JPH0391249A - 高トラップ濃度インターフェース層を有する電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents

高トラップ濃度インターフェース層を有する電界効果トランジスタとその製造方法

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JPH0391249A
JPH0391249A JP2224546A JP22454690A JPH0391249A JP H0391249 A JPH0391249 A JP H0391249A JP 2224546 A JP2224546 A JP 2224546A JP 22454690 A JP22454690 A JP 22454690A JP H0391249 A JPH0391249 A JP H0391249A
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JP
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layer
interface layer
high trap
trap concentration
doped
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JP2224546A
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Herbert Goronkin
ハーバート,ゴロンキン
Saied N Tehrani
サイード・ニッコー・テーラニ
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Motorola Solutions Inc
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Motorola Inc
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    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
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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] 本発明は一般的に半導体素子に関し、さらに詳しくは高
トラップ濃度インターフェース層を有する電界効果トラ
ンジスタと製造方法に関する。
[従来技術および解決すべき課M] ガリウムひ素FETのような電子素子の場合、その素子
の活性チャンネル内の電流の流れの合計を維持すること
が非常に望ましい、ショットキ・バリヤ特性によって、
−殻内にゲートの下に空乏層が形成される。この空乏層
は、ゲート上のバイアスが増加するにしたがって、活性
チャンネル中にさらに移動してドレインとソース間の電
流量を減少させ、一方基板のような素子の他の領域内の
電流を増加させる。活性チャンネルがゲートからさらに
遠くへ移動するにつれて、活性チャンネル外の電流を調
節することはきわめて困難である。
活性チャンネルにない電流によって、素子はゲート・ピ
ンチオフに近い電圧で動作不能になる。
技術上周知の通り、ゲート・ピンチオフは活性チャンネ
ルを完全に空乏化するのに必要な電圧合計である。もし
、電流が活性チャンネルから流れ出て素子の他の領域に
流れ込むとすれば、その電流はピンチオフでゼロより大
きくなる。これによって、素子が恐らくオフにされてい
る場合でも、ドレインが電源をオンさせることになる。
さらに、低電流素子のノイズの形状とゲインは、基板内
の電流が非効率に調節されるため、著しく劣化する。
従って、本発明の目的は、ソースとドレインとの間の電
流を調節する高トラップ濃度インターフェイス層を有す
るFETを提供することである。
本発明の他の目的は、基板内の電流を減少させた高トラ
ップ濃度インターフェイス層を有するFETを提供する
ことである。
本発明のさらに他の目的は、ゲート・ピンチオフに近い
電圧で素子を正常に動作させる高トラップ濃度インター
フェイス層を有するFETを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、ゲート・ピンチオフで電流
がゼロになる高トラップ濃度インターフェイス層を有す
るFETを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、ゲート・ピンチオフ電圧に
近いバイアス電圧で活性チャンネル内の電流を増加させ
る高トラップ濃度インターフェイス層を有するFETを
提供することである。
前述およびその他の目的と利点は、本発明において半絶
縁基板内に形成された高トラップ濃度インターフェイス
層を有する基板をその一部として含む一実施例によって
遠戚される。ガリウムひ素によってまた構成された意図
せずにドーピングされたバッファ層が高トラップ濃度イ
ンターフェイス層上に形成され、アルミ・ガリウム・ヒ
素層がこのバッファ層上に形成される。ゲートが次にア
ルミ・ガリウム・ヒ素層上に形成され、一方ソースとド
レインの接点がガリウム・ヒ素上に形成される。
(実施例) 第1図は、従来技術によるMESFETIOの拡大断面
図である。MESFETI Oは基板12を有する。当
業者は、この従来例では、基板12は、同一表面上の端
子が絶縁されMESFETIOが基板12を通って流れ
る電流によってショートされ、ないように、半絶縁でな
ければならないことを理解する。基板12は、シリコン
または多くのIII−V化合物半導体の1つによって構
成されてもよいが、ここではガリウム、ヒ素が使用され
ている。ドーピングされた層14は基板12上に配設さ
れる。ドーピングされた層14も多くのIII−V化合
物半導体から構成されてもよいが、本実施例においては
ガリウムひ素が使用されている。ソース16、ドレイン
