JPH0864614A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層及び結晶成長方法 - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層及び結晶成長方法Info
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- JPH0864614A JPH0864614A JP6202362A JP20236294A JPH0864614A JP H0864614 A JPH0864614 A JP H0864614A JP 6202362 A JP6202362 A JP 6202362A JP 20236294 A JP20236294 A JP 20236294A JP H0864614 A JPH0864614 A JP H0864614A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体ソース分子線エピタキシーを用いて、電
流増幅率βが高くて安定、かつＶ BE の温度依存係数｜φ
｜が小さい。ヘテロ接合バイポーラトランジスタを得る
ことを目的とする。 【構成】 結晶成長速度を適切に設定するなどによって
エミッタ層の結晶中の酸素濃度を低減し、結晶中の酸素
濃度に反比例する電流増幅率βを向上させる。またＶ BE
の温度依存係数｜φ｜を低く抑える。 【効果】 固体ソースエピタキシーによる膜厚の均一性
及び制御性のよいエピタキシャル成長層をヘテロ接合バ
イポーラトランジスタのエミッタ層として用いることが
できる。
流増幅率βが高くて安定、かつＶ BE の温度依存係数｜φ
｜が小さい。ヘテロ接合バイポーラトランジスタを得る
ことを目的とする。 【構成】 結晶成長速度を適切に設定するなどによって
エミッタ層の結晶中の酸素濃度を低減し、結晶中の酸素
濃度に反比例する電流増幅率βを向上させる。またＶ BE
の温度依存係数｜φ｜を低く抑える。 【効果】 固体ソースエピタキシーによる膜厚の均一性
及び制御性のよいエピタキシャル成長層をヘテロ接合バ
イポーラトランジスタのエミッタ層として用いることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（Heterojunction Bipolar Transisto
r、以下ＨＢＴという。）に関し、特に、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系ＨＢＴに関するものである。また、この発
明は、固体ソース分子線エピタキシー（Molecular Beam
Epitaxy、以下ＭＢＥという。）によるＡｌＧａＡｓエ
ピタキシャル成長層に関し、特に、ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層中の酸素濃度に関するものである。ま
た、この発明は、固体ソース分子線エピタキシーによる
ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法に関し、特に、ＨＢＴのエ
ミッタ層に用いるｎ−ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法に関
するものである。
ラトランジスタ（Heterojunction Bipolar Transisto
r、以下ＨＢＴという。）に関し、特に、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系ＨＢＴに関するものである。また、この発
明は、固体ソース分子線エピタキシー（Molecular Beam
Epitaxy、以下ＭＢＥという。）によるＡｌＧａＡｓエ
ピタキシャル成長層に関し、特に、ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層中の酸素濃度に関するものである。ま
た、この発明は、固体ソース分子線エピタキシーによる
ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法に関し、特に、ＨＢＴのエ
ミッタ層に用いるｎ−ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、ＨＢＴの断面の構成を示す模
式図である。図において、LEC GaAs Sub.は（１００）
面を有するガリウム砒素基板、Buffer2及びBuffer1はガ
リウム砒素基板LEC GaAs Sub.上に形成されたバッファ
層、Sub Collectorはバッファ層Buffer2の上に形成され
たサブコレクタ層、Collectorはサブコレクタ層Sub Col
lector上に形成されたコレクタ層、Baseはコレクタ層Co
llector上に形成されたベース層、Emitterはベース層Ba
seの上に形成されたエミッタ層、Emitter Cont.2及びEm
itter Cont.1はエミッタ層Emitterとの電気的接続のた
めに設けられた層である。
式図である。図において、LEC GaAs Sub.は（１００）
面を有するガリウム砒素基板、Buffer2及びBuffer1はガ
リウム砒素基板LEC GaAs Sub.上に形成されたバッファ
層、Sub Collectorはバッファ層Buffer2の上に形成され
たサブコレクタ層、Collectorはサブコレクタ層Sub Col
lector上に形成されたコレクタ層、Baseはコレクタ層Co
llector上に形成されたベース層、Emitterはベース層Ba
seの上に形成されたエミッタ層、Emitter Cont.2及びEm
itter Cont.1はエミッタ層Emitterとの電気的接続のた
めに設けられた層である。
【０００３】そして、それぞれの層の構成を表１に、ま
た、一般的な成長条件を表２に示す。
た、一般的な成長条件を表２に示す。
【０００４】
【表１】
【０００５】
【表２】
【０００６】一般に、バイポーラトランジスタの性能を
表すパラメータに電流伝送率αと電流増幅率βがある。
そして、電流伝送率αと電流増幅率のβには数１の関係
がある。
表すパラメータに電流伝送率αと電流増幅率βがある。
そして、電流伝送率αと電流増幅率のβには数１の関係
がある。
【０００７】
【数１】
【０００８】またαは、数２のように示される。
【０００９】
【数２】
【００１０】ここで、αEは注入効率、αTは輸送効率
（ＬB＞１ＷBであればαTは１にほぼ等しい）、αCはコ
レクタ効率である。コレクタ効率は、ほぼ１に等しい。
ここでエミッタからの電流の注入効率αEが９９％程度
であれば電流増幅率βは１００程度の値になる。バイポ
ーラトランジスタではエミッタ接地を考える場合が多
く、ベース電流ＩBでコレクタ電流ＩCを制御する場合が
多くなるので、電流増幅率βで論議するのが一般的であ
る。
（ＬB＞１ＷBであればαTは１にほぼ等しい）、αCはコ
レクタ効率である。コレクタ効率は、ほぼ１に等しい。
ここでエミッタからの電流の注入効率αEが９９％程度
であれば電流増幅率βは１００程度の値になる。バイポ
ーラトランジスタではエミッタ接地を考える場合が多
く、ベース電流ＩBでコレクタ電流ＩCを制御する場合が
多くなるので、電流増幅率βで論議するのが一般的であ
る。
【００１１】電流増幅率βの決定要因について実測を踏
まえて以下のように考察する。まず、電流増幅率βはお
およそ数３の通り表記できる。
まえて以下のように考察する。まず、電流増幅率βはお
およそ数３の通り表記できる。
【００１２】
【数３】
【００１３】ここで、ＩBhは、エミッタ側に逆注入され
るベース電流（真性要因）、ＩBrsは、エミッタとベー
スの接合界面での再結合電流、ＩBrbは、ベース層内で
の再結合電流である。
るベース電流（真性要因）、ＩBrsは、エミッタとベー
スの接合界面での再結合電流、ＩBrbは、ベース層内で
の再結合電流である。
【００１４】理想的にはベース電流ＩBhのみで電流増幅
率βが決定されるが、実際には再結合電流ＩBrs、ＩBrb
が支配的になる。各ＩPの項を分解すると数４のように
近似できる。
率βが決定されるが、実際には再結合電流ＩBrs、ＩBrb
が支配的になる。各ＩPの項を分解すると数４のように
近似できる。
【００１５】
【数４】
【００１６】真性要因であるベース電流βBhは数５のよ
うに示される。
うに示される。
【００１７】
【数５】
【００１８】実際の結晶に於いては、再結合電流成分の
寄与が大きく、電流増幅率βはβBhでは決まらない。
寄与が大きく、電流増幅率βはβBhでは決まらない。
【００１９】次に界面再結合電流ＩBrsの電流増幅率β
への寄与分を見積もる。エミッタ・ベース接合部でのＩ
C，ＩBrsはそれぞれ数６，数７のように考えることがで
きる。
への寄与分を見積もる。エミッタ・ベース接合部でのＩ
C，ＩBrsはそれぞれ数６，数７のように考えることがで
きる。
【００２０】
【数６】
【００２１】
【数７】
【００２２】
【数８】
【００２３】数７におけるＩC0、ＩB0、ＶBE、ｎC、ｎB
はベース−エミッタ接合におけるＩ−Ｖ測定（ガンメル
・プロット）から求めることができるので、各条件下で
のエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsを
見積もることができる。
はベース−エミッタ接合におけるＩ−Ｖ測定（ガンメル
・プロット）から求めることができるので、各条件下で
のエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsを
見積もることができる。
【００２４】一般的には、Ａｌ組成ｘが高くなることで
エミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsが低
くなり、ＡｌＧａＡｓに起因した再結合中心がエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分βBrsに寄与してい
る可能性が高い。
エミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsが低
くなり、ＡｌＧａＡｓに起因した再結合中心がエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分βBrsに寄与してい
る可能性が高い。
【００２５】従って、Ａｌ組成ｘを高くすることはベー
ス電流βBhを理想的には高くできるが、実際にはエミッ
タ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsを低くする
観点で不利になる。
ス電流βBhを理想的には高くできるが、実際にはエミッ
タ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsを低くする
観点で不利になる。
【００２６】最後にベース層内再結合電流の電流増幅率
βへの寄与分を見積もる。電流増幅率βのベース・エミ
ッタ間電圧ＶBE依存性は、コレクタ電流ＩCが大きくな
る（ほぼ１００ｍＡ）と飽和傾向を示す。
βへの寄与分を見積もる。電流増幅率βのベース・エミ
ッタ間電圧ＶBE依存性は、コレクタ電流ＩCが大きくな
る（ほぼ１００ｍＡ）と飽和傾向を示す。
【００２７】これは一位的に決定するベース層内再結合
電流によるβBrbが支配的になるためである。この様な
場合βBrbは、電流増幅率βにほぼ等しく、ベース・エ
ミッタ間電圧ＶBEに対して一定の傾きを持つ領域（注入
領域）から飽和傾向に移行する。このような場合ベース
層内での再結合電流成分βBrbは以下のように示され
る。
電流によるβBrbが支配的になるためである。この様な
場合βBrbは、電流増幅率βにほぼ等しく、ベース・エ
ミッタ間電圧ＶBEに対して一定の傾きを持つ領域（注入
領域）から飽和傾向に移行する。このような場合ベース
層内での再結合電流成分βBrbは以下のように示され
る。
【００２８】
【数９】
【００２９】ここで、ＷBはベース層厚、ＬBはベース層
中での拡散長を示す。
中での拡散長を示す。
【００３０】βＢｒｂはＶＢＥに対してβが飽和する値
をもっておおよそ近似できる。また、数１０、数１１に
示す関係式より各数値についても求まる。なお、ＤBは
拡散係数、τBは時定数、μeは電子の移動度、ｑは電子
の持つ電荷の大きさ、Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度である。
をもっておおよそ近似できる。また、数１０、数１１に
示す関係式より各数値についても求まる。なお、ＤBは
拡散係数、τBは時定数、μeは電子の移動度、ｑは電子
の持つ電荷の大きさ、Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度である。
【００３１】
【数１０】
【００３２】
【数１１】
【００３３】以上の計算方法を用いることで電流増幅率
βの各要素を概算できる。その結果、固体ソースＭＢＥ
で成長した結晶で構成されたＨＢＴに於ける電流増幅率
βの決定要因を３つに分類した場合、数１２の関係が成
り立つ。但し、この関係は後述するようにβBrbがｎ−
ＡｌＧａＡｓエミッタ層中酸素濃度に依存するので、１
／βBrs＞１／βBrbとなる場合もあり得る。
βの各要素を概算できる。その結果、固体ソースＭＢＥ
で成長した結晶で構成されたＨＢＴに於ける電流増幅率
βの決定要因を３つに分類した場合、数１２の関係が成
り立つ。但し、この関係は後述するようにβBrbがｎ−
ＡｌＧａＡｓエミッタ層中酸素濃度に依存するので、１
／βBrs＞１／βBrbとなる場合もあり得る。
【００３４】
【数１２】
【００３５】エミッタ層Ａｌ組成ｘによって決定する理
想的な電流増幅率β（βBh）は実測値からは得られず、
現状のＨＢＴ結晶ではベース層内再結合電流成分βBrb
及びエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrs
の寄与が支配的である。ベース層内での再結合電流成分
βBrbはβの最も支配的な決定要因ではあるが、エピタ
キシャル層構造（ベース濃度やベース層厚）に大きく依
存する。
想的な電流増幅率β（βBh）は実測値からは得られず、
現状のＨＢＴ結晶ではベース層内再結合電流成分βBrb
及びエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分βBrs
の寄与が支配的である。ベース層内での再結合電流成分
βBrbはβの最も支配的な決定要因ではあるが、エピタ
キシャル層構造（ベース濃度やベース層厚）に大きく依
存する。
【００３６】次に、実際に酸素が、ＨＢＴ結晶中にどの
ように含まれているかを２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）を用いて調べた結果を図１３に示す。ＭＯＣＶＤで
成長した試料には全領域で酸素は検出限界以下であり
（ＡｌＧａＡｓの検出限界は１／１０17ｃｍ-3より大き
い範囲，ＧａＡｓの検出限界は１×１０16ｃｍ-3より大
きい範囲である。これらの検出限界の違いはマトリクス
の違いによる。）、電流増幅率βは５２．６０が得られ
た。これに対してＭＢＥで成長した結晶にはＡｌＧａＡ
ｓで形成されているエミッタ層全域に酸素が１０18ｃｍ
-3程度検出された。
ように含まれているかを２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）を用いて調べた結果を図１３に示す。ＭＯＣＶＤで
成長した試料には全領域で酸素は検出限界以下であり
（ＡｌＧａＡｓの検出限界は１／１０17ｃｍ-3より大き
い範囲，ＧａＡｓの検出限界は１×１０16ｃｍ-3より大
きい範囲である。これらの検出限界の違いはマトリクス
の違いによる。）、電流増幅率βは５２．６０が得られ
た。これに対してＭＢＥで成長した結晶にはＡｌＧａＡ
ｓで形成されているエミッタ層全域に酸素が１０18ｃｍ
-3程度検出された。
【００３７】特に、エミッタ・ベース接合部に著しい偏
析が観察された。電流増幅率βはＡｌＧａＡｓの組成で
決まる真性要因のように大きな差はなく、これらのＤＣ
測定結果を結晶中混入酸素量と対比させたものを表３に
まとめる。結晶中酸素濃度と電流増幅率βについて相対
関係があることが以下の表から類推される。
析が観察された。電流増幅率βはＡｌＧａＡｓの組成で
決まる真性要因のように大きな差はなく、これらのＤＣ
測定結果を結晶中混入酸素量と対比させたものを表３に
まとめる。結晶中酸素濃度と電流増幅率βについて相対
関係があることが以下の表から類推される。
【００３８】
【表３】
【００３９】ＭＯＣＶＤを用いて結晶成長した場合の方
がＭＢＥを用いるよりも混入酸素の濃度が低い理由とし
ては、(1)成長温度が高い（ＭＯＣＶＤではＡｌＧａＡ
ｓ成長時の成長温度がほぼ７５０℃に対してＭＢＥでは
ほぼ６４０℃）、(2)ＡｓＨ3等から生じる活性な水素
（Ｈ*）の影響が考えられる。
がＭＢＥを用いるよりも混入酸素の濃度が低い理由とし
ては、(1)成長温度が高い（ＭＯＣＶＤではＡｌＧａＡ
ｓ成長時の成長温度がほぼ７５０℃に対してＭＢＥでは
ほぼ６４０℃）、(2)ＡｓＨ3等から生じる活性な水素
（Ｈ*）の影響が考えられる。
【００４０】以上に示すデータから、酸素の混入量低減
化といった観点では、ＭＯＣＶＤのＭＢＥに対する優位
性が認知される。しかし、膜厚の均一性、制御性ではＭ
ＢＥが結晶成長方法として最も優れている。従って、Ｍ
ＢＥを用いてＭＯＣＶＤと同等の電流増幅率βを有する
ＨＢＴを製造可能にすることで、膜厚の均一性及び制御
性の良いＨＢＴの製造方法の提供が可能になる。
化といった観点では、ＭＯＣＶＤのＭＢＥに対する優位
