JPS62232122A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS62232122A JPS62232122A JP7419286A JP7419286A JPS62232122A JP S62232122 A JPS62232122 A JP S62232122A JP 7419286 A JP7419286 A JP 7419286A JP 7419286 A JP7419286 A JP 7419286A JP S62232122 A JPS62232122 A JP S62232122A
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Landscapes
- Bipolar 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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＧ ａ Ａ ｓ等の■−■族化合物を用い意中
導体装置の製造方法に係り、特に高濃度ｐ型層を形成す
る工程の改良に関する。
導体装置の製造方法に係り、特に高濃度ｐ型層を形成す
る工程の改良に関する。
ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半導体は電子の移動度が大
きいことから、高速動作をする電子デバイスへの応用が
進められている。最近は、ＪＦＥＴやＡｔＧａＡｓとＧ
ａＡｓのヘテロ接合を用いたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（ＨＩ３Ｔ）などの素子製造において２選択的
Ｋｐ型！＃を形成する技術の向上が望まれている。これ
らの素子においては特に高い制御性を必要とすることか
ら、イオン注入法が多く用いられている。このイオン注
入法は。
きいことから、高速動作をする電子デバイスへの応用が
進められている。最近は、ＪＦＥＴやＡｔＧａＡｓとＧ
ａＡｓのヘテロ接合を用いたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（ＨＩ３Ｔ）などの素子製造において２選択的
Ｋｐ型！＃を形成する技術の向上が望まれている。これ
らの素子においては特に高い制御性を必要とすることか
ら、イオン注入法が多く用いられている。このイオン注
入法は。
（１）ベリラム（Ｂｅ）やマグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛
（Ｚｎ）等の７クセブター不純物ヲ巣独でイオン注入す
るもの。
（Ｚｎ）等の７クセブター不純物ヲ巣独でイオン注入す
るもの。
（２）アクセプター不純物と１ リン（Ｐ）や砒素（Ａ
ｓ ）等のＶ族元素を重ねてイオン注入するもの。
ｓ ）等のＶ族元素を重ねてイオン注入するもの。
０２種類に大別できる。
ところが、（１）の方法では、高濃度ｐ型層を形成する
ことが困難である。このことを図面を用いて説明する。
ことが困難である。このことを図面を用いて説明する。
第３図は、半絶縁性ＧａＡｓ基板にＭｇｅ１８０ｋｅｖ
の加速エネルギーで注入し、表面ｔＣＶＤＳｉＯｚ膜に
より覆ってＡｓの解離を防ぎつつ。
の加速エネルギーで注入し、表面ｔＣＶＤＳｉＯｚ膜に
より覆ってＡｓの解離を防ぎつつ。
ハロゲンランプ照射によ逆熱処理して得られたｐ型層の
シートキャリア濃度とイオン注入量の関係を示している
。注入量が２Ｘ１０１４／−を超える所からシートキャ
リア濃度と注入量の比例関係が崩れ、注入量が２×１ｏ
１５／ｃｆＩではシートキャリア濃度は３Ｘ１０１４／
−となる。これは、注入したＭｇのうち僅か】５チしか
アクセプタとして作用しないことになる。この原因はｓ
Ｍｇの注入量が多くなると、ＧａＡｓの化学量論的組
成からのずれが無視し得ない程度に大きくなることであ
る。
シートキャリア濃度とイオン注入量の関係を示している
。注入量が２Ｘ１０１４／−を超える所からシートキャ
リア濃度と注入量の比例関係が崩れ、注入量が２×１ｏ
１５／ｃｆＩではシートキャリア濃度は３Ｘ１０１４／
−となる。これは、注入したＭｇのうち僅か】５チしか
アクセプタとして作用しないことになる。この原因はｓ
Ｍｇの注入量が多くなると、ＧａＡｓの化学量論的組
成からのずれが無視し得ない程度に大きくなることであ
る。
この化学を論的組成からのずれを無くす九めに採用され
ているのが前記（２）の方法である。この方法は、高濃
度イオン注入に対して、ある程度有効であることが確認
されている。第４図は、半絶縁性ＧａＡｓ基板にＭｇと
Ｐｉそれぞれ１８０ ｋｅＶの注入エネルギーで同じ量
イオン注入した時のＭｇ注入量と得られたｐ型層のシー
トキャリア濃度の関係を示したものである。！匂単独で
イオン注入した場合に比べて、高い注入量においても、
高キャリア濃度が得られていることがわかる。たとえば
。
ているのが前記（２）の方法である。この方法は、高濃
度イオン注入に対して、ある程度有効であることが確認
されている。第４図は、半絶縁性ＧａＡｓ基板にＭｇと
Ｐｉそれぞれ１８０ ｋｅＶの注入エネルギーで同じ量
イオン注入した時のＭｇ注入量と得られたｐ型層のシー
トキャリア濃度の関係を示したものである。！匂単独で
イオン注入した場合に比べて、高い注入量においても、
高キャリア濃度が得られていることがわかる。たとえば
。
２Ｘ１０１５／−という高注入量に対して、１．４Ｘ１
０１５／ｄという高シートキャリア儂度が得られている
。
０１５／ｄという高シートキャリア儂度が得られている
。
これは、注入し７’ｈＭｇのうち７０％がアクセプタと
して作用していることになる。
して作用していることになる。
ところが、この方法も１次のような欠点がある。
（２）の方法では、アクセプタ不純物とほぼ等量のＶ族
元素をイオン注入するため、ａイオン注入量は、アクセ
プタ不純物を単独でイオン注入する場合に比べ、約２倍
になる。注入されたＶ族元素は、それがすべて正規の格
子位置全占めたとしても。
元素をイオン注入するため、ａイオン注入量は、アクセ
プタ不純物を単独でイオン注入する場合に比べ、約２倍
になる。注入されたＶ族元素は、それがすべて正規の格
子位置全占めたとしても。
電気的に不活性なので、電気的に活性なアクセプタとし
て寄与するイオンの量は、理想的な場合でも、総イオン
注入量の約半分でしかない、これに対し、イオン注入に
よって生成される欠陥の債は、アクセプタ不純物全単独
でイオン注入しｆｃ場合に比べ、約２倍になる。
て寄与するイオンの量は、理想的な場合でも、総イオン
注入量の約半分でしかない、これに対し、イオン注入に
よって生成される欠陥の債は、アクセプタ不純物全単独
でイオン注入しｆｃ場合に比べ、約２倍になる。
このように（２）の方法は、効率という観点からは。
改善の余地が残されている。
本発明は、総イオン注入量は［１）の方法と同程度であ
りながら、（２）の方法によって得られる以上の高濃度
ｐ型層を形成するようにした半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。
りながら、（２）の方法によって得られる以上の高濃度
ｐ型層を形成するようにした半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。
本発明においては、ｍ−ｙｖ族化合物半導体層にＢｅ
＋Ｍｇ ｆｒ：イオン注入する工程と前後して炭素（Ｃ
）やケ１素（Ｓｉ）ｋイオン注入し、これらのイオン注
入工程の後熱処理して高濃度ｐ型＃全形成する。
＋Ｍｇ ｆｒ：イオン注入する工程と前後して炭素（Ｃ
）やケ１素（Ｓｉ）ｋイオン注入し、これらのイオン注
入工程の後熱処理して高濃度ｐ型＃全形成する。
以下に、■族元素としてＭｇｋ、ｆｆ族元素として８ｉ
ｆ例にとり２本発明の詳細な説明する。
ｆ例にとり２本発明の詳細な説明する。
ＳｉはＧａＡｓ中ではドナーにもアクセプタにもなる両
性元素として知られている。すなわち、注入されたＳｉ
が、Ｇａの格子点を、占めればドナーにな５ ＋ Ａｓ
の格子点を占めれば、アクセプタになる。
性元素として知られている。すなわち、注入されたＳｉ
が、Ｇａの格子点を、占めればドナーにな５ ＋ Ａｓ
の格子点を占めれば、アクセプタになる。
ところが、Ｓｉのみを単独でイオン注入すると、 Ｇａ
格子点を古め、ドナーとまるものが支配的である。
格子点を古め、ドナーとまるものが支配的である。
しかし、何らかの方法でＡｓ空格子点ができると、逆に
ＳｉはＡｓ格子点を占め、アクセプタとなる確率が高く
なる。一方、Ｍｇ’を単独でイオン注入すると。
ＳｉはＡｓ格子点を占め、アクセプタとなる確率が高く
なる。一方、Ｍｇ’を単独でイオン注入すると。
ＭｇはＧａ格子点金占めると同時に、 Ａｓの空格子点
全作る。そこで５Ｍ５ｌイオン注入した後、Ｓｉｉイオ
ン注入すれば、ＭｇはＧａ格子点を占めアクセプタとな
５．ＳｉはＡｓ格子点を占めアクセプタとなる。すなわ
ち、前記（２）の方法とは異なり、注入されたイオンの
全てがアクセプタとなり得、高効率のアクセプタ生成が
可能となる。しかも、ＧａＡｓの化化学量論的組成から
のずれは生じず、また、総イオン注入量が（２）の方法
の半分で済むため、欠陥の量も半分になり、活性化率の
向上が可能となる。
全作る。そこで５Ｍ５ｌイオン注入した後、Ｓｉｉイオ
ン注入すれば、ＭｇはＧａ格子点を占めアクセプタとな
５．ＳｉはＡｓ格子点を占めアクセプタとなる。すなわ
ち、前記（２）の方法とは異なり、注入されたイオンの
全てがアクセプタとなり得、高効率のアクセプタ生成が
可能となる。しかも、ＧａＡｓの化化学量論的組成から
のずれは生じず、また、総イオン注入量が（２）の方法
の半分で済むため、欠陥の量も半分になり、活性化率の
向上が可能となる。
本発明を例えばＨＢＴの製造に適用すれば、高ｍ度外部
ベース層の形成が可能であ、す、ベース抵抗の低減圧よ
り動作周波数の向上ヲ因ったＨＢＴを得ることができる
。
ベース層の形成が可能であ、す、ベース抵抗の低減圧よ
り動作周波数の向上ヲ因ったＨＢＴを得ることができる
。
具体的な素子製造に適用した実施例の説明に先だち、半
絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板にＭｇと８４つイオン注入に
より高濃度ｐ型層を形成した実験結果を説明する。
絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板にＭｇと８４つイオン注入に
より高濃度ｐ型層を形成した実験結果を説明する。
第１図は、半Ｐ、縁性ＧａＡｓ基板にＭｇとＳ＋全それ
ぞれ１８０ ｋｅｙの注入エネルギーで同じ量イオン注
入し念時の総イオン注入量と、得られたｐ型層のシート
キャリア濃度を示したものである。また。
ぞれ１８０ ｋｅｙの注入エネルギーで同じ量イオン注
入し念時の総イオン注入量と、得られたｐ型層のシート
キャリア濃度を示したものである。また。
Ｍｇとｐｌそれぞれ１８０ ｋｅｖの注入エネルギーで
同量イオン注入した場合の結果も合せて示しである。
同量イオン注入した場合の結果も合せて示しである。
尚、共にイオン注入後の熱処理はＣＶＤ５ｉ０２膜によ
り表面を覆い、ハロゲンランプにより８５０℃に加熱す
ることで行なった。この図よｐわかるように、総イオン
注入量が４Ｘ１０１５／、Ｉという高い注入量において
、鳩とＳｉ全イオン注入した場合、シートキャリア濃度
は３．４Ｘ１０”／−という大きい値が得られた。これ
は総イオン注入量の８５優に相当する。一方、従来の鬼
とＰｉ量イオン注入る方法では、４Ｘ１０１５／−の総
イオン注入量に対し、キャリア濃度は２．８Ｘ］０１５
／−である。これは総イオン注入量のわずか３５チであ
り、アクセプタ不純物であるΔ流の注入量と比厳しても
７０％と。
り表面を覆い、ハロゲンランプにより８５０℃に加熱す
ることで行なった。この図よｐわかるように、総イオン
注入量が４Ｘ１０１５／、Ｉという高い注入量において
、鳩とＳｉ全イオン注入した場合、シートキャリア濃度
は３．４Ｘ１０”／−という大きい値が得られた。これ
は総イオン注入量の８５優に相当する。一方、従来の鬼
とＰｉ量イオン注入る方法では、４Ｘ１０１５／−の総
イオン注入量に対し、キャリア濃度は２．８Ｘ］０１５
／−である。これは総イオン注入量のわずか３５チであ
り、アクセプタ不純物であるΔ流の注入量と比厳しても
７０％と。
本発明に比べて低い値である。
この様に本発明によれば、総イオン注入量に対するアク
セプタ生成効率が向上し、また、アクセプタ不純物イオ
ン注入量に対する生成効率の向上も得られる。従りて非
常に高ｙｌＪ度のｐ型層を形成することが可ｆ・セにな
る。
セプタ生成効率が向上し、また、アクセプタ不純物イオ
ン注入量に対する生成効率の向上も得られる。従りて非
常に高ｙｌＪ度のｐ型層を形成することが可ｆ・セにな
る。
第２図は、本発明を適用したＨＢＴの断面構造を示す、
１はｎ＋）Ｊ１ＧａＡｓ基板、２はコレクタとｉるｎ型
ＧａＡｓｊｆｉ、３はベースとなるｐ型（Ｊ ａ Ａ
ｓ層ｈ ４はエミッタとなるｎ型ＡｔＧａＡｓ１弓、５
はｎ＋型ＧａＡｓ層である。このようにエミッタ接合に
ＡｔＧａＡｓ−ＧａＡｓヘテロ接合を用いたｎＰｎウェ
ハー全エピタキシャル成長法やイオン注入法全利用して
形成した後５本発明の方法によりＭｇとＳＪヲそれぞれ
１８０ ｋｅｙの注入エネルギーで、２Ｘ１０１５／−
の注入性でイオン注入して高濃度ｐ中型外部ペース層６
を形成する。７はベース電極、８はＳ ｉ０２膜、９は
エミッタ電極、１０はボロンｔＢ） ｋイオン注入して
形成した高抵抗層である。
１はｎ＋）Ｊ１ＧａＡｓ基板、２はコレクタとｉるｎ型
ＧａＡｓｊｆｉ、３はベースとなるｐ型（Ｊ ａ Ａ
ｓ層ｈ ４はエミッタとなるｎ型ＡｔＧａＡｓ１弓、５
はｎ＋型ＧａＡｓ層である。このようにエミッタ接合に
ＡｔＧａＡｓ−ＧａＡｓヘテロ接合を用いたｎＰｎウェ
ハー全エピタキシャル成長法やイオン注入法全利用して
形成した後５本発明の方法によりＭｇとＳＪヲそれぞれ
１８０ ｋｅｙの注入エネルギーで、２Ｘ１０１５／−
の注入性でイオン注入して高濃度ｐ中型外部ペース層６
を形成する。７はベース電極、８はＳ ｉ０２膜、９は
エミッタ電極、１０はボロンｔＢ） ｋイオン注入して
形成した高抵抗層である。
この実施例によるＨＩ３Ｔは、高周波電流利得遮断周波
数ｆ丁が２５ＧＨｚと非常に良好な高周波特性が得られ
念。
数ｆ丁が２５ＧＨｚと非常に良好な高周波特性が得られ
念。
なお、上述の実施例においては、ＭｇとＳｉ全イオン注
入したが１Ｍｇの代わりにＢｅ −？Ｚｎ 、 Ｃｄな
どの元素を用いても同様の効果は得られる。まｆ ＋
８１の代わりに他の■族元素たとえば、Ｃ−ＰＧｅを用
いても仔効である。更に本発明は、ＧａＡｓの他、Ｉ
ｎ Ａ ｓや、ＡｔＧａＡｓ等他の［Ｉ−Ｖ族半導体に
ｐ型層を形成する場合に適用することができる。
入したが１Ｍｇの代わりにＢｅ −？Ｚｎ 、 Ｃｄな
どの元素を用いても同様の効果は得られる。まｆ ＋
８１の代わりに他の■族元素たとえば、Ｃ−ＰＧｅを用
いても仔効である。更に本発明は、ＧａＡｓの他、Ｉ
ｎ Ａ ｓや、ＡｔＧａＡｓ等他の［Ｉ−Ｖ族半導体に
ｐ型層を形成する場合に適用することができる。
消１図（ｆよ本発明による半絶縁性（） ａ Ａ ｓ基
板へのＭｇとＳＪの総イオン注入量とシートキャリア濃
度の関係金星す図、第２図は本発明を適用し九ＨＢＴを
示す図、−４３図および第４Ｎは従来法による半絶縁性
Ｇ ａ Ａ ｓ Ｊ、％板に対するＭｇ注入量とシート
キャリア濃度の関係を示すＬ勾である。 １ ・−ｎ中型Ｃ）ａＡｓ基板、２−・ｎ型０ａＡｓ’
層（コレクタ）、３・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層（ベー
ス）、４・・・ｎ型ＡｔＧａＡｓ１ （ｚミッタ）、
５−ｒｉ十型Ｇ ａ Ａ Ｓ Ｅｌ、６−１）＋型外部
ペース層、７・・・ベース電極、８・・・５ｉ０２膜。 ９・・・エミッタ電ＦＩｉ、 １０・・・高抵抗層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 Ｍ９已主人Ｊ腎（Ｃｍ””） 第３図 Ｍ９達χ蚤（Ｃｍ−’） 第ｉ図
板へのＭｇとＳＪの総イオン注入量とシートキャリア濃
度の関係金星す図、第２図は本発明を適用し九ＨＢＴを
示す図、−４３図および第４Ｎは従来法による半絶縁性
Ｇ ａ Ａ ｓ Ｊ、％板に対するＭｇ注入量とシート
キャリア濃度の関係を示すＬ勾である。 １ ・−ｎ中型Ｃ）ａＡｓ基板、２−・ｎ型０ａＡｓ’
層（コレクタ）、３・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層（ベー
ス）、４・・・ｎ型ＡｔＧａＡｓ１ （ｚミッタ）、
５−ｒｉ十型Ｇ ａ Ａ Ｓ Ｅｌ、６−１）＋型外部
