化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法
【課題】面内にわたって表面抵抗率を均一化し、得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗のバラツキを低減した化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＧａＡｓからなる基板１上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハ１０において、オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くしたものである。
【解決手段】ＧａＡｓからなる基板１上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハ１０において、オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）素子を作製するための化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）などの化合物半導体はＳｉ（シリコン）半導体に比べて、電子移動度が高いという特長がある。この特長を活かして、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓは高速動作や高効率動作が要求されるデバイスに多く用いられている。そのデバイスの代表例として、ＨＥＭＴが挙げられる。ＨＥＭＴは、携帯電話送信用等のマイクロ波通信機器の増幅器として広く用いられている。
【０００３】
ＨＥＭＴの種類としては、電子走行層（チャネル層）に使用する材料によって、ＧａＡｓ系や、ＩｎＧａＡｓ系のものが知られている。また、電子供給層（キャリア供給層）の材料からみると、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰを用いたものがある。さらに、電子供給層の総数に注目すると、電子供給層が電子走行層上に一層設けられたシングルへテロタイプと、電子走行層の上下にそれぞれ設けられたダブルヘテロタイプとに分けられる。
【０００４】
従来、電子供給層にＡｌＧａＡｓ、電子走行層にＩｎＧａＡｓを用いた例がある（例えば、特許文献１，２）。このＩｎＧａＡｓ系のＨＥＭＴの作製に用いられるＨＥＭＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハの構造を次に述べる。
【０００５】
このＨＥＭＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハは、半絶縁性のＧａＡｓ基板上に結晶成長させた以下の各層より構成されている。すなわち、ＧａＡｓ基板側から順に、ｕｎ−ＧａＡｓからなる下部バッファ層と、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層と、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層と、ｕｎ−ＩｎＧａＡｓからなる電子走行層と、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層と、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層と、ｎ+−ＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層とを有する。ここで、「ｕｎ−」はアンドープを表し、「ｎ+−」はｎ型であってキャリア濃度が高いことを表す（以下、同様）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２６３４５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来技術を用いてオーミックコンタクト層を、フェイスダウンＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長）法を用いたエピタキシャル結晶成長法により成長させた場合のキャリア濃度面内分布は、ウェハ中心からウェハ外周部分までほぼ均一である。その結果、オーミックコンタクト層の膜厚分布が凸分布の場合、その表面抵抗率がウェハ周辺部で高くなるので、ウェハ周辺部より得られたＨＥＭＴ素子はウェハ中心部より得られたＨＥＭＴ素子に比べて製品抵抗が高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、面内にわたって表面抵抗率を均一化し、得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗のバラツキを低減した化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は、ＧａＡｓからなる基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くした化合物半導体エピタキシャルウェハである。
【００１０】
前記オーミックコンタクト層の外周部と中心部のキャリア濃度の差が４％以上であるとよい。
【００１１】
前記オーミックコンタクト層の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下であるとよい。
【００１２】
前記下部電子供給層及び前記上部電子供給層のＡｌ組成が０．２以上０．２８以下であるとよい。
【００１３】
前記下部電子供給層の膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、かつ前記上部電子供給層の膜厚が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下であるとよい。
【００１４】
前記バッファ層はキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層であり、かつ膜厚が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるとよい。
【００１５】
また、本発明は、水平方向にガス流路が形成された反応管の上部壁に開口を形成し、前記開口に、ＧａＡｓからなる基板を載置した基板保持治具を、前記基板の成長面側が前記ガス流路に臨むように下向きに設け、前記基板の成長面とは反対の面側にヒータを設けると共に、前記基板と前記ヒータとの間に前記基板を均一に加熱するための基板均熱治具を配置し、前記ガス流路に必要とする原料ガスを供給して、前記基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層を順次形成する化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、前記オーミックコンタクト層の成長時に、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くして、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くする化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１６】
前記基板に対向する面が平坦に形成された基板均熱治具を用い、該基板均熱治具を、前記基板との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置することで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするとよい。
【００１７】
前記基板に対向する面が前記基板の中心部から外周部にかけて前記基板との距離が近づくように形成された基板均熱治具を用いることで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、面内にわたって表面抵抗率を均一化し、得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗のバラツキを低減した化合物半導体エピタキシャルウェハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す化合物半導体エピタキシャルウェハの断面構造図である。
【図２】ＭＯＶＰＥ装置の一部を示す断面図である。
【図３】（ａ）はオーミックコンタクト層のキャリア濃度測定用の電極構造を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図４】実施例の化合物半導体エピタキシャルウェハのオーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布図である。
【図５】比較例の化合物半導体エピタキシャルウェハのオーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布図である。
【図６】実施例の化合物半導体エピタキシャルウェハの製品抵抗のウェハ面内分布図である。
【図７】比較例の化合物半導体エピタキシャルウェハの製品抵抗のウェハ面内分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態を示す化合物半導体エピタキシャルウェハの断面構造図である。
【００２２】
図１に示すように、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０は、ＧａＡｓからなる基板１上に、ＧａＡｓからなるバッファ層２、ＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８が順次形成されてなる。
【００２３】
基板１は各層を単結晶成長させるための下地であり、下部及び上部バッファ層２，３は基板１表面の残留不純物によるデバイス特性劣化を防ぐ働きと、電子走行層５のリーク電流を抑える働きを持った層である。
【００２４】
電子走行層５は電子が流れる高純度な層である。上部及び下部電子供給層４，６は電子走行層５への電子を供給するための層である。ショットキー層７はショットキー接合を形成するための層で、オーミックコンタクト層８は電極を形成するための層である。
【００２５】
ところで、前述のように、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製する際に、オーミックコンタクト層８の膜厚分布が均一とならず凸分布となる傾向がある。このような化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を用いてＨＥＭＴ素子を作製すると、ウェハの中心部に比べてウェハ周辺部でオーミックコンタクト層８の膜厚が薄くなっているため、ウェハ周辺部より得られたＨＥＭＴ素子は、中心部より得られたＨＥＭＴ素子に比べて製品抵抗が高くなるという問題があった。
【００２６】
すなわち、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０のオーミックコンタクト層８のキャリア濃度面内分布がほぼ均一である場合、膜厚が厚いほど表面抵抗率が小さくなり、逆に膜厚が薄いほど表面抵抗率が大きくなるので、切り出されたウェハの製品抵抗にバラツキが生じる。
【００２７】
そこで、本実施の形態に係る化合物半導体エピタキシャルウェハ１０では、従来はキャリア濃度面内分布がほぼ均一であったオーミックコンタクト層８について、外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くすることで、製品抵抗をほぼ均一にした。オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くする手段を、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０の製造方法と共に説明する。
【００２８】
化合物半導体エピタキシャルウェハ１０の製造は、ＭＯＶＰＥ装置を用いて行う。ＭＯＶＰＥ装置としては、基板１の結晶成長面が下向きに設置されるフェイスダウンタイプのものを用いる。
【００２９】
このフェイスダウンタイプのＭＯＶＰＥ装置は、図２に示すように、水平方向にガス流路が形成された反応管１１の上部壁１２に開口１３を形成し、その開口１３に、ＧａＡｓからなる基板１を載置した基板保持治具１４を、基板１の成長面側がガス流路に臨むように下向きに設け、基板１の成長面とは反対の面側にヒータ（図示せず）を設けると共に、基板１とヒータとの間に基板１を均一に加熱するための基板均熱治具１５を配置して構成される。
【００３０】
反応管１１に必要とする原料ガスを供給して、基板１上に、ＧａＡｓからなる下部バッファ層２、ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８を順次形成する。
【００３１】
このとき、基板均熱治具１５を、基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置する（基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるような基板均熱治具１５を用いる）ことで、基板１の外周部の温度が中心部より高くなるようにする。これにより、外周部でキャリアのドーピングが促進され、オーミックコンタクト層８の中心部より外周部のキャリア濃度を高くすることができる。オーミックコンタクト層８の外周部と中心部のキャリア濃度の差は４％以上となるようにするとよい。
【００３２】
原料ガスとしては、成長する各エピタキシャル層に対応する、必要なＩＩＩ族原料ガス、Ｖ族原料ガス、希釈用ガス及びドーパント原料ガスを供給する。
【００３３】
ＩＩＩ族原料ガスには、Ｇａ（ＣＨ3）3（トリメチルガリウム）、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルガリウム）、Ａｌ（ＣＨ3）3（トリメチルアルミニウム）、Ａｌ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルアルミニウム）、Ｉｎ（ＣＨ3）3（トリメチルインジウム）、Ｉｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルインジウム）などを用いる。Ｖ族原料ガスには、ＡｓＨ3（アルシン）、ＰＨ3（ホスフィン）等を用いる。
