JPH02128435A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH02128435A JPH02128435A JP63281928A JP28192888A JPH02128435A JP H02128435 A JPH02128435 A JP H02128435A JP 63281928 A JP63281928 A JP 63281928A JP 28192888 A JP28192888 A JP 28192888A JP H02128435 A JPH02128435 A JP H02128435A
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- H10D30/01—Manufacture or treatment
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/43—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having one-dimensional [1D] charge carrier gas channels, e.g. quantum wire FETs or transistors having 1D quantum-confined channels
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- 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
- H10D30/4755—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 having wide bandgap charge-carrier supplying layers, e.g. modulation doped HEMTs such as n-AlGaAs/GaAs HEMTs
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は共通したオーミック電極及び共通したゲート電
極から構成され、且つ動作層が細線状に仕切られており
、量子a線を形成していることを特徴とする半導体装置
及びその製造方法に関するものである。
極から構成され、且つ動作層が細線状に仕切られており
、量子a線を形成していることを特徴とする半導体装置
及びその製造方法に関するものである。
(従来の技術)
近年、分子線エピタキシー(Molecular Be
amEpitaxy; MBE)や原子層エピタキシー
(Atomic LayerEpitaxy; ALE
)等に代表されるようなエビキシャル成長技術をはじめ
、原子層単位で膜厚を制御し、界面の乱れが1,2原子
層に抑えられた良質のへテロ構造の作製が可能となって
いる。又、不純物の添加を選択的に行うことにより、ペ
テロ界面上に高移動度の2次元電子ガス系を形成しうる
ようなってきた。一方半導体素子の集積化、高速化の要
請から、素子の微細化が叫ばれ、その加工技術も大きく
発展を遂げている。量産レベルでは既に1/Qm級のゲ
ート加工が行われつつあり、研究レベルでは実に0.1
pmを下回る微細加工も可能となっている。
amEpitaxy; MBE)や原子層エピタキシー
(Atomic LayerEpitaxy; ALE
)等に代表されるようなエビキシャル成長技術をはじめ
、原子層単位で膜厚を制御し、界面の乱れが1,2原子
層に抑えられた良質のへテロ構造の作製が可能となって
いる。又、不純物の添加を選択的に行うことにより、ペ
テロ界面上に高移動度の2次元電子ガス系を形成しうる
ようなってきた。一方半導体素子の集積化、高速化の要
請から、素子の微細化が叫ばれ、その加工技術も大きく
発展を遂げている。量産レベルでは既に1/Qm級のゲ
ート加工が行われつつあり、研究レベルでは実に0.1
pmを下回る微細加工も可能となっている。
以上の結晶成長技術と微細加工技術により高速デバイス
素子の作製がなされ、その素子特性の向上がなされてき
ている。特に2次元系のデバイス素子として選択ドープ
構造2次元電子ガス電界効果トランジスタはその飛躍的
な高速特性及び雑音特性により既に広く実用化されてい
る。上記技術をもってすれば更に低次元の電子系の形成
が可能である。ド・ブロイ波長程度の径をもつ細線を作
製した場合には高移動度が期待できることもあって、そ
の1次元系の伝導現象の研究解明、更にデバイスへの応
用が試みられている。ド・ブロイ波長程度の細線中では
電子の運動は量子化され、1次元的な振舞を示すように
なる。1次元系に於いては不純物ポテンシャルの影響を
受けにくくなり散乱確率を低下し、従って2次元系、3
次元系に比べて高移動度が期待できる。
素子の作製がなされ、その素子特性の向上がなされてき
ている。特に2次元系のデバイス素子として選択ドープ
構造2次元電子ガス電界効果トランジスタはその飛躍的
な高速特性及び雑音特性により既に広く実用化されてい
る。上記技術をもってすれば更に低次元の電子系の形成
が可能である。ド・ブロイ波長程度の径をもつ細線を作
製した場合には高移動度が期待できることもあって、そ
の1次元系の伝導現象の研究解明、更にデバイスへの応
用が試みられている。ド・ブロイ波長程度の細線中では
電子の運動は量子化され、1次元的な振舞を示すように
なる。1次元系に於いては不純物ポテンシャルの影響を
受けにくくなり散乱確率を低下し、従って2次元系、3
次元系に比べて高移動度が期待できる。
1次元系量子細線を応用した半導体装置としていくつか
の構造が提案されている。例えばY、C,Changら
がアプライド・フィジックス・レターズ(Applye
dPhysics Letters)第47巻1324
頁で提案しているものがあげられる。第4図はそのFi
g、1として示されているものである。第4図(a)に
示すようにAIの組成の異なるAlxlGa、 、As
/AlX2Ga、 、□As超格子構造の側面にGaA
s井戸層、Alx3Ga、−xaAs障壁層を再成長し
、AlXlGa1−x1AslGaAslAlx3Ga
1−X3As、Alx2Ga1−x2AslGaAs/
Alx3Ga、−x3As量子井戸のエネルギー順位に
差が生じるのを利用しており、GaAsバッファー層中
に1次元細線が形成される。第4図(b)、(c)は各
々xy平面上、zx平面上でみた場合のエネルギー準位
の構造を示している。又、D、B、Ren5chらがア
イ・イー・イー・イー・トランザクションの第ED−3
4巻2232頁に示しているようなものもある。第5図
に示しているのはそのFig、1として掲載されている
図である。不純物無添加GaAs基板に対し、ソース、
ドレイン方向に平行にFIB(Focused Ion
Beam)18により細線状にSiイオンを複数本イ
オン注入し、伝導層20を形成している。又、この他に
も、干渉露光によりストライプ状のゲートを形成したG
aAs/AlGaAs選択ドープ構造電界効果トランジ
スタに対し、ゲート電圧をかけて伝導層を擬1次元化す
なるなどの例も発表されている。
の構造が提案されている。例えばY、C,Changら
がアプライド・フィジックス・レターズ(Applye
dPhysics Letters)第47巻1324
頁で提案しているものがあげられる。第4図はそのFi
g、1として示されているものである。第4図(a)に
示すようにAIの組成の異なるAlxlGa、 、As
/AlX2Ga、 、□As超格子構造の側面にGaA
s井戸層、Alx3Ga、−xaAs障壁層を再成長し
、AlXlGa1−x1AslGaAslAlx3Ga
1−X3As、Alx2Ga1−x2AslGaAs/
Alx3Ga、−x3As量子井戸のエネルギー順位に
差が生じるのを利用しており、GaAsバッファー層中
に1次元細線が形成される。第4図(b)、(c)は各
々xy平面上、zx平面上でみた場合のエネルギー準位
の構造を示している。又、D、B、Ren5chらがア
イ・イー・イー・イー・トランザクションの第ED−3
4巻2232頁に示しているようなものもある。第5図
に示しているのはそのFig、1として掲載されている
図である。不純物無添加GaAs基板に対し、ソース、
ドレイン方向に平行にFIB(Focused Ion
Beam)18により細線状にSiイオンを複数本イ
オン注入し、伝導層20を形成している。又、この他に
も、干渉露光によりストライプ状のゲートを形成したG
aAs/AlGaAs選択ドープ構造電界効果トランジ
スタに対し、ゲート電圧をかけて伝導層を擬1次元化す
なるなどの例も発表されている。
(発明が解決しようとする問題点)
従来の技術で述べた例の中のいくつかに示したような再
成長を含むプロセスにより作製される構造の半導体装置
は、デバイス作製上その条件設定が困難であり、プロセ
ス自体の複雑化を招く。
成長を含むプロセスにより作製される構造の半導体装置
は、デバイス作製上その条件設定が困難であり、プロセ
ス自体の複雑化を招く。
動作層が量子細線構造であるような半導体装置を得るも
っとも簡単な方法は、2次元電子ガス層をメサにより細
かないくつかの部分に分割することである。その上で各
動作層上に共通したゲート電極を形成する。この場合厳
密な微細量子細線を形成するのは困難であるが、擬1次
元細線構造の半導体装置を作製する上では充分であり、
この構造によっても量子細線の効果をデバイス性能に反
映させる上では大いに期待できる。この場合量も問題と
なるのは、メサエッヂに於て2次元電子ガス層とゲート
電極金属の接触部分が増え、実質上の接触面積が増大す
る。これはゲートリークの増大を弓き起し、又耐圧の低
減を招くこととなる。通常の選択ドープ構造2次元電子
ガスFETの場合にはこのような箇所が少ないため動作
する上ではほとんど問題とならないが、ここで考えてい
るような構造のFETに対してはこの問題は深刻であり
、特にInGaAs/InAlAs系等の材料系を用い
る場合などは装置作動上の大きな欠点となる。
っとも簡単な方法は、2次元電子ガス層をメサにより細
かないくつかの部分に分割することである。その上で各
動作層上に共通したゲート電極を形成する。この場合厳
密な微細量子細線を形成するのは困難であるが、擬1次
元細線構造の半導体装置を作製する上では充分であり、
この構造によっても量子細線の効果をデバイス性能に反
映させる上では大いに期待できる。この場合量も問題と
なるのは、メサエッヂに於て2次元電子ガス層とゲート
電極金属の接触部分が増え、実質上の接触面積が増大す
る。これはゲートリークの増大を弓き起し、又耐圧の低
減を招くこととなる。通常の選択ドープ構造2次元電子
ガスFETの場合にはこのような箇所が少ないため動作
する上ではほとんど問題とならないが、ここで考えてい
るような構造のFETに対してはこの問題は深刻であり
、特にInGaAs/InAlAs系等の材料系を用い
る場合などは装置作動上の大きな欠点となる。
この問題を避けるため、チャネル層のすぐ上に数十穴の
スペーサを設け、エツチングをそこで停止させることで
ゲート金属とチャネルの直接的な接触を回避し、ゲート
リークの問題を解消する方法も考えられる。しかしエツ
チングをスペーサで停止させるような選択的なエツチン
グは大変難しく、選択ドープ構造2DEGFETをこの
量子細線構造FETに応用するような場合には、電子の
供給層である不純物添加AlGaAs層に於けるAlの
モル比の値をスペーサである不純物無添加AlGaAs
層に於けるAIのモル比に比べ充分に下げる必要がある
。すると電子のシート濃度が低下してしまい素子特性の
劣化につながる。
スペーサを設け、エツチングをそこで停止させることで
ゲート金属とチャネルの直接的な接触を回避し、ゲート
リークの問題を解消する方法も考えられる。しかしエツ
チングをスペーサで停止させるような選択的なエツチン
グは大変難しく、選択ドープ構造2DEGFETをこの
量子細線構造FETに応用するような場合には、電子の
供給層である不純物添加AlGaAs層に於けるAlの
モル比の値をスペーサである不純物無添加AlGaAs
層に於けるAIのモル比に比べ充分に下げる必要がある
。すると電子のシート濃度が低下してしまい素子特性の
劣化につながる。
本発明は上記のような問題を解決し、しかも特性の向上
が期待できる新規構造の量子細線半導体装置と共に、そ
の製造方法を提供するものである。
が期待できる新規構造の量子細線半導体装置と共に、そ
の製造方法を提供するものである。
(問題点を解決する手段)
本発明の電界効果トランジスタは、高抵抗GaAs基板
上に不純物無添加GaAs層、不純物無添加InGaA
s層から成るチャネル層、不純物無添加AlGaAs層
、不純物添加AlGaAs層がこの順に積層され、該チ
ャネル層の両側にこのチャネル層を挾むように相対する
一対のオーミック電極と、この両オーミック電極間にお
いて前記不純物添加AlGaAs層が細線状に形成され
てあり、さらにこの細線状の不純物添加AlGaAs層
上にチャネル層に対し垂直方向に形成されたゲート電極
とを備えてなることを特徴とする。又、前記不純物添加
AlGaAs層のAlモル比Xと前記不純物無添加Al
GaAs層のAlモル比yが0≦x<y≦1の関係を満
たしており、かつ前記不純物無添加AlGaAs層と前
記不純物添加AlGaAs層の選択的なエツチングが可
能であるようにXとyの値を設定しておくことにより、
前記半導体装置を製造することが容易である。実際には
、半絶縁性GaAs基板に不純物無添加GaAs層、不
純物無添加InGaAs層、不純物無添加AlGaAs
層、不純物添加AlGaAs層をこの順に結晶成長させ
る工程と、前記不純物添加AlGaAs層を前記不純物
無添加AlGaAs層に対して選択的にライン状に形成
する工程と、前記不純物添加AlGaAs層上にオーミ
ック電極を形成する工程と、該オーミック電極間にあっ
て前記不純物添加AlGaAs層及び前記不純物無添加
AlGaAs層上にゲート電極を形成する工程とを備え
たことを特徴とする製造方法により先に述べたような半
導体装置の作製が可能となる。
上に不純物無添加GaAs層、不純物無添加InGaA
s層から成るチャネル層、不純物無添加AlGaAs層
、不純物添加AlGaAs層がこの順に積層され、該チ
ャネル層の両側にこのチャネル層を挾むように相対する
一対のオーミック電極と、この両オーミック電極間にお
いて前記不純物添加AlGaAs層が細線状に形成され
てあり、さらにこの細線状の不純物添加AlGaAs層
上にチャネル層に対し垂直方向に形成されたゲート電極
とを備えてなることを特徴とする。又、前記不純物添加
AlGaAs層のAlモル比Xと前記不純物無添加Al
GaAs層のAlモル比yが0≦x<y≦1の関係を満
たしており、かつ前記不純物無添加AlGaAs層と前
記不純物添加AlGaAs層の選択的なエツチングが可
能であるようにXとyの値を設定しておくことにより、
前記半導体装置を製造することが容易である。実際には
、半絶縁性GaAs基板に不純物無添加GaAs層、不
純物無添加InGaAs層、不純物無添加AlGaAs
層、不純物添加AlGaAs層をこの順に結晶成長させ
る工程と、前記不純物添加AlGaAs層を前記不純物
無添加AlGaAs層に対して選択的にライン状に形成
する工程と、前記不純物添加AlGaAs層上にオーミ
ック電極を形成する工程と、該オーミック電極間にあっ
て前記不純物添加AlGaAs層及び前記不純物無添加
AlGaAs層上にゲート電極を形成する工程とを備え
たことを特徴とする製造方法により先に述べたような半
導体装置の作製が可能となる。
(作用)
本発明の目的は、正系を用いた選択ドープ構造電界効果
トランジスタに量子細線構造を適用し、加えて該半導体
装置の製造方法を提供することにある。
トランジスタに量子細線構造を適用し、加えて該半導体
装置の製造方法を提供することにある。
GaAs/AlGaAs系に対する歪層としてはInG
aAs層を用い、メサエッヂ部分でゲート電極金属と能
動層である量子井戸層が接触することで起こるゲートリ
ークの問題を回避すること、加えてスペーサとしての役
割を持たせることを意図して不純物無添加のAlGaA
s層を不純物添加AlGaAs層と不純物無添加InG
aAs層の間に挿入している。不純物添加AlGaAs
層と不純物無添加AlGaAs層に於ける各々のAIの
モル比を選択エツチング可能である様な値に設定するこ
とにより量子細線形成時におけるメサエッチングの際に
エツチングが不純物無添加InGaAs層にまで達しな
いようにするためのストッパーとして不純物無添加Al
GaAs層を用いることが可能となる。ゲート電極金属
は常に不純物添加AlGaAs層、あるいは不純物無添
加AlGaAs層上に形成されていることになり、量子
井戸と直接接触することはない。従ってゲートリークの
心配がなく耐圧の劣化も避けられる。
aAs層を用い、メサエッヂ部分でゲート電極金属と能
動層である量子井戸層が接触することで起こるゲートリ
ークの問題を回避すること、加えてスペーサとしての役
割を持たせることを意図して不純物無添加のAlGaA
s層を不純物添加AlGaAs層と不純物無添加InG
aAs層の間に挿入している。不純物添加AlGaAs
層と不純物無添加AlGaAs層に於ける各々のAIの
モル比を選択エツチング可能である様な値に設定するこ
とにより量子細線形成時におけるメサエッチングの際に
エツチングが不純物無添加InGaAs層にまで達しな
いようにするためのストッパーとして不純物無添加Al
GaAs層を用いることが可能となる。ゲート電極金属
は常に不純物添加AlGaAs層、あるいは不純物無添
加AlGaAs層上に形成されていることになり、量子
井戸と直接接触することはない。従ってゲートリークの
心配がなく耐圧の劣化も避けられる。
(実施例)
以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。半絶縁性GaAs基板1上に不純物無添加GaAs層
2を適当な厚みで成長させる。この時の厚みはチャネル
に対し基板1からの影響が無視できる程度の厚みを意味
する。続いて不純物無添加InGaAs層3を量子井戸
が形成されるのに充分な厚み例えば150A成長させる
。ここでのInのモル比は0.15とする。続いて不純
物無添加Alo、、Gao、85As層4を適当な厚み
例えば30人成長させ、引続き例えば2X10 cm
程度に不純物添加されたAlo、3Gao、7As層
5を適当な厚み例えば500人成長させる。以上で基板
の成長工程を終了する(第2図(a))。
。半絶縁性GaAs基板1上に不純物無添加GaAs層
2を適当な厚みで成長させる。この時の厚みはチャネル
に対し基板1からの影響が無視できる程度の厚みを意味
する。続いて不純物無添加InGaAs層3を量子井戸
が形成されるのに充分な厚み例えば150A成長させる
。ここでのInのモル比は0.15とする。続いて不純
物無添加Alo、、Gao、85As層4を適当な厚み
例えば30人成長させ、引続き例えば2X10 cm
程度に不純物添加されたAlo、3Gao、7As層
5を適当な厚み例えば500人成長させる。以上で基板
の成長工程を終了する(第2図(a))。
次に素子間分離を意図してメサエッチングを行うわけで
あるが、量子細線を形成させるためゲート電極が形成さ
れるチャネル部分を2つ以上の部分に細かく分割する工
程もこのメサ形成時に同時に行うものとする。分割方向
はチャネル方向である。細線の形成にあたる表面不純物
添加AlGaAs層5のエツチングにおいては不純物添
加AlGaAs及び不純物無添加AlGaAsのAlモ
ル比の違いによってエツチングを不純物無添加AlGa
As層4の表面で停止させることができる。メサエッチ
ングには例えばハロゲン系のガスを主成分とするガスを
用いたRIE(Reactive−Ion−Echin
g)を使用することで容易に可能である。先に不純物無
添加AlGaAs層4の厚みを30人としたがRIEに
対するストッパーとして使用するにはこの程度の厚みを
擁することで充分である。エツチング工程の実際はレジ
スト9を用いた露光現像工程によりチャネルに相当する
部分のパターニングを行い(第2図(b))、そのレジ
スト9をマスクとして結晶のエツチングを行う(第2図
(e)、(d))。パターニングの際には光学マスクに
よる露光でも良いが、量子効果を期待するためにはより
細線の間隔を狭くすることが要求されるため現状では荷
電粒子線露光を用いることが望ましいといえる。以上の
ようにして本実施例では量子細線の巾として111m、
0.5pm、0.2511m、0.111mの場合を各
々作製した。
あるが、量子細線を形成させるためゲート電極が形成さ
れるチャネル部分を2つ以上の部分に細かく分割する工
程もこのメサ形成時に同時に行うものとする。分割方向
はチャネル方向である。細線の形成にあたる表面不純物
添加AlGaAs層5のエツチングにおいては不純物添
加AlGaAs及び不純物無添加AlGaAsのAlモ
ル比の違いによってエツチングを不純物無添加AlGa
As層4の表面で停止させることができる。メサエッチ
ングには例えばハロゲン系のガスを主成分とするガスを
用いたRIE(Reactive−Ion−Echin
g)を使用することで容易に可能である。先に不純物無
添加AlGaAs層4の厚みを30人としたがRIEに
対するストッパーとして使用するにはこの程度の厚みを
擁することで充分である。エツチング工程の実際はレジ
スト9を用いた露光現像工程によりチャネルに相当する
部分のパターニングを行い(第2図(b))、そのレジ
スト9をマスクとして結晶のエツチングを行う(第2図
(e)、(d))。パターニングの際には光学マスクに
よる露光でも良いが、量子効果を期待するためにはより
細線の間隔を狭くすることが要求されるため現状では荷
電粒子線露光を用いることが望ましいといえる。以上の
ようにして本実施例では量子細線の巾として111m、
0.5pm、0.2511m、0.111mの場合を各
々作製した。
続いてソース電極金属7及びドレイン電極金属8をレジ
ストを用いた蒸着リフトオフ法により形成し、アロイに
よりオーミック電極を形成する(第2図(e))。ある
いはイオン注入により導電部分を形成することも考えら
れよう。オーミック電極8及び9が形成された時点でチ
ャネル部分は細い細線状に分割されていることになる。
ストを用いた蒸着リフトオフ法により形成し、アロイに
よりオーミック電極を形成する(第2図(e))。ある
いはイオン注入により導電部分を形成することも考えら
れよう。オーミック電極8及び9が形成された時点でチ
ャネル部分は細い細線状に分割されていることになる。
ここでこのチャネル部分にゲートを形成するわけである
が、レジストを用いた蒸着リフトオフによりゲート形成
を行うのが一般的である。微細ゲートを形成するという
観点に立てば荷電粒子線を用いた露光現像行為を行うの
が最も優れていると考えられる。例えばPMMA(Po
ly−Methyl−Meth−Acrylate)等
のようなレジスト11を用いて荷電粒子線10の直描に
より微細ゲートのレジスト開ロバターン12を形成しく
第2図(f)、(g))、ゲート金属13例えばTi/
AIあるいはTi/Pt/Au等を蒸着しく第2図(h
)、リフトオフすることによりゲート電極6を形成する
(第2図(i))。ゲート電極6はオーミック間のエツ
チングされた形状を反映して波うった形を示すことにな
る。以上本発明の一実施例を示したが本実施例において
は製法上、ゲート電極は不純物添加AlGaAs層およ
び不純物無添加AlGaAs層の両方の層上に形成され
ているが本発明における半導体装置の構造においては動
作する上ではゲート電極は不純物添加AlGaAs層上
に形成されていればよく、必ずしも不純物無添加AlG
aAs層上に形成される必要はない。
が、レジストを用いた蒸着リフトオフによりゲート形成
を行うのが一般的である。微細ゲートを形成するという
観点に立てば荷電粒子線を用いた露光現像行為を行うの
が最も優れていると考えられる。例えばPMMA(Po
ly−Methyl−Meth−Acrylate)等
のようなレジスト11を用いて荷電粒子線10の直描に
より微細ゲートのレジスト開ロバターン12を形成しく
第2図(f)、(g))、ゲート金属13例えばTi/
AIあるいはTi/Pt/Au等を蒸着しく第2図(h
)、リフトオフすることによりゲート電極6を形成する
(第2図(i))。ゲート電極6はオーミック間のエツ
チングされた形状を反映して波うった形を示すことにな
る。以上本発明の一実施例を示したが本実施例において
は製法上、ゲート電極は不純物添加AlGaAs層およ
び不純物無添加AlGaAs層の両方の層上に形成され
ているが本発明における半導体装置の構造においては動
作する上ではゲート電極は不純物添加AlGaAs層上
に形成されていればよく、必ずしも不純物無添加AlG
aAs層上に形成される必要はない。
本発明に於けるデバイス形状を第1図(a)、(b)に
示し、そのエネルギーダイヤグラムを第3図に示す。
示し、そのエネルギーダイヤグラムを第3図に示す。
(発明の効果)
本発明においては不純物無添加AlGaAs層の存在に
よりゲート金属と量子井戸層に於ける電子ガスが直接接
触することはなく、したがって、ゲートリークの心配は
ない。又、InGaAs層の歪層を用いた量子井戸の存
在により電子供給層である不純物添加AlGaAsに於
けるAlのモル比を下げることが可能であることからD
Xセンター等のAlGaAsに於ける深い準位が現れな
い等の利点がある。本発明によりこれらの利点を活かし
、ピンチオフ特性良く、高相互コンタクタンスが期待で
きる擬1次元細線構造の半導体装置が得られる。又、不
純物添加AlGaAs層、及び不純物無添加AlGaA
s層の各々のAlモル比を操作することによりエツチン
グに於ける選択比を得ることができるので、このような
構造の半導体装置の製造に関してはRIE等の利用によ
り選択エツチングを用いることが出来、プロセスの条件
設定に於て大幅な簡略化が可能である。
よりゲート金属と量子井戸層に於ける電子ガスが直接接
触することはなく、したがって、ゲートリークの心配は
ない。又、InGaAs層の歪層を用いた量子井戸の存
在により電子供給層である不純物添加AlGaAsに於
けるAlのモル比を下げることが可能であることからD
Xセンター等のAlGaAsに於ける深い準位が現れな
い等の利点がある。本発明によりこれらの利点を活かし
、ピンチオフ特性良く、高相互コンタクタンスが期待で
きる擬1次元細線構造の半導体装置が得られる。又、不
純物添加AlGaAs層、及び不純物無添加AlGaA
s層の各々のAlモル比を操作することによりエツチン
グに於ける選択比を得ることができるので、このような
構造の半導体装置の製造に関してはRIE等の利用によ
り選択エツチングを用いることが出来、プロセスの条件
設定に於て大幅な簡略化が可能である。
第1図(a)、(b)は本発明に於ける量子細線半導体
装置の構造を示す図であり、第2図(a)〜(i)は本
発明に於ける量子細線半導体装置の製造方法を示す概念
図である。又、第3図は本発明の量子細線半導体装置の
エネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。第4図
、第5図は今までに発表されている量子細線半導体装置
の実施例を示す図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・不純物無添加GaAs層 3・・・不純物無添加InGaAs層 4・・・不純物無添加AlGaAs層 5・・・不純物添加AlGaAs層 6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極 8・・・ドレイン電極 9・・・レジスト 10・・・荷電粒子線 11・・・レジスト 12・・・開口部 13・・・ゲート金属 14・・・フェルミ準位 15・AlxlGa、 、□As層 16−Alx2Ga、−X2As層 17・・・AlX3Ga□−x3As層18・GaAs
層 19・・・FIB 20・・・伝導層 21・・・高抵抗層
装置の構造を示す図であり、第2図(a)〜(i)は本
発明に於ける量子細線半導体装置の製造方法を示す概念
図である。又、第3図は本発明の量子細線半導体装置の
エネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。第4図
、第5図は今までに発表されている量子細線半導体装置
の実施例を示す図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・不純物無添加GaAs層 3・・・不純物無添加InGaAs層 4・・・不純物無添加AlGaAs層 5・・・不純物添加AlGaAs層 6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極 8・・・ドレイン電極 9・・・レジスト 10・・・荷電粒子線 11・・・レジスト 12・・・開口部 13・・・ゲート金属 14・・・フェルミ準位 15・AlxlGa、 、□As層 16−Alx2Ga、−X2As層 17・・・AlX3Ga□−x3As層18・GaAs
層 19・・・FIB 20・・・伝導層 21・・・高抵抗層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半絶縁性GaAs基板上に不純物無添加GaAs層
、不純物無添加InGaAs層からなるチャネル層、不
純物無添加AlGaAs層及び不純物添加AlGaAs
層とがこの順に積層された半導体装置において、該チャ
ネル層の両側にこのチャネル層を挟むように相対して前
記不純物添加AlGaAs層上に形成された一対のオー
ミック電極と、この両オーミック電極間において、前記
不純物添加AlGaAs層が細線状に形成されてあり、
さらにこの細線状の不純物添加AlGaAs層上に、チ
ャネル層に対し垂直方向にゲート電極が形成された構造
を備えてなることを特徴とする半導体装置。 2)前記不純物添加AlGaAs層のAlモル比xと前
記不純物無添加AlGaAs層のAlモル比yが0≦x
<y≦1の関係を満たしており、かつ前記不純物無添加
AlGaAs層と前記不純物添加AlGaAs層の選択
的なエッチングが可能であるようにxとyの値が設定さ
れて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)半絶縁性GaAs基板に不純物無添加GaAS層、
不純物無添加InGaAs層、不純物無添加AlGaA
s層、不純物添加AlGaAs層をこの順に結晶成長さ
せる工程と、前記不純物無添加AlGaAs層を選択的
に除去し前記不純物無添加AlGaAs層が部分的に露
出した細線状の構造を形成する工程と、前記不純物添加
AlGaAs層上にオーミック電極を形成する工程と、
該オーミック電極間にあって前記不純物添加AlGaA
s層及び前記不純物無添加AlGaAs層上にゲート電
極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281928A JPH0812913B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US07/431,245 US5119151A (en) | 1988-11-07 | 1989-11-03 | Quasi-one-dimensional channel field effect transistor having gate electrode with stripes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281928A JPH0812913B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02128435A true JPH02128435A (ja) | 1990-05-16 |
| JPH0812913B2 JPH0812913B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=17645895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63281928A Expired - Lifetime JPH0812913B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5119151A (ja) |
| JP (1) | JPH0812913B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120521A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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| US5264711A (en) * | 1992-09-15 | 1993-11-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Metal-encapsulated quantum wire for enhanced charge transport |
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| US9741811B2 (en) | 2014-12-15 | 2017-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated circuit devices including source/drain extension regions and methods of forming the same |
| CN105895686A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-08-24 | 苏州能讯高能半导体有限公司 | 高电子迁移率晶体管器件及其制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4733282A (en) * | 1985-08-13 | 1988-03-22 | International Business Machines Corporation | One-dimensional quantum pipeline type carrier path semiconductor devices |
| JP2609587B2 (ja) * | 1986-04-21 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63281928A patent/JPH0812913B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-03 US US07/431,245 patent/US5119151A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120521A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5119151A (en) | 1992-06-02 |
| JPH0812913B2 (ja) | 1996-02-07 |
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