JPH11243096A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH11243096A JPH11243096A JP4211598A JP4211598A JPH11243096A JP H11243096 A JPH11243096 A JP H11243096A JP 4211598 A JP4211598 A JP 4211598A JP 4211598 A JP4211598 A JP 4211598A JP H11243096 A JPH11243096 A JP H11243096A
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- semiconductor device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 III−V族系化合物半導体において、アロイ系
のオーミックコンタクトにより得られるコンタクト抵抗
率と遜色のないコンタクト抵抗率を有するノンアロイの
オーミックコンタクトを有する半導体装置及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 III−V族化合物半導体層１８と、III−V
族化合物半導体層１８上に形成され、少なくともＴｉ及
びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含むオーミックコンタクト層３０
と、オーミックコンタクト層３０上に形成された金属層
３２とにより半導体装置を構成する。
のオーミックコンタクトにより得られるコンタクト抵抗
率と遜色のないコンタクト抵抗率を有するノンアロイの
オーミックコンタクトを有する半導体装置及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 III−V族化合物半導体層１８と、III−V
族化合物半導体層１８上に形成され、少なくともＴｉ及
びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含むオーミックコンタクト層３０
と、オーミックコンタクト層３０上に形成された金属層
３２とにより半導体装置を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノンアロイ系のオ
ーミックコンタクトを有するIII−V族系化合物半導体よ
りなる半導体装置及びその製造方法に関する。
ーミックコンタクトを有するIII−V族系化合物半導体よ
りなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】III−V族系化合物半導体デバイスは、高
速動作が要求される種々のプロダクトに応用されてい
る。例えば、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴは携帯電話などの
移動体通信システムなどに、高電子移動度トランジスタ
（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）は
衛星放送受信用アンテナなどに広く利用されている。
速動作が要求される種々のプロダクトに応用されてい
る。例えば、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴは携帯電話などの
移動体通信システムなどに、高電子移動度トランジスタ
（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）は
衛星放送受信用アンテナなどに広く利用されている。
【０００３】これら半導体装置からの配線の引き出し
は、III−V族化合物半導体層表面にオーミックコンタク
ト領域を設けることにより金属配線層と化合物半導体層
との間のショットキーバリア幅を低減することにより行
われている。高速動作が要求される上記の半導体装置で
は、オーミックコンタクトの性能がデバイス特性に直接
影響を及ぼすため、よりコンタクト抵抗が低く、且つ、
よりオーミック性に優れたオーミックコンタクトの形成
が望まれている。
は、III−V族化合物半導体層表面にオーミックコンタク
ト領域を設けることにより金属配線層と化合物半導体層
との間のショットキーバリア幅を低減することにより行
われている。高速動作が要求される上記の半導体装置で
は、オーミックコンタクトの性能がデバイス特性に直接
影響を及ぼすため、よりコンタクト抵抗が低く、且つ、
よりオーミック性に優れたオーミックコンタクトの形成
が望まれている。
【０００４】以下、III−V族系化合物半導体の代表的な
ものであるｎ形ＧａＡｓを例に挙げ、従来のオーミック
コンタクトの構造及び製造方法について説明する。Ｇａ
Ａｓは、その表面に多くの界面準位を有するため、Ｇａ
Ａｓ上に金属膜を直接形成するとフェルミレベルピンニ
ングにより金属の種類によらず約０．８ｅＶ程度の高い
ショットキー障壁が形成される。このため、ｎ形ＧａＡ
ｓの場合には、ＧａＡｓ上に例えばＡｕＧｅＮｉ合金を
堆積してＧａＡｓとの間でアロイ化し、オーミックコン
タクト層を形成している。
ものであるｎ形ＧａＡｓを例に挙げ、従来のオーミック
コンタクトの構造及び製造方法について説明する。Ｇａ
Ａｓは、その表面に多くの界面準位を有するため、Ｇａ
Ａｓ上に金属膜を直接形成するとフェルミレベルピンニ
ングにより金属の種類によらず約０．８ｅＶ程度の高い
ショットキー障壁が形成される。このため、ｎ形ＧａＡ
ｓの場合には、ＧａＡｓ上に例えばＡｕＧｅＮｉ合金を
堆積してＧａＡｓとの間でアロイ化し、オーミックコン
タクト層を形成している。
【０００５】アロイ化によりオーミックコンタクトを形
成する上記の系では、ＧａＡｓ表面近傍にｎ形ドーパン
トのＧｅを高濃度に拡散させることでショットキー障壁
層を薄くし、電子をトンネルしやすくすることでオーミ
ックコンタクトを実現するものである。しかしながら、
熱処理によるＧｅの拡散の制御は困難なため、製造過程
における制御性や信頼性を高めるためには熱処理を施さ
ないノンアロイによりオーミックコンタクトを形成する
ことが望ましい。
成する上記の系では、ＧａＡｓ表面近傍にｎ形ドーパン
トのＧｅを高濃度に拡散させることでショットキー障壁
層を薄くし、電子をトンネルしやすくすることでオーミ
ックコンタクトを実現するものである。しかしながら、
熱処理によるＧｅの拡散の制御は困難なため、製造過程
における制御性や信頼性を高めるためには熱処理を施さ
ないノンアロイによりオーミックコンタクトを形成する
ことが望ましい。
【０００６】ノンアロイによるオーミックコンタクトを
形成するためには、フェルミレベルピンニングを解除
し、ＧａＡｓとの仕事関数差の小さい金属を接触させる
ことによりショットキー障壁の高さを低減することが必
要である。本願発明者等は、かかる観点からノンアロイ
によるオーミックコンタクトの形成を試みており、特願
平８−２４８１７０号明細書において、原料にターシャ
リブチルガリウムサルファイドキュベン（tertiary-but
yl-gallium-sulfide cubane、化学式：（（ｔ−Ｂｕ）
ＧａＳ）4）を用いたＭＢＥ（分子線エピタキシャル成
長：Molecular Beam Epitaxy）法によりＧａＡｓ上にＧ
ａＳ層を堆積することにより、ＧａＡｓ表面の表面準位
密度を５×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2まで低減できることを示
している。
形成するためには、フェルミレベルピンニングを解除
し、ＧａＡｓとの仕事関数差の小さい金属を接触させる
ことによりショットキー障壁の高さを低減することが必
要である。本願発明者等は、かかる観点からノンアロイ
によるオーミックコンタクトの形成を試みており、特願
平８−２４８１７０号明細書において、原料にターシャ
リブチルガリウムサルファイドキュベン（tertiary-but
yl-gallium-sulfide cubane、化学式：（（ｔ−Ｂｕ）
ＧａＳ）4）を用いたＭＢＥ（分子線エピタキシャル成
長：Molecular Beam Epitaxy）法によりＧａＡｓ上にＧ
ａＳ層を堆積することにより、ＧａＡｓ表面の表面準位
密度を５×１０10ｅＶ-1ｃｍ-2まで低減できることを示
している。
【０００７】また、図１２に示すように、仕事関数の異
なる金属（Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ）をＧａＡｓ上のＧａＳ層
上に形成した場合には、これら組み合わせによるＩ−Ｖ
特性が顕著な変化をすることから、ＧａＳ層をＧａＡｓ
上に形成することによりＧａＡｓ表面のフェルミレベル
ピンニングが解除されることが明らかとなっている。そ
して、上記の組み合わせにおいて、ＧａＡｓとの仕事関
数差が最も小さいＴｉ層をＧａＳ層上に形成した場合に
は、オーミックライクなＩ−Ｖ特性が得られており、こ
のときのコンタクト抵抗率は約４×１０-3Ωｃｍ2であ
った。
なる金属（Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ）をＧａＡｓ上のＧａＳ層
上に形成した場合には、これら組み合わせによるＩ−Ｖ
特性が顕著な変化をすることから、ＧａＳ層をＧａＡｓ
上に形成することによりＧａＡｓ表面のフェルミレベル
ピンニングが解除されることが明らかとなっている。そ
して、上記の組み合わせにおいて、ＧａＡｓとの仕事関
数差が最も小さいＴｉ層をＧａＳ層上に形成した場合に
は、オーミックライクなＩ−Ｖ特性が得られており、こ
のときのコンタクト抵抗率は約４×１０-3Ωｃｍ2であ
った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔｉ層
／ＧａＳ層／ｎ+−ＧａＡｓ構造によりオーミックコン
タクトを形成する上記従来の半導体装置では、コンタク
ト抵抗率が、従来のＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系の場
合に得られる１０-6Ωｃｍ2台のコンタクト抵抗率と比
較して極めて高く、アロイ系のオーミックコンタクトに
置き換えるに十分な特性を有しているとはいえない。
／ＧａＳ層／ｎ+−ＧａＡｓ構造によりオーミックコン
タクトを形成する上記従来の半導体装置では、コンタク
ト抵抗率が、従来のＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系の場
合に得られる１０-6Ωｃｍ2台のコンタクト抵抗率と比
較して極めて高く、アロイ系のオーミックコンタクトに
置き換えるに十分な特性を有しているとはいえない。
【０００９】本発明の目的は、アロイ系のオーミックコ
ンタクトにより得られるコンタクト抵抗率と遜色のない
コンタクト抵抗率を得られるノンアロイのオーミックコ
ンタクトを有する半導体装置及びその製造方法を提供す
ることにある。
ンタクトにより得られるコンタクト抵抗率と遜色のない
コンタクト抵抗率を得られるノンアロイのオーミックコ
ンタクトを有する半導体装置及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、III−V族化
合物半導体層と、前記III−V族化合物半導体層上に形成
され、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よ
りなるオーミックコンタクト層と、前記オーミックコン
タクト層上に形成された金属層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。このようにして半
導体装置を構成することにより、III−V族化合物半導体
層と金属層との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを
用いたアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる
値とほぼ等しい程度にまで低減することができる。
合物半導体層と、前記III−V族化合物半導体層上に形成
され、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よ
りなるオーミックコンタクト層と、前記オーミックコン
タクト層上に形成された金属層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。このようにして半
導体装置を構成することにより、III−V族化合物半導体
層と金属層との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを
用いたアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる
値とほぼ等しい程度にまで低減することができる。
【００１１】また、上記目的は、半導体基板上に形成さ
れたチャネル層と、前記チャネル層上に形成された電子
供給層と、前記電子供給層上に形成されたIII−V族化合
物半導体よりなるコンタクト層と、前記コンタクト層上
に形成され、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含
む層よりなるオーミックコンタクト層と、前記オーミッ
クコンタクト層上に形成されたソース／ドレイン電極と
前記ソース／ドレイン電極の間の前記電子供給層上に形
成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体
装置によっても達成される。このようにして半導体装置
を構成することにより、ソース／ドレイン電極とコンタ
クト層との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用い
たアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる値と
ほぼ等しい程度にまで低減することができる。これによ
り、信頼性に優れた低抵抗のオーミックコンタクト層を
有する半導体装置を制御性よく形成することができる。
れたチャネル層と、前記チャネル層上に形成された電子
供給層と、前記電子供給層上に形成されたIII−V族化合
物半導体よりなるコンタクト層と、前記コンタクト層上
に形成され、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含
む層よりなるオーミックコンタクト層と、前記オーミッ
クコンタクト層上に形成されたソース／ドレイン電極と
前記ソース／ドレイン電極の間の前記電子供給層上に形
成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体
装置によっても達成される。このようにして半導体装置
を構成することにより、ソース／ドレイン電極とコンタ
クト層との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用い
たアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる値と
ほぼ等しい程度にまで低減することができる。これによ
り、信頼性に優れた低抵抗のオーミックコンタクト層を
有する半導体装置を制御性よく形成することができる。
【００１２】また、上記の半導体装置において、前記オ
ーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳ層、又はＴｉＳ層
であることが望ましい。また、上記の半導体装置におい
て、前記オーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳｅ層、
又はＴｉＳｅ層であることが望ましい。また、上記の半
導体装置において、前記オーミックコンタクト層は、Ｔ
ｉＧａＴｅ層、又はＴｉＴｅ層であることが望ましい。
ーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳ層、又はＴｉＳ層
であることが望ましい。また、上記の半導体装置におい
て、前記オーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳｅ層、
又はＴｉＳｅ層であることが望ましい。また、上記の半
導体装置において、前記オーミックコンタクト層は、Ｔ
ｉＧａＴｅ層、又はＴｉＴｅ層であることが望ましい。
【００１３】また、上記の半導体装置において、前記II
I−V族化合物半導体層は、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ
層、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＰ層、
ＩｎＡｌＰ層、ＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＡｌＰ
層、ＩｎＰ層、ＧａＰ層又はＡｌＰ層であることが望ま
しい。また、上記目的は、III−V族化合物半導体層上
に、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層より
なるオーミックコンタクト層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によっても達成さ
れる。このようにして半導体装置を製造することによ
り、III−V族化合物半導体層上に、ＡｕＧｅＮｉを用い
たアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる値と
ほぼ等しいコンタクト抵抗を有するオーミックコンタク
ト層を形成することができる。
I−V族化合物半導体層は、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ
層、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＰ層、
ＩｎＡｌＰ層、ＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＡｌＰ
層、ＩｎＰ層、ＧａＰ層又はＡｌＰ層であることが望ま
しい。また、上記目的は、III−V族化合物半導体層上
に、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層より
なるオーミックコンタクト層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によっても達成さ
れる。このようにして半導体装置を製造することによ
り、III−V族化合物半導体層上に、ＡｕＧｅＮｉを用い
たアロイ系のオーミックコンタクトにより得られる値と
ほぼ等しいコンタクト抵抗を有するオーミックコンタク
ト層を形成することができる。
【００１４】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記オーミックコンタクト層は、分子線エピタキシ
ャル成長法により成長することが望ましい。上記のオー
ミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体層上にＭ
ＢＥ法により直に形成することができる。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記III−V族化合物半
導体層上に、ＧａＳ層を形成する工程と、前記ＧａＳ層
上に、Ｔｉ層を形成する工程と、前記ＧａＳ層と前記Ｔ
ｉ層とを反応させ、前記III−V族化合物半導体層上に、
少なくともＴｉ及びＳを含む層よりなる前記オーミック
コンタクト層を形成する工程とを有することが望まし
い。上記のオーミックコンタクト層は、ＧａＳ層とＴｉ
層を反応させることにより形成することができる。
て、前記オーミックコンタクト層は、分子線エピタキシ
ャル成長法により成長することが望ましい。上記のオー
ミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体層上にＭ
ＢＥ法により直に形成することができる。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記III−V族化合物半
導体層上に、ＧａＳ層を形成する工程と、前記ＧａＳ層
上に、Ｔｉ層を形成する工程と、前記ＧａＳ層と前記Ｔ
ｉ層とを反応させ、前記III−V族化合物半導体層上に、
少なくともＴｉ及びＳを含む層よりなる前記オーミック
コンタクト層を形成する工程とを有することが望まし
い。上記のオーミックコンタクト層は、ＧａＳ層とＴｉ
層を反応させることにより形成することができる。
【００１５】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＳｅ層を形
成する工程と、前記ＧａＳｅ層上に、Ｔｉ層を形成する
工程と、前記ＧａＳｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前
記III−V族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＳ
ｅを含む層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成
する工程とを有することが望ましい。上記のオーミック
コンタクト層は、ＧａＳｅ層とＴｉ層を反応させること
により形成することができる。
て、前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＳｅ層を形
成する工程と、前記ＧａＳｅ層上に、Ｔｉ層を形成する
工程と、前記ＧａＳｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前
記III−V族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＳ
ｅを含む層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成
する工程とを有することが望ましい。上記のオーミック
コンタクト層は、ＧａＳｅ層とＴｉ層を反応させること
により形成することができる。
【００１６】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＴｅ層を形
成する工程と、前記ＧａＴｅ層上に、Ｔｉ層を形成する
工程と、前記ＧａＴｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前
記III−V族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＴ
ｅを含む層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成
する工程とを有することが望ましい。上記のオーミック
コンタクト層は、ＧａＴｅ層とＴｉ層を反応させること
により形成することができる。
て、前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＴｅ層を形
成する工程と、前記ＧａＴｅ層上に、Ｔｉ層を形成する
工程と、前記ＧａＴｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前
記III−V族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＴ
ｅを含む層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成
する工程とを有することが望ましい。上記のオーミック
コンタクト層は、ＧａＴｅ層とＴｉ層を反応させること
により形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態による半導体装置及びその製造方法について図１
乃至図８を用いて説明する。図１は本実施形態による半
導体装置の構造を示す概略断面図、図２乃至図４は本実
施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図、
図５はオーミックコンタクト層の形成過程における反応
形態を示す概略断面図、図６は本実施形態による半導体
装置の電気特性を測定するために用いた測定パターンの
構造を示す概略断面図、図７は本実施形態による半導体
装置におけるオーミックコンタクト層の電気特性を示す
グラフ、図８はコンタクト抵抗率と熱処理温度との関係
を示すグラフである。
施形態による半導体装置及びその製造方法について図１
乃至図８を用いて説明する。図１は本実施形態による半
導体装置の構造を示す概略断面図、図２乃至図４は本実
施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図、
図５はオーミックコンタクト層の形成過程における反応
形態を示す概略断面図、図６は本実施形態による半導体
装置の電気特性を測定するために用いた測定パターンの
構造を示す概略断面図、図７は本実施形態による半導体
装置におけるオーミックコンタクト層の電気特性を示す
グラフ、図８はコンタクト抵抗率と熱処理温度との関係
を示すグラフである。
【００１８】はじめに、本実施形態による半導体装置の
構造について図１を用いて説明する。ＧａＡｓ基板１０
上には、アンドープのＧａＡｓよりなるバッファ層１２
が形成されている。バッファ層１２上には、Ｉｎ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓよりなるチャネル層１４が形成されている。
チャネル層１４上には、ｎ+−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓより
なる電子供給層１６が形成されている。電子供給層１６
上には、ｎ+−ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８が形
成されているコンタクト層１８にはリセス領域２２が設
けられており、リセス領域２２内に露出する電子供給層
上にはＡｌよりなるゲート電極３６が形成されている。
コンタクト層１８上には、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミ
ックコンタクト層３０が形成されている。オーミックコ
ンタクト層３０上には、ソース／ドレイン電極３２が形
成されている。こうして、高電子移動度トランジスタが
構成されている。
構造について図１を用いて説明する。ＧａＡｓ基板１０
上には、アンドープのＧａＡｓよりなるバッファ層１２
が形成されている。バッファ層１２上には、Ｉｎ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓよりなるチャネル層１４が形成されている。
チャネル層１４上には、ｎ+−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓより
なる電子供給層１６が形成されている。電子供給層１６
上には、ｎ+−ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８が形
成されているコンタクト層１８にはリセス領域２２が設
けられており、リセス領域２２内に露出する電子供給層
上にはＡｌよりなるゲート電極３６が形成されている。
コンタクト層１８上には、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミ
ックコンタクト層３０が形成されている。オーミックコ
ンタクト層３０上には、ソース／ドレイン電極３２が形
成されている。こうして、高電子移動度トランジスタが
構成されている。
【００１９】ここで、本実施形態による半導体装置は、
半導体層と金属層との間のオーミック接続を実現するた
めに設けるオーミックコンタクト層３０として、ＴｉＧ
ａＳ層が用いられていることに特徴がある。すなわち、
ＴｉＧａＳ層中のＳ（硫黄）はコンタクト層１８のパッ
シベーションとして機能してＧａＡｓの表面準位密度の
低減に寄与する。また、ＴｉＧａＳ層は金属的な振舞い
をし、オーミックコンタクトの抵抗値自体が低減され
る。したがって、このように半導体装置を構成すること
により、コンタクト特性を大幅に向上することができ
る。
半導体層と金属層との間のオーミック接続を実現するた
めに設けるオーミックコンタクト層３０として、ＴｉＧ
ａＳ層が用いられていることに特徴がある。すなわち、
ＴｉＧａＳ層中のＳ（硫黄）はコンタクト層１８のパッ
シベーションとして機能してＧａＡｓの表面準位密度の
低減に寄与する。また、ＴｉＧａＳ層は金属的な振舞い
をし、オーミックコンタクトの抵抗値自体が低減され
る。したがって、このように半導体装置を構成すること
により、コンタクト特性を大幅に向上することができ
る。
【００２０】次に、本実施形態による半導体装置の製造
方法について図２乃至図４を用いて説明する。まず、Ｇ
ａＡｓ基板１０上に、ＭＢＥ法により、膜厚約５００ｎ
ｍのアンドープのＧａＡｓよりなるバッファ層１２と、
膜厚約１５ｎｍのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓよりなるチャネル
層１４と、膜厚約１５ｎｍ、ドナー濃度２×１０18ｃｍ
-3のｎ +−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓよりなる電子供給層１６
と、膜厚約１０ｎｍ、ドナー濃度２×１０18ｃｍ-3のｎ
+−ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８とを順次エピタ
キシャル成長する（図２（ａ））。成長条件は、例え
ば、基板温度を５８０℃、ＧａＡｓの成長速度を１μｍ
／ｈ、ＡｌＧａＡｓの成長速度を１．３μｍ／ｈとす
る。
方法について図２乃至図４を用いて説明する。まず、Ｇ
ａＡｓ基板１０上に、ＭＢＥ法により、膜厚約５００ｎ
ｍのアンドープのＧａＡｓよりなるバッファ層１２と、
膜厚約１５ｎｍのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓよりなるチャネル
層１４と、膜厚約１５ｎｍ、ドナー濃度２×１０18ｃｍ
-3のｎ +−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓよりなる電子供給層１６
と、膜厚約１０ｎｍ、ドナー濃度２×１０18ｃｍ-3のｎ
+−ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８とを順次エピタ
キシャル成長する（図２（ａ））。成長条件は、例え
ば、基板温度を５８０℃、ＧａＡｓの成長速度を１μｍ
／ｈ、ＡｌＧａＡｓの成長速度を１．３μｍ／ｈとす
る。
【００２１】次いで、このようにエピタキシャル結晶層
を成長したＧａＡｓ基板１０を、ＧａＳ層の成膜用のＭ
ＢＥ装置に導入し、トリスジメチルアミノ砒素（Trisdi
methylaminoarsine、化学式：Ａｓ［Ｎ（ＣＨ3）2］3）
を用いた基板表面のクリーニングを行う。トリスジメチ
ルアミノ砒素は、低温で酸化膜を除去する効果を有して
おり、トリスジメチルアミノ砒素を基板表面に照射する
ことにより表面酸化膜を除去することができる。クリー
ニングの条件は、例えば、基板温度を５００℃、トリス
ジメチルアミノ砒素の流量を０．２ｓｃｃｍ、処理時間
を５分間とする。
を成長したＧａＡｓ基板１０を、ＧａＳ層の成膜用のＭ
ＢＥ装置に導入し、トリスジメチルアミノ砒素（Trisdi
methylaminoarsine、化学式：Ａｓ［Ｎ（ＣＨ3）2］3）
を用いた基板表面のクリーニングを行う。トリスジメチ
ルアミノ砒素は、低温で酸化膜を除去する効果を有して
おり、トリスジメチルアミノ砒素を基板表面に照射する
ことにより表面酸化膜を除去することができる。クリー
ニングの条件は、例えば、基板温度を５００℃、トリス
ジメチルアミノ砒素の流量を０．２ｓｃｃｍ、処理時間
を５分間とする。
【００２２】続いて、ｎ+−ＧａＡｓよりなるコンタク
ト層１８上に、ＭＢＥ法により、膜厚約１５ｎｍのアモ
ルファスＧａＳ層２０を堆積する（図２（ｂ））。例え
ば、基板温度を３５０℃とし、１００℃に加熱したクヌ
ードセンセル（Knudsen cell）のＰＢＮクルーシブル
（crucible）内に載置された原料の（（ｔ−Ｂｕ）Ｇａ
Ｓ）4をシャッター開放により基板上に照射し、ＧａＳ
層２０を成長する。
ト層１８上に、ＭＢＥ法により、膜厚約１５ｎｍのアモ
ルファスＧａＳ層２０を堆積する（図２（ｂ））。例え
ば、基板温度を３５０℃とし、１００℃に加熱したクヌ
ードセンセル（Knudsen cell）のＰＢＮクルーシブル
（crucible）内に載置された原料の（（ｔ−Ｂｕ）Ｇａ
Ｓ）4をシャッター開放により基板上に照射し、ＧａＳ
層２０を成長する。
【００２３】この後、ＧａＳ層２０とコンタクト層１８
とをエッチングし、電子供給層１６上にゲート電極を形
成するためのリセス領域２２を形成する（図２
（ｃ））。次いで、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜
厚約１００ｎｍのＳｉＯＮ膜２４を形成する（図３
（ａ））。ＳｉＯＮ膜２４は層間絶縁膜として機能す
る。続いて、コンタクト層１８上のＳｉＯＮ膜２４に、
オーミックコンタクト領域を形成するための開口部２６
を形成する。
とをエッチングし、電子供給層１６上にゲート電極を形
成するためのリセス領域２２を形成する（図２
（ｃ））。次いで、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜
厚約１００ｎｍのＳｉＯＮ膜２４を形成する（図３
（ａ））。ＳｉＯＮ膜２４は層間絶縁膜として機能す
る。続いて、コンタクト層１８上のＳｉＯＮ膜２４に、
オーミックコンタクト領域を形成するための開口部２６
を形成する。
【００２４】この後、全面に、膜厚約１０ｎｍのＴｉ
（チタン）層と、膜厚約４０ｎｍのＰｔ（プラチナ）層
と、膜厚約３００ｎｍのＡｕ（金）層とを順次蒸着す
る。次いで、リフトオフにより、開口部２６内にのみＡ
ｕ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層よりなる導電層２８を残存させる
（図３（ｂ））。続いて、例えば３００℃１０分間の熱
処理を行い、ＧａＳ層２０とＴｉ層との反応層であるオ
ーミックコンタクト層３０と、Ａｕ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層
よりなるソース／ドレイン電極３２とを形成する。
（チタン）層と、膜厚約４０ｎｍのＰｔ（プラチナ）層
と、膜厚約３００ｎｍのＡｕ（金）層とを順次蒸着す
る。次いで、リフトオフにより、開口部２６内にのみＡ
ｕ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層よりなる導電層２８を残存させる
（図３（ｂ））。続いて、例えば３００℃１０分間の熱
処理を行い、ＧａＳ層２０とＴｉ層との反応層であるオ
ーミックコンタクト層３０と、Ａｕ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層
よりなるソース／ドレイン電極３２とを形成する。
【００２５】この熱処理では、図５（ａ）及び（ｂ）に
示すように、Ｔｉ層２８ａ中のＴｉとＧａＳ層２０中の
Ｇａとの置換反応が生じ、ｎ+−ＧａＡｓよりなるコン
タクト層１８上には、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミック
コンタクト層３０が形成される。また、オーミックコン
タクト層３０上には、一部のＴｉがＧａと置換されたＴ
ｉＧａ層２８ｃが形成される。このようにＴｉＧａＳ層
が形成されると、ＴｉＧａＳ層中のＳ（硫黄）はコンタ
クト層１８のパッシベーションとして機能して、ＧａＡ
ｓの表面準位密度が低減される。また、ＴｉＧａＳ層
は、金属的な振舞いをすることになる。これにより、Ｐ
ｔ層とコンタクト層１８との間にはオーミックコンタク
トが形成されることとなる。
示すように、Ｔｉ層２８ａ中のＴｉとＧａＳ層２０中の
Ｇａとの置換反応が生じ、ｎ+−ＧａＡｓよりなるコン
タクト層１８上には、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミック
コンタクト層３０が形成される。また、オーミックコン
タクト層３０上には、一部のＴｉがＧａと置換されたＴ
ｉＧａ層２８ｃが形成される。このようにＴｉＧａＳ層
が形成されると、ＴｉＧａＳ層中のＳ（硫黄）はコンタ
クト層１８のパッシベーションとして機能して、ＧａＡ
ｓの表面準位密度が低減される。また、ＴｉＧａＳ層
は、金属的な振舞いをすることになる。これにより、Ｐ
ｔ層とコンタクト層１８との間にはオーミックコンタク
トが形成されることとなる。
【００２６】この後、リセス領域２２上のＳｉＯＮ膜２
４に、ゲート電極を形成するための開口部３４を形成す
る。次いで、全面に、例えば真空蒸着法により、膜厚約
２００ｎｍのＡｌ（アルミ）層を堆積してリフトオフ
し、開口部３４内にＡｌ層よりなるゲート電極３６を形
成する。
４に、ゲート電極を形成するための開口部３４を形成す
る。次いで、全面に、例えば真空蒸着法により、膜厚約
２００ｎｍのＡｌ（アルミ）層を堆積してリフトオフ
し、開口部３４内にＡｌ層よりなるゲート電極３６を形
成する。
【００２７】これにより、オーミックコンタクト層３０
のコンタクト抵抗及びオーミック性が改善されたＨＥＭ
Ｔを形成することができる。このようにして形成したオ
ーミックコンタクト層３０における電気的特性を測定す
るため、図６に示すような測定用パターンを形成した。
図６に示す測定用パターンは、ＧａＡｓ基板４０上に、
ｎ+−ＧａＡｓ層４２をエピタキシャル成長し、上述し
た方法と同様の方法により、ＧａＳ層４４、導電層４６
を形成し、この後、オーミックコンタクト層を形成する
ための熱処理を行ったものである。また、一部の試料に
ついては、比較のためオーミックコンタクト層を形成す
るための熱処理を行わなかった。
のコンタクト抵抗及びオーミック性が改善されたＨＥＭ
Ｔを形成することができる。このようにして形成したオ
ーミックコンタクト層３０における電気的特性を測定す
るため、図６に示すような測定用パターンを形成した。
図６に示す測定用パターンは、ＧａＡｓ基板４０上に、
ｎ+−ＧａＡｓ層４２をエピタキシャル成長し、上述し
た方法と同様の方法により、ＧａＳ層４４、導電層４６
を形成し、この後、オーミックコンタクト層を形成する
ための熱処理を行ったものである。また、一部の試料に
ついては、比較のためオーミックコンタクト層を形成す
るための熱処理を行わなかった。
【００２８】このようにして形成した測定用パターンに
ついて電流−電圧特性を測定したところ、図７に示すよ
うに、熱処理を行わなかった試料ではコンタクト抵抗率
が約４×１０-3Ωｃｍ2であったが、熱処理を行った試
料ではコンタクト抵抗率を約４×１０-6Ωｃｍ2まで低
減することができた。この値は、従来のＡｕＧｅＮｉを
用いたアロイ系の場合に得られる１０-6Ωｃｍ2台のコ
ンタクト抵抗率と遜色のないものである。
ついて電流−電圧特性を測定したところ、図７に示すよ
うに、熱処理を行わなかった試料ではコンタクト抵抗率
が約４×１０-3Ωｃｍ2であったが、熱処理を行った試
料ではコンタクト抵抗率を約４×１０-6Ωｃｍ2まで低
減することができた。この値は、従来のＡｕＧｅＮｉを
用いたアロイ系の場合に得られる１０-6Ωｃｍ2台のコ
ンタクト抵抗率と遜色のないものである。
【００２９】図８はコンタクト抵抗率と熱処理時間との
関係を示したグラフである。図中、○は熱処理温度を３
５０℃とした場合を、●は熱処理温度を３００℃とした
場合を示している。図示するように、熱処理温度を３０
０℃とした場合、最初の約十分間はコンタクト抵抗率は
徐々に低下するが、その後、コンタクト抵抗率は上昇す
る。これは、熱処理の初期段階ではコンタクト層１８上
にＴｉＧａＳ層が形成されることによりコンタクト抵抗
率が低下するが、更に熱処理を続けるとコンタクト層１
８内にまでＴｉが拡散し、コンタクト層１８内の抵抗値
増加させるためと考えられる。
関係を示したグラフである。図中、○は熱処理温度を３
５０℃とした場合を、●は熱処理温度を３００℃とした
場合を示している。図示するように、熱処理温度を３０
０℃とした場合、最初の約十分間はコンタクト抵抗率は
徐々に低下するが、その後、コンタクト抵抗率は上昇す
る。これは、熱処理の初期段階ではコンタクト層１８上
にＴｉＧａＳ層が形成されることによりコンタクト抵抗
率が低下するが、更に熱処理を続けるとコンタクト層１
８内にまでＴｉが拡散し、コンタクト層１８内の抵抗値
増加させるためと考えられる。
【００３０】また、熱処理温度を３５０℃とした場合、
約１分間の熱処理によってコンタクト抵抗率を約３×１
０-6Ωｃｍ2まで低減することができるが、熱処理時間
の増加とともに急激に増加する。このように、オーミッ
クコンタクト層３０のコンタクト抵抗率は、熱処理条件
やＧａＳ層の膜厚によって大きく変化する。したがっ
て、オーミックコンタクト層３０を形成するための熱処
理条件は、ＧａＳ層の膜厚などに応じて適宜設定するこ
とが望ましい。すなわち、コンタクト層１８内にまでＴ
ｉが拡散するとコンタクト層１８内の抵抗値を上昇させ
ることとなるので、熱処理条件は、少なくともＴｉ層中
のＴｉとＧａＳ層中のＧａとの置換反応が生じる条件で
あって、Ｔｉ層中のＴｉがコンタクト層１８中に拡散し
ない範囲で設定する必要がある。
約１分間の熱処理によってコンタクト抵抗率を約３×１
０-6Ωｃｍ2まで低減することができるが、熱処理時間
の増加とともに急激に増加する。このように、オーミッ
クコンタクト層３０のコンタクト抵抗率は、熱処理条件
やＧａＳ層の膜厚によって大きく変化する。したがっ
て、オーミックコンタクト層３０を形成するための熱処
理条件は、ＧａＳ層の膜厚などに応じて適宜設定するこ
とが望ましい。すなわち、コンタクト層１８内にまでＴ
ｉが拡散するとコンタクト層１８内の抵抗値を上昇させ
ることとなるので、熱処理条件は、少なくともＴｉ層中
のＴｉとＧａＳ層中のＧａとの置換反応が生じる条件で
あって、Ｔｉ層中のＴｉがコンタクト層１８中に拡散し
ない範囲で設定する必要がある。
【００３１】このように、本実施形態によれば、ｎ+−
ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８上にＴｉＧａＳ層よ
りなるオーミックコンタクト層３０を形成するので、コ
ンタクト領域におけるコンタクト抵抗率を、ＡｕＧｅＮ
ｉを用いたアロイ系の場合に得られるコンタクト抵抗率
とほぼ等しいほどにまで低減することができる。これに
より、信頼性に優れたオーミックコンタクト層を制御性
よく形成することができる。
ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８上にＴｉＧａＳ層よ
りなるオーミックコンタクト層３０を形成するので、コ
ンタクト領域におけるコンタクト抵抗率を、ＡｕＧｅＮ
ｉを用いたアロイ系の場合に得られるコンタクト抵抗率
とほぼ等しいほどにまで低減することができる。これに
より、信頼性に優れたオーミックコンタクト層を制御性
よく形成することができる。
【００３２】なお、上記実施形態では、ＧａＡｓ上に、
ＧａＳ層、Ｔｉ層を堆積し、熱処理によってＴｉＧａＳ
層よりなるオーミックコンタクト層３０を形成したが、
ＧａＳ層２０中のＧａをすべてＴｉにより置換し、Ｔｉ
Ｓ層よりなるオーミックコンタクト層３０を形成しても
よい。ＧａＡｓの表面準位をパッシベーションする効果
を有するＳを含み、ＧａＡｓに対する仕事関数差の小さ
いＴｉが含まれていれば上述と同様の効果を得ることが
できるので、少なくともオーミックコンタクト層３０に
は、Ｔｉ及びＳが含まれていればよい。
ＧａＳ層、Ｔｉ層を堆積し、熱処理によってＴｉＧａＳ
層よりなるオーミックコンタクト層３０を形成したが、
ＧａＳ層２０中のＧａをすべてＴｉにより置換し、Ｔｉ
Ｓ層よりなるオーミックコンタクト層３０を形成しても
よい。ＧａＡｓの表面準位をパッシベーションする効果
を有するＳを含み、ＧａＡｓに対する仕事関数差の小さ
いＴｉが含まれていれば上述と同様の効果を得ることが
できるので、少なくともオーミックコンタクト層３０に
は、Ｔｉ及びＳが含まれていればよい。
【００３３】また、ＧａＡｓの表面準位をパッシベーシ
ョンする効果を有する他の元素として、例えば、Ｓｅ
（セレン）やＴｅ（テルル）を用いることもできる。す
なわち、ＧａＡｓのコンタクト層１８上に、ＧａＳｅ層
又はＧａＴｅ層と、Ｔｉ層とを堆積して熱処理を行い、
ＴｉＧａＳｅ層（或いはＴｉＳｅ層）よりなるオーミッ
クコンタクト層３０ａを形成し（図９）、又はＴｉＧａ
Ｔｅ層（或いはＴｉＴｅ層）よりなるオーミックコンタ
クト層３０ｂを形成することによっても（図１０）、本
実施形態と同様の効果を得ることができる。
ョンする効果を有する他の元素として、例えば、Ｓｅ
（セレン）やＴｅ（テルル）を用いることもできる。す
なわち、ＧａＡｓのコンタクト層１８上に、ＧａＳｅ層
又はＧａＴｅ層と、Ｔｉ層とを堆積して熱処理を行い、
ＴｉＧａＳｅ層（或いはＴｉＳｅ層）よりなるオーミッ
クコンタクト層３０ａを形成し（図９）、又はＴｉＧａ
Ｔｅ層（或いはＴｉＴｅ層）よりなるオーミックコンタ
クト層３０ｂを形成することによっても（図１０）、本
実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】これらの膜を堆積する際には、原料とし
て、例えばターシャリブチルガリウムセレナイドキュベ
ン（tertiary-butyl-gallium-selenide cubane、化学
式：（（ｔ−Ｂｕ）ＧａＳｅ）4）、ターシャリブチル
ガリウムテルライドキュベン（tertiary-butyl-gallium
-telluride cubane、化学式：（（ｔ−Ｂｕ）ＧａＴ
ｅ）4）、固体Ｇａ、固体Ｓｅ、固体Ｔｅを用いること
ができる。
て、例えばターシャリブチルガリウムセレナイドキュベ
ン（tertiary-butyl-gallium-selenide cubane、化学
式：（（ｔ−Ｂｕ）ＧａＳｅ）4）、ターシャリブチル
ガリウムテルライドキュベン（tertiary-butyl-gallium
-telluride cubane、化学式：（（ｔ−Ｂｕ）ＧａＴ
ｅ）4）、固体Ｇａ、固体Ｓｅ、固体Ｔｅを用いること
ができる。
【００３５】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法について図１１を用い
て説明する。図１１は本実施形態による半導体装置の構
造及び製造方法を示す概略断面図である。
よる半導体装置及びその製造方法について図１１を用い
て説明する。図１１は本実施形態による半導体装置の構
造及び製造方法を示す概略断面図である。
【００３６】第１実施形態による半導体装置及びその製
造方法では、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させてコンタク
ト層１８上にＴｉＧａＳ層よりなるオーミックコンタク
ト層３２を形成したが、ＴｉＧａＳ層のもたらす上述の
効果は、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応しなければ得られな
いというものではない。すなわち、ＧａＡｓ上に、Ｔｉ
ＧａＳ層を直接成長することによっても上述したと同様
の低抵抗のオーミックコンタクト層３０を形成すること
ができる。
造方法では、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させてコンタク
ト層１８上にＴｉＧａＳ層よりなるオーミックコンタク
ト層３２を形成したが、ＴｉＧａＳ層のもたらす上述の
効果は、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応しなければ得られな
いというものではない。すなわち、ＧａＡｓ上に、Ｔｉ
ＧａＳ層を直接成長することによっても上述したと同様
の低抵抗のオーミックコンタクト層３０を形成すること
ができる。
【００３７】すなわち、図２（ｂ）に示す工程におい
て、ＧａＳ層２０を形成する代わりにＴｉＧａＳ層を直
に形成してこれをオーミックコンタクト層３０とし（図
１１（ａ））、その上層にソース／ドレイン電極３２を
堆積することによっても、コンタクト抵抗率が低く信頼
性に優れたオーミックコンタクト層を制御性よく形成す
ることができる（図１１（ｂ））。
て、ＧａＳ層２０を形成する代わりにＴｉＧａＳ層を直
に形成してこれをオーミックコンタクト層３０とし（図
１１（ａ））、その上層にソース／ドレイン電極３２を
堆積することによっても、コンタクト抵抗率が低く信頼
性に優れたオーミックコンタクト層を制御性よく形成す
ることができる（図１１（ｂ））。
【００３８】なお、ＴｉＧａＳ層４８の形成には、固体
Ｇａ、Ｔｉ（Ｓ−ｔ−Ｂｕ）4を原料に用いたＭＢＥ法
を適用することができる。このように、本実施形態によ
れば、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミックコンタクト層３
０を、ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８上に直に形成
するので、コンタクト領域におけるコンタクト抵抗率
を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系の場合に得られるコ
ンタクト抵抗率とほぼ等しいほどにまで低減することが
できる。これにより、信頼性に優れたオーミックコンタ
クト層を制御性よく形成することができる。
Ｇａ、Ｔｉ（Ｓ−ｔ−Ｂｕ）4を原料に用いたＭＢＥ法
を適用することができる。このように、本実施形態によ
れば、ＴｉＧａＳ層よりなるオーミックコンタクト層３
０を、ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８上に直に形成
するので、コンタクト領域におけるコンタクト抵抗率
を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系の場合に得られるコ
ンタクト抵抗率とほぼ等しいほどにまで低減することが
できる。これにより、信頼性に優れたオーミックコンタ
クト層を制御性よく形成することができる。
【００３９】なお、上記実施形態では、オーミックコン
タクト層３０として、ＴｉＧａＳ層４８を適用したが、
第１実施形態において示したように、ＴｉＧａＳ層の代
わりにＴｉＳ層を形成することによっても同様の効果を
得ることができる。また、ＧａＡｓ上に、ＴｉＧａＳｅ
層（或いはＴｉＳｅ層）又はＴｉＧａＴｅ層（或いはＴ
ｉＴｅ層）よりなるオーミックコンタクト層３０を形成
することによっても同様の効果を得ることができる。
タクト層３０として、ＴｉＧａＳ層４８を適用したが、
第１実施形態において示したように、ＴｉＧａＳ層の代
わりにＴｉＳ層を形成することによっても同様の効果を
得ることができる。また、ＧａＡｓ上に、ＴｉＧａＳｅ
層（或いはＴｉＳｅ層）又はＴｉＧａＴｅ層（或いはＴ
ｉＴｅ層）よりなるオーミックコンタクト層３０を形成
することによっても同様の効果を得ることができる。
【００４０】［変形実施形態］本発明は、上記実施形態
に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記第１及
び第２上記実施形態では、ＧａＡｓ上にオーミックコン
タクト層を形成する場合を例に説明したが、ＧａＡｓと
同族である他のIII−V族化合物半導体によっても同様の
効果を得ることができる。例えば、ＡｌＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＰ、ＧａＰ又は
ＡｌＰなどの化合物半導体であっても、上述の構造によ
り低抵抗のオーミックコンタクト層を形成することがで
きる。
に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記第１及
び第２上記実施形態では、ＧａＡｓ上にオーミックコン
タクト層を形成する場合を例に説明したが、ＧａＡｓと
同族である他のIII−V族化合物半導体によっても同様の
効果を得ることができる。例えば、ＡｌＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＰ、ＧａＰ又は
ＡｌＰなどの化合物半導体であっても、上述の構造によ
り低抵抗のオーミックコンタクト層を形成することがで
きる。
【００４１】また、上記第１及び第２実施形態では、本
発明によるオーミックコンタクト層をＨＥＭＴに適用し
た場合について示したが、III−V族系化合物半導体と金
属層とのオーミックコンタクトを有する種々の半導体装
置に適用することができる。
発明によるオーミックコンタクト層をＨＥＭＴに適用し
た場合について示したが、III−V族系化合物半導体と金
属層とのオーミックコンタクトを有する種々の半導体装
置に適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、III−V族
化合物半導体層と、III−V族化合物半導体層上に形成さ
れ、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層より
なるオーミックコンタクト層と、オーミックコンタクト
層上に形成された金属層とにより半導体装置を構成する
ので、III−V族化合物半導体層と金属層との間のコンタ
クト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系のオーミッ
クコンタクトにより得られる値とほぼ等しい程度にまで
低減することができる。
化合物半導体層と、III−V族化合物半導体層上に形成さ
れ、少なくともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層より
なるオーミックコンタクト層と、オーミックコンタクト
層上に形成された金属層とにより半導体装置を構成する
ので、III−V族化合物半導体層と金属層との間のコンタ
クト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロイ系のオーミッ
クコンタクトにより得られる値とほぼ等しい程度にまで
低減することができる。
【００４３】また、半導体基板上に形成されたチャネル
層と、チャネル層上に形成された電子供給層と、電子供
給層上に形成されたIII−V族化合物半導体よりなるコン
タクト層と、コンタクト層上に形成され、少なくともＴ
ｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオーミックコ
ンタクト層と、オーミックコンタクト層上に形成された
ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極の間の電
子供給層上に形成されたゲート電極とにより半導体装置
を構成するので、ソース／ドレイン電極とコンタクト層
との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロ
イ系のオーミックコンタクトにより得られる値とほぼ等
しい程度にまで低減することができる。これにより、信
頼性に優れた低抵抗のオーミックコンタクト層を有する
半導体装置を制御性よく形成することができる。
層と、チャネル層上に形成された電子供給層と、電子供
給層上に形成されたIII−V族化合物半導体よりなるコン
タクト層と、コンタクト層上に形成され、少なくともＴ
ｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオーミックコ
ンタクト層と、オーミックコンタクト層上に形成された
ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極の間の電
子供給層上に形成されたゲート電極とにより半導体装置
を構成するので、ソース／ドレイン電極とコンタクト層
との間のコンタクト抵抗を、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロ
イ系のオーミックコンタクトにより得られる値とほぼ等
しい程度にまで低減することができる。これにより、信
頼性に優れた低抵抗のオーミックコンタクト層を有する
半導体装置を制御性よく形成することができる。
【００４４】また、III−V族化合物半導体層上に、少な
くともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオー
ミックコンタクト層を形成する工程を有する半導体装置
の製造方法により半導体装置を製造することにより、II
I−V族化合物半導体層上に、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロ
イ系のオーミックコンタクトにより得られる値とほぼ等
しいコンタクト抵抗を有するオーミックコンタクト層を
形成することができる。
くともＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオー
ミックコンタクト層を形成する工程を有する半導体装置
の製造方法により半導体装置を製造することにより、II
I−V族化合物半導体層上に、ＡｕＧｅＮｉを用いたアロ
イ系のオーミックコンタクトにより得られる値とほぼ等
しいコンタクト抵抗を有するオーミックコンタクト層を
形成することができる。
【００４５】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、オーミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体
層上にＭＢＥ法により直に形成することができる。ま
た、上記の半導体装置の製造方法において、オーミック
コンタクト層は、III−V族化合物半導体層上にＧａＳ層
を形成する工程と、ＧａＳ層上にＴｉ層を形成する工程
と、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させる工程とにより形成
することができる。
て、オーミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体
層上にＭＢＥ法により直に形成することができる。ま
た、上記の半導体装置の製造方法において、オーミック
コンタクト層は、III−V族化合物半導体層上にＧａＳ層
を形成する工程と、ＧａＳ層上にＴｉ層を形成する工程
と、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させる工程とにより形成
することができる。
【００４６】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、オーミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体
層上にＧａＳ層を形成する工程と、ＧａＳｅ層上にＴｉ
層を形成する工程と、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させる
工程とにより形成することができる。また、上記の半導
体装置の製造方法において、オーミックコンタクト層
は、III−V族化合物半導体層上にＧａＳ層を形成する工
程と、ＧａＴｅ層上にＴｉ層を形成する工程と、ＧａＳ
層とＴｉ層とを反応させる工程とにより形成することが
できる。
て、オーミックコンタクト層は、III−V族化合物半導体
層上にＧａＳ層を形成する工程と、ＧａＳｅ層上にＴｉ
層を形成する工程と、ＧａＳ層とＴｉ層とを反応させる
工程とにより形成することができる。また、上記の半導
体装置の製造方法において、オーミックコンタクト層
は、III−V族化合物半導体層上にＧａＳ層を形成する工
程と、ＧａＴｅ層上にＴｉ層を形成する工程と、ＧａＳ
層とＴｉ層とを反応させる工程とにより形成することが
できる。
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その１）である。
方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その２）である。
方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その３）である。
方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】オーミックコンタクト層の形成過程における反
応形態を示す概略断面図である。
応形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による半導体装置の電気
特性を測定するために用いた測定パターンの構造を示す
概略断面図である。
特性を測定するために用いた測定パターンの構造を示す
概略断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による半導体装置におけ
るオーミックコンタクト層の電気特性を示すグラフであ
る。
るオーミックコンタクト層の電気特性を示すグラフであ
る。
【図８】コンタクト抵抗率と熱処理温度との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図９】第１実施形態の変形例による半導体装置及びそ
の製造方法を示す概略断面図（その１）である。
の製造方法を示す概略断面図（その１）である。
【図１０】第１実施形態の変形例による半導体装置及び
その製造方法を示す概略断面図（その２）である。
その製造方法を示す概略断面図（その２）である。
【図１１】本発明の第２実施形態による半導体装置の構
造及びその製造方法を示す概略断面図である。
造及びその製造方法を示す概略断面図である。
【図１２】従来の半導体装置におけるコンタクト部の電
流−電圧特性を示すグラフである。
流−電圧特性を示すグラフである。
１０…ＧａＡｓ基板 １２…バッファ層 １４…チャネル層 １６…電子供給層 １８…コンタクト層 ２０…ＧａＳ層 ２２…リセス領域 ２４…ＳｉＯＮ膜 ２６…開口部 ２８…導電層 ３０…オーミックコンタクト層 ３２…ソース／ドレイン電極 ３４…開口部 ３６…ゲート電極 ４０…ＧａＡｓ基板 ４２…ｎ+−ＧａＡｓ層 ４４…ＧａＳ層 ４６…導電層
Claims (11)
- 【請求項１】 III−V族化合物半導体層と、 前記III−V族化合物半導体層上に形成され、少なくとも
Ｔｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオーミック
コンタクト層と、 前記オーミックコンタクト層上に形成された金属層とを
有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に形成されたチャネル層
と、 前記チャネル層上に形成された電子供給層と、 前記電子供給層上に形成されたIII−V族化合物半導体よ
りなるコンタクト層と、 前記コンタクト層上に形成され、少なくともＴｉ及び
Ｓ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオーミックコンタク
ト層と、 前記オーミックコンタクト層上に形成されたソース／ド
レイン電極と前記ソース／ドレイン電極の間の前記電子
供給層上に形成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。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 前記オーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳ層、又はＴ
ｉＳ層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 前記オーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＳｅ層、又は
ＴｉＳｅ層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 前記オーミックコンタクト層は、ＴｉＧａＴｅ層、又は
ＴｉＴｅ層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
半導体装置において、 前記III−V族化合物半導体層は、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａ
Ａｓ層、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＰ
層、ＩｎＡｌＰ層、ＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ層、ＩｎＰ層、ＧａＰ層又はＡｌＰ層であることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 III−V族化合物半導体層上に、少なくと
もＴｉ及びＳ、Ｓｅ又はＴｅを含む層よりなるオーミッ
クコンタクト層を形成する工程を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記オーミックコンタクト層は、分子線エピタキシャル
成長法により成長することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項９】 請求項７記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＳ層を形成する
工程と、 前記ＧａＳ層上に、Ｔｉ層を形成する工程と、 前記ＧａＳ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前記III−V族
化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＳを含む層よ
りなる前記オーミックコンタクト層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。 - 【請求項１０】 請求項７記載の半導体装置の製造方法
において、 前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＳｅ層を形成す
る工程と、 前記ＧａＳｅ層上に、Ｔｉ層を形成する工程と、 前記ＧａＳｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前記III−V
族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＳｅを含む
層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項７記載の半導体装置の製造方法
において、 前記III−V族化合物半導体層上に、ＧａＴｅ層を形成す
る工程と、 前記ＧａＴｅ層上に、Ｔｉ層を形成する工程と、 前記ＧａＴｅ層と前記Ｔｉ層とを反応させ、前記III−V
族化合物半導体層上に、少なくともＴｉ及びＴｅを含む
層よりなる前記オーミックコンタクト層を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04211598A JP3768348B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US09/110,685 US6207976B1 (en) | 1997-12-17 | 1998-07-07 | Semiconductor device with ohmic contacts on compound semiconductor and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04211598A JP3768348B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11243096A true JPH11243096A (ja) | 1999-09-07 |
| JP3768348B2 JP3768348B2 (ja) | 2006-04-19 |
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ID=12626962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04211598A Expired - Fee Related JP3768348B2 (ja) | 1997-12-17 | 1998-02-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3768348B2 (ja) |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP04211598A patent/JP3768348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3768348B2 (ja) | 2006-04-19 |
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