JPH01302866A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01302866A
JPH01302866A JP13360388A JP13360388A JPH01302866A JP H01302866 A JPH01302866 A JP H01302866A JP 13360388 A JP13360388 A JP 13360388A JP 13360388 A JP13360388 A JP 13360388A JP H01302866 A JPH01302866 A JP H01302866A
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor part
ion
ion implantation
electrode
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JP13360388A
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English (en)
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Minoru Sawada
稔 澤田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はへテロ接合を有する半導体構体にオーミック電
極を形成してなる半導体装置に関するもので、この半導
体装置を利用して電界効果型トランジスタ(FET)を
構成したときそのFETのゲート・ソース間の寄生抵抗
を小さくできる半導体装置を提供しようとするものであ
る。
←)従来の技術 従来のへテロ接合を有する半導体構体を利用する電界効
果トランジスタとしてHEMT(HiyhEl!ect
ron Mobility Transister)が
知られている。このHEMTの最も典型的な構成では、
第7図に示す如く、半絶縁性GaAs基板グυ上に、ア
ンドープG a A s層(7z、シリコンドープのn
型AlxQat−XAS層内、及びn型GaAs層σ燭
をJ[次積層し、n型G a A s /1(741上
にソース、ドレイン電極となるオーミック電極σ1ff
lを形成し、実質上n型A/’xGa1−xAs層(7
31上にゲー)tl極となるショットキ電極σηを形成
している。そして、オーミツクイ極閥σQとしてはA 
u G e/Niが用いられている。
オーミック電極のコンタクト抵抗、これを含むゲート・
ソース間寄生抵抗はHEMTの動作特性に犬きく影響を
及ぼすなめ、コンタクト抵抗、ゲート・ソース間寄生抵
抗の一層の低減が動作特性向上の走めに必要とされてい
る。ところで、AuGe/Niのオーミック電極はオー
ミック形成後に、400°C程度以上のアニールを行な
うとコンタクト抵抗の増加が起こるため、現在、オーミ
ック形成後には、400℃以上に昇温するプロセスを採
らないようにしている。しかしながら、半導体構体とし
てGaAs  on  83基板を用意し、GaAs上
に作製した素子とSi上に作製した素子を結合するよう
な場合には、GaAs上にオーミック電極を形成し念後
、プロセス上、500〜600°C程度に昇温すること
が必要となる。このような場合には、A〔粉e/Ni電
極を使用することができないため、耐熱性の漬れたオー
ミック電極の形成が必要となる。GaAs基板上への耐
熱性の優れた電極例として、Ge/In/Mo/Wの4
層金属が報告されている(M2Murakami  e
t  a!、:J。
Appl、Phys、62(8)、  150ctob
er1987゜p3295〜p5305  ’Ther
mally  stableohm+c  conta
cts  to  n−type GaAs :11、
MoGeInW  contact  metaI!’
参照)。
(−埼  発明が解決しようとする課題上述の半導体構
体に耐熱性の優れたオーミック電’&(Ge/In/M
o/Wの4層電極)を形成してFBTを構成すると、そ
のFBTのゲート・ソース間の寄生抵抗R8が、従来の
オーミック電極(AuGe/Niの2層電極)における
同種の寄生抵抗の16倍程度になるということが実験的
に確認され九。
本発明はこの寄生抵抗を低減させることができる半導体
装置を提供しようとするものである。
に)課題を解決するための手段 本発明はイオンアンドープの第1半導体材料よりなる第
1半導体部を有する基板の該第1半導体部上に、イオン
ドープの第2半導体材料からなる第2半導体部を形成し
、この第2半導体部上にイオンドープの第1半導体材料
からなる第3半導体部を形成し、更にこの第3半導体部
上に該第3半導体部にオーミック接続されている電極を
形成してなる半導体装置において、前記1極直下の前記
第3、第2、第1各半導体部内に、前記第1半導体部と
第2半導体部との境界付近に或いは該境界付近並びに前
記第2半導体部と第3半導体部との境界付近にピーク濃
度を有するようにイオン注入領域を形成していることを
特徴とする半導体装置である。
(ホ)作 用 第1半導体部と第2半導体部との境界付近にピークa度
を有するイオン注入領域は第1、第2各半導体部のバン
ド不連続による抵抗増加傾向を抑制させ、一方、第2半
導体部と第3半導体部との境界付近にピーク1度を有す
るイオン注入領域は第2、第3半導体部の間のへテロ界
面の存在や低Φヤリ71度層による抵抗増加傾向を抑制
させる。
(へ)実施例 本発明の実施例を図UfJに従い説明する。第1図は第
1実施例を用いてHW M Tを構成したものの要部断
面図である。
第1図において、il+は半絶縁性Ga A S材料(
以下GaAs材料を第1半導体材料とい5)からなる基
板で、この基板の上部にはイオンアンドープの第1半導
体材料よシなる第1半導体部(2)を備えている。本実
施例とは異なシ、第1半導体部がWi仮を兼ねるように
構成しても良い。尚、この第1半導体部(2)の厚さは
1μmにしている。この第1半導体部(2)上には、n
型イオン(Siイオン)をドープ(ドーグ渣2 X 1
0’に)してなるArGaAs材料(以下第2半導体材
料という)からなる第2半導体部(3)が設けられてい
る(厚さ500X)。(4)はこの第2半導体部(3)
上に形成されている第3半導体部であり、このg6半導
体部は第1半導体材料からなりSiイオンがドープ(ド
ープ量2 x 10”/” )されている。厚さは50
0Xである。
このように構成してなる半導体構体上にはゲート電極と
なるショットキwtfI(51と、ソース・ドレイン各
電極となるオーミック電極161+71とを形成してい
る。ショットキ電極(5)はその下のへテロ接合部に電
界作用を付与するように第3半導体部(4)の凹部に形
成されている。一方、オーミック電極(6)(7)は耐
熱性の優れたオーミック電極を得るため、第3半導体部
側から順次、Ge/In/Mo/W t−積層してなる
4層構造に形成している。
f81f91はオーミック電極f61171直下の第3
、第2、第1各半導体部(4)(31+21内に形成し
てなるイオン注入領域であり、このイオン注入領域を形
成する之めのイオン注入条件は加速電圧120KeV、
ドーズtsxto’%−である。ここで、このイオン注
入領域f81f91は第1半導体部(2)と第2半導体
部13)との境界付近でピーク濃度を持つように構成さ
れている。このHEMTのゲート・ソース間の寄生抵抗
(R2]は、このようなイオン注入領域を持之ない従来
の半導体構体に上記各電極を形成してなる14 E M
 Tの寄生抵抗(R1)に比べて小さい抵抗値を示す。
第2図は本発明の他の実施例を示すものである。
これは、第1図の第1実施例の半導体構体に、更に、イ
オン注入領wt111(fi+を形成したことを特徴と
するものである。このイオン注入領域を形成するための
イオン注入条件は加速電圧60KeV、ドーズis x
 1o’3ydでToシ、このイオン注入領域11αα
Dは第2半導体部(31と第3半導体部(4)との境界
付近でピーク濃度を持つように構成されている。この第
2実施例に基づ(HEMTのゲート・ソース間の寄生抵
抗(RS )は、上記寄生抵抗(R2)よシも更に小さ
い抵抗値を示す。
第3図は本発明の更に他の実施例を示すものである。こ
れは、第1実施例に比べて、第2半導体部の厚さ、第3
半導体部の構成、及びイオン注入領域形成のためのイオ
ン注入条件を変更したものである。即ち、第2半導体部
(3)の厚さは25ONであり、第3半導体部(4)は
厚さ200Aのn型の第1半導体材料(ドープM 3 
x 1017/15 )からなる内部層(4a)と該内
部層上に形成されている5ooXのn型の第1半導体材
料(ドープ量2×1018S〕からなる外部層(4b)
とを備えておシ、イオン注入領域(81f91のイオン
注入条件は加速電圧110KeV、ドーズts x 1
o13ycivc設定している。上記内部層(4a)は
ゲート部のリーク電流低減の九めに利用される。この第
3実施例に基づ<HBMTのゲート・ソース間の寄生抵
抗(R5)は、上記イオン注入領Mf81i91を持た
ない半導体構体に形成してなるHEMTの寄生抵抗(R
4〕に比べて小さい抵抗値を示す。
第4図は本発明の更に他の実施例を示すものである。こ
れは、第3図の実施例の半導体構体に、更に、イオン注
入領域任■aυを形成したことを特徴とするものである
。このイオン注入領域を形成するためのイオン注入条件
は加速電圧80KeV、ドーズ量5 x 1 (3”7
cw’でアシ、このイオン注入領填U旧υは第2半導体
部(31と第3半導体部(4a)との境界付近でピーク
濃度を持つように構成されている。この実施例に基づ<
HEMTのゲート・ソ−ス間の寄生抵抗(R6)は上記
寄生抵抗(R5)よりも更に小さい抵抗値を示す。
第3図は本発明の更に他の実施例を示すものである。こ
れは、第1実施例に比べて、第2半導体部の構成を変更
したものである。即ち、第2半導体部(3)は厚さ25
0Xのn型の第2半導体材料(ドープ槍2 X 10’
シー)からなる内部層(6a)と、該内部層上に形成さ
れている500Xのn型の第2半導体材料(ドープf 
2 X 10”/’3’)からなる外部層(5b)とを
備えている。内部層(5a)の組成は上述の各実施例に
おける第2半導体部と同様、Alo27GaO575A
S であるが、外部層(3b)の組成はA lax G
a+−xAs (0<X≦0.27)としている。本実
施例におけるイオン注入領域(81i91のイオン注入
条件は第1実施例と同様、加速電圧120 KeV、ド
ースkk 5 X 1 o1′/cs2であり、このイ
オン注入領域f81f91は第1半導体部(2)と第2
半導体部(5a)との境界付近でピーク濃度を持つよう
に構成されている。この半導体溝体を用いてなるHBM
Tのゲート・ソース間の寄生抵抗(R6)は、このよう
なイオン注入領域を持たない半導体構体をベースに構成
してなるHEMTの寄生抵抗(R7)に比べて小さい抵
抗値を示す。
第3図は本発明の更に他の実施例を示すものである。こ
れは、第3図の実施例の半導体構体に、更に、イオン注
入領域ill fl 11を形成したことを特徴とする
ものである。このイオン注入領域を形成する九めのイオ
ン注入条件は第2実施例と同様、加速電圧60I(eV
、ドーズH5x 10”7ct’であυ、このイオン注
入領域+1(lflllは第2半導体部(6b)と第3
半導体部(4)との境界付近でピーク濃度を持つように
構成されている。この実施例に基づく14gMTのゲー
ト・ソース間の寄生抵抗(R9〕は上記寄生抵抗(R8
)よりも更に小さい抵抗値を示す。
上記各寄生抵抗(1413〜(1<9)はHEMTのゲ
ートに定電流を流し、ドレインバイアスを変化させたと
きの、ゲート・ソース間゛鑞圧とソース電流との関係か
ら導出してなるもので、上記各寄生抵抗はそれぞれ次の
抵抗値(単位オーム]を示した。
R1=4.1.   R2社5.0.   R4l場2
.4゜R4=4.5.   R5=3.2.   R6
電2.6゜R7”4.0.   Re”2.9.   
R9−”2.5゜(ト)発明の効果 本発明の半導体装置は第1半導体部と第2半導体部との
境界付近にピーク濃度を有するイオン注入領域を設けて
いるので、このイオン注入領域が第1、第2半導体部の
バンド不連続による抵抗増加傾向を抑制させ、この半導
体構体に耐熱性の潰れたオーミック電標を持つHEMT
を構成しても寄生抵抗を小さくすることができる。又、
第2半導体部と第3半導体部との境界付近にピーク濃度
を有するイオン注入領域を更に形成するようにすれば、
両生導体部間のへテロ界面の存在や低キヤリア濃度層に
よる抵抗増加傾向を抑制させることができ、更に寄生抵
抗の抵抗値を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図、第4図、第3図、第3図はそ
れぞれ本発明装置の異なる実施例の概略構成図、@7図
は従来装置の概略構成図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオンアンドープの第1半導体材料からなる第1半
    導体部を有する基板の該第1半導体部上に、イオンドー
    プの第2半導体材料からなる第2半導体部を形成し、こ
    の第2半導体部上にイオンドープの第1半導体材料から
    なる第3半導体部を形成し、更にこの第3半導体部上に
    該第3半導体部にオーミック接続されている電極を形成
    してなる半導体装置において、前記電極直下の前記第3
    、第2、第1各半導体部内に、前記第1半導体部と第2
    半導体部との境界付近にピーク濃度を有するようにイオ
    ン注入領域を形成していることを特徴とする半導体装置
    。 2、イオンアンドープの第1半導体材料からなる第1半
    導体部を有する基板の該第1半導体部上に、イオンドー
    プの第2半導体材料からなる第2半導体部を形成し、こ
    の第2半導体部上にイオンドープの第1半導体材料から
    なる第3半導体部を形成し、更にこの第3半導体部上に
    該第3半導体部にオーミック接続されている電極を形成
    している半導体装置において、前記電極直下の前記第3
    、第2、第1各半導体部内に、前記第1半導体部と前記
    第2半導体部との境界付近並びに前記第2半導体部と前
    記第3半導体部との境界付近にそれぞれピーク濃度を有
    するようにイオン注入領域を形成していることを特徴と
    する半導体装置。 3、請求項1又は2の前記電極は、Ge/In/Mo/
    Wの層構造であることを特徴とする半導体装置。 4、前記第3半導体部はイオン濃度が異なる2層構造で
    あり、イオン濃度の低い層が前記第2半導体部側に配設
    されていることを特徴とする請求項1又は2又は3記載
    の半導体装置。 5、前記第1半導体材料はGaAsであり、前記第2半
    導体材料はAlGaAsであり、前記第2半導体部はA
    lの組成比の異なる2層を有し、Alの組成比の大きい
    層が前記第1半導体部側に配設されていることを特徴と
    する請求項1又は2又は3記載の半導体装置。
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