JP2001308315A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気的特性に優れたIII-V 族化合物半導体エ
ピタキシャルウェハを提供する。 【解決手段】 基板２１と、基板２１上にチャネル層と
して形成された第１の化合物半導体層２３と、第１の化
合物半導体層２３の上に電子供給層として形成され第１
の化合物半導体層２３よりも電子親和力の小さい第２の
化合物半導体層３１とを備えたIII-V 族化合物半導体エ
ピタキシャルウェハの第２の化合物半導体層３１の一部
を高キャリア濃度層２５にすることによりＭＯＣＶＤで
プレーナドープを超える電気的特性を実現できる。
ピタキシャルウェハを提供する。 【解決手段】 基板２１と、基板２１上にチャネル層と
して形成された第１の化合物半導体層２３と、第１の化
合物半導体層２３の上に電子供給層として形成され第１
の化合物半導体層２３よりも電子親和力の小さい第２の
化合物半導体層３１とを備えたIII-V 族化合物半導体エ
ピタキシャルウェハの第２の化合物半導体層３１の一部
を高キャリア濃度層２５にすることによりＭＯＣＶＤで
プレーナドープを超える電気的特性を実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III-V 族化合物半
導体エピタキシャルウェハに関する。
導体エピタキシャルウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、III-V 族化合物半導体の薄膜結
晶を結晶基板表面上にエピタキシャル成長させるには、
リアクター（炉）内で加熱状態にある結晶基板に、複数
のIII族若しくはＶ族の原料ガスを含んだキャリアーガ
スを供給し、これらの原料ガスを結晶基板上で熱分解さ
せることによって行われる。
晶を結晶基板表面上にエピタキシャル成長させるには、
リアクター（炉）内で加熱状態にある結晶基板に、複数
のIII族若しくはＶ族の原料ガスを含んだキャリアーガ
スを供給し、これらの原料ガスを結晶基板上で熱分解さ
せることによって行われる。
【０００３】このような成長法により、異種の結晶を積
層したヘテロ接合を利用したデバイスの一つにＨＥＭＴ
と呼ばれる高電子移動度トランジスタがある。ＨＥＭＴ
は、基本的には高純度層と、高純度層よりも電子親和力
が小さく、かつドーピングされて電子を供給する機能を
有する電子供給層の２層からなる選択ドープ構造の上に
電極を設けた電界効果トランジスタとしたものである。
層したヘテロ接合を利用したデバイスの一つにＨＥＭＴ
と呼ばれる高電子移動度トランジスタがある。ＨＥＭＴ
は、基本的には高純度層と、高純度層よりも電子親和力
が小さく、かつドーピングされて電子を供給する機能を
有する電子供給層の２層からなる選択ドープ構造の上に
電極を設けた電界効果トランジスタとしたものである。
【０００４】図４はIII-V 族化合物半導体エピタキシャ
ルウェハの従来例を示す断面図であり、図５はIII-V 族
化合物半導体エピタキシャルウェハの他の従来例を示す
断面図である。
ルウェハの従来例を示す断面図であり、図５はIII-V 族
化合物半導体エピタキシャルウェハの他の従来例を示す
断面図である。
【０００５】図４に示すIII-V 族化合物半導体エピタキ
シャルウェハ１は、ＧａＡｓ基板２の上に、厚さ５０
０．０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層３、厚さが２００．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層４、厚さが１０．０ｎｍ
でキャリア濃度が２ｅ１８ｃｍ-3のｎ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層５、厚さが２．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層６、厚さが１５．０ｎｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ
0.85Ａｓ層７、厚さが２．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層８及び厚さが４０．０ｎｍでキャリア濃度が
２ｅ１８ｃｍ-3のｎ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層９が順次
積層された、均一ドープＡｌＧａＡｓＤＨ（ダブルヘテ
ロ）−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
シャルウェハ１は、ＧａＡｓ基板２の上に、厚さ５０
０．０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層３、厚さが２００．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層４、厚さが１０．０ｎｍ
でキャリア濃度が２ｅ１８ｃｍ-3のｎ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層５、厚さが２．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層６、厚さが１５．０ｎｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ
0.85Ａｓ層７、厚さが２．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ
0.76Ａｓ層８及び厚さが４０．０ｎｍでキャリア濃度が
２ｅ１８ｃｍ-3のｎ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層９が順次
積層された、均一ドープＡｌＧａＡｓＤＨ（ダブルヘテ
ロ）−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
【０００６】図５に示すIII-V 族化合物半導体エピタキ
シャルウェハ１０は、ＧａＡｓ基板１１の上に、厚さ５
００．０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層１２、厚さ２００．０ｎ
ｍのｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層１３、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ａ、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ｂ、厚さ１５．０ｎ
ｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１５、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ａ及び厚さ３５．０
ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ｂが順次積層さ
れ、ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ａとｉ−Ａｌ0.24
Ｇａ0.76Ａｓ層１４ｂとの間にキャリア濃度が１．０ｅ
１２ｃｍ-3のプレーナドープ層１７ａが形成され、ｉ−
Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ａとｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76
Ａｓ層１６ｂとの間に４．０ｅ１２ｃｍ-3のプレーナド
ープ層１７ｂが施されたプレーナドープＡｌＧａＡｓＤ
Ｈ−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
シャルウェハ１０は、ＧａＡｓ基板１１の上に、厚さ５
００．０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層１２、厚さ２００．０ｎ
ｍのｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層１３、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ａ、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ｂ、厚さ１５．０ｎ
ｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１５、厚さ５．０ｎｍ
のｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ａ及び厚さ３５．０
ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ｂが順次積層さ
れ、ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１４ａとｉ−Ａｌ0.24
Ｇａ0.76Ａｓ層１４ｂとの間にキャリア濃度が１．０ｅ
１２ｃｍ-3のプレーナドープ層１７ａが形成され、ｉ−
Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層１６ａとｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76
Ａｓ層１６ｂとの間に４．０ｅ１２ｃｍ-3のプレーナド
ープ層１７ｂが施されたプレーナドープＡｌＧａＡｓＤ
Ｈ−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
【０００７】これらのエピタキシャルウェハ１、１０の
高純度層と電子供給層との界面の高純度層側には二次元
状に電子が蓄積する。この蓄積した電子は高純度層に形
成されるため、電子移動度が非常に高くなり、電子ガス
となっている。この電子ガスは、エピタキシャルウェハ
を電界効果トランジスタ化したときのゲート電極に印加
したバイアス電圧による電界効果で制御される。
高純度層と電子供給層との界面の高純度層側には二次元
状に電子が蓄積する。この蓄積した電子は高純度層に形
成されるため、電子移動度が非常に高くなり、電子ガス
となっている。この電子ガスは、エピタキシャルウェハ
を電界効果トランジスタ化したときのゲート電極に印加
したバイアス電圧による電界効果で制御される。
【０００８】この電界効果で制御するとき高いシートキ
ャリア濃度を維持しつつ、さらに高い電子移動度を実現
する構造として電子供給層に２次元的にドーピングする
プレーナドープという成長技術がある。同じシートキャ
リア濃度でも電子供給層に均一ドーピングするよりも、
ドーピング部とチャネル部との空間的な距離を隔てた方
が、クーロン散乱の効果が減り、電子移動度が増加する
からである。
ャリア濃度を維持しつつ、さらに高い電子移動度を実現
する構造として電子供給層に２次元的にドーピングする
プレーナドープという成長技術がある。同じシートキャ
リア濃度でも電子供給層に均一ドーピングするよりも、
ドーピング部とチャネル部との空間的な距離を隔てた方
が、クーロン散乱の効果が減り、電子移動度が増加する
からである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレー
ナドープ技術はＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ、分子線結晶成長）では高特性が得られ
るが、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、有機金属気相
成長）ではあまり特性は向上しない。また、炉の状態に
よっては、ドーピング時に不純物が付着して結晶性の劣
化も起こり得るという問題があった。
ナドープ技術はＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ、分子線結晶成長）では高特性が得られ
るが、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、有機金属気相
成長）ではあまり特性は向上しない。また、炉の状態に
よっては、ドーピング時に不純物が付着して結晶性の劣
化も起こり得るという問題があった。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、電気的特性に優れたIII-V 族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。
