本発明は、ステップリカバリダイオード、試験装置、及び製造方法に関する。 特に本発明は、ＥＬ２欠陥が少なく、信頼性の高いステップリカバリダイオードに関する。

従来、逆バイアスが印加された場合に、所定の時間の後に逆方向電流を遮断するステップリカバリダイオードが知られている。 従来のステップリカバリダイオードは、キャリア蓄積層の両側に、効率的にキャリアを閉じ込める障壁層が設けられている。

キャリアを閉じ込めるべく、障壁層は、キャリア蓄積層よりエネルギーギャップが大きい材料を用いる必要がある。 従来、キャリア蓄積層の材料としてＧａＡｓが用いられ、障壁層の材料としてＡｌＧａＡｓが用いられている。

尚、関連する先行技術として、以下の特許文献が開示されている。

特開平１−２３８１７５号公報

特開平５−１９０８７６号公報

しかし、ＡｌＧａＡｓを材料とする障壁層には、ＥＬ２欠陥が生成されてしまう。 このため、ステップリカバリダイオードの通電時におけるキャリアの生成、結合中心密度が増加してしまう。 これに伴い、ステップリカバリダイオードの特性が劣化し、信頼性低下を招いている。 また、ステップリカバリダイオードを用いたサンプリング装置等においても、動作精度が劣化してしまう。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるステップリカバリダイオード、試験装置、及び製造方法を提供することを目的とする。 この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。 また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

即ち、本発明の第１の形態においては、ＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層と、キャリア蓄積層よりアノード側に設けられたアノード側障壁層と、キャリア蓄積層よりカソード側に設けられたカソード側障壁層と、アノードとアノード側障壁層との間に設けられたｐ＋型ＧａＡｓ層と、カソードとカソード側障壁層との間に設けられたｎ＋型ＧａＡｓ層とを備え、アノード側障壁層およびカソード側障壁層の少なくとも一方は、ＩｎＧａＰを主材料とするステップリカバリダイオードを提供する。

ステップリカバリダイオードは、アノード側障壁層およびカソード側障壁層のうちＩｎＧａＰを主材料とする障壁層とキャリア蓄積層の間に設けられ、ＩｎＧａＡｓＰを主材料とする遷移層を更に備えてよい。 遷移層における障壁層により近い箇所のリン（Ｐ）の密度は障壁層からより遠い箇所のリンの密度より高く、遷移層における障壁層により近い箇所のヒ素（Ａｓ）の密度は障壁層からより遠い箇所のヒ素の密度より低くてよい。 アノード側障壁層は、ＩｎＧａＰを主材料とし、カソード側障壁層は、ＡｌＧａＡｓを主材料としてよい。

本発明の第２の形態においては、入力される制御信号に基づいてパルス信号を発生するパルス発生回路と、パルス信号に基づいて被測定信号をサンプリングするサンプリング回路とを備えるサンプリング装置であって、パルス発生回路は、制御信号に応じた逆方向電圧が印加されてから所定の時間の後に逆方向電流を遮断してパルス信号を発生するステップリカバリダイオードと、ステップリカバリダイオードに印加する制御信号を入力するアノード側入力端子およびカソード側入力端子を有する制御信号入力端部とを有し、サンプリング回路は、被測定信号を入力する被測定信号配線と、パルス発生回路により発生されたパルス信号を伝播する、ステップリカバリダイオードのアノード側のアノード側配線、およびカソード側のカソード側配線と、カソード側配線側にアノードが接続され被測定信号配線にカソードが接続されたサンプリング用第１ダイオードと、被測定信号配線にアノードが接続されアノード側配線側にカソードが接続されたサンプリング用第２ダイオードと、カソード側配線およびサンプリング用第１ダイオードのアノードの間に接続されたサンプリング用第１コンデンサと、アノード側配線およびサンプリング用第２ダイオードのカソードの間に接続されたサンプリング用第２コンデンサとを有し、ステップリカバリダイオードは、ＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層と、キャリア蓄積層よりアノード側に設けられたアノード側障壁層と、キャリア蓄積層よりカソード側に設けられたカソード側障壁層と、アノードとアノード側障壁層との間に設けられたｐ＋型ＧａＡｓ層と、カソードとカソード側障壁層との間に設けられたｎ＋型ＧａＡｓ層とを含み、アノード側障壁層およびカソード側障壁層の少なくとも一方が、ＩｎＧａＰを主材料とするサンプリング装置を提供する。

