JP2001015827A - ガンダイオード及びその製造方法 - Google Patents
ガンダイオード及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガンダイオードを形成するガリウム砒素基板
を研磨しなければならず、生産性と歩留まりが低下し、
また高価なダイヤモンドヒートシンクを用いなければな
らず、さらにカソード電極とアノード電極を別々の工程
で形成しなければならないという問題があった。 【解決手段】 ゲルマニウム基板１上に、第一のｎ+ 型
ガリウム砒素層３を設け、この第一のｎ+ 型ガリウム砒
素層３上に、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層３が露出
するようにｎ型ガリウム砒素層４、第二のｎ+ 型ガリウ
ム砒素層５を積層して設け、前記第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層３の露出部分にアノード電極７を接続して設ける
と共に、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層５上にカソード電
極６を接続して設ける。
を研磨しなければならず、生産性と歩留まりが低下し、
また高価なダイヤモンドヒートシンクを用いなければな
らず、さらにカソード電極とアノード電極を別々の工程
で形成しなければならないという問題があった。 【解決手段】 ゲルマニウム基板１上に、第一のｎ+ 型
ガリウム砒素層３を設け、この第一のｎ+ 型ガリウム砒
素層３上に、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層３が露出
するようにｎ型ガリウム砒素層４、第二のｎ+ 型ガリウ
ム砒素層５を積層して設け、前記第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層３の露出部分にアノード電極７を接続して設ける
と共に、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層５上にカソード電
極６を接続して設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガンダイオードに関
し、特に車載用ミリ波レーダーや無線ＬＡＮの発振器等
に用いられる、２０ＧＨｚ以上の高周波帯で発振するガ
リウム砒素から成るガンダイオードに関する。
し、特に車載用ミリ波レーダーや無線ＬＡＮの発振器等
に用いられる、２０ＧＨｚ以上の高周波帯で発振するガ
リウム砒素から成るガンダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガンダイオードを図２に示す。図
２中、１１はｎ型の導電性を示すガリウム砒素基板、１
２は第一のｎ+ 型ガリウム砒素層、１３は活性層として
機能するｎ型ガリウム砒素層、１４は第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層、１５はカソード電極、１６はアノード電極
である。
２中、１１はｎ型の導電性を示すガリウム砒素基板、１
２は第一のｎ+ 型ガリウム砒素層、１３は活性層として
機能するｎ型ガリウム砒素層、１４は第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層、１５はカソード電極、１６はアノード電極
である。
【０００３】このようなガンダイオードでは、活性層１
３を１．５μｍ前後の膜厚に設定すると共に、キャリア
密度を１×１０16ａｔｍ・ｃｍ-3前後に設定する。さら
に第一のｎ+ 型ガリウム砒素層１２と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層１４のキャリア密度をオーミック抵抗とミリ
波抵抗を低減させるために、１×１０17〜１×１０19ａ
ｔｍ・ｃｍ-3に設定する。カソード電極１５とアノード
電極１６との間にしきい値（３．２ｋＶ／ｃｍ）以上の
電界を印加し、伝導帯の谷間の電子遷移により負性抵抗
特性（ガン効果）を発現させ、その不安定性を利用し
て、発振特性を持たせるものである。上記活性層１３の
キャリア密度と膜厚が発振周波数と発振効率を決定する
パラメータとなる。
３を１．５μｍ前後の膜厚に設定すると共に、キャリア
密度を１×１０16ａｔｍ・ｃｍ-3前後に設定する。さら
に第一のｎ+ 型ガリウム砒素層１２と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層１４のキャリア密度をオーミック抵抗とミリ
波抵抗を低減させるために、１×１０17〜１×１０19ａ
ｔｍ・ｃｍ-3に設定する。カソード電極１５とアノード
電極１６との間にしきい値（３．２ｋＶ／ｃｍ）以上の
電界を印加し、伝導帯の谷間の電子遷移により負性抵抗
特性（ガン効果）を発現させ、その不安定性を利用し
