(57)【要約】【課題】バックワードダイオードを用いる場合に順方向の耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制する。【解決手段】化合物半導体装置を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を備えるものとする。【選択図】図１
2020161661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備えることを特徴とする化合物半導体装置。
【請求項２】
前記複数のバックワードダイオードは、それぞれ、ｎ型半導体とｐ型半導体をバンド間トンネル電流が一方向に流れるようにバンド間トンネル接合することによって構成され、
前記バンド間トンネル接合部は、前記複数のバックワードダイオードに含まれる一のバックワードダイオードに備えられる前記ｐ型半導体に連なるｐ型部分と、前記複数のバックワードダイオードに含まれる他のバックワードダイオードに備えられる前記ｎ型半導体に連なるｎ型部分とをバンド間トンネル接合することによって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の化合物半導体装置。
【請求項３】
前記ｎ型半導体及び前記ｎ型部分は、少なくともＩｎとＡｓを含み、
前記ｐ型半導体及び前記ｐ型部分は、少なくともＧａとＳｂを含むことを特徴とする、請求項２に記載の化合物半導体装置。
【請求項４】
前記ｎ型半導体及び前記ｎ型部分は、ＩｎＡｓ又はＩｎＧａＡｓからなり、
前記ｐ型半導体及び前記ｐ型部分は、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ又はＡｌＧａＳｂからなることを特徴とする、請求項２又は３に記載の化合物半導体装置。
【請求項５】
前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりも高濃度の不純物を含むか、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりも高濃度の不純物を含むか、又は、前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりも高濃度の不純物を含み、かつ、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりも高濃度の不純物を含むことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【請求項６】
前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなり、かつ、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【請求項７】
前記複数のバックワードダイオードは、互いに異なるバンドギャップを有する材料からなり、一方の側から他方の側へ向けて順にバンドギャップが大きくなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【請求項８】
前記複数のバックワードダイオードは、それぞれ、ナノワイヤ型の構造を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【請求項９】
アンテナと、
前記アンテナに接続された化合物半導体装置とを備え、
前記化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備えることを特徴とする検波器。
【請求項１０】
一のバックワードダイオードを形成する工程と、
バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって前記一のバックワードダイオードに接合されるように、他のバックワードダイオードを形成する工程とを含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法、検波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、検波器やエネルギーハーベスタには、通常、ショットキーダイオードが用いられる。
より検波感度や変換効率を高くするために、図４９に示すようなバンド間トンネル現象を利用したバックワードダイオードが用いられる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０８０２８号公報
【特許文献２】特開平２−７７０３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バックワードダイオードは、ゼロバイアス近傍で大きな非線形特性を持つのが特徴である。
バックワードダイオードは、逆方向電圧印加時には、トンネル電流が流れるために低い電圧で急激に電流が流れるのに対し、順方向電圧印加時には、約０．５Ｖ付近まで電流が流れず、これにより、大きな非線形特性を示す（例えば図５０参照）。
【０００５】
しかしながら、約０．５Ｖ付近よりも順方向電圧が大きい場合には電流が流れ始める。
このため、バックワードダイオードは、０Ｖ近傍の微弱な高周波電力の入力に対しては大変有効であるが、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対しては、電圧のスイングが大きくなって、順方向電流が流れ始め（例えば図５０参照）、非線形特性が劣化する。
本発明は、バックワードダイオードを用いる場合に順方向の耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備える。
１つの態様では、検波器は、アンテナと、アンテナに接続された化合物半導体装置とを備え、化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備える。
【０００７】
１つの態様では、化合物半導体装置の製造方法は、一のバックワードダイオードを形成する工程と、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって一のバックワードダイオードに接合されるように、他のバックワードダイオードを形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面として、バックワードダイオードを用いる場合に順方向の耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態にかかる化合物半導体装置の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図２】本実施形態にかかる化合物半導体装置の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図３】本実施形態にかかる化合物半導体装置の構成を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図４】本実施形態にかかる化合物半導体装置による効果を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図５】比較例の化合物半導体装置の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図６】比較例の化合物半導体装置の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図７】比較例の化合物半導体装置の構成を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図８】比較例の化合物半導体装置の構成によって得られるＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図９】本実施形態にかかる化合物半導体装置の他の例の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図１０】本実施形態にかかる化合物半導体装置の他の例による効果を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図１１】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の構成を示す模式的断面図である。
【図１２】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１３】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１４】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１５】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１６】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１７】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１８】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１９】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２０】本実施形態にかかる化合物半導体装置の具体例の他の例の構成を示す模式的断面図である。
【図２１】本実施形態にかかるエネルギーハーベスタの構成を示す図である。
【図２２】本実施形態にかかる検波器の構成を示す図である。
【図２３】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図２４】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図２５】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の構成を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図２６】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例による効果を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図２７】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の構成についてデバイス特性シミュレーションを用いてＩ−Ｖ特性を求めた結果を示す図である。
【図２８】従来のバックワードダイオードのエネルギーバンド図である。
【図２９】従来のバックワードダイオードについてデバイス特性シミュレーションを用いてＩ−Ｖ特性を求めた結果を示す図である。
【図３０】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の他の例の構成を説明するためのエネルギーバンド図である。
【図３１】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の他の例による効果を説明するためのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図３２】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の具体例の構成を示す模式的断面図である。
【図３３】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第１変形例の具体例の他の例の構成を示す模式的断面図である。
【図３４】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第２変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図３５】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図３６】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３７】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３８】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３９】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４０】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４１】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４２】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４３】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４４】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４５】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４６】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４７】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４８】本実施形態にかかる化合物半導体装置の第３変形例の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４９】従来のバックワードダイオードのエネルギーバンド図である。
【図５０】従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法、検波器について、図１〜図５０を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置は、バックワードダイオードを含む化合物半導体装置である。
ここで、バックワードダイオードは、バンド間トンネル現象を利用したバンド間トンネルダイオードであり、例えば検波器やエネルギーハーベスタに用いられる化合物半導体装置において、より検波感度や変換効率を高くするために用いられる。
【００１１】
本実施形態の化合物半導体装置は、例えば図１に示すように、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部３によって接合された複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を備える。
ここで、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２は、それぞれ、ｎ型半導体４、８とｐ型半導体５、９をバンド間トンネル電流が一方向に流れるように、即ち、バックワード動作するようにバンド間トンネル接合することによって構成される。
【００１２】
なお、ｎ型半導体を、ｎ型半導体層、第１半導体又は第１半導体層ともいう。また、ｐ型半導体を、ｐ型半導体層、第２半導体又は第２半導体層ともいう。
また、バンド間トンネル接合部３は、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２に含まれる一のバックワードダイオード１に備えられるｐ型半導体５に連なるｐ型部分６と、複数のバックワードダイオード１、２に含まれる他のバックワードダイオード２に備えられるｎ型半導体８に連なるｎ型部分７とをバンド間トンネル接合することによって構成される。
【００１３】
ここでは、ｎ型半導体４、８及びｎ型部分７は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ（ｎ−ＩｎＧａＡｓ）であり、ｐ型半導体５、９及びｐ型部分６は、ｐ型ＧａＡｓＳｂ（ｐ−ＧａＡｓＳｂ）である。
このため、複数のバックワードダイオード１、２は、いずれも、ｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓがヘテロ接合されたｐｎ接合ダイオードである。
【００１４】
この場合、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２は、同一のバンドギャップを有する材料からなる。
なお、これに限られるものではなく、例えば、ｎ型半導体４、８及びｎ型部分７は、ＩｎＡｓ又はＩｎＧａＡｓからなり、ｐ型半導体５、９及びｐ型部分６は、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ又はＡｌＧａＳｂからなるものとすれば良い。また、ｎ型半導体４、８及びｎ型部分７は、少なくともＩｎとＡｓを含み、ｐ型半導体５、９及びｐ型部分６は、少なくともＧａとＳｂを含むものであれば良い。また、複数のバックワードダイオード１、２は、異なるバンドギャップを有する材料からなるバックワードダイオードを含むものとしても良い。
【００１５】
また、本実施形態では、ｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含み、かつ、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含む。
つまり、ここでは、ｎ型部分７は、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓであり、ｐ型部分６は、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂである。なお、ｎ型部分７及びｐ型部分９は、不純物濃度が高濃度の半導体層である。このため、高濃度不純物層ともいう。
【００１６】
このため、ｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓで構成される一のバックワードダイオード１と、ｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓで構成される他のバックワードダイオード２が、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂとｎ＋−ＩｎＧａＡｓで構成されるバンド間トンネル接合部３によって接合（接続）される。
このように、本実施形態では、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を構成するｎ型部分７及びｐ型部分６を、高濃度の不純物を含むものとする、即ち、不純物濃度を高くする。
【００１７】
これにより、図２に示すように、バンド間トンネル接合部３のトンネルバリアが薄くなり、バンド間トンネル距離が短縮され、双方向にバンド間トンネルが容易となる。このため、バンド間トンネル接合部３では、バンド間トンネル電流が順方向、逆方向の両方向（双方向）に流れ、図３に示すようなＩ−Ｖ特性となり、オーミック特性が発生する。
なお、バンド間トンネル接合部３では、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合されるが、これを、バンド間トンネル接合によるオーミック接合ともいう。
【００１８】
このようにして、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２が、バンド間トンネル接合部３によって、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合される。
これにより、上述のようにして複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を接合したものは、図４中、実線Ａで示すようなＩ−Ｖ特性となり、破線Ｂで示す従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性と比較して、逆方向耐圧をそれほど増加させずに、順方向耐圧を向上させることができる。
【００１９】
ここでは、バックワードダイオードは２つ分あるため、１つにかかるバイアスは全体のバイアスの半分である。このため、全体の順方向耐圧は２倍に向上する。
このように、上述のバンド間トンネル接合部３によって複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を接合したものは、順方向耐圧が向上したバックワードダイオードとして機能することになる。
【００２０】
これにより、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができる。この結果、例えば検波器やエネルギーハーベスタに用いた場合に、高感度化、高効率化を実現することが可能となる。
これに対し、例えば図５に示すように、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２をそのまま結合（単純結合）すると、上述のような効果は得られない。
【００２１】
つまり、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２をそのまま結合する場合、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２とを、図５に示すように、バンド間トンネル電流が一方向に流れるようにバンド間トンネル接合することになる。
この場合、図６に示すように、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２とを接合する部分のバンド間トンネル距離は長いため、この接合部では、図７に示すようなＩ−Ｖ特性となり、バックワードダイオードとして機能することになる。
【００２２】
なお、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２とをバンド間トンネル接合する接合部を流れるバンド間トンネル電流は、各バックワードダイオード１、２におけるバンド間トンネル接合を流れるバンド間トンネル電流に対して、逆方向へ向けて流れることになる。
この場合、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２をそのまま結合したものは、図８中、実線Ａで示すようなＩ−Ｖ特性となり、破線Ｂで示す従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性と比較して、順方向耐圧を向上させることができるものの、同様に、逆方向耐圧も増加してしまう。
【００２３】
このように、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２をそのまま結合したものは、バックワードダイオードとして機能しなくなってしまう。
このため、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができず、例えば検波器やエネルギーハーベスタに用いた場合に、高感度化、高効率化を実現することもできない。
【００２４】
なお、本実施形態では、ｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含み、かつ、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとしているが、これに限られるものではない。
【００２５】
例えば、ｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含むか、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むか、又は、ｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含み、かつ、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとすれば良い。
【００２６】
また、本実施形態では、複数のバックワードダイオードとして２つのバックワードダイオード１、２をバンド間トンネル接合部３によって接合する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、３つ以上のバックワードダイオードをバンド間トンネル接合部によって接合しても良い。
例えば、図９に示すように、複数のバックワードダイオードとして４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合しても良い。
【００２７】
これにより、図１０中、実線Ａで示すようなＩ−Ｖ特性となり、図１０中、破線Ｂで示す従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性、及び、図１０中、実線Ｃで示す上述の実施形態のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性と比較して、さらに順方向耐圧を向上させることができる。
このように、複数のバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合（接続）した構造とすることで、バックワードダイオードの数に応じて順方向耐圧を向上させることができる。例えば、後述の具体例のように、複数のバックワードダイオードを積層する場合には、積層するバックワードダイオードの数（スタック数）に応じて順方向耐圧を向上させることができる。この場合、バックワードダイオードの数で所望の耐圧に制御できることになる。
【００２８】
ところで、上述のように構成される化合物半導体装置は、以下のようにして製造することができる。
本実施形態にかかる化合物半導体装置の製造方法は、一のバックワードダイオード１を形成する工程と、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部３によって一のバックワードダイオード１に接合されるように、他のバックワードダイオード２を形成する工程とを含む（例えば図１２、図１３参照）。
【００２９】
以下、図１１〜図１９を参照しながら、具体例を挙げて、具体的に説明する。
本具体例の化合物半導体装置は、例えば図１１に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９からなる半導体積層構造を備える。
【００３０】
ここでは、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層１３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層１４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層６、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層７、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９からなる半導体積層構造を備える。
【００３１】
そして、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる一のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）６及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）７によって、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【００３２】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる他のバックワードダイオード２が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３によって接合された２つのバックワードダイオード１、２は、メサ構造（メサ型の構造）１５を有する。
【００３３】
また、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９上に、例えばＰｔ／Ａｕからなる電極（上部電極）１６を備え、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、これらの電極１６、１７にコンタクト配線１８、１９が接続されており、全体が層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれている。
次に、本具体例の化合物半導体装置の製造方法について、図１２〜図１９を参照しながら説明する。
【００３４】
まず、図１２に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３を成長させ、続いて、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４を成長させる。
ここでは、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３は、例えば、厚さ約２００ｎｍのｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層である。
また、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４は、例えばドーピング濃度約１×１０１９ｃｍ−２、厚さ約２００ｎｍのｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層である。
【００３５】
次に、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる一のバックワードダイオード１を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ（ｎ−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ型半導体層）４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ（ｐ−ＧａＡｓＳｂ層；ｐ型半導体層）５を成長させる。
ここでは、一のバックワードダイオード１を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ層４は、例えば、ドーピング濃度約１×１０１８ｃｍ−３、厚さ約１００ｎｍのｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層である。
【００３６】
また、一のバックワードダイオード１を構成するｐ−ＧａＡｓＳｂ層５は、例えば、ドーピング濃度約１×１０１９ｃｍ−３、厚さ約５０ｎｍのｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層である。
続いて、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３を構成するｐ＋−ＧａＡｓＳｂ（ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）６、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ（ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）７を成長させる。
【００３７】
ここでは、バンド間トンネル接合部３を構成するｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６は、例えば、ドーピング濃度約３×１０１９ｃｍ−３、厚さ約５０ｎｍのｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層である。
また、バンド間トンネル接合部３を構成するｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７は、例えば、ドーピング濃度約１×１０１９ｃｍ−３、厚さ約５０ｎｍのｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層である。
【００３８】
次に、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる他のバックワードダイオード２を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ（ｎ−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ型半導体層）８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ（ｐ−ＧａＡｓＳｂ層；ｐ型半導体層）９を成長させる。
ここでは、他のバックワードダイオード２を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ層８は、例えば、ドーピング濃度約１×１０１８ｃｍ−３、厚さ約１００ｎｍのｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層である。
【００３９】
また、他のバックワードダイオード２を構成するｐ−ＧａＡｓＳｂ層９は、例えば、ドーピング濃度約１×１０１９ｃｍ−３、厚さ約５０ｎｍのｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層である。
なお、ここでは、各半導体層１３、１４、４〜９は、ＩｎＰ基板に格子整合する例を示しているが、必ずしも格子整合しなくても良い。
【００４０】
次に、図１３に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、メサ（メサ構造）１５になる部分を規定する。
ここでは、他のバックワードダイオード２、バンド間トンネル接合部３、一のバックワードダイオード１のそれぞれを構成する各半導体層４〜９をエッチングして、メサ（メサ構造）１５を形成する。その後、レジストを除去する。
【００４１】
次に、図１４に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、素子分離を行なう領域を規定し、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４をエッチングで除去し、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３を露出させて、素子分離を行なう。その後、レジストを除去する。
次に、図１５に示すように、メサ１５の直上に電極（上部電極）１６を形成する。
ここでは、例えばフォトリソグラフィーによって、電極領域を規定し、メサ１５の最上層を構成するｐ−ＧａＡｓＳｂ層９上に、例えばＰｔ／Ａｕの蒸着・リフトオフによって、電極１６を形成する。
【００４２】
次に、図１６に示すように、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に電極（下部電極）１７を形成する。
ここでは、例えばフォトリソグラフィーによって、電極領域を規定し、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕの蒸着・リフトオフによって、電極１７を形成する。
次に、図１７に示すように、メサ１５の段差を含む全体を埋め込むように、例えばＢＣＢを塗布し、硬化させることによって、層間絶縁膜２０を形成する。
【００４３】
次に、図１８に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって各電極１６、１７の直上にコンタクトホール領域を規定し、例えばドライエッチングによって各電極１６、１７に達するコンタクトホール２１、２２を形成する。
次に、図１９に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、コンタクト配線領域を規定し、例えばＡｕめっきによって、各電極１７、１８に接続されるコンタクト配線１８、１９を形成する。その後、レジストは除去する。
【００４４】
このようにして、本実施形態の具体例の化合物半導体装置を製造することができる。
なお、この具体例では、複数のバックワードダイオードとして２つのバックワードダイオード１、２をバンド間トンネル接合部３によって接合する場合の具体例として説明しているが、例えば図９に示すように、４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合する場合には、以下のようにすれば良い。
【００４５】
つまり、化合物半導体装置は、例えば図２０に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型部分）２３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型部分）２４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型半導体；ｎ型半導体層）２５、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型半導体；ｐ型半導体層）２６、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型部分）２７、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型部分）２８、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型半導体；ｎ型半導体層）２９、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型半導体；ｐ型半導体層）３０からなる半導体積層構造を備えるものとすれば良い。
【００４６】
例えば、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層１３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層１４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層６、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層７、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２５、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２６、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２７、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２８、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２９、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層３０からなる半導体積層構造を備えるものとすれば良い。
