JP2010518622A - Hbtと電界効果トランジスタとの統合 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2007年2月7日付けで提出された米国仮特許出願第60/900,009号の利益及び優先権を主張し、その開示全体はここに引用して援用する。
field effect)トランジスタ(例えばMESFETやJFET)、及び酸化金属半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)が含まれる。
oxide desorption process )が実施され、前記FETの形成と前記HBTの形成との間に前記基板の温度は約50乃至100℃低下され、前記FET装置の性能低下が減少する。
(pHEMT)等を指す。
≦ x ≦ 0.5であり、一実施形態ではx=0.24)、約20nmの厚さがある。超格子バッファ層502及び503は数回、例えば10回繰り返して形成してよい。
x 1018乃至5.00 x 1018 cm-3の間である。一実施形態では、ドナー層は約2.00
x 1018 cm-3の濃度でドーピングされている。
≦ x ≦
0.35であり、一実施形態ではx=0.24)、約1乃至5nmの厚さがある。一実施形態では、スペーサ層の厚さは約2nmである。
x 1018乃至5.00 x 1018cm-3の間である。一実施形態では、ドナー層のドーパント濃度は約2.00
x 1018cm-3である。
x 1017乃至5.00 x 1017 cm-3の間である。一実施形態では、コンタクト層は3.00
x 1017 cm-3の濃度でドーピングされている。コンタクト層513はGaAsから形成可能なn型層であり且つSiでドーピングされており、そのドーパント濃度は約1.00
x 1018乃至5.00 x 1018 cm-3の間である。一実施形態では、コンタクト層のドーパント濃度は約2.00
x 1018 cm-3である。コンタクト層は最大で約100 nmの厚さを備えている。一実施形態では、コンタクト層の厚さは約50nmである。
x 1018cm-3、約5.00 x 1016cm-3、約1.00 x
1016cm-3である。各層の厚さは、それぞれ約600nm、約400nm、及び約100nmである。サブコレクタ層516の厚さは最大1000nmとすることができ、ドーピングレベルは約1.00
x 1018cm-3乃至約5.00 x 1018cm-3の範囲が可能である。コレクタ層517及び518の厚さは最大3000nmとすることができ、ドーピングレベルは約5.00
x 1015 cm-3乃至約8.00 x 1017cm-3の範囲が可能である。
5.00 x 1018cm-3乃至約2.00 x 1020cm-3の範囲が可能である。
x 1017cm-3乃至約1.00 x 1018cm-3が可能である。
x 1019cm-3未満の濃度のTeでドーピングされている。コンタクト層の厚さは最大約200nmとすることができ、最大80%のInGaAsの組成とし、ドーピングレベルは約
5.00 x 1018cm-3乃至約3.00 x 1019cm-3の範囲が可能である。コンタクト層521、522及び523はコンタクト層グループ544を形成する。
x 1018cm-3である。スペーサ710は約2nmの厚さがあり、Al0.24Ga0.76As材料から形成されている。チャンネル712は約12nmの厚さがあり、In0.15Ga0.85As材料から形成されている。スペーサ714は約2nmの厚さがあり、Al0.24Ga0.76As材料から形成されている。ドナー層716は約12nmの厚さがあり、Al0.24Ga0.76As材料から形成されている。ドナー層716はSiでドーピングされており、その濃度は約2
x 1018cm-3である。ショットキー層718は約20nmの厚さがあり、Al0.24Ga0.76As材料から形成されている。コンタクト層720は約20nmの厚さがあり、GaAs材料から形成されている。コンタクト層720はSiでドーピングされており、その濃度は約3
x 1017cm-3である。キャップ層722は約50nmの厚さがあり、GaAs材料から形成されている。キャップ層722はSiでドーピングされており、その濃度は約4
x 1018cm-3である。エッチストップ層724は約20nmの厚さがあり、InGaP材料から形成されている。エッチストップ層724はドーピングされていない。サブコレクタ層726は約500nmの厚さがあり、GaAs材料から形成されている。サブコレクタ層726はSiでドーピングされており、その濃度は約4
x 1018cm-3である。
x 1015cm-3である。コレクタ領域727及び728は併せて多層コレクタ740を形成する。ベース730は約80nmの厚さがあり、GaAs材料から形成されている。エミッタ732は約50nmの厚さがあり、InGaP材料から形成されている。エミッタ732はSiでドーピングされており、その濃度は約3
x 1017cm-3である。コンタクト層734は約50nmの厚さがあり、GaAs材料から形成されている。コンタクト層734はSiで高濃度ドーピングされており、その濃度は約3
x 1019cm-3を上回る。コンタクト層736は約100nmの厚さがあり、InXGa1-xAs材料から形成されている。コンタクト層736はTeで高濃度ドーピングされており、その濃度は約1019cm-3を上回る。
(L = 2 x 20 um2)である。実際の試験測定値は、BiFET装置700の直流利得が、独立型InGaP HBT(すなわち、共通基板上でFETと統合されていないもの)の直流利得に匹敵することを証明している。このHBT装置のベース電流は、独立して成長させたHBT装置(すなわち、共通基板上でFETとモノリシックに統合されていないもの)のベース電流にほぼ等しい。共通基板上でFETとモノリシックに統合されたHBT装置のベース・エミッタ接合の再結合分析は、独立して成長させたHBT装置と同じ特性を示した。
0 Vである場合を示す。Vgsの範囲は+0.5 V(上)乃至-0.5 V(下)である。電流はy軸に示し、電圧はx軸に示した。相互コンダクタンスは約300
mS/mmであり、これは従来のFET(すなわちBiFETの一部として形成されていないFET)と直接的に比較可能である。これは、HBT750をFET760と同じ基板上に製作したことによりFETの性能が低下しなかったことを示している。FET760のRon抵抗は1.3オーム・mmであり、これは共通基板上にモノリシックに統合されたHBTがない元々のFETと同一であった。低いRon抵抗はスイッチング用途や低雑音性能に関して非常に望ましい。
Claims (16)
- BiFET装置を製作する方法であって、
基板を第1製作環境に導入する段階と、
前記第1製作環境内で前記基板上に前記BiFET装置のFET部分を形成する段階と、
前記BiFET装置の前記FET部分の形成後に、前記第1製作環境から前記基板を取り出す段階と、
前記基板を第2製作環境に導入する段階と、
前記第2製作環境内で前記基板上に前記BiFET装置のHBT部分を形成する段階とを含む、方法。 - 前記BiFET装置の前記FET部分は、前記BiFET装置の前記HBT部分の形成時に導入される不純物による汚染を実質的に被らない、請求項1に記載の方法。
- 前記FET装置がHFETである、請求項1に記載の方法。
- 前記HFETがpHEMTである、請求項3に記載の方法。
- 前記第1製作環境は、分子線エピタキシー又は金属・有機化学気相成長反応器の何れかである、請求項1に記載の方法。
- 前記第2製作環境は、分子線エピタキシー又は金属・有機化学気相成長反応器の何れかである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1製作環境と前記第2製作環境とはタイプが異なる、請求項1に記載の方法。
- 前記基板がGaAs又はInP基板の何れかである、請求項1に記載の方法。
- 前記BiFET装置の前記HBT装置の前記形成時に温度が低下される、請求項1に記載の方法。
- 前記BiFET装置の前記HBT装置のコレクタ領域の形成時に温度が低下される、請求項9に記載の方法。
- 前記温度が30℃及び100℃の間まで低下される、請求項9に記載の方法。
- 前記BiFET装置の前記HBT装置のコレクタ領域の形成時に温度が低下される、請求項11に記載の方法。
- 酸化物脱着過程における前記温度が、サブコレクタ領域の成長前に少なくとも50℃は低下される、請求項9に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により製作されるBiFET装置。
- BiFET装置であって、
共通の基板上にモノリシックに統合されたFET装置とHBT装置とを含み、
前記BiFET装置の前記FET装置の動作特性が、前記共通の基板とは別個の基板上に製作されたFET装置の動作特性に概ね等しく、前記BiFET装置の前記HBT装置の動作特性が、前記共通の基板とは別個の基板上に製作されたHBT装置の動作特性に概ね等しい、BiFET装置。 - BiFET装置であって、
共通の基板上にモノリシックに統合されたFET装置とHBT装置とを含み、
前記FET装置が、
前記共通の基板上に形成された1つ又は複数のバッファ層と、
前記1つ又複数のバッファ層上に形成された遷移層と、
前記遷移層上にAlxGa1-xAs材料から形成される第1ドナー層であって、0 ≦ x ≦ 0.35であり、約10乃至50nmの厚さを備え、ドーパント濃度が約1.00 x 1018と5.00 x 1018
cm-3との間である、第1ドナー層と、
前記ドナー層上にAlxGa1-xAs材料から形成される第1スペーサ層であって、0 ≦ x ≦ 0.35であり、約1乃至5nmの厚さを備えた第1スペーサ層と、
InxGa1-xAs材料から形成されるチャンネルであって、x ≦ 0.23であり、約8乃至15nmの厚さを備えたチャンネルと、
AlxGa1-xAs材料から形成される第2スペーサ層であって、0 ≦ x ≦ 0.35であり、約1乃至5nmの厚さを備えた第2スペーサ層と、
AlxGa1-xAs材料から形成される第2ドナー層であって、0 ≦ x ≦ 0.35であり、約10乃至50nmの厚さを備え、ドーパント濃度が約1.00 x 1018と5.00 x 1018
cm-3との間である、第2ドナー層と、
AlxGa1-xAs材料から形成されるショットキー層であって、0 ≦ x ≦ 0.35であり、約10乃至100nmの厚さを備えたショットキー層と、
最大で約100nmの厚さを備えたGaAs材料から形成されるコンタクト層であって、ドーパント濃度が約1.00 x 1018乃至5.00 x 1018
cm-3であるコンタクト層とを含み、
前記HBT装置が、
約100乃至3000nmの厚さを備えたGaAs材料から形成される少なくとも1つのコレクタ層であって、ドーパント濃度が約5.00 x 1015乃至3.00 x 1018
cm-3である少なくとも1つのコレクタ層とを含み、
約10乃至1000nmの厚さを備えたベース層であって、ドーパント濃度が約 5.00 x 1018cm-3乃至約2.00 x 1020cm-3のであるベース層と、
約10乃至100nmの厚さを備えたInGaP材料から形成されるエミッタ層であって、ドーパント濃度が約1.00 x 1017
cm-3乃至1.00 x 1018 cm-3であるエミッタ層と、
10乃至500nmの厚さを備えた約60%のInGaAs 材料から形成されるコンタクト層であって、ドーパント濃度が約4.00 x 1018
cm-3であるコンタクト層とを含む、BiFET装置。
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