本発明の第３の形態においては、被試験デバイスを試験する試験装置であって、被試験デバイスの試験パターンを生成するパターン発生器と、試験パターンを成形して、被試験デバイスに供給する試験信号を生成する波形成形器と、試験信号を被試験デバイスに供給する信号出力部と、被試験デバイスが出力する出力信号をサンプリングするサンプリング装置と、サンプリング装置によりサンプリングされた信号に基づいて、被試験デバイスの良否を判定する判定部とを備え、サンプリング装置は、入力される制御信号に基づいてパルス信号を発生するパルス発生回路と、パルス信号に基づいて被測定信号をサンプリングするサンプリング回路とを有し、パルス発生回路は、制御信号に応じた逆方向電圧が印加されてから所定の時間の後に逆方向電流を遮断して前記パルス信号を発生するステップリカバリダイオードと、ステップリカバリダイオードに印加する制御信号を入力するアノード側入力端子およびカソード側入力端子を有する制御信号入力端部とを含み、サンプリング回路は、被測定信号を入力する被測定信号配線と、パルス発生回路により発生されたパルス信号を伝播する、ステップリカバリダイオードのアノード側のアノード側第１配線およびカソード側第１配線と、カソード側第１配線側にアノードが接続され被測定信号配線にカソードが接続されたサンプリング用第１ダイオードと、被測定信号配線にアノードが接続されアノード側第１配線側にカソードが接続されたサンプリング用第２ダイオードと、カソード側第１配線およびサンプリング用第１ダイオードのアノードの間に接続されたサンプリング用第１コンデンサと、アノード側第１配線およびサンプリング用第２ダイオードのカソードの間に接続されたサンプリング用第２コンデンサとを含み、ステップリカバリダイオードは、ＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層と、キャリア蓄積層よりアノード側に設けられたアノード側障壁層と、キャリア蓄積層よりカソード側に設けられたカソード側障壁層と、アノードとアノード側障壁層との間に設けられたｐ＋型ＧａＡｓ層と、カソードとカソード側障壁層との間に設けられたｎ＋型ＧａＡｓ層とを含み、アノード側障壁層およびカソード側障壁層の少なくとも一方が、ＩｎＧａＰを主材料とする試験装置を提供する。

本発明の第４の形態においては、ステップリカバリダイオードを製造する製造方法であって、ＧａＡｓ基板上にｎ＋型ＧａＡｓ層を形成するｎ＋型ＧａＡｓ層形成段階と、ｎ＋型ＧａＡｓ層の上にカソード側障壁層を形成するカソード側障壁層段階と、カソード側障壁層の上方にＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層を形成するキャリア蓄積層形成段階と、キャリア蓄積層の上方にアノード側障壁層を形成するアノード側障壁層形成段階と、アノード側障壁層の上にｐ＋型ＧａＡｓ層を形成するｐ＋型ＧａＡｓ形成段階とを備え、カソード側障壁層形成段階およびアノード側障壁層形成段階の少なくとも一方は、ＩｎＧａＰを主材料とする障壁層を形成する製造方法を提供する。