【００３４】
ｎ型ドーパント原料にはＳｉＨ4（モノシラン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）、Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）2（ジエチルテルル）等を用いる。希釈用ガスには、Ｈ2（水素）、Ｎ2（窒素）又はＡｒ（アルゴン）などを用いる。
【００３５】
各層の成長に際して、下部及び上部電子供給層４，６のＡｌ組成を０．２０以上０．２８以下に設定するとよい。これにより、下部及び上部電子供給層４，６のキャリア濃度面内分布のバラツキを低減することができる。Ａｌ組成を０．２０以上とするのは、本実施の形態に係る構造においては、Ａｌ組成を０．２０よりも低くすると電子移動度の低下を招くためである。また、Ａｌ組成を０．２８以下とするのは、リーク電流の増加を抑制するためである。
【００３６】
また、下部電子供給層４の膜厚は３ｎｍ以上６ｎｍ以下、上部電子供給層６の膜厚は１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下とするとよい。これは、下部電子供給層４の膜厚が厚いと、下部電子供給層４がリークパス（リーク電流の経路）となって、リーク電流の増大に繋がるからである。その一方で、所望の電子供給量を確保するため、上部電子供給層６を厚く、例えば１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下に形成する。
【００３７】
さらに、上部バッファ層３は、キャリア濃度を１．０×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層とし、かつ膜厚を５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とするとよい。こうすることで、上部バッファ層３を空乏化でき、上部バッファ層３へのリーク電流を抑制できる。
【００３８】
また、オーミックコンタクト層８の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下となるように成長させる。膜厚のバラツキが大きくなると、本発明の効果が得られにくくなるからである。
【００３９】
以上説明した方法により、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０が得られる。この化合物半導体エピタキシャルウェハ１０では、オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くしているため、ウェハ面内にわたって表面抵抗率が均一化されている。
【００４０】
よって、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０より得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗は、得られる箇所によらずほぼ均一となり、そのバラツキが低減される。
【００４１】
本実施の形態では、基板均熱治具１５を、基板１との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置する（基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるような基板均熱治具１５を用いる）ことで、基板１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする場合を説明したが、基板１に対向する面が基板１の中心部から外周部にかけて基板１との距離が近づくように形成されたテーパー状や逆Ｕ字状の基板均熱治具を用いることで、基板１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、フェイスダウンタイプのＭＯＶＰＥ装置による成長方法について説明したが、他の成長方法、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等を用いてもよい。
【００４３】
さらに、本実施の形態の化合物半導体エピタキシャルウェハ１０のエピタキシャル層の積層構造において、エピタキシャル層の構成、各エピタキシャル層の材質、膜厚等は適宜変更可能である。例えば、バッファ層を下部バッファ層２と上部バッファ層３の２層構造ではなく、上部バッファ層３のみの単層としてもよい。すなわち、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０は、ＧａＡｓからなる基板１上に、ＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８を順次積層して形成してもよい。また、電子供給層を１層のみのシングルヘテロタイプとすることも可能である。さらにまた、下部電子供給層４の膜厚を上部電子供給層６の膜厚より厚くすることも可能である。
【実施例】
【００４４】
次に具体的な数値を挙げ説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００４５】
先ず、基板１と基板均熱治具との距離ｄと、オーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布との関係を確認するために以下に示す実験を行った。
【００４６】
（実施例１）
オーミックコンタクト層のキャリア濃度を測定するために、図３（ａ）に示すように、直径６インチのＧａＡｓからなる基板１上にＧａＡｓオーミックコンタクト層を模した、目標とするキャリア濃度９．０×１０17ｃｍ-3、膜厚約１μｍのｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１を単層で成長させた。このとき、基板１との距離がｄ＝０．１ｍｍとなるような基板均熱治具１５を用いた。次に、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１上にキャリア濃度測定用の電極１６，１７を形成した。
【００４７】
電極１６はｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１にショットキーコンタクトするショットキー電極１６であり、電極１７はｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１に擬オーミックコンタクトする擬オーミック電極１７である。図３（ｂ）は図３（ａ）の電極構造を平面図に表したもので、各素子形成領域に相当する中心部には円形状のショットキー電極１６が設けられ、ショットキー電極１６の外周には環状の擬オーミック電極１７が設けられる。ショットキー電極１６と擬オーミック電極１７との間に印加電圧を加え、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の電流と位相差を測定することにより、キャリア濃度を測定した。その結果を図４に示す。図４では、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の単層のキャリア濃度が外周部において４．３％高くなっていることが分かった。
【００４８】
（比較例１）
基板１との距離がｄ＝０．３ｍｍとなるような基板均熱治具を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１のキャリア濃度を測定した。その結果を図５に示す。図５では、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の単層のキャリア濃度バラツキは２．０％以下であった。
【００４９】
次に、オーミックコンタクト層のキャリア濃度と製品抵抗との関係を確認するために以下に示す実験を行った。
【００５０】
（実施例２）
実施例１の基板均熱治具１５を用いて、ＧａＡｓ基板１の上にｕｎ−ＧａＡｓからなる下部バッファ層２、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層３、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ｕｎ−ＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７，ｎ+−ＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８からなる化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製した。
【００５１】
その製品抵抗の分布を図６に示す。ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を高くした結果、エピタキシャルウェハ面内にわたっての製品抵抗の均一性を得ることができた。
【００５２】
（比較例２）
比較例１の基板均熱治具を用いて、実施例２と同様にして化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製した。その製品抵抗の分布を図７に示す。ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層８の外周のキャリア濃度バラツキが２．０％以下とほぼ均一であった結果、ウェハ外周部の製品抵抗が高くなってしまった。
【００５３】
これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すように、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層のウェハ外周部のキャリア濃度を高くすることで、製品抵抗が高均一な化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を得ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ 下部バッファ層
３ 上部バッファ層
４ 下部電子供給層
５ 電子走行層
６ 上部電子供給層
７ ショットキー層
８ オーミックコンタクト層
１０ 化合物半導体エピタキシャルウェハ
１４ 基板保持治具
１５ 基板均熱治具
１６ ショットキー電極
１７ 擬オーミック電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）素子を作製するための化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）などの化合物半導体はＳｉ（シリコン）半導体に比べて、電子移動度が高いという特長がある。この特長を活かして、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓは高速動作や高効率動作が要求されるデバイスに多く用いられている。そのデバイスの代表例として、ＨＥＭＴが挙げられる。ＨＥＭＴは、携帯電話送信用等のマイクロ波通信機器の増幅器として広く用いられている。
【０００３】
ＨＥＭＴの種類としては、電子走行層（チャネル層）に使用する材料によって、ＧａＡｓ系や、ＩｎＧａＡｓ系のものが知られている。また、電子供給層（キャリア供給層）の材料からみると、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰを用いたものがある。さらに、電子供給層の総数に注目すると、電子供給層が電子走行層上に一層設けられたシングルへテロタイプと、電子走行層の上下にそれぞれ設けられたダブルヘテロタイプとに分けられる。
【０００４】
従来、電子供給層にＡｌＧａＡｓ、電子走行層にＩｎＧａＡｓを用いた例がある（例えば、特許文献１，２）。このＩｎＧａＡｓ系のＨＥＭＴの作製に用いられるＨＥＭＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハの構造を次に述べる。
【０００５】
このＨＥＭＴ用の化合物半導体エピタキシャルウェハは、半絶縁性のＧａＡｓ基板上に結晶成長させた以下の各層より構成されている。すなわち、ＧａＡｓ基板側から順に、ｕｎ−ＧａＡｓからなる下部バッファ層と、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層と、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層と、ｕｎ−ＩｎＧａＡｓからなる電子走行層と、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層と、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層と、ｎ+−ＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層とを有する。ここで、「ｕｎ−」はアンドープを表し、「ｎ+−」はｎ型であってキャリア濃度が高いことを表す（以下、同様）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２６３４５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来技術を用いてオーミックコンタクト層を、フェイスダウンＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長）法を用いたエピタキシャル結晶成長法により成長させた場合のキャリア濃度面内分布は、ウェハ中心からウェハ外周部分までほぼ均一である。その結果、オーミックコンタクト層の膜厚分布が凸分布の場合、その表面抵抗率がウェハ周辺部で高くなるので、ウェハ周辺部より得られたＨＥＭＴ素子はウェハ中心部より得られたＨＥＭＴ素子に比べて製品抵抗が高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、面内にわたって表面抵抗率を均一化し、得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗のバラツキを低減した化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は、ＧａＡｓからなる基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くした化合物半導体エピタキシャルウェハである。
【００１０】
前記オーミックコンタクト層の外周部と中心部のキャリア濃度の差が４％以上であるとよい。
【００１１】
前記オーミックコンタクト層の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下であるとよい。
【００１２】
前記下部電子供給層及び前記上部電子供給層のＡｌ組成が０．２以上０．２８以下であるとよい。
【００１３】
前記下部電子供給層の膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、かつ前記上部電子供給層の膜厚が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下であるとよい。
【００１４】
前記バッファ層はキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層であり、かつ膜厚が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるとよい。
【００１５】
また、本発明は、水平方向にガス流路が形成された反応管の上部壁に開口を形成し、前記開口に、ＧａＡｓからなる基板を載置した基板保持治具を、前記基板の成長面側が前記ガス流路に臨むように下向きに設け、前記基板の成長面とは反対の面側にヒータを設けると共に、前記基板と前記ヒータとの間に前記基板を均一に加熱するための基板均熱治具を配置し、前記ガス流路に必要とする原料ガスを供給して、前記基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層を順次形成する化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、前記オーミックコンタクト層の成長時に、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くして、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くする化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１６】
前記基板に対向する面が平坦に形成された基板均熱治具を用い、該基板均熱治具を、前記基板との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置することで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするとよい。
【００１７】
前記基板に対向する面が前記基板の中心部から外周部にかけて前記基板との距離が近づくように形成された基板均熱治具を用いることで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、面内にわたって表面抵抗率を均一化し、得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗のバラツキを低減した化合物半導体エピタキシャルウェハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す化合物半導体エピタキシャルウェハの断面構造図である。
【図２】ＭＯＶＰＥ装置の一部を示す断面図である。
【図３】（ａ）はオーミックコンタクト層のキャリア濃度測定用の電極構造を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図４】実施例の化合物半導体エピタキシャルウェハのオーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布図である。
【図５】比較例の化合物半導体エピタキシャルウェハのオーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布図である。
【図６】実施例の化合物半導体エピタキシャルウェハの製品抵抗のウェハ面内分布図である。
【図７】比較例の化合物半導体エピタキシャルウェハの製品抵抗のウェハ面内分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態を示す化合物半導体エピタキシャルウェハの断面構造図である。
【００２２】
図１に示すように、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０は、ＧａＡｓからなる基板１上に、ＧａＡｓからなるバッファ層２、ＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８が順次形成されてなる。
【００２３】
基板１は各層を単結晶成長させるための下地であり、下部及び上部バッファ層２，３は基板１表面の残留不純物によるデバイス特性劣化を防ぐ働きと、電子走行層５のリーク電流を抑える働きを持った層である。
【００２４】
電子走行層５は電子が流れる高純度な層である。上部及び下部電子供給層４，６は電子走行層５への電子を供給するための層である。ショットキー層７はショットキー接合を形成するための層で、オーミックコンタクト層８は電極を形成するための層である。
【００２５】
ところで、前述のように、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製する際に、オーミックコンタクト層８の膜厚分布が均一とならず凸分布となる傾向がある。このような化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を用いてＨＥＭＴ素子を作製すると、ウェハの中心部に比べてウェハ周辺部でオーミックコンタクト層８の膜厚が薄くなっているため、ウェハ周辺部より得られたＨＥＭＴ素子は、中心部より得られたＨＥＭＴ素子に比べて製品抵抗が高くなるという問題があった。
【００２６】
すなわち、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０のオーミックコンタクト層８のキャリア濃度面内分布がほぼ均一である場合、膜厚が厚いほど表面抵抗率が小さくなり、逆に膜厚が薄いほど表面抵抗率が大きくなるので、切り出されたウェハの製品抵抗にバラツキが生じる。
【００２７】
