JPH02237040A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02237040A
JPH02237040A JP5693989A JP5693989A JPH02237040A JP H02237040 A JPH02237040 A JP H02237040A JP 5693989 A JP5693989 A JP 5693989A JP 5693989 A JP5693989 A JP 5693989A JP H02237040 A JPH02237040 A JP H02237040A
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JP
Japan
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layer
recess groove
electrode
voltage
semiconductor layer
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Application number
JP5693989A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Hasegawa
裕一 長谷川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to realize an increase in the output of a semiconductor device by a method wherein the device is provided with a first recessed grooved with a gate electrode and a second recessed groove provided in a semiconductor layer between the first recessed groove and a drain electrode. CONSTITUTION:A recessed groove 10a having a gate electrode 11 is formed in a semiconductor layer 3 between a source electrode 8 and a drain electrode 9 like a conventional one. Moreover, one piece of a recessed groove 10b is provided in the layer 3 between the groove 10a having the electrode 11 and the electrode 9 to constitute a semiconductor device. Thereby, a large current can flow on the condition of a gate voltage VG<0 like (x) and moreover, a high breakdown voltage can be attained on the condition of a gate voltage VG<0 like that, a load line can be made longer than a conventional one like F f and a high output can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 リセス溝を有する半導体装置に関し、 ゲート電圧v.〉0での大電流化を行うことができ、か
つゲート電圧v.〈0での高プレークダウン電圧化を行
うことができ、高出力化を実現することができる半導体
装置を提供することを目的とし、 ソース電極とドレイン電極間の半導体層にリセス溝を有
し、該リセス溝内にゲート電極を有する構造の半導体装
置において、ゲート電極が設けられた第1のリセス溝と
、該第1のリセス溝とドレイン電掻間の半導体層に設け
られた第2のリセス溝とを有するように構成する. 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に係り、詳しくは特に、高出力化
を実現することができる半導体装置に関する. 近年、GH.オーダのマイクロ波通信用デバイスとして
は、GaAs等の化合物半導体を用い、ソース電極とド
レイン電極間に形成されたリセス溝内にゲート電極を有
する構造のMES  FET等の半導体装置が注目され
るようになってきている。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a semiconductor device having a recess groove, a gate voltage v. >0, a large current can be achieved, and the gate voltage v. The purpose of the present invention is to provide a semiconductor device that can achieve high breakdown voltage at <0 and achieve high output, and has a recess groove in the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode. In a semiconductor device having a structure in which a gate electrode is provided in the recess groove, a first recess groove in which a gate electrode is provided, and a second recess provided in a semiconductor layer between the first recess groove and a drain electrode. It is configured to have a groove. [Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device that can achieve high output. In recent years, GH. Semiconductor devices such as MES FETs, which use compound semiconductors such as GaAs and have a gate electrode in a recess groove formed between a source electrode and a drain electrode, are attracting attention as custom-order microwave communication devices. It has become to.

(従来の技術) 第4図及び第5図は従来の半導体装置を説明する図であ
り、第4図は従来例の構造を示す断面図、第5図は従来
例のドレイン電圧(Vos)とドレイン電流(I0)と
の関係を示す図である。図示例の半導体装置はGaAs
  −FETに適用する場合である。
(Prior Art) FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a conventional semiconductor device. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the conventional example, and FIG. 5 is a diagram showing the drain voltage (Vos) and FIG. 3 is a diagram showing the relationship with drain current (I0). The illustrated semiconductor device is made of GaAs.
- This is the case when applied to FET.

これらの図において、31は例えば半絶縁性GaAsか
らなる基板、32は例えばi−GaAsからなるバッフ
ァ層、33は例えばn−GaAsからなる半導体層、3
4はリセス溝、35は例えばAuGe/ N i / 
A u層からなるソース電極、36は例えばA u G
 e / N i / A u層からなるドレイン電極
、37は例えばA2からなるゲート電極、38は例えば
Si.N.からなるパッシベーション膜である。
In these figures, 31 is a substrate made of semi-insulating GaAs, 32 is a buffer layer made of i-GaAs, 33 is a semiconductor layer made of n-GaAs, etc.
4 is a recess groove, 35 is, for example, AuGe/N i /
The source electrode 36 is made of an A u layer, for example, an A u G layer.
A drain electrode made of e/Ni/Au layers, 37 a gate electrode made of A2, for example, and 38 made of Si. N. It is a passivation film consisting of.

上記従来の半導体装置ではソース電極35とドレ゛イン
電極36間に流れる電流量の調節を、ゲート電極37下
の半導体層33に生じる空乏層の厚みをゲート電極37
に印加する電圧を調整することで適宜調節して行ってい
る。ここではソース電極35とドレイン電極36間の半
導体層33に形成されたリセス溝34内にゲート電極3
7が形成されている。ここでのリセス溝″34は主とし
て2つの機能を有しており、具体的には、半導体層33
とゲート電極37間のショソトキー接合面S部をGaA
sからなる半導体層33表面(T部)から遠ざけて表面
単位(これによって半導体層33表面に空乏層が生じる
)の影響を少なくするという機能と、ショットキーメタ
ルのゲート電極37近傍での異常な電界集中を制御する
という機能との2つの機能を有する。なお、ここでの空
乏層は半導体N33とゲート電極37間にのみ生じるの
ではなく、半導体層33表面にまで伸びて生じている。
In the conventional semiconductor device described above, the amount of current flowing between the source electrode 35 and the drain electrode 36 is adjusted by adjusting the thickness of the depletion layer generated in the semiconductor layer 33 under the gate electrode 37.
The voltage is adjusted as appropriate by adjusting the voltage applied to the voltage. Here, the gate electrode 3 is located in the recess groove 34 formed in the semiconductor layer 33 between the source electrode 35 and the drain electrode 36.
7 is formed. The recess groove ″34 here mainly has two functions, specifically, the recess groove ″34 has two functions.
The S portion of the Shosotky junction surface between the gate electrode 37 and the
The function is to reduce the influence of the surface unit (this creates a depletion layer on the surface of the semiconductor layer 33) by moving it away from the surface (T part) of the semiconductor layer 33 made of s, and to prevent abnormalities near the gate electrode 37 of the Schottky metal. It has two functions: one to control electric field concentration. Note that the depletion layer here does not occur only between the semiconductor N33 and the gate electrode 37, but extends to the surface of the semiconductor layer 33.

したがって、動作特性を良好にするためには半導体層3
3とゲート電極37間のショットキー接合面を半導体層
33表面に生じている空乏層からできるだけ遠ざけたい
のである。リセス溝34の効果は第4図に示すように、
主にリセス溝34の深さt,とリセス溝34底面端から
ゲート電極37底面端までの距離L,Iによって決まり
、特にL.が重要である。このLRは通常0.4〜0.
7μmである。高出力FETを構成する場合、第5図に
示すように、大電流、高ブレークダウン電圧動作を有す
る。ここでL,tが小さい場合は、リセス溝34内の表
面準位の影響が小さく、ゲート電圧v,〉0でのドレイ
ン電流■。,がA1の如く大電流まで伸びるが、一方シ
ョットキーの逆方向耐圧が小さくなってしまい、ゲート
電圧vr.<0でのプレークダウンのドレイン電圧V0
,がA2の如く小さくなる。なお、ここではゲート電圧
vG〉0でゲート電極37に印加する電圧を太き《して
いくとゲート電極37下の半導体層33内に生じる空乏
層は小さくなる傾向にあり、ゲート電圧V,く0では大
きくなる傾向にある。また、LRが大きい場合は、ショ
ットキー逆方向耐圧が大きくなり、ゲート電圧VG<O
でのブレークダウンのドレイン電圧VOSが82の如く
大きくなるがリセス溝34内の表面準位の影響が大きく
なり、ゲート電圧vG>Oでのドレイン電流■。,の伸
びがB1の如く小さくなる。
Therefore, in order to improve the operating characteristics, it is necessary to
It is desirable to keep the Schottky junction between the semiconductor layer 33 and the gate electrode 37 as far away as possible from the depletion layer formed on the surface of the semiconductor layer 33. The effect of the recess groove 34 is as shown in FIG.
It is mainly determined by the depth t of the recess groove 34 and the distances L and I from the bottom end of the recess groove 34 to the bottom end of the gate electrode 37, especially L. is important. This LR is usually 0.4 to 0.
It is 7 μm. When configuring a high output FET, as shown in FIG. 5, it has high current and high breakdown voltage operation. Here, when L and t are small, the influence of the surface states in the recess groove 34 is small, and the drain current at the gate voltage v,>0. , extends to a large current like A1, but on the other hand, the reverse breakdown voltage of the Schottky becomes small, and the gate voltage vr. Drain voltage V0 of breakdown at <0
, becomes small like A2. Note that as the voltage applied to the gate electrode 37 is increased with the gate voltage vG>0, the depletion layer generated in the semiconductor layer 33 under the gate electrode 37 tends to become smaller, and the gate voltage V, At 0, it tends to be large. Also, when LR is large, the Schottky reverse breakdown voltage becomes large, and the gate voltage VG<O
Although the drain voltage VOS of the breakdown at 82 becomes large, the influence of the surface level in the recess groove 34 becomes large, and the drain current 2 when the gate voltage vG>O. , becomes small as B1.

なお、第5図において、Cはv,=0での■D3一V0
特性である。
In addition, in Fig. 5, C is ■D3-V0 at v,=0
It is a characteristic.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

したがって、このような従来の半導体装置にあっては、
L.がおのずと決まってしまい、第5図に示す負荷線を
長くすることができず高出力化の限界に達しており、具
体的にはA1の如くゲート電圧v,〉0での大電流化及
びB2の如くゲート電圧VG<0での高ブレークダウン
電圧化を同時に行うことができないという問題があった
Therefore, in such conventional semiconductor devices,
L. is determined automatically, and the load line shown in Fig. 5 cannot be lengthened, reaching the limit of increasing the output. Specifically, when increasing the current at the gate voltage v,〉0 as shown in A1, and B2 There is a problem in that it is not possible to increase the breakdown voltage at the same time when the gate voltage VG<0 as shown in FIG.

ここでゲート電圧v6〉0で理想的なドレイン電流■。Here, when the gate voltage v6>0, the ideal drain current ■.

,としては、理想的にはゲート電極37下の半導体層3
3の厚み分に相当する電流を流したいのであるが、ゲー
ト電圧V.をプラス方向にいくら振っても半導体層33
表面に生じている空乏層が小さくならないため大電流化
を行えなくなってしまうのである。そして、たとえ第5
図に示すA1の如<ve>oで大電流化を行ってもVG
〈0においてB2でブレークダウンさせたいところがA
2でブレークダウンしてしまうのである.そこで本発明
は、ゲート電圧V,>Qでの大電流化を行うことができ
、かつゲート電圧v.<0での高プレークダウン電圧化
を行うことができ、高出力化を実現することができる半
導体装置を提供することを目的としている。
, ideally the semiconductor layer 3 under the gate electrode 37
We want to flow a current equivalent to the thickness of V.3, but the gate voltage V. No matter how much you swing in the positive direction, the semiconductor layer 33
Since the depletion layer formed on the surface does not become smaller, it becomes impossible to increase the current. And even if the fifth
Even if a large current is applied with <ve>o as shown in A1 shown in the figure, VG
<At 0, the part you want to break down with B2 is A
It breaks down at 2. Therefore, the present invention is capable of increasing the current when the gate voltage V,>Q, and when the gate voltage V. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can achieve a high breakdown voltage at <0 and can achieve high output.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による半導体装置は上記目的達成のため、ソース
電極とドレイン電極間の半導体層にリセス溝を有し、該
リセス溝内にゲート電極を有する構造の半導体装置にお
いて、ゲート電極が設けられた第1のリセス溝と、該第
1のリセス溝とドレイン電極間の半導体層に設けられた
第2のリセス溝とを有するものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention has a recess groove in a semiconductor layer between a source electrode and a drain electrode, and a gate electrode in the recess groove. The semiconductor device has one recess groove and a second recess groove provided in the semiconductor layer between the first recess groove and the drain electrode.

〔作用〕[Effect]

本発明は、ソース電極とドレイン電極間の半導体層に形
成されたゲート電極が設けられた第1のリセス溝と、第
1のリセス溝とドレイン電極間の半導体層に設けられた
第2のリセス溝とを有するように構成される. したがって、第2図に示すように、Xの如くゲ−ト電圧
■,〉0での大電流化を行うことができるようになり、
かつyの如くゲート電圧vG>Qでの高ブレークダウン
電圧化を行うことができるようになり、負荷線をF−f
というように従来のものより長《することができるよう
になり、高出力化を実現することができるようになる。
The present invention provides a first recess groove provided with a gate electrode formed in a semiconductor layer between a source electrode and a drain electrode, and a second recess provided in a semiconductor layer between the first recess groove and the drain electrode. It is configured to have a groove. Therefore, as shown in Fig. 2, it is now possible to increase the current at the gate voltage 〉0, as indicated by X.
In addition, it is now possible to achieve a high breakdown voltage when the gate voltage vG>Q as shown in y, and the load line can be changed to F-f.
In this way, it is now possible to make it longer than the conventional one, making it possible to achieve higher output.

〔実施例〕〔Example〕

第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
説明する図であり、第1図は一実施例の構造を示す断面
図、第2図は一実施例の効果を説明する図、第3図(a
)〜(k)は一実施例の製造工程を説明する図である。
1 to 3 are diagrams explaining one embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one embodiment, and FIG. 2 is a diagram explaining the effects of one embodiment. Figure 3 (a
) to (k) are diagrams illustrating the manufacturing process of one embodiment.

これらの図において、lは例えば半絶縁性GaAsから
なる基板、2は例えばi−GaAsからなるバッファ層
、3は例えばn−GaAsからなる半導体層、.4a、
4b,4cは例えばSiOzからなる絶縁膜、5a,5
bは例えばレジストからなるマスク層、6a,6b,6
c,5d,6e,6fは開口部、7aは例えばAuGe
層/Ni層/ A u @の3Nからなる金属層、7b
は例えばWSi層/Ti層/ A u層の3層からなる
金属層、7cは例えばAu等の鍍金からなる金属層、8
はソース電極、9はドレイン電極で、ソース電極8及び
ドレイン電極9は金属層7aからなっている。
In these figures, l is a substrate made of, for example, semi-insulating GaAs, 2 is a buffer layer made of, for example, i-GaAs, 3 is a semiconductor layer made of, for example, n-GaAs, . 4a,
4b, 4c are insulating films made of, for example, SiOz, 5a, 5
b is a mask layer made of resist, for example, 6a, 6b, 6
c, 5d, 6e, and 6f are openings, and 7a is, for example, AuGe.
Layer/Ni layer/Metal layer made of 3N of A u @, 7b
7c is a metal layer made of, for example, three layers of WSi layer/Ti layer/Au layer, 7c is a metal layer made of plating such as Au, and 8
9 is a source electrode, 9 is a drain electrode, and the source electrode 8 and the drain electrode 9 are made of a metal layer 7a.

10a,10bはリセス溝で、リセス溝10aが本発明
に係る第1のリセス溝に該当し、リセス溝10bが本発
明に係る第2のリセス溝に該当する。11はゲート電極
で、金属層7b、7Cからな,っている。
10a and 10b are recess grooves, and the recess groove 10a corresponds to a first recess groove according to the present invention, and the recess groove 10b corresponds to a second recess groove according to the present invention. Reference numeral 11 denotes a gate electrode, which is made up of metal layers 7b and 7C.

12は例えばS i x N4からなるパッシベーショ
ン膜である. なお、ここでは第1図に示すように、ゲート電極l1底
面端からリセス溝10a底面端までの距離L1を例えば
0.1〜0.3μm程度にして形成し、リセス溝10b
底面幅L■を例えば0.1〜3μm程度にして形成して
いる*LIIとしては従来のし,Iよりも小さい方が好
ましい. 次に、その製造工程について説明する.まず、第3図(
a)に示すように、例えばvPE (Vapour P
hase Epitaxy)法により半絶縁性GaAs
基板l上にi−GaAs及びn−GaAsを順次エビタ
キシャル成長してi−GaAsバソファ層2及びn−G
aAs半導体層3を形成し、例えばCVD法により半導
体N3上にSin.を堆積して絶縁膜4aを形成した後
、レジストを絶縁膜4a上に塗布し、このレジストをバ
ターニングしてソース・ドレイン電極形成用のマスク層
5aを形成する。この時、開口部6aが形成される。
12 is a passivation film made of Si x N4, for example. Here, as shown in FIG. 1, the distance L1 from the bottom end of the gate electrode l1 to the bottom end of the recess groove 10a is set to about 0.1 to 0.3 μm, and the recess groove 10b
*LII is formed with a bottom width L of about 0.1 to 3 μm, for example, and is preferably smaller than I. Next, we will explain the manufacturing process. First, Figure 3 (
As shown in a), for example, vPE (Vapour P
Semi-insulating GaAs
i-GaAs and n-GaAs are sequentially grown epitaxially on the substrate l to form the i-GaAs bathophore layer 2 and the n-GaAs
An aAs semiconductor layer 3 is formed, and a Sin. After forming the insulating film 4a by depositing resist, a resist is applied on the insulating film 4a, and this resist is patterned to form a mask layer 5a for forming source/drain electrodes. At this time, an opening 6a is formed.

次に、第3図(b)に示すように、例えばH F液とN
HFS液の混合溶液(HF : NHI’l =1:1
0)によるウェットエッチングによりマスクN5aをマ
スクとして開口部6a内の絶縁膜4aを選択的にエッチ
ングして半導体層3を露出させた後、全面に金属層7a
を形成する。金属N 7 aは具体的には、例えば藩着
法により層厚が例えば400人のAuGe層、層厚が例
えば100人のNi層及び層厚が例えば1500人のA
uNを順次形成した3層のAuGe層/ N i Ji
 / A u II3からなっている。
Next, as shown in FIG. 3(b), for example, HF solution and N
Mixed solution of HFS liquid (HF: NHI'l = 1:1
After selectively etching the insulating film 4a in the opening 6a using the mask N5a as a mask to expose the semiconductor layer 3 by wet etching according to No. 0), a metal layer 7a is formed on the entire surface.
form. Specifically, the metal N 7 a is formed by, for example, an AuGe layer having a layer thickness of, for example, 400 mm, a Ni layer having a layer thickness of, for example, 100 mm, and an A layer having a layer thickness of, for example, 1500 mm.
Three AuGe layers with sequential formation of uN/N i Ji
/ A u II3.

次に、第3図(C)に示すように、リフトオフ?により
マスクN5aを除去してソース電極8及びドレイン電極
9を形成する。この時、マスク層5a上の金属15 7
 aも除去される。次いで、例えばHF液とNHF,液
の混合溶液(HF:NHF3= 1 : 10)による
ウェットエッチングにより絶縁#4aを除去した後、例
えば450℃の熱処理をしてソース電極8及びドレイン
電極9のオーミックコンタクト化を行う。次いで、例え
ばCVD法によりソース電極8及びドレイン電極9を覆
うようにSiO■を堆積して膜厚が3000人の絶縁膜
4bを形成した後、レジストを絶縁膜4b上に塗布し、
このレジストを例えばEB露光でパターニングしてリセ
ス溝形成用のマスクjW5bを形成する。この時、幅が
例えば0.9μmの開口部6b及び幅が例えば0.3μ
mの開口部6cが形成される。
Next, as shown in FIG. 3(C), lift off? By removing the mask N5a, a source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed. At this time, the metal 15 7 on the mask layer 5a
a is also removed. Next, the insulation #4a is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of HF solution and NHF solution (HF:NHF3=1:10), and then heat treatment is performed at, for example, 450° C. to make the source electrode 8 and the drain electrode 9 ohmic. Make contact. Next, after depositing SiO2 to cover the source electrode 8 and drain electrode 9 by, for example, the CVD method to form an insulating film 4b with a thickness of 3000, a resist is applied on the insulating film 4b.
This resist is patterned by, for example, EB exposure to form a mask jW5b for forming a recess groove. At this time, the opening 6b has a width of, for example, 0.9 μm, and the width of the opening 6b has a width of, for example, 0.3 μm.
m openings 6c are formed.

次に、第3図(d)に示すように、例えばCF.ガスと
CHF3ガスの混合ガスによるRIE法によりマスク層
5bをマスクとして開口部6b、6C内の絶縁膜4bを
選択的にエソチングして半導体層3を露出させる。この
時、リセス溝形成用の?口部6d、6eが形成される。
Next, as shown in FIG. 3(d), for example, CF. Using the mask layer 5b as a mask, the insulating film 4b in the openings 6b and 6C is selectively etched by RIE using a mixed gas of gas and CHF3 gas to expose the semiconductor layer 3. At this time, for recess groove formation? Mouth portions 6d and 6e are formed.

次に、第3図(e)に示すように、例えばH20■液と
HF液と■120液の混合溶液によるウェットエソチン
グによりマスク層5b及び絶縁膜4bをマスクとして開
口部6d、6e内の半導体層3を選択的にエッチングし
てリセス溝10a,10bを形成する。次いで、マスク
N5bを除去する。
Next, as shown in FIG. 3(e), wet etching is performed using a mixed solution of, for example, H20 solution, HF solution, and Semiconductor layer 3 is selectively etched to form recess grooves 10a and 10b. Then, mask N5b is removed.

次に、第3図(f)に示すように、例えばCvD法によ
り全面にSin.を堆積して膜厚が3000人の絶縁膜
4Cを形成する。
Next, as shown in FIG. 3(f), Sin. is deposited to form an insulating film 4C having a thickness of 3,000.

次に、第3図(g)に示すように、例えばS F hガ
スによるRIE法によりリセス110a内の半導体N3
が露出するまで絶縁膜4Cをエッチングする。この時、
リセス溝10a側壁部とリセス溝10b内にはエッチン
グされなかった絶縁膜4Cが残る。
Next, as shown in FIG. 3(g), the semiconductor N3 in the recess 110a is removed by RIE using SF h gas, for example.
The insulating film 4C is etched until exposed. At this time,
The insulating film 4C that has not been etched remains on the side wall portion of the recess groove 10a and inside the recess groove 10b.

次に、第3図(h)に示すように、リセス溝10a内の
半導体層3とコンタクトを採るように金属層7bを形成
する。金属N1bは具体的には、例えばスパッタ法によ
りrvj.厚が例えば1500人のWSl層を形成した
後、例えば蒸着法によりWSi層上に層厚が例えば20
0人のTiJiJ及び層厚が例えば1000人のAuJ
iiを順次形成した3NのWSii/TiJiW/Au
Hからなっている。次いでレジストを金属JW?b上に
塗布し、このレジストをパタニングしてオーバーゲート
形成用のマスク層5Cを形成する。この時、開口部6f
が形成される。
Next, as shown in FIG. 3(h), a metal layer 7b is formed so as to make contact with the semiconductor layer 3 within the recess groove 10a. Specifically, the metal N1b is formed by sputtering rvj. After forming a WSi layer with a thickness of, for example, 1,500, a layer with a thickness of, for example, 20
TiJiJ of 0 and AuJ with a layer thickness of e.g. 1000.
3N WSii/TiJiW/Au formed sequentially
It consists of H. Next, resist the metal JW? b, and this resist is patterned to form a mask layer 5C for forming an overgate. At this time, opening 6f
is formed.

次に、第3図(i)に示すように、マスク層5Cをマス
クとして金属層7bとコンタクトを採るようにAu鍍金
にてオーバーゲートとしての金属層7Cを形成する。
Next, as shown in FIG. 3(i), a metal layer 7C as an overgate is formed by Au plating so as to make contact with the metal layer 7b using the mask layer 5C as a mask.

次に、第3図(j)に示すように、マスク層5Cを除去
した後、金属層7cをマスクにして金属Wi7bを選択
的にエッチングして金属Ji7b、7Cからなるゲート
電極l1を形成する.この時、絶縁膜4b、4Cが露出
される。金属層7bの除去は具体的には、例えばArガ
スによるイオンミリングにより金属IJ7bを構成する
最上層のA1Nを除去し、例えばCF4ガスと02ガス
によるRIE法により金属層7bを構成する2層目、3
層目のTiN及びWSi層を順次除去することによって
達成できる。
Next, as shown in FIG. 3(j), after removing the mask layer 5C, the metal Wi7b is selectively etched using the metal layer 7c as a mask to form a gate electrode l1 made of the metals Ji7b and 7C. .. At this time, the insulating films 4b and 4C are exposed. Specifically, the metal layer 7b is removed by removing the uppermost layer A1N forming the metal IJ7b by, for example, ion milling using Ar gas, and removing the second layer forming the metal layer 7b by, for example, RIE using CF4 gas and 02 gas. ,3
This can be achieved by sequentially removing the TiN and WSi layers.

そして、例えばH F液とN H F j液の混合溶液
(HF : NHF3 = 1 :lO)によるウェッ
トエッチングによりゲート電極11をマスクとして絶縁
膜4b,4cを全て除去した後、例えば光CVD法によ
り全面にSi3N,を堆積して膜厚が例えば500人の
パフシベーション膜12を形成することにより第3図(
k)に示すような構造の半導体装置が完成する。
Then, after removing all of the insulating films 4b and 4c using the gate electrode 11 as a mask by wet etching using a mixed solution of HF and NHFj solutions (HF:NHF3=1:1O), for example, the insulating films 4b and 4c are etched using a photo-CVD method, for example. By depositing Si3N on the entire surface to form a puffscivation film 12 having a film thickness of, for example, 500, as shown in FIG.
A semiconductor device having the structure shown in k) is completed.

すなわち、上記実施例では、第1図に示すように、ソー
ス電極8とドレイン電極9間の半導体層3に従来のもの
と同様、ゲート電極11を有するリセス溝10aを形成
しているが、このゲート電極1lを有するリセス溝10
aとドレイン電極9間の半導体N3に更にリセス溝10
bを1個設けて構成したので、第2図に示すように、X
の如くゲート電圧■,〉0での大電流化を行うことがで
き、かっyの如《ゲート電圧V,<Qでの高プレークダ
ウン電圧化を行うことができ、負荷線をF−fというよ
うに従来のものよりも長くすることができ、高?力化を
実現することができる。
That is, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, a recess groove 10a having a gate electrode 11 is formed in the semiconductor layer 3 between the source electrode 8 and the drain electrode 9, as in the conventional case. Recess groove 10 having gate electrode 1l
Further, a recess groove 10 is formed in the semiconductor N3 between a and the drain electrode 9.
Since the configuration is provided with one b, as shown in Fig. 2,
A large current can be achieved with the gate voltage 《〉〉0 as shown in Figure y, and a high breakdown voltage can be achieved with the gate voltage V〉〉Q as shown in Figure y, and the load line is called F-f. So can it be longer and higher than the traditional one? It is possible to realize empowerment.

ここで、Xの如くゲート電圧vG〉0での大電流化を行
うことができるのは、ゲート電極11と半導体N3間の
ショットキー接合面S1に存在する空乏N(表面単位)
を従来の第4図に示すL.→L+u CLti < L
+u)というように小さくすることができ、リセス溝1
0bを設けたことによって従来影響を受けていた半導体
N3表面に生じている空乏層の領域をLRg幅の領域と
ういうように減らすことができることによって達成する
ことができるのである。
Here, the reason why a large current can be achieved at a gate voltage vG>0 as shown in
is the conventional L. shown in FIG. →L+u CLti < L
+u), the recess groove 1
This can be achieved by reducing the region of the depletion layer formed on the surface of the semiconductor N3, which was conventionally affected by the provision of 0b, to a region with a width of LRg.

また、大電流化と同時にゲート電圧Ve<0での高ブレ
ークダウン電圧化を行うことができるのは、Llllの
領域とL■の領域で電界集中が生じるのであるがL■の
領域での電界集中がしわの領域での電界集中によって緩
和されるために達成することができるのである. したがって、高出力化を実現することができるのである
. なお、上記実施例では、第1図に示すように、ゲート電
極11を有するリセス溝10aとドレイン電極9間の半
導体層3に更にリセス溝10bを1個設ける場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、ゲート電極11を有するリセス溝10aとドレイン電
極9間の半導体JW3に更にリセス溝10bを少なくと
も1個以上設ける場合であればよく、更にリセス溝10
bを2個あるいは3個設ける場合であってもよい。
In addition, the reason why it is possible to simultaneously increase the current and increase the breakdown voltage at gate voltage Ve<0 is that electric field concentration occurs in the Lllll region and L■ region, but the electric field in the L■ region This can be achieved because the concentration is alleviated by the electric field concentration in the wrinkle area. Therefore, it is possible to achieve high output. In the above embodiment, as shown in FIG. 1, a case has been described in which one recess groove 10b is further provided in the semiconductor layer 3 between the recess groove 10a having the gate electrode 11 and the drain electrode 9. The invention is not limited to this, and it is sufficient if at least one or more recess grooves 10b are further provided in the semiconductor JW3 between the recess groove 10a having the gate electrode 11 and the drain electrode 9;
It is also possible to provide two or three b.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ゲート電圧V,>Qでの大電流化を行
うことができ、かつゲート電圧■。く0での高プレーク
ダウン電圧化を行うことができ、高出力化を実現するこ
とができるという効果ある。
According to the present invention, it is possible to increase the current when the gate voltage V,>Q, and the gate voltage is low. This has the effect that it is possible to achieve a high breakdown voltage at a low voltage of 0, and that it is possible to achieve a high output.

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

第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
説明する図であり、 第1図は一実施例の構造を示す断面図、第2図は一実施
例の効果を説明する図、第3図は一実施例の製造工程を
説明する図、第4図は従来例の構造を示す断面図、 第5図は従来例のドレイン電圧(V■)とドレイン電流
(■。,)との関係を示す図である.l・・・・・・基
板、 2・・・・・・バフファ層、 3・・・・・・n  GaAs半導体層、8・・・・・
・ソース電極、 9・・・・・・ドレイン電極、 lQa,10b・・・・・・リセス溝、l1・・・・・
・ゲート電極. ー実施例の製造工程を説明する図 第3図 一実施例の製造工程を説明する図 第3図 一実施例の裂造工程を説明する図 第3図 第 図 従来例のドレイ4圧( Vos )とドレイ4流(lo
s)との関係を示す図笛 ら M
1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one embodiment, and FIG. 2 is a diagram explaining the effects of one embodiment. 3 is a diagram explaining the manufacturing process of one embodiment, FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the conventional example, and FIG. 5 is the drain voltage (V■) and drain current (■) of the conventional example. , ). 1...substrate, 2...buffer layer, 3...n GaAs semiconductor layer, 8...
・Source electrode, 9...Drain electrode, lQa, 10b...Recess groove, l1...
・Gate electrode. Figure 3 is a diagram explaining the manufacturing process of the embodiment. Figure 3 is a diagram explaining the manufacturing process of the embodiment. Figure 3 is a diagram explaining the cleaving process of the embodiment. ) and Dray 4th style (lo
M

Claims (1)

【特許請求の範囲】  ソース電極とドレイン電極間の半導体層にリセス溝を
有し、該リセス溝内にゲート電極を有する構造の半導体
装置において、 ゲート電極が設けられた第1のリセス溝と、該第1のリ
セス溝とドレイン電極間の半導体層に設けられた第2の
リセス溝とを有することを特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] A semiconductor device having a structure in which a recess groove is provided in a semiconductor layer between a source electrode and a drain electrode, and a gate electrode is provided in the recess groove, comprising: a first recess groove in which a gate electrode is provided; A semiconductor device comprising the first recess groove and a second recess groove provided in a semiconductor layer between the drain electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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