JPH11150124A - Field effect transistor and its manufacture - Google Patents

Field effect transistor and its manufacture

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JPH11150124A
JPH11150124A JP3005898A JP3005898A JPH11150124A JP H11150124 A JPH11150124 A JP H11150124A JP 3005898 A JP3005898 A JP 3005898A JP 3005898 A JP3005898 A JP 3005898A JP H11150124 A JPH11150124 A JP H11150124A
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JP
Japan
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region
drain
gate electrode
conductivity type
source
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Application number
JP3005898A
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Japanese (ja)
Inventor
Misao Yoshimura
村 操 吉
Kazuya Nishibori
堀 一 弥 西
Yoshiaki Kitaura
浦 義 昭 北
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the length of a gate electrode of a field effect transistor without deteriorating IV characteristics of the transistor, by providing a second conductivity impurity region which is formed to cover the boundary of at least either one of a source region and a drain region having a first conductivity type and a semiconductor substrate and not to cross the gate electrode. SOLUTION: In a p-type pocket MESFET, p-type pocket regians 17 and 17 are respectively provided below a source regions 16a and part of a channel layer 12 and below a drain region 16b and another part of the layer 12, and a gate electrode 14 is formed on the channel region 12. In addition, a source electrode 18a and a drain electrode 18b are respectively formed on the source and the drain regions 16a and 16b. Since the pocket regions 17 and 17 are formed apart from the gate electrode 14, the regions 17 do not come close to each other, even when the length of the gate electrode 14 is reduced and, since holes generated by impact ionization are concentrated below the channel layer 12, the occurrence of a phenomenon in which the static characteristic of the MESFET is distorted is eliminated.

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
タおよびその製造方法に関する。さらに具体的には、本
発明は、高周波信号の信号処理に用いて好適な電界効果
トランジスタおよび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. More specifically, the present invention relates to a field-effect transistor suitable for signal processing of a high-frequency signal and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のマイクロ波を用いた無線通信技術
の発展はめざましい。その中でも特に移動体通信の市場
は大きく拡大している。GaAs基板上に形成したショ
ットキーゲート型電界効果トランジスタ(MEtal
SemiconductorField Effect
Transistor:MESFET)は、例えば、
L帯と呼ばれる周波数帯域、すなわち約1〜2GHz程
度の帯域を利用する移動体通信端末の高周波電力増幅器
に広く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, wireless communication technology using microwaves has been remarkably developed. In particular, the mobile communication market is expanding significantly. A Schottky gate field effect transistor (MEtal) formed on a GaAs substrate
Semiconductor Field Effect
Transistor: MESFET) is, for example,
It is widely used in high-frequency power amplifiers of mobile communication terminals using a frequency band called L band, that is, a band of about 1 to 2 GHz.

【0003】このような高周波電力増幅器は、複数のト
ランジスタと複数の受動素子とからなる。これらが同一
の半導体基板上に形成される場合は、マイクロ波用モノ
リシック集積回路(Monolithic Micro
wave Integrated Circuit:M
MlC)と呼ばれ、端末の小型化が可能となることか
ら、特に需要が大きい。
[0003] Such a high-frequency power amplifier comprises a plurality of transistors and a plurality of passive elements. When these are formed on the same semiconductor substrate, a monolithic integrated circuit for microwaves (Monolithic Microcircuit) is used.
wave Integrated Circuit: M
MlC), which is particularly in demand because it enables the miniaturization of terminals.

【0004】MESFETは、大きく分けて自己整合型
とリセス型とに分類される。自己整合型MESFETで
はソース抵抗が低く、従って相互コンダクタンスが高く
なるので、リセス型MESFETに比べて高い利得を得
ることができる。さらに、リセスエッチング等の不安定
なプロセスを必要とするリセス型MESFETと比べ
て、耐熱性ゲートを用いた自己整合型MESFETは、
しきい値電圧の制御性に優れ、ゲートバイアス電圧をゼ
ロもしくは正で動作させる単一正電源駆動の電力増幅器
が実現可能となるという特徴を有する。
[0004] MESFETs are roughly classified into a self-aligned type and a recessed type. In the self-aligned MESFET, the source resistance is low and the transconductance is high, so that a higher gain can be obtained as compared with the recessed MESFET. Furthermore, compared to a recess type MESFET that requires an unstable process such as recess etching, a self-aligned MESFET using a heat-resistant gate is
It has a feature that the controllability of the threshold voltage is excellent and a power amplifier driven by a single positive power supply that operates at a gate bias voltage of zero or positive can be realized.

【0005】これらの自己整合型やリセス型のMESF
ETでは、チャネル層の下部にp型埋め込み層を形成す
ることがよく行われる。図10は、p型埋め込み層を有
するMESFETの概略断面図である。同図において、
半絶縁性GaAs基板131の表面領域にチャネル領域
となるn型の動作層32が形成されており、この動作層
132上には動作層132とショットキー障壁を形成す
るゲート電極134が形成されている。またこのゲート
電極134に自己整合的にイオン注入することによりソ
ース領域136aおよびドレイン領域136bがGaA
s基板131に形成されている。そしてソース領域13
6aおよびドレイン領域136b上には各々ソース電極
138aおよびドレイン電極138bが形成されてい
る。また短チャネル効果を低減するために動作層132
の下部領域に動作層132の導電型とは逆の導電型のp
型埋め込み層133が設けられている。
These self-aligned and recessed MESFs
In ET, a p-type buried layer is often formed below a channel layer. FIG. 10 is a schematic sectional view of a MESFET having a p-type buried layer. In the figure,
An n-type operation layer 32 serving as a channel region is formed in a surface region of a semi-insulating GaAs substrate 131, and a gate electrode 134 for forming a Schottky barrier with the operation layer 132 is formed on the operation layer 132. I have. The source region 136a and the drain region 136b are made of GaAs by implanting ions into the gate electrode 134 in a self-aligned manner.
It is formed on the s substrate 131. And the source region 13
A source electrode 138a and a drain electrode 138b are formed on 6a and the drain region 136b, respectively. The operation layer 132 is used to reduce the short channel effect.
In the lower region of the active layer 132 has a conductivity type opposite to that of the operation layer 132.
A mold buried layer 133 is provided.

【0006】また、図11は、p型埋め込み層を有する
別のMESFETの概略断面図である。ここで、図10
に示したものと同一の部分には同一の符号を付して説明
を省略する。図11に示した例においては、ソース及び
ドレイン領域136a、136bと動作領域132との
間に、キャリア濃度が低い中間濃度層135、135が
それぞれ設けられている。
FIG. 11 is a schematic sectional view of another MESFET having a p-type buried layer. Here, FIG.
The same reference numerals are given to the same parts as those shown in FIG. In the example shown in FIG. 11, intermediate concentration layers 135 and 135 having a low carrier concentration are provided between the source and drain regions 136a and 136b and the operation region 132, respectively.

【0007】図10や図11に示したように、p型埋め
込み層133を設けることにより、キャリア濃度が高い
ソース・ドレイン領域間の基板電流を有効に抑制し、特
に1um以下のゲート長で観察されるショートチャネル
効果を低減することができる。なお、ゲート電極134
の両側には、自己整合的に製造するための側壁144、
144が設けられている。このようなp型埋め込みME
SFETは、1μm以下の短ゲートでも相互コンダクタ
ンスが低下せず、いわゆるスケーリング則によるMES
FETの性能向上を実現することができる。
As shown in FIGS. 10 and 11, the provision of the p-type buried layer 133 effectively suppresses the substrate current between the source / drain regions having a high carrier concentration, and is particularly observed with a gate length of 1 μm or less. Short channel effect can be reduced. Note that the gate electrode 134
Side walls 144 for self-aligned manufacturing,
144 are provided. Such a p-type embedded ME
In SFETs, the transconductance does not decrease even with a short gate of 1 μm or less.
It is possible to improve the performance of the FET.

【0008】しかし、これらのp埋め込み型MESFE
Tにおいては、微細化する際に問題となる短チャネル効
果を十分に低減することが可能となるが、インパクトイ
オン化で生じたホールが動作層132の下部に集まり静
特性に歪みが生じるという問題がある。このため、上記
MESFETを携帯情報端末の高周波電力増幅器に用い
る際、電力変換効率を大きくすることができず、また連
続通話時間は短くなり、携帯情報端末の高周波電力増幅
器に用いることができない。
However, these p-embedded MESFEs
At T, it is possible to sufficiently reduce the short channel effect, which is a problem in miniaturization, but there is a problem that holes generated by impact ionization gather at the lower portion of the operation layer 132 to cause distortion in static characteristics. is there. For this reason, when the MESFET is used for a high-frequency power amplifier of a portable information terminal, the power conversion efficiency cannot be increased, and the continuous talk time becomes short.

【0009】この点についてさらに詳細に説明すると以
下の如くである。すなわち、移動体通信端末では連続通
話時間(一次電池を交換せずに、または二次電池を充電
せずに通話できる時間)が長いことが大きな商品価値を
有する。端末の電源電圧はどのような電池を使用するか
で決まるので、連続通話時間を長くするためには電池の
改良もさることながら、回路の消費電流を低減すること
が必要である。そのためには、端末の中でも消費電流の
大きい高周波電力増幅器の消費電流を下げることが重要
である。例えば、簡易型携帯端末(Personal
Handy−phoneSystem:PHS)を例に
挙げると、高周波電力増幅器の電力変換効率が30%の
場合、PHSの出力電力は0.l8Wなので消費電力は
0.18W/0.3=0.6Wとなる。したがって高周
波電力増幅器の消費電流は、0.6W/3V=200m
Aとなる。ここでは電源電圧として3Vのリチウムイオ
ン2次電池を使った場合を仮定した。
This point will be described in more detail as follows. That is, in the mobile communication terminal, a long continuous talk time (a time during which a call can be made without replacing the primary battery or charging the secondary battery) has a great commercial value. Since the power supply voltage of the terminal is determined by the type of battery used, it is necessary to reduce the current consumption of the circuit while improving the battery, in order to extend the continuous talk time. For this purpose, it is important to reduce the current consumption of the high-frequency power amplifier that consumes a large amount of current among terminals. For example, a simplified portable terminal (Personal
Taking the Handy-phone System (PHS) as an example, when the power conversion efficiency of the high-frequency power amplifier is 30%, the output power of the PHS is 0.1%. Since it is 18 W, the power consumption is 0.18 W / 0.3 = 0.6 W. Therefore, the current consumption of the high-frequency power amplifier is 0.6 W / 3 V = 200 m
A. Here, it is assumed that a lithium ion secondary battery of 3 V is used as a power supply voltage.

【0010】もし、高周波電力増幅器の電力変換効率が
50%になれば、同様の計算によりその消費電流は12
0mAとなる。つまり、高周波電力増幅器の消費電流は
80mA低減されることになる。PHS全体の消費電流
を約800mAとすると、PHS全体の消費電流として
も1割低減されることになる。この効果はそのまま、端
末の連続通話時間の延長となって現われる。
If the power conversion efficiency of the high-frequency power amplifier becomes 50%, the current consumption becomes 12
It becomes 0 mA. That is, the current consumption of the high-frequency power amplifier is reduced by 80 mA. Assuming that the current consumption of the entire PHS is about 800 mA, the current consumption of the entire PHS is also reduced by 10%. This effect appears as an extension of the continuous talk time of the terminal.

【0011】このような高周波電力増幅器の電力変換効
率はそこに使用されているトランジスタ、特に多段増幅
の場合は最終段で使用されるトランジスタの電力変換効
率でほとんど決定される。トランジスタの電力変換効率
ではドレイン効率と呼ばれる指標が一般的に用いられて
いる。ドレイン効率μdは、μd=Pout/PDCと
表わされる。ここでPDCは消費電力、Poutは出力
電力である。この式から明らかなように、トランジスタ
のドレイン効率を向上させるためには消費電力、したが
って、消費電流を低減することが重要となる。
The power conversion efficiency of such a high-frequency power amplifier is almost determined by the power conversion efficiency of the transistor used therein, especially in the case of multistage amplification, the transistor used in the last stage. An index called drain efficiency is generally used for the power conversion efficiency of a transistor. The drain efficiency μd is expressed as μd = Pout / PDC. Here, PDC is power consumption, and Pout is output power. As is apparent from this equation, it is important to reduce the power consumption and, therefore, the current consumption in order to improve the drain efficiency of the transistor.

【0012】我々の最近の研究で、p埋め込み型MES
FETはこの消費電流が大きいために、携帯端末の連続
通話時間を長くすることができないという問題があるこ
とがわかった。p型埋め込みMESFETの消費電流が
大きくなるという問題を調べた結果、電流・電圧特性に
キンクが現われることが原因であることがわかった。M
ESFETの飽和領域では、ドレイン電圧に対して、ド
レイン電流はほぼ一定に推移する。「キンク」とは、こ
のドレイン電流が一時的な増加を示すことである。この
ようなキンクは、ドレインコンダクタンスにおいてはピ
ークとなって現れる。p型埋め込みMESFETにおい
て、このようなキンクが現われることは計算機シミュレ
ーションにより既に報告されており(M.R・Wils
on,P.Zdebel,P.Wennekers,a
nd R.Anholt,inProc.IEEE G
aAs lC Symposium,p.109,19
95)、チャネル下部のp型埋め込み層にインパクトイ
オン化で生成されたホールが蓄積し、寄生バイポーラ効
果を生ずることが原因であると言われている。このキン
クが電力増幅器の高効率化の障害となる。p型埋め込み
MESFETでは、キンクは典型的な場合として5V付
近に現われ、消費電流が急激に増大する。このような消
費電流の増大が高周波電力増幅器の高効率化の大きな障
害となっている。
[0012] In our recent work, a p-embedded MES
Since the FET consumes a large amount of current, it has been found that there is a problem that the continuous talk time of the portable terminal cannot be extended. As a result of examining the problem that the current consumption of the p-type buried MESFET becomes large, it was found that the problem was caused by the appearance of kink in the current-voltage characteristics. M
In the saturation region of the ESFET, the drain current changes substantially constant with respect to the drain voltage. "Kink" means that this drain current shows a temporary increase. Such a kink appears as a peak in the drain conductance. The appearance of such a kink in a p-type embedded MESFET has already been reported by computer simulation (MR Wils).
on, p. Zdebel, P .; Wennekers, a
nd R.N. Anholt, in Proc. IEEE G
aAs IC Symposium, p. 109, 19
95) It is said that this is caused by the fact that holes generated by impact ionization accumulate in the p-type buried layer below the channel to cause a parasitic bipolar effect. This kink hinders the high efficiency of the power amplifier. In a p-type buried MESFET, the kink typically appears around 5 V, and the current consumption increases sharply. Such an increase in current consumption has become a major obstacle to increasing the efficiency of the high-frequency power amplifier.

【0013】また、p埋め込み型MESFETでは、線
形性が劣化して歪みを発生し、線形性が要求されるデジ
タル変調には不向きであるという問題もあった。
In addition, the p-embedded MESFET has a problem that the linearity is deteriorated and distortion occurs, which is not suitable for digital modulation requiring linearity.

【0014】そこで図12に示すようにソース領域13
6aおよびドレイン領域136bの周囲にのみポテンシ
ャルバリアとなるp層137を設けた構造(pポケット
構造とも言う)が提案されている(特開昭61−559
73号公報参照)。
Therefore, as shown in FIG.
A structure in which a p-layer 137 serving as a potential barrier is provided only around the periphery of the drain region 136b and the drain region 136b (also referred to as a p-pocket structure) has been proposed (JP-A-61-559).
No. 73).

【0015】また、図13に示したように、ソース及び
ドレイン領域136a、136bと動作領域132との
間に、両者の中間的なキャリア濃度を有する中間濃度層
(以下、「中間領域」と称する)135、135がそれ
ぞれ設けられているpポケット型MESFETも提案さ
れている。
As shown in FIG. 13, an intermediate concentration layer having an intermediate carrier concentration between the source / drain regions 136a and 136b and the operation region 132 (hereinafter referred to as an "intermediate region"). ) 135 and 135 are also provided, respectively.

【0016】これらのpポケット型MESFETにおい
ては、チャネル下部にはp型領域が形成されず、高濃度
ソース・ドレイン層の下部にのみpポケット領域13
7、137が設けられている(米国特許第4,636,
822号)。このpポケット領域137は、図13に示
したように、ゲート電極134に対して自己整合的に形
成される場合が多い。これらのpポケット型MESFE
Tは、p型埋め込みMESFETの長所を継承してお
り、同様に短チャネル効果を抑制することができる。
In these p-pocket MESFETs, no p-type region is formed under the channel, and the p-pocket region 13 is formed only under the high concentration source / drain layers.
7, 137 (US Pat. No. 4,636,636).
822). The p pocket region 137 is often formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 134 as shown in FIG. These p-pocket type MESFE
T inherits the advantages of the p-type buried MESFET and can similarly suppress the short channel effect.

【0017】さらに、本発明者らが以前に発明したpポ
ケット型MESFETを用いた高周波電力増幅器ではp
型埋め込みMESFETと比較して、消費電流が低減す
ることができる。この発明については、特願平8−26
4012号,特願平9−060878号,特願平9−2
01153号の各明細書に詳細が説明されている。
Further, in the high frequency power amplifier using the p-pocket type MESFET invented by the present inventors, p
The current consumption can be reduced as compared with the embedded MESFET. This invention is disclosed in Japanese Patent Application No. 8-26.
No. 4012, Japanese Patent Application No. 9-060878, Japanese Patent Application No. 9-2
The details are described in the respective specifications of 01153.

【0018】すなわち、図12や図13に示したよう
に、pポケット型MESFETではチャネル領域の下に
p型層が存在しないため、チャネルの下部にホールが蓄
積してキンクの発生原因となるような問題が生じない。
従って、トランジスタの線形性が向上する。言い替える
と、一定の線形基準で定義したpポケット型MESFE
Tのドレイン効率は約50%であり、p型埋め込みME
SFETの30%と比べて大幅に向上する。その結果と
して、pポケットMESFETを使用した高周波電力増
幅器を用いた移動体端末は従来よりも長い連続通話時間
を示し、その商品価値も従来より高くなる。
That is, as shown in FIGS. 12 and 13, since the p-pocket type MESFET does not have a p-type layer under the channel region, holes accumulate below the channel to cause kink. Problem does not occur.
Therefore, the linearity of the transistor is improved. In other words, a p-pocket type MESFE defined on a certain linear basis
The drain efficiency of T is about 50%, and the p-type buried ME
Significantly improved compared to 30% of SFET. As a result, a mobile terminal using a high-frequency power amplifier using a p-pocket MESFET has a longer continuous talk time than before, and its commercial value is higher than before.

【0019】すなわち、pポケット型MESFETは移
動体通信端末等で使用される高周波線形電力増幅器に応
用した場合に優れた特性を示す。
That is, the p-pocket type MESFET exhibits excellent characteristics when applied to a high frequency linear power amplifier used in a mobile communication terminal or the like.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図12や図1
3に示したような従来のpポケット型MESFETは、
1μm以上の長ゲートにおいて、短チャネル効果を低減
しつつ静特性に歪みの生じない理想的な構造である一
方、1μm以下の短ゲート領域への微細化に伴って、p
ポケット領域137が不純物注入層136a,136b
の活性化のための熱処理で動作層132の下部に拡散す
る影響を顕著に受けるようになり、図・や図・・に示す
p型埋め込みMESFETの構造に近づく。このため図
10や図11のp埋め込み型FETの場合と同様にイン
パクトイオン化で生じたホールが、動作層132の下部
に集まり、静特性にひずみが生じるという問題があっ
た。なお、このとき、しきい値電圧が正側にシフトする
逆短チャネル効果を生じる問題も発生する。
However, FIG. 12 and FIG.
The conventional p-pocket type MESFET as shown in FIG.
For a long gate of 1 μm or more, the ideal structure is such that the static characteristics are not distorted while reducing the short channel effect.
The pocket region 137 includes the impurity implantation layers 136a and 136b.
Is significantly affected by the heat treatment for activation of the active layer 132, and approaches the structure of the p-type buried MESFET shown in FIG. For this reason, similarly to the case of the p-buried type FET of FIGS. 10 and 11, holes generated by impact ionization gather at the lower portion of the operation layer 132, causing a problem that static characteristics are distorted. At this time, there is also a problem that an inverse short channel effect in which the threshold voltage shifts to the positive side occurs.

【0021】さらに、本発明者は、従来のpポケット型
を従来よりもより高い周波数に応用しようとすると新た
な問題が生ずることを知得した。すなわち、前述したよ
うに、pポケット型MESFETは移動体通信端末等の
高周波線形電力増幅器に応用した場合に優れた特性を示
す。特にL帯、すなわち約1〜2GHz程度の帯域では
Lg=0.8umのpポケット型MESFETの遮断周
波数ftは、20〜30GHzであり、十分な利得が得
られる。
Further, the present inventor has found that a new problem arises when the conventional p-pocket type is applied to a higher frequency than the conventional one. That is, as described above, the p-pocket type MESFET exhibits excellent characteristics when applied to a high-frequency linear power amplifier such as a mobile communication terminal. In particular, in the L band, that is, in the band of about 1 to 2 GHz, the cutoff frequency ft of the p-pocket type MESFET of Lg = 0.8 μm is 20 to 30 GHz, and a sufficient gain can be obtained.

【0022】しかしながら、より周波数の高い準ミリ
波、すなわち5〜30GHz程度の高い周波数帯域に応
用するために、従来のpポケット型MESFETをその
まま短ゲート化すると問題を生ずることが分かった。
However, it has been found that a problem arises when the conventional p-pocket type MESFET is shortened as it is in order to apply it to a quasi-millimeter wave having a higher frequency, that is, a high frequency band of about 5 to 30 GHz.

【0023】図14は、従来のpポケット型MESFE
Tのゲート長を短縮した場合に得られるIV特性を表す
グラフ図である。すなわち、同図はMESFETのドレ
イン電圧に対するドレイン電流の関係を表すIV特性図
である。同図から明らかなように、このMESFET
は、ドレインコンダクタンスが大きく、いわゆる「ピン
チオフ特性」が劣化して、電力増幅器としては適さな
い。
FIG. 14 shows a conventional p-pocket type MESFE.
FIG. 9 is a graph showing IV characteristics obtained when the gate length of T is reduced. That is, this figure is an IV characteristic diagram showing the relationship between the drain voltage and the drain voltage of the MESFET. As is apparent from FIG.
Is not suitable as a power amplifier because of its large drain conductance and deterioration of the so-called "pinch-off characteristic".

【0024】一方、チャネルを薄層化することも対策の
ひとつである。しかしながら、パワー用としては、チャ
ネルを薄層化するとインパクトイオン化が大きくなり、
線形性を損なうという問題を生ずる。
On the other hand, making the channel thinner is one of the measures. However, for power, impact ionization increases when the channel is made thinner,
This causes a problem that linearity is impaired.

【0025】以上説明したように、従来よりも高い周波
数帯である準ミリ波帯などに適用するために、pポケッ
ト型MESFETのゲート長を単純に短くすると、ドレ
インコンダクタンスが増大し、ピンチオフ特性も劣化す
るという問題があった。
As described above, if the gate length of a p-pocket type MESFET is simply shortened in order to apply to a quasi-millimeter wave band which is a higher frequency band than the conventional one, the drain conductance increases and the pinch-off characteristics also increase. There was a problem of deterioration.

【0026】本発明は、かかる問題点の認識に基づいて
なされたものである。すなわち、その目的は、従来のp
ポケット型MESFETの構造を修正し、IV特性を劣
化させずに短ゲート化を実現することができる電界効果
トランジスタおよびその製造方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made based on the recognition of such a problem. That is, the purpose is
An object of the present invention is to provide a field-effect transistor which can modify the structure of a pocket type MESFET and can realize a short gate without deteriorating IV characteristics, and a method for manufacturing the same.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明による電界効果ト
ランジスタは、半導体基板に形成された第1導電型のチ
ャネル領域と、このチャネル領域上に形成されたゲート
電極と、この電極の両側の前記半導体基板の領域に前記
ゲート電極に隣接するように形成された第1導電型の半
導体領域と、前記ゲート電極の両側の前記半導体基板の
領域に、前記半導体領域に隣接して形成され、前記半導
体領域よりも不純物濃度の高い第1電導型のソース領域
およびドレイン領域と、前記ソース領域およびドレイン
領域のうち少なくとも一方の領域と前記半導体基板との
境界面を被いかつ前記ゲート電極と交差しないように形
成された、前記第1導電型と異なる第2導電型の不純物
領域と、を備えていることを特徴とし、p型ポケット領
域がゲート電極から離れて形成されているために、静特
性に歪みを生ずることなく、短チャネル効果を効果的に
抑制することができる。
A field effect transistor according to the present invention comprises a first conductivity type channel region formed on a semiconductor substrate, a gate electrode formed on the channel region, and a gate electrode formed on both sides of the electrode. A first conductivity type semiconductor region formed adjacent to the gate electrode in a region of the semiconductor substrate; and a semiconductor region formed adjacent to the semiconductor region in regions of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A first conductivity type source region and a drain region having a higher impurity concentration than a region, and a boundary surface between at least one of the source region and the drain region and the semiconductor substrate and not crossing the gate electrode. And an impurity region of a second conductivity type different from the first conductivity type formed, wherein the p-type pocket region is a gate electrode. Since it is formed separately, without causing distortion in static characteristics, it is possible to effectively suppress the short channel effect.

【0028】また、本発明による電界効果トランジスタ
は、半導体基板の表面に形成された第1導電型のチャネ
ル領域と、前記半導体基板の表面において前記チャネル
領域の両側にそれぞれ隣接して形成され、前記チャネル
領域よりも高いキャリア濃度を有する第1導電型の第1
の中間領域及び第2の中間領域と、前記半導体基板の表
面において前記第1の中間領域に隣接して前記チャネル
領域の反対側に形成され、前記第1の中間領域よりも高
いキャリア濃度を有する第1導電型のソース領域と、前
記半導体基板の表面において前記第2の中間領域に隣接
して前記チャネル領域の反対側に形成され、前記第1の
中間領域よりも高いキャリア濃度を有する第1導電型の
ドレイン領域と、前記第1の中間領域と前記ソース領域
との下部に隣接して形成された第2導電型の第1のポケ
ット領域と、前記第2の中間領域と前記ドレイン領域と
の下部に隣接して形成された第2導電型の第2のポケッ
ト領域と、を備え、前記第1のポケット領域と前記第2
のポケット領域との間隔は、前記第1の中間領域と前記
第2の中間領域との間隔よりも大なるものとして構成さ
れていることを特徴とし、ゲート長を短縮しても、ピン
チ・オフ特性が良好で、IV特性にキンクを生じず、且
つ短チャネル効果も効果的に抑制された電界効果トラン
ジスタを提供することができる。
The field-effect transistor according to the present invention is formed so as to be adjacent to both sides of the channel region on the surface of the semiconductor substrate and a first conductivity type channel region formed on the surface of the semiconductor substrate. A first conductive type first having a higher carrier concentration than the channel region;
And a second intermediate region formed on the surface of the semiconductor substrate and adjacent to the first intermediate region on the opposite side of the channel region, and having a higher carrier concentration than the first intermediate region. A source region of a first conductivity type and a first region formed on the surface of the semiconductor substrate, adjacent to the second intermediate region and opposite to the channel region, and having a higher carrier concentration than the first intermediate region. A drain region of a conductivity type, a first pocket region of a second conductivity type formed adjacent to a lower portion of the first intermediate region and the source region, and the second intermediate region and the drain region. A second pocket region of a second conductivity type formed adjacent to a lower portion of the first pocket region and the second pocket region.
The distance between the first intermediate region and the second intermediate region is larger than the distance between the first intermediate region and the second intermediate region. It is possible to provide a field-effect transistor having good characteristics, no kink in the IV characteristics, and an effective suppression of a short-channel effect.

【0029】ここで、前記ソース領域と前記ドレイン領
域との間隔は、1.4μm以上であり、前記第1の中間
領域と前記第2の中間領域との間隔は、0.5μm以下
であり、前記第1のポケット領域と前記第2のポケット
領域との間隔は、0.6μm以上とすることにより、準
ミリ波帯における電力増幅素子として好適な電界効果ト
ランジスタを実現することができる。
Here, the distance between the source region and the drain region is at least 1.4 μm, the distance between the first intermediate region and the second intermediate region is at most 0.5 μm, By setting the distance between the first pocket region and the second pocket region to be 0.6 μm or more, a field effect transistor suitable as a power amplifying element in a quasi-millimeter wave band can be realized.

【0030】一方、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法は、半導体基板に第1導電型のチャネル領域を形
成する工程と、前記チャネル領域上にゲート電極を形成
する工程と、前記ゲート電極の側部にのみ第1の絶縁膜
を形成する工程と、前記ゲート電極および前記第1の絶
縁膜をマスクにしてイオン注入することにより前記第1
導電型と異なる第2導電型のポケット領域を形成する工
程と、前記第1の絶縁膜を除去した後、前記ゲート電極
の側部にのみ、前記第1の絶縁膜より膜厚の厚い第2の
絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極および前記第
2の絶縁膜をマスクにしてイオン注入することにより前
記不純物層より浅い第1導電型のソース領域およびドレ
イン領域を形成する工程と、前記ソース領域およびドレ
イン領域上にソース電極およびドレイン電極を形成する
工程と、を備えたことを特徴とし、ソース・ドレイン領
域やpポケット領域などを自己整合的に形成することが
できる。
On the other hand, a method of manufacturing a field-effect transistor according to the present invention includes a step of forming a first conductivity type channel region in a semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode on the channel region, Forming a first insulating film only in the portion, and performing ion implantation using the gate electrode and the first insulating film as a mask.
Forming a pocket region of a second conductivity type different from the conductivity type, and removing the first insulating film, and then forming only a second portion thicker than the first insulating film only on a side portion of the gate electrode. Forming a first conductive type source region and a drain region shallower than the impurity layer by performing ion implantation using the gate electrode and the second insulating film as a mask; Forming a source electrode and a drain electrode on the source region and the drain region. The source / drain region and the p-pocket region can be formed in a self-aligned manner.

【0031】さらに、前記第1の絶縁膜を形成する前
か、または前記第1の絶縁膜を除去した直後にイオン注
入することにより前記ソース領域およびドレイン領域よ
りも浅くかつ不純物濃度の低い第1導電型の導電層を形
成することにより、中間領域を自己整合的に形成するこ
とができる。
Further, by ion-implanting before forming the first insulating film or immediately after removing the first insulating film, the first insulating film is shallower than the source region and the drain region and has a lower impurity concentration. By forming the conductive type conductive layer, the intermediate region can be formed in a self-aligned manner.

【0032】一方、第1の絶縁膜を用いてまず、ソース
・ドレイン領域を自己整合的に形成し、その後に第1の
絶縁膜よりも薄い第2の絶縁膜を形成して、pポケット
領域を自己整合的に形成するようにしても良い。
On the other hand, first, a source / drain region is formed in a self-aligned manner by using the first insulating film, and then a second insulating film thinner than the first insulating film is formed to form a p-pocket region. May be formed in a self-aligned manner.

【0033】さらに、半導体基板に第1導電型のチャネ
ル領域と前記チャネル領域よりも不純物濃度の高い第1
導電型のソース領域およびドレイン領域を選択的に形成
する工程と、前記チャネル領域上にゲート電極を選択的
に形成する工程と、前記ゲート電極をマスクにしてイオ
ン注入することにより前記チャネル領域よりも不純物濃
度が高く、前記ソース領域およびドレイン領域よりも不
純物濃度が低い第1導電型の中間領域を選択的に形成す
る工程と、前記ゲート電極の側部にのみ、第1の絶縁膜
を選択的に形成する工程と、前記ゲート電極および前記
第1の絶縁膜をマスクにしてイオン注入することにより
前記半導体基板の内部に第2導電型のポケット領域を選
択的に形成する工程と、前記ソース領域およびドレイン
領域上にソース電極およびドレイン電極を選択的に形成
する工程と、を備えたことを特徴としても良く、ソース
・ドレイン領域の間隔が大きい場合においても、側壁を
用いることなく、本発明の電界効果トランジスタを製造
することができる。
Further, a first conductivity type channel region and a first impurity region having a higher impurity concentration than the channel region are formed in the semiconductor substrate.
Selectively forming conductive type source and drain regions, selectively forming a gate electrode on the channel region, and performing ion implantation using the gate electrode as a mask to perform ion implantation. Selectively forming an intermediate region of a first conductivity type having a high impurity concentration and a lower impurity concentration than the source region and the drain region; and selectively forming a first insulating film only on a side portion of the gate electrode. Forming a second conductivity type pocket region inside the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and the first insulating film as a mask; and forming the source region. And a step of selectively forming a source electrode and a drain electrode on the drain region. When septum is greater, without using the sidewall, it is possible to manufacture a field-effect transistor of the present invention.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】本発明者による独自の検討の結
果、p型ポケット領域とゲート電極とを離して配置する
ことにより、静特性に歪みが生ずることなく、短チャネ
ル効果を効果的に抑制することができることが分かっ
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a result of an independent study by the present inventors, it has been found that by arranging a p-type pocket region and a gate electrode apart from each other, a short channel effect can be effectively suppressed without distortion occurring in static characteristics. I found that I could do it.

【0035】さらに、その最適な構造について詳細に検
討した結果、pポケット型MESFETの諸特性は、そ
の中間濃度領域と、p型ポケット領域と、ソース・ドレ
イン領域との位置関係に大きく依存することが判明し
た。すなわち、IV特性を劣化させることなく、ゲート
長を短縮して従来よりも周波数の高い準ミリ波帯などの
高周波帯において使用するためには、トランジスタのゲ
ート長を短縮するだけでなく、ソース・ドレイン領域間
の距離と、中間濃度領域の長さと、p型ポケット領域間
の距離とをそれぞれ独特の範囲に設定する必要があるこ
とを知得するに至った。
Further, as a result of a detailed study of the optimum structure, it has been found that the characteristics of the p-pocket type MESFET greatly depend on the positional relationship between the intermediate concentration region, the p-type pocket region, and the source / drain regions. There was found. That is, in order to shorten the gate length and use it in a high frequency band such as a quasi-millimeter wave band having a higher frequency than before without deteriorating the IV characteristics, it is necessary to not only shorten the gate length of the transistor but also reduce It has been found that it is necessary to set the distance between the drain regions, the length of the intermediate concentration region, and the distance between the p-type pocket regions to respective unique ranges.

【0036】以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0037】図1は、本発明によるpポケット型MES
FETの概略断面図である。すなわち、FET10A
は、半絶縁性ガリウム砒素(GaAs)基板11の上に
形成されたn+型ソース領域16aと、n型チャネル1
2と、n+型ドレイン領域16bとを有する。ここで、
チャネル層12のキャリア濃度は、例えば、2×1017
cm-3とすることができる。また、ソース・ドレイン領
域16a、16bのキャリア濃度としては、例えば、2
×1018cm-3とすることができる。
FIG. 1 shows a p-pocket type MES according to the present invention.
It is a schematic sectional drawing of FET. That is, the FET 10A
Is an n + -type source region 16a formed on a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate 11;
2 and an n + -type drain region 16b. here,
The carrier concentration of the channel layer 12 is, for example, 2 × 10 17
cm −3 . The carrier concentration of the source / drain regions 16a and 16b is, for example, 2
× 10 18 cm -3 .

【0038】ソース・ドレイン領域16a、16bとチ
ャネル層12の下には、それぞれ両者にまたがるように
してp型ポケット領域17、17が設けられている。p
型ポケット領域のキャリア濃度は、例えば、4×1016
cm-3とすることができる。また、チャネル12の上に
は、ゲート電極14が形成され、ソース・ドレイン領域
の上には、それぞれソース電極18a、ドレイン電極1
8bが形成されている。さらに、FET10Aの表面
は、図示しない保護膜などにより覆われているようにし
ても良い。
Under the source / drain regions 16a, 16b and the channel layer 12, p-type pocket regions 17, 17 are provided so as to extend over both. p
The carrier concentration in the mold pocket region is, for example, 4 × 10 16
cm −3 . A gate electrode 14 is formed on the channel 12, and a source electrode 18a and a drain electrode 1 are formed on the source / drain regions, respectively.
8b are formed. Further, the surface of the FET 10A may be covered with a protective film or the like (not shown).

【0039】本発明の電界効果トランジスタ10Aにお
いては、p型ポケット領域17、17がゲート電極14
から離れて形成されているため、静特性に歪みが生じ
ず、良好な性能を得ることができる。すなわち、本発明
によればp型ポケット領域をゲート電極から離して配置
するので、ゲート長を短縮してもp型ポケット領域1
7、17同士が互いに接近しすぎることがない。その結
果として、ゲート長を短縮しても、図10や図11に示
したような従来のp型埋め込み層の構造で問題となる、
インパクトイオン化で生じたホールがチャネル層12の
下部に集まり静特性に歪みを生じさせるという現象を解
消することができる。
In the field effect transistor 10 A of the present invention, the p-type pocket regions 17
, The static characteristics are not distorted, and good performance can be obtained. That is, according to the present invention, since the p-type pocket region is arranged apart from the gate electrode, even if the gate length is reduced, the p-type pocket region 1
7, 7 do not come too close to each other. As a result, even if the gate length is shortened, a problem occurs in the structure of the conventional p-type buried layer as shown in FIGS.
It is possible to eliminate the phenomenon that holes generated by impact ionization gather at the lower portion of the channel layer 12 to cause distortion in static characteristics.

【0040】なお、上記実施の形態においてはp型の不
純物層10はソースおよびドレイン領域の両方に形成し
たがどちらか一方の側のみに形成しても良い。
In the above embodiment, the p-type impurity layer 10 is formed on both the source and drain regions, but may be formed on only one of the source and drain regions.

【0041】図1に示した構成に基づき、さらに詳細な
検討を行った結果、本発明者は、pポケット型MESF
ETを準ミリ波の周波数帯において応用するためには、
FETを構成する各層の間隔や寸法にそれぞれ独自の最
適値が生ずることを見出した。そして、この知見に基づ
き、各層が独特な位置関係で配置されている独特の構成
を有するpポケット型MESFETを発明するに至っ
た。次に、このFETについて説明する。
As a result of further detailed examination based on the configuration shown in FIG. 1, the present inventor found that the p-pocket type MESF
To apply ET in the quasi-millimeter wave frequency band,
It has been found that each of the layers constituting the FET has its own optimum value for the spacing and dimensions. Based on this finding, the inventors have invented a p-pocket type MESFET having a unique configuration in which each layer is arranged in a unique positional relationship. Next, this FET will be described.

【0042】図2は、本発明による第2のpポケット型
MESFETの概略断面図である。すなわち、FET1
0Bは、半絶縁性ガリウム砒素(GaAs)基板11の
上に、形成されたn+型ソース領域16aと、n型チャ
ネル12と、n+型ドレイン領域16bとを有する。チ
ャネル領域12とソース・ドレイン領域との間には、両
者の中間的なキャリア濃度を有するn型の中間領域1
5、15が設けられている。ここで、チャネル層12の
キャリア濃度は、例えば、2×1017cm-3とすること
ができる。また、ソース・ドレイン領域16a、16b
のキャリア濃度としては、例えば、2×1018cm-3
することができる。中間領域15、15のキャリア濃度
としては、例えば、1×1018cm-3とすることができ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a second p-pocket type MESFET according to the present invention. That is, FET1
OB has an n + -type source region 16a, an n-type channel 12, and an n + -type drain region 16b formed on a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate 11. An n-type intermediate region 1 having a carrier concentration intermediate between the channel region 12 and the source / drain region.
5 and 15 are provided. Here, the carrier concentration of the channel layer 12 can be, for example, 2 × 10 17 cm −3 . The source / drain regions 16a, 16b
Can be, for example, 2 × 10 18 cm −3 . The carrier concentration of the intermediate regions 15, 15 can be, for example, 1 × 10 18 cm −3 .

【0043】ソース・ドレイン領域16a、16bと中
間領域15、15の下には、それぞれ両者にまたがるよ
うにしてp型ポケット領域17、17が設けられてい
る。p型ポケット領域のキャリア濃度は、例えば、4×
1016cm-3とすることができる。
Under the source / drain regions 16a and 16b and the intermediate regions 15 and 15, p-type pocket regions 17 and 17 are provided so as to extend over both. The carrier concentration of the p-type pocket region is, for example, 4 ×
It can be 10 16 cm -3 .

【0044】また、チャネル12の上には、ゲート電極
14が形成され、ソース・ドレイン領域の上には、それ
ぞれソース電極18a、ドレイン電極18bが形成され
ている。さらに、FET10Bの表面は、図示しない保
護膜などにより覆われているようにしても良い。
A gate electrode 14 is formed on the channel 12, and a source electrode 18a and a drain electrode 18b are formed on the source / drain regions, respectively. Further, the surface of the FET 10B may be covered with a not-shown protective film or the like.

【0045】ここで、FET10BのMESFETのゲ
ート長Lgに関して説明すると、ゲート長を短縮するこ
とにより、ゲート容量が減少して利得が向上するととも
に、キャリアのドリフト速度が向上し、相互コンダクタ
ンスgmも向上する。さらに具体的には、例えば、ワイ
アレスLAN(Local Area Networ
k)のように従来よりも周波数が高い「準ミリ波」、す
なわち5〜30GHz程度の高い周波数帯域に応用する
場合について例示する。応用周波数が高くなると、その
ままでは利得が下がるため、通常はゲート長を短縮し、
ゲート容量を低減し、また相互コンダクタンスを増加さ
せて利得を改善する必要が生ずる。ここで、簡単のため
に、遮断周波数ftに注目して具体的数値により説明す
る。実際は安定性や、実装したときのソースインダクタ
ンス等が大きく影響するが、ここでは無視する。
[0045] Here, when described with respect to the gate length L g of MESFET of FET10B, by reducing the gate length, with improved gain gate capacitance is reduced to improve the drift velocity of the carriers, even the mutual conductance gm improves. More specifically, for example, a wireless LAN (Local Area Network)
As shown in k), a case where the present invention is applied to a “quasi-millimeter wave” having a higher frequency than the conventional one, ie, a high frequency band of about 5 to 30 GHz will be described. If the applied frequency increases, the gain will decrease as it is, so the gate length is usually shortened,
There is a need to reduce gate capacitance and increase transconductance to improve gain. Here, for the sake of simplicity, a description will be given using specific numerical values focusing on the cutoff frequency ft. Actually, the stability, the source inductance at the time of mounting, and the like have a great influence, but are ignored here.

【0046】ゲート長Lg=0.8μmにおけるft=
26GHz、最大相互コンダクタンスgmmax=315
mS/mmであり、ゲート長Lg=0.4umに短縮し
た場合のgmmax=366mS/mmである場合を想定
する。また、単純にft=gm/(2PiCg)を援用
する。実際には寄生容量部分があるため、ゲート長0.
4μmの場合のゲート容量Cg(0.4μm)は、ゲー
ト長0.8μmの場合のゲート容量Cg(0.8μm)
の半分にはならないが、ここでは半分になると仮定す
る。すると、ゲート長Lg=0.4μmとした場合の遮
断周波数ft(0.4)は、 ft(0.4)=(366/315)(0.8/0.4)ft(0.8) =2.3ft(0.8) =60GHz となり、準ミリ帯を十分にカバーする遮断周波数が得ら
れる。すなわち、準ミリ波帯で十分な遮断周波数を得る
ためには、ゲート長Lgが0.5μm以下であることが
望ましい。
Ft = at gate length Lg = 0.8 μm
26 GHz, maximum transconductance gm max = 315
mS / mm, and assume that gm max = 366 mS / mm when the gate length Lg is reduced to 0.4 μm. In addition, ft = gm / (2PiCg) is simply referred to. Actually, since there is a parasitic capacitance portion, a gate length of 0.
The gate capacitance Cg (0.4 μm) in the case of 4 μm is equal to the gate capacitance Cg (0.8 μm) in the case of a gate length of 0.8 μm.
Is not half, but here it is assumed to be half. Then, when the gate length Lg = 0.4 μm, the cutoff frequency ft (0.4) is ft (0.4) = (366/315) (0.8 / 0.4) ft (0.8) = 2.3 ft (0.8) = 60 GHz, and a cutoff frequency sufficiently covering the quasi-millimeter band can be obtained. In other words, in order to obtain a sufficient cut-off frequency at submillimeter wave band, it is desirable gate length L g is 0.5μm or less.

【0047】また、本発明においては、中間領域15、
15の幅Lswを従来よりも長く設定することにより、ソ
ース・ドレイン領域16a、16b間の距離Ln+-n+
離す。この理由は、ソース・ドレイン領域の間隔が狭く
なると、短チャネル効果が顕著になるからである。
Further, in the present invention, the intermediate region 15,
By setting the width Lsw of the length 15 longer than before, the distance Ln + -n + between the source / drain regions 16a and 16b is increased. The reason for this is that when the distance between the source / drain regions is reduced, the short channel effect becomes significant.

【0048】図3は、ソース・ドレイン間の間隔が狭く
なった場合の特性の劣化を例示するグラフ図である。す
なわち、同図(a)は、ゲート長Lg=0.8μmで中
間領域15の幅Lswが0.25μmの場合のドレイン電
圧・電流特性図である。また、同図(b)は、ゲート長
g=0.4μmで中間領域15の幅Lswが0.25μ
mの場合のドレイン電圧・電流特性図である。これらの
グラフから明らかなように、ゲート長Lgを短縮してソ
ース・ドレイン間の間隔Ln+-n+も狭くなると、ドレイ
ンコンダクタンスが急激に上昇し、「ピンチオフ特性」
が劣化する。この原因は、ソース・ドレイン領域16
a、16bの間隔が狭くなることによって、短チャネル
効果が顕著になるからであると考えられる。
FIG. 3 is a graph illustrating the deterioration of characteristics when the distance between the source and the drain is reduced. That is, FIG. 7A is a drain voltage / current characteristic diagram when the gate length L g = 0.8 μm and the width L sw of the intermediate region 15 is 0.25 μm. Also, FIG. 4B shows that the gate length L g = 0.4 μm and the width L sw of the intermediate region 15 is 0.25 μm.
FIG. 7 is a drain voltage-current characteristic diagram for m. As is clear from these graphs, when the gate length L g is shortened and the distance L n + −n + between the source and the drain is narrowed, the drain conductance sharply increases, and the “pinch-off characteristics”
Deteriorates. This is because the source / drain region 16
It is considered that the short channel effect becomes remarkable when the interval between a and 16b becomes narrow.

【0049】また、図4は、ソース・ドレイン間の距離
n+-n+を変化させた場合のしきい値電圧Vthの変化を
示したグラフ図である。同図から分かるように、ソース
・ドレイン間の距離Ln+-n+が1.4μmよりも小さく
なると、FETのしきい値電圧は急激に低下する。
FIG. 4 is a graph showing a change in the threshold voltage Vth when the distance L n + −n + between the source and the drain is changed. As can be seen from the figure, when the distance L n + −n + between the source and the drain becomes smaller than 1.4 μm, the threshold voltage of the FET drops sharply.

【0050】図3及び図4から、ソース・ドレイン間の
距離Ln+-n+は、1.4μm以上とすることが望ましい
ことが分かる。すなわち、ソース・ドレイン間の距離L
n+-n +を一定以上に維持しつつ、ゲート長Lgを短縮する
ためには、中間領域15の幅Lswを長く設定する必要が
あることが分かった。例えば、ソース・ドレイン間の距
離Ln+-n+を1.4μmとしつつ、ゲート長Lgを0.4
μmに短縮するためには、中間領域15の幅Lswを0.
5μmとすることが必要であることが分かった。
From FIGS. 3 and 4, it can be seen that the distance L n + −n + between the source and the drain is desirably 1.4 μm or more. That is, the distance L between the source and the drain
while maintaining n + a -n + higher than a certain level in order to shorten the gate length L g it has been found that it is necessary to set the width L sw of the intermediate region 15 long. For example, while the distance L n + −n + between the source and the drain is 1.4 μm, the gate length L g is 0.4
In order to reduce the width to about μm, the width L sw of the intermediate region 15 is set to 0.
It turned out that it is necessary to set it to 5 μm.

【0051】次に、p型ポケット領域17、17の形成
位置について説明すると、図2のFET10Bにおいて
も、p型ポケット領域17、17はゲート電極14から
離れて配置されている。つまり、図1に示したFET1
0Aと同様に、ゲート長を短縮しても構造的にp埋め込
み型に近づくことがなく、インパクトイオン化による静
特性の歪みが生じにくいという利点を有する。
Next, the formation positions of the p-type pocket regions 17, 17 will be described. Also in the FET 10B of FIG. 2, the p-type pocket regions 17, 17 are arranged apart from the gate electrode 14. That is, the FET1 shown in FIG.
As in the case of 0A, there is an advantage that even if the gate length is reduced, the structure does not approach the p-embedded type, and distortion of static characteristics due to impact ionization hardly occurs.

【0052】さらに詳細に説明すると、FET10Bに
おいては、p型ポケット領域17、17の端部が、チャ
ネル12と中間領域15との境界面よりも、それぞれ外
側にずれて形成される。すなわち、pポケット領域1
7、17の間の距離Lp-pは、チャネル12の長さより
も長くなるように形成されている。中間領域15、15
を、ゲート電極14に対して自己整合的(セルフアライ
ン)に形成する場合には、チャネル12の長さは、ゲー
ト長Lgと等しい。従って、このような場合には、Lp-p
>Lgと表すこともできる。このようにする理由は、ド
レインIV特性におけるキンクを抑制するためである。
図5は、p型ポケット領域17、17の間隔Lp-pが狭
い場合のドレインIV特性を表すグラフ図である。すな
わち、同図は、Lp-pが、0.595μmの場合のドレ
イン電圧・電流特性を表す。ここで、ゲート長Lg
0.595μm、中間領域15の幅Lsw=0.5μmと
した。
More specifically, in the FET 10B, the ends of the p-type pocket regions 17, 17 are formed so as to be shifted outward from the boundary surface between the channel 12 and the intermediate region 15, respectively. That is, p pocket region 1
The distance L pp between 7 and 17 is formed to be longer than the length of the channel 12. Intermediate regions 15, 15
The, in the case of forming a self-aligned manner with respect to the gate electrode 14, the length of the channel 12 is equal to the gate length L g. Therefore, in such a case, L pp
> It can also be expressed as L g. The reason for this is to suppress kink in the drain IV characteristics.
Figure 5 is a graph showing the drain IV characteristics when the distance L pp of p-type pocket regions 17 and 17 is narrow. That is, the drawing shows the drain voltage / current characteristics when L pp is 0.595 μm. Here, the gate length L g =
0.595 μm, and the width L sw of the intermediate region 15 was set to 0.5 μm.

【0053】同図のドレインIV特性をみると、図示し
たようにキンクが生じている。このキンクはドレインコ
ンダクタンスのピークに対応するものであり、MESF
ETの高効率化に対して大きな障害となる。そして、こ
のようなキンクは、p型ポケット領域17、17の間隔
が狭くなったことに応じて生じ、その原因は、寄生バイ
ポーラ効果にある。すなわち、pポケット領域が近接す
ると、チャネル下の電子ポテンシャルは基板に対して持
ち上がる。この領域は、ソース領域に対しては、正にバ
イアスされ、ドレイン領域に対しては、負にバイアスさ
れている。従って、ソース近傍から電子が注入される
と、npnバイポーラトランジスタと類似の動作を生ず
る。すなわち、p埋め込みMESFETにおける寄生バ
イポーラ効果がこの場合にも生ずる。
Referring to the drain IV characteristics in FIG. 12, a kink occurs as shown. This kink corresponds to the peak of the drain conductance, and the MESF
This is a major obstacle to improving the efficiency of ET. Such a kink is generated as the distance between the p-type pocket regions 17 and 17 is reduced, and the cause is a parasitic bipolar effect. That is, as the p-pocket region approaches, the electron potential under the channel rises with respect to the substrate. This region is positively biased for the source region and negatively biased for the drain region. Therefore, when electrons are injected from near the source, an operation similar to that of an npn bipolar transistor occurs. That is, the parasitic bipolar effect in the p-buried MESFET also occurs in this case.

【0054】本発明の検討の結果、ドレインIV特性の
キンクを抑制するためには、p型ポケット領域17、1
7の間隔Lp-pを0.6μm以上とすることが必要であ
ることが分かった。
As a result of the examination of the present invention, in order to suppress the kink of the drain IV characteristic, the p-type pocket regions 17 and 1
It has been found that it is necessary to set the interval L pp of No. 7 to 0.6 μm or more.

【0055】図6は、以上説明した構造パラメータを用
いて得られた本発明のpポケット型MESFETのドレ
インIV特性を表すグラフ図である。すなわち、同図に
示したデータは、ゲート長Lg=0.4μm、ソース・
ドレイン領域の間隔Ln+-n+=1.5μm、中間領域の
幅Lsw=5.5μm、p型ポケット領域の間隔Lp-p
0.8μmとしたpポケット型MESFET10のドレ
インIV特性図である。同図に示したように、本発明に
よるpポケット型MESFET10は、ゲート長Lg
0.4μmまで短縮しても、IV特性が劣化しない。つ
まり、ドレイン電流が抑制され、ピンチオフ特性が良好
で、且つ、キンクも抑制されているpポケット型MES
FETを得ることができた。また、このFETの遮断周
波数ftは、約60GHzであり、準ミリ波帯の周波数
帯域において、極めて良好な電力増幅素子として機能す
ることができた。
FIG. 6 is a graph showing the drain IV characteristics of the p-pocket type MESFET of the present invention obtained using the structural parameters described above. In other words, the data shown in the figure shows that the gate length L g = 0.4 μm,
Drain region spacing L n + −n + = 1.5 μm, middle region width L sw = 5.5 μm, p-type pocket region spacing L pp =
FIG. 4 is a drain IV characteristic diagram of a p-pocket type MESFET 10 having a thickness of 0.8 μm. As shown in the figure, in the p-pocket type MESFET 10 according to the present invention, even if the gate length L g is reduced to 0.4 μm, the IV characteristics do not deteriorate. That is, the p-pocket MES in which the drain current is suppressed, the pinch-off characteristics are good, and the kink is also suppressed.
FET was obtained. Further, the cutoff frequency ft of this FET was about 60 GHz, and it was able to function as a very good power amplifier element in the frequency band of the quasi-millimeter wave band.

【0056】次に、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法について説明する。図7は、本発明の電界効果ト
ランジスタの第1の製造方法を示す概略工程断面図であ
る。また、図8は、この方法により得られるpポケット
型MESFETの各層のキャリア濃度プロファイルを表
すグラフ図である。
Next, a method for manufacturing the field effect transistor of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic process sectional view showing a first method for manufacturing a field effect transistor of the present invention. FIG. 8 is a graph showing a carrier concentration profile of each layer of the p-pocket MESFET obtained by this method.

【0057】本方法は、ソース・ドレイン領域と、中間
領域と、p型ポケット領域とをいずれもゲート電極に対
して自己整合(セルフアライン)的に形成することがで
きる製造方法である。まず、半絶縁性GaAs基板11
にSiイオンを加速電圧45KeV、ドーズ量2.0×
1012cm-2の条件でイオン注入して動作層となるn型
のチャネル層12を形成する(図7(a)参照)。続い
てこの基板11上に例えば膜厚が600nmの窒化タン
グステン膜を形成し、この窒化タングステン膜をパター
ニングすることにより例えば幅が0.4μmのゲート電
極14を形成する(図7(a)参照)。そしてこのゲー
ト電極14をマスクにしてSiイオンを加速電圧50K
eV、ドーズ量1.0×1013cm-2の条件でイオン注
入することにより、中間領域15となるn型の導電層
(半導体層)15を形成する(図7(a)参照)。次
に、基板全面にプラズマCVD(Chemical Vapor Deposi
tion) 法を用いて例えばSiO2膜を所定の厚さに堆積
した後、例えばRIE(Reactive Ion Etching)等の異方
性ドライエッチングを用いてエッチング(エッチバッ
ク)することによりゲート電極14の側面にSiO2
らなる絶縁膜38を形成する(図7(b)参照)。続い
てこの絶縁膜38をマスクにしてMgイオンを加速電圧
180KeV、ドーズ量2.0×1012cm-2の条件で
イオン注入することによりポテンシャルバリアとなるP
型ポケット領域17、17を形成する(図7(b)参
照)。
This method is a manufacturing method in which the source / drain region, the intermediate region, and the p-type pocket region can all be formed in a self-aligned manner (self-alignment) with the gate electrode. First, the semi-insulating GaAs substrate 11
Ions at an acceleration voltage of 45 KeV and a dose of 2.0 ×
Ions are implanted under the condition of 10 12 cm -2 to form an n-type channel layer 12 serving as an operation layer (see FIG. 7A). Subsequently, a tungsten nitride film having a thickness of, for example, 600 nm is formed on the substrate 11, and the gate electrode 14 having a width of, for example, 0.4 μm is formed by patterning the tungsten nitride film (see FIG. 7A). . Then, using this gate electrode 14 as a mask, Si ions are accelerated at an acceleration voltage of 50K.
An n-type conductive layer (semiconductor layer) 15 to be the intermediate region 15 is formed by ion implantation under the conditions of eV and a dose of 1.0 × 10 13 cm −2 (see FIG. 7A). Next, plasma CVD (Chemical Vapor Deposi
After depositing, for example, a SiO2 film to a predetermined thickness by using the method, etching (etching back) using anisotropic dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching), the side surface of the gate electrode 14 is formed. An insulating film 38 made of SiO 2 is formed (see FIG. 7B). Subsequently, using this insulating film 38 as a mask, Mg ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 180 KeV and a dose of 2.0 × 10 12 cm −2 , thereby forming P serving as a potential barrier.
The mold pocket regions 17, 17 are formed (see FIG. 7B).

【0058】次にNHF液を用いて側壁38を除去す
る(図7(c)参照)。続いて再度、基板全面にプラズ
マCVD法を用いてSiO2膜を所定の厚さに堆積した
後、RIE等の異方性エッチングを用いてエッチングす
ることによりゲート電極14の側面にSiO2からなる
絶縁膜42を形成する(図7(d)参照)。そしてこの
絶縁膜42をマスクにしてSiイオンを加速電圧120
KeV、ドーズ量3×1013cm-2の条件でイオン注入
することによりソース領域16aおよびドレイン領域1
6bを形成する(図7(d)参照)。
Next, the side wall 38 is removed using an NH 4 F solution (see FIG. 7C). Subsequently, an SiO 2 film is again deposited on the entire surface of the substrate to a predetermined thickness by using the plasma CVD method, and then is etched by using anisotropic etching such as RIE, so that the side surface of the gate electrode 14 is made of SiO 2. An insulating film 42 is formed (see FIG. 7D). Then, using this insulating film 42 as a mask, Si ions are accelerated to an acceleration voltage of 120
The source region 16a and the drain region 1 are formed by ion implantation under the conditions of KeV and a dose of 3 × 10 13 cm −2.
6b is formed (see FIG. 7D).

【0059】次に、NH4F液を用いて側壁42を除去
した後、例えば800〜900℃でアニールすることに
より、イオン注入による結晶損傷を回復するとともに注
入されたイオンを活性化する。このように活性化させる
ことにより、図8に示したようなキャリア濃度プロファ
イルを得ることができる。続いて、例えばリフトオフ法
を用いてAuGe合金からなるソース電極18aおよび
ドレイン電極18bを形成してpポケット型のGaAs
MESFET10を完成する(図7(e)参照)。
Next, after removing the side wall 42 using an NH 4 F solution, annealing is performed, for example, at 800 to 900 ° C. to recover crystal damage due to ion implantation and activate the implanted ions. By activating in this manner, a carrier concentration profile as shown in FIG. 8 can be obtained. Subsequently, a source electrode 18a and a drain electrode 18b made of an AuGe alloy are formed by, for example, a lift-off method to form a p-pocket type GaAs.
The MESFET 10 is completed (see FIG. 7E).

【0060】本方法によれば、ゲート電極14と側壁3
8及び42を利用することによって、中間領域15、ソ
ース・ドレイン領域16、p型ポケット領域17のいず
れも自己整合的に製造することができる。
According to the present method, the gate electrode 14 and the side wall 3
The use of 8 and 42 makes it possible to manufacture the intermediate region 15, the source / drain region 16, and the p-type pocket region 17 in a self-aligned manner.

【0061】なお、上記製造方法においては、中間領域
16は絶縁膜38の形成前に形成したが絶縁膜38の除
去直後にイオン注入によって形成しても良い。
In the above manufacturing method, the intermediate region 16 is formed before the formation of the insulating film 38, but may be formed by ion implantation immediately after the removal of the insulating film 38.

【0062】また、上記製造方法においては、まず、幅
のせまい側壁38を形成してp型ポケット領域17を形
成してから(図7(b)参照)、幅の広い側壁42を形
成してソース・ドレイン領域16a、16bを形成し
た。
In the above manufacturing method, first, the narrow side wall 38 is formed to form the p-type pocket region 17 (see FIG. 7B), and then the wide side wall 42 is formed. Source / drain regions 16a and 16b were formed.

【0063】しかし、本発明はこれに限定されるもので
はない。すなわち、この他にも、例えば、まず、幅の広
い側壁42を形成してソース・ドレイン領域16a、1
6bを形成し、その後に、幅のせまい側壁38を形成し
てp型ポケット領域17を形成するようにしても良い。
この場合には、先に形成した幅の広い側壁42を適宜エ
ッチングすることによって、その幅を狭くして側壁38
として利用することもできる。つまり、側壁38を形成
するために、改めてSiO2などの絶縁物を堆積する必
要がなくなるという利点が生ずる。
However, the present invention is not limited to this. That is, in addition to this, for example, first, a wide side wall 42 is formed and the source / drain regions 16a, 1
6b may be formed, and then the narrow side wall 38 may be formed to form the p-type pocket region 17.
In this case, by appropriately etching the wide side wall 42 formed earlier, the width is reduced to reduce the side wall 38.
It can also be used as That is, there is an advantage that it is not necessary to newly deposit an insulator such as SiO 2 to form the side wall 38.

【0064】次に、本発明の電界効果トランジスタのも
うひとつの製造方法について説明する。図9は、本発明
の電界効果トランジスタの第2の製造方法を表す概略工
程断面図である。本方法に関しては、前述した第1の製
造方法と同一の部分については、図面に同一の符号を付
して説明を省略する。本方法においては、まず、図9
(a)に示したように、チャネル層12とソースドレイ
ン領域16a、16bを形成する。具体的には、まず、
半絶縁性GaAs基板11に、図示しないマスクを介し
て、Siイオンを加速電圧45KeV、ドーズ量2.5
×1012cm-2の条件でイオン注入して動作層となるn
型のチャネル層12を形成する。さらに、図示しない別
のマスクを介してSiイオンを加速電圧110KeV、
ドーズ量6×1013cm-2の条件でイオン注入すること
によりソース領域16aおよびドレイン領域16bを形
成する。
Next, another method of manufacturing the field effect transistor of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic process sectional view illustrating a second method of manufacturing the field effect transistor of the present invention. Regarding this method, the same parts as those in the first manufacturing method described above are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. In this method, first, FIG.
As shown in (a), the channel layer 12 and the source / drain regions 16a and 16b are formed. Specifically, first,
Si ions are applied to the semi-insulating GaAs substrate 11 through a mask (not shown) at an acceleration voltage of 45 KeV and a dose of 2.5.
N serving as an operation layer by ion implantation under the condition of × 10 12 cm −2
A channel layer 12 of a mold is formed. Further, Si ions were accelerated through another mask (not shown) at an acceleration voltage of 110 KeV,
The source region 16a and the drain region 16b are formed by ion implantation under the condition of a dose amount of 6 × 10 13 cm −2 .

【0065】次に、図9(b)に示したように、ゲート
電極を形成する。具体的には、基板11上に例えば膜厚
が120nmの窒化タングステン膜と膜厚が320nm
のタングステン膜とをこの順次に堆積し、この積層膜を
パターニングすることにより例えば幅が0.4μmのゲ
ート電極14を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, a gate electrode is formed. Specifically, for example, a tungsten nitride film having a thickness of 120 nm and a
And a tungsten film having a width of, for example, 0.4 μm can be formed by patterning the laminated film.

【0066】次に、図9(c)に示したように、中間領
域を形成する。具体的には、このゲート電極14をマス
クにしてSiイオンを加速電圧45KeV、ドーズ量
1.3×1013cm-2の条件でイオン注入することによ
り、中間領域15となるn型の導電層(半導体層)15
を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9C, an intermediate region is formed. Specifically, by using the gate electrode 14 as a mask, Si ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 45 KeV and a dose of 1.3 × 10 13 cm −2 , thereby forming an n-type conductive layer serving as the intermediate region 15. (Semiconductor layer) 15
Can be formed.

【0067】次に、図9(d)に示したように、p型ポ
ケット領域を形成する。具体的には、まず、基板全面に
プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition) 法を用い
て例えばSiO2膜を所定の厚さに堆積した後、例えば
RIE(Reactive Ion Etching)等の異方性ドライエッチ
ングを用いてエッチング(エッチバック)することによ
りゲート電極14の側面にSiO2からなる側壁44を
形成する。続いてこの側壁44をマスクにしてMgイオ
ンを加速電圧200KeV、ドーズ量1.7×1012
-2の条件でイオン注入することによりポテンシャルバ
リアとなるp型ポケット領域17、17を形成すること
ができる。
Next, as shown in FIG. 9D, a p-type pocket region is formed. Specifically, first, for example, an SiO 2 film is deposited to a predetermined thickness using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the entire surface of the substrate, and then anisotropic dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is performed. Etching (etchback) is performed to form a sidewall 44 made of SiO 2 on the side surface of the gate electrode 14. Subsequently, using the side wall 44 as a mask, Mg ions are accelerated at an acceleration voltage of 200 KeV and a dose of 1.7 × 10 12 c.
By implanting ions under the condition of m −2, the p-type pocket regions 17 serving as a potential barrier can be formed.

【0068】最後に、図6(e)に示したように電極を
形成する。具体的には、まず、例えば800〜900℃
でアニールすることにより、イオン注入による結晶損傷
を回復するとともに注入されたイオンを活性化する。続
いて、例えばリフトオフ法を用いてAuGe合金からな
るソース電極18aおよびドレイン電極18bを形成し
てpポケット型のGaAsMESFET10を完成す
る。ここで、側壁44は、図示したように、素子上に残
しても良く、または、NH4F液などを用いてエッチン
グ除去しても良い。
Finally, electrodes are formed as shown in FIG. Specifically, first, for example, 800 to 900 ° C.
Annealing recovers crystal damage due to ion implantation and activates the implanted ions. Subsequently, the source electrode 18a and the drain electrode 18b made of an AuGe alloy are formed by using, for example, a lift-off method to complete the p-pocket type GaAs MESFET 10. Here, the side wall 44 may be left on the element as shown, or may be removed by etching using an NH 4 F solution or the like.

【0069】以上説明した第2の製造方法によれば、中
間領域15とp型ポケット領域17とをそれぞれ自己整
合的に形成することができる。一方、ソース・ドレイン
領域16a、16bは、自己整合的に形成されていな
い。しかし、ゲート電極14とソース・ドレイン領域1
6a、16bとの間隔が大きいような場合には、それに
対応する幅の広い側壁を形成することが困難であり、本
方法によることが望ましい場合もある。
According to the above-described second manufacturing method, the intermediate region 15 and the p-type pocket region 17 can be formed in a self-aligned manner. On the other hand, the source / drain regions 16a and 16b are not formed in a self-aligned manner. However, the gate electrode 14 and the source / drain region 1
In the case where the distance between the spacers 6a and 16b is large, it is difficult to form a correspondingly wide side wall, and it may be desirable to use this method.

【0070】なお、以上説明した実施の形態において
は、nチャネル電界効果トランジスタを例に挙げて説明
したが、Pチャネル電界効果トランジスタについても同
様の効果を得ることができることは言うまでもない。
In the embodiment described above, an n-channel field-effect transistor has been described as an example. However, it goes without saying that the same effect can be obtained with a p-channel field-effect transistor.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電界効果型トランジスタにおいて、短チャネル効果やそ
の他の弊害を効率的に抑制しつつ従来よりも大幅にゲー
ト長を短縮することができるようになる。その結果とし
て、従来よりも高速で低歪みのトランジスタを実現する
ことができるようになる。
As described above, according to the present invention,
In a field effect transistor, the gate length can be significantly reduced as compared with the related art while efficiently suppressing the short channel effect and other adverse effects. As a result, a transistor with higher speed and lower distortion than before can be realized.

【0072】すなわち、本発明によれば、p型ポケット
領域をゲート電極から離れて形成することにより、静特
性に歪みが生じず、良好な性能を得ることができる。す
なわち、本発明によればp型ポケット領域をゲート電極
から離して配置するので、ゲート長を短縮してもp型ポ
ケット領域同士が互いに接近しすぎることがない。その
結果として、ゲート長を短縮しても、インパクトイオン
化で生じたホールがチャネル層の下部に集まり静特性に
歪みを生じさせるという現象を解消することができる。
That is, according to the present invention, since the p-type pocket region is formed apart from the gate electrode, the static characteristics are not distorted and good performance can be obtained. That is, according to the present invention, since the p-type pocket regions are arranged apart from the gate electrode, the p-type pocket regions do not come too close to each other even if the gate length is reduced. As a result, even if the gate length is shortened, it is possible to eliminate the phenomenon that holes generated by impact ionization gather under the channel layer and cause distortion in static characteristics.

【0073】また、本発明によれば、p型ポケットをチ
ャネル領域から離して配置するとともに、ゲート長
g、ソース・ドレイン領域の間隔Ln+-n+、中間領域の
幅Lswそれぞれ独特の範囲に設定することによって、ド
レイン電流を抑制し、ピンチオフ特性が良好で、且つ、
キンクも抑制されているpポケット型MESFETを得
ることができる。すなわち、準ミリ波帯の周波数帯域に
おいて、極めて良好な電力増幅素子として機能する電界
効果型トランジスタを得ることができる。
According to the present invention, the p-type pocket is arranged apart from the channel region, and the gate length L g , the distance L n + −n + between the source and drain regions, and the width L sw of the intermediate region are each unique. , The drain current is suppressed, the pinch-off characteristics are good, and
A p-pocket type MESFET in which kink is also suppressed can be obtained. That is, it is possible to obtain a field-effect transistor that functions as a very good power amplifying element in the frequency band of the quasi-millimeter wave band.

【0074】また、本発明によれば、ゲート電極の両側
に側壁を形成することにより、中間領域やp型ポケット
領域などを自己整合的に形成することができる。
According to the present invention, the intermediate region and the p-type pocket region can be formed in a self-aligned manner by forming the side walls on both sides of the gate electrode.

【0075】さらに、本発明によれば、側壁を用いるこ
とができないような、構造パラメータを有する電界効果
型トランジスタをも比較的簡略な工程によって製造する
ことができるようになる。
Further, according to the present invention, a field effect transistor having a structural parameter in which a side wall cannot be used can be manufactured by a relatively simple process.

【0076】以上説明したように、本発明によれば、特
に線形性が要求されるような準ミリ波帯の高性能なパワ
ーデバイスを実現することができ、産業上のメリットは
多大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a high-performance quasi-millimeter-wave band power device requiring particularly linearity, and the industrial advantage is great.

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

【図1】本発明によるpポケット型MESFETの概略
断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a p-pocket type MESFET according to the present invention.

【図2】本発明による第2のpポケット型MESFET
の概略断面図である。
FIG. 2 shows a second p-pocket type MESFET according to the present invention.
FIG.

【図3】ソース・ドレイン間の間隔が狭くなった場合の
特性の劣化を例示するグラフ図である。
FIG. 3 is a graph illustrating deterioration of characteristics when a distance between a source and a drain is reduced.

【図4】ソース・ドレイン間の距離Ln+-n+を変化させ
た場合のしきい値電圧Vthの変化を示したグラフ図であ
る。
FIG. 4 is a graph showing a change in a threshold voltage V th when a distance L n + −n + between a source and a drain is changed.

【図5】p型ポケット領域17、17の間隔Lp-pが狭
い場合のドレインIV特性を表すグラフ図である。
Distance L pp of Figure 5 the p-type pocket regions 17 and 17 is a graph showing the drain IV characteristics when narrow.

【図6】本発明のpポケット型MESFETのドレイン
IV特性を表すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing drain IV characteristics of a p-pocket type MESFET of the present invention.

【図7】本発明の電界効果トランジスタの第1の製造方
法を示す概略工程断面図である。
FIG. 7 is a schematic process sectional view illustrating a first method of manufacturing the field effect transistor of the present invention.

【図8】本発明により得られるpポケット型MESFE
Tの各層のキャリア濃度プロファイルを表すグラフ図で
ある。
FIG. 8 shows a p-pocket type MESFE obtained by the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a carrier concentration profile of each layer of T.

【図9】本発明の電界効果トランジスタの第2の製造方
法を表す概略工程断面図である。
FIG. 9 is a schematic process sectional view illustrating a second method of manufacturing the field effect transistor of the present invention.

【図10】p型埋め込み層を有するMESFETの概略
断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view of a MESFET having a p-type buried layer.

【図11】p型埋め込み層を有する別のMESFETの
概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of another MESFET having a p-type buried layer.

【図12】ソース領域136aおよびドレイン領域13
6bの周囲にのみポテンシャルバリアとなるp層137
を設けた構造を表す概略断面図である。
FIG. 12 shows a source region 136a and a drain region 13
P layer 137 serving as a potential barrier only around layer 6b
It is a schematic sectional view showing the structure provided with.

【図13】中間濃度層がそれぞれ設けられているpポケ
ット型MESFETを表す概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a p-pocket type MESFET provided with an intermediate concentration layer.

【図14】従来のpポケット型MESFETのゲート長
を短縮した場合に得られるIV特性を表すグラフ図であ
る。
FIG. 14 is a graph showing IV characteristics obtained when the gate length of a conventional p-pocket MESFET is reduced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10A、10B 電界効果トランジスタ 11、131 基板 12、132 チャネル領域 14、134 ゲート電極 15、135 中間領域 16a、16b、136a、136b ソース・ドレイ
ン領域 17、137 pポケット領域 18a、18b、138a、138b ソース・ドレイ
ン電極 38、42、44、144 側壁 133 p型埋め込み領域
10A, 10B Field-effect transistor 11, 131 Substrate 12, 132 Channel region 14, 134 Gate electrode 15, 135 Intermediate region 16a, 16b, 136a, 136b Source / drain region 17, 137 p Pocket region 18a, 18b, 138a, 138b Source -Drain electrode 38, 42, 44, 144 Side wall 133 p-type buried region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に形成された第1導電型のチャ
ネル領域と、 このチャネル領域上に形成されたゲート電極と、 この電極の両側の前記半導体基板の領域に前記ゲート電
極に隣接するように形成された第1導電型の半導体領域
と、 前記ゲート電極の両側の前記半導体基板の領域に、前記
半導体領域に隣接して形成され、前記半導体領域よりも
不純物濃度の高い第1電導型のソース領域およびドレイ
ン領域と、 前記ソース領域およびドレイン領域のうち少なくとも一
方の領域と前記半導体基板との境界面を被いかつ前記ゲ
ート電極と交差しないように形成された、前記第1導電
型と異なる第2導電型の不純物領域と、を備えているこ
とを特徴とする電界効果トランジスタ。
A first conductivity type channel region formed on a semiconductor substrate; a gate electrode formed on the channel region; and a region of the semiconductor substrate on both sides of the electrode adjacent to the gate electrode. A first conductivity type semiconductor region formed in the semiconductor substrate, and a first conductivity type semiconductor region formed adjacent to the semiconductor region in a region of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode and having a higher impurity concentration than the semiconductor region. A source region and a drain region, a first region different from the first conductivity type, which is formed so as to cover a boundary surface between at least one of the source region and the drain region and the semiconductor substrate and not to cross the gate electrode; And a two-conductivity-type impurity region.
【請求項2】半導体基板の表面に形成された第1導電型
のチャネル領域と、 前記半導体基板の表面において前記チャネル領域の両側
にそれぞれ隣接して形成され、前記チャネル領域よりも
高いキャリア濃度を有する第1導電型の第1の中間領域
及び第2の中間領域と、 前記半導体基板の表面において前記第1の中間領域に隣
接して前記チャネル領域の反対側に形成され、前記第1
の中間領域よりも高いキャリア濃度を有する第1導電型
のソース領域と、 前記半導体基板の表面において前記第2の中間領域に隣
接して前記チャネル領域の反対側に形成され、前記第1
の中間領域よりも高いキャリア濃度を有する第1導電型
のドレイン領域と、 前記第1の中間領域と前記ソース領域との下部に隣接し
て形成された第2導電型の第1のポケット領域と、 前記第2の中間領域と前記ドレイン領域との下部に隣接
して形成された第2導電型の第2のポケット領域と、 を備え、前記第1のポケット領域と前記第2のポケット
領域との間隔は、前記第1の中間領域と前記第2の中間
領域との間隔よりも大なるものとして構成されているこ
とを特徴とする電界効果トランジスタ。
A first conductivity type channel region formed on a surface of the semiconductor substrate; and a carrier concentration higher than the channel region formed on the surface of the semiconductor substrate on both sides of the channel region. A first intermediate region and a second intermediate region of a first conductivity type, wherein the first intermediate region and the second intermediate region are formed on a surface of the semiconductor substrate, adjacent to the first intermediate region, and on a side opposite to the channel region;
A first conductivity type source region having a higher carrier concentration than the intermediate region, and a first conductive type source region formed adjacent to the second intermediate region on the surface of the semiconductor substrate and opposite to the channel region;
A first conductivity type drain region having a higher carrier concentration than the intermediate region; a second conductivity type first pocket region formed adjacent to a lower portion of the first intermediate region and the source region. A second pocket region of a second conductivity type formed adjacent to a lower portion of the second intermediate region and the drain region. The first pocket region and the second pocket region The field effect transistor is configured so that the distance between the first intermediate region and the second intermediate region is larger than the distance between the first intermediate region and the second intermediate region.
【請求項3】半導体基板に第1導電型のチャネル領域を
形成する工程と、 前記チャネル領域上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の側部にのみ第1の絶縁膜を形成する工
程と、 前記ゲート電極および前記第1の絶縁膜をマスクにして
イオン注入することにより前記第1導電型と異なる第2
導電型のポケット領域を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜を除去した後、前記ゲート電極の側部
にのみ、前記第1の絶縁膜より膜厚の厚い第2の絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート電極および前記第2の絶縁膜をマスクにして
イオン注入することにより前記不純物層より浅い第1導
電型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程
と、 前記ソース領域およびドレイン領域上にソース電極およ
びドレイン電極を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
A step of forming a first conductivity type channel region in the semiconductor substrate; a step of forming a gate electrode on the channel region; and forming a first insulating film only on side portions of the gate electrode. A second step different from the first conductivity type by performing ion implantation using the gate electrode and the first insulating film as a mask.
Forming a pocket region of a conductivity type; and, after removing the first insulating film, forming a second insulating film thicker than the first insulating film only on a side portion of the gate electrode. Forming a first conductivity type source region and a drain region shallower than the impurity layer by performing ion implantation using the gate electrode and the second insulating film as a mask; and over the source region and the drain region. Forming a source electrode and a drain electrode on the substrate.
【請求項4】前記第1の絶縁膜を形成する前か、または
前記第1の絶縁膜を除去した直後にイオン注入すること
により前記ソース領域およびドレイン領域よりも浅くか
つ不純物濃度の低い第1導電型の導電層を形成すること
を特徴とする請求項3記載の電界効果トランジスタの製
造方法。
4. An ion implantation process before forming the first insulating film or immediately after removing the first insulating film, whereby the first insulating film is shallower than the source region and the drain region and has a lower impurity concentration. 4. The method according to claim 3, wherein a conductive layer of a conductivity type is formed.
【請求項5】半導体基板に第1導電型のチャネル領域を
選択的に形成する工程と、 前記チャネル領域上にゲート電極を選択的に形成する工
程と、 前記ゲート電極の側部にのみ、第1の絶縁膜を選択的に
形成する工程と、 前記ゲート電極および前記第1の絶縁膜をマスクにして
イオン注入することにより第1導電型のソース領域およ
びドレイン領域を選択的に形成する工程と、 前記ゲート電極の側部にのみ前記第1の絶縁膜よりも膜
厚の薄い第2の絶縁膜を選択的に形成する工程と、 前記ゲート電極および前記第1の絶縁膜をマスクにして
イオン注入することにより前記半導体基板の内部に第2
導電型のポケット領域を選択的に形成する工程と、 前記ソース領域およびドレイン領域上にソース電極およ
びドレイン電極を選択的に形成する工程と、 を備えたことを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
5. A step of selectively forming a first conductivity type channel region in a semiconductor substrate; a step of selectively forming a gate electrode on the channel region; Selectively forming an insulating film of the first conductivity type; and selectively forming source and drain regions of the first conductivity type by ion implantation using the gate electrode and the first insulating film as a mask. Selectively forming a second insulating film having a thickness smaller than that of the first insulating film only on a side portion of the gate electrode; and ionizing using the gate electrode and the first insulating film as a mask. By implanting, a second
A step of selectively forming a pocket region of a conductivity type; and a step of selectively forming a source electrode and a drain electrode on the source region and the drain region. .
【請求項6】半導体基板に第1導電型のチャネル領域と
前記チャネル領域よりも不純物濃度の高い第1導電型の
ソース領域およびドレイン領域を選択的に形成する工程
と、 前記チャネル領域上にゲート電極を選択的に形成する工
程と、 前記ゲート電極をマスクにしてイオン注入することによ
り前記チャネル領域よりも不純物濃度が高く、前記ソー
ス領域およびドレイン領域よりも不純物濃度が低い第1
導電型の中間領域を選択的に形成する工程と、 前記ゲート電極の側部にのみ、第1の絶縁膜を選択的に
形成する工程と、 前記ゲート電極および前記第1の絶縁膜をマスクにして
イオン注入することにより前記半導体基板の内部に第2
導電型のポケット領域を選択的に形成する工程と、 前記ソース領域およびドレイン領域上にソース電極およ
びドレイン電極を選択的に形成する工程と、 を備えたことを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
6. A step of selectively forming a first conductivity type channel region and a first conductivity type source region and a drain region having a higher impurity concentration than the channel region in a semiconductor substrate; and forming a gate on the channel region. Selectively forming an electrode; and performing ion implantation using the gate electrode as a mask, wherein the impurity concentration is higher than the channel region and lower than the source region and the drain region.
A step of selectively forming a conductive type intermediate region; a step of selectively forming a first insulating film only on a side portion of the gate electrode; and using the gate electrode and the first insulating film as a mask. Second ion implantation inside the semiconductor substrate by ion implantation.
A step of selectively forming a pocket region of a conductivity type; and a step of selectively forming a source electrode and a drain electrode on the source region and the drain region. .
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