JP2001244455A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウエハ - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウエハInfo
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- JP2001244455A JP2001244455A JP2000052042A JP2000052042A JP2001244455A JP 2001244455 A JP2001244455 A JP 2001244455A JP 2000052042 A JP2000052042 A JP 2000052042A JP 2000052042 A JP2000052042 A JP 2000052042A JP 2001244455 A JP2001244455 A JP 2001244455A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＩｎＧａＰを電子供給層とするＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体ウエハにおいて、高移動度かつ高濃度の二次
元電子ガスの発生と素子の低抵抗化を実現することので
きる半導体ウエハを提供する。 【解決手段】半絶縁性ＧａＡｓ基板１の上に、ＧａＡｓ
のバッファ層２、第１の電子供給層３、ＡｌＧａＡｓの
スペーサ層４、ＩｎＧａＡｓのチャネル層５、ＩｎＧａ
Ｐのスペーサ層１３、第２の電子供給層１２、およびＧ
ａＡｓのキャップ層８を順に形成したダブルヘテロ型Ｈ
ＥＭＴ用半導体ウエハにおいて、第１の電子供給層３を
ＡｌＧａＡｓより構成し、第２の電子供給層１２をＩｎ
ＧａＰより構成する。
合物半導体ウエハにおいて、高移動度かつ高濃度の二次
元電子ガスの発生と素子の低抵抗化を実現することので
きる半導体ウエハを提供する。 【解決手段】半絶縁性ＧａＡｓ基板１の上に、ＧａＡｓ
のバッファ層２、第１の電子供給層３、ＡｌＧａＡｓの
スペーサ層４、ＩｎＧａＡｓのチャネル層５、ＩｎＧａ
Ｐのスペーサ層１３、第２の電子供給層１２、およびＧ
ａＡｓのキャップ層８を順に形成したダブルヘテロ型Ｈ
ＥＭＴ用半導体ウエハにおいて、第１の電子供給層３を
ＡｌＧａＡｓより構成し、第２の電子供給層１２をＩｎ
ＧａＰより構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体ウエハに関し、特に、高移動度かつ高濃度の二
次元電子ガスを発生させることができるとともに、素子
の低抵抗化を図ることのできるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体ウエハに関する。
物半導体ウエハに関し、特に、高移動度かつ高濃度の二
次元電子ガスを発生させることができるとともに、素子
の低抵抗化を図ることのできるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体ウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ
は、リアクタ内で所定の温度に加熱された結晶基板上に
複数のＩＩＩ、Ｖ族元素を含む原料ガスを作用させ、こ
のガスを基板上で熱分解させることにより成長させられ
る。以上の方法によって異種の結晶を積層させたヘテロ
接合に基づくデバイスの一つに、ＨＥＭＴと呼ばれる高
電子移動度トランジスタがある。ＨＥＭＴは、高純度の
層と、これよりも小さな電子親和力を有し、かつドーピ
ングされて電子供給の機能を与えられた電子供給層との
選択ドープ構造に、電極を形成したものを基本構成とす
る。
は、リアクタ内で所定の温度に加熱された結晶基板上に
複数のＩＩＩ、Ｖ族元素を含む原料ガスを作用させ、こ
のガスを基板上で熱分解させることにより成長させられ
る。以上の方法によって異種の結晶を積層させたヘテロ
接合に基づくデバイスの一つに、ＨＥＭＴと呼ばれる高
電子移動度トランジスタがある。ＨＥＭＴは、高純度の
層と、これよりも小さな電子親和力を有し、かつドーピ
ングされて電子供給の機能を与えられた電子供給層との
選択ドープ構造に、電極を形成したものを基本構成とす
る。
【０００３】ヘテロ接合を構成した２層の界面における
高純度層の側には、電子が二次元状に集まる性質があ
り、集中した電子は、高純度層に位置するために高い移
動度を有する。ＨＥＭＴは、この電子のガスを、ゲート
電極に印加したバイアス電圧による電界効果によって制
御するところに特徴を有する。
高純度層の側には、電子が二次元状に集まる性質があ
り、集中した電子は、高純度層に位置するために高い移
動度を有する。ＨＥＭＴは、この電子のガスを、ゲート
電極に印加したバイアス電圧による電界効果によって制
御するところに特徴を有する。
【０００４】図４は、ヘテロ接合を高純度層の上下に２
重に形成したダブルヘテロ型ＨＥＭＴ用ウエハの構成例
を示す。半絶縁性のＧａＡｓ基板１上に、アンドープＧ
ａＡｓのバッファ層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓによる第１の
電子供給層３、アンドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層
４、高純度層としてのアンドープＩｎＧａＡｓのチャネ
ル層５、アンドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層６、ｎ−
ＡｌＧａＡｓによる第２の電子供給層６、およびｎ+ −
ＧａＡｓのキャップ層８を順次エピタキシャル成長させ
た構成を有する。
重に形成したダブルヘテロ型ＨＥＭＴ用ウエハの構成例
を示す。半絶縁性のＧａＡｓ基板１上に、アンドープＧ
ａＡｓのバッファ層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓによる第１の
電子供給層３、アンドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層
４、高純度層としてのアンドープＩｎＧａＡｓのチャネ
ル層５、アンドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層６、ｎ−
ＡｌＧａＡｓによる第２の電子供給層６、およびｎ+ −
ＧａＡｓのキャップ層８を順次エピタキシャル成長させ
た構成を有する。
【０００５】この構成におけるチャネル層５は、ＩｎＧ
ａＡｓ以外にＧａＡｓにより構成される場合があるが、
第１および第２の電子供給層３、７は、図示されるよう
にＡｌＧａＡｓより構成されるのが通例である。しか
し、電子供給層としては、電子の活性化率の高い材質に
より構成するのが有利であり、近年、この要求に応える
材料としてＩｎＧａＰが注目されている。
ａＡｓ以外にＧａＡｓにより構成される場合があるが、
第１および第２の電子供給層３、７は、図示されるよう
にＡｌＧａＡｓより構成されるのが通例である。しか
し、電子供給層としては、電子の活性化率の高い材質に
より構成するのが有利であり、近年、この要求に応える
材料としてＩｎＧａＰが注目されている。
【０００６】従来より使われてきたＡｌＧａＡｓは、Ｄ
Ｘセンタと呼ばれる電気的な結晶欠陥を内在させてお
り、このため、キャリアの活性化率が低く、キャリアの
高濃度化が難しいという問題を有しているのに比べ、Ｉ
ｎＧａＰには、そのような欠陥がなく、高キャリア濃度
の電子供給層を実現できる特質を備えている。従って、
ＩｎＧａＰによる電子供給層をウエハに組み込むときに
は、高移動度かつ高密度の二次元電子ガスの発生が可能
になるとともに電子供給層が薄肉化し、素子の低抵抗化
も可能となり、ＨＥＭＴの特性は大きく向上することに
なる。
Ｘセンタと呼ばれる電気的な結晶欠陥を内在させてお
り、このため、キャリアの活性化率が低く、キャリアの
高濃度化が難しいという問題を有しているのに比べ、Ｉ
ｎＧａＰには、そのような欠陥がなく、高キャリア濃度
の電子供給層を実現できる特質を備えている。従って、
ＩｎＧａＰによる電子供給層をウエハに組み込むときに
は、高移動度かつ高密度の二次元電子ガスの発生が可能
になるとともに電子供給層が薄肉化し、素子の低抵抗化
も可能となり、ＨＥＭＴの特性は大きく向上することに
なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＩｎＧａＰを
電子供給層としたウエハによると、ＩｎＧａＰの成長条
件によっては、ＩｎやＧａ原子の配置が異なるようにな
り、このため、Ａｓ／Ｐ界面にアクセプタ的欠陥を生じ
させることが報告されている（９７年春季応物学会２８
ｐ−Ｍ−１４）。
電子供給層としたウエハによると、ＩｎＧａＰの成長条
件によっては、ＩｎやＧａ原子の配置が異なるようにな
り、このため、Ａｓ／Ｐ界面にアクセプタ的欠陥を生じ
させることが報告されている（９７年春季応物学会２８
ｐ−Ｍ−１４）。
【０００８】図５は、発明者らによって行われたこの問
題の確認実験の結果である。図５の（ａ）は、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１の上にｎ−ＩｎＧａＰ層１４とｎ−Ｇａ
Ａｓ層１５を図示された厚さとキャリア濃度に成長させ
たサンプルの構成を示し、一方、図５の（ｂ）は、この
サンプルのＡｓ／Ｐ界面付近においてキャリア濃度Ｎｄ
がキャリアトラップにより低下するキャリアプロフィル
を示したものである。図５の（ｂ）には、上記の報告と
同様の現象が現れており、Ａｓ／Ｐ界面におけるこの現
象が、二次元電子ガスの高濃度化および高移動度化の妨
げになることが考えられる。
題の確認実験の結果である。図５の（ａ）は、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１の上にｎ−ＩｎＧａＰ層１４とｎ−Ｇａ
Ａｓ層１５を図示された厚さとキャリア濃度に成長させ
たサンプルの構成を示し、一方、図５の（ｂ）は、この
サンプルのＡｓ／Ｐ界面付近においてキャリア濃度Ｎｄ
がキャリアトラップにより低下するキャリアプロフィル
を示したものである。図５の（ｂ）には、上記の報告と
同様の現象が現れており、Ａｓ／Ｐ界面におけるこの現
象が、二次元電子ガスの高濃度化および高移動度化の妨
げになることが考えられる。
【０００９】従って、本発明の目的は、ＩｎＧａＰを電
子供給層とするダブルヘテロ型ＨＥＭＴ用ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体ウエハにおいて、高移動度かつ高濃度の二
次元電子ガスの発生と素子の低抵抗化を実現することの
できる半導体ウエハを提供することにある。
子供給層とするダブルヘテロ型ＨＥＭＴ用ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体ウエハにおいて、高移動度かつ高濃度の二
次元電子ガスの発生と素子の低抵抗化を実現することの
できる半導体ウエハを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、基板と、前記基板上に形成された第１の
電子供給層と、前記第１の電子供給層より大きな電子親
和力を有して前記第１の電子供給層上に形成されたチャ
ネル層と、前記チャネル層より小さな電子親和力を有し
て前記チャネル層上に形成された第２の電子供給層を備
え、 前記第１の電子供給層は、ＡｌＧａＡｓより構成され、 前記第２の電子供給層は、ＩｎＧａＰより構成されるこ
とを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハを提供
するものである。
達成するため、基板と、前記基板上に形成された第１の
電子供給層と、前記第１の電子供給層より大きな電子親
和力を有して前記第１の電子供給層上に形成されたチャ
ネル層と、前記チャネル層より小さな電子親和力を有し
て前記チャネル層上に形成された第２の電子供給層を備
え、 前記第１の電子供給層は、ＡｌＧａＡｓより構成され、 前記第２の電子供給層は、ＩｎＧａＰより構成されるこ
とを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハを提供
するものである。
【００１１】また、本発明は、上記の目的を解決するた
め、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成された一導電型のＡ
ｌＧａＡｓの第１の電子供給層と、 前記第１の電子供給層上に形成されたＩｎＧａＡｓのチ
ャネル層と、 前記チャネル層上に形成された前記一導電型のＩｎＧａ
Ｐの第２の電子供給層と、 前記第２の電子供給層上に形成された一導電型の高濃度
のＧａＡｓのキャリア層より構成されることを特徴とす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハを提供するものであ
る。
め、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成された一導電型のＡ
ｌＧａＡｓの第１の電子供給層と、 前記第１の電子供給層上に形成されたＩｎＧａＡｓのチ
ャネル層と、 前記チャネル層上に形成された前記一導電型のＩｎＧａ
Ｐの第２の電子供給層と、 前記第２の電子供給層上に形成された一導電型の高濃度
のＧａＡｓのキャリア層より構成されることを特徴とす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハを提供するものであ
る。
【００１２】一般に、ダブルヘテロ型ＨＥＭＴの下部位
置に形成される電子供給層としては、フェルミ単位のピ
ニングができていさえすればよく、この層のシートキャ
リア濃度を高く設定しすぎると、二次元電子ガスの下に
パラレルコンダクションを発生させるようになって、移
動度の低下やしきい値電圧の増加を招くようになる。
置に形成される電子供給層としては、フェルミ単位のピ
ニングができていさえすればよく、この層のシートキャ
リア濃度を高く設定しすぎると、二次元電子ガスの下に
パラレルコンダクションを発生させるようになって、移
動度の低下やしきい値電圧の増加を招くようになる。
【００１３】このため、下部に位置する電子供給層のシ
ートキャリア濃度は、上部に位置する電子供給層より低
いレベルに設定する必要があり、具体的には、上部のシ
ートキャリア濃度の１／３〜６の水準に設定することが
望まれる。本発明において、第１の電子供給層の構成材
としてＡｌＧａＡｓを選択する理由は、第１の電子供給
層に要求されるシートキャリア濃度が以上のようにＡｌ
ＧａＡｓによっても充分に構成可能な水準であること
と、ＡｌＧａＡｓが図５の界面欠陥を発生させない性質
を有するためであり、さらに、本発明において、この第
１の電子供給層とＩｎＧａＰによる第２の電子供給層を
組み合わせる理由は、以下に基づくものである。
ートキャリア濃度は、上部に位置する電子供給層より低
いレベルに設定する必要があり、具体的には、上部のシ
ートキャリア濃度の１／３〜６の水準に設定することが
望まれる。本発明において、第１の電子供給層の構成材
としてＡｌＧａＡｓを選択する理由は、第１の電子供給
層に要求されるシートキャリア濃度が以上のようにＡｌ
ＧａＡｓによっても充分に構成可能な水準であること
と、ＡｌＧａＡｓが図５の界面欠陥を発生させない性質
を有するためであり、さらに、本発明において、この第
１の電子供給層とＩｎＧａＰによる第２の電子供給層を
組み合わせる理由は、以下に基づくものである。
【００１４】図１は、本発明のウエハより構成され、所
定の個所にゲート電極９、ソース電極１０およびドレイ
ン電極１１を形成したＨＥＭＴにおける電流の流れ（矢
印）を示したものである。半絶縁性ＧａＡｓ基板１上の
ＧａＡｓバッファ層２、ＡｌＧａＡｓの第１の電子供給
層３、およびＩｎＧａＡｓのチャネル層５より成る積層
体の上に形成されたＩｎＧａＰの第２の電子供給層１２
は、これを高キャリア濃度に構成することが可能であ
り、従って、二次元電子ガスの高密度生成とそれによる
高い電子移動度を確保でき、ソース電極１０およびドレ
イン電極１１との間の抵抗Ｒｓを低くすることができ
る。
定の個所にゲート電極９、ソース電極１０およびドレイ
ン電極１１を形成したＨＥＭＴにおける電流の流れ（矢
印）を示したものである。半絶縁性ＧａＡｓ基板１上の
ＧａＡｓバッファ層２、ＡｌＧａＡｓの第１の電子供給
層３、およびＩｎＧａＡｓのチャネル層５より成る積層
体の上に形成されたＩｎＧａＰの第２の電子供給層１２
は、これを高キャリア濃度に構成することが可能であ
り、従って、二次元電子ガスの高密度生成とそれによる
高い電子移動度を確保でき、ソース電極１０およびドレ
イン電極１１との間の抵抗Ｒｓを低くすることができ
る。
【００１５】そして、電子供給層１２上のキャップ層８
を構成するＧａＡｓ中のキャリア濃度は、３×１０18ｃ
ｍ-3クラスの高濃度に設定されるのが通例であり、従っ
て、第２の電子供給層１２の側において図５の界面欠陥
が発生したとしても、図３の抵抗Ｒｓに影響を与えるこ
とはなく、この構成と前述したＡｌＧａＡｓによる第１
の電子供給層３が組み合わされる結果、図５の問題によ
る影響を受けることのないＩｎＧａＰ本来の特質を備え
たウエハの構成が可能となる。
を構成するＧａＡｓ中のキャリア濃度は、３×１０18ｃ
ｍ-3クラスの高濃度に設定されるのが通例であり、従っ
て、第２の電子供給層１２の側において図５の界面欠陥
が発生したとしても、図３の抵抗Ｒｓに影響を与えるこ
とはなく、この構成と前述したＡｌＧａＡｓによる第１
の電子供給層３が組み合わされる結果、図５の問題によ
る影響を受けることのないＩｎＧａＰ本来の特質を備え
たウエハの構成が可能となる。
【００１６】なお、ＩｎＧａＰとＧａＡｓは、互いに選
択的エッチング加工の関係にあり、従って、ＩｎＧａＰ
による第２の電子供給層１２とＧａＡｓのキャップ層８
を組み合わせることは、第２の電子供給層１２にゲート
電極９を形成するとき、形成精度を高める副次的効果を
生むことになり、この点は、本発明による一つの利点と
なる。
択的エッチング加工の関係にあり、従って、ＩｎＧａＰ
による第２の電子供給層１２とＧａＡｓのキャップ層８
を組み合わせることは、第２の電子供給層１２にゲート
電極９を形成するとき、形成精度を高める副次的効果を
生むことになり、この点は、本発明による一つの利点と
なる。
【００１７】第１の電子供給層とチャネル層の間には、
アンドープＡｌＧａＡｓあるいはアンドープＧａＡｓよ
り構成されるスペーサ層を配置するのが好ましく、ま
た、第２の電子供給層とチャネル層の間には、アンドー
プＩｎＧａＰより構成されるスペーサ層を配置するのが
好ましい。両方を同時に組み入れた構成は好ましく、よ
り実際的である。
アンドープＡｌＧａＡｓあるいはアンドープＧａＡｓよ
り構成されるスペーサ層を配置するのが好ましく、ま
た、第２の電子供給層とチャネル層の間には、アンドー
プＩｎＧａＰより構成されるスペーサ層を配置するのが
好ましい。両方を同時に組み入れた構成は好ましく、よ
り実際的である。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明によるＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体ウエハの実施の形態を説明する。 図２に
示される実施例のウエハにおいて、１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、２はアンドープＧａＡｓのバッファ層、３はｎ
−ＡｌＧａＡｓによる第１の電子供給層、４はアンドー
プＡｌＧａＡｓによるスペーサ層、５はアンドープＩｎ
ＧａＡｓのチャネル層、１３はアンドープＩｎＧａＰに
よるスペーサ層、１２はｎ−ＩｎＧａＰによる第２の電
子供給層、８は再上部のｎ′−ＧａＡｓによるキャップ
層を示し、これらの各層は、以下のようにして成長させ
られた。
化合物半導体ウエハの実施の形態を説明する。 図２に
示される実施例のウエハにおいて、１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、２はアンドープＧａＡｓのバッファ層、３はｎ
−ＡｌＧａＡｓによる第１の電子供給層、４はアンドー
プＡｌＧａＡｓによるスペーサ層、５はアンドープＩｎ
ＧａＡｓのチャネル層、１３はアンドープＩｎＧａＰに
よるスペーサ層、１２はｎ−ＩｎＧａＰによる第２の電
子供給層、８は再上部のｎ′−ＧａＡｓによるキャップ
層を示し、これらの各層は、以下のようにして成長させ
られた。
【００１９】リアクタ内において、直径４インチの半絶
縁性ＧａＡｓ基板１を載置したサセプタを６００℃に加
熱するとともに、これを１１ｒｐｍの速度で回転させ、
リアクタのガス導入口よりｎ−ＩｎＧａＡｓの原料ガス
であるトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、
アルシンおよびジシランと、ｎ−ＩｎＧａＰの原料ガス
であるトリメチルインジウム、トリエチルガリウム、フ
ォスフィンおよびジシランを導入し、基板１上に各層を
成長させた。
縁性ＧａＡｓ基板１を載置したサセプタを６００℃に加
熱するとともに、これを１１ｒｐｍの速度で回転させ、
リアクタのガス導入口よりｎ−ＩｎＧａＡｓの原料ガス
であるトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、
アルシンおよびジシランと、ｎ−ＩｎＧａＰの原料ガス
であるトリメチルインジウム、トリエチルガリウム、フ
ォスフィンおよびジシランを導入し、基板１上に各層を
成長させた。
【００２０】表１に各層の構成を示す。表中の従来例
は、実施例と同様にしてエピタキシャル成長させた図４
の構成のウエハである。なお、ｎ−ＡｌＧａＡｓは、Ａ
ｌ組成が０．３を超えると、ＤＸセンタの影響が大きく
なってキャリアの活性化率が低下するため、Ａｌ組成を
０．２４に設定した。
は、実施例と同様にしてエピタキシャル成長させた図４
の構成のウエハである。なお、ｎ−ＡｌＧａＡｓは、Ａ
ｌ組成が０．３を超えると、ＤＸセンタの影響が大きく
なってキャリアの活性化率が低下するため、Ａｌ組成を
０．２４に設定した。
【００２１】
【表１】
【００２２】実施例および従来例のウエハを対象にホー
ル測定を行ったところ、実施例がホール濃度Ｎｓ＝２．
６５×１０12ｃｍ-2、および電子移動度μ＝５９００ｃ
ｍ2Ｖ-1ｓｅｃ-1の特性を示したのに比べ、従来例の特
性は、Ｎｓ＝２．５５×１０12ｃｍ-2、μ＝５８６０ｃ
ｍ2 Ｖ-1ｓｅｃ-1であった。実施例の第２の電子供給層
を薄肉かつ低シートキャリア濃度としたにもかかわら
ず、従来例を上回る特性を示すことが確認された。
ル測定を行ったところ、実施例がホール濃度Ｎｓ＝２．
６５×１０12ｃｍ-2、および電子移動度μ＝５９００ｃ
ｍ2Ｖ-1ｓｅｃ-1の特性を示したのに比べ、従来例の特
性は、Ｎｓ＝２．５５×１０12ｃｍ-2、μ＝５８６０ｃ
ｍ2 Ｖ-1ｓｅｃ-1であった。実施例の第２の電子供給層
を薄肉かつ低シートキャリア濃度としたにもかかわら
ず、従来例を上回る特性を示すことが確認された。
【００２３】図３は、Ｃ−Ｖ測定における両例の二次元
電子ガスのキャリアプロフィルを示したものである。こ
れによれば、実施例によるウエハのほうが、二次元ガス
の蓄積が多いことが示されている。第２の電子供給層１
２のキャリア濃度をさらに高く設定すれば、二次元ガス
の濃度もこれに応じて高くなることは明らかである。
電子ガスのキャリアプロフィルを示したものである。こ
れによれば、実施例によるウエハのほうが、二次元ガス
の蓄積が多いことが示されている。第２の電子供給層１
２のキャリア濃度をさらに高く設定すれば、二次元ガス
の濃度もこれに応じて高くなることは明らかである。
【００２４】なお、本発明の実施に際しては、チャネル
層をＩｎＧａＡｓとするとき、その厚さは臨界膜厚より
薄くしてはならず、特に、Ｉｎ組成が０．１５〜０．２
０のときには、１０〜２０ｎｍの厚さにすることが望ま
しい。一方、チャネル層をＧａＡｓで構成するときは、
二次元電子ガスが深さ方向に空間的に分離しない程度の
厚さを有していることが望ましい。
層をＩｎＧａＡｓとするとき、その厚さは臨界膜厚より
薄くしてはならず、特に、Ｉｎ組成が０．１５〜０．２
０のときには、１０〜２０ｎｍの厚さにすることが望ま
しい。一方、チャネル層をＧａＡｓで構成するときは、
二次元電子ガスが深さ方向に空間的に分離しない程度の
厚さを有していることが望ましい。
【００２５】上記の実施の形態では、ＧａＡｓ基板上に
成長させたダブルヘテロ型ウエハの例について説明した
が、たとえば、基板がＩｎＰより構成され、ＩｎＧａＡ
ｓのチャネル層とＩｎＡｌＡｓの上下電子供給層を有す
るダブルヘテロ型ウエハへの適用も可能であり、その場
合、上方の電子供給層のＩｎＡｌＡｓがＩｎＧａＰに置
き換えられる。本発明を、ＧａＡｓ基板上に格子不整合
系のエピタキシャル層を成長させるメタモーフィックＨ
ＥＭＴに適用することは可能である。
成長させたダブルヘテロ型ウエハの例について説明した
が、たとえば、基板がＩｎＰより構成され、ＩｎＧａＡ
ｓのチャネル層とＩｎＡｌＡｓの上下電子供給層を有す
るダブルヘテロ型ウエハへの適用も可能であり、その場
合、上方の電子供給層のＩｎＡｌＡｓがＩｎＧａＰに置
き換えられる。本発明を、ＧａＡｓ基板上に格子不整合
系のエピタキシャル層を成長させるメタモーフィックＨ
ＥＭＴに適用することは可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体ウエハによれば、チャネル層の上
下に電子供給層を有するダブルヘテロ型のＨＥＭＴ用ウ
エハにおいて、下部の第１の電子供給層をＡｌＧａＡｓ
より構成し、上部の第２の電子供給層をＩｎＧａＰより
構成するため、層中に高移動度かつ高密度の二次元電子
ガスを発生させることができるとともに、素子の低抵抗
化を図ることができ、従って有用性の高い半導体ウエハ
を提供することができる。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体ウエハによれば、チャネル層の上
下に電子供給層を有するダブルヘテロ型のＨＥＭＴ用ウ
エハにおいて、下部の第１の電子供給層をＡｌＧａＡｓ
より構成し、上部の第２の電子供給層をＩｎＧａＰより
構成するため、層中に高移動度かつ高密度の二次元電子
ガスを発生させることができるとともに、素子の低抵抗
化を図ることができ、従って有用性の高い半導体ウエハ
を提供することができる。
【図１】本発明によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ
を使用したダブルヘテロ型ＨＥＭＴにおける電流の流れ
を示す説明図。
を使用したダブルヘテロ型ＨＥＭＴにおける電流の流れ
を示す説明図。
【図２】本発明によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ
の実施の形態を示す説明図。
の実施の形態を示す説明図。
【図３】図２の半導体ウエハのＣ−Ｖ測定における二次
元電子ガスのキャリアプロフィルを示す説明図。
元電子ガスのキャリアプロフィルを示す説明図。
【図４】従来のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハを示す
説明図。
説明図。
【図５】従来の半導体ウエハにおいて、電子供給層にＩ
ｎＧａＰを使用したときのＡｓ／Ｐ界面における欠陥の
説明図であり、（ａ）はサンプルの構成、（ｂ）は欠陥
の発生状況を示す。
ｎＧａＰを使用したときのＡｓ／Ｐ界面における欠陥の
説明図であり、（ａ）はサンプルの構成、（ｂ）は欠陥
の発生状況を示す。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ アンドープＧａＡｓのバッファ層 ３ ｎ−ＡｌＧａＡｓの第１の電子供給層 ４ アンドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層 ５ アンドープＩｎＧａＡｓのチャネル層 ８ ｎ′−ＧａＡｓのキャップ層 １２ ｎ−ＩｎＧａＰの第２の電子供給層 １３ アンドープＩｎＧａＰのスペーサ層
Claims (5)
- 【請求項１】基板と、前記基板上に形成された第１の電
子供給層と、前記第１の電子供給層より大きな電子親和
力を有して前記第１の電子供給層上に形成されたチャネ
ル層と、前記チャネル層より小さな電子親和力を有して
前記チャネル層上に形成された第２の電子供給層を備
え、 前記第１の電子供給層は、ＡｌＧａＡｓより構成され、 前記第２の電子供給層は、ＩｎＧａＰより構成されるこ
とを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ。 - 【請求項２】前記チャネル層および第１の電子供給層
は、アンドープＡｌＧａＡｓあるいはアンドープＧａＡ
ｓより構成されるスペーサ層を相互間に有することを特
徴とする請求項１項記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウ
エハ。 - 【請求項３】前記チャネル層および第２の電子供給層
は、アンドープＩｎＧａＰより構成されるスペーサ層を
相互間に有することを特徴とする請求項１項記載のＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体ウエハ。 - 【請求項４】前記チャネル層および第１の電子供給層
は、アンドープＡｌＧａＡｓあるいはアンドープＧａＡ
ｓより構成されるスペーサ層を相互間に有し、 前記チャネル層および第２の電子供給層は、アンドープ
ＩｎＧａＰより構成されるスペーサ層を相互間に有する
ことを特徴とする請求項１項記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体ウエハ。 - 【請求項５】半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成された一導
電型のＡｌＧａＡｓの第１の電子供給層と、 前記第１の電子供給層上に形成されたＩｎＧａＡｓのチ
ャネル層と、 前記チャネル層上に形成された一導電型のＩｎＧａＰの
第２の電子供給層と、 前記第２の電子供給層上に形成された一導電型の高濃度
のＧａＡｓのキャップ層より構成されることを特徴とす
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052042A JP2001244455A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052042A JP2001244455A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244455A true JP2001244455A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18573618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000052042A Pending JP2001244455A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体ウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001244455A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009049038A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Advantest Corp | 高電子移動度トランジスタおよび電子デバイス |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000052042A patent/JP2001244455A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009049038A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Advantest Corp | 高電子移動度トランジスタおよび電子デバイス |
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