JP2001144285A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることができ
るIII-Ｖ族化合物半導体製造方法を提供する。 【解決手段】 エピタキシャル成長法を用いて基板１上
に自由電子が移動するチャネル層３を形成し、チャネル
層３の上にスペーサ層４を形成し、スペーサ層４の上に
ｎ型不純物がドーピングされたキャリア供給層５を形成
する際にスペーサ層４に酸素か、あるいは水素をドーピ
ングすることにより電子移動度が高くなるので、ＨＥＭ
Ｔの電子移動度を高くすることができる。
るIII-Ｖ族化合物半導体製造方法を提供する。 【解決手段】 エピタキシャル成長法を用いて基板１上
に自由電子が移動するチャネル層３を形成し、チャネル
層３の上にスペーサ層４を形成し、スペーサ層４の上に
ｎ型不純物がドーピングされたキャリア供給層５を形成
する際にスペーサ層４に酸素か、あるいは水素をドーピ
ングすることにより電子移動度が高くなるので、ＨＥＭ
Ｔの電子移動度を高くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III-Ｖ族化合物半
導体製造方法に関する。
導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウム
ガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）等の化合物半導体はシリ
コン（Ｓｉ）半導体に比べて電子移動度が高いという特
長がある。このような特長をいかしてＧａＡｓやＩｎＧ
ａＡｓは高速動作や高効率動作が要求されるデバイスに
多用されている。代表例としてＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）が挙げられる。
ガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）等の化合物半導体はシリ
コン（Ｓｉ）半導体に比べて電子移動度が高いという特
長がある。このような特長をいかしてＧａＡｓやＩｎＧ
ａＡｓは高速動作や高効率動作が要求されるデバイスに
多用されている。代表例としてＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）が挙げられる。
【０００３】ＨＥＭＴは衛星放送用受信アンテナの内蔵
プリアンプに用いられており、衛星からの微弱な高周波
信号を低雑音で増幅することができる。
プリアンプに用いられており、衛星からの微弱な高周波
信号を低雑音で増幅することができる。
【０００４】図５は従来のＨＥＭＴの概略断面図であ
る。
る。
【０００５】このＨＥＭＴは、基板１上にバッファ層
２、チャネル層３、スペーサ層４ａ、キャリア供給層５
及びコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させたも
のである。
２、チャネル層３、スペーサ層４ａ、キャリア供給層５
及びコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させたも
のである。
【０００６】基板１は各層が単結晶成長するための下地
である。
である。
【０００７】バッファ層２は基板１の表面の残留不純物
によるデバイス特性劣化を防止する層である。
によるデバイス特性劣化を防止する層である。
【０００８】チャネル層３は自由電子が移動する層であ
り、高純度を必要とする。
り、高純度を必要とする。
【０００９】スペーサ層４ａはチャネル層３の自由電子
がキャリア供給層５のｎ型不純物によるイオン散乱され
るのを抑止する層である。
がキャリア供給層５のｎ型不純物によるイオン散乱され
るのを抑止する層である。
【００１０】キャリア供給層５はｎ型不純物がドーピン
グされており、発生した自由電子をチャネル層３へ供給
する層である。
グされており、発生した自由電子をチャネル層３へ供給
する層である。
【００１１】コンタクト層６は電極を形成するための層
である。
である。
【００１２】表１はＨＥＭＴの構造例を示す表である。
【００１３】
【表１】
【００１４】ここで、結晶成長のことをエピタキシャル
と言う。エピタキシャル層の名称の「ｎ−」や「ｉ−」
はエピタキシャル層がそれぞれｎ型、半絶縁性であるこ
とを表している。厚さの単位は「ｎｍ」である（１０-9
ｍ）。キャリア濃度の単位は「ｃｍ-3」である。
と言う。エピタキシャル層の名称の「ｎ−」や「ｉ−」
はエピタキシャル層がそれぞれｎ型、半絶縁性であるこ
とを表している。厚さの単位は「ｎｍ」である（１０-9
ｍ）。キャリア濃度の単位は「ｃｍ-3」である。
【００１５】表１に示したＨＥＭＴエピタキシャルウェ
ハの成長方法について述べる。
ハの成長方法について述べる。
【００１６】エピタキシャル層を成長させる基板１を図
示しないサセプタにセットし、図示しない成長炉内で加
熱する。成長炉内に原料ガスを供給すると、原料ガスが
熱により分解し、基板１上にエピタキシャル層が成長す
る。原料としてｉ−ＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇ
ａ原料のトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）とＡ
ｓ原料のアルシン（ＡｓＨ3 ）を基板１に供給する。
尚、Ｇａ原料として他にトリエチルガリウム（Ｇａ（Ｃ
Ｈ3 ＣＨ2 ）3 ）がある。Ａｓ原料として他にトリメチ
ル砒素（Ａｓ（ＣＨ3 ）3 ）、ターシャリーブチルアル
シン（ＴＢＡ）がある。
示しないサセプタにセットし、図示しない成長炉内で加
熱する。成長炉内に原料ガスを供給すると、原料ガスが
熱により分解し、基板１上にエピタキシャル層が成長す
る。原料としてｉ−ＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇ
ａ原料のトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）とＡ
ｓ原料のアルシン（ＡｓＨ3 ）を基板１に供給する。
尚、Ｇａ原料として他にトリエチルガリウム（Ｇａ（Ｃ
Ｈ3 ＣＨ2 ）3 ）がある。Ａｓ原料として他にトリメチ
ル砒素（Ａｓ（ＣＨ3 ）3 ）、ターシャリーブチルアル
シン（ＴＢＡ）がある。
【００１７】ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓを成長させる場
合には、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 及びＡｌ原料のト
リメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を基板に供
給する。なお、Ａｌ原料として他にＡｌ（ＣＨ3 Ｃ
Ｈ2 ）3 がある。Ａｌ0.25ＧａＡｓとはＡｌ０．２５Ｇ
ａ０．７５Ａｓを略したものであり、ＡｌとＧａとの比
が０．２５：０．７５であることを意味する。
合には、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 及びＡｌ原料のト
リメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を基板に供
給する。なお、Ａｌ原料として他にＡｌ（ＣＨ3 Ｃ
Ｈ2 ）3 がある。Ａｌ0.25ＧａＡｓとはＡｌ０．２５Ｇ
ａ０．７５Ａｓを略したものであり、ＡｌとＧａとの比
が０．２５：０．７５であることを意味する。
【００１８】ｉ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓを成長する場合
には、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3及びＩｎ原料のトリ
メチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）を基板に供給す
る。Ｉｎ０．２０ＧａＡｓとはＩｎ０．２０Ｇａ０．８
０Ａｓを略したものであり、ＩｎとＧａとの比が０．２
０：０．８０であることを意味する。
には、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3及びＩｎ原料のトリ
メチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）を基板に供給す
る。Ｉｎ０．２０ＧａＡｓとはＩｎ０．２０Ｇａ０．８
０Ａｓを略したものであり、ＩｎとＧａとの比が０．２
０：０．８０であることを意味する。
【００１９】ｎ−ＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 及びｎ型ドーパントを基板に供
給する。ｎ型ドーパントの元素としてはＳｉやセレン
（Ｓｅ）がある。Ｓｉ原料としてはモノシラン（ＳｉＨ
4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）がある。Ｓｅ原料として
はセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）がある。
（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 及びｎ型ドーパントを基板に供
