JPH01161874A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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- JPH01161874A JPH01161874A JP31881987A JP31881987A JPH01161874A JP H01161874 A JPH01161874 A JP H01161874A JP 31881987 A JP31881987 A JP 31881987A JP 31881987 A JP31881987 A JP 31881987A JP H01161874 A JPH01161874 A JP H01161874A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は異種半導体接合を用いた電界効果型トランジス
タに係り、高速動作可能な電界効果型トランジスタとそ
の製造方法に関する。
タに係り、高速動作可能な電界効果型トランジスタとそ
の製造方法に関する。
近年AQGaAs/GaAs、InGaAs/InP、
InGaAs/InAQAs等の化合物半導体のへテロ
接合を利用したFETが実現されている。
InGaAs/InAQAs等の化合物半導体のへテロ
接合を利用したFETが実現されている。
第2図にその、−例であるn型ドープG a A sと
アンドープAQGaAsのへテロ接合を用いたFETの
断面図を示す、アンドープG a A s層1上に厚さ
約1000程度のn型ドープ(シリコン(Si) 〜2
X10”C10−”)GaAs層2.厚さ200人程0
のアンドープA Q G a A s層3が順次形成さ
れている。4はタングステンシリサイドから成る長さ0
.3μmのゲート電極である。5はゲート電極4をマス
クにしてSiイオンを打込みその後活性化の熱処理を施
こし形成したソース・ドレイン領域の低抵抗層(n十層
)、6はソース・ドレイン電極である。このFETでは
、ゲート電極4にかけるバイアスによってゲート電極4
下部のnドープGaAs層2を流れる電流(ドレイン電
流)が制御される。一般に、A Q G a A sは
GaAsより電子親和力が小さいため、AlGaAs/
GaAs界面では、伝導帯下端に不連続が生じ、GaA
s中の伝導電子に対し障壁が形成される。
アンドープAQGaAsのへテロ接合を用いたFETの
断面図を示す、アンドープG a A s層1上に厚さ
約1000程度のn型ドープ(シリコン(Si) 〜2
X10”C10−”)GaAs層2.厚さ200人程0
のアンドープA Q G a A s層3が順次形成さ
れている。4はタングステンシリサイドから成る長さ0
.3μmのゲート電極である。5はゲート電極4をマス
クにしてSiイオンを打込みその後活性化の熱処理を施
こし形成したソース・ドレイン領域の低抵抗層(n十層
)、6はソース・ドレイン電極である。このFETでは
、ゲート電極4にかけるバイアスによってゲート電極4
下部のnドープGaAs層2を流れる電流(ドレイン電
流)が制御される。一般に、A Q G a A sは
GaAsより電子親和力が小さいため、AlGaAs/
GaAs界面では、伝導帯下端に不連続が生じ、GaA
s中の伝導電子に対し障壁が形成される。
このためGaAs層2中の伝導電子のAlGaAs層3
中への侵入が小さく、またA Q G a A s層3
は故意にドープされていないので、ゲート電圧を順方向
にかけた場合においてもAQGaAs層3中には伝導電
子はほとんど発生せず、電流は、 AlGaAsより高
い移動度を有するGaAs層2中にのみ発生する。
中への侵入が小さく、またA Q G a A s層3
は故意にドープされていないので、ゲート電圧を順方向
にかけた場合においてもAQGaAs層3中には伝導電
子はほとんど発生せず、電流は、 AlGaAsより高
い移動度を有するGaAs層2中にのみ発生する。
第3図に他の従来例であるAlGaAs/GaAs界面
の2次元素電子ガスを導電チャネルに用いた電界効果型
トランジスタ(HE M T : High Elec
tronMobility Transistor)の
断面図を示す。(例えばN、C,C1rillo et
al、、Journal of Vacuum 5c
ienceand Technology、83(6)
(1985)p、1680)アンドープG a A s
M1上に厚さ200人程0のn型AlGaAs層30
が形成され、その上のゲート電極4をマスクにしてSi
イオンを打ち込みその後活性化の熱処理を施こしてソー
ス・ドレイン領域の低抵抗層(n十領域)5が形成され
ている。6はソース・ドレイン電極である。このFET
は、n型AlGaAs層30から供給されたA Q G
a A s / G a A s界面の2次電子ガス
をゲート電極4で制御することにより動作する。
の2次元素電子ガスを導電チャネルに用いた電界効果型
トランジスタ(HE M T : High Elec
tronMobility Transistor)の
断面図を示す。(例えばN、C,C1rillo et
al、、Journal of Vacuum 5c
ienceand Technology、83(6)
(1985)p、1680)アンドープG a A s
M1上に厚さ200人程0のn型AlGaAs層30
が形成され、その上のゲート電極4をマスクにしてSi
イオンを打ち込みその後活性化の熱処理を施こしてソー
ス・ドレイン領域の低抵抗層(n十領域)5が形成され
ている。6はソース・ドレイン電極である。このFET
は、n型AlGaAs層30から供給されたA Q G
a A s / G a A s界面の2次電子ガス
をゲート電極4で制御することにより動作する。
FETの相互コンダクタンス及びドレイン電流を大きく
するには、ソース抵抗を小さくする必要がある。相互コ
ンダクタンスgmとソース抵抗R8には次式のような関
係が成り立つ。
するには、ソース抵抗を小さくする必要がある。相互コ
ンダクタンスgmとソース抵抗R8には次式のような関
係が成り立つ。
1+□
glIo
ここでgmoはRs=Oの場合のg、である。Rsは一
般に次式で与えられる。
般に次式で与えられる。
Rs=Rc+R’ s −(2)
Ra= p 5−Ls −(3
)Rc :i= ・・・(4)ただし、R’
sはソース・ゲート間のシリーズ抵抗、Reはソース電
極の接触抵抗であり、ρSはソース領域のシート抵抗、
ρCはソース電極の接触比抵抗、Lsはソース・ゲート
電極間距離である。第2図及び第3図の断面図に示した
従来のFETでは、ソースはゲート電極をマスクにシリ
コン(Si)イオンを打ち込んで形成したn中領域5に
よって導電チャネルであるn型G a A s層2或い
はA Q G a A s / G a A s界面の
2次元電子がス層と電気的に接続している。この場合、
導電チャネルとソース電極の間に介在するAlGaAs
層中では、打ち込んだSiイオンが活性化し難く、また
A 14 G a A s / G a A s界面に
伝導帯下端の不連続があるため界面で高抵抗となり易い
。
Ra= p 5−Ls −(3
)Rc :i= ・・・(4)ただし、R’
sはソース・ゲート間のシリーズ抵抗、Reはソース電
極の接触抵抗であり、ρSはソース領域のシート抵抗、
ρCはソース電極の接触比抵抗、Lsはソース・ゲート
電極間距離である。第2図及び第3図の断面図に示した
従来のFETでは、ソースはゲート電極をマスクにシリ
コン(Si)イオンを打ち込んで形成したn中領域5に
よって導電チャネルであるn型G a A s層2或い
はA Q G a A s / G a A s界面の
2次元電子がス層と電気的に接続している。この場合、
導電チャネルとソース電極の間に介在するAlGaAs
層中では、打ち込んだSiイオンが活性化し難く、また
A 14 G a A s / G a A s界面に
伝導帯下端の不連続があるため界面で高抵抗となり易い
。
さらにn中領域5の打込み深さをあまり大きくすると、
nドープGaAs層2の下部の基板に電流が流れ易くな
る問題があるため、n中領域5の厚さは制限されてしま
う0以上より、通常n十領域5のシート抵抗ρSはあま
り小さくすることができず1通常は200Ω/口程度で
ある。したがって式(2)、(3)、(4)より従来の
FETではRsは約0.34Ω”+mとなる。ただしp
c = I X 10−BΩal、W=lOum、Ls
=1μm とした、このためglIoが1000 m
s l mと高い場合でも実際のg、は式(1)より7
40 m s / trmと小さくなってしまう、この
ほか、第2図の従来のFETでは。
nドープGaAs層2の下部の基板に電流が流れ易くな
る問題があるため、n中領域5の厚さは制限されてしま
う0以上より、通常n十領域5のシート抵抗ρSはあま
り小さくすることができず1通常は200Ω/口程度で
ある。したがって式(2)、(3)、(4)より従来の
FETではRsは約0.34Ω”+mとなる。ただしp
c = I X 10−BΩal、W=lOum、Ls
=1μm とした、このためglIoが1000 m
s l mと高い場合でも実際のg、は式(1)より7
40 m s / trmと小さくなってしまう、この
ほか、第2図の従来のFETでは。
n十領域を形成する際に打ち込んだSiを活性化する為
の高温(800℃程度)の熱処理が必要となり、その際
、n型G a A s層2が変成したり、AlGaAs
/ G a A s界面やゲート電極/AlGaAs界
面が劣化する問題があり、ばらつきの少ない良好な特性
を有するFETの作製が困難であった1本発明の目的は
、上記従来のFETの問題点を克服する新しいFETと
その製造方法を提供することにある。
の高温(800℃程度)の熱処理が必要となり、その際
、n型G a A s層2が変成したり、AlGaAs
/ G a A s界面やゲート電極/AlGaAs界
面が劣化する問題があり、ばらつきの少ない良好な特性
を有するFETの作製が困難であった1本発明の目的は
、上記従来のFETの問題点を克服する新しいFETと
その製造方法を提供することにある。
第11図に本発明によるFETの断面構造を示す。本発
明の要点はアンドープA Q G a A s層3をゲ
ート電極4の下部にのみ設け、ゲート電極下部を除くn
型G a A s層2直上にn生型G a A s層(
n十層)7を設けたことにある。第1図のFETの製造
方法を第4図に示す、第4図(a)に示したようにアン
ドープGaAs層1上にn型GaAS層2.アンドープ
AQGaAs層3を順次成長する0次いで第4図(b)
のようにアンドープA!GaAs層3上に形成したゲー
ト電極4をマスクにしてゲート電極下部以外のアンドー
プA Q G a A s層4を除去する0次いで第4
図(c)のように選択成長法によりn十型GaAs層7
をn型GaAs層上に成長し、最後に第4図(d)のご
とくn生型GaAs層上にソース・ドレイン電極6を形
成する。
明の要点はアンドープA Q G a A s層3をゲ
ート電極4の下部にのみ設け、ゲート電極下部を除くn
型G a A s層2直上にn生型G a A s層(
n十層)7を設けたことにある。第1図のFETの製造
方法を第4図に示す、第4図(a)に示したようにアン
ドープGaAs層1上にn型GaAS層2.アンドープ
AQGaAs層3を順次成長する0次いで第4図(b)
のようにアンドープA!GaAs層3上に形成したゲー
ト電極4をマスクにしてゲート電極下部以外のアンドー
プA Q G a A s層4を除去する0次いで第4
図(c)のように選択成長法によりn十型GaAs層7
をn型GaAs層上に成長し、最後に第4図(d)のご
とくn生型GaAs層上にソース・ドレイン電極6を形
成する。
第1図に示した本発明によるFETでは導電チャネルで
あるn型G a A s層2とソース・ドレイン電極6
間にAflGaAs層が介在しないため、n十層7の抵
抗率は第2図または第3図に示した従来の場合のn中領
域5に比べて小さくできる。
あるn型G a A s層2とソース・ドレイン電極6
間にAflGaAs層が介在しないため、n十層7の抵
抗率は第2図または第3図に示した従来の場合のn中領
域5に比べて小さくできる。
さらにn十層の厚さに対し従来のような制限がないため
、十分厚くすることができる。従ってソース抵抗を従来
に比べ著しく小さくすることができる。また第4図に示
した本発明によるFETの製造方法に従えば、従来のよ
うな打ち込んだイオンを活性化する高温熱処理が不要な
ため、n型G a A s yf4の劣化やA Q G
a A s / G a A s接合。
、十分厚くすることができる。従ってソース抵抗を従来
に比べ著しく小さくすることができる。また第4図に示
した本発明によるFETの製造方法に従えば、従来のよ
うな打ち込んだイオンを活性化する高温熱処理が不要な
ため、n型G a A s yf4の劣化やA Q G
a A s / G a A s接合。
ゲート電極/ A Q G a A s接合の劣化がな
く、良好な特性のA子を再現性良く製造することができ
る。
く、良好な特性のA子を再現性良く製造することができ
る。
第1図及び第4図に示したn型G a A s M2は
アンドープ或いはp型G a A sとしても良く、こ
の場合FETのしきい値電圧がn型とした場合に比べ大
きくなる。またアンドープG a A s層1はp型G
a A s 、またはアンドープ或いはp型A Q
G a A sとしても良く、この場合基板を流れる電
流を小さくできる。α線による動作不良をおさえられる
等の効果がある。
アンドープ或いはp型G a A sとしても良く、こ
の場合FETのしきい値電圧がn型とした場合に比べ大
きくなる。またアンドープG a A s層1はp型G
a A s 、またはアンドープ或いはp型A Q
G a A sとしても良く、この場合基板を流れる電
流を小さくできる。α線による動作不良をおさえられる
等の効果がある。
また第1図において2をなくし、3をn型AQG’aA
s層とし、A Q G a A s / G a A
s界面の2次電子ガスをチャネルに用いた場合について
も同様である。
s層とし、A Q G a A s / G a A
s界面の2次電子ガスをチャネルに用いた場合について
も同様である。
また以上ではA Q G a A s / G a A
s系の化合物半導体へテロ接合を用いた場合を説明し
たがこのほかの材料、例えばI n P / I n
G a A s等を用いた場合も同様である。
s系の化合物半導体へテロ接合を用いた場合を説明し
たがこのほかの材料、例えばI n P / I n
G a A s等を用いた場合も同様である。
本発明の一実施例を第4図(a)〜第4図(d)を用い
て説明する。
て説明する。
まず第4図(a)のごとく、分子線エピタキシー法によ
って半絶縁性GaAs基板上に、アンドープGaAs層
1.膜厚100人、2X10五’Ca1″″8シリコン
ドープG a A s層2.膜厚200人のアンドープ
A Q G a A s層3を順次成長する1次いで長
さ0.3μmのゲート電極4をアンドープAQGaAs
層3上に形成した後、第4図(b)のように過酸化水素
中に塩酸を混合したエツチング液によってゲート電極4
をマスクにしてアンドープAflGaAs層3をエツチ
ング除去する。ゲート電極材料はタングステンシリサイ
ドとした。
って半絶縁性GaAs基板上に、アンドープGaAs層
1.膜厚100人、2X10五’Ca1″″8シリコン
ドープG a A s層2.膜厚200人のアンドープ
A Q G a A s層3を順次成長する1次いで長
さ0.3μmのゲート電極4をアンドープAQGaAs
層3上に形成した後、第4図(b)のように過酸化水素
中に塩酸を混合したエツチング液によってゲート電極4
をマスクにしてアンドープAflGaAs層3をエツチ
ング除去する。ゲート電極材料はタングステンシリサイ
ドとした。
次いで第4図(C)のように600〜700℃の有機金
属気相成長法によって膜厚〜4000人。
属気相成長法によって膜厚〜4000人。
〜1×1019a11−8セレンドープn÷型GaAs
層7をn型GaAs層2上に選択的に成長する。最後に
、第4図(d)のように、A u / N i /Au
G5によるソース・ドレイン電極6をn十型GaAs層
7上に形成する。
層7をn型GaAs層2上に選択的に成長する。最後に
、第4図(d)のように、A u / N i /Au
G5によるソース・ドレイン電極6をn十型GaAs層
7上に形成する。
本実施例によれば、ソース・ドレイン領域のn十層7が
導電チャネルと等しく G a A sで形成されてお
り、またn十層7のn型不純物濃度、膜厚がいずれも大
きいため、シート抵抗ρSは約30Ω/口と小さい*
pc =1x10−sΩdとすれば式(2) 、 (3
) 、 (4)よりソース抵抗Rsは0.085Ω・1
と従来にない小さい値となる。また本発明によるn生型
G a A s層の形成温度は約600℃と低いため、
n型GaAs層2.AQGaAs/G a A s界面
及びゲート電極/ A Q G a A s界面の劣化
がほとんどない、FETの最大g、は900m s /
rtxaと従来にない高い値が得られた。
導電チャネルと等しく G a A sで形成されてお
り、またn十層7のn型不純物濃度、膜厚がいずれも大
きいため、シート抵抗ρSは約30Ω/口と小さい*
pc =1x10−sΩdとすれば式(2) 、 (3
) 、 (4)よりソース抵抗Rsは0.085Ω・1
と従来にない小さい値となる。また本発明によるn生型
G a A s層の形成温度は約600℃と低いため、
n型GaAs層2.AQGaAs/G a A s界面
及びゲート電極/ A Q G a A s界面の劣化
がほとんどない、FETの最大g、は900m s /
rtxaと従来にない高い値が得られた。
本発明によれば、半導体へテロ接合を用いる電界効果型
トランジスタにおいて、ソース抵抗を極めて小さくする
ことができるので高速の電界効果型トランジスタが実現
できる。このほか従来に比べて低温で製造することかで
゛きるので、良好な特性の素子を再現性良く供給するこ
とができる。
トランジスタにおいて、ソース抵抗を極めて小さくする
ことができるので高速の電界効果型トランジスタが実現
できる。このほか従来に比べて低温で製造することかで
゛きるので、良好な特性の素子を再現性良く供給するこ
とができる。
第1図は本発明の一実施例の電界効果型トランジスタの
断面図、第2図および第3図は従来の電界効果型トラン
ジスタの断面図、第4図は本発明の一実施例の電界効果
型トランジスタの製造方法を示す断面図である。 1・・・アンドープG a A s層、2・・・n型G
a A s層。 3・・・アンドープAQGaAsJl、4・・・ゲート
電極。 5・・・n十領域、6・・・ソース・ドレイン電極、7
・・・¥J/EJ 第 2 (!] 第 3 凹 第 4 因 (矢) (b) (C)
断面図、第2図および第3図は従来の電界効果型トラン
ジスタの断面図、第4図は本発明の一実施例の電界効果
型トランジスタの製造方法を示す断面図である。 1・・・アンドープG a A s層、2・・・n型G
a A s層。 3・・・アンドープAQGaAsJl、4・・・ゲート
電極。 5・・・n十領域、6・・・ソース・ドレイン電極、7
・・・¥J/EJ 第 2 (!] 第 3 凹 第 4 因 (矢) (b) (C)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第一の半導体上に第1の半導体より電子親和力の小
さい第二の半導体と電極からなる第一の半導体中或いは
第一の半導体と第二の半導体の界面を流れる電流の制御
手段を有する半導体装置において、該制御手段をはさん
で第一の半導体層上に設けられた電流供給手段の少なく
とも第二の半導体をはさむ部分が第一の半導体と主要組
成の等しい半導体からなることを特徴とする半導体装置
。 2、第一の半導体上に第一の半導体より電子親和力の大
きい第二の半導体と電極からなる第一の半導体中或いは
第一の半導体と第二の半導体の界面を流れる電流の制御
手段を有する半導体装置の製造方法において、第一の半
導体上に第一の半導体より電子親和力の大きい第二の半
導体を形成する工程、第二の半導体上に所望のパターン
を有する電極を形成する工程、該電極をマスクにして第
二の半導体を除去する工程、しかる後に該電極側方の第
一の半導体上に第一の半導体と主要組成の等しい半導体
層を形成する工程を少なくとも有する半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62318819A JP2765843B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62318819A JP2765843B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161874A true JPH01161874A (ja) | 1989-06-26 |
JP2765843B2 JP2765843B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=18103301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62318819A Expired - Fee Related JP2765843B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2765843B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5615749A (en) * | 1994-12-28 | 1997-04-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle pedal device having mechanism for displacing pedal pad away from steering device upon application of external force to the vehicle |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1987-12-18 JP JP62318819A patent/JP2765843B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2765843B2 (ja) | 1998-06-18 |
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