JPH03125437A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH03125437A JPH03125437A JP1263285A JP26328589A JPH03125437A JP H03125437 A JPH03125437 A JP H03125437A JP 1263285 A JP1263285 A JP 1263285A JP 26328589 A JP26328589 A JP 26328589A JP H03125437 A JPH03125437 A JP H03125437A
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- gate electrode
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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。
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
本発明はヘテロ接合を持つ化合物半導体上に、異なるタ
イプのＦＥＴを並べて配置してなる半導体集積回路に関
するものである。
イプのＦＥＴを並べて配置してなる半導体集積回路に関
するものである。
（ロ）従来技術
従来のこの種の半導体集積回路としては、例えば第３図
に示すものが知られている。ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、
Ｖｏｗ、 ＱＥ−２２，Ｎｏ、９”Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄ
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ−５ｐｅｅ
ｄ ＨＥＭＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ３” Ｍａｓａｙｕ
ｋｉ ＡＢＥ、 ｅｔ ａｌ、（ＦｕｊｉＬｓｕ Ｌａ
ｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、 Ｌｔｄ、）参照。この半導体
集積回路は、半導体上に、ＤＣＦＬ （直結ＦＥＴロジ
ック）と呼ばれる回路を構成している。一つの半導体に
、異なるＨＥＭＴ、即ちＤタイプ（デイブレジョン型）
のＦＥＴとＥタイプ（エンハンスメント型）のＦＥＴと
を備えている。
に示すものが知られている。ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、
Ｖｏｗ、 ＱＥ−２２，Ｎｏ、９”Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄ
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ−５ｐｅｅ
ｄ ＨＥＭＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ３” Ｍａｓａｙｕ
ｋｉ ＡＢＥ、 ｅｔ ａｌ、（ＦｕｊｉＬｓｕ Ｌａ
ｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、 Ｌｔｄ、）参照。この半導体
集積回路は、半導体上に、ＤＣＦＬ （直結ＦＥＴロジ
ック）と呼ばれる回路を構成している。一つの半導体に
、異なるＨＥＭＴ、即ちＤタイプ（デイブレジョン型）
のＦＥＴとＥタイプ（エンハンスメント型）のＦＥＴと
を備えている。
第３図において、３１はＧａＡｓ （化合物半導体）基
板、３２はこの基板りに備えたＧａＡｓ層、３３はこの
ＧａＡｓ層の上に形成されこのＧａＡｓ層とヘテロ接合
を形成するＡｌＧａＡｓ層、３３．３４．３５はＡＩＧ
ａＡｓ層３３上に順次積層してなるＧａＡｓ層、ＡｌＧ
ａＡｓ層、ＧａＡｓ層である。
板、３２はこの基板りに備えたＧａＡｓ層、３３はこの
ＧａＡｓ層の上に形成されこのＧａＡｓ層とヘテロ接合
を形成するＡｌＧａＡｓ層、３３．３４．３５はＡＩＧ
ａＡｓ層３３上に順次積層してなるＧａＡｓ層、ＡｌＧ
ａＡｓ層、ＧａＡｓ層である。
ＥタイプのＦＥＴ３６はＡｌＧａＡｓ層３３」二にゲー
ト電極３７を形成しており、一方Ｉ）タイプのＦＥＴ３
８はＡｌＧａＡｓ層３５上にゲート電極３９を形成して
いる５４０．４１、及びｌｌ ２はオーミック電極であ
り、４３．４４、及び４５はリードである。
ト電極３７を形成しており、一方Ｉ）タイプのＦＥＴ３
８はＡｌＧａＡｓ層３５上にゲート電極３９を形成して
いる５４０．４１、及びｌｌ ２はオーミック電極であ
り、４３．４４、及び４５はリードである。
二の半導体集積回路はＥタイプのＦＥＴ３６と、Ｄタイ
プのＦＥＴ３８とを半導体」二に並べて配置しており、
両方のＦＥＴでＤＣＦＬを構成するようにしている。
プのＦＥＴ３８とを半導体」二に並べて配置しており、
両方のＦＥＴでＤＣＦＬを構成するようにしている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
このような半導体集積回路は、ＤタイプのＦＥＴの活性
層がＥタイプのＦＥＴの活性層を含んでおり、両者の構
造を独立に設計、変更することが不可能であった。また
、ＥタイプのＦＥＴのゲート電極を形成する工程中に、
このゲート電極の堆積される半導体表面（ＡｌＧａＡｓ
層３３の表面）側にダメージを受ける恐れがあり、一方
これを避けるためには材料、工程に大きな制約を受ける
という欠点がある。
層がＥタイプのＦＥＴの活性層を含んでおり、両者の構
造を独立に設計、変更することが不可能であった。また
、ＥタイプのＦＥＴのゲート電極を形成する工程中に、
このゲート電極の堆積される半導体表面（ＡｌＧａＡｓ
層３３の表面）側にダメージを受ける恐れがあり、一方
これを避けるためには材料、工程に大きな制約を受ける
という欠点がある。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、ヘテロ接合を持つ化合物半導体−Ｌに、Ｅタ
イプのＦＥＴとＤタイプのＦＥＴを並べて配置してなる
半導体集積回路において、前記各タイプのＦＥＴはそれ
ぞれのゲート電極が前記化＆物事導体の同一平面上に形
成されており、一方のタイプのＦＥＴには、そのゲート
電極直下の化合物半導体内に、前記ヘテロ接合に実質的
に達しない不純物イオンの注入領域が設けられているこ
とを特徴とするものである。そして、前記化合物半導体
は、化合物半絶縁性基板上に、表面付近に２次元電子ガ
ス層を持つＧａＡｓ層と、該ＧａＡｓ層とヘテロ接合を
形成する電子供給層を持つＡｌＧａＡｓ層と、該ＡｌＧ
ａＡｓ層の上部に形成されかつ表面に上記ゲート電極を
形成してなる表面層とを積層してなるものである。
イプのＦＥＴとＤタイプのＦＥＴを並べて配置してなる
半導体集積回路において、前記各タイプのＦＥＴはそれ
ぞれのゲート電極が前記化＆物事導体の同一平面上に形
成されており、一方のタイプのＦＥＴには、そのゲート
電極直下の化合物半導体内に、前記ヘテロ接合に実質的
に達しない不純物イオンの注入領域が設けられているこ
とを特徴とするものである。そして、前記化合物半導体
は、化合物半絶縁性基板上に、表面付近に２次元電子ガ
ス層を持つＧａＡｓ層と、該ＧａＡｓ層とヘテロ接合を
形成する電子供給層を持つＡｌＧａＡｓ層と、該ＡｌＧ
ａＡｓ層の上部に形成されかつ表面に上記ゲート電極を
形成してなる表面層とを積層してなるものである。
（ホ）作用
本発明においては、単一のヘテロ接合を持つ半導体の表
面から所定の深さにわたって選択的に不鈍物イオンを注
入し、そのイオン注入領域の有無で、異なるタイプのＦ
ＥＴを同一面上に設けるようにしているので、イオン注
入量を適当に選択することによって、一方のＦＥＴの特
性を他方のＦＥＴの特性とは独立に制御することができ
る。また、両方のＦＥＴのゲート電極を半導体の同一表
面上に形成することができ、そのためエピタキシャル成
長直後のウェハ上に、直接ゲート電極用の金属を堆積さ
せることができ、半導体及び金属両方の界面の劣化を防
止することができ、半導体集積回路の特性を向上させる
ことができる。
面から所定の深さにわたって選択的に不鈍物イオンを注
入し、そのイオン注入領域の有無で、異なるタイプのＦ
ＥＴを同一面上に設けるようにしているので、イオン注
入量を適当に選択することによって、一方のＦＥＴの特
性を他方のＦＥＴの特性とは独立に制御することができ
る。また、両方のＦＥＴのゲート電極を半導体の同一表
面上に形成することができ、そのためエピタキシャル成
長直後のウェハ上に、直接ゲート電極用の金属を堆積さ
せることができ、半導体及び金属両方の界面の劣化を防
止することができ、半導体集積回路の特性を向上させる
ことができる。
（へ）実施例
本発明を実施例に基すき詳細に説明する。第１図は、本
発明の半導体集積回路の一例を示す概略構成図である。
発明の半導体集積回路の一例を示す概略構成図である。
１は化合物半導体、２．３はこの化合物半導体内に形成
してなるデート電極、４．５、及び６はオーミック電極
である。
してなるデート電極、４．５、及び６はオーミック電極
である。
第２図はこの半導体集積回路の製造方法の一例を示して
いる。第２図イは化合物半導体に金属（Ｗ）を堆積した
直後の半導体ウェハの断面図を示し、第２図口はイオン
打ち込み工程を示し、第２図ハは電極形成工程を示して
いる。
いる。第２図イは化合物半導体に金属（Ｗ）を堆積した
直後の半導体ウェハの断面図を示し、第２図口はイオン
打ち込み工程を示し、第２図ハは電極形成工程を示して
いる。
化合物半導体１は、半絶縁性を有するＧａＡｓよりなる
半絶縁性基板７と、この基板７上にＭＢＥ法により順次
成長させている１−ＧａＡｓ層（厚さ、０．６μｍ＞
８と、１−ＡｌＧａＡｓ層（厚さ、０．００２＃ｍ ）
９と、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層（厚さ、０．０５Ｈ＋ｍ
： Ｓｉドープ、ｌＸｌ０” ｃｍ”）１０と、ｎ−Ｇ
ａＡｓ層（厚さ、０． Ｏｂ＋ｍ） １１とを備えてい
る。
半絶縁性基板７と、この基板７上にＭＢＥ法により順次
成長させている１−ＧａＡｓ層（厚さ、０．６μｍ＞
８と、１−ＡｌＧａＡｓ層（厚さ、０．００２＃ｍ ）
９と、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層（厚さ、０．０５Ｈ＋ｍ
： Ｓｉドープ、ｌＸｌ０” ｃｍ”）１０と、ｎ−Ｇ
ａＡｓ層（厚さ、０． Ｏｂ＋ｍ） １１とを備えてい
る。
化合物半導体１には、上記各層を成長させた後、すぐに
ゲート電極となるタングステン層１３が厚さ０．２μｍ
堆積される（第２図イ参照）。このとき、ＡｌＧａＡｓ
層１０はＷとＧａＡｓのショットキ接合の影響を受けて
完全に空乏化している。従って、この活性層はＥタイプ
である。一方、ＤタイプのＦＥＴを形成するため、不純
物イオン２８Ｓ１＋を注入してなる注入領域１２がＡｌ
ＧａＡｓ層１０内部に設けられている。このイオンは実
質的にＧａＡｓ層８に達しないように打ち込みのエネル
ギーが選ばれている。例えば、このイオンを打ち込む部
分のＷをＳ Ｆ ｈプラズマエツチングにより除去した
後、Ｌ記イオンを１０ｋｅＶで注入する。この注入では
、ドーズ量のピークは半導体ウェハ表面からの深さ０、
０２５μｍ程度であり、Ｇａ、Ａｓ層８のヘテロ界面側
にある２次元電子ガス層には到達しない。このイオン打
ち込みのため、第２図口に示すように、Ｗ層］３の上に
ホトレジスト層１４を形成し、この層】・１及びＷ層１
３の両方に開孔１５を設けるようにしている。
ゲート電極となるタングステン層１３が厚さ０．２μｍ
堆積される（第２図イ参照）。このとき、ＡｌＧａＡｓ
層１０はＷとＧａＡｓのショットキ接合の影響を受けて
完全に空乏化している。従って、この活性層はＥタイプ
である。一方、ＤタイプのＦＥＴを形成するため、不純
物イオン２８Ｓ１＋を注入してなる注入領域１２がＡｌ
ＧａＡｓ層１０内部に設けられている。このイオンは実
質的にＧａＡｓ層８に達しないように打ち込みのエネル
ギーが選ばれている。例えば、このイオンを打ち込む部
分のＷをＳ Ｆ ｈプラズマエツチングにより除去した
後、Ｌ記イオンを１０ｋｅＶで注入する。この注入では
、ドーズ量のピークは半導体ウェハ表面からの深さ０、
０２５μｍ程度であり、Ｇａ、Ａｓ層８のヘテロ界面側
にある２次元電子ガス層には到達しない。このイオン打
ち込みのため、第２図口に示すように、Ｗ層］３の上に
ホトレジスト層１４を形成し、この層】・１及びＷ層１
３の両方に開孔１５を設けるようにしている。
このイオン打ち込みの終了後、ホトレジスト層１４を除
去し、ウェハ全面に再びタングステン層１６を０．２ｐ
ｍ堆積し、更に８５０℃５秒の赤外線アニールを施した
後、所定のゲート電極２．３を加工成形している。この
ゲート電極２．３を成形した後の半導体ウェハの表面に
、オーミック電極４．５、及び６を加−Ｌ成形する（第
２図ハ参照）。
去し、ウェハ全面に再びタングステン層１６を０．２ｐ
ｍ堆積し、更に８５０℃５秒の赤外線アニールを施した
後、所定のゲート電極２．３を加工成形している。この
ゲート電極２．３を成形した後の半導体ウェハの表面に
、オーミック電極４．５、及び６を加−Ｌ成形する（第
２図ハ参照）。
第４図は本発明の他の実施例を示すものである。これは
、２次元電子ガス層２１が電子供給層２２ （ｎ”Ａｌ
ＧａＡｓ層）のＬ側（半導体ウェハの表面側）に位置す
るいわゆる逆ＨＥＭＴ構造であることを特徴とするもの
である。この第４図中、第１図と同一符号は実質的に同
一の機能要素を示している。なお、２３は半絶縁層７上
に形成されている１−ＡｌＧａＡｓ層、２４は１−Ａｌ
ＧａＡｓ層、２５はｎ−ＩｎＧａＡｓ層である。
、２次元電子ガス層２１が電子供給層２２ （ｎ”Ａｌ
ＧａＡｓ層）のＬ側（半導体ウェハの表面側）に位置す
るいわゆる逆ＨＥＭＴ構造であることを特徴とするもの
である。この第４図中、第１図と同一符号は実質的に同
一の機能要素を示している。なお、２３は半絶縁層７上
に形成されている１−ＡｌＧａＡｓ層、２４は１−Ａｌ
ＧａＡｓ層、２５はｎ−ＩｎＧａＡｓ層である。
（ト）発明の効果
本発明は、以上の説明から明らかな如く、一つの化合物
半導体の上に異なるタイプのＦＥＴを並べて配置し、一
方のＦＥＴの特性を他方のＦＥＴの特性を変えることな
く、即ち独立的に変えることができるので、設計の自由
