JP2002237576A - Equipment for communication system and semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Equipment for communication system and semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JP2002237576A
JP2002237576A JP2001350923A JP2001350923A JP2002237576A JP 2002237576 A JP2002237576 A JP 2002237576A JP 2001350923 A JP2001350923 A JP 2001350923A JP 2001350923 A JP2001350923 A JP 2001350923A JP 2002237576 A JP2002237576 A JP 2002237576A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
communication system
layer
doped layer
active element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001350923A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3527492B2 (en
Inventor
Toshiya Yokogawa
俊哉 横川
Kunimasa Takahashi
邦方 高橋
Masao Uchida
正雄 内田
Makoto Kitahata
真 北畠
Osamu Kusumoto
修 楠本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001350923A priority Critical patent/JP3527492B2/en
Publication of JP2002237576A publication Critical patent/JP2002237576A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3527492B2 publication Critical patent/JP3527492B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an equipment for a communication system which is suitable for arrangement under severe conditions of use temperature and space constrains or the like. SOLUTION: Equipment for a communication system has a semiconductor device, which is formed by integrating Schottky diode 20, an MOSFETs 30, 40, a capacitor 50 and an inductor 60 on an SiC substrate 10. The SiC substrate 10 is provided with a first lamination part 12, wherein a δ-doped layer 12a containing high concentration n-type impurities (nitrogen) and an undoped layer 12b are laminated alternately, and a second lamination part 13, wherein a δ-doped layer 13a containing high concentration p-type impurities (aluminum) and an undoped layer 13b are laminated alternately one by one, starting from below. Carrier of the δ-doped layer extends to an undoped layer. Since the impurity concentration in an undoped layer is low, impurity ion scattering is small, thus low resistance and high break down voltage value are realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高耐圧,大電流用
に使用される半導体パワーデバイスを配置した半導体集
積回路装置、及びこれを利用した,携帯端末,無線基地
局などの通信システム用機器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor power device used for a high withstand voltage and a large current is arranged, and equipment for a communication system such as a portable terminal and a radio base station using the same. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素(シリコンカーバイド,Si
C)は、珪素(Si)に比べてバンドギャップが大きい
半導体であるため、高い絶縁耐圧を有し、また、高温に
おいても安定な半導体であることから、SiC基板を用
いて形成される能動素子は、次世代のパワーデバイスや
高温動作デバイスへの応用が期待されている。
2. Description of the Related Art Silicon carbide (silicon carbide, Si
C) is a semiconductor having a large band gap as compared with silicon (Si), and thus has a high withstand voltage, and is a semiconductor that is stable even at high temperatures. Is expected to be applied to next-generation power devices and high-temperature operating devices.

【0003】一般に、パワーデバイスとは、大電力の変
換や制御を行うデバイスの総称であり、パワーダイオー
ド,パワートランジスタなどと呼ばれている。そして、
パワーデバイスの応用として、例えば通信システムの移
動局として機能する携帯端末機器、自動車電話機、それ
らの基地局などに配置されるトランジスタ,ダイオード
などがあり、今後もパワーデバイスの応用分野はさらに
拡大するものと考えられる。
[0003] In general, a power device is a general term for a device that converts and controls a large amount of power, and is called a power diode, a power transistor, or the like. And
Applications of power devices include, for example, mobile terminals that function as mobile stations in communication systems, automobile telephones, transistors and diodes disposed in their base stations, and the like. it is conceivable that.

【0004】一般に、これらの用途のためには、パワー
デバイスを内蔵した複数個の半導体チップを用途,目的
に応じて配線により接続し、一つのパッケージ内に納め
てモジュール化する構成が採られている。例えば、基板
上に、用途に応じた回路を構成するように配線を形成し
ておいて、基板上に各半導体チップを取り付けることに
より、半導体チップと配線とによって所望の回路を構成
するのである。ここでは、半導体パワーデバイスを配置
した回路の従来例として、ショットキーダイオードとM
ESFETを用いた無線基地局送受信回路について説明
する。
In general, for these uses, a configuration is adopted in which a plurality of semiconductor chips each having a built-in power device are connected by wiring according to the use and purpose, and are housed in one package to form a module. I have. For example, a wiring is formed on a substrate so as to form a circuit corresponding to a use, and each semiconductor chip is mounted on the substrate, whereby a desired circuit is formed by the semiconductor chip and the wiring. Here, a Schottky diode and an M
A wireless base station transmitting / receiving circuit using an ESFET will be described.

【0005】図20は、文献(「情報通信の新時代を拓
く高周波・光半導体デバイス p124」,上田大助ほ
か 平成11年12月1日 電子情報通信学会発行)に
記載されている従来の基地局(通信システムの基地局)
の内部構成を示すブロック回路図である。同図に示すよ
うに、アンテナ本体と、アンテナ部と、受信増幅部と、
送信増幅部と、無線送受信部と、ベースバンド信号処理
部と、インターフェース部と、交換制御部と、制御部
と、電源部とを備えている。受信増幅部は、フィルタ
と、低雑音アンプ(LNA)とを直列に2段ずつ配置し
て構成されている。無線送受信部には局所増幅器と高周
波発信器との出力を混合して高周波信号を生成するため
のミクサが配置されている。送信増幅器には、ドライバ
アンプと、フィルタと、ミドルアンプと、メインアンプ
を4つ配置したパワー分配・合成回路とが配置されてい
る。さらに、音声信号を処理するためのベースバンド信
号処理部と、インターフェース部と、交換網(ネットワ
ーク)に接続される交換制御部とが設けられている。
FIG. 20 shows a conventional base station described in the literature (“High-frequency / optical semiconductor device p124 opening up a new era of information and communication”, Daisuke Ueda et al., Published on December 1, 1999 by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers). (Base station of communication system)
FIG. 3 is a block circuit diagram showing the internal configuration of FIG. As shown in the figure, an antenna body, an antenna unit, a reception amplification unit,
It includes a transmission amplifier, a radio transceiver, a baseband signal processor, an interface, an exchange controller, a controller, and a power supply. The reception amplification unit is configured by arranging a filter and a low-noise amplifier (LNA) in two stages in series. A mixer for mixing the outputs of the local amplifier and the high-frequency transmitter to generate a high-frequency signal is disposed in the wireless transmitting and receiving unit. The transmission amplifier includes a driver amplifier, a filter, a middle amplifier, and a power distribution / combination circuit in which four main amplifiers are disposed. Further, a baseband signal processing unit for processing an audio signal, an interface unit, and an exchange control unit connected to an exchange network (network) are provided.

【0006】ここで、従来の基地局において、メインア
ンプは、入力整合回路と、GaAs基板を用いて形成さ
れた電界効果トランジスタ(MESFET)と、入力
側,出力側にキャパシタ,インダクタ及び抵抗素子を配
置して、インピーダンス整合を図るように構成されてい
る。
Here, in the conventional base station, the main amplifier includes an input matching circuit, a field effect transistor (MESFET) formed using a GaAs substrate, and a capacitor, an inductor and a resistance element on the input side and the output side. They are arranged so as to achieve impedance matching.

【0007】また、制御部,ベースバンド信号処理部,
インターフェース部及び交換制御部には、シリコン基板
上に形成されたMOSFET,ダイオード,キャパシ
タ,抵抗素子などが配置されている。特に大面積を要す
るキャパシタ(コンデンサ)や、インダクタなどの部品
は、独立したチップとして形成される。
A control unit, a baseband signal processing unit,
A MOSFET, a diode, a capacitor, a resistance element, and the like formed on a silicon substrate are arranged in the interface unit and the exchange control unit. In particular, components such as a capacitor (capacitor) and an inductor that require a large area are formed as independent chips.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の通信システムにおいては、以下のような不具合があ
った。
However, the conventional communication system has the following disadvantages.

【0009】上記従来の基地局において、送受信回路な
どのもっとも重要な部分である信号増幅用素子は、一般
にはGaAs基板を用いて形成されている。GaAsは
耐熱性が低いために、温度上昇を抑制するために冷却能
力の大きい冷却装置が必要であり、基地局を維持するた
めには多大のランニングコストが必要であった。また、
携帯端末に応用する場合には、回路の小型化が必要であ
るが、GaAsMESFETなどの耐熱性の弱いもの
は、高周波信号によって高温に上昇しやすいFETやイ
ンダクタから遠ざけるなどの厳しい位置的な制約があ
る。その結果、各部品の位置関係を種々工夫しているも
のの、送受信回路自体が大型にならざるを得ない。
In the above-mentioned conventional base station, a signal amplifying element which is the most important part such as a transmission / reception circuit is generally formed using a GaAs substrate. Since GaAs has low heat resistance, a cooling device having a large cooling capacity is required to suppress a rise in temperature, and a large running cost is required to maintain the base station. Also,
In the case of application to portable terminals, it is necessary to reduce the size of the circuit. However, GaAs MESFETs and other devices with weak heat resistance are subject to strict positional restrictions such as keeping away from FETs and inductors that tend to rise to high temperatures due to high-frequency signals. is there. As a result, although the positional relationship between the components is devised in various ways, the transmission / reception circuit itself must be large.

【0010】また、送受信回路などのもっとも重要な部
分である信号増幅用素子は、特に大電力を増幅する必要
のある部分では、多数のMESFETを配置して設けら
れているが、高周波信号の周波数が高くなるにつれて、
MESFETからの反射波による影響が重なるので、イ
ンピーダンスの整合を図ることが困難になる。その結
果、インピーダンス調整のためのトリミングの手間が多
大になるなどの不具合があった。
A signal amplifying element, which is the most important part of a transmission / reception circuit or the like, is provided with a large number of MESFETs, particularly in a part where large power must be amplified. Is higher,
Since the influence of the reflected wave from the MESFET overlaps, it is difficult to achieve impedance matching. As a result, there has been a problem that the trouble of trimming for impedance adjustment becomes large.

【0011】本発明の目的は、使用温度、スペース上の
制約などが過酷な条件下に配置するのに適した能動素子
を利用した通信システム用機器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a communication system device using an active element which is suitable for being placed under severe conditions such as operating temperature and space restrictions.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の通信システム用
機器は、通信システムに配置され、化合物半導体を用い
て形成された能動素子を有する機器であって、上記能動
素子は、基板上に設けられた化合物半導体層と、上記化
合物半導体層の上に設けられ、キャリア走行領域として
機能する少なくとも1つの第1の半導体層と、高濃度の
キャリア用不純物を含み上記第1の半導体層よりも膜厚
が薄く量子効果によるキャリアの分布が可能な少なくと
も1つの第2の半導体層とを互いに接するように設けて
構成される活性領域とを備えている。
An apparatus for a communication system according to the present invention is an apparatus arranged in a communication system and having an active element formed using a compound semiconductor, wherein the active element is provided on a substrate. Compound semiconductor layer, at least one first semiconductor layer provided on the compound semiconductor layer and functioning as a carrier traveling region, and a film containing a high concentration of carrier impurities and a film thickness higher than that of the first semiconductor layer. An active region formed by providing at least one second semiconductor layer having a small thickness and capable of distributing carriers by a quantum effect so as to be in contact with each other.

【0013】この構造により、第2の半導体層内のキャ
リアが第1の半導体層にまで広がって活性領域全体にキ
ャリアが分布する状態となる。そして、能動素子が動作
するときには、第1の半導体層における不純物濃度が低
いことから、第1の半導体層における不純物イオン散乱
は少なくなる。したがって、上記能動素子をMESFE
Tやショットキーダイオードとしたときには、特に高い
キャリアの走行速度が得られるので、低抵抗性を利用し
て大電流を得ることができる。しかも、活性領域におけ
る平均的な不純物濃度が比較的高いにも拘わらず、オフ
状態では活性領域全体が空乏化され、活性領域にはキャ
リアが存在しなくなるので、不純物濃度の低い第1の半
導体層によって耐圧が規定され、化合物半導体層全体に
おいて高い耐圧値が得られることになる。
According to this structure, the carriers in the second semiconductor layer spread to the first semiconductor layer, and the carriers are distributed over the entire active region. When the active element operates, the impurity concentration in the first semiconductor layer is low, so that impurity ion scattering in the first semiconductor layer is reduced. Therefore, the active element is
When a T or Schottky diode is used, a particularly high carrier traveling speed can be obtained, so that a large current can be obtained by utilizing low resistance. In addition, despite the fact that the average impurity concentration in the active region is relatively high, the entire active region is depleted in the off state and no carriers are present in the active region. Thus, the breakdown voltage is defined, and a high breakdown voltage value can be obtained in the entire compound semiconductor layer.

【0014】したがって、高い耐圧値と低抵抗性(つま
り高電流駆動力)とを有する能動素子を通信システム中
に配置することにより、通信システム用機器における能
動素子の数を低減することが可能になり、機器の小型化
やインピーダンス調整の容易化を図ることができる。
Therefore, by arranging active elements having high withstand voltage and low resistance (that is, high current driving force) in a communication system, the number of active elements in communication system equipment can be reduced. This makes it possible to reduce the size of the device and facilitate the impedance adjustment.

【0015】上記第1の半導体層及び第2の半導体層
を、各々複数層ずつ積層することにより、上述の作用効
果をより確実に発揮することができる。
By laminating the first semiconductor layer and the second semiconductor layer in a plurality of layers, respectively, the above-described effects can be more reliably exerted.

【0016】上記能動素子が、横型のショットキーダイ
オードであることにより、ショットキーダイオードをM
ESFETなどと共に、1つの基板上に集積化すること
ができるので、特に、高周波信号を扱う通信システム用
機器においては、インピーダンスの整合が容易になり、
ひいては、動作周波数の向上を図ることができるという
著効を発揮することができる。
Since the active element is a horizontal Schottky diode, the Schottky diode is
Since it can be integrated on one substrate together with the ESFET, etc., impedance matching becomes easy especially in a communication system device handling a high frequency signal.
As a result, a remarkable effect that the operating frequency can be improved can be exhibited.

【0017】上記能動素子が、上記第1の半導体層の上
に設けられたゲート絶縁膜と、上記ゲート絶縁膜の上に
設けられたゲート電極と、上記化合物半導体層中の上記
ゲート電極の両側に設けられたソース・ドレイン領域と
をさらに備えたMISFETであることにより、第1の
半導体層の不純物濃度が低いことから、ゲート絶縁膜中
やゲート絶縁膜−化合物半導体層間の界面付近にトラッ
プされる第2導電型の電荷の数も低減され、電荷による
キャリアの走行への妨害作用が小さくなる。また、量子
効果によってキャリアが広がったときには、第2の半導
体層内の不純物に第1導電型の電荷がトラップされるの
で、ゲート絶縁膜中やゲート絶縁膜−化合物半導体層間
の界面付近にトラップされた第2導電型の電荷によるキ
ャリアの走行への作用を補償することが可能になる。し
たがって、チャネル移動度をより一層高めることが可能
になる。
The active element includes a gate insulating film provided on the first semiconductor layer, a gate electrode provided on the gate insulating film, and both sides of the gate electrode in the compound semiconductor layer. MISFET further provided with a source / drain region provided in the MISFET, the impurity concentration of the first semiconductor layer is low, so that the MISFET is trapped in the gate insulating film or near the interface between the gate insulating film and the compound semiconductor layer. The number of charges of the second conductivity type is also reduced, and the effect of the charges on the carrier traveling is reduced. Further, when the carriers spread due to the quantum effect, the first conductivity type charges are trapped by the impurities in the second semiconductor layer, so that the carriers are trapped in the gate insulating film or near the interface between the gate insulating film and the compound semiconductor layer. It is possible to compensate for the effect of the charge of the second conductivity type on the traveling of carriers. Therefore, it is possible to further increase the channel mobility.

【0018】上記化合物半導体層の上に設けられたキャ
パシタ及びインダクタをさらに備えることにより、化合
物半導体を利用したMMICを構成することが可能にな
る。さらに、キャパシタやインダクタを1つの基板上に
集積化するので、よりいっそうのインピーダンス整合の
容易化を図ることができる。
By further providing a capacitor and an inductor provided on the compound semiconductor layer, it becomes possible to configure an MMIC using a compound semiconductor. Furthermore, since the capacitors and inductors are integrated on one substrate, it is possible to further facilitate the impedance matching.

【0019】上記化合物半導体層をSiC層とすること
により、SiCの大きいバンドギャップを利用した高い
耐圧性と、高い耐熱性を利用した素子の高集積化とを実
現することができる。
By using the compound semiconductor layer as the SiC layer, it is possible to realize a high withstand voltage utilizing a large band gap of SiC and a high integration of an element utilizing a high heat resistance.

【0020】上記機器は、通信システムの基地局又は移
動局のいずれであってもよい。
The above device may be either a base station or a mobile station of a communication system.

【0021】上記通信システムを、携帯電話、PHS,
自動車電話及びPDAのうちいずれか1つとすることが
できる。
The communication system may be a mobile phone, a PHS,
It can be any one of a car phone and a PDA.

【0022】上記能動素子が、上記通信システムの送信
部に配置されていることにより、特に高電力化に適した
構造を活用することができる。
By arranging the active element in the transmission section of the communication system, it is possible to utilize a structure particularly suitable for high power.

【0023】本発明の半導体集積回路装置は、化合物半
導体を用いて形成された能動素子を有する半導体集積回
路装置であって、上記能動素子は、基板上に設けられた
化合物半導体層と、上記化合物半導体層の上に設けられ
た活性領域であって、キャリア走行領域として機能する
少なくとも1つの第1の半導体層と、高濃度のキャリア
用不純物を含み上記第1の半導体層よりも膜厚が薄く量
子効果によるキャリアの分布が可能な少なくとも1つの
第2の半導体層とを互いに接するように設けて構成され
る活性領域とを備えている。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device having an active element formed using a compound semiconductor, wherein the active element includes a compound semiconductor layer provided on a substrate, An active region provided on the semiconductor layer, the at least one first semiconductor layer functioning as a carrier traveling region; and a thinner than the first semiconductor layer containing a high-concentration carrier impurity. An active region configured to be provided in contact with at least one second semiconductor layer capable of distributing carriers by a quantum effect.

【0024】この構造により、第2の半導体層内のキャ
リアが第1の半導体層にまで広がって活性領域全体にキ
ャリアが分布する状態となる。そして、能動素子が動作
するときには、第1の半導体層における不純物濃度が低
いことから、第1の半導体層における不純物イオン散乱
は少なくなる。したがって、上記能動素子をMESFE
Tやショットキーダイオードとしたときには、特に高い
キャリアの走行速度が得られるので、低抵抗性を利用し
て大電流を得ることができる。しかも、活性領域におけ
る平均的な不純物濃度が低いにも拘わらず、オフ状態で
は活性領域全体が空乏化され、活性領域にはキャリアが
存在しなくなるので、不純物濃度の低い第1の半導体層
によって耐圧が規定され、化合物半導体層全体において
高い耐圧値が得られることになる。
With this structure, the carriers in the second semiconductor layer spread to the first semiconductor layer, and the carriers are distributed over the entire active region. When the active element operates, the impurity concentration in the first semiconductor layer is low, so that impurity ion scattering in the first semiconductor layer is reduced. Therefore, the active element is
When a T or Schottky diode is used, a particularly high carrier traveling speed can be obtained, so that a large current can be obtained by utilizing low resistance. Moreover, in spite of the low average impurity concentration in the active region, the entire active region is depleted in the off state and no carriers are present in the active region. Is defined, and a high breakdown voltage can be obtained in the entire compound semiconductor layer.

【0025】そして、本発明の半導体集積回路装置にお
いても、上述のような通信システム用機器と同様の好ま
しい態様をとることができる。
The semiconductor integrated circuit device according to the present invention can also adopt the same preferred embodiment as the above-described communication system device.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態におけ
る通信システムの構成を概略的に示すブロック図であ
る。同図に示すように、本実施形態の通信システムは、
交換網(ネットワーク)100を介して互いに接続され
る多数の基地局101と、各基地局101を介して互い
に通信を行なうための携帯電話端末102とを備えてい
る。各基地局101は、電波の受信,送信を行なうため
のアンテナ装置111と、アンテナ装置111で受信し
た電波信号を増幅するなどの機能を有する受信増幅部1
12と、アンテナ装置111に増幅した高周波信号を送
り込むための送信増幅部113と、受信増幅部112や
送信増幅部113に接続される無線送受信部114と、
各デバイスの動作を制御するための制御部115と、基
地局101と交換網100との間の信号を接続するため
の有線接続部116とを備えている。また、携帯電話端
末102は、電波の受信,送信を行なうためのアンテナ
装置121と、アンテナ装置121で受信した電波信号
を増幅するなどの機能を有する受信増幅部122と、ア
ンテナ装置121に増幅した高周波信号を送り込むため
の送信増幅部123と、各デバイスの動作を制御するた
めの制御部125とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
It comprises a number of base stations 101 connected to each other via a switching network (network) 100, and a mobile phone terminal 102 for communicating with each other via each base station 101. Each base station 101 includes an antenna device 111 for receiving and transmitting a radio wave, and a reception amplification unit 1 having a function of amplifying a radio signal received by the antenna device 111.
12, a transmission amplification unit 113 for sending the amplified high-frequency signal to the antenna device 111, a radio transmission / reception unit 114 connected to the reception amplification unit 112 and the transmission amplification unit 113,
A control unit 115 for controlling the operation of each device and a wired connection unit 116 for connecting signals between the base station 101 and the switching network 100 are provided. In addition, the mobile phone terminal 102 has an antenna device 121 for receiving and transmitting radio waves, a reception amplifying unit 122 having a function of amplifying a radio signal received by the antenna device 121, and a signal amplified by the antenna device 121. A transmission amplification unit 123 for sending a high-frequency signal and a control unit 125 for controlling the operation of each device are provided.

