JP2002016007A - 化合物半導体エピタキシャルウェハ及びそれを用いた素子 - Google Patents

化合物半導体エピタキシャルウェハ及びそれを用いた素子

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JP2002016007A
JP2002016007A JP2000197887A JP2000197887A JP2002016007A JP 2002016007 A JP2002016007 A JP 2002016007A JP 2000197887 A JP2000197887 A JP 2000197887A JP 2000197887 A JP2000197887 A JP 2000197887A JP 2002016007 A JP2002016007 A JP 2002016007A
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epitaxial wafer
compound semiconductor
semiconductor epitaxial
layer
wafer according
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Tatsushi Hashimoto
達志 橋本
Mineo Wajima
峰生 和島
Takeshi Tanaka
丈士 田中
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高キャリア濃度の化合物半導体エピタキシャ
ルウェハ及びそれを用いた素子を提供する。 【解決手段】 化合物半導体エピタキシャルウェハに、
n型ドーパントとしてSe(若しくはTe、S)を均一
ドープ法若しくはプレーナドープ法でドーピングしたS
eドープ層3aを形成することにより、高キャリア濃度
のエピタキシャルウェハが得られる。このエピタキシャ
ルウェハを用いることにより寄生抵抗が低下し、高いg
mを有するHEMTが得られる。また、抵抗が低下する
ことにより、素子設計の自由度が大幅に増加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体エピ
タキシャルウェハ及びそれを用いた素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の化合物半導体エピタキシャ
ルウェハの構造図である。
【0003】このエピタキシャルウェハは、半絶縁ガリ
ウム砒素(GaAs)基板7上に、インジウムアルミニ
ウム砒素(InAlAs)/インジウムガリウム砒素
(InGaAs)In組成30%以上の系のエピタキシ
ャル層を形成した高電子移動度トランジスタ(HEM
T)用のエピタキシャルウェハである。
【0004】このエピタキシャルウェハは、半絶縁Ga
As基板7上に基板との格子定数差の緩和のため、In
AlAsからなるIn組成をグレイデッドに変えたグレ
イデッドバッファ層6、InGaAsからなるチャネル
層5、InAlAsからなるスペーサ層4、Siを均一
ドープ法若しくはプレーナドープ法によりドーピングし
たInAlAsからなるSiドープ層3b、InAlA
sからなるショットキーコンタクト層2、Si、Se、
Te等を単体若しくは数種類ドーピングしたInGaA
sからなるオーミックコンタクト層1を順次形成したも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のエピタキシャルウェハは、InAlAs層中に
Siのドーピングを行っても、ドーパントが結晶中に取
り込まれにくく、高キャリア濃度が得られなかった。ま
た、HEMT構造のキャリア供給層は高キャリア濃度で
ないと、ゲート電極とチャネル層との間の間隔が離れて
抵抗が高くなるという問題があった。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、高キャリア濃度の化合物半導体エピタキシャルウェ
ハ及びそれを用いた素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハは、半絶
縁GaAs基板に、基板と格子定数が1%以上異なるA
lを含むIII-V族混晶層をMOVPE法で成長させた半
導体エピタキシャルウェハにおいて、n型ドーパントと
してSe、Te、Sのうち少なくとも1種類のドーパン
トを均一ドープ法若しくはプレーナドープ法でドーピン
グしたドープ層を形成したものである。
【0008】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いた電界効果トランジスタ
であってもよい。
【0009】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いたバイポーラトランジス
タであってもよい。
【0010】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いた受光素子であってもよ
い。
【0011】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いた発光素子であってもよ
い。
【0012】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いた電界効果トランジス
タ、バイポーラトランジスタ、受光素子、発光素子を少
なくとも2種類組み合わせた複合素子であってもよい。
【0013】上記構成に加え本発明の素子は化合物半導
体エピタキシャルウェハを用いた電界効果トランジス
タ、バイポーラトランジスタ、受光素子、発光素子を少
なくとも2種類組み合わせた集積回路素子であってもよ
い。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0015】図1は本発明の化合物半導体エピタキシャ
ルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【0016】本エピタキシャルウェハは、半絶縁GaA
s基板7の上に、グレイデッドバッファ層6、チャネル
層5、スペーサ層4、Seドープ層3a、ショットキー
コンタクト層2及びオーミックコンタクト層1を順次形
成したものである。
【0017】このエピタキシャルウェハ、InAlAs
/InGaAs系HEMTの積層構造を有し、MOVP
E法で成長したInAlAs/InGaAs系ドーパン
トとしてSeを用いたものである。なお、Seの代わり
にTeやSを用いてもよく、Se、Te、Sのうち2種
類あるいは全部を用いてもよい。
【0018】すなわち、この化合物半導体エピタキシャ
ルウェハは、半絶縁GaAs基板7に、半絶縁GaAs
基板7と格子定数が1%以上異なるAlを含むIII-V族
混晶層をMOVPE法で成長させた半導体エピタキシャ
ルウェハであって、n型ドーパントとしてSe、Te、
Sのうち少なくとも1種類を均一ドープ法若しくはプレ
ーナドープ法でドーピングしたドープ層を形成したもの
である。
【0019】このようなドーパントを用いることによ
り、高キャリア濃度のエピタキシャルウェハが得られ
る。このため、寄生抵抗が低下し、高いgm(相互コン
ダクタンス)を有するHEMTを作製することができ
る。また抵抗が低下することにより、素子設計の自由度
が大幅に増加する。
【0020】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
【0021】(実施例)図2は本発明の化合物半導体エ
