JP2016134394A - Group iii-v compound semiconductor epitaxial wafer and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単結晶基板上に高電子移動度トランジスタ構造層とヘテロバイポーラトランジスタ構造層を順次積層したIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a group III-V compound semiconductor epitaxial wafer in which a high electron mobility transistor structure layer and a heterobipolar transistor structure layer are sequentially laminated on a single crystal substrate, and a method for manufacturing the same.
消費電力を削減するために、GaAs単結晶基板上に高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor;以下、HEMTという)構造層とヘテロバイポーラトランジスタ(Hetero Bipolar Transistor;以下、HBTという)構造層を順次積層したBiFET構造のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハが知られている。 In order to reduce power consumption, a high electron mobility transistor (HEMT) structure layer and a hetero bipolar transistor (HBT) structure layer are sequentially formed on a GaAs single crystal substrate. A laminated BiFET structure III-V compound semiconductor epitaxial wafer is known.
BiFET構造のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハを用いて作成されたトランジスタ素子は、スイッチ機能を有するHEMTと、パワーアンプ機能を有するHBTとを組み合わせたものとなり、例えば、携帯端末の送受信用のパワー増幅器モジュール等に用いることができる。 A transistor element fabricated using a III-V compound semiconductor epitaxial wafer having a BiFET structure is a combination of a HEMT having a switching function and an HBT having a power amplifier function. It can be used for an amplifier module or the like.
ところで、BiFET構造のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハでは、HEMT構造層とHBT構造層とを分離するために、HBT構造層の一部をウェットエッチングにより除去してHEMT構造層を露出させる必要がある。このとき、エッチングによりHBT構造層のみを除去できるように、HEMT構造層とHBT構造層との間には、エッチングを停止させるためのストッパー層が設けられている。 By the way, in a III-V compound semiconductor epitaxial wafer having a BiFET structure, in order to separate the HEMT structure layer and the HBT structure layer, it is necessary to remove a part of the HBT structure layer by wet etching to expose the HEMT structure layer. is there. At this time, a stopper layer for stopping the etching is provided between the HEMT structure layer and the HBT structure layer so that only the HBT structure layer can be removed by etching.
ストッパー層としては、HBT構造層をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比(単に選択比ともいう)が高いものが用いられる。具体的には、InGaPやAlAsからなるストッパー層が一般に用いられている。 As the stopper layer, a stopper layer having a higher etching selection ratio (also referred to simply as a selection ratio) than GaAs with respect to an etching solution for etching the HBT structure layer is used. Specifically, a stopper layer made of InGaP or AlAs is generally used.
ストッパー層を備えることで、HBT構造層をエッチングする際にHEMT構造層上のストッパー層でエッチングを停止させることが可能となり、その後、ストッパー層のみをエッチングするエッチング液でストッパー層を除去すれば、HEMT構造層を露出させることができる。 By providing a stopper layer, it becomes possible to stop etching at the stopper layer on the HEMT structure layer when etching the HBT structure layer, and then remove the stopper layer with an etchant that etches only the stopper layer. The HEMT structure layer can be exposed.
しかしながら、ストッパー層の性能(エッチングを停止させる性能)が十分でないと、エッチングが停止されない場合がある。 However, if the performance of the stopper layer (performance for stopping etching) is not sufficient, etching may not be stopped.
ストッパー層の性能を向上する方法として、ストッパー層の純度を高くする(高V/III比にする)方法や、ストッパー層の膜厚を厚くする方法、あるいは、ストッパー層前後のインターバルシーケンスを最適化する方法等が従来より提案されている。 Optimize the stopper layer performance by increasing the stopper layer purity (high V / III ratio), increasing the stopper layer thickness, or optimizing the interval sequence before and after the stopper layer A method for performing the above has been proposed.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1がある。
In addition, there exists
しかしながら、上述のようなストッパー層の性能を向上させる方法では、ストッパー層自体の除去が困難となってしまう場合がある。 However, in the method for improving the performance of the stopper layer as described above, it may be difficult to remove the stopper layer itself.
