JP2903875B2 - 化合物半導体トランジスタ用ウェハ及び化合物半導体トランジスタ - Google Patents
化合物半導体トランジスタ用ウェハ及び化合物半導体トランジスタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板にＩｎＰを用いたｎ
型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の化合物
半導体トランジスタ用エピタキシャルウェハ及びそのウ
ェハから構成される化合物半導体トランジスタに関する
ものである。
型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の化合物
半導体トランジスタ用エピタキシャルウェハ及びそのウ
ェハから構成される化合物半導体トランジスタに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】基板に設けたバッファ層上に、不純物を
含まないキャリア走行層と、ｎ型不純物（キャリアの走
行に障害となる）を含むキャリア供給層と、ショットキ
ゲートを積んだ構造はＨＥＭＴ（高電子移動度トランジ
スタ）として広く知られている。これはキャリア走行層
とキャリア供給層とをヘテロ接合によって空間的に切り
離すことで、雑音特性、高周波特性を上げることに成功
しているものである。このＨＥＭＴの種類には、主にＧ
ａＡｓ基板を用いたｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥ
ＭＴと、ＩｎＰ基板を用いたｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系とがあるが、このうち特に２０ＧＨｚ以上の高
周波を極めて低雑音で増幅できるｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴが注目されている。
含まないキャリア走行層と、ｎ型不純物（キャリアの走
行に障害となる）を含むキャリア供給層と、ショットキ
ゲートを積んだ構造はＨＥＭＴ（高電子移動度トランジ
スタ）として広く知られている。これはキャリア走行層
とキャリア供給層とをヘテロ接合によって空間的に切り
離すことで、雑音特性、高周波特性を上げることに成功
しているものである。このＨＥＭＴの種類には、主にＧ
ａＡｓ基板を用いたｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥ
ＭＴと、ＩｎＰ基板を用いたｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系とがあるが、このうち特に２０ＧＨｚ以上の高
周波を極めて低雑音で増幅できるｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴが注目されている。
【０００３】図３に従来のｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／
ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハを
示す。半絶縁性ＩｎＰ基板３８上にアンドープのＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層３７（０．５μｍ厚）、Ｉ
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層３６（１００ｎｍ厚）を
設け、その上にアンドープのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャ
リア走行層３５（５０ｎｍ厚）を設け、さらにアンドー
プＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層３４（２ｎｍ厚）を介してｎ
型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層３３（５３ｎｍ
厚）を設け、その上にリセス構造とするためｎ+ Ｉｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタクト層３１（１０ｎ
ｍ厚）を設けたものである。
ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハを
示す。半絶縁性ＩｎＰ基板３８上にアンドープのＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層３７（０．５μｍ厚）、Ｉ
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層３６（１００ｎｍ厚）を
設け、その上にアンドープのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャ
リア走行層３５（５０ｎｍ厚）を設け、さらにアンドー
プＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層３４（２ｎｍ厚）を介してｎ
型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層３３（５３ｎｍ
厚）を設け、その上にリセス構造とするためｎ+ Ｉｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタクト層３１（１０ｎ
ｍ厚）を設けたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ
構造のエピタキシャルウェハを用いたＨＥＭＴの製作プ
ロセスには未解決の課題が多く、特に次の点が実用化へ
の大きな障害となっていた。
のｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ
構造のエピタキシャルウェハを用いたＨＥＭＴの製作プ
ロセスには未解決の課題が多く、特に次の点が実用化へ
の大きな障害となっていた。
【０００５】（１）トランジスタ作製にあたり、ＨＥＭ
Ｔ構造エピタキシャルウェハのｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリ
ア供給層上にショットキゲートを設けた時、ゲートのリ
ーク電流が有効に抑えられない。この原因はよくわかっ
ていないのであるが、多分、ゲートに使用する金属とＩ
ｎＡｌＡｓの間に形成されるショットキ障壁が、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＧａＡｓと比べ低くなっているためであると考
えれる。
Ｔ構造エピタキシャルウェハのｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリ
ア供給層上にショットキゲートを設けた時、ゲートのリ
ーク電流が有効に抑えられない。この原因はよくわかっ
ていないのであるが、多分、ゲートに使用する金属とＩ
