JPH05144846A - Compound semiconductor field-effect transistor - Google Patents

Compound semiconductor field-effect transistor

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JPH05144846A
JPH05144846A JP30093491A JP30093491A JPH05144846A JP H05144846 A JPH05144846 A JP H05144846A JP 30093491 A JP30093491 A JP 30093491A JP 30093491 A JP30093491 A JP 30093491A JP H05144846 A JPH05144846 A JP H05144846A
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JP
Japan
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gate electrode
film
effect transistor
compound semiconductor
ion
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JP30093491A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Yokoyama
隆弘 横山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce a leakage current in the reverse direction to a Schottky junction in an FET using a heat-resisting metal film for its gate electrode by a method wherein the gate electrode using the heat-resisting metal film is formed into a constitution of a very thin film thickness within a specified extent. CONSTITUTION:In an FET using a heat-resisting metal film for its gate electrode 3, the gate electrode 3 is constituted very thin in a thickness of 100 to 200Angstrom . For example, Si is ion-implanted ion a semi-cinsulative GaAs substrate 1 to form a channel 2 and moreover, after a WSi film is deposited, the substrate is processed in a prescribed length and a gate electrode 3 is formed. Then, Si is ion-planted slightly deeper than the depth of the channel 2 to form N<+> layers 4 and moreover, an SiO2 film is deposited on the whole surface and Si is ion-implanted at a distance of about 1500Angstrom from the electrode 3 utilizing the film thickness of the SiO2 film to form N<+> layers 5. After that, the SiO2 film is removed and the electrode 3 is etched back to a thickness of 100 to 200Angstrom . Then, an annealing is performed to activate each ion-implanted layer and moreover, after an SiN film 6 is deposited, ohmic electrodes 7 are formed and a FET is completed.

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、ショットキー接合を用
いた化合物半導体電界効果トランジスタ(FET)にお
いて、ショットキー逆方向特性を改善した化合物半導体
電界効果トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor field effect transistor (FET) using a Schottky junction, which has improved Schottky reverse characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来例によるFETの製作方法を基板と
してガリウム砒素を用いる場合を例にとって説明する。
図6(a) 〜(d) に示すように、たとえば半絶縁性ガリウ
ム砒素基板41上に選択的にイオン注入法によってSi29
イオンを加速エネルギー25keV、ドーズ量7.0 ×1012
(cm-2) でイオン注入してチャネル42を形成した後、通
常の方法にてたとえばタングステンシリコン(WSi)
によりゲート電極43を形成する。このゲート電極43を利
用し、自己整合的にSi29イオンを加速エネルギー50k
eV、ドーズ量2.0 ×1012(cm-2) でイオン注入して
n’層44を形成する。次に基板上全面にたとえば二酸化
珪素膜を2000A堆積し、この膜厚を利用しゲート電極43
から約1500A離れてSi28イオンを加速エネルギー150
keV、ドーズ量5.0 ×1013(cm-2) でイオン注入して
+ 層45を形成する。その後、二酸化珪素膜を除去して
から通常の方法にて820 ℃で15分アニールし、各イオン
注入層を活性化する。さらに通常の方法にて窒化珪素膜
(SiN)46を2000A堆積した後、オーミック電極47を
形成しFETを完成する。
2. Description of the Related Art A conventional method of manufacturing an FET will be described by taking a case of using gallium arsenide as a substrate.
As shown in FIGS. 6A to 6D, Si 29 is selectively formed on the semi-insulating gallium arsenide substrate 41 by ion implantation.
Ion acceleration energy 25 keV, dose 7.0 × 10 12
After forming the channel 42 by ion-implanting (cm -2 ), a conventional method such as tungsten silicon (WSi) is used.
Thereby forming the gate electrode 43. By using this gate electrode 43, Si 29 ions are accelerated in self-alignment with an acceleration energy of 50 k.
Ions are implanted with eV and a dose of 2.0 × 10 12 (cm −2 ) to form the n ′ layer 44. Next, for example, a silicon dioxide film of 2000 A is deposited on the entire surface of the substrate, and this thickness is used to form the gate electrode 43.
About 150A away from Si28 ions at an acceleration energy of 150
Ions are implanted with keV and a dose amount of 5.0 × 10 13 (cm −2 ) to form an n + layer 45. Then, after removing the silicon dioxide film, annealing is performed at 820 ° C. for 15 minutes by a usual method to activate each ion implantation layer. Further, a silicon nitride film (SiN) 46 of 2000 A is deposited by a usual method, and then an ohmic electrode 47 is formed to complete the FET.

【0003】ところが、このようにして作成されたFE
Tにおいて、図7(a) のショットキー逆方向特性に示す
ように、ゲート・ドレイン間逆方向特性に−3V付近に
段差をともなった大きいリーク電流が観測されることが
ある。このような逆方向特性の異常は、Siにおけるp
n接合の逆方向特性の異常(いわゆるマイクロプラズマ
現象)と同様に、ショットキー接合(ゲート電極)近傍
の半導体基板中の転位が原因と考えられる。このような
FETにおいては、図7(a) に示すようなリーク電流が
原因で、図7(b) に示すようにゲート電圧を十分負に大
きく(VGS=-0.7V)しても、VDS≧3VでIDSが流
れ、充分にドレイン電流をピンチしないFETとなって
しまう。
However, the FE created in this way
At T, as shown in the Schottky reverse characteristic of FIG. 7A, a large leak current with a step near -3 V may be observed in the reverse gate-drain characteristic. Such anomalous reverse characteristic is caused by p in Si.
It is considered that dislocations in the semiconductor substrate in the vicinity of the Schottky junction (gate electrode) are considered to be the cause, as in the case of the abnormal reverse characteristic of the n-junction (so-called microplasma phenomenon). In such an FET, even if the gate voltage is made sufficiently negative (V GS = -0.7 V) as shown in FIG. 7 (b) due to the leakage current as shown in FIG. 7 (a), When V DS ≧ 3V, I DS flows, resulting in an FET that does not pinch the drain current sufficiently.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記通常の化合物半導
体電界効果トランジスタにおいては、ゲートエッジが急
峻(ゲートエッジが半導体基板に対してほぼ直角)であ
るため、ゲート金属あるいはゲート金属を取り囲む領域
にある絶縁膜の応力と半導体基板自身の応力によって図
8に示すようにゲート端直下の半導体基板内に転位(dis
location) を発生させ易い(たとえば、文献Jpn.J.App
l.Phys.30(1991)L551,J.Electrochem.Soc.138(1991)143
9) 。図8において、51は半絶縁性ガリウム砒素基板、5
2は活性層、53はゲート電極、54は転位、55はSiN
膜、56はオーミック電極を示す。
In the conventional compound semiconductor field effect transistor described above, since the gate edge is steep (the gate edge is substantially perpendicular to the semiconductor substrate), it is located in the gate metal or the region surrounding the gate metal. Due to the stress of the insulating film and the stress of the semiconductor substrate itself, as shown in FIG.
location) is easy to generate (for example, the document Jpn.J.App
l.Phys.30 (1991) L551, J.Electrochem.Soc.138 (1991) 143
9). In FIG. 8, 51 is a semi-insulating gallium arsenide substrate, 5
2 is an active layer, 53 is a gate electrode, 54 is a dislocation, and 55 is SiN.
The film and 56 are ohmic electrodes.

【0005】また、FETのゲート・ドレイン間に逆バ
イアスをかけたとき、通常高電界領域はゲート端直下に
ゲートの長手方向に均一に発生し、図9(a)のようにゲ
ート端で一様な発光現象(アバランシェ)が観測され
る。ところがもしゲート端直下の一部に転位が発生する
と電界はこの転位近傍に集中して、均一になるはずの高
電界領域が転位近傍で不均一なものとなり、図9(b) の
ようにゲート端の局所領域で発光(マイクロプラズマ)
が観測される。このような不均一な高電界領域の発生
は、比較的低いゲート・ドレイン間逆バイアス(たとえ
ばVGD=−1〜−2V)においてリーク電流の発生につ
ながる。図9(a)(b)において、61は活性層領域、62はソ
ース電極、63はゲート電極、64はドレイン電極、65は均
一な発光領域、66は不均一な発光領域を示す。
Further, when a reverse bias is applied between the gate and drain of the FET, a high electric field region is normally generated directly below the gate end in the longitudinal direction of the gate, and as shown in FIG. Such a luminescence phenomenon (avalanche) is observed. However, if dislocations occur in a portion just below the gate edge, the electric field concentrates near this dislocation, and the high electric field region that should be uniform becomes non-uniform near the dislocations. Light emission in the local area at the edge (microplasma)
Is observed. The generation of such a non-uniform high electric field region leads to generation of a leak current at a relatively low gate-drain reverse bias (for example, V GD = −1 to −2 V). In FIGS. 9A and 9B, 61 is an active layer region, 62 is a source electrode, 63 is a gate electrode, 64 is a drain electrode, 65 is a uniform light emitting region, and 66 is a non-uniform light emitting region.