本発明の第５の形態においては、ステップリカバリダイオードを製造する製造方法であって、ＧａＡｓ基板上にｐ＋型ＧａＡｓ層を形成するｐ＋型ＧａＡｓ層形成段階と、ｐ＋型ＧａＡｓ層の上にアノード側障壁層を形成するアノード側障壁層段階と、アノード側障壁層の上方にＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層を形成するキャリア蓄積層形成段階と、キャリア蓄積層の上方にカソード側障壁層を形成するカソード側障壁層形成段階と、カソード側障壁層の上にｎ＋型ＧａＡｓ層を形成するｎ＋型ＧａＡｓ形成段階とを備え、カソード側障壁層形成段階およびアノード側障壁層形成段階の少なくとも一方は、ＩｎＧａＰを主材料とする障壁層を形成する製造方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、障壁層におけるＥＬ２欠陥の生成を低減し、素子信頼性を向上したステップリカバリダイオードを提供することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るサンプリング装置１０の構成を示す。 サンプリング装置１０は、外部から入力される被測定信号を、制御信号により指定されるタイミングでサンプリングし、サンプリングした信号を出力する。 サンプリング装置１０は、入力される制御信号に基づいてパルス信号を発生するパルス発生回路１００と、パルス信号に基づいて被測定信号をサンプリングするサンプリング回路１３０とを備え、パルス発生回路１００およびサンプリング回路１３０を基板上に一体形成した構成をとる。

パルス発生回路１００は、ステップリカバリダイオード１０２と、制御信号入力端部１０３と、アノード側配線１１０と、カソード側配線１１２と、コンデンサ１１４とを有する。 ステップリカバリダイオード１０２は、逆方向電圧が印加されてから所定の時間の後に逆方向電流を遮断する。 制御信号入力端部１０３は、ステップリカバリダイオード１０２に印加する制御信号を入力するアノード側入力端子１０４およびカソード側入力端子１０６を有する。 本実施形態において、アノード側入力端子１０４およびカソード側入力端子１０６の一方は制御信号のグランド側に接続され、他方は制御信号の信号側に接続される。 一例として図１においては、カソード側入力端子１０６は制御信号のグランド側に接続される。 また、アノード側入力端子１０４は制御信号の信号側に接続され、カソード側入力端子１０６を基準とする制御信号の信号レベルを入力する。 これに代えて、アノード側入力端子１０４が制御信号のグランド側に接続され、カソード側入力端子１０６が制御信号の信号側に接続されてもよい。 他の形態として、カソード側入力端子１０６はアノード側入力端子１０４が入力する制御信号の信号レベルを反転した信号レベルを入力してもよい。 サンプリング装置１０の外部には、アノード側入力端子１０４およびカソード側入力端子１０６の間にコンデンサ２０が接続される。

アノード側配線１１０は、アノード側入力端子１０４と、パルス発生回路１００のアノード側出力端の間に設けられ、アノード側入力端子１０４から所定の距離の接点にステップリカバリダイオード１０２のアノードが接続される。 カソード側配線１１２は、カソード側入力端子１０６と、パルス発生回路１００のカソード側出力端の間に設けられ、ステップリカバリダイオード１０２のカソードが接続される。 アノード側配線１１０およびカソード側配線１１２は、例えばマイクロストリップ線路等の伝送路１１６として基板上に形成されてよい。

なお、本実施形態においては、アノード側配線１１０およびカソード側配線１１２のうち、アノード側配線１１０は、制御信号の信号側のアノード側入力端子１０４に接続されるので、本発明に係る信号側第２配線として機能する。 一方、カソード側配線１１２は、制御信号のグランド側のカソード側入力端子１０６に接続されるので、本発明に係るグランド側第２配線として機能する。 これに代えて、アノード側入力端子１０４がグランド側でカソード側入力端子１０６が信号側である場合には、アノード側配線１１０はグランド側第２配線として、カソード側配線１１２は信号側第２配線としてそれぞれ機能してもよい。

コンデンサ１１４は、アノード側配線１１０上におけるステップリカバリダイオード１０２が接続される接点とパルス発生回路１００のアノード側出力端との間に設けられ、ステップリカバリダイオード１０２により発生されたパルス信号の直流成分を除去して交流成分を通過させることにより、パルスをサンプリング回路１３０に伝播する。

次に、パルス発生回路１００の動作を示す。 まず、サンプリングを行う場合に、カソード側入力端子１０６の基準電位０Ｖに対し、正の電圧Ｖｐ［Ｖ］から負の電圧Ｖｎ［Ｖ］へと立ち下がる制御信号がアノード側入力端子１０４に入力される。 この制御信号は、アノード側配線１１０を介してステップリカバリダイオード１０２のアノードに伝播する。 そして、ステップリカバリダイオード１０２のアノードには逆方向電圧が印加される。 ステップリカバリダイオード１０２は、逆方向電圧が印加されてから所定の時間の経過前は低抵抗となり、逆方向電流を流す。 このため、ステップリカバリダイオード１０２のアノード側の電位は所定の時間が経過するまでの間はＶｎとならず、アノード側配線１１０およびステップリカバリダイオード１０２の抵抗値で定まる電圧Ｖｎ１［Ｖ］となる。 このＶｎ１は、一例として｜Ｖｎ−Ｖｎ１｜＞＞｜Ｖｎ１｜となる値をとる。

次に、所定の時間が経過すると、ステップリカバリダイオード１０２は、逆方向電流を遮断する。 この結果、ステップリカバリダイオード１０２のアノード側の電圧は、急速にＶｎ［Ｖ］となり、Ｖｎ１［Ｖ］からＶｎ［Ｖ］への立下りエッジが生成される。 この電圧波形は、アノード側配線１１０と、アノード側入力端子１０４およびコンデンサ２０との間の配線とを介してコンデンサ２０に伝播される。 サンプリング装置１０の外部に接続されたコンデンサ２０は、この電圧波形を反射し、反転した電圧波形としてアノード側配線１１０を介してステップリカバリダイオード１０２のアノード側へ伝播する。 これにより、ステップリカバリダイオード１０２のアノード側において、Ｖｎ１からＶｎへの急峻な立下りエッジを有する電圧波形と、当該電圧波形を反転した、｜Ｖｎ１｜から｜Ｖｎ｜への急峻な立ち上がりエッジを有する電圧波形とが、パルス信号として合成され、立下りパルスが発生される。 このパルス信号の幅は、アノード側配線１１０と、アノード側入力端子１０４およびコンデンサ２０の間の配線の長さの和によって定まる。

サンプリング回路１３０は、被測定信号配線１３２と、アノード側配線１３４と、カソード側配線１３６と、サンプリング部１３８と、抵抗１５０と、抵抗１５２と、サンプリング信号出力配線１５８と、サンプリング信号出力配線１５６と、抵抗１６０と、抵抗１６２と、コンデンサ１６４と、コンデンサ１６６とを有する。 被測定信号配線１３２は、外部から被測定信号を入力する。

アノード側配線１３４およびカソード側配線１３６は、本発明に係るアノード側第１配線およびカソード側第１配線の一例であり、パルス発生回路１００により発生されたパルス信号をサンプリング回路１３０におけるパルス発生回路１００側の端部から入力して伝播する。 アノード側配線１３４は、ステップリカバリダイオード１０２のアノード側に接続されたアノード側配線１１０に接続される。 アノード側配線１３４は、伝送路１７０および伝送路１７４を有し、パルス発生回路１００のアノード側の端部から出力されたパルス信号を伝播する。 カソード側配線１３６は、ステップリカバリダイオード１０２のカソード側に接続されたカソード側配線１１２に接続される。 カソード側配線１３６は、伝送路１７２および伝送路１７６を有し、パルス発生回路１００のカソード側の端部から出力された信号を伝播する。 ここで、アノード側配線１３４の伝送路１７０およびカソード側配線１３６の伝送路１７２は、互いに近接して平行に延伸する。 これにより、伝送路１７０を伝播する立下りパルス信号を反転した立上りパルス信号が伝送路１７２に生じる。 また、本実施形態に係る伝送路１７０および伝送路１７２は、パルス信号の伝播方向に対し互いに略対称となる形状の配線パターンとして基板上に形成される。 これにより、伝送路１７０および伝送路１７２は、立下りパルス信号と、立下りパルス信号の反転パルス波である立上りパルス信号とを適切に生じさせて伝播することができる。

なお、本実施形態においては、アノード側配線１３４およびカソード側配線１３６のうち、アノード側配線１３４は、制御信号の信号側のアノード側入力端子１０４に接続されるので、本発明に係る信号側第１配線として機能する。 一方、カソード側配線１３６は、制御信号のグランド側のカソード側入力端子１０６に接続されるので、本発明に係るグランド側第１配線として機能する。 これに代えて、アノード側入力端子１０４がグランド側でカソード側入力端子１０６が信号側である場合には、アノード側配線１３４はグランド側第１配線として、カソード側配線１３６は信号側第１配線としてそれぞれ機能してもよい。

サンプリング部１３８は、アノード側配線１３４およびカソード側配線１３６から入力されるパルス信号に応じて、被測定信号配線１３２から入力される被測定信号をサンプリングする。 サンプリング部１３８は、サンプリング用第１ダイオード１４０と、サンプリング用第２ダイオード１４２と、サンプリング用第１コンデンサ１４４と、サンプリング用第２コンデンサ１４６とを含む。 サンプリング用第１ダイオード１４０およびサンプリング用第２ダイオード１４２は、例えばショットキーダイオードである。 サンプリング用第１ダイオード１４０は、カソード側配線１３６側にアノードが接続され被測定信号配線１３２にカソードが接続される。 また、サンプリング用第２ダイオード１４２は、被測定信号配線１３２にアノードが接続されアノード側配線１３４側にカソードが接続される。 サンプリング用第１コンデンサ１４４は、カソード側配線１３６およびサンプリング用第１ダイオード１４０のアノードの間に接続される。 サンプリング用第２コンデンサ１４６は、アノード側配線１３４およびサンプリング用第２ダイオード１４２のカソードの間に接続される。 以上の構成により、サンプリング部１３８は、被測定信号をパルス信号のタイミングでサンプリングした結果得られる電圧値を、サンプリング信号としてサンプリング信号出力配線１５６およびサンプリング信号出力配線１５８を介して出力する。 これに代えてサンプリング部１３８は、ダイオードブリッジにより被測定信号をサンプリングする構成を採ってもよい。

抵抗１５０および抵抗１５２は、被測定信号配線１３２を伝播する被測定信号を終端する。 サンプリング信号出力配線１５８は、本発明に係る第１サンプリング信号出力配線の一例であり、一端がサンプリング用第１ダイオード１４０およびサンプリング用第１コンデンサ１４４の間の配線上に設けられた接点である第１サンプリング信号出力点に接続され、被測定信号をサンプリングした結果得られる信号をサンプリング装置１０の外部へ出力する。 サンプリング信号出力配線１５６は、本発明に係る第２サンプリング信号出力配線の一例であり、一端がサンプリング用第２コンデンサ１４６およびサンプリング用第２ダイオード１４２の間の配線上に設けられた接点である第２サンプリング信号出力点に接続され、被測定信号をサンプリングした結果得られる信号をサンプリング装置１０の外部へ出力する。

抵抗１６０および抵抗１６２は、サンプリング信号出力配線１５６およびサンプリング信号出力配線１５８上にそれぞれ設けられる。 コンデンサ１６４は、抵抗１６０とサンプリング装置１０からサンプリング信号を出力する端部との間に、抵抗１６０と直列に設けられる。 コンデンサ１６６は、抵抗１６２とサンプリング装置１０からサンプリング信号を出力する端部との間に、抵抗１６２と直列に設けられる。

図２は、本実施形態に係るステップリカバリダイオード１０２の積層構造の一例を示す。 また、ステップリカバリダイオード１０２を含むパルス発生回路１００と、サンプリング回路１３０とがＧａＡｓ基板２００（ガリウムヒ素基板）等の基板上に一体形成される構造をとってもよい。

本実施形態に係るステップリカバリダイオード１０２は、キャリア蓄積層２５０、アノード側障壁層２５５、カソード側障壁層２４５、ｐ＋型ＧａＡｓ層２６０、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０、ＧａＡｓ基板２００、アノード２３５、及びカソード２３０を備える。 キャリア蓄積層２５０は、ＧａＡｓを主材料として形成される。 また、キャリア蓄積層２５０は、一例として０．４μｍ程度の厚みを有してよい。

