JP3131267B2 - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
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Description
を有する化合物半導体基板上に形成された高ゲート耐圧
を有する電界効果トランジスタに関するものである。
スタを示す配置図であり、図7は図6中の楕円部を示す
部分の拡大図である。図において、1は基板上に形成さ
れたゲート電極、2はゲート電極1の両側に設けたソー
ス・ドレイン電極であって、3はゲート電極1を形成し
たリセスのリセスエッジ、4は硼素(B)や水素(H)
をイオン注入することにより形成したアイソレーション
層、5はアイソレーション層4で囲まれたn−GaAs
活性層である。なお、図中、明確ではないが、ゲート電
極パッド部の下方もアイソレーションされている。
された導電層(例えば、n−GaAs層)を有する半導
体基板上に電界効果トランジスタ、もしくは集積回路を
形成する場合、各素子間での電気的な分離を行なうため
に電界効果トランジスタ周辺はメサエッチングするか、
もしくは図6に示すように硼素(B)や水素(H)をイ
オン注入することにより導電キャリアをなくすアイソレ
ーション層4を形成する方法がとられている。現状では
プロセス上の容易さから主として後者のアイソレーショ
ン層を形成する方法が広く採用されている。この場合、
ゲートフィンガーのソース・ドレイン電極入口部での活
性層とアイソレーション層の界面は、一般に図7に示す
ようにソース電極とドレイン電極を結ぶ線上に一致する
ように形成されている。
ンジスタでは高性能化のために動作層領域でのゲート電
極とドレイン電極間耐圧の向上が必要なことは周知のこ
とである。また、エピタキシャル成長法で形成された導
電層を有する半導体基板上に高出力用の電界効果トラン
ジスタを形成する場合には、上述のようにイオン注入に
よるアイソレーション層を形成する必要があり、従って
アイソレーション層の絶縁耐圧も重要な要素である。
たアイソレーション層は、結晶にダメージを与えるもの
であるため、アイソレーション層の絶縁耐圧はn−Ga
As結晶そのものの絶縁耐圧よりも低くなりがちであ
る。例えば、n−GaAs層への硼素(B)注入により
形成したアイソレーション層の絶縁破壊特性を示す図8
において、オーミック電極間距離Dが2μmの時のアイ
ソレーション層の破壊電圧は、大きく見積っても20V
程度であるから、破壊電界は近似的には20V/2×1
0-4cmで105 V/cmとなり、これは一般に云われ
ているGaAs結晶そのものの絶縁耐圧7×105 V/
cmに比べて低くなっている。従って、従来の電界効果
トランジスタ構造で空乏層内のなだれ破壊電圧が20V
を超える場合には、図7に示すようにドレイン電極2の
端部とアイソレーション界面の接点Aとゲート電極1と
アイソレーション界面の接点BのAB間でのアイソレー
ション層の破壊電圧をも20V以上にする必要があり、
この場合にはAB間距離を20/105 cm=2μm以
上としなければならない。しかしながら、一方でゲート
電極とソース・ドレイン電極間距離を増大させることは
ソース抵抗を増大させることとなり、電界効果トランジ
スタの特性を劣化させるという問題があった。
るためになされたものであり、イオン注入法でアイソレ
ーション層を形成して素子分離された電界効果トランジ
スタにおいて、高ゲート耐圧を有し、かつ低ソース抵抗
を有する高性能の電界効果トランジスタを得ることを目
的とする。
ンジスタは、半導体基板上の周辺にイオン注入法により
形成したアイソレーション層の界面とゲート電極との接
点とソース・ドレイン電極端とを結ぶアイソレーション
界面に沿った距離をゲート電極とソース・ドレイン電極
間距離を変えることなく増大させることを可能にしたも
のである。
半導体基板上の電界効果トランジスタを形成する周辺に
イオン注入法により形成したアイソレーション層の界面
とゲート電極との接点と、ソース・ドレイン電極端とア
イソレーション界面との接点を結ぶアイソレーション界
面に沿った距離をゲート電極とソース・ドレイン電極間
距離を何ら変えることなく増大させることにより、アイ
ソレーション層に印加される電界を緩和させることがで
き、これによって高耐圧で、かつ低ソース抵抗を有する
高性能の電界効果トランジスタを得ることができる。
説明する。 実施例1 図1はこの発明の一実施例を示す配置図であり、図2は
図1中の楕円部分の拡大図である。図において1は基板
上のn−GaAs層5上に形成されたゲート電極、2は
n−GaAs層5上のゲート電極1の両側に形成したソ
ース・ドレイン電極、3はリセスエッジ、4はアイソレ
ーション層であり、5のn−GaAs導電層はアイソレ
ーション層4で囲まれている。このアイソレーション層
4はエピタキシャル成長法にて基板上に形成したn−G
aAs層5の電界効果トランジスタを形成する部分をフ
オトレジストのパターニングにてマスクし、後で形成す
るソース・ドレイン電極2とゲート電極1との間のn−
GaAs層5の面積が図2のように増大するように硼素
(B)をイオン注入することにより形成される。その
後、所要位置にソース・ドレイン電極2およびゲート電
極1を蒸着、リフトオフにて形成した。
大するように直線のアイソレーション界面を形成するこ
とによって、ゲート電極1と注入アイソレーション界面
の接点Bと、ドレイン電極端Aとの距離を増大させるこ
とにより注入アイソレーション層4に印加される最大電
界を緩和し、トランジスタの絶縁耐圧を向上させること
ができる。20V以上の耐圧を得るには、図2中のゲー
ト電極1とドレイン電極2との距離aを1.5μmとし
た場合にAB間距離を2μm以上とするにはbを1.3
3μmとすればよい。なお、上記ではゲート電極1と注
入アイソレーション層4の界面との接点Bについて一方
のドレイン電極側についてのみ説明したが、他方のソー
ス電極側の接点についても同様にして形成することは勿
論である。
ョン層4とn−GaAs層5との界面が図3のようにn
−GaAs層5からみて外側に円弧状となるように、n
−GaAs層5上の電界効果トランジスタ形成部分をフ
オトレジストのパターニングによってマスクしておいて
硼素(B)のイオン注入を行ってアイソレーション層4
を形成した。その後n−GaAsの所要位置にソース・
ドレイン電極2およびゲート電極1を蒸着リフトオフに
て形成した。このようにゲート電極1とドレイン電極2
との間のアイソレーション層4とn−GaAs層5の界
面を円弧状に形成したことによって、該界面を直線状に
形成した実施例1の場合よりゲート電極1と注入アイソ
レーション界面との接点Bとドレイン電極端Aとの距離
を長くすることができる。
の場合、注入アイソレーション層4に印加される最大電
界が円弧に沿って接点Bからドレイン電極端Aに向かう
時、アイソレーション層界面が円弧状で直線よりも距離
が長くなるため、AB間に印加される電界は緩和され
て、なお一層注入アイソレーション層の絶縁耐圧の向上
をはかることができる。なおドレイン電極端Aから接点
Bに向かう注入アイソレーション界面がn−GaAs層
からみて外側に円弧状になるような場合で、該界面の総
距離が直線ABよりも長くなるような形状であれば、必
ずしも界面は円弧状でなくても折れ線であっても同様の
効果を得ることができる。
るにはゲート電極1と注入アイソレーション界面との接
点Bとドレイン電極端Aとの距離を増大させればよいこ
とから、本実施例3では図4のようにアイソレーション
層4を基板上に形成したのち、ソース・ドレイン電極2
のゲート電極1との間隔を図のように注入アイソレーシ
ョン界面近傍のみを広げるようにパターニングして所要
位置にソース・ドレイン電極2を、さらにゲート電極1
を蒸着、リフトオフにて形成した。これによってソース
抵抗を決定するn−GaAs層内でのソース・ドレイン
電極2の間隔を拡げることなくゲート電極1と注入アイ
ソレーション界面との接点Bとドレイン電極端2との距
離を、例えば2μm以上に増大させることができて、A
B間に印加させる電界を緩和することができ、高耐圧で
かつ低ソース抵抗の電界効果トランジスタを得ることが
できる。
界面をソース・ドレイン電極エッジよりn−GaAs層
5が増大する方向へシフトさせたものである。即ち、イ
オン注入によりアイソレーション層4を形成したのち、
図5のようにソース・ドレイン電極2をアイソレーショ
ン層4に接しないように間隙を設けて形成すればよい。
このように、アイソレーション層4界面が接しないよう
にソース・ドレイン電極2を形成したことにより、アイ
ソレーション層4に印加される電界を注入アイソレーシ
ョン界面とn−GaAs層間のフェルミ準位のためn−
GaAs層内に生じる空乏層電界により緩和させること
ができる。注入アイソレーション界面とソース・ドレイ
ン電極エッジ間距離は、上記空乏層がソース・ドレイン
電極エッジに届かない程度に離しておけばよい。また、
あまり離しすぎると、ソース抵抗の増大を招く。例えば
n−GaAs層の濃度が1.5E17/cm3 で、ドレ
イン電圧が15Vであれば、アイソレーション界面とソ
ース・ドレイン電極エッジ間距離Wは、W=〔2ε(V
bi−Vd−KT/qNd〕1/2 (但し、ε:GaAs
の誘電率、Vbi:n−i界面でのビルトイン電圧、V
d:ドレイン電圧、q:電荷素量、K:ボルツマン定
数、Nd:ドーパント濃度)の式によって約0.4μm
が与えられる。電界効果トランジスタをこのように構成
することによって、高耐圧でかつ低ソース抵抗のものを
得ることができる。
注入アイソレーション界面とゲート電極との接点と、ド
レイン電極端とを結ぶアイソレーション界面の距離をゲ
ート電極とソース・ドレイン電極間の距離を変えること
なく増大させることができ、これによって注入アイソレ
ーション層に印加される電界を緩和することができ、高
耐圧でかつ低ソース抵抗を有する高性能の電界効果トラ
ンジスタを得ることができるのである。
スタを示す配置図である。
ジスタを示す部分拡大配置図である。
ジスタを示す部分拡大配置図である。
分拡大配置図である。
る。
壊特性を示す線図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 表面に導電型半導体層を有する化合物半
導体基板上で周辺がアイソレーションされた活性層領域
を有する電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極端
と活性層−アイソレーション層界面との接点が活性層−
アイソレーション層界面と活性層領域の両外側に設けた
ドレイン電極端、及びソース電極端それぞれとの接点を
結ぶ線よりも外側に位置することを特徴とする電界効果
トランジスタ。 - 【請求項2】 表面に導電型半導体層を有する化合物半
導体基板上で周辺がアイソレーションされた活性層領域
を有する電界効果トランジスタにおいて、活性層−アイ
ソレーション層界面と、活性層領域の両外側に設けたド
レイン電極端、及びソース電極端それぞれとの接点を結
ぶ線のゲート電極端との接点よりも活性層領域の外方に
位置するゲート電極端とドレイン電極端とを結ぶ活性層
−アイソレーション層界面が活性層領域からみて外側に
円弧状または凸状を呈していることを特徴とする電界効
果トランジスタ。 - 【請求項3】 表面に導電型半導体層を有する化合物半
導体基板上に周辺をアイソレーションされた活性層領域
を有する電界効果トランジスタにおいて、活性層−アイ
ソレーション層界面近傍におけるゲート電極とアイソレ
ーション界面の接点をB、ドレイン電極とアイソレーシ
ョン界面の接点をAとし、このA、B間の距離を増大さ
せることにより、上記活性層−アイソレーション層界面
近傍におけるドレイン・ソース電極間距離を活性層中央
部における該距離より大としたことを特徴とする電界効
果トランジスタ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04033353A JP3131267B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04033353A JP3131267B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 電界効果トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05235044A JPH05235044A (ja) | 1993-09-10 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04033353A Expired - Fee Related JP3131267B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 電界効果トランジスタ |
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JPS5934666A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-25 | Matsushita Electronics Corp | 半導体集積回路装置 |
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1992
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