(57)【要約】【課題】ｇｍプロファイルを線型にして、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を軽減した電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】所定の半導体層２上に形成され、不純物濃度が低い値から高い値へ変化するチャネル層３と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域６及びドレイン領域７とを有する。チャネル層３は、混晶比が小さい値から大きい値に変化する構成であってもよい。この構成により、半導体基板上に形成されたバッファ層などの前記所定の半導体層に影響されることなくｇｍプロファイルの線型性を実現することができ、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消された電界効果トランジスタが実現できる。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の半導体層上に形成され、不純物濃度が低い値から高い値へ変化するチャネル層と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域と、を有することを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記不純物濃度は、直線的又は指数関数的に変化することを特徴とする請求項１記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記不純物濃度は、１．０×１０１６個／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記チャネル層に混入された不純物は、セレン，シリコン，カーボン，ベリリウム，マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
所定の半導体層上に形成され、混晶比が小さい値から大きい値に変化するチャネル層と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域と、を有することを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記チャネル層は、前記半導体基板から遠ざかるに連れて所定材料の混晶比が直線的又は指数関数的に小さく又は大きくなることを特徴とする請求項５記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記所定材料は、ガリウム，インジウム，アルミニウム，アンチモンの少なくとも１つであることを特徴とする請求項５又は６記載の電界効果トランジスタ。
【請求項８】
前記所定の半導体層は、半導体基板上に形成されたバッファ層であり、ソース領域及びドレイン領域の底部は前記チャネル層内に位置することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の電界効果トランジスタ。
【請求項９】
所定の半導体層の上に、不純物濃度を低い値から高い値へ変化させながらチャネル層を成長させるチャネル成長工程と、
底面が前記所定の半導体層の上部に位置するようにソース領域及びドレイン領域を形成するソース／ドレイン形成工程と、
を有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記チャネル成長工程は、前記チャネル層の成長中に不純物濃度を直線的又は指数関数的に増加させることを特徴とする請求項９記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記チャネル成長工程は、前記チャネル層の成長中に結晶内に導入する不純物の分子線セル温度を直線的又は指数関数的に増加させることを特徴とする請求項９記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記不純物は、セレン，シリコン，カーボン，ベリリウム，マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする請求項９又は１０記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１３】
所定の半導体層の上に、所定の組成の混晶比を低い値から高い値へと変化させながらチャネル層を成長させるチャネル成長工程と、
底面が前記所定の半導体層の上部に位置するようにソース領域及びドレイン領域を形成するソース／ドレイン形成工程と、
を有することを特徴とする電界効果トランジスタの成長方法。
【請求項１４】
前記チャネル成長工程は、所定の有機金属を含むガスの流量を直線的又は指数関数的に増加又は減少させることを特徴とする請求項１３記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記所定の有機金属は、トリメチルガリウム及び／又はトリエチルガリウム、又は、トリメチルインジウム若しくはトリメチルアルミニウム若しくはトリメチルアンチモンであることを特徴とする請求項１３又は１４記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記チャネル成長工程は、前記所定の組成を形成する材料の分子線セル温度を直線的又は指数関数的に上昇又は下降させることを特徴とする請求項１３記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記所定の組成は、ガリウム組成，インジウム組成，アンチモン組成，アルミニウム組成の何れか１つであることを特徴とする請求項１３から１６の何れか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記ソース／ドレイン形成工程は、前記所定の半導体層に達しない深さまで所定のイオンを注入することを特徴とする請求項９から１７の何れか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界効果トランジスタ及びその製造方法に関し、特に第３次高調波歪みが改善された電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話基地局向け等のパワーアンプ用素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が存在する。図１に一般的な電界効果トランジスタの相互コンダクタンス（ｇｍ）プロファイル（Ｖｇ−Ｇｍ曲線）を示す。
【０００３】
図１を参照すると明らかなように、従来の電界効果トランジスタによるｇｍプロファイルには、ゲート・ソース間電流Ｖｇｓのある領域で平坦となる部分が存在する。電界効果トランジスタをＡ級動作で使用する従来の方法では、この動作領域（図１中、Ａ級動作領域）においてｇｍプロファイルに図１に示すような平坦部（略一定）が存在することが好都合であった。これは、Ａ級動作では相互コンダクタンス（ｇｍ）が一定であることが理想的なためである。
【０００４】
また、近年ではパワーアンプの効率向上のためにＡＢ級（図１参照）で使用することが主流となってきた。このＡＢ級動作では、図１に示すように、ｇｍプロファイルの曲線の部分を使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡＢ級動作領域で使用するとｇｍプロファイルが直線的でないため、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が増大するという問題が存在する。ｇｍの非線型性は、電界効果トランジスタのチャネル部の不純物濃度が一定であることに起因すると考えられる。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ｇｍプロファイルを線型とすることで、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を軽減した電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、所定の半導体層上に形成され、不純物濃度が低いレベルから高いレベルへ変化するチャネル層と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域とを有することを特徴とする電界効果トランジスタである。チャネル層の不純物濃度は低い値から高い値へ変化し、ソース領域及びドレイン領域の底面は前記所定の半導体層（例えば、半導体基板上に形成されたバッファ層）の上部に位置しているので、前記所定の半導体層に影響されることなくｇｍプロファイルの線型性を実現することができ、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消された電界効果トランジスタが提供される。
【０００８】
また、上記の構成において、例えば前記不純物濃度が、直線的又は指数関数的に変化する。また、前記不純物濃度は、１．０×１０１６個／ｃｍ３以上である。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタが提供される。
【０００９】
また、上記構成において、前記チャネル層にドーピングされた不純物は、セレン（Ｓｅ），シリコン（Ｓｉ），カーボン（Ｃ），ベリリウム（Ｂｅ），マグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも１つである。
【００１０】
また、本発明は、所定の半導体層上に形成され、混晶比が小さい値から大きい値に変化するチャネル層と、底面が前記バッファ層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域と、を有することを特徴とする電界効果トランジスタである。チャネル層の混晶比が小さい値から大きい値に変化し、ソース領域及びドレイン領域の底面は前記所定の半導体層の上部に位置しているので、前記所定の半導体層に影響されることなくｇｍプロファイルの線型性を実現することができ、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消された電界効果トランジスタが提供される。
【００１１】
また、上記の構成において、例えば前記チャネル層が、前記半導体基板から遠ざかるに連れて所定材料の混晶比が直線的又は指数関数的に小さく又は大きくなる。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタが提供される。
【００１２】
また、上記構成において、前記所定材料は例えばガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），アルミニウム（Ａｌ），アンチモン（Ｓｂ）の少なくとも１つである。
【００１３】
また、上記構成において、例えば、前記所定の半導体層は、半導体基板上に形成されたバッファ層であり、ソース領域及びドレイン領域の底部は前記チャネル層内に位置する。これにより、ｇｍプロファイルの立ち上がり特性を改善することができる。
【００１４】
また、本発明は、所定の半導体層の上に、不純物濃度を低い値から高い値へ変化させながらチャネル層を成長させるチャネル成長工程と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するようにソース領域及びドレイン領域を形成するソース／ドレイン形成工程とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法である。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消された電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００１５】
また、上記の構成において、例えば前記チャネル成長工程が、前記チャネル層の成長中に不純物を含むガスの流量を直線的又は指数関数的に増加させる。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００１６】
また、別の例として、前記チャネル成長工程は、前記チャネル層の成長中に結晶内に＋する不純物の分子線セル温度を直線的又は指数関数的に増加させる。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００１７】
また、別の例として、前記不純物は、セレン（Ｓｅ），シリコン（Ｓｉ），カーボン（Ｃ），ベリリウム（Ｂｅ），マグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも１つである。
【００１８】
また、本発明は、所定の半導体層の上に、所定の組成の混晶比を低い値から高い値へと変化させながらチャネル層を成長させるチャネル成長工程と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するようにソース領域及びドレイン領域を形成するソース／ドレイン形成工程とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの成長方法である。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消された電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００１９】
また、上記の構成において、例えば前記チャネル成長工程が、前記所定の有機金属（ＭＯ）を含むガスの流量を直線的又は指数関数的に増加又は減少させる。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００２０】
また、別の例として、前記所定の有機金属（ＭＯ）が、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び／又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、又は、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）若しくはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）若しくはトリメチルアンチモン（ＴＭＳｂ）である。
【００２１】
また、別の例として、前記チャネル成長工程が、前記所定の組成を形成する材料の分子線セル温度を直線的又は指数関数的に上昇又は下降させる。これにより、第３次高調波歪み（ＩＭ３）を解消し、更にｇｍプロファイルが線型に保たれる電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【００２２】
また、別の例として、前記所定の組成が、ガリウム（Ｇａ）組成，インジウム（Ｉｎ）組成，アンチモン（Ｓｂ）組成，アルミニウム（Ａｌ）組成の何れか１つである。
【００２３】
また、別の例として、前記ソース／ドレイン形成工程が、前記バッファ層に達しない深さまで所定のイオンを注入する。
【００２４】
また、別の例として、前記半導体基板の一方の面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を有し、前記チャネル成長工程が、前記バッファ層の面のうち前記半導体基板と反対側の面に前記チャネル層を成長させる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
〔原理〕
本発明を好適に実施した形態について説明するにあたり、本発明の原理について先に述べる。
【００２６】
本発明は、所定の半導体層（例えばバッファ層）上に形成され、不純物濃度が低いレベルから高いレベルへ変化するチャネル層と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域とを有することを特徴とする電界効果トランジスタ、及び所定の半導体層（例えばバッファ層）上に形成され、混晶比が小さい値から大きい値に変化するチャネル層と、底面が前記所定の半導体層の上部に位置するソース領域及びドレイン領域とを有することを特徴とする電界効果トランジスタ、並びにこれらの製造方法である。
【００２７】
このような特徴を有することで、本発明では、図２に示すように、ＡＢ級動作領域で第３次高調波歪み（ＩＭ３）が解消される。これは、上記したように、チャネル層における不純物濃度又は組成に連続的な変化を持たせることで、前記所定の半導体層に影響されることなくｇｍプロファイルの線型性を実現することができたためである。
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図３は、本発明の第１の実施形態による電界効果トランジスタの層構造を示す断面図である。
【００３０】
図３を参照すると明らかなように、本実施形態による電界効果トランジスタは、半絶縁性半導体基板１上に、バッファ層２とバリア（障壁）層４とで挟まれたチャネル層３を有して構成される。これにより、チャネル層３は半絶縁性半導体基板１の一方の面側に形成される。尚、本実施形態では、有機金属気相エピタキシャル法（ＭＯＶＰＥ）を用いて電界効果トランジスタを製造する。
【００３１】
また、図４に示すように、チャネル層３はドーピングされている不純物が深さ（チャネル層の層厚［ｎｍ］）に依存した濃度（不純物濃度［Ｎ／ｃｍ３］）を有している。即ち、チャネル層３は半絶縁性半導体基板１側（バッファ層２側）からバリア層４側にかけて不純物濃度が高くなるように形成されている。換言すれば、チャネル層３は、低い不純物濃度から高い不純物濃度へと変化しながら半絶縁性半導体基板１の一方の面側、即ちバッファ層２上に成長したものである。ＭＯＶＰＥ法を適用した本実施形態では、例えばチャネル層３を成長させる際に混入する不純物を含むガス（以下、不純物ガスという。但し、ドーピングガスと同等である）の流量を成長に合わせて（又は時間経過に従って）連続的に増加させることで、上記のようなチャネル層３を形成することができる。
【００３２】
また、チャネル層３を成長させる際の不純物ガスの流量は、例えば線型的に増加させても、指数関数的に増加させてもよい。図４は例えば指数関数的に増加させた場合のチャネル層３の不純物濃度の深さ依存性を示すグラフである。尚、図４を参照しても明らかなように、チャネル層３の層厚は、例えば略１５０［ｎｍ］であり、その不純物濃度は厚さ方向（半絶縁性半導体基板１側の面を基準として積層方向）に例えば略５．０×１０１６［Ｎ／ｃｍ３］〜略２．８×１０１７［Ｎ／ｃｍ３］となっている。本実施形態では、不純物濃度の下限、即ち最も薄い半絶縁性半導体基板１側の面の不純物濃度を１．０×１０１６［Ｎ／ｃｍ３］以上とするとよく、また、チャネル層３の層厚は例えば５０ｎｍ以上とするとよいが、これは設計的事項の範疇において種々変形される。
【００３３】
また、本実施形態のようにＭＯＶＰＥ法を用いてガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）のチャネル層３を成長させる場合、その不純物ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ４），ｎ型のジシラン（Ｓｉ２Ｈ６），ｐ型のテトラブロムメタン（ＣＢｒ４）等を適用することが可能である。尚、この際、ドープされる不純物は、Ｓｉ（シリコン）或いはＣ（カーボン）となる。
【００３４】
更に、本実施形態において、ソース領域６及びドレイン領域７の底面、即ち半絶縁性半導体基板１側の面は、チャネル層３における半絶縁性半導体基板１側の面に関して半絶縁性半導体基板１と反対側に位置する。換言すれば、本実施形態では、チャネル層３の半絶縁性半導体基板１側の面に達しない深さまでイオンを注入することでソース領域６及びドレイン領域７を形成する。
【００３５】
このように、ソース領域６及びドレイン領域７をバッファ層２に接しない構成とすることで、本実施形態ではバッファ層２とチャネル層３との境界面での急な電流の立ち上がりを防止することが可能となる。換言すれば、チャネル層３の途中までコンタクト領域（ソース領域６及びドレイン領域７）を形成することで、電流の急激な立ち上がりをなくし、相互コンダクタンス（ｇｍ）の立ち上がりを緩やかにすることが可能となる。尚、ソース領域６の半絶縁性半導体基板１と反対側の面には金（Ａｕ）等の低抵抗金属からなる電極であるソース電極９がオーミック接合され、また、ドレイン領域７の半絶縁性半導体基板１と反対側の面には金（Ａｕ）等の低抵抗金属からなる電極であるドレイン電極１０がオーミック接合される。更に、バリア層４上であってソース領域６とドレイン領域７との間の所定の領域には、金（Ａｕ）等の低抵抗金属からなる電極であるゲート電極８がオーミック接合される。また、バリア層４上であってソース領域６とドレイン領域７との間のゲート電極８が形成されない領域には、キャップ層５が形成される。
【００３６】
以上のような層構造を有する電界効果トランジスタの製造プロセスを以下に図面を用いて詳細に説明する。但し、上述にもあるように、本実施形態ではＭＯＶＰＥ法を用いて各層（バッファ層２，チャネル層３，バリア層４，キャップ層５）を成長させる。
【００３７】
本実施形態における電界効果トランジスタの製造プロセスでは、まず、チャンバ１１内に設置した半絶縁性半導体基板１上にバッファ層２をエピタキシャル成長させる。尚、半絶縁性半導体基板１は例えば半絶縁性ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）半導体で形成する。また、バッファ層２は例えばアンドープのアルミニウム・ガリウム・ヒ素（アンドープＡｌＧａＡｓ）で形成する。
【００３８】
次に、図６（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法を用いてチャネル層３をバッファ層２上にエピタキシャル成長させる。尚、本実施形態では例としてＩＩＩ族の材料としてＧａ（ガリウム）を用い、Ｖ族の材料としてＡｓ（ヒ素）を用い、不純物としてＳｉ（シリコン）を用いた場合を説明する。尚、Ｇａはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の有機金属（ＭＯ）の液体をキャリアガスでバブリングして導入し、また、Ａｓはアルシン（ＡｓＨ３）を導入し、また、Ｓｉはモノシラン（ＳｉＨ４）或いはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を導入する。これにより、Ｓｉ（シリコン）がドープされたｎ型ＧａＡｓのチャネル層３が形成される。
【００３９】
またこの際、不純物ガスの流量をチャネル層３の成長と共に（又は時間経過に従って）増加させる。これはキャリアガス（例えば水素ガス）の流量を流量制御部１４により制御する、即ち増加することで実現される。また、この増加は上述にもあるように、例えば直線的又は指数関数的なものとする。但し、この他の材料（ＴＥＧ（＝Ｇａ），ＡｓＨ３（＝Ａｓ））の流量、即ち流量制御部１２，１３により制御される原料ガスの流量は一定とする。
【００４０】
この工程により、半絶縁性半導体基板１の一方の面側（バッファ層２上）に、低い不純物濃度から高い不純物濃度へと変化するチャネル層３をエピタキシャル成長させることが可能となる。尚、図４に示す不純物濃度のプロファイルは、例えば指数関数的に不純物ガス１３の流量を増加させた場合のものである。
【００４１】
また、不純物濃度のプロファイル関数、チャネル層３の層厚、チャネル材料の他の例について図５に示す。図５では、半絶縁性半導体１側（バッファ層２側）の不純物濃度を５．０×１０１６とし、チャネル層３の厚みを６０ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとした場合における、不純物濃度（不純物ガスの流量）を指数関数的（図５（ａ）参照））又は直線的（図５（ｂ）参照）に変化させた場合の例が示されている。尚、図５に示す例は、チャネル材料をガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）とし、流量を一定に保ってエピタキシャル成長させた場合の代表的な例である。
【００４２】
次に、上記のように形成したチャネル層３上にバリア層４及びキャップ層５をこの順序でエピタキシャル成長させる。尚、バリア層４は例えばアンドープのアルミニウム・ガリウム・ヒ素（アンドープＡｌＧａＡｓ）で形成する。また、キャップ層５はアンドープのガリウム・ヒ素（アンドープＧａＡｓ）で形成する。
【００４３】
その後、図６（ｂ）に示すように、キャップ層５の表面からチャネル層３の途中まで、イオン注入法によりイオンを注入する。これは注入エネルギーを調整することで実現できる。
【００４４】
これにより、チャネル層３における半絶縁性半導体基板１側の面、即ち底面に関して半絶縁性半導体基板１と反対側に半絶縁性半導体基板１側の面を有するソース領域６及びドレイン領域７が形成される。尚、Ｎ＋領域であるソース領域６及びドレイン領域７に注入するドーピング材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）等のｎ型のものを用いる。
【００４５】
また、このように構成したソース領域６及びドレイン領域７上に、金（Ａｕ）等からなる低抵抗金属をオーミック電極（ソース電極９，ドレイン電極１０）として形成する。その後、熱処理を施すことで、ソース領域６とソース電極９と、及びドレイン領域７とドレイン電極１０とのオーミック接合をとる。
【００４６】
更に、キャップ層５における所定の領域をフォトレジスタ等を用いてエッチングし、そこに金（Ａｕ）等からなる低抵抗金属をオーミック電極（ゲート電極８）として形成する。その後、熱処理を施すことで、ゲート電極８とバリア層４とのオーミック接合をとる。
【００４７】
尚、上記において、ソース領域６及びドレイン領域７を形成した後に、不純物を活性化させるためのアニール処理を施してもよい。尚、このアニール処理は、キャップ層５及びソース領域６及びドレイン領域７の表面から行う。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
また、第１の実施形態では、チャネル層３をＭＯＶＰＥ法により成長させたが、これを例えば分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）で成長させることも可能である。以下、ＭＢＥ法を用いてチャネル層３並びにその他の層を形成する場合の例を第２の実施形態として説明する。
【００４９】
また、第１の実施形態では、低い不純物濃度から高い不純物濃度へと変化するチャネル層３を成長させるためにＭＯＶＰＥ法によるチャネル層３の成長過程において流入する不純物ガス１３の流量をチャネル層３の成長に合わせて（又は時間経過に従って）直線的又は指数関数的に増加させたが、本実施形態では、ＭＢＥ法によるチャネル層３の成長中に不純物材料の分子線セル（Ｓｉ）１５の温度を直線的又は指数関数的に増加させる。これにより、Ｓｉ分子線強度が変化し、本実施形態では、第１の実施形態と同様のチャネル層３が形成される。
【００５０】
これを図７を用いて詳細に説明する。尚、本実施形態では、不純物としてＳｉ（シリコン）がドーピングされたＧａＡｓより成るチャネル層３を形成する場合を例に挙げる。
【００５１】
図７を参照すると明らかなように、本実施形態では、Ｇａ用の分子線セル（Ｇａ）１６とＡｓ用の分子線セル（Ａｓ）１７とＳｉ用の分子線セル（Ｓｉ）１５とが用いられており、各々からＧａ分子線，Ａｓ分子線，Ｓｉ分子線（ドーパント）が基板に照射される。
【００５２】
またこの際、不純物であるＳｉの分子線セル（Ｓｉ）１５の温度をチャネル層３の成長と共に（又は時間経過に従って）増加させる。この増加は上述にもあるように、例えば直線的又は指数関数的なものとする。この工程により、Ｓｉ分子線強度が変化し、ＧａＡｓ結晶内に取り込まれるＳｉ不純物濃度が変化する。従って、半絶縁性半導体基板１の一方の面側（バッファ層２上）に、低い不純物濃度から高い不純物濃度へと変化するチャネル層３をエピタキシャル成長させることが可能となる。尚、以上の説明では、ｎ型の不純物であるＳｉを用いた場合を例に挙げたが、この他にも例えばｐ型のＢｅ（ベリリウム）やＭｇ（マグネシウム）、ｎ型のＳｅ（セレン）等を不純物として適用することが可能である。
【００５３】
他の構成及びプロセスは、ＭＯＶＰＥ法をＭＢＥ法に代える以外、第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。以上により、第１の実施形態と同様の効果を奏する電界効果トランジスタが製造される。
【００５４】
〔第３の実施形態〕
また、第１の実施形態では、チャネル層３を不純物濃度が低い方から高い方へと変化するように形成したが、これを例えば、所定の有機金属（ＭＯ）の混晶比が低い値から高い値へと変化するように形成することも可能である。以下、このような場合を第３の実施形態として詳細に説明する。
【００５５】
本実施形態による電界効果トランジスタの層構造は、図３に示す第１の実施形態によるものと同様である。但し、第１の実施形態におけるチャネル層３はチャネル層３Ａに置き換えられる。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に各層ＭＯＶＰＥ法を用いて成長させる。
【００５６】
本実施形態において、バッファ層２を半絶縁性半導体基板１上にエピタキシャル成長するまでは第１の実施形態と同様である。その後、本実施形態では、２種類の材料を用いてチャネル層３Ａをエピタキシャル成長させる。この２種類の原料ガスは、それぞれＭＯガスである。
【００５７】
尚、２種類の原料ガスのうち一方はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び／又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）等であり、他の一方はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）である。
【００５８】
本実施形態では、例えばＴＭＩ（又はＴＥＩ）のＭＯガスの流量をチャネル層３Ａの成長に合わせて（又は時間経過に従って）連続的に増加させつつ、ＭＯＶＰＥ法を用いてチャネル層３Ａをエピタキシャル成長させる。この連続的な増加は上述にもあるように、例えば直線的又は指数関数的なものとする。この工程により、半絶縁性半導体基板１の一方の面側（バッファ層２上）に、飽和電子速度の低い組成から高い組成へと変化しながら成長したチャネル層３Ａが形成される。換言すれば、半絶縁性半導体基板１と反対側から半絶縁性半導体基板１側になるに連れてＩｎ組成の混晶比が直線的又は指数関数的に小さくなるチャネル層３Ａが形成される。また、チャネル層３Ａ形成後のプロセスは第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５９】
尚、例えばＴＭＧ（又はＴＥＧ）のＭＯガスの流量をチャネル層３Ａの成長に合わせて（又は時間経過に従って）連続的に減少させることでも同様のチャネル層３Ａをエピタキシャル成長させることが可能である。この連続的な減少は上述にもあるように、例えば直線的又は指数関数的なものとする。
【００６０】
また、一例として、直線的にトリメチルインジウム（ＴＭＩ）のＭＯガスの流量を増加させた、又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び／又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）のＭＯガスの流量を減少させた場合のＩｎ組成の混晶比（以下、Ｉｎ混晶比という）のプロファイルを図８に示す。
【００６１】
尚、本実施形態では、チャネル材料を上記のＩｎＧａＡｓ（厚さ方向の深さに従って大きなＩｎ組成から小さなＩｎ組成へと変化するＩｎＧａＡｓ）の他に、例えばＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＰ，ＩｎＡｌＡｓ，ＩｎＡｌＮ，ＡｌＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓ等とすることも可能である。また、チャネル材料をＧａＡｓＳｂやＡｌＧａＡｓ等とすることも可能である。但し、ＧａＡｓＳｂとした場合、半絶縁性半導体基板１と反対側から半絶縁性半導体基板１側になるに連れてＳｂ組成の混晶比が直線的又は指数関数的に小さくなるチャネル層３Ａを形成する。また、ＡｌＧａＡｓとした場合、半絶縁性半導体基板１と反対側から半絶縁性半導体基板１側になるに連れてＡｌ組成の混晶比が直線的又は指数関数的に大きくなるチャネル層３Ａを形成する。但し、この際の原料は、これらチャネル材料又は不純物に従って種々変形される。
【００６２】
以上のような工程を経ることで、半絶縁性半導体基板１の一方の面側に飽和電子速度の低い組成から高い組成へと変化するチャネル層３Ａが成長された電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００６３】
〔第４の実施形態〕
更に、上記第３の実施形態では、チャネル層３ＡをＭＯＶＰＥ法により成長させたが、これを例えば分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）とすることも可能である。但し、これを実現するための構成は、図７において、分子線セル（Ｓｉ）１５の代りにＩｎ（インジウム）を放出するための分子線セル（Ｉｎ）が設けられる。
【００６４】
また、第３の実施形態では、ＭＯＶＰＥ法を用いて所定の有機金属（ＭＯ）の混晶比を低い値から高い値へと変化させながらチャネル層３Ａを成長させるために、２種類のキャリアガスの一方の流量を、チャネル層３Ａの成長に合わせて（又は時間経過に従って）直線的又は指数関数的に増加又は減少させたが、本実施形態では、ＭＢＥ法を用いてチャネル層３Ａの成長中に分子線セル（Ｉｎ）の温度を直線的又は指数関数的に増加させる、又はＧａ分子線セルの温度を直線的又は指数関数的に減少させる。即ち、本実施形態におけるＭＢＥ法を用いて製造プロセスでは、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓのそれぞれに対応した分子線セルが用意され、且つＩｎの供給量が可変に制御される。これにより、第３の実施形態と同様のチャネル層３Ａが形成される。
【００６５】
尚、他の構成及びプロセスは、ＭＯＶＰＥ法をＭＢＥ法に代える以外、第３の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。以上により、第３の実施形態と同様の効果を奏する電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００６６】
〔第５の実施形態〕
また、上記した各実施形態では、直線的又は指数関数的にチャネル層３の不純物濃度又はチャネル層３ＡのＩｎ（又はＳｂ又はＡｌ）組成の混晶比が変化するように、ＭＯＶＰＥ法又はＭＢＥ法を用いて成長させた場合についてそれぞれ説明したが、この他にも、不純物濃度又は結晶比が例えば直線、指数関数、定数（一定）を組合せたプロファイルとなるように、、ＭＯＶＰＥ法又はＭＢＥ法を用いて成長させてもよい。これにより、チャネル層の厚さ方向での位置に応じた特性を有する電界効果トランジスタを自由に設計することが可能となる。
【００６７】
〔他の実施形態〕
以上、説明した実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ｇｍプロファイルが線型で、第３次高調波歪み（ＩＭ３）が低減された電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による電界効果トランジスタのｇｍプロファイルの一例を示すグラフである。
【図２】本発明による電界効果トランジスタのｇｍプロファイルの一例を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態による電界効果トランジスタの層構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において指数関数的に不純物ガスの流量を増加させて成長させた場合のチャネル層３の不純物濃度のプロファイルを示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における不純物濃度のプロファイル関数、チャネル層３の層厚、チャネル材料の他の例を示すプロファイルである。
【図６】本発明の第１の実施形態による電界効果トランジスタの製造プロセスを説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による電界効果トランジスタの製造プロセスを説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるＩｎ組成の混晶比のプロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
１　半絶縁性半導体基板
２　バッファ層
３、３Ａ　チャネル層
４　バリア層
５　キャップ層
６　ソース領域
７　ドレイン領域
８　ゲート電極
９　ソース電極
１０　ドレイン電極
１１　チャンバ
１２、１３、１４　流量制御部
１５　分子線セル（Ｓｉ）
１６　分子線セル（Ｇａ）
１７　分子線セル（Ａｓ）
【図１】
2004055579.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004055579.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月4日(2003.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記チャネル層は、前記半導体層から遠ざかるに連れて所定材料の混晶比が直線的又は指数関数的に小さく又は大きくなることを特徴とする請求項５記載の電界効果トランジスタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記所定の有機金属は、トリメチルガリウム及び／又はトリエチルガリウム、又は、トリメチルインジウム若しくはトリメチルアルミニウム若しくはトリメチルアンチモンであることを特徴とする請求項１４記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004055579.tif 000011
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004055579.tif 000012
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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