JPH11111730A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH11111730A
JPH11111730A JP26714697A JP26714697A JPH11111730A JP H11111730 A JPH11111730 A JP H11111730A JP 26714697 A JP26714697 A JP 26714697A JP 26714697 A JP26714697 A JP 26714697A JP H11111730 A JPH11111730 A JP H11111730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type doping
doping layer
fet
substrate
layer
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.)
Pending
Application number
JP26714697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Matsushita
重治 松下
Koji Matsumura
浩二 松村
Daijiro Inoue
大二朗 井上
Shigeyoshi Fujii
栄美 藤井
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co 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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP26714697A priority Critical patent/JPH11111730A/en
Publication of JPH11111730A publication Critical patent/JPH11111730A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, which can improve the surface characteristic of an FET without sacrificing the gate withstand voltage characteristic of the FET, when the device is used for the FET or the phase noise characteristic of an oscillator, when the device is used for the oscillator. SOLUTION: In a GaAs FET 6, in which 1 an n-type doping layer 2 is formed in a GaAs substrate 1 as a channel layer and a source electrode 3, a drain electrode 4, and a gate electrode 5 are formed on the surface of the substrate 1, a depleted p-type doping layer 7 and a depleted n-type doping layer 8 are formed in the substrate 1 on the surface side of the n-type doping layer 2. When the depleted p- and n-type doping layers 7 and 8 are formed near the surface of the substrate 1, a capacitive coupling which is stronger than that between the surface of the substrate 1 and the channel is formed near the surface of the substrate 1 and the effects of the charging and discharging of electrons in a surface trap on the quantity of charges running in the channel can be suppressed. Therefore, the surface characteristic of an FET can be improved, without sacrificing the gate withstand voltage characteristic of the FET, and the phase noise characteristic of an oscillator can be improved.

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】この発明は、電界効果型トラ
ンジスタ等の半導体装置に関し、特に性能の向上に寄与
する構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a field effect transistor, and more particularly to a structure that contributes to an improvement in performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置であるガリウム−ヒ素(Ga
As)電界効果型トランジスタ(以下、電界効果型トラ
ンジスタをFETと称する)は一般に発振器等をはじめ
広く応用されている。
2. Description of the Related Art Gallium-arsenic (Ga) is a semiconductor device.
As) A field-effect transistor (hereinafter, a field-effect transistor is referred to as an FET) is widely applied to oscillators and the like.

【0003】ところで、このようなGaAsFETを用
いた発振器では、FETの表面特性が発振器の位相雑音
特性に大きく影響すると言われている。即ち、GaAs
基板表面に存在する局在準位であるトラップに電子が捕
獲され、再放出されると、FETの基板表面・チャネル
間において電子の充放電が生じ、これにより基板表面・
チャネル間の電荷量が変化して空乏層の伸び縮みが起こ
ってFETのチャネル中を走行する電荷量が影響を受
け、チャネル中のキャリア濃度の数が微妙に変化し、こ
れに起因して発振器の位相雑音特性が低下するものと考
えられている。
[0003] In an oscillator using such a GaAs FET, it is said that the surface characteristics of the FET greatly affect the phase noise characteristics of the oscillator. That is, GaAs
When electrons are captured and re-emitted by traps, which are localized levels existing on the substrate surface, electrons are charged and discharged between the substrate surface and the channel of the FET.
The amount of charge between the channels changes and the depletion layer expands and contracts, which affects the amount of charge traveling through the channel of the FET, and the number of carrier concentrations in the channel changes slightly. It is considered that the phase noise characteristic of the first embodiment decreases.

【0004】従来、このようなGaAs基板表面の特性
を改善する方法としては、例えばGaAsの表面に高濃
度のn層を形成してこれに少数キャリアに対するブロッ
キングとしての機能を持たせ、表面での電子の再結合を
抑制することなどが考えられている。
Conventionally, as a method for improving the characteristics of the GaAs substrate surface, for example, a high concentration n-layer is formed on the GaAs surface to have a function as a blocking for minority carriers, and the surface of the GaAs substrate is improved. It has been considered to suppress recombination of electrons.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように表
面に高濃度n層を配置した構造では、GaAs基板表面
の特性を改善できるという効果はあるものの、FETに
おけるゲート耐圧特性の低下を招くという不都合が生
じ、このようにゲート耐圧特性が良好ではないFETを
発振器に使用することはできない。
However, such a structure in which a high concentration n layer is disposed on the surface has the effect of improving the characteristics of the surface of the GaAs substrate, but causes a decrease in the gate breakdown voltage characteristic of the FET. An inconvenience occurs, and an FET having such a poor gate withstand voltage characteristic cannot be used for an oscillator.

【0006】この発明が解決しようとする課題は、例え
ばFETに用いた場合、FETにおけるゲート耐圧特性
を維持しつつ表面特性を改善し、更に発振器の位相雑音
特性の向上を図れるようにすることにある。
The problem to be solved by the present invention is to improve the surface characteristics while maintaining the gate breakdown voltage characteristics of the FET and to improve the phase noise characteristics of the oscillator when used in, for example, an FET. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の表面近傍に、空乏化したp型ドーピング層
及びn型ドーピング層が形成されていることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A depleted p-type doping layer and an n-type doping layer are formed near the surface of the semiconductor substrate.

