JPS61147577A - 相補型半導体装置 - Google Patents

相補型半導体装置

Info

Publication number
JPS61147577A
JPS61147577A JP59268384A JP26838484A JPS61147577A JP S61147577 A JPS61147577 A JP S61147577A JP 59268384 A JP59268384 A JP 59268384A JP 26838484 A JP26838484 A JP 26838484A JP S61147577 A JPS61147577 A JP S61147577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
heterojunction
channel
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59268384A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiko Hiraoka
佳子 平岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59268384A priority Critical patent/JPS61147577A/ja
Publication of JPS61147577A publication Critical patent/JPS61147577A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/05Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group III-V technology

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、nチャネルヘテロ接合電界効果トランジス
タと、pチャネルヘテロ接合電界効果トランジスタとを
もって構成される相補型半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ヘテロ接合電界効果トランジスタ(ヘテロ接合FET 
 )とは異種半導体間のヘテロ接合界面に生ずる2次元
的に分布する高移動度の電子ガスを利用した電界効果ト
ランジスタである。代表的な構造を第2図に示す。r、
’HAB  の電子親和力に比べてGa−4−/−AI
  の電子親和力の方が小さいので、23のn 型Ga
hlA虐  層中の電子は22のアンドープGaAs 
 層に注入され、GaAs  とGBン仏II  のヘ
テロ接合界面のGaAB  側に′1子が蓄積されチャ
ネルを形成する。電子の濃度は24のゲート電極を制御
されるので、このゲート電極をはさんで両側に設けられ
ている入出力電極すなわち、ソース、ドレーン電極25
゜26間の電流がゲート電極に印加する電圧でコントロ
ールすることができる。
一方、これとは逆の特性を持つ、pチャネルヘテロ接合
FET の1例を第3図に示す。nチャネルヘテロ接合
FET  との違いはGaん仏8 層23′がp型にド
ープされていて、ヘテロ接合界面にホールが蓄積される
ことである。
ところでこれらのヘテロ接合FET はGaAs層22
より上にGaAJJl 層23を形成しても下に形成し
ても、それぞれ膜の厚さやキャリアのドープ量などの条
件を適当に調整してやればトランジスタ動作を行う。さ
らにノーマリオン型もノーマリオフぶちこれらの条件を
適当に選ぶことにより製造可能である。
ヘテロ接合電界効果トランジスタの特徴はキャリアの供
給層がキャリアの走行するチャネル領域から分離されて
いるために、キャリアが高移動度を有することである。
従って、これを利用して相補型回路を構成すれば非常に
良好な性能を得る可能性がある。
ところで、一般にヘテロ接合FET  を製作する際は
分子線エピタキシー(MBE)法によりあらかじめ積層
膜を成長しておき、次にエツチング、電極形成等の工程
を行う。従って、同一ウェーハ上の一部分をp型にドー
プし、他の一部分をnfiにドープすることは非常に困
難である。また、nチャネルのヘテロ接合PET は電
子供給層であるGa 1− XA−txA−のXが0.
3付近で良好なFET  特性を示すのに対し、pチャ
ネルのヘテロ接合FET  はXが、より大きい領域で
良好な特性を示す。従ってnチャネルヘテロ接合FET
  とpチャネルヘテロ接合FET  とではQBAJ
AH層のM濃度を変えることが望ましい。
〔発明の目的〕
この発明は上述した困難をとりのぞき、製造が容易で良
好な特性を持つnチャネルヘテロ接合FET  とpチ
ャネルヘテロ接合FgT から構成される相補型半導体
装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明の概要を図面を用いて説明する。第1図はこの
発明の基本的構造を模式的に示したものである。図中1
はたとえば半絶縁性GaAg基板のような高抵抗半導体
基板、2はたとえばGaA、/7〜8 のようなバンド
ギャップの広い第1の半導体でn型にドープしてあり、
電子の供給層となる層である。3は第1の半導体よりも
バンドギャップが狭く電子親和力が大きい、たとえばG
aAs  のような第2の半導体で、アンドープあるい
はわずかにPutかn型にドープされている。4は第2
半導体よりもバンドギャップの広い、たとえばGaAム
S のような第3の半導体でp型にドープされており、
正孔の供給層となる層である。5はp型GaAtAs 
 とアンドープGaAsとのヘテロ接合界面のGaAa
  側に蓄積される正孔である。6はp型ゲート電極で
、ゲート下の正孔濃度をコントロールする。7と8はp
型ゲート逍極の両側に配置されたp型入出力電極で、5
〜8でもってpチャネルのヘテロ接合FETを形成して
いる。9はn型GaAIA s  とアンドープGaA
s  とのヘテロ接合界面のGaAm  側に蓄積され
る電子である。10はn型ゲート′電極で、p型GaA
J@  とアンドープGaAg  の一部分をとり除い
たのちアンドープQBノs、s  の上に設けられてい
て、i型ゲート直下の電子濃度を制御する。
11と12はn型制御電極の両側に配置されたn型入出
力電極で、9〜ノ2でnチャネルヘテロ接合FET  
を形成している。
これら2つのヘテロ接合FET はノーマリオフ特性を
有するようにn型GaALS、a  層、p型QBAt
Ag層およびアンド−ZGaAs  層とアンドープG
aAs 層を除去する部分の厚さ、また、不純物のドー
プ量を調整しである。
これらヘテロ接合FET  をたとえば第1図のように
結線すれば相補型インバーター回路として動作する。
第1図杜nチャネルヘテロ接合FET が下側にpチャ
ネルヘテロ接合FET が上側に配置されているが、両
者の上下を反対にした構造も可能である。その場合は半
絶縁性基板上に、まず、p型GaA−/As  を次に
アンドープGaAs、更にn型GaAt−kg  の順
に積層した積層膜を用いればよい。
また、ヘテロ接合FET の特性を改善するために行わ
れている工夫、たとえば、アンドープGaAAAa  
をアンドープGaAs  とドープしたGaAjAa 
 の間に入れることなども同様に可能である。
〔発明の効果〕
次に本発明による効果をやはり第1図を参照して説明す
る。ヘテロ接合FET は良質なヘテロ接合界面と、高
精度にコントロールされた各層の膜厚とドープ量をもっ
て、初めて動作が可能になるので、一般に分子線コピタ
キシ法等により成長した積層膜にエツチングや電極づけ
を行って素子を製作する0従って、シリコンM OS 
F E Tのように、拡散等により、同一ウニ−バー上
の一部分をp型に他の一部分をn型にドープすることは
非常に困難である。本発明による構造はこの困難をとり
除き、積層膜上にnチャネへヘテロ接合FFJT  と
pチャネルヘテロ接合FET  を容易に形成させうる
ものである。
ま、た、図中2のIl型GaAjAs  と4のp型G
a−’JAt+  のAt の濃度はそれぞれ任意に選
ぶことができるので、pチャネルヘテロ接合FETとn
チャネルヘテロ接合FET がそれぞれ最も良好な特性
を示す4(t の濃度を選ぶことができる〇 一般にp型ドープ層とn型ドープ層とではン1ットキー
接合の障壁の高さが異っているので順方向逆方向の耐圧
も異っている。第1図〆のような構造にすればp型ゲー
ト電極の直下にたとえばn“ ドープ層を適当にはさむ
ことによりpチャネルヘテロ接合FgT  とnチャネ
ルヘテロ接合FET の耐圧をそろえることもできる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図を参照して説明する。
まず、分子線エピタキシ法で第4図(、)に示すような
積層膜を形成した。図中41はCr  ドープ半絶縁性
基板、42は81  ドープGa6・7!¥zo−s”
’  でnチャネルヘテuJ 合F E Tのキャリア
供給層となる層、43はアンドーフG36ayAム、3
A−スペーサ一層、44はアンドープGaAs、 45
はアンドープGao−5A14−sAllで、エツチン
グのストッパーとなる層、46社アンドープGaAs、
 47はアンドープGa6.、A4.、As :xペー
サ一層、48はBe  ドープp型Gao*s”−1!
−o−sAll  で、pチャネルヘテロ接合FET 
のキャリア供給層となる層である。
次に、nナヤネルヘテロ接合FET  を形成する部分
のみを次のような方法でエツチングした0石酸、水、過
酸化水素水を混合した液でp型Ga6.5Ato、s 
A11  とアンドープGa6.lA4−5”とアンド
ープGaps  の一部分を除去したのち、CC4F!
ガスを用いてドライエツチングを行った。このエツチン
グ方法はGaAs  のみを選択的にエツチングするの
で、図中5のGa、、、A4.、、As層でエツチング
が止っている。更に水、リン酸、過酸化水素水を混合し
たエツチング液で45のGa(1,5A41.6As+
を除去した。次にnチャネルヘテロ接合FETのソース
ドレイン電極51.52としてAuGeを15001 
 とAu  aoooXを蒸着し、pチャネルヘテロ接
合FET のソースドレイン”X極499s o 、!
: L テAuZn  ’k 1soox ト、Au 
 を3000λ蒸着したのち400℃5分の熱処理を行
なった。
ゲート電隠s3.s4としては両ヘテロ接合FET  
ともTi、Pt、Au  を用い、第4図(b)のよう
な構造を形成した。
次に絶縁膜としてStO,を50001堆積し、ソース
、ドレイン、ゲートの各電極上にコンタクトホールをあ
けたのち、Ti 、 Pt 、 Au  を蒸着して配
線を行った0完成した相補型素子はインバータとして動
作することが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の基本的概念図である。 l・・・半絶縁性基板、2・・・n型ドープ第jの半導
体層、3・・・アンドーグあるいは低ドープの第2の半
導体層、4・・・p型ドープ第3の半導体層、5・・・
ゲート下の正孔蓄積層、6・・・p型ゲート電極、7・
・・p屋入力電極、8・・・p型出力電極、9・・・メ
ート下の゛電子蓄積層、10・・・ゲート下の電子蓄積
層、1ノ・・・n型入力電極、12・・・nm出力電極
。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 (ほか1名) 第  1  図 N 第  2  図 第  4  図 (4ン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性半導体基板上に電子の供給層となる第1
    の半導体層、チャネル層を形成する上記第1の半導体層
    よりバンドギャップの狭いアンドープあるいは低ドープ
    の第2の半導体層、正孔の供給層となる上記第2の半導
    体層よりバンドギャップの広い第3の半導体層が積層さ
    れてなり、第3の半導体層上の一部領域に設けられた制
    御電極と該制御電極を挾んで前記第3の半導体層上に設
    けられた入出力電極を有するpチャネルヘテロ接合FE
    Tと前記pチャネルヘテロ接合FETが形成されている
    領域とは異なる領域の第3の半導体層と第2の半導体層
    の一部分を除去し、第2の半導体層上の一部領域に設け
    られた制御電極と、該制御電極を挾んで前記第2の半導
    体層上に設けられた入出力電極を有するnチャネルヘテ
    ロ接合FETを有し、前記2種のヘテロ接合FETの制
    御電極は相互に接続されて入力電極を形成し、前記2種
    のヘテロ接合 FETの出力電極は相互に接続されて出力電極を構成し
    、前記2種のヘテロ接合FETの入力電極は電源電極を
    構成してなることを特徴とする相補型半導体装置。
  2. (2)基板は半絶縁性GaAs、第1の半導体層はn型
    GaAlAs、第2の半導体層はGaAs、第3の半導
    体層はp型GaAlAsであるような特許請求範囲第1
    項記載の相補型半導体装置。
  3. (3)基板は半絶縁性GaAs、第1の半導体層はn型
    GaAlAs、第3の半導体層はGaAsとGaAlA
    sを積層した積層膜、第3の半導体層はp型 GaAlAsであるような特許請求の範囲第1項記載の
    相補型半導体装置。
  4. (4)半絶縁性半導体基板上に正孔の供給層となる第3
    の半導体層、チャネル層を形成する上記第3の半導体層
    よりバンドギャップの狭いアンドープあるいは低ドープ
    の第2の半導体層、電子の供給層となる上記第2の半導
    体層よりバンドギャップの広い第1の半導体層が積層さ
    れてなり、第1の半導体層上の一部領域に設けられた制
    御電極と該制御電極を挾んで前記第1の半導体層上に設
    けられた入出力電極を有するnチャネルヘテロ接合FE
    Tと前記nチャネルヘテロ接合FETが形成されている
    領域とは異なる領域の第1の半導体層と第2の半導体層
    の一部分を除去し、第2の半導体層上の一部領域に設け
    られた制御電極と該制御電極を挾んで前記第2の半導体
    層上に設けられた入出力電極を有するpチャネルヘテロ
    接合FETを有し、前記2種のヘテロ接合FETの制御
    電極は相互に接続されて入力電極を構成し、前記2種の
    ヘテロ接合FETの出力電極は相互に接続されて出力電
    極を構成し、前記2種のヘテロ接合FETの入力電極は
    電源電極を構成してなることを特徴とする相補型半導体
    装置。
JP59268384A 1984-12-21 1984-12-21 相補型半導体装置 Pending JPS61147577A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59268384A JPS61147577A (ja) 1984-12-21 1984-12-21 相補型半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59268384A JPS61147577A (ja) 1984-12-21 1984-12-21 相補型半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61147577A true JPS61147577A (ja) 1986-07-05

Family

ID=17457735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59268384A Pending JPS61147577A (ja) 1984-12-21 1984-12-21 相補型半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61147577A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0194676A (ja) * 1987-10-06 1989-04-13 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
US4835581A (en) * 1986-07-25 1989-05-30 Hitachi, Ltd. Electron gas hole gas tunneling transistor device
JPH01253970A (ja) * 1988-04-04 1989-10-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電界効果トランジスタ
US4974038A (en) * 1987-08-05 1990-11-27 Thomson Hybrides Et Microondes Microwave transistor with double heterojunction
JP2007151379A (ja) * 2005-10-26 2007-06-14 Toshiba Corp 回転電機
CN103123932A (zh) * 2011-11-17 2013-05-29 株式会社丰田中央研究所 半导体装置
GB2504614A (en) * 2012-07-17 2014-02-05 Element Six Technologies Us Corp Complimentary Heterojunction Field Effect Transistor
EP3876290A3 (en) * 2010-07-28 2021-12-15 The University of Sheffield Semiconductor devices

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4835581A (en) * 1986-07-25 1989-05-30 Hitachi, Ltd. Electron gas hole gas tunneling transistor device
US4974038A (en) * 1987-08-05 1990-11-27 Thomson Hybrides Et Microondes Microwave transistor with double heterojunction
JPH0194676A (ja) * 1987-10-06 1989-04-13 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH01253970A (ja) * 1988-04-04 1989-10-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電界効果トランジスタ
JP2007151379A (ja) * 2005-10-26 2007-06-14 Toshiba Corp 回転電機
EP3876290A3 (en) * 2010-07-28 2021-12-15 The University of Sheffield Semiconductor devices
CN103123932A (zh) * 2011-11-17 2013-05-29 株式会社丰田中央研究所 半导体装置
JP2013106018A (ja) * 2011-11-17 2013-05-30 Toyota Central R&D Labs Inc 半導体装置
GB2504614A (en) * 2012-07-17 2014-02-05 Element Six Technologies Us Corp Complimentary Heterojunction Field Effect Transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4821090A (en) Compound semiconductor integrated circuit device
JP3135939B2 (ja) Hemt型半導体装置
JPH024140B2 (ja)
JP2679333B2 (ja) ショットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタ
JP2689057B2 (ja) 静電誘導型半導体装置
JPS61147577A (ja) 相補型半導体装置
JPS6242569A (ja) 電界効果型トランジスタ
JPS6123364A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH0797638B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPH02257669A (ja) 半導体装置
JPH02111073A (ja) 絶縁ゲート電界効果トランジスタおよびその集積回路装置
JPS60263471A (ja) 半導体装置
JP3054216B2 (ja) 半導体装置
JP2655594B2 (ja) 集積型半導体装置
JPH0261149B2 (ja)
JPH0620142B2 (ja) 半導体装置
JP2695832B2 (ja) ヘテロ接合型電界効果トランジスタ
JPS6357946B2 (ja)
JPH01257372A (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
JP2834172B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPH01204475A (ja) 3−v族化合物半導体素子とその製造方法
JPS58162070A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS62209866A (ja) 半導体装置
JPS60176275A (ja) 集積型半導体装置
JPH0210747A (ja) 半導体集積装置及びその製造方法