JPS5861675A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5861675A
JPS5861675A JP16019681A JP16019681A JPS5861675A JP S5861675 A JPS5861675 A JP S5861675A JP 16019681 A JP16019681 A JP 16019681A JP 16019681 A JP16019681 A JP 16019681A JP S5861675 A JPS5861675 A JP S5861675A
Authority
JP
Japan
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layer
gaas
type
channel
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP16019681A
Other languages
English (en)
Inventor
Sumire Fukuzawa
福沢 「すみれ」
Takaro Kuroda
崇郎 黒田
Michiharu Nakamura
中村 道治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5861675A publication Critical patent/JPS5861675A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0605Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低油at力で高速動作の可能な電気素子及び
車積回路に関する。
Biを半導体材料としたコンプリメンタリ蹴界効釆トラ
ンジスタ(FET)は、p1チャンネルとnmチャンネ
ルのゲートによる動作が互に逆であることを利用し、は
とんどILI/Lを流すことなく、信号を増巾でき、き
わめて低消費電力で論理動作が可能でおる。しかしなが
ら、この素子の動作速度は、ホール及びエレクトロンの
モビリティのどちらか低い方で決められる。Biで妹、
ホールのモビリティがs 480 x” V−”wBJ
−”でこの直が速度を決める。又、電子のモビリティが
、Btよシ早く1次世代の超高速デバイスと考えられて
いるGaAlではホールの七ビリティは300副2v−
1(5)−8で、Siよ11−0 本発明は、ホールモビリティが51800m”V−’(
6)−息ときわめてよれたQeをホールを走らすチャン
ネルとし、さらにGaAS & G eとで構成される
ダブルへテロ構造を持たせることで高いトランスコンダ
クタンスと、洩れ電流の低減化が可能な高速のコンプリ
メンタリデバイスを与えるものでらる。
まず、GeによるpチャンネルFETについて説明する
。” s1図%s2図は半導体材料の積層構造を示す。
第3図および第4図はQeとb GaA11の各種へテ
ロ接合における伝導電子計6と1両電子帝7の位置の1
gl係を示すバンド構造図で6る。1は半絶縁性GaA
l基板、2はp型Qe、3はn 盤GaAl、4はpI
QaA8.5はpermi単位、s、9.10゜11.
12.13は、それぞれn −GaAs e p −G
 et半絶ti&a GaAs 、 p−GaAs 、
 p −G e s半絶a龜GaAl!のバンド構造に
おけるレベルを表゛わす。
J1図のへテロa1&構造におけるバンド構造が第3.
g、$2図のそれが第4図である。
第3図では、n −aaAs * p−Ge境界層で電
子のトラップ領域が、第4図では、P −GaAS e
 p−Ge境界層で、ホールのトラップ領域が生じてい
るが、ヘテロ接合面に垂直方向には、バリアとなるが、
平行方向には、トラップとならず、rrJ内方向に自由
に運動ができる。
第3図では、ホールは、8と10で構成されるポテンシ
ャルの箱の内で、第4図では、11と13との閣のポテ
ンシャルの箱でとじこめられる。
第5IiAに本発明の素子の等価回路図を示す。
14はnチャンネルFET、15はpチャンネルFET
である。
実施例で、本素子の構造と動作を説明する。
実施例1 第6図に示す様に、半絶縁性eaAs基板1上にpff
i領域14とm na!領域15を周知のイオン打よ#
)%p型Ge″の1j#請晶層2を厚さ0.2μm成長
さ亡る。次いで単−1層の14に対応する領域以外の置
載をエツチングにより除去し、n−GaA3層15と、
基板1を露出させる。paae層2の一部にna領域1
6をPの拡散によって設ける0次いで、Gaasに対す
るオーミック4418.19を形成する。二価材料は、
AU−Ge=Niとし。
400Cで合金化する。p型fl’ETのゲート4極1
7は、Ag−Pbで形成する。さらに、+n盟FETo
ゲートljt&と、paFEToオーZッl’4420
.21t−Cr、Ti、Auを形成する。
さらに層閾絶−#等を介して、第5図に4i111i回
路を示r如く配線する。この素子では、p戯F E T
ハ、 p−nlk合ゲートとなっている。
動作は、ノーマリ・オフナなゎらゲートに信号が入らな
い場合、4流が流れない素子の場合について説明する。
ゲート17に正のパルスを入れる。この信号によル、n
!!1FET40は導通状態となるが、p杢FE’r4
1は、導通せず、電源と接地間は電流が流れず、信号出
力のみが42に現れる。
負パルスの場合も同様に信号出力のみが42に現れる。
したがって、傷めて低消費電力な、論理素子が得られた
実施例2 、@7図を用いて実施例2を説明する。半絶縁性G a
 A 11基板1に、イオン打込によシpgの領域14
を作る。次いで1分子線エピタキシャル法を用いてp型
Qeの単結晶ノーを0.・2μmの厚さに結晶成長しs
 pMGahsの領域に重なる部分23のみを残してG
eを除去する。次いで、分子線エピタキシャル法(MB
E法)を用いて、fl&Gj1人822を0.2μm結
晶成長する。MBE法の場合は。
段差があっても、均一にIs、畏される。さらにBiイ
オン打込により H+の領域24を作った^オーずツク
電極18,19.20.21を形成する。
オーミック電極の材料には人u −Qe−N1f1−金
を用いる。次いでゲート部分のn−GaAl層を500
人エツチングして、厚さ1500Aにする。
Cr、’l’i、人Uを蒸着してゲート電極17をそれ
ぞれのFETに形成する。更に層間絶縁層を用いて7s
5図に等価回路を示す様に配線し、半導体装置が完成す
る。
Ge層に対するかわシにn−GaA3にショットキ・ゲ
ートを設け、ヘテロ接合による0、7vのポテンシャル
バリアと、O,SVのショットキ・バリアを合わせ、十
分な耐圧を持つFETを作っている。
動作原理は、実施例1と同じである。
実施列3 第8図は、半絶縁性QaA8基板1にpm領域14及び
ng領域15をそれぞれ周知のイオン打込法で作製後、
p杢()e層をMBE法で厚さ0.1μm結晶成長する
。p!GaAs領域14に対応する領域上のみ1)−G
eが残るようにエツチングし領域2をつくる。さらに#
亀体薄IKを、全面コートし、さらに、エツチングして
p型FETのゲート部分34のみ残す。n型FETのオ
ーミック電極18.19としてhu−ae−Nix極を
形成後、1111FET(7)ゲート17と、34上o
pmFETのゲート17及び、オーミック#L諷20゜
21を、同4I蒸着で形成する。電極材料は、Qr。
Mo1人U人それぞれ300人、300人、 5000
人蒸着する。以下のプロセスは、実施例1と同じである
実施例4 ゲート底圧に対する@II!の切れを嵐くするために、
第9図に示す如(p−−GJI@、y l’hLo、s
人$バックァ層26を持つ素子を作製した。第9図にお
いて、lは半絶縁性GaAl1基板% p−GaAtA
S層26は、p= 2 X 10−”1m/国1のll
I度で6るGao、y klo、s AB層(厚さ0.
5 a m) *半導体層2はpaae膚、半導体層2
7はl nJiGaAs層で、各半導体ノ壷26.2.
27は、いずれもMj3E法で作製した。後の工程は、
実施例2の場合とまったく同じである。
実施列5 半絶縁性321 人8基板に、リセス構造をもたせ。
p盤Geを埋めこむことで、平面構造を待つ素子を作表
した。プロセスを第10図〜比131に示す。
410図v2、パターニングしたS 1O,層28−を
マスクとして%Ga A ’基板1をエツチングしたと
ζろを示す。エッチャントは、シん戚、過酸化水素水、
エチレングリコールの1 二1 :3溶積比の混合者を
用い、20Cで、15秒エツチングし九。
次いで、MBE法により、paae*結晶層2を150
0人成長する。なお8i0!層28上のQe層29d、
多結晶でらる。フォトレジスト30でカバーし死後、イ
オンシリ/法で、Geの多結晶層29、およびnJFE
T形成部a+osio、層を除去するえ次いでMBE法
でh nJGaAs単結晶層32を形成する。sio、
層上のGaAS層83は、多結晶となシ、高比抵抗であ
るため、除去することなく、絶縁層の代りとなし得る。
後の配線は実施列2で示したプロセスに1夛、半導体装
置を完成する。
実施例6 絶縁ゲートを持つn屋FETとP型FE’I’による楽
積化回路(IC)を作製した。
第14図に、その−率、立のi#′r面図を示す。
半絶縁性GaAl1基板1にイオン打込法によシ。
nfi領域15を作製する。次いで、MBE法で、pg
ae層2を結晶成長する。誘亀体薄1I434を40O
A形成後、バターニングしてゲート部を残する。次いで
nfiFET36のオーミック成極18.19を形成す
る。人u−Ge−Niを3I30Cで合金化した後、 
pfiFET37のオーミック電420.21と、ゲー
ト電極35.17を同時蒸着する。
こうした各単位を第5図の等価回路の即く配線を行う。
【図面の簡単な説明】
第1図、42図は材料の積層を示すim、!3図、M4
図は各々s1図、第2IAに対応したバンド構造図、第
5図は本発明の代表例の等価回路図、譲6図〜第14図
は本発明の半導体装置の断面図で6る。 1・・・半絶縁性GaAl 、 2・・・I)戚Ge膚
、17・・・ゲ−)@極、18.21・・・ソース電極
、19.20拓 1 図     ¥J Z 団 13図      藁 4 図 Vi、5図 男  7   図 第  ′8 凪 宴ゾ図 ¥:JIO図 ¥l  11 旧 第  12  図 篤14図 6 /”−ゝ―

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. GaA1層内に形成され九nfiチャネルの第1の電界
    効果トランジスタ部とQa層内に形成されたp戯チャン
    ネルのs2の電界効果トランジスタ部とを少なくとも有
    し且これらが同一半導体基板に形成されて成ることを特
    徴とする半導体装置。
JP16019681A 1981-10-09 1981-10-09 半導体装置 Pending JPS5861675A (ja)

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JP16019681A JPS5861675A (ja) 1981-10-09 1981-10-09 半導体装置

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ID=15709882

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JP16019681A Pending JPS5861675A (ja) 1981-10-09 1981-10-09 半導体装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4556895A (en) * 1982-04-28 1985-12-03 Nec Corporation Field-effect transistor having a channel region of a Group III-V compound semiconductor and a Group IV semiconductor
FR2566185A1 (fr) * 1984-06-15 1985-12-20 American Telephone & Telegraph Structure logique complementaire
JPH01124266A (ja) * 1987-11-09 1989-05-17 Nec Corp ヘテロ構造電界効果トランジスタ
JPH01124267A (ja) * 1987-11-09 1989-05-17 Nec Corp ヘテロ構造電界効果トランジスタ
US5155571A (en) * 1990-08-06 1992-10-13 The Regents Of The University Of California Complementary field effect transistors having strained superlattice structure

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01124266A (ja) * 1987-11-09 1989-05-17 Nec Corp ヘテロ構造電界効果トランジスタ
JPH01124267A (ja) * 1987-11-09 1989-05-17 Nec Corp ヘテロ構造電界効果トランジスタ
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