【0006】本発明は上記問題を解決するもので、耐熱
金属をゲート電極に用いる化合物半導体電界効果トラン
ジスタにおいて、このショットキー接合逆方向リーク電
流を低減した化合物半導体電界効果トランジスタを提供
することを目的とするものである。
The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a compound semiconductor field effect transistor in which a Schottky junction reverse leakage current is reduced in the compound semiconductor field effect transistor using a refractory metal for a gate electrode. It is what

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために本発明の化合物半導体電界効果トランジスタ
は、ゲート電極が耐熱金属であり、FETのチャネル上
のゲート電極を100 〜200Aと極めて膜厚の薄い構成に
したものである。
In order to solve the above problems, the present invention is directed to a compound semiconductor field effect transistor in which the gate electrode is a refractory metal, and the gate electrode on the channel of the FET is 100 to 200 A. It has a thin film thickness.

【0008】さらに、本発明の化合物半導体電界効果ト
ランジスタは、ゲート電極が耐熱金属であり、このゲー
ト電極の断面形状を台形状に構成したものである。さら
に、本発明の化合物半導体電界効果トランジスタは、ゲ
ート電極が耐熱金属であり、このゲート電極を形成しか
つ各イオン注入層をアニールして活性化した後、ゲート
電極周辺の半導体基板表面をエッチングして薄く形成し
たものである。
Further, in the compound semiconductor field effect transistor of the present invention, the gate electrode is a refractory metal, and the cross section of the gate electrode is trapezoidal. Further, in the compound semiconductor field effect transistor of the present invention, the gate electrode is a refractory metal, and after forming the gate electrode and annealing and activating each ion implantation layer, the surface of the semiconductor substrate around the gate electrode is etched. It is formed thin.

【0009】さらに、本発明の化合物半導体電界効果ト
ランジスタは、ゲート電極が耐熱金属であり、ゲート電
極の周囲の半導体基板をエッチングして薄く形成しかつ
このゲート電極とその直下の半導体基板を含む部分を台
形状を呈するように構成したものである。
Further, in the compound semiconductor field effect transistor of the present invention, the gate electrode is a refractory metal, the semiconductor substrate around the gate electrode is etched to be thin, and the portion including the gate electrode and the semiconductor substrate immediately below the gate electrode. Is configured to have a trapezoidal shape.

【0010】[0010]

【作用】上記構成により、FETのチャネル上のゲート
電極が100 〜200Aと極めて膜厚が薄いため、ゲート電
極の応力をほぼ無視でき、ゲート端直下の半導体基板内
に転位が発生するのを低減できるものであり、またゲー
ト電極の断面形状が台形であるため、ゲート電極あるい
はゲート電極を取り囲む領域にある絶縁膜の応力と半導
体基板自身の応力の影響が緩和され、ゲート端直下の半
導体基板内に転位が発生するのを低減でき、また、ゲー
ト電極の周囲の半導体基板表面が薄くエッチングされる
ことにより、ゲート電極あるいはゲート電極を取り囲む
領域にある絶縁膜の応力と半導体基板自身の応力によっ
てゲート端直下の半導体基板内に転位が発生してもこれ
を除去でき、また、ゲート電極の断面形状が台形であ
り、かつゲート電極の周囲の半導体基板表面が薄くエッ
チングされることにより、ゲート電極あるいはゲート電
極を取り囲む領域にある絶縁膜の応力と半導体基板自身
の応力の影響が緩和されてゲート端直下の半導体基板内
に転位が発生し難く、また、発生してもゲート端直下か
ら離れたところに発生することになる。したがって、F
ETのゲート・ドレイン間に電圧をかけたとき、転位発
生によるゲート端における局所的な高電界領域の発生を
抑えることができ、ショットキー接合逆方向リーク電流
を低減できる。
With the above structure, since the gate electrode on the channel of the FET is extremely thin, 100 to 200 A, the stress of the gate electrode can be almost ignored, and the occurrence of dislocations in the semiconductor substrate immediately below the gate end is reduced. In addition, since the gate electrode has a trapezoidal cross-sectional shape, the influence of the stress of the insulating film in the gate electrode or the region surrounding the gate electrode and the stress of the semiconductor substrate itself is mitigated. The generation of dislocations in the gate electrode can be reduced, and the surface of the semiconductor substrate around the gate electrode is thinly etched, so that the stress of the gate electrode or the insulating film in the region surrounding the gate electrode and the stress of the semiconductor substrate itself cause the gate Even if dislocations occur in the semiconductor substrate directly under the edge, they can be removed. In addition, the gate electrode has a trapezoidal cross section and the periphery of the gate electrode is By thinly etching the surface of the surrounding semiconductor substrate, the effects of the stress of the gate electrode or the insulating film in the region surrounding the gate electrode and the stress of the semiconductor substrate itself are mitigated, and dislocations occur in the semiconductor substrate immediately below the gate edge. It is difficult to do, and even if it occurs, it will occur at a place away from just below the gate end. Therefore, F
When a voltage is applied between the gate and drain of ET, it is possible to suppress the generation of a local high electric field region at the gate end due to the generation of dislocations, and it is possible to reduce the reverse leakage current of the Schottky junction.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図1(a) 〜(e) は本発明の第1の実施例の化合物
半導体電界効果トランジスタの製作工程を示す断面図で
ある。ここでは化合物半導体としてガリウム砒素(Ga
As)を用いる場合を例にとって説明する。図1(a) 〜
(e) において、まず半絶縁性GaAs基板1上の所定部
位にたとえばSi29イオンを加速エネルギー25keV、
ドーズ量8.0 ×1012(cm-2) でイオン注入してチャネル
2を形成する。さらにスパッタ法にてたとえばWSiを
2000A堆積した後、所定の長さに加工しゲート電極3を
形成する。このゲート電極3を利用し、自己整合的にチ
ャネル2よりやや深くSi29イオンを加速エネルギー50
keV、ドーズ量2.0 ×1012(cm -2) でイオン注入し
てn’層4を形成し、さらに基板上全面にたとえば二酸
化珪素膜を2500A堆積し、この膜厚を利用しゲート電極
から約1500A離れてSi28イオンを加速エネルギー150
keV、ドーズ量5.0 ×1013(cm-2) でイオン注入して
+ 層5を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (e) are sectional views showing a manufacturing process of a compound semiconductor field effect transistor of a first embodiment of the present invention. Here, gallium arsenide (Ga) is used as a compound semiconductor.
The case of using As) will be described as an example. Figure 1 (a)
In (e), first, for example, Si 29 ions are accelerated to a predetermined portion on the semi-insulating GaAs substrate 1 at an acceleration energy of 25 keV,
A channel 2 is formed by ion implantation with a dose amount of 8.0 × 10 12 (cm −2 ). Further, for example, WSi is sputtered
After depositing 2000 A, the gate electrode 3 is formed by processing to a predetermined length. This gate electrode 3 is used to accelerate Si 29 ions in a self-aligned manner and slightly deeper than the channel 2.
KeV with a dose amount of 2.0 × 10 12 (cm −2 ) is ion-implanted to form an n ′ layer 4, and a silicon dioxide film, for example, of 2500 A is further deposited on the entire surface of the substrate. Accelerating energy of Si 28 ions at a distance of 1500 A 150
Ions are implanted with keV and a dose amount of 5.0 × 10 13 (cm −2 ) to form the n + layer 5.

【0012】その後、二酸化珪素膜を除去してから、図
1(d) に示すように、ゲート電極3を100 〜 200Aの厚
さまで、たとえば反応性イオンエッチング法(RIE)
にてエッチバックする。これはゲート金属のRIEによ
るエッチングレートを厳密に管理することにより可能で
ある。次に通常の方法にて820 ℃で15分アニールし、各
イオン注入層を活性化する。さらに通常の方法にて窒化
珪素膜(SiN)6を2000A堆積した後、オーミック電
極7を形成しFETを完成する。
Then, after removing the silicon dioxide film, as shown in FIG. 1D, the gate electrode 3 is formed to a thickness of 100 to 200 A, for example, reactive ion etching (RIE).
Etch back at. This is possible by strictly controlling the etching rate of the gate metal by RIE. Then, each ion-implanted layer is activated by annealing at 820 ° C. for 15 minutes by a usual method. Further, a silicon nitride film (SiN) 6 of 2000 A is deposited by a usual method, and then an ohmic electrode 7 is formed to complete the FET.

【0013】このように、FETのチャネル上のゲート
電極部が100 〜 200Aと極めて膜厚が薄いため、ゲート
電極の応力はほぼ無視でき、そのため、ゲート端直下の
半導体基板内に転位が発生するのを低減できる。したが
って、FETのゲート・ドレイン間に電圧をかけると
き、転位の発生によるゲート端における局所的な高電界
領域の発生を抑えることができ、ショットキー接合逆方
向リーク電流を低減できる。
As described above, since the gate electrode portion on the channel of the FET has an extremely thin film thickness of 100 to 200 A, the stress of the gate electrode can be almost ignored. Therefore, dislocation occurs in the semiconductor substrate just below the gate end. Can be reduced. Therefore, when a voltage is applied between the gate and drain of the FET, it is possible to suppress the generation of a local high electric field region at the gate end due to the generation of dislocations, and reduce the Schottky junction reverse leakage current.

【0014】図2(a) 〜(e) は本発明の第2の実施例の
化合物半導体電界効果トランジスタの製作工程を示す断
面図である。ここでも化合物半導体としてガリウム砒素
(GaAs)を用いる場合を例にとって説明する。図2
(a) 〜(e) において、まず半絶縁性GaAs基板11上の
所定部位にたとえばSi29イオンを加速エネルギー25k
eV、ドーズ量8.0 ×1012(cm-2) でイオン注入してチ
ャネル12を形成する。さらにスパッタ法にてたとえばW
Siを2000A堆積した後、レジストをマスクにして、た
とえば図2(b) の矢印のような入射角30°のイオンミリ
ング法にて所定の長さに加工し断面形状が台形であるゲ
ート電極13を形成する。このゲート電極13を利用し、自
己整合的に前記チャネル12よりやや深くSi29イオンを
加速エネルギー50keV、ドーズ量2.0 ×1012(cm-2
でイオン注入してn’層14を形成する。
2 (a) to 2 (e) are sectional views showing a manufacturing process of the compound semiconductor field effect transistor of the second embodiment of the present invention. Here again, the case of using gallium arsenide (GaAs) as the compound semiconductor will be described as an example. Figure 2
In (a) to (e), first, for example, Si29 ions are accelerated to a predetermined portion on the semi-insulating GaAs substrate 11 at an acceleration energy of 25 k.
A channel 12 is formed by ion implantation with eV and a dose amount of 8.0 × 10 12 (cm −2 ). Further, for example, by a sputtering method, W
After depositing 2000 A of Si, using the resist as a mask, the gate electrode 13 having a trapezoidal cross section is processed into a predetermined length by an ion milling method with an incident angle of 30 ° as shown by the arrow in FIG. 2 (b). To form. Utilizing this gate electrode 13, Si 29 ions are self-aligned and slightly deeper than the channel 12 with an acceleration energy of 50 keV and a dose of 2.0 × 10 12 (cm −2 ).
Then, the n'layer 14 is formed by ion implantation.

【0015】次に基板上全面にたとえば二酸化珪素膜を
2500A堆積し、この膜厚を利用しゲート電極13から約15
00A離れてSi28イオンを加速エネルギー150 keV、
ドーズ量5.0 ×1013(cm-2)でイオン注入してn+ 層15
を形成する。その後、二酸化珪素膜を除去してから通常
の方法にて820 ℃で15分アニールし、各イオン注入層を
活性化する。さらに通常の方法にて窒化珪素膜(Si
N)16を2000A堆積した後、オーミック電極17を形成し
FETを完成する。
Next, a silicon dioxide film, for example, is formed on the entire surface of the substrate.
Deposit 2500A and use this film thickness from gate electrode 13 to about 15
Accelerating energy of Si28 ions at a distance of 00A 150 keV,
Ion implantation with a dose of 5.0 × 10 13 (cm -2 ) n + layer 15
To form. Then, after removing the silicon dioxide film, annealing is performed at 820 ° C. for 15 minutes by a usual method to activate each ion implantation layer. Further, a silicon nitride film (Si
After depositing N) 16 for 2000 A, an ohmic electrode 17 is formed to complete the FET.

【0016】このように、ゲート電極の断面形状が台形
であるため、ゲート電極あるいはゲート電極を取り囲む
領域にある絶縁膜の応力と半導体基板自身の応力の影響
が緩和され、ゲート端直下の半導体基板内に転位が発生
するのを低減できる。したがって、FETのゲート・ド
レイン間に電圧をかけるとき、転位の発生によるゲート
端における局所的な高電位領域の発生を抑えることがで
き、ショットキー接合逆方向リーク電流を低減できる。
Since the gate electrode has a trapezoidal cross section as described above, the influence of the stress of the insulating film in the gate electrode or the region surrounding the gate electrode and the stress of the semiconductor substrate itself is mitigated, and the semiconductor substrate immediately below the gate end is relaxed. It is possible to reduce the generation of dislocations therein. Therefore, when a voltage is applied between the gate and drain of the FET, it is possible to suppress the generation of a local high potential region at the gate end due to the generation of dislocations, and to reduce the Schottky junction reverse leakage current.

【0017】図3(a) 〜(e) は本発明の第3の実施例の
化合物半導体電界効果トランジスタの製作工程を示す断
面図である。ここでも化合物半導体としてガリウム砒素
(GaAs)を用いる場合を例にとり説明する。図3
(a) 〜(e) において、まず半絶縁性GaAs基板21上の
所定部位にたとえばSi29イオンを加速エネルギー30k
eV、ドーズ量8.0 ×1012(cm-2) でイオン注入してチ
ャネル22を形成する。さらにスパッタ法にてたとえばW
Siを2000A堆積した後、所定の長さに加工しゲート電
極23を形成する。このゲート電極23を利用し、自己整合
的に前記チャネル22よりやや深くSi29イオンを加速エ
ネルギー60keV、ドーズ量2.0 ×1012(cm-2) でイオ
ン注入してn’層24を形成する。
3 (a) to 3 (e) are cross-sectional views showing a manufacturing process of the compound semiconductor field effect transistor of the third embodiment of the present invention. Here again, the case of using gallium arsenide (GaAs) as the compound semiconductor will be described as an example. Figure 3
In (a) to (e), first, for example, Si 29 ions are accelerated to a predetermined portion on the semi-insulating GaAs substrate 21 at an acceleration energy of 30 k.
A channel 22 is formed by ion implantation with eV and a dose amount of 8.0 × 10 12 (cm −2 ). Further, for example, by a sputtering method, W
After depositing 2000 A of Si, it is processed into a predetermined length to form a gate electrode 23. Using this gate electrode 23, Si 29 ions are ion-implanted in a self-aligned manner slightly deeper than the channel 22 with an acceleration energy of 60 keV and a dose of 2.0 × 10 12 (cm −2 ) to form an n ′ layer 24.

【0018】次に基板上全面にたとえば二酸化珪素膜を
2000A堆積し、この膜厚を利用しゲート電極から約1500
A離れてSi28イオンを加速エネルギー160 keV、ド
ーズ量5.0 ×1013(cm-2) でイオン注入してn+ 層25を
形成する。その後、二酸化珪素膜を除去してから通常の
方法にて820 ℃で15分アニールし、各イオン注入層を活
性化する。次にゲート電極23上にレジストによりゲート
パターンを形成してから、このレジストをマスクにたと
えば酒石酸により図3(e) に示すように、ゲート端直下
より少し深くなる程度に基板表面を数十〜数百A軽くエ
ッチングする。さらに通常の方法にて窒化珪素膜(Si
N)26を2000A堆積した後、オーミック電極27を形成し
FETを完成する。
Next, for example, a silicon dioxide film is formed on the entire surface of the substrate.
2000A was deposited, and using this film thickness, about 1500 from the gate electrode
Si 28 ions are separated from A and ion implantation is performed at an acceleration energy of 160 keV and a dose amount of 5.0 × 10 13 (cm −2 ), to form an n + layer 25. Then, after removing the silicon dioxide film, annealing is performed at 820 ° C. for 15 minutes by a usual method to activate each ion implantation layer. Next, a gate pattern is formed on the gate electrode 23 with a resist, and the resist is used as a mask with tartaric acid, as shown in FIG. 3 (e). Lightly etch a few hundred A. Further, a silicon nitride film (Si
After depositing N) 26 for 2000 A, an ohmic electrode 27 is formed to complete the FET.

【0019】このように、ゲート電極の周囲の半導体基
板表面がアニール後薄くエッチングされることにより、
ゲート電極あるいはゲート電極を取り囲む領域にある絶
縁膜の応力と半導体基板自身の応力によってゲート端直
下の半導体基板内に転位が発生しても、このエッチング
工程により転位を除去することができる。したがって、
FETのゲート・ドレイン間に電圧をかけるとき、転位
の発生によるゲート端における局所的な高電界領域の発
生を抑えることができ、ショットキー接合逆方向リーク
電流を低減できる。
As described above, the surface of the semiconductor substrate around the gate electrode is thinly etched after annealing,
Even if dislocations occur in the semiconductor substrate directly below the gate end due to the stress of the gate electrode or the insulating film in the region surrounding the gate electrode and the stress of the semiconductor substrate itself, the dislocations can be removed by this etching process. Therefore,
When a voltage is applied between the gate and drain of the FET, it is possible to suppress the generation of a local high electric field region at the gate end due to the generation of dislocations, and it is possible to reduce the reverse leakage current of the Schottky junction.

【0020】図4(a) 〜(e) は本発明のさらに他の実施
例の化合物半導体電界効果トランジスタの製作工程を示
す断面図である。ここでも化合物半導体としてガリウム
砒素(GaAs)を用いる場合を例にとり説明する。図
4(a) 〜(e) において、まず半絶縁性GaAs基板31上
の所定部位にたとえばSi29イオンを加速エネルギー30
keV、ドーズ量8.0 ×1012(cm-2) でイオン注入して
チャネル32を形成する。さらにスパッタ法にてたとえば
WSiを2000A堆積した後、レジストをマスクにして、
たとえば図4(b)の矢印のような入射角30°のイオンミ
リング法にて所定の長さに加工し断面形状が台形である
ゲート電極33を形成する。このとき、イオンミリング法
にてさらに台形のゲート電極33の傾斜面に沿って基板表
面を数十A深くエッチングしておく。このゲート電極を
利用し、自己整合的に前記チャネル32よりやや深くSi
29イオンを加速エネルギー50keV、ドーズ量2.0 ×10
12(cm-2) でイオン注入してn’層34を形成する。
4 (a) to 4 (e) are sectional views showing steps of manufacturing a compound semiconductor field effect transistor according to still another embodiment of the present invention. Here again, the case of using gallium arsenide (GaAs) as the compound semiconductor will be described as an example. In FIGS. 4 (a) to 4 (e), first, for example, Si29 ions are accelerated at a predetermined position on the semi-insulating GaAs substrate 31 with an acceleration energy of 30.
A channel 32 is formed by ion implantation with keV and a dose amount of 8.0 × 10 12 (cm −2 ). Further, for example, WSi of 2000 A is deposited by the sputtering method, and the resist is used as a mask.
For example, a gate electrode 33 having a trapezoidal cross-section is formed by processing to a predetermined length by an ion milling method with an incident angle of 30 ° as shown by the arrow in FIG. 4 (b). At this time, the substrate surface is further etched deep by several tens of A along the inclined surface of the trapezoidal gate electrode 33 by the ion milling method. Using this gate electrode, the Si is slightly deeper than the channel 32 in a self-aligned manner.
29 ions acceleration energy 50 keV, dose 2.0 × 10
Ions are implanted at 12 (cm −2 ) to form the n ′ layer 34.

【0021】次に基板上全面にたとえば二酸化珪素膜を
2500A堆積し、この膜厚を利用しゲート電極33から約15
00A離れてSi28イオンを加速エネルギー150 keV、
ドーズ量5.0 ×1013(cm-2) でイオン注入してn+ 層35
を形成する。その後、二酸化珪素膜を除去してから通常
の方法にて820℃で15分アニールし、各イオン注入層を
活性化する。さらに通常の方法にて窒化珪素膜(Si
N)36を2000A堆積した後、オーミック電極37を形成し
FETを完成する。
Next, a silicon dioxide film, for example, is formed on the entire surface of the substrate.
Deposit 2500A and use this film thickness from gate electrode 33 to about 15
Accelerating energy of Si28 ions at a distance of 00A 150 keV,
Ion implantation is performed at a dose of 5.0 × 10 13 (cm -2 ), and n + layer 35
To form. Then, after removing the silicon dioxide film, annealing is performed at 820 ° C. for 15 minutes by a usual method to activate each ion-implanted layer. Further, a silicon nitride film (Si
After depositing N) 36 for 2000 A, an ohmic electrode 37 is formed to complete the FET.

【0022】このようにゲート電極の断面形状が台形で
あり、さらにゲート電極の周囲の半導体基板表面が薄く
エッチングされることにより、ゲート電極あるいはゲー
ト電極を取り囲む領域にある絶縁膜の応力と半導体基板
自身の応力の影響が緩和されてゲート端直下の半導体基
板内に転位が発生し難く、また発生してもゲート端直下
から離れたところに発生することになる。したがって、
FETのゲート・ドレイン間に電圧をかけるとき、転位
の発生によるゲート端における局所的な高電界領域の発
生を抑えることができ、ショットキー接合逆方向リーク
電流を低減できる。
As described above, the cross-sectional shape of the gate electrode is trapezoidal, and the surface of the semiconductor substrate around the gate electrode is thinly etched, so that the stress of the insulating film in the gate electrode or the region surrounding the gate electrode and the semiconductor substrate The effect of its own stress is mitigated, and dislocations are unlikely to occur in the semiconductor substrate just below the gate end, and even if they occur, they occur away from just below the gate end. Therefore,
When a voltage is applied between the gate and drain of the FET, it is possible to suppress the generation of a local high electric field region at the gate end due to the generation of dislocations, and it is possible to reduce the reverse leakage current of the Schottky junction.

【0023】図5は第2の実施例におけるFETの電圧
−電流特性とショットキー逆方向特性の一例を示す。図
5(b) のようにショットキー逆方向特性はリーク電流の
少ないものになり、それにともなって、電圧−電流特性
は、図5(a) に示すように、VGS=−0.8 Vにすると充
分にピンチする特性を示し、良好なFETが得られる。
他の実施例においても、同等の良好な特性をもったFE
Tが得られる。
FIG. 5 shows an example of the voltage-current characteristic and the Schottky reverse direction characteristic of the FET in the second embodiment. As shown in FIG. 5 (b), the Schottky reverse direction characteristic has a small leak current, and accordingly, the voltage-current characteristic is set to V GS = −0.8 V as shown in FIG. 5 (a). A satisfactory FET can be obtained with a sufficient pinch characteristic.
The FE having the same good characteristics in the other examples.
T is obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ゲート端
直下の半導体基板内に転位が発生するのを低減あるいは
除去でき、そのため、FETのゲート・ドレイン間に電
圧をかけたときに、ゲート端の転位近傍における局所的
な高電界領域の発生を抑えることができ、ショットキー
接合逆方向リーク電流を低減できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce or eliminate the occurrence of dislocations in the semiconductor substrate immediately below the gate end. Therefore, when a voltage is applied between the gate and drain of the FET, It is possible to suppress the occurrence of a local high electric field region near the dislocations at the gate edge, and reduce the Schottky junction reverse leakage current.

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

【図1】本発明の第1の実施例の化合物半導体電界効果
トランジスタの製作工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a compound semiconductor field effect transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の化合物半導体電界効果ト
ランジスタの製作工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a compound semiconductor field effect transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の化合物半導体電界効果
トランジスタの製作工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a compound semiconductor field effect transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例の化合物半導体電界効果
トランジスタの製作工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a compound semiconductor field effect transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例における化合物半導体電
界効果トランジスタの電圧−電流特性図およびショット
キー逆方向特性図である。
FIG. 5 is a voltage-current characteristic diagram and a Schottky reverse direction characteristic diagram of a compound semiconductor field effect transistor according to a second example of the present invention.

【図6】従来の化合物半導体電界効果トランジスタの製
作工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional compound semiconductor field effect transistor.

【図7】従来例による化合物半導体電界効果トランジス
タのショットキー接合逆方向特性図および電流−電圧特
性図である。
7A and 7B are a Schottky junction reverse direction characteristic diagram and a current-voltage characteristic diagram of a compound semiconductor field effect transistor according to a conventional example.

【図8】ゲート電極端直下の半導体基板中に転位が発生
したときのFETの断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the FET when dislocations occur in the semiconductor substrate just below the end of the gate electrode.

【図9】転位が発生しない場合の均一な発光と転位が発
生した場合の不均一な発光をFETの上面から見た様子
をそれぞれ示した図である。
9A and 9B are diagrams respectively showing a state in which uniform light emission when dislocations do not occur and nonuniform light emission when dislocations occur are viewed from the upper surface of the FET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21,31 半絶縁性ガリウム砒素基板 2,12,22,32 チャネル 3,13,23,33 ゲート電極 4,14,24,34 n’層 5,15,25,35 n+ 層 6,16,26,36 SiN膜 7,17,27,37 オーミック電極1,11,21,31 Semi-insulating gallium arsenide substrate 2,12,22,32 Channel 3,13,23,33 Gate electrode 4,14,24,34 n'layer 5,15,25,35 n + layer 6,16,26,36 SiN film 7,17,27,37 Ohmic electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐熱金属をゲート電極に用いる化合物半
導体電界効果トランジスタにおいて、このゲート電極を
100 〜 200Aと含めて薄く構成したことを特徴とした化
合物半導体電界効果トランジスタ。
1. A compound semiconductor field effect transistor using a refractory metal for a gate electrode, wherein the gate electrode is
A compound semiconductor field effect transistor characterized by being made thin including 100 to 200 A.
【請求項2】 耐熱金属をゲート電極に用いる化合物半
導体電界効果トランジスタにおいて、このゲート電極を
その断面が台形状を呈するように構成したことを特徴と
した化合物半導体電界効果トランジスタ。
2. A compound semiconductor field effect transistor using a refractory metal for a gate electrode, wherein the gate electrode has a trapezoidal cross section.
【請求項3】 耐熱金属をゲート電極に用いる化合物半
導体電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極の周囲
の半導体基板を薄くエッチングして形成したことを特徴
とした化合物半導体電界効果トランジスタ。
3. A compound semiconductor field effect transistor using a refractory metal for a gate electrode, which is formed by thinly etching a semiconductor substrate around the gate electrode.
【請求項4】 耐熱金属をゲート電極に用いる化合物半
導体電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極の周囲
の半導体基板を薄くエッチングして形成し、かつこのゲ
ート電極とその直下の半導体基板を含む部分が台形状を
呈するように構成したことを特徴とした化合物半導体電
界効果トランジスタ。
4. A compound semiconductor field effect transistor using a refractory metal for a gate electrode, which is formed by thinly etching a semiconductor substrate around a gate electrode, and a portion including the gate electrode and a semiconductor substrate immediately below is trapezoidal. A compound semiconductor field effect transistor, characterized in that
JP30093491A 1991-11-18 1991-11-18 Compound semiconductor field-effect transistor Pending JPH05144846A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015010931A (en) * 2013-06-28 2015-01-19 富士電機株式会社 Semiconductor pressure sensor device and manufacturing method of the same

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