JPS59119768A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS59119768A JPS59119768A JP23312582A JP23312582A JPS59119768A JP S59119768 A JPS59119768 A JP S59119768A JP 23312582 A JP23312582 A JP 23312582A JP 23312582 A JP23312582 A JP 23312582A JP S59119768 A JPS59119768 A JP S59119768A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
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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】
（ａｌ 発明の技術分野
本発明は半導体装置に係り、特にヘテロ接合を有し、二
次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化合物半
導体装置におけるノンドープのガリウム・砒素／ｎ型ア
ルミニウム・ガリウム・砒素（ＧａＡｓ／ ｎ −Ｍ
ＧａＡｓ）へテロ接合の構造に関する。
次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化合物半
導体装置におけるノンドープのガリウム・砒素／ｎ型ア
ルミニウム・ガリウム・砒素（ＧａＡｓ／ ｎ −Ｍ
ＧａＡｓ）へテロ接合の構造に関する。
（ｂｌ 従来技術と問題点
従来、ヘテロ接合を有し、二次元電子ガスを利用して高
速動作を可能とした化合物半導体装置を構成するための
ＧａＡｓ／ ｎ −％ ＧａＡｓヘテロ構造は、主とし
て分子線エピタキシアル成長（ＭＢＥ）法により成長せ
しめたノンドープＧａＡｓ層と、更にその上に成長せし
めたシリコン（Ｓｉ） ドープのｎ −ＡＱｘ Ｇａ
ｌアＡｓ層とから構成されていた。ここでｎ −５ＸＧ
ａｌヶＡｓ層を、Ｓｉをドープすることにより形成する
のは、Ｓｉが成長中の拡散効果の最も少ないｎ型ドーパ
ントであって、高電子移動度を得るのに必要な選択ドー
ピングを効果的に実現出来る唯一の元素であることによ
る。しかしこのＳｉドープのｎ ７’＆ｘ Ｇａｐ−
ＸＡｓ層においては、多（のトラップが存在するという
問題がある。特にＳｉドナーと空格子点欠陥の作るＤｘ
センターと呼ばれるトラップが高濃度（〜Ｉ ＸＩＯ”
（Ｃｍ−３） ）に存在し、これかへテロ接合を有
し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化
合物半導体装置が光照射を受けた場合に素子特性に光応
答を生じ、安定な動作を妨げる原因となる。即ちかかる
トラップが存在すると、製造工程中等において光照射を
受けた場合に上記トラップからキャリアが励起されるた
め、キャリア濃度が変動する。このため素子特性が変動
し、しかもかかるキャリア濃度の変動は素子毎に異なる
ため素子特性のバラツキを生じる原因となる。
速動作を可能とした化合物半導体装置を構成するための
ＧａＡｓ／ ｎ −％ ＧａＡｓヘテロ構造は、主とし
て分子線エピタキシアル成長（ＭＢＥ）法により成長せ
しめたノンドープＧａＡｓ層と、更にその上に成長せし
めたシリコン（Ｓｉ） ドープのｎ −ＡＱｘ Ｇａ
ｌアＡｓ層とから構成されていた。ここでｎ −５ＸＧ
ａｌヶＡｓ層を、Ｓｉをドープすることにより形成する
のは、Ｓｉが成長中の拡散効果の最も少ないｎ型ドーパ
ントであって、高電子移動度を得るのに必要な選択ドー
ピングを効果的に実現出来る唯一の元素であることによ
る。しかしこのＳｉドープのｎ ７’＆ｘ Ｇａｐ−
ＸＡｓ層においては、多（のトラップが存在するという
問題がある。特にＳｉドナーと空格子点欠陥の作るＤｘ
センターと呼ばれるトラップが高濃度（〜Ｉ ＸＩＯ”
（Ｃｍ−３） ）に存在し、これかへテロ接合を有
し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化
合物半導体装置が光照射を受けた場合に素子特性に光応
答を生じ、安定な動作を妨げる原因となる。即ちかかる
トラップが存在すると、製造工程中等において光照射を
受けた場合に上記トラップからキャリアが励起されるた
め、キャリア濃度が変動する。このため素子特性が変動
し、しかもかかるキャリア濃度の変動は素子毎に異なる
ため素子特性のバラツキを生じる原因となる。
（Ｃ１発明の目的
本発明の目的は上記Ｄｘセンター生成の原因となってい
るドーパントＳｉを、一部分錫（Ｓｎ）に変更すること
によってｎ −頭ＸＧａ、−，Ａｓ中のトラップ濃度を
低減し、光応答が少なく安定に動作するヘテロ接合を有
し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化
合物半導体装置を提供することにある。
るドーパントＳｉを、一部分錫（Ｓｎ）に変更すること
によってｎ −頭ＸＧａ、−，Ａｓ中のトラップ濃度を
低減し、光応答が少なく安定に動作するヘテロ接合を有
し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能とした化
合物半導体装置を提供することにある。
＋ｄ） 発明の構成
本発明の特徴は、半絶縁性ガリウム・砒素基板と、該基
板上に形成されたノンドープのガリウム・砒素層と、該
ノンドープのガリウム・砒素層上に形成されたｎ型のア
ルミニウム・ガリウム・砒素層とを具備し、且つ、前記
ｎ型のアルミニウム・ガリウム・砒素層には、前記ノン
ドープのガリウム・砒素層との界面近傍においてシリコ
ンがドープされ、残りの部分には錫がドープされてなる
ことにある。
板上に形成されたノンドープのガリウム・砒素層と、該
ノンドープのガリウム・砒素層上に形成されたｎ型のア
ルミニウム・ガリウム・砒素層とを具備し、且つ、前記
ｎ型のアルミニウム・ガリウム・砒素層には、前記ノン
ドープのガリウム・砒素層との界面近傍においてシリコ
ンがドープされ、残りの部分には錫がドープされてなる
ことにある。
ｔｅ＋ 発明の実施例
ＭＢＥ法によりｎ型＃ｘ Ｇａ、−ＸＡｓ （ｘ ＃０
．３ ）を形成するドーパントとしては、一般にシリコ
ン（Ｓｉ）か錫（Ｓｎ）が用いられる。Ｓｉはへテロ接
合を有し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能と
した化合物半導体装置に必要な急峻なドーピングプロフ
ァイルを形成するが、前述の如く高濃度のトラップを含
むという欠点がある。一方Ｓｎはトラップは殆ど含まな
くすることが出来るが、偏析効果のため急峻なプロファ
イルを得ることが出来ず、ヘテロ接合を有し、二次元電
子ガスを利用して高速動作を可能とした化合物半導体装
置用材料に対するドーパントとしては不適当である。そ
こで本発明においては、急峻なプロファイルを必要とす
るヘテロ界面付近のみはＳｉをドープし、これ以外の表
面側は、Ｓｎをドープすることにより高電子移動度とい
う特徴を損なうことなく、ｎ−Ａｃ１ＸＧａ１−ｙＡｓ
中の全トラップ中の全トラップ濃度を低減しようとする
ものである。
．３ ）を形成するドーパントとしては、一般にシリコ
ン（Ｓｉ）か錫（Ｓｎ）が用いられる。Ｓｉはへテロ接
合を有し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可能と
した化合物半導体装置に必要な急峻なドーピングプロフ
ァイルを形成するが、前述の如く高濃度のトラップを含
むという欠点がある。一方Ｓｎはトラップは殆ど含まな
くすることが出来るが、偏析効果のため急峻なプロファ
イルを得ることが出来ず、ヘテロ接合を有し、二次元電
子ガスを利用して高速動作を可能とした化合物半導体装
置用材料に対するドーパントとしては不適当である。そ
こで本発明においては、急峻なプロファイルを必要とす
るヘテロ界面付近のみはＳｉをドープし、これ以外の表
面側は、Ｓｎをドープすることにより高電子移動度とい
う特徴を損なうことなく、ｎ−Ａｃ１ＸＧａ１−ｙＡｓ
中の全トラップ中の全トラップ濃度を低減しようとする
ものである。
以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図であって、
ｌは半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はノンドープのＧａＡｓ
Ｎ、 ３はノンドープのＡ（！ ｘ Ｇａ、ＬＸＡｓ層
、４はＳｉをドープしたｎ −Ｍｘ Ｇａ１−ＸＡｓ層
、５はＳｎをドープしたｈ Ａｔ！ｘ Ｇａ、−ＸＡ
ｓ層、６はｎ Ａ１２ｘ Ｇａ、ＸＡｓ層全体を示す
。これら各層はいずれもＭＢＥ法により形成され、その
厚さはノンドープのＮ１ｘＧａ、−、Ａｓ３が凡そ６０
〔人） 、Ｓｉドープのｎ Ａｌ’Ｘ Ｇａ１−）＜
Ａｓ層４は凡そ０．０２ Ｃμｍ） 、Ｓｎドープのｎ
−ＡＩ２Ｘ Ｇａ１−Ｘ４３層５は凡そ０．１〔μｍ
〕とした。
ｌは半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はノンドープのＧａＡｓ
Ｎ、 ３はノンドープのＡ（！ ｘ Ｇａ、ＬＸＡｓ層
、４はＳｉをドープしたｎ −Ｍｘ Ｇａ１−ＸＡｓ層
、５はＳｎをドープしたｈ Ａｔ！ｘ Ｇａ、−ＸＡ
ｓ層、６はｎ Ａ１２ｘ Ｇａ、ＸＡｓ層全体を示す
。これら各層はいずれもＭＢＥ法により形成され、その
厚さはノンドープのＮ１ｘＧａ、−、Ａｓ３が凡そ６０
〔人） 、Ｓｉドープのｎ Ａｌ’Ｘ Ｇａ１−）＜
Ａｓ層４は凡そ０．０２ Ｃμｍ） 、Ｓｎドープのｎ
−ＡＩ２Ｘ Ｇａ１−Ｘ４３層５は凡そ０．１〔μｍ
〕とした。
本実施例では上記第１図により理解されるように、ｎ−
ＭｌｘＧａ、−ＸＡｓ層６のうちへテロ接合界面近傍の
２００〔人〕程をＳｔをドープして形成し、残りの部分
をＳｎをドープすることにより形成した。
ＭｌｘＧａ、−ＸＡｓ層６のうちへテロ接合界面近傍の
２００〔人〕程をＳｔをドープして形成し、残りの部分
をＳｎをドープすることにより形成した。
第２図に上述の如く構成した本実施例のドーピング・プ
ロファイルを示す。前述のようにＳｎは偏析効果がある
ことから、一点鎖線Ａで示すようにドーピングの先端部
分において急峻なプロファイルが得られず、傾斜分布を
呈する。そこで本実施例では当該部分に偏析効果を持た
ないＳｔを併せてドーピングすることにより、実線Ｂで
示すようにｎ Ａ１２ｘ Ｇａｐ−ＸＡｓ層６とノ４
ンドーブのＡｔ）ｘ Ｇａ、−ｘへＳ層３との境界部に
、急峻な界面ドーピング・プロファイルを形成した。
ロファイルを示す。前述のようにＳｎは偏析効果がある
ことから、一点鎖線Ａで示すようにドーピングの先端部
分において急峻なプロファイルが得られず、傾斜分布を
呈する。そこで本実施例では当該部分に偏析効果を持た
ないＳｔを併せてドーピングすることにより、実線Ｂで
示すようにｎ Ａ１２ｘ Ｇａｐ−ＸＡｓ層６とノ４
ンドーブのＡｔ）ｘ Ｇａ、−ｘへＳ層３との境界部に
、急峻な界面ドーピング・プロファイルを形成した。
このように本実施例ではｎ Ａ１２ Ｘ Ｇａ１−ｘ
Ａｓｌｉ ６のうち、ヘテロ接合近傍部分のみをＳｉド
ープして形成することにより、高電子移動度を得るのに
十分な、急峻な界面ドーピング・プロファイルを得ると
共に、且つ残りの大部分の領域をトラップを形成するこ
とのないＳｎドープして形成することにより、全体とし
てトラップの少ないｎ ＡＱｘ Ｇａ１−ＸＡｓ層を
得ることが出来た。
Ａｓｌｉ ６のうち、ヘテロ接合近傍部分のみをＳｉド
ープして形成することにより、高電子移動度を得るのに
十分な、急峻な界面ドーピング・プロファイルを得ると
共に、且つ残りの大部分の領域をトラップを形成するこ
とのないＳｎドープして形成することにより、全体とし
てトラップの少ないｎ ＡＱｘ Ｇａ１−ＸＡｓ層を
得ることが出来た。
この後の通常の製造工程に従ってソース、ドレイン１ゲ
ートの各電極を形成して、第３図に示す本実施例のへテ
ロ接合を有し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可
能とした化合物半導体装置が完成する。同図において、
７，８はそれぞれ上記ｎ −＃！ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ層
５とオーミック接触をなすソース、ドレイン電極、９は
ｎ ＭＸＧａ、−、八ｓＮ５とショットキ接触をなす
ゲート電極である。
ートの各電極を形成して、第３図に示す本実施例のへテ
ロ接合を有し、二次元電子ガスを利用して高速動作を可
能とした化合物半導体装置が完成する。同図において、
７，８はそれぞれ上記ｎ −＃！ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ層
５とオーミック接触をなすソース、ドレイン電極、９は
ｎ ＭＸＧａ、−、八ｓＮ５とショットキ接触をなす
ゲート電極である。
（［１発明の詳細
な説明した如く本発明によれば、ヘテロ接合を構成する
ｎ ％ＸＧａ１−ＸＡｓ層６の大部分をＳｎをドープ
して形成するため、ｎ−ＡＯｘＧａ、アＡｓ層６中の全
トラップ濃度を大幅に低減することが出来る。
ｎ ％ＸＧａ１−ＸＡｓ層６の大部分をＳｎをドープ
して形成するため、ｎ−ＡＯｘＧａ、アＡｓ層６中の全
トラップ濃度を大幅に低減することが出来る。
従って光応答の少ないヘテロ接合を有し、二次元電子ガ
スを利用して高速動作を可能とした化合物半導体装置を
作成することが可能となり、素子特性が向上し安定化す
るとともに、バラツキが少なくなる。
スを利用して高速動作を可能とした化合物半導体装置を
作成することが可能となり、素子特性が向上し安定化す
るとともに、バラツキが少なくなる。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
は本発明に係るヘテロ接合を有し、二次元電子ガスを利
用して高速動作を可能とした化合物半導体装置のへテロ
接合の構成を示す要部断面図、第２図は上記へテロ接合
近傍のドーピング・プロファイルを示す曲線図、第３図
は上記一実施例の完成体を示す要部断面図である。 図において、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はノンドー
プのＧａＡｓ層、３はノンドープのＭｘ Ｇａｒ−ｘＡ
ｓ層、４はＳｔドープのｎ ＡＱｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
層、５はＳｎドープのｎ Ｍ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ層
、６ばｎ −Ａ１２ Ｘ Ｇａ、−ｙｎＳ層全体を示す
。 第１図 第２図 表面か悄を ３１３ 手続補正書昧即 昭和 年 月 口 ５８．４，１９ １・Ｉ（ｆ’ｌの表示 昭和９７＋１−持許願第２Ｊ３／２ダ号２発明の名（ｈ
、半導体装置 ３ 補正をする者 事１’ｌとの関係 特許出願人住所 神奈川県
川崎市中原区」二手＋１１中１０１５番地（５２２）名
称富士通株式会社 ４ 代 理 人 住所 神奈川県川崎市中
原区に小１．１１中１０１５番地７ 補 市の 村 象
図面第３図 ８補１１、の内容別紙の通り 第３図
は本発明に係るヘテロ接合を有し、二次元電子ガスを利
用して高速動作を可能とした化合物半導体装置のへテロ
接合の構成を示す要部断面図、第２図は上記へテロ接合
近傍のドーピング・プロファイルを示す曲線図、第３図
は上記一実施例の完成体を示す要部断面図である。 図において、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はノンドー
プのＧａＡｓ層、３はノンドープのＭｘ Ｇａｒ−ｘＡ
ｓ層、４はＳｔドープのｎ ＡＱｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
層、５はＳｎドープのｎ Ｍ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ層
、６ばｎ −Ａ１２ Ｘ Ｇａ、−ｙｎＳ層全体を示す
。 第１図 第２図 表面か悄を ３１３ 手続補正書昧即 昭和 年 月 口 ５８．４，１９ １・Ｉ（ｆ’ｌの表示 昭和９７＋１−持許願第２Ｊ３／２ダ号２発明の名（ｈ
、半導体装置 ３ 補正をする者 事１’ｌとの関係 特許出願人住所 神奈川県
川崎市中原区」二手＋１１中１０１５番地（５２２）名
称富士通株式会社 ４ 代 理 人 住所 神奈川県川崎市中
原区に小１．１１中１０１５番地７ 補 市の 村 象
図面第３図 ８補１１、の内容別紙の通り 第３図
Claims (1)
- 半絶縁性ガリウム・砒素基板と、該基板上に形成された
ノンドープのガリウム・砒素層と、該ノンドープのガリ
ウム・砒素層上に形成されたｎ型のアルミニウム・ガリ
ウム・砒素層とを具備し、且つ、前記ｎ型のアルミニウ
ムーガリウム・砒素層には、前記ノンドープのガリウム
・砒素層との界面近傍においてシリコンがドープされ、
残りの部分には錫がドープされてなることを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23312582A JPS59119768A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23312582A JPS59119768A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119768A true JPS59119768A (ja) | 1984-07-11 |
Family
ID=16950141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23312582A Pending JPS59119768A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59119768A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213080A (ja) * | 1985-07-11 | 1987-01-21 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合を有する半導体装置 |
| JPS62266874A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| US5140386A (en) * | 1991-05-09 | 1992-08-18 | Raytheon Company | High electron mobility transistor |
-
1982
- 1982-12-24 JP JP23312582A patent/JPS59119768A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213080A (ja) * | 1985-07-11 | 1987-01-21 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合を有する半導体装置 |
| JPS62266874A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
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