JP2001358081A - 化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタ - Google Patents
化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタInfo
- Publication number
- JP2001358081A JP2001358081A JP2000180748A JP2000180748A JP2001358081A JP 2001358081 A JP2001358081 A JP 2001358081A JP 2000180748 A JP2000180748 A JP 2000180748A JP 2000180748 A JP2000180748 A JP 2000180748A JP 2001358081 A JP2001358081 A JP 2001358081A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- source gas
- iii
- semi
- semiconductor wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＯＶＰＥ法を用いてＧａＡｓ基板上に高キ
ャリア濃度の III−Ｖ族化合物半導体を成長できる化合
物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体
ウェハ並びに電界効果トランジスタを提供する。 【解決手段】 III族元素を含む有機金属化合物からな
る原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容器内に
供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板７上に、該半
絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる III−
Ｖ族混晶層を成長させる化合物半導体の製造方法及びそ
れによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トラ
ンジスタにおいて、II族元素、IV族元素、VI族元素を少
なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしく
は酸化物からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素
の原料ガスのみとを反応させて上記 III−Ｖ族混晶層４
にドーピングしてプレーナドープ部８を形成する。
ャリア濃度の III−Ｖ族化合物半導体を成長できる化合
物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体
ウェハ並びに電界効果トランジスタを提供する。 【解決手段】 III族元素を含む有機金属化合物からな
る原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容器内に
供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板７上に、該半
絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる III−
Ｖ族混晶層を成長させる化合物半導体の製造方法及びそ
れによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トラ
ンジスタにおいて、II族元素、IV族元素、VI族元素を少
なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしく
は酸化物からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素
の原料ガスのみとを反応させて上記 III−Ｖ族混晶層４
にドーピングしてプレーナドープ部８を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、 III−Ｖ族化合物
半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウ
ェハ並びに電界効果トランジスタに係り、特にＭＯＶＰ
Ｅ法を用いた化合物半導体の製造方法及びそれによって
製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタに
関するものである。
半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウ
ェハ並びに電界効果トランジスタに係り、特にＭＯＶＰ
Ｅ法を用いた化合物半導体の製造方法及びそれによって
製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６に、従来のインジウムアルミニウム
砒素（ＩｎＡｌＡｓ）／インジウムガリウム砒素（Ｉｎ
ＧａＡｓ）Ｉｎ組成３０％以上の系の高電子移動度トラ
ンジスタ（ＨＥＭＴ）に用いられる半導体ウェハの積層
構造の概略図を示す。
砒素（ＩｎＡｌＡｓ）／インジウムガリウム砒素（Ｉｎ
ＧａＡｓ）Ｉｎ組成３０％以上の系の高電子移動度トラ
ンジスタ（ＨＥＭＴ）に用いられる半導体ウェハの積層
構造の概略図を示す。
【０００３】図６に示すように、この半導体ウェハは、
半絶縁性ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板２７上に、この
ＧａＡｓ基板２７との格子定数差を緩和するため、Ｉｎ
ＡｌＡｓのＩｎ組成を図７に示すようにグレーデッド２
６ａ〜２６ｅに変えたバッファ層２６、ＩｎＧａＡｓか
らなるチャネル層２５、ＩｎＡｌＡｓからなるスペーサ
層２４、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等のII族、IV族、VI族元素を
少なくとも一種類ドーピングしたＩｎＡｌＡｓからなる
キャリア供給層２３、ＩｎＡｌＡｓからなるショットキ
ーコンタクト層２２、最表面に形成されＳｉ、Ｓｅ、Ｔ
ｅ等のII族、IV族、VI族元素を少なくとも一種類ドーピ
ングしたＩｎＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層
２１が順次形成されて構成されている。
半絶縁性ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板２７上に、この
ＧａＡｓ基板２７との格子定数差を緩和するため、Ｉｎ
ＡｌＡｓのＩｎ組成を図７に示すようにグレーデッド２
６ａ〜２６ｅに変えたバッファ層２６、ＩｎＧａＡｓか
らなるチャネル層２５、ＩｎＡｌＡｓからなるスペーサ
層２４、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等のII族、IV族、VI族元素を
少なくとも一種類ドーピングしたＩｎＡｌＡｓからなる
キャリア供給層２３、ＩｎＡｌＡｓからなるショットキ
ーコンタクト層２２、最表面に形成されＳｉ、Ｓｅ、Ｔ
ｅ等のII族、IV族、VI族元素を少なくとも一種類ドーピ
ングしたＩｎＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層
２１が順次形成されて構成されている。
【０００４】この半導体ウェハの製造方法としては、従
来から報告されてきたＭＢＥ法でなく、近年は量産性に
優れたＭＯＶＰＥ法が用いられるようになってきた。
来から報告されてきたＭＢＥ法でなく、近年は量産性に
優れたＭＯＶＰＥ法が用いられるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＯＶ
ＰＥ法で III−Ｖ族化合物半導体を成長させる場合、容
器内に、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａの III族有機金属化合物から
なる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスと、ドーパ
ントを少なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化
物、もしくは酸化物からなるドーパント原料ガスとを同
時に供給して反応させる、いわゆる均一ドープ法により
ドーピングを行っても、ドーパントがＩｎＡｌＡｓ結晶
からなるキャリア供給層２３中に取り込まれにくく、高
キャリア濃度が得られなかった。特に、ＨＥＭＴにあっ
ては、キャリア供給層２３が高キャリア濃度にならない
と、ショットキーコンタクト層２２が露出されてその上
に設けられるゲート電極とチャネル層２５との間の距離
が遠くなり、高いｇm （相互コンダクタンス）が得られ
ない。また、オン抵抗も高くなるという問題が生じてい
た。
ＰＥ法で III−Ｖ族化合物半導体を成長させる場合、容
器内に、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａの III族有機金属化合物から
なる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスと、ドーパ
ントを少なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化
物、もしくは酸化物からなるドーパント原料ガスとを同
時に供給して反応させる、いわゆる均一ドープ法により
ドーピングを行っても、ドーパントがＩｎＡｌＡｓ結晶
からなるキャリア供給層２３中に取り込まれにくく、高
キャリア濃度が得られなかった。特に、ＨＥＭＴにあっ
ては、キャリア供給層２３が高キャリア濃度にならない
と、ショットキーコンタクト層２２が露出されてその上
に設けられるゲート電極とチャネル層２５との間の距離
が遠くなり、高いｇm （相互コンダクタンス）が得られ
ない。また、オン抵抗も高くなるという問題が生じてい
た。
【０００６】そこで、本発明の目的は、ＭＯＶＰＥ法を
用いてＧａＡｓ基板上に高キャリア濃度の III−Ｖ族化
合物半導体を成長できる化合物半導体の製造方法及びそ
れによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トラ
ンジスタを提供することにある。
用いてＧａＡｓ基板上に高キャリア濃度の III−Ｖ族化
合物半導体を成長できる化合物半導体の製造方法及びそ
れによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トラ
ンジスタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、 III族元素を含む有機金属化合物
からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容
器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、
この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる
III−Ｖ族混晶層を成長させる化合物半導体の製造方法
において、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも
一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物
からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガ
スのみとを反応させて上記 III−Ｖ族混晶層にドーピン
グする方法である。
に請求項１の発明は、 III族元素を含む有機金属化合物
からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容
器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、
この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる
III−Ｖ族混晶層を成長させる化合物半導体の製造方法
において、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも
一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物
からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガ
スのみとを反応させて上記 III−Ｖ族混晶層にドーピン
グする方法である。
【０００８】請求項２の発明は、 III族元素を含む有機
金属化合物からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料
ガスとを容器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ
基板上に、この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％
以上異なる III−Ｖ族混晶層を成長させた半導体ウェハ
において、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも
一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物
からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガ
スのみとが反応して上記 III−Ｖ族混晶層にドーピング
されているものである。
金属化合物からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料
ガスとを容器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ
基板上に、この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％
以上異なる III−Ｖ族混晶層を成長させた半導体ウェハ
において、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも
一種類含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物
からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガ
スのみとが反応して上記 III−Ｖ族混晶層にドーピング
されているものである。
【０００９】請求項３の発明は、 III族元素を含む有機
金属化合物からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料
ガスとを容器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ
基板上に、この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％
以上異なる III−Ｖ族混晶層からなり、少なくともグレ
ーテッドバッファ層、チャネル層、スペーサ層、ショッ
トキーコンタクト層及びオーミックコンタクト層が順次
積層された半導体ウェハの上記オーミックコンタクト層
がエッチングされて一部露出されたショットキーコンタ
クト層にゲート電極が設けられ、上記オーミックコンタ
クト層に上記ゲート電極を挟むようにソース電極及びド
レイン電極が設けられた電界効果トランジスタにおい
て、上記スペーサ層は、II族元素、IV族元素、VI族元素
を少なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化物、も
しくは酸化物からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族
元素の原料ガスのみとが反応してドーピングされてキャ
リア供給機能を有するプレーナドーピング部が形成され
たものである。
金属化合物からなる原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料
ガスとを容器内に供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ
基板上に、この半絶縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％
以上異なる III−Ｖ族混晶層からなり、少なくともグレ
ーテッドバッファ層、チャネル層、スペーサ層、ショッ
トキーコンタクト層及びオーミックコンタクト層が順次
積層された半導体ウェハの上記オーミックコンタクト層
がエッチングされて一部露出されたショットキーコンタ
クト層にゲート電極が設けられ、上記オーミックコンタ
クト層に上記ゲート電極を挟むようにソース電極及びド
レイン電極が設けられた電界効果トランジスタにおい
て、上記スペーサ層は、II族元素、IV族元素、VI族元素
を少なくとも一種類含む有機金属化合物、水素化物、も
しくは酸化物からなるドーパント原料ガスと、上記Ｖ族
元素の原料ガスのみとが反応してドーピングされてキャ
リア供給機能を有するプレーナドーピング部が形成され
たものである。
【００１０】上記構成によれば、ドーピングする際に I
II族有機金属化合物を容器内に流さないことで、ドーパ
ント原料とＶ族元素の原料とのみが反応して、 III−Ｖ
族混晶中にドーパントが高濃度でドーピングされる。
II族有機金属化合物を容器内に流さないことで、ドーパ
ント原料とＶ族元素の原料とのみが反応して、 III−Ｖ
族混晶中にドーパントが高濃度でドーピングされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】図１に本発明にかかる電界効果トランジス
タとしてＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴの概略
図を示す。
タとしてＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴの概略
図を示す。
【００１３】図１に示すように、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系ＨＥＭＴは、半絶縁性ＧａＡｓ基板７上に、こ
のＧａＡｓ基板７との格子定数差を緩和するためのバッ
ファ層６、キャリアが通過するチャネル層５、表面に高
濃度にドーパントがドーピングされた部分（以下、「プ
レーナドーピング部」と称する。）８が形成されたスペ
ーサ層４、電極が設けられるショットキーコンタクト層
２、オーミックコンタクト層１が順次積層された半導体
ウェハ１０から主に構成されている。
ａＡｓ系ＨＥＭＴは、半絶縁性ＧａＡｓ基板７上に、こ
のＧａＡｓ基板７との格子定数差を緩和するためのバッ
ファ層６、キャリアが通過するチャネル層５、表面に高
濃度にドーパントがドーピングされた部分（以下、「プ
レーナドーピング部」と称する。）８が形成されたスペ
ーサ層４、電極が設けられるショットキーコンタクト層
２、オーミックコンタクト層１が順次積層された半導体
ウェハ１０から主に構成されている。
【００１４】そして、ＨＥＭＴは、この半導体ウェハ１
０のオーミックコンタクト層１が一部除去されてショッ
トキーコンタクト層２が露出した部分に、ゲート電極９
が設けられ、さらに、このゲート電極９を挟んでオーミ
ックコンタクト層１上にソース電極１１とドレイン電極
１２が設けられて構成されている。
０のオーミックコンタクト層１が一部除去されてショッ
トキーコンタクト層２が露出した部分に、ゲート電極９
が設けられ、さらに、このゲート電極９を挟んでオーミ
ックコンタクト層１上にソース電極１１とドレイン電極
１２が設けられて構成されている。
【００１５】次に、図２を用いてこの半導体ウェハ１０
について詳述する。
について詳述する。
【００１６】図２に本発明にかかる半導体ウェハの積層
構造の概略図を示す。
構造の概略図を示す。
【００１７】図２に示すように、半導体ウェハは、チャ
ネル層５はＩｎ組成が０．４１で厚さが３０ｎｍのｕｎ
−ＩｎＧａＡｓで形成さており、スペーサ層８はＩｎ組
成が０．４１で厚さが６ｎｍのｕｎ−ＩｎＡｌＡｓで形
成されており、さらに、このスペーサ層８の表面のプレ
ーナドーピング部８には、高濃度のＳｉがドープされて
いる。また、ショットキーコンタクト層２はＩｎ組成が
０．４０で厚さが２０ｎｍのｕｎ−ＩｎＡｌＡｓで形成
されており、オーミックコンタクト層１はＳｉがドープ
されＩｎ組成が０．４１で厚さが５ｎｍのｎ−ＩｎＧａ
Ａｓで形成されている。
ネル層５はＩｎ組成が０．４１で厚さが３０ｎｍのｕｎ
−ＩｎＧａＡｓで形成さており、スペーサ層８はＩｎ組
成が０．４１で厚さが６ｎｍのｕｎ−ＩｎＡｌＡｓで形
成されており、さらに、このスペーサ層８の表面のプレ
ーナドーピング部８には、高濃度のＳｉがドープされて
いる。また、ショットキーコンタクト層２はＩｎ組成が
０．４０で厚さが２０ｎｍのｕｎ−ＩｎＡｌＡｓで形成
されており、オーミックコンタクト層１はＳｉがドープ
されＩｎ組成が０．４１で厚さが５ｎｍのｎ−ＩｎＧａ
Ａｓで形成されている。
【００１８】そして、ｕｎ−ＩｎＡｌＡｓバッファ層６
にあっては、図３に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板
７の側からＩｎ組成を０．１５、０．２３、０．３０、
０．３５、０．４０と除々に上げていったｕｎ−ＩｎＡ
ｌＡｓ（６ａ〜６ｅ）を成長させており、膜厚が下から
１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、２
００ｎｍ合わせて６００ｎｍに形成されている。
にあっては、図３に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板
７の側からＩｎ組成を０．１５、０．２３、０．３０、
０．３５、０．４０と除々に上げていったｕｎ−ＩｎＡ
ｌＡｓ（６ａ〜６ｅ）を成長させており、膜厚が下から
１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、２
００ｎｍ合わせて６００ｎｍに形成されている。
【００１９】次に、このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系
ＨＥＭＴの製造方法を説明する。
ＨＥＭＴの製造方法を説明する。
【００２０】ＨＥＭＴの材料としては、 III族元素であ
るＩｎ、Ａｌ、Ｇａの原料ガスにはそれぞれトリメチル
インジウム（ＴＭＩｎ）、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、Ｖ族元
素の原料ガスにはアルシンガス（ＡｓＨ3 ）を用い、ま
た、ドーピングにはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガスを用い
る。
るＩｎ、Ａｌ、Ｇａの原料ガスにはそれぞれトリメチル
インジウム（ＴＭＩｎ）、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、Ｖ族元
素の原料ガスにはアルシンガス（ＡｓＨ3 ）を用い、ま
た、ドーピングにはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガスを用い
る。
【００２１】そして、これらの原料ガスを用いてＨＥＭ
Ｔを製造するに際しては、ＭＯＶＰＥ法により、容器内
に、半絶縁性ＧａＡｓ基板７を設置し、この半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板７上に、 III族元素の原料ガスとしてのＴＭ
Ｉｎ、ＴＭＡ、ＴＭＧと、Ｖ族元素の原料ガスとしての
ＡｓＨ3 とを、それらの流量を調節して流し、ｕｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓグレーデッドバッファ層６を成長させ、続け
てＩｎ組成が０．４１のｕｎ−ＩｎＧａＡｓチャネル層
５を、さらにＩｎ組成が０．４１のｕｎ−ＩｎＡｌＡｓ
スペーサ層４を成長させる。その後、 III族元素の原料
ガスの供給をやめ、ｕｎ−ＩｎＡｌＡｓスペーサ層４上
にＡｓＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 ガスを供給し、Ｓｉがドーピン
グされたプレーナドーピング部８を形成する。（以下、
この方法を「プレーナドープ法」と称する。） このとき、容器内にＡｓＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 ガスのみとを
供給することで、これらの原料ガスが反応して、Ｓｉが
ｕｎ−ＩｎＡｌＡｓスペーサ層４の表面にドーピングさ
れ、プレーナドーピング部８が形成される。
Ｔを製造するに際しては、ＭＯＶＰＥ法により、容器内
