ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法
【課題】バッファリーク電流を十分に抑制可能なIII−Ｖ族化合物半導体装置及びその製
造方法を提供する。
【解決手段】単結晶基板(11)とチャネル層(13)との間に無添加バッファ層(12)を含むIII
−Ｖ族化合物半導体装置(1)において、前記単結晶基板(11)と前記無添加バッファ層(12)
の界面に、前記無添加バッファ層(12)の前記単結晶基板(11)側の界面に、又は前記無添加バッファ層(12)中に、酸素δドーピング層(12a)を形成する。
造方法を提供する。
【解決手段】単結晶基板(11)とチャネル層(13)との間に無添加バッファ層(12)を含むIII
−Ｖ族化合物半導体装置(1)において、前記単結晶基板(11)と前記無添加バッファ層(12)
の界面に、前記無添加バッファ層(12)の前記単結晶基板(11)側の界面に、又は前記無添加バッファ層(12)中に、酸素δドーピング層(12a)を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関し、特に、電界効果トラ
ンジスタ(ＦＥＴ)やＦＥＴの一種である高電子移動度トランジスタ(ＨＥＭＴ)に好適なIII−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガリウム砒素(ＧａＡｓ)やインジウムガリウム砒素(ＩｎＧａＡｓ)等の化合物半導体は、シリコン(Ｓｉ)に比べて電子移動度が高いという特長がある。このような特長を活かして、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。代表例としてＨＥＭＴが挙げられる。
【０００３】
図５に、従来のＨＥＭＴｌ０の断面構造を示す。このＨＥＭＴｌ０は、半絶縁性基板(
ＧａＡｓ基板)１１上に、無添加のバッファ層(ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層)１２、チ
ャネル層(ＩｎＧａＡｓ層)１３、スペーサ層(ＡｌＧａＡｓ層)１４、キャリア供給層(Ａ
ｌＧａＡｓ層)１５、ショットキー層(ＡｌＧａＡｓ層又はＧａＡｓ層)１６及びコンタク
ト層(ＩｎＧａＡｓ層)１７を順次エピタキシャル成長させ、コンタクト層１７を選択的にエッチングしてショットキー層１６の一部を露出させ、残ったコンタクト層１７上にソース電極１０２及びドレイン電極１０３を形成し、ショットキー層１６の露出した部分の上にゲート電極１０１を形成したものである。
【０００４】
ＧａＡｓやＡ１ＧａＡｓからなるバッファ層１２は、高抵抗であることが要求される。その理由は次の通りである。
ＨＥＭＴの動作において、ソース―ドレイン間の電流は、ゲート電圧印加時にゲート電極１０１のショットキー界面からチャネル層１３へ伸びる空乏層によってチャネル層１３の厚さを変化させることによって、チャネル層１３を流れる電流で制御される。チャネル層１３が空乏化する電圧を印加した時、ソース―ドレイン間に電流が流れなくなる。この状態はピンチオフと呼ばれる。ピンチオフ時にソース―ドレイン間に流れる電流はバッファリーク電流と呼ばれ、１×１０−９Ａ以下であることが要求される。このため、バッファ層１２のキャリア濃度を低く抑え、バッファ層１３の比抵抗を高めている。従来、無添加のバッファ層１２のキャリア濃度を１×１０１５ｃｍ−３以下とするのが一般的である。
【０００５】
また、従来、トランジスタ用の化合物半導体ウェハにおいて、バッファ層に酸素を均一にドープして、バッファ層の抵抗を高めバッファリーク電流を抑制するという提案がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３１２０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図５に示す従来のＨＥＭＴｌ０によれば、デバイスを作製して評価した結果、バッファリーク電流が１×１０−６Ａも流れることが分かった。ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓからなる無添加のバッファ層１２のキャリア濃度は、ｐ型で１×１０１５ｃｍ−３である。このキャリア濃度はエピタキシャル成長条件に依存し、キャリア濃度を下げるためには、成長温度を上げること、成長時のＶ／III流量比を上げることが有効であるが、
これらの方法を駆使しても５×１０１４ｃｍ−３以下のキャリア濃度を実現することは困難であり、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することができなかった。また、エピタキシャル層である無添加バッファ層１２では、ＥＬ２のような深いエネルギー
準位が存在しないため、半絶縁性ＧａＡｓ基板のような補償機構によるキャリア濃度の減少が期待できず、高抵抗にはなり得ない。
また、酸素を均一ドープしたバッファ層を用いた構造では、リーク電流を十分に低減することができず、さらに長期信頼性にも問題があった。
【０００７】
本発明は、デバイスを作製した時にバッファリーク電流を十分に抑制可能なIII−Ｖ族
化合物半導体装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様は、単結晶基板とチャネル層との間に無添加バッファ層を含むIII
−Ｖ族化合物半導体装置において、前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層が形成されていることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置において、前記無添
加バッファ層が、ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置にお
いて、前記酸素δドーピング層は、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲の酸素濃度であり、且つｌ０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、単結晶基板上に無添加バッファ層とチャネル層とを含むエピタキシャル層を成長するIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、前記単結晶基板
と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層を形成する工程を含むことを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法である。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第４の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において
