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JPH05144843A - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor

Info

Publication number
JPH05144843A
JPH05144843A JP3308832A JP30883291A JPH05144843A JP H05144843 A JPH05144843 A JP H05144843A JP 3308832 A JP3308832 A JP 3308832A JP 30883291 A JP30883291 A JP 30883291A JP H05144843 A JPH05144843 A JP H05144843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
effect transistor
field effect
ohmic
low resistance
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.)
Withdrawn
Application number
JP3308832A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobutaka Fuchigami
伸隆 渕上
Hidetoshi Matsumoto
秀俊 松本
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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 Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP3308832A priority Critical patent/JPH05144843A/en
Publication of JPH05144843A publication Critical patent/JPH05144843A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】GaAs MESFET、或いはヘテロ接合FE
Tのソース寄生抵抗とドレイン容量を低減し、ドレイン
耐圧を大きくできるデバイス構造を提供する。 【構成】オーミック層3を選択エピタキシャル成長法で
形成する電界効果トランジスタにおいて、ソース側のオ
ーミック層3はチャネル層に隣接して設けられ、ドレイ
ン側のオーミック層3はチャネル層の上に設けられる。 【効果】ソース側のオーミック層はチャネル層に隣接し
て設けることで寄生抵抗を低減し、ドレイン側のオーミ
ック層はチャネル層の上に設けることで容量の低減とド
レイン耐圧の向上を図ることができる。
(57) [Abstract] [Purpose] GaAs MESFET or heterojunction FE
A device structure capable of increasing the drain breakdown voltage by reducing the source parasitic resistance and drain capacitance of T. [Structure] In a field effect transistor in which an ohmic layer 3 is formed by a selective epitaxial growth method, a source-side ohmic layer 3 is provided adjacent to a channel layer, and a drain-side ohmic layer 3 is provided on a channel layer. [Effect] By providing the ohmic layer on the source side adjacent to the channel layer, the parasitic resistance can be reduced, and by providing the ohmic layer on the drain side on the channel layer, the capacitance can be reduced and the drain breakdown voltage can be improved. it can.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高性能で信頼性の高い電
界効果型トランジスタの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a field effect transistor having high performance and high reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】高濃度の半導体導電層をエピタキシャル
成長法で形成する場合は、イオン打込み法で形成する場
合よりもキャリア濃度を大きくできるので、シート抵抗
を低減することができる。従って、電界効果トランジス
タ(FET)のオーミック層をエピタキシャル成長法で形
成する場合は、イオン打込み法で形成する場合よりもソ
ース寄生抵抗(Rs)を小さくでき、FETのトランス・
コンダクタンス(gm)を大きくすることが可能となる。
2. Description of the Related Art When a high-concentration semiconductor conductive layer is formed by an epitaxial growth method, the carrier concentration can be made higher than when it is formed by an ion implantation method, so that the sheet resistance can be reduced. Therefore, when the ohmic layer of the field effect transistor (FET) is formed by the epitaxial growth method, the source parasitic resistance (Rs) can be made smaller than when it is formed by the ion implantation method.
It is possible to increase the conductance (gm).

【0003】ショットキー接合ゲートFETのオーミッ
ク層をエピタキシャル成長法で形成する従来例を図3に
示す。図3(a)はオーミック層をチャネル層の上に設け
た場合であり、オーミック層はチャネル層に連続成長さ
せた高濃度導電層を加工することで形成するか、或い
は、露出させたチャネル面へ高濃度導電層を選択成長さ
せることによって形成する。
FIG. 3 shows a conventional example in which an ohmic layer of a Schottky junction gate FET is formed by an epitaxial growth method. FIG. 3A shows a case where an ohmic layer is provided on a channel layer, which is formed by processing a high-concentration conductive layer continuously grown on the channel layer, or an exposed channel surface. It is formed by selectively growing a high-concentration conductive layer.

【0004】図3(b)はオーミック層をチャネル層に隣
接して設け、チャネル層の側面からオーミック層が接続
されるようにした場合である。オーミック層はチャネル
層の横をエッチングして、露出した基板上に高濃度導電
層を選択成長して形成する。製造工程数を減らすため、
どちらの場合でも通常はソース側とドレイン側のオーミ
ック層は同時に形成するが、一般にソース側のオーミッ
ク層の不純物濃度は寄生抵抗の低減のために大きくする
ことが好ましく、ドレイン側はゲート耐圧の確保と寄生
容量の低減のために不純物濃度は抑えることが好まし
い。
FIG. 3B shows a case where the ohmic layer is provided adjacent to the channel layer so that the ohmic layer is connected from the side surface of the channel layer. The ohmic layer is formed by etching the side of the channel layer and selectively growing a high-concentration conductive layer on the exposed substrate. To reduce the number of manufacturing processes,
In both cases, the source side and drain side ohmic layers are usually formed at the same time, but it is generally preferable to increase the impurity concentration of the source side ohmic layer in order to reduce parasitic resistance, and to secure the gate breakdown voltage on the drain side. It is preferable to suppress the impurity concentration in order to reduce the parasitic capacitance.

【0005】このため、オーミック層の不純物濃度は寄
生抵抗の低減によるデバイス性能の向上と、デバイスの
信頼性の確保とを考慮して最適値を決定する必要があ
る。
Therefore, it is necessary to determine the optimum value of the impurity concentration of the ohmic layer in consideration of improving the device performance by reducing the parasitic resistance and ensuring the reliability of the device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】通常、チャネル層のシ
ート抵抗は数kΩ/ロであり、オーミック層よりも2桁
程度大きいので、FETのRs はチャネル層部分での電
流経路の長さによって支配される。図3(a)の構造は、
チャネルにオーミック層を隣接した(b)の構造よりもチ
ャネル層部分での電流経路の長さが大きくなるので、R
s が大きくなる。従って、図3(a)の構造では(b)の構
造よりもFET性能が小さくなる問題がある。反面、図
3(b)の構造ではオーミック層の高濃度のドナー不純物
が横方向に拡散して、ゲート容量の増大とゲート耐圧の
低下を招く問題がある。
Normally, the sheet resistance of the channel layer is several kΩ / b, which is about two orders of magnitude higher than that of the ohmic layer, so that the Rs of the FET is controlled by the length of the current path in the channel layer portion. To be done. The structure of FIG. 3 (a) is
Since the length of the current path in the channel layer portion is larger than that in the structure (b) in which the ohmic layer is adjacent to the channel, R
s becomes large. Therefore, the structure of FIG. 3A has a problem that the FET performance is smaller than that of the structure of FIG. On the other hand, in the structure of FIG. 3B, there is a problem that the high-concentration donor impurity in the ohmic layer diffuses laterally, which causes an increase in gate capacitance and a decrease in gate breakdown voltage.

【0007】本発明の目的は、この問題を解決して高性
能で信頼性の高いデバイス構造を提供することにある。
It is an object of the present invention to solve this problem and provide a high performance and highly reliable device structure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】デバイスの高性能化を達
成するためには、ソース側のオーミック層はチャネル層
に隣接して設ける方法を採用することで、Rsの低減を
図るものである。
In order to achieve high performance of the device, a method of providing the ohmic layer on the source side adjacent to the channel layer is adopted to reduce Rs.

【0009】デバイスの高信頼性を達成するためには、
ドレイン側のオーミック層はチャネル層の上に設ける方
法を採用して、オーミック層からチャネルへの不純物の
横方向拡散を抑えてゲート容量の低減とゲート耐圧の向
上を図る。
In order to achieve high reliability of the device,
The ohmic layer on the drain side is provided on the channel layer to suppress the lateral diffusion of impurities from the ohmic layer to the channel to reduce the gate capacitance and improve the gate breakdown voltage.

【0010】[0010]

【作用】ソース側のオーミック層はチャネル層の側面か
ら接続をとるため、ゲート電極端からオーミック電極ま
での電流経路を短くでき、寄生抵抗を低減させること
で、gm を向上することができる。
Since the ohmic layer on the source side is connected from the side surface of the channel layer, the current path from the end of the gate electrode to the ohmic electrode can be shortened and the parasitic resistance can be reduced to improve gm.

【0011】ドレイン側のオーミック層はチャネル層の
上に設けることで、オーミック層からチャネル層への不
純物の横方向拡散が抑えられ、ゲート容量の低減とゲー
ト耐圧の向上を図ることができる。
By providing the ohmic layer on the drain side on the channel layer, lateral diffusion of impurities from the ohmic layer to the channel layer can be suppressed, and the gate capacitance can be reduced and the gate breakdown voltage can be improved.

【0012】ソース側とドレイン側のオーミック層は同
一の製造工程で成長させるので、ソース側とドレイン側
のオーミック層の製造工程を分ける必要がなく、製造工
程数の増加を抑えることができる。
Since the source-side and drain-side ohmic layers are grown in the same manufacturing process, it is not necessary to divide the source-side and drain-side ohmic layers into different manufacturing processes, and an increase in the number of manufacturing processes can be suppressed.

【0013】並列ゲート構造で用いる場合、中央のオー
ミック層はチャネル層の上に設ける構造とすることで、
全部のオーミック層をチャネル層に隣接する構造とする
場合よりも素子面積を小さくすることができる。
When the parallel ohmic structure is used, the central ohmic layer is provided on the channel layer.
The device area can be made smaller than in the case where all the ohmic layers are adjacent to the channel layer.

【0014】[0014]

【実施例】(実施例1)本発明によるショットキー接合
ゲートFETの一実施例をGaAs MESFETの場合につい
て図1に示す。図1(a)は通常の単ゲート構造の場合の
断面図であり、図1(b)はドレイン電極を中央に配置
し、ソース電極を両端に配置した並列ゲート構造の場合
の断面図である。図1(c)は並列ゲート構造の場合の平
面図を示したものである。FETのゲート幅をWg 、ゲ
ート金属のシート抵抗をρとすると、単ゲート構造の場
合のゲート抵抗は(ρ・Wg) であるが、並列ゲート構造
では1/4×(ρ・Wg) となり、ゲート抵抗を低減でき
るので良好な高周波特性が得られる。この為、アナログ
回路等の用途では並列ゲート構造、或いは分割ゲート構
造はしばしば用いられる。本発明を並列ゲート構造で用
いた場合は、デバイスの中央がドレイン電極、両端がソ
ース電極となってデバイス構造を左右対称にできる。
又、中央のドレイン側オーミック層3はチャネル層2の
エッチングなしで形成できるので、面積を低減できる。
従って、全部のオーミック層をエッチング領域に形成す
る場合と比較すると、FETの素子面積を小さくでき
る。
EXAMPLE 1 An example of a Schottky junction gate FET according to the present invention is shown in FIG. 1 for a GaAs MESFET. FIG. 1A is a cross-sectional view in the case of a normal single gate structure, and FIG. 1B is a cross-sectional view in the case of a parallel gate structure in which a drain electrode is arranged in the center and source electrodes are arranged at both ends. .. FIG. 1 (c) shows a plan view of a parallel gate structure. If the gate width of the FET is Wg and the sheet resistance of the gate metal is ρ, the gate resistance in the case of the single gate structure is (ρ · Wg), but in the parallel gate structure it is ¼ × (ρ · Wg), Since the gate resistance can be reduced, good high frequency characteristics can be obtained. Therefore, a parallel gate structure or a split gate structure is often used in applications such as analog circuits. When the present invention is used in a parallel gate structure, the device structure can be made bilaterally symmetrical with the drain electrode at the center of the device and the source electrodes at both ends.
Further, since the central drain side ohmic layer 3 can be formed without etching the channel layer 2, the area can be reduced.
Therefore, the element area of the FET can be reduced as compared with the case where the entire ohmic layer is formed in the etching region.

【0015】図2に図1(b)の場合の製造工程を示す。FIG. 2 shows the manufacturing process in the case of FIG.

【0016】(a)半絶縁性GaAs基板1にSiO2膜10
を被着し、イオン打込みを行うことで動作層2を形成す
る。イオン打込みはSiO2膜10を貫通させて行うこと
でイオンの投影飛程を小さくでき、動作層2を薄層化で
きる。動作層2の部分でSiO2膜10を除去した後、ゲ
ート金属としてWSiXを300nm被着し、加工してゲ
ート電極5を形成する。この後、プラズマCVD(化学
気相堆積)法でSiO2膜10′を200nm被覆する。
(A) Semi-insulating GaAs substrate 1 with SiO 2 film 10
Is deposited and ion implantation is performed to form the operating layer 2. When the ion implantation is performed by penetrating the SiO 2 film 10, the projected range of the ions can be reduced and the operating layer 2 can be thinned. After removing the SiO 2 film 10 in the portion of the operating layer 2, 300 nm of WSi X is deposited as a gate metal and processed to form a gate electrode 5. After that, the SiO 2 film 10 'is coated to 200 nm by plasma CVD (chemical vapor deposition).

【0017】(b)SiO2膜10′を垂直ドライエッチン
グで170nm削り、ゲート電極の横にSiO2側壁を形
成する。
(B) The SiO 2 film 10 'is ground by 170 nm by vertical dry etching to form SiO 2 sidewalls beside the gate electrode.

【0018】(c)ソース側のオーミック層形成領域以外
の領域にレジスト膜12を塗布し、レジスト膜12をマ
スクにしてGaAs基板1をマイクロ波プラズマエッチで
削ることで、ソース側の動作層1の側面を露出させる。
(C) A resist film 12 is applied to a region other than the ohmic layer forming region on the source side, and the GaAs substrate 1 is ground by microwave plasma etching using the resist film 12 as a mask, whereby the operating layer 1 on the source side is formed. Expose the sides of.

【0019】(d)レジスト膜12を除去した後、1/1
00に希釈したフッ酸溶液でSiO2膜10′を除去して
ドレイン側のオーミック層形成領域を露出させた後、MO
CVD(有機金属化学気相堆積)法でn+-GaAs層(3×1
18/cm3)を300nm選択成長してオーミック層3を
形成する。
(D) After removing the resist film 12, 1/1
After removing the SiO 2 film 10 'with a hydrofluoric acid solution diluted to 00 to expose the ohmic layer formation region on the drain side,
N + -GaAs layer (3 × 1) by CVD (metal organic chemical vapor deposition) method
0 18 / cm 3 ) is selectively grown to a thickness of 300 nm to form the ohmic layer 3.

【0020】(e)層間絶縁膜11を被覆した後、オーミ
ック電極形成領域で層間絶縁膜11を除去して、リフト
オフ法でオーミック電極(AuGe/Ni)6,7を形成
し、配線を施すことで本発明は完成する。
(E) After the interlayer insulating film 11 is covered, the interlayer insulating film 11 is removed in the ohmic electrode forming region, the ohmic electrodes (AuGe / Ni) 6, 7 are formed by the lift-off method, and wiring is performed. This completes the present invention.

【0021】寄生抵抗を下げる為、ゲート電極5をマス
クとしてイオン打込みを行い、動作層2とオーミック層
3との間に動作層2よりもキャリア濃度が大きい他の導
電層を設けることは可能であり、又、このイオン打込み
による導電層はSiO2側壁をマスクにして形成してもよ
い。このイオン打込みによる導電層はソース側,ドレイ
ン側の片側にのみ設けることも可能である。
In order to reduce the parasitic resistance, it is possible to perform ion implantation using the gate electrode 5 as a mask and to provide another conductive layer having a carrier concentration higher than that of the operating layer 2 between the operating layer 2 and the ohmic layer 3. The conductive layer formed by this ion implantation may be formed by using the SiO 2 side wall as a mask. The conductive layer formed by this ion implantation can be provided only on one of the source side and the drain side.

【0022】本実施例ではドレイン側のオーミック層を
動作層の上に形成する構造を用いたが、ソース側のオー
ミック層を動作層の上に形成する構造とすることで基板
方向への不純物拡散を抑え、短チャネル効果の抑制を図
ることも可能である。
In this embodiment, the structure in which the ohmic layer on the drain side is formed on the operating layer is used. However, the structure in which the ohmic layer on the source side is formed on the operating layer is used to diffuse impurities in the substrate direction. It is also possible to suppress the short channel effect.

【0023】本実施例ではゲート電極5はWSiXを用い
たが、Ti/Pt/Au 等の他の金属材料を用いることは
可能である。又、オーミック層3にはn+-GaAs層を用
いたが、n+-InXGa1-XAs 層やn+-InAs層、或いは
n+-Ge 層やn+-InXGa1-XAs傾斜組成層を用いて ノ
ン・アロイオーミック層とすることも可能である。
In this embodiment, the gate electrode 5 is made of WSi X , but other metal materials such as Ti / Pt / Au can be used. Although the ohmic layer 3 with n + -GaAs layer, n + -In X Ga 1- X As layer and n +-INAS layer or n + -Ge layer and n + -In X Ga 1- It is also possible to form a non-alloy ohmic layer by using an X As graded composition layer.

【0024】又、不純物濃度の異なる複数の半導体層や
変調ドープ層、或いは材料や組成の異なる複数の半導体
層を用いてオーミック層3を形成することも可能であ
る。
It is also possible to form the ohmic layer 3 using a plurality of semiconductor layers or modulation dope layers having different impurity concentrations, or a plurality of semiconductor layers having different materials or compositions.

【0025】本実施例はGaAs MESFETの場合に
ついて示したが、InGaAs 等の他の化合物半導体材料
を用いることは可能であり、又、SiやGeを用いること
も可能である。
Although this embodiment shows the case of a GaAs MESFET, other compound semiconductor materials such as InGaAs can be used, and Si and Ge can also be used.

【0026】(実施例2)本発明をヘテロ接合型MES
FETに適用した場合の一実施例を図4に示す。n-Ga
As 動作層2とゲート電極5との間に、動作層よりもバ
ンドギャップが大きい他の半導体材料からなる緩衝層を
設けてヘテロ接合とすることでショットキー障壁を高く
することができる。ショットキー障壁が高くなれば、デ
バイスの論理振幅を大きくでき、ゲート電極からの漏れ
電流が減少して消費電力を低減できるので、デバイス性
能が向上する。
(Embodiment 2) The present invention is a heterojunction MES.
FIG. 4 shows an embodiment when applied to a FET. n-Ga
The Schottky barrier can be increased by providing a buffer layer made of another semiconductor material having a bandgap larger than that of the operating layer between the As operating layer 2 and the gate electrode 5 to form a heterojunction. If the Schottky barrier is high, the logic amplitude of the device can be increased, the leakage current from the gate electrode can be reduced, and the power consumption can be reduced, so that the device performance is improved.

【0027】図4ではn-GaAs動作層(3×1018/cm
3,15nm)2の上にun-AlXGa1-XAs緩衝層(10n
m)4を設けた場合について示すが、ゲート電極5にW
SiXを用いた場合のショットキー障壁高さは、緩衝層を
用いることで約0.3V 向上できる。
In FIG. 4, the n-GaAs operating layer (3 × 10 18 / cm 3
3 , 15 nm) 2 on top of the un-Al X Ga 1-X As buffer layer (10n
m) 4 is provided, but the gate electrode 5 has W
The height of the Schottky barrier when Si X is used can be improved by about 0.3 V by using the buffer layer.

【0028】本実施例では、ドレイン側のオーミック層
は動作層2の上に成長させたが、ヘテロ緩衝層4の上に
成長させてオーミック層からの不純物拡散の抑制を図る
ことも可能である。
In this embodiment, the ohmic layer on the drain side is grown on the operating layer 2, but it may be grown on the hetero buffer layer 4 to suppress the diffusion of impurities from the ohmic layer. ..

【0029】又、図4では動作層2をアンドープの In
GaAs層で形成し、緩衝層4にn型のInAlAs 層を電
子供給層として用いることで歪超格子構造のMODFE
T(Modulation Doped FET)とすることもできる。
Further, in FIG. 4, the operating layer 2 is made of undoped In.
MODFE having a strained superlattice structure by using a GaAs layer and using an n-type InAlAs layer as the electron supply layer in the buffer layer 4.
It can also be T (Modulation Doped FET).

【0030】本実施例では、GaAs/AlXGa1ーXAs 系
のヘテロ接合型FETで説明したが、ヘテロ接合に他の
化合物半導体材料の組み合わせを用いることは可能であ
り、又、Si/SiGe やSiC/Si、或いはアモルファ
スSi/結晶Si、等のヘテロ接合型FETに本発明の構
造を適用することもできる。
In this embodiment, the GaAs / Al x Ga 1 -x As system heterojunction FET has been described, but it is possible to use a combination of other compound semiconductor materials for the heterojunction, and Si / The structure of the present invention can be applied to a heterojunction FET such as SiGe or SiC / Si, or amorphous Si / crystal Si.

【0031】図5にE/D(Enhancement型/Depletion
型)構成のインバータ回路を形成した場合の一実施例を
示す。駆動用には図4に示した本発明のFETを用い、
負荷用にはゲート電極5とヘテロ接合緩衝層4との間に
アンドープGaAsの緩衝層4′を設けて閾値電圧をマイ
ナス側にずらした構造のFETを用いる。負荷用FET
のソース側のオーミック層と駆動用FETのドレイン側
のオーミック層とを兼用させる為、負荷用FETのオー
ミック層はソース側もドレイン側も動作層2の上に設け
る方式を用いたが、ドレイン側のオーミック層は動作層
2に隣接させる方式を用いることで寄生抵抗を減らすこ
とも可能である。
FIG. 5 shows E / D (Enhancement type / Depletion
An example of forming an inverter circuit having a (type) configuration will be described. For driving, the FET of the present invention shown in FIG. 4 is used,
For loading, an FET having a structure in which a buffer layer 4'of undoped GaAs is provided between the gate electrode 5 and the heterojunction buffer layer 4 and the threshold voltage is shifted to the negative side is used. FET for load
Since the ohmic layer on the source side and the ohmic layer on the drain side of the driving FET are also used, the ohmic layer of the load FET is provided on the operating layer 2 on both the source side and the drain side. It is also possible to reduce the parasitic resistance by using a method in which the ohmic layer is adjacent to the operation layer 2.

【0032】(実施例3)電界効果トランジスタのオー
ミック層は不純物濃度が高濃度である為、不純物が基板
中に拡散して裏面方向への洩れ電流を増大させ、2次元
効果(短チャネル効果等)を悪化させる問題がある。こ
の問題を解決する為には、オーミック層の下にH,B,
O等のイオン種を打込んで電子捕獲準位を発生させ、基
板を部分的に高抵抗化する方法が知られているが、オー
ミック層をイオン打込み法で形成するデバイスでは、オ
ーミック層の中にアイソレーションイオン種が残留して
オーミック層の低抵抗化を妨げられる問題がある。しか
し、オーミック層を選択成長法で形成する方式では高抵
抗層の上にオーミック層を成長させる為、オーミック層
の中にアイソレーションイオン種が含有される問題はな
い。
(Embodiment 3) Since the ohmic layer of the field effect transistor has a high impurity concentration, the impurity diffuses into the substrate to increase the leakage current toward the back surface, thereby increasing the two-dimensional effect (short channel effect, etc.). ) Aggravates the problem. In order to solve this problem, H, B,
There is known a method of implanting an ion species such as O to generate an electron trap level to partially increase the resistance of the substrate. However, in a device in which the ohmic layer is formed by the ion implantation method, it is However, there is a problem that the isolation ion species remain and prevent lowering of resistance of the ohmic layer. However, in the method of forming the ohmic layer by the selective growth method, since the ohmic layer is grown on the high resistance layer, there is no problem that the isolation ion species is contained in the ohmic layer.

【0033】オーミック層の下に高抵抗層を形成した場
合の一実施例を図6に示す。本実施例では、ソース側オ
ーミック層形成領域の下をイオン打込みで高抵抗化した
場合について示すが、アイソレーション性を高める為に
ドレイン側オーミック層の下にも高抵抗層を設けること
は可能である。
FIG. 6 shows an embodiment in which a high resistance layer is formed under the ohmic layer. In this example, a case where the resistance under the source side ohmic layer formation region is made high by ion implantation is shown, but it is possible to provide a high resistance layer also under the drain side ohmic layer in order to improve the isolation property. is there.

【0034】(実施例4)本発明のデバイス構造はMI
SFET(Metal Insulator SemiconductorFET)、或
いはJFET(Junction FET)、HEMT(High Electr
on MobilityTransistor) でも適用可能であり、その一
実施例としてGaAsのJFETを駆動用に使用してイン
バータ回路を構成した場合を図7に示す。
(Embodiment 4) The device structure of the present invention is MI
SFET (Metal Insulator Semiconductor FET), JFET (Junction FET), HEMT (High Electr)
on Mobility Transistor), and an example thereof is shown in FIG. 7 in which an inverter circuit is constructed by using a GaAs JFET for driving.

【0035】n-GaAs 動作層2の上にp+-GaAs層9
をゲートとして形成し、ソース側のオーミック層6は動
作層2の側面から接続し、ドレイン側のオーミック層7
は動作層2の上面から接続する。負荷用FETは閾値電
圧を駆動用よりマイナス側にする必要があるため、動作
層2の上に絶縁膜(Si34) 14を設けてMISFET構造と
した。負荷用FETは閾値電圧ばらつきの設計余裕を大
きくできるため、動作層2と絶縁膜14との間の界面準
位の影響は大きな問題となることはない。
A p + -GaAs layer 9 is formed on the n-GaAs operating layer 2.
As a gate, the ohmic layer 6 on the source side is connected from the side surface of the operating layer 2, and the ohmic layer 7 on the drain side is formed.
Are connected from the upper surface of the operating layer 2. Since the load FET needs to have a threshold voltage more negative than that for driving, an insulating film (Si 3 N 4 ) 14 is provided on the operating layer 2 to form a MISFET structure. Since the load FET can have a large design margin of variation in threshold voltage, the influence of the interface state between the operating layer 2 and the insulating film 14 does not pose a serious problem.

【0036】駆動用FETには本発明のデバイス構造を
用いたが、負荷用FETにはソース電極を駆動用FET
のドレイン電極と兼用させるためにソース側とドレイン
側の両方共チャネル層2の上から選択成長法で形成する
方式を用いた。
The device structure of the present invention was used for the driving FET, but the source electrode was used for the driving FET as the driving FET.
In order to serve also as the drain electrode of, the method of forming the selective growth method from above the channel layer 2 on both the source side and the drain side was used.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によって高性能で信頼性の高いシ
ョットキー接合ゲート電界効果トランジスタを得ること
ができる効果がある。
According to the present invention, it is possible to obtain a Schottky junction gate field effect transistor having high performance and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電界効果型トランジスタの一実施例を
示し、(a)は単ゲート構造の場合の断面図、(b)は並列
ゲート構造の場合の断面図。(c)は(b)の平面図。
1A and 1B show an embodiment of a field effect transistor of the present invention, where FIG. 1A is a sectional view in the case of a single gate structure, and FIG. 1B is a sectional view in the case of a parallel gate structure. (c) is a plan view of (b).

【図2】図1(b)の製造工程の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing process of FIG.

【図3】従来のデバイス構造であり、(a)はオーミック
層を能動層の上に設けた場合、(b)はオーミック層を能
動層に隣接して設けた場合の断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional device structure, where (a) is a case where an ohmic layer is provided on an active layer, and (b) is a case where an ohmic layer is provided adjacent to the active layer.

【図4】本発明の他の実施例として、ヘテロ接合型FE
Tの場合について示した説明図。
FIG. 4 shows a heterojunction FE as another embodiment of the present invention.
Explanatory drawing shown about the case of T.

【図5】E/D構成のインバータ回路を構成した場合の
一実施例の断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an example in which an E / D inverter circuit is configured.

【図6】ソース側のオーミック層の下を、アイソレーシ
ョンイオン種の打込みで絶縁化した場合の一実施例の断
面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an embodiment in which the source side ohmic layer is insulated by implanting an isolation ion species.

【図7】JFETのインバータ回路を構成した場合の一
実施例の断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an example in which an inverter circuit of JFET is configured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、又は緩衝層、2…動作層(n-GaAs)
、3…オーミック層(n+-GaAs)、4…ヘテロ接合緩
衝層(un-AlXGa1ーXAs)、4′…緩衝層(un-GaAs) 、
5…ゲート電極(WSiX)、6…ソース電極(AuGe)、7
…ドレイン電極(AuGe)、8…低抵抗金属(Au、或いは
Al)、9…半導体導電層(p+-GaAs)、10,10′…
絶縁膜(SiO2)、11…層間絶縁膜(SiO2/PSG)、
12…有機塗布膜、13…高抵抗層、14…絶縁膜(Si
34)。
1 ... Semiconductor substrate or buffer layer, 2 ... Operating layer (n-GaAs)
, 3 ... ohmic layer (n + -GaAs), 4 ... heterojunction buffer layer (un-Al X Ga 1 over X As), 4 '... buffer layer (un-GaAs),
5 ... Gate electrode (WSi X ), 6 ... Source electrode (AuGe), 7
... Drain electrode (AuGe), 8 ... Low resistance metal (Au or Al), 9 ... Semiconductor conductive layer (p + -GaAs), 10, 10 '...
Insulating film (SiO 2 ), 11 ... Interlayer insulating film (SiO 2 / PSG),
12 ... Organic coating film, 13 ... High resistance layer, 14 ... Insulating film (Si
3 N 4 ).

フロントページの続き (72)発明者 松本 秀俊 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内Front page continuation (72) Inventor Hidetoshi Matsumoto 1-280 Higashi-Kengokubo, Kokubunji, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】動作層とオーミック電極との間に選択成長
法で形成する低抵抗層をもったショットキー接合ゲート
電界効果トランジスタにおいて、動作層の両端の前記低
抵抗層の一方は動作層の側面から接続を設け、且つ他方
は前記動作層の上面から接続を設けるように構成するこ
とを特徴とする電界効果トランジスタ。
1. A Schottky junction gate field effect transistor having a low resistance layer formed by a selective growth method between an operation layer and an ohmic electrode, wherein one of the low resistance layers at both ends of the operation layer is the operation layer. A field effect transistor characterized in that a connection is provided from a side surface and the other is provided from an upper surface of the operation layer.
【請求項2】請求項1において、前記動作層とゲート電
極との間に前記動作層を構成する半導体材料よりもバン
ドギャップの大きい他の半導体材料からなる緩衝層、又
は電子供給層を設ける場合の電界効果トランジスタ。
2. The method according to claim 1, wherein a buffer layer made of another semiconductor material having a band gap larger than that of the semiconductor material forming the operating layer or an electron supply layer is provided between the operating layer and the gate electrode. Field effect transistor.
【請求項3】請求項1において、前記動作層とゲート電
極との間に前記動作層と反対の導電型の半導体層、或い
は、絶縁体層を設ける場合の電界効果トランジスタ。
3. The field effect transistor according to claim 1, wherein a semiconductor layer of a conductivity type opposite to the operating layer or an insulating layer is provided between the operating layer and the gate electrode.
【請求項4】請求項1,2、又は3において、電界効果
トランジスタの動作層の両端に設けた前記低抵抗層の一
方、或いは両方と前記動作層との間に前記低抵抗層と同
じ導電型をもつ他の導電層を設ける場合の電界効果トラ
ンジスタ。
4. The same conductive property as the low resistance layer according to claim 1, 2 or 3, between one or both of the low resistance layers provided at both ends of the operation layer of the field effect transistor and the operation layer. A field effect transistor when another conductive layer having a mold is provided.
【請求項5】請求項1,2,3、又は4において、前記
低抵抗層に前記動作層と異なる半導体材料を用いる場
合、或いは複数の半導体材料からなる複合層を用いる場
合、或いは、傾斜組成層を用いる場合の電界効果トラン
ジスタ。
5. The composition according to claim 1, 2, 3, or 4, when a semiconductor material different from that of the operation layer is used for the low resistance layer, a composite layer made of a plurality of semiconductor materials is used, or a graded composition. Field effect transistor when using layers.
【請求項6】請求項1,2,3,4、又は5において、
前記低抵抗層は同一の材料でキャリア濃度が異なる複数
層で構成される場合、或いは変調ドープ層で構成される
場合の電界効果トランジスタ。
6. The method according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
A field effect transistor in which the low resistance layer is composed of a plurality of layers made of the same material and having different carrier concentrations, or composed of a modulation doped layer.
【請求項7】請求項1,2,3,4,5、又は6におい
て、前記低抵抗層の下にイオン打込みで形成する高抵抗
層を設ける場合の電界効果トランジスタ。
7. A field effect transistor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, wherein a high resistance layer formed by ion implantation is provided below the low resistance layer.
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