JP2004221364A - Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor - Google Patents

Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2004221364A
JP2004221364A JP2003007705A JP2003007705A JP2004221364A JP 2004221364 A JP2004221364 A JP 2004221364A JP 2003007705 A JP2003007705 A JP 2003007705A JP 2003007705 A JP2003007705 A JP 2003007705A JP 2004221364 A JP2004221364 A JP 2004221364A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
spacer
channel layer
epitaxial wafer
electron mobility
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.)
Withdrawn
Application number
JP2003007705A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Moriya
美彦 守谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2003007705A priority Critical patent/JP2004221364A/en
Publication of JP2004221364A publication Critical patent/JP2004221364A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance electron mobility of a HEMT by confining the two-dimensional electron gas of the HEMT further in two-dimensions. <P>SOLUTION: The epitaxial wafer for HEMT comprises such a stratum as AlGaAs spacer layers 4 and 6 of large band gap, and electron supply layers 3 and 7 are provided on both sides of an InGaAs channel layer 5 of narrow band gap on a semi-insulating substrate. The InGaAs channel layer 5 is provided with the composition gradient where In composition increases gradually from the central part toward a spacer interface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、へテロ接合を有する高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
化合物半導体電界効果トランジスタとして、ヘテロ接合のエネルギーギャップの小さい半導体に誘起される二次元電子ガス(2DEG)を用いたHEMTがある。
【0003】
InGaAs層をチャネル層とし、チャネルの両側または片側に電子供給層を持つヘテロ接合HEMT(High Electronmobility Transistor:高速電子移動度トランジスタ)は、電子の高速移動の利点を活かして高速動作が可能なだけでなく、マイクロ波帯等の超高周波帯における高出力、且つ高効率動作が可能なので、携帯電話や衛星通信機器等に搭載されるトランジスタ等の用途に用いられる。
【0004】
図4に従来技術によるダブルヘテロタイプのHEMT(ここではD−HEMTと呼ぶ)構造のエピタキシャルウェハの一例を示す。
【0005】
構造は図4に示すように、半絶縁性GaAs基板11上にun−GaAsバッファ層12を具え、この上側にn−AlGa1−xAs電子供給層13、un−AlGa1−xAsスペーサ層14、un−InGa1−xAsチャネル層15、un−AlGa1−xAsスペーサ層16、n−AlGa1−xAs電子供給層17を積層させてダブルヘテロ構造型HEMTを構成し、その上にn−GaAsギャップ層18を形成している。すなわち、un−InGaAsチャネル層15をはさんで上下にn−AlGaAs電子供給層13、17を配し、un−InGaAsチャネル層15と上下のn−AlGaAs電子供給層13、17との間にアンドープAlGaAsスペーサ層14、16が挿入された構造である。なお、エピタキシャル層名称中のn−、un−はエピタキシャル層がそれぞれn型、アンドープであることを表している。
【0006】
