JPH0621106A - 化合物半導体エピタキシャルウェハ - Google Patents
化合物半導体エピタキシャルウェハInfo
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- JPH0621106A JPH0621106A JP17552992A JP17552992A JPH0621106A JP H0621106 A JPH0621106 A JP H0621106A JP 17552992 A JP17552992 A JP 17552992A JP 17552992 A JP17552992 A JP 17552992A JP H0621106 A JPH0621106 A JP H0621106A
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- Japan
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- film thickness
- ingaas
- layer
- epitaxial wafer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】キャリア走行層となるＩｎＧａＡｓ膜厚を適正
化することによりシュードモフィックＨＥＭＴの特性を
大幅に向上させる。 【構成】エピタキシャルウェハは、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ
構造をしている。ＧａＡｓ層との間でシュードモフィッ
ク状態で接合しているＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成をｘと
すると、ＨＥＭＴ特性を良好にするＩｎＧａＡｓ膜厚ｄ
（ｎｍ）は、４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 （ただし、０．１
≦ｘ＜０．３５）を満足する必要がある。この膜厚範囲
は臨界膜厚よりも薄く余裕があるため、臨界膜厚チェッ
クのためのエピタキシャル成長回数の大幅な削減が図
れ、ＩｎＧａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギの
節約が図れる。
化することによりシュードモフィックＨＥＭＴの特性を
大幅に向上させる。 【構成】エピタキシャルウェハは、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ
構造をしている。ＧａＡｓ層との間でシュードモフィッ
ク状態で接合しているＩｎＧａＡｓ層のＩｎ組成をｘと
すると、ＨＥＭＴ特性を良好にするＩｎＧａＡｓ膜厚ｄ
（ｎｍ）は、４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 （ただし、０．１
≦ｘ＜０．３５）を満足する必要がある。この膜厚範囲
は臨界膜厚よりも薄く余裕があるため、臨界膜厚チェッ
クのためのエピタキシャル成長回数の大幅な削減が図
れ、ＩｎＧａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギの
節約が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシュードモフィックＨＥ
ＭＴ構造ないしＩｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴ構
造を有する化合物半導体エピタキシャルウェハに係り、
特にＨＥＭＴの特性改善のための素子構造に関する。
ＭＴ構造ないしＩｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴ構
造を有する化合物半導体エピタキシャルウェハに係り、
特にＨＥＭＴの特性改善のための素子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】シュードモフィックＨＥＭＴ（Ｐｓｅｕ
ｄｏ ｍｏｒｐｈｉｃ 高電子移動度トランジスタ）と
呼ばれるＨＥＭＴが知られている。シュードモフィック
は、ＧａＡｓとＩｎＧａＡｓというように格子定数が異
なる２種類の半導体接合に対して使用される語である。
成長膜厚が臨界膜厚より薄い場合、格子定数が異なって
いても格子が歪むことによって界面に転位が生じない綺
麗な接合が得られる。格子が歪んで界面で格子欠陥が生
じないような状態をシュードモフィック状態と呼ぶ。
ｄｏ ｍｏｒｐｈｉｃ 高電子移動度トランジスタ）と
呼ばれるＨＥＭＴが知られている。シュードモフィック
は、ＧａＡｓとＩｎＧａＡｓというように格子定数が異
なる２種類の半導体接合に対して使用される語である。
成長膜厚が臨界膜厚より薄い場合、格子定数が異なって
いても格子が歪むことによって界面に転位が生じない綺
麗な接合が得られる。格子が歪んで界面で格子欠陥が生
じないような状態をシュードモフィック状態と呼ぶ。
【０００３】このようなシュードモフィックＨＥＭＴ構
造の化合物半導体エピタキシャルウェハの基本構造は、
図２のようになっている。半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上
に膜厚０．５〜１．０μｍのアンドープＧａＡｓバッフ
ァ層２２を設け、その上にシュードモフィック状態でア
ンドープＩｎＧａＡｓキャリア走行層２３を設け、さら
にその上に膜厚０〜２ｎｍのアンドープＡｌＧａＡｓス
ペーサ層２４を介して膜厚３０〜５０ｎｍのｎ型ＡｌＧ
ａＡｓキャリア供給層２５を設けている。チャネルとな
る２次元電子ガスは、アンドープＩｎＧａＡｓキャリア
走行層２３中に溜まる。Ｉｎ組成が高いほどキャリア走
行層２３に溜まる電子の濃度が増すため、増幅率が高く
雑音特性のよいＨＥＭＴデバイスが製作できる。
造の化合物半導体エピタキシャルウェハの基本構造は、
図２のようになっている。半絶縁性ＧａＡｓ基板２１上
に膜厚０．５〜１．０μｍのアンドープＧａＡｓバッフ
ァ層２２を設け、その上にシュードモフィック状態でア
ンドープＩｎＧａＡｓキャリア走行層２３を設け、さら
にその上に膜厚０〜２ｎｍのアンドープＡｌＧａＡｓス
ペーサ層２４を介して膜厚３０〜５０ｎｍのｎ型ＡｌＧ
ａＡｓキャリア供給層２５を設けている。チャネルとな
る２次元電子ガスは、アンドープＩｎＧａＡｓキャリア
走行層２３中に溜まる。Ｉｎ組成が高いほどキャリア走
行層２３に溜まる電子の濃度が増すため、増幅率が高く
雑音特性のよいＨＥＭＴデバイスが製作できる。
【０００４】ＩｎＧａＡｓキャリア走行層２３はＧａＡ
ｓバッファ層２２と格子定数が異なるため、既述したよ
うにＧａＡｓバッファ層２２上への成長では大きく歪ん
だ結晶となり、シュードモフィック状態で接合してい
る。そのため臨界膜厚と呼ばれる、ある一定の膜厚を超
えるとＩｎＧａＡｓキャリア走行層２３中に転位が発生
し、歪みが緩和してしまうことになる。転位が発生し、
歪が緩和してしまうとＨＥＭＴとして必要なキャリア濃
度が得られない。そこでシュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハの製作では、ＩｎＧａＡｓキ
ャリア走行層２３の膜厚を臨界膜厚以下で制御する必要
がある。
ｓバッファ層２２と格子定数が異なるため、既述したよ
うにＧａＡｓバッファ層２２上への成長では大きく歪ん
だ結晶となり、シュードモフィック状態で接合してい
る。そのため臨界膜厚と呼ばれる、ある一定の膜厚を超
えるとＩｎＧａＡｓキャリア走行層２３中に転位が発生
し、歪みが緩和してしまうことになる。転位が発生し、
歪が緩和してしまうとＨＥＭＴとして必要なキャリア濃
度が得られない。そこでシュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハの製作では、ＩｎＧａＡｓキ
ャリア走行層２３の膜厚を臨界膜厚以下で制御する必要
がある。
【０００５】ところで、従来のシュードモフィックＨＥ
ＭＴ構造のエピタキシャルウェハでは、ＩｎＧａＡｓの
膜厚は臨界膜厚を超えなければ、厚いほど良いとされて
きた。臨界膜厚はＩｎ組成によって、数Å〜数千Å
（０．１ｎｍ〜数百ｎｍ）と大きく変る。臨界膜厚の典
型的な値は成長条件により多少のバラツキはあるがＩｎ
組成０．１で５０〜１００ｎｍ、０．１５で３０〜５０
ｎｍ、０．２で２０〜３０ｎｍ、０．２５で約１２ｎ
ｍ、０．３で約１０ｎｍとされている（図１参照）。従
って、シュードモフィックＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ膜厚
もこれに近い値を用いるのが通例である。
ＭＴ構造のエピタキシャルウェハでは、ＩｎＧａＡｓの
膜厚は臨界膜厚を超えなければ、厚いほど良いとされて
きた。臨界膜厚はＩｎ組成によって、数Å〜数千Å
（０．１ｎｍ〜数百ｎｍ）と大きく変る。臨界膜厚の典
型的な値は成長条件により多少のバラツキはあるがＩｎ
組成０．１で５０〜１００ｎｍ、０．１５で３０〜５０
ｎｍ、０．２で２０〜３０ｎｍ、０．２５で約１２ｎ
ｍ、０．３で約１０ｎｍとされている（図１参照）。従
って、シュードモフィックＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ膜厚
もこれに近い値を用いるのが通例である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、臨界膜厚を超
えない範囲でこれに近い厚い膜厚のＩｎＧａＡｓキャリ
ア走行層を形成していた上述の従来技術では、次のよう
な欠点があった。
