(57)【要約】急峻なＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面を作製することができるＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法を提供する。ＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製方法において、Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、前記Ｇａ系ガスをオフし、このＧａのドロップレットをなくすようにする工程と、先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、このＧａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、前記ＩｎＧａＰ成長工程においてＰ系ガスのみを反応管に長く供給させる工程と、前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施す。
2002078068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスとＰ系ガスとＩｎ系ガスとを同時に反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項２】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項３】
（ａ）ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、
（ｂ）前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項４】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスとＰ系ガスとＩｎ系ガスとを同時に反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、
（ｅ）前記ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、
（ｆ）前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項５】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、
（ｅ）前記ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、
（ｆ）前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、異なるガス系の切り換え時間は、エリプソメトリー装置を用いた測定によって設定することを特徴とするＭＯＶＰＥ成長におけるＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ａｓ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓガスであることを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項８】
請求項１から５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ｐ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ｐガスであることを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）成長における化合物半導体の結晶成長方法に関するものである。
背景技術
近年、高周波電子デバイス、半導体発光デバイス等の高性能化に資するために、その製造方法が極めて重要になってきている。
従来は、ＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製は、以下のような方法で行われている。
第１図はかかる従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製とその問題点を示す図である。
まず、ＴＢ（ターシャリブチル）ＡｓとＴＭ（トリメチル）Ｇａを時間ＴＡまで、反応管（図示なし）に送ってＧａＡｓ成長（▲１▼）を行わせる。その後、時間ＴＡで、ＴＭ（トリメチル）ＧａをＯＦＦにし、ＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓは時間ＴＢまで反応管に供給する（▲２▼）。
次に、しばらくして時間ＴＣに至る（▲３▼）とＴＢ（ターシャリブチル）Ｐを反応管に送り（▲４▼）、続いて、時間ＴＤに至ると、ＴＭ（トリメチル）ＧａとＴＭ（トリメチル）Ｉｎを同時に反応管に送り、ＩｎＧａＰ成長（▲５▼）を行わせる。
因みに、ＴＢ−ＴＡ時間は２．０秒、ＴＣ−ＴＢ時間は０．５秒、ＴＤ−ＴＣ時間は１．０秒である。なお、ここでは、反応装置内の温度は６６０℃である。
このように、そのＩｎＧａＰ成長を行わせる場合には、Ｐ系ガスを先に供給した後にＧａ系ガスとＩｎ系ガスを同時に供給を開始するようにしている。
一方、従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製にあたっては、第２図に示すように、ＩｎＧａＰ成長（▲５▼）を時間ＴＥまで行わせた後、Ｐ系ガスのみを時間ＴＦまで供給してＯＦＦし（▲６▼）、その後、時間ＴＧ（▲７▼）に至ると、Ａｓ系ガスを先行して供給し（▲８▼）、時間ＴＨになると、Ｇａ系ガスが反応管に送られて反応し、ＧａＡｓ成長（▲９▼）を行わせるようになっていた。
因みに、ＴＦ−ＴＥ時間は２．０秒、ＴＧ−ＴＦ時間は０．５秒、ＴＨ−ＴＧ時間は１．０秒である。なお、ここでは、反応装置内の温度は６６０℃である。
発明の開示
しかしながら、上記した従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製方法では、ＧａＡｓ成長を行わせた際に、その表面に過剰のＡｓが残存することになり、また、ＩｎＧａＰ成長に際してＰをＧａ，Ｉｎよりも先に供給するため、ＰがＧａＡｓ内に拡散し、急峻な界面を作製することができず、光デバイスの製造において好ましくないといった問題があった。
また、ＩｎＧａＰのＭＯＶＰＥ成長では、ＩｎがＩｎＧａＰ表面に偏析しやすく、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製方法では、第２図に示すように、その表面に過剰のＩｎが残存することになり、ＧａＡｓ成長に際して、ＩｎがＧａＡｓ内に拡散し、急峻な界面を作製することができず、光デバイスの製造において好ましくないといった問題があった。
本発明は、上記問題点を除去し、界面の急峻性を確保することができるＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、前記Ｇａ系ガスをオフし、このＧａのドロップレットをなくすようにする工程と、先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、このＧａ系ガスによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、Ｇａ系ガスとＰ系ガスとＩｎ系ガスとを同時に反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とする。
〔２〕ＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、前記Ｇａ系ガスをオフし、このＧａのドロップレットをなくすようにする工程と、先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、このＧａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とする。
〔３〕ＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とする。
〔４〕ＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、前記Ｇａ系ガスをオフし、このＧａのドロップレットをなくすようにする工程と、先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、このＧａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、Ｇａ系ガスとＰ系ガスとＩｎ系ガスとを同時に反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、前記ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とする。
〔５〕ＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、前記Ｇａ系ガスをオフし、このＧａのドロップレットをなくすようにする工程と、先行して、Ｇａ系ガスを反応管に供給し、このＧａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、前記ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを施すことを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕から〔５〕の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、異なるガス系の切り換え時間は、エリプソメトリー装置を用いた測定によって設定することを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕から〔５〕の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ａｓ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓガスであることを特徴とする。
〔８〕上記〔１〕から〔５〕の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ｐ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ｐガスであることを特徴とする。
すなわち、本発明によれば、
ＭＯＶＰＥ装置でＧａＡｓ上の過剰Ａｓを取り除くため、Ｇａ原料を導入することにより過剰Ａｓの除去を行うことができる。
さらに、上記の作業により表面上にＧａが析出しないようにＧａの導入時間を設定することができる。
また、界面でのＰの拡散を抑えるためＡｓ終端のＧａＡｓ表面に１ＭＬ（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：単一層）分のＩｎ原料とＧａ原料を導入し、その後、Ｐ原料の導入を行う。
上記の作業においてもＩｎとＧａの過剰の導入を防ぐために最適な時間を設定することができる。
それにより、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面においてＡｓ−Ｐ置換を制御したＭＬ単位での急峻な界面の作製が可能となる。
また、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製方法では、第３図に示すように、ＩｎＧａＰ成長を行わせた際に、その表面に過剰のＩｎが残存することはなくなり、また、ＧａＡｓ成長に際してＧａをＡｓよりも先に供給するため、ＩｎがＧａＡｓ内に拡散することはなくなり、、急峻な界面を作製することができ、特性の良好な光デバイスの製造を行うことができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
第４図は本発明の第１実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の概略作製工程の模式図である。
本発明のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製方法によれば、第４図に示すように、
▲１▼まず、ＴＢ（ターシャリブチル）ＡｓとＴＭ（トリメチル）Ｇａを時間Ｔ１まで、反応管（図示なし）に送ってＧａＡｓ成長を行わせる。その後、時間Ｔ１で、ＴＭ（トリメチル）ＧａをＯＦＦにし、ＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓは時間Ｔ２まで反応管に供給する。
▲２▼次に、時間Ｔ２に至ると、まず、先行して、ＴＭ（トリメチル）Ｇａを反応管に供給する。
▲３▼次いで、時間Ｔ３に至ると、ＴＢ（ターシャリブチル）Ｐ及びＴＭ（トリメチル）Ｉｎを反応管に供給し、ＩｎＧａＰ成長を行わせる。
このような工程をとることにより、急峻な界面を有するＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面を形成することができる。
以下、その実施例を詳細に説明する。
第５図は本発明の実施例を示すＭＯＶＰＥ成長装置の全体システム構成図、第６図はそのＭＯＶＰＥ成長装置の構成図、第７図はそのＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程の模式図である。
第５図において、１はＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓ源、２，９，１８，２７は２／４ウエイバルブ、３〜６，１０〜１３はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）、７，１４はプレッシャコントローラ、８はＴＢ（ターシャリブチル）Ｐ源、１５，２４は水素ライン、１６，２５はランライン、１７，２６はベントライン、１９，２１，２９，３１は２／５ウエイバルブ、２２はＴＭ（トリメチル）Ｇａ源、２３はＴＭ（トリメチル）Ｉｎ源、３３はフィルター、３４はコントロールバルブ、３５は真空ポンプ、４０はエピタキシャル反応管である。
また、第６図において、４１はＸｅランプ、４２はシャッター、４３，５５は光ファイバー、４４は偏光板、４５は光弾性変調器、４０はエピタキシャル反応管であり、低歪石英窓４６、アウターチューブ４７、インナーチューブ４８、サセプタ４９、サンプル（成長基板）５０からなる。５１は分析器（アナライザー）、５２はモノクロメータ、５３は検出器、５４はコンピュータである。
そこで、▲１▼まず、第７図に示すように、ＴＢ（ターシャリブチル）ＡｓとＴＭ（トリメチル）Ｇａを時間Ｔ１まで、エピタキシャル反応管４０に送ってＧａＡｓ成長を行わせる。
すなわち、ＴＭ（トリメチル）Ｇａ源２２をバルブ２９を用いてＯＮにするとともに、水素，ＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓ源１をバルブ１９を用いてＯＮにして、エピタキシャル反応管４０に導入して、ＧａＡｓ成長を行わせる。
▲２▼次いで、時間Ｔ１で、ＴＭ（トリメチル）Ｇａ源２２をバルブ２９を用いてＯＦＦにし、ＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓ源１は時間Ｔ２までエピタキシャル反応管４０に供給する。つまり、表面に残存しているＧａドロップレットをなくすようにする。
▲３▼次に、時間Ｔ２で先行してＴＭ（トリメチル）Ｇａ源２２を再びバルブ２９を用いてＯＮにして、ＴＭ（トリメチル）Ｇａをエピタキシャル反応管４０に供給する。つまり、Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う。
なお、Ｇａターミネイト（ＴＭＧａ導入）時間（Ｔ３−Ｔ２）は、エリプソメトリー装置（例えば、ＪＯＢＩＮ  ＹＶＯＮ社製のＵＶＩＳＥＬ）を用いて、そのエリプソ信号変化から時間導出を行った、０．６秒間が望ましい。つまり、この工程で、界面でのＡｓ−Ｐ置換の抑制を行うことができる。
▲４▼次に、時間Ｔ３に至るとＴＢ（ターシャリブチル）ＰとＴＭ（トリメチル）Ｉｎをエピタキシャル反応管４０に供給して、ＩｎＧａＰを成長させる。
すなわち、ＴＢ（ターシャリブチル）Ｐ源８とＴＭ（トリメチル）Ｉｎ源２３と水素をバルブ２１とバルブ３１を用いてＯＮにして、エピタキシャル反応管４０に供給し、ＩｎＧａＰを成長させる。
第８図は本発明の第２実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程の模式図である。
この実施例では、ＴＭ（トリメチル）Ｇａを先行して導入した後に、ＴＭ（トリメチル）ＩｎをＴＢ（ターシャリブチル）Ｐに先行して導入するようにしている。その際のＧａＡｓ上へのＩｎＧａＰ成長工程の模式図も示している。
例えば、ここで、プロセス▲２▼は２．０秒（Ｔ２−Ｔ１）、プロセス▲３▼は０．６秒（Ｔ３−Ｔ２：Ｇａターミネイト）、プロセス▲４▼は０．４秒（Ｔ４−Ｔ３：ＩｎＧａ単層）である。
因みに、ここに成長条件を示すと、全圧：１００ｍｂａｒ、分圧：ＴＢＡｓは０．０６ｍｂａｒ，ＴＢＰは０．１８ｍｂａｒ，ＴＭＧａは０．００２９ｍｂａｒ，ＴＭＩｎは０．００３７ｍｂａｒ、総流量：１３０００ｓｃｃｍ（ＩＩＩ族：７５００ｓｃｃｍ，Ｖ族：５５００ｓｃｃｍ）、成長温度：６６０℃、キャリアガス：Ｈ２、基板回転速度：８０ｒｐｍである。
なお、異なるガス系の切り換え時間は、エリプソメトリー装置を用いた測定によって設定するようにしたので、サンプルを回転させながらエピタキシャル成長の様子を正確に測定することができる。
また、サンプルを回転させないで、エピタキシャル成長させる場合には、ＳＰＡ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：表面光吸収法）を用いるようにしてもよい。
さらに、ＲＤＳ（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：反射率差分光法）を用いるようにしてもよい。
第９図は本発明の第３実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程の模式図である。
この実施例では、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程（▲１▼〜▲４▼）は、第７図（第１実施例）と同様の工程を施すが、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程は、ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを所定時間（ここでは、２．０秒）長く供給した（▲５▼）後、Ｇａ系ガスを先行して所定時間（ここでは、３．０秒）供給し（▲６▼）、その後、Ａｓ系ガスをＧａ系ガスとともに供給して、ＧａＡｓを成長させてＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の形成を行う。
第１０図は本発明の第４実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程の模式図である。
この実施例では、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程（▲１▼〜▲５▼）は、第８図（第２実施例）と同様の工程を施すが、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程は、ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを所定時間（ここでは、２．０秒）長く供給した（▲６▼）後、Ｇａ系ガスを先行して所定時間（ここでは、３．０秒）供給し（▲７▼▲８▼）、その後、Ａｓ系ガスをＧａ系ガスとともに供給して、ＧａＡｓ成長（▲８▼）を行わせ、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の形成を行う。
第１１図は本発明の第３実施例と第４実施例のＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面作製における結果を示すＩｎ偏析ＸＰＳ信号の比較図であり、横軸にＩｎＧａＰ上に成長したＧａＡｓ層の厚さ（ｎｍ）、縦軸にＩｎＧａＰ上のＧａＡｓ層がない場合の信号強度を１として規格化されたＩｎのＸＰＳ強度を示している。
この図から明らかなように、第３実施例でも、Ａ線（■）に示すように、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の形成は急峻であるが、第４実施例では更に、Ｂ線（●）に示すように、その急峻性が高まっていることが明らかである。なお、ＣはＩｎがＧａＡｓ層に完全に含まれない偏析がない状態の理想線（▲）を示している。
したがって、第３実施例及び第４実施例によれば、ＩｎＧａＰ成長を行わせた際に、その表面に過剰のＩｎが残存することはなくなり、また、ＧａＡｓ成長に際してＧａをＡｓよりも先に供給するため、ＩｎがＧａＡｓ内に拡散することはなくなり、急峻な界面を作製することができ、特性の良好な光デバイスの製造を行うことができる。
以上、詳細に説明したように、従来、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製方法においては、ＧａＡｓ成長を行わせた際に、その表面に過剰のＡｓが残存する（２〜３ＭＬ程度）ことになるが、本発明によれば、Ｇａのみを追加供給することによりそのＡｓをＧａＡｓ積極的に取込み、ＩｎＧａＰへの拡散を抑える。なお、その分ＧａＡｓ層が厚くなることはＧａＡｓ層自体のの形成時間を短くすることで対応することができる。
また、従来のＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製方法においては、ＩｎＧａＰ成長を行わせた際に、その表面に過剰のＩｎが残存する（１ＭＬ程度）ことになるが、本発明によれば、Ｇａを追加供給することによりそのＩｎをＩｎＧａＰとして積極的に取込み、ＧａＡｓ層への拡散を抑える。なお、その分ＩｎＧａＰ層が厚くなることはＩｎＧａＰ自体の形成時間を短くすることで対応することができる。
更に、本発明のＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製方法においては、上記した両者のプロセスを生かすことにより、界面作製時に起こるＡｓ−Ｐ置換を抑えＭＬ単位での急峻性を持つように設定したものであり、光スイッチや干渉計型光変調器などの高性能化に資することができる。例えば、ＬＥＤにおける発光強度の増大を図ることができる。それに伴い、電子デバイスの小型化にも寄与し、高速化が望める。
また、ＴＢ（ターシャリブチル）ＡｓやＴＢ（ターシャリブチル）Ｐを用いることにより、毒性を低減させ、かつ低温で分解させることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
産業上の利用可能性
本発明のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法は、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ又はＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の急峻性に優れ、携帯電話機に用いられる化合物半導体素子や量子井戸構造の光半導体素子に好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程を示す概略工程図である。
