JPH0350744A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH0350744A
JPH0350744A JP18579289A JP18579289A JPH0350744A JP H0350744 A JPH0350744 A JP H0350744A JP 18579289 A JP18579289 A JP 18579289A JP 18579289 A JP18579289 A JP 18579289A JP H0350744 A JPH0350744 A JP H0350744A
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はMOCVD法によるn十GaAs選択エピタキ
シャル成長技術を用いた電界効果トランジスタの製造方
法に係り、特にショートチャネル効果を抑えるための低
温プロセス技術に関スる。
[従来の技術] GaAsMESFETのオーミックコンタクト層にはn
 ”G a A sが用いられている。第6図に示すよ
うに、従来のMESFETはゲート電極2を挟むソース
電極1とドレイン電極3との下にオーミックコンタクト
を取るためにn+GaAs層4が形成される。n+Ga
As層4は通常、イオン打ち込み法により形成されてい
る。ところが、この方法ではn十GaAs層4からゲー
ト下のnチャネル層(以下、単にn層という)への不純
物のにじみ出しにより、いわゆるショートチャネル効果
が生じる。そのため、ゲート長Lgを短くしても期待し
たほどgl(相互コンダクタンス)が上がらず、しかも
、しきい値電圧Vthが低くなるという問題があった。
そこで、第7図に示すようなL D D (Light
ly DOp6d [)orain)構造が採用された
。これは基板上のn−層10よりは高いが、n+GaA
s層4よりキャリア濃度の低いn′層5を、ゲート下の
n層とn十G a A s層4との間にイオン打込みに
より設けて、n+GaAs領域のにじみ出しによるショ
ートチャネル効果を低減するものである。
しかし、この構造にも問題があった。それは、n+Ga
As層とゲート下のn層との間にn+GaAs層よりキ
ャリア濃度の低い層長Lnのn′層が存在するため、ソ
ース抵抗Rsが上がり、その結果としてglが低下する
。またn′層がイオン打ち込みで形成されるため、基本
的にそのキャリア濃度を約1 x I Q l5cm−
5以上に上げられず、やはりソース抵抗Rsを低くでき
ないことなどである。
そこで、この問題を解決するために第4図に示すように
、07層5の上に積み上げてn+GaAs層6を選択的
に再成長することが行われている(例えば、文献;上式
−孝他“MOCVDによるn+GaAs選択成長を用い
た高g、GaAsMESFETの製作と特性”、5SD
84 122.1985.1.23.p7〜12)。即
ち、GaAs基板の結晶部のみに新たな物質であるn 
”G a AS層6を選択的にエピタキシャル成長させ
ている。
この構造ではn +G a A s層6をMOCVD法
(有機金属気相成長法)により成長させるためにn+G
aAs層6のキャリア濃度を7X10”cm−3程度ま
で上げることができる。しかも、ゲート電極2とソース
電極1下のn+GaAs層6との間の距離(目あきの部
分)Lsを小さくできる。この結果ソース抵抗Rsの大
巾な低減が達成されている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、このn+GaAs層の選択再成長はMOCV
D法で行われるため、その成長温度は通常650〜80
0℃と高い。上記文献でも620゜以上である。成長温
度が高いと不純物の広がりが短時間に起こってしまう。
従って、この再成長中にn層やn′層の不純物が拡散し
、キャリアプロファイルの劣化やn+GaAs層のにじ
み出しが生じる恐れがあった。
また、特に、第5図に示すようなヘテロ構造のFETに
n+GaAs層6をMOCVDで選択再成長する場合に
は、再成長温度が高いとチャネル層を形成するヘテロ界
面の急峻性の劣化が生じFET特性が低下してしまうと
いう欠点があった。
因に、この第5図に示すヘテロ構造のFETはDCRI
G FET(Doped−Channel Heter
ostructure 1nsulated Gate
 FET)と呼ばれる。ソース、ドレインのn+GaA
s層6を選択的にMOCVDで形成する。チャネル領域
より高い位置にソース、ドレインを作るので、ショート
チャネル効果が抑えられることは第4図と同じである。
特に基板とゲートの間に絶縁性のAQGaAs層を挟む
構造にして、ゲートにかける電圧の上限を上げて動作マ
ージンを向上し、高速化を図ったものである。
このような高温プロセスによる欠点をなくすため、低温
プロセスの必要性が叫ばれているが、イオン打込み層の
活性化やひずみ除去が難しくなること、薄膜を低温で堆
積する必要があること等未解決の課題が残るため、未だ
実現していない。
本発明の目的は、n ”G a A s層のMOCVD
法による低温の選択再成長を可能とする最適な成長温度
範囲を見い出すことによって、上記した従来技術の欠点
を解消し、不純物拡散やヘテロ界面の急峻性の劣化を防
止し、良質なn+GaAs層の選択成長を可能とする電
界効果トランジスタの製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、G a 
A s M E S F E Tもしくはヘテロ構造F
ETのオーミックコンタクトをとるためのn+GaAS
層をMOCVD法により選択的に基板に再成長させるに
際し、成長温度範囲が450〜550℃で、かつ、気相
中のV族原料と■族原料の濃度比を、これらの原料から
成るアンドープのGaAsを成長した時にそのキャリア
濃度がl Q 15cm以下となるように設定して、電
界効果トランジスタを製造するものである。
[作用] MOCVD法によるGaAsエピタキシャル成長温度を
600℃よりも低くすると、いかなる温度においても必
ずGaAs結晶の表面状態が悪化すると考えられていた
。しかし、成長温度が450〜550 ℃の範囲で、か
つ、気相中のV族原料と■族原料の濃度比を、アンドー
プのGaAsを成長した時にそのキャリア濃度がl Q
 ”c m−3以下となるように設定した場合には、例
外的に鏡面成長が得られ、良質なn 十G a A s
層が成長することがわかった。
[実施例] 以下、本発明の電界効果トランジスタの製造方法を第1
図〜第5図を用いて説明する。
本実施例の電界効果トランジスタの製造方法は、第4図
に示すn十GaAs選択再成長構造のGaAsMESF
ET、もしくは第5図に示すn+GaAs選択再成長構
造でヘテロ構造を持っFETにおいて、そのオーミック
コンタクトをとるためのn+GaAs層をMOCV D
法により選択的に基板に再成長させる際の成長条件に特
徴がある。
即ち、MOCVD法によるn ”G a A s層の選
択再成長を450〜550 ℃の低温の成長温度範囲で
行う。
しかも、その時の気相中の■族原料と■族原料の濃度比
いわゆる■/■比をその温度で成長させたアンドープG
aAsのキャリア濃度が10”cm−’以下となるよう
なV1m比に設定する。
このようにすることにより、不純物拡散やヘテロ界面急
峻性の劣化を生じさせることなしに、良質なn+GaA
s層の選択再成長が可能となる。
ここで前提条件となる原料系としては、通常のMOCV
D法と同様に、キャリアガスとしてH。
もしくはN、ガスを用い、■族原料としてTMG()リ
メチルガリウム)もしくはTEG(トリエチルガリウム
)、■族原料としてASH3(アルシン)もしくは有機
Asを用いる。
なお、n型ドーパントとしてはS + H41S + 
tHer  HtSe、HtS、  トリメチルスズな
どが好ましい。
また、成長温度を450〜550°Cに限定した理由は
次の通りである。
我々の実験によれば、600°C以上は問題はないが、
成長温度の低下と共にGaAs結晶の表面状態が悪化し
、550℃では必要とする鏡面が全く得られないことが
分かった。しかしながら、さらに温度を下げると、50
0℃及び450℃では鏡面となることも分かった。そし
て、400℃以下ではTMGの分散効率が低下しほとん
ど成長しなくなる。従って、低温成長の温度範囲は45
0′C〜550℃の範囲にあり、特に500 ℃付近が
良いとの結論を得た。何故ならば第1図に示すように鏡
面成長が得られた500°C成長GaAsと450℃成
長GaAsの4.2にのPL(フォトルミネッセンス)
発光を比較すると、450°CではPL発光ピークがブ
ロードで非常に弱く結晶性が悪いのに対して、500℃
成長では正常なPL発光ピークが観察されたからである
。禁制帯幅に相当するエネルギ(eV)に現れるPL発
光ピークの強度は、結晶性が良いほど強く現れる。従っ
て、このピークから結晶構造の良否を判定することがで
きる。
さらに、V/III比をその温度で成長させたアンドー
プGaAsのキャリア濃度がI Q ”c m−’以下
となるようなV/In比に限定したのは、次の理由によ
る。
良質なn ”G a A s層を成長するためには、ド
ーピングの母体となるアンドープGaAsの純度、結晶
性を良質にしておく必要がある。第2図は成長温度50
0℃でのアンドープGaAsのキャリア濃度とPL発光
特性のV/III比(この場合[As Hs]/ [T
 M G ]比)依存性を示したものである。
高純度かつ結晶性のよい(高抵抗な)V/III比の範
囲がV/[[=40〜52にあることが分かる。しかも
、第3図に示すようにV/II[=50では、優れた結
晶性を示すバンド端ピーク(F E)が非常にシャープ
なピークとして存在しているからである。
次に具体例について述べる。
民生五ユ 第4図に示したn+GaAs選択再成長構造FETにお
けるn+GaAs層6の選択再成長をMOCVD法を用
いて次の成長条件で行った。
成長温度500℃,キャリアガス:H,20Q/min
、原料:TMG45cc/min、AsH3(10%H
,ベース)looocc/min、  ドーバント: 
S i tHe(10p pmHtべ−7,)100Q
cc/min、この場合のV/I比は50である。この
成長条件により成長したn+GaAs層のキャリア濃度
は7 X 10 Ill Cm−3であり、非常に高濃
度のドーピング即ち低抵抗のn ”G a A sオー
ミックコンタクト層を形成できた。
且止±1 具体例1の成長において、5itHsのかわりに)(、
Seをドーパントとして用いた場合にも同様の効果を得
ることができた。
民止■ユ 第5図に示したヘテロ構造FETのn”GaAS層の選
択再成長を、具体例1もしくは具体例2に示した成長条
件で行ったところ、やはり同様な効果を得ることができ
た。特に、ヘテロ界面急峻性の劣化は殆どなかった。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明によれば、n+G
aAs選択再成長構造のFETにおいて、高濃度のn+
GaAsオーミックコンタクト層をチャネル層のキャリ
アプロファイルの劣化なしに形成できる。また、ヘテロ
構造においても同様であり、かつヘテロ界面急峻性の劣
化も有効に抑止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はM OCV D法によるn十〇aAs5の選択
再成長温度に対するフォトルミネッセンスの強度特性図
、第2図は[A SH3]/[TM01モル比、即ちV
/I[[比に対する低温成長GaAsのキャリア濃度関
係を示す特性図、第3図はV/III比に対するフォト
ルミネッセンスの強度特性図、第4図はn ”G a 
A s選択再成長構造FETを示す断面図、第5図はn
+GaAs選択再成長構造へテロ構造FETを示す断面
図、第6図は従来構造FETの断面図、第7図はLDD
構造FETの断面図である。 1はソース電極、2はゲート電極、3はドレイン電極、
5はイ層、6はn +G a A s層、10は[As
Hsコ/[TM01 第2図 1.49    1.51    1.53 (eV)
1’/III比に対するPLの強度特性第4図 n’GaAs層選択再成長構造でへテa構造のPET第
5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 GaAsMESFETもしくはヘテロ構造FETのオー
    ミックコンタクトをとるためのn^+GaAs層をMO
    CVD法により選択的に基板に再成長させるに際し、 成長温度範囲が450〜550℃で、 かつ、気相中のV族原料とIII族原料の濃度比を、これ
    らの原料から成るアンドープのGaAsを成長した時に
    そのキャリア濃度が10^1^5cm^−^3以下とな
    るように設定したことを特徴とする電界効果トランジス
    タの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076971A (ja) * 1993-01-25 1995-01-10 Ohio Aerospace Inst 合成半導体及び制御されたそのドーピング
US5445977A (en) * 1992-04-24 1995-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating a Schottky field effect transistor
US5709745A (en) * 1993-01-25 1998-01-20 Ohio Aerospace Institute Compound semi-conductors and controlled doping thereof
JP2010225981A (ja) 2009-03-25 2010-10-07 Fujitsu Ltd 光半導体素子、集積素子、光半導体素子の製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5368397B2 (ja) * 2010-09-07 2013-12-18 日本電信電話株式会社 電界効果トランジスタおよびその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143896A (ja) * 1985-12-16 1987-06-27 Nec Corp 化合物半導体結晶成長方法
JPS62182195A (ja) * 1986-02-04 1987-08-10 Nec Corp 3−v族化合物半導体の成長方法
JPS62223100A (ja) * 1986-03-20 1987-10-01 Sanyo Electric Co Ltd GaAs単結晶の成長方法
JPS6390172A (ja) * 1986-10-02 1988-04-21 Nec Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143896A (ja) * 1985-12-16 1987-06-27 Nec Corp 化合物半導体結晶成長方法
JPS62182195A (ja) * 1986-02-04 1987-08-10 Nec Corp 3−v族化合物半導体の成長方法
JPS62223100A (ja) * 1986-03-20 1987-10-01 Sanyo Electric Co Ltd GaAs単結晶の成長方法
JPS6390172A (ja) * 1986-10-02 1988-04-21 Nec Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445977A (en) * 1992-04-24 1995-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating a Schottky field effect transistor
JPH076971A (ja) * 1993-01-25 1995-01-10 Ohio Aerospace Inst 合成半導体及び制御されたそのドーピング
US5709745A (en) * 1993-01-25 1998-01-20 Ohio Aerospace Institute Compound semi-conductors and controlled doping thereof
JP2010225981A (ja) 2009-03-25 2010-10-07 Fujitsu Ltd 光半導体素子、集積素子、光半導体素子の製造方法

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