JP2000307100A - Field effect semiconductor device - Google Patents

Field effect semiconductor device

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JP2000307100A
JP2000307100A JP11110433A JP11043399A JP2000307100A JP 2000307100 A JP2000307100 A JP 2000307100A JP 11110433 A JP11110433 A JP 11110433A JP 11043399 A JP11043399 A JP 11043399A JP 2000307100 A JP2000307100 A JP 2000307100A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
semiconductor device
threshold voltage
impurity
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JP11110433A
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Japanese (ja)
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Naoki Hara
直紀 原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a field effect semiconductor device which contains a HENT and is excellent in high-frequency characteristics and high-speed operating characteristics by reducing the device in damage by ion implantation for controlling Vth and keeping it high in channel mobility. SOLUTION: A field effect semiconductor device is equipped with an InGaAs channel layer 13 formed on a semi-insulating GaAs substrate 11, an N-AlGaAs carrier feed layers 14A and 14B which are larger in energy band gap than the channel layer 13 and where impurities are introdued into all their surfaces, an I-GaAs insertion layer 15 which is interposed between the N-AlGaAs carried feed layers 14A and 14B and higher than them in impurity activation rate, and a Vth-control ion-implantation region 21 which includes the insertion layer 15 and is formed only in a transistor required for changing a threshold voltage.

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、閾値電圧(Vth
を不純物イオンの導入に依って制御した高電子移動度ト
ランジスタ(high electron mobil
ity transistor:HEMT)を含む電界
効果半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a threshold voltage (V th )
High electron mobility transistor in which is controlled by introducing impurity ions.
The present invention relates to a field effect semiconductor device including an electron transfer (HEMT).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、HEMTは、高周波特性及び高
速動作性が良好な素子として多用されているところであ
り、HEMTで構成される高速電界効果半導体装置を実
現させる場合には、閾値電圧Vthを異にする複数種のH
EMTが必要となる。
2. Description of the Related Art Generally, HEMTs are frequently used as elements having good high-frequency characteristics and high-speed operability. When a high-speed field-effect semiconductor device composed of HEMTs is realized, the threshold voltage Vth must be reduced. Different types of H
EMT is required.

【0003】複数種の閾値電圧Vthを作り分けるには、
例えばMESFET(metalsemiconduc
tor field effect transist
or)であれば、チャネルを形成するイオン注入のドー
ズ量を変えることで達成され、また、変調ドープ構造を
もつHEMTであれば、ゲート・リセスの深さを変える
ことで達成される。
In order to separately produce a plurality of types of threshold voltages V th ,
For example, MESFET (metalsemiconductor)
to field effect transist
or) is achieved by changing the dose of ion implantation for forming a channel, and in the case of a HEMT having a modulation doping structure, it is achieved by changing the depth of the gate recess.

【0004】然しながら、HEMTに於いても、MES
FETと同様、イオン注入でVthの制御を行うことがで
きれば、Vthを異にするHEMTを同一基板上に作製す
る際のプロセスを簡単化することができる。
However, even in HEMT, MES
As with FET, if it is possible to control the V th by ion implantation, it is possible to simplify the process of making the HEMT having different V th on the same substrate.

【0005】ところが、HEMTに於いては、キャリヤ
供給層に於けるエネルギ・バンド・ギャップがチャネル
層に比較して広く、且つ、高濃度に不純物がドーピング
されている為、その上で、更にイオン注入を行ってドー
パントを導入することは、結晶損傷などの面から見て難
しい。
However, in the HEMT, the energy band gap in the carrier supply layer is wider than that in the channel layer and the impurity is doped at a high concentration. It is difficult to perform the implantation to introduce the dopant in view of crystal damage and the like.

【0006】前記したような困難性を回避する為、変調
ドープ構造を用いることなく、アンドープAlGaAs
障壁層などを用いるヘテロ接合構造FETに於いて、イ
オン注入に依ってVthの制御を行うことが試みられてい
る。
In order to avoid the above-mentioned difficulties, undoped AlGaAs is used without using a modulation doping structure.
In a heterojunction structure FET using a barrier layer or the like, attempts have been made to control Vth by ion implantation.

【0007】即ち、AlGaAsに比較してドーパント
の活性化効率が高いInGaAs層をAlGaAs層中
に介挿し、低温の活性化アニールでVthを変化させる技
術が提案されている(要すれば「特開平2−27394
3号公報」を参照)。
In other words, a technique has been proposed in which an InGaAs layer having a higher dopant activation efficiency than AlGaAs is interposed in the AlGaAs layer and Vth is changed by low-temperature activation annealing (in other words, a "special technique"). Kaihei 2-27394
No. 3).

【0008】然しながら、前記提案された技術に依れ
ば、障壁層はドーピングされていないので、次に記述す
る二つの問題を抱えている。即ち、 ヘテロ接合構造FETに於いては、チャネルにドー
ピングされている為、チャネルにイオン注入を行わない
状態でも既にキャリヤ移動度が低いこと、 ヘテロ接合構造FETに於いては、電極コンタクト
抵抗を低減する為に実施されるオーミック領域の形成に
高ドーズの不純物導入が必要であり、従って、オーミッ
ク領域からの不純物の横方向拡散が生じ易く、短ゲート
・デバイスの作製が困難なこと、である。
However, according to the proposed technique, since the barrier layer is not doped, it has the following two problems. That is, in the heterojunction structure FET, the channel is doped, so that the carrier mobility is already low even without ion implantation into the channel. In the heterojunction structure FET, the electrode contact resistance is reduced. In order to form the ohmic region, it is necessary to introduce a high-dose impurity, so that the impurity is likely to diffuse laterally from the ohmic region, and it is difficult to fabricate a short gate device.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、Vth制御
の為のイオン注入に依る損傷を低減し、高いチャネル移
動度を維持できるようにして、高周波特性及び高速動作
性が良好なHEMTを含む電界効果半導体装置を実現で
きるようにする。
According to the present invention, a HEMT having good high-frequency characteristics and high-speed operability is provided by reducing damage due to ion implantation for V th control and maintaining high channel mobility. And a field-effect semiconductor device including the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、変調ドープ
構造をもつHEMTに於いて、キャリヤ供給層内に不純
物の活性化効率が高い半導体層を介挿することで、少な
いドーパント量で、従って、低損傷でVthの制御を可能
にすることが基本になっている。
According to the present invention, in a HEMT having a modulation doping structure, a semiconductor layer having a high impurity activation efficiency is interposed in a carrier supply layer, so that a small amount of dopant can be used. Basically, it is possible to control V th with low damage.

【0011】因みに、変調ドープ構造をもつHEMT
は、オーミック領域形成の為にイオン注入が不要である
ことから、Vth制御を目的とするイオン注入を低損傷で
行うことができさえすれば、極めて高い性能を維持する
ことができる。
Incidentally, a HEMT having a modulation doping structure
Since ion implantation is not necessary for forming an ohmic region, extremely high performance can be maintained as long as ion implantation for controlling V th can be performed with low damage.

【0012】図1は本発明の原理を解説する為の説明図
であって、(A)はHEMTの要部切断側面図、(B)
はVthとキャリヤ移動度との関係を表す線図である。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining the principle of the present invention, in which (A) is a cutaway side view of a main part of a HEMT, and (B).
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between V th and carrier mobility.

【0013】図1(A)に於いて、1は半絶縁性GaA
s基板、2はi−AlGaAsバッファ層、3はInG
aAsチャネル層(第一の半導体層)、4A及び4Bは
n−AlGaAsキャリヤ供給層(第二の半導体層)、
5はi−GaAs挿入層(第三の半導体層)、6はn−
AlGaAsキャップ層、7はゲート電極、8はソース
電極、9はドレイン電極、10はVth制御イオン注入領
域をそれぞれ示している。
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes semi-insulating GaAs.
s substrate, 2 is an i-AlGaAs buffer layer, 3 is InG
aAs channel layer (first semiconductor layer), 4A and 4B are n-AlGaAs carrier supply layers (second semiconductor layer),
5 is an i-GaAs insertion layer (third semiconductor layer), 6 is n-
An AlGaAs cap layer, 7 is a gate electrode, 8 is a source electrode, 9 is a drain electrode, and 10 is a Vth control ion implantation region.