て、発振特性を持たせるものである。上記活性層１３の
キャリア密度と膜厚が発振周波数と発振効率を決定する
パラメータとなる。
【０００４】このようなガンダイオードは図３に示すよ
うな工程で製造される。まず、図３（ａ）に示すよう
に、ガリウム砒素基板１１上に、分子線気相成長法（MB
E:Molecular Beam Epitaxy）や有機金属気相成長法（MO
CVD:Metal Organic Chemical Vap or Deposition）等
で、第一のｎ+型ガリウム砒素層１２を膜厚０．２μｍ
〜１μｍ程度に、ｎ型ガリウム砒素活性層１３を膜厚
１．５μｍ前後に、さらに第二のｎ+ 型ガリウム砒素層
１４を膜厚０．２μｍ〜１μｍ程度に順次積層して形成
する。
うな工程で製造される。まず、図３（ａ）に示すよう
に、ガリウム砒素基板１１上に、分子線気相成長法（MB
E:Molecular Beam Epitaxy）や有機金属気相成長法（MO
CVD:Metal Organic Chemical Vap or Deposition）等
で、第一のｎ+型ガリウム砒素層１２を膜厚０．２μｍ
〜１μｍ程度に、ｎ型ガリウム砒素活性層１３を膜厚
１．５μｍ前後に、さらに第二のｎ+ 型ガリウム砒素層
１４を膜厚０．２μｍ〜１μｍ程度に順次積層して形成
する。
【０００５】次に、図３（ｂ）に示すように、第二のｎ
+ 型ガリウム砒素層１４上に、オーミック接触用の金ゲ
ルマニウム層１５ａと金電極１５ｂを真空蒸着等で１０
００〜５０００Å形成し、さらに図３（ｃ）に示すよう
に、電解メッキで金１５ｃを１０μｍ前後付けてカソー
ド電極１５を形成する。
+ 型ガリウム砒素層１４上に、オーミック接触用の金ゲ
ルマニウム層１５ａと金電極１５ｂを真空蒸着等で１０
００〜５０００Å形成し、さらに図３（ｃ）に示すよう
に、電解メッキで金１５ｃを１０μｍ前後付けてカソー
ド電極１５を形成する。
【０００６】次に、図３（ｄ）に示すように、ガリウム
砒素基板１１を化学機械研磨等で１０μｍ前後まで研磨
する。
砒素基板１１を化学機械研磨等で１０μｍ前後まで研磨
する。
【０００７】次に、図３（ｅ）に示すように、研磨後の
ガリウム砒素基板１１側にアノード電極１６として約φ
５０μｍの金電極１６を形成する。この際、まず、オー
ミック接触用金ゲルマニウム１６ａと金１６ｂを真空蒸
着等で１０００〜５０００Å形成する。エッチングまた
はリフトオフにより、約φ５０μｍの電極１６ａ、１６
ｂを形成し、膜厚約５μｍのアノード金電極１６ｃを電
解メッキにて形成する。なお、オーミック性確保のため
のアニールは、金蒸着後または金メッキ後のいずれかに
不活性ガス雰囲気下２５０〜４８０℃で行う。
ガリウム砒素基板１１側にアノード電極１６として約φ
５０μｍの金電極１６を形成する。この際、まず、オー
ミック接触用金ゲルマニウム１６ａと金１６ｂを真空蒸
着等で１０００〜５０００Å形成する。エッチングまた
はリフトオフにより、約φ５０μｍの電極１６ａ、１６
ｂを形成し、膜厚約５μｍのアノード金電極１６ｃを電
解メッキにて形成する。なお、オーミック性確保のため
のアニールは、金蒸着後または金メッキ後のいずれかに
不活性ガス雰囲気下２５０〜４８０℃で行う。
【０００８】次に、図３（ｆ）に示すように、アノード
金電極１６ｃをマスクとしてガリウム砒素基板１１と第
一のｎ+ 型ガリウム砒素層１２、活性層１３、第二のｎ
+ 型ガリウム砒素層１４をエッチングし、各々のガンダ
イオードに分離する。
金電極１６ｃをマスクとしてガリウム砒素基板１１と第
一のｎ+ 型ガリウム砒素層１２、活性層１３、第二のｎ
+ 型ガリウム砒素層１４をエッチングし、各々のガンダ
イオードに分離する。
【０００９】最後に、カソード金電極１５を切断するこ
とで図２の素子を得る。
とで図２の素子を得る。
【００１０】このようなガンダイオードチップは、銅・
コバール合金とセラミックなどから成る容器（不図示）
に窒素などの不活性な気体と共に封入し、１極を容器の
中にマウントし、他極を金線または金リボンでキャップ
側につないで使用する。
コバール合金とセラミックなどから成る容器（不図示）
に窒素などの不活性な気体と共に封入し、１極を容器の
中にマウントし、他極を金線または金リボンでキャップ
側につないで使用する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
ガンダイオードでは、活性層１３を形成するための基板
１１としてガリウム砒素を用いていることから、カソー
ド電極１５とアノード電極１６の間のミリ波抵抗を低減
し、かつ、素子の放熱性を確保するために、図３（ｄ）
に示すように、ガリウム砒素基板１１の厚みを１０μｍ
前後に薄く研磨する必要があった。この研磨工程は、通
常数ｃｍ角に基板１１を切断して行われるもので、生産
性が極めて低いという問題があった。すなわち、ガリウ
ム砒素基板１１は脆く、かつ、１０μｍ前後の厚みのた
