JPH02298040A - ＡｌＧａＡｓ層のドーピング特性を改善したＨＥＭＴの製造方法 - Google Patents
ＡｌＧａＡｓ層のドーピング特性を改善したＨＥＭＴの製造方法Info
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- JPH02298040A JPH02298040A JP2069521A JP6952190A JPH02298040A JP H02298040 A JPH02298040 A JP H02298040A JP 2069521 A JP2069521 A JP 2069521A JP 6952190 A JP6952190 A JP 6952190A JP H02298040 A JPH02298040 A JP H02298040A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
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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。
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〕
本発明は異質構造（ｈｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ
）形成に用いられる基板の表面方位を変化させることに
よりドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）する際、不純物（ｄｏ
ｐａｎ’ｔ）に因るＯＸ ｃｅｎｔｅｒ （深い準位
）の濃度を減少させＡｌＧａＡｓ１ｉのドーピング特性
を改善したＨＥＭＴ（旧ｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏ
ｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）の製造方法に
関する。
）形成に用いられる基板の表面方位を変化させることに
よりドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）する際、不純物（ｄｏ
ｐａｎ’ｔ）に因るＯＸ ｃｅｎｔｅｒ （深い準位
）の濃度を減少させＡｌＧａＡｓ１ｉのドーピング特性
を改善したＨＥＭＴ（旧ｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏ
ｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）の製造方法に
関する。
（従来の技術〕
一般に■−Ｖ族化合物半導体は超高速素子と光電素子と
して最も広く利用されているが上記１１１−■族半導体
は混合結晶を生成することにより、禁止帯の幅、誘電常
数及び格子常数等を任意に調整することができるため素
子製作に必要な材料特性を有する結晶を人為的に製作で
きる長所を有する。
して最も広く利用されているが上記１１１−■族半導体
は混合結晶を生成することにより、禁止帯の幅、誘電常
数及び格子常数等を任意に調整することができるため素
子製作に必要な材料特性を有する結晶を人為的に製作で
きる長所を有する。
それゆえ、３元素酸いは４元素化合物半導体からなる異
質構造あるいは超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）は
ＨＥＭＴ （Ｕ、Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ、４１６３
２３７ Ｒ，Ｄｉｎｇｌｅ。
質構造あるいは超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）は
ＨＥＭＴ （Ｕ、Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ、４１６３
２３７ Ｒ，Ｄｉｎｇｌｅ。
Ａ、Ｃ，Ｇｏｓｓａｒｄ ＆ Ｈ，Ｌ、 Ｓｔｏｅｙｍ
ｅｒ） 、 レーザダイオード、量子ウェルレーザ（
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｌａ５ｅｒ） 。
ｅｒ） 、 レーザダイオード、量子ウェルレーザ（
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｌａ５ｅｒ） 。
フォトダイオード、共振トンネルトランジスタ（Ｒｅｓ
ｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ） 、 量子ワイヤ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｉｒｅ）等
に利用されている。
ｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ） 、 量子ワイヤ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｉｒｅ）等
に利用されている。
このような異質構造を素子に使用するためには所望の電
気的特性を得ることができる適切なドーピングが必須的
である。しかしながら異質構造として最も多く用いられ
る材料の内の一つであるＡｌＧａＡｓをｎ型でドーピン
グし良質の電気的特性を得るのに難しいことは周知の通
である。その理由はＡｊ２ＧａＡｓにｎ型不純物を添加
すればｎ型不純物はＯＸ Ｃｅｎｔｅｒの役割をなすか
らである。
気的特性を得ることができる適切なドーピングが必須的
である。しかしながら異質構造として最も多く用いられ
る材料の内の一つであるＡｌＧａＡｓをｎ型でドーピン
グし良質の電気的特性を得るのに難しいことは周知の通
である。その理由はＡｊ２ＧａＡｓにｎ型不純物を添加
すればｎ型不純物はＯＸ Ｃｅｎｔｅｒの役割をなすか
らである。
上記ＤＸ ＣｅｎＬｅｒは素子の特性を大いに劣化させ
る。
る。
Ａｊ２ＧａＡｓのなかに形成されたＤＸ Ｃｅｎｔｅｒ
は低温で自由キャリア（Ｆｒｅｅ Ｃａｒｒｉｅｒ）濃
度の減少とＰ Ｐ Ｃ（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｒ＋ｔ Ｐｈ
ｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）現象をおこす（Ｄ
、Ｖ、 Ｌａｎｇ Ｒ，Ａ、 Ｌｏｇａｎ、 ａｎｄ
Ｍ、 Ｊａｒｏｓ。
は低温で自由キャリア（Ｆｒｅｅ Ｃａｒｒｉｅｒ）濃
度の減少とＰ Ｐ Ｃ（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｒ＋ｔ Ｐｈ
ｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）現象をおこす（Ｄ
、Ｖ、 Ｌａｎｇ Ｒ，Ａ、 Ｌｏｇａｎ、 ａｎｄ
Ｍ、 Ｊａｒｏｓ。
Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 ８１９．１０１５ （１９７９
） ）。
） ）。
低温で自由キャリアの濃度が減少されるのはＡｌＧａＡ
ｓ＠ｎ型にドーピングするのに用いられる■族元素（Ｓ
ｔ、Ｓｎ、Ｇｅ）または■族元素（Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ）が
Ａ ２ｇ Ｇ ａ １−ｘ Ａ ｓのｘ＞０．２５のと
きには熱的イオン化エネルギー（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｏ
ｎｉｚａｔｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）が大きくかつＤｘＣ
ｅｎ Ｌｅｒを形成するためである。
ｓ＠ｎ型にドーピングするのに用いられる■族元素（Ｓ
ｔ、Ｓｎ、Ｇｅ）または■族元素（Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ）が
Ａ ２ｇ Ｇ ａ １−ｘ Ａ ｓのｘ＞０．２５のと
きには熱的イオン化エネルギー（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｏ
ｎｉｚａｔｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）が大きくかつＤｘＣ
ｅｎ Ｌｅｒを形成するためである。
また、ｌｊ！ＧａＡｓを低温で光に照らせばＡ、 ｌＧ
ａＡｓの伝導度の大きい状態が保持される現象であり、
ＯＸ Ｃｅｎｔｅｒの電子捕獲障壁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃａｐｔｕｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ）の高さが電子の熱エ
ネルギー（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ）よりも大き
いため現れる現象として知られている。
ａＡｓの伝導度の大きい状態が保持される現象であり、
ＯＸ Ｃｅｎｔｅｒの電子捕獲障壁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃａｐｔｕｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ）の高さが電子の熱エ
ネルギー（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ）よりも大き
いため現れる現象として知られている。
ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒが有するこのような特異性は今まで
ＡｌＧａＡｓにｎ型不純物が添加されると常に起こる現
象で避けられないことと知られてきたがその理由はＡＩ
！、ＧａＡｓの成長方法〔液状エビタクシ−（Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、 Ｍ ＯＣＶ
Ｄ （ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線エビタ
クシ−（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｒ＠εｐｉ ｔａ
ｘｙ） ・） 、不純物（Ｄｏｐａｎｔ： Ｓ ｉ、Ｓ
ｎ＋ Ｃｅ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ）＋処理パラメータ（成
長温度、 Ｇｒｏｕｐ Ｖ／ｍ ｆｌｕｘｒａｔｉｏ
）等に関わらずｎ型不純物はＤＸ Ｃｅｎｔｅｒを形成
させると知られてきたからである（Ｙ、 Ａｓｈｉｚａ
ｗａａｎｄ Ｍ、０． Ｗａｔａｎａｂｅ、 Ｊａｐ、
Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙａ、＋ Ｖｏｔ。
ＡｌＧａＡｓにｎ型不純物が添加されると常に起こる現
象で避けられないことと知られてきたがその理由はＡＩ
！、ＧａＡｓの成長方法〔液状エビタクシ−（Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、 Ｍ ＯＣＶ
Ｄ （ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線エビタ
クシ−（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｒ＠εｐｉ ｔａ
ｘｙ） ・） 、不純物（Ｄｏｐａｎｔ： Ｓ ｉ、Ｓ
ｎ＋ Ｃｅ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ）＋処理パラメータ（成
長温度、 Ｇｒｏｕｐ Ｖ／ｍ ｆｌｕｘｒａｔｉｏ
）等に関わらずｎ型不純物はＤＸ Ｃｅｎｔｅｒを形成
させると知られてきたからである（Ｙ、 Ａｓｈｉｚａ
ｗａａｎｄ Ｍ、０． Ｗａｔａｎａｂｅ、 Ｊａｐ、
Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙａ、＋ Ｖｏｔ。
２４、 Ｌ８８３ （１９８５） ）。
それ故このような結論は直接禁止帯（ｄｉｒｅｃｔｂａ
ｎｄｇａｐ）構造を有する化合物半導体と間接禁止帯（
ｔｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄｇａｐ）構造を有する化合
物半導体の３元合金系（Ｔｅｒｎａｒｙ Ａ１１ｏｙ
ＳｙＳｔｅｍ ：ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、Ａｆｌｎ
Ｐ、ＧａＡｌＳｂ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＰＳｂ等）にも
適用されるものと予測されている（Ｍ、Ｔａｃｈｉｋａ
ｗａ、 Ｍ。
ｎｄｇａｐ）構造を有する化合物半導体と間接禁止帯（
ｔｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄｇａｐ）構造を有する化合
物半導体の３元合金系（Ｔｅｒｎａｒｙ Ａ１１ｏｙ
ＳｙＳｔｅｍ ：ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、Ａｆｌｎ
Ｐ、ＧａＡｌＳｂ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＰＳｂ等）にも
適用されるものと予測されている（Ｍ、Ｔａｃｈｉｋａ
ｗａ、 Ｍ。
Ｍｉｚｕｔａ、 Ｈ，Ｋｕｋｔｎｏｔｏ、 ＆
Ｓ、Ｍｉｎｏｓｕｒａ、 Ｊａｐ、 Ｊ、 Ａｐ
ｌ。
Ｓ、Ｍｉｎｏｓｕｒａ、 Ｊａｐ、 Ｊ、 Ａｐ
ｌ。
Ｐｈｙｓ、、Ｖｏｌ、２４ Ｌ８２１（１９８５） ）
。
。
ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒに因る問題点を有する異質構造素子
の中で代表的素子はＨＥＭＴであるが、上記ＨＥＭＴは
二次元電子ガスが不純物散乱をおこさないようにして電
子の移動度を大きくする特徴をもつ素子であって実用上
の問題点になる次のような特異性を表す（Ａ、Ｋａｓｔ
ａｌｓｋｙ ＆ Ｒ，Ａ、にｉｅｌ、 ＩＥＥＥＴｒａ
ｒ＋ｓ、 ！Ｅｌｏｃ Ｄｅｖ、 ＥＤ−３３，４
１４（１９８６））。
の中で代表的素子はＨＥＭＴであるが、上記ＨＥＭＴは
二次元電子ガスが不純物散乱をおこさないようにして電
子の移動度を大きくする特徴をもつ素子であって実用上
の問題点になる次のような特異性を表す（Ａ、Ｋａｓｔ
ａｌｓｋｙ ＆ Ｒ，Ａ、にｉｅｌ、 ＩＥＥＥＴｒａ
ｒ＋ｓ、 ！Ｅｌｏｃ Ｄｅｖ、 ＥＤ−３３，４
１４（１９８６））。
第１： ＨＥＭＴを常温で７７″Ｋに冷却した後ゲー
ト電圧を順の方向に印加したりドレイン電圧を１ｖ以上
印加すると闇値電圧（ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＶｏｌｔａｇ
ｅ）が増加する。
ト電圧を順の方向に印加したりドレイン電圧を１ｖ以上
印加すると闇値電圧（ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＶｏｌｔａｇ
ｅ）が増加する。
第２： ７７″にでＨＥＭＴのドレイン電圧を２Ｖ以
上印加すればドレイン電流の急激な減少（ｄｒａｉｎ
Ｉ−νＣｏｔ！ａｐｓｅ）がおこる。
上印加すればドレイン電流の急激な減少（ｄｒａｉｎ
Ｉ−νＣｏｔ！ａｐｓｅ）がおこる。
上記のような現象は常時オフ（ｎｏｒｍａｌｌｙ−ｏｆ
ｆ）素子と常時オン（ｎｏｒｍａｌｌｙ−ｏｎ）素子で
共通におこり、光を照らせば上記の現象は消去するが上
記のような特異性はドーピングされたＡｌＧａＡｓ層に
存在するＤＸ Ｃｅｎｔｅｒが自由電子を捕獲して発生
することと確認された。
ｆ）素子と常時オン（ｎｏｒｍａｌｌｙ−ｏｎ）素子で
共通におこり、光を照らせば上記の現象は消去するが上
記のような特異性はドーピングされたＡｌＧａＡｓ層に
存在するＤＸ Ｃｅｎｔｅｒが自由電子を捕獲して発生
することと確認された。
ＨＥＭＴでこのような問題点を除去するために従来の方
法においては、 第１： Ａ／！Ａｓのモル分率（Ｍｏｌｅ Ｆｒａｃ
ｔｉｏｎ：ｘ）を０．２以下にする方法（°Ｔ、 Ｍｉ
ｎ＋ｕｒａ＋Ｍ、 Ａｂｅ ａｎｄ Ｍ、 Ｋｏｂａｙ
ａｓｈｉ、 Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｓａ、 Ｔｅｃｈ。
法においては、 第１： Ａ／！Ａｓのモル分率（Ｍｏｌｅ Ｆｒａｃ
ｔｉｏｎ：ｘ）を０．２以下にする方法（°Ｔ、 Ｍｉ
ｎ＋ｕｒａ＋Ｍ、 Ａｂｅ ａｎｄ Ｍ、 Ｋｏｂａｙ
ａｓｈｉ、 Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｓａ、 Ｔｅｃｈ。
Ｊ、 ２１，３７０ （１９８５）） と、第２
： ドーピングされたＡｌＧａＡｓ層の代わりにＧａＡ
ｓ層のみにドーピングされたＧａＡｓ−Ａ、ｅＡｓ超格
子を利用する方法（Ｔ、 Ｂａｂａ。
： ドーピングされたＡｌＧａＡｓ層の代わりにＧａＡ
ｓ層のみにドーピングされたＧａＡｓ−Ａ、ｅＡｓ超格
子を利用する方法（Ｔ、 Ｂａｂａ。
Ｔ、 Ｍｉｚｕｔａｎｉ ａｎｄ Ｍ、 Ｏｇａｗａ、
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
２２、 Ｌ６２７ （１９８３） ）が用いられてい
る。
る。
（発明が解決しようとする課題〕
しかし上記第１の方式はモル分率が極めて小さく二次元
電子ガスの濃度が小さくなるという欠点があり、上記第
２の方式は、製作が煩わしいという欠点があった。
電子ガスの濃度が小さくなるという欠点があり、上記第
２の方式は、製作が煩わしいという欠点があった。
また、今まで素子の製作に用いられる基板の表面方位は
ほぼ全てが（１００）であり、その他の方位を有する基
板に対しては最近極少数の実験結果だげが発表されてい
るのみである。（１００）方位でない異質構造素子とし
ては量子ウェルレーザダイオード（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗ
ｅｌｌ Ｌａ５ｅｒ Ｄｆｏｄｅ） （Ｔ。
ほぼ全てが（１００）であり、その他の方位を有する基
板に対しては最近極少数の実験結果だげが発表されてい
るのみである。（１００）方位でない異質構造素子とし
ては量子ウェルレーザダイオード（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗ
ｅｌｌ Ｌａ５ｅｒ Ｄｆｏｄｅ） （Ｔ。
Ｈａｙａｋａｗａ、 Ｔ、 ５ｕｙａｎ＋ａ、 Ｋ、
Ｔａｋａｈａｓｈｉ、 Ｍ、にｏｎｄｏ＋Ｓ、Ｙａｍａ
ｍｏｔｏ、 ａｎｄ Ｔ、旧ｊｉｋａｗａ、・Ａｐｐｌ
、 Ｐｈｙｓ。
Ｔａｋａｈａｓｈｉ、 Ｍ、にｏｎｄｏ＋Ｓ、Ｙａｍａ
ｍｏｔｏ、 ａｎｄ Ｔ、旧ｊｉｋａｗａ、・Ａｐｐｌ
、 Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、 ５２，３３９ （１９８Ｂ） ）が知られ
ているが、ここでは上記（１１１）方位の量子ウェルで
電子と重いホール（ｈｅａｖｙ ｈｏｌｅ）間の光学的
遷移（Ｏｐｔｉｃａｌ↑ｒａｎｓ ｉ ｔ ｔｏｎ ）
が向上される点が利用された。
ているが、ここでは上記（１１１）方位の量子ウェルで
電子と重いホール（ｈｅａｖｙ ｈｏｌｅ）間の光学的
遷移（Ｏｐｔｉｃａｌ↑ｒａｎｓ ｉ ｔ ｔｏｎ ）
が向上される点が利用された。
本発明は上記のような欠点を解決するために創案された
もので異質構造の形成に用いられる基板の方位として（
１１１） Ｂを選択することによってｎ型不純物に因る
ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒの濃度を減少させてドーピング特性
が向上されたＨＥＭＴを提供する。
もので異質構造の形成に用いられる基板の方位として（
１１１） Ｂを選択することによってｎ型不純物に因る
ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒの濃度を減少させてドーピング特性
が向上されたＨＥＭＴを提供する。