第２図は従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程を示す概略工程図である。
第３図は従来のＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程でのＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程での問題点を示す概略工程図である。
第４図は本発明の第１実施例を示すＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体のＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の概略作製工程の模式図である。
第５図は本発明の実施例を示すＭＯＶＰＥ成長装置の全体システム構成図である。
第６図は本発明の実施例を示すＭＯＶＰＥ成長装置の構成図である。
第７図は本発明の第１実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程の模式図である。
第８図は本発明の第２実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面の作製工程の模式図である。
第９図は本発明の第３実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程の模式図である。
第１０図は本発明の第４実施例を示すＭＯＶＰＥ成長におけるＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面の作製工程の模式図である。
第１１図は本発明の第３実施例と第４実施例のＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面作製における結果を示すＩｎ偏析ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｐｅｃｔｏｓｃｏｐｙ：Ｘ線光電子分光法）信号の比較図である。
【図１】
2002078068.tif 000003
【図２】
2002078068.tif 000004
【図３】
2002078068.tif 000005
【図４】
2002078068.tif 000006
【図５】
2002078068.tif 000007
【図６】
2002078068.tif 000008
【図７】
2002078068.tif 000009
【図８】
2002078068.tif 000010
【図９】
2002078068.tif 000011
【図１０】
2002078068.tif 000012
【図１１】
2002078068.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月23日(2003.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削除
【請求項２】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスのみを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程とを順次施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項３】
削除
【請求項４】
削除
【請求項５】
（ａ）Ａｓ系ガスとＧａ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程と、
（ｂ）前記Ｇａ系ガスをオフし、該Ｇａのドロップレットをなくすようにする工程と、
（ｃ）先行して、Ｇａ系ガスのみを反応管に供給し、該Ｇａによる表面過剰ＡｓのＧａＡｓ化を行う工程と、
（ｄ）Ｇａ系ガスの導入後に所定時間をおいてＩｎ系ガスを導入し、更に所定時間をおいてＰ系ガスを反応管に供給して反応させてＩｎＧａＰ成長を行わせる工程と、
（ｅ）前記ＩｎＧａＰ成長工程において、Ｐ系ガスのみを反応管に所定時間だけ長く供給する工程と、
（ｆ）前記Ｐ系ガスのオフ後、先行してＧａ系ガスを反応管に供給し、所定時間後にＡｓ系ガスを反応管に供給して反応させてＧａＡｓ成長を行わせる工程とを順次施すことを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項６】
請求項２又は５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、異なるガス系の切り換え時間は、エリプソメトリー装置を用いた測定によって設定することを特徴とするＭＯＶＰＥ成長におけるＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項７】
請求項２又は５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ａｓ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ａｓガスであることを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【請求項８】
請求項２又は５の何れか１項に記載のＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法において、前記Ｐ系ガスはＴＢ（ターシャリブチル）Ｐガスであることを特徴とするＭＯＶＰＥ成長における化合物半導体の結晶成長方法。
【国際調査報告】
2002078068.tif 000014
2002078068.tif 000015