めに、割れやすく歩留まりを大きく低下させていた。ま
た、後工程でのハンドリングが困難で、容器等への実装
時の生産性も大変低かった。さらに、ガリウム砒素基板
１１を１０μｍと薄く研磨しても、容器への実装時に
は、放熱対策としてダイヤモンドのヒートシンクを用い
る必要があり、素子の低コスト化が困難であった。
ガンダイオードでは、活性層１３を形成するための基板
１１としてガリウム砒素を用いていることから、カソー
ド電極１５とアノード電極１６の間のミリ波抵抗を低減
し、かつ、素子の放熱性を確保するために、図３（ｄ）
に示すように、ガリウム砒素基板１１の厚みを１０μｍ
前後に薄く研磨する必要があった。この研磨工程は、通
常数ｃｍ角に基板１１を切断して行われるもので、生産
性が極めて低いという問題があった。すなわち、ガリウ
ム砒素基板１１は脆く、かつ、１０μｍ前後の厚みのた
めに、割れやすく歩留まりを大きく低下させていた。ま
た、後工程でのハンドリングが困難で、容器等への実装
時の生産性も大変低かった。さらに、ガリウム砒素基板
１１を１０μｍと薄く研磨しても、容器への実装時に
は、放熱対策としてダイヤモンドのヒートシンクを用い
る必要があり、素子の低コスト化が困難であった。
【００１２】また、ガリウム砒素基板１１の両側にカソ
ード電極１５とアノード電極１６が位置することから、
電極１５、１６の形成工程が２回になり、製造工程が煩
雑になるという問題があった。
ード電極１５とアノード電極１６が位置することから、
電極１５、１６の形成工程が２回になり、製造工程が煩
雑になるという問題があった。
【００１３】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、活性層を形成するための基
板として、ガリウム砒素基板を用いたときに発生する種
々の問題を解消したガンダイオードおよびその製造方法
を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、活性層を形成するための基
板として、ガリウム砒素基板を用いたときに発生する種
々の問題を解消したガンダイオードおよびその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手投】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るガンダイオードによれば、ゲルマニ
ウム基板上に、第一のｎ+ 型ガリウム砒素層を設け、こ
の第一のｎ+ 型ガリウム砒素層上に、この第二のｎ+ 型
ガリウム砒素層が露出するようにｎ型ガリウム砒素層、
第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を積層して設け、前記第一
のｎ+ 型ガリウム砒素層の露出部分にアノード電極を接
続して設けると共に、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層上に
カソード電極を接続して設けた。
に、請求項１に係るガンダイオードによれば、ゲルマニ
ウム基板上に、第一のｎ+ 型ガリウム砒素層を設け、こ
の第一のｎ+ 型ガリウム砒素層上に、この第二のｎ+ 型
ガリウム砒素層が露出するようにｎ型ガリウム砒素層、
第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を積層して設け、前記第一
のｎ+ 型ガリウム砒素層の露出部分にアノード電極を接
続して設けると共に、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層上に
カソード電極を接続して設けた。
【００１５】また、請求項４に係るガンダイオードによ
れば、ゲルマニウム基板上に、第一のｎ+ 型ガリウム砒
素層、ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素
層を順次積層して設け、前記ゲルマニウム基板にアノー
ド電極を接続して設けると共に、第二のｎ+ 型ガリウム
砒素層にカソード電極を接続して設けた。
れば、ゲルマニウム基板上に、第一のｎ+ 型ガリウム砒
素層、ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素
層を順次積層して設け、前記ゲルマニウム基板にアノー
ド電極を接続して設けると共に、第二のｎ+ 型ガリウム
砒素層にカソード電極を接続して設けた。
【００１６】また、請求項５に係るガンダイオードの製
造方法によれば、ゲルマニウム基板上に、ガリウム砒素
層から成るバッファ層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、
ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を順
次形成し、前記ｎ型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層を柱状もしくは錐状にメサエッチングし、前
