JPS63318784A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタの製造方法Info
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- JPS63318784A JPS63318784A JP15466387A JP15466387A JPS63318784A JP S63318784 A JPS63318784 A JP S63318784A JP 15466387 A JP15466387 A JP 15466387A JP 15466387 A JP15466387 A JP 15466387A JP S63318784 A JPS63318784 A JP S63318784A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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
本発明はへテロ接合を用いた電界効果トランジスタの製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術
ヘテロ接合を用いた電界効果トランジスタとして従来よ
り、Ｎ型Ａｌ工Ｇａ １− ！ＡｓとノンドープＧａＡ
ｓのへテロ接合界面にたまる高移動度の２次元電子ガス
を用いた高電子移動度トランジスタ（Ｈｌｇｈ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
：ＨＥＭＴ）がよく知られている。
り、Ｎ型Ａｌ工Ｇａ １− ！ＡｓとノンドープＧａＡ
ｓのへテロ接合界面にたまる高移動度の２次元電子ガス
を用いた高電子移動度トランジスタ（Ｈｌｇｈ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
：ＨＥＭＴ）がよく知られている。
第３図にＨＥＭＴの断面構造を示す。第３図において１
は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２は膜厚が約１μｍのノンド
ープＧａＡｓバッファ層、３は膜厚が０〜１００人のノ
ンドープＭ□Ｇａ１−エＡｓスペーサ層、４は膜厚が５
ｏＯ〜１０００人のＮ型ＭｘＧａ１−ｘＡ！１層である
。この構造においてＭ ！Ｇａ１□ｘＡｓ Ｍ ３ ト
ＧａＡｓ層２のへテロ接合界面に高移動度の二次元電子
ガス１３かたまり、この二次元電子ガス濃度をゲート電
極１４により制御するものがＨＥＭＴである。
は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２は膜厚が約１μｍのノンド
ープＧａＡｓバッファ層、３は膜厚が０〜１００人のノ
ンドープＭ□Ｇａ１−エＡｓスペーサ層、４は膜厚が５
ｏＯ〜１０００人のＮ型ＭｘＧａ１−ｘＡ！１層である
。この構造においてＭ ！Ｇａ１□ｘＡｓ Ｍ ３ ト
ＧａＡｓ層２のへテロ接合界面に高移動度の二次元電子
ガス１３かたまり、この二次元電子ガス濃度をゲート電
極１４により制御するものがＨＥＭＴである。
従来とのＨＥＭＴ構造は、主に分子線エピタキシャル成
長法や有機金属熱分解気相成長法などにより、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１上に、ノンドープＧａＡｓ層２、ノンド
ープＭ！Ｇａ １−ｘＡｔｓ層３、ｎ型Ａｌ！Ｇａ、−
！Ａｓ層４を順にエピタキシャル成長することにより作
成サレ、ｎ型Ａｌ、Ｇａ１−、Ａｓ層４をエピタキシャ
ル成長する時のみ％ ”Ｊｌ 、Ｇａ 、Ａｓそれぞれ
の原料材料に加えてｎ型不純物原料を供給するいわゆる
変調（選択）ドーピングの方法がとられていた。
長法や有機金属熱分解気相成長法などにより、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１上に、ノンドープＧａＡｓ層２、ノンド
ープＭ！Ｇａ １−ｘＡｔｓ層３、ｎ型Ａｌ！Ｇａ、−
！Ａｓ層４を順にエピタキシャル成長することにより作
成サレ、ｎ型Ａｌ、Ｇａ１−、Ａｓ層４をエピタキシャ
ル成長する時のみ％ ”Ｊｌ 、Ｇａ 、Ａｓそれぞれ
の原料材料に加えてｎ型不純物原料を供給するいわゆる
変調（選択）ドーピングの方法がとられていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記の様な方法で作製したＨＥＭＴ構造特
に、変調ドーピングされるｎ型＃、Ｇａ１−、Ａｓ層は
ノンドープＡＪＧａＡｓ層成長にｎ型不純物原料の供給
を付加することのみにより形成されるため、ｎ型Ａｌ
