JPH04122070A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
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- JPH04122070A JPH04122070A JP24362890A JP24362890A JPH04122070A JP H04122070 A JPH04122070 A JP H04122070A JP 24362890 A JP24362890 A JP 24362890A JP 24362890 A JP24362890 A JP 24362890A JP H04122070 A JPH04122070 A JP H04122070A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、表面にオーミック電極が設けられた化合物半
導体装置に関するものである。
導体装置に関するものである。
InP (インジウム・リン)基板に格子整合するIn
GaAs (インジウムψガリウムーヒ素)やAllI
nAs (アルミニウムeインジウム・ヒ素)等の■−
V族化合物半導体材料を用いたデバイスにおいて低抵抗
オーミック接触を得るために、例えばI nGaAs層
上には、不純物が高濃度に添加されたn”−InGaA
s層が、エピタキシャル成長法によって設けられている
。
GaAs (インジウムψガリウムーヒ素)やAllI
nAs (アルミニウムeインジウム・ヒ素)等の■−
V族化合物半導体材料を用いたデバイスにおいて低抵抗
オーミック接触を得るために、例えばI nGaAs層
上には、不純物が高濃度に添加されたn”−InGaA
s層が、エピタキシャル成長法によって設けられている
。
これ以外にも不純物が高濃度に添加されたInAs層が
、電極とI nGaAs層との間に設けられた構造も提
案されている。この構造については、例えばH,Mor
kogらによる報告、“Journ−al of Ap
plied Physics Letters vol
、64 p、429〜4311988″で述べられてい
る。この報告によると、ドーピング濃度2X1018(
至)−3、膜厚150AのI nAs層をI nGaA
s層上に設けることにより、2.6X10−8Ωという
低抵抗のオーミック接触が得られる。
、電極とI nGaAs層との間に設けられた構造も提
案されている。この構造については、例えばH,Mor
kogらによる報告、“Journ−al of Ap
plied Physics Letters vol
、64 p、429〜4311988″で述べられてい
る。この報告によると、ドーピング濃度2X1018(
至)−3、膜厚150AのI nAs層をI nGaA
s層上に設けることにより、2.6X10−8Ωという
低抵抗のオーミック接触が得られる。
I nGaAs層やAllInAs層上に、エピタキシ
ャル成長によってI nAs層が設けられた構造では、
例えばI nGaAs (I nP基板上に格不整合し
たもの)の格子定数か5.8686Aであり、InAs
の格子定数か6.0584Aといった様に、双方の間に
大きな差がある。従ってこの格子不整合により、InA
s層の結晶性が劣化することが考えられ、オーミックコ
ンタクト抵抗を劣化させてしまう懸念がある。さらに、
格子不整合によりI nAs層に3次元的な核成長が起
こり、試料の表面モフオロジーを劣化させてしまうとい
う問題点がある。
ャル成長によってI nAs層が設けられた構造では、
例えばI nGaAs (I nP基板上に格不整合し
たもの)の格子定数か5.8686Aであり、InAs
の格子定数か6.0584Aといった様に、双方の間に
大きな差がある。従ってこの格子不整合により、InA
s層の結晶性が劣化することが考えられ、オーミックコ
ンタクト抵抗を劣化させてしまう懸念がある。さらに、
格子不整合によりI nAs層に3次元的な核成長が起
こり、試料の表面モフオロジーを劣化させてしまうとい
う問題点がある。
本発明は、これらの問題点を解決した化合物半導体装置
を提供するものである。
を提供するものである。
本発明は、■−■族化合物半導体材料の層上にコンタク
ト層を挾んでオーミック電極が形成され、そのコンタク
ト層は、G a A s (ガリウム・ヒ素)層とこれ
より膜厚の大きいInAs (インジウム・ヒ素)層と
が交互に堆積した超格子層で構成されていることを特徴
とする。
ト層を挾んでオーミック電極が形成され、そのコンタク
ト層は、G a A s (ガリウム・ヒ素)層とこれ
より膜厚の大きいInAs (インジウム・ヒ素)層と
が交互に堆積した超格子層で構成されていることを特徴
とする。
コンタクト層としてI nAs−GaAs超格子層を用
いることによって、下地のIII−V族化合物半導体結
晶層との格子不整合か緩和され、良好な表置モフオロジ
ーのコンタクト層を得ることかできる。さらに、InA
s−GaAs超格子層の組成において、InAs層の厚
さをGaAs層の厚さよりも厚くしてI n A 5−
rtchにしているた狛、電極とInGaAs等の半導
体層との間の電気的なポテンシャル障壁がInAs層の
み用いた場合と同程度のものを得ることができる。
いることによって、下地のIII−V族化合物半導体結
晶層との格子不整合か緩和され、良好な表置モフオロジ
ーのコンタクト層を得ることかできる。さらに、InA
s−GaAs超格子層の組成において、InAs層の厚
さをGaAs層の厚さよりも厚くしてI n A 5−
rtchにしているた狛、電極とInGaAs等の半導
体層との間の電気的なポテンシャル障壁がInAs層の
み用いた場合と同程度のものを得ることができる。
ここで、本発明に係る化合物半導体装置について図に基
づいて説明する。
づいて説明する。
第1図は、その化合物半導体装置のコンタクト層である
InAs−GaAs超格子層の構成を示したものである
。図示されている様に、■−■族化合物半導体材料層と
してのANInAsドーピング層4上にはInAs−G
aAs超格子コンタクト層5が形成され、その上にオー
ミック電極を形成するための金属層6か設けられている
。この様に、コンタクト層として超格子層を用いること
により、格子不整合の影響は超格子層を用いない場合に
比べて抑えられる。また、この1nAsGaAs超格子
層5は、I nAs 3原子層5a□〜5 (膜厚9A
以下)、GaAS1原子層5b1〜n 5、。(膜厚3A以下)とが交互に0層ずつ積層される
ことにより、I n A 5−richとされたもので
ある。このため、InAsのみをコンタクト層に用いた
ものと、はぼ同等の効果を実現することが可能になって
いる。
InAs−GaAs超格子層の構成を示したものである
。図示されている様に、■−■族化合物半導体材料層と
してのANInAsドーピング層4上にはInAs−G
aAs超格子コンタクト層5が形成され、その上にオー
ミック電極を形成するための金属層6か設けられている
。この様に、コンタクト層として超格子層を用いること
により、格子不整合の影響は超格子層を用いない場合に
比べて抑えられる。また、この1nAsGaAs超格子
層5は、I nAs 3原子層5a□〜5 (膜厚9A
以下)、GaAS1原子層5b1〜n 5、。(膜厚3A以下)とが交互に0層ずつ積層される
ことにより、I n A 5−richとされたもので
ある。このため、InAsのみをコンタクト層に用いた
ものと、はぼ同等の効果を実現することが可能になって
いる。
次に、上述のInAs−GaAs超格子層5をAI I
nAs/I nGaAs高移動度トランジスタ(HE
M T ; High Electron Mobt
lity Transi−stor)に応用した実施例
について説明する。基本的には、半絶縁性基板上にバッ
ファ層、チャネル層、ドーピング層、及びコンタクト層
が順次積層された構造を用いている。
nAs/I nGaAs高移動度トランジスタ(HE
M T ; High Electron Mobt
lity Transi−stor)に応用した実施例
について説明する。基本的には、半絶縁性基板上にバッ
ファ層、チャネル層、ドーピング層、及びコンタクト層
が順次積層された構造を用いている。
第2図は、その化合物半導体装置の断面概略図である。
半絶縁性基板として用いられているInP基板1はFe
(鉄)がドーピングされたものであり、その上にはAf
11nAsバッファ層2、Ga I nAsチャネル層
3、AiJInAsドーピング層4、前述したI nA
s−GaAs1i格子コンタクト層5が順次積層され、
さらにその上にはオーミック電極7か形成されている。
(鉄)がドーピングされたものであり、その上にはAf
11nAsバッファ層2、Ga I nAsチャネル層
3、AiJInAsドーピング層4、前述したI nA
s−GaAs1i格子コンタクト層5が順次積層され、
さらにその上にはオーミック電極7か形成されている。
この構造において、A、91nAsバッファ層2(膜厚
50A以下)の組成比はA、Q : I n : A
s −0,48:0:52:1、GaInAsチャネル
層3(膜厚1000A)の組成比はG a : I n
: A s =0.47:0.53:lである。この
上に積層されているAΩInAsドーピング層4は、ア
ンドープA、Q In As層0.48 0
.52 41(膜厚2OA)、St(ケイ素)を2×10 c
+n ドープしたAl1 In As層0.
48 0.52 42(膜厚300A)、及びアンドープ” 0.48I
n As層43(膜厚100A)が順次積層0.5
2 されたものである。さらに、このAllInAs層4上
に形成されているInAs−GaAs超格子コンタクト
層5は、前述した様にInAs3原子層5a (膜厚
9A程度)とGaAs1原子層5b(膜厚3A程度)と
が交互に10層づつ積層されたものである。このI n
As−GaAs超格子コンタクト層5中にはSiかドー
ピングされており、そのドーピング濃度は、1 x 1
019cIn−3である。
50A以下)の組成比はA、Q : I n : A
s −0,48:0:52:1、GaInAsチャネル
層3(膜厚1000A)の組成比はG a : I n
: A s =0.47:0.53:lである。この
上に積層されているAΩInAsドーピング層4は、ア
ンドープA、Q In As層0.48 0
.52 41(膜厚2OA)、St(ケイ素)を2×10 c
+n ドープしたAl1 In As層0.
48 0.52 42(膜厚300A)、及びアンドープ” 0.48I
n As層43(膜厚100A)が順次積層0.5
2 されたものである。さらに、このAllInAs層4上
に形成されているInAs−GaAs超格子コンタクト
層5は、前述した様にInAs3原子層5a (膜厚
9A程度)とGaAs1原子層5b(膜厚3A程度)と
が交互に10層づつ積層されたものである。このI n
As−GaAs超格子コンタクト層5中にはSiかドー
ピングされており、そのドーピング濃度は、1 x 1
019cIn−3である。
以上述べてきたこれらの半導体結晶層を成長させる際に
は、分子線エピタキシャル成長法(MBE ; Mo1
ecular Beam Epitaxy)を用いるこ
とかでき、AllnAs層2.4、及びInGaAs層
3については基板温度500℃、InAs−GaAs超
格子コンタクト層5については基板温度350℃で成長
が行われる。この半導体結晶層上にはフォトリソグラフ
ィ技術を用いて形成されたオーミック電極7か設けられ
ている。このオーミック電極7は、Au、Ge71(金
・ゲルマニウム)(膜厚1000A) 、Ni 72
にッケル)(膜厚40OA) 、Au7B (膜厚20
0OA)を順次蒸着後リフトオフによって形成され、さ
らに水素雰囲気中で400℃、1分間の熱処理が施され
たものである。
は、分子線エピタキシャル成長法(MBE ; Mo1
ecular Beam Epitaxy)を用いるこ
とかでき、AllnAs層2.4、及びInGaAs層
3については基板温度500℃、InAs−GaAs超
格子コンタクト層5については基板温度350℃で成長
が行われる。この半導体結晶層上にはフォトリソグラフ
ィ技術を用いて形成されたオーミック電極7か設けられ
ている。このオーミック電極7は、Au、Ge71(金
・ゲルマニウム)(膜厚1000A) 、Ni 72
にッケル)(膜厚40OA) 、Au7B (膜厚20
0OA)を順次蒸着後リフトオフによって形成され、さ
らに水素雰囲気中で400℃、1分間の熱処理が施され
たものである。
上記の構造を有する半導体装置について、TLM (T
ransIIission Line Method)
によりオーミックコンタクト抵抗を測定したところ、2
.0×10−7Ω■2という低いコンタクト抵抗が得ら
れた。
ransIIission Line Method)
によりオーミックコンタクト抵抗を測定したところ、2
.0×10−7Ω■2という低いコンタクト抵抗が得ら
れた。
そこで、従来構造の半導体装置についても同様にオーミ
ックコンタクト抵抗を測定し、実際に比較してみた。第
3図はこの比較に用いた従来の半導体装置の断面概略図
である。rnP基板1上には、AfIlnAsバッファ
層2、Ga I nAsチャネル層3、及びA、QIn
Asドーピング層4が順次積層され、その上にコンタク
ト層としてInAs層8が積層されている。このInA
sコンタクト層8にはSlがドープされており、その濃
度はlX10cm、膜厚100Aである。前述の測定法
TLMを用いて、この半導体装置についてオーミックコ
ンタクト抵抗を測定したところ、2.5X10−7Ωc
n12という値が得られた。
ックコンタクト抵抗を測定し、実際に比較してみた。第
3図はこの比較に用いた従来の半導体装置の断面概略図
である。rnP基板1上には、AfIlnAsバッファ
層2、Ga I nAsチャネル層3、及びA、QIn
Asドーピング層4が順次積層され、その上にコンタク
ト層としてInAs層8が積層されている。このInA
sコンタクト層8にはSlがドープされており、その濃
度はlX10cm、膜厚100Aである。前述の測定法
TLMを用いて、この半導体装置についてオーミックコ
ンタクト抵抗を測定したところ、2.5X10−7Ωc
n12という値が得られた。
これら測定結果の比較から、InAs−GaAs超格子
コンタクト層が、実用に耐え得る十分低いコンタクト抵
抗を有していることが明らかとなった。さらに、I n
As−GaAs超格子コンタクト層がほとんど鏡面であ
るのに対して、InAsコンタクト層はごくわずかでは
あるものの白濁か見られ、表面モフォロジーにおいても
InAs−GaAs超格子層が良好であることが明らか
になった。
コンタクト層が、実用に耐え得る十分低いコンタクト抵
抗を有していることが明らかとなった。さらに、I n
As−GaAs超格子コンタクト層がほとんど鏡面であ
るのに対して、InAsコンタクト層はごくわずかでは
あるものの白濁か見られ、表面モフォロジーにおいても
InAs−GaAs超格子層が良好であることが明らか
になった。
コンタクト層にI nAs−GaAs超格子層を用いる
場合については、H,Morko9らによってJour
nal of Applied Physics Le
tters vol。
場合については、H,Morko9らによってJour
nal of Applied Physics Le
tters vol。
53 p、900〜9011988″で述べられている
。但しこの場合は、I nAs−GaAs超格子層の組
成が(InAs層膜厚)= (GaAs層膜厚)であり
、格子の整合、及び不整合については特に言及されてい
ない。
。但しこの場合は、I nAs−GaAs超格子層の組
成が(InAs層膜厚)= (GaAs層膜厚)であり
、格子の整合、及び不整合については特に言及されてい
ない。
なお本実施例は、Al11nAs/InGaAsHEM
Tのコンタクト層を例に説明したもので、これ以外にも
GaAs5A(l GaAs5AI GaInAsなど
、これまで高濃度に不純物を添加したInAsやI n
GaAsをコンタクト層として用いていたものについて
はすべて適用可能である。
Tのコンタクト層を例に説明したもので、これ以外にも
GaAs5A(l GaAs5AI GaInAsなど
、これまで高濃度に不純物を添加したInAsやI n
GaAsをコンタクト層として用いていたものについて
はすべて適用可能である。
また、コンタクト層の形成手段についてもMBE法に限
らず有機金属気相成長法(OMVPE;Organo
Metalic Vapor Phase Epita
xy)など、主々の設計変更を施すことが可能である。
らず有機金属気相成長法(OMVPE;Organo
Metalic Vapor Phase Epita
xy)など、主々の設計変更を施すことが可能である。
以上説明した様に本発明において、オーミック電極下の
コンタクト層の材料としてInAs−richのInA
s−GaAs超格子を用いることにより、格子不整合が
ある場合でも表面モフオロジーが良好であるコンタクト
層を得る事ができ、さらに、オーミックコンタクト抵抗
の十分低い半導体装置を得ることができる。
コンタクト層の材料としてInAs−richのInA
s−GaAs超格子を用いることにより、格子不整合が
ある場合でも表面モフオロジーが良好であるコンタクト
層を得る事ができ、さらに、オーミックコンタクト抵抗
の十分低い半導体装置を得ることができる。
第1図は本発明に係る化合物半導体に用いられるI n
As−GaAs超格子層の構成を示す図、第2図は本発
明の実施例に係る化合物半導体の構造断面図、第3図は
従来の化合物半導体の構造断面図である。 1・・・InP基板、2・・・All InAsバッフ
ァ層、3=−GalnAsチャネル層、4−A11In
Asド一ピング層、5・・・InAs−GaAs超格子
コンタクト層、 ■ コンタ ク ト層、 6・・・金属層、 7・・・オーミ ク電極。
As−GaAs超格子層の構成を示す図、第2図は本発
明の実施例に係る化合物半導体の構造断面図、第3図は
従来の化合物半導体の構造断面図である。 1・・・InP基板、2・・・All InAsバッフ
ァ層、3=−GalnAsチャネル層、4−A11In
Asド一ピング層、5・・・InAs−GaAs超格子
コンタクト層、 ■ コンタ ク ト層、 6・・・金属層、 7・・・オーミ ク電極。
Claims (1)
- III−V族化合物半導体材料の層上にコンタクト層を挾
んでオーミック電極が形成され、前記コンタクト層は、
GaAs(ガリウム・ヒ素)層とこれより膜厚の大きい
InAs(インジウム・ヒ素)層とが交互に堆積した超
格子層で構成されていることを特徴とする、化合物半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24362890A JPH04122070A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24362890A JPH04122070A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04122070A true JPH04122070A (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=17106655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24362890A Pending JPH04122070A (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04122070A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479836B1 (en) * | 1999-08-19 | 2002-11-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| JP2005260255A (ja) * | 1996-02-19 | 2005-09-22 | Sharp Corp | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
| US7365369B2 (en) | 1997-06-11 | 2008-04-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
-
1990
- 1990-09-13 JP JP24362890A patent/JPH04122070A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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