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JPS62183176A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPS62183176A
JPS62183176A JP2374486A JP2374486A JPS62183176A JP S62183176 A JPS62183176 A JP S62183176A JP 2374486 A JP2374486 A JP 2374486A JP 2374486 A JP2374486 A JP 2374486A JP S62183176 A JPS62183176 A JP S62183176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
electrode
layers
conductive layer
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
JP2374486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Munetoshi Fukui
宗利 福井
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 JP2374486A priority Critical patent/JPS62183176A/en
Publication of JPS62183176A publication Critical patent/JPS62183176A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the electrical connection between metallic electrodes with excellent heat resistance and conductivity and semiconductor regions by a method wherein compound layers with energy gap shorter than that of compound substrate are laid between semiconductor regions on the surface of compound substrate and electrodes connected to the semiconductor regions. CONSTITUTION:n<+> type conductive layers 5 comprising compound of e.g. Ga, In, As and Sb epitaxially grown on the surface of an n<+> type semiconductor region 4 as source.drain region are buffer layers to ohmic connect electrodes 6 comprising Al layers connected to the surface of conductive layers 5 to n<+> type semiconductor region 4. The thickness of conductive layers 5-1-5n is around 1 - several 10nm and the lower the layer, the more Ga and As are contained and the less In and Sb are contained while the higher the layer, the compounds are contained vice versa. The level of energy barrier at the junction of regions 4 and conductive layers 5 as well as that between the conductive layer 5n and the Al layer electrodes 6 are not exceeding around 0.1eV while the miss alignment of grids between the conductive layer 5-1 and the conductive layer 5n and the level of energy barrier are respectively not exceeding around 1% and 0.1eV. Through these procedures, effective level of energy barrier between the electrodes 6 and the semiconductor regions 4 is lowered by laying the conductive layers 51-5n between the electrodes 6 and the semiconductor regions 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関するものであり、特に、化合
物基板を用いた半導体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device using a compound substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

MESFET(Metal  Sem1conduct
or  FET)に関する技術が、例えば。
MESFET (Metal Sem1conduct)
For example, technology related to FET or FET).

日経マグロウヒル社発行1日経エレクトロニクス、19
85年1月14日号p213〜239に記載されている
Published by Nikkei McGraw-Hill 1 Nikkei Electronics, 19
It is described in the January 14, 1985 issue, pages 213-239.

本発明者は、ガリウムヒ素(GaAs)基板を用いた半
導体素子に接続する電極について検討した。以下は、公
知とされた技術ではないが、本発明者によって検討され
た技術であり、その概要は次のとおりである。
The present inventor studied an electrode connected to a semiconductor element using a gallium arsenide (GaAs) substrate. Although the following is not a publicly known technique, it is a technique studied by the present inventor, and its outline is as follows.

MESFET、GaAl Asとのへテロ接合によるヘ
テロ接合FET、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、
発光素子、受光素子、光素子と電気素子を混在させた光
集積回路等のGaAs基板を用いた半導体装置では、ソ
ース及びドレインに接続する電極にアルミニウム層を用
いることができない。アルミニウム層からなる電極では
、ソース・及びドレインの基板と電極との間のショット
キバリアバイトが大きいため、オーミック接続を得るこ
とができないからである。そこで、ソース、ドレインと
の間にオーミック接続を得るため、ソース、ドレインに
接続する電極に金(Au)とゲルマニウム(Ge)を主
成分とする合金層を用いることが多い。
MESFET, heterojunction FET by heterojunction with GaAlAs, heterojunction bipolar transistor,
In a semiconductor device using a GaAs substrate, such as a light emitting element, a light receiving element, or an optical integrated circuit in which an optical element and an electric element are mixed, an aluminum layer cannot be used for the electrode connected to the source and drain. This is because an ohmic connection cannot be obtained with an electrode made of an aluminum layer because the Schottky barrier bite between the source/drain substrate and the electrode is large. Therefore, in order to obtain an ohmic connection between the source and the drain, an alloy layer containing gold (Au) and germanium (Ge) as main components is often used for the electrode connected to the source and drain.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者は、金とゲルマニウムを主成分とする電極を検
討した結果、この電極の融点が400℃程度と低いため
、層間絶縁膜及び最終保護膜等を形成する際に加わる熱
によって変形してしまうことを見出した。
As a result of studying an electrode whose main components are gold and germanium, the inventor found that because the melting point of this electrode is as low as about 400°C, it is easily deformed by the heat applied when forming the interlayer insulating film, the final protective film, etc. I found out that it can be put away.

本発明の目的は、耐熱性及び導電性の良い金属からなる
電極と半導体領域を電気的に良好に接続する技術を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for electrically connecting an electrode made of a metal with good heat resistance and conductivity to a semiconductor region.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、化合物基板の表面の半導体領域と、該半導体
領域に接続する電極との間に前記化合物基板のエネルギ
ーギャップより小さいエネルギーギャップを有する化合
物層を設け、この化合物層に前記電極を接続する。
That is, a compound layer having an energy gap smaller than the energy gap of the compound substrate is provided between a semiconductor region on the surface of the compound substrate and an electrode connected to the semiconductor region, and the electrode is connected to this compound layer.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、半絶縁性基板とそれに接続する
電極の間のエネルギーギャップが小さくなることにより
、前記電極に、例えばAuとGeの合金より耐熱性に優
れまた導電性も良好な金属を用いることができるもので
ある。
According to the above-mentioned means, the energy gap between the semi-insulating substrate and the electrode connected thereto is reduced, so that the electrode is made of a metal that has better heat resistance and better conductivity than, for example, an alloy of Au and Ge. It can be used.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一本実施例のMESFETの平面図で
あり、第2図は第1図のA−A切断線における断面図、
第3図は第2図の点線で囲んだ部分の拡大図である。な
お、第1図はMESFETの#!成を見易くするため、
層間絶縁膜を図示していない。
FIG. 1 is a plan view of a MESFET according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the portion surrounded by the dotted line in FIG. 2. In addition, Figure 1 shows #! of MESFET. In order to make it easier to see the
An interlayer insulating film is not shown.

第1図乃至第3図において、1はガリウム(Ga)とヒ
素(As)との化合物からなる半絶縁性の基板である。
In FIGS. 1 to 3, reference numeral 1 denotes a semi-insulating substrate made of a compound of gallium (Ga) and arsenic (As).

MESFETは、基板1の表面に被着しているタングス
テンシリサイド層からなるゲー+−*極2、基板lの表
面のゲート電極2の下の部分に設けたチャネル領域であ
る!1型型半体領域3.基板1のゲート電極2の両側部
の表面に設けたソース、ドレイン領域であるn”型半導
体領域4とで構成しである。前記ソース、ドレイン領域
であるrl”型半導体領域4の上面にエピタキシャル成
長させた、例えば、ガリウム(Ga)と、インジュウム
(I n)と、ヒ素(As)及びアンチモン(Sb)の
化合物からなるrI4型導電層5を設けている。このn
9型導f6JPJ5は、その上面に接続したアルミニウ
ム層からなる電[i6と、ソース、トレイン領域である
rl’l’導体領域4をオーミック接続するためのバッ
ファ層である。
MESFET has a gate electrode 2 made of a tungsten silicide layer deposited on the surface of a substrate 1, and a channel region provided under the gate electrode 2 on the surface of the substrate 1! Type 1 half region 3. It consists of n" type semiconductor regions 4 which are source and drain regions provided on the surface of both sides of the gate electrode 2 of the substrate 1. On the upper surface of the rl" type semiconductor regions 4 which are the source and drain regions, epitaxial growth is performed. For example, an rI4 type conductive layer 5 made of a compound of gallium (Ga), indium (In), arsenic (As), and antimony (Sb) is provided. This n
The 9-type conductor f6JPJ5 is a buffer layer for ohmically connecting the conductor [i6 made of an aluminum layer connected to the upper surface thereof and the rl'l' conductor region 4, which is a source and train region.

前記rl”型導電層5は、第3図に示すように、下から
複数の層、すなわち、導電層51、導電層52・・・導
電層5n−□、導電層5nを積層して構成しである。導
電層52 、52.5 t+−t、 5 nのそれぞれ
の膜厚は、l乃至数10nm程度である。
As shown in FIG. 3, the rl'' type conductive layer 5 is constructed by laminating a plurality of layers from the bottom, that is, a conductive layer 51, a conductive layer 52, . . . a conductive layer 5n-□, and a conductive layer 5n. The thickness of each of the conductive layers 52, 52.5t+-t, and 5n is about 1 to several tens of nanometers.

前記n′″型導電導電層1 、n”型導電層52、・・
・n4型導電層5ヘー+、rr型導電層5 の組成は、
I % XGa+−x Asv Sb+−v  (0≦
X≦1、O≦Y≦1)と表わされる。ここで、X、Yは
それぞれ4元混晶の各元素の構成比を示す。最下層のr
l’型導11!層51の組成の一例を示すと、x=y=
o、。
The n''' type conductive layer 1, the n'' type conductive layer 52,...
・The composition of the n4 type conductive layer 5 H+ and the rr type conductive layer 5 is as follows:
I% XGa+-x Asv Sb+-v (0≦
X≦1, O≦Y≦1). Here, X and Y each indicate the composition ratio of each element in the quaternary mixed crystal. bottom layer r
L' type lead 11! An example of the composition of the layer 51 is x=y=
o.

5である。すなわち、Ino * os Gao * 
、5Aso 、 gs Sbo m asである。下か
ら2層目のn゛型導電層5□の組成は1例えばX=Y=
0゜1、すなわち、I n Oa−s G a o *
 s A s o * 9Sbo、+である。r1+型
導電層5ヶ2−1の組成は、例えばX=Y=0.90.
すなわち、I n o m G。
It is 5. That is, Ino * os Gao *
, 5Aso, gs Sbomas. The composition of the second n-type conductive layer 5□ from the bottom is 1, for example, X=Y=
0゜1, that is, I n Oa-s G a o *
sAso*9Sbo, +. The composition of the five r1+ type conductive layers 2-1 is, for example, X=Y=0.90.
That is, In om G.

Gao、+oABo−tosbo、soである・最上層
のrl’型導電導電層5組成は、例えばX=Y=1.す
なわち、InSbである。このように下層のものほどQ
a及びAsを多く含み、In及びsbが少ない。上層の
ものほどGa及びAsが少な(、In及びsbを多く含
んでいる。
Gao, +oABo-tosbo, so.The composition of the uppermost rl' type conductive layer 5 is, for example, X=Y=1. That is, it is InSb. In this way, the lower the Q
It contains a large amount of a and As, and a small amount of In and sb. The upper layer contains less Ga and As (and contains more In and sb).

n゛゛半導体領域4と前記rl’型導電導電層(X=Y
=0.05)の間の結晶格子定数の不整合は1%程度で
ある。n゛゛導電層51の膜厚が1乃至数10nmと薄
いため格子不整合が1%程度でも良好なエピタキシャル
成長が可能である。また、n゛゛半導体領域4と前記n
゛型型機電層、の接合のエネルギー障壁の高さは、Q、
1eV程度以下である。11°型導電層5.(X=Y=
0.05)と、n4型導電層52  (X=Y=0.1
)の間の格子不整合は1%程度、エネルギー障壁の高さ
は0.1eV程度である。II’型導電導電層5−+(
X=Y=0.9)とr1°1°型導電%(X=Y=1)
の間の格子不整合は1%程度、エネルギー障壁の高さは
0.18V程度以下である。導電層51とアルミニウム
層からなるff1ti6の間のエネルギー障壁の高さは
0゜1eV程度以下である。このように、隣接する層ど
うしのエネルギー障壁の高さは0.18V程度以下と小
さく、常温におけるキャリアが有するエネルギーで容易
に越えうる。ここで、仮にアルミニウム層からなる電極
6をn”型半導体領域4に直接接続したとすると、それ
らの間のエネルギー障壁の高さは0.7eV程度である
。すなわち、電wA6を直接n0型半導体領域4に接続
したのでは、オーミック接続を得ることができない。し
かし、前記のように、n°型型態電層515□・・・5
九−1,5へを介在させることによって第4図、第5図
に示すように、電t!i6とn゛゛半導体領域4の間の
実効的なエネルギー障壁の高さが低くなる。ここで。
n゛゛semiconductor region 4 and the rl' type conductive layer (X=Y
=0.05), the mismatch in crystal lattice constant is about 1%. Since the thickness of the conductive layer 51 is as thin as 1 to several tens of nanometers, good epitaxial growth is possible even with a lattice mismatch of about 1%. Further, the n゛゛semiconductor region 4 and the n
The energy barrier height of the junction of the ゛-type electromechanical layer is Q,
It is about 1 eV or less. 11° type conductive layer5. (X=Y=
0.05) and n4 type conductive layer 52 (X=Y=0.1
) is about 1%, and the energy barrier height is about 0.1 eV. II' type conductive conductive layer 5-+(
X=Y=0.9) and r1°1° type conductivity% (X=Y=1)
The lattice mismatch between them is about 1%, and the height of the energy barrier is about 0.18V or less. The height of the energy barrier between the conductive layer 51 and the aluminum layer ff1ti6 is about 0°1 eV or less. As described above, the height of the energy barrier between adjacent layers is small, about 0.18 V or less, and can be easily overcome by the energy possessed by carriers at room temperature. Here, if the electrode 6 made of an aluminum layer is directly connected to the n" type semiconductor region 4, the height of the energy barrier between them is about 0.7 eV. In other words, the electric current wA6 is directly connected to the n0 type semiconductor region 4. If the connection is made to the region 4, ohmic connection cannot be obtained.However, as mentioned above, the n° type conductive layer 515□...5
As shown in FIGS. 4 and 5, by intervening 9-1 and 5, electric t! The height of the effective energy barrier between i6 and n' semiconductor region 4 is reduced. here.

第4図はr1°型°導体領域4と電pM6を直接接続し
た場合のエネルギーバンド構造を、第5図はn’型導電
層5を介して電極6をrl”型半導体領域4に接続した
場合のエネルギーバンド構造を模式的に表わしたもので
ある。第4図及び第5図において。
Figure 4 shows the energy band structure when the r1° conductor region 4 and the electrode pM6 are directly connected, and Figure 5 shows the energy band structure when the electrode 6 is connected to the rl'' type semiconductor region 4 via the n' type conductive layer 5. The energy band structure of the case is schematically shown in FIGS. 4 and 5.

Ecはri”型G a A s 層4をの伝導帯の底を
、Evはn″1GaAs4の価電子帯の頂上を、E+−
は電極6の金属のフェルミ準位、φ。1、φ112はそ
れぞれ電極金属と半導体4又は6の界面とのエネルギー
障壁の高さである。
Ec is the bottom of the conduction band of the ri" type GaAs layer 4, Ev is the top of the valence band of n"1 GaAs4, and E+-
is the Fermi level of the metal of electrode 6, φ. 1 and φ112 are the heights of energy barriers between the electrode metal and the interface of the semiconductor 4 or 6, respectively.

なお、x、yは前記の値に限定されるものではない。ぎ
型導電層51,52等、下層のものほどGa及びAsが
多く、n4型導電層5%−1,51等上層のものほどI
n及びsbを多くなるようにし。
Note that x and y are not limited to the above values. The lower layers, such as the n4-type conductive layers 51 and 52, have more Ga and As, and the upper layers, such as the n4-type conductive layers 5%-1, 51, have more I.
Increase n and sb.

かつぎ型導電層5にと52の間のように隣接する層とお
しの結晶格子の差が1%程度以下になるようにし、良好
なエピタキシャル成長が可能となる条件を満していれば
よい。さらに、最上層の導電層5%をGa及びAsの含
まない組成としたが、電極6とオーミック接続が可能で
ある範囲でGa及びAsを含んでいてもよい。また、導
電層5を何層の積層構造とするかは、種々変形すること
ができる。
It is sufficient that the difference in crystal lattice between adjacent layers such as those between the cross-shaped conductive layer 5 and 52 is about 1% or less, which satisfies conditions that enable good epitaxial growth. Further, although 5% of the uppermost conductive layer does not contain Ga or As, it may contain Ga and As as long as it can form an ohmic connection with the electrode 6. Furthermore, the number of laminated layers of the conductive layer 5 can be varied in various ways.

前記のように、n4型導電層51.5□・・・5、−l
、5%を設けることによって、ソース、ドレイン領域で
あるn4型半導体領域4にアルミニウム層からなる電極
6をオーミック接続させることができる。
As mentioned above, the n4 type conductive layer 51.5□...5, -l
, 5%, it is possible to ohmically connect the electrode 6 made of the aluminum layer to the n4 type semiconductor region 4 which is the source and drain region.

アルミニウム層からなる電極6は、第1図乃至第3図に
は図示していないが、その電極6を覆う保護膜等の形成
時に加わる熱によって溶融、あるいは変形することがな
い。すなわち、電極6にアルミニウム層を用いることに
よって、電極6の信頼性の向上を図ることができる。ま
た、アルミニウム層からなる電極6は、金(Au)とゲ
ルマニウム(Ge)との合金によって電極6を形成する
場合より安価に形成することができる。さらに、金(A
u)とゲルマニウム(Ge)との合金によって電極6を
形成するには、リフトオフによって形成しなければなら
ないが、アルミニウム層は、エツチングによってパター
ニングすることができる。
Although not shown in FIGS. 1 to 3, the electrode 6 made of an aluminum layer will not be melted or deformed by the heat applied during the formation of a protective film or the like covering the electrode 6. That is, by using an aluminum layer for the electrode 6, the reliability of the electrode 6 can be improved. Further, the electrode 6 made of an aluminum layer can be formed at a lower cost than the case where the electrode 6 is formed from an alloy of gold (Au) and germanium (Ge). Furthermore, gold (A
To form the electrode 6 with an alloy of u) and germanium (Ge), it must be formed by lift-off, but the aluminum layer can be patterned by etching.

前記導電層5I、5□・・・5−、−(’、56のそれ
ぞれは、例えば、MBE (モリキュラービームエピタ
キシー)法によって形成することができる。導電M5+
 、52・・・51−1.56の形成時には、予じめゲ
ート電極2を例えば酸化シリコン膜等からなる絶縁膜7
によって覆っておけばよし1゜なお、導電55t 、5
2・・・5%−+、5%とゲート電極2の間にはマスク
合せ余裕程度の間隔を設ける。本実施域では、導i2を
層5、すなわち、導電層54.52・・・5−L−1、
5%のそれぞれを同様の矩形に形成しているが、そのパ
ターンは、任意である。さらに、本実施例では、第1図
に示すように、電極6を導電層5よりマスク合せ余裕程
度小さく形成したが、電極6を導電層5より大きく形成
して、電極6の周辺がn゛゛半導体領域4の上面に達す
るようにしてもよい。
Each of the conductive layers 5I, 5□...5-, -(', 56 can be formed by, for example, MBE (molecular beam epitaxy) method.
, 52...51-1.56, the gate electrode 2 is covered with an insulating film 7 made of silicon oxide film or the like in advance
It is good if it is covered with 1°.In addition, conductive 55t, 5
2...5%-+, an interval approximately enough for mask alignment is provided between 5% and the gate electrode 2. In this implementation area, the conductive i2 is layer 5, that is, the conductive layers 54, 52...5-L-1,
Each of the 5% is formed into a similar rectangular shape, but the pattern is arbitrary. Furthermore, in this example, as shown in FIG. 1, the electrode 6 was formed smaller than the conductive layer 5 by the mask alignment margin, but the electrode 6 was formed larger than the conductive layer 5 so that the periphery of the electrode 6 It may be arranged to reach the upper surface of the semiconductor region 4.

なお、電極6は、アルミニウム層に限定されるものでは
なく、T i、W、Ta、Mo等の高融点金属膜、それ
らの合金膜あるいはそのシリサイド膜によって形成する
こともできる。これに伴って。
Note that the electrode 6 is not limited to an aluminum layer, but may also be formed of a film of a high melting point metal such as Ti, W, Ta, or Mo, an alloy film thereof, or a silicide film thereof. Along with this.

ゲート電極2を電極6と同一工程で形成することができ
る。
Gate electrode 2 and electrode 6 can be formed in the same process.

また、導電層5.すなわちバッファ層をn’型としてい
ることにより、第1図乃至第3図に示したMESFET
のn4型半導体領域4の部分を第6図に示したように、
n型半導体領域3としてもよい。
Further, conductive layer 5. In other words, by making the buffer layer n' type, the MESFET shown in FIGS.
As shown in FIG. 6, the n4 type semiconductor region 4 of
It may also be an n-type semiconductor region 3.

すなわち、基板1のn゛゛半導体領域5が接続する表面
からゲート電極2が接続している表面にかけてn型半導
体領域3を形成してもよい。なお、第6図は、本実施例
の変形例を示したMESFETの断面図である。
That is, the n-type semiconductor region 3 may be formed from the surface of the substrate 1 to which the n-type semiconductor region 5 is connected to the surface to which the gate electrode 2 is connected. Note that FIG. 6 is a sectional view of a MESFET showing a modification of this embodiment.

さらに、第1図乃至第3図に示したME S FETの
半導体領域3をp型、半導体領域4をp゛゛半導体領域
とした場合には、導電層5(バッファ層)を24型にド
ープすることにより、オーミック接続が可能である。こ
のことは第6図に示したMESFETについても同様で
ある。ちなみに、一般的には、オーミック電極としてA
uZnあるいはAuBeを用いている。
Furthermore, when the semiconductor region 3 of the ME S FET shown in FIGS. 1 to 3 is a p-type semiconductor region, and the semiconductor region 4 is a p゛゛ semiconductor region, the conductive layer 5 (buffer layer) is doped to 24-type. This allows ohmic connection. This also applies to the MESFET shown in FIG. By the way, A is generally used as an ohmic electrode.
UZn or AuBe is used.

基板1をに a A sでなくInPとした場合には。When the substrate 1 is made of InP instead of As.

導電層5(バッファ層)をInPxSb+−Xあるいは
I nAgx Pt−xにすることによりオーミック接
続をとることができる。
By making the conductive layer 5 (buffer layer) InPxSb+-X or InAgxPt-x, ohmic connection can be achieved.

基板lがGaPの場合には、導電層5(バッファ層)G
ax I n+ +X Pv Sb+−vあるいはQa
x I nl −x ASy Pr−vとすることによ
り、オーミック接続をとることができる。
When the substrate l is GaP, the conductive layer 5 (buffer layer) G
ax I n+ +X Pv Sb+-v or Qa
By setting x I nl -x ASy Pr-v, ohmic connection can be established.

次に、第1図乃至第3図に示したn4型導電層5をヘテ
ロジャンクションFETに応用した例を第7図に示す。
Next, FIG. 7 shows an example in which the n4 type conductive layer 5 shown in FIGS. 1 to 3 is applied to a heterojunction FET.

第7図において、lは半絶縁性G a A s基板であ
る。8はノンドープGa A s層、9はn型GaAl
As層である。10はi型GaAs層であるn型GaA
lAs層9の上面に接続している。このn゛型Ga A
 s 7110の上面に、第1図乃至第3図に示したn
″″型導電導電層5なわちバッファ層とIy!U様の組
成の09型導電層5を接続させている。アルミニウム層
からなる電極6とn型G a A I A s層9の間
の実効的なバッファ層は、n°型導電MSとn4型Ga
As層10である。
In FIG. 7, l is a semi-insulating GaAs substrate. 8 is a non-doped GaAs layer, 9 is an n-type GaAl
It is an As layer. 10 is an n-type GaA layer which is an i-type GaAs layer.
It is connected to the upper surface of the lAs layer 9. This n-type Ga A
n shown in Figures 1 to 3 on the top surface of s 7110.
"" type conductive conductive layer 5, that is, the buffer layer and Iy! A 09 type conductive layer 5 having a U-like composition is connected. An effective buffer layer between the electrode 6 made of an aluminum layer and the n-type GaAIAs layer 9 is composed of n°-type conductive MS and n4-type Ga
This is an As layer 10.

また、第1図乃至第3図に示したrl゛型導fi層5(
バッファ層)は、第8図に示すように、ヘテロジャンク
ションバイポーラトランジスタにも適用することができ
る。第8図において、1は半絶縁性GaAs基板、11
はn型GaAsからなるコレクタ領域、12はP型Ga
AlAsからなるベース領域、14はn型G a A 
sからなるエミッタ領域である。コレクタ領域11のベ
ース領域12から露出している上面にn4型導1!J!
5(バッファ層)を接続させ、このn′″型導電導電層
5面にアルミニウム層からなる電極6を接続させている
。rl”型導電層5の組成は、第1図乃至第3図に示し
たn′″′″電N15と同様のものである。
In addition, the rl type conductive fi layer 5 (
The buffer layer) can also be applied to a heterojunction bipolar transistor, as shown in FIG. In FIG. 8, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 11
12 is a collector region made of n-type GaAs, and 12 is a p-type GaAs collector region.
Base region made of AlAs, 14 is n-type Ga A
The emitter region consists of s. N4 type conductor 1 on the upper surface exposed from the base region 12 of the collector region 11! J!
5 (buffer layer), and an electrode 6 made of an aluminum layer is connected to the surface of this n''' type conductive layer 5. The composition of the rl'' type conductive layer 5 is shown in FIGS. 1 to 3. This is similar to the n'''''' wire N15 shown.

ベース領域12のエミッタ領域14から露出している上
面にP′″′″aAs13を接続させ、させにこの上面
にp4型導ff11a5(バッファM)を接続している
。P゛゛導電層5の組成は、第1図乃至第3図に示した
ぎ型導電層5をP0型にしたものである。P11型導電
5の上面にアルミニウム層からなる電極6を接続してい
る。すなわち、電極6とベース領域12の間の実効的な
バッファ層は、p゛型Ga A a層13とPI型導電
層5である。
P'''''aAs 13 is connected to the upper surface of the base region 12 exposed from the emitter region 14, and a p4 type conductor ff11a5 (buffer M) is connected to this upper surface. The composition of the P conductive layer 5 is that of the P0 type conductive layer 5 shown in FIGS. 1 to 3. An electrode 6 made of an aluminum layer is connected to the upper surface of the P11 type conductor 5. That is, the effective buffer layer between the electrode 6 and the base region 12 is the p' type GaA layer 13 and the PI type conductive layer 5.

