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JP2000021899A - Field effect transistor and its manufacture - Google Patents

Field effect transistor and its manufacture

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JP2000021899A
JP2000021899A JP10183166A JP18316698A JP2000021899A JP 2000021899 A JP2000021899 A JP 2000021899A JP 10183166 A JP10183166 A JP 10183166A JP 18316698 A JP18316698 A JP 18316698A JP 2000021899 A JP2000021899 A JP 2000021899A
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JP
Japan
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compound semiconductor
substrate
effect transistor
electrode
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JP10183166A
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Ken Watanuki
憲 綿貫
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect transistor for preventing frequency dispersion due to a low resistance region formed in a GaAs layer, at a boundary face part with Si and the deterioration of a gate breakdown voltage to be generated for reducing the parasitic resistance between gate-source, and a method for manufacturing this. SOLUTION: Plural compound semiconductor layers 2-4 are laminated on an Si substrate 1, and a source electrode 16 and a drain electrode 17 are provided on the compound semiconductor layers 2-4 to be separated from each other, and a gate electrode 15 is formed between those source electrode 16 and drain electrode 17 in this field effect transistor. In this case, this device is provided with a conductive region 8 for reaching from the surface part of the compound semiconductor layers 2-4 to the neighborhood of the boundary face with the Si substrate 1, and the drain electrode 17 is formed on this conductive region 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電界効果トランジス
タとその製造方法に関し、特にSi基板上に設けた化合
物半導体層を活性層とする電界効果トランジスタとその
製造方法に関する。
The present invention relates to a field effect transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a field effect transistor using a compound semiconductor layer provided on a Si substrate as an active layer and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体装置は、S
i半導体に比べて、高速、高周波域で動作することが可
能であり、その利用分野が急速に広がりつつある。にも
かかわらず、化合物半導体のみによるバルク基板の口径
は未だ3〜4インチ程度であり、大口径化が達成されて
いるSi基板と比較して、それを用いて形成される半導
体装置の量産化が困難な一因となっている。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices using a compound semiconductor are known as S
Compared to i-semiconductors, they can operate at higher speeds and higher frequency ranges, and their fields of use are rapidly expanding. Nevertheless, the diameter of a bulk substrate made only of a compound semiconductor is still about 3 to 4 inches, and the mass production of a semiconductor device formed using the same is larger than that of a Si substrate having a larger diameter. Is one of the difficulties.

【0003】そこで、Si基板上にGaAsなどの化合
物半導体をエピタキシャル成長させる方法が注目されて
いる。MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Dep
osition)法によるいわゆる二段階成長法、またその改良
法では、Si基板の表面部を800℃以上で熱処理した
後に、400〜450℃でGaAs初期化膜を数100
Å程度成長し、その後通常のエピタキシャル成長温度
(700℃程度)でGaAsなどの化合物半導体膜をエ
ピタキシャル成長させる。
Therefore, a method of epitaxially growing a compound semiconductor such as GaAs on a Si substrate has attracted attention. MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Dep)
In the so-called two-stage growth method by the osition method, or an improved method thereof, the surface of the Si substrate is heat-treated at 800 ° C. or more, and then a GaAs initialization film is formed at 400 to 450 ° C. for several hundreds.
Then, a compound semiconductor film such as GaAs is epitaxially grown at a normal epitaxial growth temperature (about 700 ° C.).

【0004】このような温度履歴のため、化合物半導体
膜の成長中に、Si基板中のSi元素が化合物半導体膜
に侵入拡散し、またSi基板には化合物半導体膜の一構
成元素であるAsが侵入拡散するという現象が起こる。
Due to such a temperature history, during the growth of the compound semiconductor film, the Si element in the Si substrate penetrates and diffuses into the compound semiconductor film, and As, which is a constituent element of the compound semiconductor film, is deposited on the Si substrate. The phenomenon of invasion and diffusion occurs.

【0005】SiはIII-V 族化合物半導体に対してn型
のドーパントとなり、AsはSiに対してn型のドーパ
ントとなる。このような相互拡散によって、Si基板と
III-V 族化合物半導体層の界面に低抵抗領域が形成され
る。
[0005] Si becomes an n-type dopant for the III-V group compound semiconductor, and As becomes an n-type dopant for Si. By such interdiffusion, Si substrate and
A low-resistance region is formed at the interface between the III-V compound semiconductor layers.

