JPH01241817A - 高抵抗AlInAs結晶膜及びトランジスタ - Google Patents

高抵抗AlInAs結晶膜及びトランジスタ

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JPH01241817A
JPH01241817A JP7024888A JP7024888A JPH01241817A JP H01241817 A JPH01241817 A JP H01241817A JP 7024888 A JP7024888 A JP 7024888A JP 7024888 A JP7024888 A JP 7024888A JP H01241817 A JPH01241817 A JP H01241817A
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semi
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石川 秀人
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、高速半導体デバイス等に応用される
AlInAs結晶膜、特に半絶縁性を示ず高抵抗Aβ1
nAs結晶膜に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、1へβ1nAsの結晶成長の際にFeを含有
せしめることによって高抵抗Aβ1nAs結晶膜を得る
ようにしたものである。
〔従来の技術〕
11’l−V族化合物半導体のうち、lnP基板に格子
整合するGa1nAs、 Aβ1nAsは光通信もしく
は高速半導体デバイス(例えば)IEMT:高電子移動
度トランジスタ等)に応用できる飼料として研究が進め
られている。
GaAs、 ApGaAs系においてはII族元素及び
V族元素の原料の比である〔■〕/〔■〕比を変化させ
ることにより、得られる結晶膜の伝導性が〔■〕/〔■
〕比の低い方ではp形になり、高い方ではn形になるこ
とが知られている。この伝導性がp形からn形に反転す
る付近の[:V:] / l:m:l比において作製さ
れた結晶膜は半絶縁性の特徴を示し、いわゆる高抵抗な
結晶膜となっている(J、 Electr。
chem、  Soc、:5OLID−3TATE  
5CIENCE  AND  TECHNOL口GYO
ctober 1973 Vow、120. No、1
01419頁〜1423頁参照)。
ところが、GaInAs、 Aβ1nAsでは(V:]
 / [lII:]比を変化させてp形、n形の伝導性
が観測されたという報告はなく、n形の伝導性の結晶膜
の報告例があるのみである(J、 Appl、 Phy
s、 、 Vow、 58. No、 8゜150ct
ober 1985,3262頁〜3264頁、J、υ
ac、  5ciTechno1.B、 Vol、 4
. No、 2.1.lay/Apr 1986.53
6頁〜538頁参照)。したがって[V) / CII
I:]比を制御することにより半絶縁性の結晶膜は得ら
れない。
一方、MBE (分子線エピタキシ)法において、基板
温度を低くすることにより、A 11nAsの半絶縁性
の結晶膜が得られたという報告はあるが(J。
Vac、 Sci、 Technol、 B、 Vol
、2. Apr、−June 1984゜219頁〜2
23頁参照)、 MOCVD (有機金属気+[[長)
法においてはない。このMBE法では基板温度を低くす
ることにより、純度のよくない結晶ができて抵抗が高く
なるものである。尚、InP については、MOCVD
法でFeドープによるInP結晶膜の高抵抗化の報告が
いくつかなされている(Appl、Phys。
Lett、  50(20)、  18 May198
7. 1432  頁〜1434頁。
Appl、 Phys、 Lett、 45(12)、
 15 December 1984゜1297頁〜1
298頁、  J、  Blectrochem、  
Soc、:5OLID−3TATB  5CIBNCI
E  八ND  TECHNOLOGY  Novem
ber  ’1985Vow、  132.  No、
112795頁〜2798 頁、  8LECTRON
IC3LETTBR36th  November  
1986  Vow、22No、23. 1216頁〜
1218頁等参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
A 11nAsを光通信、高速半導体デバイス等に応用
する際、半絶縁性を示す高抵抗A RInAs結晶膜を
必要とすることもある。しかし、前述したように現状で
は結晶性のよい高抵抗AβInAs結晶膜は得られてい
ない。
本発明は、上述の点に鑑み、例えば光通信もしくは高速
半導体デバイス等に応用できる結晶性のよい高抵抗^β
InAs結晶膜を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、Feを含有したA j! ]nAs結晶によ
り高抵抗A j! InAs結晶膜を構成する。即ち、
例えばMOCVD法によるA Il InAsの結晶成
長の際に、Feのドーピング量を成長膜の抵抗率(キャ
リア濃度)の関係から選んだ適当量のFeを供給してA
 j! InAs結晶成長を行い、高抵抗AβInAs
結晶膜を得る。
結晶成長法としては、MOCVD法の他、例えばMBE
法でも可能である。
〔作用〕
八11nAsの結晶成長の際にFeをドーピングするこ
とにより、キャリア濃度が減少し、A 11nAs結晶
膜が高抵抗になる。そして、本発明では結晶成長温度を
変えることなく通常の結晶成長温度で成長することがで
きるので、連続成長が可能であり、且つ結晶性もよくな
る。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図はMOCVD法によりAβInAsを結晶成長さ
せた際に、FeをドープしたA Il 1nAs中のS
IMS(2次イオン質量分析)によるFe濃度とFeの
原料本例ではFe(CsHsL の供給量の関係を示す
。この11図に見られるようにFe(CsHB)zの供
給量とAlInAs中のFe濃度にはリニアな関係があ
り、まちがいなくFeはA i InAs中に取り込ま
れている(即ちドーピングされている)と言える。
次に、第2図はホール測定により得られたキャリア濃度
とFe(C5H5)2 の供給量との関係を示す。
Peのドーピング量を増加させていくに従いAβInA
sのキャリア濃度が減少していく傾向が認められる。
これは、FeがA 11nAs中でn形キャリアを働か
せないような役割をしていることを示している。従って
、例えばMOVCD法を用いてFeを適当量ドーピング
させてAβInAsを結晶成長することにより、半絶縁
性を示す高抵抗A Il InAs結晶膜が得られる。
そして、本例ではMOCVD装置を特に改造しなくとも
不純物のドーピングと同じようにしてFeのドーピング
を行うことができる。また、結晶成長温度を変えること
なく、通常の成長温度で高抵抗A 11nAs結晶の成
長ができ、これにより組成の異なる結晶膜を含めた連続
成長が可能となる。
次に、本発明で得られた半絶縁性を示す高抵抗AβIn
As結晶膜を用いたHEMT (高電子移動度トランジ
スタ)の実例を説明する。
第3図は本発明に係るHBMTの一例である。このHE
MT(1)は、半絶縁性1nP基板(2)上に順次MO
CVD法によって前述した本発明による半絶縁性A 1
1nAsによるバッファ層(3)、アンドープGa1n
ASによるヂヤンネル層(4)、アンドープAβ1nA
sによるスペーサ層(5)及びS1ドープの叶へβ1n
As層(6)を形成し、n−A R1nAs層(6)−
ヒにゲート電極(7)、ソース電極(8)、ドレイン電
極(9)を形成し、アンドープGa1nAsのチャンネ
ル層(4)に2次元電子ガス(10)を形成して構成さ
れる。
本例では半絶縁性AplnAs層をバッファ層として用
いた点に特徴がある。チャンネル層(4)の厚みは現在
の設計値で1000人程度と薄いので、直接InP基板
(2)上に成長すると基板(2)の影響で結晶性のよい
ものが得られない。この基板(2)の影響をなくし結晶
性のよいチャンネル層を形成するためにバッファ層が挿
入される。従って、バッファ層としてはチャンネル層に
対する基板の影響をなくすためにも、できるだけ厚く形
成する必要がある。
バッファ層としては例えば第4図乃至第6図に示す例が
考えられる。第4図ではInP基板(2)上でバッファ
層を兼ねるようにアンドープGa1n八Sのチャンネル
層(4)を厚く形成した場合であり、第5図ではInP
基板(2)上に半絶縁性1nPのバッファ層(12)を
介してアンドープGa1nAsのチャンネル層(4)を
形成した場合である。なお、第6図は本実施例(第3図
の要部の構成)でありInP基板(2)上に半絶縁性A
β1nAsのバッファ層(3)を介してアンドープGa
1nAsのチャンネル層(4)を形成した場合である。
しかし、第4図のようにチャンネル層(4)のアンドー
プGa1nAsを厚く成長さぜバッファ層を兼ねる構成
は、アンドープGa1nAs層がn形(通常n形キャリ
ア濃度I XIO”cm−3程度)であるために、厚く
成長させると余計な電流パスを生じてしまう。
これに対し、第5図及び第6図の場合には、第7図のエ
ネルギバンド図で示すようにチャンネルの奥側(基板側
)にヘテロバリアが形成されキャリアの閉じ込めについ
て有利となる。しかも、第5図の場合に比べてバッファ
層として第6図のA jl!JnAsを用いたときはG
a1nAs/A i! 1nAsの△Ecの方が0、5
eV  と大きくバリアとしてさらに有利となる。
又、結晶成長を考えたときにも、V族原料としてP(’
Jン)から^S(ヒ素)の切換えが不必要であるので、
よりよいヘテロ界面の結晶性が期待できる。従って第3
図で示す本実施例では信頼性の高いHEMTが得られる
〔発明の効果〕
本発明によれば、八plnΔSの結晶成長の際にFeを
ドーピングすることにより、結晶性のよい半絶縁性を示
ず高抵抗AβInAs結晶膜を得ることができる。この
高抵抗へβ1nAs結晶膜は光通信もしくは高速半導体
デバイス等に利用して好適ならしめるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はApInAs中のFea度とFeの原料である
Fe(C5H5)2 の供給との関係を示すグラフ、第
2図はAlInAs中のキャリア濃度とFe(Csf1
5)2 の供給量との関係を示すグラフ、第3図は本発
明の高抵抗Aj71nAs、j@晶膜を用いた)l E
 1.I Tの例を示す断面図、第4図乃至第6図は本
発明の説明に供する要部の断面図、第7図はエネルギー
バンド図である。 (2)は半絶IJ I n P基板、(3)は半絶縁性
A I: 1nAsのバッファ層、(4)はアンドープ
Ga1nAsのチャンネル層、(5)はアンドープGa
1nAsのスペーサ層、(6)はローA 11nAs層
、(7)はゲート電極、(8)はソース電極、(9)は
ドレイン電極、(10)は2次元電子ガスである。 代  理  人     伊  藤     頁間  
      松  隈  秀  盛−S    ロ) 
   へ (コ     Q 櫻 α懸@夫 −−さ   − 八東 特許庁長官  小 川 邦 夫   殿1.事件の表示 昭和63年 特 許 願 第 70248号3、補正を
する者 事件との関係   特許出願人 住 所 東京部品用区北品用6丁目7番35号名称(2
18)ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 4、代理人 6、補正により増加する発明の数 (11明細書中、第3頁7行〜8行「基板温度を低くす
ることにより、」を[基板温度が低いために」に訂正す
る。 (2)同、第6貝3行〜4行「働かせないような」を「
補償する」に訂正する。 (3)同、第7真9行「現在の設計値で」を「例えば」
に訂正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  Feを含有したAlInAs結晶より成る高抵抗Al
    InAs結晶膜。
JP63070248A 1988-03-24 1988-03-24 高抵抗AlInAs結晶膜及びトランジスタ Expired - Fee Related JP2712252B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19503974A1 (de) * 1994-02-07 1995-08-10 Mitsubishi Electric Corp Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert und diesbezügliches Kristallwachstumsverfahren

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