JPH0137857B2 - - Google Patents

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JPH0137857B2
JPH0137857B2 JP56204550A JP20455081A JPH0137857B2 JP H0137857 B2 JPH0137857 B2 JP H0137857B2 JP 56204550 A JP56204550 A JP 56204550A JP 20455081 A JP20455081 A JP 20455081A JP H0137857 B2 JPH0137857 B2 JP H0137857B2
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JP
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semiconductor layer
field effect
effect transistor
barrier field
shot
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JP56204550A
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Maachin Shanon Jon
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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Publication of JPH0137857B2 publication Critical patent/JPH0137857B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
    • H01L29/10Semiconductor 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 not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体本体部分とその上に設けた金
属ゲート電極との間にシヨツトキバリアが形成さ
れ、前記の半導体本体部分が前記ゲート電極の下
方に延在する第1導電型の第1半導体層を有し、
該第1半導体層がトランジスタのチヤネルの少く
とも一部分を形成するようにしたシヨツトキバリ
ア電界効果トランジスタに関するものである。
ここに金属ゲート電極とは前記の半導体本体部
分とでシヨツトキバリアを形成しうる高導電性の
材料のゲート電極を意味するものとする。このゲ
ート電極は金属または金属合金を以つて構成する
ことができ、または珪化金属例えば珪化プラチ
ナ、珪化モリブデン等のような化合物を有するよ
うにすることができる。
ゲート電極を半導体本体部分上に直接設けたシ
ヨツトキバリア電界効果トランジスタはしばしば
“metal semiconductor field effect transistor”
の頭字語であるMESFETと称されている。
MESFETはユニポーラ装置、すなわちMESFET
中の電流の流れが多数キヤリアのみによる装置で
ある。従つて少数電荷蓄積問題が無く、従つて
MESFETはある分野の装置、例えば高周波装置
に特に適している。
前述した特性を有するMESFETはWiley社に
よつて発行されたS・M・Sze著の本“Physics
of Semiconductor Devices”の第410頁〜412頁
に記載されている。特に砒化ガリウムトランジス
タが記載されており、ゲート電極の下方に延在す
る半導体層は、厚さが2×10-4cmでドーピング濃
度が2×1015ドナーcm-3であるn型砒化ガリウム
エピタキシアル層である。厚さおよびドーピング
濃度を上述した値にすることにより、エピタキシ
アル層から約4×1011電荷キヤリアcm-2だけ空乏
化しうる。
この既知のMESFETでは、降服が行なわれる
ことなく第1半導体層が耐えうる最大電界はなだ
れ降服の開始によつて決まる。なだれ降服が生じ
る最低電界は臨界電界として知られている。(適
度にドーピングされた珪素や砒化ガリウムの場合
この臨界電界は約4×105Vcm-1である。)第1半
導体層の両端間における電圧が増大すると生じる
なだれ降服を防止する為には、臨界電界よりも小
さな電界でこの層が完全に空乏化される(電荷キ
ヤリアが無くなる)ようにする必要がある。この
条件により第1半導体層のドーピング濃度に上限
を課し、これにより、第1半導体層から空乏化に
より除去しうる電荷キヤリアの総数を制限する
(珪素および砒化ガリウムの場合約2.5×1012cm-2
こと明らかである。
不都合なことにMESFETの利得はゲートによ
つて除去(空乏化)しうる不純物の総数に関連す
る。このことは次の既知の関係式から明らかであ
る。
gnax=2Zμ/LQ(a) ここにgは相互コンダクタンスであり、Zはチヤ
ネル幅であり、μは移動度であり、Q(a)はチヤネ
ル中の1cm2当りの電荷キヤリアの総数である。従
つてなだれ降服の発生により既知のMESFETの
利得をも制限すること明らかである。
半導体本体部分とその上に設けた金属ゲート電
極との間にシヨツトキバリアが形成されるシヨツ
トキバリア電界効果トランジスタであつて、前記
の半導体本体部分が、前記のゲート電極の下方に
延在して前記のトランジスタのチヤネルの少なく
とも一部を形成する第1導電型の第1半導体層
と、当該第1半導体層および前記のゲート電極間
に位置し前記の第1導電型とは反対の第2導電型
の表面隣接領域とを有し、この表面隣接領域は前
記のシヨツトキバリアの実効高さを高めるもので
あり、しかもこの表面隣接領域は零ゲートバイア
ス状態で電荷キヤリアの空乏化が殆ど完全に達成
される程度に浅くなつているシヨツトキバリア電
界効果トランジスタは特開昭53−105984号公報に
開示されており既知である。この既知の電界効果
トランジスタの相互コンダクタンスは比較的高
い、その理由は、ゲート電極の下方に延在しドー
ピング濃度を比較的高くした表面隣接領域がシヨ
ツトキバリアの実効高さを高めるとともに、この
表面隣接領域は零ゲートバイアス状態で電荷キヤ
リアの空乏化を殆ど完全に達成せしめる程度に薄
肉となつている為である。
しかし、このシヨツトキバリア電界効果トラン
ジスタを適用するある分野では、コンダクタンス
を更に高くした上述した種類の電界効果トランジ
スタを設けることが望まれている。この既知の装
置では、第1半導体層の幅を減少させ、そのドー
ピング濃度を高めることにより相互コンダクタン
スを更に高くすることができる。しかし、このよ
うにドーピング濃度を高くすると装置の動作速度
が遅くなるという欠点が生じる。その理由は、キ
ヤリア濃度が増大すると移動度が減少する為であ
る。この動作速度の減少は特に高周波分野にとつ
て有害となる。
本発明の目的は相互コンダクタンスが高く、し
かも特に高周波に適用するのに適したものとする
ために動作速度を速くしたシヨツトキバリア電界
効果トランジスタを提供せんとするにある。
本発明は、半導体本体部分とその上に設けた金
属ゲート電極との間にシヨツトキバリアが形成さ
れるシヨツトキバリア電界効果トランジスタであ
つて、前記の半導体本体部分が、前記のゲート電
極の下方に延在して前記のトランジスタのチヤネ
ルの少なくとも一部分を形成する第1導電型の第
1半導体層と、当該第1半導体層および前記のゲ
ート電極間に位置し前記の第1導電型とは反対の
第2導電型の表面隣接領域とを有し、この表面隣
接領域は前記のシヨツトキバリアの実効高さを高
めるものであり、しかもこの表面隣接領域は零ゲ
ートバイアス状態で電荷キヤリアの空乏化が殆ん
ど完全に達成される程度に浅くなつているシヨツ
トキバリア電界効果トランジスタにおいて、前記
の第1半導体層のドーピング濃度を比較的高く
し、この第1半導体層を、この第1半導体層の半
導体材料のなだれ降服に対する臨界電界を越える
電界に降服を生じることなく耐えうる程度に薄肉
とし、前記の半導体本体部分が前記の第1半導体
層に隣接する第1導電型の第2半導体層を有し、
この第2半導体層に前記の第1半導体層よりも少
くドーピングし、この第2半導体層も前記のトラ
ンジスタのチヤネルの少くとも一部を形成するよ
うになつていることを特徴とする。
バリアを高める領域を設けることによりゲート
漏洩が無視しうるようになり、第1半導体層を充
分に薄肉にすれば、なだれ降服が生じることなく
この第1半導体層のドーピング濃度を高くするこ
とができる。
実際には、第1半導体層の両端間の電位差を
Eg/q(ここにEgは半導体のエネルギーギヤツプ
であり、qは電荷である)よりも低くした場合に
は、この層中の電荷キヤリアが電子−正孔対を形
成するのに充分なエネルギーがなく、なだれ降服
は生じえない。更に第1半導体層の厚さは小さい
為、イオン化の可能性は極めて少く、これによつ
てもこの層の両端間の電位差は降服を生じること
なくEg/qを越えうるようになる。従つて、こ
の第1半導体層を、可成り多数の電子−正孔対を
生じえない程度に充分小さな電位によつて可成り
空乏化される(電荷が無くなる)程度に薄肉とす
る限り、第1半導体層のドーピング濃度を既知の
MESFETでなだれ降服が生じるドーピング濃度
以上に高めうる。換言すれば、この第1半導体層
は、この層の半導体材料のなだれ降服に対する臨
界電界を越える電界に対して降服が生じることな
く耐えうるようになる。第1半導体層のドーピン
グ濃度を増大せしめうるということは、本発明に
よるMESFETが既知のトランジスタよりも多く
の電荷キヤリアを空にでき(空乏化でき)、従つ
てその利得が可成り増大するということを意味す
る。従つて第1半導体層が耐えうる最大電界は電
界放出処理の開始によつて制限されるようにな
り、すなわち珪素の場合2.5×106Vcm-1、砒化ガ
リウムの場合約1.5×106Vcm-1となり、これは珪
素の場合の臨界電界すなわち4×105Vcm-1より
も高くなる。
本発明によれば、MESFETの本体部分は第1
半導体層に隣接する第1導電型の第2半導体層を
有し、この第2半導体層を前記の第1半導体層よ
りも少くドーピングするようにする。この場合、
第2半導体層によつてもトランジスタのチヤネル
の一部分を形成する。このようにすることによ
り、電荷キヤリアは第1半導体層から第2半導体
層中に“漏出”(spill−over)される傾向にな
る。この第2半導体層中に存在する不純物はわず
かである為、この第2半導体層中の電荷キヤリア
の移動度は比較的高くなる。従つて、この第2半
導体層(“漏出”層)の全効果は、電荷キヤリア
の移動度を増大させて、このような“漏出”層を
有するMESFETが高速度で作動でき、この
MESFETを高周波作動装置分野に更に適したも
のとしうる利点を得ることにある。電子は正孔よ
りも大きな移動度を有する為、またMESFETは
ユニポーラ装置である為、この移動度の増大効果
は第1および第2半導体層をn導電型とした場合
に最適なものとなる。
図面につき本発明を説明する。
図面は線図的なものであり、各部の寸法は実際
のものに比例するものではない。すなわち図面の
ある部分の相対寸法を説明の都合上誇張したり縮
少したりした。また図面を明瞭とする為に半導体
本体部分の種々の部分にハツチを付さなかつた。
第1図は本発明によるMESFETの一例を示す
断面図である。例えばP型単結晶珪素基板を有し
その固有抵抗を例えば20Ω−cmとした半導体本体
部分1内には第1のn++層2が設けられる。ゲー
ト電極6の下方で延在するこの層2の部分の厚さ
は約10-5cmよりも薄くして、適度にドーピングさ
れた珪素基板(バルク)におけるなだれ降服の為
の臨界電界付近の4×105Vcm-1を越える電界に
耐えうるようにする必要がある。ゲート電極6の
下方の部分で例えば1.8×10-6cmの厚さおよび8
×1018ドナー原子cm-3のドーピング濃度を有する
ものとすることができる層2はn+型のソース領
域4およびドレイン領域5内に延在させる。これ
ら領域4および5は半導体本体部分の表面3まで
延在させる。
厚さおよびドーピング濃度を上述した値にする
と、層2が2.5Vで空乏化され、降服が生じるこ
となく約2.2×106Vcm-1の電界に耐えうる。
シヨツトキバリアは本体部分1と例えばモリブ
デンから造ることのできる金属ゲート電極6との
間の表面3に形成される。ゲート電極6と層2と
の間には表面3に隣接するP++領域7を設け、こ
の領域7をゲート電極6の全面積に亘つて延在さ
せる。本例では、領域7を横方向でゲート電極を
越えてソースおよびドレイン領域4および5内に
延在(延長)させる。従つてトランジスタの作動
中、すなわちソースおよびドレイン領域間に電圧
が印加され且つゲート電極6に適当なバイアス電
圧が印加されると、領域7の延長部分はゲート電
極6の付近での半導体本体部分1の表面における
電界を減少させる作用をする。これと同じ目的を
第1図のMESFETと相違させて達成する為には、
領域7の延長部分をゲート電極6のドレイン側に
のみ存在させることができる。領域7は例えば3
×10-7cmの厚さとすることができる。シヨツトキ
バリアの実効高さを適当に高める為に領域7のド
ーピング濃度を例えば3×1019アクセプタcm-3
する。このドーピング濃度および厚さとすること
により領域7はゲートバイアスが零の状態で殆ん
ど空乏化される(電荷キヤリアが存在しなくな
る)。
第1層2に対する最小厚さはバリアを通る量子
力学的トンネル効果により決定される。この場
合、n++層2とp++層7との合計の厚さを、珪素
の場合約3nmで砒化ガリウムの場合約5nmであ
る実効トンネル距離αよりも厚くする必要があ
る。
第1層2の最大厚さtnは、Eg/qを越えては
ならない電圧(V+VB)で、すなわち約1ボル
トの最大電圧V+VB(ここにVは外部印加電圧、
VBはシヨツトキバリアの拡散電圧である)で第
1層2を空乏化する能力により決定される。1.6
×1012電荷/cm2の空乏化を行なう場合、約2.5×
105ボルト/cmの最大電界が得られる。この値よ
りも小さな空乏化を行なう場合には、通常の
MESFET以上の利点を得ることができない。従
つて、 NDtn>1.6×1012 とする必要がある。ここにtnはcmで表わした厚さ
である。また、第1層2の厚さt(cm)は t=(2εε0(V+VB)/qND1/2 である為、V+VB1ボルトである場合、 qNDtn=(2εε0qND1/2=1.6・1012q となり、ここでq=1.6・10-19クーロンおよびε0
=8.854×10-14フアラツドcm-1とすると、珪素
(ε=11.8)に対し、tn=81.6nmが得られる。し
かし実際には、より多くの電荷を空乏化する為に
tを上記の値よりも小さくするのが望ましいこと
勿論である。従つて、第1層2の厚さの有効な範
囲は 5nmt50nm とするのが好ましいということを実験により確か
めた。
アルミニウムから造ることのできるソース電極
8およびドレイン電極9をソース領域4およびド
レイン領域5にそれぞれ接触させる。これら電極
8および9はゲート電極6上に設けた絶縁層10
によりこのゲート電極から絶縁するとともに絶縁
層11により珪素本体部分の残部から絶縁する。
層10および11は例えば酸化珪素とすることが
できる。第1n++層2には第2n-型半導体層13を
隣接させる。この層13はn-層であり、層2よ
りもわずかにドーピングされている。層13のド
ーピング濃度は代表的に5×1014ドナーcm-3とす
る。層13の厚さはこの層中での電子の平均自由
行程よりも厚くする必要がある。上述したドーピ
ング濃度ではこの電子の平均自由行程は約5×
10-6cmであり、従つて層13の厚さは10-5cmとす
ることができる。従つて層13中の電子の移動度
は層2中の電子の移動度が100cm2V-1s-1であるの
に対して約1400cm2V-1s-1となる。従つて電子の
全体の移動度は前述したように増大し、従つてこ
のMESFETは特に高周波作動に対して適したも
のとなる。
ソース領域4およびドレイン領域5間に電圧が
印加され、ゲート電極6に適当な電圧が印加され
ると、ソースおよびドレイン間の電流の流れがゲ
ート電圧により制御される。電流の流れはトラン
ジスタのチヤネル中に生じる。上述した例では、
ゲート電極6の下方で延在する層2の部分がトラ
ンジスタのチヤネルの一部を構成し、チヤネルの
残存部分はn-層13により構成される。作動中
ゲート上での逆バイアスの大きさが増大される
と、シヨツトキバリアと関連する空乏層が層2内
に更に延在し、最終的に層2を通つてn-層13
内に延在する。空乏層が層13を完全に貫通する
と、ソ−スおよびドレイン間の電流の流れが阻止
される為、トランジスタがスイツチ・オフする。
従つて上述したMESFETはデイプリーシヨンモ
ードで作動する。
第1図にMESFETを製造する方法を以下に第
2および3図につき説明する。
出発材料は例えば20Ω-cmの固有抵抗を有する
p型珪素半導体本体部分1とする。この本体部分
1の表面3上に通常のようにして酸化珪素層11
を設け、通常の写真食刻技術を用いてこの酸化珪
素中に総12を形成する(第2図参照)。その後
にイオン注入を用いて層13および2および領域
7を形成する。これらのイオン注入工程中酸化珪
素層11はマスクとして作用する。これらのイオ
ン注入に対しては次の条件を用いることができ
る。まず最初に層13に対しては20KeVで1010
cm-2のドーズを行なつて砒素イオンを注入するこ
とができる。このイオン注入は例えば1100℃の温
度で加熱することにより1.21×10-5cmの深さに行
なうことができる。次の工程は6KeVで1.4×1013
cm-2のドーズを行なつて層2を形成するイオン注
入である。次に工程は0.5KeVで9×1012cm-2
ドーズを行なつて硼素イオンを行なう工程であ
る。これにより領域7を形成する。第2図におけ
る矢印は種々のイオン注入を示す。これにより得
られた構造のものを700℃で15分間アニーリング
処理することができる。その後通常のようにして
モリブデンゲート電極6を形成し、次にこの電極
に表面安定化層、例えば酸化物層10を被覆する
(第3図参照)。次の工程は25KeVで5×1015cm-2
のドーズを行なうことにより燐イオンを注入して
ソース領域4およびドレイン領域5を形成する工
程である。第3図における矢印もイオン注入を示
す。次にこれにより得られた構造のものに700℃
で15分間アニーリングすることができる。図示の
例ではソース領域4およびドレイン領域5をn-
層13よりも深く半導体本体部分1内に延在させ
る。
次に周知の方法を用いてアルミニウムより成る
ソース電極8およびドレイン電極9を設けること
により第1図に示すMESFETを完成させる。
上述した方法の変形例として、p++イオン注入
を、最終的なP++領域7が形成されるべき領域に
のみ制限することができる。このことはソース領
域4およびドレイン領域5を形成すべき本体部分
1の領域をマスクすることにより行ないうること
明らかである。この場合には、ソース領域4およ
びドレイン領域5は既に表面5まで延在している
為、追加のイオン注入工程を行なう必要がない。
第4図は第1図のMESFETの変形例を示す。
この場合ゲート電極付近における表面電界減少効
果が更に高まる。その理由は、層2が横方向でゲ
ート電極6の縁部40で終端している為である。
この縁部40はドレイン5に最も近い電極6の縁
部である。電極6のソース側では層2が電極6の
縁部を越えてソース領域4内に延在している。こ
の構成によれば降服を生じることなくドレインに
高電圧を印加することができる。第4図の
MESFETを製造するには前述した方法を以下の
ように変更する。n-層13を形成した後領域7
をイオン注入により形成する。次に、層13およ
び領域7を画成するのに用いた場合よりも狭い窓
を有するイオン注入マスクを表面3上に設け、前
述したようにイオン注入を行ない、層2を形成す
る。同じこのマスクをゲート電極6の、形成中そ
のままに維持して層2の縁部とこの電極の縁部4
0を位置合わせすることができる。
本発明による他のMESFETを第5図に示す。
本例では半導体本体部分51を砒化ガリウムとす
る。このMESFETは、例えば半絶縁性の砒化ガ
リウム基板50を有する半導体本体部分51内に
設けられた砒化ガリウムの第1n++層52を有す
る。層52の厚さは約10-5cmよりも薄くして、適
度にドーピングされた砒化ガリウムのなだれ降服
に対する臨界電界に近い4×105Vcm-1を越える
電界に耐えるようにする必要がある。1018ドナー
原子cm-3のドーピング濃度および3.8×10-6cmの
厚さとすることのできる層52はn-型のソース
領域54およびドレイン領域55を有する。厚さ
およびドーピング濃度を上述した値にすることに
より、層52は降服を生じることなく約6.5×
105Vcm-1の電界に耐えうる。また厚さおよびド
ーピング濃度を上述した値にすることにより層5
2は熱平衡状態およびゲートバイアス零状態で殆
んど空乏化される(電荷キヤリアが無くなる)。
従つてこのMESFETはエンハンスメントモード
で作動する。
シヨツトキバリアは半導体本体部分52と、例
えばアルミニウムから造ることのできる金属主体
の電極56との間で表面53に形成される。ゲー
ト電極56と層52との間には表面53に隣接す
るp++領域57を存在させ、この領域を電極56
の領域を越えてソース領域54およびドレイン領
域55内に延在(延長)させる。前述した例のよ
うに領域57の延長部は電極56のドレイン側に
のみ存在させることができる。領域57は例えば
5×10-7cmの厚さおよび7×1018アクセプタcm-3
のドーピング濃度とすることができる。このドー
ピング濃度および厚さにすることにより、領域7
はゲートバイアス零状態で殆んど空乏化される
(電荷キヤリアが無くなる)。
n++層52には第2n-型層63を隣接させる。
代表的にはこの層63のドーピング濃度を5×
1014ドナーcm-3とし、その厚さは例えば10-5cmと
する。本例の場合も層63は前述したように
MESFET内の電子の移動度を増大させ、これに
より装置が作動しうる速度を高めることができ
る。
すべてが砒化ガリウムである層52および63
はモレキユラビームエピタキシ(MBE)の既知
の技術を用いて半絶縁性の砒化ガリウム基板上に
成長させることができる。ソース領域54および
ドレイン領域55はイオン注入により形成でき、
分離領域64はプロトンボンバードメントを用い
て形成しうる。これらの技術の詳細は当業者にと
つて周知である。第5図の装置はゲート電極56
とソース電極58およびドレイン電極59とを設
けることにより完成される。ソースおよびドレイ
ン電極はニツケル−金−ゲルマニウムの合金から
造ることもできる。これらの電極を設けるには通
常のいかなる技術をも用いることができる。
本発明は上述した例のみに限定されず、種々の
変更を加えうること勿論である。例えば前述した
例における表面電界減少手段の他の例として、酸
化物層のような表面安定化層を少くともゲート電
極の付近で半導体本体部分の表面上に設けること
ができる。更に第1半導体層の材料を第2半導体
層の材料と異ならせることができ、基板も他の材
料とすることができる。また珪素および砒化ガリ
ウム以外の半導体材料を用いうること明らかであ
る。また、MESFETの種々の部分をすべて前述
した例とは逆の導電型とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるシヨツトキバリア電界効
果トランジスタの一例を示す断面図、第2および
第3図は第1図のトランジスタの製造中の異なる
工程を示す断面図、第4図は第1図のトランジス
タの変形例を示す断面図、第5図は本発明による
シヨツトキバリア電界効果トランジスタの他の例
を示す断面図である。 1,51……半導体本体部分、2,52……第
1n++層、3……1の表面、4,54……ソース
領域、5,55……ドレイン領域、6,56……
ゲート電極、7,57……p++領域、8,58…
…ソース電極、9,59……ドレイン電極、1
0,11……絶縁層、12……窓、13,63…
…第2n-型半導体層、50……基板、53……5
1の表面、64……分離領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体本体部分とその上に設けた金属ゲート
    電極との間にシヨツトキバリアが形成されるシヨ
    ツトキバリア電界効果トランジスタであつて、前
    記の半導体本体部分が、前記のゲート電極の下方
    に延在して前記のトランジスタのチヤネルの少な
    くとも一部分を形成する第1導電型の第1半導体
    層と、当該第1半導体層および前記のゲート電極
    間に位置し前記の第1導電型とは反対の第2導電
    型の表面隣接領域とを有し、この表面隣接領域は
    前記のシヨツトキバリアの実効高さを高めるもの
    であり、しかもこの表面隣接領域は零ゲートバイ
    アス状態で電荷キヤリアの空乏化が殆ど完全に達
    成される程度に浅くなつているシヨツトキバリア
    電界効果トランジスタにおいて、前記の第1半導
    体層のドーピング濃度を比較的高くし、この第1
    半導体層を、この第1半導体層の半導体材料のな
    だれ降服に対する臨界電界を越える電解に降服を
    生じることなく耐えうる程度に薄肉とし、前記の
    半導体本体部分が前記の第1半導体層に隣接する
    第1導電型の第2半導体層を有し、この第2半導
    体層に前記の第1半導体層よりも少くドーピング
    し、この第2半導体層も前記のトランジスタのチ
    ヤネルの少くとも一部を形成するようになつてい
    ることを特徴とするシヨツトキバリア電界効果ト
    ランジスタ。 2 特許請求の範囲第1項に記載のシヨツトキバ
    リア電界効果トランジスタにおいて、前記の第2
    半導体層の厚さが前記の第2半導体層中の多数電
    荷キヤリアに対する平均自由行程を越えるように
    したことを特徴とするシヨツトキバリア電界効果
    トランジスタ。 3 特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    シヨツトキバリア電界効果トランジスタにおい
    て、前記の第2半導体層の半導体材料を第1半導
    体層の半導体材料と同じにしたことを特徴とする
    シヨツトキバリア電界効果トランジスタ。 4 特許請求の範囲第3項に記載のシヨツトキバ
    リア電界効果トランジスタにおいて、前記第2半
    導体層を前記の第1および第2半導体層の半導体
    材料と同じ半導体材料の基板上に設けたことを特
    徴とするシヨツトキバリア電界効果トランジス
    タ。 5 特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれか一
    項に記載のシヨツトキバリア電界効果トランジス
    タにおいて、前記の第1導電型をn導電型とした
    ことを特徴とするシヨツトキバリア電界効果トラ
    ンジスタ。 6 特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一
    項に記載のシヨツトキバリア電界効果トランジス
    タにおいて、前記の第1半導体層の半導体材料を
    珪素としたことを特徴とするシヨツトキバリア電
    界効果トランジスタ。 7 特許請求の範囲第6項に記載のシヨツトキバ
    リア電界効果トランジスタにおいて、前記の第1
    半導体層のうち前記のゲート電極の下方に延在す
    る部分が2.5×10-6cmよりも薄い厚さおよび2×
    1018原子cm-3よりも多いドーピング濃度を有する
    ようにしたことを特徴とするシヨツトキバリア電
    界効果トランジスタ。 8 特許請求の範囲第6項または第7項に記載の
    シヨツトキバリア電界効果トランジスタにおい
    て、前記の第2半導体層のドーピング濃度を1015
    原子cm-3よりも少くしたことを特徴とするシヨツ
    トキバリア電界効果トランジスタ。 9 特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一
    項に記載のシヨツトキバリア電界効果トランジス
    タにおいて、前記の第1半導体材料を砒化ガリウ
    ムとしたことを特徴とするシヨツトキバリア電界
    効果トランジスタ。 10 特許請求の範囲第9項に記載のシヨツトキ
    バリア電界効果トランジスタにおいて、前記の第
    1半導体層のうち前記のゲート電極の下方に延在
    する部分が5×10-6cmよりも薄い厚さおよび5×
    1017原子cm-3よりも多いドーピング濃度を有する
    ようにしたことを特徴とするシヨツトキバリア電
    界効果トランジスタ。 11 特許請求の範囲第9項または第10項に記
    載のシヨツトキバリア電界効果トランジスタにお
    いて、前記の第2半導体層のドーピング濃度を
    1015原子cm-3よりも少くしたことを特徴とするシ
    ヨツトキバリア電界効果トランジスタ。 12 特許請求の範囲第1項〜第11項のいずれ
    か一項に記載のシヨツトキバリア電界効果トラン
    ジスタにおいて、前記の第1半導体層の厚さを
    5nmおよび50nm間にしたことを特徴とするシヨ
    ツトキバリア電界効果トランジスタ。
JP56204550A 1980-12-19 1981-12-19 Schottky barrier field effect transistor Granted JPS57128980A (en)

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