18およびショットキ・ゲート20がドーピングされた
層14上に配役される。ソース16とドレイン18は多
くの周知の金属によって構成されてもよいが、本従来例
では金ゲルマニウム・ニッケル・オーミック・メタルが
使用されている。さらに、ゲート20は、タングステン
やゲイ化タングステン等の多くの周知の金属の1つから
構成されてもよいが、本従来例ではチタン、プラチナお
よびと金の層(個々に示していないが)が使用されてい
る。
ゲー)−20のショットキ・バリア特性によって、空乏
層22がゲート20の下のドーピングされた層14内に
形成される。ゲート20上のバイアスが増加すると、空
乏層22は活性チャンネル内にさらに移動し、ドレイン
18とソース16間の電流を減少させる。この電流は次
に基板12内に押し込まれ、ゲート20からの距離のた
めに即節することが極めて困難になる。この結果、基板
12内の電流がピンチオフあるいはピンチオフ近くにな
り、このことによって、今度は電源にドレインが生じる
と共にゲインとノイズの形状を劣化させる。
第2図は、従来技術のへテロ構造FET24の拡大断面
図である。FE724は、本従来例において半絶縁状態
の基板26を有する。再び、基板26はシリコンまたは
III−V化合物半導体によって構成されることができ
る。ここに使用される好適な金属はガリウム・ヒ素であ
る。意図せずにドーピングされたバッファ28が基板2
6上に形成される。バッファ28は、また本従来例では
ガリウム・ヒ素によって構成される。N+型伝導性を有
し、アルミ・ガリウム・ヒ素によって構成されるドーピ
ングされた層30はバッファ28上に配設される。ゲー
ト36はドーピングされた層重 30上に配設される。ドーピングされたガリウム・ヒ素
コンタクト層31もまたドーピングされた0 層30上に形成され、ソース32とドレイン34がその
上で配設される。ソース32、トレイン34およびゲー
ト36は、この技術上周知の金属によって構成される。
前に述べたように、FET24の活性チャンネル38に
流れる電流を抑えることか特に望ましい。
活性チャンネル38は、点線4oの上部に配設されたバ
ッファ28の部分を含む。点線40下部のバッファ28
の部分および基板26における伝導性は、トラップの存
在する場合には、空間電荷制限電流によって支配される
。FET24のようなマイクロウェーブ・デバイスの大
部分は、より高い電流(約10ミリアンペア)で動作し
、バッファおよび基板電流はソースとトレイン間との電
流合計の非常に小さな部分であるため、バッファ28に
よって、FET24のようなより高い電流のマイクロウ
ェーブ・デバイスは比較的効率的に動作することが可能
になる。しかし、バッファ28は、低電流(5−100
0マイクロアンペア)マイクロウェーブ用低ノイズFE
Tの効率的動作を1 可能にしない。
第3図は、本発明を実態するFET42の拡大断面図で
ある。FET42は基板44を有し、この基板44は、
本実施例では、ガリウム・ヒ素によって構成される半絶
縁基板である。当業者は、他のIII−V化合物半導体
またはシリコンの基板を使用してもよいことを理解する
。高トラップ濃度インターフェイス層46が基板44内
に形成される。インターフェイス層46は、その中に酸
素を注入することによって基板44の残りの部分から区
別される。酸素の注入はブランケットまたは選択的注入
のいずれかで行うことができる。インターフェイス層4
6を形成するために基板44内に酸素を注入することに
よって、高トラップ濃度がその中に形成されることを理
解するべきである。高ディープ・トラップ濃度層を形成
することのできるボロンまたはその他の電気的に不活性
の不純物を酸素の代わりに使用してもよいことをまた理
解するべきである。
インターフェイス層46の形成に続いて、意図2 せずにドーピングされたバッファ48がその上に形成さ
れる。この実施例において、バッファ48は基板44(
ガリウム・ヒ素)と同じ材料から形成される。バッファ
48は560ないし620℃の範囲の基板温度で形成さ
れる。バッファ48の形成はまた酸素注入を焼鈍するの
に役立つ。ドーピングされだ層50が次にバッファ48
上に形成される。この実施例では層50がドーピングさ
れたが、他の実施例ではこれはドーピングされないか、
均一にドーピングされなくてもよいことを理解するべき
である。ドーピングされた層50はアルミ・ガリウム・
ヒ素によって構成され、本実施例ではN+伝伝導梨型有
する。FET42の活性チャンネル52は、点線54の
上部にバッファ48の一部を有する。FET42は、さ
らにドーピングされた層50上に形成されたゲート60
を有する。ドーピングされたガリウム・ヒ素コンタクト
層55もまたドーピングされた層50上に形成され、ソ
ース56とドレイン58はその上で配設される。ソース
56、ドレイン58およびゲート3 60は、本技術上周知の方法で周知の金属から形成され
る。
FET42は、低電流<5−1000マイクロアンペア
)マイクロウェーブ用低ノイズFETとして極めて効率
がよい。高トラップ濃度インターフェイス層46内の付
加電子を捕捉することによって、ドレイン電流は活性チ
ャンネル52内の電流によって支配される。トラップが
充満していることによって制限されている電圧をより高
い電圧に押し上げ、上で開示したように、トラップの濃
度を増加することにより基板電流を引き下げることによ
って、サブミクロン・ゲートFBTが低電流で動作する
ことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術によるMESFETの拡大断面図で
ある。 第2図は、従来技術によるヘテロ構造FETの拡大断面
図である。 第3図は、本発明を実態するFETの拡大断面図である
。 4 44 ・ 46 ・ 48 ・ 50 ・ 54 ・ 55 ・ 56 ・ 58 ・ 60 ・ ・基板 ・高トラップ濃度インターフェース層 ・意図せ、ずにドーピングされたバッファ・ドーピング
された層 ・点線 ・コンタクト層 ・ソース ・ドレイン ・ゲート

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高トラップ濃度インターフェース層を有するFE
    Tであって: 半絶縁基板; 該基板に形成された高トラップ濃度インターフェース層
    ; 該高トラップ濃度インターフェース層上に形成された、
    意図せずにドーピングされたバッファ層;該バッファ層
    上に形成されたドープ層;ならびに 該ドープ層上に形成されたソース、ゲートおよびドレイ
    ン; によって構成されることを特徴とするFET。
  2. (2)前記半絶縁基板がIII−V化合物半導 体またはシリコンによって構成される、ことを特徴とす
    る請求項1記載のFET。
  3. (3)前記高トラップ濃度インターフェース層と前記バ
    ッファ層とが同一の材料によって構成される、ことを特
    徴とする請求項2記載のFET。
  4. (4)前記高トラップ濃度インターフェース層と前記バ
    ッファ層とがガリウム・ヒ素によって構成される、こと
    を特徴とする請求項3記載のFET。
  5. (5)前記高トラップ濃度インターフェース層が前記半
    絶縁基板中に酸素を注入することによって前記半絶縁基
    板内に形成される、ことを特徴とする請求項2記載のF
    ET。
  6. (6)前記の酸素の注入が全面的または選択的な形で行
    われる、ことを特徴とする請求項5記載のFET。
  7. (7)前記高トラップ濃度インターフェース層が前記半
    絶縁基板中にボロンを注入することによって前記半絶縁
    基板内に形成される、ことを特徴とする請求項2記載の
    FET。
  8. (8)前記のボロンの注入が全面的または選択的な形で
    行われる、ことを特徴とする請求項7記載のFET。
  9. (9)高トラップ濃度インターフェース層を有するFE
    Tを製造する方法であって: 半絶縁基板を設ける段階; 前記基板内に高トラップ濃度インターフェース層を形成
    する段階; 前記高トラップ濃度インターフェース層上に、意図せず
    にドーピングした層を形成する段階;前記バッファ層上
    にドープ層を形成する段階;ならびに 前記ドープ層上にソース、ゲートおよびドレインを形成
    する段階: によって構成されることを特徴とする方法。
  10. (10)前記基板がIII−V化合物の半導体 またはシリコンによって構成される、ことを特徴とする
    請求項9記載の方法。
  11. (11)前記高トラップ濃度インターフェース層と前記
    バッファ層とが同一の材料によって構成される、ことを
    特徴とする請求項10記載の方法。
  12. (12)前記高トラップ濃度インターフェース層と前記
    バッファ層とがガリウム・ヒ素によって構成される、こ
    とを特徴とする請求項11記載の方法。
  13. (13)前記高トラップ濃度インターフェース層が前記
    半絶縁基板中に酸素を注入することによって前記半絶縁
    基板内に形成される、ことを特徴とする請求項10記載
    の方法。
  14. (14)前記の酸素の注入が全面的または選択的な形で
    行われることを特徴とする請求項15記載の方法。
  15. (15)前記高トラップ濃度インターフェース層が前記
    半絶縁基板中にボロンを注入することによって前記半絶
    縁基板内に形成される、ことを特徴とする請求項10記
    載の方法。
  16. (16)前記のボロンの注入が全面的または選択的な形
    で行われることを特徴とする請求項15記載の方法。
  17. (17)高トラップ濃度インターフェース層を有するF
    ETを製造する方法であって: III−V化合物またはシリコンの半絶縁基板 を設ける段階; 前記基板中に酸素を注入することによって前記基板内に
    高トラップ濃度インターフェース層を形成する段階; 前記高トラップ濃度インターフェース層上に意図せずに
    ドーピングしたガリウム・ヒ素のバッファ層を形成する
    段階; 前記バッファ層上にドーピングしたアルミ・ガリウム・
    ヒ素のドープ層を形成する段階;ならびに 前記ドープ層上にソース、ゲートおよびドレインを形成
    する段階; によって構成されることを特徴とする方法。
JP2224546A 1989-08-28 1990-08-28 高トラップ濃度インターフェース層を有する電界効果トランジスタとその製造方法 Pending JPH0391249A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US399,099 1989-08-28
US07/399,099 US4987463A (en) 1989-08-28 1989-08-28 FET having a high trap concentration interface layer

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JPH0391249A true JPH0391249A (ja) 1991-04-16

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ID=23578140

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JP2224546A Pending JPH0391249A (ja) 1989-08-28 1990-08-28 高トラップ濃度インターフェース層を有する電界効果トランジスタとその製造方法

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