场效应晶体管制造技术

场效应晶体管是在铁掺杂的半绝缘性铟磷衬底上，顺次层叠由未掺杂铟↓［０．５２］铝↓［０．４８］砷构成的第一缓冲层，具有未掺杂铟↓［０．５２］铝↓［０．４８］砷和未掺杂铝↓［０．２５］镓↓［０．７５］砷的超晶格结构的第二缓冲层，由未掺杂铟↓［０．５２］铝↓［０．４８］砷构成的第三缓冲层，由未掺杂铟↓［０．５３］镓↓［０．４７］砷构成的沟道层，由未掺杂铟↓［０．５２］铝↓［０．４８］砷构成的间隔层，硅的δ的掺杂层，未掺杂铟↓［０．５２］铝↓［０．４８］砷构成的肖特基层。在肖特基层上形成具有凹槽结构的管底层。在管底层上形成源极电极以及漏极电极，管底层的凹槽区域形成栅极电极。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及场效应晶体管，尤其涉及包括由化合物半导体构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层的场效应晶体管。近年来，社会的多媒体化迅速展开，也要求移动通讯的性能，由静止画面的发送、接收向准动画或是动画的发送、接收转移，这就要求大容量通信。但是，现在的携带电话(大哥大)和PHS使用的0.3～3GHz频带的频率，资源已经枯竭，在该频带对准动画、动画的发送及接收，这样大容量通信是困难的。因此，在大容量通信的领域，考虑利用30GHz～300GHz非常宽的频带的毫米波段。利用毫米波段时，在该毫米波段的高频区域，需要具有高增益，低噪音特性的有源元件。为了满足该要求，在作为铟镓砷沟道层的异质结型场效应晶体管中，尽可能提高沟道层的铟的配比是必要的。因此，提出包括由铟铝砷层构成的缓冲层、和由在该缓冲层上形成的铟镓砷层构成的沟道层的高电子迁移率晶体管(HEMT)(以下铟铝砷/铟镓砷——HEMT的略称)。具有这种构造的HEMT能将沟道层铟的组分设定在0.53以上，由于具有良好的元件特性，作为毫米波段用的元件是很有发展前途的。图7是表示以往的铟铝砷/铟镓砷——HEMT的剖面，Fe是在被掺杂的半绝缘性铟磷衬底1上，顺序形成由未掺杂型铟铝砷层构成的缓冲层2、由未渗杂型铟镓砷层构成的沟道层3以及由n型的铟铝砷层构成的肖特基层4。在肖特基层4上形成具有n型铟镓砷层构成的凹槽结构的管底层5。在管底层5上，分别形成源极电极6以及漏极电极7，同时，在管底层5的凹槽区域内形成栅极电极8。可是，在场效应晶体管中，漏极电导(δIds/δVds)越小，增益越大，在以往的铟铝砷/铟镓砷——HEMT中，由于在相当低的漏极电压(2V左右)显著出现漏极电导变大的“弯折现象”，其不能充分使用电源电势。究其原因，构成缓冲层2的铟铝砷层中的晶体缺陷的电子陷阱引起“弯折现象”。也就是说，当漏极电压变高时，束缚在铟铝砷构成的缓冲层2的陷阱中的电子，被激发作为载流电子工作，漏极电流急剧增加，产生弯折现象。所以，为抑制弯折现象，通过晶体生成形成缓冲2时，当V/III比低时或生成温度低时，结晶性不良，因此，提出形成较深的格栅的第一方法，和将缓冲层2铟镓砷层和铟铝砷层顺序层积的超晶格层和分别位于该超晶格层的下侧及上侧的铟铝砷层构成的三层结构，抑制由外延生成界面(半绝缘性铟磷衬底1和缓冲层2的交界面)产生错位的第二方法。但是，通过第一方法，在沟道层为了结晶良好必须提高V/III比，同时，由于需要确保沟道层和缓冲层之间的V/III比的连续性，产生称为沟道层晶体生成工艺效率不好的新问题。因此，作为抑制弯折现象的方法，第一方法不是圆满的方法。还有，通过第二方法，由于阱层的铟镓砷层的能带低，在该铟镓砷层上存在许多电子。因此，当施加漏极电压时，由于对铟镓砷层流过电流，存在不能充分抑制弯折现象的问题。鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种漏极电压高和不产生漏极电流急剧增加的弯折现象的场效应晶体管。但是，本专利技术的专利技术者们，在构成缓冲层的铟铝砷层中，对有关产生晶体缺陷的原因进行种种研讨的结果发现，在大气中存在的氟等不纯物附着于半绝缘性衬底的表面，由于附着的氟等的不纯物通过晶体生成法形成缓冲层时，在构成缓冲层的铟铝砷层中扩散，对该铟铝砷层产生晶体缺陷。这不是对沟道层邻接的缓冲层的研讨，最近，从铟铝砷层与其他的III——V族化合物半导体层相比，大气中的氟等不纯物容易扩散的报告中(电子信息通信学会技术研究报告ED95、PP35～40)也可以理解。基于上述见解，本专利技术所述缓冲层包括由铟铝砷层构成的第一层，和阻止附着在半绝缘性衬底的表面的氟等的不纯物侵入铟铝砷层的第二层的层叠体。本专利技术的第一种场效应晶体管具有将铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层的场效应晶体管作为对象，缓冲层具有铟铝砷构成的第一层，和铝镓砷、铟镓磷或铝镓磷的三种元素混合晶体构成的第二层的层叠体。根据第一种场效应晶体管，铝镓砷、铟镓磷或是铝镓磷的三种元素混合晶体与铟铝砷的三种元素混合晶体相比，由于负电势小，电子的偏移少。因此，氟等的不纯物难以通过由铝镓砷、铟镓磷或铝镓磷的三种元素混合晶体构成的第二层，对缓冲层扩散很难。本专利技术的第二种场效应晶体管具有将铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层的场效应晶体管作为对象，缓冲层具有铟铝砷构成的第一层，和镓砷、铝砷、镓磷或铝磷的二种元素晶体构成的第二层的层叠体。根据第二种场效应晶体管，由于二种元素晶体不是混合晶体，所以没有电子的偏移。因此，氟等的不纯物，难以通过由镓砷、铝砷、镓磷或铝磷的二种元素晶体构成的第二层，对缓冲层扩散很难。本专利技术第三种场效应晶体管具有将铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层的场效应晶体管作为对象，缓冲层具有铟铝砷构成的第一层，和铟镓铝砷或铟镓铝磷的四种元素混合晶体构成的第二层的层叠体。根据第三种场效应晶体管，铟镓铝砷或是铟镓铝磷的四种元素混合晶体与铟铝砷相比，由于负电势小，电子的偏移少，因此，氟等不纯物难以通过由铟镓铝砷或是铟镓铝磷的四种元素混合晶体构成的第二层，对缓冲层扩散很难。在第一到第三种的场效应晶体管中，层叠体具有所述第一层和所述第二层相互层积的超晶格结构是理想的。下面，对附图进行简要说明附图说明图1是本专利技术一实施例的场效应晶体管的剖面图。图2(a)是说明由负电势大的铟铝砷构成的在三种元素混合晶体中电子的偏移状态的模式图，(b)是说明由负电势小的铝镓砷构成的在三种元素混合晶体中电子的偏移状态的模式图。图3是说明在所述一实施例的场效应晶体管的缓冲层中，氟难以扩散的剖面模式图。图4的(a)～(c)是说明在所述一实施例的场效应晶体管制造方法的各工序的剖面图。图5的(a)～(c)是说明在所述一实施例的场效应晶体管制造方法的各工序的剖面图。图6的(a)～(c)是说明在所述一实施例的场效应晶体管制造方法的各工序的剖面图。图7是以往的场效应晶体管的剖面图。符号说明11——铁掺杂半绝缘性铟磷衬底；12——第一缓冲层；13——第二缓冲层；14——第三缓冲层；15——沟道层；16——间隔层；17——δ掺杂层；18——肖特基层；19——管底层；20——源极电极；21——漏极电极；22——栅极电极；30——第一光刻图；31——台面结构体；32——第二光刻图；33——第一金属膜；34——第一保护膜；35——第二保护膜；36——第二金属膜。下面，参照图1说明本专利技术一实施例的场效应晶体管。图1是表示本专利技术一实施例的场效应晶体管剖面结构，如图1所示，在铁掺杂的半绝缘性铟磷衬底11上，依次通过晶体生成形成由未掺杂的铟0.52铝0.48砷构成厚度为100nm的第一缓冲层12，厚度10nm的未掺杂铟0.52铝0.48砷层和厚度2nm的未掺杂铝0.25镓0.75砷分别顺序反复10次层积的超晶格结构的第二缓冲层13，由未掺杂的铟0.52铝0.48砷层构成的厚度300nm的第三缓冲层14，未掺杂铟0.53镓0.47砷层构成的厚度10nm的沟道层15，未掺杂铟0.52铝0.48砷层构成的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管，包括由铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层，其特征在于所述缓冲层是由铟铝砷构成第一层，由铝镓砷、铟镓磷或铝镓磷的三种元素混合晶体构成第二层的层叠体。

【技术特征摘要】
JP 1997-3-5 050618/971.一种场效应晶体管，包括由铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层，其特征在于所述缓冲层是由铟铝砷构成第一层，由铝镓砷、铟镓磷或铝镓磷的三种元素混合晶体构成第二层的层叠体。2.一种场效应晶体管，包括由铟磷或是镓砷构成的半绝缘性衬底，和在该半绝缘性衬底上形成的缓冲层，和在该缓冲层上形成的沟道层，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边充，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]