上記において、チャネル層には二次元電子ガス(2DEG)が形成され、電子供給層にはイオン化したドナーが形成される。そして、これにより電子がドナーから量子井戸ポテンシャルに落ち込んで2DEGを形成する(図3(b)参照)。2DEGの電子は二次元的に移動するので、極めて高い移動度を示す。
【0007】
ここでun−AlGaAsスペーサ層14、16は、キャリア(電子)が走行するun−InGaAsチャネル層15とn型不純物がドーピングされたn−AlGaAs電子供給層13、17を空間的に確実に分離するために挿入されている。すなわち、スペーサ層14、16は電子がイオン化したドナーによる散乱を受けないようにする。このun−AlGaAsスペーサ層14、16の働きにより、un−InGaAsチャネル層15を走行するキャリア(電子)はn−AlGaAs電子供給層13、17のイオン化した不純物からの散乱を受けにくくなるため、結果としてキャリア(電子)の移動度が向上する。
【0008】
このようなエピタキシャル層の構造とすることにより、二次元電子ガスの濃度を高め、しかも電子の移動度を大きくできて、素子の高性能化を図ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のHEMT構造では、ヘテロ界面に生じるポテンシャル障壁によるキャリア閉じ込め効果を行うために、チャネル層にバンドギャップの狭いInGaAs層を、スペーサ層にun−GaAs層またはAlGaAs層を用いている。そして、これにより図3(b)の如く二次元電子ガスを形成して、散乱源となるイオン化したドナーと空間的に分離し、クーロン散乱を減少させ、高速移動性を示すようにする。
【0010】
そこで、電子濃度が高密度になり、図3(b)に示すように、電子濃度の準位がチャネル層の伝導帯バンドエネルギーEcを超える、または、チャネル層のEcがスペーサとの界面付近でブロードであるために電子の動ける範囲が広いような場合、電子移動度が低下する、という問題がある。
【0011】
本発明の目的は、上記課題を解決し、二次元電子ガスを図3(a)に示すように、より二次元的に閉じ込めることで、HEMTにおける電子移動を高速化すること、具体的には、半導体結晶積層薄膜の移動度のシートキャリア濃度依存性を低減し、移動度を大幅に向上した高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【0013】
請求項1の発明に係る高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハは、半絶縁基板上に、バンドギャップの狭いチャネル層の両側にバンドギャップの大きいスペーサ層及び電子供給層を設けた層構造を具備する高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、前記チャネル層の組成が中心部からスペーサ界面に向かって徐々に変化していることを特徴とする。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1記載の高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、前記チャネル層をInGaAsで、スペーサ層をAlGaAsで形成し、そのチャネル層のIn濃度を中心部からスペーサ界面に向け徐々に上げて、チャネル層中心部ではGaAsに、スペーサ界面側ではInGaAsになるようにしたことを特徴とする。ここでチャネル層中心部とは、GaAsとなる位置が正確にチャネル層中心に一致しない形態も含まれる。すなわち、グレーデッド層は非対称に形成されていてもよい。
【0015】
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、前記電子供給層がn−AlGaAs層又はSiのデルタドープ層から成ることを特徴とする。
【0016】
<発明の要点>
本発明の要点は、チャネル層に中心部からスペーサ界面に向かって徐々に変化している組成勾配をつけたことにある。具体的には、例えばチャネル層をInGaAsで、スペーサ層をAlGaAsで形成し、そのチャネル層のIn濃度を、図2に示すように、中心部からスペーサ界面に向け徐々に上げて、チャネル層中心部ではGaAsに、スペーサ界面側ではInGaAsになるようにする。
【0017】
このようにチャネル層中心部ではGaAsに、スペーサ界面側ではInGaAsになるよう、スペーサ界面に向けInGaAsチャネル層のIn濃度をチャネル層中心部から徐々に上げることにより、図3(a)に示すように、二次元電子ガスを、より二次元的に閉じ込めることができる。すなわち、従来の図3(b)の如く、電子濃度の準位がチャネル層の伝導帯バンドエネルギーEcを超える、または、チャネル層のEcがスペーサとの界面付近でブロードであるために電子の動ける範囲が広くなる、という不都合がなくなる。従って、HEMTにおける電子移動を高速化することができる。
【0018】
電子供給層の構成は任意であり、n−AlGaAs層又はSiのデルタドープ層から成ることができる。
【0019】
HEMTの増幅率を上げ雑音を低減するため電子供給層の高濃度(ドーピング)薄層化が進んでおり、電子供給層をアンドープのAlGaAs層内にデルタドープ層を形成したデルタドーピング構造とすることができる。これは、デルタドープというドーピング層を1原子層(または成長上避けられない数原子層)としてしまう技術を用いて高濃度ドーピングを行い、それ以外の部分はアンドープまたは低濃度ドープするものである。すなわち、ドーパント原子は電子供給層の一部のデルタドープ層にのみ極めて高い濃度で分布している。 このデルタドーピング構造では、電子供給層内でのドーパント原子を含むデルタドープ層の位置の最適化や、デルタドープ層の形成方法の最適化によって、キャリア走行内に留まる電子の濃度をその移動度の大幅な低下なしにいくらか高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【0021】
本発明の一実施形態に係るD−HEMT用エピタキシャルウェハの構造を図1に示す。
【0022】
半絶縁性GaAs基板1上に、un−GaAsバッファ層2、Siのδドープによる電子供給層3、un−AlGa1−xAsスペーサ層4、グレーデッド(graded)un−InGa1−xAsチャネル層5、un−AlGa1−xAsスペーサ層6、Siのδドープによる電子供給層7、un−AlGaAsキャップ層8、n−GaAsキャップ層9を順に積層した構造を有する。
【0023】
このチャネル層5には中心部からスペーサ界面に向かって徐々に変化した組成勾配がつけられている。すなわちun−InGa1−xAsチャネル層5のIn濃度(In組成比x)を、図2に示すように、チャネル層中心部からスペーサ層4、6との界面に向け徐々に上げて、チャネル層中心部ではGaAsに、またスペーサ界面側ではInGaAsになるようにしている。
【0024】
このため、図3(a)に示すように、二次元電子ガスを、従来の図3(b)よりも、より二次元的に閉じ込めることができる。従って、HEMTにおける電子移動を高速化することができる。
【0025】
本発明の効果を確認するため、次のようなD−HEMT用エピタキシャルウェハの実施例について試作した。
【0026】
すなわち、半絶縁性GaAs基板1上に、MOVPE装置を用いて、順にエピタキシー成長させることにより、un−GaAsバッファ層2を500nm形成し、その上に、Siのδドープによる電子供給層3を0nm(1原子層または成長上避けられない数原子層)形成し、その上にun−AlGa1−xAsスペーサ層4を5〜10nm形成した。
【0027】
そして、その上にグレーデッド(graded)un−InGa1−xAsチャネル層5をトータル10〜15nm形成した。このチャネル層5は、In組成比xを、x=0.20→0と徐々に変化させて数nm堆積した後に、x=0→0.2と徐々に変化させて数nm堆積させ、トータルの厚さを10〜15nmとした。
【0028】
次いで、上記グレーデッドun−InGa1−xAsチャネル層5の上に、un−AlGa1−xAsスペーサ層6を5〜10nm形成し、その上にSiのδドープ層による電子供給層7を0nm(1原子層または成長上避けられない数原子層)形成し、その上に、un−AlGaAs層8、n−GaAsキャップ層9(ドーピング濃度3×1018cm−3)を順にエピタキシ成長した。
【0029】
本実施例(図1)に係るHEMT用エピタキシャルウェハ(本発明品)は、従来構造(図4)のもの(従来品)とほぼ同じシートキャリア濃度であるにも関わらず、移動度が大幅に向上した。すなわち、図1に示す従来の構造では、Ns(シートキャリア濃度):2.2〜2.8×1012cm−2において、移動度は5000〜6500(cm/V・s)であった。これに対し、本発明品では、Ns:2.2〜2.8×1012cm−2において、従来品の移動度6500(cm/V・s)を大幅に上回る、移動度7000(cm/V・s)以上という高い移動度を実現することができた。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バンドギャップの狭いチャネル層の両側にバンドギャップの大きいスペーサ層及び電子供給層を設けた高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、チャネル層に中心部からスペーサ界面に向かって徐々に変化している組成勾配を付けた構造とし、具体的にはチャネル層がInGaAs、スペーサ層がAlGaAsの場合、そのチャネル層のIn濃度を、中心部からスペーサ界面に向け徐々に上げて、チャネル層中心部ではGaAsに、スペーサ界面側ではInGaAsになるようにしたので、二次元電子ガスを、より二次元的に閉じ込めることができ、HEMTにおける電子移動を高速化することができる。このため、半導体結晶積層薄膜の移動度のシートキャリア濃度依存性を低減し、移動度を大幅に向上した高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハを提供することができる。
【0031】
従って、本発明によれば、上記の高いキャリア移動度により格段に性能向上が図られた高速電子移動度トランジスタを得ることができ、低雑音増幅等に適用すれば大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るHEMT用エピタキシャルウェハの構造断面図である。
【図2】本発明におけるチャネル層のIn組成の組成勾配とエピタキシャル層構造の関係を示す図である。
【図3】本発明と従来のHEMT構造におけるチャネル層、スペーサ層の界面のエネルギーバンド図である。
【図4】従来のHEMT用エピタキシャルウェハの構造断面図である。
【符号の説明】
1 GaAs基板
2 GaAsバッファ層
3 Siのδドープによる電子供給層
4 AlGaAsスペーサ層
5 InGaAsチャネル層
6 AlGaAsスペーサ層
7 Siのδドープによる電子供給層
8 AlGaAsキャップ層
9 GaAsキャップ層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor having a heterojunction.
[0002]
[Prior art]
As a compound semiconductor field-effect transistor, there is a HEMT that uses a two-dimensional electron gas (2DEG) induced in a semiconductor having a small energy gap at a heterojunction.
[0003]
A heterojunction HEMT (High Electron Mobility Transistor) having an InGaAs layer as a channel layer and having an electron supply layer on both sides or one side of the channel is capable of high-speed operation only by taking advantage of high-speed electron transfer. In addition, since high-output and high-efficiency operation is possible in an ultra-high frequency band such as a microwave band, it is used for applications such as a transistor mounted in a mobile phone or a satellite communication device.
[0004]
FIG. 4 shows an example of an epitaxial wafer having a double hetero-type HEMT (herein referred to as D-HEMT) structure according to the prior art.
[0005]
Structure as shown in FIG. 4, it comprises an un-GaAs buffer layer 12 on a semi-insulating GaAs substrate 11, n-Al x Ga 1 -x As electron supply layer 13 in this upper, un-Al x Ga 1- x As spacer layer 14, un-in x Ga 1 -x As channel layer 15, un-Al x Ga 1 -x As spacer layer 16, n-Al x Ga 1 -x As double by stacking an electron supply layer 17 A hetero-structure HEMT is formed, and an n-GaAs gap layer 18 is formed thereon. That is, the n-AlGaAs electron supply layers 13 and 17 are disposed above and below the un-InGaAs channel layer 15, and undoped between the un-InGaAs channel layer 15 and the upper and lower n-AlGaAs electron supply layers 13 and 17. It has a structure in which AlGaAs spacer layers 14 and 16 are inserted. Note that n- and un- in the names of the epitaxial layers indicate that the epitaxial layers are n-type and undoped, respectively.
[0006]
In the above, a two-dimensional electron gas (2DEG) is formed in the channel layer, and an ionized donor is formed in the electron supply layer. As a result, electrons fall from the donor into the quantum well potential to form 2DEG (see FIG. 3B). Since 2DEG electrons move two-dimensionally, they exhibit extremely high mobility.
[0007]
Here, the un-AlGaAs spacer layers 14 and 16 reliably and spatially separate the un-InGaAs channel layer 15 in which carriers (electrons) travel and the n-AlGaAs electron supply layers 13 and 17 doped with n-type impurities. Has been inserted for. That is, the spacer layers 14 and 16 prevent electrons from being scattered by ionized donors. The function of the un-AlGaAs spacer layers 14 and 16 makes it difficult for carriers (electrons) traveling in the un-InGaAs channel layer 15 to be scattered from the ionized impurities in the n-AlGaAs electron supply layers 13 and 17. As a result, the mobility of carriers (electrons) is improved.
[0008]
With such an epitaxial layer structure, the concentration of the two-dimensional electron gas can be increased, the mobility of electrons can be increased, and the performance of the device can be improved.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional HEMT structure, an InGaAs layer having a narrow band gap is used for a channel layer, and an un-GaAs layer or an AlGaAs layer is used for a spacer layer in order to perform a carrier confinement effect by a potential barrier generated at a hetero interface. As a result, a two-dimensional electron gas is formed as shown in FIG. 3B, spatially separated from ionized donors serving as scattering sources, reducing Coulomb scattering and exhibiting high-speed mobility.