そこで、本実施の形態に係る化合物半導体エピタキシャルウェハ１０では、従来はキャリア濃度面内分布がほぼ均一であったオーミックコンタクト層８について、外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くすることで、製品抵抗をほぼ均一にした。オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くする手段を、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０の製造方法と共に説明する。
【００２８】
化合物半導体エピタキシャルウェハ１０の製造は、ＭＯＶＰＥ装置を用いて行う。ＭＯＶＰＥ装置としては、基板１の結晶成長面が下向きに設置されるフェイスダウンタイプのものを用いる。
【００２９】
このフェイスダウンタイプのＭＯＶＰＥ装置は、図２に示すように、水平方向にガス流路が形成された反応管１１の上部壁１２に開口１３を形成し、その開口１３に、ＧａＡｓからなる基板１を載置した基板保持治具１４を、基板１の成長面側がガス流路に臨むように下向きに設け、基板１の成長面とは反対の面側にヒータ（図示せず）を設けると共に、基板１とヒータとの間に基板１を均一に加熱するための基板均熱治具１５を配置して構成される。
【００３０】
反応管１１に必要とする原料ガスを供給して、基板１上に、ＧａＡｓからなる下部バッファ層２、ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８を順次形成する。
【００３１】
このとき、基板均熱治具１５を、基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置する（基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるような基板均熱治具１５を用いる）ことで、基板１の外周部の温度が中心部より高くなるようにする。これにより、外周部でキャリアのドーピングが促進され、オーミックコンタクト層８の中心部より外周部のキャリア濃度を高くすることができる。オーミックコンタクト層８の外周部と中心部のキャリア濃度の差は４％以上となるようにするとよい。
【００３２】
原料ガスとしては、成長する各エピタキシャル層に対応する、必要なＩＩＩ族原料ガス、Ｖ族原料ガス、希釈用ガス及びドーパント原料ガスを供給する。
【００３３】
ＩＩＩ族原料ガスには、Ｇａ（ＣＨ3）3（トリメチルガリウム）、Ｇａ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルガリウム）、Ａｌ（ＣＨ3）3（トリメチルアルミニウム）、Ａｌ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルアルミニウム）、Ｉｎ（ＣＨ3）3（トリメチルインジウム）、Ｉｎ（ＣＨ3ＣＨ2）3（トリエチルインジウム）などを用いる。Ｖ族原料ガスには、ＡｓＨ3（アルシン）、ＰＨ3（ホスフィン）等を用いる。
【００３４】
ｎ型ドーパント原料にはＳｉＨ4（モノシラン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）、Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）2（ジエチルテルル）等を用いる。希釈用ガスには、Ｈ2（水素）、Ｎ2（窒素）又はＡｒ（アルゴン）などを用いる。
【００３５】
各層の成長に際して、下部及び上部電子供給層４，６のＡｌ組成を０．２０以上０．２８以下に設定するとよい。これにより、下部及び上部電子供給層４，６のキャリア濃度面内分布のバラツキを低減することができる。Ａｌ組成を０．２０以上とするのは、本実施の形態に係る構造においては、Ａｌ組成を０．２０よりも低くすると電子移動度の低下を招くためである。また、Ａｌ組成を０．２８以下とするのは、リーク電流の増加を抑制するためである。
【００３６】
また、下部電子供給層４の膜厚は３ｎｍ以上６ｎｍ以下、上部電子供給層６の膜厚は１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下とするとよい。これは、下部電子供給層４の膜厚が厚いと、下部電子供給層４がリークパス（リーク電流の経路）となって、リーク電流の増大に繋がるからである。その一方で、所望の電子供給量を確保するため、上部電子供給層６を厚く、例えば１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下に形成する。
【００３７】
さらに、上部バッファ層３は、キャリア濃度を１．０×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層とし、かつ膜厚を５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とするとよい。こうすることで、上部バッファ層３を空乏化でき、上部バッファ層３へのリーク電流を抑制できる。
【００３８】
また、オーミックコンタクト層８の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下となるように成長させる。膜厚のバラツキが大きくなると、本発明の効果が得られにくくなるからである。
【００３９】
以上説明した方法により、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０が得られる。この化合物半導体エピタキシャルウェハ１０では、オーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高くしているため、ウェハ面内にわたって表面抵抗率が均一化されている。
【００４０】
よって、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０より得られるＨＥＭＴ素子の製品抵抗は、得られる箇所によらずほぼ均一となり、そのバラツキが低減される。
【００４１】
本実施の形態では、基板均熱治具１５を、基板１との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置する（基板１との距離ｄが０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるような基板均熱治具１５を用いる）ことで、基板１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする場合を説明したが、基板１に対向する面が基板１の中心部から外周部にかけて基板１との距離が近づくように形成されたテーパー状や逆Ｕ字状の基板均熱治具を用いることで、基板１の外周部の温度を中心部の温度よりも高くするようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、フェイスダウンタイプのＭＯＶＰＥ装置による成長方法について説明したが、他の成長方法、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等を用いてもよい。
【００４３】
さらに、本実施の形態の化合物半導体エピタキシャルウェハ１０のエピタキシャル層の積層構造において、エピタキシャル層の構成、各エピタキシャル層の材質、膜厚等は適宜変更可能である。例えば、バッファ層を下部バッファ層２と上部バッファ層３の２層構造ではなく、上部バッファ層３のみの単層としてもよい。すなわち、化合物半導体エピタキシャルウェハ１０は、ＧａＡｓからなる基板１上に、ＡｌＧａＡｓからなるバッファ層３、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８を順次積層して形成してもよい。また、電子供給層を１層のみのシングルヘテロタイプとすることも可能である。さらにまた、下部電子供給層４の膜厚を上部電子供給層６の膜厚より厚くすることも可能である。
【実施例】
【００４４】
次に具体的な数値を挙げ説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００４５】
先ず、基板１と基板均熱治具との距離ｄと、オーミックコンタクト層のキャリア濃度面内分布との関係を確認するために以下に示す実験を行った。
【００４６】
（実施例１）
オーミックコンタクト層のキャリア濃度を測定するために、図３（ａ）に示すように、直径６インチのＧａＡｓからなる基板１上にＧａＡｓオーミックコンタクト層を模した、目標とするキャリア濃度９．０×１０17ｃｍ-3、膜厚約１μｍのｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１を単層で成長させた。このとき、基板１との距離がｄ＝０．１ｍｍとなるような基板均熱治具１５を用いた。次に、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１上にキャリア濃度測定用の電極１６，１７を形成した。
【００４７】
電極１６はｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１にショットキーコンタクトするショットキー電極１６であり、電極１７はｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１に擬オーミックコンタクトする擬オーミック電極１７である。図３（ｂ）は図３（ａ）の電極構造を平面図に表したもので、各素子形成領域に相当する中心部には円形状のショットキー電極１６が設けられ、ショットキー電極１６の外周には環状の擬オーミック電極１７が設けられる。ショットキー電極１６と擬オーミック電極１７との間に印加電圧を加え、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の電流と位相差を測定することにより、キャリア濃度を測定した。その結果を図４に示す。図４では、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の単層のキャリア濃度が外周部において４．３％高くなっていることが分かった。
【００４８】
（比較例１）
基板１との距離がｄ＝０．３ｍｍとなるような基板均熱治具を用いたこと以外は実施例１と同様にして、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１のキャリア濃度を測定した。その結果を図５に示す。図５では、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層３１の単層のキャリア濃度バラツキは２．０％以下であった。
【００４９】
次に、オーミックコンタクト層のキャリア濃度と製品抵抗との関係を確認するために以下に示す実験を行った。
【００５０】
（実施例２）
実施例１の基板均熱治具１５を用いて、ＧａＡｓ基板１の上にｕｎ−ＧａＡｓからなる下部バッファ層２、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなる上部バッファ層３、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層４、ｕｎ−ＩｎＧａＡｓからなる電子走行層５、ｎ+−ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層６、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層７，ｎ+−ＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層８からなる化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製した。
【００５１】
その製品抵抗の分布を図６に示す。ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層８の外周部のキャリア濃度を高くした結果、エピタキシャルウェハ面内にわたっての製品抵抗の均一性を得ることができた。
【００５２】
（比較例２）
比較例１の基板均熱治具を用いて、実施例２と同様にして化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を作製した。その製品抵抗の分布を図７に示す。ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層８の外周のキャリア濃度バラツキが２．０％以下とほぼ均一であった結果、ウェハ外周部の製品抵抗が高くなってしまった。
【００５３】
これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すように、ｎ+−ＧａＡｓオーミックコンタクト層のウェハ外周部のキャリア濃度を高くすることで、製品抵抗が高均一な化合物半導体エピタキシャルウェハ１０を得ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ 下部バッファ層
３ 上部バッファ層
４ 下部電子供給層
５ 電子走行層
６ 上部電子供給層
７ ショットキー層
８ オーミックコンタクト層
１０ 化合物半導体エピタキシャルウェハ
１４ 基板保持治具
１５ 基板均熱治具
１６ ショットキー電極
１７ 擬オーミック電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓからなる基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高く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。
【請求項２】
前記オーミックコンタクト層の外周部と中心部のキャリア濃度の差が４％以上である請求項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】
前記オーミックコンタクト層の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下である請求項１又は２に記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項４】
前記下部電子供給層及び前記上部電子供給層のＡｌ組成が０．２以上０．２８以下である請求項１〜３いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項５】
前記下部電子供給層の膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、かつ前記上部電子供給層の膜厚が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下である請求項１〜４いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項６】
前記バッファ層はキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層であり、かつ膜厚が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項１〜５いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項７】
水平方向にガス流路が形成された反応管の上部壁に開口を形成し、前記開口に、ＧａＡｓからなる基板を載置した基板保持治具を、前記基板の成長面側が前記ガス流路に臨むように下向きに設け、前記基板の成長面とは反対の面側にヒータを設けると共に、前記基板と前記ヒータとの間に前記基板を均一に加熱するための基板均熱治具を配置し、前記ガス流路に必要とする原料ガスを供給して、前記基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層を順次形成する化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
前記オーミックコンタクト層の成長時に、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くして、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高く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の製造方法。
【請求項８】
前記基板に対向する面が平坦に形成された基板均熱治具を用い、該基板均熱治具を、前記基板との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置することで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項９】
前記基板に対向する面が前記基板の中心部から外周部にかけて前記基板との距離が近づくように形成された基板均熱治具を用いることで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項１】
ＧａＡｓからなる基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層が順次形成された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高く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。
【請求項２】
前記オーミックコンタクト層の外周部と中心部のキャリア濃度の差が４％以上である請求項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】
前記オーミックコンタクト層の膜厚のバラツキが、その中心から外周部にかけて−３．５％以上０．５％以下である請求項１又は２に記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項４】
前記下部電子供給層及び前記上部電子供給層のＡｌ組成が０．２以上０．２８以下である請求項１〜３いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項５】
前記下部電子供給層の膜厚が３ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、かつ前記上部電子供給層の膜厚が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下である請求項１〜４いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項６】
前記バッファ層はキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以下のｐ型層であり、かつ膜厚が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項１〜５いずれかに記載の化合物半導体エピタキシャルウェハ。
【請求項７】
水平方向にガス流路が形成された反応管の上部壁に開口を形成し、前記開口に、ＧａＡｓからなる基板を載置した基板保持治具を、前記基板の成長面側が前記ガス流路に臨むように下向きに設け、前記基板の成長面とは反対の面側にヒータを設けると共に、前記基板と前記ヒータとの間に前記基板を均一に加熱するための基板均熱治具を配置し、前記ガス流路に必要とする原料ガスを供給して、前記基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなるバッファ層、ＡｌＧａＡｓからなる下部電子供給層、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓからなる電子走行層、ＡｌＧａＡｓからなる上部電子供給層、ＡｌＧａＡｓからなるショットキー層、及びｎ型不純物を含有するＧａＡｓからなるオーミックコンタクト層を順次形成する化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
前記オーミックコンタクト層の成長時に、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くして、前記オーミックコンタクト層の外周部のキャリア濃度を中心部のキャリア濃度より高く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の製造方法。
【請求項８】
前記基板に対向する面が平坦に形成された基板均熱治具を用い、該基板均熱治具を、前記基板との距離が０ｍｍ以上０．３ｍｍ未満となるように配置することで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項９】
前記基板に対向する面が前記基板の中心部から外周部にかけて前記基板との距離が近づくように形成された基板均熱治具を用いることで、前記基板の外周部の温度を中心部の温度よりも高くする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５４４０５（Ｐ２０１２−５４４０５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５８３９（Ｐ２０１０−１９５８３９）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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