ｘＧａ、−エＡ８層中のｎ型不純物濃度は、ノンドープ
Ａｌ、Ｇａ１−、Ａｓ層との界面で、原理上急峻に変化
することなく、ある程度のｎ型不純物濃度の遷移層が存
在する。
に、変調ドーピングされるｎ型＃、Ｇａ１−、Ａｓ層は
ノンドープＡＪＧａＡｓ層成長にｎ型不純物原料の供給
を付加することのみにより形成されるため、ｎ型Ａｌ
ｘＧａ、−エＡ８層中のｎ型不純物濃度は、ノンドープ
Ａｌ、Ｇａ１−、Ａｓ層との界面で、原理上急峻に変化
することなく、ある程度のｎ型不純物濃度の遷移層が存
在する。
このことはエピタキシャル成長方法が気相成長法の場合
、特に顕著にあられれる。この結果、２次元電子ガス濃
度の低下を招き、さらには電界効果トランジスタの動作
速度を低下させるものであった。
、特に顕著にあられれる。この結果、２次元電子ガス濃
度の低下を招き、さらには電界効果トランジスタの動作
速度を低下させるものであった。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記した従来の問題点を解消するため、ｎ型
ＡＡ！、Ｇａ１−、Ａｓ層をエピタキシャル成長するに
際し、ｎ型＃、Ｇａ１−ｘＡｓ層の成長温度において熱
分解効率よりも光分解効率の方が大きいｎ型不純物原料
を用い、前記ｎ型不純物原料の供給開始と同時に、前記
ｎ型不純物原料が光分解する波長の光を基板に照射する
工程を用いて、Ｈ）：ＭＴ槽構造有する電解効果トラン
ジスタを製造するものである。
ＡＡ！、Ｇａ１−、Ａｓ層をエピタキシャル成長するに
際し、ｎ型＃、Ｇａ１−ｘＡｓ層の成長温度において熱
分解効率よりも光分解効率の方が大きいｎ型不純物原料
を用い、前記ｎ型不純物原料の供給開始と同時に、前記
ｎ型不純物原料が光分解する波長の光を基板に照射する
工程を用いて、Ｈ）：ＭＴ槽構造有する電解効果トラン
ジスタを製造するものである。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
ｎ型不純物原料がその成長温度で、熱分解効率よりも光
分解効率の方が大きいため、ｎ型不純物原料の分解が光
照射によって制御でき、かつ、原料供給の切り換えより
も、光照射の切り換えの方が時間的にはやいため、ｎ型
Ｍ工Ｇａ ４ｗ、Ａｓ層とノンドープＡｌ工Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層との界面付近でのｎ型不純物濃度は急峻に変化す
る。その結果ｎ型不純物原料の供給開始時における原料
供給量の不安定による、ｎ型ＡＪ！Ｇａ１−、Ａｓ層中
、特にノンドープ＃ｘＧａ、−ＸＡ１層との界面付近で
のｎ型不純物量の変動が無視できる。
分解効率の方が大きいため、ｎ型不純物原料の分解が光
照射によって制御でき、かつ、原料供給の切り換えより
も、光照射の切り換えの方が時間的にはやいため、ｎ型
Ｍ工Ｇａ ４ｗ、Ａｓ層とノンドープＡｌ工Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層との界面付近でのｎ型不純物濃度は急峻に変化す
る。その結果ｎ型不純物原料の供給開始時における原料
供給量の不安定による、ｎ型ＡＪ！Ｇａ１−、Ａｓ層中
、特にノンドープ＃ｘＧａ、−ＸＡ１層との界面付近で
のｎ型不純物量の変動が無視できる。
実施例
本発明によるｊＪＧａＡａ ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造
のエピタキシャル成長工程を第１図に、また、その除用
いた光物起有機金属熱分解気相法によるエピタキシャル
成長装置を第２図に示す。
のエピタキシャル成長工程を第１図に、また、その除用
いた光物起有機金属熱分解気相法によるエピタキシャル
成長装置を第２図に示す。
第２図において、１はＧａＡｓ基板、６はＡｒＦ エキ
シマレーザ光、６は結晶成長室、７はＡＡ！ （ＣＨｓ
）ａ −Ｇａ（ＣＨ３） ３供給口、８はＡｓＨ３、
Ｓｉ（ＣＨ３）４供給口、９は排出口、１０は光入射窓
、１１は高周波コイル、１２はカーボン製サセプター１
３はマスクである。
シマレーザ光、６は結晶成長室、７はＡＡ！ （ＣＨｓ
）ａ −Ｇａ（ＣＨ３） ３供給口、８はＡｓＨ３、
Ｓｉ（ＣＨ３）４供給口、９は排出口、１０は光入射窓
、１１は高周波コイル、１２はカーボン製サセプター１
３はマスクである。
ＡＩ、Ｇａ、Ａｓのソース材料として、それぞれ＃（Ｃ
Ｈ３）３． Ｇａ（ＣＨ３）３を、またｎ型不純物原料
として５ｌ（ＣＨ３）４を、キャリアガスとしてＨ２を
用いた。基板照射用光源としてＡｒＦエキシマレーザ（
波長１９３ｎｍ）を用いた。
Ｈ３）３． Ｇａ（ＣＨ３）３を、またｎ型不純物原料
として５ｌ（ＣＨ３）４を、キャリアガスとしてＨ２を
用いた。基板照射用光源としてＡｒＦエキシマレーザ（
波長１９３ｎｍ）を用いた。
最初、結晶成長室６内のカーボン製サセプター１２上に
設置された半絶縁性ＧａＡｓ基板１の温度を高周波加熱
により成長温度７５０″Ｃまで上昇する。なおこの際、
ＧａＡｓ基板１表面のサーマルダメージを防ぐためにＡ
ｓＨｓを２０ ＣＣ／ ｍ ｉ ｎ供給した。そしてそ
の後、第１図に示すＡ、Ｂ、Ｃの順序で成長を行ない、
ＨＥＭＴ構造を作成した。なお、その場合の成長条件を
下表に示す。
設置された半絶縁性ＧａＡｓ基板１の温度を高周波加熱
により成長温度７５０″Ｃまで上昇する。なおこの際、
ＧａＡｓ基板１表面のサーマルダメージを防ぐためにＡ
ｓＨｓを２０ ＣＣ／ ｍ ｉ ｎ供給した。そしてそ
の後、第１図に示すＡ、Ｂ、Ｃの順序で成長を行ない、
ＨＥＭＴ構造を作成した。なお、その場合の成長条件を
下表に示す。
なおこの場合全流量としては５２７ｍ１ｎ、成長時の結
晶成長室内圧としては１００ Ｔｏｒｒである。
晶成長室内圧としては１００ Ｔｏｒｒである。
また前述したようにｎ型ＪＬＪ’ｘＧａ １−、Ａｓ層
成長の場合第１図Ｃに示すようにｎ型不純物原料、５１
（ＣＨ３）４の供給開始と同時に、基板表面全体を、基
板表面に対して垂直方向から、１．５ｗ／ｃｙｆのパワ
ーでＡｒＦエキシマレーザ６照射した。
成長の場合第１図Ｃに示すようにｎ型不純物原料、５１
（ＣＨ３）４の供給開始と同時に、基板表面全体を、基
板表面に対して垂直方向から、１．５ｗ／ｃｙｆのパワ
ーでＡｒＦエキシマレーザ６照射した。
この結果、ノンドープＡＪ、Ｇａ１−ｒＡｓ層とｎ型Ｍ
ｘＧａ、−！Ａ８層との界面でｎ型不純物；Ｓｌ 濃度
が急峻に変化し、ノンドープＧａＡｓ層中に高い２次元
電子ガス濃度が得られた。
ｘＧａ、−！Ａ８層との界面でｎ型不純物；Ｓｌ 濃度
が急峻に変化し、ノンドープＧａＡｓ層中に高い２次元
電子ガス濃度が得られた。
以上述べた実施例においては、ＨＥＭＴ構造のエピタキ
シャル成長に光励起有機金属熱分解気相成長法を用いた
場合について述べたが、本発明は光励起Ｍ Ｂ Ｅ （
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａ：ｔｙ ）
法、光励起ＭＯＭ Ｂ Ｅ （Ｍ＠ｔａｌ Ｏｒｇａｎ
ｉｃ Ｍｏｌ＠ｃｕｌａｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｚｙ
）法、光励起Ｖ Ｐ Ｅ （Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥ
ｐｉｔａｘｙ）法を用いた場合でも実現可能である。
シャル成長に光励起有機金属熱分解気相成長法を用いた
場合について述べたが、本発明は光励起Ｍ Ｂ Ｅ （
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａ：ｔｙ ）
法、光励起ＭＯＭ Ｂ Ｅ （Ｍ＠ｔａｌ Ｏｒｇａｎ
ｉｃ Ｍｏｌ＠ｃｕｌａｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｚｙ
）法、光励起Ｖ Ｐ Ｅ （Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥ
ｐｉｔａｘｙ）法を用いた場合でも実現可能である。
また照射用光源としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いた
場合について述べたが、本発明は、ＫｒＦやＸｅＦ等の
ＡｒＦ以外のエキシマレーザ光、 Ａｒ レーザ光、
ＣＯ２レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーケ等を用いた場合でも実
現可能である。また以上述べた実施例はＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の場合について説、明したが
、本発明はＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＰ／Ｇａ
Ａｓ系、Ｉ ｎＡＪＡ ｓ ／ Ｉ ｎＧａＡｓ系等の
他のｍ −ｖ族化合物半導体を用いたＨＥＭＴ構造の作
成に用いることができるばかりでなく、ｎ −ｗ族化合
物半導体を用いたＨＥＭＴ構造作成にも適用可能である
。また以上述べた実施例はＨＥＭＴ構造を有する電界効
果トランジスタの場合について述べたが、他のへテロ構
造を有する電界効果トランジスタ、例えば選択ドープダ
ブルへテロ構造を有する電界効果トランジスタ等の場合
についても、本発明は適用可能である。
場合について述べたが、本発明は、ＫｒＦやＸｅＦ等の
ＡｒＦ以外のエキシマレーザ光、 Ａｒ レーザ光、
ＣＯ２レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーケ等を用いた場合でも実
現可能である。また以上述べた実施例はＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ構造の場合について説、明したが
、本発明はＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＰ／Ｇａ
Ａｓ系、Ｉ ｎＡＪＡ ｓ ／ Ｉ ｎＧａＡｓ系等の
他のｍ −ｖ族化合物半導体を用いたＨＥＭＴ構造の作
成に用いることができるばかりでなく、ｎ −ｗ族化合
物半導体を用いたＨＥＭＴ構造作成にも適用可能である
。また以上述べた実施例はＨＥＭＴ構造を有する電界効
果トランジスタの場合について述べたが、他のへテロ構
造を有する電界効果トランジスタ、例えば選択ドープダ
ブルへテロ構造を有する電界効果トランジスタ等の場合
についても、本発明は適用可能である。
発明の効果
本発明にがかるヘテロ接合構造を有する電界効果トラン
ジスタの製造方法は、選択ドーピングする半導体層のエ
ピタキシャル成長の際、光分解効率の大きいｎ型不純物
原料の供給開始と同時に基板表面を光照射するものであ
る。すなわち、ｎ型不純物原料の分解を光で制御したも
のである。従ってｎ型不純物濃度が選択ドーピング層と
ノンドープ層の界面で急峻に増加し、その結果２次元電
子ガス濃度が従来よりも増加する。このことはへテロ接
合構造を有する電界効果トランジスタの動作速度が速く
なることを導くものであり、本発明の利用価値、実用的
効果は非常に大きい。
ジスタの製造方法は、選択ドーピングする半導体層のエ
ピタキシャル成長の際、光分解効率の大きいｎ型不純物
原料の供給開始と同時に基板表面を光照射するものであ
る。すなわち、ｎ型不純物原料の分解を光で制御したも
のである。従ってｎ型不純物濃度が選択ドーピング層と
ノンドープ層の界面で急峻に増加し、その結果２次元電
子ガス濃度が従来よりも増加する。このことはへテロ接
合構造を有する電界効果トランジスタの動作速度が速く
なることを導くものであり、本発明の利用価値、実用的
効果は非常に大きい。
第１図は本発明の実施例におけるＨＥＭＴ構造作成のエ
ピタキシャル成長工程を示す断面図、第２図は本発明の
実施例における電界効果トランジスタのＨＥＭＴ構造定
成に用いた光励起有機金属熱分解気相成長装置の結晶成
長室を模式的に示す断°面図、第３図はＨＥＭＴ構造を
模式的に示す断面図である。 １・・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・・・
ノンドープＧａＡｓバッファ層、３・・・・・・ノンド
ープＡｌ工Ｇａ １−！Ａｓスペーサ層、４・・・・・
・ｎ型Ｎ工Ｇａ１−！Ａｓ層、６・・・・・・ＡｒＦエ
キシマレーザ光、６・・・・・・結晶成長室、７・・・
、、、Ａｌ（ＣＨ３）３．Ｇａ（ＣＨ３）３供給口、８
・−・−・ＡｓＨ３，Ｓ ｉ （ＣＨ３） ４供給口
、１３−−−−−−２次元電子ガス。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名６
ＡｒＦ工予シフＦ−プ九 第１図 ノーー〇二Ａｓ五版 １３−−−マスク 、ｆ ○ｏｏｏ９００ ／−一一手ｕｎＱｃｔＡｓ差販 ２−一一ノンドーブＣｔａＡδＩ Ｊ−−−ノンドープＮＧｕ転層 １４−一−ケート＠肩Ｘ
ピタキシャル成長工程を示す断面図、第２図は本発明の
実施例における電界効果トランジスタのＨＥＭＴ構造定
成に用いた光励起有機金属熱分解気相成長装置の結晶成
長室を模式的に示す断°面図、第３図はＨＥＭＴ構造を
模式的に示す断面図である。 １・・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・・・
ノンドープＧａＡｓバッファ層、３・・・・・・ノンド
ープＡｌ工Ｇａ １−！Ａｓスペーサ層、４・・・・・
・ｎ型Ｎ工Ｇａ１−！Ａｓ層、６・・・・・・ＡｒＦエ
キシマレーザ光、６・・・・・・結晶成長室、７・・・
、、、Ａｌ（ＣＨ３）３．Ｇａ（ＣＨ３）３供給口、８
・−・−・ＡｓＨ３，Ｓ ｉ （ＣＨ３） ４供給口
、１３−−−−−−２次元電子ガス。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名６
ＡｒＦ工予シフＦ−プ九 第１図 ノーー〇二Ａｓ五版 １３−−−マスク 、ｆ ○ｏｏｏ９００ ／−一一手ｕｎＱｃｔＡｓ差販 ２−一一ノンドーブＣｔａＡδＩ Ｊ−−−ノンドープＮＧｕ転層 １４−一−ケート＠肩Ｘ
Claims (5)
- （１）選択ドーピングする半導体層のエピタキシャル成
長に際し、不純物原料の供給開始と同時に基板表面を光
照射する工程を備えてなるヘテロ接合構造を有する電界
効果トランジスタの製造方法。 - （２）エピタキシャル成長方法が、有機金属熱分解気相
成長法、あるいはハイドライド気相成長法、あるいはハ
ライド気相成長法、あるいはガスソース分子線エピタキ
シー法、あるいは分子線エピタキシー法である特許請求
の範囲第１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法
。 - （３）光照射に用いる光源がエキシマレーザ、Ａｒレー
ザ、ＣＯ＿２レーザ、紫外線ランプである特許請求の範
囲第１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。 - （４）選択ドーピングの際に用いる不純物原料が、エピ
タキシャル成長温度で熱分解効率よりも光分解効率の方
が大きいものである特許請求の範囲第１項に記載の電界
効果トランジスタの製造方法。 - （５）不純物原料がＳｉ（ＣＨ＿３）＿４、Ｓｉ＿２Ｈ
＿６である特許請求の範囲第４項に記載の電界効果トラ
ンジスタの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15466387A JPS63318784A (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| US07/156,525 US4885260A (en) | 1987-02-17 | 1988-02-16 | Method of laser enhanced vapor phase growth for compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15466387A JPS63318784A (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318784A true JPS63318784A (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=15589169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15466387A Pending JPS63318784A (ja) | 1987-02-17 | 1987-06-22 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63318784A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0344919A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-26 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体デバイスの製造方法 |
| JPH04186848A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-03 | Nec Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59164697A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長方法 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP15466387A patent/JPS63318784A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59164697A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0344919A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-26 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体デバイスの製造方法 |
| JPH04186848A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-03 | Nec Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
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