JPS60117677A - ヘテロ接合電界効果半導体装置 - Google Patents

ヘテロ接合電界効果半導体装置

Info

Publication number
JPS60117677A
JPS60117677A JP22443583A JP22443583A JPS60117677A JP S60117677 A JPS60117677 A JP S60117677A JP 22443583 A JP22443583 A JP 22443583A JP 22443583 A JP22443583 A JP 22443583A JP S60117677 A JPS60117677 A JP S60117677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
gaas
doped
semiconductor thin
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22443583A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Takigawa
正彦 滝川
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP22443583A priority Critical patent/JPS60117677A/ja
Publication of JPS60117677A publication Critical patent/JPS60117677A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L29/7782Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
    • H01L29/7783Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET using III-V semiconductor material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (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】 発明の技術分野 本発明は、2次元電子ガス層を利用して高速化を図つた
ヘテロ接合電界効果半導体装置の改良に関する。
従来技術と問題点 一般に、高濃度にドープされた半導体中の不純物ドナー
から供給された電子を電子親和力がより大きいノン・ド
ープの半導体中に遷移させることに依り、不純物散乱の
影響を極力低減させ、これに依り高電子移動度の2次元
電子ガス層を得て、これをチャネルとして用いるヘテロ
接合電界効果半導体装置が知られている。
現在、との種の電界効果半導体装置として実現している
のは、A jl! G a A s / G a A 
s系のみであり、これは、高濃度にドープされたA l
l G a A、 s層を電子供給層とし、GaAs層
をチャネルとする所謂選択ドープ構造であり、また、こ
のような構造に加えて、前記AlGaAs層を界面近傍
で量子井戸(quantum we l l)構造とす
るものも知られている。
然し乍ら、このA It G a A s / G a
 A s系電界効果半導体装置も完成されたものではな
く、未だ、多くの隘路が残されている。
例えば、AAGaAsは純度の面など結晶的に見て完全
なものではなく、従って、エネルギ・バンドの中に深い
単位を作る欠陥がかなり含まれ、そして、Aβの含有率
が高くなるとドナー・レベルが深くなるなどの問題もあ
る。
また、AAGaAsを成長するには、MBE(mole
cular beam epitaxy)法或いはMO
CVD (metal organic chemic
al vapour deposition)法などが
適用されるが、MBE法に依った場合、結晶内でGaを
均一に分散させることは困難であって塊になり易く、し
かも、量産に適しないなどの問題があり、そして、MO
CVD法に依った場合、アルシン(AsH3)、トリメ
チル・ガリウム、トリメチル・アルミニウムなどの有毒
ガスを取り扱う必要がある為、安全面に多大の費用を要
することになる。
このように、/’j!GaAsを用いることには、多(
の問題が内包されてはいるものの、AβGaA S /
 G a A s光半導体装置の大きな利点は、半導体
基板にGaAsを用いていることである。
即ち、GaAsは半導体基板としての研究の歴史も古く
、チャネルとして使用する場合の純度も問題はなく、極
めて良質なものが得られるので、近い将来、この種の半
導体装置をラインにのせて量産する際の大きな利点にな
るであろうと考えられる。
そこで、半導体基板としてGaAsを用い、その上に成
長させる半導体層としては、GaAsと格子定数が一致
し、しかも、/lを含まない組成の半導体があれば好都
合であると考えられよう。
そのような半導体としてはI nGaAs Pが存在す
る。然し乍ら、その系統のもので、最もヘテロ接合のバ
リアが高いとされているIno、4aGao、szPで
あっても0.26 (eV)程度にしかならない。
発明の目的 本発明は、信頬性が高いGaAs半導体基板を用い、A
AGaAs半導体層を用いることなく、GaAsP半導
体層を用い、しかも、ヘテロ接合のバリア・ハイドも充
分に高くすることができるようにし、また、製造する際
には従来から実績のある量産向きの技術を適用すること
が可能であるようにする。
発明の構成 本発明のへテロ接合電界効果半導体装置に於いては、チ
ャネルとなる2次元電子ガス層が生成されるGaAs半
導体層上にドープされたGaAsP半導体薄膜及びGa
As半導体薄膜を交互に成長して構成された多層半導体
層が設けられてなる構造を採っている。
一般に、基板等に格子整合しない半導体の薄膜と前記基
板等に格子整合する半導体の薄膜とを交互に積層し、格
子整合しない半導体層をミスフィツト・ディスロケーシ
ョンを発生することなしに成長させることは既に知られ
ている。
前記各薄膜に於いても、その厚みを適正に選択すること
に依って、GaASPとGaAsとの格子定数が異なっ
ていても、ミスフィツト・ディスロケーションを発生す
ることなく成長可能であり、そして、それ等薄膜の成長
には従来からMES−FETなどの製造で、量産実績が
ある気相成長法(VPE法)を適用することができる。
前記のようにして形成されたGaAsPとGaAsとの
間の伝導帯間の差は極めて大きい。
発明の実施例 第1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、1は半絶縁性GaAs基板、2はノン・ド
ープGaAs半導体層、3はノン・ドープGaAso、
sPo、s半導体薄膜、4はノン・ドープGaAs半導
体薄膜、5はドープG a A s o、s P o、
s半導体薄膜+ノン・ドープGaAs半導体薄膜からな
る半導体層、6及び7は金・ゲルマニウム/金(Au・
ゲルマニウム/Au)からなるソース電極及びドレイン
電極、8はアルミニウム(A1)からなるゲート電極を
それぞれ示している。
次に、第1図に見られる実施例を製造する場合の工程に
ついて説明する。
先ず、VPE法を適用しく以下の結晶成長に於いても同
様とする)、半絶縁性GaAs基板l上にノン・ドープ
GaAs半導体層2を厚さ例えば2〜3〔μm〕程度に
成長させる。
次に、ノン・ドープG a A s o、s P o、
s半導体薄膜3を厚さ例えば100〔人〕程度に成長さ
せる。
次に、ノン・ドープGaAs半導体″tmM4をJ7さ
例えば20〔人〕程度に成長させる。
次に、ドープG a A S O,5P o、s半導体
薄膜を厚さ例えば100〔人〕程度に、その上にノン・
ドープGaAs半導体薄膜を厚さ例えば20C人〕程度
に成長させ、そして、この成長を繰り返すことに依り、
厚さ例えば500 〔人〕程度の半導体層5とする。
ここで成長させるドープG a A s o、s P 
o、s半導体薄膜のドーパントはシリコン(St)であ
る為、モノシラン(S i H4)を用いる。尚、この
場合のドーピング・レベルはlXl0I”(個/cm−
”)程度である。
次に、蒸着法を適用することに依って、Au・G e 
/ A u膜を形成し、それを適当なりソグラフィ技術
を適用しバターニングしてがら温度450〔℃〕、時間
2〔分〕の合金化熱処理を行ないソース電極6及びドレ
イン電極7を形成する。
次に、再び蒸着法を適用して、Aβ膜を形成し、それを
適当なりソグラフィ技術にてパターニングしてゲート電
極8を形成する。
前記製造工程に於ける結晶の成長には、第2図に見られ
るようなVPE装置を使用すると良い。
図に於いて、11は反応管、IIAは第1の反応室、I
IBは第2の反応室、12及び13はガス供給管、14
は排気管、15は基板ボルダ、16及び17はGaソー
ス、18は基板をそれぞれ示している。
この装置では、基板ボルダ15が可動であり、基板18
を必要に応じて第1の反応室11A或いはIIBに持ち
来すことができるようになっている。
また、ガス供給管12からH2+ A s C7!3 
’+PC/ 3 (+S i H4)の混合ガスを供給
し、ガス供給管13からはH2+ASCβ3の混合ガス
を供給し得るようになっている。
従って、第1の反応室11AではGaAsP半導体薄膜
を、また、第2の反応室11BではGaAs半導体薄膜
を成長させることができるので、基板ホルダ15上の基
板18を第1の反応室11Aと第2の反応室11Bに交
互に存在するように操作し、且つ、ドーパントを適宜供
給し或いは遮断することに依って第1図に関して説明し
たような所望の半導体層を成長させることができる。
ところで、 VPE法にて成長させることが可能なGa
AsP半導体薄膜はGaAs半導体薄膜と格子定数が大
きく異なっているが、Q a A S O,sp o、
s半導体薄膜の場合、厚さが250 〔人〕以下であれ
ば、GaAs層上にミスフィツト・ディスロケーション
を発生することなく成長させることができる。尚、ドー
プG a A s o、s P o、s半導体薄膜とノ
ン・ドープGaAs半導体薄膜とが交互に積層された場
合の層厚は300〜500〔人〕程度を必要とするので
、G a A s o、s P o、s半導体薄膜は少
なくとも2層形成する必要がある。
また、G a A s Q、S P 0.5とGaAs
との間の伝導帯間の差は0.4 (eV)程度であって
、現在、多用されているA It o、3G a □、
7A sとGaAsとの間のそれが0.3 (eV)程
度であるから、それに比較するとチャネルとなる2次元
電子ガスに依る閉じ込めが有利であることが理解されよ
う。
そこで、本発明では、チャネルとなるGaAs半導体層
2上には、ノン・ドープGaAs P半導体薄膜3をミ
スフィツト・ディスロケーションを生じない範囲の厚み
を以て成長させ、その上にノン・ドープGaAs半導体
薄膜4を成長させ、その次からは、ドープG a A 
s o、s P o、s半導体薄膜とノン・ドープGa
As半導体薄膜とを交互に成長して積層するようにして
いるものである。
第3図は第1図に関して説明した実施例に於けるエネル
ギ・バンド・ダイアダラムである。
ドープG a A s o、s P o、s半導体薄膜
とノン・ドープGaAs半導体薄膜とを積層した半導体
層ではウェル中の基底準位がウェル幅20 〔人〕でG
aAs半導体薄膜上0.4 (eV)にくるので、ウェ
ル幅を20〔人〕程度にすれば前記積層した半導体層に
電子がたまり込むことばない。
前記実施例に於いては、ノン・ドープGaAs半導体層
2に2次元電子ガス層が形成され、その2次元電子ガス
はゲート電極8で制御することができ、従って、電界効
果半導体装置として動作ずものである。尚、G a A
 S os P o、s半導体薄膜3をノン・ドープと
したが、これは、ドナーと2次元電子ガスを空間的に分
離する為であり、ドープされていても良い。
発明の効果 本発明のへテロ接合半導体装置は、2次元電子層が生成
されるGaAs半導体層上にGaAsP半導体薄膜及び
GaAs半導体薄膜を交互に成長して構成された多層半
導体層が設けられてなる構成を採っていて、AβGaA
sは用いていない。
従って、各半導体層の形成には、MES−FETなどの
製造に用いられて実績があるVPE法を適用することが
できるので安全であり、また、得られる各半導体層の結
晶性にも問題はなく、そして、完成された半導体装置に
於けるペテロ接合のバリア・ハイドは充分に高い。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明一実施例の要部切断側面図、第2図は第
1図に見られる実施例を製造する際に用いて好適なVP
E装置の要部説明図、第3図は第1図に見られる実施例
に於けるエネルギ・バンド・ダイアダラムである。 図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2番まノン・
ドープQaAs半導体層、3はノン・ドープG a A
 s o、s P o、s半導体薄膜、4はノン・ドー
プ。 Ga A S半導体薄膜、5はドープG a A s 
o、s P os半導体薄膜+ノン・ドープGaAs半
導体薄膜力1らなる半導体層、6及び7はソース電極及
びドレイン電極、8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 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第1図 −Ij(118 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. チャネルとなる2次元電子層が生成されるGaAs半導
    体層上にドープされたGaAsP半導体薄膜及びGaA
    s半導体薄膜を交互に成長して構成された多層半導体層
    が設けられてなることを特徴とするヘテロ接合電界効果
    半導体装置。
JP22443583A 1983-11-30 1983-11-30 ヘテロ接合電界効果半導体装置 Pending JPS60117677A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22443583A JPS60117677A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 ヘテロ接合電界効果半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22443583A JPS60117677A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 ヘテロ接合電界効果半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60117677A true JPS60117677A (ja) 1985-06-25

Family

ID=16813726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22443583A Pending JPS60117677A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 ヘテロ接合電界効果半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60117677A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148245A (en) * 1989-07-12 1992-09-15 Fujitsu Limited Semiconductor device having a selectively doped heterostructure
US5594262A (en) * 1994-06-06 1997-01-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Elevated temperature gallium arsenide field effect transistor with aluminum arsenide to aluminum gallium arsenide mole fractioned buffer layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148245A (en) * 1989-07-12 1992-09-15 Fujitsu Limited Semiconductor device having a selectively doped heterostructure
US5594262A (en) * 1994-06-06 1997-01-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Elevated temperature gallium arsenide field effect transistor with aluminum arsenide to aluminum gallium arsenide mole fractioned buffer layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0562452B2 (ja)
JPS63132421A (ja) 化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法
JPH02244729A (ja) ヘテロエピタキシャル構造を形成する方法と集積回路
CN108950477A (zh) 一种氮化铝膜及其制备方法和应用
JPS60117677A (ja) ヘテロ接合電界効果半導体装置
JPS6394615A (ja) 縦型半導体超格子の製造方法
JPH0714785A (ja) 半導体エピタキシャル基板およびその製造方法
JP3057503B2 (ja) 化合物半導体の成長方法
JPH0787179B2 (ja) 超格子半導体装置の製造方法
JPH025439A (ja) 半導体基板
JPS62219614A (ja) 化合物半導体の成長方法
JPS6164118A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01296673A (ja) 3−v族化合物半導体装置
JPS63284869A (ja) ヘテロ接合電界効果半導体装置
JPS632383A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS63148616A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH025512A (ja) 分子線エピタキシャル成長方法及び成長装置
JPH0526760B2 (ja)
JPH0586649B2 (ja)
JPH0422140A (ja) 半導体装置用のエピタキシャル結晶の製造方法
JPS6235579A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH03292745A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPS62115831A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07193223A (ja) ヘテロ接合fetの製造方法
JPS6235577A (ja) 半導体装置の製造方法