ピタキシャルウェハの一実例を示す構造図である。
【0022】本エピタキシャルウェハは、半絶縁GaA
s基板7上にMOVPE法によりIn組成を、半絶縁G
aAs基板7の側から0.15、0.23、0.30、
0.35、0.40と徐々に増加させたun−InAl
Asからなるグレイデッドバッファ層6を膜厚が下から
100nmずつ計500nmの厚さになるまで成長さ
せ、そのグレイデッドバッファ層6の上に、チャネル層
5、スペーサ層4、In組成0.40のInAlAsか
らなる均一ドープ層としてのSeドープ層8aを200
nm成長させ、Seドープ層3aの上にショットキーコ
ンタクト層2及びSiをドーピングしたIn組成が0.
41のn−InGaAsからなるオーミックコンタクト
層1を20nm成長させたものである。
【0023】このエピタキシャルウェハの成長にはIII
族元素のIn、Al、Gaをそれぞれトリメチルインジ
ウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)、
トリメチルガリウム(TMG)を用い、V族元素にはア
ルシンガス(AsH3 )、ドーパントにはセレン化水素
(H2 Se)ガスが用いられている。
【0024】(比較例)図3は化合物半導体エピタキシ
ャルウェハの比較例を示す構造図である。
【0025】図2に示したエピタキシャルウェハとの相
違点は、SiをドーピングしたInAlAs層を有する
点である。
【0026】このエピタキシャルウェハは、半絶縁Ga
As基板7上に、グレイデッドバッファ層6、Siドー
プInAlAs層8b及びオーミックコンタクト層1を
順次形成したものである。
【0027】図4は図2に示したエピタキシャルウェハ
及び図3に示したエピタキシャルウェハのモル濃度に対
するキャリア濃度を示す図であり、横軸がモル濃度軸を
示し、縦軸がキャリア濃度軸を示している。
【0028】図4よりSeドープがSiドープより高濃
度ドーピングに優れていることが分る。
【0029】ここで、本実施例ではGaAs基板上にI
n組成0.40のInAlAs層を形成した場合で説明
したが、基板とドーピングするAlを含むエピタキシャ
ル層の格子定数差が1%以上異なる場合、全てのIII-V
族の組み合わせを形成した場合でも効果がある。
【0030】なお、本実施例ではn型ドーパントとして
Seを用いた場合で説明したが、本発明はこれに限定さ
れずSeの代わりTe若しくはSを用いてもよい。
【0031】また、本実施例ではHEMT構造のエピタ
キシャル成長に適用した場合について説明したが、本発
明はこれに限定されずその他の素子、ヘテロ型を含むバ
イポーラ型トランジスタ、APD(アバランシェホトダ
イオード)、PINダイオード等の受光素子、LED、
LD等の発光素子、これらを組み合わせた複合素子、集
積化したIC等の全ての場合において有効である。
【0032】以上において本発明によれば、n型ドーパ
ントとしてSe、Te、Sのうち少くとも1種類のドー
パントを用いることにより、高キャリア濃度の化合物半
導体エピタキシャルウェハが得られる。このエピタキシ
ャルウェハを用いることにより寄生抵抗が低下し、高い
gmを有するHEMTが得られる。また、抵抗が低下す
ることにより、素子設計の自由度が大幅に増加する。
【0033】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0034】高キャリア濃度の化合物半導体エピタキシ
ャルウェハ及びそれを用いた素子の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハの
一実施の形態を示す構造図である。
【図2】本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハの
一実例を示す構造図である。
【図3】化合物半導体エピタキシャルウェハの比較例を
示す構造図である。
【図4】図2に示したエピタキシャルウェハ及び図3に
示したエピタキシャルウェハのモル濃度に対するキャリ
ア濃度を示す図である。
【図5】従来の化合物半導体エピタキシャルウェハの構
造図である。
【符号の説明】
1 オーミックコンタクト層 2 ショットキーコンタクト層 3a Seドープ層 4 スペーサ層 5 チャネル層 6 グレイデッドバッファ層 7 半絶縁GaAs基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/73 H01S 5/026 5F073 29/778 5/323 5F102 21/338 H01L 29/72 29/812 29/80 H 31/10 31/10 A 33/00 H01S 5/026 5/323 (72)発明者 田中 丈士 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 Fターム(参考) 4G077 AA03 BE47 DB08 EB01 ED06 5F003 AZ07 BF06 BM03 BP23 BP32 BZ01 BZ03 5F041 CA34 CA35 CA56 CA57 CA65 CB31 CB32 5F045 AA04 AB17 AC08 AC19 AF04 CA02 CA07 CA09 CA13 DA53 5F049 MA04 MA05 MA07 MB07 MB12 PA04 QA19 RA07 RA08 RA10 SS04 5F073 AB12 CB03 CB08 CB19 DA05 5F102 FA02 GB01 GC01 GD01 GJ05 GK00 GK04 GK08 GK09 GL04 GL20 GM04 GM08 GN04 GQ01 HC01 HC07

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半絶縁GaAs基板に、該半絶縁GaA
    s基板と格子定数が1%以上異なるAlを含むIII-V族
    混晶層をMOVPE法で成長させた半導体エピタキシャ
    ルウェハにおいて、n型ドーパントとしてSe、Te、
    Sのうち少なくとも1種類のドーパントを均一ドープ法
    若しくはプレーナドープ法でドーピングしたドープ層を
    形成したことを特徴とする化合物半導体エピタキシャル
    ウェハ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いた電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いたバイポーラトランジスタ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いた受光素子。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いた発光素子。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いた電界効果トランジスタ、バイポー
    ラトランジスタ、受光素子、発光素子を少なくとも2種
    類組み合わせた複合素子。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の化合物半導体エピタキ
    シャルウェハを用いた電界効果トランジスタ、バイポー
    ラトランジスタ、受光素子、発光素子を少なくとも2種
    類組み合わせた集積回路素子。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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