JPS62229972A - Compound semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
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。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a compound semiconductor transistor.
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。In particular, the present invention relates to a compound semiconductor device having an ohmic electrode suitable for increasing speed and reducing noise, and a method for manufacturing the same.
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) 。Compound semiconductor field effect transistor, e.g. GaAs
MESFET or AQ Ga As / Ga
For the formation of ohmic electrodes in field effect transistors using heterojunctions such as A s, A
The most commonly used technique is to use an alloy and perform an alloying process with a compound semiconductor layer. In addition, a method is known in which ohmic contact is obtained without using an alloying process by placing an n+ germanium (n''Ge) layer in contact with the lower part of the metal layer for ohmic electrode (Japanese Patent Application Laid-Open No.
O-84882).
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。The source resistance Rs (= It is desirable to minimize Rc+R's).@To reduce R's, the distance (I, s) between the ohmic electrode and the gate electrode can be shortened, but A u G e is chemically Since etching is difficult, the process usually involves forming a batten using lithography and then performing lift-off.
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。With the above method, it is difficult to process a fine structure with good reproducibility, and it is difficult to reduce Ls. Furthermore, during the alloying process, the semiconductor layer under the ohmic electrode undergoes metamorphosis.
低抵抗になってしまい、ゲート耐圧が劣化したり。The resistance becomes low and the gate breakdown voltage deteriorates.
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。There are problems such as the substrate current flowing easily6 or n
``When a Ge layer is used, a sufficiently low contact resistance cannot be obtained because a potential barrier exists for conduction electrons at the interface between the Ge and the metal for the ohmic electrode and the lower semiconductor layer such as GaAs. An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device having a new ohmic electrode structure and a method for manufacturing the same, which solves the problems of the prior art described above.
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。The key point of the present invention is that the top layer of the compound semiconductor in contact with the ohmic electrode is made of indium gallium arsenide (InxGa
l-xAs), the contact resistance Re is low,
In addition, the ohmic electrode is placed adjacent to the gate i'ttti in a self-aligned manner, realizing a high-speed compound conductor device with a low source resistance Rs. The phenomenon that the contact resistance of the electrode metal to the lower semiconductor layer is reduced by providing a layer is applied to a compound semiconductor transistor to reduce parasitic resistance.
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。The details of the present invention will be described with reference to FIG. 1 in the case where it is implemented in a field effect transistor (HEAT) using an As/GaAs heterojunction. In Figure 1, 1 is a semi-insulating Ga As substrate, 2 is a G
a As layer, 3 is AnyG a 1- y A
It is the s layer. Usually, the GaAs layer 2 is undoped, AQ
, the Ga air As layer 3 is n-type doped, and the GaAs layer 2 and the AILyGat-yAs Ma
A two-dimensional electronic layer is formed at the interface with. 4 is n-type I
It is an nxGa1-xAs layer. However, the mixed crystal ratio X is Al
ly G a 1- y A 8 In the vicinity of the interface with layer 3, 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
)。Near the interface with the GaAs3 plate 1, 0.8x≦1 (J, M, Woodall et al.
l, Journal of Vacuum Science and Technology
5science and Technology) 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。Note that 5 is a source and drain electrode, and 6 is a gate electrode. Here, the source and drain electrodes 5 are formed adjacent to the gate electrode 6 in a self-aligned manner.
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。Next, a method of manufacturing a field effect transistor having the above structure will be explained with reference to FIG. A semi-insulating GaAs substrate 1, an undoped GaAs layer 2, an n-type A(ly
G az -y As layers 3 are grown sequentially as shown in FIG. 2(a), and then n-type or n-type InxG is grown.
At-X A 8 layer 4 is grown, and the source
A metal layer 5 for the drain electrode is deposited as shown in FIG. 2(b). However, the mixed crystal ratio X of the In, Ga1-xAs layer 4 is x~0 near the junction with the n-type AfiyGa1-2As layer 3, and 0.8x near the junction with the electrode metal layer 5.
Make sure that ≦1. Next, a resist pattern 7 having an opening is formed, and after removing the electrode metal layer 5 and the InxGa, -xAs layer 4 in the opening, the gate electrode metal layer 6 is formed as shown in FIG. 2(c). accumulate. Finally, by lifting off the metal layer 6 other than the openings together with the resist 7, a field effect transistor as shown in FIG. 1 is completed.
