일반기술

부정형 고전자 이동도 트랜지스터 및 그 제조방법

최근에는 AlGaAs/GaAs 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT)보다 2차원 전자 가스(2-Dimension Electron Gas; 2DEG)의 전하 농도를 더욱 증가시키고 밀리미터파 주파수대역 이상에서도 우수한 동작특성을 갖는 AlGaAs/InGaAs/GaAs계의 이종접합구조를 이용한 부정형 고전자 이동도 트랜지스터(p-HEMT)가 개발되었으며, p-HEMT 구조 중에서도 항복전압과 초고주파 특성을 향상시키기 위하여 도핑이 이루어지지 않은 AlGaAs층에 도우너 불순물이 델타(delta) 또는 플레너(planar) 도핑된 구조를 이용한 p-HEMT도 개발되어 발표되고 있다. 하지만, 이러한 기존의 p-HEMT는 소스 전극 및 드레인 전극과 반도체층 사이의 오믹 접촉 저항 특성을 향상시키기 위하여 GaAs 캡층을 n형의 불순물 이온으로 고농도로 도핑시키므로 인하여 그 제조 공정면에서는 소자의 브레이크다운 전압 특성의 개선을 위한 리세스 에칭 공정이 요구되어 필요한 마스크 수가 증가되는 문제점이 있었다.본 기술에서는 불순물 이온들을 도핑하지 않은 캡층을 사용하면서 소스전극 및 드레인전극과 반도체층 사이의 오믹 접촉저항을 감소시킨 부정형 고전자 이동도 트랜지스터(p-HEMT)를 제조하여 소자의 AC 및 DC 특성을 향상시켰으며 보다 간단하고 적은 마스크막 패턴을 사용하여 소자를 제조하였다.본 기술에 따르면 반절연성의 GaAs 기판상에 GaAs 버퍼층 및 AlGaAs/GaAs 초격자층이 순차 형성된 버퍼층과 불순물 도핑을 하지 않은 진성의 GaAs 캡층을 형성하고, GaAs 캡층상에 소스전극 및 드레인전극이 구비된 Au/Ni/Ge/Au 금속 박막층을 소정 두께로 형성한 p-HEMT를 제조하여 소자의 오믹 접촉저항을 감소시켰다.또한, 반절연성의 GaAs 기판상에 버퍼층, GaAs 스페이서층, InGaAs 채널층, AlGaAs 스페이서층, AlGaAs 도우너층 및 진성의 GaAs 캡층을 순차 형성하고, 진성의 GaAs 캡층상에 Au/Ni/Ge/Au 금속 박막층으로 이루어지는 소스전극 및 드레인전극을 각각 형성한 후, 90%의 질소가스와 10%의 수소가스 분위기에서 300 내지 500℃의 온도에서 열처리하고, AlGaAs 도우너층의 일부 표면이 노출되도록 GaAs 캡층의 일부를 제거한 후 AlGaAs 도우너층의 노출 표면상에 게이트전극을 형성하는 p-HEMT 제조방법을 통해 소자의 브레이크다운 특성을 자체 향상시켜 캡층의 리세스 식각공정을 생략할 수 있게 하였다.