(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成される高電子移動度トランジスタと、メタモーフィック成長による格子緩和層上に少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるメタモーフィック高電子移動度トランジスタを同じ基板上に形成するための電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハにおいて、前記基板上に成長させた前記高電子移動度トランジスタ用の第１のエピタキシャル層上に前記メタモーフィック高電子移動度トランジスタ用の第２のエピタキシャル層を成長させるとともに、前記第１のエピタキシャル層のコンタクト層を形成すべき当該ウエハ厚み方向の位置に、該コンタクト層と前記第２のエピタキシャル層の前記格子緩和層とを兼ねるメタモーフィックコンタクト層を成長させたことを特徴とする電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハ。
【請求項２】
前記基板は、ＧａＡｓより構成され、前記第１のエピタキシャル層は、ＡｌＧａＡｓ系より構成され、前記第２のエピタキシャル層は、ＩｎＧａＡｓ系より構成され、前記メタモーフィックコンタクト層は、前記第１のエピタキシャル層側より前記第２のエピタキシャル層側に向けてＧａＡｓよりＩｎＧａＡｓに組成の変化する構成を有していることを特徴とする請求項１項記載の電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハ。
【請求項３】
前記第１のエピタキシャル層は、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓを複合させたバッファ層、およびＡｌＧａＡｓのチャネル層とキャリア供給層を有し、前記第２のエピタキシャル層は、ＩｎＧａＡｓのバッファ層、チャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層を有することを特徴とする請求項２項記載の電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハ。
【請求項４】
少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成される高電子移動度トランジスタと、メタモーフィック成長による格子緩和層上に少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるメタモーフィック高電子移動度トランジスタを同じ基板上に形成し、前記各機能層のそれぞれコンタクト層上に電極を形成した電界効果トランジスタにおいて、前記基板上に前記高電子移動度トランジスタと前記メタモーフィック高電子移動度トランジスタを順に積層して形成するとともに、前記高電子移動度トランジスタのコンタクト層を形成すべき当該ウエハ厚み方向の位置に、該コンタクト層と前記メタモーフィック高電子移動度トランジスタの前記格子緩和層とを兼ねるメタモーフィックコンタクト層を形成して構成されることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【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用エピタキシャルウエハおよび電界効果トランジスタに関し、特に、高電子移動度トランジスタ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ。以下、ＨＥＭＴという）とメタモーフィック高電子移動度トランジスタ（Ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ‐ＨＥＭＴ。以下、Ｍ‐ＨＥＭＴという）を同一の基板上に形成するためのエピタキシャルウエハと、これを使用した電界効果トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体は、Ｓｉ半導体に比べて電子移動度が高いという特長を有しており、この特長を活かして、高速動作あるいは高効率動作の要求されるデバイス用のＨＥＭＴとして広く活用されている。
【０００３】
図３は、ＧａＡｓを使用したＨＥＭＴの一般的な構成を機能層別に示したもので、基板１上にバッファ層２、チャネル層３、スペーサ層４、キャリア供給層５およびコンタクト層６を順に積層した構成を有する。
【０００４】
図４は、ＩｎＧａＡｓをＨＥＭＴに適用したときの一般的構成を同じく機能層別に示したもので、ＧａＡｓより構成される基板１上にメタモーフィック成長による格子緩和層７を形成し、この上に、バッファ層２、チャネル層３、スペーサ層４、キャリア供給層５およびコンタクト層６を積層した構成を有する。
【０００５】
図４の構成において、格子緩和層７は、基板１とＩｎＧａＡｓとの格子定数の違いによる格子欠陥の発生を防ぐために設けられているもので、組成をグレーデッドに変化させたメタモーフィック成長技術によって形成されている。
このタイプのＨＥＭＴ（Ｍ‐ＨＥＭＴ）は、特に、高Ｉｎ組成に基づいた高い電子移動度を備えていることから、大きな需要が予測されている。
【０００６】
ところで、これらのＨＥＭＴおよびＭ‐ＨＥＭＴは、これまで、それぞれ固有の特質を有する電界効果トランジスタとして、別個に使用されるのが通例とされてきたが、デバイスの高集積化の趨勢から、これら２種類のトランジスタを同一の基板上に集積する要求が強まっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の成長技術に基づくＨＥＭＴとＭ‐ＨＥＭＴの組み合わせによると、後者の格子緩和層７の存在が集積するうえでの障害となるため、これら両者を同一基板上において実用的に組み合わせたトランジスタは、いまだ出現してはいない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ＨＥＭＴとＭ‐ＨＥＭＴを同じ基板上に合理的に集積した電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハと、これを使用した電界効果トランジスタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるＨＥＭＴと、メタモーフィック成長による格子緩和層上に少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるＭ−ＨＥＭＴを同じ基板上に形成するための電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハにおいて、前記基板上に成長させた前記ＨＥＭＴ用の第１のエピタキシャル層上に前記Ｍ−ＨＥＭＴ用の第２のエピタキシャル層を成長させるとともに、前記第１のエピタキシャル層のコンタクト層を形成すべき当該ウエハ厚み方向の位置に、該コンタクト層と前記第２のエピタキシャル層の前記格子緩和層とを兼ねるメタモーフィックコンタクト層を成長させたことを特徴とする電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハを提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるＨＥＭＴと、メタモーフィック成長による格子緩和層上に少なくともチャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層からなる各機能層を積層して構成されるＭ−ＨＥＭＴを同じ基板上に形成し、前記各機能層のそれぞれコンタクト層上に電極を形成した電界効果トランジスタにおいて、前記基板上に前記ＨＥＭＴと前記Ｍ−ＨＥＭＴを順に積層して形成するとともに、前記ＨＥＭＴのコンタクト層を形成すべき当該ウエハ厚み方向の位置に、該コンタクト層と前記Ｍ−ＨＥＭＴの前記格子緩和層とを兼ねるメタモーフィックコンタクト層を形成して構成されることを特徴とする電界効果トランジスタを提供するものである。
【００１１】
上記した電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハの好ましい構成としては、基板をＧａＡｓより構成し、第１のエピタキシャル層をＡｌＧａＡｓ系より構成するとともに第２のエピタキシャル層をＩｎＧａＡｓ系より構成し、さらに、上記のメタモーフィックコンタクト層として、組成が、第１のエピタキシャル層側より第２のエピタキシャル層側に向けてＧａＡｓ→ＩｎＧａＡｓのように変化するグレーデッド層を形成した例が挙げられる。
【００１２】
また、より好ましい構成としては、以上の構成において、第１のエピタキシャル層がＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓを複合させたバッファ層とＡｌＧａＡｓより構成されるチャネル層およびキャリア供給層を有する一方、第２のエピタキシャル層が、ＩｎＧａＡｓより構成されるバッファ層、チャネル層、キャリア供給層およびコンタクト層を備えている構成を推奨することができる。
【００１３】
なお、本発明におけるメタモーフィックコンタクト層の組成変化の形態としては、連続変化およびステップ式変化のいずれでもよい。また、本発明をＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とＭ（Ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ）‐ＨＢＴの組み合わせに適用することは可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハおよび電界効果トランジスタの実施の形態を説明する。図１は、この実施の形態における電界効果トランジスタ、およびその元となるエピタキシャルウエハの構成を同時に示すとともに、各層を機能別に示したもので、１１は基板、１２は基板１１上に形成されたＨＥＭＴ部（あるいは第１のエピタキシャル層）を示し、バッファ層１３、チャネル層１４、スペーサ層１５、キャリア供給層１６および後述するメタモーフィック構成の層１７を順に成長させた構成を有する。
【００１５】
一方、１８は、ＨＥＭＴ部１２に積層して形成されたＭ−ＨＥＭＴ部（あるいは第２のエピタキシャル層）を示し、メタモーフィック成長による層１７上に順に成長させたバッファ層１９、チャネル層２０、スペーサ層２１、キャリア供給層２２およびコンタクト層２３より構成されている。
【００１６】
ここにおいて、層１７は、ＨＥＭＴ部１２のコンタクト層を構成すると同時に、Ｍ‐ＨＥＭＴ部１８における格子定数差を緩和するための格子緩和層としても存在しており、従って、この層１７は、ＨＥＭＴ部１２とＭ‐ＨＥＭＴ部１８が共用するところのメタモーフィックコンタクト層１７として機能することになる。
【００１７】
図２は、以上の構成を実際の製品として具現化したときの各層の構成を示したもので、図中の各符号は、図１の符号と同じである。この構成において特徴的なことは、ＧａＡｓの基板１１上にＡｌＧａＡｓ系のＨＥＭＴ部１２とＩｎＧａＡｓ系のＭ‐ＨＥＭＴ部１８を積層して形成していること、および、これら両者の境界部に、両者の構成材質に対応させたメタモーフィックコンタクト層１７を形成している点にある。
【００１８】
メタモーフィックコンタクト層１７は、組成をＧａＡｓよりＩｎＧａＡｓに向けてグレーデッドに変化させた下層１７ａとＩｎＧａＡｓの上層１７ｂとの複合体より構成されており、これによってＨＥＭＴ部１２およびＭ‐ＨＥＭＴ部１８のためのコンタクト層および格子緩和層としての役割を果たしている。
【００１９】
従って、以上の構成によれば、ＨＥＭＴとＭ‐ＨＥＭＴを同一の基板上に合理的に集積させることが可能となり、高集積化の趨勢に対して充分に対応の可能な実用的な電界効果トランジスタを提供することができる。なお、図２の電界効果トランジスタにおいて、電極は、層１７及び層２３の位置に形成されることになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハによれば、基板上にＨＥＭＴ用の第１のエピタキシャル層とＭ−ＨＥＭＴ用の第２のエピタキシャル層を順に成長させるとともに、第１のエピタキシャル層のコンタクト層を形成すべき当該ウエハ厚み方向の位置に、当該コンタクト層と第２のエピタキシャル層の格子緩和層とを兼ねるメタモーフィックコンタクト層を成長させた構成としているため、ＨＥＭＴとＭ−ＨＥＭＴを同じ基板上に合理的に集積するのに適したエピタキシャルウエハを提供することができ、さらに、これを使用した実用的な電界効果トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電界効果トランジスタ用エピタキシャルウエハおよび電界効果トランジスタの実施の形態における層構成を、機能層別に示す説明図。
【図２】図１の構成を実際の製品に具現化したときの各層の構成を示す説明図。
【図３】高電子移動度トランジスタの一般的構成を機能層別に示す説明図。
【図４】メタモーフィック高電子移動度トランジスタの一般的構成を機能層別に示す説明図。
【符号の説明】
１１        基板
１２        ＨＥＭＴ部（第１のエピタキシャル層）
１３、１９  バッファ層
１４、２０  チャネル層
１５、２１  スペーサ層
１６、２２  キャリア供給層
１７        メタモーフィックコンタクト層
１７ａ      下層
１７ｂ      上層
１８        Ｍ−ＨＥＭＴ部（第２のエピタキシャル層）
２３        コンタクト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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