JP2001176884A - Field-effct transistor and manufacturing method therefor - Google Patents

Field-effct transistor and manufacturing method therefor

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JP2001176884A
JP2001176884A JP35909499A JP35909499A JP2001176884A JP 2001176884 A JP2001176884 A JP 2001176884A JP 35909499 A JP35909499 A JP 35909499A JP 35909499 A JP35909499 A JP 35909499A JP 2001176884 A JP2001176884 A JP 2001176884A
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effect transistor
buffer layer
layer
type impurity
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Hirokiyo Unosawa
浩精 宇野沢
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field-effect transistor that can suppress the phase shift of an amplifying signal, and to provide its manufacturing method. SOLUTION: This field-effect transistor has a semi-insulating GaAs substrate 1, impurities layer 120, undoped GaAs buffer layer 2, undoped AlGaAs buffer layer 3, undoped GaAs buffer layer 4, n-type GaAs channel layer 5, gate electrode 15, source electrode 19, and drain electrode 18. The impurity layer 120 contains n-type impurities, p-type impurities, and oxygen. Furthmore, the layer thickness of the undoped GaAs buffer layer 4 is formed 10 nm to 100 nm.

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
スタ及びその製造方法に関し、詳しくは、優れた高周波
特性を有する電界効果トランジスタ及びその製造方法に
関する。
The present invention relates to a field effect transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a field effect transistor having excellent high frequency characteristics and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波信号を扱う高出力増幅器や、衛星
通信又は携帯電話に用いる増幅器等の電力増幅器におい
ては、高出力かつ高速応答可能な化合物半導体を用いた
電界効果トランジスタ(FET)が使用されている。図
8に電界効果トランジスタの構造を模式図で示す。
2. Description of the Related Art In a power amplifier such as a high-output amplifier for handling a high-frequency signal and an amplifier used for satellite communication or a portable telephone, a field-effect transistor (FET) using a compound semiconductor capable of high-output and high-speed response is used. ing. FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a field-effect transistor.

【0003】図8に示すように、電界効果トランジスタ
は、半絶縁性GaAs基板201と、層厚800nmの
アンドープGaAsバッファ層202と、層厚200n
mのアンドープAlGaAsバッファ層203と、層厚
5nmのアンドープGaAsバッファ層204と、シリ
コンを2×1017cm−3ドーピングした層厚150
nmのn型GaAsチャネル層205と、シリコンを2
×1017cm−3ドーピングした層厚20nmのn型
AlGaAsショットキ層206と、シリコンを5×1
17cm−3ドーピングした層厚150nmのn型G
aAsコンタクト層207と、ゲート電極215と、オ
ーミックメタル217と、ドレイン電極218と、ソー
ス電極219と、裏面電極221とから構成されてい
る。
As shown in FIG. 8, a field effect transistor comprises a semi-insulating GaAs substrate 201, an undoped GaAs buffer layer 202 having a thickness of 800 nm, and a
m undoped AlGaAs buffer layer 203, undoped GaAs buffer layer 204 having a thickness of 5 nm, and layer thickness 150 doped with 2 × 10 17 cm −3 of silicon
nm n-type GaAs channel layer 205 and silicon
An n-type AlGaAs Schottky layer 206 having a thickness of 20 nm doped with × 10 17 cm −3 and 5 × 1 of silicon
0 17 cm -3 doped 150 nm thick n-type G
It is composed of an aAs contact layer 207, a gate electrode 215, an ohmic metal 217, a drain electrode 218, a source electrode 219, and a back electrode 221.

【0004】以上のように構成された電界効果トランジ
スタの基本特性は、最大ドレイン電流(Imax)が3
80mA/mm(ゲート・ソース間電圧(Vgs)=+
1V)、飽和ドレイン電流(Idss)が280mA/
mm(ゲート・ソース間電圧(Vgs)=0V)、相互
コンダクタンス(gm)が130mS/mm(ゲート・
ソース間電圧(Vgs)=0V)、ドレイン−ゲート間
耐圧(BVgd)が18Vであった。
The basic characteristics of the field effect transistor configured as described above are that the maximum drain current (Imax) is 3
80 mA / mm (gate-source voltage (Vgs) = +
1V), and the saturation drain current (Idss) is 280 mA /
mm (gate-source voltage (Vgs) = 0 V), and transconductance (gm) is 130 mS / mm (gate
The source-to-source voltage (Vgs) = 0 V) and the drain-gate withstand voltage (BVgd) was 18 V.

【0005】また、ドレイン電圧(Vds)を2Vから
10Vまで変化させたときのドレイン電圧(Vds)と
閾値電圧(Vth)の関係は、図3に示すように、ドレ
イン電圧(Vds)1V当たり、閾値電圧(Vth)が
約−50mV変化する特性を示した。
When the drain voltage (Vds) is changed from 2 V to 10 V, the relationship between the drain voltage (Vds) and the threshold voltage (Vth) is as shown in FIG. The characteristic that the threshold voltage (Vth) changes by about −50 mV was shown.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような基本特性を
有する電界効果トランジスタ(ゲート幅1.5mm)に
ついて、周波数4GHz(C帯)にて入出力特性を測定
した。この測定は、バイアスポイントをドレイン電圧7
Vで飽和ドレイン電流(Idss)の15%に相当する
ような、ドレイン電流を絞った所で行った。また、電界
効果トランジスタの入出力整合状態は効率整合に調整し
た。そして、低い入力パワーにおける出力位相を基準に
して、入力電力を増加させたときの出力位相の変化を測
定した。測定結果を図9に示す。図9に示すように、入
力電力の増加に伴い、出力位相が正(+)側に変化する
特性(位相歪み)を示し、出力飽和までの位相変化量
(位相シフト)は約23度であった。
The input / output characteristics of a field effect transistor (gate width 1.5 mm) having such basic characteristics were measured at a frequency of 4 GHz (C band). In this measurement, the bias point is set at the drain voltage of 7
The test was performed at a place where the drain current was narrowed down to a value corresponding to 15% of the saturated drain current (Idss) at V. The input / output matching state of the field effect transistor was adjusted to match the efficiency. Then, with reference to the output phase at a low input power, a change in the output phase when the input power was increased was measured. FIG. 9 shows the measurement results. As shown in FIG. 9, as the input power increases, the output phase changes to the positive (+) side (phase distortion), and the amount of phase change until the output saturation (phase shift) is about 23 degrees. Was.

【0007】一般に、電力増幅器は、低歪み、高効率動
作が要求されている。このため、電力増幅器に使用され
る電界効果トランジスタには、位相歪み(位相シフト)
をさらに小さくしたいという要求がある。これは、位相
シフトが大きいと、電力増幅器の性能に問題が生じてし
まうためである。
In general, power amplifiers are required to operate with low distortion and high efficiency. Therefore, the field effect transistor used in the power amplifier has phase distortion (phase shift).
There is a demand that the size be further reduced. This is because a large phase shift causes a problem in the performance of the power amplifier.

【0008】ところで、特開平6−232164号公報
によれば、GaAs又はInGaAsバッファ層に、珪
素とこれに直接結合した酸素を含む電界効果トランジス
タが提案されている。しかし、特開平6−232164
号公報には、少数キャリアの注入に伴う素子間干渉やソ
フトエラーを大幅に低減する旨が開示されているのみで
あり、位相歪み(位相シフト)については全く開示され
ていない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-232164 proposes a field effect transistor in which a GaAs or InGaAs buffer layer contains silicon and oxygen directly bonded thereto. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-232164
The publication only discloses that inter-element interference and soft error due to the injection of minority carriers are significantly reduced, but does not disclose phase distortion (phase shift) at all.

【0009】また、特開昭61−194878号公報に
よれば、GaAs電界効果トランジスタのチャネル領域
の下側に酸素注入層を備えることにより、閾値電圧のバ
ラツキを低減できる旨が開示されている。しかし、チャ
ネル領域の下側に酸素注入層を備えるので閾値電圧の変
動が小さく、例えばドレイン電流を絞ったバイアスポイ
ントでは位相歪み(位相シフト)が大きくなってしま
う。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-194878 discloses that by providing an oxygen injection layer below a channel region of a GaAs field-effect transistor, variations in threshold voltage can be reduced. However, since the oxygen injection layer is provided below the channel region, the fluctuation of the threshold voltage is small, and for example, phase distortion (phase shift) increases at a bias point where the drain current is reduced.

【0010】なお、ドレイン電流を絞ったバイアスポイ
ントにおける位相歪み(位相シフト)が発生するのは、
主に電界効果トランジスタの相互コンダクタンス(g
m)やドレインコンダクタンス(gd)のピンチオフ近
傍における非線形性が影響し、位相歪みという形で現れ
ると考えられる。この電界効果トランジスタのピンチオ
フ特性は、バッファ層の構造や半絶縁性GaAs基板と
バッファ層との界面状態が影響する。
[0010] The phase distortion (phase shift) at the bias point where the drain current is reduced is caused by
Mainly the transconductance (g) of the field effect transistor
m) and the drain conductance (gd) are considered to be affected by nonlinearity near the pinch-off, and appear in the form of phase distortion. The pinch-off characteristics of the field-effect transistor are affected by the structure of the buffer layer and the interface between the semi-insulating GaAs substrate and the buffer layer.

【0011】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、優れた高周波特性を有する電界効果トランジス
タ及びその製造方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、増幅信号の位相シフトを抑えることがで
きる電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a field effect transistor having excellent high-frequency characteristics and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a field effect transistor capable of suppressing a phase shift of an amplified signal and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点にかかる電界効果トランジス
タは、化合物半導体から構成された基板上にバッファ層
を介してチャネル層、ゲート電極、ソース電極、ドレイ
ン電極を有する電界効果トランジスタであって、前記基
板と前記バッファ層との界面に、n型不純物とp型不純
物と酸素とを含む不純物層を有する、ことを特徴とす
る。
To achieve the above object, a field-effect transistor according to a first aspect of the present invention comprises a channel layer, a gate electrode, A field effect transistor having a source electrode and a drain electrode, wherein an impurity layer containing an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen is provided at an interface between the substrate and the buffer layer.

【0013】この構成では、基板とバッファ層との界面
に、n型不純物とp型不純物と酸素とを含む不純物層が
設けられ、ドレイン電圧(Vds)に対する閾値電圧
(Vth)の変化が大きくなる。このため、電界効果ト
ランジスタのピンチオフ性が若干低下し、閾値電圧近傍
の相互コンダクタンス(gm)やドレインコンダクタン
ス(gd)の非線形性が低減される。この結果、閾値電
圧近傍での相互コンダクタンス(gm)やドレインコン
ダクタンス(gd)の変化が緩くなって、増幅信号の位
相シフトを抑えることができる。
In this configuration, an impurity layer containing an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen is provided at the interface between the substrate and the buffer layer, and the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) increases. . Therefore, the pinch-off property of the field effect transistor is slightly reduced, and the non-linearity of the mutual conductance (gm) and the drain conductance (gd) near the threshold voltage is reduced. As a result, changes in the mutual conductance (gm) and the drain conductance (gd) in the vicinity of the threshold voltage are reduced, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0014】前記基板は、例えば半絶縁性GaAs基板
から構成される。前記バッファ層は、例えば前記半絶縁
性GaAs基板側から第1アンドープGaAsバッファ
層と、アンドープAlGaAsバッファ層と、第2アン
ドープGaAsバッファ層とから構成される。
The substrate is composed of, for example, a semi-insulating GaAs substrate. The buffer layer includes, for example, a first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer from the semi-insulating GaAs substrate side.

【0015】前記第2アンドープGaAsバッファ層の
層厚を10nm〜100nmにすると、ドレイン電圧
(Vds)に対する閾値電圧(Vth)の変化はさらに
大きくなり、増幅信号の位相シフトを抑えることができ
る。
When the thickness of the second undoped GaAs buffer layer is 10 nm to 100 nm, the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) is further increased, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0016】前記n型不純物が1×1012cm−2
3×1013cm−2含まれ、前記p型不純物が1×1
12cm−2〜1×1013cm−2含まれ、前記酸
素が1×1012cm−2〜5×1013cm−2含ま
れると、特に、ドレイン電圧(Vds)に対する閾値電
圧(Vth)の変化が大きくなり、増幅信号の位相シフ
トを抑えることができる。
The n-type impurity is 1 × 10 12 cm −2 to
3 × 10 13 cm −2 and the p-type impurity is 1 × 1
0 12 cm -2 ~1 × 10 13 cm -2 is included, when the oxygen is contained 1 × 10 12 cm -2 ~5 × 10 13 cm -2, particularly, the threshold voltage (Vth for the drain voltage (Vds) ) Is increased, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0017】前記p型不純物は、例えば炭素、亜鉛、マ
グネシウム、ベリリウムの少なくとも一つの元素から構
成される。また、前記n型不純物は、例えばシリコン、
硫黄、セレン、スズの少なくとも一つの元素から構成さ
れる。
The p-type impurity is composed of, for example, at least one element of carbon, zinc, magnesium and beryllium. The n-type impurity is, for example, silicon,
It is composed of at least one element of sulfur, selenium, and tin.

【0018】前記ドレイン電極に印加されるドレイン電
圧に対して閾値電圧が、前記ドレイン電圧1V当たり−
100mV〜−300mV変化すると、電界効果トラン
ジスタのピンチオフ性を若干低下させた状態を作り出す
ことができ、増幅信号の位相シフトを抑えることができ
る。
The threshold voltage with respect to the drain voltage applied to the drain electrode is-
When the voltage changes by 100 mV to -300 mV, a state where the pinch-off property of the field effect transistor is slightly reduced can be created, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0019】この発明の第2の観点にかかる電界効果ト
ランジスタの製造方法は、化合物半導体から構成された
基板にバッファ層を形成し、前記バッファ層上にチャネ
ル層を介して、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電
極を形成する電界効果トランジスタの製造方法であっ
て、前記基板上にn型不純物とp型不純物と酸素とを含
む不純物層を形成し、該不純物層上に前記バッファ層を
形成する、ことを特徴とする。
A method of manufacturing a field-effect transistor according to a second aspect of the present invention includes forming a buffer layer on a substrate made of a compound semiconductor, and forming a source electrode and a drain electrode on the buffer layer via a channel layer. And a method of manufacturing a field-effect transistor for forming a gate electrode, comprising: forming an impurity layer containing an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen on the substrate; and forming the buffer layer on the impurity layer. It is characterized by the following.

【0020】この構成では、基板上にn型不純物とp型
不純物と酸素とを含む不純物層が形成され、ドレイン電
圧(Vds)に対する閾値電圧(Vth)の変化が大き
くなる。従って、電界効果トランジスタのピンチオフ性
が若干低下し、閾値電圧近傍の相互コンダクタンス(g
m)やドレインコンダクタンス(gd)の非線形性が低
減される。この結果、閾値電圧近傍での相互コンダクタ
ンス(gm)やドレインコンダクタンス(gd)の変化
が緩くなって、増幅信号の位相シフトを抑えることがで
きる。
In this configuration, an impurity layer containing an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen is formed on the substrate, and the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) increases. Therefore, the pinch-off property of the field effect transistor is slightly reduced, and the transconductance (g) near the threshold voltage is reduced.
m) and the non-linearity of the drain conductance (gd) are reduced. As a result, changes in the mutual conductance (gm) and the drain conductance (gd) in the vicinity of the threshold voltage are reduced, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0021】前記基板は、例えば半絶縁性GaAs基板
から構成される。前記バッファ層は、例えば前記半絶縁
性GaAs基板側から第1アンドープGaAsバッファ
層と、アンドープAlGaAsバッファ層と、第2アン
ドープGaAsバッファ層との3層に形成される。
The substrate is composed of, for example, a semi-insulating GaAs substrate. The buffer layer is formed in three layers, for example, a first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer from the semi-insulating GaAs substrate side.

【0022】前記第2アンドープGaAsバッファ層の
層厚を10nm〜100nmに形成すると、ドレイン電
圧(Vds)に対する閾値電圧(Vth)の変化はさら
に大きくなり、増幅信号の位相シフトを抑えることがで
きる。
When the thickness of the second undoped GaAs buffer layer is 10 nm to 100 nm, the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) is further increased, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0023】前記不純物層に前記n型不純物を1×10
12cm−2〜3×1013cm 含ませ、前記p型
不純物を1×1012cm−2〜1×1013cm−2
含ませ、前記酸素を1×1012cm−2〜5×10
13cm−2含ませると、特に、ドレイン電圧(Vd
s)に対する閾値電圧(Vth)の変化が大きくなり、
増幅信号の位相シフトを抑えることができる。
The n-type impurity is 1 × 10
12 cm -2 ~3 × 10 13 cm - 2 contained, the p-type impurity 1 × 10 12 cm -2 ~1 × 10 13 cm -2
1 × 10 12 cm −2 to 5 × 10
When 13 cm −2 is included, the drain voltage (Vd
s), the change of the threshold voltage (Vth) becomes large,
The phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0024】前記p型不純物には、例えば炭素、亜鉛、
マグネシウム、ベリリウムの少なくとも一つの元素が用
いられる。また、前記n型不純物には、例えばシリコ
ン、硫黄、セレン、スズの少なくとも一つの元素が用い
られる。
The p-type impurities include, for example, carbon, zinc,
At least one element of magnesium and beryllium is used. Further, for the n-type impurity, for example, at least one element of silicon, sulfur, selenium, and tin is used.

【0025】前記半絶縁性GaAs基板上に、前記n型
不純物と前記p型不純物と前記酸素とをプレーナドーピ
ングして、前記不純物層を形成すると、n型不純物、p
型不純物、酸素の濃度の制御性が向上する。
When the impurity layer is formed on the semi-insulating GaAs substrate by planar doping the n-type impurity, the p-type impurity and the oxygen, the n-type impurity
The controllability of the concentration of the type impurities and oxygen is improved.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図5に従って説明する。図1は本実施の形態の電界効
果トランジスタの模式図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a field-effect transistor according to the present embodiment.

【0027】図1に示すように、電界効果トランジスタ
の半絶縁性GaAs基板1上には、不純物層120が形
成されている。不純物層120は、例えば0.1nm〜
10nm形成されている。不純物層120は、n型不純
物と、p型不純物と、酸素(O)とが含まれている。
As shown in FIG. 1, an impurity layer 120 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 of a field effect transistor. The impurity layer 120 has a thickness of, for example, 0.1 nm to
10 nm is formed. The impurity layer 120 contains an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen (O 2 ).

【0028】n型不純物は、例えば、シリコン(S
i)、硫黄(S)、セレン(Se)、スズ(Sn)の少
なくとも一つの元素(いずれか1元素若しくは複数元
素)から構成されている。このn型不純物は、例えば、
1×1012cm−2〜3×10 cm−2の面密度
でドーピングされることにより、不純物層120に含ま
れる。本実施の形態では、n型不純物はシリコンと硫黄
とから構成され、シリコン(Si)は1.5×1013
cm−2、硫黄(S)は1×1012cm−2の面密度
でドーピングされている。
The n-type impurity is, for example, silicon (S
i), at least one element of sulfur (S), selenium (Se), and tin (Sn) (any one or a plurality of elements). This n-type impurity is, for example,
By doping in areal density of 1 × 10 12 cm -2 ~3 × 10 1 3 cm -2, contained in the impurity layer 120. In this embodiment, the n-type impurity is composed of silicon and sulfur, and silicon (Si) is 1.5 × 10 13.
cm −2 and sulfur (S) are doped at an area density of 1 × 10 12 cm −2 .

【0029】p型不純物は、例えば、炭素(C)、亜鉛
(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)
のいずれか1元素若しくは複数元素から構成されてい
る。このp型不純物は、例えば、1×1012cm−2
〜1×1013cm−2の面密度でドーピングされるこ
とにより、不純物層120に含まれる。本実施の形態で
は、p型不純物は炭素から構成され、炭素が3×10
12cm−2の面密度でドーピングされている。
The p-type impurities include, for example, carbon (C), zinc (Zn), magnesium (Mg), beryllium (Be)
Is composed of any one element or a plurality of elements. This p-type impurity is, for example, 1 × 10 12 cm −2.
It is included in the impurity layer 120 by being doped at an area density of about 1 × 10 13 cm −2 . In this embodiment, the p-type impurity is composed of carbon, and carbon is 3 × 10
It is doped at an area density of 12 cm −2 .

【0030】酸素は、例えば、1×1012cm−2
5×1013cm−2の面密度でドーピングされること
により、不純物層120に含まれる。本実施の形態で
は、酸素が1×1013cm−2の面密度でドーピング
されている。
The oxygen is, for example, 1 × 10 12 cm −2 to
By being doped at an area density of 5 × 10 13 cm −2 , the semiconductor layer is included in the impurity layer 120. In the present embodiment, oxygen is doped at an area density of 1 × 10 13 cm −2 .

【0031】不純物層120上には、アンドープGaA
sバッファ層2が形成されている。アンドープGaAs
バッファ層2は、例えば層厚800nmに形成されてい
る。アンドープGaAsバッファ層2上には、アンドー
プAlGaAsバッファ層3が形成されている。アンド
ープAlGaAsバッファ層3は、例えば層厚200n
mに形成されている。
On the impurity layer 120, undoped GaAs
An s buffer layer 2 is formed. Undoped GaAs
The buffer layer 2 is formed, for example, to a thickness of 800 nm. On the undoped GaAs buffer layer 2, an undoped AlGaAs buffer layer 3 is formed. The undoped AlGaAs buffer layer 3 has a thickness of, for example, 200 n.
m.

【0032】アンドープAlGaAsバッファ層3上に
は、アンドープGaAsバッファ層4が形成されてい
る。アンドープGaAsバッファ層4は、例えば層厚1
0nm〜100nmに形成され、従来のアンドープGa
Asバッファ層よりも厚く形成されている。アンドープ
GaAsバッファ層4の層厚は、50nm付近にするこ
とが好ましい。
On the undoped AlGaAs buffer layer 3, an undoped GaAs buffer layer 4 is formed. The undoped GaAs buffer layer 4 has, for example, a thickness of 1
0 nm to 100 nm, and the conventional undoped Ga
It is formed thicker than the As buffer layer. It is preferable that the thickness of the undoped GaAs buffer layer 4 be around 50 nm.

【0033】アンドープGaAsバッファ層4上には、
n型GaAsチャネル層5が形成されている。n型Ga
Asチャネル層5は、シリコンを、例えば2×1017
cm −3ドーピングすることにより形成され、層厚は、
例えば150nmに形成されている。
On the undoped GaAs buffer layer 4,
An n-type GaAs channel layer 5 is formed. n-type Ga
The As channel layer 5 is made of silicon, for example, 2 × 1017
cm -3Formed by doping, the layer thickness is
For example, it is formed to have a thickness of 150 nm.

【0034】n型GaAsチャネル層5上には、n型A
lGaAsショットキ層6が形成されている。n型Al
GaAsショットキ層6は、シリコンを、例えば2×1
cm−3ドーピングすることにより形成され、層
厚は、例えば20nmに形成されている。
On the n-type GaAs channel layer 5, an n-type A
An lGaAs Schottky layer 6 is formed. n-type Al
The GaAs Schottky layer 6 is made of silicon, for example, 2 × 1
0 is formed by 1 7 cm -3 doping layer thickness is formed, for example, to 20 nm.

【0035】n型AlGaAsショットキ層6上には、
n型GaAsコンタクト層7が形成されている。n型G
aAsコンタクト層7は、シリコンを、例えば5×10
17cm−3ドーピングすることにより形成され、その
層厚は、例えば150nmに形成されている。
On the n-type AlGaAs Schottky layer 6,
An n-type GaAs contact layer 7 is formed. n-type G
The aAs contact layer 7 is made of silicon, for example, 5 × 10
It is formed by doping at 17 cm −3 , and has a layer thickness of, for example, 150 nm.

【0036】また、n型AlGaAsショットキ層6上
には、ゲート電極15が形成されている。ゲート電極1
5は、例えばWSiからなるショットキメタル、TiN
やTiPt等のバリアメタル、Au等により形成されて
いる。ゲート電極15上には、ゲート電極15を覆うよ
うに保護膜16が形成されている。保護膜16は、例え
ばSiO、SiNにより形成されている。
On the n-type AlGaAs Schottky layer 6, a gate electrode 15 is formed. Gate electrode 1
5 is a Schottky metal made of, for example, WSi, TiN
And a barrier metal such as TiPt or Au. On the gate electrode 15, a protective film 16 is formed so as to cover the gate electrode 15. The protection film 16 is formed of, for example, SiO 2 or SiN.

【0037】n型GaAsコンタクト層7上には、n型
GaAsコンタクト層7とオーミックコンタクトを取る
ためのオーミックメタル17を介して、ドレイン電極1
8及びソース電極19が形成されている。ドレイン電極
18及びソース電極19は、Auメッキにより形成され
ている。また、半絶縁性GaAs基板1の下には、裏面
電極21が形成されている。
The drain electrode 1 is formed on the n-type GaAs contact layer 7 via an ohmic metal 17 for making an ohmic contact with the n-type GaAs contact layer 7.
8 and a source electrode 19 are formed. The drain electrode 18 and the source electrode 19 are formed by Au plating. Further, a back electrode 21 is formed below the semi-insulating GaAs substrate 1.

【0038】次に、以上のように構成された電界効果ト
ランジスタの製造方法について説明する。図2(a)〜
(f)に、電界効果トランジスタの製造プロセスフロー
の概略を説明するための模式図を示す。
Next, a description will be given of a method of manufacturing the field effect transistor configured as described above. FIG.
(F) is a schematic diagram for explaining the outline of the manufacturing process flow of the field-effect transistor.

【0039】まず、結晶成長前処理を施した半絶縁性G
aAs基板1上に、例えばn型不純物としてのシリコン
を1.5×1013cm−2及び硫黄を1×1012
、p型不純物としての炭素を3×1012cm
−2、及び酸素を1×1013cm−2の面密度でプレ
ーナドーピングを行い、不純物層120を形成する。
First, the semi-insulating G which has been subjected to the crystal growth pretreatment
On the aAs substrate 1, for example, silicon as an n-type impurity is 1.5 × 10 13 cm −2 and sulfur is 1 × 10 12 c.
m - 2, carbon as a p-type impurity 3 × 10 12 cm
−2 and oxygen are planar-doped at an area density of 1 × 10 13 cm −2 to form an impurity layer 120.

【0040】次に、図2(a)に示すように、結晶成長
前処理を施した半絶縁性GaAs基板1上に、例えば有
機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、アンドー
プGaAsバッファ層2からn型GaAsコンタクト層
7までの成長を行う。この際、アンドープバッファ層の
n型又はp型の残留キャリア濃度が、1E15cm
より小さくなるような成長条件にて行う。
Next, as shown in FIG. 2A, an undoped GaAs buffer is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 which has been subjected to a crystal growth pretreatment by using, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). The growth from the layer 2 to the n-type GaAs contact layer 7 is performed. At this time, the n-type or p-type residual carrier concentration of the undoped buffer layer, 1E15 cm - 3
The growth is performed under such a condition that the size becomes smaller.

【0041】続いて、図2(b)に示すように、ドレイ
ン電極18及びソース電極19等のオーミック電極を形
成する以外の部分、例えばワイドリセス部9及びフィー
ルド部10を、結晶ドライエッチング装置により、n型
AlGaAsショットキ層6までフォトレジスト8をマ
スクとしてエッチングを行う。そして、電界効果トラン
ジスタの動作領域外11を絶縁化するために、ボロン
(B)をイオン注入する。このイオン注入は、アンド
ープGaAsバッファ層2に至る深さまで行う。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, portions other than the ohmic electrodes such as the drain electrode 18 and the source electrode 19, for example, the wide recess portion 9 and the field portion 10 are formed by a crystal dry etching apparatus. Etching is performed up to the n-type AlGaAs Schottky layer 6 using the photoresist 8 as a mask. Then, boron (B + ) is ion-implanted to insulate the outside 11 of the operation region of the field-effect transistor. This ion implantation is performed to a depth reaching the undoped GaAs buffer layer 2.

【0042】次に、図2(c)に示すように、ワイドリ
セス部9及びフィールド部10上にゲート酸化膜12を
形成する。そして、フォトレジスト13をマスクとし
て、絶縁膜ドライエッチング装置により、ワイドリセス
部9内にショットキゲートを形成する開口部14を形成
する。この開口部14の幅、即ちゲート長は0.5μm
に形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, a gate oxide film 12 is formed on the wide recess 9 and the field 10. Then, using the photoresist 13 as a mask, an opening 14 for forming a Schottky gate is formed in the wide recess 9 by an insulating film dry etching apparatus. The width of the opening 14, that is, the gate length is 0.5 μm
Formed.

【0043】開口部14を形成した後、図2(d)に示
すように、開口部14及びフォトレジスト13上に、例
えばWSiからなるショットキメタル、TiPtからな
るバリアメタル、Auをスパッタにより成膜し、開口部
14以外を除去してゲート電極15を形成する。そし
て、ゲート酸化膜12を除去した後、ゲート電極15を
覆うように、例えばSiOからなる保護膜16を成膜
する。
After the opening 14 is formed, as shown in FIG. 2D, a Schottky metal made of WSi, a barrier metal made of TiPt, and Au are formed on the opening 14 and the photoresist 13 by sputtering. Then, portions other than the opening 14 are removed to form the gate electrode 15. After removing the gate oxide film 12, a protective film 16 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover the gate electrode 15.

【0044】次に、図2(e)に示すように、n型Ga
Asコンタクト層7上にオーミックメタル17を形成す
る。そして、オーミックメタル17の上にAuメッキか
らなるドレイン電極18、ソース電極19、及びバイア
ホール部電極20を形成し、表面のプロセスを完了す
る。
Next, as shown in FIG.
An ohmic metal 17 is formed on the As contact layer 7. Then, a drain electrode 18, a source electrode 19, and a via-hole electrode 20 made of Au plating are formed on the ohmic metal 17, and the surface process is completed.

【0045】最後に、図2(f)に示すように、熱抵抗
低減のため半絶縁性GaAs基板1を40μmの厚さま
で研磨し、バイアホール部電極20に達するバイアホー
ル22をドライエッチングにより形成した後、Auメッ
キにより裏面電極21を形成し、電界効果トランジスタ
が製造される。
Finally, as shown in FIG. 2F, the semi-insulating GaAs substrate 1 is polished to a thickness of 40 μm to reduce thermal resistance, and a via hole 22 reaching the via-hole electrode 20 is formed by dry etching. After that, the back electrode 21 is formed by Au plating, and the field effect transistor is manufactured.

【0046】次に、以上のように製造された電界効果ト
ランジスタの基本特性について検討を行った。具体的に
は、ドレイン電圧(Vds)を2V〜10Vまで変化さ
せ、この間のドレイン電圧(Vds)と閾値電圧(Vt
h)の関係について測定を行った。この結果を図3に示
す。図3に示すように、ドレイン電圧(Vds)1V当
たり閾値電圧(Vth)は、約−160mV変化する特
性を有することが確認できた。
Next, the basic characteristics of the field effect transistor manufactured as described above were examined. Specifically, the drain voltage (Vds) is changed from 2 V to 10 V, and the drain voltage (Vds) and the threshold voltage (Vt) during this period are changed.
h) was measured. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it has been confirmed that the threshold voltage (Vth) per drain voltage (Vds) changes by about -160 mV.

【0047】なお、他の基本特性については、最大ドレ
イン電流(Imax)が380mA/mm(ゲート・ソ
ース間電圧(Vgs)=+1V)、飽和ドレイン電流
(Idss)が280mA/mm(ゲート・ソース間電
圧(Vgs)=0V)、相互コンダクタンス(gm)が
130mS/mm(ゲート・ソース間電圧(Vgs)=
0V)、ドレイン−ゲート間耐圧(BVgd)が18V
であり、従来の電界効果トランジスタと同様であった。
As for other basic characteristics, the maximum drain current (Imax) is 380 mA / mm (gate-source voltage (Vgs) = + 1 V), and the saturated drain current (Idss) is 280 mA / mm (gate-source Voltage (Vgs) = 0 V), transconductance (gm) is 130 mS / mm (gate-source voltage (Vgs) =
0V), withstand voltage (BVgd) between drain and gate of 18V
This is similar to the conventional field effect transistor.

【0048】さらに、このような基本特性を有する電界
効果トランジスタ(ゲート幅1.5mm)について、周
波数4GHz(C帯)にて入出力特性を測定した。バイ
アスポイントおよび入出力整合条件は、従来例と同様に
ドレイン電圧7Vで飽和ドレイン電流Idssの15%
に相当する所に設定し、効率整合に調整した。そして、
位相シフト特性を測定したところ、図4に示すように、
入力電力の増加に伴う位相シフトは出力飽和(2dB出
力圧縮点)までで±3度以下であった。なお、電界効果
トランジスタの効率は、従来と同様に60%が得られ
た。
Further, the input / output characteristics of the field effect transistor (gate width 1.5 mm) having such basic characteristics were measured at a frequency of 4 GHz (C band). The bias point and the input / output matching conditions are the same as in the conventional example.
Was set at a place corresponding to and adjusted to match efficiency. And
When the phase shift characteristics were measured, as shown in FIG.
The phase shift accompanying the increase in input power was ± 3 degrees or less up to output saturation (2 dB output compression point). The efficiency of the field effect transistor was 60% as in the conventional case.

【0049】このように、位相シフトを23度から±3
度以下に大きく低減できたのは、半絶縁性GaAs基板
1とアンドープGaAsバッファ層2の界面に不純物層
120を設けることによって、ドレイン電圧(Vds)
に対する閾値電圧(Vth)の変化が、従来の約−50
mVから本実施の形態の約−160mVに大きくなった
ためである。さらに、アンドープGaAsバッファ層4
の層厚を10nm〜100nmに形成(従来より厚く)
したので、ドレイン電圧(Vds)に対する閾値電圧
(Vth)の変化はさらに大きくなる。この結果、従来
の電界効果トランジスタに比べて、電界効果トランジス
タのピンチオフ性を若干低下させた状態を作り出すこと
ができる。
As described above, the phase shift is changed from 23 degrees to ± 3 degrees.
The reason why the impurity voltage can be greatly reduced to less than or equal to that is that the drain voltage (Vds) can be obtained by providing the impurity layer 120 at the interface between the semi-insulating GaAs substrate 1 and the undoped GaAs buffer layer 2.
Of the threshold voltage (Vth) with respect to
This is because the voltage has increased from mV to about -160 mV in the present embodiment. Further, an undoped GaAs buffer layer 4
Formed to a thickness of 10 to 100 nm (thicker than before)
Therefore, the change of the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) is further increased. As a result, a state in which the pinch-off property of the field-effect transistor is slightly reduced as compared with the conventional field-effect transistor can be created.

【0050】これにより、閾値電圧近傍の相互コンダク
タンス(gm)やドレインコンダクタンス(gd)の非
線形性が低減される。この結果、閾値電圧近傍での相互
コンダクタンス(gm)やドレインコンダクタンス(g
d)の変化が緩くなって、増幅信号の位相シフトを抑え
ることができる。
As a result, the nonlinearity of the mutual conductance (gm) and the drain conductance (gd) near the threshold voltage is reduced. As a result, the mutual conductance (gm) and the drain conductance (g
The change in d) becomes gentle, and the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0051】本発明の適用範囲を確認するため、ドーピ
ングするn型不純物、p型不純物、及び酸素の面密度に
ついて検討したところ、以下の範囲でドーピングするこ
とにより、増幅信号の位相シフトを抑えることができる
ことを確認した。 1×1012cm−2≦n型不純物≦3×1013cm
−2 1×1012cm−2≦p型不純物≦1×1013cm
−2 1×1012cm−2≦酸素≦5×1013cm−2
In order to confirm the scope of application of the present invention, the areal densities of n-type impurities, p-type impurities, and oxygen to be doped were examined. By doping in the following ranges, the phase shift of the amplified signal was suppressed. I confirmed that I can do it. 1 × 10 12 cm −2 ≦ n-type impurity ≦ 3 × 10 13 cm
−2 1 × 10 12 cm −2 ≦ p-type impurity ≦ 1 × 10 13 cm
−2 1 × 10 12 cm −2 ≦ oxygen ≦ 5 × 10 13 cm −2

【0052】このため、n型不純物、p型不純物、及び
酸素がこの範囲で存在する不純物層120が形成された
エピタキシャル基板を用いることにより、ドレイン電圧
(Vds)に対する閾値電圧(Vth)の変化を、例え
ば−100mV〜−300mVに大きくすることができ
る。このため、増幅信号の位相シフトを抑えることがで
きる。
Therefore, by using the epitaxial substrate on which the impurity layer 120 in which the n-type impurity, the p-type impurity, and oxygen are present in this range is formed, the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) can be reduced. For example, it can be increased to -100 mV to -300 mV. Therefore, the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0053】また、アンドープGaAsバッファ層4の
層厚について検討したところ、アンドープGaAsバッ
ファ層4の層厚10nm〜100nm、さらに好ましく
は40nm〜60nmとすることにより、さらに増幅信
号の位相シフトを抑えることができることを確認した。
Further, when the layer thickness of the undoped GaAs buffer layer 4 was examined, the phase shift of the amplified signal was further suppressed by setting the layer thickness of the undoped GaAs buffer layer 4 to 10 nm to 100 nm, more preferably 40 nm to 60 nm. I confirmed that I can do it.

【0054】半絶縁性GaAs基板1とアンドープGa
As層2の間に設けた不純物層120をSIMS(二次
イオン質量分析法)した結果を図5に示す。なお、比較
のため、不純物層120を有しない従来の電界効果トラ
ンジスタのSIMS(二次イオン質量分析法)した結果
を図10に示す。図5に示すように、半絶縁性GaAs
基板1とアンドープGaAs層2の間(基板とバッファ
層との間)にドーピングされた不純物が存在することを
確認した。
Semi-insulating GaAs substrate 1 and undoped Ga
FIG. 5 shows the result of SIMS (secondary ion mass spectrometry) of the impurity layer 120 provided between the As layers 2. For comparison, FIG. 10 shows the result of SIMS (secondary ion mass spectrometry) of a conventional field-effect transistor having no impurity layer 120. As shown in FIG. 5, semi-insulating GaAs
It was confirmed that a doped impurity was present between the substrate 1 and the undoped GaAs layer 2 (between the substrate and the buffer layer).

【0055】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、半絶縁性GaAs基板1とアンドープGaAsバッ
ファ層2の界面に不純物層120を設けているので、ド
レイン電圧(Vds)に対する閾値電圧(Vth)の変
化を大きくすることができる。このため、増幅信号の位
相シフトを抑えることができる。
As described above, according to this embodiment, since the impurity layer 120 is provided at the interface between the semi-insulating GaAs substrate 1 and the undoped GaAs buffer layer 2, the threshold voltage (Vds) with respect to the drain voltage (Vds) is obtained. Vth) can be increased. Therefore, the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0056】さらに、本実施の形態によれば、アンドー
プGaAsバッファ層4の層厚を10nm〜100nm
に形成したので、さらにドレイン電圧(Vds)に対す
る閾値電圧(Vth)の変化を大きくすることができ、
さらに増幅信号の位相シフトを抑えることができる。
Further, according to the present embodiment, the thickness of the undoped GaAs buffer layer 4 is set to 10 nm to 100 nm.
Therefore, the change in the threshold voltage (Vth) with respect to the drain voltage (Vds) can be further increased,
Further, the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0057】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば化合物半導体から構成された基
板は、半絶縁性GaAs基板1に限定されるものではな
く、高い電子移動度を示すIII族〜V族化合物等からな
る混晶半導体であればよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, a substrate made of a compound semiconductor is not limited to the semi-insulating GaAs substrate 1 and exhibits high electron mobility. Any mixed crystal semiconductor made of a group III-V compound or the like may be used.

【0058】また、電界効果トランジスタは、図6に示
すように、GaAs層5をショットキ層とする一般的な
MESFET構造であってもよい。また、電界効果トラ
ンジスタを、図7に示すように、アンドープGaAsバ
ッファ層4上にアンドープInGaAsチャネル層51
及びn型AlGaAs電子供給層61を形成した構造と
してもよい。これらの構造の場合にも、増幅信号の位相
シフトを抑えることができる。
As shown in FIG. 6, the field effect transistor may have a general MESFET structure in which the GaAs layer 5 is a Schottky layer. Further, as shown in FIG. 7, an undoped InGaAs channel layer 51 is formed on the undoped GaAs buffer layer 4.
Alternatively, a structure in which the n-type AlGaAs electron supply layer 61 is formed may be used. Also in the case of these structures, the phase shift of the amplified signal can be suppressed.

【0059】半絶縁性GaAs基板1とアンドープGa
Asバッファ層2の界面に不純物層120を設ける方法
は、プレーナドーピングに限定されるものではなく、例
えば、分子線エピタキシャル法(MBE法)であっても
よい。この場合、MBE炉内における熱処理時間の時間
を短くし、半絶縁性GaAs基板1の前処理後ウェーハ
表面に吸着した不純物や自然酸化膜を適度に残した状態
で結晶成長を行うことが好ましい。
Semi-insulating GaAs substrate 1 and undoped Ga
The method of providing the impurity layer 120 at the interface of the As buffer layer 2 is not limited to planar doping, and may be, for example, a molecular beam epitaxial method (MBE method). In this case, it is preferable that the time of the heat treatment time in the MBE furnace is shortened, and the crystal growth is performed in a state where the impurities and natural oxide films adsorbed on the wafer surface after the pre-treatment of the semi-insulating GaAs substrate 1 are appropriately left.

【0060】また、アンドープGaAsバッファ層2か
らn型GaAsコンタクト層7まで結晶成長させる方法
も有機金属気相成長法に限定されるものではなく、例え
ば、分子線エピタキシャル法(MBE法)であってもよ
い。
The method for growing crystals from the undoped GaAs buffer layer 2 to the n-type GaAs contact layer 7 is not limited to the metal organic chemical vapor deposition, but may be, for example, a molecular beam epitaxy (MBE). Is also good.

【0061】n型不純物及びp型不純物の組み合わせ
は、本実施の形態に限定されるものではない。n型不純
物としてシリコンと硫黄の組み合わせの他、例えばセレ
ン、スズ、シリコン、硫黄のいずれか1元素、若しくは
これらの元素の組み合わせであってもよい。また、p型
不純物として、炭素の他、亜鉛、マグネシウム、ベリリ
ウムのいずれか1元素、若しくはこれらの組み合わせで
あってもよい。
The combination of the n-type impurity and the p-type impurity is not limited to the present embodiment. In addition to the combination of silicon and sulfur as the n-type impurity, for example, any one element of selenium, tin, silicon, and sulfur, or a combination of these elements may be used. Further, in addition to carbon, any one element of zinc, magnesium, and beryllium, or a combination thereof may be used as the p-type impurity.

【0062】また、酸素、n型不純物及びp型不純物の
濃度は、本実施の形態に限定されるものではない。ただ
し、これらの濃度は、増幅信号の位相シフトを効果的に
抑えるために、酸素の濃度を1×1012cm−2〜5
×1013cm−2、n型不純物の濃度を1×1012
cm−2〜3×1013cm−2、p型不純物の濃度を
1×1012cm−2〜1×1013cm−2にするこ
とが好ましい
Further, the concentrations of oxygen, n-type impurities and p-type impurities are not limited to the present embodiment. However, these concentrations are set to 1 × 10 12 cm −2 to 5% in order to effectively suppress the phase shift of the amplified signal.
× 10 13 cm −2 , the concentration of the n-type impurity is 1 × 10 12
cm −2 to 3 × 10 13 cm −2 , and the concentration of the p-type impurity is preferably 1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm −2.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
増幅信号の位相シフトを抑えることができる。
As described above, according to the present invention,
The phase shift of the amplified signal can be suppressed.

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

【図1】本発明の実施の形態の電界効果トランジスタの
模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a field-effect transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の電界効果トランジスタの
製造スループロセスの概略を説明する模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an outline of a manufacturing through process of the field-effect transistor according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態及び従来の電界効果トラン
ジスタの閾値電圧(Vth)とドレイン電圧(Vds)
の関係を示すグラフである。
FIG. 3 shows a threshold voltage (Vth) and a drain voltage (Vds) of an embodiment of the present invention and a conventional field-effect transistor.
6 is a graph showing the relationship of.

【図4】本発明の実施の形態の電界効果トランジスタの
入出力・効率特性および位相シフト特性を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing input / output / efficiency characteristics and phase shift characteristics of the field effect transistor according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態の電界効果トランジスタに
用いたエピタキシャル基板のSIMSプロファイルであ
る。
FIG. 5 is a SIMS profile of an epitaxial substrate used for the field-effect transistor according to the embodiment of the present invention.

【図6】別の実施の形態の電界効果トランジスタの模式
図である。
FIG. 6 is a schematic view of a field-effect transistor according to another embodiment.

【図7】別の実施の形態の電界効果トランジスタの模式
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a field-effect transistor according to another embodiment.

【図8】従来の電界効果トランジスタの模式図である。FIG. 8 is a schematic view of a conventional field-effect transistor.

【図9】従来の電界効果トランジスタの入出力・効率特
性および位相シフト特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing input / output / efficiency characteristics and phase shift characteristics of a conventional field effect transistor.

【図10】従来のFETの電界効果トランジスタに用い
たエピタキシャル基板のSIMSプロファイルである。
FIG. 10 is a SIMS profile of an epitaxial substrate used for a conventional FET field-effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板 2 アンドープGaAsバッファ層 3 アンドープAlGaAsバッファ層 4 アンドープGaAsバッファ層 5 n型GaAsチャネル層 18 ドレイン電極 19 ソース電極 120 不純物層 Reference Signs List 1 semi-insulating GaAs substrate 2 undoped GaAs buffer layer 3 undoped AlGaAs buffer layer 4 undoped GaAs buffer layer 5 n-type GaAs channel layer 18 drain electrode 19 source electrode 120 impurity layer

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】化合物半導体から構成された基板上にバッ
ファ層を介してチャネル層、ゲート電極、ソース電極、
ドレイン電極を有する電界効果トランジスタであって、 前記基板と前記バッファ層との界面に、n型不純物とp
型不純物と酸素とを含む不純物層を有する、ことを特徴
とする電界効果トランジスタ。
1. A method according to claim 1, wherein a channel layer, a gate electrode, a source electrode,
A field-effect transistor having a drain electrode, wherein an n-type impurity and a p-type impurity are provided at an interface between the substrate and the buffer layer.
A field-effect transistor having an impurity layer containing a type impurity and oxygen.
【請求項2】前記基板は半絶縁性GaAs基板から構成
される、ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果ト
ランジスタ。
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein said substrate is formed of a semi-insulating GaAs substrate.
【請求項3】前記バッファ層は、前記半絶縁性GaAs
基板側から第1アンドープGaAsバッファ層と、アン
ドープAlGaAsバッファ層と、第2アンドープGa
Asバッファ層とから構成される、ことを特徴とする請
求項2に記載の電界効果トランジスタ。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the buffer layer is formed of the semi-insulating GaAs.
A first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs buffer layer, and a second undoped Ga
3. The field effect transistor according to claim 2, comprising an As buffer layer.
【請求項4】前記第2アンドープGaAsバッファ層の
層厚は10nm〜100nmである、ことを特徴とする
請求項3に記載の電界効果トランジスタ。
4. The field effect transistor according to claim 3, wherein the second undoped GaAs buffer layer has a thickness of 10 nm to 100 nm.
【請求項5】前記n型不純物は1×1012cm−2
3×1013cm−2含まれ、前記p型不純物は1×1
12cm−2〜1×1013cm−2含まれ、前記酸
素は1×1012cm−2〜5×1013cm−2含ま
れる、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
に記載の電界効果トランジスタ。
5. The method according to claim 1, wherein the n-type impurity is 1 × 10 12 cm −2 or less .
3 × 10 13 cm −2 and the p-type impurity is 1 × 1
5. The method according to claim 1, wherein said oxygen is contained in an amount of 0 12 cm -2 to 1 x 10 13 cm -2 , and said oxygen is contained in an amount of 1 x 10 12 cm -2 to 5 x 10 13 cm -2 . 2. The field-effect transistor according to claim 1.
【請求項6】前記p型不純物は、炭素、亜鉛、マグネシ
ウム、ベリリウムの少なくとも一つの元素から構成さ
れ、 前記n型不純物は、シリコン、硫黄、セレン、スズの少
なくとも一つの元素から構成される、ことを特徴とする
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電界効果トラン
ジスタ。
6. The p-type impurity comprises at least one element of carbon, zinc, magnesium and beryllium, and the n-type impurity comprises at least one element of silicon, sulfur, selenium and tin. The field-effect transistor according to claim 1, wherein:
【請求項7】前記ドレイン電極に印加されるドレイン電
圧に対して閾値電圧が、前記ドレイン電圧1V当たり−
100mV〜−300mV変化する、ことを特徴とする
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電界効果トラン
ジスタ。
7. The method according to claim 7, wherein a threshold voltage of the drain voltage applied to the drain electrode is-
The field-effect transistor according to claim 1, wherein the voltage varies from 100 mV to −300 mV.
【請求項8】化合物半導体から構成された基板にバッフ
ァ層を形成し、 前記バッファ層上にチャネル層を介して、ソース電極、
ドレイン電極及びゲート電極を形成する電界効果トラン
ジスタの製造方法であって、 前記基板上にn型不純物とp型不純物と酸素とを含む不
純物層を形成し、該不純物層上に前記バッファ層を形成
する、ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
法。
8. A buffer layer is formed on a substrate made of a compound semiconductor, and a source electrode and a source electrode are formed on the buffer layer via a channel layer.
A method of manufacturing a field-effect transistor for forming a drain electrode and a gate electrode, comprising: forming an impurity layer containing an n-type impurity, a p-type impurity, and oxygen on the substrate; and forming the buffer layer on the impurity layer. A method for manufacturing a field effect transistor.
【請求項9】前記基板は半絶縁性GaAs基板から構成
されている、ことを特徴とする請求項8に記載の電界効
果トランジスタの製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein said substrate comprises a semi-insulating GaAs substrate.
【請求項10】前記バッファ層を、前記半絶縁性GaA
s基板側から第1アンドープGaAsバッファ層と、ア
ンドープAlGaAsバッファ層と、第2アンドープG
aAsバッファ層との3層に形成する、ことを特徴とす
る請求項9に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
10. The semiconductor device according to claim 10, wherein said buffer layer is formed of said semi-insulating GaAs.
a first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs buffer layer, and a second undoped G
The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 9, wherein the method is formed in three layers including an aAs buffer layer.
【請求項11】前記第2アンドープGaAsバッファ層
の層厚を10nm〜100nmに形成する、ことを特徴
とする請求項10に記載の電界効果トランジスタの製造
方法。
11. The method according to claim 10, wherein the second undoped GaAs buffer layer has a thickness of 10 nm to 100 nm.
【請求項12】前記不純物層に前記n型不純物を1×1
12cm−2〜3×1013cm 含ませ、前記p
型不純物を1×1012cm−2〜1×1013cm
−2含ませ、前記酸素を1×1012cm−2〜5×1
13cm−2含ませる、ことを特徴とする請求項8乃
至11のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタの
製造方法。
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein said n-type impurity is 1 × 1 in said impurity layer.
0 12 cm -2 ~3 × 10 13 cm - 2 included, the p
1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm
-2, and the oxygen is contained in an amount of 1 × 10 12 cm −2 to 5 × 1
0 13 cm -2 is included, the method of manufacturing the field effect transistor according to any one of claims 8 to 11, characterized in that.
【請求項13】前記p型不純物に、炭素、亜鉛、マグネ
シウム、ベリリウムの少なくとも一つの元素を用い、 前記n型不純物に、シリコン、硫黄、セレン、スズの少
なくとも一つの元素を用いる、ことを特徴とする請求項
8乃至12のいずれか1項に記載の電界効果トランジス
タの製造方法。
13. The method according to claim 1, wherein at least one element of carbon, zinc, magnesium and beryllium is used as said p-type impurity, and at least one element of silicon, sulfur, selenium and tin is used as said n-type impurity. The method for manufacturing a field-effect transistor according to any one of claims 8 to 12.
【請求項14】前記基板上に、前記n型不純物と前記p
型不純物と前記酸素とをプレーナドーピングして、前記
不純物層を形成する、ことを特徴とする請求項8乃至1
3のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタの製造
方法。
14. The method according to claim 14, wherein said n-type impurity and said p-type
2. The impurity layer according to claim 8, wherein the impurity layer is formed by planar doping with a type impurity and the oxygen.
3. The method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1.
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