JPS6317293A - 化合物半導体薄膜形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体薄膜およびＩＩ　
−ＶＩ族化合物半導体薄膜の形成に関する。

［従来の技術］ 基板上に化合物半導体薄膜を形成する方法として、有機
金属熱分解成長（ＭＯ（：ＶＤ）法、分子線エピタキシ
（ＭＢＥ）法、原子層エピタキシ（ＡＬＥ）法、分子層
エピタキシ（ＭＬＥ）法が知られている。

有機金属熱分解気相成長法は例えば Ｈ，Ｍ、Ｍａｎａｓｅｖｉｔ他の論文（Ｊ、ＥＩｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、１２０（１９７３）、　５６９
）に示されている。この方法は、第１８図に示すように
、有機金属化合物と水素化物を水素キャリアガスととも
に加熱された基板上に輸送し、熱分解によって基板上に
化合物半導体薄膜を形成する方法である。ＩＩＩ　−Ｖ
族化合物半導体であるＧａＡａを例にとって説明すると
、反応槽３内におかれた加熱された基板１上に導入され
たＧａの有機金属化合物であるトリメチルガリウム（Ｃ
Ｈ３）　３Ｇａおよび八ｓの水素化物であるアルシンＡ
ＳＨ３は、基板近傍に形成される速度境界層２中を分解
しながら拡散し、完全に分解したＧａ原子およびＡｓ原
子が基板表面に付着し、ＧａＡｓの結晶が成長する。境
界層より外側ではトリメチルガリウム（ＴＭＧ）はほと
んど分解せず、基板表面ではほぼ１００％分解している
ので、境界層中にはトリメチルガリウムの濃度勾配が存
在することになる。成長速度は、近似的にこの濃度°勾
配に比例するので、境界層の薄い上流部では成長速度が
大きくなり、第１９図に示すように成長厚は下流に行く
に従い薄くなる。この成長厚の基板面内不均一が従来の
有機金属熱分解気相成長法の最大の欠点であった。また
近年量子井戸構造、超格子構造などの極微細構造を持つ
半導体デバイスの開発がさかんになり、その場合、単原
子層の制御性を持つエピタキシャル技術が要求されるよ
うになった。有機金属熱分解気相成長法は、成長速度が
原料供給律速であるので、基板面内の広い領域にわたっ
て単原子層の制御性を要求することは不可能に近い。

分子線エピタキシ法については例えば Ｌ、Ｌ、Ｃｈａｎｇ　ｅｔ　　ａｔ　　がＪ、Ｖａｃ、
Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈ：＞ｏｌ、Ｖｏｌ、１Ｇ。

Ｎｏ、５．ｐＨ（１９７３）に発表しているが、゛高真
空中で原料元素、ＧａＡｓ結晶の場合にはＧａとＡｓを
、加熱して基板上にＧａＡｓとして蒸着させるものであ
り、やはり基板面内の広い範囲にわたって単分子層の制
御を行なうのは困難であった。

原子層エピタキシ法（米国特許４，０５８，４３０．１
９７７年）は分子線エピタキシの改良として丁、５ｕｎ
ｔｏｌａらによって提案されたもので、半導体元素のそ
れぞれをパルス状に交互に供給し、単原子層を基板に交
互に付着させるもので、原子層の精度で膜厚を制御でき
るが、結晶性が良くない。Ｔ、５ｕｎｔｏｌａらはこの
方法による化合物薄膜の形成について、Ｔｈ１ｎ　５ｏ
ｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　６５（１９８０）、３０４；Ｐｒ
ｏｃ、８ｔｈＩｎｔｅｒｎ、Ｖａｃｕｕｍ　Ｃｏｎｇｒ
ｅｓｓ（１９８０）　Ｖｏｌ、１．ｐ４０１；Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、旦（１９８１）　、１３１．そ
の他多くの論文を発表しているが、形成される化合物の
多くはＩＩ　−ＶＩ族化合物および酸化物であって、Ｉ
ＩＩ　−Ｖ族半導体についてはＵＳＰ　４，０５８，４
３０にＧａＰの例が紹介されているのみであり、ＧａＡ
ｓ、　　Ａｌ１　Ａｓなどについての報告はない。

分子層エピタキシ法は、原子層エビタキシ法を改良する
方法として西沢らによって提案された（電子通信学会技
術研究報告Ｖｏ１．８’４．Ｎｏ、１２７ｐｐ７３〜７
８）ものである。この方法は原料分子の単分子層吸着、
化学反応および反応生成物の脱離を経て成長を進行させ
る。第２０図に原料元素導入のタイムチャート、第２１
図に成長機構を説明する概略図を示す。高真空中で加熱
された基板ｌ上にアルシンを導入し、排気することによ
りアルシンの単分子層を形成する（ａ）。吸着したアル
シンは熱分解しＡｓの単原子層が形成される（ｂ）。続
いてトリメチルガリウムが導入され、トリメチルガリウ
ムは基板上で分解してＧａＡｓの単分子層が形成される
（ｃ）　、　（ｄ）。再び系内が排気され余分のトリメ
チルガリウムは除去される。この過程を繰り返すことに
より単原子層ずつ成長が進行する。

この方法では、トリメチルガリウム導入−排気→アルシ
ン導入→排気の１サイクルでＧａＡｓの単分子層厚（＝
　２．８３人）に近い膜厚が得られている。

この方法は下記に述べる欠点を持っている。

■　トリメチルガリウム分子が基板上に単分子層吸着し
、それらが熱分解することにより、Ｇａ単原子面が形成
されるが、トリメチルガリウム分子間の立体障害１分子
間反発等により、１００％の被覆率を有するＧａ単原子
面の形成は不可能である。したがって原理的に１サイク
ルで単原子層の膜厚を得ることはできない。

■　成長期間中、成長雰囲気にＡｓのない状態が存在し
、成長層からのＡｓ抜けが起こり、Ａｓ空孔となって不
純物の取り込み、　Ａｓ空孔の関与した深い不純物準位
の形成につながる。さらにこの方法では、水素が存在し
ないので、トリメチルガリウムが分解して形成されるメ
チルラジカルは水素によって還元されず、メチルラジカ
ルの炭素がＡｓ空孔と反応して成長層に取り込まれ、炭
素アクセプタになる欠点があった。実際の報告例ではく
西沢ら、前掲論文）成長層はキャリア濃度１０１９ｃｌ
’台のｐタイプを示し、成長層の炭素汚染を裏づけでい
る。

■　トリメチルガリウムの分解に時間を要し、さらに排
気期間を設けているため、１サイクルに要する時間が３
３秒と長く、１μｍの成長層を得るのに３０時間以上も
要し、実用上問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ このように従来の技術は、それぞれ、成長した化合物の
厚さが面内で均一でない、単原子層の制御性が悪い、結
晶性が良くない、成長させつる化合物の範囲が狭い、成
長したＧａＡｓにＡｓの不足が生ずる、炭素不純物が混
入する、などの欠点をもっていた。

このような欠点を解消するために、本発明者らは、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧ）　とアルシン（ＡＳ）＋３　
）を交互に基板上に供給してＧａＡｓ薄膜を成長させる
方法（第４Ｓ回秋期応用物理学会講演会。

１９８５年１０月２日）、および常時水素で稀釈された
微量の八５）＋３を流しながら、ＴＥＧと十分な濃度の
ＡｓＨ３とを交互に基板上に供給してＧａＡｓ簿膜を成
長させる方法（Ｉｎｔ、Ｓｙｍｐ、ＧａＡｓ　ａｎｄ　
Ｒｅｌａｔｅｄ（：ｏｍｐｏｕｎｄｓ、　、　１９８５
年９月、およびＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊ。

ａｐｐｌ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｖｏλ、２４．Ｎｏ、１
２．１９８５．ｐｐ、Ｌ９６２−Ｌ９６４）を提案した
。第２２図に本発明者らによる提案の方法における原料
ガス供給のタイムチャートを示す。これらの方法によっ
て、Ａｓ空孔および炭素汚染の著しく少ないＧａＡｓエ
ピタキシャル成長層が得られた。またこれらの方法によ
れば、ＧａＡｓ膜の成長量を単原子層の厚さで制御でき
、成長速度も著しく増加し、１μｍ厚の成長に要する時
間は２時間に減少した。

しかし本発明者らによる上述した方法によっても得られ
たＧａＡｓエピタキシャル成長層には表面欠陥が存在し
、結晶の完全性はなお不十分であった。

本発明は上述した欠点を解決し、成長するエビタギシャ
ル層の膜厚を単原子層の厚さで制御でき、格子欠陥、不
純物および表面欠陥の少ない高品質の化合物半導体薄膜
、および極限の急峻性を持つペテロ構成の成長法と、そ
のための装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明の化合物半導
体薄膜形成方法は、ＩＩＩ族またはＩｌ族元素を含む有
機金属化合物およびＶ族またはＶＩ族元素を含む水素化
物を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってＩＩＩ
　−Ｖ族またはＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体を基板上に
成長させる化合物半導体薄膜形成法において、第１のキ
ャリアガスと共に、有機金属化合物と反応してＩＩＩ　
−Ｖ族化合物またはＩＩ　−ＶＩ族化合物を形成しない
第１の濃度に希釈された■族または■族元素を含む水素
化物を常時流しながら、第２のキャリアガスによって第
１の濃度より高い第２の濃度に希釈された水素化物を基
板上に導入する過程と、第２の濃度に希釈された水素化
物の導入を停止する過程と、第３のキャリアガスで希釈
されたＩＩＩ族またはＩＩ族元素を含む有機金属化合物
を基板上に導入する過程と、有機金属化合物の導入を停
止し、第４のキャリアガスによって希釈されたハロゲン
化水素を導入する過程を繰り返すことを特徴とする。

また本発明の化合物半導体薄膜形成装置は、ＩＩＩ族ま
たはＩＩ族元素を含む有機金属化合物および■族または
ＶＩ族元素を含む水素化物を加熱された基板上に輸送し
、熱分解によってＴｌｌ　−Ｖ族または１ｌ−ＶＩ族化
合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄膜形成
装置において、有機金属化合物を輸送する少なくとも一
つの有機金属化合物輸送系と、キャリアガスによって希
釈された水素化物を輸送する少なくとも一つの水素化物
輸送系と、ハロゲン化物を輸送する系と、有機金属化合
物。

水素化合物およびハロゲン化物のそれぞれの輸送時間お
よび輸送量を制御する制御系とを備えたことを特徴とす
る。

［作　用］ ＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓを例にして
、本発明の作用を第１図によって説明する。加熱された
ＧａＡｓ基板上に水素キャリアガスによって第１の濃度
に希釈された微量のアルシンを常時流しておく（第１図
（ａ））。アルシンの量はトリメチルガリウム（ＴＭＧ
）か到達しても、それと反応してＧａＡｓを形成しない
程度に希釈されている。次にやＳ濃度を増した第２の希
釈濃度のアルシンを水素キャリアガスと共に流すとアル
シンは基板表面のＧａ原子に吸着され、熱分解してＡｓ
原子となり、Ｇａ原子と結合して、Ａｓ単原子層が基板
上に形成される。

（第１図（ｂ））。吸着・分解は基板表面が八ｓの単原
子層で覆われるまで進行する。Ａｓ１Ｌ原子層が形成さ
れると、Ａｓ原子とアルシンの吸着は弱いので、その後
輸送されるアルシンは吸着されずに系外へ去って行く。

こ＼でこのや＼高い濃度のアルシンの流れをとめ、水素
で希釈されたトリメチルガリウムを流す（第１図（Ｃ）
）。トリメチルガリウムは基板上のＡｓ単原子層に強く
吸着され、熱分解しＧａ原子とＡｓ原子は結合してＡｓ
単原子層上にＧａｌ原子層が形成される。すなわちＧａ
Ａｓ単分子層が基板上に形成される。Ｇａ単原子層が形
成された後に到達したトリメチルガリウムはＧａ原子と
の吸着が弱いので系外に去って行くが、一部はＧａ単原
子層上で分解し、Ｇａ原子の二層構造が部分的に形成さ
れる。

次に水素で希釈された塩化水素を流すと（第１図（ｄ）
）表面のＧａ原子は塩素原子と結合し、結合力の弱いＧ
ａ−Ｇａ結合を持つ二層構造部分の上部Ｇａ原子が気体
状のＧａ１ｎの形で系外に去って行く。このようにして
、ＧａＡｓ単分子層が基板上に形成される。塩化水素の
導入を停止するとＧａ原子と結合した６℃はキャリアガ
スの水素原子またはアルシンが分解して生成した水素原
子と化合して気体状のＨｅＩＬとなり、系外に去って行
く。

その後水素によってや＼高い濃度に希釈されたアルシン
の流れ、水素によって希釈されたトリメチルガリウムの
流れ、水素によって希釈された塩化水素の流れを繰り返
すことによって、ＧａＡｓ基板上に基板の全面にわたっ
て均一に１サイクル毎にＧａＡｓの単分子層が成長する
。

本発明の方法においては、常時稀薄なアルシンが流れて
いるので、形成されたＧａＡｓ中からＡｓが抜けること
なく、また常時水素ガスを流しておくので、トリメチル
ガリウムの分解によって生じたメチル基は水素によって
還元されてメタンとなるので化合物中に取りこまれるこ
となく、従って炭素アクセプタの混入もない。また、Ｇ
ａ面形成時に部分的に形成される単原子層以上の部分も
塩化水素の添加により蒸気圧の高い塩化ガリウムの形で
容易に脱離し、完全に単原子層毎の成長が保証される。

なお、この説明では、アルシン−トリメチルガリウム−
塩化水素の繰り返し過程について説明したが、トリメチ
ルガリウム→゛塩化水素→アルシンの順にしても、最初
にＧａＡｓ基板表面のＡｓ原子にトリメチルガリウムが
強く吸着され、分解してＧａ単原子層を形成する点が異
なるだけで、以後の過程及び作用はアルシン−トリメチ
ルガリウム−塩化水素の繰り返しと全く同様である。

以上の説明では、Ｇａの２層構造を除去するのに８０℃
を用いた例を示したが、他のハロゲン化水素１例えばフ
ッ化水素ＨＦ、臭化水素１（Ｅｌｒを用いることも可能
である。）ＩＦを用いる場合は、反応槽としてフッ素に
侵されない材料を用いる必要がある。

また以上の説明では、最良の方法としてアルシン、トリ
メチルガリウムおよび塩化水素のキャリアガスとして全
て水素を用いた例を示したが、キャリアガスに、ヘリウ
ムＨｅ、アルゴン＾「などの不活性ガスを用いても、常
時希薄なアルシンを流しながら成長を行わせれば、形成
されたＧ　ａ　Ａ　、ｓからＡｓが抜けることがないの
で、空孔を生ずることがなく、従ってメチル基が還元さ
れなくても炭素原子が成長した化合物膜中に取込まれる
ことはない。

［実施例］ 以下本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例ｌ ＧａＡｓ基板上にＧａ八へ薄膜を成長させた。基板は単
結晶で成長面は（１００）である。■族元素の水素化物
としてアルシンＡｓ）Ｉ３を、ＩＩＩ族元素°を含む有
機金属化合物としてトリメチルガリウム（ＣＨ３）　、
Ｇａを用いた。

第２図に本発明装置の実施例の概要を示す。図中１は基
板、３は反応槽、４は基板支持台、５は高周波コイルな
どによる加熱装置、６は配管、■。

ないしｖｌ。はバルブである。バルブｖ１、Ｖ２を調整
し、反応槽３には常時、水素キャリアガスと水素によっ
て希釈された微量のアルシンＡｓＨ３を流しておく。バ
ルブｖ３、ｖ４、ｖ５、Ｖ、、Ｖ８、Ｖ９を操作して、
必要量のアルシンおよびトリメチルガリウム（ＴＭＧ）
を流す。ｖ６、ｖｌ。は後の実施例で説明するペテロ構
造の化合物半導体、例えばＡＩｔｏ、　５Ｇａｏ、　５
Ａｓ−ＧａＡｓ−Ａｌ１　ｏ、　５Ｇａｏ、　ｓＡｓ簿
膜を形成する際にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を
流すためのもので、ＧａＡｓのような単一構造の薄膜形
成には必要ない。バルブｖ３、■４、ｖ５、Ｖ７．Ｖ８
．Ｖ９（Ｖ６、■、。）は、制御装置７によって定めら
れた時間間隔で原料ガスを導入できるようになっている
。反応槽は縦型のものを例示したが、横型反応槽を使用
できることは当然である。

第３図にＡｓＨ，、ＴＭＧおよびＨＣｌ２を基板に供給
するタイムチャートの一例を示す。ｔｌないしｔ４で１
サイクルを形成する。

まず、水素ガスと共に常時流しておくアルシンについて
説明する。これは形成されたＧａＡｓからのＡｓぬけを
防止するためのもので、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）
　　と反応してＧａＡｓを形成しない濃度にしておく。

静的な状態で、基板表面（固相）と気相とは平衡状態に
あり、ある温度での気相中のへｓ種の分圧は一義的に決
まる。しかし実際の成長プロセスは動的な状態であるの
で、その温度でのＡｓ種の平衡解離圧を常に補ってやる
必要がある。Ａｓ種を補う原料としてのアルシンの熱分
解効率は温度に最も大きく依存する。熱分解効率は厳密
にはアルシンの基板上の滞留時間、すなわち水素流量に
も依存するが、この依存度は小さい。基板の温度を変え
、水素流量を１０に／分一定とし、アルシンを常時流し
ながら、モル分率ｌＸｌ０−’のトリメチルガリウムを
１秒間隔で断続して３６００回流した時の、基板上に成
長したＧａＡｓの量のアルシン濃度による変化を調べた
結果を第４図に示す。成長量は基板のへき開断面を倍率
５万倍の走査電子顕微鏡で観察して測定した。図から判
るように温度が４００℃では、Ａｓｈ、モル分率０〜ｌ
Ｘｌ０−’の範囲でＧａＡｓの成長を確認できなかった
。温度が上昇するにつれて、ＧａＡｓが成長しないアル
シン濃度は低濃度側へ移行し、　５００℃では４Ｘ１０
−’モル分率、５５０℃では２Ｘ１０−’モル分率をこ
えるとＧａＡｓが成長する。同じＡｓＨ３モル分率で比
較しても、温度が上昇するにつれ、成長量は多くなる。

以上の結果から、水素キャリアガスと共に常時流すアル
シンの濃度（第１の濃度）は４Ｘ１０−５モル分率以下
、特に２Ｘ１０−’モル分率以下が望ましいことが導か
れる。

次に基板上にＡｓ単原子層を形成するための、第２の濃
度に希釈されたアルシンについてＮｉ　明する。

基板温度４５０℃、水素流量１０Ｊ：ｌ７分一定とし、
常時ＩＸＩＧ−’モル分率のアルシンを水素キャリアガ
スと共に流しておく。そして、アルシンと、モル分率ｌ
Ｘｌ０−’のトリメチルガリウム（ＴＭＧ）　、モル分
率ｌＸｌ０−’の塩化水素を第３図のタイムチャートに
従い、１秒間隔で、すなわち１．＝１２＝ｔｓ　＝ｔ＜
　＝　１秒として交互に導入する。アルシンの濃度をか
え、それぞれ３６００サイクル繰り返した後、基板上に
形成されたＧａＡｓ膜の厚さを測定した。その結果を第
５図に示す。成長量は始めアルシンの濃度と共に増加す
るが、濃度がｌＸｌ０−３モル分率以上で１．０２μｍ
の一定値になる。この値を１サイクルの値に換算すると
　２．８３Ａ”　となり、これはＧａＡｓの一分子層の
厚さに相当する。従って、アルシンの第２の濃度は　Ｉ
Ｘ　１０−３モル分率以上であることが望まいしい。な
お、この濃度以上で各サイクルにおけるアルシンの導入
時間を２秒、３秒、４秒、５秒と変化させても成長量に
変化は見られなかった。

次にＧａ単原子層を形成するためのトリメチルガリウム
について説明する。

基板温度、水素流量、常時流しておくアルシン濃度は、
前述したアルシンの場合と等しく、それぞれ　４５０℃
、１（Ｈ２／分、１ｘｌＯ−’モル分率である。第３図
のタイムチャートにおいて、１．ないしｔ４をそれぞれ
１秒としてトリメチルガリウムと　ｌＸｌ０−’モル分
率のアルシン、　　ｌＸｌ０−’モル分率の塩化水素を
基板上に交互に導入し、３６００サイクル繰り返した後
の成長膜厚を測定した。成長膜厚は導入するトリメチル
ガリウムの濃度によって第６図に示すように変化し、　
ＩＸ　１０−’モル分率以上の濃度では１．０２μｍの
一定値を保つ。この値は１サイクルに換算するとＧａＡ
ｓの単分子層２．８３Ａ＠に相当する。なお、各サイク
ルにおけるトリメチルガリウムの導入時間を５秒まで伸
してみたが、成長量には変化がなかった。

次に、Ｇａ単原子層を形成するための塩化水素について
説明する。基板温度、水素流量、常時流しておくアルシ
ンの濃度、トリメチルガリウムの濃度はそれぞれ４５０
℃、　１０１ｉ／分、ｌＸｌ０−５モル分率、ｌＸｌ０
−’モル分率である。第３図のタイムチャートで１×ｌ
ロ一３モル分率のアルシン、ｌＸｌ０−’モル分率のト
リメチルガリウムおよび濃度を変えた塩化水素を１秒間
隔で交互に基板上に導入し、３６００サイクル繰り返し
た後の成長膜厚および成長表面の表面欠陥の密度を測定
した。成長膜厚は導入する塩化水素の濃度によらず１．
０２μｍの一定値を保つ。この値は１サイクルの値に換
算すること２．８３人となり、これはＧａＡｓの１分子
層の厚さに相当する。表面欠陥密度は第７図に示すよう
に塩化水素の導入によって減少する。すなわちＴＭＧ導
入後、塩化水素を流さずにアルシンを導入した場合の表
面欠陥密度は約６．（１００ｃ＋＋＋−’であるが、Ｔ
Ｍ（ｉ導入の後、５　Ｘ　１０−’モル分率以下の濃度
の塩化水素を１秒導入することによって表面欠陥は減少
する。塩化水素の濃度ｌＸｌ０−’モル分率以上では表
面欠陥密度は約１００ｃｍ−２にまで減少し、一定の値
となる。従って塩化水素の濃度はｌＸｌ０−’モル分率
以上であることが望ましい。　゛ 第２図の装置に示した加熱装置によって成長温度（基板
温度）を変化させ、その成長量への影響を調べた。水素
流量１０λ／分、常時流すアルシンの濃度ｌＸｌ０−’
モル分率、間欠的に流すアルシンの濃度ｌｘ　１０−３
モル分率、トリメチルガリウムの濃度ｌＸｌ０−’モル
分率、塩化水素の濃度Ｉ　Ｘ　１０−’モル分率、それ
らの各サイクルにおける導入の時間は第３図のタイムチ
ャートにおいて各１秒とした。３６００サイクル繰り返
した後の成長量を第８図に示す。成長温度３００℃では
成長が確認できず、３５０℃をこえると成長厚は　１μ
ｍ近くなり、４００℃付近から６００℃まで、１サイク
ル当りの成長量はＧａＡｓの単分子層の厚さに相当する
１、０２μｍを保ち、成長温度が６００℃をこえると成
長量は減少する。したがって望ましい成長温度は４００
〜６００℃である。

第３図のタイムチャートにおいて、ｔ４は余分の塩化水
素をパージする期間であるが省略することもできる。ま
た逆に第２の濃度のアルシン導入（ｔｌ）後およびトリ
メチルガリウム導入（ｔ２）後にそれぞれのパージ期間
を設け、水素によって第１の濃度に希釈された微量のＡ
ｓＨ３のみを流すことも可能である。

第９図は成長面にＧａＡｓの（１００）面を用い、成長
温度４５０℃、水素流量１０，２７分、常時流すアルシ
ンの濃度ｌＸｌ０−’モル分率とし、　ｌＸｌ０−’モ
ル分率のアルシンの１秒導入、ｌＸｌ０−’モル分率の
トリエチルガリウムの１秒導入、ｌＸｌ０−４モル分率
の塩化水素の１秒導入、１秒停止を１サイクルとし、３
６００サイクル繰り返した時のＧａＡＳの成長厚さを基
板の長さ方向に沿って、測った結果である。

測定はへき開面の走査電顕観察によった。

成長厚は均一で基板全面にわたって均一な成長層が得ら
れている。またｌサイクルあたりの成長量は２．ｌ３３
Ａ”　となり、ＧａＡｓの単分子層成長が実現している
ことを示している。第１０図は第９図に示した例と同一
条件での成長厚のサイクル数依存性を示した図であるが
、成長厚はサイクル数に比例し、この図からもｌサイク
ルあたりの成長量が２．８３　人と見積られ、単原子層
の形成による単分子層成長であることを示している。

成長層の電気特性から得られるキャリア濃度はｐタイプ
１０１７ｃｌ”で、従来の方法に比べ２桁近い純度の向
上が観察された。これは成長過程が常にへ５Ｈ３７Ｊ囲
気に覆われているために、結晶からのへｓ抜けがなく、
従って炭素アクセプタを受入れるＡｓ空孔が生じないこ
と、ざらに加えてトリメチルガリウムの熱分解により生
成するメチルラジカルが、（１）式のように水素により
還元されてメタンになり、結晶にとりこまれにくいこと
を示している。

トリメチルガリウムのかわりにトリエチルガリウムを用
いることにより、成長層の電気的特性はｎタイプ１Ｏ１
４ｃＩ１１−３となり、さらに純度が向上する。トリ°
“エチルガリウムの場合は の反応によってエチレンが副生じ、木質的に炭素か結晶
にとりこまれにくく、メチル系金属化合物を用いる場合
より、ざらに高純度の成長層が得られる。

本発明の方法による表面欠陥の減少効果について述べる
。先に述べたようにトリメチルガリウムを流す過程で、
一部にＧａ　−Ｇａの２層構造を生ずる。塩化水素を流
さずにこの上にアルシンを流してＡｓ層を形成すると、
第２層のＧａはＡｓの位置にあるので、逆位置欠陥（ａ
ｎｔｉ−ｓｉｔｅ　ｄｅｆｅｃｔ　）となり、深い準位
を形成する。またこの欠陥から異常欠陥が生じ、表面欠
陥として観察される。基板温度４５０℃、水素流量１０
１／分、常時流すアルシンの濃度Ｉ　Ｘ　１（１−’モ
ル分率、トリメチルガリウムの濃度Ｉ　Ｘ　１０−’モ
ル分率、アルシンの濃度ｌＸｌ０−３モル分率とし、ト
リメチルガリウムと高濃度のアルシンを１秒間隔で交互
に７２００サイクル導入して得られたＧａＡｓエピタキ
シャル層（膜Ｆ！　２　、０３μｍ）で観察された表面
欠°陥を第１１図（Ａ）　−（Ｃ）に示す。

第１１図（Ａ）はエピタキシャル成長層表面の光学顕微
鏡写真（倍率８１１倍）、同図（Ｂ）はへき開断面の光
学顕微鏡写真（倍率２０４０倍）であり、同図（Ｃ）は
同図（Ｂ）の説明図である。

この表面欠陥はオーバルディフェクト（ｏｖａｌｄｅｆ
ａｃｔ）と呼ばれ、逆位置欠陥をもとにした異常成長に
よって生じたものである。

トリメチルガリウムの導入後に、塩化水素を導入すると
Ｇａ−Ｇａの２層構造の第２層のＧａが塩素と結合し、
２層構造が断たれるので、表面欠陥数および深い準位は
減少する。第１２図に、基板温度を変化させた以外第１
１図について説明したと同じ方法、すなわちトリメチル
ガリウム導入後に塩化水素を導入しない方法（Ａ）、お
よび他の条件は同じで、トリメチルガリウム導入後にＩ
　Ｘ　ＩＰ’モル分率の塩化水素の１秒導入を加えた方
法（Ｂ）で成長させたＧａＡｓエピタキシャル層の表面
欠陥密度を比較して示す、。表面欠陥密度は光学顕微鏡
による観察で測定した。図から明らかなように、塩化水
素を導入して成長させたＧａＡｓ層の表面欠陥数は、全
成長温度範囲にわたって、塩化水素を導入しない場合の
表面欠陥数の１７１００またはそれ以下であり、成長温
度が６００℃以上まで表面欠陥数が増加しない特徴があ
る。

この表面欠陥と関連している深い準位はエピタキシャル
ＧａＡｓ層中の少数キャリアを捉え、そのライフタイム
を短くするので、フォトルミネッセンス強度を減少させ
る。第１３図に塩化水素を導入しない場合（Ａ）および
導入した場合（Ｂ）に、それぞれ得られたＧａＡｓ膜に
室温でアルゴンイオンレーザを照射した時のフォトルミ
ネッセンス強度を示す。ＧａＡｓ層の成長条件は第１２
図の場合と同じである。フォトルミネッセンス強度はキ
ャリア濃度で規格化して示しである。縦軸は相対強度で
示し、現在得られるエピタキシャルＧａＡｓ成長層の中
で、結晶性が最も良いと考えられている液相エピタキシ
ャル法で作製したＧａＡｓのフォトルミネッセンス強度
を１としである。図に見られるように、塩化水素を導入
すると、導入しない場合にくらべ、約５０倍以上のフォ
トルミネッセンス強度が得られ、成長温度４５０℃以上
では液相エピタキシャル相と等しい値が得られる。これ
は本発明の方法によって得られたＧａＡｓ膜の結晶の完
全性を示すものである。第１４図に塩化水素を導入して
成長させたＧａＡｓエピタキシャル層の４．２Ｋにおけ
るフォトルミネッセンスベクトルの一例を示す。成長条
件は成長温度５５０℃で、その他は第１１図について説
明した条件と同じである。また成長温度６００℃以上ま
でフォトルミネッセンス強度が１を保つことは、本発明
の方法を、発光素子、　ＦＥＴその他の半導体装置の製
造過程に組込む際、塩化水素を導入しない方法に比べて
、より大きな自由度を持つことを示すものである。

実施例２ ＧａＡｓ以外のＩＩＩ　−Ｖ族化合物半導体薄膜を形成
した。

原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＣＨ３）　３
Ａ１およびアルシン八５）１３を用い、　ＡＪｌＡｓ基
板（１００１面上にへλへｓ薄膜を成長させた。原料ガ
スの導入法は第３図のタイムチャートにおけるＴＭＧを
トリメチルアルミニウムＴＭＡ　　（？Ｍ度１ｘｔｏ−
’モル分率）に換えただけで、ＡＳＨ３，）ＩＣｕの濃
度は等しく、導入時間１．ないしｔ４はそれぞれ１秒と
した。成長温度４５０℃で３６００サイクル繰り返した
後の成長量は１．０２μｍで、各サイクル毎に、Ｉ　Ａ
ｓの単分子層が形成された。

ＧａＰを形成させるには水素化物としてフォスフインＰ
Ｈ３、有機金属化合物としてトリメチルガリウムを用い
ればよい。Ｐ）１３の第１の濃度ｌＸｌ０−５モル分率
、第２の濃度ＩＸ　１０−３モル分率、　ＴＭＧの濃度
ＩＸ　１０−’モル分率、塩化水素の濃度Ｉ　Ｘ　１０
−’モル分率とし、　Ａｎ　八ｓの場合と同様にそれぞ
れ１秒間隔でＧａＰ基板（１００）面上に３６００サイ
クル成長させた。成長温度４５０℃での成長量は０．９
８μｍであり、やはり各サイクル毎にＧａＰの単分子層
が形成されている。

トリメチルインジウム（ｃＨ３）ｊｒｎ　ＨＡ度ＬＸ　
１０−’モル分率）とスチビン５ｂＨｓ　（濃度ｌＸｌ
０−５及びＩＸ　１０−３モル分率）を用い、成長温度
４５０℃で、上述したＧａＰの場合と同じ時間間隔でＩ
ｎＳｂ基板（１００）面上に３６００サイクル成長させ
た。成長量は１．１７μｍで、各サイクル毎にＩｎＳｂ
単分子層が形成されている。

その地間様にして　（（：Ｈ３）３ＡｆＬとＰ）１３を
用いてＡＪ２Ｐ薄膜を、　（ＣＨ３）３ＡλとＳｂＨ３
を用いてＡλＳ１）薄膜を、（ＣＨ３）　、、Ｇａと５
ｂ）１３を用いてＧａｒｂ薄膜を、（ＣＨ３）　３ｉｎ
とＰＨ５を用いてＩｎＰ薄膜を、（ＣＨ３）３ＩｎとＡ
ｓＨ，を用いてＩｎＡｓ薄膜を形成することができる。

３６００サイクル後の成長厚は八〇　Ｐ　’ｒ０．９８
μｍ、ＡＩＬＳｂ”ｒｌ、１０μｍ　、　ＧａＳｂ″ｒ
：１．１０μｍ　、　ＩｎＰで１．０６μｍ　、　Ｉｎ
Ａｓで１．０９μｍであった。いずれの場合にも成長は
基板上均一に行われ、Ｖ族元素の空孔はなく、炭素アク
セプタも導入されない。

これらの場合、ＧａＡｓの場合と同様、有機金属化合物
としてトリエチルガリウム、トリエチルアルミニウム、
トリエチルインジウムを使用すればより高純度の結晶が
得られる。

成長温度の効果、原料ガスの濃度の効果は実施例１の場
合と同様である。ＩＩＩ族元素の導入の後の塩化水素の
導入によって、表面欠陥、深い準位が少なく、結晶性の
良好なＩＩＩ　−Ｖ族化合物が得られた。

実施例３ 本発明はＩＩ　−ＶＩ属化合物半導体にも通用できる。

有機金属化合物としてジメチル亜鉛（ＣＨ３）　２Ｚｎ
、水素化物として硫化水素Ｈ２Ｓを用い、ＺｎＳ基板（
１０Ｇ）面上にＺｎＳ薄膜を形成した。成長温度４５０
℃、水素キャリアガスの流量１０ＩＬ／分、常時流すＨ
２Ｓの濃度ｌＸｌ０−’モル分率、Ｓ単原子層を形成す
るためのＨ２Ｓの濃度ｌＸｌ０−’モル分率、（Ｃ）１
３）　２Ｚｎの濃度ｌＸｌ０−’モル分率、塩化水素の
濃度ｌＸｌ０−’モル分率とし、第３図のタイムチャー
トと同様に１秒間隔の導入を繰り返した。３６００サイ
クル後の成長厚は０．９７μｍで、ｌサイクル当りの成
長厚はＺｎＳの単分子層に相当する。

ジメチル亜鉛（ＣＨ３）　２ＺｎとＨ２Ｓｅを使用し、
Ｚｎ５ｅ基板（１００）面上にＺｎ５ｅ薄膜を形成した
。成長温度４５０℃、水素流量１０１７分、常時流すＨ
２Ｓｅの濃度ｌＸｌ０””モル分率、Ｓｅ単原子層を形
成するためのＨ２Ｓｅの濃度ｌＸｌ０−３モル分率、（
（：Ｈ，）　２Ｚｎの濃度をｌＸｌ０−’モル分率、塩
化水素の濃度Ｉ　Ｘ　１０−’モル分率とし、１秒間隔
で原料ガスの導入を行なフた。３６００サイクル後の成
長量は１．０２μｍで、１サイクル毎にＺｎ５ｅの単分
子層が形成された。

有機金属としてジメチル水銀（ＣＬ）　２１１ｇを、水
素化物として）Ｉ２Ｓｅを使用し、ＨｇＳｅ基板（１０
０）面上に、Ｚｎ５ｅの場合と全く同様にＨｇＳｅ薄膜
を形成できる。３６００サイクル成長後の成長量は１．
１（１μｍであり、１サイクル毎にＨｇＳｅの単分子層
が形成されたことになる。

いずれの場合も成長は基板の全面で均一に行なわれ、■
族原子の空孔発生、炭素不純物の取込みが少なく、高純
度の薄膜が得られる。（ＣＨ３）　２Ｚｎ、（Ｃ）１３
）　２Ｈｇのかわりに（（：ＪｓＬＺｎ　、（ＣＪｓｈ
ｌ（ｇを使用すれば炭素不純物の侵入はより少なくなる
。

成長温度効果、原料ガスの濃度の効果は実施例１の場合
と同様である。ＩＩ族元素導入後の塩化水素の導入によ
り、結晶性のよいＩＩ　−ＶＴ族化合物半導体薄膜が得
られた。

なお、実施例１ないし実施例３においては、基板に単結
晶を使用した例について述べているが、形成する化合物
半導体の種類および用途によっては、多結晶基板を使用
することもできる。

実施例４ 第２図に示した装置を用い、Ａ℃。５ＧａＯ５ＡＳ混晶
半導体薄膜をＧａＡｓ基板の（１００）面上に形成した
。

水素流量を１０１／分とし、常時ｌＸｌ０−’モル分率
の濃度のアルシンを流し、単原子層を形成する濃度Ｉ　
Ｘ　１０−’モル分率のアルシンの１秒導入、それぞれ
５　Ｘ　１０−’モル分率のトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）　　とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）の混合ガ
スの１秒導入、濃度ｌＸｌ０−’モル分率の塩化水素の
１秒導入、停止を繰返した。基板温度を４５０℃とし、
３６００サイクルの原料ガス導入を行った結果、成長膜
厚は１．０２μｍとなり、各サイクル毎にＡｊ２　ｏ、
　５Ｇａｏ、　５Ａｓの単分子層が形成される。ＴＭＧ
とＴＭＡの混合ガス導入後に塩化水素を導入することに
よって、表面欠陥の少ない混晶化合物薄膜が得られた。

実施例５ 第２図に示した装置を用い、原料ガスとしてアルシンＡ
ｓＨ３、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）　、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）を使用してＡｎ。５Ｇａ、）、
　ＳＡｓ　−ＧａＡｓ　−Ａｎ　ｏ、　５Ｇａｏ、　５
Ａｓのへテロ構造の化合物半導体薄膜をＧａＡｓ基板の
（１００）面上に形成した。

形成条件は水素流量１ＯＩｌ／分、常時流すアルシン濃
度ｌＸｌ０−’モル分率、単原子層を形成するためのア
ルシン、ＴＭＧ　、ＴＭＡ　、塩化水素の１，１度はそ
れぞれｌＸｌ０−３モル分率、ｌＸｌ０−’モル分率、
ＩＸ　１０−’モル分率、ｌＸｌ０−’モル分率である
。これらの原料ガスを、第１５図（ａ）に示すタイムチ
ャートのように各１秒間隔のアルシン導入、ＴＭＧ導入
、塩化水素導入、停止、アルシンの導入、ＴＭＡ導入、
塩化水素の導入のサイクルを１００サイクル継続し、次
いで同図（ｂ）に示すアルシン導入、ＴＭＧ導入、塩化
水素導入のサイクルをｌＯサイクル行ない、さらに最初
と同じサイクルを１００サイクル繰り返した。

以上の操作により、第１６図に示すようなヘテロ構造が
作製され、薄いＧａＡｓ層か量子井戸になる。

この量子井戸からの発光は波長７１０ｎｍ　、半値幅６
ｍｅＶとへテロ界面の１原子層の凹凸から予想される半
値幅３０＋ｎｅＶより極端に狭い半値幅を示し、ヘテロ
界面の凹凸はないと判断できる。塩化水素の導入によフ
てヘテロ界面の欠陥が減少するので半値幅が狭く、また
深い準位の減少により、発光効率が増加する。

またヘテロ界面を電子が走行する２次元電子ガス構造に
おいても、従来の方法では界面の凹凸により電子が散乱
を受け、移動度は論理値よりも低く抑えられていた。し
かし本発明により作製したヘテロ界面においては界面の
凹凸による散乱は皆無であり、特に塩化水素の導入によ
フて界面の凹凸が減少するので、２次元電子ガス移動度
の大幅な向上が可能である。

さらに、単原子層の制御性を生かして、例えば第１７図
に示すように規則的に原子が配列したＡＩｔｏ、　２５
（ｉａｏ、　５Ａｓなどの混晶の作製が可能となる。こ
のように作製した混晶の電気的・光学的特性は従来の同
族原子が統計的にランダムに配列した混晶の特性に比べ
一段と優れた特性を示す。たとえば従来の混晶では、伝
導電子がランダムに配列した原子により作り出されるポ
テンシャル場により散乱され、移動度がイ斤＜抑えられ
ていたが、規則的に原子が配列した混晶では、ポテンシ
ャル場が周期的になり、移動度の大幅向上か可能になる
。特にＧａ面およびへ２面形成後に塩化水素を導入する
ことによって、ポテンシャル場の乱れを効果的に防ぐこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、水素キャリア
ガスとともに微量のＶ族または■族元素を含む水素化物
を基板上に流しながら、水素で希釈されたＩＩＩ族元素
またはＩＩ族元素を含む有機金属化合物と、水素で希釈
された■族またはＶＩ族元素を含む水素化物を交互に基
板上に導入して、基板上にＩｌｌ族または＋１族元素の
単原子層と■族またはＶ＋族元素の単原子層を交互に形
成し、Ｉｌｌ　−Ｖ族化合物またはＩＩ　−ＶＩ族化合
物半導体を分子層の積み重ねとして形成する。本発明の
方法においては、常にアルシンなどの＠量のＶ族または
ＶＩ族元素を含む水素化物を流しておくのて、Ａｓなど
の■族また■族元素の空孔の発生が極めて少ない。また
常時水素ガスを流しているので、水素の還元作用により
、遊離したメチル基がメタンとなるので成長層中に混入
せず、炭素アクセプタが減少し、高純度の成長層が得ら
れる。この点については、有機金属化合物としてエチル
基を有するものを使用すると一層改善される。

さらに本発明によれば、ＩＩＩ族またはＩＩ族元素面形
成時に部分的に形成されるＧａ−Ｇａ２層構造などの単
原子層以上の部分が、ハロゲン化水素の添加によって蒸
気圧の高いハロゲン化物の形で容易に離脱するので、表
面欠陥および深い準位が著しい減少し、完全な結晶が得
られる。また成長速度か速く、成長のための時間は実用
的に許される範囲にある。

また本発明の方法は、６００℃以下の比較的低温度にお
ける薄膜形成法なので、他層への熱拡散が少なく、極め
て急峻なヘテロ構造が得られる。

本発明の方法によって形成したヘテロ構造の化合物半導
体はへテロ界面に凹凸がなく、量子井戸発光は単一量子
準位からの発光なので半値幅が狭い利点がある。またへ
テロ界面を電子が走行する際に界面の凹凸による散乱が
ない。

さらに本発明によれば規則混晶の作製を容易に行なうこ
とができる。

本発明によれば、基板の広い面積にわたって高純度の化
合物半導体を一様に形成でき、またへテロ界面が原子的
に平均なヘテロ構造の化合物半導体、規則混晶の化合物
半導体が形成できるので、ＦＥＴやレーザ素子などへ広
く応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、 第２図は本発明の装置の実施例の概要を示す図、 第３図は原料ガス導入の一例としてのタイムチャート図
、 第４図は常時流すアルシンの濃度の効果を示す線図、 第５図はＡｓ単原子層を形成するアルシンの濃度の効果
を示す線図、 第６図はトリメチルガリウムの濃度の効果を示す線図、 第７図は塩化水素の濃度の表面欠陥密度減少効果を示す
線図、 第８図は成長温度の成長量への影響を示す線図、 第９図は本発明方法によって成長させたＧａＡｓの成長
厚さの分布を示す図、 第１０図はＧａＡｓ成長厚さの原料ガス導入サイクル依
存性を示す線図、 第１１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ塩
化水素を導入しない場合のＧａＡｓエピタキシャル層の
表面欠陥を示し、同図（Ａ）は表面の、同図（Ｂ）はへ
き開断面のそれぞれ金属組織を示す光学顕微鏡写真、同
図（Ｃ）は同図（Ｂ）の説明図、 第１２図は塩化水素を導入しない場合および導入した場
合における成長層の表面欠陥密度と成長温度の関係を示
す線図、 第１３図は塩化水素を導入しない場合および導入した場
合におけるフォトルミネッセンス強度と成長温度の関係
を示す線図、 第１４図は本発明方法によって成長させたＧａＡｓエピ
タキシャル薄膜の一例のフォトルミネッセンススペクト
ラム図、 第１５図はへテロ構造化合物半導体を形成するための原
料ガス導入の一例としてのタイムチャート図、 第１６図は形成されたヘテロ構造を説明する図、 第１７図は形成された規則混晶を説明する図、第１８図
は従来の有機金属熱分解気相成長の分布を示す図、 第２０図は従来の分子層エピタキシャル（ＭＬＥ）法に
おける原料元素導入のタイムチャート図、第２１図は従
来の分子層エピタキシ（ＭＬＥ）法の作用を説明する図
、 第２２図はＩＩＩ族元素と■族元素を交互に基板上に供
給してエピタキシャル成長層を形成する方法のタイムチ
ャートである。 ｌ・・・基板、 ２・・・速度境面層、 ３・・・反応槽、 ４・・・基板支持台、 ５・・・加熱装置、 ６・・・配管、 ７・・・制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）III族またはII族元素を含む有機金属化合物および
   Ｖ族またはVI族元素を含む水素化物を加熱された基板上
   に輸送し、熱分解によってIII−Ｖ族またはII−VI族化
   合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄膜形成
   法において、 第１のキャリアガスと共に、有機金属化合物と反応して
   III−Ｖ族化合物またはII−VI族化合物を形成しない第
   １の濃度に希釈されたＶ族 またはVI族元素を含む水素化物を常時流しながら、 第２のキャリアガスによって前記第１の濃度より高い第
   ２の濃度に希釈された前記水素化物を前記基板上に導入
   する過程と、 前記第２の濃度に希釈された水素化物の導入を停止する
   過程と、 第３のキャリアガスで希釈されたIII族またはII族元素
   を含む有機金属化合物を前記基板上に導入する過程と、 前記有機金属化合物の導入を停止し、第４のキャリアガ
   スによって希釈されたハロゲン化水素を導入する過程と を繰り返すことを特徴とする化合物半導体薄膜形成法。 ２）前記第１ないし第４のキャリアガスがそれぞれ水素
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化
   合物半導体薄膜形成法。 ３）前記水素化物の第１の濃度が４×１０＾−＾５モル
   分率以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の化合物半導体薄膜形成法。 ４）前記水素化物の第２の濃度が１×１０＾−＾３モル
   分率以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の化合物半導体薄膜形成法。 ５）前記有機金属化合物の希釈濃度が１×１０＾−＾４
   モル分率以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の化合物半導体薄膜形成法。 ６）前記ハロゲン化水素の濃度が１×１０＾−＾４モル
   分率以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の化合物半導体薄膜形成法。 ７）前記ハロゲン化水素が塩化水素であることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の化合物半導体薄膜形成
   法。 ８）前記基板の温度が４００℃以上かつ６００℃以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の化合物半導体薄膜形成 法。 ９）前記有機金属化合物として、金属元素の異なる２種
   類の有機金属化合物を基板上に導入することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載
   の化合物半導体薄膜形成法。 １０）前記有機金属化合物が、エチル基を有する有機金
   属化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第９項のいずれかに記載の化合物半導体薄膜形成
   法。 １１）III族またはII族元素を含む有機金属化合物およ
   びＶ族またはVI族元素を含む水素化物を加熱された基板
   上に輸送し、熱分解によってIII−Ｖ族またはII−VI族
   化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄膜形
   成装置において、前記有機金属化合物を輸送する少なく
   とも一つの有機金属化合物輸送系と、 キャリアガスによって希釈された前記水素化物を輸送す
   る少なくとも一つの水素化物輸送系と、 ハロゲン化物を輸送する系と、 前記有機金属化合物、前記水素化物および前記ハロゲン
   化物のそれぞれの輸送時間および輸送量を制御する制御
   系とを備えたことを特徴とする化合物半導体薄膜形成装
   置。