(57)【要約】【課題】コンタクト層にＩｎＧａＡｓを使用したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子におけるエピタキシャルウェハの表面の凹凸を小さくすることを可能とする。【解決手段】ＧａＡｓ基板１、１１を有する化合物半導体素子において、コンタクト層８、１７として形成したＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎ組成比を０．１５〜０．２５とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ基板を有する化合物半導体素子において、コンタクト層として形成したＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎ組成比を０．１５〜０．２５としたことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子。
【請求項２】
ＧａＡｓ基板を有する化合物半導体素子において、コンタクト層として形成したＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎ組成比を０．１８〜０．２２としたことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子。
【請求項３】
上記コンタクト層におけるへイズレベルが５０ｐｐｍ以下であり、且つ接触抵抗が１×１０−７Ωｃｍ２以下であることを特徴とする請求項ｌ又は２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子。
【請求項４】
上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子が、ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、特にそのＩｎＧａＡｓコンタクト層の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタの性能を向上させるためには、より多くの多数キャリアをより高速に伝達できる材質を用いることが重要である。ＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）はＳｉ（シリコン）に比べて電子移動度が高いという特長がある。この特長をいかして、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓは高速デバイスに多く用いられている。代表例としてＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が挙げられる。
【０００３】
ＨＥＭＴのおおまかな構造を図２に示す。ＨＥＭＴは基板上に結晶成長されたバッファ層、チャネル層、スペーサ層、キャリア供給層、及びコンタクト層よりなる。コンタクト層は電極を形成するための層である。キャリア供給層は自由電子を発生しチャネル層へ供給するための層である。スペーサ層は電子の散乱を防止する層である。チャネル層は自由電子が流れる層であり、高純度である必要がある。バッファ層は基板上の残留不純物の影響によるデバイス特性劣化を防ぐ働きがある。
【０００４】
コンタクト層は電極を形成するための層であり、低抵抗であることが重要である。コンタクト層の抵抗を下げるためには、キャリア濃度を高くしなければならないが、従来よく用いられているＧａＡｓでは５×１０１８ｃｍ−３以上のキャリア濃度を得るのは難しい。
【０００５】
一方、ＩｎＧａＡｓを用いれば、４×１０１９ｃｍ−３という高キャリア濃度を実現できる。しかし、ＩｎＧａＡｓの格子定数はＧａＡｓの格子定数とは異なるため、ＧａＡｓ基板上に成長したＩｎＧａＡｓの表面には格子不整合による凹凸が形成されてしまうという問題がある。ちなみに、表面の凹凸が大きすぎるとデバイス特性が劣化してしまうという問題がある。
【０００６】
コンタクト層にＩｎＧａＡｓを用いたＨＥＭＴの構造例を図６に示した。結晶成長のことをエピタキシャルと言う。エピタキシャル層名称のｎ−、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している。厚さの単位はｎｍである。キャリア濃度の単位はｃｍ−３である。
【０００７】
このＨＥＭＴは、ＭＯＶＰＥ法により、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層２として、ｉ−ＧａＡｓ（厚さ５００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１５ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、ｉ−ＧａＡｓ（厚さ２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１５ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を順次設け、更に、チャネル層３としてｉ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ（厚さ２０ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を設ける。その上に更に、スペーサ層４として、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層（厚さ３ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、キャリア供給層５としてｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ２５０ｎｍ、キャリア濃度３×１０１８ｃｍ−３）、その上にゲートコンタクト層６としてｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を設け、その上にコンタクト層７としてｎ−ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度３×１０１８ｃｍ−３）を設ける。更にその上に、オーミックコンタクト層（キャップ層）８として、Ｉｎ０ＧａＡｓからＩｎ０．５０ＧａＡｓにリニアにＩｎ組成を変化させたｎ−Ｉｎ０→０．５０ＧａＡｓコンタクト層８ａ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度０．５→４×１０１９ｃｍ−３）と、そしてｎ−Ｉｎ０．５０ＧａＡｓコンタクト層８ｂ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度４×１０１９ｃｍ−３）を設ける。
【０００８】
このＨＥＭＴエピタキシャルウェハの成長方法を以下に述べる。
【０００９】
ｉ−ＧａＡｓを成長する場合には、Ｇａ原料のＧａ（ＣＨ３）３（トリメチルガリウム）とＡｓ原料のＡｓＨ３（アルシン）を基板に供給する。なお、Ｇａ原料として他にＧａ（ＣＨ３ＣＨ２）３（トリエチルガリウム）がある。Ａｓ原料として他にＡｓ（ＣＨ３）３（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）がある。
【００１０】
ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓを成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３、及びＡｌ原料のＡｌ（ＣＨ３）３（トリメチルアルミニウム）を基板に供給する。なお、Ａｌ原料として他にＡｌ（ＣＨ３ＣＨ２）３（トリエチルアルミニウム）がある。Ａｌ０．２５ＧａＡｓとはＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓを略したものであり、ＡｌとＧａの比が０．２５：０．７５であることを意味する。
【００１１】
ｉ−Ａｌ０．２０ＧａＡｓを成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３、及びＩｎ原料のＩｎ（ＣＨ３）３（トリメチルインジウム）を基板に供給する。Ｉｎ０．２０ＧａＡｓとはＩｎ０．２０Ｇａ０．８０Ａｓを略したものであり、ＩｎとＧａの比が０．２０：０．８０であることを意味する。
【００１２】
ｎ−ＩｎＧａＡｓを成長する場合には、Ｇａ（ＣＨ３）３、Ｉｎ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３及びｎ型ドーパントを基板に供給する。ｎ型ドーパントの元素としてはＳｉやＳｅ（セレン）がある。Ｓｉ原料としてＳｉＨ４（モノシラン）、Ｓｉ２Ｈ６（ジシラン）がある。Ｓｅ原料としてはＨ２Ｓｅ（セレン化水素）がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、ＨＥＭＴのコンタクト層の特性として、低抵抗であることが求められている。コンタクト層の材料としてＧａＡｓとＩｎＧａＡｓがある。ＩｎＧａＡｓの方がＧａＡｓよりも抵抗を低くできる。
【００１４】
ところが、ＩｎＧａＡｓをコンタクト層に使用した場合、ＩｎＧａＡｓの格子定数が基板のＧａＡｓと異なるため、うまく成長できず表面に凹凸ができてしまう。
【００１５】
図６のＨＥＭＴエピタキシャルウェハを作製し、表面の凹凸を調べた。表面の凹凸を調べるのに、表面のへイズレベルを測定した。測定結果は表１中に「従来例２」として示す通りである。ここで、ヘイズレベルというのは表面の曇りの程度を調べる目安であり、測定値が大きいほど表面が曇っていることが分かる。なお、単位はｐｐｍである。
【００１６】
表１において、コンタクト層にＧａＡｓを使用した「従来例１」の場合はヘイズレベルが５ｐｐｍと低いが、コンタクト層にＩｎＧａＡｓを使用した場合では、図６のＨＥＭＴのようにＩｎ組成比が０．５０程度（従来例２）だと、ヘイズレベルが３００ｐｐｍと大きくなっており、表面の曇りつまり凹凸が大きいことを示している。ＩｎＧａＡｓを使用した場合、表面の凹凸が大きすぎると、ＨＥＭＴデバイスの特性が劣化してしまうという問題点がある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンタクト層にＩｎＧａＡｓを使用したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子におけるエピタキシャルウェハの表面の凹凸を小さくすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１９】
請求項１の発明に係るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子は、ＧａＡｓ基板を有する化合物半導体素子において、コンタクト層として形成したＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎ組成比を０．１５〜０．２５としたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明に係るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子は、ＧａＡｓ基板を有する化合物半導体素子において、コンタクト層として形成したＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎ組成比を０．１８〜０．２２としたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項ｌ又は２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子において、上記コンタクト層におけるへイズレベルが５０ｐｐｍ以下であり、且つ接触抵抗が１×１０−７Ωｃｍ２以下であることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子において、上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子が、ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴであることを特徴とする。
【００２３】
＜発明の要点＞
本発明は、ＩｎＧａＡｓを使用したエピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくするために、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．１５〜０．２５にするものであり、これにより接触抵抗をほとんど変化させることなくヘイズレベルをＧａＡｓ並に低減することが出来る。
【００２４】
ＩｎＧａＡｓの混晶比とヘイズレベルおよび接触抵抗の関係は図３に示すようになる。ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．１５〜０．２５にすると、接触抵抗をほとんど上げることなく、ヘイズレベルを１５ｐｐｍ程度まで下げることができる。
【００２５】
一般にＩｎＧａＡｓはＩｎの含有量（Ｉｎ組成）が高いほど電子移動度が高いという性質がある。コンタクト層の抵抗低減という目的から考えれば、挿入する層のＩｎの組成比はよりＩｎ組成が高い層とする方が有利である。従来、ＩｎＧａＡｓコンタクト層のＩｎ組成比は０．５０程度に高く設定されている。
【００２６】
しかし、ＩｎＧａＡｓをコンタクト層に使用した場合、ＩｎＧａＡｓの格子定数が基板のＧａＡｓと異なるため、うまく成長できず、表面に凹凸ができてしまう。表面の凹凸が大きすぎるとデバイス特性が劣化してしまうという問題がある。
【００２７】
本発明者は、鋭意研究努力した結果、ＩｎＧａＡｓコンタクト層のＩｎ組成に、接触抵抗を増大させずに、表面の凹凸をなくすことができる最適範囲があることを見い出した。すなわち、本発明は、ＩｎＧａＡｓを使用したエピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくするために、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比の範囲を制限したものである。図３から判るように、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．１５〜０．２５にすると、へイズレベルを１５ｐｐｍ程度まで下げることができる。また接触抵抗もＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比が０．５０程度の場合とほとんど変わらない。
【００２８】
ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比が小さいほど格子定数が小さくなり、ＧａＡｓの格予定数に近づく。これにより、エピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００３０】
＜第一の実施例＞
本発明の第一の実施例として、ＨＥＭＴエピタキシャルウェハの構造を図１に示した。成長時の基板温度は６５０℃、成長炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、希釈用ガスは水素である。基板にはＧａＡｓ基板を用いた。
【００３１】
ＭＯＶＰＥ法により、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層２として、ｉ−ＧａＡｓ（厚さ５００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１５ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、ｉ−ＧａＡｓ（厚さ２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１５ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を順次設け、更に、チャネル層３としてｉ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ（厚さ２０ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を設ける。その上に更に、スペーサ層４として、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層（厚さ３ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）、キャリア供給層５としてｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ２５０ｎｍ、キャリア濃度３×１０１８ｃｍ−３）、その上にゲートコンタクト層６としてｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３以下）を設け、その上にコンタクト層７としてｎ−ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度３×１０１８ｃｍ−３）を設けた。更にその上に、オーミックコンタクト層（キャップ層）８として、Ｉｎ０ＧａＡｓからＩｎ０．２０ＧａＡｓにリニアにＩｎ組成を変化させたｎ−Ｉｎ０→０．２０ＧａＡｓコンタクト層８ａ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度０．５→４×１０１９ｃｍ−３）と、そしてｎ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓコンタクト層８ｂ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度４×１０１９ｃｍ−３）を設けた。
【００３２】
この図１のＨＥＭＴが従来（図６）と相違する点は、オーミックコンタクト層（キャップ層）８を構成するＩｎＧａＡｓコンタクト層８ａと８ｂにおけるＩｎ組成比が、従来の０．５０から０．２０に変わっている点にある。
【００３３】
バッファ層２の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／分である。ＡｓＨ３の流量は３１５ｃｍ３／分である。
【００３４】
バッファ層２やスペーサ層４やゲートコンタクト層６のｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長には、Ｇａ（ＣＨ３）３、Ａｌ（ＣＨ３）３及びＡｓＨ３を用い、それらの流量はそれぞれ５．３ｃｍ３／分、１．４３ｃｍ３／分及び６３０ｃｍ３／分である。
【００３５】
チャネル層３のｉ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ層の成長にはＧａ（ＣＨ３）３、Ｉｎ（ＣＨ３）３及びＡｓＨ３を用い、それらの流量はそれぞれ５．３ｃｍ３／分、２．０９ｃｍ３／分及び５００ｃｍ３／分である。
【００３６】
キャリア供給層７のｎ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の成長には、ｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓの成長に使用したＧａ（ＣＨ３）３、Ａｌ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３に加えて、Ｓｉ２Ｈ６を使用した。Ｓｉ２Ｈ６の流量は７．７８×１０−３ｃｍ３／分である。Ｓｉ２Ｈ６以外の流量はｉ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ層の場合と同じである。
【００３７】
コンタクト層７のｎ−ＧａＡｓ層の成長には、ｉ−ＧａＡｓの成長に使用したＧａ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３に加えてＳｉ２Ｈ６を用いた。Ｓｉ２Ｈ６の流量は１．４７×１０−４ｃｍ３ｃｍ３／分である。
【００３８】
コンタクト層８ａのｎ−Ｉｎ０→０．２０ＧａＡｓ層は、ＩｎＡｓ混晶比が０から０．２０まで変化し、成長にはＩｎ（ＣＨ３）３、Ｇａ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６及びＣＢｒ４を用い、それら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／分及び２．２×１０−３ｃｍ３／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／分及び４．５×１０−２ｃｍ３／分である。
【００３９】
コンタクト層８ｂのｎ−Ｉｎ０．２０ＧａＡｓ層の成長にはＩｎ（ＣＨ３）３、Ｇａ（ＣＨ３）３、ＡｓＨ３、Ｓｉ２Ｈ６及びＣＢｒ４を用い、それらの流量はそれぞれ８．３ｃｍ３／分、５．３ｃｍ３／分、５００ｃｍ３／分、１．６ｃｍ３／分及び４．５×１０−２ｃｍ３／分である。
【００４０】
上記ＨＥＭＴエピタキシャルウェハの表面の凹凸を調べた。表面の凹凸を調べるのに、表面のへイズレベルを測定した。測定結果は表１中に実施例１として示す通りである。ここで、ヘイズレベルというのは表面の曇りの程度を調べる目安であり、測定値が大きいほど表面が曇っていることが分かる。なお、単位はｐｐｍである。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１において、コンタクト層にＧａＡｓを使用した［従来例１］の場合はヘイズレベルが５ｐｐｍと低い。また、コンタクト層にＩｎＧａＡｓを使用した場合であっても、図６のＨＥＭＴのようにＩｎ組成比が０．５０程度（従来例２）であるとと、ヘイズレベルが３００ｐｐｍと大きくなっており、表面の曇りつまり凹凸が大きいことを示している。
【００４３】
これに対し、表１中に「実施例１」として示すように、本実施例のＨＥＭＴの如く、コンタクト層８ａ、８ｂのＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．２０とした場合には、へイズレベルを１５ｐｐｍとＧａＡｓ並に低くすることができ、エピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくすることができる。また、接触抵抗も８．７５×１０−８Ωｃｍ２であり、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．５０とした「従来例２」の場合と同程度に低く抑えられる。
【００４４】
＜最適条件についての根拠＞
コンタクト層８ａ、８ｂのＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比とエピタキシャルウェハのヘイズレベルおよび接触抵抗との関係を図３に示す。
【００４５】
ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比が０．２５以下ではヘイズレベルをＧａＡｓ並に低くすることができ、エピタキシャルウェハ表面の凹凸が小さくなっているといえる。しかし、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比が０．２５を超えるとヘイズレベルが増大する。一方、接触抵抗の方は、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比が０．１５未満になると急激に上昇してしまう。
【００４６】
そこで、ヘイズレベル及び接触抵抗の双方を共に小さくできる範囲としては、ＩｎＧａＡｓの混晶比（Ｉｎ組成比）を０．１５〜０．２５にするとよいことが判る。また特に好ましいのは、コンタクト層８ａ、８ｂのＩｎＧａＡｓにおけるＩｎ組成比を０．１８〜０．２２とした場合であることも判る。
【００４７】
上記実施形態ではＨＥＭＴの場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体素子一般に適用することができる。例えば、ＨＢＴ（へテロ接合バイポーラトランジスタ）のコンタクト層に使用するＩｎＧａＡｓ層としてＩｎ組成比を０．１５〜０．２５とした構成とすることもできる。また、コンタクト層以外のＩｎＧａＡｓ層としてＩｎ組成比を０．１５〜０．２５としたものを用いた構成とすることもできる。
【００４８】
本発明の目的は、ＩｎＧａＡｓを用いたエピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくすることにある。凹凸を小さくすることにより、ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴなどのデバイス特性の劣化を防げるものである。また、凹凸が小さいことからデバイス作製時の加工精度の向上も期待できる。
【００４９】
＜第二の実施例＞
次に、本発明の第二の実施例として、図４に示すようなＨＢＴ用エピタキシャルウェハ作製した。具体的構成を図５に示す。
【００５０】
このＨＢＴは、ＧａＡｓ基板１１上に、サブコレクタ層１２として、ｎ−ＧａＡｓ（厚さ２５０ｎｍ、キャリア濃度５×１０１８ｃｍ−３）、コレクタ層１３としてｎ−ＧａＡｓ（厚さ５００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１６ｃｍ−３）、ベース層１４としてｐ−ＧａＡｓ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度４×１０１９ｃｍ−３）、エミッタ層１５としてｎ−Ａｌ０→０．２５ＧａＡｓ（厚さ２０ｎｍ、キャリア濃度３×１０１７ｃｍ−３）、ｎ−Ａｌ０．２５ＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ、キャリア濃度３×１０１７ｃｍ−３）及びｎ−Ａｌ０．２５→０ＧａＡｓ（厚さ２０ｎｍ、キャリア濃度３×１０１７ｃｍ−３）、エミッタコンタクト層１６としてＧａＡｓ（厚さ２００ｎｍ、キャリア濃度５×１０１８ｃｍ−３）を設け、更にその上にノンアロイコンタクト層１７として、Ｉｎ０．０ＧａＡｓからＩｎ０．２０ＧａＡｓにリニアにＩｎ組成を変化させたＩｎ０→０．２０ＧａＡｓコンタクト層１７ａ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度０．５→４×１０１９ｃｍ−３）と、そしてＩｎ０．２０ＧａＡｓコンタクト層１７ｂ（厚さ５０ｎｍ、キャリア濃度４×１０１９ｃｍ−３）を設けた。
【００５１】
このこのＨＢＴは、従来の同様のＨＢＴと比較したとき、構造上、従来ではノンアロイコンタクト層１７が、Ｉｎ０→０．５０ＧａＡｓコンタクト層１７ａとＩｎ０．５０ＧａＡｓコンタクト層１７ｂから成る構成であるのに対し、本実施例では、Ｉｎ０→０．２０ＧａＡｓコンタクト層１７ａとＩｎ０．２０ＧａＡｓコンタクト層１７ｂから成る構成である点が異なり、他は同じである。
【００５２】
このようにＩｎＧａＡｓノンアロイコンタクト層１７のＩｎ組成比を、０．５０から０．２０に変えた場合、上記ＨＥＭＴの場合と同様に、へイズレベルをＧａＡｓの場合並に低くすることができ、エピタキシャルウェハ表面の凹凸を小さくすることができた。また、接触抵抗もＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．５０とした場合と同程度に低く抑えることができた。
【００５３】
【発明の効果】
ＦＥＴ・ＨＥＭＴ・ＨＢＴなどでは、電極を形成するためにコンタクト層と呼ばれる層を持っている。コンタクト層の抵抗は低いことが重要である。コンタクト層の材料としてＧａＡｓとＩｎＧａＡｓがある。ＩｎＧａＡｓの方がＧａＡｓよりも抵抗を低くできるが、ＩｎＧａＡｓの格子定数は下地のＧａＡｓと異なるため、うまく結晶成長できず表面に凹凸ができてしまうという問題点がある。実際にコンタクト層がＧａＡｓの場合とＩｎＧａＡｓの場合とで表面のへイズレベルを比較すると、表１のようにＧａＡｓが５ｐｐｍに対し、ＩｎＧａＡｓの混晶比が０．５０程度のときは３００ｐｐｍと大幅に大きくなっている。なお、ヘイズレベルとは表面の曇り具合の目安であり、数値が大きいほど表面が曇っており、表面に凹凸があることが分かる。表面に凹凸ができるとデバイス特性が劣化するという問題がある。
【００５４】
本発明ではＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．１５〜０．２５としたので、表面の凹凸が低減する。図３のようにＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を０．２５以下にするとへイズレベルを２０ｐｐｍ以下にできる。ＩｎＧａＡｓの格子定数はＧａＡｓよりも大きいが、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成比を小さくしてやることでＩｎＧａＡｓの格子定数が小さくなり、ＧａＡｓとの格子定数の差が小さくなるため表面の凹凸が低減する。表面の凹凸を低減できるとＦＥＴ・ＨＥＭＴ・ＨＢＴなどの特性の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＨＥＭＴの断面構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＨＥＭＴの基本構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るＩｎＧａＡｓコンタクト層のＩｎ組成比とヘイズレベルおよび接触抵抗の関係を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るＨＢＴの基本構造を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るＨＢＴの断面構造を示す図である。
【図６】従来のＨＥＭＴの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１　基板
２　バッファ層
３　チャネル層
４　スペーサ層
５　キャリア供給層
６　ゲートコンタクト層
７　コンタクト層
８　オーミックコンタクト層
８ａ、８ｂ　コンタクト層
１１　基板
１２　サブコレクタ層
１３　コレクタ層
１４　ベース層
１５　エミッタ層
１６　エミッタコンタクト層
１７　ノンアロイコンタクト層
１７ａ、１７ｂ　コンタクト層
【図１】
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【図２】
2004103707.tif 000005
【図３】
2004103707.tif 000006
【図４】
2004103707.tif 000007
【図５】
2004103707.tif 000008
【図６】
2004103707.tif 000009