【0027】図2は、基地局101の内部構成をより詳
細に示すブロック回路図である。同図に示すように、ア
ンテナ装置111は、アンテナ本体111aと、アンテ
ナ本体111aの送受信を切り換えるためのアンテナ部
111bとによって構成されている。また、受信増幅部
112は、フィルタ131と、低雑音アンプ(LNA)
132とを直列に2段ずつ配置して構成されている。無
線送受信部114には局所増幅器と高周波発信器との出
力を混合して高周波信号を生成するためのミクサ134
が配置されている。送信増幅器113には、ドライバア
ンプ135と、フィルタ136と、ミドルアンプ137
と、メインアンプ138とが配置されている。有線接続
部116は、音声信号を処理するためのベースバンド信
号処理部117と、インターフェース部118と、交換
網(ネットワーク)100に接続される交換制御部11
9とによって構成されている。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing the internal configuration of base station 101 in more detail. As shown in the drawing, the antenna device 111 includes an antenna body 111a and an antenna unit 111b for switching transmission and reception of the antenna body 111a. Further, the reception amplifying unit 112 includes a filter 131 and a low noise amplifier (LNA).
132 and two stages in series. A mixer 134 for mixing the outputs of the local amplifier and the high-frequency transmitter to generate a high-frequency signal
Is arranged. The transmission amplifier 113 includes a driver amplifier 135, a filter 136, and a middle amplifier 137.
And a main amplifier 138. The wired connection unit 116 includes a baseband signal processing unit 117 for processing an audio signal, an interface unit 118, and an exchange control unit 11 connected to an exchange network (network) 100.
9.

【0028】図3は、図1に示す送受信増幅部113に
配置されているメインアンプ138の構造例を示す電気
回路図である。同図に示すように、メインアンプ138
は、ゲートに入力側回路を介して入力信号Pinを受け
て、ドレインから出力信号Pout を出力するMESFE
Tを配置して構成されている。また、MESFETのゲ
ートには抵抗Rgを介してゲートバイアスVgが印加さ
れ、MESFETのドレインにはチョークインダクタを
介して電源電圧Vdが印加されており、MESFETの
ソースは接地に接続されている。また、入力側回路に
は、MESFETに入力信号Pinを供給するための入力
端子Tinと、信号源抵抗RS を介して入力端子Tinに電
力を供給するための信号源と、入力側インピーダンス整
合回路を構成するキャパシタC1 ,Cin及びマイクロス
トリップ線路とが設けられている。出力側回路には、外
部に出力側回路を介して出力信号を送るための出力端子
Toutと、出力側インピーダンス整合回路を構成するキ
ャパシタC2 ,Cout 及びマイクロストリップ線路と、
出力端子Tout と接地との間に介在する負荷抵抗RL
が設けられている。なお、MESFETの代わりにバイ
ポーラトランジスタを用いた場合、バイポーラトランジ
スタのエミッタと接地との間には、破線で示されるダイ
オードが配置されることがある。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a structural example of the main amplifier 138 arranged in the transmission / reception amplifier 113 shown in FIG. As shown in FIG.
Is a MESFE that receives an input signal Pin at a gate via an input side circuit and outputs an output signal Pout from a drain.
T is arranged. A gate bias Vg is applied to the gate of the MESFET via a resistor Rg, a power supply voltage Vd is applied to a drain of the MESFET via a choke inductor, and a source of the MESFET is connected to the ground. The input side circuit includes an input terminal Tin for supplying an input signal Pin to the MESFET, a signal source for supplying power to the input terminal Tin via a signal source resistor RS , and an input side impedance matching circuit. , And capacitors C1 and Cin and a microstrip line. The output side circuit includes an output terminal Tout for sending an output signal to the outside via the output side circuit, capacitors C2 and Cout and a microstrip line constituting an output side impedance matching circuit,
A load resistor RL interposed between the output terminal Tout and the ground is provided. When a bipolar transistor is used instead of the MESFET, a diode shown by a broken line may be arranged between the emitter of the bipolar transistor and the ground.

【0029】通信に用いられるパワーアンプには高効
率、低ひずみといった特性が要求される。一般に高周波
用パワーデバイスでは効率とひずみはトレードオフの関
係にある。パワーアンプでは低ひずみを確保したうえで
いかに効率を上げるかが重要となる。同図に示すよう
に、入力側インピーダンス整合回路では入力端子Pinか
らMESFET側を見た反射係数ができるだけ小さくな
るように、並列接続されたキャパシタCinの容量値
と、マイクロストリップ線路の長さLinの長さとが調
整されている。ここで、キャパシタC1 ,C2 は電流阻
止用のコンデンサであり、高周波領域では十分に低いイ
ンピーダンスとなっている。ゲートバイアス供給用の抵
抗Rgは、高周波電力の漏れがないようゲート入力イン
ピーダンスに比べて高い値に設定されている。ドレイン
バイアス供給用のチョークインダクタLのインダクタン
スや、キャパシタC1 ,C2 の容量値,抵抗Rgの抵抗
値は高周波領域のインピーダンスには影響を与えない。
Power amplifiers used for communication are required to have characteristics such as high efficiency and low distortion. Generally, in a high-frequency power device, efficiency and distortion have a trade-off relationship. In power amplifiers, it is important how to increase the efficiency while ensuring low distortion. As shown in the figure, in the input-side impedance matching circuit, the capacitance value of the capacitor Cin connected in parallel and the length Lin of the microstrip line are set so that the reflection coefficient viewed from the input terminal Pin to the MESFET side is as small as possible. Length and have been adjusted. Here, the capacitors C1 and C2 are capacitors for blocking current, and have sufficiently low impedance in a high frequency region. The resistance Rg for supplying the gate bias is set to a value higher than the gate input impedance so that the high frequency power does not leak. The inductance of the choke inductor L for supplying the drain bias, the capacitance of the capacitors C1 and C2, and the resistance of the resistor Rg do not affect the impedance in the high frequency range.

【0030】−半導体デバイスの例− ここで、本発明の特徴部分である,基地局101の各回
路に配置されるトランジスタ,ダイオードなどの能動素
子と、キャパシタ,インダクタなどの受動素子と集積し
てなる半導体デバイスについて説明する。
-Example of Semiconductor Device- Here, active elements such as transistors and diodes and passive elements such as capacitors and inductors, which are characteristic parts of the present invention, which are arranged in each circuit of the base station 101, are integrated. Will be described.

【0031】図4は、本発明の実施形態におけるSiC
基板上にショットキーダイオード,MESFET,MO
SFET,キャパシタ及びインダクタを集積してなる半
導体デバイス(半導体集積回路装置)の断面図である。
FIG. 4 shows an embodiment of the SiC according to the present invention.
Schottky diode, MESFET, MO on substrate
1 is a cross-sectional view of a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) formed by integrating an SFET, a capacitor, and an inductor.

【0032】4H−SiC基板であるSiC基板10に
は、低濃度のn型不純物(窒素)を含む第1の低濃度ド
ープ層15と、高濃度のn型不純物(窒素)を含むδド
ープ層とアンドープ層とが交互に積層されてなる第1の
積層部12(キャリア走行領域となる活性領域)と、低
濃度のp型不純物(アルミニウム)を含む第2の低濃度
ドープ層16と、高濃度のp型不純物(アルミニウム)
を含むδドープ層とアンドープ層とが交互に積層されて
なる第2の積層部13(キャリア走行領域となる活性領
域)とが下方から順に設けられており、上記第2の積層
部13及び第2の低濃度ドープ層16の一領域が除去さ
れて、基板上に第1の積層部12の一部が露出してい
る。そして、各積層部12,13及び各低濃度ドープ層
15,16を各素子毎に区画するための,トレンチにシ
リコン酸化膜を埋め込んでなる素子分離領域11が設け
られている。なお、低濃度ドープ層15,16は、いず
れもアンドープ層としてもよい。
The SiC substrate 10 which is a 4H-SiC substrate includes a first lightly doped layer 15 containing a lightly doped n-type impurity (nitrogen) and a δ-doped layer containing a lightly doped n-type impurity (nitrogen). And an undoped layer are alternately laminated, an active region serving as a carrier traveling region, a second low-concentration doped layer 16 containing a low-concentration p-type impurity (aluminum), Concentration of p-type impurity (aluminum)
A second laminated portion 13 (an active region serving as a carrier traveling region) in which a δ-doped layer and an undoped layer are alternately laminated is provided in order from the bottom, and the second laminated portion 13 and the second One region of the second lightly doped layer 16 is removed, and a part of the first stacked unit 12 is exposed on the substrate. An element isolation region 11 in which a silicon oxide film is buried in a trench is provided for partitioning each of the laminated portions 12 and 13 and each of the low-concentration doped layers 15 and 16 for each element. The low-concentration doped layers 15 and 16 may both be undoped layers.

【0033】ここで、図4の下方に拡大して示すよう
に、第1の積層部12は、高濃度(例えば1×1018at
oms ・cm-3)の窒素を含む厚みが約10nmのn型ド
ープ層12aと、アンドープの4H−SiC単結晶から
なる厚み約50nmのアンドープ層12bとを交互に、
各々5層ずつ積層して構成されている。一方、第2の積
層部13は、高濃度(例えば1×1018atoms ・c
-3)のアルミニウムを含む厚みが約10nmのp型ド
ープ層13aと、アンドープの4H−SiC単結晶から
なる厚み約50nmのアンドープ層13bとを交互に、
各々5層ずつ積層して構成されている。そして、n型ド
ープ層12a,p型ドープ層13aは、いずれも量子効
果によるアンドープ層12b,13bへのキャリアの浸
みだしが可能な程度に薄く形成されている。後述するよ
うに、n型ドープ層又はp型ドープ層の不純物濃度プロ
ファイルは、アンドープ層の下地に対してほぼδ関数的
な形状である。そこで、本明細書では、n型ドープ層1
2a及びp型ドープ層13aをいわゆるδドープ層と称
している。また、急峻な濃度勾配を示す複数の高濃度ド
ープ層(δドープ層)を低濃度ドープ層(アンドープ
層)と交互に積層した構造を多重δドープ層と称するこ
とにする。
Here, as shown in an enlarged manner below FIG. 4, the first laminated portion 12 has a high concentration (for example, 1 × 10 18 at).
oms · cm -3 ), an n-type doped layer 12a containing nitrogen of about 10 nm in thickness and an undoped layer 12b of about 50 nm in thickness made of undoped 4H—SiC single crystal,
Each is composed of five layers. On the other hand, the second stacked section 13 has a high concentration (for example, 1 × 10 18 atoms · c).
m- 3 ) a p-type doped layer 13a containing aluminum of about 10 nm in thickness and an undoped layer 13b of about 50 nm in thickness made of undoped 4H-SiC single crystal are alternately formed.
Each is composed of five layers. Each of the n-type doped layer 12a and the p-type doped layer 13a is formed thin enough to allow carriers to seep into the undoped layers 12b and 13b by the quantum effect. As described later, the impurity concentration profile of the n-type doped layer or the p-type doped layer has a substantially δ-functional shape with respect to the base of the undoped layer. Therefore, in this specification, the n-type doped layer 1
The 2a and p-type doped layers 13a are called so-called δ-doped layers. A structure in which a plurality of high-concentration doped layers (δ-doped layers) exhibiting a steep concentration gradient are alternately stacked with low-concentration doped layers (undoped layers) is referred to as a multiple δ-doped layer.

【0034】また、SiC基板10上のうち第1の積層
部12が露出している部分の上には、ショットキーダイ
オード20(整流素子)と、MESFET30(パワー
アンプ)とが設けられ、SiC基板10のうち第2の積
層部13が最上部に存在する部分の上には、nMOSF
ET40(スイッチング素子)と、キャパシタ50(容
量素子)と、インダクタ60(誘導素子)とが設けられ
ている。すなわち、図3に示す送信増幅部113のメイ
ンアンプ138を構成しているMESFET,ダイオー
ド(破線部),キャパシタ,インダクタや、図2に示す
ベースバンド信号処理部117などに配置されるMOS
FETが1つのSiC基板に設けられている。
On a portion of the SiC substrate 10 where the first laminated portion 12 is exposed, a Schottky diode 20 (rectifying element) and a MESFET 30 (power amplifier) are provided. The nMOSF is located on a portion of the semiconductor device 10 where the second laminated portion 13 is present at the uppermost portion.
An ET 40 (switching element), a capacitor 50 (capacitance element), and an inductor 60 (inductive element) are provided. That is, MESFETs, diodes (broken lines), capacitors, and inductors that constitute the main amplifier 138 of the transmission amplification unit 113 shown in FIG.
The FET is provided on one SiC substrate.

【0035】上記ショットキーダイオード20は、第1
の積層部12にショットキー接触するニッケル(Ni)
からなるショットキー電極21と、第1の積層部12に
高濃度の窒素(例えば約1×1018atoms ・cm-3)を
注入して形成された電極引き出し層22と、電極引き出
し層22にオーミックコンタクトするニッケル(Ni)
からなるオーミック電極23とを備えている。
The Schottky diode 20 has a first
(Ni) in Schottky contact with the laminated portion 12 of
The electrode lead layer 22 formed by injecting high-concentration nitrogen (for example, about 1 × 10 18 atoms · cm −3 ) into the first laminated portion 12 and the Schottky electrode 21 made of Nickel (Ni) for ohmic contact
And an ohmic electrode 23 composed of

【0036】上記MESFET30は、第1の積層部1
2の最上層になるアンドープ層12aにショットキー接
触するNi合金膜からなるショットキーゲート電極32
と、第1の積層部12のうちゲート電極32の両側方に
位置する領域上に設けられ、第1の積層部12にオーミ
ック接触するソース電極34及びドレイン電極35とを
備えている。ただし、第1の積層部12のうちソース電
極34,ドレイン電極35に接触する領域には高濃度の
窒素が導入されていてもよい。
The MESFET 30 is provided in the first laminated portion 1
A Schottky gate electrode 32 made of a Ni alloy film in Schottky contact with the undoped layer 12a,
And a source electrode 34 and a drain electrode 35 that are provided on regions of the first stacked unit 12 located on both sides of the gate electrode 32 and that make ohmic contact with the first stacked unit 12. However, high-concentration nitrogen may be introduced into a region of the first stacked unit 12 that contacts the source electrode 34 and the drain electrode 35.

【0037】上記nMOSFET40は、第2の積層部
13の上に形成されたSiO2 からなるゲート絶縁膜4
1と、ゲート絶縁膜41の上に形成されたNi合金膜か
らなるゲート電極42と、第2の積層部13のうちゲー
ト電極42の両側方に位置する領域に濃度1×1018
-3の窒素を注入して形成されたn型のソース領域43
a及びドレイン領域43bと、ソース領域43a及びド
レイン領域43bにそれぞれオーミックコンタクトする
Ni合金膜からなるソース電極44及びドレイン電極4
5とを備えている。なお、第1積層部12内のある領域
に、絶縁ゲート電極,p型ソース・ドレイン領域などを
形成することにより、pMOSFETを設けることがで
きることは言うまでもない。
The nMOSFET 40 includes a gate insulating film 4 made of SiO 2 formed on the second laminated portion 13.
1, a gate electrode 42 made of a Ni alloy film formed on the gate insulating film 41, and a concentration of 1 × 10 18 c
n-type source region 43 formed by injecting m −3 of nitrogen
a and a drain region 43b, and a source electrode 44 and a drain electrode 4 made of a Ni alloy film in ohmic contact with the source region 43a and the drain region 43b, respectively.
5 is provided. It is needless to say that a pMOSFET can be provided by forming an insulated gate electrode, a p-type source / drain region, and the like in a certain region in the first stacked unit 12.

【0038】上記キャパシタ50は、第2の積層部13
の上に設けられたSiN膜からなる下地絶縁膜51と、
該下地絶縁膜51の上に設けられた白金(Pt)膜から
なる下部電極52と、下部電極52の上に設けられたB
STなどの高誘電体膜からなる容量絶縁膜53と、容量
絶縁膜53を挟んで下部電極52に対向する白金(P
t)膜からなる上部電極54とを備えている。
The capacitor 50 is connected to the second laminated portion 13
A base insulating film 51 made of a SiN film provided on
A lower electrode 52 made of a platinum (Pt) film provided on the base insulating film 51;
A capacitor insulating film 53 made of a high dielectric film such as ST, and platinum (P) facing the lower electrode 52 with the capacitor insulating film 53 interposed therebetween.
t) an upper electrode 54 made of a film.

【0039】上記インダクタ60は、第1の積層部13
の上に設けられたSiN膜からなる誘電体膜61と、該
誘電体膜61の上に形成されたスパイラル状のCu膜か
らなる導体膜62とを備えている。ここで、導体膜62
の幅は約9μmで、厚みが約4μmで、導体膜62同士
間の間隙が約4μm程度である。ただし、SiC基板1
0は耐熱性が大きく,かつ熱伝導率も高いことから、電
流量によっては、導体膜62の微細化が可能であり、よ
り微細なパターン、例えば、幅が1〜2μmで間隙が1
〜2μm程度の形状も可能である。
The inductor 60 is connected to the first laminated portion 13
A dielectric film 61 made of a SiN film and a conductor film 62 made of a spiral Cu film formed on the dielectric film 61. Here, the conductive film 62
Has a width of about 9 μm, a thickness of about 4 μm, and a gap between the conductive films 62 of about 4 μm. However, the SiC substrate 1
Since 0 is high in heat resistance and high in thermal conductivity, the conductive film 62 can be miniaturized depending on the amount of current, and a finer pattern, for example, a width of 1 to 2 μm and a gap of 1
Shapes of about 2 μm are also possible.

【0040】また、基板上には、シリコン酸化膜からな
る層間絶縁膜70が形成されており、層間絶縁膜70の
上には、アルミニウム合金膜,Cu合金膜などからなる
配線(図示せず)が設けられている。そして、上記各素
子20,30,40,50,60の導体部は、層間絶縁
膜70に形成されたコンタクトホールを埋めるアルミニ
ウム合金膜などからなるコンタクト71を介して配線に
接続され、図2に示す基地局中の各回路が構成されてい
る。ただし、1つのSiC基板上に、図2に示すすべて
の回路が設けられている必要はなく、いずれかの素子が
別の基板(シリコン基板)に設けられていてもよいもの
とする。例えば、送信増幅部及び受信増幅部などは、パ
ワー素子を必要とするのでSiC基板上に設けるが、パ
ワー素子を必要としないベースバンド処理部はシリコン
基板上に設けてもよい。
An interlayer insulating film 70 made of a silicon oxide film is formed on the substrate, and a wiring (not shown) made of an aluminum alloy film, a Cu alloy film, or the like is formed on the interlayer insulating film 70. Is provided. The conductors of the elements 20, 30, 40, 50, and 60 are connected to wiring via contacts 71 made of an aluminum alloy film or the like filling the contact holes formed in the interlayer insulating film 70, as shown in FIG. Each circuit in the base station shown is configured. However, it is not necessary that all the circuits shown in FIG. 2 are provided on one SiC substrate, and one of the elements may be provided on another substrate (silicon substrate). For example, the transmission amplification unit and the reception amplification unit require a power element, so they are provided on a SiC substrate. However, a baseband processing unit that does not require a power element may be provided on a silicon substrate.

【0041】本実施形態においては、図4に示すよう
に、基地局101内のデバイスのうち主要なものが1つ
のSiC基板内に搭載されていて、必要な回路が小型化
されている。したがって、本実施形態における基地局1
01内の各回路(例えば図2に示す回路全体)を小型化
することができ、かつ、その全体の厚みは、SiC基板
の厚みに積層膜や層間絶縁膜の厚みを加えた程度にすぎ
ないので、基地局101全体がきわめて薄型の構造とな
る。つまり、基地局101自体の寸法の小型化を図るこ
とができる。特に、図4に示すように、ショットキーダ
イオードを横型構造にして、1つのSiC基板にMES
FET,ショットキーダイオード,MOSFETなどを
設けることを可能にしたことから、集積化が容易になっ
た。また、インダクタ,キャパシタなどの受動素子をも
共通のSiC基板上に搭載できるようにしたことによ
り、いっそうの小型化を図ることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the main devices among the devices in the base station 101 are mounted on one SiC substrate, and the necessary circuits are miniaturized. Therefore, the base station 1 in the present embodiment
1 (for example, the entire circuit shown in FIG. 2) can be miniaturized, and the total thickness thereof is only the sum of the thickness of the SiC substrate plus the thickness of the laminated film or the interlayer insulating film. Therefore, the entire base station 101 has a very thin structure. That is, the size of the base station 101 itself can be reduced. In particular, as shown in FIG. 4, a Schottky diode has a horizontal structure, and MES is formed on one SiC substrate.
Since it is possible to provide an FET, a Schottky diode, a MOSFET, and the like, integration is facilitated. Further, since passive elements such as inductors and capacitors can be mounted on the common SiC substrate, further miniaturization can be achieved.

【0042】また、SiC基板上に形成されるMESF
ETやショットキーダイオードの正常な動作を確保しう
る温度は、400℃前後であるので、従来のSi基板上
に設けられたFETを前提とする場合のごとく、150
℃という厳しい温度の上限による種々の制約が大幅に緩
和される。つまり、本実施形態においては、SiC基板
上のMESFET,ショットキーダイオードの耐熱性が
高いことからすべての素子を近接して配置しても、耐熱
性による不具合はほとんど生じない。また、回路が大幅
に小型化できることから、基地局内における配置の自由
度を高く確保することができ、かつ、SiC基板は熱伝
導率が高く放熱性も良好であることから、回路内の各素
子がパワーアンプの熱放散による悪影響を受けるのを容
易に回避することができる。
Further, MESF formed on a SiC substrate
The temperature at which the normal operation of the ET or the Schottky diode can be secured is about 400 ° C.
Various restrictions due to the severe upper limit of the temperature of ° C. are greatly relaxed. That is, in the present embodiment, since the heat resistance of the MESFET and the Schottky diode on the SiC substrate is high, even if all the elements are arranged close to each other, almost no trouble due to the heat resistance occurs. In addition, since the circuit can be significantly reduced in size, a high degree of freedom in arrangement within the base station can be secured, and since the SiC substrate has a high thermal conductivity and good heat dissipation, each element in the circuit can be used. Can easily be prevented from being adversely affected by the heat dissipation of the power amplifier.

【0043】したがって、大電力,高耐圧の特性を備
え、通信システム中の基地局や移動局に適した半導体デ
バイスを提供することができる。そして、SiC基板の
耐熱性が高いことから、この半導体デバイスを基地局に
配置した場合には、特別に冷却能力の大きい冷却装置を
設けなくても、長期の使用に耐えるので、冷却用設備の
設置コストと、電力などのランニングコストとを低減す
ることができる。また、この半導体デバイスを移動局に
配置した場合には、インダクタなどの発熱性素子とME
SFETを近接させて配置しても、GaAs基板を用い
た場合のような温度上昇に起因する特性の悪化を抑制す
ることができる。したがって、半導体デバイスの移動局
内における配置関係の制約が緩和され、移動局全体の小
型化を図ることができる。
Therefore, it is possible to provide a semiconductor device having high power and high withstand voltage characteristics and suitable for a base station or a mobile station in a communication system. Since the heat resistance of the SiC substrate is high, when this semiconductor device is arranged in a base station, it can withstand long-term use without providing a cooling device having a particularly large cooling capacity. Installation costs and running costs such as electric power can be reduced. When this semiconductor device is arranged in a mobile station, a heat-generating element such as an inductor and
Even if the SFETs are arranged close to each other, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics due to the temperature rise as in the case of using a GaAs substrate. Therefore, restrictions on the arrangement relationship of the semiconductor devices in the mobile station are relaxed, and the size of the entire mobile station can be reduced.

【0044】また、基地局や移動局中の多くの素子を共
通のSiC基板上に集積化することで、部品組立の手間
が省略でき、半導体デバイスの製造コストの低減を図る
ことができる。さらに、δドープ層と低濃度ドープ層と
を積層した積層部を有する素子は、デバイスの信頼性が
向上することから、歩留まりの向上をも見込めることが
わかっており、歩留まりの向上によるコストの低減をも
図ることができる。
Further, by integrating many elements in the base station and the mobile station on a common SiC substrate, the labor for assembling parts can be omitted, and the manufacturing cost of semiconductor devices can be reduced. Furthermore, it is known that the device having the laminated portion in which the δ-doped layer and the low-concentration doped layer are laminated can improve the yield of the device because the reliability of the device is improved. Can also be achieved.

【0045】なお、特にGHzオーダーの高周波信号を
扱う機器に半導体デバイスを応用する場合には、上記イ
ンダクタ60の誘電体膜61をBCB膜(ベンゾシクロ
ブテン膜)により構成することが好ましい。BCB膜と
は、BCB−DVSモノマーを溶剤に溶かして塗布した
後ベーキングして得られるBCBを構造中に含む膜をい
う。BCB膜は、比誘電率が2.7程度と小さく、か
つ、1回の塗布で30μm程度の厚い膜を容易に形成で
きるという特徴がある。また、BCB膜のtan δは60
GHzで0.006程度とSiO2 よりも1桁程度小さ
いことから、BCB膜は特にインダクタやマイクロスト
リップ線路を構成する誘電体膜として優れた特性を発揮
することができる。
In particular, when the semiconductor device is applied to a device that handles a high-frequency signal on the order of GHz, it is preferable that the dielectric film 61 of the inductor 60 be formed of a BCB film (benzocyclobutene film). The BCB film refers to a film containing BCB in a structure obtained by dissolving a BCB-DVS monomer in a solvent, applying the solution, and baking. The BCB film has a characteristic that the relative dielectric constant is as small as about 2.7 and a thick film of about 30 μm can be easily formed by one application. The tan δ of the BCB film is 60
The BCB film can exhibit excellent characteristics particularly as a dielectric film constituting an inductor or a microstrip line, since it is about 0.006 at GHz and about one digit smaller than SiO 2 .

【0046】−多重δドープ層− 本実施形態の半導体装置は、以上のように、δドープ層
であるn型又はp型ドープ層12a,13aとアンドー
プ層12b,13bとを交互に積層した積層部(多重δ
ドープ層)を備えている。このような高濃度ドープ層
(δドープ層)と低濃度ドープ層(アンドープ層)とを
交互に積層してなる構造は、後述するように、特許出願
2000−58964号や特許出願2000−0621
0号の明細書及び図面に開示されている結晶成長装置及
び結晶成長方法を用いて得られるものである。具体的に
は、パルスバルブを用いたドーパントガスの供給(パル
スドープという)と原料ガスの供給とを同時に行なっ
て、in-situ ドープによるエピタキシャル成長法を用い
ている。
-Multiple δ-doped layers- As described above, the semiconductor device of the present embodiment has a stacked structure in which n-type or p-type doped layers 12a and 13a, which are δ-doped layers, and undoped layers 12b and 13b are alternately stacked. Part (multiple δ
(Doped layer). Such a structure in which a high-concentration doped layer (δ-doped layer) and a low-concentration doped layer (undoped layer) are alternately laminated is described in Japanese Patent Application No. 2000-58964 and 2000-0621 as described later.
It is obtained by using the crystal growth apparatus and the crystal growth method disclosed in the specification of No. 0 and the drawings. More specifically, the supply of dopant gas (referred to as pulse doping) and the supply of source gas using a pulse valve are performed simultaneously, and an epitaxial growth method using in-situ doping is used.

【0047】図5は、本実施形態において形成された活
性領域である多重δドープ層(積層部12,13に相当
する)の深さ方向のドーパント濃度分布を示す図であっ
て、上述のように、n型ドープ層を形成する際のパルス
バルブが開いている期間(パルス幅)を102μs、閉
じている期間(パルスとパルスとの間隔)を4msとし
ている。同図の濃度プロファイルは、二次イオン質量分
析装置(SIMS)を用いて測定した結果得られたもの
である。同図において、横軸は基板の最上面からの深さ
(μm)を表し、縦軸はドーパントである窒素の濃度
(atoms ・cm-3)を表している。同図に示すように、
本実施形態の方法で形成された各n型ドープ層12aに
おける窒素(N)の濃度はほぼ均一であり(約1×10
18atoms ・cm-3)、しかもアンドープ層12aからn
型ドープ層12bに遷移する領域、n型ドープ層12b
からアンドープ層12aに遷移する領域のいずれにおい
ても、極めて急峻な不純物濃度の変化を示している。な
お、図5のデータは、パルスバルブが開いている期間
(パルス幅)を102μsとして、ドーパントガスとし
て窒素ガスを流しながら形成したドープ層について得ら
れたデータであるために、図5に示される窒素のピーク
濃度は1×1018atoms ・cm-3程度であるが、パルス
バルブが開いている期間(パルス幅)を110μs程度
の時間にすることにより、窒素のピーク濃度を1×10
19atoms ・cm-3程度に高めることが可能である。ま
た、キャリアガスとしての窒素ガスを流せば、アンドー
プ層の窒素濃度を1×1016atoms ・cm-3程度に制御
することも容易である。キャリアガスを流してアンドー
プ層にもある程度の流量の窒素を供給することにより、
アンドープ層の窒素濃度を安定して一定濃度に制御でき
る利点もある。
FIG. 5 is a diagram showing the dopant concentration distribution in the depth direction of the multiple δ-doped layers (corresponding to the laminated portions 12 and 13) which are the active regions formed in this embodiment. In addition, the period during which the pulse valve is open (pulse width) when forming the n-type doped layer is 102 μs, and the period during which the pulse valve is closed (interval between pulses) is 4 ms. The concentration profile shown in the figure is obtained as a result of measurement using a secondary ion mass spectrometer (SIMS). In the figure, the horizontal axis represents the depth (μm) from the uppermost surface of the substrate, and the vertical axis represents the concentration of nitrogen as a dopant (atoms · cm −3 ). As shown in the figure,
The concentration of nitrogen (N) in each n-type doped layer 12a formed by the method of the present embodiment is substantially uniform (about 1 × 10
18 atoms · cm -3 ), and undoped layers 12a to n
Transition to n-type doped layer 12b, n-type doped layer 12b
In each of the regions where the transition from to the undoped layer 12a occurs, the impurity concentration shows a very steep change. Note that the data in FIG. 5 is data obtained for a doped layer formed while flowing a nitrogen gas as a dopant gas when the period (pulse width) during which the pulse valve is open is set to 102 μs. Although the peak concentration of nitrogen is about 1 × 10 18 atoms · cm −3 , the peak concentration of nitrogen is set to 1 × 10 18 by setting the period (pulse width) during which the pulse valve is open to about 110 μs.
It can be increased to about 19 atoms · cm -3 . If a nitrogen gas as a carrier gas is supplied, it is easy to control the nitrogen concentration of the undoped layer to about 1 × 10 16 atoms · cm −3 . By supplying a certain amount of nitrogen to the undoped layer by flowing a carrier gas,
There is also an advantage that the nitrogen concentration of the undoped layer can be stably controlled to a constant concentration.

【0048】図5は、n型ドープ層12aについてのデ
ータであるが、ドーパントとしてアルミニウムなどを含
むp型ドープ層についても、同様の不純物濃度プロファ
イルが得られる。図5に示すように、n型ドープ層又は
p型ドープ層の不純物濃度プロファイルは、アンドープ
層の下地に対してほぼδ関数的な形状であることがわか
る。
FIG. 5 shows data on the n-type doped layer 12a, but a similar impurity concentration profile can be obtained for a p-type doped layer containing aluminum or the like as a dopant. As shown in FIG. 5, it can be seen that the impurity concentration profile of the n-type doped layer or the p-type doped layer has a substantially δ-functional shape with respect to the base of the undoped layer.

【0049】図6(a),(b)は、本実施形態におけ
る多重δドープ層である第1の積層部12の深さ方向に
おけるn型不純物である窒素の濃度プロファイルとキャ
リア分布との関係を模式的に示す図、及び第1の積層部
12の深さ方向に沿った伝導帯端の形状を示す部分バン
ド図である。ただし、図6(a),(b)は、キャリア
ガスとして窒素を使用せずにアンドープ層12b(低濃
度ドープ層)における窒素の濃度を5×1015atoms ・
cm-3とし、パルスバルブのパルス幅を102μs程度
に制御してn型ドープ層12a(高濃度ドープ層)の窒
素の濃度を1×1018atoms ・cm-3とした場合につい
て作成したモデルである。図6(a),(b)において
は、第1の積層部12を例にとって、多重δドープ層の
構造及びキャリアの分布状態について示しているが、第
2の積層部13においても、同じ構造及びキャリアの分
布状態となっている。したがって、第2の積層部13に
おいても、以下に述べる第1の積層部12と同じ作用が
生じることになる。
FIGS. 6A and 6B show the relationship between the concentration profile of nitrogen as an n-type impurity and the carrier distribution in the depth direction of the first laminated portion 12 which is the multiple δ-doped layer in the present embodiment. And a partial band diagram showing the shape of the conduction band edge along the depth direction of the first stacked unit 12. 6A and 6B show that the nitrogen concentration in the undoped layer 12b (low-concentration doped layer) is 5 × 10 15 atoms · without using nitrogen as a carrier gas.
cm −3 , the pulse width of the pulse valve is controlled to about 102 μs, and the nitrogen concentration of the n-type doped layer 12 a (highly doped layer) is set to 1 × 10 18 atoms · cm −3. is there. 6 (a) and 6 (b) show the structure of the multiple δ-doped layer and the distribution state of carriers, taking the first laminated portion 12 as an example, but the same structure is also applied to the second laminated portion 13. And carrier distribution. Therefore, the same operation as in the first laminated section 12 described below occurs in the second laminated section 13 as well.

【0050】図6(a),(b)に示すように、n型ド
ープ層12aの厚みが10nm程度と薄いことから、n
型ドープ層12aにおいて量子効果に起因した量子準位
が生じ、n型ドープ層12a中に局在する電子の波動関
数はある程度の広がりを持つようになる。その結果、図
中破線で表されるように、キャリアがn型ドープ層12
aだけでなくアンドープ層12bにも本来の濃度以上の
高濃度で存在するような分布状態となる。そして、この
第1の積層部12のポテンシャルが高められ、キャリア
が走行する状態においては、n型ドープ層12a及びア
ンドープ層12bに絶えず電子が供給されるので、常
に、電子がn型ドープ層12aだけでなくアンドープ層
12bにも比較的高濃度で存在するような分布状態とな
っている。この状態で、電子がn型ドープ層12aだけ
でなくアンドープ層12bをも走行することから、第1
の積層部12の抵抗値が低減される。そのとき、アンド
ープ層12bにおける不純物イオン散乱は少なくなるた
めに、アンドープ層12bにおいては特に高い電子移動
度が得られる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, since the thickness of the n-type doped layer 12a is as thin as about 10 nm, n
A quantum level due to the quantum effect is generated in the n-type doped layer 12a, and the wave function of electrons localized in the n-type doped layer 12a has a certain extent. As a result, as shown by the broken line in the figure, the carrier is
The distribution state is such that not only a but also the undoped layer 12b exists at a higher concentration than the original concentration. Then, in a state where the potential of the first laminated portion 12 is increased and carriers travel, electrons are constantly supplied to the n-type doped layer 12a and the undoped layer 12b, so that the electrons are always supplied to the n-type doped layer 12a. In addition, the distribution state is such that a relatively high concentration exists in the undoped layer 12b as well. In this state, electrons travel not only in the n-type doped layer 12a but also in the undoped layer 12b.
The resistance value of the laminated portion 12 is reduced. At this time, since impurity ion scattering in the undoped layer 12b is reduced, particularly high electron mobility is obtained in the undoped layer 12b.

【0051】一方、第1の積層部全体が空乏化された状
態においては、アンドープ層12b及びn型ドープ層1
2aにはキャリアが存在しなくなるので、不純物濃度の
低いアンドープ層12bによって耐圧が規定され、第1
の積層部12全体において高い耐圧値が得られることに
なる。
On the other hand, when the entire first laminated portion is depleted, the undoped layer 12b and the n-type doped layer 1
Since no carrier is present in 2a, the withstand voltage is regulated by the undoped layer 12b having a low impurity concentration.
Thus, a high breakdown voltage value can be obtained in the entire laminated portion 12.

【0052】また、キャリア走行領域内において、δド
ープ層が複数個存在する場合だけではなく、単一のδド
ープ層が存在する場合であっても、上述の基本的な効果
を発揮することができる。すなわち、デバイスが動作す
る電圧が印加されたときに、空乏層となるキャリア走行
領域にδドープ層が1つでも存在していれば、δドープ
層から隣接するアンドープ層(低濃度ドープ層)にキャ
リアが浸み出すので、アンドープ層中のキャリアが浸み
だした領域をキャリアが走行することになり、上述の作
用により低抵抗性が得られることになる。一方、デバイ
スのオフ時には、δドープ層も空乏化するので、高耐圧
性が得られる。したがって、デバイスが動作する電圧
(設定オン電圧)が印加されたときにキャリア走行領域
にδドープ層が1つでも存在していれば、低抵抗性と高
耐圧性とを同時に発揮することができる。
The above-described basic effect can be exhibited not only when there are a plurality of δ-doped layers but also when there is a single δ-doped layer in the carrier traveling region. it can. That is, when at least one δ-doped layer exists in the carrier traveling region serving as a depletion layer when a voltage at which the device operates is applied, the δ-doped layer changes from the δ-doped layer to the adjacent undoped layer (low-concentration doped layer) Since the carrier oozes, the carrier travels in the region of the undoped layer where the carrier oozes, and low resistance is obtained by the above-described action. On the other hand, when the device is off, the δ-doped layer is also depleted, so that high withstand voltage can be obtained. Therefore, if at least one δ-doped layer exists in the carrier traveling region when a voltage at which the device operates (set ON voltage) is applied, low resistance and high withstand voltage can be exhibited simultaneously. .

【0053】上述の各作用は、キャリアとして電子では
なくホールを用いる場合にも同様に得られる作用であ
る。
Each of the above-described functions is also obtained when holes are used instead of electrons as carriers.

【0054】また、図6(b)に示すように、第1の積
層部12全体の伝導帯端は、図中破線で示すn型ドープ
層12a(δドープ層)の伝導帯端とアンドープ層12
bの伝導帯端とを接続した形状になる。なお、n型ドー
プ層12aの不純物濃度は、その伝導帯端がフェルミレ
ベルEf よりも下方になる程度に濃くするのが一般的で
あるが、必ずしもそれほど濃くなくてもよい。第2の積
層部13においても、フェルミレベルとδドープ層の価
電子帯端との関係は、図6(b)において伝導帯端を価
電子帯端に置き換えて、かつ、上下に反転した形状とな
る。
As shown in FIG. 6B, the conduction band edge of the entire first laminated portion 12 is connected to the conduction band edge of the n-type doped layer 12a (δ-doped layer) indicated by a broken line in the figure. 12
It becomes a shape connecting the conduction band end of b. The impurity concentration of the n-type doped layer 12a, the although the conduction band edge is common to thicken the extent that below the Fermi level E f, may not necessarily be not so dense. Also in the second laminated portion 13, the relationship between the Fermi level and the valence band edge of the δ-doped layer is such that the conduction band edge is replaced with the valence band edge in FIG. Becomes

【0055】そして、このような構造を有する第1,第
2の積層部12,13(多重δドープ層)をキャリア走
行領域として利用することにより、後述の各実施形態に
示すように、高性能のデバイスを得ることができる。こ
こで、多重δドープ層において、δドープ層とアンドー
プ層とがキャリア走行領域として機能することについて
は、以下の各実施形態において説明する。
By using the first and second laminated portions 12 and 13 (multiple δ-doped layers) having such a structure as the carrier traveling region, as described in each embodiment described later, Device can be obtained. Here, in the multiple δ-doped layers, the fact that the δ-doped layer and the undoped layer function as a carrier traveling region will be described in the following embodiments.

【0056】なお、本実施形態においては窒素を用いて
n型のドープ層を形成したが、n型の伝導性を示すドー
パントとして他の元素(例えばリン(P),砒素(A
s)など)を含むドーピングガスを用いても差し支えな
い。
In this embodiment, the n-type doped layer is formed using nitrogen, but other elements (for example, phosphorus (P), arsenic (A)
s) etc. may be used.

【0057】また、本実施形態においては、アルミニウ
ムを用いてp型ドープ層を形成したが、p型の伝導性を
示すドーパントとして他の元素(例えばボロン(B),
ガリウム(Ga)など)を含むドーピングガスを用いて
も差し支えない。
In this embodiment, the p-type doped layer is formed using aluminum, but other elements (for example, boron (B),
A doping gas containing gallium (Ga) or the like may be used.

【0058】また、本実施形態においてはアンドープ層
の上にδドープ層を形成したが、アンドープ層の代わり
に、パルスバルブを開いて形成した低濃度のn型又はp
型ドープ層を用いてもよい。
In this embodiment, the δ-doped layer is formed on the undoped layer. Instead of the undoped layer, a low-concentration n-type or p-type
A mold doping layer may be used.

【0059】また、本実施形態においては、炭化珪素基
板(SiC基板)の上にエピタキシャル成長法によって
アンドープ層(低濃度ドープ層)とδドープ層(高濃度
ドープ層)とを積層した積層部を設けた構造について述
べたが、本発明の積層部の構造をSiC以外の材料から
なる基板上に設けてもよい。特に、GaAs,GaNな
どの基板は、いわゆる半絶縁性材料と呼ばれるほどバン
ドギャップが広いことから、本発明を適用することによ
って高耐圧のデバイスを形成しうる利点がある。
In the present embodiment, a laminated portion in which an undoped layer (low-concentration doped layer) and a δ-doped layer (high-concentration doped layer) are laminated on a silicon carbide substrate (SiC substrate) by an epitaxial growth method is provided. Although the structure described above has been described, the structure of the laminated portion of the present invention may be provided on a substrate made of a material other than SiC. In particular, a substrate such as GaAs or GaN has an advantage that a device with a high withstand voltage can be formed by applying the present invention since the band gap is so wide as to be called a so-called semi-insulating material.

【0060】また、本実施形態においては、基材上の薄
膜成長方法として誘導加熱を用いたCVD方法について
述べたが、ガスを用いて基材上に薄膜を成長させるので
あればプラズマCVD法,光照射CVD法,電子照射C
VD法のいずれかの作用によって上記基材上に薄膜を成
長する場合にも本発明の薄膜成長方法が有効であること
はいうまでもない。
In this embodiment, a CVD method using induction heating has been described as a method for growing a thin film on a substrate. However, if a thin film is grown on a substrate using a gas, a plasma CVD method, Light irradiation CVD method, electron irradiation C
It goes without saying that the thin film growth method of the present invention is also effective when a thin film is grown on the substrate by any of the operations of the VD method.

【0061】さらに、本発明は、CVD法だけでなくス
パッタリング法,蒸着法,MBE法などの他の方法を用
いて、低濃度ドープ層(アンドープ層を含む)と、それ
よりも厚みが小さく,量子効果による低濃度ドープ層へ
のキャリアの浸みだしが可能な程度に厚みの薄い高濃度
ドープ層とを積層したものにも適用することができる。
Further, according to the present invention, a low-concentration doped layer (including an undoped layer) is formed by using not only the CVD method but also other methods such as a sputtering method, a vapor deposition method, and an MBE method. The present invention can also be applied to a structure in which a high-concentration doped layer having a thickness small enough to allow carriers to ooze into the low-concentration doped layer due to the quantum effect is stacked.

【0062】−実験データ− 次に、本発明者達がPCT出願(PCT/JP00/0
1855)において開示している実験例から、多重δド
ープ層の厚みと作用効果との関係について説明する。
-Experimental Data- Next, the present inventors filed a PCT application (PCT / JP00 / 0).
1855), the relationship between the thickness of the multiple δ-doped layer and the effect will be described.

【0063】図7(a),(b)は、厚みが10nmの
δドープ層と厚みが50nmのアンドープ層とを交互に
5層ずつ積層してなる積層部を有するサンプルAにおけ
る伝導帯端のバンド構造をシミュレーションした結果を
示す図、及びキャリア濃度分布をシミュレーションした
結果を示す図である。図8(a),(b)は、厚みが2
0nmのδドープ層と厚みが50nmのアンドープ層と
を交互に5層ずつ積層してなる積層部を有するサンプル
Bにおける伝導帯端のバンド構造をシミュレーションし
た結果を示す図、及びキャリア濃度分布をシミュレーシ
ョンした結果を示す図である。図7(a),図8(a)
に示すように、δドープ層に対して直交する断面におい
ては、電子は、正にチャージしたドナー層によって挟ま
れたV型のクーロンポテンシャル(量子井戸)に閉じ込
められ、この井戸内で量子状態が形成される。電子の実
効質量は1.1であり、6H−SiC層の比誘電率は
9.66である。アンドープ層に用いられる6H−Si
C層のバックグラウンドのキャリア濃度は5×1015
-3であり、n型δドープ層のキャリア濃度は1×10
18cm-3である。
FIGS. 7A and 7B show the conduction band edge of Sample A having a laminated portion in which a δ-doped layer having a thickness of 10 nm and an undoped layer having a thickness of 50 nm are alternately laminated by five layers. FIG. 9 is a diagram illustrating a result of simulating a band structure, and a diagram illustrating a result of simulating a carrier concentration distribution. 8A and 8B show that the thickness is 2
Diagram showing the result of simulating the band structure at the conduction band edge in sample B having a laminated portion formed by alternately laminating five δ-doped layers having a thickness of 0 nm and undoped layers having a thickness of 50 nm, and simulating the carrier concentration distribution. It is a figure which shows the result. FIG. 7 (a), FIG. 8 (a)
As shown in the figure, in a cross section orthogonal to the δ-doped layer, electrons are confined in a V-type Coulomb potential (quantum well) sandwiched by a positively charged donor layer, in which the quantum state is changed. It is formed. The effective mass of the electrons is 1.1, and the relative permittivity of the 6H-SiC layer is 9.66. 6H-Si used for undoped layer
The background carrier concentration of the C layer is 5 × 10 15 c
m −3 and the carrier concentration of the n-type δ-doped layer is 1 × 10
18 cm -3 .

【0064】図7(b)に示すように、厚みが10nm
のδドープ層(サンプルA)においては、2次元電子が
2つのδドープ層によって挟まれたアンドープ層にまで
広く分布していて、電子濃度が2×1016cm-3以上の
領域は界面から25nmの範囲である。つまり、図6
(a)において模式的に描かれているキャリアの分布状
態と一致しており、キャリアがδドープ層からアンドー
プ層にまで浸みだしていることがわかる。
As shown in FIG. 7B, the thickness is 10 nm.
In the δ-doped layer (sample A), two-dimensional electrons are widely distributed to the undoped layer sandwiched between the two δ-doped layers, and the region having an electron concentration of 2 × 10 16 cm −3 or more is located at the interface from the interface. The range is 25 nm. That is, FIG.
(A) is consistent with the distribution state of the carriers schematically depicted, and it can be seen that the carriers are seeping from the δ-doped layer to the undoped layer.

【0065】一方、図8(b)に示すように、厚みが2
0nmの厚いδドープ層(サンプルB)においては、電
子の波動関数によって規定されるキャリアの存在確率の
高い領域と、イオン化散乱中心を有するδドープ層とが
強くオーバーラップしていて、電子濃度が2×1016
-3以上の領域は界面から11nmの範囲である。つま
り、キャリアのδドープ層からアンドープ層への浸みだ
しが比較的少ないことがわかる。ただし、この場合で
も、δドープ層間の領域におけるキャリア濃度の極小値
がアンドープ層本来のキャリア濃度よりも大きければ、
本発明の多重δドープ層による基本的な効果を発揮する
ことができる。そして、このようなキャリアの浸みだし
効果の強弱は、δドープ層,アンドープ層それぞれの不
純物濃度と膜厚とによって適宜調整することができる。
On the other hand, as shown in FIG.
In the 0 nm thick δ-doped layer (sample B), the region where the carrier existence probability defined by the electron wave function is high and the δ-doped layer having the ionization scattering center strongly overlap, and the electron concentration is low. 2 × 10 16 c
The region of m -3 or more is 11 nm from the interface. That is, it can be seen that the seepage of carriers from the δ-doped layer into the undoped layer is relatively small. However, even in this case, if the minimum value of the carrier concentration in the region between the δ-doped layers is higher than the original carrier concentration of the undoped layer,
The basic effect of the multiple δ-doped layer of the present invention can be exhibited. The strength of such a carrier seeping effect can be appropriately adjusted by the impurity concentration and the film thickness of each of the δ-doped layer and the undoped layer.

【0066】本実施形態においては、SiC基板10
に、図4の下方に示す構造を有する第1の積層部12及
び第2の積層部13を設けたので、各素子について以下
のような顕著な効果を発揮することができる。
In this embodiment, the SiC substrate 10
Since the first laminated portion 12 and the second laminated portion 13 having the structure shown in the lower part of FIG. 4 are provided, the following remarkable effects can be exhibited for each element.

【0067】−ショットキーダイオード− まず、ショットキーダイオード20においては、n型ド
ープ層12a内のキャリアが量子効果によってアンドー
プ層12bにも浸みだすように分布する。この状態で、
ショットキーダイオード20に順バイアスが印加される
と、第1の積層部12のポテンシャルが高められ、n型
ドープ層12a及びアンドープ層12bに絶えず電子が
供給されることから、第1の積層部12のn型ドープ層
12aとアンドープ層12bとの双方を通じて、容易に
ショットキー電極21に電流が流れる。つまり、第1の
積層部12のn型ドープ層12aだけでなくアンドープ
層12bもキャリア走行領域として機能することにな
る。このとき、アンドープ層12bにおける不純物濃度
が薄いので、アンドープ層12bにおいては不純物散乱
が低減される。したがって、抵抗値を小さく維持するこ
とができ、低消費電力,大電流を実現することができ
る。一方、ショットキーダイオード20に逆バイアスが
印加されると、第1の積層部12のアンドープ層12b
からn型ドープ層12aに空乏層が広がって、第1の積
層部12全体が容易に空乏化されるので、大きな耐圧値
が得られることになる。よって、オン抵抗の小さい、大
電力かつ高耐圧のパワーダイオードを実現することがで
きる。
First, in the Schottky diode 20, in the Schottky diode 20, the carriers in the n-type doped layer 12a are distributed so as to seep into the undoped layer 12b by the quantum effect. In this state,
When a forward bias is applied to the Schottky diode 20, the potential of the first stacked unit 12 is increased, and electrons are constantly supplied to the n-type doped layer 12a and the undoped layer 12b. The current easily flows through Schottky electrode 21 through both n-type doped layer 12a and undoped layer 12b. That is, not only the n-type doped layer 12a of the first stacked unit 12 but also the undoped layer 12b functions as a carrier traveling region. At this time, since the impurity concentration in the undoped layer 12b is low, impurity scattering in the undoped layer 12b is reduced. Therefore, the resistance value can be kept small, and low power consumption and large current can be realized. On the other hand, when a reverse bias is applied to the Schottky diode 20, the undoped layer 12b of the first stacked unit 12
From this, the depletion layer spreads to the n-type doped layer 12a, and the entire first laminated portion 12 is easily depleted, so that a large breakdown voltage value can be obtained. Therefore, it is possible to realize a power diode having a low on-resistance, a high power, and a high withstand voltage.

【0068】以下、本実施形態の横型ショットキーダイ
オードの作用について、従来の縦型ショットキーダイオ
ードと比較しながら詳しく説明する。
Hereinafter, the operation of the horizontal Schottky diode of the present embodiment will be described in detail in comparison with a conventional vertical Schottky diode.

【0069】図9(a1)〜(c3)は、本実施形態の
ショットキーダイオードと従来のショットキーダイオー
ドについて、バイアスの変化による伝導帯端の形状の変
化を示すエネルギーバンド図である。ここで、図9(a
1),(b1),(c1)は本実施形態のショットキー
ダイオードのアンドープ層12bの伝導帯端を、図9
(a2),(b2),(c2)は本実施形態のショット
キーダイオードのn型ドープ層12aの伝導帯端を、図
9(a3),(b3),(c3)は従来のショットキー
ダイオードのSiC基板の伝導帯端をそれぞれ示す。た
だし、従来のショットキーダイオードにおいては、均一
な濃度の窒素がドープされた均一ドープ層とショットキ
ー電極とが接触し、均一ドープ層のいずれかの部位にオ
ーミック電極がオーミック接触している縦型構造を有す
るものとする。また、図9(a1)〜(a3)は、ショ
ットキー電極とオーミック電極との間に電圧を印加しな
いとき(0バイアス)、図9(b1)〜(b3)は、シ
ョットキー電極とオーミック電極との間にショットキー
電極の方が高くなるように電圧を印加した場合(順バイ
アス)、図9(c1)〜(c3)は、ショットキー電極
とオーミック電極との間にオーミック電極の方が高くな
るように電圧を印加した場合(逆バイアス)の伝導帯端
の形状をそれぞれ示している。なお、オーミック電極と
第1の積層部12との接触状態はバイアスの変化によっ
て本質的に変化するものではないので、図示を省略して
いる。また、本実施形態では、キャリアとして電子が走
行するn型半導体層を設けた場合について説明している
ので、価電子帯端の形状についても図示を省略してい
る。
FIGS. 9 (a1) to 9 (c3) are energy band diagrams showing a change in the shape of the conduction band edge due to a change in bias for the Schottky diode of the present embodiment and the conventional Schottky diode. Here, FIG.
1), (b1) and (c1) show the conduction band edge of the undoped layer 12b of the Schottky diode of the present embodiment, and FIG.
(A2), (b2) and (c2) show the conduction band edge of the n-type doped layer 12a of the Schottky diode of the present embodiment, and FIGS. 9 (a3), (b3) and (c3) show conventional Schottky diodes. Respectively show the conduction band edges of the SiC substrate. However, in a conventional Schottky diode, a uniform doping layer doped with a uniform concentration of nitrogen is in contact with the Schottky electrode, and an ohmic electrode is in ohmic contact with any part of the uniform doping layer. It has a structure. 9 (a1) to 9 (a3) show the case where no voltage is applied between the Schottky electrode and the ohmic electrode (0 bias), and FIGS. 9 (b1) to 9 (b3) show the case where the Schottky electrode and the ohmic electrode are not applied. 9 (c1) to 9 (c3), when the voltage is applied such that the Schottky electrode becomes higher between the Schottky electrode and the ohmic electrode, the ohmic electrode becomes closer between the Schottky electrode and the ohmic electrode. The shapes of the conduction band edges when a voltage is applied so as to increase (reverse bias) are shown. The contact state between the ohmic electrode and the first laminated portion 12 does not essentially change due to a change in the bias, and is not shown. Further, in the present embodiment, a case is described in which an n-type semiconductor layer in which electrons travel as carriers is provided, and therefore, the shape of a valence band edge is not shown.

【0070】図9(a1)〜(a3)に示すように、本
実施形態,従来のショットキーダイオード共に、ゼロバ
イアス状態においては、活性領域のアンドープ層又はn
型ドープ等とショットキー電極との間、均一ドープ層と
ショットキー電極との間に、それぞれ高いショットキー
障壁(約1〜2eV)が形成されている。
As shown in FIGS. 9 (a1) to 9 (a3), in this embodiment and the conventional Schottky diode, the undoped layer of the active region or n
A high Schottky barrier (about 1 to 2 eV) is formed between the mold dope or the like and the Schottky electrode and between the uniformly doped layer and the Schottky electrode.

【0071】そして、図9(b1),(b2)に示すよ
うに、本実施形態のショットキーダイオードに順バイア
スが印加されると、第1の積層部12のポテンシャルが
高められる,つまり第1の積層部12のアンドープ層1
2b及びn型ドープ層12aにおける伝導帯端のエネル
ギーレベルが上昇する。このとき、アンドープ層12b
にも図6(a)に示すようなキャリアの分布が生じてい
るので、第1の積層部12のn型ドープ層12aとアン
ドープ層12bとの双方を通じて、容易にショットキー
電極21に電流が流れる。つまり、第1の積層部12の
n型ドープ層12aだけでなくアンドープ層12bもキ
ャリア走行領域として機能することになる。このとき、
アンドープ層12bには図6(a)に示すようなキャリ
アの分布が生じているものの不純物濃度が薄いので、ア
ンドープ層12bにおいては不純物散乱が低減される。
したがって、第1の積層部12全体としての抵抗値を小
さく維持することができ、低消費電力,大電流を実現す
ることができる。
Then, as shown in FIGS. 9B1 and 9B2, when a forward bias is applied to the Schottky diode of the present embodiment, the potential of the first laminated portion 12 is increased, that is, the first Layer 1 of the laminated portion 12 of
The energy level at the conduction band edge in 2b and n-type doped layer 12a increases. At this time, the undoped layer 12b
6 (a), a current easily flows through the Schottky electrode 21 through both the n-type doped layer 12a and the undoped layer 12b of the first laminated portion 12. Flows. That is, not only the n-type doped layer 12a of the first stacked unit 12 but also the undoped layer 12b functions as a carrier traveling region. At this time,
Although the carrier distribution as shown in FIG. 6A occurs in the undoped layer 12b, the impurity concentration is low, so that the impurity scattering is reduced in the undoped layer 12b.
Therefore, the resistance value of the entire first stacked unit 12 can be kept small, and low power consumption and large current can be realized.

【0072】一方、図9(b3)に示すように、従来の
ショットキーダイオードに順バイアスが印加されると、
均一ドープ層からショットキー電極に電流が流れる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B3, when a forward bias is applied to the conventional Schottky diode,
Current flows from the uniformly doped layer to the Schottky electrode.

【0073】また、図9(c1),(c2)に示すよう
に、本実施形態のショットキーダイオードに逆バイアス
が印加されると、第1の積層部12のアンドープ層12
b及びn型ドープ層12aにおける伝導帯端のエネルギ
ーレベル全体が低くなる。上述のように、耐圧値は、逆
バイアス時における空乏層に印加される電界によって規
定される。その場合、不純物濃度が低いほど伝導帯端の
傾斜が緩やかになるので、不純物濃度が低いほど空乏層
幅は当然広くなる。よって、図9(c1)に示すよう
に、アンドープ層12bにおいては、大きな耐圧値が得
られることになる。一方、単に高濃度ドープ層とショッ
トキー電極とが接触している場合、逆バイアスのときの
高濃度ドープ層の伝導帯端は、図9(c2)の破線に示
すようになり高濃度ドープ層の空乏層幅は極めて狭くな
るはずである。ところが、本実施形態においては、n型
ドープ層12aの厚みが10nmと極めて薄いので、図
9(c2)の実線に示すように、アンドープ層12bか
らの空乏層が広がってn型ドープ層12aにまで空乏層
が拡大していることから、電子の移動は起こり得ない。
As shown in FIGS. 9C1 and 9C2, when a reverse bias is applied to the Schottky diode of the present embodiment, the undoped layer 12
The overall energy level at the conduction band edge in the b and n-type doped layers 12a is reduced. As described above, the breakdown voltage is defined by the electric field applied to the depletion layer at the time of reverse bias. In that case, the slope of the conduction band edge becomes gentler as the impurity concentration is lower, so that the width of the depletion layer is naturally wider as the impurity concentration is lower. Therefore, as shown in FIG. 9C1, a large breakdown voltage is obtained in the undoped layer 12b. On the other hand, when the heavily doped layer is simply in contact with the Schottky electrode, the conduction band edge of the heavily doped layer at the time of reverse bias is as shown by the broken line in FIG. The width of the depletion layer should be extremely narrow. However, in the present embodiment, since the thickness of the n-type doped layer 12a is extremely thin, that is, 10 nm, the depletion layer from the undoped layer 12b spreads as shown by the solid line in FIG. Since the depletion layer has expanded to this point, no electron transfer can occur.

