JP2629631B2 - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JP2629631B2 JP2624795A JP2624795A JP2629631B2 JP 2629631 B2 JP2629631 B2 JP 2629631B2 JP 2624795 A JP2624795 A JP 2624795A JP 2624795 A JP2624795 A JP 2624795A JP 2629631 B2 JP2629631 B2 JP 2629631B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界効果トランジスタ、
特に半導体素子部分の材料としてIII−V 族族半導体を
用いた電界効果トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子部分の材料としてIII
−V 族半導体を用いたIII−V 族半導体装置おける表
面安定化保護膜の材料としては、SiO、SiON、
Siが用いられてきた。この従来例について図1
4、図15に示す。
【0003】図14は従来のGaAsMESFETの素
子断面図であり、半絶縁性GaAs基板(11)上に、
不純物無添加GaAsバッファ層(12)、n型GaA
s動作層(13)、n型GaAsコンタクト層(14)
の各層がエピタキシャル成長により形成されている。次
に、成長基板表面にオーミック・コンタクト用金属から
なるソース電極(15)、及びドレイン電極(16)が
リフトオフ法等により形成され、n型GaAs動作層
(13)に接触されている。次に、ソース電極(15)
及びドレイン電極(16)間のn型GaAsコンタクト
層(14)が部分的にエッチング除去され、その部分に
ショットキ接触からなるゲート電極(17)が形成され
ている。この内、電極以外の露出した半導体表面を保護
するために、Si表面安定化保護膜(149)で
形成されている。
【0004】図15は従来のInPHJFETの素子断
面図であり、半絶縁性InP基板(21)上に不純物無
添加InAlAsバッファ層(22)、不純物無添加I
nGaAs電子走行層(23)、n型InAlAs電子
供給層(24)、n型InGaAsコンタクト層(2
5)の各層がエピタキシャル成長により形成されてい
る。次に、成長基板表面にオーミック・コンタクト用金
属からなるソース電極(26)、及びドレイン電極(2
7)がリフトオフ法等により形成され、不純物添加In
GaAs電子走行層(23)に接触されている。次に、
ソース電極(26)及びドレイン電極(27)間のn
型InGaAsコンタクト層(25)が部分的にエッチ
ング除去され、その部分にショットキ接触からなるゲー
ト電極(28)が形成されている。この内、電極以外の
露出した半導体表面を保護するために、Si表面
安定化保護膜(149)で形成されている。
【0005】しかしながら、従来技術におけるこれら表
面安定化保護膜の材料はアモルファス膜であり、これを
単結晶であるIII−V 族化合物半導体上に堆積させるた
め、これら界面は成膜条件に非常に敏感に反応し、表面
安定化保護膜と半導体素子部分の間に異なる応力を生じ
る。例えば、GaAsMESFETの表面安定化保護膜
に紫外線励起で形成したSiを用いた場合、わず
かに引っ張り応力を生じる。ところが同じSi
常温でプラズマ励起した場合には圧縮応力が生じ、更に
温度を上げていくと圧縮応力も強いものとなる。
【0006】このようにアモルファス膜を保護膜として
用いると、成膜条件により様々な応力が発生することが
わかる。この応力はピエゾ効果などの特有の現象を誘起
して素子特性の変動を引き起こす原因、また剥がれ等密
着性の問題の原因となっている。また、絶縁膜の堆積中
に導入される物理的損傷(放射損傷)や、絶縁膜と半導
体とのダングリング・ボンドにより界面準位が発生す
る。発生した界面準位により半導体素子のリーク電流が
増加して素子特性に多大な悪影響を与えるという欠点を
有していた。
【0007】上述した半導体素子の特性劣化は、主とし
て半導体素子部分と表面安定化保護膜との格子定数の違
いに起因した応力や界面準位によるものである。そこ
で、半導体素子部分と表面安定化保護膜との格子定数を
一致させるために、表面安定化保護膜に半導体素子部分
と同じIII−V族半導体を用いることが考えられる。し
かし、III−V族化合物半導体は禁制帯幅が狭いために
リーク電流発生による特性劣化をもたらすおそれがあっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の電
界効果トランジスタでは、表面安定化保護膜としてSi
、SiON、Si等のアモルファス膜が用い
られてきた。しかしながら、これらアモルファス膜を用
いた場合、保護膜と半導体素子部分との間に生じる応力
によるピエゾ効果のため半導体素子の特性が変動した
り、保護膜形成による応力や保護膜との界面での結晶格
子の乱れに起因して発生する界面準位のため半導体素子
の特性劣化等の問題があった。
【0009】また、半導体素子部分と表面安定化保護膜
の間に生じる応力を小さくするため表面安定化保護膜に
半導体素子と格子定数が同じIII−V 族化合物半導体を
用いることも考えられるが、禁制帯幅が狭いため、半導
体素子の特性劣化をもたらすという問題があった。本発
明の目的は、半導体素子の特性を劣化することのない表
面安定化保護膜を有する電界効果トランジスタを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明における電界効果
トランジスタにとって理想的な保護膜の条件は、(1)
半導体素子と格子整合する単結晶であること、(2)禁
制帯幅が広いことである。条件(1)を満たすことによ
り、保護膜形成による応力の発生や、保護膜と半導体素
子界面での結晶格子の乱れに起因した界面準位の発生を
防ぎ、半導体素子の特性劣化を防ぐことができる。条件
(2)は、半導体素子中の電子が外部に飛び出して大き
なリーク電流を発生させないための条件である。
【0011】したがって、上記目的は、半導体素子部分
の材料としてIII−V 族化合物半導体を用いた電界効果
トランジスタにおいて、半導体素子部分を保護する保護
膜の材料として、前記III−V 族化合物半導体の結晶構
造と類似の結晶構造を有し且つ前記III−V 族化合物半
導体の格子定数と、ほぼ等しい格子定数を有するI−II
I−VI 族カルコパイライトを用いることを特徴とした
電界効果トランジスタによって達成されるもので、以下
に具体的に示す。
【0012】本発明は、III−V 族化合物半導体を用い
た電界効果トランジスタにおいて、表面に露出した半導
体を保護する保護膜の材料として、前記III−V 族化合
物半導体の格子定数とほぼ等しい格子定数を有するI−
III−VI 族カルコパイライトを用いることを特徴とす
る電界効果トランジスタである。また、本発明は、保護
膜の材料として用いられるI−III−VI 族カルコパイ
ライトの禁制帯幅が半導体素子のゲート・オーミック間
の表面層を構成するIII−V 族化合物半導体の禁制帯幅
よりも広いことを特徴とする電界効果トランジスタであ
る。
【0013】本発明において、I−III−VI 族カルコ
パイライトとは、Iは元素の周期律表の1族の元素、II
I は3族の元素、VIは6族の元素で、そして1族の元素
が1、3族の元素が1、及び、6族の元素が2よりなる
カルコパイライトである。本発明のI−III−VI 族カ
ルコパイライトにおいて、例えば、1族の元素として
は、Cu、Ag、3族の元素としては、Al、Ga、I
n、6族の元素としては、S、Se、Teが好ましいも
のである。
【0014】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともGaAs、AlGaAsまたはInGaP
のいずれかで構成され、保護膜の材料が(CuAg
1−x)AlS(x=0.12)で構成されているこ
とを特徴とする電界効果トランジスタである。さらに、
本発明は、表面に露出した半導体が少なくともGaA
s、AlGaAsまたはInGaPのいずれかで構成さ
れ、保護膜の材料が(CuAg1−x)Al(Se
1−x(x=0.5)で構成されていることを特
徴とする電界効果トランジスタである。
【0015】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともGaAs、AlGaAsまたはInGaP
のいずれかで構成され、保護膜の材料が(CuAg
1−x)(AlGa1−x)S(x=0.2)で構
成されていることを特徴とする電界効果トランジスタで
ある。さらに、本発明は、表面に露出した半導体が少な
くともGaAs、AlGaAsまたはInGaPのいず
れかで構成され、保護膜の材料が(CuAg1−x
(AlGa1−x)(Se1−x(x=0.
65)で構成されていることを特徴とする電界効果トラ
ンジスタである。
【0016】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともInP、InAlAsまたはInGaAs
のいずれかで構成され、保護膜の材料がAgAl(Se
1−x(x=0.66)で構成されていること
を特徴とする電界効果トランジスタである。さらに、本
発明は、表面に露出した半導体が少なくともInP、I
nAlAsまたはInGaAsのいずれかで構成され、
保護膜の材料がAg(AlGa1−x)(Se
1−x(x=0.6)で構成されていることを特徴
とする電界効果トランジスタである。
【0017】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともInP、InAlAsまたはInGaAs
のいずれかで構成され、前記保護膜の材料が(Ag
1−x)Al(STe1−x(x=0.27)
で構成されていることを特徴とする電界効果トランジス
タである。さらに、本発明は、表面に露出した半導体が
少なくともInP、InAlAsまたはInGaAsの
いずれかで構成され、保護膜の材料がAgGa(S
1−x(x=0.4)で構成されていることを特
徴とする電界効果トランジスタである。
【0018】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともInP、InAlAsまたはInGaAs
のいずれかで構成され、保護膜の材料がAg(Al
1−x)(SSe1−x(x=0.35)で構
成されていることを特徴とする電界効果トランジスタで
ある。さらに、本発明は、表面に露出した半導体が少な
くともInP、InAlAsまたはInGaAsのいず
れかで構成され、保護膜の材料が(CuAg1−x
(AlGa1−x)(Te1−x(x=0.
62)で構成されていることを特徴とする電界効果トラ
ンジスタである。
【0019】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともInP、InAlAsまたはInGaAs
のいずれかで構成され、前記保護膜の材料がAg(Al
In1−x)(Se1−x(x=0.33)
で構成されていることを特徴とする電界効果トランジス
タである。
【0020】さらに、本発明は、表面に露出した半導体
が少なくともInP、InAlAsまたはInGaAs
のいずれかで構成され、保護膜の材料が(CuAg
1−x)(AlIn1−x)(Te1−x
(x=0.3)で構成されていることを特徴とする電
界効果トランジスタである。さらに、本発明は、表面に
露出した半導体が少なくともInP、InAlAsまた
はInGaAsのいずれかで構成され、保護膜の材料が
Ag(GaIn1−x)(Se1−x(x=
0.3)で構成されていることを特徴とする電界効果ト
ランジスタである。
【0021】
【作用】本発明によれば、半導体素子部分を保護する保
護膜の材料として、III−V 族化合物半導体の結晶構造
と類似の結晶構造を有し、且つ前記III−V 族化合物半
導体の格子定数とほぼ等しい格子定数を有するI−III
−VI 族カルコパイライトを用いることにより、保護
膜と半導体素子部分との界面での応力、界面準位に起因
した特性劣化を防ぐことができる。
【0022】また、I−III−VI 族カルコパイライト
は禁制帯幅が充分に広いので、保護膜による特性劣化を
防ぐことができ、さらに、組成を変化させることにより
格子定数も自由に決定することができるので半導体素子
部分の材料を選ばず応用範囲が広い。さらに、このカル
コパイライトはMBE法やMOCVD法を用いて形成で
きるため、膜厚および膜質を制御性良く均一に形成する
ことができ信頼性、生産性の向上につながる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。実施例では、例として、GaAs系MESFETお
よびInP系のヘテロ接合FETについての実施例を説
明するが、これに限るものではなく、格子整合系、歪系
においてもIII−V 族化合物半導体素子であれば材料を
問わず、実施することができる。例えば、GaAsやI
nPに格子整合する材料であれば、以下に示す実施例に
よる材料がそのままの組成比で用いることができるもの
である。さらに、カルコパイライトを用いた表面安定化
保護膜の上に従来用いられてきたSiO,SiON、
Siといったアモルファス膜を堆積する構造をと
ることも可能である。
【0024】[実施例1]図1に、本発明の第1の実施
例の素子断面図を表わす。図1に示すように、半絶縁性
GaAs基板(11)上に不純物無添加GaAsバッフ
ァ層(12)、n型GaAs動作層(13)、n型Ga
Asコンタクト層(14)の各層がエピタキシャル成長
により形成されている。ここで、n型GaAsコンタク
ト層(14)はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0025】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(15)及びドレイン電
極(16)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、n型GaAs動作層(13)に接
触されている。次に、ソース電極(15)及びドレイン
(16)間のn型GaAsコンタクト層(14)が部分
的にエッチング除去され、その部分にショットキ接触か
らなるゲート電極(17)が形成されている。この内、
電極以外の露出した半導体表面を保護するために、表面
安定化保護膜として100nm程度の厚さで(Cu
1−x)AlS膜(18)を成長する。
【0026】この(CuAg1−x)AlSとし
て、例えば(Cu0.12Ag0.88)AlSに組
成を選ぶ。この形成方法としては、例えばMBE法また
はMOCVD法を用いることができる。この(Cu
1−x)AlSの格子定数は下地となるGaAsの
格子定数(5.65Å)と格子整合するよう(x=0.
12)に選べば良い。なお、(CuAg1−x)Al
の組成はこれに限らず、下地のIII−V族化合物半
導体の格子定数と一致するように選べば良い。
【0027】[実施例2]図2に、本発明の第2の実施
例の素子断面図を表わす。図2に示すように、半絶縁性
GaAs基板(11)上に不純物無添加GaAsバッフ
ァ層(12)、n型GaAs動作層(13)、n型Ga
Asコンタクト層(14)の各層がエピタキシャル成長
により形成されている。ここで、n型GaAsコンタク
ト層(14)はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0028】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(15)、ドレイン電極
(16)がリフトオフ法等により形成され、加熱などを
施す合金法により、n型GaAs動作層(13)に接触
されている。次に、ソース電極(15)及びドレイン電
極(16)間のn型GaAsコンタクト層(14)が部
分的にエッチング除去され、その部分にショットキ接触
からなるゲート電極(17)が形成されている。この
内、電極以外の露出した半導体表面を保護するために、
表面安定化保護膜として100nm程度の厚さで(Cu
Ag1−x)Al(Se1−x膜(28)を
成長する。
【0029】この(CuAg1−x)Al(Se
1−x(28)の組成としては例えば(Cu0.5
Ag0.5)Al(Se0.50.5に選び、こ
の形成方法としては、例えばMBE法またはMOCVD
法を用いることができる。この(CuAg1−x)A
l(Se1−xの格子定数は下地となるGaA
sの格子定数(5.65Å)と格子整合するよう(x=
0.5)に選べば良い。 なお、(CuAg1−x
Al(Se1−xの組成は、これに限らず、下
地のIII−V 族化合物半導体の格子定数と一致するよう
に選べば良い。
【0030】[実施例3]図3に、本発明の第3の実施
例の素子断面図を表わす。図3に示すように、半絶縁性
GaAs基板(11)上に不純物無添加GaAsバッフ
ァ層(12)、n型GaAs動作層(13)、n型Ga
Asコンタクト層(14)の各層がエピタキシャル成長
により形成されている。ここで、n型GaAsコンタク
ト層(14)はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0031】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(15)及びドレイン電
極(16)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、n型GaAs動作層(13)に接
触されている。次に、ソース電極(15)及びドレイン
電極(16)間のn型GaAsコンタクト層(14)が
部分的にエッチング除去され、その部分にショットキ接
触からなるゲート電極(17)が形成されている。この
内、電極以外の露出した半導体表面を保護するために、
表面安定化保護膜として100nm程度の厚さで(Cu
Ag1−x)(AlGa1−x)S膜(38)を
成長する。
【0032】(CuAg1−x)(Al
1−x)S(38)として、例えば(Cu0.2
0.8)(Al0.2Ga0.8)Sに組成を選
び、この形成方法としては、例えばMBE法またはMO
CVD法を用いることができる。この(CuAg
1−x)(AlGa1−x)Sの格子定数は下地と
なるGaAsの格子定数(5.65Å)と格子整合する
よう(x=0.2)に選べば良い。なお、(CuAg
1−x)(AlGa1−x)Sの組成はこれに限ら
ず、下地のIII−V 族化合物半導体の格子定数と一致す
るように選べば良い。
【0033】[実施例4]図4に、本発明の第4の実施
例の素子断面図を表わす。図4に示すように、半絶縁性
GaAs基板(11)上に不純物無添加GaAsバッフ
ァ層(12)、n型GaAs動作層(13)、n型Ga
Asコンタクト層(14)の各層がエピタキシャル成長
により形成されている。ここで、n型GaAsコンタク
ト層(14)はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0034】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(15)及びドレイン電
極(16)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、n型GaAs動作層(1)に接触
されている。次に、ソース電極(15)及びドレイン電
極(16)間のn型GaAsコンタクト層(14)が部
分的にエッチング除去され、その部分にショットキ接触
からなるゲート電極(17)が形成されている。この
内、電極以外の露出した半導体表面を保護するために、
表面安定化保護膜として100nm程度の厚さで(Cu
Ag1−x)(AlGa1−x)(Se
1−x膜(48)を成長する。
【0035】この(CuAg1−x)(AlGa
1−x)(Se1−x(48)として、例えば
(Cu0.65Ag0.35)(Al0.65Ga
0.35)(Se0.650.35)に組成を選び、
この(CuAg1−x)(AlGa1−x)(Se
1−xの形成方法としては、例えばMBE法ま
たはMOCVD法を用いることができる。この(Cu
Ag1−x)(AlGa1−x)(Se1−x
の格子定数は下地となるGaAsの格子定数(5.6
5Å)と格子整合するよう(x=0.65)に選べば良
い。なお、(CuAg1−x)(AlGa1−x
(Se1−xの組成はこれに限らず、下地のII
I−V 族化合物半導体の格子定数と一致するように選べ
ば良い。
【0036】[実施例5]図5に、本発明の第5の実施
例の素子断面図を表わす。図5に示すように、半絶縁性
InP基板(21)上に不純物無添加InAlAsバッ
ファ層(22)、不純物無添加InGaAs電子走行層
(23)n型InAlAs電子供給層(24)、n
InGaAsコンタクト層(25)の各層がエピタキシ
ャル成長により形成されている。ここで、n型InG
aAsコンタクト層(25)はオーミック・コンタクト
を良好になすための層である。
【0037】次に成長基板表面にオーミック・コンタク
ト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電極
(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱などを
施す合金法により、不純物添加InGaAs電子走行層
(23)に接触されている。次に、ソース電極(26)
及びドレイン電極(27)間のn型InGaAsコン
タクト層(25)が部分的にエッチング除去され、その
部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)が形
成されている。この内、電極以外の露出した半導体表面
を保護するために、表面安定化保護膜として100nm
程度の厚さでAgAl(Se1−x膜(59)
を成長する。
【0038】このAgAl(Se1−x(5
9)の組成として、例えばAgAl(Se0.66
0.37に組成を選び、AgAl(Se
1−xの形成方法としては、例えばMBE法ま
たはMOCVD法を用いることができる。このAgAl
(Se1−xの格子定数は下地となるInPの
格子整合するInAlAsの格子定数(5.87Å)と
格子整合するよう(x=0.66)に選べば良い。なお
AgAl(Se1−xの組成はこれに限らず、
下地のIII−V 族化合物半導体の格子定数と一致するよ
うに選べば良い。
【0039】[実施例6]図6に、本発明の第6の実施
例の素子断面図を表わす。図6に示すように、半絶縁性
InP基板(21)上に不純物無添加InAlAsバッ
ファ層(22)、不純物無添加InGaAs電子走行層
(23)、n型InAlAs電子供給層(24)、n
型InGaAsコンタクト層(25)の各層がエピタキ
シャル成長により形成されている。ここで、n型In
GaAsコンタクト層(25)はオーミック・コンタク
トを良好になすための層である。
【0040】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物添加InGaAs電子走行
層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内、電極以外の露出した半導体
表面を保護するために、表面安定化保護膜として100
nm程度の厚さでAg(AlGa1−x)(Se
1−x膜(69)を成長する。
【0041】このAg(AlGa1−x)(Se
1−x(69)として、例えばAg(Al0.6
0.4)(Se0.60.4に組成を選び、A
g(AlGa1−x)(Se1−xの形成方
法としては、例えばMBE法またはMOCVD法を用い
ることができる。このAg(AlGa1−x)(Se
1−xの格子定数は下地となるInPと格子整
合するInAlAsの格子定数(5.87Å)と格子整
合するよう(x=0.6)に選べば良い。なおAg(A
Ga1−x)(Se1−xの組成はこれに
限らず、下地のIII−V 族化合物半導体の格子定数と一
致するように選べば良い。
【0042】[実施例7]図7に、本発明の第7の実施
例の素子断面図を表わす。図7に示すように、半絶縁性
InP基板(21)上に不純物無添加InAlAsバッ
ファ層(22)、不純物無添加InGaAs電子走行層
(23)、n型InAlAs電子供給層(24)、n
型InGaAsコンタクト層(25)の各層がエピタキ
シャル成長により形成されている。ここで、n型In
GaAsコンタクト層(25)はオーミック・コンタク
トを良好になすための層である。
【0043】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物添加InGaAs電子走行
層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内、電極以外の露出した半導体
表面を保護するために、表面安定化保護膜として100
nm程度の厚さで(AgCu1−x)Al(STe
1−x膜(79)を成長する。
【0044】この(AgCu1−x)Al(STe
1−x(79)の組成として、例えば(Ag
0.27Cu0.73)Al(S0.27
0.73を選び、(AgCu1−x)Al(S
Te1−xの形成方法としては、例えばMBE法
またはMOCVD法を用いることができる。この(Ag
Cu1−x)Al(STe1−xの格子定数は
下地となるInPと格子整合するInAlAsの格子定
数(5.87Å)と格子整合するよう(x=0.27)
に選べば良い。なお(AgCu1−x)Al(S
1−xの組成はこれに限らず、下地のIII−V 族
化合物半導体の格子定数と一致するように選べば良い。
【0045】[実施例8]図8に、本発明の第8の実施
例の素子断面図を表わす。図8に示すように、半絶縁性
InP基板(21)上に不純物無添加InAlAsバッ
ファ層(22)、不純物無添加InGaAs電子走行層
(23)、n型InAlAs電子供給層(24)、n
型InGaAsコンタクト層(25)の各層がエピタキ
シャル成長により形成されている。ここで、n型In
GaAsコンタクト層(25)はオーミック・コンタク
トを良好になすための層である。
【0046】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走
行層(23)に接触されている。次に、ソース及びドレ
イン電極(26)及び(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内電極以外の露出した半導体表
面を保護するために、表面安定化保護膜として100n
m程度の厚さでAgGa(SSe1−x膜(8
9)を成長する。
【0047】このAgGa(SSe1−x(8
9)の組成として、例えばAgGa(S0.4Se
0.6を選び、AgGa(SSe1−xの形
成方法としては、例えばMBE法またはMOCVD法を
用いることができる。このAgGa(SSe1−x
の格子定数は下地となるInPと格子整合するInA
lAsの格子定数(5.87Å)と格子整合するよう
(x=0.4)に選べば良い。なおAgGa(SSe
1−xの組成はこれに限らず、下地のIII−V 族化
合物半導体の格子定数と一致するように選べば良い。
【0048】[実施例9]図9に 本発明の第9の実施
例の素子断面図を表わす。図9に示すように、半絶縁性
InP基板(21)上に不純物無添加InAlAsバッ
ファ層(22)、不純物無添加InGaAs電子走行層
(23)、n型InAlAs電子供給層(24)、n
型InGaAsコンタクト層(25)の各層がエピタキ
シャル成長により形成されている。ここで、n型In
GaAsコンタクト層(25)はオーミック・コンタク
トを良好になすための層である。
【0049】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走
行層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内、電極以外の露出した半導体
表面を保護するために、表面安定化保護膜として100
nm程度の厚さでAg(AlGa1−x)(SSe
1−x(99)を成長する。
【0050】このAg(AlGa1−x)(SSe
1−x(99)として、例えばAg(Al0.35
Ga0.65)(S0.35Se0.65に組成を
選び、形成方法としては、例えばMBE法またはMOC
VD法を用いることができる。このAg(AlGa
1−x)(SSe1−xの格子定数は下地となる
InPと格子整合するInAlAsの格子定数(5.8
7Å)と格子整合するよう(x=0.35)に選べば良
い。なおAg(AlGa1−x)(SSe1−x
の組成はこれに限らず、下地のIII−V 族化合物半導
体の格子定数と一致するように選べば良い。
【0051】[実施例10]図10に、本発明の第10
の実施例の素子断面図を表わす。図10に示すように、
半絶縁性InP基板(21)上に不純物無添加InAl
Asバッファ層(22)、不純物無添加InGaAs電
子走行層(23)、n型InAlAs電子供給層(2
4)、n型InGaAsコンタクト層(25)の各層
がエピタキシャル成長により形成されている。ここで、
型InGaAsコンタクト層(25)はオーミック
・コンタクトを良好になすための層である。
【0052】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走
行層(23)に接触されている。次に、ソース(26)
及びドレイン電極(27)間のn型InGaAsコン
タクト層(25)が部分的にエッチング除去され、その
部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)が形
成されている。この内、電極以外の露出した半導体表面
を保護するために、表面安定化保護膜として100nm
程度の厚さで(CuAg1−x)(Al
1−x)(Te1−x膜(109)を成長す
る。
【0053】このCuAg1−x)(AlGa
1−x)(Te1−x(109)として、例え
ば(Cu0.62Ag0.38)(Al0.62Ga
0.38)(Te0.620.38に組成を選
び、この形成方法としては、例えばMBE法またはMO
CVD法を用いることができる。この(CuAg
1−x)(AlGa1−x)(Te1−x
格子定数は下地となるInPと格子整合するInAlA
sの格子定数(5.87Å)と格子整合するよう(x=
0.62)に選べば良い。なお(CuAg1−x
(AlGa1−x)(Te1−xの組成はこ
れに限らず、下地のIII−V 族化合物半導体の格子定数
と一致するように選べば良い。
【0054】[実施例11]図11に、本発明の第11
の実施例の素子断面図を表わす。図11に示すように、
半絶縁性InP基板(21)上に不純物無添加InAl
Asバッファ層(22)、不純物無添加InGaAs電
子走行層(23)、n型InAlAs電子供給層(2
4)、n型InGaAsコンタクト層(25)の各層
がエピタキシャル成長により形成されている。ここで、
型InGaAsコンタクト層(25)はオーミック
・コンタクトを良好になすための層である。
【0055】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走
行層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内、電極以外の露出した半導体
表面を保護するために、表面安定化保護膜として100
nm程度の厚さでAg(AlIn1−x)(Se
1−x膜(119)を成長する。
【0056】このAg(AlIn1−x)(Se
1−x(119)として、例えばAg(Al
0.33In0.67)(Se0.330.67
に組成を選び、この形成方法としては、例えばMBE法
またはMOCVD法を用いることができる。このAg
(AlIn1−x)(Se1−xの格子定数
は下地となるInPと格子整合するInAlAsの格子
定数(5.87Å)と格子整合するよう(x=0.3
3)に選べば良い。なおAg(AlIn1−x)(S
1−xの組成はこれに限らず、下地のIII−
V 族化合物半導体の格子定数と一致するように選べば
良い。
【0057】[実施例12]図12に、本発明の第12
の実施例の素子断面図を表わす。図12に示すように、
半絶縁性InP基板(21)上に不純物無添加InAl
Asバッファ層(22)、不純物無添加InGaAs電
子走行層(23)、n型InAlAs電子供給層(2
4)、n型InGaAsコンタクト層(25)の各層
がエピタキシャル成長により形成されている。ここで、
型InGaAsコンタクト層(25)はオーミック
・コンタクトを良好になすための層である。
【0058】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
極(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱など
を施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走
行層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内電極以外の露出した半導体表
面を保護するために、表面安定化保護膜として100n
m程度の厚さで(CuAg1−x)(AlIn
1−x)(Te1−x膜(129)を成長す
る。
【0059】(CuAg1−x)(Al
1−x)(Te1−x(129)としては、
例えば(Cu0.3Ag0.7)(Al0.3In
0.7)(Te0.30.7に組成を選び、この
形成方法としては、例えばMBE法またはMOCVD法
を用いることができる。この(CuAg1−x)(A
In1−x)(Te1−xの格子定数は下
地となるInPと格子整合するInAlAsの格子定数
(5.87Å)と格子整合するよう(x=0.3)に選
べば良い。なお(CuAg1−x)(AlIn
1−x)(Te1−xの組成はこれに限らず、
下地のIII−V 族化合物半導体の格子定数と一致するよ
うに選べば良い。
【0060】[実施例13]図13に、本発明の第13
の実施例の素子断面図を表わす。図13に示すように、
半絶縁性InP基板(21)上に不純物無添加InAl
Asバッファ層(22)、不純物無添加InGaAs電
子走行層(23)、n型InAlAs電子供給層(2
4)、n型InGaAsコンタクト層(25)の各層
がエピタキシャル成長により形成されている。ここで、
型InGaAsコンタクト層(25)はオーミック
・コンタクトを良好になすための層である。
【0061】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース電極(26)及びドレイン電
(27)がリフトオフ法等により形成され、加熱などを
施す合金法により、不純物無添加InGaAs電子走行
層(23)に接触されている。次に、ソース電極(2
6)及びドレイン電極(27)間のn型InGaAs
コンタクト層(25)が部分的にエッチング除去され、
その部分にショットキ接触からなるゲート電極(28)
が形成されている。この内、電極以外の露出した半導体
表面を保護するために、表面安定化保護膜として100
nm程度の厚さでAg(GaIn1−x)(Se
1−x膜(139)を成長する。
【0062】このAg(GaIn1−x)(Se
1−x(139)として、例えばAg(Ga0.3
In0.7)(Se0.30.7に組成を選び、
この形成方法としては、例えばMBE法またはMOCV
D法を用いることができる。このAg(GaIn
1−x)(Se1−xの格子定数は下地となる
InPと格子整合するInAlAsの格子定数(5.8
7Å)と格子整合するよう(x=0.3)に選べば良
い。なおAg(GaIn1−x)(Se1−x
の組成はこれに限らず、下地のIII−V族化合物半導
体の格子定数と一致するように選べば良い。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体素子部分を保護する保護膜の材料として、III−
V 族化合物半導体素子部分の格子定数と格子整合する
ように組成を選んだI−III−VI 族カルコパイライト
を用いることにより、保護膜と半導体素子部分との界面
での応力、界面準位に起因した特性の劣化を防ぐことが
てきる。また、I−III−VI 族カルコパイライトは禁
制帯幅が充分に大きく、組成を選ぶことに依って各種格
子定数に対応することが可能であるため利用可能な応用
範囲が広い。さらに、このカルコパイライトはMBE法
やMOCVD法を用いて形成できるため、膜厚および膜
質を制御性良く均一に形成することができ信頼性、生産
性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の素子断面図
【図2】本発明の第2の実施例の素子断面図
【図3】本発明の第3の実施例の素子断面図
【図4】本発明の第4の実施例の素子断面図
【図5】本発明の第5の実施例の素子断面図
【図6】本発明の第6の実施例の素子断面図
【図7】本発明の第7の実施例の素子断面図
【図8】本発明の第8の実施例の素子断面図
【図9】本発明の第9の実施例の素子断面図
【図10】本発明の第10の実施例の素子断面図
【図11】本発明の第11の実施例の素子断面図
【図12】本発明の第12の実施例の素子断面図
【図13】本発明の第13の実施例の素子断面図
【図14】従来のGaAsMESFETの素子断面図
【図15】従来のInPHJFETの素子断面図
【符号の説明】
11 半絶縁性GaAs基板 12 不純物無添加GaAsバッファ層 13 n型GaAs動作層 14 n型GaAsコンタクト層 15 ソース電極 16 ドレイン電極 17 ゲート電極 18 (Cu0.12Ag0.88)AlS膜 28 (Cu0.5Ag0.5)Al(Se0.5
0.5膜 38 (Cu0.2Ag0.8)(Al0.2Ga
0.8)S膜 48 (Cu0.65Ag0.35)(Al0.65
0.35)(Se .650.35) 21 半絶縁性InP基板 22 不純物無添加InAlAsバッファ層 23 不純物無添加InGaAs電子走行層 24 n型InAlAs電子供給層 25 n型InGaAsコンタクト層 26 ソース電極 27 ドレイン電極 28 ゲート電極 59 AgAl(Se0.660.37膜 69 Ag(Al0.6Ga0.4)(Se0.6
0.4膜 79 (Ag0.27Cu0.73)Al(S0.27
Te0.73膜 89 AgGa(S0.4Se0.6膜 99 Ag(Al0.35Ga0.65)(S0.35
Se0.65膜 109 (Cu0.62Ag0.38)(Al0.62
Ga0.38)(Te0.620.38膜 119 Ag(Al0.33In0.67)(Se
0.330.67膜 129 (Cu0.3Ag0.7)(Al0.3In
0.7)(Te0.30.7膜 139 Ag(Ga0.3In0.7)(Se0.3
0.7膜 149 Si表面安定化保護膜

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 III−V 族化合物半導体を用いた電界効
    果トランジスタにおいて、表面に露出した半導体を保護
    する保護膜の材料として、前記III−V 族化合物半導体
    の格子定数とほぼ等しい格子定数を有するI−III−VI
    族カルコパイライトを用いることを特徴とする電界
    効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電界効果トランジスタに
    おいて、保護膜の材料として用いられるI−III−VI
    族カルコパイライトが半導体素子のゲート・オーミック
    間の表面層を構成するIII−V 族化合物半導体の禁制帯
    幅よりも広い禁制帯幅を有することを特徴とする電界効
    果トランジスタ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともG
    aAs、AlGaAsまたはInGaPのいずれかで構
    成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)AlS
    (x=0.12)で構成されていることを特徴とする電
    界効果トランジスタ。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともG
    aAs、AlGaAsまたはInGaPのいずれかで構
    成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)Al(S
    1−x(x=0.5)で構成されていること
    を特徴とする電界効果トランジスタ。
  5. 【請求項5】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともG
    aAs、AlGaAsまたはInGaPのいずれかで構
    成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)(Al
    Ga1−x)S(x=0.2)で構成されていること
    を特徴とする電界効果トランジスタ。
  6. 【請求項6】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともG
    aAs、AlGaAsまたはInGaPのいずれかで構
    成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)(Al
    Ga1−x)(Se1−x(x=0.65)で
    構成されていることを特徴とする電界効果トランジス
    タ。
  7. 【請求項7】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともI
    nP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで構
    成され、保護膜の材料がAgAl(Se1−x
    (x=0.66)で構成されていることを特徴とする電
    界効果トランジスタ。
  8. 【請求項8】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともI
    nP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで構
    成され、保護膜の材料がAg(AlGa1−x)(S
    1−x(x=0.6)で構成されていること
    を特徴とする電界効果トランジスタ。
  9. 【請求項9】 請求項1または2記載の電界効果トラン
    ジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくともI
    nP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで構
    成され、前記保護膜の材料が(AgCu1−x)Al
    (STe1−x(x=0.27)で構成されてい
    ることを特徴とする電界効果トランジスタ。
  10. 【請求項10】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、保護膜の材料がAgGa(SSe1−x
    (x=0.4)で構成されていることを特徴とする電
    界効果トランジスタ。
  11. 【請求項11】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、保護膜の材料がAg(AlGa1−x
    (SSe1−x(x=0.35)で構成されてい
    ることを特徴とする電界効果トランジスタ。
  12. 【請求項12】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)(Al
    Ga1−x)(Te1−x(x=0.62)
    で構成されていることを特徴とする電界効果トランジス
    タ。
  13. 【請求項13】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、前記保護膜の材料がAg(Al
    1−x)(Se 1−x(x=0.33)で構
    成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
  14. 【請求項14】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、保護膜の材料が(CuAg1−x)(Al
    In1−x)(Te1−x(x=0.3)で
    構成されていることを特徴とする電界効果トランジス
    タ。
  15. 【請求項15】 請求項1または2記載の電界効果トラ
    ンジスタにおいて、表面に露出した半導体が少なくとも
    InP、InAlAsまたはInGaAsのいずれかで
    構成され、保護膜の材料がAg(GaIn1−x
    (Se1−x(x=0.3)で構成されている
    ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
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