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。Next, a case where the present invention is implemented in a GaAs MESFET will be explained using FIG. As shown in FIG. 3(a), a p-type GaAs layer 1 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
1, n-type Ga As layer 12 and n-type M Ga
A s layer 13 is formed. Then Inx Gal-
XAs layer 4 and source/drain electrode metal layer 5
is formed as shown in FIG. 3(b). However, Inx
Ga1-, the mixed crystal ratio X of the As layer 4 is n-type Aa Ga
A resist pattern 7 having an opening is formed, and Inx
Ga1-xAs layer 4, electrode metal layer 5 and n-type M G
After removing the aAsAlB 12, a gate electrode metal 6 is deposited as shown in FIG. 3(Q). Finally, by lifting off the metal layer 6 other than the openings together with the resist, GaAs ME is formed as shown in FIG. 3(d).
SFET is completed.
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。In Fig. 1 and Fig. 3(d) above, InxG a
x −x As The mixed crystal ratio X of the s layer 4 is A11yGa1−
yAsAsF3 is an n-type A (by setting x to 0 near the junction with the lGaAs layer 13, the above M, G
The conduction band gap at the interface with the AayGal-yAsAsF3 interface is minimized, and a good epitaxial film with fewer defects at the AayGal-yAsAsF3 interface can be formed. Further, the mixed crystal ratio X of the InxGa-8As layer 4 is 0.8 and x≦1 near the junction with the source/drain electrode metal layer 5.
It becomes. Therefore, the height of the barrier to conduction electrons, the so-called Schottky barrier, is ~OeV. Therefore, the source/drain electrode 5 can form an ohmic junction with an extremely low contact resistance with the underlying semiconductor layer without performing a thermal process such as alloying. Furthermore, when a field effect transistor is formed based on the steps shown in FIGS. 2 and 3, the source/drain electrode 5 is placed very close to the gate electrode 6 in a self-aligned manner. can be formed. As a result, the series resistance R'
s can be reduced, and a high-speed and low-noise element can be realized.
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。Here, the source resistance Rs of the FET according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional GaAs MESFET shown as an example in FIG. 4 will be compared. In the conventional example shown in Fig. 4,
Rs is given by the following formula.
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。Rs=Rc+R's R's=ρ5-Ls/W Rcw FI)T/W However, R's is the series resistance between the source and gate, R
e is the contact resistance of the source electrode, ρS is the sheet resistance of the n+ layer 20, pc is the contact specific resistance of the source electrode, Ls is the distance between the source and gate, and W is the gate width @n''A20
and the series resistance between the gate and n”A20 and n111
Contact resistance between the two is not considered. Here, the n+ layer 20 is
a A s, and typical values when the source electrode 5 is made of A u G e metal by lift-off processing are ρ5 = 200Ω/mouth Ls = 21M W = 101! m, in which case R'5==20Ω Rs≧20Ω In an actual element, the contact resistance Re of the A u G e electrode with respect to n+ is added in addition to the above Rs.
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。On the other hand, when n'' Ge is used as the n+ layer 20, even if Ls=0 (R's=O), Rs=Rc
= 17Ω However, here Rcw 1.4 x 10-”
Ωd (Proceedings of the 45th Japan Society of Applied Physics Conference, p549
).
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。However, according to the present invention, Ls=O1, that is, R's=
O, and the value of pc is about 3×10 −′Ωd, so Rs=Rc group 8Ω, and the value of Rs can be reduced to one-half or less compared to the conventional case.
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。In addition, InGaAs is used as the lower semiconductor layer for AIL G
When it comes into contact with aAs, it is possible to selectively dry-etch the Aa Ga As by using a chlorine-based gas, so it has excellent workability.
また、本発明ではアロイ工程を必要としない。Further, the present invention does not require an alloying process.
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。In conventional ohmic junction methods that require diffusion of metal materials through thermal processes such as alloying or sintering, a low-resistance layer is formed below and around the source/drain electrodes. When formed adjacent to an electrode, the gate withstand voltage deteriorates and substrate current flows more easily, causing problems such as a short channel effect when the channel length becomes short.
しかし、本発明ではアロイ工程を必要としないので。However, the present invention does not require an alloying process.
上記の問題点を回避することができる。その他。The above problems can be avoided. others.
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。Deterioration of other parts of the element during heat treatment in the alloying process can be prevented. Further, the source/drain electrodes have an excellent feature that they do not require a lift-off process and can be formed in a self-aligned manner by an extremely simple process.
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。In addition, AaGaAs/G shown in FIGS. 1 and 2
When implemented in a field effect transistor using an a As heterojunction, the structure of the layers below the In, Ga□-xAs layer 4 may be slightly different. For example, M G a A s
The n-type doping of layer 3 may be non-uniform in the depth direction. Furthermore, in order to form FETs with different threshold voltages on the same wafer, the MGaAs layer 3 is replaced with GaAs.
The same applies to the case of a multilayer structure of S and All Ga As. In this case, part of the All Ga As layer 3 will also be etched during etching of the resist opening.
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。Furthermore, when implemented in the GaAs MESFET shown in FIG. 3, the p-type GaAs layer is not directly related to the present invention and may be omitted, and the AQ GaAs layer 1
3 acts as a stopper for the upper layer when etching the resist opening, but it may be omitted, or the MGaAs 113 may be left without being etched when etching the opening.
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。Next, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 and 2 (a) to (c) show a first embodiment of the present invention, MyGa, -, As /G
A cross-sectional view showing a field effect transistor having an aAs heterojunction and the manufacturing process. FIGS. 3(a) to 3(d) are cross-sectional views showing the manufacturing process when implemented in a GaAs MESFET according to a second embodiment of the present invention. . Figures 1 and 2
In Figure (a), p −(~5×10” am
-'') GaAs layer 2 is grown to about 11M.
Type ^ (L, Ga knee 2As (usually y is 0.2 to 0.3
layer 3 (used in the range). -The concentration of n-type impurity is about 2X10"(!m-", and the film thickness is 50na+
degree. Next, an InxGa-xAs layer 4 and a metal layer 5 for source/drain electrodes are deposited as shown in FIG. 2(b). However, InxGa1-, the mixed crystal ratio X of the As layer 4 is n-type 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。Ga1−, x ”O near the junction with the As layer 3, 0.8 near the junction with the source/drain electrode metal layer 5=x
≦1, the total film thickness is 200 nm, and the concentration is approximately 5×1.
SL was doped with 0"cs-'. The above-mentioned mixed crystal ratio X needs to be changed almost continuously, but the rate of change does not have to be particularly uniform. 10
After growing an amount of about 0n, X may be gradually increased. Electrode metal M! Any type of metal may be used for the source/drain electrodes of I5, and in this example, aluminum (All) with a film thickness of 1100 nm was used. Next, after isolation between elements is performed by mesa etching, a resist pattern 7 having an opening corresponding to the gate pattern is formed, and the electrode metal layer 5 and the InxGa1-xAs layer 4 in the opening are removed by chemical etching. Thereafter, a gate electrode metal 6 is deposited as shown in FIG. 2(c). The gate electrode metal 6 is Au/Pt/Ti (100na+/5
0nm/50nm). Finally, the metal layer 6 other than the opening was lifted off together with the resist 7 to complete a field effect transistor as shown in FIG. According to the above embodiment, the source/drain electrodes can be formed very close to the gate electrode in a self-aligned manner, and the contact resistance Re is also extremely small (~3
X10''''Ωd) The source resistance Rs can be reduced, and a high-speed, low-noise device can be realized. Sources that require traditional alloying processes.
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。When using a drain electrode, if the electrode is brought close to the gate electrode, the gate withstand voltage will deteriorate, substrate current will more easily flow under the gate, and other parts of the device will deteriorate during the thermal process in the alloying process. There were some problems such as
Since the present invention does not require an alloying process, the above problems can be avoided, and InGaAs is
Since it is possible to selectively remove a A s, a high-speed device as shown in this embodiment can be stably manufactured.
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。In this example, a conventional HEMT in which the AnGaAs layer is uniformly doped with n-type is shown.
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。In addition, Afl Ga A improves gate breakdown voltage.
The same holds true when a part of the AQGaAs layer is undoped for the purpose of improving the mobility of the two-dimensional electron gas in the s/GaAs junction. Also FET
The same holds true when the AmGaAs layer is replaced with a multilayer of GaAs layers and AaGaAs layers for the purpose of forming FETs with different threshold voltages on the same wafer.
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。Next, in the second embodiment shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3(a), a p-type GaA
s layer 11 (~I Xl017an-' Be doped, film thickness ~ IIIm), n-type GaAs layer 12 (~5
10"3-", Si doped, film thickness ~10100n and n-type nGaAs layer 13 (~5 x 101017
a', Si doped, i thickness ~30 nm) are formed respectively. Next, an InxGax-xAs layer 4 and a metal layer 5 for source/drain electrodes are formed as shown in FIG. 3(b). However, the mixed crystal ratio of the Ga, -, As layers
x = O near the junction with the n-type AQ Ga A 5N13, 0.8 (x≦1, and the film thickness is 200 mm or less near the junction with the metal layer 5 for source/drain electrodes. Then, mesa etching After performing isolation between elements, a resist pattern 7 having an opening corresponding to a gate button is formed, and the electrode metal layer 5 and InxG in the opening are formed.
The a1-xAs layer 4 is removed using the n-type u Ga A 8 layer 13 as a stopper, and then the n-type M Ga A 8
After removing the layer 13, Au is used as the gate electrode metal 6.
/Pt/Ti (100nm/ 50nm/ 50nm)
are deposited as shown in FIG. 3(c). Finally, by lifting off the metal layer 6 other than the opening along with the resist, GaAs ME S is formed as shown in FIG. 3(d).
FET is completed.
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。According to this embodiment, as in the case of the first embodiment, the source/drain electrode 5 can be formed very close to the gate electrode 6 in a self-aligned manner.
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。Since the contact resistance is low, the source resistance Rs can be reduced, and a high-speed, low-noise device can be manufactured. Note that the AaG&AsWI 13 in this embodiment is formed by forming the InxGal-xAs layer 4 during etching of the gate opening.
The Aa Ga A 8 layer 13 may be left in place during etching of the opening, although it acts as a stopper for the metal 7795 for the source and drain electrodes. Also,
The above AaGaAs JFl13 may be undoped.
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。As described above, the compound semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention provide source and drain electrodes by providing an indium gallium arsenide layer between the ohmic electrode metal layer and the main semiconductor layer below the metal layer. The contact resistance Rc of the electrode is extremely low.
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。Since the source and drain electrodes are arranged adjacent to the gate electrode in a self-aligned manner, the series resistance R's is low, and as a result, the source resistance Rs (=Rc+R's) can be reduced. Since no deterioration occurs in the underlying semiconductor layer, high-speed, low-noise compound semiconductor field effect transistors can be stably manufactured.
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FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a compound semiconductor device according to the present invention, FIGS. 2(a) to (c) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the above embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process in the second embodiment, and a perspective view showing a structural example of a conventional GaAs MESFET. 1...GaAs substrate 2...-Undoped GaAs layer 3, 13--AaGaAs layer
4-I nxGal-xAs layer 5...Source-drain electrode metal 6...Gate electrode metal 11...p-type Ga A
s layer 12-n type GaAs layer
Claims (1)
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。[Claims] 1. Indium gallium arsenide (In_x
A compound semiconductor device provided with a Ga_1_-_xAs) layer. 2. The indium gallium arsenide layer has a mixed crystal ratio x of 0.8≦x≦1 on the side of the ohmic electrode metal layer, and x near the junction with the main semiconductor layer. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device is 0 to 0. 3. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device is a field effect transistor. 4. Step of forming an active layer in a field effect transistor, and forming In_xGa_1_-_x on top of the active layer.
Step of forming an As layer and the above In_xGa_1_-_
a step of forming a metal layer for sources and drains in contact with the upper part of the xAs layer; a step of forming a resist layer having an opening corresponding to a gate pattern on the upper part of the metal layer for sources and drains; Metal for source and drain electrodes and In_xG in the opening
a_1_-_x A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising the steps of removing the As layer, and after depositing the gate electrode metal layer, removing the gate electrode metal layer on the resist layer together with the resist layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7124686A JPS62229972A (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Compound semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7124686A JPS62229972A (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Compound semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62229972A true JPS62229972A (en) | 1987-10-08 |
Family
ID=13455146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7124686A Pending JPS62229972A (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Compound semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62229972A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01120871A (en) * | 1987-11-05 | 1989-05-12 | Fujitsu Ltd | semiconductor equipment |
US6262444B1 (en) | 1997-04-23 | 2001-07-17 | Nec Corporation | Field-effect semiconductor device with a recess profile |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7124686A patent/JPS62229972A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01120871A (en) * | 1987-11-05 | 1989-05-12 | Fujitsu Ltd | semiconductor equipment |
US6262444B1 (en) | 1997-04-23 | 2001-07-17 | Nec Corporation | Field-effect semiconductor device with a recess profile |
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