JPS6298779A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS6298779A
JPS6298779A JP23743585A JP23743585A JPS6298779A JP S6298779 A JPS6298779 A JP S6298779A JP 23743585 A JP23743585 A JP 23743585A JP 23743585 A JP23743585 A JP 23743585A JP S6298779 A JPS6298779 A JP S6298779A
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JP
Japan
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film
drain
electrode
impurity concentration
source
Prior art date
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Application number
JP23743585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Shimizu
修一 清水
Sakae Matsuzaki
栄 松崎
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6298779A publication Critical patent/JPS6298779A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the characteristics of a GaAs.MES.FET, by constructing an impurity introduction layer such that it has different depths from the surface and different impurity concentrations at different positions. CONSTITUTION:A source region 5 and a drain region 6 consist of N<+> type layers extended below a source electrode 1 and a drain electrode 2, respectively. A channel layer 7 extended below a gate electrode 3 and between the source and drain regions 5 and 6 has the bottom inclined such that the depth (thickness) thereof is progressively decreased from the source electrode 1 toward the drain electrode 2. The impurity concentration of the channel layer 7 is also inclined such that the impurity concentration is progressively decreased from the source electrode 1 toward the drain electrode 2. Accordingly, the parasitic resistance RS and the channel resistance R can be decreased and the mutual conductance gm and the noise factor NF can be increased. Further, the drain dielectric strength VDSX can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置およびその製造方法、特に半導体基
板に形成される拡散層の深さおよび不純物濃度が各部分
(位置)で異なる構造の半導体装置およびその製造方法
に関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a structure in which the depth and impurity concentration of a diffusion layer formed in a semiconductor substrate are different in each portion (position), and its manufacturing method. Regarding the manufacturing method.

〔技術分野〕〔Technical field〕

低雑音、高遮断周波数、高出力等の特長を有するマイク
ロ波トランジスタとして、閃亜鉛鉱型結晶構造の基体を
基にして形成された砒化ガリウム電界効果トランジスタ
(GaΔS−MES−FETと略す。)が広く知られて
いる。また、このGaAs−MES−FETの一つとし
て、ショットキ障壁ゲート形電界効果トランジスタ(S
BG・FETと略す。)が知られている。SBG −F
ETはn導電型の能動領域主面に設けられたオーミック
接触構造のソース・トレイン電極と、その中間に一つあ
るいは二つ設けられたショットキ接合構造のゲート電極
とからなり、シングルゲート構造あるいはデュアルゲー
ト構造を構成している。
A gallium arsenide field effect transistor (abbreviated as GaΔS-MES-FET), which is formed based on a substrate with a zincblende crystal structure, is a microwave transistor with features such as low noise, high cutoff frequency, and high output. widely known. Also, as one of these GaAs-MES-FETs, a Schottky barrier gate field effect transistor (S
It is abbreviated as BG・FET. )It has been known. SBG-F
ET consists of a source/train electrode with an ohmic contact structure provided on the main surface of the n-conductivity type active region, and one or two gate electrodes with a Schottky junction structure provided in between. It constitutes a gate structure.

たとえば、GaAs −MES ・FETの例としては
、工業調査会発行「電子材料J 1975年8月号、昭
和50年8月1日発行、P65〜P69に記載されてい
るようなものが知られている。
For example, as an example of a GaAs-MES FET, there is one described in "Electronic Materials J, August 1975 issue, August 1, 1975, published by Kogyo Research Association, pages 65 to 69. There is.

ところで、GaAs −MES−FETの遮断周波数(
f、 )、雑音指数(NF)等の高周波特性は、次式で
示されるように、相互コンダクタンス(gl)に依存し
、g、が高い程良くなる。
By the way, the cutoff frequency of GaAs-MES-FET (
The high frequency characteristics such as f, ) and noise figure (NF) depend on the mutual conductance (gl), as shown by the following equation, and the higher g is, the better they are.

C9゜ なお、ここで、fは測定周波数、R3は寄生抵抗、Ro
はゲート抵抗、C,、:ゲート・ソース間容量である。
C9゜Here, f is the measurement frequency, R3 is the parasitic resistance, Ro
is the gate resistance, C, is the gate-source capacitance.

また、glは次式で与えられる。Moreover, gl is given by the following formula.

なお、ここで、gmo:真性相互コンダクタンスである
Note that here, gmo: intrinsic mutual conductance.

