JP2910831B2 - 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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JP2910831B2 JP7250571A JP25057195A JP2910831B2 JP 2910831 B2 JP2910831 B2 JP 2910831B2 JP 7250571 A JP7250571 A JP 7250571A JP 25057195 A JP25057195 A JP 25057195A JP 2910831 B2 JP2910831 B2 JP 2910831B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速性、高周波特
性に優れた電界効果トランジスタに関し、特に、InA
lAs層を動作層とする電界効果トランジスタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】InGaAs動作層とInAlAs電子
供給層とを有する電界効果トランジスタの一般的な構造
の従来例としては、例えば、チャオ(P.C.Cha
o)らによって、アイイーイーイー・エレクトロン・デ
バイス・レターズ(IEEE Electron Device Lett.)、E
DL−11巻、59頁、1990年に報告されている
(報告例1)。この報告例1は、半絶縁性InP基板上
に、これと格子整合して設けられた高純度なInGaA
s層と、所定の伝導帯の不連続をもってヘテロ接合を形
成するInAlAs電子供給層とを順次結晶成長した
後、InAlAs電子供給層上にゲート電極を形成した
電界効果トランジスタに関するものである。
【0003】しかし、この構造では、InAlAs電子
供給層上にゲート電極が形成されるため、ゲート電極形
成後にInAlAs電子供給層の表面が曝されこるとに
なる。表面が曝されたInAlAs電子供給層を通して
外部から不純物が混入することにより、結晶成長時に添
加された、例えばSiのようなドーパントが不活性化す
ることが報告されている。その結果、電流や相互コンダ
クタンスの減少といった素子特性の劣化を招くという問
題がある。
【0004】従来、この問題を解決する構造として、I
nAlAs電子供給層上にInGaP層を積層し、この
InGaP層上にゲート電極を形成する構造が、藤田ら
によって、アイイーイーイー・エレクトロン・デバイス
・レターズ(IEEE ElectronDevice Lett.)、EDL−
14巻、259頁、1993年に報告されている(報告
例2)。報告例2に示された構造を図2に示す。図2に
おいて、この電界効果トランジスタは、半絶縁性InP
基板21と、アンドープInP層22と、アンドープI
nGaAs層23と、アンドープInAlAs層24a
と、n型InAlAs層24bと、アンドープInGa
P層25と、n型InGaAs層26と、ソース電極2
7と、ドレイン電極28と、ゲート電極29とを有して
いる。この構造では、チャネルに電子を供給するn型I
nAlAs層24bをアンドープInGaP層25で覆
い、このアンドープInGaP層25上にゲート電極2
9を形成することにより、n型InAlAs層24bを
外部雰囲気から遮断している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の報告例
2のような構造においては、ゲート電極が置かれるIn
GaP層のInP組成比が高いため、通常のInAlA
s層上にゲート電極が置かれる場合に比べて、ショット
キー障壁高さが低く、ゲートリーク電流が大きいといっ
た問題がある。さらに、InGaP層はInP基板上と
の格子定数の差が大きいため歪エネルギーを蓄積するこ
とになり、信頼性の点で問題がある。
【0006】n型ドーパントを含んだInAlAs電子
供給層を有する電界効果トランジスタにおいて、InA
lGaAs層を用いる例が特開平4−369842号公
報に記載されている。これは、InGaAsチャネル層
とInAlAsバッファ層との間にInAlGaAs層
を導入し、I−V特性におけるキンク現象の低減を目的
としたものである。即ち、外部からのフッ素等の不純物
が、InAlAs電子供給層中のn型ドーパントの添加
された層に到達するのを防ぐものではない。
【0007】本発明の課題は、信頼性が高く、高速性・
高周波特性の優れた電界効果トランジスタを提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少くと
も一部にn型ドーパントが添加されたInAlAs電子
供給層をチャネルよりも表面側に有する電界効果トラン
ジスタにおいて、前記InAlAs電子供給層よりも表
面側にInx Aly Ga1-x-y As保護層(y<0.
3)が設けられ、前記Inx Aly Ga1-x-y As保護
層よりも表面側にInAlAsショットキー層を有し、
前記InAlAsショットキー層上にゲート電極が設け
られたことを特徴とする電界効果トランジスタが得られ
る。前記Inx Aly Ga1-x-y As保護層のAl組成
yは0であってもよい。
【0009】本発明によればまた、少くとも一部にn型
ドーパントが添加されたInAlAs電子供給層をチャ
ネルよりも表面側に有する電界効果トランジスタにおい
て、前記InAlAs電子供給層よりも表面側にAlを
含まない半導体保護層が設けられ、前記半導体保護層よ
りも表面側にInAlAsショットキー層を有し、前記
InAlAsショットキー層上にゲート電極が設けられ
たことを特徴とする電界効果トランジスタが得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
電界効果トランジスタを説明する。
【0011】本発明では、InAlAs電子供給層の表
面側に、例えばIn0.52Al0.24Ga0.24As層のよう
な、Al組成の小さい半導体保護層を導入し、外部から
のフッ素等の不純物が、InAlAs電子供給層中のn
型ドーパントが添加された層に到達することを防ぐこと
ができる。したがって、従来構造において問題となって
いた、高温時のドレイン電流低下や相互コンダクタンス
低下などの素子特性の劣化を避け、信頼性の高い電界効
果トランジスタを実現することができる。
【0012】特に、半導体保護層としてIn0.52Aly
Ga0.48-yAs層を用いれば、この半導体保護層はIn
P基板に格子整合するので、格子不整に伴う転移発生に
よる素子特性の劣化の問題は回避できる。
【0013】さらに、上述の半導体保護層上にInAl
Asショットキー層を形成し、この層上にゲート電極を
形成する場合、ゲート電極形成前のリセスエッチングや
前処理方法に関して従来方法をそのまま用いることがで
きるとともに、従来構造並みのゲート耐圧を確保するこ
とができる。
【0014】次に、図面を参照して、本電界効果トラン
ジスタをさらに詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明の実施の一形態による電界
効果トランジスタの主要部分の断面図である。図1にお
いて、本電界効果トランジスタは、半絶縁性InP基板
1と、高純度InAlAsバッファ層2と、高純度In
GaAsチャネル層3と、InAlAs電子供給層4
と、In0.52Al0.24Ga0.24As保護層5と、高純度
InAlAsショットキー層6と、InGaAsオーミ
ック接触層7と、ソース電極8と、ドレイン電極9と、
ゲート電極10とを有している。
【0016】本電界効果トランジスタは、以下のように
して製造できる。
【0017】まず、半絶縁性InP基板1上に、300
nmの高純度InAlAsバッファ層2と、40nmの
高純度InGaAsチャネル層3と、例えば、3nmの
高純度InAlAs層、Siを5×1018cm-3ドープ
した厚さ10nmのInAlAs層、および15nmの
高純度InAlAs層の三層からなるInAlAs電子
供給層4と、厚さ3nmの高純度In0.52Al0.24Ga
0.24As保護層5と、厚さ3nmの高純度のInAlA
sショットキー層6と、Siを5×1018cm-3ドープ
した厚さ50nmのInGaAsオーミック接触層7と
を順次結晶成長する。
【0018】続いて、素子分離を行った後、例えば、A
uGe、Ni、Auをオーミック接触層上に堆積し、ア
ロイ処理を行うことにより、ソース電極8、ドレイン電
極9を形成する。
【0019】さらに、ソース電極8とドレイン電極9と
の間のn型InGaAsオーミック接触層7を一部除去
した後に露出したInAlAsショットキー層6上に、
Ti、Pt、Auを順次堆積してゲート電極10を形成
することにより、本電界効果トランジスタを製造するこ
とができる。
【0020】ここで、n型InGaAsオーミック接触
層をエッチング除去する際に、例えば、クエン酸と過酸
化水素水からなる水溶液を用いると、InAlAs層に
対してInGaAs層のみを高い選択比をもってエッチ
ング除去できることは知られている。この方法を用いる
と、InAlAs層でエッチングが停止されるので、I
nAlGaAs保護層がエッチング除去されることはな
い。このとき、導入するIn1-x-y Aly Gax As層
のAl組成yを0.3以下にすればフッ素等の不純物が
外部からn−InAlAs層に到達するのを防ぐことが
可能であり、In1-x-y Aly Gax As層の厚さを5
nm以下とすればIn1-x-y Aly Gax As層中にサ
ブバンドが形成されることもない。
【0021】本発明による電界効果トランジスタにおい
ては、各層の厚さや不純物の添加濃度も上記の値に限定
されることはない。例えば、電子供給層としては、6n
m程度の高純度InAlAs層、n型不純物としてSi
を5×1012cm-2程度に添加した層、および15nm
程度の高純度InAlAs層から構成することも可能で
ある。
【0022】また、本実施の形態では、不純物の侵入を
防ぐ保護層としてInAlGaAs層を用いたが、この
層の代わりに、InGaAs薄層やInP薄層を保護層
として用いた場合にも、デバイス特性劣化を抑制するこ
とができた。さらに、格子不整合による転移を発生しな
い程度の膜厚・組成をもつAlGaAs、GaAs、I
nGaAs、InP、およびこれらからなる混晶を保護
層として用いた場合にも特性劣化を抑制する効果があっ
た。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、IaGaAs動作層、
InAlAs電子供給層を有する電界効果トランジスタ
において、InAlAs電子供給層の表面側に保護層と
して例えばInAlGaAs層を導入したため、外部か
らの不純物の侵入を防ぐことにより、InAlAs電子
供給層のn型ドーパントの不活性化を防ぐことができ
る。この結果、従来構造において問題となっていた、ド
レイン電流低下や相互コンダクタンス低下などの素子特
性の劣化を避けることができる。
【0024】また、従来から広く用いられている例のよ
うに、InAlAs層上にゲート電極が形成されるた
め、ゲート電極形成時の前処理方法は従来方法をそのま
ま用いることができると共に、従来構造並みのゲート耐
圧を確保することができる。
【0025】即ち、本発明による電界効果トランジスタ
は、従来プロセスが適用され、かつ、従来構造と同等な
特性を維持していながら、信頼性が高く、高速性・高周
波特性に優れているし、高い歩留まりでもって得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による電界効果トランジス
タを示す模式的断面図である。
【図2】従来例による電界効果トランジスタを示す模式
的断面図である。
【符号の説明】
1、21 半絶縁性InP基板 2 高純度InAlAsバッファ層 3 高純度InGaAsチャネル層 4 InAlAs電子供給層 5 高純度InAlGaAs保護層 6 高純度InAlAsショットキー層 7 n型InGaAsオーミック接触層 8、27 ソース電極 9、28 ドレイン電極 10、29 ゲート電極 22 アンドープInP層 23 アンドープInGaAs層 24a アンドープInAlAs層 24b n型InAlAs層 25 アンドープInGaP層 26 n型InGaAs層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/337 - 21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775 - 29/778 H01L 29/80 - 29/812

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少くとも一部にn型ドーパントが添加さ
    れたInAlAs電子供給層をチャネルよりも表面側に
    有する電界効果トランジスタにおいて、前記InAlA
    s電子供給層よりも表面側にInx Aly Ga1-x-y
    s保護層(y<0.3)が設けられ、前記Inx Aly
    Ga1-x-y As保護層よりも表面側にInAlAsショ
    ットキー層を有し、前記InAlAsショットキー層上
    にゲート電極が設けられたことを特徴とする電界効果ト
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 少くとも一部にn型ドーパントが添加さ
    れたInAlAs電子供給層をチャネルよりも表面側に
    有する電界効果トランジスタにおいて、前記InAlA
    s電子供給層よりも表面側にAlを含まない半導体保護
    層が設けられ、前記半導体保護層よりも表面側にInA
    lAsショットキー層を有し、前記InAlAsショッ
    トキー層上にゲート電極が設けられたことを特徴とする
    電界効果トランジスタ。
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JPH0786573A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高電子移動度トランジスタ
JPH07283396A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Furukawa Electric Co Ltd:The ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP3434624B2 (ja) * 1995-08-09 2003-08-11 株式会社デンソー 電界効果トランジスタ

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