JPH0729917A - 電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH0729917A
JPH0729917A JP19390293A JP19390293A JPH0729917A JP H0729917 A JPH0729917 A JP H0729917A JP 19390293 A JP19390293 A JP 19390293A JP 19390293 A JP19390293 A JP 19390293A JP H0729917 A JPH0729917 A JP H0729917A
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JP
Japan
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channel layer
gate electrode
drain
fet
layer
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JP19390293A
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English (en)
Inventor
Kimihiko Imura
公彦 井村
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】FET特性における周波数分散を低減し、かつ
ゲート耐圧などのFET特性に優れたFETの構造およ
び製造方法を提供する。 【構成】化合物半導体からなりn型不純物を含有するチ
ャンネル層3と、該チャンネル層上の所定領域に設けら
れたp型不純物を含有するゲート電極4と、該ゲート電
極をはさむように形成されたドレイン8およびソース電
極7と、該ゲート電極と前記ドレインおよびソース電極
間の前記チャンネル層上に設けられた実質的に不純物を
含有しない高抵抗半導体層5とを含むものである。 【効果】化合物半導体の固有欠陥に起因する周波数分散
がなく、かつ、高いドレイン耐圧と低いゲート−ソース
間容量を有する優れた特性のFETが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GaAsなどの化合物
半導体を用いた電界効果トランジスタ(以下、FETと
いう)の構造に関し、特には、マイクロ波以上の高周波
や高速度の動作に適するFETの構造に関する。
【0002】
【従来技術】現在、マイクロ波以上の高周波帯域でのア
ナログ応用あるいは超高速動作のデジタル応用における
能動素子として、Si半導体に比べて電子移動度の高い
化合物半導体を用いたトランジスタが使用されている。
特にGaAs半導体は結晶およびデバイス作製技術が成
熟しており、その中心的な役割を果たしている。GaA
s半導体を用いた能動素子としては、ショットキー接合
ゲートを用いたMES−FETが主に用いられている。
MES−FETの断面構造の一例を図1に示す。GaA
s半導体からなる基板10の上にn型不純物を含有した
GaAsからなるチャンネル層13が設けられ、このチ
ャンネル層13の表面にショットキー接合を形成する金
属からなるゲート電極14、およびその両側にチャンネ
ル層13とオーミックコンタクトを形成するソース電極
17、ドレイン電極18が設けられている。なお、ゲー
ト電極として、キャリア層と逆の導電型の不純物を含有
する半導体領域を用いる構造(JFET)も知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
造のMES−FETでは、実際の動作周波数よりもずっ
と低い周波数でドレイン電流、トランスコンダクタン
ス、ドレインコンダクタンスなどに分散を生じる。例え
ば、1Hzと1GHzで測定したドレイン電流Id−ド
レイン電圧Vdの結果を図2に示す。このように、使用
周波数程度の周波数では直流特性(近似的に1Hzでの
測定)と比較してFET特性が大きく変化していること
(周波数分散)が分かる。この周波数分散は、動作モー
ドによっては致命的な障害となる。
【0004】このような周波数分散は、化合物半導体の
内部および界面に存在する固有欠陥に起因するキャリア
トラップによりキャリア電子がトラップされることで、
生じることが知られている。しかしながら、化合物半導
体の固有欠陥の制御は困難であり、また、実際のFET
ではこの固有欠陥によりゲート耐圧の向上を得ている。
このため、このような周波数分散が改善されるFET構
造を具体的に提案することは困難であった。そして、従
来のFETおよびこれを含む回路は設計通り動作しない
場合が多く見受けられ、また、FET構造の適正化にお
いては明確な設計指針の無いまま非効率的な開発が行な
われていた。
【0005】本発明は、このような課題を解決するもの
で、その目的は、FET特性における周波数分散を低減
し、かつゲート耐圧などのFET特性に優れたFETの
構造および製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】本発明による
FETの製造方法は、化合物半導体上にn型不純物を含
有するチャンネル層と実質的に不純物を含有しない高抵
抗半導体層を順次エピタキシャル成長し、該高抵抗半導
体層の所定領域にp型不純物をドープすることでゲート
電極を形成し、該ゲート電極をはさむようにドレインお
よびソース電極を形成するものである。
【0007】また、本発明によるFETの構造は、化合
物半導体からなりn型不純物を含有するチャンネル層
と、該チャンネル層上の所定領域に設けられたp型不純
物を含有するゲート電極と、該ゲート電極をはさむよう
に形成されたドレインおよびソース電極と、該ゲート電
極と前記ドレインおよびソース電極間の前記チャンネル
層上に設けられた実質的に不純物を含有しない高抵抗半
導体層とを含むものである。
【0008】本発明によれば、ゲート電極はチャンネル
層内にp/n接合を形成し、チャンネル層の表面は高抵
抗半導体層により覆われているため、半導体界面の固有
欠陥がなく、また、ソース、ドレイン電極とゲート電極
間は、充分に電気的に分離されている。したがって、化
合物半導体の固有欠陥に起因する周波数分散がなく、か
つ、高いドレイン耐圧と低いゲート−ソース間容量を有
する優れた特性のFETが得られる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例であるFETをその断
面概念図である図3を用いて詳細に説明する。半絶縁性
のGaAsからなる基板1上に形成されたp型不純物
(Be,1.0×1016/cm3)を含有するGaAsからなる
バッファ層2(厚さ1.0μm)があり、その上にn型不
純物(Si,1.5×1017/cm3)を含有するGaAsから
なるチャンネル層3(厚さ0.2μm)がある。チャンネ
ル層3とp/n接合を形成するp型不純物を含有するG
aAs(Be,2.0×1017/cm3)からなるゲート電極4
(厚さ0.1μm、長さ1.0μm)があり、その両側のチャ
ンネル層3上には実質的に不純物を含有しないGaAs
(不純物濃度1×1015/cm3以下)からなる高抵抗半導体
層5(厚さ0.15μm)が設けられている。高抵抗半導体
層5の外側には、n型不純物を多く含有するGaAs
(Si,1.0×1018/cm3)からなる低抵抗半導体層6
(厚さ0.2μm)があり、その上には、ソース電極7お
よびドレイン電極8がある。
【0010】本FETの動作は、ゲート電極4に印加さ
れる電圧により、ゲート電極4からチャンネル層3内に
張り出した空乏層9の厚みを制御することにより、ソー
ス電極7、ドレイン電極8間のチャンネル層3を流れる
電流(ドレイン電流)を変調することができる。そし
て、チャンネル層3上には高抵抗半導体層5が設けられ
ているので、半導体の表面の固有欠陥にキャリア電子が
トラップされ、周波数応答の遅い表面電荷が生じていて
もチャンネル層3を流れる電流に影響を与えることはな
く、有効ゲート長はほとんどゲート電極4とチャンネル
層3の界面にのみ依存する。同時に、ゲート電極4とド
レイン電極8間の半導体表面は高抵抗半導体層5で覆わ
れているため、半導体の表面の固有欠陥とは独立に高い
ドレイン耐圧が得られる。
【0011】さらに、p型のバッファ層2を用いている
ため、バッファ層2とチャンネル層3界面に固有欠陥が
生じても、その固有欠陥にキャリア電子がトラップされ
ることがなく、チャンネル層3を流れる電流に影響を与
えることもない。また、ゲート電極4から広がる空乏層
9の深さ方向の広がりが制限されるため、ゲート容量も
低減できる。なお、バッファ層2としては、チャンネル
層3との界面にトラップされたキャリアを排除する(キ
ャリアに対して障壁となる)ことのできるものであれば
よく、チャンネル層3と格子整合し、それよりもバンド
ギャップが広い半導体を用いても同様な効果が得られ
る。
【0012】以下、本実施例の製造工程を説明する。ま
ず、MBE装置を用いて半絶縁性のGaAsからなる基
板1上にp型不純物を含有するGaAsからなるバッフ
ァ層2、n型不純物を含有するGaAsからなるチャン
ネル層3、および実質的に不純物を含有しないGaAs
からなる高抵抗半導体層5をエピタキシャル成長する。
高抵抗半導体層5表面のゲート電極4領域にBeを、ま
た、ソース電極7およびドレイン電極8を形成する領域
にSiをそれぞれイオン注入し、窒化シリコン膜を用い
て活性化アニールを行う。その後、ゲート電極4として
AuZn合金を、ソース電極7およびドレイン電極8と
してAuGe/Niを蒸着し合金化アニールする。
【0013】特に本製造方法によれば、高抵抗半導体層
5、チャンネル層3またはバッファ層2の界面、表面に
おける固有欠陥を低減することができ、キャリア電子が
トラップされることが少なく、周波数応答の遅い表面電
荷を生じにくい。
【0014】以上の実施例では、化合物半導体としてG
aAsを用いているが、InPなどの他のIII-V族化合
物半導体でもよい。エピタキシャル成長方法としてはM
OCVDなどの成長方法でもよく、ゲート電極を形成す
る不純物のドープ方法はイオン注入以外の拡散方法でも
よい。
【0015】
【発明の効果】本発明によるFETの製造方法は、化合
物半導体上にn型不純物を含有するチャンネル層と実質
的に不純物を含有しない高抵抗半導体層を順次エピタキ
シャル成長し、該高抵抗半導体層の所定領域にp型不純
物をドープすることでゲート電極を形成し、該ゲート電
極をはさむようにドレインおよびソース電極を形成する
ものである。
【0016】また、本発明によるFETの構造は、化合
物半導体からなりn型不純物を含有するチャンネル層
と、該チャンネル層上の所定領域に設けられたp型不純
物を含有するゲート電極と、該ゲート電極をはさむよう
に形成されたドレインおよびソース電極と、該ゲート電
極と前記ドレインおよびソース電極間の前記チャンネル
層上に設けられた実質的に不純物を含有しない高抵抗半
導体層とを含むものである。
【0017】本発明によれば、ゲート電極はチャンネル
層内にp/n接合を形成し、チャンネル層の表面は高抵
抗半導体層により覆われているため、半導体界面の固有
欠陥がなく、また、ソース、ドレイン電極とゲート電極
間は、充分に電気的に分離されている。したがって、化
合物半導体の固有欠陥に起因する周波数分散がなく、か
つ、高いドレイン耐圧と低いゲート−ソース間容量を有
する優れた特性のFETが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるMES−FETの断面構造を説
明するための概念図。
【図2】従来技術によるMES−FETの周波数分散を
説明するための図。
【図3】本発明の一実施例であるFETの断面構造を説
明するための概念図。
【符号の説明】
1 基板(半絶縁性GaAs) 2 バッファ層(p型GaAs) 3 チャンネル層(n型GaAs) 4 ゲート電極 5 高抵抗半導体層 6 低抵抗半導体層 7 ソース電極 8 ドレイン電極 9 空乏層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】本発明によれば、ゲート電極はチャンネル
層内にp/n接合を形成し、チャンネル層の表面は高抵
抗半導体層により覆われている。半導体層の表面ポテン
シャルは、p/n接合ポテンシャルより小さいため、半
導体の固有欠陥のチャンネルに及ぼす影響が小さく、ま
た、ソース、ドレイン電極とゲート電極間は、充分に電
気的に分離されている。したがって、化合物半導体の固
有欠陥に起因する周波数分散がなく、かつ、高いドレイ
ン耐圧と低いゲートーソース間容量を有する優れた特性
のFETが得られる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】さらに、p型のバッファ層2を用いている
ため、バッファ層2とチャンネル層3界面に固有欠陥が
生じても、その固有欠陥にキャリア電子がトラップされ
ることが低減され、チャンネル層3を流れる電流に影響
を与えることも少ない。また、ゲート電極4から広がる
空乏層9の深さ方向の広がりが制限されるため、ゲート
容量も低減できる。なお、バッファ層2としては、チャ
ンネル層3との界面にトラップされたキャリアを排除す
る(キャリアに対して障壁となる)ことのできるもので
あればよく、チャンネル層3と格子整合し、それよりも
バンドギャップが広い半導体を用いても同様な効果が得
られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体上にn型不純物を含有する
    チャンネル層と実質的に不純物を含有しない高抵抗半導
    体層を順次エピタキシャル成長し、該高抵抗半導体層の
    所定領域にp型不純物をドープすることでゲート電極を
    形成し、該ゲート電極をはさむようにドレインおよびソ
    ース電極を形成することを特徴とする電界効果トランジ
    スタの製造方法。
  2. 【請求項2】 化合物半導体からなりn型不純物を含有
    するチャンネル層と、該チャンネル層上の所定領域に設
    けられたp型不純物を含有するゲート電極と、該ゲート
    電極をはさむように形成されたドレインおよびソース電
    極と、該ゲート電極と前記ドレインおよびソース電極間
    の前記チャンネル層上に設けられた実質的に不純物を含
    有しない高抵抗半導体層とを含むことを特徴とする電界
    効果トランジスタ。
JP19390293A 1993-07-12 1993-07-12 電界効果トランジスタおよびその製造方法 Pending JPH0729917A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006203119A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 接合型電界効果トランジスタ
KR101309187B1 (ko) * 2012-04-17 2013-09-23 (주)대한특수금속 패드 부착기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006203119A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 接合型電界効果トランジスタ
JP4586547B2 (ja) * 2005-01-24 2010-11-24 住友電気工業株式会社 接合型電界効果トランジスタ
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