(57)【要約】  【課題】化合物半導体電子素子において、急峻なドーピング界面を持つ、高い信頼性を有した素子を、再現性、均一性良く作製する方法を提供すること。  【解決手段】化合物半導体ヘテロバイポーラトランジスタ素子構造の結晶成長において、コレクタ層／エミッタ層／ベース層界面におけるメモリー効果によるドーピング遅れを抑制するために、少なくともＡｌを含んだ化合物半導体で界面を形成し、急峻なアクセプター不純物ドーピング界面を実現する。  【選択図】図１
2005136162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型の第1の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第1の化合物半導体層上に、バンドギャップエネルギーが前記第１の化合物半導体層以下であるｐ型の第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上に、バンドギャップエネルギーが前記第２の化合物半導体層以上であるｎ型の第３の化合物半導体を形成する工程を備えた化合物半導体素子であって、
前記第1の化合物半導体層の一部もしくは全部と第２の化合物半導体層の一部もしくは全部にＡｌを含み、Ａｌを含む領域でｐ型アクセプター不純物のドーピングを開始することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
基板上にｎ型の第1の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第1の化合物半導体層上に、バンドギャップエネルギーが前記第１の化合物半導体層以下であるｐ型の第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上に、バンドギャップエネルギーが前記第２の化合物半導体層以上であるｎ型の第３の化合物半導体を形成する工程を備えた化合物半導体素子であって、
前記第２の化合物半導体層の一部もしくは全部と第３の化合物半導体層の一部もしくは全部にＡｌを含み、Ａｌを含む領域でｐ型アクセプター不純物のドーピングを終了することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項３】
基板上にｐ型の第1の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第1の化合物半導体層上に、バンドギャップエネルギーが前記第１の化合物半導体層以下であるｎ型の第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上に、バンドギャップエネルギーが前記第２の化合物半導体層以上であるｐ型の第３の化合物半導体を形成する工程を備えた化合物半導体素子であって、
前記第２の化合物半導体層の一部もしくは全部と第３の化合物半導体層の一部もしくは全部にＡｌを含み、Ａｌを含む領域でｐ型アクセプター不純物のドーピングを開始することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
基板上にｐ型の第1の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第1の化合物半導体層上に、バンドギャップエネルギーが前記第１の化合物半導体層以下であるｎ型の第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上に、バンドギャップエネルギーが前記第２の化合物半導体層以上であるｐ型の第３の化合物半導体を形成する工程を備えた化合物半導体素子であって、
前記第１の化合物半導体層の一部もしくは全部と第２の化合物半導体層の一部もしくは全部にＡｌを含み、Ａｌを含む領域でｐ型アクセプター不純物のドーピングを終了することを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記化合物半導体が窒素、砒素、リンの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の化合物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ｐ型アクセプター不純物が亜鉛、マグネシウム、ベリリウム、カドミウムの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の化合物半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電子情報処理分野などへの応用が期待されているバイポーラ型電子素子、半導体受発光素子などの化合物半導体電子光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ族元素に窒素（Ｎ）を有する窒化物半導体は、そのバンドギャップの大きさから、短波長発光素子の材料として有望視されている。中でも窒化ガリウム系化合物半導体（ＧａＮ系半導体：ＡｌＧａＩｎＮ）は研究が盛んに行われ、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤが既に実用化されている。また、光ディスク装置の大容量化のために、４００ｎｍ帯に発振波長を有する半導体レーザが熱望されており、ＧａＮ系半導体を材料とする半導体レーザが注目され現在では実用レベルに達しつつある。
【０００３】
また、ＧａＮ系半導体は上記バンドギャップが大きいことにあわせ、絶縁破壊電界が高く、電子の飽和ドリフト速度が大きいことから高温動作、大電力動作が可能で、高速スイッチング特性を実現するＧａＮ系トランジスタの開発が可能であるとされ、研究が進められている。このＧａＮ系トランジスタの性能は、従来用いられてきたシリコン（Ｓｉ）系、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）系を上回る特性を有すると期待されている。
【０００４】
上記ＧａＮ系トランジスタ構造の従来例（例えば非特許文献１、特許文献１参照）によれば、図５で示すような素子構造から構成されている。
【０００５】
まず図５に関して説明する。ヘテロバイポーラトランジスタ素子構造の結晶成長には有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いている。まず、炭化珪素基板５０１上に１００ｎｍ厚のＡｌＮバッファ層５０２、１μｍ厚のＳｉがドーピングされたｎ−ＧａＮサブコレクタ層５０３、ｎ−ＧａＮサブコレクタ層５０３よりもＳｉ濃度を減少させた５００ｎｍ厚のｎ−ＧａＮコレクタ層５０４、バンドギャップエネルギーが表面側に向かって小さくなるようにＩｎ組成に傾斜を持たせた（表面側に向かってＩｎ組成が大きくなるようにした）ｎ−ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦０．０６）グレーデッド層５０５、Ｍｇがドーピングされた１００ｎｍ厚のｐ−Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎベース層５０６、Ｓｉがドーピングされた５０ｎｍ厚のｎ−ＧａＮエミッタ層５０７を順に形成する。
【０００６】
ＡｌＮバッファ層５０２は１１００℃、ｎ−ＧａＮサブコレクタ層５０３、ｎ−ＧａＮコレクタ層５０４は１０００℃、ｎ−ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦０．０６）グレーデッド層５０５、ｐ−Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎベース層５０６、ｎ−ＧａＮエミッタ層５０７は７８０℃で成長する。その後、エッチングガスとして塩素（Ｃｌ2）を用いたサイクロトロン電子共鳴（ＥＣＲ）エッチング法でメサ加工を施し、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法でｐ−Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎベース層５０６にはＰｄ／Ａｕからなるｐ電極５０８、ｎ−ＧａＮサブコレクタ層５０３及びｎ−ＧａＮエミッタ層５０７にはＡｌ／Ａｕからなるｎ電極５０９を形成し、ヘテロバイポーラトランジスタ素子構造を完成する。この構造において、従来までに報告されていたＡｌＧａＮ／ＧａＮ系ヘテロバイポーラトランジスタ素子構造よりも高い電流利得（約２０）が得られている。
【０００７】
この構造ではベース層にｐ−Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎベース層５０６を使用しており、ＩｎＧａＮ混晶化するために成長温度をＧａＮに対して約２００℃低くしている。本願発明者の検討によればＩｎＧａＮ混晶にＭｇドーピングをすることでｐ型結晶を実現することは可能であるが、ＩｎＧａＮ混晶化するために、他のＩｎを含まないＧａＮ系混晶（例えばＡｌＧａＮやＢＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ等）に比べて成長温度を低くすることが必要となり、そのため結晶中の残留キャリア濃度が高くなり、低抵抗のｐ型結晶を再現性良く実現することが困難なことがわかった。また、ヘテロバイポーラトランジスタの特性向上には薄いベース層内のＭｇ濃度分布を制御すること、エミッタ層／ベース層の界面急峻性を高めることが重要であるが、メモリー効果によるドーピング遅れのため、ベース層のコレクタ層／ベース層界面側にはＭｇが十分にドーピングされていない領域が形成されていること、そしてエミッタ層のベース層／エミッタ層界面側には、メモリー効果によるドーピング遅れのためエミッタ層内にまでＭｇが存在している領域が形成されていることがわかった。
【０００８】
ここでメモリー効果とは、結晶成長中に不純物ドーピングを開始した時点から、実際に結晶中にドーピングされた不純物が取り込まれるまでに時間遅れが生じるため、意図した場所よりも結晶の表面側にドーピング開始位置がずれることや、不純物の取り込まれ方が急峻ではなく裾を引いていること、また、その逆に結晶成長中にドーピングを終了した時点から、実際に結晶中にドーピングされた不純物の取り込まれが終了するまでに時間遅れが生じるために、意図した場所よりも結晶の表面側にドーピング終了位置がずれることや、不純物の切れ方が急峻ではなく裾を引いていることを総称した現象である。
【０００９】
メモリー効果によるベース層内のＭｇドーピング遅れを改善には、結晶成長中にベース層のコレクタ層／ベース層界面付近のみＭｇ濃度を増加させることが有効であった。しかしながら、結晶成長後のヘテロバイポーラトランジスタ素子作製プロセス過程における熱処理工程においてコレクタ層／ベース層界面付近のＭｇがコレクタ層側に拡散し、トランジスタ特性を著しく劣化させる結果をもたらすことが明らかとなった。
【００１０】
別の従来例（特許文献２参照）では、このＭｇの拡散を防止するために図６に示す構造が提案されている。基板６０１上にバッファ層６０２、半絶縁層６０３がまず形成され、それに引き続いてｎ型コレクタ層６０４、第１高濃度水素含有層６０５ａ、ｐ型ベース層６０６、第２高濃度水素含有層６０５ｂ、ｎ型エミッタ層６０７が順次積層されている。そして、このｐ型ベース層６０６の上下に形成された第１高濃度水素含有層６０５ａ、第２高濃度水素含有層６０５ｂが、ホールを活性化するために行った熱処理工程時にｐ型ベース層６０６からｎ型コレクタ層６０４及びｎ型エミッタ層６０７に拡散してくるＭｇを、自らが含有している水素と結合させて不動化することで拡散を抑制することが説明されている。
【００１１】
しかしながら本願発明者の検討によれば、高濃度に水素を含有した層を再現性良く、高い制御性で作製することが困難であることがわかった。これは、結晶成長後のヘテロバイポーラトランジスタ素子作製プロセス過程における熱処理工程において水素も容易に拡散してしまい、実現可能な熱処理温度範囲が非常に狭いこと、高性能なヘテロバイポーラトランジスタ素子を実現するために必要な１×１０18ｃｍ-3以上のホール濃度を実現するためには、その熱処理温度と要する時間が水素の拡散を抑制できる範囲を外れているためである。
【特許文献１】特開２００３−０５９９３８号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０７３２号公報
【非特許文献１】Applied Physics Letters, Vol.79, 380 ？ 381 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これら従来の結晶成長方法ではｐ型結晶からなるベース層中のＭｇ濃度を高濃度かつ均一に分布させ、さらに結晶成長後のヘテロバイポーラトランジスタ作製プロセスにおいて、熱処理工程におけるｐ型結晶からなるベース層からｎ型結晶からなるエミッタ層及びコレクタ層へのＭｇ拡散を抑制することが非常に困難であり、高い電流利得を持つＧａＮ系ヘテロバイポーラトランジスタ素子を再現性、均一性良く実現することが困難であった。また、その信頼性も非常に低かった。
【００１３】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、ヘテロバイポーラトランジスタに代表される信頼性の高いＧａＮ系電子素子を歩留まり良く作製する方法を提供するものである。また、これらの発明は光ディスク用レーザや照明用発光ダイオード、ソーラーブラインド型フォトディテクターなどのＧａＮ系受発光素子、通信・情報処理用電界効果型トランジスタなどのＧａＮ系電子素子などの窒化物半導体光電子素子への応用においても効果的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第一の手段は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、ベース領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることである。
【００１５】
本発明の第二の手段はｐｎｐ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、エミッタ領域もしくはコレクタ領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることである。
【００１６】
本発明は、ホモ接合のバイポーラトランジスタに限るものではなく、単一へテロ接合や多重ヘテロ接合を有するヘテロバイポーラトランジスタをも含めたトランジスタ、複数のｐｎ接合を有するサイリスタ等のパワー半導体素子にあてはまる。
【００１７】
また、本発明は、発光素子や電子素子に限るものではなく、化合物半導体素子全般にあてはまる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第一の手段によれば、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、ベース領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることで、薄いベース領域のみに均一性良く高濃度にｐ型アクセプター不純物をドーピングすることができる。また、ベース層からエミッタ層へのｐ型アクセプターの拡散も抑制することができる。これにより、高い信頼性を有したｎｐｎ型バイポーラトランジスタを、再現性、均一性良く作製することが実現できる。
【００１９】
本発明の第二の手段によれば、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、エミッタ領域もしくはコレクタ領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることで、エミッタ層またはコレクタ層からベース層へのｐ型アクセプターの拡散も抑制することができ、また、エミッタ層／ベース層界面、ベース層／コレクタ層界面におけるｐ型アクセプター不純物のプロファイルを急峻にすることができる。これにより、高い信頼性を有したｐｎｐ型バイポーラトランジスタを、再現性、均一性良く作製することが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の製造方法は、窒化物半導体の成長方法はＭＯＶＰＥ法に限定するものではなく、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）など、化合物半導体結晶を成長させるためにこれまで提案されている全ての方法に適用できる。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造を示している。ここではｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の構成をその結晶成長プロセスと同時に説明する。結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用いる。成長圧力は減圧から、大気圧（１ａｔｍ）、大気圧以上の加圧のいずれでも良く、各層において最適な圧力に切りかえても良い。また、原料を基板に供給するためのキャリアガスは少なくとも水素（Ｈ2）または窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを含むガスで供給される。以下に結晶成長プロセスを示す。
【００２３】
まず、サファイア基板１０１の表面を有機溶剤、酸によって清浄化した後、サセプター上に設置し、真空引きした後、十分にＨ2で置換する。Ｈ2置換が終了した後、Ｈ2雰囲気中、１２００℃まで昇温してサファイア基板１０１のサーマルクリーニングを実施する。その後５５０℃まで降温した後、まずアンモニア（ＮＨ3）を、そして引き続いてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を供給してＡｌＮ低温バッファ層１０２を約２０ｎｍ堆積する。
【００２４】
続いてＴＭＡの供給を停止し、１０００℃まで再び昇温する。成長温度が１０００℃となって安定した後、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とＴＭＡとモノシラン（ＳｉＨ4）を同時に供給し、２μｍ厚のｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３の成長、引き続いてＴＭＡとＴＭＧとトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ2Ｍｇ）を加え、０．０５μｍ厚のｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４の成長を行う。
【００２５】
次に、ＴＭＧとＴＭＡとＳｉＨ4を供給し０．３μｍ厚のｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５を成長する。
【００２６】
その後、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３が露出するようにドライエッチング加工を施し、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４表面にｐ電極１０６、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３とｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５にはｎ電極１０７を形成する。このようにして図１に示されるｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子を作製する。
【００２７】
ヘテロバイポーラトランジスタ素子ではエミッタ層１０５にバンドギャップエネルギーの大きい材料を用いることでエミッタの注入効率を上げることが可能となり、この効果でトランジスタ素子の増幅率を向上させることが可能である。このヘテロバイポーラトランジスタ素子では、エミッタ層１０５／ベース層１０４界面のｐ型アクセプター不純物ドーピングプロファイルの急峻性と、薄いベース層１０４の中でいかにｐ型アクセプター不純物を制御してドーピングするかが最も重要である。
【００２８】
今回のヘテロバイポーラトランジスタ素子構造の結晶成長ではｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３の成長後、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４を成長している。まず、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４からみたｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３の関係について、アクセプター不純物をドーピングする層とその下の層（基板側の層）にＡｌが含まれること（より正確にはアクセプター不純物をドーピングする層とその下の層の少なくとも界面にＡｌが含まれること）の必要性について説明する。
【００２９】
Ｍｇ原料は結晶成長装置の配管やリアクター内壁に非常に付着しやすく、ドーピングが開始された直後の初期は、原料のほとんどがこの反応に消費される。これがメモリー効果の生じる主な原因である。メモリー効果の影響は結晶成長装置にも依存するが、一般的な結晶成長装置でＧａＮ成長中に１×１０19ｃｍ-3のＭｇ濃度を得るために、Ｍｇのドーピングを開始した場合、Ｍｇのドーピングフロントは結晶表面側に約１０ｎｍ遅れ、１×１０19ｃｍ-3のＭｇ濃度の９０％である９×１０18ｃｍ-3に到達するまでに２００ｎｍを必要とする。一方、例えばＡｌ組成１％のＡｌＧａＮ成長中に同様の検討を行った場合、Ｍｇのドーピングフロントの遅れはなく、９×１０18ｃｍ-3のＭｇ濃度に到達するまで１０ｎｍを要するだけであった。
【００３０】
これは、ＭｇとＡｌの反応性が非常に高いために、Ａｌが含有された原料ガス中にＭｇを添加すると、ＡｌとＭｇが即座に反応し、配管やリアクター内壁に付着することなく複合体を形成して、結晶中に取り込まれるからである。図７にＡｌXＧａ1-XＮのｐｎ接合を作製した場合の、Ｍｇドーピング界面から１０ｎｍだけＡｌXＧａ1-XＮ内部に入った位置でのＡｌ組成Ｘに対するＭｇドーピング濃度の関係を示す。
【００３１】
図７から明らかなようにＭｇのドーピング濃度の少なくとも１０倍以上のＡｌ濃度(必要なＭｇ濃度が１×１０19ｃｍ-3であればＡｌ濃度は１×１０20ｃｍ-3、結晶中のＡｌ組成で０．１％以上)があればよく、望ましくは１００倍以上のＡｌ濃度があればよい。
【００３２】
以上のように、効率よくＡｌとＭｇの複合体を形成してＭｇドーピングを行うことでメモリー効果の影響を抑制して急峻なドーピング界面を持った、ドーピング遅れのないＭｇドーピングプロファイルを実現できる。本実施の形態においても、少なくともＡｌを含んだｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３を用いてｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４を成長することでメモリー効果によるＭｇドーピング遅れの影響を抑制することが可能となり、高性能なヘテロバイポーラトランジスタの作製において重要なｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４のＭｇ濃度を均一かつ高濃度にすることができる。
【００３３】
次に、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４とｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５の関係について、アクセプター不純物をドーピングする層とその上の層（表面側の層）にＡｌが含まれること（より正確にはアクセプター不純物をドーピングする層とその上の層の少なくとも界面にＡｌが含まれること）の必要性について説明する。
【００３４】
従来のＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子では、エミッタ層にバンドギャップエネルギーの大きなｎ−ＡｌＧａＮ、ベース層にはエミッタ層よりバンドギャップエネルギーの小さなｐ−ＧａＮやｐ−ＩｎＧａＮが用いられる。これはｐ−ＧａＮやｐ−ＩｎＧａＮよりもＡｌを含有したｐ−ＡｌＧａＮの方がバンドギャップエネルギーは大きく、このためアクセプター不純物の活性化エネルギーが大きくなり、敢えてＡｌＧａＮでＭｇをドーピングしてｐ型化することは不活性化しやすく、再現性、均一性の低下につながり望ましいことではないと予想されるからである。
【００３５】
しかしながら検討の結果、ｐ−ＧａＮやｐ−ＩｎＧａＮを形成するためにアクセプター不純物であるＭｇをドーピングした場合、上述のようにメモリー効果によりＭｇ原料は結晶成長装置の配管やリアクター内壁に容易に付着してしまう。この内壁に付着したＭｇ原料は、Ｍｇドーピングを終了した時点から徐々に脱離し、結果的にエミッタ層の結晶中に結晶内部に取り込まれることになり、ベース層／エミッタ層界面におけるＭｇ濃度分布の急峻性劣化をもたらす。一方、本願発明のようにｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４とｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５といった、Ａｌを含有したベース層／エミッタ層界面を形成することで、メモリー効果の低減に成功し、急峻性の高いＭｇドーピング界面を実現することができた。
【００３６】
また、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４とその上下のｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３とがＡｌを含むこと、つまり、アクセプター不純物をドーピングする層とその上下の層にＡｌが含まれること（より正確にはアクセプター不純物をドーピングする層とその上下の層の少なくとも界面にＡｌが含まれること）により、ヘテロバイポーラトランジスタの結晶成長中や作製プロセス中の熱処理時に生じるｐ型層からｎ型層へのＭｇ不純物の拡散が抑制できる。このため高い歩留まりでヘテロバイポーラトランジスタ素子を作製することができる。
【００３７】
また、高電圧を印加してトランジスタ動作させて場合においても、動作中のＭｇの拡散が生じにくいために高い信頼性を有したヘテロバイポーラトランジスタ素子を再現性良く実現することができる。
【００３８】
結果的にコレクタ層をｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層１０３としてＡｌを含んだ混晶とし、ベース層をｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４と同じくＡｌを含んだ混晶とし、エミッタ層をｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層１０５と同じくＡｌを含んだ混晶することで、ＭｇとＡｌの中間反応を利用して急峻なドーピング界面を形成することができ、また、ベース層のＭｇドーピング濃度を３×１０19ｃｍ-3程度まで高濃度にすることができ、ベース抵抗の低減も実現でき、また、耐圧の向上も合わせて達成できた。また、Ｍｇがベース層１０４中で非常に安定に存在し、エミッタ層１０５やコレクタ層１０３に拡散しないため高温動作が可能となり、高い信頼性も達成される。