【００４７】
この場合、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第１のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）６及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）７によって、第１のバックワードダイオード１と第２のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【００４８】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第２のバックワードダイオード２が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）２３及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）２４によって、第２のバックワードダイオード２と第３のバックワードダイオード１０を接合するバンド間トンネル接合部３Ａが構成される。
【００４９】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２５及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）２６によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第３のバックワードダイオード１０が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）２７及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）２８によって、第３のバックワードダイオード１０と第４のバックワードダイオード１１を接合するバンド間トンネル接合部３Ｂが構成される。
【００５０】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２９及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）３０によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第４のバックワードダイオード１１が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合された４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１は、メサ構造（メサ型の構造）１５を有する。
【００５１】
また、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層３０上に、例えばＰｔ／Ａｕからなる電極（上部電極）１６を備え、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、これらの電極１６、１７にコンタクト配線１８、１９が接続されており、層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれているものとすれば良い。
このように構成される化合物半導体装置は、上述の具体例の化合物半導体装置と層構造が異なるだけであるため、上述の具体例の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【００５２】
ところで、上述のような構成及び製造方法を採用しているのは、以下の理由による。
例えば、無線通信の受信機用の検波器やエネルギーハーベスタのエネルギー変換素子として、通常はショットキーダイオードが用いられる。
より検波感度や変換効率が高い素子として、バンド間トンネル現象を利用したバックワードダイオードがある（例えば図４９参照）。
【００５３】
バックワードダイオードは、エサキダイオードの不純物濃度を制御して順方向ピーク部を抑制した構造といえる。
そして、バックワードダイオードは、ゼロバイアス近傍で大きな非線形特性を持つのが特徴である。
ここで、図５０は、典型的なバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性を示している。
【００５４】
図５０に示すように、バックワードダイオードは、逆方向電圧印加時には、トンネル電流が流れるために低い電圧で急激に電流が流れるのに対し、順方向電圧印加時には、約０．５Ｖ付近まで電流が流れず、これにより、大きな非線形特性を示す。
しかしながら、約０．５Ｖ付近よりも順方向電圧が大きい場合には電流が流れ始める。
これは、図４９に示すようなエネルギーバンド構造において、バリアになっていたｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓの伝導帯のエネルギー差（ΔＥｃ）を超える電子が多くなるためである。
【００５５】
このため、バックワードダイオードは、０Ｖ近傍の微弱な高周波電力の入力に対しては大変有効な素子であるが、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対しては、電圧のスイングが大きくなって、順方向電流が流れ始め（例えば図５０参照）、非線形特性が劣化する。
このように、バックワードダイオードは、小さな入力電力の変換には向くが、比較的大きい入力電力には向かないという課題、即ち、電力変換のダインミックレンジが小さいという課題があった。
【００５６】
一方、比較的大きな入力電力に対しても変換が効率良く行なわれるように、高い入力電力、即ち、高い電圧でも、非線形特性を保つことが求められる。そして、バックワードダイオードでは、順方向の耐圧を向上させることが必要とされる。
そこで、バックワードダイオードを用いる場合に順方向の耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制するために、上述のような構成及び製造方法を採用している。
【００５７】
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、バックワードダイオードを用いる場合に順方向の耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができるという効果を有する。
ところで、上述のバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを含む化合物半導体装置は、例えば図２１に示すような微小電力のエネルギーハーベスティングに用いられるエネルギーハーベスタ、あるいは、例えば図２２に示すようなマイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波などの高周波信号を検波する検波器（通信用検波器；受信機用検波器）として利用することができる。
【００５８】
ここでは、エネルギーハーベスタは、例えば図２１に示すように、アンテナ３１と、電力変換器３２と、昇圧器３３と、二次電池３４とを備える。
また、電力変換器３２は、ダイオード３５と、キャパシタ３６と、インダクタ３７とを備える。
そして、ダイオード３５に、上述のバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を適用することができる。
【００５９】
この場合、エネルギーハーベスタは、アンテナ３１と、アンテナ３１に接続され、化合物半導体装置を含む電力変換器３２とを備え、化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を備えるものとなる。
また、検波器は、例えば図２２に示すように、アンテナ３８と、ダイオード３９と、インダクタ４０とを備える。
【００６０】
そして、ダイオード３９に、上述のバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を適用することができる。
この場合、検波器は、アンテナ３８と、アンテナ３８に接続された化合物半導体装置とを備え、化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を備えるものとなる。
【００６１】
これらのエネルギーハーベスタや検波器は、上述のバンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２を備えるため、順方向耐圧を向上させ、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができる。
この結果、例えばエネルギーハーベスタに用いた場合（例えば図２１参照）に、効率良く電力エネルギー変換が行なえるようになり、エネルギー変換効率が向上し、高効率化を実現することができる。また、電力変換素子として用いた場合に、電力エネルギー変換できる入力電力のダイナミックレンジを広げることができ、高効率化に寄与することができる。
【００６２】
また、例えば通信用検波器に用いた場合（例えば図２２参照）に、例えば大きな入力電力が入った場合にも検波感度の低下を起こさないで動作できるようになり、即ち、過入力でも検波感度の劣化を引き起こさないようにすることができ、高感度化を実現することができる。また、検波素子として用いた場合に、入力電力のダイナミックレンジを広げることができ、高感度に寄与することができる。
【００６３】
なお、上述の実施形態では、バンド間トンネル接合部３を構成するｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含むか、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むか、又は、ｎ型部分７がｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含み、かつ、ｐ型部分６がｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとしているが、これに限られるものではない。
【００６４】
例えば、図２３に示すように、バンド間トンネル接合部３を構成するｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりもバンドギャップが狭い材料からなり、かつ、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりもバンドギャップが狭い材料からなるものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとしても良い。なお、これを第１変形例という。
【００６５】
この場合、ｎ型部分７Ｘは、Ｉｎ組成が高いｎ−ＩｎＧａＡｓ（例えばｎ−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ）又はｎ−ＩｎＡｓであり、ｐ型部分６Ｘは、ｐ−ＧａＳｂである。
なお、ｎ型部分７Ｘ及びｐ型部分６Ｘは、バックワードダイオード１、２を構成する半導体よりもバンドギャップが狭い半導体層である。このため、狭バンドギャップ層ともいう。
【００６６】
このため、ｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓで構成される一のバックワードダイオード１と、ｐ−ＧａＡｓＳｂとｎ−ＩｎＧａＡｓで構成される他のバックワードダイオード２が、Ｉｎ組成が高いｎ−ＩｎＧａＡｓ又はｎ−ＩｎＡｓとｐ−ＧａＳｂで構成されるバンド間トンネル接合部３によって接合（接続）される。
このように、第１変形例では、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を構成するｎ型部分７Ｘ及びｐ型部分６Ｘを、バンドギャップが狭い材料からなるものとする。
【００６７】
これにより、図２４に示すように、バンド間トンネル接合部３のトンネルバリアが薄くなり、バンド間トンネル距離が短縮され、双方向にバンド間トンネルが容易となる。このため、バンド間トンネル接合部３では、バンド間トンネル電流が順方向、逆方向の両方向（双方向）に流れ、図２５に示すようなＩ−Ｖ特性となり、オーミック特性が発生する。
なお、バンド間トンネル接合部３では、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合されるが、これを、バンド間トンネル接合によるオーミック接合ともいう。
【００６８】
このようにして、複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２が、バンド間トンネル接合部３によって、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合される。
これにより、上述のようにして複数（ここでは２つ）のバックワードダイオード１、２を接合したものは、図２６中、実線Ａで示すようなＩ−Ｖ特性となり、破線Ｂで示す従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性と比較して、逆方向耐圧をそれほど増加させずに、順方向耐圧を向上させることができる。
【００６９】
ここでは、バックワードダイオードは２つ分あるため、１つにかかるバイアスは全体のバイアスの半分である。このため、全体の順方向耐圧は２倍に向上する。
このように、上述のバンド間トンネル接合部３によって複数（ここでは２つ）のバックワードダイオードを接合したものは、順方向耐圧が向上したバックワードダイオードとして機能することになる。
【００７０】
これにより、例えばｍＷ以上の大きな入力電力に対する非線形特性の劣化を抑制することができる。この結果、例えば検波器やエネルギーハーベスタに用いた場合に、高感度化、高効率化を実現することが可能となる。
ここで、図２７は、図２３に示すようなエネルギーバンド構造を有する第１変形例のもの、即ち、ｐ−ＧａＡｓＳｂ／ｎ−ＩｎＧａＡｓからなる２つのバックワードダイオード１、２をｎ−ＩｎＡｓ／ｐ−ＧａＳｂからなるバンド間トンネル接合部３で接続したものについてデバイス特性シミュレーションを用いてＩ−Ｖ特性を求めた結果を示している。
【００７１】
また、図２９は、図２８に示すようなエネルギーバンド構造を有するｐ−ＧａＡｓＳｂ／ｎ−ＩｎＧａＡｓからなる従来のバックワードダイオードについてデバイス特性シミュレーションを用いてＩ−Ｖ特性を求めた結果を示している。
従来のバックワードダイオードでは、図２９に示すように、バックワードダイオード特有のＩ−Ｖ特性になっており、順方向の耐圧は、約０．４Ｖ〜約０．５Ｖ付近であることがわかる。
【００７２】
これに対し、第１変形例のものでは、図２７に示すように、順方向の耐圧が約０．９Ｖ〜約１．０Ｖ程度に増加していることがわかる。
このように、第１変形例のものでは、順方向の耐圧を向上させたバックワードダイオードが実現できることがわかる。
なお、第１変形例では、ｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりもバンドギャップが狭い材料からなり、かつ、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりもバンドギャップが狭い材料からなるものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとしているが、これに限られるものではない。
【００７３】
例えば、ｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、ｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりもバンドギャップが狭い材料からなり、かつ、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりもバンドギャップが狭い材料からなるものとすることで、複数のバックワードダイオード１、２を接合するバンド間トンネル接合部３を、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するものとすれば良い。
【００７４】
また、第１変形例では、複数のバックワードダイオードとして２つのバックワードダイオード１、２をバンド間トンネル接合部３によって接合する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、３つ以上のバックワードダイオードをバンド間トンネル接合部３によって接合しても良い。
例えば、図３０に示すように、複数のバックワードダイオードとして４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合しても良い。
【００７５】
これにより、図３１中、実線Ａで示すようなＩ−Ｖ特性となり、破線Ｂで示す従来のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性、及び、実線Ｃで示す上述の実施形態のバックワードダイオードのＩ−Ｖ特性と比較して、さらに順方向耐圧を向上させることができる。
このように、複数のバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合（接続）した構造とすることで、バックワードダイオードの数に応じて順方向耐圧を向上させることができる。例えば、後述の具体例のように、複数のバックワードダイオードを積層する場合には、積層するバックワードダイオードの数（スタック数）に応じて順方向耐圧を向上させることができる。この場合、バックワードダイオードの数で所望の耐圧に制御できることになる。
【００７６】
なお、上述の第１変形例のものと、上述の実施形態のものとを組み合わせても良い。
つまり、上述の第１変形例のものにおいて、ｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含むか、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むか、又は、ｎ型部分７Ｘがｎ型半導体４、８よりも高濃度の不純物を含み、かつ、ｐ型部分６Ｘがｐ型半導体５、９よりも高濃度の不純物を含むものとしても良い。
【００７７】
以下、上述の第１変形例のものについて、具体例を挙げて、具体的に説明する。
第１変形例の具体例の化合物半導体装置は、例えば図３２に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５、ｐ−ＧａＳｂ層６Ｘ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層７Ｘ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９からなる半導体積層構造を備える。
【００７８】
ここでは、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層１３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層１４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５、ｐ−ＧａＳｂ層６Ｘ、ｎ−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層７Ｘ、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９からなる半導体積層構造を備える。
【００７９】
そして、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる一のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ−ＧａＳｂ層（バンドギャップが狭い材料からなるｐ型部分）６Ｘ及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層；バンドギャップが狭い材料からなるｎ型部分）７Ｘによって、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【００８０】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる他のバックワードダイオード２が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３によって接合された２つのバックワードダイオード１、２は、メサ構造（メサ型の構造）１５を有する。
【００８１】
また、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９上に、例えばＰｔ／Ａｕからなる電極（上部電極）１６を備え、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、これらの電極１６、１７にコンタクト配線１８、１９が接続されており、層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれている。
このように構成される化合物半導体装置は、上述の実施形態の具体例の化合物半導体装置とバンド間トンネル接合部３を構成する半導体層が異なるだけであるため、上述の実施形態の具体例の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【００８２】
なお、この第１変形例の具体例では、複数のバックワードダイオードとして２つのバックワードダイオード１、２をバンド間トンネル接合部３によって接合する場合の具体例として説明しているが、例えば図３３に示すように、４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１をバンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合する場合には、以下のようにすれば良い。
【００８３】
つまり、化合物半導体装置は、例えば図３３に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５、ｐ＋−ＧａＳｂ層６Ｘ、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７Ｘ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９、ｐ＋−ＧａＳｂ層２３Ｘ、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層２４Ｘ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層２５、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層２６、ｐ＋−ＧａＳｂ層２７Ｘ、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層２８Ｘ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層２９、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層３０からなる半導体積層構造を備えるものとすれば良い。
【００８４】
なお、ここでは、バンド間トンネル接合部３を構成する各半導体層を、上述の実施形態のように高濃度の不純物を含むものとしている。
例えば、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層１３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層１４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５、ｐ＋−ＧａＳｂ層６Ｘ、ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層７Ｘ、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９、ｐ＋−ＧａＳｂ層２３Ｘ、ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層２４Ｘ、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２５、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２６、ｐ＋−ＧａＳｂ層２７Ｘ、ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層２８Ｘ、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２９、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層３０からなる半導体積層構造を備えるものとすれば良い。
【００８５】
この場合、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第１のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＳｂ層（バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｐ型部分）６Ｘ及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層；バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｎ型部分）７Ｘによって、第１のバックワードダイオード１と第２のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【００８６】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第２のバックワードダイオード２が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＳｂ層（バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｐ型部分）２３Ｘ及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層；バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｎ型部分）２４Ｘによって、第２のバックワードダイオード２と第３のバックワードダイオード１０を接合するバンド間トンネル接合部３Ａが構成される。
【００８７】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２５及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）２６によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第３のバックワードダイオード１０が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＳｂ層（バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｐ型部分）２７Ｘ及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層；バンドギャップが狭い材料からなり、高濃度の不純物を含むｎ型部分）２８Ｘによって、第３のバックワードダイオード１０と第４のバックワードダイオード１１を接合するバンド間トンネル接合部３Ｂが構成される。
【００８８】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２９及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）３０によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第４のバックワードダイオード１１が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合された４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１は、メサ構造（メサ型の構造）１５を有する。
【００８９】
また、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層３０上に、例えばＰｔ／Ａｕからなる電極（上部電極）１６を備え、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、これらの電極１６、１７にコンタクト配線１８、１９が接続されており、層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれているものとすれば良い。
このように構成される化合物半導体装置は、上述の実施形態の具体例の化合物半導体装置とバンド間トンネル接合部３を構成する半導体層が異なるだけであるため、上述の実施形態の具体例の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【００９０】
なお、上述の実施形態及び第１変形例では、複数のバックワードダイオード１、２（１０、１１）を、同一のバンドギャップを有する材料からなるものとしているが、これに限られるものではない。
例えば、複数のバックワードダイオードは、異なるバンドギャップを有する材料からなるバックワードダイオードを含むものとしても良い。
【００９１】
また、例えば、複数のバックワードダイオードは、互いに異なるバンドギャップを有する材料からなり、一方の側から他方の側へ向けて順にバンドギャップが大きくなるものとしても良い（例えば図３４参照）。なお、これを第２変形例という。
この場合、例えば、複数のバックワードダイオードのバンドギャップが、カソード側から見て段階的に大きくなるものとしても良いし、例えば、複数のバックワードダイオードのバンドギャップが、基板に近い側から順番に大きくなるものとしても良い。
【００９２】
また、複数のバックワードダイオードを構成するｐ型半導体のバンドギャップが、一方の側から他方の側へ向けて順に大きくなるものとしても良いし、複数のバックワードダイオードを構成するｎ型半導体のバンドギャップが、一方の側から他方の側へ向けて順に大きくなるものとしても良いし、複数のバックワードダイオードを構成するｐ型半導体及びｎ型半導体のバンドギャップが、一方の側から他方の側へ向けて順に大きくなるものとしても良い。
【００９３】
以下、第２変形例のものについて、具体例を挙げて、具体的に説明する。
なお、ここでは、上述の実施形態のもの（図２０参照）において、複数のバックワードダイオードを、互いに異なるバンドギャップを有する材料からなり、一方の側から他方の側へ向けて順にバンドギャップが大きくなるものとする場合を例に挙げて説明する。
つまり、第２変形例の具体例の化合物半導体装置は、例えば図３４に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層１３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層９Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層２３、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層２４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層２５、ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層２６Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層２７、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層２８、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層２９、ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層３０Ｘからなる半導体積層構造を備えるものとする。
【００９４】
例えば、半絶縁性ＩｎＰ基板１２上に、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層１３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層１４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層６、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層７、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２３、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２４、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２５、ｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２６Ｘ、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層２７、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２８、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層２９、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層３０Ｘからなる半導体積層構造を備えるものとすれば良い。
【００９５】
この場合、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５Ｘによって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる第１のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）６及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）７によって、第１のバックワードダイオード１と第２のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【００９６】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９Ｘによって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂからなる第２のバックワードダイオード２が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）２３及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）２４によって、第２のバックワードダイオード２と第３のバックワードダイオード１０を接合するバンド間トンネル接合部３Ａが構成される。
【００９７】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２５及びｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）２６Ｘによって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂからなる第３のバックワードダイオード１０が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）２７及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）２８によって、第３のバックワードダイオード１０と第４のバックワードダイオード１１を接合するバンド間トンネル接合部３Ｂが構成される。
【００９８】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）２９及びｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）３０Ｘによって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂからなる第４のバックワードダイオード１１が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３、３Ａ、３Ｂによって接合された４つのバックワードダイオード１、２、１０、１１は、メサ構造（メサ型の構造）１５を有する。
【００９９】
また、ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層３０Ｘ上に、例えばＰｔ／Ａｕからなる電極（上部電極）１６を備え、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層１４上に、例えばＴｉ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、これらの電極１６、１７にコンタクト配線１８、１９が接続されており、層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれているものとすれば良い。
このように構成される化合物半導体装置は、上述の実施形態の具体例の化合物半導体装置と各バックワードダイオード１、２、１０、１１を構成する半導体層が異なるだけであるため、上述の実施形態の具体例の製造方法と同様の方法で製造することができる。
【０１００】
なお、上述の実施形態及び各変形例では、バンド間トンネル接合部３（３Ａ、３Ｂ）によって接合された複数のバックワードダイオード１、２（１０、１１）がメサ型の構造１５を有する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、バンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードをナノワイヤ化して、ナノワイヤからなるダイオード（ナノワイヤダイオード；ナノワイヤ型ダイオード）としても良い（例えば図３５参照）。なお、これを第３変形例という。
【０１０１】
この場合、バンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２は、それぞれ、ナノワイヤ型の構造を有することになる。なお、これをナノワイヤ型バックワードダイオードともいう。
なお、化合物半導体装置は、ナノワイヤ型バックワードダイオードを含む化合物半導体装置であるため、化合物半導体装置を、ナノワイヤ半導体装置又はナノワイヤ型の構造を有する半導体装置ともいう。
【０１０２】
また、抵抗を下げるために複数のナノワイヤダイオードを備える化合物半導体装置としても良い。
以下、第３変形例のものについて、具体例を挙げて、具体的に説明する。
なお、ここでは、上述の実施形態のもの（図１１参照）において、バンド間トンネル接合部３によって接合された複数のバックワードダイオード１、２をナノワイヤ化した場合を例に挙げて説明する。また、基板を半絶縁性ＧａＡｓ基板（例えば半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板）１２Ｘとし、バッファー層を設けない場合を例に挙げて説明する。
【０１０３】
つまり、第３変形例の具体例の化合物半導体装置は、例えば図３５に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板１２Ｘ上にｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘが設けられており、その上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９からなるナノワイヤ１５Ｘを備える。
【０１０４】
ここでは、半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板１２Ｘ上にｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘが設けられており、その上に、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層６、ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層７、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８、ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９からなるナノワイヤ１５Ｘを備える。
【０１０５】
そして、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）４及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）５によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる一のバックワードダイオード１が構成される。
また、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；高濃度の不純物を含むｐ型部分）６及びｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；高濃度の不純物を含むｎ型部分）７によって、一のバックワードダイオード１と他のバックワードダイオード２を接合するバンド間トンネル接合部３が構成される。
【０１０６】
また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層；ｎ型半導体層）８及びｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層；ｐ型半導体層）９によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなる他のバックワードダイオード２が構成される。
また、バンド間トンネル接合部３によって接合された２つのバックワードダイオード１、２は、ナノワイヤ構造（ナノワイヤ型の構造）１５Ｘを有する。
【０１０７】
また、ｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘ上に、例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなる電極（下部電極）１７を備え、この電極１７にコンタクト配線１９が接続されており、さらに、ナノワイヤ１５Ｘの上部にもコンタクト配線［電極（上部電極）を含む］１８が接続されており、層間絶縁膜（例えばＢＣＢ）２０で埋め込まれている。
なお、ここではｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘの表面は、ＳｉＯ２膜４１で覆われている。
【０１０８】
次に、第３変形例の具体例の化合物半導体装置の製造方法について、図３６〜図４８を参照しながら説明する。
まず、図３６に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板１２Ｘ上に、ｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘ（例えばドーピング濃度約１×１０１９ｃｍ−２、厚さ約２００ｎｍ）を成長させる。
【０１０９】
次に、図３７に示すように、例えばプラズマＣＶＤ法によって、全面にＳｉＯ２を堆積させてＳｉＯ２膜４１を形成する。
次に、図３８に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、ナノワイヤ１５Ｘを形成する領域を規定し、例えばドライエッチングによって、ＳｉＯ２膜４１に開口を設ける。
【０１１０】
次に、図３９に示すように、ナノワイヤ１５Ｘを成長させる際の触媒となるＡｕ（Ａｕ触媒）４２を、例えば蒸着・リフトオフによって形成する。
次に、図４０〜図４２に示すように、Ａｕ４２を触媒として、一のバックワードダイオード１、バンド間トンネル接合部３及び他のバックワードダイオード２を含むナノワイヤ１５Ｘを成長させる。
【０１１１】
つまり、まず、図４０に示すように、Ａｕ４２を触媒として、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層４、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層５を成長させて、一のバックワードダイオード１を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなるナノワイヤを成長させる。
ここでは、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層４とｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層５とからなるナノワイヤを成長させて、一のバックワードダイオード１を形成する。
【０１１２】
次に、図４１に示すように、Ａｕ４２を触媒として、ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層６とｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層７を成長させて、バンド間トンネル接合部３を構成するｐ＋−ＧａＡｓＳｂ／ｎ＋−ＩｎＧａＡｓからなるナノワイヤを成長させる。
ここでは、ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層６とｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層７とからなるナノワイヤを成長させて、バンド間トンネル接合部３を形成する。
【０１１３】
次に、図４２に示すように、Ａｕ４２を触媒として、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層８、ｐ−ＧａＡｓＳｂ層９を成長させて、他のバックワードダイオード２を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓＳｂからなるナノワイヤを成長させる。
ここでは、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層８とｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層９とからなるナノワイヤを成長させて、他のバックワードダイオード２を形成する。
【０１１４】
このようにして、一のバックワードダイオード１、バンド間トンネル接合部３及び他のバックワードダイオード２を含むナノワイヤ１５Ｘを成長させて、ナノワイヤ型の構造１５Ｘを有する一のバックワードダイオード１、バンド間トンネル接合部３及び他のバックワードダイオード２を形成する。
次に、図４３に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、素子分離を行なう領域を規定し、ｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘをエッチングで除去し、半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板１２Ｘを露出させて、素子分離を行なう。その後、レジストを除去する。
【０１１５】
次に、図４４に示すように、ｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘ上に、電極（下部電極）１７を形成する。
ここでは、例えばフォトリソグラフィーによって、電極領域を規定し、ｎ＋−ＧａＡｓ層１４Ｘ上に、例えばＡｕＧｅ／Ａｕの蒸着・リフトオフによって、電極１７を形成する。
【０１１６】
次に、図４５に示すように、ナノワイヤ１５Ｘを含む全体を埋め込むように、例えばＢＣＢを塗布し、硬化させることによって、層間絶縁膜２０を形成する。
次に、図４６に示すように、ナノワイヤ１５Ｘの一部が露出するように、層間絶縁膜２０をエッチング（エッチバック）する。
次に、図４７に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって電極１７の直上にコンタクトホール領域を規定し、例えばドライエッチングによって電極１７に達するコンタクトホール４３を形成する。
【０１１７】
次に、図４８に示すように、例えばフォトリソグラフィーによって、コンタクト配線領域を規定し、例えばＡｕめっきによって、ナノワイヤ１５Ｘの上部及びコンタクトホール４３にコンタクト配線（電極を含む）１８及びコンタクト配線１９を形成する。ここでは、ナノワイヤ１５Ｘの上部に設けられるコンタクト配線１８は、電極（上部電極）として機能する。その後、レジストは除去する。
【０１１８】
このようにして、第３変形例の具体例の化合物半導体装置を製造することができる。
なお、第３変形例では、基板１２Ｘ上に形成する絶縁膜をＳｉＯ２膜４１としているが、これに限られるものではなく、例えばＳｉＮなどの他の絶縁膜としても良い。
また、第３変形例では、Ａｕ触媒４２を用いているが、これに限られるものではなく、Ａｕ触媒を用いないでも良い。
【０１１９】
なお、上述の実施形態及び各変形例では、基板をＩｎＰ基板又はＧａＡｓ基板としているが、これに限られるものではなく、例えば、Ｓｉ、ＧａＳｂなどの基板を用いても良い。
また、高周波動作を考慮すると基板は半絶縁性の方が望ましいため、上述の実施形態及び各変形例では、基板を半絶縁性基板としているが、半絶縁性基板でなくても良い。
【０１２０】
また、上述の実施形態及び各変形例において、層間絶縁膜以外に、メサ構造１５やナノワイヤ構造１５Ｘが、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁膜（薄い絶縁膜）でカバーされるようにしても良い。
なお、本発明は、上述した実施形態及び各変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１２１】
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備えることを特徴とする化合物半導体装置。
【０１２２】
（付記２）
前記複数のバックワードダイオードは、それぞれ、ｎ型半導体とｐ型半導体をバンド間トンネル電流が一方向に流れるようにバンド間トンネル接合することによって構成され、
前記バンド間トンネル接合部は、前記複数のバックワードダイオードに含まれる一のバックワードダイオードに備えられる前記ｐ型半導体に連なるｐ型部分と、前記複数のバックワードダイオードに含まれる他のバックワードダイオードに備えられる前記ｎ型半導体に連なるｎ型部分とをバンド間トンネル接合することによって構成されることを特徴とする、付記１に記載の化合物半導体装置。
【０１２３】
（付記３）
前記ｎ型半導体及び前記ｎ型部分は、少なくともＩｎとＡｓを含み、
前記ｐ型半導体及び前記ｐ型部分は、少なくともＧａとＳｂを含むことを特徴とする、付記２に記載の化合物半導体装置。
（付記４）
前記ｎ型半導体及び前記ｎ型部分は、ＩｎＡｓ又はＩｎＧａＡｓからなり、
前記ｐ型半導体及び前記ｐ型部分は、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ又はＡｌＧａＳｂからなることを特徴とする、付記２又は３に記載の化合物半導体装置。
【０１２４】
（付記５）
前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりも高濃度の不純物を含むか、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりも高濃度の不純物を含むか、又は、前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりも高濃度の不純物を含み、かつ、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりも高濃度の不純物を含むことを特徴とする、付記２〜４のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【０１２５】
（付記６）
前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなるか、前記ｎ型部分が前記ｎ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなり、かつ、前記ｐ型部分が前記ｐ型半導体よりもバンドギャップが狭い材料からなることを特徴とする、付記２〜５のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【０１２６】
（付記７）
前記複数のバックワードダイオードは、同一のバンドギャップを有する材料からなることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
（付記８）
前記複数のバックワードダイオードは、異なるバンドギャップを有する材料からなるバックワードダイオードを含むことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【０１２７】
（付記９）
前記複数のバックワードダイオードは、互いに異なるバンドギャップを有する材料からなり、一方の側から他方の側へ向けて順にバンドギャップが大きくなることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
（付記１０）
前記複数のバックワードダイオードは、それぞれ、ナノワイヤ型の構造を有することを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の化合物半導体装置。
【０１２８】
（付記１１）
アンテナと、
前記アンテナに接続された化合物半導体装置とを備え、
前記化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備えることを特徴とする検波器。
【０１２９】
（付記１２）
アンテナと、
前記アンテナに接続され、化合物半導体装置を含む電力変換器とを備え、
前記化合物半導体装置は、バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって接合された複数のバックワードダイオードを備えることを特徴とするエネルギーハーベスタ。
【０１３０】
（付記１３）
一のバックワードダイオードを形成する工程と、
バンド間トンネル電流が両方向に流れるようにバンド間トンネル接合するバンド間トンネル接合部によって前記一のバックワードダイオードに接合されるように、他のバックワードダイオードを形成する工程とを含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１３１】
１  バックワードダイオード（一のバックワードダイオード）
２  バックワードダイオード（他のバックワードダイオード）
３、３Ａ、３Ｂ  バンド間トンネル接合部
４  ｎ型半導体（ｎ型半導体層；ｎ−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
５  ｐ型半導体（ｐ型半導体層；ｐ−ＧａＡｓＳｂ層；ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
５Ｘ  ｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
６  ｐ型部分（ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層；ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
６Ｘ  ｐ型部分（ｐ−ＧａＳｂ；ｐ＋−ＧａＳｂ層）
７  ｎ型部分（ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
７Ｘ  ｎ型部分（Ｉｎ組成が高いｎ−ＩｎＧａＡｓ；ｎ−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ；ｎ−ＩｎＡｓ；ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層）
８  ｎ型半導体（ｎ型半導体層；ｎ−ＩｎＧａＡｓ層；ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
９  ｐ型半導体（ｐ型半導体層；ｐ−ＧａＡｓＳｂ層；ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
９Ｘ  ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
１０、１１  バックワードダイオード
１２  半絶縁性ＩｎＰ基板
１２Ｘ  半絶縁性ＧａＡｓ基板（半絶縁性ＧａＡｓ（１１１）Ｂ基板）
１３  ｉ−ＩｎＡｌＡｓバッファー層（ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層）
１４  ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
１４Ｘ  ｎ＋−ＧａＡｓ層
１５  メサ構造（メサ型の構造）
１５Ｘ  ナノワイヤ（ナノワイヤ構造；ナノワイヤ型の構造）
１６  電極（上部電極）
１７  電極（下部電極）
１８、１９  コンタクト配線
２０  層間絶縁膜（ＢＣＢ）
２１、２２  コンタクトホール
２３  ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型部分；ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
２３Ｘ  ｐ＋−ＧａＳｂ層（ｐ型部分）
２４  ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型部分；ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
２４Ｘ  ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型部分）
２５  ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型半導体；ｎ型半導体層；ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
２６  ｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型半導体；ｐ型半導体層；ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
２６Ｘ  ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
２７  ｐ＋−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型部分；ｐ＋−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
２７Ｘ  ｐ＋−ＧａＳｂ層（ｐ型部分）
２８  ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型部分；ｎ＋−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
２８Ｘ  ｎ＋−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ＋−Ｉｎ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層；ｎ型部分）
２９  ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（ｎ型半導体；ｎ型半導体層；ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層）
３０  ｐ−ＧａＡｓＳｂ層（ｐ型半導体；ｐ型半導体層；ｐ−ＧａＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
３０Ｘ  ｐ−ＡｌＧａＡｓＳｂ層（ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）
３１  アンテナ
３２  電力変換器
３３  昇圧器
３４  二次電池
３５  ダイオード
３６  キャパシタ
３７  インダクタ
３８  アンテナ
３９  ダイオード
４０  インダクタ
４１  ＳｉＯ２膜
４２  Ａｕ（Ａｕ触媒）
４３  コンタクトホール
【図１】
2020161661.tif 000003
【図２】
2020161661.tif 000004
【図３】
2020161661.tif 000005
【図４】
2020161661.tif 000006
【図５】
2020161661.tif 000007
【図６】
2020161661.tif 000008
【図７】
2020161661.tif 000009
【図８】
2020161661.tif 000010
【図９】
2020161661.tif 000011
【図１０】
2020161661.tif 000012
【図１１】
2020161661.tif 000013
【図１２】
2020161661.tif 000014
【図１３】
2020161661.tif 000015
【図１４】
2020161661.tif 000016
【図１５】
2020161661.tif 000017
【図１６】
2020161661.tif 000018
【図１７】
2020161661.tif 000019
【図１８】
2020161661.tif 000020
【図１９】
2020161661.tif 000021
【図２０】
2020161661.tif 000022
【図２１】
2020161661.tif 000023
【図２２】
2020161661.tif 000024
【図２３】
2020161661.tif 000025
【図２４】
2020161661.tif 000026
【図２５】
2020161661.tif 000027
【図２６】
2020161661.tif 000028
【図２７】
2020161661.tif 000029
【図２８】
2020161661.tif 000030
【図２９】
2020161661.tif 000031
【図３０】
2020161661.tif 000032
【図３１】
2020161661.tif 000033
【図３２】
2020161661.tif 000034
【図３３】
2020161661.tif 000035
【図３４】
2020161661.tif 000036
【図３５】
2020161661.tif 000037
【図３６】
2020161661.tif 000038
【図３７】
2020161661.tif 000039
【図３８】
2020161661.tif 000040
【図３９】
2020161661.tif 000041
【図４０】
2020161661.tif 000042
【図４１】
2020161661.tif 000043
【図４２】
2020161661.tif 000044
【図４３】
2020161661.tif 000045
【図４４】
2020161661.tif 000046
【図４５】
2020161661.tif 000047
【図４６】
2020161661.tif 000048
【図４７】
2020161661.tif 000049
【図４８】
2020161661.tif 000050
【図４９】
2020161661.tif 000051
【図５０】
2020161661.tif 000052