、前記酸素δドーピング層は、酸素ガスを供給することによって形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸素δドービング層を有することにより、デバイスを作製した時にバッファリーク電流を十分に抑制できる。したがって、スイッチング特性に優れたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るIII−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法の実施形態を図面
を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に、本発明に係るIII−Ｖ族化合物半導体装置の第１の実施形態であるＨＥＭＴの
断面構造を示す。このＨＥＭＴｌは、ＧａＡｓからなる半絶縁性の基板１１上に酸素δドーピング層（ＡｌＧａＡｓ層に酸素が高濃度にδドーピングされた層）１２ａ、無添加バッファ層（ＧａＡｓ層、又はＡｌＧａＡｓ層）１２、チャネル層（ＩｎＧａＡｓ層）１３、スペーサ層（ＡｌＧａＡｓ層）１４、キャリア供給層（ＡｌＧａＡｓ層）１５、ショットキー層（ＡｌＧａＡｓ層、又はＧａＡｓ層）１６及びコンタクト層（ＩｎＧａＡｓ層）１７を順次エピタキシャル成長させ、コンタクト層１７を選択的にエッチングしてショットキー層１６の一部を露出させ、残ったコンタクト層１７上にソース電極１０２及びドレイン電極１０３を形成し、ショットキー層１６の露出した部分上にゲート電極１０１を形
成したものである。
【００１６】
ここで、コンタクト層１７は、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３とオーミック接合を形成する層である。ショットキー層１６は、ゲート電極１０１とショットキー接合を形成する層である。キャリア供給層１５は、ｎ型不純物がドーピングされており、自由電子を放出してチャネル層１３へ供給する層である。チャネル層１３は、自由電子が流れる層であり、高純度である必要がある。スペーサ層１４は、チャネル層１３の自由電子がキャリア供給層１５のｎ型不純物によりイオン散乱されるのを抑止する層である。無添加バッファ層１２は、基板１１の表面の残留不純物によるデバイス特性の劣化を防止するために形成される層である。
【００１７】
ＨＥＭＴｌの動作において、ソース―ドレイン間の電流は、主にチャネル層１３を流れる電流であり、チャネル層１３を流れる電流は、ゲート電圧印加時にゲート電極１０１のショットキー界面からチャネル層１３へと伸びる空乏層でチャネル層１３の厚さを変化させることによって制御される。チャネル層１３が空乏化するピンチオフ電圧印加時に、ソース―ドレイン間に流れるバッファリーク電流は、１×１０−９Ａ以下であることが要求されている。
【００１８】
上述した本実施形態のＨＥＭＴ１の構造によれば、半絶縁性の基板１１とエピタキシャル層である無添加バッファ層１２との界面に、酸素δドーピング層１２ａを形成することにより、この酸素δドーピング層１２ａが抵抗層として作用し、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することができる。
なお、上記第１の実施形態では、酸素δドーピング層１２ａをＡｌＧａＡｓ層に形成したが、ＧａＡｓ層に形成してもよい。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＨＥＭＴの断面構造を示す。
上記第１の実施形態では、基板１１と無添加バッファ層１２との界面に酸素δドーピング層１２ａを形成したが、第２の実施形態のＨＥＭＴ２では、図２に示すように、無添加バッファ層１２中（無添加バッファ層１２の中間領域）に、酸素δドーピング層１２ａを形成している。その他の構成・構造は、図１の第１の実施形態と同一である。
【００２０】
図２のＨＥＭＴ２の構造によっても、無添加バッファ層１２内に酸素δドーピング層１２ａを形成することにより、この酸素δドーピング層１２ａが抵抗層として作用し、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することが可能となる。
【００２１】
酸素δドーピング層と従来の酸素均一ドープバッファ層と比較すると、酸素δドーピング層の方が高濃度に酸素をドーピングでき、より高抵抗を実現することができる。更に、酸素δドーピング層では、酸素を効率的に狭い範囲にドーピングでき、炉内に残留する酸素のメモリー効果を抑制することができる。
【００２２】
また、酸素δドーピング層では、バッファ層の厚さを薄くすることができるため、基板とＨＥＭＴ構造のエピタキシャル層との間にＨＢＴ構造のエピタキシャル層を介在させた構造において、酸素δドーピング層を採用すると、ＨＥＭＴ構造のエピタキシャル層とＨＢＴ構造のエピタキシャル層との間（縦方向）を電気的に分離でき、且つＨＥＭＴデバイスとＨＢＴデバイスとの段差を小さくすることができる。
【００２３】
エピタキシャル成長技術には、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）と分子線気相成長法（ＭＢＥ）が用いられる。ＭＢＥは結晶制御性に優れた成長技術ではあるが、エピタキシャル成長環境を高真空に保持するためのメンテナンスが必須であるためにスループットが上がらない。そのため工業生産的には、ＭＯＶＰＥが用いられることが多い。
【００２４】
以下に、ＭＯＶＰＥを用いてIII−Ｖ族化合物半導体装置を製造する方法ついて簡単に
述べる。
【００２５】
図３に、エピタキシャル成長に使用するＭＯＶＰＥ装置２０を示す。このＭＯＶＰＥ装置２０は、真空ポンプ及び排気装置（図示せず）を有する排気部２６が接続された反応炉２１を備える。反応炉２１には、基板２７を載置するサセプタ２２と、サセプタ２２を加熱するヒータ２３と、サセプタ２２を回転及び上下移動させる制御軸２４と、基板２７に向かって斜め方向又は水平方向に原料ガスを供給する石英ノズル２５とが設けられている。また、反応炉２１には、原料ガス供給系として、トリメチルガリウム(ＴＭＧ)ガスを発生するＴＭＧガス発生装置３１と、トリメチルアルミニウム(ＴＭＡ)ガスを発生するＴＭＡガス発生装置３２と、ＡｓＨ３ガスを発生するＡｓＨ３ガス発生装置３３と、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)ガスを発生するＴＭＩガス発生装置３４と、Ｓｉをドープするためのジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)ガスを発生するＳｉ２Ｈ６ガス発生装置３５と、酸素をドープするための酸素ガス(Ｏ２)を発生するＯ２ガス発生装置３６とが接続されている。また、反応炉２１の原料ガス供給系には、原料ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（図示せず）等が設けられている。なお、キャリアガス（希釈用ガス）として水素が用いられる。また、基板２７上に成長させるエピタキシャル層に応じて、反応炉２１に供給する原料ガスの組み合わせを変える。
【００２６】
エピタキシャル層を成長させる基板２７を成長炉２１内のサセプタ２２にセットし、ヒータ２３により基板２７を加熱する。成長炉２１内に原料ガスを供給すると、原料ガスが熱により分解し、基板２７上にエピタキシャル層が成長する。
【００２７】
ｉ−ＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇａ原料のトリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ３)３）とＡｓ原料のアルシン（ＡｓＨ３）を基板２７に供給する。尚、Ｇａ原料として、他にトリエチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ３ＣＨ２)３）がある。また、Ａｓ原料として、他にトリメチル砒素（Ａｓ(ＣＨ３)３）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）がある。
【００２８】
ｉ−Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びＡｌ原料のトリメチルアルミニウム（Ａｌ(ＣＨ３)３）を基板２７に供給する。なお、Ａｌ原料として、他にトリエチルアルミニウム（Ａｌ(ＣＨ３ＣＨ２)３）がある。
【００２９】
ｉ−Ｉｎ０.２０Ｇａ０.８０Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びＩｎ原料のトリメチルインジウム（Ｉｎ(ＣＨ３)３）を成長炉２１内に供給する。
【００３０】
ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びｎ型ドーパント原料としてジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を成長炉２１内に供給する。なお、キャリア供給層(ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ)には、ＧａＡｓ中での拡散係数が小さいＳｉ或いはＳが用いられることが多い。
【００３１】
ｎ−ＩｎＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びｎ型ドーパント原料としてＳｉ２Ｈ６を成長炉２１内に供給する。
【００３２】
ｎ型ドーパントの元素としては、Ｓｉ、Ｓ、セレン(Ｓｅ)、テルル(Ｔｅ)がある。Ｓｉ原料としてはモノシラン(ＳｉＨ４)、ジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)がある。Ｓ原料としては硫化水素(Ｈ２Ｓ)がある。Ｓｅ、Ｔｅ原料としてはセレン化水素(Ｈ２Ｓｅ)、テルル化水素(
Ｈ２Ｔｅ)がある。
酸素ドーパントには、酸素ガスを用いる。
【００３３】
なお、上記実施形態のIII−Ｖ族化合物半導体装置では、ＨＥＭＴついて説明したが、
本発明はこれに限らず、バッファ層を有する各種ＦＥＴの全てに適用することができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の実施例を説明する。
本実施例では、第１の実施形態のＨＥＭＴｌ（図１）に使用される、下記の表１に示すＨＥＭＴ用エビタキシャルウェハを作製した。成長時の基板温度を６５０℃とし、成長炉内の圧力を１０１０８Ｐａ(７６Ｔｏｒｒ)とし、希釈用ガスとして水素を用いた。基板にはＧａＡｓ基板を用いた。
【００３５】
【表１】
表１において、エピタキシャル層の名称における「ｎ−」及び「ｉ−」はエピタキシャル層がそれぞれｎ型、半絶縁性であることを表す。
【００３６】
半絶縁性のＧａＡｓ基板の直上に、ｉ−ＧａＡｓ層を成長した。ｉ−ＧａＡｓ層の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３とＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３の流量は１０.５ｃｍ３／分
であり、ＡｓＨ３の流量は３１５ｃｍ３／分である。成長速度は、０.４ｎｍ／秒であっ
た。
【００３７】
次に、上記ｉ−ＧａＡｓ層に酸素をδドーピングした。δドーピング時には、Ｇａ(Ｃ
Ｈ３)３及びＡｓＨ３の供給を停止し、酸素を供給した。酸素の流量は３２ｃｍ３／分と
した。Ｖ族原料の供給を停止したことにより、酸素の取り込みが進んだことがＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）測定の結果判明した。酸素δドーピング層（ＧａＡｓ）内の酸素濃度は２×１０２０ｃｍ−３、厚さは４０ｎｍであった。
【００３８】
次いで、ｉ−ＧａＡｓ層（バッファ層）を成長した。原料流量は、基板直上に成長したものと同一とした。すなわち、Ｇａ(ＣＨ３)３の流量は１０.５ｃｍ３／分、ＡｓＨ３の
流量は３１５ｃｍ３／分とした。
【００３９】
ｉ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層（バッファ層、スペーサ層及びショットキー層）の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３の流量はそれぞれ５.３ｃｍ３／分、１.４３ｃｍ３／分及び６３０ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.３ｎｍ／秒であった。
【００４０】
ｉ−Ｉｎ０.２０Ｇａ０.８０Ａｓ層（チャネル層）の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３の流量はそれぞれ５.３ｃｍ３／分、２.０９ｃｍ３／分及び５００ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.５ｎｍ／秒であった。
【００４１】
ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層（キャリア供給層）の成長には、ｉ−Ａｌ０.２５
Ｇａ０.７５Ａｓの成長に使用したＧａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３に加えて
ｎ型ドーパント原料としてＳｉ２Ｈ６を使用した。ドーパントＳｉ２Ｈ６の流量は、７.
７８×１０−３ｃｍ３／分である。ドーパントＳｉ２Ｈ６以外の原料の流量はｉ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層の場合と同じである。
【００４２】
ｎ−ＧａＡｓ層（ショットキー層）の成長には、ｉ−ＧａＡｓの成長に使用したＧａ(
ＣＨ３)３、ＡｓＨｓに加えてｎ型ドーパントとしてＳｉ２Ｈ６を用いた。ドーパントＳ
ｉ２Ｈ６の流量は１.４７×１０−４ｃｍ３／分である。ドーパントＳｉ２Ｈ６以外の原
料の流量はｉ−ＧａＡｓ層の場合と同様である。
【００４３】
ｎ−Ｉｎ０→０.５０Ｇａ１→０.５０Ａｓ層（コンタクト層）は、ＩｎＡｓ混晶比が０から０.５０まで変化し、成長にはＩｎ(ＣＨ３)、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ
６を用いた。Ｉｎ(ＣＨ３)３、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６の成長開始時の流量はそれぞれ０ｃｍ３／分、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.２×１０−１ｃｍ３／分、また成長終了時の流量はそれぞれ８.３ｃｍ３／分、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.６ｃｍ３／分とした。
【００４４】
ｎ−Ｉｎ０.５０Ｇａ０.５０Ａｓ層（コンタクト層）の成長には、Ｉｎ(ＣＨ３)３、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６を用い、それらの流量はそれぞれ８.３ｃｍ３／分
、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.６ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.５ｎ
ｍ／秒であった。
【００４５】
図４には、上記実施例の方法により得られた表１のエピタキシャルウェハを用いて作製したＨＥＭＴについて、ゲート電圧Ｖgとソース―ドレイン電流Ｉdsを測定した結果を示
す。図４に示すように、ピンチオフ電圧印加時のバッファリーク電流は１×１０−９Ａ以下であり、優れたスイッチング特性を有することが確認された。
【００４６】
次に、酸素δドーピング層の酸素濃度と厚さについて最適な範囲を調べた。その結果を表２に示す。表２におけるデバイス信頼性の試験は、１００ｋＡ／ｃｍ２の電流を流した前後での電流利得βの変化率を測定したものである。
【００４７】
【表２】
表２に示すように、酸素δドーピング層の酸素濃度と厚さは、デバイス特性に次の影響があることが分かった。酸素濃度がｌ×１０１９ｃｍ−３未満、厚さがｌ０ｎｍ未満では、リーク電流が１×１０−９Ａ程度を超えてしまい、高抵抗バッファ層として十分に機能しない。また、酸素濃度がｌ×１０２１ｃｍ−３以上で、厚さがｌ００ｎｍより大きくなると、リーク電流が１×１０−９Ａを大きく超えると共に、酸素δドーピング層の上に成長したエピタキシャル層の結晶性が悪化し、デバイスを作製したときの信頼性が低下することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【図３】III−Ｖ族化合物半導体装置を作製するためのＭＯＶＰＥ装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例のＨＥＭＴにおけるソース―ドレイン電流とゲート電圧の関係を示す図である。
【図５】従来のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２ ＨＥＭＴ
１１ 基板
１２ 無添加バッファ層
１２ａ 酸素δドーピング層
１３ チャネル層
１４ スペーサ層
１５ キャリア供給層
１６ ショットキー層
１７ コンタクト層
２０ ＭＯＶＰＥ装置
２１ 反応炉
２２ サセプタ
２３ ヒータ
２４ 制御軸
２５ 石英ノズル
２６ 排気部
２７ 基板
３１ ＴＭＧガス発生装置
３２ ＴＭＡガス発生装置
３３ ＡｓＨ３ガス発生装置
３４ ＴＭＩガス発生装置
３５ Ｓｉ２Ｈ６ガス発生装置
３６ Ｏ２ガス発生装置
１０１ ゲート電極
１０２ ソース電極
１０３ ドレイン電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関し、特に、電界効果トラ
ンジスタ(ＦＥＴ)やＦＥＴの一種である高電子移動度トランジスタ(ＨＥＭＴ)に好適なIII−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガリウム砒素(ＧａＡｓ)やインジウムガリウム砒素(ＩｎＧａＡｓ)等の化合物半導体は、シリコン(Ｓｉ)に比べて電子移動度が高いという特長がある。このような特長を活かして、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。代表例としてＨＥＭＴが挙げられる。
【０００３】
図５に、従来のＨＥＭＴｌ０の断面構造を示す。このＨＥＭＴｌ０は、半絶縁性基板(
ＧａＡｓ基板)１１上に、無添加のバッファ層(ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層)１２、チ
ャネル層(ＩｎＧａＡｓ層)１３、スペーサ層(ＡｌＧａＡｓ層)１４、キャリア供給層(Ａ
ｌＧａＡｓ層)１５、ショットキー層(ＡｌＧａＡｓ層又はＧａＡｓ層)１６及びコンタク
ト層(ＩｎＧａＡｓ層)１７を順次エピタキシャル成長させ、コンタクト層１７を選択的にエッチングしてショットキー層１６の一部を露出させ、残ったコンタクト層１７上にソース電極１０２及びドレイン電極１０３を形成し、ショットキー層１６の露出した部分の上にゲート電極１０１を形成したものである。
【０００４】
ＧａＡｓやＡ１ＧａＡｓからなるバッファ層１２は、高抵抗であることが要求される。その理由は次の通りである。
ＨＥＭＴの動作において、ソース―ドレイン間の電流は、ゲート電圧印加時にゲート電極１０１のショットキー界面からチャネル層１３へ伸びる空乏層によってチャネル層１３の厚さを変化させることによって、チャネル層１３を流れる電流で制御される。チャネル層１３が空乏化する電圧を印加した時、ソース―ドレイン間に電流が流れなくなる。この状態はピンチオフと呼ばれる。ピンチオフ時にソース―ドレイン間に流れる電流はバッファリーク電流と呼ばれ、１×１０−９Ａ以下であることが要求される。このため、バッファ層１２のキャリア濃度を低く抑え、バッファ層１３の比抵抗を高めている。従来、無添加のバッファ層１２のキャリア濃度を１×１０１５ｃｍ−３以下とするのが一般的である。
【０００５】
また、従来、トランジスタ用の化合物半導体ウェハにおいて、バッファ層に酸素を均一にドープして、バッファ層の抵抗を高めバッファリーク電流を抑制するという提案がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３１２０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図５に示す従来のＨＥＭＴｌ０によれば、デバイスを作製して評価した結果、バッファリーク電流が１×１０−６Ａも流れることが分かった。ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓからなる無添加のバッファ層１２のキャリア濃度は、ｐ型で１×１０１５ｃｍ−３である。このキャリア濃度はエピタキシャル成長条件に依存し、キャリア濃度を下げるためには、成長温度を上げること、成長時のＶ／III流量比を上げることが有効であるが、
これらの方法を駆使しても５×１０１４ｃｍ−３以下のキャリア濃度を実現することは困難であり、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することができなかった。また、エピタキシャル層である無添加バッファ層１２では、ＥＬ２のような深いエネルギー
準位が存在しないため、半絶縁性ＧａＡｓ基板のような補償機構によるキャリア濃度の減少が期待できず、高抵抗にはなり得ない。
また、酸素を均一ドープしたバッファ層を用いた構造では、リーク電流を十分に低減することができず、さらに長期信頼性にも問題があった。
【０００７】
本発明は、デバイスを作製した時にバッファリーク電流を十分に抑制可能なIII−Ｖ族
化合物半導体装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様は、単結晶基板とチャネル層との間に無添加バッファ層を含むIII
−Ｖ族化合物半導体装置において、前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層が形成されていることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置において、前記無添
加バッファ層が、ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置にお
いて、前記酸素δドーピング層は、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲の酸素濃度であり、且つｌ０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、単結晶基板上に無添加バッファ層とチャネル層とを含むエピタキシャル層を成長するIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、前記単結晶基板
と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層を形成する工程を含むことを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法である。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第４の態様のIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において
、前記酸素δドーピング層は、酸素ガスを供給することによって形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸素δドービング層を有することにより、デバイスを作製した時にバッファリーク電流を十分に抑制できる。したがって、スイッチング特性に優れたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るIII−Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法の実施形態を図面
を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に、本発明に係るIII−Ｖ族化合物半導体装置の第１の実施形態であるＨＥＭＴの
断面構造を示す。このＨＥＭＴｌは、ＧａＡｓからなる半絶縁性の基板１１上に酸素δドーピング層（ＡｌＧａＡｓ層に酸素が高濃度にδドーピングされた層）１２ａ、無添加バッファ層（ＧａＡｓ層、又はＡｌＧａＡｓ層）１２、チャネル層（ＩｎＧａＡｓ層）１３、スペーサ層（ＡｌＧａＡｓ層）１４、キャリア供給層（ＡｌＧａＡｓ層）１５、ショットキー層（ＡｌＧａＡｓ層、又はＧａＡｓ層）１６及びコンタクト層（ＩｎＧａＡｓ層）１７を順次エピタキシャル成長させ、コンタクト層１７を選択的にエッチングしてショットキー層１６の一部を露出させ、残ったコンタクト層１７上にソース電極１０２及びドレイン電極１０３を形成し、ショットキー層１６の露出した部分上にゲート電極１０１を形
成したものである。
【００１６】
ここで、コンタクト層１７は、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３とオーミック接合を形成する層である。ショットキー層１６は、ゲート電極１０１とショットキー接合を形成する層である。キャリア供給層１５は、ｎ型不純物がドーピングされており、自由電子を放出してチャネル層１３へ供給する層である。チャネル層１３は、自由電子が流れる層であり、高純度である必要がある。スペーサ層１４は、チャネル層１３の自由電子がキャリア供給層１５のｎ型不純物によりイオン散乱されるのを抑止する層である。無添加バッファ層１２は、基板１１の表面の残留不純物によるデバイス特性の劣化を防止するために形成される層である。
【００１７】
ＨＥＭＴｌの動作において、ソース―ドレイン間の電流は、主にチャネル層１３を流れる電流であり、チャネル層１３を流れる電流は、ゲート電圧印加時にゲート電極１０１のショットキー界面からチャネル層１３へと伸びる空乏層でチャネル層１３の厚さを変化させることによって制御される。チャネル層１３が空乏化するピンチオフ電圧印加時に、ソース―ドレイン間に流れるバッファリーク電流は、１×１０−９Ａ以下であることが要求されている。
【００１８】
上述した本実施形態のＨＥＭＴ１の構造によれば、半絶縁性の基板１１とエピタキシャル層である無添加バッファ層１２との界面に、酸素δドーピング層１２ａを形成することにより、この酸素δドーピング層１２ａが抵抗層として作用し、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することができる。
なお、上記第１の実施形態では、酸素δドーピング層１２ａをＡｌＧａＡｓ層に形成したが、ＧａＡｓ層に形成してもよい。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＨＥＭＴの断面構造を示す。
上記第１の実施形態では、基板１１と無添加バッファ層１２との界面に酸素δドーピング層１２ａを形成したが、第２の実施形態のＨＥＭＴ２では、図２に示すように、無添加バッファ層１２中（無添加バッファ層１２の中間領域）に、酸素δドーピング層１２ａを形成している。その他の構成・構造は、図１の第１の実施形態と同一である。
【００２０】
図２のＨＥＭＴ２の構造によっても、無添加バッファ層１２内に酸素δドーピング層１２ａを形成することにより、この酸素δドーピング層１２ａが抵抗層として作用し、バッファリーク電流を１×１０−９Ａ以下に抑制することが可能となる。
【００２１】
酸素δドーピング層と従来の酸素均一ドープバッファ層と比較すると、酸素δドーピング層の方が高濃度に酸素をドーピングでき、より高抵抗を実現することができる。更に、酸素δドーピング層では、酸素を効率的に狭い範囲にドーピングでき、炉内に残留する酸素のメモリー効果を抑制することができる。
【００２２】
また、酸素δドーピング層では、バッファ層の厚さを薄くすることができるため、基板とＨＥＭＴ構造のエピタキシャル層との間にＨＢＴ構造のエピタキシャル層を介在させた構造において、酸素δドーピング層を採用すると、ＨＥＭＴ構造のエピタキシャル層とＨＢＴ構造のエピタキシャル層との間（縦方向）を電気的に分離でき、且つＨＥＭＴデバイスとＨＢＴデバイスとの段差を小さくすることができる。
【００２３】
エピタキシャル成長技術には、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）と分子線気相成長法（ＭＢＥ）が用いられる。ＭＢＥは結晶制御性に優れた成長技術ではあるが、エピタキシャル成長環境を高真空に保持するためのメンテナンスが必須であるためにスループットが上がらない。そのため工業生産的には、ＭＯＶＰＥが用いられることが多い。
【００２４】
以下に、ＭＯＶＰＥを用いてIII−Ｖ族化合物半導体装置を製造する方法ついて簡単に
述べる。
【００２５】
図３に、エピタキシャル成長に使用するＭＯＶＰＥ装置２０を示す。このＭＯＶＰＥ装置２０は、真空ポンプ及び排気装置（図示せず）を有する排気部２６が接続された反応炉２１を備える。反応炉２１には、基板２７を載置するサセプタ２２と、サセプタ２２を加熱するヒータ２３と、サセプタ２２を回転及び上下移動させる制御軸２４と、基板２７に向かって斜め方向又は水平方向に原料ガスを供給する石英ノズル２５とが設けられている。また、反応炉２１には、原料ガス供給系として、トリメチルガリウム(ＴＭＧ)ガスを発生するＴＭＧガス発生装置３１と、トリメチルアルミニウム(ＴＭＡ)ガスを発生するＴＭＡガス発生装置３２と、ＡｓＨ３ガスを発生するＡｓＨ３ガス発生装置３３と、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)ガスを発生するＴＭＩガス発生装置３４と、Ｓｉをドープするためのジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)ガスを発生するＳｉ２Ｈ６ガス発生装置３５と、酸素をドープするための酸素ガス(Ｏ２)を発生するＯ２ガス発生装置３６とが接続されている。また、反応炉２１の原料ガス供給系には、原料ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（図示せず）等が設けられている。なお、キャリアガス（希釈用ガス）として水素が用いられる。また、基板２７上に成長させるエピタキシャル層に応じて、反応炉２１に供給する原料ガスの組み合わせを変える。
【００２６】
エピタキシャル層を成長させる基板２７を成長炉２１内のサセプタ２２にセットし、ヒータ２３により基板２７を加熱する。成長炉２１内に原料ガスを供給すると、原料ガスが熱により分解し、基板２７上にエピタキシャル層が成長する。
【００２７】
ｉ−ＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇａ原料のトリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ３)３）とＡｓ原料のアルシン（ＡｓＨ３）を基板２７に供給する。尚、Ｇａ原料として、他にトリエチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ３ＣＨ２)３）がある。また、Ａｓ原料として、他にトリメチル砒素（Ａｓ(ＣＨ３)３）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）がある。
【００２８】
ｉ−Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びＡｌ原料のトリメチルアルミニウム（Ａｌ(ＣＨ３)３）を基板２７に供給する。なお、Ａｌ原料として、他にトリエチルアルミニウム（Ａｌ(ＣＨ３ＣＨ２)３）がある。
【００２９】
ｉ−Ｉｎ０.２０Ｇａ０.８０Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びＩｎ原料のトリメチルインジウム（Ｉｎ(ＣＨ３)３）を成長炉２１内に供給する。
【００３０】
ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びｎ型ドーパント原料としてジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を成長炉２１内に供給する。なお、キャリア供給層(ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ)には、ＧａＡｓ中での拡散係数が小さいＳｉ或いはＳが用いられることが多い。
【００３１】
ｎ−ＩｎＧａＡｓを成長させる場合には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３及びｎ型ドーパント原料としてＳｉ２Ｈ６を成長炉２１内に供給する。
【００３２】
ｎ型ドーパントの元素としては、Ｓｉ、Ｓ、セレン(Ｓｅ)、テルル(Ｔｅ)がある。Ｓｉ原料としてはモノシラン(ＳｉＨ４)、ジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)がある。Ｓ原料としては硫化水素(Ｈ２Ｓ)がある。Ｓｅ、Ｔｅ原料としてはセレン化水素(Ｈ２Ｓｅ)、テルル化水素(
Ｈ２Ｔｅ)がある。
酸素ドーパントには、酸素ガスを用いる。
【００３３】
なお、上記実施形態のIII−Ｖ族化合物半導体装置では、ＨＥＭＴついて説明したが、
本発明はこれに限らず、バッファ層を有する各種ＦＥＴの全てに適用することができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の実施例を説明する。
本実施例では、第１の実施形態のＨＥＭＴｌ（図１）に使用される、下記の表１に示すＨＥＭＴ用エビタキシャルウェハを作製した。成長時の基板温度を６５０℃とし、成長炉内の圧力を１０１０８Ｐａ(７６Ｔｏｒｒ)とし、希釈用ガスとして水素を用いた。基板にはＧａＡｓ基板を用いた。
【００３５】
【表１】
表１において、エピタキシャル層の名称における「ｎ−」及び「ｉ−」はエピタキシャル層がそれぞれｎ型、半絶縁性であることを表す。
【００３６】
半絶縁性のＧａＡｓ基板の直上に、ｉ−ＧａＡｓ層を成長した。ｉ−ＧａＡｓ層の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３とＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３の流量は１０.５ｃｍ３／分
であり、ＡｓＨ３の流量は３１５ｃｍ３／分である。成長速度は、０.４ｎｍ／秒であっ
た。
【００３７】
次に、上記ｉ−ＧａＡｓ層に酸素をδドーピングした。δドーピング時には、Ｇａ(Ｃ
Ｈ３)３及びＡｓＨ３の供給を停止し、酸素を供給した。酸素の流量は３２ｃｍ３／分と
した。Ｖ族原料の供給を停止したことにより、酸素の取り込みが進んだことがＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）測定の結果判明した。酸素δドーピング層（ＧａＡｓ）内の酸素濃度は２×１０２０ｃｍ−３、厚さは４０ｎｍであった。
【００３８】
次いで、ｉ−ＧａＡｓ層（バッファ層）を成長した。原料流量は、基板直上に成長したものと同一とした。すなわち、Ｇａ(ＣＨ３)３の流量は１０.５ｃｍ３／分、ＡｓＨ３の
流量は３１５ｃｍ３／分とした。
【００３９】
ｉ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層（バッファ層、スペーサ層及びショットキー層）の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３の流量はそれぞれ５.３ｃｍ３／分、１.４３ｃｍ３／分及び６３０ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.３ｎｍ／秒であった。
【００４０】
ｉ−Ｉｎ０.２０Ｇａ０.８０Ａｓ層（チャネル層）の成長には、Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３を用いた。Ｇａ(ＣＨ３)３、Ｉｎ(ＣＨ３)３及びＡｓＨ３の流量はそれぞれ５.３ｃｍ３／分、２.０９ｃｍ３／分及び５００ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.５ｎｍ／秒であった。
【００４１】
ｎ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層（キャリア供給層）の成長には、ｉ−Ａｌ０.２５
Ｇａ０.７５Ａｓの成長に使用したＧａ(ＣＨ３)３、Ａｌ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３に加えて
ｎ型ドーパント原料としてＳｉ２Ｈ６を使用した。ドーパントＳｉ２Ｈ６の流量は、７.
７８×１０−３ｃｍ３／分である。ドーパントＳｉ２Ｈ６以外の原料の流量はｉ−Ａｌ０.２５Ｇａ０.７５Ａｓ層の場合と同じである。
【００４２】
ｎ−ＧａＡｓ層（ショットキー層）の成長には、ｉ−ＧａＡｓの成長に使用したＧａ(
ＣＨ３)３、ＡｓＨｓに加えてｎ型ドーパントとしてＳｉ２Ｈ６を用いた。ドーパントＳ
ｉ２Ｈ６の流量は１.４７×１０−４ｃｍ３／分である。ドーパントＳｉ２Ｈ６以外の原
料の流量はｉ−ＧａＡｓ層の場合と同様である。
【００４３】
ｎ−Ｉｎ０→０.５０Ｇａ１→０.５０Ａｓ層（コンタクト層）は、ＩｎＡｓ混晶比が０から０.５０まで変化し、成長にはＩｎ(ＣＨ３)、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ
６を用いた。Ｉｎ(ＣＨ３)３、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６の成長開始時の流量はそれぞれ０ｃｍ３／分、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.２×１０−１ｃｍ３／分、また成長終了時の流量はそれぞれ８.３ｃｍ３／分、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.６ｃｍ３／分とした。
【００４４】
ｎ−Ｉｎ０.５０Ｇａ０.５０Ａｓ層（コンタクト層）の成長には、Ｉｎ(ＣＨ３)３、Ｇａ(ＣＨ３)３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６を用い、それらの流量はそれぞれ８.３ｃｍ３／分
、５.３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１.６ｃｍ３／分とした。成長速度は、０.５ｎ
ｍ／秒であった。
【００４５】
図４には、上記実施例の方法により得られた表１のエピタキシャルウェハを用いて作製したＨＥＭＴについて、ゲート電圧Ｖgとソース―ドレイン電流Ｉdsを測定した結果を示
す。図４に示すように、ピンチオフ電圧印加時のバッファリーク電流は１×１０−９Ａ以下であり、優れたスイッチング特性を有することが確認された。
【００４６】
次に、酸素δドーピング層の酸素濃度と厚さについて最適な範囲を調べた。その結果を表２に示す。表２におけるデバイス信頼性の試験は、１００ｋＡ／ｃｍ２の電流を流した前後での電流利得βの変化率を測定したものである。
【００４７】
【表２】
表２に示すように、酸素δドーピング層の酸素濃度と厚さは、デバイス特性に次の影響があることが分かった。酸素濃度がｌ×１０１９ｃｍ−３未満、厚さがｌ０ｎｍ未満では、リーク電流が１×１０−９Ａ程度を超えてしまい、高抵抗バッファ層として十分に機能しない。また、酸素濃度がｌ×１０２１ｃｍ−３以上で、厚さがｌ００ｎｍより大きくなると、リーク電流が１×１０−９Ａを大きく超えると共に、酸素δドーピング層の上に成長したエピタキシャル層の結晶性が悪化し、デバイスを作製したときの信頼性が低下することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【図３】III−Ｖ族化合物半導体装置を作製するためのＭＯＶＰＥ装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例のＨＥＭＴにおけるソース―ドレイン電流とゲート電圧の関係を示す図である。
【図５】従来のＨＥＭＴを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２ ＨＥＭＴ
１１ 基板
１２ 無添加バッファ層
１２ａ 酸素δドーピング層
１３ チャネル層
１４ スペーサ層
１５ キャリア供給層
１６ ショットキー層
１７ コンタクト層
２０ ＭＯＶＰＥ装置
２１ 反応炉
２２ サセプタ
２３ ヒータ
２４ 制御軸
２５ 石英ノズル
２６ 排気部
２７ 基板
３１ ＴＭＧガス発生装置
３２ ＴＭＡガス発生装置
３３ ＡｓＨ３ガス発生装置
３４ ＴＭＩガス発生装置
３５ Ｓｉ２Ｈ６ガス発生装置
３６ Ｏ２ガス発生装置
１０１ ゲート電極
１０２ ソース電極
１０３ ドレイン電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板とチャネル層との間に無添加バッファ層を含むIII−Ｖ族化合物半導体装置
において、
前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層が形成されていることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項２】
前記無添加バッファ層が、ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項１記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項３】
前記酸素δドーピング層は、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲の酸素濃度であり、且つｌ０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１又は２記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項４】
単結晶基板上に無添加バッファ層とチャネル層とを含むエピタキシャル層を成長するIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、
前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層を形成する工程を含むことを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸素δドーピング層は、酸素ガスを供給することによって形成されることを特徴とする請求項４記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
【請求項１】
単結晶基板とチャネル層との間に無添加バッファ層を含むIII−Ｖ族化合物半導体装置
において、
前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層が形成されていることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項２】
前記無添加バッファ層が、ＧａＡｓ層又はＡ１ＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項１記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項３】
前記酸素δドーピング層は、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲の酸素濃度であり、且つｌ０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１又は２記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置。
【請求項４】
単結晶基板上に無添加バッファ層とチャネル層とを含むエピタキシャル層を成長するIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、
前記単結晶基板と前記無添加バッファ層の界面に、前記無添加バッファ層の前記単結晶基板側の界面に、又は前記無添加バッファ層中に、酸素δドーピング層を形成する工程を含むことを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸素δドーピング層は、酸素ガスを供給することによって形成されることを特徴とする請求項４記載のIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１９２８３０（Ｐ２００８−１９２８３０Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５７２７（Ｐ２００７−２５７２７）
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【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２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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