JPH05243149A - ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法 - Google Patents
ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法Info
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- JPH05243149A JPH05243149A JP1734592A JP1734592A JPH05243149A JP H05243149 A JPH05243149 A JP H05243149A JP 1734592 A JP1734592 A JP 1734592A JP 1734592 A JP1734592 A JP 1734592A JP H05243149 A JPH05243149 A JP H05243149A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
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- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 abstract 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】分子線エピタキシーによりＩｎＧａＡｓ系ＨＪ
ＦＥＴに用いるエピタキシャル層を形成するに際し、結
晶性の良好なＧａＡｓバッファー層を成長できるＧａＡ
ｓ分子線エピタキシャル成長方法を提供する。 【構成】ＧａＡｓ基板結晶２３を基板加熱用ヒーター２
５による加熱と赤外線２２の照射による加熱を併用して
約７００℃に保持し、第１のＧａＡｓバッファー層を形
成する。次に赤外線２２の照射を停止し、ＧａＡｓ基板
結晶２３の温度を約６００℃になるまで低下させ、この
間に第２のＧａＡｓバッファー層を成長する。 【効果】６００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が
約１００オングストロームと小さいため、ＧａＡｓ層の
結晶性は悪化することがなく、従って相互コンダクタン
スの大きい高品質な歪格子系ＨＪＦＥＴを提供できる。
ＦＥＴに用いるエピタキシャル層を形成するに際し、結
晶性の良好なＧａＡｓバッファー層を成長できるＧａＡ
ｓ分子線エピタキシャル成長方法を提供する。 【構成】ＧａＡｓ基板結晶２３を基板加熱用ヒーター２
５による加熱と赤外線２２の照射による加熱を併用して
約７００℃に保持し、第１のＧａＡｓバッファー層を形
成する。次に赤外線２２の照射を停止し、ＧａＡｓ基板
結晶２３の温度を約６００℃になるまで低下させ、この
間に第２のＧａＡｓバッファー層を成長する。 【効果】６００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が
約１００オングストロームと小さいため、ＧａＡｓ層の
結晶性は悪化することがなく、従って相互コンダクタン
スの大きい高品質な歪格子系ＨＪＦＥＴを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２次元電子ガス層を用い
たヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＪＦＥＴ）、特
にＩｎＧａＡｓ層をチャンネル層とする歪格子系ＨＪＦ
ＥＴに使用されるエピタキシャルウエハにおいて、Ｇａ
Ａｓバッファー層の分子線エピタキシャル成長方法に関
する。
たヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＪＦＥＴ）、特
にＩｎＧａＡｓ層をチャンネル層とする歪格子系ＨＪＦ
ＥＴに使用されるエピタキシャルウエハにおいて、Ｇａ
Ａｓバッファー層の分子線エピタキシャル成長方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来から一般的に歪格子系ＨＪ
ＦＥＴに使用されているエピタキシャル層の構造を表わ
す模式的断面図である。図において、４１はＧａＡｓ基
板結晶、４２はＧａＡｓバッファー層、４３はＩｎＧａ
Ａｓチャンネル層、４４は２次元電子ガス層、４５はＡ
ｌＧａＡｓ電子供給層、４６はＧａＡｓオーミックコン
タクト層をそれぞれ示している。そしてエピタキシャル
層の形成において分子線エピタキシャル成長方法が一般
的に用いられてきた。ＨＪＦＥＴの動作速度を向上する
ためにはトランジスタ特性の中でも相互コンダクタンス
を大きくすることが重要であるが、相互コンダクタンス
はＧａＡｓバッファー層４２の結晶性に大きく影響さ
れ、エピタキシャル層の結晶性を決定する要因の一つに
エピタキシャル成長温度がある。ＧａＡｓ層は成長温度
が７００℃程度の時に結晶性が良好となる。しかしＩｎ
ＧａＡｓ層をこの温度で成長させると、成長時にＩｎの
再蒸発が起こるため所望のＩｎ組成を有するＩｎＧａＡ
ｓ層を再現性良く得られないばかりか、エピタキシャル
層の表面が荒れてしまうという問題がある。そのためＩ
ｎＧａＡｓ層の成長温度は６００℃程度と比較的低温で
成長させる必要がある。従って、図２に示すように連続
した層構造を成すＧａＡｓバッファー層４２とＩｎＧａ
Ａｓチャンネル層４３を成長させるため、従来次のよう
に成長方法が行われてきた。すなわち約７００℃の温度
で約４２００オングストロームの厚さのＧａＡｓバッフ
ァー層を成長させた後、温度を下げながら約８００オン
グストロームの厚さのＧａＡｓバッファー層を成長さ
せ、バッファー層成長終了時点で約６００℃とする。こ
の温度変化に要する時間は約１０分である。しかる後引
き続いてＩｎＧａＡｓチャンネル層を成長させる。
ＦＥＴに使用されているエピタキシャル層の構造を表わ
す模式的断面図である。図において、４１はＧａＡｓ基
板結晶、４２はＧａＡｓバッファー層、４３はＩｎＧａ
Ａｓチャンネル層、４４は２次元電子ガス層、４５はＡ
ｌＧａＡｓ電子供給層、４６はＧａＡｓオーミックコン
タクト層をそれぞれ示している。そしてエピタキシャル
層の形成において分子線エピタキシャル成長方法が一般
的に用いられてきた。ＨＪＦＥＴの動作速度を向上する
ためにはトランジスタ特性の中でも相互コンダクタンス
を大きくすることが重要であるが、相互コンダクタンス
はＧａＡｓバッファー層４２の結晶性に大きく影響さ
れ、エピタキシャル層の結晶性を決定する要因の一つに
エピタキシャル成長温度がある。ＧａＡｓ層は成長温度
が７００℃程度の時に結晶性が良好となる。しかしＩｎ
ＧａＡｓ層をこの温度で成長させると、成長時にＩｎの
再蒸発が起こるため所望のＩｎ組成を有するＩｎＧａＡ
ｓ層を再現性良く得られないばかりか、エピタキシャル
層の表面が荒れてしまうという問題がある。そのためＩ
ｎＧａＡｓ層の成長温度は６００℃程度と比較的低温で
成長させる必要がある。従って、図２に示すように連続
した層構造を成すＧａＡｓバッファー層４２とＩｎＧａ
Ａｓチャンネル層４３を成長させるため、従来次のよう
に成長方法が行われてきた。すなわち約７００℃の温度
で約４２００オングストロームの厚さのＧａＡｓバッフ
ァー層を成長させた後、温度を下げながら約８００オン
グストロームの厚さのＧａＡｓバッファー層を成長さ
せ、バッファー層成長終了時点で約６００℃とする。こ
の温度変化に要する時間は約１０分である。しかる後引
き続いてＩｎＧａＡｓチャンネル層を成長させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た成長方法を用いて得られたＧａＡｓバッファー層は結
晶性が悪いという問題があった。この原因を説明するた
めの成長温度と膜厚との関係を示したのが図３である。
６００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が約５００
オングストロームと大きいため、ＧａＡｓ層の結晶性が
悪化してしまう。従って得られるＨＪＥＥＴの相互コン
ダクタンスを大きくできなかった。
た成長方法を用いて得られたＧａＡｓバッファー層は結
晶性が悪いという問題があった。この原因を説明するた
めの成長温度と膜厚との関係を示したのが図３である。
６００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が約５００
オングストロームと大きいため、ＧａＡｓ層の結晶性が
悪化してしまう。従って得られるＨＪＥＥＴの相互コン
ダクタンスを大きくできなかった。
【０００４】本発明の目的は、結晶性の良いＧａＡｓバ
ッファー層を形成することができ、従って相互コンダク
タンスの大きい高品質な歪格子系ＨＪＦＥＴが得られる
ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法を提供するこ
とにある。
ッファー層を形成することができ、従って相互コンダク
タンスの大きい高品質な歪格子系ＨＪＦＥＴが得られる
ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるＧａＡｓ
の分子線エピタキシャル成長方法は、基板結晶上にＧａ
Ａｓバッファー層を分子線エピタキシャル成長させる場
合において、ヒーターによる加熱と赤外線照射による加
熱を併用して基板結晶を高温に保持した状態で第１のＧ
ａＡｓバッファー層を成長させ、しかる後赤外線照射を
停止して基板結晶の温度を低下させながら第２のＧａＡ
ｓバッファー層を成長させることを特徴とする。
の分子線エピタキシャル成長方法は、基板結晶上にＧａ
Ａｓバッファー層を分子線エピタキシャル成長させる場
合において、ヒーターによる加熱と赤外線照射による加
熱を併用して基板結晶を高温に保持した状態で第１のＧ
ａＡｓバッファー層を成長させ、しかる後赤外線照射を
停止して基板結晶の温度を低下させながら第２のＧａＡ
ｓバッファー層を成長させることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例を説明するための図であっ
て、分子線エピタキシャル成長装置の断面図である。図
において、１１は成長室、１２〜１６はルツボ、１７は
Ｓｉ、１８はＡｓ、１９はＧａ、２０はＡ１、２１はＩ
ｎ、２２は赤外線、２３はＧａＡｓ基板結晶、２４は基
板支持具、２５は基板加熱用ヒーター、２６〜３０はル
ツボ加熱用ヒーター、３１〜３５はシャッターである。
かかる装置を用いて図２に示すエピタキシャル多層構造
を成長させる方法は周知であるので説明を省略し、ここ
では本発明の要旨たるＧａＡｓバッファー層の成長方法
について説明する。ＧａＡｓ基板結晶２３を基板加熱用
ヒーター２５による加熱及び赤外線２２の照射による加
熱を併用して約７００℃に保持する。この時基板加熱用
ヒーター２５の温度設定は約７００℃とし、照射する赤
外線２２はＧａＡｓ基板結晶２３の温度を約１００℃上
昇させるパワーに設定する。この状態でルツボ１８より
Ａｓ分子線を、ルツボ１９よりＧａ分子線を加熱蒸発さ
せ、シャッター３２、３３を開けると分子線がＧａＡｓ
基板結晶２３に飛来し、ＧａＡｓエピタキシャル層が形
成される。こうして約４７５０オングストロームの厚さ
で第１のＧａＡｓバッファー層を成長させた後、赤外線
２２の照射を停止し、同時に基板加熱用ヒーター２５の
温度設定を約６００℃にする。約３分でＧａＡｓ基板結
晶２３の温度は約７００℃から約６００℃に低下し、こ
の間に第２のＧａＡｓバッファー層が約２５０オングス
トローム成長する。この時の成長温度と膜厚との関係を
示したのが図４である。６００〜６３０℃の比較的低温
での成長膜厚が約１００オングストロームと小さいた
め、ＧａＡｓ層の結晶性は悪化しない。しかる後引き続
いてＩｎＧａＡｓチャンネル層の成長を始める。このよ
うにして形成されるエピタキシャル層を用いて製造され
るＨＪＦＥＴの相互コンダクタンスは、従来より２０〜
３０％大きい。
る。図１は本発明の一実施例を説明するための図であっ
て、分子線エピタキシャル成長装置の断面図である。図
において、１１は成長室、１２〜１６はルツボ、１７は
Ｓｉ、１８はＡｓ、１９はＧａ、２０はＡ１、２１はＩ
ｎ、２２は赤外線、２３はＧａＡｓ基板結晶、２４は基
板支持具、２５は基板加熱用ヒーター、２６〜３０はル
ツボ加熱用ヒーター、３１〜３５はシャッターである。
かかる装置を用いて図２に示すエピタキシャル多層構造
を成長させる方法は周知であるので説明を省略し、ここ
では本発明の要旨たるＧａＡｓバッファー層の成長方法
について説明する。ＧａＡｓ基板結晶２３を基板加熱用
ヒーター２５による加熱及び赤外線２２の照射による加
熱を併用して約７００℃に保持する。この時基板加熱用
ヒーター２５の温度設定は約７００℃とし、照射する赤
外線２２はＧａＡｓ基板結晶２３の温度を約１００℃上
昇させるパワーに設定する。この状態でルツボ１８より
Ａｓ分子線を、ルツボ１９よりＧａ分子線を加熱蒸発さ
せ、シャッター３２、３３を開けると分子線がＧａＡｓ
基板結晶２３に飛来し、ＧａＡｓエピタキシャル層が形
成される。こうして約４７５０オングストロームの厚さ
で第１のＧａＡｓバッファー層を成長させた後、赤外線
２２の照射を停止し、同時に基板加熱用ヒーター２５の
温度設定を約６００℃にする。約３分でＧａＡｓ基板結
晶２３の温度は約７００℃から約６００℃に低下し、こ
の間に第２のＧａＡｓバッファー層が約２５０オングス
トローム成長する。この時の成長温度と膜厚との関係を
示したのが図４である。６００〜６３０℃の比較的低温
での成長膜厚が約１００オングストロームと小さいた
め、ＧａＡｓ層の結晶性は悪化しない。しかる後引き続
いてＩｎＧａＡｓチャンネル層の成長を始める。このよ
うにして形成されるエピタキシャル層を用いて製造され
るＨＪＦＥＴの相互コンダクタンスは、従来より２０〜
３０％大きい。
【０００７】次に本発明の実施例２を説明する。本実施
例では実施例１と同じく第１のＧａＡｓバッファー層を
成長後、赤外線２２の照射を停止すると同時に基板加熱
用ヒーター２５の温度設定を約６００℃にし、さらにシ
ャッター３３を閉めてＧａ分子線のＧａＡｓ基板結晶２
３への飛来を停止する。この結果エピタキシャル成長は
停止し、この状態を約３０秒間保持する。エピタキシャ
ル成長の停止は第１のＧａＡｓバッファー層表面の結晶
性を悪化させる要因となるが、実験により３０秒程度の
停止は問題ないことを確認した。約３０秒後シャッター
３３を開けてエピタキシャル成長を再開し、ＧａＡｓ基
板結晶２３の温度が約６００℃になる迄の約２．５分
間、第２のＧａＡｓバッファー層を成長させる。この時
の成長温度と膜厚との関係を示したのが図５である。６
００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が約８０オン
グストロームと小さく、ＧａＡｓ層の結晶性はさらに良
好である。しかる後引き続いてＩｎＧａＡｓチャンネル
層の成長を始める。このようにして形成されるエピタキ
シャル層を用いて製造されるＨＪＦＥＴの相互コンダク
タンスは従来より２５〜３５％と大きい。
例では実施例１と同じく第１のＧａＡｓバッファー層を
成長後、赤外線２２の照射を停止すると同時に基板加熱
用ヒーター２５の温度設定を約６００℃にし、さらにシ
ャッター３３を閉めてＧａ分子線のＧａＡｓ基板結晶２
３への飛来を停止する。この結果エピタキシャル成長は
停止し、この状態を約３０秒間保持する。エピタキシャ
ル成長の停止は第１のＧａＡｓバッファー層表面の結晶
性を悪化させる要因となるが、実験により３０秒程度の
停止は問題ないことを確認した。約３０秒後シャッター
３３を開けてエピタキシャル成長を再開し、ＧａＡｓ基
板結晶２３の温度が約６００℃になる迄の約２．５分
間、第２のＧａＡｓバッファー層を成長させる。この時
の成長温度と膜厚との関係を示したのが図５である。６
００〜６３０℃の比較的低温での成長膜厚が約８０オン
グストロームと小さく、ＧａＡｓ層の結晶性はさらに良
好である。しかる後引き続いてＩｎＧａＡｓチャンネル
層の成長を始める。このようにして形成されるエピタキ
シャル層を用いて製造されるＨＪＦＥＴの相互コンダク
タンスは従来より２５〜３５％と大きい。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば結
晶性の良いＧａＡｓバッファー層を形成することがで
き、従って相互コンダクタンスの大きい高品質な歪格子
系ＨＪＦＥＴを提供することができる。
晶性の良いＧａＡｓバッファー層を形成することがで
き、従って相互コンダクタンスの大きい高品質な歪格子
系ＨＪＦＥＴを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための分子線エピ
タキシャル成長装置の断面図である。
タキシャル成長装置の断面図である。
【図２】歪格子系ＨＪＦＥＴに用いられるエピタキシャ
ル層の構造を示す模式的断面図である。
ル層の構造を示す模式的断面図である。
【図３】従来法による成長温度と時間及び膜厚との関係
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による成長温度と時間及び膜
厚との関係を示す図である。
厚との関係を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例による成長温度と時間及び
膜厚との関係を示す図である。
膜厚との関係を示す図である。
１１ 成長室 １２〜１６ ルツボ １７ Ｓｉ １８ Ａｓ １９ Ｇａ ２０ Ａｌ ２１ Ｉｎ ２２ 赤外線 ２３ ＧａＡｓ基板結晶 ２４ 基板支持治具 ２５ 基板加熱用ヒーター ２６〜３０ ルツボ加熱用ヒーター ３１〜３５ シャッター ４１ ＧａＡｓ基板結晶 ４２ ＧａＡｓバッファー層 ４３ ＩｎＧａＡｓチャンネル層 ４４ ２次元電子ガス層 ４５ ＡｌＧａＡｓ電子供給層 ４６ ＧａＡｓオーミックコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/812 // Ｃ３０Ｂ 23/06 9040−4Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 基板結晶上にＧａＡｓバッファー層を分
子線エピタキシャル成長させる場合において、ヒーター
による加熱と赤外線照射による加熱を併用して前記基板
結晶を高温に保持した状態で第一のＧａＡｓバッファー
層を成長させ、しかる後前記赤外線照射を停止して前記
基板結晶の温度を低下させながら第２のＧａＡｓバッフ
ァー層を成長させることを特徴とするＧａＡｓの分子線
エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1734592A JPH05243149A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1734592A JPH05243149A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243149A true JPH05243149A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=11941465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1734592A Withdrawn JPH05243149A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ＧａＡｓの分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243149A (ja) |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP1734592A patent/JPH05243149A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |