JPH03241840A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH03241840A JPH03241840A JP2038851A JP3885190A JPH03241840A JP H03241840 A JPH03241840 A JP H03241840A JP 2038851 A JP2038851 A JP 2038851A JP 3885190 A JP3885190 A JP 3885190A JP H03241840 A JPH03241840 A JP H03241840A
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Landscapes
- 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】
[目次]
概要
産業上の利用分野
従来の技術
GaAs系相補型回路の断面図 (第4図)発明が
解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 GaSb#nPo、 63sbo、 37ヘテロ構造の
エネルギーバンド図 (第3図)実施例 実施例の相補型回路の断面図 (第1図)製造工程を
説明する断面図 (第2図)発明の効果 〔概要〕 高電子移動度トランジスタ(HEMT)と高正孔移動度
トランジスタを有するヘテロ接合電界効果トランジスタ
(FET)及びそれらによる相補型回路を有する半導体
装置及び製法に関し pチャネル、nチャネルともに高移動度でバリアエネル
ギーの大きいヘテロ界面を持つ、従って。
解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 GaSb#nPo、 63sbo、 37ヘテロ構造の
エネルギーバンド図 (第3図)実施例 実施例の相補型回路の断面図 (第1図)製造工程を
説明する断面図 (第2図)発明の効果 〔概要〕 高電子移動度トランジスタ(HEMT)と高正孔移動度
トランジスタを有するヘテロ接合電界効果トランジスタ
(FET)及びそれらによる相補型回路を有する半導体
装置及び製法に関し pチャネル、nチャネルともに高移動度でバリアエネル
ギーの大きいヘテロ界面を持つ、従って。
高速でゲートリークの少ない半導体装置の提供を目的と
し。
し。
l)ノンドープGaSbからなるチャネル層と、該チャ
ネル層上に形成されたp型(1)−) InPy(y=
0.63.又はy〜0.63)層(3)からなる正孔供
給層を有し、該チャネル層と該正孔供給層との界面に生
成する2次元正孔ガス層をチャネルとするように構成す
る。
ネル層上に形成されたp型(1)−) InPy(y=
0.63.又はy〜0.63)層(3)からなる正孔供
給層を有し、該チャネル層と該正孔供給層との界面に生
成する2次元正孔ガス層をチャネルとするように構成す
る。
2)ノンドープInPySb+−y(y−0−63,又
はy〜0.63)からなるチャネル層と、該チャネル層
上に形成されたn型(n−)GaSbからなる電子供給
層を有し、該チャネル層と該電子供給層との界面に生成
する2次元電子ガス層をチャネルとするように構成する
。
はy〜0.63)からなるチャネル層と、該チャネル層
上に形成されたn型(n−)GaSbからなる電子供給
層を有し、該チャネル層と該電子供給層との界面に生成
する2次元電子ガス層をチャネルとするように構成する
。
3) n型素子(ヘテロ接合FET)とn型素子とを有
する相補型半導体装置であって、半導体基板(1)上に
、真性(i−)GaSb層(2)、 p型(p−)
InP、Sb、−。
する相補型半導体装置であって、半導体基板(1)上に
、真性(i−)GaSb層(2)、 p型(p−)
InP、Sb、−。
(y〜0.63.又はy〜0.63) 層(3)からな
る第1の積層構造と、 1−1nPySbl−y〜(
4)、 n型(n−)GaSb層(5)からなる第2
の積層構造とを有し、n型素子は該n−GaSb層(5
)とM 1−1nP、5bt−、層(4)で構成され。
る第1の積層構造と、 1−1nPySbl−y〜(
4)、 n型(n−)GaSb層(5)からなる第2
の積層構造とを有し、n型素子は該n−GaSb層(5
)とM 1−1nP、5bt−、層(4)で構成され。
表面からこれらの各層を貫通するn型のソース及びドレ
インと、該ソース及びドレイン間の該n−casb!(
5)上にゲートを有し。
インと、該ソース及びドレイン間の該n−casb!(
5)上にゲートを有し。
n−GaSb層(5)/i−1nPySb+−y〜(4
)ヘテロ界面に形成される2次元電子ガスをnチャネル
に用い、P型素子は該p−1nPySb+−y〜(3)
と該1−GaSb層(2)で構成され1表面からこれら
の各層を貫通するP型のソース及びドレインと、該ソー
ス及びドレイン間の該p−1nPySb+−y〜(3)
にゲートを有し。
)ヘテロ界面に形成される2次元電子ガスをnチャネル
に用い、P型素子は該p−1nPySb+−y〜(3)
と該1−GaSb層(2)で構成され1表面からこれら
の各層を貫通するP型のソース及びドレインと、該ソー
ス及びドレイン間の該p−1nPySb+−y〜(3)
にゲートを有し。
p−1nPySbI−y〜(3)/i−GaSb層(2
)ヘテロ界面に形成される2次元正孔ガスをpチャネル
に用いるように構成する。
)ヘテロ界面に形成される2次元正孔ガスをpチャネル
に用いるように構成する。
(産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体を用いた。高電子移動度トランジ
スタ(HEMT)と高移動度の正孔チャネルを有するヘ
テロ接合FET及びそれらによる相補型回路を有する半
導体装置及び製造方法に関する。
スタ(HEMT)と高移動度の正孔チャネルを有するヘ
テロ接合FET及びそれらによる相補型回路を有する半
導体装置及び製造方法に関する。
ここでは、高移動度の正孔チャネルを有するヘテロ構造
FETを便宜的にP型HEMTと呼ぶことにする。
FETを便宜的にP型HEMTと呼ぶことにする。
近年のコンピュータシステムの高速化の要求に伴い、
)IEMTを始めとし超高速素子の開発が盛んであるが
1次世代のコンピュータシステムに対しては更に高速な
素子の開発が要求されている。
)IEMTを始めとし超高速素子の開発が盛んであるが
1次世代のコンピュータシステムに対しては更に高速な
素子の開発が要求されている。
このような要求に応えるためには、 llp、 InS
b。
b。
1nAs+或いはそれらの混晶等の高い電子移動度を持
つ結晶で素子を形成することが有効な方法の一つである
が、同時に高集積化に適した回路構成を採らなければな
らない。
つ結晶で素子を形成することが有効な方法の一つである
が、同時に高集積化に適した回路構成を採らなければな
らない。
高密度集積化に適した低消費電力回路である相補型回路
に、スタガード(staggered) 型のヘテロ構
造を用いて本発明を適用することができる。
に、スタガード(staggered) 型のヘテロ構
造を用いて本発明を適用することができる。
〔従来の技術]
51−MOS型FETによる相補型回路は、低消費電力
であるために高集積化に適したデバイスとして有名であ
る。
であるために高集積化に適したデバイスとして有名であ
る。
ところで、化合物半導体を用いたFETによる相補型回
路としては、 GaAs/AlGaAsヘテロ構造によ
るIIEMTを用いたものが検討されてきた1)1)
IEEE、EDL−5,No12(1984)p52
1. R,A、KiehlIEEE、EDL−7,N
o 3(1986)p182. に、Matsumo
to。
路としては、 GaAs/AlGaAsヘテロ構造によ
るIIEMTを用いたものが検討されてきた1)1)
IEEE、EDL−5,No12(1984)p52
1. R,A、KiehlIEEE、EDL−7,N
o 3(1986)p182. に、Matsumo
to。
第4図は従来のGaAs系相補型回路の一例を示す断面
図である。
図である。
この相補回路は515(Se+m1conductor
−InsulatorSemiconductor)型
FETで構成される。
−InsulatorSemiconductor)型
FETで構成される。
p型(p−)SIS FETはノンドープの真性(i−
)GaAs層チャネル42の上に9 ノンドープの薄い
1−AIGaAs層46を介して高濃度p型(p”−)
Gansゲート45が形成されている。
)GaAs層チャネル42の上に9 ノンドープの薄い
1−AIGaAs層46を介して高濃度p型(p”−)
Gansゲート45が形成されている。
n型(n−)515 FETは、その形成予定領域に形
成された凹部に選択成長されたノンドープの1−GaA
sチャネル層43層上3.ノンドープの薄い1−AIG
aAs層46を介して高濃度n型(n’−)GaAsゲ
ート46が形成されている。
成された凹部に選択成長されたノンドープの1−GaA
sチャネル層43層上3.ノンドープの薄い1−AIG
aAs層46を介して高濃度n型(n’−)GaAsゲ
ート46が形成されている。
この回路は、 GaAs層 p型のAlGaAsヘテロ
界面に形成された2次元正孔ガスをPチャネルにしGa
As層 n型のAlGaAsヘテロ界面に形成された2
次元電子ガスをnチャネルにしている。
界面に形成された2次元正孔ガスをPチャネルにしGa
As層 n型のAlGaAsヘテロ界面に形成された2
次元電子ガスをnチャネルにしている。
この場合はp型HEMTとn型HEMTのの組み合わせ
であるが、この他にn型HEMTを MES(MEtal−Semiconductor)
FETで置き換えたものも提案されている。このような
P型HEMTをベースにした相補型回路の特徴は、デバ
イスを低温(例えば液体窒素温度)にすることにより、
2次元正孔の移動度が高くなるため、もともと高い移動
度を持つnチャネル素子と組み合わせて低消費電力の高
速集積回路が期待できることである。
であるが、この他にn型HEMTを MES(MEtal−Semiconductor)
FETで置き換えたものも提案されている。このような
P型HEMTをベースにした相補型回路の特徴は、デバ
イスを低温(例えば液体窒素温度)にすることにより、
2次元正孔の移動度が高くなるため、もともと高い移動
度を持つnチャネル素子と組み合わせて低消費電力の高
速集積回路が期待できることである。
上記のGaAs/AlGaAs ヘテロ構造FETを用
いた相補型回路は次のような欠点を持っている。
いた相補型回路は次のような欠点を持っている。
■ 正孔の移動度があまり高くなく (室温では特に低
く 250 cm”/V−sL pチャネル素子の特
性が不十分である。
く 250 cm”/V−sL pチャネル素子の特
性が不十分である。
■ GaAs/AlGaAsヘテロ界面のバリアエネル
ギーが小さく (電子に対して0.3 eV、正孔に対
して0.2 eV程度)、ゲートリーク電流が大きいた
め。
ギーが小さく (電子に対して0.3 eV、正孔に対
して0.2 eV程度)、ゲートリーク電流が大きいた
め。
良好な特性のデバイスが実現できなかった。
本発明はp型HEMT、 n型HEMTともに高移動
度でバリアエネルギーの大きいヘテロ界面を持つ、従っ
て、高速でゲートリークの少ない半導体装置の提供を目
的とする。
度でバリアエネルギーの大きいヘテロ界面を持つ、従っ
て、高速でゲートリークの少ない半導体装置の提供を目
的とする。
上記課題の解決は。
l)ノンドープGaSbからなるチャネル層と、該チャ
ネル層上に形成されたP型(p−)InPySbi□ヶ
(y〜0.63.又はy〜0.63)層(3)からなる
正孔供給層を有し、該チャネル層と該正孔供給層との界
面に生成する2次元正孔ガス層をチャネルとする半導体
装置、或いは。
ネル層上に形成されたP型(p−)InPySbi□ヶ
(y〜0.63.又はy〜0.63)層(3)からなる
正孔供給層を有し、該チャネル層と該正孔供給層との界
面に生成する2次元正孔ガス層をチャネルとする半導体
装置、或いは。
2)ノンドープInPySb1−ySb+−y(y’=
0.63.又はy〜0.63)からなるチャネル層と、
該チャネル層上に形成されたn型(n−)GaSbから
なる電子供給層を有し、該チャネル層と該電子供給層と
の界面に生成する2次元電子ガス層をチャネルとする半
導体装置、或いは。
0.63.又はy〜0.63)からなるチャネル層と、
該チャネル層上に形成されたn型(n−)GaSbから
なる電子供給層を有し、該チャネル層と該電子供給層と
の界面に生成する2次元電子ガス層をチャネルとする半
導体装置、或いは。
3) p型素子(ヘテロ接合FET)とn型素子とを
有する相補型半導体装置であって、半導体基板(1)上
に、真性(i−)GaSb層(2)、 p型(9−)
InPy(y=0.63.又はy〜0.63)層(3)
からなる第1の積層構造と、 1−InPySb+−
y〜(4L n型(n−)GaSb層(5)からなる
第2の積層構造とを有し、n型素子は該n−GaSb層
(5)と該i−InP ySb + −y J!I(4
)で構成され。
有する相補型半導体装置であって、半導体基板(1)上
に、真性(i−)GaSb層(2)、 p型(9−)
InPy(y=0.63.又はy〜0.63)層(3)
からなる第1の積層構造と、 1−InPySb+−
y〜(4L n型(n−)GaSb層(5)からなる
第2の積層構造とを有し、n型素子は該n−GaSb層
(5)と該i−InP ySb + −y J!I(4
)で構成され。
表面からこれらの各層を貫通するn型のソース及びドレ
インと、該ソース及びドレイン間の該n−GaSb層(
5)上にゲートを有し。
インと、該ソース及びドレイン間の該n−GaSb層(
5)上にゲートを有し。
n−GaSb層(5)/ i −InPySb l −
yii (4) ヘテロ界面に形威される2次元電子
ガスをnチャネルに用い、p型素子は該p−1nPyS
b+−y〜(3)と該t−Ga5bN(2)で構成され
1表面からこれらの各層を貫通するp型のソース及びド
レインと、該ソース及びドレイン間の該p−1nPyS
b + −y〜(3)にゲートを有しp−1nP、Sb
+−y〜(3)/i−GaSb層(2)ヘテロ界面に形
威される2次元正孔ガスをpチャネルに用いた半導体装
置、或いは。
yii (4) ヘテロ界面に形威される2次元電子
ガスをnチャネルに用い、p型素子は該p−1nPyS
b+−y〜(3)と該t−Ga5bN(2)で構成され
1表面からこれらの各層を貫通するp型のソース及びド
レインと、該ソース及びドレイン間の該p−1nPyS
b + −y〜(3)にゲートを有しp−1nP、Sb
+−y〜(3)/i−GaSb層(2)ヘテロ界面に形
威される2次元正孔ガスをpチャネルに用いた半導体装
置、或いは。
4)請求項3記載の相補型半導体装置であって。
