JPH01162367A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH01162367A JPH01162367A JP32181687A JP32181687A JPH01162367A JP H01162367 A JPH01162367 A JP H01162367A JP 32181687 A JP32181687 A JP 32181687A JP 32181687 A JP32181687 A JP 32181687A JP H01162367 A JPH01162367 A JP H01162367A
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- Japan
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- semiconductor
- layer
- semiconductor region
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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ＨＥＭＴなどのＦＥＴ素子の非合金系コンタク
トに関し、 金属／半導体間のバリヤハイドを低減することを目的と
し、 素子が形成される半導体材料層と、これに格子整合され
禁制帯の狭い別な半導体材料層との間に、これ等と格子
整合され且つ禁制帯の幅が前記両生導体材料間で連続的
に変化するグレーデツド層を設けて構成する。
トに関し、 金属／半導体間のバリヤハイドを低減することを目的と
し、 素子が形成される半導体材料層と、これに格子整合され
禁制帯の狭い別な半導体材料層との間に、これ等と格子
整合され且つ禁制帯の幅が前記両生導体材料間で連続的
に変化するグレーデツド層を設けて構成する。
本発明は高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などの
電極構造に関連し、特に非合金系のオーミックコンタク
トに関するものである。
電極構造に関連し、特に非合金系のオーミックコンタク
トに関するものである。
Ｇ ａ Ａ ｓ ’ｐ Ｉ ｎ Ｑ ａ Ａ ｓに代表
される化合物半導体材料を用いてＦＥＴなどの素子を形
成する場合、そのオーミックコンタクトを如何にして形
成するかは大きな問題である。通常は合金成分を含むＡ
ｕやｐｔ等の金属膜を被着して熱処理し、合金化する方
法が採られているが、このような合金系のコンタクトで
はパターンの周辺に細かな鋸歯が発生し、素子特性を劣
化させやすい。また、コンタクト抵抗も十分に低くする
ことが困難である。
される化合物半導体材料を用いてＦＥＴなどの素子を形
成する場合、そのオーミックコンタクトを如何にして形
成するかは大きな問題である。通常は合金成分を含むＡ
ｕやｐｔ等の金属膜を被着して熱処理し、合金化する方
法が採られているが、このような合金系のコンタクトで
はパターンの周辺に細かな鋸歯が発生し、素子特性を劣
化させやすい。また、コンタクト抵抗も十分に低くする
ことが困難である。
そのため、非合金系コンタクトの開発が必要になってい
る。
る。
ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層をエビ
クキシャル成長させて形成するＨＥＭＴでも、ソース／
ドレイン電極は非合金型に形成可能であるが、その場合
オーミックコンタクトをＩｎＡｌＡｓ上に形成すると、
該材料の禁制帯幅が広く、金属層との間に生ずるショッ
トキ障壁（以下、バリヤと呼称）が高くなるので、良好
なオーミックコンタクトは得られない。
クキシャル成長させて形成するＨＥＭＴでも、ソース／
ドレイン電極は非合金型に形成可能であるが、その場合
オーミックコンタクトをＩｎＡｌＡｓ上に形成すると、
該材料の禁制帯幅が広く、金属層との間に生ずるショッ
トキ障壁（以下、バリヤと呼称）が高くなるので、良好
なオーミックコンタクトは得られない。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕そこで
第４図に示すように、ソース／ドレイン領域のＩｎＡｌ
ＡｓｎＡｌＡｓ層線上濃度のＩｎＧａＡｓ層６を堆積し
、その上にコンタクト金属層を被着することが考えられ
