JPH01194469A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
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- JPH01194469A JPH01194469A JP2048688A JP2048688A JPH01194469A JP H01194469 A JPH01194469 A JP H01194469A JP 2048688 A JP2048688 A JP 2048688A JP 2048688 A JP2048688 A JP 2048688A JP H01194469 A JPH01194469 A JP H01194469A
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
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- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 11
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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、トランジスタやレーザーに用いられる化合物
半導体装置であり、主に、高周波通信用アンプや高速デ
ィジタルLSI、高速大容量通信用レーザーなどに用い
られるものである。
半導体装置であり、主に、高周波通信用アンプや高速デ
ィジタルLSI、高速大容量通信用レーザーなどに用い
られるものである。
従来の技術
従来技術を、以下に説明する第3図は、Ink/InG
aAsヘテロバイポーラトランジスタの断面構造図であ
る。この構造のトランジスタはMBE(分子線ビームエ
ピタキシー)などのエピタキシャル技術を用いて作製で
き、半絶縁性InP基板1上にn+型InCaAs層2
、n型1nGaAs層3.Beドープp型I nG2L
As層4、N型InP層5、n″−型1nGaAs層6
を成長した構造で、エミッタ電極7とコレクタ電極8は
AuGe、ベース電極9はAuZnである。
aAsヘテロバイポーラトランジスタの断面構造図であ
る。この構造のトランジスタはMBE(分子線ビームエ
ピタキシー)などのエピタキシャル技術を用いて作製で
き、半絶縁性InP基板1上にn+型InCaAs層2
、n型1nGaAs層3.Beドープp型I nG2L
As層4、N型InP層5、n″−型1nGaAs層6
を成長した構造で、エミッタ電極7とコレクタ電極8は
AuGe、ベース電極9はAuZnである。
本構造のトランジスタは、エミンターベース接合にp型
工nGzAs/N型工nPへテロ接合を有しているので
電子の注入効率が高く、ホモ接合のトランジスタに比ベ
ニミッタ接地電流増幅率が高いという特長をもつ。
工nGzAs/N型工nPへテロ接合を有しているので
電子の注入効率が高く、ホモ接合のトランジスタに比ベ
ニミッタ接地電流増幅率が高いという特長をもつ。
第4図は、第3図と同様へテロバイポーラトランジスタ
であるが、ベース電極直下にBeを注入後熱処理してp
+型r nGaAs領域1oを設けた構造のもので、ペ
ースのコンタクト抵抗が低減され、さらに高性能化した
ものである。
であるが、ベース電極直下にBeを注入後熱処理してp
+型r nGaAs領域1oを設けた構造のもので、ペ
ースのコンタクト抵抗が低減され、さらに高性能化した
ものである。
第6図は、GaAsMISlikeFETの断面構造図
である。この構造のFETは、半絶縁性GaAs基板1
1上に順番にノンドープGaAs層12、i3eドープ
p型A/!GaAs層13−5iド一プn型GaAs層
14、ノンドープGaAs層16を形成したもので、ゲ
ート電極16としてゲート長Q −8/7 mのWSi
を形成し、’y−−) ’H極のWSiをマスクに81
+イオンを注入後、例えば900℃5秒の熱処理をして
自己整合的にn+領域17を形成し、その上にオーミッ
ク電極のAuGθ/Niを蒸着してソース電極1日とド
レイン電極19を形蜘してできるものである。このよう
な構造のFETは、例えばMBI!:(分子線ビームエ
ピタキシー)装置を用いて容易に作製できる。
である。この構造のFETは、半絶縁性GaAs基板1
1上に順番にノンドープGaAs層12、i3eドープ
p型A/!GaAs層13−5iド一プn型GaAs層
14、ノンドープGaAs層16を形成したもので、ゲ
ート電極16としてゲート長Q −8/7 mのWSi
を形成し、’y−−) ’H極のWSiをマスクに81
+イオンを注入後、例えば900℃5秒の熱処理をして
自己整合的にn+領域17を形成し、その上にオーミッ
ク電極のAuGθ/Niを蒸着してソース電極1日とド
レイン電極19を形蜘してできるものである。このよう
な構造のFETは、例えばMBI!:(分子線ビームエ
ピタキシー)装置を用いて容易に作製できる。
この構造のFETの特長は、電流の通り道であるチャネ
ルに高濃度でドープしたn型GaAs層14を用いてい
るのでキャリア電子の移動度は低いもののキャリア濃度
が高いので比較的相互コンダクタンスが高く高性能であ
ることと、ゲート電極16とn型GaAs層14の間に
Gapsより仕事関数の高めノンドープA/GaAs層
15を絶縁層としてもちいているのでGaAsMEsF
ETに比ベゲート障壁が高く、そのためにディジタルI
Cとして用いた場合に論理振幅が大きく取れるというと
ころである。また、とのFETのもう一つの特長は、p
型A7iGaAs層13をチャネルであるn型GaAs
層14の直下に用いていることであり、これによりn+
領域17の活性化のための熱処理時に起きるFETのし
きい値電圧の移動、いわゆる短チヤネル効果を抑制する
とともに、チャネルのn型GaAs層4とGaAs基板
1の間の層で流れる電流を抑制してFET特性を向上さ
せる効果がある。
ルに高濃度でドープしたn型GaAs層14を用いてい
るのでキャリア電子の移動度は低いもののキャリア濃度
が高いので比較的相互コンダクタンスが高く高性能であ
ることと、ゲート電極16とn型GaAs層14の間に
Gapsより仕事関数の高めノンドープA/GaAs層
15を絶縁層としてもちいているのでGaAsMEsF
ETに比ベゲート障壁が高く、そのためにディジタルI
Cとして用いた場合に論理振幅が大きく取れるというと
ころである。また、とのFETのもう一つの特長は、p
型A7iGaAs層13をチャネルであるn型GaAs
層14の直下に用いていることであり、これによりn+
領域17の活性化のための熱処理時に起きるFETのし
きい値電圧の移動、いわゆる短チヤネル効果を抑制する
とともに、チャネルのn型GaAs層4とGaAs基板
1の間の層で流れる電流を抑制してFET特性を向上さ
せる効果がある。
発明が解決しようとする課題
ところで従来技術の場合、例えば第3図に示すよウナヘ
テロバイポーラトランジスタは、例えばパッシベーショ
ンの絶縁膜の形成の工程で400℃程度の高温にさらさ
れ、p型工nGaAs層4中のBeがN型InP層5中
に拡散する恐れがある。
テロバイポーラトランジスタは、例えばパッシベーショ
ンの絶縁膜の形成の工程で400℃程度の高温にさらさ
れ、p型工nGaAs層4中のBeがN型InP層5中
に拡散する恐れがある。
また第4図に示すトランジスタと第5図に示すFETで
は、600℃から9o○℃程度の高温で熱処理するので
、Beの拡散が起きる。バイポーラトランジスタの場合
、N型InP層5にBeが拡散してpn接合がバンドギ
ャップの大きいN型InP層5中に形成され電子の注入
効率が悪くなるという問題が起きる。そして、FETで
は、n型GAAS層14とp型AβG2LAS層13の
間で相互拡散が起き、特にp型A/GILAS層13中
のBeがn型GaAS層14中に拡散する。n型GaA
s層14中に入り込んだBeはアクセプターとなってド
ナーを補償してキャリア電子を減らし、FETの電流駆
動能力が悪くなるという問題が起きる。
は、600℃から9o○℃程度の高温で熱処理するので
、Beの拡散が起きる。バイポーラトランジスタの場合
、N型InP層5にBeが拡散してpn接合がバンドギ
ャップの大きいN型InP層5中に形成され電子の注入
効率が悪くなるという問題が起きる。そして、FETで
は、n型GAAS層14とp型AβG2LAS層13の
間で相互拡散が起き、特にp型A/GILAS層13中
のBeがn型GaAS層14中に拡散する。n型GaA
s層14中に入り込んだBeはアクセプターとなってド
ナーを補償してキャリア電子を減らし、FETの電流駆
動能力が悪くなるという問題が起きる。
このような熱処理による■族元素の不純物拡散の問題は
へテロバイポーラトランジスタやFETに限らず、例え
ば、CaAs / A7GaAsを材料に用いたレーザ
ーダイオードやInP / InGaAsを材料に用い
たplnホトダイオードなど、材料を問わずpn接合ま
たはpin接合を用いた化合物半導体装置一般に起こり
うる問題である。
へテロバイポーラトランジスタやFETに限らず、例え
ば、CaAs / A7GaAsを材料に用いたレーザ
ーダイオードやInP / InGaAsを材料に用い
たplnホトダイオードなど、材料を問わずpn接合ま
たはpin接合を用いた化合物半導体装置一般に起こり
うる問題である。
課題を解決するための手段
このような問題を解決するために、本発明は、■族元素
を不純物として含むI−V族化合物半導体に電気的に不
活性なV族元素あるいは■族元素を不純物としてドープ
して熱処理における安定fヒを図るものである。
を不純物として含むI−V族化合物半導体に電気的に不
活性なV族元素あるいは■族元素を不純物としてドープ
して熱処理における安定fヒを図るものである。
作用
I−V族化合物半導体のp型伝導のドーパントとなるB
eやMg 、 Zn などの■族元素は、原子半径が
小さいので■−■族元素を母体とした固体中では拡散し
やすいが、それと同程度の濃度のV族あるいは■族元素
をドープしてやることにより11−Vの不純物の複合体
を形成し実効的に原子半径の大きな元素と等価的にふる
まい拡散しにくくなり、そうすることによって、熱処理
における■族元素の再配列が抑えられる。
eやMg 、 Zn などの■族元素は、原子半径が
小さいので■−■族元素を母体とした固体中では拡散し
やすいが、それと同程度の濃度のV族あるいは■族元素
をドープしてやることにより11−Vの不純物の複合体
を形成し実効的に原子半径の大きな元素と等価的にふる
まい拡散しにくくなり、そうすることによって、熱処理
における■族元素の再配列が抑えられる。
実施例
次ぎに、本発明の実施例を以下に述べる。第1図は、本
発明の実施例であるInP −InGaAsヘテロバイ
ポーラトランジスタの断面構造図である。
発明の実施例であるInP −InGaAsヘテロバイ
ポーラトランジスタの断面構造図である。
半絶縁InP基板上1に、例えばMBEなどのエピタキ
シャル技術でキャリア濃度1×1019Crn−3のn
+型InGaAs層2を2000人成長し、次にキセリ
ア濃度2×1017cIn−3のn型1nGaAs層3
を3000人成長し、その上に例えばAsまたはFを5
X 1018CIn’の濃度でドープしたキャリア濃
度5 X 1018cm’のBeドープp型InGaA
s層24を1200人、さらにキャリア濃度2 X 1
0”cm’のN型InP層5を3o00人、キャリア濃
度1×1019(m ’のn+型1 nGaAs層6を
20oO人と形成する。選択的にBeイオンを注入後6
50℃の熱処理を施してp+型rnGaAs領域1oを
形成し、エミッタ電極7、コレクタ電極8はAuGeを
、ペース電極9はAuZnをもちいている。本実施例で
は、p型InGaAs層4にV族元素としてムSあるい
は■族元素としてFを用いているが、Nやp 、 sb
などの池の元素でも良い。
シャル技術でキャリア濃度1×1019Crn−3のn
+型InGaAs層2を2000人成長し、次にキセリ
ア濃度2×1017cIn−3のn型1nGaAs層3
を3000人成長し、その上に例えばAsまたはFを5
X 1018CIn’の濃度でドープしたキャリア濃
度5 X 1018cm’のBeドープp型InGaA
s層24を1200人、さらにキャリア濃度2 X 1
0”cm’のN型InP層5を3o00人、キャリア濃
度1×1019(m ’のn+型1 nGaAs層6を
20oO人と形成する。選択的にBeイオンを注入後6
50℃の熱処理を施してp+型rnGaAs領域1oを
形成し、エミッタ電極7、コレクタ電極8はAuGeを
、ペース電極9はAuZnをもちいている。本実施例で
は、p型InGaAs層4にV族元素としてムSあるい
は■族元素としてFを用いているが、Nやp 、 sb
などの池の元素でも良い。
第2図は、もうひとつの実施例であるGaAs −Al
GaAsMIS −1ike F E Tの断面構造図
である。
GaAsMIS −1ike F E Tの断面構造図
である。
GaAs基板11上に、ノンドープGaAs層12を5
000人積み、その上にV族元素のAsあるいは■族元
素のFを1X 10”ill 3の濃度でドープしたキ
ャリア濃度1×10176In−3のBeドープp型1
GaAs層33を200人形成し、さらにキャリア濃度
2 X 1018(m ’のSiドープn型GaAs層
14を50人、ノンドープAlCaAs層15を200
人積層上たものである。ゲート電極16ば、ゲート長o
、s ltm jlii!厚2000人のWSiであり
、このゲートをマスクにして自己整合的にn+領域17
を形成している。n+領域17活性化のときの熱処理条
件は、900℃、5秒である。また、オーミック電極に
AuGe/Niを用いてソース電極18及びドレイン電
極19を形成している。本実施例では、p型A7(、a
As層33にV族元素としてAsを用いているが、Nや
p、sbなどのfliの元素でも良い。また、本実施例
では、p型AlGaAsとn型GaAsのへテロpn接
合を例に取り扱ったが、p型A7!GaAs/n型人1
GaAsなどのホモ接合やp型A4GaAs /ノンド
ープGaAsなどのpi接合でも良い。
000人積み、その上にV族元素のAsあるいは■族元
素のFを1X 10”ill 3の濃度でドープしたキ
ャリア濃度1×10176In−3のBeドープp型1
GaAs層33を200人形成し、さらにキャリア濃度
2 X 1018(m ’のSiドープn型GaAs層
14を50人、ノンドープAlCaAs層15を200
人積層上たものである。ゲート電極16ば、ゲート長o
、s ltm jlii!厚2000人のWSiであり
、このゲートをマスクにして自己整合的にn+領域17
を形成している。n+領域17活性化のときの熱処理条
件は、900℃、5秒である。また、オーミック電極に
AuGe/Niを用いてソース電極18及びドレイン電
極19を形成している。本実施例では、p型A7(、a
As層33にV族元素としてAsを用いているが、Nや
p、sbなどのfliの元素でも良い。また、本実施例
では、p型AlGaAsとn型GaAsのへテロpn接
合を例に取り扱ったが、p型A7!GaAs/n型人1
GaAsなどのホモ接合やp型A4GaAs /ノンド
ープGaAsなどのpi接合でも良い。
発明の効果
実施例に記載するバイポーラトランジスタは、従来技術
に示したトランジスタに比ベニミッタ接地電流増幅率が
10%以上向上した。これは、熱処理においてもp型1
nGaAs層4からの■族元素のBeの拡散が■族元素
のムSあるいは■族元素のFKより抑えられ、電子の注
入効率の劣化が抑制されたためである。
に示したトランジスタに比ベニミッタ接地電流増幅率が
10%以上向上した。これは、熱処理においてもp型1
nGaAs層4からの■族元素のBeの拡散が■族元素
のムSあるいは■族元素のFKより抑えられ、電子の注
入効率の劣化が抑制されたためである。
また、実施例に記載するFETは、従来技術に示したF
ETに比べ、最大ドレイン電流で10%も向上した。こ
れは、熱処理においてもp型AlGaAs層3からの■
族元素つまりBeの拡散がV族元素のAsあるいは■族
元素のFにより抑えられ、n型GaAS層4のキャリア
電子の減少が抑制されたためである。
ETに比べ、最大ドレイン電流で10%も向上した。こ
れは、熱処理においてもp型AlGaAs層3からの■
族元素つまりBeの拡散がV族元素のAsあるいは■族
元素のFにより抑えられ、n型GaAS層4のキャリア
電子の減少が抑制されたためである。
第1図、第2図は本発明の実施例の半導体装置の断面図
、第3図、第4図、第5図は従来の半導体装置の断面図
である。 1・・・・・・半絶縁性InP基板、2・・・・・・n
型InGa18層、3・・・・・・n型InGaAs層
、24−・・−・p型I nGaAs層−5・・・・・
・N型IJIP層、6・・・・・・n型In0413層
、7・・・・・・エミッタ電極、8・・・・・・コレク
タ電極、9・・・・・・ペース電極、1o・・・・・・
p型1nGaAs領域、11・・・・・・半絶縁性Ga
As基板、12・・・・・・ノンドープGaA3層。 33 =・=・p型A/GaAs層、14−=−・n型
GaAs層、15・・・・・・ノンドープAlCaAs
層、16・・・・・・WSiゲート電極、17・・・・
・・n+領領域18・・・・・・ ソース電極、19・
・・・・・ドレイン電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
卓絶縁性1nP某扶 2,6−−−1’l” 2 I n Ga A s層7
− エミッタを極
、第3図、第4図、第5図は従来の半導体装置の断面図
である。 1・・・・・・半絶縁性InP基板、2・・・・・・n
型InGa18層、3・・・・・・n型InGaAs層
、24−・・−・p型I nGaAs層−5・・・・・
・N型IJIP層、6・・・・・・n型In0413層
、7・・・・・・エミッタ電極、8・・・・・・コレク
タ電極、9・・・・・・ペース電極、1o・・・・・・
p型1nGaAs領域、11・・・・・・半絶縁性Ga
As基板、12・・・・・・ノンドープGaA3層。 33 =・=・p型A/GaAs層、14−=−・n型
GaAs層、15・・・・・・ノンドープAlCaAs
層、16・・・・・・WSiゲート電極、17・・・・
・・n+領領域18・・・・・・ ソース電極、19・
・・・・・ドレイン電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
卓絶縁性1nP某扶 2,6−−−1’l” 2 I n Ga A s層7
− エミッタを極
Claims (2)
- (1)II族元素を不純物として含む第1のIII−V族化
合物半導体と第2のIII−V族化合物半導体を接触させ
て一体化し、前記第1のIII−V族化合物半導体中にV
族元素を不純物として含む化合物半導体装置。 - (2)II族元素を不純物として含む第1のIII−V族化
合物半導体と第2のIII−V族化合物半導体を接触させ
て一体化し、前記第1のIII−V族化合物半導体中にVI
I族元素を不純物として含む化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2048688A JPH01194469A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2048688A JPH01194469A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 化合物半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01194469A true JPH01194469A (ja) | 1989-08-04 |
Family
ID=12028470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2048688A Pending JPH01194469A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01194469A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191599A2 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-27 | TRW Inc. | Interstitial diffusion barrier |
JP2011077516A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-04-14 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 電界効果トランジスタ、半導体基板及び電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP2048688A patent/JPH01194469A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191599A2 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-27 | TRW Inc. | Interstitial diffusion barrier |
JP2011077516A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-04-14 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 電界効果トランジスタ、半導体基板及び電界効果トランジスタの製造方法 |
CN102484077A (zh) * | 2009-09-07 | 2012-05-30 | 住友化学株式会社 | 场效应晶体管、半导体基板、场效应晶体管的制造方法及半导体基板的制造方法 |
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