【００３９】
さらに急峻なＭｇドーピングプロファイルが実現できたことでベース層１０４の幅を狭くすることが可能となり、電流利得と電流利得遮断周波数を向上させることが可能となる。また、それだけではなく、ヘテロバイポーラトランジスタ素子作製時の均一性、再現性をも高めることができる。
【００４０】
もちろん、従来例で示したように、一般にはベース層はキャリアの走行速度を高くするためにＧａＮもしくはＧａＩｎＮなどバンドギャップエネルギーの小さな材料が用いられる。しかし、本発明のように薄いベース層に高濃度の不純物を急峻にドーピングできる場合、ＡｌＧａＮをベース層に用いても何ら問題はない。さらに望ましくは、ベース層のＩｎ組成を高め、バンドギャップエネルギーをより小さくし、キャリアの走行速度を高めることであるのは言うまでもない。
【００４１】
ｐ−ＧａＮからなるベース層でＭｇドーピングを開始し、急峻なドーピングプロファイルを実現する方法として、本願発明とは異なる方法ではドーピング界面のみＭｇ供給量を過剰にしドーピング遅れを抑制する方法も考えられる。しかし、配管やリアクター内壁への付着は低減できず、やはりメモリー効果によりドーピング遅れが発生し、ｐ−ＧａＮからなるベース層の途中で逆にアクセプター不純物であるＭｇが過剰に取り込まれ（例えばＭｇ濃度にして１×１０20ｃｍ-3以上）、アクセプターが補償され高抵抗化してしまうなど制御性に非常に乏しかった。
【００４２】
また、メモリー効果が発生しにくい配管、リアクター構造に結晶成長装置を改造することもできるがコスト、必要な時間等が莫大なものとなる。本発明によれば、特別な装置の改造や手法を用いることなく容易にＭｇドーピングの制御性を向上できる。
【００４３】
本願発明における効果を実現するためには、効率よくＡｌとＭｇの複合体を形成してＭｇドーピングを行うことが重要であるが、そのときキャリアガスとしてＨ2だけでなくＮ2が含まれていると反応性が高まり、より望ましいが、Ｈ2だけでももちろん良い。また、この反応性を高めるためには、レーザ構造の電気特性に影響を与えない範囲で酸素、炭素、シリコン等の不純物を微量添加することも有効である。
【００４４】
本実施の形態では、ベース層のドーピング濃度を約３×１０19ｃｍ-3と高濃度で一定としたが、ベース層内でＭｇ濃度に勾配をつけキャリアに電界を印加し、キャリアの走行速度を高める工夫をすることはもちろん望ましい。この場合、ベース層がｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.87Ｉｎ0.10Ｎベース層１０４のようにＡｌを含んだ混晶であるために、Ｍｇのドーピング量変化に対するＭｇ濃度の追従性が高く、所望のＭｇドーピングプロファイルを容易にかつ再現性良く得ることができ、歩留まり高く生産することができる。
【００４５】
また、本実施の形態ではサファイア基板上のヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、本発明の結晶成長は、上記条件の原理を生かす結晶成長であれば基板はサファイアに限るものではなく、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導体バルク基板、炭化珪素基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板でも、もちろん選択横方向成長を用いて作製したＥＬＯ−ＧａＮ基板でも良い。
【００４６】
また、本実施の形態ではＧａの原料としてＴＭＧ、Ａｌの原料としてＴＭＡ、Ｉｎの原料としてＴＭＩ、Ｍｇの原料としてＥｔＣｐ2Ｍｇ、Ｎの原料としてＮＨ3を用いたが、上記条件の原理を生かす結晶成長であればこれらに限るものではなく、Ｇａの原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、塩化ガリウム（ＧａＣｌやＣａＣｌ3）、Ａｌの原料としてトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）やジメチルアルミハイドライド（ＤＭＡＨ）、ジメチルアルミクロライド（ＤＭＡＣｌ）、トリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡ）、Ｉｎの原料としてトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｍｇの原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）やビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＭｅＣｐ2Ｍｇ）、Ｎの原料としてヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）やモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）、ジメチルヒドラジン（ＤＭＨ）を用いても良い。
【００４７】
特に、本発明を効果的に実現するためには、ＡｌとＭｇの複合体が効率よく形成され、それを用いてＭｇドーピングを行うことが重要であり、この複合体の形成では分子量が大きい方がより効果的に作用するため、使用可能な範囲でできるだけ分子量の大きい原料を用いることがさらに望ましい。
【００４８】
更に、従来のｐ−ＧａＮアクセプター不純物ドーピング開始層を用いた場合には、結晶成長装置の配管やリアクター内壁に付着したＭｇが、結晶成長後も残留し、引き続いてレーザ構造を作製する場合にｎ型層に徐々に混入し、ｎ型ドナー不純物を補償し高抵抗化してしまい望ましくないが、ｐ−ＡｌＧａＮアクセプター不純物ドーピング開始層を用いてレーザ構造を作製した場合、この影響を抑制でき、レーザ構造の結晶成長における再現性は飛躍的に高まった。
【００４９】
また、本実施の形態ではｐ型アクセプター不純物としてＭｇを用いたが、これに限るものではなく炭素（Ｃ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）でももちろんよい。
【００５０】
また、本実施の形態ではヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、これに限るものではなく、ホモ接合を用いたバイポーラトランジスタやサイリスタ等、ｐｎ接合を有する全ての素子にあてはまる。
【００５１】
更に、上記効果はＢＡｌＧａＩｎＮや砒素（Ａｓ）、リン（Ｐ）を含有した混晶化合物半導体全般に成り立つ。
【００５２】
（実施の形態２）
図２は本発明の一実施形態に係るｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造を示している。ここではｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の構成をその結晶成長プロセスと同時に説明する。結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用いる。成長圧力は減圧から、大気圧、大気圧以上の加圧のいずれでも良く、各層において最適な圧力に切りかえても良い。また、原料を基板に供給するためのキャリアガスは少なくともＮ2またはＨ2、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを含むガスで供給される。以下に結晶成長プロセスを示す。
【００５３】
まず、半絶縁性ＧａＮ基板２０１の表面を有機溶剤、酸によって清浄化した後、サセプター上に設置し、真空引きした後、十分にＨ2で置換する。Ｈ2置換が終了した後、ＮＨ3を供給して、Ｈ2とＮＨ3の混合雰囲気中で、１０００℃まで昇温する。成長温度が１０００℃で安定後、まずＴＭＧを供給し１μｍ厚のノンドープＧａＮバッファ層２０２、引き続いてＴＭＡ、ＴＭＩとＳｉＨ4を同時に供給し、ＧａＮとバンドギャップエネルギーがほぼ等しい２μｍ厚のｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎコレクタ層２０３の成長、続いてＳｉＨ4の供給を停止し、ＥｔＣｐ2Ｍｇを加え、５ｎｍ厚のｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎアクセプター不純物ドーピング開始層２０４の成長を行う。
【００５４】
次に、ＴＭＡとＴＭＩの供給を停止し、５０ｎｍ厚のｐ−ＧａＮベース層２０５を成長する。次に、ＴＭＡをＡｌ組成の増加量が１ｎｍあたり０．０２となるように連続的に供給量を増加させながら供給して５ｎｍ厚のｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜０．１）アクセプター不純物ドーピング終了層２０６の成長を行う。そして、ＥｔＣｐ2Ｍｇの供給を停止し、ＳｉＨ4を供給して０．３μｍ厚のｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層２０７を成長する。
【００５５】
その後、ｐ−ＧａＮベース層２０５、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎコレクタ層２０３が露出するようにドライエッチング加工を施し、ｐ−ＧａＮベース層２０５表面にｐ電極１０６、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎコレクタ層２０３とｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層２０７にはｎ電極１０７を形成する。このようにして図２に示されるｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子を作製できる。
【００５６】
このヘテロバイポーラトランジスタ素子では、エミッタ層／ベース層界面のp型アクセプター不純物ドーピングプロファイルの急峻性と、薄いベース層の中にいかにｐ型アクセプター不純物を制御してドーピングするかが最も重要である。
【００５７】
コレクタ層をｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎコレクタ層２０３としてＡｌを含んだ混晶とし、ベース層をｐ−ＧａＮベース層２０５、エミッタ層をｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層２０７としてＡｌを含んだ混晶とし、さらにＭｇドーピングを開始する層、終了する層をｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.92Ｉｎ0.05Ｎアクセプター不純物ドーピング開始層２０４、ｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜０．１）アクセプター不純物ドーピング終了層２０６として同じくＡｌを含んだ混晶とすることで、ＭｇとＡｌの中間反応を利用して急峻なドーピング界面を形成することができ、また、ベース層のドーピング濃度を約３×１０19ｃｍ-3と高濃度にすることができる。
【００５８】
さらにベース層をｐ−ＧａＮベース層２０５とすることで、ＡｌＧａＮ混晶化することに起因したバンドギャップエネルギーの増大によるキャリアの走行速度の低下を抑制できる。またバンドギャップエネルギーを小さくするためにＡｌＧａＩｎＮ混晶化することで懸念される、Ｉｎ組成不均一によるキャリアの走行速度の低下も抑制できる。また、ｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜０．１）アクセプター不純物ドーピング終了層２０６をエミッタ側から見て連続的にバンドギャップエネルギーが小さくなるようにすることで、エミッタ−ベース間の電界強度を高めることができキャリアのドリフト速度を高めることが可能となる。また、連続的にバンドギャップエネルギーを変化させることで、バンド不連続に起因したノッチの発生を抑制でき、高いドリフト速度を持ったキャリアを効率よくベース層に注入することが可能となり、再現性、信頼性良く電流利得と電流利得遮断周波数を向上させることが可能となった。
【００５９】
さらにｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜０．１）アクセプター不純物ドーピング終了層２０６を用いることで、Ｍｇドーピング終了時の界面におけるＭｇドーピングプロファイルの振る舞いは非常に急峻であり、その後に結晶成長されるｎ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層２０７へのメモリー効果によるＭｇの混入を劇的に低減でき、エミッタ層／ベース層界面付近での再結合過程が抑制でき、またエミッタ層中のドナーが補償されることで引き起こされる活性化率の低下による電圧上昇、移動度の低下、信頼性の低下を効果的に低減できる。
【００６０】
本実施の形態では、ベース層のドーピング濃度については特に言及していないが、５×１０19ｃｍ-3と高濃度で一定としてもよく、また、ベース層中でＭｇ濃度に勾配をつけキャリアに電界を印加し、キャリアの走行速度を高める工夫をしてももちろん良い。また、本実施の形態では、ｐ−ＧａＮベース層２０５と図面下方向から上方向に連続的にＡｌ組成を増加させたｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜０．１）アクセプター不純物ドーピング終了層２０６を用いたが、図３に示すように連続的にＡｌ組成を増加させたｐ−ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ＜０．１）グレィテッドベース層３０１、ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎアクセプター不純物ドーピング終了層３０２にしてももちろん良い。こうすることでメモリー効果に起因したＭｇドーピング界面の急峻性の低下を抑制したまま、ベース層に電界を印加することができ、キャリアの走行速度を高められ、再現性、信頼性良く高い電流利得と高い電流利得遮断周波数を実現することができた。
【００６１】
本実施の形態ではＧａＮ基板上のヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、本発明の結晶成長は、上記条件の原理を生かす結晶成長であれば基板はＧａＮに限るものではなく、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導体バルク基板、サファイア基板、炭化珪素基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板でも、もちろん選択横方向成長を用いて作製したＥＬＯ−ＧａＮ基板でも良い。
【００６２】
また、本実施の形態ではＧａの原料としてＴＭＧ、Ａｌの原料としてＴＭＡ、Ｉｎの原料としてＴＭＩ、Ｍｇの原料としてＥｔＣｐ2Ｍｇ、Ｎの原料としてＮＨ3を用いたが、上記条件の原理を生かす結晶成長であればこれらに限るものではなく、Ｇａの原料としてＴＥＧ、ＧａＣｌやＣａＣｌ3、Ａｌの原料としてＴＥＡやＤＭＡＨ、ＤＭＡＣｌ、ＴＭＡＡ、Ｉｎの原料としてＴＥＩ、Ｍｇの原料としてＣｐ2ＭｇやＭｅＣｐ2Ｍｇ、Ｎの原料としてＮ2Ｈ4やＭＭＨ、ＤＭＨを用いても良い。
【００６３】
また、本実施の形態ではｐ型アクセプター不純物としてＭｇを用いたが、これに限るものではなくＣ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄでももちろんよい。
【００６４】
また、本実施の形態ではヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、これに限るものではなく、ホモ接合を用いたバイポーラトランジスタやサイリスタ等、ｐｎ接合を有する全ての素子にあてはまる。
【００６５】
更に、上記効果はＢＡｌＧａＩｎＮやＡｓ、Ｐを含有した混晶化合物半導体全般に成り立つ。
【００６６】
（実施の形態３）
図４は本発明の一実施形態に係るｐｎｐ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造を示している。ここではｐｎｐ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の構成をその結晶成長プロセスと同時に説明する。結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用いる。成長圧力は減圧から、大気圧、大気圧以上の加圧のいずれでも良く、各層において最適な圧力に切りかえても良い。また、原料を基板に供給するためのキャリアガスは少なくともＮ2またはＨ2、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを含むガスで供給される。以下に結晶成長プロセスを示す。
【００６７】
まず、炭化珪素基板４０１の表面を有機溶剤、酸によって清浄化した後、サセプター上に設置し、真空引きした後、十分にＨ2で置換する。Ｈ2置換が終了した後、Ｈ2雰囲気中、１０００℃まで昇温して炭化珪素基板のサーマルクリーニングを実施する。その後１１５０℃まで再び昇温した後、まずＤＭＡＨを、そして引き続いてＮＨ3を供給してＡｌＮ高温バッファ層４０２を０．１μｍ形成する。ＤＭＡＨの供給を停止し、１０００℃まで降温する。成長温度が１０００℃で安定後、ＴＥＧとＤＭＡＨを同時に供給し、０．５μｍ厚のノンドープＡｌ0.03Ｇａ0.97Ｎバッファ層４０３の成長、引き続いてＭｅＣｐ2Ｍｇを加え、１．０μｍ厚のｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層４０４の成長を行う。
【００６８】
次に、ＭｅＣｐ2Ｍｇの供給を止めジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を供給し０．０５μｍ厚のｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.097Ｎベース層４０５を成長する。その後Ｓｉ2Ｈ6の供給を止め、再びＭｅＣｐ2Ｍｇの供給を開始し、０．３μｍ厚のｐ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層４０６、０．０１μｍ厚のＭｇ濃度がエミッタ層よりも１０倍以上高いｐ−Ａｌ0.01Ｇａ0.99Ｎコンタクト層４０７を成長する。
【００６９】
結晶成長終了後、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎベース層４０５、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層４０４が露出するようにドライエッチング加工を施し、ｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎベース層４０５表面にｎ電極１０７、ｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層４０４とｐ−Ａｌ0.01Ｇａ0.99Ｎコンタクト層４０７表面にはｐ電極１０６を形成する。このようにして図４に示されるｐｎｐ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子を作製できる。
【００７０】
コレクタ層をｐ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎコレクタ層４０４としてＡｌを含んだ混晶とすることで、コレクタ層／ベース層界面のＭｇドーピングプロファイルを急峻にでき、また、高温動作時、大電流動作時の界面におけるＭｇ拡散も抑制できる。また、ベース層をｎ−Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎベース層４０５、エミッタ層をｐ−Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎエミッタ層４０６と同じくＡｌを含んだ混晶とすることで、ＭｇとＡｌの中間反応を利用して急峻なドーピング界面を形成することができ、再現性、均一性の非常に高いヘテロバイポーラトランジスタ素子の作製が可能となった。
【００７１】
コンタクト層にＡｌを含んだｐ−Ａｌ0.01Ｇａ0.99Ｎコンタクト層４０７を用いることでＭｇのドーピング量変化に対するＭｇ濃度の追従性が高く、所望のＭｇドーピングプロファイルを容易にかつ再現性良く得られるようになり、Ｍｇ濃度を表面近傍のみで急峻に増加させることが可能であるため、低抵抗オーミック電極を容易に作製することが可能となり、高歩留まりでの素子作製が実現できた。