【0014】本発明に依るHEMTに於いては、チャネ
ル層3の上方にキャリヤ供給層を形成する点で従来のH
EMTと変わりないのであるが、そのキャリヤ供給層は
二つの層、即ち、キャリヤ供給層4A及び4Bからなっ
ていて、その間にキャリヤ供給層4A及び4Bに比較し
てエネルギ・バンド・ギャップが狭い材料からなる挿入
層5を介在させてある。
The HEMT according to the present invention is different from the conventional HEMT in that a carrier supply layer is formed above the channel layer 3.
Although not different from EMT, the carrier supply layer is composed of two layers, that is, the carrier supply layers 4A and 4B, between which the energy band gap is narrower than that of the carrier supply layers 4A and 4B. An insertion layer 5 made of is interposed.

【0015】この挿入層5は、Vthを変化させる為に導
入されるドーパントの活性化効率が高い為、挿入層5が
存在しない場合に比較し、少ないドーパント量でVth
制御することができ、そして、導入されるドーパントが
少なければ結晶の損傷も少ない理である。
[0015] The insertion layer 5, since the activation efficiency of the dopant introduced in order to change the V th is high, that is inserted layer 5 as compared to the absence, to control the V th with a small amount of dopant Yes, and if less dopant is introduced, less damage to the crystal.

【0016】図示のHEMTに於ける挿入層5は、層厚
4〔nm〕のGaAs層であって、Vthを制御する為の
イオン注入量は1×1012〜4×1012〔cm-2〕の範囲
で変化させ、Vthの変化量とキャリヤ移動度とがどのよ
うに変化するかを調べたところ、図1(B)に見られる
結果が得られた。
The insertion layer 5 in the illustrated HEMT is a GaAs layer having a thickness of 4 nm, and the ion implantation amount for controlling V th is 1 × 10 12 to 4 × 10 12 [cm − 2 ], and how the change in Vth and the carrier mobility changed was examined. The result shown in FIG. 1B was obtained.

【0017】図1(B)はVthの変化量とキャリヤ移動
度との関係を表す線図であり、横軸にVthの変化量を、
また、縦軸にキャリヤ移動度をそれぞれ採ってある。
FIG. 1B is a graph showing the relationship between the change amount of V th and the carrier mobility. The horizontal axis represents the change amount of V th , and FIG.
The vertical axis represents the carrier mobility.

【0018】図に於いて、○で示した特性線は、図1
(A)について説明したHEMTに関するデータであ
り、また、●で示した特性線は、参考の為に付記したデ
ータであって、本発明に依るGaAs挿入層5をもたな
いHEMTに関する測定結果である。
In the figure, the characteristic line indicated by a circle is shown in FIG.
(A) is the data on the HEMT described above, and the characteristic line indicated by ● is the data added for reference, and is the measurement result on the HEMT without the GaAs insertion layer 5 according to the present invention. is there.

【0019】図1(B)に依れば、Vthを0.5〔V〕
シフトさせる場合、従来のHEMTではキャリヤ移動度
が約半分まで低下するのに対し、本発明に依るHEMT
ではキャリヤ移動度の低下を10〔%〕以下に抑えるこ
とが可能である旨が看取されよう。
According to FIG. 1B, V th is set to 0.5 [V].
When shifting, the carrier mobility is reduced to about half in the conventional HEMT, whereas the HEMT according to the present invention is used.
It can be seen that the carrier mobility can be reduced to 10% or less.

【0020】Vthを変化させる手段としては、HEMT
に於けるキャリヤと同一の導電型をもつドーパントを導
入することでVthを深く(ディプレッション側に)変化
させる方法(前者)と、異なる導電型をもつドーパント
を導入することでVthを浅く(エンハンスメント側に)
変化させる方法(後者)とがあり、どちらの場合にも本
発明は有効である。
As means for changing V th , HEMT is used.
A method of changing V th deeply (to the depletion side) by introducing a dopant having the same conductivity type as the carrier in the above (the former), and a method of introducing a dopant having a different conductivity type to make V th shallow ( On the enhancement side)
There is a method of changing (the latter), and the present invention is effective in both cases.

【0021】何れにせよ、Vthを変化させる為にドーパ
ントを導入すれば、特性が劣化することは避けられない
ので、1チップ内にVthが深いHEMTと浅いHEMT
を作り込むことが必要である場合、Vthが浅いHEMT
の方により高特性が要求されるような応用では前者をを
採用し、また、Vthが深いHEMTの方により高特性が
要求されるような応用では後者を採用すれば良い。
In any case, if a dopant is introduced to change V th , it is inevitable that the characteristics will be degraded. Therefore, a HEMT having a deep V th and a HEMT having a shallow V th within one chip.
HEMT with a shallow V th
The former may be used for applications where higher characteristics are required, and the latter may be used for applications where higher characteristics are required for HEMTs having a deeper Vth .

【0022】本発明に於けるGaAs挿入層5、即ち、
第三の半導体層の層厚が薄過ぎる場合には、導入不純物
の活性化効率向上の効果が充分に得られないことから、
2〔nm〕以上の層厚にすることが必要であって、これ
については実験を行って確認してある。
The GaAs insertion layer 5 according to the present invention, ie,
If the thickness of the third semiconductor layer is too thin, the effect of improving the activation efficiency of the introduced impurities cannot be sufficiently obtained.
It is necessary to have a layer thickness of 2 [nm] or more, which has been confirmed by experiments.

【0023】図2は第三の半導体層(GaAs)の層厚
と閾値電圧Vthシフト量の関係を表す線図であり、横軸
に第三の半導体層(GaAs)の層厚〔nm〕を、ま
た、縦軸に閾値電圧変化量〔V〕をそれぞれ採ってあ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the thickness of the third semiconductor layer (GaAs) and the amount of shift of the threshold voltage V th , and the horizontal axis represents the thickness [nm] of the third semiconductor layer (GaAs). , And the vertical axis represents the threshold voltage change [V].

【0024】図から明らかなように、第三の半導体層の
層厚が2〔nm〕を下回ると閾値電圧は殆ど変化してい
ない。
As is apparent from the figure, when the thickness of the third semiconductor layer is less than 2 [nm], the threshold voltage hardly changes.

【0025】前記したところから、本発明に依る電界効
果半導体装置に於いては、 (1)基板(例えば半絶縁性GaAs基板11)上に形
成されたチャネル層である第一の半導体層(例えばIn
GaAsチャネル層13)と、該第一の半導体層上に形
成され該第一の半導体層に比較してエネルギ・バンド・
ギャップが大きく且つ全面に不純物が導入された第二の
半導体層(例えばn−AlGaAsキャリヤ供給層14
A及び14B)と、該第二の半導体層内に介在し該第二
の半導体層に比較して不純物活性化率が高い材料からな
る第三の半導体層(例えばi−GaAs挿入層15)
と、該第三の半導体層を含み閾値電圧を変化させること
が必要なトランジスタ部分のみに形成された閾値電圧制
御不純物導入領域(例えばVth制御イオン注入領域2
1)とを備えてなることを特徴とするか、又は、
From the above description, in the field effect semiconductor device according to the present invention, (1) a first semiconductor layer (for example, a channel layer formed on a substrate (for example, a semi-insulating GaAs substrate 11)). In
A GaAs channel layer 13) and an energy band formed on the first semiconductor layer as compared to the first semiconductor layer.
A second semiconductor layer having a large gap and doped with impurities on the entire surface (for example, the n-AlGaAs carrier supply layer 14).
A and 14B) and a third semiconductor layer (for example, an i-GaAs insertion layer 15) interposed in the second semiconductor layer and made of a material having a higher impurity activation rate than the second semiconductor layer.
And a threshold voltage control impurity introduction region (for example, a V th control ion implantation region 2) formed only in a transistor portion including the third semiconductor layer and requiring a threshold voltage to be changed.
1) and or

【0026】(2)前記(1)に於いて、異なる閾値電
圧を有するトランジスタ部分(例えばゲート電極17A
で代表されるHEMTとゲート電極17Bで代表される
HEMT)を含んでなることを特徴とするか、又は、
(2) In the above (1), the transistor portions having different threshold voltages (for example, the gate electrode 17A)
Or a HEMT represented by a gate electrode 17B).

【0027】(3)前記(1)或いは(2)に於いて、
閾値電圧を深くすることが必要なトランジスタ部分はキ
ャリヤの導電型と同一導電型の不純物が導入されてなる
閾値電圧制御不純物導入領域であることを特徴とする
か、又は、
(3) In the above (1) or (2),
The transistor portion that needs to have a higher threshold voltage is a threshold voltage control impurity introduction region in which an impurity of the same conductivity type as that of the carrier is introduced, or

【0028】(4)前記(1)或いは(2)に於いて、
閾値電圧を浅くすることが必要なトランジスタ部分はキ
ャリヤの導電型と反対導電型の不純物が導入されてなる
閾値電圧制御不純物導入領域であることを特徴とする
か、又は、
(4) In the above (1) or (2),
The transistor portion that requires a shallow threshold voltage is a threshold voltage control impurity introduction region in which an impurity of the conductivity type opposite to that of the carrier is introduced, or

【0029】(5)前記(1)乃至(4)の何れか1に
於いて、第三の半導体層(例えばi−GaAs挿入層1
5)の層厚は2〔nm〕以上であることを特徴とする。
(5) In any one of the above (1) to (4), the third semiconductor layer (for example, the i-GaAs insertion layer 1)
The layer thickness of 5) is not less than 2 [nm].

【0030】前記手段を採ることに依り、第二の半導体
層及び不純物活性化効率が高い第三の半導体層からなる
キャリヤ供給層に不純物を導入してVthを変化させる場
合、不純物が少量であっても、第三の半導体層に於ける
不純物活性化効率が高いことから、Vthを変化させるに
充分な量の活性化不純物が生成され、従って、Vthを変
化させる為に必要な代償であるイオン注入損傷に起因す
るキャリヤ移動度の低下を少なく抑えることができる。
By adopting the above-mentioned means, when V th is changed by introducing impurities into the carrier supply layer composed of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer having a high impurity activation efficiency, the amount of impurities is small. even, since higher in impurity activation efficiency to the third semiconductor layer, a sufficient amount of activated impurities is generated to change the V th, therefore, cost required for changing the V th Therefore, it is possible to suppress a decrease in carrier mobility due to the ion implantation damage.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】図3は本発明の一実施の形態を説
明する為の電界効果半導体装置を表す要部切断側面図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a cutaway side view of a main part showing a field effect semiconductor device for explaining an embodiment of the present invention.

【0032】図に於いて、11は半絶縁性GaAs基
板、12はi−AlGaAsバッファ層、13はInG
aAsチャネル層(第一の半導体層)、14Aはn−A
lGaAsキャリヤ供給層(第二の半導体層)、14B
はi−AlGaAsキャリヤ供給層(第二の半導体
層)、15はi−GaAs挿入層(第三の半導体層)、
16はn−GaAsキャップ層、17A及び17Bはゲ
ート電極、18A及び18Bはソース電極、19A及び
19Bはドレイン電極、20A,20B,20Cは素子
分離領域、21はVth制御イオン注入領域をそれぞれ示
している。
In the figure, 11 is a semi-insulating GaAs substrate, 12 is an i-AlGaAs buffer layer, and 13 is InG.
aAs channel layer (first semiconductor layer), 14A is nA
lGaAs carrier supply layer (second semiconductor layer), 14B
Is an i-AlGaAs carrier supply layer (second semiconductor layer), 15 is an i-GaAs insertion layer (third semiconductor layer),
16 is an n-GaAs cap layer, 17A and 17B are gate electrodes, 18A and 18B are source electrodes, 19A and 19B are drain electrodes, 20A, 20B and 20C are element isolation regions, and 21 is a V th control ion implantation region. ing.

【0033】図3に見られる電界効果半導体装置を製造
する工程の概略について説明すると次の通りである。
The outline of the process for manufacturing the field-effect semiconductor device shown in FIG. 3 is as follows.

【0034】(1) MOVPE(metalorga
nic vapor phase epitaxy)法
を適用することに依り、基板11上にバッファ層12、
チャネル層13、キャリヤ供給層14A、挿入層15、
キャリヤ供給層14B、キャップ層16を成長する。
(1) MOVPE (metalorga)
By applying a nic vapor phase epitaxy method, a buffer layer 12
Channel layer 13, carrier supply layer 14A, insertion layer 15,
The carrier supply layer 14B and the cap layer 16 are grown.