特に、ストッパー層を厚くした場合には、ストッパー層が抵抗層となって問題が生じる場合がある。さらに、ストッパー層としてInGaPを用いた場合、ストッパー層を厚くすると、ストッパー層界面にて界面チャージが発生して界面付近も抵抗層となってしまい問題である。さらにまた、ストッパー層を厚くした場合、異物が発生し易くなり、この異物も抵抗成分となってしまう。よって、ストッパー層は薄い方が好ましい。 In particular, when the stopper layer is thickened, the stopper layer may become a resistance layer, causing a problem. Furthermore, when InGaP is used as the stopper layer, if the stopper layer is thickened, an interface charge is generated at the stopper layer interface, and the vicinity of the interface also becomes a resistance layer. Furthermore, when the stopper layer is thickened, foreign matter is likely to be generated, and this foreign matter also becomes a resistance component. Therefore, it is preferable that the stopper layer is thin.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、HEMT構造層とHBT構造層間のストッパー層を薄くした場合であっても、十分なエッチング選択比を得ることが可能なIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and even if the stopper layer between the HEMT structure layer and the HBT structure layer is thinned, a III-V group compound semiconductor capable of obtaining a sufficient etching selectivity. An epitaxial wafer and a manufacturing method thereof are provided.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、単結晶基板と、前記単結晶基板上に形成され、最上層にGaAsからなるショットキー層が形成された高電子移動度トランジスタ構造層と、前記高電子移動度トランジスタ構造層上に形成されたヘテロバイポーラトランジスタ構造層と、前記高電子移動度トランジスタ構造層とヘテロバイポーラトランジスタ構造層との間に形成され、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングする際にエッチングを停止させるための第1ストッパー層と、を備えたIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層のベース層よりも前記高電子移動度トランジスタ構造層側に、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層を形成したIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハである。 The present invention was devised to achieve the above object, and has a high electron mobility transistor structure in which a single crystal substrate and a Schottky layer made of GaAs are formed on the uppermost layer are formed on the single crystal substrate. A heterobipolar transistor structure layer formed on the high electron mobility transistor structure layer, and the heterobipolar transistor structure layer formed between the high electron mobility transistor structure layer and the heterobipolar transistor structure layer. And a first stopper layer for stopping the etching when etching the substrate, in the III-V compound semiconductor epitaxial wafer, the higher electron mobility transistor structure layer side than the base layer of the heterobipolar transistor structure layer And etching the heterobipolar transistor structure layer. Relative quenching liquid, high etching selection ratio than GaAs, or a III-V group compound semiconductor epitaxial wafer formed a second stopper layer which is not etched.
前記エッチング液がアンモニア過水の水溶液であり、前記第2ストッパー層として、アンモニア過水の水溶液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされないものを用いてもよい。 The etching solution may be an aqueous ammonia-water solution, and the second stopper layer may have an etching selectivity higher than that of GaAs or not etched with respect to the aqueous ammonia-water solution.
前記第2ストッパー層が、InGaPまたはAlAsからなり、前記第2ストッパー層の厚さが2nm以上であってもよい。 The second stopper layer may be made of InGaP or AlAs, and the thickness of the second stopper layer may be 2 nm or more.
前記第2ストッパー層の厚さが50nm以上200nm以下であってもよい。 The thickness of the second stopper layer may be 50 nm or more and 200 nm or less.
前記第2ストッパー層が、InGaPからなり、前記第2ストッパー層のAs濃度が2×1020cm-3以下であってもよい。 The second stopper layer may be made of InGaP, and the As concentration of the second stopper layer may be 2 × 10 20 cm −3 or less.
前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層の表面粗さ(RMS)が1nm以下であってもよい。 The heterobipolar transistor structure layer may have a surface roughness (RMS) of 1 nm or less.
