JPH03191533A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPH03191533A
JPH03191533A JP33159589A JP33159589A JPH03191533A JP H03191533 A JPH03191533 A JP H03191533A JP 33159589 A JP33159589 A JP 33159589A JP 33159589 A JP33159589 A JP 33159589A JP H03191533 A JPH03191533 A JP H03191533A
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JP
Japan
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transistor
gate electrode
channel
electrode
width
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Pending
Application number
JP33159589A
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English (en)
Inventor
Shigeru Hiramatsu
茂 平松
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電界効果トランジスタ(FET) 、特にショ
ットキゲートを有するショットキゲート型FETいわゆ
るMES−PET 、或いは高電子移動度トランジスタ
、すなわち2次元電子ガスチャネル型のFETによるい
わゆるHEMT等に適用する電界効果トランジスタに係
る。
〔発明の概要〕
本発明は、断面形状がチャネル長を規定する基部側の幅
より上部側で幅広とされたゲート電極を有する電界効果
トランジスタにおいて、そのチャネル形状をチャネル幅
方向に関して非直線的に屈曲ないしは湾曲したパターン
とし、ゲート電極の倒れや歪みの発生を回避して安定性
を保ち、特性の劣化や不良品の発生を抑制して、信鎖性
の向上をはかる。
〔従来の技術〕
近年超高周波回路への応用を目指して、低雑音かつ高利
得な半導体装置、或いはそのモノリシック集積回路IC
の研究開発が活発化している。
マイクロ波応用としてはすでにGaAs系のMES−F
ET、或いは同様のショットキゲート型の2次元電子ガ
スチャネルによる高電子移動度電界効果トランジスタI
IEMTなどの半導体装置の実用化が進められている。
これらトランジスタの高周波特性、例えばこの場合遮断
周波数f7や最大周波数f□8等の高周波特性の向上を
はかるために、益々短ゲート長化が要望されている。
一方高周波トランジスタの特性を示す重要な指数の1つ
に最小雑音指数N11があるe NFsinはゲートソ
ース間容i1cgsや、ソース抵抗R8、ゲート抵抗R
g等の増加に伴って増大するので、このN y、、rn
に対してゲート抵抗Rg、ソース抵抗Rs及びゲート・
ソース間容量Cgsは重要なパラメータとなる。
ところが、上述したように高周波特性の向上のために短
ゲート長化をはかると、その金属ゲート電極が細くなる
ことによって、付随的にゲート抵抗Rgが増加する。従
って高周波特性例えばr丁、f ***の向上と最小雑
音指数NFva。7の低減化との関係は相客れないもの
となっている。
このような不都合を回避する方法として、金属ゲート電
極の断面形状を、ショットキゲートを形成する接触部す
なわち半導体基体との接触部においてはこれを狭隘化し
て短ゲート長化をはかるものの、これより上層の部分は
断面の形をほぼ丁字型、又はこれに類似したr字型等の
ゲート電極構造とすることが試みられている。
第4図はこのようなT字型構造のゲート電極を有するF
ETの製造過程の路線的断面図である。
第4図において、(1)はサブストレイト、(2)はチ
ャネル形成層、(3)は1字型ゲート電極、(4)はソ
ース電極、(5)はドレイン電極、(6)は絶縁層であ
る。
第4図に示すように、1字型ゲート電極(3)の上部の
幅Wgは幅広で、例えば0.5〜0.7μ−とされ、基
部側の幅すなわちゲート長t、gは幅狭で、例えば0.
