JPH06163598A - 高電子移動度トランジスタ - Google Patents

高電子移動度トランジスタ

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JPH06163598A
JPH06163598A JP31672992A JP31672992A JPH06163598A JP H06163598 A JPH06163598 A JP H06163598A JP 31672992 A JP31672992 A JP 31672992A JP 31672992 A JP31672992 A JP 31672992A JP H06163598 A JPH06163598 A JP H06163598A
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JP
Japan
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layer
carrier
compound semiconductor
impurity
containing compound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP31672992A
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English (en)
Inventor
Naoki Hara
直紀 原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06163598A publication Critical patent/JPH06163598A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電子移動度トランジスタに関し、ヘテロ接
合を生成する半導体層間に原子の相互拡散を発生させる
ことなく、二次元キャリヤ・ガス層に於けるシート・キ
ャリヤ濃度を高めることを可能にしようとする。 【構成】 半絶縁性GaAs基板21に順に積層された
バッファ層22及びi−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ
走行層23及びn−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行
層24及びキャリヤ走行層24と同じ構成原子のi−I
0.2 Ga0.8 Asスペーサ層25及びキャリヤ走行層
23とヘテロ接合生成可能なn−InGaPキャリヤ供
給層27と同じ構成原子のi−InGaPスペーサ層2
6及びキャリヤ供給層27及びn−GaAsキャップ層
28と、キャリヤ供給層27に電位を与えるゲート電極
29と、キャップ層28上に在ってキャリヤ走行層24
とキャリヤ走行層23の両方に導電接続されたソース電
極30とドレイン電極31を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次元キャリヤ・ガス
層に於けるシート・キャリヤ濃度を高めた高電子移動度
トランジスタ(high electron mobi
lity transistor:HEMT)に関す
る。
【0002】一般に、HEMTは、低雑音且つ高利得で
あることから、マイクロ波帯用の能動素子として多用さ
れているのであるが、今後、更に特性の向上を図らなけ
ればならない。
【0003】
【従来の技術】現在、HEMTの特性を向上させる為、
キャリヤ走行層に生成される二次元キャリヤ・ガス層に
於けるシート・キャリヤ濃度を高める種々な試みがなさ
れている。
【0004】例えば、通常のHEMTに於いて、キャリ
ヤ供給層とキャリヤ走行層との間に介挿されているスペ
ーサ層を取り除いたり、或いは、キャリヤ供給層とキャ
リヤ走行層との界面近傍のキャリヤ走行層側に不純物を
ドーピングすることも行われている。
【0005】図2は二次元キャリヤ・ガス層に於けるシ
ート・キャリヤ濃度を高めることを目的として試作され
たHEMTを表す要部切断側面図である。図に於いて、
1は半絶縁性GaAs基板、2はノンドープGaAs
(又はAlGaAs)バッファ層、3はノンドープIn
GaAsキャリヤ走行層、4はSiをドーピングしたn
−InGaAsキャリヤ走行層、7はn−InGaPキ
ャリヤ供給層、8はn−GaAsキャップ層、9はAl
からなるショットキ・ゲート電極、10はAuGe/A
uからなるソース電極、11はAuGe/Auからなる
ドレイン電極をそれぞれ示している。尚、この場合、キ
ャリヤが電子であることは云うまでもない。
【0006】このHEMTに於いては、図示されている
ように、Siをドーピングしたn−InGaAsキャリ
ヤ走行層4を設けることで、二次元キャリヤ・ガス層に
於けるシート・キャリヤ濃度を高めている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2について説明した
HEMTは、二次元キャリヤ・ガス層に於けるシート・
キャリヤ濃度を高めるという趣旨では目的を達成してい
るのであるが、その構成に起因して特性劣化の問題が派
生する。
【0008】例えば、AlGaAs層及びGaAs層の
如く、異なる構成原子を含むキャリヤ供給層とキャリヤ
走行層との界面近傍にSiやSeなど不純物が存在する
場合には、その不純物が媒介してAlGaAs層中のA
lがGaAs層中に拡散し易くなり、結果として、HE
MTの特性は劣化することになる。
【0009】本発明は、ヘテロ接合を生成する半導体層
間に原子の相互拡散を発生させることなく、二次元キャ
リヤ・ガス層に於けるシート・キャリヤ濃度を高めるこ
とを可能にしようとする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、ヘテロ界面
にスペーサ層を介挿すること及びチャネル・ドーピング
層を設けることが基本になっている。
【0011】そこで、本発明の高電子移動度トランジス
タでは、半絶縁性化合物基板(例えば半絶縁性GaAs
基板21)上に順に積層形成された化合物半導体バッフ
ァ層(例えばi−AlGaAs層22A並びにi−Ga
As層22Bからなるノンドープ・バッファ層22)及
びアンドープ化合物半導体キャリヤ走行層(例えばノン
ドープIn0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層23)及び
不純物含有化合物半導体キャリヤ走行層(例えばn−I
0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層24)及びその不純
物含有化合物半導体キャリヤ走行層の構成原子と同じ構
成原子からなるアンドープ化合物半導体スペーサ層(例
えばi−In0.2 Ga0.8 Asスペーサ層25)及び前
記アンドープ化合物半導体キャリヤ走行層とヘテロ接合
生成可能な不純物含有化合物半導体キャリヤ供給層の構
成原子と同じ構成原子からなるアンドープ化合物半導体
スペーサ層(例えばi−InGaPスペーサ層26)及
び前記不純物含有化合物半導体キャリヤ供給層(例えば
n−InGaPキャリヤ供給層27)及び不純物含有化
合物半導体キャップ層(例えばn−GaAsキャップ層
28)と、前記不純物含有化合物半導体キャリヤ供給層
に電位を与えるゲート電極(例えばショットキ・ゲート
電極29)と、前記不純物含有半導体キャップ層上に在
って前記不純物含有化合物半導体キャリヤ走行層及びア
ンドープ化合物半導体キャリヤ走行層と導電接続された
ソース及びドレイン各電極(例えばソース電極30及び
ドレイン電極31)とを備える。
【0012】
【作用】本発明では、不純物含有化合物半導体キャリヤ
走行層を設けることで二次元キャリヤ・ガス層に於ける
シート・キャリヤ濃度を高めることが可能となり、しか
も、不純物含有化合物半導体キャリヤ走行層と同じ構成
材料からなるアンドープ化合物半導体スペーサ層及び不
純物含有化合物半導体キャリヤ供給層と同じ構成材料か
らなるアンドープ化合物半導体スペーサ層を積層して不
純物含有化合物半導体キャリヤ走行層と不純物含有化合
物半導体キャリヤ供給層との間に介在させることで、ヘ
テロ接合を生成するキャリヤ走行層とキャリヤ供給層と
の間に発生する原子の相互拡散を抑止し、特性劣化が起
こることを防止している。
【0013】
【実施例】図1は本発明一実施例を解説する為のHEM
Tを表す要部切断側面図である。図に於いて、21は半
絶縁性GaAs基板、22はi−AlGaAs層22A
並びにi−GaAs層22Bからなるノンドープ・バッ
ファ層、23はノンドープIn0.2 Ga0.8 Asキャリ
ヤ走行層、24はn−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走
行層、25はi−In0.2 Ga0.8 Asスペーサ層、2
6はi−InGaPスペーサ層、27はn−InGaP
キャリヤ供給層、28はn−GaAsキャップ層、29
はAlからなるショットキ・ゲート電極、30はAuG
e/Auからなるソース電極、31はAuGe/Auか
らなるドレイン電極をそれぞれ示している。
【0014】ここで、図1に見られるHEMTを製造す
る場合の工程について説明する。 (1)基板21の温度を650〔℃〕とし、有機金属気
相成長(metalorganic vapor ph
ase epitaxy:MOVPE)法を適用するこ
とに依り、基板21上にバッファ層22、キャリヤ走行
層23、キャリヤ走行層24、スペーサ層25、スペー
サ層26、キャリヤ供給層27、キャップ層28を成長
させる。
【0015】ここで、成長された各半導体層に於ける主
要なデータを例示すると次の通りである。 バッファ層22について 厚さ:300〔nm〕(i−AlGaAs層22A) 200〔nm〕(i−GaAs層22B) キャリヤ走行層23について 厚さ:10〔nm〕 キャリヤ走行層24について 不純物:Si 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔nm〕 スペーサ層25について 厚さ:0.5〔nm〕 スペーサ層26について 厚さ:0.5〔nm〕 キャリヤ供給層27について 不純物:Si 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:30〔nm〕 キャップ層28について 不純物:Si 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:70〔nm〕
【0016】(2)リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセス、及び、エッチング・ガスをCHClH2
する反応性イオン・エッチング(reactive i
onetching:RIE)法を適用することに依
り、キャップ層28の選択的エッチングを行ってゲート
・リセス28Aを形成し、そのなかにキャリヤ供給層2
7の一部を表出させる。
【0017】(3)前記(2)に於いて、エッチング・
マスクとして用いたレジスト膜を残した状態で、真空蒸
着法を適用することに依り、厚さ例えば350〔nm〕
のAl膜を形成する。尚、エッチング・マスクとして使
用したレジスト膜の傷みが大きい場合には、新たなレジ
スト膜を形成してよい。
【0018】(4)アセトンなどレジスト剥離液中に浸
漬してレジスト膜を溶解除去することに依るリフト・オ
フ法を適用することに依って、Al膜からなるショット
キ・ゲート電極29を完成させる。
【0019】(5)リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセス、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用し、厚
さ例えば20〔nm〕/300〔nm〕のAuGe/A
u膜からなるソース電極30及びドレイン電極31を形
成する。
【0020】前記のようにして製造したHEMTに於い
ては、n−InGaPキャリヤ供給層27の下地にはi
−InGaPスペーサ層26とi−In0.2 Ga0.8
sスペーサ層25とが存在しているので、n−InGa
Pキャリヤ供給層27とn−In0.2 Ga0.8 Asキャ
リヤ走行層24やノンドープIn0.2 Ga0.8 Asキャ
リヤ走行層23との間で原子の相互拡散は発生しない。
【0021】ここで、スペーサ層として26及び25の
二層を積層して用いているのは、本発明の場合、n−I
0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層24が存在している
ことに依る。即ち、スペーサ層が何れか一層であれば、
それを挟んだn−InGaPキャリヤ供給層27及びn
−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層24の何れもが
SiやSeなどの不純物を含有し、しかも、何れか一方
は異なる構成原子を含んでいるので、それ等の不純物が
媒介となって原子の相互拡散が生ずることになる。
【0022】更に具体的に説明すると、n−InGaP
キャリヤ供給層27がSiやSeなどの不純物を含有し
ていても、その下地は同じ構成原子からなるノンドープ
のi−InGaPスペーサ層26であるから構成原子の
相互拡散が発生することはなく、また、n−In0.2
0.8 Asキャリヤ走行層24がSiやSeなどの不純
物を含有していても、その上に接している層は同じ構成
原子からなるノンドープのi−In0.2 Ga0.8 Asス
ペーサ層25であるから構成原子の相互拡散が発生する
ことはないのである。
【0023】前記の実施例に於いて、不純物をドーピン
グしたn−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層24の
厚さは1〔nm〕程度であり、そして、二次元キャリヤ
・ガス層はヘテロ界面から3〔nm〕〜10〔nm〕に
まで拡がって生成されるものであるから、n−In0.2
Ga0.8 Asキャリヤ走行層24の存在が二次元キャリ
ヤ・ガス層を走行するキャリヤの妨げとなる虞は皆無で
あり、しかも、二次元キャリヤ・ガス層に於けるシート
・キャリヤ濃度の不足はn−In0.2 Ga0.8Asキャ
リヤ走行層24の存在に依って充分に補われている。
【0024】本発明に於いては、前記実施例に限られる
ことなく、多くの改変を実施することができる。例え
ば、前記実施例に於けるスペーサ層26の構成材料をi
−AlGaAsとし、また、キャリヤ供給層27の構成
材料をn−AlGaAsとすることができる。
【0025】また、次のような半導体材料の選択を行っ
た実施例の場合も前記の図1について説明した実施例と
同様な効果を得ることができる。 基板21→半絶縁性InP ノンドープ・バッファ層22→i−InAlAs キャリヤ走行層23→i−InGaAs キャリヤ走行層24→n−InGaAs スペーサ層25→i−InGaAs スペーサ層26→ i−InAlAs キャリヤ供給層27→n−InAlAs n−GaAsキャップ層28→n−InGaAs
【0026】
【発明の効果】本発明に依る高電子移動度トランジスタ
に於いては、基板上に順に積層形成されたバッファ層及
びアンドープのキャリヤ走行層及び不純物含有のキャリ
ヤ走行層及び前記不純物含有のキャリヤ走行層の構成原
子と同じ構成原子からなるアンドープのスペーサ層及び
前記アンドープのキャリヤ走行層とヘテロ接合生成可能
なキャリヤ供給層の構成原子と同じ構成原子からなるア
ンドープのスペーサ層及び前記キャリヤ供給層及びキャ
ップ層と、前記キャリヤ供給層に電位を与えるゲート電
極と、前記キャップ層上に在って前記不純物含有のキャ
リヤ走行層及び前記アンドープのキャリヤ走行層と導電
接続されたソース及びドレイン各電極とを備える。
【0027】前記構成に於いては、不純物含有化合物半
導体キャリヤ走行層を設けることで二次元キャリヤ・ガ
ス層に於けるシート・キャリヤ濃度を高めることが可能
となり、しかも、不純物含有化合物半導体キャリヤ走行
層と同じ構成材料からなるアンドープ化合物半導体スペ
ーサ層及び不純物含有化合物半導体キャリヤ供給層と同
じ構成材料からなるアンドープ化合物半導体スペーサ層
を積層して不純物含有化合物半導体キャリヤ走行層と不
純物含有化合物半導体キャリヤ供給層との間に介在させ
ることで、ヘテロ接合を生成するキャリヤ走行層とキャ
リヤ供給層との間に発生する原子の相互拡散を抑止し、
特性劣化が起こることを防止することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例を解説する為のHEMTを表す
要部切断側面図である。
【図2】二次元キャリヤ・ガス層に於けるシート・キャ
リヤ濃度を高めることを目的として試作されたHEMT
を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
21 半絶縁性GaAs基板 22 i−AlGaAs層22A並びにi−GaAs層
22Bからなるノンドープ・バッファ層 23 ノンドープIn0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層 24 n−In0.2 Ga0.8 Asキャリヤ走行層 25 i−In0.2 Ga0.8 Asスペーサ層 26 i−InGaPスペーサ層 27 n−InGaPキャリヤ供給層 28 n−GaAsキャップ層 29 Alからなるショットキ・ゲート電極 30 AuGe/Auからなるソース電極 31 AuGe/Auからなるドレイン電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半絶縁性化合物基板上に順に積層形成され
    た化合物半導体バッファ層及びアンドープ化合物半導体
    キャリヤ走行層及び不純物含有化合物半導体キャリヤ走
    行層及びその不純物含有化合物半導体キャリヤ走行層の
    構成原子と同じ構成原子からなるアンドープ化合物半導
    体スペーサ層及び前記アンドープ化合物半導体キャリヤ
    走行層とヘテロ接合生成可能な不純物含有化合物半導体
    キャリヤ供給層の構成原子と同じ構成原子からなるアン
    ドープ化合物半導体スペーサ層及び前記不純物含有化合
    物半導体キャリヤ供給層及び不純物含有化合物半導体キ
    ャップ層と、 前記不純物含有化合物半導体キャリヤ供給層に電位を与
    えるゲート電極と、 前記不純物含有半導体キャップ層上に在って前記不純物
    含有化合物半導体キャリヤ走行層及びアンドープ化合物
    半導体キャリヤ走行層と導電接続されたソース及びドレ
    イン各電極とを備えてなることを特徴とする高電子移動
    度トランジスタ。
JP31672992A 1992-11-26 1992-11-26 高電子移動度トランジスタ Withdrawn JPH06163598A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709069B1 (ko) * 2005-08-19 2007-04-18 전북대학교산학협력단 과잉운반자의 드레인 효율을 높인 이종접합 반도체소자구조 및 이의 제조방법
CN111524958A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 联华电子股份有限公司 一种高电子迁移率晶体管

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