【0074】また、第1の積層部12全体が空乏化して
いるときにはアンドープ層12bにはキャリアの分布が
生じないので、第1の積層部12全体が高抵抗化され
る。なお、空乏化が不完全な場合、ショットキー電極2
1から引き出し用ドープ層22に電流が流れようとして
も、n型ドープ層12aの厚みが10nmと極めて薄い
ことから、n型ドープ層12aにおいて大きな抵抗を受
けることになり、現実には電流がほとんど流れない。す
なわち、n型ドープ層12aとショットキー電極21と
の間は実質的にもオーミック接触することはなく、ショ
ットキー接触が保たれる。しかも、アンドープ層12
b,n型ドープ層12aの厚み及び不純物濃度などを調
整することにより、厚みの大きいアンドープ層12bと
ショットキー電極21との間の空乏層幅によって耐圧値
を規定することができる。よって、高い耐圧値を得るこ
とができる。
When the entire first laminated portion 12 is depleted, carrier distribution does not occur in the undoped layer 12b, so that the resistance of the entire first laminated portion 12 is increased. When the depletion is incomplete, the Schottky electrode 2
Even if current flows from 1 to the extraction doping layer 22, since the thickness of the n-type doped layer 12a is extremely thin, 10 nm, the n-type doped layer 12a receives a large resistance. Not flowing. That is, there is substantially no ohmic contact between the n-type doped layer 12a and the Schottky electrode 21, and the Schottky contact is maintained. Moreover, the undoped layer 12
By adjusting the thickness and impurity concentration of the b and n-type doped layers 12a, the breakdown voltage can be defined by the depletion layer width between the undoped layer 12b having a large thickness and the Schottky electrode 21. Therefore, a high breakdown voltage can be obtained.

【0075】一方、図9(c3)に示すように、従来の
ショットキーダイオードでは、均一ドープ層の空乏層幅
が均一ドープ層の不純物濃度に応じて変化するので、均
一ドープ層の不純物濃度を調整することによって抵抗値
と耐圧値とを制御することは可能である。しかしなが
ら、抵抗値を下げるために均一ドープ層の不純物濃度を
上げると空乏層幅が狭くなって耐圧値が低下する一方、
均一ドープ層の不純物濃度を低減すると抵抗値が増大す
るというトレードオフが存在するので、従来のショット
キーダイオードでは、パワーデバイスとして望まれる低
抵抗性(低消費電力)と高耐圧性とを同時に実現するこ
とが困難である。一方、従来のショットキーダイオード
で横型構造を採用すると、大電流を確保しつつ大きな耐
圧性を得ることは困難であり、パワーデバイス用として
は縦型構造しか実現していない。
On the other hand, as shown in FIG. 9C3, in the conventional Schottky diode, the width of the depletion layer of the uniformly doped layer changes according to the impurity concentration of the uniformly doped layer. It is possible to control the resistance value and the withstand voltage value by adjusting. However, when the impurity concentration of the uniformly doped layer is increased in order to lower the resistance value, the width of the depletion layer is reduced and the withstand voltage value is reduced.
Since there is a trade-off that the resistance value increases when the impurity concentration of the uniformly doped layer is reduced, the conventional Schottky diode simultaneously achieves the low resistance (low power consumption) and the high withstand voltage desired for a power device. Is difficult to do. On the other hand, if a conventional Schottky diode has a horizontal structure, it is difficult to obtain a large withstand voltage while securing a large current, and only a vertical structure has been realized for power devices.

【0076】それに対し、本実施形態のショットキーデ
バイスにおいては、順バイアス状態では、キャリアがn
型ドープ層12a(高濃度ドープ層)からアンドープ層
12b(低濃度ドープ層)に亘って分布し、しかも、ア
ンドープ層12bにおける不純物散乱が低減されること
から、引き出し用ドープ層22からショットキー電極2
1に向かって、キャリア(電子)を容易に移動させるこ
とができる。一方、逆バイアス状態では、空乏化により
キャリアがアンドープ層12bには存在しないので、シ
ョットキー電極21から引き出し用ドープ層22に電子
がほとんど流れない。つまり、本実施形態のMESFE
Tにより、順バイアス状態と逆バイアス状態とではキャ
リアの分布状態が相異なることに着目して、従来のショ
ットキーダイオードにおいて存在していた低抵抗性と高
耐圧性というトレードオフを解消することができるので
ある。
On the other hand, in the Schottky device of the present embodiment, the carrier is n
Distributed from the doped layer 12a (highly doped layer) to the undoped layer 12b (lowly doped layer), and the scattering of impurities in the undoped layer 12b is reduced. 2
1, carriers (electrons) can be easily moved. On the other hand, in the reverse bias state, since electrons do not exist in the undoped layer 12b due to depletion, almost no electrons flow from the Schottky electrode 21 to the extraction doped layer 22. That is, the MESFE of the present embodiment
By paying attention to the fact that the carrier distribution state is different between the forward bias state and the reverse bias state by T, it is possible to eliminate the trade-off between the low resistance and the high breakdown voltage that existed in the conventional Schottky diode. You can.

【0077】そして、このパワーダイオードを横型構造
とすることにより、パワーダイオードをパワーMOSF
ETなどと共に共通のSiC基板上に集積することが容
易になった。つまり、従来、横型構造のショットキーダ
イオードでは、大電流を確保しつつ高い耐圧性を確保す
ることが困難であるために、大電力用のショットキーダ
イオードは、縦型構造にせざるを得なかった。それに対
し、本実施形態のショットキーダイオードは、低抵抗性
と高耐圧性というトレードオフを解消し、しかも、大電
流量を確保してパワーデバイスとしても用いることがで
きる。よって、本実施形態のショットキーダイオード
を、MESFETやMOSFETなどと共に共通のSi
C基板上に集積して、集積回路装置を構成すると、この
集積回路装置を通信システム機器に利用することができ
るのである。その場合、高周波信号を扱う通信システム
用機器においては、ディスクリート型の縦型ショットキ
ーダイオードに比べて、インピーダンスの整合が容易に
なり、ひいては、動作周波数の向上を図ることができる
という著効を発揮することができる。
The power diode has a horizontal structure, so that the power diode is
It has become easy to integrate them on a common SiC substrate together with ET and the like. That is, conventionally, it is difficult to secure a high withstand voltage while securing a large current with a Schottky diode having a horizontal structure, so that a Schottky diode for high power has to be a vertical structure. . In contrast, the Schottky diode of the present embodiment can be used as a power device while eliminating the trade-off between low resistance and high withstand voltage, and securing a large amount of current. Therefore, the Schottky diode of the present embodiment can be replaced by a common Si
When the integrated circuit device is configured by integrating the components on the C substrate, the integrated circuit device can be used for communication system equipment. In this case, in communication system equipment that handles high-frequency signals, impedance matching is easier than in the case of a discrete type vertical Schottky diode, and as a result, the operating frequency can be improved. can do.

【0078】また、縦型ショットキーダイオードの場合
には、キャパシタ構造を有しているために、寄生容量に
よる動作周波数の低下という不具合がある。それに対
し、本実施形態のような横型ショットキーダイオードは
キャパシタ構造を有していないので、さらに動作周波数
の向上を図ることができるという利点もある。
In the case of a vertical Schottky diode, since it has a capacitor structure, there is a problem that the operating frequency is reduced due to parasitic capacitance. On the other hand, the horizontal Schottky diode as in the present embodiment does not have a capacitor structure, and thus has an advantage that the operating frequency can be further improved.

【0079】なお、従来の基地局などの通信システム用
機器においては、シリコン基板上にダイオードを設けて
いる。その場合、シリコンの特性上、ショットキーダイ
オードではなく、pinダイオードやpnダイオードが
形成されるのが一般的である。ところが、本実施形態の
ごとくSiC基板を用いると容易にショットキーダイオ
ードを形成することができる。そして、ショットキーダ
イオードは、pinダイオードやpnダイオードよりも
キャリアのリカバリータイムが短いという特性を有して
いるので、より高速動作に適した構造を得ることができ
る。
Incidentally, in a communication system device such as a conventional base station, a diode is provided on a silicon substrate. In such a case, a pin diode or a pn diode is generally formed instead of a Schottky diode due to the characteristics of silicon. However, when an SiC substrate is used as in this embodiment, a Schottky diode can be easily formed. Since the Schottky diode has a characteristic that the carrier recovery time is shorter than that of the pin diode or the pn diode, a structure suitable for higher-speed operation can be obtained.

【0080】−MESFET− 次に、MESFET30においては、ショットキーダイ
オード20の場合と同様に、n型ドープ層12a内のキ
ャリアが量子効果によってアンドープ層12bにも浸み
だすように分布している。この状態で、MESFET3
0に順バイアスが印加されると、第1の積層部12のポ
テンシャルが高められ、n型ドープ層12a及びアンド
ープ層12bに絶えず電子が供給される。したがって、
第1の積層部12のn型ドープ層12aとアンドープ層
12bとの双方を通じて、容易にソース電極−ドレイン
電極間に電流が流れる。このとき、アンドープ層12b
における不純物濃度が薄いので、アンドープ層12bに
おいては不純物散乱が低減され。したがって、抵抗値を
小さく維持することができ、低消費電力,大電流を実現
することができる。
-MESFET- Next, in the MESFET 30, similarly to the case of the Schottky diode 20, the carriers in the n-type doped layer 12a are distributed so as to seep into the undoped layer 12b by the quantum effect. In this state, MESFET3
When a forward bias is applied to 0, the potential of the first stacked unit 12 is increased, and electrons are constantly supplied to the n-type doped layer 12a and the undoped layer 12b. Therefore,
A current easily flows between the source electrode and the drain electrode through both the n-type doped layer 12a and the undoped layer 12b of the first stacked unit 12. At this time, the undoped layer 12b
, The impurity concentration in the undoped layer 12b is reduced. Therefore, the resistance value can be kept small, and low power consumption and large current can be realized.

【0081】一方、MESFETのオフ状態では、第1
の積層部12のアンドープ層12bからn型ドープ層1
2aに空乏層が広がって、第1の積層部12全体が容易
に空乏化されるので、大きな耐圧値が得られることにな
る。よって、オン抵抗の小さい、大電力かつ高耐圧のパ
ワーアンプ用デバイスを得ることができる。
On the other hand, when the MESFET is off, the first
Layer 12 from the undoped layer 12b to the n-type doped layer 1
Since the depletion layer spreads to 2a and the entire first laminated portion 12 is easily depleted, a large withstand voltage value can be obtained. Therefore, a high power and high withstand voltage power amplifier device with low on-resistance can be obtained.

【0082】ここで、本実施形態のMESFETの性能
についての評価結果と、本実施形態のMESFETと従
来のMESFETとの性能の比較とについて、本発明者
達が、PCT出願(PCT/JP00/01855)に
おいて開示している事項に基づいて説明する。
Here, regarding the evaluation results of the performance of the MESFET of the present embodiment and the comparison of the performance of the MESFET of the present embodiment with the performance of the conventional MESFET, the inventors of the present invention made a PCT application (PCT / JP00 / 01855). ) Will be described based on the matters disclosed in the above.

【0083】まず、ゲート−ソース間の耐圧性について
両者を比較した。本実施形態におけるアンドープ層とn
型ドープ層とを5層ずつ交互に積層して形成された活性
領域(多重δドープ層)をチャネル層とするMESFE
Tでは、絶縁耐圧は120Vとなり、従来のMESFE
Tの4倍の耐圧値を有していた。
First, the gate-source withstand voltage was compared between the two. Undoped layer and n in this embodiment
Region with an active region (multiple δ-doped layer) formed by alternately laminating five-type doped layers by five layers each as a channel layer
In T, the withstand voltage becomes 120 V, and the conventional MESFE
It had a withstand voltage value four times that of T.

【0084】次に、本実施形態のMESFETについ
て、ドレイン電流とドレイン電圧との関係のゲート電圧
依存性(I−V特性)を調べた。ソース電極34とドレ
イン電極35との間に一定電圧を印加し、ゲート電極3
2に電圧を印加することにより、ゲート電極32に印加
する電圧に応じてソース・ドレイン間の電流が変調さ
れ、スイッチング動作が得られた。この時、ドレイン電
圧が140V以上であっても、ブレークダウンなしに安
定なドレイン電流が得られた。
Next, for the MESFET of the present embodiment, the gate voltage dependence (IV characteristics) of the relationship between the drain current and the drain voltage was examined. A constant voltage is applied between the source electrode 34 and the drain electrode 35, and the gate electrode 3
By applying a voltage to 2, the current between the source and the drain was modulated according to the voltage applied to the gate electrode 32, and a switching operation was obtained. At this time, even if the drain voltage was 140 V or more, a stable drain current was obtained without breakdown.

【0085】図10は、本実施形態のMESFETにつ
いて、ドレイン電流とドレイン電圧との関係のゲート電
圧依存性(I−V特性)を測定した結果を示す図であ
る。同図において、横軸はドレイン間電圧Vds(V)
を表し、縦軸はドレイン電流Ids(A)を表し、ゲー
ト電圧Vgをパラメータとしている。
FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the gate voltage dependency (IV characteristics) of the relationship between the drain current and the drain voltage for the MESFET of this embodiment. In the figure, the horizontal axis represents the drain-to-drain voltage Vds (V).
The vertical axis represents the drain current Ids (A), and the gate voltage Vg is used as a parameter.

【0086】さらに、本実施形態と従来のMESFET
について、しきい値電圧付近の相互コンダクタンスを測
定した。その結果、上述のような第1の積層部12をチ
ャネル層として用いた本実施形態のMESFETの相互
コンダクタンスは、均一ドープ層をチャネル層として用
いた従来のMESFETに比べて約2倍近く高くなって
いることが分かった。これは、本実施形態のMESFE
Tにおける電子移動度が上述のように高くなることに起
因するものである。
Further, the present embodiment and the conventional MESFET
, The transconductance near the threshold voltage was measured. As a result, the transconductance of the MESFET of the present embodiment using the first stacked portion 12 as a channel layer as described above is approximately twice as high as that of a conventional MESFET using a uniformly doped layer as a channel layer. I knew it was. This is the MESFE of the present embodiment.
This is because the electron mobility at T is increased as described above.

【0087】以上の結果から、本実施形態のMESFE
Tにおいては、低消費電力、高耐圧、高利得という効果
を発揮することができる。
From the above results, the MESFE of the present embodiment
At T, the effects of low power consumption, high withstand voltage, and high gain can be exhibited.

【0088】上述のような本実施形態のMESFETと
従来のMESFETとの機能の相違に対応して、本実施
形態のパワーアンプと従来のパワーアンプとを比較する
と、以下のような相違がある。
When the power amplifier of the present embodiment and the conventional power amplifier are compared in correspondence with the above-described difference in function between the MESFET of the present embodiment and the conventional MESFET, the following differences are obtained.

【0089】図20に示すように、従来の基地局におい
ては、大電力の増幅を必要とする送信増幅部において
は、MESFETを備えた4つのメインアンプを配置し
ている。ところが、MESFETの数が多いほど、各M
ESFET間のインピーダンスを整合させることが難し
くなり、その困難さは高周波信号の周波数が高いほど増
大する。
As shown in FIG. 20, in a conventional base station, four main amplifiers having MESFETs are arranged in a transmission amplifier that requires large power amplification. However, as the number of MESFETs increases, each M
It is difficult to match the impedance between ESFETs, and the difficulty increases as the frequency of the high-frequency signal increases.

【0090】それに対し、本実施形態では、送信増幅回
路には、MESFETを備えた1つのメインアンプ13
8を配置するだけで、所望の電力を得ることが可能であ
る。そして、このようなMESFET数の低減により、
高い周波数領域の高周波信号を扱う回路においても、従
来の基地局中の回路に比べてインピーダンス整合回路の
構成の簡素化を図ることができる。しかも、上述のよう
にショットキーダイオードも、MESFETと共に同じ
SiC基板上に集積化され、その数の低減が図られるの
で、インピーダンス整合回路の構成がますます容易とな
る。したがって、例えばGHzオーダーの高周波を扱う
通信システムに本実施形態のMESFETを搭載した半
導体集積回路装置を組み込むことが可能である。
On the other hand, in the present embodiment, the transmission amplifier circuit includes one main amplifier 13 having a MESFET.
By simply arranging 8, it is possible to obtain desired power. And, by reducing the number of MESFETs,
Even in a circuit that handles a high-frequency signal in a high frequency region, the configuration of the impedance matching circuit can be simplified as compared with a circuit in a conventional base station. Moreover, as described above, the Schottky diode is also integrated on the same SiC substrate together with the MESFET, and the number of Schottky diodes is reduced, so that the configuration of the impedance matching circuit is further facilitated. Therefore, it is possible to incorporate the semiconductor integrated circuit device equipped with the MESFET of the present embodiment into a communication system that handles a high frequency of, for example, GHz order.

【0091】−MOSFET− nMOSFET40においては、ゲート電極42に駆動
用電圧が印加されて、キャリアが走行する反転状態にお
いては、印加電圧Vに対応するポテンシャルeVによっ
て上方に曲げられた伝導帯端の端部に電子が集まり、こ
の電子がソース領域43aとドレイン領域43bとの間
の電位差に応じ、第2の積層部13のチャネル層となる
部分を走行することになる。そのとき、キャリア(ここ
では電子)の濃度はゲート絶縁膜41の直下において高
濃度で下方に向かうほど低濃度になるように分布するの
で、実際上、ゲート絶縁膜41直下の領域であるアンド
ープ層13bがほぼチャネル層の大部分を占めることに
なる。ところが、アンドープ層13bにはほとんど不純
物がドープされていないので、アンドープ層13bを走
行するキャリアに対する不純物イオン散乱は少なくな
る。つまり、第2の積層部13におけるキャリアの走行
を妨げる不純物イオン散乱が少なくなることで、高いチ
ャネル移動度が得られる。
-MOSFET- In the nMOSFET 40, a driving voltage is applied to the gate electrode 42, and in the inversion state in which the carrier travels, the end of the conduction band end bent upward by the potential eV corresponding to the applied voltage V. Electrons gather in the portion, and the electrons travel through the portion of the second stacked portion 13 that will be the channel layer according to the potential difference between the source region 43a and the drain region 43b. At this time, the concentration of carriers (electrons in this case) is distributed immediately below the gate insulating film 41 so as to be higher and lower as the concentration goes down. 13b occupies almost all of the channel layer. However, since impurities are hardly doped in the undoped layer 13b, scattering of impurity ions on carriers traveling in the undoped layer 13b is reduced. That is, high channel mobility can be obtained by reducing impurity ion scattering that hinders the carrier from traveling in the second stacked unit 13.

【0092】また、MOSFETのゲート絶縁膜はほと
んどの場合、基板の熱処理によって形成される酸化膜で
あることから、アンドープ層13bを熱酸化して形成さ
れたゲート絶縁膜41中にトラップされる負の電荷は少
ない。したがって、第2の積層部13中の特に最上のア
ンドープ層13bを流れる電子がゲート絶縁膜41中の
電荷との相互作用による走行妨害作用を受けることがほ
とんどないことからも、チャネル移動度が向上する。ま
た、ゲート電極42に駆動用電圧が印加されていないと
きには、ソース領域43aとドレイン領域43bとの間
に高電圧が印加されても、MESFET30の場合と同
様に、空乏層がアンドープ層13bからn型ドープ層1
3aに容易に広がるので、高い耐圧を発揮することがで
きる。
Since the gate insulating film of the MOSFET is almost always an oxide film formed by heat treatment of the substrate, the negative electrode trapped in the gate insulating film 41 formed by thermally oxidizing the undoped layer 13b. Charge is small. Therefore, since the electrons flowing through the uppermost undoped layer 13b in the second stacked portion 13 are hardly affected by the traveling hindrance due to the interaction with the charges in the gate insulating film 41, the channel mobility is improved. I do. Further, when the driving voltage is not applied to the gate electrode 42, even when a high voltage is applied between the source region 43a and the drain region 43b, the depletion layer is changed from the undoped layer 13b to n similarly to the case of the MESFET 30. Mold dope layer 1
Since it easily spreads to 3a, a high withstand voltage can be exhibited.

【0093】すなわち、高耐圧でオン抵抗が小さく,か
つ大電流容量,高相互コンダクタンスという優れた特性
を発揮することができる。例えば、ドレイン電圧が40
0V以上においてもブレークダウンなしに安定なドレイ
ン電流が得られ、オフ状態のMOSFETにおいての絶
縁破壊電圧は600V以上である。
That is, excellent characteristics such as high withstand voltage, low on-resistance, large current capacity and high mutual conductance can be exhibited. For example, if the drain voltage is 40
Even at 0 V or more, a stable drain current can be obtained without breakdown, and the breakdown voltage of the off-state MOSFET is 600 V or more.

【0094】なお、pMOSFETを設けた場合には、
nMOSFETと同様に、チャネル領域を走行するホー
ルが、チャネル領域中の不純物イオンによる散乱やゲー
ト絶縁膜中の不純物にトラップされた正の電荷による妨
害作用をほとんど受けることがないので、高耐圧で低オ
ン抵抗,大電流容量,高相互コンダクタンス特性を発揮
することができる。
When a pMOSFET is provided,
As in the case of the nMOSFET, holes traveling in the channel region are hardly affected by scattering by impurity ions in the channel region or obstruction by positive charges trapped by impurities in the gate insulating film. It can exhibit on-resistance, large current capacity, and high mutual conductance characteristics.

【0095】−コンデンサ− キャパシタ50(コンデンサ)は、例えば5mm角の面
積でBST膜を形成すると、BST膜の比誘電率が10
00程度であり、厚みも10nm程度の薄膜化が可能で
あるので、約22μFの容量が得られる。つまり、小さ
な面積で大容量のコンデンサを形成することができる。
-Capacitor- The capacitor 50 (capacitor) has a relative dielectric constant of 10 when a BST film is formed with an area of, for example, 5 mm square.
Since the thickness is about 00 and the thickness can be reduced to about 10 nm, a capacitance of about 22 μF can be obtained. That is, a large-capacity capacitor can be formed with a small area.

【0096】インダクタ60は、5mm角程度の面積に
線幅9μmのスパイラル状の導体膜を間隔4μmで設け
たとすると、ターン数が160回程度になり、インダク
タンスが780μHになる。つまり、小さな面積で所望
の仕様を満足するインダクタを設けることができる。
If a spiral conductor film having a line width of 9 μm is provided at an interval of 4 μm in an area of about 5 mm square, the inductor 60 has about 160 turns and an inductance of 780 μH. That is, an inductor that satisfies desired specifications with a small area can be provided.

【0097】ここで、上記ショットキーダイオード,M
ESFET,MOSFETにおける積層部は、1層の高
濃度ドープ層と1層の低濃度ドープ層のみを有していて
もよい。また、高濃度ドープ層と低濃度ドープ層のいず
れを先に形成してもよい。1層の高濃度ドープ層の上下
にそれぞれ1層の低濃度ドープ層(アンドープ層)を配
置されていてもよい。つまり、高濃度ドープ層と低濃度
ドープ層との数が異なっていてもよい。
Here, the Schottky diode, M
The stacked part in the ESFET and the MOSFET may have only one high-concentration doped layer and one low-concentration doped layer. Either the heavily doped layer or the lightly doped layer may be formed first. One low-concentration doped layer (undoped layer) may be disposed above and below one high-concentration doped layer. That is, the number of the heavily doped layers and the number of the lightly doped layers may be different.

【0098】−製造工程− 次に、本実施形態における半導体デバイスの製造工程に
ついて、図11(a)〜図13(b)を参照しながら説
明する。ここで、図11(a)〜(c)は、本実施形態
の半導体デバイスの製造工程のうち第1,第2の積層部
の形成から素子分離領域の形成までの工程を示す断面図
である。図12(a)〜(c)は、本実施形態の半導体
デバイスの製造工程のうちソース・ドレイン領域の形成
から各素子の電極又は導体膜の形成までの工程を示す断
面図である。図13(a),(b)は、本実施形態の半
導体デバイスの製造工程のうちキャパシタの上部電極の
形成から各素子の導体部へのコンタクトホールの形成ま
での工程を示す断面図である。なお、本実施形態におけ
る結晶成長装置及び結晶成長方法は、特許出願2000
−58964号又は特許出願2000−06210号の
明細書及び図面に開示されている構造又は方法に基づい
ている。
-Manufacturing Process- Next, the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views showing steps from the formation of the first and second laminated portions to the formation of the element isolation region in the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. . FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views showing steps from the formation of source / drain regions to the formation of electrodes or conductor films of each element in the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing steps from the formation of the upper electrode of the capacitor to the formation of the contact hole in the conductor of each element in the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. The crystal growth apparatus and the crystal growth method according to the present embodiment are described in Patent Application 2000
-58964 or Patent Application 2000-06210 based on the structure or method disclosed in the specification and drawings.

【0099】まず、図11(a)に示す工程で、p型の
SiC基板10を準備する。本実施形態においては、S
iC基板10として、主面が{ 1 1 -2 0 }面(A面)
に一致した方位を有する4H−SiC基板を用いる。た
だし、主面が( 0 0 0 1)面(C面)から数度ずれた方
位を有するSiC基板を用いてもよい。
First, in the step shown in FIG. 11A, a p-type SiC substrate 10 is prepared. In the present embodiment, S
The main surface of the iC substrate 10 is a {11-200} surface (A surface)
A 4H-SiC substrate having an orientation corresponding to the above is used. However, a SiC substrate whose main surface has an orientation shifted from the (00001) plane (C plane) by several degrees may be used.

【0100】そして、流量5(l/min)の酸素によ
ってバブリングされた水蒸気雰囲気中で、SiC基板1
0を1100℃で3時間ほど熱酸化し、表面に厚みが約
40nmの熱酸化膜を形成した後、バッファード弗酸
(弗酸:フッ化アンモニウム水溶液=1:7)により、
その熱酸化膜を除去する。そして、CVD装置のチャン
バー内にSiC基板10を設置し、チャンバー内を10
-6Pa程度(≒10-8Torr)の真空度になるまで減圧す
る。次に、チャンバー内に希釈ガス(キャリアガス)と
して流量2(l/min)の水素ガスと流量1(l/m
in)のアルゴンガスとを供給し、チャンバー内の圧力
を0.0933MPaとして、基板温度を約1600℃
に制御する。水素ガス及びアルゴンガスの流量は上述の
一定値に保持しながら、原料ガスとして流量が2(ml
/min)のプロパンガスと、流量が3(ml/mi
n)のシランガスとをチャンバー内に導入する。原料ガ
スは流量50(ml/min)の水素ガスで希釈されて
いる。そして、チャンバー内で、原料ガス及び希釈ガス
を供給しながら、n型不純物である窒素(ドーピングガ
ス)をパルス状に供給することにより、SiC基板10
の主面の上に、厚みが約1200nmの第1の低濃度ド
ープ層15を形成する。ここで、ドーピングガスとして
は例えば窒素を高圧ボンベに収納しておいて、高圧ボン
ベとドーピングガス供給用配管との間にパルスバルブを
設ける。そして、原料ガス及び希釈ガスを供給しなが
ら、パルスバルブを繰り返し開閉することによって、ド
ーピングガスをチャンバー内のSiC基板10の直上に
パルス状に供給することができる。
Then, the SiC substrate 1 was placed in a steam atmosphere bubbled with oxygen at a flow rate of 5 (l / min).
0 was thermally oxidized at 1100 ° C. for about 3 hours to form a thermal oxide film having a thickness of about 40 nm on the surface.
The thermal oxide film is removed. Then, the SiC substrate 10 is set in the chamber of the CVD apparatus, and
The pressure is reduced until the degree of vacuum reaches about -6 Pa (≒ 10 -8 Torr). Next, a hydrogen gas at a flow rate of 2 (l / min) as a diluent gas (carrier gas) and a flow rate of 1 (l / m
in) with argon gas, the pressure in the chamber was 0.0933 MPa, and the substrate temperature was about 1600 ° C.
To control. While maintaining the flow rates of the hydrogen gas and the argon gas at the above-mentioned constant values, the flow rates of the raw material gas were 2 (ml).
/ Min) propane gas and a flow rate of 3 (ml / mi)
n) The silane gas is introduced into the chamber. The source gas is diluted with a hydrogen gas at a flow rate of 50 (ml / min). Then, while supplying the source gas and the diluent gas in the chamber, nitrogen (doping gas), which is an n-type impurity, is supplied in a pulsed manner, so that the SiC substrate 10 is supplied.
A first lightly doped layer 15 having a thickness of about 1200 nm is formed on the main surface of the first step. Here, as the doping gas, for example, nitrogen is stored in a high-pressure cylinder, and a pulse valve is provided between the high-pressure cylinder and the doping gas supply pipe. By repeatedly opening and closing the pulse valve while supplying the source gas and the diluent gas, the doping gas can be supplied in a pulse shape directly above the SiC substrate 10 in the chamber.

【0101】次に、低濃度ドープ層15の上に、厚み約
10nmのn型ドープ層12a(高濃度ドープ層)を形
成する。ここで、低濃度ドープ層15を形成する際に
は、パルスバルブを開いている期間(パルス幅)を短く
し、n型ドープ層12aを形成する際には、パルスバル
ブを開いている期間(パルス幅)を長くすることによ
り、不純物濃度の高低差を容易に実現することができ
る。なお、第1の低濃度ドープ層15の代わりに、アン
ドープ層を形成してもよい。
Next, on the lightly doped layer 15, an n-type doped layer 12a (highly doped layer) having a thickness of about 10 nm is formed. Here, when the lightly doped layer 15 is formed, the period (pulse width) during which the pulse valve is open is shortened, and when the n-type doped layer 12a is formed, the period during which the pulse valve is open ( By increasing the pulse width, the difference in the impurity concentration can be easily realized. Note that an undoped layer may be formed instead of the first lightly doped layer 15.

【0102】そして、n型ドープ層12aのエピタキシ
ャル成長が終了すると、ドーピングガスの供給を停止さ
せて、つまり、パルスバルブを完全に閉じた状態で、プ
ロパンガスとシランガスとをSiC基板10の上に供給
することにより、SiC基板10の主面の上に、アンド
ープのSiC単結晶からなる厚み約50nmのアンドー
プ層12b(低濃度ドープ層)をエピタキシャル成長さ
せる。
When the epitaxial growth of the n-type doped layer 12a is completed, the supply of the doping gas is stopped, that is, the propane gas and the silane gas are supplied onto the SiC substrate 10 with the pulse valve completely closed. By doing so, an undoped layer 12b (lightly doped layer) having a thickness of about 50 nm and made of undoped SiC single crystal is epitaxially grown on the main surface of SiC substrate 10.

【0103】このようにして、原料ガスを供給しながら
同時にパルスバルブを開閉してドーピングガスを導入す
ることによるn型ドープ層12aの形成と、パルスバル
ブを閉じた状態にしてドーピングガスを供給しないで原
料ガスの供給のみによるアンドープ層12bの形成とを
各々5回ずつ繰り返すことにより、n型ドープ層12a
とアンドープ層12bとを交互に5層ずつ積層してなる
第1の積層部12を形成する。このとき、最上層にはア
ンドープ層12bを形成し、その厚みを他のアンドープ
層12bよりも15nm程度厚くしておく。第1の積層
部12における平均の窒素濃度は、約1×1017atoms
・cm-3であり、第1の積層部12のトータルの厚み
は、約300nmである。
In this way, the n-type doped layer 12a is formed by simultaneously opening and closing the pulse valve and introducing the doping gas while supplying the source gas, and the doping gas is not supplied while the pulse valve is closed. By repeating the formation of the undoped layer 12b only by supplying the source gas 5 times each, the n-type doped layer 12a
And an undoped layer 12b are alternately laminated to form a first laminated portion 12 composed of five layers. At this time, the undoped layer 12b is formed as the uppermost layer, and its thickness is set to be about 15 nm thicker than the other undoped layers 12b. The average nitrogen concentration in the first stacked unit 12 is about 1 × 10 17 atoms
Cm -3 , and the total thickness of the first laminated portion 12 is about 300 nm.

【0104】次に、原料ガスと希釈ガスはそのままにし
て、ドーピングガスを、p型不純物であるアルミニウム
を含むガス(ドーピングガス)に切り換えることによ
り、第1の積層部12の上に、厚みが約1200nmの
低濃度ドープ層16を形成する。ここで、ドーピングガ
スとしては例えばトリメチルアルミニウム(Al(CH
33 を約10%含む水素ガスを用いる。
Next, the source gas and the diluent gas are left as they are.
And doping gas is aluminum which is a p-type impurity.
By switching to a gas containing gas (doping gas)
And a thickness of about 1200 nm on the first laminated portion 12.
A lightly doped layer 16 is formed. Where the doping gas
For example, trimethyl aluminum (Al (CH
Three )Three Of hydrogen gas containing about 10% is used.

【0105】そして、上述の第1の積層部12を形成す
る際の手順と同様に、原料ガスを供給しながら同時にパ
ルスバルブを開閉してドーピングガス(トリメチルアル
ミニウムを含む水素ガス)を導入することによる厚み約
5nmのp型ドープ層13a(高濃度ドープ層)を形成
する。p型ドープ層13aの形成と、パルスバルブを閉
じた状態にしてドーピングガスを供給しないで原料ガス
の供給のみによるアンドープ層13bの形成とを各々2
0回ずつ繰り返すことにより、p型ドープ層13aとア
ンドープ層13bとを交互に20周期積層してなる第2
の積層部13を形成する。このとき、最上層にはアンド
ープ層13bを形成し、その厚みを他のアンドープ層1
3bよりも15nm程度厚くしておく。第2の積層部1
3における平均のアルミニウム濃度は、約1×1017at
oms ・cm-3であり、第2の積層部13の熱酸化終了後
におけるトータルの厚みは、約1100nmである。
In the same manner as the procedure for forming the first laminated portion 12, the doping gas (hydrogen gas containing trimethylaluminum) is introduced by simultaneously opening and closing the pulse valve while supplying the source gas. To form a p-type doped layer 13a (highly doped layer) having a thickness of about 5 nm. The formation of the p-type doped layer 13a and the formation of the undoped layer 13b only by supplying the source gas without supplying the doping gas with the pulse valve closed are each performed in two steps.
By repeating 0 times each, a second p-type doped layer 13a and an undoped layer 13b are alternately stacked for 20 periods.
Is formed. At this time, an undoped layer 13b is formed on the uppermost layer, and the thickness of the undoped layer 13b is
It is made about 15 nm thicker than 3b. 2nd laminated part 1
3 has an average aluminum concentration of about 1 × 10 17 at
oms · cm −3 , and the total thickness of the second laminated portion 13 after the completion of the thermal oxidation is about 1100 nm.

【0106】次に、図11(b)に示す工程で、選択的
エッチングにより、第2の積層部13及び第2の低濃度
ドープ層16のうち,ショットキーダイオード20及び
MESFET30を形成しようとする領域を除去して、
ショットキーダイオード20及びMESFET30を形
成しようとする領域に第1の積層部12を露出させる。
Next, in the step shown in FIG. 11B, the Schottky diode 20 and the MESFET 30 of the second laminated portion 13 and the second lightly doped layer 16 are to be formed by selective etching. Remove the area,
The first stacked unit 12 is exposed in a region where the Schottky diode 20 and the MESFET 30 are to be formed.

【0107】次に、図11(c)に示す工程で、基板
に、素子分離領域を形成するためのトレンチを形成し、
トレンチ内にシリコン酸化膜を埋め込んで素子分離領域
11を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 11C, a trench for forming an element isolation region is formed in the substrate.
An element isolation region 11 is formed by burying a silicon oxide film in the trench.

【0108】次に、図12(a)に示す工程で、n型不
純物(例えば窒素イオンN+ )の注入により、ショット
キーダイオード20の電極引き出し層22を形成する。
このとき、基板上に、n型不純物イオンを注入する領域
以外の領域を覆い、n型不純物イオンを注入する領域を
開口したシリコン酸化膜などからなる注入マスクを形成
した後、基板温度を500〜800℃の間に加熱して、
注入マスクの上方から窒素イオン(N+ )などのイオン
注入を行なう。さらに、不純物の活性化のためのアニー
ルを温度1500℃で10分間行なうことにより、n型
不純物濃度が約1×1018atoms ・cm-3の電極引き出
し層22を形成する。このとき、窒素イオン(N+
を、注入エネルギーが互いに異なる例えば6回のイオン
注入工程に分けて基板内に注入する。例えば、第1回目
のイオン注入の条件が加速電圧180keV,ドーズ量
1.5×1014atoms ・cm-2で、第2回目のイオン注
入の条件が加速電圧130keV,ドーズ量1×1014
atoms ・cm-2で、第3回目のイオン注入の条件が加速
電圧110keV,ドーズ量5×1013atoms ・cm -2
で、第4回目のイオン注入の条件が加速電圧100ke
V,ドーズ量8×10 13atoms ・cm-2で、第5回目の
イオン注入の条件が加速電圧60keV,ドーズ量6×
1013atoms ・cm-2で、第6回目のイオン注入の条件
が加速電圧30keV,ドーズ量5×1013atoms ・c
-2である。イオン注入の方向は、いずれの場合にもS
iC基板10の法線に対して7°傾いた方向であり、注
入深さは約0.3μmである。なお、このときMESF
ET30のソース・ドレイン電極の直下方に位置する部
分にも、薄いコンタクト用高濃度ドープ層を形成してお
く。
Next, in the step shown in FIG.
Pure substance (for example, nitrogen ion N+ Shot by injection)
The electrode lead layer 22 of the key diode 20 is formed.
At this time, a region for implanting n-type impurity ions is formed on the substrate.
To cover the other regions and implant the n-type impurity ions.
Forming implantation mask consisting of open silicon oxide film etc.
After that, the substrate temperature is heated to between 500 and 800 ° C.
From above the implantation mask, nitrogen ions (N+ ) And other ions
Perform injection. Furthermore, annealing for impurity activation
The temperature at 1500 ° C for 10 minutes,
The impurity concentration is about 1 × 1018atoms · cm-3Electrode extraction
A layer 22 is formed. At this time, nitrogen ions (N+ )
, For example, six ions having different implantation energies
It is implanted into the substrate in the implantation step. For example, the first
Ion implantation conditions are accelerating voltage 180 keV, dose amount
1.5 × 1014atoms · cm-2Then, the second ion injection
The conditions of the input were an acceleration voltage of 130 keV and a dose of 1 × 10.14
atoms · cm-2The conditions of the third ion implantation accelerated
Voltage 110 keV, dose 5 × 1013atoms · cm -2
Then, the condition of the fourth ion implantation is that the acceleration voltage is 100 ke.
V, dose 8 × 10 13atoms · cm-2And the fifth
The conditions of the ion implantation are an acceleration voltage of 60 keV and a dose of 6 ×.
1013atoms · cm-2Then, the conditions for the sixth ion implantation
Has an acceleration voltage of 30 keV and a dose of 5 × 1013atoms · c
m-2It is. The direction of ion implantation is in each case S
This is a direction inclined by 7 ° with respect to the normal line of the iC substrate 10.
The penetration depth is about 0.3 μm. At this time, MESF
Portion located directly below the source / drain electrodes of ET30
In addition, a thin high-concentration doped layer
Good.

【0109】同様に、n型不純物(例えば窒素イオンN
+ )の注入により、nMOSFET40のソース領域4
3a及びドレイン領域43bを形成する。このとき、基
板上に、n型不純物イオンを注入する領域以外の領域を
覆い、n型不純物イオンを注入する領域を開口したシリ
コン酸化膜などからなる注入マスクを形成した後、基板
温度を500〜800℃の間に加熱して、注入マスクの
上方から窒素イオン(N+ )などのイオン注入を行な
う。さらに、不純物の活性化のためのアニールを温度1
500℃で10分間行なうことにより、注入深さが約
0.8μmでn型不純物濃度が約1×1018atoms ・c
-3のソース領域43a及びドレイン領域43bを形成
する。なお、このときMESFET30のソース・ドレ
イン電極の直下方に位置する部分にも、n型不純物(例
えば窒素イオンN+ )を浅く注入してもよい。
Similarly, an n-type impurity (eg, nitrogen ion N
+), The source region 4 of the nMOSFET 40 is
3a and the drain region 43b are formed. At this time, after forming an implantation mask made of a silicon oxide film or the like on the substrate other than the region into which the n-type impurity ions are implanted and opening the region into which the n-type impurity ions are implanted, the substrate temperature is set to 500 to By heating at 800 ° C., ion implantation of nitrogen ions (N + ) or the like is performed from above the implantation mask. Further, annealing for activating impurities is performed at a temperature of 1 °.
By performing the treatment at 500 ° C. for 10 minutes, the implantation depth is about 0.8 μm and the n-type impurity concentration is about 1 × 10 18 atoms · c.
An m −3 source region 43a and a drain region 43b are formed. At this time, an n-type impurity (for example, nitrogen ion N +) may be implanted shallowly into a portion of the MESFET 30 located immediately below the source / drain electrodes.

【0110】次に、図12(b)に示す工程で、基板上
に、注入マスクを除去した後、プラズマCVD法によっ
て厚みが約0.4μmのSiN膜を形成した後、SiN
膜をパターニングして、第2の積層部13のうちキャパ
シタ50及びインダクタ60を形成しようとする領域の
上に、下地絶縁膜51と誘電体膜61とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 12B, after removing the implantation mask from the substrate, an SiN film having a thickness of about 0.4 μm is formed by the plasma CVD method.
The film is patterned to form a base insulating film 51 and a dielectric film 61 on a region of the second stacked unit 13 where the capacitor 50 and the inductor 60 are to be formed.

【0111】次に、図12(c)に示す工程で、MOS
FET形成領域において、約1100℃の温度下で第2
の積層部13の最上層のアンドープ層13bの表面部
(約15nmの厚み分)を熱酸化することにより、厚み
が約30nmの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜41を形
成する。次に、ゲート絶縁膜41のうちソース領域43
a及びドレイン領域43bの上方に位置する部分を除去
して開口部を設け、開口部に真空蒸着法により形成され
たNi合金膜からなるソース電極44及びドレイン電極
45を形成する。このとき、同時に、ショットキーダイ
オード20の電極引き出し層22及び第1の積層部12
の上の上にもNi合金膜からなるオーミック電極23,
ソース電極34及びドレイン電極35を形成する。さら
に、ソース電極34,44,ドレイン電極35,45及
びオーミック電極23と各積層部12,13又は電極引
き出し層22とのオーミックコンタクトをとるために1
000℃で3分間アニールを行なう。続いて、ゲート絶
縁膜41の上にニッケル(Ni)合金膜を蒸着して、ニ
ッケル合金膜からなるゲート長約1μmのゲート電極4
2を形成する。また、第1の積層部12のショットキー
ダイオード20,MESFET30を形成する領域の上
にニッケル(Ni)の蒸着を行なって、ニッケルからな
るショットキー電極21及びショットキーゲート電極3
2を形成するとともに、キャパシタ50の下地絶縁膜5
1の上に白金(Pt)の蒸着を行なって白金からなる下
部電極52を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
In the FET formation region, the second
By thermally oxidizing the surface portion (about 15 nm thick) of the uppermost undoped layer 13b of the stacked portion 13, a gate insulating film 41 made of a thermal oxide film having a thickness of about 30 nm is formed. Next, the source region 43 of the gate insulating film 41 is formed.
An opening is provided by removing a portion located above the a and drain region 43b, and a source electrode 44 and a drain electrode 45 made of a Ni alloy film formed by a vacuum deposition method are formed in the opening. At this time, simultaneously, the electrode lead layer 22 of the Schottky diode 20 and the first laminated portion 12
Ohmic electrode 23 made of a Ni alloy film,
A source electrode 34 and a drain electrode 35 are formed. Further, in order to make ohmic contact between the source electrodes 34, 44, the drain electrodes 35, 45, and the ohmic electrode 23 and each of the laminated portions 12, 13 or the electrode lead layer 22, one step is taken.
Anneal at 000 ° C. for 3 minutes. Subsequently, a nickel (Ni) alloy film is deposited on the gate insulating film 41 to form a gate electrode 4 made of a nickel alloy film having a gate length of about 1 μm.
Form 2 In addition, nickel (Ni) is deposited on a region of the first laminated portion 12 where the Schottky diode 20 and the MESFET 30 are to be formed, so that the Schottky electrode 21 and the Schottky gate electrode 3 made of nickel are formed.
2 and the underlying insulating film 5 of the capacitor 50
The lower electrode 52 made of platinum is formed by performing platinum (Pt) vapor deposition on the first electrode 52.

【0112】次に、インダクタ60を形成しようとする
領域において、スパイラル状の開口を有するレジスト膜
を形成した後、その上に厚みが約4μmのCu膜を堆積
し、リフトオフを行なって、誘電体膜61の上にスパイ
ラル状の導体膜62を残す。なお、Cu膜に代えてアル
ミニウム合金膜により導体膜を構成してもよい。その場
合には、アルミニウム合金膜を堆積した後、Cl2 ガス
とBCl3 ガスとを用いたRIEドライエッチングによ
ってアルミニウム合金膜をパターニングしてスパイラル
状の導体膜62を形成する。
Next, in a region where the inductor 60 is to be formed, a resist film having a spiral opening is formed, and then a Cu film having a thickness of about 4 μm is deposited thereon, and lift-off is performed. The spiral conductive film 62 is left on the film 61. Note that the conductor film may be formed of an aluminum alloy film instead of the Cu film. In that case, after depositing the aluminum alloy film, the aluminum alloy film is patterned by RIE dry etching using Cl 2 gas and BCl 3 gas to form a spiral conductive film 62.

【0113】次に、図13(a)に示す工程で、スパッ
タリング法によりキャパシタ50の下部電極の上にBS
T膜を形成した後、蒸着法によりBST膜の上に白金
(Pt)膜を形成する。そして、白金膜及びBST膜を
所定の形状にパターニングして、上部電極54及び容量
絶縁膜53を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 13A, the BS is formed on the lower electrode of the capacitor 50 by sputtering.
After forming the T film, a platinum (Pt) film is formed on the BST film by an evaporation method. Then, the platinum film and the BST film are patterned into a predetermined shape to form the upper electrode 54 and the capacitance insulating film 53.

【0114】次に、図13(b)に示す工程で、基板上
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜70を堆積し、層
間絶縁膜70に、ショットキーダイオード20のショッ
トキー電極21及びオーミック電極23と、MESFE
T30のショットキーゲート電極32,ソース電極34
及びドレイン電極35と、nMOSFET40のゲート
電極42,ソース電極44及びドレイン電極45と、キ
ャパシタ50の上部電極54及び下部電極52と、イン
ダクタ60の導体膜62のスパイラルの中心部及び外周
側端部とにそれぞれ到達するコンタクトホール74を形
成する。
Next, in a step shown in FIG. 13B, an interlayer insulating film 70 made of a silicon oxide film is deposited on the substrate, and the Schottky electrode 21 of the Schottky diode 20 and the ohmic electrode 23 and MESFE
T30 Schottky gate electrode 32, source electrode 34
And the drain electrode 35, the gate electrode 42, the source electrode 44 and the drain electrode 45 of the nMOSFET 40, the upper electrode 54 and the lower electrode 52 of the capacitor 50, the center of the spiral of the conductor film 62 of the inductor 60 and the outer peripheral end. Are formed respectively.

【0115】その後、各コンタクトホール74内及び層
間絶縁膜70の上にアルミニウム合金膜を形成した後、
これをパターニングすることにより、図3に示す半導体
デバイスの構造が得られる。
Then, after forming an aluminum alloy film in each contact hole 74 and on the interlayer insulating film 70,
By patterning this, the structure of the semiconductor device shown in FIG. 3 is obtained.

【0116】このように、本実施形態の製造方法によ
り、ショットキーダイオード,MESFET,MOSF
ET,抵抗素子,インダクタなどを、容易に、1つのS
iC基板上に設けることができる。特に、上述のよう
に、MESFET,ショットキーダイオード等の能動素
子を横型構造にして、共通のSiC基板内にMESFE
T,ショットキーダイオードを設けることを可能にした
ことから、集積化が容易になった。また、インダクタな
どの受動素子をも共通のSiC基板上に搭載できるよう
にしたことにより、いっそうの小型化を図ることができ
る。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the Schottky diode, the MESFET, and the MOSF
ET, resistance element, inductor, etc.
It can be provided on an iC substrate. In particular, as described above, the active elements such as the MESFET and the Schottky diode have a horizontal structure, and the MESFE is formed in a common SiC substrate.
Since the T and Schottky diodes can be provided, integration is facilitated. Further, since a passive element such as an inductor can be mounted on a common SiC substrate, further miniaturization can be achieved.

【0117】本実施形態においては、SiC基板を用い
たが、SiC基板上に設けられる半導体装置だけではな
く、例えばGaAs,GaN,AlGaAs,SiG
e,SiGeCなど、複数の元素の化合物からなる化合
物半導体基板上に設けられる半導体装置全般(活性層と
しては、GaAs,AlGaAs,GaN,AlGa
N,InGaN,SiGe,SiGeCなどからなる
層)に本実施形態を適用することができる。その場合に
も、δドープ層と低濃度ドープ層(アンドープ層を含
む)とを積層した積層部をゲート絶縁膜の下方に備えて
いることにより、不純物イオン散乱の低減,オフ状態に
おけるチャネル領域全体の空乏化,δドープ層の不純物
への電荷のトラップ(電荷の補償)を利用して、チャネ
ル移動度の向上と耐圧の向上とを図ることができる。
In the present embodiment, the SiC substrate is used. However, not only the semiconductor device provided on the SiC substrate but also, for example,
e, SiGeC, and other general semiconductor devices provided on a compound semiconductor substrate comprising a compound of a plurality of elements (active layers include GaAs, AlGaAs, GaN, AlGa
This embodiment can be applied to a layer made of N, InGaN, SiGe, SiGeC, or the like. Also in this case, by providing a laminated portion in which a δ-doped layer and a lightly doped layer (including an undoped layer) are laminated below the gate insulating film, impurity ion scattering is reduced, and the entire channel region in an off state is provided. Channel depletion and trapping of charges into impurities in the δ-doped layer (charge compensation) can be used to improve channel mobility and breakdown voltage.

【0118】−携帯端末の構成例− 次に、図14は、図1に示す通信システム中の携帯電話
端末(移動局)102の一例を概略的に示す図である。
ここでは、PDC方式を採用している。図14に示す高
周波無線部は、図1に示す受信増幅部122と送信増幅
部123とを含んでいる。図1に示す移動局である携帯
用端末102の制御部は、図14に示すCPUと、暗号
TDMA−CCTと、SP−CODECと、ROM/R
AMと、TERM−ADPと、DPSK−MODと、H
iSpeedSYNTHと、IF−ICと、CPSK−
DEMOD(EQL)とによって構成されている。
Next, FIG. 14 is a diagram schematically showing an example of the mobile phone terminal (mobile station) 102 in the communication system shown in FIG.
Here, the PDC method is adopted. The high-frequency radio section shown in FIG. 14 includes the reception amplification section 122 and the transmission amplification section 123 shown in FIG. The control unit of the portable terminal 102 as the mobile station shown in FIG. 1 includes a CPU shown in FIG. 14, an encryption TDMA-CCT, an SP-CODEC, and a ROM / R.
AM, TERM-ADP, DPSK-MOD, and H
iSpeedSYNTH, IF-IC, CPSK-
DEMOD (EQL).

【0119】図14に示す高周波無線部内のリニアPA
(パワーアンプ)は、例えば上記図3に示すMESFE
Tを配置した回路により構成することができる。その
際、制御部用の各回路中のMOSFETを図4に示すM
OSFET(nチャネル型MOSFET又はpチャネル
型MOSFET)により構成することができる。
A linear PA in the high-frequency radio section shown in FIG.
The (power amplifier) is, for example, the MESFE shown in FIG.
It can be constituted by a circuit in which T is arranged. At this time, the MOSFET in each circuit for the control unit
It can be constituted by an OSFET (n-channel MOSFET or p-channel MOSFET).

【0120】図15は、図2に示すミクサ134又は図
14に示すミクサの回路構成例を示す電気回路図であ
る。ここでは、ローカルアンプ付きミクサの例を示して
いる。つまり、ローカル信号Aloをゲートに受け、これ
を増幅した信号Sout1をドレインから出力するローカル
信号増幅用のMESFET1と、2つの信号Smix1,S
mix2をゲートに受け、これを混合して増幅した信号Sou
t2をドレインから出力するミクサ信号増幅用のMESF
ET2とが配置されている。この回路中のMESFE
T,ダイオード,キャパシタを、例えば図4に示すよう
に、1つのSiC基板上に形成して、1つのMMICを
構成することができる。なお、図4には示されていない
が、抵抗素子は、インダクタの導体膜の一部と見なせる
ので、抵抗素子をSiC基板上に形成することは極めて
容易である。
FIG. 15 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration example of the mixer 134 shown in FIG. 2 or the mixer shown in FIG. Here, an example of a mixer with a local amplifier is shown. That is, the local signal Alo is received at the gate, and a signal Sout1 obtained by amplifying the local signal Alo is output from the drain.
Mix 2 is received at the gate, and the signal Sou amplified by mixing
MESF for mixer signal amplification outputting t2 from drain
ET2 are arranged. MESFE in this circuit
For example, as shown in FIG. 4, the T, the diode, and the capacitor can be formed on one SiC substrate to form one MMIC. Although not shown in FIG. 4, since the resistance element can be regarded as a part of the conductor film of the inductor, it is extremely easy to form the resistance element on the SiC substrate.

【0121】図16は、図14に示すSPDTスイッチ
を含む高出力スイッチ回路、又は図2に示すアンテナ部
に配置される高出力スイッチ回路の例を示す電気回路図
である。この例では、入力信号Sin1 ,Sin2 を受け
て、いずれかの入力信号Sin1,Sin2 を増幅した信号
Sout を出力するように構成されている。ここで、出力
信号MESFET1−MESFET4、キャパシタC1
−C6、ダイオードD1−D2、及び抵抗素子R1−R
6を1つのSiC基板に形成して、MMICを構成する
ことができる。
FIG. 16 is an electric circuit diagram showing an example of the high output switch circuit including the SPDT switch shown in FIG. 14 or the high output switch circuit arranged in the antenna section shown in FIG. In this example, it is configured to receive the input signals Sin1 and Sin2 and output a signal Sout obtained by amplifying one of the input signals Sin1 and Sin2. Here, the output signals MESFET1-MESFET4, the capacitor C1
-C6, diode D1-D2, and resistance element R1-R
6 can be formed on one SiC substrate to form an MMIC.

【0122】(変形例)図17は、上記実施形態におけ
る図3に示すメインアンプの別の構成例(第1の変形
例)を示す図である。この変形例においては、2段の増
幅用トランジスタである前段MESFETと後段MES
FETとを備えている。そして、前段MESFETの入
力側には、キャパシタC1,抵抗素子R1及びインダク
タI1を有する入力側インピーダンス調整回路が設けら
れている。前段MESFETと後段MESFETとの間
には、キャパシタC2,C3,抵抗素子R2,インダク
タI2を有する中間インピーダンス調整回路が設けられ
ている。後段MESFETの出力側にはキャパシタC4
及びインダクタI3を含む出力側インピーダンス調整回
路が設けられている。
(Modification) FIG. 17 is a diagram showing another configuration example (first modification) of the main amplifier shown in FIG. 3 in the above embodiment. In this modified example, a pre-stage MESFET and a post-stage MES which are two-stage amplification transistors
FET. On the input side of the previous-stage MESFET, an input-side impedance adjustment circuit having a capacitor C1, a resistance element R1, and an inductor I1 is provided. An intermediate impedance adjustment circuit having capacitors C2 and C3, a resistance element R2, and an inductor I2 is provided between the first-stage MESFET and the second-stage MESFET. A capacitor C4 is provided on the output side of the subsequent MESFET.
And an output-side impedance adjustment circuit including an inductor I3.

【0123】この第1の変形例における各素子を、図4
に示すようなMESFET30,キャパシタ50,イン
ダクタ60によって構成することができる。したがっ
て、1つのSiC基板上に図17に示す回路を設けてな
るMMICを得ることができる。
Each element in the first modification is shown in FIG.
The MESFET 30, the capacitor 50, and the inductor 60 as shown in FIG. Therefore, an MMIC in which the circuit shown in FIG. 17 is provided on one SiC substrate can be obtained.

【0124】図18は、上記実施形態における図3に示
すメインアンプの別の構成例(第2の変形例)を示す図
である。この変形例においては、差動アンプを構成する
4つのMESFETA−Dを並列に配置した構造を有し
ている。そして、各MESFETA−Dの入力側には、
キャパシタ,抵抗素子(図示せず)などを有する入力側
プリマッチングとボンディングワイヤとを設け、各ME
SFETA−Dの出力側には、キャパシタ,抵抗素子
(図示せず)などを有する出力側プリマッチングとボン
ディングワイヤとを設けている。
FIG. 18 is a diagram showing another configuration example (second modification) of the main amplifier shown in FIG. 3 in the above embodiment. This modification has a structure in which four MESFETs A to D constituting a differential amplifier are arranged in parallel. And, on the input side of each MESFET A-D,
An input-side pre-matching having a capacitor, a resistance element (not shown) and the like and a bonding wire are provided, and each ME is provided.
On the output side of the SFETs A to D, an output side pre-matching having a capacitor, a resistance element (not shown) and the like and a bonding wire are provided.

【0125】この第2の変形例における各素子を、図4
に示すようなMESFET30,キャパシタ50,イン
ダクタ60によって構成することができる。したがっ
て、1つのSiC基板上に図18に示す回路を設けてな
るMMICを得ることができる。
Each element in the second modification is shown in FIG.
The MESFET 30, the capacitor 50, and the inductor 60 as shown in FIG. Therefore, an MMIC in which the circuit shown in FIG. 18 is provided on one SiC substrate can be obtained.

【0126】図19は、2つのメインアンプ138を並
列に配置した第3の変形例における基地局101aの構
成を概略的に示すブロック回路図である。この場合に
も、2つのメインアンプを図3に示す回路によって構成
することができる。
FIG. 19 is a block circuit diagram schematically showing a configuration of base station 101a according to a third modification in which two main amplifiers 138 are arranged in parallel. Also in this case, the two main amplifiers can be constituted by the circuit shown in FIG.

【0127】図3,図16及び図17にそれぞれ示すア
ンプ回路を比較すると、もっとも大きな増幅率を得るに
は、図16又は図17に示すようなアンプ回路を設ける
ことが好ましい。反面、MESFETの数が多くなるほ
どインピーダンス整合回路の構成が複雑になり、特に、
GHzオーダーの高周波領域の信号を扱う場合には、M
ESFETの数が多いほど、インピーダンスの整合を図
るための手間(トリミングなど)が複雑化する。したが
って、用途,規模に応じて基地局の構成を選択すること
が好ましい。
Comparing the amplifier circuits shown in FIGS. 3, 16 and 17, it is preferable to provide an amplifier circuit as shown in FIG. 16 or 17 in order to obtain the largest amplification factor. On the other hand, as the number of MESFETs increases, the configuration of the impedance matching circuit becomes more complicated.
When handling signals in a high frequency range on the order of GHz, M
As the number of ESFETs increases, the effort (such as trimming) for impedance matching becomes more complicated. Therefore, it is preferable to select the configuration of the base station according to the application and the scale.

【0128】また、本発明の能動素子であるMESFE
T,ショットキーダイオードなどは、通信システム用機
器の送信側に配置されていることにより、本発明のME
SFET,ショットキーダイオードなどのハイパワーに
適した構造を活用することができる。
The active element of the present invention, MESFE
T, Schottky diode and the like are arranged on the transmission side of the communication system equipment, so that the ME of the present invention
A structure suitable for high power, such as an SFET and a Schottky diode, can be used.

【0129】(その他の実施形態)上記実施形態におい
ては、本発明の通信システム用機器を携帯電話の基地
局,端末(移動局)に適用した例を説明したが、本発明
は斯かる実施形態に限定されるものではない。通信シス
テムとしては、たとえば、自動車電話システム,PH
S,PDAなどがあり、これらのシステムに配置される
機器に、図4に示すMESFET,ダイオード,MOS
FET,キャパシタ,インダクタなどを設けることによ
り、上記実施形態と同じ効果を発揮することができる。
(Other Embodiments) In the above embodiment, an example in which the communication system device of the present invention is applied to a base station and a terminal (mobile station) of a mobile phone has been described. However, the present invention is not limited to this. As the communication system, for example, a car telephone system, PH
S, PDA, etc., and the devices arranged in these systems include MESFET, diode, MOS shown in FIG.
By providing an FET, a capacitor, an inductor, and the like, the same effects as in the above embodiment can be exerted.

【0130】また、上記各実施形態においては、SiC
基板を用いたが、SiC基板以外の半絶縁性基板、たと
えば、GaAs,GaN基板などを用いて、図4に示す
δドープ層,アンドープ層からなる積層部(活性層とし
ては、GaAs,AlGaAs,GaN,AlGaN,
InGaN,SiGe,SiGeCなどからなる層)を
設けても、大電流特性と高耐圧性とを発揮することがで
きる。
In each of the above embodiments, the SiC
Although a substrate was used, a semi-insulating substrate other than a SiC substrate, for example, a GaAs or GaN substrate, was used to form a laminated portion composed of a δ-doped layer and an undoped layer shown in FIG. GaN, AlGaN,
Even if a layer made of InGaN, SiGe, SiGeC or the like is provided, large current characteristics and high withstand voltage can be exhibited.

【0131】[0131]

【発明の効果】本発明の通信システム用機器によれば、
低濃度の第1の半導体層と量子効果によるキャリアの分
布が可能な高濃度不純物を含む第2の半導体層とを交互
に積層して構成される積層部を有する能動素子を配置す
る構成としたので、高いキャリアの走行特性と耐圧性と
を利用して、使用温度、スペース上の制約などが過酷な
条件下に配置するのに適した通信システム用機器の提供
を図ることができる。
According to the communication system equipment of the present invention,
An active element having a stacked portion formed by alternately stacking a low-concentration first semiconductor layer and a second semiconductor layer containing a high-concentration impurity capable of distributing carriers by quantum effect is arranged. Therefore, it is possible to provide equipment for a communication system suitable for being arranged under severe conditions such as operating temperature and space restrictions by utilizing the high carrier running characteristics and pressure resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態における通信システムの構成
を概略的に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態における通信システム中の基
地局の内部構成をより詳細に示すブロック回路図であ
る。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing in more detail an internal configuration of a base station in the communication system according to the embodiment of the present invention.

【図3】図1に示す送受信増幅部に配置されているメイ
ンアンプの構造例を示す電気回路図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a structural example of a main amplifier arranged in the transmission / reception amplifier shown in FIG. 1;

【図4】本発明の実施形態におけるSiC基板上にショ
ットキーダイオード,MESFET,MOSFET,キ
ャパシタ及びインダクタを集積してなる半導体デバイス
の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a Schottky diode, a MESFET, a MOSFET, a capacitor, and an inductor are integrated on a SiC substrate according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態において形成された活性領域
の深さ方向のドーパント濃度分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a dopant concentration distribution in a depth direction of an active region formed in an embodiment of the present invention.

【図6】(a),(b)は、本発明の実施形態における
第1の積層部の深さ方向における窒素の濃度プロファイ
ルとキャリア分布との関係を模式的に示す図、及び第1
の積層部の深さ方向に沿った伝導帯端の形状を示す部分
バンド図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams schematically showing a relationship between a nitrogen concentration profile and a carrier distribution in a depth direction of a first stacked portion in the embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 4 is a partial band diagram showing a shape of a conduction band edge along a depth direction of a laminated portion of FIG.

【図7】(a),(b)は、厚みが10nmのδドープ
層を有するサンプルAにおける伝導帯端のバンド構造を
シミュレーションした結果を示す図、及びキャリア濃度
分布をシミュレーションした結果を示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing the results of simulating the band structure at the conduction band edge in sample A having a δ-doped layer having a thickness of 10 nm, and the diagrams showing the results of simulating the carrier concentration distribution. It is.

【図8】(a),(b)は、厚みが20nmのδドープ
層を有するサンプルBにおける伝導帯端のバンド構造を
シミュレーションした結果を示す図、及びキャリア濃度
分布をシミュレーションした結果を示す図である。
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a simulation result of a band structure at a conduction band edge in a sample B having a δ-doped layer having a thickness of 20 nm, and diagrams showing a simulation result of a carrier concentration distribution. It is.

【図9】(a1)〜(c3)は、本発明の実施形態のシ
ョットキーダイオードと従来のショットキーダイオード
について、バイアスの変化による伝導帯端の形状の変化
を示すエネルギーバンド図である。
FIGS. 9A to 9C are energy band diagrams showing a change in the shape of a conduction band edge due to a change in bias in the Schottky diode according to the embodiment of the present invention and a conventional Schottky diode.

【図10】本発明の実施形態のMESFETについて、
ドレイン電流とドレイン電圧との関係のゲート電圧依存
性(I−V特性)を測定した結果を示す図である。
FIG. 10 shows a MESFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a result of measuring a gate voltage dependency (IV characteristic) of a relationship between a drain current and a drain voltage.

【図11】(a)〜(c)は、実施形態の半導体デバイ
スの製造工程のうち第1,第2の積層部の形成から素子
分離領域の形成までの工程を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating steps from the formation of the first and second stacked units to the formation of the element isolation region in the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment;

【図12】(a)〜(c)は、実施形態の半導体デバイ
スの製造工程のうちソース・ドレイン領域の形成から各
素子の電極又は導体膜の形成までの工程を示す断面図で
ある。
FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views showing steps from the formation of source / drain regions to the formation of electrodes or conductor films of each element in the manufacturing steps of the semiconductor device of the embodiment.

【図13】(a),(b)は、実施形態の半導体デバイ
スの製造工程のうちキャパシタの上部電極の形成から各
素子の導体部へのコンタクトホールの形成までの工程を
示す断面図である。
FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing steps from the formation of the upper electrode of the capacitor to the formation of the contact hole in the conductor of each element in the manufacturing steps of the semiconductor device of the embodiment. .

【図14】図1に示す通信システム中の携帯電話端末
(移動局)の一例を概略的に示す図である。
14 is a diagram schematically showing an example of a mobile phone terminal (mobile station) in the communication system shown in FIG.

【図15】図2又は図14に示すミクサの回路構成例を
示す電気回路図である。
FIG. 15 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration example of the mixer shown in FIG. 2 or FIG. 14;

【図16】図14に示すSPDTスイッチを含む高出力
スイッチ回路、又は図2に示すアンテナ部に配置される
高出力スイッチ回路の例を示す電気回路図である。
16 is an electric circuit diagram showing an example of a high-output switch circuit including the SPDT switch shown in FIG. 14 or a high-output switch circuit arranged in the antenna section shown in FIG. 2;

【図17】実施形態における図3に示すメインアンプの
別の構成例(第1の変形例)を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing another configuration example (first modification) of the main amplifier shown in FIG. 3 in the embodiment.

【図18】上記実施形態における図3に示すメインアン
プの別の構成例(第2の変形例)を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating another configuration example (a second modification) of the main amplifier illustrated in FIG. 3 in the embodiment.

【図19】2つのメインアンプを並列に配置した第3の
変形例における基地局の構成を概略的に示すブロック回
路図である。
FIG. 19 is a block circuit diagram schematically showing a configuration of a base station in a third modification in which two main amplifiers are arranged in parallel.

【図20】従来の基地局(通信システムの基地局)の内
部構成を示すブロック回路図である。
FIG. 20 is a block circuit diagram showing an internal configuration of a conventional base station (base station of a communication system).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 SiC基板 11 素子分離領域 12 第1の積層部 12a n型ドープ層 12b アンドープ層 13 第2の積層部 13a p型ドープ層 13b アンドープ層 20 ショットキーダイオード 21 ショットキー電極 22 電極引き出し層 23 オーミック電極 30 pMOSFET 32 ゲート電極 33a ソース領域 33b ドレイン領域 34 ソース電極 35 ドレイン電極 40 nMOSFET 41 ゲート絶縁膜 42 ゲート電極 43a ソース領域 43b ドレイン領域 44 ソース電極 45 ドレイン電極 50 キャパシタ 51 下地絶縁膜 52 下部電極 53 容量絶縁膜 54 上部電極 60 インダクタ 61 誘電体膜 62 導体膜 70 層間絶縁膜 71 コンタクト 74 コンタクトホール 75 パッド 100 交換網(ネットワーク) 101 基地局 102 携帯端末 111 アンテナ 112 受信増幅部 113 発信増幅部 114 無線送受信部 115 制御部 116 有線接続部 117 ベースバンド信号処理部 118 インターフェース部 119 交換制御部 120 電源部 121 アンテナ 122 受信増幅部 123 発信増幅部 125 制御部 131 フィルタ 132 低雑音アンプ(LNA) 134 ミクサ 135 ドライバアンプ 136 フィルタ 137 ミドルアンプ 138 メインアンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 SiC substrate 11 Element isolation region 12 1st laminated part 12a n-type doped layer 12b undoped layer 13 2nd laminated part 13a p-type doped layer 13b undoped layer 20 Schottky diode 21 Schottky electrode 22 Electrode extraction layer 23 Ohmic electrode Reference Signs List 30 pMOSFET 32 Gate electrode 33a Source region 33b Drain region 34 Source electrode 35 Drain electrode 40 nMOSFET 41 Gate insulating film 42 Gate electrode 43a Source region 43b Drain region 44 Source electrode 45 Drain electrode 50 Capacitor 51 Base insulating film 52 Lower electrode 53 Capacitance insulating Film 54 Upper electrode 60 Inductor 61 Dielectric film 62 Conductive film 70 Interlayer insulating film 71 Contact 74 Contact hole 75 Pad 100 Exchange network (network) 10 Reference Signs List 1 base station 102 mobile terminal 111 antenna 112 reception amplification unit 113 transmission amplification unit 114 wireless transmission / reception unit 115 control unit 116 wired connection unit 117 baseband signal processing unit 118 interface unit 119 exchange control unit 120 power supply unit 121 antenna 122 reception amplification unit 123 Transmission amplifying unit 125 Control unit 131 Filter 132 Low noise amplifier (LNA) 134 Mixer 135 Driver amplifier 136 Filter 137 Middle amplifier 138 Main amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/04 27/06 29/872 (72)発明者 内田 正雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 北畠 真 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 楠本 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA03 BB05 CC03 DD26 GG03 GG09 GG12 GG13 5F038 AV01 AV04 AV06 AZ03 AZ04 DF02 EZ02 EZ20 5F048 AA05 AC10 BA03 BA05 BA14 BB05 5F102 FA01 FA02 GA05 GA14 GA15 GA16 GB01 GC01 GD01 GJ02 GJ04 GL02 GL07 GL08 GL20 GM02 GM08 GT03 HC01 HC04──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/04 27/06 29/872 (72) Inventor Masao Uchida 1006 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Inside Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Kitabatake 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Kusumoto 1006 Okadoma Kazuma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 4M104 AA03 BB05 CC03 DD26 GG03 GG09 GG12 GG13 5F038 AV01 AV04 AV06 AZ03 AZ04 DF02 EZ02 EZ20 5F048 AA05 AC10 BA03 BA05 BA14 BB05 5F102 FA01 FA02 GA05 GA14 GA15 GA16 GB01 GC01 GD01 GJ02 GL01 GM01 GM01 GM01 GM01

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 通信システムに配置され、化合物半導体
を用いて形成された能動素子を有する機器であって、 上記能動素子は、 基板上に設けられた化合物半導体層と、 上記化合物半導体層の上に設けられた活性領域であっ
て、キャリア走行領域として機能する少なくとも1つの
第1の半導体層と、高濃度のキャリア用不純物を含み上
記第1の半導体層よりも膜厚が薄く量子効果によるキャ
リアの分布が可能な少なくとも1つの第2の半導体層と
を互いに接するように設けて構成される活性領域とを備
えていることを特徴とする通信システム用機器。
1. An apparatus arranged in a communication system and having an active element formed using a compound semiconductor, wherein the active element includes: a compound semiconductor layer provided on a substrate; At least one first semiconductor layer functioning as a carrier traveling region, and a carrier containing a high-concentration carrier impurity and having a thickness smaller than that of the first semiconductor layer and having a quantum effect. And an active region formed by providing at least one second semiconductor layer capable of distributing the first and second semiconductor layers in contact with each other.
【請求項2】 請求項1記載の通信システム用機器にお
いて、 上記第1の半導体層及び第2の半導体層は、各々複数層
ずつ積層されていることを特徴とする通信システム用機
器。
2. The communication system device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are each stacked in a plurality of layers.
【請求項3】 請求項1又は2記載の通信システム用機
器において、 上記能動素子は、上記第1の半導体層をゲート電極の直
下方に配置してなるMESFETであることを特徴とす
る通信システム用機器。
3. The communication system device according to claim 1, wherein said active element is a MESFET in which said first semiconductor layer is disposed immediately below a gate electrode. Equipment.
【請求項4】 請求項1又は2記載の通信システム用機
器において、 上記能動素子は、上記第1の半導体層をショットキー電
極の直下方に配置してなるショットキーダイオードであ
ることを特徴とする通信システム用機器。
4. The communication system device according to claim 1, wherein the active element is a Schottky diode in which the first semiconductor layer is disposed immediately below a Schottky electrode. Communication system equipment.
【請求項5】 請求項4記載の通信システム用機器にお
いて、 上記能動素子は、横型のショットキーダイオードである
ことを特徴とする通信システム用機器。
5. The communication system device according to claim 4, wherein said active element is a horizontal Schottky diode.
【請求項6】 請求項1又は2記載の通信システム用機
器において、 上記能動素子は、 上記第1の半導体層の上に設けられたゲート絶縁膜と、 上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、 上記化合物半導体層中の上記ゲート電極の両側に設けら
れたソース・ドレイン領域とをさらに備えたMISFE
Tであることを特徴とする通信システム用機器。
6. The communication system device according to claim 1, wherein the active element is provided on a gate insulating film provided on the first semiconductor layer and on the gate insulating film. MISFE further comprising: a gate electrode; and source / drain regions provided on both sides of the gate electrode in the compound semiconductor layer.
T. A communication system device.
【請求項7】 請求項1〜6のうちいずれか1つに記載
の通信システム用機器において、 上記化合物半導体層の上に設けられたキャパシタ及びイ
ンダクタをさらに備えていることを特徴とする通信シス
テム用機器。
7. The communication system device according to claim 1, further comprising: a capacitor and an inductor provided on the compound semiconductor layer. Equipment.
【請求項8】 請求項1〜7のうちいずれか1つに記載
の通信システム用機器において、 上記化合物半導体層は、SiC層であることを特徴とす
る通信システム用機器。
8. The communication device according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer is a SiC layer.
【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載
の通信システム用機器において、 上記機器は、通信システムの基地局であることを特徴と
する通信システム用機器。
9. The communication system device according to claim 1, wherein the device is a base station of a communication system.
【請求項10】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記
載の通信システム用機器において、 上記機器は、通信システムの移動局であることを特徴と
する通信システム用機器。
10. The communication system device according to claim 1, wherein the device is a mobile station of a communication system.
【請求項11】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記
載の通信システム用機器において、 上記通信システムは、携帯電話,PHS,自動車電話及
びPDAのうちいずれか1つであることを特徴とする通
信システム用機器。
11. The communication system device according to claim 1, wherein the communication system is one of a mobile phone, a PHS, a car phone, and a PDA. Communication system equipment.
【請求項12】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記
載の通信システム用機器において、 上記能動素子は、上記通信システムの送信部に配置され
ていることを特徴とする通信システム用機器。
12. The communication system device according to claim 1, wherein the active element is disposed in a transmission unit of the communication system. .
【請求項13】 化合物半導体を用いて形成された能動
素子を有する半導体集積回路装置であって、 上記能動素子は、 基板上に設けられた化合物半導体層と、 上記化合物半導体層の上に設けられた活性領域であっ
て、キャリア走行領域として機能する少なくとも1つの
第1の半導体層と、高濃度のキャリア用不純物を含み上
記第1の半導体層よりも膜厚が薄く量子効果によるキャ
リアの分布が可能な少なくとも1つの第2の半導体層と
を互いに接するように設けて構成される活性領域とを備
えていることを特徴とする通信システム用機器。
13. A semiconductor integrated circuit device having an active element formed using a compound semiconductor, wherein the active element is provided on a compound semiconductor layer provided on a substrate and on the compound semiconductor layer. At least one first semiconductor layer functioning as a carrier traveling region, and having a high concentration of carrier impurities and having a thickness smaller than that of the first semiconductor layer and distribution of carriers due to a quantum effect. An active area configured by providing at least one possible second semiconductor layer in contact with each other.
【請求項14】 請求項13記載の半導体集積回路装置
において、 上記第1の半導体層及び第2の半導体層は、各々複数層
ずつ積層されていることを特徴とする半導体集積回路装
置。
14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are each stacked in a plurality of layers.
【請求項15】 請求項13又は14記載の半導体集積
回路装置において、 上記能動素子は、上記第1の半導体層をゲート電極の直
下方に配置してなるMESFETであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
15. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein said active element is a MESFET in which said first semiconductor layer is disposed immediately below a gate electrode. Circuit device.
【請求項16】 請求項13又は14記載の半導体集積
回路装置において、 上記能動素子は、上記第1の半導体層をショットキー電
極の直下方に配置してなるショットキーダイオードであ
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
16. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein said active element is a Schottky diode in which said first semiconductor layer is disposed immediately below a Schottky electrode. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項17】 請求項16記載の半導体集積回路装置
において、 上記能動素子は、横型のショットキーダイオードである
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
17. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein said active element is a horizontal Schottky diode.
【請求項18】 請求項13又は14記載の半導体集積
回路装置において、 上記能動素子は、 上記第1の半導体層の上に設けられたゲート絶縁膜と、 上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、 上記化合物半導体層中の上記ゲート電極の両側に設けら
れたソース・ドレイン領域とをさらに備えたMISFE
Tであることを特徴とする半導体集積回路装置。
18. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the active element is provided on a gate insulating film provided on the first semiconductor layer, and provided on the gate insulating film. MISFE further comprising: a gate electrode; and source / drain regions provided on both sides of the gate electrode in the compound semiconductor layer.
T is a semiconductor integrated circuit device.
【請求項19】 請求項13〜18のうちいずれか1つ
に記載の半導体集積回路装置において、 上記化合物半導体層の上に設けられたキャパシタ及びイ
ンダクタをさらに備えていることを特徴とする半導体集
積回路装置。
19. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, further comprising a capacitor and an inductor provided on said compound semiconductor layer. Circuit device.
【請求項20】 請求項13〜19のうちいずれか1つ
に記載の半導体集積回路装置において、 上記化合物半導体層は、SiC層であることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein said compound semiconductor layer is a SiC layer.
JP2001350923A 2000-11-21 2001-11-16 Communication system equipment Expired - Lifetime JP3527492B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001350923A JP3527492B2 (en) 2000-11-21 2001-11-16 Communication system equipment

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-353699 2000-11-21
JP2000353699 2000-11-21
JP2001350923A JP3527492B2 (en) 2000-11-21 2001-11-16 Communication system equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002237576A true JP2002237576A (en) 2002-08-23
JP3527492B2 JP3527492B2 (en) 2004-05-17

Family

ID=26604325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001350923A Expired - Lifetime JP3527492B2 (en) 2000-11-21 2001-11-16 Communication system equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3527492B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005101565A (en) * 2003-08-20 2005-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device for switch, and switching circuit
JP2006135199A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Renesas Technology Corp Electronic component for high-frequency-power amplification, and mobile-body communication system using same
JP2008021745A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Showa Denko Kk Group iii nitride compound semiconductor laminated structure, and method for growth thereof
JP2013058626A (en) * 2011-09-08 2013-03-28 Advanced Power Device Research Association Manufacturing method of semiconductor substrate and semiconductor device
JP2013251330A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2015119007A (en) * 2013-12-17 2015-06-25 三菱電機株式会社 Inductor, and mmic

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101947813B1 (en) * 2012-12-17 2019-02-14 한국전자통신연구원 Electronic chip and method of fabricating the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005101565A (en) * 2003-08-20 2005-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device for switch, and switching circuit
JP2006135199A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Renesas Technology Corp Electronic component for high-frequency-power amplification, and mobile-body communication system using same
JP2008021745A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Showa Denko Kk Group iii nitride compound semiconductor laminated structure, and method for growth thereof
JP2013058626A (en) * 2011-09-08 2013-03-28 Advanced Power Device Research Association Manufacturing method of semiconductor substrate and semiconductor device
JP2013251330A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2015119007A (en) * 2013-12-17 2015-06-25 三菱電機株式会社 Inductor, and mmic

Also Published As

Publication number Publication date
JP3527492B2 (en) 2004-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6654604B2 (en) Equipment for communication system
US6903383B2 (en) Semiconductor device having a high breakdown voltage for use in communication systems
US7838914B2 (en) Semiconductor device
Clarke et al. SiC microwave power technologies
JP5758796B2 (en) Transistor having p-type buried layer under source region and method for manufacturing the same
JP4335283B2 (en) Transistor having buried n-type and p-type regions under source region, and method for manufacturing the same
US7547939B2 (en) Semiconductor device and circuit having multiple voltage controlled capacitors
US11869887B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2022134017A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3481225B2 (en) Semiconductor device and communication system equipment
US7064359B2 (en) Switching semiconductor device and switching circuit
WO2019208034A1 (en) Switching transistor and semiconductor module
JP3527492B2 (en) Communication system equipment
US20130321087A1 (en) Low voltage high efficiency gallium arsenide power amplifier
US20220375927A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000100829A (en) Function field-effect transistor and manufacture thereof
Glass et al. A true enhancement mode single supply power HFET for portable applications
JP2003289082A (en) Semiconductor device for communication equipment and equipment for communication system
JP2005101565A (en) Semiconductor device for switch, and switching circuit
Kuzuhara et al. AlGaN/GaN heterojunction FETs for high‐power applications
Chiu et al. RF performance of double heterojunction high electron mobility transistor with various lower/upper planar doping ratio designs on SPST switchs application
Chang et al. A 1.2-volt operation power PHEMT for personal handy phone handset application

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3527492

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080227

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110227

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term