記第一のｎ+ 型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリウム
砒素層にアノード電極とカソード電極を形成し、前記ゲ
ルマニウム基板を前記柱状もしくは錐状部ごとに分離す
る。
造方法によれば、ゲルマニウム基板上に、ガリウム砒素
層から成るバッファ層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、
ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を順
次形成し、前記ｎ型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層を柱状もしくは錐状にメサエッチングし、前
記第一のｎ+ 型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリウム
砒素層にアノード電極とカソード電極を形成し、前記ゲ
ルマニウム基板を前記柱状もしくは錐状部ごとに分離す
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。
面に基づき詳細に説明する。
【００１８】図１は、請求項ｌに係るガンダイオードの
一実施形態を示す図であり、１はゲルマニウム基板、２
はガリウム砒素バッファ層、３は第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層、４はｎ型ガリウム砒素層から成る活性層、５は
第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、６はカソード電極、７は
アノード電極である。
一実施形態を示す図であり、１はゲルマニウム基板、２
はガリウム砒素バッファ層、３は第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層、４はｎ型ガリウム砒素層から成る活性層、５は
第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、６はカソード電極、７は
アノード電極である。
【００１９】前記ゲルマニウム基板１は、単結晶ゲルマ
ニウムを所定方位に沿って３００μｍ程度の厚みに切り
出したゲルマニウム基板などから成る。このゲルマニウ
ムは、熱伝導率が０．６４Ｗｃｍ-1℃-1であり、ガリウ
ム砒素の熱伝導率が０．４６Ｗｃｍ-1℃-1であるのと比
較して、熱伝導率に優れた特性を有する。
ニウムを所定方位に沿って３００μｍ程度の厚みに切り
出したゲルマニウム基板などから成る。このゲルマニウ
ムは、熱伝導率が０．６４Ｗｃｍ-1℃-1であり、ガリウ
ム砒素の熱伝導率が０．４６Ｗｃｍ-1℃-1であるのと比
較して、熱伝導率に優れた特性を有する。
【００２０】また、機械的強度においては、ゲルマニウ
ムはガリウム砒素に比べて格段に優れている。ゲルマニ
ウム基板１の導電型や電気伝導率には特に限定はない。
ムはガリウム砒素に比べて格段に優れている。ゲルマニ
ウム基板１の導電型や電気伝導率には特に限定はない。
【００２１】このゲルマニウム基板１上に、ガリウム砒
素バッファ層２を形成する。このバッファ層２は、ゲル
マニウム結晶とガリウム砒素結晶の格子定数の相異に基
づくミスフィット転位を不連続にするために設ける。す
なわち、ゲルマニウム結晶の格子定数が５．６６Åであ
るのに対し、ガリウム砒素結晶の格子定数は５．６５Å
であり、格子定数が約０．１８％相違する。そこでこの
バッファ層２を形成してゲルマニウム基板バッファ層の
界面部分から発生するミスフイット転位をバッファ層２
の側方に逃がすことによって、ミスフイット転位がバッ
ファ層２の上層部に連続しないようにするために設け
る。このバッフア層２は０．２〜２μｍ程度の厚みに形
成する。
素バッファ層２を形成する。このバッファ層２は、ゲル
マニウム結晶とガリウム砒素結晶の格子定数の相異に基
づくミスフィット転位を不連続にするために設ける。す
なわち、ゲルマニウム結晶の格子定数が５．６６Åであ
るのに対し、ガリウム砒素結晶の格子定数は５．６５Å
であり、格子定数が約０．１８％相違する。そこでこの
バッファ層２を形成してゲルマニウム基板バッファ層の
界面部分から発生するミスフイット転位をバッファ層２
の側方に逃がすことによって、ミスフイット転位がバッ
ファ層２の上層部に連続しないようにするために設け
る。このバッフア層２は０．２〜２μｍ程度の厚みに形
成する。
【００２２】このバッファ層２上に、第一のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層３、ｎ型ガリウム砒素活性層４、及び第二の
ｎ+ 型ガリウム砒素層５を形成する。第一のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層３と第二のｎ+ 型ガリウム砒素層５は０．２
〜２μｍ程度の厚みに形成され、金ゲルマニウムなどか
ら成る電極６、７とのオーミック接触を得やすくするた
めに、１×１０17〜１×１０19ａｔｍ・ｃｍ-3程度の電
子密度にする。電子密度を制御するｎ型不純物には、錫
（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔ
ｅ）、シリコン（Ｓｉ）などがある。ｎ型ガリウム砒素
活性層４は１．５μｍ前後の厚みに形成され、１×１０
16ａｔｍ・ｃｍ-3前後の電子密度に設定される。この活
性層４の膜厚Ｌと電子密度Ｎによって発振周波数と発振
効率が決定し、これらを所望の値にするために最適化さ
れる。
ウム砒素層３、ｎ型ガリウム砒素活性層４、及び第二の
ｎ+ 型ガリウム砒素層５を形成する。第一のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層３と第二のｎ+ 型ガリウム砒素層５は０．２
〜２μｍ程度の厚みに形成され、金ゲルマニウムなどか
ら成る電極６、７とのオーミック接触を得やすくするた
めに、１×１０17〜１×１０19ａｔｍ・ｃｍ-3程度の電
子密度にする。電子密度を制御するｎ型不純物には、錫
（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔ
ｅ）、シリコン（Ｓｉ）などがある。ｎ型ガリウム砒素
活性層４は１．５μｍ前後の厚みに形成され、１×１０
16ａｔｍ・ｃｍ-3前後の電子密度に設定される。この活
性層４の膜厚Ｌと電子密度Ｎによって発振周波数と発振
効率が決定し、これらを所望の値にするために最適化さ
れる。
【００２３】ｎ型ガリウム砒素活性層４は、第一のｎ+
型ガリウム砒素層３の周縁部が環状に露出するように形
成され、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層３の環状の露
出部にはアノード電極７が環状に形成されると共に、第
二のｎ+ 型ガリウム砒素層５上には、カソード電極６が
円状に形成される。このカソード電極６及びアノード電
極７は、金ゲルマニウム６ａ、７ａ／金６ｂ、７ｂ上に
金６ｃ、７ｃを形成した構造を有する。
型ガリウム砒素層３の周縁部が環状に露出するように形
成され、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層３の環状の露
出部にはアノード電極７が環状に形成されると共に、第
二のｎ+ 型ガリウム砒素層５上には、カソード電極６が
円状に形成される。このカソード電極６及びアノード電
極７は、金ゲルマニウム６ａ、７ａ／金６ｂ、７ｂ上に
金６ｃ、７ｃを形成した構造を有する。
【００２４】また、基板１と同じ側にカソード電極６と
アノード電極７を設けると、鉛錫（ＰｂＳｎ）や金錫
（ＡｕＳｎ）などでバンプを形成したＡｌＮなどの熱伝
導性の良好な基板にフリップチップ接続して使用するこ
とができる。この場合、ｎ型ガリウム砒素活性層４をカ
ソード電極６を通じて効果的に放熱することができる。
アノード電極７を設けると、鉛錫（ＰｂＳｎ）や金錫
（ＡｕＳｎ）などでバンプを形成したＡｌＮなどの熱伝
導性の良好な基板にフリップチップ接続して使用するこ
とができる。この場合、ｎ型ガリウム砒素活性層４をカ
ソード電極６を通じて効果的に放熱することができる。
【００２５】請求項３に係るガンダイオードによれば、
フリップチップ実装によりＡｌＮ等の熱導電性の良好な
セラミックス基板上に形成された電極にカソード電極を
接続でき、活性層を効果的に冷却できるため、高価なダ
イヤモンドヒートシンクを用いる必要がない。すなわ
ち、図２に示す従来例のガンダイオードでは、ｎ型ガリ
ウム砒素基板１１を通じて放熱する必要があるため、高
価なダイアモンドヒートシンクが必要であった。
フリップチップ実装によりＡｌＮ等の熱導電性の良好な
セラミックス基板上に形成された電極にカソード電極を
接続でき、活性層を効果的に冷却できるため、高価なダ
イヤモンドヒートシンクを用いる必要がない。すなわ
ち、図２に示す従来例のガンダイオードでは、ｎ型ガリ
ウム砒素基板１１を通じて放熱する必要があるため、高
価なダイアモンドヒートシンクが必要であった。
【００２６】上述のように、基板１の同じ側にカソード
電極６とアノード電極７を設けると、二つの電極を一回
の工程で形成でき、製造工程を簡略化できるという利点
があるが、ｎ型のゲルマニウム基板１を用い、アノード
電極７を基板１の裏面から取り出してもよい。なお、こ
の場合は、ガリウム砒素バッファ層２は、ｎ型にドーピ
ングする必要がある。
電極６とアノード電極７を設けると、二つの電極を一回
の工程で形成でき、製造工程を簡略化できるという利点
があるが、ｎ型のゲルマニウム基板１を用い、アノード
電極７を基板１の裏面から取り出してもよい。なお、こ
の場合は、ガリウム砒素バッファ層２は、ｎ型にドーピ
ングする必要がある。
【００２７】次に、図３に基づいて、請求項５に係るガ
ンダイオードの製造方法の一実施形態を説明する。
ンダイオードの製造方法の一実施形態を説明する。
【００２８】まず、ゲルマニウム基板１上にＭＢＥ法や
ＭＯＣＶＤ法でガリウム砒素バッフア層２を０．２〜２
μｍ成長する。この際、周知の２段階成長法により成長
する。つまり、６００〜８００℃でゲルマニウム基板１
表面の自然酸化膜等を除去し、４００℃前後に冷却した
後に非晶質ガリウム砒素層を１００〜１０００Å成膜す
る。その後５００〜７００℃に昇温し、ガリウム砒素層
を成長する。
ＭＯＣＶＤ法でガリウム砒素バッフア層２を０．２〜２
μｍ成長する。この際、周知の２段階成長法により成長
する。つまり、６００〜８００℃でゲルマニウム基板１
表面の自然酸化膜等を除去し、４００℃前後に冷却した
後に非晶質ガリウム砒素層を１００〜１０００Å成膜す
る。その後５００〜７００℃に昇温し、ガリウム砒素層
を成長する。
【００２９】このガリウム砒素バッファ層２を成長する
ときに、その転位密度を低減するために、８００℃前後
から４００℃前後への温度サイクルアニールを数回導入
してもよい。また、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａ
Ａｓ）やアルニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）など
の転位低減層を適宜導入してもよい。
ときに、その転位密度を低減するために、８００℃前後
から４００℃前後への温度サイクルアニールを数回導入
してもよい。また、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａ
Ａｓ）やアルニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）など
の転位低減層を適宜導入してもよい。
【００３０】なお、ゲルマニウムとガリウム砒素の格子
不整合は０．１８％と小さいため、２段階成長法は必ず
しも必要なく、６００〜８００℃でゲルマニウム基板１
表面の自然酸化膜等を除去した後、６００〜８００℃で
ガリウム砒素バッファ層を成長してもよい。
不整合は０．１８％と小さいため、２段階成長法は必ず
しも必要なく、６００〜８００℃でゲルマニウム基板１
表面の自然酸化膜等を除去した後、６００〜８００℃で
ガリウム砒素バッファ層を成長してもよい。
【００３１】次に、アノード電極７を設けるための第一
のｎ+ 型ガリウム砒素層３を０．２〜２μｍ成長する。
電子密度は金ゲルマニウム等とオーミック接触を得やす
くするために１×１０17〜１×１０19ａｔｍ・ｃｍ-3が
望ましい。
のｎ+ 型ガリウム砒素層３を０．２〜２μｍ成長する。
電子密度は金ゲルマニウム等とオーミック接触を得やす
くするために１×１０17〜１×１０19ａｔｍ・ｃｍ-3が
望ましい。
【００３２】次に、ｎ型ガリウム砒素活性層４を１．５
μｍ前後成長する。この活性層４の電子密度は１×１０
16ａｔｍ・ｃｍ-3前後で、膜厚と共に発振周波数と発振
効率を所望の値にするために最適化される。
μｍ前後成長する。この活性層４の電子密度は１×１０
16ａｔｍ・ｃｍ-3前後で、膜厚と共に発振周波数と発振
効率を所望の値にするために最適化される。
【００３３】次に、カソード電極６を設けるための第二
のｎ+ 型ガリウム砒素層５を０．２〜２μｍ成長する。
金ゲルマニウム等とオーミック接触を得やすくするため
に、電子密度は１×１０17〜１×１０19ａｔｍｓ・ｃｍ
-3が望ましい。
のｎ+ 型ガリウム砒素層５を０．２〜２μｍ成長する。
金ゲルマニウム等とオーミック接触を得やすくするため
に、電子密度は１×１０17〜１×１０19ａｔｍｓ・ｃｍ
-3が望ましい。
【００３４】次に、ガリウム砒素層エピタキシャル層
３、４、５を、直径約５０μｍのメサ状にＲＩＥ（Reac
tive Ion Etching）等によりエッチングする。この際、
アノード電極７を形成するための第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層３を残すため、予めエッチングレートを測定し、
時間制御でエッチングを終了する。
３、４、５を、直径約５０μｍのメサ状にＲＩＥ（Reac
tive Ion Etching）等によりエッチングする。この際、
アノード電極７を形成するための第一のｎ+ 型ガリウム
砒素層３を残すため、予めエッチングレートを測定し、
時間制御でエッチングを終了する。
【００３５】次に、カソード電極６とアノード電極７と
して金ゲルマニウムと金を真空蒸着等で１０００〜５０
００Å形成する。周知のフォトリソグラフィーとエッチ
ングやリフトオフ法により、所望の電極パターンを形成
する。
して金ゲルマニウムと金を真空蒸着等で１０００〜５０
００Å形成する。周知のフォトリソグラフィーとエッチ
ングやリフトオフ法により、所望の電極パターンを形成
する。