給する。ｎ型ドーパントの元素としてはＳｉやセレン
（Ｓｅ）がある。Ｓｉ原料としてはモノシラン（ＳｉＨ
4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）がある。Ｓｅ原料として
はセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】ここで、表１に示すよ
うな構造のＨＥＭＴを作製し、シートキャリア濃度と電
子移動度とをパウ法（ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法）に
より測定した。シートキャリア濃度とは自由電子の面密
度であり、単位はｃｍ-2である。電子移動度は自由電子
の移動しやすさを表し、単位はｃｍ2 ／Ｖ・ｓである。
うな構造のＨＥＭＴを作製し、シートキャリア濃度と電
子移動度とをパウ法（ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法）に
より測定した。シートキャリア濃度とは自由電子の面密
度であり、単位はｃｍ-2である。電子移動度は自由電子
の移動しやすさを表し、単位はｃｍ2 ／Ｖ・ｓである。
【００２１】図８は従来のＨＥＭＴのシートキャリア濃
度と電子移動度との関係を示す図であり、横軸がシート
キャリア濃度軸であり、縦軸が電子移動度軸である。
度と電子移動度との関係を示す図であり、横軸がシート
キャリア濃度軸であり、縦軸が電子移動度軸である。
【００２２】ＨＥＭＴデバイスの特性は電子移動度が高
いほど向上する。従来技術では電子移動度を高くしよう
とすると、成長温度を最適化する必要がある。
いほど向上する。従来技術では電子移動度を高くしよう
とすると、成長温度を最適化する必要がある。
【００２３】ところが、成長温度を最適化するとシート
キャリア濃度のウェハ面内のばらつきが大きくなってし
まう。
キャリア濃度のウェハ面内のばらつきが大きくなってし
まう。
【００２４】図６は成長温度最適化前のシートキャリア
濃度を示す図であり、図７は成長温度最適化後のシート
キャリア濃度を示す図である。図６、７において横軸は
測定位置軸であり、縦軸はシートキャリア濃度軸であ
る。
濃度を示す図であり、図７は成長温度最適化後のシート
キャリア濃度を示す図である。図６、７において横軸は
測定位置軸であり、縦軸はシートキャリア濃度軸であ
る。
【００２５】図６、７に示すシートキャリア濃度の変化
はシートキャリア濃度のウェハ面内のばらつきが小さく
なる成長温度と電子移動度が高くなる成長温度とが異な
るためである。シートキャリア濃度のウェハ面内のばら
つきが大きくなると、ＨＥＭＴデバイスの特性ばらつき
が大きくなり、歩留りが低下し、生産性が低下してしま
う。なお、シートキャリア濃度を低くすると電子移動度
を高くすることができるが、ＨＥＭＴデバイス特性、特
に増幅率が変化してしまうという問題があるため、シー
トキャリア濃度を変えることはできない。
はシートキャリア濃度のウェハ面内のばらつきが小さく
なる成長温度と電子移動度が高くなる成長温度とが異な
るためである。シートキャリア濃度のウェハ面内のばら
つきが大きくなると、ＨＥＭＴデバイスの特性ばらつき
が大きくなり、歩留りが低下し、生産性が低下してしま
う。なお、シートキャリア濃度を低くすると電子移動度
を高くすることができるが、ＨＥＭＴデバイス特性、特
に増幅率が変化してしまうという問題があるため、シー
トキャリア濃度を変えることはできない。
【００２６】従来技術では電子移動度を高くするために
は成長温度を最適化しなければならない。しかし、成長
温度を最適化すると、最適化する前（図６参照）と最適
化した後（図７参照）比べてウェハ面内のシートキャリ
ア濃度のばらつきが大きくなってしまう。シートキャリ
ア濃度のばらつきが大きくなってしまうとＨＥＭＴデバ
イスの特性のばらつきも大きくなってしまい、歩留りが
低下してしまうという問題があった。
は成長温度を最適化しなければならない。しかし、成長
温度を最適化すると、最適化する前（図６参照）と最適
化した後（図７参照）比べてウェハ面内のシートキャリ
ア濃度のばらつきが大きくなってしまう。シートキャリ
ア濃度のばらつきが大きくなってしまうとＨＥＭＴデバ
イスの特性のばらつきも大きくなってしまい、歩留りが
低下してしまうという問題があった。
【００２７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることができるIII-
Ｖ族化合物半導体製造方法を提供することにある。
し、ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることができるIII-
Ｖ族化合物半導体製造方法を提供することにある。
【００２８】
【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III-Ｖ族化合物半導体製造方法は、エピタキ
シャル成長法を用いて基板上に自由電子が移動するチャ
ネル層を形成し、チャネル層の上にスペーサ層を形成
し、スペーサ層の上にｎ型不純物がドーピングされたキ
ャリア供給層を形成するＨＥＭＴにおいて、スペーサ層
に酸素か、あるいは水素をドーピングするものである。
に本発明のIII-Ｖ族化合物半導体製造方法は、エピタキ
シャル成長法を用いて基板上に自由電子が移動するチャ
ネル層を形成し、チャネル層の上にスペーサ層を形成
し、スペーサ層の上にｎ型不純物がドーピングされたキ
ャリア供給層を形成するＨＥＭＴにおいて、スペーサ層
に酸素か、あるいは水素をドーピングするものである。
【００２９】上記構成に加え本発明のIII-Ｖ族化合物半
導体製造方法は、Ｖ族原料としてアルシン、トリメチル
砒素、ターシャリーブチルアルシン、ホスフィンまたは
ターシャリーブチルホスフィンを用いるのが好ましい。
導体製造方法は、Ｖ族原料としてアルシン、トリメチル
砒素、ターシャリーブチルアルシン、ホスフィンまたは
ターシャリーブチルホスフィンを用いるのが好ましい。
【００３０】上記構成に加え本発明のIII-Ｖ族化合物半
導体製造方法は、 III族原料としてトリメチルアルミニ
ウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、ト
リエチルアルミニウム、トリエチルガリウムまたはトリ
エチルインジウムを用いるのが好ましい。
導体製造方法は、 III族原料としてトリメチルアルミニ
ウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、ト
リエチルアルミニウム、トリエチルガリウムまたはトリ
エチルインジウムを用いるのが好ましい。
【００３１】上記構成に加え本発明のIII-Ｖ族化合物半
導体製造方法は、エピタキシャル成長の際に希釈用ガス
として水素、窒素またはアルゴンを用いるのが好まし
い。
導体製造方法は、エピタキシャル成長の際に希釈用ガス
として水素、窒素またはアルゴンを用いるのが好まし
い。
【００３２】上記構成に加え本発明のIII-Ｖ族化合物半
導体製造方法は、エピタキシャル成長の際に用いる酸素
原料の酸素濃度を１×１０15ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3
とするのが好ましい。
導体製造方法は、エピタキシャル成長の際に用いる酸素
原料の酸素濃度を１×１０15ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3
とするのが好ましい。
【００３３】上記構成に加え本発明のIII-Ｖ族化合物半
導体製造方法は、酸素原料として酸素と水とを用いるの
が好ましい。
導体製造方法は、酸素原料として酸素と水とを用いるの
が好ましい。
【００３４】本発明によれば、スペーサ層に酸素か、あ
るいは水素をドーピングすることにより電子移動度が高
くなるので、ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることがで
きる。
るいは水素をドーピングすることにより電子移動度が高
くなるので、ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることがで
きる。
【００３５】
【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。
図面に基づいて詳述する。
【００３６】図１は本発明のIII-Ｖ族化合物半導体製造
方法を適用したＨＥＭＴの一実施の形態を示す概略断面
図である。なお、図５に示した従来例と同様の部材には
共通の符号を用いた。
方法を適用したＨＥＭＴの一実施の形態を示す概略断面
図である。なお、図５に示した従来例と同様の部材には
共通の符号を用いた。
【００３７】このＨＥＭＴは、基板１上にバッファ２
層、チャネル層３、酸素をドーピングしたスペーサ層
４、キャリア供給層５及びコンタクト層６を順次エピタ
キシャル成長させたものである。
層、チャネル層３、酸素をドーピングしたスペーサ層
４、キャリア供給層５及びコンタクト層６を順次エピタ
キシャル成長させたものである。
【００３８】図２は本発明と従来技術におけるシートキ
ャリア濃度と電子移動度との関係を示す図であり、横軸
がシートキャリア濃度軸であり、縦軸が電子移動度軸で
ある。
ャリア濃度と電子移動度との関係を示す図であり、横軸
がシートキャリア濃度軸であり、縦軸が電子移動度軸で
ある。
【００３９】同図より従来技術ではスペーサ層に酸素を
ドーピングしておらずＨＥＭＴの電子移動度が低いが、
本発明ではスペーサ層に酸素をドーピングすることによ
り電子移動度が高くなっていることが分かる。
ドーピングしておらずＨＥＭＴの電子移動度が低いが、
本発明ではスペーサ層に酸素をドーピングすることによ
り電子移動度が高くなっていることが分かる。
【００４０】ＨＥＭＴの特性を向上させるためには、電
子移動度を高くすることが非常に重要である。
子移動度を高くすることが非常に重要である。
【００４１】図３は図１に示したＨＥＭＴの電子移動度
低下の模式図である。
低下の模式図である。
【００４２】ＨＥＭＴではキャリア供給層５にドーピン
グされたｎ型不純物７が自由電子８を放出する。放出さ
れた自由電子８は、チャネル層３に蓄積される。チャネ
ル層３は高純度であるため、ｎ型不純物７による散乱が
少なく、電子移動度が高いという特長がある。
グされたｎ型不純物７が自由電子８を放出する。放出さ
れた自由電子８は、チャネル層３に蓄積される。チャネ
ル層３は高純度であるため、ｎ型不純物７による散乱が
少なく、電子移動度が高いという特長がある。
【００４３】ところが、キャリア供給層５にドーピング
されているｎ型不純物７によってチャネル層３の自由電
子８がイオン散乱される（９）。さらに、微量ではある
が、キャリア供給層５のｎ型不純物１０がスペーサ層４
に拡散する。スペーサ層４は、キャリア供給層５中のｎ
型不純物７によるイオン散乱９の影響を少なくする働き
があり、スペーサ層４にｎ型不純物１０が存在すると電
子移動度を低下させる原因となる。
されているｎ型不純物７によってチャネル層３の自由電
子８がイオン散乱される（９）。さらに、微量ではある
が、キャリア供給層５のｎ型不純物１０がスペーサ層４
に拡散する。スペーサ層４は、キャリア供給層５中のｎ
型不純物７によるイオン散乱９の影響を少なくする働き
があり、スペーサ層４にｎ型不純物１０が存在すると電
子移動度を低下させる原因となる。
【００４４】本発明ではスペーサ層４に酸素をドーピン
グすることにより、ＨＥＭＴの電子移動度を高くするこ
とができる。酸素にはｎ型不純物７、１０が活性化する
のを防止する働きがあるため、ｎ型不純物７、１０によ
るイオン散乱９の影響を低減できる。
グすることにより、ＨＥＭＴの電子移動度を高くするこ
とができる。酸素にはｎ型不純物７、１０が活性化する
のを防止する働きがあるため、ｎ型不純物７、１０によ
るイオン散乱９の影響を低減できる。
【００４５】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが限定さ
れるものではない。
れるものではない。
【００４６】本発明のIII-Ｖ族化合物半導体製造方法を
表１に示したようなＨＥＭＴエピタキシャルウェハに適
用した。
表１に示したようなＨＥＭＴエピタキシャルウェハに適
用した。
【００４７】エピタキシャル層成長時の基板温度を７０
０℃とし、成長炉内の圧力を１０１０８Ｐａ（７６Ｔｏ
ｒｒ）とし、希釈用ガスに水素を用いた。基板にはＧａ
Ａｓ基板を用いた。ｉ−ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 とＡｓＨ3 とを用いた。Ｇａ（ＣＨ3 ）3 の流
量を１０．５ｃｍ3 ／分とし、ＡｓＨ3 の流量を３１５
ｃｍ3 ／分とした。ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長
にはＧａ（ＣＨ3 ）3、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3
を用い、それらの流量をそれぞれ５．３ｃｍ3／分、
１．４３ｃｍ3 ／分及び６３０ｃｍ3 ／分とした。ｉ−
Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（ＣＨ3 ）3 、
Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3 を用い、それらの流量を
それぞれ５．３ｃｍ3 ／分、２．０９ｃｍ3 ／分及び５
００ｃｍ3／分とした。スペーサ層のｉ−Ａｌ０．２５
ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（ＣＨ3）3 、Ａｌ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＡｓＨ3 に加えて酸素Ｏ2 を用いた。Ｏ2 の
流量を３．０×１０-4ｃｍ3 ／分とした。Ｏ2 以外の原
料流量はｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層と同様である。ｎ
−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長にはｉ−Ａｌ０．２５
ＧａＡｓの成長に使用したＧａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3
に加えてＳｉ2 Ｈ6 を用いた。Ｓｉ2 Ｈ6 の流量を７．
７８×１０-3ｃｍ3 ／分とした。Ｓｉ2 Ｈ6 以外の原料
の流量はｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の場合と同様であ
る。ｎ−ＧａＡｓ層の成長にはｉ−ＧａＡｓの成長した
Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 に加えてＳｉ2Ｈ6 を用い
た。Ｓｉ2 Ｈ6 の流量を１．４０、１．４７、１．７
６、２．１３×１０-4ｃｍ3 ／分の計４種類とした。Ｓ
ｉ2 Ｈ6 以外の原料の流量はｉ−ＧａＡｓ層の場合と同
様である。
０℃とし、成長炉内の圧力を１０１０８Ｐａ（７６Ｔｏ
ｒｒ）とし、希釈用ガスに水素を用いた。基板にはＧａ
Ａｓ基板を用いた。ｉ−ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 とＡｓＨ3 とを用いた。Ｇａ（ＣＨ3 ）3 の流
量を１０．５ｃｍ3 ／分とし、ＡｓＨ3 の流量を３１５
ｃｍ3 ／分とした。ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長
にはＧａ（ＣＨ3 ）3、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3
を用い、それらの流量をそれぞれ５．３ｃｍ3／分、
１．４３ｃｍ3 ／分及び６３０ｃｍ3 ／分とした。ｉ−
Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（ＣＨ3 ）3 、
Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3 を用い、それらの流量を
それぞれ５．３ｃｍ3 ／分、２．０９ｃｍ3 ／分及び５
００ｃｍ3／分とした。スペーサ層のｉ−Ａｌ０．２５
ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（ＣＨ3）3 、Ａｌ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、ＡｓＨ3 に加えて酸素Ｏ2 を用いた。Ｏ2 の
流量を３．０×１０-4ｃｍ3 ／分とした。Ｏ2 以外の原
料流量はｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層と同様である。ｎ
−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長にはｉ−Ａｌ０．２５
ＧａＡｓの成長に使用したＧａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3
に加えてＳｉ2 Ｈ6 を用いた。Ｓｉ2 Ｈ6 の流量を７．
７８×１０-3ｃｍ3 ／分とした。Ｓｉ2 Ｈ6 以外の原料
の流量はｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の場合と同様であ
る。ｎ−ＧａＡｓ層の成長にはｉ−ＧａＡｓの成長した
Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＡｓＨ3 に加えてＳｉ2Ｈ6 を用い
た。Ｓｉ2 Ｈ6 の流量を１．４０、１．４７、１．７
６、２．１３×１０-4ｃｍ3 ／分の計４種類とした。Ｓ
ｉ2 Ｈ6 以外の原料の流量はｉ−ＧａＡｓ層の場合と同
様である。
【００４８】上述した条件でエピタキシャル成長させた
ＨＥＭＴのシートキャリア濃度と電子移動度と測定結果
を図２に示す。
ＨＥＭＴのシートキャリア濃度と電子移動度と測定結果
を図２に示す。
【００４９】同図より本発明（スペーサ層中に酸素ドー
プ有り）の電子移動度の方が、従来技術（スペーサ層中
に酸素ドープ無し）より高いことが分かる。
プ有り）の電子移動度の方が、従来技術（スペーサ層中
に酸素ドープ無し）より高いことが分かる。
【００５０】次に最適条件について述べる。
【００５１】図４はＨＥＭＴの電子移動度とスペーサ層
中の酸素濃度との関係を示す図であり、横軸が酸素濃度
軸、縦軸が電子移動度軸である。
中の酸素濃度との関係を示す図であり、横軸が酸素濃度
軸、縦軸が電子移動度軸である。
【００５２】酸素濃度が１×１０15ｃｍ-3以上で電子移
動度が高くなっていることが分かる。但し、酸素濃度が
１×１０18ｃｍ-3で電子移動度が若干低下しており、最
適な条件は酸素濃度が１×１０15ｃｍ-3〜１×１０18ｃ
ｍ-3であることが分かる。
動度が高くなっていることが分かる。但し、酸素濃度が
１×１０18ｃｍ-3で電子移動度が若干低下しており、最
適な条件は酸素濃度が１×１０15ｃｍ-3〜１×１０18ｃ
ｍ-3であることが分かる。
【００５３】ここで、スペーサ層にドーピングされる酸
素はｎ型不純物の活性化を抑止する働きがある。また、
水素もｎ型不純物が活性化するのを抑止する働きがある
ので、スペーサ層に水素をドーピングしてもよい。
素はｎ型不純物の活性化を抑止する働きがある。また、
水素もｎ型不純物が活性化するのを抑止する働きがある
ので、スペーサ層に水素をドーピングしてもよい。
【００５４】さらに電子移動度を高くするとＨＥＭＴデ
バイスの特性が向上する。ＨＥＭＴデバイスの特性向上
により、衛星放送受信用パラボラアンテナの小型化や携
帯電話の低消費電力化等の効果が期待できる。
バイスの特性が向上する。ＨＥＭＴデバイスの特性向上
により、衛星放送受信用パラボラアンテナの小型化や携
帯電話の低消費電力化等の効果が期待できる。
【００５５】従来の技術を用いて表１のような構造のＨ
ＥＭＴを製作した場合、図２に示すように本発明よりも
電子移動度が低い。従来技術では電子移動度を高くしよ
うとすると、成長温度を最適化する必要がある。ところ
が、成長温度を最適化すると、シートキャリア濃度のウ
ェハ面内のばらつきが大きくなってしまう。成長温度最
適化前後のシートキャリア濃度（図６、７参照）より、
シートキャリア濃度のウェハ面内のばらつきが小さくな
る成長温度と電子移動度とが高くなる成長温度とが異な
るためである。シートキャリア濃度のウェハ面内のばら
つきが大きくなると、ＨＥＭＴデバイスの特性ばらつき
が大きくなり、歩留りが低下し、生産性が低下してしま
う。
ＥＭＴを製作した場合、図２に示すように本発明よりも
電子移動度が低い。従来技術では電子移動度を高くしよ
うとすると、成長温度を最適化する必要がある。ところ
が、成長温度を最適化すると、シートキャリア濃度のウ
ェハ面内のばらつきが大きくなってしまう。成長温度最
適化前後のシートキャリア濃度（図６、７参照）より、
シートキャリア濃度のウェハ面内のばらつきが小さくな
る成長温度と電子移動度とが高くなる成長温度とが異な
るためである。シートキャリア濃度のウェハ面内のばら
つきが大きくなると、ＨＥＭＴデバイスの特性ばらつき
が大きくなり、歩留りが低下し、生産性が低下してしま
う。
【００５６】本発明ではスペーサ層に酸素をドーピング
することにより、シートキャリア濃度のウェハ面内のば
らつきを大きくすることなく、電子移動度を高くするこ
とができる。電子移動度を高くするとＨＥＭＴデバイス
の特性が向上する。ＨＥＭＴデバイスの特性向上によ
り、衛星放送受信用パラボラアンテナの小型化や携帯電
話の低消費電力化等の効果が期待できる。
することにより、シートキャリア濃度のウェハ面内のば
らつきを大きくすることなく、電子移動度を高くするこ
とができる。電子移動度を高くするとＨＥＭＴデバイス
の特性が向上する。ＨＥＭＴデバイスの特性向上によ
り、衛星放送受信用パラボラアンテナの小型化や携帯電
話の低消費電力化等の効果が期待できる。
【００５７】
【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。
な優れた効果を発揮する。
【００５８】ＨＥＭＴの電子移動度を高くすることがで
きるIII-Ｖ族化合物半導体製造方法の提供を実現するこ
とができる。
きるIII-Ｖ族化合物半導体製造方法の提供を実現するこ
とができる。
【図１】本発明のIII-Ｖ族化合物半導体製造方法を適用
したＨＥＭＴの一実施の形態を示す概略断面図である。
したＨＥＭＴの一実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明と従来技術におけるシートキャリア濃度
と電子移動度との関係を示す図である。
と電子移動度との関係を示す図である。
【図３】図１に示したＨＥＭＴの電子移動度低下の模式
図である。
図である。
【図４】シートキャリア濃度と電子移動度との関係を示
す図である。
す図である。
【図５】従来のＨＥＭＴの概略断面図である。
【図６】成長温度最適化前のシートキャリア濃度を示す
図である。
図である。
【図７】成長温度最適化後のシートキャリア濃度を示す
図である。
図である。
【図８】従来のＨＥＭＴのシートキャリア濃度と電子移
動度との関係を示す図である。
動度との関係を示す図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ チャネル層 ４ スペーサ層 ５ キャリア供給層 ６ コンタクト層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AB10 AC01 AC07 AC08 AC09 AC11 AC15 AC16 AC19 AD11 AE23 AF04 CA07 DA52 DA62 EE12 5F102 FA00 GB01 GC01 GD01 GJ05 GK05 GL04 GL08 GM06 GM08 GM09 GN05 GQ01 GR07 HC01 HC07
Claims (6)
- 【請求項１】 エピタキシャル成長法を用いて、自由電
子が移動するチャネル層を基板上に形成し、該チャネル
層の上にスペーサ層を形成し、該スペーサ層の上にキャ
リア層を形成し、該キャリア層にｎ型不純物をドーピン
グするＨＥＭＴにおいて、上記スペーサ層を形成した後
上記スペーサ層に酸素か、あるいは水素をドーピングす
ることを特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体製造方法。 - 【請求項２】 Ｖ族原料としてアルシン、トリメチル砒
素、ターシャリーブチルアルシン、ホスフィンまたはタ
ーシャリーブチルホスフィンを用いる請求項１に記載の
III-Ｖ族化合物半導体製造方法。 - 【請求項３】 III族原料としてトリメチルアルミニウ
ム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリ
エチルアルミニウム、トリエチルガリウムまたはトリエ
チルインジウムを用いる請求項１または２に記載のIII-
Ｖ族化合物半導体製造方法。 - 【請求項４】 エピタキシャル成長の際に希釈用ガスと
して水素、窒素またはアルゴンを用いる請求項１から３
のいずれかに記載のIII-Ｖ族化合物半導体製造方法。 - 【請求項５】 エピタキシャル成長の際に用いる酸素原
料の酸素濃度を１×１０15ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3と
する請求項１から４のいずれかに記載のIII-Ｖ族化合物
半導体製造方法。 - 【請求項６】 酸素原料として酸素と水とを用いる請求
項１から５のいずれかに記載のIII-Ｖ族化合物半導体製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32124799A JP2001144285A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32124799A JP2001144285A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144285A true JP2001144285A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18130462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32124799A Pending JP2001144285A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001144285A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170309712A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
-
1999
- 1999-11-11 JP JP32124799A patent/JP2001144285A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170309712A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
| US10032875B2 (en) * | 2016-04-21 | 2018-07-24 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
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