JPH09252112A - 高電子移動度トランジスタ及びiii−v族化合物半導体デバイス - Google Patents
高電子移動度トランジスタ及びiii−v族化合物半導体デバイスInfo
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- JPH09252112A JPH09252112A JP8057899A JP5789996A JPH09252112A JP H09252112 A JPH09252112 A JP H09252112A JP 8057899 A JP8057899 A JP 8057899A JP 5789996 A JP5789996 A JP 5789996A JP H09252112 A JPH09252112 A JP H09252112A
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- semiconductor
- electrode
- gate electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 寄生容量が小さくキンク現象を抑制したHE
MT及び半導体デバイスを提供する。 【解決手段】 正孔または電子を引き抜くp型又はn型
半導体層13が、HEMTのソース電極7とドレイン電極
11とを通る平面に垂直でゲート電極9及びドレイン電極
11を各々通る2つの平面d1、d2の間の領域Dから逸脱し
ないように小さく設けられ、チャネル層及び半導体層は
絶縁層を介して支持基板と接続される。このHEMTと
HBTの対応する各層の支持基板からの距離が各々等し
くなるよう配置する。
MT及び半導体デバイスを提供する。 【解決手段】 正孔または電子を引き抜くp型又はn型
半導体層13が、HEMTのソース電極7とドレイン電極
11とを通る平面に垂直でゲート電極9及びドレイン電極
11を各々通る2つの平面d1、d2の間の領域Dから逸脱し
ないように小さく設けられ、チャネル層及び半導体層は
絶縁層を介して支持基板と接続される。このHEMTと
HBTの対応する各層の支持基板からの距離が各々等し
くなるよう配置する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、III −V族半導体
デバイスに関し、より詳細には、III −V族化合物半導
体による高電子移動度トランジスタに関する。
デバイスに関し、より詳細には、III −V族化合物半導
体による高電子移動度トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体デバイスは、シリコンデバ
イスと比べて材料自身の持つ電子移動度の点において優
位にあるため、超高速電子デバイスとしての開発が進め
られており、その例として、AlGaAs/GaAsヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(以下HBTと称す
る)等がある。
イスと比べて材料自身の持つ電子移動度の点において優
位にあるため、超高速電子デバイスとしての開発が進め
られており、その例として、AlGaAs/GaAsヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(以下HBTと称す
る)等がある。
【0003】この様な化合物半導体の電解効果トランジ
スタには、キンク現象という特性異常現象が生じる。こ
の現象は、図1の破線Aに示すように、ドレイン電流が
一定レベルから逸脱して徐々に増加するもので、キンク
現象が抑制されれば、実線Bで示すようにドレイン電流
は一定値を示す。換言すれば、キンク現象は、耐圧性を
悪化させるばかりでなく、ノイズの原因となり出力コン
ダクタンスを増加させるため、利得を低下させる。
スタには、キンク現象という特性異常現象が生じる。こ
の現象は、図1の破線Aに示すように、ドレイン電流が
一定レベルから逸脱して徐々に増加するもので、キンク
現象が抑制されれば、実線Bで示すようにドレイン電流
は一定値を示す。換言すれば、キンク現象は、耐圧性を
悪化させるばかりでなく、ノイズの原因となり出力コン
ダクタンスを増加させるため、利得を低下させる。
【0004】高電子移動度トランジスタ(以下HEMT
と称する)におけるキンク現象の発生メカニズムは次の
ように考えられている。即ち、チャネル層中での衝突イ
オン化により生成された正孔が基板に蓄積され、これに
より、ドナー層/チャネル界面でのフェルミレベルが変
化して2次元電子ガス濃度が増加し、この結果、ドレイ
ン電流が増加する。
と称する)におけるキンク現象の発生メカニズムは次の
ように考えられている。即ち、チャネル層中での衝突イ
オン化により生成された正孔が基板に蓄積され、これに
より、ドナー層/チャネル界面でのフェルミレベルが変
化して2次元電子ガス濃度が増加し、この結果、ドレイ
ン電流が増加する。
【0005】キンク現象を抑制する方法として、チャネ
ルの下にp型ボディコンタクトを設け、基板に蓄積され
た正孔を引き抜く方法が提案されている(1995年春
期第42回応用物理学関係連合講演会予稿集、29aZ
L−4)。
ルの下にp型ボディコンタクトを設け、基板に蓄積され
た正孔を引き抜く方法が提案されている(1995年春
期第42回応用物理学関係連合講演会予稿集、29aZ
L−4)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法で
は、ソース電極、ドレイン電極下にpinダイオードが
形成されるため、これによって寄生容量が増大し、高速
性能が著しく低下する。
は、ソース電極、ドレイン電極下にpinダイオードが
形成されるため、これによって寄生容量が増大し、高速
性能が著しく低下する。
【0007】従って、高速性能を低下させるHEMTの
寄生容量の増大を防止しつつキンク現象を抑制すること
が重要な課題である。
寄生容量の増大を防止しつつキンク現象を抑制すること
が重要な課題である。
【0008】更に、高速性能を低下させることなくキン
ク現象を抑制したHEMTが組み込まれたIII −V族化
合物半導体デバイスを提供することが課題となる。
ク現象を抑制したHEMTが組み込まれたIII −V族化
合物半導体デバイスを提供することが課題となる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、デバイス構造及びデバイス製作プロセスについて研
究した結果、正孔引き抜き用の層の位置を限定すること
によってキンク現象の抑制効果を保持しながら高速性能
が維持されることを見出し、本発明を成すに至った。
め、デバイス構造及びデバイス製作プロセスについて研
究した結果、正孔引き抜き用の層の位置を限定すること
によってキンク現象の抑制効果を保持しながら高速性能
が維持されることを見出し、本発明を成すに至った。
【0010】本発明の高電子移動度トランジスタは、ソ
ース電極とゲート電極とドレイン電極とチャネル層と支
持前記チャネル層から正孔または電子を引き抜くために
p型半導体またはn型半導体で形成される半導体層と基
板とを有し、III −V族化合物半導体で形成される高電
子移動度トランジスタであって、前記半導体層は、ソー
ス電極とドレイン電極とを通る平面に垂直でゲート電極
及びドレイン電極を各々通る2つの平面の間の領域から
逸脱しないように小さく形成され、該チャネル層及び該
半導体層は絶縁層を介して前記支持基板と接続されるも
のである。
ース電極とゲート電極とドレイン電極とチャネル層と支
持前記チャネル層から正孔または電子を引き抜くために
p型半導体またはn型半導体で形成される半導体層と基
板とを有し、III −V族化合物半導体で形成される高電
子移動度トランジスタであって、前記半導体層は、ソー
ス電極とドレイン電極とを通る平面に垂直でゲート電極
及びドレイン電極を各々通る2つの平面の間の領域から
逸脱しないように小さく形成され、該チャネル層及び該
半導体層は絶縁層を介して前記支持基板と接続されるも
のである。
【0011】又、本発明の高電子移動度トランジスタ
は、ソース電極とゲート電極とドレイン電極とチャネル
層と前記チャネル層から正孔または電子を引き抜くため
にp型半導体またはn型半導体で形成される半導体層と
支持基板とを有し、III −V族化合物半導体で形成され
る高電子移動度トランジスタであって、前記半導体層は
前記ゲート電極と実質的に同じ大きさに形成され、該半
導体層とゲート電極とを結ぶ直線が該チャネル層と直交
するように前記チャネル層についてゲート電極と反対側
に該半導体層が配置され、該チャネル層及び該半導体層
は絶縁層を介して前記支持基板と接続されるものであ
る。
は、ソース電極とゲート電極とドレイン電極とチャネル
層と前記チャネル層から正孔または電子を引き抜くため
にp型半導体またはn型半導体で形成される半導体層と
支持基板とを有し、III −V族化合物半導体で形成され
る高電子移動度トランジスタであって、前記半導体層は
前記ゲート電極と実質的に同じ大きさに形成され、該半
導体層とゲート電極とを結ぶ直線が該チャネル層と直交
するように前記チャネル層についてゲート電極と反対側
に該半導体層が配置され、該チャネル層及び該半導体層
は絶縁層を介して前記支持基板と接続されるものであ
る。
【0012】更に、本発明のIII −V族化合物半導体デ
バイスは、上述のいずれかの高電子移動度トランジスタ
とヘテロ接合バイポーラトランジスタとを有するIII −
V族化合物半導体デバイスであって、該高電子移動度ト
ランジスタの前記半導体層、チャネル層及び電子供給層
の支持基板からの距離は、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのベース層、コレクタ層及びコレクタコンタクト
層と各々等しくなるように構成されるものである。
バイスは、上述のいずれかの高電子移動度トランジスタ
とヘテロ接合バイポーラトランジスタとを有するIII −
V族化合物半導体デバイスであって、該高電子移動度ト
ランジスタの前記半導体層、チャネル層及び電子供給層
の支持基板からの距離は、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのベース層、コレクタ層及びコレクタコンタクト
層と各々等しくなるように構成されるものである。
【0013】上記構成に従って、p型半導体層またはn
型半導体で形成される半導体層がチャネル層から正孔ま
たは電子を引き出すことによりキンク現象が抑制され
る。該半導体層の形成範囲が上記のように限定され、支
持基板との間に絶縁層が介在するすることにより、寄生
容量が減少してトランジスタの高速性能が維持される。
更に、高電子移動度トランジスタの前記半導体層、チャ
ネル層及び電子供給層の支持基板からの距離が、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタのベース層、コレクタ層及
びコレクタコンタクト層と各々等しくなるように上述の
構成の高電子移動度トランジスタとヘテロ接合バイポー
ラトランジスタとを同一支持基板上に形成することによ
り、製造工程が簡素化され、より小型の半導体装置が実
現される。
型半導体で形成される半導体層がチャネル層から正孔ま
たは電子を引き出すことによりキンク現象が抑制され
る。該半導体層の形成範囲が上記のように限定され、支
持基板との間に絶縁層が介在するすることにより、寄生
容量が減少してトランジスタの高速性能が維持される。
更に、高電子移動度トランジスタの前記半導体層、チャ
ネル層及び電子供給層の支持基板からの距離が、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタのベース層、コレクタ層及
びコレクタコンタクト層と各々等しくなるように上述の
構成の高電子移動度トランジスタとヘテロ接合バイポー
ラトランジスタとを同一支持基板上に形成することによ
り、製造工程が簡素化され、より小型の半導体装置が実
現される。
【0014】
【発明の実施の形態】高電子移動度トランジスタ(HE
MT)は、図2のように、オーミックコンタクト層1、
電子供給層3、チャネル層5、ソース電極7、ゲート電
極9及びドレイン電極11を有する。キンク現象は、チ
ャネル層5中での衝突イオン化により生成された正孔が
基板に蓄積され、これによって電子供給層3とチャネル
層5との界面でのフェルミレベルが変化して2次元電子
ガス濃度が増加する結果、ドレイン電流が増加するもの
である。キンク現象の抑制は、チャンネル層5から正孔
を引き抜くためにp型半導体で形成される引き抜き層1
3をチャネル層5の下に設け、これとソース電極7とを
接続することによって可能であるが、この引き抜き層が
トランジスタ全体に広がった構造では寄生容量が引き抜
き層によって増大し、高速性能が著しく低下する。
MT)は、図2のように、オーミックコンタクト層1、
電子供給層3、チャネル層5、ソース電極7、ゲート電
極9及びドレイン電極11を有する。キンク現象は、チ
ャネル層5中での衝突イオン化により生成された正孔が
基板に蓄積され、これによって電子供給層3とチャネル
層5との界面でのフェルミレベルが変化して2次元電子
ガス濃度が増加する結果、ドレイン電流が増加するもの
である。キンク現象の抑制は、チャンネル層5から正孔
を引き抜くためにp型半導体で形成される引き抜き層1
3をチャネル層5の下に設け、これとソース電極7とを
接続することによって可能であるが、この引き抜き層が
トランジスタ全体に広がった構造では寄生容量が引き抜
き層によって増大し、高速性能が著しく低下する。
【0015】本発明に係るHEMTは、キンク現象の抑
制効果を維持したまま寄生容量をできる限り減少させる
ために、引き抜き層13の形成される領域を限定し、チ
ャネル層5と支持基板15との間に絶縁体層17を設け
たものである。2次元電子チャネルは、ソース電極7下
方からドレイン電極11下方までの領域C(図2参照)
のチャネル層5に生じるが、電解が最も強い箇所はゲー
ト電極9下方からドレイン電極11下方までの領域D内
にあるため、正孔はこの領域D内にたまり易い。従っ
て、引き抜き層13をこの領域D内にのみ形成すれば、
チャネル層から正孔が効率的に引き出される。従って、
キンク現象の抑制効果を失うことなく引き抜き層13の
サイズを小さくすることができ、従って寄生容量の削減
が可能となる。本願においては、この領域Dは、2次元
電子チャネル生成の性質を考慮して、ソース電極7とド
レイン電極11とを通り支持基板に平行な直線に垂直で
あってゲート電極9及びドレイン電極11を各々通る2
つの平面d1、d2(図2参照)に挟まれた領域と規定
するものである。
制効果を維持したまま寄生容量をできる限り減少させる
ために、引き抜き層13の形成される領域を限定し、チ
ャネル層5と支持基板15との間に絶縁体層17を設け
たものである。2次元電子チャネルは、ソース電極7下
方からドレイン電極11下方までの領域C(図2参照)
のチャネル層5に生じるが、電解が最も強い箇所はゲー
ト電極9下方からドレイン電極11下方までの領域D内
にあるため、正孔はこの領域D内にたまり易い。従っ
て、引き抜き層13をこの領域D内にのみ形成すれば、
チャネル層から正孔が効率的に引き出される。従って、
キンク現象の抑制効果を失うことなく引き抜き層13の
サイズを小さくすることができ、従って寄生容量の削減
が可能となる。本願においては、この領域Dは、2次元
電子チャネル生成の性質を考慮して、ソース電極7とド
レイン電極11とを通り支持基板に平行な直線に垂直で
あってゲート電極9及びドレイン電極11を各々通る2
つの平面d1、d2(図2参照)に挟まれた領域と規定
するものである。
【0016】キンク現象の抑制効果の点では、ゲート電
極9下方とドレイン電極11下方との間に引き抜き層1
3を形成するのが最も効果的であるが、引き抜き層13
をゲート電極下方に配置した場合、他の利点がある。そ
れは、しきい値電圧の制御が可能となる点で、引き抜き
層13に接続する電極19にバイアス電圧をかけること
によってしきい値電圧が変化する。
極9下方とドレイン電極11下方との間に引き抜き層1
3を形成するのが最も効果的であるが、引き抜き層13
をゲート電極下方に配置した場合、他の利点がある。そ
れは、しきい値電圧の制御が可能となる点で、引き抜き
層13に接続する電極19にバイアス電圧をかけること
によってしきい値電圧が変化する。
【0017】上記引き抜き層13は、p型ドーパントを
イオンインプランテーションにより局所的に形成するこ
とも可能であるが、エピタキシャルリフトオフ(EL
O)法に従って形成するのが好ましい。この理由は、イ
オンインプランテーションによるIII −V族化合物に対
するp型ドーパントは熱的に不安定で拡散し易いため耐
久性がないことにある。ELO法で形成したものは熱に
よる拡散が起こり難く、所望の位置に正確に引き抜き層
13を形成することができるので、本発明に適してい
る。ELO法では、半導体基板上に選択エッチング層を
エピタキシャル成長させ、その上に薄膜半導体層を成長
させた後に支持基板を貼着し、選択エッチング層をエッ
チングによって除去することにより、支持基板に貼着さ
れた薄膜半導体層が得られる。
イオンインプランテーションにより局所的に形成するこ
とも可能であるが、エピタキシャルリフトオフ(EL
O)法に従って形成するのが好ましい。この理由は、イ
オンインプランテーションによるIII −V族化合物に対
するp型ドーパントは熱的に不安定で拡散し易いため耐
久性がないことにある。ELO法で形成したものは熱に
よる拡散が起こり難く、所望の位置に正確に引き抜き層
13を形成することができるので、本発明に適してい
る。ELO法では、半導体基板上に選択エッチング層を
エピタキシャル成長させ、その上に薄膜半導体層を成長
させた後に支持基板を貼着し、選択エッチング層をエッ
チングによって除去することにより、支持基板に貼着さ
れた薄膜半導体層が得られる。
【0018】以下に、ELO法に従って本発明に係るH
EMTを製造する方法を説明する。
EMTを製造する方法を説明する。
【0019】まず、図3に示すように、半導体基板21
上に選択エッチング層23をエピタキシャル成長させ、
その上にHEMTのオーミックコンタクト層25を形成
し、続いて電子供給層27及びチャネル層29を積層す
る。更に、正孔引き抜き用のp型半導体による引き抜き
層31を形成する。
上に選択エッチング層23をエピタキシャル成長させ、
その上にHEMTのオーミックコンタクト層25を形成
し、続いて電子供給層27及びチャネル層29を積層す
る。更に、正孔引き抜き用のp型半導体による引き抜き
層31を形成する。
【0020】次に、図4に示すように、エッチングによ
って引き抜き層31を所定の大きさに切除し、図5のよ
うに、引き抜き層31に電極33を付設する。この後、
ポリイミド35をコーティングして熱硬化させてエッチ
バックし、接着剤あるいはメッキを用いて支持基板37
を接着させる。この結果、図6のような積層物が得られ
る。
って引き抜き層31を所定の大きさに切除し、図5のよ
うに、引き抜き層31に電極33を付設する。この後、
ポリイミド35をコーティングして熱硬化させてエッチ
バックし、接着剤あるいはメッキを用いて支持基板37
を接着させる。この結果、図6のような積層物が得られ
る。
【0021】更に、図7のように選択エッチング層23
をエッチングすることにより半導体基板21を除去す
る。この後、通常のHEMT製造プロセスに従って、オ
ーミックコンタクト層25及び電子供給層27を成形し
て、ソース電極39、ゲート電極41及びドレイン電極
43を形成する。この際に、引き抜き層31がゲート電
極9下方からドレイン電極11下方までの領域にあるよ
うに各部の位置に留意する。この結果、図8あるいは図
2に示されるようなHEMTが形成される。
をエッチングすることにより半導体基板21を除去す
る。この後、通常のHEMT製造プロセスに従って、オ
ーミックコンタクト層25及び電子供給層27を成形し
て、ソース電極39、ゲート電極41及びドレイン電極
43を形成する。この際に、引き抜き層31がゲート電
極9下方からドレイン電極11下方までの領域にあるよ
うに各部の位置に留意する。この結果、図8あるいは図
2に示されるようなHEMTが形成される。
【0022】上述の電極33をソース電極39と接続す
ることによって、図1の実線Bのようにキンク現象が抑
制される。図8に示すような位置に引き抜き層31を配
置する場合に最も効果的にキンク現象が抑制される。正
孔引き抜き用の引き抜き層31を図2のようにゲート電
極下方に配置して電極33にバイアス電圧を印加する
と、バイアス電圧によってHEMTのしきい値電圧を制
御することができる。この構成に従って、エンハンスメ
ント型HEMTとディプレション型HEMTとを1つの
プロセスによって同時に形成することができる。
ることによって、図1の実線Bのようにキンク現象が抑
制される。図8に示すような位置に引き抜き層31を配
置する場合に最も効果的にキンク現象が抑制される。正
孔引き抜き用の引き抜き層31を図2のようにゲート電
極下方に配置して電極33にバイアス電圧を印加する
と、バイアス電圧によってHEMTのしきい値電圧を制
御することができる。この構成に従って、エンハンスメ
ント型HEMTとディプレション型HEMTとを1つの
プロセスによって同時に形成することができる。
【0023】上記引き抜き層31の大きさは、ゲート電
極に対して、1〜2倍程度(層方向の面積)であれば、
十分にキンク現象を抑制しつつ寄生容量の増加を防ぐこ
とができ、0.5〜2μm2 の大きさが好ましい。厚さ
は、0.01〜0.1μm程度が好ましい。ゲート電極
の下方に設ける場合は、ゲート電極とほぼ同じ幅(ゲー
ト電極とドレイン電極とを結ぶ線に沿った長さ)である
のが望ましく、ゲート電極と同じ大きさであると特に好
ましい。
極に対して、1〜2倍程度(層方向の面積)であれば、
十分にキンク現象を抑制しつつ寄生容量の増加を防ぐこ
とができ、0.5〜2μm2 の大きさが好ましい。厚さ
は、0.01〜0.1μm程度が好ましい。ゲート電極
の下方に設ける場合は、ゲート電極とほぼ同じ幅(ゲー
ト電極とドレイン電極とを結ぶ線に沿った長さ)である
のが望ましく、ゲート電極と同じ大きさであると特に好
ましい。
【0024】上述の構成は、上述のp型の引き抜き層3
1に代えてn型半導体で形成されるn型引き抜き層を配
置し、電子を引き抜くように応用することもできる。こ
の場合、n型の電子供給層27の代わりにp型の正孔供
給層が使用される。
1に代えてn型半導体で形成されるn型引き抜き層を配
置し、電子を引き抜くように応用することもできる。こ
の場合、n型の電子供給層27の代わりにp型の正孔供
給層が使用される。
【0025】引き抜き層31を形成するp型半導体に
は、例えば、GaAs、AlGaAs、InGaAs、
InAlAs、InP、InGP等が挙げられる。n型
層として形成する場合には、例えば、AlGaAs、I
nGaAs、InAlAs、InP、InGP等が用い
られる。
は、例えば、GaAs、AlGaAs、InGaAs、
InAlAs、InP、InGP等が挙げられる。n型
層として形成する場合には、例えば、AlGaAs、I
nGaAs、InAlAs、InP、InGP等が用い
られる。
【0026】又、本発明に係るキンク現象の抑制された
HEMTは、超高速HBTと共に同一基板上にコンパク
トに形成することができる。この場合、HEMTの引き
抜き層31、チャネル層29及び電子供給層27の支持
基板37からの距離が、各々、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタのベース層、コレクタ層及びコレクタコンタ
クト層と同じになるように構成することによって、HE
MT及びHBTの対応する層を各々同一層から形成する
ことができる(後述の半導体デバイスの実施例参照)。
従って、HEMT及びHBTの層形成プロセスが同時並
行で進行され、製造プロセスが簡素化される。又、HE
MTとHBTとの間隔を縮小することができるので、得
られる半導体デバイスの小型化が可能である。更に、素
子間の配線も短縮されるので、配線でのエネルギーロス
が減少する。同一基板上に形成するHBTは、コレクタ
トップ型でもエミッタトップ型でも可能なことは言うま
でもなく、更に、本発明に係るHEMTを他の素子と組
み合わせる応用も可能である。
HEMTは、超高速HBTと共に同一基板上にコンパク
トに形成することができる。この場合、HEMTの引き
抜き層31、チャネル層29及び電子供給層27の支持
基板37からの距離が、各々、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタのベース層、コレクタ層及びコレクタコンタ
クト層と同じになるように構成することによって、HE
MT及びHBTの対応する層を各々同一層から形成する
ことができる(後述の半導体デバイスの実施例参照)。
従って、HEMT及びHBTの層形成プロセスが同時並
行で進行され、製造プロセスが簡素化される。又、HE
MTとHBTとの間隔を縮小することができるので、得
られる半導体デバイスの小型化が可能である。更に、素
子間の配線も短縮されるので、配線でのエネルギーロス
が減少する。同一基板上に形成するHBTは、コレクタ
トップ型でもエミッタトップ型でも可能なことは言うま
でもなく、更に、本発明に係るHEMTを他の素子と組
み合わせる応用も可能である。
【0027】以下に、本発明に係るHEMT及び半導体
デバイスの作製の実施例を図面を交えて詳細に説明す
る。尚、結晶成長方法にはMOCVD法、MBE法、ガ
スソースMBE法などがあるが、ここではMBE法で行
うものとする。
デバイスの作製の実施例を図面を交えて詳細に説明す
る。尚、結晶成長方法にはMOCVD法、MBE法、ガ
スソースMBE法などがあるが、ここではMBE法で行
うものとする。
【0028】(HEMTの第1実施例)図9に示すとお
り、半絶縁性GaAs基板45上に、選択エッチング層
として厚さ1μmのInGaP層47、HEMTのコン
タクト層としてn+ −GaAs層49(3×1018c
m-3)、電子供給層となるn−AlGaAs層51(1
×1018cm-3)、チャネル層となるi−GaAs層5
3、及び、正孔引き抜き層となるp−GaAs層55
(1×1018cm-3)を順次結晶成長させて積層物を得
る。
り、半絶縁性GaAs基板45上に、選択エッチング層
として厚さ1μmのInGaP層47、HEMTのコン
タクト層としてn+ −GaAs層49(3×1018c
m-3)、電子供給層となるn−AlGaAs層51(1
×1018cm-3)、チャネル層となるi−GaAs層5
3、及び、正孔引き抜き層となるp−GaAs層55
(1×1018cm-3)を順次結晶成長させて積層物を得
る。
【0029】次に、図10に示すように、p−GaAs
層55を1μm×50μm×0.1μmの班状となるよ
うにエッチングして、SiO2 膜57をデポジションに
より形成し、p−GaAs層55上に電極59を形成す
る。更に、ウエハ全面にポリイミド樹脂61をコーティ
ングして上面を平坦化し、支持基板63を接着してポリ
イミド樹脂を硬化させることによって図11に示すよう
なウエハが得られる。
層55を1μm×50μm×0.1μmの班状となるよ
うにエッチングして、SiO2 膜57をデポジションに
より形成し、p−GaAs層55上に電極59を形成す
る。更に、ウエハ全面にポリイミド樹脂61をコーティ
ングして上面を平坦化し、支持基板63を接着してポリ
イミド樹脂を硬化させることによって図11に示すよう
なウエハが得られる。
【0030】この後、図12に示すように、塩酸を用い
てInGaP層47をエッチングして半絶縁性GaAs
基板45をエピタキシャルリフトオフにより除去する。
そして、通常のHEMT作成プロセスに従って、図1
3、14に示すように、ゲート電極作成位置のn+ −G
aAs層49を除去してソース電極65、ゲート電極6
7及びドレイン電極69を形成する。この状態で、p−
GaAs層55は、ゲート電極67下方とドレイン電極
69下方との間に位置する。p−GaAs層55に接続
された電極59を表面側に引き出し、ソース電極65と
接続することによってHEMTが得られる。
てInGaP層47をエッチングして半絶縁性GaAs
基板45をエピタキシャルリフトオフにより除去する。
そして、通常のHEMT作成プロセスに従って、図1
3、14に示すように、ゲート電極作成位置のn+ −G
aAs層49を除去してソース電極65、ゲート電極6
7及びドレイン電極69を形成する。この状態で、p−
GaAs層55は、ゲート電極67下方とドレイン電極
69下方との間に位置する。p−GaAs層55に接続
された電極59を表面側に引き出し、ソース電極65と
接続することによってHEMTが得られる。
【0031】上記HEMTについて、ドレイン電圧とド
レイン電流との関係を調べると、キンク現象は抑制され
る。また、寄生容量はp型層がないHEMTと同程度ま
で低減される。
レイン電流との関係を調べると、キンク現象は抑制され
る。また、寄生容量はp型層がないHEMTと同程度ま
で低減される。
【0032】(HEMTの第2実施例)実施例1と同様
の操作によって、図2のようにp−GaAs層がゲート
電極67の下方に位置するHEMTが作成される。この
HEMTにおいても実施例1と同様、キンク現象は抑制
され、寄生容量も少ない。更に、電極59にバイアス電
圧を印加することによってHEMTのしきい値が変化す
る。
の操作によって、図2のようにp−GaAs層がゲート
電極67の下方に位置するHEMTが作成される。この
HEMTにおいても実施例1と同様、キンク現象は抑制
され、寄生容量も少ない。更に、電極59にバイアス電
圧を印加することによってHEMTのしきい値が変化す
る。
【0033】(半導体デバイスの第1実施例)図15に
示すとおり、半絶縁性GaAs基板71上に、選択エッ
チング層として厚さ1μmのInGaP層73、HEM
Tのコンタクト層及びHBTのコレクタコンタクト層と
してn+ −GaAs層75(3×1018cm-3)、電子供
給層となるn−AlGaAs層77(1×1018c
m-3)、HEMTのチャネル層及びHBTのiコレクタ
層となるi−GaAs層79、HEMTの正孔引き抜き
層及びHBTのベース層となるp−GaAs層81(1
×1018cm-3)、HBTのエミッタ層を形成するための
n−AlGaAs層83(1×1018cm-3)、及び、H
BTのエミッタコンタクト層となるn−InGaAs層
85を順次結晶成長させて積層物を得る。
示すとおり、半絶縁性GaAs基板71上に、選択エッ
チング層として厚さ1μmのInGaP層73、HEM
Tのコンタクト層及びHBTのコレクタコンタクト層と
してn+ −GaAs層75(3×1018cm-3)、電子供
給層となるn−AlGaAs層77(1×1018c
m-3)、HEMTのチャネル層及びHBTのiコレクタ
層となるi−GaAs層79、HEMTの正孔引き抜き
層及びHBTのベース層となるp−GaAs層81(1
×1018cm-3)、HBTのエミッタ層を形成するための
n−AlGaAs層83(1×1018cm-3)、及び、H
BTのエミッタコンタクト層となるn−InGaAs層
85を順次結晶成長させて積層物を得る。
【0034】次に、図16に示すように、エッチングに
よりn−AlGaAs層83及びn−InGaAs層8
5のうちHBTのエミッタ領域として必要な部分以外を
除去する。更に、図17のように、p−GaAs層81
のうちHEMTの正孔引き抜き層81a及びHBTのベ
ース層81bとして必要な部分以外をエッチングにより
除去する。
よりn−AlGaAs層83及びn−InGaAs層8
5のうちHBTのエミッタ領域として必要な部分以外を
除去する。更に、図17のように、p−GaAs層81
のうちHEMTの正孔引き抜き層81a及びHBTのベ
ース層81bとして必要な部分以外をエッチングにより
除去する。
【0035】更に、図18のように、デポジションによ
りSiO2 膜87を形成し、HBTのエミッタ電極89
及びベース電極91とHEMTの正孔引き抜き層用電極
93とを形成する。更に、ウエハ全面にポリイミド樹脂
95をコーティングして上面を平坦化し、ポリイミド樹
脂を硬化させて支持基板97を接着する。
りSiO2 膜87を形成し、HBTのエミッタ電極89
及びベース電極91とHEMTの正孔引き抜き層用電極
93とを形成する。更に、ウエハ全面にポリイミド樹脂
95をコーティングして上面を平坦化し、ポリイミド樹
脂を硬化させて支持基板97を接着する。
【0036】この後、塩酸を用いてInGaP層73を
エッチングして半絶縁性GaAs基板71をエピタキシ
ャルリフトオフにより除去することによって、図19に
示すようなウエハが得られる。
エッチングして半絶縁性GaAs基板71をエピタキシ
ャルリフトオフにより除去することによって、図19に
示すようなウエハが得られる。
【0037】そして、通常のHEMT作成プロセスに従
って、図20に示すように、ゲート電極作成位置のn+
−GaAs層75を除去してソース電極99、ゲート電
極101及びドレイン電極103を形成する。この状態
で、正孔引き抜き層81aは、ゲート電極101下方と
ドレイン電極103下方との間に位置する。正孔引き抜
き層81aに接続された電極93を表面側に引き出し、
ソース電極99と接続することによってHEMTが得ら
れる。
って、図20に示すように、ゲート電極作成位置のn+
−GaAs層75を除去してソース電極99、ゲート電
極101及びドレイン電極103を形成する。この状態
で、正孔引き抜き層81aは、ゲート電極101下方と
ドレイン電極103下方との間に位置する。正孔引き抜
き層81aに接続された電極93を表面側に引き出し、
ソース電極99と接続することによってHEMTが得ら
れる。
【0038】更に、HEMTのコンタクト層75a及び
電子供給層77a並びにHBTのコレクタコンタクト層
75b、77bに必要な部分以外のn+ −GaAs層7
5及びn−AlGaAs層77を除去し、コレクタコン
タクト層75bに接続するコレクタ電極105を形成す
ることによって、図21に示すようなHEMT及びHB
Tが同一基板上に形成された半導体デバイスが得られ
る。
電子供給層77a並びにHBTのコレクタコンタクト層
75b、77bに必要な部分以外のn+ −GaAs層7
5及びn−AlGaAs層77を除去し、コレクタコン
タクト層75bに接続するコレクタ電極105を形成す
ることによって、図21に示すようなHEMT及びHB
Tが同一基板上に形成された半導体デバイスが得られ
る。
【0039】(半導体デバイスの第2実施例)半導体デ
バイスの第1実施例における図15〜18に示される工
程を繰り返して、図22に示すウエハを作成する。
バイスの第1実施例における図15〜18に示される工
程を繰り返して、図22に示すウエハを作成する。
【0040】次に、ウエハ全面にポリイミド樹脂95を
コーティングして上面を平坦化し、ポリイミド樹脂95
を硬化させ、スリット107を有するようにAu層10
9をポリイミド樹脂95の上面全体に蒸着する。更に、
Au層109に石英基板111を接着する。
コーティングして上面を平坦化し、ポリイミド樹脂95
を硬化させ、スリット107を有するようにAu層10
9をポリイミド樹脂95の上面全体に蒸着する。更に、
Au層109に石英基板111を接着する。
【0041】この後、塩酸を用いてInGaP層73を
エッチングして半絶縁性GaAs基板71をエピタキシ
ャルリフトオフにより除去することによって、図23に
示すようなウエハが得られる。
エッチングして半絶縁性GaAs基板71をエピタキシ
ャルリフトオフにより除去することによって、図23に
示すようなウエハが得られる。
【0042】そして、半導体デバイスの第1実施例と同
様に、通常のHEMT作成プロセスに従って、図24に
示すように、ゲート電極作成位置のn+ −GaAs層7
5を除去してソース電極99、ゲート電極101及びド
レイン電極103を形成する。この状態で、正孔引き抜
き層81aは、ゲート電極101下方とドレイン電極1
03下方との間に位置する。正孔引き抜き層81aに接
続された電極93を表面側に引き出し、ソース電極99
と接続することによってHEMTが得られる。
様に、通常のHEMT作成プロセスに従って、図24に
示すように、ゲート電極作成位置のn+ −GaAs層7
5を除去してソース電極99、ゲート電極101及びド
レイン電極103を形成する。この状態で、正孔引き抜
き層81aは、ゲート電極101下方とドレイン電極1
03下方との間に位置する。正孔引き抜き層81aに接
続された電極93を表面側に引き出し、ソース電極99
と接続することによってHEMTが得られる。
【0043】更に、HEMTのコンタクト層75a及び
電子供給層77a並びにHBTのコレクタコンタクト層
75b、77bに必要な部分以外のn+ −GaAs層7
5及びn−AlGaAs層77を除去し、コレクタコン
タクト層75bに接続するコレクタ電極105を形成す
る。IC配線及びマイクロストリップ線路113を形成
し、石英基板111のHEMT及びHBTと反対の面の
スリット107近くにパッチアンテナ115を付設する
ことによって、図24に示すようなHEMT及びHBT
が同一基板上に形成され、アンテナが装備された半導体
デバイスが得られる。この半導体デバイスにおいて、マ
イクロストリップ線路113の一部はスリット107を
介してパッチアンテナ115と電磁的に結合される。
電子供給層77a並びにHBTのコレクタコンタクト層
75b、77bに必要な部分以外のn+ −GaAs層7
5及びn−AlGaAs層77を除去し、コレクタコン
タクト層75bに接続するコレクタ電極105を形成す
る。IC配線及びマイクロストリップ線路113を形成
し、石英基板111のHEMT及びHBTと反対の面の
スリット107近くにパッチアンテナ115を付設する
ことによって、図24に示すようなHEMT及びHBT
が同一基板上に形成され、アンテナが装備された半導体
デバイスが得られる。この半導体デバイスにおいて、マ
イクロストリップ線路113の一部はスリット107を
介してパッチアンテナ115と電磁的に結合される。
【0044】
【発明の効果】高速性能を低下させることなくキンク現
象の発生を抑制したHEMTが提供され、更に、高性能
のHEMTとHBTとを同一基板上に簡便な製造プロセ
スで作成することができるので、産業上の利用価値は極
めて高い。
象の発生を抑制したHEMTが提供され、更に、高性能
のHEMTとHBTとを同一基板上に簡便な製造プロセ
スで作成することができるので、産業上の利用価値は極
めて高い。
【図1】HEMTにおけるキンク現象を説明するグラ
フ。
フ。
【図2】本発明のHEMTの構成を示す概略断面図。
【図3】本発明のHEMTの作製の基本プロセスを説明
する縦断面図。
する縦断面図。
【図4】図3に続く基本プロセスを説明する縦断面図。
【図5】図4に続く基本プロセスを説明する要部の斜視
図。
図。
【図6】図5に続く基本プロセスを説明する縦断面図。
【図7】図6に続く基本プロセスを説明する縦断面図。
【図8】図7に続く基本プロセスを説明する縦断面図。
【図9】本発明のHEMTの第1実施例の作製プロセス
を説明する縦断面図。
を説明する縦断面図。
【図10】図9に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図11】図10に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図12】図11に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図13】図12に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図14】図13のHEMTの平面図。
【図15】本発明の半導体デバイスの第1実施例の作成
プロセスを示す縦断面図。
プロセスを示す縦断面図。
【図16】図15に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図17】図16に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図18】図17に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図19】図18に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図20】図19に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図21】図20に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図22】本発明の半導体デバイスの第2実施例の作成
プロセスを示す縦断面図。
プロセスを示す縦断面図。
【図23】図22に続くプロセスを説明する縦断面図。
【図24】図23に続くプロセスを説明する縦断面図。
1、25、49、75a オーミックコンタクト層 3、27、51、77a 電子供給層 5、29、53、79 チャネル層 7、39、65、99 ソース電極 9、41、67、101 ゲート電極 11、43、69、103 ドレイン電極 13、31、55、81a 引き抜き層 15、37、63、97 支持基板 17、35、61、95 絶縁体層 19、33、59、93 電極 75b、77b コレクタコンタクト層 81b ベース層 83 エミッタ領域 85 エミッタコンタクト層 89 エミッタ電極 91 ベース電極 107 スリット 109 Au層 115 パッチアンテナ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/205
Claims (3)
- 【請求項1】 ソース電極とゲート電極とドレイン電極
とチャネル層と支持前記チャネル層から正孔または電子
を引き抜くためにp型半導体またはn型半導体で形成さ
れる半導体層と基板とを有し、III −V族化合物半導体
で形成される高電子移動度トランジスタであって、前記
半導体層は、ソース電極とドレイン電極とを通る平面に
垂直でゲート電極及びドレイン電極を各々通る2つの平
面の間の領域から逸脱しないように小さく形成され、該
チャネル層及び該半導体層は絶縁層を介して前記支持基
板と接続されることを特徴とする高電子移動度トランジ
スタ。 - 【請求項2】 ソース電極とゲート電極とドレイン電極
とチャネル層と前記チャネル層から正孔または電子を引
き抜くためにp型半導体またはn型半導体で形成される
半導体層と支持基板とを有し、III −V族化合物半導体
で形成される高電子移動度トランジスタであって、前記
半導体層は前記ゲート電極と実質的に同じ大きさに形成
され、該半導体層とゲート電極とを結ぶ直線が該チャネ
ル層と直交するように前記チャネル層についてゲート電
極と反対側に該半導体層が配置され、該チャネル層及び
該半導体層は絶縁層を介して前記支持基板と接続される
ことを特徴とする高電子移動度トランジスタ。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の高電子移動度ト
ランジスタとヘテロ接合バイポーラトランジスタとを有
するIII −V族化合物半導体デバイスであって、該高電
子移動度トランジスタの前記半導体層、チャネル層及び
電子供給層の支持基板からの距離は、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタのベース層、コレクタ層及びコレクタ
コンタクト層と各々等しくなるように構成されるIII −
V族化合物半導体デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057899A JPH09252112A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高電子移動度トランジスタ及びiii−v族化合物半導体デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057899A JPH09252112A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高電子移動度トランジスタ及びiii−v族化合物半導体デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09252112A true JPH09252112A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13068850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057899A Pending JPH09252112A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高電子移動度トランジスタ及びiii−v族化合物半導体デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09252112A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004319552A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Nichia Chem Ind Ltd | フリップチップ型対面電極hemt |
| JP2006173582A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2011101031A (ja) * | 2003-10-22 | 2011-05-19 | Skyworks Solutions Inc | 増大した直線性および製造可能性を有するFETを含むBiFET |
| JP2011151176A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toyota Central R&D Labs Inc | 高電子移動度トランジスタ |
| CN109725204A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-05-07 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 基于混频肖特基二极管的全周期检波器 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057899A patent/JPH09252112A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004319552A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Nichia Chem Ind Ltd | フリップチップ型対面電極hemt |
| JP2011101031A (ja) * | 2003-10-22 | 2011-05-19 | Skyworks Solutions Inc | 増大した直線性および製造可能性を有するFETを含むBiFET |
| JP2006173582A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2011151176A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toyota Central R&D Labs Inc | 高電子移動度トランジスタ |
| CN109725204A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-05-07 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 基于混频肖特基二极管的全周期检波器 |
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