【0008】このような構成の半導体装置では、半導体
基板の表面近傍に強い容量結合ができ、表面トラップ準
位での電子の充放電による容量変化分の影響が小さくな
る。
In the semiconductor device having such a structure, strong capacitive coupling can be formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate, and the influence of the change in capacitance due to charge and discharge of electrons at the surface trap level is reduced.

【0009】さらに、本発明では、前記半導体基板には
チャネル層が形成されており、前記p型ドーピング層及
びn型ドーピング層は、前記チャネル層よりも前記半導
体基板の表面側に配置されている。
Further, in the present invention, a channel layer is formed on the semiconductor substrate, and the p-type doping layer and the n-type doping layer are arranged closer to the surface of the semiconductor substrate than the channel layer. .

【0010】この場合、チャネル層中のキャリア濃度の
変化が抑制され、例えば本発明をFETに用いた場合、
ドレイン電流の不要な変動が抑制されて共振器の位相雑
音特性が改善される。
In this case, a change in the carrier concentration in the channel layer is suppressed. For example, when the present invention is used for an FET,
Unwanted fluctuation of the drain current is suppressed, and the phase noise characteristic of the resonator is improved.

【0011】さらに、本発明では、p型ドーピング層及
びn型ドーピング層のうち、前記チャネル層と同じ導電
型のドーピング層が前記チャネル層寄りに配置されてい
る。
Further, in the present invention, of the p-type doping layer and the n-type doping layer, a doping layer having the same conductivity type as that of the channel layer is disposed near the channel layer.

【0012】このような配置により、チャネル層が空乏
化されることは抑制される。
With this arrangement, depletion of the channel layer is suppressed.

【0013】また、本発明では、p型ドーピング層及び
n型ドーピング層が、デルタドープにより形成されてい
てもよい。
In the present invention, the p-type doping layer and the n-type doping layer may be formed by delta doping.

【0014】この場合、原子間距離程度の厚さしかない
非常に薄いp型ドーピング層及びn型ドーピング層が形
成されるため、例えば本発明をFETに用いた場合、ゲ
ート・チャネル間の距離を小さくすることが可能にな
り、FETの設計自由度が向上する。
In this case, since a very thin p-type doping layer and n-type doping layer having a thickness of only about the interatomic distance are formed, for example, when the present invention is applied to an FET, the distance between the gate and the channel is reduced. It is possible to reduce the size, and the degree of freedom in designing the FET is improved.

【0015】また、本発明では、半導体基板が、ガリウ
ム−ヒ素、インジウム−リン(In−P)等のIII−V
族化合物から成るのが好ましい。
Further, in the present invention, the semiconductor substrate is made of III-V such as gallium-arsenic or indium-phosphorus (In-P).
It preferably comprises a group III compound.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施形態の基本構造)この発明をFETに用いた実施
形態の基本構造について、図1を参照して説明すると、
図1に示すように、GaAs基板(半導体基板)1にチ
ャネル層であるn型ドーピング層2を形成し、GaAs
基板1の表面1aにソース電極3、ドレイン電極4及び
ゲート電極5を形成して成るGaAsFET6におい
て、GaAs基板1中のn型ドーピング層2よりも更に
基板表面側に空乏化したp型ドーピング層7及びn型ド
ーピング層8を形成する。
(Basic Structure of Embodiment) A basic structure of an embodiment using the present invention for an FET will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, an n-type doping layer 2 serving as a channel layer is formed on a GaAs substrate (semiconductor substrate) 1 to form a GaAs substrate.
In a GaAs FET 6 in which a source electrode 3, a drain electrode 4 and a gate electrode 5 are formed on a surface 1a of a substrate 1, a depleted p-type doping layer 7 closer to the substrate surface than the n-type doping layer 2 in the GaAs substrate 1. And an n-type doping layer 8 is formed.

【0017】このとき、チャネル層であるn型ドーピン
グ層2と同じ導電型のn型ドーピング層8をn型ドーピ
ング層2寄りに配置する。
At this time, an n-type doping layer 8 of the same conductivity type as that of the n-type doping layer 2 serving as a channel layer is disposed near the n-type doping layer 2.

【0018】また、p型ドーピング層7及びn型ドーピ
ング層8は完全に空乏化している必要はなく、この場合
少なくともp型ドーピング層7が完全に空乏化していれ
ばよく、n型ドーピング層8は部分的に空乏化していれ
ばよい。
The p-type doping layer 7 and the n-type doping layer 8 do not need to be completely depleted. In this case, it is sufficient that at least the p-type doping layer 7 is completely depleted. Need only be partially depleted.

【0019】従って、このような構成によると、空乏化
したp型ドーピング層7及びn型ドーピング層8によ
り、基板表面・チャネル間の容量結合よりも強い容量結
合が表面近傍に形成されるため、これらp型及びn型ド
ーピング層7、8の容量結合により、従来のような表面
トラップ準位での電子の充放電によるチャネル内を走行
する電荷量への影響を小さくでき、チャネル中のキャリ
ア濃度の変化を抑制することができ、その結果FETの
ドレイン電流の不要な変動を抑制して発振器の位相雑音
特性の改善を図ることが可能になる。
Therefore, according to such a structure, the depleted p-type doping layer 7 and the n-type doping layer 8 form a stronger capacitive coupling near the surface than the capacitive coupling between the substrate surface and the channel. Due to the capacitive coupling of the p-type and n-type doping layers 7 and 8, the influence on the amount of charge traveling in the channel due to the charge and discharge of electrons at the surface trap level can be reduced, and the carrier concentration in the channel can be reduced. Can be suppressed, and as a result, unnecessary fluctuation of the drain current of the FET can be suppressed, and the phase noise characteristic of the oscillator can be improved.

【0020】(第1の実施形態)この発明の第1の実施
形態について図2ないし図4を参照して説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0021】図2はGaAsFETの断面図を示し、1
0は半導体基板であるGaAs基板、11はイオン注入
領域、12はキャリアが走行するチャネル層であるn型
ドーピング層、13はGaAs基板10中の基板表面近
傍にn型ドーピング層12よりも上側に形成されたn型
ドーピング層、14はGaAs基板10中の基板表面近
傍にn型ドーピング層13よりも上側に形成されたp型
ドーピング層、15及び16は金ゲルマニウム/ニッケ
ル/金(AuGe/Ni/Au)合金からなるソース電
極及びドレイン電極、17はチタン/白金/金(Ti/
Pt/Au)合金からなるゲート電極である。
FIG. 2 is a sectional view of a GaAs FET.
0 is a GaAs substrate which is a semiconductor substrate, 11 is an ion implantation region, 12 is an n-type doping layer which is a channel layer in which carriers travel, and 13 is near the substrate surface in the GaAs substrate 10 above the n-type doping layer 12. The formed n-type doping layer, 14 is a p-type doping layer formed above the n-type doping layer 13 near the substrate surface in the GaAs substrate 10, and 15 and 16 are gold germanium / nickel / gold (AuGe / Ni). / Au) alloy source / drain electrodes, 17 is titanium / platinum / gold (Ti /
Pt / Au) alloy gate electrode.

【0022】そして、GaAs基板10の表面のゲート
電極17の形成領域にマスクが形成され、100keV
に加速したシリコンイオン(Si+ )が5×1013cm
-2のシートキャリア濃度で注入されてGaAs基板10
の表面10aから615Åを超える深さに及ぶイオン注
入領域11が形成されている。
Then, a mask is formed on the surface of the GaAs substrate 10 where the gate electrode 17 is to be formed.
Silicon ions (Si + ) accelerated to 5 × 10 13 cm
GaAs substrate 10 injected at a sheet carrier concentration of -2
An ion implantation region 11 extending from the surface 10a to a depth exceeding 615 ° is formed.

【0023】また、GaAs基板10の表面10aから
315Åの深さ位置に1×1018cm-3の濃度でSiが
ドーピングされて厚さ300Åのn型ドーピング層12
が形成され、GaAs基板10の表面10aから200
Åの深さ位置に2×1018cm-3の濃度でSiがドーピ
ングされて厚さ15Åのn型ドーピング層13が形成さ
れ、GaAs基板10の表面10aから150Åの深さ
位置に2×1018cm -3の濃度で炭素(C)がドーピン
グされて厚さ20Åのp型ドーピング層14が形成され
ている。
Also, from the surface 10a of the GaAs substrate 10
1 × 10 at 315mm depth18cm-3At a concentration of
N-type doped layer 12 doped to a thickness of 300 °
Is formed, and the surface 10a of the GaAs substrate 10 is
2 × 10 at the depth of Å18cm-3At a concentration of
To form a 15 ° -thick n-type doping layer 13.
And a depth of 150 ° from the surface 10a of the GaAs substrate 10.
2 × 10 in position18cm -3Concentration of carbon (C)
To form a p-type doping layer 14 having a thickness of 20 °.
ing.

【0024】このとき、上記したp型ドーピング層14
及びn型ドーピング層13それぞれのキャリア濃度、厚
さ及び位置の条件をポアソン方程式にあてはめると、p
型ドーピング層14及びn型ドーピング層13は共に完
全に空乏化していることがわかる。
At this time, the p-type doping layer 14
When the conditions of the carrier concentration, thickness, and position of each of the n-type and n-type doping layers 13 are applied to the Poisson equation, p
It can be seen that both the n-type doping layer 13 and the n-type doping layer 13 are completely depleted.

【0025】このように、p型ドーピング層14及びn
型ドーピング層13は空乏化していることから、これら
はチャネル層であるn型ドーピング層12に対して何ら
影響を与えることがなく、即ち空乏化したp型、n型ド
ーピング層14、13により、FET16の基板表面・
チャネル間の容量結合よりも強い容量結合が表面近傍に
形成されるため、これらp型、n型ドーピング層14、
13の容量結合により、従来のような表面トラップでの
電子の充放電によるチャネル内を走行する電荷量への影
響を非常に小さくすることができ、チャネル中のキャリ
ア濃度の変化を抑制することが可能になる。
As described above, the p-type doping layer 14 and the n-type
Since the n-type doping layer 13 is depleted, they do not affect the n-type doping layer 12 as a channel layer at all, that is, by the depleted p-type and n-type doping layers 14 and 13, FET16 substrate surface
Since a capacitive coupling stronger than the capacitive coupling between channels is formed near the surface, these p-type and n-type doping layers 14,
Due to the capacitive coupling of 13, the influence on the amount of charge traveling in the channel due to the charge and discharge of electrons by the conventional surface trap can be made very small, and the change in the carrier concentration in the channel can be suppressed. Will be possible.

【0026】ところで図4は、GaAs系基板上に作製
したFETであって、本発明の空乏化したp型、n型ド
ーピング層14、13を有するFET(図2参照)と、
図3に示すように、本発明のようなp型、n型ドーピン
グ層を有しない従来構造のFETをそれぞれ用いた場合
における位相雑音特性の測定結果であり、図4中の実線
が本発明の構造のFET、一点鎖線が従来構造のFET
をそれぞれ示す。この場合の位相雑音は、誘電体共振器
を用いた発振回路にFETを搭載して評価を行い、発振
周波数は11GHzである。
FIG. 4 shows an FET fabricated on a GaAs-based substrate, the FET having the depleted p-type and n-type doping layers 14 and 13 of the present invention (see FIG. 2).
As shown in FIG. 3, the measurement results of the phase noise characteristics in the case where each of the FETs having the conventional structure having no p-type and n-type doping layers as in the present invention are used, and the solid line in FIG. Structured FET, dashed-dotted line is conventional structure FET
Are respectively shown. The phase noise in this case is evaluated by mounting an FET on an oscillation circuit using a dielectric resonator, and the oscillation frequency is 11 GHz.

【0027】尚、図3において、20は図2に示すGa
As基板10と同様のGaAs基板、21はイオン注入
領域であり、図2に示すイオン注入領域11と同様、G
aAs基板20の表面のゲート電極形成領域にマスクが
形成され、100keVに加速したSi+ が5×1013
cm-2のシートキャリア濃度で注入されてGaAs基板
20の表面20aから615Åを超える深さに及ぶイオ
ン注入領域21が形成されている。さらに、22はキャ
リアが走行するチャネル層であるn型ドーピング層であ
り、図2に示すn型ドーピング層12と同様、GaAs
基板20の表面20aから315Åの深さ位置に1×1
18cm-3の濃度でSiがドーピングされて厚さ300
Åに形成されており、23、24、25はそれぞれ図2
に示すソース電極15、ドレイン電極16、ゲート電極
17と同様のソース電極、ドレイン電極、ゲート電極で
ある。
In FIG. 3, reference numeral 20 denotes Ga shown in FIG.
A GaAs substrate similar to the As substrate 10 and 21 is an ion implantation region, similar to the ion implantation region 11 shown in FIG.
A mask is formed in the gate electrode forming region on the surface of the aAs substrate 20, and 5 × 10 13 of Si + accelerated to 100 keV is formed.
An ion implanted region 21 is implanted at a sheet carrier concentration of cm −2 and extends from the surface 20 a of the GaAs substrate 20 to a depth exceeding 615 °. Further, reference numeral 22 denotes an n-type doping layer which is a channel layer in which carriers travel, and, like the n-type doping layer 12 shown in FIG.
1 × 1 at a depth of 315 ° from the surface 20a of the substrate 20
Si doped at a concentration of 0 18 cm -3 and a thickness of 300
, And 23, 24 and 25 are respectively shown in FIG.
Are the same as the source electrode, the drain electrode 16, and the gate electrode 17 shown in FIG.

【0028】そして図4によれば、表面のp型ドーピン
グ層及びn型ドーピング層のない従来構造のFETを用
いた場合の離調周波数10KHzにおける位相雑音は−
90dBc/Hzであるのに対し、本発明のp型ドーピ
ング層14及びn型ドーピング層13を有する構造のF
ETを用いた場合の離調周波数10KHzにおける位相
雑音は−98dBc/Hzとなっており、本発明の構造
を有するFETの位相雑音特性における優位性が図4か
ら明白である。
According to FIG. 4, the phase noise at a detuning frequency of 10 KHz when a conventional FET having no p-type doping layer and n-type doping layer on the surface is used is −
90 dBc / Hz, whereas F of the structure having the p-type doping layer 14 and the n-type doping layer 13 of the present invention is
The phase noise at a detuning frequency of 10 KHz using ET is -98 dBc / Hz, and the superiority in the phase noise characteristic of the FET having the structure of the present invention is apparent from FIG.

【0029】また、ゲート耐圧はいずれの構造も10V
程度となり、ゲート耐圧特性に関する限り同等の結果と
なった。
The gate breakdown voltage of each structure is 10V.
As a result, the same result was obtained as far as the gate breakdown voltage characteristics were concerned.

【0030】従って、第1の実施形態によれば、空乏化
したp型及びn型ドーピング層14、13を表面近傍に
形成したため、これらp型、n型ドーピング層14、1
3の容量結合により、ゲート耐圧特性は従来構造と同等
に維持したまま、表面トラップでの電子の充放電による
チャネル中のキャリア濃度の変化を抑制することがで
き、表面特性を改善することが可能になる。
Therefore, according to the first embodiment, since the depleted p-type and n-type doping layers 14 and 13 are formed near the surface, these p-type and n-type doping layers 14 and 1 are formed.
By the capacitive coupling of No. 3, it is possible to suppress the change in the carrier concentration in the channel due to the charge and discharge of the electrons by the surface trap while maintaining the gate breakdown voltage characteristics equal to those of the conventional structure, thereby improving the surface characteristics. become.

【0031】さらに、FETのドレイン電流の不要な変
動を抑制して発振器の位相雑音特性の向上を図ることが
できる。
Further, unnecessary fluctuation of the drain current of the FET can be suppressed to improve the phase noise characteristic of the oscillator.

【0032】(第2の実施形態)この発明の第2の実施
形態について図5及び図6を参照して説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】断面図を示す図5において、30は半導体
基板であるGaAs基板、31はイオン注入領域、32
はキャリアが走行するチャネル層であるn型ドーピング
層、33はGaAs基板30中の基板表面近傍にn型ド
ーピング層32よりも上側に形成されたn型ドーピング
層、34はGaAs基板30中の基板表面近傍にn型ド
ーピング層33よりも上側に形成されたp型ドーピング
層、35及び36はAuGe/Ni/Au合金からなる
ソース電極及びドレイン電極、37はTi/Pt/Au
合金からなるゲート電極である。
In FIG. 5 showing a sectional view, 30 is a GaAs substrate as a semiconductor substrate, 31 is an ion implantation region, 32
Is an n-type doping layer which is a channel layer in which carriers travel, 33 is an n-type doping layer formed above the n-type doping layer 32 near the substrate surface in the GaAs substrate 30, and 34 is a substrate in the GaAs substrate 30 A p-type doping layer formed above the n-type doping layer 33 near the surface, 35 and 36 are source and drain electrodes made of AuGe / Ni / Au alloy, and 37 is Ti / Pt / Au
The gate electrode is made of an alloy.

【0034】このとき、n型ドーピング層33及びp型
ドーピング層34は、図2に示すn型、p型ドーピング
層13、14とは異なりいずれもデルタドープにより形
成されており、n型ドーピング層33は、GaAs基板
30の表面30aから200Åの深さ位置に4.5×1
11cm-2のシートキャリア濃度でSiがデルタドープ
されて形成され、p型ドーピング層34は、GaAs基
板30の表面30aから150Åの深さ位置に6×10
11cm-2のシートキャリア濃度でCがデルタドープされ
て形成されている。
At this time, the n-type doping layer 33 and the p-type doping layer 34 are formed by delta doping, unlike the n-type and p-type doping layers 13 and 14 shown in FIG. Is 4.5 × 1 at a depth of 200 ° from the surface 30 a of the GaAs substrate 30.
Si is delta-doped at a sheet carrier concentration of 0 11 cm -2 , and the p-type doping layer 34 is formed at a depth of 6 × 10 5 from the surface 30 a of the GaAs substrate 30 at a depth of 150 °.
C is delta-doped at a sheet carrier concentration of 11 cm -2 and formed.

【0035】ところで、イオン注入領域31は、図2の
イオン注入領域11と同様にして、GaAs基板30の
表面30aから615Åを超える深さに及んで形成され
ている。また、n型ドーピング層32も図2のn型ドー
ピング層12と同様の条件により厚さ300Åに形成さ
れている。但し、このときn型ドーピング層32はGa
As基板30の表面30aから300Åの深さ位置に形
成されており、図2のn型ドーピング層12よりも15
Å浅い位置に形成されている。
Incidentally, the ion implantation region 31 is formed to extend over a depth exceeding 615 ° from the surface 30a of the GaAs substrate 30, similarly to the ion implantation region 11 of FIG. Further, the n-type doping layer 32 is formed to a thickness of 300 ° under the same conditions as those of the n-type doping layer 12 in FIG. However, at this time, the n-type doping layer 32 is Ga
It is formed at a depth of 300 ° from the surface 30a of the As substrate 30 and is 15 nm deeper than the n-type doping layer 12 in FIG.
形成 It is formed at a shallow position.

【0036】そして、上記したp型ドーピング層34及
びn型ドーピング層33それぞれのキャリア濃度及び位
置の条件をポアソン方程式にあてはめると、p型ドーピ
ング層34及びn型ドーピング層33は共に完全に空乏
化していることがわかる。
When the above-mentioned conditions of the carrier concentration and the position of the p-type doping layer 34 and the n-type doping layer 33 are applied to the Poisson equation, both the p-type doping layer 34 and the n-type doping layer 33 are completely depleted. You can see that it is.

【0037】ところで図6は、図5に示す構造のFET
を用いた場合における位相雑音特性の測定結果であり、
このとき図4の場合の測定と同様に誘電体共振器を用い
た発振回路にFETを搭載して評価を行い、発振周波数
は11GHzである。
FIG. 6 shows an FET having the structure shown in FIG.
Is the measurement result of the phase noise characteristic when
At this time, similarly to the measurement in the case of FIG. 4, the evaluation is performed by mounting the FET on the oscillation circuit using the dielectric resonator, and the oscillation frequency is 11 GHz.

【0038】図6に示すように、離調周波数10KHz
における位相雑音は−102dBc/Hzとなってお
り、図4における従来構造のFET(図3参照)を用い
た場合の離調周波数10KHzにおける位相雑音が−9
0dBc/Hzであるのと比較しても明らかなように、
図5に示すFETを用いた場合の位相雑音特性は大幅に
改善されている。尚、図5に示すFETのゲート耐圧は
12V程度であり、図3に示す従来構造のゲート耐圧
(=10V)と比較しても、同等のゲート耐圧特性を維
持している。
As shown in FIG. 6, the detuning frequency is 10 KHz.
Is -102 dBc / Hz, and the phase noise at a detuning frequency of 10 KHz when the FET having the conventional structure shown in FIG. 4 (see FIG. 3) is used is -9.
As is clear from comparison with 0 dBc / Hz,
The phase noise characteristic when the FET shown in FIG. 5 is used is greatly improved. The gate breakdown voltage of the FET shown in FIG. 5 is about 12 V, and the same gate breakdown voltage characteristics are maintained as compared with the gate breakdown voltage (= 10 V) of the conventional structure shown in FIG.

【0039】従って、第2の実施形態によれば、空乏化
したp型及びn型ドーピング層34、33を表面近傍に
形成したため、上記した第1の実施形態と同等の効果を
得ることができるのは勿論のこと、p型、n型ドーピン
グ層34、33はそれぞれデルタドープにより形成して
いるため、せいぜい原子間距離程度でほとんど厚さがな
いに等しいp型、n型ドーピング層34、33を形成す
ることができ、FETのゲート・チャネル間の距離を小
さくすることが可能になり、FETの設計自由度の向上
を図ることができる。
Therefore, according to the second embodiment, since the depleted p-type and n-type doping layers 34 and 33 are formed in the vicinity of the surface, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Needless to say, since the p-type and n-type doping layers 34 and 33 are formed by delta doping, respectively, the p-type and n-type doping layers 34 and 33 are at most about the interatomic distance and have almost no thickness. Since the distance between the gate and the channel of the FET can be reduced, the degree of freedom in designing the FET can be improved.

【0040】(第3の実施形態)この発明をリセスゲー
ト構造のFETに適用した場合の第3の実施形態につい
て、図7を参照して説明する。
(Third Embodiment) A third embodiment in which the present invention is applied to an FET having a recess gate structure will be described with reference to FIG.

【0041】断面図を示す図7において、40は半導体
基板であるエピタキシャル成長によるGaAs基板、4
1はキャリアが走行するチャネル層であるn型ドーピン
グ層、42はGaAs基板40中の基板表面近傍にn型
ドーピング層41よりも上側に形成されたn型ドーピン
グ層、43はGaAs基板40中の基板表面近傍にn型
ドーピング層42よりも上側に形成されたp型ドーピン
グ層、44はGaAs基板40中の基板表面近傍に形成
されたn+ 層、45及び46はAuGe/Ni/Au合
金からなるソース電極及びドレイン電極、47はn+
44の中央部のリセスエッチングされた領域に形成され
たTi/Pt/Au合金からなるゲート電極である。
In FIG. 7 showing a sectional view, reference numeral 40 denotes a GaAs substrate by epitaxial growth, which is a semiconductor substrate;
1 is an n-type doping layer which is a channel layer in which carriers travel, 42 is an n-type doping layer formed above the n-type doping layer 41 near the substrate surface in the GaAs substrate 40, and 43 is a n-type doping layer in the GaAs substrate 40. A p-type doping layer formed above the n-type doping layer 42 near the substrate surface, 44 is an n + layer formed near the substrate surface in the GaAs substrate 40, and 45 and 46 are made of AuGe / Ni / Au alloy. A source electrode and a drain electrode 47 are gate electrodes made of a Ti / Pt / Au alloy formed in the recess-etched region at the center of the n + layer 44.

【0042】このとき、n型ドーピング層41はGaA
s基板40の表面40aから1115Åの深さ位置に1
×1018cm-3の濃度でSiがドーピングされて厚さ3
00Åに形成され、n+ 層44は、GaAs基板40中
の基板表面近傍にSiが5×1018cm-3の濃度でドー
ピングされて厚さ800Åに形成されている。
At this time, the n-type doping layer 41 is made of GaAs.
1 at a depth of 1115 ° from the surface 40a of the substrate 40
Si doped at a concentration of × 10 18 cm -3 and a thickness of 3
The n + layer 44 is formed at a thickness of 800 ° by doping Si at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 in the vicinity of the substrate surface in the GaAs substrate 40.

【0043】さらに、GaAs基板40の表面40aか
ら1000Åの深さ位置に2×10 18cm-3の濃度でS
iがドーピングされて厚さ15Åのn型ドーピング層4
2が形成され、GaAs基板40の表面40aから95
0Åの深さ位置に2×1018cm-3の濃度でCがドーピ
ングされて厚さ20Åのp型ドーピング層43が形成さ
れている。このとき、上記したp型ドーピング層43及
びn型ドーピング層42それぞれのキャリア濃度、厚さ
及び位置の条件をポアソン方程式にあてはめると、p型
ドーピング層43及びn型ドーピング層42は共に完全
に空乏化していることがわかる。
Further, the surface 40a of the GaAs substrate 40
2 × 10 at a depth of 1000 mm 18cm-3At the concentration of
i-doped layer 4 doped with i and having a thickness of 15 °
2 is formed, and 95% is formed from the surface 40a of the GaAs substrate 40.
2 × 10 at 0 ° depth18cm-3At a concentration of C
To form a p-type doping layer 43 having a thickness of 20 °.
Have been. At this time, the p-type doping layer 43 and the
Carrier concentration and thickness of the n-type doping layer 42
And the condition of the position to the Poisson equation, the p-type
Both the doping layer 43 and the n-type doping layer 42 are complete
It can be seen that depletion occurs.

【0044】従って、第3の実施形態のようなリセスゲ
ート構造のFETにおいても、上記した第1の実施形態
と同等の効果を得ることが可能である。
Therefore, even in the FET having the recess gate structure as in the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0045】なお、上記各実施形態では、半導体基板と
してGaAsを用いた場合について説明したが、基本的
に半導体基板はIII−V 族化合物であればよく、例えば
インジウム−リン(InP)やGaAs−AlGaAs
のヘテロ接合等であってもよい。
In each of the above embodiments, the case where GaAs is used as the semiconductor substrate has been described. However, basically, the semiconductor substrate may be a III-V compound, for example, indium-phosphorus (InP) or GaAs-type. AlGaAs
Heterojunction or the like.

【0046】また、上記各実施形態では、p型ドーピン
グ層14、34、43及びn型ドーピング層13、3
3、42がいずれも完全に空乏化している場合について
説明したが、少なくともp型ドーピング層14、34、
43が完全に空乏化していればよく、n型ドーピング層
13、33、42の空乏化が部分的であっても、上記し
た各実施形態と同等の効果を得ることが可能である。
In each of the above embodiments, the p-type doping layers 14, 34, 43 and the n-type doping layers 13, 3
3 and 42 are completely depleted, but at least the p-type doping layers 14, 34,
It is sufficient if 43 is completely depleted, and even if the n-type doping layers 13, 33, and 42 are partially depleted, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiments.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、空乏化
したp型ドーピング層及びn型ドーピング層を表面近傍
に形成したため、これらp型、n型ドーピング層の容量
結合により、例えばこの発明をFETに適用した場合、
FETのゲート耐圧特性は従来構造と同等に維持したま
ま、表面特性を改善することができ、更にこのようなF
ETを用いた発振器の位相雑音特性を向上することが可
能になる。
As described above, according to the present invention, the depleted p-type doping layer and the n-type doping layer are formed near the surface. When the invention is applied to an FET,
The surface characteristics can be improved while maintaining the gate breakdown voltage characteristics of the FET equal to those of the conventional structure.
It is possible to improve the phase noise characteristic of the oscillator using ET.

【0048】さらに、本発明によれば、p型ドーピング
層及びn型ドーピング層をデルタドープにより形成する
ため、ほとんど厚さがないp型、n型ドーピング層を形
成することができ、FETのゲート・チャネル間の距離
を小さくすることが可能になり、FETの設計自由度の
向上を図ることができる。
Further, according to the present invention, since the p-type doping layer and the n-type doping layer are formed by delta doping, p-type and n-type doping layers having almost no thickness can be formed. The distance between the channels can be reduced, and the degree of freedom in designing the FET can be improved.

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

【図1】この発明の実施形態の基本構造を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of an embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the first embodiment.

【図3】第1の実施形態と比較される比較例の断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view of a comparative example compared with the first embodiment.

【図4】第1の実施形態の特性を説明するための説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining characteristics of the first embodiment.

【図5】第2の実施形態の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the second embodiment.

【図6】第2の実施形態の特性を説明するための説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining characteristics of the second embodiment.

【図7】第3の実施形態の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10、30、40 GaAs基板(半導体基板) 2、12、32、41 n型ドーピング層(チャネル
層) 7、14、34、43 p型ドーピング層 8、13、33、42 n型ドーピング層
1, 10, 30, 40 GaAs substrate (semiconductor substrate) 2, 12, 32, 41 n-type doping layer (channel layer) 7, 14, 34, 43 p-type doping layer 8, 13, 33, 42 n-type doping layer

フロントページの続き (72)発明者 藤井 栄美 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Emi Fujii 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面近傍に、空乏化したp
型ドーピング層及びn型ドーピング層が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
1. A depleted p-type semiconductor is provided near a surface of a semiconductor substrate.
A semiconductor device comprising a type doping layer and an n-type doping layer.
【請求項2】 前記半導体基板にはチャネル層が形成さ
れており、前記p型ドーピング層及びn型ドーピング層
は、前記チャネル層よりも前記半導体基板の表面側に配
置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置。
2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a channel layer is formed on the semiconductor substrate, and the p-type doping layer and the n-type doping layer are disposed closer to the surface of the semiconductor substrate than the channel layer. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記p型ドーピング層及びn型ドーピン
グ層のうち、前記チャネル層と同じ導電型のドーピング
層が前記チャネル層寄りに配置されていることを特徴と
する請求項2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor according to claim 2, wherein, of the p-type doping layer and the n-type doping layer, a doping layer having the same conductivity type as the channel layer is disposed near the channel layer. apparatus.
【請求項4】 前記p型ドーピング層及びn型ドーピン
グ層が、デルタドープにより形成されていることを特徴
とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the p-type doping layer and the n-type doping layer are formed by delta doping.
【請求項5】 前記半導体基板が、III−V 族化合物か
ら成ることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is made of a group III-V compound.
【請求項6】 前記III−V 族化合物が、ガリウム−ヒ
素であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装
置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein said group III-V compound is gallium-arsenic.
JP26714697A 1997-09-30 1997-09-30 Semiconductor device Pending JPH11111730A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26714697A JPH11111730A (en) 1997-09-30 1997-09-30 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26714697A JPH11111730A (en) 1997-09-30 1997-09-30 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11111730A true JPH11111730A (en) 1999-04-23

Family

ID=17440732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26714697A Pending JPH11111730A (en) 1997-09-30 1997-09-30 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11111730A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005302861A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device using group iii-v nitride semiconductor
JP2007535138A (en) * 2004-02-05 2007-11-29 クリー インコーポレイテッド Nitride heterojunction transistor having charge transfer induced energy barrier and method of manufacturing the same
JP2008521248A (en) * 2004-11-23 2008-06-19 クリー インコーポレイテッド Nitride-based transistors and cap and / or inert layers of transistor structures and methods for their manufacture
US9035354B2 (en) 2004-02-05 2015-05-19 Cree, Inc. Heterojunction transistors having barrier layer bandgaps greater than channel layer bandgaps and related methods
CN114063322A (en) * 2020-07-31 2022-02-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and forming method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007535138A (en) * 2004-02-05 2007-11-29 クリー インコーポレイテッド Nitride heterojunction transistor having charge transfer induced energy barrier and method of manufacturing the same
US9035354B2 (en) 2004-02-05 2015-05-19 Cree, Inc. Heterojunction transistors having barrier layer bandgaps greater than channel layer bandgaps and related methods
JP2005302861A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device using group iii-v nitride semiconductor
JP2008521248A (en) * 2004-11-23 2008-06-19 クリー インコーポレイテッド Nitride-based transistors and cap and / or inert layers of transistor structures and methods for their manufacture
US9166033B2 (en) 2004-11-23 2015-10-20 Cree, Inc. Methods of passivating surfaces of wide bandgap semiconductor devices
CN114063322A (en) * 2020-07-31 2022-02-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and forming method thereof
CN114063322B (en) * 2020-07-31 2024-03-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and forming method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4471366A (en) Field effect transistor with high cut-off frequency and process for forming same
JP5325198B2 (en) Field effect transistor
KR100204688B1 (en) Heterojunction field effect transistor
JPS61184887A (en) Hetero junction apparatus
EP0334006A1 (en) Stacked channel heterojunction fet
US5949095A (en) Enhancement type MESFET
US4833517A (en) Theta device with improved base contact
US5493136A (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
EP1030371A1 (en) Field-effect transistor
EP0246641A2 (en) Heterojunction field-effect device
JPH11111730A (en) Semiconductor device
US20010042872A1 (en) Field-effect transistor and method for manufacturing the field effect transistor
KR950007361B1 (en) Field effect transistor
US5751029A (en) Field-effect semiconductor device having heterojunction
US4965645A (en) Saturable charge FET
JP2626198B2 (en) Field effect transistor
JP2811753B2 (en) Speed modulation type field effect transistor
US6015981A (en) Heterostructure field-effect transistors (HFETs') with high modulation effectivity
JP3010919B2 (en) Field effect type compound semiconductor device
EP1018769A2 (en) Semiconductor device with increased gate insulator lifetime
JP3304343B2 (en) Field effect transistor
JP3053862B2 (en) Semiconductor device
JP2530806B2 (en) Complementary logic structure
JP2503594B2 (en) Semiconductor integrated device and manufacturing method thereof
JPH1187368A (en) Field effect type semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040224

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02