る。ＩｎＧａＡｓは禁制帯幅が狭いので、その不純物濃
度を高めたものと金属との間に形成されるバリヤは低い
ものであり、トンネル効果によってオーミックコンタク
トが実現するであろうというわけである。
第４図に示すように、ソース／ドレイン領域のＩｎＡｌ
ＡｓｎＡｌＡｓ層線上濃度のＩｎＧａＡｓ層６を堆積し
、その上にコンタクト金属層を被着することが考えられ
る。ＩｎＧａＡｓは禁制帯幅が狭いので、その不純物濃
度を高めたものと金属との間に形成されるバリヤは低い
ものであり、トンネル効果によってオーミックコンタク
トが実現するであろうというわけである。
しかしながら該構成では、そのエネルギバンド図は第３
図に示されるようなものであり、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ （６１とＩｎＡｌＡｓｆ３１の間で伝導帯が不連続
であるため抵抗率は高いものとなるので、オーミックコ
ンタクトに要求される低コンタクト抵抗率という点が満
足されない。なお、（２）は真性ＩｎＧａＡｓの部分で
ある。
図に示されるようなものであり、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ （６１とＩｎＡｌＡｓｆ３１の間で伝導帯が不連続
であるため抵抗率は高いものとなるので、オーミックコ
ンタクトに要求される低コンタクト抵抗率という点が満
足されない。なお、（２）は真性ＩｎＧａＡｓの部分で
ある。
本発明の目的は、バリヤハイドが低く、低抵抗率の非合
金系のオーミックコンタクトを実現することである。
金系のオーミックコンタクトを実現することである。
上記目的を達成するため、本発明では
第１の格子定数を有し、且つ第１の禁制帯幅を有する第
１の半導体領域と、 金属電極が設けられる半導体領域であって、第１の格子
定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且つ第１の禁
制帯幅より小である第２の禁制帯幅を有し、更に前記電
極金属に対して形成されるバリヤが十分に低い第２の半
導体領域との間に、該第２の半導体領域に隣接して、第
１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且つ
第１の禁制帯幅より小である第３の禁制帯幅を有する第
３の半導体領域が設けられ、 該第３の半導体領域と前記第１の半導体領域との間に、
第１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且
つ禁制帯幅が前記第１の値から前記第３の値に連続的に
変化するように組成を変化させた半導体領域を設けてい
る。
１の半導体領域と、 金属電極が設けられる半導体領域であって、第１の格子
定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且つ第１の禁
制帯幅より小である第２の禁制帯幅を有し、更に前記電
極金属に対して形成されるバリヤが十分に低い第２の半
導体領域との間に、該第２の半導体領域に隣接して、第
１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且つ
第１の禁制帯幅より小である第３の禁制帯幅を有する第
３の半導体領域が設けられ、 該第３の半導体領域と前記第１の半導体領域との間に、
第１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且
つ禁制帯幅が前記第１の値から前記第３の値に連続的に
変化するように組成を変化させた半導体領域を設けてい
る。
該構成を簡略化して表現すると、
半導体素子の形成に必要な半導体層であり、これに格子
整合し且つ禁制帯幅の狭い別な半導体材料層との間に、
これ等と格子整合され且つ禁制帯の幅が前記両生導体材
料間で連続的に変化するグレーデツド層を設け、更に前
記禁制帯幅の狭い別な半導体材料層の上に電極金属に対
し低いバリヤを形成する半導体層が設けられた構成と言
うことになる。
整合し且つ禁制帯幅の狭い別な半導体材料層との間に、
これ等と格子整合され且つ禁制帯の幅が前記両生導体材
料間で連続的に変化するグレーデツド層を設け、更に前
記禁制帯幅の狭い別な半導体材料層の上に電極金属に対
し低いバリヤを形成する半導体層が設けられた構成と言
うことになる。
４元系化合物半導体では、その組成を選択することによ
り、一定の範囲内で格子定数とバンドギャップを任意に
組み合わせた材料が得られる。従ってその組成を連続的
に変化させることにより、格子定数が同じでバンドギャ
ップだけが連続的に変化するグレーデツド層を実現する
ことは可能である。
り、一定の範囲内で格子定数とバンドギャップを任意に
組み合わせた材料が得られる。従ってその組成を連続的
に変化させることにより、格子定数が同じでバンドギャ
ップだけが連続的に変化するグレーデツド層を実現する
ことは可能である。
ＨＥＭＴのように比較的バンドギャップの大きい材料層
にオーミックコンタクトを形成する場合、それに連続し
てグレーデツド層を設け、格子定数を整合させたままバ
ンドギャップを縮小し、オーミックコンタクト形成に適
した半導体層に連続させるようにすれば、金属層との接
触界面のバリヤが低く、半導体層内の伝導帯の不連続を
無くした構造が実現し、低抵抗率のオーミックコンタク
トが得られることになる。
にオーミックコンタクトを形成する場合、それに連続し
てグレーデツド層を設け、格子定数を整合させたままバ
ンドギャップを縮小し、オーミックコンタクト形成に適
した半導体層に連続させるようにすれば、金属層との接
触界面のバリヤが低く、半導体層内の伝導帯の不連続を
無くした構造が実現し、低抵抗率のオーミックコンタク
トが得られることになる。
なお、本明細書の格子定数が整合しているという表現は
、格子定数が一致しているか、或いは格子不整合に起因
する結晶欠陥が発生したり素子特性に影響が及ぶ程度の
歪を生じない程度に、格子定数が近似していることを指
す。
、格子定数が一致しているか、或いは格子不整合に起因
する結晶欠陥が発生したり素子特性に影響が及ぶ程度の
歪を生じない程度に、格子定数が近似していることを指
す。
第１図は本発明実施例のエネルギバンド図であり、これ
に対応する半導体材料の構成が第２図に模式的に示され
ている。例えばＨＥＭＴのソース／ドレイン領域がこの
ような積層構造を有することで、望ましいオーミックコ
ンタクトが形成される。
に対応する半導体材料の構成が第２図に模式的に示され
ている。例えばＨＥＭＴのソース／ドレイン領域がこの
ような積層構造を有することで、望ましいオーミックコ
ンタクトが形成される。
始めに第２図の構成について説明する。１はＩｎＰ基板
で、その上に１０００人の厚さの真性ＩｎＧ ａ Ａ
ｓ （ｉ Ｉｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ｎＪｓ）層２が
設けられている。ＨＥＭＴが動作する時にこの層の中に
チャネルが形成される。更にその上は５００人の厚さの
ｎ型Ｉ ｎＡｊ Ａｓ（ｎ Ｉｎｏ、ｓｓ八へ０．４
７ＡＳ）層３であり、上記チャネル形成のための電子を
供給する領域である。これ等の層はいずれもＩｎＰ基板
１に整合された格子定数を有している。
で、その上に１０００人の厚さの真性ＩｎＧ ａ Ａ
ｓ （ｉ Ｉｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ｎＪｓ）層２が
設けられている。ＨＥＭＴが動作する時にこの層の中に
チャネルが形成される。更にその上は５００人の厚さの
ｎ型Ｉ ｎＡｊ Ａｓ（ｎ Ｉｎｏ、ｓｓ八へ０．４
７ＡＳ）層３であり、上記チャネル形成のための電子を
供給する領域である。これ等の層はいずれもＩｎＰ基板
１に整合された格子定数を有している。
その上に続（部分が厚さ１０００人のｎ型１ｎＡｆＧ
ａ Ａ ｓ （ｎ −１ｎｏ、 ５ｚ（ＡｌｙＧａ＋−
ｙ） ０．４７ＡＳ）層４である。核層は、ｎ型１ｎＡ
７Ａｓ層３に隣接するところではＹ＝１であり、核層の
上に存在する厚さ１００人のｎ型１ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ （ｎ Ｉｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４４八Ｓ）層５
に隣接するところではＹ＝０であって、その間でＹの値
は連続的に変化している。即ち、核層はグレーデッド構
造である。これ等の層の格子定数も整合されている。
ａ Ａ ｓ （ｎ −１ｎｏ、 ５ｚ（ＡｌｙＧａ＋−
ｙ） ０．４７ＡＳ）層４である。核層は、ｎ型１ｎＡ
７Ａｓ層３に隣接するところではＹ＝１であり、核層の
上に存在する厚さ１００人のｎ型１ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ （ｎ Ｉｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４４八Ｓ）層５
に隣接するところではＹ＝０であって、その間でＹの値
は連続的に変化している。即ち、核層はグレーデッド構
造である。これ等の層の格子定数も整合されている。
最上層は厚さ２００人のｎ＋＋型ＩｎＧａＡｓ（ｎ”Ｉ
ｎｏ、 ６Ｇａｏ、 ４ＡＳ）層６であり、図示されて
いないが、核層に金属電極が形成される。なお、不純物
濃度は３〜５のｎ層が１×１０１８ＣＩ１１−３．６の
ｎ”層がＩ Ｘｌ０Ｉ９ｃ＋ｎ−３である。
ｎｏ、 ６Ｇａｏ、 ４ＡＳ）層６であり、図示されて
いないが、核層に金属電極が形成される。なお、不純物
濃度は３〜５のｎ層が１×１０１８ＣＩ１１−３．６の
ｎ”層がＩ Ｘｌ０Ｉ９ｃ＋ｎ−３である。
このような構成体のエネルギバンド図は第１図に示され
るものとなる。該層において、（２）の範囲はｉ Ｉ
ｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ４７ΔＳ、（３）の範囲はｎ
Ｉｎｏ、ｓ＋ＡＩＯ，ａＪｓである。この部分は周知
のＨＥＭＴと同じであり、バンド構造がこのようになる
こともよく知られている。
るものとなる。該層において、（２）の範囲はｉ Ｉ
ｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ４７ΔＳ、（３）の範囲はｎ
Ｉｎｏ、ｓ＋ＡＩＯ，ａＪｓである。この部分は周知
のＨＥＭＴと同じであり、バンド構造がこのようになる
こともよく知られている。
ｎ Ｉｎｏ、５３ＡＩｏ、４７Ａｓに隣接してグレー
デツド層が設けられると、そのバンド構造は（４）の範
囲に示される形状となり、（５）の範囲のｎ −Ｉｎｏ
、 ５３Ｇａｏ、 ４？Ａｓに近接するに従ってバンド
ギャップが減少する。
デツド層が設けられると、そのバンド構造は（４）の範
囲に示される形状となり、（５）の範囲のｎ −Ｉｎｏ
、 ５３Ｇａｏ、 ４？Ａｓに近接するに従ってバンド
ギャップが減少する。
＝８−
両端の部分では夫々隣接する領域と同一組成であり、伝
導帯、価電子帯ともに不連続構造をとることがない。
導帯、価電子帯ともに不連続構造をとることがない。
（６）の範囲はｎ ” Ｉｎｏ、 ｂＧａｏ、 ４Ａ
Ｓ％ （７１は第２図では省略された金属層に相当する
。図に示されるように、この接触部分の導電帯にはバリ
ヤが生ずるが、その高さは０．１４ ｅ Ｖ程度であり
、電子は容易にこれを通過する。
Ｓ％ （７１は第２図では省略された金属層に相当する
。図に示されるように、この接触部分の導電帯にはバリ
ヤが生ずるが、その高さは０．１４ ｅ Ｖ程度であり
、電子は容易にこれを通過する。
このように、（６）の範囲から（３）の範囲まで、伝導
□ 帯、価電子帯のいずれにも不連続は存在せず、更に
、表面のバリヤも低いことから、本実施例のコンタクト
構造では、抵抗率は略１０−８Ω・Ｃ１ｎ２といった低
い値になる。
□ 帯、価電子帯のいずれにも不連続は存在せず、更に
、表面のバリヤも低いことから、本実施例のコンタクト
構造では、抵抗率は略１０−８Ω・Ｃ１ｎ２といった低
い値になる。
以上説明したように、本発明に従って形成されるコンタ
クト電極はオーミックであると共に低抵抗であり、素子
の動作を阻害することがない。
クト電極はオーミックであると共に低抵抗であり、素子
の動作を阻害することがない。
第１図は本発明実施例のエネルギバンド図、第２図は本
発明実施例の積層構造を示す模式図、第３図は公知の構
成体のエネルギバンド図、第４図は公知の構成体の積層
構造を示す模式図、であって・ 図において １はＩｎＰ基板、 ２ は ｉ Ｉｎｏ、ｓ＋Ｇａｏ、４を八Ｓ３３
はｎ Ｉｎｏ、ｓ＋Ａ１ｏ、４Ｊ１４はｎ Ｉｎｏ
、ｓ＋（Ａ１ｙＧａ＋−ｙ）０．４７Ａｓ。 ５ はｎ ＴｎＯ−Ｓ３Ｇａ０．４７八ｓ。 ６はｎ ” Ｉｎｏ、 ｂＧａｏ、 ４Ａｓである。
発明実施例の積層構造を示す模式図、第３図は公知の構
成体のエネルギバンド図、第４図は公知の構成体の積層
構造を示す模式図、であって・ 図において １はＩｎＰ基板、 ２ は ｉ Ｉｎｏ、ｓ＋Ｇａｏ、４を八Ｓ３３
はｎ Ｉｎｏ、ｓ＋Ａ１ｏ、４Ｊ１４はｎ Ｉｎｏ
、ｓ＋（Ａ１ｙＧａ＋−ｙ）０．４７Ａｓ。 ５ はｎ ＴｎＯ−Ｓ３Ｇａ０．４７八ｓ。 ６はｎ ” Ｉｎｏ、 ｂＧａｏ、 ４Ａｓである。
Claims (2)
- （１）電界効果トランジスタを構成するエピタキシャル
層の積層構造に於いて、 第１の格子定数を有し、且つ第１の禁制帯幅を有する第
１の半導体領域（３）と、 金属電極が設けられる半導体領域であって、第１の格子
定数と同じ或いは略同じ格子定数を有し、且つ第１の禁
制帯幅より小である第２の禁制帯幅を有し、更に前記電
極金属に対して形成される障壁が十分に低い第２の半導
体領域（６）との間に、該第２の半導体領域（６）に隣
接して、第１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定数を
有し、且つ第１の禁制帯幅より小である第３の禁制帯幅
を有する第３の半導体領域（５）が設けられ、 該第３の半導体領域（５）と前記第１の半導体領域（３
）との間に、第１の格子定数と同じ或いは略同じ格子定
数を有し、且つ禁制帯幅が前記第１の値から前記第３の
値に連続的に変化するように組成を変化させた半導体領
域（４）が設けられていることを特徴とする半導体装置
。 - （２）前記第１の半導体がｎ型Ｉｎ＿０＿．＿５＿３Ａ
ｌ＿０＿．＿４＿７Ａｓであり、 前記第３の半導体がｎ型Ｉｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０
＿．＿４＿７Ａｓであり、更に前記第４の半導体がｎ型
Ｉｎ＿０＿．＿５＿３（Ａｌ＿ＹＧａ＿１＿−＿Ｙ）＿
０＿．＿４＿７Ａｓであって、該Ｙの値は０から１に連
続的に変化す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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32181687A JP2600228B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32181687A JP2600228B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162367A true JPH01162367A (ja) | 1989-06-26 |
| JP2600228B2 JP2600228B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=18136736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32181687A Expired - Fee Related JP2600228B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600228B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449928A (en) * | 1992-10-27 | 1995-09-12 | Nippondenso Co., Ltd. | Compound semiconductor substrate having a hetero-junction and a field-effect transistor using the same |
| JP2000332233A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP32181687A patent/JP2600228B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449928A (en) * | 1992-10-27 | 1995-09-12 | Nippondenso Co., Ltd. | Compound semiconductor substrate having a hetero-junction and a field-effect transistor using the same |
| JP2000332233A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2600228B2 (ja) | 1997-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |