JPH06275654A - Field effect transistor and its manufacture - Google Patents

Field effect transistor and its manufacture

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JPH06275654A
JPH06275654A JP6023093A JP6023093A JPH06275654A JP H06275654 A JPH06275654 A JP H06275654A JP 6023093 A JP6023093 A JP 6023093A JP 6023093 A JP6023093 A JP 6023093A JP H06275654 A JPH06275654 A JP H06275654A
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JP
Japan
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region
substrate
layer
conductivity type
ions
Prior art date
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Pending
Application number
JP6023093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Fujii
知 藤井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06275654A publication Critical patent/JPH06275654A/en
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a field effect transistor suitable for integration wherein short channel effect can be restrained and, at the same time, interference between elements which is caused by the side gate effect can be restrained. CONSTITUTION:Ions are implanted into a potential barrier layer 200. The pattern of photoresist which has been used when the ions are implanted into the potential barrier layer 200 is isotropically etched. After ions are implanted into a channel layer 300, a source, a drain and a gate are formed in a self-alignment manner. The potential barrier layer 200 of a conductivity type different from the channel layer 300 is formed only in the part just under the channel layer 300, so that the short channel effect and the side gate effect can be effectively restrained, and a Schottky junction type field effect transistor element capable of integration can be realized.

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、化合物半導体を用いた
電界効果トランジスタと、その製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor using a compound semiconductor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsデバイスを代表とする化合物半
導体素子は、バンド構造が直接遷移型であることから
高い電子移動度を有すること、ヘテロ接合が容易に実
現可能であること、などを利用して、光デバイス、高周
波素子などの高速デバイスの分野に広く応用され、高速
動作性を有する化合物半導体素子を集積化が図られてい
る。
2. Description of the Related Art A compound semiconductor device typified by a GaAs device has a high electron mobility because a band structure is a direct transition type, and a heterojunction can be easily realized. , Has been widely applied to the field of high-speed devices such as optical devices and high-frequency devices, and integration of compound semiconductor devices having high-speed operability has been attempted.

【0003】こうした集積化を実現する方法としてSA
INT(Self-Aligned Implantation for n+ -layer T
echnology )がある。この技術はセルフアライン構造を
有するショットキ・ゲート電界効果トランジスタ(ME
SFET)の製法の一つであり、多層レジストなどによ
り形成されるダミーゲート(ショットキ金属ゲートでは
ない)をマスクに用いてn+ 層イオン注入を行い、活性
化高温アニール処理の後、ダミーゲート跡に蒸着などに
より金属ゲートを形成する方法である。この方法は、ゲ
ート電極に対しソース領域およびゲート領域が自己整合
しており、ゲート長として0.1μmの物も製造可能で
ある。しかしながら、SAINTによって形成したME
SFETのゲート長がサブミクロン程度になり、ソース
のn+ 層とドレインのn+ 層との間隔が狭まると、ゲー
トであるチャンネル層の下の半絶縁層(i層)である基
板内を通して、n+ in+ 構造の電位障壁を越える基板
側リーク電流が流れ、電流を遮断するゲート電圧(閾値
電圧)が負側にシフトする短チャンネル効果が顕著とな
る。
SA is a method for realizing such integration.
INT (Self-Aligned Implantation for n + -layer T
echnology). This technology uses a Schottky gate field effect transistor (ME) having a self-aligned structure.
SFET) is one of the manufacturing methods, in which n + layer ion implantation is performed using a dummy gate (not a Schottky metal gate) formed of a multilayer resist or the like as a mask, and after activation high temperature annealing treatment, a dummy gate trace is formed. It is a method of forming a metal gate by vapor deposition or the like. In this method, the source region and the gate region are self-aligned with the gate electrode, and a product having a gate length of 0.1 μm can be manufactured. However, the ME formed by SAINT
When the gate length of the SFET becomes approximately submicron and the distance between the source n + layer and the drain n + layer becomes narrower, it passes through the inside of the substrate which is the semi-insulating layer (i layer) below the channel layer which is the gate. A short-channel effect in which a substrate-side leak current that flows over the potential barrier of the n + in + structure flows and the gate voltage (threshold voltage) that cuts off the current shifts to the negative side becomes remarkable.

【0004】この短チャンネル効果を抑えつつ、SAI
NTによる微細構造を加工を適用するために、基板側に
イオン注入によりp層を設け、n+ 層間の電位障壁を高
くしてリーク電流を抑止する方法が知られている。図4
は、この方法を採用して形成したMESFETの構成図
である。図示のように、このMESFETは、半絶縁性
を有するGaAs結晶から成る基板100と、n型のド
ーパントを高濃度で含有するソース領域410およびド
レイン領域420と、ソース領域410とドレイン領域
420との間に形成されたn型のチャンネル層300
と、ソース領域410、ドレイン領域420、およびチ
ャンネル層300の基板内部側に形成されたp型の障壁
層250と、ソース領域410の表面に形成されたソー
ス電極510と、ドレイン領域420の表面に形成され
たドレイン電極520と、チャンネル層300の表面に
形成されたゲート電極(ショットキ電極)と、から構成
される。なお、電極間には絶縁層が形成されている。
While suppressing this short channel effect, SAI
In order to apply a fine structure made of NT, a method is known in which a p-layer is provided on the substrate side by ion implantation and a potential barrier between n + layers is increased to suppress a leak current. Figure 4
FIG. 3 is a configuration diagram of a MESFET formed by adopting this method. As shown in the figure, this MESFET comprises a substrate 100 made of GaAs crystal having semi-insulating properties, a source region 410 and a drain region 420 containing a high concentration of an n-type dopant, and a source region 410 and a drain region 420. N-type channel layer 300 formed between
On the surface of the source region 410, the drain region 420, and the channel layer 300, the p-type barrier layer 250 formed on the substrate inner side, the source electrode 510 formed on the surface of the source region 410, and the surface of the drain region 420. The drain electrode 520 is formed and the gate electrode (Schottky electrode) formed on the surface of the channel layer 300. An insulating layer is formed between the electrodes.

【0005】このMESFETは、例えば、以下のよう
にして製作される。まず、n層イオン(Siイオン,6
0keV,2〜3.2×1012/cm2 )を半絶縁性基
板100(GaAs)に注入後、同一の注入マスクを使
用してp層イオン(Beイオン,90keV,6×10
11/cm2 )を注入する。次に、n+ 層イオン注入マス
クを形成し、n+ 層イオン(Siイオン,200ke
V,4×1013/cm2)を注入する。次いで、n層、
p層、およびn+ 層を同時に800℃、20分間の活性
化アニーリングを施す。引き続き、n+ 層の表面にオー
ミック電極を、n層の表面にショットキ電極を形成す
る。
This MESFET is manufactured, for example, as follows. First, n layer ions (Si ions, 6
0 keV, 2 to 3.2 × 10 12 / cm 2 ) is implanted into the semi-insulating substrate 100 (GaAs), and then p-layer ions (Be ions, 90 keV, 6 × 10) are implanted using the same implantation mask.
11 / cm 2 ) is injected. Next, an n + layer ion implantation mask is formed, and n + layer ions (Si ions, 200 ke
V, 4 × 10 13 / cm 2 ) is injected. Then n layers,
The p layer and the n + layer are simultaneously subjected to activation annealing at 800 ° C. for 20 minutes. Subsequently, an ohmic electrode is formed on the surface of the n + layer and a Schottky electrode is formed on the surface of the n layer.

【0006】なお、p層の厚さと濃度とを、チャンネル
層(n層)とのnp接合ビルトイン電位によってちょう
ど空乏層化する条件を選択すれば、寄生容量の増加を防
ぐことができる。
It is possible to prevent an increase in parasitic capacitance by selecting a condition in which the thickness and concentration of the p layer are just depleted by the np junction built-in potential with the channel layer (n layer).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の電界効果トラン
ジスタは上記のように構成されるので、電界効果トラン
ジスタ素子の単体としては微細化した場合に問題となる
短チャンネル効果を有効に抑制するが、集積化によって
素子同志が近接する結果として生じる素子間干渉が大き
くなるという問題点があった。この問題点は、「サイド
ゲート効果」として知られている現象であり(大野他:
「GaAs ICにおけるサイドゲート効果」,応用物
理,第61巻,第2号,1992,pp134〜14
0)、チャンネル層の導電型と逆の導電型を有する不純
物が活性である領域が素子間に存在すると発生しやすい
ことが知られている。
Since the conventional field effect transistor is constructed as described above, the short channel effect, which is a problem when the field effect transistor element is miniaturized, is effectively suppressed. There has been a problem that inter-element interference that occurs as a result of elements becoming close to each other due to integration increases. This problem is a phenomenon known as the "side gate effect" (Ohno et al .:
"Side Gate Effect in GaAs IC", Applied Physics, Vol. 61, No. 2, 1992, pp134-14.
0), it is known that this easily occurs when a region in which an impurity having a conductivity type opposite to that of the channel layer is active is present between the elements.

【0008】すなわち、集積度を向上するためにMES
FET素子を小型化することに伴う短チャンネル効果を
抑制するために、MESFET素子の基板側にp層を形
成したために、集積度の向上が阻害されるという問題点
が発生していた。
That is, in order to improve the degree of integration, MES
Since the p-layer is formed on the substrate side of the MESFET device in order to suppress the short channel effect that accompanies the miniaturization of the FET device, there has been a problem that the improvement in the degree of integration is hindered.

【0009】本発明は上記の状況に鑑みてなされたもの
であり、短チャンネル効果を抑制するとともに、サイド
ゲート効果による素子間干渉を同時に抑制できる、集積
化に適した電界効果トランジスタを提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a field effect transistor suitable for integration, which can suppress the short channel effect and simultaneously suppress the inter-element interference due to the side gate effect. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタは、(a)化合物半導体から成る半絶縁性を有す
る基板と、(b)基板の表面の第1の領域を含む基板内
部に形成された、第1の導電型を有するチャンネル層
と、(c)チャンネル層の基板側の直下部のみに形成さ
れた、第2の導電型を有する電位障壁層と、(d)第1
の領域に接する基板の表面の第2の領域を含む基板内部
に形成され、第1の導電型を有する第1の高濃度ドープ
層と、(e)第1の領域を挟んで第2の領域の反対側に
位置する基板の表面の第3の領域を含む基板内部に形成
された、第1の導電型を有する第2の高濃度ドープ層
と、(f)チャンネル層の表面に形成されたショットキ
電極と、(g)第1の高濃度ドープ層の表面に形成され
た第1のオーミック電極と、(h)第2の高濃度ドープ
層の表面に形成された第2のオーミック電極と、を含ん
で構成されることを特徴とする。
A field effect transistor according to the present invention is formed inside a substrate including (a) a semi-insulating substrate made of a compound semiconductor and (b) a first region on the surface of the substrate. A channel layer having a first conductivity type; (c) a potential barrier layer having a second conductivity type, which is formed only immediately below the channel layer on the substrate side;
A first heavily doped layer having a first conductivity type and formed inside a substrate including a second region on the surface of the substrate in contact with the region; and (e) a second region sandwiching the first region. A second heavily doped layer having a first conductivity type formed inside the substrate, including a third region of the surface of the substrate opposite to, and (f) formed on the surface of the channel layer. A Schottky electrode, (g) a first ohmic electrode formed on the surface of the first high-concentration doped layer, (h) a second ohmic electrode formed on the surface of the second high-concentration doped layer, It is characterized in that it is configured to include.

【0011】ここで、化合物半導体はGaAsであると
ともに、第1の導電型はn型であり、第2の導電型はp
型である、ことを特徴としてもよい。
Here, the compound semiconductor is GaAs, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type.
It may be characterized by being a mold.

【0012】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法は、(a)半絶縁性を有する化合物半導体から成
る基板の表面上の第1の領域を除いてフォトレジスト膜
を形成して、基板に注入後に第1の導電型を発現させる
第1のイオンを第1の到達深さおよび第1の濃度で注入
する、第1の工程と、(b)フォトレジスト膜をドライ
エッチング法により等方エッチングし、基板の露出領域
を第1の領域の外延を拡張した第2の領域とする、第2
の工程と、(c)基板に注入後に第2の導電型を発現さ
せる第2のイオンを、第1の到達深さより浅い第2の到
達深さおよび第1の濃度よりも大きな第2の濃度で注入
する、第3の工程と、(d)第2の領域内のチャンネル
形成領域を挟んだ第3の領域および第4の領域を除く領
域にフォトレジスト膜を形成後、基板に注入後に第2の
導電型を発現させる第3のイオンを、第1の到達深さよ
りも深い第3の到達深さおよび第2の濃度よりも大きな
第3の濃度で注入する、第4の工程と、(e)第3の領
域の表面に第1のオーミック電極を形成するとともに、
第4の領域の表面に第2のオーミック電極を形成する、
第5の工程と、(f)チャンネル形成領域の表面にショ
ットキ電極を形成する、第6の工程と、を含むことを特
徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, (a) a photoresist film is formed on a substrate except a first region on the surface of a substrate made of a compound semiconductor having a semi-insulating property, and the substrate is formed on the substrate. A first step of implanting first ions for expressing a first conductivity type after implantation at a first reaching depth and a first concentration; and (b) isotropic etching of the photoresist film by a dry etching method. The exposed region of the substrate is a second region that extends the extension of the first region,
And (c) a second ion that expresses the second conductivity type after being injected into the substrate, a second reaching depth shallower than the first reaching depth, and a second concentration higher than the first concentration. And (d) after forming a photoresist film in a region excluding the third region and the fourth region sandwiching the channel formation region in the second region, and A fourth step of implanting a third ion expressing the second conductivity type at a third reaching depth deeper than the first reaching depth and a third concentration higher than the second concentration, and ( e) while forming the first ohmic electrode on the surface of the third region,
Forming a second ohmic electrode on the surface of the fourth region;
The method is characterized by including a fifth step and (f) a sixth step of forming a Schottky electrode on the surface of the channel formation region.

【0013】ここで、前記化合物半導体はGaAsであ
るとともに、第1の導電型はn型であり、前記第2の導
電型はp型である、ことを特徴としてもよい。また、第
1のイオンはBeイオンであり、第2のイオンはSiイ
オンであり、第3のイオンはSiイオンである、ことを
特徴としてもよい。
Here, the compound semiconductor may be GaAs, the first conductivity type may be n-type, and the second conductivity type may be p-type. In addition, the first ions may be Be ions, the second ions may be Si ions, and the third ions may be Si ions.

