JP5413338B2 - Epitaxial wafer for transistor - Google Patents

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Description

本発明は、III−V族化合物半導体からなるエピタキシャルウェハの製造方法と、トランジスタ用エピタキシャルウェハに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an epitaxial wafer made of a III-V compound semiconductor and an epitaxial wafer for a transistor.

近年、携帯電話などの通信端末機器は、音声テストやテキストデータだけでなく、大容量の多様な動画像情報を高速で送受信することが求められている。このため、これらの端末機器に使用される送受信パワー増幅器には、高速・高周波動作への対応や消費電力の低減などが要求されている。このような端末機器用の送受信パワー増幅器には、化合物半導体を用いて形成されるヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)や高電子移動度トランジスタ(HEMT)が用いられている。   In recent years, communication terminal devices such as mobile phones are required to transmit and receive not only voice tests and text data but also a large amount of various moving image information at high speed. For this reason, transmission / reception power amplifiers used in these terminal devices are required to support high-speed and high-frequency operation and reduce power consumption. In such a transmission / reception power amplifier for terminal equipment, a hetero bipolar transistor (HBT) or a high electron mobility transistor (HEMT) formed using a compound semiconductor is used.

この種のHEMT、例えばGaAsを中心とするIII−V族化合物半導体(特許文献1参照)を用いた高電子移動度トランジスタは、超高・高周波動作の観点から光通信システムの信号処理回路等の高速デジタル回路、携帯電話、又は無線LANなどの無線通信機器の送信/受信信号の切り替えや内蔵アンテナと外部アンテナの切り替えに使用されている。また、低雑音の観点からマイクロ波又はミリ波帯で使用される低雑音増幅器への使用も期待されている。   This type of HEMT, for example, a high electron mobility transistor using a group III-V compound semiconductor centering on GaAs (see Patent Document 1) is a signal processing circuit of an optical communication system, etc. from the viewpoint of ultra-high frequency operation. It is used for switching transmission / reception signals and switching between built-in antennas and external antennas in high-speed digital circuits, mobile phones, or wireless communication devices such as wireless LANs. From the viewpoint of low noise, it is also expected to be used for a low noise amplifier used in the microwave or millimeter wave band.

このHEMTの基本構造は、図1に示すように、半絶縁性の基板1上に、電流リークを防止し、歪を緩衝するためのバッファ層2と、電子が走行する電子走行層(チャネル層)3と、電子を供給する電子供給層4と、ショットキー電極と接し、耐圧をとるためのショットキー層5とを順に積層して形成し、ショットキー層5の上に更に、電極となる金属との接触抵抗を小さくするためにn型のキャリアを高濃度にドープしたコンタクト層6を積層形成している。   As shown in FIG. 1, the basic structure of this HEMT includes a buffer layer 2 for preventing current leakage and buffering strain on a semi-insulating substrate 1, and an electron transit layer (channel layer) in which electrons travel. ) 3, an electron supply layer 4 for supplying electrons, and a Schottky layer 5 in contact with the Schottky electrode and for taking a breakdown voltage are stacked in order, and the electrode is further formed on the Schottky layer 5. In order to reduce the contact resistance with the metal, a contact layer 6 doped with a high concentration of n-type carriers is laminated.

バッファ層2は、ノンドープのGaAsとAlGa(1−x)As(但し、0<x<1)層を交互に数nm〜数10nmの範囲で積層する。 The buffer layer 2 is formed by alternately stacking non-doped GaAs and Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layers in the range of several nm to several tens of nm.

チャネル層3は、InGa(1−x)As(但し、0<x<1)層を積層する。但し、InGaAs層は、GaAsとの格子整合が不可能であるため、格子緩和が発生しない程度の組成と膜厚が用いられる。 The channel layer 3 is a stack of In x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layers. However, since the InGaAs layer cannot be lattice-matched with GaAs, a composition and film thickness that do not cause lattice relaxation are used.

電子供給層4は、高濃度のn型AlGa(1−x)As(但し、0<x<1)を数10nm、もしくはSiプレナードープ層を積層する。 The electron supply layer 4 is formed by laminating high-concentration n-type Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) is several tens of nm, or a Si planar doped layer.

ショットキー層5は、ノンドープ又は低濃度のn型AlGa(1−x)As(但し、0<x<1)を数10nm程度に積層する。 The Schottky layer 5 is formed by laminating non-doped or low-concentration n-type Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) to a few tens of nm.

コンタクト層6は、高濃度にSiをドーパントしたn型GaAs層を積層する。接触抵抗を下げるために、Te又はSeをドーパントしたn型のInGa(1−x)As(但し、0<x<1)層を用いることもある。 The contact layer 6 is an n-type GaAs layer doped with Si at a high concentration. In order to reduce the contact resistance, an n-type In x Ga (1-x) As (provided that 0 <x <1) layer doped with Te or Se may be used.

この種の化合物半導体エピタキシャルウェハの製法にあっては、固体又は液状の有機金属原料をガス化して供給し、昇温した基板上で熱分解、化学反応させ、その昇温した基板上に薄膜結晶をエピタキシャル成長させる化学気相成長法(例えば、MOCVD法)、あるいは超真空中で結晶の構成元素をそれぞれ別々のルツボから蒸発させ、分子線の形で、昇温させた基板上に供給し、その昇温した基板上に薄膜結晶をエピタキシャル成長させる分子線エピタキシー法(MBE法)などにより製造されるのが一般的である。   In this type of compound semiconductor epitaxial wafer manufacturing method, a solid or liquid organometallic raw material is gasified and supplied, pyrolyzed and chemically reacted on a heated substrate, and a thin film crystal is formed on the heated substrate. The chemical vapor deposition method for epitaxial growth (e.g., MOCVD method), or the constituent elements of the crystal are evaporated from separate crucibles in an ultra-vacuum and supplied in the form of molecular beams onto a heated substrate. Generally, it is manufactured by a molecular beam epitaxy method (MBE method) or the like in which a thin film crystal is epitaxially grown on a heated substrate.

特開2005−32928号公報JP 2005-32928 A

トランジスタ素子においては、コンタクト層のコンタクト抵抗を下げるためにTe又はSeをドーパントしたn型のInGa(1−x)As(但し、0<x<1)層を用いている。このとき、ウェハ面内のドーピング均一性が悪いため、ウェハ面内のコンタクト抵抗がばらついてしまう。また、コンタクト層中のn型ドーパントであるSe又はTe濃度を制御しても、コンタクト抵抗を低く抑えることはできない場合がある。 In the transistor element, an n-type In x Ga (1-x) As (provided 0 <x <1) layer doped with Te or Se is used to lower the contact resistance of the contact layer. At this time, since the doping uniformity in the wafer surface is poor, the contact resistance in the wafer surface varies. In addition, even if the concentration of Se or Te that is an n-type dopant in the contact layer is controlled, the contact resistance may not be kept low.

本発明の目的は、上記課題を解決することができる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法と、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。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the compound semiconductor epitaxial wafer which can solve the said subject, and the epitaxial wafer for transistors.

[1]第1の発明は、基板を設置する成長室内に複数のヒータを設け、前記成長室内に原料ガスを供給して、前記基板上に化学気相成長法により化合物半導体層を形成するにあたり、前記化合物半導体層のうち、Te又はSeを含有するn型不純物がドーピングされたn型のInGaAsコンタクト層は、前記原料ガスが供給される上流側に設けられた第1ヒータのヒータ温度を500℃以上とし、前記第1ヒータより下流側に設けられた他のヒータのヒータ温度を前記第1ヒータのヒータ温度よりも低くし、かつ、基板温度を350℃以上500℃以下に調整して成長させることを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法にある。 [1] In the first invention, a plurality of heaters are provided in a growth chamber in which a substrate is placed, a source gas is supplied into the growth chamber, and a compound semiconductor layer is formed on the substrate by chemical vapor deposition. Among the compound semiconductor layers, the n-type InGaAs contact layer doped with an n-type impurity containing Te or Se has a heater temperature of the first heater provided on the upstream side to which the source gas is supplied is set to 500. Growth is performed by setting the heater temperature of other heaters provided downstream from the first heater to be lower than the heater temperature of the first heater, and adjusting the substrate temperature to 350 ° C. or more and 500 ° C. or less. The present invention provides a method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer.

[2]第2の発明は、上記[1]記載の発明にあって、前記n型InGaAsコンタクト層の前記n型不純物濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下となるように成長させることを特徴とする。 [2] A second invention is the invention according to the above [1], wherein the n-type impurity concentration of the n-type InGaAs contact layer is 1.0E19 cm −3 or more and 5.0E19 cm −3 or less, and wherein the growing so that the carbon concentration of 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3 or less.

[3]第3の発明は、上記[1]又は[2]記載の発明にあって、前記n型InGaAsコンタクト層は、In組成比が0からxまで増加するInGaAsグレーデッド層上に、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層を形成し、グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18cm−3以上7.0E18cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E17cm−3以上1.0E18cm−3以下であることを特徴としている。 [3] A third invention is the invention according to the above [1] or [2], wherein the n-type InGaAs contact layer is formed on an InGaAs graded layer whose In composition ratio increases from 0 to x. An InGaAs layer having a constant composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6) is formed, an n-type impurity concentration in the graded layer is 3.0E18 cm −3 or more and 7.0E18 cm −3 or less, and carbon concentration is equal to or less than 1.0E17cm -3 or more 1.0E18cm -3.

[4]第4の発明は、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の発明にあって、前記n型InGaAsコンタクト層の成長時における前記他のヒータは、前記基板の上方に設けられる第2ヒータと、前記第1及び第2ヒータより下流側に設けられる第3ヒータとからなり、前記第3ヒータは、前記第2ヒータよりもヒータ温度を高くすることを特徴としている。 [4] A fourth invention is the invention according to any one of the above [1] to [3], wherein the other heater is provided above the substrate when the n-type InGaAs contact layer is grown. And a third heater provided on the downstream side of the first and second heaters. The third heater has a heater temperature higher than that of the second heater.

[5]第5の発明は、上記[4]記載の発明にあって、前記n型InGaAsコンタクト層の成長時における前記第1ヒータと前記第2ヒータとの温度差は、前記第2ヒータと前記第3ヒータとの温度差よりも大きくすることを特徴としている。 [5] A fifth invention is the invention described in the above [4], wherein the temperature difference between the first heater and the second heater during the growth of the n-type InGaAs contact layer is the same as that of the second heater. The temperature difference is larger than that of the third heater.

[6]第6の発明は、基板と、前記基板上に設けられるトランジスタ機能層を含む化合物半導体層と、前記半導体層上に設けられるn型コンタクト層とを有し、前記n型コンタクト層は、n型不純物としてTe又はSeがドーピングされ、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層からなり、前記InGaAs層におけるn型不純物濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下であり、前記InGaAsコンタクト層の前記n型不純物濃度の面内バラツキが6.0%以下であり、前記InGaAs層は、Van der Pauw法によるホール測定を行った移動度が500cm/V・s以上1500cm/V・s以下であることを特徴とするトランジスタ用エピタキシャルウェハを提供する。 [6] A sixth invention includes a substrate, a compound semiconductor layer including a transistor functional layer provided on the substrate, and an n-type contact layer provided on the semiconductor layer, wherein the n-type contact layer is And Te or Se doped as an n-type impurity, and an InGaAs layer having a constant In composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6), and the n-type impurity concentration in the InGaAs layer is 1.0E19 cm −3 or more 5.0E19cm -3 or less, and the carbon concentration is at 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3 or less, the in-plane variation of the n-type impurity concentration of the InGaAs contact layer is 6.0% or less There, the InGaAs layer, mobility was Hall measurement by Van der Pauw method 500cm 2 / V · s or more 1500cm 2 / V · s or less An epitaxial wafer for a transistor is provided.

[7]第7の発明は、上記[6]記載の発明にあって、前記n型コンタクト層は、In組成比が0からxまで増加するInGaAsグレーデッド層上に設けられ、前記グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18cm−3以上7.0E18cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E17cm−3以上1.0E18cm−3以下であることを特徴としている。 [7] A seventh invention is the invention described in the above [6], wherein the n-type contact layer is provided on an InGaAs graded layer having an In composition ratio increasing from 0 to x, and the graded layer The n-type impurity concentration is 3.0E18 cm −3 or more and 7.0E18 cm −3 or less, and the carbon concentration is 1.0E17 cm −3 or more and 1.0E18 cm −3 or less.

[8]第8の発明は、上記[6]又は[7]記載の発明にあって、前記化合物半導体層は、前記基板側に0.8μm以上1.5μm以下のバッファ層を有し、前記バッファ層のTe濃度又はSe濃度が2.0E15cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E16cm−3以上5.0E17cm−3以下であることを特徴としている。 [8] The eighth invention is the invention according to the above [6] or [7], wherein the compound semiconductor layer has a buffer layer of 0.8 μm or more and 1.5 μm or less on the substrate side, Te concentration or Se concentration in the buffer layer is not 2.0E15cm -3 or less, and is characterized in that the carbon concentration is less 1.0E16cm -3 or more 5.0E17cm -3.

第1ヒータをコンタクト成長温度上限である500℃以上の高い温度で制御することで、p型不純物である炭素濃度を低減することができるようになり、n型コンタクト層のドーピング濃度が均一になり、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキを小さく抑えることができる。   By controlling the first heater at a high temperature of 500 ° C. or more which is the upper limit of the contact growth temperature, the carbon concentration which is a p-type impurity can be reduced, and the doping concentration of the n-type contact layer becomes uniform. The variation in contact resistance within the substrate surface can be suppressed to a small level.

本発明の典型的な実施の形態であるHEMTの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of HEMT which is typical embodiment of this invention. 本発明の典型的な実施の形態である反応炉を横から見た構造図である。It is the structure figure which looked at the reaction furnace which is typical embodiment of this invention from the side. ヒータ温度とコンタクト抵抗のバラツキの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heater temperature and the variation in contact resistance. 従来の反応炉を横から見た構造図である。It is the structure figure which looked at the conventional reactor from the side.

(HEMTエピ層の構成)
この実施の形態に係る高電子移動度トランジスタ(HEMT)用の化合物半導体エピタキシャルウェハの基本構造にあっても、図1に示すように、従来と同様に、基板1上に薄膜結晶をエピタキシャル成長させる。このエピタキシャル層(以下、「エピ層」という。)は、半絶縁性の基板1上に、バッファ層2と、電子走行層(チャネル層)3と、電子供給層4と、ショットキー層5と、n型コンタクト層6とを順に積層して構成されている。
(Configuration of HEMT epilayer)
Even in the basic structure of a compound semiconductor epitaxial wafer for a high electron mobility transistor (HEMT) according to this embodiment, a thin film crystal is epitaxially grown on a substrate 1 as shown in FIG. This epitaxial layer (hereinafter referred to as “epi layer”) is formed on a semi-insulating substrate 1, a buffer layer 2, an electron transit layer (channel layer) 3, an electron supply layer 4, and a Schottky layer 5. The n-type contact layer 6 is sequentially laminated.

図示例によれば、バッファ層2は、ノンドープのGaAsとAlGa(1−x)As(但し、0<x<1)層を交互に積層して構成されている。チャネル層3は、InGa(1−x)As(但し、0<x<1)層により構成されている。電子供給層4は、5.0E17cm−3以上1.0E19cm−3以下のn型AlGa(1−x)As(但し、0<x<1)、又はSiプレナードープ層により構成されている。ショットキー層5は、ノンドープもしくは1.0E17cm−3以下のn型AlGa(1−x)As(但し、0<x<1)により構成されている。n型コンタクト層6は、Te又はSeをドーパントしたn型のInGa(1−x)As(但し、0<x<1)層により構成されている。 According to the illustrated example, the buffer layer 2 is configured by alternately laminating non-doped GaAs and Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layers. The channel layer 3 is composed of an In x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layer. The electron supply layer 4 is configured by an n-type Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) or Si planar doped layer of 5.0E17 cm −3 to 1.0E19 cm −3 . . The Schottky layer 5 is made of non-doped or 1.0E17 cm −3 or less n-type Al x Ga (1-x) As (where 0 <x <1). The n-type contact layer 6 is composed of an n-type In x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layer doped with Te or Se.

(MOCVD装置の構成)
この実施の形態に係る主要な構成は、原料ガスの供給側から排気側にわたって分割した複数のヒータを用い、n型コンタクト層6が成長する際に、原料ガスの供給側である上流側のヒータ温度をn型コンタクト層6の成長温度上限である所定温度以上に設定することで、n型コンタクト層6における抵抗の面内バラツキを小さく抑制することにある。
(Configuration of MOCVD equipment)
The main configuration according to this embodiment uses a plurality of heaters divided from the source gas supply side to the exhaust side, and when the n-type contact layer 6 grows, the upstream heater which is the source gas supply side By setting the temperature to be equal to or higher than a predetermined temperature that is the upper limit of the growth temperature of the n-type contact layer 6, the in-plane variation of resistance in the n-type contact layer 6 is to be suppressed to be small.

図2を参照すると、図2には、原料ガスを炉内の成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるMOCVD装置10の一例が模式的に示されている。図示例では、このMOCVD装置10は、複数の基板1が図示しない均熱板を介してサセプタ11の開口部内にフェイスダウンで設けられた自転公転型に構成されている。   Referring to FIG. 2, FIG. 2 schematically shows an example of an MOCVD apparatus 10 that introduces a source gas into a growth chamber in a furnace to grow a compound semiconductor crystal. In the illustrated example, the MOCVD apparatus 10 is configured to be a rotation and revolution type in which a plurality of substrates 1 are provided face-down inside an opening of a susceptor 11 via a soaking plate (not shown).

成長室12の内部の中央上部には、図示しないアクチュエータにより回転自在に支持された回転軸13を介して円盤状のサセプタ11が取り付けられている。成長室12の中央下部には、原料ガスを図示しないガス供給源から成長室内部へ導入するガス配管14と、成長室12の内部の原料ガスを外部へ排気するガス排気管15とがそれぞれ設置されている。   A disc-shaped susceptor 11 is attached to the center upper portion of the inside of the growth chamber 12 via a rotating shaft 13 that is rotatably supported by an actuator (not shown). A gas pipe 14 for introducing a source gas from a gas supply source (not shown) into the growth chamber and a gas exhaust pipe 15 for exhausting the source gas inside the growth chamber 12 to the outside are installed at the lower center of the growth chamber 12. Has been.

このサセプタ11の上側には、所定の間隔をもってサセプタ11を加熱するための第1〜第3ヒータ16,17,18が原料ガスを供給する上流側から下流側にわたって分割して配置されている。図示例によれば、第1及び第3ヒータ16,18は、基板1と対向しない部位に設置されており、一方の第2ヒータ17は、基板1と対向する部位に設置されている。   Above the susceptor 11, first to third heaters 16, 17, and 18 for heating the susceptor 11 at a predetermined interval are divided and arranged from the upstream side to the source gas supply side to the downstream side. According to the illustrated example, the first and third heaters 16 and 18 are installed in a portion that does not face the substrate 1, and the one second heater 17 is placed in a portion that faces the substrate 1.

原料ガスは、回転しているサセプタ11の中央下部にガス配管14を介して流れ、そのサセプタ11の中央下部から半径方向両側に向けて放射状に流れ、第1〜第3ヒータ16,17,18によって加熱分解され、基板1上にエピ層が成長する。サセプタ11の中央下部から半径方向両側に向けて放射状に流れる原料ガスは、ガス排気管15を介して外部へ排気される。   The source gas flows through the gas pipe 14 to the central lower portion of the rotating susceptor 11 and flows radially from the central lower portion of the susceptor 11 toward both sides in the radial direction, and the first to third heaters 16, 17, 18. The epitaxial layer grows on the substrate 1 by thermal decomposition. The source gas that flows radially from the center lower portion of the susceptor 11 toward both sides in the radial direction is exhausted to the outside through the gas exhaust pipe 15.

原料ガスを供給する上流側においてヒータ温度を高くすることができれば、ヒータ配置位置は、図示例に限定されるものではないが、n型コンタクト層6の成長時において、第3ヒータ18を第2ヒータ17よりもヒータ温度を高く設定することが好適であり、第1ヒータ16と第2ヒータ17との温度差を第2ヒータ17と第3ヒータ18との温度差よりも大きく設定することが好適である。   If the heater temperature can be increased on the upstream side where the source gas is supplied, the heater arrangement position is not limited to the illustrated example. However, when the n-type contact layer 6 is grown, the third heater 18 is connected to the second heater 18. It is preferable to set the heater temperature higher than that of the heater 17, and the temperature difference between the first heater 16 and the second heater 17 may be set larger than the temperature difference between the second heater 17 and the third heater 18. Is preferred.

(HEMTエピ層の製造方法)
以上のように構成されたMOCVD装置10を用いて、所期の目的を達成するエピ層を効果的に得ることができる。
(Method for producing HEMT epilayer)
Using the MOCVD apparatus 10 configured as described above, an epi layer that achieves the intended purpose can be effectively obtained.

この実施の形態では、上記ヒータ温度条件で、サセプタ11の中心下部から基板1までの領域を加熱する第1ヒータ16のヒータ温度をn型コンタクト層6の成長温度上限である500℃以上の高い温度に制御するとともに、第1ヒータ16より下流側に設けられた第2及び第3ヒータ17,18のヒータ温度を第1ヒータ16よりも低く制御しながら、基板1の温度を350℃以上500℃以下に制御することが肝要である。   In this embodiment, the heater temperature of the first heater 16 that heats the region from the lower center of the susceptor 11 to the substrate 1 under the above heater temperature condition is higher than 500 ° C., which is the upper limit of the growth temperature of the n-type contact layer 6. The temperature of the substrate 1 is controlled to 350 ° C. or more and 500 ° C. while controlling the temperature of the second and third heaters 17, 18 provided downstream of the first heater 16 to be lower than that of the first heater 16. It is important to control the temperature below ℃.

エピ層のうち、n型コンタクト層6の成長時においては、炉内の成長室12の第1ヒータ16のヒータ温度を500℃以上に制御し、原料ガスを加熱分解し、エピ層を形成するための基板温度が350℃以上500℃以下となるように他の第2及び第3ヒータ17,18のヒータ温度を制御し、Te又はSeの不純物濃度とともに、炭素濃度を制御する。   During the growth of the n-type contact layer 6 among the epi layers, the heater temperature of the first heater 16 in the growth chamber 12 in the furnace is controlled to 500 ° C. or more, and the source gas is thermally decomposed to form the epi layer. Therefore, the heater temperatures of the other second and third heaters 17 and 18 are controlled so that the substrate temperature is 350 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the carbon concentration is controlled together with the Te or Se impurity concentration.

n型コンタクト層6としては、InGaAsにより形成し、n型不純物としてTe又はSeをドーピングする。n型コンタクト層6におけるn型不純物濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下となるように成長させる。 The n-type contact layer 6 is made of InGaAs and doped with Te or Se as an n-type impurity. n-type impurity concentration in the n-type contact layer 6 is less 1.0E19cm -3 or more 5.0E19cm -3, grown so that the carbon concentration of 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3 or less.

n型コンタクト層6は、In組成比が0からxまで増加する図示しないInGaAsグレーデッド層上に、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層を形成し、グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18cm−3以上7.0E18cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E17cm−3以上1.0E18cm−3以下となるように成長させることも可能である。 The n-type contact layer 6 forms an InGaAs layer having a constant In composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6) on an InGaAs graded layer (not shown) whose In composition ratio increases from 0 to x, It is also possible to grow so that the n-type impurity concentration in the graded layer is 3.0E18 cm −3 or more and 7.0E18 cm −3 or less and the carbon concentration is 1.0E17 cm −3 or more and 1.0E18 cm −3 or less. .

第1ヒータ16をコンタクト成長温度上限である500℃以上の高い温度に制御するとともに、基板温度を350℃以上500℃以下に制御することで、p型不純物である炭素濃度を低減することが可能となり、n型コンタクト層6のドーピング濃度が均一になり、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキを小さく抑えることが可能となる。   By controlling the first heater 16 to a high temperature of 500 ° C. or more, which is the upper limit of the contact growth temperature, and controlling the substrate temperature to 350 ° C. or more and 500 ° C. or less, the carbon concentration which is a p-type impurity can be reduced. Thus, the doping concentration of the n-type contact layer 6 becomes uniform, and the variation in contact resistance within the substrate surface can be suppressed to a small level.

以下に、本発明の更に具体的な実施の形態として、実施例及び比較例を挙げて、HEMTエピ層について説明する。   Hereinafter, as a more specific embodiment of the present invention, a HEMT epilayer will be described with reference to examples and comparative examples.

実施例においては、上記MOCVD装置10を用い、第1〜第3ヒータ16,17,18のヒータ温度を独立して制御することで、基板1上にエピ層を成長させ、その特性を調べた。   In the embodiment, by using the MOCVD apparatus 10 and independently controlling the heater temperatures of the first to third heaters 16, 17, and 18, an epitaxial layer was grown on the substrate 1 and its characteristics were examined. .

図2に示す反応炉の成長室12を加熱するヒータ温度は、300〜1200℃の範囲で制御した。HEMTの成長条件は、バッファ層、コンタクト層、グレーデッド層を除いて、その成長時における基板温度を650℃とした。成長室12内の圧力は10132Pa(76Torr)とし、希釈用ガスは水素を用いた。サセプタ11の回転数は10回転/分とし、基板1はGaAs基板を用いた。なお、「i−」は、エピ層が半絶縁性であることを表している。   The heater temperature for heating the growth chamber 12 of the reactor shown in FIG. 2 was controlled in the range of 300 to 1200 ° C. The growth conditions of the HEMT were 650 ° C. during the growth except for the buffer layer, contact layer, and graded layer. The pressure in the growth chamber 12 was 10132 Pa (76 Torr), and hydrogen was used as the dilution gas. The rotation speed of the susceptor 11 was 10 rotations / minute, and the substrate 1 was a GaAs substrate. “I-” indicates that the epi layer is semi-insulating.

バッファ層2のi−GaAs層の成長には、原料としてGa(CHとAsHを用いた。Ga(CHの流量は10.5cm/分とした。一方のAsHの流量は315cm/分とした。 For the growth of the i-GaAs layer of the buffer layer 2, Ga (CH 3 ) 3 and AsH 3 were used as raw materials. The flow rate of Ga (CH 3 ) 3 was 10.5 cm 3 / min. On the other hand, the flow rate of AsH 3 was 315 cm 3 / min.

バッファ層2のi−Al0.25GaAs層の成長には、原料としてGa(CH、Al(CH及びAsHを用いた。それらの流量は、それぞれ5.3cm/分、1.43cm/分、及び630cm/分とした。 Ga (CH 3 ) 3 , Al (CH 3 ) 3 and AsH 3 were used as raw materials for the growth of the i-Al 0.25 GaAs layer of the buffer layer 2. Their flow rates were 5.3 cm 3 / min, 1.43 cm 3 / min, and 630 cm 3 / min, respectively.

チャネル層3のi−In0.20GaAs層の成長には、原料としてGa(CH、In(CH及びAsHを用いた。それらの流量は、それぞれ5.3cm/分、2.09cm/分、及び500cm/分とした。 Ga (CH 3 ) 3 , In (CH 3 ) 3 and AsH 3 were used as raw materials for the growth of the i-In 0.20 GaAs layer of the channel layer 3. These flow rates are respectively 5.3 cm 3 / min, 2.09cm 3 / min, and was 500 cm 3 / min.

電子供給層4及びショットキー層5のn−Al0.25GaAs層の成長には、i−Al0.25GaAsの成長に原料として使用したGa(CH、Al(CH及びAsHに加えて、Siを用いた。Siの流量は7.78×10−3cm/分とした。一方、Si以外の流量はi−Al0.25GaAs層の場合と同じである。 The growth of the n-Al0.25GaAs layer of the electron supply layer 4 and the Schottky layer 5, Ga was used as a raw material for the growth of i-Al0.25GaAs (CH 3) 3 , Al (CH 3) 3 and AsH 3 In addition, Si 2 H 6 was used. The flow rate of Si 2 H 6 was 7.78 × 10 −3 cm 3 / min. On the other hand, the flow rate other than Si 2 H 6 is the same as that of the i-Al0.25GaAs layer.

コンタクト層6のn−InGaAs層の成長には、i−GaAsの成長に原料として使用したGa(CH、AsHに加えて、HSeを用いた。HSeの流量は1.47×10−4cm/分とした。 For the growth of the n-InGaAs layer of the contact layer 6, H 2 Se was used in addition to Ga (CH 3 ) 3 and AsH 3 used as raw materials for the growth of i-GaAs. The flow rate of H 2 Se was 1.47 × 10 −4 cm 3 / min.

グレーデッド層は、設計した組成比となるよう流量を適宜制御した。n型コンタクト層6であるInGaAs層では、i−InGaAs層の場合とドーパント量以外は同じである。   The flow rate of the graded layer was appropriately controlled so as to achieve the designed composition ratio. The InGaAs layer which is the n-type contact layer 6 is the same as the i-InGaAs layer except for the dopant amount.

n型コンタクト層6の成長における基板温度は350℃以上500℃以下となるように第1〜第3ヒータ16〜18の制御を行った。グレーデッド層の成長における基板温度ついても、n型コンタクト層6の成長時における基板温度と同じである。   The first to third heaters 16 to 18 were controlled so that the substrate temperature in the growth of the n-type contact layer 6 was 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. The substrate temperature in the growth of the graded layer is the same as the substrate temperature in the growth of the n-type contact layer 6.

バッファ層2の成長においては、バッファ層成長時における基板温度が600℃以上700℃以下となるように第1ヒータ16の制御を行った。V族/III族は30以上150以下とした。バッファ層2に使用したAlGa(1−x)AsのAl組成x<0.3に関し、酸素濃度を2.0E16cm−3以下とした。 In the growth of the buffer layer 2, the first heater 16 was controlled so that the substrate temperature during the growth of the buffer layer was 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. Group V / Group III was set to 30 to 150. Regarding the Al composition x <0.3 of Al x Ga (1-x) As used for the buffer layer 2, the oxygen concentration was set to 2.0E16 cm −3 or less.

バッファ層2に関しては、通常のGaAs層最適基板温度である580℃付近より高温に設定した。これは、成長室12内に残留するTe又はSeの混入を防止するとともに、p型ドーパントである炭素の取り込み量を制御するためである。つまり、不純物ドーパントは、基板温度が低い程、取り込まれ易いため、基板温度を高く設定する必要がある。炭素に関してはV族ガス流量により制御可能であるが、700℃を超える高温になると、有機金属原料から自然に混入される炭素不純物量の制御がし難くなる。   The buffer layer 2 was set to a temperature higher than about 580 ° C., which is the normal optimum substrate temperature for the GaAs layer. This is to prevent the incorporation of Te or Se remaining in the growth chamber 12 and to control the amount of carbon that is a p-type dopant. In other words, since the impurity dopant is more easily taken in as the substrate temperature is lower, it is necessary to set the substrate temperature higher. Carbon can be controlled by the group V gas flow rate, but at a high temperature exceeding 700 ° C., it becomes difficult to control the amount of carbon impurities naturally mixed from the organometallic raw material.

酸素濃度に関しては、バッファ層2の高抵抗化として機能するが、ロット毎に酸素濃度が変わる場合は、素子特性に影響を与えることがある。有機金属原料から自然に取り込まれるため、成長室12内の制御が難しい。炭素に関しては、V族ガス流量により制御可能であるが、酸素に関しては制御が困難であるためSIMS分析の検出下限レベルまで下げる。これは、基板温度を高くすることにより対応が可能である。以上より、素子やデバイスに形成したときの特性のバラツキなどの問題の解消を図っている。   Although the oxygen concentration functions as increasing the resistance of the buffer layer 2, if the oxygen concentration changes from lot to lot, the device characteristics may be affected. Since it is taken in naturally from the organic metal raw material, the inside of the growth chamber 12 is difficult to control. Carbon can be controlled by the group V gas flow rate, but oxygen is difficult to control, so it is lowered to the detection lower limit level of SIMS analysis. This can be dealt with by increasing the substrate temperature. As described above, problems such as variation in characteristics when formed in an element or device are solved.

有機金属原料としては、基板温度350℃付近でも、熱分解が可能であるTEI、TMI、TEGを使用した。Te又はSeをドーパントしたコンタクト層であるn型のInGa(1−x)As(但し、0<x<1)層のドーピング効率を上げるため、通常のGaAs層最適成長基板温度である580℃よりも200℃を超えて下げ、基板温度を350℃以下とした場合は、V族原料が熱分解を起こさないので適用できない。また、有機金属原料から多量の炭素不純物が発生し、InGa(1−x)As(但し、0<x<1)層に混入されるので、適用が困難である。一方、500℃以上に基板温度を上げると、Te又はSeのドーピング効率低下によるTe又はSeの原料供給量が増加するために使用困難となる。 As the organometallic raw material, TEI, TMI, and TEG that can be thermally decomposed even at a substrate temperature of about 350 ° C. were used. In order to increase the doping efficiency of the n-type In x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layer, which is a contact layer doped with Te or Se, 580 which is a normal optimum GaAs layer growth substrate temperature If the substrate temperature is lower than 200 ° C. over 200 ° C. and the substrate temperature is 350 ° C. or lower, the V group material does not undergo thermal decomposition, and thus cannot be applied. In addition, since a large amount of carbon impurities are generated from the organometallic raw material and mixed into the In x Ga (1-x) As (where 0 <x <1) layer, it is difficult to apply. On the other hand, when the substrate temperature is raised to 500 ° C. or higher, the supply amount of Te or Se material increases due to a decrease in Te or Se doping efficiency, making it difficult to use.

サセプタ11の中央下部から基板1までの領域を加熱している第1ヒータ16をコンタクト成長温度上限である500℃よりも高い温度で制御することにより、p型不純物である炭素濃度を低減するとともに、n型コンタクト層6のドーピング濃度を均一とし、コンタクト抵抗が均一なエピ層を形成する。   By controlling the first heater 16 that heats the region from the central lower part of the susceptor 11 to the substrate 1 at a temperature higher than 500 ° C. that is the upper limit of the contact growth temperature, the carbon concentration that is a p-type impurity is reduced. The n-type contact layer 6 has a uniform doping concentration, and an epi layer with a uniform contact resistance is formed.

この実施例に係るn型ドーパントにはSeを用い、下記の点にも注意しながら、第1〜第3ヒータ16〜18のヒータ温度を調整しつつ、基板温度を制御した。   Se was used for the n-type dopant according to this example, and the substrate temperature was controlled while adjusting the heater temperatures of the first to third heaters 16 to 18 while paying attention to the following points.

n型コンタクト層6のSe濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下となるようにヒータ温度と基板温度とを所定の範囲内で制御した。 Se concentration of the n-type contact layer 6 is at 1.0E19cm -3 or more 5.0E19cm -3 or less, the heater temperature and the substrate temperature so that the carbon concentration of 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3 or less Control was performed within a predetermined range.

具体的には、n型コンタクト層6は、グレーデッド層とは均一層からなる。In組成比が0からxまで増加するInGaAsグレーデッド層上に、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層を形成する。   Specifically, the n-type contact layer 6 is a uniform layer with the graded layer. An InGaAs layer having a constant In composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6) is formed on the InGaAs graded layer whose In composition ratio increases from 0 to x.

グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18以上7.0E18以下であり、炭素濃度が1.0E17以上1.0E18以下となるように、ヒータ温度と基板温度を制御した。   The heater temperature and the substrate temperature were controlled so that the n-type impurity concentration in the graded layer was 3.0E18 or higher and 7.0E18 or lower, and the carbon concentration was 1.0E17 or higher and 1.0E18 or lower.

以上より、効果を確認するために、第1ヒータ16のヒータ温度を変化させ、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキを調べた。   From the above, in order to confirm the effect, the heater temperature of the first heater 16 was changed, and the contact resistance variation in the substrate surface was examined.

n型コンタクト層6の成長において、第1ヒータ16のヒータ温度を500℃、550℃、600℃、650℃の4通りにヒータ温度を変化させた。このときの第2ヒータ17のヒータ温度は、400〜450℃、第3ヒータ18のヒータ温度は450〜500℃の範囲で制御し、基板温度が350〜500℃の範囲となるように制御した。基板温度は放射温度計により測定した。なお、第1ヒータ温度を500℃以上とし、基板温度を350〜500℃とするため、第1ヒータ16が基板1と対向しない位置に設けた。   In the growth of the n-type contact layer 6, the heater temperature of the first heater 16 was changed in four ways: 500 ° C., 550 ° C., 600 ° C., and 650 ° C. At this time, the heater temperature of the second heater 17 was controlled in the range of 400 to 450 ° C., the heater temperature of the third heater 18 was controlled in the range of 450 to 500 ° C., and the substrate temperature was controlled to be in the range of 350 to 500 ° C. . The substrate temperature was measured with a radiation thermometer. Note that the first heater 16 was provided at a position not facing the substrate 1 in order to set the first heater temperature to 500 ° C. or higher and the substrate temperature to 350 to 500 ° C.

(実施例の評価結果)
この実施例に係る成長室12内の基板面内のコンタクト抵抗のバラツキを調べた。その結果を図3に示す。
(Evaluation results of examples)
The contact resistance variation in the substrate surface in the growth chamber 12 according to this example was examined. The result is shown in FIG.

図3から明らかなように、第1ヒータ16のヒータ温度が500℃でコンタクト抵抗の面内バラツキが6.0%となった。ヒータ温度が500℃で好適な温度条件となり、第1ヒータ16のヒータ温度を500℃より上げると、コンタクト抵抗の面内バラツキが小さくなり、素子特性が更に改善されるということが理解できる。第1ヒータ16のヒータ温度を500℃以上に制御することにより、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキが6.0%以下となるように小さく抑えることができるということが分かる。更に、ヒータ温度が550℃以上であれば、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキを5.0%以下(5.0%、4.3%、4.1%)に抑えることができた。   As is apparent from FIG. 3, when the heater temperature of the first heater 16 is 500 ° C., the in-plane variation of the contact resistance is 6.0%. It can be understood that when the heater temperature is 500 ° C. and the temperature condition is suitable, and the heater temperature of the first heater 16 is raised above 500 ° C., the in-plane variation of the contact resistance is reduced and the device characteristics are further improved. It can be seen that by controlling the heater temperature of the first heater 16 to 500 ° C. or more, the contact resistance variation in the substrate surface can be suppressed to be 6.0% or less. Furthermore, if the heater temperature was 550 ° C. or higher, the variation in contact resistance within the substrate surface could be suppressed to 5.0% or less (5.0%, 4.3%, 4.1%).

この実施例によれば、第1〜第3ヒータ16〜18のヒータ温度設定を制御し、基板温度を所定の範囲内に制御することで、n型コンタクト層6にオートドーピングされる炭素量が抑制される。p型として機能する炭素濃度を低減することで、抵抗の面内バラツキが小さくなったものと考えられる。   According to this embodiment, the amount of carbon auto-doped in the n-type contact layer 6 is controlled by controlling the heater temperature setting of the first to third heaters 16 to 18 and controlling the substrate temperature within a predetermined range. It is suppressed. It is considered that the in-plane variation in resistance is reduced by reducing the carbon concentration that functions as the p-type.

この実施例によれば、n型コンタクト層6の表面粗さRaは、15nm以下に抑えられていた。これは、コンタクト層成長時の基板温度とIn組成により制御が可能であると考えられる。   According to this example, the surface roughness Ra of the n-type contact layer 6 was suppressed to 15 nm or less. This is considered to be controllable by the substrate temperature and In composition during contact layer growth.

n型コンタクト層6の表面凹凸が高いと、表面が白濁する。その表面凹凸が高すぎる場合は、n型コンタクト層6上に蒸着する電極膜のひび割れ等を誘発したり、あるいはn型コンタクト層6より下層にあるエピ層にも、膜の劣化を及ぼしたりする場合があるため、上限を設ける必要がある。n型コンタクト層6の表面粗さRaが15nm以下であれば、プロセス工程においても、問題を発生することなく、歩留りの低下などを引起すこともない。   If the surface irregularity of the n-type contact layer 6 is high, the surface becomes cloudy. If the surface irregularities are too high, the electrode film deposited on the n-type contact layer 6 may be cracked, or the epitaxial layer below the n-type contact layer 6 may be deteriorated. In some cases, it is necessary to set an upper limit. If the surface roughness Ra of the n-type contact layer 6 is 15 nm or less, there will be no problem even in the process step, and the yield will not be lowered.

n型コンタクト層6への炭素の取り込まれる量を制御することで、Te又はSeのドーピング量(原料供給量)が19乗台後半〜20乗台とすることなく、低コンタクト抵抗を実現できた。また、n型コンタクト層6の成長時に、過剰なTe又はSeドーピング原料を供給する必要がないので、これらのメモリー効果の低減が可能となる。   By controlling the amount of carbon incorporated into the n-type contact layer 6, the low contact resistance can be realized without the Te or Se doping amount (raw material supply amount) being in the late 19th to the 20th power range. . In addition, when the n-type contact layer 6 is grown, it is not necessary to supply an excessive Te or Se doping raw material, so that these memory effects can be reduced.

この実施例によれば、炭素濃度の取り込み量を低減することができたので、Te又はSeを過剰にドーピングする必要がなくなり、結果的に、Te又はSeを用いた場合に問題となるメモリー効果の低減も達成できた。これにより、成長毎(ロット毎)にメンテナンスをする必要がなくなり、バッファ層2を600℃以上700℃以下の温度範囲でヒータ制御を行い、0.8μm以上1.5μm以下に膜厚を形成することで、メモリー効果によるバッファ層2に生じていたリーク電流などの問題を抑えることができた。このとき、バッファ層2に混入する酸素濃度のバラツキをなくすことで、素子特性のバラツキも低減できた。   According to this embodiment, since the amount of carbon concentration taken in can be reduced, it is not necessary to dope excessively Te or Se, and as a result, there is a memory effect that becomes a problem when Te or Se is used. Reduction was also achieved. This eliminates the need for maintenance for each growth (each lot), and controls the heater in the temperature range of 600 ° C. to 700 ° C. to form a film thickness of 0.8 μm to 1.5 μm. As a result, problems such as a leakage current generated in the buffer layer 2 due to the memory effect can be suppressed. At this time, variation in element characteristics can be reduced by eliminating variation in oxygen concentration mixed in the buffer layer 2.

[比較例]
比較例においては、上記実施の形態に係るMOCVD装置、及び図4に示す従来の反応炉内で基板上にエピ層を成長させ、その特性を調べた。なお、図4において、上記MOCVD装置と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。
[Comparative example]
In the comparative example, the epitaxial layer was grown on the substrate in the MOCVD apparatus according to the above embodiment and the conventional reactor shown in FIG. In FIG. 4, substantially the same members as those in the MOCVD apparatus are assigned the same member names and symbols.

[比較例1]
比較例1としては、上記MOCVD装置10における第1ヒータ16のヒータ温度を300℃、350℃、400℃、450℃の4通りに設定し、第2及び第3ヒータ17,18のヒータ温度を450〜550℃の範囲に設定することで、基板温度が350℃以上500℃以下となるように制御した。その結果、基板面内のコンタクト抵抗のバラツキは、第1ヒータ16をヒータ最大温度である450℃に設定した場合でも、7.3%となり、上記実施例と比べて高かった。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the heater temperature of the first heater 16 in the MOCVD apparatus 10 is set to four types of 300 ° C., 350 ° C., 400 ° C., and 450 ° C., and the heater temperatures of the second and third heaters 17 and 18 are set. By setting the temperature within the range of 450 to 550 ° C., the substrate temperature was controlled to be 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. As a result, the variation in contact resistance in the substrate surface was 7.3% even when the first heater 16 was set to 450 ° C. which is the maximum heater temperature, which was higher than that in the above example.

[比較例2]
比較例2としては、図4に示す従来の成長室12内で、ヒータ温度を400〜500℃に設定し、基板1上にエピ層の成長を行ったところ、基板1内のコンタクト抵抗のバラツキが9%を超えるものしか得られなかった。
[Comparative Example 2]
As Comparative Example 2, when the heater temperature was set to 400 to 500 ° C. and the epitaxial layer was grown on the substrate 1 in the conventional growth chamber 12 shown in FIG. Only over 9% was obtained.

(実施例におけるHEMTエピ層の一構成例)
上記実施例のように製造することで得られたHEMT用のエピ層について、SIMS分析により不純物を測定した。その結果、次のようなHEMT用のウェハが得られた。
(One structural example of the HEMT epilayer in an Example)
About the epilayer for HEMT obtained by manufacturing like the said Example, the impurity was measured by SIMS analysis. As a result, the following HEMT wafer was obtained.

基板1と、基板1上に設けられるトランジスタ機能層を含む化合物半導体層と、半導体層上に設けられるn型コンタクト層6とを有するHEMT用のウェハにおいて、
(1)n型コンタクト層6は、In組成比が0からxまで増加するInGaAsグレーデッド層上に、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層からなる。
(2)グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18cm−3以上7.0E18cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E17以上1.0E18以下であり、InGaAs層におけるn型不純物濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下である。(3)InGaAsコンタクト層6のTe又はSeのn型不純物濃度の面内バラツキが6.0%以下であり、InGaAs層は、Van der Pauw法によるホール測定を行った移動度が、500cm/V・s以上1500cm/V・s以下である。
In a HEMT wafer having a substrate 1, a compound semiconductor layer including a transistor functional layer provided on the substrate 1, and an n-type contact layer 6 provided on the semiconductor layer,
(1) The n-type contact layer 6 is an InGaAs layer having a constant In composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6) on an InGaAs graded layer whose In composition ratio increases from 0 to x.
(2) The n-type impurity concentration in the graded layer is 3.0E18 cm −3 or more and 7.0E18 cm −3 or less, the carbon concentration is 1.0E17 or more and 1.0E18 or less, and the n-type impurity concentration in the InGaAs layer is 1 .0E19cm -3 or more 5.0E19cm -3 or less, the carbon concentration is less 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3. (3) The in-plane variation of the Te or Se n-type impurity concentration of the InGaAs contact layer 6 is 6.0% or less, and the mobility of the InGaAs layer measured by the van der Pauw method is 500 cm 2 / V · s or more and 1500 cm 2 / V · s or less.

この実施例では、上記製造方法により、n型コンタクト層6におけるTe又はSe濃度、炭素濃度を規定することで、上記移動度が達成できたものと考えられる。   In this example, it is considered that the mobility can be achieved by defining the Te or Se concentration and the carbon concentration in the n-type contact layer 6 by the manufacturing method.

上記構成をHEMT素子に用いる場合は、化合物半導体層は、基板側に0.8μm以上1.5μm以下のバッファ層2を有し、バッファ層2のTe濃度又はSe濃度が2.0E15cm−3以下であり、炭素濃度が1.0E16cm−3以上5.0E17cm−3以下とする。 When the above configuration is used for a HEMT device, the compound semiconductor layer has a buffer layer 2 of 0.8 μm or more and 1.5 μm or less on the substrate side, and the Te concentration or Se concentration of the buffer layer 2 is 2.0E15 cm −3 or less. , and the carbon concentration and 1.0E16cm -3 or more 5.0E17cm -3 or less.

n型コンタクト層6を用いた場合は、メモリー効果を低減することができるとともに、バッファ層2の管理によってリーク電流の発生を抑制できる。上記実施例より得られたHEMT素子用エピタキシャルウェハに、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成し、素子の電気的特性等の確認を行ったところ、ウェハ面内のいずれにおいて得られた素子であっても、リーク電流、素子耐圧性やスイッチング特性等は、従来品に対して同等以上の電気的特性を有していることを確認した。   When the n-type contact layer 6 is used, the memory effect can be reduced, and the occurrence of leakage current can be suppressed by managing the buffer layer 2. The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode were formed on the HEMT device epitaxial wafer obtained from the above example, and the electrical characteristics of the device were confirmed. Even in this case, it was confirmed that the leakage current, device withstand voltage, switching characteristics, and the like had electrical characteristics equivalent to or higher than those of conventional products.

[変形例]
以上の説明からも明らかなように、本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハを上記実施の形態、及び実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態、及び実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。本発明にあっては、例えば次に示すような他の変形例も可能である。
[Modification]
As is clear from the above description, the compound semiconductor epitaxial wafer of the present invention has been described based on the above embodiment and examples, but the present invention is not limited to the above embodiment and examples. The present invention can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. In the present invention, for example, other modifications as shown below are possible.

本出願人が先に提案した特開2006−261364号公報に記載されたHBT、同特開2006−228784号公報に記載されたBI−FET、及び同特開2009−81284号公報に記載されたBI−HEMTの各構造のコンタクト層成長においても、上記MOCVD装置を用い、第1ヒータの温度を500℃以上に制御することで、基板面内のコンタクト抵抗バラツキを6.0%以下に抑えることができる。   HBT described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-261364, BI-FET described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-228784, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-81284 described above. Also in the growth of the contact layer of each structure of the BI-HEMT, by using the MOCVD apparatus and controlling the temperature of the first heater to 500 ° C. or higher, the contact resistance variation in the substrate surface is suppressed to 6.0% or lower. Can do.

1 基板
2 バッファ層
3 電子走行層(チャネル層)
4 電子供給層
5 ショットキー層
6 コンタクト層
10 MOCVD装置
11 サセプタ
12 成長室
13 回転軸
14 ガス配管
15 ガス排気管
16 第1ヒータ
17 第2ヒータ
18 第3ヒータ
1 Substrate 2 Buffer layer 3 Electron travel layer (channel layer)
4 Electron supply layer 5 Schottky layer 6 Contact layer 10 MOCVD apparatus 11 Susceptor 12 Growth chamber 13 Rotating shaft 14 Gas pipe 15 Gas exhaust pipe 16 First heater 17 Second heater 18 Third heater

Claims (3)

基板と、前記基板上に設けられるトランジスタ機能層を含む化合物半導体層と、前記半導体層上に設けられるn型コンタクト層とを有し、
前記n型コンタクト層は、n型不純物としてTe又はSeがドーピングされ、In組成比xが一定(0.3≦x≦0.6)のInGaAs層からなり、前記InGaAs層におけるn型不純物濃度が1.0E19cm−3以上5.0E19cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E16cm−3以上3.0E18cm−3以下であり、
前記InGaAsコンタクト層の前記n型不純物濃度の面内バラツキが6.0%以下であり、前記InGaAs層は、Van der Pauw法によるホール測定を行った移動度が500cm/V・s以上1500cm/V・s以下であることを特徴とするトランジスタ用エピタキシャルウェハ。
A substrate, a compound semiconductor layer including a transistor functional layer provided on the substrate, and an n-type contact layer provided on the semiconductor layer,
The n-type contact layer is made of an InGaAs layer doped with Te or Se as an n-type impurity and having a constant In composition ratio x (0.3 ≦ x ≦ 0.6), and the n-type impurity concentration in the InGaAs layer is 1.0E19cm -3 or more 5.0E19cm -3 or less, and the carbon concentration is less 1.0E16cm -3 or more 3.0E18cm -3,
The in-plane variation of the n-type impurity concentration of the InGaAs contact layer is 6.0% or less, and the mobility of the InGaAs layer measured by the van der Pauw method is 500 cm 2 / V · s or more and 1500 cm 2. / V · s or less, an epitaxial wafer for transistors.
前記n型コンタクト層は、In組成比が0からxまで増加するInGaAsグレーデッド層上に設けられ、
前記グレーデッド層におけるn型不純物濃度が3.0E18cm−3以上7.0E18cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E17cm−3以上1.0E18cm−3以下であることを特徴とする請求項記載のトランジスタ用エピタキシャルウェハ。
The n-type contact layer is provided on an InGaAs graded layer whose In composition ratio increases from 0 to x,
The n-type impurity concentration in the graded layer is 3.0E18 cm −3 or more and 7.0E18 cm −3 or less, and the carbon concentration is 1.0E17 cm −3 or more and 1.0E18 cm −3 or less. Item 2. An epitaxial wafer for a transistor according to Item 1 .
前記化合物半導体層は、前記基板側に0.8μm以上1.5μm以下のバッファ層を有し、
前記バッファ層のTe濃度又はSe濃度が2.0E15cm−3以下であり、かつ、炭素濃度が1.0E16cm−3以上5.0E17cm−3以下であることを特徴とする請求項又は記載のトランジスタ用エピタキシャルウェハ。
The compound semiconductor layer has a buffer layer of 0.8 μm or more and 1.5 μm or less on the substrate side,
Te concentration or Se concentration in the buffer layer has a 2.0E15cm -3 or less, and, according to claim 1 or 2, wherein the carbon concentration is less 1.0E16cm -3 or more 5.0E17cm -3 Epitaxial wafer for transistors.
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