JPH025437A - Field-effect transistor and manufacture thereof - Google Patents

Field-effect transistor and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH025437A
JPH025437A JP15354988A JP15354988A JPH025437A JP H025437 A JPH025437 A JP H025437A JP 15354988 A JP15354988 A JP 15354988A JP 15354988 A JP15354988 A JP 15354988A JP H025437 A JPH025437 A JP H025437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
channel layer
source
layer
effect transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP15354988A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2991297B2 (en
Inventor
Kenji Ishida
石田 賢二
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63153549A priority Critical patent/JP2991297B2/en
Publication of JPH025437A publication Critical patent/JPH025437A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2991297B2 publication Critical patent/JP2991297B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce a series resistance between a source and a gate by providing source, drain regions made of an epitaxial layer adjacent to a gate electrode and on a channel layer. CONSTITUTION:A nondoped GaAs buffer layer 12, a nondoped AlGaAs potential barrier layer 13 and an N-type GaAs channel layer 2 are sequentially laminated and formed on a semi-insulating GaAs substrate 11 by an epitaxially growing method, and a gate electrode 4 having a structure in which a nondoped AlGaAs gate high resististivity semiconductor layer 43 and a gate metal such as tungsten nitride 41 are laminated on an N-type GaAs layer 2 and N-type GaAs source, drain regions 6, 7 are formed by an epitaxially growing method. Thus, a field- effect transistor in which a series resistance between the source and the gate is reduced to improve its gm and to be adapted for a high speed operation, and the material of the source, drain region can be widely selected so as to have ohmic contact easily.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は半導体基板を用いた電界効果トランジスタ及び
その製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a field effect transistor using a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 半導体基板に、シリコンよりも常温での電子易動度が高
い化合物半導体例えばヒ化ガリウム(GaAs)を用い
た高速動作用の電界効果トランジスタがある。
(Prior Art) There is a field effect transistor for high-speed operation using a compound semiconductor such as gallium arsenide (GaAs), which has higher electron mobility at room temperature than silicon, as a semiconductor substrate.

この電界効果トランジスタの中でも構造が簡単という特
長を生かして集積回路の基本素子に多く採用されている
ショットキー接合型電界効果トランジスタ(以下単に電
界効果トランジスタと呼ぶ)の断面を第4図に示す。(
41)は半絶縁性GaAs基板、(42)はこの基板表
面にイオン注入して設けられたn型のチャネル領域であ
る。
Among these field effect transistors, Figure 4 shows a cross section of a Schottky junction field effect transistor (hereinafter simply referred to as a field effect transistor), which is often used as a basic element of integrated circuits due to its simple structure. (
41) is a semi-insulating GaAs substrate, and (42) is an n-type channel region provided by ion implantation into the surface of this substrate.

この領域の上にはこれとショットキー特性するゲート電
極(44)が設けられている。また、このゲート電極(
44)上からイオン注入する事に十 より、これの両側に自己整合してn型のソース・ドレイ
ン領域(46) 、  (47)が形成されている。そ
してこれらの領域上にはAuGeのオーミック性を呈す
るソース・ドレイン電極(48) 。
A gate electrode (44) having Schottky characteristics is provided on this region. Also, this gate electrode (
44) Since ions are implanted from above, n-type source/drain regions (46) and (47) are formed in self-alignment on both sides. And on these regions are source/drain electrodes (48) exhibiting ohmic properties of AuGe.

(49)が設けられている。ところが、この様な電界効
果トランジスタは、チャネル領域(42)からドレイン
領域(47)の破線で示した領域方向へ電流が基板中を
通ってしみ出してしまい、チャネル領域(42)内に流
れる電流の方が減少する為に、電流駆動能力(K値)の
低下が生じる;また、n型チャネル領域(42)の不純
物濃度・が高くなるに伴ってショットキー特性が劣化し
た。
(49) is provided. However, in such a field effect transistor, the current leaks through the substrate from the channel region (42) to the drain region (47) shown by the broken line, and the current flowing in the channel region (42) As the current drive capability (K value) decreases, the Schottky characteristic deteriorates as the impurity concentration of the n-type channel region (42) increases.

これらを防止する為に、第5図の様な断面構造ンジスタ
は、GaAsよりも禁止帯幅が広く高比抵抗のノンドー
ブアルミニウムヒ化ガリウム(Aj:GaAs)層(,
43)、(412)によってチャネル領域(42)を上
下から挟むことでに値及びショットキー特性の低下を防
いでいた。この電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスは次式(゛ゆろで表される。
In order to prevent these problems, a transistor with a cross-sectional structure as shown in Fig. 5 is manufactured using a non-doped aluminum gallium arsenide (Aj:GaAs) layer (Aj:GaAs), which has a wider forbidden band width and higher resistivity than GaAs.
43) and (412) sandwich the channel region (42) from above and below to prevent the value and Schottky characteristics from deteriorating. The mutual conductance of this field effect transistor is expressed by the following equation (Yuro).

gm′″ 1+Rs 0gmo   ’・・・・・(A
)gmoは真性コンダクタンスであり、これがこの引き
出しうる最大性能である。また、Rsはソース・ゲート
間の直列抵抗である。
gm''' 1+Rs 0gmo'...(A
) gmo is the intrinsic conductance, and this is the maximum performance that can be extracted from this. Further, Rs is a series resistance between the source and gate.

しかし、この電界4効果トランジスタには以下−の様な
問題点があった。
However, this field four effect transistor has the following problems.

■ オーミック電極の下にはGaAsに比べて禁止帯幅
が広くより高比抵抗のA I G、 a A sが必ず
位置するため、ソース・ケート間の直列抵抗CR,s 
)は高くなる。これにより、この電界効果トランジスタ
は、ソース・ゲート間の直列抵抗が高く、ひいてはgm
を大きくすることはできなかっ4た。この事は、電界効
果トランジスタを微細化して集積回路装置を形成するに
伴って、大きな問題になってきた。
■ Since AI G, a A s, which has a wider bandgap and higher specific resistance than GaAs, is always located under the ohmic electrode, the series resistance CR, s between the source and cat
) will be higher. As a result, this field effect transistor has a high series resistance between the source and the gate, and as a result, the gm
It was not possible to make it larger. This has become a major problem as field effect transistors are miniaturized to form integrated circuit devices.

■ ゲート電IJit (44)の下のみならず、Au
Geのソース・ドレイン電極(48)、  (49)! の下にもこのソース・ドレイン電極Vオーミック接触し
にくいAnGaAsのソース・ドレイン領域(46) 
、  (47)が存在するために、このゲート構造をと
る以上、ソース・ドレイン電極(4g) 、  (49
)の夫々のオーミック接触抵抗は高くなってしまう。
■ Not only under the gate electrode IJit (44), but also under the Au
Ge source/drain electrodes (48), (49)! AnGaAs source/drain region (46) that is difficult to make ohmic contact with this source/drain electrode V
, (47), so as long as this gate structure is adopted, the source/drain electrodes (4g) , (49
), the ohmic contact resistance of each of them becomes high.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、ソース・
ゲート間の直列抵抗の低減化を図り、を自互フンダクタ
ンスを向上させて高速動作に適すると共に、ゲート構造
を変えることなく、良好なオーミンク接解をとる様にソ
ース・ドレイン材料を選ぶことの可能な電界効果トラン
ジスタを提供する事を第1の目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above problems.
In addition to reducing the series resistance between gates and improving mutual conductance, it is suitable for high-speed operation, and the source and drain materials are selected to achieve good Ohmink contact without changing the gate structure. The first objective is to provide a possible field effect transistor.

また、本発明はこの様な電界効果トランジスタを簡便に
形成する事のできる電界効果トランジスタの製造方法を
提供する事を第2の目的とする。
A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field effect transistor that can easily form such a field effect transistor.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記3WJを解決するために、第1の発明は、一導電型
を呈するチャネル層と、このチャネル層上に設けられた
ゲート高比抵抗半導体膜とこのゲート高比抵抗半導体膜
上に積層して設けられたゲート金属とからなるゲート電
極と、このゲート電極に隣接しかつ前記チャネル層上に
夫々設けられたエピタキシャル層からなるソース・ドレ
イン領域とを備える事を特徴とする電界効果トランジス
タを提供するものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above 3WJ, the first invention provides a channel layer exhibiting one conductivity type and a gate high resistivity semiconductor provided on the channel layer. A gate electrode consisting of a film and a gate metal layered on the gate high resistivity semiconductor film, and a source/drain region consisting of an epitaxial layer adjacent to the gate electrode and provided on the channel layer, respectively. The present invention provides a field effect transistor characterized by comprising:

また第2の発明は、一導電型を呈するチャネル層と、こ
のチャネル層と形成されたゲート高比抵抗半導体膜、こ
のゲート高比抵抗半導体膜−ヒに形成されたゲート金属
及び、このゲート金属の側壁に設けられた絶縁物からな
るゲート電極と、このゲート電極に隣接しかつ前記チャ
ネル層上に夫々設けられたソース・ドレイン領域とを具
備する事を特徴とする電界効果トランジスタを提供する
ものである。
A second invention also provides a channel layer exhibiting one conductivity type, a gate high resistivity semiconductor film formed with this channel layer, a gate metal formed on this gate high resistivity semiconductor film, and this gate metal. Provided is a field effect transistor comprising a gate electrode made of an insulator provided on the side wall of the transistor, and source and drain regions adjacent to the gate electrode and provided on the channel layer. It is.

さらに、第3の発明は、高比抵抗層上に一導電型を呈す
るチャネル層を形成する工程と、このチャネル層上に高
比抵抗半導体膜を形成する工程と、この高比抵抗半導体
膜上に所望形状に加工したゲート金属を形成する工程と
、このゲート金属の側壁に絶縁物を形成する工程と、前
記ゲート金属及び前記絶縁物ヒから、前記チャネル層が
露出するまで前記高比抵抗半導体膜を選択的にエツチン
グ除去すると共に、前記ゲート金属及び前記絶縁物下の
前記高比抵抗半導体膜をゲート高比抵抗半導体膜として
残すことによって、前記ゲート金属、前記絶縁物及び前
記ゲート高比抵抗半導体膜を何するゲート電極を形成す
る工程と、前記チャネル層の露出面に前記ゲート電極と
自己整合的に設けられた前記チャネル領域と同一導電型
のエピタキシャル層からなるソース・ドレイン領域を形
成する工程とを具備する事を特徴とする電界効果トラン
ジスタの製造方法を提供するものである。
Furthermore, a third invention includes a step of forming a channel layer exhibiting one conductivity type on the high resistivity layer, a step of forming a high resistivity semiconductor film on the channel layer, and a step of forming a high resistivity semiconductor film on the high resistivity semiconductor film. forming a gate metal processed into a desired shape; forming an insulator on the sidewalls of the gate metal; By selectively etching and removing the film and leaving the high resistivity semiconductor film under the gate metal and the insulator as a gate high resistivity semiconductor film, the gate metal, the insulator, and the gate high resistivity are removed. A step of forming a gate electrode made of a semiconductor film, and forming a source/drain region made of an epitaxial layer having the same conductivity type as the channel region and provided on the exposed surface of the channel layer in a self-aligned manner with the gate electrode. The present invention provides a method for manufacturing a field effect transistor, characterized by comprising the steps of:

(作用) 第1及び第2の発明は、ゲート高比抵抗半導体膜上にゲ
ート金属を設けた構造のゲート電極を備えると共に、こ
のゲート電極と自己整合するソース・ドレイン領域を直
接チャネル層上に形成している。これにより、ソース領
域とゲート電極間にゲート高比抵抗半導体膜と同一の膜
が介在しないので、ソース・ゲート間直列抵抗が低減さ
れる。
(Function) The first and second inventions are provided with a gate electrode having a structure in which a gate metal is provided on a gate high resistivity semiconductor film, and a source/drain region that is self-aligned with this gate electrode is placed directly on a channel layer. is forming. As a result, the same film as the gate high resistivity semiconductor film is not interposed between the source region and the gate electrode, so that the series resistance between the source and the gate is reduced.

また、この様なゲート電極構造としたにも拘らず、ソー
ス・ドレイン領域は、ソース・ドレイン電極と良好にオ
ーミック接触する材料にて形成可能なため、ソース・ド
レイン領域の材料を所望により選ぶことができる。
Furthermore, despite having such a gate electrode structure, the source/drain regions can be formed using a material that makes good ohmic contact with the source/drain electrodes, so the material for the source/drain regions can be selected as desired. I can do it.

第3の発明では、ゲート金属の側壁に絶縁物を形成した
後から、ゲート電極に自己整合してソース領域を形成で
きるため、ソース領域は、ゲート金属より厚く形成され
ても、ゲート金属と接触することがない。従って、ソー
ス領域の厚みの細かい制御を必要としないので電界効果
トランジスタを容易に形成できる。
In the third invention, the source region can be formed in self-alignment with the gate electrode after forming the insulator on the sidewalls of the gate metal, so even if the source region is formed thicker than the gate metal, it can still be in contact with the gate metal. There's nothing to do. Therefore, since fine control of the thickness of the source region is not required, a field effect transistor can be easily formed.

(実施例) 本発明の詳細を実施例に従って説明する。(Example) The details of the present invention will be explained according to examples.

第1図は、本発明の第1の実施例に係る電界効果トラン
ジスタを示す図である。ただし、第1図(a)は平面図
、第1図(b)はこの平面図のA−A′間の断面図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a field effect transistor according to a first embodiment of the present invention. However, FIG. 1(a) is a plan view, and FIG. 1(b) is a sectional view taken along line A-A' of this plan view.

先ず、半絶縁性のGaAs基板(11)上にノンドープ
GaAsのバッファー層(12)、ノンドープAJ2G
aAsのポテンシャルバリア層(13)、n型GaAs
のチャネル層(2)が順次エピタキシャル成長法により
積層形成されている。ここでノンドープとは故意に不純
物を添加しない事を言い、例えば1×1015個/ad
の不純物濃度である。このn型GaAs層(2) J:
、には、ノンドープAjqGaAsのゲート高比抵抗半
導体層(43)及び、ゲート金属例えば窒化タングステ
ン(41)を積層した構造のゲート電極(4)並びに、
n型GaAsのソース・ドレイン領域(6)、(7)が
夫々エピタキシャル成長法により形成されている。この
様に、ソース・ドレイン領域(6)、(7)はゲート電
極(4)に自己整合して形成されているのである。しか
もエピタキシャル層はイオン注入層に比べ不純物濃度を
高くでき、低抵抗化に適する。(32)はノンドープA
ρGaAsJW(43)と同一のエピタキシャル層から
形成したノンドープAlGaAs層である。
First, a non-doped GaAs buffer layer (12) and a non-doped AJ2G were formed on a semi-insulating GaAs substrate (11).
aAs potential barrier layer (13), n-type GaAs
Channel layers (2) are successively formed in layers by epitaxial growth. Here, "non-doped" means that no impurities are intentionally added, for example, 1 x 1015 pieces/ad.
is the impurity concentration. This n-type GaAs layer (2) J:
, a gate high resistivity semiconductor layer (43) of non-doped AjqGaAs, a gate electrode (4) having a structure in which a gate metal such as tungsten nitride (41) is laminated, and
N-type GaAs source/drain regions (6) and (7) are each formed by epitaxial growth. In this way, the source/drain regions (6) and (7) are formed in self-alignment with the gate electrode (4). Furthermore, the epitaxial layer can have a higher impurity concentration than the ion-implanted layer, making it suitable for lowering resistance. (32) is non-doped A
This is a non-doped AlGaAs layer formed from the same epitaxial layer as ρGaAsJW (43).

また、このソース・ドレイン領域(6)、  (7)上
には下からA u G e / A uの2層構造でオ
ーミック性を呈するソース・ドレイン電極(8)。
Further, on the source/drain regions (6) and (7), there are source/drain electrodes (8) having a two-layer structure of AuGe/Au from the bottom and exhibiting ohmic properties.

(9)が設は−られている。さらに、絶縁膜例えば(1
02) 、  (103−)が夫々接続されている。
(9) is set. Furthermore, an insulating film, for example (1
02) and (103-) are connected to each other.

ここで重要な事は、台形状断面を持つ、ソース・ドレイ
ン領域(6)、(7)の低辺に当る部分が、導電性のゲ
ート金属(41)には接触せず、ゲート高比抵抗半導体
膜(43)の側壁だけに接触する様に(破線の円で囲む
領域)形成されている点である。これにより、ゲート金
属(41)のゲート長方向と垂直方向の側壁直下からソ
ース・ドレイン領域(6)、(7)までの距離が全くな
いため、ソース・ゲート間の直列抵抗を低く抑える事が
できる。しかもソース電極とチャネル層間に、必ずA1
GaAs層を介在してしまう従来の電界効果トランジス
タと異なり、本実施例の電界効果トランジスタでは、ソ
ース電極が、直接n型GaAsのチャネル層(2)にコ
ンタクトする様になっている為、この点からもソース・
ゲート層間の直列抵抗を低減できるのである。従って、
これらによりソース・ゲート間の直列抵抗を低減できた
電界効果トランジスタは、(A)式から判る様に大きな
相互フンダクタンス(gm)を持つ様にできる。
What is important here is that the lower sides of the source/drain regions (6) and (7), which have trapezoidal cross sections, do not contact the conductive gate metal (41) and have a high gate resistivity. The point is that it is formed so as to contact only the side wall of the semiconductor film (43) (the area surrounded by the broken line circle). As a result, there is no distance between the source/drain regions (6) and (7) from directly under the sidewall of the gate metal (41) in the gate length direction and vertical direction, so the series resistance between the source and gate can be kept low. can. Moreover, there must be A1 between the source electrode and the channel layer.
Unlike conventional field effect transistors in which a GaAs layer is interposed, in the field effect transistor of this embodiment, the source electrode is in direct contact with the n-type GaAs channel layer (2), so this point can be solved. Sauce from
This allows the series resistance between gate layers to be reduced. Therefore,
A field effect transistor in which the series resistance between the source and gate can be reduced by these methods can be made to have a large mutual conductance (gm), as seen from equation (A).

また、ショットキーゲート耐圧は、従来に比べて大きく
向上する。これは、第5図示す様な従来構造のものは、
ショットキーゲート電極(44)がソース・ドレイン領
域(46) 、  (47)に接する(円の破線で囲む
部分)ため、ゲート電極(44)に大きな負電圧を印加
した際、これらの領域(46) 、  (47)からシ
ョットキーゲート電極(44)へ電流が漏れてしまうの
に対し、本実施例の電界効果トランジスタは、ゲート金
属(41)がソース・ドレイン領域(6)、(7)に直
接接触しない様な構造になっているので、この漏れが起
りにくいためである。
Furthermore, the Schottky gate breakdown voltage is greatly improved compared to the conventional method. This is because the conventional structure shown in Figure 5 is
Since the Schottky gate electrode (44) is in contact with the source/drain regions (46) and (47) (the part surrounded by the broken line of the circle), when a large negative voltage is applied to the gate electrode (44), these regions (46) ), (47) to the Schottky gate electrode (44), whereas in the field effect transistor of this embodiment, the gate metal (41) is connected to the source/drain regions (6), (7). This is because the structure is such that there is no direct contact, so this leakage is less likely to occur.

さらに、この様な構造の電界効果トランジスタでは、ソ
ース・ドレイン電?>(ill)、(9)がこれらと良
好にオーミック接触するn+型GaAsのソース・ドレ
イン領域(6)、  (7)に直接コンタクトする様に
なっているため、従来の電界効果トランジスタの如く、
オーミック接触の形成しにくいAJGaAs上にオーミ
ック電極を設けるのに比べ、オーミック接触の抵抗低減
化が図れるのである。
Furthermore, in a field effect transistor with such a structure, source/drain voltage? >(ill) and (9) are in direct contact with the n+ type GaAs source/drain regions (6) and (7) which have good ohmic contact with these, so like a conventional field effect transistor,
Compared to providing an ohmic electrode on AJGaAs, where it is difficult to form an ohmic contact, the resistance of the ohmic contact can be reduced.

つまり、高比抵抗半導体層上に金属を設けたゲート電極
(4)構造ををしながら、ソース・ドレイン領域をオー
ミック接触の取りやすい材料に自由に選ぶことができる
のである。
In other words, while maintaining the gate electrode (4) structure in which metal is provided on the high resistivity semiconductor layer, it is possible to freely select materials for the source and drain regions that facilitate ohmic contact.

第2図は、本発明の第2の実施例に係わる電界効果トラ
ンジスタをその製造工程順に示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a field effect transistor according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

先ず、半絶縁性GaAs基板(11)上に、GaAsの
バッファ層(12)、5000人厚のノンドープA[G
aAs層(13) 、S Lを2×10[8ctn−3
ドープした100人厚0n型GaAs層(2)、及び、
高比抵抗半導体としてノンドープA1GaAs層(3)
を例えばMBE法で順次積層する(第2図(a))。
First, a GaAs buffer layer (12) and a non-doped A [G
aAs layer (13), S L of 2×10[8ctn-3
a doped 100 nm thick n-type GaAs layer (2), and
Non-doped A1GaAs layer (3) as a high resistivity semiconductor
are sequentially laminated by, for example, the MBE method (FIG. 2(a)).

次に、ショットキー金属例えば窒化タングステンのゲー
ト金属(41)を通常の反応性スパッタリング法及びド
ライエツチング法によってノンドープA1GaAs層(
3)上に加工形成する(第2図(b))。
Next, a gate metal (41) of Schottky metal such as tungsten nitride is etched into a non-doped A1GaAs layer (41) by conventional reactive sputtering and dry etching.
3) Process and form on top (FIG. 2(b)).

その後、絶縁膜例えば酸化硅素(51)を全面に堆積し
、さらにソース・ドレイン形成領域を開孔したレジスト
のマスク(52)を形成する(第2図(C))。次いで
このマスク(52)上から異方性エツチングをノンドー
プA1GaAs層(3)が露出するまで行う。これによ
り、ゲート金属(41)のゲート長方向と垂直方向の側
壁に絶縁物(42)を残すと共に、表面保護膜(53)
を形成する。この後マスク(52)を除去する(第2図
(d))。
Thereafter, an insulating film such as silicon oxide (51) is deposited over the entire surface, and a resist mask (52) with holes for source/drain formation regions is formed (FIG. 2(C)). Next, anisotropic etching is performed on this mask (52) until the non-doped A1GaAs layer (3) is exposed. This leaves the insulator (42) on the sidewalls of the gate metal (41) in the direction perpendicular to the gate length direction, and also forms a surface protective film (53).
form. After this, the mask (52) is removed (FIG. 2(d)).

次に、過酸化水素とアンモニア液により、表面に露出し
たノンドープA1GaAs層(3)をつJ−ットエッチ
ングによって除去し、n型GaAs層(2)を露出させ
る(第2図(e))。
Next, the non-doped A1GaAs layer (3) exposed on the surface is removed by J-etching using hydrogen peroxide and ammonia solution to expose the n-type GaAs layer (2) (FIG. 2(e)).

さらに、露出したn型GaAs層(2)上に、n”Ga
AsWIIから成るソース・ドレイン領域(6)、(7
)を選択エピタキシャル成長にて形成する。この際、ゲ
ート金属(41)とソース・ドレイン領域(6)、(7
)間に絶縁物(42)が介在するので、ソース・ドレイ
ン領域(6)。
Further, on the exposed n-type GaAs layer (2), n”Ga
Source/drain regions (6), (7) made of AsWII
) is formed by selective epitaxial growth. At this time, the gate metal (41) and source/drain regions (6), (7
), since the insulator (42) is interposed between the source and drain regions (6).

(7)は、ゲート高比抵抗半導体膜(43)より厚くな
っても、ゲート金属(4りに接触しない。
(7) does not contact the gate metal (43) even if it becomes thicker than the gate high resistivity semiconductor film (43).

従って、ここでは、ソース・ドレイン領域(6)。Therefore, here, the source/drain region (6).

(7)の厚みをゲート高比抵抗半導体膜(43)より薄
くする様な細かい制御を必要としないので、これらの領
域形成が容易である(第2図(f))。
Since there is no need for detailed control such as making the thickness of (7) thinner than the gate high resistivity semiconductor film (43), it is easy to form these regions (FIG. 2(f)).

最後に、下からA u G e / A uを積層して
450℃のアロイ処理を施すことでオーミック性を呈す
るソース・ドレイン電極(8)、(9)を形成して電界
効果トランジスタを完成する(第2図(g))。
Finally, A u G e / A u are stacked from the bottom and alloyed at 450°C to form source and drain electrodes (8) and (9) exhibiting ohmic properties to complete the field effect transistor. (Figure 2 (g)).

この様に形成した電界効果トランジスタは、ソース・ゲ
ート間の直列抵抗が0.2Ω・關であり、gmも600
 as/ mmと高い値を示した。比較の為にこれと同
一のサイズを存する第5図に示した従来構造の電界効果
トランジスタを製作してそのソース・ゲート間の直列抵
抗を測定したところ、1.09・mllと本実施例の5
倍にも達し、gmも低かった。また、この電界効果トラ
ンジスタも先の実施例と同様に、ソース・ドレイン領域
の材料選択性や高いショットキーゲート耐圧等の効果を
得る。
The field effect transistor formed in this way has a series resistance between the source and gate of 0.2Ω, and a gm of 600Ω.
It showed a high value of as/mm. For comparison, we fabricated a field effect transistor with the same size as the conventional structure shown in FIG. 5
It reached twice as much, and GM was also low. Further, like the previous embodiment, this field effect transistor also obtains effects such as material selectivity of the source/drain regions and high Schottky gate breakdown voltage.

次に、第3図は、本発明の第3の実施例に係る電界効果
トランジスタの断面図を示す。先の第2の実施例と同一
箇所は同一符号で示す。第2の実施テ1と異なる所は、
ソース・ドレイン領域(6)。
Next, FIG. 3 shows a sectional view of a field effect transistor according to a third embodiment of the present invention. The same parts as in the previous second embodiment are indicated by the same reference numerals. The difference from the second implementation Te 1 is as follows:
Source/drain region (6).

(7)をn”GaAs層で形成する代わりに、オーミッ
ク性を呈する金属で設け、直接口型GaAsのチャネル
領域(2)上に被着した点である。
(7) is made of a metal exhibiting ohmic properties instead of being formed of an n'' GaAs layer, and is deposited on the channel region (2) of direct-hole GaAs.

この様にソース・ドレイン領域を形成する事によって、
先の実施、例の如くソース・ドレイン領域をエピタキシ
ャル成長にて形成する工程を省くことになり、製造工程
を簡略化できると共に、ソース・ドレイン領域の厚みに
拘わることなくこれらの領域をゲート電極(4)と自己
整合して形成でき、製造上の信頼性を高めることができ
る。また、ソース−ドレイン電極(6)、(7)はゲー
ト電極(4)に自己整合に形成され、特に、ゲート金属
(41)の側壁直下からソース・トレイン領域(6)、
(7)までの距離は、この間に介在する絶縁物(41)
の厚み分だけと短く、この点からもソース・ドレイン間
直列抵抗の低減が図られている。
By forming the source/drain regions in this way,
This eliminates the step of forming the source/drain regions by epitaxial growth as in the previous example, which simplifies the manufacturing process, and also allows these regions to be used as gate electrodes (4) without being concerned with the thickness of the source/drain regions. ) and can be formed in self-alignment, increasing manufacturing reliability. Further, the source-drain electrodes (6), (7) are formed in self-alignment with the gate electrode (4), and in particular, the source-train region (6),
The distance to (7) is the insulator (41) interposed between this distance.
The series resistance between the source and drain is also reduced from this point of view.

本発明は以上の実施例に限らず、以下の様にしても良い
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be implemented as follows.

(1)上記実施例ではゲート金属に、窒化タングステン
を採用したが、これに限ることなくアロイの熱処理後も
ショットキー特性が保たれるものであれば良く、例えば
タングステン、硅化タングステン、タングステンにアル
ミニウムを添加した合金(W−AJ)、モリブデン、M
oA42等を用いても良い。
(1) In the above embodiment, tungsten nitride was used as the gate metal, but the gate metal is not limited to this, as long as the Schottky characteristics are maintained even after heat treatment of the alloy. For example, tungsten, tungsten silicide, tungsten and aluminum (W-AJ), molybdenum, M
oA42 or the like may also be used.

(2)チャネル層にはn型GaAsを採用したが、電子
易動度の高い他の化合物半導体例えば、インジュウム化
ガリウム(I nGaAs)を用いても良い。
(2) Although n-type GaAs is used for the channel layer, other compound semiconductors with high electron mobility, such as indium gallium (InGaAs), may also be used.

(3)ポテンシャルバリア層は、ノンドープANGaA
sを用いてn型GaAsのチャネル層界面でペテロ接合
を形成したが、ポテンシャルバリアとして働く半導体層
であれば良く、例えばノンドープGaAsやP型のにa
As等でも構わない。
(3) The potential barrier layer is non-doped ANGaA
A Peter junction was formed at the interface of the n-type GaAs channel layer using s, but any semiconductor layer that acts as a potential barrier may be used, for example, non-doped GaAs or p-type a.
It may be As, etc.

(4)ここではGaAs基板上にバッファ層、ポテンシ
ャルバリア層を形成した上にチャネル層を形成したが、
GaAsg阪上に直接チャネル層を形成しても良い。
(4) Here, a buffer layer and a potential barrier layer were formed on a GaAs substrate, and then a channel layer was formed.
A channel layer may be formed directly on the GaAsg layer.

(5)以上の実施例では形成母材にGaAs系の化合物
半導体を採用したが、本発明は、これに限らず他の化合
物半導体を用いても良く、例えば基板にリン化インジュ
ンウム(InP)、ゲート高比抵抗半導体膜に酸化アル
ミニウム(A 12203)、ゲート金属にアルミニウ
ム、ソース・ドレイン電極にAuGeを夫々用いる電界
効果トランジスタにも応用することができる。
(5) In the above embodiments, a GaAs-based compound semiconductor was used as the base material, but the present invention is not limited to this, and other compound semiconductors may be used. For example, injunum phosphide (InP) may be used as the substrate. It can also be applied to field effect transistors using aluminum oxide (A 12203) for the gate high resistivity semiconductor film, aluminum for the gate metal, and AuGe for the source and drain electrodes.

(B)ここではnチャネル型の電界効果トランジスタの
場合を専ら説明したが、本発明は、チャネル層にP型半
導体を採用したPチャネル型の電界効果トランジスタに
適用しても良い。
(B) Although the case of an n-channel field effect transistor has been exclusively described here, the present invention may also be applied to a P-channel field effect transistor in which a P-type semiconductor is used for the channel layer.

尚、本発明はその主旨を逸脱しない範囲内で種々変形し
て実施できる事は言゛うまでもない。
It goes without saying that the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.

[発明の効果] 上記構成により、ソース・ゲート間の直列抵抗の低減を
図りgmを向上させ高速動作性に適すると共に、ソース
・ドレイン領域の材料をオーミック接触しやすい様に広
く選択し得る電界効果トランジスタを容易に形成する事
ができる。
[Effects of the Invention] The above configuration reduces the series resistance between the source and gate, improves gm, and is suitable for high-speed operation, as well as enabling the field effect to be selected from a wide range of materials for the source and drain regions to facilitate ohmic contact. A transistor can be easily formed.

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

第1図は、本発明の第1の実施例を示す図、第2図は、
本発明の第2の実施例を示す図、第3図は、本発明の第
3の実施例を示す図、第4図及び第5図は、従来例を示
す図である。 11・・・半絶縁性GaAs基板 12・・・ノンドープGaAsのバッファー層13・・
・ノンドープAj!GaAsのポテンシャルバリア層 2・・・・・・n型GaAsのチャネル領域41・・・
ゲート金属    42・・・絶縁物43・・・ゲート
高比抵抗半導体膜
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the invention, FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the invention, and FIGS. 4 and 5 are diagrams showing a conventional example. 11...Semi-insulating GaAs substrate 12...Buffer layer 13 of non-doped GaAs...
・Non-dope Aj! GaAs potential barrier layer 2...n-type GaAs channel region 41...
Gate metal 42... Insulator 43... Gate high resistivity semiconductor film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型を呈するチャネル層と、このチャネル層
上に設けられたゲート高比抵抗半導体膜とこのゲート高
比抵抗半導体膜上に積層して設けられたゲート金属とか
らなるゲート電極と、このゲート電極に隣接しかつ前記
チャネル層上に夫々設けられたエピタキシャル層からな
るソース・ドレイン領域とを備える事を特徴とする電界
効果トランジスタ。
(1) A gate electrode consisting of a channel layer exhibiting one conductivity type, a gate high specific resistance semiconductor film provided on this channel layer, and a gate metal provided in a laminated manner on this gate high specific resistance semiconductor film. , source and drain regions formed of epitaxial layers adjacent to the gate electrode and provided on the channel layer, respectively.
(2)一導電型を呈するチャネル層と、このチャネル層
上に形成されたゲート高比抵抗半導体膜、このゲート高
比抵抗半導体・膜上に形成されたゲート金属及び、この
ゲート金属の側壁に設けられた絶縁物からなるゲート電
極と、このゲート電極に隣接しかつ前記チャネル層上に
夫々設けられたソース・ドレイン領域とを具備する事を
特徴とする電界効果トランジスタ。
(2) A channel layer exhibiting one conductivity type, a gate high resistivity semiconductor film formed on this channel layer, a gate metal formed on this gate high resistivity semiconductor/film, and a sidewall of this gate metal. A field effect transistor comprising a gate electrode made of an insulator, and source and drain regions adjacent to the gate electrode and on the channel layer.
(3)前記ゲート高比抵抗半導体膜は、前記チャネル層
と異種の半導体からなり、前記チャネル層とヘテロ接合
する事を特徴とする請求項1又は2記載の電界効果トラ
ンジスタ。
(3) The field effect transistor according to claim 1 or 2, wherein the gate high resistivity semiconductor film is made of a semiconductor of a different type from the channel layer and forms a heterojunction with the channel layer.
(4)前記チャネル層は、半絶縁性基板上に形成された
事を特徴とする請求項1又は2記載の電界効果トランジ
スタ。
(4) The field effect transistor according to claim 1 or 2, wherein the channel layer is formed on a semi-insulating substrate.
(5)前記チャネル層の下に、前記チャネル層より高比
抵抗のポテンシャルバリア半導体層を設けた事を特徴と
する請求項1又は2記載の電界効果トランジスタ。
(5) The field effect transistor according to claim 1 or 2, characterized in that a potential barrier semiconductor layer having a higher resistivity than the channel layer is provided below the channel layer.
(6)前記ソース・ドレイン領域は、前記チャネル領域
と同一半導体のエピタキシャル成長層からなる事を特徴
とする請求項1記載の電界効果トランジスタ。
(6) The field effect transistor according to claim 1, wherein the source/drain region is made of an epitaxially grown layer of the same semiconductor as the channel region.
(7)前記ソース・ドレイン領域は、前記チャネル層と
オーミック接触する金属である事を特徴とする請求項1
記載の電界効果トランジスタ。
(7) Claim 1, wherein the source/drain region is a metal that makes ohmic contact with the channel layer.
Field effect transistor as described.
(8)前記チャネル層はヒ化ガリウムであり、前記ゲー
ト高比抵抗半導体膜はノンドープのアルミニウムヒ化ガ
リウムである事を特徴とする請求項1又は2記載の電界
効果トランジスタ。
(8) The field effect transistor according to claim 1 or 2, wherein the channel layer is made of gallium arsenide, and the gate high resistivity semiconductor film is made of undoped aluminum gallium arsenide.
(9)前記チャネル層は、インジュウムヒ化ガリウムか
らなる事を特徴とする請求項1又は2記載の電界効果ト
ランジスタ。
(9) The field effect transistor according to claim 1 or 2, wherein the channel layer is made of indium gallium arsenide.
(10)高比抵抗層上に一導電型を呈するチャネル層を
形成する工程と、このチャネル層上に、高比抵抗半導体
膜を形成する工程と、この高比抵抗半導体膜上に所望の
形状に加工したゲート金属を形成する工程と、このゲー
ト金属の側壁に絶縁物を形成する工程と、前記ゲート金
属及び前記絶縁物上から、前記チャネル層が露出するま
で前記高比抵抗半導体膜を選択的にエッチング除去する
と共に、前記ゲート金属及び前記絶縁物下の前記高比抵
抗半導体膜をゲート高比抵抗半導体膜として残すことに
よって、前記ゲート金属、前記絶縁物及び前記ゲート高
比抵抗半導体膜を有するゲート電極を形成する工程と、
前記チャネル層の露出面に前記ゲート電極と自己整合し
て設けられた、前記チャネル領域と同一導電型のエピタ
キシャル層からなるソース・ドレイン領域を形成する工
程とを具備する事を特徴とする電界効果トランジスタの
製造方法。
(10) A step of forming a channel layer exhibiting one conductivity type on the high resistivity layer, a step of forming a high resistivity semiconductor film on the channel layer, and a step of forming a desired shape on the high resistivity semiconductor film. a step of forming a processed gate metal, a step of forming an insulator on the sidewalls of the gate metal, and a step of selecting the high resistivity semiconductor film from above the gate metal and the insulator until the channel layer is exposed. The gate metal, the insulator, and the gate high resistivity semiconductor film are removed by etching, and the high resistivity semiconductor film under the gate metal and the insulator is left as a gate high resistivity semiconductor film. forming a gate electrode having;
A field effect characterized by comprising the step of forming a source/drain region made of an epitaxial layer having the same conductivity type as the channel region and provided on the exposed surface of the channel layer in self-alignment with the gate electrode. Method of manufacturing transistors.
JP63153549A 1988-06-23 1988-06-23 Field effect transistor and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP2991297B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63153549A JP2991297B2 (en) 1988-06-23 1988-06-23 Field effect transistor and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63153549A JP2991297B2 (en) 1988-06-23 1988-06-23 Field effect transistor and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH025437A true JPH025437A (en) 1990-01-10
JP2991297B2 JP2991297B2 (en) 1999-12-20

Family

ID=15564939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63153549A Expired - Fee Related JP2991297B2 (en) 1988-06-23 1988-06-23 Field effect transistor and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2991297B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5595370A (en) * 1979-01-10 1980-07-19 Nec Corp Compound semiconductor field-effect transistor
JPS60136264A (en) * 1983-12-23 1985-07-19 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5595370A (en) * 1979-01-10 1980-07-19 Nec Corp Compound semiconductor field-effect transistor
JPS60136264A (en) * 1983-12-23 1985-07-19 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2991297B2 (en) 1999-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4961194A (en) Compound semiconductor device having nonalloyed ohmic contacts
JP2581452B2 (en) Field effect transistor
US5001536A (en) Semiconductor device
US4830980A (en) Making complementary integrated p-MODFET and n-MODFET
EP0206274B1 (en) High transconductance complementary ic structure
EP0114962A2 (en) Double heterojunction field effect transistors
JP2000077651A (en) Compound semiconductor device and its manufacture
US5350709A (en) Method of doping a group III-V compound semiconductor
US4605945A (en) Semiconductor device
JPH10209434A (en) Heterojunction field effect transistor, and its manufacturing method
US4866491A (en) Heterojunction field effect transistor having gate threshold voltage capability
US4994868A (en) Heterojunction confined channel FET
JP3141935B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JP2549206B2 (en) Field effect transistor
JPH02201934A (en) Manufacture of gaas fet using channel limiting lager
JPH0770735B2 (en) Dual gate metal semiconductor field effect transistor and method of manufacturing the same
JP2991297B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
JP2695832B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JPH0797638B2 (en) Field effect transistor
JPH07263664A (en) Semiconductor device and its production
JP3653652B2 (en) Semiconductor device
JP3460104B2 (en) Field effect semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2504782B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPS6115375A (en) Hetero junction fet
JP3834074B2 (en) Method for forming ohmic contacts in complementary semiconductor devices

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees