JPH01257372A - 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ - Google Patents

絶縁ゲート型電界効果トランジスタ

Info

Publication number
JPH01257372A
JPH01257372A JP63085938A JP8593888A JPH01257372A JP H01257372 A JPH01257372 A JP H01257372A JP 63085938 A JP63085938 A JP 63085938A JP 8593888 A JP8593888 A JP 8593888A JP H01257372 A JPH01257372 A JP H01257372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
region
gaas
gate
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
JP63085938A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Kitamura
祥司 北村
Yoichi Shindo
洋一 進藤
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co 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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP63085938A priority Critical patent/JPH01257372A/ja
Publication of JPH01257372A publication Critical patent/JPH01257372A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having two-dimensional [2D] charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having two-dimensional [2D] charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
    • H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
    • H10D30/475—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
    • H10D30/801—FETs having heterojunction gate electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/602—Heterojunction gate electrodes for FETs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/82—Heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/82—Heterojunctions
    • H10D62/824—Heterojunctions comprising only Group III-V materials heterojunctions, e.g. GaN/AlGaN heterojunctions

Landscapes

  • 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、半導体として砒化ガリウム(GaAs)を用
いた絶縁ゲート型電界効果トランジスタに関する。
(従来の技術) 現在、電力用スイッチング素子として二重拡散を用いて
作り、基板面に垂直方向に電流を流すSl電力用MO3
FETが用いられている。第2図はそのようなMOSF
ETを示し、n9層22を介してドレイン電極23に接
触するn形ドレイン層21の表面層にp形チャネル層2
4を形成し、さらにその表面層にn・ソース層25を設
けてドレイン層21との間にチャネル領域26となるよ
うにする。ラッチング現象防止のためにソース層25の
下の抵抗の低減と、ソース層25にも接触するソース電
極28との接触抵抗の低減のために、チャネル層24の
中央にp°低抵抗層27を形成する。チャネル形成領域
26をnチャネルに反転させるためのゲート電極29は
、例えば多結晶シリコンを用いてシリコン基板の表面に
熱酸化により形成されるゲート酸化膜30の上に設けら
れる。しかしこの素子は、高耐圧にするときにはオン抵
抗が高くなって大電流を流すのが難しい、これに対して
、n゛層22の代わりに90層を設けてnチャネルを通
じて0層21に注入される電子に呼応してその90層か
ら正孔が注入されることによる1層21の導電変調を利
用した絶桃ゲート型バイポーラトランジスタ (IGB
T)の開発が進められている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このIGBTは素子構造、製造プロセスの複雑
化等の問題がある。そこで、Siに比して高い移動度を
有するGaAsを用いれば、S1電力用MO3FETに
くらべて大電流、高耐圧のトランジスタが実現できる可
能性がある。しかしながら、GaAsにおいてはSlの
ように熱酸化によりSiとの間に良好な界面特性を有す
る酸化膜が形成することが困難であり、MO5構造を構
成できないという問題がある。
本発明の課題は、半導体としてGaAsを用い、絶縁膜
として酸化膜を用いないで半導体基板の両面にそれぞれ
ソース、ドレイン電極を備えた高耐圧。
大電流の絶縁ゲート型FETを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題の解決のために本発明は、GaAsからなり
、第−導電型の第一領域と、第一領域の一面の表面層に
選択的に形成された第二it型の第三領域と、第二領域
の表面層に第一領域との間にチャネル領域をはさむ高不
純物濃度の第一導電型の第三領域を有する基板のチャネ
ル領域上に、ドープされないA7t Ga+−= As
、ただしQ<x≦1、あるいはZn5eよりなる膜を介
してドープされたGaAsよりなるゲートが設けられ、
第二領域および第三領域にソース電極、第−領域の他面
にドレイン電極がそれぞれ接続されたものとする。
〔作用〕
例えばnチャネルのFETの場合、チャネル層のp−G
aAs層とドープされないA7. Ga+−x Asあ
るいはZn5eからなる絶縁層の間のへテロ界面には二
次元電子ガスが生じ、nチャネルが形成されるので、M
ISFETとしてGaAsの高移動度を生かすことがで
きる。pチャネルの場合はn−GaAsJiとドープさ
れないM、IGap−、AsあるいはZn5aからなる
絶縁層の間のへテロ界面によりpチャネルが形成される
。
【実施例〕
第1図は本発明の一実施例のGaAaからなるnチャネ
ル電力用MISFETを示し、n0層2を介してドレイ
ン電極3に接触するn形ドレイン層(第一領域)1の中
にp−チャネル1it(第二領域)4が形成されており
、さらにその表面にn0ソ一ス層 (第三領域)5を設
けてドレイン層11との間がチャネル領域6となるよう
にする。p−チャネル層4のソースN5の直下より内側
には低抵抗のp゛層7形成されており、ソースN5と共
にソース電極8に接触している。n0ソ一ス層5の中央
部上からチャネル領域6の表面、さらにn Jll 1
の表面を絶縁膜として覆うドープされないAJAs膜1
0膜上0その上のゲートとしてのn”GaAs層9がそ
れぞれエピタキシャル成長によって積層して設けられて
いる。このゲートには^u−Ge合金蒸着膜を下地層と
する^植電橿11が被着され、n9層2に接触するドレ
イン電極3およびソース層5に接触する電極も^u−G
o合金膜を介したAu層よりなる。
これに対し、p″GaAsGaAs層7ソース電極3の
大部分はAu−Zn合金蒸着膜を介したAu層よりなる
。ゲート9およびゲート電極ll上はシリコン酸化11
112で被覆されている。
第3図は第1図のA−A’締断面におけるバンド図を示
す、このようにゲート電圧に誘起される界面のポテンシ
ャルの井戸31にソース層5から電子が供給されてたま
り、二次元電子ガスが生じてnチャネルが形成される。
第4図(a) 〜(1)は第1図に示したMOS F 
ETの製造工程を示す、先ずn”GaAs基板2の上に
約IXIQ1Scm−’の不純物濃度のnGaAs11
1を40−の厚さにエピタキシャル成長させた (図a
Lエピタキシャル層1の上にスパッタあるいは蒸着でS
IO*llIを被着後、フォトエツチングで310!マ
スク31を形成、さらに門gあるいはZnをドーズ量I
 X 1G” am −”。
深さ31Ia程度にイオン注入し、p゛注入層70を形
成した(図b)0次にS10.マスク31を縮小してマ
スク32とし、再びMlあるいはZnをドーズ量lXl
0”1−s、深さ1am程度にイオン注入し、p−注入
層40を形成した (図cLつづいてアニールにより注
入1140.70を活性化してp−1i4.p” 11
7にした(図d)a S+Jマスク32を除去後再び全
面に5hotを被着し、フォトエツチングでマスク33
を形成、SlをドーズI I X 10”m−”、深さ
0.5 nにイオン注入を行い、アニール活性化により
n″N5を形成した (図e)e次いで5108マスク
33を除去後、エピタキシャル層表面にアンドープVA
s絶縁膜10を2−の厚さに、不′1Il11.物濃度
5×1011.、−3のn”GaAa膜9を2−の厚さ
に順次積層し、フォトエツチング工程により図に示す部
分以外を除去した(図f)。
Au−Ge合金をn形のGaAs、すなわちn9 ドレ
イン層2.n0ソース層5およびn゛ゲート9上に蒸着
し、さらにその上にAu層を蒸着し、他の部分に付着し
た分をフォトエツチング工程で除いてドレイン電橋3.
ソース電極8の一部およびゲート電極11を形成した(
図gLp形のGaAsすなわちチャネル層の低抵抗p゛
層7に接触するソース電極8の部分はAu −Zn合金
蒸着膜を下地としてのAuJiの蒸着フォトエツチング
工程で形成した(図h)。
最後にCVD法による堆積およびフォトエツチングでS
ingアイソレーシッン7112を形成した。
−I’IQにバンドギャップ1.4eVのGaAsとバ
ンドギャップ2.2eVのkIAsの界面には良好なヘ
テロ界面が形成でき、界面準位は非常に少なく、また高
品質の膜が得られるためしきい値電圧の制御性がよい、
耐圧は低濃度のドレイン層9への空乏層の拡がりにより
決定されるが、低濃度n形GaAs層はキャリア密度が
1014〜IQ”os−’に制御された良質なエピタキ
シャル膜を得ることが可能である。しかしAZAsにG
aを加えたA7. Ga1−* Asあるいはバンドギ
ャップ2.3aVのZn5eをゲート絶縁ll!10と
してM^3の代わりに用いた場合も、GaAs上へのそ
れらのエピタキシャル成長およびそれらの上へのGaA
sのエピタキシャル成長は容易であり、同様な工程で製
造できろ。
上記の実施例のFETは、電流を縦方向に流すためドレ
イン電流が大きく、半導体表面の利用効率が良(、高耐
圧化のための低不純物濃度領域を有する等の利点をもつ
上に、Slより高移動度でバンドギャップの大きいGa
Asを用いているので、高周波特性が良好であり、オン
抵抗が低く、高温動作が可能である。
第1表に第2図に示した構造で耐圧5oov、電流容量
10Aおよび耐圧1000V、電流容量5AのStのM
O3FF、Tに対応する第1図に示した本発明の実施例
のGaAaのM[5FETの特性を比較して示す。
第1表から明らかなように、耐圧が同じ場合同一サイズ
のチップ当たりの電流容量がSIM OS FETの3
倍であり、アンペア当たりコストも31MO3FETよ
り安くなる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体としてGaAsを用い、ゲート
絶縁膜としてノンドープのAj* Ga+−++ As
あるいはZn5eを用いることにより、GaAaとの間
のヘテロ界面での二次元電子ガスなどを利用した高耐圧
。
大電流動作の電力用スイッチング素子を基板面に垂直に
電流を流すMISFETとして得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のMISFETの要部断面図
、第2図は従来の51  MO3FE’rの要部断面図
、第3図は第1図のA−^゛線断面でのバンド図、第4
図(a)〜(1)は第1図に示したMISFETの製造
工程を順次示す断面図である。 l:nドレイン層 (第一領域)、3ニドレイン電極、
4:p−チャネル層(第二領域)、5:n”ソース層(
第二領域)、6:チャネル領域、8:ソース電極、9 
: n” GaAaゲート、10:AjAa絶縁7゛”
“′−′”” f□、*a−1−da。、パ・、1、I h+    〜2 第1図 隼3図 ル   〜1 (a)□ n+   〜2 第4し ====4巴3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)GaAsからなり、第一導電型の第一領域と、第一
    領域の一面の表面層に選択的に形成された第二導電型の
    第二領域と、第二領域の表面層に第一領域との間にチャ
    ネル領域をはさむ高不純物濃度の第一導電型の第三領域
    を有する基板のチャネル領域上に、ドープされないAl
    _xGa_1_−_xAs、ただし0<x≦1、あるい
    はZnSeよりなる膜を介してドープされたGaAsよ
    りなるゲートが設けられ、第二領域および第三領域にソ
    ース電極、第一領域の他面にドレイン電極がそれぞれ接
    続されたことを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタ。
JP63085938A 1988-04-07 1988-04-07 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ Pending JPH01257372A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63085938A JPH01257372A (ja) 1988-04-07 1988-04-07 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63085938A JPH01257372A (ja) 1988-04-07 1988-04-07 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01257372A true JPH01257372A (ja) 1989-10-13

Family

ID=13872704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63085938A Pending JPH01257372A (ja) 1988-04-07 1988-04-07 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01257372A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0681332A1 (en) * 1994-05-03 1995-11-08 Motorola, Inc. Modulation doped field effect transistor
US5715733A (en) * 1996-11-25 1998-02-10 Tractech Inc. Locking differential including a spring cap biasing assembly
US20180006131A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 International Business Machines Corporation Lattice matched and strain compensated single-crystal compound for gate dielectric

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0681332A1 (en) * 1994-05-03 1995-11-08 Motorola, Inc. Modulation doped field effect transistor
US5715733A (en) * 1996-11-25 1998-02-10 Tractech Inc. Locking differential including a spring cap biasing assembly
US20180006131A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 International Business Machines Corporation Lattice matched and strain compensated single-crystal compound for gate dielectric
US9876090B1 (en) * 2016-06-30 2018-01-23 International Business Machines Corporation Lattice matched and strain compensated single-crystal compound for gate dielectric

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4471366A (en) Field effect transistor with high cut-off frequency and process for forming same
US4568958A (en) Inversion-mode insulated-gate gallium arsenide field-effect transistors
JPH0330310B2 (ja)
EP0206274A1 (en) High transconductance complementary IC structure
JP2660855B2 (ja) 縦型▲iii▼−▲v▼化合物電界効果トランジスタおよびその製造方法
EP0200933A1 (en) Heterojunction transistor having bipolar characteristics
JPS61147577A (ja) 相補型半導体装置
JP3415340B2 (ja) 炭化珪素半導体装置
US5107314A (en) Gallium antimonide field-effect transistor
US4965645A (en) Saturable charge FET
JPS58147130A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2861086B2 (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPS60136380A (ja) 半導体装置
JPS6365677A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH0349242A (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
Chen et al. Offset channel insulated gate field‐effect transistors
JPS58162070A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH07283402A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPS6050969A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH04101436A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS62188380A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH04276630A (ja) 半導体装置
JPH06188423A (ja) 伝導度変調型トランジスタ
JPS62159468A (ja) 半導体装置
JPH0439775B2 (ja)