[0010]
Therefore, the electron concentration becomes high, and as shown in FIG. 3B, the level of the electron concentration exceeds the conduction band energy Ec of the channel layer, or Ec of the channel layer is increased near the interface with the spacer. When the range in which electrons can move is wide because of broadness, there is a problem that electron mobility is reduced.
[0011]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and speed up electron transfer in a HEMT by confining a two-dimensional electron gas more two-dimensionally as shown in FIG. It is another object of the present invention to provide an epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor in which the mobility of a semiconductor crystal laminated thin film is reduced in sheet carrier concentration and the mobility is greatly improved.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0013]
The epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor according to the first aspect of the present invention has a layer structure in which a spacer layer having a large band gap and an electron supply layer are provided on both sides of a channel layer having a narrow band gap on a semi-insulating substrate. In the epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor, the composition of the channel layer is gradually changed from a central portion toward a spacer interface.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor according to the first aspect, the channel layer is formed of InGaAs, the spacer layer is formed of AlGaAs, and the In concentration of the channel layer is changed from the center to the spacer interface. It is characterized in that it is gradually raised to GaAs at the center of the channel layer and to InGaAs at the interface with the spacer. Here, the center of the channel layer includes a form in which the position of GaAs does not exactly coincide with the center of the channel layer. That is, the graded layer may be formed asymmetrically.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor according to the first or second aspect, the electron supply layer is formed of an n-AlGaAs layer or a delta-doped layer of Si.
[0016]
<The gist of the invention>
The gist of the present invention is that the channel layer has a composition gradient that gradually changes from the center to the spacer interface. Specifically, for example, a channel layer is formed of InGaAs and a spacer layer is formed of AlGaAs, and the In concentration of the channel layer is gradually increased from the center toward the spacer interface as shown in FIG. The portion is made of GaAs, and the spacer interface side is made of InGaAs.
[0017]
As shown in FIG. 3A, the In concentration of the InGaAs channel layer is gradually increased from the center of the channel layer toward the spacer interface so that GaAs is formed at the center of the channel layer and InGaAs is formed at the interface side of the spacer. In addition, the two-dimensional electron gas can be confined more two-dimensionally. That is, as shown in FIG. 3B, electrons can move because the level of the electron concentration exceeds the conduction band energy Ec of the channel layer or Ec of the channel layer is broad near the interface with the spacer. The disadvantage that the range is widened is eliminated. Therefore, the speed of electron transfer in the HEMT can be increased.
[0018]
The configuration of the electron supply layer is arbitrary, and can be an n-AlGaAs layer or a delta-doped layer of Si.
[0019]
In order to increase the amplification factor of the HEMT and reduce noise, the electron supply layer is being highly thinned (doped) and the electron supply layer is required to have a delta-doped structure in which a delta-doped layer is formed in an undoped AlGaAs layer. it can. In this method, high-concentration doping is performed by using a technique called delta doping, in which a doping layer is converted into one atomic layer (or several atomic layers that cannot be avoided in growth), and the other portions are undoped or lightly doped. That is, the dopant atoms are distributed at an extremely high concentration only in a part of the delta-doped layer of the electron supply layer. In this delta-doping structure, by optimizing the position of the delta-doped layer containing the dopant atoms in the electron supply layer and optimizing the method of forming the delta-doped layer, the concentration of the electrons remaining in the carrier travel can be greatly reduced. Can be increased somewhat without any loss.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0021]
FIG. 1 shows a structure of an epitaxial wafer for D-HEMT according to an embodiment of the present invention.
[0022]
On a semi-insulating GaAs substrate 1, un-GaAs buffer layer 2, the electron supply layer by δ-doped Si 3, un-Al x Ga 1-x As spacer layer 4, graded (graded) un-In x Ga 1 having a -x As channel layer 5, un-Al x Ga 1 -x As spacer layer 6, an electron supply layer 7 by δ doping of Si, un-AlGaAs cap layer 8, n-GaAs cap layer 9 were sequentially stacked .
[0023]
The channel layer 5 has a composition gradient that gradually changes from the center toward the spacer interface. I.e. un-In x Ga 1-x As In concentration in the channel layer 5 (an In composition ratio x), as shown in FIG. 2, gradually increase toward the interface with the spacer layer 4, 6 from the channel layer center GaAs at the center of the channel layer and InGaAs at the interface with the spacer.
[0024]
Therefore, as shown in FIG. 3A, the two-dimensional electron gas can be more two-dimensionally confined than in the conventional FIG. 3B. Therefore, the speed of electron transfer in the HEMT can be increased.
[0025]
In order to confirm the effect of the present invention, a prototype of the following example of an epitaxial wafer for D-HEMT was manufactured.
[0026]
That is, an un-GaAs buffer layer 2 is formed to a thickness of 500 nm on a semi-insulating GaAs substrate 1 by epitaxy using a MOVPE apparatus, and an electron supply layer 3 by δ-doping of Si is formed thereon to a thickness of 0 nm. (1 atomic layer or grown on unavoidable several atomic layers) are formed, the un-Al x Ga 1-x As spacer layer 4 thereon was 5~10nm formed.
[0027]
Then, a graded (graded) un-In x Ga 1-x As channel layer 5 was total 10~15nm formed thereon. This channel layer 5 is deposited with several nm by gradually changing the In composition ratio x from x = 0.20 → 0 to several nm and then gradually changed from x = 0 → 0.2 to deposit several nm. Was 10 to 15 nm in thickness.
[0028]
Then, electrons due on the graded un-In x Ga 1-x As channel layer 5, the un-Al x Ga 1-x As spacer layer 6 and 5~10nm formation, [delta] doped layers of Si thereon The supply layer 7 is formed to have a thickness of 0 nm (one atomic layer or several atomic layers inevitable for growth), and an un-AlGaAs layer 8 and an n-GaAs cap layer 9 (doping concentration 3 × 10 18 cm −3 ) are formed thereon. Epitaxy was grown in order.
[0029]
The epitaxial wafer for HEMT (product of the present invention) according to the present embodiment (FIG. 1) has substantially the same mobility as that of the conventional structure (FIG. 4) (although the sheet carrier concentration is substantially the same). Improved. That is, in the conventional structure shown in FIG. 1, the mobility was 5000 to 6500 (cm 2 / V · s) when Ns (sheet carrier concentration) was 2.2 to 2.8 × 10 12 cm −2 . . On the other hand, in the product of the present invention, at Ns: 2.2 to 2.8 × 10 12 cm −2 , the mobility is 7000 (cm), which is significantly higher than the mobility 6500 (cm 2 / V · s) of the conventional product. 2 / V · s) or higher mobility was realized.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor in which a spacer layer having a large band gap and an electron supply layer are provided on both sides of a channel layer having a narrow band gap, When the channel layer is made of InGaAs and the spacer layer is made of AlGaAs, the In concentration of the channel layer is gradually increased from the center toward the spacer interface. In this case, GaAs is formed at the center of the channel layer and InGaAs is formed at the interface of the spacer, so that the two-dimensional electron gas can be confined more two-dimensionally, and the electron transfer in the HEMT can be accelerated. it can. Therefore, it is possible to provide an epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor in which the dependency of the mobility of the semiconductor crystal laminated thin film on the sheet carrier concentration is reduced and the mobility is greatly improved.
[0031]
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a high-speed electron mobility transistor whose performance is remarkably improved by the above-described high carrier mobility, and a great effect can be obtained when applied to low-noise amplification or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural sectional view of an epitaxial wafer for HEMT according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a composition gradient of an In composition of a channel layer and an epitaxial layer structure in the present invention.
FIG. 3 is an energy band diagram of an interface between a channel layer and a spacer layer in the HEMT structure of the present invention and a conventional HEMT structure.
FIG. 4 is a structural sectional view of a conventional epitaxial wafer for HEMT.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 GaAs substrate 2 GaAs buffer layer 3 Si electron supply layer by δ doping 4 AlGaAs spacer layer 5 InGaAs channel layer 6 AlGaAs spacer layer 7 Electron supply layer by Si δ doping 8 AlGaAs cap layer 9 GaAs cap layer

Claims (3)

半絶縁基板上に、バンドギャップの狭いチャネル層の両側にバンドギャップの大きいスペーサ層及び電子供給層を設けた層構造を具備する高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、
前記チャネル層の組成が中心部からスペーサ界面に向かって徐々に変化していることを特徴とする高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハ。
On a semi-insulating substrate, a high-speed electron mobility transistor epitaxial wafer having a layer structure in which a large band gap spacer layer and an electron supply layer are provided on both sides of a narrow band gap channel layer,
An epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor, wherein the composition of the channel layer gradually changes from a central portion toward a spacer interface.
請求項1記載の高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、
前記チャネル層をInGaAsで、スペーサ層をAlGaAsで形成し、そのチャネル層のIn濃度を中心部からスペーサ界面に向け徐々に上げて、チャネル層中心部ではGaAsに、スペーサ界面側ではInGaAsになるようにしたことを特徴とする高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハ。
The epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor according to claim 1,
The channel layer is formed of InGaAs and the spacer layer is formed of AlGaAs, and the In concentration of the channel layer is gradually increased from the center toward the spacer interface so that GaAs is at the center of the channel layer and InGaAs is at the interface of the spacer. An epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistors, characterized in that:
請求項1又は2記載の高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハにおいて、
前記電子供給層がn−AlGaAs層又はSiのデルタドープ層から成ることを特徴とする高速電子移動度トランジスタ用エピタキシャルウェハ。
The epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor according to claim 1 or 2,
An epitaxial wafer for a high-speed electron mobility transistor, wherein the electron supply layer comprises an n-AlGaAs layer or a delta-doped layer of Si.
JP2003007705A 2003-01-16 2003-01-16 Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor Withdrawn JP2004221364A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007705A JP2004221364A (en) 2003-01-16 2003-01-16 Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007705A JP2004221364A (en) 2003-01-16 2003-01-16 Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004221364A true JP2004221364A (en) 2004-08-05

Family

ID=32897720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003007705A Withdrawn JP2004221364A (en) 2003-01-16 2003-01-16 Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004221364A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135664A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Fujitsu Ltd Compound semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135664A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Fujitsu Ltd Compound semiconductor device and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8169002B2 (en) High electron mobility transistor and method for fabricating the same
JP2010525572A (en) Semiconductor structure with multiple back barrier layers to improve carrier confinement
JP2004221363A (en) Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor
JP3667331B2 (en) HETERO FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND TRANSMITTING / RECEIVING DEVICE EQUIPPED WITH THE SAME
JPH06188271A (en) Field effect transistor
JPH10247727A (en) Field effect transistor
JP2004221364A (en) Epitaxial wafer for high-speed electron mobility transistor
JP2994863B2 (en) Heterojunction semiconductor device
JP2013187345A (en) Compound semiconductor epitaxial wafer and compound semiconductor device
JP3158467B2 (en) InAlAs / InGaAs heterojunction structure field effect transistor
JPH0684959A (en) High electron mobility field effect semiconductor device
JPH05226372A (en) Field-effect transistor and low noise amplifier circuit using same
JP2730511B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JP2008218598A (en) Compound semiconductor device
JP2004342742A (en) Semiconductor device for communication apparatus
JP2003234358A (en) Semiconductor device
JP2006114659A (en) Field effect transistor
JP2004342743A (en) Semiconductor device for communication apparatus
JPH06244217A (en) Heterojunction semiconductor device
JP2004281702A (en) Semiconductor device
JPH06151468A (en) Field effect transistor and amplifier circuit using the same
JP2003197644A (en) Semiconductor device for communication equipment
JP2006228786A (en) Epitaxial wafer for field effect transistor and field effect transistor manufactured from it
JP2012104738A (en) Compound semiconductor device
JPH09270522A (en) Field-effect transistor and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060404