性が認知される。しかし、膜厚の均一性、制御性ではＭ
ＢＥが結晶成長方法として最も優れている。従って、Ｍ
ＢＥを用いてＭＯＣＶＤと同等の電流増幅率βを有する
ＨＢＴを製造可能にすることで、膜厚の均一性及び制御
性の良いＨＢＴの製造方法の提供が可能になる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のＨ
ＢＴの再重要パラメータの一つである直流電流増幅率β
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢＴにおいてはエミッ
タ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsの寄与が大
きい。しかし、再結合電流成分βBrsを十分に制御する
ことができず、高い電流増幅率βを得ることができない
という問題点があった。
ＢＴの再重要パラメータの一つである直流電流増幅率β
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢＴにおいてはエミッ
タ・ベース接合部での再結合電流成分βBrsの寄与が大
きい。しかし、再結合電流成分βBrsを十分に制御する
ことができず、高い電流増幅率βを得ることができない
という問題点があった。
【００４２】また、固体ソースＭＢＥによって作成され
たＨＢＴにおける問題点の一つに、ベース・エミッタ間
電圧ＶBEの温度依存係数φが高くなると、エミッタフィ
ンガーを数十本集積して高出力素子等を構成した場合
に、各フィンガー毎のＶBEの違いが助長され結果として
あるフィンガーに電流が集中し、素子破壊の原因とな
る。
たＨＢＴにおける問題点の一つに、ベース・エミッタ間
電圧ＶBEの温度依存係数φが高くなると、エミッタフィ
ンガーを数十本集積して高出力素子等を構成した場合
に、各フィンガー毎のＶBEの違いが助長され結果として
あるフィンガーに電流が集中し、素子破壊の原因とな
る。
【００４３】その値が結晶成長毎に安定しない場合、高
出力素子を設計する場合の耐圧が低くなる等の問題も生
じる。
出力素子を設計する場合の耐圧が低くなる等の問題も生
じる。
【００４４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、つまり電流増幅率βは高く且つ
安定であることが好ましく、より高い電流増幅率βを安
定に得ることを目的としている。
ためになされたもので、つまり電流増幅率βは高く且つ
安定であることが好ましく、より高い電流増幅率βを安
定に得ることを目的としている。
【００４５】また、ベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度
依存係数φを低く抑えて安定した高出力動作を可能とす
るＨＢＴを提供することを目的とする。
依存係数φを低く抑えて安定した高出力動作を可能とす
るＨＢＴを提供することを目的とする。
【００４６】また、高電子移動度トランジスタにおい
て、電子供給層のキャリアの活性化率を向上させ、シー
トキャリア濃度Ｎｓの増化に伴う、相互コンダクタンス
ｇｍの増化、雑音指数ＮＦの低減、出力特性等の改善を
目的とする。
て、電子供給層のキャリアの活性化率を向上させ、シー
トキャリア濃度Ｎｓの増化に伴う、相互コンダクタンス
ｇｍの増化、雑音指数ＮＦの低減、出力特性等の改善を
目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るヘテロ
接合バイポーラトランジスタは、固体ソース分子線エピ
タキシーを用いて形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミ
ッタ層を備えるヘテロ接合バイポーラトランジスタであ
って、前記エミッタ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素
濃度が６×１０17ｃｍ-3以下になるようにしている。
接合バイポーラトランジスタは、固体ソース分子線エピ
タキシーを用いて形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミ
ッタ層を備えるヘテロ接合バイポーラトランジスタであ
って、前記エミッタ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素
濃度が６×１０17ｃｍ-3以下になるようにしている。
【００４８】第２の発明に係るヘテロ接合バイポーラト
ランジスタは、固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタであって、前記エミッ
タ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０17
ｃｍ-3より小さくなるようにしている。
ランジスタは、固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタであって、前記エミッ
タ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０17
ｃｍ-3より小さくなるようにしている。
【００４９】第３の発明に係るヘテロ接合バイポーラト
ランジスタは、固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタであって、前記エミッ
タ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０17
ｃｍ-3より小さくなるようにしている。
ランジスタは、固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタであって、前記エミッ
タ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０17
ｃｍ-3より小さくなるようにしている。
【００５０】第４の発明に係るエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を６×１０17ｃｍ-3以下にするようにし
ている。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を６×１０17ｃｍ-3以下にするようにし
ている。
【００５１】第５の発明に係るエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を３×１０17ｃｍ-3よりも小さくするよ
うにしている。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を３×１０17ｃｍ-3よりも小さくするよ
うにしている。
【００５２】第６の発明に係るエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を２×１０17ｃｍ-3よりも小さくしてい
る。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
せたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層であって、含有
する酸素の濃度を２×１０17ｃｍ-3よりも小さくしてい
る。
【００５３】第７の発明に係る結晶成長方法は、固体ソ
ース分子線エピタキシーを用いたＡｌＧａＡｓの結晶成
長方法であって、成長速度を０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上
で結晶成長するようにしている。
ース分子線エピタキシーを用いたＡｌＧａＡｓの結晶成
長方法であって、成長速度を０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上
で結晶成長するようにしている。
【００５４】第８の発明に係る結晶成長方法は、第７の
発明の結晶成長方法において、成長速度を１．０μｍ／
ｈｏｕｒ以下で結晶成長するようにしている。
発明の結晶成長方法において、成長速度を１．０μｍ／
ｈｏｕｒ以下で結晶成長するようにしている。
【００５５】第９の発明に係る結晶成長方法は、固体ソ
ース分子線エピタキシーによるＡｌＧａＡｓの結晶成長
用基板としてＧａＡｓ基板の（３１１）Ａ面あるいは
（３１１）Ｂ面を用いるようにしている。
ース分子線エピタキシーによるＡｌＧａＡｓの結晶成長
用基板としてＧａＡｓ基板の（３１１）Ａ面あるいは
（３１１）Ｂ面を用いるようにしている。
【００５６】第１０の発明に係る結晶成長方法は、第７
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を６×１０17ｃｍ-3以下に制御しつつ、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結晶成
長させるものである。
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を６×１０17ｃｍ-3以下に制御しつつ、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結晶成
長させるものである。
【００５７】第１１の発明に係る結晶成長方法は、第７
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さく制御しつつ、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結
晶成長させるものである。
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さく制御しつつ、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結
晶成長させるものである。
【００５８】第１２の発明に係る結晶成長方法は、第７
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さく制御しつつ、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結
晶成長させるものである。
乃至第９の発明のいずれかにおいて、前記ＡｌＧａＡｓ
はｎ−ＡｌＧａＡｓを含み、前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の
酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さく制御しつつ、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として結
晶成長させるものである。
【００５９】第１３の発明に係る結晶成長方法は、固体
ソース分子線エピタキシーでＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系
あるいはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ疑似整合系高電子
移動度トランジスタの電子供給層に用いるｎ−ＡｌＧａ
Ａｓまたはｉ−ＧａＡｓの成長用にＧａＡｓ基板に（３
１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面のものを用いるように
する。
ソース分子線エピタキシーでＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系
あるいはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ疑似整合系高電子
移動度トランジスタの電子供給層に用いるｎ−ＡｌＧａ
Ａｓまたはｉ−ＧａＡｓの成長用にＧａＡｓ基板に（３
１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面のものを用いるように
する。
【００６０】
【作用】第１の発明におけるエミッタ層は、それを構成
しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が６×１０17ｃ
ｍ-3以下で、そのため、エミッタ・ベース接合部での再
結合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成分の
影響より小さくする。
しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が６×１０17ｃ
ｍ-3以下で、そのため、エミッタ・ベース接合部での再
結合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成分の
影響より小さくする。
【００６１】第２の発明におけるエミッタ層は、それを
構成しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が３×１０
17ｃｍ-3より小さく、そのため、エミッタ・ベース接合
部での再結合電流成分の影響をベース層内での再結合電
流成分の影響より十分に小さくする。
構成しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が３×１０
17ｃｍ-3より小さく、そのため、エミッタ・ベース接合
部での再結合電流成分の影響をベース層内での再結合電
流成分の影響より十分に小さくする。
【００６２】第３の発明におけるエミッタ層は、それを
構成しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が２×１０
17ｃｍ-3より小さく、そのため、温度依存係数φを｜
１．２ｍＶ｜以下に抑えることができる。
構成しているｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度が２×１０
17ｃｍ-3より小さく、そのため、温度依存係数φを｜
１．２ｍＶ｜以下に抑えることができる。
【００６３】第４の発明におけるエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が６×１０17ｃ
ｍ-3以下で、例えば、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成分の影
響より小さくできるなどヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのエミッタ層の材料として適したものである。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が６×１０17ｃ
ｍ-3以下で、例えば、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成分の影
響より小さくできるなどヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのエミッタ層の材料として適したものである。
【００６４】第５の発明におけるエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が３×１０17ｃ
ｍ-3よりも小さく、例えば、エミッタ・ベース接合部で
の再結合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成
分の影響より十分に小さくできるなどヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として適したもの
である。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が３×１０17ｃ
ｍ-3よりも小さく、例えば、エミッタ・ベース接合部で
の再結合電流成分の影響をベース層内での再結合電流成
分の影響より十分に小さくできるなどヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として適したもの
である。
【００６５】第６の発明におけるエピタキシャル成長層
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が２×１０17ｃ
ｍ-3よりも小さく、例えば温度依存係数φを｜１．２ｍ
Ｖ｜以下に抑えることができるなどヘテロ接合バイポー
ラトランジスタのエミッタ層の材料として適したもので
ある。
は、固体ソース分子線エピタキシーによって結晶成長さ
れた膜厚の均一性及び制御性の良いＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層で、含有する酸素の濃度が２×１０17ｃ
ｍ-3よりも小さく、例えば温度依存係数φを｜１．２ｍ
Ｖ｜以下に抑えることができるなどヘテロ接合バイポー
ラトランジスタのエミッタ層の材料として適したもので
ある。
【００６６】第７の発明における結晶成長の成長速度
は、０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上で、固体ソース分子線エ
ピタキシーでも含有する酸素の濃度を、例えばＨＢＴの
電流増幅率を改善できる程度に低く抑えることができ
る。
は、０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上で、固体ソース分子線エ
ピタキシーでも含有する酸素の濃度を、例えばＨＢＴの
電流増幅率を改善できる程度に低く抑えることができ
る。
【００６７】第８の発明における結晶成長の成長速度
は、１．０μｍ／ｈｏｕｒ以下で、良好な結晶状態を保
ちつつ、固体ソース分子線エピタキシーでも含有する酸
素の濃度を、例えばＨＢＴの電流増幅率を改善できる程
度に低く抑えることができる。
は、１．０μｍ／ｈｏｕｒ以下で、良好な結晶状態を保
ちつつ、固体ソース分子線エピタキシーでも含有する酸
素の濃度を、例えばＨＢＴの電流増幅率を改善できる程
度に低く抑えることができる。
【００６８】第９の発明におけるＧａＡｓ基板の（３１
１）Ａ面あるいは（３１１）Ｂ面は、固体ソース分子線
エピタキシーの結晶成長用基板として用いることで、得
られるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層の酸素含有量
を（１００）面を用いるのに比べて少なくすることがで
きる。
１）Ａ面あるいは（３１１）Ｂ面は、固体ソース分子線
エピタキシーの結晶成長用基板として用いることで、得
られるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層の酸素含有量
を（１００）面を用いるのに比べて少なくすることがで
きる。
【００６９】第１０の発明におけるｎ−ＡｌＧａＡｓ
は、含有する酸素濃度が６×１０17ｃｍ-3以下で、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として、エ
ミッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響をベー
ス層内での再結合電流成分の影響より小さくする。
は、含有する酸素濃度が６×１０17ｃｍ-3以下で、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層として、エ
ミッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響をベー
ス層内での再結合電流成分の影響より小さくする。
【００７０】第１１の発明におけるｎ−ＡｌＧａＡｓ
は、含有する酸素濃度が２×１０17ｃｍ-3より小さく、
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層とし
て、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響
をベース層内での再結合電流成分の影響より十分に小さ
くする。
は、含有する酸素濃度が２×１０17ｃｍ-3より小さく、
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層とし
て、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響
をベース層内での再結合電流成分の影響より十分に小さ
くする。
【００７１】第１２の発明におけるｎ−ＡｌＧａＡｓ
は、含有する酸素濃度が２×１０17ｃｍ-3より小さく、
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層とし
て、温度依存係数φを｜１．２ｍＶ｜以下に抑えること
ができる。
は、含有する酸素濃度が２×１０17ｃｍ-3より小さく、
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ層とし
て、温度依存係数φを｜１．２ｍＶ｜以下に抑えること
ができる。
【００７２】第１３の発明におけるＧａＡｓ基板に（３
１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面は、成長したＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系あるいはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
疑似整合系高電子移動度トランジスタの電子供給層に用
いるｎ−ＡｌＧａＡｓの酸素の含有量を小さく抑える。
１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面は、成長したＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系あるいはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
疑似整合系高電子移動度トランジスタの電子供給層に用
いるｎ−ＡｌＧａＡｓの酸素の含有量を小さく抑える。
【００７３】
実施例１．以下、この発明の第１実施例を図について説
明する。図１及び図２は、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて形成したｎ−ＡｌＧａＡｓ中の混入酸素量と
電流増幅率βとの関係を定量的に対応を示すグラフであ
る。図１のグラフにおいて、横軸はエミッタ層中に混入
した酸素濃度、縦軸は電流増幅率β及びエミッタ・ベー
ス接合部での再結合電流成分βBrsである。図２のグラ
フにおいて、横軸はエミッタ・ベース接合部に偏析した
酸素濃度、縦軸は電流増幅率β及びエミッタ・ベース接
合部での再結合電流成分βBrsである。
明する。図１及び図２は、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて形成したｎ−ＡｌＧａＡｓ中の混入酸素量と
電流増幅率βとの関係を定量的に対応を示すグラフであ
る。図１のグラフにおいて、横軸はエミッタ層中に混入
した酸素濃度、縦軸は電流増幅率β及びエミッタ・ベー
ス接合部での再結合電流成分βBrsである。図２のグラ
フにおいて、横軸はエミッタ・ベース接合部に偏析した
酸素濃度、縦軸は電流増幅率β及びエミッタ・ベース接
合部での再結合電流成分βBrsである。
【００７４】また、エミッタ層中の混入酸素濃度（平均
値）とエミッタ・ベース接合部偏析酸素濃度（ピーク
値）との関係を図３に示す。
値）とエミッタ・ベース接合部偏析酸素濃度（ピーク
値）との関係を図３に示す。
【００７５】なお、これらのデータを得るための実験
は、成長速度はＡｓ圧一定下でＧａフラックスのみを変
化させて行っているが、その際にＶ／III比も変化す
る。実験では、標準的な成長条件以外にエミッタ・ベー
ス接合部での成長速度を変化させている。
は、成長速度はＡｓ圧一定下でＧａフラックスのみを変
化させて行っているが、その際にＶ／III比も変化す
る。実験では、標準的な成長条件以外にエミッタ・ベー
ス接合部での成長速度を変化させている。
【００７６】成長前処理は真空中加熱３５０℃，３０
分，Ａｓ圧下６５０℃，１０分とした。成長条件の詳細
については、S.Izumi, N.Yoshida, H,Takano, Nishitan
i, M.Otsubo,J.Cryst.Growth 133, 123-131に記載され
ているのと同様に行った。Ａｓのクラッキング（cracki
ng）は７００℃一定とした。
分，Ａｓ圧下６５０℃，１０分とした。成長条件の詳細
については、S.Izumi, N.Yoshida, H,Takano, Nishitan
i, M.Otsubo,J.Cryst.Growth 133, 123-131に記載され
ているのと同様に行った。Ａｓのクラッキング（cracki
ng）は７００℃一定とした。
【００７７】そして、エピタキシャル成長させた結晶を
用いてＨＢＴを試作した。試作したＨＢＴのエミッタサ
イズは５０×５０μｍ2である。電流増幅率βの測定点
は、コレクタ電流Ｉｃ＝１００ｍＡ／（５０×５０μｍ
2），電流密度にして４×１０3Ａ／ｃｍ2である。ガン
メルプロットにおけるエミッタ−コレクタ間電圧ＶCE＝
３ ．０Ｖとし、この条件下でｎC，ｎBを実測した。酸
素の定量はＡｌＧａＡｓ定量用校正標準試料を用いて、
２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で行った。
用いてＨＢＴを試作した。試作したＨＢＴのエミッタサ
イズは５０×５０μｍ2である。電流増幅率βの測定点
は、コレクタ電流Ｉｃ＝１００ｍＡ／（５０×５０μｍ
2），電流密度にして４×１０3Ａ／ｃｍ2である。ガン
メルプロットにおけるエミッタ−コレクタ間電圧ＶCE＝
３ ．０Ｖとし、この条件下でｎC，ｎBを実測した。酸
素の定量はＡｌＧａＡｓ定量用校正標準試料を用いて、
２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で行った。
【００７８】以上の関係から明らかなように、酸素の混
入量の低減が電流増幅率βの向上に対してリニアに影響
していることがわかる。また、１/β及び１/βBrsの酸
素濃度に対する変化量が等しいことから、エピタキシャ
ル成長層の同一構造での電流増幅率βの違いはエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分βBrsの寄与の違い
と考えられ、ベースからエミッタ層へのＡｌＧａＡｓ層
の結晶性（混入酸素量の多少）が電流増幅率βの初期値
を決定する重要な要因であることが分かる。
入量の低減が電流増幅率βの向上に対してリニアに影響
していることがわかる。また、１/β及び１/βBrsの酸
素濃度に対する変化量が等しいことから、エピタキシャ
ル成長層の同一構造での電流増幅率βの違いはエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分βBrsの寄与の違い
と考えられ、ベースからエミッタ層へのＡｌＧａＡｓ層
の結晶性（混入酸素量の多少）が電流増幅率βの初期値
を決定する重要な要因であることが分かる。
【００７９】数１２で示したように現状のＭＢＥで成長
したＨＢＴの結晶ではベース層内での再結合電流成分β
Brbが支配的であり、このパラメータは結晶構造（ベー
ス濃度，ベース層厚等）でほとんど決まってしまう。従
って、まず、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分βBrsをベース層内での再結合電流成分βBrbに比較し
て小さくできればよいことになる。
したＨＢＴの結晶ではベース層内での再結合電流成分β
Brbが支配的であり、このパラメータは結晶構造（ベー
ス濃度，ベース層厚等）でほとんど決まってしまう。従
って、まず、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分βBrsをベース層内での再結合電流成分βBrbに比較し
て小さくできればよいことになる。
【００８０】そこで、ベース層内での再結合電流成分β
Brbについて考察する。拡散長ＬBが２９００〜３１００
オングストロームとばらついて求まる。そこで、ベース
濃度が１．２×１０19ｃｍ-3で、ベース層厚が７００オ
ングストロームとすると、数９によれば、ＬB＝２９０
０オングストロームの場合は、βBrb＝２．９２７×１
０-2であり、ＬB＝３１００オングストロームの場合
は、βBrb＝２．５６×１０-2である。
Brbについて考察する。拡散長ＬBが２９００〜３１００
オングストロームとばらついて求まる。そこで、ベース
濃度が１．２×１０19ｃｍ-3で、ベース層厚が７００オ
ングストロームとすると、数９によれば、ＬB＝２９０
０オングストロームの場合は、βBrb＝２．９２７×１
０-2であり、ＬB＝３１００オングストロームの場合
は、βBrb＝２．５６×１０-2である。
【００８１】これに対して図１からβBrbを求めると、
１／βBrbが１／β−１／βBrsにほぼ等しい。これは図
１より求められる。１／βBrbは常に一定であると仮定
しているので、１／βBrb＝０となるｘ切片での１／β
の値が１／βBrbになる。
１／βBrbが１／β−１／βBrsにほぼ等しい。これは図
１より求められる。１／βBrbは常に一定であると仮定
しているので、１／βBrb＝０となるｘ切片での１／β
の値が１／βBrbになる。
【００８２】これは直線をどのように引くかに依存する
が、大きく見積もっても２．０×１０-2程度で、数９か
ら求められるβBrb一致しない。これは数９でβBrb＝β
と仮定したＶBEが十分にβを飽和させていない値であっ
たことが主な原因であり、正確にはＶBEに対してβが飽
和した値はもう少し高く、１／βBrb（＝１／β）は
２．６９×１０-2より低くなるのは妥当と考えられる。
従って、図１より求めた１/βBrb＝１．９×１０-2（ベ
ース層内での再結合電流成分βBrbが主要因とした場合
の電流増幅率βは５２．６である。）の方がより正確な
値といえる。
が、大きく見積もっても２．０×１０-2程度で、数９か
ら求められるβBrb一致しない。これは数９でβBrb＝β
と仮定したＶBEが十分にβを飽和させていない値であっ
たことが主な原因であり、正確にはＶBEに対してβが飽
和した値はもう少し高く、１／βBrb（＝１／β）は
２．６９×１０-2より低くなるのは妥当と考えられる。
従って、図１より求めた１/βBrb＝１．９×１０-2（ベ
ース層内での再結合電流成分βBrbが主要因とした場合
の電流増幅率βは５２．６である。）の方がより正確な
値といえる。
【００８３】エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分βBrsをベース層内での再結合電流成分βBrbより小さ
くすることによって、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分βBrsの寄与を効果的に減少させることがで
きる。このことから、好ましくは、１／βBrs＜１．９
×１０-2 とすればよい。そのためには、図１に示した
グラフから酸素濃度が６×１０17ｃｍ-3程度以下にする
ことが望ましいことがわかる。
分βBrsをベース層内での再結合電流成分βBrbより小さ
くすることによって、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分βBrsの寄与を効果的に減少させることがで
きる。このことから、好ましくは、１／βBrs＜１．９
×１０-2 とすればよい。そのためには、図１に示した
グラフから酸素濃度が６×１０17ｃｍ-3程度以下にする
ことが望ましいことがわかる。
【００８４】さらに好ましくは、エミッタ・ベース接合
部での再結合電流成分βBrsをベース層内での再結合電
流成分βBrbに比較して十分に小さくできればよい。そ
こで、１／βBrsを十分小さな値である２×１０-3（ベ
ース層内での再結合電流成分βBrsが主要因とした場合
の電流増幅率βは５００である。）程度より小さくする
には、図１を用いて逆算すると、低減すべき酸素濃度は
ＡｌＧａＡｓで形成されたエミッタ層中で３×１０17ｃ
ｍ-3より小さいと見積もることができる。
部での再結合電流成分βBrsをベース層内での再結合電
流成分βBrbに比較して十分に小さくできればよい。そ
こで、１／βBrsを十分小さな値である２×１０-3（ベ
ース層内での再結合電流成分βBrsが主要因とした場合
の電流増幅率βは５００である。）程度より小さくする
には、図１を用いて逆算すると、低減すべき酸素濃度は
ＡｌＧａＡｓで形成されたエミッタ層中で３×１０17ｃ
ｍ-3より小さいと見積もることができる。
【００８５】一般に、成長条件パラメータとしては、
(1)成長温度，(2)Ｖ／III比、(3)成長速度がある。更
に、４番目の項目として、Kazuo Watanabe, Hazime Yam
azaki, and Kazumi Wada,Appl.Phys. Lett. 59, 3407-3
409(1991)に記載されている成長開始からの経時変化
（Ａｌメルトのガスだし状況に対応する。）がある。
(1)成長温度，(2)Ｖ／III比、(3)成長速度がある。更
に、４番目の項目として、Kazuo Watanabe, Hazime Yam
azaki, and Kazumi Wada,Appl.Phys. Lett. 59, 3407-3
409(1991)に記載されている成長開始からの経時変化
（Ａｌメルトのガスだし状況に対応する。）がある。
【００８６】これらの項目の中で最も大きくデバイスパ
ラメータに影響するファクターは、成長速度が該当す
る。成長速度を変えてエピタキシャル成長層の形成を行
った実験結果の一例を図４に示す。図４は成長速度とフ
ォトルミネッセンスの発光寿命との関係を示すグラフで
ある。
ラメータに影響するファクターは、成長速度が該当す
る。成長速度を変えてエピタキシャル成長層の形成を行
った実験結果の一例を図４に示す。図４は成長速度とフ
ォトルミネッセンスの発光寿命との関係を示すグラフで
ある。
【００８７】また、評価した単一量子井戸（以下ＳＱＷ
という。）のエピタキシャル成長層の構造は図５に示
す。図５において、５０はＧａＡｓで形成された井戸
層、５１，５２は井戸層５０を挟むＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
で形成された層である。固体ソースＭＢＥにより形成れ
たエピタキシャル成長層の成長速度依存性については、
井戸層５０であるＧａＡｓ層のみ励起し、その際に発せ
られる蛍光寿命によって評価した。そして、ＳＱＷの蛍
光寿命は、数１３のような関係式で示される。
という。）のエピタキシャル成長層の構造は図５に示
す。図５において、５０はＧａＡｓで形成された井戸
層、５１，５２は井戸層５０を挟むＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
で形成された層である。固体ソースＭＢＥにより形成れ
たエピタキシャル成長層の成長速度依存性については、
井戸層５０であるＧａＡｓ層のみ励起し、その際に発せ
られる蛍光寿命によって評価した。そして、ＳＱＷの蛍
光寿命は、数１３のような関係式で示される。
【００８８】
【数１３】
【００８９】ここで、τはＳＱＷの蛍光寿命、τrは輻
射再結合寿命、τnrは非輻射再結合寿命でバルク再結合
成分と界面再結合成分に分類できる。τnrbは非輻射再
結合寿命でバルク再結合成分を示し、Ｓは界面再結合速
度である。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ界面での再結
合速度は、ほぼ１０4ｃｍ／ｓｅｃオーダーと一般的に
大きく、ＧａＡｓ井戸層４０が薄い場合には蛍光寿命が
極端に短くなるため、井戸層厚は１０００オングストロ
ームとする。
射再結合寿命、τnrは非輻射再結合寿命でバルク再結合
成分と界面再結合成分に分類できる。τnrbは非輻射再
結合寿命でバルク再結合成分を示し、Ｓは界面再結合速
度である。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ界面での再結
合速度は、ほぼ１０4ｃｍ／ｓｅｃオーダーと一般的に
大きく、ＧａＡｓ井戸層４０が薄い場合には蛍光寿命が
極端に短くなるため、井戸層厚は１０００オングストロ
ームとする。
【００９０】成長速度が０．３μｍ／ｈのが最も蛍光寿
命が短く、成長速度を増すに従い蛍光寿命が長くなり、
成長速度０．７μｍ／ｈで最大値を得ることができる。
命が短く、成長速度を増すに従い蛍光寿命が長くなり、
成長速度０．７μｍ／ｈで最大値を得ることができる。
【００９１】成長速度を増加させることで蛍光寿命が長
くなるのは、雰囲気中に残存する酸素取り込み量が単位
時間当たり一定であるので、成長時間が短くなることで
酸素取り込みの絶対値が減少することによると考えられ
る。また、成長速度が１．０μｍ／ｈで蛍光寿命が短く
なるのは、成長モードがステップフローモードから２次
元成長モードに移行するための結晶性の劣化ではないか
と考えられる。
くなるのは、雰囲気中に残存する酸素取り込み量が単位
時間当たり一定であるので、成長時間が短くなることで
酸素取り込みの絶対値が減少することによると考えられ
る。また、成長速度が１．０μｍ／ｈで蛍光寿命が短く
なるのは、成長モードがステップフローモードから２次
元成長モードに移行するための結晶性の劣化ではないか
と考えられる。
【００９２】ステップフローの成長をより完全に行うこ
とで不純物の取り込み（特にII，VI族）が低減すること
は、M.Kondo, C.Anayama, T.Tanahashi, and S.Yamazak
i, J.Cryst.Growth 124, (1992)449に記載されている。
とで不純物の取り込み（特にII，VI族）が低減すること
は、M.Kondo, C.Anayama, T.Tanahashi, and S.Yamazak
i, J.Cryst.Growth 124, (1992)449に記載されている。
【００９３】同様の傾向が井戸層を１００オングストロ
ームとした場合の第一準位からのＰＬ測定からも観察さ
れる。
ームとした場合の第一準位からのＰＬ測定からも観察さ
れる。
【００９４】ＭＢＥの成長速度を変化させた場合のＳＱ
Ｗ第一準位からのＰＬ発光の依存性を図６にまとめる。
図６は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸第一準位
からのフォトルミネッセンス発光の半値幅、発光波長及
び発光強度の成長速度依存性を示すグラフである。図６
において、横軸は成長速度、縦軸はそれぞれ半値幅、発
光波長、発光強度を示す。また、評価した単一量子井戸
（ＳＱＷ）のエピタキシャル成長層の構造は図７に示
す。図７において、７０はＧａＡｓで形成された井戸
層、７１，７２は井戸層７０を挟むＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
で形成された層である。それぞれの層の厚さは、井戸層
７０が１００オングストローム、井戸層を挟むＡｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層７１，７２が２０００オングストローム
である。
Ｗ第一準位からのＰＬ発光の依存性を図６にまとめる。
図６は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸第一準位
からのフォトルミネッセンス発光の半値幅、発光波長及
び発光強度の成長速度依存性を示すグラフである。図６
において、横軸は成長速度、縦軸はそれぞれ半値幅、発
光波長、発光強度を示す。また、評価した単一量子井戸
（ＳＱＷ）のエピタキシャル成長層の構造は図７に示
す。図７において、７０はＧａＡｓで形成された井戸
層、７１，７２は井戸層７０を挟むＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
で形成された層である。それぞれの層の厚さは、井戸層
７０が１００オングストローム、井戸層を挟むＡｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層７１，７２が２０００オングストローム
である。
【００９５】図６は、第一準位からのＰＬ発光は成長速
度が０．７μｍ／ｈの場合に半値幅が最小値（３．８９
ｍｅＶ）になる。
度が０．７μｍ／ｈの場合に半値幅が最小値（３．８９
ｍｅＶ）になる。
【００９６】また、井戸層厚１００オングストロームの
場合、第一準位からの発光波長は計算では７９７０オン
グストロームになるが、実測値はこの波長よりも長く、
また成長速度が遅いほどより長波側にシフトする。これ
らの結果は成長速度が０．７μｍ／ｈでＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓヘテロ界面の品質が最も良好であることを示
し、時分解ＰＬの結果と同様な傾向を示す。
場合、第一準位からの発光波長は計算では７９７０オン
グストロームになるが、実測値はこの波長よりも長く、
また成長速度が遅いほどより長波側にシフトする。これ
らの結果は成長速度が０．７μｍ／ｈでＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓヘテロ界面の品質が最も良好であることを示
し、時分解ＰＬの結果と同様な傾向を示す。
【００９７】以上の実験結果より、成長速度を現状の
０．３μｍ／ｈから０．７μｍ／ｈまで増大させること
で、再結合に寄与する成分の低減化が可能であると推測
できる。この成長条件の寄与をＨＢＴの成長条件に適用
し、電流増幅率βとの対応を調べた。
０．３μｍ／ｈから０．７μｍ／ｈまで増大させること
で、再結合に寄与する成分の低減化が可能であると推測
できる。この成長条件の寄与をＨＢＴの成長条件に適用
し、電流増幅率βとの対応を調べた。
【００９８】成長速度０．３μｍ／ｈと０．５μｍ／ｈ
で成長したＨＢＴ結晶中酸素濃度の深さ方向プロファイ
ルを図８に示す。同様な結晶でＨＢＴを試作し、ＤＣ測
定の結果と対応付けた結果を表４にまとめる。
で成長したＨＢＴ結晶中酸素濃度の深さ方向プロファイ
ルを図８に示す。同様な結晶でＨＢＴを試作し、ＤＣ測
定の結果と対応付けた結果を表４にまとめる。
【００９９】
【表４】
【０１００】ＨＢＴ結晶の成長速度を上げることで結晶
中混入酸素濃度が低減され、電流増幅率βも向上してい
ることが分かる。
中混入酸素濃度が低減され、電流増幅率βも向上してい
ることが分かる。
【０１０１】なお、上記第１実施例では、成長速度を変
えることによって結晶中の酸素濃度を変化させたが、他
の要素、例えば、成長温度やＶ／III比等を変えて結晶
中の酸素濃度を変化させても良く上記実施例と同様の効
果を奏する。
えることによって結晶中の酸素濃度を変化させたが、他
の要素、例えば、成長温度やＶ／III比等を変えて結晶
中の酸素濃度を変化させても良く上記実施例と同様の効
果を奏する。
【０１０２】実施例２．次に、この発明の第２実施例を
図について説明する。図９は、複数のＨＢＴ間の結晶中
の酸素濃度のばらつきを示すグラフである。図におい
て、縦軸にはＨＢＴの結晶中の酸素濃度、横軸には表面
からの深さを目盛っている。図には、試料からにつ
いての酸素濃度が示されており、酸素濃度以外の因子に
ついては、製造工程上同じと思われる。
図について説明する。図９は、複数のＨＢＴ間の結晶中
の酸素濃度のばらつきを示すグラフである。図におい
て、縦軸にはＨＢＴの結晶中の酸素濃度、横軸には表面
からの深さを目盛っている。図には、試料からにつ
いての酸素濃度が示されており、酸素濃度以外の因子に
ついては、製造工程上同じと思われる。
【０１０３】ベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度依存係
数φのばらつきとＨＢＴの結晶中の酸素濃度との関係を
明らかにするために、試料から試料について、ＨＢ
Ｔの結晶中の酸素濃度と温度依存係数φとの関係を示す
グラフを図１０に示す。図において、横軸にはＨＢＴの
結晶中の酸素濃度、縦軸には温度依存係数φを目盛って
いる。
数φのばらつきとＨＢＴの結晶中の酸素濃度との関係を
明らかにするために、試料から試料について、ＨＢ
Ｔの結晶中の酸素濃度と温度依存係数φとの関係を示す
グラフを図１０に示す。図において、横軸にはＨＢＴの
結晶中の酸素濃度、縦軸には温度依存係数φを目盛って
いる。
【０１０４】図１０から分かるように、ＨＢＴの温度依
存係数φと結晶中の酸素濃度との間には、明瞭な相関が
あり、ＨＢＴ結晶中酸素濃度の低下に伴い、ベース・エ
ミッタ間電圧ＶBEの温度依存係数｜φ｜が低下してい
る。ベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度依存係数φを結
晶中酸素濃度により制御できる。ベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度依存係数｜φ｜は、１．２以下に抑えるこ
とが望ましく、従って、酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3以
下に抑えることが望ましい。｜φ｜＜１．２はＨＢＴで
高出力素子を形成する場合に実用化する上で一つの目安
となる数値である。
存係数φと結晶中の酸素濃度との間には、明瞭な相関が
あり、ＨＢＴ結晶中酸素濃度の低下に伴い、ベース・エ
ミッタ間電圧ＶBEの温度依存係数｜φ｜が低下してい
る。ベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度依存係数φを結
晶中酸素濃度により制御できる。ベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度依存係数｜φ｜は、１．２以下に抑えるこ
とが望ましく、従って、酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3以
下に抑えることが望ましい。｜φ｜＜１．２はＨＢＴで
高出力素子を形成する場合に実用化する上で一つの目安
となる数値である。
【０１０５】次に、エミッタ抵抗の温度及びバンドギャ
プの温度を考慮した場合のベース・エミッタ間電圧ＶBE
の温度依存係数φについて検討する。エミッタ電流ＩE
は数１４で与えられる。
プの温度を考慮した場合のベース・エミッタ間電圧ＶBE
の温度依存係数φについて検討する。エミッタ電流ＩE
は数１４で与えられる。
【０１０６】
【数１４】
【０１０７】エミッタ電流ＩEの温度依存性を考慮して
式を変形すると数１５が得られ、それを数１４を用いて
さらに変形して数１６が与えられる。
式を変形すると数１５が得られ、それを数１４を用いて
さらに変形して数１６が与えられる。
【０１０８】
【数１５】
【０１０９】
【数１６】
【０１１０】∂ＩE／∂Ｔ＝０（但し、ＩEは一定）とい
う条件のもとでは、数１７が成り立つ。
う条件のもとでは、数１７が成り立つ。
【０１１１】
【数１７】
【０１１２】∂ＲE／∂Ｔ＝０の時、ベース・エミッタ
間電圧ＶBEの温度依存係数φの値は、ＩEを増加させる
と飽和することから数１８が導かれる。
間電圧ＶBEの温度依存係数φの値は、ＩEを増加させる
と飽和することから数１８が導かれる。
【０１１３】
【数１８】
【０１１４】ここで、Ｉ0がＴnに比例するとすると数１
９が導かれる。
９が導かれる。
【０１１５】
【数１９】
【０１１６】そして、ｎが３程度、Ｅg−ｑＶBEが０．
１Ｖ程度、∂Ｅg／∂Ｔが−０．４ｍＶ／Ｋ程度とする
と、数１９からベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度依存
係数φがほぼ−１．１ｍＶ／Ｋから−１．２ｍＶ程度と
なる。エミッタ電流ＩEの増加に伴う温度上昇によるＨ
ＢＴの破壊を防止するためには、ベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度依存係数φの絶対値を１．２ｍＶ／Ｋより
小さくするのが望ましいことがわかる。
１Ｖ程度、∂Ｅg／∂Ｔが−０．４ｍＶ／Ｋ程度とする
と、数１９からベース・エミッタ間電圧ＶBEの温度依存
係数φがほぼ−１．１ｍＶ／Ｋから−１．２ｍＶ程度と
なる。エミッタ電流ＩEの増加に伴う温度上昇によるＨ
ＢＴの破壊を防止するためには、ベース・エミッタ間電
圧ＶBEの温度依存係数φの絶対値を１．２ｍＶ／Ｋより
小さくするのが望ましいことがわかる。
【０１１７】実施例３．次に、この発明の第３実施例を
図について説明する。実施例１にもあるように、ＰＬ蛍
光寿命の長短は酸素混入による再結合準位の形成と深い
係わりがある。従って蛍光寿命の長い状態をＨＢＴの結
晶成長に適用することが高い電流増幅率βを得ることに
つながり、その寿命を一定にすることが電流増幅率βを
安定にすることを意味する。
図について説明する。実施例１にもあるように、ＰＬ蛍
光寿命の長短は酸素混入による再結合準位の形成と深い
係わりがある。従って蛍光寿命の長い状態をＨＢＴの結
晶成長に適用することが高い電流増幅率βを得ることに
つながり、その寿命を一定にすることが電流増幅率βを
安定にすることを意味する。
【０１１８】図１１にＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ／Ｉｎ0.1Ｇ
ａ0.9Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からのＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示
す。
ａ0.9Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からのＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示
す。
【０１１９】図１１から実施例１で用いている結晶成長
用の（１００）面基板に対して、（３１１）Ａ面基板を
用いると、蛍光寿命が約３倍と長くなることがわかる。
そのことから、各成長速度でのｎ−ＡｌＧａＡｓ中酸素
濃度は約１／４に低減されることがわかる。
用の（１００）面基板に対して、（３１１）Ａ面基板を
用いると、蛍光寿命が約３倍と長くなることがわかる。
そのことから、各成長速度でのｎ−ＡｌＧａＡｓ中酸素
濃度は約１／４に低減されることがわかる。
【０１２０】この（３１１）Ａ面基板を用いてＨＢＴを
成長した場合、成長速度が０．３μｍ／ｈの場合で酸素
濃度は、エミッタ層中平均値で２×１０17ｃｍ-3以下に
なる。この場合電流増幅率βはベース層内での再結合電
流成分βBrbで決定される領域に至り、電流増幅率βで
４０程度の値が得られる。成長速度が０．５μｍ／ｈの
場合には酸素濃度がＡｌＧａＡｓ層中で１×１０17ｃｍ
-3以下に至り、同様に電流増幅率βで４０の値が得られ
る。
成長した場合、成長速度が０．３μｍ／ｈの場合で酸素
濃度は、エミッタ層中平均値で２×１０17ｃｍ-3以下に
なる。この場合電流増幅率βはベース層内での再結合電
流成分βBrbで決定される領域に至り、電流増幅率βで
４０程度の値が得られる。成長速度が０．５μｍ／ｈの
場合には酸素濃度がＡｌＧａＡｓ層中で１×１０17ｃｍ
-3以下に至り、同様に電流増幅率βで４０の値が得られ
る。
【０１２１】上記のように（３１１）Ａ面上にＨＢＴを
成長することで少数キャリアの寿命が（１００）面上に
成長した場合に比較して長くなることで、電流増幅率β
で４０とベース層内での再結合電流成分βBrbによって
決まる値に安定する。これはｎ−ＡｌＧａＡｓ中混入酸
素量を低減できたことに起因する。
成長することで少数キャリアの寿命が（１００）面上に
成長した場合に比較して長くなることで、電流増幅率β
で４０とベース層内での再結合電流成分βBrbによって
決まる値に安定する。これはｎ−ＡｌＧａＡｓ中混入酸
素量を低減できたことに起因する。
【０１２２】（３１１）Ｂ面上においても（１００）面
上に成長した場合に比較して電流増幅率βが改善され
る。
上に成長した場合に比較して電流増幅率βが改善され
る。
【０１２３】実施例４．次に、この発明の第４実施例に
よる高電子移動度トランジスタの製造方法について説明
する。図１４は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系疑似整合系
高電子移動度トランジスタの構造を示す断面図である。
図において、１０１はソース、１０２はゲート、１０３
はドレイン、１０４はソース１０１の下に形成されたｎ
+−ＧａＡｓ層、１０５はドレイン１０５の下に形成さ
れたｎ+−ＧａＡｓ層、１０６はゲート１０２及びｎ+−
ＧａＡｓ層１０４，１０５の下に形成され電子供給層と
して働くｎ−ＡｌＧａＡｓ層、１０７はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ層１０６から電子の供給を受けるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ層、１０８はアンドープＩｎＧａＡｓ層１０７中に
形成される２次元電子ガス層、１０９はアンドープＩｎ
ＧａＡｓ層１０７の下に形成されたアンドープＧａＡｓ
層、１１０はアンドープＧａＡｓ層１０９の下に形成さ
れた半絶縁性のＧａＡｓ基板である。
よる高電子移動度トランジスタの製造方法について説明
する。図１４は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系疑似整合系
高電子移動度トランジスタの構造を示す断面図である。
図において、１０１はソース、１０２はゲート、１０３
はドレイン、１０４はソース１０１の下に形成されたｎ
+−ＧａＡｓ層、１０５はドレイン１０５の下に形成さ
れたｎ+−ＧａＡｓ層、１０６はゲート１０２及びｎ+−
ＧａＡｓ層１０４，１０５の下に形成され電子供給層と
して働くｎ−ＡｌＧａＡｓ層、１０７はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ層１０６から電子の供給を受けるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ層、１０８はアンドープＩｎＧａＡｓ層１０７中に
形成される２次元電子ガス層、１０９はアンドープＩｎ
ＧａＡｓ層１０７の下に形成されたアンドープＧａＡｓ
層、１１０はアンドープＧａＡｓ層１０９の下に形成さ
れた半絶縁性のＧａＡｓ基板である。
【０１２４】半絶縁性のＧａＡｓ基板１１０の（３１
１）Ａ面上に高電子移動度トランジスタ（High Electro
n Mobility Transistor、以下ＨＥＭＴという）を成長
した場合にも、次のような効果が期待される。
１）Ａ面上に高電子移動度トランジスタ（High Electro
n Mobility Transistor、以下ＨＥＭＴという）を成長
した場合にも、次のような効果が期待される。
【０１２５】ＨＥＭＴのキャリアはｎ−ＡｌＧａＡｓキ
ャリア供給層からアンドープＩｎＧａＡｓ層に供給され
る。固体ソースＭＢＥを用いて形成したキャリア供給層
であるｎ−ＡｌＧａＡｓ層１０７中に酸素が混入されて
いる。しかし、（３１１）Ａ面上に成長することで酸素
が低減され、キャリアの活性化率が向上し、素子特性
（シートキャリア濃度Ｎｓの増化に伴い、相互コンダク
タンスｇｍが増化，雑音指数ＮＦが低くなる。またシー
トキャリア濃度Ｎｓの増化に伴い出力特性等の向上が期
待される。）も向上する。
ャリア供給層からアンドープＩｎＧａＡｓ層に供給され
る。固体ソースＭＢＥを用いて形成したキャリア供給層
であるｎ−ＡｌＧａＡｓ層１０７中に酸素が混入されて
いる。しかし、（３１１）Ａ面上に成長することで酸素
が低減され、キャリアの活性化率が向上し、素子特性
（シートキャリア濃度Ｎｓの増化に伴い、相互コンダク
タンスｇｍが増化，雑音指数ＮＦが低くなる。またシー
トキャリア濃度Ｎｓの増化に伴い出力特性等の向上が期
待される。）も向上する。
【０１２６】なお、半絶縁性のＧａＡｓ基板として（３
１１）Ｂ面を有するものを用い、その（３１１）Ｂ面上
にエピタキシャル成長層を形成する場合においても同様
の効果を奏する。
１１）Ｂ面を有するものを用い、その（３１１）Ｂ面上
にエピタキシャル成長層を形成する場合においても同様
の効果を奏する。
【０１２７】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明のヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタによれば、エミッタ層の
ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０17ｃｍ-3以下
にしたので、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分の影響を減らすことができ、固体ソース分子線エピタ
キシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得ることが
できるという効果がある。
ロ接合バイポーラトランジスタによれば、エミッタ層の
ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０17ｃｍ-3以下
にしたので、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分の影響を減らすことができ、固体ソース分子線エピタ
キシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得ることが
できるという効果がある。
【０１２８】請求項２記載の発明のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を３×１０17ｃｍ-3より小さくしたの
で、ＶBEのベース層内での再結合電流成分に比べてエミ
ッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響を無視で
きる程度に小さくすることができ、固体ソース分子線エ
ピタキシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得るこ
とができるという効果がある。
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を３×１０17ｃｍ-3より小さくしたの
で、ＶBEのベース層内での再結合電流成分に比べてエミ
ッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響を無視で
きる程度に小さくすることができ、固体ソース分子線エ
ピタキシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得るこ
とができるという効果がある。
【０１２９】請求項３記載の発明のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さくしたの
で、温度依存係数φを低く抑えることができ、固体ソー
ス分子線エピタキシーを用いて、高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの高性能化を図ることができるとい
う効果がある。
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3より小さくしたの
で、温度依存係数φを低く抑えることができ、固体ソー
ス分子線エピタキシーを用いて、高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの高性能化を図ることができるとい
う効果がある。
【０１３０】請求項４記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を６×１
０17ｃｍ-3以下にしたので、例えば、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として用いること
により、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作特性
を向上させることができるなど、トランジスタの材料に
適した、固体ソース分子線エピタキシーによって形成さ
れるエピタキシャル層を提供できるという効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を６×１
０17ｃｍ-3以下にしたので、例えば、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として用いること
により、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作特性
を向上させることができるなど、トランジスタの材料に
適した、固体ソース分子線エピタキシーによって形成さ
れるエピタキシャル層を提供できるという効果がある。
【０１３１】請求項５記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を３×１
０17ｃｍ-3よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル層を提供できる
という効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を３×１
０17ｃｍ-3よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル層を提供できる
という効果がある。
【０１３２】請求項６記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を２×１
０17ｃｍ-3よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層を提供で
きるという効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を２×１
０17ｃｍ-3よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層を提供で
きるという効果がある。
【０１３３】請求項７記載の発明の結晶成長方法によれ
ば、成長速度を０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上でＡｌＧａＡ
ｓを結晶成長するので、例えば、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタのエミッタ層に結晶成長させることによっ
て、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流増幅率を
向上させることができるなど、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの特性を向上させることができるという効果
がある。
ば、成長速度を０．５μｍ／ｈｏｕｒ以上でＡｌＧａＡ
ｓを結晶成長するので、例えば、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタのエミッタ層に結晶成長させることによっ
て、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流増幅率を
向上させることができるなど、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの特性を向上させることができるという効果
がある。
【０１３４】請求項８記載の発明の結晶成長方法によれ
ば、成長速度を１．０μｍ／ｈｏｕｒ以下で結晶成長す
るので、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの
エミッタ層に結晶成長させることによって、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタの電流増幅率を向上させること
ができるなど、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの特
性を向上させることができるという効果がある。
ば、成長速度を１．０μｍ／ｈｏｕｒ以下で結晶成長す
るので、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの
エミッタ層に結晶成長させることによって、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタの電流増幅率を向上させること
ができるなど、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの特
性を向上させることができるという効果がある。
【０１３５】請求項９記載の発明の結晶成長方法によれ
ば、ＡｌＧａＡｓの結晶成長用基板としてＧａＡｓ基板
の（３１１）Ａ面あるいは（３１１）Ｂ面を用いること
で、成長させた結晶中の酸素濃度を減少させることがで
き、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層の材料として用いることにより、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの動作特性を向上させることができ
るなど、トランジスタの材料に適した、固体ソース分子
線エピタキシーによって形成されるＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層を提供できるという効果がある。
ば、ＡｌＧａＡｓの結晶成長用基板としてＧａＡｓ基板
の（３１１）Ａ面あるいは（３１１）Ｂ面を用いること
で、成長させた結晶中の酸素濃度を減少させることがで
き、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層の材料として用いることにより、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの動作特性を向上させることができ
るなど、トランジスタの材料に適した、固体ソース分子
線エピタキシーによって形成されるＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層を提供できるという効果がある。
【０１３６】請求項１０記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０17ｃｍ
-3以下に制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシーを
用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
層として結晶成長させるので、エミッタ・ベース接合部
での再結合電流成分の影響を減らすことができ、膜厚の
均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い電
流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ
を得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０17ｃｍ
-3以下に制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシーを
用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
層として結晶成長させるので、エミッタ・ベース接合部
での再結合電流成分の影響を減らすことができ、膜厚の
均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い電
流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ
を得ることができるという効果がある。
【０１３７】請求項１１記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０17ｃｍ
-3より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、ベース層内での再結合電流成
分に比べてエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分
の影響を無視できる程度に小さくすることができ、膜厚
の均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い
電流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジス
タを得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０17ｃｍ
-3より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、ベース層内での再結合電流成
分に比べてエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分
の影響を無視できる程度に小さくすることができ、膜厚
の均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い
電流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジス
タを得ることができるという効果がある。
【０１３８】請求項１２記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０17ｃｍ
-3より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、温度依存係数φを低
く抑えることができ、膜厚の均一性及び制御性の良い製
造方法を用いて高性能な高出力ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０17ｃｍ
-3より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、温度依存係数φを低
く抑えることができ、膜厚の均一性及び制御性の良い製
造方法を用いて高性能な高出力ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを得ることができるという効果がある。
【０１３９】請求項１３記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓまたはｉ−ＧａＡｓの成長用に
ＧａＡｓ基板に（３１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面の
