JPS61171170A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はショットキー接合ゲート構造を有する半導体装
置に係り、特に、ゲートリーク電流を低減することに好
適な構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a semiconductor device having a Schottky junction gate structure, and particularly to a structure suitable for reducing gate leakage current.
GaAsを中心とした化合物半導体を用いた電界効果型
トランジスタ(FET)は、絶縁物と化合物半導体との
界面に10”as−”程度の界面準位が存在するため、
絶縁ゲート型F E T (MISFET)が安定にで
きないという欠点を有していた。そのため、金属(Me
tal )と半導体のショットキー接合を利用したG
o A s電界効果型トランジスタ(GaAsMIES
FI!T)或いは、n型A Q * G a z −w
+ A BとアンドープGaAsのへテロ接合界面を利
用した選択ドープヘテロ接合型FET (例えば特開昭
56−94779号公報参照)等でSiデバイスにない
高速素子を実現してきた。しかしながら、GaAsME
SFET或いは選択ドープヘテロ接合型FETのデバイ
ス設計の立場から、更に、これらのデバイス性能を向上
させるには、GaAsMESFETにおいては、能動層
の薄膜化(6200人)、選択ドープヘテロ接合型FE
Tにおいては、チャンネル供給層であるn型AQGaA
s層の薄膜化(6200人)が必須である。しかしなが
ら、単純に薄膜化を行なうと、閾値電圧Vtkに対する
制限(特にDCFL型回路ではエンハンスメント型FE
TではV□〜0.1V程度、デプレション型FETでは
Vtk〜−0,4V〜−0,8Vの閾値電圧が要求され
る)から、不純物ドーピングレベルを10”Qlす〜1
0”(I1−”にする必要があり、良好なショットキー
接合形成が、困難になり、ゲート漏れ電流が非常に大き
くなりトランジスタ動作不良を起こす様になる。ゲート
電極直下でのショットキーバリア高さをφ11、n型A
jlGaAs層の膜厚をd−e、アンドープAQG a
A sMl (I)工&e、n l!A 11 Ga
AgJl t’。、ケ′−不純物濃度をN、とすると、
閾値電圧V□はとかける。但し、ΔE0はAlGaAs
とG a A sの伝導帯端のエネルギーギャップであ
り通常電子親和力の差である。又、εはAlGaAsの
誘電率、qは単位電荷量である。第1図は、従来のエン
ハンスメント型選択ドープヘテロ接合型FETのゲート
電極直下のエネルギーバンド図を示している。Field-effect transistors (FETs) using compound semiconductors, mainly GaAs, have an interface state of about 10"as-" at the interface between the insulator and the compound semiconductor, so
The insulated gate type FET (MISFET) had the disadvantage of not being stable. Therefore, metal (Me
G using Schottky junction of semiconductor (tal) and semiconductor
o As field effect transistor (GaAsMIES
FI! T) Or n-type A Q * G az −w
High-speed devices not found in Si devices have been realized in selectively doped heterojunction FETs (for example, see Japanese Patent Application Laid-open No. 56-94779) that utilize the heterojunction interface between +A B and undoped GaAs. However, GaAsME
From the standpoint of device design of SFETs or selectively doped heterojunction FETs, in order to further improve the performance of these devices, it is necessary to thin the active layer (6200 layers) in GaAs MESFETs, and to thin selectively doped heterojunction FEs.
In T, the channel supply layer n-type AQGaA
It is essential to make the s layer thinner (6200 people). However, simply making the film thinner will limit the threshold voltage Vtk (particularly in the DCFL type circuit, the enhancement type FE
For T, a threshold voltage of about V□~0.1V is required, and for a depletion type FET, a threshold voltage of Vtk~-0.4V~-0.8V is required), so the impurity doping level is increased by 10"Ql~1
0"(I1-"), it becomes difficult to form a good Schottky junction, and the gate leakage current becomes extremely large, causing transistor malfunction.The Schottky barrier height directly under the gate electrode φ11, n type A
The film thickness of the jlGaAs layer is d-e, and the undoped AQG a
A sMl (I) Engineering & e, n l! A 11 Ga
AgJl t'. , K′-If the impurity concentration is N, then
Multiply the threshold voltage V□. However, ΔE0 is AlGaAs
It is the energy gap at the conduction band edge of GaAs and GaAs, and is usually the difference in electron affinity. Further, ε is the dielectric constant of AlGaAs, and q is the unit charge amount. FIG. 1 shows an energy band diagram immediately below the gate electrode of a conventional enhancement type selectively doped heterojunction FET.
スペーサ層と呼ばれるアンドープAΩG a A s層
が60人、Siのドナードーピングレベルが4×10”
as−”で膜厚140人のn型All、Ga1−mAs
層にショットキー接合を形成するT i / P t
/Auの三層メタルが形成されている。ところが。There are 60 undoped AΩGaAs layers called spacer layers, and the Si donor doping level is 4×10”.
n-type All, Ga1-mAs with a film thickness of 140 people
T i / P t forming a Schottky junction in the layer
A three-layer metal layer of /Au is formed. However.
この様に高いドーピングレベルのn型
AQいGa□−、Asとゲート金属とをショットキー接
合させるとゲート金属に+0.3V程度の正の電位を印
加させるとゲート漏れ電流が大きくなりはじめ、トラン
ジスタ動作特性を著しく劣化させる。When a Schottky junction is formed between n-type AQ Ga□-, As with such a high doping level and the gate metal, when a positive potential of about +0.3V is applied to the gate metal, the gate leakage current begins to increase, causing the transistor Significantly deteriorates operating characteristics.
これは主にゲート電極のソース側でのn型AQGaAs
中の自由電子や、ペテロ界面の二次元電子ガス層の電子
のトンネリングによるリーク電流、或いはn型Alρa
A s中のDxセンター、ドナーレベル等を介しての
リーク電流のためである。This is mainly due to n-type AQGaAs on the source side of the gate electrode.
Leakage current due to free electrons inside, tunneling of electrons in the two-dimensional electron gas layer at the Peter interface, or n-type Alρa
This is due to leakage current through the Dx center, donor level, etc. in As.
第1図(b)の実線で示す工4..ゲート長L1.1μ
m、ゲート幅W、10μmの、飽和領域でのソースドレ
イン電流工41.を示したものであり、第1図(d)に
対応するゲート構造をしている0点線で示した工4..
が理想的にできた場合に予想される電流特性であり、実
際に試作された工4.。4. The work indicated by the solid line in Fig. 1(b). .. Gate length L1.1μ
m, gate width W, 10 μm, source-drain current flow in the saturation region 41. 4. The structure shown by the 0-dot line has a gate structure corresponding to that in FIG. 1(d). ..
This is the current characteristic that would be expected if 4. .
(実線)と比べると、著しくトランジスタ特性が劣化し
ているのがわかる。このような現象は選択ドープヘテロ
接合型FETに特有なことではなく、例えば、GaAs
MESFETでも同様である。即ち1両者のFETで、
飽和電流領域でのソース・ドレイン電流工41.は一般
に
I、、、=K(V、−Vtb)” −
(2)と近似的に記述できる。但し、■、はゲート電圧
である。同一のVtkに対して、K値を大きくしようと
すると、簡単な考察から、能動層厚を小さくし、不純物
ドーピングレベルN、を〜10”C11−”〜lO+1
″aI−3までに大きくする必要があり、良好なショッ
トキー接合ゲート構造を実現することが困難になる。(solid line), it can be seen that the transistor characteristics have significantly deteriorated. This phenomenon is not unique to selectively doped heterojunction FETs; for example, GaAs
The same applies to MESFET. That is, with one and both FETs,
Source/drain current control in the saturation current region 41. is generally I, , = K(V, -Vtb)" -
It can be approximately described as (2). However, ■ is the gate voltage. If we try to increase the K value for the same Vtk, we can make the active layer thickness smaller and increase the impurity doping level N by ~10"C11-"~lO+1 from a simple consideration.
It is necessary to increase the size to ``al-3'', making it difficult to realize a good Schottky junction gate structure.
ゲートリーク電流を防止する方法の1つは絶縁物(Si
n、、 S isN、 ate)を界してMIS(Ma
tal−工nsulatw−5ai+1conduct
or )構造のゲート構造にすることであったが、前述
の様に界面準位が多く現実的な絶縁物は得られない、一
方第実現されている(例えばS、M、Sze ”Phy
#csofSsmiconductor Devic
es John Vilay & 5ons 1
981P294)、Lかし、この様にn型層とゲート金
属の間にp型層を挿入するゲート構造は、 (I) p
型層を付加したことにより、V t hを制御するため
に、新しくp型層のドーピングレベルと膜厚を精度良く
決定する必要が新しく生じる。 (2) p型層のアク
セプタ不純物を通してのゲートリーク電流、或いは閾値
電圧の不安定さの問題が生じてくる。One way to prevent gate leakage current is to use an insulator (Si
n,, S isN, ate) and MIS (Ma
tal-engineering nsulatw-5ai+1conduct
or ) structure, but as mentioned above, there are many interface states and a realistic insulator cannot be obtained.
#csofSsmicconductor Device
es John Vilay & 5ons 1
(I) p
The addition of the type layer creates a new need to accurately determine the doping level and film thickness of the p-type layer in order to control V th . (2) Problems arise such as gate leakage current through the acceptor impurity of the p-type layer or instability of the threshold voltage.
本発明の目的は、ドーピングされた半導体とショットキ
ー接合を形成するゲート金属の間に不純物を故意には含
まない(アンドープ)半導体を挿入することで、MIS
構造に近い良好なショットキーゲート構造を提供するこ
とにある。The purpose of the present invention is to insert a semiconductor that does not intentionally contain impurities (undoped) between a doped semiconductor and a gate metal forming a Schottky junction, thereby achieving MIS.
The object of the present invention is to provide a good Schottky gate structure that is close to the structure.
本発明は、ドーピングされた半導体層(I)上に半導体
層(I)と格子整合性の良い界面準位の少ない不純物を
わずかにドープした半導体層(II)或いは、不純物を
故意にはドープしない半導体層(II)を形成後ショッ
トキー金属を形成することで、(I)ゲートリーク電流
を防止でき、(2)閾値電圧Vthの制御性に新たな問
題を加えることのない、ショットキー接合のゲート構造
を実現するものである。The present invention provides a semiconductor layer (II) in which a doped semiconductor layer (I) is slightly doped with an impurity having good lattice matching with the semiconductor layer (I) and a small number of interface states, or a semiconductor layer (II) in which impurities are not intentionally doped. By forming a Schottky metal after forming the semiconductor layer (II), (I) it is possible to prevent gate leakage current, and (2) it is possible to form a Schottky junction without adding new problems to the controllability of the threshold voltage Vth. This realizes a gate structure.
本発明のゲート構造を採用することで、前記(I)に関
連しては、ゲート電圧V、を広い範囲でf、j!mta
=h’t’、JL#In[14M4:1WJl;/’=
*l m ’理振幅を大きくとれ、従って回路
設計マージンが大きくとれ、電流を多く流すことで、回
路のスピードをはやくすることができる。又、不純物を
ほとんど含まない層を導入することでVt&の制御性に
新しいR題を生じさせることはない。By employing the gate structure of the present invention, in relation to the above (I), the gate voltage V can be changed over a wide range f,j! mta
=h't', JL#In[14M4:1WJl;/'=
*l m ' The amplitude of the circuit can be increased, so the circuit design margin can be increased, and the speed of the circuit can be increased by allowing a large amount of current to flow. Further, by introducing a layer containing almost no impurities, no new R problem is caused in the controllability of Vt&.
本発明のゲート構造の有用性は以下の実施例を通して詳
しく説明される。The utility of the gate structure of the present invention is illustrated in detail through the following examples.
実施例1
エンハンスメント型選択ドープヘテロ接合型FETに本
発明のゲート構造を適用した場合の実施例を第2図に示
す。Example 1 FIG. 2 shows an example in which the gate structure of the present invention is applied to an enhancement type selectively doped heterojunction FET.
半絶縁性GaAs基板10上にMBE (分子線工純物
を故意にはドープし−(結果とし5×10”cn−”程
度のp一層になる)、GaAs11を5000人成長さ
せ、更にアンドープAlヨG”t −m A s(x”
0.35)層13を60人成長させた。通の伝導帯端の
エネルギー差AE0を0.25eV以上にとるためであ
る。更に、SiをドナーレベルにI X 10”am−
”含むn型An、Ga、−、A8 (0<y≦0.25
)13を100人成長させた。AQ混晶比は、A11
GaAs中のDxセンターをSiのドーピングで形成し
ない範囲で使用している。On a semi-insulating GaAs substrate 10, 5,000 layers of GaAs 11 were grown using MBE (intentionally doped with molecular beam pure material (resulting in a p layer of about 5×10"cn-"), and then undoped Al Yo G"t -m A s(x"
0.35) Layer 13 grew by 60 people. This is to ensure that the energy difference AE0 at the conduction band edge is 0.25 eV or more. Furthermore, Si was added to the donor level at I x 10"am-
”Including n-type An, Ga, -, A8 (0<y≦0.25
)13 grew by 100 people. AQ mixed crystal ratio is A11
Dx centers in GaAs are used to the extent that they are not formed by doping with Si.
Dxセンターはvtk変動の原因になるため、Dxセン
ターのない範囲のAJ混晶比を選ぶことは重要である0
次に、Siを10”as−”程度含む、n型層 Q 、
Ga、−、As (0≦2≦1.0 )14を10
0人形成した。Al混晶比2はゲート金属とのショット
キー接合で、バリア高さが大きくなる様にしである。又
、Siをドーピングせずに用いる場合もある。これは、
特にMOCVD法等の場合特に有用である。Since Dx centers cause vtk fluctuations, it is important to select an AJ crystal ratio in a range where there are no Dx centers.
Next, an n-type layer Q containing Si about 10"as-",
Ga, -, As (0≦2≦1.0) 14 to 10
0 people formed. The Al mixed crystal ratio of 2 is designed to form a Schottky junction with the gate metal and increase the barrier height. Furthermore, Si may be used without being doped. this is,
It is particularly useful for MOCVD methods.
次に、ソース・ドレイン電極のオーミック性接触を良く
する目的で、SiはI X 101″G−3程度含むn
型GaAs層15を200人形成した。Next, in order to improve the ohmic contact between the source and drain electrodes, Si contains n containing approximately I x 101''G-3.
The molded GaAs layer 15 was formed by 200 people.
結晶成長後は通常のリソグラフィーを用いてソース・ド
レイン電極21.22を形成し、CCII、F、/He
混合ガスを用いてn−GaAs層15を選択的にエツチ
ングを行ない、ゲート電極20を形成した。ゲート金属
としてはAu/Pt/Tiを用い、ソース・ドレイン金
属としてはA u / N i / A u −G e
を用いた。After crystal growth, source/drain electrodes 21 and 22 are formed using normal lithography, and CCII, F, /He
The n-GaAs layer 15 was selectively etched using a mixed gas to form a gate electrode 20. Au/Pt/Ti is used as the gate metal, and Au/Ni/Au-Ge is used as the source/drain metal.
was used.
この様にして形成したゲート構造では、高い不純物濃度
を有するn型半導体層13とゲート金属20が直接接触
してないために第1図(b)の点線で示す様な良好なF
ET特性を示した。即ち、ゲート電圧V、は1.4vま
で、ゲートリーク電流は無視できる程度であった。In the gate structure formed in this way, since the n-type semiconductor layer 13 having a high impurity concentration and the gate metal 20 are not in direct contact with each other, a good F is obtained as shown by the dotted line in FIG. 1(b).
It showed ET characteristics. That is, when the gate voltage V was up to 1.4V, the gate leakage current was negligible.
又、第2図(d)の様に、n型G a A s層15は
必ずしも必要ではなく、第2図(b)の様な構造にして
もよい、即ち(a)図の構造でn型G a A s層1
5を形成せず、ソース・ドレイン電極を形成するときに
n−AllGaAs層14を取り除きオーミック電極を
蒸着した。Furthermore, as shown in FIG. 2(d), the n-type GaAs layer 15 is not necessarily necessary, and the structure shown in FIG. 2(b) may be used, that is, the structure shown in FIG. Type G a As layer 1
5 was not formed, but when forming the source/drain electrodes, the n-AllGaAs layer 14 was removed and an ohmic electrode was deposited.
又、ソース(ドレイン)・ゲート電極間にはGaAs
(A11GaAs)層の保護を目的として、絶縁物23
を形成している。絶縁物としてはAl1N。In addition, GaAs is used between the source (drain) and gate electrodes.
(A11GaAs) For the purpose of protecting the layer, the insulator 23
is formed. Al1N is used as an insulator.
5i3N4t sio、等が用いられるが、G a A
s(A Q GaAs)との界面電位φ、は一般にシ
ョットキー接合のバリア障壁高さφ1.に比べ0.15
〜0.4 vも低く、ソース(ドレイン)・ゲート電極
間の間隙部分のへテロ界面には二次元電子ガス層が形成
されている。5i3N4t sio, etc. are used, but G a A
The interfacial potential φ with s(A Q GaAs) is generally equal to the barrier height φ1 of the Schottky junction. 0.15 compared to
~0.4 V is also low, and a two-dimensional electron gas layer is formed at the heterointerface in the gap between the source (drain) and gate electrodes.
本発明の構造をもつ選択ドープヘテロ接合型FETでは
n型AaGaAs層のドナーレベルは非常に高濃度にド
ープされているために、かえって。In the selectively doped heterojunction FET having the structure of the present invention, the donor level of the n-type AaGaAs layer is doped to a very high concentration.
非常に再現性よくドナーレベルに存在するドナー濃度を
形成できる。そのため(I)式で示される閾値電圧vt
Thが極めて精度よく制御できる様になった。Donor concentrations present at the donor level can be created with great reproducibility. Therefore, the threshold voltage vt shown in equation (I)
Th can now be controlled with extremely high precision.
実施例2
エンハンスメント型とデプレション型選択ドープヘテロ
接合型FETを同一基板に形成する場合の実施工程例は
第3図(a)、(b)、(c)、(d)に示す。Example 2 An example of the process for forming enhancement type and depletion type selectively doped heterojunction FETs on the same substrate is shown in FIGS. 3(a), (b), (c), and (d).
半絶縁性0°”基板10 J″L:1. 、 MOCV
D法(有機 J金属熱分解法)を用いてアンド
ープG a A s層11を5000人形成後、実施例
1と同一の膜厚とドーピングレベルの構造(第3図(a
))を形成する。Semi-insulating 0°" substrate 10 J"L:1. , MOCV
After forming 5,000 undoped GaAs layers 11 using the D method (organic J metal pyrolysis method), a structure with the same film thickness and doping level as in Example 1 (Fig. 3(a)
)) to form.
810223を保護膜として形成後、ソース・ドレイン
電極21,25,22を形成する0次に。After forming 810223 as a protective film, the source/drain electrodes 21, 25, and 22 are formed in the 0th order.
n型GaAs層15を、選択的にエツチングして除去し
ゲート金l1t20を形成する(第3図(c))。The n-type GaAs layer 15 is selectively etched and removed to form gate gold l1t20 (FIG. 3(c)).
次に、n型GaAs層に直接ゲート金属24を形成しデ
プレション型FETを形成する。エンハンスメント型F
ETとデプレション型FETとの層間分離にはエピタキ
シャル成長層11,12,13゜14.15をエツチン
グで除去するか、0.などのイオンを注入して形成する
。Next, a gate metal 24 is formed directly on the n-type GaAs layer to form a depletion type FET. Enhancement type F
For interlayer separation between the ET and the depletion type FET, the epitaxially grown layers 11, 12, 13°14.15 are removed by etching, or 0.15° is removed by etching. It is formed by implanting ions such as.
デプレション型FETのゲートリーク電流も低減したい
場合には第3図(a)の15としてn型AQGaAs層
を形成し、更にその上部にアンドープAfiGaAs層
を形成してやればよい。If it is desired to reduce the gate leakage current of the depletion type FET, an n-type AQGaAs layer may be formed as 15 in FIG. 3(a), and an undoped AfiGaAs layer may be formed on top of the n-type AQGaAs layer.
実施例3
pチャネルの選択ドープヘテロ接合型FETに本発明の
ゲート構造を適用した場合の実施例を第4図(a)、(
b)に示す。Example 3 An example in which the gate structure of the present invention is applied to a p-channel selectively doped heterojunction FET is shown in FIGS.
Shown in b).
アンドープのGe基板50上に、MBE法を用いてアン
ドープのGeを5000人形成後、アンドープA 11
m G am −m A s (0−0≦X≦1.0
)12を60人形成した。GeとA n * G al
−m A s (0≦X≦1.0)は広い範囲のXで格
子整合性が良くヘテロ界面での界面準位は10”(Im
−”と小さい0次にBeをアクセプタレベルに10”0
1−”程度含むp型A 41 y Ga1−、 As
(0、0≦y≦0.35)52を100人形成し、続い
てノンドープ
Al、Ga1−、As層14を100人形成した。更に
p型G a A s層53を200人形成した。最後の
p型G a A s層はドーピングレベルが10”am
−”程度であり、オーミック性接触を良くするために設
けり除いてゲート金属60を蒸着形成した。又、Au−
Zn (99: 1)を1500人蒸着アロイして。After forming 5000 undoped Ge layers on the undoped Ge substrate 50 using the MBE method, undoped A 11
m G am -m A s (0-0≦X≦1.0
) 12 was formed by 60 people. Ge and A n * Gal
-m A s (0≦X≦1.0) has good lattice matching over a wide range of X, and the interface level at the hetero interface is 10” (Im
−” and small zero-order Be to acceptor level 10”0
p-type A 41 y Ga1-, As
(0, 0≦y≦0.35) 52 was formed by 100 people, and then a non-doped Al, Ga1-, As layer 14 was formed by 100 people. Furthermore, 200 people formed the p-type GaAs layer 53. The final p-type GaAs layer has a doping level of 10”am
In order to improve ohmic contact, the gate metal 60 was formed by vapor deposition.
Alloyed with Zn (99:1) by 1500 people.
これをソース・ドレイン金属61,62.とじて用いて
、電極を形成した。These are source/drain metals 61, 62. The electrodes were formed by binding them together.
実施例4
pチャネルのGaAsMESFETに本発明を適用した
場合の実施例を第5図に示す、半絶縁性GaAs基板1
0上にMBE法を用いてアンドープGaAs層11を5
000人形成後、Beを1×10°1″1含むp型G
a A s層32を100人形成し、更にアンドープG
aAs層33を100人形成した。ソース・ドレイン電
極形成にはアンドープGaAs層33を除去し、P型G
aAs層32にオーム性接触を得た。Example 4 A semi-insulating GaAs substrate 1 is shown in FIG. 5, in which the present invention is applied to a p-channel GaAs MESFET.
An undoped GaAs layer 11 is formed on 0 using the MBE method.
After forming 000 people, p-type G containing 1×10°1″1 Be
Form 100 aA s layers 32, and further undope G.
100 people formed the aAs layer 33. To form source/drain electrodes, the undoped GaAs layer 33 is removed and the P-type G
Ohmic contact was made to the aAs layer 32.
ゲート金属60はアンドープG a A a層33上に
直接接触しているため、ゲートリーク電流が少なく、(
2)式で表われているに値として、W=10μmゲート
長1μm、ソース・ゲート間距離0.7 μmで、0.
5mA/V”という値を得た。この値は2層33の移動
度が200ali/v−8では非常に大きい値である。Since the gate metal 60 is in direct contact with the undoped G a A a layer 33, the gate leakage current is small and (
2) As the values expressed in the formula, W = 10 μm, gate length 1 μm, source-gate distance 0.7 μm, and 0.
A value of 5 mA/V'' was obtained. This value is a very large value when the mobility of the second layer 33 is 200 ali/v-8.
実施例では、能動層はnチャネルであったが、33層の
代りにn型G a A s層を用いたnチャネルのFE
Tにおいても実施可能であることは言うまでもない。In the example, the active layer was an n-channel, but an n-channel FE using an n-type GaAs layer instead of the 33 layer was used.
It goes without saying that this method can also be implemented in T.
又、実施例ではG a A sの場合を示したが、Si
において、S i MESFETを形成する場合も本発
明は有効である。即ち、能動層のドーピングレベルが高
くなると、ショットキー接合のゲートリーク電流が大き
くなり1本発明は有効である。In addition, although the example shows the case of GaAs, Si
The present invention is also effective when forming an S i MESFET. That is, as the doping level of the active layer increases, the gate leakage current of the Schottky junction increases, making the present invention effective.
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれ
ば、ドーピングされた半導体とショットキー接合を形成
するゲート金属との間に不純物を故意には含まない(つ
まり、アンドープの)半導体層を挿入することにより、
MIS構造に近い良好なショットキーゲート構造を提供
することかできる。As is clear from the detailed description above, according to the present invention, a semiconductor layer that does not intentionally contain impurities (that is, undoped) is formed between the doped semiconductor and the gate metal forming the Schottky junction. By inserting
A good Schottky gate structure similar to the MIS structure can be provided.
さらに、本発明によれば、ゲート電極直下での不純物濃
度が低くなるので。Furthermore, according to the present invention, the impurity concentration directly under the gate electrode is reduced.
(I)ゲートリーク電流が抑えられ、
(2)FETの論理振幅を大きくとれるという効果があ
る。(I) The gate leakage current is suppressed, and (2) the logic amplitude of the FET can be increased.
又1選択ドープヘテロ接合型FETに適用した場合、上
記(I)、(2)の他に、n型ARGaAsの膜厚を薄
く(〜100人)するために、不純物のF−1?□、2
.ヵ、工、□ヤ2.□、。 J上限に近い値にな
るので、閾値制御が非常に易しくなるという効果がある
。When applied to a selectively doped heterojunction FET, in addition to the above (I) and (2), impurity F-1? □、2
.. KA, WORK, □Y2. □,. Since the value is close to the upper limit of J, there is an effect that threshold control becomes extremely easy.
第1図は従来のゲート構造とその電流特性を示す図、第
2図、第3図は本発明のゲート構造を選択ドープヘテロ
接合型FETに適用した場合の工程図、第4図は本発明
をnチャネル選択ドープヘテロ接合型FETに適用した
場合の工程図、第5図は、pチャネルGaAsMESF
ETに本発明を適用した場合の実施図、である。
10・・・半絶縁性G a A s基板、11・・・ア
ンドープGaAs、12・=アンドープA Q GaA
s、13 =・n型A Q GaAs、 14−アンド
ープ又はn−型AQGaAs、15− n型GaAs、
21 、22 。
61.62・・・ソース・ドレイン電極、20.60・
・・ゲート電極、23・・・層間絶縁膜、50・・・G
e基板、51・・・アンドープGe、12・・・アンド
ープAAGaAs(又はGaAs)、52−p型Afi
GaAg(又はGaAs)、5s・・−p型G a A
s、32 ・p型GaAs、33 ・・・アンドープ
又はp−型G a A s又は第 1 国
嘴−VTFigure 1 is a diagram showing a conventional gate structure and its current characteristics, Figures 2 and 3 are process diagrams when the gate structure of the present invention is applied to a selectively doped heterojunction FET, and Figure 4 is a diagram showing the gate structure of the present invention. A process diagram when applied to an n-channel selectively doped heterojunction FET, FIG. 5 shows a p-channel GaAs MESF.
It is an implementation diagram when the present invention is applied to ET. 10...Semi-insulating GaAs substrate, 11...Undoped GaAs, 12.=Undoped A Q GaA
s, 13 = n-type AQ GaAs, 14- undoped or n-type AQGaAs, 15- n-type GaAs,
21, 22. 61.62...source/drain electrode, 20.60.
...Gate electrode, 23...Interlayer insulating film, 50...G
e substrate, 51... Undoped Ge, 12... Undoped AAGaAs (or GaAs), 52-p type Afi
GaAg (or GaAs), 5s...-p type Ga A
s, 32 ・p-type GaAs, 33 ... undoped or p-type GaAs or 1st Guozui-VT
Claims (1)
の界面に近い側で不純物ドーピングレベルが低く、遠い
側でドーピングレベルを高く形成してあることを特徴と
する半導体装置。 2、不純物をドープした半導体層( I )上に不純物を
故意にはドープしない半導体層(II)、或いは非常に弱
くドープした半導体層(II)を形成後半導体層(II)と
ショットキー接合を有するゲート金属(III)を形成し
てあることを特徴とする半導体装置。 3、電子親和力が大きく、不純物を故意には含まない半
導体と電子親和力が小さくn型にドープされた半導体と
の格子整合性の良いヘテロ接合において、前記n型半導
体層上に不純物を故意には含まないか、或いは弱く不純
物ドープされた半導体が形成され、更にショットキー接
合を有するゲート金属を有し、ヘテロ接合界面に形成さ
れる二次元状担体に電子的に接続された少なくとも一対
の電極を有することを特徴とする半導体装置。 4、電子親和力とエネルギー禁止帯幅との和が小さく、
不純物を故意には含まない半導体と電子親和力とエネル
ギー禁止帯幅との和が大きく、p型にドープされた半導
体との格子整合性の良いヘテロ接合において、前記p型
半導体層上に不純物を故意には含まないか或いは弱く不
純物をドープされた半導体が形成され、更にショットキ
ー接合を有するゲート金属を有し、ヘテロ接合界面に形
成される二次元状担体に電子的に接続された少なくとも
一対の電極を有することを特徴とする半導体装置。 5、不純物をドープした半導体層( I )上に不純物を
故意にはドープしない半導体層(II)、或いは弱くドー
プした半導体層(II)を形成後、半導体層(II)とショ
ットキー接合を有するゲート金属(III)を形成し、不
純物をドープした半導体層(II)と電子的に接続された
少なくとも一対の電極を有することを特徴とする半導体
装置。[Claims] 1. A semiconductor device characterized in that in a Schottky junction between a semiconductor and a metal, the impurity doping level is low on the side near the interface with the metal, and the doping level is high on the far side. 2. After forming a semiconductor layer (II) that is not intentionally doped with impurities or a very weakly doped semiconductor layer (II) on the impurity-doped semiconductor layer (I), a Schottky junction is formed with the semiconductor layer (II). 1. A semiconductor device comprising a gate metal (III) having a gate metal (III). 3. In a heterojunction with good lattice matching between a semiconductor that has a high electron affinity and does not intentionally contain impurities and an n-type doped semiconductor that has a low electron affinity, impurities are not intentionally added to the n-type semiconductor layer. A semiconductor containing no or weakly doped with impurities is formed, further comprising a gate metal having a Schottky junction, and at least one pair of electrodes electronically connected to a two-dimensional carrier formed at the heterojunction interface. A semiconductor device comprising: 4. The sum of electron affinity and energy gap is small,
In a heterojunction that has a good lattice match between a semiconductor that does not intentionally contain impurities and a p-type doped semiconductor that has a large sum of electron affinity and energy gap, impurities are intentionally added to the p-type semiconductor layer. A semiconductor containing no or weakly doped with impurities is formed, and further has a gate metal having a Schottky junction, and at least a pair of gate metals electronically connected to a two-dimensional carrier formed at the heterojunction interface. A semiconductor device characterized by having an electrode. 5. After forming a semiconductor layer (II) that is not intentionally doped with impurities or a weakly doped semiconductor layer (II) on the impurity-doped semiconductor layer (I), a Schottky junction is formed with the semiconductor layer (II). A semiconductor device comprising at least one pair of electrodes formed with a gate metal (III) and electronically connected to a semiconductor layer (II) doped with impurities.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1083685A JPS61171170A (en) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1083685A JPS61171170A (en) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61171170A true JPS61171170A (en) | 1986-08-01 |
Family
ID=11761434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1083685A Pending JPS61171170A (en) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61171170A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2684806A1 (en) * | 1991-12-06 | 1993-06-11 | Picogiga Sa | FIELD EFFECT TRANSISTOR TYPE SEMICONDUCTOR COMPONENT, ESPECIALLY HETEROJUNCTION. |
JPH0645366A (en) * | 1991-03-26 | 1994-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Field effect transistor |
US5900641A (en) * | 1997-07-30 | 1999-05-04 | Fujitsu Limited | Field effect semiconductor device having a reduced leakage current |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP1083685A patent/JPS61171170A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0645366A (en) * | 1991-03-26 | 1994-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Field effect transistor |
FR2684806A1 (en) * | 1991-12-06 | 1993-06-11 | Picogiga Sa | FIELD EFFECT TRANSISTOR TYPE SEMICONDUCTOR COMPONENT, ESPECIALLY HETEROJUNCTION. |
US5900641A (en) * | 1997-07-30 | 1999-05-04 | Fujitsu Limited | Field effect semiconductor device having a reduced leakage current |
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