JPH01296672A - Hemtの製造方法 - Google Patents

Hemtの製造方法

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JPH01296672A
JPH01296672A JP12590288A JP12590288A JPH01296672A JP H01296672 A JPH01296672 A JP H01296672A JP 12590288 A JP12590288 A JP 12590288A JP 12590288 A JP12590288 A JP 12590288A JP H01296672 A JPH01296672 A JP H01296672A
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JP
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layer
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alas
irradiation
gaas
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JP12590288A
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Kazuto Ogasawara
和人 小笠原
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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】 〔概 要〕 GaAsのチャネル層とその上のAlGaAsのキャリ
ア供給層との間に介在してチャネル層に接合するAlA
sのスペーサ層を有するHEMTの製造方法に関し、 二次元電子ガスの移動度及び濃度を高めるべく、チャネ
ル層のスペーサ層との界面の平坦化及びスペーサ層のA
lAsに混入する不純物の低減化を目的とし、 分子線エピタキシー法により、GaAs基板上にGaA
sのチャネル層をGaとAsがほぼ等量蒸発する第1の
基板温度で成長し、第1の基板温度を保持したままGa
照射を止めてチャネル層の表面を平坦化し、引続き第1
の基板温度でAlAs 1原子層分のAl照射を行った
後、As照射を行いながら第1の基板温度より冑くてA
lAsの成長に対し不純物の混入を抑制する第2の基板
温度に昇温し、チャネル層に接合するAlAsのスペー
サ層を第2の基板温度で成長するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、GaAsのチャネル層とその上のAlGaA
sのキャリア供給層との間に介在してチャネル層に接合
するAlAsのスペーサ層を有するHEMTの製造方法
に関する。
〔従来の技術〕
HEMT(高電子移動度トランジスタ)は、アンドープ
半導体例えばアンドープGaAsのチャネル層上に、バ
ンドギャップがより大きなn型半導体例えばn−AlG
aAsのキャリア供給層を接合させることにより、チャ
ネル層のキャリア供給層側なる界面領域に二次元電子ガ
スを生じさせ、その移動度μが極めて大きいことを利用
して高速動作させるトランジスタである。
そして、AlGaAsキャリア供給層のチャネル層と接
する適宜な厚さの領域をアンドープにしたスペーサ層と
なすことにより、上記μがより一層増大することが知ら
れている。更に、このAlGaAsスペーサ層とチャネ
ル層との間に微小厚でAlGaAsよりバンドギャップ
の大きなアンドープAlAsのスペーサ層を介在させる
ことにより、チャネル層との間のバンドギャップ不連続
がより太き(なり更に大きなμ及び二次元電子ガスの濃
度Nsが期待されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の製造方法、即ち、分子線エピタキ
シー法(MBE法)によりGaAsチャネル層からAl
GaAsキャリア供給層に渡る各層をGaAs基板上に
成長する際に、基板温度を例えば580〜680℃程度
の成る一定温度にする方法では、旧^Sスペーサ層を介
在させた場合にμ及びNsが期待より海かに低くなって
所望の特性が出てこない。
これは、AlAsスペーサ層の成長の際にCOやCH4
などの残留不純物ガスなどからCなどの不純物が混入し
てAlAsの結晶品質が悪化し、これが、チャネル層の
スペーサ層との界面の平坦性を劣化させてμを低下させ
、且つ、キャリア供給層とチャネル層間の直列抵抗を増
大させてNsを低下させるものと思われる。
そこで本発明は、GaAsのチャネル層とその上のAl
GaAsのキャリア供給層との間に介在してチャネル層
に接合するAlAsのスペーサ層を有するHEMTに対
して、二次元電子ガスのμ及びNsを高めるべく、チャ
ネル層のスペーサ層との界面の平坦化及びスペーサ層の
へIAsに混入する不純物の低減化を図る製造方法の提
供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、MBE法により、GaAs基板上にGaA
sのチャネル層をGaとAsがほぼ等量蒸発する第1の
基板温度で成長し、第1の基板温度を保持したままGa
照射を止めてチャネル層の表面を平坦化し、引続き第1
の基板温度でA1^s1原子層分のAl照射を行った後
、As照射を行いながら第1の基板温度より高くてAl
Asの成長に対し不純物の混入を抑制する第2の基板温
度に昇温し、チャネル層とその上のAlGaAsのキャ
リア供給層との間に介在してチャネル層に接合するAL
Asのスペーサ層を第2の基板温度で成長する本発明の
製造方法によって達成される。
〔作 用〕
MBE法により上記第1の基板温度(#580℃)でG
aAs層を成長した後、As照射のみを継続して基板温
度をそのまま保持すれば、GaAs層は、成長が停止し
且つ蒸発し易いAsの蒸発が抑えられた状態でアニール
されて、表面が原子層レベルで平坦化する。
一方、MBE法によりAlAs層を成長する場合、基板
温度を800℃程度にすることにより、先に述べた不純
物の混入を抑制することができる。この基板温度が上記
第2の基板温度である。
本発明はこの両者を組合せようとしたものであるが、第
1の基板温度から第2の基板温度に弄温する際にGaA
s層からAsが蒸発するのを抑えて、GaAs層の表面
の平坦性が失われないようにする必要がある。これは、
昇温中にAs照射を行って基板をAs雰囲気に置いても
上置に達成されない。
そこで本発明は上記AlAs 1原子層分のAl照射を
行っている。こうすることにより、昇温の初期にGaA
s層上に1原子層のAlAs層が形成され、As照射と
相俟って昇温途上におけるAsの蒸発が抑えられる。
かくして、GaAsチャネル層のAlAsスペーサ層と
の界面の平坦化及びスペーサ層のAlAsに混入する不
純物の低減化が実現され、μ及びNsを高めることがで
きる。
〔実施例〕
以下本発明による製造方法の実施例について第1図、第
2図用いて説明する。第1図は実施例の工程順側断面図
(a)〜(gl、第2図はAlAsスペーサ層成長後A
lCaAsスペーサ層成長のRHEED振動図(al 
(bl、である。
第1図において、図(a)〜図mはM B E、法によ
りGaAs5板上に各半導体層を連続して成長する工程
を示し、図(glは製造されたHEMT例を示す。
即ち先ず〔図(al参照〕、基板温度を580℃にした
GaAsjJ板l (厚さ#0.5mm)上にGa及び
Asを照射して、アンドープGaAsのチャネル層2を
成長する。厚さ#600nI11になったところで基板
温度を保持したままGa照射を止めて約1分間放置する
。基板温度の580℃はGaとAsがほぼ等量蒸発する
温度(先の第1の温度)である。また、上記1分間の放
置により、チャネルN2は、成長が停止し且っAsの蒸
発が抑えられた状態で7ニールされて、表面が原子層レ
ベルで平坦化する。
次いで〔図(b)参照) 、As照射を止めて基板温度
を580℃に保持したまま、AlAs 1原子層分のA
l照射を行う。このA1層を38で示す。照射するAl
の量は約6.7XLO”/co!である。この際、As
照射を継続していてもよいが、この照射を止めることは
Δ1のマイクレージョン(拡散距離)を促進するのに有
効である。
次いで〔図(C1参照) 、Asを照射しながら基板温
度を580℃から780℃に上げる。As照射によりA
l層3aは直ちに1原子層のAlAs層3bに変化し、
AlAs層3bかへS照射と相俟ってチャネル層2から
のAsの蒸発を抑えて、チャネル層2の表面の平坦性を
保持する。
次いで〔図(dl参照〕、基板温度が780℃になった
ところでへ1照射を加えて、AlAsjiab上に2原
子層のAlAslAs全3cし、AlAs層3b及び3
cからなるアンドープへIAsのスペーサ層3 (厚さ
−0,84nm)を形成する。基板温度の780℃は、
成長するAlAs層に先に述べた不純物が混入するのを
抑制する温度(先の第2の温度)であり、750〜90
0°Cの範囲ならば適宜でよい。また、上記2原子層の
成長は、MBE装置から出力する信号のRHE E D
振動(成長中の電子線回折によるもので、成長の1原子
層毎に周期性を示す)をモニターすることにより可能で
ある。
次いで〔図(el参照〕、スペーサ層3が形成されたと
ころでAl照射を止めAs照射を継続したまま基板温度
を680°Cに下げ、Al及びGaの照射を加えてアン
ドープへlx Ga1−xAs (x = 0.3)の
スペーサ層4を厚さ6nmに成長し、更にn型不純物で
あるSiの照射を加えてn−AlxGa1−xAs (
x = 0.3)のキャリア供給層5を厚さ90nmに
成長する。キャリア供給層5のSi濃度はl X 10
 ” / adにする。基板温度の680℃は上記旧G
aAsの成長に好ましい温度である。
次いで0図(f)参照〕、キャリア供給層5が形成され
たところでAl照射を止め、Si濃度が1.4×10”
/adであるGaAsの電極層6を厚さ10nmに成長
して、基板1上の各半導体層の成長を終える。電極層6
成長時の基板温度は、680℃のままでも良(580℃
にしても良い。
この後は〔図(g)参照〕、従来と同様にソース・ドレ
イン電極7及びゲート電極8などを形成してHEMTを
完成する。
上述した半導体層の成長において、AlAsスペーサ層
3上にAlGaAsスペーサ層4を成長する際のRtI
 E E D振動を観察したが、それは第2図[alに
示すようである。第2図(blは、従来方法の場合即ち
各半導体層を成長する際の基板温度を580’c一定に
した場合の図(alに相当するRHEED振動図である
図fa)においては、AlGaAsの最初の原子層から
振幅が大きくなっている。これは、AlAsスペーサ層
3の表面が原子層レベルで平坦であることを示している
。これに対して図(blは初期の振幅が小さく成長面の
平坦性が悪いことを示す。このことから、実施例におい
ては、AlAsスペーサ層3の結晶品質が良好であり、
且つ、GaAsチャネル層2のAlAsスペーサ層3と
の界面の平坦性が良いと判断される。
かくして実施例により製造されたHEMTでは、11 
 (77K)  =75,500cJ/ V −sec
 、 Ns= 5 xlQII/ aシ、が得られた。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の構成によれば、GaAsの
チャネル層とその上の^lGaAsのキャリア供給層と
の間に介在してチャネル層に接合するAlAsのスペー
サ層を有するH E M Tの製造方法において、チャ
ネル層のスペーサ層との界面の平坦化及びスペーサ層の
AlAsに混入する不純物の低減化を図ることができて
、二次元電子ガスのμ及びNsを高めさせる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の工程順側断面図、 第2図はAlAsスペーサ層成長後AlGaAsスペー
サ層成長のRT(E E D振動図、 である。 図において、 lはGaAs基板、 2はアント′−ブGaAsチャネル層、3はアンドープ
^IAsスペーサ層、 3aは^IAs 1原子層分のA1層、3bはl原子層
のAlAsJi。 3cは2原子層のAlAs層、 4はアンドープAlGaAsスペーサ層、5はn−へ1
GaAsキャリア供給層、6はn −GaAs電極層、 7はソース・ドレイン電極、 8はゲート電極、 である。 特許出願人 工業技術院長  飯塚 幸三Cd’)  
         (υ 1でqベヨイグ′Jの工fF讐)り灸イ」J注fTil
il’l[fflハ牛 1 口 像〕 実施イダ・] <b)  イ芝東乃法

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  分子線エピタキシー法により、GaAs基板上にGa
    Asのチャネル層をGa、Asがほぼ等量蒸発する第1
    の基板温度で成長し、第1の基板温度を保持したままG
    a照射を止めてチャネル層の表面を平坦化し、引続き第
    1の基板温度でAlAs1原子層分のAl照射を行った
    後、As照射を行いながら第1の基板温度より高くてA
    lAsの成長に対し不純物の混入を抑制する第2の基板
    温度に昇温し、チャネル層とその上のAlGaAsのキ
    ャリア供給層との間に介在してチャネル層に接合するA
    lAsのスペーサ層を第2の基板温度で成長することを
    特徴とするHEMTの製造方法。
JP12590288A 1988-05-25 1988-05-25 Hemtの製造方法 Granted JPH01296672A (ja)

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JPH01296672A true JPH01296672A (ja) 1989-11-30
JPH0522381B2 JPH0522381B2 (ja) 1993-03-29

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5682045A (en) * 1994-09-09 1997-10-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating semiconductor device and semiconductor device fabricated thereby

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5682045A (en) * 1994-09-09 1997-10-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating semiconductor device and semiconductor device fabricated thereby

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JPH0522381B2 (ja) 1993-03-29

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