(57)【要約】【課題】    シリコン結晶基板上にＢＰ（リン化ボロン）をバッファー（緩和）層として、この上にＧａＮ系エピタキシャル成長してデバイスを作成する場合、発光ダイドードやレーザーダイオートへの応用では、ＢＰ層を低抵抗層にする必要がある。またＭＥＳＦＥＴやＨＥＭＴ等のプレーナー型素子では、ＢＰ層を高抵抗化する必要がある。【解決手段】  シリコン結晶基板とＧａＮ、ＡｌＧａＮエピタキシャル動作層間にＢＰ（リン化ボロン）結晶（キュービック結晶構造）層を結晶成長する場合に、Ｐ元素とＢ元素の導入組成比（Ｖ／ＩＩＩ）を所定の値に設定して、ｎ型不純物、ｐ型不純物、深い不純物準位を形成する不純物を結晶成長時にドーピングすることにより、ｎ型、ｐ型、の所望の低抵抗層、或いは所望の高抵抗層を再現性良く結晶成長するこが出来る、結晶成長方法である。【選択図】  図２、
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン結晶基板上に、ＧａＮ（窒化ガリウム），ＡｌＮ（窒化アルミニューム），ＡｌＧａＮ（窒化アルミニューム  ガリウム），ＩｎＧａＮ（窒化インジューム、ガリウム）等の広いバンド帯幅を持つ結晶をエピタキシャル結晶成長する結晶成長方法、および結晶層構造において、結晶成長方法として、原料にＴＥＢ（トリエチルボロン）とＴＢＰ（ターシャルブチルホスフィン）、あるいは、ＢＣｌ３（ボロントリクロライド）とＰＣｌ３（ホスファラストリクロライド）、あるいは、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）とＰＨ３（ホスフィン）の組み合わせがある。
ＢＰ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）リン化ほう素結晶（キュービック構造）層を（緩和）バッファー層とする、このＢＰバッファー層の結晶成長時に、組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）（Ｖ族元素Ｐの成長炉内モル濃度とＩＩＩ族元素Ｂの成長炉内モル濃度比）を４０％以上の状態にして、Ｓｉ（シリコン）等の不純物をドーピングしてｎ型のＢＰ結晶成長層の低抵抗化を図る結晶成長法。
【請求項２】
請求項１と同様の結晶構造成長中、ＢＰ（リン化ほう素）結晶バッファー層の結晶成長時に、組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）（Ｖ族元素Ｐの成長炉内モル濃度とＩＩＩ族元素Ｂの成長炉内モル濃度比を、３０％以下の状態にして、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｇ（マグネシューム））等の不純物をドーピングしてｐ型のＢＰ結晶層の低抵抗化を図る結晶成長法。
【請求項３】
請求項１と同様の結晶構造成長中、ＢＰ（リン化ほう素）結晶バッファー層の結晶成長時に、組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）（Ｖ族元素Ｐの成長炉内モル濃度とＩＩＩ族元素Ｂの成長炉内モル濃度比を、３０％〜４０％の状態にして、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｒ（クローム）等の不純物をドーピングして、ＢＰ結晶層の高抵抗化を図る結晶成長法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【ＧａＮ系発光ダイオード、レーザーダイオードの特徴】
【０００１】  ＧａＮ（窒化ガリウム）結晶をはじめとする広いバンド帯幅を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザーダイオード）は、そのバンド帯幅に関与した４５０ｎｍ以下の発光帯域、即ち、青色、あるいは、紫外光の発光素子として注目を集めている。青色ＬＥＤは信号機、あるいは、ディスプレイには必要不可欠なデバイスとなっている。また紫外光ＬＥＤは、この紫外光がＬＥＤ上部の蛍光体を照射して、幅広い帯域の可視光を発光して、次世代照明装置として注目を集めている。また青色ＬＤはＣＤ，やＤＶＤ等の情報処理機器のストレージ製品等のピックアップ素子として注目されている。即ち波長の短い分、集光が可能となり、ストレージのビット密度を飛躍的に増加することができる。また、青色ＬＤは計測機器の分野でも、その集光性を生かした様々な製品が開発されている。
【ＧａＮ系高周波、高速デバイスの特徴】
【０００２】  ＧａＮ（窒化ガリウム）を初めとする広いバンド帯幅を用いた高周波デバイスは、ＧａＡｓ（ひ化ガリウム）やＳｉ（シリコン）結晶を用いた高周波デバイスよりも、数多くの有利な特性を持っている。この理由は、ＧａＮ系結晶が持つ物性パラメーターが多くの利点を持っているからである。
例えば、ＧａＮのバンドギャップがＳｉ結晶，やＧａＡｓ結晶と比べて３倍程広いことから、その広さの特性に関連して、絶縁破壊電界が約１桁大きくなり、Ｓｉ，ＧａＡｓ，系高周波デバイスよりも高耐圧化が可能となる。その結果、高い電圧を印加して、高電流を流すことが可能となり、高出力化に適している。また比誘電率が１／３程小さいことから、ＧａＮ系高周波デバイスはより高周波動作に向いている。また電子飽和速度が３倍大きいことから、ＧａＮ系デバイスは高周波動作、高出力動作に適している。また熱伝導度がＧａＡｓに比べて３倍大きいことから、熱抵抗が小さくなり、その結果、熱放散がよく大出力化に向いている。
上記のことをまとめると、ＧａＮ系高周波デバイスは、高出力、高効率、高直線性、高利得性、対環境性、に優れている。
【従来技術の問題点】
【０００３】  しかし、いずれのデバイスの生産性、低価格化にも問題がある。それは、基板材料として、格子整合したＧａＮバルク結晶の大面積化は困難であり、さらに高価格となる。またほぼＧａＮ結晶と格子整合したＳｉＣ結晶は昇華法等の結晶成長で作成されるため、結晶基板ウエハは、やはり高価格となる。大面積が得られるサファイヤ結晶基板も大面積が得られるが、高価格であるとともに、ＧａＮとの結晶格子整合性が１３％もあり、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）結晶基板上にエピタキシャル結晶成長したＧａＮ結晶層に結晶欠陥が導入されて、デバイス特性が著しく低下する原因となる。
【解決策の従来からある問題点】
【０００４】  そこで、ＧａＮ系デバイス結晶に、大面積でかつ生産性が高く、ＳｉＣ、やサファイヤ結晶基板に比べて低価格なシリコン結晶基板を用いることにができれば、大幅な大面積化がはかられ、このエピタキシャル結晶を用いたデバイスの低価格化をはかることができる。しかしながら、シリコン結晶とＧａＮ結晶とは、サファイヤ結晶同様に、約１４％程の格子不整合性があるため、シリコン結晶基板上に直接エピタキシャル結晶成長した結晶成長層には多くの結晶欠陥が導入され、エピタキシャル結晶特性の劣化、あるいは、エピタキシャル結晶成長後に結晶格子不整合による界面歪にともなう結晶基板全体が“反る“現象が表れる。
【従来の問題点の解決策】
【０００５】  しかし、本特許のＢＰ結晶層をバッファー結晶成長層として、シリコン結晶基板とエピタキシャル結晶動作層間に導入することにより、エピタキシャル結晶動作層中に結晶格子不整合性に伴う結晶欠陥密度が大幅に低減できる。そして動作層結晶特性が大幅に改善される、あるいは、結晶成長後の基板の“反り”が全くない事が判明した。その結果、デバイスの高周波特性も、サファイヤやＳｉＣ結晶基板を用いたよりも大幅に改善可能な事が判明した。しかし、ＢＰの電気的な特性制御確立までには至っていなかった。たとえば、ＬＥＤの場合には、ＢＰバッファー結晶成長層は、ｎ型低抵抗、あるいは、ｐ型低抵抗結晶成長層が必要である。また、プレーナーデバイスであるＧａＮ系ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の如く、高周波、高速デバイスでは、ＢＰバッファー結晶成長層は電流が流れない高抵抗層化が必要である。本特許は、前期ＢＰバッファー結晶成長層の比抵抗値を自由に所望の値になるように制御できる結晶成長の方策である。
【解決策のシリコン結晶基板上のＢＰ結晶成長法の詳細説明】
【０００６】  本特許は、ＢＰバッファー結晶層を成長する場合に、Ｖ族元素であるＰの成長炉内でのモル濃度と、ＩＩＩ族元素である成長炉内でのモル濃度の比（Ｖ／ＩＩＩ比）を制御することにより、ＢＰ結晶の電気的特性である、キャリア濃度を自由に制御して、所望のデバイス用結晶構造成長に寄与するものである。即ち、ｎ型低抵抗結晶層、ｐ型低抵抗結晶層、高抵抗結晶層のＢＰ結晶成長層を自由に作成することである。
結晶成長法はＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）有機金属熱分解法を用いた。キャリアガスは高純度水素を用いた。流量は（１５０ｃｃ／ｍｉｎ）である。今回の実証試験にはＢＰ結晶成長膜作製の原料に、ＩＩＩ元素ボロンにはＴＥＢ（トリエチルボロン）、Ｖ族元素リンにはＴＢＰ（ターシャルブチルフォスフイン）を用いた。
結晶成長法は下記の如くである。ＭＯＣＶＤ成長炉内にシリコン（１００）結晶基板を設置する。このシリコン結晶基板を高純度水素（Ｈｅ）キャリアガス内で、１０５０℃に加熱する。しかる後、ＴＢＰ（０．５ｃｃ／ｍｉｎ），ＴＥＢ（０．３ｃｃ／ｍｉｎ）を導入して、ＢＰバッファー結晶層を０．１μｍを成長する。
ＢＰバッファー結晶層上には  所望のデバイスによって結晶成長構造層は異なる。例えば、ＬＥＤの場合には、下記の方法により、結晶成長を行う。ＢＰバッファー層に連続して、ＴＢＰ（０．５ｃｃ／ｍｉｎ），ＴＥＢ（０．３ｃｃ／ｍｉｎ）導入から、Ｇａ原料としてはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ｎの原料としてはＮＨ３（アンモニア）ガスに切り替えることにより、ＧａＮバッファー層を３μｍ厚となるようにエピタキシャル成長した。更に、連続して、ドーパントＳｉを導入するためには、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスを用いて、ＧａＮｎ型動作層を成長中にＳｉをドーピングしてキャリア濃度、ｎ型で、３〜４ｘ１０１８ｃｍ−３になるように制御した。更に、ＧａＮ  ｐ型動作層をドーパントＭｇ（マグネシューム）を成長中にドーピングしてキャリア濃度、ｐ型で、１〜３ｘ１０１８ｃｍ−３となるｐｎ接合を作製することができた。バッファー層とＧａＮ動作層の成長中は、成長炉の中のＶ族原子の窒素（Ｎ）とＩＩＩ族原子のガリウム（Ｇａ）の組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）が約５０００となるようにＧａ，とＮの蒸気圧を調整した。
【ｎ型低抵抗層の結晶成長法】
【０００７】    前記ＬＥＤのＢＰ結晶特性は、ｎ型低抵抗結晶成長層が必要である。この結晶成長法を下記に示す。ＢＰバッファー結晶成長層を成長する場合に、Ｐ元素とＢ元素の組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）を１０から５０まで変えて、ノンドープ（不純物をドーピングしない状態）の結晶成長層のホール移動度を測定した。図１にその測定結果を示す。Ｖ／ＩＩＩ比が３０以下でＢＰ結晶はｐ型となり、またＶ／ＩＩＩ比が４０以上でｎ型となる。３０〜４０の値では、高抵抗結晶層となっている。この理由は、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいところでは、Ｖ族元素配置の空孔ができ、この空孔にＩＶ族元素や、ＩＩＩ族元素が入り、ホール（正孔）ができｐ型になるものと考えられる。またＶ／ＩＩＩ比の大きいところでは、ＩＩＩ族元素の配置の所に空孔ができ、電子（負孔）ができる。この空孔にＩＶ族元素、Ｖ速元素ＶＩ族元素が入る（置換）とｎ型の特性になるものと考えられる。
ＢＰの結晶成長条件をＶ／ＩＩＩ比の４０、５０，６０の所に固定して、Ｖ族元素であるシリコンの導入量（ＳｉＨ４モノシラン）を変えて、ＢＰの結晶成長を行った。各試料のファンデアポウ法によるホール測定により、移動度及びキャリア濃度を求めた。Ｓｉドーピング量とキャリア濃度との関係を、Ｖ／ＩＩＩ比をパラメーターとして、図２にその結果を示す。Ｖ／ＩＩＩ比が５０〜６０の範囲で、モノシラン導入量が１５０ｃｃ／ｍｉｎ．の結晶成長条件で、ＢＰの最高キャリア濃度２ｘ１０１８ｃｍ−３が得られた。ＬＥＤの電極層の接触抵抗としては十分な低抵抗値である。Ｖ／ＩＩＩ比が４０のところで、Ｓｉのドーピング量を増やしてもキャリア濃度があがらないのは、ＩＩＩ族元素であるＢの空孔が少ないことによると考えられる。またＶ／ＩＩＩ比が６０の所でキャリア濃度が下がるのは、ＢＰの結晶性が著しく悪くなったことに起因すると考えられる。
【ｐ型低抵抗層の結晶成長法】
【０００８】    ＬＥＤデバイス、あるいはＬＤデバイスによっては、シリコン結晶基板側がｐ型が必要な場合がある。ｐ型の低抵抗層の結晶成長法は下記の如くである。ＢＰの結晶成長条件をＶ／ＩＩＩ比の１０、１５，２５，３０の所に固定して、ＩＩＩ族元素であるＭｇ（マグネシューム）の導入量（ＭｇＣｌ３）を各種変えてＢＰ層の結晶成長を行った。得られた結晶試料を、ファンデアポウ法のホール測定から求めたキャリア濃度とＭｇドープピング量との関係を、Ｖ／ＩＩＩ比をパラメーターにして図表化した。その結果を図３に示す。Ｖ／ＩＩＩ比が２０〜３０のところでＭｇのドーピング量（２５０ｃｃ／ｍｉｎ）でｐ型キャリア濃度は０．９ｘ１０１８ｃｍ−３となる。Ｖ／ＩＩＩ比が３０のところで、Ｍｇのドーピング量を増やしてもキャリア濃度があがらないのは、Ｖ族元素であるＰの空孔が少ないことによると考えられる。またＶ／ＩＩＩ比が１０の所でキャリア濃度が下がるのは、ＢＰの結晶性が著しく悪くなったことに起因すると考えられる。
【本解決策によるシリコン結晶基板上の高抵抗ＢＰ結晶成長層の成長法】
【０００９】  前述のＬＥＤ、或いはＬＤ等のデバイスは低抵抗ＢＰ層が必要であった。しかし、シリコン電子デバイスとＬＥＤ，或いはＬＤのシリコン基板上にモノリシックに作製されたプレナー型デバイス、或いはＧａＮ系ＭＥＳＦＥＴ（金属ショットキーゲート電極型電解効果トランジスター）、或いはＧａＮ／ＩｎＧａＮ系ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスター）等のプレーナー型デバイスでは、高抵抗のＢＰバッファー結晶層が必要である。
高抵抗のＢＰバッファー結晶成長層を成長する方法は下記の如くである。ＢＰ結晶成長時のＢＰのＶ／ＩＩＩ比  ３０〜４０の値に固定して、不純物ドーパントとして、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｒ（ストロンチューム）、Ｃｒ（クローム）等の不純物をドーピングして、結晶中で深い不純物準位を形成しする。すると、結晶中の残留キャリアがこの深い不純物にトラップされる結果、ＢＰ結晶が高抵抗化する結晶成長法である。
具体的な実施例を以下に示す。ＢＰ結晶成長条件のＢＰＶ／ＩＩＩ比を４０に設定して、２酸化クローム（Ｃｒ２Ｏ３）を１５０℃に加熱して、Ｈｅガスで塩酸（ＨＣｌ）をバブルして、加熱Ｃｒ２Ｏ３上に導入すると、塩化クロームとなって、結晶成長炉に導入される。その結果、ＢＰ結晶成長層にＣｒ元素がドーピングされる。図４は、塩酸バルリング水素ガスの導入量と４端子測定から求めたＢＰ結晶層の比抵抗値である。水素による塩酸バブリングガス流量が１００ｃｃ／ｍｉｎ．から２５０ｃｃ／ｍｉｎ．かえた場合の比抵抗値を示す。２００ｃｃ／ｍｉｎ．以上では、比抵抗値の低化は無くなり飽和状態となる。最高比抵抗値は０．７ｘ１０９ｏｈｍ−ｃｍが得られる。この値は、前記プレナー型デバイスのＢＰバッファー層の電気的特性値として十分な抵抗値である。
【本解決策を用いた青色発光ダイオードへの実施例】
【００１０】  結晶成長法はＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）有機金属熱分解法を用いた。キャリアガスは高純度水素を用いた。流量は（１５０ｃｃ／ｍｉｎ）である。ＢＰ結晶成長膜作製の原料には、ＰＣｌ３（三塩化リン）、ＢＰＣｌ３（三塩化ボロン）を用いた。
結晶成長法は下記の如くである。ＭＯＣＶＤ成長炉内にシリコン（１００）結晶基板を設置する。このシリコン結晶基板（１）を高純度水素（Ｈｅ）キャリアガス内で、１０５０℃に加熱する。しかる後、ＰＣｌ３（０．５ｃｃ／ｍｉｎ），ＢＣｌ３（０．３ｃｃ／ｍｉｎ）を導入して、ＢＰバッファー結晶層を０．１μｍを成長する。このＢＰバッファー層を成長する場合に、結晶成長条件をＶ／ＩＩＩ比を５５となるように導入ガス圧力を固定して、Ｖ族元素であるシリコンの導入量（ＳｉＨ４モノシラン）を１５０ｃｃ／ｍｉｎ．にして、ＢＰの結晶成長を行った。
