JPH0281440A - Field effect transistor - Google Patents
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
の1
本発明は、マイクロ波通信等、高周波分野に使用される
電界効果型トランジスタの構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) The present invention relates to the structure of a field effect transistor used in high frequency fields such as microwave communications.
従】ぴ刈支術−
電界効果型トランジスタの動作部分の断面は一般に第3
図に示すような構造をしている。第3図(a)において
1は絶縁性基板、2はN型の導電層、3はソース電極、
4はゲート電極、5はドレイン電極である。] The cross section of the operating part of a field effect transistor is generally the third
It has a structure as shown in the figure. In FIG. 3(a), 1 is an insulating substrate, 2 is an N-type conductive layer, 3 is a source electrode,
4 is a gate electrode, and 5 is a drain electrode.
この電界効果型トランジスタにおいて、出力特性等、高
周波特性を改善するためには、ゲート・ソース間の抵抗
を低くするとともに、ゲート拳ドレイン間の耐圧を高く
することが重要である。In order to improve high frequency characteristics such as output characteristics in this field effect transistor, it is important to lower the resistance between the gate and the source and to increase the withstand voltage between the gate and the drain.
従来、ゲート・ソース間の抵抗を低くシ、ゲート・ドレ
イン間の耐圧を高くするために、第3図(b)に示すよ
うに、ゲート・ソースの間隔(L2 )をゲート・ドレ
インの間隔(Ll)より狭くする通称オフセットゲート
と呼ばれる構造が採られて来た。Conventionally, in order to lower the resistance between the gate and source and increase the withstand voltage between the gate and drain, the distance between the gate and source (L2) was changed to the distance between the gate and drain (L2), as shown in FIG. 3(b). A structure commonly called an offset gate has been adopted in which the gate width is narrower than Ll).
従来の方法で実際の素子を設計すると、ゲート・ソース
の間隔は0.4μm程度、ゲート・ドレインの間隔は1
.5μm程度となる。一方、現状の露光技術では目合わ
せ精度として±0.1μmが限界であるので、ゲート・
ソースの間隔は0.4±0.1μm、百分率で表すと±
25%と大きくバラツキ、結果として雑音指数、出力特
性。When designing an actual device using the conventional method, the gate-source distance is approximately 0.4 μm, and the gate-drain distance is 1 μm.
.. It will be about 5 μm. On the other hand, with current exposure technology, the alignment accuracy is limited to ±0.1 μm, so gate
The source spacing is 0.4 ± 0.1 μm, expressed as a percentage ±
There is a large variation of 25%, resulting in noise figure and output characteristics.
利得等高周波特性のバラツキが生じる。Variations in high frequency characteristics such as gain occur.
特に高出力用の電界効果型トランジスタでは、第4図(
a)に示すように、ゲートをはさんでソース電極とドレ
イン電極が交互に並んでいる。このような構造において
、目合わせが0.1μmすれた場合、第4図(b)に不
すように、ゲート・ソースの間隔が0.3μmの単位ト
ランジスタと0.5μmの単位トランジスタが交互に並
ぶようになる。そのため各単位トランジスタの合成が効
率よくいかなくなり、全体としての高出力電界効果型ト
ランジスタの出力特性、利得等高周波特性を悪化させて
いた。In particular, for high-output field effect transistors, Figure 4 (
As shown in a), source electrodes and drain electrodes are arranged alternately with the gate in between. In such a structure, if the alignment is 0.1 μm apart, unit transistors with a gate-source spacing of 0.3 μm and unit transistors with a gate-source spacing of 0.5 μm are alternately used, as shown in Figure 4(b). They start lining up. As a result, the synthesis of each unit transistor is not efficient, and the high-frequency characteristics such as the output characteristics and gain of the high-output field effect transistor as a whole are deteriorated.
の
従来の電界効果型トランジスタでは、ゲート・ソース間
の抵抗を低くするためにゲート・ソースの間隔を短くす
ることにより対応したのに対し、本発明による電界効果
型トランジスタでは、ゲート・ソースの間隔はゲート・
ドレインの間隔とほぼ同一にし、ゲート・ソースの間に
おける導電層の不純物1度をゲート・ドレイン間におけ
るそれより高くすることによりゲート・ソース間の抵抗
を低くしている。In conventional field effect transistors, the resistance between the gate and source was reduced by shortening the distance between the gate and source, whereas in the field effect transistor according to the present invention, the distance between the gate and source was reduced. is the gate
The resistance between the gate and source is lowered by making the distance approximately the same as that between the drain and by making the degree of impurity in the conductive layer between the gate and source higher than that between the gate and drain.
1皿
以上のような構造を採ることにより、所望のゲート・ソ
ース間の抵抗を得るために必要なゲート・ソースの間隔
を、目合わせによる間隔のバラツキが比率的に十分小さ
くなるような長さに設定することが出来、電界効果型ト
ランジスタのゲート・ソース間の抵抗のバラツキを小さ
くすることが出来る。その結果として雑音指数、出力特
性、利得等高周波特性のバラツキを小さくすることが出
来る。By adopting a structure such as one or more plates, the distance between the gate and source required to obtain the desired resistance between the gate and source is set to a length such that the variation in the distance due to alignment is sufficiently small in proportion. , and it is possible to reduce the variation in resistance between the gate and source of the field effect transistor. As a result, variations in high frequency characteristics such as noise figure, output characteristics, and gain can be reduced.
又、高出力用の電界効果型トランジスタでは、単位トラ
ンジスタ間のバラツキが小さくなることにより、各単位
トランジスタの合成効率が向上し全体としての高出力電
界効果型トランジスタの高周波特性を向上させることが
出来る。In addition, in high-power field-effect transistors, the variation between unit transistors is reduced, which improves the synthesis efficiency of each unit transistor and improves the high-frequency characteristics of the high-power field-effect transistor as a whole. .
実」範例− 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。Real example - Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明を低雑音用の砒化ガリウム電界効果型ト
ランジスタに適用した一実施例を説明するための断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a low-noise gallium arsenide field effect transistor.
第1図において、11は絶縁性の砒化ガリウム基板、1
2はN型の導電層、13はソース電極、14はゲート電
極、15はドレイン電極である。In FIG. 1, 11 is an insulating gallium arsenide substrate;
2 is an N-type conductive layer, 13 is a source electrode, 14 is a gate electrode, and 15 is a drain electrode.
低雑音用の砒化ガリウム電界効果型トランジスタとして
良好な高周波特性を得るために、ゲート・ソース間の抵
抗をゲート幅1mm当り1Ω以F1ゲート・ドレイン間
の耐圧を6V以上にする必要があるが、ゲート・ドレイ
ン間の導電層12aの不純物濃度(N1)を2×101
7C11−3,ゲート・ソース間の導電層12bの不純
物濃度(N2)を5 X 1017cm−3,ゲート・
ドレイン及びゲート・ソースの間隔(Ll、、 L2
)を各々1.5μmにすることにより、この値を達成
することが出来る。In order to obtain good high-frequency characteristics as a low-noise gallium arsenide field effect transistor, the resistance between the gate and source must be at least 1Ω per 1mm of gate width, and the withstand voltage between the gate and drain must be at least 6V. The impurity concentration (N1) of the conductive layer 12a between the gate and drain is 2×101
7C11-3, the impurity concentration (N2) of the conductive layer 12b between the gate and source is 5 x 1017 cm-3, and the gate
Drain and gate-source distance (Ll, , L2
) are each 1.5 μm, this value can be achieved.
この結果、第5図(a)にAラインで示したように、ゲ
ート・ソース間の抵抗のバラツキを小さくすることが出
来、第5図(b)にAラインで示したように、低雑音用
の砒化ガリウム電界効果型トランジスタの高周波特性と
して重要な雑音指数のバラツキを小さくすることが可能
となった。なお、第5図(a)および(b)には比較の
ため、従来の一例をそれぞれBラインとして示した。図
から明らかなように、本実施例は従来に比へバラツキが
1/2以下に減少している。As a result, as shown by line A in Figure 5(a), the variation in resistance between the gate and source can be reduced, and as shown by line A in Figure 5(b), low noise can be achieved. It has become possible to reduce the variation in the noise figure, which is important for the high-frequency characteristics of gallium arsenide field-effect transistors for use in industrial applications. Note that, for comparison, FIGS. 5(a) and 5(b) each show a conventional example as a B line. As is clear from the figure, the variation in this embodiment is reduced to 1/2 or less compared to the conventional one.
灸五叶Z
次に第2図を用いて本発明を高出力砒化ガリウム電界効
果型トランジスタに適用した他の実施例を説明する。Next, another embodiment in which the present invention is applied to a high-output gallium arsenide field effect transistor will be described with reference to FIG.
第2図において、11〜15は第1図と同様である。但
しドレインおよびソース電極と、結晶のオーミ’7り接
触をより改善するため、各電極13.15の下の導電層
12c、12dの不純物1度(N3)を高濃度にしてい
る。この時、ドレインおよびソースの実効的な電極は、
第2図に示されたように高不純物濃度(N3)の導電層
12c、12dの端までとなる。In FIG. 2, 11 to 15 are the same as in FIG. However, in order to further improve the ohmic contact between the drain and source electrodes and the crystal, the impurity concentration (N3) in the conductive layers 12c and 12d under each electrode 13.15 is made high. At this time, the effective drain and source electrodes are
As shown in FIG. 2, it extends to the ends of the conductive layers 12c and 12d with high impurity concentration (N3).
高出力砒化ガリウム電界効果型トランジスタとして良好
な高周波特性を得るために、ゲート・ソース間の抵抗を
ゲート幅[■当り2Ω以下、ゲート・ドレイン間の耐圧
を20V以上にする必要があるが、ゲート・ドレイン間
の導電層12aの不純物1度(N+)を1×1017c
lI−3,ゲート・ソース間の導電層12bの不純物1
度(N2)を3X 1017cm−3,ゲート・ドレイ
ン及びゲート・ソースの間隔(Ll、L2)を各々1.
5μmにすることにより、この値を達成することが出来
る。In order to obtain good high-frequency characteristics as a high-power gallium arsenide field-effect transistor, the resistance between the gate and source must be 2 Ω or less per gate width [■], and the withstand voltage between the gate and drain must be 20 V or more.・The impurity level (N+) of the conductive layer 12a between the drains is 1×1017c.
lI-3, impurity 1 in conductive layer 12b between gate and source
The degree (N2) is 3X 1017 cm-3, and the gate-drain and gate-source distances (Ll, L2) are each 1.
This value can be achieved by setting the thickness to 5 μm.
第6図に高出力電界効果型トランジスタの高周波特性と
して重要な出力特性の分布が本実施例をAライン、比較
のための従来の一例をBラインで示しである。In FIG. 6, the distribution of output characteristics, which are important as high-frequency characteristics of a high-output field effect transistor, is shown in line A for this embodiment and line B for a conventional example for comparison.
図より明らかなように本実施例は従来例に比ベバラツキ
が小さく、出力特性が向上する(大きい)ことが示され
ている。As is clear from the figure, this example shows that the variation in variation is smaller than that of the conventional example, and the output characteristics are improved (larger).
髪駐Δ肱敦
以上説明したように本発明はゲート・ソース間における
導電層の不純物1度をゲート・ドレイン間における不純
物1度より高くすることにより、ゲート・ソースの間隔
を目合わせ精度によるバラツキか影響しない程度に広く
することが出来、ゲート・ソース間の抵抗のバラツキを
小さくすることが出来る。その結果、ゲート・ソース間
の影響を受ける雑音指数、利得等の高周波特性のバラツ
キを減少させるとともに、高出力電界効果型トランジス
タのように単位トランジスタを合成して特性を出してい
る素子では、各単位トランジスタのバラツキが減少し、
合成効果が向上することにより、全体として出力特性、
利得等の高周波特性を改善できる効果がある。As explained above, the present invention makes the impurity degree of the conductive layer between the gate and source higher than the impurity degree of impurity between the gate and drain, thereby eliminating variations in the gate-source spacing due to alignment accuracy. It is possible to widen the width to such an extent that it does not affect the resistance, and it is possible to reduce the variation in resistance between the gate and the source. As a result, variations in high-frequency characteristics such as noise figure and gain that are affected between the gate and source are reduced, and in devices such as high-output field-effect transistors whose characteristics are obtained by synthesizing unit transistors, each Variations in unit transistors are reduced,
By improving the synthesis effect, the overall output characteristics,
This has the effect of improving high frequency characteristics such as gain.
第1図は、本発明を低雑音用砒化ガリウム電界効果型ト
ランジスタに適用した実施例を説明するための断面図、
第2図は本発明を高出力砒化ガリウム電界効果型トラン
ジスタに適用した実施例を説明するための断面図、第3
図は従来の電界効果型トランジスタを説明する断面図で
、(a)は通常タイプ、(b)はゲート・オフセットタ
イプ、第4図は目合わせのずれにより、高出力砒化ガリ
ウム電界効果型トランジスタのとなりあった単位素子の
ゲート・ソースの間隔が交互に0.3μmと0.5μm
になることを説明する断面図で、(a)は目合わせての
ずれが0μmの場合、(b)はずれが0.1μmの場合
である。
第1図〜第4図において、1.11は絶縁性基板、2,
12はN型の導電層、3,13はソース電極、4.14
はゲート電極、5,15はドレイン電極である。
第5図、第6図は本発明による効果を説明するための図
で、第5図(a)はゲート・ソース間の抵抗の分布を示
した図、第5図(b)は雑音指数の分布を示した図、第
6図は出力の分布を示した図である。
第1図
(a)
]
(b)
第
図
+、2 、、、、
ゲ°−ト
ゾース開村睨才1t
(cL)
1.4 1.6 1.8 2、○玉」h己4
TFs 数(イ会−・・メミL基し)B
(b)
!15 図FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a low-noise gallium arsenide field effect transistor;
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a high-power gallium arsenide field effect transistor;
The figures are cross-sectional views explaining conventional field-effect transistors. (a) is a normal type, (b) is a gate offset type, and Figure 4 shows a high-power gallium arsenide field-effect transistor due to misalignment. The distance between the gate and source of adjacent unit elements is alternately 0.3 μm and 0.5 μm.
These are cross-sectional views illustrating what happens, where (a) shows a case where the misalignment in alignment is 0 μm, and (b) shows a case where the misalignment is 0.1 μm. 1 to 4, 1.11 is an insulating substrate, 2,
12 is an N-type conductive layer, 3 and 13 are source electrodes, 4.14
is a gate electrode, and 5 and 15 are drain electrodes. 5 and 6 are diagrams for explaining the effects of the present invention. FIG. 5(a) is a diagram showing the distribution of resistance between the gate and source, and FIG. 5(b) is a diagram showing the distribution of resistance between the gate and source. A diagram showing the distribution, FIG. 6 is a diagram showing the distribution of output. Figure 1 (a) ] (b) Figure +, 2 ,,,, Gametzos Kaimura Saisai 1t (cL) 1.4 1.6 1.8 2, ○ ball"h self 4
TFs number (I meeting - Memi L basis) B (b)! 15 Figure
Claims (1)
所定間隔で形成してなる電界効果型トランジスタにおい
て、 ケース・ソース間における導電層の不純物濃度がゲート
・ドレイン間における導電層の不純物濃度より高いこと
を特徴とする電界効果型トランジスタ。[Claims] In a field-effect transistor in which a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed at predetermined intervals on a conductive layer, the impurity concentration of the conductive layer between the case and the source increases the conductivity between the gate and the drain. A field effect transistor characterized by a higher impurity concentration than the layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23282388A JPH0281440A (en) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | Field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23282388A JPH0281440A (en) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | Field effect transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0281440A true JPH0281440A (en) | 1990-03-22 |
Family
ID=16945339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23282388A Pending JPH0281440A (en) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | Field effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0281440A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6324676A (en) * | 1986-07-16 | 1988-02-02 | Nec Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP23282388A patent/JPH0281440A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6324676A (en) * | 1986-07-16 | 1988-02-02 | Nec Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
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