JPH01260861A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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Publication number
JPH01260861A
JPH01260861A JP8942188A JP8942188A JPH01260861A JP H01260861 A JPH01260861 A JP H01260861A JP 8942188 A JP8942188 A JP 8942188A JP 8942188 A JP8942188 A JP 8942188A JP H01260861 A JPH01260861 A JP H01260861A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
recess
gate electrode
drain electrode
source electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP8942188A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Watase
渡瀬 学
Takuji Sonoda
琢二 園田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP8942188A priority Critical patent/JPH01260861A/ja
Publication of JPH01260861A publication Critical patent/JPH01260861A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0891Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with Schottky gate

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は電界効果トランジスタに係り、特に、リセス
(recess )構造といわれるゲート電極構造を有
する電界効果トランジスタに関する。
〔従来の技術〕
高周波用電界効果トランジスタ、特に、ガリウム・砒素
(GaAs)からなるショットキーバリア型電界効果ト
ランジスタ(MES−FET )は、高周波回路におい
て従来から数多く用いられているシリコン(Si)バイ
ポーラトランジスタの有する特性限界を打破しうるマイ
クロ波トランジスタとして実用化されたものである。そ
して、このMES−FETにおいては、これをマイクロ
波で使用する際における高利得、高効率および高信頼度
を得るため、ソース電極およびゲート電極間のソース抵
抗を低減するとともに、ゲート電極およびドレイン電極
間におけるドレイン耐圧の増大、すなわち、高電圧化を
図ることが重要となっている。
そこで、通常の高出力MES−FETにおいては、第3
図の要部断面図で示す第1従来例のように、そのソース
N tIi 20とドレイン電極21との間に所定深さ
を有する1段の凹部22を形成するとともに、この凹部
22の底面にゲート電極23を配設したリセス構造とい
われるゲート電極構造が採用されており、四部22の深
さおよび幅の最適化を図ることによって良好な高信頼度
などが1′、)られるようになっている、なお、第3図
における符号24は半絶縁性を有するGaAs基板、2
5はGaAs基板24の表面に形成された動作層として
のn型GaAs半導体層であり、Rsは模式的に示すソ
ース抵抗である。
また、MES−FETの他の従来例としては、第4図の
要部断面図に示す第2従来例のようなものが知られてい
る。ずなわら、このMEI−FETにおいては、そのゲ
ート電極23が形成されている凹部26の有する形状が
前記凹部22のそれとは異なっており、そのソース電極
20側およびドレイン電極21側のそれぞれに位置する
内側面がともに2段の異なる深さを有する2段壁として
形成されている。
(発明が解決しようとする課題〕 ところで、前述したMES−FETの第1従来例におい
ては、そのソース電pi120とゲート電極23との間
に厚い動作層が存在していることから、この動作層の厚
みと動作層不純物濃度との積の積分値である、いわゆる
チャージ量が必然的に増大することになる結果、ソース
抵抗Rsの低減が図れるという利点がある。しかし、そ
の反面、ドレイン電極21とゲート電極23との間にも
、前記同様の1’Xい動作層が存在しているので、これ
らの電極21゜23間においてもチャージ量が増大する
ことになり、ゲート電極23からドレイン電極21へ向
かう空乏層の延びが制限されてしまう結果、電界強度が
増大してしまい、ドレイン耐圧の増大、すなわち、高耐
圧化を図ることができなくなるという欠点があった。
一方、MES−FETの第2従来例においては、ドレイ
ン電極21およびゲート電極23の間に存在する動作層
の厚みが第1従来例に比べて薄くなっている。したがっ
て、これらの電極間21.23におりるチャージ量が低
減する結果、その最適化を図ることによって高耐圧化を
実現することができるという利点があるにも関わらず、
ソース電極20およびゲート電極23間のソース抵抗R
sが増大してしまうという欠点があった。
この発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので
あって、ソース電極とゲート電極との間におけるソース
抵抗を低減するとともに、ゲート電極とドレイン電極と
の間における高耐圧化を図ることが可能な電界効果トラ
ンジスタを提供することを目的としている。
〔課題を解決するだめの手段〕
この発明に係る電界効果トランジスタは、上記目的を達
成するため、ソース電極とドレイン電極との間に凹部を
形成し、かつ、この凹部の底面にゲート電極を配設して
なる電界効果トランジスタにおいて、前記凹部の有する
内側面のうち、ソース電極側に位置する内側面を1段壁
として形成する一方、ドレイン電極側に位置する内側面
を少なくとも2段の異なる深さを有する多段壁として形
成した構成に特徴を有するものである。
〔作用〕
上記構成によれば、ゲート電極が形成される凹部の有す
る内側面のうち、ソース電極側に位置する内側面を1段
壁として形成し、かつ、ドレイン電極側に位置する内側
面を異なる深さを有する多段壁として形成しているので
、ソース電極とゲート電極との間には厚みの厚い動作層
が存在することになる結果、これらの電極間におけるソ
ース抵抗の低減が図れる。また、ゲート電極とドレイン
電極との間には、厚みの薄い動作層が存在しているので
、これらの電極間におけるチャージ量は低減することに
なり、その高耐圧化が図れることになる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、ショットキーバリア型電界効果トランジスタ
(MES−FET )の構造を示す要部断面図である。
このMES−FETは、ガリウム・砒素(GaAs)基
板lと、その表面上に形成されたn!!!GaAs半導
体層2とを備えており、この半導体層2の表面上にそれ
ぞれ形成されたソース7it掻3とドレイン電極4とは
、所定深さの凹部5の底面にゲート電極6が形成されて
なるリセス構造を介して互いに対向配置されている。そ
して、この凹部5の有する内側面のうち、ソース電極3
側に位置する内側面5aは1段壁として形成される一方
、ドレイン電極4側に位置する内側面5bは異なる深さ
を有する2段壁として形成されている。なお、図におけ
る符号7は地縁膜層である。
このように、このMES−FETにおけるゲーf4iJ
lfi6が形成された凹部5の有するソース電極3側の
内側面5aと、そのドレイン電極4例の内側面5bとは
非対称形とされており、ソース電極3とゲート電極6と
の間には厚い動作層が存在しているので、これらの電極
3.6間においては、動作層の厚みと動作IG不純物濃
度との積の積分値であるチャージ量が増大する結果、ソ
ース抵抗R3は低下することになる。これに対して、ド
レイン1を極4とゲート電極6との間には、厚みの薄い
動作I0が存在しており、そのチャージ量が低減するこ
とになるため、これらの電極4.6間のドレイン耐圧は
増大することになる。
つぎに、上記構造を有するMES−FETの製造手順に
ついて、第2図(a)〜(g)で示す工程断面図に基づ
いて説明する。
まず、第2図(a)に示すように、半絶縁性を有するG
aAs基板1の表面上に動作層としてのn型GaAs半
導体府2が周知の結晶成長法によって形成され、かつ、
この半導体層2の表面上の所定位置に、例えば、金・ゲ
ルマニウム(AuGe)合金、ニッケル(Ni  )お
よび金(Au)からなる3層構造とされたソース電極3
およびドレイン電極4が互いに所定間隔を介して形成さ
れたウェハを用意する。
つぎに、第2図(b)に示すように、このウェハの全表
面にわたって、シリコン窒化(SiiN4)膜などから
なる絶縁膜層7を500〜1000人程度の厚みで形成
し、この絶縁膜層7の表面上にフォトレジスト層8を形
成する。そして、このフォトレジスト層8の所定位置、
ずなわら、ソース電極3とドレイン電極4との間に、所
定の大きさを存する開口部9を形成したのち、フォトレ
ジスト層8をマスクとして反応性イオン・エツチング(
RIB)処理を施すことにより、絶縁膜層8の前記開口
部9と対応する位置に開口窓10を形成する。
ついで、第2図(c)に示すように、フォトレジスト層
8および絶縁膜層7をマスクとして半導体層2の表面を
エツチングによって掘り込み、例えば、500〜100
0人というような所定深さの凹部5を形成したのち、第
2図(d)に示すように、ウェハの全表面にわたってチ
タン(Ti)などからなる厚み数百人の被着膜IIを形
成する。なお、この被着膜11は、チタン(T1 )を
ドレイン電極4側の上方から斜め下方に向かって被着す
ることによって形成されており、フォトレジスト層8の
開口部9、絶縁膜層7の開口窓10および凹部5それぞ
れのソース電極3側の側面のみが一体的に覆われている
。したがって、これらの各部5,7.8におけるドレイ
ン電極4例の側面には、被着膜11が形成されていない
そして、第2図(e)に示すように、被着膜11をマス
クとしてウェットエツチング処理を施し、ドレイン電極
4側のml!を縁膜層7の一端縁7aのみを所定位置ま
で除去するが、この際、ソース?!ti3側の絶縁膜層
7は被着膜11によって覆われているので除去されない
ことになる。つぎに、被着膜11のみを選択的に除去し
たのち、第2図(f)に示すように、フォトレジスト層
8およびS仏縁1模層7をマスクとして半導体層2を所
定のピンチオフ電圧もしくは所定のドレイン電流となる
までエツチングによって掘り込む。その結果、図示する
ように、半導体層2に形成された凹部5の有する内側面
のうち、ソース電極3側に位置する内側面5aは1段壁
として形成され、ドレイン電極4側に位置する内側面5
bは異なる深さを有する2段壁として形成されることに
なる。
つぎに、第2図(g)に示すように、ウェハの全表面に
わたってアルミニウム(Ajりなどからなる被着11!
!2を形成したのち、フォトレジスト層8と、その上に
被着された被着膜12の不要部分とを除去する。このよ
うにして、前述した第1図に示すように、ソース電極3
とドレイン電極4との間に形成された凹部5の底面にゲ
ート電極6が形成されたMES−FETが得られること
になる。
なお、以上の説明においては、ゲート電極6が形成され
た凹部5の有する内側面のうち、ソース電極3側に位置
する内側面5aを1段壁とし、かつ、ドレイン電極4側
に位置する内側面5bを2段壁としているが、これに限
定されるものではなく、例えば、ドレイン電極4側に位
置する内側面5bを2段以上の異なる深さを有する多段
壁として形成してもよい、また、以上の説明では、本発
明をGaAs基板1を備えたMES−FETについて説
明したが、GaAs以外の半導体材料からなるものにつ
いても適用できることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明に係る電界効果トランジ
スタにおいては、ゲート電極が形成される凹部の有する
内側面のうち、ソース電極側に位置する内側面を1段壁
として形成する一方、ドレイン電極側に位置する内側面
を少なくとも2段の異なる深さを有する多段壁として形
成しているので、ソース電極とゲート電極との間には厚
みの厚い動作層が存在することになる。したがって、こ
れらの電極間においては、動作層の厚みと動作層不純物
濃度との積の積分値であるチャージ量が増大することに
なり、ソース抵抗の低減を図ることができる。
また、ゲート電極とドレイン電極との間には、厚みの薄
い動作層が存在しているので、これらの電極間における
チャージ量が低減することになる結果、その高耐圧化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図(a)〜(g)は本発明の一実施例
に係り、第1図はMES−FETの構造を示す要部断面
図、第2図(a)〜(g)はその製造手順を示す工程断
面図である。また、第3図および第4図は従来例に係り
、第3図はMES−FETの第1従来例を示す要部断面
図であり、第4図は第2従来例を示す要部断面図である
。 図において、1はガリウム・砒素(GaAs )基板、
2はGaAs半導体層、3はソース電極、4はドレイン
電極、5は凹部、5a、5bはそれぞれ凹部の内側面、
6はゲート電極である。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部分を示している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ソース電極とドレイン電極との間に凹部を形成し
    、かつ、この凹部の底面にゲート電極を配設してなる電
    界効果トランジスタにおいて、 前記凹部の有する、内側面のうち、ソース電極側に位置
    する内側面を1段壁として形成する一方、ドレイン電極
    側に位置する内側面を少なくとも2段の異なる深さを有
    する多段壁として形成したことを特徴とする電界効果ト
    ランジスタ。
JP8942188A 1988-04-12 1988-04-12 電界効果トランジスタ Pending JPH01260861A (ja)

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JP (1) JPH01260861A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03184334A (ja) * 1989-12-13 1991-08-12 Mitsubishi Electric Corp 多段リセスゲートfetの製造方法
US5220186A (en) * 1990-12-26 1993-06-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with a mushroom-shaped gate electrode
US5449932A (en) * 1993-05-26 1995-09-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field effect transistor having gate and source regions in recesses
US5532505A (en) * 1990-12-27 1996-07-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Field effect transistor including a cap with a doped layer formed therein
US5548144A (en) * 1993-03-05 1996-08-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Recessed gate field effect transistor

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