JPS59228768A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPS59228768A JPS59228768A JP58103552A JP10355283A JPS59228768A JP S59228768 A JPS59228768 A JP S59228768A JP 58103552 A JP58103552 A JP 58103552A JP 10355283 A JP10355283 A JP 10355283A JP S59228768 A JPS59228768 A JP S59228768A
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- Japan
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- Pending
Links
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 208000007514 Herpes zoster Diseases 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 76
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 10
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- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
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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
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
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】
(発明の技術分野)
本発明はノーマリ−オン構造の電界効果トランジスタと
、ノーマリ−オフ構造の電界効果トランジスタとを同一
半導体基板上に有する高速の半導体集積回路に関する。
、ノーマリ−オフ構造の電界効果トランジスタとを同一
半導体基板上に有する高速の半導体集積回路に関する。
(従来技術)
電界効果トランジスタを組込んだ多くの半導体集積回路
構造が従来より提案されている。これら電界効果トラン
ジスタの中で化合物半導体を用いたショットキケ゛−ト
電界効果トランジスタやp−n接合ダート電界効果トラ
ンジスタは半絶縁性基板表面に形成された単一の導電層
(通常はn型導電層)の抵抗を、導電層表面に形成され
たショットキ接合又はp−n接合の空乏層の厚みで、制
御するようになしている。そしてノーマリ−オフ構造で
はケ”−1−電圧Ovの状態で、ビルトインボテそして
例えばGaAsを用いた論理ICでは、ノーマリ−オン
構造とノーマリ−オフ構造とを同一基板上に作シ分ける
ことが必要であシ、通常はこの作ここで、本発明の説明
に先立ち先ず第1図を参照し、ノーマリ−オン及びノー
マリ−オフ構造の電界効果トランジスタを夫々有する従
来の半導体集積回路構造につき説明する。
構造が従来より提案されている。これら電界効果トラン
ジスタの中で化合物半導体を用いたショットキケ゛−ト
電界効果トランジスタやp−n接合ダート電界効果トラ
ンジスタは半絶縁性基板表面に形成された単一の導電層
(通常はn型導電層)の抵抗を、導電層表面に形成され
たショットキ接合又はp−n接合の空乏層の厚みで、制
御するようになしている。そしてノーマリ−オフ構造で
はケ”−1−電圧Ovの状態で、ビルトインボテそして
例えばGaAsを用いた論理ICでは、ノーマリ−オン
構造とノーマリ−オフ構造とを同一基板上に作シ分ける
ことが必要であシ、通常はこの作ここで、本発明の説明
に先立ち先ず第1図を参照し、ノーマリ−オン及びノー
マリ−オフ構造の電界効果トランジスタを夫々有する従
来の半導体集積回路構造につき説明する。
第1図に示す電界効果トランジスタは高純度のGaAs
層とn型GaAAAs層との界面に発生する二次元電子
ガス層を導電層として用いるタイプのトランジスタであ
り、第1図(4)はノーマリ−オン構造。
層とn型GaAAAs層との界面に発生する二次元電子
ガス層を導電層として用いるタイプのトランジスタであ
り、第1図(4)はノーマリ−オン構造。
及び第1図(B)はノーマリ−オフ構造を夫々示し、こ
れらは同一の半導体基板上に形成されている。
れらは同一の半導体基板上に形成されている。
この半導体基板lとして半絶縁性GaAs基板を使用し
、この基板l上に、例えばモレキュラ・ビーム・エピタ
キシ法(以下単にMBE法と称する)で、約1000H
の厚さの高純度GaAs層2、約1000Xの厚さの高
純度Ga、0 、7A0 、3AS層3、約500Xの
厚さのn型G a o 、 3 AZ o 、 7A
3層(この層4には約I X 1018cn+ ’の濃
度でシリコン(Sl)がドーピングされている)、約2
000Xの厚さの高純度特開[]]H59−22876
82) GaAs層5を順次に堆積させて形成させている。この
電界効果トランジスタの構造では導電層6としての二次
元電子ガスはn型GaAtAs層4と高純度GaAs層
5の表面にケ゛−ト電極7と、ソース及びドレイン電極
8及び9を夫々形成しており、これに対し第1図(B)
に示すノーマリ−オフ構造ではこの高純度GaAs層5
の表面の、ケ゛−ト電極ンを設けるべき箇所を例えばイ
オンミリングによって選択エツチングして凹所10を形
成し、との凹所10の底部と導電層6との間の距離が最
大でも約500又となるようにし、との凹所1’0の底
部にケ゛−ト電極7を設け、ソース及びドレイン電極8
及び9をこの凹所10外の表面上に夫々設けている。
、この基板l上に、例えばモレキュラ・ビーム・エピタ
キシ法(以下単にMBE法と称する)で、約1000H
の厚さの高純度GaAs層2、約1000Xの厚さの高
純度Ga、0 、7A0 、3AS層3、約500Xの
厚さのn型G a o 、 3 AZ o 、 7A
3層(この層4には約I X 1018cn+ ’の濃
度でシリコン(Sl)がドーピングされている)、約2
000Xの厚さの高純度特開[]]H59−22876
82) GaAs層5を順次に堆積させて形成させている。この
電界効果トランジスタの構造では導電層6としての二次
元電子ガスはn型GaAtAs層4と高純度GaAs層
5の表面にケ゛−ト電極7と、ソース及びドレイン電極
8及び9を夫々形成しており、これに対し第1図(B)
に示すノーマリ−オフ構造ではこの高純度GaAs層5
の表面の、ケ゛−ト電極ンを設けるべき箇所を例えばイ
オンミリングによって選択エツチングして凹所10を形
成し、との凹所10の底部と導電層6との間の距離が最
大でも約500又となるようにし、との凹所1’0の底
部にケ゛−ト電極7を設け、ソース及びドレイン電極8
及び9をこの凹所10外の表面上に夫々設けている。
この従来の半導体集積回路における電界効果トランジス
タでは、ノーマリ−オン構造と、ノーマリ−オフ構造と
を、エッチ、ングによるエピタキシャル層の厚さ制御に
よって、作り分けているため、(イ) この電界効果ト
ランジスタの構造はエツチングにより表面に段差が形成
されるだめIC化に適さないこと (ロ) エツチング深さの制御が困難であるだめ再現性
が悪いこと といった欠点がある。
タでは、ノーマリ−オン構造と、ノーマリ−オフ構造と
を、エッチ、ングによるエピタキシャル層の厚さ制御に
よって、作り分けているため、(イ) この電界効果ト
ランジスタの構造はエツチングにより表面に段差が形成
されるだめIC化に適さないこと (ロ) エツチング深さの制御が困難であるだめ再現性
が悪いこと といった欠点がある。
この目的の達成を図るため、本発明における半導体集積
回路によれば、半導体基板上に夫々第−及び第二導電層
として供する二つの堆積層を、電気的分離層として作用
すべき中間層を挾んで、形成し、第一電界効果トランジ
スタのソース及びドレイン電極をこれら第−及び第二導
電層と電気的に接続し、第二電界効果トランジスタのソ
ース及びドレイン電極をこれら第−及び第二導電層のい
ずれか一方の導電層と電気的に接続することを特徴どす
る。
回路によれば、半導体基板上に夫々第−及び第二導電層
として供する二つの堆積層を、電気的分離層として作用
すべき中間層を挾んで、形成し、第一電界効果トランジ
スタのソース及びドレイン電極をこれら第−及び第二導
電層と電気的に接続し、第二電界効果トランジスタのソ
ース及びドレイン電極をこれら第−及び第二導電層のい
ずれか一方の導電層と電気的に接続することを特徴どす
る。
(実施例の説明)
以下、図面によシ本発明の実施例につき説明するO
尚、図中同一の構成成分については同一符号を伺して示
し、これらの成分の寸法、形状及び配置は正確に示して
おらず説明の便宜のため概略的に示しであるにすぎない
。
し、これらの成分の寸法、形状及び配置は正確に示して
おらず説明の便宜のため概略的に示しであるにすぎない
。
第2図は本発明による半導体集積回路の一実施例を示す
線図で、特に高速の化合物半導体集積回路の構造を示し
ている。この実施例では、半導体の層には1×1018
ffl−3の濃度でシリコン(Sl)が゛ドーピングさ
れている)及び他方の堆積層13と・して厚さ約500
xの高純度GaAs WIを夫々堆積して形成する。こ
の場合各層の層厚はMBE法で堆積させているので原子
層のオーダ(10X以内)で制御できる。そしてこの実
施例では、第一導電層として供する二次元電子ガス層は
中間層12であるn型Ga o 、 7AZo 、 3
A s層と、他方の堆積層13である高純度GaAs層
との間に破線14で示すように発生すると共に、一方の
堆積層1ノである高純度GaA s層と中間層12との
間に破線15で示すように第二導電層として供する他方
の電子ガス層が発生する。
線図で、特に高速の化合物半導体集積回路の構造を示し
ている。この実施例では、半導体の層には1×1018
ffl−3の濃度でシリコン(Sl)が゛ドーピングさ
れている)及び他方の堆積層13と・して厚さ約500
xの高純度GaAs WIを夫々堆積して形成する。こ
の場合各層の層厚はMBE法で堆積させているので原子
層のオーダ(10X以内)で制御できる。そしてこの実
施例では、第一導電層として供する二次元電子ガス層は
中間層12であるn型Ga o 、 7AZo 、 3
A s層と、他方の堆積層13である高純度GaAs層
との間に破線14で示すように発生すると共に、一方の
堆積層1ノである高純度GaA s層と中間層12との
間に破線15で示すように第二導電層として供する他方
の電子ガス層が発生する。
第2図(A)に示す方の電界効果トランジスタはノーマ
リ−オフ構造の第二電界効果トランジスタであり、第2
図(B)に示す方はノーマリ−オン構造の、第一電界効
果トランジスタである。この第二電界効果トランジスタ
では工ぼタキンヤル唯MN1.3の表面にケ゛−1・電
極7と、ソース及びドレイン電極8及び9を夫々直接形
成している。そして中間77K)ではこの中間層12は
ほぼ絶縁状態となり、従って使用時には上下に存在する
各堆積層11及び13を電気的に分離する分離層として
作用する。これがだめこの実施例における第二電界効果
トランジスタではそのソース及びドレインオーミック電
極7及び8は堆積層13中の導電層すなわち二次元電子
ガス14とのみ電気的に接続されることとなる。従って
、第2図(A)の構造では上側の二次元電子ガス層14
のみをケ8−ト電極7を介してピンチオフすることによ
シミ界効果トランジスタを遮断状態とすることが出来、
この場合高純度GaAs層13の厚みを約500Xにと
っているだめノーマリ−オフ構造とすることが出来る。
リ−オフ構造の第二電界効果トランジスタであり、第2
図(B)に示す方はノーマリ−オン構造の、第一電界効
果トランジスタである。この第二電界効果トランジスタ
では工ぼタキンヤル唯MN1.3の表面にケ゛−1・電
極7と、ソース及びドレイン電極8及び9を夫々直接形
成している。そして中間77K)ではこの中間層12は
ほぼ絶縁状態となり、従って使用時には上下に存在する
各堆積層11及び13を電気的に分離する分離層として
作用する。これがだめこの実施例における第二電界効果
トランジスタではそのソース及びドレインオーミック電
極7及び8は堆積層13中の導電層すなわち二次元電子
ガス14とのみ電気的に接続されることとなる。従って
、第2図(A)の構造では上側の二次元電子ガス層14
のみをケ8−ト電極7を介してピンチオフすることによ
シミ界効果トランジスタを遮断状態とすることが出来、
この場合高純度GaAs層13の厚みを約500Xにと
っているだめノーマリ−オフ構造とすることが出来る。
第2図(B)に示す第一電界効果トランジスタは前述し
た第二電界効果トランジスタの構造に対して追加の領域
16を有している。すなわち、この実施例では第一電界
効果トランジスタのノース及びドレインオーミック電極
7及び8の下側に堆積層13、中間層12及び堆積層1
1の導電層15の及びドレインオーミック電極8及び9
を二つの導電層14及び15の双方と電気的に接続する
ことが出来る。この場合、第一電界効果トランジスタケ
ゲート電極7の電位を制御して遮断状態にするためには
二つの導電層14及び15を形成する二次元電子ガス層
をピンチオンさせなければならず、従ってこの構造はノ
ーマリ−オン構造となっている。
た第二電界効果トランジスタの構造に対して追加の領域
16を有している。すなわち、この実施例では第一電界
効果トランジスタのノース及びドレインオーミック電極
7及び8の下側に堆積層13、中間層12及び堆積層1
1の導電層15の及びドレインオーミック電極8及び9
を二つの導電層14及び15の双方と電気的に接続する
ことが出来る。この場合、第一電界効果トランジスタケ
ゲート電極7の電位を制御して遮断状態にするためには
二つの導電層14及び15を形成する二次元電子ガス層
をピンチオンさせなければならず、従ってこの構造はノ
ーマリ−オン構造となっている。
(発明の効果)
上述した処より明らかなように、本発明による半導体集
積回路によれば、同一半導体基板上にエピタキシャルそ
の他の方法で形成した各層を有する同一ウェーハでソー
ス及びドレイン電極に対し電気的に接続すべき導電層す
なわち二次元電子ガス層の数を一層とするか二層とする
かによってノーマリ−オフ構造がノーマリ−オン構造と
することが出来るので、その構造が簡単容易となる。
積回路によれば、同一半導体基板上にエピタキシャルそ
の他の方法で形成した各層を有する同一ウェーハでソー
ス及びドレイン電極に対し電気的に接続すべき導電層す
なわち二次元電子ガス層の数を一層とするか二層とする
かによってノーマリ−オフ構造がノーマリ−オン構造と
することが出来るので、その構造が簡単容易となる。
さらに、ノーマリーオノ構造に対応する電界効果トラン
ジスタのケ゛−ト電極を形成すべき層表面に凹所を形成
する必要が々いため、このトランジスタの表面に段差が
形成されず、従って本発明にによシこれらの層厚を極め
て高精度で制御出来るので、との層厚にのみ依存するピ
ンチオフ電圧を非常に高精度で制御できる。
ジスタのケ゛−ト電極を形成すべき層表面に凹所を形成
する必要が々いため、このトランジスタの表面に段差が
形成されず、従って本発明にによシこれらの層厚を極め
て高精度で制御出来るので、との層厚にのみ依存するピ
ンチオフ電圧を非常に高精度で制御できる。
さらに本発明集積回路は上述したように表面が平坦な状
態で同一ウェーハにピンチオフ電圧を精度良く制御出来
るノーマリ−オフ構造及びノーマリ−オン構造の電界効
果トランジスタを作り分けることが出来る構造となって
いるため、高速かつ高均−輪理ICの製作に極めて好適
である。
態で同一ウェーハにピンチオフ電圧を精度良く制御出来
るノーマリ−オフ構造及びノーマリ−オン構造の電界効
果トランジスタを作り分けることが出来る構造となって
いるため、高速かつ高均−輪理ICの製作に極めて好適
である。
(変形例の説明)
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
多くの変形もしくは変更を行ない得ること明らかである
。例えば、上述した実施例では高純度GaAs−n型G
aAAAs界面に発生する二次元電子ガス層を導電層と
して用いたが、このような二次元電子ガス層を層界面に
生ずる他の材料の組合わせから成る半導体集積回路であ
ってもよいこと勿論である。
多くの変形もしくは変更を行ない得ること明らかである
。例えば、上述した実施例では高純度GaAs−n型G
aAAAs界面に発生する二次元電子ガス層を導電層と
して用いたが、このような二次元電子ガス層を層界面に
生ずる他の材料の組合わせから成る半導体集積回路であ
ってもよいこと勿論である。
さらに上述した実施例の構造ではノーマリ−オフ構造の
電界効果トランジスタの表面層を形成すさらに、所要に
応じ、半導体基板と下側の堆積;;l ’、−1’ t
+ 層′と::の間或いは上側の堆積層と各電極との間に別
: ・ ・; の層゛を夫々形成してもよい。
電界効果トランジスタの表面層を形成すさらに、所要に
応じ、半導体基板と下側の堆積;;l ’、−1’ t
+ 層′と::の間或いは上側の堆積層と各電極との間に別
: ・ ・; の層゛を夫々形成してもよい。
田又、接続領域の材料は所要に応じ他の材料とすること
も出来る。
も出来る。
第1図は従来のノーマリ−オフ構造の電界効果トランジ
スタ及びノーマリ−オン構造の電界効果トランジスタを
有する半導体集積回路の構造を示す線図、 第2図は本発明によるノーマリ−オフ構造の電界効果ト
ランジスタ及びノーマリ−オン構造の電界効果トランジ
スタを同一半導体基板上に有する半導体集積回路の一実
施例を示す拡大断面図である。 1・・・半導体基板(例えば半絶縁性GaA、s基板)
、7・・・ケゝ−ト電極、8・・・ソース電極、9・・
・ドレイン電極、11・・・堆積層(例えば高純度Ga
As層)、12・・・中間層(例えばn型のGa、7A
Ao、3As層)、13・・・堆積層(例えば高純度G
aAs層)、14・・・特許出願人 工業技術院長句
1)裕 部第1 (Al 第2 (A) 図 +81 図 (81
スタ及びノーマリ−オン構造の電界効果トランジスタを
有する半導体集積回路の構造を示す線図、 第2図は本発明によるノーマリ−オフ構造の電界効果ト
ランジスタ及びノーマリ−オン構造の電界効果トランジ
スタを同一半導体基板上に有する半導体集積回路の一実
施例を示す拡大断面図である。 1・・・半導体基板(例えば半絶縁性GaA、s基板)
、7・・・ケゝ−ト電極、8・・・ソース電極、9・・
・ドレイン電極、11・・・堆積層(例えば高純度Ga
As層)、12・・・中間層(例えばn型のGa、7A
Ao、3As層)、13・・・堆積層(例えば高純度G
aAs層)、14・・・特許出願人 工業技術院長句
1)裕 部第1 (Al 第2 (A) 図 +81 図 (81
Claims (1)
- ノーマリ−オン構造の第一電界効果トラン・ゾスタと、
ノーマリ−オフ構造の第二電界効果トランジスタとを同
一半導体基板上に設けた半導体集積回路において、前記
半導体基板・上に夫々第−及び第二導電層として供する
二つの堆積層を、電気的びドレイン電極を前記第−及び
第二導電層のいずれか一方の導電層と電気的に接続して
成ることを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58103552A JPS59228768A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58103552A JPS59228768A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59228768A true JPS59228768A (ja) | 1984-12-22 |
Family
ID=14356983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58103552A Pending JPS59228768A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59228768A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016512927A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-05-09 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションNorthrop Grumman Systems Corporation | 超格子凹凸状ゲート電界効果トランジスタ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5730374A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPS5776879A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
-
1983
- 1983-06-11 JP JP58103552A patent/JPS59228768A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5730374A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPS5776879A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016512927A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-05-09 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションNorthrop Grumman Systems Corporation | 超格子凹凸状ゲート電界効果トランジスタ |
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