JPH0328816B2 - - Google Patents

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JPH0328816B2
JPH0328816B2 JP12724082A JP12724082A JPH0328816B2 JP H0328816 B2 JPH0328816 B2 JP H0328816B2 JP 12724082 A JP12724082 A JP 12724082A JP 12724082 A JP12724082 A JP 12724082A JP H0328816 B2 JPH0328816 B2 JP H0328816B2
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JP
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crystal
plane
active layer
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compound semiconductor
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JP12724082A
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JPS5918678A (ja
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Yoshifumi Mori
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、例えばGa−As−属
化合物半導体を用いたシヨツトキバリアゲート形
電界効果トランジタ、或いは同様のPB接合ゲー
ト形電界効果トランジスタ等を得る場合に適用し
てすぐれたた特性を有するこの種半導体装置を確
実に得ることができるようにするものである。
従来の化合物半導体による電界効果トランジス
タ(FET)は、例えば第1図に示すようにGa−
As等の{100}結晶面に切り出した基板1上に、
例えばN形のGa−As化合物半導体層2を動作層
としてエピタキシヤル成長し、この動作層2上に
例えばこの動作層2に対してシヨツトキバリア3
を形成しうる金属、ゲート電極例えば白金Ptよ
りなるゲート電極4を被着し、又これを挾んでそ
の両側にソース電極5及びドレイン電極6をオー
ミツクに被着してなる。
このような構造による場合、その高周波特性は
ゲート容量とソース及びゲート間抵抗とで主とし
て決まるため、これらの低減化のためにゲート電
極4をできるだけ幅狭とし、又ソース及びドレイ
ン電極5及び6間の間隔をできるだけ小さくする
など微細加工を必要とする。しかしながらこの場
合、その加工精度上に限界があつて充分すぐれた
高周波特性が得難い。又、ソース及びゲート間抵
抗を低減化させる手段としても、種々の方法がと
られており、例えば第2図に示すように動作層2
のゲート電極(4)が被着される部分をエツチングに
よつて肉薄にし他部のソース及びドレイン領域と
なる部分を肉厚として、ここにおける広がり抵抗
を低減化するなどの構造が採られる。或いは第3
図に示すように、ソース及びドレイン領域を、イ
オン注入法等によつて高い濃度に不純物をドーピ
ングして例えばN形の高濃度領域を形成する等の
方法が知られている。
しかしながらいずれの場合においても、その製
造方法が煩雑で、例えば第2図の構造によるもの
においては、動作層2に対するエツチング溝の深
さの寸法形状にばらつきが生じやすく、均一な特
性を有するFETを再現性よく得難いという欠点
がある。又、第3図の構造による場合、例えば選
択的イオン注入の工程を必要としてその作業性が
著しく低下する。
本発明においては、このような欠点を解消する
ことができ、簡単な方法によつて安定で高周波特
性にすぐれたFET等の半導体装置を得ることの
できる半導体装置の製法を提供するものである。
即ち、本発明においては、化合物半導体の熱分
解気相成長法、特にMOCVD(Metal Organic
Chemical Vapor Deposit)法による場合、凹凸
構造のある基板上への結晶成長の特異現象を利用
して目的とする半導体装置を得るものである。即
ち、MOCVD法では、化合物半導体基板上に形
成した凹凸構造を崩さず、又これに露出した
{111}B結晶面に対する半導体層の成長は、他の
面よりその成長速度が数十分の一以下程度にも低
く、しかもこの{111}B面が、他の結晶面と隣
接して表面に露呈する場合{111}B結晶面のみ
の場合においては、これの上に多結晶半導体層の
成長が生じるも、この{111}B結晶面が狭い範
囲において露出し、その近傍に他の結晶面が存在
するとき他の結晶面の成長に伴つて{111}B面
にも単結晶が成長堆積され、且つこの{111}B
面上の単結晶成長層、即ちエキタピシヤル成長層
が鏡面を形成するという現象を利用する。
第4図を参照して本発明をGa−As等の化合物
半導体によるシヨツトキバリヤゲート形FETを
得る場合に適用する一例を説明する。
この場合、高比抵抗即ち半絶縁性のGa−As等
の単結晶化合物半導体基板11を設ける。この基
板11は、その一主面11aが、{100}結晶面に
切り出されてなる。そしてこの基板11の主面1
1aに臨んで溝12を形成する。この溝12は例
えばエツチングレジストとなるフオトレジスト、
例えばAZ−1350(商品名)を塗布し、これに露光
現像処理を施して、所要の幅を有する窓を穿設
し、この窓を通じてGa−As基板11に対してエ
ツチングに異方性を有するエツチング液、例えば
H3PO4:H2O2:H2Oが1:10:10の液によつて
エツチングを行う。この場合、溝12の例えば基
板11の面11a側における幅を2μmに選定し、
深さを1μm程度に選定するとき、その両側面に
は{111}A結晶面が生じて底面の幅が3μmの断
面台形状の溝が形成される。
次に、このように溝12が形成された基板11
の主面11a上に溝12内を含んで化合物半導体
例えばGa−Asの高比抵抗、例えば半絶縁性の化
合物半導体層よりなるバツフア層13を
MOCVD法、即ち、アルシン、トリメチルガリ
ウムの混合ガスによる熱分解によつて被着し、続
いてこれと連続してN形の不純物ガスを送りつつ
同様なMOCVDによるGa−As化合物半導体の動
作層14を成長させる。この動作層14の形成
は、MOCVDによつて溝12内を含んで上述し
たように基板11上にバツフア層13を成長して
いくとき、この層13に、溝12の両側に対応す
る位置から{111}B面が発生した時点以後にお
いて、送り込むガス中にN形の不純物の添加をな
してN形の動作層14の成長に切り換えることに
よつて生成する。即ち、溝12内にバツフア層1
3をMOCVDによつてエピタキシヤル成長させ
て行くとき{111}B面の成長速度が他に比して
遅いために溝12内に成長されていくバツフア層
13にはある時点で{111}B面の斜面13aが
発生してくる。そしてこのような{111}B結晶
面よりなる斜面が発生した時点より後に前述した
ようにN形の不純物ガスの供給を行つて続いてエ
ピタキシヤル成長をなすことによつて動作層14
を形成する。この場合、動作層14の、基板11
の{100}面を有する主面11a上と溝12内の
{100}結晶面を有する底面12a上と、バツフア
層13を介して、夫々{100}結晶面として受け
継がれて成長された平坦部14Aは、111B面
としてバツフア層13を介して成長される部分1
4Bに比し、その成長速度が早いので部分14A
及び14Bの各厚さtA及びtBは、tA≫tBとなる。
本発明においてはこの厚さの小なる部分14B
上にこの化合物半導体例えばGa−Asに対してシ
ヨツトキバリヤを形成し得る金属例えばPtより
なるゲート電極15を被着しここをゲート部とな
し、それを挾んでその両側の厚さの大なる部分1
4Aをソース及びドレイン領域としてここに夫々
ドレイン電極16及びソース電極17をオーミツ
クに被着して目的とするシヨツトキゲート形
FETを得ることができる。
このような本発明方法によつて得た半導体装置
この例においてはGa−Asシヨツトキバリヤゲー
ト形FETによれば、ソース及びドレインとなる
部分は厚さの大なる動作層14Aによつて形成さ
れるので、その広がり抵抗を充分小さくすること
ができる。例えば、この動作層14のソース及び
ドレインを形成する大なる厚さの部分14Aの厚
さを例えば1μmとしても、{111}B面として形
成される部分14Bにおいては数百Å程度の厚さ
にとどめ得るものであり、又その斜面の幅に相当
するゲート長も1μm以下にとどめることができ
るのでチヤンネル長の縮減化も図ることができ高
周波特性の良いFETを容易に得ることができる。
本発明製法によるときは、基板11に溝12を
形成し置くものであるが、これには予め{111}
B結晶面が存在するように第5図中符号27を付
した破線で示すように、予め{111}B面が存在
する溝形状となすこともできるが、このような
{111}B面が生じていない溝となす場合において
も、バツフア層13をエピタキシヤル成長して行
くときに、前述したように自然発生的に{111}
B面結晶面よりなる斜面13aが生じてくる。し
たがつてその後動作層14を形成し、その厚さを
制御すれば高精度に部分14Aと14Bの厚さの
設定ができ、再現性良く均一で優れた特性を有す
る目的とするFETを得ることができる。
尚、上述した例においては、ゲート部を形成す
る部分が斜面として生じるようにした場合である
が、例えば第5図に示すように、Ga−As化合物
半導体基板11として{111}B面に切り出され
た、即ちその主面が{111}B結晶面を有する基
板となしてその主面のソース及びドレインに対応
する部分に、{111}B主面を有する部分の幅Wが
例えば1μm程度となるようにその両側に数μm
の幅を有し、深さ1μm程度の溝18及び19を
エツチングして、この溝18及び19間に{111}
B結晶面が臨む主面11aを残して置き、その後
例えばN形の化合物半導体よりなる動作層14を
前述したと同様のMOCVD法によつて形成する
こともできる。この場合においても溝18及び1
9には、{111}B結晶面以外の面が臨んでいるこ
とによつて、ここにおけるエピタキシヤル成長速
度が早いためにここにおいてこの溝18及び19
を埋め込むように厚い動作層部分14Aが形成さ
れるも、これらの間の主面11aの{111}B結
晶面が臨む部分においては薄いエピタキシヤル層
部分14Bが生じる。従つてこの部分14B上に
前述したと同様にシヨツトキバリヤを形成するゲ
ート電極15を被着し、溝18及び19上の部分
14Aにそれぞれソース電極17及び16をオー
ミツクスに被着することによつて同様に動作層1
4の厚さの大なる部分14A間の距離、従つてソ
ース及びドレイン間の距離が例えば1μmを有し、
ソース及びドレイン領域にあつて広がり抵抗の小
さい即ちソース及びドレイン間抵抗の小さい
FETを得ることができる。
又、ある場合は第5図に示すように、部分14
Aの両側をエツチングするメサエツチングを行つ
てソース及びドレイン電極17及び16をそれぞ
れメサの周面に渡つてオーミツクに被着する構成
とすることもできる。
上述したように本発明製法においては、動作層
のエピタキシヤル成長前において一部に{111}
B結晶面が存在し、これに隣接して他の結晶面が
存在するような形状となし置くことによつて、そ
の後これら結晶面上に形成した動作層14とし
て、{111}B結晶面として成長した部分において
は薄く、他部においては厚い動作層を形成するも
のであつて、このようにすることによつて前述し
たようにチヤンネル長を充分小さくでき、しかも
ソース及びドレイン間抵抗の縮減化を図ることが
できた高周波特性の良いFETを得ることができ
るのである。
尚上述した例においては、本発明をシヨツトキ
バリヤゲート形FETに適用した場合であるが、
PN接合によるゲートを有するFETを初めとして
各種半導体装置においてその動作層が優れた結晶
性を有しこれが厚さの大なる部分及び小なる部分
との両者を具備することが望まれる各種半導体装
置を得る場合に本発明を適用して同様の効果を奏
せしめ得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はそれぞれ従来の電界効果トラ
ンジスタの略線的断面図、第4図〜第6図はそれ
ぞれ本発明製法によつて得た電界効果トランジス
タの略線的断面図である。 11は化合物半導体基板、14は動作層、14
Aはその厚さの大なる部分、14Bは厚さの小な
る部分、15はゲート電極、16及び17はドレ
イン及びソース電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 化合物半導体基板の表面に凹凸部を形成して
    {111}B結晶面と他の結晶面とが隣接して現われ
    るようにする工程と、 その後上記化合物半導体基板の表面に化合物半
    導体の熱分解気相成長を行つて{111}B結晶面
    における結晶成長速度が上記他の隣接する結晶面
    に比して格段に小さいことによつて該{111}B
    結晶面に、他の隣接する結晶面に比して薄い単結
    晶成長層を形成する工程を有する半導体装置の製
    法。
JP12724082A 1982-07-21 1982-07-21 半導体装置の製法 Granted JPS5918678A (ja)

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JPS6278881A (ja) * 1985-09-30 1987-04-11 Sharp Corp 半導体装置
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