ｎＡｌＡｓの間に形成されるショットキ障壁が、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＧａＡｓと比べ低くなっているためであると考
えれる。
【０００６】（２）ｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリア供給層の
上にさらにオーミックコンタクト層としてｎ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓ層を設けた場合、ゲートを設ける前にゲート部分
のオーミックコンタクト層をリセスエッチングするが、
うまくリセスエッチングできないことがある。リセスエ
ッチングがうまくできない理由として、エッチングがＩ
ｎＡｌＡｓキャリア供給層で正確に停止せず、必要以上
にＩｎＡｌＡｓを掘り込んでしまうという現象がある。
このため、リセスエッチングを簡便かつ安定に行うこと
ができない。
上にさらにオーミックコンタクト層としてｎ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓ層を設けた場合、ゲートを設ける前にゲート部分
のオーミックコンタクト層をリセスエッチングするが、
うまくリセスエッチングできないことがある。リセスエ
ッチングがうまくできない理由として、エッチングがＩ
ｎＡｌＡｓキャリア供給層で正確に停止せず、必要以上
にＩｎＡｌＡｓを掘り込んでしまうという現象がある。
このため、リセスエッチングを簡便かつ安定に行うこと
ができない。
【０００７】（３）従って、このようなウェハを用いて
ＨＥＭＴを作製すると歩留りが非常に悪い。
ＨＥＭＴを作製すると歩留りが非常に悪い。
【０００８】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、リーク電流を大幅に抑制でき、ｎ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓオーミックコンタクト層のリセスエッチングを簡
便かつ安定に行うことができる新規な化合物半導体トラ
ンジスタ用エピタキシャルウェハを提供し、またこれを
用いた特性が良好なトランジスタを提供することにあ
る。
を解消し、リーク電流を大幅に抑制でき、ｎ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓオーミックコンタクト層のリセスエッチングを簡
便かつ安定に行うことができる新規な化合物半導体トラ
ンジスタ用エピタキシャルウェハを提供し、またこれを
用いた特性が良好なトランジスタを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体ト
ランジスタ用ウェハは、図２に示すように、半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板２８上にＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層２７
及び、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層２６を設ける。
その上にアンドープＩｎy Ｇａ1-y Ａｓキャリア走行層
２５を設け、さらにその上にｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
キャリア供給層２３を設けたｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の化合物半導体トランジスタ用ウ
ェハにおいて、ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給
層２３上に膜厚ｄ＝３ｎｍ以下の薄いｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層２２を設けたものである。
ランジスタ用ウェハは、図２に示すように、半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板２８上にＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層２７
及び、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層２６を設ける。
その上にアンドープＩｎy Ｇａ1-y Ａｓキャリア走行層
２５を設け、さらにその上にｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
キャリア供給層２３を設けたｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の化合物半導体トランジスタ用ウ
ェハにおいて、ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給
層２３上に膜厚ｄ＝３ｎｍ以下の薄いｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層２２を設けたものである。
【００１０】また、本発明の化合物半導体トランジスタ
用ウェハは、上記薄いｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層上にさ
らにｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層を設け
たものである。
用ウェハは、上記薄いｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層上にさ
らにｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層を設け
たものである。
【００１１】これらの場合において、上記ｎ型Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ層のドーパントを変更し、ｐ型または半絶縁
性とすることも可能である。というのは、実質的にＡｌ
ＧａＡｓ層を電流はトンネル電流として流れるため、Ａ
ｌＧａＡｓがｎ型であってもｐ型であっても同じことで
あるからである。しかし、上下層がｎ型であることか
ら、敢えてｐ型または半絶縁性とする理由はなく、ｎ型
とするのが妥当であると考えられる。
ａ1-x Ａｓ層のドーパントを変更し、ｐ型または半絶縁
性とすることも可能である。というのは、実質的にＡｌ
ＧａＡｓ層を電流はトンネル電流として流れるため、Ａ
ｌＧａＡｓがｎ型であってもｐ型であっても同じことで
あるからである。しかし、上下層がｎ型であることか
ら、敢えてｐ型または半絶縁性とする理由はなく、ｎ型
とするのが妥当であると考えられる。
【００１２】また、本発明の化合物半導体トランジスタ
は、上記の化合物半導体トランジスタ用ウェハを用い、
そのｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層の一部
をエッチングして露出させたｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層
上にショットキゲートを設けると共に、残るオーミック
コンタクト層上にソース、ドレインを設けたものであ
る。
は、上記の化合物半導体トランジスタ用ウェハを用い、
そのｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層の一部
をエッチングして露出させたｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層
上にショットキゲートを設けると共に、残るオーミック
コンタクト層上にソース、ドレインを設けたものであ
る。
【００１３】ここで、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成
ｘは任意であるが、その膜厚を３ｎｍ以下としたのはシ
ュードモフィック状態の接合を実現するためで、３ｎｍ
を超えるとＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層とＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａ
ｓキャリア供給層との格子定数差によって、Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層に転位が入り、良好なデバイスができなくな
るためである。
ｘは任意であるが、その膜厚を３ｎｍ以下としたのはシ
ュードモフィック状態の接合を実現するためで、３ｎｍ
を超えるとＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層とＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａ
ｓキャリア供給層との格子定数差によって、Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層に転位が入り、良好なデバイスができなくな
るためである。
【００１４】また、Ｉｎy Ｇａ1-y Ａｓキャリア走行層
のＩｎ組成ｙは任意である。そして、ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48Ａｓキャリア供給層のドーピング方法も任意であ
り、例えば、アンドープのＩｎＡｌＡｓの組み合わせ、
及びプレーナドーピング技術との組み合わせなどが適用
できる。ここで、上記ドーピング方法及びプレーナドー
ピングについて説明する。ＨＥＭＴの増幅率を上げ雑音
を低減するためキャリア供給層の高濃度（ドーピング）
薄層化が進んでおり、ｎ型ＩｎＡｌＡｓのドーピング濃
度を上げると、その分薄くすることができ、増幅率が上
がる。しかし、ドーピング濃度を増すとゲートリーク電
流の増大、ゲート耐圧の低下などの重大な困難が生じる
ことがわかっている。そこでｎ型ＩｎＡｌＡｓとゲート
電極の間にドーピングの低い層、またはアンドープの層
を薄く設けることにより、そのような欠点を改善するこ
とが考えられている。また、プレーナドープ（またはデ
ルタドープとも呼ばれている。）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熱拡散により数原
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、それ以外の部分は上記同様アンドープまたは低濃
度ドープするという方法も考えられる。これらの方法が
本発明に適用できる。
のＩｎ組成ｙは任意である。そして、ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48Ａｓキャリア供給層のドーピング方法も任意であ
り、例えば、アンドープのＩｎＡｌＡｓの組み合わせ、
及びプレーナドーピング技術との組み合わせなどが適用
できる。ここで、上記ドーピング方法及びプレーナドー
ピングについて説明する。ＨＥＭＴの増幅率を上げ雑音
を低減するためキャリア供給層の高濃度（ドーピング）
薄層化が進んでおり、ｎ型ＩｎＡｌＡｓのドーピング濃
度を上げると、その分薄くすることができ、増幅率が上
がる。しかし、ドーピング濃度を増すとゲートリーク電
流の増大、ゲート耐圧の低下などの重大な困難が生じる
ことがわかっている。そこでｎ型ＩｎＡｌＡｓとゲート
電極の間にドーピングの低い層、またはアンドープの層
を薄く設けることにより、そのような欠点を改善するこ
とが考えられている。また、プレーナドープ（またはデ
ルタドープとも呼ばれている。）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熱拡散により数原
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、それ以外の部分は上記同様アンドープまたは低濃
度ドープするという方法も考えられる。これらの方法が
本発明に適用できる。
【００１５】
【作用】Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層上でのショットキゲート
の作製は、既にｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ
作製技術で確立している。従って、本発明のように、ｎ
型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層上にＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓからなる超薄膜層を設けると、ｎ型Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓキャリア供給層上ではなく、Ａｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層上にショットキーゲートが設けられることになる
ので、リーク電流の低減が容易に図れる。
の作製は、既にｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ
作製技術で確立している。従って、本発明のように、ｎ
型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層上にＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓからなる超薄膜層を設けると、ｎ型Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓキャリア供給層上ではなく、Ａｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層上にショットキーゲートが設けられることになる
ので、リーク電流の低減が容易に図れる。
【００１６】また、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓで必ず停止する
リセスエッチング技術は、上述したＨＥＭＴ作製技術で
確立している。従って、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層が挿入さ
れていると、ゲートを設ける前にゲート部分のｎ+ 型Ｉ
ｎＧａＡｓオーミックコンタクト層をリセスエッチング
するとき、キャリア供給層の上に設けたＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層でエッチングが正確に停止するので、Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓキャリア供給層を掘り込んでしまうという現
象がなくなり、リセスエッチングを簡便かつ安定にに行
うことができるようになる。その結果、トランジスタ素
子作製において良好な特性と大幅な歩留まりの向上が実
現できる。特に、ハイビジョン２２ＧＨｚに対応したＩ
ｎＰ系ＨＥＭＴへの貢献は大きい。
リセスエッチング技術は、上述したＨＥＭＴ作製技術で
確立している。従って、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層が挿入さ
れていると、ゲートを設ける前にゲート部分のｎ+ 型Ｉ
ｎＧａＡｓオーミックコンタクト層をリセスエッチング
するとき、キャリア供給層の上に設けたＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層でエッチングが正確に停止するので、Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓキャリア供給層を掘り込んでしまうという現
象がなくなり、リセスエッチングを簡便かつ安定にに行
うことができるようになる。その結果、トランジスタ素
子作製において良好な特性と大幅な歩留まりの向上が実
現できる。特に、ハイビジョン２２ＧＨｚに対応したＩ
ｎＰ系ＨＥＭＴへの貢献は大きい。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】実施例１ 図１（Ａ）にＡｌ組成０．３、ＡｌＧａＡｓ膜厚３ｎｍ
として作成したｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／Ｉｎ0.53Ｇ
ａ0.47Ａｓ系ＨＥＭＴエピタキシャルウェハの構造を示
す。
として作成したｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／Ｉｎ0.53Ｇ
ａ0.47Ａｓ系ＨＥＭＴエピタキシャルウェハの構造を示
す。
【００１９】半絶縁性ＩｎＰ基板１８上に、原子レベル
で微細な成長制御が可能なＭＯＶＰＥ（有機金属気相エ
ピタキシー）法により、次のエピタキシャル層を順次形
成していく。まず、アンドープのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
バッファ層１７を０．５μｍ、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバ
ッファ層１６を１００ｎｍ設ける。その上にアンドープ
のＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャリア走行層１５を５０ｎｍ
設け、さらに膜厚２ｎｍのアンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48
Ａｓスペーサ層１４を介してｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
キャリア供給層１３を５０ｎｍ設ける。その上に膜厚３
ｎｍのｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層１２を設け、さらに
その上にｎ+ Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタク
ト層１１を１０ｎｍ設けたものである。
で微細な成長制御が可能なＭＯＶＰＥ（有機金属気相エ
ピタキシー）法により、次のエピタキシャル層を順次形
成していく。まず、アンドープのＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
バッファ層１７を０．５μｍ、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバ
ッファ層１６を１００ｎｍ設ける。その上にアンドープ
のＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャリア走行層１５を５０ｎｍ
設け、さらに膜厚２ｎｍのアンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48
Ａｓスペーサ層１４を介してｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ
キャリア供給層１３を５０ｎｍ設ける。その上に膜厚３
ｎｍのｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層１２を設け、さらに
その上にｎ+ Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタク
ト層１１を１０ｎｍ設けたものである。
【００２０】なお、キャリア走行層１５とキャリア供給
層１３との間に設けたスペーサ層１４はキャリア供給層
１３からのクーロン散乱を抑え、電子移動度を向上する
ため必要に応じて挿入するものであり、ＨＥＭＴとして
の動作上必須のものではない。
層１３との間に設けたスペーサ層１４はキャリア供給層
１３からのクーロン散乱を抑え、電子移動度を向上する
ため必要に応じて挿入するものであり、ＨＥＭＴとして
の動作上必須のものではない。
【００２１】このようにオーミックコンタクト層１１と
キャリア供給層１３との間にｎ型ＡｌＧａＡｓの薄層１
２を設けたエピタキシャルウェハ上に、ショットキゲー
トを設けるために、図１（Ｂ）に示すように、ゲート部
分のｎ+ 型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタクト
層１１をリセスエッチングし、そこにゲート電極７を設
けた。また、オーミックコンタクト層１１上にソース電
極８、ドレイン電極９を設けてＨＥＭＴを作製した。表
１に、後述する比較例と共に、このＨＥＭＴの特性を評
価した結果を示す。
キャリア供給層１３との間にｎ型ＡｌＧａＡｓの薄層１
２を設けたエピタキシャルウェハ上に、ショットキゲー
トを設けるために、図１（Ｂ）に示すように、ゲート部
分のｎ+ 型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタクト
層１１をリセスエッチングし、そこにゲート電極７を設
けた。また、オーミックコンタクト層１１上にソース電
極８、ドレイン電極９を設けてＨＥＭＴを作製した。表
１に、後述する比較例と共に、このＨＥＭＴの特性を評
価した結果を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】本実施例によるものは、ゲート耐圧が増加
し、リーク電流が低減している。また、ソース抵抗もほ
とんど増加せず、超薄膜のＡｌＧａＡｓ層を挿入したこ
とにより予想されるソース抵抗の増加も無視できること
がわかった。また、ピンチオフ電圧も設計通り得られて
おり、かなり粗いリセスエッチングでも素子製作が可能
であることが分かった。
し、リーク電流が低減している。また、ソース抵抗もほ
とんど増加せず、超薄膜のＡｌＧａＡｓ層を挿入したこ
とにより予想されるソース抵抗の増加も無視できること
がわかった。また、ピンチオフ電圧も設計通り得られて
おり、かなり粗いリセスエッチングでも素子製作が可能
であることが分かった。
【００２４】比較例１ ＡｌＧａＡｓの膜厚を４ｎｍとした以外は実施例１と同
じ条件でＨＥＭＴを作製した。ＡｌＧａＡｓ膜厚４ｎｍ
のウェハでは、高抵抗化してしまい、特性を計測できな
かった。
じ条件でＨＥＭＴを作製した。ＡｌＧａＡｓ膜厚４ｎｍ
のウェハでは、高抵抗化してしまい、特性を計測できな
かった。
【００２５】比較例２ 図３に示した従来例のエピタキシャルウェハからＨＥＭ
Ｔを作製した。ゲート耐圧が低く、リーク電流が大き
い。また、ピンチオフ電圧は設計通り得られず、低い値
となっている。精度の高いリセスエッチングでなければ
素子製作が不可能であった。
Ｔを作製した。ゲート耐圧が低く、リーク電流が大き
い。また、ピンチオフ電圧は設計通り得られず、低い値
となっている。精度の高いリセスエッチングでなければ
素子製作が不可能であった。
【００２６】実施例２ オーミックコンタクト層１１とキャリア供給層１３との
間に挿入するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌ組成を０．
０６とすることにより、このｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ａｓ
層１２とｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層１３
とのバンドギャップエネルギを等しくした以外は、実施
例１と同じにしてＨＥＭＴを作製した。挿入したｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層をキャリア供給層のバンドギャップエネル
ギに等しくしたので、ソース抵抗がさらに低減でき、Ｈ
ＥＭＴの特性が改善された。
間に挿入するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌ組成を０．
０６とすることにより、このｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ａｓ
層１２とｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層１３
とのバンドギャップエネルギを等しくした以外は、実施
例１と同じにしてＨＥＭＴを作製した。挿入したｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層をキャリア供給層のバンドギャップエネル
ギに等しくしたので、ソース抵抗がさらに低減でき、Ｈ
ＥＭＴの特性が改善された。
【００２７】本実施例では、ソース抵抗がどの程度低減
できたかは正確には分からない。ただ、電流は主として
トンネル現象で抜けていることから、ソース抵抗は１．
９０〜１．９７Ω・ｍｍの範囲に低減していると推量さ
れる。というのは、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成を０．０６
とすると、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
のＡｌＧａＡｓポテンシャル障壁高さが低くなるので、
トンネルしやすくなる。従って、ソース抵抗は下がる。
しかし、ＡｌＧａＡｓがない場合よりはソース抵抗は、
当然高くなる。しかも、ソース抵抗はこの部分だけで決
っているわけではないので、どの位下がるか明確にはわ
からないが、１．９０Ω・ｍｍぐらいにはなるのではな
いかと思われる。
できたかは正確には分からない。ただ、電流は主として
トンネル現象で抜けていることから、ソース抵抗は１．
９０〜１．９７Ω・ｍｍの範囲に低減していると推量さ
れる。というのは、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成を０．０６
とすると、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
のＡｌＧａＡｓポテンシャル障壁高さが低くなるので、
トンネルしやすくなる。従って、ソース抵抗は下がる。
しかし、ＡｌＧａＡｓがない場合よりはソース抵抗は、
当然高くなる。しかも、ソース抵抗はこの部分だけで決
っているわけではないので、どの位下がるか明確にはわ
からないが、１．９０Ω・ｍｍぐらいにはなるのではな
いかと思われる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオ
ーミックコンタクト層のリセスエッチングが簡便かつ安
定するため、リーク電流を大幅に抑制でき、特性の良好
なエピタキシャルウェハが得られる。また、本発明のエ
ピタキシャルウェハを用いることにより、リーク電流の
少ない特性の良好な高速のトランジスタを製造できる。
ーミックコンタクト層のリセスエッチングが簡便かつ安
定するため、リーク電流を大幅に抑制でき、特性の良好
なエピタキシャルウェハが得られる。また、本発明のエ
ピタキシャルウェハを用いることにより、リーク電流の
少ない特性の良好な高速のトランジスタを製造できる。
【図１】本実施例により試作したエピタキシャルウェハ
の構造を示す断面図、及びそのウェハを用いて作製した
ＨＥＭＴの構造を示す要部断面図。
の構造を示す断面図、及びそのウェハを用いて作製した
ＨＥＭＴの構造を示す要部断面図。
【図２】本発明によるｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ／ｎ型Ｉ
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／アンドープＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ系
ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハの断面図。
ｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ／アンドープＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ系
ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハの断面図。
