JP3073685B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JP3073685B2
JP3073685B2 JP08015889A JP1588996A JP3073685B2 JP 3073685 B2 JP3073685 B2 JP 3073685B2 JP 08015889 A JP08015889 A JP 08015889A JP 1588996 A JP1588996 A JP 1588996A JP 3073685 B2 JP3073685 B2 JP 3073685B2
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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】本発明は電界効果型トランジ
スタ、特に高耐圧が要求されるパワーFETの構成とそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to a structure of a power FET requiring a high withstand voltage and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界効果型トランジスタ、特に砒化ガリ
ウム(GaAs)MESFETは、その優れた性能によ
り、携帯電話を中心とした通信機器の発達と共に近年大
幅に需要が増えてきた。その中でも送信用アンプ等に用
いるパワーFETは、低電圧動作及び低消費電力のGa
As基板の特徴を活かして飛躍的に伸びており、特に最
近では、通信方式のアナログからデジタルへと進展によ
って、より低歪のデバイスが求められている。エピタキ
シャル膜を用いたGaAsMESFET、又はゲート電
極直下に、不純物が混入されていないアンドープ層を形
成して耐圧を向上させたFET(特にMISFET:M
etal Insulator Semiconduc
tor FET)等は、これらの低歪パワーデバイスに
適しており、さらなる高性能化が図られている。
2. Description of the Related Art In recent years, demand for field effect transistors, particularly gallium arsenide (GaAs) MESFETs, has been greatly increased with the development of communication equipment mainly for mobile phones due to their excellent performance. Among them, a power FET used for a transmission amplifier and the like is a low-voltage operation and low power consumption Ga.
Utilizing the features of the As substrate, it has been dramatically increased. In particular, recently, with the progress of communication systems from analog to digital, devices with lower distortion have been demanded. A GaAs MESFET using an epitaxial film or an FET in which an undoped layer containing no impurity is formed immediately below a gate electrode to improve the breakdown voltage (especially, MISFET: M
etal Insulator Semiconductor
tor FET) and the like are suitable for these low-distortion power devices, and further improved performance is achieved.

【0003】低歪化への重要な方策はドレイン耐圧の向
上、フラットなドレインコンダクタンス及びフラットな
相互コンダクタンスである。
[0003] Important measures for reducing distortion are improvement of drain withstand voltage, flat drain conductance and flat transconductance.

【0004】ドレイン耐圧は、ゲート直下の不純物濃度
とゲート・ドレイン間の距離とによって決まる。当然な
がら前記MISFETの例で見られるように、ゲート直
下の不純物濃度の低い方が耐圧が良く、またゲート・ド
レイン間の距離の長い方が耐圧は良い。
The drain breakdown voltage is determined by the impurity concentration just below the gate and the distance between the gate and the drain. Naturally, as seen in the example of the MISFET, the lower the impurity concentration immediately below the gate, the better the breakdown voltage, and the longer the distance between the gate and the drain, the better the breakdown voltage.

【0005】また、フラットなドレインコンダクタンス
を実現するには、ゲート実効長をある程度長くして、ゲ
ート実効長とチャンネル厚とのアスペクト比(ゲート実
効長/チャンネル厚)を大きくする必要がある。このよ
うな構造を有する従来のMISFETの構成について図
面を参照しながら説明する。
In order to realize a flat drain conductance, it is necessary to increase the effective gate length to some extent and to increase the aspect ratio between the effective gate length and the channel thickness (effective gate length / channel thickness). The configuration of a conventional MISFET having such a structure will be described with reference to the drawings.

【0006】図35は、従来のGaAsMISFETを
示す断面図である。図35において、51はGaAsよ
りなる半絶縁性基板、52はSiが不純物としてドープ
されたn型のGaAsよりなる導電層、53は不純物が
ドープされていないGaAs又はAlGaAsよりなる
アンドープ層であって、導電層52及びアンドープ層5
3は一般的に結晶成長法を用いて形成される。また、5
4はイオン注入法によりSiが高濃度にドープされたn
+ 型のGaAsよりなるコンタクト領域、55はドレイ
ン電極、56はソース電極であって、ドレイン電極55
及びソース電極56はAuGe等の蒸着法により形成さ
れる。また、57はゲート電極、58は素子分離領域で
あって、素子分離領域58は、酸素、水素、ホウ素等の
イオン注入法により半絶縁性基板51が絶縁化されるこ
とによって形成される。
FIG. 35 is a sectional view showing a conventional GaAs MISFET. In FIG. 35, 51 is a semi-insulating substrate made of GaAs, 52 is a conductive layer made of n-type GaAs doped with Si as an impurity, 53 is an undoped layer made of GaAs or AlGaAs not doped with an impurity. , Conductive layer 52 and undoped layer 5
3 is generally formed using a crystal growth method. Also, 5
Reference numeral 4 denotes n doped with Si at a high concentration by an ion implantation method.
A contact region made of + type GaAs; 55, a drain electrode; 56, a source electrode;
The source electrode 56 is formed by an evaporation method such as AuGe. Reference numeral 57 denotes a gate electrode, and 58 denotes an element isolation region. The element isolation region 58 is formed by insulating the semi-insulating substrate 51 by an ion implantation method of oxygen, hydrogen, boron, or the like.

【0007】さらに、フラットな相互コンダクタンスを
実現するには、活性化領域の不純物濃度のピークが半絶
縁性基板51の深い位置にくるようにすればよい。
Furthermore, in order to realize a flat transconductance, the peak of the impurity concentration in the active region may be set at a deep position in the semi-insulating substrate 51.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のGaAsMISFET構造においては、MIS構造
を採用したことによりMESFETよりも耐圧は向上す
るが、ゲート電極の端部に電界が集中するため、ドレイ
ン耐圧はゲート・ドレイン間の距離のみに依存する。こ
のため、低歪化を実現するべく、より高耐圧化を図るた
めには、ゲート・ドレイン間の距離を長くしなければな
らない。しかしながら、ゲート・ドレイン間の距離を長
くすると、ゲート・ドレイン間の抵抗が増大するため、
FETのオン抵抗が増大し、低電圧動作時の諸特性が劣
化するという問題がある。
However, in the conventional GaAs MISFET structure, the withstand voltage is improved by adopting the MIS structure as compared with the MESFET. However, since the electric field is concentrated at the end of the gate electrode, the drain withstand voltage is reduced. It depends only on the distance between the gate and the drain. Therefore, in order to achieve a higher breakdown voltage in order to realize a lower distortion, the distance between the gate and the drain must be increased. However, increasing the distance between the gate and drain increases the resistance between the gate and drain,
There is a problem that the on-resistance of the FET increases and various characteristics during low-voltage operation deteriorate.

【0009】また、低歪化を実現するべく、ゲート長を
長くしてアスペクト比を大きくすると、ゲート長が長く
なるために利得が低下するという問題がある。
Further, if the aspect ratio is increased by increasing the gate length in order to realize a low distortion, there is a problem that the gate length is increased and the gain is reduced.

【0010】以上説明したように、低歪化と、低電圧化
及び高利得化とは相反するものであり、従来の電界効果
型トランジスタにおいては、低歪化と、低電圧化及び高
利得化との両立は困難であった。
As described above, low distortion, low voltage, and high gain are contradictory. In a conventional field-effect transistor, low distortion, low voltage, and high gain are required. It was difficult to be compatible.

【0011】前記に鑑み、本発明は、ゲート・ドレイン
間の高耐圧化を図ってもオン抵抗を抑制でき、また、高
利得化のためにゲート長を短くしてもフラットなドレイ
ンコンダクタンスが得られ、これにより、低歪化と、低
電圧化及び高利得化との両立を実現できる電界効果型ト
ランジスタ及びこのような電界効果型トランジスタの製
造方法を提供することを目的とする。
In view of the above, according to the present invention, the on-resistance can be suppressed even if the withstand voltage between the gate and the drain is increased, and a flat drain conductance can be obtained even if the gate length is shortened for high gain. Accordingly, an object of the present invention is to provide a field-effect transistor capable of realizing both low distortion and low voltage and high gain, and a method for manufacturing such a field-effect transistor.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】 前記の目的を達成するた
め、請求項1 の発明が講じた解決手段は、電界効果型ト
ランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、結晶成長
法により、不純物がドープされた導電層及び不純物がド
ープされていないアンドープ層を順次形成する工程と、
前記アンドープ層の表面部を選択的にエッチングするこ
とにより、該アンドープ層にドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を形成する工程と、前記アン
ドープ層の上における前記段差部を跨ぐ領域に高融点金
属よりなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
極の側面に絶縁物よりなる側壁を形成する工程と、前記
半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び側壁をマスクとし
て不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行なう
ことにより、ドレイン及びソースのコンタクト領域を形
成する工程とを備えている構成とするものである。
In order to achieve the above object,
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field-effect transistor, comprising the steps of: forming a conductive layer doped with an impurity and an undoped impurity not doped on a semi-insulating substrate by a crystal growth method; Forming layers sequentially;
Forming a step in the undoped layer such that the drain side is thicker than the source side by selectively etching the surface of the undoped layer; and straddling the step on the undoped layer. Forming a gate electrode made of a refractory metal in a region, forming a side wall made of an insulator on a side surface of the gate electrode, and forming an impurity on the semi-insulating substrate using the gate electrode and the side wall as a mask. Forming a contact region for the drain and the source by performing a heat treatment after the ion implantation to the concentration.

【0027】請求項2の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層及び不
純物がドープされていないアンドープ層を順次形成する
工程と、前記アンドープ層の表面部を選択的にエッチン
グすることにより、該アンドープ層にドレイン側がソー
ス側よりも層厚になるような段差部を形成する工程と、
前記アンドープ層の上における前記段差部の下側部分に
前記段差部と間隔をおいて絶縁物よりなる突起部を形成
する工程と、前記突起部の上及び前記アンドープ層の上
における前記段差部を跨ぐ領域に高融点金属によりゲー
ト電極を形成する工程と、前記半絶縁性基板に、前記ゲ
ート電極及び突起部をマスクとして不純物を高濃度にイ
オン注入した後、熱処理を行なうことにより、ソースの
コンタクト領域を形成する工程とを備えている構成とす
るものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching a surface portion of the undoped layer so that the drain side of the undoped layer has a source side. A step of forming a step portion that is thicker than the side,
Forming a protrusion made of an insulator at a distance from the step on the undoped layer below the step, and forming the protrusion on the protrusion and on the undoped layer. Forming a gate electrode with a refractory metal in a straddling region; and ion-implanting impurities at a high concentration into the semi-insulating substrate using the gate electrode and the protrusions as a mask; And a step of forming a region.

【0028】請求項3の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層、不純
物がドープされていないアンドープ層及び不純物が高濃
度にドープされたコンタクト層を順次形成する工程と、
前記コンタクト層を選択的にエッチングすることによ
り、前記アンドープ層を部分的に露出させる工程と、前
記アンドープ層における露出した領域の表面部を選択的
にエッチングすることにより、前記アンドープ層におけ
る露出した領域に凹部を形成する工程と、前記アンドー
プ層の上における前記凹部のドレイン側の段差部を跨ぐ
領域にゲート電極を形成する工程とを備えている構成と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities, an undoped layer not doped with impurities, and a contact layer doped with impurities at a high concentration by a crystal growth method,
A step of partially exposing the undoped layer by selectively etching the contact layer; and a step of selectively etching a surface portion of an exposed region in the undoped layer to selectively expose the undoped layer. And a step of forming a gate electrode in a region over the undoped layer over a step on the drain side of the recess.

【0029】請求項1〜3の構成により、アンドープ層
の表面部を選択的にエッチングすることにより、該アン
ドープ層にドレイン側がソース側よりも層厚になるよう
な段差部を形成した後、該段差部を跨ぐ領域にゲート電
極を形成するため、ドレイン側がソース側よりも層厚に
なるような段差部を有するアンドープ層の上における段
差部を跨ぐ領域にゲート電極を形成することができる。
According to the constitutions of claims 1 to 3 , after selectively etching the surface of the undoped layer, a step is formed in the undoped layer such that the drain side is thicker than the source side. Since the gate electrode is formed in a region straddling the step portion, the gate electrode can be formed in a region straddling the step portion on the undoped layer having the step portion such that the drain side is thicker than the source side.

【0030】請求項4の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層及び不
純物がドープされていないアンドープ層を順次形成する
工程と、前記アンドープ層を選択的にエッチングするこ
とにより、前記導電層におけるソース側の領域を露出さ
せる工程と、前記半絶縁性基板に不純物を高濃度にイオ
ン注入した後、熱処理を行なうことにより、ドレイン及
びソースのコンタクト領域を形成する工程と、前記導電
層における露出した領域の上及び前記アンドープ層の上
に跨がってゲート電極を形成する工程とを備えている構
成とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching the undoped layer to expose a source-side region in the conductive layer. Forming a contact region of a drain and a source by performing a heat treatment after high-concentration ion implantation of impurities into the semi-insulating substrate; and performing a process on the exposed region of the conductive layer and the undoped region. Forming a gate electrode over the layer.

【0031】請求項5の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層及び不
純物がドープされていないアンドープ層を順次形成する
工程と、前記アンドープ層を選択的にエッチングするこ
とにより、前記導電層におけるソース側の領域を露出さ
せる工程と、前記導電層における露出した領域の上及び
前記アンドープ層の上に跨がって高融点金属よりなるゲ
ート電極を形成する工程、前記ゲート電極の側面に絶縁
物よりなる側壁を形成する工程と、前記半絶縁性基板
に、前記ゲート電極及び側壁をマスクとして不純物を高
濃度にイオン注入した後、熱処理を行なうことにより、
ドレイン及びソースのコンタクト領域を形成する工程と
を備えている構成とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching the undoped layer to expose a source-side region in the conductive layer. Forming a gate electrode made of a high melting point metal over an exposed region of the conductive layer and over the undoped layer, and forming a side wall made of an insulator on a side surface of the gate electrode. After the step, the semi-insulating substrate is ion-implanted with a high concentration of impurities using the gate electrode and the side wall as a mask, and then heat-treated.
Forming a drain and source contact region.

【0032】請求項6の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層及び不
純物がドープされていないアンドープ層を順次形成する
工程と、前記アンドープ層を選択的にエッチングするこ
とにより、前記導電層におけるソース側の領域を露出さ
せる工程と、前記導電層の上における露出した領域に前
記アンドープ層と間隔をおいて絶縁物よりなる突起部を
形成する工程と、前記突起部の上、前記導電層における
露出した領域の上及び前記アンドープ層の上に跨がって
高融点金属によりゲート電極を形成する工程、前記半絶
縁性基板に、前記ゲート電極及び突起部をマスクとして
不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行なうこ
とにより、ソースのコンタクト領域を形成する工程とを
備えている構成とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching the undoped layer to expose a source-side region in the conductive layer. And forming a protrusion made of an insulator at an interval from the undoped layer in an exposed region on the conductive layer, and on the protrusion, on an exposed region in the conductive layer and Forming a gate electrode of a refractory metal over the undoped layer, performing high-concentration ion implantation on the semi-insulating substrate using the gate electrode and the protrusions as a mask, and performing heat treatment. And a step of forming a source contact region.

【0033】請求項7の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層、不純
物がドープされていないアンドープ層及び不純物が高濃
度にドープされたコンタクト層を順次形成する工程と、
前記コンタクト層に選択的にエッチングすることによ
り、前記アンドープ層を部分的に露出させる工程と、前
記アンドープ層における露出した領域を選択的にエッチ
ングすることにより、前記導電層におけるソース側の領
域を露出させる工程と、前記導電層における露出した領
域の上及び前記アンドープ層の上に跨がってゲート電極
を形成する工程とを備えている構成とするものである。
A solution taken by the invention of claim 7 is that a method for manufacturing a field effect transistor is provided on a semi-insulating substrate.
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities, an undoped layer not doped with impurities, and a contact layer doped with impurities at a high concentration by a crystal growth method,
Selectively etching the contact layer to partially expose the undoped layer, and selectively etching an exposed region in the undoped layer to expose a source-side region in the conductive layer. And a step of forming a gate electrode over the exposed region of the conductive layer and over the undoped layer.

【0034】請求項4〜7の構成により、アンドープ層
を選択的にエッチングすることにより、導電層における
ソース側の領域を露出させた後、導電層における露出し
た領域の上及びアンドープ層の上に跨がってゲート電極
を形成するため、導電層の上及びドレイン側にのみ形成
されたアンドープ層の上に跨がるようにゲート電極を形
成することができる。
[0034] According to this arrangement 4-7, by selectively etching the undoped layer, after exposing the area of the source side of the conductive layer, on the exposed region of the conductive layer and on the undoped layer Since the gate electrode is formed so as to straddle, the gate electrode can be formed so as to straddle the conductive layer and the undoped layer formed only on the drain side.

【0035】[0035]

【0036】請求項8の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層を形成
する工程と、前記導電層の表面部を選択的にエッチング
することにより、該導電層にドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を形成する工程と、前記導電
層の上における前記段差部を跨ぐ領域に高融点金属より
なるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の側
面に絶縁物よりなる側壁を形成する工程と、前記半絶縁
性基板に、前記ゲート電極及び側壁をマスクとして不純
物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行なうことに
より、ドレイン及びソースのコンタクト領域を形成する
工程とを備えている構成とするものである。
A solution taken by the invention of claim 8 is that a method of manufacturing a field effect transistor is provided on a semi-insulating substrate.
Forming a conductive layer doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching a surface portion of the conductive layer to form a step on the conductive layer such that the drain side becomes thicker than the source side. Forming a portion, a step of forming a gate electrode made of a high melting point metal in a region over the step portion on the conductive layer, and a step of forming a side wall made of an insulator on a side surface of the gate electrode, Forming a drain and a source contact region by performing a heat treatment after high-concentration ion implantation of impurities into the semi-insulating substrate using the gate electrode and the side wall as a mask. It is.

【0037】請求項9の発明が講じた解決手段は、電界
効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上に、
結晶成長法により、不純物がドープされた導電層を形成
する工程と、前記導電層の表面部を選択的にエッチング
することにより、該導電層にドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を形成する工程と、前記導電
層の上における前記段差部の下側部分に前記段差部と間
隔をおいて絶縁物よりなる突起部を形成する工程と、前
記導電層の上における前記段差部を跨ぐ領域及び前記突
起部の上に高融点金属よりなるゲート電極を形成する工
程と、前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び突起部
をマスクとして不純物を高濃度にイオン注入した後、熱
処理を行なうことにより、ソースのコンタクト領域を形
成する工程とを備えている構成とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
Forming a conductive layer doped with impurities by a crystal growth method, and selectively etching a surface portion of the conductive layer to form a step on the conductive layer such that the drain side becomes thicker than the source side. Forming a protrusion, and forming a protrusion made of an insulator at a distance from the step on a lower portion of the step on the conductive layer; and forming the protrusion on the conductive layer. Forming a gate electrode made of a refractory metal over the region over the protrusions and the protrusions, and heat-treating the semi-insulating substrate with high-concentration ions of impurities using the gate electrodes and the protrusions as a mask. And a step of forming a source contact region.

【0038】請求項10の発明が講じた解決手段は、電
界効果型トランジスタの製造方法を、半絶縁性基板上
に、結晶成長法により、不純物がドープされた導電層及
び不純物が高濃度にドープされたコンタクト層を順次形
成する工程と、前記コンタクト層を選択的にエッチング
することにより、前記導電層を部分的に露出させる工程
と、前記導電層における露出した領域の表面部を選択的
にエッチングすることにより、前記導電層における露出
した領域に凹部を形成する工程と、前記導電層の上にお
ける前記凹部のドレイン側の段差部を跨ぐ領域にゲート
電極を形成する工程とを備えている構成とするものであ
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field-effect transistor, comprising the steps of: forming a conductive layer doped with impurities and a highly doped impurity on a semi-insulating substrate by a crystal growth method; Forming the contact layer sequentially, the step of partially exposing the conductive layer by selectively etching the contact layer, and the step of selectively etching the surface portion of the exposed region in the conductive layer. A step of forming a concave portion in an exposed region of the conductive layer, and a step of forming a gate electrode in a region over the conductive layer over a step portion on the drain side of the concave portion. Is what you do.

【0039】[0039]

【0040】請求項8〜10の構成により、導電層の表
面部を選択的にエッチングすることにより、該導電層に
ドレイン側がソース側よりも層厚になるような段差部を
形成した後、該段差部を跨ぐ領域にゲート電極を形成す
るため、ドレイン側がソース側よりも層厚になるような
段差部を有する導電層の上における前記段差部を跨ぐ領
域にゲート電極を形成することができる。
According to the constitution of claims 8 to 10 , after selectively etching the surface portion of the conductive layer, a step is formed in the conductive layer so that the drain side is thicker than the source side. Since the gate electrode is formed in the region straddling the step portion, the gate electrode can be formed in the region straddling the step portion on the conductive layer having the step portion such that the drain side is thicker than the source side.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
電界効果型トランジスタについて、図面を参照しながら
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a field effect transistor according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0042】図1は、本発明の第1のタイプである第1
実施形態に係る電界効果型トランジスタとしてのGaA
sMISFETの断面構造を示している。図1におい
て、1はGaAsよりなる半絶縁性基板で、2AはSi
が不純物としてドープされたn型のGaAsよりなる導
電層、3Aは不純物がドープされていないGaAs又は
AlGaAsよりなるアンドープ層であって、アンドー
プ層3Aは、エッチングによりドレイン側がソース側よ
りも層厚になるように形成された段差部を有している。
導電層2A及びアンドープ層3Aは一般的には結晶成長
法を用いて形成される。また、4Aはイオン注入法によ
りSiが高濃度にドープされたn+ 型のGaAsよりな
るコンタクト領域、5はドレイン電極、6はソース電極
であって、ドレイン電極5及びソース電極6はAuGe
等の蒸着により形成される。また、7はゲート電極、8
は素子分離領域であって、素子分離領域8は酸素、水
素、ホウ素等のイオン注入法により半絶縁性基板1が絶
縁化されることによって形成される。
FIG. 1 shows a first type of the present invention, a first type.
GaAs as Field Effect Transistor According to Embodiment
1 shows a cross-sectional structure of an sMISFET. In FIG. 1, 1 is a semi-insulating substrate made of GaAs, 2A is Si
Is a conductive layer made of n-type GaAs doped with impurities, 3A is an undoped layer made of GaAs or AlGaAs not doped with an impurity, and the undoped layer 3A has a layer thickness on the drain side more than the source side by etching. It has a step portion formed so as to be formed.
The conductive layer 2A and the undoped layer 3A are generally formed using a crystal growth method. 4A is a contact region made of n + -type GaAs doped with Si at a high concentration by ion implantation, 5 is a drain electrode, 6 is a source electrode, and the drain electrode 5 and the source electrode 6 are AuGe.
And the like. 7 is a gate electrode, 8
Is an element isolation region, and the element isolation region 8 is formed by insulating the semi-insulating substrate 1 by ion implantation of oxygen, hydrogen, boron, or the like.

【0043】第1実施形態の特徴は、前述したように、
アンドープ層3Aはエッチングによりドレイン側がソー
ス側よりも層厚に形成された段差部を有している点であ
る。
The features of the first embodiment are, as described above,
The undoped layer 3A has a step portion in which the drain side is formed thicker than the source side by etching.

【0044】図2は、本発明の第2のタイプである第2
実施形態に係る電界効果型トランジスタとしてのGaA
sMES/MISFETの断面構造を示している。第2
実施形態においては、第1実施形態と同様の要素につい
ては同一の符号を付すことにより説明を省略する。尚、
図2において、3Bは不純物がドープされていないGa
As又はAlGaAsよりなるアンドープ層である。
FIG. 2 shows a second type of the present invention.
GaAs as Field Effect Transistor According to Embodiment
2 shows a cross-sectional structure of an sMES / MISFET. Second
In the embodiment, the same reference numerals are given to the same elements as those in the first embodiment, and the description will be omitted. still,
In FIG. 2, 3B denotes Ga which is not doped with impurities.
It is an undoped layer made of As or AlGaAs.

【0045】第2実施形態の特徴は、アンドープ層3B
が、導電層2Aの上におけるゲート電極7の下側におけ
るドレイン側部分にのみ形成されている点である。
The feature of the second embodiment is that the undoped layer 3B
Is formed only on the drain side below the gate electrode 7 on the conductive layer 2A.

【0046】このため、ゲート電極7の下側に導電層2
が露出しているので、ゲート電極7を形成する前に導電
層2に対してエッチングを行なって該導電層2の厚さを
調整することにより、FETのしきい値や電流値を調整
することができる。
Therefore, the conductive layer 2 is formed under the gate electrode 7.
Is exposed, the conductive layer 2 is etched before the gate electrode 7 is formed, and the thickness of the conductive layer 2 is adjusted to adjust the threshold value and current value of the FET. Can be.

【0047】図3は、本発明の第3のタイプである第3
実施形態に係る電界効果型トランジスタとしてのGaA
sMESFETの断面構造を示している。第3実施形態
においても、第1実施形態と同様の要素については同一
の符号を付すことにより説明を省略する。尚、図3にお
いて、2BはSiが不純物としてドープされたn型のG
aAsよりなる導電層である。
FIG. 3 shows a third type of the present invention.
GaAs as Field Effect Transistor According to Embodiment
2 shows a cross-sectional structure of an sMESFET. In the third embodiment, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 3, 2B is an n-type G doped with Si as an impurity.
It is a conductive layer made of aAs.

【0048】第3実施形態の特徴は、第1実施形態にお
けるアンドープ層3Aが形成されていない点と、導電層
2Bはドレイン側がソース側よりも層厚になるような段
差部を有している点と、ゲート電極7が導電層2Bの段
差部に跨がるように形成されている点とである。
The features of the third embodiment are that the undoped layer 3A in the first embodiment is not formed and that the conductive layer 2B has a step portion such that the drain side is thicker than the source side. And a point that the gate electrode 7 is formed so as to extend over the step portion of the conductive layer 2B.

【0049】第3実施形態においては、アンドープ層3
Aが形成されていないため、耐圧は第1実施形態及び第
2実施形態よりも低下するが、フラットな導電層52の
上にゲート電極57が形成された図30に示すような従
来のMESFETよりも耐圧が向上する。
In the third embodiment, the undoped layer 3
Since A is not formed, the breakdown voltage is lower than that of the first embodiment and the second embodiment. However, the breakdown voltage is lower than that of the conventional MESFET in which the gate electrode 57 is formed on the flat conductive layer 52 as shown in FIG. Also the withstand voltage is improved.

【0050】尚、前記第1〜第3の実施形態において
は、GaAsよりなる半絶縁性基板1を用いたが、半絶
縁性基板1を構成する材料はGaAs以外のものを幅広
く用いることができる。
In the first to third embodiments, the semi-insulating substrate 1 made of GaAs is used. However, the semi-insulating substrate 1 can be made of any material other than GaAs. .

【0051】以下、前述した第1のタイプの電界効果型
トランジスタの製造方法について説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the above-described first type field effect transistor will be described.

【0052】図4及び図5は、第1のタイプの電界効果
型トランジスタの第1の製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing steps of a first method of manufacturing a first type of field effect transistor.

【0053】まず、図4(a)に示すように、半絶縁性
基板1上に結晶成長法により導電層2及びアンドープ層
3を順次積層する。次に、図4(b)に示すように、ア
ンドープ層3の上にレジストパターン31を形成した
後、該レジストパターン31をマスクとする湿式エッチ
ング法により、アンドープ層3の表面部におけるソース
側の領域を除去して、ドレイン側がソース側よりも層厚
になるような段差構造を形成し、その後、レジストパタ
ーン31を除去する。次に、図4(c)に示すように、
アンドープ層3の上にレジストパターン32を形成した
後、該レジストパターン32をマスクとするイオン注入
法によりSiを高濃度にドープしてソース及びドレイン
のコンタクト領域4Aを形成する。その後、レジストパ
ターン32を除去した後、高温の熱処理を行なってコン
タクト領域4Aを活性化させる。
First, as shown in FIG. 4A, a conductive layer 2 and an undoped layer 3 are sequentially laminated on a semi-insulating substrate 1 by a crystal growth method. Next, as shown in FIG. 4B, after a resist pattern 31 is formed on the undoped layer 3, a wet etching method using the resist pattern 31 as a mask is performed on the source side of the surface of the undoped layer 3 on the source side. By removing the region, a step structure is formed such that the drain side becomes thicker than the source side, and then the resist pattern 31 is removed. Next, as shown in FIG.
After a resist pattern 32 is formed on the undoped layer 3, Si is doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 32 as a mask to form source and drain contact regions 4A. Thereafter, after removing the resist pattern 32, a high-temperature heat treatment is performed to activate the contact region 4A.

【0054】次に、図5(a)に示すように、半絶縁性
基板1の上にレジストパターン33を形成した後、該レ
ジストパターン33をマスクとして金属膜を蒸着し、そ
の後、レジストパターン33をリフトオフすることによ
りドレイン電極5及びソース電極6を形成する。次に、
図5(b)に示すように、半絶縁性基板1の上に、アン
ドープ層3の段差部が露出するようなレジストパターン
34を形成した後、該レジストパターン34をマスクと
して金属膜を蒸着し、その後、レジストパターン34を
リフトオフすることによりゲート電極7を形成する。ゲ
ート電極7の構成としては、Ti/Pt/Auの3層構
造、Ti/Alの2層構造又はAlの単層構造を用いる
ことができる。次に、図示しないレジストパターンをマ
スクとして水素イオン等をイオン注入することにより素
子分離領域8を形成すると、図5(c)に示すように、
ゲート電極7の下側に、フラットな導電層2Aと段差部
を有するアンドープ層3Aとが形成された第1のタイプ
の電界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 5A, after a resist pattern 33 is formed on the semi-insulating substrate 1, a metal film is deposited using the resist pattern 33 as a mask. Is lifted off to form a drain electrode 5 and a source electrode 6. next,
As shown in FIG. 5B, after forming a resist pattern 34 on the semi-insulating substrate 1 so that the step of the undoped layer 3 is exposed, a metal film is deposited using the resist pattern 34 as a mask. Thereafter, the gate electrode 7 is formed by lifting off the resist pattern 34. As the configuration of the gate electrode 7, a three-layer structure of Ti / Pt / Au, a two-layer structure of Ti / Al, or a single-layer structure of Al can be used. Next, when element isolation regions 8 are formed by ion implantation of hydrogen ions or the like using a resist pattern (not shown) as a mask, as shown in FIG.
A first-type field-effect transistor in which a flat conductive layer 2A and an undoped layer 3A having a step portion are formed below the gate electrode 7 is obtained.

【0055】尚、前記第1の製造方法において、素子分
離領域8の形成方法及び形成工程は適宜変更可能であ
り、イオン注入法に代えて、周辺領域を単純なエッチン
グにより除去して素子分離領域を形成してもよい。
In the first manufacturing method, the formation method and the formation process of the element isolation region 8 can be changed as appropriate. Instead of the ion implantation method, the peripheral region is removed by simple etching to remove the element isolation region 8. May be formed.

【0056】図6及び図7は、第1のタイプの電界効果
型トランジスタの第2の製造方法の各工程を示す断面図
である。第2の製造方法の特徴は、ゲート電極7として
タングステン系・モリブデン系等の高融点金属を用いる
ことであり、これにより熱処理工程をゲート電極7の形
成後に行なうことができる。
FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views showing the steps of a second method of manufacturing the first type of field-effect transistor. The feature of the second manufacturing method is that a refractory metal such as a tungsten-based or molybdenum-based metal is used for the gate electrode 7, so that a heat treatment step can be performed after the gate electrode 7 is formed.

【0057】図6(a),(b)に示す工程は、図4
(a),(b)に示す工程と同様である。その後、図6
(c)に示すように、アンドープ層3の上における段差
部を跨ぐ領域にゲート電極7を前記の高融点金属により
形成する。ゲート電極7としては、WSi、WSiN又
はMoの単層構造を用いることができる。
The steps shown in FIGS. 6A and 6B correspond to FIG.
This is the same as the steps shown in (a) and (b). Then, FIG.
As shown in (c), a gate electrode 7 is formed of the above-mentioned refractory metal in a region over the step on the undoped layer 3. As the gate electrode 7, a single-layer structure of WSi, WSiN, or Mo can be used.

【0058】次に、図7(a)に示すように、SiNや
SiO2 よりなる絶縁膜9を全面に堆積した後、該絶縁
膜9に対して異方性の乾式エッチングを行なうことによ
り、図7(b)に示すように、ゲート電極7の両側に側
壁9Aを形成する。次に、半絶縁性基板1の上にレジス
トパターン35を形成した後、ゲート電極7、側壁9A
及びレジストパターン35をマスクとするイオン注入法
によりSiを高濃度にドープしてソース及びドレインの
コンタクト領域4Aを形成する。その後、高温の熱処理
を行なってコンタクト領域4Aを活性化させる。次に、
第1の製造方法と同様に、ドレイン電極5、ソース電極
6及び素子分離領域8を形成すると、図7(c)に示す
ように、ゲート電極7の下側に、フラットな導電層2A
と段差構造を有するアンドープ層3Aとが形成された第
1のタイプの電界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 7A, after an insulating film 9 made of SiN or SiO 2 is deposited on the entire surface, the insulating film 9 is subjected to anisotropic dry etching. As shown in FIG. 7B, side walls 9A are formed on both sides of the gate electrode 7. Next, after a resist pattern 35 is formed on the semi-insulating substrate 1, the gate electrode 7, the side wall 9A
Then, Si is doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 35 as a mask to form source and drain contact regions 4A. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to activate contact region 4A. next,
When the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed in the same manner as in the first manufacturing method, a flat conductive layer 2A is formed below the gate electrode 7 as shown in FIG.
Thus, a first-type field-effect transistor in which the undoped layer 3A having the step structure is formed is obtained.

【0059】第2の製造方法によると、ゲート電極7の
側壁9Aをマスクとしてコンタクト領域4Aを自己整合
的に形成するため、コンタクト領域4Aとゲート電極7
との距離が小さくなるので、低いソース抵抗及びドレイ
ン抵抗が得られる。
According to the second manufacturing method, the contact region 4A is formed in a self-aligned manner using the side wall 9A of the gate electrode 7 as a mask.
, The source and drain resistances are low.

【0060】図8及び図9は、第1タイプの電界効果型
トランジスタの第3の製造方法の各工程を示す断面図で
ある。第3の製造方法の特徴は、ゲート電極7を形成す
る工程よりも前に、ゲート電極7のソース側に絶縁層よ
りなる側壁10を形成する点である。
FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views showing steps of a third method of manufacturing a first type field effect transistor. A feature of the third manufacturing method is that a sidewall 10 made of an insulating layer is formed on the source side of the gate electrode 7 before the step of forming the gate electrode 7.

【0061】図8(a),(b)に示す工程は、図4
(a),(b)に示す工程と同様である。その後、半絶
縁性基板1の上にSiN膜やSiO2 よりなる絶縁層を
全面に形成した後、該絶縁層をパターン化して、図8
(c)に示すように、アンドープ層3の上における段差
部よりもソース側の領域に側壁10を形成する。
The steps shown in FIGS. 8A and 8B correspond to FIG.
This is the same as the steps shown in (a) and (b). Thereafter, an insulating layer made of a SiN film or SiO 2 is formed on the entire surface of the semi-insulating substrate 1, and the insulating layer is patterned to obtain a structure shown in FIG.
As shown in (c), a side wall 10 is formed on the undoped layer 3 in a region closer to the source than the step.

【0062】次に、半絶縁性基板1の上に全面に亘って
前記の高融点金属よりなる金属膜を蒸着法により形成し
た後、該金属膜をパターン化して、図9(a)に示すよ
うに、アンドープ層3における段差部を跨ぐ領域の上及
び側壁10の上にゲート電極7を形成する。次に、半絶
縁性基板1の上にレジストパターン36を形成した後、
ゲート電極7、側壁10及びレジストパターン36をマ
スクとするイオン注入法によりSiを高濃度にドープし
て、ソース及びドレインのコンタクト領域4Aを形成す
る。その後、高温の熱処理を行なってコンタクト領域4
Aを活性化させる。次に、第1の製造方法と同様に、ド
レイン電極5、ソース電極6及び素子分離領域8を形成
すると、図9(c)に示すように、ゲート電極7の下側
に、フラットな導電層2Aと段差構造を有するアンドー
プ層3Aとが形成された第1のタイプの電界効果型トラ
ンジスタが得られる。
Next, after forming a metal film made of the above-mentioned refractory metal over the entire surface of the semi-insulating substrate 1 by a vapor deposition method, the metal film is patterned and shown in FIG. As described above, the gate electrode 7 is formed on the region across the step in the undoped layer 3 and on the side wall 10. Next, after forming a resist pattern 36 on the semi-insulating substrate 1,
Si is heavily doped by an ion implantation method using the gate electrode 7, the side wall 10, and the resist pattern 36 as a mask to form source and drain contact regions 4A. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to form the contact region 4.
Activate A. Next, similarly to the first manufacturing method, when the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed, a flat conductive layer is formed below the gate electrode 7, as shown in FIG. A first-type field-effect transistor in which 2A and an undoped layer 3A having a step structure are formed is obtained.

【0063】第3の製造方法によると、ソース側のコン
タクト領域4Aは自己整合的に形成され、ドレイン側の
コンタクト領域4Aはレジストパターン36により形成
されるので、ソース抵抗及びドレイン耐圧の設計自由度
は増加する。
According to the third manufacturing method, the contact region 4A on the source side is formed in a self-aligned manner, and the contact region 4A on the drain side is formed by the resist pattern 36, so that the degree of freedom in designing the source resistance and the drain withstand voltage is increased. Increases.

【0064】図10及び図11は、第1のタイプの電界
効果型トランジスタの第4の製造方法の各工程を示す断
面図である。第4の製造方法の特徴は、コンタクト領域
の形成にイオン注入法を用いないことである。
FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views showing the steps of a fourth method of manufacturing a first type field effect transistor. A feature of the fourth manufacturing method is that an ion implantation method is not used for forming a contact region.

【0065】まず、図10(a)に示すように、半絶縁
性基板1上に結晶成長法を用いて、導電層2、アンドー
プ層3及びコンタクト層4を順次積層する。次に、図1
0(b)に示すように、コンタクト層4の上にレジスト
パターン37を形成した後、該レジストパターン37を
マスクとする湿式エッチング法によりコンタクト層4の
一部を除去してアンドープ層3の表面を露出させる。次
に、図10(c)に示すように、コンタクト層4の上に
ドレイン電極5及びソース電極6を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a conductive layer 2, an undoped layer 3, and a contact layer 4 are sequentially stacked on a semi-insulating substrate 1 by using a crystal growth method. Next, FIG.
0 (b), after forming a resist pattern 37 on the contact layer 4, a part of the contact layer 4 is removed by a wet etching method using the resist pattern 37 as a mask, and the surface of the undoped layer 3 is removed. To expose. Next, as shown in FIG. 10C, a drain electrode 5 and a source electrode 6 are formed on the contact layer 4.

【0066】次に、図11(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上に、レジストパターン38を形成した後、
該レジストパターン38をマスクとする湿式エッチング
によりアンドープ層3の表面部を部分的に除去してアン
ドープ層3に凹部3aを形成する。次に、図11(b)
に示すように、半絶縁性基板1の上に、アンドープ層3
の凹部3aのドレイン側の段差部を跨ぐような開口部を
有するレジストパターン39を形成した後、該レジスト
パターン39をマスクとして金属膜を蒸着する。その
後、レジストパターン39をリフトオフしてゲート電極
7を形成すると、図11(c)に示すように、ゲート電
極7の下側に、フラットな導電層2Aと段差構造を有す
るアンドープ層3Aとが形成された第1のタイプの電界
効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 11A, after forming a resist pattern 38 on the semi-insulating substrate 1,
The surface of the undoped layer 3 is partially removed by wet etching using the resist pattern 38 as a mask to form a recess 3 a in the undoped layer 3. Next, FIG.
As shown in FIG. 1, an undoped layer 3 is formed on a semi-insulating substrate 1.
After forming a resist pattern 39 having an opening straddling the step on the drain side of the concave portion 3a, a metal film is deposited using the resist pattern 39 as a mask. Thereafter, when the resist pattern 39 is lifted off to form the gate electrode 7, as shown in FIG. 11C, a flat conductive layer 2A and an undoped layer 3A having a step structure are formed below the gate electrode 7. The obtained first type field effect transistor is obtained.

【0067】第4の製造方法によると、アンドープ層3
を形成する前にドレイン電極5及びソース電極6を形成
するので、アンドープ層3を除去する際に電流をモニタ
ーすることができる。また、ゲート電極7を最後に形成
するので、ゲート電極7に高融点金属を用いる必要もな
い。
According to the fourth manufacturing method, the undoped layer 3
Since the drain electrode 5 and the source electrode 6 are formed before the formation of the undoped layer, the current can be monitored when the undoped layer 3 is removed. Further, since the gate electrode 7 is formed last, there is no need to use a refractory metal for the gate electrode 7.

【0068】以下、前述した第2のタイプの電界効果型
トランジスタの製造方法について説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the above-described second type field effect transistor will be described.

【0069】図12及び図13は、第2のタイプの電界
効果型トランジスタの第1の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views showing each step of the first method of manufacturing the second type field-effect transistor.

【0070】まず、図12(a)に示すように、半絶縁
性基板1上に結晶成長法により導電層2及びアンドープ
層3を順次積層する。次に、図12(b)に示すよう
に、アンドープ層3の上にレジストパターン31を形成
した後、該レジストパターン31をマスクとする湿式エ
ッチング法により、アンドープ層3におけるソース側の
領域を除去して、ドレイン側にのみアンドープ層3を残
す。次に、図12(c)に示すように、半絶縁性基板1
の上にレジストパターン32を形成した後、該レジスト
パターン32をマスクとするイオン注入法によりSiを
高濃度にドープしてソース及びドレインのコンタクト領
域4Aを形成する。その後、レジストパターン32を除
去した後、高温の熱処理を行なってコンタクト領域4A
を活性化させる。
First, as shown in FIG. 12A, a conductive layer 2 and an undoped layer 3 are sequentially stacked on a semi-insulating substrate 1 by a crystal growth method. Next, as shown in FIG. 12B, after a resist pattern 31 is formed on the undoped layer 3, a source-side region in the undoped layer 3 is removed by a wet etching method using the resist pattern 31 as a mask. Thus, the undoped layer 3 is left only on the drain side. Next, as shown in FIG.
After forming a resist pattern 32 thereon, Si is doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 32 as a mask to form source and drain contact regions 4A. Then, after removing the resist pattern 32, a high-temperature heat treatment is performed to form the contact region 4A.
Activate.

【0071】次に、図13(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上にレジストパターン33を形成した後、該
レジストパターン33をマスクとして金属膜を蒸着し、
その後、レジストパターン33をリフトオフすることに
よりドレイン電極5及びソース電極6を形成する。次
に、半絶縁性基板1の上に、アンドープ層3が除去され
た領域及びアンドープ層3が残存する領域が露出するよ
うなレジストパターン34を形成し、該レジストパター
ン34をマスクとして金属膜を蒸着し、その後、レジス
トパターン34をリフトオフすることによりゲート電極
7を形成する。次に、図示しないレジストパターンをマ
スクとして水素イオン等をイオン注入することにより素
子分離領域8を形成すると、図13(c)に示すよう
に、ゲート電極7の下側に、フラットな導電層2Aとド
レイン側にのみ存在するアンドープ層3Bとを有する第
2のタイプの電界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 13A, after a resist pattern 33 is formed on the semi-insulating substrate 1, a metal film is deposited using the resist pattern 33 as a mask.
Then, the drain electrode 5 and the source electrode 6 are formed by lifting off the resist pattern 33. Next, a resist pattern 34 is formed on the semi-insulating substrate 1 such that the region from which the undoped layer 3 is removed and the region where the undoped layer 3 remains are exposed, and a metal film is formed using the resist pattern 34 as a mask. Then, the gate electrode 7 is formed by lifting off the resist pattern 34. Next, when element isolation regions 8 are formed by ion implantation of hydrogen ions or the like using a resist pattern (not shown) as a mask, a flat conductive layer 2A is formed below the gate electrode 7 as shown in FIG. And a second type field effect transistor having the undoped layer 3B only on the drain side.

【0072】図14及び図15は、第2のタイプの電界
効果型トランジスタの第2の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 14 and 15 are cross-sectional views showing the steps of a second method for manufacturing a field-effect transistor of the second type.

【0073】図14(a),(b)に示す工程は、図1
2(a),(b)に示す工程と同様である。その後、ア
ンドープ層3が除去されて導電層2が露出した領域及び
アンドープ層3が残存する領域の上にゲート電極7を高
融点金属により形成する。
The steps shown in FIGS. 14A and 14B correspond to the steps shown in FIG.
This is the same as the steps shown in FIGS. 2 (a) and (b). Thereafter, a gate electrode 7 is formed of a high melting point metal on the region where the undoped layer 3 is removed and the conductive layer 2 is exposed and on the region where the undoped layer 3 remains.

【0074】次に、図15(a)に示すように、SiN
やSiO2 よりなる絶縁膜9を全面に堆積した後、該絶
縁膜9に対して異方性の乾式エッチングを行なうことに
より、図15(b)に示すように、ゲート電極7の両側
に側壁9Aを形成する。次に、半絶縁性基板1の上にレ
ジストパターン35を形成した後、ゲート電極7、側壁
9A及びレジストパターン35をマスクとするイオン注
入法によりSiを高濃度にドープしてソース及びドレイ
ンのコンタクト領域4Aを形成する。その後、高温の熱
処理を行なってコンタクト領域4Aを活性化させる。次
に、第1の製造方法と同様に、ドレイン電極5、ソース
電極6及び素子分離領域8を形成すると、図15(c)
に示すように、ゲート電極7の下側に、フラットな導電
層2Aとドレイン側にのみ存在するアンドープ層3Bと
を有する第2のタイプの電界効果型トランジスタが得ら
れる。
Next, as shown in FIG.
After an insulating film 9 made of SiO 2 or SiO 2 is deposited on the entire surface, anisotropic dry etching is performed on the insulating film 9 to form side walls on both sides of the gate electrode 7 as shown in FIG. 9A is formed. Next, after a resist pattern 35 is formed on the semi-insulating substrate 1, the gate electrode 7, the side walls 9 A and the Si and Si are doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 35 as a mask. The region 4A is formed. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to activate contact region 4A. Next, similarly to the first manufacturing method, when the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed, FIG.
As shown in (2), a second type field effect transistor having a flat conductive layer 2A below the gate electrode 7 and an undoped layer 3B existing only on the drain side is obtained.

【0075】図16及び図17は、第2のタイプの電界
効果型トランジスタの第3の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views showing steps of a third method for manufacturing a field-effect transistor of the second type.

【0076】図16(a),(b)に示す工程は、図1
2(a),(b)に示す工程と同様である。その後、半
絶縁性基板1の上にSiN膜やSiO2 よりなる絶縁層
を全面に形成した後、該絶縁層をパターン化して、図1
6(c)に示すように、アンドープ層3が除去されて露
出した導電層2の上に側壁10を形成する。
The steps shown in FIGS. 16A and 16B correspond to the steps shown in FIG.
This is the same as the steps shown in FIGS. 2 (a) and (b). Thereafter, an insulating layer made of a SiN film or SiO 2 is formed on the entire surface of the semi-insulating substrate 1, and the insulating layer is patterned to obtain a structure shown in FIG.
As shown in FIG. 6C, the side wall 10 is formed on the conductive layer 2 exposed by removing the undoped layer 3.

【0077】次に、半絶縁性基板1の上に全面に亘って
高融点金属よりなる金属膜を蒸着法により形成した後、
該金属膜をパターン化して、図17(a)に示すよう
に、導電層2、アンドープ層3及び側壁10の上にゲー
ト電極7を形成する。次に、半絶縁性基板1の上にレジ
ストパターン36を形成した後、ゲート電極7、側壁1
0及びレジストパターン36をマスクとするイオン注入
法によりSiを高濃度にドープして、ソース及びドレイ
ンのコンタクト領域4Aを形成する。その後、高温の熱
処理を行なってコンタクト領域4Aを活性化させる。次
に、第1の製造方法と同様に、ドレイン電極5、ソース
電極6及び素子分離領域8を形成すると、図17(c)
に示すように、ゲート電極7の下側に、フラットな導電
層2Aとドレイン側にのみ存在するアンドープ層3Bと
を有する第2のタイプの電界効果型トランジスタが得ら
れる。
Next, a metal film made of a high melting point metal is formed over the entire surface of the semi-insulating substrate 1 by a vapor deposition method.
The metal film is patterned, and a gate electrode 7 is formed on the conductive layer 2, the undoped layer 3, and the side wall 10 as shown in FIG. Next, after forming a resist pattern 36 on the semi-insulating substrate 1, the gate electrode 7, the side wall 1
The source and drain contact regions 4A are formed by doping Si at a high concentration by an ion implantation method using the 0 and the resist pattern 36 as a mask. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to activate contact region 4A. Next, similarly to the first manufacturing method, when the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed, FIG.
As shown in (2), a second type field effect transistor having a flat conductive layer 2A below the gate electrode 7 and an undoped layer 3B existing only on the drain side is obtained.

【0078】図18及び図19は、第2のタイプの電界
効果型トランジスタの第4の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 18 and 19 are cross-sectional views showing steps of a fourth method of manufacturing a second type field effect transistor.

【0079】まず、図18(a)に示すように、半絶縁
性基板1上に結晶成長法を用いて、導電層2、アンドー
プ層3及びコンタクト層4を順次積層する。次に、図1
8(b)に示すように、コンタクト層4の上にレジスト
パターン37を形成した後、該レジストパターン37を
マスクとする湿式エッチングによりコンタクト層4の一
部を除去してアンドープ層3の表面を露出させる。次
に、図18(c)に示すように、コンタクト層4の上に
ドレイン電極5及びソース電極6を形成する。
First, as shown in FIG. 18A, a conductive layer 2, an undoped layer 3, and a contact layer 4 are sequentially stacked on a semi-insulating substrate 1 by using a crystal growth method. Next, FIG.
As shown in FIG. 8B, after a resist pattern 37 is formed on the contact layer 4, a part of the contact layer 4 is removed by wet etching using the resist pattern 37 as a mask, and the surface of the undoped layer 3 is removed. Expose. Next, as shown in FIG. 18C, a drain electrode 5 and a source electrode 6 are formed on the contact layer 4.

【0080】次に、図19(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上に、レジストパターン38を形成した後、
該レジストパターン38をマスクとする湿式エッチング
法によりアンドープ層3におけるソース側の領域を除去
する。次に、図19(b)に示すように、半絶縁性基板
1の上に、アンドープ層3が除去された領域及びアンド
ープ層3が残存する領域が開口するようなレジストパタ
ーン39を形成した後、該レジストパターン39をマス
クとして金属膜を蒸着する。その後、レジストパターン
39をリフトオフしてゲート電極7を形成すると、図1
9(c)に示すように、ゲート電極7の下側に、フラッ
トな導電層2Aとドレイン側にのみ存在するアンドープ
層3Bとを有する第2のタイプの電界効果型トランジス
タが得られる。
Next, as shown in FIG. 19A, after forming a resist pattern 38 on the semi-insulating substrate 1,
The source-side region in the undoped layer 3 is removed by a wet etching method using the resist pattern 38 as a mask. Next, as shown in FIG. 19B, a resist pattern 39 is formed on the semi-insulating substrate 1 so that the region where the undoped layer 3 is removed and the region where the undoped layer 3 remains are opened. Then, a metal film is deposited using the resist pattern 39 as a mask. After that, when the resist pattern 39 is lifted off to form the gate electrode 7, FIG.
As shown in FIG. 9C, a second type field effect transistor having a flat conductive layer 2A below the gate electrode 7 and an undoped layer 3B existing only on the drain side is obtained.

【0081】以下、前述した第3のタイプの電界効果型
トランジスタの製造方法について説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the above-described third type field effect transistor will be described.

【0082】図20及び図21は、第3のタイプの電界
効果型トランジスタの第1の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 20 and 21 are cross-sectional views showing each step of the first method of manufacturing the third type field effect transistor.

【0083】まず、図20(a)に示すように、半絶縁
性基板1上に結晶成長法により導電層2を積層する。次
に、図20(b)に示すように、導電層2の上にレジス
トパターン31を形成した後、該レジストパターン31
をマスクとする湿式エッチング法により、導電層2の表
面部におけるソース側の領域を除去して、ドレイン側が
ソース側よりも層厚になるような段差構造を形成する。
その後、レジストパターン31を除去する。次に、図2
0(c)に示すように、導電層2の上にレジストパター
ン32を形成した後、該レジストパターン32をマスク
とするイオン注入法によりSiを高濃度にドープしてソ
ース及びドレインのコンタクト領域4Aを形成する。そ
の後、レジストパターン32を除去した後、高温の熱処
理を行なってコンタクト領域4Aを活性化させる。
First, as shown in FIG. 20A, a conductive layer 2 is laminated on a semi-insulating substrate 1 by a crystal growth method. Next, as shown in FIG. 20B, after forming a resist pattern 31 on the conductive layer 2, the resist pattern 31 is formed.
The region on the source side in the surface portion of the conductive layer 2 is removed by a wet etching method using as a mask to form a step structure in which the drain side is thicker than the source side.
After that, the resist pattern 31 is removed. Next, FIG.
As shown in FIG. 1C, after a resist pattern 32 is formed on the conductive layer 2, Si is doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 32 as a mask, and the source and drain contact regions 4A are formed. To form Thereafter, after removing the resist pattern 32, a high-temperature heat treatment is performed to activate the contact region 4A.

【0084】次に、図21(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上にレジストパターン33を形成した後、該
レジストパターン33をマスクとして金属膜を蒸着し、
その後、レジストパターン33をリフトオフすることに
よりドレイン電極5及びソース電極6を形成する。次
に、図21(b)に示すように、半絶縁性基板1の上
に、導電層2の段差部が露出するようなレジストパター
ン34を形成した後、該レジストパターン34をマスク
として金属膜を蒸着し、その後、レジストパターン34
をリフトオフすることによりゲート電極7を形成する。
次に、図示しないレジストパターンをマスクとして水素
イオン等をイオン注入することにより素子分離領域8を
形成すると、図21(c)に示すように、ゲート電極7
の下側に、段差構造を有する導電層2Bが形成された第
3のタイプの電界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 21A, after a resist pattern 33 is formed on the semi-insulating substrate 1, a metal film is deposited using the resist pattern 33 as a mask.
Then, the drain electrode 5 and the source electrode 6 are formed by lifting off the resist pattern 33. Next, as shown in FIG. 21B, a resist pattern 34 is formed on the semi-insulating substrate 1 so that a step portion of the conductive layer 2 is exposed, and then the resist pattern 34 is used as a mask to form a metal film. , And then the resist pattern 34
Is lifted off to form a gate electrode 7.
Next, when the element isolation region 8 is formed by ion implantation of hydrogen ions or the like using a resist pattern (not shown) as a mask, the gate electrode 7 is formed as shown in FIG.
Thus, a third type field effect transistor in which the conductive layer 2B having a step structure is formed underneath is obtained.

【0085】図22及び図23は、第3のタイプの電界
効果型トランジスタの第2の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 22 and 23 are cross-sectional views showing each step of the second method of manufacturing the third type field effect transistor.

【0086】図22(a),(b)に示す工程は、図2
0(a),(b)に示す工程と同様である。その後、図
22(c)に示すように、導電層2の上における段差部
を跨ぐ領域にゲート電極7を高融点金属により形成す
る。
The steps shown in FIGS. 22A and 22B correspond to the steps shown in FIG.
This is the same as the steps shown in FIGS. Thereafter, as shown in FIG. 22C, a gate electrode 7 is formed of a high melting point metal in a region over the step on the conductive layer 2.

【0087】次に、図23(a)に示すように、SiN
やSiO2 よりなる絶縁膜9を全面に堆積した後、該絶
縁膜9に対して異方性の乾式エッチングを行なうことに
より、図23(b)に示すように、ゲート電極7の両側
に側壁9Aを形成する。次に、半絶縁性基板1の上にレ
ジストパターン35を形成した後、ゲート電極7、側壁
9A及びレジストパターン35をマスクとするイオン注
入法によりSiを高濃度にドープしてソース及びドレイ
ンのコンタクト領域4Aを形成する。その後、高温の熱
処理を行なってコンタクト領域4Aを活性化させる。次
に、第1の製造方法と同様に、ドレイン電極5、ソース
電極6及び素子分離領域8を形成すると、図23(c)
に示すように、ゲート電極7の下側に、段差構造を有す
る導電層2Bが形成された第2のタイプの電界効果型ト
ランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG.
After an insulating film 9 made of SiO 2 or SiO 2 is deposited on the entire surface, the insulating film 9 is anisotropically dry-etched to form side walls on both sides of the gate electrode 7 as shown in FIG. 9A is formed. Next, after a resist pattern 35 is formed on the semi-insulating substrate 1, the gate electrode 7, the side walls 9 A and the Si and Si are doped at a high concentration by ion implantation using the resist pattern 35 as a mask. The region 4A is formed. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to activate contact region 4A. Next, similarly to the first manufacturing method, when the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed, FIG.
As shown in (2), a second type field effect transistor in which a conductive layer 2B having a step structure is formed below the gate electrode 7 is obtained.

【0088】図24及び図25は、第3のタイプの電界
効果型トランジスタの第3の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 24 and 25 are cross-sectional views showing steps of a third method of manufacturing a third type of field effect transistor.

【0089】図24(a),(b)に示す工程は、図2
0(a),(b)に示す工程と同様である。その後、半
絶縁性基板1の上にSiNやSiO2 よりなる絶縁層を
全面に形成した後、該絶縁層をパターン化して、図24
(c)に示すように、導電層2の上における段差部より
もソース側部分に側壁10を形成する。
The steps shown in FIGS. 24A and 24B correspond to the steps shown in FIG.
This is the same as the steps shown in FIGS. Then, after forming an insulating layer made of SiN or SiO 2 on the entire surface of the semi-insulating substrate 1, the insulating layer is patterned and
As shown in (c), the side wall 10 is formed on the conductive layer 2 at a portion closer to the source than the step.

【0090】次に、半絶縁性基板1の上に全面に亘って
高融点金属よりなる金属膜を蒸着法により形成した後、
該金属膜をパターン化して、図25(a)に示すよう
に、導電層2における段差部を跨ぐ領域の上及び側壁1
0の上にゲート電極7を形成する。次に、半絶縁性基板
1の上にレジストパターン36を形成した後、ゲート電
極7、側壁10及びレジストパターン36をマスクとす
るイオン注入法によりSiを高濃度にドープして、ソー
ス及びドレインのコンタクト領域4Aを形成する。その
後、高温の熱処理を行なってコンタクト領域4Aを活性
化させる。次に、第1の製造方法と同様に、ドレイン電
極5、ソース電極6及び素子分離領域8を形成すると、
図25(c)に示すように、ゲート電極7の下側に、段
差構造を有する導電層2Bが形成された第3のタイプの
電界効果型トランジスタが得られる。
Next, after a metal film made of a high melting point metal is formed on the semi-insulating substrate 1 over the entire surface by a vapor deposition method,
By patterning the metal film, as shown in FIG.
The gate electrode 7 is formed on the gate electrode 0. Next, after a resist pattern 36 is formed on the semi-insulating substrate 1, Si is doped at a high concentration by an ion implantation method using the gate electrode 7, the side wall 10, and the resist pattern 36 as a mask, and the source and the drain are formed. The contact region 4A is formed. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to activate contact region 4A. Next, similarly to the first manufacturing method, when the drain electrode 5, the source electrode 6, and the element isolation region 8 are formed,
As shown in FIG. 25C, a third type field effect transistor in which the conductive layer 2B having a step structure is formed below the gate electrode 7 is obtained.

【0091】図26及び図27は、第2のタイプの電界
効果型トランジスタの第4の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 26 and 27 are cross-sectional views showing the steps of a fourth method of manufacturing a field-effect transistor of the second type.

【0092】まず、図26(a)に示すように、半絶縁
性基板1上に結晶成長法を用いて、導電層2及びコンタ
クト層4を順次積層する。次に、図26(b)に示すよ
うに、コンタクト層4の上にレジストパターン37を形
成した後、該レジストパターン37をマスクとする湿式
エッチングによりコンタクト層4の一部を除去して導電
層2の表面を露出させる。次に、図26(c)に示すよ
うに、コンタクト層4の上にドレイン電極5及びソース
電極6を形成する。
First, as shown in FIG. 26A, a conductive layer 2 and a contact layer 4 are sequentially stacked on a semi-insulating substrate 1 by using a crystal growth method. Next, as shown in FIG. 26B, after forming a resist pattern 37 on the contact layer 4, a part of the contact layer 4 is removed by wet etching using the resist pattern 37 as a mask to form a conductive layer. The surface of No. 2 is exposed. Next, as shown in FIG. 26C, a drain electrode 5 and a source electrode 6 are formed on the contact layer 4.

【0093】次に、図27(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上に、レジストパターン38を形成した後、
該レジストパターン38をマスクとする湿式エッチング
法により導電層2の表面部を部分的に除去して導電層2
に凹部2aを形成する。次に、図27(b)に示すよう
に、半絶縁性基板1の上に、導電層2の凹部2aのドレ
イン側の段差部を跨ぐような開口部を有するレジストパ
ターン39を形成した後、該レジストパターン39をマ
スクとして金属膜を蒸着する。その後、レジストパター
ン39をリフトオフしてゲート電極7を形成すると、図
27(c)に示すように、ゲート電極7の下側に、段差
構造を有する導電層2Bが形成された第3のタイプの電
界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 27A, after forming a resist pattern 38 on the semi-insulating substrate 1,
The surface of the conductive layer 2 is partially removed by a wet etching method using the resist pattern 38 as a mask.
A concave portion 2a is formed in the substrate. Next, as shown in FIG. 27 (b), after forming a resist pattern 39 having an opening over the step portion on the drain side of the concave portion 2a of the conductive layer 2 on the semi-insulating substrate 1, A metal film is deposited using the resist pattern 39 as a mask. Thereafter, when the resist pattern 39 is lifted off to form the gate electrode 7, as shown in FIG. 27C, a third type of conductive layer 2B having a step structure is formed below the gate electrode 7. A field effect transistor is obtained.

【0094】図28及び図29は、第3のタイプの電界
効果型トランジスタの第5の製造方法の各工程を示す断
面図である。第1〜第4の製造方法との相違点は、イオ
ン注入法のみを用いて形成することである。
FIGS. 28 and 29 are cross-sectional views showing the steps of the fifth method of manufacturing the third type field effect transistor. The difference from the first to fourth manufacturing methods is that they are formed using only the ion implantation method.

【0095】まず、図28(a)に示すように、半絶縁
性基板1上にレジストパターン40を形成した後、該レ
ジストパターン40をマスクとしてSiをドープして導
電層2を形成する。次に、図28(b)に示すように、
半絶縁性基板1の上にレジストパターン32を形成した
後、該レジストパターン32をマスクとするイオン注入
法によりコンタクト領域4Aを形成する。その後、レジ
ストパターン32を除去した後、高温の熱処理を行なっ
て、コンタクト領域4Aを活性化させる。次に、図28
(c)に示すように、半絶縁性基板1の上にレジストパ
ターン31を形成した後、該レジストパターン31をマ
スクとする湿式エッチングにより、導電層2の表面部に
おけるソース側の領域を除去して、ドレイン側がソース
側よりも層厚になるような段差構造を形成し、その後、
レジストパターン31を除去する。
First, as shown in FIG. 28A, after a resist pattern 40 is formed on the semi-insulating substrate 1, Si is doped using the resist pattern 40 as a mask to form the conductive layer 2. Next, as shown in FIG.
After forming a resist pattern 32 on the semi-insulating substrate 1, a contact region 4A is formed by ion implantation using the resist pattern 32 as a mask. Thereafter, after removing the resist pattern 32, a high-temperature heat treatment is performed to activate the contact region 4A. Next, FIG.
As shown in (c), after forming a resist pattern 31 on the semi-insulating substrate 1, a region on the source side on the surface portion of the conductive layer 2 is removed by wet etching using the resist pattern 31 as a mask. To form a step structure such that the drain side is thicker than the source side,
The resist pattern 31 is removed.

【0096】次に、図29(a)に示すように、半絶縁
性基板1の上にレジストパターン33を形成した後、該
レジストパターン33をマスクとして金属膜を蒸着し、
その後、レジストパターン33をリフトオフすることに
よりドレイン電極5及びソース電極6を形成する。次
に、図29(b)に示すように、半絶縁性基板1の上
に、導電層2の段差部が露出するようなレジストパター
ン34を形成した後、該レジストパターン34をマスク
として金属膜を蒸着し、その後、レジストパターン34
をリフトオフすることによりゲート電極7を形成する
と、図29(c)に示すように、ゲート電極7の下側
に、段差構造を有する導電層2Bが形成された第3のタ
イプの電界効果型トランジスタが得られる。
Next, as shown in FIG. 29A, after a resist pattern 33 is formed on the semi-insulating substrate 1, a metal film is deposited using the resist pattern 33 as a mask.
Then, the drain electrode 5 and the source electrode 6 are formed by lifting off the resist pattern 33. Next, as shown in FIG. 29B, a resist pattern 34 is formed on the semi-insulating substrate 1 so that the step of the conductive layer 2 is exposed, and the metal film is formed using the resist pattern 34 as a mask. , And then the resist pattern 34
Is lifted off to form a gate electrode 7, as shown in FIG. 29C, a third type field effect transistor in which a conductive layer 2B having a step structure is formed below the gate electrode 7. Is obtained.

【0097】図30は本発明の第4のタイプである第4
実施形態に係る電界効果型トランジスタとしてのGaA
sMESFETの断面構造を示している。図30におい
て、1はGaAsよりなる半絶縁性基板で、11はGa
Asよりなるアンドープバッファー層、12はSiが不
純物としてドープされたn型のGaAsよりなる導電層
であって、導電層12は、エッチングによりドレイン側
がソース側よりも層厚になるように形成された段差部を
有している。また、13はSiが高濃度にドープされた
+ 型のGaAsよりなるコンタクト領域であって、ア
ンドープバッファー層11、導電層12、コンタクト領
域13は一般的には結晶成長法を用いて形成される。ま
た、5はドレイン電極、6はソース電極であって、ドレ
イン電極5及びソース電極6はAuGe等の蒸着により
コンタクト領域13の上に形成される。また、7はゲー
ト電極であって、ゲート電極7は導電層12の段差部を
跨ぐ領域に形成されている。
FIG. 30 shows a fourth type of the present invention.
GaAs as Field Effect Transistor According to Embodiment
2 shows a cross-sectional structure of an sMESFET. In FIG. 30, 1 is a semi-insulating substrate made of GaAs, and 11 is Ga
An undoped buffer layer made of As, 12 is a conductive layer made of n-type GaAs doped with Si as an impurity, and the conductive layer 12 is formed by etching so that the drain side becomes thicker than the source side. It has a step. Reference numeral 13 denotes a contact region made of n + -type GaAs doped with Si at a high concentration. The undoped buffer layer 11, the conductive layer 12, and the contact region 13 are generally formed using a crystal growth method. You. 5 is a drain electrode, 6 is a source electrode, and the drain electrode 5 and the source electrode 6 are formed on the contact region 13 by vapor deposition of AuGe or the like. Reference numeral 7 denotes a gate electrode, and the gate electrode 7 is formed in a region straddling a step of the conductive layer 12.

【0098】第4の実施形態の特徴は、前述したよう
に、導電層12がエッチングによりドレイン側がソース
側よりも層厚に形成された段差部を有していると共に、
該段差部の高さが限定されている点であって、段差部の
高さはゲート電極7によってドレイン側の半導体領域の
内部に形成される空乏層の厚さ以下である。
The feature of the fourth embodiment is that, as described above, the conductive layer 12 has the step portion in which the drain side is formed thicker than the source side by etching.
The height of the step is limited, and the height of the step is not more than the thickness of a depletion layer formed inside the semiconductor region on the drain side by the gate electrode 7.

【0099】前記の空乏層の厚さとしては、電界効果型
トランジスタが動作する際に半導体領域の内部に形成さ
れる空乏層の厚さのことを意味しているが、定常状態に
おける空乏層の厚さであっても十分な効果が得られる。
The thickness of the depletion layer means the thickness of the depletion layer formed inside the semiconductor region when the field-effect transistor operates, but the thickness of the depletion layer in a steady state is A sufficient effect can be obtained even if the thickness is large.

【0100】導電層12における段差部よりもドレイン
側の領域の不純物濃度が均一であるときには、定常状態
における空乏層の厚さは、次の[数1]に示す数式によ
って表される。
When the impurity concentration in the region on the drain side of the step portion in conductive layer 12 is uniform, the thickness of the depletion layer in the steady state is expressed by the following equation ( 1 ).

【0101】[0101]

数1ここに、aは空乏層の厚さであり、ΦB はゲート電極7
のショットキー障壁の電位の高さであり、qは電子の電
荷量であり、εは導電層12における段差部よりもドレ
イン側の領域の誘電率であり、Nは導電層12における
段差部よりもドレイン側の領域の不純物濃度であって均
一である。
[ Equation 1 ] Here, a is the thickness of the depletion layer, and ΦB is the gate electrode 7.
Is the height of the potential of the Schottky barrier, q is the amount of charge of electrons, ε is the dielectric constant of the region on the drain side of the step in the conductive layer 12, and N is the dielectric constant of the region in the conductive layer 12 from the step. Also, the impurity concentration in the region on the drain side is uniform.

【0102】また、ゲート電極7の下の導電層12にお
ける段差部よりもドレイン側の領域の不純物濃度が不均
一であるときには、定常状態における空乏層の厚さは、
次の[数2]に示す数式によって表される。
When the impurity concentration in the region of the conductive layer 12 below the gate electrode 7 on the drain side of the step portion is not uniform, the thickness of the depletion layer in the steady state is
It is represented by the following mathematical formula shown in [Equation 2 ].

【0103】[0103]

数2ここに、aは空乏層の厚さであり、xは空乏層の広がる
深さ方向の距離を示し、ΦB はゲート電極7のショット
キー障壁の電位の高さであり、qは電子の電荷量であ
り、ε(x)は導電層12における段差部よりもドレイ
ン側の領域の誘電率であり、N(x)は導電層12にお
ける段差部よりもドレイン側の領域の不純物濃度であ
る。
[ Equation 2 ] Here, a is the thickness of the depletion layer, x is the distance of the depletion layer in the depth direction, ΦB is the height of the potential of the Schottky barrier of the gate electrode 7, and q is the charge amount of the electrons. Where ε (x) is the dielectric constant of the region on the drain side of the step portion in the conductive layer 12, and N (x) is the impurity concentration of the region on the drain side of the step portion in the conductive layer 12.

【0104】図30に示す第4実施形態においては、例
えばゲート長が0.5μm、導電層12の不純物濃度が
n導電型の6×17cm-3、導電層12の厚さが0.0
7μm、導電層12におけるゲート電極7の下側部分の
エッチングの深さつまり導電層12の段差部の高さが
0.02μmであり、チャネル領域の厚さが0.05μ
mである電界効果型トランジスタを示している。
In the fourth embodiment shown in FIG. 30, for example, the gate length is 0.5 μm, the impurity concentration of the conductive layer 12 is 6 × 17 cm −3 of n conductivity type, and the thickness of the conductive layer 12 is 0.0
7 μm, the etching depth of the lower portion of the gate electrode 7 in the conductive layer 12, that is, the height of the step portion of the conductive layer 12 is 0.02 μm, and the thickness of the channel region is 0.05 μm.
m indicates a field-effect transistor.

【0105】第4の実施形態においては、導電層12の
不純物濃度が均一であるから[数5]に示す数式によっ
て空乏層の厚さを決めることができる。すなわち、ショ
ットキー障壁の電位の高さを0.73Vとすると、空乏
層の厚さは0.042μmと見積もることができる。従
って、第4実施形態においては、導電層12の段差部の
高さが空乏層の厚さ以下であるという要件を満たしてい
る。
In the fourth embodiment, since the impurity concentration of the conductive layer 12 is uniform, the thickness of the depletion layer can be determined by the equation shown in [Equation 5]. That is, assuming that the height of the potential of the Schottky barrier is 0.73 V, the thickness of the depletion layer can be estimated to be 0.042 μm. Therefore, the fourth embodiment satisfies the requirement that the height of the step portion of the conductive layer 12 is equal to or less than the thickness of the depletion layer.

【0106】尚、第4実施形態においては、コンタクト
領域13は、結晶成長法により形成される導電層12の
上にあったが、これに代えて、イオン注入法により形成
される導電層12の側方にあってもよい。
In the fourth embodiment, the contact region 13 is on the conductive layer 12 formed by the crystal growth method. Instead, the contact region 13 is formed on the conductive layer 12 formed by the ion implantation method. It may be on the side.

【0107】図31に、第4実施形態に係る電界効果型
トランジスタの2次元デバイスシミュレーションの結果
である等電位図を示す。図31においては、等電位線が
密になっているほど強電界を示し、粗になっているほど
弱電界を示す。
FIG. 31 shows an equipotential diagram as a result of a two-dimensional device simulation of the field-effect transistor according to the fourth embodiment. In FIG. 31, the denser the equipotential line, the stronger the electric field, and the rougher the equipotential line, the weaker the electric field.

【0108】図32は、第4実施形態に係る電界効果型
トランジスタと比較するための比較例としての電界効果
型トランジスタの構造を示している。比較例に係る電界
効果型トランジスタにおいては、導電層12の段差部の
高さは0.05μmであって、空乏層の厚さ0.042
μmよりも大きい値を持つ構造となっている。導電層1
2の段差部の高さ以外については第4の実施形態と同じ
条件とする。
FIG. 32 shows the structure of a field-effect transistor as a comparative example for comparison with the field-effect transistor according to the fourth embodiment. In the field-effect transistor according to the comparative example, the height of the step portion of the conductive layer 12 is 0.05 μm, and the thickness of the depletion layer is 0.042 μm.
The structure has a value larger than μm. Conductive layer 1
The conditions other than the height of the step portion 2 are the same as those of the fourth embodiment.

【0109】図33は、比較例に係る段差部の大きい電
界効果型トランジスタの2次元デバイスシミュレーショ
ンの結果である等電位図を示す。バイアス条件は図31
と同じである。
FIG. 33 shows an equipotential diagram as a result of two-dimensional device simulation of a field-effect transistor having a large step according to the comparative example. The bias condition is shown in FIG.
Is the same as

【0110】図31と図33との比較から明らかなよう
に、段差部の小さい第4実施形態に係る電界効果型トラ
ンジスタの等電位線の方が粗に分布しており、ゲート電
極7の近傍において電界集中がより一層緩和されている
ことがわかる。
As is clear from the comparison between FIG. 31 and FIG. 33, the equipotential lines of the field-effect transistor according to the fourth embodiment having smaller steps are coarsely distributed, and It can be seen that the electric field concentration is further alleviated in FIG.

【0111】図34は、2次元デバイスシミュレーショ
ンにより得られた第4実施形態及び比較例におけるドレ
イン電流−ドレイン電圧特性の比較を示す。図34にお
いては、実線は段差部の高さが空乏層の厚さ以下である
第4実施形態に係る電界効果型トランジスタの特性を示
し、破線は段差部の高さが空乏層の厚さよりも大きい比
較例に係る電界効果型トランジスタの特性を示してい
る。ドレイン電流−ドレイン電圧が途中で分岐している
のは、デバイスシミュレーションの中で物理モデルを変
えているためであり、急な勾配の方はブレークダウンを
引き起こす物理モデルを取り入れた場合であり、緩い勾
配の方はブレークダウンを引き起こさない計算を行なっ
た場合を示している。図34から、第4実施形態に係る
電界効果型トランジスタは、比較例に係る電界効果型ト
ランジスタに比べてブレークダウンを起こし始めるドレ
イン電圧が高いことが分かる。
FIG. 34 shows a comparison of drain current-drain voltage characteristics in the fourth embodiment and the comparative example obtained by two-dimensional device simulation. In FIG. 34, the solid line indicates the characteristics of the field-effect transistor according to the fourth embodiment in which the height of the step portion is equal to or less than the thickness of the depletion layer, and the broken line indicates that the height of the step portion is smaller than the thickness of the depletion layer. 9 shows characteristics of a field-effect transistor according to a comparative example that is large. The reason why the drain current-drain voltage branches in the middle is that the physical model is changed in the device simulation, and the steep slope is when the physical model that causes a breakdown is adopted, The gradient indicates a case where a calculation that does not cause a breakdown is performed. From FIG. 34, it can be seen that the field-effect transistor according to the fourth embodiment has a higher drain voltage at which breakdown starts to occur than the field-effect transistor according to the comparative example.

【0112】[表1]は、2次元デバイスシミュレーシ
ョンの結果から得られた、利得とデバイスパラメータと
の比較を示している。バイアス条件は等電位線を示した
ときと同じとする。
[Table 1] shows a comparison between gain and device parameters obtained from the results of the two-dimensional device simulation. The bias condition is the same as when the equipotential lines are shown.

【0113】[0113]

【表1】 [Table 1]

【0114】[表1]から明らかなように、ゲート電極
7の段差部の高さが空乏層の厚さよりも小さい第4実施
形態に係る電界効果型トランジスタにおいては、比較例
に係る電界効果型トランジスタに比べて、双方向電力利
得が高くてドレインコンダクタンスが小さい。また、第
4実施形態においては、ゲート電極のドレイン側の表面
積が小さいのでゲート・ドレイン間容量が抑えられ、高
い双方向電力利得が得られている。
As is clear from Table 1, in the field-effect transistor according to the fourth embodiment, the height of the step portion of the gate electrode 7 is smaller than the thickness of the depletion layer. Higher bidirectional power gain and lower drain conductance than transistors. In the fourth embodiment, since the surface area of the gate electrode on the drain side is small, the capacitance between the gate and the drain is suppressed, and a high bidirectional power gain is obtained.

【0115】従って、利得の中でも双方向電力利得が重
視される増幅器等に用いられる場合においては、第4実
施形態に示されるように段差部の高さの小さい電界効果
型トランジスタの方が、より一層の効果のあることが分
かる。
Therefore, when used in an amplifier or the like in which bidirectional power gain is important among gains, a field effect transistor having a small step portion is more effective as shown in the fourth embodiment. It turns out that there is a further effect.

【0116】尚、第4実施形態においては、ゲート電極
7が導電層12の段差部に接している場合を示したが、
ゲート電極7と導電層12の段差部との間に空間部があ
る場合でも同様の効果が得られる。
In the fourth embodiment, the case where the gate electrode 7 is in contact with the step of the conductive layer 12 has been described.
Similar effects can be obtained even when there is a space between the gate electrode 7 and the step of the conductive layer 12.

【0117】また、第4実施形態においては、ゲート電
極7が均一な不純物濃度をもつ導電層12の段差部を跨
ぐように形成されている例を示したが、第1実施形態又
は第2実施形態のように、アンドープ層を有する場合で
もその効果は同様である。
Further, in the fourth embodiment, an example has been shown in which the gate electrode 7 is formed so as to straddle the step portion of the conductive layer 12 having a uniform impurity concentration. However, in the first embodiment or the second embodiment, The effect is the same even when an undoped layer is provided as in the embodiment.

【0118】[0118]

【0119】[0119]

【0120】[0120]

【0121】[0121]

【0122】[0122]

【0123】[0123]

【0124】[0124]

発明の効果請求項1〜3の発明に係る電界効果型ト
ランジスタの製造方法によると、アンドープ層の表面部
を選択的にエッチングしてドレイン側がソース側よりも
層厚になるような段差部を形成した後、該段差部を跨ぐ
領域にゲート電極を形成するため、ドレイン側がソース
側よりも層厚になるような段差部を有するアンドープ層
の上における段差部を跨ぐ領域にゲート電極を形成する
ことができる。
[Effect of the Invention] According to the method of manufacturing the field effect transistor according to the invention of claims 1 to 3, the surface portion of the undoped layer is selectively etched and the drain-side step portion such that a layer thickness than the source side Is formed, a gate electrode is formed in a region straddling the step portion on the undoped layer having a step portion such that the drain side is thicker than the source side in order to form a gate electrode in a region straddling the step portion. Can be done.

【0125】請求項4〜7の発明に係る電界効果型トラ
ンジスタの製造方法によると、アンドープ層を選択的に
エッチングして導電層におけるソース側の領域を露出さ
せた後、導電層における露出した領域の上及びアンドー
プ層の上にゲート電極を形成するため、導電層とドレイ
ン側にのみ形成されたアンドープ層との上に跨がるよう
にゲート電極を形成することができる。
[0125] According to the manufacturing method of the field effect transistor according to the invention of claim 4 to 7, after exposing the area of the source side of the conductive layer by selectively etching the undoped layer, exposed in the conductive layer regions The gate electrode can be formed so as to extend over the conductive layer and the undoped layer formed only on the drain side .

【0126】請求項8〜10の発明に係る電界効果型ト
ランジスタの製造方法によると、導電層の表面部を選択
的にエッチングしてドレイン側がソース側よりも層厚に
なるような段差部を形成した後、該段差部を跨ぐ領域に
ゲート電極を形成するため、ドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を有する導電層の上における
段差部を跨ぐ領域にゲート電極を形成することができ
る。
According to the method of manufacturing a field-effect transistor according to the invention, the surface portion of the conductive layer is selectively etched to form a step portion such that the drain side is thicker than the source side. After that, in order to form a gate electrode in a region straddling the step portion, a gate electrode is formed in a region straddling the step portion on a conductive layer having a step portion such that the drain side is thicker than the source side. Can
You.

【0127】請求項1、5又は8の発明に係る電界効果
型トランジスタの製造方法によると、ゲート電極及びそ
の側壁をマスクとして不純物を高濃度にイオン注入し
て、自己整合的にドレイン及びソースのコンタクト領域
を形成するため、コンタクト領域とゲート電極との距離
が小さくなるので、低いソース抵抗及びドレイン抵抗を
得ることができる。
According to the method of manufacturing a field effect transistor according to the first, fifth or eighth aspect of the present invention, the impurity is ion-implanted at a high concentration using the gate electrode and its side wall as a mask, and the drain and source are self-aligned. Since the contact region is formed, the distance between the contact region and the gate electrode is reduced, so that a low source resistance and a low drain resistance can be obtained.

【0128】請求項2、6又は9の発明に係る電界効果
型トランジスタの製造方法によると、ゲート電極を形成
する工程よりも前にゲート電極のソース側に絶縁物より
なる突起部を形成し、ゲート電極及び突起部をマスクと
して自己整合的にソース側のコンタクト領域を形成する
と共に、ドレイン側のコンタクト領域はレジストパター
ンにより規制できるので、ソース抵抗及びドレイン耐圧
の設計自由度は増加する。
According to the method for manufacturing a field-effect transistor according to the second, sixth or ninth aspect of the present invention, a protrusion made of an insulator is formed on the source side of the gate electrode before the step of forming the gate electrode. Since the source-side contact region is formed in a self-aligned manner using the gate electrode and the projection as a mask, and the drain-side contact region can be regulated by the resist pattern, the degree of freedom in designing the source resistance and the drain withstand voltage increases.

【0129】請求項3又は7の発明に係る電界効果型ト
ランジスタの製造方法によると、アンドープ層の上に結
晶成長法によりソース及びドレインのコンタクト層を形
成した後、アンドープ層に対してエッチングを行なうた
め、アンドープ層に対するエッチング工程を電流をモニ
タしながら行なうことができる。
According to the method of manufacturing a field effect transistor according to the third or seventh aspect of the present invention, after the source and drain contact layers are formed on the undoped layer by a crystal growth method, the undoped layer is etched. Therefore, the etching step for the undoped layer can be performed while monitoring the current.

【0130】請求項10の発明に係る電界効果型トラン
ジスタの製造方法によると、導電層の上に結晶成長法に
よりソース及びドレインのコンタクト層を形成した後、
導電層に対してエッチングを行なうため、導電層に対す
るエッチング工程を電流をモニタしながら行なうことが
できる。
According to the method of manufacturing a field effect transistor according to the tenth aspect of the present invention, after forming the source and drain contact layers on the conductive layer by a crystal growth method,
Since etching is performed on the conductive layer, the etching step on the conductive layer can be performed while monitoring the current.

【0131】請求項3、7又は10の発明に係る電界効
果型トランジスタの製造方法によると、ソース及びドレ
インのコンタクト層を形成した後にゲート電極を形成す
るので、ゲート電極に高融点金属を用いる必要がない。
According to the method of manufacturing a field-effect transistor according to the third, seventh or tenth aspect of the present invention, the gate electrode is formed after the source and drain contact layers are formed. There is no.

【0132】[0132]

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

【図1】本発明の第1のタイプである第1実施形態に係
る電界効果型トランジスタの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a field-effect transistor according to a first embodiment, which is a first type of the present invention.

【図2】本発明の第2のタイプである第2実施形態に係
る電界効果型トランジスタの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a field-effect transistor according to a second embodiment, which is a second type of the present invention.

【図3】本発明の第3のタイプである第3実施形態に係
る電界効果型トランジスタの断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a field-effect transistor according to a third embodiment, which is a third type of the present invention.

【図4】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing each step of a first method of manufacturing a first type field effect transistor of the present invention.

【図5】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing each step of a first method of manufacturing a first type field effect transistor of the present invention.

【図6】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing each step of a second method of manufacturing the first type field effect transistor of the present invention.

【図7】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing each step of a second method of manufacturing the first type field effect transistor of the present invention.

【図8】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing each step of a third method of manufacturing the first type of field-effect transistor of the present invention.

【図9】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジス
タの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing each step of a third method of manufacturing the first type field-effect transistor of the present invention.

【図10】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing each step of a fourth method for manufacturing a field-effect transistor of the first type according to the present invention.

【図11】本発明の第1のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing each step of a fourth method for manufacturing a field-effect transistor of the first type according to the present invention.

【図12】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing each step of a first method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図13】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing each step of the first method of manufacturing the second type of field effect transistor of the present invention.

【図14】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing each step of a second method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図15】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing each step of a second method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図16】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing each step of a third method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図17】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing each step of a third method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図18】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing each step of a fourth method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図19】本発明の第2のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing each step of a fourth method for manufacturing a field-effect transistor of the second type according to the present invention.

【図20】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing each step of the first method of manufacturing the third type of field-effect transistor of the present invention.

【図21】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing each step of the first method of manufacturing the third type of field effect transistor of the present invention.

【図22】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing each step of the second method of manufacturing the third type field effect transistor of the present invention.

【図23】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing each step of the second method of manufacturing the third type field effect transistor of the present invention.

【図24】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing each step of a third method for manufacturing a field-effect transistor of the third type according to the present invention.

【図25】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第3の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing each step of the third method of manufacturing the third type field-effect transistor of the present invention.

【図26】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing each step of the fourth method of manufacturing the third type field-effect transistor of the present invention.

【図27】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第4の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing each step of the fourth method of manufacturing the third type field effect transistor of the present invention.

【図28】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第5の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing each step of the fifth method of manufacturing the third type field effect transistor of the present invention.

【図29】本発明の第3のタイプの電界効果型トランジ
スタの第5の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing each step of the fifth method of manufacturing the third type field effect transistor of the present invention.

【図30】本発明の第4のタイプである第4実施形態に
係る電界効果型トランジスタの断面図である。
FIG. 30 is a sectional view of a field-effect transistor according to a fourth embodiment, which is a fourth type of the present invention.

【図31】前記第4実施形態に係る電界効果型トランジ
スタにおける2次元デバイスシミュレーションの結果で
ある等電位図を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing an equipotential diagram as a result of a two-dimensional device simulation in the field-effect transistor according to the fourth embodiment.

【図32】前記第4実施形態の比較例に係る電界効果型
トランジスタの断面図である。
FIG. 32 is a sectional view of a field-effect transistor according to a comparative example of the fourth embodiment.

【図33】前記第4実施形態の比較例に係る電界効果型
トランジスタにおける2次元デバイスシミュレーション
の結果である等電位図を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an equipotential diagram as a result of two-dimensional device simulation in a field-effect transistor according to a comparative example of the fourth embodiment.

【図34】前記第4実施形態及び該第4実施形態の比較
例に係る電界効果型トランジスタにおける2次元デバイ
スシミュレーションにより得られたドレイン電流とドレ
イン電圧との関係を示す特性図である。
FIG. 34 is a characteristic diagram showing a relationship between a drain current and a drain voltage obtained by a two-dimensional device simulation in the field-effect transistor according to the fourth embodiment and a comparative example of the fourth embodiment.

【図35】従来の電界効果型トランジスタの断面図であ
る。
FIG. 35 is a cross-sectional view of a conventional field-effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性基板 2,2A,2B 導電層 3,3A,3B アンドープ層 4 コンタクト層 4A,4B コンタクト領域 5 ドレイン電極 6 ソース電極 7 ゲート電極 8 素子分離領域 9 絶縁膜 9A 側壁 10 側壁 11 アンドープバッファー層 12 導電層 13 コンタクト領域 31,32,33,34,35,36,37,38,3
6,40 レジストパターン
Reference Signs List 1 semi-insulating substrate 2, 2A, 2B conductive layer 3, 3A, 3B undoped layer 4 contact layer 4A, 4B contact region 5 drain electrode 6 source electrode 7 gate electrode 8 element isolation region 9 insulating film 9A side wall 10 side wall 11 undoped buffer Layer 12 Conductive layer 13 Contact area 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 3
6,40 resist pattern

フロントページの続き (72)発明者 正戸 宏幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−224225(JP,A) 特開 昭59−84579(JP,A) 特開 平1−199471(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812 Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Masato 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-6-224225 (JP, A) JP-A-59-84579 ( JP, A) JP-A-1-199471 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/812

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層及び不純物がドープされて
いないアンドープ層を順次形成する工程と、 前記アンドープ層の表面部を選択的にエッチングするこ
とにより、該アンドープ層にドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を形成する工程と、 前記アンドープ層の上における前記段差部を跨ぐ領域に
高融点金属よりなるゲート電極を形成する工程と、 前記アンドープ層の上におけるゲート電極の側面に絶縁
物よりなる側壁を形成する工程と、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び側壁をマスク
として不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行
なうことにより、ドレイン及びソースのコンタクト領域
を形成する工程とを備えていることを特徴とする電界効
果型トランジスタの製造方法。
1. A method according to claim 1, further comprising the steps of:
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities; and selectively etching a surface portion of the undoped layer so that the drain side of the undoped layer is thicker than the source side. A step of forming a step portion so as to form; a step of forming a gate electrode made of a refractory metal in a region over the step portion on the undoped layer; and insulating the side surface of the gate electrode on the undoped layer. Forming a sidewall made of a material; and implanting high-concentration ions into the semi-insulating substrate using the gate electrode and the sidewall as a mask, followed by heat treatment to form a drain and source contact region. And a method for manufacturing a field-effect transistor.
【請求項2】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層及び不純物がドープされて
いないアンドープ層を順次形成する工程と、 前記アンドープ層の表面部を選択的にエッチングするこ
とにより、該アンドープ層にドレイン側がソース側より
も層厚になるような段差部を形成する工程と、 前記アンドープ層の上における前記段差部の下側部分に
前記段差部と間隔をおいて絶縁物よりなる突起部を形成
する工程と、 前記突起部の上及び前記アンドープ層の上における前記
段差部を跨ぐ領域に高融点金属によりゲート電極を形成
する工程と、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び突起部をマス
クとして不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を
行なうことにより、ソースのコンタクト領域を形成する
工程とを備えていることを特徴とする電界効果型トラン
ジスタの製造方法。
2. A method according to claim 1, wherein a crystal growth method is used on a semi-insulating substrate.
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities; and selectively etching a surface portion of the undoped layer so that the drain side of the undoped layer is thicker than the source side. A step of forming a step portion such that: a step of forming a protrusion made of an insulator at a lower portion of the step portion on the undoped layer at an interval from the step portion; Forming a gate electrode with a high melting point metal in a region above the step and on the undoped layer, and ion-implanting impurities into the semi-insulating substrate at a high concentration using the gate electrode and the protrusion as a mask. Forming a source contact region by performing a heat treatment after the heat treatment. Production method.
【請求項3】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層、不純物がドープされてい
ないアンドープ層及び不純物が高濃度にドー プされたコンタクト層を順次形成する工程と、前記コン
タクト層を選択的にエッチングすることにより、前記ア
ンドープ層を部分的に露出させる工程と、 前記アンドープ層における露出した領域の表面部を選択
的にエッチングすることにより、前記アンドープ層にお
ける露出した領域に凹部を形成する工程と、 前記アンドープ層の上における前記凹部のドレイン側の
段差部を跨ぐ領域にゲート電極を形成する工程とを備え
ていることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造
方法。
3. A method according to claim 1, wherein the semi-insulating substrate is formed on a semi-insulating substrate by a crystal growth method.
Forming a conductive layer doped with impurities, an undoped layer not doped with impurities and a contact layer doped with impurities at a high concentration, and selectively etching the contact layer to form the undoped layer. Partially exposing, the step of selectively etching the surface of the exposed region in the undoped layer to form a recess in the exposed region of the undoped layer, and Forming a gate electrode in a region straddling a step portion on the drain side of the concave portion.
【請求項4】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層及び不純物がドープされて
いないアンドープ層を順次形成する工程と、 前記アンドープ層を選択的にエッチングすることによ
り、前記導電層におけるソース側の領域を露出させる工
程と、 前記半絶縁性基板に不純物を高濃度にイオン注入した
後、熱処理を行なうことにより、ドレイン及びソースの
コンタクト領域を形成する工程と、 前記導電層における露出した領域の上及び前記アンドー
プ層の上に跨がってゲート電極を形成する工程とを備え
ていることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造
方法。
4. A method according to claim 1, wherein a crystal growth method is used on a semi-insulating substrate.
Sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities, exposing a source-side region in the conductive layer by selectively etching the undoped layer, Forming a drain and source contact region by performing heat treatment after high-concentration ion implantation of impurities into the semi-insulating substrate; and straddling over the exposed region of the conductive layer and over the undoped layer. Forming a gate electrode.
【請求項5】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層及び不純物がドープされて
いないアンドープ層を順次形成する工程と、 前記アンドープ層を選択的にエッチングすることによ
り、前記導電層におけるソース側の領域を露出させる工
程と、 前記導電層における露出した領域の上及び前記アンドー
プ層の上に跨がって高融点金属よりなるゲート電極を形
成する工程、 前記導電層及びアンドープ層の上における前記ゲート電
極の側面に絶縁物よりなる側壁を形成する工程と、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び側壁をマスク
として不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行
なうことにより、ドレイン及びソースのコンタクト領域
を形成する工程とを備えていることを特徴とする電界効
果型トランジスタの製造方法。
5. The method according to claim 5, wherein the semi-insulating substrate is formed by a crystal growth method.
Sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities, exposing a source-side region in the conductive layer by selectively etching the undoped layer, Forming a gate electrode made of a refractory metal over an exposed region of the conductive layer and over the undoped layer; and forming an insulator on a side surface of the gate electrode over the conductive layer and the undoped layer. Forming a sidewall and forming a drain and source contact region by performing heat treatment on the semi-insulating substrate after ion-implanting impurities at a high concentration using the gate electrode and the sidewall as a mask. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising:
【請求項6】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層及び不純物がドープされて
いないアンドープ層を順次形成する工程と、前記アンド
ープ層を選択的にエッチングすることにより、前記導電
層におけるソース側の領域を露出させる工程と、 前記導電層の上における露出した領域に前記アンドープ
層と間隔をおいて絶縁物よりなる突起部を形成する工程
と、 前記突起部の上、前記導電層における露出した領域の上
及び前記アンドープ層の上に跨がって高融点金属により
ゲート電極を形成する工程、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び突起部をマス
クとして不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を
行なうことにより、ソースのコンタクト領域を形成する
工程とを備えていることを特徴とする電界効果型トラン
ジスタの製造方法。
6. A method according to claim 6, wherein a crystal growth method is used on a semi-insulating substrate.
A step of sequentially forming a conductive layer doped with impurities and an undoped layer not doped with impurities, and a step of exposing a source-side region in the conductive layer by selectively etching the undoped layer; Forming a protrusion made of an insulator at an interval from the undoped layer in an exposed region on the conductive layer; and forming a protrusion on the exposed portion of the conductive layer and on the undoped layer on the protrusion. Forming a gate electrode with a high melting point metal over the semiconductor substrate; and ion-implanting impurities at a high concentration into the semi-insulating substrate using the gate electrode and the projection as a mask, and then performing a heat treatment, thereby performing Forming a contact region.
【請求項7】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層、不純物がドープされてい
ないアンドープ層及び不純物が高濃度にドープされたコ
ンタクト層を順次形成する工程と、 前記コンタクト層を選択的にエッチングすることによ
り、前記アンドープ層を部分的に露出させる工程と、 前記アンドープ層における露出した領域を選択的にエッ
チングすることにより、前記導電層におけるソース側の
領域を露出させる工程と、 前記導電層における露出した領域の上及び前記アンドー
プ層の上に跨がってゲート電極を形成する工程とを備え
ていることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造
方法。
7. On a semi-insulating substrate, a crystal growth method is used.
Forming a conductive layer doped with impurities, an undoped layer not doped with impurities, and a contact layer doped with impurities at a high concentration; and selectively etching the contact layer to form the undoped layer. Partially exposing, and selectively exposing the exposed region in the undoped layer to expose a source-side region in the conductive layer; and exposing the exposed region in the conductive layer and the undoped region. Forming a gate electrode over the layer.
【請求項8】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層を形成する工程と、 前記導電層の表面部を選択的にエッチングすることによ
り、該導電層にドレイン側がソース側よりも層厚になる
ような段差部を形成する工程と、 前記導電層の上における前記段差部を跨ぐ領域に高融点
金属よりなるゲート電極を形成する工程と、 前記導電層の上における前記ゲート電極の側面に絶縁物
よりなる側壁を形成する工程と、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び側壁をマスク
として不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を行
なうことにより、ドレイン及びソースのコンタクト領域
を形成する工程とを備えていることを特徴とする電界効
果型トランジスタの製造方法。
8. On a semi-insulating substrate, a crystal growth method is used.
A step of forming a conductive layer doped with impurities; and a step of selectively etching a surface portion of the conductive layer to form a step in the conductive layer such that the drain side is thicker than the source side. Forming a gate electrode made of a refractory metal in a region over the step on the conductive layer; and forming a side wall made of an insulator on a side surface of the gate electrode on the conductive layer. Forming a drain and a source contact region by performing heat treatment after high-concentration ion implantation of impurities into the semi-insulating substrate using the gate electrode and the side wall as a mask. Manufacturing method of a field-effect transistor.
【請求項9】 半絶縁性基板上に、結晶成長法により、
不純物がドープされた導電層を形成する工程と、 前記導電層の表面部を選択的にエッチングすることによ
り、該導電層にドレイン側がソース側よりも層厚になる
ような段差部を形成する工程と、 前記導電層の上における前記段差部の下側部分に前記段
差部と間隔をおいて絶縁物よりなる突起部を形成する工
程と、 前記導電層の上における前記段差部を跨ぐ領域及び前記
突起部の上に高融点金属よりなるゲート電極を形成する
工程と、 前記半絶縁性基板に、前記ゲート電極及び突起部をマス
クとして不純物を高濃度にイオン注入した後、熱処理を
行なうことにより、ソースのコンタクト領域を形成する
工程とを備えていることを特徴とする電界効果型トラン
ジスタの製造方法。
9. On a semi-insulating substrate, a crystal growth method is used.
A step of forming a conductive layer doped with impurities; and a step of selectively etching a surface portion of the conductive layer to form a step in the conductive layer such that the drain side is thicker than the source side. Forming a protrusion made of an insulator at an interval from the step on the conductive layer below the step, and a region over the step on the conductive layer, Forming a gate electrode made of a refractory metal on the protrusion, and ion-implanting impurities into the semi-insulating substrate at a high concentration using the gate electrode and the protrusion as a mask, and then performing a heat treatment. Forming a source contact region.
【請求項10】 半絶縁性基板上に、結晶成長法によ
り、不純物がドープされた導電層及び不純物が高濃度に
ドープされたコンタクト層を順次形成する工程と、 前記コンタクト層を選択的にエッチングすることによ
り、前記導電層を部分的に露出させる工程と、 前記導電層における露出した領域の表面部を選択的にエ
ッチングすることにより、前記導電層における露出した
領域に凹部を形成する工程と、 前記導電層の上における前記凹部のドレイン側の段差部
を跨ぐ領域にゲート電極を形成する工程とを備えている
ことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
10. A step of sequentially forming a conductive layer doped with an impurity and a contact layer doped with a high concentration of impurities on a semi-insulating substrate by a crystal growth method, and selectively etching the contact layer. Performing the step of partially exposing the conductive layer, and selectively etching the surface of the exposed region of the conductive layer to form a recess in the exposed region of the conductive layer; Forming a gate electrode in a region over the conductive layer over a step on the drain side of the recess.
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