JPS61147578A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS61147578A
JPS61147578A JP59270350A JP27035084A JPS61147578A JP S61147578 A JPS61147578 A JP S61147578A JP 59270350 A JP59270350 A JP 59270350A JP 27035084 A JP27035084 A JP 27035084A JP S61147578 A JPS61147578 A JP S61147578A
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JP
Japan
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layer
electrode
film
undoped
gaas layer
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JP59270350A
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Yoji Kato
加藤 洋二
Seiichi Watanabe
誠一 渡辺
Mikio Kamata
幹夫 鎌田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • 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
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
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    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
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    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/432Heterojunction gate for field effect devices

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置に関するものであって、ヘテロ接合
電界効果トランジスタに適用して最適なものである。
従来の技術 従来、この種の−\テロ接合電界効果トランジスタとし
て、第3図に示すような高電子移動度トランジスタ(H
igh Electron Mobility Tra
nsistor。
HEMT)が知られている。この第3図に示ず)IEM
Tにおいては、半絶縁性GaAs基板1上にアンドープ
のGaAs層2と、n型^/!、Ga+−9^s (x
=0.3)層3と、n型GaAs層4とが順次エビタギ
シャル成長され、このn型GaAs層4上に゛ri/P
C/八Uから成るへ°−ト電極5、Au−Geから成る
ソース電極6及びドレイン電極7が形成されている。ま
たこれらのソース電極6及びドレイン電極7の子方にお
けるn型GaAs層4、n型AI X Ga1−XAs
As層びGa43層2中には、これらの半導体と上記ソ
ース電極6及びドレイン電極7を構成する^u−Geと
の合金層から成るソース領域8及びドレイン領域9か形
成されている。
この第3図に示すHEMTにおいては、GaAs層2の
うちのこのGaAs層2とn型^e g Ga1−x 
As層:3とのへテロ接合10に隣接する部分2.3に
誘起される二次元電子ガス層12の濃度をケート電極5
に印加する電圧により制御することによってトレ・イン
電流を制御している。
上述の第3図に示す従来のHEMTを用いてICを構成
する場合、しきい値電圧■い−0のIIEMTが必要と
されることがある。このVい−0のHEMTを作製する
ことは、原理的にはn型A(! x Ga+−x As
層3のトナー濃度及び膜厚を所定値に制御することによ
り可能であるが、実際にはそれらの精密制御は極めて難
しく、従って■い−OのHEMTを作製することは極め
て難しい。
また第3図に示すHEMTとは異なるヘテロ接合電界効
果トランジスタとして、第4図に示すようないわゆるD
I((Double Fletero) MISFET
が知られている。このDll旧5FETにおいては、半
絶縁性GaAs基板1上に設けられたアンドープのGa
As層2上にアンドープのAeXGap−、As層13
と、n”型GaAs層14とが順次エピタキシャル成長
され、このn゛型GaAs層14上にn型GaAs層か
ら成るゲート電極5、Au −Geから成るソース電極
6及びドレイン電極7が形成されている。また上述のn
゛型GaAs層14ミ ^(!XGa+−w八S層13
及へGaAs層2中には、ソース電極6及びドレイン電
極7形成前にゲート電極5をマスクとしてシリコン等の
n型不純物をイオン注入することにより形成されたn′
型のソース領域8及びドレイン領域9が設けられている
なおこの第4図に示すDHMISFETにおいては、ア
ンドープのGaAs層2とアンドープのAeXGap−
x As層13との間にヘテロ接合tOaが、またn゛
型GaAs層14とアンドープの^1.1Gap−XA
sAlB12間にヘテロ接合tabが形成されている。
そして上記GaAs層2のうちの上記へテロ接合10a
に隣接する部分2aに二次元電子ガス層12が形成され
るようになっている。
この第4図に示すDHMISFETによれば、各ヘテロ
接合10a、10bにおけるバリアの高さをEl+E2
とすると、 ■い= E +   E z となるので、E+ ””EzとすることによりVい−0
のFETを作製することは容易であるが、ケート電極5
をn゛型GaAs層14にオーミック接触させるのが難
しいのみならず、ゲートリークを防止するための素子構
造の設計及びvM造プロセスが極めて瀦しいという欠点
がある。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、と述の問題にかんがみ、従来のへテロ接合電
界効果トランジスタが有するに述のような欠点を贋正し
た半導体装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明に係る半導体装置は、GaAs5板(例えば半絶
縁性G 、]A s基板1)と、このGaAs基板上に
設けられている低不純物濃度のGaAs層(例えばアン
ドープのGaAs層2)と、このGaAs層上に設けら
れている低不純物濃度のA I GaAs層(例えばア
ンF−ブの八e x cill−X、 As(x=0.
3)層13)と、このAffGaAS層上に設けられて
いるシリコンまたはシリコン七金属との化合物から成る
ケート電極(例えば多結晶シリコンから成るゲート電極
5)と、に記へe GaAs層上に設けられているソー
ス電極及びドレイン電極(例えばAu−Geから成るソ
ース電極6及びドレイン電極7)とをそれぞれ具備して
いる。
実施例 以下本発明に係る半導体装置をHEMTに適用した実施
例につき図面を参照しながら説明する。なお以下の第1
A図〜第1E図及び第2A図〜第2D図においては、第
3図及び第4図と同一部分には同一の符号を付し、必要
に応j−(その説明を省略する。
まず本発明の第1実施例につき説明する。
まず第1実施例による)IEMTの製造方法につき説明
する。
第1A図に示すように、まず¥−絶縁性GaAs基板1
上にMBE法(またはM OCV D法等)により例え
ば膜厚0.5〜1μmのアンドープのGaAs層2及び
膜厚が数100人のアンドープのf4NXGa+−ウ^
s(x・0.3)層13を順次エピタキシャル成長する
次に上記A(1,Ga、−8八5(x=0.3)層13
 hにCVD法によりシリコンの成長を1テう。この結
宋、第1B図に示すように、通常は多結晶/リコン膜1
5が形成される。
次に第1B図に示すように、上記多結晶ンリ:1ン膜1
5上に所定形状のフォトレジスト16を形成し、このフ
ォトレジスト16をマスクとして多結晶シリコン膜15
をエツチング除去して、第1C図に示すように、所定形
状の多結晶シリコン膜から成るケート電極5を形成する
次に第1D図に示すように、全面にAu−Geを蒸着し
てAu−Geから成るソース電極6及びドレイン電極7
を形成する。この後、リフトオフを行うことにより、フ
ォトレジスト16Lの^u−Ge膜17をこのフォトレ
ジスト16と共に除去する。
次に所定温度で熱処理(アロイ処理)を行うことにより
、ソース電極6及びドレイン電極7を構成するAu−G
eとA#XGap−、As層13及びGaAs層2とを
合金化させて、第1E図に示すように、これらの合金層
から成るソース領域8及びドレイン領域9を形成して、
目的とするHEMTを完成させる。
この第1E図に示す第1実施例による)IEMTによれ
ば、従来と同様に極めて電子移動度が高く高速動作の可
能なHEMTを得ることができるのみならず、次のよう
な理由により■い−Oとすることができる。ずなわら、
シリニ!ン及びG rr 11 !;の+ii J’ 
彰J…力はそれぞれ4.05eV、4.07eVと極め
て近い値−(二rE+ろか。
上述の第1実施例によれば、多結晶ノリニrンかC)成
るケート電極5とアンドープのGaAs層2との間にこ
れらよりもパントキャップか人きくよ、)二重f親和力
が小さいアンドープのへ9 M G;+1 M Qコ逼
liづ13を設けているので、V +、 h = 0の
11ト旧゛を得るご点かできる。
またゲート電極5を多結晶シリコンて構成しているので
、既に確立されたシリ:rンの微細加下枝術や配線技術
等を用いることがCき、にのため1(ヒMTのIC化が
容易である。さらに、A++−Geから成るソース電極
6及びドレイン電極7ばシリ:1)に対してはオーミッ
ク接触とはならないので、ゲート耐圧が低下してゲート
リークが生ずるおそれか少ない。
つぎに本発明の第2実施例につき説明する。
まず第2実施例によるHEMTの製造方法に−=)き説
明する。
第1実施例で述べたと同様にして第1B図に示ずように
、半絶縁性GaAs基板1上にアンドープのGaAs層
2、アンドープのAff 、 Ga、−、As層13及
び多結晶シリコン膜15を形成した後、第2A図に示す
ように多結晶シリコン膜15上に例えばスパッタ法によ
りA/膜19を形成する。
次にごのへ7!膜19上に所定形状のフォトレジスト1
6を形成し、次いでこのフォトレジスト16をマスクと
してAl膜19のエツチングを行うことにより、第2B
図に示すように所定形状の^l膜19aを形成した後、
このA/膜19−aをマスクとして多結晶シリコン膜1
5を等方性エツチングによりサイドエツチングすること
により、第2C図に示すように、A1膜19aよりも幅
の狭い多結晶シリコン膜から成るゲート電極5を形成す
る。
次にフォトレジスト16をマスクとして第1実施例と同
様にAu−Geの蒸着を行い、次いでリフトオフを行う
ことにより、第2D図に示すように、Au−Geから成
るソース電極6及びドレイン電極7をゲート電極5に対
してセルファラインで形成し、さらに第1実施例と同様
にしてソース領域8及びドレイン領域9を形成して、目
的とする)IEMTを完成させる。
この第2D図に示す第2実施例によるHEMTによれば
、第1実施例と同様な利点に加えて、す゛−ト電極5と
ソース電極6及びトレ・(’−”+44% 7との間に
間隔W(^l膜19aのひさし部の長さC0二対応する
)をあけることができるので、す°−ト耐圧の低下の問
題をほとんど完全に解決1ろごとかできる。
以上本発明を実施例につき説明したか、本発明は上述の
2つの実施例に限定されるt)のではなく本発明の技術
的思想に基づく種々の変形か「「J iii: ’2あ
る。例えば、必要に応じて多結晶シリ−1ン膜15の成
長時にp型またはp型の不純物をトープして形成される
p型またはp型の多結晶シリコン膜によりゲート電極5
を構成してもよい。この場合、n型多結晶シリコン膜で
ケート電極5を構成すればノーマリ−・オン型のHEM
Tが得られ、またp型名結晶シリコン膜でゲート電極5
を11.)成ずれは、ノ−マリー・オフ型のHEMTが
得られる。さらに、必要に応して多結晶シリコン膜15
の代わりにポリサイドやシリザイト等のシリコンと金属
との化合物(金属間化合物)を用いてゲート電極5を構
成してもよい。
また上述の2つの実施例においては、l。
Ga1−8へS層13のXの値として0.3を用いたが
、これに限定されるものではなく、必要に応じて0.3
以外の値を用いることも可能である。さらにへN、Ga
+−x八S層13の代わりに、A e Ga1n、Aj
’!lnI’等の他の種類の半導体層を用いることも可
能である。なお八1!X Ga+−x AsJii 1
3等やGaAs層2は必要に応して低濃度の不純物を含
んでいてもよい。
発明の効果 本発明に係る半導体装置によれば、しきい値電圧VLh
か実質的に0の高電子移動度トランジスタを得ることが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1E図は本発明の第1実施例によるHri
MTの製造方法の一例を工程順に示す断面図、第2A図
〜第2D図は本発明の第2実施例によるHEMTの製造
方法の一例を工程順に示す断面図、第3図は従来のHE
MTを示す断面図、第4図は従来のDH旧5FETを示
す断面図である。 なお図面に用いられた符ぢにおいて、 1−−−−−・−−一−−半絶縁性GaAs基板2 −
−−−−−・−−−−・−−−GaAs層3−−−−−
−−−−”−−−−−n型 八n、lGa+−x へS
層5−・−・−−−−−一−ケート電極 6−一一一一−−−−−ソース電極 7−−−−−−−−−−− ドレイン電極10・−−一
−−−−−−−−−−−−ヘテロ接合12−−−−−−
・−−−−−−−−−−二次元電子ガス層13−−−−
−−−−−−−AIXGal−1IAs層15−−−−
−−−−−−−−・−多結晶シリコン膜である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. GaAs基板と、このGaAs基板上に設けられている
    低不純物濃度のGaAs層と、このGaAs層上に設け
    られている低不純物濃度のAlGaAs層と、このAl
    GaAs層上に設けられているシリコンまたはシリコン
    と金属との化合物から成るゲート電極と、上記AlGa
    As層上に設けられているソース電極及びドレイン電極
    とをそれぞれ具備することを特徴とする半導体装置。
JP59270350A 1984-12-21 1984-12-21 半導体装置 Pending JPS61147578A (ja)

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GB2168847A (en) 1986-06-25
CA1238122A (en) 1988-06-14
KR860005452A (ko) 1986-07-23
DE3545434C2 (de) 1995-07-20
DE3545434A1 (de) 1986-07-03
GB2168847B (en) 1988-05-25
FR2582152B1 (fr) 1989-12-08
FR2582152A1 (fr) 1986-11-21
NL8503515A (nl) 1986-07-16
GB8531441D0 (en) 1986-02-05

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