JPH11121470A - 電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH11121470A JPH11121470A JP28846697A JP28846697A JPH11121470A JP H11121470 A JPH11121470 A JP H11121470A JP 28846697 A JP28846697 A JP 28846697A JP 28846697 A JP28846697 A JP 28846697A JP H11121470 A JPH11121470 A JP H11121470A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 III-V族化合物半導体を用いた高出力用FE
Tの、高耐圧を有し安定にデバイス動作する素子の製造
方法、および該方法によるFETの提供。 【解決手段】 GaAsもしくはInP基板上に作製した
FETのゲートとして、広い禁制帯を有するGaNもし
くはAlNを用い、それを気相成長法もしくは有機金属
気相成長法、有機金属分子線エピタキシ法によりゲート
部のみに選択成長させるFETの製造方法であり、目的
とする高耐圧を有し安定にデバイス動作するFETが得
られる。
Tの、高耐圧を有し安定にデバイス動作する素子の製造
方法、および該方法によるFETの提供。 【解決手段】 GaAsもしくはInP基板上に作製した
FETのゲートとして、広い禁制帯を有するGaNもし
くはAlNを用い、それを気相成長法もしくは有機金属
気相成長法、有機金属分子線エピタキシ法によりゲート
部のみに選択成長させるFETの製造方法であり、目的
とする高耐圧を有し安定にデバイス動作するFETが得
られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、III-V族化合物半
導体を用いた高出力素子用の電界効果トランジスタ(F
ET)の製造方法ならびに該製造方法により得られるF
ETに関する。
導体を用いた高出力素子用の電界効果トランジスタ(F
ET)の製造方法ならびに該製造方法により得られるF
ETに関する。
【0002】
【従来の技術】GaAs,InPに代表されるIII-V族化合
物半導体を用いたFETは、高速動作が可能なため高周
波・高出力デバイスや低雑音デバイスに広く応用されて
いる。特に高出力デバイスに応用する場合、さらなるデ
バイスの高性能化のためには、高耐圧化が必要となる。
物半導体を用いたFETは、高速動作が可能なため高周
波・高出力デバイスや低雑音デバイスに広く応用されて
いる。特に高出力デバイスに応用する場合、さらなるデ
バイスの高性能化のためには、高耐圧化が必要となる。
【0003】従来、化合物半導体を用いたFETでは、
図9に示すような、ショットキーゲートを用いるのが一
般的であるが、ショットキーゲートを用いる場合、その
ゲート耐圧はゲート電極のバリア高さφBにより制限さ
れ、どのような金属を用いても、順方向の立ち上り電圧
にして高々1V程度である。それ以上の電圧がゲートに
かかると、ゲートリークが発生する。
図9に示すような、ショットキーゲートを用いるのが一
般的であるが、ショットキーゲートを用いる場合、その
ゲート耐圧はゲート電極のバリア高さφBにより制限さ
れ、どのような金属を用いても、順方向の立ち上り電圧
にして高々1V程度である。それ以上の電圧がゲートに
かかると、ゲートリークが発生する。
【0004】そこで、高耐圧化に有利なMIS(Metal-I
nsulator-Semiconductor)構造のFETの作製がこれま
で試みられてきた。ここで問題となるのは、絶縁膜の材
料である。SiデバイスではSiO2という最良の絶縁膜
が存在するが、GaAs基板にSiO2を用いると界面準位
が発生し、デバイス動作が不安定になる。そこで、T.Mi
muraらは、GaAs上にプラズマ酸化により形成したGa
Asの自然酸化膜を絶縁膜にしたMISFETを作製し
たが、動作の不安定性は改善しなかった(IEEE Transac
tions on Electron Devices,Vol.ED-25,No.6,pp573-57
9,1978参照)。
nsulator-Semiconductor)構造のFETの作製がこれま
で試みられてきた。ここで問題となるのは、絶縁膜の材
料である。SiデバイスではSiO2という最良の絶縁膜
が存在するが、GaAs基板にSiO2を用いると界面準位
が発生し、デバイス動作が不安定になる。そこで、T.Mi
muraらは、GaAs上にプラズマ酸化により形成したGa
Asの自然酸化膜を絶縁膜にしたMISFETを作製し
たが、動作の不安定性は改善しなかった(IEEE Transac
tions on Electron Devices,Vol.ED-25,No.6,pp573-57
9,1978参照)。
【0005】デバイスを安定に動作させるために、絶縁
膜として同じIII-V族化合物半導体で、より大きな禁制
帯を有するGaNやAlN等の窒化膜が注目されている。
その製造方法としては、GaAs基板にGaNを反応性ス
パッタ法で形成してMIS構造を作製する試みが報告さ
れている(T.Hariu et al.Applied Physics Letters,Vo
l.32,No.4,pp252-253,1978参照)。他に堆積方法として
は、プラズマCVD法等もある。またGaAs基板を直接
窒化して窒化膜を形成する方法も提案(特開昭63-2
39865号公報参照)されている。
膜として同じIII-V族化合物半導体で、より大きな禁制
帯を有するGaNやAlN等の窒化膜が注目されている。
その製造方法としては、GaAs基板にGaNを反応性ス
パッタ法で形成してMIS構造を作製する試みが報告さ
れている(T.Hariu et al.Applied Physics Letters,Vo
l.32,No.4,pp252-253,1978参照)。他に堆積方法として
は、プラズマCVD法等もある。またGaAs基板を直接
窒化して窒化膜を形成する方法も提案(特開昭63-2
39865号公報参照)されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来例で示される窒化
膜の製造方法には、以下のような課題がある。まず、ス
パッタ法やプラズマCVD等で窒化膜を堆積させる方法
では、窒化物は多結晶であり、この場合、GaAsとの界
面準位が発生し、電子トラップとなりデバイス動作の不
安定性の原因となる。またスパッタやプラズマを用いる
と、基板表面がダメージを受け、これも特性劣化の原因
となる。
膜の製造方法には、以下のような課題がある。まず、ス
パッタ法やプラズマCVD等で窒化膜を堆積させる方法
では、窒化物は多結晶であり、この場合、GaAsとの界
面準位が発生し、電子トラップとなりデバイス動作の不
安定性の原因となる。またスパッタやプラズマを用いる
と、基板表面がダメージを受け、これも特性劣化の原因
となる。
【0007】次に、GaAs基板を直接窒化して窒化膜を
形成する方法では、窒化膜の膜厚制御が困難な上に膜の
組成制御ができないので、所望の性質の絶縁膜を得るこ
とは不可能である。さらに、両方法とも、プロセス上、
図10に示すようにGaAs基板全面に窒化膜を形成する
必要があり、基板の一部のみに窒化膜を形成することは
困難である。
形成する方法では、窒化膜の膜厚制御が困難な上に膜の
組成制御ができないので、所望の性質の絶縁膜を得るこ
とは不可能である。さらに、両方法とも、プロセス上、
図10に示すようにGaAs基板全面に窒化膜を形成する
必要があり、基板の一部のみに窒化膜を形成することは
困難である。
【0008】本発明は、上記に鑑みなされたものであっ
て、その目的は、上記のような課題の解決された、III-
V族化合物半導体を用いたFETにおいて、高耐圧を有
し安定にデバイス動作する素子のFETの製造方法、な
らびに該製造方法により得られるFETを提供すること
にある。
て、その目的は、上記のような課題の解決された、III-
V族化合物半導体を用いたFETにおいて、高耐圧を有
し安定にデバイス動作する素子のFETの製造方法、な
らびに該製造方法により得られるFETを提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題、目的は、以
下に示す本発明によって解決、達成される。すなわち本
発明は、III-V族化合物半導体の電界効果トランジスタ
(FET)を製造する方法において、基板上にn型伝導
体を有するチャネル層を形成する工程、ゲートとなる部
分に選択的に窒化膜を成長させる工程、該窒化膜上にゲ
ート電極を形成する工程、ソース・ドレイン領域にオー
ミック電極を形成する工程、の各工程を有してなること
を特徴とするFETの製造方法、ならびに該製造方法に
より得られるFETを開示するものである。
下に示す本発明によって解決、達成される。すなわち本
発明は、III-V族化合物半導体の電界効果トランジスタ
(FET)を製造する方法において、基板上にn型伝導
体を有するチャネル層を形成する工程、ゲートとなる部
分に選択的に窒化膜を成長させる工程、該窒化膜上にゲ
ート電極を形成する工程、ソース・ドレイン領域にオー
ミック電極を形成する工程、の各工程を有してなること
を特徴とするFETの製造方法、ならびに該製造方法に
より得られるFETを開示するものである。