ものを用いるので、高電子移動度トランジスタにおいて
シートキャリア濃度Ｎｓを向上して、相互コンダクタン
スｇｍの向上、ノイズ指数ＮＦの低減化、出力特性の向
上等が改良できるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓまたはｉ−ＧａＡｓの成長用に
ＧａＡｓ基板に（３１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面の
ものを用いるので、高電子移動度トランジスタにおいて
シートキャリア濃度Ｎｓを向上して、相互コンダクタン
スｇｍの向上、ノイズ指数ＮＦの低減化、出力特性の向
上等が改良できるという効果がある。
【図１】 この発明の第１実施例によるエミッタ層中の
混入酸素濃度と１／β及び１／βBrsとの関係を示すグ
ラフである。
混入酸素濃度と１／β及び１／βBrsとの関係を示すグ
ラフである。
【図２】 この発明の第１実施例によるエミッタ・ベー
ス接合部偏析酸素濃度と１／β及び１／βBrsとの関係
を示すグラフである。
ス接合部偏析酸素濃度と１／β及び１／βBrsとの関係
を示すグラフである。
【図３】 この発明の第１実施例によるエミッタ層中の
酸素濃度とエミッタ・ベース接合部酸素濃度との関係を
示すグラフである。
酸素濃度とエミッタ・ベース接合部酸素濃度との関係を
示すグラフである。
【図４】 この発明の第１実施例による成長速度と寿命
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図５】 図４に示したグラフを得るために用いた試料
の構成を示す模式図である。
の構成を示す模式図である。
【図６】 この発明の第１実施例による成長速度とＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸の第一準位からのＰＬ
発光の半値幅、発光波長及び発光強度の関係を示すグラ
フである。
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸の第一準位からのＰＬ
発光の半値幅、発光波長及び発光強度の関係を示すグラ
フである。
【図７】 図６に示したグラフを得るために用いた試料
の構成を示す模式図である。
の構成を示す模式図である。
【図８】 この発明の第１実施例によるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの結晶中の酸素濃度と結晶の深さと
の関係を示すグラフである。
ポーラトランジスタの結晶中の酸素濃度と結晶の深さと
の関係を示すグラフである。
【図９】 この発明の第２実施例によるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの結晶中の酸素濃度と結晶の深さと
の関係を示すグラフである。
ポーラトランジスタの結晶中の酸素濃度と結晶の深さと
の関係を示すグラフである。
【図１０】 この発明の第２実施例によるエミッタ層中
の酸素濃度とＶBEの温度依存係数φとの関係を示すグラ
フである。
の酸素濃度とＶBEの温度依存係数φとの関係を示すグラ
フである。
【図１１】 この発明の第３実施例による単一量子井戸
構造ＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示すグラフ
である。
構造ＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示すグラフ
である。
【図１２】 ヘテロ接合バイポーラトランジスタの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１３】 従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の結晶中の酸素濃度と結晶の深さとの関係を示すグラフ
である。
の結晶中の酸素濃度と結晶の深さとの関係を示すグラフ
である。
【図１４】 高電子移動度トランジスタの構成を示す断
面図である。
面図である。
１０１ ソース、１０２ ゲート、１０３ ドレイン、
１０４，１０５ ｎ+−ＧａＡｓ層、１０６ ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ層、１０７ アンドープＩｎＧａＡｓ層、１０
９ アンドープＧａＡｓ層、１１０ ＧａＡｓ基板。
１０４，１０５ ｎ+−ＧａＡｓ層、１０６ ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ層、１０７ アンドープＩｎＧａＡｓ層、１０
９ アンドープＧａＡｓ層、１１０ ＧａＡｓ基板。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７７】そして、エピタキシャル成長させた結晶を
用いてＨＢＴを試作した。試作したＨＢＴのエミッタサ
イズは５０×５０μｍ2である。電流増幅率βの測定点
は、コレクタ電流Ｉｃ＝１００ｍＡ／（５０×５０μｍ
2），電流密度にして４×１０3Ａ／ｃｍ2である。ガン
メルプロットにおけるエミッタ−コレクタ間電圧ＶCE＝
３．０Ｖとし、この条件下でｎ C ，ｎ B を実測した。酸素
の定量はＡｌＧａＡｓ定量用校正標準試料を用いて、２
次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で行った。
用いてＨＢＴを試作した。試作したＨＢＴのエミッタサ
イズは５０×５０μｍ2である。電流増幅率βの測定点
は、コレクタ電流Ｉｃ＝１００ｍＡ／（５０×５０μｍ
2），電流密度にして４×１０3Ａ／ｃｍ2である。ガン
メルプロットにおけるエミッタ−コレクタ間電圧ＶCE＝
３．０Ｖとし、この条件下でｎ C ，ｎ B を実測した。酸素
の定量はＡｌＧａＡｓ定量用校正標準試料を用いて、２
次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で行った。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７８】以上の関係から明らかなように、酸素の混
入量の低減が電流増幅率βの向上に対してリニアに影響
していることがわかる。また、１/β及び１/β Brs の酸
素濃度に対する変化量が等しいことから、エピタキシャ
ル成長層の同一構造での電流増幅率βの違いはエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分β Brs の寄与の違い
と考えられ、ベースからエミッタ層へのＡｌＧａＡｓ層
の結晶性（混入酸素量の多少）が電流増幅率βの初期値
を決定する重要な要因であることが分かる。
入量の低減が電流増幅率βの向上に対してリニアに影響
していることがわかる。また、１/β及び１/β Brs の酸
素濃度に対する変化量が等しいことから、エピタキシャ
ル成長層の同一構造での電流増幅率βの違いはエミッタ
・ベース接合部での再結合電流成分β Brs の寄与の違い
と考えられ、ベースからエミッタ層へのＡｌＧａＡｓ層
の結晶性（混入酸素量の多少）が電流増幅率βの初期値
を決定する重要な要因であることが分かる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７９】数１２で示したように現状のＭＢＥで成長
したＨＢＴの結晶ではベース層内での再結合電流成分β
Brb が支配的であり、このパラメータは結晶構造（ベー
ス濃度，ベース層厚等）でほとんど決まってしまう。従
って、まず、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分β Brs をベース層内での再結合電流成分β Brb に比較し
て小さくできればよいことになる。
したＨＢＴの結晶ではベース層内での再結合電流成分β
Brb が支配的であり、このパラメータは結晶構造（ベー
ス濃度，ベース層厚等）でほとんど決まってしまう。従
って、まず、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分β Brs をベース層内での再結合電流成分β Brb に比較し
て小さくできればよいことになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８０】そこで、ベース層内での再結合電流成分β
Brb について考察する。拡散長ＬBが２９００〜３１００
オングストロームとばらついて求まる。そこで、ベース
濃度が１．２×１０ 19ｃｍ -3 で、ベース層厚が７００オ
ングストロームとすると、数９によれば、Ｌ B ＝２９０
０オングストロームの場合は、β Brb ＝２．９２７×１
０ -2 であり、Ｌ B ＝３１００オングストロームの場合
は、β Brb ＝２．５６×１０ -2 である。
Brb について考察する。拡散長ＬBが２９００〜３１００
オングストロームとばらついて求まる。そこで、ベース
濃度が１．２×１０ 19ｃｍ -3 で、ベース層厚が７００オ
ングストロームとすると、数９によれば、Ｌ B ＝２９０
０オングストロームの場合は、β Brb ＝２．９２７×１
０ -2 であり、Ｌ B ＝３１００オングストロームの場合
は、β Brb ＝２．５６×１０ -2 である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８１】これに対して図１からβ Brb を求めると、
１／β Brb が１／β−１／β Brs にほぼ等しい。これは図
１より求められる。１／β Brb は常に一定であると仮定
しているので、１／β Brb ＝０となるｘ切片での１／β
の値が１／β Brb になる。
１／β Brb が１／β−１／β Brs にほぼ等しい。これは図
１より求められる。１／β Brb は常に一定であると仮定
しているので、１／β Brb ＝０となるｘ切片での１／β
の値が１／β Brb になる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８２】これは直線をどのように引くかに依存する
が、大きく見積もっても２．０×１０ -2 程度で、数９か
ら求められるβ Brbと一致しない。これは数９でβ Brb ＝
βと仮定したＶ BE が十分にβを飽和させていない値であ
ったことが主な原因であり、正確にはＶ BE に対してβが
飽和した値はもう少し高く、１／β Brb （＝１／β）は
２．６９×１０ -2 より低くなるのは妥当と考えられる。
従って、図１より求めた１/β Brb ＝１．９×１０ -2 （ベ
ース層内での再結合電流成分β Brb が主要因とした場合
の電流増幅率βは５２．６である。）の方がより正確な
値といえる。
が、大きく見積もっても２．０×１０ -2 程度で、数９か
ら求められるβ Brbと一致しない。これは数９でβ Brb ＝
βと仮定したＶ BE が十分にβを飽和させていない値であ
ったことが主な原因であり、正確にはＶ BE に対してβが
飽和した値はもう少し高く、１／β Brb （＝１／β）は
２．６９×１０ -2 より低くなるのは妥当と考えられる。
従って、図１より求めた１/β Brb ＝１．９×１０ -2 （ベ
ース層内での再結合電流成分β Brb が主要因とした場合
の電流増幅率βは５２．６である。）の方がより正確な
値といえる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８３】エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分β Brs をベース層内での再結合電流成分β Brb より小さ
くすることによって、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分β Brs の寄与を効果的に減少させることがで
きる。このことから、好ましくは、１／β Brs ＜１．９
×１０ -2 とすればよい。そのためには、図１に示した
グラフから酸素濃度が６×１０ 17ｃｍ -3 程度以下にする
ことが望ましいことがわかる。
分β Brs をベース層内での再結合電流成分β Brb より小さ
くすることによって、エミッタ・ベース接合部での再結
合電流成分β Brs の寄与を効果的に減少させることがで
きる。このことから、好ましくは、１／β Brs ＜１．９
×１０ -2 とすればよい。そのためには、図１に示した
グラフから酸素濃度が６×１０ 17ｃｍ -3 程度以下にする
ことが望ましいことがわかる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】さらに好ましくは、エミッタ・ベース接合
部での再結合電流成分β Brs をベース層内での再結合電
流成分β Brb に比較して十分に小さくできればよい。そ
こで、１／β Brs を十分小さな値である２×１０ -3 （ベ
ース層内での再結合電流成分β Brs が主要因とした場合
の電流増幅率βは５００である。）程度より小さくする
には、図１を用いて逆算すると、低減すべき酸素濃度は
ＡｌＧａＡｓで形成されたエミッタ層中で３×１０ 17ｃ
ｍ -3 より小さいと見積もることができる。
部での再結合電流成分β Brs をベース層内での再結合電
流成分β Brb に比較して十分に小さくできればよい。そ
こで、１／β Brs を十分小さな値である２×１０ -3 （ベ
ース層内での再結合電流成分β Brs が主要因とした場合
の電流増幅率βは５００である。）程度より小さくする
には、図１を用いて逆算すると、低減すべき酸素濃度は
ＡｌＧａＡｓで形成されたエミッタ層中で３×１０ 17ｃ
ｍ -3 より小さいと見積もることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８７】また、評価した単一量子井戸（以下ＳＱＷ
という。）のエピタキシャル成長層の構造は図５に示
す。図５において、５０はＧａＡｓで形成された井戸
層、５１，５２は井戸層５０を挟むＡｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ
で形成された層である。固体ソースＭＢＥにより形成れ
たエピタキシャル成長層の成長速度依存性については、
井戸層５０であるＧａＡｓ層のみ励起し、その際に発せ
られる蛍光寿命によって評価した。そして、ＳＱＷの蛍
光寿命は、数１３のような関係式で示される。
という。）のエピタキシャル成長層の構造は図５に示
す。図５において、５０はＧａＡｓで形成された井戸
層、５１，５２は井戸層５０を挟むＡｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ
で形成された層である。固体ソースＭＢＥにより形成れ
たエピタキシャル成長層の成長速度依存性については、
井戸層５０であるＧａＡｓ層のみ励起し、その際に発せ
られる蛍光寿命によって評価した。そして、ＳＱＷの蛍
光寿命は、数１３のような関係式で示される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８９】ここで、τはＳＱＷの蛍光寿命、τ r は輻
射再結合寿命、τ nr は非輻射再結合寿命でバルク再結合
成分と界面再結合成分に分類できる。τ nrb は非輻射再
結合寿命でバルク再結合成分を示し、Ｓは界面再結合速
度である。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ界面での再結
合速度は、ほぼ１０ 4 ｃｍ／ｓｅｃオーダーと一般的に
大きく、ＧａＡｓ井戸層４０が薄い場合には蛍光寿命が
極端に短くなるため、井戸層厚は１０００オングストロ
ームとする。
射再結合寿命、τ nr は非輻射再結合寿命でバルク再結合
成分と界面再結合成分に分類できる。τ nrb は非輻射再
結合寿命でバルク再結合成分を示し、Ｓは界面再結合速
度である。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ界面での再結
合速度は、ほぼ１０ 4 ｃｍ／ｓｅｃオーダーと一般的に
大きく、ＧａＡｓ井戸層４０が薄い場合には蛍光寿命が
極端に短くなるため、井戸層厚は１０００オングストロ
ームとする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９４】ＭＢＥの成長速度を変化させた場合のＳＱ
Ｗ第一準位からのＰＬ発光の依存性を図６にまとめる。
図６は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸第一準位
からのフォトルミネッセンス発光の半値幅、発光波長及
び発光強度の成長速度依存性を示すグラフである。図６
において、横軸は成長速度、縦軸はそれぞれ半値幅、発
光波長、発光強度を示す。また、評価した単一量子井戸
（ＳＱＷ）のエピタキシャル成長層の構造は図７に示
す。図７において、７０はＧａＡｓで形成された井戸
層、７１，７２は井戸層７０を挟むＡｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ
で形成された層である。それぞれの層の厚さは、井戸層
７０が１００オングストローム、井戸層を挟むＡｌ 0.3
Ｇａ 0.7Ａｓ層７１，７２が２０００オングストローム
である。
Ｗ第一準位からのＰＬ発光の依存性を図６にまとめる。
図６は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸第一準位
からのフォトルミネッセンス発光の半値幅、発光波長及
び発光強度の成長速度依存性を示すグラフである。図６
において、横軸は成長速度、縦軸はそれぞれ半値幅、発
光波長、発光強度を示す。また、評価した単一量子井戸
（ＳＱＷ）のエピタキシャル成長層の構造は図７に示
す。図７において、７０はＧａＡｓで形成された井戸
層、７１，７２は井戸層７０を挟むＡｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ
で形成された層である。それぞれの層の厚さは、井戸層
７０が１００オングストローム、井戸層を挟むＡｌ 0.3
Ｇａ 0.7Ａｓ層７１，７２が２０００オングストローム
である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０３】ベース・エミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存係
数φのばらつきとＨＢＴの結晶中の酸素濃度との関係を
明らかにするために、試料から試料について、ＨＢ
Ｔの結晶中の酸素濃度と温度依存係数φとの関係を示す
グラフを図１０に示す。図において、横軸にはＨＢＴの
結晶中の酸素濃度、縦軸には温度依存係数φを目盛って
いる。
数φのばらつきとＨＢＴの結晶中の酸素濃度との関係を
明らかにするために、試料から試料について、ＨＢ
Ｔの結晶中の酸素濃度と温度依存係数φとの関係を示す
グラフを図１０に示す。図において、横軸にはＨＢＴの
結晶中の酸素濃度、縦軸には温度依存係数φを目盛って
いる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０４】図１０から分かるように、ＨＢＴの温度依
存係数φと結晶中の酸素濃度との間には、明瞭な相関が
あり、ＨＢＴ結晶中酸素濃度の低下に伴い、ベース・エ
ミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存係数｜φ｜が低下してい
る。ベース・エミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存係数φを結
晶中酸素濃度により制御できる。ベース・エミッタ間電
圧Ｖ BE の温度依存係数｜φ｜は、１．２以下に抑えるこ
とが望ましく、従って、酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ -3 以
下に抑えることが望ましい。｜φ｜＜１．２はＨＢＴで
高出力素子を形成する場合に実用化する上で一つの目安
となる数値である。
存係数φと結晶中の酸素濃度との間には、明瞭な相関が
あり、ＨＢＴ結晶中酸素濃度の低下に伴い、ベース・エ
ミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存係数｜φ｜が低下してい
る。ベース・エミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存係数φを結
晶中酸素濃度により制御できる。ベース・エミッタ間電
圧Ｖ BE の温度依存係数｜φ｜は、１．２以下に抑えるこ
とが望ましく、従って、酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ -3 以
下に抑えることが望ましい。｜φ｜＜１．２はＨＢＴで
高出力素子を形成する場合に実用化する上で一つの目安
となる数値である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０５】次に、エミッタ抵抗の温度及びバンドギャ
プの温度を考慮した場合のベース・エミッタ間電圧Ｖ BE
の温度依存係数φについて検討する。エミッタ電流Ｉ E
は数１４で与えられる。
プの温度を考慮した場合のベース・エミッタ間電圧Ｖ BE
の温度依存係数φについて検討する。エミッタ電流Ｉ E
は数１４で与えられる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０７】エミッタ電流Ｉ E の温度依存性を考慮して
式を変形すると数１５が得られ、それを数１４を用いて
さらに変形して数１６が与えられる。
式を変形すると数１５が得られ、それを数１４を用いて
さらに変形して数１６が与えられる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１０】∂Ｉ E ／∂Ｔ＝０（但し、Ｉ E は一定）とい
う条件のもとでは、数１７が成り立つ。
う条件のもとでは、数１７が成り立つ。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１２】∂Ｒ E ／∂Ｔ＝０の時、ベース・エミッタ
間電圧Ｖ BE の温度依存係数φの値は、Ｉ E を増加させる
と飽和することから数１８が導かれる。
間電圧Ｖ BE の温度依存係数φの値は、Ｉ E を増加させる
と飽和することから数１８が導かれる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１４】ここで、Ｉ 0 がＴ n に比例するとすると数１
９が導かれる。
９が導かれる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１６】そして、ｎが３程度、Ｅ g −ｑＶ BE が０．
１Ｖ程度、∂Ｅ g ／∂Ｔが−０．４ｍＶ／Ｋ程度とする
と、数１９からベース・エミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存
係数φがほぼ−１．１ｍＶ／Ｋから−１．２ｍＶ程度と
なる。エミッタ電流Ｉ E の増加に伴う温度上昇によるＨ
ＢＴの破壊を防止するためには、ベース・エミッタ間電
圧Ｖ BE の温度依存係数φの絶対値を１．２ｍＶ／Ｋより
小さくするのが望ましいことがわかる。
１Ｖ程度、∂Ｅ g ／∂Ｔが−０．４ｍＶ／Ｋ程度とする
と、数１９からベース・エミッタ間電圧Ｖ BE の温度依存
係数φがほぼ−１．１ｍＶ／Ｋから−１．２ｍＶ程度と
なる。エミッタ電流Ｉ E の増加に伴う温度上昇によるＨ
ＢＴの破壊を防止するためには、ベース・エミッタ間電
圧Ｖ BE の温度依存係数φの絶対値を１．２ｍＶ／Ｋより
小さくするのが望ましいことがわかる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１８】図１１にＡｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ／Ｉｎ 0.1Ｇ
ａ 0.9Ａｓ／Ａｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からのＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示
す。
ａ 0.9Ａｓ／Ａｌ 0.3Ｇａ 0.7Ａｓ単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からのＰＬ蛍光寿命の成長基板面方位依存性を示
す。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２０】この（３１１）Ａ面基板を用いてＨＢＴを
成長した場合、成長速度が０．３μｍ／ｈの場合で酸素
濃度は、エミッタ層中平均値で２×１０ 17ｃｍ -3 以下に
なる。この場合電流増幅率βはベース層内での再結合電
流成分β Brb で決定される領域に至り、電流増幅率βで
４０程度の値が得られる。成長速度が０．５μｍ／ｈの
場合には酸素濃度がＡｌＧａＡｓ層中で１×１０ 17ｃｍ
-3 以下に至り、同様に電流増幅率βで４０の値が得られ
る。
成長した場合、成長速度が０．３μｍ／ｈの場合で酸素
濃度は、エミッタ層中平均値で２×１０ 17ｃｍ -3 以下に
なる。この場合電流増幅率βはベース層内での再結合電
流成分β Brb で決定される領域に至り、電流増幅率βで
４０程度の値が得られる。成長速度が０．５μｍ／ｈの
場合には酸素濃度がＡｌＧａＡｓ層中で１×１０ 17ｃｍ
-3 以下に至り、同様に電流増幅率βで４０の値が得られ
る。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２１】上記のように（３１１）Ａ面上にＨＢＴを
成長することで少数キャリアの寿命が（１００）面上に
成長した場合に比較して長くなることで、電流増幅率β
で４０とベース層内での再結合電流成分β Brb によって
決まる値に安定する。これはｎ−ＡｌＧａＡｓ中混入酸
素量を低減できたことに起因する。
成長することで少数キャリアの寿命が（１００）面上に
成長した場合に比較して長くなることで、電流増幅率β
で４０とベース層内での再結合電流成分β Brb によって
決まる値に安定する。これはｎ−ＡｌＧａＡｓ中混入酸
素量を低減できたことに起因する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２３】実施例４．次に、この発明の第４実施例に
よる高電子移動度トランジスタの製造方法について説明
する。図１４は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系疑似整合系
高電子移動度トランジスタの構造を示す断面図である。
図において、１０１はソース、１０２はゲート、１０３
はドレイン、１０４はソース１０１の下に形成されたｎ
+ −ＧａＡｓ層、１０５はドレイン１０５の下に形成さ
れたｎ + −ＧａＡｓ層、１０６はゲート１０２及びｎ + −
ＧａＡｓ層１０４，１０５の下に形成され電子供給層と
して働くｎ−ＡｌＧａＡｓ層、１０７はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ層１０６から電子の供給を受けるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ層、１０８はアンドープＩｎＧａＡｓ層１０７中に
形成される２次元電子ガス層、１０９はアンドープＩｎ
ＧａＡｓ層１０７の下に形成されたアンドープＧａＡｓ
層、１１０はアンドープＧａＡｓ層１０９の下に形成さ
れた半絶縁性のＧａＡｓ基板である。
よる高電子移動度トランジスタの製造方法について説明
する。図１４は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系疑似整合系
高電子移動度トランジスタの構造を示す断面図である。
図において、１０１はソース、１０２はゲート、１０３
はドレイン、１０４はソース１０１の下に形成されたｎ
+ −ＧａＡｓ層、１０５はドレイン１０５の下に形成さ
れたｎ + −ＧａＡｓ層、１０６はゲート１０２及びｎ + −
ＧａＡｓ層１０４，１０５の下に形成され電子供給層と
して働くｎ−ＡｌＧａＡｓ層、１０７はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ層１０６から電子の供給を受けるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ層、１０８はアンドープＩｎＧａＡｓ層１０７中に
形成される２次元電子ガス層、１０９はアンドープＩｎ
ＧａＡｓ層１０７の下に形成されたアンドープＧａＡｓ
層、１１０はアンドープＧａＡｓ層１０９の下に形成さ
れた半絶縁性のＧａＡｓ基板である。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２７】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明のヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタによれば、エミッタ層の
ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０ 17ｃｍ -3 以下
にしたので、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分の影響を減らすことができ、固体ソース分子線エピタ
キシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得ることが
できるという効果がある。
ロ接合バイポーラトランジスタによれば、エミッタ層の
ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０ 17ｃｍ -3 以下
にしたので、エミッタ・ベース接合部での再結合電流成
分の影響を減らすことができ、固体ソース分子線エピタ
キシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得ることが
できるという効果がある。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２８】請求項２記載の発明のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を３×１０ 17ｃｍ -3 より小さくしたの
で、Ｖ BE のベース層内での再結合電流成分に比べてエミ
ッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響を無視で
きる程度に小さくすることができ、固体ソース分子線エ
ピタキシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得るこ
とができるという効果がある。
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を３×１０ 17ｃｍ -3 より小さくしたの
で、Ｖ BE のベース層内での再結合電流成分に比べてエミ
ッタ・ベース接合部での再結合電流成分の影響を無視で
きる程度に小さくすることができ、固体ソース分子線エ
ピタキシーを用いて、高い電流増幅率βを安定に得るこ
とができるという効果がある。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２９】請求項３記載の発明のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ -3 より小さくしたの
で、温度依存係数φを低く抑えることができ、固体ソー
ス分子線エピタキシーを用いて、高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの高性能化を図ることができるとい
う効果がある。
ラトランジスタによれば、エミッタ層のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ中の酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ -3 より小さくしたの
で、温度依存係数φを低く抑えることができ、固体ソー
ス分子線エピタキシーを用いて、高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの高性能化を図ることができるとい
う効果がある。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３０】請求項４記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を６×１
０ 17ｃｍ -3 以下にしたので、例えば、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として用いること
により、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作特性
を向上させることができるなど、トランジスタの材料に
適した、固体ソース分子線エピタキシーによって形成さ
れるエピタキシャル層を提供できるという効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を６×１
０ 17ｃｍ -3 以下にしたので、例えば、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層の材料として用いること
により、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作特性
を向上させることができるなど、トランジスタの材料に
適した、固体ソース分子線エピタキシーによって形成さ
れるエピタキシャル層を提供できるという効果がある。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３１】請求項５記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を３×１
０ 17ｃｍ -3 よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル層を提供できる
という効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を３×１
０ 17ｃｍ -3 よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル層を提供できる
という効果がある。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３２】請求項６記載の発明のＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を２×１
０ 17ｃｍ -3 よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層を提供で
きるという効果がある。
キシャル成長層によれば、含有する酸素の濃度を２×１
０ 17ｃｍ -3 よりも小さくしたので、例えば、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタのエミッタ層の材料として用い
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動
作特性を向上させることができるなど、トランジスタの
材料に適した、固体ソース分子線エピタキシーによって
形成されるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層を提供で
きるという効果がある。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３６】請求項１０記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０ 17ｃｍ
-3 以下に制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシーを
用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
層として結晶成長させるので、エミッタ・ベース接合部
での再結合電流成分の影響を減らすことができ、膜厚の
均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い電
流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ
を得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０ 17ｃｍ
-3 以下に制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシーを
用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
層として結晶成長させるので、エミッタ・ベース接合部
での再結合電流成分の影響を減らすことができ、膜厚の
均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い電
流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ
を得ることができるという効果がある。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３７】請求項１１記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０ 17ｃｍ
-3 より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、ベース層内での再結合電流成
分に比べてエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分
の影響を無視できる程度に小さくすることができ、膜厚
の均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い
電流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジス
タを得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０ 17ｃｍ
-3 より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、ベース層内での再結合電流成
分に比べてエミッタ・ベース接合部での再結合電流成分
の影響を無視できる程度に小さくすることができ、膜厚
の均一性及び制御性の良い製造方法によって安定で高い
電流増幅率βを有するヘテロ接合バイポーラトランジス
タを得ることができるという効果がある。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３８】請求項１２記載の発明の結晶成長方法によ
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ
-3 より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、温度依存係数φを低
く抑えることができ、膜厚の均一性及び制御性の良い製
造方法を用いて高性能な高出力ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを得ることができるという効果がある。
れば、ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０ 17ｃｍ
-3 より小さく制御しつつ、固体ソース分子線エピタキシ
ーを用いて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミ
ッタ層として結晶成長させるので、温度依存係数φを低
く抑えることができ、膜厚の均一性及び制御性の良い製
造方法を用いて高性能な高出力ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを得ることができるという効果がある。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 この発明の第１実施例によるエミッタ層中の
混入酸素濃度と１／β及び１／β Brs との関係を示すグ
ラフである。
混入酸素濃度と１／β及び１／β Brs との関係を示すグ
ラフである。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】 この発明の第１実施例によるエミッタ・ベー
ス接合部偏析酸素濃度と１／β及び１／β Brs との関係
を示すグラフである。
ス接合部偏析酸素濃度と１／β及び１／β Brs との関係
を示すグラフである。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】 この発明の第２実施例によるエミッタ層中
の酸素濃度とＶ BE の温度依存係数φとの関係を示すグラ
フである。
の酸素濃度とＶ BE の温度依存係数φとの関係を示すグラ
フである。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １０１ ソース、１０２ ゲート、１０３ ドレイン、
１０４，１０５ ｎ + −ＧａＡｓ層、１０６ ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ層、１０７ アンドープＩｎＧａＡｓ層、１０
９ アンドープＧａＡｓ層、１１０ ＧａＡｓ基板。
１０４，１０５ ｎ + −ＧａＡｓ層、１０６ ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ層、１０７ アンドープＩｎＧａＡｓ層、１０
９ アンドープＧａＡｓ層、１１０ ＧａＡｓ基板。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/205 29/778 21/338 29/812 9171−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ｈ
Claims (13)
- 【請求項１】 固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、 前記エミッタ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を
６×１０17ｃｍ-3以下にしたことを特徴とする、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタ。 - 【請求項２】 固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、 前記エミッタ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を
３×１０17ｃｍ-3より小さくしたことを特徴とする、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ。 - 【請求項３】 固体ソース分子線エピタキシーを用いて
形成したｎ−ＡｌＧａＡｓを含むエミッタ層を備えるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、 前記エミッタ層の前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を
２×１０17ｃｍ-3より小さくしたことを特徴とする、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ。 - 【請求項４】 固体ソース分子線エピタキシーによって
結晶成長させたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層にお
いて、 含有する酸素の濃度を６×１０17ｃｍ-3以下にしたこと
を特徴とする、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層。 - 【請求項５】 固体ソース分子線エピタキシーによって
結晶成長させたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層にお
いて、 含有する酸素の濃度を３×１０17ｃｍ-3よりも小さくし
たことを特徴とする、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長
層。 - 【請求項６】 固体ソース分子線エピタキシーによって
結晶成長させたＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層にお
いて、 含有する酸素の濃度を２×１０17ｃｍ-3よりも小さくし
たことを特徴とする、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長
層。 - 【請求項７】 固体ソース分子線エピタキシーを用いた
ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法において、成長速度を０．
５μｍ／ｈｏｕｒ以上で結晶成長することを特徴とす
る、結晶成長方法。 - 【請求項８】 成長速度を１．０μｍ／ｈｏｕｒ以下で
結晶成長することを特徴とする、請求項７記載の結晶成
長方法。 - 【請求項９】 固体ソース分子線エピタキシーを用いた
ＡｌＧａＡｓの結晶成長方法において、ＡｌＧａＡｓの
結晶成長用基板としてＧａＡｓ基板の（３１１）Ａ面あ
るいは（３１１）Ｂ面を用いることを特徴とする、結晶
成長方法。 - 【請求項１０】 前記ＡｌＧａＡｓはｎ−ＡｌＧａＡｓ
を含み、 前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を６×１０17ｃｍ-3
以下に制御しつつ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
のエミッタ層として結晶成長させることを特徴とする、
請求項７ないし請求項９のうちのいずれか一項に記載の
結晶成長方法。 - 【請求項１１】 前記ＡｌＧａＡｓはｎ−ＡｌＧａＡｓ
を含み、 前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を３×１０17ｃｍ-3
より小さく制御しつつ、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのエミッタ層として結晶成長させることを特徴とす
る、請求項７ないし請求項９のうちのいずれか一項に記
載の結晶成長方法。 - 【請求項１２】 前記ＡｌＧａＡｓはｎ−ＡｌＧａＡｓ
を含み、 前記ｎ−ＡｌＧａＡｓ中の酸素濃度を２×１０17ｃｍ-3
より小さく制御しつつ、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのエミッタ層として結晶成長させることを特徴とす
る、請求項７ないし請求項９のうちのいずれか一項に記
載の結晶成長方法。 - 【請求項１３】 固体ソース分子線エピタキシーでＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系あるいはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａ
Ａｓ疑似整合系高電子移動度トランジスタの電子供給層
に用いるｎ−ＡｌＧａＡｓまたはｉ−ＧａＡｓの成長用
にＧａＡｓ基板に（３１１）Ａ面または（３１１）Ｂ面
のものを用いることを特徴とする、結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6202362A JPH0864614A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層及び結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6202362A JPH0864614A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層及び結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864614A true JPH0864614A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16456255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6202362A Pending JPH0864614A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層及び結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864614A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303825A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-24 | Sumitomo Chem Co Ltd | 化合物半導体ウェーハの製造方法、及び化合物半導体素子 |
| WO2005048332A1 (ja) * | 2003-11-12 | 2005-05-26 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 化合物半導体エピタキシャル基板の製造方法 |
| JP2005167099A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Shigeya Narizuka | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2011014922A (ja) * | 2010-09-02 | 2011-01-20 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 化合物半導体ウェーハの製造方法及び化合物半導体素子 |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP6202362A patent/JPH0864614A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303825A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-24 | Sumitomo Chem Co Ltd | 化合物半導体ウェーハの製造方法、及び化合物半導体素子 |
| WO2005048332A1 (ja) * | 2003-11-12 | 2005-05-26 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 化合物半導体エピタキシャル基板の製造方法 |
| GB2423637A (en) * | 2003-11-12 | 2006-08-30 | Sumitomo Chemical Co | Method for manufacturing compound semiconductor epitaxial substrate |
| GB2423637B (en) * | 2003-11-12 | 2007-05-23 | Sumitomo Chemical Co | Method for manufacturing compound semiconductor epitaxial substrate |
| US7393412B2 (en) | 2003-11-12 | 2008-07-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing compound semiconductor epitaxial substrate |
| JP2005167099A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Shigeya Narizuka | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2011014922A (ja) * | 2010-09-02 | 2011-01-20 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 化合物半導体ウェーハの製造方法及び化合物半導体素子 |
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