そこで、相互コンダクタンスを高くするためには、前記
(3)式から寄生抵抗を小さくすれば良いことが分かる
。寄生抵抗を小さくするためには、チャネル層の不純物
濃度を高くすれば良いが、この不純物濃度を高くしすぎ
ると、ドレイン側の耐圧が低くなってしまいその設定が
難しい。
Therefore, in order to increase the mutual conductance, it can be seen from the above equation (3) that the parasitic resistance should be reduced. In order to reduce the parasitic resistance, the impurity concentration in the channel layer may be increased, but if this impurity concentration is made too high, the withstand voltage on the drain side becomes low, making it difficult to set it.

このようなことから、本発明者は、前記のGaAsME
S−FETにあっては、ソース側ではチャネル層の深さ
を深くかつその不純物濃度を高くするとともに、ソース
側ではチャネル層の深さを浅(かつその不純物濃度を薄
くすれば良いことに気が付き本発明を成した。
For this reason, the present inventor has developed the above-mentioned GaAsME
In the case of S-FETs, I realized that it is sufficient to make the channel layer deep and have a high impurity concentration on the source side, and to make the channel layer shallow (and have a low impurity concentration) on the source side. The present invention has been accomplished.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はGaAs −MES −FETの特性の
向上を達成することができる技術を提供することにある
An object of the present invention is to provide a technique that can improve the characteristics of a GaAs-MES-FET.

本発明の他の目的は、シリコンあるいはGaAs系等に
よる電界効果トランジスタの特性向上が達成できる技術
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can improve the characteristics of field effect transistors made of silicon, GaAs, or the like.

本発明の他の目的は拡散層の各部における厚さおよび不
純物濃度がそれぞれ異なる拡散層の製造技術を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a diffusion layer in which each part of the diffusion layer has a different thickness and impurity concentration.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明によれば、GaAs基板の主面にイオ
ンを打ち込み、GaAs −MES −FETのチャネ
ル層を形成する際、GaAs基板の主面に厚さがソース
側からドレイン側に向かって徐々に厚くなる絶縁膜から
なるスルー膜を形成した後、このスルー膜面に向かって
イオンを打ち込み、ソース側ではその深さが厚いととも
に不純物濃度が高く、ドレイン側ではその深さが薄くか
つ不純物深度が薄い傾斜底構造型でかつ傾斜濃度構造型
のチャネル層を形成することによって、ソース電極側に
おける寄生抵抗を小さくするとともに、ドレイン側の耐
圧を高くすることによって相互コンダクタンスを高め、
遮断周波数、雑音指数等の高周波特性の向上を達成する
ものである。
That is, according to the present invention, when ions are implanted into the main surface of a GaAs substrate to form a channel layer of a GaAs-MES-FET, the thickness of the main surface of the GaAs substrate gradually increases from the source side to the drain side. After forming a through film made of a thicker insulating film, ions are implanted toward the surface of this through film, and the source side is thicker and has a higher impurity concentration, while the drain side is thinner and has a higher impurity concentration. By forming a channel layer with a thin sloped bottom structure and a sloped concentration structure, parasitic resistance on the source electrode side is reduced, and mutual conductance is increased by increasing the withstand voltage on the drain side.
This improves high frequency characteristics such as cutoff frequency and noise figure.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例によるQaAs−MES −
FETにおける空乏層の広がり状態を示す模式図、第2
図は同しくC;aAs−MEs−FETチンブの概要を
示す新面図、第3図は同じくチップ製造におけるウェハ
の主面にn十形層を形成した状態の断面図、第4図は同
じくウェハの主面に傾斜断面構造のスルー膜を形成する
だめの補助膜を形成した状態のウェハの断面図、第5図
は同じくスルー膜を形成したウェハの断面図、第6図は
同しく深さおよび不純物濃度がその延在方向に向かうに
従って徐々に変化する傾斜構造拡散層を形成した状態の
ウェハの断面図、第7図は同じくソース電極およびドレ
イン電極を形成した状態のウェハの断面図、第8図は同
じくゲート電極を形成した状態のウェハの断面図、第9
図は同じくボンディングパッドを形成した状態のウェハ
の断面図、第14図は従来のGaAs −MES−FE
Tにおける空乏層の広がり状態を示す模式図である。
FIG. 1 shows a QaAs-MES according to an embodiment of the present invention.
Schematic diagram showing the expansion state of the depletion layer in FET, Part 2
The figure is also a new view showing the outline of C; aAs-MEs-FET chip, Figure 3 is a cross-sectional view of the state in which an n-domain layer is formed on the main surface of a wafer in chip manufacturing, and Figure 4 is the same. A cross-sectional view of a wafer with an auxiliary film formed on the main surface of the wafer to form a through film with an inclined cross-sectional structure, FIG. 5 is a cross-sectional view of a wafer with a through film formed thereon, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of a wafer with a sloped structure diffusion layer formed thereon whose impurity concentration gradually changes in the direction of its extension; FIG. 7 is a cross-sectional view of the wafer with a source electrode and a drain electrode formed; FIG. 8 is a cross-sectional view of the wafer with gate electrodes formed thereon, and FIG.
The figure is also a cross-sectional view of the wafer with bonding pads formed, and Figure 14 is a conventional GaAs-MES-FE.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the spread state of a depletion layer at T.

この実施例ではGaASショットキ障壁ゲート形電界効
果トランジスタ(GaAsMES−FET)の製造技術
に本発明を適用した例を示す。Ga A s M E 
S・FETチップ(以下、単にチップと称す。)は、第
1図および第2図に示すように、ソース電極(S)1と
ドレイン電極(D)2との間に一部のゲート電極(G)
3を設けた、シングル・ゲート構造となっている。
This embodiment shows an example in which the present invention is applied to the manufacturing technology of a GaAs Schottky barrier gate field effect transistor (GaAsMES-FET). Ga As ME
As shown in FIGS. 1 and 2, an S-FET chip (hereinafter simply referred to as a chip) has a part of the gate electrode (S) between a source electrode (S) 1 and a drain electrode (D) 2. G)
It has a single gate structure with 3 gates.

この実施例のチップ4の特徴的なことは、前記ゲート電
極3の下に延在し、かつソース電極1とドレイン電極2
の下にそれぞれ延在するn十形層からなるソース領域5
.ドレイン領域6との間に亘って延在するチャネル層7
が従来の構造と異なることにある。すなわち、このチャ
ネル層7はその深さく厚さ)がソース電極1側からドレ
イン電極2側に向かうに従って徐々に浅くなる傾斜底構
造となるとともに、不純物濃度もソース電極1からドレ
イン電極2に向かうに従って徐々に薄く (低く)なる
傾斜濃度型構造となっている。
A characteristic feature of the chip 4 of this embodiment is that the chip 4 extends below the gate electrode 3, and has a source electrode 1 and a drain electrode 2.
Source regions 5 each consisting of an n-domain layer extending below
.. a channel layer 7 extending between the drain region 6 and the drain region 6;
is different from the conventional structure. In other words, the channel layer 7 has a sloped bottom structure in which the depth (depth and thickness) gradually becomes shallower as it goes from the source electrode 1 side to the drain electrode 2 side, and the impurity concentration also decreases as it goes from the source electrode 1 to the drain electrode 2 side. It has a gradient concentration structure that gradually becomes thinner (lower).

この結果、本発明のGaAs −MES−FETは、第
14図に示されるような従来のQa、As・MES −
FETのように、チャネル層7の厚さく深さ)および不
純物濃度が一定となる構造に比較して、第1図に示され
るように、ソース電極1側にあって、チャネル層7の断
面積が大きくかつ不純物濃度が高いことから、寄生抵抗
R5およびチャネル抵抗Rを小さくできるため、前記第
(1)式および(3)式から分かるように、相互コンダ
クタンスgイおよび雑音指数NFを高くすることができ
る。また、本発明によるチャネルN7にあっては、ソー
ス電極1からドレイン電極2に向かうに従って不純物濃
度が徐々に低くなっていることから、空乏層8の厚さも
充分な厚さが得られるため、ドレイン耐圧■、sXは高
くなる。また、ドレイン電極側の不純物濃度が低いこと
から、ピンチオフ電圧が低くなり、闇値電圧■いが低く
なる。
As a result, the GaAs-MES-FET of the present invention is different from the conventional Qa, As-MES-FET as shown in FIG.
Compared to a structure in which the thickness and depth of the channel layer 7 and the impurity concentration are constant, such as in a FET, as shown in FIG. is large and the impurity concentration is high, so the parasitic resistance R5 and the channel resistance R can be reduced, so as can be seen from equations (1) and (3) above, the mutual conductance g and the noise figure NF can be increased. I can do it. In addition, in the channel N7 according to the present invention, since the impurity concentration gradually decreases from the source electrode 1 to the drain electrode 2, the depletion layer 8 can have a sufficient thickness. Breakdown voltage ■, sX becomes higher. Furthermore, since the impurity concentration on the drain electrode side is low, the pinch-off voltage is low, and the dark value voltage is low.

なお、特に限定はされないが、たとえば、前記チャネル
層7の長さは5μm程度となるとともに、ソース電極1
側での厚さ (深さ)は200μm、ドレイン電極2側
での厚さ (深さ)は500μmとなっている。また、
第1図に示されるように、ソース電極1.ドレイン電極
2.ゲート電極3は絶縁性のパンシベーション膜9で一
部が被われている。また、このバノシヘーション膜9か
ら露出する各電極のボンディングパノド10には外部端
子となる部分との間に亘って延在するワイヤ11の一端
が接続される。
Although not particularly limited, for example, the length of the channel layer 7 is about 5 μm, and the length of the source electrode 1 is about 5 μm.
The thickness (depth) on the drain electrode 2 side is 200 μm, and the thickness (depth) on the drain electrode 2 side is 500 μm. Also,
As shown in FIG. 1, a source electrode 1. Drain electrode 2. A portion of the gate electrode 3 is covered with an insulating pansivation film 9. Further, one end of a wire 11 extending between the bonding panode 10 of each electrode exposed from the burnishing film 9 and a portion to be an external terminal is connected.

つぎに、このようなチップ4の製造方法について説明す
る。チップ4は第3図〜第9図に示される工程を経て製
造され、第2図に示すようなチップ4となる。
Next, a method for manufacturing such a chip 4 will be explained. The chip 4 is manufactured through the steps shown in FIGS. 3 to 9, and becomes the chip 4 as shown in FIG. 2.

最初に第3図に示されるように、半導体基板となる化合
物半導体薄板(ウェハ)12が用意される。このウェハ
12は半絶縁性のGaAs基板13からなっている。ま
た、このGaAs基板13には、既にその主面に部分的
に設けられた絶縁膜14を利用してイオン打ち込みによ
って数μmの厚さにn十形層からなるソース領域5およ
びドレイン領域6が形成されている。
First, as shown in FIG. 3, a compound semiconductor thin plate (wafer) 12 that will become a semiconductor substrate is prepared. This wafer 12 consists of a semi-insulating GaAs substrate 13. Further, on this GaAs substrate 13, a source region 5 and a drain region 6 made of an n-type layer are formed to a thickness of several μm by ion implantation using the insulating film 14 already partially provided on the main surface. It is formed.

つぎに、前記絶縁膜14は除去される。その後、第4図
に示されるように、傾斜構造のスルー膜を形成するため
に、ドレイン領域6側には絶縁膜15が設けられる。こ
の絶縁膜15の一縁は前記ソース領域5に対面するドレ
イン領域6の縁上に略位置している。この絶縁膜14は
、特に限定はされないが、たとえば、1μm程度の厚さ
となっている。
Next, the insulating film 14 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 4, an insulating film 15 is provided on the drain region 6 side in order to form a through film with an inclined structure. One edge of this insulating film 15 is located approximately on the edge of the drain region 6 facing the source region 5. This insulating film 14 has a thickness of, for example, about 1 μm, although it is not particularly limited.

つき゛に、第5図に示されるよう6二前記ウエハ12の
主面全域に絶縁膜等からなるスルー■ジ16が、たとえ
ば、1μm程度の厚さに、CVD法によって設けられる
。この結果、前記絶縁膜15の端の段差部分のスルー膜
16は緩く傾斜した構造(傾斜スルー膜17)となる。
As shown in FIG. 5, a through hole 16 made of an insulating film or the like is formed over the entire main surface of the wafer 12 to a thickness of about 1 μm, for example, by CVD. As a result, the through film 16 at the step portion at the end of the insulating film 15 has a gently sloped structure (slanted through film 17).

つぎに、第6図に示されるように、前記スルー膜16上
に絶縁膜からなるマスク18を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a mask 18 made of an insulating film is formed on the through film 16.

このマスク18はゲートが形成される領域に対応する部
分には設けられず、ソース領域5およびドレイン領域6
を含む他の領域を被っている。このようなウェハ12は
その主面全域にイオンが打ち込まれる。イオンはスルー
膜16とこのスルー膜16を被うマスク18が設けられ
た領域では、カットされるためGaAs基板13主面表
層には打ち込まれないが、スルー膜16のみの領域では
、このスルー膜16の一部が透過して打ち込まれ、n形
層からなるチャネル層7が形成される。この場合、露出
したスルー膜16部分は傾斜スルー膜17であるため、
この傾斜スルー膜17の各部分を透過するイオンの量は
その傾斜スルー膜17の厚さに略逆比例する。−この結
果、GaAs基板13の表層に打ち込まれたチャネル層
7は、ソース電極1側では深く (厚く)かつその不純
物濃度も高いが、ドレイン電極2側では浅く (薄く)
かつその不純物濃度も低く (薄く)なり、チャネル層
7の底は傾斜した構造となる。このような傾斜底構造で
かつ傾斜濃度構造のチャネル層7にあっては、チャネル
抵抗Rは低くなるとともに、ソース電極1側における寄
生抵抗R8は小さくなる。また、ドレイン電極2側では
チャネル層7の厚さが薄くかつその濃度も低いため、ド
レイン耐圧VO58が高くなるとともに、ピンチオフ電
圧が小さくなる。また、トレインコンダクタンスgdの
向上も達成できる。
This mask 18 is not provided in the region corresponding to the region where the gate is formed, but is provided in the source region 5 and drain region 6.
It covers other areas including. Ions are implanted into the entire main surface of such a wafer 12. In the region where the through film 16 and the mask 18 covering the through film 16 are provided, the ions are cut and are not implanted into the surface layer of the main surface of the GaAs substrate 13. However, in the region where only the through film 16 is present, the through film 16 is implanted to form a channel layer 7 made of an n-type layer. In this case, since the exposed through film 16 portion is the inclined through film 17,
The amount of ions passing through each portion of the inclined through film 17 is approximately inversely proportional to the thickness of the inclined through film 17. - As a result, the channel layer 7 implanted into the surface layer of the GaAs substrate 13 is deep (thick) and has a high impurity concentration on the source electrode 1 side, but shallow (thin) on the drain electrode 2 side.
Moreover, the impurity concentration is also lowered (thinner), and the bottom of the channel layer 7 has a sloped structure. In the channel layer 7 having such a sloped bottom structure and a sloped concentration structure, the channel resistance R becomes low, and the parasitic resistance R8 on the source electrode 1 side becomes small. Furthermore, since the channel layer 7 is thinner and has a lower concentration on the drain electrode 2 side, the drain withstand voltage VO58 increases and the pinch-off voltage decreases. Further, it is also possible to improve the train conductance gd.

つぎに、前記絶縁膜15.スルー膜16.マスク18は
除去される。その後、第7図に示されるように、ウェハ
12の主面は、常用のホトリソグラフィによって、ソー
ス電極1およびドレイン電極2の形成領域を除いてSi
O□膜のような絶縁膜19が設けられるとともに、蒸着
、リフトオフ法によってソース電極1およびドレイン電
極2の形成領域にそれぞれ厚さ1μm程度のAu−Ge
/ N i / A uからなるソース電極1およびド
レイン電極2が形成される。
Next, the insulating film 15. Through membrane 16. Mask 18 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 7, the main surface of the wafer 12 is made of Si, except for the regions where the source electrode 1 and the drain electrode 2 are to be formed, by conventional photolithography.
An insulating film 19 such as an O□ film is provided, and an Au-Ge film with a thickness of about 1 μm is deposited on the formation regions of the source electrode 1 and drain electrode 2, respectively, by vapor deposition and lift-off methods.
A source electrode 1 and a drain electrode 2 made of /N i /A u are formed.

つぎに、第8図に示されるように、再びウェハ12の主
面には常用のホトリソグラフィによって、ゲート電極3
を形成する領域を除く領域に絶縁膜20が形成されるさ
れるとともに、この絶縁膜20およびこの絶縁膜20上
に残留するホトレジスト膜(図示せず。)をマスクとし
てn影領域からなるチャネル層7が所望深さだけエツチ
ングされ、溝(リセス)21が形成される。また、前記
ホトレジスト膜上には、特に限定はされないが、たとえ
ば、アルミニウムが蒸着されるとともに、前記ホトレジ
スト膜の除去によってゲート電極3が形成される (リ
フトオフ法)。
Next, as shown in FIG. 8, gate electrodes 3 are formed again on the main surface of the wafer 12 by conventional photolithography.
An insulating film 20 is formed in the region excluding the region where the insulating film 20 is formed, and a channel layer consisting of an n shadow region is formed using the insulating film 20 and the photoresist film (not shown) remaining on the insulating film 20 as a mask. 7 is etched to a desired depth to form a groove (recess) 21. Further, on the photoresist film, for example, although not particularly limited, aluminum is vapor deposited, and the gate electrode 3 is formed by removing the photoresist film (lift-off method).