し、電気的特性に優れたIII-V 族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。
【００１１】
【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 族化合物半導体エピタキシャルウェハ
は、基板と、基板上にチャネル層として形成された第１
の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層の上に電子
供給層として形成され第１の化合物半導体層よりも電子
親和力の小さい第２の化合物半導体層とを備えたIII-V
族化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、第２の
化合物半導体層の一部が高キャリア濃度層であるもので
ある。
に本発明のIII-V 族化合物半導体エピタキシャルウェハ
は、基板と、基板上にチャネル層として形成された第１
の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層の上に電子
供給層として形成され第１の化合物半導体層よりも電子
親和力の小さい第２の化合物半導体層とを備えたIII-V
族化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、第２の
化合物半導体層の一部が高キャリア濃度層であるもので
ある。
【００１２】上記構成に加え本発明のIII-V 族化合物半
導体エピタキシャルウェハは、第１の化合物半導体層と
第２の化合物半導体層とが複数段積層されていてもよ
い。
導体エピタキシャルウェハは、第１の化合物半導体層と
第２の化合物半導体層とが複数段積層されていてもよ
い。
【００１３】上記構成に加え本発明のIII-V 族化合物半
導体エピタキシャルウェハは、高キャリア濃度層にＩｎ
ＧａＰ、若しくはＡｌＩｎＰが用いられているのが好ま
しい。
導体エピタキシャルウェハは、高キャリア濃度層にＩｎ
ＧａＰ、若しくはＡｌＩｎＰが用いられているのが好ま
しい。
【００１４】上記構成に加え本発明のIII-V 族化合物半
導体エピタキシャルウェハは、高キャリア濃度層の厚さ
が０．１〜１０ｎｍの範囲内にあり、キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3以上であるのが好ましい。
導体エピタキシャルウェハは、高キャリア濃度層の厚さ
が０．１〜１０ｎｍの範囲内にあり、キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3以上であるのが好ましい。
【００１５】ここで、III-V 族化合物半導体エピタキシ
ャルウェハ、例えばＡｌＧａＡｓにはＤＸセンターと呼
ばれる結晶欠陥が内在しており、１０18ｃｍ-3後半以上
の高ドピングは不可能である。そのため層の一部だけ高
キャリア濃度化しても、プレーナドープエピタキシャル
よりシートキャリア濃度を大きくするのは不可能であ
る。
ャルウェハ、例えばＡｌＧａＡｓにはＤＸセンターと呼
ばれる結晶欠陥が内在しており、１０18ｃｍ-3後半以上
の高ドピングは不可能である。そのため層の一部だけ高
キャリア濃度化しても、プレーナドープエピタキシャル
よりシートキャリア濃度を大きくするのは不可能であ
る。
【００１６】しかし、ＩｎＧａＰは図２に示すように
１．０×１０19ｃｍ−3 以上のドーピングが可能であ
る。
１．０×１０19ｃｍ−3 以上のドーピングが可能であ
る。
【００１７】そこで、第２の化合物半導体層の一部を高
キャリアのＩｎＧａＰ層とすることによって、ＭＯＣＶ
Ｄでプレーナドープを超える電気的特性を実現できる。
キャリアのＩｎＧａＰ層とすることによって、ＭＯＣＶ
Ｄでプレーナドープを超える電気的特性を実現できる。
【００１８】尚、図２はＳｉ2 Ｈ6 流量とＩｎＧａＰキ
ャリア濃度との関係を示す図であり、横軸がＳｉ2 Ｈ6
流量軸を示し、縦軸がＮｄ（キャリア濃度）軸を示して
いる。
ャリア濃度との関係を示す図であり、横軸がＳｉ2 Ｈ6
流量軸を示し、縦軸がＮｄ（キャリア濃度）軸を示して
いる。
【００１９】
【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。
【００２０】図１は本発明のIII-V 族化合物半導体エピ
タキシャルウェハの一実施の形態を示す断面図である。
タキシャルウェハの一実施の形態を示す断面図である。
【００２１】本III-V 族化合物半導体エピタキシャルウ
ェハ２０は、ＧａＡｓ基板２１の上に、厚さが５００．
０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層２２、厚さが２００．０ｎｍの
ｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層２３、厚さが５．０ｎｍの
ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２４、厚さが１．０ｎｍで
キャリア濃度が１．０ｅ１９ｃｍ-3の高キャリア濃度層
としてのｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２５、厚さが５．
０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２６、厚さが１
５．０ｎｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２７、厚さが
５．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２８、厚さが
３．０ｎｍでキャリア濃度が１．３ｅ１９ｃｍ-3の高キ
ャリア濃度層としてのｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９
及び厚さが３５．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層
３０が順次積層されたものである。
ェハ２０は、ＧａＡｓ基板２１の上に、厚さが５００．
０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ層２２、厚さが２００．０ｎｍの
ｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層２３、厚さが５．０ｎｍの
ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２４、厚さが１．０ｎｍで
キャリア濃度が１．０ｅ１９ｃｍ-3の高キャリア濃度層
としてのｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２５、厚さが５．
０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２６、厚さが１
５．０ｎｍのｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２７、厚さが
５．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層２８、厚さが
３．０ｎｍでキャリア濃度が１．３ｅ１９ｃｍ-3の高キ
ャリア濃度層としてのｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９
及び厚さが３５．０ｎｍのｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層
３０が順次積層されたものである。
【００２２】本III-V 族化合物半導体エピタキシャルウ
ェハは、基板２１上に第一の化合物半導体層２３及び第
２の化合物半導体層３１と第一の化合物半導体層２７及
び第２の化合物半導体層３２が２段積層され、第２の化
合物半導体層３１、３２の一部を高キャリア濃度層２
５、２９としたものである。
ェハは、基板２１上に第一の化合物半導体層２３及び第
２の化合物半導体層３１と第一の化合物半導体層２７及
び第２の化合物半導体層３２が２段積層され、第２の化
合物半導体層３１、３２の一部を高キャリア濃度層２
５、２９としたものである。
【００２３】すなわち、本III-V 族化合物半導体エピタ
キシャルウェハは、高キャリア濃度層を挿入したＡｌＧ
ａＡｓＤＨ−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
キシャルウェハは、高キャリア濃度層を挿入したＡｌＧ
ａＡｓＤＨ−ＨＥＭＴエピタキシャルウェハである。
【００２４】本発明は従来の均一ドープＤＨ−ＨＥＭＴ
エピタキシャルウェハ１やプレーナドープＤＨ−ＨＥＭ
Ｔエピタキシャルウェハ１０に対して、プレーナドープ
に代わる高キャリア濃度のＩｎＧａＰ薄層２５、２９を
挿入することにより、電気的特性に優れたIII-V 族化合
物半導体エピタキシャルウェハ２０が得られる。
エピタキシャルウェハ１やプレーナドープＤＨ−ＨＥＭ
Ｔエピタキシャルウェハ１０に対して、プレーナドープ
に代わる高キャリア濃度のＩｎＧａＰ薄層２５、２９を
挿入することにより、電気的特性に優れたIII-V 族化合
物半導体エピタキシャルウェハ２０が得られる。
【００２５】尚、本実施の形態では第１の化合物半導体
層と第２の化合物半導体層とが２段積層された場合で説
明したが、本発明はこれに限定されず１段でも３段以上
でもよい。
層と第２の化合物半導体層とが２段積層された場合で説
明したが、本発明はこれに限定されず１段でも３段以上
でもよい。
【００２６】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
【００２７】（実施例）図１に示すような高キャリア濃
度ＩｎＧａＰ層挿入構造のエピタキシャルウェハ２０の
ホール効果測定を行い、そのシートキャリア濃度ＮS と
電子移動度μとを測定する。
度ＩｎＧａＰ層挿入構造のエピタキシャルウェハ２０の
ホール効果測定を行い、そのシートキャリア濃度ＮS と
電子移動度μとを測定する。
【００２８】図示しないサセプター上に、直径１０．１
６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置し、サセプタ
ー温度を薄膜の成長温度である６００℃まで加熱する。
サセプターは１１ｒｐｍで回転させる。この状態でガス
導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである水素希釈した
トリメチルガリウム、トリメチルインジウム及びアルシ
ンを流し、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、フォスフィン及びジシラ
ンの混合ガスを流す。
６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置し、サセプタ
ー温度を薄膜の成長温度である６００℃まで加熱する。
サセプターは１１ｒｐｍで回転させる。この状態でガス
導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである水素希釈した
トリメチルガリウム、トリメチルインジウム及びアルシ
ンを流し、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、フォスフィン及びジシラ
ンの混合ガスを流す。
【００２９】（比較例１）図４に示すような均一ドープ
構造のエピタキシャルウェハ１のホール効果測定を行
い、そのシートキャリア濃度ＮS と電子移動度μとを測
定する。
構造のエピタキシャルウェハ１のホール効果測定を行
い、そのシートキャリア濃度ＮS と電子移動度μとを測
定する。
【００３０】図示しないサセプター上に、直径１０．１
６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置し、サセプタ
ー温度を薄膜の成長温度である６００℃まで加熱する。
サセプターを１１ｒｐｍで回転させる。この状態でガス
導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである水素希釈した
トリメチルガリウム、トリメチルインジウム及びアルシ
ンを流し、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、フォスフィン及びジシラ
ンの混合ガスを流す。
６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置し、サセプタ
ー温度を薄膜の成長温度である６００℃まで加熱する。
サセプターを１１ｒｐｍで回転させる。この状態でガス
導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである水素希釈した
トリメチルガリウム、トリメチルインジウム及びアルシ
ンを流し、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、フォスフィン及びジシラ
ンの混合ガスを流す。
【００３１】（比較例２）図５に示すようなプレーナド
ープ構造のエピタキシャルウェハ１０のホール効果測定
を行い、そのシートキャリア濃度ＮS と電子移動度μと
を測定する。
ープ構造のエピタキシャルウェハ１０のホール効果測定
を行い、そのシートキャリア濃度ＮS と電子移動度μと
を測定する。
【００３２】前述と同様に図示しないサセプター上に、
直径１０．１６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置
し、サセプター温度を薄膜の成長温度である６００℃ま
で加熱する。サセプターを１１ｒｐｍで回転させる。こ
の状態でガス導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである
水素希釈したトリメチルガリウム、トリメチルインジウ
ム及びアルシンを流し、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
ン及びジシランの混合ガスを流す。
直径１０．１６ｃｍ（４インチ）のＧａＡｓ基板を配置
し、サセプター温度を薄膜の成長温度である６００℃ま
で加熱する。サセプターを１１ｒｐｍで回転させる。こ
の状態でガス導入口からＩｎＧａＡｓの原料ガスである
水素希釈したトリメチルガリウム、トリメチルインジウ
ム及びアルシンを流し、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
ン及びジシランの混合ガスを流す。
【００３３】表１に実施例、比較例１及び比較例２の結
果を示す。
果を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】同表より、本発明のIII-V 族化合物半導体
エピタキシャルウェハのように化合物半導体層に高キャ
リア濃度ＩｎＧａＰ薄層を挿入することにより、電気的
特性が向上することが分る。
エピタキシャルウェハのように化合物半導体層に高キャ
リア濃度ＩｎＧａＰ薄層を挿入することにより、電気的
特性が向上することが分る。
【００３６】図３は各ＨＥＭＴ構造によるキャリア濃度
プロファイルを示す図であり、横軸が表面からの深さ軸
を示し、縦軸がＮｄ（キャリア濃度）軸を示している。
プロファイルを示す図であり、横軸が表面からの深さ軸
を示し、縦軸がＮｄ（キャリア濃度）軸を示している。
【００３７】同図はＣ−Ｖ測定によりキャリア濃度プロ
ファイルをとったものであり、Ｌ１は実施例、Ｌ２は比
較例１、Ｌ３は比較例２を示している。
ファイルをとったものであり、Ｌ１は実施例、Ｌ２は比
較例１、Ｌ３は比較例２を示している。
【００３８】同図に示すように電子移動度が高いものは
界面に電子が閉じ込められ、２次元電子ガスのピークが
高くなることが分った。
界面に電子が閉じ込められ、２次元電子ガスのピークが
高くなることが分った。
【００３９】以上より本発明のエピタキシャルウェハの
構造によって、ＭＯＣＶＤで均一ドープやプレーナドー
プを超える電気的特性を実現できることが分る。
構造によって、ＭＯＣＶＤで均一ドープやプレーナドー
プを超える電気的特性を実現できることが分る。
【００４０】最適条件としては、高キャリア濃度層にＩ
ｎＧａＰ、若しくはＡｌＩｎＰが用いられていること
と、高キャリア濃度層の厚さが０．１〜１０ｎｍの範囲
内にあり、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上である
ことである。
ｎＧａＰ、若しくはＡｌＩｎＰが用いられていること
と、高キャリア濃度層の厚さが０．１〜１０ｎｍの範囲
内にあり、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上である
ことである。
【００４１】ここで、高キャリア濃度ＩｎＧａＰ層の厚
さや濃度や挿入位置は、目的とする素子に必要な特性に
より異なり、成長条件によっても異なるため、試行錯誤
をしておさえなくてはならない。
さや濃度や挿入位置は、目的とする素子に必要な特性に
より異なり、成長条件によっても異なるため、試行錯誤
をしておさえなくてはならない。
【００４２】尚、本実施例ではＡｌＧａＡｓＤＨ−ＨＥ
ＭＴにＩｎＧａＰ薄層を挿入する場合で説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ｃ−ＨＥＭＴ、
ｐ−ＨＥＭＴ、ＩｎＧａＰＨＥＭＴ、メタモーフィック
ＨＥＭＴ等のようにプレーナドープを応用する化合物半
導体デバイスならいずれにも適用可能である。
ＭＴにＩｎＧａＰ薄層を挿入する場合で説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ｃ−ＨＥＭＴ、
ｐ−ＨＥＭＴ、ＩｎＧａＰＨＥＭＴ、メタモーフィック
ＨＥＭＴ等のようにプレーナドープを応用する化合物半
導体デバイスならいずれにも適用可能である。
【００４３】以上において、本発明によれば、従来品で
ある均一ドープＨＥＭＴエピタキシャルウェハやプレー
ナドープＨＥＭＴエピタキシャルウェハより高い電気的
特性が実現できる。この結果、利得や雑音特性に優れた
トランジスタが得られる。
ある均一ドープＨＥＭＴエピタキシャルウェハやプレー
ナドープＨＥＭＴエピタキシャルウェハより高い電気的
特性が実現できる。この結果、利得や雑音特性に優れた
トランジスタが得られる。
【００４４】
【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。
【００４５】電気的特性に優れたIII-V 族化合物半導体
エピタキシャルウェハの提供を実現することができる。
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１】本発明のIII-V 族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断面図である。
ウェハの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】Ｓｉ2 Ｈ6 流量とＩｎＧａＰキャリア濃度との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】各ＨＥＭＴ構造によるキャリア濃度プロファイ
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図４】III-V 族化合物半導体エピタキシャルウェハの
従来例を示す断面図である。
従来例を示す断面図である。
【図５】III-V 族化合物半導体エピタキシャルウェハの
他の従来例を示す断面図である。
他の従来例を示す断面図である。
２１ 基板（ＧａＡｓ基板） ２３ ｉ−Ａｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓ層（第１の化合物半導
体層） ２５、２９ 高キャリア濃度層（ｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ層、ＩｎＧａＰ薄層） ２６ ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層 ２７ ｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層（第１の化合物半導
体層） ２８、３０ ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層 ３１、３２ 第２の化合物半導体層
体層） ２５、２９ 高キャリア濃度層（ｎ+ −Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ層、ＩｎＧａＰ薄層） ２６ ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層 ２７ ｉ−Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層（第１の化合物半導
体層） ２８、３０ ｉ−Ａｌ0.24Ｇａ0.76Ａｓ層 ３１、３２ 第２の化合物半導体層
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、該基板上にチャネル層として形
成された第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体
層の上に電子供給層として形成され第１の化合物半導体
層よりも電子親和力の小さい第２の化合物半導体層とを
備えたIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハにお
いて、第２の化合物半導体層の一部が高キャリア濃度層
であることを特徴とするIII-V 族化合物半導体エピタキ
シャルウェハ。 - 【請求項２】 上記第１の化合物半導体層と上記第２の
化合物半導体層とが複数段積層されている請求項１に記
載のIII-V 族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 - 【請求項３】 上記高キャリア濃度層にＩｎＧａＰ、若
しくはＡｌＩｎＰが用いられている請求項１または２に
記載のIII-V 族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 - 【請求項４】 上記高キャリア濃度層の厚さが０．１〜
１０ｎｍの範囲内にあり、キャリア濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3以上である請求項２または３に記載のIII-V 族化合
物半導体エピタキシャルウェハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000131538A JP2001308315A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000131538A JP2001308315A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308315A true JP2001308315A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18640417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000131538A Pending JP2001308315A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001308315A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008211089A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びそれを用いたドハティ増幅器 |
| JP2010027697A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光半導体レーザ |
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000131538A patent/JP2001308315A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008211089A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びそれを用いたドハティ増幅器 |
| US7777251B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-08-17 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and doherty amplifier using compound semiconductor device |
| JP2010027697A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光半導体レーザ |
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