15〜0.2μ閘とされている。
しかしながらICにおいては、そのゲート電極は、端子
導出或いは他との接続に供するべく比較的長く、すなわ
ちチャネル幅方向に長く、かつ直線的に延在形成させる
パターンが多くとられる。
ところがこの場合、上述したようにゲート長t、gがよ
り幅狭化されると、このゲート電極(3)は例えば第4
図紙面に対してほぼ垂直な方向に直線状とされるため、
横方向すなわち第4図中矢印aで示す方向に対して強度
が小であるため、製造工程のある段階で横方向の力が働
いたとき倒れたり、或いはその一部に歪みが生じる場合
がある。
また、第4図に示すようにゲート電極(3)を絶縁層(
6)例えばSiN層で全面的に覆い、ゲート電極(3)
の基部を覆う場合においても、前述したゲート/ドレイ
ン間容量Cgsの低減化をは、力・る上で、誘電率が空
気より大である絶縁層の厚さをなるべく小とする必要が
あり、絶縁層(6)の厚さLは例えば500Å以下とさ
れている。このため、ゲート電極(3)の基部側の安定
性をこの絶縁層(6)によって充分に保つことは難しく
、特性の劣化や不良品の発生を来し、信頼性及び生産性
の低下を招(。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上述したようなゲート電極の倒れや歪みの発
生を回避して安定性を保ち、特性の劣化や不良品の発生
を抑制して信頼性及び生産性の向上をはかる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による電界効果トランジスタの各側の要部の路線
的拡大平面図を第1図及び第2図に示す。
本発明は、第1図に示すように断面形状がチャネル長を
規定する基部側の幅より上部側で幅広とされたゲート電
極を有する電界効果トランジスタにおいて、そのチャネ
ル形状を矢印すで示すチャネル幅方向に関して非直線的
に屈曲ないしは湾曲したパターンとする。
〔作用〕
上述したように本発明は、第1図に示すように矢印すで
示すチャネル幅方向に関して、全体としてはこの方向に
沿って直線的でありながら、1以上の屈曲部ないしは湾
曲部を有する、非直線的な形状のパターンとするので、
1字型ゲート電極(3)の基部側か幅狭となっているた
めに受ける横方向の力が、例えば矢印C及びdで示すよ
うに複数の方向に分散される。従って矢印すで示すチャ
ネル幅方向に対して、チャネル幅に直交する矢印aで示
す横方向に働く力は、実質的にその力の大きさが小とな
り、1字型ゲート電極(3)の倒れや、歪みの発生を回
避することができ、特性の劣化や不良品の発生を抑制し
て、信頼性及び生産性の向上をはかる。
〔実施例〕
本発明による電界効果トランジスタの各側をその路線的
平面図を示す第1図及び第2図と、断面図を示す第3図
りを参照して説明する。
(12)は基体、(3)は断面形状が、チャネル長を規
定する基部側の幅より上部側で幅広とされたゲート電極
、例えば断面T字型のゲート電極を示す。
(4)及び(5)はそれぞれソース及びドレイン電極で
ある。
ゲート電極(3)は、例えば第1図及び第2図で、矢印
すに示すチャネル幅方向に関して、全体としてはこの方
向に沿って直線的でありながら、例えば第1図に示すよ
うに波形に往復する複数の湾曲部ないしはジグザグに屈
曲する複数の屈曲部を有する非直線的な形状のパターン
とする。
ここに、1字型ゲート電極(3)とソース及びドレイン
電極(4)及び(5)との間隔Lgs及びLgdは、そ
れぞれ一定の幅に形成して、全チャネル幅に渡って一定
のFETの特性、すなわち例えば局部的にソース・ドレ
イン間電流が流れるなどFETの破損ないしは不安定な
動作が生じることがないようにする。
次に、さらにこの本発明によるFETの理解を容易にす
るために、断面T字型ゲート電極の製造方法の一例を各
工程における路線的断面図を示す第3図A−Dを参照し
て説明する。この場合基体(12)は、例えば半絶縁性
GaAsサブストレイト(1)上に、例えばn型のチャ
ネル形成層(2)、例えば低不純物濃度のGaAs層を
、CVD (化学的気相成長法)等によりエピタキシャ
ル成長させて構成した場合である。
第3図Aに示すように基体(12)上に全面的に電子ビ
ーム用しジスI−(22)を形成し、次に遮光層(23
)として例えばM層を全面的にスパッタ等により形成す
る。この後全面的にフォトレジスト(24)を形成して
、所要の幅Wgをもち、例えば第1図に示すように湾曲
部をもったパターンに、フォトリソグラフィの適用によ
りパターニングを行う。
次に第3図Bに示すように、遮光層(23)に対してフ
ォトレジスト(24)の開口(24a)を通じて等方性
エツチングを行い、次にゲート長t、gの幅をもち、例
えば第1図に示すような湾曲部をもったパターンに、電
子ビームEBの走査によるパターン露光を行って後、現
像処理をして露光部を除去することによってパターニン
グを行い、開口(22a)を形成する。この電子ビーム
の走査はプログラム入力による機械的操作によって簡単
かつ精密に行うことができる。
次に第3図Cに示すように、開口(22a)及び(24
a)内を含んで全面的にスパッタリング等によりM等の
電極材料層(25)を形成する。
次にフォトレジスl−(24)とこの上の電極材料層(
25)、さらに電子ビーム用レジスト(22)とこの上
の遮光層(23)をそれぞれ除去し、第2図りに示すよ
うなT字型のゲート電極(3)を形成する。
このような製造工程を経てFETを製造する場合、第3
図Bで説明したように、電子ビームEBによりパターニ
ングを行う場合、第3図において紙面に垂直な方向、す
なわち第1図及び第2図における矢印すで示す方向のパ
ターニングは、簡単かつ精密に行うことができ、このパ
ターニング法をソース及びドレイン電極の形成に適用す
ることにより、第1図及び第2図におけるソース・ゲー
ト間及びゲート・ドレイン間の距離Lgs及びLgdを
一定に保つことは容易に行うことができる。
なお、実際上ゲート電極(3)にはその端子導出、配線
導電層のコンタクト等が行われる幅広のポンディングパ
ッド部が設けられる。このポンディングパッド部におい
てはその断面形状をT字型等にする必要がな(、全厚み
に渡って幅広となし得ることから、このパッド部におい
ては第3図Bで説明した電子ビーム操作による露光作業
に代えて通常の光学的露光を行って、開口(24a)の
幅と同等の幅を有する開口(22a)とする。この場合
、図示しないがパッド部の形成部を含めて、基体(12
)のFET等の素子形成部以外のフィールド部には絶縁
層が形成されていて、これの上にゲート電極のパッド部
等が延在形成される。
また図示の例では、断面T字型のゲート電極によるFE
Tに本発明を適用した場合であるが、ゲート電極の上部
幅広部がドレイン側に片寄った断面F字型のゲート電極
等、その断面形状が、チャネル長を規定する基部側の幅
より上部側で幅広とされたゲート電極を有するFETに
適用することもできる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明電界効果トランジスタは、第1図
及び第2図に示すようにそのゲート電極の形状を、矢印
すで示すチャネル幅方向に関して全体としてはこの方向
に沿って直線的でありながら、1以上の屈曲部ないしは
湾曲部を有する、非直線的な形状のパターンとする。こ
のような構成によれば、T字型のゲート電極(3)の各
断面では、その基部側か幅狭となっているために、製造
工程のある段階で、例えば矢印C及びdで示すように横
方向への力が働いても、全体としては複数の方向にその
力が分散される。従って矢印すで示すチャネル幅方向に
対して、チャネル幅に直交する矢印aで示す横方向に働
く力は、実質的にその力の大きさが小となり、T字型ゲ
ート電極(3)の歪みの発生を抑制し、ある箇所では屈
曲ないしは湾曲によってささえられるため、倒れを回避
することができ、特性の劣化や不良品の発生を抑制して
、信鯨性及び生産性の向上をはかることができる。
また、上述したように本発明’fit膜トランジスタを
製造するに当って、何らの新しい工程を加える必要がな
く、容易に強度を増すことができ、生産性の向上をはか
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明による電界効果トランジスタ
の各側の要部を示す路線的平面図、第3図A−Dは、断
面T字型ゲート電極の製造方法の一例を示す路線的断面
図、第4図はT字型のゲート電極を有するFETの製造
過程を示す路線的断面図である。 (1)はサブストレイト、(2)はチャネル形成層、(
12)は基体、(3)はゲート電極、(4)はソース電
極、(5)はドレイン電極、(6)は絶縁層、(22)
は電子ビームレジスト、(22a)は開口、(23)は
遮光層、(24)はフォトレジスト、(24a)は開口
、(25)は電極材料層、Lgsはゲート・ソース間距
離、Lgdはゲート・ドレイン間距離、Lgはゲート長
、Wgはゲート幅、EBは電子ビーム、tは厚みである
。 代 理 人 松 隈 秀 盛 Tf型のゲ二ト電&に哨するFETの 裏逍憑我玉ネす図 第4図 電を交刀果トランジスタの平面図 第1図 電界効果トランジスタの千f1riJ 第2図 第3図 手続補正書 平成 2年 5月 16日 1、事件の表示 ・V成 1年 特 許 願 第331595号2、発明
の名称 電界効果トランジスタ 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所 東京部品用2北品用6丁目7番35号名称(2
1B)ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 4、代理人 8、補正の内容 (1)  明細書中、第4頁9行に「幅Wgは幅広で、
例えば0.5〜0.7μm」とあるを「長さLgzは比
較的長く、例えば0.7〜1.5μm」に訂正する。 (2)同、第4頁10行に「ゲート長t、gは幅狭で、
」とあるを「ゲート長Lgは比較的短く、」に訂正する
。 (3)同、第5頁6行に「ドレイン間容量CgS」とあ
るを「ドレイン間容itcgd」に訂正する。 (4)同、第5頁9行に「500Å以下」とあるを、r
ioooÅ以下」に訂正する。 (5)同、第8頁1行に「ここに、」とあるを「ここで
、第4図に示すように」に訂正する。 (6)同、第8頁13〜14行に「例えばn型のチャネ
ル形成層(2)、例えば低不純物濃度のGaAs層を、
CVD (化学的気相成長法)」とあるを[例えばチャ
ネル形成層(2)を、MOCVD (有機金属化学気相
成長法)」に訂正する。 (7)同、第8頁19行に「スパッタ等」とあるを「蒸
着等」に訂正する。 (8)同、第9頁1行に「幅Wg Jとあるを[長さL
gzJに訂正する。 (9)同、第9頁6行に「ゲート長LgO幅」とあるを
[ゲート長Lgの長さ」に訂正する。 (10)  同、第9頁14行に「示すように、開口(
22a) Jとあるを[示すように、リセス部をエツチ
ングにより形成した後、開口(22a) Jに訂正する
。 (11)  同、第9頁15行に「スパッタリング等」
とあるを「蒸着等」に訂正する。 (12)  同、第10頁9行〜10行に「距離Lgs
及びLgdを」とあるを「距離を」に訂正する。 (I3)  同、第13頁7〜8行にrLgsはゲート
・ソース間距離、Lgdはゲート・ドレイン間距離、」
とあるを削除する。 (I4)  同、第13頁8〜9行に「Wgはゲート幅
」とあるを’1..gzは」二部メタルの長さ」に訂正
する。 (I5)  図面中、第1図〜第4図を別紙のとおりに
訂正する。 以上 第 図 第 図 宅界効未トランジ又夕の+11i]ω 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 断面形状が、チャネル長を規定する基部側の幅より上部
    側で幅広とされたゲート電極を有する電界効果トランジ
    スタにおいて、 そのチャネル形状をチャネル幅方向に関して非直線的に
    屈曲ないしは湾曲したパターンとしたこと を特徴とする電界効果トランジスタ。
JP33159589A 1989-12-21 1989-12-21 電界効果トランジスタ Pending JPH03191533A (ja)

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JP33159589A JPH03191533A (ja) 1989-12-21 1989-12-21 電界効果トランジスタ

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JP33159589A JPH03191533A (ja) 1989-12-21 1989-12-21 電界効果トランジスタ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001028425A (ja) * 1999-07-15 2001-01-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
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