JPS5861675A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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
- H01L27/06—Devices 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
- H01L27/0605—Devices 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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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。
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。
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。
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。
。” 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
!!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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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―
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16019681A JPS5861675A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16019681A JPS5861675A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5861675A true JPS5861675A (ja) | 1983-04-12 |
Family
ID=15709882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16019681A Pending JPS5861675A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5861675A (ja) |
Cited By (5)
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 |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP16019681A patent/JPS5861675A/ja active Pending
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