JP4221397B2 - Field effect transistor - Google Patents
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Description
本発明は、電界効果トランジスタに関し、特に電界効果トランジスタを安定に動作させ、また微細化させるプロセスに関するものである。 The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to a process for stably operating and miniaturizing a field effect transistor.
電界効果トランジスタ(以下、FETという)としては、特許文献1に示すようなガリウム砒素電界効果トランジスタ(以下、GaAsFETという)がある。図5は、特許文献1に記載のGaAsFETの構造を示す断面図である。 As a field effect transistor (hereinafter referred to as FET), there is a gallium arsenide field effect transistor (hereinafter referred to as GaAsFET) as shown in Patent Document 1. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the GaAsFET described in Patent Document 1. As shown in FIG.
このGaAsFETでは、半絶縁性基板140の上にチャネル層(活性層)を有するメサ141が形成され、メサ141上にゲート電極142、ソース電極143及びドレイン電極144が形成されている。
In this GaAsFET, a
図6は、上記のような構造を有するGaAsFETの上面図である。
このGaAsFETは、複数の単位FETが電気的に並列接続したマルチフィンガー型のFETであって、櫛形状のソース電極143及びドレイン電極144の指状部が互いに組み合わさるように対向して形成され、そのソース電極143とドレイン電極144との間に櫛形状のゲート電極142の指状部が形成された配線レイアウトを有する。
FIG. 6 is a top view of a GaAsFET having the above structure.
This GaAsFET is a multi-finger type FET in which a plurality of unit FETs are electrically connected in parallel, and is formed to face each other so that the fingers of the comb-
ところで、図6に示すような配線レイアウトを有するGaAsFETにおいては、ゲート電極142の指状部の基部となる共通部(図6におけるA部)を形成するためのスペースをトランジスタの外部に確保する必要がある。従って、このGaAsFETでは、チップサイズの縮小が困難となる。
Incidentally, in a GaAsFET having a wiring layout as shown in FIG. 6, it is necessary to secure a space outside the transistor for forming a common portion (A portion in FIG. 6) which becomes a base of the finger-like portion of the
上記のような問題を解決する従来のGaAsFETとしては、例えば図7A、7B、7C、7Dに示すような構成を有するものがある(例えば、特許文献2参照)。図7AはGaAsFETの外観図を示し、図7BはGaAsFETの上面図を示し、図7CはGaAsFETの断面図(図7Aのbb’線における断面図)を示し、図7DはGaAsFETの断面図(図7Aのaa’線における断面図)を示している。 As a conventional GaAsFET that solves the above problems, there is one having a configuration as shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D (see, for example, Patent Document 2). 7A shows an external view of the GaAsFET, FIG. 7B shows a top view of the GaAsFET, FIG. 7C shows a cross-sectional view of the GaAsFET (cross-sectional view taken along line bb ′ in FIG. 7A), and FIG. 7D shows a cross-sectional view of the GaAsFET 7A is a sectional view taken along line aa ′ in FIG.
このGaAsFETでは、半絶縁性GaAsからなる基板131上に、GaAsエピタキシャル層132と、動作層となるGaAs層133と、キャリア供給層となるAlGaAs層134と、低抵抗のコンタクト層となるn型GaAs層135とが順次積層されている。このとき、n型GaAs層135上には、ソース電極123及びドレイン電極124が形成され、AlGaAs層134上には、ゲート電極122が形成されている。また、GaAsエピタキシャル層132、GaAs層133、AlGaAs層134及びn型GaAs層135により、メサ121が形成されている。
In this GaAsFET, on a
GaAsFETは、櫛形状のソース電極123及びドレイン電極124の指状部123a、124aが互いに組み合わさるように対向して形成され、ミアンダ形状のゲート電極122がソース電極123とドレイン電極124との間に形成された配線レイアウトを有する。
The GaAsFET is formed so that the finger-
ここで、ソース電極123及びドレイン電極124の指状部123a、124aとゲート電極122の直線部122aとはメサ121上に形成されているが、ソース電極123及びドレイン電極124の指状部123a、124aの基部となる共通部123b、124bとゲート電極122の屈曲部122bとは基板131上に形成されている。
Here, the finger-
上記構造を有するGaAsFETは、ミアンダ形状のゲート電極122がソース電極123とドレイン電極124との間に形成された配線レイアウトを有する。従って、ゲート電極122の共通部を無くすことができるので、チップサイズの縮小が可能なGaAsFETを実現することができる。
The GaAsFET having the above structure has a wiring layout in which a meander-
また、上記構造を有するGaAsFETでは、ゲート電極122の屈曲部122bがチャネル層を含むメサ121上には形成されない。従って、安定なFETとして動作しないゲート電極122の屈曲部122bの下方に位置する部分がFETとして動作するのを抑えることができる。その結果、全体として安定して動作させて所望の特性を得ることが可能なGaAsFETを実現できる。
ところで、従来のGaAsFETでは、ソース電極123及びドレイン電極124の指状部123a、124aは、メサ121のn型GaAs層135上に形成されているために、半導体層と金属−金属結合を形成し、オーミック接合しているが、ソース電極123及びドレイン電極124の共通部123b、124bは、基板131上に形成されているために、半導体層と金属−半導体接合を形成し、ショットキー接合している。ソース電極123が半導体層とショットキー接合していると、ドレイン・ソース間に電位差が生じた場合に、ソース側から電子がドレイン側に移動し、その結果、漏洩電流が流れてしまう(サイドゲート効果)。従って、従来のGaAsFETでは、電界効果トランジスタ特性が劣化する。具体的には、移動した電子が空乏層の拡がりを抑制してしまい、挿入損失やアイソレーション等の様々な高周波特性の劣化を引き起こす。このサイドゲート効果を抑えるためにはドレイン・ソース間をある程度の距離に保たなくてはならず、微細化の妨げになっている。
By the way, in the conventional GaAsFET, since the finger-
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、電界効果トランジスタ特性の劣化を低減することが可能な小型の電界効果トランジスタを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a small-sized field effect transistor capable of reducing deterioration of field effect transistor characteristics.
上記目的を達成するために、本発明の電界効果トランジスタは、基板と、チャネル層を含み、前記基板上に形成されたメサと、前記メサ上に形成された櫛形状のソース電極及びドレイン電極と、ミアンダ形状のゲート電極とを備え、前記メサ上には、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部が互いに組み合わさるように対向して位置し、かつメサとオーミック接合しており、さらに、前記ゲート電極が前記ソース電極とドレイン電極との間に位置する形状の上面パターンが形成され、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部の基部となる共通部は、前記メサ上面に形成され、かつメサとオーミック接合しており、前記ゲート電極における前記指状部と平行な直線部の下方に位置する部分は、前記ゲート電極における隣り合う前記直線部をつなぐ屈曲部の下方に位置する部分と電気的に分離されており、前記ソース電極及びドレイン電極における指状部と共通部とを接続する部分は、メサとオーミック接合していることを特徴とする。ここで、前記メサにおける前記ゲート電極の屈曲部の下方に位置する部分は、トランジスタとして機能しなくてもよい。また、前記メサには、前記チャネル層を横切る溝が形成されており、前記ゲート電極の屈曲部は、前記溝上に形成されてもよいし、前記メサには、前記チャネル層を横切る高抵抗領域が形成されており、前記ゲート電極の屈曲部は、前記高抵抗領域上に形成されてもよい。 In order to achieve the above object, a field effect transistor according to the present invention includes a substrate, a channel layer, a mesa formed on the substrate, and a comb-shaped source electrode and drain electrode formed on the mesa. A meander-shaped gate electrode, and on the mesa, the finger-like portions of the source electrode and the drain electrode are opposed to each other and are in ohmic contact with the mesa, and A top surface pattern having a shape in which a gate electrode is positioned between the source electrode and the drain electrode is formed, and a common portion serving as a base of finger portions of the source electrode and the drain electrode is formed on the top surface of the mesa and a mesa The portion located below the straight line portion parallel to the finger-like portion in the gate electrode is connected to the adjacent straight line portion in the gate electrode. Nag are partially electrically isolated located below the bent portion, the portion for connecting the common portion and the fingers of the source electrode and the drain electrode, characterized that you have mesa ohmic contact . Here, a portion of the mesa located below the bent portion of the gate electrode may not function as a transistor. The mesa may be formed with a groove that crosses the channel layer, and the bent portion of the gate electrode may be formed on the groove. The mesa may have a high resistance region that crosses the channel layer. The bent portion of the gate electrode may be formed on the high resistance region.
これによって、ゲート電極がミアンダ形状となり、チップサイズを縮小することができる。また、ソース電極及びドレイン電極の指状部及び共通部が共にメサ上に形成されるので、サイドゲート効果を無くすことができ、電界効果トランジスタ特性の劣化を抑制することができる。また同時に、サイドゲート効果が起こらないので、ドレイン・ソース間の距離を縮めることができ、GaAsFETを微細化することができる。すなわち、電界効果トランジスタ特性の劣化を低減することが可能な小型の電界効果トランジスタを実現することができる。 As a result, the gate electrode has a meander shape, and the chip size can be reduced. In addition, since the finger-like portion and the common portion of the source electrode and the drain electrode are both formed on the mesa, the side gate effect can be eliminated and the deterioration of the field effect transistor characteristics can be suppressed. At the same time, since the side gate effect does not occur, the distance between the drain and the source can be reduced, and the GaAsFET can be miniaturized. That is, it is possible to realize a small-sized field effect transistor capable of reducing the deterioration of the field effect transistor characteristics.
また、溝又は高抵抗領域によりゲート電極の直線部下方の部分とゲート電極の屈曲部下方の部分とが分離され、ゲート電極の屈曲部の配置部分のトランジスタ動作が停止されるので、電界効果トランジスタを安定に動作させることができる。 In addition, since the groove or the high resistance region separates the portion below the straight portion of the gate electrode and the portion below the bent portion of the gate electrode, the transistor operation of the arrangement portion of the bent portion of the gate electrode is stopped. Can be operated stably.
また、前記メサは、バッファ層と、チャネル層と、キャリア供給層と、ショットキー層と、コンタクト層とが順次積層されて構成され、前記溝は、前記バッファ層が露出するように前記コンタクト層に対してエッチングを行って形成され、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部及び共通部は、前記コンタクト層上に形成され、前記ゲート電極の屈曲部は、前記溝により露出したバッファ層上に形成されてもよい。また、前記メサは、バッファ層と、チャネル層と、キャリア供給層と、ショットキー層と、コンタクト層とが順次積層されて構成され、前記高抵抗領域は、前記バッファ層に達するように前記コンタクト層から不純物を注入して形成され、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部及び共通部は、前記コンタクト層上に形成され、前記ゲート電極の屈曲部は、前記コンタクト層に形成された高抵抗領域上に形成されてもよい。 In addition, the mesa is configured by sequentially stacking a buffer layer, a channel layer, a carrier supply layer, a Schottky layer, and a contact layer, and the groove includes the contact layer so that the buffer layer is exposed. The finger and common portions of the source and drain electrodes are formed on the contact layer, and the bent portion of the gate electrode is formed on the buffer layer exposed by the groove. It may be formed. The mesa is configured by sequentially stacking a buffer layer, a channel layer, a carrier supply layer, a Schottky layer, and a contact layer, and the high resistance region reaches the buffer layer to reach the contact layer. Impurities are implanted from a layer, finger-like portions and common portions of the source electrode and drain electrode are formed on the contact layer, and a bent portion of the gate electrode is a high resistance formed in the contact layer. It may be formed on the region.
これによって、電界効果トランジスタ特性の劣化を低減することが可能な小型のHEMTを実現することができる。また、安定に動作させることが可能なHEMTを実現することができる。 As a result, a small HEMT capable of reducing the deterioration of the field effect transistor characteristics can be realized. In addition, a HEMT that can be stably operated can be realized.
また、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部と、前記ソース電極及びドレイン電極の共通部とは、同一平面上に形成されていてもよい。 The finger-like portions of the source and drain electrodes and the common portion of the source and drain electrodes may be formed on the same plane.
これによって、製造が容易になるので、低コストの電界効果トランジスタを実現することができる。 As a result, manufacturing becomes easy, and a low-cost field effect transistor can be realized.
また、前記基板の上面は、(1 0 0)平面であり、前記ゲート電極の直線部の方向と、前記基板の〈0 −1 −1〉方向とのなす角度θは、45゜とされていてもよい。 The top surface of the substrate is a (1 0 0) plane, and the angle θ formed by the direction of the straight line portion of the gate electrode and the <0 −1 −1> direction of the substrate is 45 °. May be.
これによって、ピエゾ効果に起因する電界効果トランジスタの閾値電圧のばらつきの発生を防止し、電界効果トランジスタ特性を安定させることができる。 As a result, the occurrence of variations in threshold voltage of the field effect transistor due to the piezo effect can be prevented, and the field effect transistor characteristics can be stabilized.
本発明に係る電界効果トランジスタによれば、チップサイズを縮小することができる。また、ソース電極又はドレイン電極のサイドゲート効果による電界効果トランジスタ特性の劣化を抑制できる。すなわち、電界効果トランジスタ特性の劣化を低減することが可能な小型の電界効果トランジスタを実現することができる。さらに、ゲート電極の向きの違いによる動作の不安定さを解消することができ、電界効果トランジスタ特性を安定させることができる。 According to the field effect transistor of the present invention, the chip size can be reduced. In addition, it is possible to suppress the deterioration of the field effect transistor characteristics due to the side gate effect of the source electrode or the drain electrode. That is, it is possible to realize a small-sized field effect transistor capable of reducing the deterioration of the field effect transistor characteristics. Further, the instability of operation due to the difference in the direction of the gate electrode can be eliminated, and the field effect transistor characteristics can be stabilized.
以下、本発明の実施の形態におけるGaAsFETについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a GaAsFET according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1Aは本実施の形態のGaAsFETの外観図を示し、図1Bは同GaAsFETの上面図を示し、図1Cは同GaAsFETの断面図(図1Aのbb’線における断面図)を示し、図1Dは同GaAsFETの断面図(図1Aのaa’線における断面図)を示している。
(First embodiment)
1A shows an external view of the GaAsFET of the present embodiment, FIG. 1B shows a top view of the GaAsFET, FIG. 1C shows a cross-sectional view of the GaAsFET (cross-sectional view taken along line bb ′ in FIG. 1A), and FIG. Shows a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. 1A) of the GaAsFET.
このGaAsFETは、半絶縁性GaAsからなる基板31と、基板31上に半導体層を結晶成長させた後、素子分離領域によりメサ分離して形成されたエピタキシャル層30とから構成される。エピタキシャル層30は、エピタキシャル層30と基板31との間の格子不整合を緩和するための、アンドープGaAsで構成された厚さ1μmのバッファ層32と、アンドープAlGaAsで構成されたバッファ層33と、厚さ20nmのアンドープIn0.2Ga0.8Asで構成され、キャリアが走行するチャネル層34と、厚さ5nmのアンドープAlGaAsで構成されたスペーサ層35と、n型不純物イオンであるSiが1原子層のみプレーナードーピングされたAlGaAsで構成されたキャリア供給層36と、厚さ30nmのアンドープAlGaAsで構成されたショットキー層37と、厚さ100nmのn+型GaAsで構成されたコンタクト層38とが順次積層されて構成される。このとき、コンタクト層38上には、ソース電極13及びドレイン電極14が形成されている。また、ソース電極13とドレイン電極14との間の領域において、コンタクト層38はショットキー層37がエピタキシャル層30表面に露出する深さまでエッチングされており、露出するショットキー層37上には、ゲート電極12が形成されている。
This GaAsFET is composed of a
GaAsFETは、複数の単位FETが電気的に並列接続したマルチフィンガー型のFETであって、櫛形状のソース電極13及びドレイン電極14の指状部13a、14aが互いに組み合わさるように対向して形成され、そのソース電極13とドレイン電極14との間にミアンダ形状の1本のゲート電極12が形成された配線レイアウトを有する。すなわち、ソース電極13の指状部13aとドレイン電極14の指状部14aが交互に配置され、ソース電極13の複数の指状部13aとドレイン電極14の複数の指状部14aとが指状部14aの基部となる共通部13bと指状部14aの基部となる共通部14bとにそれぞれ接続された配線レイアウトを有する。
The GaAsFET is a multi-finger type FET in which a plurality of unit FETs are electrically connected in parallel, and is formed to face each other so that the finger-
ここで、ソース電極13及びドレイン電極14の指状部13a、14a及び共通部13b、14bと、ゲート電極12における指状部13aと略平行な直線部12a及びゲート電極12における隣り合う直線部12aをつなぐ屈曲部12bとは、同一のメサ11上に形成されている。
Here, the finger-
また、バッファ層32、バッファ層3233、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38により、メサ11が形成されている。このとき、ゲート電極12の方向が屈曲部12bと直線部12aとで異なるため、ピエゾ効果に起因する電界効果トランジスタの閾値電圧のばらつきが発生し、電界効果トランジスタ特性が安定しない。従って、メサ11におけるゲート電極12の屈曲部12bの下方に位置する部分には、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38を横切り、バッファ層33まで達するゲート電極分離溝15がエッチングにより形成されており、屈曲部12b下方に位置する部分は、直線部12a下方に位置する部分と電気的に分離され、トランジスタとして機能しないようにされている。また同時に、基板31の上面が(1 0 0)平面であり、前記ゲート電極12の直線部12aの方向と、基板の〈0 −1 −1〉方向とのなす角度θが45゜となるように、ゲート電極12の直線部12aの方向(図1AにおけるA方向)がそろえられている。
The
次に、上記構造を有するGaAsFETの製造方法について図面を参照しながら説明する。 Next, a method for manufacturing a GaAsFET having the above structure will be described with reference to the drawings.
図2(a)〜(e)は、GaAsFETの断面図である。
まず、基板31上に、MOCVD法またはMBE法等を用いてバッファ層32、バッファ層33、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38を順次エピタキシャル成長させてエピタキシャル層30を形成する(図2(a))。
2A to 2E are cross-sectional views of the GaAsFET.
First, the
次に、フォトレジスト51によりパターンを形成して所定の位置を保護し、エピタキシャル層30に対して例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合液を用いたウェットエッチングを行い、コンタクト層38、ショットキー層37、キャリア供給層36、スペーサ層35、チャネル層34及びバッファ層33の所定領域を除去して素子分離領域と、ゲート電極分離溝15とを形成する(図2(b))。
Next, a pattern is formed by the
次に、フォトレジスト51を除去した後、新たなフォトレジストによりパターンを形成し、全面にNi/Au/Ge合金からなるオーミック金属を蒸着し、リフトオフすることによりソース電極13及びドレイン電極14を形成する(図2(c))。
Next, after removing the
次に、フォトレジスト52を形成した後、ソース電極13とドレイン電極14との間の所定領域のコンタクト層38に対して、リセスエッチングを行うことにより、開口を形成する(図2(d))。なお、SiCl4、SF6及びN2の混合ガスを用いたドライエッチングでもコンタクト層38をショットキー層37に対して異方性かつ選択的に除去することができるため、この方法によっても微細なパターンの開口を形成することが可能である。
Next, after forming a
最後に、例えばTi/Pt/Au合金からなるゲート金属を全面に蒸着し、リフトオフすることにより、開口の露出したショットキー層37上及びゲート電極分離溝15の露出したバッファ層33上にゲート電極12を形成する(図2(e))。
Finally, a gate metal made of, for example, a Ti / Pt / Au alloy is deposited on the entire surface and lifted off, whereby the gate electrode is formed on the
以上のように本実施の形態のGaAsFETによれば、ソース電極13及びドレイン電極14の指状部13a、14a及び共通部13b、14bは、共にメサ11上に形成され、半導体層とオーミック接合している。よって、サイドゲート効果を無くすことができるので、電界効果トランジスタ特性の劣化を抑制することができる。また同時に、サイドゲート効果が起こらないので、ドレイン・ソース間の距離を縮めることができ、GaAsFETを微細化することができる。
As described above, according to the GaAsFET of the present embodiment, the finger-
また、本実施の形態のGaAsFETによれば、ゲート電極分離溝15によりゲート電極12の直線部12a下方の部分とゲート電極12の屈曲部12b下方の部分とを層分離し、ゲート電極12の屈曲部12bがトランジスタのゲートとして機能しないようにしている。つまり、ゲート電極12の屈曲部12bの配置部分のトランジスタ動作を停止させている。よって、電界効果トランジスタを安定に動作させることができる。
Further, according to the GaAsFET of the present embodiment, the gate
(第2の実施の形態)
図3Aは本実施の形態のGaAsFETの外観図を示し、図3Bは同GaAsFETの上面図を示し、図3Cは同GaAsFETの断面図(図3Aのbb’線における断面図)を示し、図3Dは同GaAsFETの断面図(図3Aのaa’線における断面図)を示している。
(Second Embodiment)
3A shows an external view of the GaAsFET of the present embodiment, FIG. 3B shows a top view of the GaAsFET, FIG. 3C shows a cross-sectional view of the GaAsFET (cross-sectional view taken along the line bb ′ in FIG. 3A), and FIG. Shows a cross-sectional view of the GaAsFET (cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. 3A).
このGaAsFETは、基板31と、エピタキシャル層30とから構成される。エピタキシャル層30は、バッファ層32、バッファ層33、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38が順次積層されて構成される。このとき、コンタクト層38上には、ソース電極13及びドレイン電極14が形成されている。また、ソース電極13とドレイン電極14との間の領域において、コンタクト層38はショットキー層37がエピタキシャル層30表面に露出する深さまでエッチングされており、露出するショットキー層37上には、ゲート電極12が形成されている。
This GaAsFET is composed of a
GaAsFETは、複数の単位FETが電気的に並列接続したマルチフィンガー型のFETであって、櫛形状のソース電極13及びドレイン電極14の指状部13a、14aが互いに組み合わさるように対向して形成され、そのソース電極13とドレイン電極14との間にミアンダ形状の1本のゲート電極12が形成された配線レイアウトを有する。
The GaAsFET is a multi-finger type FET in which a plurality of unit FETs are electrically connected in parallel, and is formed to face each other so that the finger-
ここで、ソース電極13及びドレイン電極14の指状部13a、14a及び共通部13b、14bと、ゲート電極12の直線部12a及び屈曲部12bとは、同一のメサ11上に形成されている。
Here, the finger-
また、バッファ層32、バッファ層33、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38により、メサ11が形成されている。このとき、メサ11におけるゲート電極12の屈曲部12bの下方に位置する部分には、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38を横切り、バッファ層33まで達する高抵抗領域16が形成されており、屈曲部12b下方に位置する部分は、直線部12a下方に位置する部分と電気的に分離され、トランジスタとして機能しないようにされている。この高抵抗領域16は、O(酸素)、B(ボロン)あるいはHe(ヘリウム)等の不純物をエピタキシャル層30にイオン注入し、エピタキシャル層30の結晶性を壊して部分的に高抵抗にすることで形成される。
The
次に、上記構造を有するGaAsFETの製造方法について図面を参照しながら説明する。 Next, a method for manufacturing a GaAsFET having the above structure will be described with reference to the drawings.
図4(a)〜(e)は、GaAsFETの断面図である。
まず、基板31上に、MOCVD法またはMBE法等を用いてバッファ層32、バッファ層33、チャネル層34、スペーサ層35、キャリア供給層36、ショットキー層37及びコンタクト層38を順次エピタキシャル成長させてエピタキシャル層30を形成する(図4(a))。
4A to 4E are cross-sectional views of the GaAsFET.
First, the
次に、エピタキシャル層30に対して例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合液を用いたウェットエッチングを行い、素子分離領域を形成する。その後、フォトレジスト53によりパターンを形成して所定の位置を保護し、例えばボロンをイオン注入することでチャネル層34より下のバッファ層33まで到達する高抵抗領域16を、コンタクト層38、ショットキー層37、キャリア供給層36、スペーサ層35、チャネル層34及びバッファ層33の所定領域内に形成する(図4(b))。
Next, wet etching using, for example, a mixed solution of phosphoric acid, hydrogen peroxide solution, and water is performed on the
次に、フォトレジスト53を除去した後、新たなフォトレジストによりパターンを形成し、全面にNi/Au/Ge合金からなるオーミック金属を蒸着し、リフトオフすることによりソース電極13及びドレイン電極14を形成する(図4(c))。
Next, after removing the
次に、フォトレジスト54を形成した後、ソース電極13とドレイン電極14との間の所定領域のコンタクト層38に対して、リセスエッチングを行うことにより、開口を形成する(図4(d))。なお、SiCl4、SF6及びN2の混合ガスを用いたドライエッチングでもコンタクト層38をショットキー層37に対して異方性かつ選択的に除去することができるため、この方法によっても微細なパターンの開口を形成することが可能である。
Next, after forming a
最後に、例えばTi/Pt/Au合金からなるゲート金属を全面に蒸着し、リフトオフすることにより、開口の露出したショットキー層37上及び高抵抗領域16上にゲート電極12を形成する(図4(e))。
Finally, a gate metal made of, for example, a Ti / Pt / Au alloy is deposited on the entire surface and lifted off to form the
以上のように本実施の形態のGaAsFETによれば、第1の実施の形態のGaAsFETと同様に、電界効果トランジスタ特性の劣化を抑制することができ、かつGaAsFETを微細化することができる。 As described above, according to the GaAsFET of the present embodiment, as in the GaAsFET of the first embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the field effect transistor characteristics and to miniaturize the GaAsFET.
また、本実施の形態のGaAsFETによれば、高抵抗領域16によりゲート電極12の直線部12aとゲート電極12の屈曲部12bとを注入分離し、ゲート電極12の屈曲部12bがトランジスタのゲートとして機能しないようにしている。すなわち、ゲート電極12の屈曲部12bの配置部分のトランジスタ動作を停止させている。よって、電界効果トランジスタを安定に動作させることができる。
Further, according to the GaAsFET of the present embodiment, the
以上、本発明のFETについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態の限定されるものではなくてもよい。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。 Although the FET of the present invention has been described based on the embodiment, the present invention may not be limited to this embodiment. The present invention includes various modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
例えば、本発明のFETは、ダブルヘテロFETであってもよい。 For example, the FET of the present invention may be a double hetero FET.
本発明は、FETに利用でき、特にFETを用いたRF増幅器、発振器及び電力増幅器等に利用することができる。 The present invention can be used for FETs, and in particular, can be used for RF amplifiers, oscillators, power amplifiers, and the like using FETs.
11、121、141 メサ
12、122、142 ゲート電極
12a、122a 直線部
12b、122b 屈曲部
13、123、143 ソース電極
13a、14a、123a、124a 指状部
13b、14b、123b、124b 共通部
14、124、144 ドレイン電極
15 ゲート電極分離溝
16 高抵抗領域
30 エピタキシャル層
31、131、140 基板
32、33 バッファ層
34 チャネル層
35 スペーサ層
36 キャリア供給層
37 ショットキー層
38 コンタクト層
51、52、53、54 フォトレジスト
132 GaAsエピタキシャル層
133 GaAs層
134 AlGaAs層
135 n型GaAs層
11, 121, 141
Claims (8)
チャネル層を含み、前記基板上に形成されたメサと、
前記メサ上に形成された櫛形状のソース電極及びドレイン電極と、ミアンダ形状のゲート電極とを備え、
前記メサ上には、前記ソース電極及びドレイン電極の指状部が互いに組み合わさるように対向して位置し、かつメサとオーミック接合しており、さらに、前記ゲート電極が前記ソース電極とドレイン電極との間に位置する形状の上面パターンが形成され、
前記ソース電極及びドレイン電極の指状部の基部となる共通部は、前記メサ上面に形成され、かつメサとオーミック接合しており、
前記ゲート電極における前記指状部と平行な直線部の下方に位置する部分は、前記ゲート電極における隣り合う前記直線部をつなぐ屈曲部の下方に位置する部分と電気的に分離されており、
前記ソース電極及びドレイン電極における指状部と共通部とを接続する部分は、メサとオーミック接合している
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。 A substrate,
A mesa comprising a channel layer and formed on the substrate;
Comb-shaped source and drain electrodes formed on the mesa, and a meander-shaped gate electrode,
On the mesa, the finger portions of the source electrode and the drain electrode are positioned so as to be combined with each other, and are in ohmic contact with the mesa, and further, the gate electrode includes the source electrode and the drain electrode. An upper surface pattern having a shape located between
The common part that becomes the base of the finger-like part of the source electrode and the drain electrode is formed on the upper surface of the mesa and is in ohmic contact with the mesa
The portion of the gate electrode located below the straight portion parallel to the finger-like portion is electrically separated from the portion of the gate electrode located below the bent portion connecting the adjacent straight portions ,
The field effect transistor according to claim 1, wherein a portion connecting the finger portion and the common portion in the source electrode and the drain electrode is in ohmic contact with a mesa .
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1, wherein a portion of the mesa located below the bent portion of the gate electrode does not function as a transistor.
前記ゲート電極の屈曲部は、前記溝上に形成される
ことを特徴とする請求項2に記載の電界効果トランジスタ。 The mesa has a groove formed across the channel layer,
The field effect transistor according to claim 2, wherein the bent portion of the gate electrode is formed on the groove.
前記溝は、前記バッファ層が露出するように前記コンタクト層に対してエッチングを行って形成され、
前記ソース電極及びドレイン電極の指状部及び共通部は、前記コンタクト層上に形成され、
前記ゲート電極の屈曲部は、前記溝により露出したバッファ層上に形成される
ことを特徴とする請求項3に記載の電界効果トランジスタ。 The mesa is configured by sequentially stacking a buffer layer, a channel layer, a carrier supply layer, a Schottky layer, and a contact layer,
The groove is formed by etching the contact layer so that the buffer layer is exposed.
Fingers and common parts of the source electrode and the drain electrode are formed on the contact layer,
The field effect transistor according to claim 3, wherein the bent portion of the gate electrode is formed on the buffer layer exposed by the groove.
前記ゲート電極の屈曲部は、前記高抵抗領域上に形成される
ことを特徴とする請求項2に記載の電界効果トランジスタ。 The mesa is formed with a high resistance region across the channel layer,
The field effect transistor according to claim 2, wherein the bent portion of the gate electrode is formed on the high resistance region.
前記高抵抗領域は、前記バッファ層に達するように前記コンタクト層から不純物を注入して形成され、
前記ソース電極及びドレイン電極の指状部及び共通部は、前記コンタクト層上に形成され、
前記ゲート電極の屈曲部は、前記コンタクト層に形成された高抵抗領域上に形成される
ことを特徴とする請求項5に記載の電界効果トランジスタ。 The mesa is configured by sequentially stacking a buffer layer, a channel layer, a carrier supply layer, a Schottky layer, and a contact layer,
The high resistance region is formed by implanting impurities from the contact layer to reach the buffer layer,
Fingers and common parts of the source electrode and the drain electrode are formed on the contact layer,
The field effect transistor according to claim 5, wherein the bent portion of the gate electrode is formed on a high resistance region formed in the contact layer.
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1, wherein the finger-like portions of the source electrode and the drain electrode and the common portion of the source electrode and the drain electrode are formed on the same plane.
前記ゲート電極の直線部の方向と、前記基板の〈0 −1 −1〉方向とのなす角度θは、45゜である
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。 The upper surface of the substrate is a (1 0 0) plane;
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein an angle θ formed by a direction of the straight portion of the gate electrode and a <0 −1 −1> direction of the substrate is 45 °.
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