JP2000323499A - 化合物半導体エピタキシャルウェハ - Google Patents

化合物半導体エピタキシャルウェハ

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JP2000323499A
JP2000323499A JP11128812A JP12881299A JP2000323499A JP 2000323499 A JP2000323499 A JP 2000323499A JP 11128812 A JP11128812 A JP 11128812A JP 12881299 A JP12881299 A JP 12881299A JP 2000323499 A JP2000323499 A JP 2000323499A
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JP
Japan
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compound semiconductor
fet
epitaxial wafer
wafer
semiconductor epitaxial
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Hiroyuki Kamogawa
弘幸 鴨川
Shoichi Nagao
彰一 長尾
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い耐圧のFETやHEMTが得られる化合
物半導体エピタキシャルウェハを提供する。 【解決手段】 バッファ層3と半絶縁性GaAs基板1
との間にCBr4 により高濃度の炭素をドープしたp型
AlGaAsエピタキシャル層2が形成された化合物半
導体エピタキシャルウェハを用いることにより、FET
やHEMTの高耐圧化が実現できる。MBEウェハにお
いてはそのFETやHEMTの耐圧の制御性が改善さ
れ、MOVPEウェハにおいてはn型不純物を電気的に
補償することにより耐圧のみならずFETやHEMTの
デバイス特性を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相エピタキシャ
ル法によって形成されるFET(電界効果トランジス
タ)用あるいは、HEMT(高移動度トランジスタ)用
の化合物半導体エピタキシャルウェハに関する。
【0002】
【従来の技術】MBE(分子線結晶成長)ウェハにおい
てバッファ層と半絶縁性GaAs基板との間にp型の不
純物が存在し、このp型の不純物がFETを形成したと
きに高耐圧を可能としていると考えられている。
【0003】しかし、MBEエピタキシャルウェハにお
いて、このp型の不純物は意図的に制御されているもの
ではなく、このp型の不純物がFETの耐圧を含め、特
性の変動を招く要因であると考えられている。
【0004】MOVPE(有機金属気相エピタキシャル
成長)ウェハにおいては、バッファ層とGaAs基板層
との間にむしろn型の不純物が発生し、このn型の不純
物がFETやHEMTの耐圧や他のデバイス特性を落と
す原因となるため、この不純物を減らす検討が行われて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術ではMBEウェハにおいては、バッファ層と半絶
縁性GaAs基板との間にp型の不純物が存在すること
によってMOVPEウェハに比べて高耐圧を実現しやす
いが、意図的に制御を行っているものではないため、F
ETやHEMTの耐圧がバラツクという問題がある。M
OVPEウェハにおいてはMBEウェハに比べてFET
やHEMTの耐圧が低くなりがちであるという問題があ
った。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、高い耐圧のFETやHEMTが得られる化合物半導
体エピタキシャルウェハを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハは、気相
エピタキシャル法によって形成される電界効果トランジ
スタ用あるいは高移動度トランジスタ用の化合物半導体
エピタキシャルウェハにおいて、GaAs基板とエピタ
キシャルバッファ層との間に、高濃度の炭素がドープさ
れたAlGaAsエピタキシャル層が形成されたもので
ある。
【0008】上記構成に加え本発明の化合物半導体エピ
タキシャルウェハでは、CBr4 を用いて高濃度の炭素
をドープされたAlGaAsエピタキシャル層が成長す
るのが好ましい。
【0009】上記構成に加え本発明の化合物半導体エピ
タキシャルウェハは、CBr4 によりドーピングされる
炭素の濃度は2×1019cm-3〜7×1019cm-3の範
囲内であるのが好ましい。
【0010】上記構成に加え本発明の化合物半導体エピ
タキシャルウェハは、AlGaAsエピタキシャル層の
Al組成比が0.2〜0.7の範囲内であり、AlGa
Asエピタキシャル層の厚さが1〜10nmの範囲内で
あるのが好ましい。
【0011】本発明によれば、バッファ層と半絶縁性G
aAs基板との間に、CBr4 により高濃度の炭素がド
ープされたp型AlGaAsエピタキシャル層が形成さ
れた化合物半導体エピタキシャルウェハを用いることに
より、高耐圧のFETやHEMTが得られる。MBEウ
ェハにおいてはそのFETやHEMTの耐圧の制御性が
改善され、MOVPEウェハにおいてはn型不純物を電
気的に補償することにより耐圧のみならずFETやHE
MTのデバイス特性が改善される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0013】図1は本発明の化合物半導体エピタキシャ
ルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【0014】この化合物半導体エピタキシャルウェハ
は、FET用GaAsエピタキシャルウェハであり、半
絶縁性GaAs基板1上にCBr4 により高濃度の炭素
ドープp型AlGaAs層2を成長させ、さらにアンド
ープのGaAs層及びAlGaAs層からなるバッファ
層3を成長させた構造を有している。
【0015】この化合物半導体エピタキシャルウェハ
は、チャネル層としてSiをドープしたn−GaAsチ
ャネル層4を成長させ、最後にキャップ層としてさらに
高濃度のSiをドープしたn−GaAsキャップ層5を
成長させたものである。
【0016】CBr4 によりドーピングされる炭素の濃
度は2×1019cm-3〜7×1019cm-3の範囲内であ
るのが好ましい。またAlGaAs層のAl組成比は
0.2〜0.7の範囲内であり、AlGaAs層の厚さ
は1〜10nmの範囲内であるのが好ましい。
【0017】このように構成したエピタキシャルウェハ
を用いることで、高い耐圧のFETが得られる。
【0018】
【実施例】図2は本発明の化合物半導体エピタキシャル
ウェハとしてのp型AlGaAs高濃度炭素ドープエピ
タキシャル層を半絶縁性GaAs基板とバッファ層との
間に挿入したFET構造エピタキシャルウェハを用いた
FETの耐圧特性を示す図である。同図において横軸が
炭素濃度であり、縦軸がFET耐圧である。
【0019】Al組成比は例えば0.5であり、厚さ約
3nmのAlGaAs層の炭素濃度を変えて耐圧を評価
した。炭素濃度が約1×1019cm-3で従来品の耐圧に
比較して約35%向上した。炭素濃度を1×1019cm
-3より増加させると耐圧が徐々に向上し、炭素濃度が7
×1019cm-3付近で飽和する。
【0020】従来構造のMBE法で形成したエピタキシ
ャルウェハを用いて形成したFETの耐圧は22Vであ
った。
【0021】従来構造の化合物半導体エピタキシャルウ
ェハに比べて本実施例の構造の化合物半導体エピタキシ
ャルウェハの耐圧は30〜35Vの範囲であり、従来構
造の化合物半導体エピタキシャルウェハを用いて形成さ
れたFETの耐圧に比べて本構造の化合物半導体エピタ
キシャルウェハは十分高いことが確認できた。
【0022】Al組成比を高くすることで耐圧が徐々に
向上することも確認できたが、Al組成比が0.7前後
で耐圧が低下することが確認できた。厚さについては1
nm位でも十分な耐圧が得られ10nm付近までわずか
ながら耐圧が向上するが、厚さ10nmを超えて厚くな
ると耐圧の低下する傾向が見られた。
【0023】MOVPEウェハについても同様にFET
を形成して比較したが、MBEウェハと同等の耐圧を得
ることができた。
【0024】以上本発明によれば、CBr4 によりこの
高濃度のp型炭素ドープAlGaAsエピタキシャル層
を半絶縁性GaAs基板とバッファ層との間に形成する
ことにより、このエピタキシャルウェハを用いて形成し
たFETの耐圧を向上させることができる。
【0025】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0026】高い耐圧のFETやHEMTが得られる化
合物半導体エピタキシャルウェハの提供を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハの
一実施の形態を示す構造図である。
【図2】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハと
してのp型AlGaAs高濃度炭素ドープエピタキシャ
ル層を半絶縁性GaAs基板とバッファ層との間に挿入
したFET構造エピタキシャルウェハを用いたFETの
耐圧特性を示す図である。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 2 炭素ドープp型AlGaAs層 3 バッファ層 4 n−GaAsチャネル層 5 n−GaAsキャップ層
フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA04 AB10 AB17 AC19 AF04 BB16 CA07 DA53 DA59 5F102 FA01 GB01 GC01 GD01 GJ05 GK06 GK08 GL05 GM05 GN05 GQ01 HC01 HC07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相エピタキシャル法によって形成され
    る電界効果トランジスタ用あるいは高移動度トランジス
    タ用の化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、G
    aAs基板とエピタキシャルバッファ層との間に、高濃
    度のカーボンがドープされたAlGaAsエピタキシャ
    ル層が形成されたことを特徴とする化合物半導体エピタ
    キシャルウェハ。
  2. 【請求項2】 CBr4 を用いて高濃度の炭素がドープ
    されたAlGaAsエピタキシャル層が成長した請求項
    1に記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
  3. 【請求項3】 上記CBr4 によりドーピングされる炭
    素の濃度は2×1019cm-3〜7×1019cm-3の範囲
    内である請求項2に記載の化合物半導体エピタキシャル
    ウェハ。
  4. 【請求項4】 上記AlGaAsエピタキシャル層はA
    l組成比が0.2〜0.7の範囲内であり、厚さが1〜
    10nmの範囲内である請求項2または3に記載の化合
    物半導体エピタキシャルウェハ。
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