(57)【要約】  本発明は、エンハンスメントモード及びディプレッションモードの双方のトランジスタを具備するトランジスタ構造に関する。双方のトランジスタを製造する上での優れた制御性を実現するため、使用される第１のショットキー層（８）及び第２のショットキー層（１２）は、それぞれ、第１の半導体材料及び第２の半導体材料から成る。この第１及び第２の材料は少なくとも０．５Ｖのバンドギャップを有する。ｎ型トランジスタの場合、第２のショットキー層は、第１のショットキー層と小さい伝導帯不連続を有する。第１及び第２のショットキー層の双方は当該トランジスタの製造方法においてエッチング停止層として利用される。トランジスタは好ましくはＨＥＭＴである。
2008515185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造の製造方法であって：
基板上に半導体チャネル層を形成する工程；
半導体チャネル層上に半導体から成る第１ショットキー層を形成する工程；
第１ショットキー層上に半導体から成る第２ショットキー層を形成する工程；
第２ショットキー層上にキャップ層を形成する工程；
ディプレッション領域で、第２ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層にディプレッションゲート開口をエッチングする工程、及びディプレッションゲート開口内の第２ショットキー層上にディプレッションゲートを形成する工程；並びに
電界効果トランジスタのエンハンスメント領域で、第１ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層及び第２ショットキー層を貫通するエンハンスメントゲート開口をエッチングする工程、及びエンハンスメントゲート開口内の第１ショットキー層上にエンハンスメントゲートを形成する工程；
を有し、
第１ショットキー層は第１半導体材料から成る単一層であり、第２ショットキー層は、エンハンスメント領域内での前記エッチング工程が第１ショットキー層をエッチング停止層として利用できるように、第１半導体材料と異なり且つ第１半導体材料に対して選択的にエッチング可能な第２半導体材料から成る単一層であり、且つ第１ショットキー層及び第２ショットキー層の材料内の伝導帯の不連続が０．５ｅＶを超えない、
製造方法。
【請求項２】
単一のパターニング工程で、エンハンスメント領域及びディプレッション領域の双方にゲート開口を規定する工程を更に有する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
エッチングする工程が以下の順に：
ディプレッション領域及びエンハンスメント領域の双方で、第２ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層を貫通する開口をエッチングする工程；
ディプレッション領域を保護層で覆う工程；
電界効果トランジスタのエンハンスメント領域で、第１ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層及び第２ショットキー層を貫通するエンハンスメントゲート開口をエッチングする工程；及び
ディプレッションゲート開口内の第２ショットキー層上のディプレッションゲート；及びエンハンスメントゲート開口内の第１ショットキー層上のエンハンスメントゲートを形成する工程；
を含む、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造の製造方法であって：
基板上に半導体チャネル層を形成する工程；
半導体チャネル層上に半導体の第１ショットキー層構造を形成する工程；
第１ショットキー層構造上に半導体の第２ショットキー層構造を形成する工程であり、第１及び第２ショットキー層構造内の伝導帯の不連続が０．５ｅＶを超えない形成工程；
第２ショットキー層上にキャップ層を形成する工程；
ディプレッション領域で、第２ショットキー層構造をエッチング停止層として用いて、キャップ層にディプレッションゲート開口をエッチングする工程、及びディプレッションゲート開口内の第２ショットキー層構造上にディプレッションゲートを形成する工程；並びに
電界効果トランジスタのエンハンスメント領域で、第１ショットキー層構造をエッチング停止層として用いて、キャップ層及び第２ショットキー層構造を貫通するエンハンスメントゲート開口をエッチングする工程、及びエンハンスメントゲート開口内の第１ショットキー層構造上にエンハンスメントゲートを形成する工程；
を有し、
第１及び第２ショットキー層は第１及び第２半導体材料で形成されており、第１及び第２半導体材料の一方はＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓの何れかであり、且つ第１及び第２半導体材料の他方はＧａＩｎＰである、
製造方法。
【請求項５】
第１ショットキー層が前記第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての前記第２半導体材料から成る層とを含み、且つ第２ショットキー層が前記第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての前記第２半導体材料から成る層とを含む、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
チャネル層と第１ショットキー層との間の境界にチャネルを形成するためのキャリアを供給する薄い厚さのドープ層を第１ショットキー層内に更に有する請求項１乃至５の何れかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１半導体材料がＧａＩｎＰであり、且つ前記第２半導体材料がＡｌＧａＡｓである、請求項１乃至６の何れかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記第１半導体材料がＧａＩｎＰであり、且つ前記第２半導体材料がＩｎＧａＡｓである、請求項１乃至６の何れかに記載の製造方法。
【請求項９】
前記第１半導体材料がＩｎＧａＡｓであり、且つ前記第２半導体材料がＧａＩｎＰである、請求項１乃至６の何れかに記載の製造方法。
【請求項１０】
ＧａＩｎＰをエッチング停止層として使用するエッチング工程が、水酸化アンモニウム及び過酸化水素を有するエッチング液を用いる、請求項７乃至９の何れかに記載の製造方法。
【請求項１１】
ＡｌＧａＡｓをエッチング停止層として使用するエッチング工程が、ウェットエッチング、又は塩素ベースのドライエッチングを用いる、請求項７に記載、又は請求項８に従属する１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
チャネル層がＩｎＧａＡｓである、請求項１乃至１１の何れかに記載の製造方法。
【請求項１３】
キャップ層がＧａＡｓである、請求項１乃至１２の何れかに記載の製造方法。
【請求項１４】
エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造であって：
基板上の半導体チャネル層；
半導体チャネル層上の、第１半導体材料を有する第１ショットキー層；
第１ショットキー層上の、第２半導体材料を有する第２ショットキー層であり、第１及び第２半導体材料は少なくとも０．５Ｖのバンドギャップを有し、第２半導体材料は第１半導体材料と０．５ｅＶ以下の伝導帯不連続を有する、第２ショットキー層；
第２ショットキー層上のキャップ層；
ディプレッション領域でキャップ層を貫通し第２ショットキー層まで延在するディプレッションコンタクト開口、及びディプレッションコンタクト開口内の第２ショットキー層へのディプレッションコンタクト；並びに
キャップ層及び第２ショットキー層を貫通し第１ショットキー層まで延在するエンハンスメントコンタクト開口、及びエンハンスメントコンタクト開口内の第１ショットキー層へのエンハンスメントコンタクト；
を有し、
第１ショットキー層は第１半導体材料から成る単一層であり、第２ショットキー層は、第１半導体材料と異なり且つ第１半導体材料に対して選択的にエッチング可能な第２半導体材料から成る単一層であり、且つ第１ショットキー層及び第２ショットキー層の材料内の伝導帯の不連続が０．５ｅＶを超えない、
エンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造。
【請求項１５】
エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造であって：
基板上の半導体チャネル層；
半導体チャネル層上の、第１半導体材料を有する第１ショットキー層；
第１ショットキー層上の、第２半導体材料を有する第２ショットキー層であり、第１及び第２半導体材料は少なくとも０．５Ｖのバンドギャップを有し、第２半導体材料は第１半導体材料と０．５ｅＶ以下の伝導帯不連続を有する、第２ショットキー層；
第２ショットキー層上のキャップ層；
ディプレッション領域でキャップ層を貫通し第２ショットキー層まで延在するディプレッションコンタクト開口、及びディプレッションコンタクト開口内の第２ショットキー層へのディプレッションコンタクト；並びに
キャップ層及び第２ショットキー層を貫通し第１ショットキー層まで延在するエンハンスメントコンタクト開口、及びエンハンスメントコンタクト開口内の第１ショットキー層へのエンハンスメントコンタクト；
を有し、
第１及び第２ショットキー層は第１及び第２半導体材料で形成されており、第１及び第２半導体材料の一方はＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓの何れかであり、且つ第１及び第２半導体材料の他方はＧａＩｎＰである、
エンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造。
【請求項１６】
第１及び第２半導体層の各々が単一層である、請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
第１ショットキー層が前記第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての前記第２半導体材料から成る層とを含み、且つ第２ショットキー層が前記第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての前記第２半導体材料から成る層とを含む、請求項１５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンハンスメント−ディプレッション型トランジスタ構造の製造方法、及びそれにより製造されるトランジスタ構造、並びに特に高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンハンスメント−ディプレッション技術は、同一基板上で、エンハンスメントモードのヘテロ構造電界効果トランジスタ（Ｈ−ＦＥＴ）をディプレッションモードのヘテロ構造絶縁ゲートＨ−ＦＥＴと組み合わせる技術である。この技術は、特に、メタモルフィックＨＥＭＴ（ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ  ＨＥＭＴ；ＭＨＥＭＴ）又は疑似モルフィックＨＥＭＴ（ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ  ＨＥＭＴ；ＰＨＥＭＴ）を含む高電子移動度（ＨＥＭＴ）ＦＥＴに適用される。ＨＥＭＴにおいては、電荷が電荷ドナー層からアンドープのチャネル層へと転送される。ＰＨＥＭＴにおいては、１つ又は複数の層がその他の層と異なる格子定数を有し、一部のデバイス特性を向上させ得る歪みを生じさせる。
【０００３】
このような構造においては閾値電圧の厳格な制御が重要であり、このような厳格な制御を実現するため、エッチング停止層がエッチングを制御するために用いられることがある。
【０００４】
具体的には、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓのＰＨＥＭＴ構造において、適切に制御されたディプレッション型ＨＥＭＴ、ひいてはディプレッション型ＨＥＭＴにおける適切に制御された閾値電圧を得るために、ＡｌＧａＡｓショットキー層が塩素ガスベースのドライエッチングのエッチング停止層として利用可能である。
【０００５】
これに代わる構造が特許文献１にて提案されている。この構成においては、エンハンスメント型とディプレッション型との双方のＦＥＴを有するＥＤ−ＨＥＭＴが形成される。半絶縁性基板上にアンドープのＧａＡｓ層が形成され、このアンドープＧａＡｓ層上にＮ型ＡｌＧａＡｓ層が形成され、それに第１のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層及び第２のＧａＡｓ層が続く。このＡｌＧａＡｓ層は、後にディプレッションモードＦＥＴのゲートを形成するために使用される位置で第２のＧａＡｓ層をエッチングする工程中に、エッチング停止層として使用される。
【０００６】
図５はこの構造のバンド図を示している。この構造は、残念ながら、ＡｌＧａＡｓを単に使用する従来構造と比較して追加の層である、ディプレッションモードＦＥＴのゲートの下の第１ＧａＡｓ層を含んでいる。本出願の発明者は、この追加層はデバイス全体の伝導帯に深い電位井戸を生じさせ、それによって高いリーク電流及び低い降伏電圧が引き起こされてしまうことに気付いた。さらに、正のゲート電圧でＧａＡｓ層は空乏化されず、デバイス性能を低下させることがある。
【０００７】
特許文献２には、活性層上にＧａＡｓ／ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ構造を用いる同様の手法が記載されている。これらのＡｌＡｓ層はエッチング停止層として使用される。
【０００８】
従って、優れた静的及び動的性能を実現するＥＤ−ＨＥＭＴの製造技術の必要性が依然として残されている。
【特許文献１】欧州特許第１１９０８９号明細書
【特許文献２】米国特許第５７３９５５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、優れた静的及び動的性能を実現するＥＤ−ＨＥＭＴの製造技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従って提供される、エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するｎ型又はｐ型のエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造の製造方法は：
基板上に半導体チャネル層を形成する工程；
半導体チャネル層上に半導体から成る第１ショットキー層を形成する工程；
第１ショットキー層上に半導体から成る第２ショットキー層を形成する工程；
第２ショットキー層上にキャップ層を形成する工程；
ディプレッション領域で、第２ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層にディプレッションゲート開口をエッチングする工程、及びディプレッションゲート開口内の第２ショットキー層上にディプレッションゲートを形成する工程；並びに
電界効果トランジスタのエンハンスメント領域で、第１ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層及び第２ショットキー層を貫通するエンハンスメントゲート開口をエッチングする工程、及びエンハンスメントゲート開口内の第１ショットキー層上にエンハンスメントゲートを形成する工程；
を有し、
第１ショットキー層は第１半導体材料から成る単一層であり、第２ショットキー層は、エンハンスメント領域内での前記エッチング工程が第１ショットキー層をエッチング停止層として利用できるように、第１半導体材料と異なり且つ第１半導体材料に対して選択的にエッチング可能な第２半導体材料から成る単一層であり、且つ第１及び第２半導体材料内の伝導帯の不連続は０．５ｅＶを超えない。
【００１１】
第１及び第２ショットキー層としてそれぞれ単一層を用いることにより、プロセスは可能な限り単純にされる。
【００１２】
本発明の第２の態様に従って提供される、エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するｎ型又はｐ型のエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造の製造方法は：
基板上に半導体チャネル層を形成する工程；
半導体チャネル層上に、第１半導体材料を有する第１ショットキー層を形成する工程；
第１ショットキー層構造上に、第２半導体材料を有する第２ショットキー層を形成する工程であり、第２半導体材料は第１半導体材料と０．５ｅＶ未満の伝導帯不連続を有する形成工程；
第２ショットキー層上にキャップ層を形成する工程；
ディプレッション領域で、第２ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層にディプレッションゲート開口をエッチングする工程、及びディプレッションゲート開口内の第２ショットキー層上にディプレッションゲートを形成する工程；並びに
電界効果トランジスタのエンハンスメント領域で、第１ショットキー層をエッチング停止層として用いて、キャップ層及び第２ショットキー層を貫通するエンハンスメントゲート開口をエッチングする工程、及びエンハンスメントゲート開口内の第１ショットキー層上にエンハンスメントゲートを形成する工程；
を有し、
第１及び第２ショットキー層は第１及び第２半導体材料で形成されており、第１及び第２半導体材料の一方はＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓ（好ましくは、３５％以下のＡｌ含有率を有する）の何れかであり、且つ第１及び第２半導体材料の他方はＧａＩｎＰである。
【００１３】
これらの材料選択は、直列抵抗の低減された高品質のオーミックコンタクトを可能とし、特に、高温信頼性のある構造が形成されることを可能にする。このような問題は、特に、高濃度のＡｌを含む材料、例えばＡｌＡｓ、を使用するときに発生する。このような場合に起こり得るもう１つの問題は横方向酸化である。
【００１４】
第１及び第２の層の一方は完全に第１材料から形成されてもよく、第１及び第２の層の他方は完全に第２半導体材料で形成されてもよい。
【００１５】
他の例では、第１ショットキー層は第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての第２半導体材料から成る層とを含み、且つ第２ショットキー層は第１半導体材料から成る層と、該第１半導体材料層の上のエッチング停止層としての第２半導体材料から成る層とを含む。
【００１６】
ディプレッション型ＦＥＴの閾値電圧は、第１及び第２のショットキー層の全体の厚さによって決定されるが、エンハンスメント型ＦＥＴの閾値電圧は第１の層のみの厚さによって決定される。
【００１７】
第１の層と低い伝導帯不連続を有する第２の層を使用することにより、高度に制御可能なプロセスがもたらされ、それにより高性能のＤ−ＨＥＭＴが得られる。好ましくは、段差は０．３Ｖ未満であり、更に好ましくは０．１Ｖ未満である。
【００１８】
好適な一実施形態において、ショットキー層それ自体をエッチング停止層として使用することにより、デバイス性能を低下させる余分な層が不要となる。さらに、追加のエッチング停止層が仮に導入されるとするとデバイス製造が複雑となるであろうが、本発明に従った方法はこのような追加の層を不要にする。
【００１９】
ショットキー層は、好ましくは１Ｖより大きい、更に好ましくは１．５Ｖより大きい、バンドギャップを有する層を含む。
【００２０】
トランジスタは第１ショットキー層内に、高電子移動度チャネルをもたらす薄い厚さのドープ層を有することが好ましい。この薄いドープ層はδ（デルタ）ドープ層としてもよい。
【００２１】
第１及び第２のショットキー層の材料の好ましい選択は、何れも十分に大きいバンドギャップを有し、且つ伝導帯に小さい段差を生じさせるＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓである。第１ショットキー層がＧａＩｎＰ、第２ショットキー層がＡｌＧａＡｓとしてもよいし、その逆でもよい。
【００２２】
他の例では、第１ショットキー層がＩｎＧａＡｓ、第２ショットキー層がＧａＩｎＰとしてもよいし、その逆でもよい。この材料選択はアルミニウムを有利に避けるものである。
【００２３】
認識されるように、エッチング工程の一方はＩｎＧａＡｓをエッチング停止層として用い、エッチング工程のもう一方はＧａＩｎＰを用いる。
【００２４】
ＧａＩｎＰをエッチング停止層として使用するエッチング工程は、水酸化アンモニウム及び過酸化水素を有するエッチング液を用いてもよい。ＡｌＧａＡｓをエッチング停止層として使用するエッチング工程は、ウェットエッチング、又は塩素ベースのドライエッチングを用いてもよい。
【００２５】
チャネル層はＩｎＧａＡｓから成ってもよい。キャップ層はＧａＡｓから成ってもよい。第１ショットキー層は第１半導体材料の層の上にエッチング停止層を含んでもよく、第２ショットキー層は第２半導体材料の層の上にエッチング停止層を含んでもよい。
【００２６】
本発明の他の一態様に従った、エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造は：
基板上の半導体チャネル層；
半導体チャネル層上の、第１半導体材料を有する第１ショットキー層；
第１ショットキー層上の、第２半導体材料を有する第２ショットキー層であり、第１及び第２半導体材料は少なくとも０．５Ｖのバンドギャップを有し、第２半導体材料は第１半導体材料と０．５ｅＶ以下の伝導帯不連続を有する、第２ショットキー層；
第２ショットキー層上のキャップ層；
ディプレッション領域でキャップ層を貫通し第２ショットキー層まで延在するディプレッションコンタクト開口、及びディプレッションコンタクト開口内の第２ショットキー層へのディプレッションコンタクト；並びに
キャップ層及び第２ショットキー層を貫通し第１ショットキー層まで延在するエンハンスメントコンタクト開口、及びエンハンスメントコンタクト開口内の第１ショットキー層へのエンハンスメントコンタクト；
を有し、
第１ショットキー層は第１半導体材料から成る単一層であり、第２ショットキー層は、第１半導体材料と異なり且つ第１半導体材料に対して選択的にエッチング可能な第２半導体材料から成る単一層であり、且つ第１ショットキー層及び第２ショットキー層の材料内の伝導帯の不連続は０．５ｅＶを超えない。
【００２７】
本発明の他の一態様に従った、エンハンスメント領域内のエンハンスメント型電界効果トランジスタ、及びディプレッション領域内のディプレッション型電界効果トランジスタを有するエンハンスメント−ディプレッション型電界効果トランジスタ構造は：
基板上の半導体チャネル層；
半導体チャネル層上の、第１半導体材料を有する第１ショットキー層；
第１ショットキー層上の、第２半導体材料を有する第２ショットキー層であり、第１及び第２半導体材料は少なくとも０．５Ｖのバンドギャップを有し、第２半導体材料は第１半導体材料と０．５ｅＶ以下の伝導帯不連続を有する、第２ショットキー層；
第２ショットキー層上のキャップ層；
ディプレッション領域でキャップ層を貫通し第２ショットキー層まで延在するディプレッションコンタクト開口、及びディプレッションコンタクト開口内の第２ショットキー層へのディプレッションコンタクト；並びに
キャップ層及び第２ショットキー層を貫通し第１ショットキー層まで延在するエンハンスメントコンタクト開口、及びエンハンスメントコンタクト開口内の第１ショットキー層へのエンハンスメントコンタクト；
を有し、
第１及び第２ショットキー層は第１及び第２半導体材料で形成されており、第１及び第２半導体材料の一方はＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓの何れかであり、且つ第１及び第２半導体材料の他方はＧａＩｎＰである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のよりよい理解のため、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図１を参照するに、半絶縁性ＧａＡｓ基板２は、その上に約５０ｎｍの厚さまで形成されたＧａＡｓバッファ層４を有している。
【００３０】
次に、バッファ層４上にアンドープのＩｎ０．２２Ｇａ０．７８Ａｓチャネル層６が約１０ｎｍの厚さまで形成される。
【００３１】
その後、バッファ層上に２つのショットキー層が形成される。第１はＩｎ０．２２Ｇａ０．７８Ａｓから成る第１ショットキー層であり、Ｓｉで高濃度にドーピングされた厚さの薄いドープ層又はδドープ層１０がチャネル層から隔てられて第１ショットキー層８内に形成されているのを除いて、主としてアンドープである。薄いドープ層１０とチャネル層６との間の第１ショットキー層８の部分は薄いスペーサ層９を構成している。第１ショットキー層全体の厚さはおよそ２３ｎｍである。
【００３２】
第２ショットキー層１２は約７．５ｎｍであり、アンドープのＧａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐから成る。この層に続くのは、ＧａＡｓから成る５５ｎｍの厚さのキャップ層１４である。ＧａＡｓキャップは高濃度にドーピングされたｎ＋型である。
【００３３】
ＡｌＧａＡｓはＧａＡｓに対して僅かに整合されていない格子定数を有し、ＩｎＧａＡｓチャネルはＧａＡｓに対して有意な不整合を有し、チャネル層に歪みを作り出している。従って、説明されるトランジスタ構造はＰＨＥＭＴである。
【００３４】
当業者が気付くように、これらの層の具体的な組成は、種々の層の具体的な厚さがそうであるように、要求に応じて変えられることができる。特に、これらの層の厚さ及び組成を変えることにより、歪み量が変えられ得る。アンドープとして説明される層は実際には軽くドーピングされてもよい。
【００３５】
そして、エンハンスメント及びディプレッション型ＦＥＴのゲートが、図２を参照してこれから説明されるように形成される。エンハンスメント型ＦＥＴはエンハンスメントＦＥＴ領域１６に形成され、ディプレッション型ＦＥＴはディプレッションＦＥＴ領域１８に形成される。
【００３６】
好ましい実施形態において、ディプレッション型ＦＥＴ及びエンハンスメント型ＦＥＴの双方にゲートを定めるため、第１のパターニング工程が用いられる。この工程は、例えば電子ビームリソグラフィ等を使用する微細（高解像度）パターニング工程である。そして、ＧａＩｎＰの第２ショットキー層をエッチング停止層として利用してキャップ層がエッチングされ、エンハンスメント型及びディプレッション型の双方のＦＥＴの開口が定められる。次に、ディプレッション型ＦＥＴを保護するために保護層が用いられる。この層のパターニングは粗くすることができる。そして、例えば塩素ベースのドライエッチングを用い、第１ショットキー層８をエッチング停止層として利用して第２ショットキー層がエッチングされる。このように、必要とされる高解像度パターニング工程は１つのみである。
【００３７】
ＧａＩｎＰの第２ショットキー層をエッチング停止層として利用する上記第１のエッチング工程は、水酸化アンモニウムと過酸化水素の混合物（ＮＨ４ＯＨ−Ｈ２Ｏ２）を用いたウェットエッチングによって実行されてもよい。ＧａＩｎＰの第１ショットキー層８をエッチング停止層として利用する上記第２のエッチング工程は、塩素ベースのドライエッチングによって行われてもよい。
【００３８】
そして、ゲート開口２０、２２内にゲートが形成され、ディプレッションゲート開口２０内にはディプレッションゲート２４、エンハンスメントゲート開口２２内にはエンハンスメントゲート２６が形成される。
【００３９】
その後、このデバイスは完成されるが、技術的に周知の手法であるため更には説明しない。
【００４０】
図３はディプレッション領域１８におけるバンド図を示している。第１及び第２のショットキー層１２、１４間での伝導帯の不連続が小さいことに注目されたい。これは、特許文献１の従来構造、及び具体的に図５のバンド図における大きい不連続と比較されるべきである。
【００４１】
δドーピング１０は、図２に示されるように、チャネル層６と第１ショットキー層１０とのヘテロ構造界面にチャネル領域をもたらし、この領域でのみ０Ｖのフェルミ準位が伝導帯端より上側にある。チャネル領域は高い移動度を有してトランジスタをＨＥＭＴにしていてもよい。
【００４２】
故に、本発明は従来技術の欠点、特に、ゲート電圧の一部の値でＧａＡｓ井戸が空乏化されなくなり得るという図５の従来技術の危険性を回避する構造をもたらす。また、リーク電流も低減される。これは、エンハンスメントモード及びディプレッションモードの双方のトランジスタにおいて閾値電圧の正確な制御を可能にする簡単な製造方法を用いて達成される。
【００４３】
第１の実施形態は、単純さと、第１及び第２の材料から成る第１及び第２のショットキー層以外の追加層を必要としない点とで有利である。故に、この実施形態は標準プロセスへの小変更を用いて時間と製造コストとに大きな利益をもたらすものである。
【００４４】
図４は、本発明の第２の実施形態のバンド図を示している。この実施形態は以下に述べる点を除いて同一の方法と層群を用いている。
【００４５】
第２実施形態においては、第１ショットキー層８はＧａＩｎＰから成り、第２ショットキー層１０はＡｌＧａＡｓから成る。従って、エンハンスメントゲート開口２２を形成するために水酸化アンモニウムと過酸化水素の混合物（ＮＨ４ＯＨ−Ｈ２Ｏ２）を用いたウェットエッチングが使用され、ディプレッションのゲート開口２０を形成するために塩素ベースのドライエッチングが使用される。
【００４６】
バンド図の検討から、第１の実施形態と同じ伝導帯の小さい不連続及び利益は明らかである。
【００４７】
続いて、図６乃至８を参照して第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、第１及び第２のショットキー層は、単一の半導体材料から成る単一層で形成されておらず、複数の層を含んでいる。説明される具体的な実施形態においては、第１ショットキー層８は第１のバンドギャップ層６６及び第１のエッチング停止層６０を含んでいる。第２ショットキー層１２は第２のバンドギャップ層６８及び該バンドギャップ層６８の頂部上の第２のエッチング停止層６２を含んでいる。従って、キャップ層１４は図６に示されるように第２のエッチング停止層６２の頂部上にある。
【００４８】
この構成において、エッチング停止層６２、６０はＩｎＧａＰから成ることができ、第１及び第２の材料層８、１２は何れもＡｌＧａＡｓから成ることができる。
【００４９】
これに代わる実施形態においては、例えば、ＡｌＧａＡｓのエッチング停止層６２、６０、及びＩｎＧａＰの第１及び第２の材料層８、１２等の、他の選択が為されることも可能である。これらの材料はエッチングの選択性を有する必要があるとともに、トランジスタ性能が乏しくならないように伝導帯の小さい不連続を有する必要がある。
【００５０】
さらに、ＡｌＡｓの使用を避けることにより、この材料に関する上述の問題が回避される。
【００５１】
これらの層の処理は第１の実施形態と同様に進められる。
【００５２】
これらの層の形成後、ゲートパターンが、ディプレッション型ＦＥＴ１８及びエンハンスメント型ＦＥＴ１６の双方のゲートのために電子ビーム又はフォトリソグラフィの何れかを用いて形成される。次に、キャップ層１４が第２ショットキー層１２の頂部、すなわち第２のエッチング停止層６２の頂部、まで選択的にエッチングされる。
【００５３】
ディプレッション型ＨＥＭＴ１８を覆うために保護層６４（図７）が用いられる。保護層６４のパターニングは微細である必要はない。次に、第２のエッチング停止層６２及び第２のバンドギャップ層６８が、第１のエッチング停止層６８までエッチングされる。保護層６４が除去される。そして、双方のエッチング停止層６０、６２が、ゲート開口内の露出された部分でエッチング除去される。
【００５４】
その後、エンハンスメント型ＦＥＴ及びディプレッション型ＦＥＴの、それぞれ、第２及び第１のショットキー層１２、８上に、ゲート２４、２６が形成される。そして、リフトオフ処理が実行され、図８に示されるデバイスに至る。
【００５５】
この手法の利点は、エッチング停止層６０、６２がショットキー層８、１２の双方から、ゲートの堆積の直前に除去されることである。故に、エッチング停止層６０、６２は保護層としての役割を果たす。斯くして、ショットキー層８、１２はきれいな表面を有し、ゲート２４、２６と優れた障壁を形成する。必要であれば、きれいな表面を確保するために、ゲート形成の直前に追加の洗浄工程が行われることもできる。故に、第３の実施形態はＦＥＴ１８、１６双方のショットキー障壁の改善を可能にし、とりわけ、デバイスの均一性が向上される。これに対し、第１及び第２の実施形態においては、フォトレジスト残渣が表面に残ってしまうことがある。
【００５６】
当業者は、半導体処理分野からの他の好適な材料やエッチング液、そして、そのような材料やエッチング液が必要に応じて用いられてもよいことに気付くであろう。とりわけ、本発明はＧａＡｓ基板、若しくは特定の半導体や、上述のエッチング液に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に使用される半導体層を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のバンド図である。
【図４】本発明の第２実施形態のバンド図である。
【図５】従来構成のバンド図である。
【図６】本発明の第３実施形態に使用される半導体層を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に従った半導体デバイスの中間製造段階における断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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