エミッタ領域14の上面にp°型型層電層5バッファ層
)を接続させこのp+型型層電層5アルミニウム層から
なる電極6を接続している。
A p° type layer conductor layer 5 (buffer layer) is connected to the upper surface of the emitter region 14, and an electrode 6 made of the p+ type layer conductor layer 5 and an aluminum layer is connected thereto.

第1図乃至第3図に示したn゛型型組電層5バッファ層
)は、第9図に示したように、レーザー素子に適用する
こともできる。第9図において、6はアルミニウム層か
らなる電極であり、n°型バッファ層16に接続してい
る。rl’型バッファ層16の組成は第1図乃至第3図
に示したものと同様のものである。n1型バッファ層1
6の電極6が接続している側と反対側の面は、n型Q 
a A s基板17に接続している。18はn型G a
 A I A s層。
The n-type electroconductive layer 5 (buffer layer) shown in FIGS. 1 to 3 can also be applied to a laser device as shown in FIG. 9. In FIG. 9, reference numeral 6 denotes an electrode made of an aluminum layer, and is connected to the n° type buffer layer 16. The composition of the rl' type buffer layer 16 is similar to that shown in FIGS. 1 to 3. n1 type buffer layer 1
The surface opposite to the side to which the electrode 6 of 6 is connected is an n-type Q
It is connected to the aA s board 17. 18 is n-type Ga
A I A s layer.

19はp型G a A s層、20はP型G a A 
I A s層、21はp゛型GaAsT!jである。n
型G a A IAsMI18とp型GaAs層19の
界面でレーザを発生するようになっている。22はP4
型バッファ層であり、P4型GaAsff21に接続し
、P9型バッフ 7 M 22とp” G a A s
 MIF 21の接合面と反対側の面にアルミニウム層
からなる電極6が接続している。P4型バッファ層22
は、第1図乃至第3図に示したn゛型導電層5と同様の
組成からなり、それを20型にしたものである。
19 is a p-type Ga As layer, 20 is a P-type Ga As layer
The IAs layer 21 is p-type GaAsT! It is j. n
A laser beam is generated at the interface between the type Ga A IAs MI 18 and the p-type GaAs layer 19. 22 is P4
type buffer layer, connected to P4 type GaAsff21, P9 type buffer layer 7 M 22 and p'' Ga A s
An electrode 6 made of an aluminum layer is connected to the surface of the MIF 21 opposite to the bonding surface. P4 type buffer layer 22
has the same composition as the n-type conductive layer 5 shown in FIGS. 1 to 3, and is made into a 20-type conductive layer.

本願によって開示された新規な技術によれば、次の効果
を得ることができる。
According to the new technology disclosed in this application, the following effects can be obtained.

(1)、化合物基板の表面の半導体領域と、この半導体
領域に接続するアルミニウム層等からなるW1極の間に
、前記基板のエネルギーギャップより小さいエネルギー
ギャップを有する化合物からなる導電層を介在させたこ
とにより、前記半導体領域と電極の間の実質的なエネル
ギーギャップが小さくなるので、半導体領域と電極を良
好にオーミック接続することができる。
(1) A conductive layer made of a compound having an energy gap smaller than the energy gap of the substrate is interposed between the semiconductor region on the surface of the compound substrate and the W1 pole made of an aluminum layer or the like connected to this semiconductor region. As a result, the substantial energy gap between the semiconductor region and the electrode becomes smaller, so that a good ohmic connection between the semiconductor region and the electrode can be achieved.

(2)、前記(1)により、半導体領域に接続するため
の電極にアルミニウム層等の耐熱性の良好な金属を用い
ることができるので、保護膜等の形成時の熱による電極
の溶融あるいは変形を防止して前記電極の信頼性の向上
を図ることができる。
(2) According to (1) above, it is possible to use a metal with good heat resistance such as an aluminum layer for the electrode to be connected to the semiconductor region, so that the electrode may be melted or deformed due to heat during the formation of the protective film, etc. It is possible to prevent this and improve the reliability of the electrode.

以上、本発明を実施例にもとすき具体的に説明したが、
本発明は前記実施例に限定されるものではなくその要旨
を逸脱しない範囲において種々変形可能であることはい
うまでもない。
The present invention has been specifically explained above using examples, but
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.

例えば、前記導電層51.52・・・5−−r、5.?
−のそれぞれをG aX I n r −x As (
0≦X≦1)で表わされる化合物層としてもよい。
For example, the conductive layers 51.52...5--r, 5. ?
− for each of GaX I n r −x As (
It may also be a compound layer represented by 0≦X≦1).

すなわち、前記実施例におけるsbをAsに置換えたも
のとしてもよい。この場合、最上層のバッファ層である
導電層5nは、InとAsのみの化合物層となる。
That is, sb in the above embodiment may be replaced with As. In this case, the conductive layer 5n, which is the uppermost buffer layer, is a compound layer containing only In and As.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、半絶縁性基板とそれに接続する電極の間のエ
ネルギーギャップが小さくなるので、前記電極に、例え
ばAuとGoの合金より耐熱性に優れまた導電性も良好
な金属を用いることができる。
That is, since the energy gap between the semi-insulating substrate and the electrode connected thereto becomes small, a metal having better heat resistance and better conductivity than, for example, an alloy of Au and Go can be used for the electrode.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、電界効果トランジスタの平面図。 第2は第1図のA−A切断線における断面図、第3図は
第2図の点線で囲んだ部分の拡大図である。 第4図及び第5図は、エネルギーバンドの模式第6図は
ソース、ドレイン領域をn型にしたMESFETの断面
図、 第7図はヘテロジャンクショントランジスタの断面図。 第8図はヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ
の断面図、 第9図はレーザ素子の斜視図である。 1・・・基板、2・・・ゲート電極、3,4・・・半導
体領域、5.5A、5B、5n−+  、5n、10.
13゜16.22・・・導電層(バッファ層)、6・・
・電極(アルミニウム1m> 、7・・・絶縁膜、8・
・・ノンドープG a A s領域、9−n型GaAl
As領域、11・・・n型コレクタ、12・・・P型ベ
ース、14・・・n型エミッタ、17・・・n型G a
 A s基板、18・・・n型G a A I A s
層、19−p型GaAs層、20”’p型G a A 
I A s層、21・・・PI型G a A s層。 第   1  図   ゛ 第2図 第  3  図 S/ 笛  4 図 /+’ 第  5  図 c   5      4 第  6  図 第     図
FIG. 1 is a plan view of a field effect transistor. The second is a sectional view taken along line A--A in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the portion surrounded by the dotted line in FIG. 4 and 5 are energy band diagrams; FIG. 6 is a sectional view of a MESFET with n-type source and drain regions; and FIG. 7 is a sectional view of a heterojunction transistor. FIG. 8 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor, and FIG. 9 is a perspective view of a laser element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Gate electrode, 3, 4...Semiconductor region, 5.5A, 5B, 5n-+, 5n, 10.
13゜16.22... Conductive layer (buffer layer), 6...
・Electrode (aluminum 1m>, 7...insulating film, 8・
...Non-doped GaAs region, 9-n type GaAl
As region, 11...n type collector, 12...P type base, 14...n type emitter, 17...n type Ga
A s substrate, 18...n type Ga A I A s
layer, 19-p-type GaAs layer, 20'''p-type GaA
IAs layer, 21...PI type GaAs layer. Figure 1 Figure 2 Figure 3 S/ Whistle 4 Figure/+' Figure 5 c 5 4 Figure 6 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、化合物半導体基板の表面の半導体領域と、該半導体
領域の上面に接続した電極との間に、前記化合物半導体
基板のエネルギーギャップより小さいエネルギーギャッ
プを有する化合物層を設けたことを特徴とする半導体装
置。 2、前記半導体領域と電極の間の化合物層は、複数の層
からなり、それら複数の化合物層は、前記化合物半導体
基板を構成している元素のいずれかと同じ元素を含んで
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置。 3、前記電極は、チタン、モリブデン、タングステン、
テンタル等の高融点金属又はその高融点金属のシリサイ
ド、あるいはアルミニウム層等の耐熱性の良好な金属か
らなる電極であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体装置。
[Claims] 1. A compound layer having an energy gap smaller than the energy gap of the compound semiconductor substrate is provided between a semiconductor region on the surface of the compound semiconductor substrate and an electrode connected to the upper surface of the semiconductor region. A semiconductor device characterized by: 2. The compound layer between the semiconductor region and the electrode is composed of a plurality of layers, and the plurality of compound layers contain the same element as any of the elements constituting the compound semiconductor substrate. A semiconductor device according to claim 1. 3. The electrode is made of titanium, molybdenum, tungsten,
Claim 1, characterized in that the electrode is made of a high melting point metal such as tental, a silicide of the high melting point metal, or a metal with good heat resistance such as an aluminum layer.
1. Semiconductor device described in Section 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10189479A (en) * 1996-12-26 1998-07-21 Matsushita Electron Corp Semiconductor device
JP2002083823A (en) * 2000-09-08 2002-03-22 Fujitsu Ltd Compound semiconductor device

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