【0014】[0014]

【作用】本発明の電界効果トランジスタは以上のように
構成されるので、このMESFETを動作させるため
に、ソースの高濃度ドープ層とドレインの高濃度ドープ
層との間に電圧を印加した場合に、チャンネル層の直下
に形成されたチャンネル層の導電型と異なる導電型を有
する電位障壁層がリーク電流を抑止し、短チャンネル効
果を有効に抑止する。また、電位障壁層はチャンネル層
の直下のみに形成され、ソース部あるいはドレイン部を
越えて素子の外部には電位障壁層と同一の導電型を有す
る部分は存在しないので、サイドゲート効果は抑止さ
れ、動作する1つのMESFET素子の他の素子の動作
への干渉および他の素子の動作のこのMESFET素子
への干渉が低減される。
Since the field effect transistor of the present invention is constructed as described above, when a voltage is applied between the heavily doped layer of the source and the heavily doped layer of the drain in order to operate this MESFET, The potential barrier layer having a conductivity type different from that of the channel layer formed immediately below the channel layer suppresses the leak current and effectively suppresses the short channel effect. Further, since the potential barrier layer is formed only under the channel layer and there is no portion having the same conductivity type as that of the potential barrier layer outside the element beyond the source portion or the drain portion, the side gate effect is suppressed. , The interference of one operating MESFET device with the operation of another device and the interference of the operation of another device with this MESFET device is reduced.

【0015】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法によれば、まず電位障壁層用の基板へのイオン注
入を行い、次に電位障壁層用のイオン注入の際に使用し
たフォトレジストのパターンを等方的にエッチングして
電位障壁層用のイオン注入を施した基板の表面の領域を
含み、且つ拡大した領域からチャンネル層用の基板への
イオン注入を行う。引き続き、従来の製造方法と同様に
して、自己整合的にソース、ドレイン、およびゲートを
形成する。したがって、チャンネル層用のイオン注入領
域は、必ず電位障壁層用のイオン注入領域をオーバサイ
ズするので、MESFET素子の形成領域を越えては、
電位障壁層と同一の導電型を有する部分は存在させない
で、MESFET素子を構成できる。また、電位障壁層
用のイオン注入はチャンネル層用のイオン注入に比べ
て、注入の平均到達深さは深く設定し、イオン濃度は小
さく設定するので、チャンネル層の直下には確実に電位
障壁層が形成される。
Further, according to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, first, ions are implanted into the substrate for the potential barrier layer, and then the pattern of the photoresist used at the time of ion implantation for the potential barrier layer. Is isotropically etched to include a region of the surface of the substrate on which the ion implantation for the potential barrier layer is performed, and the ion implantation is performed from the enlarged region to the substrate for the channel layer. Then, similarly to the conventional manufacturing method, the source, the drain, and the gate are formed in a self-aligned manner. Therefore, the ion-implanted region for the channel layer always oversizes the ion-implanted region for the potential barrier layer, and therefore, beyond the region where the MESFET element is formed,
The MESFET device can be constructed without allowing the portion having the same conductivity type as the potential barrier layer to exist. Further, the ion implantation for the potential barrier layer is set such that the average depth of implantation is set deeper and the ion concentration is set smaller than that of the ion implantation for the channel layer. Is formed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0017】図1は、実施例に係る電界効果トランジス
タの構成図である。この電界効果トランジスタはショッ
トキ接合型電界効果トランジスタ(MESFET)であ
り、(a)GaAs結晶から成る半絶縁性を有する基板
100と、(b)基板100の表面の第1の領域の表面
を含む基板内部に形成された、n型導電性を有するチャ
ンネル層300と、(c)チャンネル層300の基板1
00側の直下に形成された、p型導電性を有する電位障
壁層200と、(d)第1の領域に接っする基板100
の表面の第2の領域の表面を含む基板内部に形成され、
n型導電性を有するソース高濃度ドープ層410(ソー
スn+ 層)と、(e)第1の領域を挟んで第2の領域の
反対側に位置する基板100の表面の第3の領域の表面
を含む基板100内部に形成された、n型導電性を有す
るドレイン高濃度ドープ層420(ドレインn+ 層)
と、(f)チャンネル層300の表面の一部に形成され
たショットキ電極600(ゲート電極)と、(g)ソー
ス高濃度ドープ層410の表面上の一部に形成されたオ
ーミック電極510(ソース電極)と、(h)ドレイン
高濃度ドープ層420の表面上の一部に形成されたオー
ミック電極520と、を含んで構成される。基板100
表面の電極間およびMESFET素子の周辺には絶縁層
が形成されている。
FIG. 1 is a block diagram of a field effect transistor according to an embodiment. The field effect transistor is a Schottky junction field effect transistor (MESFET), and includes (a) a substrate 100 having a semi-insulating property made of a GaAs crystal, and (b) a substrate including a surface of a first region on the surface of the substrate 100. The channel layer 300 having n-type conductivity formed therein, and (c) the substrate 1 of the channel layer 300.
00, a potential barrier layer 200 having p-type conductivity formed immediately below, and (d) the substrate 100 in contact with the first region.
Formed inside the substrate including the surface of the second region of the surface of
A heavily doped source layer 410 (source n + layer) having n-type conductivity and (e) a third region on the surface of the substrate 100, which is located on the opposite side of the second region with the first region interposed therebetween. Drain heavily doped layer 420 (drain n + layer) having n-type conductivity and formed inside the substrate 100 including the surface
And (f) the Schottky electrode 600 (gate electrode) formed on a part of the surface of the channel layer 300, and (g) the ohmic electrode 510 (source) formed on a part of the surface of the source high-concentration doped layer 410. Electrode) and (h) an ohmic electrode 520 formed on a part of the surface of the drain heavily-doped layer 420. Board 100
An insulating layer is formed between the electrodes on the surface and around the MESFET element.

【0018】上記のMESFET素子を動作させる時に
は、ソース電極510とドレイン電極520との間に電
圧を印加する。この電圧の印加の結果、基板100内部
のソースn+ 層410とドレインn+ 層420との間に
電界が生じ、チャンネル層300の基板側を経由してリ
ーク電流が流れようとする。しかしチャンネル層300
の基板側の直下にはp型電位障壁層200が形成されて
いるので、n+ 層410、420間の電位障壁が高くな
り、リーク電流が抑止され短チャンネル効果が有効に抑
制される。
When operating the above MESFET element, a voltage is applied between the source electrode 510 and the drain electrode 520. As a result of the application of this voltage, an electric field is generated between the source n + layer 410 and the drain n + layer 420 inside the substrate 100, and a leak current tends to flow through the substrate side of the channel layer 300. However, the channel layer 300
Since the p-type potential barrier layer 200 is formed immediately below the substrate side, the potential barrier between the n + layers 410 and 420 is increased, the leak current is suppressed, and the short channel effect is effectively suppressed.

【0019】また、p層はチャンネル層300の直下の
電位障壁層200のみであり、MESFET素子の領域
外すなわち他の素子との境界部分、には存在しないの
で、p層を媒介として顕著に発現するサイドゲート効果
による素子間干渉を低減している。
Further, since the p layer is only the potential barrier layer 200 directly below the channel layer 300 and does not exist outside the region of the MESFET device, that is, at the boundary with other devices, it is remarkably expressed through the p layer. The inter-element interference due to the side gate effect is reduced.

【0020】上記の電界効果トランジスタは、以下の方
法によって製造される。
The above field effect transistor is manufactured by the following method.

【0021】まず、半絶縁性を有するGaAs結晶から
成る基板100の表面上にフォトレジスト膜800を形
成して、基板100にBeイオンを注入エネルギ=70
keV、ドーズ量=5×1011cm-2でイオン注入する
(図2(a)参照)。
First, a photoresist film 800 is formed on the surface of a substrate 100 made of GaAs crystal having a semi-insulating property, and Be ions are implanted into the substrate 100 at an energy = 70.
Ion implantation is performed with keV and a dose amount of 5 × 10 11 cm −2 (see FIG. 2A).

【0022】次に、フォトレジスト膜800を、ドライ
エッチング法により等方エッチングし、基板の露出領域
の外延を拡張する。このときのドライエッチグ条件は、
2ガスを使用し、流量=60sccm、圧力=0.5
torr、RFパワー=200W、エッチング時間=1
0分であり、フォトレジスト層800を等方的に約0.
5μm程度後退させる(図2(b)参照)。引き続き、
基板100にSiイオンを注入エネルギ=30keV、
ドーズ量=5×1012cm-2でイオン注入する(図2
(c)参照)。
Next, the photoresist film 800 is isotropically etched by a dry etching method to extend the extension of the exposed region of the substrate. The dry etching conditions at this time are
O 2 gas is used, flow rate = 60 sccm, pressure = 0.5
torr, RF power = 200 W, etching time = 1
0 minutes, and the photoresist layer 800 is isotropically about 0.
It is retracted by about 5 μm (see FIG. 2B). Continuing,
Implantation energy of Si ions into the substrate 100 = 30 keV,
Ion implantation is performed at a dose amount of 5 × 10 12 cm -2 (Fig. 2
(See (c)).

【0023】次いで、基板100表面にプラズマCVD
法によりSi3 4 膜810を堆積する。このSi3
4 膜810は後のアニーリングの保護膜であるととも
に、FET製作の全工程を通して基板100表面を保護
し、デバイス特性のプロセスごとの変動を抑止する。引
き続き、最下段のフォトレジスト層820、スパッタ堆
積したSiO2 層830、およびフォトレジスト層84
0を順次形成する(図2(d)参照)。この後、最上段
のフォトレジスト層840をパターニング後、CF4
2 ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)に
よりスパッタSiO2 層830を、O2 ガスを用いたR
IEによりフォトレジスト層820を除去する。この
際、フォトレジスト層840も除去される。
Next, plasma CVD is performed on the surface of the substrate 100.
A Si 3 N 4 film 810 is deposited by the method. This Si 3 N
The 4th film 810 is a protective film for the later annealing, and protects the surface of the substrate 100 throughout the entire process of manufacturing the FET, and suppresses variations in device characteristics from process to process. Subsequently, the lowermost photoresist layer 820, the sputter-deposited SiO 2 layer 830, and the photoresist layer 84.
0s are sequentially formed (see FIG. 2D). Then, after patterning the uppermost photoresist layer 840, CF 4 +
The sputtered SiO 2 layer 830 is formed by reactive ion etching (RIE) using H 2 gas, and R is formed by using O 2 gas.
The photoresist layer 820 is removed by IE. At this time, the photoresist layer 840 is also removed.

【0024】次に、残存したSiO2 層830/フォト
レジスト層820の多層レジストをマスクとしてn+
を形成のために、Siイオンを注入エネルギ=300k
eV、ドーズ量=5×1013cm-2でイオン注入する
(図2(e)参照)。引き続き、SiO2 膜850をス
パッタ堆積後(図3(a)参照)、リフトオフを施し、
2 雰囲気中で熱処理実施してp、n、およびn+ イオ
ン注入層の活性化を行う(図3(b)参照)。
Next, using the remaining SiO 2 layer 830 / photoresist layer 820 multilayer resist as a mask, Si ion implantation energy = 300 k for forming an n + layer.
Ion implantation is performed at eV and a dose amount of 5 × 10 13 cm −2 (see FIG. 2E). Then, after depositing a SiO 2 film 850 by sputtering (see FIG. 3A), lift-off is performed,
A heat treatment is performed in an N 2 atmosphere to activate the p, n, and n + ion implantation layers (see FIG. 3B).

【0025】次いで、ソースn+ 層410およびドレイ
ンn+ 層420の上方の領域に関して、反応性イオンエ
ッチング(RIE)によりSiO2 膜850を、プラズ
マエッチングによりSi3 4 膜810を除去する。引
き続き、オーミック金属を蒸着して、ソース電極510
およびドレイン電極520を形成する(図3(c)参
照)。更に、チャンネル層300の上方のSi3 4
810をプラズマエッチングにより除去した後、ショッ
トキ電極を蒸着形成しゲート電極とする。(図3(d)
参照)。
Next, with respect to the regions above the source n + layer 410 and the drain n + layer 420, the SiO 2 film 850 is removed by reactive ion etching (RIE) and the Si 3 N 4 film 810 is removed by plasma etching. Subsequently, an ohmic metal is vapor-deposited to form the source electrode 510.
Then, the drain electrode 520 is formed (see FIG. 3C). Furthermore, after removing the Si 3 N 4 film 810 above the channel layer 300 by plasma etching, a Schottky electrode is formed by vapor deposition to form a gate electrode. (Fig. 3 (d)
reference).

【0026】この電界効果トランジスタの製造方法で
は、まず電位障壁層200用のイオン注入を行い、次に
電位障壁層200用のイオン注入の際に使用したフォト
レジストのパターンを等方的にエッチングした後、チャ
ンネル層300用のイオン注入を行う。引き続き、従来
の製造方法と同様にして、自己整合的にソース、ドレイ
ン、およびゲートを形成する。したがって、チャンネル
層300用のイオン注入領域は、必ず電位障壁層200
用のイオン注入領域をオーバサイズするので、MESF
ET素子の形成領域を越えては、電位障壁層200と同
一の導電型を有する部分は存在させずに、MESFET
素子を構成する。また、電位障壁層200用のイオン注
入はチャンネル層300用のイオン注入に比べて、注入
の平均到達深さは深く設定し、且つイオン濃度は小さく
設定しているので、チャンネル層300の直下には確実
に電位障壁層200が形成される。
In this method of manufacturing a field effect transistor, first, the ion implantation for the potential barrier layer 200 is performed, and then the pattern of the photoresist used in the ion implantation for the potential barrier layer 200 is isotropically etched. After that, ion implantation for the channel layer 300 is performed. Then, similarly to the conventional manufacturing method, the source, the drain, and the gate are formed in a self-aligned manner. Therefore, the ion implantation region for the channel layer 300 must be the potential barrier layer 200.
Oversize the ion implantation area for
A portion having the same conductivity type as the potential barrier layer 200 does not exist beyond the formation region of the ET element, and the MESFET does not exist.
Configure the element. Further, in the ion implantation for the potential barrier layer 200, the average arrival depth of the implantation is set deeper and the ion concentration is set smaller than that of the ion implantation for the channel layer 300. Thus, the potential barrier layer 200 is surely formed.

【0027】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々な変形が可能である。例えば、MESFET
における短チャンネル効果とサイドゲート効果との同時
抑止の必要性は、GaAsを基材とする集積回路の場合
に限られず、他の化合物半導体を基材とする場合も同様
に必須である。この場合にも、電位障壁層をチャンネル
層の直下のみに形成する本発明の電界効果トランジスタ
の構造および電界効果トランジスタの製造方法は同様に
有効である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, MESFET
The necessity of simultaneously suppressing the short channel effect and the side gate effect in (1) is not limited to the case of an integrated circuit using GaAs as a base material, but is also essential in the case of using another compound semiconductor as a base material. In this case as well, the structure of the field effect transistor and the method of manufacturing the field effect transistor of the present invention in which the potential barrier layer is formed only directly below the channel layer are similarly effective.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の電
界効果トランジスタによれば、チャンネル層の直下のみ
にチャンネル層と導電型の異なる電位障壁層を形成する
ので、短チャンネル効果およびサイドゲート効果を有効
に抑制でき、集積化可能なショットキ接合型電界効果ト
ランジスタ素子を実現することができる。
As described above in detail, according to the field-effect transistor of the present invention, since the potential barrier layer having a conductivity type different from that of the channel layer is formed only directly under the channel layer, the short channel effect and the side gate are obtained. It is possible to realize the Schottky junction type field effect transistor element which can effectively suppress the effect and can be integrated.

【0029】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法によれば、電位障壁層用の基板へのイオン注入を
行い、次に電位障壁層用のイオン注入の際に使用したフ
ォトレジストのパターンを等方的にエッチングして電位
障壁層用のイオン注入を施した基板の表面の領域を含
み、且つ拡大した領域からチャンネル層用の基板へのイ
オン注入を行った後、従来の製造方法と同様にして、自
己整合的にソース、ドレイン、およびゲートを形成す
る。したがって、チャンネル層用のイオン注入領域は、
必ず電位障壁層用のイオン注入領域をオーバサイズする
ので、素子の形成領域を越えては電位障壁層と同一の導
電型を有する部分を存在させない、サイドゲート効果を
低減したショットキ接合型電界効果トランジスタ素子を
構成できる。同時に、本発明の電界効果トランジスタの
製造方法によれば、電位障壁層用のイオン注入はチャン
ネル層用のイオン注入に比べて、注入の平均到達深さは
深く設定し、イオン濃度は小さく設定するので、チャン
ネル層の直下には確実に電位障壁層が形成されるので、
短チャンネル効果を低減したショットキ接合型電界効果
トランジスタ素子を構成できる。
Further, according to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, ions are implanted into the substrate for the potential barrier layer, and then the pattern of the photoresist used at the time of ion implantation for the potential barrier layer is formed. Same as the conventional manufacturing method after ion implantation into the substrate for the channel layer from the enlarged region including the surface area of the substrate that isotropically etched and subjected to ion implantation for the potential barrier layer Then, the source, the drain, and the gate are formed in a self-aligned manner. Therefore, the ion implantation region for the channel layer is
Since the ion implantation region for the potential barrier layer is always oversized, a Schottky junction field effect transistor with a reduced side gate effect, in which a portion having the same conductivity type as the potential barrier layer does not exist beyond the device formation region. The element can be configured. At the same time, according to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, the ion implantation for the potential barrier layer is set to have a deeper average reaching depth and the ion concentration is set to be smaller than that for the channel layer. Therefore, since the potential barrier layer is reliably formed immediately below the channel layer,
A Schottky junction field effect transistor device with reduced short channel effect can be constructed.

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

【図1】本発明の実施例に係る電界効果トランジスタの
構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る電界効果トランジスタの
製造方法の工程図である。
FIG. 2 is a process drawing of the method for manufacturing the field effect transistor according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係る電界効果トランジスタの
製造方法の工程図である。
FIG. 3 is a process drawing of the method for manufacturing the field effect transistor according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の電界効果トランジスタの構造図である。FIG. 4 is a structural diagram of a conventional field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…半絶縁性基板、200…電位障壁層(p層)、
300…チャンネル層(n層)、410…ソースn
+ 層、420…ドレインn+ 層、510…ソース電極、
520…ドレイン電極、600…ゲート電極
100 ... Semi-insulating substrate, 200 ... Potential barrier layer (p layer),
300 ... Channel layer (n layer), 410 ... Source n
+ Layer, 420 ... Drain n + layer, 510 ... Source electrode,
520 ... Drain electrode, 600 ... Gate electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体から成る半絶縁性を有する
基板と、 前記基板の表面の第1の領域を含む前記基板内部に形成
された、第1の導電型を有するチャンネル層と、 前記チャンネル層の前記基板側の直下部のみに形成され
た、第2の導電型を有する電位障壁層と、 前記第1の領域に接する前記基板の表面の第2の領域を
含む前記基板内部に形成され、第1の導電型を有する第
1の高濃度ドープ層と、 前記第1の領域を挟んで前記第2の領域の反対側に位置
する前記基板の表面の第3の領域を含む前記基板内部に
形成された、前記第1の導電型を有する第2の高濃度ド
ープ層と、 前記チャンネル層の表面に形成されたショットキ電極
と、 前記第1の高濃度ドープ層の表面に形成された第1のオ
ーミック電極と、 前記第2の高濃度ドープ層の表面に形成された第2のオ
ーミック電極と、 を含んで構成されることを特徴とする電界効果トランジ
スタ。
1. A semi-insulating substrate made of a compound semiconductor, a channel layer having a first conductivity type formed inside the substrate including a first region on a surface of the substrate, and the channel layer. A potential barrier layer having a second conductivity type, which is formed only immediately below the substrate side, and is formed inside the substrate including a second region on the surface of the substrate in contact with the first region, A first heavily doped layer having a first conductivity type, and a third region on a surface of the substrate opposite to the second region with the first region sandwiched between the third region and the inside of the substrate. A second heavily doped layer having the first conductivity type, a Schottky electrode formed on the surface of the channel layer, and a first heavily doped layer formed on the surface of the first heavily doped layer. Ohmic electrode, and the second heavily doped The second field effect transistor and the ohmic electrode, characterized in that it is configured to include a formed on the surface of the.
【請求項2】 前記化合物半導体はGaAsであり、 前記第1の導電型はn型であり、前記第2の導電型はp
型である、 ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジス
タ。
2. The compound semiconductor is GaAs, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type.
The field effect transistor according to claim 1, wherein the field effect transistor is a type.
【請求項3】 半絶縁性を有する化合物半導体から成る
基板の表面上の第1の領域を除いてフォトレジスト膜を
形成して、前記基板に注入後に第2の導電型を発現させ
る第1のイオンを第1の到達深さおよび第1の濃度で注
入する、第1の工程と、 前記フォトレジスト膜をドライエッチング法により等方
エッチングし、前記基板の露出領域を前記第1の領域の
外延を拡張した第2の領域とする、第2の工程と、 前記基板に注入後に第1の導電型を発現させる第2のイ
オンを、前記第1の到達深さより浅い第2の到達深さお
よび前記第1の濃度よりも大きな第2の濃度で注入す
る、第3の工程と、 前記第2の領域内のチャンネル形成領域を挟んだ第3の
領域および第4の領域を除く領域にフォトレジスト膜を
形成後、前記基板に注入後に第1の導電型を発現させる
第3のイオンを、前記第1の到達深さよりも深い第3の
到達深さおよび前記第2の濃度よりも大きな第3の濃度
で注入する、第4の工程と、 前記第3の領域の表面に第1のオーミック電極を形成す
るとともに、前記第4の領域の表面に第2のオーミック
電極を形成する、第5の工程と、 前記チャンネル形成領域の表面にショットキ電極を形成
する、第6の工程と、 を含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
法。
3. A photoresist film is formed on a surface of a substrate made of a compound semiconductor having a semi-insulating property except for a first region, and a first conductivity type film is introduced into the substrate to develop a second conductivity type. A first step of implanting ions at a first reaching depth and a first concentration; and isotropically etching the photoresist film by a dry etching method to extend the exposed region of the substrate to the outside of the first region. And a second step of forming a second region in which the second region is expanded, and second ions that develop the first conductivity type after being implanted in the substrate are provided with a second reaching depth shallower than the first reaching depth and A third step of implanting at a second concentration higher than the first concentration, and a photoresist in a region other than the third region and the fourth region sandwiching the channel formation region in the second region. After forming the film, the first A fourth step of implanting third ions expressing a conductivity type at a third reaching depth deeper than the first reaching depth and a third concentration higher than the second concentration; A fifth step of forming a first ohmic electrode on the surface of the third region and a second ohmic electrode on the surface of the fourth region, and a Schottky electrode on the surface of the channel forming region. And a sixth step of forming the field effect transistor.
【請求項4】 前記化合物半導体はGaAsであり、前
記第1の導電型はn型であり、前記第2の導電型はp型
である、 ことを特徴とする請求項3記載の電界効果トランジスタ
の製造方法。
4. The field effect transistor according to claim 3, wherein the compound semiconductor is GaAs, the first conductivity type is n type, and the second conductivity type is p type. Manufacturing method.
【請求項5】 前記第1のイオンはBeイオンであり、
前記第2のイオンはSiイオンであり、前記第3のイオ
ンはSiイオンである、ことを特徴とする請求項3記載
の電界効果トランジスタの製造方法。
5. The first ion is a Be ion,
4. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 3, wherein the second ions are Si ions and the third ions are Si ions.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030002020A (en) * 2001-06-30 2003-01-08 주식회사 하이닉스반도체 Method of fabricating PMOSFET

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