に、半絶縁性ＧａＡｓ基板７を設置し、この半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板７上に、 III族元素の原料ガスとしてのＴＭ
Ｉｎ、ＴＭＡ、ＴＭＧと、Ｖ族元素の原料ガスとしての
ＡｓＨ3 とを、それらの流量を調節して流し、ｕｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓグレーデッドバッファ層６を成長させ、続け
てＩｎ組成が０．４１のｕｎ−ＩｎＧａＡｓチャネル層
５を、さらにＩｎ組成が０．４１のｕｎ−ＩｎＡｌＡｓ
スペーサ層４を成長させる。その後、 III族元素の原料
ガスの供給をやめ、ｕｎ−ＩｎＡｌＡｓスペーサ層４上
にＡｓＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 ガスを供給し、Ｓｉがドーピン
グされたプレーナドーピング部８を形成する。（以下、
この方法を「プレーナドープ法」と称する。） このとき、容器内にＡｓＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 ガスのみとを
供給することで、これらの原料ガスが反応して、Ｓｉが
ｕｎ−ＩｎＡｌＡｓスペーサ層４の表面にドーピングさ
れ、プレーナドーピング部８が形成される。
【００２２】そして、そのプレーナドーピング部８の上
に、再びＴＭＩｎ、ＴＭＡ、ＴＭＧとＡｓＨ3 とを供給
し、Ｉｎ組成が０．４０のｕｎ−ＩｎＡｌＡｓショット
キーコンタクト層２を成長させ、さらにＳｉ2 Ｈ6 ガス
を加えてＳｉをドーピングしたＩｎ組成が０．４１のｎ
−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１を成長させる
ことで、半導体ウェハ１０が製造される。
に、再びＴＭＩｎ、ＴＭＡ、ＴＭＧとＡｓＨ3 とを供給
し、Ｉｎ組成が０．４０のｕｎ−ＩｎＡｌＡｓショット
キーコンタクト層２を成長させ、さらにＳｉ2 Ｈ6 ガス
を加えてＳｉをドーピングしたＩｎ組成が０．４１のｎ
−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１を成長させる
ことで、半導体ウェハ１０が製造される。
【００２３】さらに、オーミックコンタクト層１の中央
の一部をエッチングなどでショットキーコンタクト層２
を露出させ、表面に金属膜を形成する。その後、所望の
形状にエッチングして、ショットキーコンタクト層２上
にゲート電極９を、そしてこのゲート電極９を挟んでオ
ーミックコンタクト層１上にソース電極１１とドレイン
電極１２を設けることで、ＨＥＭＴが製造される。
の一部をエッチングなどでショットキーコンタクト層２
を露出させ、表面に金属膜を形成する。その後、所望の
形状にエッチングして、ショットキーコンタクト層２上
にゲート電極９を、そしてこのゲート電極９を挟んでオ
ーミックコンタクト層１上にソース電極１１とドレイン
電極１２を設けることで、ＨＥＭＴが製造される。
【００２４】このように、本発明は、ＨＥＭＴの半導体
ウェハを製造する際に、ドーピングされる III−Ｖ族混
晶層を成長させる工程と、ドーピングする工程とを分け
たことにより、高濃度でキャリアをドープすることがで
きる。
ウェハを製造する際に、ドーピングされる III−Ｖ族混
晶層を成長させる工程と、ドーピングする工程とを分け
たことにより、高濃度でキャリアをドープすることがで
きる。
【００２５】また、本発明により高キャリア濃度の半導
体ウェハを製造できることから、従来よりも寄生抵抗が
低く、ｇm （相互インピーダンス）が高いＨＥＭＴを提
供できる。
体ウェハを製造できることから、従来よりも寄生抵抗が
低く、ｇm （相互インピーダンス）が高いＨＥＭＴを提
供できる。
【００２６】さらに、このＨＥＭＴは、従来のキャリア
供給層を必要としないので、ゲート電極９とチャネル層
２５との間の距離が近くなり、オン抵抗が低下する。こ
れにより、電極を小さく形成してチップ面積の小型化が
可能となり、１チップ当たりの価格を下げることも可能
となる。
供給層を必要としないので、ゲート電極９とチャネル層
２５との間の距離が近くなり、オン抵抗が低下する。こ
れにより、電極を小さく形成してチップ面積の小型化が
可能となり、１チップ当たりの価格を下げることも可能
となる。
【００２７】本実施の形態にあっては、半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板７上にＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓ系 III−Ｖ族半導体エピタキシャルウェハを成長させ
たが、半絶縁性ＧａＡｓ基板７と、Ａｌを含むエピ層と
の格子定数差が１％以上違う場合、 III族元素とＶ族元
素の組み合わせはどのようなものでも良く、すべてのII
I−Ｖ族化合物半導体に適用できる。
ｓ基板７上にＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓ系 III−Ｖ族半導体エピタキシャルウェハを成長させ
たが、半絶縁性ＧａＡｓ基板７と、Ａｌを含むエピ層と
の格子定数差が１％以上違う場合、 III族元素とＶ族元
素の組み合わせはどのようなものでも良く、すべてのII
I−Ｖ族化合物半導体に適用できる。
【００２８】また、プレーナドービング部８のドーパン
ト原料ガスとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等のII族元素、IV
族元素、VI族元素を少なくとも一種類含む有機金属化合
物、水素化物、もしくは酸化物であれば良い。
ト原料ガスとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等のII族元素、IV
族元素、VI族元素を少なくとも一種類含む有機金属化合
物、水素化物、もしくは酸化物であれば良い。
【００２９】次に、本発明と従来の半導体ウェハのキャ
リア濃度を比較する。
リア濃度を比較する。
【００３０】実施例として、本発明により図２、図３に
示した半導体ウェハを形成しこれからＨＥＭＴを作製し
た。また比較例として、従来の均一ドープ法により図
６、図７に示した半導体ウェハを形成しこれからＨＥＭ
Ｔを作製した。
示した半導体ウェハを形成しこれからＨＥＭＴを作製し
た。また比較例として、従来の均一ドープ法により図
６、図７に示した半導体ウェハを形成しこれからＨＥＭ
Ｔを作製した。
【００３１】そして、これら実施例と比較例のＨＥＭＴ
について、Ｓｉドープ量とシートキャリア濃度を測定し
た。
について、Ｓｉドープ量とシートキャリア濃度を測定し
た。
【００３２】図４に、実施例と比較例のＳｉ2 Ｈ6 流量
に対するＳＩＭＳ測定によるＳｉドープ量の変化を示
す。
に対するＳＩＭＳ測定によるＳｉドープ量の変化を示
す。
【００３３】図中、黒菱形を繋いだ線ｊは実施例のキャ
リア濃度の変化を示し、黒四角形を繋いだ線ｈは比較例
のキャリア濃度の変化を示している。
リア濃度の変化を示し、黒四角形を繋いだ線ｈは比較例
のキャリア濃度の変化を示している。
【００３４】図４に示すように、プレーナドープ法を用
いてドーピングした実施例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が１．１×１０-4ｓｃｃｍでＳｉドープ量が３．
５×１０18ｃｍ-3、１．９×１０-4ｓｃｃｍで４．０×
１０18ｃｍ-3、８．９×１０-4ｓｃｃｍで４．３×１０
18ｃｍ-3であった。
いてドーピングした実施例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が１．１×１０-4ｓｃｃｍでＳｉドープ量が３．
５×１０18ｃｍ-3、１．９×１０-4ｓｃｃｍで４．０×
１０18ｃｍ-3、８．９×１０-4ｓｃｃｍで４．３×１０
18ｃｍ-3であった。
【００３５】これに対して、均一ドープ法を用いてドー
ピングした比較例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が
３．０×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度が２．６
×１０18ｃｍ-3、５．０×１０-4ｓｃｃｍで４．６×１
０18ｃｍ-3、９．０×１０-4ｓｃｃｍで８．３×１０18
ｃｍ-3であった。
ピングした比較例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が
３．０×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度が２．６
×１０18ｃｍ-3、５．０×１０-4ｓｃｃｍで４．６×１
０18ｃｍ-3、９．０×１０-4ｓｃｃｍで８．３×１０18
ｃｍ-3であった。
【００３６】この結果から、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が３．０か
ら９．０×１０-4ｓｃｃｍの間では、実施例のシートキ
ャリア濃度は比較例よりもドープ量がおよそ５．０×１
０18ｃｍ-3多いことが分かる。
ら９．０×１０-4ｓｃｃｍの間では、実施例のシートキ
ャリア濃度は比較例よりもドープ量がおよそ５．０×１
０18ｃｍ-3多いことが分かる。
【００３７】また、図５に、実施例と比較例のＳｉ2 Ｈ
6 流量に対するvan der Pauw法で測定した２次元電子ガ
スのシートキャリア濃度の変化を示す。
6 流量に対するvan der Pauw法で測定した２次元電子ガ
スのシートキャリア濃度の変化を示す。
【００３８】図中、黒菱形を繋いだ線ｊは実施例のキャ
リア濃度の変化を示し、黒四角形を繋いだ線ｈは比較例
のキャリア濃度の変化を示している。
リア濃度の変化を示し、黒四角形を繋いだ線ｈは比較例
のキャリア濃度の変化を示している。
【００３９】図５に示すように、プレーナドープ法を用
いてドーピングした実施例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が１．１×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度
が１．４５×１０-12 ｃｍ-2、１．９×１０-4ｓｃｃｍ
で２．６×１０-12 ｃｍ-2、８．９×１０-4ｓｃｃｍで
３．８５×１０-12 ｃｍ-2であった。
いてドーピングした実施例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が１．１×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度
が１．４５×１０-12 ｃｍ-2、１．９×１０-4ｓｃｃｍ
で２．６×１０-12 ｃｍ-2、８．９×１０-4ｓｃｃｍで
３．８５×１０-12 ｃｍ-2であった。
【００４０】これに対して、均一ドープ法を用いてドー
ピングした比較例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が
３．０×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度が０．９
５×１０-12 ｃｍ-2、５．０×１０-4ｓｃｃｍで１．８
５×１０-12 ｃｍ-2、９．０×１０-4ｓｃｃｍで２．１
５×１０-12 ｃｍ-2であった。
ピングした比較例の半導体ウェハは、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が
３．０×１０-4ｓｃｃｍでシートキャリア濃度が０．９
５×１０-12 ｃｍ-2、５．０×１０-4ｓｃｃｍで１．８
５×１０-12 ｃｍ-2、９．０×１０-4ｓｃｃｍで２．１
５×１０-12 ｃｍ-2であった。
【００４１】この結果から、Ｓｉ2 Ｈ6 流量が０から
２．０×１０-4ｓｃｃｍの間では、実施例のシートキャ
リア濃度は比較例のおよそ５倍の濃度であり、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が２．０から１０．０×１０-4ｓｃｃｍの間で
は、実施例のシートキャリア濃度は比較例のおよそ２倍
の濃度であることが分かる。
２．０×１０-4ｓｃｃｍの間では、実施例のシートキャ
リア濃度は比較例のおよそ５倍の濃度であり、Ｓｉ2 Ｈ
6 流量が２．０から１０．０×１０-4ｓｃｃｍの間で
は、実施例のシートキャリア濃度は比較例のおよそ２倍
の濃度であることが分かる。
【００４２】以上のことから、本発明は、プレーナドー
プ法によりドーピングすることにより高キャリア濃度の
半導体ウェハを製造できることが確認できた。
プ法によりドーピングすることにより高キャリア濃度の
半導体ウェハを製造できることが確認できた。
【００４３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、寄生抵抗
が低下し、高いｇm （相互インピーダンス）を有するデ
バイスが得られる。また、オン抵抗が低下することによ
り、チップ面積の小型化が可能となり、１チップ当たり
の価格を下げることも可能となる。
が低下し、高いｇm （相互インピーダンス）を有するデ
バイスが得られる。また、オン抵抗が低下することによ
り、チップ面積の小型化が可能となり、１チップ当たり
の価格を下げることも可能となる。
【図１】本発明のＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭ
Ｔの概略図である。
Ｔの概略図である。
【図２】本発明により製造したＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａ
Ａｓ系半導体ウェハの積層構造を示す概略図である。
Ａｓ系半導体ウェハの積層構造を示す概略図である。
【図３】図２の半導体ウェハのグレーデッドバッファ層
の構造を示す概略図である。
の構造を示す概略図である。
【図４】本発明により製造した半導体ウェハのＳｉ2 Ｈ
6 流量に対するＳＩＭＳ測定によるＳｉドープ量の変化
を示す図である。
6 流量に対するＳＩＭＳ測定によるＳｉドープ量の変化
を示す図である。
【図５】本発明により製造した半導体ウェハのＳｉ2 Ｈ
6 流量に対するvan der Pauw法測定による２次元電子ガ
スのシートキャリア濃度の変化を示す図である。
6 流量に対するvan der Pauw法測定による２次元電子ガ
スのシートキャリア濃度の変化を示す図である。
【図６】従来の均一ドープ法によりドーピングを行った
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系半導体ウェハの積層構造
を示す概略図である。
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系半導体ウェハの積層構造
を示す概略図である。
【図７】図６の半導体ウェハのグレーデッドバッファ層
の構造を示す概略図である。
の構造を示す概略図である。
１ オーミックコンタクト層 ２ ショットキーコンタクト層 ４ スペーサ層 ５ チャネル層 ６ グレーデッドバッファ層 ７ 半絶縁ＧａＡｓ層 ８ プレーナドーピング部 １０ 半導体ウェハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AB17 AC01 AC08 AC19 AF04 BB12 BB16 CA07 DA53 DA58 EE15 5F102 GB01 GC01 GD01 GJ05 GK00 GK04 GK08 GK09 GL04 GL20 GM04 GM08 GN04 GQ01 GR04 HC01
Claims (3)
- 【請求項１】 III族元素を含む有機金属化合物からな
る原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容器内に
供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、該半絶
縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる III−Ｖ
族混晶層を成長させる化合物半導体の製造方法におい
て、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも一種類
含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物からな
るドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガスのみ
とを反応させて上記 III−Ｖ族混晶層にドーピングする
ことを特徴とする化合物半導体の製造方法。 - 【請求項２】 III族元素を含む有機金属化合物からな
る原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容器内に
供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、該半絶
縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる III−Ｖ
族混晶層を成長させた半導体ウェハにおいて、II族元
素、IV族元素、VI族元素を少なくとも一種類含む有機金
属化合物、水素化物、もしくは酸化物からなるドーパン
ト原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガスのみとが反応し
て上記 III−Ｖ族混晶層にドーピングされていることを
特徴とする半導体ウェハ。 - 【請求項３】 III族元素を含む有機金属化合物からな
る原料ガスと、Ｖ族元素からなる原料ガスとを容器内に
供給して反応させ、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、該半絶
縁性ＧａＡｓ基板と格子定数が１％以上異なる III−Ｖ
族混晶層からなり、少なくともグレーテッドバッファ
層、チャネル層、スペーサ層、ショットキーコンタクト
層及びオーミックコンタクト層が順次積層された半導体
ウェハの上記オーミックコンタクト層がエッチングされ
て一部露出されたショットキーコンタクト層にゲート電
極が設けられ、上記オーミックコンタクト層に上記ゲー
ト電極を挟むようにソース電極及びドレイン電極が設け
られた電界効果トランジスタにおいて、上記スペーサ層
は、II族元素、IV族元素、VI族元素を少なくとも一種類
含む有機金属化合物、水素化物、もしくは酸化物からな
るドーパント原料ガスと、上記Ｖ族元素の原料ガスのみ
とが反応してドーピングされてキャリア供給機能を有す
るプレーナドーピング部が形成されたことを特徴とする
電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180748A JP2001358081A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180748A JP2001358081A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001358081A true JP2001358081A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18681776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000180748A Pending JP2001358081A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001358081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003067664A1 (fr) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | Hitachi, Ltd. | Transistor a effet de champ et son procede de production |
-
2000
- 2000-06-12 JP JP2000180748A patent/JP2001358081A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003067664A1 (fr) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | Hitachi, Ltd. | Transistor a effet de champ et son procede de production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2817995B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族化合物半導体ヘテロ構造基板および▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族化合物ヘテロ構造半導体装置 | |
| TW200804637A (en) | Compound semiconductor epitaxial substrate and manufacturing method thereof | |
| JP3224437B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置 | |
| JP2003151996A (ja) | ２次元電子ガスを用いた電子デバイス | |
| US8395187B2 (en) | Compound semiconductor epitaxial substrate and manufacturing method thereof | |
| US7291873B2 (en) | High electron mobility epitaxial substrate | |
| KR101032010B1 (ko) | 화합물 반도체 에피택셜 기판 및 그 제조 방법 | |
| TWI230420B (en) | Transistor, wafer, method for producing transistor, method for producing wafer, and method for forming semiconductor layer | |
| JP5119644B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体エピタキシャルウェハ | |
| TWI360186B (ja) | ||
| JP2001358081A (ja) | 化合物半導体の製造方法及びそれによって製造された半導体ウェハ並びに電界効果トランジスタ | |
| JP2000068497A (ja) | ＧａＮ系化合物半導体装置 | |
| JP2001210819A (ja) | 半導体ウェハ | |
| JP3416051B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置の製造方法 | |
| JP2002373905A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置の製造方法 | |
| JP3982109B2 (ja) | 化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JP3338911B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| JP2004241463A (ja) | 化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP2000124444A (ja) | 半導体装置及びエピタキシャルウェハ | |
| JPH07321058A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族混晶化合物半導体膜の製造方法 | |
| JP2001044127A (ja) | 電界効果型トランジスタ用エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JP2006286755A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体製造方法 | |
| JP2004103707A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体素子 | |
| JPH11251334A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JP2001127283A (ja) | プレーナドープ型ｆｅｔ用エピタキシャルウエハ |