JPH0316230A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH0316230A JPH0316230A JP14962789A JP14962789A JPH0316230A JP H0316230 A JPH0316230 A JP H0316230A JP 14962789 A JP14962789 A JP 14962789A JP 14962789 A JP14962789 A JP 14962789A JP H0316230 A JPH0316230 A JP H0316230A
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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】
(崖業上の利川分野〕
本発明は,ペテロ構造電界効果トランジスタ及びその製
造方法に関する。
造方法に関する。
近年、蛮調ドーブトランジスタ(M■叶゛ピ丁あるいは
H E M T)に代表される半導体ヘテロ構造を利用
した電界効果トランジスタ( ト’ E T )がj1
6速・高集積素子として注目されている。用いられる半
導体材料も、G a A s / A Q G a A
s系からInGaAs系、SiGe系へと拡がってい
る。
H E M T)に代表される半導体ヘテロ構造を利用
した電界効果トランジスタ( ト’ E T )がj1
6速・高集積素子として注目されている。用いられる半
導体材料も、G a A s / A Q G a A
s系からInGaAs系、SiGe系へと拡がってい
る。
後者は、基板となるG a A sやSi,Geと格子
定数の異なるいわゆる煩ヘテロ系である。IIII!t
は臨界厚以下で歪成長し、それ以上の膜犀でミスフィッ
ト転位を発生して、歪緩和する。膜中の歪は、ペテロ接
合間のバンド不連続の値を大きくしたり、ホールの有効
質量を小さくするなど、電子物性の制御に有効利用でき
るOJ能性が注目されている.従って、ミスフィット転
位の発生を抑制しつつ、歪を有したまま利則する技術が
重要となる.第2図は、歪ヘテロ構造F” E’1’の
一例を示したものである(アイ・イー・イー・イー エ
レクトロンデバイXL/ターズEtJL−7 (11J
86)第308頁から第310頁( lt4t<l{
Mlactro++Device Latt. DHL
−7(1986)}’P308−310)) . S
i基板21上にSio.ユGeo.aチャネルλイ22
及びP型S i W 2 3をヘテロエビタキシャル或
長させて作或したP型S i / S lo.xG e
o.a界而で2次元ホールガス(2 p HG)を形成
し、M O D EヒTとして動作することが確認され
ている。なお、ここで、S i o.zG e o.a
チャネルAV22はSl基板21に対する歪成長の臨界
膜ノ味以ドの250λの厚さに形成されている. 〔発明が淋決しようとする課題〕 ただし上記構造のM 01)F H Tは,シートキャ
リャ濃度が2.5 X 1 0fエC!II−”と低く
、相互コンダクタンスg.も2 . 5 m S /
nuと低い値にとどまっている.これは、S i /
S io.aG eo.z間のバンド不連続ΔEvが0
,15eV 糧度と小さく、十分な量のホールをポテン
シャル井戸に閉じ込めろことができていないためである
。従って特性敗祷のためには、S i 1−X G e
xのXイ11(を大きくして、(X≧0.4).ΔE
vを大きく (ΔEv≧0.3eV)しなければならな
い。
定数の異なるいわゆる煩ヘテロ系である。IIII!t
は臨界厚以下で歪成長し、それ以上の膜犀でミスフィッ
ト転位を発生して、歪緩和する。膜中の歪は、ペテロ接
合間のバンド不連続の値を大きくしたり、ホールの有効
質量を小さくするなど、電子物性の制御に有効利用でき
るOJ能性が注目されている.従って、ミスフィット転
位の発生を抑制しつつ、歪を有したまま利則する技術が
重要となる.第2図は、歪ヘテロ構造F” E’1’の
一例を示したものである(アイ・イー・イー・イー エ
レクトロンデバイXL/ターズEtJL−7 (11J
86)第308頁から第310頁( lt4t<l{
Mlactro++Device Latt. DHL
−7(1986)}’P308−310)) . S
i基板21上にSio.ユGeo.aチャネルλイ22
及びP型S i W 2 3をヘテロエビタキシャル或
長させて作或したP型S i / S lo.xG e
o.a界而で2次元ホールガス(2 p HG)を形成
し、M O D EヒTとして動作することが確認され
ている。なお、ここで、S i o.zG e o.a
チャネルAV22はSl基板21に対する歪成長の臨界
膜ノ味以ドの250λの厚さに形成されている. 〔発明が淋決しようとする課題〕 ただし上記構造のM 01)F H Tは,シートキャ
リャ濃度が2.5 X 1 0fエC!II−”と低く
、相互コンダクタンスg.も2 . 5 m S /
nuと低い値にとどまっている.これは、S i /
S io.aG eo.z間のバンド不連続ΔEvが0
,15eV 糧度と小さく、十分な量のホールをポテン
シャル井戸に閉じ込めろことができていないためである
。従って特性敗祷のためには、S i 1−X G e
xのXイ11(を大きくして、(X≧0.4).ΔE
vを大きく (ΔEv≧0.3eV)しなければならな
い。
しかるに、X≧0.4のS i 1−XG e X膜の
Si基板に対する臨界膜厚は20OA以ドと小さく、チ
ャネル層として十分な厚さを歪或長させることが困燻で
あるという問題点があった。
Si基板に対する臨界膜厚は20OA以ドと小さく、チ
ャネル層として十分な厚さを歪或長させることが困燻で
あるという問題点があった。
そこで、本発朗の目的は、上配のように格子不整の大き
い膜でもミスフィット転位発生を抑制して歪戒長させる
ことにより、島性能のヘテロ構造t−’ E ’rを実
現することにある。
い膜でもミスフィット転位発生を抑制して歪戒長させる
ことにより、島性能のヘテロ構造t−’ E ’rを実
現することにある。
上記目的を達戒するために本発明においては、1−’
E ’1’の構造として、男上図に示す如く、ソース5
及びドレイン6直下に絶縁周2を設けた構造をとる。こ
の構造を作成するには、単結品県扱lを?縁膜で覆い、
チャネル3部のみ開孔部を設けた後全面にヘテロエピタ
キシャル或長の条件で半導体膜を成長すればよい。
E ’1’の構造として、男上図に示す如く、ソース5
及びドレイン6直下に絶縁周2を設けた構造をとる。こ
の構造を作成するには、単結品県扱lを?縁膜で覆い、
チャネル3部のみ開孔部を設けた後全面にヘテロエピタ
キシャル或長の条件で半導体膜を成長すればよい。
なお、後述するように、基板として、Geなどのバンド
ギャップEgの小さい(Eg < 1 e V)材料を
用いる場合特に有効である. 〔作川〕 以ト、S i G e / S i系を例にとり本発明
の作用について説明する。
ギャップEgの小さい(Eg < 1 e V)材料を
用いる場合特に有効である. 〔作川〕 以ト、S i G e / S i系を例にとり本発明
の作用について説明する。
第3図は、SiOxll’Jにストライプ状の開孔部を
設け、全面にS i O.FIG 8 Q.B膜を20
0入結品或長した試料の平面’1” E M像を示した
ものである.比較のためにSiOzll■ないSi基板
上に結品或長したものもボした。本図より、S i O
x膜を設けて単結晶成長領域をストライプ状の微小領域
に限定することにより、ミスフィット転位が大幅に減少
していることがわかる。これは. Sio.I5Gso
.a単結品とSiOzllQ上に或長じたS i o.
a(3 F3 0.IS多結晶(第1図4に対応)との
境界において歪が有効に緩和されることに基づいている
.また、ソース・ドレイン直トに絶縁眼を設けた構造は
、いわゆるS O I (Semiconductor
Oninsulator)構造であり、pn接合寄生
容量の低減による素子動作の高速化に有効である。
設け、全面にS i O.FIG 8 Q.B膜を20
0入結品或長した試料の平面’1” E M像を示した
ものである.比較のためにSiOzll■ないSi基板
上に結品或長したものもボした。本図より、S i O
x膜を設けて単結晶成長領域をストライプ状の微小領域
に限定することにより、ミスフィット転位が大幅に減少
していることがわかる。これは. Sio.I5Gso
.a単結品とSiOzllQ上に或長じたS i o.
a(3 F3 0.IS多結晶(第1図4に対応)との
境界において歪が有効に緩和されることに基づいている
.また、ソース・ドレイン直トに絶縁眼を設けた構造は
、いわゆるS O I (Semiconductor
Oninsulator)構造であり、pn接合寄生
容量の低減による素子動作の高速化に有効である。
さらに、裁板として、例えばGeのようなバンドギャッ
プの小さい材料を用いた場合、室温ではpn接合逆方向
リーク電流が増大し、チャネルでない基板側をキャリャ
が流れるため、素子の室温動作が難しい。本発四によれ
ば、第1図からわかるように,pn接合部の+r+1積
が小さく、リーク電流を代減して、素子の室温動作がo
f能とねる。
プの小さい材料を用いた場合、室温ではpn接合逆方向
リーク電流が増大し、チャネルでない基板側をキャリャ
が流れるため、素子の室温動作が難しい。本発四によれ
ば、第1図からわかるように,pn接合部の+r+1積
が小さく、リーク電流を代減して、素子の室温動作がo
f能とねる。
〔実施例)
[実施例1]
まず、第4図を用いてS i o.eG e o.aチ
ャネル層を用いたP型MOOFITを作成した例につき
述べる。
ャネル層を用いたP型MOOFITを作成した例につき
述べる。
Si基板21ti−LOC08酸化し、SiOzllκ
41を形成した後、分子線エビタキシーにより、基板温
度400℃で、S i o.e G e o.all’
J 4 2、P型b x ll’A 2 3を順次成長
させた。11κノリは各々、200人,300入である
。S i O 2 +I’A’l上は多結品43,44
が堆積した。続いて、′1゛iゲート電極28をスパッ
タリング、A u G aソース・ドレイン26.27
を真空蒸着により堆積し、AuGaアロイ化のため33
0℃のアニールを行った。
41を形成した後、分子線エビタキシーにより、基板温
度400℃で、S i o.e G e o.all’
J 4 2、P型b x ll’A 2 3を順次成長
させた。11κノリは各々、200人,300入である
。S i O 2 +I’A’l上は多結品43,44
が堆積した。続いて、′1゛iゲート電極28をスパッ
タリング、A u G aソース・ドレイン26.27
を真空蒸着により堆積し、AuGaアロイ化のため33
0℃のアニールを行った。
本構造の試料をホール効果測定したところ、7 7 K
ニおイテ、Ns= l X L O”c+a″″”r
μ= 5000cd/V・Sの値が得られ、従来構造
に比べて大帽な改停が見られた。これは、Sii一。G
exチャネルのX値を064 と大きくしたことにより
、Δhlv= 0 . 3 e V となったこと、
及び、圧縮歪(約1.6%)によってホールの有効質量
が小さくなったことによると考えられる。以上の結果.
MOI)Fl4Tの相丸コンダクタンスとして5 0
m S / mが実現できた. [実施例2] 次に、第5図を用いて(jaチャネルMを用いたP型M
01)FビTを作成した例につき述べる。
ニおイテ、Ns= l X L O”c+a″″”r
μ= 5000cd/V・Sの値が得られ、従来構造
に比べて大帽な改停が見られた。これは、Sii一。G
exチャネルのX値を064 と大きくしたことにより
、Δhlv= 0 . 3 e V となったこと、
及び、圧縮歪(約1.6%)によってホールの有効質量
が小さくなったことによると考えられる。以上の結果.
MOI)Fl4Tの相丸コンダクタンスとして5 0
m S / mが実現できた. [実施例2] 次に、第5図を用いて(jaチャネルMを用いたP型M
01)FビTを作成した例につき述べる。
Ge.あるいはSi基仮51上にSio.lS(jeo
.IIバツT/7−fi52を520℃で、200OA
エピタ犬シャル或長した後、プラズマc V L),で
S i O z12i41を形威し、これをバターニン
グした。次に,Geチャネル屑53、2 0 O A
,S i o.aGeo.all%54,150入を4
0 0 ’Cで戊長じた。続いて、基仮温度を食温ま
で下げて、Ga及びアモルファスS i o.3G e
o.all央1 5 0入を吸若及び堆積させた.次
に、ノん板を450℃、1特間アニールし、固相エビタ
キシャル成長により、アモルファスS i o.sG
a o.e膜を単結品化し、S i o.aG e o
.a腺中にGaドーピングスパイク55を埋め込んだ。
.IIバツT/7−fi52を520℃で、200OA
エピタ犬シャル或長した後、プラズマc V L),で
S i O z12i41を形威し、これをバターニン
グした。次に,Geチャネル屑53、2 0 O A
,S i o.aGeo.all%54,150入を4
0 0 ’Cで戊長じた。続いて、基仮温度を食温ま
で下げて、Ga及びアモルファスS i o.3G e
o.all央1 5 0入を吸若及び堆積させた.次
に、ノん板を450℃、1特間アニールし、固相エビタ
キシャル成長により、アモルファスS i o.sG
a o.e膜を単結品化し、S i o.aG e o
.a腺中にGaドーピングスパイク55を埋め込んだ。
この構造では圧縮歪を受けたP u r eG e )
c4をホールが走る。もともとホールの移動度が大きい
上に合金敗乱がない.圧縮盃によって有効質κが減少す
る効果の結來、移IIjJ度は室温で10 O f)O
aK/V−S、’77Km’、50000cm/V・
Sが掛られ、MODドビ゜1゜のgllも、室l11λ
で1 0 0 m s / +1111、77Kで2
0 0 m s / rttnが得られた。
c4をホールが走る。もともとホールの移動度が大きい
上に合金敗乱がない.圧縮盃によって有効質κが減少す
る効果の結來、移IIjJ度は室温で10 O f)O
aK/V−S、’77Km’、50000cm/V・
Sが掛られ、MODドビ゜1゜のgllも、室l11λ
で1 0 0 m s / +1111、77Kで2
0 0 m s / rttnが得られた。
[実施例3]
次に、第6図を用いてGeチャネルMを川いたP型ドー
プトヂャネル+−゛E Tを作成した例にっき名(べる
・ チャネルとして圧縮歪を受けた、pure Geを用
いる点は実施例2と同じであるが、本構造では小純物が
IQ18am−8程度、20OAのGeチャネル層にド
ーピングされている。作或法も実施例2と同様であるが
、チャネルMドーピングには、Bを含んだGeソースを
用いた蒸着を用いた。
プトヂャネル+−゛E Tを作成した例にっき名(べる
・ チャネルとして圧縮歪を受けた、pure Geを用
いる点は実施例2と同じであるが、本構造では小純物が
IQ18am−8程度、20OAのGeチャネル層にド
ーピングされている。作或法も実施例2と同様であるが
、チャネルMドーピングには、Bを含んだGeソースを
用いた蒸着を用いた。
木枯造では、シ一トキャリャ瀬度を2X10L!印−2
と島くできるのが利点である. [実施例4] 次に,第7図を用いてGeチャネル泗を用いたn型ドー
プトチャネルト゛ETを作成した例につき述べる。
と島くできるのが利点である. [実施例4] 次に,第7図を用いてGeチャネル泗を用いたn型ドー
プトチャネルト゛ETを作成した例につき述べる。
実施例3と異なるのは、ドーパンドがSbであること及
び、ゲート電掬76がPtかAuであることである。G
eはn型ドーバントを10”cn’″8程度ドーピング
しても、移動度は約1000cd/v−Sと大きいため
、室温における品伝達コンダクタンスの実現に有効であ
る。
び、ゲート電掬76がPtかAuであることである。G
eはn型ドーバントを10”cn’″8程度ドーピング
しても、移動度は約1000cd/v−Sと大きいため
、室温における品伝達コンダクタンスの実現に有効であ
る。
本構造を用いて、室温で1 0 0 m s / rr
mが得ら水7・ 尚、本発明は.SiGe系のみでなく、他のヘテロ系で
ある. Ga上nAs/ G a A s , Gai
nAs/A11nAs7:Cどにも適用口f能である。
mが得ら水7・ 尚、本発明は.SiGe系のみでなく、他のヘテロ系で
ある. Ga上nAs/ G a A s , Gai
nAs/A11nAs7:Cどにも適用口f能である。
本発明によれば、格子小幣の大きい腺をミスフィット転
位なしでエビタキシャル或長させ,歪効果を有効利用で
きると共に,寄生容聴低減効果,リーク電流低減効果に
よって、低温及びSコ温で商速劾作するペテロ構造ト′
巳′l′が実現できる。
位なしでエビタキシャル或長させ,歪効果を有効利用で
きると共に,寄生容聴低減効果,リーク電流低減効果に
よって、低温及びSコ温で商速劾作するペテロ構造ト′
巳′l′が実現できる。
第1図は本発四の概要を冫バす索子の構造断曲図、第2
図は従来技術に係る素子の構造断面図、第3図は本発明
の作用を説四する平向’l’ E M像,第4図ないし
第7図は本発明の実施例の素子の構造断面図である。 1・・・単結品基板、2・・・絶縁(朕)層、3・・・
チャネル層、4・・・多結晶。 弟 / 記 5 6 羊 3 閃 <7oo> イIoo’> /メ慣 鴇 2 図 第 4 図 植 r 口 第 6 凹
図は従来技術に係る素子の構造断面図、第3図は本発明
の作用を説四する平向’l’ E M像,第4図ないし
第7図は本発明の実施例の素子の構造断面図である。 1・・・単結品基板、2・・・絶縁(朕)層、3・・・
チャネル層、4・・・多結晶。 弟 / 記 5 6 羊 3 閃 <7oo> イIoo’> /メ慣 鴇 2 図 第 4 図 植 r 口 第 6 凹
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体ヘテロ構造電界効果トランジスタにおいて、
ソース及びドレイン直下に絶縁層を有することを特徴と
する半導体装置。 2、請求項1記載の半導体装置において、基板とトラン
ジスタ能動層との格子定数が異なり、チャネル部が歪を
有していることを特徴とする半導体装置。 3、請求項1記載の半導体装置において、基板がバンド
ギャップE_g<1eVの材料からなることを特徴とす
る半導体装置。 4、請求項3記載の半導体装置において、上記基板の材
料がG_eであることを特徴とする半導体装置。 5、請求項1記載の半導体装置の製造方法であつて、単
結晶基板の一部を絶縁膜で覆い、その上に、半導体薄膜
をヘテロエピタキシャル成長の条件で堆積し、単結晶基
板露出部上には単結晶を、絶縁膜上には多結晶を成長さ
せることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14962789A JPH0316230A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
| EP19900101415 EP0380077A3 (en) | 1989-01-25 | 1990-01-24 | Transistor provided with strained germanium layer |
| US07/759,772 US5241197A (en) | 1989-01-25 | 1991-09-13 | Transistor provided with strained germanium layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14962789A JPH0316230A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316230A true JPH0316230A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15479358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14962789A Pending JPH0316230A (ja) | 1989-01-25 | 1989-06-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441469B1 (ko) * | 1999-03-12 | 2004-07-23 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 전계 효과 장치용 고속 게르마늄 채널 이종구조물 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP14962789A patent/JPH0316230A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441469B1 (ko) * | 1999-03-12 | 2004-07-23 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 전계 효과 장치용 고속 게르마늄 채널 이종구조물 |
| JP2007165867A (ja) * | 1999-03-12 | 2007-06-28 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電界効果トランジスタを形成するための層状構造 |
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