前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層の表面粗さ(RMS)が0.4nm以下であってもよい。 The heterobipolar transistor structure layer may have a surface roughness (RMS) of 0.4 nm or less.
前記第2ストッパー層のキャリア濃度は、前記第2ストッパー層の直上に形成されるエピタキシャル層のキャリア濃度以下であってもよい。 The carrier concentration of the second stopper layer may be equal to or lower than the carrier concentration of the epitaxial layer formed immediately above the second stopper layer.
前記第2ストッパー層の前記エッチング液に対するエッチング選択比が、GaAsの5倍以上であってもよい。 The etching selectivity of the second stopper layer to the etching solution may be 5 times or more that of GaAs.
また、本発明は、単結晶基板と、前記単結晶基板上に形成され、最上層にGaAsからなるショットキー層が形成された高電子移動度トランジスタ構造層と、前記高電子移動度トランジスタ構造層上に形成されたヘテロバイポーラトランジスタ構造層と、前記高電子移動度トランジスタ構造層とヘテロバイポーラトランジスタ構造層との間に形成され、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングする際にエッチングを停止させるための第1ストッパー層と、を備えたIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層のベース層よりも前記高電子移動度トランジスタ構造層側に形成されたサブコレクタ層上に、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層を形成し、前記第2ストッパー層を、前記サブコレクタ層の成長温度以下で形成するIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法である。 The present invention also provides a single crystal substrate, a high electron mobility transistor structure layer formed on the single crystal substrate and having a Schottky layer made of GaAs as the uppermost layer, and the high electron mobility transistor structure layer A heterobipolar transistor structure layer formed thereon, and formed between the high electron mobility transistor structure layer and the heterobipolar transistor structure layer, for stopping etching when the heterobipolar transistor structure layer is etched. And a sub-collector layer formed on the high electron mobility transistor structure layer side of the base layer of the heterobipolar transistor structure layer. And etching the heterobipolar transistor structure layer. A III-V group compound semiconductor in which a second stopper layer having an etching selectivity higher than that of GaAs or not etched with respect to the etching solution is formed, and the second stopper layer is formed below the growth temperature of the subcollector layer It is a manufacturing method of an epitaxial wafer.
本発明によれば、HEMT構造層とHBT構造層間のストッパー層を薄くした場合であっても、十分なエッチング選択比を得ることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sufficient etching selectivity even when the stopper layer between the HEMT structure layer and the HBT structure layer is thinned.
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係るIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハの積層構造図である。 FIG. 1 is a stacked structure diagram of a III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to the present embodiment.
図1に示すように、III-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ(以下、単にウェハという)1は、半絶縁性GaAsからなる単結晶基板11と、単結晶基板11上に形成された高電子移動度トランジスタ構造層(以下、HEMT構造層という)2と、HEMT構造層上に形成されたヘテロバイポーラトランジスタ構造層(以下、HBT構造層という)3と、を備えたBiFET構造のウェハである。 As shown in FIG. 1, a group III-V compound semiconductor epitaxial wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) 1 includes a single crystal substrate 11 made of semi-insulating GaAs and a high electron mobility formed on the single crystal substrate 11. A BiFET structure wafer including a transistor structure layer (hereinafter referred to as a HEMT structure layer) 2 and a heterobipolar transistor structure layer (hereinafter referred to as an HBT structure layer) 3 formed on the HEMT structure layer.
HEMT構造層2は、単結晶基板11上に、バッファー層12、供給層13、スペーサー層14、チャネル層15、スペーサー層16、供給層17、ショットキー層18を順次積層して形成される。
The HEMT
バッファー層12は例えばアンドープAlGaAs層からなり、供給層13は例えばn型AlGaAs層、スペーサー層14は例えばアンドープAlGaAs層、チャネル層15は例えばInGaAs層、スペーサー層16は例えばアンドープAlGaAs層、供給層17は例えばn型InGaP層、ショットキー層18は例えばアンドープGaAs層からなる。
The
供給層13,17は、例えば、Siのδドープ層からなる。δドープ層とは局所的にドーパント(ここではSi)が高濃度に含まれた領域であり、図1に示すような縮尺の層として存在していない。つまり、図1では、便宜上各層の縮尺を変更し、ウェハ1の積層構造を概略的に示している。
The
HEMT構造層2上(HEMT構造層2とHBT構造層3との間)には、HBT構造層3をエッチングする際にエッチングを停止させるための第1ストッパー層19と、キャップ層20が順次積層される。
On the HEMT structure layer 2 (between the
本実施形態では、InGaPからなる第1ストッパー層19を形成した。詳細は後述するが、本実施形態では第2ストッパー層22を形成するため、第1ストッパー層19の厚さは5nm以下と薄くすることができる。
In the present embodiment, the
第1ストッパー層19を形成する際には、第1ストッパー層19成長時の熱によるHEMT構造層2の特性劣化を抑制するため、HEMT構造層2の成長温度以下の成長温度とすることが望ましい。なお、本明細書において成長温度とは、成長時の単結晶基板11の基板温度を意味する。
When forming the
HBT構造層3は、基本的に、キャップ層20上に、サブコレクタ層21、コレクタ層23、ベース層24、エミッタ層25、エミッタコンタクト層26、ノンアロイ層27を順次積層して形成される。
The
サブコレクタ層21は例えばn型GaAs層からなり、コレクタ層23は例えばn型GaAs層、ベース層24は例えばp型GaAs層、エミッタ層25は例えばn型InGaP層、エミッタコンタクト層26は例えばn型GaAs層、ノンアロイ層27は例えばn型InGaAs層からなる。
The
ウェハ1では、各層12〜27は、気相成長法(MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法)により形成される。
In the
さて、本実施形態に係るウェハ1では、HBT構造層3のベース層24よりもHEMT構造層2側に、HBT構造層3をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層22を形成している。
Now, in the
本実施形態では、HBT構造層3をエッチングするエッチング液としてアンモニア過水の水溶液を用いるため、第2ストッパー層22として、アンモニア過水の水溶液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされないものを用いた。
In this embodiment, since an aqueous solution of ammonia perwater is used as an etchant for etching the
具体的には、第2ストッパー層22としては、InGaPまたはAlAsからなるものを用いるとよい。本実施形態では、第2ストッパー層22としてInGaPからなるものを用いた。
Specifically, the
また、本実施形態では、サブコレクタ層21上、すなわちサブコレクタ層21とコレクタ層23との間に第2ストッパー層22を形成した。ただし、これに限らず、サブコレクタ層21の下層、すなわちキャップ層20とサブコレクタ層21との間に第2ストッパー層22を形成してもよい。また、コレクタ層23をInGaPで形成し、第2ストッパー層22としての役割を兼ねるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
第2ストッパー層22の厚さは、2nm以上であるとよい。これは、第2ストッパー層22の厚さが2nm未満であると、エッチングを停止させる効果が十分に得られなくなるためである。第2ストッパー層22が厚いほどエッチングを停止させやすくなるが、厚くしすぎると抵抗成分となる異物が発生しやすくなるため、第2ストッパー層22の厚さは200nm以下とすることが望ましい。より好ましくは、第2ストッパー層22の厚さは、50nm以上200nm以下であるとよい。
The thickness of the
InGaPからなる第2ストッパー層22を用いる場合、第2ストッパー層22のAs濃度は、2×1020cm-3以下であるとよい。第2ストッパー層22は、HBT構造層3をエッチングした後に、塩酸系のエッチング液で除去されるが、InGaP中のAs濃度が高くなると、塩酸系のエッチング液で第2ストッパー層22をエッチングし難くなり、エッチング後に表面が非常にあれた状態となってしまうためである。本発明者らが検討したところ、As濃度が2×1020cm-3以下であれば、塩酸:水=1:1としたエッチング液を用いて容易にエッチングできることが確認された。
When the
また、第2ストッパー層22のキャリア濃度は、第2ストッパー層22の直上に形成されるエピタキシャル層(ここではコレクタ層23)のキャリア濃度以下であることが望ましい。ここでは、第2ストッパー層22をアンドープ(ドーピングなし)で形成した。
Also, the carrier concentration of the
また、第2ストッパー層22のHBT構造層3をエッチングするエッチング液に対する選択比は、GaAsの5倍以上であるとよい。本発明者らが検討したところ、第1ストッパー層19のみを5nm形成した場合、選択比は5未満であった。全体として選択比を10以上とすることが望ましく、本実施形態では、第2ストッパー層22の選択比をGaAsの5倍以上とした。
The selection ratio of the
ところで、本実施形態のようにストッパー層19,22が薄い場合、表面粗さが1nm以上あると、薄くなっている部分でエッチングが抜けてしまい、エッチングが停止されない場合が考えられる。そのため、ウェハ面内で均一にエッチングを停止させるために、表面粗さは小さいほど好ましいといえる。 By the way, when the stopper layers 19 and 22 are thin as in the present embodiment, if the surface roughness is 1 nm or more, etching may be lost at the thinned portion, and etching may not be stopped. Therefore, it can be said that the smaller the surface roughness is, the better in order to stop etching uniformly within the wafer surface.
そのため、ウェハ1の表面粗さ(RMS)、すなわちHBT構造層3の表面粗さ(RMS)は、1nm以下であるとよく、より好ましくは、0.4nm以下であるとよい。本発明者らが十分なエッチング停止の効果が得られたウェハ1の表面粗さ(RMS)を測定したところ0.1〜0.4nmであったため、HBT構造層3の表面粗さ(RMS)を0.4nm以下とすることで、確実にウェハ面内で均一にエッチングを停止させることが可能であると考えられる。
Therefore, the surface roughness (RMS) of the
本実施形態では、サブコレクタ層21上に第2ストッパー層22を形成しているため、第2ストッパー層22を形成する際には、サブコレクタ層21と同じ成長温度として温度変更インターバルが発生しないようにするか、あるいは、サブコレクタ層成長温度より低い温度で成長することで、HEMT構造層2の特性劣化を抑制することが望ましい。つまり、第2ストッパー層22は、サブコレクタ層21の成長温度以下で形成することが望ましい。
In the present embodiment, since the
InGaPからなる第2ストッパー層22を用いる場合、第2ストッパー層22を形成する際の成長温度をサブコレクタ層21の成長温度よりも低くするほど、第2ストッパー層22のバンドギャップが高くなる。第2ストッパー層22のバンドギャップが1.89eV程度になるまで成長温度を下げると、温度変更インターバルが長くなってHEMT構造層2への熱負荷が大きくなり、HEMT構造層2の移動度が低下するなど特性劣化のおそれがある。よって、第2ストッパー層22の成長温度は、第2ストッパー層22のバンドギャップが1.89eV以下、より好ましくは1.84〜1.89eVとなる成長温度とすることが望ましい。
When the
以上説明したように、本実施形態に係るウェハ1では、HBT構造層3のベース層24よりもHEMT構造層2側に、HBT構造層3をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層22を形成している。
As described above, in the
第2ストッパー層22を形成することで、第1ストッパー層19を例えば厚さ5nm以下と薄くした場合であっても、ストッパー層19,22全体として大きい選択比を確保し、HBT構造層3をエッチングする際にストッパー層19,22にてエッチングを十分に停止させることが可能になる。
By forming the
本実施形態では、各ストッパー層19,22を薄くすることが可能になるため、ストッパー層19,22が抵抗層となって問題が生じることを抑制でき、ストッパー層19,22にInGaPを用いた場合であっても、界面チャージの発生による抵抗層の発生を抑制できる。また、ストッパー層19,22を薄くすることにより、抵抗成分となる異物の発生も抑制でき、ストッパー層19,22の除去も容易になる。
In this embodiment, since it becomes possible to make each
また、本実施形態では、第2ストッパー層22をサブコレクタ層21の成長温度以下で形成しているため、第2ストッパー層22を成長させる際のHEMT構造層2への熱負荷の増大を抑制でき、HEMT構造層2の特性劣化を抑制できる。
In the present embodiment, since the
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
図1において、アンドープInGaPからなる厚さ20nmの第2ストッパー層22を形成した実施例1のウェハ1を作成した。第1ストッパー層19にはInGaPを用い、厚さは5nmとした。
In FIG. 1, the
また、図1において、アンドープInGaPからなる厚さ100nmの第2ストッパー層22を形成した実施例2のウェハ1を作成した。第1ストッパー層19にはInGaPを用い、厚さは5nmとした。
Further, in FIG. 1, the
また、図1において、アンドープAlAsからなる厚さ2nmの第2ストッパー層22を形成した実施例3のウェハ1を作成した。第1ストッパー層19にはInGaPを用い、厚さは5nmとした。
Moreover, in FIG. 1, the
さらに、比較のため、第2ストッパー層22を省略した以外は実施例1〜3と同じ構造の従来例のウェハを作成した。
For comparison, a conventional wafer having the same structure as in Examples 1 to 3 was prepared except that the
作成した実施例1〜3および従来例のウェハを用いて、アンモニア過水の水溶液によりエッチングをした際のエッチング選択比とエッチング後の抵抗値の規格値との関係を実験により求めた。結果を図2に示す。なお、図2における縦軸の値は、エッチング後の抵抗値を、第1ストッパー層19が露出された時点での抵抗値で割った規格値であり、この値が1より高くなるほど、第1ストッパー層19におけるエッチング停止効果が失われ、ショットキー層18以下のHEMT構造層2がエッチングされてしまっていることを表している。
Using the created wafers of Examples 1 to 3 and the conventional example, the relationship between the etching selectivity when etching with an aqueous ammonia-water solution and the standard value of the resistance value after etching was obtained by experiments. The results are shown in FIG. The value on the vertical axis in FIG. 2 is a standard value obtained by dividing the resistance value after etching by the resistance value at the time when the
図2に示すように、従来例のウェハでは、第1ストッパー層19でエッチングを停止させることが困難であり、選択比は5未満であった。
As shown in FIG. 2, in the conventional wafer, it was difficult to stop the etching with the
これに対して、実施例1,2のウェハ1では、選択比は20以上となり、第1ストッパー層19でエッチングを停止させる効果が十分に得られていることが分かる。実施例3のウェハ1では、縦軸の規格値が1を若干超えているものの、従来例と比較して、エッチングを停止させる効果が十分に得られていることが分かる。
In contrast, in the
以上の結果より、第2ストッパー層22を形成することで、選択比を向上させ、第1ストッパー層19でエッチングを停止させる効果を向上できることが確認できた。
From the above results, it was confirmed that by forming the
1 III-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ(ウェハ)
2 高電子移動度トランジスタ構造層(HEMT構造層)
3 ヘテロバイポーラトランジスタ構造層(HBT構造層)
18 ショットキー層
19 第1ストッパー層
22 第2ストッパー層
24 ベース層
1 III-V compound semiconductor epitaxial wafer (wafer)
2 High electron mobility transistor structure layer (HEMT structure layer)
3 Hetero bipolar transistor structure layer (HBT structure layer)
18
Claims (10)
前記単結晶基板上に形成され、最上層にGaAsからなるショットキー層が形成された高電子移動度トランジスタ構造層と、
前記高電子移動度トランジスタ構造層上に形成されたヘテロバイポーラトランジスタ構造層と、
前記高電子移動度トランジスタ構造層とヘテロバイポーラトランジスタ構造層との間に形成され、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングする際にエッチングを停止させるための第1ストッパー層と、
を備えたIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、
前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層のベース層よりも前記高電子移動度トランジスタ構造層側に、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層を形成した
ことを特徴とするIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 A single crystal substrate;
A high electron mobility transistor structure layer formed on the single crystal substrate and having a Schottky layer made of GaAs as the uppermost layer;
A heterobipolar transistor structure layer formed on the high electron mobility transistor structure layer;
A first stopper layer formed between the high electron mobility transistor structure layer and the heterobipolar transistor structure layer for stopping etching when the heterobipolar transistor structure layer is etched;
In III-V compound semiconductor epitaxial wafers with
The etching selectivity for etching the heterobipolar transistor structure layer on the high electron mobility transistor structure layer side of the base layer of the heterobipolar transistor structure layer is higher than that of GaAs or not etched. 2. A III-V compound semiconductor epitaxial wafer characterized by forming a stopper layer.
前記第2ストッパー層として、アンモニア過水の水溶液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされないものを用いた
請求項1記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The etchant is an aqueous ammonia-water solution;
The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 1, wherein the second stopper layer is one having an etching selectivity higher than that of GaAs or not etched with respect to an aqueous solution of ammonia-peroxide.
前記第2ストッパー層の厚さが2nm以上である
請求項1または2記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The second stopper layer is made of InGaP or AlAs;
The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the second stopper layer is 2 nm or more.
請求項3記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 3 whose thickness of said 2nd stopper layer is 50 nm or more and 200 nm or less.
前記第2ストッパー層のAs濃度が2×1020cm-3以下である
請求項1〜4いずれかに記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The second stopper layer is made of InGaP;
5. The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 1, wherein an As concentration of the second stopper layer is 2 × 10 20 cm −3 or less.
請求項1〜5いずれかに記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The III-V compound semiconductor epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 5, wherein the heterobipolar transistor structure layer has a surface roughness (RMS) of 1 nm or less.
請求項6記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 6 whose surface roughness (RMS) of said heterobipolar transistor structure layer is 0.4 nm or less.
請求項1〜7いずれかに記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 7, wherein a carrier concentration of the second stopper layer is equal to or less than a carrier concentration of an epitaxial layer formed immediately above the second stopper layer.
請求項1〜8いずれかに記載のIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハ。 The III-V group compound semiconductor epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 8, wherein an etching selection ratio of the second stopper layer to the etching solution is 5 times or more that of GaAs.
前記単結晶基板上に形成され、最上層にGaAsからなるショットキー層が形成された高電子移動度トランジスタ構造層と、
前記高電子移動度トランジスタ構造層上に形成されたヘテロバイポーラトランジスタ構造層と、
前記高電子移動度トランジスタ構造層とヘテロバイポーラトランジスタ構造層との間に形成され、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングする際にエッチングを停止させるための第1ストッパー層と、
を備えたIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層のベース層よりも前記高電子移動度トランジスタ構造層側に形成されたサブコレクタ層上に、前記ヘテロバイポーラトランジスタ構造層をエッチングするエッチング液に対して、GaAsよりもエッチング選択比が高い、もしくはエッチングされない第2ストッパー層を形成し、
前記第2ストッパー層を、前記サブコレクタ層の成長温度以下で形成する
ことを特徴とするIII-V族化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 A single crystal substrate;
A high electron mobility transistor structure layer formed on the single crystal substrate and having a Schottky layer made of GaAs as the uppermost layer;
A heterobipolar transistor structure layer formed on the high electron mobility transistor structure layer;
A first stopper layer formed between the high electron mobility transistor structure layer and the heterobipolar transistor structure layer for stopping etching when the heterobipolar transistor structure layer is etched;
In a method for producing a III-V compound semiconductor epitaxial wafer comprising:
On the subcollector layer formed on the high electron mobility transistor structure layer side of the base layer of the heterobipolar transistor structure layer, the etching solution for etching the heterobipolar transistor structure layer is more selective than GaAs. Forming a second stopper layer having a high ratio or not etched;
The method for producing a group III-V compound semiconductor epitaxial wafer, wherein the second stopper layer is formed below the growth temperature of the subcollector layer.
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