JPH08139284A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH08139284A
JPH08139284A JP6271252A JP27125294A JPH08139284A JP H08139284 A JPH08139284 A JP H08139284A JP 6271252 A JP6271252 A JP 6271252A JP 27125294 A JP27125294 A JP 27125294A JP H08139284 A JPH08139284 A JP H08139284A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
semiconductor device
type transistor
atoms
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Withdrawn
Application number
JP6271252A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kuroda
滋 黒田
Yusuke Matsukura
祐輔 松倉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08139284A publication Critical patent/JPH08139284A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same in which III-V compound semiconductor operated at a high speed is used with small gate leakage current. CONSTITUTION: As a p-type transistor P, a channel layer 2P, a hole supply layer 4P, a III-V compound semiconductor layer 5P in which a composition ratio is so deviation that V group atoms are increased from a stoichiometric ratio, and a p-type contact layer 6P are formed on a III-V compound semiconductor substrate, a gate electrode 7P is Schottky-junctioned on the layer 5P, and a source electrode 8P and a drain electrode 9P are brought into ohmic contact with a p-type contact layer 6P. As an n-type transistor N, a channel layer 2N, an electron supply layer 4N, a III-V compound semiconductor 5N in which a composition ratio is so deviated that III group atoms are increased from a stoichiometric ratio, and an n-type contact layer 6N are formed on a III-V compound semiconductor substrate, a gate electrode 7N is Schottky-junctioned on the layer 5N, and a source electrode 8N and a drain electrode 9N are brought into ohmic contact with the layer 6N.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に化合物
半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a compound semiconductor device and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日の情報化社会を支える基幹システム
の高速化、低消費電力化という要請に応えるため、電子
デバイスに対してますます高速化、低消費電力化が求め
られている。このため、シリコンのCMOS回路により
低消費電力化が図られているが、さらなる低消費電力化
と高速化の要求はとどまるところを知らない。このた
め、更に微細化することにより、この要求に応えようと
しているが、自ずと限界がある。そこで、シリコンより
高速化に適した物性を有するIII −V族化合物半導体を
用いてこの要求を満たそうというこころみがなされてい
る。
2. Description of the Related Art In order to meet the demand for higher speed and lower power consumption of core systems that support today's information society, electronic devices are required to have higher speed and lower power consumption. Therefore, low power consumption has been achieved by the CMOS circuit of silicon, but the demand for further low power consumption and high speed is unavoidable. Therefore, it is attempted to meet this demand by further miniaturization, but naturally there is a limit. Therefore, an attempt is made to satisfy this requirement by using a III-V group compound semiconductor having physical properties more suitable for high speed than silicon.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、III −
V族化合物半導体を用いた従来のトランジスタは、基本
的にショットキー接合されたゲート電極を用いるため、
順方向の立上がり電圧が1Vより小さく、電子デバイス
回路の電源電圧を1V以上に高く設定することができな
い。
[Problems to be Solved by the Invention] However, III-
Since a conventional transistor using a group V compound semiconductor basically uses a Schottky junction gate electrode,
The rising voltage in the forward direction is lower than 1V, and the power supply voltage of the electronic device circuit cannot be set higher than 1V.

【0004】このため、大きな電流をとることができず
動作速度が速くならないという問題があった。また、電
源電圧を1V以上にすると、ゲート電極からの漏れ電流
により低消費電力化が図れないという問題があった。本
発明の目的は、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作す
るIII −V族化合物半導体を用いた半導体装置及びその
製造方法を提供することにある。
For this reason, there is a problem that a large current cannot be taken and the operation speed does not increase. Further, if the power supply voltage is set to 1 V or higher, there is a problem that the power consumption cannot be reduced due to the leakage current from the gate electrode. An object of the present invention is to provide a semiconductor device using a III-V group compound semiconductor which operates at high speed with a small gate leakage current, and a manufacturing method thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、III −
V族化合物半導体を用いて、ゲート漏れ電流が少なく、
高速で動作する半導体装置を実現するために、III −V
族化合物半導体の特性について調査した結果、MBE法
により低温成長したGaAs層は、化学量論比(ストイ
キメトリ)からのずれをコントロールすることによりシ
ョットキーバリアハイトが変化可能であること(S.Fuji
eda, Appl. Phys. Lett., 61, 288(1992))。また、低温
成長したGaAs層は高抵抗となることから、GaAs
系エピタキシャルを用いたデバイス構造のバッファ層と
して用いられ、サイドゲート効果の低減に有効であるこ
と(F.W.Smith et al., IEEE Electron Dev. Lett., 9,
77(1988))が分かった。
Means for Solving the Problems The present inventors have
Uses Group V compound semiconductors to reduce gate leakage current
In order to realize a semiconductor device that operates at high speed, III-V
As a result of investigating the characteristics of group compound semiconductors, it is possible to change the Schottky barrier height of the GaAs layer grown at low temperature by the MBE method by controlling the deviation from the stoichiometric ratio (S.Fuji).
eda, Appl. Phys. Lett., 61, 288 (1992)). In addition, since the GaAs layer grown at low temperature has high resistance,
It is used as a buffer layer in the device structure using epitaxial system and is effective in reducing the side gate effect (FWSmith et al., IEEE Electron Dev. Lett., 9,
77 (1988)).

【0006】また、ヘテロ接合トランジスタの場合、ゲ
ート漏れ電流は、ゲート電極のショットキーバリアの高
さと、ヘテロ接合における伝導帯のエネルギ差ΔEcと
価電子帯のエネルギ差ΔEvに依存する。したがって、
ゲート電極にショットキー接合する化合物半導体層の組
成比を化学量論比からずらしてショットキーバリアの高
さを高くすると共に、ゲート電極とチャネル層の間にチ
ャネル層よりもバンドギャップの大きな化合物半導体層
を挿入することにより、ゲート漏れ電流を抑制できるこ
とに思い至った。また、このような化合物半導体層が高
抵抗であってもソース寄生抵抗を増大させないデバイス
構造を採用することにより、ゲート漏れ電流が少なく、
しかも、高速で動作するIII −V族化合物半導体を用い
た半導体装置に思い至った。
In the case of a heterojunction transistor, the gate leakage current depends on the height of the Schottky barrier of the gate electrode and the energy difference ΔEc of the conduction band and the energy difference ΔEv of the valence band at the heterojunction. Therefore,
The composition ratio of the compound semiconductor layer that forms a Schottky junction with the gate electrode is shifted from the stoichiometric ratio to increase the height of the Schottky barrier, and the compound semiconductor having a larger band gap between the gate electrode and the channel layer than the channel layer. It was thought that the gate leakage current can be suppressed by inserting the layer. Further, by adopting a device structure that does not increase the source parasitic resistance even if such a compound semiconductor layer has high resistance, the gate leakage current is small,
Moreover, the inventors have come up with a semiconductor device using a III-V group compound semiconductor that operates at high speed.

【0007】本発明の原理を図1を用いて説明する。本
発明による半導体装置においては、図1(a)に示すよ
うに、III −V族化合物半導体基板1の左側の領域にp
型トランジスタPが形成され、右側の領域にn型トラン
ジスタNが形成される。p型トランジスタPとして、II
I −V族化合物半導体基板上にはチャネル層2Pが設け
られ、チャネル層2P上には正孔供給層4Pが設けられ
ている。正孔供給層4Pからチャネル層2Pに正孔が供
給されて正孔チャネル3Pが形成される。正孔供給層4
P上には、中央に、化学量論比(ストイキメトリ)から
V族原子が多くなるように組成比がずれたIII −V族化
合物半導体からなる化合物半導体層5Pが形成され、左
右に、p型コンタクト層6Pが形成されている。化合物
半導体層5P上にはゲート電極7Pがショットキー接合
され、p型コンタクト層6P上にはソース電極8Pとド
レイン電極9Pがオーミック接触している。
The principle of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 1A, p is formed in the region on the left side of the III-V compound semiconductor substrate 1.
The type transistor P is formed, and the n-type transistor N is formed in the right region. II as the p-type transistor P
A channel layer 2P is provided on the IV compound semiconductor substrate, and a hole supply layer 4P is provided on the channel layer 2P. Holes are supplied from the hole supply layer 4P to the channel layer 2P to form the hole channel 3P. Hole supply layer 4
On P, a compound semiconductor layer 5P made of a III-V group compound semiconductor whose composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio (stoichiometry) so that the number of V group atoms is large is formed in the center, and p is formed on the left and right sides. The mold contact layer 6P is formed. The gate electrode 7P is Schottky-junctioned on the compound semiconductor layer 5P, and the source electrode 8P and the drain electrode 9P are in ohmic contact on the p-type contact layer 6P.

【0008】このp型トランジスタPの場合、化合物半
導体層5Pが、化学量論比(ストイキメトリ)からV族
原子が多くなるように組成比がずれているので、ゲート
電極7Pのショットキーバリアが高くなり、ゲート漏れ
電流が少なくなる。ソース電極8Pとドレイン電極9P
はp型コンタクト層6Pにオーミック接触しているの
で、ソース寄生抵抗が大きくなることもない。
In the case of this p-type transistor P, the composition ratio of the compound semiconductor layer 5P deviates from the stoichiometric ratio (stoichiometry) so that the number of group V atoms increases, so that the Schottky barrier of the gate electrode 7P is Higher and less gate leakage current. Source electrode 8P and drain electrode 9P
Has ohmic contact with the p-type contact layer 6P, the source parasitic resistance does not increase.

【0009】n型トランジスタNとして、III −V族化
合物半導体基板上にはチャネル層2Nが設けられ、チャ
ネル層2N上には電子供給層4Nが設けられている。電
子供給層4Nからチャネル層2Nに電子が供給されて電
子チャネル3Nが形成される。電子供給層4N上には、
中央に、化学量論比(ストイキメトリ)からIII 族原子
が多くなるように組成比がずれたIII −V族化合物半導
体からなる化合物半導体層5Nが形成され、左右に、n
型コンタクト層6Nが形成されている。化合物半導体層
5N上にはゲート電極7Nがショットキー接合され、n
型コンタクト層6N上にはソース電極8Nとドレイン電
極9Nがオーミック接触している。
As the n-type transistor N, a channel layer 2N is provided on the III-V group compound semiconductor substrate, and an electron supply layer 4N is provided on the channel layer 2N. Electrons are supplied from the electron supply layer 4N to the channel layer 2N to form an electron channel 3N. On the electron supply layer 4N,
A compound semiconductor layer 5N made of a group III-V compound semiconductor is formed in the center, in which the composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio (stoichiometry) so that the number of group III atoms is increased.
The mold contact layer 6N is formed. A gate electrode 7N is Schottky-junctioned on the compound semiconductor layer 5N,
The source electrode 8N and the drain electrode 9N are in ohmic contact with each other on the mold contact layer 6N.

【0010】このn型トランジスタNの場合、化合物半
導体層5Nが、化学量論比(ストイキメトリ)からIII
族原子が多くなるように組成比がずれているので、ゲー
ト電極7Nのショットキーバリアが高くなり、ゲート漏
れ電流が少なくなる。ソース電極8Nとドレイン電極9
Nはp型コンタクト層6Nにオーミック接触しているの
で、ソース寄生抵抗が大きくなることもない。
In the case of this n-type transistor N, the compound semiconductor layer 5N has a stoichiometry ratio of III.
Since the composition ratio is shifted such that the number of group atoms is large, the Schottky barrier of the gate electrode 7N is high and the gate leakage current is small. Source electrode 8N and drain electrode 9
Since N is in ohmic contact with the p-type contact layer 6N, the source parasitic resistance does not increase.

【0011】p型トランジスタPのゲート電極7Pとn
型トランジスタNのゲート電極7Nとを共通接続し、p
型トランジスタPのドレイン電極9Pとn型トランジス
タNのドレイン電極9Nとを共通接続し、p型トランジ
スタPのソース電極8Pを電源VDDに接続し、n型トラ
ンジスタNのソース電極8Nを電源VSSに接続すること
により、図1(b)に示すように、p型トランジスタP
とn型トランジスタNにより低消費電力の相補型トラン
ジスタ回路を実現することができる。
The gate electrode 7P of the p-type transistor P and n
P-type transistor N is commonly connected to the gate electrode 7N, and p
The drain electrode 9P of the n-type transistor P and the drain electrode 9N of the n-type transistor N are commonly connected, the source electrode 8P of the p-type transistor P is connected to the power supply VDD, and the source electrode 8N of the n-type transistor N is connected to the power supply VSS. As a result, as shown in FIG. 1B, the p-type transistor P
With the n-type transistor N, a low power consumption complementary transistor circuit can be realized.

【0012】そこで、本発明の目的は、荷電粒子が移動
するチャネルが形成されるチャネル層と、前記チャネル
層に荷電粒子を供給する荷電粒子供給層と、前記荷電粒
子供給層よりもバンドギャップの小さいIII −V族化合
物半導体であって、ショットキーバリア高さが高くなる
ように、前記III −V族化合物半導体の化学量論比から
III 族原子又はV族原子が多くなるように組成比がずれ
た化合物半導体層と、前記化合物半導体層にショットキ
ー接合されたゲート電極とを有することを特徴とする半
導体装置によって達成される。
Therefore, an object of the present invention is to provide a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer, and a band gap smaller than that of the charged particle supply layer. It is a small III-V compound semiconductor, and the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor is used to increase the Schottky barrier height.
It is achieved by a semiconductor device comprising a compound semiconductor layer whose composition ratio is shifted so that the number of group III atoms or group V atoms is large, and a gate electrode which is Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer.

【0013】上述した半導体装置において、前記荷電粒
子は、電子であり、前記化合物半導体層は、前記III −
V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子が多くな
るように組成比がずれていることが望ましい。上述した
半導体装置において、前記荷電粒子は、正孔であり、前
記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導体の化
学量論比からV族原子が多くなるように組成比がずれて
いることが望ましい。
In the above semiconductor device, the charged particles are electrons, and the compound semiconductor layer is formed of the III-
It is desirable that the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio of the group V compound semiconductor so that the number of group III atoms is large. In the above semiconductor device, the charged particles are holes, and the composition ratio of the compound semiconductor layer is deviated from the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor so that the group V atoms are increased. Is desirable.

【0014】上述した半導体装置において、前記荷電粒
子供給層と前記化合物半導体層の間に、前記荷電粒子供
給層と同じ導電型の第2の化合物半導体層を挿入したこ
とが望ましい。上記目的は、荷電粒子が移動するチャネ
ルが形成されるチャネル層と、前記チャネル層よりもバ
ンドギャップの大きいノンドープ半導体層と、前記ノン
ドープ半導体層よりもバンドギャップの小さいIII −V
族化合物半導体であって、ショットキーバリア高さが高
くなるように、前記III −V族化合物半導体の化学量論
比からIII 族原子又はV族原子が多くなるように組成比
がずれた化合物半導体層と、前記化合物半導体層にショ
ットキー接合されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟
んだ領域下に形成され、不純物が添加されたソース領域
及びドレイン領域とを有することを特徴とする半導体装
置によって達成される。
In the semiconductor device described above, it is desirable that a second compound semiconductor layer having the same conductivity type as that of the charged particle supply layer is inserted between the charged particle supply layer and the compound semiconductor layer. The above object is to provide a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer, and a III-V band gap smaller than that of the non-doped semiconductor layer.
A group III compound semiconductor, in which the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor such that the group III atom or group V atom increases so that the Schottky barrier height increases. A semiconductor device having a layer, a gate electrode Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer, and an impurity-doped source region and a drain region formed below the region sandwiching the gate electrode. To be achieved.

【0015】上述した半導体装置において、前記荷電粒
子は、電子であり、前記化合物半導体層は、前記III −
V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子が多くな
るように組成比がずれており、前記ソース領域及びドレ
イン領域は、n型不純物領域であることが望ましい。上
述した半導体装置において、前記荷電粒子は、正孔であ
り、前記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導
体の化学量論比からV族原子が多くなるように組成比が
ずれており、前記ソース領域及びドレイン領域は、p型
不純物領域であることが望ましい。
In the above-mentioned semiconductor device, the charged particles are electrons, and the compound semiconductor layer is the III-
It is preferable that the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio of the group V compound semiconductor so that the number of group III atoms increases, and the source region and the drain region are n-type impurity regions. In the above-described semiconductor device, the charged particles are holes, and the compound semiconductor layer has a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the group V atoms increase. The source region and the drain region are preferably p-type impurity regions.

【0016】上記目的は、上述した半導体装置からなる
n型トランジスタと、上述した半導体装置からなるp型
トランジスタとを備え、前記p型トランジスタのゲート
電極と前記n型トランジスタのゲート電極とが共通接続
され、前記p型トランジスタのドレインと前記n型トラ
ンジスタのドレインとが共通接続されていることを特徴
とする半導体装置によって達成される。
The above object is provided with an n-type transistor formed of the semiconductor device described above and a p-type transistor formed of the semiconductor device described above, and the gate electrode of the p-type transistor and the gate electrode of the n-type transistor are commonly connected. And a drain of the p-type transistor and a drain of the n-type transistor are commonly connected to each other.

【0017】上記目的は、荷電粒子が移動するチャネル
が形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チャネ
ル層上に、前記チャネル層に荷電粒子を供給する荷電粒
子供給層を形成する工程と、前記荷電粒子供給層上に、
所定の成長条件により、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子又はV族原子が多くなるよう
に組成比がずれた化合物半導体層を形成する工程と、前
記化合物半導体層上にゲート電極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によって達
成される。
The above object is to form a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, and to form a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer on the channel layer. On the charged particle supply layer,
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio different from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor under a predetermined growth condition such that the group III atom or the group V atom is increased; And a step of forming a gate electrode in the semiconductor device.

【0018】上記目的は、荷電粒子が移動するチャネル
が形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チャネ
ル層上に、前記チャネル層よりもバンドギャップの大き
いノンドープ半導体層を形成する工程と、前記ノンドー
プ半導体層上に、所定の成長条件により、前記III −V
族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子又はV族原
子が多くなるように組成比がずれた化合物半導体層を形
成する工程と、前記化合物半導体層上にゲート電極を形
成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純物を
添加することにより、前記ゲート電極を挟んだ領域下に
ソース領域及びドレイン領域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によって達成さ
れる。
The above object is to form a channel layer in which a channel for moving charged particles is formed, to form a non-doped semiconductor layer having a bandgap larger than that of the channel layer on the channel layer, On the non-doped semiconductor layer, under the predetermined growth conditions, the III-V
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio different from the stoichiometric ratio of the group compound semiconductor such that the number of group III atoms or group V atoms is large; forming a gate electrode on the compound semiconductor layer; And a step of forming a source region and a drain region below the region sandwiching the gate electrode by adding an impurity using the gate electrode as a mask.

【0019】上述した半導体装置の製造方法において、
前記所定の成長条件は、III 族原子及びV族原子の分子
線量を制御することにより、実効的にIII 族原子又はV
族原子を多くすることが望ましい。上述した半導体装置
の製造方法において、前記所定の成長条件は、成長温度
を制御することにより、実効的にIII 族原子又はV族原
子を多くすることが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
The predetermined growth condition is to control the molecular doses of the group III atoms and the group V atoms so that the group III atoms or the group V atoms can be effectively used.
It is desirable to increase the number of group atoms. In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, it is desirable that the predetermined growth condition effectively increase the number of group III atoms or group V atoms by controlling the growth temperature.

【0020】上述した半導体装置の製造方法において、
前記所定の成長条件は、III −V族化合物半導体層を成
長後、III 族原子又はV族原子をイオン注入することに
より、実効的にIII 族原子又はV族原子を多くすること
が望ましい。上述した半導体装置の製造方法において、
前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層を形成
する工程に引き続いて第2の化合物半導体層を形成し、
それに引き続いて前記化合物半導体層を形成することが
望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
As the predetermined growth condition, it is desirable to effectively increase the number of group III atoms or group V atoms by ion-implanting group III atoms or group V atoms after growing the group III-V compound semiconductor layer. In the method for manufacturing a semiconductor device described above,
Forming a second compound semiconductor layer subsequent to the step of forming the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer,
It is desirable to subsequently form the compound semiconductor layer.

【0021】上述した半導体装置の製造方法において、
前記化合物半導体層上に、コンタクト層を形成する工程
と、前記コンタクト層のゲート電極形成領域をリセスエ
ッチングして、前記化合物半導体層を露出する工程とを
有し、前記ゲート電極を、露出した前記化合物半導体層
上に形成することが望ましい。上述した半導体装置の製
造方法において、前記荷電粒子供給層又は前記ノンドー
プ半導体層上に、コンタクト層を形成する工程と、前記
コンタクト層のゲート電極形成領域をリセスエッチング
して、前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層
を露出する工程とを有し、前記化合物半導体層を、露出
した前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層上
に形成することが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
A step of forming a contact layer on the compound semiconductor layer; and a step of recess etching a gate electrode formation region of the contact layer to expose the compound semiconductor layer, wherein the gate electrode is exposed. It is desirable to form it on the compound semiconductor layer. In the method for manufacturing a semiconductor device described above, a step of forming a contact layer on the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and recess etching the gate electrode formation region of the contact layer, the charged particle supply layer or And a step of exposing the non-doped semiconductor layer, wherein the compound semiconductor layer is formed on the exposed charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer.

