JPH03109740A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH03109740A
JPH03109740A JP1248744A JP24874489A JPH03109740A JP H03109740 A JPH03109740 A JP H03109740A JP 1248744 A JP1248744 A JP 1248744A JP 24874489 A JP24874489 A JP 24874489A JP H03109740 A JPH03109740 A JP H03109740A
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JP
Japan
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type
higfet
power consumption
semiconductor device
turned
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JP1248744A
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English (en)
Inventor
Yasushi Hatta
八田 康
Naoyuki Kawai
直行 河合
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、半導体装置に適用して有効な技術に関するも
ので、特に高速化、高集積化、低電力化が望まれる半導
体装置に利用して有効な技術に関するものである。
[従来の技術] 高速化の図られた半導体装置としてGaAsFETが知
られている。このGaAsFETについては、例えば、
1985年1月23日に社団法人電気通信学会から発行
された[Ta気通信学会技術研究報告J 5SD84−
122第7頁〜第12頁に、エピタキシャル成長を用い
て形成され、DCF L (Direct Coupl
ed F ET Logic)等の回路に適用されるN
型GaAsFETとして記載されている。
このN型G a A s F E Tの性能を向上した
ものとして、本出願人が先に出願した特願昭51−74
923号公報に記載されるN型HIGFET(Hete
ro In5ulated Gate F E T)が
知られている。このN型HIOFETは、GaAs基板
上にエピタキシャル成長により形成されるノンドープG
aAs、N型GaAs、ノンドープAQGaAsと、こ
のノンドープAQGaAs上に形成されるゲート金属と
、このゲート金属側方直下のエピタキシャル成長部に形
成されるN型高濃度拡散層及びこのN型高濃度拡散層に
コンタクトするオーミック金属により構成されるもので
、高速化が可能になっており、しかも従来技術のものに
比べてゲート耐圧の向上を図ることが可能になっている
因に、P型HIGFETの提案がなされていないのは、
該P型HIGFETの移動量M(モビリティ)が400
cnf/V−8と、N型HI GFETのそれの8,8
00cnl/V−8に比較して非常に低く、しかも、シ
ョットキー耐圧もN型HIGFETのそれに対して低い
等の機能上の問題点があるからである。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記N型HIGFETを備える半導体装
置においては以下の問題点がある。
すなわち、上記N型HIOFETを用いて回路を構成し
た場合には、ノーマリオン型回路またはノーマリオフ型
回路を構成することとなるので、回路内におけるゲート
のオン率がそれぞれ100%か50%となり、該半導体
装置の消費電力が極めて大きくなってしまうといった問
題点がある。
また、消費電力が大きくなってしまうことから、高集積
化を思うように図れないといった問題点もある。
本発明は係る問題点に鑑みなされたものであって、消費
電力が大幅に低減されると共に、この消費電力の低減に
より高集積化が図られる半導体装置を提供することを目
的としている。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、GaAs基板上にP型及びN型HIGFET
をそれぞれ形成し、これらにより相補型インバータ回路
を構成するようにしたものである。
[作用コ 上記した手段によれば、相補型インバータ回路を構成す
るようにしたので、回路には定常的には電流が流れず、
スイッチのオンオフ時のみ電流が流れるようになるとい
う作用により、消費電力を大幅に低減すると共に、この
消費電力の低減により高集積化を図るという上記目的が
達成されることになる。
[実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図には本発明に係る半導体装置の実施例が示されて
いる。
この実施例の半導体装置にあっては、GaAs基板l上
にN型HIGFET50及びP型HI 0FET60が
共に形成されており、これらにより相補型インバータ回
路70が構成されている。
次に、このように構成される半導体装置の製造プロセス
について説明する。
先ず、GaAs基板l上に、例えばMO(Metal 
Organic) −CV D法によりノンドープGa
As2、N型GaAs3、ノンドープAQGaAS (
インシュレータ)4をエピタキシャル成長させ、第2図
(a)に示される状態とする。
次に、N型HICFET50を形成する領域のN型Ga
As3aとノンドープA(2GaAs4aが残るように
、N型GaAs3とノンドープAQGaAs4をエツチ
ングにより除去し、次いで、全面に酸化膜を、例えばC
VD法により形成し、この酸化膜のP型HIOFET6
0を形成する領域をエツチングにより除去して酸化膜5
が残るようにし、第2図(b)に示される状態とする。
次に、MO−CVD法により、酸化膜の除去された領域
(ノンドープGaAs2の露出部分)に、選択的にP型
GaAs (Beドープ)3bとノンドープAQGaA
s4bを約700℃の温度で成長させ、第2図(C)に
示される状態とする。
このMO−CVD法による選択成長は、GaASと酸化
膜の原子結合力が弱く、700℃程度の温度ではGaA
sが露出した部分にのみGaAsのエピタキシャル成長
が生じ、酸化膜上には成長しないという特性を利用した
ものである。
次に、酸化膜5を全面除去し、例えばWSiよりなるゲ
ート金属8,18をノンドープAQGaAs4a、4b
上にそれぞれ形成し、第2図(d)に示される状態とす
る。
次に、ゲート金属8をマスクに選択Stイオン打込みに
よりN型高濃度拡散層9,9を、ゲート金属18をマス
クに選択Beイオン打込みによりP型窩濃度拡散層10
.10をそれぞれ形成し。
約700℃のアニーリングにより活性化する。次いで、
N型高濃度拡散層9,9上にオーミック金属として、例
えばA u G e / N i / A uからなる
積層金属11.11を、一方P型高濃度拡散層10.1
0上にオーミック金属として、例えばAuZ n / 
N i / A uからなる積層金属12.12をそれ
ぞれ形成すると、N型HIGFET50 (第1図にお
ける左側)及びP型HI GFET60(第1図におけ
る右側)がそれぞれ形成されることになる。その後、N
型HIGFET50とP型)(IGFET60との間の
アイソレーションを確実にするために、FET50,6
0間にプロトンのイオン打込みを行ない、アイソレーシ
ョン層13を形成すれば、第1図に示される半導体装置
が得られる。
さらに、第1図に示されるN型HIGFET50とP型
HIGFET60とを、例えばAu配線により結線する
と、第3図に示される相補型インバータ回路70を構成
することが可能になる。
なお、符号23は入力端子を、24は出力端子を、25
は電源電圧を、26はグランド電位をそれぞれ示してい
る。
ここで、上記相補型インバータ回路70においては、P
型HIGFET60は負荷として、一方N型HrGFE
T50は駆動用HIGFETとして構成されており、ス
イッチオン時はN型HTGFET50がオンし、P型H
IGFET60はオフする。またスイッチオフ時はP型
HIGFET60がオンし、N型)TIGFET50は
オフする。
このように、上記相補型インバータ回路70においては
、非動作時には電流が全く消費されず、スイッチング時
のみ電流が消費されるようになっており、従って、低消
費電力化が可能となっている。
このように構成される半導体装置によれば次のような効
果を得ることができる。
すなわち、GaAs基板1上にP型及びN型HIGFE
T50,60をそれぞれ形成し、これらにより相補型イ
ンバータ回路70を構成するようにしたので、回路には
定常的には電流が流れず、スイッチのオンオフ時のみ電
流が流れるようになるという作用により、消費電力が大
幅に低減すると共に、この消費電力の低減により高集積
化を図ることが可能になる。
また、本実施例によれば、GaAs基板l上にエピタキ
シャル成長を用いてN型HIGFET50を形成し、さ
らにP型HIGFET60を選択エピタキシャル成長を
用いて形成するようにしているので、その製造は極めて
簡易である。
また、本実施例によれば、選択MO−CVD法によりエ
ピタキシャル成長をさせているので、その膜厚制御の精
度が高く、ノンドープA9GaAs4a、4bの上面を
面一化できるようになっており、従って、その後の配線
が非常にしやすくなっている。
また、本実施例によれば、ゲート金属8とN型チャネル
部分(N型高濃度拡散層9.9間のN型GaAs 3 
aの部分)13aとの間、及びゲート金属18とP型チ
ャネル部分(P型窩濃度拡散層10.10間のP型Ga
As3bの部分)13bとの間にノンドープのAαGa
As14a、14bをそれぞれ設けているので、ゲート
耐圧の向上を図ることが可能になっている。
また、従来波−術で説明したように、P型HIGFET
60においては移動度M(モビリティ)が小さくなって
しまうという欠点があるが、本実施例においては、P型
チャネル部分13bの不純物濃度を高くすると共に、そ
の厚さを約100〜200人と薄くしているので、P型
HIGFET60における相互コンダクタンスの向上を
図ることが可能になっている。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
例えば、上記実施例おいては、MO−CVD法によりエ
ピタキシャル成長をなすようにしているが、MBE法に
よりエピタキシャル成長をなすことも可能である。
また、上記実施例おいては、エピタキシャル成長を用い
てN型HIGFET50を先ず形成し、その後、選択エ
ピタキシャル成長を用いてP型HI GFET60を形
成するようにしているが、エピタキシャル成長を用いて
P型HIGFET60を先ず形成し、その後、選択エピ
タキシャル成長を用いてN型HICFET50を形成す
るようにしても同様な効果が得られるというのはいうま
でもない。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
すなわち、GaAs基板上にP型及びN型HIGFET
をそれぞれ形成し、これらにより相補型インバータ回路
を構成するようにしたので、回路には定常的には電流が
流れず、スイッチのオンオフ時のみ電流が流れるように
なる。その結果、消費電力が大幅に低減すると共に、こ
の消費電力の低減により高集積化を図ることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の実施例の縦断面図、 第2図(a)〜第2図(d)は本発明に係る半導体装置
の実施例の製造方法を示す各工程図、第3図は本発明に
係゛る半導体装置の等価回路図である。 1−−−−GaAs基板、50−・・−N型HIGFE
T160・・・・P型HICFET、70・・・・相補
型インバータ回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、GaAs基板上にP型及びN型HIGFETをそれ
    ぞれ形成し、これらにより相補型インバータ回路を構成
    するようにしたことを特徴とする半導体装置。 2、前記N型またはP型HIGFETはエピタキシャル
    成長を用いて形成され、この導電型とは逆導電型のHI
    GFETは選択エピタキシャル成長を用いて形成されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置。 3、前記エピタキシャル成長は、MO−CVD技術を用
    いてなされることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の半導体装置。
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