JPS59124771A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

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JPS59124771A
JPS59124771A JP23381882A JP23381882A JPS59124771A JP S59124771 A JPS59124771 A JP S59124771A JP 23381882 A JP23381882 A JP 23381882A JP 23381882 A JP23381882 A JP 23381882A JP S59124771 A JPS59124771 A JP S59124771A
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semiconductor layer
layer
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xas
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Yasumi Hikosaka
康己 彦坂
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field 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
    • H01L29/7787Field 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、A jl! G aA s / G a A
 s等のへテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用
して高速動作を可能にした化合物半導体装置の改良に関
する。
(1) 従来技術と問題点 一般に、前記種類の化合物半導体装置に於ける半導体層
構成は次のものが代表的である。
(1)ノン・ドープGaAs半導体Ft/n型AAxG
 a I−xΔS半導体i5/n型GaAs半導体層(
2)ノン・ドープGaAs半導体1iii/n型A 7
!、、。
Ga1−xoΔS半導体RZ n型グレーデッド/II
xGaI−XAS (xo≧X≧0)半導体Nln型G
aAs半導体層 尚、「グレーデッド」とは表面、即ち、n型GaAs半
導体層に近づくにつれてX値がOに近くなるように分布
させであることを意味する。
ところで、従来、前記化合物半導体装置では、ウェハに
対して選択ドライ・エツチング技術(要すれば、Jpn
、J、App 1.Phys、。
vo120.No、11.L847  (1981)参
照)を適用し、オーミック電極が形成されるn型GaA
s半導体層を選択的にエツチングすることに依りn型A
7!xGal−xAs半導体層に達する凹所を形成し、
該凹所内に露出された前記n型(2) A (l XG a I−x A 3半導体屓の表面に
ゲート電極を形成するようにして闇値電圧の調整を行な
っている。
このような技術を適用した場合、ウェハが前記(1)に
示したようなものであれば、表面へテロ接合側がアブラ
プトに変化していることに依り、闇値電圧の制御や面内
バラツキは良好であるが、ソース及びドレインのオーミ
ック・コンタクト直下の領域に於いて、第1図に見られ
るように、二つの同程度のバリアを有する電子障壁ポテ
ンシャルが形成され、これに依ってコンタクト抵抗が大
になる旨の欠点があった。尚、第1図に於いて、1はノ
ン・ドープG a A s半導体層、2はn型A/xG
 a I−xA S半導体層、3はn型GaAs半導体
層、4は2次元電子ガス層をそれぞれ示している。
そこで、このような欠点を除去する為、前記(2)に示
したようなグレーデッド構造を有する半導体層構成が考
えられたのであるが、これは第2図に見られるように、
表面へテロ障壁が消滅する為、コンタクト抵抗の低減を
図ることはできるが、逆(3) に選択ドライ・エツチング比が低下するので、闇値電圧
の制御精度が低下したり、面内バラツキが大になる等の
問題がある。尚、第2図では第1図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示してあり、5はn型ApXO
Ga1−xoAS半導体層を示している。尚、X+ x
O+ xl  (後記)等は全てXで代表され、唯、そ
の値が相違することを表わしているものとする。
発明の目的 本発明は、前記種類の化合物半導体装置に於ける電子ガ
ス供給層であるn型A’ e G a A s半導体層
の層構成を改良し、選択ドライ・エツチングに適したも
のを得て、闇値電圧の制御精度が良好であるとともに面
内バラツキも少なく、しかも、オーミック・コンタクト
電極のコンタクト抵抗を充分に低くできるようにするも
のである。
発明の構成 本発明では、前記種類の化合物半導体装置に於ける電子
ガス供給層であるn型A j! G a A s半導体
層として、選択ドライ・エツチングの選択比を(4) 充分に採ることができ、しかも、コンタクト抵抗も低減
できるようにする為、第3図に見られるようにX値を変
化させた半導体層構成のものを開発した。
第3図に於いて、11はノン・ドープGaAS半導体層
、12はn型Aβ にa  A5半導体層、xo   
+−X。
13はn型ブレ−デッドA RxGap−xA s  
(x +<X<XO)半導体層、14はn型A 7!x
 G a +−XAs半導体層、15はn型GaAs半
導体層をそれぞれ示している。
このような半導体層構成に於いて、xlの値としては、
Xo−0,1≧X1≧0.05であることが必要であり
、また、n型グレーデッドApxG a I−x A 
S半導体IFt13の厚さtをt≧0にすることが必要
である。
このような半導体層構成のウェハに対する選択ドライ・
エツチングは、第4図に見られる特性を持つことが必要
である。
第4図では縦軸にエツチング・レートを、横軸にA#x
Ga1−xAsのX値を採っである。
(5) 図から明らかなように、前記xIの下限である0、05
に於いても選択比は少なくとも10倍以」二に採ること
がでる。
また、X、の上限であるX+=Xo−0,1の値に於い
ても障壁抵抗は極めて低く抑えられことが第5図から理
解できる。
第5図はエネルギ・バンド・モデルであり、第4図に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示しである。尚
、16は2次元電子ガス層を指示している。
図から明らかなように、表面側のへテロ障壁が2次元電
子ガス層界面のへテロ障壁に比較して100C100C
以上も小さくなっている為、熱電子流に対する障壁抵抗
が1 〔%〕以下に抑えられるものである。
第4図及び第5図に関して説明したところから判るよう
に、本発明に依れば、闇値電圧の制御が良好であり、■
一つ、コンタクト抵抗の低減も図ることが可能であり、
ヘテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用して高速
動作を可能とした化合(6) 物体導体装置の型造には特に有効である。
発明の実施例 第6図は本発明一実施例の要部切断側面図を表わしてい
る。
図に於いて、21は厚さ1 〔μm〕のノン・ドープG
aAs半導体層、22は厚さ300 (人〕のn型A 
7!0,3G a o、7A s半導体層、23は厚さ
200〔人〕でX値が0.1<X<0.3の範囲にある
n型ブレ−デッドA 7! y G a I−X A 
s半導体層、24は厚さ例えば100 〔人〕のn型A
 7!o、IG a□、9A3半専体層、25は厚さ例
えば300 〔人〕のn型GaAs半導体層、25八は
M値電圧を調整する為のエツチングを行なうことに依り
形成された凹所、26は2次元電子ガス層、27SはA
u’ G e / A uのソース電極、27DはAu
 −G e/Auのドレイン電極、28ばA7!のゲー
ト電極をそれぞれ示している。ここでn型とは不純物濃
度がI X ] 0 ”  (cm−3)程度であるこ
とを意味するものである。
さて、本実施例に於いてゲート直下の闇値電圧(7) の調整を行なうには、n型GaAs半導体層25を成長
させた段階で、凹所25Aを形成するものであり、先ず
、凹所25Aの形成予定部分に開口を有するフォト・レ
ジスト膜を形成し、それをマスクとしてリアクティブ・
イオン・ビーム・工・ノチング法を適用し、エッチャン
トとしてccx2F 2/He  (1: 1.)の混
合ガスを使用することに依り、n型A (10,1G 
a 63AS半導体層24に対するn型GaAs半導体
層25の選択エツチング比は30倍程度を得ることがで
きる。そして、時間約20 〔秒〕のエツチングを行な
うことに依りn型GaAs半導体層25の一部を選択的
に除去して凹所25Aを形成することができた。
ゲート電極28を形成後、閾値電圧の測定、面内バラツ
キの測定を行なった結果、アブラプト構造を有するウェ
ハの場合と同等の均一性が高い闇値電圧分布を得た。ま
た、コンタクト抵抗についても、アブラプト構造の場合
に比較して小さい値が得られた。これ等の結果から、前
記半導体層の層構成が選択ドライ・エツチングに適した
もので(8) あること力く確言忍された。
発明の効果 本発明に依れば、AβGaAs/GaAsヘテロ接合構
造を有し、2次元電子ガスを利用して高速動作させる化
合物半導体装置に於いて、層構成が基板側からn型A 
1.xG al−xA s / n型グレーデッドA6
×Ga1−xAs  (x H<x<x6 )/nn型
7!  Ga  As/n型GaAsとなっているX 
      j−X 半導体層を使用し、xlの値がxO−0,1≧x1≧0
.05であって且つ前記n型グレーデッドA It y
 G a l−x A s半導体層の厚さtをt≧0と
なるようにしである。そして、そのような半導体層構成
を採った結果、闇値電圧を調整する為のn型GaAs半
導体層の選択ドライ・エツチングを容易且つ確実に行な
うことができるので、闇値電圧の制御精度を良好にする
ことができるとともに面内バラツキも僅少に抑えること
ができ、しかも、オーミック・コンタクト電極のコンタ
クト抵抗は充分に低く抑え得るものである。
【図面の簡単な説明】
(9) 第1図及び第2図は従来例に関するエネルギ・ハンド・
モデル、第3図は本発明一実施例の半導体層構成を説明
する為のn型AI!GaAs半導体層のX値分布を表わ
す線図、第4図はX値とエツチング・レートとの関係を
表わす線図、第5図は本発明一実施例に関するエネルギ
・バンド・モデル、第6図は本発明一実施例の要部切断
側面図である。 図に於いて、21はノン・ドープGaAs半導体層、2
2はn型A 120,3 G a o、7 A 5半導
体層、23はn型ブレ−デッドA I2 X Ga1−
XA s  (0、1<X<0.3)半導体層、24は
n型A 7!0.I G a o、9As半導体層、2
5はn型GaAs半導体層、26は2次元電子ガス層、
273はソース電極、27Dはドレイン電極、2Bはゲ
ート電極である。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  工具 久五部 (外3名) (10) mXu SV×−’gD’QV 第4図 00.5 AflxGal−XAsのX値 第5図 第6図 1−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 A I! G a A s / G a A sのへテ
    ロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用して高速動作
    させる化合物半導体装置に於いて、基板側がらn型AI
    X。 Ga1〜XnAs/n型グレーデツドA j! xG 
    a l−X A sの値がXo−0,1≧X、≧0.0
    5であり目、っ前記n型グレーデッドA 7!xG a
     I−x A S半導体層の厚さtがも≧0であること
    を特徴とする化合物半導体装置。
JP23381882A 1982-12-30 1982-12-30 化合物半導体装置 Granted JPS59124771A (ja)

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JPS6359268B2 JPS6359268B2 (ja) 1988-11-18

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4745448A (en) * 1985-12-24 1988-05-17 Raytheon Company Semiconductor devices having compensated buffer layers
JPS6449276A (en) * 1987-08-20 1989-02-23 Fujitsu Ltd Semiconductor device
EP0308969A2 (en) * 1987-09-25 1989-03-29 Siemens Aktiengesellschaft High electron mobility transistor structure
JPH01199475A (ja) * 1988-02-03 1989-08-10 Sanyo Electric Co Ltd ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP2005191449A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界効果トランジスタ

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