【0006】このような低抵抗領域が形成されたエピタ
キシャルウェハを用いてMESFET(Metal Semicondu
ctor Field Effect Transistor) などを形成する場合、
Siが侵入拡散したバッファ層の上にMESFETのチ
ャネルとなるn−GaAs活性層が形成され、さらにそ
の上に、必要に応じてn+ −GaAsコンタクト層が形
成されることになる。
An MESFET (Metal Semiconductor) is formed using an epitaxial wafer having such a low resistance region formed thereon.
ctor Field Effect Transistor)
An n-GaAs active layer serving as a channel of the MESFET is formed on the buffer layer into which Si has penetrated and diffused, and an n + -GaAs contact layer is formed thereon as required.

【0007】つまり、図4に示すように、高抵抗Si基
板11上に、GaAsバッファ層12、n−GaAs活
性層13、およびn+ −GaAsコンタクト層14を形
成して、n−GaAs活性層13の一部が露出するよう
に、n+ −GaAs層14とn−GaAs活性層13の
一部をリセスエッチングしてゲート電極15を形成する
と共に、その両側のn+ −GaAs層14上にソース電
極16とドレイン電極17を形成したものである。
That is, as shown in FIG. 4, a GaAs buffer layer 12, an n-GaAs active layer 13, and an n + -GaAs contact layer 14 are formed on a high-resistance Si substrate 11 to form an n-GaAs active layer. 13 so as to partially expose the, part of the n + -GaAs layer 14 and the n-GaAs active layer 13 to form a gate electrode 15 by recess etching, on n + -GaAs layer 14 on both sides thereof In this case, a source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed.

【0008】また、図5に示すように、高抵抗Si基板
11上にGaAsバッファ層12とn−GaAs層13
を形成して、このn−GaAs活性層13の一部をリセ
スエッチングしてゲート電極15を形成すると共に、こ
のゲート電極15の両側のn−GaAs活性層13中に
n+ コンタクト領域14′をイオン注入法で形成してn
+ コンタクト領域14′上にソース電極16とドレイン
電極17を形成したものである。
[0008] As shown in FIG. 5, a GaAs buffer layer 12 and an n-GaAs layer 13 are formed on a high-resistance Si substrate 11.
Is formed, a part of the n-GaAs active layer 13 is recess-etched to form a gate electrode 15, and an n + contact region 14 'is formed in the n-GaAs active layer 13 on both sides of the gate electrode 15. N formed by ion implantation
+ A source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed on a contact region 14 '.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、Si基板1
1とGaAs層12との界面のGaAs層12側にSi
がオートドープして低抵抗領域12aが形成されたエピ
タキシャルウェハを用いてMESFETを形成すると、
この低抵抗領域12aのわずかな電位変動がトランジス
タの電流の変動の要因となり、これが高周波域ではドレ
インコンダクタンスGdsの周波数分散やドレイン電極
17のパッド部(不図示)の寄生容量Cdpの周波数分
散として観察される。これらの現象は、複数の周波数や
広帯域の信号を扱う場合には、特にノイズマージンの減
少や誤動作などの原因となる。
However, the Si substrate 1
Si on the GaAs layer 12 side at the interface between
When an MESFET is formed using an epitaxial wafer on which a low-resistance region 12a is formed by auto-doping,
This slight potential variation in the low resistance region 12a causes a variation in the transistor current, which is observed as a frequency dispersion of the drain conductance Gds and a frequency dispersion of the parasitic capacitance Cdp of the pad portion (not shown) of the drain electrode 17 in a high frequency region. Is done. These phenomena cause a decrease in noise margin, malfunction, and the like, particularly when handling signals of a plurality of frequencies and wide bands.

【0010】また、このようなFET系デバイスで集積
回路を形成した場合、サイドゲート効果やバックゲート
効果といった素子間の特性干渉現象が現れる。これはG
aAs層12のSi基板11との界面に形成される低抵
抗領域12aの電位変動がトランジスタのドレイン電流
の変動を誘発するためである。
Further, when an integrated circuit is formed with such an FET device, a characteristic interference phenomenon between elements such as a side gate effect and a back gate effect appears. This is G
This is because a potential change in the low resistance region 12a formed at the interface between the aAs layer 12 and the Si substrate 11 induces a change in the drain current of the transistor.