ペース層、７・・・ベース電極、８・・・５ｉ０２膜。 ９・・・エミッタ電ＦＩｉ、 １０・・・高抵抗層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 Ｍ９已主人Ｊ腎（Ｃｍ””） 第３図 Ｍ９達χ蚤（Ｃｍ−’） 第ｉ図
Claims (3)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体層にII族元素をイオン注
入する工程と、この工程と前後して前記半導体層の同じ
領域にIV族元素である炭素又は硅素をイオン注入する工
程と、これらのイオン注入工程の後熱処理を行なって高
濃度ｐ型層を形成する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - （２）前記III−Ｖ族化合物はＧａＡｓであり、前記II
族元素はマグネシウムまたはベリリウムである特許請求
の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 - （３）前記高濃度ｐ型層はヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの外部ベース層である特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7419286A JPS62232122A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7419286A JPS62232122A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62232122A true JPS62232122A (ja) | 1987-10-12 |
Family
ID=13540064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7419286A Pending JPS62232122A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62232122A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01132160A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-24 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH0483346A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-17 | Nec Corp | バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| JPH0483345A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-17 | Nec Corp | バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| JPH04280435A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Nec Corp | バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| US5231037A (en) * | 1992-04-30 | 1993-07-27 | Texas Instruments Incorporated | Method of making a power VFET device using a p+ carbon doped gate layer |
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1986
- 1986-04-02 JP JP7419286A patent/JPS62232122A/ja active Pending
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