【００７２】
本実施の形態では炭化珪素基板上のヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、本発明の結晶成長は、上記条件の原理を生かす結晶成長であれば基板は炭化珪素に限るものではなく、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮやＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導体バルク基板、炭化珪素基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板でも、もちろん選択横方向成長を用いて作製したＥＬＯ−ＧａＮ基板でも良い。
【００７３】
また、本実施の形態ではＧａの原料としてＴＥＧ、Ａｌの原料としてＤＭＡＨ、Ｍｇの原料としてＭｅＣｐ2Ｍｇ、Ｎの原料としてＮＨ3を用いたが、上記条件の原理を生かす結晶成長であればこれらに限るものではなく、Ｇａの原料としてＴＭＧ、ＧａＣｌやＣａＣｌ3、Ａｌの原料としてＴＭＡやＴＥＡ、ＤＭＡＣｌ、ＴＭＡＡ、Ｍｇの原料としてＣｐ2ＭｇやＥｔＣｐ2Ｍｇ、Ｎの原料としてＮ2Ｈ4やＭＭＨ、ＤＭＨを用いても良い。
【００７４】
また、本実施の形態ではｐ型アクセプター不純物としてＭｇを用いたが、これに限るものではなくＣ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄでももちろんよい。
【００７５】
また、本実施の形態ではヘテロバイポーラトランジスタ素子について説明したが、これに限るものではなく、ホモ接合を用いたバイポーラトランジスタやサイリスタ等、ｐｎ接合を有する全ての素子にあてはまる。更に、上記効果はＢＡｌＧａＩｎＮやＡｓ、Ｐを含有した混晶化合物半導体全般に成り立つ。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の第一の手段によれば、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、ベース領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることで、薄いベース領域のみに均一性良く高濃度にｐ型アクセプター不純物をドーピングすることができる。また、ベース層からエミッタ層へのｐ型アクセプターの拡散も抑制することができる。これにより、高い信頼性を有したｎｐｎ型バイポーラトランジスタを、再現性、均一性良く作製することが実現できる。
【００７７】
本発明の第二の手段によれば、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタを結晶成長する場合に、エミッタ領域もしくはコレクタ領域の一部もしくは全部にＡｌが含有した化合物半導体を用いて、ｐ型アクセプター不純物をドーピングすることで、エミッタ層またはコレクタ層からベース層へのｐ型アクセプターの拡散も抑制することができ、また、エミッタ層／ベース層界面、ベース層／コレクタ層界面におけるｐ型アクセプター不純物のプロファイルを急峻にすることができる。これにより、高い信頼性を有したｐｎｐ型バイポーラトランジスタを、再現性、均一性良く作製することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図２】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図３】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図４】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ｐｎｐ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図５】従来までに報告されているＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図６】従来までに報告されているＭｇ拡散抑制構造を有するＧａＮ系ｎｐｎ型ヘテロバイポーラトランジスタ素子の断面構造図
【図７】ｐｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ接合のＭｇドーピング界面から１０ｎｍ内部のｐ−ＡｌXＧａ1-XＮ層におけるＡｌ組成Ｘに対するＭｇドーピング濃度を示す図
【符号の説明】
【００７９】
101  サファイア基板
102  AlN低温バッファ層
103  n-Al0.03Ga0.97Nコレクタ層
104  p-Al0.03Ga0.87In0.10Nベース層
105  n-Al0.10Ga0.90Nエミッタ層
106  p電極
107  n電極
108  SiO2
201  半絶縁性GaN基板
202  ノンドープGaNバッファ層
203  n-Al0.03Ga0.92In0.03Nコレクタ層
204  p-Al0.03Ga0.92In0.03Nアクセプター不純物ドーピング開始層
205  p-GaNベース層
206  p-AlxGa1-xN(0＜x＜0.1)アクセプター不純物ドーピング終了層
207  n-Al0.10Ga0.90Nエミッタ層
301  p-AlxGa1-xN(0≦x＜0.1)グレィテッドベース層
302  p-Al0.10Ga0.90Nアクセプター不純物ドーピング終了層
401  炭化珪素基板
402  AlN高温バッファ層
403  Al0.03Ga0.97Nバッファ層
404  p-Al0.03Ga0.97Nコレクタ層
405  n-Al0.03Ga0.97Nベース層
406  p-Al0.10Ga0.90Nエミッタ層
407  p-Al0.01Ga0.99Nコンタクト層
501  炭化珪素基板
502  AlNバッファ層
503  n-GaNサブコレクタ層
504  n-GaNコレクタ層
505  n-InXGa1-XN(1≦X≦0.06)グレーデッド層
506  p-In0.06Ga0.94Nベース層
507  n-GaNエミッタ層
508  p電極
509  n電極
601  基板
602  バッファ層
603  半絶縁層
604  ｎ型コレクタ層
605a  第１高濃度水素含有層
605b  第２高濃度水素含有層
606  ｐ型ベース層
607  ｎ型エミッタ層
【図１】
2005136162.tif 000003
【図２】
2005136162.tif 000004
【図３】
2005136162.tif 000005
【図４】
2005136162.tif 000006
【図５】
2005136162.tif 000007
【図６】
2005136162.tif 000008
【図７】
2005136162.tif 000009