JP2010278469A - 高電子移動度トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分子線エピタキシャル成長法によりIII−V族系化合物半導体のヘテロ接合を有する半導体薄膜を形成するエピタキシャル成長方法であって、少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線と第1のV族元素の分子線とを照射して第1の化合物半導体層を形成する第1の工程と、III族元素の分子線と第1のV族元素の分子線の照射を停止し、第1のV族元素の供給量が第1の工程における供給量の1/10以下となるまで成長を中断する第2の工程と、少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線と第2のV族元素の分子線とを照射して第1の化合物半導体層上に第1の化合物半導体とは異なる第2の化合物半導体層を形成する第3の工程と、を備える。
【選択図】図1
Description
なお、n型InAlAs層108およびn型InGaAs層109はエッチングにより分割され、エッチングされた領域からはInP層107が露出する。また、分割されたInGaAs層109上にはソース電極またはドレイン電極となるオーミック電極110、111が形成され、露呈されたInP層107上にはゲート電極となるショットキー電極が形成されている。
そこで、MOCVD法によるHEMTの形成については、InAlAs層107やInGaAs層108等をエッチングする際にInP層107のエッチングされる密度が所定値以下となるように、InP層107を成長させる際の原料ガスの供給量を調整するようにしている(例えば、特許文献1)。
このとき、MBE法ではMOCVD法のようなガスの流れがないことから、供給される分子線の切り替えは瞬時にできているものと考えられている。実際に、III族元素の分子線(例えばAl分子線)について見ると、工程Bにおいて基板に供給される分子線強度はシャッターの駆動時間(通常1秒以下)に対応して1%以下となることが確認されている。
これにより、第2の化合物半導体層への第1のV族元素の混入量を所定値以下(例えば組成にして0.05以下)とすることができる。
これにより、第3の工程で第2の化合物半導体層の形成を開始する当初から第2のV族元素を所望の分子線強度で供給することができるので、第2の化合物半導体層への第1のV族元素の混入量をさらに低減できる。
また、形成する化合物半導体層を反対にして、前記第1の化合物半導体層をInP層またはInGaP層とし、前記第2の化合物半導体層をInAlAs層またはInGaAs層とする場合にも適用できる。
初めに、InP基板上にInAlAs層を成長させた後、成長室内に残留したバックグランドのAs分子が、InP層を成長させる際にInP層へ取り込まれることに着目し、取り込まれたAsの量とInP層(Asが混入している)のエッチング速度の関係を調べた。具体的には、As分子線源のバルブを閉めるときの開度(バルブの開閉速度)を調整することによりバックグランドに対応するAsの分子線強度を変えてInP層を成長させ、そのときのAs混入量とInP(As混入)層の燐酸系のエッチャントに対するエッチング速度の関係を調べた。
したがって、本発明のエピタキシャル成長方法により、HEMT構造におけるエッチストッパー層としてのInP層を形成した場合、非常に高い選択性が得られるので精細なエッチングが可能となる。
図1は、本実施形態に係る半導体薄膜であり、MBE法によりInP基板10上にInAlAs層20を成長させ、さらにその上にInP層30を成長させて形成される。このInAlAs層20とInP層とのヘテロ界面は、図6に示すHEMT構造のInAlAs層106とInP層107とのヘテロ界面に相当する。
まず、タイミングt0でIn、Al、As分子線の照射を開始してInP基板10上にInAlAs層20を成長させ、タイミングt1でAl、As分子線の照射を停止して200nm厚のInAlAs層20を形成した(工程A)。このとき、In分子線は停止することなく連続して照射される。
例えば、本実施形態ではInAlAs層上にInP層を形成する場合について述べたが、InAlAs層の代わりにInGaAs層とし、InP層の代わりInGaP層としても同様の効果が得られる。また、形成する層構造が逆、例えばInP層またはInGaP層上にInAlAs層またはInGaAs層を形成する場合であっても同様の効果が得られる。
20 InAlAs層
30 InP層
101 InP半絶縁性基板
102 ノンドープInAlAs層(バッファ層)
103 ノンドープInGaAs層(電子走行層)
104 ノンドープInAlAs層(スペーサ層)
105 n型InAlAs層(電子供給層)
106 ノンドープInAlAs層(スペーサ層)
107 ノンドープInP層(エッチストッパー層)
108 n型InAlAs層(抵抗低減層)
109 n型InGaAs層(抵抗低減層)
110、111 オーミック電極
Claims (4)
- 分子線エピタキシャル成長法によりIII−V族系化合物半導体のヘテロ接合を有する半導体薄膜を形成するエピタキシャル成長方法であって、
少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線と第1のV族元素の分子線とを照射して第1の化合物半導体層を形成する第1の工程と、
前記III族元素の分子線と前記第1のV族元素の分子線の照射を停止し、前記第1のV族元素の供給量が前記第1の工程における供給量の1/10以下となるまで成長を中断する第2の工程と、
少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線と第2のV族元素の分子線とを照射して前記第1の化合物半導体層上に前記第1の化合物半導体とは異なる第2の化合物半導体層を、この第2の化合物半導体層上に形成された化合物半導体層をエッチャントによりエッチングする際に前記第1の化合物半導体層にエッチングが進行するのを防止するエッチストッパー層として形成する第3の工程と、
を備えることを特徴とするエピタキシャル成長方法。 - 分子線エピタキシャル成長法によりIII−V族系化合物半導体のヘテロ接合を有する半導体薄膜を形成するエピタキシャル成長方法であって、
少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線と第1のV族元素の分子線とを照射して第1の化合物半導体層を形成する第1の工程と、
前記III族元素の分子線と前記第1のV族元素の分子線の照射を停止するとともに、第2のV族元素の分子線を照射し、前記第1のV族元素の供給量が前記第1の工程における供給量の1/10以下となるまで成長を中断する第2の工程と、
さらに、少なくとも一種類以上のIII族元素の分子線を照射して前記第1の化合物半導体層上に前記第1の化合物半導体とは異なる第2の化合物半導体層を、この第2の化合物半導体層上に形成された化合物半導体層をエッチャントによりエッチングする際に前記第1の化合物半導体層にエッチングが進行するのを防止するエッチストッパー層として形成する第3の工程と、
を備えることを特徴とするエピタキシャル成長方法。 - 前記第1の化合物半導体層はInAlAs層またはInGaAs層であり、前記第2の化合物半導体層はInP層またはInGaP層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエピタキシャル成長方法。
- 前記第1の化合物半導体層はInP層またはInGaP層であり、前記第2の化合物半導体層はInAlAs層またはInGaAs層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエピタキシャル成長方法。
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