JPS63111672A - 電界効果半導体装置 - Google Patents
電界効果半導体装置Info
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- JPS63111672A JPS63111672A JP25705286A JP25705286A JPS63111672A JP S63111672 A JPS63111672 A JP S63111672A JP 25705286 A JP25705286 A JP 25705286A JP 25705286 A JP25705286 A JP 25705286A JP S63111672 A JPS63111672 A JP S63111672A
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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
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7782—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
-
- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/432—Heterojunction gate for field effect devices
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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】
〔概要〕
本発明は、電界効果半導体装置に於いて、ソース電極及
びドレイン電極がコンタクトするIn含有化合物半導体
層の上に該In含有化合物半導体層に比較してエネルギ
・バンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コ
ンタクト層を形成し、その化合物半導体ゲート・コンタ
クト層の上にはショットキ・ゲート電極を形成すること
に依り、GaAs系或いはG a A s / A E
G a A s系に比較して高速化であると共にショ
ットキ耐圧も充分に高くしたものである。
びドレイン電極がコンタクトするIn含有化合物半導体
層の上に該In含有化合物半導体層に比較してエネルギ
・バンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コ
ンタクト層を形成し、その化合物半導体ゲート・コンタ
クト層の上にはショットキ・ゲート電極を形成すること
に依り、GaAs系或いはG a A s / A E
G a A s系に比較して高速化であると共にショ
ットキ耐圧も充分に高くしたものである。
本発明は、ショットキ・ゲート電極を有する電界効果ト
ランジスタ(FET)或いは同じくショットキ・ゲート
電極を有し且つチャネルとしてヘテロ界面近傍に発生す
る二次元キャリヤ・ガス層を利用する形式の高速電界効
果トランジスタなどの電界効果半導体装置の改良に関す
る。
ランジスタ(FET)或いは同じくショットキ・ゲート
電極を有し且つチャネルとしてヘテロ界面近傍に発生す
る二次元キャリヤ・ガス層を利用する形式の高速電界効
果トランジスタなどの電界効果半導体装置の改良に関す
る。
現在、化合物半導体を材料とするFETで、実用化され
ているものでは、その殆どがショットキ・ゲート電極を
有している。
ているものでは、その殆どがショットキ・ゲート電極を
有している。
また、同じくショットキ・ゲート電極を有する電界効果
トランジスタの一種である高電子移動度トランジスタ(
high electron mobility
transistor:HEMT)は、その商用化
に向けて多くの開発及び研究がなされ、着々と成果を挙
げつつある。
トランジスタの一種である高電子移動度トランジスタ(
high electron mobility
transistor:HEMT)は、その商用化
に向けて多くの開発及び研究がなされ、着々と成果を挙
げつつある。
さて、そのショットキ・ゲート電極を有するFETに於
いては、構成材料としてGaAs系が多用されている。
いては、構成材料としてGaAs系が多用されている。
また、HEMTに於いては、ノン・ドープGaAsチャ
ネル層の上にn型A7!GaAs電子供給層を形成する
と、それ等の半導体層間に於ける電子親和力の差に基づ
いて前記電子供給層からチャネル層に電子が滲み出すの
で、それに依って生成される二次元電子ガス層をチャネ
ルとして用いるようにしていて、これも、構成材料とし
てはGaA s / A 7!G a A s系が多用
されているものである。
ネル層の上にn型A7!GaAs電子供給層を形成する
と、それ等の半導体層間に於ける電子親和力の差に基づ
いて前記電子供給層からチャネル層に電子が滲み出すの
で、それに依って生成される二次元電子ガス層をチャネ
ルとして用いるようにしていて、これも、構成材料とし
てはGaA s / A 7!G a A s系が多用
されているものである。
前記したショットキ・ゲート電極を有するGaAs系F
ETは多方面で実用に供されているが、そのいずれの場
合に於いても、FET自体が高速化できれば、好ましい
のは云うまでもない。
ETは多方面で実用に供されているが、そのいずれの場
合に於いても、FET自体が高速化できれば、好ましい
のは云うまでもない。
また、HEMTは、現用のものでも、チャネルに於ける
電子の移動度は著しく高速であるが、この電子の移動度
を更に高速化できれば、それに越したことはない。
電子の移動度は著しく高速であるが、この電子の移動度
を更に高速化できれば、それに越したことはない。
ところで、FETやHE M Tを構成する材料として
、前記したG a A、 s基或いはG a A s
/ A EGaAs系に代えて、InGaAs系或いは
InG a A、 s / I n A!As系を用い
た場合には、室温の状態に於いて、GaAs系やG a
A s / A EGaAs系に比較し、電子の移動
度が高いことから、その面からすれば高速電界効果トラ
ンジスタに好適であり、特に、HEMTに於いては、G
aA s / A I G a A s系に金属電極を
形成した場合、表面空乏層の拡がりが大きいので、n型
klGaAs電子供給層を厚く形成しないと二次元電子
ガス層が該表面空乏層の影響を受けて消滅するが、In
GaAs/InA7!As系では表面空乏層の拡がりが
小さい為、n型1 n A l! A、 s電子供給層
を薄くすることができ、従って、ゲート電極と二次元電
子ガス層との距離を短くすることができ、従って、ゲー
ト電極に依る二次元電子ガス層の制御効率が良好になる
筈である。
、前記したG a A、 s基或いはG a A s
/ A EGaAs系に代えて、InGaAs系或いは
InG a A、 s / I n A!As系を用い
た場合には、室温の状態に於いて、GaAs系やG a
A s / A EGaAs系に比較し、電子の移動
度が高いことから、その面からすれば高速電界効果トラ
ンジスタに好適であり、特に、HEMTに於いては、G
aA s / A I G a A s系に金属電極を
形成した場合、表面空乏層の拡がりが大きいので、n型
klGaAs電子供給層を厚く形成しないと二次元電子
ガス層が該表面空乏層の影響を受けて消滅するが、In
GaAs/InA7!As系では表面空乏層の拡がりが
小さい為、n型1 n A l! A、 s電子供給層
を薄くすることができ、従って、ゲート電極と二次元電
子ガス層との距離を短くすることができ、従って、ゲー
ト電極に依る二次元電子ガス層の制御効率が良好になる
筈である。
然しなから、化合物半導体にInが含まれている場合、
GaAs系やG a A s / A n G a A
s系に比較してエネルギ・バンド・ギヤツブが小さく
なってしまうので、ショットキ・ゲート電極の耐圧が低
下する旨の問題があり、現在、それ等の系にInGaA
s系或いはInGaAs/InAA!As系がとって変
わることは困難な状態にある。
GaAs系やG a A s / A n G a A
s系に比較してエネルギ・バンド・ギヤツブが小さく
なってしまうので、ショットキ・ゲート電極の耐圧が低
下する旨の問題があり、現在、それ等の系にInGaA
s系或いはInGaAs/InAA!As系がとって変
わることは困難な状態にある。
本発明は、FET或いはHEMTなどの電界効果半導体
装置の構成材料としてInを含む化合物半導体を用いて
高速化を可能とし、しかも、ショットキ・ゲート電極の
耐圧を充分に高くすることができるようにする。
装置の構成材料としてInを含む化合物半導体を用いて
高速化を可能とし、しかも、ショットキ・ゲート電極の
耐圧を充分に高くすることができるようにする。
本発明に依る電界効果半導体装置に於いては、表面に間
隔をおいて対向するようにオーミック電極(例えばソー
ス電極8及びドレイン電極9)が形成されたIn含有化
合物半導体層(例えばn型I nAj2As電子供給層
5)と、前記対向するオーミック電極の間に形成され且
つ前記In含有化合物半導体層に比較してエネルギ・バ
ンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コンタ
クト層(例えばAβ。、s G a 6.5 A sゲ
ートコンタクト層6)と、該化合物半導体ゲート・コン
タクト層上に形成されたショットキ・ゲート電極(例え
ばゲート電極10)とを備えてなる構成になっている。
隔をおいて対向するようにオーミック電極(例えばソー
ス電極8及びドレイン電極9)が形成されたIn含有化
合物半導体層(例えばn型I nAj2As電子供給層
5)と、前記対向するオーミック電極の間に形成され且
つ前記In含有化合物半導体層に比較してエネルギ・バ
ンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コンタ
クト層(例えばAβ。、s G a 6.5 A sゲ
ートコンタクト層6)と、該化合物半導体ゲート・コン
タクト層上に形成されたショットキ・ゲート電極(例え
ばゲート電極10)とを備えてなる構成になっている。
前記手段を採ることに依り、主要な構成材料としてIn
を含有した化合物半導体を用いることでFETやHEM
Tなどを高速化した場合でも、ゲート電極に於けるショ
ットキ耐圧をGaAs系或いはG a A s / A
7!G a A s系を構成材料とした場合と同様に
高く維持することができ、また、HEMTの場合には、
In含有化合物半導体を用いることに起因し、二次元キ
ャリヤ・ガス層の制御性は良好である。
を含有した化合物半導体を用いることでFETやHEM
Tなどを高速化した場合でも、ゲート電極に於けるショ
ットキ耐圧をGaAs系或いはG a A s / A
7!G a A s系を構成材料とした場合と同様に
高く維持することができ、また、HEMTの場合には、
In含有化合物半導体を用いることに起因し、二次元キ
ャリヤ・ガス層の制御性は良好である。
第1図乃至第4図は本発明一実施例を製造する場合を解
説する為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面
図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚
、ここではHEMTを対象としている。
説する為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面
図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚
、ここではHEMTを対象としている。
第1図参照
(11分子線エピタキシャル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法を適用する
ことに依り、InP基板1上にI n O,S2A j
! 0.411A Sバッファ層2、i n l)、
53G a o、 aqA Sチャネル層3、InAβ
Asスペーサ層4、 n型1 nA#As電子供給層5、 A11..5 Ga、、e、Asゲート・コンタクト層
6をそれぞれ成長させる。尚、図には、エネルギ・バン
ド・ダイヤグラムが併記され、また、記号7は二次元電
子ガス層を指示している。
beam epitaxy:MBE)法を適用する
ことに依り、InP基板1上にI n O,S2A j
! 0.411A Sバッファ層2、i n l)、
53G a o、 aqA Sチャネル層3、InAβ
Asスペーサ層4、 n型1 nA#As電子供給層5、 A11..5 Ga、、e、Asゲート・コンタクト層
6をそれぞれ成長させる。尚、図には、エネルギ・バン
ド・ダイヤグラムが併記され、また、記号7は二次元電
子ガス層を指示している。
これ等各半導体層の厚さなどを例示すると次の通りであ
る。
る。
■ バッファ層2について
厚さ:0.3Cμm〕
■ チャネル層3について
厚さ:50(nm)
■ スペーサ層4について
厚さ:5[nm)
■ 電子供給層5について
厚さlo[nm)
不純物濃度: I X 10I8(am−’)■ ゲー
ト・コンタクト層6について 厚さ:20[nm] X値:0.3〜0.5 尚、ゲート・コンタクト層6を構成するAlGaAsと
下地のIn、AlAsなどとは格子定数が異なっている
が、厚さが20(nm)程度であれば結晶成長上の問題
はない。また、スペーサ層4は電子の移動度を向上する
役割を果たすもので必要に応じて形成すれば良い。一般
に、二次元電子は電子供給層5中のイオン化したドナー
に依ってクーロン散乱を受けるが、スペーサ層4を介挿
すると、散乱体であるイオン化したドナーを遠ざけるこ
とができる為、電子移動度は高くなるものである。
ト・コンタクト層6について 厚さ:20[nm] X値:0.3〜0.5 尚、ゲート・コンタクト層6を構成するAlGaAsと
下地のIn、AlAsなどとは格子定数が異なっている
が、厚さが20(nm)程度であれば結晶成長上の問題
はない。また、スペーサ層4は電子の移動度を向上する
役割を果たすもので必要に応じて形成すれば良い。一般
に、二次元電子は電子供給層5中のイオン化したドナー
に依ってクーロン散乱を受けるが、スペーサ層4を介挿
すると、散乱体であるイオン化したドナーを遠ざけるこ
とができる為、電子移動度は高くなるものである。
第2図参照
(2)通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、ゲート・コンタクト層6のバターニングを行い
、ゲート電極を形成すべき領域を残して他を除去する。
に依り、ゲート・コンタクト層6のバターニングを行い
、ゲート電極を形成すべき領域を残して他を除去する。
第3図参照
(3)真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに
依り、表出されている電子供給層5上にオーミック・コ
ンタクトのソース電極8及びドレイン電極9を形成する
。尚、記号8A及び9Aは合金化領域を指示している。
依り、表出されている電子供給層5上にオーミック・コ
ンタクトのソース電極8及びドレイン電極9を形成する
。尚、記号8A及び9Aは合金化領域を指示している。
第4図参照
(4)真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに
依り、ゲート・コンタクト層6の表面にショットキ・コ
ンタクトのゲート電極10を形成する。
依り、ゲート・コンタクト層6の表面にショットキ・コ
ンタクトのゲート電極10を形成する。
このようにして得られたHEMTに於けるショットキ・
ゲート電極lOの逆方向耐圧は3〔V〕程度になった。
ゲート電極lOの逆方向耐圧は3〔V〕程度になった。
因に、ゲート・コンタクト層6が存在しない状態でゲー
ト電極10を形成した場合の逆方向耐圧は1 〔V〕程
度である。
ト電極10を形成した場合の逆方向耐圧は1 〔V〕程
度である。
本発明に依る電界効果半導体装置では、ソース電極及び
ドレイン電極がコンタクトするIn含有化合物半導体層
の上に該In含有化合物半導体層に比較してエネルギ・
バンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コン
タクト層を形成し、その化合物半導体ゲート・コンタク
]・層の上にショットキ・ゲート電極を形成する構成に
なっている。
ドレイン電極がコンタクトするIn含有化合物半導体層
の上に該In含有化合物半導体層に比較してエネルギ・
バンド・ギャップが大である化合物半導体ゲート・コン
タクト層を形成し、その化合物半導体ゲート・コンタク
]・層の上にショットキ・ゲート電極を形成する構成に
なっている。
前記構成を採ることに依り、主要な構成材料としてin
を含有した化合物半導体を用いることでFETやHEM
Tなどを高速化した場合でも、ゲート電極に於けるショ
ットキ耐圧をGaAs系或いはG a A s / A
!l G a A s系を構成材料とした場合と同様
に高く維持することができ、また、■]EMTの場合に
は、In含有化合物半導体を用いることに起因し、二次
元キャリヤ・ガス層の制御性は良好である。
を含有した化合物半導体を用いることでFETやHEM
Tなどを高速化した場合でも、ゲート電極に於けるショ
ットキ耐圧をGaAs系或いはG a A s / A
!l G a A s系を構成材料とした場合と同様
に高く維持することができ、また、■]EMTの場合に
は、In含有化合物半導体を用いることに起因し、二次
元キャリヤ・ガス層の制御性は良好である。
第1図乃至第4図は本発明一実施例を製造する場合を説
明する為の工程要所に於けるHEMTの要部切断側面図
を表している。 図に於いて、1は基板、2はバッファ層、3はチャネル
層、4はスペーサ層、5は電子供給層、6はゲート・コ
ンタクト層、7は二次元電子ガス層、8はソース電極、
8Aは合金化領域、9はドレイン電極、9Aは合金化領
域、10はゲート電極をそれぞれ示している。
明する為の工程要所に於けるHEMTの要部切断側面図
を表している。 図に於いて、1は基板、2はバッファ層、3はチャネル
層、4はスペーサ層、5は電子供給層、6はゲート・コ
ンタクト層、7は二次元電子ガス層、8はソース電極、
8Aは合金化領域、9はドレイン電極、9Aは合金化領
域、10はゲート電極をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 表面に間隔をおいて対向するようにオーミック電極が形
成されたIn含有化合物半導体層と、前記対向するオー
ミック電極の間に形成され且つ前記In含有化合物半導
体層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが大である
化合物半導体ゲート・コンタクト層と、 該化合物半導体ゲート・コンタクト層上に形成されたシ
ョットキ・ゲート電極と を備えてなることを特徴とする電界効果半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25705286A JPS63111672A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 電界効果半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25705286A JPS63111672A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 電界効果半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63111672A true JPS63111672A (ja) | 1988-05-16 |
Family
ID=17301068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25705286A Pending JPS63111672A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 電界効果半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63111672A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0574820A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Sharp Corp | トランジスタ及び結晶成長方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62262463A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-14 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1986
- 1986-10-30 JP JP25705286A patent/JPS63111672A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62262463A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-14 | Nec Corp | 半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0574820A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Sharp Corp | トランジスタ及び結晶成長方法 |
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