【図３】従来より作製されているｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ア
ンドープＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造のエピタキシャル
ウェハの断面図。
ンドープＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造のエピタキシャル
ウェハの断面図。
７ ゲート電極 ８ ソース電極 ９ ドレイン電極 １１ ｎ+ 型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタク
ト層 １２ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層 １３ ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層 １４ アンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓスペーサ層 １５ アンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャリア走行層 １６ アンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層 １７ アンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層 １８ 半絶縁性ＩｎＰ基板
ト層 １２ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層 １３ ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャリア供給層 １４ アンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓスペーサ層 １５ アンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓキャリア走行層 １６ アンドープＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層 １７ アンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバッファ層 １８ 半絶縁性ＩｎＰ基板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/337 - 21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775 - 29/778 H01L 29/80 - 29/812
Claims (4)
- 【請求項１】半絶縁性ＩｎＰ基板上のアンドープＩｎy
Ｇａ1-y Ａｓキャリア走行層上に、ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48Ａｓキャリア供給層を設けたｎ型ＩｎＡｌＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の化合物半導体トランジスタ
用ウェハにおいて、上記ｎ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓキャ
リア供給層上に３ｎｍ以下の薄いｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ層を設けたことを特徴とする化合物半導体トランジス
タ用エピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】上記薄いｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層上にさ
らにｎ+ 型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層を設け
た請求項１に記載の化合物半導体トランジスタ用ウェ
ハ。 - 【請求項３】上記ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のドーパン
トを変更し、半絶縁性またはｐ型とした請求項１または
２に記載の化合物半導体トランジスタ用ウェハ。 - 【請求項４】上記請求項２または３に記載の化合物半導
体トランジスタ用ウェハを用い、そのｎ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓオーミックコンタクト層の一部をエッチングして露出
させたｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層上にゲートを設けると
共に、オーミックコンタクト層上にソース、ドレインを
設けたことを特徴とする化合物半導体トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17552892A JP2903875B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体トランジスタ用ウェハ及び化合物半導体トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17552892A JP2903875B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体トランジスタ用ウェハ及び化合物半導体トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621104A JPH0621104A (ja) | 1994-01-28 |
| JP2903875B2 true JP2903875B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15997644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17552892A Expired - Fee Related JP2903875B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体トランジスタ用ウェハ及び化合物半導体トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903875B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17552892A patent/JP2903875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0621104A (ja) | 1994-01-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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