【００３６】次に、カソード電極６とアノード電極７の
表面部分に金６ｃ、７ｃを電解メッキにより３〜１０μ
ｍ形成する。
表面部分に金６ｃ、７ｃを電解メッキにより３〜１０μ
ｍ形成する。
【００３７】なお、フリップチップ実装するときには、
金６ｃ、７ｃをバンプとして使用する。最後に、各ダイ
オード素子をゲルマニウム基板１をダイシングすること
で分離する。
金６ｃ、７ｃをバンプとして使用する。最後に、各ダイ
オード素子をゲルマニウム基板１をダイシングすること
で分離する。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係るカンダイ
オードによれば、ガンダイオードを形成するための基板
として、ガリウム砒素基板に比較して機械的強度の強い
ゲルマニウム基板を用いることから、従来のガンダイオ
ードのように基板研磨時に、プロセス途中で基板を数ｃ
ｍ角に切断する必要がないため、ゲルマニウムの大口径
基板のままで全プロセスを進めることができ、生産性と
歩留まりが大幅に向上する。
オードによれば、ガンダイオードを形成するための基板
として、ガリウム砒素基板に比較して機械的強度の強い
ゲルマニウム基板を用いることから、従来のガンダイオ
ードのように基板研磨時に、プロセス途中で基板を数ｃ
ｍ角に切断する必要がないため、ゲルマニウムの大口径
基板のままで全プロセスを進めることができ、生産性と
歩留まりが大幅に向上する。
【００３９】また、請求項４に係るガンダイオードの製
造方法によれば、ゲルマニウム基板上に、ガリウム砒素
層から成るバッファ層、第一のｎ+ 型ガリウム砒素層、
ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を順
次形成し、前記ｎ型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層を柱状もしくは錐状にエッチングして前記第
一のｎ+ 型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリウム砒素
層にカソード電極とアノード電極を形成し、前記ゲルマ
ニウム基板を前記柱状もしくは錐状部ごとに分離するこ
とから、カソード電極とアノード電極を同一面側に同時
に形成でき、製造プロセスを大幅に簡略化できる。
造方法によれば、ゲルマニウム基板上に、ガリウム砒素
層から成るバッファ層、第一のｎ+ 型ガリウム砒素層、
ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を順
次形成し、前記ｎ型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層を柱状もしくは錐状にエッチングして前記第
一のｎ+ 型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリウム砒素
層にカソード電極とアノード電極を形成し、前記ゲルマ
ニウム基板を前記柱状もしくは錐状部ごとに分離するこ
とから、カソード電極とアノード電極を同一面側に同時
に形成でき、製造プロセスを大幅に簡略化できる。
【図１】請求項１に係るガンダイオードの一実施形態を
示す図である。
示す図である。
【図２】従来のガンダイオードを示す断面図である。
【図３】従来のカンダイオードの製造工程を示す図であ
る。
る。
【符号の説明】 １：ゲルマニウム基板、２：バッファ層、３：第一のｎ
+ 型ガリウム砒素層、４：ｎ型ガリウム砒素層（活性
層）、５：第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、６：カソード
電極、７：アノード電極
+ 型ガリウム砒素層、４：ｎ型ガリウム砒素層（活性
層）、５：第二のｎ+ 型ガリウム砒素層、６：カソード
電極、７：アノード電極
Claims (5)
- 【請求項１】 ゲルマニウム基板上に、第一のｎ+ 型ガ
リウム砒素層を設け、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層
上に、この第一のｎ+ 型ガリウム砒素層が露出するよう
にｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を
積層して設け、前記第一のｎ+ 型ガリウム砒素層の露出
部分にアノード電極を接続して設けると共に、第二のｎ
+ 型ガリウム砒素層上にカソード電極を接続して設けた
ガンダイオード。 - 【請求項２】 前記ゲルマニウム基板と第一のｎ+ 型ガ
リウム砒素層との間に、ガリウム砒素から成るバッファ
層を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガンダイ
オード。 - 【請求項３】 前記アノード電極とカソード電極に金属
バンプを形成したことを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のガンダイオード。 - 【請求項４】 ゲルマニウム基板上に、第一のｎ+ 型ガ