【0011】そこで、低抵抗領域12aの電位をドレイ
ン電圧とほぼ等しい電圧に固定する駆動方法をとること
により、上述のようなドレイン電流の変動を回避する方
法が提案されている(例えば特開平6−349858号
公報参照)。つまり、図6に示すように、Si基板11
の裏面側に電極18を設けて、この電極18にドレイン
電極17に印加される固定電圧のうちの最大電圧と同一
の電圧を印加し、もってFETに流れる電流を安定さ
せ、バックゲート効果によるドレイン電流の変動を抑制
するものである。
Therefore, a method of avoiding the above-described fluctuation of the drain current by adopting a driving method of fixing the potential of the low resistance region 12a to a voltage substantially equal to the drain voltage has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6 (1994) -259). -349858). That is, as shown in FIG.
An electrode 18 is provided on the back side of the device, and the same voltage as the maximum voltage among the fixed voltages applied to the drain electrode 17 is applied to the electrode 18, thereby stabilizing the current flowing through the FET, and the drain due to the back gate effect. This is to suppress the fluctuation of the current.

【0012】一方、GaAsFETの高周波特性を向上
させるには、ゲート・ソース間の寄生抵抗を下げる必要
がある。ゲート・ソース間の大きな寄生抵抗は相互コン
ダクタンス(gm)の劣化の原因となるからである。そ
のため、図5に示す従来例のように、ゲート電極15の
直下部のみをリセスエッチングで除去して、ゲート・ソ
ース間の活性層13の厚みやゲート・ソース間のn+
GaAs層14の膜厚を大きく保っておく方法がとられ
ていた。つまり、ソース抵抗低減のために、ゲート電極
15とリセス領域を同時に形成するのであるが、この方
法ではゲート電極15とドレイン側のn+ −GaAs層
14との距離を確保することができず、ゲート耐圧が劣
化するという新たな問題を誘発する。
On the other hand, in order to improve the high frequency characteristics of a GaAs FET, it is necessary to reduce the parasitic resistance between the gate and the source. This is because a large parasitic resistance between the gate and the source causes deterioration of the transconductance (gm). Therefore, as in the conventional example shown in FIG. 5, only the portion immediately below the gate electrode 15 is removed by recess etching, and the thickness of the active layer 13 between the gate and the source and the n + − between the gate and the source are removed.
A method of keeping the thickness of the GaAs layer 14 large has been adopted. That is, in order to reduce the source resistance, the gate electrode 15 and the recess region are formed at the same time. However, in this method, the distance between the gate electrode 15 and the n + -GaAs layer 14 on the drain side cannot be secured. This causes a new problem that the gate breakdown voltage deteriorates.

【0013】一方、図6に示す従来例では、ゲート電極
15とドレイン側のn+ −GaAs領域14′との距離
を確保することは容易であるが、それと共にゲート電極
15とソース間の距離も増大し、それに起因してゲート
・ソース間の寄生抵抗が増大し、高周波特性が劣化する
という問題があった。
On the other hand, in the conventional example shown in FIG. 6, it is easy to secure the distance between the gate electrode 15 and the n + -GaAs region 14 'on the drain side, but at the same time, the distance between the gate electrode 15 and the source is increased. Therefore, there is a problem that the parasitic resistance between the gate and the source is increased and the high frequency characteristics are deteriorated.

【0014】本発明はこのような従来装置の問題点に鑑
みてなされたものであり、Siとの界面部分のGaAs
層に形成される低抵抗領域による周波数分散とゲート・
ソース間の寄生抵抗を下げるために発生するゲート耐圧
の劣化を解消した電界効果トランジスタとその製造方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem of the conventional device, and GaAs at the interface with Si is provided.
Frequency dispersion due to low resistance region formed in the layer and gate
It is an object of the present invention to provide a field-effect transistor in which deterioration of a gate withstand voltage generated to reduce parasitic resistance between sources is eliminated, and a method of manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る電界効果トランジスタでは、Si基
板上に複数の化合物半導体層を積層して設け、この化合
物半導体層上にソース電極とドレイン電極を離間して設
け、このソース電極とドレイン電極の間にゲート電極を
設けた電界効果トランジスタにおいて、前記化合物半導
体層の表面部から前記Si基板との界面近傍に達する導
電領域を設け、この導電領域上に前記ドレイン電極を設
けた。
In order to achieve the above object, in a field effect transistor according to the present invention, a plurality of compound semiconductor layers are provided on a Si substrate, and a source electrode is provided on the compound semiconductor layer. And a drain electrode provided separately, in a field-effect transistor having a gate electrode provided between the source electrode and the drain electrode, a conductive region is provided from the surface of the compound semiconductor layer to the vicinity of the interface with the Si substrate; The drain electrode was provided on this conductive region.

【0016】このように、化合物半導体層の表面部から
Si基板との界面近傍に生成した低抵抗層に達する導電
領域を設け、この導電領域上にドレイン電極を設ける
と、深い準位の充放電によって起こるドレイン電流の変
動や周波数分散を軽減できる。
As described above, when a conductive region extending from the surface of the compound semiconductor layer to the low resistance layer formed near the interface with the Si substrate is provided, and a drain electrode is provided on the conductive region, deep level charge / discharge can be achieved. Fluctuation of the drain current and frequency dispersion caused by this can be reduced.

【0017】上記電界効果トランジスタでは、前記化合
物半導体層内にエネルギーバンドギャップの異なる層を
設けてもよい。
In the above-described field effect transistor, layers having different energy band gaps may be provided in the compound semiconductor layer.

【0018】また、請求項4に係る電界効果トランジス
タの製造方法では、Si基板上にバッファ層、活性層、
およびコンタクト層となる化合物半導体層を形成してメ
サエッチングした後に、前記コンタクト層の一部をリセ
スエッチングして前記活性層の一部を露出させ、この活
性層の露出部分にゲート電極を形成すると共に、このゲ
ート電極の両側のコンタクト層上にソース電極とドレイ
ン電極を形成する電界効果トランジスタの製造方法にお
いて、前記Si基板上に前記化合物半導体層を形成した
後、この化合物半導体層の表面部分から前記Si基板と
の界面近傍に達する領域まで不純物をイオン注入して導
電領域を形成し、この導電領域上に前記ドレイン電極を
形成する。
In the method of manufacturing a field-effect transistor according to claim 4, a buffer layer, an active layer,
After forming a compound semiconductor layer to be a contact layer and performing mesa etching, a part of the contact layer is recess-etched to expose a part of the active layer, and a gate electrode is formed on the exposed part of the active layer. In addition, in the method of manufacturing a field-effect transistor in which a source electrode and a drain electrode are formed on contact layers on both sides of the gate electrode, after forming the compound semiconductor layer on the Si substrate, Impurity ions are implanted into a region reaching the vicinity of the interface with the Si substrate to form a conductive region, and the drain electrode is formed on the conductive region.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る電界効果ト
ランジスタとその製造方法の一実施形態を添付図面に基
づき詳細に説明する。図1は請求項1および請求項2に
係る電界効果トランジスタの一実施形態を示す断面図で
あり、1は高抵抗Si基板、2はGaAsバッファ層、
3はn−GaAs活性層、4はn+ −GaAsコンタク
ト層、5はゲート電極、6はソース電極、7はドレイン
電極、8は導電領域である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a field effect transistor according to the claims and a method for manufacturing the same will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the field-effect transistor according to claims 1 and 2, wherein 1 is a high-resistance Si substrate, 2 is a GaAs buffer layer,
Reference numeral 3 denotes an n-GaAs active layer, 4 denotes an n + -GaAs contact layer, 5 denotes a gate electrode, 6 denotes a source electrode, 7 denotes a drain electrode, and 8 denotes a conductive region.

【0020】Si基板1は、面方位が(100)または
これに数度のオフ角のついた比抵抗が1×102 〜10
3 Ω・cm程度の高抵抗基板が好適に用いられる。
The Si substrate 1 has a surface orientation of (100) or a specific resistance having an off angle of several degrees and a resistivity of 1 × 10 2 to 10 × 10 2.
A high resistance substrate of about 3 Ω · cm is preferably used.

【0021】バッファ層2は、GaAsなどから成り、
1〜3μm程度の厚みに形成される。このバッファ層2
のSi基板1との界面部分には、バッファ層2を形成す
る際にSi基板からSiがオートドープした低抵抗領域
2aが形成される。
The buffer layer 2 is made of GaAs or the like.
It is formed to a thickness of about 1-3 μm. This buffer layer 2
The low resistance region 2a in which Si is auto-doped from the Si substrate when the buffer layer 2 is formed is formed at the interface portion with the Si substrate 1.

【0022】活性層3は、n−GaAsなどから成り、
0.1〜0.2μm程度の厚みに形成され、Siなどの
n型不純物を1×1017atoms・cm-3程度含有す
る。
The active layer 3 is made of n-GaAs or the like.
It is formed to a thickness of about 0.1 to 0.2 μm and contains about 1 × 10 17 atoms · cm −3 of n-type impurities such as Si.

【0023】コンタクト層4は、n+ −GaAsなどか
ら成り、0.1〜0.2μm程度の厚みに形成され、S
iなどのn型不純物を1×1018〜1019atoms・
cm-3程度含有する。このコンタク層4は、後述するソ
ース電極6の下部のみに形成されている。なお、後述す
るゲート電極5とドレイン電極7の間のn−GaAs活
性層3上にも、このn+ −GaAsコンタクト層6の一
部が残るように形成してもよい。この場合、ゲート・ド
レイン領域間に残存するn+ −GaAs層は、ドレイン
領域から隔離されているため、ゲート・ドレイン耐圧を
低下させることはない。
The contact layer 4 is made of n + -GaAs or the like, is formed to a thickness of about 0.1 to 0.2 μm,
1 × 10 18 to 10 19 atoms ·
It contains about cm -3 . The contact layer 4 is formed only below the source electrode 6 described later. The n + -GaAs contact layer 6 may be formed so that a part of the n + -GaAs contact layer 6 remains on the n-GaAs active layer 3 between the gate electrode 5 and the drain electrode 7 described later. In this case, since the n + -GaAs layer remaining between the gate and the drain region is isolated from the drain region, the breakdown voltage of the gate and the drain is not reduced.

【0024】前記活性層3の表面部分からバッファ層2
の低抵抗領域2aにかけて縦方向に導電領域8が形成さ
れている。この導電領域8は、例えばSiなどのn型不
純物を1×1018atoms・cm-2程度含有させるこ
とにより構成される。
From the surface of the active layer 3 to the buffer layer 2
The conductive region 8 is formed in the vertical direction over the low resistance region 2a. The conductive region 8 is formed by containing about 1 × 10 18 atoms · cm −2 of an n-type impurity such as Si.

【0025】活性層3上には、Ti/Pt/Au、また
はTi/Alなどからなるゲート電極5が形成されてい
る。また、n+ −GaAsコンタクト層4 上に、ソース
電極6 が形成されており、導電領域8 上にドレイン電極
8が形成されている。
On the active layer 3, a gate electrode 5 made of Ti / Pt / Au, Ti / Al or the like is formed. A source electrode 6 is formed on the n + -GaAs contact layer 4, and a drain electrode 8 is formed on the conductive region 8.

【0026】このように、活性層3の表面部からSi基
板1との界面近傍の低抵抗層2aに達する導電領域8を
設け、この導電領域8上にドレイン電極7を設けると、
低抵抗領域2aの電位がドレイン電極とほぼ等しい電位
に固定されるため、深井準位の充放電によって起こるド
レイン電流の変動や周波数分散が軽減できる。上記実施
例では、電界効果トランジスタのうちのMESFETを例に説
明したが、HEMTでも同様である。
As described above, when the conductive region 8 extending from the surface of the active layer 3 to the low resistance layer 2a near the interface with the Si substrate 1 is provided, and the drain electrode 7 is provided on the conductive region 8,
Since the potential of the low-resistance region 2a is fixed to a potential substantially equal to the potential of the drain electrode, fluctuation and frequency dispersion of the drain current caused by charging and discharging of the deep well level can be reduced. In the above embodiment, the MESFET among the field effect transistors has been described as an example, but the same applies to the HEMT.

【0027】次に、請求項4に係る電界効果トランジス
タの製造方法の一実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a field effect transistor according to claim 4 will be described.

【0028】まず、高抵抗Si基板1を900〜950
℃で熱処理の後、400〜450℃に温度を下げて保持
し、MOCVD法などでGaAs膜を100〜200Å
成長した後、650℃まで昇温して1〜3μmの高抵抗
バッファ層2を成長させ、その後ドーピング密度が1×
1017atoms・cm-3程度のn−GaAs活性層3
を0.1〜0.2μm、ドーピング密度が1×1018
1019atoms・cm-3のn+ −GaAsオーミック
コンタクト層4を0.1〜0.2μm形成する(図2
(a))。
First, the high-resistance Si substrate 1 is set to 900 to 950.
After the heat treatment at a temperature of 400 ° C., the temperature is lowered to 400 to 450 ° C., and the GaAs film is formed at a temperature of 100 to 200 ° C. by MOCVD.
After the growth, the temperature was raised to 650 ° C. to grow a high-resistance buffer layer 2 having a thickness of 1 to 3 μm.
N-GaAs active layer 3 of about 10 17 atoms · cm −3
Is 0.1 to 0.2 μm and the doping density is 1 × 10 18 to
An n + -GaAs ohmic contact layer 4 of 10 19 atoms · cm −3 is formed in a thickness of 0.1 to 0.2 μm (FIG. 2).
(A)).

【0029】次に、素子間分離のメサエッチングの後、
レジスト9などをマスクとして、加速エネルギー100
KeV、ドーズ量1×1014atoms・cm-2でSi
のイオン注入を行ない、導電領域8 を形成する。このイ
オン注入は、基板1 との界面の低抵抗領域2aに達する
まで、注入条件が制御され、深めに注入される(図2
(b))。
Next, after mesa etching for element isolation,
Using the resist 9 or the like as a mask, the acceleration energy 100
KeV, Si at a dose of 1 × 10 14 atoms · cm −2
Is performed to form a conductive region 8. This ion implantation is performed under a controlled implantation condition until the ion implantation reaches the low resistance region 2a at the interface with the substrate 1 (FIG. 2).
(B)).

【0030】次に、フォトレジスト(不図示)などをエ
ッチングマスクとして、酸系のエッチャントを用いた等
方性のウエットエッチングにより、ドレイン領域の結晶
成長によって形成したn+ −GaAs層4を除去した
後、エッチングマスクを除去する(図4(c))。
Next, the n + -GaAs layer 4 formed by crystal growth of the drain region was removed by isotropic wet etching using an acid-based etchant using a photoresist (not shown) as an etching mask. Thereafter, the etching mask is removed (FIG. 4C).

【0031】次に、ゲート電極形成用のフォトレジスト
開口パターン(不図示)をn+ −GaAsオーミックコ
ンタクト層4上に形成し、これをマスクとしてオーミッ
クコンタクト層4、および必要に応じて活性層3の一部
をリセスエッチングした後、活性層3上に、Ti/Pt
/AuまたはTi/Alなどから成るゲート電極5を蒸
着とリフトオフで形成し、AuGe/Ni/Auなどか
ら成るソース・ドレイン電極6、7を、ソース電極がコ
ンタクト層4上に、ドレイン電極7が導電領域8上にく
るように形成する。この結果、ゲート電極から導電領域
8までの距離が、ゲート電極からソース電極までの距離
より小さく形成される。
Next, a photoresist opening pattern (not shown) for forming a gate electrode is formed on the n + -GaAs ohmic contact layer 4, and this is used as a mask to form the ohmic contact layer 4 and, if necessary, the active layer 3. Is partially etched, and then Ti / Pt is formed on the active layer 3.
A gate electrode 5 made of / Au or Ti / Al or the like is formed by vapor deposition and lift-off, and source / drain electrodes 6 and 7 made of AuGe / Ni / Au or the like are formed. It is formed so as to be on the conductive region 8. As a result, the distance from the gate electrode to the conductive region 8 is formed smaller than the distance from the gate electrode to the source electrode.

【0032】図3は請求項2に係る電界効果トランジス
タの一実施形態を示す図である。この電界効果トランジ
スタでは、バッファ層2中に、InGaAs、AlGa
As、GaAsPなどのエネルギーバンドギャップの異
なる層9を挿入している。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the field-effect transistor according to the second aspect. In this field effect transistor, InGaAs, AlGa
Layers 9 having different energy band gaps, such as As and GaAsP, are inserted.

【0033】このようにバッファ層2中に、このバッフ
ァ層2の材料とはエネルギーバンドギャップの異なる層
9を挿入すると、基板1へのリーク電流が低減し、バッ
ファ層2の耐圧が向上する。また、ドレイン領域は、ゲ
ート電極5から十分離れたところに形成されるため、ゲ
ート耐圧はバッファ層2の耐圧に等しい。そのため、こ
れらの層10を挿入することにより、さらに大きなゲー
ト耐圧が得られる。なお、このエネルギーバンドギャッ
プの異なる層9は、一層挿入する場合に限らず、数百Å
ずつ数回層挿入して、超格子層を形成するようにしても
よい。また、このエネルギーバンドギャップの異なる層
9に、O2 、Cr、Feなどの深い準位となる不純物を
入れてもよい。
When the layer 9 having a different energy band gap from the material of the buffer layer 2 is inserted into the buffer layer 2 as described above, the leak current to the substrate 1 is reduced, and the withstand voltage of the buffer layer 2 is improved. Further, since the drain region is formed sufficiently away from the gate electrode 5, the gate breakdown voltage is equal to the breakdown voltage of the buffer layer 2. Therefore, a higher gate breakdown voltage can be obtained by inserting these layers 10. Note that the layers 9 having different energy band gaps are not limited to the case where one layer is inserted, but may be several hundred
The superlattice layer may be formed by inserting the layers several times at a time. The layers 9 having different energy band gaps may contain deep-level impurities such as O 2 , Cr, and Fe.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、請求項1に係る電界効果
トランジスタによれば、化合物半導体層の表面部からS
i基板との界面近傍に達する導電領域を設け、この導電
領域上に前記ドレイン電極を設けたことから、GaAs
−Si界面は、常にドレイン電極とほぼ等しい電位に保
たれ、深い準位の充放電に起因するドレイン電流の変動
や、周波数分散を抑制することができる。よって、この
トランジスタにより集積回路を形成した場合、サイドゲ
ート電圧に対するドレイン電流の変動を抑制することが
可能となる。
As described above, according to the field-effect transistor of the first aspect, the S from the surface of the compound semiconductor layer.
Since a conductive region reaching the vicinity of the interface with the i-substrate is provided, and the drain electrode is provided on the conductive region, GaAs
The -Si interface is always kept at substantially the same potential as the drain electrode, and it is possible to suppress the fluctuation of the drain current and the frequency dispersion caused by the deep level charge and discharge. Therefore, when an integrated circuit is formed using these transistors, it is possible to suppress a change in drain current with respect to the side gate voltage.

【0035】また、請求項4に係る電界効果トランジス
タの製造方法によれば、Si基板上に化合物半導体層を
形成した後に、この化合物半導体層の表面部分からSi
基板との界面近傍に達する領域まで不純物をイオン注入
して導電領域を形成し、この導電領域上にドレイン電極
を形成し、ゲート電極から導電領域までの距離は、ゲー
ト電極からソース電極までの距離よりも大きく保つこと
ができ、バッファ層の耐圧とほぼ等しい大きなゲート耐
圧が得られる。このことから、各種、高抵抗バッファ層
を用いることにより、ゲート耐圧をさらに大きくとるこ
とができる。したがって、FETの高出力化、高効率化
が可能となる。また、ソース領域はエピタキシャル成長
法によって形成され、ゲート電極と同時に形成されるた
め、ゲート・ソース間の寄生抵抗を低減することができ
る。そのため、高周波帯での相互コンダクタンスgmを
大きくすることができる。
According to the method of manufacturing a field effect transistor according to the fourth aspect, after forming the compound semiconductor layer on the Si substrate, the surface portion of the compound semiconductor layer is used to remove the Si.
Impurity is ion-implanted to a region reaching the vicinity of the interface with the substrate to form a conductive region, a drain electrode is formed on this conductive region, and the distance from the gate electrode to the conductive region is the distance from the gate electrode to the source electrode. And a large gate breakdown voltage substantially equal to the breakdown voltage of the buffer layer can be obtained. Accordingly, the gate breakdown voltage can be further increased by using various high resistance buffer layers. Therefore, high output and high efficiency of the FET can be achieved. Further, since the source region is formed by the epitaxial growth method and is formed simultaneously with the gate electrode, the parasitic resistance between the gate and the source can be reduced. Therefore, the transconductance gm in the high frequency band can be increased.

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

【図1】請求項1に係る電界効果トランジスタの一実施
形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a field-effect transistor according to claim 1;

【図2】請求項4に係る電界効果トランジタの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a field-effect transistor according to claim 4;

【図3】請求項2に係る電界効果トランジスタの一実施
形態を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing one embodiment of a field-effect transistor according to claim 2;

【図4】従来の電界効果トランジスタを示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional field effect transistor.

【図5】従来の他の電界効果トランジスタを示す断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another conventional field effect transistor.

【図6】従来のその他の電界効果トランジスタを示す断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing another conventional field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥‥高抵抗Si基板、2‥‥‥GaAsバッファ
層、3‥‥‥n−GaAs活性層、4‥‥‥n+ −Ga
Asコンタクト層、2〜4‥‥‥化合物半導体層、5‥
‥‥ゲート電極、6‥‥‥ソース電極、7‥‥‥ドレイ
ン電極、8‥‥‥導電領域
1 ‥‥‥ high-resistance Si substrate, 2 ‥‥‥ GaAs buffer layer, 3 ‥‥‥ n-GaAs active layer, 4 ‥‥‥ n + -Ga
As contact layer, 2-4 compound semiconductor layer, 5 ‥
{Gate electrode, 6} Source electrode, 7} Drain electrode, 8} Conductive region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板上に複数の化合物半導体層を積
層して設け、この化合物半導体層上にソース電極とドレ
イン電極を離間して設け、このソース電極とドレイン電
極の間にゲート電極を設けた電界効果トランジスタにお
いて、前記化合物半導体層の表面部から前記Si基板と
の界面近傍に達する導電領域を設け、この導電領域上に
前記ドレイン電極を設けたことを特徴とする電界効果ト
ランジスタ。
1. A semiconductor device comprising: a plurality of compound semiconductor layers stacked on a Si substrate; a source electrode and a drain electrode provided separately on the compound semiconductor layer; and a gate electrode provided between the source electrode and the drain electrode A field effect transistor, wherein a conductive region extending from the surface of the compound semiconductor layer to the vicinity of the interface with the Si substrate is provided, and the drain electrode is provided on the conductive region.
【請求項2】 前記化合物半導体層内のチャネルとなる
化合物半導体層と前記Si基板との間に少なくとも1層
のエネルギーバンドギャップの異なる層を設けたことを
特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。
2. The electric field according to claim 1, wherein at least one layer having a different energy band gap is provided between the compound semiconductor layer serving as a channel in the compound semiconductor layer and the Si substrate. Effect transistor.
【請求項3】 前記ゲート電極から前記導電領域までの
距離が、前記ゲート電極から前記ソース電極までの距離
よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の電界効果
トランジスタ。
3. The field effect transistor according to claim 1, wherein a distance from said gate electrode to said conductive region is longer than a distance from said gate electrode to said source electrode.
【請求項4】 Si基板上にバッファ層、活性層、およ
びコンタクト層となる化合物半導体層を形成してメサエ
ッチングした後に、前記コンタクト層の一部をリセスエ
ッチングして前記活性層の一部を露出させ、この活性層
の露出部分にゲート電極を形成すると共に、このゲート
電極の両側のコンタクト層上にソース電極とドレイン電
極を形成する電界効果トランジスタの製造方法におい
て、前記Si基板上に前記化合物半導体層を形成した
後、この化合物半導体層の表面部分から前記Si基板と
の界面近傍に達する領域まで不純物をイオン注入して導
電領域を形成し、この導電領域上に前記ドレイン電極を
形成することを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
4. After forming a buffer layer, an active layer, and a compound semiconductor layer serving as a contact layer on a Si substrate and performing mesa etching, a part of the contact layer is recess-etched to form a part of the active layer. Forming a gate electrode on an exposed portion of the active layer, and forming a source electrode and a drain electrode on contact layers on both sides of the gate electrode. After forming the semiconductor layer, an impurity is ion-implanted from a surface portion of the compound semiconductor layer to a region reaching the vicinity of the interface with the Si substrate to form a conductive region, and the drain electrode is formed on the conductive region. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
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