JPH02295135A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02295135A
JPH02295135A JP1115134A JP11513489A JPH02295135A JP H02295135 A JPH02295135 A JP H02295135A JP 1115134 A JP1115134 A JP 1115134A JP 11513489 A JP11513489 A JP 11513489A JP H02295135 A JPH02295135 A JP H02295135A
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inp
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gate electrode
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Tatsuya Ohori
達也 大堀
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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】 〔概要〕 InP系化合物半導体材料を用いた高電子移動度トラン
ジスタ(high  electronmobilit
y  transistor:[{EMT)で構成され
る半導体装置の改良に関し、同一の半絶縁性1nP基板
上にE/D型HEMTを制御性良く形成する為の構造を
提供することを目的とし、 InP基板上に順に形成されたInGaAsがらなるチ
ャネル層及びInAJAsがらなる第一のキャリヤ供給
層及びInPがらなる第一のエノチング停止層及びI 
nA7!Asがらなるエンハンスメント/デプレッショ
ン間差電圧生成層及び同じ( InPからなる第二のエ
ッチング停止層及びI nGaAsからなるコンタクト
層と、デプレッション型トランジスタ部分のゲート電極
形成領域に於いて表面から前記エンハンスメント/デプ
レッション間差電圧生成層表面まで貫通する開口と、エ
ンハンスメント型トランジスタ部分のゲート電極形成領
域に於いて表面から前記キャリヤ供給層表面まで貫通す
る開口と、前記デプレッション型トランジスタ部分に於
ける開口内に表出された前記エンハンスメント/デプレ
ッシゴン型差! 圧生成層表面にショットキ・コンタク
トするゲート電極と、前記エンハンスメント型トランジ
スタ部分に於ける開口内に表出された前記キャリヤ供給
層表面にショットキ・コンタクトするゲート電極とを備
えるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、InP系化合物半導体材料を用いた高電子移
動度トランジスタ(high  electron  
mobility  transisto r : H
 EMT)で構成される半導体装置の改良に関する。
現在、InP基板上に成長したInGaAsとInAj
!Asとで生成されるヘテロ接合を利用するHEMTが
注目されている。これは、従来がら多用されてきたGa
As系化合物半導体材料を用いたHEMT,即ち、Ga
As基板上に成長したGaAsとAj!GaAsとで生
成されるヘテロ接合を利用するHEMTに比較して高い
二次元キャリヤ・ガス濃度が得られること、及び、I 
nGaAs表面に生成される二次元キャリヤ・ガス層を
走行するキャリヤの速度がGaAs表面に生成される二
次元キャリヤ・ガス層を走行するキャリヤの速度に比較
して高速であることなどの利点があり、将来に向けて、
個別デバイスのみでなく集積回路の実現が期待されてい
る。
〔従来の技術〕
第3図は従来技術に依ったInGaAs/InAj7A
s系HIF,MTを説明する為の要部切断側面図を表し
ている。
図に於いて、 ■は半絶縁性1nP基板、 2はノン・ドープInGaAsチャネル層、3はn型1
nAIAs電子供給層、 4はn型1nGaAs:]:/タクト層、5はソース電
極、6はドレイン電極、7はゲート電極をそれぞれ示し
ている。
このHEMTを作成するには、半絶縁性1nP基板1上
に各半導体層を成長させ、ソース電極5及びドレイン電
極6を形成してから両電極間のコンタクト層4をウエッ
ト・エッチングして電子供給層3の一部を表出させ、そ
の上に例えばアルミニウム(AI!)からなるゲート電
極7を形成するようにしている。尚、コンタクト層4を
エッチングする場合、エッチャントとしては、例えば(
NH4 0H+H2 0f +Hz O)を用いると良
い。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記したl nGaAs/I nAIAs系HEMTで
集積回路を構成しようとすると、同じ半絶縁性1nP基
板上にエンハンスメント/デプレション(enhanc
ement/depletjon:E/D)型HEMT
を作る必要がある。
然しなから、前記したInGaAs/InAj!As系
HEMTの構造及び作成方法では、E型HEMT及びD
型HEMTを同一の半絶縁性1nP基板上に作り分ける
ことは不可能である。
本発明は、同一の半絶縁性1nP基板上にE/D型HE
MTを制御性良く形成する為の構造を提供しようとする
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、InGaAsやInAjl!Asのような
As系化合物半導体がフッ酸と過酸化水素との混合エッ
チング液に依ってエッチングされ、且つ、InPのよう
なリン系化合物半導体が前記混合エッチング液では全く
エッチングされないこと、また、前記リン系化合物半導
体が塩酸に依ってエッチングされ、且つ、As系化合物
半導体が全くエッチングされないことに着目し、InP
層をエッチング停止層として利用することで、前記E/
D型HEMTの作り分けを行うものである。
第1図は本発明に於ける標準的な半導体層構造を説明す
る為の要部切断側面図を表している。
図に於いて、 11は nAj!As層、 l2は nP層、 13は nAIAs’Ji, 14は nP層、 15は nGaAs層 をそれぞれ示す。
この半導体層構成を用いてE/D型HEMTを作成する
には、 +l)  まず、エッチャントとして(HF+H2 o
z+HzO)を用い、InGaAsJil5の選択的エ
ッチングを行ってD型HEMT部分並びにE型H E 
M T部分に於けるゲート電極形成予定部分に開口を形
成する。尚、このエッチングはInP層14で自動的に
停止する。
(2)次いで、エソチャントとしてHClを用い、前記
開口内に表出されているIn−P層14を除去する。尚
、このエッチングはI nAfAs層l3で自動的に停
止する。
?の段階で、D型HEMT部分でゲート電j7r’hを
形成する為の開口が完成する。
(3)次いで、エッチャントとして(IIF+H20■
+H.O)を用い、E型H E M T部分の開口内に
表出されているInAj!As層13を除去する。尚、
このエッチングはInP層12で自動的に停止する。
(4)次いで、エソチャントとしてH C Nを用い、
前記開口内に表出されているInP層12を除去する。
尚、このエッチングはInAffAs層11で自動的に
停止する。
この段階で、E型HEMT部分でゲート電極を形成する
為の開口が完成する。
(5)前記D型H E M T部分及びE型HEMT部
分それぞれの開口内にゲート電極を形成することでE/
D型HEMTが完成する。
第1図に見られる半導体層構造では、エノチング停止層
としてInP層を介挿してあるが、そのようにしても、
本来、この半導体層構造がInP基板上に形成されたも
のであるから、格子不整合などに起因する結晶性の劣化
などは全く発生しない。また、InP層上にはショソト
キ電極を形成することが困難である為、前記したように
、ゲート電極形成部分ではInP層を除去し、InAl
As層を表出させてから形成した方が良い。
前記したようなことから、本発明に依る半導体装置では
、InP基板(例えば半絶縁性[nP基板21)上に順
に形成されたInGaAsからなるチャネル層(例えば
ノン・ドープInGaAsチャネル層22)及びInA
/Asからなる第一のキャリヤ供給層(例えばn型1n
AJAsキャリヤ供給層23)及びInPからなる第一
のエッチング停止層(例えばn型1nP工・7チング停
止層24)及びInAffAsからなるエンハンスメン
ト/デプレッション間差電圧生成層(例えばn型InA
jl’AsE/D間差電圧生成層25)及びInPから
なる第二のエッチング停止層(例えばn型1nPエッチ
ング停止層26)及びInGaAsからなるコンタクト
N(例えばn型1 nGaAsコンタクト層27)と、
デプレッション型トランジスタ部分のゲート電極形成領
域に於いて表面から前記エンハンスメント/デプレッシ
ョン間差電圧生成層の表面まで貫通する開口と、エンハ
ンスメント型トランジスタ部分のゲート電極形成領域に
於いて表面から前記キャリヤ供給層の表面まで貫通する
開口と、前記デプレッション型1・ランジスタ部分に於
ける開口内に表出された前記エンハンスメント/デプレ
ッション型差電圧生成層の表面にショットキ・コンタク
トするゲート電極(例えばゲート電極33)と、前記エ
ンハンスメント型トランジスタ部分に於ける開口内に表
出され前記キャリヤ供給層の表面にショットキ・コンタ
クトするゲート電極(例えばゲート電極34)とを備え
る。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、従来のHEMTに比較して
高性能なInP系HEMT、更に具体的には、InGa
As/InAjl’As系HEMTを集積化した半導体
装置を容易に実現することができる。
(実施例〕 第2図は本発明一実施例の要部切断側面図を表している
図に於いて、 21は半絶縁性1nP基板、 22はノン・ドープI nGaAsチャネル層、23は
n型1 nAj!Asキャリヤ供給層、24はn型1n
Pエッチング停止層、 25はn型!nAIAsE/D間差電圧生成層、26は
n型1nPエッチング停止層、 27はn型?nGaAsキ+7プ層、 28は素子間分離領域、 29はD型HEMT部分のソース電極、30はD型HE
MT部分のドレイン電極、3lはE型HEMT部分のソ
ース電極、32はE型HEMT部分のドレイン電極、3
3はD型HEMT部分のゲート電極、34はE型HEM
T部分のゲート電極、35は二次元キャリヤ・ガス層 をそれぞれ示している。
本実施例に於ける各部分に関する主要データを例示する
と次の通りである。
(a)  チャネル層22について 組成: 1 n6.4*Gao.s+A S厚さ:50
00  (人〕 (bl  キャリヤ供給層23について組成: l n
 o. 4?A 1 o. ssA s不純物:Si 不純物濃度: 2 X 1 0 ” (cm−’)厚さ
100(人〕 (C)  エッチング停止層24或いは26について不
純物:Si 不純物濃度: 2 X 1 0 ” (Cffl−’)
厚さ:30 〔人〕 (d)  E/D間差電圧生成層25について組成: 
I n o. 41A It o. 53A S不純物
:Si 不純物濃度:2X10”(am−33 厚さ二80 〔人〕 (e)  キャップ層27について 組成: I n....G ao.s+A 5不純物:
S1 不純物濃度: 5 X 1 0” ((J−”)厚さ:
500(人〕 if)  素子間分離領域28について作成手段:酸素
のイオン注入に依る (g)  ソース及びドレイン電極29乃至32につい
て 材料: A u G e / A u (h)  ゲート電極33及び34について材料:A1 本実施例を製造する場合の主要事項を列記すると次の通
りである。
T1)  各半導体層は、例えば有機金属化学気相堆積
(metalorganic  chemical  
vapor  deposition:MOCVD)法
を通用して成長させる。
(2)素子間分#領域は、酸素をイオン注入するごとに
依って形成する。
(3)  ゲート電極形成部分に開口を形成する場合に
は、〔課題を解決するための手段〕の項で説明した手段
と全く同じ手段を採って良い。
(4)  ソース電極及びドレイン電極、ゲート電極な
どの形成は、真空蒸着法及びリフト・オフ法などを適用
して形成する。
前記のようにして得られた半導体装置では、そのE型H
EMT部分の闇値電圧が0.1  (V)、そして、D
型HEMT部分の闇値電圧が−1.  5(V)であっ
て、二つの闇値電圧を画然と実現させることができた。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体装置に於いては、InP基板上に順
に形成されたInGaAsチャネル層、InAIIAs
第一のキャリヤ供給層、InP第一エッチング停止層、
InAIAsエンハンスメント/デブレッション間差電
圧生成層、InP第二エッチング停止層、InGaAs
コンタクト層のそれぞれと、デプレッション型トランジ
スタ部分に於いて前記エンハンスメント/デプレッショ
ン間差電圧生成層表面まで貫通する開口と、エンハンス
メント型トランジスタ部分に於いて前記キャリヤ供給層
表面まで貫通する開口と、前記デプレッション型トラン
ジスタ部分に於ける開口内のゲート電極と、前記エンハ
ンスメント型トランジスタ部分に於ける開口内のゲート
電極とを備えている。
前記構成を採ることに依り、従来のH E M Tに比
較して高性能なInP系HEMT,更に具体的には、I
nGaAs/InAAAs系HEMTを集積化した半導
体装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に於ける標準的な半導体層構造を説明す
る為の要部切断側面図、第2図は本発明一実施例の要部
切断側面図、第3図は従来例の要部切断側面図をそれぞ
れ表している。 図に於いて、 21は半絶縁性1nP基板、 22はノン・ドーブI nGaAsチャネル層、23は
n型1nAAAsキャリヤ供給層、24はn型 nPエ
ッチング停止層、 25はn型[nAIAsE/D間差電圧生成層、26は
n型1nPエッチング停止層、 27はn型 nGaAsキャソブ層・ 28は素子間分離領域、 29はD型HEMT部分のソース電極、30はD型HE
MT部分のドレイン電極、31はE型HEMT部分のソ
ース電極、32はE型HEMT部分のドレイン電掻、3
3はD型HEMT部分のゲート電極、34はE型HEM
T部分のゲート電極、35は二次元キャリヤ・ガス層 をそれぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 InP基板上に順に形成されたInGaAsからなるチ
    ャネル層及びInAlAsからなる第一のキャリヤ供給
    層及びInPからなる第一のエッチング停止層及びIn
    AlAsからなるエンハンスメント/デプレッション間
    差電圧生成層及び同じくInPからなる第二のエッチン
    グ停止層及びInGaAsからなるコンタクト層と、 デプレッション型トランジスタ部分のゲート電極形成領
    域に於いて表面から前記エンハンスメント/デプレッシ
    ョン間差電圧生成層表面まで貫通する開口と、 エンハンスメント型トランジスタ部分のゲート電極形成
    領域に於いて表面から前記キャリヤ供給層表面まで貫通
    する開口と、 前記デプレッション型トランジスタ部分に於ける開口内
    に表出された前記エンハンスメント/デプレッション型
    差電圧生成層表面にショットキ・コンタクトするゲート
    電極と、 前記エンハンスメント型トランジスタ部分に於ける開口
    内に表出された前記キャリヤ供給層表面にショットキ・
    コンタクトするゲート電極とを備えてなることを特徴と
    する半導体装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02101082A (ja) * 1988-10-04 1990-04-12 Fujisawa Pharmaceut Co Ltd 新規セフェム化合物
EP0551110A3 (en) * 1992-01-09 1994-09-07 Mitsubishi Electric Corp Compound semiconductor devices
JPH0992819A (ja) * 1995-09-28 1997-04-04 Nec Corp 電界効果トランジスタ

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