リウム砒素層、ｎ型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリ
ウム砒素層を順次積層して設け、前記ゲルマニウム基板
にアノード電極を接続して設けると共に、前記第二のｎ
+ 型ガリウム砒素層にカソード電極を接続して設けたガ
ンダイオード。 - 【請求項５】 ゲルマニウム基板上に、ガリウム砒素層
から成るバッファ層、第一のｎ+ 型ガリウム砒素層、ｎ
型ガリウム砒素層、第二のｎ+ 型ガリウム砒素層を順次
形成し、前記ｎ型ガリウム砒素層と第二のｎ+ 型ガリウ
ム砒素層を柱状もしくは錐状にエッチングし、前記第一
のｎ+ 型ガリウム砒素層にアノード電極を形成するとと
もに、前記第二のｎ+ 型ガリウム砒素層にカソード電極
を形成し、前記ゲルマニウム基板を前記柱状もしくは錐
状部ごとに分解するガンダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184433A JP2001015827A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | ガンダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184433A JP2001015827A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | ガンダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015827A true JP2001015827A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16153078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11184433A Pending JP2001015827A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | ガンダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015827A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356348A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
| JP2004356332A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | ガンダイオードおよびその製造方法 |
| JP2005019570A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
| JP2005050832A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
-
1999
- 1999-06-29 JP JP11184433A patent/JP2001015827A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356348A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
| JP2004356332A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Kyocera Corp | ガンダイオードおよびその製造方法 |
| JP4502598B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2010-07-14 | 京セラ株式会社 | ミリ波発振器 |
| JP4535693B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2010-09-01 | 京セラ株式会社 | ガンダイオードおよびその製造方法 |
| JP2005019570A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
| JP4578070B2 (ja) * | 2003-06-24 | 2010-11-10 | 京セラ株式会社 | ミリ波発振器 |
| JP2005050832A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | ミリ波発振器 |
| JP4578073B2 (ja) * | 2003-07-28 | 2010-11-10 | 京セラ株式会社 | ミリ波発振器 |
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