JPS61263282A - 二次元電子電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents
二次元電子電界効果型トランジスタの製造方法Info
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- JPS61263282A JPS61263282A JP10369285A JP10369285A JPS61263282A JP S61263282 A JPS61263282 A JP S61263282A JP 10369285 A JP10369285 A JP 10369285A JP 10369285 A JP10369285 A JP 10369285A JP S61263282 A JPS61263282 A JP S61263282A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
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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】
（産業上の利用分野）
この発明は高電子移動度を示す二次元電子電界効果型ト
ランジスタに関するものである。
ランジスタに関するものである。
（従来の技術）
廖７
二次元電子電界効果型トランジスタはｎ −ＡＪＧｃＬ
ＡＪの電子供給層と高純度ＧａＡｓの電子走行層が分け
て接合して！Ｄ、電子供給層で発生した電子は不純物無
添加電子走行層を走るため高移動度を示す。しかし、こ
のトランジスタは閾値電圧の温度の依存性及び光照射に
よる不安定性について問題がある。その理由は電子供給
層として用いられているＡｌＧａ〜中に添加したｎ型不
純物がつくる深い準位のためだとされている。−この問
題を解決するため、電子供給層を３−ＧａＡｓとＡｊＡ
＃極薄膜を交互に積み重ねて構成した超格子構造とした
トランジスタが提案された。
ＡＪの電子供給層と高純度ＧａＡｓの電子走行層が分け
て接合して！Ｄ、電子供給層で発生した電子は不純物無
添加電子走行層を走るため高移動度を示す。しかし、こ
のトランジスタは閾値電圧の温度の依存性及び光照射に
よる不安定性について問題がある。その理由は電子供給
層として用いられているＡｌＧａ〜中に添加したｎ型不
純物がつくる深い準位のためだとされている。−この問
題を解決するため、電子供給層を３−ＧａＡｓとＡｊＡ
＃極薄膜を交互に積み重ねて構成した超格子構造とした
トランジスタが提案された。
このように電子供給層を超格子構造としてｎ型不純物を
一劾層のみに存在させることによシ、−これまでＡｌと
Ｇ、の中に混在していた外型不純物がＧ、だけに囲まれ
ることになってｎ型不純物のドナ一単位は深くならず、
閾値電圧の温度依存性及び光照射による不安定性の問題
が解消されるに至った。
一劾層のみに存在させることによシ、−これまでＡｌと
Ｇ、の中に混在していた外型不純物がＧ、だけに囲まれ
ることになってｎ型不純物のドナ一単位は深くならず、
閾値電圧の温度依存性及び光照射による不安定性の問題
が解消されるに至った。
（発明が解決しようとする問題点）
上述のトランジスタにおいて、超格子構造は基叡上のア
ンドープＧｃＬＡＪ層の上にｎ型不純物としてＳｉを用
いて所定の厚さのＳ（ドープＧａＡｊ極薄膜とアンドー
プＡ４Ａ３極薄膜を交互に分子線エビータキシキル法な
どくよって成長させて形成する。
ンドープＧｃＬＡＪ層の上にｎ型不純物としてＳｉを用
いて所定の厚さのＳ（ドープＧａＡｊ極薄膜とアンドー
プＡ４Ａ３極薄膜を交互に分子線エビータキシキル法な
どくよって成長させて形成する。
またソース領域及びドレイン領域としてのｎ”ＧａＡｓ
層は最上層にＳ＜イオンを打込んで形成するが、この打
込んだＳＳイオンの活性化を高めるため熱処理を施す必
要がある。この熱処理温度が６５０℃以上を超えると、
電子供給層である超格子構造が崩れて構成しているｎ−
＋４Ａ５とＡＪＡＪの平均組成を持つＡｌＧａＡｓ層に
なることが知られておシ、ｓ７を不純物として用いたＡ
ｔＡｓ／ＧａＡｓ超格子構造を有するトランジスタは上
