ原料ガスに金属Ｇａが接触可能にされていれば、上述同様の効果が得られることを確認している。例えば、Ｇａの窒化物系のＭＯＶＰＥ成長においては、成膜室の内壁にＧａＮが付着するが、これを加熱することで分解させて窒素を解離・蒸発させ、内壁にＧａが付着している状態とする。この状態で、ＴＭＩｎ，ＴＭＡｌ，およびアンモニアを供給することで薄膜を形成すれば、上述同様に、高品質なＡｌＧａＮ層が形成できる。
【００４６】
なお、上述では、供給するＴＭＩｎのほぼ全てのＩｎをＧａに置換するようにしたが、これに限るものではない。例えば、供給するＴＭＩｎの量を増加させ、また、金属Ｇａの加熱温度を低下させることで、ＴＭＩｎも基板の上に供給されるようにすれば。ＩｎＡｌＧａＮ層が形成できる。また、上述では、インジウム原料としてＴＭＩｎを用いたが、これに限らず、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）を用いても、これを金属Ｇａに接触させた後で基板の上に供給するようにすれば、上述同様に、高品質なＧａを含む化合物半導体層が形成可能であるものと考えられる。また、上述では、ＭＯＶＰＥ法により化合物半導体層を形成する場合について説明したが、これに限らず、ハイドライドＶＰＥ法、クロライドＶＰＥ法など、他の気相成長法であっても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の構成を示す構成図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態２における薄膜形成方法について説明する工程図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態２における薄膜形成方法について説明する工程図である。
【図４】、ＡｌＧａＮを用いたＨＥＭＴデバイスの構成（部分）模式的に示す断面図である。ＡｌＧａＮを用いたＨＥＭＴデバイスの構成（部分）模式的に示す断面図である。
【図５】ＡｌＧａＮをバリア層に用いたＨＥＭＴデバイスにおける、Ａｌ組成と二次元電子ガスの特性（Ａｌ組成比に対するキャリア濃度，電子移動度）との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態３における薄膜形成装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…成膜室、１０２…基板載置台、１０３…支持部、１０４…原料ガス供給部（原料供給部）、１０５…ガリウム配置部（ガリウム接触手段）。
【図１】
0004768773.tif 000002
【図２】
0004768773.tif 000003
【図３Ａ】
0004768773.tif 000004
【図３Ｂ】
0004768773.tif 000005
【図４】
0004768773.tif 000006
【図５】
0004768773.tif 000007
【図６】
0004768773.tif 000008