本発明は、エピタキシアル層と禁止帯の大きさが異なり
、基板の表面方位が（１１１）Ｂである半導体基板上に
直接禁止帯と間接禁止帯とを有する化合物半導体の混合
された三元素または四元素化合物半導体エピタキシアル
層を成長した構造より製造する方法であって、基板の表
面をエツチングして形成した（１１１）Ｂ方位の表面を
利用することも可能である。
、基板の表面方位が（１１１）Ｂである半導体基板上に
直接禁止帯と間接禁止帯とを有する化合物半導体の混合
された三元素または四元素化合物半導体エピタキシアル
層を成長した構造より製造する方法であって、基板の表
面をエツチングして形成した（１１１）Ｂ方位の表面を
利用することも可能である。
また上記エピタキシアル層のｎ型不純物材料としては■
族元素（Ｓｔ、Ｓｎ、Ｇｅ）または■族元素（Ｔｅ、Ｓ
ｅ、Ｓ）またはこれらの分子化合物を用い、上記エピタ
キシアル層と禁止帯の幅の大きさが異なる半導体の界面
近（には二次元電子ガスまたは一次元電子ガスを形成さ
せることができる。
族元素（Ｓｔ、Ｓｎ、Ｇｅ）または■族元素（Ｔｅ、Ｓ
ｅ、Ｓ）またはこれらの分子化合物を用い、上記エピタ
キシアル層と禁止帯の幅の大きさが異なる半導体の界面
近（には二次元電子ガスまたは一次元電子ガスを形成さ
せることができる。
後述する本実施例においては、（１１１） Ｂ方位のＧ
ａＡｓ１板上にＡｆＧａＡｓを成長させる際Ｓｎのドー
ピング特性が向上される結果を得た。
ａＡｓ１板上にＡｆＧａＡｓを成長させる際Ｓｎのドー
ピング特性が向上される結果を得た。
しかし必要に応じては変数になり得るエピタキシアル層
及び基板の材料、ｎ型不純物の原料、エピタキシアル成
長方法並びに成長条件等を種々の面より変化させること
が可能になる。
及び基板の材料、ｎ型不純物の原料、エピタキシアル成
長方法並びに成長条件等を種々の面より変化させること
が可能になる。
本実施例では、表面方位がそれぞれ（１１１）Ｂである
ＧａＡｓ基板上に液状エピタキシアル方法でＡ１ＣａＡ
ｓを成長させ、Ｓｎのドーピング特性を向上させた。こ
の際使用した基板は、ＳＮが添加された水平ブリッチマ
ン（）ｌｏｒｉｚｏｎｔａｌＢｒｉｇｅｍａｎ） Ｇ
ａ Ａ ｓであって方向の誤差は±３゜を越えない。
ＧａＡｓ基板上に液状エピタキシアル方法でＡ１ＣａＡ
ｓを成長させ、Ｓｎのドーピング特性を向上させた。こ
の際使用した基板は、ＳＮが添加された水平ブリッチマ
ン（）ｌｏｒｉｚｏｎｔａｌＢｒｉｇｅｍａｎ） Ｇ
ａ Ａ ｓであって方向の誤差は±３゜を越えない。
基板は一般の洗滌過程と同じくトリクロロエチレン、ア
セトン、メタノール、無水イオンの虜に洗滌し、ボート
（ｂｏａｔ）に装填する直前に３Ｈｚ Ｓｏ、：Ｈ！
Ｏｚ ：Ｈ，Ｏの溶液に常温で２分間エツチングした
。成長温度は８２０ ’Ｃであり成長層の厚さは略１０
μｍであった。ショットキー（Ｓｃｈｏ ｔ ｔｋｙ）
ダイオードの抵抗性接触は９０Ａｕ：１０Ｓｎで形成さ
せショットキー接触は金を径３００μｍの円形になるよ
うに真空蒸着して形成させた。組成比すなわちモル分率
（ｍｏｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ） （ｘ ）はｘ＜０．
３５のときホトルミネセンス（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅ
ｓｃｅｎｃｅ）を測定して決定し、ｘ＞０．３５のとき
はＥ Ｐ Ｍ Ａ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＰｒｏｂｅＭ
ｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）方法で決定した。
セトン、メタノール、無水イオンの虜に洗滌し、ボート
（ｂｏａｔ）に装填する直前に３Ｈｚ Ｓｏ、：Ｈ！
Ｏｚ ：Ｈ，Ｏの溶液に常温で２分間エツチングした
。成長温度は８２０ ’Ｃであり成長層の厚さは略１０
μｍであった。ショットキー（Ｓｃｈｏ ｔ ｔｋｙ）
ダイオードの抵抗性接触は９０Ａｕ：１０Ｓｎで形成さ
せショットキー接触は金を径３００μｍの円形になるよ
うに真空蒸着して形成させた。組成比すなわちモル分率
（ｍｏｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ） （ｘ ）はｘ＜０．
３５のときホトルミネセンス（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅ
ｓｃｅｎｃｅ）を測定して決定し、ｘ＞０．３５のとき
はＥ Ｐ Ｍ Ａ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＰｒｏｂｅＭ
ｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）方法で決定した。
製作された試料のドーピングを調査するためにＣ−Ｖ
（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ）測定及び
ＤＬＴＳ（口ｓａｐ Ｌｅｖｅｌ Ｔｒａｒｉｓｉｅｎ
ｔ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定には周知されてい
る一般的方法を用いた。
（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ）測定及び
ＤＬＴＳ（口ｓａｐ Ｌｅｖｅｌ Ｔｒａｒｉｓｉｅｎ
ｔ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定には周知されてい
る一般的方法を用いた。
上記ＤＬＴＳ測定の結果、ＯＸ Ｃｅｎｔｅｒによるピ
ーク（Ｐｅａｋ）は１６０″′にで示され、活性化エネ
ルギーはｘ＞０．２５のときＸ値にかかわらず０．３ｅ
Ｖであった。ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒの濃度（Ｎ、）及び活
性化エネルギーが小さいドナーの濃度（Ｎ、）は１４０
°に程度で行ったＣ−Ｖ測定結果より求めた。この際、
逆バイアス電圧を減少させるときはＮＴ ＋ＮＯの値を
求めることができ、逆バイアス電圧を増加させるときは
Ｎ、の値を求めることができる。Ｎ、は上記２つの値の
差から求められる。
ーク（Ｐｅａｋ）は１６０″′にで示され、活性化エネ
ルギーはｘ＞０．２５のときＸ値にかかわらず０．３ｅ
Ｖであった。ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒの濃度（Ｎ、）及び活
性化エネルギーが小さいドナーの濃度（Ｎ、）は１４０
°に程度で行ったＣ−Ｖ測定結果より求めた。この際、
逆バイアス電圧を減少させるときはＮＴ ＋ＮＯの値を
求めることができ、逆バイアス電圧を増加させるときは
Ｎ、の値を求めることができる。Ｎ、は上記２つの値の
差から求められる。
このような値は常温でのＣ−■測定結果及びＤＬＴＳの
ピーク値より求めた値とは大きな差はなかった。その結
果を添付した図（第１図〜第３図）及び次の表１に示し
た。
ピーク値より求めた値とは大きな差はなかった。その結
果を添付した図（第１図〜第３図）及び次の表１に示し
た。
表 １
第１図は既存の素子すなわち表面方位（１００）の基板
を用いて成長したＡｆｆＧａＡｓでのＮＴ。
を用いて成長したＡｆｆＧａＡｓでのＮＴ。
ＮｏおよびＮｔ＋Ｎｏを示す。基十反が（１００）方位
の場合は周知のようにｘ＞０．３のときＮ。
の場合は周知のようにｘ＞０．３のときＮ。
は極めて小さくなり、添加された不純物がＤＸ Ｃｅｎ
ｔｅｒを形成することが分かる。
ｔｅｒを形成することが分かる。
第３図は本発明の表面方位（１１１） Ｂの基板を用い
て成長したＡｆＧａＡｓでのドーピング特性を示し、上
記（１１１） Ｂ方位の基板のときは同じ特性を示す。
て成長したＡｆＧａＡｓでのドーピング特性を示し、上
記（１１１） Ｂ方位の基板のときは同じ特性を示す。
先に表記した表１はＡ／！ＸＧａ、−ｘＡｓ ： Ｓｎ
で０．３＜ｘ＜０．６のとき上記の結果を要約した表で
ある。
で０．３＜ｘ＜０．６のとき上記の結果を要約した表で
ある。
この表を参照すれば、基板の表面方位が（１１１） Ｂ
のときは既存の（１００）方位のときと同じ活性化エネ
ルギーのＤＸ Ｃｅｎｔｅｒが存在するが、その濃度は
１０倍以上減少することが分かる。
のときは既存の（１００）方位のときと同じ活性化エネ
ルギーのＤＸ Ｃｅｎｔｅｒが存在するが、その濃度は
１０倍以上減少することが分かる。
このようなドーピング特性の変化は専ら基板の表面方位
によって発生するのであるから、特性変化の原因は基板
の表面特性が異なるためだと考えられる。
によって発生するのであるから、特性変化の原因は基板
の表面特性が異なるためだと考えられる。
以上のように、本発明はＡｌＧａＡＳ層に含まれたＤＸ
Ｃｅｎｔｅｒの濃度を極めて小さくすることによりＨ
ＥＭＴの低温動作時間題になる闇値電圧の変位及びドレ
イン電流の急激な減少現象を除去することができ、ＨＥ
ＭＴを低温にて安定に超高速動作させることができる効
果がある。また、本発明はＡｆｆｉＸＧａ、−、Ａｓの
Ｘ値を０．２よりも大きくすることができるので異質接
合の禁止帯の幅オフセット（ｏｆｆ ５ｅｔ）が大きい
ＨＥＭＴの低温使用を可能ならしめる効果があり、この
ようなＨＥＭＴは二次元電子ガスの濃度と移動度とが大
きいとの長所を有する。
Ｃｅｎｔｅｒの濃度を極めて小さくすることによりＨ
ＥＭＴの低温動作時間題になる闇値電圧の変位及びドレ
イン電流の急激な減少現象を除去することができ、ＨＥ
ＭＴを低温にて安定に超高速動作させることができる効
果がある。また、本発明はＡｆｆｉＸＧａ、−、Ａｓの
Ｘ値を０．２よりも大きくすることができるので異質接
合の禁止帯の幅オフセット（ｏｆｆ ５ｅｔ）が大きい
ＨＥＭＴの低温使用を可能ならしめる効果があり、この
ようなＨＥＭＴは二次元電子ガスの濃度と移動度とが大
きいとの長所を有する。
実施例の結果を基に本発明が提供され低温でも高速かつ
安定な動作ができる。第３図において、ＨＥＭＴの製造
方法は次の如きステップ等からなり、この方法の特徴は
（１１１） Ｂ方位を有する基板（９）を用いるもので
ある。
安定な動作ができる。第３図において、ＨＥＭＴの製造
方法は次の如きステップ等からなり、この方法の特徴は
（１１１） Ｂ方位を有する基板（９）を用いるもので
ある。
ドーピングされず禁止帯の幅（ｂａｎｄ ｇａｐ）の小
さい半導体になった第１層（１）を成長させるステップ
と、二次元電子ガス（４）を形成するために上記半導体
第１層（１）と異質構造（ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃ−ｔｉ
ｏｎ） （３）を形成するために禁止帯の幅が上記半
導体層（１）よりも大きくｎ型にドーピングされた三元
あるいは四元半導体第２層（２）を成長させるステップ
と、抵抗性接触（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ、）を良
好にするためにｎ型半導体層（５）を成長させるステッ
プと、ソース電極（６）とドレイン電極（７）を形成す
るステップと、二次元電子ガス（４）の濃度を調節する
ためにゲート電極（８）を形成するステップ等により製
造される。
さい半導体になった第１層（１）を成長させるステップ
と、二次元電子ガス（４）を形成するために上記半導体
第１層（１）と異質構造（ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃ−ｔｉ
ｏｎ） （３）を形成するために禁止帯の幅が上記半
導体層（１）よりも大きくｎ型にドーピングされた三元
あるいは四元半導体第２層（２）を成長させるステップ
と、抵抗性接触（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ、）を良
好にするためにｎ型半導体層（５）を成長させるステッ
プと、ソース電極（６）とドレイン電極（７）を形成す
るステップと、二次元電子ガス（４）の濃度を調節する
ためにゲート電極（８）を形成するステップ等により製
造される。
これ以外にも、本発明は異質構造を有する全ての素子に
応用して設計変数の範囲（例えば、ＨＥＭＴでのＸ値）
を広めて、上記ＨＥＭＴに類似な形の問題点を除去する
ことができる効果を奏する。
応用して設計変数の範囲（例えば、ＨＥＭＴでのＸ値）
を広めて、上記ＨＥＭＴに類似な形の問題点を除去する
ことができる効果を奏する。
第１図は従来の表面方位（１００）の基板を用いて成長
させたＡｊ２ＧａＡｓでのＤＸ Ｃｅｎｔｅｒ （深い
準位）の濃度（ＮＴ）、正常のドナー（ｄｏｎｅｒ）の
濃度（Ｎ、 ） 、 ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒ（深い準位）
４度と正常のドナー濃度との和（Ｎア＋Ｎ１１ｌ）を示
したグラフ。 第２図は本発明の表面方位（１１１）Ｂの基板を用いて
成長させたＡ／ｌＣａＡｓでのＤＸ ＣｅｎｔｅｒＩ度
（Ｎ、 ） 、 正常（７） ｔ’−１−−０４度（Ｎ
Ｄ ） 、 ＤＸＣｅｎｔｅｒｉ４度と正常のドナー濃
度の和（ｒ’ｙｔ ＋Ｎ１１ ）を示すグラフ。 第３図は本発明によるＨＥＭＴの断面図。 符号の説明 工・・・・・・−半導体筒１Ｎ ２−・・・・−三元あるいは四元半導体第２層３−・−
・・・異質構造 ４・・・−二次元電子ガス５
−・−・・ｎ型半導体層 ６−・・・−ソース電極
７−・・・・ドレイン電極 ８・・・・・・ゲート
電極９・・−・・−基板 特許出廓人 財団法人 韓国電子通信研究所代理人 弁
理士 平 １） 忠 離開 酒
井 宏 明ＦｆＧ、 ３ 手続補正書（自発） 平成２年４月２４日 １、事件の表示 平成２年特許願第６９５２１号 ２、発明の名称 Ａ、ｊｔＧａＡＳ層のドーピング特性を改善したＨＥＭ
Ｔの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大韓民国大田直轄市儒城区阿亭洞１６１番地名
称財団法人韓国電子通信研究所 代表者 景 商 絃 国 籍 大韓民国 ４、代理人（〒１０２） 住 所 東京都千代田区麹町３丁目２番地相互麹町第１
ビルディング ６、補正の対象 （１）優先権証明書 （２）−図面の第１図、第２図及び第３図（３）代理権
を証明する書面 ７、補正の内容 （１）別紙の通り、優先権証明書及びその訳文を提出す
る。 （２）図面の第１図、第２図及び第３図を浄書したもの
を提出する（内容に変更なし）。 （３）代理権を証明する書面として委任状を提出する。 ８、添付書類の目録 ゛
させたＡｊ２ＧａＡｓでのＤＸ Ｃｅｎｔｅｒ （深い
準位）の濃度（ＮＴ）、正常のドナー（ｄｏｎｅｒ）の
濃度（Ｎ、 ） 、 ＤＸ Ｃｅｎｔｅｒ（深い準位）
４度と正常のドナー濃度との和（Ｎア＋Ｎ１１ｌ）を示
したグラフ。 第２図は本発明の表面方位（１１１）Ｂの基板を用いて
成長させたＡ／ｌＣａＡｓでのＤＸ ＣｅｎｔｅｒＩ度
（Ｎ、 ） 、 正常（７） ｔ’−１−−０４度（Ｎ
Ｄ ） 、 ＤＸＣｅｎｔｅｒｉ４度と正常のドナー濃
度の和（ｒ’ｙｔ ＋Ｎ１１ ）を示すグラフ。 第３図は本発明によるＨＥＭＴの断面図。 符号の説明 工・・・・・・−半導体筒１Ｎ ２−・・・・−三元あるいは四元半導体第２層３−・−
・・・異質構造 ４・・・−二次元電子ガス５
−・−・・ｎ型半導体層 ６−・・・−ソース電極
７−・・・・ドレイン電極 ８・・・・・・ゲート
電極９・・−・・−基板 特許出廓人 財団法人 韓国電子通信研究所代理人 弁
理士 平 １） 忠 離開 酒
井 宏 明ＦｆＧ、 ３ 手続補正書（自発） 平成２年４月２４日 １、事件の表示 平成２年特許願第６９５２１号 ２、発明の名称 Ａ、ｊｔＧａＡＳ層のドーピング特性を改善したＨＥＭ
Ｔの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大韓民国大田直轄市儒城区阿亭洞１６１番地名
称財団法人韓国電子通信研究所 代表者 景 商 絃 国 籍 大韓民国 ４、代理人（〒１０２） 住 所 東京都千代田区麹町３丁目２番地相互麹町第１
ビルディング ６、補正の対象 （１）優先権証明書 （２）−図面の第１図、第２図及び第３図（３）代理権
を証明する書面 ７、補正の内容 （１）別紙の通り、優先権証明書及びその訳文を提出す
る。 （２）図面の第１図、第２図及び第３図を浄書したもの
を提出する（内容に変更なし）。 （３）代理権を証明する書面として委任状を提出する。 ８、添付書類の目録 ゛
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）ドーピングされず禁止帯の幅の小さい半導体から
なる第１層を成長させるステップと、 二次元電子ガスを形成するために上記半導体層と異質構
造を形成するように禁止帯の幅が上記半導体層よりも大
きくｎ型にドーピングされた三元或いは四元半導体の第
２層を成長させるステップにおいて、 （１１１）Ｂ方位の基板を利用してＤＸＣｅｎｔｅｒの
濃度を減少させて製造するようにしたことを特徴とする
ＡｌＧａＡｓ層のドーピング特性を改善したＨＥＭＴの
製造方法。 （２）第１項において、 上記半導体基板はＧａＡｓを用い、半導体の第２層はｘ
＞０．２であるＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓを用いる
ことを特徴とするＡｌＧａＡｓ層のドーピング特性を改
善したＨＥＭＴの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019890003420A KR910007414B1 (ko) | 1989-03-18 | 1989-03-18 | 도핑 효과를 개선한 이질구조 화합물 반도체 소자의 제조방법 |
| KR89-3420 | 1989-03-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298040A true JPH02298040A (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=19284637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2069521A Pending JPH02298040A (ja) | 1989-03-18 | 1990-03-19 | ＡｌＧａＡｓ層のドーピング特性を改善したＨＥＭＴの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298040A (ja) |
| KR (1) | KR910007414B1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129878A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS6356960A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-11 | Sony Corp | 高速半導体装置 |
-
1989
- 1989-03-18 KR KR1019890003420A patent/KR910007414B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-03-19 JP JP2069521A patent/JPH02298040A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129878A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS6356960A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-11 | Sony Corp | 高速半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900015347A (ko) | 1990-10-26 |
| KR910007414B1 (ko) | 1991-09-25 |
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