JPS60167417A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPS60167417A
JPS60167417A JP2168984A JP2168984A JPS60167417A JP S60167417 A JPS60167417 A JP S60167417A JP 2168984 A JP2168984 A JP 2168984A JP 2168984 A JP2168984 A JP 2168984A JP S60167417 A JPS60167417 A JP S60167417A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
layer
undoped
ratio
tmg
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
JP2168984A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Usagawa
利幸 宇佐川
Yuichi Ono
小野 佑一
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2168984A priority Critical patent/JPS60167417A/ja
Publication of JPS60167417A publication Critical patent/JPS60167417A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02387Group 13/15 materials
    • H01L21/02395Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02455Group 13/15 materials
    • H01L21/02463Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/02546Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02576N-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (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。
〔発明の背景〕
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の目的〕
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。
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。
〔発明の概要〕
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。
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。
−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。
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。
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。
〔発明の実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
たとえば、InP −InQaAsP、InP−InG
aAs。
I nA S G aA S S b 、 AtjG 
al−y A S −AIXGal−x As等である
〔発明の効果〕
(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。
(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。
【図面の簡単な説明】
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)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP2168984A 1984-02-10 1984-02-10 半導体装置の製造方法 Pending JPS60167417A (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0165798B1 (en) Semiconductor device comprising n-channel and p-channel transistors and production method
EP0381396A1 (en) Compound semiconductor devices
JPH05347313A (ja) 高速半導体デバイスの極薄活性領域の製造方法
CA2073826A1 (en) Field effect transistor and method for manufacturing the same
WO1980001624A1 (en) Reduction of surface recombination current in gaas devices
US4297783A (en) Method of fabricating GaAs devices utilizing a semi-insulating layer of AlGaAs in combination with an overlying masking layer
US5381027A (en) Semiconductor device having a heterojunction and a two dimensional gas as an active layer
JPS60167417A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2621854B2 (ja) 高移動度トランジスタ
JPS6390865A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JPS63248168A (ja) ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法
JPH08250711A (ja) 化合物半導体装置
JPS60164358A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02246344A (ja) エピタキシヤルウエハ及びその製造方法
JPS6254967A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH07211729A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法
JPS60134479A (ja) 半導体装置
JPH04188716A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2568680B2 (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPS63102257A (ja) ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法
JP2616032B2 (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JP2819673B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPS61123175A (ja) ヘテロ接合パイポ−ラトランジスタの製造方法
JPH02199840A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法
DE19739922A1 (de) Ätzverfahren, Kristallwachstumsverfahren und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung