JP3077653B2 - Field effect transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Field effect transistor and method of manufacturing the same

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JP3077653B2
JP3077653B2 JP09325039A JP32503997A JP3077653B2 JP 3077653 B2 JP3077653 B2 JP 3077653B2 JP 09325039 A JP09325039 A JP 09325039A JP 32503997 A JP32503997 A JP 32503997A JP 3077653 B2 JP3077653 B2 JP 3077653B2
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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、電界効果トランジ
スタ及びその製造方法に関し、特に、チャネル層の厚さ
方向に沿ってドレイン電流が流れる縦型電界効果トラン
ジスタ及びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a field effect transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a vertical field effect transistor in which a drain current flows along a thickness direction of a channel layer and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電界効果トランジスタ(以下、F
ETとも称する)には、チャネル層の厚さ方向に沿って
ドレイン電流が流れる縦型FETと、チャネル層の厚さ
方向に垂直にドレイン電流が流れる横型FETが知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a field effect transistor (hereinafter referred to as F
A vertical FET in which a drain current flows along the thickness direction of a channel layer and a lateral FET in which a drain current flows perpendicularly to the thickness direction of the channel layer are known.

【0003】図5は、例えば、特開昭56−50142
7号公報に開示されている従来例1の縦型FETを示す
断面図であり、この縦型FETは、n型GaAs基板1
上に、n型GaAsドレイン層2、n型AlGaAsチ
ャネル層3が順次積層され、n型AlGaAsチャネル
層3上に、メサストライプ状のn型GaAsソ−ス層4
が形成されている。そして、このn型GaAsソ−ス層
4上にソース電極5が、このn型GaAsソ−ス層4の
両側方のn型AlGaAsチャネル層3上にゲート電極
6、6がそれぞれ形成されている。一方、n型GaAs
基板1の下面にはドレイン電極7が形成されている。
FIG. 5 shows, for example, JP-A-56-50142.
7 is a cross-sectional view showing a vertical FET of Conventional Example 1 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1995, and the vertical FET is an n-type GaAs substrate 1.
An n-type GaAs drain layer 2 and an n-type AlGaAs channel layer 3 are sequentially stacked on the n-type GaAs drain layer 2, and a mesa-stripe n-type GaAs source layer 4 is formed on the n-type AlGaAs channel layer 3.
Are formed. A source electrode 5 is formed on the n-type GaAs source layer 4, and gate electrodes 6 and 6 are formed on the n-type AlGaAs channel layer 3 on both sides of the n-type GaAs source layer 4. . On the other hand, n-type GaAs
On the lower surface of the substrate 1, a drain electrode 7 is formed.

【0004】この縦型FETでは、ゲ一ト電極6、6に
電圧を印加すると、空乏領域がメサストライプ状のn型
GaAsソ−ス層4の下のn型AlGaAsチャネル層
3内を横方向に拡がりチャネル抵抗が変化する。この縦
型FETでは、n型GaAsソース層4をメサストライ
プ状に加工する際に、n型AlGaAsチャネル層3が
エッチングストッパ層の役割を果たしており、実効ゲ−
ト長をn型AlGaAsチャネル層3の厚さにより決定
することができるという特徴を有する。
In this vertical FET, when a voltage is applied to the gate electrodes 6 and 6, a depletion region extends laterally in the n-type AlGaAs channel layer 3 under the n-type GaAs source layer 4 having a mesa stripe shape. And the channel resistance changes. In this vertical FET, when the n-type GaAs source layer 4 is processed into a mesa stripe shape, the n-type AlGaAs channel layer 3 plays a role of an etching stopper layer, and an effective gate electrode is formed.
The characteristic is that the gate length can be determined by the thickness of the n-type AlGaAs channel layer 3.

【0005】また、図6は、例えば、Mishra等に
より提案されている従来例2の縦型FETを示す断面図
である。なお、この縦型FETについては、Mishra et
al.,Electronics Letters, Vol.20, pp.145-146, 1984
に詳細に記載されている。この縦型FETは、n型Ga
As基板1上に、n型GaAsドレイン層2、n型Ga
Asチャネル層11、n型AlGaAsソ一ス層12、
n型GaAsコンタクト層13が順次形成され、n型G
aAsコンタクト層13の表面からn型GaAsチャネ
ル層11の内部までメサストライプが形成されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a vertical FET of Conventional Example 2 proposed by, for example, Misha et al. This vertical FET is described in Mishra et.
al., Electronics Letters, Vol. 20, pp. 145-146, 1984
In more detail. This vertical FET has an n-type Ga
An n-type GaAs drain layer 2 and an n-type Ga
As channel layer 11, n-type AlGaAs source layer 12,
An n-type GaAs contact layer 13 is sequentially formed,
A mesa stripe is formed from the surface of the aAs contact layer 13 to the inside of the n-type GaAs channel layer 11.

【0006】そして、このメサストライプの両側面及び
メサストライプにより露出した両側方のn型GaAsチ
ャネル層11上にゲート電極6、6が形成され、n型G
aAsコンタクト層13上にソース電極5が形成されて
いる。一方、n型GaAs基板1の下面にはドレイン電
極7が形成されている。この縦型FETでは、メサスト
ライプの両側面に堆積したゲート電極6、6の厚さによ
りゲート長が決定される。
Gate electrodes 6 and 6 are formed on both sides of the mesa stripe and on both sides of the n-type GaAs channel layer 11 exposed by the mesa stripe.
The source electrode 5 is formed on the aAs contact layer 13. On the other hand, a drain electrode 7 is formed on the lower surface of the n-type GaAs substrate 1. In this vertical FET, the gate length is determined by the thickness of the gate electrodes 6 deposited on both side surfaces of the mesa stripe.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例1の
縦型FETの第1の問題点は、ゲート電極6、6とメサ
ストライプ状のn型GaAsソ−ス層4の側壁との間に
間隙が存在するため、間隙がない場合と比べて余分に空
乏層を拡げる必要があり、ピンチオフ電圧が不必要に大
きくなる点に加えて、相互コンダクタンスが大きいFE
Tの作製が困難な点である。
By the way, the first problem of the vertical type FET of the prior art 1 is that the gate electrode 6, 6 and the side wall of the n-type GaAs source layer 4 in the mesa stripe form. Since the gap exists, the depletion layer needs to be expanded more than in the case where there is no gap. In addition to the point that the pinch-off voltage becomes unnecessarily large, the FE having a large transconductance is provided.
It is difficult to manufacture T.

【0008】第2の問題点は、ゲート電極6、6の横方
向の寸法が、実効ゲート長を決定するn型AlGaAs
チャネル層3の厚さに比べて大きく、ゲ−ト電極6、6
に垂直に下方向に延びる空乏層の多くがゲートの寄生容
量として寄与するために、ゲート容量が比較的大きく高
周波動作に不利になる点である。第3の問題点は、高い
ドレイン電圧の印加により形成される高電界領域が、比
較的低い禁制帯幅を有するn型GaAsドレイン層2の
内部に拡がるために、高いドレイン電圧の下で用いる大
電力用途に不利な点である。
The second problem is that the lateral dimensions of the gate electrodes 6, 6 determine the effective gate length of the n-type AlGaAs.
It is larger than the thickness of the channel layer 3 and the gate electrodes 6, 6
Most of the depletion layers extending vertically downward contribute to the parasitic capacitance of the gate, so that the gate capacitance is relatively large and disadvantageous for high-frequency operation. The third problem is that a high electric field region formed by application of a high drain voltage spreads inside the n-type GaAs drain layer 2 having a relatively low bandgap. This is a disadvantage for power applications.

【0009】また、従来例2の縦型FETの第1の問題
点は、メサストライプの側壁に蒸着により金属を堆積し
て得られる金属ゲート電極6、6の厚さがゲート長を規
定するため、ゲ−ト長がプロセスの変動の影響を受け易
く、実効ゲ−ト長の制御が因難で、FETの製造におけ
る均一性と再現性が良くない点である。
The first problem of the vertical FET of the prior art example 2 is that the thickness of the metal gate electrodes 6, 6 obtained by depositing a metal on the side walls of the mesa stripe by vapor deposition defines the gate length. The gate length is susceptible to process variations, the control of the effective gate length is difficult, and the uniformity and reproducibility in the manufacture of FETs are poor.

【0010】第2の問題点は、実効ゲート長を決めるゲ
ート電極6、6の厚さに比べてその横方向の寸法が大き
く、ゲート電極に垂直に下方向に延びる空乏層の多くが
ゲートの寄生容量として寄与するために、ゲート容量が
比較的大きく高周波動作に不利であるという点である。
第3の問題点は、高いドレイン電圧の印加により形成さ
れる高電界領域が、比較的低い禁制帯幅を有するn型G
aAsドレイン層2の内部に拡がるために、高いドレイ
ン電圧の下で用いる大電力用途に不利な点である。
The second problem is that the lateral dimensions of the gate electrodes 6, 6 which determine the effective gate length are larger than the thicknesses of the gate electrodes 6, and most of the depletion layers extending vertically downward to the gate electrodes 6 In order to contribute as a parasitic capacitance, the gate capacitance is relatively large, which is disadvantageous for high-frequency operation.
A third problem is that a high electric field region formed by application of a high drain voltage causes an n-type G region having a relatively low bandgap.
This is disadvantageous for high power applications used under a high drain voltage because it extends inside the aAs drain layer 2.

【0011】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、高ドレイン電圧の印加により大電力増幅が
可能で、高周波特性に優れ、しかも生産性を向上させる
ことが可能な電界効果トランジスタ及びその製造方法を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an electric field effect capable of amplifying a large power by applying a high drain voltage, having excellent high frequency characteristics, and improving productivity. It is an object to provide a transistor and a method for manufacturing the transistor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、次のような電界効果トランジスタ及びそ
の製造方法を提供する。すなわち、本発明の電界効果ト
ランジスタは、半導体基板上に、第1の半導体からなる
チャネル層と、該チャネル層の一方の主面に該チャネル
層の横幅より広い横幅をもって形成された前記第1の半
導体より広い禁制帯幅を有する第2の半導体からなるソ
ース層と、前記チャネル層の他方の主面に形成され前記
第1の半導体より広い禁制帯幅を有する第3の半導体か
らなるドレイン層と、前記チャネル層の側面と該ドレイ
ン層の表面それぞれに接するように形成されたゲート電
極と、前記ソース層に形成されたソース電極と、前記ド
レイン層に形成されたドレイン電極とを備えたものであ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following field-effect transistor and a method of manufacturing the same. That is, the field-effect transistor of the present invention, on a semiconductor substrate, a channel layer made of a first semiconductor, the channel on one main surface of the channel layer
A source layer formed of a second semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor formed with a width wider than the width of the layer; and a source layer formed on the other main surface of the channel layer and wider than the first semiconductor. A drain layer made of a third semiconductor having a forbidden band width, a gate electrode formed to be in contact with a side surface of the channel layer and a surface of the drain layer, a source electrode formed on the source layer, And a drain electrode formed on the drain layer.

【0013】前記第3の半導体をAlを含有するIII
−V族化合物半導体とし、前記ドレ イン層の少なくとも
前記ゲート電極と接触する面に、Alを含有する高抵抗
層を 形成してもよい。
[0013] The third semiconductor is composed of III containing Al.
And -V compound semiconductor, at least of the drain layer
High resistance containing Al on the surface in contact with the gate electrode
A layer may be formed.

【0014】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
は、半導体基板上に、第1の半導体からなるチャネル層
と、該チャネル層の一方の主面に形成され前記第1の半
導体より広い禁制帯幅を有する第2の半導体からなるソ
−ス層と、前記チャネル層の他方の主面に形成され前記
第1の半導体より広い禁制帯幅を有する第3の半導体か
らなるドレイン層とを有する積層構造を形成する工程
と、前記チャネル層及びソース層を選択的に除去する工
程と、前記チャネル層をさらに選択的に除去する工程と
を備えた方法である。
According to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, a channel layer made of a first semiconductor is formed on a semiconductor substrate, and a band gap formed on one main surface of the channel layer and wider than the first semiconductor is formed. And a drain layer formed on the other main surface of the channel layer and formed of a third semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor. , A step of selectively removing the channel layer and the source layer, and a step of further selectively removing the channel layer.

【0015】前記チャネル層及びソース層を選択的に除
去する工程の後に、露出した前記ドレイン層の表面をイ
オン注入損傷し、その表面を高抵抗層とする工程を設け
てもよい。
After the step of selectively removing the channel layer and the source layer, a step of ion-implanting and damaging the exposed surface of the drain layer to make the surface a high-resistance layer may be provided.

【0016】本発明の電界効果トランジスタでは、第1
の半導体からなるチャネル層の一方の主面に、前記第1
の半導体より広い禁制帯幅を有する第2の半導体からな
るソ−ス層を形成したことにより、ソース層とチャネル
層の界面においては伝導帯工ネルギ−が不連続となり、
このソ−ス層からチャネル層に電子が注入された場合、
注入された電子はホット電子としてチャネル層を走行す
ることになり、チャネル層を横断するのに要する時間
(チャネル走行時間)が短縮される。これにより、電流
利得遮断周波数を向上させることが可能となる。
In the field effect transistor of the present invention, the first
The first main surface of the channel layer made of the semiconductor
By forming the source layer made of the second semiconductor having a wider bandgap than the semiconductor of the above, the conduction band energy becomes discontinuous at the interface between the source layer and the channel layer,
When electrons are injected from this source layer into the channel layer,
The injected electrons travel as hot electrons in the channel layer, and the time required to cross the channel layer (channel travel time) is reduced. This makes it possible to improve the current gain cutoff frequency.

【0017】また、前記チャネル層の他方の主面に、前
記第1の半導体より広い禁制帯幅を有する第3の半導体
からなるドレイン層を形成したことにより、耐圧特性を
改善することが可能になる。また、チャネル層の側面と
ドレイン層の表面それぞれに接するようにゲート電極を
形成したことにより、該ゲート電極のゲート長がチャネ
ル層の厚さで決まる短いゲート長となり、しかもゲート
電極の寄生容量が低減され、直流特性および高周波特性
が向上する。さらに、ヘテロ・ドレイン構造とすること
により、大きな禁制帯幅を有するドレイン層内部でのイ
ンパクトイオン化が生じ難くなる。これにより、高いド
レイン電圧の下での動作が可能になり、大電力用として
の用途が実現可能になる。
Further, by forming a drain layer made of a third semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor on the other main surface of the channel layer, the withstand voltage characteristics can be improved. Become. In addition, since the gate electrode is formed so as to be in contact with the side surface of the channel layer and the surface of the drain layer, the gate length of the gate electrode becomes a short gate length determined by the thickness of the channel layer, and the parasitic capacitance of the gate electrode is reduced. The DC characteristics and the high-frequency characteristics are improved. Further, by employing a hetero-drain structure, impact ionization hardly occurs inside the drain layer having a large band gap. This enables operation under a high drain voltage, and can be used for high power.

【0018】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
では、チャネル層及びソース層を選択的に除去する工程
と、前記チャネル層をさらに選択的に除去する工程とを
有することにより、金属の堆積条件やリソグラフィの精
度に依存せず、結晶成長時のチャネル層の厚さで決まる
短いゲ一ト長のゲート電極を形成することが可能にな
る。これにより、優れた直流特性および高周波特性を有
する縦型の電界効果トランジスタが再現性良く作製さ
れ、生産性も高まる。
According to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, a step of selectively removing the channel layer and the source layer and a step of further selectively removing the channel layer are provided. A gate electrode having a short gate length determined by the thickness of the channel layer at the time of crystal growth can be formed without depending on the precision of lithography. As a result, a vertical field-effect transistor having excellent DC characteristics and high-frequency characteristics can be manufactured with good reproducibility, and productivity can be increased.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の電界効果トランジスタ及
びその製造方法の各実施形態について図面に基づき説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a field effect transistor of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0020】[第1の実施形態]図1は本発明の第1の
実施形態の電界効果トランジスタ(FET)を示す断面
図であり、図において、21は半絶縁性GaAs基板
(半導体基板)、22はn型GaAsコンタクト層(ド
レイン・コンタクト層)、23はGaAsより禁制帯幅
が広いn型半導体(第3の半導体)からなるドレイン
層、24はn型GaAs(第1の半導体)チャネル層、
25はGaAsより禁制帯幅が広いn型半導体(第2の
半導体)からなるソース層、26はドレイン層23の表
面に形成された高抵抗層、27はチャネル層24の側面
とドレイン層23の表面の高抵抗層26それぞれに接す
るように形成されたゲート電極である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing a field effect transistor (FET) according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a semi-insulating GaAs substrate (semiconductor substrate); 22 is an n-type GaAs contact layer (drain / contact layer), 23 is a drain layer made of an n-type semiconductor (third semiconductor) having a wider bandgap than GaAs, and 24 is an n-type GaAs (first semiconductor) channel layer ,
Reference numeral 25 denotes a source layer made of an n-type semiconductor (second semiconductor) having a wider bandgap than GaAs; 26, a high resistance layer formed on the surface of the drain layer 23; It is a gate electrode formed to be in contact with each of the high resistance layers 26 on the surface.

【0021】ソ−ス層25の横幅はチャネル層24の横
幅より広くなるように作製されており、ゲ−ト電極27
はチャネル層24の両側面に接するように形成されてお
り、このゲ−ト電極27はチャネル層24に対してショ
ットキー障壁が形成されている。このゲート電極27は
ドレイン層23とも接触するが、このゲート電極27が
接触するドレイン層23の表面は改質されて高抵坑層2
6とされている。
The width of the source layer 25 is made larger than the width of the channel layer 24, and the gate electrode 27 is formed.
Are formed so as to be in contact with both side surfaces of the channel layer 24, and the gate electrode 27 has a Schottky barrier formed with respect to the channel layer 24. Although the gate electrode 27 is also in contact with the drain layer 23, the surface of the drain layer 23 in contact with the gate electrode 27 is modified to
6.

【0022】ここで、半導体基板として半絶縁性GaA
s基板21を用いたのは、集積化の容易さを考慮したか
らであるが、デバイスの用途によっては、他の材質から
なる半導体基板、例えば、n型GaAS基板の上にFE
Tを構成することも可能である。また、半絶縁性GaA
S基板21の上に形成したn型GaAsコンタクト層2
2は、ドレイン側のオ−ミック電極の接触抵抗を下げる
目的で導入したものであるから、半導体基板としてn型
GaAs基板を用いる場合には省略することも可能であ
る。
Here, semi-insulating GaAs is used as the semiconductor substrate.
The reason why the s-substrate 21 is used is that easiness of integration is taken into consideration.
It is also possible to configure T. Also, semi-insulating GaAs
N-type GaAs contact layer 2 formed on S substrate 21
Since 2 is introduced for the purpose of reducing the contact resistance of the ohmic electrode on the drain side, it can be omitted when an n-type GaAs substrate is used as the semiconductor substrate.

【0023】ドレイン層23としては、例えば、A1の
組成が0.25のn型AlGaAsが好適に用いられる
が、その他の組成、例えば、n型AlGaAsやGaA
sに格子整合するn型InGaPなどを用いてもよい。
また、ドレイン層23の表面の内、ゲート電極27と接
触する部分はゲートの寄生容量を増加させる要因となる
ため、その接触部分近傍を高抵抗層26に改質しておく
ことが望ましい。
As the drain layer 23, for example, n-type AlGaAs having a composition of A1 of 0.25 is preferably used, but other compositions such as n-type AlGaAs and GaAs are preferably used.
For example, n-type InGaP lattice-matched to s may be used.
In addition, since a portion of the surface of the drain layer 23 that contacts the gate electrode 27 causes an increase in the parasitic capacitance of the gate, it is desirable to modify the vicinity of the contact portion to the high resistance layer 26 in advance.

【0024】また、縦型FETに要求される動作周波故
がそれほど高くない場合には、高抵抗層26を設けず、
ドレイン層23の表面を元のn型のままにしておいても
構わない。ドレイン層23を構成するn型半導体のドナ
ー濃度と厚さは自由に選択することができる。例えば、
ドナー濃度を低くするかまたはドレイン層23の厚さを
厚くすることにより、FETの耐圧を高めることができ
る。
When the operating frequency required for the vertical FET is not so high, the high resistance layer 26 is not provided.
The surface of the drain layer 23 may be kept at the original n-type. The donor concentration and the thickness of the n-type semiconductor constituting the drain layer 23 can be freely selected. For example,
By reducing the donor concentration or increasing the thickness of the drain layer 23, the withstand voltage of the FET can be increased.

【0025】ドレイン層23の上には、n型GaAsチ
ャネル層24が形成されている。このチャネル層24の
ドナー濃度とチャネル層24の幅は、いずれも縦型FE
Tのしきい値電圧や流し得る最大のドレイン電流を規定
する重要なパラメータとなる。また、チャネル層24の
厚さ(ソース層25とドレイン層23との間隔)は、そ
の両側面に堆積されるゲ−ト電極27のゲート長を決定
しており、縦型FETの電流利得遮断周波数等の高周波
特性を決定する重要なパラメ−タとなる。
On the drain layer 23, an n-type GaAs channel layer 24 is formed. Both the donor concentration of the channel layer 24 and the width of the channel layer 24 are vertical FE
It is an important parameter that defines the threshold voltage of T and the maximum drain current that can flow. Further, the thickness of the channel layer 24 (the distance between the source layer 25 and the drain layer 23) determines the gate length of the gate electrode 27 deposited on both side surfaces thereof, and cuts off the current gain of the vertical FET. It is an important parameter for determining high frequency characteristics such as frequency.

【0026】チャネル層24の上に位置するソース層2
5としては、n型InGaPまたはn型AlGaAsを
用いることができる。ただし、ソース抵抗を低減して高
い相互コングクタンスを得るためには、高濃度のドーパ
ントをド−ピングすることができるn型InGaPの方
が適している。
Source layer 2 located on channel layer 24
As 5, n-type InGaP or n-type AlGaAs can be used. However, in order to reduce the source resistance and obtain a high mutual continuity, n-type InGaP, which can dope a high concentration dopant, is more suitable.

【0027】ソース電極5及びドレイン電極7はオーム
性電極であり、例えば、AuGe/Ni系の材料を蒸着
により形成し、その後400℃程度の熱処理を行うこと
で実現することができる。また、ソース抵抗を低減する
目的では、ソ一ス層25の上にさらに高濃度n型GaA
s層をソース・コンタクト層として初期のエピタキシャ
ル成長時に準備しておき、ソース電極5をこのソース・
コンタクト層の上に形成しても良い。ゲート電極27に
は、チャネル層24に対してショットキー障壁を形成す
る金属を用いる。ここでは、チャネル層24の窪んだ両
側の側面部にも被覆性良く金属を堆積させるため、例え
ば、反応性スパッタ等により形成したケイ化タングステ
ン(WSi:タングステンシリサイド)膜を用いる。
The source electrode 5 and the drain electrode 7 are ohmic electrodes, and can be realized, for example, by forming an AuGe / Ni-based material by vapor deposition and then performing a heat treatment at about 400 ° C. Further, for the purpose of reducing the source resistance, an even higher concentration n-type GaAs is formed on the source layer 25.
The s layer is prepared as a source contact layer during initial epitaxial growth, and the source electrode 5 is
It may be formed on the contact layer. For the gate electrode 27, a metal that forms a Schottky barrier with respect to the channel layer 24 is used. Here, for example, a tungsten silicide (WSi: tungsten silicide) film formed by reactive sputtering or the like is used in order to deposit a metal with good covering properties on both sides of the recessed channel layer 24.

【0028】このFETでは、ゲート電極27に負電圧
を印加すると、チャネル層24の両側から空乏層が形成
され、これにより、チャネル層24の縦方向の電気抵抗
が変化する。いま、ソース電極5に対してドレイン電極
7に正電圧を印加すると、ドレイン電極7からソース電
極5に向かってドレイン電流が縦方向に流れるが、この
ドレイン電流の大きさはゲート電圧の値に応じて変化す
る。したがって、ゲ−ト電圧をパラメ−タとしてドレイ
ン電圧とドレイン電流の関係をプロットすると、図2に
示すような電流−電圧特性が得られる。
In this FET, when a negative voltage is applied to the gate electrode 27, a depletion layer is formed from both sides of the channel layer 24, thereby changing the electrical resistance of the channel layer 24 in the vertical direction. Now, when a positive voltage is applied to the drain electrode 7 with respect to the source electrode 5, a drain current flows from the drain electrode 7 to the source electrode 5 in the vertical direction. The magnitude of the drain current depends on the value of the gate voltage. Change. Therefore, when the relationship between the drain voltage and the drain current is plotted using the gate voltage as a parameter, a current-voltage characteristic as shown in FIG. 2 is obtained.

【0029】次に、本実施形態のFETの製造方法につ
いて図面を参照して説明する。まず、図3(a)に示す
ように、半絶縁性GaAs基板21の上に、n型GaA
sコンタクト層22、n型AlGaAsドレイン層3
1、n型GaAsチャネル層32、n型InGaPソー
ス層33を順次エピタキシャル成長させる。
Next, a method of manufacturing the FET according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 3A, an n-type GaAs is formed on a semi-insulating GaAs substrate 21.
s contact layer 22, n-type AlGaAs drain layer 3
1. An n-type GaAs channel layer 32 and an n-type InGaP source layer 33 are sequentially epitaxially grown.

【0030】次いで、図3(b)に示すように、絶縁膜
34を全面に成膜し、フォトリソグラフィと絶縁膜エッ
チングにより、この絶縁膜34を線幅パタ−ンの絶縁膜
34aに加工する。その後、この絶縁膜34aをマスク
として異方性ドライエッチングを行うことにより、図3
(c)に示すように、n型GaAsチャネル層32及び
n型InGaPソース層33を選択的にエッチング加工
する。
Next, as shown in FIG. 3B, an insulating film 34 is formed on the entire surface, and this insulating film 34 is processed into an insulating film 34a having a line width pattern by photolithography and insulating film etching. . Thereafter, anisotropic dry etching is performed by using the insulating film 34a as a mask, thereby obtaining FIG.
As shown in (c), the n-type GaAs channel layer 32 and the n-type InGaP source layer 33 are selectively etched.

【0031】次いで、図3(d)に示すように、露出し
たn型AlGaAsドレイン層31の表面を高抵抗層3
5に改質する。この表面改質の方法としては、AlGa
Asを直接酸化する方法、またはイオン注入により半導
体にダメージを導入する方法のいずれかの方法が用いら
れる。直接酸化する方法では、例えば、ドレイン層31
がAlGaAsの場合には、水蒸気雰囲気での熱酸化に
よりA1GaAsを直接的に高抵抗の酸化膜に改質する
ことができる。また、イオン注入によるダメ−ジ導入法
では、ドレイン層31を構成する材料としてAlGaA
s以外にInGaP等を用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 3D, the surface of the exposed n-type AlGaAs drain layer 31 is
Reform to 5. As a method of this surface modification, AlGa
Either a method of directly oxidizing As or a method of introducing damage to a semiconductor by ion implantation is used. In the direct oxidation method, for example, the drain layer 31
Is AlGaAs, A1GaAs can be directly transformed into a high-resistance oxide film by thermal oxidation in a steam atmosphere. In the damage introduction method by ion implantation, AlGaAs is used as a material for forming the drain layer 31.
InGaP or the like can be used instead of s.

【0032】次いで、図4(e)に示すように、n型G
aAsチャネル層32のみを両側面から選択的にエッチ
ングし、該n型GaAsチャネル層32の横幅を減少さ
せ、n型InGaPソース層33より横幅の狭いn型G
aAsチャネル層24とする。この横幅がFETのしき
い値電圧を決定する。
Next, as shown in FIG.
Only the aAs channel layer 32 is selectively etched from both side surfaces to reduce the lateral width of the n-type GaAs channel layer 32 and to reduce the lateral width of the n-type G
The aAs channel layer 24 is used. This width determines the threshold voltage of the FET.

【0033】次いで、図4(f)に示すように、反応性
スパッタにより、ケイ化タングステン(WSi)膜37
を全面に成膜する。次いで、図4(g)に示すように、
WSi膜37を等方的にドライエッチングし、その後、
絶縁膜34aを除去する。これにより、n型GaAsチ
ャネル層24の両側面部だけにWSi膜37が残り、実
効的なゲート長がn型GaAsチャネル層24の厚さで
決まるゲート電極27が得られる。
Next, as shown in FIG. 4F, a tungsten silicide (WSi) film 37 is formed by reactive sputtering.
Is formed on the entire surface. Next, as shown in FIG.
WSi film 37 isotropically dry-etched,
The insulating film 34a is removed. As a result, the WSi film 37 remains only on both side surfaces of the n-type GaAs channel layer 24, and the gate electrode 27 whose effective gate length is determined by the thickness of the n-type GaAs channel layer 24 is obtained.

【0034】最後に、図4(h)に示すように、フォト
レジストのパターンを用いて、n型GaAsコンタクト
層22の面出しを行うと同時に、n型AlGaAsドレ
イン層31及び高抵抗層35を所定の形状に加工し、n
型InGaPソース層33の上とn型GaAsコンタク
ト層22の上にそれぞれオーム性のソ−ス電極5および
ドレイン電極7を形成する。以上の工程により、図4
(h)に示す縦型FETが完成する。
Finally, as shown in FIG. 4H, the n-type GaAs contact layer 22 is exposed using a photoresist pattern, and the n-type AlGaAs drain layer 31 and the high-resistance layer 35 are simultaneously formed. Processing into a predetermined shape, n
An ohmic source electrode 5 and a drain electrode 7 are formed on the type InGaP source layer 33 and the n type GaAs contact layer 22, respectively. By the above steps, FIG.
The vertical FET shown in (h) is completed.

【0035】一般に、FETの耐圧は高電界領域でのイ
ンパクト・イオン化の発生と関連が深く、高電界が生じ
る場所としては、ゲート電極27のドレイン端近傍であ
ることが良く知られている。インパクト・イオン化はキ
ャリアが禁制帯幅以上に加速されたときに生じる現象で
あるため、その発生頻度は、一般に禁制帯幅が大きな半
導体ほど少なくなる。したがって、ゲートのドレイン端
近傍の材料に禁制帯幅が大きくかつインパクト・イオン
化率の小さな半導体を用いれば、FETの耐圧を向上さ
せることができる。
In general, the withstand voltage of an FET is closely related to the occurrence of impact ionization in a high electric field region, and it is well known that a high electric field is generated near the drain end of the gate electrode 27. Impact ionization is a phenomenon that occurs when carriers are accelerated beyond the forbidden band width. Therefore, the frequency of occurrence is generally smaller for semiconductors having a larger forbidden band width. Therefore, if a semiconductor having a large forbidden band width and a small impact / ionization rate is used as the material near the drain end of the gate, the withstand voltage of the FET can be improved.

【0036】この場合、ゲート直下の半導体材料には、
FETを高速に動作させるために移動度の大きな材料を
用いる必要があるが、ゲートのドレイン端近傍では、高
電界の存在により多くのキャリアが飽和速度で走行する
ため、ドレイン側に禁制帯幅が大きくかつ移動度の小さ
な半導体を用いても、FETの高周波特性にはあまり影
響しない。
In this case, the semiconductor material immediately below the gate includes:
It is necessary to use a material with high mobility to operate the FET at high speed.However, in the vicinity of the drain end of the gate, a large electric field causes many carriers to travel at a saturation speed, so that the forbidden band width on the drain side becomes large The use of a large and small mobility semiconductor does not significantly affect the high frequency characteristics of the FET.

【0037】従来より知られている横型FETでは、積
層された半導体層の上にゲート電極を平面的に形成して
いるために、ゲ−ト電極の下部とドレイン領域で半導体
材料の種類を変更することは極めて困難であったが、実
効ゲ−ト長を半導体層の厚さで規定することができる縦
型FETでは、ゲート領域とドレイン領域それぞれに互
いに異なる半導体材料を用いることが可能となる。本実
施形態の縦型FETでは、ドレイン層23を構成するn
型半導体がチャネル層24を構成するn型GaAsより
広い禁制帯幅を有するため、耐圧特性を改善することが
できる。
In the conventionally known lateral FET, since the gate electrode is formed two-dimensionally on the stacked semiconductor layers, the type of the semiconductor material is changed between the lower part of the gate electrode and the drain region. However, in a vertical FET in which the effective gate length can be defined by the thickness of the semiconductor layer, different semiconductor materials can be used for the gate region and the drain region. . In the vertical FET of the present embodiment, n forming the drain layer 23
Since the type semiconductor has a wider bandgap than the n-type GaAs forming the channel layer 24, the withstand voltage characteristics can be improved.

【0038】また、ソ−ス層25を構成する半導体の禁
制帯幅を、チャネル層24を構成する半導体の禁制帯幅
より大きくすると、ソース層25とチャネル層24の界
面では伝導帯工ネルギ−が不連続となる。このとき、ソ
−ス層25からチャネル層24に電子が注入されると、
注入された電子はホット電子としてチャネル層24内を
走行することになり、チャネル層24を横断するのに要
する時間(チャネル走行時間)が短縮される。すなわ
ち、ヘテロ接合からなる広い禁制帯幅を有するソース層
25の導入により、FETの電流利得遮断周波数を向上
させることができる。
If the forbidden band width of the semiconductor forming the source layer 25 is made larger than the forbidden band width of the semiconductor forming the channel layer 24, the conduction band energy is formed at the interface between the source layer 25 and the channel layer 24. Becomes discontinuous. At this time, when electrons are injected from the source layer 25 into the channel layer 24,
The injected electrons travel in the channel layer 24 as hot electrons, and the time required to cross the channel layer 24 (channel traveling time) is reduced. That is, the current gain cutoff frequency of the FET can be improved by introducing the source layer 25 having a wide band gap made of a heterojunction.

【0039】また、ソース層25とチャネル層24それ
それを構成する半導体の種類が異なる場合、チャネル層
24のみを選択的にエッチングすることのできるエッチ
ング液またはエッチングガスを使用することにより、チ
ャネル層24の横幅に比べてソース層25の横幅の方を
広くとることができる。その結果、ソース抵抗を低減す
ることができる。また、この選択的エッチングを用いる
ことにより、ゲ−ト電極27の形成を簡単かつ高精度で
行うことができる。
When the source layer 25 and the channel layer 24 and the type of the semiconductor constituting the channel layer 24 are different from each other, an etching solution or an etching gas capable of selectively etching only the channel layer 24 is used. The width of the source layer 25 can be wider than the width of the source layer 24. As a result, the source resistance can be reduced. Also, by using this selective etching, the formation of the gate electrode 27 can be performed simply and with high accuracy.

【0040】さらに、ゲ−ト電極27が接触するドレイ
ン層23の表面をn型半導体のままの状態とすると、ゲ
−ト電圧の印加によりドレイン層23のキャリアも応答
を示すため、寄生のゲ−ト容量が増加しFETの高周波
特性が劣化する。そこで、ゲート電極27が接触するド
レイン層23の表面のみを高抵抗層26に改質すること
により、この寄生ゲ−ト容量の増加を防止し、高周波特
性の劣化を抑制することができる。
Furthermore, if the surface of the drain layer 23 in contact with the gate electrode 27 is left as an n-type semiconductor, the carriers in the drain layer 23 show a response due to the application of the gate voltage, so that the parasitic gate And the high-frequency characteristics of the FET deteriorate. Therefore, by modifying only the surface of the drain layer 23 in contact with the gate electrode 27 to the high-resistance layer 26, the increase in the parasitic gate capacitance can be prevented, and the deterioration of the high-frequency characteristics can be suppressed.

【0041】[第2の実施形態]本発明の第2の実施形
態のFETの製造方法について図面に基づき説明する。
本実施形態の製造方法は、上述した第1の実施形態の製
造方法と基本的な構成要素は全く同様であるから、図3
及び図4を準用することにより本実施形態のFETの製
造方法を説明することにする。
[Second Embodiment] A method of manufacturing an FET according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Since the manufacturing method of the present embodiment has exactly the same basic components as the manufacturing method of the above-described first embodiment, FIG.
The method of manufacturing the FET according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0042】まず、図3(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板21の上に、分子線エピタキシ法により、
Siを1×1018cm-3添加したn型GaAsコンタク
ト層22を500nm、Siを1×1017cm-3添加し
たAl組成が0.25のn型AlGaAsドレイン層3
1を400nm、Siを1×1017cm-3添加したn型
GaAsチャネル層32を300nm、Siを3×10
18cm-3添加したGa組成が0.51のn型InGaP
ソース層33を300nm順次成長させる。
First, as shown in FIG. 3A, a semi-insulating GaAs substrate 21 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 21 by molecular beam epitaxy.
N-type GaAs contact layer 22 doped with 1 × 10 18 cm −3 of Si at 500 nm, and n-type AlGaAs drain layer 3 doped with 1 × 10 17 cm −3 and having an Al composition of 0.25
1 is 400 nm, n-type GaAs channel layer 32 doped with 1 × 10 17 cm −3 of Si is 300 nm, and 3 × 10
N-type InGaP doped with 18 cm -3 and having a Ga composition of 0.51
The source layer 33 is sequentially grown to 300 nm.

【0043】次いで、図3(b)に示すように、例え
ば、低圧CVD法を用いて、SiO2からなる絶縁膜3
4を全面に200nm堆積する。次いで、フォトリソグ
ラフィを用いて、例えば、図示しない線幅1.5μmの
フォトレジストパタ−ンを形成し、これをマスクとして
前記パターンの絶縁膜34aを形成する。SiO2を用
いた絶縁膜34を加工する場合には、例えば、バッファ
−ド弗酸が好適に用いられる。
Next, as shown in FIG. 3B, for example, the insulating film 3 made of SiO 2 is formed by using a low pressure CVD method.
4 is deposited on the entire surface to a thickness of 200 nm. Next, using a photolithography, for example, a photoresist pattern (not shown) having a line width of 1.5 μm is formed, and using this as a mask, an insulating film 34a of the pattern is formed. When processing the insulating film 34 using SiO 2 , for example, buffered hydrofluoric acid is preferably used.

【0044】次いで、図3(c)に示すように、絶縁膜
45aをマスクとして、n型InGaPソース層33と
n型GaAsチャネル層32を順次、異方性ドライエッ
チングを用いて加工する。この際、BCl3とSF6の混
合ガスをエッチングガスに用いることにより、エッチン
グはn型AlGaAsドレイン層31の表面が露出した
ところで自動的に停止する。
Next, as shown in FIG. 3C, using the insulating film 45a as a mask, the n-type InGaP source layer 33 and the n-type GaAs channel layer 32 are sequentially processed by anisotropic dry etching. At this time, by using a mixed gas of BCl 3 and SF 6 as the etching gas, the etching is automatically stopped when the surface of the n-type AlGaAs drain layer 31 is exposed.

【0045】次いで、図3(d)に示すように、水蒸気
を含む窒素零囲気にて400℃の熱処埋を行うことで、
n型AlGaAsドレイン層31の表面のみを選択的に
酸化して高抵抗層35を形成する。これは、主としてA
lGaAsに含まれるA1が酸化により高抵抗のアルミ
ナ(AI23)に変化する性質を用いたものである。
Next, as shown in FIG. 3D, heat treatment at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere containing water vapor is carried out.
The high resistance layer 35 is formed by selectively oxidizing only the surface of the n-type AlGaAs drain layer 31. This is mainly due to A
A1 contained in lGaAs is one using a property that changes in the high-resistance alumina (AI 2 0 3) by oxidation.

【0046】次いで、図4(e)に示すように、例え
ば、クエン酸と過酸化水素の混合水溶液を用いて、n型
GaAsチャネル層32のみを選択的にエッチングし、
その線幅が細いn型GaAsチャネル層24とする。残
りの線幅は、例えば、0.5μmとすることができる。
その後、図4(f)に示すように、反応性スバッタ法を
用いてWSi膜37を全面に150nm程度堆積させ
る。
Next, as shown in FIG. 4E, only the n-type GaAs channel layer 32 is selectively etched using, for example, a mixed aqueous solution of citric acid and hydrogen peroxide.
The n-type GaAs channel layer 24 having a small line width is used. The remaining line width can be, for example, 0.5 μm.
Thereafter, as shown in FIG. 4F, a WSi film 37 is deposited to a thickness of about 150 nm on the entire surface by using a reactive sputtering method.

【0047】次いで、図4(g)に示すように、例え
ば、SF6ガスを用いた等方性ドライエッチングにより
WSi膜37を加工し、n型GaAsチャネル層24の
両側面部のみにWSi膜37を残す。このようにして残
ったWSi膜37がゲート電極27として機能する。次
いで、フォトリソグラフィを用いてn型AlGaAsド
レイン層31に開口を形成し、n型GaAsコンタクト
層22の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 4G, the WSi film 37 is processed by, for example, isotropic dry etching using SF 6 gas, and the WSi film 37 is formed only on both side surfaces of the n-type GaAs channel layer 24. Leave. The remaining WSi film 37 functions as the gate electrode 27. Next, an opening is formed in the n-type AlGaAs drain layer 31 by using photolithography, and the surface of the n-type GaAs contact layer 22 is exposed.

【0048】最後に、図4(h)に示すように、露出し
たn型GaAsコンタクト層22とn型InGaPソ−
ス層33の上に、例えば、AuGe/Niからなるオー
ム性電極を蒸着し、その後400℃で熱処埋を行うこと
により、ドレイン電極7とソース電極5を形成する。以
上の工程により、縦型FETが完成される。以上説明し
たように、本実施形態のFETの製造方法によれば、上
述した第1の実施形態のFETの製造方法と同様の効果
を奏することができる。
Finally, as shown in FIG. 4H, the exposed n-type GaAs contact layer 22 and the n-type InGaP
An ohmic electrode made of, for example, AuGe / Ni is vapor-deposited on the source layer 33, and then heat-treated at 400 ° C. to form the drain electrode 7 and the source electrode 5. Through the above steps, a vertical FET is completed. As described above, according to the method for manufacturing the FET of the present embodiment, the same effects as those of the above-described method for manufacturing the FET of the first embodiment can be obtained.

【0049】[第3の実施形態]本発明の第3の実施形
態のFETの製造方法について図面に基づき説明する。
本実施形態の製造方法は、上述した第1及び第2の実施
形態の製造方法と基本的な構成要素は全く同様であるか
ら、図3及び図4を準用することにより本実施形態のF
ETの製造方法を説明することにする。
[Third Embodiment] A method of manufacturing an FET according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The manufacturing method of the present embodiment has exactly the same basic components as the manufacturing methods of the first and second embodiments described above. Therefore, by applying FIGS.
The method of manufacturing the ET will be described.

【0050】ここでは、第2の実施形態と同様の方法に
より、絶縁膜45aをマスクとして、n型InGaPソ
ース層33とn型GaAsチャネル層32を順次、異方
性ドライエッチングを用いて加工する(図3(c))。
ただし、絶縁膜34aとして形成するSiO2膜の膜厚
は、例えば、400nmと少し厚めにしておくものとす
る。
Here, the n-type InGaP source layer 33 and the n-type GaAs channel layer 32 are sequentially processed by anisotropic dry etching using the insulating film 45a as a mask in the same manner as in the second embodiment. (FIG. 3 (c)).
However, the thickness of the SiO 2 film formed as the insulating film 34a is slightly increased to, for example, 400 nm.

【0051】次いで、図3(d)に示すように、例え
ば、ホウ素(B)を全面にイオン注入することにより、
高抵抗層35をn型AlGaAsドレイン層31の表面
露出部に形成する。ここでは、SiO2の厚さが厚いの
で、ホウ素(B)イオンはn−InGaPソース層33
には注入されない。良好な高抵抗層35を形成するため
のイオン注入条件は、n型A1GaAsドレイン層31
の厚さとドナー濃度とよって異なるが、例えば、加速エ
ネルギ−70keVでドース量1×1014cm-2とする
ことができる。
Next, as shown in FIG. 3D, for example, boron (B) is ion-implanted over the entire surface,
The high resistance layer 35 is formed on the exposed surface of the n-type AlGaAs drain layer 31. Here, since the thickness of SiO 2 is large, boron (B) ions are supplied to the n-InGaP source layer 33.
Is not injected. The ion implantation conditions for forming a good high-resistance layer 35 are the n-type A1GaAs drain layer 31.
For example, the dose may be 1 × 10 14 cm −2 at an acceleration energy of −70 keV, depending on the thickness and the donor concentration.

【0052】その後の工程は、第2の実施形態と同様に
行うことにより、図4(h)に示すような縦型FETが
完成される。以上説明したように、本実施形態のFET
の製造方法によれば、上述した第1の実施形態のFET
の製造方法と同様の効果を奏することができる。
The subsequent steps are performed in the same manner as in the second embodiment to complete a vertical FET as shown in FIG. As described above, the FET of the present embodiment
According to the manufacturing method of the first embodiment, the FET of the first embodiment
The same effect as that of the manufacturing method can be obtained.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の電界効果ト
ランジスタによれば、第1の半導体からなるチャネル層
の一方の主面に、前記第1の半導体より広い禁制帯幅を
有する第2の半導体からなるソ−ス層を形成したので、
ソース層とチャネル層の界面においては伝導帯工ネルギ
−が不連続となり、このソ−ス層からチャネル層に注入
された電子がホット電子としてチャネル層を走行し、チ
ャネル層を横断するのに要する時間(チャネル走行時
間)を短縮することができ、電流利得遮断周波数を向上
させることができる。
As described above, according to the field-effect transistor of the present invention, the second main layer having a wider bandgap than the first semiconductor is formed on one main surface of the channel layer made of the first semiconductor. Since a source layer made of a semiconductor was formed,
At the interface between the source layer and the channel layer, conduction band energy becomes discontinuous, and electrons injected from the source layer into the channel layer travel as hot electrons through the channel layer and are required to cross the channel layer. The time (channel running time) can be reduced, and the current gain cutoff frequency can be improved.

【0054】また、前記チャネル層の他方の主面に、前
記第1の半導体より広い禁制帯幅を有する第3の半導体
からなるドレイン層を形成したので、耐圧特性を改善す
ることができる。また、チャネル層の側面とドレイン層
の表面それぞれに接するようにゲート電極を形成したの
で、該ゲート電極のゲート長をチャネル層の厚さで決ま
る短いゲート長とすることができ、しかもゲート電極の
寄生容量を低減させることができる。したがって、直流
特性および高周波特性を向上させることができる。さら
に、ヘテロ・ドレイン構造としたので、大きな禁制帯幅
を有するドレイン層内部でのインパクトイオン化が生じ
難くなり、高いドレイン電圧の下で動作させることがで
き、大電力用としての用途を実現することができる。
Further, since the drain layer made of the third semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor is formed on the other main surface of the channel layer, the withstand voltage characteristics can be improved. In addition, since the gate electrode is formed so as to be in contact with the side surface of the channel layer and the surface of the drain layer, the gate length of the gate electrode can be a short gate length determined by the thickness of the channel layer. Parasitic capacitance can be reduced. Therefore, DC characteristics and high frequency characteristics can be improved. Furthermore, the use of a hetero-drain structure makes it difficult for impact ionization to occur inside the drain layer having a large forbidden band width, allows operation under a high drain voltage, and realizes use for high power. Can be.

【0055】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
によれば、チャネル層及びソース層を選択的に除去する
工程と、前記チャネル層をさらに選択的に除去する工程
とを有するので、金属の堆積条件やリソグラフィの精度
に依存せず、結晶成長時のチャネル層の厚さで決まる短
いゲ一ト長のゲート電極を形成することができ、優れた
直流特性および高周波特性を有する縦型の電界効果トラ
ンジスタを再現性良く作製することができ、したがっ
て、製造歩留まりを向上させることができ、生産性を高
めることができる。
According to the method for manufacturing a field-effect transistor of the present invention, the step of selectively removing the channel layer and the source layer and the step of further selectively removing the channel layer are included. A vertical field-effect transistor with excellent DC and high-frequency characteristics that can form a gate electrode with a short gate length determined by the thickness of the channel layer at the time of crystal growth, regardless of the accuracy of lithography Can be manufactured with good reproducibility, so that the production yield can be improved and the productivity can be improved.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態の電界効果トランジ
スタを示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施形態の電界効果トランジ
スタの電圧−電流特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating voltage-current characteristics of the field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1〜第3の各実施形態の電界効果
トランジスタの製造方法を示す過程図である。
FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing a field-effect transistor according to each of the first to third embodiments of the present invention.

【図4】 本発明の第1〜第3の各実施形態の電界効果
トランジスタの製造方法を示す過程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing the field-effect transistor according to each of the first to third embodiments of the present invention.

【図5】 従来例の縦型FETを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional vertical FET.

【図6】 従来例の他の縦型FETを示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another vertical FET of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型GaAsドレイン層 3 n型AlGaAsチャネル層 4 n型GaAsソ−ス層 5 ソース電極 6 ゲート電極 7 ドレイン電極 11 n型GaAsチャネル層 12 n型AlGaAsソ一ス層 13 n型GaAsコンタクト層 21 半絶縁性GaAs基板(半導体基板) 22 n型GaAsコンタクト層(ドレイン・コンタク
ト層) 23 ドレイン層 24 n型GaAsチャネル層 25 ソース層 26 高抵抗層 27 ゲート電極 31 n型AlGaAsドレイン層 32 n型GaAsチャネル層 33 n型InGaPソース層 34 絶縁膜 34a 絶縁膜 35 高抵抗層 37 ケイ化タングステン(WSi)膜
Reference Signs List 1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs drain layer 3 n-type AlGaAs channel layer 4 n-type GaAs source layer 5 source electrode 6 gate electrode 7 drain electrode 11 n-type GaAs channel layer 12 n-type AlGaAs source layer 13 n Type GaAs contact layer 21 semi-insulating GaAs substrate (semiconductor substrate) 22 n-type GaAs contact layer (drain / contact layer) 23 drain layer 24 n-type GaAs channel layer 25 source layer 26 high resistance layer 27 gate electrode 31 n-type AlGaAs drain Layer 32 n-type GaAs channel layer 33 n-type InGaP source layer 34 insulating film 34a insulating film 35 high-resistance layer 37 tungsten silicide (WSi) film

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、第1の半導体からなるチ
ャネル層と、該チャネル層の一方の主面に該チャネル層
の横幅より広い横幅をもって形成された前記第1の半導
体より広い禁制帯幅を有する第2の半導体からなるソー
ス層と、前記チャネル層の他方の主面に形成され前記第
1の半導体より広い禁制帯幅を有する第3の半導体から
なるドレイン層と、前記チャネル層の側面と該ドレイン
層の表面それぞれに接するように形成されたゲート電極
と、前記ソース層に形成されたソース電極と、前記ドレ
イン層に形成されたドレイン電極とを備えてなることを
特徴とする電界効果トランジスタ。
A channel layer formed of a first semiconductor on a semiconductor substrate; and a channel layer formed on one main surface of the channel layer.
A source layer made of a second semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor and formed with a wider width than the first semiconductor; and a forbidden band formed on the other main surface of the channel layer and wider than the first semiconductor. A drain layer made of a third semiconductor having a band width; a gate electrode formed to be in contact with a side surface of the channel layer and a surface of the drain layer; a source electrode formed in the source layer; A field-effect transistor comprising: a drain electrode formed in a layer.
【請求項2】前記第3の半導体をAlを含有するIII
−V族化合物半導体とし、前記ドレ イン層の少なくとも
前記ゲート電極と接触する面に、Alを含有する高抵抗
層が 形成されていることを特徴とする請求項1記載の電
界効果トランジスタ。
2. The method according to claim 1, wherein said third semiconductor is made of III containing Al.
And -V compound semiconductor, at least of the drain layer
High resistance containing Al on the surface in contact with the gate electrode
2. The electrode according to claim 1, wherein a layer is formed.
Field effect transistor.
【請求項3】半導体基板上に、第1の半導体からなるチ
ャネル層と、該チャネル層の一方の 主面に形成され前記
第1の半導体より広い禁制帯幅を有する第2の半導体か
らな るソース層と、前記チャネル層の他方の主面に形成
され前記第1の半導体より広 い禁制帯幅を有する第3の
半導体からなるドレイン層とを有する積層構造を形成
る工程と、前記チャネル層及びソース層を選択的に除去
する工程と、前記チャ ネル層をさらに選択的に除去する
工程とを備えたことを特徴とする電界効果トラ ンジスタ
の製造方法。
3. A chip comprising a first semiconductor on a semiconductor substrate.
A channel layer and one of the main surfaces of the channel layer.
A second semiconductor having a wider bandgap than the first semiconductor
A source layer Ru Rana, formed on the other main surface of the channel layer
By a third with a band gap has a wide than the first semiconductor
To form a laminated structure having a drain layer made of a semiconductor
And selectively removing the channel layer and the source layer
A step of further selectively removing the channel layer
Field effect tiger Njisuta characterized in that a step
Manufacturing method.
【請求項4】前記チャネル層及びソース層を選択的に除
去する工程の後に、露出した前記ド レイン層の表面をイ
オン注入損傷し、その表面を高抵抗層とする工程を設け
たこ とを特徴とする請求項3記載の電界効果トランジス
タの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the channel layer and the source layer are selectively removed.
After the step of removed by, i the exposed surface of the said drain layer
A process is provided to damage the ON-implantation and make the surface a high-resistance layer.
Field effect transistor according to claim 3, wherein the kite
Manufacturing method.
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