JP2911075B2 - Field effect transistor - Google Patents

Field effect transistor

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JP2911075B2 JP3328654A JP32865491A JP2911075B2 JP 2911075 B2 JP2911075 B2 JP 2911075B2 JP 3328654 A JP3328654 A JP 3328654A JP 32865491 A JP32865491 A JP 32865491A JP 2911075 B2 JP2911075 B2 JP 2911075B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電界効果トランジス
タに関し、より詳しくは、AlInAs/GaInAs系HE
MT(高電子移動度トランジスタ)などのヘテロ接合を有
する電界効果トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to an AlInAs / GaInAs HE.
The present invention relates to a field-effect transistor having a heterojunction such as an MT (high electron mobility transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘテロ接合を利用した電界効果トランジ
スタの一つとしてHEMTが知られている。HEMT
は、MESFET(メタル・セミコンダクタ電界効果ト
ランジスタ)に比して、キャリアである電子がチャネル
層を高速に走行できることから、アナログ応用、デジタ
ル応用を目指した研究開発の対象となっている。中で
も、最近、AlInAs/GaInAs系HEMTが注目され
ている。
2. Description of the Related Art HEMT is known as one of field effect transistors utilizing a heterojunction. HEMT
Is an object of research and development aimed at analog and digital applications, because electrons as carriers can travel at a higher speed in a channel layer than MESFETs (metal semiconductor field effect transistors). Among them, an AlInAs / GaInAs HEMT has recently been receiving attention.

【0003】従来のAlInAs/GaInAs系HEMT
は、図3に示すような構造になっている。このAlInA
s/GaInAs系HEMTは、半絶縁性InP基板1の表
面に多層成長層2を有している。上記多層成長層2は、
上記InP基板1の主面に分子線エピタキシャル法によ
って形成された意図的に不純物を添加しないi型AlIn
As層3と、i型GaInAs層4と、i型AlInAs層5
と、不純物を意図的に添加したn型AlInAs層6と、i
型AlInAs層7と、n型GaInAs層8からなっている
(各エピタキシャル層3,…,8の厚さは数nmから数百nm
である。)。また、上記n型GaInAs層8の中央にリセ
ス溝14が形成され、このリセス溝14の底部に露出す
るi型AlInAs層7上にゲートショットキ電極10が形
成されている。また、上記ゲートショットキ電極10の
両側のn型GaInAs層8上には、それぞれオーミック接
触するソース電極11とドレイン電極12が形成されて
いる。ソース電極11,ドレイン電極12を、i型AlIn
As層7上に直接設けるのでなくn型GaInAs層(キャッ
プ層)8を介して設けている理由は、AlAs混晶比の高
い層に対してはオーミック性電極(ソース電極11,ドレ
イン電極12)を形成することが困難だからである。
Conventional AlInAs / GaInAs HEMTs
Has a structure as shown in FIG. This AlInA
The s / GaInAs HEMT has a multi-layer growth layer 2 on the surface of a semi-insulating InP substrate 1. The multilayer growth layer 2 is:
I-type AlIn without intentionally adding impurities formed on the main surface of the InP substrate 1 by molecular beam epitaxy.
As layer 3, i-type GaInAs layer 4, and i-type AlInAs layer 5
An n-type AlInAs layer 6 to which impurities are intentionally added;
It is composed of a type AlInAs layer 7 and an n-type GaInAs layer 8.
(Each epitaxial layer 3, ..., 8 has a thickness of several nm to several hundred nm.
It is. ). A recess groove 14 is formed at the center of the n-type GaInAs layer 8, and a gate Schottky electrode 10 is formed on the i-type AlInAs layer 7 exposed at the bottom of the recess groove 14. On the n-type GaInAs layer 8 on both sides of the gate Schottky electrode 10, a source electrode 11 and a drain electrode 12 which are in ohmic contact are formed, respectively. The source electrode 11 and the drain electrode 12 are i-type AlIn
The reason why the Al-type GaInAs layer (cap layer) is provided via the n-type GaInAs layer (cap layer) 8 instead of directly on the As layer 7 is that an ohmic electrode (source electrode 11, drain electrode 12) Is difficult to form.

【0004】上記AlInAs/GaInAs系HEMTは、
原理的には、上記InP基板1上にi型GaInAs層4とn
型AlInAs層(電子供給層)6との間にヘテロ接合を構
成して、i型GaInAs層4の表層部に発生する2次元電
子ガス9をゲート電極10で制御するものである。
The above AlInAs / GaInAs HEMT is
In principle, the i-type GaInAs layer 4 and the n-type
A two-dimensional electron gas 9 generated in the surface layer of the i-type GaInAs layer 4 is controlled by the gate electrode 10 by forming a heterojunction with the type AlInAs layer (electron supply layer) 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記AlInAs/GaI
nAs系HEMTは数多くの特長を持っているが、ゲート
・ドレイン間逆耐圧が低く、ソース抵抗が大きいという
問題がある。すなわち、AlInAs/GaInAs系HEM
Tでは、AlInAs層6のn型不純物濃度が高いとき、ゲ
ート電流がそのn型AlInAs層6を流れる。このため、
ゲートリーク電流が増大して、ゲート・ドレイン間逆耐
圧が低下する。この不具合を避けるため、上記AlInA
s層6の上に、n型不純物濃度を1015cm-3以下に設定し
た低不純物濃度のi型AlInAs層(ゲートショットキ電
極形成層)7を設けている。しかしながら、それでも十
分なゲート・ドレイン間逆耐圧が得られていない。
The above AlInAs / GaI
Although the nAs HEMT has many features, it has a problem that the reverse breakdown voltage between the gate and the drain is low and the source resistance is large. That is, the AlInAs / GaInAs based HEM
At T, when the n-type impurity concentration of the AlInAs layer 6 is high, a gate current flows through the n-type AlInAs layer 6. For this reason,
The gate leakage current increases, and the reverse breakdown voltage between the gate and the drain decreases. To avoid this problem, the above AlInA
On the s layer 6, a low impurity concentration i-type AlInAs layer (gate Schottky electrode forming layer) 7 having an n-type impurity concentration set to 10 15 cm −3 or less is provided. However, sufficient reverse withstand voltage between the gate and the drain has not been obtained.

【0006】また、上記AlInAs/GaInAs系HEM
Tでは、ソース・ゲート間の抵抗を低減するために、n
型GaInAs層(キャップ層)8が形成されている。しか
しながら、上記i型AlInAs層(ゲートショットキ電極
形成層)7を設けているため、ソース電極11とドレイ
ン電極12との間のオーミック経路に直列抵抗(図3中
にR1,R2で示す)が加算され、ソース抵抗およびドレ
イン抵抗が増大する。ソース抵抗は、ソース・ゲート間
の直列抵抗がその大部分を占め、図3中に示す抵抗R
1,R2,R3によって決められている。上記ソース抵抗
の増大は、相互コンダクタンスの低下、雑音指数の増加
を招くため、特性上好ましくない。実回路ではソースは
接地されるため、ソース抵抗が高いとゲート電圧がソー
ス抵抗により分圧されて、実際にゲートにかかる電圧が
小さくなる。この結果、相互コンダクタンスが小さくな
ってしまうのである。
The above AlInAs / GaInAs based HEM
At T, to reduce the resistance between the source and gate, n
A mold GaInAs layer (cap layer) 8 is formed. However, since the i-type AlInAs layer (gate Schottky electrode forming layer) 7 is provided, a series resistance (indicated by R1 and R2 in FIG. 3) is added to the ohmic path between the source electrode 11 and the drain electrode 12. As a result, the source resistance and the drain resistance increase. Most of the source resistance is the series resistance between the source and the gate, and the resistance R shown in FIG.
1, R2, R3. An increase in the source resistance results in a decrease in transconductance and an increase in noise figure, which is not preferable in characteristics. In an actual circuit, the source is grounded, so if the source resistance is high, the gate voltage is divided by the source resistance, and the voltage actually applied to the gate decreases. As a result, the transconductance decreases.

【0007】これまでに、ソース抵抗を低減する一つの
手段として、上記2次元電子ガス9の電子濃度を増加さ
せることが試みられた。これにより、図3中に示す抵抗
R3が低下する。しかしながら、この場合、電界の集中
するゲート・ドレイン間でのイオン化衝突またはトンネ
ル電流成分が増加するため、ゲートリーク電流が増加し
て、ゲート・ドレイン間逆耐圧が低下してしまう。ま
た、ソース抵抗を低減する別の手段として、n型GaIn
As層8よりも下側の層全域に高濃度の不純物をイオン
注入することが試みられた。これによりソース抵抗を低
減することができるが、ドレイン側でイオン化衝突,表
面リークまたはトンネル電流成分が増加するため、上述
の場合と同様に、ゲートリーク電流が増加して、ゲート
・ドレイン間逆耐圧が低下する。すなわち、ゲート・ド
レイン間逆耐圧は、ゲート電極10直下のn型AlInAs
層(電子供給層)6の構造による影響を強く受け、その不
純物濃度が高いほど低下してしまうのである。
Hitherto, as one means for reducing the source resistance, an attempt has been made to increase the electron concentration of the two-dimensional electron gas 9. Thereby, the resistance R3 shown in FIG. 3 decreases. However, in this case, since the ionization collision or the tunnel current component between the gate and the drain where the electric field is concentrated increases, the gate leakage current increases and the reverse breakdown voltage between the gate and the drain decreases. As another means for reducing the source resistance, n-type GaIn
Attempts have been made to implant high-concentration impurities into the entire region below the As layer 8. As a result, the source resistance can be reduced, but ionization collision, surface leakage, or a tunnel current component increases on the drain side. As in the case described above, the gate leakage current increases, and the reverse breakdown voltage between the gate and the drain increases. Decrease. That is, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain is the same as that of the n-type AlInAs
This is strongly affected by the structure of the layer (electron supply layer) 6, and the higher the impurity concentration, the lower the impurity concentration.

【0008】このように、従来技術では、AlInAs/
GaInAs系HEMTのソース抵抗とゲート・ドレイン
間逆耐圧についての要求を同時には満足することができ
なかった。
As described above, in the prior art, AlInAs /
The requirements for the source resistance of the GaInAs-based HEMT and the reverse breakdown voltage between the gate and the drain could not be satisfied at the same time.

【0009】そこで、この発明の目的は、ヘテロ接合を
有する電界効果トランジスタであって、ゲート・ドレイ
ン間逆耐圧を高めるとともにソース抵抗を低減できる電
界効果トランジスタを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a field effect transistor having a heterojunction, which can increase the gate-drain reverse breakdown voltage and reduce the source resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の電界効果トランジスタは、ヘテロ接合を
内部に有する多層成長層と、上記多層成長層上に設けら
れたゲート電極と、このゲート電極の両側にそれぞれ上
記ゲート電極に対して離間して設けられたソース電極と
ドレイン電極を基板上に有する電界効果トランジスタで
あって、上記多層成長層は、上記ゲート電極の両側から
それぞれ上記ソース電極とドレイン電極の直下に延在す
るn型GaInAsからなる最上層を有し、上記多層成長層
のうち上記ソース電極とゲート電極との間の領域に、こ
の多層成長層の残りの領域よりも高濃度の不純物がイオ
ン注入される一方、上記多層成長層のうち上記ソース電
極の直下の領域には不純物がイオン注入されていないこ
とを特徴としている。
To achieve the above object, a field effect transistor according to the present invention comprises a multilayer growth layer having a heterojunction inside, a gate electrode provided on the multilayer growth layer, and a gate electrode. A field-effect transistor having a source electrode and a drain electrode provided on a substrate on both sides of the electrode and spaced apart from the gate electrode, wherein the multilayer growth layer comprises a source electrode and a source electrode on both sides of the gate electrode. And an uppermost layer made of n-type GaInAs extending directly below the drain electrode, and a region between the source electrode and the gate electrode in the multilayer growth layer is higher than the remaining region of the multilayer growth layer. While the impurity of the concentration is ion-implanted, the impurity is not ion-implanted in a region of the multi-layer growth layer immediately below the source electrode.

【0011】また、上記多層成長層内の上記ヘテロ接合
近傍に、2次元電子ガスが形成されているのが望まし
い。
Preferably, a two-dimensional electron gas is formed near the heterojunction in the multilayer growth layer.

【0012】また、上記多層成長層は上記2次元電子ガ
スに電子を供給する電子供給層を含み、この電子供給層
の層厚dDと不純物濃度nDとが、上記高濃度の不純物がイ
オン注入されている領域を除いた領域で、dD・nD≦1×
1012cm-2なる関係を満足するのが望ましい。
The multi-layer growth layer includes an electron supply layer for supplying electrons to the two-dimensional electron gas, and the layer thickness d D and the impurity concentration n D of the electron supply layer are different from each other when the high concentration impurity is an ion. D D · n D ≦ 1 ×
It is desirable to satisfy the relationship of 10 12 cm -2 .

【0013】[0013]

【作用】上記多層成長層のうち上記ソース電極とゲート
電極との間の領域(高濃度注入領域)に、この多層成長
層の残りの領域よりも高濃度の不純物がイオン注入され
ているので、この高濃度注入領域の抵抗率が減少してソ
ース抵抗が低下する。しかも、上記多層成長層の残りの
領域、特にドレイン電極とゲート電極との間の領域は通
常(従来並み)の不純物濃度に保たれる。したがって、ド
レイン側でイオン化衝突、表面リークまたはトンネル電
流成分が増加することがなく、ゲートリーク電流の増加
が抑えられる。したがって、ゲート・ドレイン間逆耐圧
が低下するようなことはない。なお、この発明では、ド
レイン抵抗は低減されない。しかし、このことは素子の
性能に対してあまり重要ではない。ドレイン抵抗は、素
子を静特性における電流飽和領域で使用している限り、
ドレイン電流に影響を与えないからである。
In the multi-layer growth layer, a region (high-concentration implantation region) between the source electrode and the gate electrode is ion-implanted with a higher concentration impurity than the remaining region of the multi-layer growth layer. The resistivity of the high-concentration injection region decreases, and the source resistance decreases. Moreover, the remaining region of the multilayer growth layer, particularly the region between the drain electrode and the gate electrode, is kept at a normal (conventionally similar) impurity concentration. Therefore, there is no increase in ionization collision, surface leak, or tunnel current component on the drain side, and an increase in gate leak current is suppressed. Therefore, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain does not decrease. In the present invention, the drain resistance is not reduced. However, this is not very important to the performance of the device. As long as the drain resistance is used in the current saturation region of the static characteristics,
This is because it does not affect the drain current.

【0014】また、上記多層成長層内の上記ヘテロ接合
近傍に、2次元電子ガスが形成されている場合、上記多
層成長層および各電極によってHEMTが構成される。
このHEMTでは、上記高濃度の不純物がイオン注入さ
れた高濃度注入領域で、2次元電子ガスの濃度が残りの
領域よりも増大する。したがって、さらにソース抵抗が
減少し、また、相互コンダクタンスが増加する。なお、
上記多層成長層のうちゲート電極直下の領域では、2次
元電子ガスの濃度が通常(従来並み)の濃度に保たれるの
で、ゲート・ドレイン間逆耐圧が低下することはない。
When a two-dimensional electron gas is formed near the hetero junction in the multilayer growth layer, a HEMT is constituted by the multilayer growth layer and each electrode.
In this HEMT, the concentration of the two-dimensional electron gas is higher in the high-concentration implantation region into which the high-concentration impurity is ion-implanted than in the remaining region. Therefore, the source resistance further decreases, and the transconductance increases. In addition,
In the region directly below the gate electrode in the multilayer growth layer, the concentration of the two-dimensional electron gas is kept at a normal (conventional) concentration, so that the reverse breakdown voltage between the gate and the drain does not decrease.

【0015】さらに、上記多層成長層は上記2次元電子
ガスに電子を供給する電子供給層を含み、この電子供給
層の層厚dDと不純物濃度nDとが、上記高濃度注入領域を
除いた領域で、 dD・nD≦1×1012cm-2 なる関係を満足する場合、ゲート・ドレイン間逆耐圧が
10V(ボルト)以上となる。このことは、本発明者が実
験により確認した(後述)。
Further, the multilayer growth layer includes an electron supply layer for supplying electrons to the two-dimensional electron gas, and the layer thickness d D and impurity concentration n D of the electron supply layer excluding the high concentration injection region are different. When the relationship of d D · n D ≦ 1 × 10 12 cm −2 is satisfied in the region where the gate voltage and the drain voltage are reversed, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain becomes 10 V (volt) or more. This was confirmed by the present inventors through experiments (described later).

【0016】[0016]

【実施例】以下、この発明の電界効果トランジスタを実
施例により詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the field effect transistor of the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.

【0017】図1はこの発明の一実施例のAlInAs/
GaInAs系HEMTの断面構造を示し、図2は上記Al
InAs/GaInAs系HEMT製造工程を示している。
なお、簡単のため、図3に示したものと同一の構成部品
については同一符号で示している。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a GaInAs-based HEMT, and FIG.
4 shows an InAs / GaInAs HEMT manufacturing process.
For the sake of simplicity, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0018】図1に示すように、このHEMTは、半絶
縁性InP基板1上に、分子線エピタキシャル法によっ
て形成された多層成長層2と、この多層成長層2(リセ
ス溝14)上に設けられたゲート電極10と、このゲー
ト電極10の両側にそれぞれ上記ゲート電極10に対し
て離間して設けられたソース電極11,ドレイン電極1
2を有している。ソース電極11とゲート電極10との
間には、高濃度注入領域13が設けられている。
As shown in FIG. 1, the HEMT is provided on a multi-layer growth layer 2 formed on a semi-insulating InP substrate 1 by molecular beam epitaxy, and on the multi-layer growth layer 2 (recess groove 14). And a source electrode 11 and a drain electrode 1 provided on both sides of the gate electrode 10 at a distance from the gate electrode 10, respectively.
Two. A high-concentration injection region 13 is provided between the source electrode 11 and the gate electrode 10.

【0019】上記多層成長層2は、例えば分子線エピタ
キシャル成長法により形成する。すなわち、InP基板
1上に、意図的に不純物を添加しないi型AlInAs層3
を500nm、意図的に不純物を添加しないi型GaInAs
層4を50nm、意図的に不純物を添加しないi型AlIn
As層5を5nm、エピタキシャル成長中に不純物を添加
したn型AlInAs層6を10nm、意図的に不純物を添加
しないi型AlInAs層7を250nm、エピタキシャル成
長中に不純物を添加したn型GaInAs層8を最上層とし
て10nm順に積層する。上記i型GaInAs層4とi型Al
InAs層5,n型AlInAs層(電子供給層)6とでヘテロ
接合を形成している。これにより、上記i型GaInAs層
4の表層部には2次元電子ガス9が発生する。上記n型
AlInAs層6、n型GaInAs層(キャップ層)8は、不
純物濃度がそれぞれ1×1017cm-3、5×1018cm-3
ある。また、n型AlInAs層6、n型GaInAs層8のI
nAs組成比は、それぞれ0.52、0.53である。
The multilayer growth layer 2 is formed by, for example, a molecular beam epitaxial growth method. That is, the i-type AlInAs layer 3 on which the impurity is not intentionally added is formed on the InP substrate 1.
500 nm, i-type GaInAs without intentionally adding impurities
Layer 4 of 50 nm, i-type AlIn without intentionally adding impurities
The As layer 5 is 5 nm, the n-type AlInAs layer 6 doped with impurities during epitaxial growth is 10 nm, the i-type AlInAs layer 7 not intentionally doped with impurities is 250 nm, and the n-type GaInAs layer 8 doped with impurities during epitaxial growth is the most. The layers are laminated in order of 10 nm as an upper layer. The i-type GaInAs layer 4 and the i-type Al
The InAs layer 5 and the n-type AlInAs layer (electron supply layer) 6 form a heterojunction. As a result, a two-dimensional electron gas 9 is generated in the surface layer of the i-type GaInAs layer 4. The n-type AlInAs layer 6 and the n-type GaInAs layer (cap layer) 8 have an impurity concentration of 1 × 10 17 cm −3 and 5 × 10 18 cm −3 , respectively. The n-type AlInAs layer 6 and the n-type GaInAs layer 8
The nAs composition ratios are 0.52 and 0.53, respectively.

【0020】また、上記高濃度注入領域13と各電極1
0,11,12は次のようにして形成する。まず、図2
(a)に示すように、高濃度注入領域13となすべき領域
以外の領域にフォトレジスト20を設ける。そして、同
図(b)に示すように、n型不純物28Si+を加速エネルギ
ー30keV,ドーズ量1×1013cm-2の条件でイオン注
入する。続いて、フォトレジスト20を除去し、さらに
温度950℃,4secでアニールを施してn型の高濃度注
入領域13を形成する。次に、同図(c)に示すように、
通常のフォトリソグラフィ工程を経て、ソース電極11
とドレイン電極12を形成する。次に、同図(d)に示す
ように、多層成長層2の表面中央にi型AlInAs層(ゲ
ートショットキ電極形成層)7に至るリセス溝14を形
成し、このリセス溝14の底部にTi/Pt/Auからな
る厚さ300nmのゲート電極10を形成する。また、ゲ
ート電極10の両側のn型GaInAs層8上に、AuGe/
Ni/Auからなる厚さ150nmのソース電極11とドレ
イン電極12を形成する。なお、n型GaInAs層8にも
イオン注入がなされるが、これは本発明の本質とは関係
がない。
The high-concentration injection region 13 and each electrode 1
0, 11, and 12 are formed as follows. First, FIG.
As shown in (a), a photoresist 20 is provided in a region other than a region to be the high-concentration implantation region 13. Then, as shown in FIG. 1B, ions of an n-type impurity 28 Si + are implanted under the conditions of an acceleration energy of 30 keV and a dose of 1 × 10 13 cm −2 . Subsequently, the photoresist 20 is removed, and annealing is performed at a temperature of 950 ° C. for 4 seconds to form an n-type high concentration implantation region 13. Next, as shown in FIG.
After a normal photolithography process, the source electrode 11
And a drain electrode 12 are formed. Next, as shown in FIG. 3D, a recess groove 14 reaching the i-type AlInAs layer (gate Schottky electrode forming layer) 7 is formed at the center of the surface of the multilayer growth layer 2, and a Ti groove is formed at the bottom of the recess groove 14. A gate electrode 10 of / Pt / Au having a thickness of 300 nm is formed. On the n-type GaInAs layer 8 on both sides of the gate electrode 10, AuGe /
A 150 nm thick source electrode 11 and a drain electrode 12 made of Ni / Au are formed. Note that ion implantation is also performed on the n-type GaInAs layer 8, but this has nothing to do with the essence of the present invention.

【0021】このHEMTは、高濃度注入領域13に、
多層成長層2の残りの領域よりも高濃度の不純物がイオ
ン注入されているので、この高濃度注入領域13の抵抗
率が減少してソース抵抗が低下する。これにより、図1
中に示す電流径路C2に加えて電流経路C1が増えて、
二つの電流径路を持つことになる。すなわち、図3に示
した従来のHEMT(電流径路C1の抵抗R1がが非常
に大きいため、基板1に垂直な方向には実質的に電流径
路C2しか備えていない)に比して、上記ソース・ゲー
ト電極間の寄生抵抗を大幅に減少できる。したがって、
ソース抵抗を低下させることができ、相互コンダクタン
スを大きくすることができる。また、高濃度注入領域1
3で電子濃度が高くなることから、抵抗R3を大幅に減
少でき、さらに相互コンダクタンスを大きくすることが
できる。しかも、上記多層成長層2の残りの領域、特に
ドレイン電極12とゲート電極10との間の領域は通常
(従来並み)の不純物濃度に保たれる。したがって、ドレ
イン側でイオン化衝突、表面リークまたはトンネル電流
成分が増加することがなく、ゲートリーク電流の増加を
抑えることができる。したがって、ゲート・ドレイン間
逆耐圧が低下するようなことはない。むしろ、n型AlI
nAs層(電子供給層)6の層厚を薄くし、低濃度化するこ
とでゲート・ドレイン間逆耐圧を向上させることができ
る。実際に、本発明者は、n型AlInAs層の層厚をdD
し、不純物濃度をnDとしたとき、上記n型AlInAs層の
膜厚・不純物濃度積dD・nDが dD・nD≦1×1012cm-2 を満足するときに、ゲート・ドレイン間逆耐圧が10V
を越えることを確認した。
This HEMT is applied to the high-concentration implantation region 13.
Since impurities having a higher concentration than the remaining region of the multi-layer growth layer 2 are ion-implanted, the resistivity of the high-concentration implantation region 13 decreases and the source resistance decreases. As a result, FIG.
The current path C1 is increased in addition to the current path C2 shown in FIG.
It will have two current paths. That is, as compared with the conventional HEMT shown in FIG. 3 (where the resistance R1 of the current path C1 is very large, only the current path C2 is provided substantially in the direction perpendicular to the substrate 1). -The parasitic resistance between the gate electrodes can be greatly reduced. Therefore,
The source resistance can be reduced, and the transconductance can be increased. In addition, high concentration implantation region 1
3, the electron concentration increases, so that the resistance R3 can be greatly reduced, and the transconductance can be further increased. In addition, the remaining region of the multi-layer growth layer 2, especially the region between the drain electrode 12 and the gate electrode 10, is usually
The impurity concentration is kept at the same level (conventional level). Therefore, it is possible to suppress an increase in gate leak current without increasing ionization collision, surface leak, or tunnel current component on the drain side. Therefore, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain does not decrease. Rather, n-type AlI
The reverse breakdown voltage between the gate and the drain can be improved by reducing the thickness of the nAs layer (electron supply layer) 6 to lower the concentration. Indeed, the present inventors, the thickness of n-type AlInAs layer and d D, when the impurity concentration of n D, film thickness and impurity concentration of the n-type AlInAs layer product d D-n D is d D & When n D ≦ 1 × 10 12 cm −2 is satisfied, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain is 10 V
Was confirmed to exceed.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の電
界効果トランジスタは、ヘテロ接合を内部に有する多層
成長層と、上記多層成長層上に設けられたゲート電極
と、このゲート電極の両側にそれぞれ上記ゲート電極に
対して離間して設けられたソース電極とドレイン電極を
基板上に有する電界効果トランジスタであって、上記多
層成長層のうち上記ソース電極とゲート電極との間の領
域(高濃度注入領域)に、この多層成長層の残りの領域
よりも高濃度の不純物がイオン注入されているので、ゲ
ート・ドレイン間逆耐圧を高い状態に維持したままソー
ス抵抗を低下させることができ、相互コンダクタンスを
大きくすることができる。
As is clear from the above, the field effect transistor of the present invention has a multilayer growth layer having a heterojunction inside, a gate electrode provided on the multilayer growth layer, and a gate electrode formed on both sides of the gate electrode. A field-effect transistor having a source electrode and a drain electrode provided on a substrate at a distance from the gate electrode, respectively, wherein a region between the source electrode and the gate electrode in the multi-layer growth layer (high-concentration region) In the implantation region, the impurity is implanted at a higher concentration than in the remaining region of the multi-layer growth layer, so that the source resistance can be reduced while maintaining the gate-drain reverse withstand voltage at a high level. The conductance can be increased.

【0023】また、上記多層成長層内の上記ヘテロ接合
近傍に、2次元電子ガスが形成されている場合、上記多
層成長層および各電極によってHEMTが構成される。
このHEMTでは、上記高濃度注入領域で、2次元電子
ガスの濃度が残りの領域よりも局所的に増大するので、
ゲート・ドレイン間逆耐圧を高い状態に維持したまま、
さらにソース抵抗を減少でき、また、相互コンダクタン
スを大きくできる。
When a two-dimensional electron gas is formed near the hetero junction in the multilayer growth layer, a HEMT is constituted by the multilayer growth layer and each electrode.
In this HEMT, the concentration of the two-dimensional electron gas is locally increased in the high-concentration injection region as compared with the remaining region, so that
With the gate-drain reverse withstand voltage kept high,
Further, the source resistance can be reduced, and the transconductance can be increased.

【0024】さらに、上記多層成長層は上記2次元電子
ガスに電子を供給する電子供給層を含み、この電子供給
層の層厚dDと不純物濃度nDとが、上記高濃度注入領域を
除いた領域で、 dD・nD≦1×1012cm-2 なる関係を満足する場合、ゲート・ドレイン間逆耐圧が
10V(ボルト)以上にすることができる。
Further, the multilayer growth layer includes an electron supply layer for supplying electrons to the two-dimensional electron gas, and the layer thickness d D and impurity concentration n D of the electron supply layer excluding the high-concentration injection region. When the relationship of d D · n D ≦ 1 × 10 12 cm −2 is satisfied in the region where the gate and the drain are reversed, the reverse breakdown voltage between the gate and the drain can be increased to 10 V (volt) or more.

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

【図1】 この発明の一実施例のHEMTの断面構造を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a HEMT according to an embodiment of the present invention.

【図2】 上記HEMTの作製工程を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of manufacturing the HEMT.

【図3】 従来のHEMTの断面構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional HEMT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性InP基板 2 多層成長層 3 i型AlInAs層 4 i型GaInAs層 5 i型AlInAs層 6 n型AlInAs層 7 i型AlInAs層 8 n型GaInAs層 9 2次元電子ガス 10 ゲート電極 11 ソース電極 12 ドレイン電極 13 n型高濃度注入領域 20 フォトレジスト Reference Signs List 1 semi-insulating InP substrate 2 multilayer growth layer 3 i-type AlInAs layer 4 i-type GaInAs layer 5 i-type AlInAs layer 6 n-type AlInAs layer 7 i-type AlInAs layer 8 n-type GaInAs layer 9 two-dimensional electron gas 10 gate electrode 11 source Electrode 12 Drain electrode 13 n-type high-concentration implantation region 20 photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/337 - 21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775 - 29/778 H01L 29/80 - 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/337-21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775-29/778 H01L 29 / 80-29/812

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ヘテロ接合を内部に有する多層成長層
と、上記多層成長層上に設けられたゲート電極と、この
ゲート電極の両側にそれぞれ上記ゲート電極に対して離
間して設けられたソース電極とドレイン電極を基板上に
有する電界効果トランジスタであって、 上記多層成長層は、上記ゲート電極の両側からそれぞれ
上記ソース電極とドレイン電極の直下に延在するn型Ga
InAsからなる最上層を有し、 上記多層成長層のうち上記ソース電極とゲート電極との
間の領域に、この多層成長層の残りの領域よりも高濃度
の不純物がイオン注入される一方、上記多層成長層のう
ち上記ソース電極の直下の領域には不純物がイオン注入
されていないことを特徴とする電界効果トランジスタ。
1. A multilayer growth layer having a heterojunction inside, a gate electrode provided on the multilayer growth layer, and source electrodes provided on both sides of the gate electrode so as to be separated from the gate electrode, respectively. And a drain electrode on the substrate, wherein the multi-layer growth layer extends from both sides of the gate electrode directly below the source electrode and the drain electrode, respectively.
An uppermost layer made of InAs, and a region between the source electrode and the gate electrode in the multilayer growth layer is ion-implanted with a higher concentration of impurities than the remaining region of the multilayer growth layer. A field effect transistor, wherein an impurity is not ion-implanted in a region of the multilayer growth layer immediately below the source electrode.
【請求項2】 上記多層成長層内の上記ヘテロ接合近傍
に、2次元電子ガスが形成されてい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 a two-dimensional electron gas is formed near the hetero junction in the multilayer growth layer.
【請求項3】 上記多層成長層は上記2次元電子ガスに
電子を供給する電子供給層を含み、 この電子供給層の層厚dDと不純物濃度nDとが、上記高濃
度の不純物がイオン注入されている領域を除いた領域
で、 dD・nD≦1×1012cm-2 なる関係を満足す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 multi-layer growth layer includes an electron supply layer for supplying electrons to the two-dimensional electron gas, and the layer thickness d D and the impurity concentration n D of the electron supply layer are different from each other when the high concentration impurity is an ion. in excluding implanted in that region region, the field effect transistor according to claim 2, characterized by satisfying the d D · n D ≦ 1 × 10 12 cm -2 the relationship.
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