えない範囲でこれに近い厚い膜厚のＩｎＧａＡｓキャリ
ア走行層を形成していた上述の従来技術では、次のよう
な欠点があった。
【０００７】（１）ＩｎＧａＡｓ膜厚は臨界膜厚に近い
ため、その成長条件における臨界膜厚を正確に把握して
おく必要がある。臨界膜厚を超えて厚く成長すると、膜
中に転位が入ってしまい、歪は緩和して元の格子定数に
戻ろうとする。こうなると、界面付近での電気的特性、
光学特性が極端に劣化してしまい、その界面を使うよう
なデバイスは満足な特性が得られないことになるからで
ある。したがって、ＩｎＧａＡｓ層のエピタキシャル成
長時には、臨界膜厚チェックのためにエピタキシャル成
長回数が増大する。
ため、その成長条件における臨界膜厚を正確に把握して
おく必要がある。臨界膜厚を超えて厚く成長すると、膜
中に転位が入ってしまい、歪は緩和して元の格子定数に
戻ろうとする。こうなると、界面付近での電気的特性、
光学特性が極端に劣化してしまい、その界面を使うよう
なデバイスは満足な特性が得られないことになるからで
ある。したがって、ＩｎＧａＡｓ層のエピタキシャル成
長時には、臨界膜厚チェックのためにエピタキシャル成
長回数が増大する。
【０００８】（２）ＩｎＧａＡｓ膜厚が厚いため、Ｉｎ
ＧａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギがかかる。
ＧａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギがかかる。
【０００９】（３）シュードモフィックＨＥＭＴ構造を
有するエピタキシャルウェハの電気的特性に対するＩｎ
ＧａＡｓ膜厚の影響を詳細に検討した例が、これまでに
なかった。このため、臨界膜厚を超えなければ厚いほど
良いとされてきたこれまでの見解の正否が不明であっ
た。
有するエピタキシャルウェハの電気的特性に対するＩｎ
ＧａＡｓ膜厚の影響を詳細に検討した例が、これまでに
なかった。このため、臨界膜厚を超えなければ厚いほど
良いとされてきたこれまでの見解の正否が不明であっ
た。
【００１０】なお、これらの欠点はＩｎＰ系シュードモ
フィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャルについても共通
する。
フィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャルについても共通
する。
【００１１】本発明の目的は、前記の欠点を解消し、シ
ュードモフィックＨＥＭＴ構造ないしＩｎＰ系シュード
モフィックＨＥＭＴ構造の特性を大幅に向上させる新規
な化合物半導体エピタキシャルウェハを提供することに
ある。
ュードモフィックＨＥＭＴ構造ないしＩｎＰ系シュード
モフィックＨＥＭＴ構造の特性を大幅に向上させる新規
な化合物半導体エピタキシャルウェハを提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体エ
ピタキシャルウェハは、ＧａＡｓバッファ層上にシュー
ドモフィック状態でＩｎＧａＡｓキャリア走行層を設
け、その上にキャリア供給層が設けられているシュード
モフィックＨＥＭＴ構造を有する化合物半導体エピタキ
シャルウェハにおいて、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層の
Ｉｎ組成をｘとしたとき、その膜厚ｄ（ｎｍ）が次式 ４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 （１） ただし、０．１≦ｘ＜０．３５を満足するようにしたも
のである。この場合、キャリア供給層はキャリア走行層
と格子定数が同じｎ型ＡｌＧａＡｓで構成されているこ
とが好ましいが、ｎ型ＩｎＧａＰでもよい。重要な点は
ＧａＡｓ基板と格子定数が一致することである。
ピタキシャルウェハは、ＧａＡｓバッファ層上にシュー
ドモフィック状態でＩｎＧａＡｓキャリア走行層を設
け、その上にキャリア供給層が設けられているシュード
モフィックＨＥＭＴ構造を有する化合物半導体エピタキ
シャルウェハにおいて、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層の
Ｉｎ組成をｘとしたとき、その膜厚ｄ（ｎｍ）が次式 ４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 （１） ただし、０．１≦ｘ＜０．３５を満足するようにしたも
のである。この場合、キャリア供給層はキャリア走行層
と格子定数が同じｎ型ＡｌＧａＡｓで構成されているこ
とが好ましいが、ｎ型ＩｎＧａＰでもよい。重要な点は
ＧａＡｓ基板と格子定数が一致することである。
【００１３】膜厚は４ｎｍより厚い必要があるとしたの
は、膜厚が４ｎｍ以下ではシートキャリア濃度ｎs 、電
