JPS60164366A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS60164366A JPS60164366A JP59020325A JP2032584A JPS60164366A JP S60164366 A JPS60164366 A JP S60164366A JP 59020325 A JP59020325 A JP 59020325A JP 2032584 A JP2032584 A JP 2032584A JP S60164366 A JPS60164366 A JP S60164366A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0891—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with Schottky gate
-
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- 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
- H01L29/201—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 including two or more compounds, e.g. alloys
- H01L29/205—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 including two or more compounds, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
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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】
(a) 発明の技術分野
本発明は半導体装置、特lこ充分なドレイン耐圧を備え
て特性が良好で高出力に適する電界効果トランジスタの
構造に関する。。
て特性が良好で高出力に適する電界効果トランジスタの
構造に関する。。
(bl 技術の背景
現在エレクトロニクスの主役となっているシリコン(8
1)半導体装置の限界を超える高速化、低fA*電力化
を笑現するために、キャリア特に電子の移動度がシリコ
ンより是に大きいガリウム・砒素(GaAりなどの化合
物半導体を用いる半導体装置の開発が推進されている。
1)半導体装置の限界を超える高速化、低fA*電力化
を笑現するために、キャリア特に電子の移動度がシリコ
ンより是に大きいガリウム・砒素(GaAりなどの化合
物半導体を用いる半導体装置の開発が推進されている。
化合物半導体を用いるトランジスタとしては、その製造
工程がバイポーラトランジスタより簡単で、あるなどの
理由によって電界効果トランジスタ(以下FETと略称
する)の開発が先行しており、特に午絶縁性の化合物半
導体な譲板に用いて浮遊容量を減少せしめたショットキ
ーバリア形FE ’rが主流となっている。
工程がバイポーラトランジスタより簡単で、あるなどの
理由によって電界効果トランジスタ(以下FETと略称
する)の開発が先行しており、特に午絶縁性の化合物半
導体な譲板に用いて浮遊容量を減少せしめたショットキ
ーバリア形FE ’rが主流となっている。
(C) 従来技術と問題点
半導体材料として(J a A sが用いられたショッ
トキーバリア形FET(以下GaAsMWSFWTと略
称する)は、例えばマイクロ波帯の増幅などに既に実用
化されている。
トキーバリア形FET(以下GaAsMWSFWTと略
称する)は、例えばマイクロ波帯の増幅などに既に実用
化されている。
xi図(alは高出力IJaAs ME S F B
’1’のSa。
’1’のSa。
例を示す斜視図であり、lは牛絶縁性(j a A s
lli、板、2はn mGa A s層である。谷寛
他は゛亀流谷足を増大するために櫛歯状にして組合わさ
れており、Sはソース電極、Dはドレイン電極、Gはケ
ート電極を示す。なお6は絶縁膜であるがその1部のみ
を図示している。
lli、板、2はn mGa A s層である。谷寛
他は゛亀流谷足を増大するために櫛歯状にして組合わさ
れており、Sはソース電極、Dはドレイン電極、Gはケ
ート電極を示す。なお6は絶縁膜であるがその1部のみ
を図示している。
第1図(b)はGaAs ME S F ETの部分断
面図で、前色と同様に1は半絶縁性G a’ A s基
板、2はnfiGa A s層を示し、また3はソース
電極、4はドレイン電極、5はゲート電極、6は表面保
繰膜である。
面図で、前色と同様に1は半絶縁性G a’ A s基
板、2はnfiGa A s層を示し、また3はソース
電極、4はドレイン電極、5はゲート電極、6は表面保
繰膜である。
前記例の如きGaAs ME 8 FE Tのソース及
びドレイン電極は、電極とn fil GaAs層との
間に良好なオーミック接触を形成することな目的として
、従来例えば金ゲルマニウム合金(AuGe)を厚さ3
0〔nm〕程度に被潰し更に金(Au)をAuGe膜上
に厚さ300〔μm〕程度に被着して所要のパターンを
形成した後に、例えば温度450(℃)、時間2分間程
度の加熱処理を施してA s 、 G’eとGa、As
との相互拡散による合金化を行なっている。
びドレイン電極は、電極とn fil GaAs層との
間に良好なオーミック接触を形成することな目的として
、従来例えば金ゲルマニウム合金(AuGe)を厚さ3
0〔nm〕程度に被潰し更に金(Au)をAuGe膜上
に厚さ300〔μm〕程度に被着して所要のパターンを
形成した後に、例えば温度450(℃)、時間2分間程
度の加熱処理を施してA s 、 G’eとGa、As
との相互拡散による合金化を行なっている。
n mGa A 8層とオーミック接触する電極構造と
しては、前記AuGe/Au1l造をこニッケル(Nり
或いは白金(Pt )膜を挿入するAuGe/Ni/A
u 。
しては、前記AuGe/Au1l造をこニッケル(Nり
或いは白金(Pt )膜を挿入するAuGe/Ni/A
u 。
AuGe/Pt/Au構造、或いはGe4こ代えてシリ
コン(8i )又は錫(Sn)を用いるなど種々の構造
が知られている。
コン(8i )又は錫(Sn)を用いるなど種々の構造
が知られている。
前記の合金化は、n型1−V族化合物半導体表面にこれ
に対してドナー不Ql!?7となるGe等を高一度にじ
−ブしてn生型領域な電極に腫賞して形成する効果をも
ち、化合物半導体装置の製造プロセスとして広く行なわ
れ又いる。し2J・しながらこの合金化後の電極形成領
域は通富半導体であるGaAs層−こ対して均一な合金
層の状態とはならずこのため局所的な電流集中、電界分
布が起こりやすく電極の耐圧低下を招いている。
に対してドナー不Ql!?7となるGe等を高一度にじ
−ブしてn生型領域な電極に腫賞して形成する効果をも
ち、化合物半導体装置の製造プロセスとして広く行なわ
れ又いる。し2J・しながらこの合金化後の電極形成領
域は通富半導体であるGaAs層−こ対して均一な合金
層の状態とはならずこのため局所的な電流集中、電界分
布が起こりやすく電極の耐圧低下を招いている。
先に述べたGaAsMES FE’fなどにおいて冒出
力を実現するためにはドレイン電圧を向く設定すること
が必要であるが、従来の合金化を行なった電極構造にお
いてはしはしはドレイン耐圧が不足する障害が発生して
おりその改善が必要とされている。
力を実現するためにはドレイン電圧を向く設定すること
が必要であるが、従来の合金化を行なった電極構造にお
いてはしはしはドレイン耐圧が不足する障害が発生して
おりその改善が必要とされている。
ドレイン耐圧向上の手段として、ドレイン電極形成領域
に予め高濃度にドナー不純物を導入して電界集中を緩和
する方法などが既に知られ℃いるが、GaAs等の化合
物、半導体においては加熱処理温度の制限或いは保護膜
やその他の要因により不純物の活性化が完全には行なわ
れず、充分な高キャリア磯度が得られないなどの問題が
ある。
に予め高濃度にドナー不純物を導入して電界集中を緩和
する方法などが既に知られ℃いるが、GaAs等の化合
物、半導体においては加熱処理温度の制限或いは保護膜
やその他の要因により不純物の活性化が完全には行なわ
れず、充分な高キャリア磯度が得られないなどの問題が
ある。
(d) 発明の目的
本発明は前記問題点に対処して、GaAs系電界効果ト
ランジスタに関してそのトレイン耐圧が高い信頼性をも
って向上する構造を提供することを目的とする。
ランジスタに関してそのトレイン耐圧が高い信頼性をも
って向上する構造を提供することを目的とする。
(e) 発明の構成
本発明の前記目的は、ガリウム・砒素化合物半導体層上
にインジウムΦガリウム・砒素化合物半導体層が組成が
連続的に変化する領域を含んで設けら孔、該インジウム
・ガリウム・砒素化合物半導体層にショットキー接触す
るドレイン電極を備えてなる電界効果トランジスタを含
んでなる半導体装置により達成される。
にインジウムΦガリウム・砒素化合物半導体層が組成が
連続的に変化する領域を含んで設けら孔、該インジウム
・ガリウム・砒素化合物半導体層にショットキー接触す
るドレイン電極を備えてなる電界効果トランジスタを含
んでなる半導体装置により達成される。
すなわち本発明によるドレイン電極の構造では、従来の
合金化を伴なうオーミック接触電極構造に代えて、ショ
ットキー接触構造を採用する。このショットキー接触の
バリアポテンシャルを後に説イン電極を配設する半導体
層をインジウム・ガリウム・砒素化合物(l nx G
a)−xAs )とし、このtnxGBr−XAS層と
U a A s基体との間を連続的にインジウム(lO
)の組成比を変化させたlny Oat −yAs(Q
≦y≦X)領域でつなぐことによって、格子不整合及び
電子親和力の差によるバリアを消滅させる。
合金化を伴なうオーミック接触電極構造に代えて、ショ
ットキー接触構造を採用する。このショットキー接触の
バリアポテンシャルを後に説イン電極を配設する半導体
層をインジウム・ガリウム・砒素化合物(l nx G
a)−xAs )とし、このtnxGBr−XAS層と
U a A s基体との間を連続的にインジウム(lO
)の組成比を変化させたlny Oat −yAs(Q
≦y≦X)領域でつなぐことによって、格子不整合及び
電子親和力の差によるバリアを消滅させる。
ンヨノトキー接触電極は、合金化を伴なう従来のオーミ
ック接触電極に比較して、界面が非常に滑らかに形成さ
れて局所的な電界集中を生じないためにその耐圧が向上
する。才だドレイン電極としては、ショットキー接触の
順方向ボテンシャル降下によるドレイン端抵抗を生ずる
ために電極領域内の電界の均等化が促進されて耐圧の改
善に有利である。
ック接触電極に比較して、界面が非常に滑らかに形成さ
れて局所的な電界集中を生じないためにその耐圧が向上
する。才だドレイン電極としては、ショットキー接触の
順方向ボテンシャル降下によるドレイン端抵抗を生ずる
ために電極領域内の電界の均等化が促進されて耐圧の改
善に有利である。
しかしながらン日ットキー接触するドレイン電極を用い
るならばショットキーバリアφBによる電力損失の発生
は免れられない。従来ゲート電極等で行なわれている如
きn1JGaAsとのシ日ットキー接層では、例えば金
(Au)でQ、9(eV)、アルミニウム(At )で
Q、8(eV)程度以上のバリアがあり電力損失が大き
い。これに対して、本発明に用いるInx1Jai−x
Asと金属とのショットキー接触では、Inの組成比X
の増大とともにショットキーバリアφBが低減する。1
朶2図はAuと1ux(3B r −X h5との間の
ショットキーバリアφBの組成比Xとの相関を示す。
るならばショットキーバリアφBによる電力損失の発生
は免れられない。従来ゲート電極等で行なわれている如
きn1JGaAsとのシ日ットキー接層では、例えば金
(Au)でQ、9(eV)、アルミニウム(At )で
Q、8(eV)程度以上のバリアがあり電力損失が大き
い。これに対して、本発明に用いるInx1Jai−x
Asと金属とのショットキー接触では、Inの組成比X
の増大とともにショットキーバリアφBが低減する。1
朶2図はAuと1ux(3B r −X h5との間の
ショットキーバリアφBの組成比Xとの相関を示す。
ショットキーバリアによる電力損失の抑う1jと、他方
電流路長の差によるドレイン電極面の電流密贋分布のか
たよりを平均化するためにイ隠かのショットキーバリア
を設けることとを考慮して、lnの組成比Xに、よって
ショットキーバリア高さを通常0.1乃MiO,4(e
V)程度に選択割りしてFETの特性を最適化すること
ができる。
電流路長の差によるドレイン電極面の電流密贋分布のか
たよりを平均化するためにイ隠かのショットキーバリア
を設けることとを考慮して、lnの組成比Xに、よって
ショットキーバリア高さを通常0.1乃MiO,4(e
V)程度に選択割りしてFETの特性を最適化すること
ができる。
(Q 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面乞参照して具体的に説明
する。
する。
第3図(a]は本発明の実施例〉示す断面図、同図(b
)はそのドレイン側のエネルギーパッド図である。
)はそのドレイン側のエネルギーパッド図である。
本実施例は半絶縁性G a A s基板11上に分子線
エピタキシャル成長方法(MBE)或いは有機金属熱分
解気相成長方法(MOCVI))によって下記の半導体
層を積層形成した半導体基体を用いている。
エピタキシャル成長方法(MBE)或いは有機金属熱分
解気相成長方法(MOCVI))によって下記の半導体
層を積層形成した半導体基体を用いている。
すなわi^2は例えは不純物濃度I X 10 ” 〔
cm−3)。
cm−3)。
厚さ0.5 [μs:] 44度のn型G a A s
層、13は例えば不純物濃度が5XIO”Cα−3j程
度で、Inの組成比が0aAs層12と連続してX=0
から次第に増加し厚さ約0.5〔μm〕の上面において
X−05となるn→″型InxGaI−xAs層、14
は/@13と同一不純物濃度で組成も連続するn十型1
no、s 1Jao、sAs層で厚さは約50〔μm〕
である。この層14は必ずしも必要ではないが、これヲ
設けることによって製造プロセスの安定性が向上する。
層、13は例えば不純物濃度が5XIO”Cα−3j程
度で、Inの組成比が0aAs層12と連続してX=0
から次第に増加し厚さ約0.5〔μm〕の上面において
X−05となるn→″型InxGaI−xAs層、14
は/@13と同一不純物濃度で組成も連続するn十型1
no、s 1Jao、sAs層で厚さは約50〔μm〕
である。この層14は必ずしも必要ではないが、これヲ
設けることによって製造プロセスの安定性が向上する。
この半導体基体のドレイン電極形[1A域以外のn生型
1nGaAs層14及び13の除去をレジストマスクを
用いて、例えば嗅素(brz〕を0.5〜1%含むメタ
ルール(C)1. OH)溶液でGaAs面が露出する
まで行なっている。ソース電極15をAu(Je/Au
を用いて従来技術によりn型GaAs)vI12上に配
設し、次いでドレイン電極16を、本実施例においては
AuY用いて、n生型IflO1s Gao、sAsA
s層上4上配設する。1ゲート電極17は従来技術によ
りn W GaAs7112を選択的にエツチングした
リセスにAtY用′いて配設する。
1nGaAs層14及び13の除去をレジストマスクを
用いて、例えば嗅素(brz〕を0.5〜1%含むメタ
ルール(C)1. OH)溶液でGaAs面が露出する
まで行なっている。ソース電極15をAu(Je/Au
を用いて従来技術によりn型GaAs)vI12上に配
設し、次いでドレイン電極16を、本実施例においては
AuY用いて、n生型IflO1s Gao、sAsA
s層上4上配設する。1ゲート電極17は従来技術によ
りn W GaAs7112を選択的にエツチングした
リセスにAtY用′いて配設する。
本実施例のドレイン電極16とn十型111 g、s
GB O,SAsAs層との間のショットキー接触のバ
リア高さφ13は約o、z[eV:]でありて、第3図
(blに見られる如〈従来のn型G a A s上のシ
ョットキー接触に比較して大幅に低減されている。更に
n十型1nXGax−xAs(0≦X≦0.5)層13
によってエネルギーバンドは滑らかに接続されて半導体
基体内にボテンシャルの段差を生じていない。
GB O,SAsAs層との間のショットキー接触のバ
リア高さφ13は約o、z[eV:]でありて、第3図
(blに見られる如〈従来のn型G a A s上のシ
ョットキー接触に比較して大幅に低減されている。更に
n十型1nXGax−xAs(0≦X≦0.5)層13
によってエネルギーバンドは滑らかに接続されて半導体
基体内にボテンシャルの段差を生じていない。
以上の説明はケート電極が半導体基体に対してショット
キー接触するMB2 FETを対象としているが、本発
明は接合形FET及び絶縁ゲート形FETについても同
様に適用することができる。
キー接触するMB2 FETを対象としているが、本発
明は接合形FET及び絶縁ゲート形FETについても同
様に適用することができる。
(g) 発明の詳細
な説明した90<本発明によれは、電界効果トランジス
タの電極中高耐圧が必要であるドレイン電極を任意に選
択できる低いバリアのショットキー接触電極とし、かつ
半環体内のポテンシャル差の発生を防止することにより
て、光分なドレイン耐圧ヲ胸しかつ電力効率も良好な高
出力の電界効果トランジスタを実現することができる。
タの電極中高耐圧が必要であるドレイン電極を任意に選
択できる低いバリアのショットキー接触電極とし、かつ
半環体内のポテンシャル差の発生を防止することにより
て、光分なドレイン耐圧ヲ胸しかつ電力効率も良好な高
出力の電界効果トランジスタを実現することができる。
第1図(a)及び(b)はGaAsMES FNTの従
来例を示す斜視図及び断面図、第2図は1nGaAsの
組成比とショットキーバリア高さとの相開の例を示す図
、第3図ta)は本発明の実施例の断面図、同図(bl
はそのエネルギーバンド図である。 図に8いて、11は半絶縁性GaAs基板、12はn型
GaAs層、13はn十型1nx Ga + −xAs
(0≦X≦0.5)層、14はn+m、 in o、s
Ga o、s As層)15はノース電極、16はド
レイン電極、17はケート電極を示す。 寥 1 聞 (1)) 第2司 0 θ、51.θ
来例を示す斜視図及び断面図、第2図は1nGaAsの
組成比とショットキーバリア高さとの相開の例を示す図
、第3図ta)は本発明の実施例の断面図、同図(bl
はそのエネルギーバンド図である。 図に8いて、11は半絶縁性GaAs基板、12はn型
GaAs層、13はn十型1nx Ga + −xAs
(0≦X≦0.5)層、14はn+m、 in o、s
Ga o、s As層)15はノース電極、16はド
レイン電極、17はケート電極を示す。 寥 1 聞 (1)) 第2司 0 θ、51.θ
Claims (1)
- ガリウム・砒素化合物半導体層上にインジウム・ガリウ
ム・砒素焦合物半導体ノーが組成が遅続的に変化する領
域を含んで設けられ、該インジウム・ガリウム・砒素化
合物半導体層にショットキー接触するドレイン電極を備
えてなる電界効果トランジスタを含んでなること、を%
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59020325A JPS60164366A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59020325A JPS60164366A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60164366A true JPS60164366A (ja) | 1985-08-27 |
JPH0439774B2 JPH0439774B2 (ja) | 1992-06-30 |
Family
ID=12023978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59020325A Granted JPS60164366A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60164366A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4961194A (en) * | 1987-03-18 | 1990-10-02 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device having nonalloyed ohmic contacts |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP59020325A patent/JPS60164366A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4961194A (en) * | 1987-03-18 | 1990-10-02 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device having nonalloyed ohmic contacts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0439774B2 (ja) | 1992-06-30 |
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