JPS61170071A - 化合物半導体を用いた接合ゲ−ト型電界効果トランジスタ - Google Patents

化合物半導体を用いた接合ゲ−ト型電界効果トランジスタ

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JPS61170071A
JPS61170071A JP1033585A JP1033585A JPS61170071A JP S61170071 A JPS61170071 A JP S61170071A JP 1033585 A JP1033585 A JP 1033585A JP 1033585 A JP1033585 A JP 1033585A JP S61170071 A JPS61170071 A JP S61170071A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
type gaas
gaas layer
gate
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Pending
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JP1033585A
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English (en)
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Masashi Dosen
道仙 政志
Masaru Wada
勝 和田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/802Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with heterojunction gate, e.g. transistors with semiconductor layer acting as gate insulating layer, MIS-like transistors

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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〕 ゛本発明は化合物半導体を用いた接合ゲート型電界効果
トランジスタ(以下J−FETと称する)に関するもの
であって、GaAsJ−FETに適用して最適なもので
ある。
〔従来の技術〕
従来、GaAs J −F E Tは例えば第2A図〜
第2D図に示すような方法により製造されている。すな
わち、第2A図に示すように、まず半絶縁性GaAs基
板1上にバッファ層を構成するアンドープのGaAs層
2、チャネル層を構成するn型GaAs層3及びp゛型
GaAs層4を順次エピタキシャル成長し、次いでこの
p3型GaAs層4上にオーミック金属膜、例えばTi
/Pt/Au膜5を被着形成した後、このTi/Pt/
Aui15上に所定形状のフォトレジスト6を形成する
。次にこのフォトレジスト6をマスクとしてTi/Pt
/Au膜5をエツチングすることにより、第2B図に示
すように、所定形状のTi/Pt/Au膜から成るゲー
ト電極7を形成する0次にこれらのゲート電極7及びフ
ォトレジスト6をマスクとしてp゛型GaAs層4をサ
イドエツチングすることにより、第2C図に示すように
、ゲート電極7よりも幅の狭いゲートfiI域8を形成
する。この後、第2D図に示すように、フォトレジスト
6を除去し、次いでソース電極9及びドレイン電極10
を被着形成して、目的とするGaAsJ−FETを完成
させる。
上述の第2D図に示す従来のGaAsJ −F ETは
次のような欠点を有している。すなわち、第1に、Ga
AsJ−FETの動作時に、チャネル層を構成するn型
GaAs層3からゲート領域8内に電子が流れ込みやす
く、このためチャネル層とゲート領域8との間に電流が
流れるおそれがある。第2に、ゲート領域8を形成する
ために行うエツチング時には、p゛型GaAs層4が厚
さ方向にエツチングされてn型GaAs層3が露出した
時点でエツチングを止める必要があるが、実際にはエツ
チング速度及びp゛型GaAs層4の膜厚のばらつき等
によりその制御は難しく、このためGaAsJ −F 
ETの製造が難しい。例えば、p゛型GaAs層4の厚
さ方向のエツチングが不十分であればこのρ゛型GaA
s層4にエツチング残りが生じ、この結果ゲート長が大
きくなったり、ゲート・ソース間及びゲート・ドレイン
間のシジートの原因となりやすく、またエツチング深さ
が大きくなり過ぎればn型GaAs層3もエツチングさ
れ、この結果ゲート・ソース間及びゲート・ドレイン間
の抵抗が高くなってしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上述の問題にかんがみ、従来のGaAsJ−
FETが有する上述のような欠点を是正した接合ゲート
型電界効果トランジスタ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〕
本発明に係る化合物半導体を用いた接合ゲート型電界効
果トランジスタの製造方法は、低不純物濃度の化合物半
導体基板(例えば半絶縁性GaAs基板l)と、この化
合物半導体基板上に設けられかつ高不純物濃度の第1の
化合物半導体層(例えばn型GaAs層3)から成るチ
ャネル層と、このチャネル層上に設けられかつ上記第1
の化合物半導体層よりも電子親和力が小さい第2の化合
物半導体層(例えばアンドープの^l 、 Ga+−、
As (x =0.3 )層11)と、この第2の化合
物半導体層上に設けられているゲート領域(例えばp“
型GaAsから成るゲート領域8)、ソース電極及びド
レイン電極(例えばAuGe/Niから成るソース電極
9及びドレイン電極10)とをそれぞれ具備している。
〔作 用〕
このように構成することによって、第1及び第2の化合
物半導体層間に形成されるヘテロ接合に存在する伝導帯
端Ecの断差ΔtICにより、トランジスタの動作時に
チャネル層からゲート領域に電子が流れ込むのを防止す
ることができる。
〔実施例〕
以下本発明に係る化合物半導体を用いた接合ゲート型電
界効果トランジスタをGaAsJ −F ETに適用し
た一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1A図〜第1D図においては、第2A図〜第2D
図と同一部分には同一の符号を付して、必要に応じてそ
の説明を省略する。
まず本実施例によるGaAs J −F E Tの製造
方法につき説明する。
第1A図に示すように、まず半絶縁性GaAs基板1上
にバッファ層を構成するアンドープのGaAs層2、例
えば10 ′?〜10 ”cs−”程度の濃度にn型不
純物がドープされたチャネル層を構成するn型GaAs
層3、例えばアンドープすなわちi型のAlxGa+−
8八s (x =0.3 )層11及び例えば1019
〜10”ell−”程度の濃度にp型不純物がドープさ
れたp′″型GaAs層4を例えばMB2法(またはM
O−CVD法等)により順次エピタキシャル成長した後
、このp“型GaAs層4上に例えばスパッタ法により
オーミック金属膜、例えばW膜12を被着形成する。こ
の後、このW膜12上に所定形状のフォトレジスト6を
形成する。
次にこのフォトレジスト6をマスクとして上記W膜12
をエツチングすることにより、第1B図に示すように、
所定形状のW膜から成るゲート電極7を形成する。
次にこのゲート電極7及びフォトレジスト6をマスクと
して、八7!XGa1−. As層11に対するp”型
GaAs層4のエツチング選択比の大きい(例えば選択
比100)エツチング法、例えば塩素系ガスを反応ガス
として用いた反応性イオンエツチング法(RIE法)に
よりp“型GaAs層4をサイドエツチングして、第1
C図に示すように、ゲート電極7よりも幅の狭いp゛型
GaAs層から成るゲート領域8を形成する。
次に全面に例えばAuGe/Ni膜(図示せず)を被着
形成し、次いでリフト・オフを行うことにより、上記フ
ォトレジスト6上に形成された上記^uGe/Ni膜を
このフォトレジスト6と共に除去して、第1D図に示す
ように、ゲート電極7に対してセルファラインでAuG
e/Niから成るソース電極9及びドレイン電極10を
形成する。この後、所定の熱処理(アロイ処理)を行っ
て上記ソース電極9及びドレイン電極10を構成する^
uGe/Ni と^lXGa、−ウAs層11とを互い
に合金化させることにより、n型GaAs層3にまで達
する合金層13.14を形成して、目的とするGaAs
J−FETを完成させる。
上述の実施例によれば次のような種々の利点がある。す
なわち、第1に、チャネル層を構成するn型GaAs層
3上にこのn型GaAs層3よりも電子親和力が小さい
A I XGa+−x As層11を形成しているので
、このn型GaAs層3とへ1XGal−XAs層11
とで形成されるペテロ接合15には両生導体の伝導帯端
Ecの断差ΔEc=0.3 eV (x =0.3 )
が存在する。このため、この断差ΔEcにより、GaA
sJ−FETの動作時にn型GaAs層3からゲート領
域8内に電子が流れ込むのが効果的に防止され、従って
n型GaAs層3とゲーHM域8との間に電流が流れる
のを防止することができる。
第2に、ゲート9N域8形成のためのp4型GaAs層
4のエツチング時にA I 、lGa+−x As層1
1がエツチングのストッパーとして働くため、n型Ga
As層3が厚さ方向にエツチングされて八1えGa、−
X^S層1層外1出した時点で厚さ方向のエツチングは
自動的に停止し、この後はサイドエツチングのみが進行
する。このため、従来のようにp・型GaAs層4にエ
ツチング残りが生じたりこのp゛型GaAs層4の下層
がエツチングされたりすることがない。のみならず、p
“型GaAs層4のサイドエツチング量を制御すること
によりゲート領域8を所定幅とすることができるので、
ゲート電極7の幅を1μm程度に選択することにより、
ゲート領域8の幅を容易にサブミクロン化することが可
能である。
第3に、n型GaAs層3上に形成されているAIl、
Ga、□^S層11はパッシベーション膜としても機能
するので、n型GaAs層30表面に存在する表面電荷
による悪影響を除去することができ、従って特性の良好
なGaAsJ −F ETを得ることが可能である。
第4に、ソース電極9及びドレイン電極1oをゲート電
極7に対してセルファラインで形成しているので、ゲー
ト長のサブミクロン化が容易である。
以上本発明を実施例につき説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく種々の変形が可能である。
例えば上述の実施例においては、第2の化合物半導体層
としてアンドープすなわちi型のAらGap−、As 
(x =0.3 )層11を用いたが、n型またはp−
型のAJえGa1−、 As層を用いてもよいことは勿
論、Xとして0.1〜1.0の範囲の値を用いてもよい
。さらに必要に応じてAlx Ga(−z As層とは
異なる種類の化合物半導体層を用いることも可能である
。同様に、n型GaAs層3、GaAs層2、p゛型G
aAs層4等の代わりに他の種類の化合物半導体層を用
いてもよい。なおバッファ層を構成するGaAs層2は
必要に応じて省略可能である。さらにまた、上述の実施
例においては、ゲート電極7を構成する材料としてWを
用い元が、ゲーHI域8とオーミック接触し、しかもゲ
ート領域8をエツチングにより形成する際に実質的にエ
ツチングされないような他の材料、例えばMo、 WS
i、 W/W S iを用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明に係る化合物半導体を用いた接合ゲート型電界効
果トランジスタによれば、第1及び第2の化合物半導体
層間に形成されるヘテロ接合に伝導帯端Ecの断差ΔE
cが存在しているので、トランジスタの動作時にチャネ
ル層からゲート領域に電子が流れ込むのを効果的に防止
することができ、従ってこれらのチャネル層とゲート領
域との間に電流が流れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1D図は本発明の一実施例によるGaAs
 J −F E Tの製造方法の一例を工程順に示す断
面図、第2A図〜第2D図は従来のGaAs J −F
ETの製造方法を工程順に示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1−−−−−−一・・−一−−−・−・・半絶縁性Ga
As基板2−−−−一・−一−−−・・・・・−G a
 A s層3−・−−−−−−−−−−−−−n型Ga
As層4−・・・・・−−−一−−−−・−p゛型Ga
As層7−−−−−・・−−−−−−−−一・・ゲート
電極8・−・−・・・−・−・−・ゲート領域9・・−
・−一〜−−−〜・−・・−ソース電極10−・−・−
・−・−・−・ドレイン電極11−−−・・・・−−−
−−−−−−^1.lGa+−x As層である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 低不純物濃度の化合物半導体基板と、この化合物半導体
    基板上に設けられかつ高不純物濃度の第1の化合物半導
    体層から成るチャネル層と、このチャネル層上に設けら
    れかつ上記第1の化合物半導体層よりも電子親和力が小
    さい第2の化合物半導体層と、この第2の化合物半導体
    層上に設けられているゲート領域、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化合物
    半導体を用いた接合ゲート型電界効果トランジスタ。
JP1033585A 1985-01-23 1985-01-23 化合物半導体を用いた接合ゲ−ト型電界効果トランジスタ Pending JPS61170071A (ja)

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Cited By (6)

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