記の如き熱処理を行うことは好ましくなかった。
層は最上層にＳ＜イオンを打込んで形成するが、この打
込んだＳＳイオンの活性化を高めるため熱処理を施す必
要がある。この熱処理温度が６５０℃以上を超えると、
電子供給層である超格子構造が崩れて構成しているｎ−
＋４Ａ５とＡＪＡＪの平均組成を持つＡｌＧａＡｓ層に
なることが知られておシ、ｓ７を不純物として用いたＡ
ｔＡｓ／ＧａＡｓ超格子構造を有するトランジスタは上
記の如き熱処理を行うことは好ましくなかった。
この発明の目的は上述の如き打込んだ不純物イオンの熱
処理による活性化を行っても構成している超格子構造が
崩れないようなｎｆｌ不純物をドープした超格子構造層
を有する二次元電子電界効果型トランジスタを提供する
ことに６る。
処理による活性化を行っても構成している超格子構造が
崩れないようなｎｆｌ不純物をドープした超格子構造層
を有する二次元電子電界効果型トランジスタを提供する
ことに６る。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成のため、この発明は電子供給層としてＡ
ｌＡｓ／ｎ−ＧａＡａ超格子構造を用い灯次元電子電界
効果型トランジスタにおいて、超格子二次元電子電界効
果型トランジスタに係るものである。
ｌＡｓ／ｎ−ＧａＡａ超格子構造を用い灯次元電子電界
効果型トランジスタにおいて、超格子二次元電子電界効
果型トランジスタに係るものである。
（作用）
上述のようにｋｌＡｓ／ｎ−ＧｃＡａ超格子構造を成長
させる際に、ｎ型不純物としてＳｎ 、 Ｓ 、 Ｓｇ
またはＴ＃を用いてｎ−ａａＡＪｍを形成させることに
よシ、６５０℃以上の温度の活性化のための熱処理を行
っても、Ｓイをｎ型不純物として用いた時に生ずるよう
な超格子構造の無秩序化は起らず、従って、確実に作動
する二次元電子電界効果型トランジスタが再現性良く製
造できることになる。
させる際に、ｎ型不純物としてＳｎ 、 Ｓ 、 Ｓｇ
またはＴ＃を用いてｎ−ａａＡＪｍを形成させることに
よシ、６５０℃以上の温度の活性化のための熱処理を行
っても、Ｓイをｎ型不純物として用いた時に生ずるよう
な超格子構造の無秩序化は起らず、従って、確実に作動
する二次元電子電界効果型トランジスタが再現性良く製
造できることになる。
（実施例）
次にこの発明を添付の図面に示した一実施例により説明
すると、／は半絶縁性ＧａＭ基板であって、基板ｌ上に
はアンドープＧａＡｓ層−を介してＡＪ Ａ４／ｎ−Ｇ
ｃＬＡＪ超格子構造Ｎｊ３がある。
すると、／は半絶縁性ＧａＭ基板であって、基板ｌ上に
はアンドープＧａＡｓ層−を介してＡＪ Ａ４／ｎ−Ｇ
ｃＬＡＪ超格子構造Ｎｊ３がある。
超格子構造層３の上には所定の間隔ざを保つて一対の７
１１”ＧａＡｓ層弘があシ、各ｎ”ＧＧＡＩＩ層亭の上
にはソース電極ｊとドレイン電極６がアシ、二相エピタ
キシャル法を用いて成長させ、各電極は蒸着法などＫよ
って所定の領域上に設ける。
１１”ＧａＡｓ層弘があシ、各ｎ”ＧＧＡＩＩ層亭の上
にはソース電極ｊとドレイン電極６がアシ、二相エピタ
キシャル法を用いて成長させ、各電極は蒸着法などＫよ
って所定の領域上に設ける。
超格子構造層３を構成するＡｌＡ６層とｃＧＡａ層の膜
厚は１０〜１００Ｘ程度の範囲とし、両層の膜厚の比は
超格子構造層の平均組成値によって設定されるが、少く
ともＡｌＡ５層の濃厚はトンネル効果で電子が移動可能
な厚さとする。また超格子構造層の厚さは合計で５００
Ｘ程度とする。ＧｃｃＡｓ層を外型とするための不純
物としてＳｎ 、 Ｓ 、 ＳｇまたはＴ−を用いる。
厚は１０〜１００Ｘ程度の範囲とし、両層の膜厚の比は
超格子構造層の平均組成値によって設定されるが、少く
ともＡｌＡ５層の濃厚はトンネル効果で電子が移動可能
な厚さとする。また超格子構造層の厚さは合計で５００
Ｘ程度とする。ＧｃｃＡｓ層を外型とするための不純
物としてＳｎ 、 Ｓ 、 ＳｇまたはＴ−を用いる。
超格子構造層３における不純物の添加はＧａＡｓ層のみ
に行ない、その不純物添加領域はＧｃＡＪ層の上下のＡ
ＩＡａ層界面からそれぞれ２原子層離れた内側の部分と
するのが好ましい。この不純物添加領域の厚さはＧａＡ
ｓ層の膜厚！Ｌλ とすると、（ｒ、 −１０）λにな
る。不純物の添加濃度は超格子構造層３の平均濃度とし
て、１〜２ Ｘ １０”ｃｐｓ−’程度とする。Ｇａ１
８層での実質的な添加濃度はＧａｌｎ層とＡｌＡ１層の
膜厚！考慮して決める。
に行ない、その不純物添加領域はＧｃＡＪ層の上下のＡ
ＩＡａ層界面からそれぞれ２原子層離れた内側の部分と
するのが好ましい。この不純物添加領域の厚さはＧａＡ
ｓ層の膜厚！Ｌλ とすると、（ｒ、 −１０）λにな
る。不純物の添加濃度は超格子構造層３の平均濃度とし
て、１〜２ Ｘ １０”ｃｐｓ−’程度とする。Ｇａ１
８層での実質的な添加濃度はＧａｌｎ層とＡｌＡ１層の
膜厚！考慮して決める。
上述のようにして、外型不純物として８ｎ、８゜Ｓ−ま
たはＴａｆ用いたｎ −ＧａＡｓ層とＡｌＡ８層により
除き、この間隔ｔの超格子構造層上にゲート電極り馨蒸
着する。また二つの外＋ＧａＡａ層ｙｓ ＊にはそれぞ
れソース電極よ、ドレイン電極６ｖ蒸着する。
たはＴａｆ用いたｎ −ＧａＡｓ層とＡｌＡ８層により
除き、この間隔ｔの超格子構造層上にゲート電極り馨蒸
着する。また二つの外＋ＧａＡａ層ｙｓ ＊にはそれぞ
れソース電極よ、ドレイン電極６ｖ蒸着する。
しかる後に電極の確実な蒸着のために加熱処理７行う。
この加熱処理の温度は通常４００〜４５０℃で５分程度
である。
である。
また上述の二つのｎ十ＧａＡａ層亭、亭は超格子構造層
の上にＧαＡａｆ＠ｆ成長させ、しかる後に所定の領域
に外型不純物イオン馨打込んで形成させることか現在一
般的であるが、この場合は打込んだ外型不純物イオンの
活性化を図るために７００〜８５０℃約２０分の高温ア
ニール処理を行っているが、上述の高温加熱処理を行っ
ても、この発明によれば、理由は未だ検討中であるが、
超格子構造の無秩序化は起らない。
の上にＧαＡａｆ＠ｆ成長させ、しかる後に所定の領域
に外型不純物イオン馨打込んで形成させることか現在一
般的であるが、この場合は打込んだ外型不純物イオンの
活性化を図るために７００〜８５０℃約２０分の高温ア
ニール処理を行っているが、上述の高温加熱処理を行っ
ても、この発明によれば、理由は未だ検討中であるが、
超格子構造の無秩序化は起らない。
次にこの発明を実施例によシ説明する。
実施例ｌ
ＧａＡｓ基板上に原料としてトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ） 、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ ）、アルシ
ン（ＡＪＨＩ）、硫化セレン（ＨＩＳ＃）を用いてｎ型
不純物としてＳ−を用いたＡｌＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ超格
子構造層を有機金属気相エピタキシャル法によって成長
させた。成長温度は７００℃、Ｓ＃のドーピング濃度は
ｌＸ１０５１−’、ＡＪＡＪ、トール層の膜厚はそれぞ
れ１００Ａで交互に合計１２層形成した。
Ｇ） 、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ ）、アルシ
ン（ＡＪＨＩ）、硫化セレン（ＨＩＳ＃）を用いてｎ型
不純物としてＳ−を用いたＡｌＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ超格
子構造層を有機金属気相エピタキシャル法によって成長
させた。成長温度は７００℃、Ｓ＃のドーピング濃度は
ｌＸ１０５１−’、ＡＪＡＪ、トール層の膜厚はそれぞ
れ１００Ａで交互に合計１２層形成した。
この多層構造体を、試験のため、 ＳＯＯ℃のＡａ圧
雰囲気中で２時間加熱処理した。この熱処理後の多層構
造体の超格子構造層をオージェ電子。
雰囲気中で２時間加熱処理した。この熱処理後の多層構
造体の超格子構造層をオージェ電子。
分光法により測定した結果、第２図に示すようなオージ
ェ信号が得られた。即ち、第２図のグラフの縦軸はＧα
からのオージェ信号強度を示し、横軸はスパッタリング
時間（試料表面からの深さに対応）を示し、グラフよシ
明らかなように気のオージェ信号はほぼ等間隔で強弱を
示し、加熱処理前に測定した信号と同じでおって、超格
子構造層は無秩序化を起していないことが判る。
ェ信号が得られた。即ち、第２図のグラフの縦軸はＧα
からのオージェ信号強度を示し、横軸はスパッタリング
時間（試料表面からの深さに対応）を示し、グラフよシ
明らかなように気のオージェ信号はほぼ等間隔で強弱を
示し、加熱処理前に測定した信号と同じでおって、超格
子構造層は無秩序化を起していないことが判る。
実施例２
実施例１と同様に有機金属気相エピタキシャル法によっ
てＧａＡｓ基板上に原料としてＴＭＧ 。
てＧａＡｓ基板上に原料としてＴＭＧ 。
ＴＭＡ 、 ｋＢＨ＠ 、硫化水素（Ｈａｓ）を用いて
Ｓを外型不純物としたＡ４ Ａｓ／ｎ−ＧｃＬＡｓ超格
子構造層を成長させた。Ｓのドーピング濃度はＩ Ｘ
１０”ｃａｎ−”であって、他は実施例１と同じであっ
た。
Ｓを外型不純物としたＡ４ Ａｓ／ｎ−ＧｃＬＡｓ超格
子構造層を成長させた。Ｓのドーピング濃度はＩ Ｘ
１０”ｃａｎ−”であって、他は実施例１と同じであっ
た。
得られた多層構造体を８００℃のＡδ圧雰囲気中で２時
間加熱処理してオージェ電子分光法によシＧａよシのオ
ージェ信号を測定した結果、加熱処理前に測定したオー
ジェ信号と同じで、等間隔で明確な強弱を示し、超格子
構造層は無秩序化を起していないことを示した。
間加熱処理してオージェ電子分光法によシＧａよシのオ
ージェ信号を測定した結果、加熱処理前に測定したオー
ジェ信号と同じで、等間隔で明確な強弱を示し、超格子
構造層は無秩序化を起していないことを示した。
実施例３
ＧａＡｓ基板上に分子線エピタキシャル法によって８？
！ ｔ ｎ 製不純物として用いたｋｌ）−ａ／５−Ｇ
ａＡｓ超格子構造層を成長させた。Ｖ族元素（ＡＩ）と
■族元素（ＧｃＬ、Ａ？）の７ラツクス比は〜３、成長
を度は６５０℃、Ｓ九のドーピング濃度は３ Ｘ １０
’％ｌｌｌ ”であって、ｋｌＡｓ 、外−ＧｃＬＡｓ
の膜厚はそれぞれ１００人で合計１０層形成した。
！ ｔ ｎ 製不純物として用いたｋｌ）−ａ／５−Ｇ
ａＡｓ超格子構造層を成長させた。Ｖ族元素（ＡＩ）と
■族元素（ＧｃＬ、Ａ？）の７ラツクス比は〜３、成長
を度は６５０℃、Ｓ九のドーピング濃度は３ Ｘ １０
’％ｌｌｌ ”であって、ｋｌＡｓ 、外−ＧｃＬＡｓ
の膜厚はそれぞれ１００人で合計１０層形成した。
この多層構造体を８００℃のＡａＥＥ雰囲気中で２時間
加熱処理を行って、測定したオージェ信号を加熱処理前
に測定したオージェ信号と比較した結果、全く同じであ
って超格子構造層は崩れていないことを示していた。
加熱処理を行って、測定したオージェ信号を加熱処理前
に測定したオージェ信号と比較した結果、全く同じであ
って超格子構造層は崩れていないことを示していた。
（発明の効果）
この発明は上記の説明で明らかなように、二次元電子電
界効果型トランジスタにおける超格子構造のｎ−ＧｃＬ
ＡＪＩ 層をｓｎ 、 ｓ 、 ｓ、またはＴ＃を外型
不純物として用いて成長させることＫよシ高温熱処珈を
行っても超格子構造層の無秩序化が生じなくなったため
、電子供給層としてのＡｊＡａ／ｎ−ＧｃＡｓ超格子の
特長を最大に生かすことがでじ閾値電圧で伝達コンダク
タンスを大きくできる。この伝達コンダクタンスが大き
ければトランジスタのスイッチング速度が大きくなる。
界効果型トランジスタにおける超格子構造のｎ−ＧｃＬ
ＡＪＩ 層をｓｎ 、 ｓ 、 ｓ、またはＴ＃を外型
不純物として用いて成長させることＫよシ高温熱処珈を
行っても超格子構造層の無秩序化が生じなくなったため
、電子供給層としてのＡｊＡａ／ｎ−ＧｃＡｓ超格子の
特長を最大に生かすことがでじ閾値電圧で伝達コンダク
タンスを大きくできる。この伝達コンダクタンスが大き
ければトランジスタのスイッチング速度が大きくなる。
また？＆聾不純物のドナー準位が深くならない丸め閾値
電圧の温度依存性は小さく、光照射による不安定性も解
消して確実に作動する二次元電子電界効果微トランジス
タを再現性よく提供することができるようになる。
電圧の温度依存性は小さく、光照射による不安定性も解
消して確実に作動する二次元電子電界効果微トランジス
タを再現性よく提供することができるようになる。
第１図はこの発明による二次元電子電界効果型トランジ
スタの一実施例を示す概略構成図、第２図はこの発明の
トランジスタの超格子構造のオージェ分光測定の結果を
示すグラフである。 ／・・・ＧａＡａ基板、コ・・・アンドープＧｅＡａ層
、Ｊ・・・超格子構造層、ダ・・・Ｎ（４Ａｓ層、ｊ・
・・ソース電極、６・・・ドレイン電極、７・・・ゲー
ト電極。 特許出願人 工 業 技 術 院 長第１聞
スタの一実施例を示す概略構成図、第２図はこの発明の
トランジスタの超格子構造のオージェ分光測定の結果を
示すグラフである。 ／・・・ＧａＡａ基板、コ・・・アンドープＧｅＡａ層
、Ｊ・・・超格子構造層、ダ・・・Ｎ（４Ａｓ層、ｊ・
・・ソース電極、６・・・ドレイン電極、７・・・ゲー
ト電極。 特許出願人 工 業 技 術 院 長第１聞
Claims (1)
- 電子供給層としてＡｌＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ超格子構造を
用いた二次元電子電界効果型トランジスタにおいて、超
格子構造のｎ−ＧａＡｓ層はＳｎ、Ｓ、Ｓ＿６またはＴ
＿６をｎ型不純物として用いて構成したことを特徴とす
る二次元電子電界効果型トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10369285A JPS61263282A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 二次元電子電界効果型トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10369285A JPS61263282A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 二次元電子電界効果型トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61263282A true JPS61263282A (ja) | 1986-11-21 |
| JPH0328064B2 JPH0328064B2 (ja) | 1991-04-17 |
Family
ID=14360830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10369285A Granted JPS61263282A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 二次元電子電界効果型トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61263282A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607121A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nec Corp | 超格子の構造 |
| JPS6028274A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-13 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS6052062A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
-
1985
- 1985-05-17 JP JP10369285A patent/JPS61263282A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607121A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nec Corp | 超格子の構造 |
| JPS6028274A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-13 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS6052062A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328064B2 (ja) | 1991-04-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |