JPS60158674A - サブミクロン的縦形構造を有する電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents
サブミクロン的縦形構造を有する電界効果トランジスタとその製造方法Info
- Publication number
- JPS60158674A JPS60158674A JP59272728A JP27272884A JPS60158674A JP S60158674 A JPS60158674 A JP S60158674A JP 59272728 A JP59272728 A JP 59272728A JP 27272884 A JP27272884 A JP 27272884A JP S60158674 A JPS60158674 A JP S60158674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- effect transistor
- gate
- field effect
- active layer
- 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
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 2
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005421 electrostatic potential Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
- H01L29/8124—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate with multiple gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7827—Vertical transistors
- H01L29/7828—Vertical transistors without inversion channel, e.g. vertical ACCUFETs, normally-on vertical MISFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7831—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with multiple gate structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7831—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with multiple gate structure
- H01L29/7832—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with multiple gate structure the structure comprising a MOS gate and at least one non-MOS gate, e.g. JFET or MESFET gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
- H01L29/8122—Vertical transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は弾道条件または準弾道条件下において動作する
、縦形構造とサブミクロン的寸法を有7る電界効果トラ
ンジスタに係る。このL・ランリスタは100〜200
G+−12という超高周波数向c)のものである。その
増幅利得とパワーを増すために、超高周波数信号が印加
されるグー]・とドレーンとの間を第2ゲートにより減
結合することによって、出力インピーダンスが増加され
る、つまりこれ(よ四4@1−ランジスタである。
、縦形構造とサブミクロン的寸法を有7る電界効果トラ
ンジスタに係る。このL・ランリスタは100〜200
G+−12という超高周波数向c)のものである。その
増幅利得とパワーを増すために、超高周波数信号が印加
されるグー]・とドレーンとの間を第2ゲートにより減
結合することによって、出力インピーダンスが増加され
る、つまりこれ(よ四4@1−ランジスタである。
本発明によるトランジスタは、金属−半導体または金属
−絶縁体一半導体の型式のものである、。
−絶縁体一半導体の型式のものである、。
それは縦形構造の場合、また特にそれが4ノブマイクロ
的である場合、メリの側にある半導体材料の層の間にp
n接合の存在tま占えられないからである。それ故に本
発明トランジスタは金属−半導体トランジスタまたはM
ISFETか、あるいは金属−絶縁体一半導体トランジ
スタまたはlvl I S F E Tであるが、説明
と図解を甲純化するという観点から、M E S F
E ’rに関して本発明の説明を行なうことにする。
的である場合、メリの側にある半導体材料の層の間にp
n接合の存在tま占えられないからである。それ故に本
発明トランジスタは金属−半導体トランジスタまたはM
ISFETか、あるいは金属−絶縁体一半導体トランジ
スタまたはlvl I S F E Tであるが、説明
と図解を甲純化するという観点から、M E S F
E ’rに関して本発明の説明を行なうことにする。
同じように超高周波数トランジスタ、1なわち1GHz
をはるかに超える周波数で動作するトランジスタは、特
にそのゲート長がサブミクロン単位である場合、現在の
ところ■−v類の材料から作られている。本発明はシリ
コントランジスタにも応用できるが、シリコントランジ
スタはガリウムひ素トランジスタのもつ超高周波数性能
レベルからhs 4)離れており、従って本発明はGa
1nAS、Ga1nAS、InPなどの材料にも関連す
るものではあるが、ここではGaAs1〜ランジスタの
場合について説明することにする。
をはるかに超える周波数で動作するトランジスタは、特
にそのゲート長がサブミクロン単位である場合、現在の
ところ■−v類の材料から作られている。本発明はシリ
コントランジスタにも応用できるが、シリコントランジ
スタはガリウムひ素トランジスタのもつ超高周波数性能
レベルからhs 4)離れており、従って本発明はGa
1nAS、Ga1nAS、InPなどの材料にも関連す
るものではあるが、ここではGaAs1〜ランジスタの
場合について説明することにする。
ザブミクロン的縦形トランジスタにおいては、サブミク
ロントランジスタのもつソースおよびドレーンの寸法が
非常に小さいことがら、ソースとドレーン間の出力イン
ピーダンスは低い値となる。
ロントランジスタのもつソースおよびドレーンの寸法が
非常に小さいことがら、ソースとドレーン間の出力イン
ピーダンスは低い値となる。
その結果、能動層を形成する)Wい材料層を通じて高い
インピーダンスの獲得はできない。獲得できるパワーを
増すために、インピーダンス値が低い原因となっている
]−ランリスタの出力上にあるグー]への電界効果をし
ゃ断して、トランジスタ人力を表わづグーl−をドレー
ンからより良く減結合J−ることが行なわれる。この減
結合はゲートとドレーンの間に第2の負電位ゾーンを展
開するデバイスを配回することによって獲得される。ま
lここのデバイスは電流源に接続されており固定したゲ
ート電圧により制御されるから、変調されることがない
。従ってこの減結合デバイスは第2ゲート電極により構
成されるのであり、これは第1トランジスタグー1〜と
ドレーンとの間にnかれる。縦形構造においては、これ
ら2つのグー1へはチャネルが通るメサの側にデポジッ
トされる。リブミクロン構造の場合、前記メサはほぼ0
4ミクロンの高さを有するが、本発明によるブo tス
は、このような1〜ランジスタC2つのゲートを有し、
そのうちの1つが他方に関し−〔変位されて超高周波数
ゲートとドレーンとの間に配置されているものの製造方
法について説明する。
インピーダンスの獲得はできない。獲得できるパワーを
増すために、インピーダンス値が低い原因となっている
]−ランリスタの出力上にあるグー]への電界効果をし
ゃ断して、トランジスタ人力を表わづグーl−をドレー
ンからより良く減結合J−ることが行なわれる。この減
結合はゲートとドレーンの間に第2の負電位ゾーンを展
開するデバイスを配回することによって獲得される。ま
lここのデバイスは電流源に接続されており固定したゲ
ート電圧により制御されるから、変調されることがない
。従ってこの減結合デバイスは第2ゲート電極により構
成されるのであり、これは第1トランジスタグー1〜と
ドレーンとの間にnかれる。縦形構造においては、これ
ら2つのグー1へはチャネルが通るメサの側にデポジッ
トされる。リブミクロン構造の場合、前記メサはほぼ0
4ミクロンの高さを有するが、本発明によるブo tス
は、このような1〜ランジスタC2つのゲートを有し、
そのうちの1つが他方に関し−〔変位されて超高周波数
ゲートとドレーンとの間に配置されているものの製造方
法について説明する。
より詳細に占うと、本発明はザブミクロン的縦形構造を
有する電界効果トランジスタであって、その基板の第1
の面はソース電極金属化部を支持し、第2面は能動層と
呼ばれる半導体材料層を支持しており、前記能動層は接
点膚と呼ばれる半導体材料層とドレーン電極金属北部を
支持しており、前記2つの半導体層においてドレーンの
下でエツチングされて少なくとも部分的に能動層の中に
切り込まれており、能動層の導体チャネルの長さは1ミ
クロン以下であり、メサの相え1する2側面にデポジッ
トされかつ変化するにうに配置されている2つのゲート
電極金属化部を有しており、トランジスタの出力インピ
ーダンスを増加する第2ゲートの方が第1制御ゲートよ
りドレーンに近い所にある電界効果トランジスタに係る
。
有する電界効果トランジスタであって、その基板の第1
の面はソース電極金属化部を支持し、第2面は能動層と
呼ばれる半導体材料層を支持しており、前記能動層は接
点膚と呼ばれる半導体材料層とドレーン電極金属北部を
支持しており、前記2つの半導体層においてドレーンの
下でエツチングされて少なくとも部分的に能動層の中に
切り込まれており、能動層の導体チャネルの長さは1ミ
クロン以下であり、メサの相え1する2側面にデポジッ
トされかつ変化するにうに配置されている2つのゲート
電極金属化部を有しており、トランジスタの出力インピ
ーダンスを増加する第2ゲートの方が第1制御ゲートよ
りドレーンに近い所にある電界効果トランジスタに係る
。
次に本発明につい゛C1添付図面を参照しながら11制
限的実/7I態様に関連して、また本発明による1ヘラ
ンジスタの作成を11能にする方法に関して、ざらにa
¥廁に説明りる。
限的実/7I態様に関連して、また本発明による1ヘラ
ンジスタの作成を11能にする方法に関して、ざらにa
¥廁に説明りる。
第′1図はりゾミクL1ン縦形電界効果トランジスタに
関りるドレーン電圧V。Sを関数とり゛るドレーン゛:
■流’GSの特1!1曲線条示リー6異なるゲート電圧
■G8に対応する様々な曲線がこのグラフ上に重ねて示
されているが、全く説明上の1jli由で正、零、負の
ゲート電圧が選ばれた。
関りるドレーン電圧V。Sを関数とり゛るドレーン゛:
■流’GSの特1!1曲線条示リー6異なるゲート電圧
■G8に対応する様々な曲線がこのグラフ上に重ねて示
されているが、全く説明上の1jli由で正、零、負の
ゲート電圧が選ばれた。
これら特性曲線は各々、第′1部分つまり線形部分1か
ら構成され(おり、ここでその部分は、ドレーン電圧が
緩やかに増加する時に急速に増加してd3す、曲線の凹
所は縦座標の方を向いでいる。これは従来の電界効果1
〜ランジスタで見られような曲線の凹所が横座標のhを
向く形状と反対である。
ら構成され(おり、ここでその部分は、ドレーン電圧が
緩やかに増加する時に急速に増加してd3す、曲線の凹
所は縦座標の方を向いでいる。これは従来の電界効果1
〜ランジスタで見られような曲線の凹所が横座標のhを
向く形状と反対である。
これはトランジスタの弾道動作または準弾道動作による
ものである。より詳細に言うと、トランジスタは真空管
に存在するような全くの弾道条件下では決して機能する
ことはないが、その代り準弾道条件下で機能する。本発
明によるトランジスタは準弾道条件下で機能するという
事実によって、これらの特性曲線はl l?したいもの
よりずっと顕著な傾斜をもつ第2部分を有する。必要な
曲線は点線で描いた曲線であり、それは高出力インピー
ダンスに相当するものである。この曲線は少なくともト
ランジスタのブレークダウン電圧の低限において、ドレ
ーン電圧の横座標に対して実質的に平行に伸びる。
ものである。より詳細に言うと、トランジスタは真空管
に存在するような全くの弾道条件下では決して機能する
ことはないが、その代り準弾道条件下で機能する。本発
明によるトランジスタは準弾道条件下で機能するという
事実によって、これらの特性曲線はl l?したいもの
よりずっと顕著な傾斜をもつ第2部分を有する。必要な
曲線は点線で描いた曲線であり、それは高出力インピー
ダンスに相当するものである。この曲線は少なくともト
ランジスタのブレークダウン電圧の低限において、ドレ
ーン電圧の横座標に対して実質的に平行に伸びる。
100乃至200G l−I Zで動作づるごく小型の
トランジスタを想定したとき、一定のパワーを得るとい
う目的のために実際に重要なのは、トランジスタがその
ドレーンに出力抵抗を有することである。
トランジスタを想定したとき、一定のパワーを得るとい
う目的のために実際に重要なのは、トランジスタがその
ドレーンに出力抵抗を有することである。
それは出力抵抗にデバイスを通過する電流の強疫02乗
をかけたものに対して、パワーが比例するからにすぎな
い。電流は加熱すると再結合によって電子の拡散を助け
、それが弾道効果を減少さぜるために、電流は制限を受
りている。抵抗が低寸ぎると、得られるパワーも低くな
る。 ザブミクロン電界効果の出力抵抗を増すための本
発明による解決法が、第2図に示されている。 電界効
果1−ランリスタが縦形の場合、1ノブミクロングー1
−の長さの出力インピーダンスは低く、それによって高
周波数で安定増幅する可能セが制限される。
をかけたものに対して、パワーが比例するからにすぎな
い。電流は加熱すると再結合によって電子の拡散を助け
、それが弾道効果を減少さぜるために、電流は制限を受
りている。抵抗が低寸ぎると、得られるパワーも低くな
る。 ザブミクロン電界効果の出力抵抗を増すための本
発明による解決法が、第2図に示されている。 電界効
果1−ランリスタが縦形の場合、1ノブミクロングー1
−の長さの出力インピーダンスは低く、それによって高
周波数で安定増幅する可能セが制限される。
しかしながら、チャネルのどちらかの側にグー1〜を置
く可能性が存在し、それによって高いトランスコンダク
タンスgmが獲得されると共に、1ノ゛ブミクロンプレ
ーナ構造に見られる基板への注入電流の効果を無くすこ
とが可能になる。
く可能性が存在し、それによって高いトランスコンダク
タンスgmが獲得されると共に、1ノ゛ブミクロンプレ
ーナ構造に見られる基板への注入電流の効果を無くすこ
とが可能になる。
第2図の構成図は、基板の他にソースS1ゲーh G
1により制御されるチャネルC1ドレーンDを有する主
電界効果トランジスタを示している。
1により制御されるチャネルC1ドレーンDを有する主
電界効果トランジスタを示している。
主トランジスタは電流源として作用する二次トランシタ
に直列に接続されている。この二次1−ランリスタは、
主トランジスタのチ11ネルCをそのソースとみなし、
ドレーンDは主および二次トランジスタに共通である。
に直列に接続されている。この二次1−ランリスタは、
主トランジスタのチ11ネルCをそのソースとみなし、
ドレーンDは主および二次トランジスタに共通である。
またゲートG2は、例えば変調されない電位を適用する
ことによって、二次トランジスタに属する負の電位ゾー
ンを生み出すことを可能にし、その結果主トランジスタ
の変調空乏ゾーンとドレーンDを減結合する。それ故、
主トランジスタのゲートG1とドレーンDとの間に挿入
された二次トランジスタは電流調整器として作用し、ま
たG1とDの間の減結合効果の結果として主トランジス
タの出力インピーダンスを増加する。
ことによって、二次トランジスタに属する負の電位ゾー
ンを生み出すことを可能にし、その結果主トランジスタ
の変調空乏ゾーンとドレーンDを減結合する。それ故、
主トランジスタのゲートG1とドレーンDとの間に挿入
された二次トランジスタは電流調整器として作用し、ま
たG1とDの間の減結合効果の結果として主トランジス
タの出力インピーダンスを増加する。
第3図は本発明によるトランジスタをM 1!J する
方法を示している。発明が適用されるトランジスタは、
そのチャネルまたはグー1−の長さが1ノブミクロン的
であるもの、すなわち2つのソース層とドレーン層の間
の距離がGaASの場合にはほぼ0.4ミクロン以下の
ものであることは自明である。
方法を示している。発明が適用されるトランジスタは、
そのチャネルまたはグー1−の長さが1ノブミクロン的
であるもの、すなわち2つのソース層とドレーン層の間
の距離がGaASの場合にはほぼ0.4ミクロン以下の
ものであることは自明である。
本発明によるトランジスタは、rl−1−形の材料から
成る基板4を有しており、基板4は接点電極1を支持し
ている。基板により支持されるこの電極がソース電極と
なる。それは先にも述べた通り、トランジスタの第2ゲ
ートはドレーンにより近くな1ノればならず、ソースを
メリの上に置き、ドレーンを基板の上に置くといった逆
の構造は、想定はできても実現は困難なためである。基
板4の上にはr1形にドープされた材料の層5がゲボジ
ッ1゛されており、それが能動層を形成してこの中に前
記縦形トランジスタの導体チャネルが伸びる。層5はn
+形にドープした@利から成る膜6を支持してJ3す、
これが熱い電子を注入するためのヘテロ接合を形成する
。この膜はまた、トランジスタドレーンを形成している
金属膜8の金属化部に対しても良好な接点を与える。こ
のようにして、層5の厚さはドレーンに対して垂直に、
はぼ0.4ミクロンとなる。
成る基板4を有しており、基板4は接点電極1を支持し
ている。基板により支持されるこの電極がソース電極と
なる。それは先にも述べた通り、トランジスタの第2ゲ
ートはドレーンにより近くな1ノればならず、ソースを
メリの上に置き、ドレーンを基板の上に置くといった逆
の構造は、想定はできても実現は困難なためである。基
板4の上にはr1形にドープされた材料の層5がゲボジ
ッ1゛されており、それが能動層を形成してこの中に前
記縦形トランジスタの導体チャネルが伸びる。層5はn
+形にドープした@利から成る膜6を支持してJ3す、
これが熱い電子を注入するためのヘテロ接合を形成する
。この膜はまた、トランジスタドレーンを形成している
金属膜8の金属化部に対しても良好な接点を与える。こ
のようにして、層5の厚さはドレーンに対して垂直に、
はぼ0.4ミクロンとなる。
メリは層6と5の中に形成され、9で示されるゲート電
極G1と10で示されるゲート電極G2が前記メリの相
対する2側面にデポジットされる。
極G1と10で示されるゲート電極G2が前記メリの相
対する2側面にデポジットされる。
これら2つの電極1fflの変位は、7第2電極G2を
絶縁体の層11の上にデポジットすることでyA得され
ている。その上、植込みされた領域12が半導体で、能
動層の中に形成され、部分的にメリー基部の周りの基板
の中に形成されている場合、本発明による1〜ランジス
タの特性が向上する。
絶縁体の層11の上にデポジットすることでyA得され
ている。その上、植込みされた領域12が半導体で、能
動層の中に形成され、部分的にメリー基部の周りの基板
の中に形成されている場合、本発明による1〜ランジス
タの特性が向上する。
三極管トラ・ンリスタの動作が第4図に示されているが
、これは縦形電界効果トランジスタの等価回路を甲純化
して示すものである。
、これは縦形電界効果トランジスタの等価回路を甲純化
して示すものである。
この智両回路においては、ゲートQが四極子入力を構成
し、ドレーンが四極F!11力を構成しており、ソース
は四極子人力と出力に共通となっている。ゲートはグー
1〜抵抗R6を有しており、グー1〜とソースの間に電
圧源■。8がある1、漂遊容量Cは電圧源に関して並列
に配置されている。[・S ランリスタ出力、すなわち電圧源は電「V63にトラン
ジスタコンダクタンスgmをかけたものに等しく、前記
電圧源自体が抵抗Rgdに並列になっている。1ソース
とドレーンの間の出力インピーダンスの値が低いことは
、グーl−の電界効果によって説明される。この問題は
グー1−とドレーンの間の減結合を増すことによつ′C
解決され、このことはJ:たn周波数でのトランジスタ
の安定性も向上さける。
し、ドレーンが四極F!11力を構成しており、ソース
は四極子人力と出力に共通となっている。ゲートはグー
1〜抵抗R6を有しており、グー1〜とソースの間に電
圧源■。8がある1、漂遊容量Cは電圧源に関して並列
に配置されている。[・S ランリスタ出力、すなわち電圧源は電「V63にトラン
ジスタコンダクタンスgmをかけたものに等しく、前記
電圧源自体が抵抗Rgdに並列になっている。1ソース
とドレーンの間の出力インピーダンスの値が低いことは
、グーl−の電界効果によって説明される。この問題は
グー1−とドレーンの間の減結合を増すことによつ′C
解決され、このことはJ:たn周波数でのトランジスタ
の安定性も向上さける。
このような減結合は、第3図中10で示される第2ゲー
ト02により達成されるもので、この第:2ゲー1〜は
第1グー1−01よりドレーンに近いところにある。
ト02により達成されるもので、この第:2ゲー1〜は
第1グー1−01よりドレーンに近いところにある。
2つのゲートは2つの配置ににって分極できる。
すなわち1つには2つのゲートをd、c、電圧である電
位■62により全く同一に分極し、先に述べた通り本発
明の1−ランリスタは超高周波数に関係しているため、
第1トランジスタゲー1− G 1もまた無線周波数電
圧で分極される。この場合、2つのグー1〜は金属膜に
より接続されており、この金属膜が同時に2つのゲート
に超高周波数信号電圧を印加することを可能にしている
。2つめの場合には、ソースに近い第1ゲートG1が無
線周波数信号によって分極され、第2ゲートG2は静電
位V62を受ける。この場合2つのグー1−は相互接続
されない。
位■62により全く同一に分極し、先に述べた通り本発
明の1−ランリスタは超高周波数に関係しているため、
第1トランジスタゲー1− G 1もまた無線周波数電
圧で分極される。この場合、2つのグー1〜は金属膜に
より接続されており、この金属膜が同時に2つのゲート
に超高周波数信号電圧を印加することを可能にしている
。2つめの場合には、ソースに近い第1ゲートG1が無
線周波数信号によって分極され、第2ゲートG2は静電
位V62を受ける。この場合2つのグー1−は相互接続
されない。
第5〜8図は、本発明による電界効果トランジスタの各
製造段階を示すものである。
製造段階を示すものである。
第5図に示す第1段階で【よ、メジ“構造がn−1−4
gにドープされlこ材11基板の上に形成される。[)
形材料では弾道式または準弾道式の超高周波数トランジ
スタをfすることは不可能である/=め、基板はnl−
形Cル)ることが望ましいのである、。
gにドープされlこ材11基板の上に形成される。[)
形材料では弾道式または準弾道式の超高周波数トランジ
スタをfすることは不可能である/=め、基板はnl−
形Cル)ることが望ましいのである、。
さらに、先にも述べたように、Jt板はGaAS。
GaAIAS、InP、Ga1nPなどのUF51で作
られる。周知のブJ法を用いて、基板4の十によfn形
材料の層5と、ヘテ[1接合を形成ターる[)+形44
利の膜6がデポジットされる。層5と6の厚さは、層5
のメ→ノ面の周囲に延びる分を考虞に入れても、1ミク
ロンに等しいかあるいはそれ双手となる。次にソースと
ドレーンの金属化部または金属膜7,8がそれぞれ形成
されて、植込みによりメジ基部の周りに半絶縁ゾーン1
2が作られる。
られる。周知のブJ法を用いて、基板4の十によfn形
材料の層5と、ヘテ[1接合を形成ターる[)+形44
利の膜6がデポジットされる。層5と6の厚さは、層5
のメ→ノ面の周囲に延びる分を考虞に入れても、1ミク
ロンに等しいかあるいはそれ双手となる。次にソースと
ドレーンの金属化部または金属膜7,8がそれぞれ形成
されて、植込みによりメジ基部の周りに半絶縁ゾーン1
2が作られる。
第6図に示されるその後の状態では、参照符号9で示さ
れる第1ゲートG1を金属膜によってデポジットされる
。このことはトランジスタ構造に関して一方の側から傾
斜した方向性のソースにより行なわれる。この金属膜は
第6図中左側から来る矢印によって象徴的に示されてい
る。
れる第1ゲートG1を金属膜によってデポジットされる
。このことはトランジスタ構造に関して一方の側から傾
斜した方向性のソースにより行なわれる。この金属膜は
第6図中左側から来る矢印によって象徴的に示されてい
る。
第1ゲートG1または9が形成され終わると、その後に
続く第7図の動作は製造中つ、[−への異なるメジを分
離している溝または凹所の中に絶縁層11をデポジット
することがら成る。従って、当業者にとって自明の通り
、このようなトランジスタは集合的なプロレスで製造さ
れるのであり、第5〜8図は、同時に多数のトランジス
タが形成されるウェーハの断)1を示しているのである
。2つのメサの間に凹所があるのはこの理由による。絶
縁体11の性質は、トランジスタにめる特性によって決
まる。また出発材料と、絶縁層が結晶格子を破壊づるこ
となくそれらの表面にデポジットできる条件によっても
決まる。この絶縁体は窒化iJい素その他の材料から形
成できる。
続く第7図の動作は製造中つ、[−への異なるメジを分
離している溝または凹所の中に絶縁層11をデポジット
することがら成る。従って、当業者にとって自明の通り
、このようなトランジスタは集合的なプロレスで製造さ
れるのであり、第5〜8図は、同時に多数のトランジス
タが形成されるウェーハの断)1を示しているのである
。2つのメサの間に凹所があるのはこの理由による。絶
縁体11の性質は、トランジスタにめる特性によって決
まる。また出発材料と、絶縁層が結晶格子を破壊づるこ
となくそれらの表面にデポジットできる条件によっても
決まる。この絶縁体は窒化iJい素その他の材料から形
成できる。
最摂に第8図においては、参照符号10″c示される第
2ゲートQ2が、第6図で第1グー1〜G1をデポジッ
1〜したのと同じlj法を用いる第2方向性金属化によ
って形成される。しかしこの場合の方向性は、第1ゲー
トG1を受けlcのと反対のメ1ノーの側に向けられる
ものである。貨18図では、この方向性金属化が右側か
ら来る矢印によっ−C象徴的に示されている。
2ゲートQ2が、第6図で第1グー1〜G1をデポジッ
1〜したのと同じlj法を用いる第2方向性金属化によ
って形成される。しかしこの場合の方向性は、第1ゲー
トG1を受けlcのと反対のメ1ノーの側に向けられる
ものである。貨18図では、この方向性金属化が右側か
ら来る矢印によっ−C象徴的に示されている。
このように、各トランジスタが2つの金属化G1つまり
9と02つまり10を受り終わると、第2グー1−G2
は絶縁層11に支持され、かつ第1グー l−G 1に
関してすらせ′C配置されており、また前bd第2ゲー
トの方がm1グー1〜G1よりドレーンに近くなって場
いることが明白である。
9と02つまり10を受り終わると、第2グー1−G2
は絶縁層11に支持され、かつ第1グー l−G 1に
関してすらせ′C配置されており、また前bd第2ゲー
トの方がm1グー1〜G1よりドレーンに近くなって場
いることが明白である。
この製造段階において、1−ランリスタが個別要素の形
で製造される場合、2゛つのメ4ノの間にある凹所の中
に通す形でウェー八が切断され、1−ランリスタはその
4つの電極、すなわちソース、ドレーンおよび2つのグ
ー1− G 1とG2上に電気的結線を用いて接続され
る。トランジスタが集積回路の一部を形成する場合には
、1〜ラジスタの切断が行なわれないことは自明である
。
で製造される場合、2゛つのメ4ノの間にある凹所の中
に通す形でウェー八が切断され、1−ランリスタはその
4つの電極、すなわちソース、ドレーンおよび2つのグ
ー1− G 1とG2上に電気的結線を用いて接続され
る。トランジスタが集積回路の一部を形成する場合には
、1〜ラジスタの切断が行なわれないことは自明である
。
本発1111によるトランジスタは、第5へ・8図にt
よ示されてはいないが、第2Ml5ゲー1〜を有する場
合もある。MISトランジスタをIl造するためには、
第6図の段階の後に絶縁月料の層をメジの両側と、2つ
のメジの間にある凹所または溝の上に上にデポジン1−
シて、その層の上に第2ゲートG2をデポジットするだ
りで良い。小型なことは、メジの両側が絶縁層ま1=は
酸化物層を受りることである。これはトランジスタの側
縁部において、導体チャネルが暴仮に対して平坦でも平
(jでもなくメジの内部に延びるためである。2つのY
ESゲーグー、2つのMISゲーグー、またはY E
Sグー1〜とMISゲーグーの間と、いくつかの組合U
が可能である。
よ示されてはいないが、第2Ml5ゲー1〜を有する場
合もある。MISトランジスタをIl造するためには、
第6図の段階の後に絶縁月料の層をメジの両側と、2つ
のメジの間にある凹所または溝の上に上にデポジン1−
シて、その層の上に第2ゲートG2をデポジットするだ
りで良い。小型なことは、メジの両側が絶縁層ま1=は
酸化物層を受りることである。これはトランジスタの側
縁部において、導体チャネルが暴仮に対して平坦でも平
(jでもなくメジの内部に延びるためである。2つのY
ESゲーグー、2つのMISゲーグー、またはY E
Sグー1〜とMISゲーグーの間と、いくつかの組合U
が可能である。
ここでは1つのドレーン電極と基板の間にチャネルMを
1つだりイ4する1〜ランジスタの場合に関連して、本
発明の説明が行なわれて来たが、平滑層、熱い電子を含
む加速層などもつと多くの月オ゛31層を右するものや
、これまでに述べたちのJ:り複↑([な材料をイ]1
J′るものなど、もつと複雑なトランジスタにも応用で
きるものであることは自明である。ただし、この1ヘラ
ンジスタの動作周波数は2(IOG LI Zまでのレ
ンジにあることから、これが高速材料に関連することも
明らかである。
1つだりイ4する1〜ランジスタの場合に関連して、本
発明の説明が行なわれて来たが、平滑層、熱い電子を含
む加速層などもつと多くの月オ゛31層を右するものや
、これまでに述べたちのJ:り複↑([な材料をイ]1
J′るものなど、もつと複雑なトランジスタにも応用で
きるものであることは自明である。ただし、この1ヘラ
ンジスタの動作周波数は2(IOG LI Zまでのレ
ンジにあることから、これが高速材料に関連することも
明らかである。
第1図G、L準弾道式7u IiI+I効宋トランジス
クにおりるいろいろなゲート7t2圧に関してのドレー
ン化1[をill数としてのドレーン電流の14竹曲線
を示し、第2図は縦形電界効果トランジスタに、電流源
に接続された電界効果トランジスタが加えられたものの
ブロック図、第3図は本発明による縦形電界効果トラン
ジスタの断面図、第4図は縦形電界効果トランジスタ(
三S管)の略等1ffii回路図、第5図から第8図は
本発明によるザブミクロン縦形電界効果トランジスタの
いろいろな製造段階を示す。 4・・・・・・基板、5・・・・・・能動層、6・・・
・・・接点層、1・・・・・・ソース、8・・・・・・
ドレーン、9,10・・・・・・グー1〜電極、11・
・・・・・絶縁層、12・・・・・・半絶縁ゾーン。 /I河人 )A″−217”7 代理人 力′理十月1 口 義 雄
クにおりるいろいろなゲート7t2圧に関してのドレー
ン化1[をill数としてのドレーン電流の14竹曲線
を示し、第2図は縦形電界効果トランジスタに、電流源
に接続された電界効果トランジスタが加えられたものの
ブロック図、第3図は本発明による縦形電界効果トラン
ジスタの断面図、第4図は縦形電界効果トランジスタ(
三S管)の略等1ffii回路図、第5図から第8図は
本発明によるザブミクロン縦形電界効果トランジスタの
いろいろな製造段階を示す。 4・・・・・・基板、5・・・・・・能動層、6・・・
・・・接点層、1・・・・・・ソース、8・・・・・・
ドレーン、9,10・・・・・・グー1〜電極、11・
・・・・・絶縁層、12・・・・・・半絶縁ゾーン。 /I河人 )A″−217”7 代理人 力′理十月1 口 義 雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) υブミクロン的縦形構造を右する電界効果トラ
ンジスタであって、その基板の第1の面はソース電極金
属化部を支J?+ L/、第2面は能動層と呼ばれる半
導体材riI層を支持しており、前記能動層は接点層と
呼ばれる半導体材料層とドレーン電極金属化部を支持し
ており、前記2つの半導体層にa3い℃ドレーンの下で
メジがエツチングされて、少なくとも部分的に能動層の
中に切り込まれており、能動層の導体チャネルの長さt
;11ミクUン以下ぐあり、メサの相対りる2側面にデ
ポジットされかつ変位するように配置されでいる2つの
ゲート電極金属化部を有してa3す、トランジスタの出
力インピーダンスを増加する第2ゲートの方が第1制御
ゲートJ:リドレーンに近い所にあることを特徴と覆る
電界効果トランジスタ。 ■ メサの片側にデポジットされた第1ゲートの金属化
部がメサ形成により自由になった能動層の上面に延長さ
れており、メジの反対側にデポジットされた第2ゲート
の金属化部は絶縁材料の層の表面に延長されていて、そ
の絶縁材料層自体は能動層の上表面にデポジットされて
おり、前記絶縁層の厚みが2つのゲート間に変位を生み
出していることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の電界効果トランジスタ。 (3) 早板及び接点層がn 形にドープされた半導体
材料から作られており、能動層はn形にドープされた半
導体材料から作られていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の電界効果トランジスタ。 (4)能iI!l1層および接点層と同様に基板の半導
体重1もGaAs、ΔI Ga1−xAs、I nP。 Ga1n’Pなど■〜V類からのもの′CあることをQ
471′1iとり゛る特許請求の範囲第1項に記載の電
界効果]・ランリスタ。 (5) 能動層の半導体@v1が植込みによりメ()の
周りで半絶縁f!1にされていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の電界効果トランジスタ。 (6)絶縁材料層(M[S)または酸化物材FI層(M
OS)が、グー1へ金属化のデポジションに先立って、
予めメジの両側にデポジットされていることを特徴とす
るMOSFET−またはM I S F E T形の本
発明による電界効果トランジスタ。 (1ン ザブミクロン縦形電界効果トランジスタの製造
方法であって、tl 形にドープされた半導体材F1基
板上に厚さ1ミク[ノン以下のn形にドープした能動層
とn 形にドープした接点層をデポジットし、基板の裏
側にソース金属化部をデポジットして接点層上にドレー
ン金属化部をデポジットし、2つの層に部分的に作用プ
゛ることでメリをエツチングする段階と、非等方性法を
用いてメリの第1側面に金属蒸着することによって第1
ゲートをデポジットする段階と、メリの形成により自由
になった能動層の表面子に絶縁材料層をデポジットする
段階と、非等方性法によりメリーの第1側面と相対する
第2側面上に金属蒸@することで第2ゲートをデポジッ
トする段階とから成ることを特徴とツる方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8320840A FR2557368B1 (fr) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Transistor a effet de champ, de structure verticale submicronique, et son procede de realisation |
FR8320840 | 1983-12-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60158674A true JPS60158674A (ja) | 1985-08-20 |
Family
ID=9295600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59272728A Pending JPS60158674A (ja) | 1983-12-27 | 1984-12-24 | サブミクロン的縦形構造を有する電界効果トランジスタとその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4698654A (ja) |
EP (1) | EP0149390B1 (ja) |
JP (1) | JPS60158674A (ja) |
DE (1) | DE3472041D1 (ja) |
FR (1) | FR2557368B1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4855797A (en) * | 1987-07-06 | 1989-08-08 | Siemens Corporate Research And Support, Inc. | Modulation doped high electron mobility transistor with n-i-p-i structure |
US4839310A (en) * | 1988-01-27 | 1989-06-13 | Massachusetts Institute Of Technology | High mobility transistor with opposed-gates |
US5177027A (en) * | 1990-08-17 | 1993-01-05 | Micron Technology, Inc. | Process for fabricating, on the edge of a silicon mesa, a MOSFET which has a spacer-shaped gate and a right-angled channel path |
US6143582A (en) * | 1990-12-31 | 2000-11-07 | Kopin Corporation | High density electronic circuit modules |
KR950034830A (ko) * | 1994-04-29 | 1995-12-28 | 빈센트 비. 인그라시아 | 전계 효과 트랜지스터 및 이 트랜지스터의 제조 방법 |
JPH08204191A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Sony Corp | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
US5675164A (en) * | 1995-06-07 | 1997-10-07 | International Business Machines Corporation | High performance multi-mesa field effect transistor |
JP4650224B2 (ja) * | 2004-11-19 | 2011-03-16 | 日亜化学工業株式会社 | 電界効果トランジスタ |
JP5087818B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-12-05 | 日亜化学工業株式会社 | 電界効果トランジスタ |
US8742490B2 (en) * | 2011-05-02 | 2014-06-03 | Monolithic Power Systems, Inc. | Vertical power transistor die packages and associated methods of manufacturing |
US11562931B2 (en) * | 2021-06-17 | 2023-01-24 | International Business Machines Corporation | 3D stackable bidirectional access device for memory array |
KR20240007269A (ko) * | 2021-10-25 | 2024-01-16 | 창신 메모리 테크놀로지즈 아이엔씨 | 반도체 구조 및 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3851379A (en) * | 1973-05-16 | 1974-12-03 | Westinghouse Electric Corp | Solid state components |
US4160259A (en) * | 1976-12-27 | 1979-07-03 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Semiconductor device |
US4129879A (en) * | 1977-04-21 | 1978-12-12 | General Electric Company | Vertical field effect transistor |
US4262296A (en) * | 1979-07-27 | 1981-04-14 | General Electric Company | Vertical field effect transistor with improved gate and channel structure |
FR2493604A1 (fr) * | 1980-10-31 | 1982-05-07 | Thomson Csf | Transistors a effet de champ a grille ultra courte |
-
1983
- 1983-12-27 FR FR8320840A patent/FR2557368B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-12-18 EP EP19840402636 patent/EP0149390B1/fr not_active Expired
- 1984-12-18 DE DE8484402636T patent/DE3472041D1/de not_active Expired
- 1984-12-24 JP JP59272728A patent/JPS60158674A/ja active Pending
-
1986
- 1986-09-22 US US06/910,302 patent/US4698654A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2557368B1 (fr) | 1986-04-11 |
EP0149390A3 (en) | 1985-09-18 |
EP0149390B1 (fr) | 1988-06-08 |
DE3472041D1 (en) | 1988-07-14 |
US4698654A (en) | 1987-10-06 |
FR2557368A1 (fr) | 1985-06-28 |
EP0149390A2 (fr) | 1985-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4698653A (en) | Semiconductor devices controlled by depletion regions | |
US4115793A (en) | Field effect transistor with reduced series resistance | |
US8338871B2 (en) | Field effect transistor with electric field and space-charge control contact | |
JPS60158674A (ja) | サブミクロン的縦形構造を有する電界効果トランジスタとその製造方法 | |
JPH04279065A (ja) | ショットキー接合型半導体素子 | |
US6297533B1 (en) | LDMOS structure with via grounded source | |
JP2001521677A (ja) | 改善された回路特性を有する制御可能な半導体構造体 | |
Fukuta et al. | Power GaAs MESFET with a high drain-source breakdown voltage | |
US4549193A (en) | Field effect transistor device utilizing critical buried channel connecting source and drain | |
US4551904A (en) | Opposed gate-source transistor | |
US20020017682A1 (en) | Semiconductor device | |
JPS60133762A (ja) | 縦型構造の電界効果トランジスタ | |
US5877047A (en) | Lateral gate, vertical drift region transistor | |
US3378738A (en) | Traveling wave transistor | |
US6239475B1 (en) | Vertical bipolar transistor having a field shield between the metallic interconnecting layer and the insulation oxide | |
Pruniaux et al. | A semi-insulated gate gallium-arsenide field-effect transistor | |
US4951099A (en) | Opposed gate-source transistor | |
US3296508A (en) | Field-effect transistor with reduced capacitance between gate and channel | |
US4962050A (en) | GaAs FET manufacturing process employing channel confining layers | |
KR950007361B1 (ko) | 전계효과트랜지스터 | |
Oakes et al. | A power silicon microwave MOS transistor | |
WO1995034913A1 (en) | Bootstrapped-gate field effect transistors and circuits thereof | |
US6198156B1 (en) | Bipolar power transistors and manufacturing method | |
US4191963A (en) | Built-in notched channel MOS-FET triodes for high frequency application | |
US4829349A (en) | Transistor having voltage-controlled thermionic emission |