JPH11204544A - Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof - Google Patents

Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH11204544A
JPH11204544A JP10007685A JP768598A JPH11204544A JP H11204544 A JPH11204544 A JP H11204544A JP 10007685 A JP10007685 A JP 10007685A JP 768598 A JP768598 A JP 768598A JP H11204544 A JPH11204544 A JP H11204544A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
channel region
layer
gate electrode
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10007685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Kasai
信之 笠井
Naoto Yoshida
直人 吉田
Noriyuki Yano
憲之 谷野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP10007685A priority Critical patent/JPH11204544A/en
Priority to KR1019980037530A priority patent/KR19990066756A/en
Publication of JPH11204544A publication Critical patent/JPH11204544A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7838Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate without inversion channel, e.g. buried channel lateral MISFETs, normally-on lateral MISFETs, depletion-mode lateral MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66431Unipolar field-effect transistors with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7842Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate means for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel region, e.g. using a flexible substrate
    • H01L29/7849Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate means for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel region, e.g. using a flexible substrate the means being provided under the channel

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten effective gate length, without performing the shortening of a gate-electrode length and to improve mutual conductance by cutting off a channel region in the depletion layer extending into the channel region from the gate electrode only in the channel region at the side of a source from the center. SOLUTION: The impurity concentration of a channel region 3a at the lower part of a gate electrode 6 is lower than that in the region on the side of a drain electrode 8 in a region 30 on the side of a source electrode 7 from the approximate center of the channel region 3a. In this structure, the extension of the depletion layer from the gate electrode 6 becomes larger than the region on the side of the drain electrode 8 in the region 30 on the side of the source electrode 7. As a result, when a negative voltage is applied on the gate electrode 6, the channel region 30 is pinched off in the region 30 on the side of the source electrode 7. In this case, since the shortening of the effective gate length which determines the pinch-off voltage becomes possible, the increase in drain voltage and the improvement of the mutual conductance can be achieved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体電界
効果トランジスタに関し、特に、実効的なゲート長を短
縮し、相互コンダクタンスの向上を図った化合物半導体
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, and more particularly, to a compound semiconductor field-effect transistor in which the effective gate length is reduced and the transconductance is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体電界効果トランジスタのト
ランジスタ特性の向上を図るためには、ゲート長を短く
すること(短ゲート長化)が必要となるが、単にゲート
長を短くするだけでは、短チャネル効果によりピンチオ
フ電圧(Vp)にばらつきが生じたり、ゲート抵抗の増
大を招くため、逆にトランジスタ特性が低下することと
なる。
2. Description of the Related Art In order to improve the transistor characteristics of a compound semiconductor field-effect transistor, it is necessary to shorten the gate length (shortening the gate length). The effect causes variations in the pinch-off voltage (Vp) and increases the gate resistance, and consequently the transistor characteristics are degraded.

【0003】そこで、発明者は、図13に示すような、
デプレッション型SAGFET(Self Aligned Gate FE
T)を用いて、実際のゲート長は短くせずに、実効ゲート
長のみの短縮を図ることを検討した。図中、1は半絶縁
性GaAs半導体基板、2はp型半導体層、3はn型チ
ャネル層、4は中間濃度のn型導電層(n’層)、5は
高濃度のn型導電層(n+層)、6はチャネル層3上に
形成されたショットキー接合ゲート電極(ゲート電
極)、7はn+層5上に形成されたソース電極、8はn+
層5上に形成されたドレイン電極である。また、図14
は、ゲート電極6下のチャネル層3近傍のキャリア濃度
Ndの分布を模式的に示したものであり、チャネル層3
のキャリア濃度は、通常、X方向、Y方向ともに一様な
分布を有する(図14では、n’層、n+層についても
併せて示した。)。
[0003] Therefore, the inventor of the present invention has proposed a method as shown in FIG.
Depletion type SAGFET (Self Aligned Gate FE
Using T), we studied to shorten only the effective gate length without shortening the actual gate length. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs semiconductor substrate, 2 is a p-type semiconductor layer, 3 is an n-type channel layer, 4 is an intermediate-concentration n-type conductive layer (n ′ layer), and 5 is a high-concentration n-type conductive layer. (N + layer), 6 is a Schottky junction gate electrode (gate electrode) formed on the channel layer 3, 7 is a source electrode formed on the n + layer 5, and 8 is n +
This is a drain electrode formed on the layer 5. FIG.
9 schematically shows the distribution of the carrier concentration Nd in the vicinity of the channel layer 3 below the gate electrode 6.
Usually has a uniform distribution in both the X and Y directions (in FIG. 14, the n ′ layer and the n + layer are also shown).

【0004】かかるSAGFETでは、図15に示すよ
うに、ゲート電極から伸びた空乏層600が、チャネル
層3に伸びることにより、チャネル層3を移動する電子
量を制御するが、実際には、ドレイン電極8が、ソース
電極7より高い電位に維持されるため、図15のよう
に、空乏層600はドレイン電極8側に伸びることとな
る。即ち、空乏層600を伸ばしていくと、まず、ドレ
イン電極8側でピンチオフが起きることになる。従っ
て、かかるドレイン電極8側に伸びた空乏層600部分
で、チャネル領域3の電子の経路を制御することによ
り、実際のゲート長(ゲート電極6の長さ)は短くせず
に、実効ゲート長(空乏層600がp層2に接触する部
分の長さ)を短縮することが可能となる。
In such a SAGFET, as shown in FIG. 15, a depletion layer 600 extending from the gate electrode extends to the channel layer 3 to control the amount of electrons moving through the channel layer 3. Since the electrode 8 is maintained at a higher potential than the source electrode 7, the depletion layer 600 extends toward the drain electrode 8 as shown in FIG. That is, when the depletion layer 600 is extended, first, pinch-off occurs on the drain electrode 8 side. Therefore, by controlling the electron path in the channel region 3 in the depletion layer 600 extending to the drain electrode 8 side, the actual gate length (the length of the gate electrode 6) is not shortened, but the effective gate length is reduced. (The length of the portion where the depletion layer 600 contacts the p-layer 2) can be reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】チャネル領域3のドレ
イン電極8側で、チャネル領域3を通過する電子量を制
御した場合、相互コンダクタンスの向上に一定の限界が
あった。そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、上述の
相互コンダクタンスの向上に対する限界は、狭いチャネ
ル領域3に流れ込んだ電子を、更に、チャネル領域3の
ドレイン電子8側で空乏層600により制御するため、
空乏層600のソース電極7側近傍のチャネル3内に電
子が滞留し、かかる電子が電導に寄与せず損失となるこ
とに起因することを見出した。そこで、本発明は、ゲー
ト電極長の短縮を行わずに実効ゲート長の短縮を図ると
ともに、相互コンダクタンスの向上を図った化合物半導
体電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
When the amount of electrons passing through the channel region 3 is controlled on the drain electrode 8 side of the channel region 3, there is a certain limit to the improvement of the transconductance. Therefore, the present inventors have conducted intensive studies and found that the limit to the improvement of the transconductance described above is that electrons flowing into the narrow channel region 3 are further controlled by the depletion layer 600 on the drain electron 8 side of the channel region 3. ,
It has been found that electrons accumulate in the channel 3 near the source electrode 7 side of the depletion layer 600, and such electrons do not contribute to conduction and result in loss. Therefore, an object of the present invention is to provide a compound semiconductor field-effect transistor in which the effective gate length is shortened without shortening the gate electrode length and the mutual conductance is improved.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは、鋭
意研究の結果、チャネル領域のソース電極側に空乏層を
伸ばして、チャネル領域の電子の移動を制御することに
より、チャネル領域内での電子の滞留を防止し、実効ゲ
ート長を短縮しながら相互コンダクタンスの向上を図る
ことができることを見出し、本発明を完成した。
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have developed a depletion layer on the source electrode side of the channel region to control the movement of electrons in the channel region, thereby forming a channel region within the channel region. It has been found that it is possible to prevent the accumulation of electrons and to improve the mutual conductance while shortening the effective gate length, and completed the present invention.

【0007】即ち、本発明は、導電性領域上にソース電
極、ドレイン電極及びこれらの電極間にゲート電極が形
成され、該ゲート電極直下の該導電性領域をチャネル領
域としてなる化合物半導体電界効果トランジスタにおい
て、上記ゲート電極から上記チャネル領域に伸びる空乏
層が、チャネル領域の略中央よりソース電極側のソース
側チャネル領域においてのみ、チャネル領域を遮断する
ことを特徴とする化合物半導体電界効果トランジスタで
ある。このように、空乏層が、チャネル領域の略中央よ
りソース電極側においてのみ、チャネル領域を遮断し、
ピンチオフする構造とすることにより、第1に、従来構
造のような、空乏層のソース電極側のチャネル領域での
電子の滞留が起きず、相互コンダクタンスの向上を図る
ことが可能となる。また、第2に、チャネル領域をピン
チオフする場合の実効ゲート長が、実際のゲート電極長
より短くでき、短チャネル効果の発生、ゲート抵抗の増
加を抑制しながらゲート長の短縮が可能となる。従っ
て、化合物半導体電界効果トランジスタのトランジスタ
特性の向上を図ることが可能となる。
That is, the present invention provides a compound semiconductor field effect transistor in which a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed on a conductive region, and the conductive region immediately below the gate electrode is used as a channel region. Wherein the depletion layer extending from the gate electrode to the channel region blocks the channel region only in the source-side channel region closer to the source electrode than substantially in the center of the channel region. Thus, the depletion layer blocks the channel region only on the source electrode side from the approximate center of the channel region,
First, the pinch-off structure prevents electrons from stagnation in the channel region of the depletion layer on the source electrode side unlike the conventional structure, thereby improving the transconductance. Second, the effective gate length when the channel region is pinched off can be made shorter than the actual gate electrode length, and the gate length can be reduced while suppressing the short channel effect and the increase in gate resistance. Therefore, it is possible to improve the transistor characteristics of the compound semiconductor field effect transistor.

【0008】なお、チャネル領域の遮断は、電子の存在
しない空乏層が、ゲート電極から伸びてチャネル領域を
閉じ、電子の流れを止めることにより行われる。また、
上記チャネル領域の略中央よりソース電極側をソース側
チャネル領域といい、上記チャネル領域の略中央よりド
レイン電極側をドレイン側チャネル領域という。
The channel region is cut off by a depletion layer having no electrons extending from the gate electrode to close the channel region and stop the flow of electrons. Also,
The source electrode side from the approximate center of the channel region is called a source-side channel region, and the drain electrode side from the approximate center of the channel region is called a drain-side channel region.

【0009】また、本発明は、上記化合物半導体電界効
果トランジスタが、上記導電性領域がp型領域上に形成
されたn型導電層であって、上記チャネル領域が該ゲー
ト電極直下のn型導電層であり、上記空乏層が、ソース
側チャネル領域においてのみ、p型領域に到達してピン
チオフとすることを特徴とする化合物半導体電界効果ト
ランジスタでもある。
The present invention also provides the compound semiconductor field effect transistor, wherein the conductive region is an n-type conductive layer formed on a p-type region, and the channel region is an n-type conductive layer immediately below the gate electrode. A depletion layer reaching the p-type region and pinching off only in the source-side channel region.

【0010】また、上記チャネル領域のチャネル長が、
0.2〜1.0μmであり、上記ソース側チャネル領域
が、ソース電極側電極端から該チャネル長の20〜40
%の距離離れた範囲内にあることを特徴とする化合物半
導体電界効果トランジスタでもある。このように、チャ
ネル長が、0.2〜1.0μmの場合には、短チャネル
効果が顕著になるため、本発明を適用することにより、
実効ゲート長を短縮するとともに、相互コンダクタンス
の向上を図ることが可能となる。
The channel length of the channel region is
0.2 to 1.0 μm, and the source side channel region extends from the source electrode side electrode end to the channel length of 20 to 40 μm.
% Of the compound semiconductor field-effect transistor. As described above, when the channel length is 0.2 to 1.0 μm, the short channel effect becomes remarkable. Therefore, by applying the present invention,
It is possible to shorten the effective gate length and to improve the mutual conductance.

【0011】上記ソース側チャネル電極のチャネル深さ
は、ドレイン側チャネル領域より小さくしたことが好ま
しい。かかる構造を用いることにより、チャネル領域の
上記ソース電極側において、ピンチオフすることが可能
となるからである。
The channel depth of the source-side channel electrode is preferably smaller than the drain-side channel region. By using such a structure, pinch-off can be performed on the source electrode side of the channel region.

【0012】上記チャネル領域の底部の略中央に段部を
有する段差を設け、上記チャネル領域の深さを、段部よ
りソース電極側で、上記ドレイン電極側より小さくした
ことが好ましい。かかる構造を用いることにより、チャ
ネル領域の上記ソース電極側において、ピンチオフする
ことが可能となるからである。
Preferably, a step having a step is provided substantially at the center of the bottom of the channel region, and the depth of the channel region is smaller on the source electrode side than on the step and smaller on the drain electrode side. By using such a structure, pinch-off can be performed on the source electrode side of the channel region.

【0013】また、本発明は、上記チャネル領域の表面
部の略中央に段部を有する段差を設け、上記チャネル領
域の深さを、段部よりソース電極側で、上記ドレイン電
極側より小さくしたことを特徴とする化合物半導体電界
効果トランジスタでもある。かかる構造を用いることに
より、チャネル領域の上記ソース電極側において、チャ
ネル領域をピンチオフすることが可能となるからであ
る。
Further, according to the present invention, a step having a step is provided substantially at the center of the surface of the channel region, and the depth of the channel region is smaller on the source electrode side than on the step and on the drain electrode side. A compound semiconductor field-effect transistor characterized by the above feature. By using such a structure, the channel region can be pinched off on the source electrode side of the channel region.

【0014】また、上記ソース側チャネル領域のn型不
純物濃度を、上記ドレイン側チャネル領域より低濃度に
することが好ましい。ソース側チャネル領域での空乏層
の伸びが大きくなり、ソース側チャネル領域でチャネル
をピンチオフすることが可能となるからである。
It is preferable that the n-type impurity concentration in the source-side channel region is lower than that in the drain-side channel region. This is because the extension of the depletion layer in the source-side channel region increases, and the channel can be pinched off in the source-side channel region.

【0015】上記チャネル領域のn型不純物濃度は、上
記ソース電極側から上記ドレイン電極側に向かって、漸
次高濃度になるものであってもよい。
[0015] The n-type impurity concentration of the channel region may gradually increase from the source electrode side to the drain electrode side.

【0016】また、本発明は、上記チャネル領域表面と
接する上記ゲート電極が、上記チャネル領域の略中央よ
り上記ソース電極側に設けられたソース側ゲート電極
と、上記ドレイン電極側に設けられたドレイン側ゲート
電極と、からなり、上記チャネル領域の半導体材料と上
記ゲート電極との仕事関数の差を、上記ソース側ゲート
電極が、上記ドレイン側ゲート電極より大きくしたこと
を特徴とする化合物半導体電界効果トランジスタでもあ
る。かかる電極材料の異なる2種類の電極材料を用いる
ことにより、ゲート電極下部に形成される空乏層の長さ
が、ソース側ゲート電極下部で、ドレイン側ゲート電極
下部より大きくなり、ソース側チャネル領域でチャネル
をピンチオフすることが可能となるからである。
Further, according to the present invention, preferably, the gate electrode in contact with the surface of the channel region includes a source-side gate electrode provided on the source electrode side from a substantially center of the channel region, and a drain provided on the drain electrode side. And a work function difference between the semiconductor material in the channel region and the gate electrode, wherein the source-side gate electrode is larger than the drain-side gate electrode. It is also a transistor. By using two types of electrode materials having different electrode materials, the length of the depletion layer formed under the gate electrode is larger at the lower portion of the source-side gate electrode than at the lower portion of the drain-side gate electrode, and the length of the depletion layer is lower in the source-side channel region. This is because the channel can be pinched off.

【0017】また、本発明は、上記p型領域に代えて、
上記チャネル領域下部が、半絶縁性領域であることを特
徴とする化合物半導体電界効果トランジスタでもある。
かかる構造を採ることにより、チャネル領域下部に発生
する寄生容量を低減できるからである。
Further, the present invention provides a semiconductor device comprising:
The compound semiconductor field effect transistor is characterized in that the lower part of the channel region is a semi-insulating region.
By adopting such a structure, the parasitic capacitance generated below the channel region can be reduced.

【0018】また、本発明は、半絶縁性層、n型電子供
給層、n型コンタクト層を順次積層し、上記半絶縁性層
の上記n型電子供給層との界面近傍にチャネル層を形成
してなるヘテロ接合トランジスタにおいて、該ヘテロ接
合トランジスタが、上記n型コンタクト層上に設けられ
たソース電極と、ドレイン電極と、これらの電極間に、
上記n型コンタクト層を上記n型電子供給層に達するよ
うに貫通したp型電極層からなるゲート電極と、を備
え、上記ゲート電極が、上記ドレイン電極側の上記n型
コンタクト層上にも延在し、上記p型電極層底部から伸
びた空乏層により、上記チャネル層を流れる電流を制御
してなることを特徴とする化合物半導体電界効果トラン
ジスタでもある。かかる構造を用いることにより、ヘテ
ロ接合トランジスタ(HEMT)においても、実効ゲー
ト長を短縮しながら、相互コンダクタンスの向上を図る
ことが可能となるからである。なお、p型電極層底部と
は、n型コンタクト層を貫通するように設けられた開口
部に埋め込まれたp型電極層が、n型コンタクト層下部
のn型電子供給層に接した部分をいう。
Further, according to the present invention, a semi-insulating layer, an n-type electron supply layer, and an n-type contact layer are sequentially laminated, and a channel layer is formed near the interface of the semi-insulating layer with the n-type electron supply layer. A heterojunction transistor comprising: a source electrode provided on the n-type contact layer; a drain electrode;
A gate electrode made of a p-type electrode layer penetrating the n-type contact layer so as to reach the n-type electron supply layer, wherein the gate electrode also extends on the n-type contact layer on the drain electrode side. The compound semiconductor field effect transistor is characterized in that a current flowing through the channel layer is controlled by a depletion layer extending from the bottom of the p-type electrode layer. By using such a structure, it is possible to improve the mutual conductance while shortening the effective gate length even in a heterojunction transistor (HEMT). The bottom of the p-type electrode layer refers to a portion where the p-type electrode layer embedded in the opening provided to penetrate the n-type contact layer is in contact with the n-type electron supply layer below the n-type contact layer. Say.

【0019】上記半絶縁層は半絶縁性GaAs層であ
り、上記n型電子供給層はn型AlxGa1-xAs層であ
り、上記n型コンタクト層はn型GaAs層であること
が好ましい。なお、Alの含有率は、0<x<0.3
(重量%)程度が好ましい。
The semi-insulating layer may be a semi-insulating GaAs layer, the n-type electron supply layer may be an n-type Al x Ga 1 -x As layer, and the n-type contact layer may be an n-type GaAs layer. preferable. The Al content is 0 <x <0.3.
(% By weight) is preferred.

【0020】また、本発明は、半導体基板に、p型半導
体層、n型導電層を順次形成する基板形成工程と、該n
型導電層上にソース電極、ドレイン電極、及びこれらの
電極間にゲート電極をそれぞれ形成し、該ゲート電極直
下の上記n型導電層をチャネル領域とする電極形成工程
と、上記ゲート電極をマスクとして上記チャネル領域の
略中央より上記ソース電極側の領域にp型不純物を斜め
注入し、上記ソース側チャネル領域のn型不純物濃度
を、上記ドレイン側チャネル領域のn型不純物濃度より
低くする注入工程と、を含むことを特徴とする化合物半
導体電界効果トランジスタの製造方法でもある。
Further, the present invention provides a substrate forming step of sequentially forming a p-type semiconductor layer and an n-type conductive layer on a semiconductor substrate;
Forming a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode between these electrodes on the type conductive layer, forming an electrode using the n-type conductive layer immediately below the gate electrode as a channel region, and using the gate electrode as a mask. An implantation step of obliquely implanting a p-type impurity from a substantially center of the channel region into a region on the source electrode side, so that an n-type impurity concentration of the source-side channel region is lower than an n-type impurity concentration of the drain-side channel region; And a method for manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor.

【0021】上記注入工程は、上記ソース側チャネル領
域の深さを、上記ドレイン側チャネル領域より小さくす
る工程を兼ねてもよい。
The implantation step may also serve as a step of making the depth of the source-side channel region smaller than that of the drain-side channel region.

【0022】また、本発明は、上記電極形成工程が、ソ
ース側ゲート電極とドレイン側ゲート電極とから構成さ
れるゲート電極の形成工程を含み、該ゲート電極の形成
工程が、ドレイン側ゲート電極を形成した後に、該ドレ
イン側ゲート電極上面を覆い、ドレイン側の上記n型導
電層上に延在した保護膜を形成する工程と、全面にソー
ス側ゲート電極材料層を堆積した後に、該ソース側ゲー
ト電極材料層の膜厚を上面より減じてソース側ゲート電
極を形成する工程と、から成ることを特徴とする化合物
半導体電界効果トランジスタの製造方法でもある。かか
る方法により、容易に、ソース側ゲート電極とドレイン
側ゲート電極とから構成されるゲート電極が形成できる
からである。
Also, in the present invention, the electrode forming step includes a step of forming a gate electrode composed of a source-side gate electrode and a drain-side gate electrode, and the step of forming the gate electrode includes a step of forming a drain-side gate electrode. Forming a protective film covering the upper surface of the drain-side gate electrode and extending on the n-type conductive layer on the drain side; and depositing a source-side gate electrode material layer on the entire surface. Forming a source-side gate electrode by reducing the thickness of the gate electrode material layer from the upper surface, thereby producing a compound semiconductor field-effect transistor. This is because a gate electrode including a source-side gate electrode and a drain-side gate electrode can be easily formed by such a method.

【0023】また、本発明は、上記基板形成工程後に、
上記n型導電層の表面をエッチングして、設定したチャ
ネル長方向に略直交する段部を設けて、段差を形成する
工程を備え、上記電極形成工程が、上記段部を跨がっ
て、上記ゲート電極を形成する工程であることを特徴と
する化合物半導体電界効果トランジスタの製造方法でも
ある。かかる方法により、チャネル領域の深さが、ソー
ス電極側において、ドレイン電極側より浅くなる構造を
容易に作製できるからである。
Further, according to the present invention, after the substrate forming step,
Etching the surface of the n-type conductive layer, providing a step substantially orthogonal to the set channel length direction, comprising the step of forming a step, the electrode forming step straddles the step, A method for manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor, comprising the step of forming the gate electrode. This is because a structure in which the depth of the channel region is smaller on the source electrode side than on the drain electrode side can be easily manufactured by such a method.

【0024】また、本発明は、上記基板形成工程後に、
上記n型導電層の底部に、設定したチャネル長方向に略
直交する段部を設けて、段差を形成する工程であって、
該段部より上記ドレイン電極側のチャネル深さが、上記
ソース電極側のチャネル深さより大きくなるように、上
記n型導電層にn型不純物を選択的に注入する工程を備
え、上記ゲート電極形成工程が、上記段部を覆うように
上記ゲート電極を形成する工程であることを特徴とする
化合物半導体電界効果トランジスタの製造方法でもあ
る。かかる方法により、チャネル領域の深さが、ソース
電極側において、ドレイン電極側より浅くなる構造を容
易に作製できるからである。
Further, according to the present invention, after the substrate forming step,
Forming a step substantially orthogonal to the set channel length direction at the bottom of the n-type conductive layer to form a step;
A step of selectively injecting an n-type impurity into the n-type conductive layer so that a channel depth on the drain electrode side from the step portion is larger than a channel depth on the source electrode side; The method is also a method for manufacturing a compound semiconductor field effect transistor, wherein the step is a step of forming the gate electrode so as to cover the step portion. This is because a structure in which the depth of the channel region is smaller on the source electrode side than on the drain electrode side can be easily manufactured by such a method.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の、各実施の形態につい
て、図1〜12を参照しながら説明する。 実施の形態1.図1(a)に、本発明の第1の実施の形
態にかかるGaAs電界効果トランジスタの断面図であ
り、半絶縁性GaAs基板1上に順次設けられたp型半
導体層20、21、およびn型導電層5と、該n型導電
層5上に設けられたソース電極7、ドレイン電極8、お
よびこれらの電極間に設けられたゲート電極6とからな
り、該ゲート電極6下部の上記n型導電層をチャネル領
域3aとしてなる化合物半導体電界効果トランジスタ
が、上記ゲート電極6から上記チャネル領域3aに伸び
て、上記チャネル領域を流れる電流を制御する空乏層を
備え、上記チャネル領域3aの不純物濃度が、該チャネ
ル領域3aの略中央より上記ソース電極7側において、
上記ドレイン電極8側より低いことを特徴とする化合物
半導体電界効果トランジスタである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Embodiment 1 FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of a GaAs field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention, in which p-type semiconductor layers 20, 21, and n are sequentially provided on a semi-insulating GaAs substrate 1. A n-type conductive layer 5; a source electrode 7, a drain electrode 8 provided on the n-type conductive layer 5; and a gate electrode 6 provided between these electrodes. A compound semiconductor field-effect transistor having a conductive layer as a channel region 3a includes a depletion layer extending from the gate electrode 6 to the channel region 3a to control a current flowing through the channel region. At the source electrode 7 side from the approximate center of the channel region 3a,
A compound semiconductor field effect transistor characterized by being lower than the drain electrode 8 side.

【0026】即ち、ゲート電極6下部のチャネル領域3
aの不純物濃度が、チャネル領域3aの略中央よりソー
ス電極7側領域30において、ドレイン電極8側領域よ
り低くなっている。ここで、n’層は、LDD構造を形
成するために設けられたものである。
That is, the channel region 3 below the gate electrode 6
The impurity concentration of a is lower in the source electrode 7 side region 30 than in the drain electrode 8 side region from substantially the center of the channel region 3a. Here, the n ′ layer is provided for forming an LDD structure.

【0027】かかる構造とすることにより、ゲート電極
6からの空乏層の伸びが、ソース電極7側領域30にお
いて、ドレイン電極8側領域より大きくなるため、ゲー
ト電極6に負電圧を印加していった場合、ソース電極7
側領域30においてチャネル領域30がピンチオフされ
ることとなる。即ち、ソース電極7側のチャネル領域3
0でのピンチオフ電圧(以下、「Vp1」という。)と
ドレイン電極8側のチャネル領域31でのピンチオフ電
圧(以下、「Vp2」という。)が、Vp1>Vp2と
なる。
With such a structure, the extension of the depletion layer from the gate electrode 6 is larger in the source electrode 7 side region 30 than in the drain electrode 8 side region, so that a negative voltage is applied to the gate electrode 6. The source electrode 7
In the side region 30, the channel region 30 is pinched off. That is, the channel region 3 on the source electrode 7 side
The pinch-off voltage at 0 (hereinafter, referred to as “Vp1”) and the pinch-off voltage at the channel region 31 on the drain electrode 8 side (hereinafter, referred to as “Vp2”) satisfy Vp1> Vp2.

【0028】この場合、図1(b)に示すように、ゲー
ト電極6下部のソース電極7側のチャネル領域30でピ
ンチオフした場合、ドレイン電極8側のチャネル領域は
まだピンチオフ状態ではないため、トランジスタのピン
チオフ電圧はVp1で決定される。従って、実際のゲー
ト電極6の寸法は従来のままで、ピンチオフ電圧を決定
する実効ゲート長(実際に空乏層がチャネル領域は遮断
する領域の長さ)の短縮が可能となるため、ドレイン電
流の増加、相互コンダクタンスの向上を図ることが可能
である。その一方で、かかる空乏層の形状は、疑似的な
デュアルゲートのように見える。従って、実際のゲート
電極6長を短縮した場合に比べて、短チャネル効果の発
生を抑制し、ドレインンコンダクタンスを低下すること
が可能となる。また、実際のゲート電極6の寸法が大き
いことから、ゲート抵抗は増大しない。更に、空乏層
が、チャネル領域3の略中央よりソース電極7側におい
てのみ、ピンチオフするため、従来構造のような、空乏
層のソース電極7側のチャネル領域3での電子の滞留が
起きず、相互コンダクタンスの向上を図ることが可能と
なる。
In this case, as shown in FIG. 1B, when the pinch-off is performed on the channel region 30 on the source electrode 7 side under the gate electrode 6, the channel region on the drain electrode 8 side is not yet in the pinch-off state. Is determined by Vp1. Accordingly, it is possible to reduce the effective gate length (the length of the region where the depletion layer actually cuts off the channel region), which determines the pinch-off voltage, while keeping the actual dimensions of the gate electrode 6 as in the conventional case. It is possible to increase the increase and the mutual conductance. On the other hand, the shape of the depletion layer looks like a pseudo dual gate. Therefore, as compared with the case where the length of the actual gate electrode 6 is shortened, the occurrence of the short channel effect can be suppressed, and the drain conductance can be reduced. Further, since the size of the actual gate electrode 6 is large, the gate resistance does not increase. Further, since the depletion layer pinches off only on the source electrode 7 side from the approximate center of the channel region 3, electrons do not stay in the channel region 3 on the source electrode 7 side of the depletion layer as in the conventional structure. It is possible to improve the mutual conductance.

【0029】尚、上記ゲート電極6の長さが2.0μm
以下、特に、1.0μm以下であり、上記ソース電極側
から上記チャネル長の20〜40%の距離離れた位置に
おいて、空乏層がp層20に到達してピンチオフするこ
とが好ましい。特に、ゲート長が1.0μm以下の場合
には、短チャネル効果が顕著になるため、本発明を適用
することにより、実際のゲート電極長を短縮せずに実効
ゲート長のみを短縮し、短チャネル効果の発生等を抑制
することが可能となるからである。
The length of the gate electrode 6 is 2.0 μm.
Hereinafter, it is particularly preferable that the depletion layer reaches the p layer 20 and pinches off at a distance of 20 μm to 40% of the channel length from the source electrode side, particularly 1.0 μm or less. In particular, when the gate length is 1.0 μm or less, the short channel effect becomes remarkable. Therefore, by applying the present invention, only the effective gate length can be reduced without shortening the actual gate electrode length. This is because it is possible to suppress the occurrence of the channel effect and the like.

【0030】実施の形態2.図2に、本実施の形態にか
かるGaAs電界効果トランジスタの断面図を示す。本
実施の形態では、ゲート電極6下部のチャネル領域3b
が、ソース電極7側チャネル領域32とドレイン電極8
側チャネル領域33の2つの領域からなり、実施の形態
1と同様に、チャネル領域32のn型不純物濃度が、チ
ャネル領域33のn型不純物濃度より低く形成されてい
ることに加え、チャネル領域32の深さが、チャネル領
域33の深さより浅く形成されている。他えば、チャネ
ル領域32の深さが300〜500Å、チャネル領域3
3の深さが1500〜2000Åである。また、図中、
図1と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a sectional view of a GaAs field effect transistor according to the present embodiment. In the present embodiment, the channel region 3b under the gate electrode 6
Are the source electrode 7 side channel region 32 and the drain electrode 8
In the same manner as in the first embodiment, the n-type impurity concentration of the channel region 32 is lower than the n-type impurity concentration of the channel region 33. Is formed shallower than the depth of the channel region 33. For example, the channel region 32 has a depth of 300 to 500 ° and the channel region 3
3 is 1500-2000 °. In the figure,
1 denote the same or corresponding parts.

【0031】かかる構造においても、上記実施の形態1
と同様に、ゲート電極6下部のソース電極7側領域32
でピンチオフした場合、ドレイン電極8側のチャネル領
域33はまだピンチオフ状態ではないため、トランジス
タのピンチオフ電圧はVp1で決定される。従って、実
際のゲート電極6の寸法は従来のままで、ピンチオフ電
圧を決定する実効ゲート長の短縮が可能となる。また、
空乏層が、チャネル領域の中央よりソース電極側におい
てのみ、ピンチオフするため、従来構造のような、空乏
層のソース電極側のチャネル領域での電子の滞留が起き
ず、相互コンダクタンスの向上を図ることが可能とな
る。
Also in such a structure, the first embodiment is used.
Similarly to the above, the source electrode 7 side region 32 under the gate electrode 6
, The channel region 33 on the drain electrode 8 side is not yet in the pinch-off state, and the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1. Therefore, the effective gate length for determining the pinch-off voltage can be reduced while the actual dimensions of the gate electrode 6 remain unchanged. Also,
Since the depletion layer pinches off only on the source electrode side from the center of the channel region, electrons do not stagnate in the channel region on the source electrode side of the depletion layer as in the conventional structure, and the transconductance is improved. Becomes possible.

【0032】次に、図3に、本実施の形態2にかかるG
aAs電界効果トランジスタの製造工程断面図を示す。
尚、図3では、高出力用トランジスタの製造工程を示す
ため、GaAs基板1上に複数のゲート電極6が形成さ
れたマルチフィンガ構造となっている。
Next, FIG. 3 shows the G according to the second embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an aAs field-effect transistor.
FIG. 3 shows a multi-finger structure in which a plurality of gate electrodes 6 are formed on a GaAs substrate 1 in order to show a manufacturing process of a high-output transistor.

【0033】まず、図3(a)に示すように、GaAs
半絶縁性基板1上に、イオン注入技術を用いて、p型半
導体層2、n型チャネル領域3を形成し、ゲート電極6
を形成した後に、n’層4、n+層5を形成する。次
に、ゲート電極6下部のチャネル領域3の濃度を変化さ
せるためのイオン注入マスクとなるレジストマスク9を
形成する。
First, as shown in FIG.
A p-type semiconductor layer 2 and an n-type channel region 3 are formed on a semi-insulating substrate 1 by using an ion implantation technique.
Is formed, an n ′ layer 4 and an n + layer 5 are formed. Next, a resist mask 9 serving as an ion implantation mask for changing the concentration of the channel region 3 below the gate electrode 6 is formed.

【0034】次に、図3(b)に示すように、レジスト
9およびゲート電極6をマスクとして、例えば、p型ド
ーパントであるMgイオンを、300KeV、1×10
12cm-2の注入条件で、図に示す方向に2度斜めイオン
注入する。これにより、p型半導体層は、p型不純物濃
度の異なる2つの領域20、21に分けられる。また、
ゲート電極下部のチャネル領域3のn型キャリア濃度分
布も変化し、イオン注入されなかった領域は、n型不純
物濃度の高いチャネル層31となり、一方、イオン注入
された領域は、n型不純物濃度の低い領域30となる。
また、チャネル領域30の底部近傍に多くのp型イオン
が注入されるように制御することにより、かかる領域
が、n型からp型に反転しp型半導体層20となり、図
3(b)に示すように、チャネル層30と、チャネル層
31との深さを異なるようにすることが可能となる。か
かる深さが異ならない条件で、イオン注入を行うと、図
1に示すような構造を得ることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 3B, using the resist 9 and the gate electrode 6 as a mask, for example, Mg ions as a p-type
Under the implantation condition of 12 cm -2 , ion implantation is performed twice obliquely in the direction shown in the figure. Thus, the p-type semiconductor layer is divided into two regions 20 and 21 having different p-type impurity concentrations. Also,
The n-type carrier concentration distribution of the channel region 3 under the gate electrode also changes, and the region where the ion implantation is not performed becomes the channel layer 31 having the high n-type impurity concentration, while the region where the ion implantation is performed has the n-type impurity concentration. The lower area 30 is obtained.
Also, by controlling so that a large amount of p-type ions are implanted near the bottom of the channel region 30, such a region is inverted from n-type to p-type to become the p-type semiconductor layer 20, and FIG. As shown, the depths of the channel layer 30 and the channel layer 31 can be made different. When the ion implantation is performed under the condition that the depths do not differ, a structure as shown in FIG. 1 can be obtained.

【0035】次に、図3(c)に示すように、レジスト
9を除去する。
Next, as shown in FIG. 3C, the resist 9 is removed.

【0036】次に、図3(d)に示すように、チャネル
領域30側のn+層5上にソース電極7を、チャネル層
31側のn+層5上にドレイン電極8を、夫々形成し
て、本実施の形態にかかるGaAs電界効果トランジス
タが完成する。
Next, as shown in FIG. 3D, a source electrode 7 is formed on the n + layer 5 on the channel region 30 side, and a drain electrode 8 is formed on the n + layer 5 on the channel layer 31 side. Thus, the GaAs field effect transistor according to the present embodiment is completed.

【0037】実施の形態3.図4に、本発明の実施の形
態3にかかるGaAs電界効果トランジスタの断面図を
示す。図中、図1と同一符号は、同一または相当箇所を
示す。本実施の形態では、チャネル領域3の表面と接す
るゲート電極6aが、上記チャネル領域の略中央よりソ
ース電極7側に設けられた第1電極60と、ドレイン電
極8側に設けられた第2電極61とからなり、上記チャ
ネル領域3を構成する半導体材料と第1電極60の電極
材料との仕事関数の差が、上記チャネル領域3を構成す
る半導体材料と上記第2電極61の電極材料との仕事関
数の差より大きい構造となっている。
Embodiment 3 FIG. 4 is a sectional view of a GaAs field effect transistor according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the present embodiment, the gate electrode 6a in contact with the surface of the channel region 3 has a first electrode 60 provided on the source electrode 7 side from a substantially center of the channel region and a second electrode provided on the drain electrode 8 side. The work function difference between the semiconductor material forming the channel region 3 and the electrode material of the first electrode 60 is determined by the difference between the semiconductor material forming the channel region 3 and the electrode material of the second electrode 61. The structure is larger than the work function difference.

【0038】かかる構造とすることにより、第1電極6
0とチャネル領域3の障壁電位(φb1)が、第2電極
61とチャネル領域3の障壁電位(φb2)より大きく
なる。この結果、図4に示すように、空乏層600は、
ソース電極7側で、ドレイン電極8側より大きく拡が
り、この結果、Vp1がVp2より大きい値となる。即
ち、ゲート電極6a下部のソース電極7側のチャネル領
域3がピンチオフした場合、ドレイン電極8側のチャネ
ル領域3はまだピンチオフ状態ではないため、トランジ
スタのピンチオフ電圧はVp1で決定されることなる。
従って、かかる構造をを用いることにより、上記実施の
形態1と同様の効果を得ることが可能となる。
With such a structure, the first electrode 6
0 and the barrier potential (φb1) of the channel region 3 become higher than the barrier potential (φb2) of the second electrode 61 and the channel region 3. As a result, as shown in FIG.
On the source electrode 7 side, it expands more than on the drain electrode 8 side, and as a result, Vp1 becomes a value larger than Vp2. That is, when the channel region 3 on the source electrode 7 side below the gate electrode 6a is pinched off, the channel region 3 on the drain electrode 8 side is not yet in the pinch-off state, and the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1.
Therefore, by using such a structure, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0039】次に、本実施の形態にかかる構造の第1の
製造工程について図5を用いて説明する。まず、図5
(a)に示すように、GaAs基板1上にp型半導体層
2、n型チャネル層13を形成した後に、ゲート電極6
aを構成するソース電極7側の第1電極60を蒸着等に
より形成する。かかる電極の材料としては、Ti、Pt
等を用いるのが好ましい。
Next, a first manufacturing process of the structure according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, after a p-type semiconductor layer 2 and an n-type channel layer 13 are formed on a GaAs substrate 1, a gate electrode 6 is formed.
The first electrode 60 on the side of the source electrode 7 constituting a is formed by vapor deposition or the like. Materials for such electrodes include Ti, Pt
And the like are preferably used.

【0040】次に、図5(b)に示すように、ドレイン
電極8側の第2電極材料をスパッタ等を用いて、全面に
堆積する。かかる電極材料としては、WSi、WN、W
SiN等を用いることが好ましい。続いて、第2電極材
料のエッチングマスクとして、レジスト90を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 5B, a second electrode material on the drain electrode 8 side is deposited on the entire surface by using sputtering or the like. Such electrode materials include WSi, WN, W
It is preferable to use SiN or the like. Subsequently, a resist 90 is formed as an etching mask for the second electrode material.

【0041】次に、図5(c)に示すように、レジスト
90をマスクとした反応性イオンエッチング等を用い
て、上記第2電極材料を除去して、第2電極61を形成
する。
Next, as shown in FIG. 5C, the second electrode material is removed by reactive ion etching or the like using the resist 90 as a mask to form a second electrode 61.

【0042】次に、図5(d)に示すように、ゲート電
極6aをマスクに用いたイオン注入により、n’層4、
+層5を形成して、ゲート電極6a下部をチャネル領
域3とする。更に、ソース電極7およびドレイン電極8
を形成して、図7に示すGaAs電界効果トランジスタ
が完成する。
Next, as shown in FIG. 5D, ion implantation using the gate electrode 6a as a mask causes the n ′ layer 4,
The n + layer 5 is formed, and the lower part of the gate electrode 6a is used as the channel region 3. Further, the source electrode 7 and the drain electrode 8
Is formed to complete the GaAs field effect transistor shown in FIG.

【0043】次に、本実施の形態にかかる構造の第2の
製造工程について図6を用いて説明する。まず、図6
(a)に示すように、GaAs基板1上にp型半導体層
2、チャネル層13を形成後、ドレイン電極8側の第2
電極61を形成し、更に、第2電極61を覆い、ドレイ
ン電極8側のチャネル層13上に延在するSiO2等か
らなる保護膜10を形成する。続いて、ソース電極7側
の第1電極60の電極材料60’をスパッタなどにより
全面に堆積させる。
Next, a second manufacturing process of the structure according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, after a p-type semiconductor layer 2 and a channel layer 13 are formed on a GaAs substrate 1, a second electrode on the drain electrode 8 side is formed.
An electrode 61 is formed, and further, a protective film 10 made of SiO 2 or the like, which covers the second electrode 61 and extends on the channel layer 13 on the drain electrode 8 side, is formed. Subsequently, an electrode material 60 ′ of the first electrode 60 on the source electrode 7 side is deposited on the entire surface by sputtering or the like.

【0044】次に、図6(b)に示すように、反応性イ
オンエッチング等を用いて電極材料60’を除去する。
この場合、電極材料60’の膜厚の厚い部分にのみ電極
材料60’が残る。
Next, as shown in FIG. 6B, the electrode material 60 'is removed using reactive ion etching or the like.
In this case, the electrode material 60 'remains only in the thicker portion of the electrode material 60'.

【0045】次に、図6(c)に示すように、保護膜1
0を除去することにより、保護膜10上の電極材料6
0’を除去する。尚、かかる保護膜10上の電極材料6
0’は、半導体基板とは接触していないため、除去しな
くてもかまわない。続いて。イオン注入技術を用いて、
n’層4、n+層5を形成し、ゲート電極6b下部をチ
ャネル領域3とした後、ソース電極7、ドレイン電極8
を夫々形成して、GaAs電界効果トランジスタが完成
する。
Next, as shown in FIG.
0, the electrode material 6 on the protective film 10 is removed.
Remove 0 '. The electrode material 6 on the protective film 10
0 'is not in contact with the semiconductor substrate, and thus does not have to be removed. continue. Using ion implantation technology,
After forming an n ′ layer 4 and an n + layer 5 and forming a channel region 3 below the gate electrode 6 b, a source electrode 7 and a drain electrode 8 are formed.
Are formed, thereby completing the GaAs field effect transistor.

【0046】実施の形態4.図7を用いて、本発明の実
施の形態4にかかるGaAs電界効果トランジスタにつ
いて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または相
当箇所を示す。本実施の形態にかかる電界効果トランジ
スタの製造工程では、まず、図7(a)に示すように、
チャネル層13に、エッチング段差3Aを形成する。か
かる段差3Aは、数100Å〜1000Å程度であるこ
とが好ましい。
Embodiment 4 FIG. Fourth Embodiment A GaAs field effect transistor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the manufacturing process of the field-effect transistor according to the present embodiment, first, as shown in FIG.
An etching step 3A is formed in the channel layer 13. It is preferable that the step 3A is about several hundreds to 1,000 degrees.

【0047】次に、図7(b)に示すように、ゲート電
極6を段差3A方向に、段差3Aを覆いかつゲート電極
6の略中央に段差部3Aが位置するように形成した後、
イオン注入によりn’層4、n+層5を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, the gate electrode 6 is formed in the direction of the step 3A so as to cover the step 3A and to have the step 3A substantially at the center of the gate electrode 6.
An n ′ layer 4 and an n + layer 5 are formed by ion implantation.

【0048】次に、n+層5上に、ソース電極7、ドレ
イン電極8を形成して本実施の形態にかかるGaAs電
界効果トランジスタが完成する。
Next, a source electrode 7 and a drain electrode 8 are formed on the n + layer 5 to complete the GaAs field effect transistor according to the present embodiment.

【0049】本実施の形態にかかるGaAs電界効果ト
ランジスタでは、上記段差3Aがあるため、ゲート電極
6下部のチャネル領域3がゲート電極6の略中央よりソ
ース電極7側でドレイン電極8側より浅いため、ソース
電極7側でチャネル領域3がピンチオフした場合でも、
ドレイン電極8側はまだピンチオフ状態にはならない。
従って、トランジスタのピンチオフ電圧はVp1で決定
され、上記実施の形態1と同様の効果を得ることが可能
となる。
In the GaAs field-effect transistor according to the present embodiment, the channel region 3 under the gate electrode 6 is shallower than the substantially center of the gate electrode 6 and shallower than the drain electrode 8 because of the step 3A. Even if the channel region 3 is pinched off on the source electrode 7 side,
The drain electrode 8 has not yet been pinched off.
Therefore, the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0050】実施の形態5.図8を用いて、本発明の実
施の形態5にかかるGaAs電界効果トランジスタにつ
いて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または相
当箇所を示す。本実施の形態にかかる電界効果トランジ
スタの製造工程では、まず、図8(a)に示すように、
p型半導体層2を形成した後、図のような位置にマスク
10aを形成する。次に、n型イオンを全面に注入する
ことにより、チャネル層13を形成する。この場合、マ
スク10aを形成しない部分は、直接、p型半導体層2
にイオンが注入されるが、マスク10aを形成した部分
は、マスク10aを通したスルー注入により、イオンが
注入される。このため、直接注入された領域の深さが、
スルー注入された領域の深さより大きくなり、図8
(a)に示すような段差部6Bを備えたチャネル層13
が形成される。
Embodiment 5 A GaAs field effect transistor according to a fifth preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the manufacturing process of the field effect transistor according to the present embodiment, first, as shown in FIG.
After forming the p-type semiconductor layer 2, a mask 10a is formed at a position as shown in the figure. Next, the channel layer 13 is formed by implanting n-type ions into the entire surface. In this case, the portion where the mask 10a is not formed is directly connected to the p-type semiconductor layer 2
Are implanted into the portion where the mask 10a is formed by the through implantation through the mask 10a. Therefore, the depth of the directly implanted region is
8 is larger than the depth of the through-implanted region.
Channel layer 13 provided with step 6B as shown in FIG.
Is formed.

【0051】次に、図8(b)に示すように、マスク1
0aを除去した後、図8(a)の工程で形成した、チャ
ネル層13の段差部6Bに沿って、かかる段差部6B上
方を覆うように、ゲート電極6を形成する、続いて、イ
オン注入により、n’層4、n+層5を形成する。
Next, as shown in FIG.
After removing 0a, the gate electrode 6 is formed along the step 6B of the channel layer 13 formed in the step of FIG. 8A so as to cover above the step 6B. Thereby, an n ′ layer 4 and an n + layer 5 are formed.

【0052】次に、図8(c)に示すように、チャネル
層13が深い側のn+層5上にドレイン電極8を、チャ
ネル層13が浅い側のn+層5上にソース電極7を夫々
形成して、GaAs電界効果トランジスタが完成する。
Next, as shown in FIG. 8C, the drain electrode 8 is formed on the n + layer 5 where the channel layer 13 is deep, and the source electrode 7 is formed on the n + layer 5 where the channel layer 13 is shallow. Are formed, thereby completing the GaAs field effect transistor.

【0053】本実施の形態にかかるGaAs電界効果ト
ランジスタでも、ゲート電極6下部のチャネル領域3
が、ゲート電極6の略中央よりソース電極7側で、ドレ
イン電極8側より浅いため、ソース電極7側でチャネル
領域3がピンチオフした場合でも、ドレイン電極8側は
まだピンチオフ状態にはならない。従って、トランジス
タのピンチオフ電圧はVp1で決定され、上記実施の形
態1と同様の効果を得ることが可能となる。
In the GaAs field-effect transistor according to this embodiment, the channel region 3 under the gate electrode 6 is also formed.
However, since it is shallower than the gate electrode 6 on the source electrode 7 side and the drain electrode 8 side, even if the channel region 3 is pinched off on the source electrode 7 side, the drain electrode 8 side is not yet in the pinch off state. Therefore, the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0054】実施の形態6.図9を用いて、本発明の実
施の形態6にかかるGaAs電界効果トランジスタにつ
いて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または相
当箇所を示す。本実施の形態にかかる電界効果トランジ
スタの製造工程では、まず、図9(a)に示すように、
p型半導体層2、チャネル層13を形成した後、第1電
極60を形成し、第1電極60の片側にのみ、選択的に
n型イオンのイオン注入を行う。これにより、第1電極
60の片側のチャネル層13の膜厚が厚くなり、段差部
6Cが形成される。
Embodiment 6 FIG. Embodiment 6 A GaAs field effect transistor according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the manufacturing process of the field-effect transistor according to the present embodiment, first, as shown in FIG.
After the p-type semiconductor layer 2 and the channel layer 13 are formed, a first electrode 60 is formed, and only one side of the first electrode 60 is selectively ion-implanted with n-type ions. Thereby, the thickness of the channel layer 13 on one side of the first electrode 60 is increased, and the step 6C is formed.

【0055】次に、図9(b)に示すように、上記実施
の形態3と同様の方法で、第1電極60の、上記イオン
注入を行った側のチャネル層13側に、第2電極61が
形成される。
Next, as shown in FIG. 9B, in the same manner as in the third embodiment, a second electrode is formed on the channel layer 13 side of the first electrode 60 on which the ion implantation is performed. 61 are formed.

【0056】次に、図9(c)に示すように、n’層
4、n+層5が形成された後、ソース電極7およびドレ
イン電極8を形成して、本実施の形態にかかるGaAs
電界効果トランジスタが完成する。
Next, as shown in FIG. 9C, after the n ′ layer 4 and the n + layer 5 are formed, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed, and the GaAs according to the present embodiment is formed.
The field effect transistor is completed.

【0057】本実施の形態にかかるGaAs電界効果ト
ランジスタでは、ゲート電極6下部のチャネル領域3
が、ゲート電極6の略中央よりソース電極7側で、ドレ
イン電極8側より浅い構造となることに加えて、ゲート
電極から伸びる空乏層が、ソース電極7側でドレイン電
極8側より大きく伸びた構造となる。このため、ソース
電極7側でチャネル領域3がピンチオフした場合でも、
ドレイン電極8側はまだピンチオフ状態にはならない。
従って、トランジスタのピンチオフ電圧はVp1で決定
され、上記実施の形態1と同様の効果を得ることが可能
となる。
In the GaAs field effect transistor according to the present embodiment, the channel region 3 under the gate electrode 6
However, in addition to having a structure that is shallower than the drain electrode 8 side on the source electrode 7 side from the approximate center of the gate electrode 6, the depletion layer extending from the gate electrode has extended more on the source electrode 7 side than on the drain electrode 8 side. Structure. Therefore, even when the channel region 3 is pinched off on the source electrode 7 side,
The drain electrode 8 has not yet been pinched off.
Therefore, the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0058】実施の形態7.図10を用いて、本発明の
実施の形態7にかかるGaAs電界効果トランジスタに
ついて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または
相当箇所を示す。本実施の形態にかかる電界効果トラン
ジスタの製造工程では、まず、図10(a)に示すよう
に、GaAs基板1上の、n型チャネル層13を形成
し、その上にゲート電極6を形成する。続いて、ゲート
電極6をマスクに用いて、自己整合的にp型導電性領域
200を、イオン注入を用いて形成する。
Embodiment 7 FIG. A GaAs field effect transistor according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the manufacturing process of the field-effect transistor according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 10A, an n-type channel layer 13 is formed on a GaAs substrate 1, and a gate electrode 6 is formed thereon. . Subsequently, using the gate electrode 6 as a mask, a p-type conductive region 200 is formed in a self-aligned manner by ion implantation.

【0059】次に、図10(b)に示すように、実施の
形態2と同様に、斜めイオン注入技術により、ゲート電
極6下部のソース電極7側に、例えばMg等のp型イオ
ンを注入する。この結果、ゲート電極6下部のGaAs
基板1内に、p型領域210が形成される。更に、実施
の形態2と同様に、ソース電極7側領域300のn型不
純物濃度が、ドレイン電極8側領域310のn型不純物
濃度より低くなるとともに、チャネル領域3dの深さ
も、ソース電極7側で、ドレイン電極8側より浅くな
る。続いて、n’層4、n+層5が、イオン注入により
形成される。
Next, as shown in FIG. 10B, p-type ions such as Mg are implanted into the source electrode 7 below the gate electrode 6 by the oblique ion implantation technique as in the second embodiment. I do. As a result, the GaAs under the gate electrode 6
A p-type region 210 is formed in the substrate 1. Further, similarly to the second embodiment, the n-type impurity concentration of the source electrode 7 side region 300 becomes lower than the n-type impurity concentration of the drain electrode 8 side region 310, and the depth of the channel region 3d also decreases. Therefore, it becomes shallower than the drain electrode 8 side. Subsequently, an n ′ layer 4 and an n + layer 5 are formed by ion implantation.

【0060】次に、ソース電極7およびドレイン電極8
を蒸着等により形成して、本実施の形態にかかるGaA
s電界効果トランジスタが完成する。
Next, the source electrode 7 and the drain electrode 8
Is formed by vapor deposition or the like, and GaAs according to the present embodiment is formed.
The s field effect transistor is completed.

【0061】本実施の形態にかかるGaAs電界効果ト
ランジスタでは、ゲート電極6下部のチャネル領域3
が、ゲート電極6の略中央よりソース電極7側で、ドレ
イン電極8側より浅い構造となることに加えて、チャネ
ル領域3dの濃度も、ソース電極7側で、ドレイン電極
8側より低濃度となる。このため、ソース電極7側でチ
ャネル領域3がピンチオフした場合でも、ドレイン電極
8側はまだピンチオフ状態にはならない。従って、トラ
ンジスタのピンチオフ電圧はVp1で決定され、上記実
施の形態1と同様の効果を得ることが可能となる。更
に、ゲート電極6下部にはp型半導体層200がないた
め、かかるp型半導体層200でのホール電流の発生
や、寄生バイポーラ効果が抑制できる。この結果、トラ
ンジスタの電流−電圧特性(I−V波形)で発生する高
電圧側での電流値の増加(キンク)の発生を押さえるこ
とが可能となる。また、ゲート電極6下部のp型半導体
層に発生する寄生容量の低減も可能となる。
In the GaAs field effect transistor according to the present embodiment, the channel region 3 under the gate electrode 6
However, the channel region 3d has a lower concentration on the source electrode 7 side than on the drain electrode 8 side in addition to a structure that is shallower than the drain electrode 8 side on the source electrode 7 side from the approximate center of the gate electrode 6. Become. Therefore, even when the channel region 3 is pinched off on the source electrode 7 side, the drain electrode 8 side is not yet in the pinch off state. Therefore, the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since there is no p-type semiconductor layer 200 below the gate electrode 6, generation of a hole current in the p-type semiconductor layer 200 and a parasitic bipolar effect can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the increase (kink) of the current value on the high voltage side which occurs in the current-voltage characteristics (IV waveform) of the transistor. Further, the parasitic capacitance generated in the p-type semiconductor layer below the gate electrode 6 can be reduced.

【0062】実施の形態8.図11を用いて、本発明の
実施の形態8にかかるGaAs電界効果トランジスタに
ついて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または
相当箇所を示す。本実施の形態は、上記実施の形態7
に、実施の形態3にかかる電極構造を適用した構造であ
る。すなわち、図11(a)に示すように、GaAs基
板1、n型チャネル層13を形成した後に、第1電極6
0、第2電極61からなるゲート電極6aを形成し、続
いて、図11(b)に示すように、p型半導体層200
を選択注入により形成し、、最後に、図11(c)に示
すように、n’層4、n+層5をイオン注入で形成し、
更に、ソース電極7およびドレイン電極8を形成して、
本実施の形態にかかるGaAs電界効果トランジスタが
完成する。
Embodiment 8 FIG. Embodiment 8 A GaAs field effect transistor according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. This embodiment corresponds to the seventh embodiment.
In addition, this is a structure to which the electrode structure according to the third embodiment is applied. That is, as shown in FIG. 11A, after the GaAs substrate 1 and the n-type channel layer 13 are formed, the first electrode 6 is formed.
0, a gate electrode 6a composed of the second electrode 61 is formed, and then, as shown in FIG.
Is formed by selective implantation, and finally, as shown in FIG. 11C, the n ′ layer 4 and the n + layer 5 are formed by ion implantation.
Further, a source electrode 7 and a drain electrode 8 are formed,
The GaAs field effect transistor according to the present embodiment is completed.

【0063】本実施の形態にかかるGaAs電界効果ト
ランジスタでは、ゲート電極6から伸びる空乏層が、ソ
ース電極7側でドレイン電極8側より伸びた構造となる
ため、ソース電極7側でチャネル領域3がピンチオフし
た場合でも、ドレイン電極8側はまだピンチオフ状態に
はならない。従って、トランジスタのピンチオフ電圧は
Vp1で決定され、上記実施の形態1と同様の効果を得
ることが可能となる。また、ゲート電極6下部にはp型
半導体層200がないため、かかるp型半導体層200
でのホール電流の発生や、寄生バイポーラ効果が抑制で
きる。
In the GaAs field effect transistor according to the present embodiment, the depletion layer extending from the gate electrode 6 has a structure extending from the source electrode 7 side to the drain electrode 8 side. Even if the pinch is turned off, the drain electrode 8 side is not yet in the pinch-off state. Therefore, the pinch-off voltage of the transistor is determined by Vp1, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since there is no p-type semiconductor layer 200 under the gate electrode 6, the p-type semiconductor layer 200
And the parasitic bipolar effect can be suppressed.

【0064】実施の形態9.図12を用いて、本発明の
実施の形態9にかかるGaAs電界効果トランジスタに
ついて説明する。図中、図1と同一符号は、同一または
相当箇所を示す。本実施の形態は、特に、本発明にかか
る構造をヘテロ接合トランジスタ(HEMT)に適用し
たものである。
Embodiment 9 Embodiment 9 A GaAs field effect transistor according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the present embodiment, in particular, the structure according to the present invention is applied to a heterojunction transistor (HEMT).

【0065】まず、図12(a)に示すように、GaA
s半導体基板41上に、超格子バッファ層42、i−G
aAs層43、n−AlGaAs層44、n−GaAs
層45を積層形成した後、素子間分離のため水素イオン
注入などによるアイソレーション領域49を形成する。
続いて、n−GaAs層45をエッチングして、n−A
lGaAs層44に達するような開口部48を設ける。
かかる開口部48の幅は1μm程度が好ましい。続い
て、開口部48を埋めるように、p−GaAs層46を
全面に再成長により形成する。
First, as shown in FIG.
The super lattice buffer layer 42, i-G
aAs layer 43, n-AlGaAs layer 44, n-GaAs
After the formation of the layer 45, an isolation region 49 is formed by, for example, hydrogen ion implantation for element isolation.
Subsequently, the n-GaAs layer 45 is etched to obtain n-A
An opening 48 is provided to reach the lGaAs layer 44.
The width of the opening 48 is preferably about 1 μm. Subsequently, a p-GaAs layer 46 is formed on the entire surface by regrowth so as to fill the opening 48.

【0066】次に、図12(b)に示すように、ゲート
電極47の材料層を全面に積層形成した後、エッチング
して、p−GaAs層46とゲート電極金属47の積層
構造からなるゲート電極6を作製する。かかるゲート電
極6は、図12(b)に示すように、開口部48からド
レイン電極9側に延在した構造となるように形成され
る。
Next, as shown in FIG. 12B, a material layer for the gate electrode 47 is formed on the entire surface and then etched to form a gate having a stacked structure of the p-GaAs layer 46 and the gate electrode metal 47. The electrode 6 is manufactured. The gate electrode 6 is formed so as to have a structure extending from the opening 48 toward the drain electrode 9 as shown in FIG.

【0067】次に、図12(c)に示すように、ソース
電極7、ドレイン電極8を作製して、本実施の形態にか
かるHEMTが完成する。
Next, as shown in FIG. 12C, a source electrode 7 and a drain electrode 8 are formed to complete the HEMT according to the present embodiment.

【0068】かかるHEMT構造では、p−GaAs層
46から伸びる空乏層により、i−GaAs層43とn
−AlGaAs層44との境界面近傍に形成された2次
元電子ガス層の電子の流れを制御して、トランジスタ動
作を行う。この場合、p−GaAs層46から伸びる空
乏層は、n−GaAs層45との界面ではpn接合とな
り、空乏層は伸びにくく、専ら、開口部48内のn−A
lGaAs層44内にのみ伸びることとなる。従って、
HEMTのピンチオフ電圧は、n−GaAs層45が、
i−AlGaAs層44と接合している領域、即ち、開
口部48の幅を有する空乏層のピンチオフ電圧で決定さ
れる。この結果、上記実施の形態1と同様に、実効的な
ゲート長の短縮が可能となるとともに、チャネル領域の
ソース電極7側のみでピンチオフされるので、実施の形
態1と同様に、相互ンダクタンスの向上等も可能とな
る。
In the HEMT structure, the i-GaAs layer 43 and the n-type
-The transistor operation is performed by controlling the flow of electrons in the two-dimensional electron gas layer formed near the interface with the AlGaAs layer 44. In this case, the depletion layer extending from the p-GaAs layer 46 becomes a pn junction at the interface with the n-GaAs layer 45, and the depletion layer is unlikely to extend.
It will extend only into the lGaAs layer 44. Therefore,
The pinch-off voltage of the HEMT is such that the n-GaAs layer 45
It is determined by the pinch-off voltage of the region joined to the i-AlGaAs layer 44, that is, the depletion layer having the width of the opening 48. As a result, similarly to the first embodiment, the effective gate length can be reduced, and the pinch-off is performed only on the source electrode 7 side of the channel region. Improvements are also possible.

【0069】尚、上記実施の形態1〜8では、n’層4
を備えたLDD構造を用いた実施の形態を示したが、か
かるn’層4を形成しない場合も同様に本発明を適用す
ることができる。また、本実施の形態1〜9では、化合
物半導体として、主にGaAsを用いた場合について述
べたが、本発明は、AlGaAs、GaN、InP等、
他の化合物半導体からなる電界効果トランジスタにも適
用可能である。また上記実施の形態で示した、チャネル
濃度を変化させた構造、チャネル深さを変化させた構
造、空乏層の伸びを変化させた方法は、互いに組み合わ
せて、電界効果トランジスタの構造として適用可能であ
る。
In the first to eighth embodiments, the n ′ layer 4
Although the embodiment using the LDD structure having the structure described above has been described, the present invention can be similarly applied even when the n ′ layer 4 is not formed. Further, in the first to ninth embodiments, the case where GaAs is mainly used as the compound semiconductor has been described, but the present invention relates to AlGaAs, GaN, InP, and the like.
The present invention is also applicable to a field effect transistor made of another compound semiconductor. Further, the structure in which the channel concentration is changed, the structure in which the channel depth is changed, and the method in which the elongation of the depletion layer is changed, which are described in the above embodiments, can be combined with each other and applied as a structure of a field effect transistor. is there.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる化合物半導体電界効果トランジスタによれば、
チャネル領域の略中央よりソース電極側においてのみ、
空乏層がピンチオフする構造となるため、従来構造のよ
うな空乏層のソース電極側のチャネル領域での電子の滞
留が起きず、相互コンダクタンスの向上を図ることが可
能となる。
As is apparent from the above description, according to the compound semiconductor field effect transistor of the present invention,
Only on the source electrode side from the approximate center of the channel region,
Since the depletion layer has a pinch-off structure, electrons do not accumulate in the channel region of the depletion layer on the source electrode side as in the conventional structure, so that the transconductance can be improved.

【0071】また、チャネル領域をピンチオフする場合
の実効ゲート長が、実際のゲート電極長よりも短くでき
るため、短チャネル効果の発生等を抑制しながらゲート
長の短縮が可能となる。
Further, since the effective gate length when the channel region is pinched off can be made shorter than the actual gate electrode length, the gate length can be reduced while suppressing the occurrence of the short channel effect and the like.

【0072】また、実際のゲート電極の電極面積が小さ
くならないため、ゲート抵抗の増加を防止することも可
能となる。
Further, since the actual electrode area of the gate electrode is not reduced, it is possible to prevent an increase in gate resistance.

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

【図1】 (a) 本発明の実施の形態1にかかる電界
効果トランジスタの断面図である。(b) チャネル部
の拡大図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view of a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention. (B) It is an enlarged view of a channel part.

【図2】 本発明の実施の形態2にかかる電界効果トラ
ンジスタの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a field-effect transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態2にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の実施の形態3にかかる電界効果トラ
ンジスタの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a field-effect transistor according to a third embodiment of the present invention;

【図5】 本発明の実施の形態3にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of the manufacturing process of the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention;

【図6】 本発明の実施の形態3にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention;

【図7】 本発明の実施の形態4にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態5にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the field-effect transistor according to the fifth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態6にかかる電界効果トラ
ンジスタの製造工程断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the field-effect transistor according to the sixth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態7にかかる電界効果ト
ランジスタの製造工程断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the field-effect transistor according to the seventh embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態8にかかる電界効果ト
ランジスタの製造工程断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing the manufacturing process of the field-effect transistor according to the eighth embodiment of the present invention;

【図12】 本発明の実施の形態9にかかるヘテロ接合
トランジスタの製造工程断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the heterojunction transistor according to the ninth embodiment of the present invention;

【図13】 従来構造の電界効果トランジスタの断面図
である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a field-effect transistor having a conventional structure.

【図14】 従来構造の電界効果トランジスタのチャネ
ル領域近傍のキャリア濃度分布図である。
FIG. 14 is a carrier concentration distribution diagram near a channel region of a field-effect transistor having a conventional structure.

【図15】 従来構造の電界効果トランジスタのピンチ
オフ時のチャネル領域の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a channel region at the time of pinch-off of a field-effect transistor having a conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs半導体基板、2 p型半導体層、3 n型
チャネル層、4 中間濃度のn型導電層(n’層)、5
高濃度のn型導電層(n+層)、6 ショットキ接合
ゲート電極(ゲート電極)、7 ソース電極、8 ドレ
イン電極。
1 GaAs semiconductor substrate, 2 p-type semiconductor layer, 3 n-type channel layer, 4 intermediate concentration n-type conductive layer (n ′ layer), 5
High-concentration n-type conductive layer (n + layer), 6 Schottky junction gate electrode (gate electrode), 7 source electrode, 8 drain electrode.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性領域上にソース電極、ドレイン電
極及びこれらの電極間にゲート電極が形成され、該ゲー
ト電極直下の該導電性領域をチャネル領域としてなる化
合物半導体電界効果トランジスタにおいて、 上記ゲート電極から上記チャネル領域に伸びる空乏層
が、チャネル領域の略中央よりソース電極側のソース側
チャネル領域においてのみ、チャネル領域を遮断するこ
とを特徴とする化合物半導体電界効果トランジスタ。
1. A compound semiconductor field-effect transistor in which a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed between these electrodes on a conductive region, and the conductive region immediately below the gate electrode serves as a channel region. A compound semiconductor field-effect transistor, wherein a depletion layer extending from the electrode to the channel region blocks the channel region only in a source-side channel region closer to the source electrode than substantially in the center of the channel region.
【請求項2】 上記化合物半導体電界効果トランジスタ
は、上記導電性領域がp型領域上に形成されたn型導電
層であって、上記チャネル領域が該ゲート電極直下のn
型導電層であり、 上記空乏層が、ソース側チャネル領域においてのみ、p
型領域に到達してピンチオフとすることを特徴とする請
求項1に記載の化合物半導体電界効果トランジスタ。
2. The compound semiconductor field-effect transistor according to claim 1, wherein the conductive region is an n-type conductive layer formed on a p-type region, and the channel region is an n-type conductive layer directly below the gate electrode.
Type depletion layer, wherein the depletion layer is p-type only in the source-side channel region.
2. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 1, wherein the compound semiconductor field effect pinch-off occurs.
【請求項3】 上記チャネル領域のチャネル長が、0.
2〜1.0μmであり、上記ソース側チャネル領域が、
ソース電極側電極端から該チャネル長の20〜40%の
距離離れた範囲内にあることを特徴とする請求項2に記
載の化合物半導体電界効果トランジスタ。
3. The method according to claim 1, wherein the channel length of the channel region is 0.
2 to 1.0 μm, and the source side channel region is
3. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 2, wherein the distance from the source electrode side electrode end is 20 to 40% of the channel length.
【請求項4】 上記ソース側チャネル領域のチャネル深
さを、ドレイン側チャネル領域より小さくしたことを特
徴とする請求項1又は3に記載の化合物半導体電界効果
トランジスタ。
4. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 1, wherein a channel depth of the source-side channel region is smaller than a channel depth of the drain-side channel region.
【請求項5】 上記チャネル領域の底部の略中央に段部
を有する段差を設け、上記チャネル領域の深さを、段部
よりソース電極側で、ドレイン電極側より小さくしたこ
とを特徴とする請求項4に記載の化合物半導体電界効果
トランジスタ。
5. A step having a step substantially at the center of the bottom of the channel region, wherein the depth of the channel region is smaller on the source electrode side and the drain electrode side than the step. Item 5. The compound semiconductor field effect transistor according to item 4.
【請求項6】 上記チャネル領域の表面部の略中央に段
部を有する段差を設け、上記チャネル領域の深さを、段
部よりソース電極側で、ドレイン電極側より小さくした
ことを特徴とする請求項4に記載の化合物半導体電界効
果トランジスタ。
6. A step having a step portion substantially at the center of the surface portion of the channel region, wherein the depth of the channel region is smaller on the source electrode side than on the step portion and on the drain electrode side. The compound semiconductor field-effect transistor according to claim 4.
【請求項7】 上記ソース側チャネル領域のn型不純物
濃度を、上記ドレイン側チャネル領域より低濃度にした
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の化合
物半導体電界効果トランジスタ。
7. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 1, wherein the source-side channel region has an n-type impurity concentration lower than that of the drain-side channel region.
【請求項8】 上記チャネル領域のn型不純物濃度が、
上記ソース電極側から上記ドレイン電極側に向かって、
漸次高濃度にしたことを特徴とする請求項7に記載の化
合物半導体電界効果トランジスタ。
8. An n-type impurity concentration in the channel region,
From the source electrode side to the drain electrode side,
8. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 7, wherein the concentration is gradually increased.
【請求項9】 上記チャネル領域表面と接する上記ゲー
ト電極が、上記チャネル領域の略中央より上記ソース電
極側に設けられたソース側ゲート電極と、上記ドレイン
電極側に設けられたドレイン側ゲート電極と、からな
り、 上記チャネル領域の半導体材料と上記ゲート電極との仕
事関数の差を、上記ソース側ゲート電極が、上記ドレイ
ン側ゲート電極より大きくしたことを特徴とする請求項
1〜7のいずれかに記載の化合物半導体電界効果トラン
ジスタ。
9. A gate electrode in contact with the surface of the channel region, wherein the gate electrode includes a source-side gate electrode provided on the source electrode side from a substantially center of the channel region, and a drain-side gate electrode provided on the drain electrode side. The difference in work function between the semiconductor material in the channel region and the gate electrode, wherein the source-side gate electrode is larger than the drain-side gate electrode. 3. The compound semiconductor field effect transistor according to item 1.
【請求項10】 上記p型領域に代えて、上記チャネル
領域下部が、半絶縁性領域であることを特徴とする請求
項2〜9のいずれかに記載の化合物半導体電界効果トラ
ンジスタ。
10. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 2, wherein a lower portion of said channel region is a semi-insulating region instead of said p-type region.
【請求項11】 半絶縁性層、n型電子供給層、n型コ
ンタクト層を順次積層し、上記半絶縁性層の上記n型電
子供給層との界面近傍にチャネル層を形成してなるヘテ
ロ接合トランジスタにおいて、 該ヘテロ接合トランジスタが、上記n型コンタクト層上
に設けられたソース電極と、ドレイン電極と、これらの
電極間に、上記n型コンタクト層を上記n型電子供給層
に達するように貫通したp型電極層のゲート電極と、を
備え、 上記ゲート電極が、上記ドレイン電極側の上記n型コン
タクト層上にも延在し、 上記p型電極層底部から伸びた空乏層により、上記チャ
ネル層を流れる電流を制御してなることを特徴とする化
合物半導体電界効果トランジスタ。
11. A hetero layer comprising a semi-insulating layer, an n-type electron supply layer, and an n-type contact layer sequentially laminated, and a channel layer formed near the interface of the semi-insulating layer with the n-type electron supply layer. In the junction transistor, the hetero-junction transistor may be configured such that the n-type contact layer reaches the n-type electron supply layer between the source electrode and the drain electrode provided on the n-type contact layer and between these electrodes. A gate electrode of a penetrating p-type electrode layer, wherein the gate electrode also extends on the n-type contact layer on the drain electrode side, and a depletion layer extending from the bottom of the p-type electrode layer provides A compound semiconductor field-effect transistor characterized by controlling a current flowing through a channel layer.
【請求項12】 上記半絶縁層が半絶縁性GaAs層で
あり、上記n型電子供給層がn型AlxGa1-xAs層で
あり、上記n型コンタクト層がn型GaAs層であるこ
とを特徴とする請求項11に記載の化合物半導体電界効
果トランジスタ。
12. The semi-insulating layer is a semi-insulating GaAs layer, the n-type electron supply layer is an n-type Al x Ga 1 -x As layer, and the n-type contact layer is an n-type GaAs layer. The compound semiconductor field effect transistor according to claim 11, wherein:
【請求項13】 半導体基板に、p型半導体層、n型導
電層を順次形成する基板形成工程と、 該n型導電層上にソース電極、ドレイン電極、及びこれ
らの電極間にゲート電極をそれぞれ形成し、該ゲート電
極直下の上記n型導電層をチャネル領域とする電極形成
工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記チャネル領域の略中
央より上記ソース電極側の領域にp型不純物を斜め注入
し、上記ソース側チャネル領域のn型不純物濃度を、上
記ドレイン側チャネル領域のn型不純物濃度より低くす
る注入工程と、を含むことを特徴とする化合物半導体電
界効果トランジスタの製造方法。
13. A substrate forming step of sequentially forming a p-type semiconductor layer and an n-type conductive layer on a semiconductor substrate, and forming a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode between these electrodes on the n-type conductive layer, respectively. Forming an electrode using the n-type conductive layer immediately below the gate electrode as a channel region, and obliquely implanting a p-type impurity from a substantially center of the channel region into a region closer to the source electrode using the gate electrode as a mask. An implantation step of lowering the n-type impurity concentration of the source-side channel region to be lower than the n-type impurity concentration of the drain-side channel region.
【請求項14】 上記注入工程が、上記ソース側チャネ
ル領域の深さを、上記ドレイン側チャネル領域より小さ
くする工程であることを特徴とする請求項13に記載の
化合物半導体電界効果トランジスタの製造方法。
14. The method of manufacturing a compound semiconductor field effect transistor according to claim 13, wherein said implanting step is a step of making the depth of said source side channel region smaller than that of said drain side channel region. .
【請求項15】 上記電極形成工程が、ソース側ゲート
電極とドレイン側ゲート電極とから構成されるゲート電
極形成工程を含み、 該ゲート電極形成工程が、ドレイン側ゲート電極を形成
した後に、該ドレイン側ゲート電極上面を覆い、ドレイ
ン側の上記n型導電層上に延在した保護膜を形成する工
程と、 全面にソース側ゲート電極材料層を堆積した後に、該ソ
ース側ゲート電極材料層の膜厚を上面より減じてソース
側ゲート電極を形成する工程と、から成ることを特徴と
する請求項13または14に記載の化合物半導体電界効
果トランジスタの製造方法。
15. The method according to claim 15, wherein the step of forming an electrode includes a step of forming a gate electrode including a source-side gate electrode and a drain-side gate electrode. Forming a protective film covering the upper surface of the side gate electrode and extending on the n-type conductive layer on the drain side; and depositing a source side gate electrode material layer on the entire surface, and then forming a film of the source side gate electrode material layer. 15. The method of manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor according to claim 13, comprising: forming a source-side gate electrode with a thickness reduced from an upper surface.
【請求項16】 上記基板形成工程後に、上記n型導電
層の表面をエッチングして、設定したチャネル長方向に
略直交する段部を設けて、段差を形成する工程を備え、 上記電極形成工程が、上記段部を跨がって、上記ゲート
電極を形成する工程であることを特徴とする請求項13
に記載の化合物半導体電界効果トランジスタの製造方
法。
16. The method according to claim 16, further comprising the step of: forming a step by etching a surface of the n-type conductive layer to provide a step substantially orthogonal to a set channel length direction after the substrate forming step; 14. The step of forming the gate electrode over the step.
3. The method for producing a compound semiconductor field effect transistor according to item 1.
【請求項17】 上記基板形成工程後に、上記n型導電
層の底部に、設定したチャネル長方向に略直交する段部
を設けて、段差を形成する工程であって、該段部より上
記ドレイン電極側のチャネル深さが、上記ソース電極側
のチャネル深さより大きくなるように、上記n型導電層
にn型不純物を選択的に注入する工程を備え、 上記電極形成工程が、上記段部を覆うように上記ゲート
電極を形成する工程であることを特徴とする請求項14
に記載の化合物半導体電界効果トランジスタの製造方
法。
17. A step of providing a step substantially orthogonal to a set channel length direction at the bottom of the n-type conductive layer after the substrate forming step to form a step, wherein the step includes A step of selectively injecting an n-type impurity into the n-type conductive layer so that a channel depth on the electrode side is greater than a channel depth on the source electrode side; 15. The step of forming the gate electrode so as to cover the gate electrode.
3. The method for producing a compound semiconductor field effect transistor according to item 1.
JP10007685A 1998-01-19 1998-01-19 Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof Pending JPH11204544A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10007685A JPH11204544A (en) 1998-01-19 1998-01-19 Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof
KR1019980037530A KR19990066756A (en) 1998-01-19 1998-09-11 Compound Semiconductor Field Effect Transistor and Manufacturing Method Thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10007685A JPH11204544A (en) 1998-01-19 1998-01-19 Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11204544A true JPH11204544A (en) 1999-07-30

Family

ID=11672654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10007685A Pending JPH11204544A (en) 1998-01-19 1998-01-19 Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH11204544A (en)
KR (1) KR19990066756A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011071307A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Sharp Corp Field effect transistor and method of manufacturing the same
JP2020061531A (en) * 2018-10-12 2020-04-16 富士通株式会社 Semiconductor device, manufacturing method thereof, power supply device, and amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011071307A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Sharp Corp Field effect transistor and method of manufacturing the same
JP2020061531A (en) * 2018-10-12 2020-04-16 富士通株式会社 Semiconductor device, manufacturing method thereof, power supply device, and amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990066756A (en) 1999-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4705412B2 (en) Field effect transistor and manufacturing method thereof
US7211839B2 (en) Group III nitride semiconductor device
JP3705431B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6395588B2 (en) Compound semiconductor device and method of manufacturing the same
EP2747145B1 (en) Field-effect transistor
JP5383652B2 (en) Field effect transistor and manufacturing method thereof
WO2018230136A1 (en) Nitride semiconductor device and method for producing same
US6329677B1 (en) Field effect transistor
JP2011233612A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2001060684A (en) Semiconductor device
US20100001318A1 (en) Field effect transistor, method of manufacturing the same, and semiconductor device
TW201903970A (en) Reinforced switch device and method for manufacturing same
JP4645753B2 (en) Semiconductor device having group III nitride semiconductor
JPH0324782B2 (en)
JP2746482B2 (en) Field effect transistor and method for manufacturing the same
JP3127874B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
US6429471B1 (en) Compound semiconductor field effect transistor and method for the fabrication thereof
JP2013239735A (en) Field effect transistor
WO2023082202A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing thereof
JP2015008244A (en) Heterojunction field-effect transistor, and method of manufacturing the same
JPH11204544A (en) Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof
JPH1154527A (en) Field effect transistor and its manufacture
CN113972268A (en) HEMT device with tunneling enhanced vertical structure
JP3974061B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JP3460104B2 (en) Field effect semiconductor device and method of manufacturing the same