度を大きくすることができる。また、これらＦＥＴの各
ゲートは上記化合物半導体の同一平面上になるように形
成されているので、半導体表面をゲート金属ですぐに保
護することができ、両名の界面の劣化を防止することも
できる。
半導体の上に異なるタイプのＦＥＴを並べて配置し、一
方のＦＥＴの特性を他方のＦＥＴの特性を変えることな
く、即ち独立的に変えることができるので、設計の自由
度を大きくすることができる。また、これらＦＥＴの各
ゲートは上記化合物半導体の同一平面上になるように形
成されているので、半導体表面をゲート金属ですぐに保
護することができ、両名の界面の劣化を防止することも
できる。
第１図は、本発明の半導体集積回路の一例を示す概略構
成図である。第２図はこの半導体集積口路の製造方法の
一例の工程図（第２図イル第２図ハ）を示している。第
３図は従来の半導体集積回路の一例を示す構成図である
。第４図は本発明の他の実施例を示す構成図である。
成図である。第２図はこの半導体集積口路の製造方法の
一例の工程図（第２図イル第２図ハ）を示している。第
３図は従来の半導体集積回路の一例を示す構成図である
。第４図は本発明の他の実施例を示す構成図である。
Claims (2)
- （１）ヘテロ接合を待つ化合物半導体上に、Ｅタイプの
ＦＥＴとＤタイプのＦＥＴを並べて配置してなる半導体
集積回路において、前記各タイプのＦＥＴはそれぞれの
ゲート電極が前記化合物半導体の同一平面上に形成され
ており、一方のタイプのＦＥＴには、そのゲート電極直
下の化合物半導体内に、前記ヘテロ接合に実質的に達し
ない不純物イオンの注入領域が設けられていることを特
徴とする半導体集積回路。 - （２）前記化合物半導体は、化合物半絶縁性基板上に、
表面付近に２次元電子ガス層を持つＧａＡｓ層と、該Ｇ
ａＡｓ層とヘテロ接合を形成する電子供給層を持つＡ１
ＧａＡｓ層と、該ＡｌＧａＡｓ層の上部に形成されかつ
表面に上記ゲート電極を形成してなる表面層とを積層し
てなるものである特許請求の範囲第１項記載の半導体集
積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263285A JPH03125437A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263285A JPH03125437A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125437A true JPH03125437A (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17387344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1263285A Pending JPH03125437A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03125437A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210657A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007275336A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Shiroki Corp | シート |
| JP2012104801A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Jiaotong Univ | ＧａＮベースの薄膜トランジスタの製造方法 |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP1263285A patent/JPH03125437A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210657A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-08-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007275336A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Shiroki Corp | シート |
| JP2012104801A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Jiaotong Univ | ＧａＮベースの薄膜トランジスタの製造方法 |
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