JPS60167417A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ヘテロ接合を用いたトランジスタに係り、各
半導体層を、不純物を故意にドープせずにn型又はp型
にするのに好適な半導体装置の製造方法に関する。
半導体層を、不純物を故意にドープせずにn型又はp型
にするのに好適な半導体装置の製造方法に関する。
従来GaAs/A7(、、)al−x As等の化合物
半導体のへテロ接合を用いたトランジスタにおいて、n
型のktx G al −x A s層を形成するのに
は、結晶成長時にn型不純物全ドープするか、あるいは
結晶成長後にイオン注入法、拡散法等でn型不純物をド
ープしてきた。
半導体のへテロ接合を用いたトランジスタにおいて、n
型のktx G al −x A s層を形成するのに
は、結晶成長時にn型不純物全ドープするか、あるいは
結晶成長後にイオン注入法、拡散法等でn型不純物をド
ープしてきた。
しかしながら、この様にn型不純物をドープしてn型A
AX G al−xAs層を形成する方法では次の様な
問題が生じていた。
AX G al−xAs層を形成する方法では次の様な
問題が生じていた。
第1図にn型A、tx G al−x /アンドープG
aAs系のへテロ接合型トランジスタの断面構造を示す
。
aAs系のへテロ接合型トランジスタの断面構造を示す
。
10は半絶縁性基板、11はアンドープのQaAs、1
2ir、アンドープのkLx G aI−xAs、13
はn型AtxGa1−xAs、14はn型GaAs層を
示す。
2ir、アンドープのkLx G aI−xAs、13
はn型AtxGa1−xAs、14はn型GaAs層を
示す。
15はソース(ドレイン)電極、16はゲート電極を各
々示している。
々示している。
この様な構造のへテロ接合型FETkA速動作させるた
めに、従来、ソース・ドレイン電極部の接触抵抗を低減
するために、ソース・ドレイン電極部にイオン注入をす
る方法がとられていた。又。
めに、従来、ソース・ドレイン電極部の接触抵抗を低減
するために、ソース・ドレイン電極部にイオン注入をす
る方法がとられていた。又。
ソース・ゲート間の間隙部分の寄生抵抗を低減させるた
めにゲート電極全マスクにしたイオン注入法が開発され
ていた。しかしながらイオン注入法では800C前後で
活性化のためのアニールが必要であり、これに伴ってn
型Atx G al −x A s層中のn型ドーパン
ト原子、たとえば8i原子が拡散してし捷いヘテロ界面
でのn型ドーパントのTJltt物プロファイルの急峻
性がくずrてし筐いギヤリア移動度が著しく低減しi−
]trinsic F E Tの性能を下げるという欠
点が存在した。
めにゲート電極全マスクにしたイオン注入法が開発され
ていた。しかしながらイオン注入法では800C前後で
活性化のためのアニールが必要であり、これに伴ってn
型Atx G al −x A s層中のn型ドーパン
ト原子、たとえば8i原子が拡散してし捷いヘテロ界面
でのn型ドーパントのTJltt物プロファイルの急峻
性がくずrてし筐いギヤリア移動度が著しく低減しi−
]trinsic F E Tの性能を下げるという欠
点が存在した。
一方p型のGaAS層の形成を用いてトランジスタに応
用するにはZn、Qe等のn型ドーパントを用いるのが
通常の方法であった。
用するにはZn、Qe等のn型ドーパントを用いるのが
通常の方法であった。
しかしながら、p型ドーパンIf用いてp型GaAS層
を形成する場合には次の様な問題が生じていた。
を形成する場合には次の様な問題が生じていた。
Q a A S /A 1Oa S 系のへテロバイポ
ーラトランジスタにpmGaAs層全形成した場合の問
題点を述へる。第2図にヘテロバイポーラトランジスタ
の断面構造の例を示す。30はn型GaAs層31はn
”GaAs層、32はコレクタでn型GaAs層で〜1
016cm−3の濃度である。33はp型ベース層でド
ーパントとしてはZnを用い、1018cm−3の濃度
である。34は工εツタでn型AtGaAs層である。
ーラトランジスタにpmGaAs層全形成した場合の問
題点を述へる。第2図にヘテロバイポーラトランジスタ
の断面構造の例を示す。30はn型GaAs層31はn
”GaAs層、32はコレクタでn型GaAs層で〜1
016cm−3の濃度である。33はp型ベース層でド
ーパントとしてはZnを用い、1018cm−3の濃度
である。34は工εツタでn型AtGaAs層である。
36はエミッタ電極、35はベース電極、38はコレク
タ電極を各々示している。この様なバイポーラトランジ
スタを作成するときにはp+拡散領域39をつくクベー
ス電極形成時に高温プロセスを使うために、ベース領域
及びこのp+層のn型ドーパントが拡散してしまい良好
なp −nJunctionが形成できないという欠点
金有していた。この欠点はエミッタとベースのへテロ4
flにおいて特に顕著であった。
タ電極を各々示している。この様なバイポーラトランジ
スタを作成するときにはp+拡散領域39をつくクベー
ス電極形成時に高温プロセスを使うために、ベース領域
及びこのp+層のn型ドーパントが拡散してしまい良好
なp −nJunctionが形成できないという欠点
金有していた。この欠点はエミッタとベースのへテロ4
flにおいて特に顕著であった。
本発明の目的は、不純物を故意には含ませずに、n型或
いはp型の化合物半導体全形成する方法を用いて、高温
プロセスでも、キアリア密度の急峻なプロファイルを維
持できるヘテロ接合型FET。
いはp型の化合物半導体全形成する方法を用いて、高温
プロセスでも、キアリア密度の急峻なプロファイルを維
持できるヘテロ接合型FET。
あるいは、p型キアリア拡散のないヘテロバイポーラト
ランジスタの製造方法を提供することにある。
ランジスタの製造方法を提供することにある。
第3図に、有機金属熱分解法(OM−VPE法)による
アンドープAto、aGao7ASの結晶成長の実施例
を示す。横軸はV族原料のアルシンllAsH3〕と■
族原料である( CH3) 30 a [TMG ]と
(CH3) s kt [TMA ]の比を示し、縦軸
はホール測定によるキアリア濃度の測定値を示す。同図
かられかるようにOM−VPE法では■/■比を大きく
することにより、アンドープ型Atx G al−x
A S層を形成できる。
アンドープAto、aGao7ASの結晶成長の実施例
を示す。横軸はV族原料のアルシンllAsH3〕と■
族原料である( CH3) 30 a [TMG ]と
(CH3) s kt [TMA ]の比を示し、縦軸
はホール測定によるキアリア濃度の測定値を示す。同図
かられかるようにOM−VPE法では■/■比を大きく
することにより、アンドープ型Atx G al−x
A S層を形成できる。
本発明は、この原理を用いてn型Atx G al−x
AsとアンドープGaAsのへテロ接合全形成し、高
速のへテロ接合型F’ET’に作ることにある。
AsとアンドープGaAsのへテロ接合全形成し、高
速のへテロ接合型F’ET’に作ることにある。
−刃部4図には、OM−VPE法を用いたアンドープQ
aAsの結晶成長の実施を示す。横軸はV/■比を示す
。縦軸は同様にホール測定によるキアリア濃度の測定値
を示す。第3図、第4図ともに成長温度700CV族、
■族原料のキアリアガスとしてのH2の流量は毎分4t
の場合を各々示している。
aAsの結晶成長の実施を示す。横軸はV/■比を示す
。縦軸は同様にホール測定によるキアリア濃度の測定値
を示す。第3図、第4図ともに成長温度700CV族、
■族原料のキアリアガスとしてのH2の流量は毎分4t
の場合を各々示している。
本発明はアンドープI)WGaAs層をヘテロバイポー
ラトランジスタのベース領域に用いるものである。
ラトランジスタのベース領域に用いるものである。
本発明では一貫してn型あるいはp型ドーパントヲ使用
しておらず、高温プロセスでの不純物原子の拡散という
問題は生じない。
しておらず、高温プロセスでの不純物原子の拡散という
問題は生じない。
実施例1
ヘテロ接合型電界効果トランジスタの製造に本発明を適
用した例を第5図〜第7図を用いて説明する。
用した例を第5図〜第7図を用いて説明する。
第5図では、半絶縁性GaAs基板10の上にOM−V
PE法によりA S H3とTMGのV/III比を3
0にした状態で基板温度650Cでアンドープの高純度
GaAS層11を約1μm成長させ、つづいてASHa
とTMG、’I’MAO比、[AsH3]/((TMG
]+[’l’MA))’t40にして7:/)”−プA
tO,30a0.7AS層12’1100人成長させ、
(通常Atの混晶比は0.3近傍にとっている)、更に
[AsHs]/ ([TMG)+[TMA:])比を1
50にしてアンドープn型At o、a G a o、
7 A s層13/に400人成長させ、続いて[A
S層3 ]/[TM01 (7)比’i60にしてアン
ドープn型GaAs層14′全100人成長した。
PE法によりA S H3とTMGのV/III比を3
0にした状態で基板温度650Cでアンドープの高純度
GaAS層11を約1μm成長させ、つづいてASHa
とTMG、’I’MAO比、[AsH3]/((TMG
]+[’l’MA))’t40にして7:/)”−プA
tO,30a0.7AS層12’1100人成長させ、
(通常Atの混晶比は0.3近傍にとっている)、更に
[AsHs]/ ([TMG)+[TMA:])比を1
50にしてアンドープn型At o、a G a o、
7 A s層13/に400人成長させ、続いて[A
S層3 ]/[TM01 (7)比’i60にしてアン
ドープn型GaAs層14′全100人成長した。
この様なアンドーグn型Q a A 8 Ill、At
GaAs層のキアリア濃度はホール測定により各々5×
10” cm−3であった。
GaAs層のキアリア濃度はホール測定により各々5×
10” cm−3であった。
この様なヘテロ接合結晶を成長させると通常の方法によ
りソース・ドレイン電極をAu−Ge/Ni/Auを用
いて作成し、Mo/AUを用いてゲート電極を形成しト
ランジスタとした。
りソース・ドレイン電極をAu−Ge/Ni/Auを用
いて作成し、Mo/AUを用いてゲート電極を形成しト
ランジスタとした。
本工程には全く、n型ドーパント全故意にはドープして
いないことが特徴である。V族と■族比を調整すること
により極めて制御性よくn型A7GaA、s層とn型G
aAs層のキアリア濃度を制御することが可能である。
いないことが特徴である。V族と■族比を調整すること
により極めて制御性よくn型A7GaA、s層とn型G
aAs層のキアリア濃度を制御することが可能である。
その結果閾値制御性がn型不純物金ドープする場合に比
らべて向上する。
らべて向上する。
第6図では、寄生抵抗低減のためにゲート電極16をマ
スクにして加速電圧75kV、ドーズ量2 X 10”
cm−2のSiイオン17を注入する例を示したもの
である。この場合打ち込まれたSi原子は活性化するた
めにAs1jツチな雰囲気中で、800C20分のアニ
ールを行なった。その後ソース・ドレイン電極金属を通
常の方法で蒸着させた。幾何学的構成としては第1図に
示されるものと同様である。
スクにして加速電圧75kV、ドーズ量2 X 10”
cm−2のSiイオン17を注入する例を示したもの
である。この場合打ち込まれたSi原子は活性化するた
めにAs1jツチな雰囲気中で、800C20分のアニ
ールを行なった。その後ソース・ドレイン電極金属を通
常の方法で蒸着させた。幾何学的構成としては第1図に
示されるものと同様である。
本工程の特徴は、ゲート金属電極下のn型Q aAsn
型AtGaAs はn型ドーノくントを含んでいないた
めに800Cの高温アニールを行なった後にも、ヘテロ
界面(11と12.13’の界面)でのn型キアリア密
度プロファイルは急峻のままであった。即ち、第5図で
作成した場合の典型的な77にの移動度は120,00
0m”/V@Sであった。第6図で示すプロセス?通し
た場合の77にの移動度もほとんど変化がみられず12
0,000m”/V’Sのままであった。
型AtGaAs はn型ドーノくントを含んでいないた
めに800Cの高温アニールを行なった後にも、ヘテロ
界面(11と12.13’の界面)でのn型キアリア密
度プロファイルは急峻のままであった。即ち、第5図で
作成した場合の典型的な77にの移動度は120,00
0m”/V@Sであった。第6図で示すプロセス?通し
た場合の77にの移動度もほとんど変化がみられず12
0,000m”/V’Sのままであった。
本発明は、第6図に示す高温プロセスを使うセルフ・ア
ラインプロセスに極めて有効であることがわかる。
ラインプロセスに極めて有効であることがわかる。
第7図はゲート金属16を形成後、ホトレジストをソー
ス・ドレイン電極部が露出する様に1.5μm塗布しn
型GaAs層14’、n型A tG a A s層13
′アンドープA 7G a A s層12をエツチング
で除去し、ホトレジストをマスクとして84イオン17
全加速電圧100 k V、)’−xzl xl 01
3tyn−2だけ注入した。その後、ASIJツチの雰
囲気中で800C30分間のアニールを行なった。
ス・ドレイン電極部が露出する様に1.5μm塗布しn
型GaAs層14’、n型A tG a A s層13
′アンドープA 7G a A s層12をエツチング
で除去し、ホトレジストをマスクとして84イオン17
全加速電圧100 k V、)’−xzl xl 01
3tyn−2だけ注入した。その後、ASIJツチの雰
囲気中で800C30分間のアニールを行なった。
第4図の場合と同様にこの場合もキアリア移動度の低下
はみられなかった。なお本発明は第5図のn型AtGa
As層13′の上にp型AtGaAs層を設は高耐圧化
をはかる構造、あるいはn型GaAtAs 層13′の
上にp型AtGaAs層及びこれに続くオーミックな電
極をもつヘテロJunctio F E Tの場合にも
p型形成において有効である。
はみられなかった。なお本発明は第5図のn型AtGa
As層13′の上にp型AtGaAs層を設は高耐圧化
をはかる構造、あるいはn型GaAtAs 層13′の
上にp型AtGaAs層及びこれに続くオーミックな電
極をもつヘテロJunctio F E Tの場合にも
p型形成において有効である。
実施例2
次に本発明をAtGaAs/GaAsヘテロバイポーラ
トランジスタに適用した場合の実施工程例全第8図に示
すS i ’k I X 1018cm−3ドープした
QaAs基板30上に、コレクタ層との接触を良好にす
るために2×1018crn−3のn”−GaAs層3
1を約1μmOM−VPE法により形成した。
トランジスタに適用した場合の実施工程例全第8図に示
すS i ’k I X 1018cm−3ドープした
QaAs基板30上に、コレクタ層との接触を良好にす
るために2×1018crn−3のn”−GaAs層3
1を約1μmOM−VPE法により形成した。
−to、!:ex板温度650C,V/Ill比40、
n型ドーパントとしては8iH4に用いた。次にSiド
(9) 一ピングの量をかえてl X 10” tyn−3のド
ーピング濃度で3000人のコレクタ層のn型QaAs
層33′を形成した。
n型ドーパントとしては8iH4に用いた。次にSiド
(9) 一ピングの量をかえてl X 10” tyn−3のド
ーピング濃度で3000人のコレクタ層のn型QaAs
層33′を形成した。
次に■/■比を5にして、アンドープの状態で1000
人のp型層を形成した。p型キアリア濃度はI X 1
0” tyn−”であった。次にI CHs ) At
k加えてエミッタであるAtGaAs層34′全1×
10” cm−3の濃度で、2000人の膜厚に形成し
た。このときV/I比は150でアンドーグであった。
人のp型層を形成した。p型キアリア濃度はI X 1
0” tyn−”であった。次にI CHs ) At
k加えてエミッタであるAtGaAs層34′全1×
10” cm−3の濃度で、2000人の膜厚に形成し
た。このときV/I比は150でアンドーグであった。
次にエミッタ抵抗を下げるためにn” GaAs層40
kSrH<kドーピングカスとして用い2×10” c
m−”の濃度、膜厚1000人で形成した。
kSrH<kドーピングカスとして用い2×10” c
m−”の濃度、膜厚1000人で形成した。
この様に基本的なエピタキシャル層を形成したのちは、
通常の方法で、エミッタ電極、ベース電極、コレクタ電
極金形成し第2図に示す様なヘテロバイポーラトランジ
スタを形成した。
通常の方法で、エミッタ電極、ベース電極、コレクタ電
極金形成し第2図に示す様なヘテロバイポーラトランジ
スタを形成した。
本実施例ではn型AtGaAs 層、即ち、エミツタ層
はアンドープn型としたがhsi全ドープしたn型でも
良い。
はアンドープn型としたがhsi全ドープしたn型でも
良い。
実施例1.2ではGaAs/AtGaAs系で行なつ(
10′iパ た例を示したが、他のへテロ接合系でも適当である。
10′iパ た例を示したが、他のへテロ接合系でも適当である。
たとえば、InP −InQaAsP、InP−InG
aAs。
aAs。
I nA S G aA S S b 、 AtjG
al−y A S −AIXGal−x As等である
。
al−y A S −AIXGal−x As等である
。
(1) 本発明の効果をまとめると、n型ドーパントを
用いることなしにn型化合物半導体層を形成することに
より、高温プロセスを経てもヘテロ接合型FETのへテ
ロ接合界面でのキアリアプロファイルは急峻性を保持す
ることができ、FET性能の劣化を防げる。
用いることなしにn型化合物半導体層を形成することに
より、高温プロセスを経てもヘテロ接合型FETのへテ
ロ接合界面でのキアリアプロファイルは急峻性を保持す
ることができ、FET性能の劣化を防げる。
(2)p型ドーパントヲ用いることなしたn型化合物半
導体層を形成することにより、高温プロセスに伴うp型
キアリアの拡散によるトランジスタ性能の劣化を解決で
きた。
導体層を形成することにより、高温プロセスに伴うp型
キアリアの拡散によるトランジスタ性能の劣化を解決で
きた。
第1図、第2図は選択ドープヘテロ接合型FET、ヘテ
ロバイポーラトランジスタの断面図である。 第3.第4図はOM−VPE法によるアンドープ(11
) AtGaAs 、 QaA、s の結晶成長例を示す図
である。 第5.6.7図は本発明全選択ドープヘテロ接合型PE
Tに適用した場合の工程図を示す断面図、第8図は本発
明をヘテロバイポーラトランジスタに適用した場合のエ
ピタキシャル結晶成長層を示す断面図である。 11・・・アンドープGa穴S層、13・・・n型ドー
プAtGaAs 層、15・・・ソース・ドレイン電極
、16・・・ゲート電極、13′・・・アンドープn型
A、!GaAs層、14 ’ ・・・アンドープn型(
)aAs層、17−・・Siイオン、32−・n型Qa
As層、33・・・p型ドーグQaAs層、33′・・
・アンド−プル型QaAs層、34−n型ドープGap
s層、34′・・・アンドープn型QaAs層、35・
・・ベース電極、(12) 第 1 図 γ 2 図 ¥:J3 目 [,4S)13)/([7M &]+[TM、4))特
開昭GO−IG7417(5)
ロバイポーラトランジスタの断面図である。 第3.第4図はOM−VPE法によるアンドープ(11
) AtGaAs 、 QaA、s の結晶成長例を示す図
である。 第5.6.7図は本発明全選択ドープヘテロ接合型PE
Tに適用した場合の工程図を示す断面図、第8図は本発
明をヘテロバイポーラトランジスタに適用した場合のエ
ピタキシャル結晶成長層を示す断面図である。 11・・・アンドープGa穴S層、13・・・n型ドー
プAtGaAs 層、15・・・ソース・ドレイン電極
、16・・・ゲート電極、13′・・・アンドープn型
A、!GaAs層、14 ’ ・・・アンドープn型(
)aAs層、17−・・Siイオン、32−・n型Qa
As層、33・・・p型ドーグQaAs層、33′・・
・アンド−プル型QaAs層、34−n型ドープGap
s層、34′・・・アンドープn型QaAs層、35・
・・ベース電極、(12) 第 1 図 γ 2 図 ¥:J3 目 [,4S)13)/([7M &]+[TM、4))特
開昭GO−IG7417(5)
Claims (1)
- 有機熱分解法を用い、結晶成長せしめる時に■族と■族
の成分比を変えることで当該半導体層の伝導度の型を制
御する工程ケ有すること全特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2168984A JPS60167417A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2168984A JPS60167417A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60167417A true JPS60167417A (ja) | 1985-08-30 |
Family
ID=12062030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2168984A Pending JPS60167417A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60167417A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63196079A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-15 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | ヘテロ接合fet |
US5315133A (en) * | 1992-01-30 | 1994-05-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor structure including p-type and n-type regions doped with carbon |
-
1984
- 1984-02-10 JP JP2168984A patent/JPS60167417A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63196079A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-15 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | ヘテロ接合fet |
US5315133A (en) * | 1992-01-30 | 1994-05-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor structure including p-type and n-type regions doped with carbon |
US5387544A (en) * | 1992-01-30 | 1995-02-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor device including carbon as a dopant |
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