JPH04364046A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH04364046A
JPH04364046A JP16635591A JP16635591A JPH04364046A JP H04364046 A JPH04364046 A JP H04364046A JP 16635591 A JP16635591 A JP 16635591A JP 16635591 A JP16635591 A JP 16635591A JP H04364046 A JPH04364046 A JP H04364046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
semiconductor
active layer
ohmic
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP16635591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Sueyoshi
末吉 正昭
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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 Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP16635591A priority Critical patent/JPH04364046A/en
Publication of JPH04364046A publication Critical patent/JPH04364046A/en
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately produce the source and drain electrodes of a field effect semiconductor device at a short interval so as to allow high operation frequency and eliminate leakage current between the source and drain electrodes so as to attain excellent voltage/current characteristics. CONSTITUTION:A Schottky electrode 2 is provided on the top plane of a semi- insulating substrate 1, a semiconductor activating layer 3 is formed on the semi-insulating substrate 1 over the electrode 2 by epitaxial growth, etc., and the Schottky electrode 2 is brought into Schottky contact with the semiconductor activating layer 3. Then, two ohmic electrodes 4 and 5 are provided on the semiconductor activating layer 3 and the ohmic electrodes 4 and 5 are brought into ohmic contact with the semiconductor activating layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関する。 具体的にいうと、本発明は、GaAs等の半導体を用い
た電界効果型の半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device. Specifically, the present invention relates to a field effect semiconductor device using a semiconductor such as GaAs.

【0002】0002

【従来の技術】図5に従来の標準的な電界効果型トラン
ジスタ(FET)51の断面図を示す。低不純物の半導
体基板52の表面には、エピタキシャル成長法等によっ
て高不純物の半導体活性層53が形成されており、半導
体活性層53の表面には、距離Lをあけてソース電極(
オーミック電極)54及びドレイン電極(オーミック電
極)55が設けられており、ソース電極54及びドレイ
ン電極55間には、ゲート長bのゲート電極(ショット
キー電極)56が設けられている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a sectional view of a conventional standard field effect transistor (FET) 51. A highly impurity semiconductor active layer 53 is formed on the surface of the low impurity semiconductor substrate 52 by epitaxial growth or the like, and a source electrode (
An ohmic electrode) 54 and a drain electrode (ohmic electrode) 55 are provided, and a gate electrode (Schottky electrode) 56 having a gate length b is provided between the source electrode 54 and the drain electrode 55.

【0003】このような構造のFET51にあっては、
より高い周波数で動作できるようにするためには、キャ
リア移動距離を小さくするためソース及びドレイン電極
間の距離Lを短くする必要があり、さらに、ソース及び
ゲート間距離aとドレイン及びゲート間距離cを精密に
等しくする必要がある。
[0003] In the FET 51 having such a structure,
In order to operate at a higher frequency, it is necessary to shorten the distance L between the source and drain electrodes in order to reduce the carrier migration distance, and furthermore, the distance L between the source and the gate and the distance between the drain and the gate c need to be exactly equal.

【0004】しかしながら、従来例にあっては、その構
造上中間にゲート電極56が存在しているので、ソース
及びドレイン電極間の距離Lは5μm程度が限度であっ
た。また、ソース電極54とドレイン電極55とは同時
に形成されるので、ソース及びドレイン間距離Lは精密
にできるが、ゲート電極56は別に形成されるため、ソ
ース及びゲート間距離aとドレイン及びゲート間距離c
の比を精密に得ることが困難であった。このため、従来
のような構造のFETにあっては、高周波用に対応させ
ることが困難であった。
However, in the conventional example, since the gate electrode 56 exists in the middle due to its structure, the distance L between the source and drain electrodes was limited to about 5 μm. Further, since the source electrode 54 and the drain electrode 55 are formed at the same time, the distance L between the source and the drain can be made precise, but since the gate electrode 56 is formed separately, the distance a between the source and the gate and the distance between the drain and the gate can be made precisely. distance c
It was difficult to obtain the ratio accurately. For this reason, it has been difficult to adapt FETs with conventional structures to high frequency applications.

【0005】また、上記のような構造のFET51では
、図5に破線で示すように、高抵抗の半導体基板52を
通ってソース電極54とドレイン電極55の間に漏れ電
流iLが流れるため、良好な電流−電圧特性を得ること
ができなかった。
Furthermore, in the FET 51 having the above structure, a leakage current iL flows between the source electrode 54 and the drain electrode 55 through the high-resistance semiconductor substrate 52, as shown by the broken line in FIG. It was not possible to obtain accurate current-voltage characteristics.

【0006】さらに、ソース及びドレイン電極間の距離
Lを小さくすると、それに応じてゲート長bを短くする
必要があり、ゲート抵抗が大きくならざるを得なかった
Furthermore, if the distance L between the source and drain electrodes is reduced, the gate length b must be shortened accordingly, which inevitably increases the gate resistance.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、叙上の従来
例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、ソース及びドレイン電極間の距離を短く、か
つ精度良く形成することにより、より高い動作周波数を
得ることができ、かつ、ソース及びドレイン電極間の漏
れ電流をなくすことにより、良好な電流−電圧特性を得
ることができる半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional examples described above, and its purpose is to shorten the distance between source and drain electrodes and form them with high precision. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can obtain a higher operating frequency by doing so, and can obtain good current-voltage characteristics by eliminating leakage current between the source and drain electrodes.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の上面にショットキー電極を設け、ショット
キー電極を覆うようにして半導体基板の上面に半導体活
性層を形成して前記ショットキー電極を半導体活性層に
ショットキー接触させ、半導体活性層の上層に2つのオ
ーミック電極を設け、各オーミック電極の少なくとも一
部を前記半導体活性層にオーミック接触させたことを特
徴としている。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device of the present invention includes:
A Schottky electrode is provided on the upper surface of the semiconductor substrate, a semiconductor active layer is formed on the upper surface of the semiconductor substrate so as to cover the Schottky electrode, the Schottky electrode is brought into Schottky contact with the semiconductor active layer, and the upper layer of the semiconductor active layer is formed. The semiconductor device is characterized in that two ohmic electrodes are provided in the semiconductor active layer, and at least a portion of each ohmic electrode is brought into ohmic contact with the semiconductor active layer.

【0009】[0009]

【作用】本発明の半導体装置にあっては、半導体活性層
の下面に設けられたショットキー電極から半導体活性層
内へ広がる空乏層の広がりにより、半導体活性層の上層
に形成された2つのオーミック電極間に流れるソース−
ドレイン間電流を制御することができる。
[Operation] In the semiconductor device of the present invention, two ohmic layers are formed in the upper layer of the semiconductor active layer due to the expansion of the depletion layer that spreads from the Schottky electrode provided on the lower surface of the semiconductor active layer into the semiconductor active layer. Source flowing between electrodes
The drain-to-drain current can be controlled.

【0010】このような構造の半導体装置にあっては、
2つのオーミック電極間にショットキー電極が存在して
いないので、オーミック電極間の距離を容易に小さくす
ることができる。また、オーミック電極間の距離によっ
てショットキー電極(ゲート電極)のゲート長が制約さ
れないので、ショットキー電極の幅を大きくしてゲート
抵抗を小さくすることもできる。
In a semiconductor device having such a structure,
Since there is no Schottky electrode between the two ohmic electrodes, the distance between the ohmic electrodes can be easily reduced. Further, since the gate length of the Schottky electrode (gate electrode) is not restricted by the distance between the ohmic electrodes, the gate resistance can be reduced by increasing the width of the Schottky electrode.

【0011】さらに、半導体活性層と半導体基板との間
にショットキー電極が設けられており、空乏層が半導体
基板側から半導体活性層へ広がるので、カットオフ時に
半導体基板を通ってソース−ドレイン間に漏れ電流が流
れることがなく、良好な電流−電圧特性を得ることがで
きる。
Furthermore, a Schottky electrode is provided between the semiconductor active layer and the semiconductor substrate, and the depletion layer spreads from the semiconductor substrate side to the semiconductor active layer, so that the depletion layer spreads between the source and drain through the semiconductor substrate during cutoff. No leakage current flows, and good current-voltage characteristics can be obtained.

【0012】0012

【実施例】図2(a)(b)(c)は本発明の一実施例
による半導体装置の製造方法を示す断面図である。図2
に示された製造順序に従って説明すると、1はGaAs
等の化合物半導体からなる半絶縁性基板(ウエハ)であ
って、図2(a)に示すように、半絶縁性基板1の上面
にゲート電極となるショットキー電極2を設ける。つい
で、ショットキー電極2の上面及びその周囲を含む領域
において、エピタキシャル成長法等によって半絶縁性基
板1の上面に半導体結晶を成長させ、半導体活性層3を
形成する。こうして、図2(b)に示すように、ショッ
トキー電極2を覆うように半導体活性層3を形成し、シ
ョットキー電極2を半導体活性層3の下面にショットキ
ー接触させる。この後、図2(c)に示すように、半導
体活性層3の上にソース電極及びドレイン電極となる2
つのオーミック電極4,5を設け、各オーミック電極4
,5を半導体活性層3にオーミック接触させる。2つの
オーミック電極4,5は、両電極4,5間の間隙部分を
ショットキー電極2のすぐ近傍に配置されていればよい
が、図2(c)のように一方のオーミック電極5をショ
ットキー電極2の真上に位置させるのが特性上好ましい
。また、オーミック電極4,5は、別々に作成しても差
し支えないが、同時に作成すれば寸法精度が良好となり
、特性が安定する。
Embodiment FIGS. 2(a), 2(b), and 2(c) are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Figure 2
1 is GaAs
As shown in FIG. 2(a), a Schottky electrode 2 serving as a gate electrode is provided on the upper surface of the semi-insulating substrate 1. As shown in FIG. Next, in a region including the upper surface of the Schottky electrode 2 and its surroundings, a semiconductor crystal is grown on the upper surface of the semi-insulating substrate 1 by epitaxial growth or the like to form a semiconductor active layer 3. In this way, as shown in FIG. 2B, the semiconductor active layer 3 is formed to cover the Schottky electrode 2, and the Schottky electrode 2 is brought into Schottky contact with the lower surface of the semiconductor active layer 3. After this, as shown in FIG. 2(c), two electrodes are placed on top of the semiconductor active layer 3 to become a source electrode and a drain electrode.
Two ohmic electrodes 4 and 5 are provided, and each ohmic electrode 4
, 5 are brought into ohmic contact with the semiconductor active layer 3. The two ohmic electrodes 4 and 5 may be placed in the immediate vicinity of the Schottky electrode 2 with the gap between the electrodes 4 and 5, but as shown in FIG. It is preferable to position it directly above the key electrode 2 in terms of characteristics. Further, the ohmic electrodes 4 and 5 may be made separately, but if they are made at the same time, the dimensional accuracy will be good and the characteristics will be stable.

【0013】しかして、半導体活性層3内では、ショッ
トキー電極2から空乏層3aが広がっている。ソース−
ドレイン間電流iは、半導体活性層3を通って一方のオ
ーミック電極5と他方のオーミック電極4との間に流れ
、ショットキー電極2に印加するバイアス電圧によって
空乏層3aの広がりを増減させることにより、ソース−
ドレイン間電流iの電流量を制御することができる。 特に、図1に示すように、半導体活性層3の厚み全体に
わたって空乏層3aが広がった状態では、ソース−ドレ
イン間電流iは完全に遮断される。
In the semiconductor active layer 3, a depletion layer 3a extends from the Schottky electrode 2. Source -
The drain-to-drain current i flows between one ohmic electrode 5 and the other ohmic electrode 4 through the semiconductor active layer 3, and is caused by increasing or decreasing the spread of the depletion layer 3a depending on the bias voltage applied to the Schottky electrode 2. , source-
The amount of current i between drains can be controlled. In particular, as shown in FIG. 1, when the depletion layer 3a extends over the entire thickness of the semiconductor active layer 3, the source-drain current i is completely blocked.

【0014】上記のように、ソース−ドレイン間電流i
は、半導体活性層3の下面側にショットキー電極2があ
るため半絶縁性基板1を流れることがないので、電流の
カットオフ時の漏れ電流を完全になくすことができ、良
好な電流−電圧特性を得ることができる。また、両オー
ミック電極4,5間にショットキー電極2が配置されて
いないので、両オーミック電極4,5間の距離(ソース
−ドレイン間距離)Hを小さくできる。具体的には、従
来のFETでソース−ドレイン間距離Lが5μm程度で
あったのに対し、本実施例の構造によれば、両オーミッ
ク電極4,5間の距離Hをフォトリソグラフィによって
容易に作製できる0.5μm程度にすることができる。 また、フォトリソグラフィ技術の精度が向上すれば、さ
らにオーミック電極間の距離を小さくできる。この結果
、両オーミック電極4,5間の電流経路(キャリア移動
距離)を十分小さくすることができ、良好な高周波動作
特性を得ることができる。
As mentioned above, the source-drain current i
Since there is a Schottky electrode 2 on the lower surface side of the semiconductor active layer 3, it does not flow through the semi-insulating substrate 1, so leakage current at the time of current cut-off can be completely eliminated, and a good current-voltage ratio can be achieved. characteristics can be obtained. Further, since the Schottky electrode 2 is not arranged between the ohmic electrodes 4 and 5, the distance H between the ohmic electrodes 4 and 5 (source-drain distance) can be reduced. Specifically, while the source-drain distance L in conventional FETs is approximately 5 μm, in the structure of this embodiment, the distance H between both ohmic electrodes 4 and 5 can be easily determined by photolithography. The thickness can be approximately 0.5 μm. Furthermore, if the accuracy of photolithography technology improves, the distance between the ohmic electrodes can be further reduced. As a result, the current path (carrier movement distance) between both ohmic electrodes 4 and 5 can be made sufficiently small, and good high frequency operating characteristics can be obtained.

【0015】図3は本発明の別な実施例を示す断面図で
ある。この実施例においては、ショトキー電極2の上に
半導体活性層3を形成した後、半導体活性層3の上に直
接オーミック電極を設けることなく、半導体活性層3の
上面を絶縁性保護膜6によって覆っている。さらに、シ
ョットキー電極2の近傍にて絶縁性保護膜6の一部を除
去して半導体活性層3を部分的に露出させた後、絶縁性
保護膜6の上にオーミック電極4,5を形成すると共に
オーミック電極4,5の一部を半導体活性層3にオーミ
ック接触させてある。この実施例によれば、絶縁性保護
膜6によりショットキー電極2の耐圧を向上させること
ができる。
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, after forming the semiconductor active layer 3 on the Schottky electrode 2, the upper surface of the semiconductor active layer 3 is covered with an insulating protective film 6 without providing an ohmic electrode directly on the semiconductor active layer 3. ing. Furthermore, after removing a part of the insulating protective film 6 near the Schottky electrode 2 to partially expose the semiconductor active layer 3, ohmic electrodes 4 and 5 are formed on the insulating protective film 6. At the same time, parts of the ohmic electrodes 4 and 5 are brought into ohmic contact with the semiconductor active layer 3. According to this embodiment, the breakdown voltage of the Schottky electrode 2 can be improved by the insulating protective film 6.

【0016】図4は本発明のさらに別な実施例を示す断
面図である。ショットキー電極2は、図1の実施例のよ
うに全体を半導体活性層3によって覆われている必要は
なく、この実施例のように一部だけを半導体活性層3に
よって覆われていてもよい。
FIG. 4 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention. The Schottky electrode 2 does not need to be entirely covered with the semiconductor active layer 3 as in the embodiment of FIG. 1, but may be partially covered with the semiconductor active layer 3 as in this embodiment. .

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明のような構造によれば、2つのオ
ーミック電極間にショットキー電極が存在していないの
で、オーミック電極間の距離を容易に小さくすることが
できる。また、オーミック電極間の距離によってショッ
トキー電極(ゲート電極)のゲート長が制約されないの
で、ショットキー電極の幅を大きくしてゲート抵抗を小
さくできる。
According to the structure of the present invention, since there is no Schottky electrode between two ohmic electrodes, the distance between the ohmic electrodes can be easily reduced. Furthermore, since the gate length of the Schottky electrode (gate electrode) is not restricted by the distance between the ohmic electrodes, the width of the Schottky electrode can be increased to reduce the gate resistance.

【0018】また、半導体活性層と半導体基板との間に
ショットキー電極が設けられており、空乏層が半導体基
板側から半導体活性層へ広がるので、カットオフ時に半
導体基板を通ってソース−ドレイン間に漏れ電流が流れ
ることがなく、良好な電流−電圧特性を得ることができ
る。
Furthermore, since a Schottky electrode is provided between the semiconductor active layer and the semiconductor substrate, and the depletion layer spreads from the semiconductor substrate side to the semiconductor active layer, the depletion layer spreads between the source and drain through the semiconductor substrate at the time of cut-off. No leakage current flows, and good current-voltage characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体装置とその動作を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and its operation.

【図2】(a)(b)(c)は同上の実施例の製造方法
を示す断面図である。
FIGS. 2(a), 2(b), and 2(c) are cross-sectional views showing the manufacturing method of the above embodiment.

【図3】本発明の別な実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明のさらに別な実施例を示す断面図である
FIG. 4 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention.

【図5】従来例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  半絶縁性基板 2  ショットキー電極 3  半導体活性層 4,5  オーミック電極 1 Semi-insulating substrate 2 Schottky electrode 3 Semiconductor active layer 4,5 Ohmic electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板の上面にショットキー電極
を設け、ショットキー電極を覆うようにして半導体基板
の上面に半導体活性層を形成して前記ショットキー電極
を半導体活性層にショットキー接触させ、半導体活性層
の上層に2つのオーミック電極を設け、各オーミック電
極の少なくとも一部を前記半導体活性層にオーミック接
触させたことを特徴とする半導体装置。
1. A Schottky electrode is provided on an upper surface of a semiconductor substrate, a semiconductor active layer is formed on the upper surface of the semiconductor substrate so as to cover the Schottky electrode, and the Schottky electrode is brought into Schottky contact with the semiconductor active layer, A semiconductor device characterized in that two ohmic electrodes are provided above a semiconductor active layer, and at least a portion of each ohmic electrode is brought into ohmic contact with the semiconductor active layer.
JP16635591A 1991-06-10 1991-06-10 Semiconductor device Pending JPH04364046A (en)

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