JPS62229972A - 化合物半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPS62229972A
JPS62229972A JP7124686A JP7124686A JPS62229972A JP S62229972 A JPS62229972 A JP S62229972A JP 7124686 A JP7124686 A JP 7124686A JP 7124686 A JP7124686 A JP 7124686A JP S62229972 A JPS62229972 A JP S62229972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
compound semiconductor
electrode
semiconductor device
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7124686A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichiro Takatani
信一郎 高谷
Toshiyuki Usagawa
利幸 宇佐川
Masayoshi Kobayashi
正義 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7124686A priority Critical patent/JPS62229972A/ja
Publication of JPS62229972A publication Critical patent/JPS62229972A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体トランジスタに係り。
特に高速化、低雑音化に好適なオーミック電極を有する
化合物半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
化合物半導体電界効果トランジスタ、例えばGaAs 
MESFETまたはAQ G a A s / G a
 A s等のヘテロ接合を利用した電界効果型トランジ
スタにおけるオーミック電極形成には、A u G e
合金を使用し、化合物半導体層とのアロイ工程を行う技
術が最も一般的に使用されている。このほか、n+のゲ
ルマニウム(n”Ge)層をオーミック電極用金属層下
部に接触して配置することにより、アロイ工程を用いず
にオーミック接触を得る方法が知られている(特開昭6
O−84882) 。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記電界効果型トランジスタの高速化、低雑、音化には
、ソース側のオーミック電極の接触抵抗Reおよびソー
ス・ゲート間の抵抗R’s(シリーズ抵抗)の和で与え
られるソース抵抗Rs(=Rc+R’s)を最小にする
ことが望まれる@R’sを低減させるには、オーミック
電極・ゲート電極間の距離(I、s)を短かくすればよ
い、しかしA u G eは化学的エツチングが困難で
あるため、その加工には通常リソグラフィによりバタン
形成したのち、リフトオフを行う手法がとられるが。
上記手法では微細構造を再現性よく加工するのが難しく
、Lsの低減が困難である。さらにアロイ工程の際にオ
ーミック電極下の半導体層が変成し。
低抵抗になってしまい、ゲート耐圧が劣化したり。
基板電流が流れやすくなるなどの問題点がある6またn
”Ge層を用いた場合は、Geとオーミック電極用金属
およびG a A s等の下部半導体層との界面に、伝
導電子に対してポテンシャル障壁が存在するために、十
分低い接触抵抗が得られないという問題点があった。本
発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決する新しい
オーミック電極構造を有する化合物半導体装置およびそ
の製造方法を得ることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要点は、オーミック電極と接触する化合物半導
体の最上層部をインジウムひ化ガリウム(I nxGa
l−xAs)とすることにより、接触抵抗Reが低く、
かつオーミック電極がゲートi’tttiに対し自己整
合的に隣接して配置されたソース抵抗Rsが低い高速の
化合物導体装置を実現したもので、上記は、化合物半導
体の最上層部にインジウムδ化ガリウム層を設けること
により、上記電極金属の下部半導体層に対する接触抵抗
が小さくなるという現象を、化合物半導体トランジスタ
に応用して寄生抵抗の低減をはかったものである。
本発明の詳細を荊、Ga、−アAs/GaAsヘテロ接
合を利用した電界効果型トランジスタ(HEAT)に実
施した場合について、第1図を用いて説明する。第1図
において、1は半絶縁性G a A s基板、2はG 
a A s層であり、3はAnyG a 1− y A
 s層である。通常、GaAs層2はアンドープ、AQ
 、 G aエーアAs層3はn型にドープされており
、上記GaAs層2とAILyGat−yAs M a
との界面に2次元電子層が形成されている。4はn型I
nxGa1−xAs層である。ただし、混晶比XはAl
l y G a 1− y A 8層3との界面近傍で
はx 〜O。
GaAs3板1との界面近傍では0.8くx≦1となっ
ている( J 、 M 、 Woodall et a
l、ジャーナル・オブ・バキュームサイエンス・アンド
・テクノロジー(Journal of Vacuum
 5cience andTechnology) 1
9(3)、  (1081) p、626〜p、627
)。
なお、5はソースおよびドレイン電極、6はゲート電極
である。ここで、ソースおよびドレイン電極5は、ゲー
ト電極6に対し自己整合的に隣接して形成されている。
つぎに上記構造を有する電界効果型トランジスタの製造
方法を、第2図を用いて説明する。半絶縁性GaAs基
板1にアンドープG a A s層2、n型A(l y
 G a z −y A s層3を第2図(a)のよう
に順次成長させ、ついでn型もしくはnゝ型のInxG
 at−X A 8層4を成長させ、さらに、ソース・
ドレイン電極用金属層5を第2図(b)に示すように堆
積させる。ただし、In、、Ga1−xAs層4の混晶
比Xはn型AfiyGa1−2As層3との接合近傍で
x〜0、上記電極用金属層5との接合近傍で0.8くx
≦1になるようにする。ついで開口部を有するレジスト
パタン7を形成し、上記開口部の電極用金属層5および
InxGa、−xAs層4を除去したのち、ゲート電極
用金属層6を第2図(c)に示すように堆積する。最後
に開口部以外の金属層6をレジスト7とともにリフトオ
フすることにより、第1図に示したような電界効果型ト
ランジスタが完成する。
つぎに本発明をGaAs MESFETに実施した場合
について、第3図を用いて説明する。第3図(a)に示
すように、半絶縁性GaAs基板1にp型GaAs層1
1、n型G a A s層12およびn型M G a 
A s層13を形成する。ついでI nx G al−
X A s層4およびソース・ドレイン電極用金属層5
を第3図(b)に示すように形成する。ただし、Inx
Ga1−、As層4の混晶比Xは、n型Aa G a 
A s層13との接合付近でx〜0、電極用金属層5と
の接合付近で0.8(=x≦1にする。ついで開口部を
有するレジストパタン7を形成し、上記開口部のInx
Ga1−xAs層4、電極用金属層5およびn型M G
 aAsAlB12去したのち、ゲート電極用金属6を
第3図(Q)に示すように堆積する。最後に、上記開口
部以外の金属層6をレジストとともにリフトオフするこ
とにより、第3図(d)に示すようにGaAs ME 
S F E Tが完成する。
〔作用〕
上記第1図および第3図(d)において、InxG a
x −x A s層4の混晶比Xは、A11yGa1−
yAsAsF3はn型A(l G a A s層13と
の接合近傍でx〜0とすることにより、上記M 、 G
 aよ一2As層3またはn型AM G a A s層
13との界面における伝導帯ギャップを最小にし、さら
にAayGal−yAsAsF3界面における欠陥が少
ない良好なエピタキシャル膜の形成を可能にする。また
、InxGaよ−8As層4の混晶比Xは、ソース・ド
レイン電極用金属層5との接合近傍では0.8くx≦1
となっている。したがって、伝導電子に対する障壁、い
わゆるショットキ障壁の高さは〜OeVになる。そのた
め、ソース・ドレイン電極5は、アロイなどの熱工程を
行わずに、下部の半導体層と極めて接触抵抗が低いオー
ミック接合を形成することができる。さらに第2図およ
び第3図に示したような工程にもとづいて電界効果型ト
ランジスタを形成した場合には、ソース・ドレイン電極
5をゲート電極6に対して、非常に近接して自己整合的
に形成することができる。その結果、シリーズ抵抗R’
sを低減することができ、高速、かつ低雑音の素子を実
現することが可能である。
ここで、第1図に示した本発明によるFETと、第4図
に一例として示した従来のGaAsMESFETとのソ
ース抵抗Rsを比較する。第4図の従来例においては、
Rsは次式で与えられる。
Rs=Rc+R’s R’s=ρ5−Ls/W Rcw FI)T/W ただし、R’sはソース・ゲート間のシリーズ抵抗、R
eはソース電極の接触抵抗であり、ρSはn+層20の
シート抵抗、pcはソース電極の接触比抵抗、Lsはソ
ース・ゲート間距離、Wはゲート幅である@n”A20
とゲート間のシリーズ抵抗およびn”A20とn111
2間の接触抵抗は考慮しない。ここでn+層20をG 
a A sとし、ソース電極5をA u G e系の金
属をリフトオフ加工した場合の典型的な値として ρ5=200Ω/口 Ls=21M W=101!m とする、この場合 R’5==20Ω Rs≧20Ω となる、実際の素子では、上記Rsの他にn+に対する
A u G e電極の接触抵抗Reが加算される。
一方、n+層20としてn” Geを用いた場合は、か
りにLs= 0 (R’s= O)としてもRs=Rc
=17Ω となる二ただし、ここでRcw 1.4 X 10−”
Ωd(第45回応用物理学会講演会予稿集、 p549
)とした。
ところが1本発明によるとLs=O1すなわちR’s=
Oであり、かつpcの値は〜3X10−’Ωd程度にな
るので Rs=Rc基8Ω となり、従来に較べてRsの値を2分の1以下に低減す
ることができる。
また、InGaAsは下部半導体層としてAIL G 
aAsと接した場合に、塩素系のガスを使用することに
より、上記Aa G a A sに選択的にドライエッ
チングすることが可能であるため、加工性に非常にすぐ
れている。
また、本発明ではアロイ工程を必要としない。
従来のアロイまたはシンタリング等の熱工程による金属
材料の拡散を必要とするオーミック接合形式では、ソー
ス・ドレイン電極の下部および周辺部に低抵抗層が形成
されるため、上記ソース・ドレイン電極をゲート電極に
隣接して形成した場合、ゲート耐圧が劣化し、基板電流
が流れやすくなるためチャネル長が短かくなった場合に
、短チヤネル効果をひきおこすなどの問題点があった。
しかし、本発明ではアロイ工程を必要としないので。
上記の問題点を回避することができる。その他。
アロイ工程における熱処理の際における素子の他の部分
の劣化を防止できる。また、ソース・ドレイン電極はリ
フトオフ工程を必要とせず、極めて単純な工程で自己整
合的に形成できるなどのすぐれた特徴を有する。
なお、第1図および第2図に示したAaGaAs/G 
a A sヘテロ接合を利用した電界効果型トランジス
タに実施した場合、In、Ga□−xAs層4より下層
の構造は多少異ってもよい。例えばM G a A s
層3のn型ドープは、深さ方向に不均一であってもよい
。さらに、FETのしきい値電圧が異るFETを同一ウ
ェハ上に形成する目的で、上記MGaAs層3をGaA
sとAll G a A sとの多層構造にした場合も
同じである。この場合は、レジスト開口部のエツチング
の際に、All G a A s層3の一部もエツチン
グされることになる。
また、第3図に示したGaAs MESFETに実施し
た場合は、p型G a A s層は本発明と直接関係が
なく、省いてもよい、また、AQ G a A s層1
3は、レジスト開口部をエツチングする際の上層部に対
するストッパとして作用するが、省いてもよく、また上
記開口部のエツチングの際に、MGaAs、113はエ
ツチングせずに残してもよい。
〔実施例〕
つぎに本発明による実施例を図面とともにさらに詳しく
説明する。第1図および第2図(a)〜(c)は1本発
明による第1実施例として、MyGa、−、As /G
aAsヘテロ接合を有する電界効果トランジスタおよび
製造工程を示す断面図、第3図(a)〜(d)は本発明
による第2実施例で、GaAsMESFETに実施した
場合の製造工程を示す断面図である。第1図および第2
図(a)において、半絶縁性G a A s基板1上に
、例えばMBE法によりp −(〜5 X 10”am
−″)GaAs層2を約11M成長させる。つづいてn
型^(L、Gaニー2As(通常yは0.2から0.3
の範囲で用いられる)層3を成長させる。−n型不純物
の濃度は2X10”(!m−”程度、膜厚は50na+
程度とする。ついでInxGaよ−xAs層4、ソース
・ドレイン電極用金属層5を第2図(b)のように堆積
する。ただし、InxGa1−、As層4の混晶比Xは
、n型Aa。
Ga1−、As層3との接合近傍でx ” O、ソース
・ドレイン電極用金属層5との接合近傍で0.8に=x
≦1とし、全体の膜厚は200nmとし、濃度約5×1
0”cs−’でSLをドープした。上記混晶比Xはほぼ
連続的に変化させる必要があるが、その変化の割合は特
に均一でなくてもよい。例えば始めにx〜0の層を10
0n量程度成長させたのち、徐々にXを増加させてもよ
い、電極用金属M!I5のソース・ドレイン電極用金属
の種類は何でもよく、本実施例では膜厚1100nのア
ルミラム(All)とした。ついで、メサエ志グにより
素子間分離を行ったのち、ゲートパタンに相当する開口
部を有するレジストパタン7を形成し、上記開口部にお
ける電極用金属層5およびInxGa1−xAs層4を
化学エツチングにより除去したのち、ゲート電極用金属
6を第2図(c)に示すように堆積する。ゲート電極用
金属6はAu/ Pt/ Ti (100na+/ 5
0nm/ 50nm)とした。最後に開口部以外の上記
金属層6を、レジスト7とともにリフトオフすることに
より第1図に示すような電界効果型トランジスタを完成
した。上記実施例によれば、ソース・ドレイン電極をゲ
ート電極に対し非常に近接して自己整合的に形成するこ
とができ、また接触抵抗Reも極めて小さいため(〜3
X10””Ωd)ソース抵抗Rsを低減でき、高速、低
雑音の素子を実現することができる。従来のアロイ工程
を必要とするソース。
ドレイン電極を用いた場合、上記電極をゲート電極に近
づけた場合にゲート耐圧が劣化し、ゲート下に基板電流
が流れ易くなり、また、アロイ工程における熱工程の際
に素子の他の部分が劣化するなどの問題点があったが1
本発明ではアロイ工程を必要としないので、上記の問題
点を回避することができ、またInGaAsはM G 
a A sに対し選択的に除去できるので1本実施例に
示したような高速の素子を安定して製作することができ
る。
なお、本実施例では、An G a A s層を均一に
n型ドープした従来型のHEMTについて示したが。
このほかゲート耐圧を向上させるAfl G a A 
s / G aAs接合の2次元電子ガスの易動度を向
上させる等の目的で、 AQ G a A s層の一部
をアンドープにした場合も全く同様である。またFET
のしきい値電圧が異るFETを同一ウェハ上に形成する
目的で、Am G a A s層をG a A s層と
Aa G a A s層との多層に置きかえた場合も同
様である。
つぎに第3図に示す第2実施例では、第3図(a)に示
すように、半絶縁性GaAs基板1にp型G a A 
s層11 (〜I Xl017an−’ Be ドープ
、膜厚〜IIIm)、n型GaAs層12 (〜5 X
 10”3−”、Si ドープ、膜厚〜10100nお
よびn型nGaAs層13 (〜5 X 101017
a’、Si ドープ、i厚〜30nm)をそれぞれ形成
する。ついでInxG ax −x A s層4、ソー
ス・ドレイン電極用金属層5を第3図(b)に示すよう
に形成する。ただし工nXGa、−、As層の混晶比X
は゛、n型AQ G a A 5N13との接合近傍で
x = O、ソース・ドレイン電極用金属層5との接合
近傍0.8(x≦1とし、膜厚は200止とする。つい
でメサエッチングで素子間分離を行ったのち、ゲートバ
タンに相当する開口部を有するレジストパタン7を形成
し、上記開口部における電極用金属層5およびInxG
a1−xAs層4を、n型u G a A 8層13を
ストッパとして除去し、さらにn型M G a A 8
層13を除去したのち、ゲート電極用金属6としてAu
/Pt/Ti(100nm/ 50nm/ 50nm)
を第3図(c)に示すように堆積する。最後に開口部以
外の金属層6をレジストとともにリフトオフすることに
より、第3図(d)に示したようにGaAs ME S
 F E Tが完成する。
本実施例によれば、第1実施例の場合と同様に、ソース
ドレイン電極5をゲート電極6に非常に近接して自己整
合的に形成することができ、しかも。
接触抵抗が低いため、ソース抵抗Rsを低減することが
でき、高速、低雑音の素子を製作することができる。な
お1本実施例におけるAaG&AsWI13は、ゲート
開口部のエツチングの際にI nxGal−xAs層4
およびソース・ドレイン電極用金属7795に対するス
トッパとして作用するが、上記開口部のエツチングの際
にAa G a A 8層13を残してもよい。また、
上記AaGaAs JFl13はアンドープでもよい。
〔発明の効果〕
上記のように本発明による化合物半導体装置およびその
製造方法は、オーミック電極用金属層と、該金属層下部
の主要半導体層との中間に、インジウムひ化ガリウム層
を設けたことにより、ソースおよびドレイン電極の接触
抵抗Rcが極めて低く。
ソースおよびドレイン電極がゲート電極に対し自己整合
的に隣接して配置されるため、シリーズ抵抗R’sが低
く、その結果ソース抵抗Rs (=Rc+R’s)を低
減でき、しかも、ソースおよびドレイン電極下の半導体
層に劣化を生じないため、高速かつ低雑音の化合物半導
体電界効果トランジスタを安定して製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による化合物半導体装置の第1実施例を
示す断面図、第2図(a)〜(c)は上記実施例の製造
工程をそれぞれ示す断面図、第3図は本発明の第2実施
例における製造工程をそれぞれ示す断面図、第4図は従
来のGaAsMESFETの構造例を示す斜視図である
。 1・・・G a A s基板    2・・−アンドー
プG a A s層3 、13−−・AaGaAs層 
4−I nxGal−xAs層5・・・ソースドレイン
電極金属 6・・・ゲート電極用金属 11・・・p型G a A
 s層12−n型G a A s層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、オーミック電極用金属層と、該金属層下部の主要半
    導体層との中間に、インジウムひ化ガリウム(In_x
    Ga_1_−_xAs)層を設けた化合物半導体装置。 2、上記インジウムひ化ガリウム層は、該インジウムひ
    化ガリウム層の混晶比xを、上記オーミック電極用金属
    層側で0.8≦x≦1とし、かつ主要半導体層との接合
    近傍でx〜0であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載した化合物半導体装置。 3、上記化合物半導体装置は、電界効果型トランジスタ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載し
    た化合物半導体装置。 4、電界効果型トランジスタにおける活性層を形成する
    工程と、上記活性層の上部にIn_xGa_1_−_x
    As層を形成する工程と、上記In_xGa_1_−_
    xAs層の上部に接してソースおよびドレイン用金属層
    を形成する工程と、上記ソースおよびドレイン用金属層
    の上部に、ゲートパタンに相当する開口部を有するレジ
    スト層を形成する工程と、上記レジスト層開口部におけ
    るソースおよびドレイン電極用金属ならびにIn_xG
    a_1_−_xAs層を除去する工程と、ゲート電極用
    金属層を被着したのち、上記レジスト層上のゲート電極
    用金属層をレジスト層とともに除去する工程とを含む化
    合物半導体装置の製造方法。
JP7124686A 1986-03-31 1986-03-31 化合物半導体装置およびその製造方法 Pending JPS62229972A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7124686A JPS62229972A (ja) 1986-03-31 1986-03-31 化合物半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7124686A JPS62229972A (ja) 1986-03-31 1986-03-31 化合物半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62229972A true JPS62229972A (ja) 1987-10-08

Family

ID=13455146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7124686A Pending JPS62229972A (ja) 1986-03-31 1986-03-31 化合物半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62229972A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01120871A (ja) * 1987-11-05 1989-05-12 Fujitsu Ltd 半導体装置
US6262444B1 (en) 1997-04-23 2001-07-17 Nec Corporation Field-effect semiconductor device with a recess profile

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01120871A (ja) * 1987-11-05 1989-05-12 Fujitsu Ltd 半導体装置
US6262444B1 (en) 1997-04-23 2001-07-17 Nec Corporation Field-effect semiconductor device with a recess profile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59124171A (ja) 2重ヘテロ接合fet
JP3376078B2 (ja) 高電子移動度トランジスタ
JPH08241983A (ja) 耐熱ゲート・ヘテロ構造電界効果トランジスタおよびその方法
JP3377022B2 (ja) ヘテロ接合型電界効果トランジスタの製造方法
JPH05160161A (ja) 高電子移動度トランジスタ
JP3177951B2 (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP2689057B2 (ja) 静電誘導型半導体装置
KR100548047B1 (ko) 전계효과트랜지스터
JPS62229972A (ja) 化合物半導体装置およびその製造方法
JP4631104B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US6410946B1 (en) Semiconductor device with source and drain electrodes in ohmic contact with a semiconductor layer
JP3633587B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100523065B1 (ko) 적층된 감마형 게이트를 이용한 화합물 반도체소자 제조방법
JP2980630B2 (ja) 化合物半導体装置
JP3383057B2 (ja) 半導体装置
JP2804252B2 (ja) 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JP5504427B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JP2004158772A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS62200771A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPS63188972A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH09270522A (ja) 電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH07183492A (ja) 2次元電子ガス電界効果トランジスタ
JPS61102069A (ja) 電界効果トランジスタ
JP2004296518A (ja) 半導体装置
JPS63107173A (ja) 電界効果トランジスタ