子移動度μとも大幅に減少してしまうからである。ま
た、膜厚を０．４５／ｘ2 以下としたのは、これよりも
大きいとシートキャリア濃度ｎs と電子移動度μが低く
なり、特性不良のＨＥＭＴとなるからである。
は、膜厚が４ｎｍ以下ではシートキャリア濃度ｎs 、電
子移動度μとも大幅に減少してしまうからである。ま
た、膜厚を０．４５／ｘ2 以下としたのは、これよりも
大きいとシートキャリア濃度ｎs と電子移動度μが低く
なり、特性不良のＨＥＭＴとなるからである。
【００１４】本発明は、上述したｎ型ＡｌＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハの他に、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ基板構造をもつＩ
ｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャ
ルウェハにも適用できる。ここで、ＩｎＰ系シュードモ
フィックＨＥＭＴは、ＩｎＰ基板上にＩｎＡｌＡｓバッ
ファ層を設け、その上にＩｎＧａＡｓキャリア走行層を
設け、さらにその上にｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリア供給層
が設けられている。上記ＩｎＡｌＡｓはＩｎＰに格子整
合するが、ＩｎＧａＡｓはＩｎＰに格子整合しない。そ
のため、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓシュードモフィッ
クＨＥＭＴあるいはＩｎＰ系歪ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴと
も呼ばれるべきものである。本発明はこのようなＩｎＰ
系シュードモフィックＨＥＭＴにおけるＩｎＧａＡｓの
Ｉｎ組成を、ＩｎＰに格子整合する組成０．５３より大
きくすることにより、より一層の特性向上を狙うように
したものである。従って、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層
のＩｎ組成をｘとしたとき、その膜厚ｄ（ｎｍ）が下式
を満足するようにしたものである。
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハの他に、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ基板構造をもつＩ
ｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャ
ルウェハにも適用できる。ここで、ＩｎＰ系シュードモ
フィックＨＥＭＴは、ＩｎＰ基板上にＩｎＡｌＡｓバッ
ファ層を設け、その上にＩｎＧａＡｓキャリア走行層を
設け、さらにその上にｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリア供給層
が設けられている。上記ＩｎＡｌＡｓはＩｎＰに格子整
合するが、ＩｎＧａＡｓはＩｎＰに格子整合しない。そ
のため、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓシュードモフィッ
クＨＥＭＴあるいはＩｎＰ系歪ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴと
も呼ばれるべきものである。本発明はこのようなＩｎＰ
系シュードモフィックＨＥＭＴにおけるＩｎＧａＡｓの
Ｉｎ組成を、ＩｎＰに格子整合する組成０．５３より大
きくすることにより、より一層の特性向上を狙うように
したものである。従って、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層
のＩｎ組成をｘとしたとき、その膜厚ｄ（ｎｍ）が下式
を満足するようにしたものである。
【００１５】 ４＜ｄ≦０．４５／（ｘ−０．５３）2 （２） ただし、０．６３≦ｘ＜０．８８
【００１６】
【作用】４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 を満足するＩｎＧａＡ
ｓキャリア走行層の膜厚は、臨界膜厚より大幅に薄くな
る。したがって、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層の成長
時、臨界膜厚を超えてしまう危険性が低減するため、キ
ャリア走行層の成長条件における臨界膜厚の把握に正確
さが必要なくなる。また、臨界膜厚より大幅に薄い膜で
よいので、単に臨界膜厚を超えてしまう危険性が低減し
ただけでなく、むしろ量子効果、すなわちキャリアのＩ
ｎＧａＡｓ量子井戸への閉じ込め効果を積極的に利用す
ることにより、ＨＥＭＴの特性を大幅に向上させること
ができる。
ｓキャリア走行層の膜厚は、臨界膜厚より大幅に薄くな
る。したがって、ＩｎＧａＡｓキャリア走行層の成長
時、臨界膜厚を超えてしまう危険性が低減するため、キ
ャリア走行層の成長条件における臨界膜厚の把握に正確
さが必要なくなる。また、臨界膜厚より大幅に薄い膜で
よいので、単に臨界膜厚を超えてしまう危険性が低減し
ただけでなく、むしろ量子効果、すなわちキャリアのＩ
ｎＧａＡｓ量子井戸への閉じ込め効果を積極的に利用す
ることにより、ＨＥＭＴの特性を大幅に向上させること
ができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の化合物半導体エピタキシャル
ウェハを、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
系シュードモフィックＨＥＭＴ構造に適用した実施例に
ついて説明する。図３にシュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハ構造を示すが、本実施例では
そのＩｎＧａＡｓの膜厚を種々変えて（０〜２４μｍ）
作製した。なお、エピタキシャル成長させる手段とし
て、原子レベルで微細な成長制御の可能なＭＯＶＰＥ
（有機金属気相エピタキシー）法を採用した。
ウェハを、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
系シュードモフィックＨＥＭＴ構造に適用した実施例に
ついて説明する。図３にシュードモフィックＨＥＭＴ構
造のエピタキシャルウェハ構造を示すが、本実施例では
そのＩｎＧａＡｓの膜厚を種々変えて（０〜２４μｍ）
作製した。なお、エピタキシャル成長させる手段とし
て、原子レベルで微細な成長制御の可能なＭＯＶＰＥ
（有機金属気相エピタキシー）法を採用した。
【００１８】半絶縁性ＧａＡｓ基板３１上に膜厚０．５
μｍのアンドープＧａＡｓバッファ層３２を設け、その
上にシュードモフィック状態でアンドープＩｎＧａＡｓ
キャリア走行層３３を設け、その膜厚をパラメータとす
る。パラメータとするキャリア走行層３３の膜厚は、
０、４、８、１１、１３、１５、１８、２１、２４ｎｍ
の９種類とした。このキャリア走行層３３のＩｎ組成は
いずれも０．２とした。その上に膜厚２ｎｍのアンドー
プＡｌＧａＡｓスペーサ層３４を設け、さらにその上に
膜厚４０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＡｓキャリア供給層３５を
設けている。このキャリア供給層３５のＡｌ組成は０．
３とした。
μｍのアンドープＧａＡｓバッファ層３２を設け、その
上にシュードモフィック状態でアンドープＩｎＧａＡｓ
キャリア走行層３３を設け、その膜厚をパラメータとす
る。パラメータとするキャリア走行層３３の膜厚は、
０、４、８、１１、１３、１５、１８、２１、２４ｎｍ
の９種類とした。このキャリア走行層３３のＩｎ組成は
いずれも０．２とした。その上に膜厚２ｎｍのアンドー
プＡｌＧａＡｓスペーサ層３４を設け、さらにその上に
膜厚４０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＡｓキャリア供給層３５を
設けている。このキャリア供給層３５のＡｌ組成は０．
３とした。
【００１９】なお、キャリア走行層３３とキャリア供給
層３５との間に設けたスペーサ層３４は、キャリア供給
層３５からのクーロン散乱を抑え、電子移動度を向上す
るために必要に応じて挿入するものであり、ＨＥＭＴと
して動作上必須のものではない。
層３５との間に設けたスペーサ層３４は、キャリア供給
層３５からのクーロン散乱を抑え、電子移動度を向上す
るために必要に応じて挿入するものであり、ＨＥＭＴと
して動作上必須のものではない。
【００２０】上述のように作製したエピタキシャルウェ
ハを常温（３００Ｋ）と７７Ｋにてホール測定法により
電子移動度とシートキャリア濃度とを測った結果を図４
に示す。ＩｎＧａＡｓキャリア走行層３３の膜厚が８〜
１８ｎｍの範囲では、シートキャリア濃度ｎs がほぼ一
定で、しかも膜厚が薄いほど電子移動度μが増加するこ
とが分かった。シートキャリア濃度ｎs と電子移動度μ
が高いほど、特性の良いＨＥＭＴとなるから、ＩｎＧａ
Ａｓキャリア走行層３３の膜厚は厚くするよりも、むし
ろ薄い方がよい。膜厚を決めるに当り、μの測定では通
常１割程度の誤差が認められるため、μを７７Ｋでの最
大値μmax に対してμ＞μmax ×０．９であれば良好で
あると判断すると、特性の良いＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ
キャリア走行層３３の膜厚は１１ｎｍ以下となる。また
膜厚４ｎｍでは、ｎs 、μとも大幅に減少してしまうた
め、膜厚は４ｎｍより厚い必要がある。
ハを常温（３００Ｋ）と７７Ｋにてホール測定法により
電子移動度とシートキャリア濃度とを測った結果を図４
に示す。ＩｎＧａＡｓキャリア走行層３３の膜厚が８〜
１８ｎｍの範囲では、シートキャリア濃度ｎs がほぼ一
定で、しかも膜厚が薄いほど電子移動度μが増加するこ
とが分かった。シートキャリア濃度ｎs と電子移動度μ
が高いほど、特性の良いＨＥＭＴとなるから、ＩｎＧａ
Ａｓキャリア走行層３３の膜厚は厚くするよりも、むし
ろ薄い方がよい。膜厚を決めるに当り、μの測定では通
常１割程度の誤差が認められるため、μを７７Ｋでの最
大値μmax に対してμ＞μmax ×０．９であれば良好で
あると判断すると、特性の良いＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ
キャリア走行層３３の膜厚は１１ｎｍ以下となる。また
膜厚４ｎｍでは、ｎs 、μとも大幅に減少してしまうた
め、膜厚は４ｎｍより厚い必要がある。
【００２１】図１は、その他のＩｎ組成（ｘ＝０．２以
外）について、上記と同様の検討を行った結果を一緒に
グラフ化したものである。各種のＩｎ組成ｘにおけるＩ
ｎＧａＡｓサンプル厚ｄ（ｎｍ）の種類は次の通りであ
る。ｘ＝０．１：ｄ＝４０，４６、ｘ＝０．１５：ｄ＝
４，１３，１８，２１，２５、ｘ＝０．２５：ｄ＝４，
５，６，８，１３、ｘ＝０．３：ｄ＝４，５，６，８。
図中、○印は良好、×印は不良であることを示す。これ
よりｄｘ2 ≦０．４５であれば良好であることが分か
る。またｄの下限はいずれも４ｎｍであった。
外）について、上記と同様の検討を行った結果を一緒に
グラフ化したものである。各種のＩｎ組成ｘにおけるＩ
ｎＧａＡｓサンプル厚ｄ（ｎｍ）の種類は次の通りであ
る。ｘ＝０．１：ｄ＝４０，４６、ｘ＝０．１５：ｄ＝
４，１３，１８，２１，２５、ｘ＝０．２５：ｄ＝４，
５，６，８，１３、ｘ＝０．３：ｄ＝４，５，６，８。
図中、○印は良好、×印は不良であることを示す。これ
よりｄｘ2 ≦０．４５であれば良好であることが分か
る。またｄの下限はいずれも４ｎｍであった。
【００２２】以上述べたように本実施例によれば、シュ
ードモフィックＨＥＭＴ構造を有するエピタキシャルウ
ェハの電気的特性に対するＩｎＧａＡｓ膜厚の影響を詳
細に検討して、電子移動度及びシートキャリア濃度が増
加する最適なＩｎＧａＡｓ層の厚さを見い出したので、
その層厚範囲を満足するようなｎ型ＡｌＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ構造
のエピタキシャルウェハを作製することによって、ＨＥ
ＭＴデバイスの増幅率の向上、雑音特性の改善を図るこ
とができる。
ードモフィックＨＥＭＴ構造を有するエピタキシャルウ
ェハの電気的特性に対するＩｎＧａＡｓ膜厚の影響を詳
細に検討して、電子移動度及びシートキャリア濃度が増
加する最適なＩｎＧａＡｓ層の厚さを見い出したので、
その層厚範囲を満足するようなｎ型ＡｌＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ構造
のエピタキシャルウェハを作製することによって、ＨＥ
ＭＴデバイスの増幅率の向上、雑音特性の改善を図るこ
とができる。
【００２３】また、上記層厚は臨界膜厚まで十分余裕が
あるので、ＡｌＧａＡｓ層のエピタキシャル成長時に、
臨界膜厚チェックのためのエピタキシャル成長回数の大
幅な削減が図れ、しかも膜厚が薄くてよいので、ＩｎＧ
ａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギの節約も図れ
る。
あるので、ＡｌＧａＡｓ層のエピタキシャル成長時に、
臨界膜厚チェックのためのエピタキシャル成長回数の大
幅な削減が図れ、しかも膜厚が薄くてよいので、ＩｎＧ
ａＡｓ成長に要する時間、原料、エネルギの節約も図れ
る。
【００２４】なお、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ基板構造のＨＥＭＴ、すなわちＩ
ｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴの場合も上記実施例
と同じ結果が得られた。それを図５に示す。
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ基板構造のＨＥＭＴ、すなわちＩ
ｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴの場合も上記実施例
と同じ結果が得られた。それを図５に示す。
【００２５】．．
【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。
【００２６】（１）請求項１に記載の化合物半導体エピ
タキシャルウェハによれば、ＨＥＭＴデバイスの増幅率
の向上、雑音特性の改善を図ることができる。
タキシャルウェハによれば、ＨＥＭＴデバイスの増幅率
の向上、雑音特性の改善を図ることができる。
【００２７】（２）請求項２又は３に記載の化合物半導
体エピタキシャルウェハによれば、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ
又はｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／
ＩｎＰ系格子整合ＨＥＭＴデバイスの増幅率の向上、雑
音特性の改善を図ることができる。
体エピタキシャルウェハによれば、ｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系シュードモフィックＨＥＭＴ
又はｎ型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／
ＩｎＰ系格子整合ＨＥＭＴデバイスの増幅率の向上、雑
音特性の改善を図ることができる。
【図１】本発明に係るＩｎ組成を種々に変えた時に、良
好なシュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャル
ウェハが作製できるＩｎＧａＡｓ（キャリア走行層）膜
厚を示した特性図。
好なシュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャル
ウェハが作製できるＩｎＧａＡｓ（キャリア走行層）膜
厚を示した特性図。
【図２】従来例によるシュードモフィックＨＥＭＴ構造
のエピタキシャルウェハの基本的な断面構造図。
のエピタキシャルウェハの基本的な断面構造図。
【図３】本実施例による試作したシュードモフィックＨ
ＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハの断面構造図。
ＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハの断面構造図。
【図４】ＩｎＧａＡｓ膜厚（Ｉｎ組成０．２）を変えた
ときのシュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャ
ルウェハの電子移動度の変化を示した特性図、及びシー
トキャリア濃度の変化を示した特性図。
ときのシュードモフィックＨＥＭＴ構造のエピタキシャ
ルウェハの電子移動度の変化を示した特性図、及びシー
トキャリア濃度の変化を示した特性図。
【図５】本発明に係るＩｎ組成を種々に変えた時に、ｎ
型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ
系格子整合ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハが作製
できるＩｎＧａＡｓ（キャリア走行層）膜厚を示した特
性図。
型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ
系格子整合ＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハが作製
できるＩｎＧａＡｓ（キャリア走行層）膜厚を示した特
性図。
３１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ３２ アンドープＧａＡｓバッファ層 ３３ アンドープＩｎＧａＡｓキャリア走行層 ３４ アンドープＡｌＧａＡｓスペーサ層 ３５ ｎ型ＡｌＧａＡｓキャリア供給層
Claims (3)
- 【請求項１】半絶縁性ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッフ
ァ層を設け、その上にシュードモフィック状態でＩｎＧ
ａＡｓキャリア走行層を設け、その上にキャリア供給層
が設けられているシュードモフィックＨＥＭＴ構造を有
する化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、上記
ＩｎＧａＡｓキャリア走行層のＩｎ組成をｘとしたと
き、その膜厚ｄ（ｎｍ）が次式 ４＜ｄ≦０．４５／ｘ2 ただし、０．１≦ｘ＜０．３５を満足することを特徴と
する化合物半導体エピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】上記キャリア供給層がｎ型ＡｌＧａＡｓで
構成されている請求項１に記載の化合物半導体エピタキ
シャルウェハ。 - 【請求項３】ＩｎＰ基板上にＩｎＡｌＡｓバッファ層を
設け、その上にＩｎＧａＡｓキャリア走行層を設け、さ
らにその上にｎ型ＩｎＡｌＡｓキャリア供給層が設けら
れているＩｎＰ系シュードモフィックＨＥＭＴ構造を有
する化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、上記
ＩｎＧａＡｓキャリア走行層のＩｎ組成をｘとしたと
き、その膜厚ｄ（ｎｍ）が次式 ４＜ｄ≦０．４５／（ｘ−０．５３）2 ただし、０．６３≦ｘ＜０．８８を満足することを特徴
とする化合物半導体エピタキシャルウェハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17552992A JPH0621106A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17552992A JPH0621106A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621106A true JPH0621106A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15997663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17552992A Pending JPH0621106A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 化合物半導体エピタキシャルウェハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621106A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7291873B2 (en) | 2002-12-25 | 2007-11-06 | Sumitomo Chemical Company, Limited | High electron mobility epitaxial substrate |
| US7732836B2 (en) | 2002-12-25 | 2010-06-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and method for manufacturing the same |
| US7935984B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-05-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and method for producing the same |
| US8022440B2 (en) | 2003-02-12 | 2011-09-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and manufacturing method thereof |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17552992A patent/JPH0621106A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7291873B2 (en) | 2002-12-25 | 2007-11-06 | Sumitomo Chemical Company, Limited | High electron mobility epitaxial substrate |
| US7732836B2 (en) | 2002-12-25 | 2010-06-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and method for manufacturing the same |
| US8022440B2 (en) | 2003-02-12 | 2011-09-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and manufacturing method thereof |
| US8395187B2 (en) | 2003-02-12 | 2013-03-12 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and manufacturing method thereof |
| US7935984B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-05-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Compound semiconductor epitaxial substrate and method for producing the same |
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