【0022】上述した半導体装置の製造方法において、
前記化合物半導体層をゲート電極形成領域だけ残存する
ようにパターニングする工程と、前記化合物半導体層及
び前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層上
に、コンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層
のゲート電極形成領域をリセスエッチングして、前記化
合物半導体層を露出する工程とを有し、前記ゲート電極
を、露出した前記化合物半導体層上に形成することが望
ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
Patterning the compound semiconductor layer so that only the gate electrode formation region remains, forming a contact layer on the compound semiconductor layer and the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and the gate of the contact layer A step of recess etching the electrode formation region to expose the compound semiconductor layer, and the gate electrode is preferably formed on the exposed compound semiconductor layer.

【0023】[0023]

【作用】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャネル
が形成されるチャネル層と、前記チャネル層に荷電粒子
を供給する荷電粒子供給層と、前記荷電粒子供給層より
もバンドギャップの小さいIII −V族化合物半導体であ
って、ショットキーバリア高さが高くなるように、前記
III −V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子又
はV族原子が多くなるように組成比がずれた化合物半導
体層と、前記化合物半導体層にショットキー接合された
ゲート電極とを設けたので、順方向の立上がり電圧が大
きく、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作させること
ができる。
According to the present invention, a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer, and a band gap smaller than the charged particle supply layer III A group V compound semiconductor, wherein the Schottky barrier height is increased.
A compound semiconductor layer having a composition ratio different from the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor such that the number of group III atoms or group V atoms is increased, and a gate electrode which is Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer are provided. Therefore, the forward rising voltage is large, the gate leakage current is small, and high-speed operation is possible.

【0024】上述した半導体装置において、荷電粒子を
電子とし、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比がず
らせば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するn型
トランジスタを実現できる。上述した半導体装置におい
て、荷電粒子を正孔とし、化合物半導体層をIII −V族
化合物半導体の化学量論比からV族原子が多くなるよう
に組成比をずらせば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で
動作するp型トランジスタを実現できる。
In the above-mentioned semiconductor device, if the charged particles are electrons and the composition ratio of the compound semiconductor layer is varied so that the group III atoms are increased from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor, the gate leakage current is reduced. Thus, an n-type transistor that operates at high speed can be realized. In the above-mentioned semiconductor device, when the charged particles are used as holes and the composition ratio of the compound semiconductor layer is changed so that the group V atoms are increased from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor, the gate leakage current is reduced and the high speed is achieved. It is possible to realize a p-type transistor that operates in.

【0025】上述した半導体装置において、荷電粒子供
給層と化合物半導体層の間に、荷電粒子供給層と同じ導
電型の第2の化合物半導体層を挿入すれば、荷電粒子供
給層から化合物半導体層まで連続的に成長でき、化合物
半導体層の界面が良好となる。本発明によれば、荷電粒
子が移動するチャネルが形成されるチャネル層と、前記
チャネル層よりもバンドギャップの大きいノンドープ半
導体層と、前記ノンドープ半導体層よりもバンドギャッ
プの小さいIII −V族化合物半導体であって、ショット
キーバリア高さが高くなるように、前記III −V族化合
物半導体の化学量論比からIII 族原子又はV族原子が多
くなるように組成比がずれた化合物半導体層と、前記化
合物半導体層にショットキー接合されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟んだ領域下に形成され、不純物が添
加されたソース領域及びドレイン領域とを設けたので、
順方向の立上がり電圧が大きく、ゲート漏れ電流が少な
く、高速で動作させることができる。
In the semiconductor device described above, if a second compound semiconductor layer having the same conductivity type as the charged particle supply layer is inserted between the charged particle supply layer and the compound semiconductor layer, the charged particle supply layer to the compound semiconductor layer can be obtained. It is possible to grow continuously, and the interface of the compound semiconductor layer becomes good. According to the present invention, a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer, and a group III-V compound semiconductor having a band gap smaller than that of the non-doped semiconductor layer. And a compound semiconductor layer whose composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor so that the number of group III atoms or group V atoms is increased so as to increase the Schottky barrier height. A gate electrode Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer,
Since the source region and the drain region added with impurities are formed below the region sandwiching the gate electrode,
The rising voltage in the forward direction is large, the gate leakage current is small, and high-speed operation is possible.

【0026】上述した半導体装置において、荷電粒子を
電子とし、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比をず
らし、ソース領域及びドレイン領域をn型不純物領域と
すれば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するn型
トランジスタを実現できる。上述した半導体装置におい
て、荷電粒子を正孔とし、化合物半導体層をIII −V族
化合物半導体の化学量論比からV族原子が多くなるよう
に組成比をずらし、ソース領域及びドレイン領域をp型
不純物領域とすれば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で
動作するn型トランジスタを実現できる。
In the semiconductor device described above, the charged particles are electrons, and the composition ratio of the compound semiconductor layer is shifted from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the group III atoms are increased, and the source region and the drain region are formed. By using the n-type impurity region, it is possible to realize an n-type transistor that operates at high speed with a small gate leakage current. In the above-described semiconductor device, charged particles are used as holes, the composition ratio of the compound semiconductor layer is shifted from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the group V atoms are increased, and the source region and the drain region are p-type. If the impurity region is used, an n-type transistor that operates at high speed with a small gate leakage current can be realized.

【0027】上述した半導体装置からなるn型トランジ
スタと、上述した半導体装置からなるp型トランジスタ
とを備え、p型トランジスタのゲート電極とn型トラン
ジスタのゲート電極とを共通接続し、p型トランジスタ
のドレインとn型トランジスタのドレインとを共通接続
すれば、低消費電力の相補型トランジスタ回路を実現す
ることができる。
An n-type transistor including the above-described semiconductor device and a p-type transistor including the above-described semiconductor device are provided, and the gate electrode of the p-type transistor and the gate electrode of the n-type transistor are commonly connected to each other. By commonly connecting the drain and the drain of the n-type transistor, a low power consumption complementary transistor circuit can be realized.

【0028】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャ
ネルが形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チ
ャネル層上に、前記チャネル層に荷電粒子を供給する荷
電粒子供給層を形成する工程と、前記荷電粒子供給層上
に、所定の成長条件により、前記III −V族化合物半導
体の化学量論比からIII 族原子又はV族原子が多くなる
ように組成比がずれた化合物半導体層を形成する工程
と、前記化合物半導体層上にゲート電極を形成する工程
とを有するので、順方向の立上がり電圧が大きく、ゲー
ト漏れ電流が少なく、高速で動作する半導体装置を製造
することができる。
According to the present invention, a step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, and a step of forming a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer on the channel layer. And a compound semiconductor layer having a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor such that the number of group III atoms or group V atoms is increased on the charged particle supply layer under predetermined growth conditions. Since the step of forming and the step of forming the gate electrode on the compound semiconductor layer are included, it is possible to manufacture a semiconductor device that has a large forward rising voltage, a small gate leakage current, and operates at high speed.

【0029】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャ
ネルが形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チ
ャネル層上に、前記チャネル層よりもバンドギャップの
大きいノンドープ半導体層を形成する工程と、前記ノン
ドープ半導体層上に、所定の成長条件により、前記III
−V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子又はV
族原子が多くなるように組成比がずれた化合物半導体層
を形成する工程と、前記化合物半導体層上にゲート電極
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純
物を添加することにより、前記ゲート電極を挟んだ領域
下にソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを有
するので、順方向の立上がり電圧が大きく、ゲート漏れ
電流が少なく、高速で動作する半導体装置を製造するこ
とができる。
According to the present invention, a step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, and a step of forming a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer on the channel layer. , On the non-doped semiconductor layer, under certain growth conditions, the III
-From the stoichiometric ratio of group V compound semiconductor, group III atom or V
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio shifted so that the number of group atoms increases, forming a gate electrode on the compound semiconductor layer, and adding an impurity using the gate electrode as a mask Since it has a step of forming a source region and a drain region below a region sandwiching electrodes, a semiconductor device which has a large forward rising voltage, a small gate leakage current, and operates at high speed can be manufactured.

【0030】上述した半導体装置の製造方法において、
所定の成長条件として、III 族原子及びV族原子の分子
線量を制御することにより、実効的にIII 族原子又はV
族原子を多くしてもよいし、成長温度を制御することに
より、実効的にIII 族原子又はV族原子を多くしてもよ
いし、III −V族化合物半導体層を成長後、III 族原子
又はV族原子をイオン注入することにより、実効的にII
I 族原子又はV族原子を多くしてもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
By controlling the molecular dose of group III atoms and group V atoms as a predetermined growth condition, group III atoms or group V atoms can be effectively controlled.
Group III atoms may be increased, group III atoms or group V atoms may be effectively increased by controlling the growth temperature, or group III atoms may be added after the group III-V compound semiconductor layer is grown. Or by implanting group V atoms by ion implantation, II
The number of group I atoms or group V atoms may be increased.

【0031】上述した半導体装置の製造方法において、
荷電粒子供給層又はノンドープ半導体層を形成する工程
に引き続いて第2の化合物半導体層を形成し、それに引
き続いて化合物半導体層を形成するようにすれば、荷電
粒子供給層から化合物半導体層まで連続的に成長でき、
化合物半導体層の界面が良好となる。上述した半導体装
置の製造方法において、化合物半導体層上にコンタクト
層を形成し、コンタクト層のゲート電極形成領域をリセ
スエッチングし、化合物半導体層を露出し、ゲート電極
を露出した化合物半導体層上に形成するようにしてもよ
い。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
If the second compound semiconductor layer is formed subsequent to the step of forming the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and the compound semiconductor layer is subsequently formed, the charged particle supply layer to the compound semiconductor layer can be continuously formed. Can grow to
The interface of the compound semiconductor layer becomes good. In the method for manufacturing a semiconductor device described above, a contact layer is formed on a compound semiconductor layer, a gate electrode formation region of the contact layer is recess-etched to expose the compound semiconductor layer, and a gate electrode is formed on the exposed compound semiconductor layer. You may do it.

【0032】また、荷電粒子供給層又はノンドープ半導
体層上にコンタクト層を形成し、コンタクト層のゲート
電極形成領域をリセスエッチングして、荷電粒子供給層
又はノンドープ半導体層を露出し、化合物半導体層を露
出した荷電粒子供給層又はノンドープ半導体層上に形成
するようにしてもよい。更に、化合物半導体層をゲート
電極形成領域だけ残存するようにパターニングし、化合
物半導体層及び荷電粒子供給層又はノンドープ半導体層
上にコンタクト層を形成し、コンタクト層のゲート電極
形成領域をリセスエッチングして、化合物半導体層を露
出し、ゲート電極を露出した化合物半導体層上に形成す
るようにしてもよい。
Further, a contact layer is formed on the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and the gate electrode formation region of the contact layer is recess-etched to expose the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer to expose the compound semiconductor layer. It may be formed on the exposed charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer. Further, the compound semiconductor layer is patterned so that only the gate electrode formation region remains, a contact layer is formed on the compound semiconductor layer and the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and the gate electrode formation region of the contact layer is recess-etched. The compound semiconductor layer may be exposed and the gate electrode may be formed on the exposed compound semiconductor layer.

【0033】[0033]

【実施例】本発明の第1の実施例による半導体装置及び
その製造方法について図2乃至図5を用いて説明する。
図2は本実施例による半導体装置を示す断面図である。
左側の領域にp型トランジスタが形成され、右側の領域
にn型トランジスタが形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a sectional view showing the semiconductor device according to the present embodiment.
A p-type transistor is formed in the left region and an n-type transistor is formed in the right region.

【0034】GaAs基板10上にGaAs又はAlG
aAsからなるバッファ層11が形成されている。この
バッファ層11上に、正孔チャネルが形成される厚さ約
14nmのi−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層12が
形成されている。このチャネル層12上には、正孔を供
給するために、Beをドープした不純物濃度2×10 18
cm-3で厚さ約30nmのp−Al0.7 Ga0.3 As正
孔供給層13が形成されている。この正孔供給層13上
には、V族原子であるAs原子が多くなるように化学量
論比(ストイキメトリ)から組成比がずれた、厚さ約3
nmのGaAs * 層14が形成されている。
GaAs or AlG on the GaAs substrate 10
A buffer layer 11 made of aAs is formed. this
The thickness at which the hole channel is formed on the buffer layer 11 is about
14 nm i-In0.2Ga0.8As channel layer 12
Has been formed. Holes are provided on the channel layer 12.
Be doped impurity concentration of 2 × 10 18
cm-3And about 30 nm thick p-Al0.7Ga0.3As positive
The hole supply layer 13 is formed. On this hole supply layer 13
Has a stoichiometric amount so that As atoms, which are group V atoms, increase.
The composition ratio deviates from the theoretical ratio (stoichiometry), and the thickness is about 3
nm GaAs *The layer 14 is formed.

【0035】左側のp型トランジスタ形成領域では、A
lを主成分とする厚さ約300nmのゲート電極15が
中央でGaAs* 層14にショットキー接合され、ゲー
ト電極15の両側のGaAs* 層14上には、Beをド
ープした不純物濃度2×10 18cm-3で厚さ約20nm
のp−GaAsコンタクト層16が形成されている。コ
ンタクト層16上にはAu/Zn/Au(30nm/3
0nm/240nm)からなるソース電極17及びドレ
イン電極18が形成されている。
In the p-type transistor formation region on the left side, A
The gate electrode 15 mainly composed of 1 and having a thickness of about 300 nm is
GaAs in the center*Schottky bonded to layer 14
GaAs on both sides of the electrode 15*Be is deposited on the layer 14.
Impurity concentration 2 × 10 18cm-3With a thickness of about 20 nm
P-GaAs contact layer 16 is formed. Ko
On the contact layer 16, Au / Zn / Au (30 nm / 3
0 nm / 240 nm) source electrode 17 and drain
The in electrode 18 is formed.

【0036】右側のn型トランジスタ形成領域では、コ
ンタクト層16上にGaAs又はAlGaAsからなる
バッファ層19が形成されている。このバッファ層19
上に、電子チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi
−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層20が形成され、こ
のチャネル層20上には、電子を供給するために、Si
をドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30
nmのn−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層21が形成
されている。この電子供給層21上には、III族原子で
あるGa原子が多くなるように化学量論比(ストイキメ
トリ)から組成比がずれた、厚さ約3nmのGaAs**
層22が形成されている。
In the n-type transistor forming region on the right side, a buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs is formed on the contact layer 16. This buffer layer 19
On top of which is formed an electron channel i with a thickness of about 14 nm.
A -In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20 is formed, and Si is provided on the channel layer 20 to supply electrons.
Impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and thickness of about 30
An n-Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer 21 having a thickness of nm is formed. On this electron supply layer 21, the composition ratio deviates from the stoichiometry so that the number of Ga atoms, which are group III atoms, increases, and the composition ratio of GaAs ** is about 3 nm.
The layer 22 is formed.

【0037】更に、GaAs**層22上の中央には、A
lを主成分とする厚さ約300nmのゲート電極23が
ショットキー接合され、ゲート電極23の両側のGaA
**層22上には、Siをドープした不純物濃度2×1
18cm-3で厚さ約20nmのn−GaAsコンタクト
層24が形成されている。コンタクト層24上にはAu
Ge/Au(20nm/300nm)からなるドレイン
電極25及びソース電極26が形成されている。
Further, at the center on the GaAs ** layer 22, A
The gate electrode 23 having a thickness of about 300 nm containing l as a main component is Schottky-junctioned to form GaA on both sides of the gate electrode 23.
On the s ** layer 22, a Si-doped impurity concentration of 2 × 1
An n-GaAs contact layer 24 having a thickness of 0 18 cm -3 and a thickness of about 20 nm is formed. Au on the contact layer 24
A drain electrode 25 and a source electrode 26 made of Ge / Au (20 nm / 300 nm) are formed.

【0038】p型トランジスタ形成領域とn型トランジ
スタ形成領域の境界には、これらを分離するために、酸
素をイオン注入して形成した高抵抗領域27が形成さ
れ、p型トランジスタとn型トランジスタを素子分離し
ている。p型トランジスタ形成領域及びn型トランジス
タ形成領域上には、SiONからなる厚さ約800nm
の層間絶縁膜28が形成され、この層間絶縁膜28上に
は、Ti/Pt/Au(30nm/200nm/800
nm)からなる配線層29、30、31、32、33が
形成されている。
At the boundary between the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region, a high resistance region 27 formed by ion implantation of oxygen is formed in order to separate them, and the p-type transistor and the n-type transistor are formed. The elements are separated. A thickness of about 800 nm made of SiON is formed on the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region.
Is formed on the interlayer insulating film 28, and Ti / Pt / Au (30 nm / 200 nm / 800 nm) is formed on the interlayer insulating film 28.
nm) wiring layers 29, 30, 31, 32, 33 are formed.

【0039】電源電圧VDDに接続された配線層29は、
p型トランジスタのソース電極17に接続され、入力端
に接続された配線層30、32は、それぞれp型トラン
ジスタのゲート電極15とn型トランジスタのゲート電
極23に接続され、出力端に接続された配線層31は、
p型トランジスタのドレイン電極18とn型トランジス
タのドレイン電極25に接続され、接地された配線層3
3は、n型トランジスタのソース電極26に接続されて
いる。
The wiring layer 29 connected to the power supply voltage V DD is
The wiring layers 30 and 32 connected to the source electrode 17 of the p-type transistor and connected to the input end are connected to the gate electrode 15 of the p-type transistor and the gate electrode 23 of the n-type transistor, respectively, and connected to the output end. The wiring layer 31 is
The wiring layer 3 connected to the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor and grounded
3 is connected to the source electrode 26 of the n-type transistor.

【0040】このように、本実施例によれば、p型トラ
ンジスタでは、ゲート電極15がショットキー接合され
るGaAs* 層14の組成比がAs原子が多くなるよう
に化学量論比(ストイキメトリ)からずれてショットキ
ー接合のバリア高さが高く、しかも、GaAs* 層14
のバンドギャップがチャネル層12より大きい。また、
ソース電極17とドレイン電極18はp型コンタクト層
16にオーミック接触しているのでソース寄生抵抗が低
くなる。また、n型トランジスタでも、ゲート電極23
がショットキー接合されるGaAs**層22の組成比が
Ga原子が多くなるように化学量論比(ストイキメト
リ)からずれてショットキー接合のバリア高さが高く、
しかも、GaAs**層22のバンドギャップがチャネル
層20より大きい。また、ソース電極26とドレイン電
極25はn型コンタクト層24にオーミック接触してい
るのでソース寄生抵抗が低くなる。したがって、電源電
圧を高くして高速動作させてもゲート漏れ電流が少な
く、低消費電力の相補型トランジスタ回路を実現するこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, in the p-type transistor, the stoichiometric ratio (stoichiometry) is set so that the composition ratio of the GaAs * layer 14 to which the gate electrode 15 is Schottky junction becomes large in As atoms. ), The barrier height of the Schottky junction is high, and the GaAs * layer 14
Has a bandgap larger than that of the channel layer 12. Also,
Since the source electrode 17 and the drain electrode 18 are in ohmic contact with the p-type contact layer 16, the source parasitic resistance is low. In addition, even in the n-type transistor, the gate electrode 23
Is shifted from the stoichiometric ratio (stoichiometry) so that the composition ratio of the GaAs ** layer 22 to be Schottky junction is large, and the barrier height of the Schottky junction is high,
Moreover, the band gap of the GaAs ** layer 22 is larger than that of the channel layer 20. Further, since the source electrode 26 and the drain electrode 25 are in ohmic contact with the n-type contact layer 24, the source parasitic resistance is low. Therefore, it is possible to realize a complementary transistor circuit which has a small gate leakage current even when the power supply voltage is increased and the device is operated at high speed, and which has low power consumption.

【0041】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を図3乃至図5の工程断面図を用いて説明する。ま
ず、MBE(Molecular Beam Epitaxial:分子線エピタ
キシャル)法により成長温度約650℃で、GaAs基
板10上に、GaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層11、厚さ約14nm厚のi−In0.2 Ga0.8
sチャネル層12、Beをドープした不純物濃度2×1
18cm-3で厚さ約30nmのp−Al0.7 Ga0.3
s正孔供給層13を順番に成長する(図3(a)参
照)。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS. First, by a MBE (Molecular Beam Epitaxial) method at a growth temperature of about 650 ° C., a buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs and a thickness of about 14 nm of i-In 0.2 Ga 0.8 A on a GaAs substrate 10.
s channel layer 12, Be doped impurity concentration 2 × 1
P-Al 0.7 Ga 0.3 A with a thickness of about 18 nm at 0 18 cm -3
The s-hole supply layer 13 is sequentially grown (see FIG. 3A).

【0042】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、V族原子であるAs原子の組成比
が化学量論比より大きくなるようなAsリッチな成長条
件で厚さ約3nmのGaAs* 層14を成長する(図3
(a)参照)。例えば、成長時のAsビーム量を10-5
Torr、Gaビーム量を10-7TorrとなるようなAsリッ
チな成長条件で約1分間成長し、約3nmのGaAs*
層14を形成する。
Subsequently, the substrate temperature is lowered to about 200.degree. C. without interrupting the growth, and the thickness of the As-rich growth condition is adjusted to about 200 under the As-rich growth condition such that the composition ratio of As atoms, which is a group V atom, becomes larger than the stoichiometric ratio. Grow a 3 nm GaAs * layer 14 (Fig. 3
(See (a)). For example, the As beam amount during growth is 10 −5
Approximately 1 minute of growth was performed under an As-rich growth condition such that the amount of Torr and Ga beams was 10 −7 Torr, and GaAs of about 3 nm was formed .
Form the layer 14.

【0043】また、化学量論比のGaAs層が形成され
る成長温度よりも成長温度を低くすることにより、実効
的にAs蒸着量を多くしてAsリッチな成長条件を実現
してもよい。例えば、例えば、化学量論比のGaAs層
が形成される約200℃の成長温度から約20℃低減し
た約180℃の成長温度でGaAs* 層14を形成す
る。
Further, by setting the growth temperature lower than the growth temperature at which the stoichiometric GaAs layer is formed, the As deposition amount may be effectively increased to realize the As-rich growth condition. For example, the GaAs * layer 14 is formed at a growth temperature of about 180 ° C., which is about 20 ° C. lower than the growth temperature of about 200 ° C. at which a stoichiometric GaAs layer is formed.

【0044】更に、GaAs層を成長後、Asイオンを
注入することにより、As原子の組成比が化学量論比よ
り大きくなるようなAsリッチなGaAs* 層14を形
成してもよい。続いて、成長を中断することなく基板温
度を再び約650℃に上昇し、Beをドープした不純物
濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのp−GaAs
コンタクト層16を成長し、更に、続けてGaAs又は
AlGaAsからなるバッファ層19、厚さ約14nm
厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層20、Siを
ドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30n
mのn−Al0.3 Ga0. 7 As電子供給層21を順番に
成長する(図3(a)参照)。
Further, after growing the GaAs layer, As ions may be implanted to form an As-rich GaAs * layer 14 in which the composition ratio of As atoms is larger than the stoichiometric ratio. Then, the substrate temperature was raised again to about 650 ° C. without stopping the growth, and the Be-doped impurity concentration was 2 × 10 18 cm −3 and the thickness of the p-GaAs was about 20 nm.
A contact layer 16 is grown, and then a buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs, having a thickness of about 14 nm.
A thick i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20, Si-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 30 n
The n-Al 0.3 Ga 0. 7 As electron supply layer 21 of m grows in order (see Figure 3 (a)).

【0045】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、III 族原子であるGa原子の組成
比が化学量論比より大きくなるようなGaリッチな成長
条件で厚さ約3nmのGaAs**層22を成長する(図
3(a)参照)。例えば、成長時のAsビーム量を10
-6Torr、Gaビーム量を10-7TorrとなるようなGaリ
ッチな成長条件で約1分間成長し、約3nmのGaAs
**層22を形成する。
Subsequently, the substrate temperature is lowered to about 200 ° C. without interrupting the growth, and the thickness is adjusted to about Ga under the Ga-rich growth condition such that the composition ratio of the Ga atom, which is a group III atom, becomes larger than the stoichiometric ratio. A 3 nm GaAs ** layer 22 is grown (see FIG. 3 (a)). For example, the As beam amount during growth is 10
-6 Torr, a Ga beam amount of 10 -7 Torr was grown for about 1 minute under a Ga-rich growth condition, and GaAs of about 3 nm was grown.
** Form layer 22.

【0046】また、化学量論比のGaAs層が形成され
る成長温度よりも成長温度を高くすることにより、実効
的にGa蒸着量を多くしてGaリッチな成長条件を実現
してもよい。例えば、例えば、化学量論比のGaAs層
が形成される約200℃の成長温度から約20℃高くし
た約220℃の成長温度でGaAs**層22を形成す
る。
Further, by increasing the growth temperature higher than the growth temperature at which the GaAs layer with the stoichiometric ratio is formed, the Ga deposition amount may be effectively increased to realize the Ga-rich growth condition. For example, the GaAs ** layer 22 is formed at a growth temperature of about 220 ° C., which is higher by about 20 ° C. than a growth temperature of about 200 ° C. at which a stoichiometric GaAs layer is formed.

【0047】更に、GaAs層を成長後、Gaイオンを
注入することにより、Ga原子の組成比が化学量論比よ
り大きくなるようなGaリッチなGaAs**層22を形
成してもよい。続いて、成長を中断することなく基板温
度を再び約650℃に上昇し、Siをドープした不純物
濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのn−GaAs
コンタクト層24を成長する(図3(a)参照)。
Further, after the GaAs layer is grown, Ga ions may be implanted to form a Ga-rich GaAs ** layer 22 in which the composition ratio of Ga atoms is larger than the stoichiometric ratio. Then, the substrate temperature was raised again to about 650 ° C. without interrupting the growth, and the Si-doped impurity concentration was 2 × 10 18 cm −3 and the thickness of the n-GaAs was about 20 nm.
The contact layer 24 is grown (see FIG. 3A).

【0048】次に、p型トランジスタとn型トランジス
タが形成される素子領域をマスクして、これら素子領域
間の素子分離領域に、加速電圧200keV、ドーズ量
2×1012cm-2の条件で酸素をイオン注入することに
より、GaAs基板10まで達する高抵抗領域27を形
成する(図3(b)参照)。続いて、右側のn型トラン
ジスタ形成領域をレジスト(図示せず)によりマスクし
て、ウェットエッチングにより左側のp型トランジスタ
形成領域をp−GaAsコンタクト層16が露出するま
でエッチング除去する(図3(b)参照)。
Next, the element regions where the p-type transistor and the n-type transistor are formed are masked, and an element isolation region between these element regions is subjected to an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of 2 × 10 12 cm -2 . By implanting oxygen ions, a high resistance region 27 reaching the GaAs substrate 10 is formed (see FIG. 3B). Subsequently, the right n-type transistor formation region is masked with a resist (not shown), and the left p-type transistor formation region is etched and removed by wet etching until the p-GaAs contact layer 16 is exposed (see FIG. See b)).

【0049】次に、n型トランジスタのドレイン電極と
ソース電極の形成領域が開口したレジスト(図示せず)
をコンタクト層24上に形成し、全面に約20nm厚の
AuGe層と約300nm厚のAu層を続けて蒸着す
る。続いて、リフトオフによりレジスト上のAuGe層
とAu層を除去し、約450℃でアロイ化し、コンタク
ト層24にオーミック接触するドレイン電極25及びソ
ース電極26を形成する(図4(a)参照)。
Next, a resist (not shown) having openings in the formation regions of the drain electrode and the source electrode of the n-type transistor.
Is formed on the contact layer 24, and an AuGe layer having a thickness of about 20 nm and an Au layer having a thickness of about 300 nm are successively deposited on the entire surface. Then, the AuGe layer and the Au layer on the resist are removed by lift-off and alloyed at about 450 ° C. to form the drain electrode 25 and the source electrode 26 which make ohmic contact with the contact layer 24 (see FIG. 4A).

【0050】次に、n型トランジスタのゲート電極の形
成領域が開口したレジスト(図示せず)をコンタクト層
24上に形成し、このレジストをマスクとしてコンタク
ト層24をリセスエッチングし、GaAs**層22の面
を露出する。続いて、全面にAlを主成分とする厚さ約
300nmのAl層を蒸着し、続いて、リフトオフによ
りレジスト上のAl層を除去し、GaAs**層22にシ
ョットキー接合されたゲート電極23を形成する(図4
(b)参照)。
Next, a resist (not shown) having an opening in the gate electrode formation region of the n-type transistor is formed on the contact layer 24, and the contact layer 24 is recess-etched using this resist as a mask to form a GaAs ** layer. 22 is exposed. Subsequently, an Al layer containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is vapor-deposited on the entire surface, and subsequently, the Al layer on the resist is removed by lift-off, and the gate electrode 23 is Schottky-bonded to the GaAs ** layer 22. To form (Fig. 4
(B)).

【0051】次に、n型トランジスタと同様にして、p
型トランジスタのソース電極17、ドレイン電極18、
ゲート電極15を形成する(図5(a)参照)。すなわ
ち、p型トランジスタのドレイン電極とソース電極の形
成領域が開口したレジスト(図示せず)をコンタクト層
16上に形成し、全面に約30nm厚のAu層と約30
nm厚のZn層と約240nm厚のAu層を続けて蒸着
する。続いて、リフトオフによりレジスト上のAu層と
Zn層とAu層とを除去し、約400℃でアロイ化し、
コンタクト層16にオーミック接触するソース電極17
及びドレイン電極18を形成する(図5(a)参照)。
Then, similarly to the n-type transistor, p
Type transistor source electrode 17, drain electrode 18,
The gate electrode 15 is formed (see FIG. 5A). That is, a resist (not shown) having openings in the drain electrode and source electrode formation regions of the p-type transistor is formed on the contact layer 16, and an Au layer having a thickness of about 30 nm and about 30 nm are formed on the entire surface.
A Zn layer with a thickness of nm and an Au layer with a thickness of about 240 nm are successively deposited. Subsequently, the Au layer, Zn layer, and Au layer on the resist are removed by lift-off, and alloyed at about 400 ° C.,
Source electrode 17 in ohmic contact with contact layer 16
Then, the drain electrode 18 is formed (see FIG. 5A).

【0052】続いて、p型トランジスタのゲート電極の
形成領域が開口したレジスト(図示せず)をコンタクト
層16上に形成し、このレジストをマスクとしてコンタ
クト層16をリセスエッチングし、GaAs* 層14の
面を露出する。続いて、全面にAlを主成分とする厚さ
約300nmのAl層を蒸着し、続いて、リフトオフに
よりレジスト上のAl層を除去し、GaAs* 層14に
ショットキー接合されたゲート電極15を形成する(図
5(a)参照)。
Subsequently, a resist (not shown) having an opening in the gate electrode formation region of the p-type transistor is formed on the contact layer 16, and the contact layer 16 is recess-etched using this resist as a mask to form the GaAs * layer 14 Expose the surface of. Subsequently, an Al layer containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is vapor-deposited on the entire surface, and subsequently, the Al layer on the resist is removed by lift-off to form a gate electrode 15 which is Schottky bonded to the GaAs * layer 14. Formed (see FIG. 5A).

【0053】次に、全面に約800nm厚のSiONか
らなる層間絶縁膜28を堆積し、p型トランジスタのゲ
ート電極15、ソース電極17、ドレイン電極18と、
n型トランジスタのゲート電極23、ドレイン電極2
5、ソース電極26にコンタクトするコンタクトホール
を開口する(図5(b)参照)。続いて、全面に約30
nm厚のTi層と約200nm厚のPt層と約800n
m厚のAu層とを続けて蒸着し、続いて、パターニング
することにより、p型トランジスタのソース電極17を
電源電圧VDDに接続する配線層29と、p型トランジス
タのゲート電極15を入力端に接続する配線層30と、
p型トランジスタのドレイン電極18とn型トランジス
タのドレイン電極25を出力端に接続する配線層31
と、n型トランジスタのゲート電極23を入力端に接続
する配線層32と、n型トランジスタのソース電極26
を接地する配線層33とを形成する(図5(b)参
照)。これにより半導体装置を完成する。
Next, an interlayer insulating film 28 made of SiON having a thickness of about 800 nm is deposited on the entire surface, and the gate electrode 15, the source electrode 17, and the drain electrode 18 of the p-type transistor are formed.
Gate electrode 23 and drain electrode 2 of n-type transistor
5. Open a contact hole that contacts the source electrode 26 (see FIG. 5B). Then, about 30
nm Ti layer and about 200 nm Pt layer and about 800 n
An Au layer having a thickness of m is successively deposited, and then patterned to form a wiring layer 29 for connecting the source electrode 17 of the p-type transistor to the power supply voltage V DD and a gate electrode 15 of the p-type transistor for input terminals. A wiring layer 30 connected to
A wiring layer 31 for connecting the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor to the output terminal
, A wiring layer 32 connecting the gate electrode 23 of the n-type transistor to the input end, and a source electrode 26 of the n-type transistor
And a wiring layer 33 for grounding (see FIG. 5B). This completes the semiconductor device.

【0054】なお、良好なリセスエッチングを行うため
に、GaAs* 層14とp−GaAsコンタクト層16
の間、GaAs**層22とn−GaAsコンタクト層2
4の間に、約3nm厚のAlGaAsエッチングストッ
パ層を挿入し、塩素系ガスやフロン系ガスによりRIE
により、選択ドライエッチングによりリセス構造を形成
してもよい。
Incidentally, in order to perform a good recess etching, the GaAs * layer 14 and the p-GaAs contact layer 16 are formed.
Between the GaAs ** layer 22 and the n-GaAs contact layer 2
An AlGaAs etching stopper layer with a thickness of about 3 nm is inserted between 4 and RIE by chlorine-based gas or CFC-based gas.
Therefore, the recess structure may be formed by selective dry etching.

【0055】また、ソース抵抗やドレイン抵抗を低減す
るために、p型トランジスタの場合にはソース領域及び
ドレイン領域にMgイオン等を注入した後にアニールし
てp + 型領域を形成し、n型トランジスタの場合にはソ
ース領域及びドレイン領域にSiイオン等を注入した後
にアニールしてn+ 型領域を形成してもよい。更に、G
aAs* 層14とGaAs**層22の成長は、化合物半
導体層の通常成長温度(約650℃)よりも低い約20
0℃で行う必要がある。この時成長を一時中断して基板
温度を変化させると露出した化合物半導体層の表面が酸
化される。特に、AlGaAs層は表面が酸化されやす
く保護が必要である。そこで、成長温度の制御性を高
め、連続的な成長を継続するために、p−Al0.7 Ga
0. 3 As正孔供給層13とGaAs* 層14の中間で成
長温度の降下中に不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約
3nmのp−GaAs層を成長するようにし、n−Al
0.3 Ga0.7 As電子供給層21とGaAs**層22の
中間で成長温度の降下中に不純物濃度2×1018cm-3
で厚さ約3nmのn−GaAs層を成長するようにして
もよい。
Further, the source resistance and the drain resistance are reduced.
Therefore, in the case of a p-type transistor,
Annealing is performed after implanting Mg ions or the like into the drain region.
P +A n-type transistor is formed.
After implanting Si ions etc. into the source region and the drain region
Annealed to n+A mold area may be formed. Furthermore, G
aAs*Layer 14 and GaAs**The growth of layer 22 is
About 20 lower than the normal growth temperature of the conductor layer (about 650 ° C)
Must be done at 0 ° C. At this time, the growth is suspended and the substrate
When the temperature is changed, the exposed surface of the compound semiconductor layer becomes acid.
Be converted. Especially, the surface of the AlGaAs layer is easily oxidized.
Need protection. Therefore, the controllability of the growth temperature is high.
Therefore, in order to continue continuous growth, p-Al0.7Ga
0. 3As hole supply layer 13 and GaAs*Formed in the middle of layer 14
Impurity concentration 2 × 10 during long temperature drop18cm-3At about thickness
A 3 nm p-GaAs layer is grown, and n-Al
0.3Ga0.7As electron supply layer 21 and GaAs**Layer 22
Impurity concentration of 2 × 1018cm-3
So as to grow an n-GaAs layer with a thickness of about 3 nm.
Good.

【0056】本発明の第2の実施例による半導体装置及
びその製造方法について図6乃至図8を用いて説明す
る。図6は本実施例による半導体装置を示す断面図であ
る。左側の領域にp型トランジスタが形成され、右側の
領域にn型トランジスタが形成されている。本実施例
は、p型トランジスタとn型トランジスタを別々に成長
して、表面全体がほぼ平坦な素子構造であることを特徴
としている。
A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a sectional view showing the semiconductor device according to the present embodiment. A p-type transistor is formed in the left region and an n-type transistor is formed in the right region. This embodiment is characterized in that the p-type transistor and the n-type transistor are separately grown, and the entire surface is a substantially flat element structure.

【0057】GaAs基板10上の左側の領域にはp型
トランジスタが形成されている。GaAs基板10上の
左側の領域にGaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層11が形成されている。このバッファ層11上に、
正孔チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi−In
0.2 Ga0.8 Asチャネル層12が形成されている。こ
のチャネル層12上には、正孔を供給するために、Be
をドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30
nmのp−Al0.7 Ga0.3 As正孔供給層13が形成
されている。この正孔供給層13上には、V族原子であ
るAs原子が多くなるように化学量論比から組成比がず
れた、厚さ約3nmのGaAs* 層14が形成されてい
る。
A p-type transistor is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. A buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. On this buffer layer 11,
I-In having a thickness of about 14 nm in which a hole channel is formed
A 0.2 Ga 0.8 As channel layer 12 is formed. Be is provided on the channel layer 12 in order to supply holes.
Impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and thickness of about 30
nm p-Al 0.7 Ga 0.3 As hole supply layer 13 is formed. On this hole supply layer 13, a GaAs * layer 14 having a thickness of about 3 nm is formed, the composition ratio of which is deviated from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms, which is a group V atom, increases.

【0058】更に、GaAs* 層14の中央にはAlを
主成分とする厚さ約300nmのゲート電極15がショ
ットキー接合され、ゲート電極15の両側のGaAs*
層14上には、Beをドープした不純物濃度2×1018
cm-3で厚さ約20nmのp−GaAsコンタクト層1
6が形成されている。コンタクト層16上にはAu/Z
n/Au(30nm/30nm/240nm)からなる
ソース電極17及びドレイン電極18が形成されてい
る。
Further, a gate electrode 15 having Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is Schottky-junctioned in the center of the GaAs * layer 14, and GaAs * on both sides of the gate electrode 15 is formed .
On the layer 14, a Be-doped impurity concentration of 2 × 10 18
p-GaAs contact layer 1 having a thickness of cm -3 and a thickness of about 20 nm
6 is formed. Au / Z on the contact layer 16
A source electrode 17 and a drain electrode 18 made of n / Au (30 nm / 30 nm / 240 nm) are formed.

【0059】GaAs基板10上の右側の領域にはn型
トランジスタが形成されている。GaAs基板10上の
右側の領域にGaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層19が形成されている。このバッファ層19上に、
電子チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi−In
0.2 Ga0.8 Asチャネル層20が形成され、このチャ
ネル層20上には、電子を供給するために、Siをドー
プした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30nmの
n−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層21が形成されて
いる。この電子供給層21上には、III 族原子であるG
a原子が多くなるように化学量論比から組成比がずれ
た、厚さ約3nmのGaAs**層22が形成されてい
る。
An n-type transistor is formed on the right side region of the GaAs substrate 10. A buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs is formed on the right side region of the GaAs substrate 10. On this buffer layer 19,
I-In having a thickness of about 14 nm for forming an electron channel
A 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20 is formed, and in order to supply electrons, an n-Al 0.3 Ga layer having an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 30 nm doped with Si is provided on the channel layer 20. The 0.7 As electron supply layer 21 is formed. On the electron supply layer 21, G that is a group III atom is
A GaAs ** layer 22 having a thickness of about 3 nm and having a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio so that the number of a atoms is increased is formed.

【0060】更に、GaAs**層22上の中央には、A
lを主成分とする厚さ約300nmのゲート電極23が
ショットキー接合され、ゲート電極23の両側のGaA
**層22上には、Siをドープした不純物濃度2×1
18cm-3で厚さ約20nmのn−GaAsコンタクト
層24が形成されている。コンタクト層24上にはAu
Ge/Au(20nm/300nm)からなるドレイン
電極25及びソース電極26が形成されている。
Further, at the center on the GaAs ** layer 22, A
The gate electrode 23 having a thickness of about 300 nm containing l as a main component is Schottky-junctioned to form GaA on both sides of the gate electrode 23.
On the s ** layer 22, a Si-doped impurity concentration of 2 × 1
An n-GaAs contact layer 24 having a thickness of 0 18 cm -3 and a thickness of about 20 nm is formed. Au on the contact layer 24
A drain electrode 25 and a source electrode 26 made of Ge / Au (20 nm / 300 nm) are formed.

【0061】p型トランジスタ形成領域のp−GaAs
コンタクト層16上面と、n型トランジスタ形成領域の
n−GaAsコンタクト層24上面とは、段差がなくほ
ぼ同一面となっている。p型トランジスタ形成領域とn
型トランジスタ形成領域の境界には、これらを分離する
ために、酸素をイオン注入して形成した高抵抗領域27
が形成され、p型トランジスタとn型トランジスタを素
子分離している。
P-GaAs in the p-type transistor formation region
The upper surface of the contact layer 16 and the upper surface of the n-GaAs contact layer 24 in the n-type transistor formation region are substantially flush with each other without any step. p-type transistor formation region and n
At the boundary of the type transistor formation region, a high resistance region 27 formed by ion-implanting oxygen to separate them is formed.
Are formed to separate the p-type transistor and the n-type transistor from each other.

【0062】p型トランジスタ形成領域とn型トランジ
スタ形成領域上には、SiONからなる厚さ約800n
mの層間絶縁膜28が形成され、この層間絶縁膜28上
には、Ti/Pt/Au(30nm/200nm/80
0nm)からなる配線層29、30、31、32、33
が形成されている。電源電圧VDDに接続された配線層2
9は、p型トランジスタのソース電極17に接続され、
入力端に接続された配線層30、32は、それぞれp型
トランジスタのゲート電極15とn型トランジスタのゲ
ート電極23に接続され、出力端に接続された配線層3
1は、p型トランジスタのドレイン電極18とn型トラ
ンジスタのドレイン電極25に接続され、接地された配
線層33は、n型トランジスタのソース電極26に接続
されている。
On the p-type transistor forming region and the n-type transistor forming region, a thickness of about 800 n made of SiON is formed.
m interlayer insulating film 28 is formed, and Ti / Pt / Au (30 nm / 200 nm / 80 is formed on the interlayer insulating film 28.
0 nm) wiring layers 29, 30, 31, 32, 33
Are formed. Wiring layer 2 connected to power supply voltage V DD
9 is connected to the source electrode 17 of the p-type transistor,
The wiring layers 30 and 32 connected to the input end are connected to the gate electrode 15 of the p-type transistor and the gate electrode 23 of the n-type transistor, respectively, and the wiring layer 3 connected to the output end.
1 is connected to the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor, and the grounded wiring layer 33 is connected to the source electrode 26 of the n-type transistor.

【0063】このように、本実施例によれば、p型トラ
ンジスタでは、GaAs* 層14の組成比がAs原子が
多くなるように化学量論比からずれてショットキー接合
のバリア高さが高く、バンドギャップがチャネル層12
より大きい。また、ソース電極17とドレイン電極18
はp型コンタクト層16にオーミック接触しているので
ソース寄生抵抗が低くなる。また、n型トランジスタで
も、GaAs**層22の組成比がGa原子が多くなるよ
うに化学量論比からずれてショットキー接合のバリア高
さが高く、バンドギャップがチャネル層20より大き
い。また、ソース電極26とドレイン電極25はn型コ
ンタクト層24にオーミック接触しているのでソース寄
生抵抗が低くなる。したがって、電源電圧を高くして高
速動作させてもゲート漏れ電流が少なく、低消費電力の
相補型トランジスタ回路を実現することができる。更
に、p型トランジスタ形成領域とn型トランジスタ形成
領域の上面がほぼ平坦であるので、配線層を容易に形成
することができる。
As described above, according to this embodiment, in the p-type transistor, the composition ratio of the GaAs * layer 14 deviates from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms increases, and the barrier height of the Schottky junction becomes high. , The band gap is the channel layer 12
Greater than In addition, the source electrode 17 and the drain electrode 18
Has ohmic contact with the p-type contact layer 16, so that the source parasitic resistance becomes low. Also in the n-type transistor, the composition ratio of the GaAs ** layer 22 deviates from the stoichiometric ratio so that Ga atoms increase, and the barrier height of the Schottky junction is high, and the band gap is larger than that of the channel layer 20. Further, since the source electrode 26 and the drain electrode 25 are in ohmic contact with the n-type contact layer 24, the source parasitic resistance is low. Therefore, it is possible to realize a complementary transistor circuit which has a small gate leakage current even when the power supply voltage is increased and the device is operated at high speed, and which has low power consumption. Furthermore, since the upper surfaces of the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region are substantially flat, the wiring layer can be easily formed.

【0064】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を図7及び図8の工程断面図を用いて説明する。ま
ず、MBE法により成長温度約650℃で、GaAs基
板10上に、GaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層11、厚さ約14nm厚のi−In0.2Ga0.8
sチャネル層12、Beをドープした不純物濃度2×1
18cm-3で厚さ約30nmのp−Al0.7 Ga0.3
s正孔供給層13を順番に成長する(図7(a)参
照)。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS. First, a buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs is formed on a GaAs substrate 10 at a growth temperature of about 650 ° C. by an MBE method, and i-In 0.2 Ga 0.8 A having a thickness of about 14 nm.
s channel layer 12, Be doped impurity concentration 2 × 1
P-Al 0.7 Ga 0.3 A with a thickness of about 18 nm at 0 18 cm -3
The s-hole supply layer 13 is sequentially grown (see FIG. 7A).

【0065】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、V族原子であるAs原子の組成比
が化学量論比より大きくなるようなAsリッチな成長条
件で厚さ約3nmのGaAs* 層14を成長する(図7
(a)参照)。続いて、成長を中断することなく基板温
度を再び約650℃に上昇し、Beをドープした不純物
濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのp−GaAs
コンタクト層16を成長する(図7(a)参照)。
Then, the substrate temperature is lowered to about 200 ° C. without interrupting the growth, and the thickness is adjusted to about 200 nm under As-rich growth conditions such that the composition ratio of As atoms, which is a group V atom, becomes larger than the stoichiometric ratio. A 3 nm GaAs * layer 14 is grown (FIG. 7).
(See (a)). Then, the substrate temperature was raised again to about 650 ° C. without stopping the growth, and the Be-doped impurity concentration was 2 × 10 18 cm −3 and the thickness of the p-GaAs was about 20 nm.
The contact layer 16 is grown (see FIG. 7A).

【0066】続いて、左側のp型トランジスタ形成領域
をマスクするためにp−GaAsコンタクト層16上に
SiONからなるマスク層40を形成する(図7(a)
参照)。次に、マスク層40をマスクとして、右側のn
型トランジスタ形成領域におけるコンタクト層16、G
aAs* 層14、正孔供給層13、チャネル層12、バ
ッファ層11をGaAs基板10表面が露出するまでエ
ッチング除去する(図7(b)参照)。
Subsequently, a mask layer 40 made of SiON is formed on the p-GaAs contact layer 16 to mask the p-type transistor formation region on the left side (FIG. 7A).
reference). Next, using the mask layer 40 as a mask, the right n
Type contact layer 16, G in the transistor formation region
The aAs * layer 14, the hole supply layer 13, the channel layer 12, and the buffer layer 11 are removed by etching until the surface of the GaAs substrate 10 is exposed (see FIG. 7B).

【0067】続いて、マスク層40をつけたまま、右側
のn型トランジスタ形成領域のGaAs基板10上に、
GaAs又はAlGaAsからなるバッファ層19、厚
さ約14nm厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層
20、Siをドープした不純物濃度2×1018cm-3
厚さ約30nmのn−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層
21を順番に成長する(図7(b)参照)。
Then, with the mask layer 40 still attached, on the GaAs substrate 10 in the n-type transistor formation region on the right side,
A buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs, an i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20 having a thickness of about 14 nm, n-Al 0.3 Ga having a Si-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 30 nm. The 0.7 As electron supply layer 21 is sequentially grown (see FIG. 7B).

【0068】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、III 族原子であるGa原子の組成
比が化学量論比より大きくなるようなGaリッチな成長
条件で厚さ約3nmのGaAs**層22を成長する(図
7(b)参照)。続いて、成長を中断することなく基板
温度を再び約650℃に上昇し、Siをドープした不純
物濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのn−GaA
sコンタクト層24を成長する(図7(b)参照)。そ
の後、コンタクト層16上のマスク層40を除去する。
Subsequently, the substrate temperature is lowered to about 200 ° C. without interrupting the growth, and the thickness is adjusted to about Ga under a Ga-rich growth condition such that the composition ratio of Ga atoms, which are group III atoms, becomes larger than the stoichiometric ratio. A 3 nm GaAs ** layer 22 is grown (see FIG. 7B). Subsequently, the substrate temperature was raised again to about 650 ° C. without interrupting the growth, and the Si-doped impurity concentration was 2 × 10 18 cm −3 and the thickness of the n-GaA was about 20 nm.
The s contact layer 24 is grown (see FIG. 7B). Then, the mask layer 40 on the contact layer 16 is removed.

【0069】次に、p型トランジスタとn型トランジス
タが形成される素子領域をマスクして、これら素子領域
間の素子分離領域に、加速電圧200keV、ドーズ量
2×1012cm-2の条件で酸素をイオン注入することに
より、GaAs基板10まで達する高抵抗領域27を形
成する(図7(c)参照)。次に、p型トランジスタの
ドレイン電極とソース電極の形成領域が開口したレジス
ト(図示せず)をコンタクト層16上に形成し、全面に
約30nm厚のAu層と約30nm厚のZn層と約24
0nm厚のAu層を続けて蒸着する。続いて、リフトオ
フによりレジスト上のAu層とZn層とAu層とを除去
し、約400℃でアロイ化し、コンタクト層16にオー
ミック接触するソース電極17及びドレイン電極28を
形成する(図8(a)参照)。
Next, the element regions where the p-type transistor and the n-type transistor are formed are masked, and an element isolation region between these element regions is subjected to an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of 2 × 10 12 cm -2 . By implanting oxygen ions, a high resistance region 27 reaching the GaAs substrate 10 is formed (see FIG. 7C). Next, a resist (not shown) having openings in the drain electrode and source electrode formation regions of the p-type transistor is formed on the contact layer 16, and an Au layer having a thickness of about 30 nm and a Zn layer having a thickness of about 30 nm are formed on the entire surface. 24
A 0 nm thick Au layer is subsequently deposited. Subsequently, the Au layer, the Zn layer, and the Au layer on the resist are removed by lift-off, alloying is performed at about 400 ° C., and the source electrode 17 and the drain electrode 28 that make ohmic contact with the contact layer 16 are formed (FIG. 8A). )reference).

【0070】続いて、n型トランジスタのドレイン電極
とソース電極の形成領域が開口したレジスト(図示せ
ず)をコンタクト層24上に形成し、全面に約20nm
厚のAuGe層と約300nm厚のAu層を続けて蒸着
する。続いて、リフトオフによりレジスト上のAuGe
層とAu層を除去し、約450℃でアロイ化し、コンタ
クト層24にオーミック接触するドレイン電極25及び
ソース電極26を形成する(図8(a)参照)。
Subsequently, a resist (not shown) having an opening in the drain electrode and source electrode formation regions of the n-type transistor is formed on the contact layer 24, and the entire surface is made to have a thickness of about 20 nm.
A thick AuGe layer and an Au layer of about 300 nm thickness are successively deposited. Subsequently, AuGe on the resist is lifted off.
The layer and the Au layer are removed and alloyed at about 450 ° C. to form a drain electrode 25 and a source electrode 26 that make ohmic contact with the contact layer 24 (see FIG. 8A).

【0071】次に、p型トランジスタのゲート電極の形
成領域とn型トランジスタのゲート電極の形成領域が開
口したレジスト(図示せず)をコンタクト層16とコン
タクト層24上に形成し、このレジストをマスクとして
コンタクト層16とコンタクト層24をリセスエッチン
グし、GaAs* 層14とGaAs**層22の面を露出
する。続いて、全面にAlを主成分とする厚さ約300
nmのAl層を蒸着し、続いて、リフトオフによりレジ
スト上のAl層を除去し、GaAs* 層14とGaAs
**層22にショットキー接合されたゲート電極15とゲ
ート電極23を形成する(図8(b)参照)。
Next, a resist (not shown) having openings in the gate electrode formation region of the p-type transistor and the gate electrode formation region of the n-type transistor is formed on the contact layer 16 and the contact layer 24, and this resist is formed. The contact layer 16 and the contact layer 24 are recess-etched as a mask to expose the surfaces of the GaAs * layer 14 and the GaAs ** layer 22. Then, a thickness of about 300 with Al as the main component is formed on the entire surface.
deposited Al layer of nm, followed by an Al layer on the resist is removed by lift-off, GaAs * layer 14 and GaAs
** The gate electrode 15 and the gate electrode 23, which are Schottky joined to the layer 22, are formed (see FIG. 8B).

【0072】次に、全面に約800nm厚のSiONか
らなる層間絶縁膜28を堆積し、p型トランジスタのゲ
ート電極15、ソース電極17、ドレイン電極18と、
n型トランジスタのゲート電極23、ドレイン電極2
5、ソース電極26にコンタクトするコンタクトホール
を開口する(図8(c)参照)。続いて、全面に約30
nm厚のTi層と約200nm厚のPt層と約800n
m厚のAu層とを続けて蒸着し、続いて、パターニング
することにより、p型トランジスタのソース電極17を
電源電圧VDDに接続する配線層29と、p型トランジス
タのゲート電極15を入力端に接続する配線層30と、
p型トランジスタのドレイン電極18とn型トランジス
タのドレイン電極25を出力端に接続する配線層31
と、n型トランジスタのゲート電極23を入力端に接続
する配線層32と、n型トランジスタのソース電極26
を接地する配線層33とを形成する(図8(c)参
照)。これにより半導体装置を完成する。
Next, an interlayer insulating film 28 made of SiON having a thickness of about 800 nm is deposited on the entire surface, and the gate electrode 15, the source electrode 17, and the drain electrode 18 of the p-type transistor are formed.
Gate electrode 23 and drain electrode 2 of n-type transistor
5. Open a contact hole that contacts the source electrode 26 (see FIG. 8C). Then, about 30
nm Ti layer and about 200 nm Pt layer and about 800 n
An Au layer having a thickness of m is successively deposited, and then patterned to form a wiring layer 29 for connecting the source electrode 17 of the p-type transistor to the power supply voltage V DD and a gate electrode 15 of the p-type transistor for input terminals. A wiring layer 30 connected to
A wiring layer 31 for connecting the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor to the output terminal
, A wiring layer 32 connecting the gate electrode 23 of the n-type transistor to the input end, and a source electrode 26 of the n-type transistor
And a wiring layer 33 for grounding (see FIG. 8C). This completes the semiconductor device.

【0073】なお、良好なリセスエッチングを行うため
に、GaAs* 層14とp−GaAsコンタクト層16
の間、GaAs**層22とn−GaAsコンタクト層2
4の間に、約3nm厚のAlGaAsエッチングストッ
パ層を挿入し、塩素系ガスやフロン系ガスによりRIE
により、選択ドライエッチングによりリセス構造を形成
してもよい。
It should be noted that in order to perform good recess etching, the GaAs * layer 14 and the p-GaAs contact layer 16 are formed.
Between the GaAs ** layer 22 and the n-GaAs contact layer 2
An AlGaAs etching stopper layer with a thickness of about 3 nm is inserted between 4 and RIE by chlorine-based gas or CFC-based gas.
Therefore, the recess structure may be formed by selective dry etching.

【0074】また、ソース抵抗やドレイン抵抗を低減す
るために、p型トランジスタの場合にはソース領域及び
ドレイン領域にMgイオン等を注入した後にアニールし
てp + 型領域を形成し、n型トランジスタの場合にはソ
ース領域及びドレイン領域にSiイオン等を注入した後
にアニールしてn+ 型領域を形成してもよい。更に、G
aAs* 層14とGaAs**層22の成長は、化合物半
導体層の通常成長温度(約650℃)よりも低い約20
0℃で行う必要がある。この時成長を一時中断して基板
温度を変化させると露出した化合物半導体層の表面が酸
化される。特に、AlGaAs層は表面が酸化されやす
く保護が必要である。そこで、成長温度の制御性を高
め、連続的な成長を継続するために、p−Al0.7 Ga
0. 3 As正孔供給層13とGaAs* 層14の中間で成
長温度の降下中に不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約
3nmのp−GaAs層を成長するようにし、n−Al
0.3 Ga0.7 As電子供給層21とGaAs**層22の
中間で成長温度の降下中に不純物濃度2×1018cm-3
で厚さ約3nmのn−GaAs層を成長するようにして
もよい。本発明の第3の実施例による半導体装置及びそ
の製造方法について図9乃至図11を用いて説明する。
Further, the source resistance and the drain resistance are reduced.
Therefore, in the case of a p-type transistor,
Annealing is performed after implanting Mg ions or the like into the drain region.
P +A n-type transistor is formed.
After implanting Si ions etc. into the source region and the drain region
Annealed to n+A mold area may be formed. Furthermore, G
aAs*Layer 14 and GaAs**The growth of layer 22 is
About 20 lower than the normal growth temperature of the conductor layer (about 650 ° C)
Must be done at 0 ° C. At this time, the growth is suspended and the substrate
When the temperature is changed, the exposed surface of the compound semiconductor layer becomes acid.
Be converted. Especially, the surface of the AlGaAs layer is easily oxidized.
Need protection. Therefore, the controllability of the growth temperature is high.
Therefore, in order to continue continuous growth, p-Al0.7Ga
0. 3As hole supply layer 13 and GaAs*Formed in the middle of layer 14
Impurity concentration 2 × 10 during long temperature drop18cm-3At about thickness
A 3 nm p-GaAs layer is grown, and n-Al
0.3Ga0.7As electron supply layer 21 and GaAs**Layer 22
Impurity concentration of 2 × 1018cm-3
So as to grow an n-GaAs layer with a thickness of about 3 nm.
Good. A semiconductor device and a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
The manufacturing method will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

【0075】図9は本実施例による半導体装置を示す断
面図である。左側の領域にp型トランジスタが形成さ
れ、右側の領域にn型トランジスタが形成されている。
本実施例は、ゲート電極下にショットキー接触のための
GaAs* 層及びGaAs**層を設け、ソース電極及び
ドレイン電極下にオーミック接触のためのp−GaAs
層及びn−GaAs層を設けていることを特徴としてい
る。
FIG. 9 is a sectional view showing the semiconductor device according to the present embodiment. A p-type transistor is formed in the left region and an n-type transistor is formed in the right region.
In this embodiment, a GaAs * layer and a GaAs ** layer for Schottky contact are provided under the gate electrode, and p-GaAs for ohmic contact is provided under the source electrode and the drain electrode.
It is characterized in that a layer and an n-GaAs layer are provided.

【0076】GaAs基板10上の左側の領域にはp型
トランジスタが形成されている。GaAs基板10上の
左側の領域にGaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層11が形成されている。このバッファ層11上に、
正孔チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi−In
0.2 Ga0.8 Asチャネル層12が形成されている。こ
のチャネル層12上には、正孔を供給するために、Be
をドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30
nmのp−Al0.7 Ga0.3 As正孔供給層13が形成
されている。
A p-type transistor is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. A buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. On this buffer layer 11,
I-In having a thickness of about 14 nm in which a hole channel is formed
A 0.2 Ga 0.8 As channel layer 12 is formed. Be is provided on the channel layer 12 in order to supply holes.
Impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and thickness of about 30
nm p-Al 0.7 Ga 0.3 As hole supply layer 13 is formed.

【0077】この正孔供給層13上には、Beをドープ
した不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのp
−GaAsコンタクト層16が形成され、このコンタク
ト層16の中央はリセスエッチングされて正孔供給層1
3が露出している。正孔供給層13中央のリセスを埋
め、その左右のコンタクト層16上まで、V族原子であ
るAs原子が多くなるように化学量論比から組成比がず
れた、厚さ約3nmのGaAs* 層14が形成されてい
る。GaAs* 層14上にはAlを主成分とする厚さ約
300nmのゲート電極15がショットキー接合されて
いる。
On this hole supply layer 13, a Be-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm -3 and a p-thickness of about 20 nm are formed.
-A GaAs contact layer 16 is formed, and the center of the contact layer 16 is recess-etched to form the hole supply layer 1.
3 is exposed. About 3 nm thick GaAs * with a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms, which is a group V atom, is increased up to the contact layer 16 on the left and right of the recess in the center of the hole supply layer 13 . The layer 14 is formed. A gate electrode 15 containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is Schottky-bonded on the GaAs * layer 14.

【0078】コンタクト層16上のGaAs* 層14に
は、ソース電極及びドレイン電極のための開口が形成さ
れてコンタクト層16が露出している。コンタクト層1
6上にはAu/Zn/Au(30nm/30nm/24
0nm)からなるソース電極17及びドレイン電極18
が形成されている。GaAs基板10上の右側の領域に
はn型トランジスタが形成されている。GaAs基板1
0上の右側の領域にGaAs又はAlGaAsからなる
バッファ層19が形成されている。このバッファ層19
上に、電子チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi
−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層20が形成され、こ
のチャネル層20上には、電子を供給するために、Si
をドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30
nmのn−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層21が形成
されている。
Openings for the source electrode and the drain electrode are formed in the GaAs * layer 14 on the contact layer 16 to expose the contact layer 16. Contact layer 1
6 is Au / Zn / Au (30 nm / 30 nm / 24
0 nm) source electrode 17 and drain electrode 18
Are formed. An n-type transistor is formed on the right side region of the GaAs substrate 10. GaAs substrate 1
A buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs is formed in the right region above 0. This buffer layer 19
On top of which is formed an electron channel i with a thickness of about 14 nm.
A -In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20 is formed, and Si is provided on the channel layer 20 to supply electrons.
Impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and thickness of about 30
An n-Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer 21 having a thickness of nm is formed.

【0079】この電子供給層21上には、Siをドープ
した不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約20nmのn
−GaAsコンタクト層24が形成され、このコンタク
ト層24の中央はリセスエッチングされて電子供給層2
1が露出している。電子供給層21中央のリセスを埋
め、その左右のコンタクト層24上まで、III 族原子で
あるGa原子が多くなるように化学量論比から組成比が
ずれた、厚さ約3nmのGaAs**層22が形成されて
いる。GaAs**層22上には、Alを主成分とする厚
さ約300nmのゲート電極23がショットキー接合さ
れている。
On this electron supply layer 21, an n-type impurity of 2 × 10 18 cm −3 with a thickness of about 20 nm doped with Si is formed.
-A GaAs contact layer 24 is formed, and the center of the contact layer 24 is recess-etched to form the electron supply layer 2.
1 is exposed. About 3 nm thick GaAs ** with a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio so that Ga atoms, which are group III atoms, fill the recess in the center of the electron supply layer 21 and reach the contact layers 24 on the left and right of the recess. The layer 22 is formed. On the GaAs ** layer 22, a gate electrode 23 containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is Schottky junctioned.

【0080】コンタクト層24上のGaAs**層22に
は、ソース電極及びドレイン電極のための開口が形成さ
れてコンタクト層24が露出している。コンタクト層2
4上にはAuGe/Au(20nm/300nm)から
なるドレイン電極25及びソース電極26が形成されて
いる。p型トランジスタ形成領域とn型トランジスタ形
成領域の境界には、これらを分離するために、酸素をイ
オン注入して形成した高抵抗領域27が形成され、p型
トランジスタとn型トランジスタを素子分離している。
Openings for the source electrode and the drain electrode are formed in the GaAs ** layer 22 on the contact layer 24 to expose the contact layer 24. Contact layer 2
A drain electrode 25 and a source electrode 26 made of AuGe / Au (20 nm / 300 nm) are formed on the surface 4. At the boundary between the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region, a high resistance region 27 formed by ion implantation of oxygen is formed in order to separate them, and the p-type transistor and the n-type transistor are separated from each other. ing.

【0081】p型トランジスタ形成領域とn型トランジ
スタ形成領域上には、SiONからなる厚さ約800n
mの層間絶縁膜28が形成され、この層間絶縁膜28上
には、Ti/Pt/Au(30nm/200nm/80
0nm)からなる配線層29、30、31、32、33
が形成されている。電源電圧VDDに接続された配線層2
9は、p型トランジスタのソース電極17に接続され、
入力端に接続された配線層30、32は、それぞれp型
トランジスタのゲート電極15とn型トランジスタのゲ
ート電極23に接続され、出力端に接続された配線層3
1は、p型トランジスタのドレイン電極18とn型トラ
ンジスタのドレイン電極25に接続され、接地された配
線層33は、n型トランジスタのソース電極26に接続
されている。
On the p-type transistor forming region and the n-type transistor forming region, a thickness of about 800 n made of SiON is formed.
m interlayer insulating film 28 is formed, and Ti / Pt / Au (30 nm / 200 nm / 80 is formed on the interlayer insulating film 28.
0 nm) wiring layers 29, 30, 31, 32, 33
Are formed. Wiring layer 2 connected to power supply voltage V DD
9 is connected to the source electrode 17 of the p-type transistor,
The wiring layers 30 and 32 connected to the input end are connected to the gate electrode 15 of the p-type transistor and the gate electrode 23 of the n-type transistor, respectively, and the wiring layer 3 connected to the output end.
1 is connected to the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor, and the grounded wiring layer 33 is connected to the source electrode 26 of the n-type transistor.

【0082】このように、本実施例によれば、p型トラ
ンジスタでは、GaAs* 層14の組成比がAs原子が
多くなるように化学量論比からずれてショットキー接合
のバリア高さが高く、バンドギャップがチャネル層12
より大きい。また、ソース電極17とドレイン電極18
はp型コンタクト層16にオーミック接触しているので
ソース寄生抵抗が低くなる。また、n型トランジスタで
も、GaAs**層22の組成比がGa原子が多くなるよ
うに化学量論比からずれてショットキー接合のバリア高
さが高く、バンドギャップがチャネル層20より大き
い。また、ソース電極26とドレイン電極25はn型コ
ンタクト層24にオーミック接触しているのでソース寄
生抵抗が低くなる。したがって、電源電圧を高くして高
速動作させてもゲート漏れ電流が少なく、低消費電力の
相補型トランジスタ回路を実現することができる。更
に、ソース電極17、26及びドレイン電極18、25
にオーミック接触したコンタクト層16、24が、Ga
As* 層14やGaAs**層22を介すことなく正孔供
給層13や電子供給層21に接触しているので、オーミ
ック抵抗を低減することができる。
As described above, according to this embodiment, in the p-type transistor, the composition ratio of the GaAs * layer 14 deviates from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms increases, and the barrier height of the Schottky junction becomes high. , The band gap is the channel layer 12
Greater than In addition, the source electrode 17 and the drain electrode 18
Has ohmic contact with the p-type contact layer 16, so that the source parasitic resistance becomes low. Also in the n-type transistor, the composition ratio of the GaAs ** layer 22 deviates from the stoichiometric ratio so that Ga atoms increase, and the barrier height of the Schottky junction is high, and the band gap is larger than that of the channel layer 20. Further, since the source electrode 26 and the drain electrode 25 are in ohmic contact with the n-type contact layer 24, the source parasitic resistance is low. Therefore, it is possible to realize a complementary transistor circuit which has a small gate leakage current even when the power supply voltage is increased and the device is operated at high speed, and which has low power consumption. Furthermore, the source electrodes 17, 26 and the drain electrodes 18, 25
The contact layers 16 and 24 in ohmic contact with
Since it is in contact with the hole supply layer 13 and the electron supply layer 21 without interposing the As * layer 14 and the GaAs ** layer 22, the ohmic resistance can be reduced.

【0083】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を図10及び図11の工程断面図を用いて説明する。
まず、MBE法により成長温度約650℃で、GaAs
基板10上に、GaAs又はAlGaAsからなるバッ
ファ層11、厚さ約14nm厚のi−In0.2Ga0.8
Asチャネル層12、Beをドープした不純物濃度2×
1018cm-3で厚さ約30nmのp−Al0.7 Ga0.3
As正孔供給層13、Beをドープした不純物濃度2×
1018cm-3で厚さ約20nmのp−GaAsコンタク
ト層16を順番に成長する(図10(a)参照)。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS.
First, GaAs was grown by the MBE method at a growth temperature of about 650 ° C.
On the substrate 10, a buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs, i-In 0.2 Ga 0.8 with a thickness of about 14 nm.
As channel layer 12, Be doped impurity concentration 2 ×
P-Al 0.7 Ga 0.3 with a thickness of 30 nm at 10 18 cm -3
As hole supply layer 13, Be doped impurity concentration 2 ×
A p-GaAs contact layer 16 having a thickness of 10 18 cm −3 and a thickness of about 20 nm is sequentially grown (see FIG. 10A).

【0084】続いて、左側のp型トランジスタ形成領域
をマスクするためにp−GaAsコンタクト層16上に
SiONからなるマスク層(図示せず)を形成する。続
いて、マスク層40をマスクとして、右側のn型トラン
ジスタ形成領域におけるコンタクト層16、正孔供給層
13、チャネル層12、バッファ層11をGaAs基板
10表面が露出するまでエッチング除去する(図10
(a)参照)。
Then, a mask layer (not shown) made of SiON is formed on the p-GaAs contact layer 16 to mask the left p-type transistor formation region. Then, using the mask layer 40 as a mask, the contact layer 16, the hole supply layer 13, the channel layer 12, and the buffer layer 11 in the right n-type transistor formation region are removed by etching until the surface of the GaAs substrate 10 is exposed (FIG. 10).
(See (a)).

【0085】続いて、マスク層をつけたまま、右側のn
型トランジスタ形成領域のGaAs基板10上に、Ga
As又はAlGaAsからなるバッファ層19、厚さ約
14nm厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層2
0、Siをドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚
さ約30nmのn−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層2
1、Siをドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚
さ約20nmのn−GaAsコンタクト層24を順番に
成長する(図10(a)参照)。その後、コンタクト層
16上のマスク層を除去する。
Then, with the mask layer attached, the n on the right side is
Ga on the GaAs substrate 10 in the region where the type transistors are formed.
Buffer layer 19 made of As or AlGaAs, i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 2 having a thickness of about 14 nm
0, Si-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 30 nm n-Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer 2
1. An n-GaAs contact layer 24 having an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 doped with Si and a thickness of about 20 nm is sequentially grown (see FIG. 10A). Then, the mask layer on the contact layer 16 is removed.

【0086】次に、p型トランジスタとn型トランジス
タが形成される素子領域をマスクして、これら素子領域
間の素子分離領域に、加速電圧200keV、ドーズ量
2×1012cm-2の条件で酸素をイオン注入することに
より、GaAs基板10まで達する高抵抗領域27を形
成する(図10(b)参照)。続いて、左側のp型トラ
ンジスタ形成領域をマスクするためにコンタクト層16
上にSiONからなるマスク層41を形成する。続い
て、n型トランジスタのゲート電極の形成領域が開口し
たレジスト(図示せず)をコンタクト層24上に形成
し、このレジストをマスクとしてコンタクト層24をリ
セスエッチングし、電子供給層21の面を露出する(図
10(b)参照)。
Next, the element regions where the p-type transistor and the n-type transistor are formed are masked, and an element isolation region between these element regions is subjected to an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of 2 × 10 12 cm -2 . By implanting oxygen, a high resistance region 27 reaching the GaAs substrate 10 is formed (see FIG. 10B). Then, in order to mask the p-type transistor formation region on the left side, the contact layer 16
A mask layer 41 made of SiON is formed thereon. Subsequently, a resist (not shown) having an opening in the formation region of the gate electrode of the n-type transistor is formed on the contact layer 24, and the contact layer 24 is recess-etched using this resist as a mask to expose the surface of the electron supply layer 21. It is exposed (see FIG. 10B).

【0087】続いて、基板温度を約200℃にして、II
I 族原子であるGa原子の組成比が化学量論比より大き
くなるようなGaリッチな成長条件で厚さ約3nmのG
aAs**層22をリセス部分の電子供給層21及びその
左右のコンタクト層24上に成長する(図10(b)参
照)。次に、右側のn型トランジスタ形成領域をマスク
するためにGaAs**層22上にSiONからなるマス
ク層42を形成する。続いて、p型トランジスタのゲー
ト電極の形成領域が開口したレジスト(図示せず)をコ
ンタクト層16上に形成し、このレジストをマスクとし
てコンタクト層16をリセスエッチングし、正孔供給層
13の面を露出する(図10(c)参照)。
Subsequently, the substrate temperature is set to about 200 ° C., and II
Under a Ga-rich growth condition such that the composition ratio of Ga atoms, which are group I atoms, is larger than the stoichiometric ratio, a G of about 3 nm thickness is formed.
The aAs ** layer 22 is grown on the electron supply layer 21 in the recess portion and the contact layers 24 on the left and right of the electron supply layer 21 (see FIG. 10B). Next, a mask layer 42 made of SiON is formed on the GaAs ** layer 22 to mask the n-type transistor formation region on the right side. Subsequently, a resist (not shown) having an opening in the region where the gate electrode of the p-type transistor is formed is formed on the contact layer 16, and the contact layer 16 is recess-etched using this resist as a mask. Is exposed (see FIG. 10C).

【0088】続いて、基板温度を約200℃にして、V
族原子であるAs原子の組成比が化学量論比より大きく
なるようなAsリッチな成長条件で厚さ約3nmのGa
As * 層14をリセス部分の正孔供給層13及びその左
右のコンタクト層16上に成長する(図10(c)参
照)。次に、p型トランジスタのドレイン電極とソース
電極の形成領域とn型トランジスタのドレイン電極とソ
ース電極の形成領域とが開口したレジスト(図示せず)
をGaAs* 層14及びGaAs**層22上に形成す
る。このレジストをマスクとして、GaAs* 層14及
びGaAs**層22を開口し、コンタクト層16及びコ
ンタクト層24を露出させる。
Then, the substrate temperature is set to about 200 ° C. and V
The composition ratio of the As atom, which is a group atom, is larger than the stoichiometric ratio
Ga with a thickness of about 3 nm under As-rich growth conditions
As *The layer 14 is defined as the hole supply layer 13 in the recess portion and the left side thereof.
It grows on the right contact layer 16 (see FIG. 10C).
See). Next, the drain electrode and source of the p-type transistor
The region where the electrode is formed and the drain electrode of the n-type transistor
A resist (not shown) having an opening in the region where the source electrode is formed
GaAs*Layer 14 and GaAs**Formed on layer 22
It Using this resist as a mask, GaAs*Layer 14 and
And GaAs**The layer 22 is opened and the contact layer 16 and
The contact layer 24 is exposed.

【0089】次に、p型トランジスタの形成領域に約3
0nm厚のAu層と約30nm厚のZn層と約30nm
厚のAu層を続けて蒸着し、n型トランジスタの形成領
域に約20nm厚のAuGe層と約300nm厚のAu
層を続けて蒸着する。続いて、リフトオフによりレジス
ト上のAu層とZn層とAu層とAuGe層とAu層と
を除去し、約400〜450℃でアロイ化し、コンタク
ト層16にオーミック接触するソース電極17及びドレ
イン電極28を形成し、コンタクト層24にオーミック
接触するドレイン電極25及びソース電極26を形成す
る(図11(a)参照)。
Next, about 3 is formed in the p-type transistor formation region.
0 nm thick Au layer and approximately 30 nm thick Zn layer and approximately 30 nm
A thick Au layer is successively deposited, and an AuGe layer having a thickness of about 20 nm and an Au layer having a thickness of about 300 nm are formed in the formation region of the n-type transistor.
Successive layers are deposited. Subsequently, the Au layer, the Zn layer, the Au layer, the AuGe layer, and the Au layer on the resist are removed by lift-off, alloyed at about 400 to 450 ° C., and the source electrode 17 and the drain electrode 28 which make ohmic contact with the contact layer 16 are formed. Then, a drain electrode 25 and a source electrode 26 which make ohmic contact with the contact layer 24 are formed (see FIG. 11A).

【0090】次に、p型トランジスタのゲート電極の形
成領域とn型トランジスタのゲート電極の形成領域が開
口したレジスト(図示せず)を形成する。続いて、全面
にAlを主成分とする厚さ約300nmのAl層を蒸着
し、続いて、リフトオフによりレジスト上のAl層を除
去し、GaAs* 層14とGaAs**層22にショット
キー接合されたゲート電極15とゲート電極23を形成
する(図11(b)参照)。
Next, a resist (not shown) having openings in the gate electrode formation region of the p-type transistor and the gate electrode formation region of the n-type transistor is formed. Then, an Al layer containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is vapor-deposited on the entire surface, and then the Al layer on the resist is removed by lift-off, and the GaAs * layer 14 and the GaAs ** layer 22 are Schottky bonded. The gate electrode 15 and the gate electrode 23 thus formed are formed (see FIG. 11B).

【0091】次に、全面に約800nm厚のSiONか
らなる層間絶縁膜28を堆積し、p型トランジスタのゲ
ート電極15、ソース電極17、ドレイン電極18と、
n型トランジスタのゲート電極23、ドレイン電極2
5、ソース電極26にコンタクトするコンタクトホール
を開口する(図8(c)参照)。続いて、全面に約30
nm厚のTi層と約200nm厚のPt層と約800n
m厚のAu層とを続けて蒸着し、続いて、パターニング
することにより、p型トランジスタのソース電極17を
電源電圧VDDに接続する配線層29と、p型トランジス
タのゲート電極15を入力端に接続する配線層30と、
p型トランジスタのドレイン電極18とn型トランジス
タのドレイン電極25を出力端に接続する配線層31
と、n型トランジスタのゲート電極23を入力端に接続
する配線層32と、n型トランジスタのソース電極26
を接地する配線層33とを形成する(図8(c)参
照)。これにより半導体装置を完成する。
Next, an interlayer insulating film 28 made of SiON having a thickness of about 800 nm is deposited on the entire surface to form a gate electrode 15, a source electrode 17, and a drain electrode 18 of the p-type transistor.
Gate electrode 23 and drain electrode 2 of n-type transistor
5. Open a contact hole that contacts the source electrode 26 (see FIG. 8C). Then, about 30
nm Ti layer and about 200 nm Pt layer and about 800 n
An Au layer having a thickness of m is successively deposited, and then patterned to form a wiring layer 29 for connecting the source electrode 17 of the p-type transistor to the power supply voltage V DD and a gate electrode 15 of the p-type transistor for input terminals. A wiring layer 30 connected to
A wiring layer 31 for connecting the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor to the output terminal
, A wiring layer 32 connecting the gate electrode 23 of the n-type transistor to the input end, and a source electrode 26 of the n-type transistor
And a wiring layer 33 for grounding (see FIG. 8C). This completes the semiconductor device.

【0092】なお、ソース抵抗やドレイン抵抗を低減す
るために、p型トランジスタの場合にはソース領域及び
ドレイン領域にMgイオン等を注入した後にアニールし
てp + 型領域を形成し、n型トランジスタの場合にはソ
ース領域及びドレイン領域にSiイオン等を注入した後
にアニールしてn+ 型領域を形成してもよい。本発明の
第4の実施例による半導体装置及びその製造方法につい
て図12乃至図14を用いて説明する。
The source resistance and drain resistance are reduced.
Therefore, in the case of a p-type transistor,
Annealing is performed after implanting Mg ions or the like into the drain region.
P +A n-type transistor is formed.
After implanting Si ions etc. into the source region and the drain region
Annealed to n+A mold area may be formed. Of the present invention
A semiconductor device and its manufacturing method according to the fourth embodiment will be described.
This will be described with reference to FIGS. 12 to 14.

【0093】図12は本実施例による半導体装置を示す
断面図である。左側の領域にp型トランジスタが形成さ
れ、右側の領域にn型トランジスタが形成されている。
本実施例は、ゲート電極下にショットキー接触のための
GaAs* 層及びGaAs**層を設け、ソース電極及び
ドレイン電極下にオーミック接触のためのp−GaAs
層及びn−GaAs層を設けている構造である点で第3
の実施例と同様であるが、GaAs* 層及びGaAs**
層を正孔供給層及び電子供給層上に続けて成長し、その
後にp−GaAs層及びn−GaAs層を形成すること
を特徴としている。
FIG. 12 is a sectional view showing the semiconductor device according to the present embodiment. A p-type transistor is formed in the left region and an n-type transistor is formed in the right region.
In this embodiment, a GaAs * layer and a GaAs ** layer for Schottky contact are provided under the gate electrode, and p-GaAs for ohmic contact is provided under the source electrode and the drain electrode.
3rd in that it has a layer and an n-GaAs layer.
Similar to the example of Example 1, but with a GaAs * layer and a GaAs ** layer.
The layer is characterized in that the layer is successively grown on the hole supply layer and the electron supply layer, and then the p-GaAs layer and the n-GaAs layer are formed.

【0094】GaAs基板10上の左側の領域にはp型
トランジスタが形成されている。GaAs基板10上の
左側の領域にGaAs又はAlGaAsからなるバッフ
ァ層11が形成されている。このバッファ層11上に、
正孔チャネルが形成される厚さ約14nm厚のi−In
0.2 Ga0.8 Asチャネル層12が形成されている。こ
のチャネル層12上には、正孔を供給するために、Be
をドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚さ約30
nmのp−Al0.7 Ga0.3 As正孔供給層13が形成
されている。
A p-type transistor is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. A buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs is formed on the left side region of the GaAs substrate 10. On this buffer layer 11,
I-In having a thickness of about 14 nm in which a hole channel is formed
A 0.2 Ga 0.8 As channel layer 12 is formed. Be is provided on the channel layer 12 in order to supply holes.
Impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and thickness of about 30
nm p-Al 0.7 Ga 0.3 As hole supply layer 13 is formed.

【0095】この正孔供給層13上には、中央のゲート
電極の形成領域に、V族原子であるAs原子が多くなる
ように化学量論比から組成比がずれた、厚さ約3nmの
GaAs* 層14が形成され、左右のソース電極及びド
レイン電極の形成領域に、Beをドープした不純物濃度
2×1018cm-3で厚さ約20nmのp−GaAsコン
タクト層16が形成されている。
On this hole supply layer 13, the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms, which is a group V atom, increases in the central gate electrode formation region. A GaAs * layer 14 is formed, and a Be-doped p-GaAs contact layer 16 with an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 20 nm is formed in the left and right source electrode and drain electrode formation regions. ..

【0096】GaAs* 層14上にはAlを主成分とす
る厚さ約300nmのゲート電極15がショットキー接
合され、コンタクト層16上にはAu/Zn/Au(3
0nm/30nm/240nm)からなるソース電極1
7及びドレイン電極18が形成されている。GaAs基
板10上の右側の領域にはn型トランジスタが形成され
ている。GaAs基板10上の右側の領域にGaAs又
はAlGaAsからなるバッファ層19が形成されてい
る。このバッファ層19上に、電子チャネルが形成され
る厚さ約14nm厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャネ
ル層20が形成され、このチャネル層20上には、電子
を供給するために、Siをドープした不純物濃度2×1
18cm-3で厚さ約30nmのn−Al0.3 Ga0.7
s電子供給層21が形成されている。
A gate electrode 15 containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is Schottky-junctioned on the GaAs * layer 14, and Au / Zn / Au (3
Source electrode 1 composed of 0 nm / 30 nm / 240 nm)
7 and the drain electrode 18 are formed. An n-type transistor is formed on the right side region of the GaAs substrate 10. A buffer layer 19 made of GaAs or AlGaAs is formed on the right side region of the GaAs substrate 10. An i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 20 having a thickness of about 14 nm for forming an electron channel is formed on the buffer layer 19, and Si is supplied on the channel layer 20 to supply electrons. Doped impurity concentration 2 × 1
N-Al 0.3 Ga 0.7 A with a thickness of about 30 nm at 0 18 cm -3
The s electron supply layer 21 is formed.

【0097】この電子供給層21上には、中央のゲート
電極の形成領域に、III 族原子であるGa原子が多くな
るように化学量論比から組成比がずれた、厚さ約3nm
のGaAs**層22が形成され、左右のソース電極及び
ドレイン電極の形成領域に、Siをドープした不純物濃
度2×1018cm-3で厚さ約20nmのn−GaAsコ
ンタクト層24が形成されている。
On the electron supply layer 21, the composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio so that the number of Ga atoms, which are group III atoms, increases in the central gate electrode formation region, and the thickness is about 3 nm.
GaAs ** layer 22 is formed, and an n-GaAs contact layer 24 having a Si-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 20 nm is formed in the left and right source and drain electrode formation regions. ing.

【0098】GaAs**層22上には、Alを主成分と
する厚さ約300nmのゲート電極23がショットキー
接合され、コンタクト層24上にはAuGe/Au(2
0nm/300nm)からなるドレイン電極25及びソ
ース電極26が形成されている。p型トランジスタ形成
領域とn型トランジスタ形成領域の境界には、これらを
分離するために、酸素をイオン注入して形成した高抵抗
領域27が形成され、p型トランジスタとn型トランジ
スタを素子分離している。
On the GaAs ** layer 22, a gate electrode 23 containing Al as a main component and having a thickness of about 300 nm is Schottky-bonded, and on the contact layer 24, AuGe / Au (2
A drain electrode 25 and a source electrode 26 of 0 nm / 300 nm) are formed. At the boundary between the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region, a high resistance region 27 formed by ion implantation of oxygen is formed in order to separate them, and the p-type transistor and the n-type transistor are separated from each other. ing.

【0099】p型トランジスタ形成領域とn型トランジ
スタ形成領域上には、SiONからなる厚さ約800n
mの層間絶縁膜28が形成され、この層間絶縁膜28上
には、Ti/Pt/Au(30nm/200nm/80
0nm)からなる配線層29、30、31、32、33
が形成されている。電源電圧VDDに接続された配線層2
9は、p型トランジスタのソース電極17に接続され、
入力端に接続された配線層30、32は、それぞれp型
トランジスタのゲート電極15とn型トランジスタのゲ
ート電極23に接続され、出力端に接続された配線層3
1は、p型トランジスタのドレイン電極18とn型トラ
ンジスタのドレイン電極25に接続され、接地された配
線層33は、n型トランジスタのソース電極26に接続
されている。
On the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region, a thickness of SiON of about 800 n is formed.
m interlayer insulating film 28 is formed, and Ti / Pt / Au (30 nm / 200 nm / 80 is formed on the interlayer insulating film 28.
0 nm) wiring layers 29, 30, 31, 32, 33
Are formed. Wiring layer 2 connected to power supply voltage V DD
9 is connected to the source electrode 17 of the p-type transistor,
The wiring layers 30 and 32 connected to the input end are connected to the gate electrode 15 of the p-type transistor and the gate electrode 23 of the n-type transistor, respectively, and the wiring layer 3 connected to the output end.
1 is connected to the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor, and the grounded wiring layer 33 is connected to the source electrode 26 of the n-type transistor.

【0100】このように、本実施例によれば、p型トラ
ンジスタでは、GaAs* 層14の組成比がAs原子が
多くなるように化学量論比からずれてショットキー接合
のバリア高さが高く、バンドギャップがチャネル層12
より大きい。また、ソース電極17とドレイン電極18
はp型コンタクト層16にオーミック接触しているので
ソース寄生抵抗が低くなる。また、n型トランジスタで
も、GaAs**層22の組成比がGa原子が多くなるよ
うに化学量論比からずれてショットキー接合のバリア高
さが高く、バンドギャップがチャネル層20より大き
い。また、ソース電極26とドレイン電極25はn型コ
ンタクト層24にオーミック接触しているのでソース寄
生抵抗が低くなる。したがって、電源電圧を高くして高
速動作させてもゲート漏れ電流が少なく、低消費電力の
相補型トランジスタ回路を実現することができる。更
に、ソース電極17、26及びドレイン電極18、25
にオーミック接触したコンタクト層16、24が、Ga
As* 層14やGaAs**層22を介すことなく正孔供
給層13や電子供給層21に接触しているので、オーミ
ック抵抗を低減することができる。
As described above, according to this embodiment, in the p-type transistor, the composition ratio of the GaAs * layer 14 deviates from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms increases, and the barrier height of the Schottky junction becomes high. , The band gap is the channel layer 12
Greater than In addition, the source electrode 17 and the drain electrode 18
Has ohmic contact with the p-type contact layer 16, so that the source parasitic resistance becomes low. Also in the n-type transistor, the composition ratio of the GaAs ** layer 22 deviates from the stoichiometric ratio so that Ga atoms increase, and the barrier height of the Schottky junction is high, and the band gap is larger than that of the channel layer 20. Further, since the source electrode 26 and the drain electrode 25 are in ohmic contact with the n-type contact layer 24, the source parasitic resistance is low. Therefore, it is possible to realize a complementary transistor circuit which has a small gate leakage current even when the power supply voltage is increased and the device is operated at high speed, and which has low power consumption. Furthermore, the source electrodes 17, 26 and the drain electrodes 18, 25
The contact layers 16 and 24 in ohmic contact with
Since it is in contact with the hole supply layer 13 and the electron supply layer 21 without interposing the As * layer 14 and the GaAs ** layer 22, the ohmic resistance can be reduced.

【0101】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を図13及び図14の工程断面図を用いて説明する。
まず、MBE法により成長温度約650℃で、GaAs
基板10上に、GaAs又はAlGaAsからなるバッ
ファ層11、厚さ約14nm厚のi−In0.2Ga0.8
Asチャネル層12、Beをドープした不純物濃度2×
1018cm-3で厚さ約30nmのp−Al0.7 Ga0.3
As正孔供給層13を順番に成長する(図13(a)参
照)。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS.
First, GaAs was grown by the MBE method at a growth temperature of about 650 ° C.
On the substrate 10, a buffer layer 11 made of GaAs or AlGaAs, i-In 0.2 Ga 0.8 with a thickness of about 14 nm.
As channel layer 12, Be doped impurity concentration 2 ×
P-Al 0.7 Ga 0.3 with a thickness of 30 nm at 10 18 cm -3
The As hole supply layer 13 is sequentially grown (see FIG. 13A).

【0102】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、V族原子であるAs原子の組成比
が化学量論比より大きくなるようなAsリッチな成長条
件で厚さ約3nmのGaAs* 層14を成長する(図1
3(a)参照)。続いて、左側のp型トランジスタ形成
領域をマスクするためにp−GaAsコンタクト層16
上にSiONからなるマスク層(図示せず)を形成す
る。このマスク層40をマスクとして、右側のn型トラ
ンジスタ形成領域におけるGaAs * 層14、正孔供給
層13、チャネル層12、バッファ層11をGaAs基
板10表面が露出するまでエッチング除去する(図13
(a)参照)。
Then, the substrate temperature is maintained without interrupting the growth.
To about 200 ℃, and the composition ratio of As atoms, which are group V atoms,
As-rich growth condition in which the ratio is greater than the stoichiometric ratio
GaAs with a thickness of about 3 nm*Growing layer 14 (Fig. 1
3 (a)). Next, forming the p-type transistor on the left side
P-GaAs contact layer 16 for masking regions
Form a mask layer (not shown) of SiON on top
It Using the mask layer 40 as a mask, the n-type transistor on the right side is
GaAs in the transistor formation region *Layer 14, hole supply
The layer 13, the channel layer 12, and the buffer layer 11 are made of GaAs
Etching is performed until the surface of the plate 10 is exposed (FIG. 13).
(See (a)).

【0103】続いて、マスク層をつけたまま、右側のn
型トランジスタ形成領域のGaAs基板10上に、Ga
As又はAlGaAsからなるバッファ層19、厚さ約
14nm厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層2
0、Siをドープした不純物濃度2×1018cm-3で厚
さ約30nmのn−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層2
1を順番に成長する(図13(a)参照)。
Then, with the mask layer attached, the n on the right side is
Ga on the GaAs substrate 10 in the region where the type transistors are formed.
Buffer layer 19 made of As or AlGaAs, i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 2 having a thickness of about 14 nm
0, Si-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 30 nm n-Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer 2
1 are sequentially grown (see FIG. 13A).

【0104】続いて、成長を中断することなく基板温度
を約200℃に下げ、III 族原子であるGa原子の組成
比が化学量論比より大きくなるようなGaリッチな成長
条件で厚さ約3nmのGaAs**層22を成長する(図
13(a)参照)。次に、p型トランジスタのゲート電
極の形成領域及びn型トランジスタのゲート電極の形成
領域をマスクしたレジスト(図示せず)を形成し、この
レジストをマスクとしてソース領域及びドレイン領域の
GaAs* 層14とGaAs**層22をエッチング除去
する(図13(a)参照)。
Then, the substrate temperature is lowered to about 200 ° C. without interrupting the growth, and the thickness is adjusted to about Ga under a Ga-rich growth condition such that the composition ratio of Ga atoms, which are group III atoms, becomes larger than the stoichiometric ratio. A 3 nm GaAs ** layer 22 is grown (see FIG. 13A). Next, a resist (not shown) masking the gate electrode formation region of the p-type transistor and the gate electrode formation region of the n-type transistor is formed, and the GaAs * layer 14 in the source region and the drain region 14 is formed using this resist as a mask. And the GaAs ** layer 22 are removed by etching (see FIG. 13A).

【0105】続いて、基板温度を約650℃にして、p
型トランジスタの形成領域にBeをドープした不純物濃
度2×1018cm-3で厚さ約20nmのp−GaAsコ
ンタクト層16を成長し、続いて、n型トランジスタの
形成領域にSiをドープした不純物濃度2×1018cm
-3で厚さ約20nmのn−GaAsコンタクト層24を
成長する(図13(b)参照)。
Subsequently, the substrate temperature is set to about 650 ° C. and p
In the formation region of the n-type transistor, a Be-doped impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a p-GaAs contact layer 16 having a thickness of about 20 nm are grown, and subsequently, the formation region of the n-type transistor is doped with Si. Concentration 2 × 10 18 cm
At −3 , an n-GaAs contact layer 24 having a thickness of about 20 nm is grown (see FIG. 13B).

【0106】続いて、p型トランジスタとn型トランジ
スタが形成される素子領域をマスクして、これら素子領
域間の素子分離領域に、加速電圧200keV、ドーズ
量2×1012cm-2の条件で酸素をイオン注入すること
により、GaAs基板10まで達する高抵抗領域27を
形成する(図13(b)参照)。次に、p型トランジス
タのドレイン電極とソース電極の形成領域が開口したレ
ジスト(図示せず)をコンタクト層16上に形成し、全
面に約30nm厚のAu層と約30nm厚のZn層と約
30nm厚のAu層を続けて蒸着する。続いて、リフト
オフによりレジスト上のAu層とZn層とAu層とを除
去し、約400℃でアロイ化し、コンタクト層16にオ
ーミック接触するソース電極17及びドレイン電極28
を形成する(図13(c)参照)。
Subsequently, the element regions where the p-type transistor and the n-type transistor are formed are masked, and an element isolation region between these element regions is subjected to an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of 2 × 10 12 cm -2 . By implanting oxygen ions, a high resistance region 27 reaching the GaAs substrate 10 is formed (see FIG. 13B). Next, a resist (not shown) having openings in the drain electrode and source electrode formation regions of the p-type transistor is formed on the contact layer 16, and an Au layer having a thickness of about 30 nm and a Zn layer having a thickness of about 30 nm are formed on the entire surface. A 30 nm thick Au layer is subsequently deposited. Subsequently, the Au layer, the Zn layer, and the Au layer on the resist are removed by lift-off, alloying is performed at about 400 ° C., and the source electrode 17 and the drain electrode 28 that make ohmic contact with the contact layer 16 are formed.
Are formed (see FIG. 13C).

【0107】続いて、n型トランジスタのドレイン電極
とソース電極の形成領域が開口したレジスト(図示せ
ず)をコンタクト層24上に形成し、全面に約20nm
厚のAuGe層と約300nm厚のAu層を続けて蒸着
する。続いて、リフトオフによりレジスト上のAuGe
層とAu層を除去し、約450℃でアロイ化し、コンタ
クト層24にオーミック接触するドレイン電極25及び
ソース電極26を形成する(図13(c)参照)。
Subsequently, a resist (not shown) having an opening in the formation region of the drain electrode and the source electrode of the n-type transistor is formed on the contact layer 24, and the entire surface is covered with about 20 nm.
A thick AuGe layer and an Au layer of about 300 nm thickness are successively deposited. Subsequently, AuGe on the resist is lifted off.
The layer and the Au layer are removed and alloyed at about 450 ° C. to form a drain electrode 25 and a source electrode 26 which make ohmic contact with the contact layer 24 (see FIG. 13C).

【0108】次に、p型トランジスタのゲート電極の形
成領域とn型トランジスタのゲート電極の形成領域が開
口したレジスト(図示せず)をコンタクト層16とコン
タクト層24上に形成し、このレジストをマスクとして
コンタクト層16とコンタクト層24をリセスエッチン
グし、GaAs* 層14とGaAs**層22の面を露出
する。続いて、全面にAlを主成分とする厚さ約300
nmのAl層を蒸着し、続いて、リフトオフによりレジ
スト上のAl層を除去し、GaAs* 層14とGaAs
**層22にショットキー接合されたゲート電極15とゲ
ート電極23を形成する(図14(a)参照)。
Next, a resist (not shown) having openings in the gate electrode formation region of the p-type transistor and the gate electrode formation region of the n-type transistor is formed on the contact layer 16 and the contact layer 24. The contact layer 16 and the contact layer 24 are recess-etched as a mask to expose the surfaces of the GaAs * layer 14 and the GaAs ** layer 22. Then, a thickness of about 300 with Al as the main component is formed on the entire surface.
deposited Al layer of nm, followed by an Al layer on the resist is removed by lift-off, GaAs * layer 14 and GaAs
** The gate electrode 15 and the gate electrode 23, which are Schottky joined to the layer 22, are formed (see FIG. 14A).

【0109】次に、全面に約800nm厚のSiONか
らなる層間絶縁膜28を堆積し、p型トランジスタのゲ
ート電極15、ソース電極17、ドレイン電極18と、
n型トランジスタのゲート電極23、ドレイン電極2
5、ソース電極26にコンタクトするコンタクトホール
を開口する(図14(b)参照)。続いて、全面に約3
0nm厚のTi層と約200nm厚のPt層と約800
nm厚のAu層とを続けて蒸着し、続いて、パターニン
グすることにより、p型トランジスタのソース電極17
を電源電圧VDDに接続する配線層29と、p型トランジ
スタのゲート電極15を入力端に接続する配線層30
と、p型トランジスタのドレイン電極18とn型トラン
ジスタのドレイン電極25を出力端に接続する配線層3
1と、n型トランジスタのゲート電極23を入力端に接
続する配線層32と、n型トランジスタのソース電極2
6を接地する配線層33とを形成する(図14(b)参
照)。これにより半導体装置を完成する。
Next, an interlayer insulating film 28 made of SiON having a thickness of about 800 nm is deposited on the entire surface, and the gate electrode 15, the source electrode 17, and the drain electrode 18 of the p-type transistor are formed.
Gate electrode 23 and drain electrode 2 of n-type transistor
5. Open a contact hole that contacts the source electrode 26 (see FIG. 14B). Then, about 3 on the entire surface
0 nm thick Ti layer and approximately 200 nm thick Pt layer and approximately 800
source electrode 17 of the p-type transistor by successively depositing a Au layer having a thickness of nm and then patterning.
A wiring layer 29 connected to the power supply voltage V DD and a wiring layer 30 for connecting the gate electrode 15 of the p-type transistor to the input terminal
And a wiring layer 3 for connecting the drain electrode 18 of the p-type transistor and the drain electrode 25 of the n-type transistor to the output terminal
1, a wiring layer 32 connecting the gate electrode 23 of the n-type transistor to the input end, and a source electrode 2 of the n-type transistor
A wiring layer 33 for grounding 6 is formed (see FIG. 14B). This completes the semiconductor device.

【0110】なお、良好なリセスエッチングを行うため
に、GaAs* 層14とp−GaAsコンタクト層16
の間、GaAs**層22とn−GaAsコンタクト層2
4の間に、約20nm厚のAlGaAsエッチングスト
ッパ層を挿入し、塩素系ガスやフロン系ガスによりRI
Eにより、選択ドライエッチングによりリセス構造を形
成してもよい。
In order to perform good recess etching, the GaAs * layer 14 and the p-GaAs contact layer 16 are formed.
Between the GaAs ** layer 22 and the n-GaAs contact layer 2
An AlGaAs etching stopper layer having a thickness of about 20 nm is inserted between 4 and RI by a chlorine-based gas or a CFC-based gas.
With E, the recess structure may be formed by selective dry etching.

【0111】また、ソース抵抗やドレイン抵抗を低減す
るために、p型トランジスタの場合にはソース領域及び
ドレイン領域にMgイオン等を注入した後にアニールし
てp + 型領域を形成し、n型トランジスタの場合にはソ
ース領域及びドレイン領域にSiイオン等を注入した後
にアニールしてn+ 型領域を形成してもよい。本発明の
第5の実施例による半導体装置及びその製造方法につい
て図15乃至図17を用いて説明する。
Further, the source resistance and the drain resistance are reduced.
Therefore, in the case of a p-type transistor,
Annealing is performed after implanting Mg ions or the like into the drain region.
P +A n-type transistor is formed.
After implanting Si ions etc. into the source region and the drain region
Annealed to n+A mold area may be formed. Of the present invention
A semiconductor device and its manufacturing method according to the fifth embodiment will be described.
This will be described with reference to FIGS.

【0112】図15は本実施例による半導体装置を示す
断面図である。左側の領域にp型トランジスタが形成さ
れ、右側の領域にn型トランジスタが形成されている。
GaAs基板50上にGaAs又はAlGaAsからな
るバッファ層51が形成されている。このバッファ層5
1上に、チャネルが形成される約14nm厚のi−In
0.2 Ga0.8 Asチャネル層52が形成されている。こ
のチャネル層52上には、ノンドープの厚さ約30nm
のi−Al0.5 Ga0.5 As層53が形成されている。
上述した実施例の正孔供給層の組成比x=0.3と電子
供給層の組成比x=0.7のほぼ中間の組成比(x=
0.5)としている。
FIG. 15 is a sectional view showing the semiconductor device according to the present embodiment. A p-type transistor is formed in the left region and an n-type transistor is formed in the right region.
A buffer layer 51 made of GaAs or AlGaAs is formed on a GaAs substrate 50. This buffer layer 5
1 on which a channel is formed, i-In having a thickness of about 14 nm.
A 0.2 Ga 0.8 As channel layer 52 is formed. On the channel layer 52, a non-doped layer having a thickness of about 30 nm
I-Al 0.5 Ga 0.5 As layer 53 is formed.
The composition ratio (x = 0.3) of the hole supply layer and the composition ratio (x = 0.7) of the electron supply layer of the above-described embodiment are substantially in between.
0.5).

【0113】左側のp型トランジスタ形成領域では、i
−Al0.5 Ga0.5 As層53上に、V族原子であるA
s原子が多くなるように化学量論比から組成比がずれ
た、厚さ約3nmのGaAs* 層54が形成されてい
る。このGaAs* 層54の中央には、WSiからなる
厚さ約300nmのゲート電極55がショットキー接合
されている。
In the p-type transistor formation region on the left side, i
On the —Al 0.5 Ga 0.5 As layer 53, A that is a group V atom
A GaAs * layer 54 having a thickness of about 3 nm, in which the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio so that the number of s atoms increases, is formed. At the center of the GaAs * layer 54, a gate electrode 55 made of WSi and having a thickness of about 300 nm is Schottky-bonded.

【0114】ゲート電極55の両側の領域下には、Mg
等のp型ドーパントがイオン注入され活性化されたp+
型ソース領域56とp+ 型ドレイン領域57が形成され
ている。p+ 型ソース領域56とp+ 型ドレイン領域5
7はバッファ層51に達する深さまで形成されている。
+ 型ソース領域56及びp+ 型ドレイン領域57上に
は、Au/Zn/Au(30nm/30nm/240n
m)からなるソース電極58及びドレイン電極59が形
成され、オーミック接触している。
Under the regions on both sides of the gate electrode 55, Mg
P where p-type dopant and the like is activated ion implanted +
A type source region 56 and ap + type drain region 57 are formed. p + type source region 56 and p + type drain region 5
7 is formed to a depth reaching the buffer layer 51.
On the p + type source region 56 and the p + type drain region 57, Au / Zn / Au (30 nm / 30 nm / 240 n
m), a source electrode 58 and a drain electrode 59 are formed and are in ohmic contact.

【0115】右側のn型トランジスタ形成領域では、i
−Al0.5 Ga0.5 As層53上に、III 族原子である
Ga原子が多くなるように化学量論比(ストイキメト
リ)から組成比がずれた、厚さ約3nmのGaAs**
60が形成されている。このGaAs**層60の中央に
は、WSiからなる厚さ約300nmのゲート電極61
がショットキー接合されている。
In the n-type transistor formation region on the right side, i
On the -Al 0.5 Ga 0.5 As layer 53, a GaAs ** layer 60 having a thickness of about 3 nm is formed, the composition ratio of which is deviated from the stoichiometric ratio (stoichiometry) so as to increase the number of Ga atoms which are group III atoms. Has been done. At the center of the GaAs ** layer 60, a gate electrode 61 made of WSi and having a thickness of about 300 nm is formed.
Is Schottky joined.

【0116】ゲート電極61の両側の領域下には、Si
等のn型ドーパントがイオン注入され活性化されたn+
型ソース領域62とn+ 型ドレイン領域63が形成され
ている。n+ 型ソース領域62とn+ 型ドレイン領域6
3はバッファ層51に達する深さまで形成されている。
+ 型ソース領域62とn+ 型ドレイン領域63上に
は、AuGe/Au(20nm/300nm)からなる
ドレイン電極64及びソース電極65が形成され、オー
ミック接触している。
Under the regions on both sides of the gate electrode 61, Si is formed.
N + activated by ion implantation of n-type dopant such as
A type source region 62 and an n + type drain region 63 are formed. n + type source region 62 and n + type drain region 6
3 is formed to a depth reaching the buffer layer 51.
A drain electrode 64 and a source electrode 65 made of AuGe / Au (20 nm / 300 nm) are formed on the n + type source region 62 and the n + type drain region 63, and are in ohmic contact.

【0117】p型トランジスタ形成領域及びn型トラン
ジスタ形成領域上には、SiONからなる厚さ約800
nmの層間絶縁膜68が形成され、この層間絶縁膜68
上には、Ti/Pt/Au(30nm/200nm/8
00nm)からなる配線層69、70、71、72、7
3が形成されている。電源電圧VDDに接続された配線層
69は、p型トランジスタのソース電極58に接続さ
れ、入力端に接続された配線層70、72は、それぞれ
p型トランジスタのゲート電極55とn型トランジスタ
のゲート電極61に接続され、出力端に接続された配線
層71は、p型トランジスタのドレイン電極59とn型
トランジスタのドレイン電極65に接続され、接地され
た配線層73は、n型トランジスタのソース電極64に
接続されている。
On the p-type transistor formation region and the n-type transistor formation region, a thickness of about 800 made of SiON is formed.
an interlayer insulating film 68 having a thickness of
On top, Ti / Pt / Au (30 nm / 200 nm / 8
00 nm) wiring layers 69, 70, 71, 72, 7
3 are formed. The wiring layer 69 connected to the power supply voltage V DD is connected to the source electrode 58 of the p-type transistor, and the wiring layers 70 and 72 connected to the input ends are the gate electrode 55 of the p-type transistor and the n-type transistor, respectively. The wiring layer 71 connected to the gate electrode 61 and connected to the output end is connected to the drain electrode 59 of the p-type transistor and the drain electrode 65 of the n-type transistor, and the grounded wiring layer 73 is the source of the n-type transistor. It is connected to the electrode 64.

【0118】このように、本実施例によれば、p型トラ
ンジスタでは、ゲート電極55がショットキー接合され
るGaAs* 層54の組成比がAs原子が多くなるよう
に化学量論比からずれてショットキー接合のバリア高さ
が高く、しかも、GaAs*層54のバンドギャップが
チャネル層52より大きい。また、ソース電極58とド
レイン電極59はp+ 型ソース領域56とp+ 型ドレイ
ン領域57にオーミック接触しているのでソース寄生抵
抗が低くなる。また、n型トランジスタでも、ゲート電
極61がショットキー接合されるGaAs**層60の組
成比がGa原子が多くなるように化学量論比からずれて
ショットキー接合のバリア高さが高く、しかも、GaA
**層60のバンドギャップがチャネル層52より大き
い。また、ソース電極64とドレイン電極65はn+
ソース領域62とn+ 型ドレイン領域63にオーミック
接触しているのでソース寄生抵抗が低くなる。したがっ
て、電源電圧を高くして高速動作させてもゲート漏れ電
流が少なく、低消費電力の相補型トランジスタ回路を実
現することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the p-type transistor, the composition ratio of the GaAs * layer 54 to which the gate electrode 55 is Schottky junction deviates from the stoichiometric ratio so that the number of As atoms increases. The barrier height of the Schottky junction is high, and the band gap of the GaAs * layer 54 is larger than that of the channel layer 52. Further, since the source electrode 58 and the drain electrode 59 are in ohmic contact with the p + type source region 56 and the p + type drain region 57, the source parasitic resistance becomes low. Also in the n-type transistor, the composition ratio of the GaAs ** layer 60 to which the gate electrode 61 is Schottky junction deviates from the stoichiometric ratio so that the number of Ga atoms is large, and the barrier height of the Schottky junction is high. , GaA
The band gap of the s ** layer 60 is larger than that of the channel layer 52. Further, since the source electrode 64 and the drain electrode 65 are in ohmic contact with the n + type source region 62 and the n + type drain region 63, the source parasitic resistance becomes low. Therefore, it is possible to realize a complementary transistor circuit which has a small gate leakage current even when the power supply voltage is increased and the device is operated at high speed, and which has low power consumption.

【0119】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を図16及び図17の工程断面図を用いて説明する。
まず、MBE(Molecular Beam Epitaxial:分子線エピ
タキシャル)法又はMOCVD(Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition :有機金属CVD)法により成長
温度約650℃で、GaAs基板50上に、GaAs又
はAlGaAsからなるバッファ層51、チャネルが形
成される約14nm厚のi−In0.2 Ga0.8 Asチャ
ネル層52、ノンドープの厚さ約30nmのi−Al
0.5 Ga0. 5 As層53を順番に成長する(図16
(a)参照)。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to the process sectional views of FIGS.
First, MBE (Molecular Beam Epitaxial) method or MOCVD (Metal Organic Chemic) method.
Al Vapor Deposition: GaAs or AlGaAs buffer layer 51 on the GaAs substrate 50 at a growth temperature of about 650 ° C. by the metal organic CVD method, and an i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer of about 14 nm thickness in which a channel is formed. 52, undoped i-Al with a thickness of about 30 nm
The 0.5 Ga 0. 5 As layer 53 is grown in order (FIG. 16
(See (a)).

【0120】次に、右側のn型トランジスタ形成領域を
マスクして、基板温度を約200℃に下げ、左側のp型
トランジスタ形成領域のi−Al0.5 Ga0.5 As層5
3上に、V族原子であるAs原子の組成比が化学量論比
より大きくなるようなAsリッチな成長条件で厚さ約3
nmのGaAs* 層54を形成する(図16(b)参
照)。
Next, the right n-type transistor formation region is masked to lower the substrate temperature to about 200 ° C., and the left p-type transistor formation region i-Al 0.5 Ga 0.5 As layer 5 is formed.
3 under the As-rich growth condition such that the composition ratio of As atoms, which is a group V atom, is larger than the stoichiometric ratio.
A GaAs * layer 54 having a thickness of nm is formed (see FIG. 16B).

【0121】続いて、左側のp型トランジスタ形成領域
をマスクして、基板温度を約200℃に下げ、右側のn
型トランジスタ形成領域のi−Al0.5 Ga0.5 As層
53上に、約200℃の基板温度で、III 族原子である
Ga原子の組成比が化学量論比より大きくなるようなG
aリッチな成長条件で厚さ約3nmのGaAs**層60
を成長する(図16(b)参照)。
Then, the p-type transistor formation region on the left side is masked to lower the substrate temperature to about 200 ° C.
On the i-Al 0.5 Ga 0.5 As layer 53 in the type transistor formation region, at a substrate temperature of approximately 200 ° C.
a GaAs ** layer 60 with a thickness of about 3 nm under rich growth conditions
Are grown (see FIG. 16B).

【0122】次に、全面に厚さ約300nmのWSiを
スパッタ法により堆積し、p型トランジスタ及びn型ト
ランジスタのゲート電極形成領域が残存するようにパタ
ーニングして、GaAs* 層54中央にゲート電極55
を形成し、GaAs* 層54の中央にゲート電極55を
形成する(図16(c))。次に、右側のn型トランジ
スタ形成領域が開口したレジスト80をマスクとして、
Si等のn型ドーパントをイオン注入し、その後、約7
50℃で約10分間のファーネスアニール処理して活性
化する。なお、約900℃で約10秒間のランプアニー
ルにより活性化してもよい。これにより、ゲート電極6
1の両側にセルフアラインによりn+ 型ソース領域62
とn+ 型ドレイン領域63が形成される(図16
(d))。
Next, WSi having a thickness of about 300 nm is deposited on the entire surface by a sputtering method and patterned so that the gate electrode formation regions of the p-type transistor and the n-type transistor remain, and the gate electrode is formed at the center of the GaAs * layer 54. 55
And a gate electrode 55 is formed at the center of the GaAs * layer 54 (FIG. 16C). Next, using the resist 80 having an opening in the n-type transistor formation region on the right side as a mask,
Ion implantation of an n-type dopant such as Si, and then about 7
Activate by performing a furnace annealing treatment at 50 ° C. for about 10 minutes. Alternatively, activation may be performed by lamp annealing at about 900 ° C. for about 10 seconds. Thereby, the gate electrode 6
N + type source region 62 by self-alignment on both sides of 1
And n + type drain region 63 are formed (FIG. 16).
(D)).

【0123】次に、左側のp型トランジスタ形成領域が
開口したレジスト81をマスクとして、Mg等のp型ド
ーパントをイオン注入し、その後、約750℃で約10
分間アニール処理して活性化する。これにより、ゲート
電極55の両側にセルフアラインによりp+ 型ソース領
域56及びp+ 型ドレイン領域57が形成される(図1
7(a))。
Next, a p-type dopant such as Mg is ion-implanted using the resist 81 having an opening in the left p-type transistor formation region as a mask, and then at about 750 ° C. for about 10 minutes.
Activate by annealing for a minute. As a result, the p + type source region 56 and the p + type drain region 57 are formed on both sides of the gate electrode 55 by self-alignment (FIG. 1).
7 (a)).

【0124】なお、n型ドーパント及p型ドーパントを
活性化するためのアニール処理は、イオン注入後に一括
して行ってもよい。次に、左側のp型トランジスタのド
レイン電極とソース電極の形成領域が開口したレジスト
(図示せず)を形成し、全面に約30nm厚のAu層と
約30nm厚のZn層と約240nm厚のAu層を続け
て蒸着する。続いて、リフトオフによりレジスト上のA
u層とZn層とAu層とを除去し、約400℃でアロイ
化し、p+ 型ソース領域56及びp+ 型ドレイン領域5
7にオーミック接触するソース電極58及びドレイン電
極59を形成する(図17(b)参照)。
The annealing treatment for activating the n-type dopant and the p-type dopant may be collectively performed after the ion implantation. Next, a resist (not shown) having openings in the drain electrode and source electrode formation regions of the left p-type transistor is formed, and an Au layer with a thickness of about 30 nm, a Zn layer with a thickness of about 30 nm, and a layer with a thickness of about 240 nm are formed on the entire surface. The Au layer is subsequently deposited. Subsequently, A on the resist is lifted off.
The u layer, the Zn layer, and the Au layer are removed, alloyed at about 400 ° C., and the p + type source region 56 and the p + type drain region 5 are formed.
A source electrode 58 and a drain electrode 59 which are in ohmic contact with 7 are formed (see FIG. 17B).

【0125】続いて、右側のn型トランジスタのドレイ
ン電極とソース電極の形成領域が開口したレジスト(図
示せず)を形成し、全面に約20nm厚のAuGe層と
約300nm厚のAu層を続けて蒸着する。続いて、リ
フトオフによりレジスト上のAuGe層とAu層を除去
し、約450℃でアロイ化し、n+ 型ソース領域62と
+ 型ドレイン領域63にオーミック接触するドレイン
電極64及びソース電極65を形成する(図17(b)
参照)。
Next, a resist (not shown) having openings in the drain electrode and source electrode formation regions of the right n-type transistor is formed, and an AuGe layer having a thickness of about 20 nm and an Au layer having a thickness of about 300 nm are successively formed on the entire surface. Vapor deposition. Subsequently, the AuGe layer and the Au layer on the resist are removed by lift-off and alloyed at about 450 ° C. to form a drain electrode 64 and a source electrode 65 which make ohmic contact with the n + type source region 62 and the n + type drain region 63. Yes (Fig. 17 (b))
reference).

【0126】次に、全面に約800nm厚のSiONか
らなる層間絶縁膜68を堆積し、p型トランジスタのゲ
ート電極55、ソース電極58、ドレイン電極59と、
n型トランジスタのゲート電極61、ドレイン電極6
5、ソース電極64にコンタクトするコンタクトホール
を開口する(図17(c)参照)。続いて、全面に約3
0nm厚のTi層と約200nm厚のPt層と約800
nm厚のAu層とを続けて蒸着し、続いて、パターニン
グすることにより、p型トランジスタのソース電極58
を電源電圧VDDに接続する配線層69と、p型トランジ
スタのゲート電極55を入力端に接続する配線層70
と、p型トランジスタのドレイン電極59とn型トラン
ジスタのドレイン電極65を出力端に接続する配線層7
1と、n型トランジスタのゲート電極61を入力端に接
続する配線層72と、n型トランジスタのソース電極6
4を接地する配線層73とを形成する(図17(c)参
照)。これにより半導体装置を完成する。
Next, an interlayer insulating film 68 made of SiON having a thickness of about 800 nm is deposited on the entire surface, and a gate electrode 55, a source electrode 58 and a drain electrode 59 of the p-type transistor are formed.
Gate electrode 61 and drain electrode 6 of n-type transistor
5. Open a contact hole that contacts the source electrode 64 (see FIG. 17C). Then, about 3 on the entire surface
0 nm thick Ti layer and approximately 200 nm thick Pt layer and approximately 800
The Au electrode having a thickness of nm is vapor-deposited successively, and then patterned to form the source electrode 58 of the p-type transistor.
A wiring layer 69 connected to the power supply voltage V DD and a wiring layer 70 for connecting the gate electrode 55 of the p-type transistor to the input terminal
And a wiring layer 7 for connecting the drain electrode 59 of the p-type transistor and the drain electrode 65 of the n-type transistor to the output end.
1, a wiring layer 72 connecting the gate electrode 61 of the n-type transistor to the input end, and the source electrode 6 of the n-type transistor
4 and the wiring layer 73 for grounding are formed (see FIG. 17C). This completes the semiconductor device.

【0127】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例では As原子が化学
量論比より多いGaAs* 層と、Ga原子が化学量論比
より多いGaAs**層を用いたが、GaAs層の代わり
にAlGaAs層を用いてもよい。すなわち、p型トラ
ンジスタには、As原子が化学量論比より多いAlGa
As* 層を用い、n型トランジスタには、Al原子及び
Ga原子が化学量論比より多いAlGaAs**層を用い
てもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, in the above-mentioned embodiment, the GaAs * layer in which As atoms are larger than the stoichiometric ratio and the GaAs ** layer in which Ga atoms are larger than the stoichiometric ratio are used, but an AlGaAs layer may be used instead of the GaAs layer. . That is, in the p-type transistor, AlGa having more As atoms than the stoichiometric ratio is used.
An As * layer may be used, and an AlGaAs ** layer in which Al atoms and Ga atoms are higher than the stoichiometric ratio may be used for the n-type transistor.

【0128】[0128]

【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子が移動するチ
ャネルが形成されるチャネル層と、前記チャネル層に荷
電粒子を供給する荷電粒子供給層と、前記荷電粒子供給
層よりもバンドギャップの小さいIII −V族化合物半導
体であって、ショットキーバリア高さが高くなるよう
に、前記III −V族化合物半導体の化学量論比からIII
族原子又はV族原子が多くなるように組成比がずれた化
合物半導体層と、前記化合物半導体層にショットキー接
合されたゲート電極とを設けたので、順方向の立上がり
電圧が大きく、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作さ
せることができる。
According to the present invention, a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer, and a band gap smaller than that of the charged particle supply layer. It is a small III-V compound semiconductor, and the III-V compound semiconductor has a stoichiometric ratio of III to III in order to increase the Schottky barrier height.
Since the compound semiconductor layer having a different composition ratio so that the number of group atoms or group V atoms is increased and the gate electrode which is Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer are provided, the forward rising voltage is large and the gate leakage current is large. There are few, and it can be operated at high speed.

【0129】上述した半導体装置において、荷電粒子を
電子とし、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比がず
らせば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するn型
トランジスタを実現できる。また、荷電粒子を正孔と
し、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の化学量
論比からV族原子が多くなるように組成比をずらせば、
ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するp型トランジ
スタを実現できる。
In the above-described semiconductor device, if the charged particles are electrons and the composition ratio of the compound semiconductor layer is varied so that the group III atoms are increased from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor, the gate leakage current is reduced. Thus, an n-type transistor that operates at high speed can be realized. Further, if the charged particles are holes and the composition ratio of the compound semiconductor layer is shifted from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the group V atoms are increased,
It is possible to realize a p-type transistor that operates at high speed with a small gate leakage current.

【0130】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャ
ネルが形成されるチャネル層と、前記チャネル層よりも
バンドギャップの大きいノンドープ半導体層と、前記ノ
ンドープ半導体層よりもバンドギャップの小さいIII −
V族化合物半導体であって、ショットキーバリア高さが
高くなるように、前記III −V族化合物半導体の化学量
論比からIII 族原子又はV族原子が多くなるように組成
比がずれた化合物半導体層と、前記化合物半導体層にシ
ョットキー接合されたゲート電極と、前記ゲート電極を
挟んだ領域下に形成され、不純物が添加されたソース領
域及びドレイン領域とを設けたので、順方向の立上がり
電圧が大きく、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作さ
せることができる。
According to the present invention, a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer, and a band gap smaller than that of the non-doped semiconductor layer III--
A group V compound semiconductor in which the composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor such that the group III atom or group V atom is increased so that the Schottky barrier height is increased. Since a semiconductor layer, a gate electrode that is Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer, and a source region and a drain region that are formed below the region sandwiching the gate electrode and that are doped with impurities are provided, a forward rise is formed. High voltage, low gate leakage current, and high speed operation.

【0131】上述した半導体装置において、荷電粒子を
電子とし、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比をず
らし、ソース領域及びドレイン領域をn型不純物領域と
すれば、ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するn型
トランジスタを実現できる。また、荷電粒子を正孔と
し、化合物半導体層をIII −V族化合物半導体の化学量
論比からV族原子が多くなるように組成比をずらし、ソ
ース領域及びドレイン領域をp型不純物領域とすれば、
ゲート漏れ電流が少なく、高速で動作するn型トランジ
スタを実現できる。
In the above-mentioned semiconductor device, the charged particles are electrons, and the composition ratio of the compound semiconductor layer is shifted from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the group III atoms are increased, and the source region and the drain region are formed. By using the n-type impurity region, it is possible to realize an n-type transistor that operates at high speed with a small gate leakage current. Further, the charged particles are holes, the composition ratio of the compound semiconductor layer is shifted from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the number of group V atoms is large, and the source region and the drain region are p-type impurity regions. If
It is possible to realize an n-type transistor that operates at high speed with a small gate leakage current.

【0132】また、上述した半導体装置からなるn型ト
ランジスタと、上述した半導体装置からなるp型トラン
ジスタとを備え、p型トランジスタのゲート電極とn型
トランジスタのゲート電極とを共通接続し、p型トラン
ジスタのドレインとn型トランジスタのドレインとを共
通接続すれば、低消費電力の相補型トランジスタ回路を
実現することができる。
Further, an n-type transistor made of the above-mentioned semiconductor device and a p-type transistor made of the above-mentioned semiconductor device are provided, and the gate electrode of the p-type transistor and the gate electrode of the n-type transistor are commonly connected to each other to form the p-type transistor. By commonly connecting the drain of the transistor and the drain of the n-type transistor, a low power consumption complementary transistor circuit can be realized.

【0133】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャ
ネルが形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チ
ャネル層上に、前記チャネル層に荷電粒子を供給する荷
電粒子供給層を形成する工程と、前記荷電粒子供給層上
に、所定の成長条件により、前記III −V族化合物半導
体の化学量論比からIII 族原子又はV族原子が多くなる
ように組成比がずれた化合物半導体層を形成する工程
と、前記化合物半導体層上にゲート電極を形成する工程
とを有するので、順方向の立上がり電圧が大きく、ゲー
ト漏れ電流が少なく、高速で動作する半導体装置を製造
することができる。
According to the present invention, the step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, and the step of forming a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer on the channel layer. And a compound semiconductor layer having a composition ratio deviated from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor such that the number of group III atoms or group V atoms is increased on the charged particle supply layer under predetermined growth conditions. Since it has a step of forming and a step of forming a gate electrode on the compound semiconductor layer, it is possible to manufacture a semiconductor device which has a large forward rising voltage, a small gate leakage current, and operates at high speed.

【0134】本発明によれば、荷電粒子が移動するチャ
ネルが形成されるチャネル層を形成する工程と、前記チ
ャネル層上に、前記チャネル層よりもバンドギャップの
大きいノンドープ半導体層を形成する工程と、前記ノン
ドープ半導体層上に、所定の成長条件により、前記III
−V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子又はV
族原子が多くなるように組成比がずれた化合物半導体層
を形成する工程と、前記化合物半導体層上にゲート電極
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純
物を添加することにより、前記ゲート電極を挟んだ領域
下にソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを有
するので、順方向の立上がり電圧が大きく、ゲート漏れ
電流が少なく、高速で動作する半導体装置を製造するこ
とができる。
According to the present invention, a step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, and a step of forming a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer on the channel layer. , On the non-doped semiconductor layer, under certain growth conditions, the III
-From the stoichiometric ratio of group V compound semiconductor, group III atom or V
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio shifted so that the number of group atoms increases, forming a gate electrode on the compound semiconductor layer, and adding an impurity using the gate electrode as a mask Since it has a step of forming a source region and a drain region below a region sandwiching electrodes, a semiconductor device which has a large forward rising voltage, a small gate leakage current, and operates at high speed can be manufactured.

【0135】上述した半導体装置の製造方法において、
所定の成長条件として、III 族原子及びV族原子の分子
線量を制御することにより、実効的にIII 族原子又はV
族原子を多くしてもよいし、成長温度を制御することに
より、実効的にIII 族原子又はV族原子を多くしてもよ
いし、III −V族化合物半導体層を成長後、III 族原子
又はV族原子をイオン注入することにより、実効的にII
I 族原子又はV族原子を多くしてもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
By controlling the molecular dose of group III atoms and group V atoms as a predetermined growth condition, group III atoms or group V atoms can be effectively controlled.
Group III atoms may be increased, group III atoms or group V atoms may be effectively increased by controlling the growth temperature, or group III atoms may be added after the group III-V compound semiconductor layer is grown. Or by implanting group V atoms by ion implantation, II
The number of group I atoms or group V atoms may be increased.

【0136】上述した半導体装置の製造方法において、
荷電粒子供給層又はノンドープ半導体層を形成する工程
に引き続いて第2の化合物半導体層を形成し、それに引
き続いて化合物半導体層を形成するようにすれば、荷電
粒子供給層から化合物半導体層まで連続的に成長でき、
化合物半導体層の界面が良好となる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
If the second compound semiconductor layer is formed subsequent to the step of forming the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, and the compound semiconductor layer is subsequently formed, the charged particle supply layer to the compound semiconductor layer can be continuously formed. Can grow to
The interface of the compound semiconductor layer becomes good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置の断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法の工程断面図(その1)である。
FIG. 3 is a process sectional view (1) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法の工程断面図(その2)である。
FIG. 4 is a process sectional view (2) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法の工程断面図(その3)である。
FIG. 5 is a process sectional view (3) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例による半導体装置の断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造
方法の工程断面図(その1)である。
FIG. 7 is a process sectional view (1) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造
方法の工程断面図(その2)である。
FIG. 8 is a process sectional view (2) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例による半導体装置の断面
図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その1)である。
FIG. 10 is a process sectional view (1) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その2)である。
FIG. 11 is a process sectional view (2) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施例による半導体装置の断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その1)である。
FIG. 13 is a process sectional view (1) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その2)である。
FIG. 14 is a process sectional view (2) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施例による半導体装置の断
面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第5の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その1)である。
FIG. 16 is a process sectional view (1) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5の実施例による半導体装置の製
造方法の工程断面図(その2)である。
FIG. 17 is a process sectional view (2) of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…III −V族化合物半導体基板 2P、2N…チャネル層 3P…正孔チャネル 3N…電子チャネル 4P…正孔供給層 4N…電子供給層 5P、5N…化合物半導体層 6P…p型コンタクト層 6N…n型コンタクト層 7P、7N…ゲート電極 8P、8N…ソース電極 9P、9N…ドレイン電極 10…GaAs基板 11…GaAs(AlGaAs)バッファ層 12…i−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層 13…p−Al0.7 Ga0.3 As正孔供給層 14…GaAs* 層 15…Alゲート電極 16…p−GaAsコンタクト層 17…Au/Zn/Auソース電極 18…Au/Zn/Auドレイン電極 19…GaAs(AlGaAs)バッファ層 20…i−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層 21…n−Al0.3 Ga0.7 As電子供給層 22…GaAs**層 23…Alゲート電極 24…n−GaAsコンタクト層 25…AuGe/Auドレイン電極 26…AuGe/Auソース電極 27…高抵抗領域 28…SiON層間絶縁膜 29、30、31、32、33…Ti/Pt/Au配線
層 40、41、42…マスク層 50…GaAs基板 51…GaAs(AlGaAs)バッファ層 52…i−In0.2 Ga0.8 Asチャネル層 53…i−Al0.5 Ga0.5 As層 54…GaAs* 層 55…WSiゲート電極 56…p+ 型ソース領域 57…p+ 型ドレイン領域 58…Au/Zn/Auソース電極 59…Au/Zn/Auドレイン電極 60…GaAs**層 61…WSiゲート電極 62…n+ 型ソース領域 63…n+ 型ドレイン領域 64…AuGe/Auドレイン電極 65…AuGe/Auソース電極 68…SiON層間絶縁膜 69、70、71、72、73…Ti/Pt/Au配線
層 80、81…レジスト
1 ... III-V compound semiconductor substrate 2P, 2N ... Channel layer 3P ... Hole channel 3N ... Electron channel 4P ... Hole supply layer 4N ... Electron supply layer 5P, 5N ... Compound semiconductor layer 6P ... P-type contact layer 6N ... n-type contact layer 7P, 7N ... Gate electrode 8P, 8N ... Source electrode 9P, 9N ... Drain electrode 10 ... GaAs substrate 11 ... GaAs (AlGaAs) buffer layer 12 ... i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 13 ... p-Al 0.7 Ga 0.3 As hole supply layer 14 ... GaAs * layer 15 ... Al gate electrode 16 ... p-GaAs contact layer 17 ... Au / Zn / Au source electrode 18 ... Au / Zn / Au drain electrode 19 ... GaAs (AlGaAs) buffer Layer 20 ... i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 21 ... n-Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer 22 ... G aAs ** layer 23 ... Al gate electrode 24 ... n-GaAs contact layer 25 ... AuGe / Au drain electrode 26 ... AuGe / Au source electrode 27 ... High resistance region 28 ... SiON interlayer insulating film 29, 30, 31, 32, 33 Ti / Pt / Au wiring layer 40, 41, 42 Mask layer 50 GaAs substrate 51 GaAs (AlGaAs) buffer layer 52 i-In 0.2 Ga 0.8 As channel layer 53 i-Al 0.5 Ga 0.5 As layer 54 ... GaAs * layer 55 ... WSi gate electrode 56 ... p + type source region 57 ... p + type drain region 58 ... Au / Zn / Au source electrode 59 ... Au / Zn / Au drain electrode 60 ... GaAs ** layer 61 ... WSi The gate electrode 62 ... n + -type source region 63 ... n + -type drain region 64 ... AuGe / Au drain electrode 65 ... AuGe / u source electrode 68 ... SiON interlayer insulating film 69,70,71,72,73 ... Ti / Pt / Au wiring layers 80, 81 ... resist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8238 27/092 29/778 21/338 29/812 H01L 21/265 C 27/08 321 A 9171−4M 29/80 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/8238 27/092 29/778 21/338 29/812 H01L 21/265 C 27/08 321 A 9171-4M 29 / 80H

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子が移動するチャネルが形成され
るチャネル層と、 前記チャネル層に荷電粒子を供給する荷電粒子供給層
と、 前記荷電粒子供給層よりもバンドギャップの小さいIII
−V族化合物半導体であって、ショットキーバリア高さ
が高くなるように、前記III −V族化合物半導体の化学
量論比からIII 族原子又はV族原子が多くなるように組
成比がずれた化合物半導体層と、 前記化合物半導体層にショットキー接合されたゲート電
極とを有することを特徴とする半導体装置。
1. A channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer, and a band gap smaller than the charged particle supply layer III
In a -V compound semiconductor, the composition ratio is deviated from the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor so that the Schottky barrier height is increased so that the group III atom or the group V atom is increased. A semiconductor device, comprising: a compound semiconductor layer; and a gate electrode Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記荷電粒子は、電子であり、 前記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比がず
れていることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the charged particles are electrons, and the compound semiconductor layer has a large amount of group III atoms from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor. A semiconductor device having a different composition ratio.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記荷電粒子は、正孔であり、 前記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からV族原子が多くなるように組成比がずれ
ていることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the charged particles are holes, and the compound semiconductor layer has a large number of group V atoms from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor. A semiconductor device characterized in that the composition ratio is deviated.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記荷電粒子供給層と前記化合物半導体層の間に、前記
荷電粒子供給層と同じ導電型の第2の化合物半導体層を
挿入したことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a second compound semiconductor layer having the same conductivity type as the charged particle supply layer is provided between the charged particle supply layer and the compound semiconductor layer. A semiconductor device in which a semiconductor device is inserted.
【請求項5】 荷電粒子が移動するチャネルが形成され
るチャネル層と、 前記チャネル層よりもバンドギャップの大きいノンドー
プ半導体層と、 前記ノンドープ半導体層よりもバンドギャップの小さい
III −V族化合物半導体であって、ショットキーバリア
高さが高くなるように、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子又はV族原子が多くなるよう
に組成比がずれた化合物半導体層と、 前記化合物半導体層にショットキー接合されたゲート電
極と、 前記ゲート電極を挟んだ領域下に形成され、不純物が添
加されたソース領域及びドレイン領域とを有することを
特徴とする半導体装置。
5. A channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer, and a band gap smaller than that of the non-doped semiconductor layer.
In the case of a III-V group compound semiconductor, the composition ratio deviates from the stoichiometric ratio of the III-V group compound semiconductor so that the Schottky barrier height is increased and the number of group III atoms or group V atoms is increased. A compound semiconductor layer, a gate electrode that is Schottky-junctioned to the compound semiconductor layer, and a source region and a drain region that are formed below the region sandwiching the gate electrode and that are doped with impurities. Semiconductor device.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置において、 前記荷電粒子は、電子であり、 前記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からIII 族原子が多くなるように組成比がず
れており、 前記ソース領域及びドレイン領域は、n型不純物領域で
あることを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the charged particles are electrons, and the compound semiconductor layer has a large amount of group III atoms from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor. A semiconductor device, wherein composition ratios are different, and the source region and the drain region are n-type impurity regions.
【請求項7】 請求項5記載の半導体装置において、 前記荷電粒子は、正孔であり、 前記化合物半導体層は、前記III −V族化合物半導体の
化学量論比からV族原子が多くなるように組成比がずれ
ており、 前記ソース領域及びドレイン領域は、p型不純物領域で
あることを特徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein the charged particles are holes, and the compound semiconductor layer has a large number of group V atoms from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor. The semiconductor device is characterized in that the source region and the drain region are p-type impurity regions.
【請求項8】 請求項2又は6記載の半導体装置からな
るn型トランジスタと、 請求項3又は7記載の半導体装置からなるp型トランジ
スタとを備え、 前記p型トランジスタのゲート電極と前記n型トランジ
スタのゲート電極とが共通接続され、前記p型トランジ
スタのドレインと前記n型トランジスタのドレインとが
共通接続されていることを特徴とする半導体装置。
8. An n-type transistor including the semiconductor device according to claim 2 or 6, and a p-type transistor including the semiconductor device according to claim 3 or 7, wherein a gate electrode of the p-type transistor and the n-type transistor are provided. A semiconductor device in which a gate electrode of a transistor is commonly connected, and a drain of the p-type transistor and a drain of the n-type transistor are commonly connected.
【請求項9】 荷電粒子が移動するチャネルが形成され
るチャネル層を形成する工程と、 前記チャネル層上に、前記チャネル層に荷電粒子を供給
する荷電粒子供給層を形成する工程と、 前記荷電粒子供給層上に、所定の成長条件により、前記
III −V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原子又
はV族原子が多くなるように組成比がずれた化合物半導
体層を形成する工程と、 前記化合物半導体層上にゲート電極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。
9. A step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed; a step of forming a charged particle supply layer for supplying charged particles to the channel layer on the channel layer; On the particle supply layer, according to the predetermined growth conditions,
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio different from the stoichiometric ratio of the III-V compound semiconductor so that the number of group III atoms or group V atoms is large; and forming a gate electrode on the compound semiconductor layer A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】 荷電粒子が移動するチャネルが形成さ
れるチャネル層を形成する工程と、 前記チャネル層上に、前記チャネル層よりもバンドギャ
ップの大きいノンドープ半導体層を形成する工程と、 前記ノンドープ半導体層上に、所定の成長条件により、
前記III −V族化合物半導体の化学量論比からIII 族原
子又はV族原子が多くなるように組成比がずれた化合物
半導体層を形成する工程と、 前記化合物半導体層上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして不純物を添加することに
より、前記ゲート電極を挟んだ領域下にソース領域及び
ドレイン領域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。
10. A step of forming a channel layer in which a channel through which charged particles move is formed, a step of forming a non-doped semiconductor layer having a band gap larger than that of the channel layer on the channel layer, and the non-doped semiconductor. On the layer, according to the predetermined growth conditions,
Forming a compound semiconductor layer having a composition ratio different from the stoichiometric ratio of the group III-V compound semiconductor so that the number of group III atoms or group V atoms is large; and forming a gate electrode on the compound semiconductor layer A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a source region and a drain region below a region sandwiching the gate electrode by adding an impurity using the gate electrode as a mask.
【請求項11】 請求項9又は10記載の半導体装置の
製造方法において、 前記所定の成長条件は、III 族原子及びV族原子の分子
線量を制御することにより、実効的にIII 族原子又はV
族原子を多くすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the predetermined growth condition is effective by controlling the molecular doses of group III atoms and group V atoms so that group III atoms or group V atoms can be effectively used.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the number of group atoms is increased.
【請求項12】 請求項9又は10記載の半導体装置の
製造方法において、 前記所定の成長条件は、成長温度を制御することによ
り、実効的にIII 族原子又はV族原子を多くすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the predetermined growth condition is to effectively increase the number of group III atoms or group V atoms by controlling the growth temperature. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項13】 請求項9又は10記載の半導体装置の
製造方法において、 前記所定の成長条件は、III −V族化合物半導体層を成
長後、III 族原子又はV族原子をイオン注入することに
より、実効的にIII 族原子又はV族原子を多くすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the predetermined growth condition is that after a group III-V compound semiconductor layer is grown, a group III atom or a group V atom is ion-implanted. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the number of group III atoms or group V atoms is effectively increased.
【請求項14】 請求項9乃至13のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層を形成
する工程に引き続いて第2の化合物半導体層を形成し、
それに引き続いて前記化合物半導体層を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a second compound semiconductor layer is formed subsequent to the step of forming the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the compound semiconductor layer is subsequently formed.
【請求項15】 請求項9乃至14のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記化合物半導体層上に、コンタクト層を形成する工程
と、 前記コンタクト層のゲート電極形成領域をリセスエッチ
ングして、前記化合物半導体層を露出する工程とを有
し、 前記ゲート電極を、露出した前記化合物半導体層上に形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a step of forming a contact layer on the compound semiconductor layer, and recess etching of a gate electrode formation region of the contact layer. And a step of exposing the compound semiconductor layer, wherein the gate electrode is formed on the exposed compound semiconductor layer.
【請求項16】 請求項9乃至14のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導体層上に、
コンタクト層を形成する工程と、 前記コンタクト層のゲート電極形成領域をリセスエッチ
ングして、前記荷電粒子供給層又は前記ノンドープ半導
体層を露出する工程とを有し、 前記化合物半導体層を、露出した前記荷電粒子供給層又
は前記ノンドープ半導体層上に形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer comprises:
A step of forming a contact layer, and a step of recess etching the gate electrode formation region of the contact layer to expose the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer, wherein the compound semiconductor layer is exposed A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the charged particle supply layer or the non-doped semiconductor layer.
【請求項17】 請求項9乃至14のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記化合物半導体層をゲート電極形成領域だけ残存する
ようにパターニングする工程と、 前記化合物半導体層及び前記荷電粒子供給層又は前記ノ
ンドープ半導体層上に、コンタクト層を形成する工程
と、 前記コンタクト層のゲート電極形成領域をリセスエッチ
ングして、前記化合物半導体層を露出する工程とを有
し、 前記ゲート電極を、露出した前記化合物半導体層上に形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the compound semiconductor layer is patterned so that only a gate electrode formation region remains, the compound semiconductor layer and the charged particles. On the supply layer or on the non-doped semiconductor layer, a step of forming a contact layer, and a step of recess etching the gate electrode forming region of the contact layer to expose the compound semiconductor layer, the gate electrode, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming on the exposed compound semiconductor layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011192952A (en) * 2009-08-03 2011-09-29 Sony Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2013532906A (en) * 2010-07-28 2013-08-19 ザ・ユニバーシティ・オブ・シェフィールド Semiconductor device with two-dimensional electron gas and two-dimensional hole gas

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