【0010】そして本発明のFETの製造方法は、前記
チャネル層を、電子親和力の異なる少なくとも2つ以上
の半導体層により形成することを特徴とする製造方法で
あり、また前記ソース・ドレイン領域に対して、不純物
を高濃度にドーピングして低抵抗化した半導体層により
形成するか、もしくは低抵抗の半導体層でキャップ層を
形成することを特徴とする製造方法であり、また前記選
択的に窒化膜を成長させる工程に、気相成長法もしくは
有機金属気相成長法、または有機金属分子線エピタキシ
法を用いることを特徴とする製造方法であり、さらに前
記窒化膜が、窒化ガリウムもしくは窒化アルミニウムも
しくはその2種類の混晶であることを特徴とする製造方
法である。
チャネル層を、電子親和力の異なる少なくとも2つ以上
の半導体層により形成することを特徴とする製造方法で
あり、また前記ソース・ドレイン領域に対して、不純物
を高濃度にドーピングして低抵抗化した半導体層により
形成するか、もしくは低抵抗の半導体層でキャップ層を
形成することを特徴とする製造方法であり、また前記選
択的に窒化膜を成長させる工程に、気相成長法もしくは
有機金属気相成長法、または有機金属分子線エピタキシ
法を用いることを特徴とする製造方法であり、さらに前
記窒化膜が、窒化ガリウムもしくは窒化アルミニウムも
しくはその2種類の混晶であることを特徴とする製造方
法である。
【0011】本発明では、基板上にn型伝導体を有する
チャネル層を形成する工程と、ゲートとなる部分に選択
的に窒化膜を成長させる工程と、窒化膜上にゲート電極
を形成する工程と、ソース・ドレイン領域にオーミック
電極を形成する工程を有してなることを特徴とするIII-
V族化合物半導体を用いたFETの製造方法により、係
る課題を解決する。選択的に窒化膜を成長させる方法と
しては、気相成長法もしくは有機金属気相成長法もしく
は有機金属分子線エピタキシー法を用いる。
チャネル層を形成する工程と、ゲートとなる部分に選択
的に窒化膜を成長させる工程と、窒化膜上にゲート電極
を形成する工程と、ソース・ドレイン領域にオーミック
電極を形成する工程を有してなることを特徴とするIII-
V族化合物半導体を用いたFETの製造方法により、係
る課題を解決する。選択的に窒化膜を成長させる方法と
しては、気相成長法もしくは有機金属気相成長法もしく
は有機金属分子線エピタキシー法を用いる。
【0012】
【作用】気相成長法(VPE)もしくは有機金属気相成
長法(MOVPE)もしくは有機金属分子線エピタキシ
法(MOMBE)を用いると、GaNやAlN等の窒化膜
を、低温でGaAsやInP上に選択成長させることがで
きる。この場合、マスクにはSiO2を用いる。選択成長
で形成した窒化膜は半導体基板上にエピタキシャル成長
するので、界面準位も発生せず、安定に動作する高耐圧
FETが実現できる。
長法(MOVPE)もしくは有機金属分子線エピタキシ
法(MOMBE)を用いると、GaNやAlN等の窒化膜
を、低温でGaAsやInP上に選択成長させることがで
きる。この場合、マスクにはSiO2を用いる。選択成長
で形成した窒化膜は半導体基板上にエピタキシャル成長
するので、界面準位も発生せず、安定に動作する高耐圧
FETが実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様について
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により図面に基づいて
詳細に説明するが、本発明がこれらによってなんら限定
されるものではない。
詳細に説明するが、本発明がこれらによってなんら限定
されるものではない。
【0015】[実施例1]図1(a)〜(d)は、本発
明のFETの製造方法の一実施例を示す工程説明図であ
る。
明のFETの製造方法の一実施例を示す工程説明図であ
る。
【0016】図1(a)に示すように、分子線エピタキ
シ装置(MBE)もしくは有機金属気相成長法(MOV
PE)を用いて、半絶縁性GaAs基板10上にi-GaA
sバッファ層(500nm)11、チャネル層となるSi
ドープn-GaAs層(2×1018cm-3,15nm)12
を順次成長させる。
シ装置(MBE)もしくは有機金属気相成長法(MOV
PE)を用いて、半絶縁性GaAs基板10上にi-GaA
sバッファ層(500nm)11、チャネル層となるSi
ドープn-GaAs層(2×1018cm-3,15nm)12
を順次成長させる。
【0017】次に、基板全面をSiO220で覆い、ゲー
トとなる領域のみSF6ガスを用いたドライエッチング
により開口する(図1(b)参照)。さらに、図1
(c)において、気相成長法(VPE)で窒化膜として
窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択成長さ
せる(10nm)。このとき、III族原料として金属Ga
を用い、HClと反応させて、GaClとして基板に供給
する。GaCl流量は、0.5sccmである。またV族
原料として、アンモニア(NH3)を500sccm供
給する。
トとなる領域のみSF6ガスを用いたドライエッチング
により開口する(図1(b)参照)。さらに、図1
(c)において、気相成長法(VPE)で窒化膜として
窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択成長さ
せる(10nm)。このとき、III族原料として金属Ga
を用い、HClと反応させて、GaClとして基板に供給
する。GaCl流量は、0.5sccmである。またV族
原料として、アンモニア(NH3)を500sccm供
給する。
【0018】NH3は、熱分解もしくはプラズマ等で分
解して、基板に供給してもよい。基板温度は、500℃
に設定した。最後にSiO2マスクを除去し、GaN上に
ゲート電極(WSi)30を堆積してゲートを形成し、
ソース、ドレイン領域にオーミック電極(AuGe/Ni
/Au)31を蒸着してデバイスを完成させた(図1
(d)参照)。
解して、基板に供給してもよい。基板温度は、500℃
に設定した。最後にSiO2マスクを除去し、GaN上に
ゲート電極(WSi)30を堆積してゲートを形成し、
ソース、ドレイン領域にオーミック電極(AuGe/Ni
/Au)31を蒸着してデバイスを完成させた(図1
(d)参照)。
【0019】なお、本実施例ではGaAs基板を用いた
が、InP基板でも支障ない。その場合チャネル層は、
図2に示すようなn-InPもしくはn-InGaAsが望ま
しい。また、ゲートを形成する窒化膜としてGaNを用
いたが、窒化アルミニウム(AlN)もしくは両者の混
晶(AlxGa1-xN)によっても同様の効果が得られる
(図3参照)。さらに本実施例で示される成長原料、ゲ
ート電極材料、オーミック電極材料は任意性があり、プ
ロセスで用いられるエッチング方法や、マスク形成方
法、電極形成方法は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々の方法が適用可能である。
が、InP基板でも支障ない。その場合チャネル層は、
図2に示すようなn-InPもしくはn-InGaAsが望ま
しい。また、ゲートを形成する窒化膜としてGaNを用
いたが、窒化アルミニウム(AlN)もしくは両者の混
晶(AlxGa1-xN)によっても同様の効果が得られる
(図3参照)。さらに本実施例で示される成長原料、ゲ
ート電極材料、オーミック電極材料は任意性があり、プ
ロセスで用いられるエッチング方法や、マスク形成方
法、電極形成方法は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々の方法が適用可能である。
【0020】[実施例2]図4(a)〜(e)は、第2
の実施例のFETの製造方法を示す工程説明図である。
本実施例で作製されるFETは、図4(a)に示すよう
に、まず分子線エピタキシ装置(MBE)もしくは有機
金属気相成長法(MOVPE)を用いて、半絶縁性Ga
As基板10上にi-GaAsバッファ層(500nm)1
1、チャネル層となるノンドープi-In0.2Ga0.8As層
13、Siを2×1018cm-3ドーピングしたn-Al0.3
Ga0.7As電子供給層14、Siを5×1018cm-3ドー
ピングしたn+-GaAsキャップ層15を順次成長させ
る。次に基板全面をSiO220で覆い、ゲートとなる領
域のみSF6ガスを用いたドライエッチングにより開口
する(図4(b)参照)。
の実施例のFETの製造方法を示す工程説明図である。
本実施例で作製されるFETは、図4(a)に示すよう
に、まず分子線エピタキシ装置(MBE)もしくは有機
金属気相成長法(MOVPE)を用いて、半絶縁性Ga
As基板10上にi-GaAsバッファ層(500nm)1
1、チャネル層となるノンドープi-In0.2Ga0.8As層
13、Siを2×1018cm-3ドーピングしたn-Al0.3
Ga0.7As電子供給層14、Siを5×1018cm-3ドー
ピングしたn+-GaAsキャップ層15を順次成長させ
る。次に基板全面をSiO220で覆い、ゲートとなる領
域のみSF6ガスを用いたドライエッチングにより開口
する(図4(b)参照)。
【0021】さらに、図4(c)において、エッチング
ガスとしてCCl2F2もしくはSF6とBCl3の混合ガス
を用いたドライエッチングによりAlGaAsとGaAsの
選択エッチングを行い、AlGaAs層をストッパーとし
て、n+-GaAsキャップ層のみ除去する。他にこの系の
選択エッチングには、クエン酸等が用いられる。次に図
4(d)に示すように、気相成長法(VPE)で窒化膜
として窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択
成長させる(10nm)。このとき、III族原料として
金属Gaを用い、HClと反応させて、GaClとして基板
に供給する。流量は、0.5sccmである。
ガスとしてCCl2F2もしくはSF6とBCl3の混合ガス
を用いたドライエッチングによりAlGaAsとGaAsの
選択エッチングを行い、AlGaAs層をストッパーとし
て、n+-GaAsキャップ層のみ除去する。他にこの系の
選択エッチングには、クエン酸等が用いられる。次に図
4(d)に示すように、気相成長法(VPE)で窒化膜
として窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択
成長させる(10nm)。このとき、III族原料として
金属Gaを用い、HClと反応させて、GaClとして基板
に供給する。流量は、0.5sccmである。
【0022】またV族原料として、NH3を500sc
cm供給する。基板温度は、500℃に設定した。最後
にSiO2マスクを除去し、GaN上にゲート電極(WS
i)30を堆積してゲートを形成し、ソース、ドレイン
領域にオーミック電極(AuGe/Ni/Au)31を蒸着
してデバイスを完成させた(図4(e)参照)。
cm供給する。基板温度は、500℃に設定した。最後
にSiO2マスクを除去し、GaN上にゲート電極(WS
i)30を堆積してゲートを形成し、ソース、ドレイン
領域にオーミック電極(AuGe/Ni/Au)31を蒸着
してデバイスを完成させた(図4(e)参照)。
【0023】なお、本実施例ではAlGaAs/InGaAs
の組み合わせを示したが、例えば、AlGaAsの代わり
にInGaPを用いる等、本発明の請求範囲を満たす材料
ならば、任意に選択できる。また、InP基板を用いる
場合は、チャネル層の一例として図5に、InPに格子
整合するInGaAsとAlInAsの組み合わせを示した
が、これも任意的なものである。その他の条件の任意性
は、実施例1と同様である。
の組み合わせを示したが、例えば、AlGaAsの代わり
にInGaPを用いる等、本発明の請求範囲を満たす材料
ならば、任意に選択できる。また、InP基板を用いる
場合は、チャネル層の一例として図5に、InPに格子
整合するInGaAsとAlInAsの組み合わせを示した
が、これも任意的なものである。その他の条件の任意性
は、実施例1と同様である。
【0024】[実施例3]図6は、第3の実施例のFE
Tの製造方法で作製されるFETの構造を示す摸式断面
図である。工程図は、実施例2とほぼ同様なので省略す
る。
Tの製造方法で作製されるFETの構造を示す摸式断面
図である。工程図は、実施例2とほぼ同様なので省略す
る。
【0025】本実施例で作製されるFETは、まず分子
線エピタキシ装置(MBE)もしくは有機金属気相成長
法(MOVPE)を用いて、半絶縁性GaAs基板10上
にi-GaAsバッファ層(500nm)11、チャネル
層となるSiを2×1018cm -3ドーピングしたn-In
0.2Ga0.8As層16、i-Al0.3Ga0.7Asバリア層1
7、Siを5×1018cm-3ドーピングしたn+-GaAs
キャップ層15を順次成長させる。次に基板全面をSi
O220で覆い、ゲートとなる領域のみSF6ガスを用い
たドライエッチングにより開口する。
線エピタキシ装置(MBE)もしくは有機金属気相成長
法(MOVPE)を用いて、半絶縁性GaAs基板10上
にi-GaAsバッファ層(500nm)11、チャネル
層となるSiを2×1018cm -3ドーピングしたn-In
0.2Ga0.8As層16、i-Al0.3Ga0.7Asバリア層1
7、Siを5×1018cm-3ドーピングしたn+-GaAs
キャップ層15を順次成長させる。次に基板全面をSi
O220で覆い、ゲートとなる領域のみSF6ガスを用い
たドライエッチングにより開口する。
【0026】さらに、エッチングガスとしてCCl2F2
もしくはSF6とBCl3の混合ガスを用いたドライエッ
チングによりAlGaAsとGaAsの選択エッチングを行
い、AlGaAs層をストッパーとして、n+-GaAsキャ
ップ層のみ除去する。
もしくはSF6とBCl3の混合ガスを用いたドライエッ
チングによりAlGaAsとGaAsの選択エッチングを行
い、AlGaAs層をストッパーとして、n+-GaAsキャ
ップ層のみ除去する。
【0027】次に、気相成長法(VPE)で窒化膜とし
て窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択成長
させる(10nm)。このとき、III族原料として金属
Gaを用い、HClと反応させて、GaClとして基板に供
給する。流量は、0.5sccmである。
て窒化ガリウム(GaN)21をゲート部分に選択成長
させる(10nm)。このとき、III族原料として金属
Gaを用い、HClと反応させて、GaClとして基板に供
給する。流量は、0.5sccmである。
【0028】またV族原料として、NH3を500sc
cm供給する。基板温度は、500℃に設定した。最後
にSiO2マスクを除去し、GaN上にゲート電極(WS
i)30を堆積してゲートを形成し、ソース、ドレイン
領域にオーミック電極(AuGe/Ni/Au)31を蒸着
してデバイスを完成させた。
cm供給する。基板温度は、500℃に設定した。最後
にSiO2マスクを除去し、GaN上にゲート電極(WS
i)30を堆積してゲートを形成し、ソース、ドレイン
領域にオーミック電極(AuGe/Ni/Au)31を蒸着
してデバイスを完成させた。
【0029】このデバイスでは、GaNの直下のAlGa
Asバリア層がノンドープのため、さらに高耐圧化を図
ることができる。その反面、図6のFET構造では、バ
リア層がソースドレイン領域にも残ってしまうので、ソ
ース抵抗が高くなるという問題が生じる。そのため図7
に示すように、イオン注入によりソース・ドレイン領域
にSiを高濃度に注入したり、図8に示すようにソース
・ドレイン領域をエッチングして除去し、n+-GaAsを
選択成長により埋め込むような工程を加えることが望ま
しい。なお、材料や条件の任意性は、実施例1,2と同
様である。
Asバリア層がノンドープのため、さらに高耐圧化を図
ることができる。その反面、図6のFET構造では、バ
リア層がソースドレイン領域にも残ってしまうので、ソ
ース抵抗が高くなるという問題が生じる。そのため図7
に示すように、イオン注入によりソース・ドレイン領域
にSiを高濃度に注入したり、図8に示すようにソース
・ドレイン領域をエッチングして除去し、n+-GaAsを
選択成長により埋め込むような工程を加えることが望ま
しい。なお、材料や条件の任意性は、実施例1,2と同
様である。
【0030】[実施例4]第4の実施例として、窒化膜
を有機金属気相成長法(MOVPE)で選択成長させた
場合について述べる。製造工程としては、例えば実施例
1の図1(c)にあたる。
を有機金属気相成長法(MOVPE)で選択成長させた
場合について述べる。製造工程としては、例えば実施例
1の図1(c)にあたる。
【0031】ゲート部分のみ開口し、その他をSiO2で
被覆したGaAs基板にMOVPE法によりGaNを選択
成長させた。III族原料としてトリメチルガリウム(T
MG)、V族原料としてNH3を用いた。成長条件は、
TMG流量1sccm,NH3流量500sccm,基板
温度600℃とした。この条件で10nmのGaNを選
択成長させた。
被覆したGaAs基板にMOVPE法によりGaNを選択
成長させた。III族原料としてトリメチルガリウム(T
MG)、V族原料としてNH3を用いた。成長条件は、
TMG流量1sccm,NH3流量500sccm,基板
温度600℃とした。この条件で10nmのGaNを選
択成長させた。
【0032】なおIII族原料として、トリエチルガリウ
ム(TEG)やジエチルガリウムクロライド(DEGC
l)等が使用可能である。またAlNを成長させる場合
は、III族原料として、トリメチルアルミニウム(TM
A),トリエチルアルミニウム(TEA)等を用いる。
さらにV族原料をあらかじめ熱分解等でクラッキングし
て基板に供給すると、基板温度の低温化に効果的であ
る。
ム(TEG)やジエチルガリウムクロライド(DEGC
l)等が使用可能である。またAlNを成長させる場合
は、III族原料として、トリメチルアルミニウム(TM
A),トリエチルアルミニウム(TEA)等を用いる。
さらにV族原料をあらかじめ熱分解等でクラッキングし
て基板に供給すると、基板温度の低温化に効果的であ
る。
【0033】[実施例5]第5の実施例として、窒化膜
を有機金属分子線エピタキシ法(MOMBE)で選択成
長させた場合について述べる。製造工程としては、例え
ば実施例1の図1(c)にあたる。MOMBE法は、成
長方法はMOVPE法とほぼ同様であるが、成長時の圧
力が10-4-10-3Torrと低く、基板表面近傍で化
学反応が起こり、選択性に優れている。以下に条件を述
べる。
を有機金属分子線エピタキシ法(MOMBE)で選択成
長させた場合について述べる。製造工程としては、例え
ば実施例1の図1(c)にあたる。MOMBE法は、成
長方法はMOVPE法とほぼ同様であるが、成長時の圧
力が10-4-10-3Torrと低く、基板表面近傍で化
学反応が起こり、選択性に優れている。以下に条件を述
べる。
【0034】ゲート部分のみ開口し、その他をSiO2で
被覆したGaAs基板にMOMBE法によりGaNを選択
成長させた。III族原料としてトリメチルガリウム(T
MG)、V族原料としてNH3を用いた。成長条件は、
TMG流量1sccm,NH3流量100sccm,基板
温度500℃とした。NH3は、ラジカルビームガンで
クラッキングして基板に供給した。クラッキング方法と
しては、熱分解を用いても良い。
被覆したGaAs基板にMOMBE法によりGaNを選択
成長させた。III族原料としてトリメチルガリウム(T
MG)、V族原料としてNH3を用いた。成長条件は、
TMG流量1sccm,NH3流量100sccm,基板
温度500℃とした。NH3は、ラジカルビームガンで
クラッキングして基板に供給した。クラッキング方法と
しては、熱分解を用いても良い。
【0035】この条件で10nmのGaNを選択成長さ
せた。なおIII族原料として、トリエチルガリウム(T
EG)やジエチルガリウムクロライド(DEGCl)等
が使用可能である。またAlNを成長させる場合は、III
族原料として、トリメチルアルミニウム(TMA),ト
リエチルアルミニウム(TEA)等を用いる。
せた。なおIII族原料として、トリエチルガリウム(T
EG)やジエチルガリウムクロライド(DEGCl)等
が使用可能である。またAlNを成長させる場合は、III
族原料として、トリメチルアルミニウム(TMA),ト
リエチルアルミニウム(TEA)等を用いる。
【0036】
【発明の効果】上記のように本発明により、高いバリア
を有するMISFETを容易に製造することができる。
その結果、順方向の立ち上り電圧5V以上、逆耐圧50
V以上の高耐圧FETを得ることができ、安定性に優れ
るデバイス動作を実現できる等の効果が奏される。
を有するMISFETを容易に製造することができる。
その結果、順方向の立ち上り電圧5V以上、逆耐圧50
V以上の高耐圧FETを得ることができ、安定性に優れ
るデバイス動作を実現できる等の効果が奏される。
【図1】本発明のFET(実施例1)の製造方法の概要
を示す工程説明図。
を示す工程説明図。
【図2】本発明のFET(実施例1)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図3】本発明のFET(実施例1)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図4】本発明のFET(実施例2)の製造方法の概要
を示す工程説明図。
を示す工程説明図。
【図5】本発明のFET(実施例2)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図6】本発明のFET(実施例3)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図7】本発明のFET(実施例3)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図8】本発明のFET(実施例3)の構造を示す摸式
断面図。
断面図。
【図9】従来例のFETの構造を示す摸式断面図。
【図10】従来例のFETの製造方法の概要を示す工程
説明図。
説明図。
10 絶縁性GaAs基板 11 i-GaAsバッファ層 12 n-GaAsチャネル層 13 i-In0.2Ga0.8Asチャネル層 14 n-Al0.3Ga0.7As電子供給層 15 n+-GaAsキャップ層 16 n-In0.2Ga0.8Asチャネル層 17 i-Al0.3Ga0.7Asバリア層 20 SiO2膜 21 GaN 30 ゲート電極(WSi) 31 オーミック電極(AuGe/Ni/Au) 32 オーミック電極(Ti/Pt/Au)
Claims (6)
- 【請求項1】 III-V族化合物半導体の電界効果トラン
ジスタを製造する方法において、基板上にn型伝導体を
有するチャネル層を形成する工程、ゲートとなる部分に
選択的に窒化膜を成長させる工程、該窒化膜上にゲート
電極を形成する工程、ソース・ドレイン領域にオーミッ
ク電極を形成する工程、の各工程を有してなることを特
徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 前記チャネル層を、電子親和力の異なる
少なくとも2つ以上の半導体層により形成することを特
徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタの製造方
法。 - 【請求項3】 前記ソース・ドレイン領域に対して、不
純物を高濃度にドーピングして低抵抗化した半導体層に
より形成するか、もしくは低抵抗の半導体層でキャップ
層を形成することを特徴とする請求項1記載の電界効果
トランジスタの製造方法。 - 【請求項4】 前記選択的に窒化膜を成長させる工程
に、気相成長法もしくは有機金属気相成長法、または有
機金属分子線エピタキシ法を用いることを特徴とする請
求項1記載の電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項5】 前記窒化膜が、窒化ガリウムもしくは窒
化アルミニウムもしくはその2種類の混晶であることを
特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタの製造
方法。 - 【請求項6】 高出力素子用の電界効果トランジスタに
おいて、該トランジスタが請求項1ないし5のいずれか
に記載の製造方法により得られることを特徴とする電界
効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28846697A JP3180734B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28846697A JP3180734B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11121470A true JPH11121470A (ja) | 1999-04-30 |
JP3180734B2 JP3180734B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=17730580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28846697A Expired - Fee Related JP3180734B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3180734B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183906A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | New Japan Radio Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
CN113113479A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-13 | 西安电子科技大学 | 基于新型自对准技术的GaN基毫米波功率器件及其制备方法 |
CN113113478A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-13 | 西安电子科技大学 | 基于新型欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011082332A (ja) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | National Chiao Tung Univ | 高電子移動度トランジスタの構造、その構造を含んだデバイス及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP28846697A patent/JP3180734B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183906A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | New Japan Radio Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
CN113113478A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-13 | 西安电子科技大学 | 基于新型欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法 |
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JP3180734B2 (ja) | 2001-06-25 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |