JP2001135645A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001135645A
JP2001135645A JP31859599A JP31859599A JP2001135645A JP 2001135645 A JP2001135645 A JP 2001135645A JP 31859599 A JP31859599 A JP 31859599A JP 31859599 A JP31859599 A JP 31859599A JP 2001135645 A JP2001135645 A JP 2001135645A
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JP
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electrode
drain
semiconductor device
region
gate electrode
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JP31859599A
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Takayuki Toyama
隆之 遠山
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁膜の材質を変えることなく、また電極間
距離を大きくすることになく、チャネル層内のゲート−
ドレイン間寄生容量を減らす。 【解決手段】 化合物半導体基板11にソース領域1
2、ドレイン領域13、チャンネル領域14が設けられ
ている。また、化合物半導体基板11の上に、絶縁膜1
5が設けられ、この絶縁膜15を貫通する状態で、ゲー
ト電極16、ソース電極17、及びドレイン電極18が
設けられている。そして、ソース電極17、及びドレイ
ン電極18のゲート電極16に臨む縁部17A、18A
が、ゲート電極16の方向に対してノコギリ(ギザギ
ザ)状の凹凸を有する波形状に形成されている。したが
って、絶縁膜15の材質を変えることなく、また電極間
距離を大きくすることになく、チャンネル領域14内の
ゲート−ドレイン間に生じる寄生容量を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に電界
効果型トランジスタを形成した半導体装置及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話などの移動体通信システ
ムにおいては利用周波数が高くなってきており、それに
伴うトランジスタの高周波化が求められている。電界効
果型トランジスタ(FET)の高周波化のためには、ゲ
ート−ドレイン容量の低減が必須である。ゲート−ドレ
イン容量には、活性層中の空乏層に起因する容量や半導
体表面の保護膜の誘電率や厚み、ゲート−ドレイン間隔
に起因する容量がある。
【0003】図3は、従来のMESFET(Metal Semi
conductor FET)の構成例を示す図であり、図3
(A)は断面図、図3(B)は上面図である。このME
SFETは、例えばGaAs等の化合物半導体基板11
1にn型高濃度領域よりなるソース領域112とドレイ
ン領域113が設けられ、その中間にチャンネル領域1
14が設けられている。また、化合物半導体基板111
の上には、窒化シリコン(Si3N4)等の絶縁膜11
5が設けられ、この絶縁膜115を貫通する状態で、ゲ
ート電極116、ソース電極117、及びドレイン電極
118が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造のMESFETでは、図3(A)に示すよう
に、ゲート電極116の周辺に寄生容量Cgs、Cgd
1、Cgd2が存在している。すなわち、寄生容量Cg
sは、ゲートとソース間のチャンネル領域114に生じ
る寄生容量であり、寄生容量Cgd1は、ゲートとドレ
イン間のチャンネル領域114に生じる寄生容量であ
る。また、寄生容量Cgd2は、ゲートとドレイン間の
絶縁膜115に生じる寄生容量である。そして、上述の
ようにFETの動作が高周波化するに伴って、これらの
寄生容量が高速動作を妨げる要因となる。
【0005】そこで本発明の目的は、絶縁膜の材質を変
えることなく、また電極間距離を大きくすることなく、
チャネル層内のゲート−ドレイン間寄生容量を減らすこ
とができる半導体装置及びその製造方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板に設けたソース領域とドレイン領
域との間に、電荷通路となるチャネル領域を設けるとと
もに、前記チャネル領域上にゲート電極を設け、さらに
前記ソース領域とドレイン領域上にソース電極及びドレ
イン電極を設けた半導体装置において、前記ソース電極
及びドレイン電極の前記ゲート電極に臨む縁部を、前記
ゲート電極方向に対して凹凸を有する波形状に形成した
ことを特徴とする。
【0007】また本発明は、半導体基板に設けたソース
領域とドレイン領域との間に、電荷通路となるチャネル
層を設けるとともに、前記チャネル領域上にゲート電極
を設け、さらに前記ソース領域とドレイン領域上にソー
ス電極及びドレイン電極を設けた半導体装置の製造方法
において、前記半導体基板に、ソース領域、ドレイン領
域、及びチャネル層を設ける第1の工程と、前記半導体
基板の上に絶縁膜を形成する第2の工程と、前記絶縁膜
に前記ゲート電極に対応する開口部を形成し、前記ゲー
ト電極を設ける第3の工程と、前記絶縁膜に前記ソース
電極及びドレイン電極に対応する開口部を形成し、前記
ソース電極及びドレイン電極を設ける第4の工程とを有
し、前記第4の工程で、ソース電極及びドレイン電極に
対応する開口部を形成する際に、当該開口部の前記ゲー
ト電極に臨む縁部を、前記ゲート電極方向に対して凹凸
を有する波形状に形成することにより、前記ソース電極
及びドレイン電極の前記ゲート電極に臨む縁部を、前記
ゲート電極方向に対して凹凸を有する波形状に形成する
ようにしたことを特徴とする。
【0008】本発明による半導体装置では、半導体基板
上に設けられるソース電極及びドレイン電極のゲート電
極に臨む縁部を、ゲート電極方向に対して凹凸を有する
波形状に形成したことから、絶縁膜の材質を変えること
なく、また電極間距離を大きくすることなく、チャネル
領域内のゲート−ドレイン間に生じる寄生容量Cgd2
を低減することが可能となる。この結果、FETを大型
化することなく、高速動作を実現できる。
【0009】また本発明による半導体装置の製造方法で
は、半導体基板に、ソース領域、ドレイン領域、及びチ
ャネル層を設け、次に、この半導体基板の上に絶縁膜を
形成する。そして、この絶縁膜にゲート電極に対応する
開口部を形成し、ゲート電極を設ける。また、絶縁膜に
ソース電極及びドレイン電極に対応する開口部を形成
し、ソース電極及びドレイン電極を設ける。そして、こ
のソース電極及びドレイン電極に対応する開口部を形成
する際に、当該開口部のゲート電極に臨む縁部を、ゲー
ト電極方向に対して凹凸を有する波形状に形成すること
により、ソース電極及びドレイン電極のゲート電極に臨
む縁部を、ゲート電極方向に対して凹凸を有する波形状
に形成する。
【0010】このように形成した半導体装置では、半導
体基板上に設けられるソース電極及びドレイン電極のゲ
ート電極に臨む縁部を、ゲート電極方向に対して凹凸を
有する波形状に形成したことから、絶縁膜の材質を変え
ることなく、また電極間距離を大きくすることなく、チ
ャネル領域内のゲート−ドレイン間に生じる寄生容量C
gd2を低減することが可能となる。この結果、FET
を大型化することなく、高速動作を実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置及
びその製造方法の実施の形態について説明する。図1
は、本発明の実施の形態による半導体装置であるMES
FET(Metal Semiconductor FET)の構成例を示す
図であり、図1(A)は断面図、図1(B)は上面図で
ある。このMESFETは、例えばGaAs等の化合物
半導体基板11にn型高濃度領域よりなるソース領域1
2とドレイン領域13が設けられ、その中間にチャンネ
ル領域14が設けられている。また、化合物半導体基板
11の上には、窒化シリコン(Si3N4)等の絶縁膜
15が設けられ、この絶縁膜15を貫通する状態で、ゲ
ート電極16、ソース電極17、及びドレイン電極18
が設けられている。
【0012】そして、図1(B)に示すように、本例の
MESFETでは、ソース電極17、及びドレイン電極
18のゲート電極16に臨む縁部17A、18Aを、ゲ
ート電極16の方向に対してノコギリ(ギザギザ)状の
凹凸を有する波形状に形成した。また、図3(B)に示
す従来例に対して、ゲート電極16に対するソース電極
17、及びドレイン電極18の間隔は、ほぼ等しいもの
となっている。また、絶縁膜15の材質や膜厚等も、従
来と同様である。このような本形態のMESFETで
は、ソース電極17、及びドレイン電極18のゲート電
極16に臨む縁部17A、18Aを、ゲート電極16の
方向に対してノコギリ状の凹凸を有する波形状に形成し
たことにより、絶縁膜15の材質を変えることなく、ま
た電極間距離を大きくすることなく、チャンネル領域1
4内のゲート−ドレイン間に生じる寄生容量Cgd2を
低減できる。
【0013】次に、本実施の形態によるMESFETの
製造方法について説明する。図2(A)〜(D)は、本
実施の形態の製造方法によるMESFETの各工程にお
ける状態を示す断面図である。まず、図2(A)に示す
ように、例えばGaAs等の化合物半導体基板11の一
部にn型不純物、例えばシリコン(Si)をイオン注入
し、アニールすることにより、ソース−ドレイン電極に
対応するn型高濃度領域よりなるソース領域12とドレ
イン領域13を設け、その中間にチャンネル領域14を
形成する。
【0014】次に、図2(B)に示すように、例えば窒
化シリコン(Si3N4)を、例えばCVD(chemical
vapor deposition)によって半導体基板11上に堆積
させて絶縁膜15を形成した後、この絶縁膜15のゲー
ト形成領域に対応する部分をレジストパターニングとエ
ッチングによって選択的に除去し、開口部15Aを形成
し、半導体基板11の表面を露出させる。次に、図2
(C)に示すように、開口部15A上にゲート電極16
として、チタン(Ti)、プラチナ(Pt)、金(A
u)を順次蒸着し、パターン形成を行う。
【0015】その後、図2(D)に示すように、図1
(B)に示したような、ゲート電極方向にノコギリ状の
縁部17A、18Aを有するソース電極17、及びドレ
イン電極18に対応した開口部15B、15Cをレジス
トパターニングとエッチングによって選択的に絶縁膜1
5に形成する。そして、これらの開口部15B、15C
に、金ゲルマニウム合金(AuGe)、ニッケル(N
i)を順次蒸着してパターン形成する。その後、熱処理
により合金化させ、オーミック電極によるソース電極1
7、及びドレイン電極18を形成する。
【0016】以上のようにして作製したMESFETで
は、ソース電極17、及びドレイン電極18のゲート電
極16に臨む縁部17A、18Aを、ゲート電極16の
方向に対してノコギリ状の凹凸を有する波形状に形成し
たことにより、絶縁膜15の材質を変えることなく、ま
た電極間距離を大きくすることなく、チャンネル領域1
4内のゲート−ドレイン間に生じる寄生容量Cgd2を
低減できる。また、各電極17、18の縁部17A、1
8Aの先端部に電界集中が起こるため、EFTの抵抗値
Ronは増大しないものである。
【0017】なお、以上の形態は、MESFETを例に
説明したが、本発明はこれに限らず、例えば高周波用I
C向きのHEMT(High Electron Mobility Transisto
r)や、ゲート部にpn接合を用いたJEFT(Junctio
nFET)、あるいはJHEMT(JunctionHEMT)
等においても同様に適用し得るものである。また、以上
の形態では、ソース電極17、及びドレイン電極18の
ゲート電極16に臨む縁部17A、18Aを、ゲート電
極16の方向に対してノコギリ(ギザギザ)状の凹凸を
有する波形状に形成したが、この形状としては、ノコギ
リ状に限らず、他の波形、例えば急峻な正弦波形等であ
ってもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
装置では、半導体基板上に設けられるソース電極及びド
レイン電極のゲート電極に臨む縁部を、ゲート電極方向
に対して凹凸を有する波形状に形成した。このため、絶
縁膜の材質を変えることなく、また電極間距離を大きく
することなく、チャネル領域内のゲート−ドレイン間に
生じる寄生容量Cgd2を低減することが可能となり、
高周波に対応したトランジスタを作成することができる
効果がある。
【0019】また本発明による半導体装置の製造方法で
は、半導体基板上に設けられるソース電極及びドレイン
電極のゲート電極に臨む縁部を、ゲート電極方向に対し
て凹凸を有する波形状に形成するようにした。このた
め、絶縁膜の材質を変えることなく、また電極間距離を
大きくすることなく、チャネル領域内のゲート−ドレイ
ン間に生じる寄生容量Cgd2を低減することが可能と
なり、高周波に対応したトランジスタを作成することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の構成例
を示す断面図及び上面図である。
【図2】図1に示す半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図3】従来の半導体装置の構成例を示す断面図及び上
面図である。
【符号の説明】
11……化合物半導体基板、12……ソース領域、13
……ドレイン領域、14……チャンネル領域、15……
絶縁膜、16……ゲート電極、17……ソース電極、1
8……ドレイン電極。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に設けたソース領域とドレイ
    ン領域との間に、電荷通路となるチャネル領域を設ける
    とともに、前記チャネル領域上にゲート電極を設け、さ
    らに前記ソース領域とドレイン領域上にソース電極及び
    ドレイン電極を設けた半導体装置において、 前記ソース電極及びドレイン電極の前記ゲート電極に臨
    む縁部を、前記ゲート電極方向に対して凹凸を有する波
    形状に形成した、 ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記凹凸を有する波形状がノコギリ波形
    状であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 MESFETの構造を有することを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 HEMTの構造を有することを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 JFETの構造を有することを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 JHEMTの構造を有することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 半導体基板に設けたソース領域とドレイ
    ン領域との間に、電荷通路となるチャネル層を設けると
    ともに、前記チャネル領域上にゲート電極を設け、さら
    に前記ソース領域とドレイン領域上にソース電極及びド
    レイン電極を設けた半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板に、ソース領域、ドレイン領域、及びチ
    ャネル層を設ける第1の工程と、 前記半導体基板の上に絶縁膜を形成する第2の工程と、 前記絶縁膜に前記ゲート電極に対応する開口部を形成
    し、前記ゲート電極を設ける第3の工程と、 前記絶縁膜に前記ソース電極及びドレイン電極に対応す
    る開口部を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極を
    設ける第4の工程とを有し、 前記第4の工程で、ソース電極及びドレイン電極に対応
    する開口部を形成する際に、当該開口部の前記ゲート電
    極に臨む縁部を、前記ゲート電極方向に対して凹凸を有
    する波形状に形成することにより、前記ソース電極及び
    ドレイン電極の前記ゲート電極に臨む縁部を、前記ゲー
    ト電極方向に対して凹凸を有する波形状に形成するよう
    にした、 ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記凹凸を有する波形状がノコギリ波形
    状であることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007242679A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Sharp Corp 電子デバイス
US7462865B2 (en) 2005-12-07 2008-12-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Display and manufacturing method thereof

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US7462865B2 (en) 2005-12-07 2008-12-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Display and manufacturing method thereof
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