アノード側障壁層２５５は、キャリア蓄積層２５０よりアノード２３５側に設けられ、カソード側障壁層２４５は、キャリア蓄積層２５０よりカソード２３０側に設けられる。 アノード側障壁層２５５及びカソード側障壁層２４５の少なくとも一方は、ＩｎＧａＰを主材料として形成される。 ここで、主材料とは各層の主成分をいう。 本例においてアノード側障壁層２５５及びカソード側障壁層２４５は、共にＩｎＧａＰを材料として形成され、それぞれ不純物が拡散されることにより、ｐ＋型ＩｎＧａＰ層及びｎ＋型ＩｎＧａＰ層となる。 また、アノード側障壁層２５５及びカソード側障壁層２４５は、電流を流す時の障害とならない程度の厚みであることが好ましい。 一例として、アノード側障壁層２５５及びカソード側障壁層２４５は、それぞれ０．０５μｍ程度の厚みを有してよい。 また、他の例においては、アノード側障壁層２５５が、ＩｎＧａＰを主材料として形成され、カソード側障壁層２４５は、ＡｌＧａＡｓを主材料として形成されてもよい。

また、ｐ＋型ＧａＡｓ層２６０は、アノード２３５と、アノード側障壁層２５５との間に設けられ、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０は、カソード２３０と、カソード側障壁層２４５との間に設けられる。 ここで、カソード２３０とカソード側障壁層２４５との間とは、物理的な位置関係における意味に限定されない。 即ち、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０は、カソード２３０とカソード側障壁層２４５との間で移動するキャリア等の移動経路となればよい。

本例におけるｎ＋型ＧａＡｓ層２４０は、他の層が積層される領域と、表面が表出する領域とを有する。 ステップリカバリダイオード１０２のアノード２３５は、ｐ＋型ＧａＡｓ層の表面に形成され、カソード２３０は、ｎ＋型ＧａＡｓ層の表面に形成される。

このような構成により、キャリア蓄積層２５０に対してエネルギーギャップの大きい障壁層が設けられ、ステップリカバリダイオードとして機能する。 そして、アノード側障壁層２５５及びカソード側障壁層２４５が、ＩｎＧａＰを主材料として形成されるので、障壁層におけるＥＬ２欠陥の生成を低減することができる。 このため、ステップリカバリダイオード１０２の特性劣化を防ぎ、信頼性を向上させることができる。

図３は、ステップリカバリダイオード１０２の積層構造の他の例を示す図である。 本例におけるステップリカバリダイオード１０２は、図２において説明したステップリカバリダイオード１０２の構造に加え、アノード側遷移層２７０及びカソード側遷移層２８０を更に備える。 アノード側遷移層２７０は、アノード側障壁層２５５とキャリア蓄積層２５０との間に設けられ、カソード側遷移層２８０は、カソード側障壁層２４５とキャリア蓄積層２５０との間に設けられる。

アノード側遷移層２７０及びカソード側遷移層２８０は、対応する障壁層の主材料に応じた材料で形成されてよい。 例えば、対応する障壁層の主材料がＩｎＧａＰである場合、遷移層は、ＩｎＧａＡｓＰを主材料として形成されてよい。 本例において、アノード側遷移層２７０及びカソード側遷移層２８０は、共にＩｎＧａＡｓＰを主材料として形成され、それぞれ不純物が拡散されることにより、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰ層及びｎ＋型ＩｎＧａＡｓＰ層となる。

このように、中間的な遷移層を設けることにより、キャリア蓄積層２５０と障壁層との間で電子が急激に加速されることを防ぐことができる。 このため、加速されたキャリアによる欠陥の発生を低減することができる。 また、電波の局所的な発生を低減することができる。

また、それぞれの遷移層における組成比は、障壁層からの距離に応じて連続的に変化することが好ましい。 例えば、アノード側障壁層２５５がｐ＋型ＩｎＧａＰ層であり、アノード側遷移層２７０がｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰ層である場合を説明する。 この場合、アノード側遷移層２７０における、アノード側障壁層２５５により近い箇所のリン（Ｐ）の密度は、アノード側障壁層２５５からより遠い箇所のリンの密度より高くてよい。 また、アノード側遷移層２７０における、アノード側障壁層２５５により近い箇所の砒素（Ａｓ）の密度は、アノード側障壁層２５５からより遠い箇所の砒素の密度より低くてよい。