基板上に形威された前記第1の積層構造と、該第1の積
層構造上に選択的に形威された前記第2の積層構造を有
し、該第2の積層構造が形成されている領域にn型素子
が、それ以外の領域にP型素子が形威さている半導体装
置、或いは。
層構造上に選択的に形威された前記第2の積層構造を有
し、該第2の積層構造が形成されている領域にn型素子
が、それ以外の領域にP型素子が形威さている半導体装
置、或いは。
5)半絶縁性半導体基板(1)上に、第1の1−GaS
b層(2)、p4nPy(y=0.63.又はy−0,
63)層(3)、 1−1r+PyS))+−y〜(
4)、 n−GaSb層(5)を順次成長する工程と、
n型素子の形成予定領域を残して。
b層(2)、p4nPy(y=0.63.又はy−0,
63)層(3)、 1−1r+PyS))+−y〜(
4)、 n−GaSb層(5)を順次成長する工程と、
n型素子の形成予定領域を残して。
n−GaSb層(5)及びt−InPySb+−y〜(
4)の厚さ方向の一部をエツチング除去する工程と、前
記エツチング除去された領域内においてp型素子のソー
ス。
4)の厚さ方向の一部をエツチング除去する工程と、前
記エツチング除去された領域内においてp型素子のソー
ス。
ドレイン形成予定領域を選択エツチングし。
14nPySb、−y〜(4)、 p−1nP、Sb
、−、層(3)及び第1の1−GaSb層(2)の厚さ
方向の一部を除去して互いに対向する2つの凹部を形威
し、該凹部にソースドレインとしてp”−GaSb層(
7)を選択成長して埋め込む工程と、n型素子のソース
、ドレイン形成予定領域を選択エツチングし、 n−G
aSb層(5)及び1InPySb+−y〜(4)の厚
さ方向の一部を除去して互いに対向する2つの凹部を形
威し、該凹部にソース、ドレインとしてn”−GaSb
層(8)を選択成長して埋め込む工程と、P型素子とn
型素子間に分離領域9を形成する工程と、該基板表面に
被覆絶縁膜(10)を被着し+ p”−GaSb層(7
)+ n”−GaSb層(8)上の該被覆絶縁膜0の
を開口し、該開口内にそれぞれオーミンク電極QD、
(J7Jを形成する工程と、p型素子、n型素子のソー
ス、ドレイン間のゲート形成予定領域の該被覆絶縁膜(
10を開口し、該開口内にゲート電極Q3)、 04)
を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法により
達成される。
、−、層(3)及び第1の1−GaSb層(2)の厚さ
方向の一部を除去して互いに対向する2つの凹部を形威
し、該凹部にソースドレインとしてp”−GaSb層(
7)を選択成長して埋め込む工程と、n型素子のソース
、ドレイン形成予定領域を選択エツチングし、 n−G
aSb層(5)及び1InPySb+−y〜(4)の厚
さ方向の一部を除去して互いに対向する2つの凹部を形
威し、該凹部にソース、ドレインとしてn”−GaSb
層(8)を選択成長して埋め込む工程と、P型素子とn
型素子間に分離領域9を形成する工程と、該基板表面に
被覆絶縁膜(10)を被着し+ p”−GaSb層(7
)+ n”−GaSb層(8)上の該被覆絶縁膜0の
を開口し、該開口内にそれぞれオーミンク電極QD、
(J7Jを形成する工程と、p型素子、n型素子のソー
ス、ドレイン間のゲート形成予定領域の該被覆絶縁膜(
10を開口し、該開口内にゲート電極Q3)、 04)
を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法により
達成される。
相補型回路を構成する超高速ヘテロ構造FATに要求さ
れる条件は以下のようである。
れる条件は以下のようである。
■ チャネル層が高い電子移動度及び正孔移動度を持つ
物質で構成されていること。
物質で構成されていること。
■ ゲートとチャネル間(ヘテロ界面)に大きな伝導帯
不連続及び価電子帯不連続を持つ物質(ヘテロ界面のバ
リアエネルギーの大きな物質)によって、大きなゲート
耐圧が得られること。
不連続及び価電子帯不連続を持つ物質(ヘテロ界面のバ
リアエネルギーの大きな物質)によって、大きなゲート
耐圧が得られること。
特に、従来報告されていた相補型を構成する■−V続化
続物合物半導体ETにおいては、pチャネル素子の特性
が不十分であるため1回路全体の特性を悪くしていた。
続物合物半導体ETにおいては、pチャネル素子の特性
が不十分であるため1回路全体の特性を悪くしていた。
そのため、電子だけでなく正孔の移動度が高い物質でチ
ャネルを構成すること、電子及び正孔に対して大きいバ
リアエネルギーを持つ物質でゲート絶縁層を形成するこ
とが重要である。
ャネルを構成すること、電子及び正孔に対して大きいバ
リアエネルギーを持つ物質でゲート絶縁層を形成するこ
とが重要である。
本発明では、このような物質として
GaSb/InPo、 6:+sbo、 37ヘテロ構
造によって低消費電力の超高速相補型回路を提供してい
る。
造によって低消費電力の超高速相補型回路を提供してい
る。
[作用]
本発明では、相補型回路を構成するために nチャネル
素子としてn−GaSb/InP、(y=0.63.又
はy〜0.63)ヘテロ構造によるn型HEMTで、P
チャネル素子として p−InP、Sb+−、/GaSbヘテロ構造によるp
型)IEMTで構成する。
素子としてn−GaSb/InP、(y=0.63.又
はy〜0.63)ヘテロ構造によるn型HEMTで、P
チャネル素子として p−InP、Sb+−、/GaSbヘテロ構造によるp
型)IEMTで構成する。
GaSb/InPo、 bxsbo、 :17ヘテロ構
造は伝導帯例のバンド不連続ΔEcが約0.45 eV
、価電子帯側のバンド不連続ΔEvも約0.5 eVと
ともにかなり大きく1従来のGaAs/Alo、 5G
ao、 JsのΔE、が約0.3 eV、ΔEvが約0
.2 eVに比べて優れている。
造は伝導帯例のバンド不連続ΔEcが約0.45 eV
、価電子帯側のバンド不連続ΔEvも約0.5 eVと
ともにかなり大きく1従来のGaAs/Alo、 5G
ao、 JsのΔE、が約0.3 eV、ΔEvが約0
.2 eVに比べて優れている。
特に、正孔に対してバリアエネルギーとして0.5 e
V程度をとれることは注目に値し、従来の欠点であった
Pチャネル素子のゲートリークを抑えるのに極めて有効
である。
V程度をとれることは注目に値し、従来の欠点であった
Pチャネル素子のゲートリークを抑えるのに極めて有効
である。
特に、このことはより薄いゲート層の形成も可能とする
ため、pチャネル素子の伝達コンダクタンスg7の向上
にも有効であり。
ため、pチャネル素子の伝達コンダクタンスg7の向上
にも有効であり。
GaSb/inPo、 6zsbo、 s7は極めて魅
力的なヘテロ構造と言える。
力的なヘテロ構造と言える。
更に、 GaSbは正孔の移動度μ、が1(100cl
I12/v−3とI−V続物合物半導体中最大であるこ
とが重要で、従来のGaAs/A1o、+Gaa、Js
ヘテロ構造による相補型回路の最大の欠点であるPチ
ャネル素子の特性が不十分であることを考えると。
I12/v−3とI−V続物合物半導体中最大であるこ
とが重要で、従来のGaAs/A1o、+Gaa、Js
ヘテロ構造による相補型回路の最大の欠点であるPチ
ャネル素子の特性が不十分であることを考えると。
GaSbの採用は理想的である。
又、 GaSbに格子整合したInPo、 6zsbo
、 :++は電子移動度の極めて大きいInP(電子移
動度μ、 =46(10cm”/V−s )とIn5b
(電子移動度u、 =8(10(10cm2/V−s
)の混晶であり1合金散乱による移動度の低下は多少あ
るものの。
、 :++は電子移動度の極めて大きいInP(電子移
動度μ、 =46(10cm”/V−s )とIn5b
(電子移動度u、 =8(10(10cm2/V−s
)の混晶であり1合金散乱による移動度の低下は多少あ
るものの。
μm = 1(10(10 cm2/V−s程度の移動
度ハ容易ニ実現でき、nチャネル素子の特性も極めて良
好である。
度ハ容易ニ実現でき、nチャネル素子の特性も極めて良
好である。
第3図(a)、’ (b)はGaSb/InPo、 +
+zsbo、 37ヘテロ構造を用いたP型及びn型)
IEMTのエネルギーバンド図である。
+zsbo、 37ヘテロ構造を用いたP型及びn型)
IEMTのエネルギーバンド図である。
第3図(a)はp型HEMTのバンド図でp4nPyS
t)+−y〜(3)/i−GaSb F!(2) ヘ
テロ界面に形成される2次元正孔ガス2DHGがpチャ
ネルを形成している。
t)+−y〜(3)/i−GaSb F!(2) ヘ
テロ界面に形成される2次元正孔ガス2DHGがpチャ
ネルを形成している。
第3図中)はn型HEMTのバンド図で。
n−Ga5b層(5)/i−InPySb+−y〜(4
)ヘテロ界面に形成される2次元電子ガス2DECがn
チャネルを形成している。
)ヘテロ界面に形成される2次元電子ガス2DECがn
チャネルを形成している。
(実施例〕
第1図は本発明の一実施例による相補型回路の断面図で
ある。
ある。
図において。
■は半絶縁性(SI−)GaSb基板。
2はPチャネル形成層で
ノンドープの真性(i−)GaSb層。
3は正孔供給層でp−InPo、 b3sbo、 xt
層。
層。
4はnチャネル形成層で
ノンドープのi−InPo、 b3sbo、 37層。
5は電子供給層でn−Ga5bN。
6はノンドープの1−GaSb層。
7はp型HEMTのソース、ドレインでp”−GaSb
層。
層。
8はn型HEMTのソース、ドレインでn”−GaSb
層。
層。
9は分離領域、10は被覆絶縁膜でSi0g膜。
11はp側オーミック電極でAuSn層。
12はn側オーミック電極でAuTe層。
13、14はP型、°n型HEMTのゲート電極でAu
FJ15は配線である。
FJ15は配線である。
図示のように相補型回路は基板表面に段違いに(スタガ
ード型)に形成されている。
ード型)に形成されている。
図の左側の上段にはn型HEMTが形成され、右側下段
にはp型)IEMTが形成されている。
にはp型)IEMTが形成されている。
実施例では、ゲートのショントキ耐圧をよくするために
、ゲート電極13.14は真性半導体層4゜6を介して
形成されているが、直接に電子供給層3又は正孔供給層
5の上に設けてもよい。第3図のハンド図はこの構造の
場合を示す。
、ゲート電極13.14は真性半導体層4゜6を介して
形成されているが、直接に電子供給層3又は正孔供給層
5の上に設けてもよい。第3図のハンド図はこの構造の
場合を示す。
次に、第1図の相補型回路の製造工程の一例を説明する
。
。
第2図(a) 〜(g)はGaSb/InPa、 b3
sbo、 stを用いた相補型インバータの製造工程を
工程順に説明する断面図である。
sbo、 stを用いた相補型インバータの製造工程を
工程順に説明する断面図である。
第2図(a)において、 5l−GaSb基板1の上に
MBE(分子線エピタキシ)又はMOCVD (有機金
属化学気相成長)法により。
MBE(分子線エピタキシ)又はMOCVD (有機金
属化学気相成長)法により。
厚さ1μm程度のノンドープの1−GaSb層2、厚さ
3(10〜5(10 人のp−InPySb1−o、
6:+sbo、 :+7層3゜(例えば、 Znドープ
+ lXl0”cm−’程度)厚さ1(100〜5(
100Åのノンドープの1−1nPo、 b:+sbo
、 xq層4゜厚さ3(10〜5(10人のn−GaS
b層5゜(例えば、 Seドープ+ 1.XIO”c
m−3程度)厚さ3(10〜5(10大のノンドープの
1−GaSb!6を順次成長する。
3(10〜5(10 人のp−InPySb1−o、
6:+sbo、 :+7層3゜(例えば、 Znドープ
+ lXl0”cm−’程度)厚さ1(100〜5(
100Åのノンドープの1−1nPo、 b:+sbo
、 xq層4゜厚さ3(10〜5(10人のn−GaS
b層5゜(例えば、 Seドープ+ 1.XIO”c
m−3程度)厚さ3(10〜5(10大のノンドープの
1−GaSb!6を順次成長する。
第2図(b)において、n型HEMTの形成予定領域を
残して、最上層のj−GaSb層5 、 n−GaSb
層5.及びL InPo、 6)Stlo、 37層4
の厚さ方向の一部(残厚5(10人程酸化する)をエツ
チング除去する。
残して、最上層のj−GaSb層5 、 n−GaSb
層5.及びL InPo、 6)Stlo、 37層4
の厚さ方向の一部(残厚5(10人程酸化する)をエツ
チング除去する。
この際、エッチャントは硝酸系のエツチング液を用いる
。
。
第2図(C)において、P型HEMTのソース、ドレイ
ン形成予定領域を選択エツチングし。
ン形成予定領域を選択エツチングし。
i−InPo、 basb、o、 37層4 、 P−
1nPo、 bssbo、 37層3.及び1−GaS
b層2の厚さ方向の一部(例えばlOO入程度)を除去
して2つの凹部を形成する。
1nPo、 bssbo、 37層3.及び1−GaS
b層2の厚さ方向の一部(例えばlOO入程度)を除去
して2つの凹部を形成する。
その後、露出した1−GaSb層2の表面の酸化層。
変性層を成長直前に熱昇華法等を用いて除去クリニング
し1次いでMOCVD又はMOMBHによりソース、ド
レインとしてp“−Garb層7 (例えば、 Znド
ープ+ lXl0”cm−3程度)を選択成長し、先
に形成した凹部を埋める。
し1次いでMOCVD又はMOMBHによりソース、ド
レインとしてp“−Garb層7 (例えば、 Znド
ープ+ lXl0”cm−3程度)を選択成長し、先
に形成した凹部を埋める。
第2図(d)において5(C)の工程と同様に、P型1
12 M Tのソース、ドレイン形成予定領域を選択エ
ンチングし、 1−GaSb層6. n−GaSb層5
.及び1−InPo、 b3sbo、 37層4の厚さ
方向の一部(例えば1(10人程魔物を除去して2つの
凹部を形成する。
12 M Tのソース、ドレイン形成予定領域を選択エ
ンチングし、 1−GaSb層6. n−GaSb層5
.及び1−InPo、 b3sbo、 37層4の厚さ
方向の一部(例えば1(10人程魔物を除去して2つの
凹部を形成する。
その後、ソース、ドレインとしてn”−GaSb層8(
例えば、 Seドープ+ IXIO19cm−’程度
)を選択成長し、先に形成した凹部を埋める。
例えば、 Seドープ+ IXIO19cm−’程度
)を選択成長し、先に形成した凹部を埋める。
ここで、 (CL (d)の工程は順序が逆であっても
よい 第2図(e)において、酸素イオン(0゛)の注入によ
りp型HEMTの周辺部の分離領域9を形成する。
よい 第2図(e)において、酸素イオン(0゛)の注入によ
りp型HEMTの周辺部の分離領域9を形成する。
0゛の注入条件は、エネルギー150 KeV、 ド
ーズNlXl0”co+−”である。
ーズNlXl0”co+−”である。
第2図(f)において、基板表面に被覆絶縁膜としてS
iO□膜10を被着し、 (C)、 (d)の工程で形
成したp”−GaSb層7+ n”−GaSb層8上
を開口し、開口内にそれぞれオーミック電極用の金属層
としてAuSn層11. AuTe層12を選択的に蒸
着し、4(10°Cで1分程度の合金化熱処理を行う。
iO□膜10を被着し、 (C)、 (d)の工程で形
成したp”−GaSb層7+ n”−GaSb層8上
を開口し、開口内にそれぞれオーミック電極用の金属層
としてAuSn層11. AuTe層12を選択的に蒸
着し、4(10°Cで1分程度の合金化熱処理を行う。
なお、 p”−GaSb層7 + n ’ −G
a S b層8が十分高濃度にドーピングされている場
合は、 AI等の金属を蒸着するだけで5合金化熱処理
は行わなくてもよい。
a S b層8が十分高濃度にドーピングされている場
合は、 AI等の金属を蒸着するだけで5合金化熱処理
は行わなくてもよい。
第2図(鎖において、P型HEMT、 n型HEMT
のゲート形成予定領域の5iOz膜10を開口し、開口
内にゲート電極としてAu層1.3.14を蒸着する。
のゲート形成予定領域の5iOz膜10を開口し、開口
内にゲート電極としてAu層1.3.14を蒸着する。
最後に第1図において、配線金属としてAIを用いて配
線15を形成して回路を完成する。
線15を形成して回路を完成する。
〔発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、p型HEMT。
n型HEMTともに高移動度でバリアエネルギーの大き
いヘテロ界面を持つ、従って、高速でゲートリークの少
ない半導体装置を得ることができる。
いヘテロ界面を持つ、従って、高速でゲートリークの少
ない半導体装置を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例による相補型回路の断面図。
第2図(a) 〜(g)はGaSb/InPo、 、z
sbo、 37を用いた相捕型インバータの製造工程を
工程順に説明する断面図。 第3図(a)、 (t))はGaSb/InPo、 、
、asbo、 :17ヘテロ構造を用いたp型及びn型
HEMTのエネルギーバンド図。 第4図は従来のGaAs系相補型回路の断面図である。 図において。 1は5l−GaSb基板 2はPチャネル形成層で ノンドープの真性(i−)GaSb層。 3はp−1nPo、 6zsbo、 37層4はnチャ
ネル形成層で。 ノンドープの1−1nPo、 6zstlo、 37層
5はn−GaSb層、6はノンドープの1−GaSb層
7はp型)IEMTのソース、ドレインでp’−GaS
b It!。 8はn型)IEMTのソース、ドレインでn”−GaS
b層。 9は分離領域。 10は被覆絶縁膜でSiO□膜。 11はP側オーミック電極用の金属層でAuSn層。 12はn側オーミック電極用の金属層でAuTe層13
14はP型、n型HEMTのゲート電極でAu層15は
配線 7ら GaSb 斉姶1グ11J)断面図 冶1図 第2用(′tn+) 工程用百の断面図 君2図(iの2) GαSb 3 P−1y+ PI)、63 Sb o、37LJ 4、 i −Tn Po63Sb o、n5ノドGaS
b 、4u エネルギーハシト図 第3図
sbo、 37を用いた相捕型インバータの製造工程を
工程順に説明する断面図。 第3図(a)、 (t))はGaSb/InPo、 、
、asbo、 :17ヘテロ構造を用いたp型及びn型
HEMTのエネルギーバンド図。 第4図は従来のGaAs系相補型回路の断面図である。 図において。 1は5l−GaSb基板 2はPチャネル形成層で ノンドープの真性(i−)GaSb層。 3はp−1nPo、 6zsbo、 37層4はnチャ
ネル形成層で。 ノンドープの1−1nPo、 6zstlo、 37層
5はn−GaSb層、6はノンドープの1−GaSb層
7はp型)IEMTのソース、ドレインでp’−GaS
b It!。 8はn型)IEMTのソース、ドレインでn”−GaS
b層。 9は分離領域。 10は被覆絶縁膜でSiO□膜。 11はP側オーミック電極用の金属層でAuSn層。 12はn側オーミック電極用の金属層でAuTe層13
14はP型、n型HEMTのゲート電極でAu層15は
配線 7ら GaSb 斉姶1グ11J)断面図 冶1図 第2用(′tn+) 工程用百の断面図 君2図(iの2) GαSb 3 P−1y+ PI)、63 Sb o、37LJ 4、 i −Tn Po63Sb o、n5ノドGaS
b 、4u エネルギーハシト図 第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ノンドープGaSbからなるチャネル層と、該チャ
ネル層上に形成されたp型(p−)InP_ySb_1
_−_y(y=0.63、又はy〜0.63)層(3)
からなる正孔供給層を有し、該チャネル層と該正孔供給
層との界面に生成する2次元正孔ガス層をチャネルとす
ることを特徴とする半導体装置。 2)ノンドープInP_ySb_1_−_y(y=0.
63、又はy〜0.63)からなるチャネル層と、該チ
ャネル層上に形成されたn型(n−)GaSbからなる
電子供給層を有し、該チャネル層と該電子供給層との界
面に生成する2次元電子ガス層をチャネルとすることを
特徴とする半導体装置。 3)p型素子(ヘテロ接合FET)とn型素子とを有す
る相補型半導体装置であって、 半導体基板(1)上に、真性(i−)GaSb層(2)
、p型(p−)InP_ySb_1_−_y(y=0.
63、又はy〜0.63)層(3)からなる第1の積層
構造と、i−InP_ySb_1_−_y層(4)、n
型(n−)GaSb層(5)からなる第2の積層構造と
を有し、 n型素子は該n−GaSb層(5)と該i−InP_y
Sb_1_−_y層(4)で構成され、表面からこれら
の各層を貫通するn型のソース及びドレインと、該ソー
ス及びドレイン間の該n−GaSb層(5)上にゲート
を有し、n−GaSb層(5)/i−InP_ySb_
1_−_y層(4)ヘテロ界面に形成される2次元電子
ガスをnチャネルに用い、p型素子は該p−InP_y
Sb_1_−_y層(3)と該i−GaSb層(2)で
構成され、表面からこれらの各層を貫通するp型のソー
ス及びドレインと、該ソース及びドレイン間の該p−I
nP_ySb_1_−_y層(3)にゲートを有し、p
−InP_ySb_1_−_y層(3)/i−GaSb
層(2)ヘテロ界面に形成される2次元正孔ガスをpチ
ャネルに用いたことを特徴とする半導体装置。 4)請求項3記載の相補型半導体装置であって、基板上
に形成された前記第1の積層構造と、該第1の積層構造
上に選択的に形成された前記第2の積層構造を有し、 該第2の積層構造が形成されている領域にn型素子が、
それ以外の領域にp型素子が形成さていることを特徴と
する半導体装置。 5)半絶縁性半導体基板(1)上に、第1のi−GaS
b層(2)、p−InP_ySb_1_−_y(y=0
.63、又はy〜0.63)層(3)、i−InP_y
Sb_1_−_y層(4)、n−GaSb層(5)を順
次成長する工程と、 n型素子の形成予定領域を残して、n−GaSb層(5
)及びi−InP_ySb_1_−_y層(4)の厚さ
方向の一部をエッチング除去する工程と、 前記エッチング除去された領域内においてp型素子のソ
ース、ドレイン形成予定領域を選択エッチングし、i−
InP_ySb_1_−_y層(4)、p−InP_y
Sb_1_−_y層(3)及び第1のi−GaSb層(
2)の厚さ方向の一部を除去して互いに対向する2つの
凹部を形成し、該凹部にソース、ドレインとしてp^+
−GaSb層(7)を選択成長して埋め込む工程と、 n型素子のソース、ドレイン形成予定領域を選択エッチ
ングし、n−GaSb層(5)及びi−InP_ySb
_1_−_y層(4)の厚さ方向の一部を除去して互い
に対向する2つの凹部を形成し、該凹部にソース、ドレ
インとしてn^+−GaSb層(8)を選択成長して埋
め込む工程と、 p型素子とn型素子間に分離領域9を形成する工程と、 該基板表面に被覆絶縁膜(10)を被着し、p^+−G
aSb層(7)、n^+−GaSb層(8)上の該被覆
絶縁膜(10)を開口し、該開口内にそれぞれオーミッ
ク電極(11)、(12)を形成する工程と、 p型素子、n型素子のソース、ドレイン間のゲート形成
予定領域の該被覆絶縁膜(10)を開口し、該開口内に
ゲート電極(13)、(14)を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2038851A JPH03241840A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2038851A JPH03241840A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03241840A true JPH03241840A (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=12536703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2038851A Pending JPH03241840A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03241840A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997002608A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-23 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Ohmscher kontakt sowie verfahren zu seiner herstellung |
EP1069622A1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-17 | Hughes Electronics Corporation | An InPSb channel HEMT on InP for RF applications |
WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
JP2002083823A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
CN110010758A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-12 | 浙江森尼克半导体有限公司 | 一种磷掺锑化铟薄膜、霍尔传感器件及其制备方法 |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2038851A patent/JPH03241840A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997002608A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-23 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Ohmscher kontakt sowie verfahren zu seiner herstellung |
EP1069622A1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-17 | Hughes Electronics Corporation | An InPSb channel HEMT on InP for RF applications |
US6232624B1 (en) | 1999-07-12 | 2001-05-15 | Hughes Electronics Corporation | InPSb channel HEMT on InP for RF application |
WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
US6482711B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
US6806512B2 (en) | 1999-10-28 | 2004-10-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
JP2002083823A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
CN110010758A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-12 | 浙江森尼克半导体有限公司 | 一种磷掺锑化铟薄膜、霍尔传感器件及其制备方法 |
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