JPH1167791A - Junction field-effect transistor and its manufacture - Google Patents

Junction field-effect transistor and its manufacture

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JPH1167791A
JPH1167791A JP22498397A JP22498397A JPH1167791A JP H1167791 A JPH1167791 A JP H1167791A JP 22498397 A JP22498397 A JP 22498397A JP 22498397 A JP22498397 A JP 22498397A JP H1167791 A JPH1167791 A JP H1167791A
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JP
Japan
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semiconductor
gate electrode
layer
gate
length
Prior art date
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JP22498397A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Kitano
俊明 北野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce the gate length by making the length of a semiconductor barrier layer in the gate length direction shorter than the gate length of a gate electrode. SOLUTION: A barrier (ALGaAs) layer 4 provided at a lower part of a T-type gate electrode 5 to raise the gate breakdown voltage has a longer length in the gate length direction than the gate length of the electrode 5. A negative bias is applied to the gate electrode 5 to expand a depletion layer to control the current flowing in a channel (n-GaAs 3) region in a gate electrode 5 lower part. By reducing the length of the AlGaAs layer 4 more than the gate length, the effective gate length can be made short by limiting it to the length of the layer 4, even if the gate electrode length is the same. Thus it is possible to reduce the effective gate length even in a submicron range difficult to reduce the length of the gate electrode 5.

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、短ゲート長化を図
った電界効果トランジスタ、特に、接合型電界効果トラ
ンジスタの構造およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor having a reduced gate length, and more particularly to a structure of a junction field effect transistor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、従来の接合型電界効果トランジ
スタの一例を示す断面図であり、図中、1はGaAs基
板、2はバッファ層、3はn−GaAs層、4はAlG
aAs層、5はゲート電極、6はソース電極、7はドレ
イン電極、8はリセスを示す。図6に示すように、従来
の接合型電界効果トランジスタでは、ゲート電極5とn
−GaAs層3との間に、n−GaAs層3より電子親
和力が小さく、バンドギャップが大きいAlGaAs層
4を形成することにより、ゲート電極/半導体間のショ
ットキー障壁を高くして、ゲート耐圧の高耐圧化を図っ
ている(特開平4−206734号公報)。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional junction field effect transistor. In FIG. 6, 1 is a GaAs substrate, 2 is a buffer layer, 3 is an n-GaAs layer, and 4 is AlG
The aAs layer, 5 indicates a gate electrode, 6 indicates a source electrode, 7 indicates a drain electrode, and 8 indicates a recess. As shown in FIG. 6, in the conventional junction field effect transistor, the gate electrode 5 and n
By forming an AlGaAs layer 4 having a smaller electron affinity and a larger band gap than the n-GaAs layer 3 between the n-GaAs layer 3 and the GaAs layer 3, the Schottky barrier between the gate electrode and the semiconductor is increased, and the gate breakdown voltage is reduced. The withstand voltage is increased (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-2067334).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図6の接合型電界効果
トランジスタのゲート電極は、リセス8の側壁を覆うよ
うに形成したサイドウォール(図示せず)内に電極材料
を埋め込んで形成し、かかるサイドウォールの厚みによ
りゲート長を制御していたが、サブミクロン領域でのゲ
ート長の制御は困難であった。そこで、発明者は鋭意研
究の結果、接合型電界効果トランジスタのゲート耐圧の
高耐圧化を図るために設けられたAlGaAs層4は、
エッチング条件を最適化することにより制御よく選択エ
ッチングでき、かかるAlGaAs層4のゲート長方向
の長さを、その上部に形成したゲート電極5のゲート長
より短くエッチングすることにより、ゲート電極5のゲ
ート長は従来と同じであっても、実質的にゲート長を短
くすることができることを見出した。即ち、本発明は、
実効的に短ゲート長化を図った接合型電界効果トランジ
スタを提供することを目的とする。
The gate electrode of the junction field effect transistor shown in FIG. 6 is formed by embedding an electrode material in a side wall (not shown) formed so as to cover the side wall of the recess 8. Although the gate length was controlled by the thickness of the sidewall, it was difficult to control the gate length in a submicron region. Therefore, as a result of intensive research, the inventor has found that the AlGaAs layer 4 provided to increase the gate breakdown voltage of the junction field-effect transistor,
By optimizing the etching conditions, selective etching can be performed with good control. By etching the length of the AlGaAs layer 4 in the gate length direction shorter than the gate length of the gate electrode 5 formed thereon, the gate of the gate electrode 5 can be etched. It has been found that the gate length can be substantially reduced even if the length is the same as the conventional one. That is, the present invention
It is an object of the present invention to provide a junction field-effect transistor with an effectively shortened gate length.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、発明者は鋭意研
究の結果、接合型電界効果トランジスタのゲート耐圧の
高耐圧化を図るために設けられたゲート電極下部のAl
GaAs層を利用し、かかるAlGaAs層のみを選択
的にエッチングし、ゲート電極のゲート長よりAlGa
As層のゲート長方向の長さを短くすることにより、ゲ
ート電極のゲート長は従来と同じであっても、実効的な
ゲート長を短くすることができることを見出し、本発明
を完成した。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies and found that the Al under the gate electrode provided to increase the gate breakdown voltage of the junction field effect transistor.
Utilizing a GaAs layer, only the AlGaAs layer is selectively etched, and the AlGa than the gate length of the gate electrode is used.
The inventors have found that by reducing the length of the As layer in the gate length direction, it is possible to shorten the effective gate length even if the gate length of the gate electrode is the same as in the related art, and completed the present invention.

【0005】即ち、本発明は、半導体基板上に設けられ
た第1導電型の半導体層上に、該第1導電型の半導体層
より電子親和力が小さくかつバンドギャップが大きい第
2導電型または絶縁型の半導体バリア層を介してゲート
電極が設けられ、該ゲート電極から上記半導体バリア層
を介して上記第1導電型の半導体層内に延びた空乏層に
より、上記ゲート電極を挟んで上記第1導電型の半導体
上に夫々設けられたソース電極、ドレイン電極間の電流
を制御する接合型電界効果トランジスタであって、上記
半導体バリア層のゲート長方向の長さが、上記ゲート電
極のゲート長より短いことを特徴とする接合型電界効果
トランジスタである。このように、接合型電界効果トラ
ンジスタのゲート耐圧の高耐圧化を図るためにゲート電
極の下部に設けられた半導体バリア層を利用して、かか
る半導体バリア層を選択的にエッチングしてゲート長方
向の長さをゲート電極のゲート長より短く形成すること
により、ゲート電極の短ゲート長化が困難な場合でも、
実行的なゲート電極長を短くすることができ、接合型電
界効果トランジスタの特性の向上を図ることが可能とな
る。
That is, the present invention provides a semiconductor device of the second conductivity type having a smaller electron affinity and a larger band gap than a semiconductor layer of a first conductivity type provided on a semiconductor substrate provided on a semiconductor substrate. A gate electrode provided via a semiconductor barrier layer of a first conductivity type; and a depletion layer extending from the gate electrode into the semiconductor layer of the first conductivity type via the semiconductor barrier layer, the first electrode sandwiching the gate electrode. A junction field-effect transistor for controlling current between a source electrode and a drain electrode provided on a conductive semiconductor, wherein the length of the semiconductor barrier layer in the gate length direction is larger than the gate length of the gate electrode. This is a junction field-effect transistor characterized by being short. As described above, in order to increase the gate breakdown voltage of the junction field-effect transistor, the semiconductor barrier layer provided under the gate electrode is selectively etched, and the semiconductor barrier layer is selectively etched so that the gate length direction is improved. By making the length of the gate electrode shorter than the gate length of the gate electrode, even if it is difficult to shorten the gate length of the gate electrode,
The effective gate electrode length can be shortened, and the characteristics of the junction field effect transistor can be improved.

【0006】上記半導体バリア層は、上記第1導電型の
半導体層に形成されたリセス内に設けられるものであっ
ても構わない。
The semiconductor barrier layer may be provided in a recess formed in the semiconductor layer of the first conductivity type.

【0007】上記半導体バリア層は、プレーナ状の上記
第1導電型の半導体層上に設けられるものであっても構
わない。
The semiconductor barrier layer may be provided on the planar semiconductor layer of the first conductivity type.

【0008】また、上記第1導電型の半導体層はGaA
sからなり、上記半導体バリア層はAlGaAsからな
ることが好ましい。
The semiconductor layer of the first conductivity type is GaAs.
s, and the semiconductor barrier layer is preferably made of AlGaAs.

【0009】また、本発明は、半導体基板上に、第1導
電型の半導体層、および第2導電型または絶縁型の半導
体バリア層を順次積層形成する積層工程と、上記半導体
バリア層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程
と、上記半導体バリア層のゲート長方向の長さが、上記
ゲート電極のゲート長より短くなるように、上記半導体
バリア層を選択的にエッチングする選択エッチング工程
と、上記第1導電型の半導体層上に、上記ゲート電極を
挟むようにソース電極およびドレイン電極を夫々形成す
る工程とを含むことを特徴とする接合型電界効果トラン
ジスタの製造方法でもある。かかる方法を用いることに
より、接合型電界効果トランジスタのゲート耐圧の高耐
圧化を図るためにゲート電極の下部に設けた半導体バリ
ア層を利用して、ゲート電極が実効的に短い接合型電界
効果トランジスタの作製が可能となるからである。
Further, the present invention provides a laminating step of sequentially laminating a semiconductor layer of a first conductivity type and a semiconductor barrier layer of a second conductivity type or an insulation type on a semiconductor substrate, and forming a gate on the semiconductor barrier layer. A gate electrode forming step of forming an electrode, and a selective etching step of selectively etching the semiconductor barrier layer so that the length of the semiconductor barrier layer in the gate length direction is shorter than the gate length of the gate electrode; Forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor layer of the first conductivity type so as to sandwich the gate electrode, respectively. By using such a method, a junction field effect transistor having a gate electrode that is effectively short utilizing a semiconductor barrier layer provided below the gate electrode in order to increase the gate breakdown voltage of the junction field effect transistor. This makes it possible to produce

【0010】上記積層工程が、上記第1導電型の半導体
層に設けたリセスの側壁部をサイドウォールで覆う工程
と、上記サイドウォール内に開口した上記第1導電型の
半導体層上に、上記半導体バリア層を形成する工程とを
含み、更に、上記ゲート電極形成工程が、上記リセス内
の上記半導体バリア層上に、ゲート電極材料を埋め込む
工程と、上記ゲート電極材料を加工してゲート電極を形
成した後に、上記サイドウォールを選択的に除去する工
程とを含む接合型電界効果トランジスタの製造方法であ
ってもよい。かかる方法を用いることにより、リセスを
有する接合型電界効果トランジスタにおいても、ゲート
電極の下部に設けた半導体バリア層を利用して、実効的
にゲート電極長の短い接合型電界効果トランジスタの作
製が可能となるからである。
The laminating step includes a step of covering a sidewall of the recess provided in the first conductive type semiconductor layer with a sidewall, and the step of forming the first conductive type semiconductor layer opened in the sidewall on the first conductive type semiconductor layer. Forming a semiconductor barrier layer, further comprising the step of: embedding a gate electrode material on the semiconductor barrier layer in the recess in the gate electrode forming step; and processing the gate electrode material to form a gate electrode. And a step of selectively removing the sidewalls after the formation. By using such a method, a junction field effect transistor having a short gate electrode length can be effectively manufactured using a semiconductor barrier layer provided below a gate electrode even in a junction field effect transistor having a recess. This is because

【0011】また、本発明は、上記第1導電型の半導体
層、上記半導体バリア層、上記ゲート電極が、夫々、G
aAs、AlGaAs、WSiからなり、上記選択エッ
チング工程が、希フッ酸を用いて、上記第1導電型の半
導体層および上記ゲート電極をエッチングせずに、上記
半導体バリア層のみを選択的にエッチングする工程であ
ることを特徴とする接合型電界効果トランジスタの製造
方法でもある。
Further, according to the present invention, the semiconductor layer of the first conductivity type, the semiconductor barrier layer, and the gate electrode each include a G layer.
aSi, AlGaAs, WSi, and the selective etching step selectively etches only the semiconductor barrier layer using dilute hydrofluoric acid without etching the first conductivity type semiconductor layer and the gate electrode. The method is also a method for manufacturing a junction field effect transistor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1に、本発明の第1の実施の形態にか
かる接合型電界効果トランジスタの断面図を示す。図
中、図6と同一符号は、同一または相当箇所である。本
実施の形態にかかる接合型電界効果トランジスタでは、
T型のゲート電極5の下部にゲート耐圧を高くするため
に設けたAlGaAs層4のゲート長方向の長さが、ゲ
ート電極5のゲート長より短くなるように形成されてい
る。接合型電界効果トランジスタでは、ゲート電極5下
部のn−GaAs3領域(チャネル領域)を流れる電流
を、ゲート電極5に負バイアスを印加して空欠層を延ば
すことにより制御するが、図1に示すようにAlGaA
s層4の長さをゲート長より短くすることにより、ゲー
ト電極5自体の長さは同じであっても、実効的なゲート
長をAlGaAs層4の長さで限定することにより短く
することが可能となる。従って、ゲート電極5自体の短
ゲート長化が困難なサブミクロン領域においても、実効
的なゲート長を短くすることが可能となり、接合型電界
効果トランジスタの素子特性の向上を図ることが可能と
なる。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a junction field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts. In the junction field effect transistor according to the present embodiment,
The AlGaAs layer 4 provided below the T-type gate electrode 5 to increase the gate breakdown voltage is formed such that the length in the gate length direction is shorter than the gate length of the gate electrode 5. In the junction field effect transistor, the current flowing through the n-GaAs 3 region (channel region) below the gate electrode 5 is controlled by applying a negative bias to the gate electrode 5 to extend the depletion layer, as shown in FIG. AlGaA
By making the length of the s layer 4 shorter than the gate length, the effective gate length can be shortened by limiting the length of the AlGaAs layer 4 even if the length of the gate electrode 5 itself is the same. It becomes possible. Therefore, even in the submicron region where it is difficult to shorten the gate length of the gate electrode 5 itself, the effective gate length can be reduced, and the element characteristics of the junction field effect transistor can be improved. .

【0013】次に、図2および3に示す本発明の実施の
形態にかかる接合型電界効果トランジスタの製造方法に
ついて説明する。まず、半導体基板1上に、バッファ層
2を介して、n−GaAs層3を形成し、所定の位置
に、ソース電極6、ドレイン電極7を夫々形成した後
に、図2(a)に示すように、SiN等の絶縁膜9をマ
スクとしてn−GaAs3をRIE等によりエッチング
し、リセス8を形成する。次に、図2(b)に示すよう
に、CVD法を用いて、リセス8の側面を含む全面にS
iO2絶縁膜を堆積し(図示せず)、続いて、ECRプ
ラズマエッチングやICP(Induced Coupled Plasma)
エッチングを用いてSiO2絶縁膜を上方からエッチン
グし、リセス8の側壁にのみSiO2絶縁膜を残し、サ
イドウォール10を形成する。次に、図2(c)に示す
ように、リセス10の底部に、サイドウォール10をマ
スクに用いて、CBE(Chemical Beam Epitaxy)法や
MOCVD法によりAlGaAs層10を選択的に成長
させる。次に、図2(d)に示すように、WSiなどの
ゲート電極材料をスパッタで全面に形成した後、レジス
トマスク(図示せず)を用いてエッチングすることによ
り、T型ゲート電極5を形成する。次に、図3(e)に
示すように、サイドウォール10をバッファードフッ酸
でエッチング除去する。最後に、希フッ酸を用いて、A
lGaAs層4をサイドエッチする。かかる希フッ酸を
用いることにより、ゲート電極5、n−GaAs層3を
エッチングすることなく、AlGaAs層4のみを選択
的にエッチングすることが可能となり、またエッチング
速度も10Å/sec.程度とすることができるため、
n−GaAs層3の長さを高精度に制御することが可能
となる。以上のように、本実施の形態にかかる製造方法
を用いることにより、図1に示す接合型電界効果トラン
ジスタの作製が可能となる。
Next, a method of manufacturing the junction field effect transistor according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 2 and 3 will be described. First, an n-GaAs layer 3 is formed on a semiconductor substrate 1 via a buffer layer 2 and a source electrode 6 and a drain electrode 7 are formed at predetermined positions, respectively, as shown in FIG. Next, the n-GaAs 3 is etched by RIE or the like using the insulating film 9 such as SiN as a mask to form a recess 8. Next, as shown in FIG. 2B, the entire surface including the side surface of the recess 8 is formed by using the CVD method.
An iO 2 insulating film is deposited (not shown), followed by ECR plasma etching or ICP (Induced Coupled Plasma).
The SiO 2 insulating film is etched from above using etching, and the SiO 2 insulating film is left only on the side wall of the recess 8 to form the sidewall 10. Next, as shown in FIG. 2C, the AlGaAs layer 10 is selectively grown on the bottom of the recess 10 by using the sidewall 10 as a mask by a chemical beam epitaxy (CBE) method or an MOCVD method. Next, as shown in FIG. 2D, after a gate electrode material such as WSi is formed on the entire surface by sputtering, the T-type gate electrode 5 is formed by etching using a resist mask (not shown). I do. Next, as shown in FIG. 3E, the sidewalls 10 are removed by etching with buffered hydrofluoric acid. Finally, using diluted hydrofluoric acid, A
The lGaAs layer 4 is side-etched. By using such diluted hydrofluoric acid, only the AlGaAs layer 4 can be selectively etched without etching the gate electrode 5 and the n-GaAs layer 3, and the etching rate is 10 ° / sec. Degree,
The length of the n-GaAs layer 3 can be controlled with high accuracy. As described above, by using the manufacturing method according to this embodiment, the junction field-effect transistor shown in FIG. 1 can be manufactured.

【0014】実施の形態2.図4に、本発明の第2の実
施の形態にかかる接合型電界効果トランジスタの断面図
を示す。図中、図6と同一符号は、同一または相当箇所
であり、11、12、13は、イオン注入法で形成した
n−GaAs層、n’−GaAs領域、n+−GaAs
領域を夫々示す。本実施の形態にかかる接合型電界効果
トランジスタは、上記実施の形態1の構造を、プレーナ
型の接合型電界効果トランジスタに適用したものであ
り、上記実施の形態1と同様に、ゲート電極5自体の短
ゲート化が困難なサブミクロン領域においても、AlG
aAs層4の長さをゲート長より短くすることにより実
効的なゲート長を短くすることが可能となり、接合型電
界効果トランジスタの素子特性の向上を図ることが可能
となる。
Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a junction field-effect transistor according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts, and 11, 12, and 13 denote n-GaAs layers, n'-GaAs regions, and n + -GaAs formed by ion implantation.
Each area is shown. The junction field-effect transistor according to this embodiment is obtained by applying the structure of the first embodiment to a planar junction field-effect transistor. As in the first embodiment, the gate electrode 5 itself is formed. AlG even in the submicron region where it is difficult to shorten the gate of
By making the length of the aAs layer 4 shorter than the gate length, the effective gate length can be shortened, and the element characteristics of the junction field effect transistor can be improved.

【0015】次に、図5に示す本発明の実施の形態にか
かるプレーナ型の接合型電界効果トランジスタの製造方
法について説明する。まず、図5(a)に示すように、
半導体基板1上に、イオン注入法でSiを注入すること
によりn−GaAs層11を形成し、続いて、図5
(b)に示すように、CBE法やMOCVD法を用いて
AlGaAs層4を成長させる。次に、図5(c)に示
すように、WSi膜等をスパッタ法で形成し、レジスト
マスク(図示せず)等を用いてパターニングを行いゲー
ト電極14を形成した後、かかるゲート電極14をマス
クにAlGaAs層4をエッチングし、ゲート電極14
直下にのみAlGaAs層4を残す。次に、図5(d)
に示すように、CVD法により、SiO2絶縁膜(図示
せず)を全面に堆積し、続いてECRプラズマエッチン
グ法やICPエッチング法によりSiO2絶縁膜を上部
からエッチングし、ゲート電極14の側壁にのみサイド
ウォール15を形成する。続いて、ゲート電極14およ
びサイドウォール15をマスクに用いて、イオン注入法
により、n’−GaAs層12を形成する。次に、図5
(e)に示すように、CVD法を用いてSiO2絶縁膜
16を全面に堆積した後、再度、イオン注入法によりn
+−GaAs層13を形成する。次に、図5(f)に示
すように、SiO2絶縁膜16をバッファードフッ酸で
エッチング除去した後に、希フッ酸を用いて、AlGa
As層4を選択的にサイドエッチし、AlGaAs層4
の長さをゲート長より短くする。最後に、ソース/ドレ
イン電極材料を全面に蒸着した後に、エッチングするこ
とによりソース、ドレイン電極6、7を形成する。以上
のように、本実施の形態にかかる製造方法を用いること
により、図4に示す接合型電界効果トランジスタの作製
が可能となる。かかる接合型電界効果トランジスタで
は、上記実施の形態1と同様に、AlGaAs層4の長
さをゲート長より短くすることにより、ゲート電極5自
体の長さは同じであっても、実効的なゲート長をAlG
aAs層4の長さで限定することにより短くすることが
でき、接合型電界効果トランジスタの素子特性の向上を
図ることが可能となる。
Next, a method of manufacturing a planar junction field effect transistor according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described. First, as shown in FIG.
An n-GaAs layer 11 is formed on the semiconductor substrate 1 by injecting Si by an ion implantation method.
As shown in (b), the AlGaAs layer 4 is grown by using the CBE method or the MOCVD method. Next, as shown in FIG. 5C, a WSi film or the like is formed by a sputtering method, patterning is performed using a resist mask (not shown) or the like, and a gate electrode 14 is formed. The AlGaAs layer 4 is etched as a mask, and the gate electrode 14 is etched.
The AlGaAs layer 4 is left just below. Next, FIG.
As shown in FIG. 2 , a SiO 2 insulating film (not shown) is deposited on the entire surface by the CVD method, and then the SiO 2 insulating film is etched from above by the ECR plasma etching method or the ICP etching method, and the side wall of the gate electrode 14 is formed. The sidewall 15 is formed only on the substrate. Subsequently, the n′-GaAs layer 12 is formed by ion implantation using the gate electrode 14 and the sidewalls 15 as a mask. Next, FIG.
As shown in (e), after depositing the SiO 2 insulating film 16 on the entire surface by using the CVD method, n is again formed by the ion implantation method.
A + -GaAs layer 13 is formed. Next, as shown in FIG. 5F, after the SiO 2 insulating film 16 is removed by etching with buffered hydrofluoric acid, AlGa is removed using dilute hydrofluoric acid.
The As layer 4 is selectively side-etched to form an AlGaAs layer 4.
Is shorter than the gate length. Finally, after the source / drain electrode material is deposited on the entire surface, the source / drain electrodes 6 and 7 are formed by etching. As described above, by using the manufacturing method according to this embodiment, the junction field-effect transistor shown in FIG. 4 can be manufactured. In such a junction field-effect transistor, as in the first embodiment, the length of the AlGaAs layer 4 is made shorter than the gate length, so that the effective gate is effective even if the gate electrode 5 itself has the same length. Length is AlG
The length can be reduced by limiting the length of the aAs layer 4, and the device characteristics of the junction field effect transistor can be improved.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる接合型電界効果トランジスタでは、ゲート耐圧
の高耐圧化を図るためにゲート電極の下部に設けられた
半導体バリア層を利用して、かかる半導体バリア層を選
択的にエッチングしてゲート長方向の長さをゲート電極
のゲート長より短く形成することにより、実効的にゲー
ト長を短くすることができ、接合型電界効果トランジス
タの特性の向上を図ることが可能となる。特に、ゲート
電極の加工が困難なサブミクロン領域においても、ゲー
ト電極自体の加工を行うことなく、ゲート長を実質的に
短ゲート長化することが可能となる。
As is apparent from the above description, the junction field effect transistor according to the present invention utilizes the semiconductor barrier layer provided below the gate electrode to increase the gate breakdown voltage. By selectively etching the semiconductor barrier layer so that the length in the gate length direction is shorter than the gate length of the gate electrode, the gate length can be effectively reduced, and the characteristics of the junction field effect transistor can be reduced. Can be improved. In particular, even in a submicron region where the processing of the gate electrode is difficult, the gate length can be substantially reduced without processing the gate electrode itself.

【0017】また、本発明は、第1導電型の半導体層に
形成されたリセス内、またはプレーナ状の第1導電型の
半導体層上のいずれに設けられた半導体バリア層に対し
ても適用することが可能であり、トランジスタの特性の
向上を図ることが可能となる。
The present invention is also applicable to a semiconductor barrier layer provided in a recess formed in a semiconductor layer of the first conductivity type or on a planar semiconductor layer of the first conductivity type. It is possible to improve the characteristics of the transistor.

【0018】また、本発明にかかる方法を用いることに
より、接合型電界効果トランジスタのゲート耐圧の高耐
圧化を図るためにゲート電極の下部に設けた半導体バリ
ア層を利用して、ゲート電極が実効的に短い接合型電界
効果トランジスタの作製が可能となる。
Further, by using the method according to the present invention, the gate electrode can be made effective by utilizing a semiconductor barrier layer provided below the gate electrode in order to increase the gate breakdown voltage of the junction field effect transistor. This makes it possible to manufacture a short junction field-effect transistor.

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

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる接合型電界効
果トランジスタの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a junction field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1にかかる接合型電界効
果トランジスタの製造工程の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the junction field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1にかかる接合型電界効
果トランジスタの製造工程の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the junction field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の実施の形態2にかかる接合型電界効
果トランジスタの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a junction field-effect transistor according to a second embodiment of the present invention;

【図5】 本発明の実施の形態2にかかる接合型電界効
果トランジスタの製造工程の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the junction field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 従来構造の接合型電界効果トランジスタの断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional junction field-effect transistor.

【符号の説明】 1 GaAs基板、2 バッファ層、3 n−GaAs
層、4 AlGaAs層、5 ゲート電極、6 ソース
電極、7 ドレイン電極、8 リセス、9 絶縁膜、1
0 サイドウォール、11 n−GaAs層、12
n’−GaAs領域、13 n+−GaAs領域、14
ゲート電極、15 サイドウォール、16 絶縁膜。
[Description of Signs] 1 GaAs substrate, 2 buffer layer, 3 n-GaAs
Layer, 4 AlGaAs layer, 5 gate electrode, 6 source electrode, 7 drain electrode, 8 recess, 9 insulating film, 1
0 sidewall, 11 n-GaAs layer, 12
n′-GaAs region, 13 n + -GaAs region, 14
Gate electrode, 15 sidewall, 16 insulating film.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に設けられた第1導電型の
半導体層上に、該第1導電型の半導体層より電子親和力
が小さくかつバンドギャップが大きい第2導電型または
絶縁型の半導体バリア層を介してゲート電極が設けら
れ、該ゲート電極から上記半導体バリア層を介して上記
第1導電型の半導体層内に延びた空乏層により、上記ゲ
ート電極を挟んで上記第1導電型の半導体上に夫々設け
られたソース電極、ドレイン電極間の電流を制御する接
合型電界効果トランジスタであって、 上記半導体バリア層のゲート長方向の長さが、上記ゲー
ト電極のゲート長より短いことを特徴とする接合型電界
効果トランジスタ。
1. A semiconductor barrier of a second conductivity type or an insulation type having a lower electron affinity and a larger band gap than a semiconductor layer of the first conductivity type on a semiconductor layer of the first conductivity type provided on a semiconductor substrate. A gate electrode is provided through a layer, and a semiconductor layer of the first conductivity type is sandwiched between the gate electrode by a depletion layer extending from the gate electrode through the semiconductor barrier layer into the semiconductor layer of the first conductivity type. A junction field effect transistor for controlling a current between a source electrode and a drain electrode provided on each of the above, wherein a length of the semiconductor barrier layer in a gate length direction is shorter than a gate length of the gate electrode. Junction field effect transistor.
【請求項2】 上記半導体バリア層が、上記第1導電型
の半導体層に形成されたリセス内に設けられることを特
徴とする請求項1に記載の接合型電界効果トラジスタ。
2. The junction field effect transistor according to claim 1, wherein the semiconductor barrier layer is provided in a recess formed in the semiconductor layer of the first conductivity type.
【請求項3】 上記半導体バリア層が、プレーナ状の上
記第1導電型の半導体層上に設けられることを特徴とす
る請求項1に記載の接合型電界効果トラジスタ。
3. The junction field effect transistor according to claim 1, wherein the semiconductor barrier layer is provided on the planar semiconductor layer of the first conductivity type.
【請求項4】 上記第1導電型の半導体層がGaAsか
らなり、上記半導体バリア層がAlGaAsからなるこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の接合
型電界効果トランジスタ。
4. The junction field effect transistor according to claim 1, wherein said first conductivity type semiconductor layer is made of GaAs, and said semiconductor barrier layer is made of AlGaAs.
【請求項5】 半導体基板上に、第1導電型の半導体
層、および第2導電型または絶縁型の半導体バリア層を
順次積層形成する積層工程と、 上記半導体バリア層上にゲート電極を形成するゲート電
極形成工程と、 上記半導体バリア層のゲート長方向の長さが、上記ゲー
ト電極のゲート長より短くなるように、上記半導体バリ
ア層を選択的にエッチングする選択エッチング工程と、 上記第1導電型の半導体層上に、上記ゲート電極を挟む
ようにソース電極およびドレイン電極を夫々形成する工
程とを含むことを特徴とする接合型電界効果トランジス
タの製造方法。
5. A laminating step of sequentially laminating a semiconductor layer of a first conductivity type and a semiconductor barrier layer of a second conductivity type or an insulation type on a semiconductor substrate, and forming a gate electrode on the semiconductor barrier layer. A gate electrode forming step; a selective etching step of selectively etching the semiconductor barrier layer such that a length of the semiconductor barrier layer in a gate length direction is shorter than a gate length of the gate electrode; Forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor layer of the mold so as to sandwich the gate electrode, respectively.
【請求項6】 上記積層工程が、 上記第1導電型の半導体層に設けたリセスの側壁部をサ
イドウォールで覆う工程と、 上記サイドウォール内に開口した上記第1導電型の半導
体層上に、上記半導体バリア層を形成する工程とを含
み、 更に、上記ゲート電極形成工程が、 上記リセス内の上記半導体バリア層上に、ゲート電極材
料を埋め込む工程と、 上記ゲート電極材料を加工してゲート電極を形成した後
に、上記サイドウォールを選択的に除去する工程とを含
むことを特徴とする請求項5に記載の接合型電界効果ト
ランジスタの製造方法。
6. A step of covering the side wall of the recess provided in the semiconductor layer of the first conductivity type with a sidewall, the step of laminating the semiconductor layer of the first conductivity type opened in the sidewall. Forming the semiconductor barrier layer, the gate electrode forming step further comprising: embedding a gate electrode material on the semiconductor barrier layer in the recess; and processing the gate electrode material to form a gate. 6. The method according to claim 5, further comprising the step of selectively removing the sidewall after forming the electrode.
【請求項7】 上記第1導電型の半導体層、上記半導体
バリア層、上記ゲート電極が、夫々、GaAs、AlG
aAs、WSiからなり、 上記選択エッチング工程が、希フッ酸を用いて、上記第
1導電型の半導体層および上記ゲート電極をエッチング
せずに、上記半導体バリア層のみを選択的にエッチング
する工程であることを特徴とする請求項5または6のい
ずれかに記載の接合型電界効果トランジスタの製造方
法。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer of the first conductivity type, the semiconductor barrier layer, and the gate electrode are GaAs, AlG, respectively.
aAs and WSi, wherein the selective etching step is a step of selectively etching only the semiconductor barrier layer using dilute hydrofluoric acid without etching the first conductivity type semiconductor layer and the gate electrode. 7. The method for manufacturing a junction field effect transistor according to claim 5, wherein:
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