また、アノード側遷移層２７０における、アノード側障壁層２５５により近い箇所のインジウム（Ｉｎ）の密度は、アノード側障壁層２５５からより遠い箇所のインジウムの密度より高くてよい。 また、アノード側遷移層２７０における、アノード側障壁層２５５により近い箇所のガリウム（Ｇａ）の密度は、アノード側障壁層２５５からより遠い箇所のガリウムの密度より低くてよい。

つまり、アノード側遷移層２７０において、アノード側障壁層２５５により近い箇所では、アノード側障壁層２５５の組成により近い組成比を示し、キャリア蓄積層２５０により近い箇所では、キャリア蓄積層２５０の組成により近い組成比を示す。 一例として、アノード側遷移層２７０において、アノード側障壁層２５５との界面でのＩｎＧａＡｓＰの組成比は、０．５：０．５：０：１であり、キャリア蓄積層２５０との界面でのＩｎＧａＡｓＰの組成比は、０：１：１：０である。 そして、それぞれの界面からの距離に応じて、組成比が連続的に変化する。

このような構成により、キャリア蓄積層２５０と障壁層との間におけるエネルギーギャップを連続的に遷移させることができる。 このため、キャリア蓄積層２５０と障壁層との界面に高電界が発生することを防ぐことができ、加速されたキャリアによる欠陥発生を緩和することができる。

次に、図２において説明したステップリカバリダイオード１０２を製造する方法を説明する。 まず、ＧａＡｓ基板２００を準備する。 そして、ｎ＋型ＧａＡｓ層形成段階において、ＧａＡｓ基板２００上に、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０を形成する。

次に、カソード側障壁層段階において、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０の上に、カソード側障壁層２４５を形成する。 次に、キャリア蓄積層形成段階において、カソード側障壁層２４５の上に、ＧａＡｓを主材料とするキャリア蓄積層２５０を形成する。

次に、アノード側障壁層形成段階において、キャリア蓄積層２５０の上にアノード側障壁層２５５を形成する。 次に、ｐ＋型ＧａＡｓ層形成段階において、アノード側障壁層２５５の上にｐ＋型ＧａＡｓ層２６０を形成する。 そして、ｐ＋型ＧａＡｓ層２６０の表面にアノード２３５を形成し、ｎ＋型ＧａＡｓ層２４０の表面にカソード２３０を形成する。

そして、カソード側障壁層形成段階及びアノード側障壁層形成段階の少なくとも一方において、ＩｎＧａＰを主材料とする障壁層を形成する。 これにより、ＥＬ２欠陥の少ないステップリカバリダイオード１０２を製造することができる。 また、ｐ＋型の層と、ｎ＋型の層の形成順序を逆にして、ステップリカバリダイオード１０２を形成してもよい。 つまり、ＧａＡｓ基板２００の上に、ｐ＋型ＧａＡｓ層２６０、アノード側障壁層２５５、キャリア蓄積層２５０、カソード側障壁層２４５、およびｎ＋型ＧａＡｓ層２４０を順に形成してもよい。 また、図３に示したように、それぞれの遷移層を形成する段階を更に備えてもよい。

また、ＧａＡｓを主材料とする層と、ＩｎＧａＰを主材料とする層とは、所定の時間間隔をおいて形成してよい。 例えば、成膜装置に対してＡｓ材料の供給をとめ、成膜装置とＧａＡｓ基板２００との間にシャッターを挿入して成膜を停止させてよい。 そして、所定の時間が経過した後に、成膜装置に対してＰ材料の供給を開始してよい。 ここで、所定の時間とは、成膜装置に対するＡｓ材料の供給を停止してから、成膜装置が生成する化合物にＡｓ材料が含まれなくなるまでの時間であってよい。

図４は、本実施形態に係る試験装置３０の構成を示す。 試験装置３０は、被試験デバイス５０を試験するための試験パターンに基づく試験信号を被試験デバイス５０に入力し、試験信号に応じて被試験デバイス５０が出力する出力信号に基づいて被試験デバイス５０の良否を判定する。

試験装置３０は、パターン発生器３００と、タイミング発生器３０５と、波形成形器３１０と、信号出力部３２０と、サンプリング装置１０と、判定部３４０とを備える。 パターン発生器３００は、試験装置３０の利用者により指定された試験プログラムのシーケンスを実行し、被試験デバイス５０に供給する試験パターンを生成する。 タイミング発生器３０５は、試験パターンを被試験デバイス５０へ出力すべきタイミング、および、被試験デバイス５０が出力する出力信号をサンプリングすべきタイミングを発生する。 波形成形器３１０は、試験パターンを受け取ってタイミング発生器３０５が発生したタイミングに基づき成形して、被試験デバイス５０に供給する試験信号を生成する。 すなわち例えば、波形成形器３１０は、試験パターンにより指定されたタイミングで指定された信号波形を信号出力部３２０へ出力する。 信号出力部３２０は、試験信号を被試験デバイス５０に供給する。

サンプリング装置１０は、被試験デバイス５０の出力信号を入力してサンプリングする。 サンプリング装置１０は、図１に示したパルス発生回路１００およびサンプリング回路１３０を含む。 パルス発生回路１００は、タイミング発生器３０５から供給される、出力信号をサンプリングすべきことを示す制御信号を入力し、当該制御信号に基づいてパルス信号を発生する。 サンプリング回路１３０は、当該パルス信号に基づいて出力信号をサンプリングする。 図３に示したサンプリング装置１０の構成および機能は図１から図３に示したサンプリング装置１０と同様であるため、説明を省略する。 判定部３４０は、サンプリングした出力信号を期待値と比較して、被試験デバイス５０の良否を判定する。

以上に示した試験装置３０によれば、高い周波数で出力される被試験デバイス５０の出力信号を高速にサンプリングし、被試験デバイス５０の良否を判断することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。 上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。 その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の実施形態に係るサンプリング装置１０の構成を示す。

本発明の実施形態に係るステップリカバリダイオード１０２の積層構造の一例を示す。

ステップリカバリダイオード１０２の積層構造の他の例を示す。

本発明の実施形態に係る試験装置３０の構成を示す。

符号の説明

１０・・・サンプリング装置、２０・・・コンデンサ、３０・・・試験装置、５０・・・被試験デバイス、１００・・・パルス発生回路、１０２・・・ステップリカバリダイオード、１０３・・・制御信号入力端部、１０４・・・アノード側入力端子、１０６・・・カソード側入力端子、１１０・・・アノード側配線、１１２・・・カソード側配線、１１４・・・コンデンサ、１１６・・・伝送路、１３０・・・サンプリング回路、１３２・・・被測定信号配線、１３４・・・アノード側配線、１３６・・・カソード側配線、１３８・・・サンプリング部、１４０・・・サンプリング用第１ダイオード、１４２・・・サンプリング用第２ダイオード、１４４・・・サンプリング用第１コンデンサ、１４６・・・サンプリング用第２コンデンサ、１５０・・・抵抗、１５２・・・抵抗、１５６・・・サンプリング信号出力配線、１５８・・・サンプリング信号出力配線、１６０・・・抵抗、１６２・・・抵抗、１６４・・・コンデンサ、１６６・・・コンデンサ、１７０・・・伝送路、１７２・・・伝送路、１７４・・・伝送路、１７６・・・伝送路、１８２・・・配線パターン接続部、１８４・・・配線パターン接続部、２００・・・ＧａＡｓ基板、２３０・・・カソード、２３５・・・アノード、２４０・・・ｎ＋型ＧａＡｓ層、２４５・・・カソード側障壁層、２５０・・・キャリア蓄積層、２５５・・・アノード側障壁層、２６０・・・ｐ＋型ＧａＡｓ層、２７０・・・アノード側遷移層、２８０・・・カソード側遷移層、３００・・・パターン発生器、３０５・・・タイミング発生器、３１０・・・波形成形器、３２０・・・信号出力部、３４０・・・判定部