JPH05218099A - ヘテロ接合電界効果トランジスタ - Google Patents

ヘテロ接合電界効果トランジスタ

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JPH05218099A
JPH05218099A JP2224392A JP2224392A JPH05218099A JP H05218099 A JPH05218099 A JP H05218099A JP 2224392 A JP2224392 A JP 2224392A JP 2224392 A JP2224392 A JP 2224392A JP H05218099 A JPH05218099 A JP H05218099A
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JP
Japan
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layer
inalas
contact layer
ingaas
electrode
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Pending
Application number
JP2224392A
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English (en)
Inventor
Masahiko Nakanishi
雅彦 中西
Yasutaka Kono
康孝 河野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース・ドレイン間の電気抵抗の低いヘテロ
接合電界効果トランジスタを得る。 【構成】 基板1上にInAlAsバッファ層2、In
GaAsチャネル層3、n−InAlAsキャリア供給
層4、InAlAsショットキーコンタクト層5、n−
InGaAsオーミックコンタクト層6を順に積層して
得た半導体積層構造のオーミック性電極形成部位に、前
記n−InGaAsオーミックコンタクト層6およびI
nAlAsショットキーコンタクト層5を貫通し、n−
InAlAsキャリア供給層4もしくはInGaAsチ
ャネル層3に達する溝または穴11を形成し、この溝ま
たは穴11内にオーミック性電極が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体よりな
るヘテロ接合を利用した電界効果トランジスタのオーミ
ック性電極形成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のヘテロ接合電界効果トランジスタ
としては、例えば図6(a)および(b)に示す構造の
ものがある。即ち、InP半導体基板1上にInAlA
sバッファ層2、InGaAsチャネル層3、n−In
AlAsキャリア供給層4、InAlAsショットキー
コンタクト層5、n−InGaAsオーミックコンタク
ト層6を順次積層した半導体層のn−InGaAsオー
ミックコンタクト層6上にオーミック性電極であるソー
ス電極7とドレイン電極8が形成され、中央部に設けた
InAlAsショットキーコンタクト層に接するリセス
内にゲート電極9が形成されたものである。
【0003】このような構造のヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタにおいては、n−InAlAsキャリア供給層
4中のドナーからキャリアとなる電子が放出されるが、
このキャリア電子は該キャリア供給層4中に留まってい
るより、より電子親和力の大きいInGaAsチャネル
層3中に引き込まれ界面近傍に蓄積される。この蓄積さ
れた電子はドーパントによる散乱を受けないため、In
GaAsチャネル層3中を高速で走行することができ
る。
【0004】一方、n−InGaAsオーミックコンタ
クト層6上に形成されているソース電極7とドレイン電
極8はオーミック性電極であり、これらの電極間に電圧
を印加すると、InGaAsチャネル層3を介してソー
ス電極7とドレイン電極8の間に電流(ドレイン電流)
が流れる。また、このドレイン電流とは別にInAlA
sショットキーコンタクト層5に接触して形成され、シ
ョットキー接合特性を有するゲート電極9に電圧を印加
すると、その電圧に応じてゲート電極9の下に発生する
空乏層が延びるため、ゲート電極9に印加する電圧でド
レイン電流を制御することができる。また、ゲート電極
9直下のInAlAsショットキーコンタクト層5はゲ
ート電極9とInGaAsチャネル層3の間を流れる電
流(ゲートリーク電流)を抑えるためのバリア層として
働らき、n−InGaAsオーミックコンタクト層6は
ソース電極7およびドレイン電極8のオーミック電極と
してのコンタクト抵抗を低減するのに役立っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の従
来のヘテロ接合電界効果トランジスタにおいて、ソース
電極7とドレイン電極8の間に流れるドレイン電流をみ
た場合、InAlAsショットキーコンタクト層5が、
キャリア濃度が1×1017cm- 3 以下と低いこと、
InGaAsチャネル層3とInAlAsショットキ
ーコンタクト層5の間の伝導帯不連続差(Conduc
tion Band Discontinuity:Δ
Ec)が約0.5eVと大きいこと、などの理由から大
きな電気抵抗を発生させており、この電気抵抗が大きい
ことによりトランジスタとして良好な性能が得られない
という問題があった。
【0006】この発明は従来のヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタの構造における上記のような問題点を解消する
ためになされたものであって、ソース電極とドレイン電
極間の電気抵抗を低減することによって高性能を有する
ヘテロ接合電界効果トランジスタを得ることを目的とす
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るヘテロ接
合電界効果トランジスタは、InP半導体基板上にIn
AlAsバッファ層、InGaAsチャネル層、n−I
nAlAsキャリア供給層、InAlAsショットキー
コンタクト層、n−InGaAsオーミックコンタクト
層を順次積層して得た半導体積層構造の上面にゲート電
極を挟んでオーミック性電極を形成するに当り、ソース
・ドレイン間の電気抵抗を大きくする原因となるInA
lAsショットキーコンタクト層を貫通してn−InA
lAsキャリア供給層もしくはInGaAsチャネル層
に達する連続する1つ以上の溝または穴を形成し、該溝
または穴の内面から上面にかけてn−InAlAsキャ
リア供給層もしくはInGaAsチャネル層に接触した
オーミック性電極を形成したものである。
【0008】
【作用】この発明になるヘテロ接合電界効果トランジス
タは、InAlAsショットキーコンタクト層を貫通
し、該層よりも基板側にあるn−InAlAsキャリア
供給層もしくはInGaAsチャネル層に達する溝また
は穴を形成して、n−InAlAsキャリア供給層もし
くはInGaAsチャネル層に直接接触してオーミック
性電極を形成したことによって、ソース・ドレイン間の
電気抵抗を低く抑えることができ、これによって、高速
性、信号増幅率、低雑音性能などのトランジスタ性能を
向上させることができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図に基いて詳細
に説明する。図1(a)はこの発明のヘテロ接合電界効
果トランジスタを示す側断面図であり、図において1は
InP基板であり、該InP基板1上にInAlAsバ
ッファ層2、InGaAsチャネル層3、n−InAl
Asキャリア供給層4、InAlAsショットキーコン
タクト層5、n−InGaAsオーミックコンタクト層
6が順に積層形成されている。7はソース電極、8はド
レイン電極であり、9はゲートリセス10内にInAl
Asショットキーコンタクト層5に接触して形成したゲ
ート電極である。ドレイン電極8は、図1(a)のA−
A線側断面図である図1(b)に示すように、積層形成
された半導体層のn−InGaAsオーミックコンタク
ト層6、InAlAsショットキーコンタクト層5およ
びn−InAlAsキャリア供給層4を貫通してInG
aAsチャネル層に達する複数の溝又は穴11の内面か
ら上面にかけて形成されている。なお、図示省略した
が、ソース電極7も上記したドレイン電極8と同じ形状
に形成されている。
【0010】次に、この発明のヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタの製法について説明する。まず、図2(a)に
示すようにInP基板1上に通常の結晶成長技術を用い
てInAlAsバッファ層2、キャリア濃度が1×10
17cm- 3 以下のInGaAsチャネル層3、キャリア
濃度が1×1018cm- 3 以上のn−InAlAsキャ
リア供給層4、キャリア濃度が1×1017cm- 3 以下
のInAlAsショットキーコンタクト層5、n−In
GaAsオーミックコンタクト層6を順に積層させたの
ち、トランジスタを作製する部分に図2(b)のように
レジスト12を塗布し、該レジスト12をマスクにトラ
ンジスタを作製する部分以外の半導体層をエッチング除
去し(図2(c))、その後レジスト12を除去する
(図2(d))。
【0011】次に、n−InGaAsオーミックコンタ
クト層6上にEB用レジスト13としてPMMAを塗布
し、さらにその上にノボラック系樹脂にてフォトレジス
ト14を塗布したのち、光学露光によるリソグラフィー
を行ってソース電極およびドレイン電極を形成する領域
のフォトレジスト14を除去して図3(a)のように窓
(開口)15を形成する。続いて窓15を形成した領域
に集束電子線直接描画法にてリソグラフィーを行い、筋
状のレジストパターンを残し、このレジストパターンを
マスクにしてInGaAsチャネル層3に達する溝11
を図3(b)および(c)のようにエッチングにより形
成する。なお、図3(c)は図3(b)中のA−A線側
断面図である。
【0012】その後酸素プラズマにより、フォトレジス
ト14およびフォトレジスト14に覆われていないEB
用レジスト13の除去を行なって図4(a)および
(b)の状態とする。続いて溝11内およびフォトレジ
スト14上にオーミック性金属を蒸着したのち、EB用
レジスト13およびフォトレジスト14のリフトオフに
て不要部分のオーミック性金属をも除去することによ
り、図4(c)のようにソース電極7およびドレイン電
極8を形成する。その後、ソース電極7およびドレイン
電極8を含む半導体層上に画像反転可能なノボラック系
レジストをゲート形成用レジスト16として塗布し、該
レジスト16をマスクにゲート形成部分のn−InGa
Asオーミックコンタクト層6をエッチングして図5に
示すようにInAlAsショットキーコンタクト層5に
接するゲートリセス10を形成する。次いで、該ゲート
リセス10およびゲート形成用レジスト16上にゲート
電極金属を蒸着したのち、該レジスト16をリフトオフ
して不要のゲート電極金属を除去することにより、リセ
ス10内にゲート電極9を形成した図1(a)に示すヘ
テロ接合電界効果トランジスタが得られる。
【0013】なお、上記実施例においては、オーミック
性電極、即ちソース電極およびドレイン電極の形成部位
について、溝形成の場合を説明したが、これは複数の穴
を形成した場合であっても同じ効果を示す。また、上記
実施例ではオーミック性電極形成部位の溝底がInGa
Asチャネル層に達する場合について述べたが、この溝
底がn−InAlAsキャリア供給層に達する場合であ
っても同じような効果が得られる。なお、溝の形成を行
なうリソグラフィーの方法として上記実施例では集束電
子線直接描画法を用いた場合を示したが、この方法のほ
かに光学露光法や干渉露光法などを用いてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ヘテロ接合電界効果トランジスタにおいて、ソース
・ドレイン電極間の電気抵抗を大きくさせる原因となる
InAlAsショットキーコンタクト層に該層を貫通す
る溝または穴を形成し、該層よりも基板側にあるn−I
nAlAsキャリア供給層もしくはInGaAsチャネ
ル層に直接接触させるようにオーミック性電極を形成し
たことにより、ソース・ドレイン両電極間の電気抵抗を
低く抑えることができ、これによって高速性、信号増幅
率、低雑音性能などのトランジスタ性能を一層向上させ
ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明のヘテロ接合電界効果トラン
ジスタを示す側断面図であり、(b)は図1(a)中の
A−A線側断面図である。
【図2】(a)乃至(d)はこの発明のヘテロ接合電界
効果トランジスタの製造工程の一実施例を示す側断面図
である。
【図3】(a)乃至(c)はこの発明のヘテロ接合電界
効果トランジスタの製造工程の一実施例を示す図2
(a)乃至(d)に続く側断面図であり、かつ図3
(c)は図3(b)中のA−A線側断面図である。
【図4】(a)乃至(c)はこの発明のヘテロ接合電界
効果トランジスタの製造工程の一実施例を示す図3
(a)乃至(c)に続く側断面図であり、かつ図4
(b)は図4(a)中のA−A線側断面図である。
【図5】この発明のヘテロ接合電界効果トランジスタの
製造工程の一実施例を示す図4(a)乃至(c)に続く
側断面図である。
【図6】(a)は従来のヘテロ接合電界効果トランジス
タを示す側断面図であり、(b)は図6(a)中のA−
A線側断面図である。
【符号の説明】
1 InP基板 2 InAlAsバッファ層 3 InGaAsチャネル層 4 n−InAlAsキャリア供給層 5 InAlAsショットキーコンタクト層 6 n−InGaAsオーミックコンタクト層 7 ソース電極 8 ドレイン電極 9 ゲート電極 10 ゲートリセス 11 溝又は穴 12 フォトレジスト 13 EB用レジスト 14 フォトレジスト 15 窓 16 ゲート形成用レジスト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 InP半導体基板上にInAlAsバッ
    ファ層、InGaAsチャネル層、n−InAlAsキ
    ャリア供給層、InAlAsショットキーコンタクト
    層、n−InGaAsオーミックコンタクト層を順次積
    層して得た半導体積層構造のオーミック性電極形成部位
    に、前記n−InGaAsオーミックコンタクト層およ
    びInAlAsショットキーコンタクト層を貫通し、n
    −InAlAsキャリア供給層もしくはInGaAsチ
    ャネル層に達する連続する1つ以上の溝または穴を形成
    し、該溝または穴の内面から上面にかけてオーミック性
    電極が形成されていることを特徴とするヘテロ接合電界
    効果トランジスタ。
JP2224392A 1992-02-07 1992-02-07 ヘテロ接合電界効果トランジスタ Pending JPH05218099A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253559A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Nichia Chem Ind Ltd 電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2007165446A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体素子のオーミックコンタクト構造

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US8242539B2 (en) 2005-03-14 2012-08-14 Nichia Corporation Field effect transistor with carrier transit layer in mesa having inclined sides
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