JPS6149478A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6149478A JPS6149478A JP59171772A JP17177284A JPS6149478A JP S6149478 A JPS6149478 A JP S6149478A JP 59171772 A JP59171772 A JP 59171772A JP 17177284 A JP17177284 A JP 17177284A JP S6149478 A JPS6149478 A JP S6149478A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0605—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
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- 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。
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、イ「にショットキバリア形電界効
果トランジスタ素子により相補形回路を構成する半溝1
体装置の構造に西づ−る。
果トランジスタ素子により相補形回路を構成する半溝1
体装置の構造に西づ−る。
マイク〔1エレクトロニクスは現代産業進展の基盤とな
り、また社会的にも大きな効果を与えている。現在この
マイクロエレクトロニクスの主役はシリコン(Si)集
積回路装置であるが、相補形1.40S(CMOS)回
路によっ゛C低消費電力化に大きい効果が得られている
。
り、また社会的にも大きな効果を与えている。現在この
マイクロエレクトロニクスの主役はシリコン(Si)集
積回路装置であるが、相補形1.40S(CMOS)回
路によっ゛C低消費電力化に大きい効果が得られている
。
他方シリコンの物性に基づ(限界をこえる高速化を実現
するために、電子移動度が大きい砒化ガリウム(GaA
s)などの化合物半導体を用いる半導体装置が開発され
ているが従来ロチャ不ル形に限られている。
するために、電子移動度が大きい砒化ガリウム(GaA
s)などの化合物半導体を用いる半導体装置が開発され
ているが従来ロチャ不ル形に限られている。
しかしながらこの化合物半導体装置についても相補形回
路を構成して、消費電力を低減することが要望されてい
る。
路を構成して、消費電力を低減することが要望されてい
る。
定常状態では原理的に電力を消費しないために低消費霜
、力化の効果が大きい相補形回路の一例として、CMO
Sインバータは412図(a)に示1−回路図で表わさ
れる。
、力化の効果が大きい相補形回路の一例として、CMO
Sインバータは412図(a)に示1−回路図で表わさ
れる。
図において、TI及び′r2は互に反対極汁で句作スル
エンハンスメントモードのMO89効果トランジスタ(
MO8PET)であり、例えばドライ/(T、をnチャ
ネル、負荷T2をpチャネルとする。
エンハンスメントモードのMO89効果トランジスタ(
MO8PET)であり、例えばドライ/(T、をnチャ
ネル、負荷T2をpチャネルとする。
この回路で入力電圧VINK充分低くてれば負荷T2が
オン、ドライバT、がオフとなって出力電圧力電圧VI
Nを充分高くすれば、ドライバT1がオン、負荷T2が
オフと1よって出力電圧V。UTはv88にほぼ等しい
低電圧となる。これら二つの状態にあるときには殆んど
電流が流れず、ただ状態を遷移するときのみ両MO8F
E’r T+及びT2がオン状態となり電流が流れる。
オン、ドライバT、がオフとなって出力電圧力電圧VI
Nを充分高くすれば、ドライバT1がオン、負荷T2が
オフと1よって出力電圧V。UTはv88にほぼ等しい
低電圧となる。これら二つの状態にあるときには殆んど
電流が流れず、ただ状態を遷移するときのみ両MO8F
E’r T+及びT2がオン状態となり電流が流れる。
相補形回路は上述の如く、静的−力消費が非常に少ない
こと、消費を力、#I作時間積か/」\さいことに加え
て雑音余裕が大きいことなどの利点を有して、現在Si
半導体装置に広く用いられているか、これを構成するに
は例えば第2図tblに1illl断面模式図を示す構
造が行lよりれでいる。
こと、消費を力、#I作時間積か/」\さいことに加え
て雑音余裕が大きいことなどの利点を有して、現在Si
半導体装置に広く用いられているか、これを構成するに
は例えば第2図tblに1illl断面模式図を示す構
造が行lよりれでいる。
図において、31はnff1si基板であり、フィール
ド酸化膜32によってnチャネル及びnチャネルFET
の領域か画定されていて、nチャネルFETの領域には
p−型ウェル層33* n+mソース及びドレイン領域
34及びp十型チャネルカット35か、またnチャネル
FETの領域にはp十型ソース及びドレイン領域36及
びn生型チャネルカット37がそれぞれ形成されている
。
ド酸化膜32によってnチャネル及びnチャネルFET
の領域か画定されていて、nチャネルFETの領域には
p−型ウェル層33* n+mソース及びドレイン領域
34及びp十型チャネルカット35か、またnチャネル
FETの領域にはp十型ソース及びドレイン領域36及
びn生型チャネルカット37がそれぞれ形成されている
。
またSs基板3】上にゲート酸化膜38を介してゲート
電極39がそれぞれ設けられ、各ソース及びドレイン領
域34及び36並びにゲート電極39に、絶縁膜40を
介して金属配線41が配設されろ。
電極39がそれぞれ設けられ、各ソース及びドレイン領
域34及び36並びにゲート電極39に、絶縁膜40を
介して金属配線41が配設されろ。
0M08回路では上述の如き構造を必要とするために、
前記利点の反面構造が比較的に複雑で、集積密度が制限
され製作工程が増加することが欠点となっている。
前記利点の反面構造が比較的に複雑で、集積密度が制限
され製作工程が増加することが欠点となっている。
他方化合物半導体トランジスタとしては、その製造工程
が簡単であるなどの理由によって電界効果トランジスタ
の開発が先行しているが、Si電界効果トランジスタと
して通常行なわれているMOS乃至MIS形は表面準位
等によって実現困難であって、ショットキバリア形及び
接合形の開発が進められており、特に構造が最も簡単な
ショットキバリア形が最も普通に行なわれている。
が簡単であるなどの理由によって電界効果トランジスタ
の開発が先行しているが、Si電界効果トランジスタと
して通常行なわれているMOS乃至MIS形は表面準位
等によって実現困難であって、ショットキバリア形及び
接合形の開発が進められており、特に構造が最も簡単な
ショットキバリア形が最も普通に行なわれている。
トランジスタに化合物半導体を用いる第10理由は、そ
の電子移動度が例えばGaAsでは3iの6倍程度と大
きく、かつ飽和ドリフト速度も太きいために、Si以上
の高速化が可能となることにある。しかしながら化合物
半導体の正孔の移動度は電子より大幅に小さく、例えば
GaAsではSi よりも小である。従って従来化合物
半導体電界効果トランジスタは殆んどnチャネル形に限
られている。
の電子移動度が例えばGaAsでは3iの6倍程度と大
きく、かつ飽和ドリフト速度も太きいために、Si以上
の高速化が可能となることにある。しかしながら化合物
半導体の正孔の移動度は電子より大幅に小さく、例えば
GaAsではSi よりも小である。従って従来化合物
半導体電界効果トランジスタは殆んどnチャネル形に限
られている。
化合物半導体装置は上述の如き状況にあるが、その消費
電力及びエネルギーすなわち消費電力。
電力及びエネルギーすなわち消費電力。
動作時間積を低減するために相補形回路が要望されてい
る。
る。
なおその構造は、先に述べた如き従来の0MO8構造よ
り基板面積が縮少されることが望ましい。
り基板面積が縮少されることが望ましい。
前記問題点は、−導電型の第1の半導体層に積層して反
対導電型の第2の半導体層が設けられ、該両半導体層間
に埋め込まれて接合面を二分し、かつ該両生導体、鳴に
ショットキ接触するゲート電極を備えて、該ゲート電極
を挾む1対のオーミック接触電極が該第1及び第2の半
導体層にそれぞれ設けられてなる本発明による半導体装
置により解決される。
対導電型の第2の半導体層が設けられ、該両半導体層間
に埋め込まれて接合面を二分し、かつ該両生導体、鳴に
ショットキ接触するゲート電極を備えて、該ゲート電極
を挾む1対のオーミック接触電極が該第1及び第2の半
導体層にそれぞれ設けられてなる本発明による半導体装
置により解決される。
本発明の半導体装置では導電型がn型とp型の半導体層
が積層されてそれぞれチャネル層を構成し、この両半導
体層間にショットキ、ゲート電極が埋め込まれ、各ソー
ス及びドレイン電極はゲート電極を挾んで、両半導体層
にそれぞれ設けられる。
が積層されてそれぞれチャネル層を構成し、この両半導
体層間にショットキ、ゲート電極が埋め込まれ、各ソー
ス及びドレイン電極はゲート電極を挾んで、両半導体層
にそれぞれ設けられる。
nチャネルとpチャネルの半導体層相互間はpn接合に
よって分離されて、ショットキバリア形電界効果トラン
ジスタ(MES FET)のゲート電極を共有する相補
形の組合せが構成される。
よって分離されて、ショットキバリア形電界効果トラン
ジスタ(MES FET)のゲート電極を共有する相補
形の組合せが構成される。
本構造では両チャネルのFETが積層されるために、帥
記CMO8構造等に比較して基板面積が減少し、集積密
度を高めることができる。
記CMO8構造等に比較して基板面積が減少し、集積密
度を高めることができる。
以下本発明を第1図に工程順断面図を示す実施例により
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第1図fat参照
半絶縁性Ga As基板1上に、例えば不純物濃度I
X IQ 17cm−3程度、厚さ0,1μm程度のn
型GaAs層2をエピタキシャル成長する。
X IQ 17cm−3程度、厚さ0,1μm程度のn
型GaAs層2をエピタキシャル成長する。
n型GaAs層2上にゲート電極3を設ける。このゲー
ト電極3はGaAsとのショットキ接触が後に行なうエ
ピタキシャル成長温度においても保たれる材料、例えば
タングステンシリサイド(WSi)を用いて、厚さ例え
ば50 nm程度とする。
ト電極3はGaAsとのショットキ接触が後に行なうエ
ピタキシャル成長温度においても保たれる材料、例えば
タングステンシリサイド(WSi)を用いて、厚さ例え
ば50 nm程度とする。
第1図(b)参照
前記半導体基体上に、例えば不純物濃度1刈017の一
3程度のp型Ga As層4をn型Ga As層層上上
厚さ例えば02μm程度にエピタキシャル成長する。
3程度のp型Ga As層4をn型Ga As層層上上
厚さ例えば02μm程度にエピタキシャル成長する。
このエピタキシャル成長は、例えば有機金属熱、
分解気相成長方法・分子線”e’)朴+ル
成長方法、液相エピタキシャル成長方法などによりて行
なうことができる。
分解気相成長方法・分子線”e’)朴+ル
成長方法、液相エピタキシャル成長方法などによりて行
なうことができる。
第1図fcl参照
p型GaAs層4を選択的にエツチングして絶縁層5を
設け、nチャネルMES FETのソース及びドレイン
電極6を例えば金ゲルマニウム/金輸βe/Au)を用
いて、またpチャネルMES FETのソース及びド
レイン電極7を例えば金/亜鉛(Au/Zn)を用いて
順次形成する。
設け、nチャネルMES FETのソース及びドレイン
電極6を例えば金ゲルマニウム/金輸βe/Au)を用
いて、またpチャネルMES FETのソース及びド
レイン電極7を例えば金/亜鉛(Au/Zn)を用いて
順次形成する。
なおソース及びドレイン電、極6及び7は、不純物濃度
がI X 1018cm−3程度以上のコンタクト層を
介して形式してもよい。この電極間を接続すれば第2図
falに示す相補形インバータ回路を構成することがで
きる。
がI X 1018cm−3程度以上のコンタクト層を
介して形式してもよい。この電極間を接続すれば第2図
falに示す相補形インバータ回路を構成することがで
きる。
本実施徊では、例えば電源電圧VDD=0.6V。
ケート閾に電圧をnチャネルMES FETについ1□
てov 、pチャネルMES FET K−)イテ+0
.4 Vとしている。また本実施例によってリング発振
器を構成して、消費電力約0.3 mW、伝播遅延時間
約100ps、@費電力、遅延時間積約10 fJの結
果が得られている。従来のnチャネルGaAs MES
FETによるゲートでは、消費電力約1yxW、伝播遅
延時間20乃至30p’s、消費電力、遅延時間積20
乃至30 fJ ;HCtであって、伝播遅延時間は増
大するものの消費電力及びエネルギーの低減が実証され
た。
.4 Vとしている。また本実施例によってリング発振
器を構成して、消費電力約0.3 mW、伝播遅延時間
約100ps、@費電力、遅延時間積約10 fJの結
果が得られている。従来のnチャネルGaAs MES
FETによるゲートでは、消費電力約1yxW、伝播遅
延時間20乃至30p’s、消費電力、遅延時間積20
乃至30 fJ ;HCtであって、伝播遅延時間は増
大するものの消費電力及びエネルギーの低減が実証され
た。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、ショットキバリア形
電界効果トランジスタにょる相補形回路を容易に構成す
ることができて、消費電力及びエネルギーの低減を達成
することができる。
電界効果トランジスタにょる相補形回路を容易に構成す
ることができて、消費電力及びエネルギーの低減を達成
することができる。
特に本発明によれば、”+9両チャネル領域が重畳され
るために、相当する従来構造より所要面積が縮少されて
、高い集積密度が実現される。
るために、相当する従来構造より所要面積が縮少されて
、高い集積密度が実現される。
第1図は本発明の実施例を示す工程順断面図、第2図(
a)は相補形インバータの回路図、第2図(blは0M
O8構造の従来例を示す断面図であある。 商において、 1は半絶縁性GaAs基板、 2はn型Ga As層、 3はゲート電極、 4はp型GaAs層、 5は絶縁層、 6及び7はソース及びドレイン電極、 を示す。 代理人 弁理士 松 岡 宏四部itニーi1亡で
ミん 第 lI21 篇 2 図
a)は相補形インバータの回路図、第2図(blは0M
O8構造の従来例を示す断面図であある。 商において、 1は半絶縁性GaAs基板、 2はn型Ga As層、 3はゲート電極、 4はp型GaAs層、 5は絶縁層、 6及び7はソース及びドレイン電極、 を示す。 代理人 弁理士 松 岡 宏四部itニーi1亡で
ミん 第 lI21 篇 2 図
Claims (1)
- 一導電型の第1の半導体層に積層して反対導電型の第2
の半導体層が設けられ、該両半導体層間に埋め込まれて
接合面を二分し、かつ該両半導体層にショットキ接触す
るゲート電極を備えて、該ゲート電極を挾む1対のオー
ミック接触電極が該第1及び第2の半導体層にそれぞれ
設けられてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59171772A JPS6149478A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59171772A JPS6149478A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6149478A true JPS6149478A (ja) | 1986-03-11 |
Family
ID=15929391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59171772A Pending JPS6149478A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6149478A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01244099A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-28 | Fujita Corp | シールド工法 |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP59171772A patent/JPS6149478A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01244099A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-28 | Fujita Corp | シールド工法 |
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