JPH0831481B2 - Field effect transistor - Google Patents

Field effect transistor

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JPH0831481B2
JPH0831481B2 JP3000886A JP3000886A JPH0831481B2 JP H0831481 B2 JPH0831481 B2 JP H0831481B2 JP 3000886 A JP3000886 A JP 3000886A JP 3000886 A JP3000886 A JP 3000886A JP H0831481 B2 JPH0831481 B2 JP H0831481B2
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effect transistor
operating layer
silicon nitride
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博文 水野
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果型トランジスタに関し、特に高周波
帯での動作に適した化合物半導体を用いた電界効果型ト
ランジスタに関する。
The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to a field effect transistor using a compound semiconductor suitable for operation in a high frequency band.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

化合物半導体はその物理的特徴により、超高周波素子
に多く用いられている。最近その中でもIII−V族2元
化合物半導体であるGaAsを利用した電界効果型トランジ
スタ(以下FETという)の発展は目覚しく、通信工業用
の分野はもとより、最近は民生用の分野にも大きく入込
み、しかもIC化へと移行しつつある。
Compound semiconductors are often used for ultra-high frequency devices due to their physical characteristics. Among them, the field-effect transistor (hereinafter referred to as FET) using GaAs, which is a III-V group binary compound semiconductor, has been remarkably developed. Moreover, it is shifting to IC.

従来のGaAs−FETは、第3図にその断面図を示すよう
に、半絶縁性のGaAs基板1にバッファ層2とメサ状の動
作層3を有する構造となっている。そして、ソース抵抗
を減らすために動作層3に掘込み部分を設け、その掘込
み部分にショットキー障壁を形成する金属、例えばチタ
ン5とアルミニウム4からなるゲート電極10を形成し、
又、動作層3にオーム接触する金属、例えばAu−Ge合金
とNi層8からなるソース電極20Aおよびドレイン電極20B
が形成されている。更に、動作層3の表面は窒化シリコ
ン膜6で覆われている。
A conventional GaAs-FET has a structure having a buffer layer 2 and a mesa-shaped operation layer 3 on a semi-insulating GaAs substrate 1, as shown in the sectional view of FIG. Then, in order to reduce the source resistance, a dug portion is provided in the operating layer 3, and a metal that forms a Schottky barrier, for example, a gate electrode 10 made of titanium 5 and aluminum 4 is formed in the dug portion.
In addition, the source electrode 20A and the drain electrode 20B made of a metal that makes ohmic contact with the operating layer 3, for example, an Au-Ge alloy and the Ni layer 8
Are formed. Further, the surface of the operating layer 3 is covered with the silicon nitride film 6.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のGaAs−FETで、RF通電試験を行った場
合に、飽和電流IDSSやしゃ断電圧VPの値が減少したり、
利得が減少してしまうという問題点がある。
In the conventional GaAs-FET described above, when the RF energization test is performed, the values of the saturation current I DSS and the cutoff voltage V P decrease,
There is a problem that the gain is reduced.

この原因は、ゲート電極が深くしかもせまい掘込み部
分に形成されているため、パッシベーション膜である窒
化シリコン膜6がゲート電極10の側面や掘込み部分の底
に正常に形成されず、又その膜厚が平坦部よりも極端に
薄くなり、しかもピンホールができやすい状態で作られ
るために、RF通電試験を行っている時にパッケージから
放出されるイオン性のガスが窒化シリコン膜のピンホー
ル等を通過してゲート電極の端部付近に集中し、表面空
乏層の形状に変化を与え、特性変動を引起すためであ
る。
The reason for this is that the gate electrode is formed deeply and in the narrow dug portion, so that the silicon nitride film 6 as the passivation film is not normally formed on the side surface of the gate electrode 10 or the bottom of the dug portion, or the film is not formed. Since the thickness is much thinner than the flat part and pinholes are easily formed, the ionic gas released from the package during the RF current test may generate pinholes in the silicon nitride film. This is because it passes through and concentrates in the vicinity of the end of the gate electrode to change the shape of the surface depletion layer and cause characteristic variations.

本発明の目的は、外気の影響により特性が変動するこ
とのない電界効果トランジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a field effect transistor whose characteristics do not change due to the influence of outside air.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の電界効果型トランジスタは、半絶縁性半導体
基板上に形成された一導電型半導体動作層をオーム接触
するソース電極及びドレイン電極と、上記ソース電極及
び上記ドレイン電極との間に挟まれた上記半導体動作層
表面に形成された掘込み部と、上記掘り込み部内に設け
られ上記半導体動作層にショットキー接触するゲート電
極と、上記半導体動作層を覆うパッシベーション膜とを
有する電界効果型トランジスタにおいて、上記パッシベ
ーション膜は窒化シリコン膜,酸化シリコン膜及び窒化
シリコン膜の3層の絶縁膜から形成されているものであ
る。
The field effect transistor of the present invention is sandwiched between a source electrode and a drain electrode that make ohmic contact with a one-conductivity-type semiconductor operating layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate, and the source electrode and the drain electrode. In a field effect transistor having a dug portion formed on the surface of the semiconductor operating layer, a gate electrode provided in the dug portion and in Schottky contact with the semiconductor operating layer, and a passivation film covering the semiconductor operating layer. The passivation film is formed of three layers of insulating films of a silicon nitride film, a silicon oxide film and a silicon nitride film.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention.

第1図において、半絶縁性のGaAs基板1上にはp型Ga
Asからなるバッファ層2とn型GaAsからなる動作層3と
がメサ状に形成されている。この動作層3上には、動作
層3にオーミック接触するAuGe−Ni層8が形成されてお
り、このAuGe−Ni層8上にはソース電極20A及びドレイ
ン電極20Bが形成されている。
In FIG. 1, p-type Ga is placed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
The buffer layer 2 made of As and the operating layer 3 made of n-type GaAs are formed in a mesa shape. An AuGe-Ni layer 8 which makes ohmic contact with the operating layer 3 is formed on the operating layer 3, and a source electrode 20A and a drain electrode 20B are formed on the AuGe-Ni layer 8.

また、動作層3の掘込み部にはチタン5とアルミニウ
ム4とからなり動作層3にショットキー接触するゲート
電極10が形成されている。更に、動作層3上には、窒化
シリコン膜6A,酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜6B
の3層の絶縁膜からなるパッシベーション膜が形成され
ている。
Further, a gate electrode 10 made of titanium 5 and aluminum 4 is formed in the dug portion of the operating layer 3 and is in Schottky contact with the operating layer 3. Further, on the operation layer 3, a silicon nitride film 6A, a silicon oxide film 7 and a silicon nitride film 6B are formed.
The passivation film is formed of three layers of insulating films.

このように構成された本実施例においては、パッシベ
ーション膜が3層の絶縁膜から構成されている為に、半
導体素子は外気より完全に遮断されその影響を受けるこ
とはなくなる。
In this embodiment having such a structure, the passivation film is composed of three layers of insulating films, so that the semiconductor element is completely shielded from the outside air and is not affected thereby.

本実施例に通電試験を行った場合を従来のGaAs−FET
と比較して第4図に示す。
When a current-carrying test is performed on this embodiment, the conventional GaAs-FET
It is shown in FIG.

第4図に示されたように、従来のGaAs−FETは2000時
間で飽和電流は約20%減少するのに対し、本実施例では
ほとんど変化は認められなかった。
As shown in FIG. 4, in the conventional GaAs-FET, the saturation current was reduced by about 20% after 2000 hours, whereas in this example, almost no change was observed.

次に、本発明の一実施例の製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method of one embodiment of the present invention will be described.

第2図(a),(b)は本発明の一実施例の製造方法
を説明する為の工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views of a semiconductor chip showing the order of steps for explaining a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

まず、第2図(a)に示すように、半絶縁性のGaAs基
板1上にバッファ層2,動作層3をメサ状に形成した後、
ゲート電極形成部をエッチングし掘込み部30を形成す
る。次に、厚さ約500Åのチタン5と4500Åのアルミニ
ウム4を被着した後、パターニングしてゲート電極10を
形成する。次に、全面にプラズマCVD法により厚さ約150
0Åの窒化シリコン膜6Aを形成する。次にソース及びド
レイン形成部分の窒化シリコン膜6Aを除去する。続いて
AuGe合金及びNiを蒸着し、パターニングしてAuGe−Ni層
8を形成した後約420℃で熱処理を行なう。次に第2図
(b)に示すように、全面にCVD法による酸化シリコン
膜7を約1500Åの厚さに形成した後、プラズマCVD法又
はスパッタ法により厚さ約1500Åの窒化シリコン膜6Bを
形成する。
First, as shown in FIG. 2 (a), after forming the buffer layer 2 and the operating layer 3 in a mesa shape on the semi-insulating GaAs substrate 1,
The gate electrode forming portion is etched to form the dug portion 30. Next, after depositing titanium 5 having a thickness of about 500Å and aluminum 4 having a thickness of 4500Å, the gate electrode 10 is formed by patterning. Next, the thickness of about 150
A 0Å silicon nitride film 6A is formed. Next, the silicon nitride film 6A on the source and drain forming portions is removed. continue
After AuGe alloy and Ni are vapor-deposited and patterned to form the AuGe-Ni layer 8, heat treatment is performed at about 420 ° C. Next, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 7 having a thickness of about 1500 Å is formed on the entire surface by a CVD method, and then a silicon nitride film 6B having a thickness of about 1500 Å is formed by a plasma CVD method or a sputtering method. Form.

次にAuGe−Ni層8上の酸化シリコン膜7及び窒化シリ
コン膜6Bを除去した後、Ti,Pt,Auをスパッタ法により蒸
着し、パターニングしてソース電極20A及びドレイン電
極20Bを形成する事により第1図に示した本実施例が完
成する。
Next, after removing the silicon oxide film 7 and the silicon nitride film 6B on the AuGe-Ni layer 8, Ti, Pt, and Au are deposited by the sputtering method and patterned to form the source electrode 20A and the drain electrode 20B. The embodiment shown in FIG. 1 is completed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、パッシベーション膜を
窒化シリコン膜,酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の
3層の絶縁膜で形成することにより、外気の影響で特性
が変動することのない電界効果トランジスタが得られる
という効果がある。
As described above, according to the present invention, by forming the passivation film by the three-layer insulating film of the silicon nitride film, the silicon oxide film, and the silicon nitride film, a field effect transistor whose characteristics do not change due to the influence of the outside air can be provided. It has the effect of being obtained.

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

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図(a),
(b)は本発明の一実施例を説明する為の工程順に示し
た半導体チップの断面図、第3図は従来のGaAs−FETの
一例の断面図、第4図は本発明の一実施例と従来のGaAs
−FETの通電試験時間と飽和電流の変化率との関係を示
す図である。 1……GaAs基板、2……バッファ層、3……動作層、4
……アルミニウム、5……チタン、6,6A,6B……窒化シ
リコン膜、7……酸化シリコン膜、8……AuGe−Ni層、
10……ゲートと電極、20A……ソース電極、20B……ドレ
イン電極。
1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a),
(B) is a sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view of an example of a conventional GaAs-FET, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. And conventional GaAs
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a conduction test time of a FET and a change rate of a saturation current. 1 ... GaAs substrate, 2 ... buffer layer, 3 ... operating layer, 4
... Aluminum, 5 ... Titanium, 6,6A, 6B ... Silicon nitride film, 7 ... Silicon oxide film, 8 ... AuGe-Ni layer,
10 ... Gate and electrode, 20A ... Source electrode, 20B ... Drain electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半絶縁性半導体基板上に形成された一導電
型半導体動作層にオーム接触するソース電極及びドレイ
ン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間
に挟まれた前記半導体動作層表面に形成された掘込み部
と、前記掘り込み部内に設けられ前記半導体動作層にシ
ョットキー接触するゲート電極と、前記半導体動作層を
覆うパッシベーション膜とを有する電界効果型トランジ
スタにおいて、前記パッシベーション膜は窒化シリコン
膜,酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の3層の絶縁膜
から形成されていることを特徴とする電界効果型トラン
ジスタ。
1. A semiconductor operating layer sandwiched between a source electrode and a drain electrode, which are in ohmic contact with a one conductivity type semiconductor operating layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate, and sandwiched between the source electrode and the drain electrode. A field effect transistor having a dug portion formed on a surface, a gate electrode provided in the dug portion and in Schottky contact with the semiconductor operating layer, and a passivation film covering the semiconductor operating layer, wherein the passivation film is formed. Is a field-effect transistor characterized by being formed from three insulating films of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film.
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