ＢＰバッファー結晶層（２）上には  ＰＣｌ３（０．５ｃｃ／ｍｉｎ），ＢＣｌ３（０．３ｃｃ／ｍｉｎ）導入から、Ｇａ原料としてはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ｎの原料としてはＮＨ３（アンモニア）ガスに切り替えることにより、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスを用いてｎ型Ｓｉドーピングを行い、ＧａＮバッファー層（３）を２μｍ厚となるようにエピタキシャル成長した。更に、連続して、ｎ型ドーパントＳｉの導入により、ＧａＮ  ｎ型動作層のキャリア濃度が、ｎ型で、３〜４ｘ１０１８ｃｍ−３になるように結晶成長制御した。更に、この結晶上に連続して、アンドープのＧａＮ（４）層（Ｓｉドーパントのｐへの拡散防止層）を成長する。更に、１０ｎｍ厚みのＩｎ０．７５Ｇａ０．２５Ｎ層（ＡｌＧａＮとの格子整合緩和層）（５）を成長した後に、連続して、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ  ｐ型動作層（６）を厚み３０ｎｍ，ドーパントＭｇ（マグネシューム）を成長中にドーピングしてキャリア濃度、ｐ型で、１〜３ｘ１０１８ｃｍ−３となるｐｎ接合を作製した。更に、コンタクト層として、０．２μｍ厚みのｐ型ＧａＮ層（７）を成長して、ＬＥＤデバイス構造は完成する。ＢＰバッファー層の以後のＧａＮ系の結晶成長には、成長炉の中のＶ族原子の窒素（Ｎ）とＩＩＩ族原子のガリウム（Ｇａ）の組成比（Ｖ／ＩＩＩ比）が約５０００となるようにＧａ，とＮの蒸気圧を調整した。
前記結晶のｐ型ＧａＮ結晶成長層に、３００μｍｘ３００μｍの窓をリソグラフィーで開け、その周りにＮｉ／Ａｕ電極層（９）を３００ｎｍ蒸着する。４５０℃３０秒の瞬間アニールを行い、Ｐ型電極とする。ｎ型シリコン結晶基板側にはＮｉ／Ｇｅ／Ａｕ（８）蒸着して、４５０℃３０秒の瞬間アニールを行いコンタクト抵抗を下げて各電極のオーミック化を行う。その後、４００μｍ各にダイシングして、チップを測定ステムに貼り付けた。３．５Ｖの正方向印加電圧で、波長４５０ｎｍをピークに半値幅３０ｎｍ青色発光を観測した。どのときに電流は、１５ｍＡであった。
以上の実施例から、ｎ型バッファー層の優位性、及び、負方向電極が直接ステムにアースされていることから、発光面での電極数を削減でき、その結果、発光面積が効率よく増やせる。また作製プロセス工程も少なくなり、生産性が著しく向上することが実証でき、本特許の優位性が示された。
【本特許の高抵抗ＢＰバッファー層を用いたＡｌＧａＮ／ＧａＮ高電子移動度トランジター（ＨＥＭＴ）の実施例】
【００１１】  結晶成長法はＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）有機金属熱分解法を用いた。キャリアガスは高純度水素を用いた。流量は（１５０ｃｃ／ｍｉｎ）である。ＢＰ結晶成長膜作製の原料には、ＰＣｌ３（三塩化リン）、ＢＰＣｌ３（三塩化ボロン）を用いた。
結晶成長法は下記の如くである。ＭＯＣＶＤ成長炉内にシリコン（１００）結晶基板を設置する。このシリコン結晶基板（１０）を高純度水素（Ｈｅ）キャリアガス内で、１０５０℃に加熱する。しかる後、ＰＣｌ３（０．５ｃｃ／ｍｉｎ），ＢＣｌ３（０．３ｃｃ／ｍｉｎ）を導入して、ＢＰバッファー結晶層（１１）を０．１μｍを成長する。このＢＰバッファー層を成長する場合に、結晶成長条件をＶ／ＩＩＩ比を４０となるように導入ガス圧力を固定して、結晶中に深い不純物準位を形成する、一例として、今回は、Ｃｒをドーパントと選定した。
具体的な実施例を以下に示す。ＢＰ結晶成長条件のＢＰＶ／ＩＩＩ比を４０に設定して、２酸化クローム（Ｃｒ２Ｏ３）を１５０℃に加熱して、Ｈｅガスで塩酸（ＨＣｌ）をバブル（水素ガス流量２００ｃｃ／ｍｉｎ．）して、加熱Ｃｒ２Ｏ３上に導入すると、塩化クロームとなって、結晶成長炉に導入される。その結果、ＢＰ結晶成長層にＣｒ元素がドーピングされる。ＢＰ結晶バッファー層（１１）は０．１μｍ成長した。
引き続き連続して、ＢＰとＧａＮ結晶格子不整合による結晶欠陥を低減するために、ＡｌＮ／ＧａＮ（各１０ｎｍ厚）からなる超格子バッファー結晶層（１２）を１０層成長する。しかる後連続して、ＧａＮノンドープ動作層（１３）を２μｍ成長した。引き続き連続して、ＡｌＧａＮスペーサー層（１４）を２０ｎｍ成長する。引き続き連続して、ＳｉをドープすることによりＡｌＧａＮドナー供給層（１５）を成長する。モノシランドーパントの導入ガス流用を制御して、ＡｌＧａＮドナー供給層のキャリア濃度が５ｘ１０１８ｃｍ−３を作製した。更に連続してＡｌＧａＮキャップ層（１６）を成長してＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴのデバイス結晶層構造は完成する。ＧａＮ動作層とＡｌＧａＮスペーサー層間のＧａＮ動作層側に２次元電子ガス層（１７）が形成される。
この結晶を用いてデバイス化すには、通常のリソグラフィー技術を用いて各電極のパター形成を行い、しかる後、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ金属を蒸着して、オーミック電極のソース電極、ドレイン電極（１８）を  ＡｌＧａＮキャップ層表面上に形成させる。しかる後、８５０℃３０秒のＲＴＡ（瞬間熱アニール）を行い両電極のオーミック化を行う。コンタクト抵抗は６ｘ１０−８ｏｈｍ−ｃｍ−２となる。次に、ゲート長０．３μｍとなるようにゲート部分のパターンをリソグラフィーで形成（１９）する。この部分にＴｉ／Ｎ金属を蒸着して、ショットキー型のゲート電極を形成する。ＧａＮ−ＦＥＴ同様に、完成したウエハをデバイスチップにダイシングして、ステムにダイボンディングして配線のワイヤリングを行うと完成する。
このＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＦＥＴの高周波特性測定の結果、相互コンダクタンス（ｇｍ）は１２０ｍＳ／ｍｍ、最高遮断周波数（ｆＴ）は１２５ＧＨｚとなり、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとほぼ遜色のない結果が得られた。しかも、ドレイン耐圧は４５Ｖと高く、ＧａＮ系デバイスの高耐圧性の特徴を示している。また、デバイスのＩ−Ｖ測定にもルーピング等のヒステレシスも観測されず、また、ＢＰバッファー層やシリコン結晶基板を通してのリーク電流も観測されず、結晶品質がＧａＡｓ  ＭＥＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の結晶と遜色ないことが証明できた。
以上の結果、本特許の高抵抗ＢＰバッファー層のプレーナ型デバイスへの優位性が実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  ＢＰ元素の組成比（Ｖ／ＩＩＩ）とホール移動度との関係。
【図２】  Ｖ／ＩＩＩ比における、Ｓｉドーピング量と得られたＢＰ結晶のｎ型キャリア濃度との関係。
【図３】  Ｖ／ＩＩＩ比における、Ｍｇドーピング量と得られたＢＰ結晶のｐ型キャリア濃度との関係。
【図４】  Ｖ／ＩＩＩ比における、Ｃｒドーピング量と得られたＢＰ結晶の比抵抗値との関係
【図５】  発光ダイオード素子への実施例
【図６】  発光ダイオード素子の発光波長特性。
【図７】  ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴ素子への実施例
【図１】
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【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】
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【図７】
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