【0035】前記成長した各半導体層に関する主要なデ
ータを例示すると次の通りである。 バッファ層12について 材料:i−AlGaAs 厚さ:300〔nm〕 チャネル層13について 材料:i−InGaAs In組成:0.2 厚さ:15〔nm〕 キャリヤ供給層14Aについて 材料:n−AlGaAs Al組成:0.3 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:7.5〔nm〕 挿入層15について 材料:i−GaAs 厚さ:4〔nm〕 キャリヤ供給層14B 材料:n−AlGaAs Al組成:0.30 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:7.5〔nm〕 キャップ層16について 材料:n−GaAs 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕
The main data on the grown semiconductor layers is as follows. About buffer layer 12 Material: i-AlGaAs Thickness: 300 [nm] About channel layer 13 Material: i-InGaAs In composition: 0.2 Thickness: 15 [nm] About carrier supply layer 14A Material: n-AlGaAs Al composition : 0.3 Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 7.5 [nm] About insertion layer 15 Material: i-GaAs Thickness: 4 [nm] Carrier supply layer 14B Material: n-AlGaAs Al composition: 0.30 Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 7.5 [nm] About the cap layer 16 Material: n-GaAs Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness : 50 [nm]

【0036】(2) リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、Vthを変化させる
必要があるHEMTに対応する開口をもつレジスト膜を
形成する。
(2) By applying a resist process in the lithography technique, a resist film having an opening corresponding to the HEMT which needs to change V th is formed.

【0037】(3) イオン注入法を適用することに依
り、イオン加速エネルギを60〔keV〕、ドーズ量を
8×1011〔cm-2〕に設定し、工程(2)で形成したレ
ジスト膜をマスクにSiイオンの打ち込みを行い、Vth
制御イオン注入領域11を形成する。
(3) By applying the ion implantation method, the ion acceleration energy is set to 60 [keV], the dose is set to 8 × 10 11 [cm -2 ], and the resist film formed in the step (2) is formed. Is implanted using Si as a mask, and V th
A control ion implantation region 11 is formed.

【0038】(4) レジスト膜を除去してから、温度
を830〔℃〕、時間を15〔秒〕に設定し、不純物活
性化熱処理を行う。
(4) After removing the resist film, the temperature is set to 830 ° C., the time is set to 15 seconds, and the impurity activation heat treatment is performed.

【0039】(5) リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、素子分離領域形成
予定部分に開口をもつレジスト膜を形成する。
(5) A resist film having an opening in a portion where an element isolation region is to be formed is formed by applying a resist process in lithography technology.

【0040】(6) イオン注入法を適用することに依
り、工程(5)で形成したレジスト膜をマスクに酸素イ
オンの打ち込みを行い、素子分離領域20A、20B、
20Cを形成する。
(6) By applying the ion implantation method, oxygen ions are implanted using the resist film formed in the step (5) as a mask, and the element isolation regions 20A, 20B,
20C is formed.

【0041】(7) レジスト膜を除去してから、リソ
グラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用するこ
とに依り、オーミック電極形成予定部分に開口をもつレ
ジスト膜を形成する。
(7) After removing the resist film, a resist film having an opening at a portion where an ohmic electrode is to be formed is formed by applying a resist process in lithography technology.

【0042】(8) 蒸着法を適用することに依り、A
uGe/Auを蒸着後、工程(7)で形成したレジスト
膜を剥離するリフト・オフを行ってソース電極18A、
ソース電極18B及びドレイン電極19A、ドレイン電
極19Bを形成する。
(8) By applying a vapor deposition method, A
After depositing uGe / Au, lift-off is performed to peel off the resist film formed in step (7), and the source electrode 18A,
A source electrode 18B, a drain electrode 19A, and a drain electrode 19B are formed.

【0043】(9) リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、ゲート電極形成予
定部分に開口をもつレジスト膜を形成する。
(9) A resist film having an opening in a portion where a gate electrode is to be formed is formed by applying a resist process in lithography technology.

【0044】(10) エッチング・ガスをSiCl4
系ガスとするドライ・エッチング法を適用することに依
り、工程(9)で形成したレジスト膜の開口内に表出さ
れているn−GaAsキャップ層16をエッチングして
開口を形成し、その開口内に下地のi−AlGaAsキ
ャリヤ供給層14Bを表出させる。
(10) The etching gas is SiCl 4
By applying a dry etching method using a system gas, the n-GaAs cap layer 16 exposed in the opening of the resist film formed in the step (9) is etched to form an opening, and the opening is formed. The underlying i-AlGaAs carrier supply layer 14B is exposed.

【0045】(11) 工程(9)で形成したレジスト
膜を残したまま、蒸着法を適用することに依り、Alを
蒸着後、該レジスト膜を剥離するリフト・オフを行って
ゲート電極17A及びゲート電極17Bを形成する。
(11) By applying an evaporation method while leaving the resist film formed in the step (9), after depositing Al, lift-off is performed to peel off the resist film, and the gate electrode 17A and the gate electrode 17A are removed. The gate electrode 17B is formed.

【0046】以上の工程を経ることに依って、Vth
0.5〔V〕相違するHEMTを同一基板上に形成する
ことができ、しかも、Vthを変化させる為のSiイオン
の注入量は少ないので、結晶損傷に起因するキャリヤ移
動度の劣化は少ない。
Through the above steps, HEMTs having V th different by 0.5 [V] can be formed on the same substrate, and the implantation amount of Si ions for changing V th can be increased. , Carrier mobility degradation due to crystal damage is small.

【0047】本発明では、前記実施の形態に限られるこ
となく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で他に多く改
変を実現することができる。
In the present invention, without being limited to the above-described embodiment, many other modifications can be realized without departing from the scope of the claims.

【0048】例えば、Vthを変化させる為に導入するド
ーパントは、Siに限られず、S、C、Mg、Beなど
を必要に応じて選択使用することができ、また、その導
入手段もイオン注入法に限られず、気相拡散法、固相拡
散法などを適宜選択することができる。
For example, the dopant introduced for changing V th is not limited to Si, and S, C, Mg, Be, etc. can be selectively used as necessary. The method is not limited to the method, and a gas phase diffusion method, a solid phase diffusion method, or the like can be appropriately selected.

【0049】また、第三の半導体層である挿入層には、
GaAsの他にAlGaAsを用いることもでき、その
場合、x値、即ち、Al組成が比較的小さいものは不純
物活性化率が大きい。
Further, the insertion layer as the third semiconductor layer includes:
In addition to GaAs, AlGaAs can be used. In this case, those having a relatively small x value, that is, an Al composition, have a large impurity activation rate.

【0050】更にまた、各半導体層の厚さ、不純物濃
度、不純物添加条件、金属材料、素子製造プロセスなど
は、適宜に選択することができる。
Furthermore, the thickness of each semiconductor layer, the impurity concentration, the impurity addition condition, the metal material, the element manufacturing process, and the like can be appropriately selected.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明に依る電界効果半導体装置に於い
ては、チャネル層である第一の半導体層と、第一の半導
体層上に形成され第一の半導体層に比較しエネルギ・バ
ンド・ギャップが大きく且つ全面に不純物が導入された
第二の半導体層と、第二の半導体層内に介在し第二の半
導体層に比較し不純物活性化率が高い材料の第三の半導
体層と、第三の半導体層を含み閾値電圧を変化させるこ
とが必要なトランジスタ部分のみに形成された閾値電圧
制御不純物導入領域とを備える。
In the field effect semiconductor device according to the present invention, the first semiconductor layer which is a channel layer and the energy band band formed on the first semiconductor layer are smaller than those of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer having a large gap and an impurity introduced into the entire surface, and a third semiconductor layer of a material having a higher impurity activation rate than the second semiconductor layer interposed in the second semiconductor layer; A threshold voltage control impurity introduction region formed only in a transistor portion including the third semiconductor layer and requiring a threshold voltage to be changed.

【0052】前記手段を採ることに依り、第二の半導体
層及び不純物活性化効率が高い第三の半導体層からなる
キャリヤ供給層に不純物を導入してVthを変化させる場
合、不純物が少量であっても、第三の半導体層に於ける
不純物活性化効率が高いことから、Vthを変化させるに
充分な量の活性化不純物が生成され、従って、Vthを変
化させる為に必要な代償であるイオン注入損傷に起因す
るキャリヤ移動度の低下を少なく抑えることができる。
By adopting the above means, when V th is changed by introducing impurities into the carrier supply layer composed of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer having high impurity activation efficiency, the amount of impurities is small. even, since higher in impurity activation efficiency to the third semiconductor layer, a sufficient amount of activated impurities is generated to change the V th, therefore, cost required for changing the V th Therefore, it is possible to suppress a decrease in carrier mobility due to the ion implantation damage.

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

【図1】本発明の原理を解説する為の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】第三の半導体層(GaAs)の層厚と閾値電圧
thシフト量の関係を表す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a layer thickness of a third semiconductor layer (GaAs) and a threshold voltage V th shift amount.

【図3】本発明の一実施の形態を説明する為の電界効果
半導体装置を表す要部切断側面図である。
FIG. 3 is a fragmentary side view showing a field-effect semiconductor device for describing an embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半絶縁性GaAs基板 12 i−AlGaAsバッファ層 13 InGaAsチャネル層(第一の半導体層) 14A n−AlGaAsキャリヤ供給層(第二の半導
体層) 14B n−AlGaAsキャリヤ供給層(第二の半導
体層) 15 i−GaAs挿入層(第三の半導体層) 16 n−GaAsキャップ層 17A及び17B ゲート電極 18A及び18B ソース電極 19A及び19B ドレイン電極 20A,20B,20C 素子分離領域 21 Vth制御イオン注入領域
Reference Signs List 11 semi-insulating GaAs substrate 12 i-AlGaAs buffer layer 13 InGaAs channel layer (first semiconductor layer) 14An n-AlGaAs carrier supply layer (second semiconductor layer) 14B n-AlGaAs carrier supply layer (second semiconductor layer) 15) i-GaAs insertion layer (third semiconductor layer) 16 n-GaAs cap layer 17A and 17B Gate electrode 18A and 18B Source electrode 19A and 19B Drain electrode 20A, 20B, 20C Device isolation region 21 Vth control ion implantation region

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に形成されたチャネル層である第一
の半導体層と、 該第一の半導体層上に形成され該第一の半導体層に比較
してエネルギ・バンド・ギャップが大きく且つ全面に不
純物が導入された第二の半導体層と、 該第二の半導体層内に介在し該第二の半導体層に比較し
て不純物活性化率が高い材料からなる第三の半導体層
と、 該第三の半導体層を含み閾値電圧を変化させることが必
要なトランジスタ部分のみに形成された閾値電圧制御不
純物導入領域とを備えてなることを特徴とする電界効果
半導体装置。
A first semiconductor layer serving as a channel layer formed on a substrate; and an energy band gap larger than the first semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and having a larger energy band gap. A second semiconductor layer in which impurities are introduced into the entire surface, a third semiconductor layer made of a material interposed in the second semiconductor layer and having a higher impurity activation rate than the second semiconductor layer, A field effect semiconductor device comprising: a threshold voltage control impurity introduction region formed only in a transistor portion including the third semiconductor layer and requiring a threshold voltage to be changed.
【請求項2】異なる閾値電圧を有するトランジスタ部分
を含んでなることを特徴とする請求項1記載の電界効果
半導体装置。
2. The field effect semiconductor device according to claim 1, further comprising transistor portions having different threshold voltages.
【請求項3】閾値電圧を深くすることが必要なトランジ
スタ部分はキャリヤの導電型と同一導電型の不純物が導
入されてなる閾値電圧制御不純物導入領域であることを
特徴とする請求項1或いは請求項2記載の電界効果半導
体装置。
3. The transistor part in which the threshold voltage needs to be deepened is a threshold voltage control impurity introduction region into which an impurity of the same conductivity type as that of the carrier is introduced. Item 3. The field-effect semiconductor device according to Item 2.
【請求項4】閾値電圧を浅くすることが必要なトランジ
スタ部分はキャリヤの導電型と反対導電型の不純物が導
入されてなる閾値電圧制御不純物導入領域であることを
特徴とする請求項1或いは請求項2記載の電界効果半導
体装置。
4. A transistor portion requiring a shallow threshold voltage is a threshold voltage control impurity introduction region into which an impurity of a conductivity type opposite to that of a carrier is introduced. Item 3. The field-effect semiconductor device according to Item 2.
【請求項5】第三の半導体層の層厚は2〔nm〕以上で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1
記載の電界効果半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the third semiconductor layer is 2 nm or more.
The field-effect semiconductor device according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000332233A (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2003068767A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Murata Mfg Co Ltd Manufacturing method of field-effect transistor and field-effect transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332233A (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor device and manufacture thereof
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