つぎに、前記絶縁膜19.20が除去された後、第9図
に示されるように、ウェハ12の主面全域はナイトライ
ド月A (S i N)のようなパノンヘーション膜9
で被われるとともに、常用のホトリソグラフィによって
ホンディングバッドを形成する部分のパソンヘーション
膜9が除去され、各電極のホンディングバッド10が形
成される。また、うエバ12は格子状に分断され(第9
図における二点鎖線の分断線22で分断される。)、第
2図に示されるようなチップ4が製造される。
Next, after the insulating films 19 and 20 are removed, as shown in FIG.
At the same time, the portions of the insulation film 9 where the bonding pads are to be formed are removed by common photolithography, and the bonding pads 10 of each electrode are formed. Further, the evaporator 12 is divided into a lattice shape (9th
It is divided at a dividing line 22, which is a chain double-dashed line in the figure. ), a chip 4 as shown in FIG. 2 is manufactured.

このようなチップ4は支持板に固定されるとともに、各
ホンディングバッド6と外部端子となるリード等の内端
とがワイヤ11によって接続され、さらにレジンパッケ
ージ又はセラミックパッケージに封止されて電界効果ト
ランジスタ単体として使用される。
Such a chip 4 is fixed to a support plate, and each of the bonding pads 6 and the inner end of a lead or the like serving as an external terminal is connected by a wire 11, and is further sealed in a resin package or a ceramic package to produce an electric field effect. Used as a single transistor.

〔効果〕〔effect〕

(1)本発明のGaAsMESFETにあっては、チャ
ネル層はその底がソース電極からドレイン電極に向かっ
て徐々に高くなる傾斜底構造型となっているとともに、
不純物濃度もソース電極側では高くドレイン電極側では
低くなっていることから、チャネル抵抗およびソース電
極側の寄生抵抗がいずれも小さくなるため、相互コンダ
クタンスが高くなるという効果が得られる。
(1) In the GaAs MESFET of the present invention, the channel layer has a sloped bottom structure in which the bottom gradually rises from the source electrode to the drain electrode, and
Since the impurity concentration is also high on the source electrode side and low on the drain electrode side, both the channel resistance and the parasitic resistance on the source electrode side are reduced, resulting in the effect of increasing mutual conductance.

(2)上記(1)から、本発明のGaAs −MES 
−FETは、ドレイン電極側のチャネル層はその厚さが
薄くかつ不純物濃度も低いため、ピンチオフ電圧が低く
なるとともに、ドレイン耐圧およびドレインコンダクタ
ンスの特性が向上するという効果が得られる。
(2) From the above (1), the GaAs-MES of the present invention
-FET has a thin channel layer on the drain electrode side and a low impurity concentration, so that the pinch-off voltage is lowered and the characteristics of drain breakdown voltage and drain conductance are improved.

(3)上記(2)から、本発明のGaAs−MES−F
ETはピンチオフ電圧が小さくなることから、闇値電圧
VIHが小さくなるという効果が得られる。
(3) From (2) above, the GaAs-MES-F of the present invention
Since the pinch-off voltage is reduced in ET, the effect that the dark value voltage VIH is reduced can be obtained.

(4)上記(1)〜(3)により、本発明のGaAs−
MES−FETは、相互コンダクタンス、ドレイン耐圧
、ドレインコンダクタンスの向上により、遮断周波数、
雑音指数、電力利得等の高周波特性が向上するという相
乗効果が得られる。
(4) According to (1) to (3) above, the GaAs-
MES-FET has improved cut-off frequency,
A synergistic effect of improving high frequency characteristics such as noise figure and power gain can be obtained.

以上本発明者によってなさ・れた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない、たとえば、前記傾斜ス
ルー膜を形成する材質はホトレジスト、ポリイミド樹脂
等であってもよい。また、傾斜スルー膜を形成する方法
としては、一部に絶縁膜を有するウェハの主面にスピン
ナーによって被膜を形成することによっても、前記絶縁
膜との段差部分に傾斜スルー膜を形成することができる
。この場合、スピンナーの回転数および塗布するホトレ
ジスト等の液体の粘度を所望の程度に設定して所望の傾
斜を有する傾斜スルー膜をする必要がある。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the above Examples, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, for example, the material forming the inclined through film may be photoresist, polyimide resin, or the like. In addition, as a method for forming the inclined through film, it is also possible to form a film on the main surface of a wafer having an insulating film on a part thereof using a spinner, or to form the inclined through film on the step part with the insulating film. can. In this case, it is necessary to set the rotational speed of the spinner and the viscosity of the liquid such as photoresist to a desired level to form a tilted through film having a desired slope.

また、絶縁膜傾斜スルー膜を形成する他の方法としては
、たとえば、第10図に示されるように、GaAs基板
13の主面に絶縁膜23を被着させた後、この絶縁膜2
3上に部分的にホトレジスト膜24を形成し、その後、
第13図に示されるように、前記CaAs基板13の主
面に対して斜めの方向からドライエツチングを行って、
厚さがことなる傾斜スルー膜を形成する方法であっても
、前記実施例同様な効果が得られる。
Further, as another method for forming an insulating film inclined through film, for example, as shown in FIG.
A photoresist film 24 is partially formed on 3, and then
As shown in FIG. 13, dry etching is performed from an oblique direction to the main surface of the CaAs substrate 13,
Even with a method of forming inclined through films having different thicknesses, the same effects as in the above embodiment can be obtained.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるQaAsショットキ
障壁ゲート形電界効果トランジスタの製造技術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、たとえば、第12図に示されるように、シリコン
基板25を用いかつゲー)絶縁膜23上にゲート電極3
を有するMOS−FETあるいは第13図に示されるよ
うに、GaAs基板13を用いかつp形のゲーNJt域
27を設けてpn接合28を有する接合型FET (J
−FET)にも同様に適用して前記実施例同様な効果が
得られる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the manufacturing technology of QaAs Schottky barrier gate type field effect transistors, which is the field of application that formed the background of the invention, but the invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 12, a silicon substrate 25 is used and a gate electrode 3 is placed on a gate insulating film 23.
As shown in FIG. 13, a junction FET (J
-FET) can be similarly applied to obtain the same effect as the above embodiment.

本発明は少なくとも半導体装置の製造技術には適用でき
る。
The present invention is applicable to at least semiconductor device manufacturing technology.

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

第1図は本発明の一実施例によるGaAs −MES−
FETにおける空乏層の広がり状態を示す模式図、 第2図は同じ<GaAs −MES−FETチップの概
要を示す断面図、 第3図は同じくチップ製造におけるウェハの主面にn十
形層を形成した状態の断面図、第4図は同じくウェハの
主面に傾斜断面構造のスルー膜を形成するための補助膜
を形成した状態のウェハの断面図、 第5図は同じくスルー膜を形成したウェハの断面図、 第6図は同じく深さおよび不純物濃度がその延在方向に
向かうに従って徐々に変化する傾斜構造拡散層を形成し
た状態のウェハの断面図、第7図は同しくソース電極お
よびドルイン電極を形成した状態のウェハの断面図、 第8図は同じくゲート電極を形成した状態のウェハの断
面図、 第9図は同しくボンディングパッドを形成した状態のウ
ェハの断面図、 第10図は本発明の他の実施例によるスルー膜形成にお
ける膜形成状態を示すウェハの断面図、第11図は同じ
くスルー膜形成状態を示す断面図、 第12閣は本発明の他の実施例によるMOS・FETの
要部を示す断面図、 第13図は本発明の他の実施例によるJIFETの要部
を示す断面図、 第14図は従来のGaAs −MES −FETにおけ
る空乏層の広がり状態を示す模式図である。 1・・・ソース’Jffi(S) 、2−−−ドレイン
電極(D)、3・・・ゲート電極、4・・・素子(チッ
プ)、5・・・ソース領域、6・・・ドレイン領域、7
・・・チャネル層、8・・・空乏層、9・・・パッシベ
ーション膜、10・・・ボンディングバyド、12・・
・化合物半導体薄板(ウェハ)、13・・・GaAs基
板、14.15−・・絶縁膜、16・・・スルー膜、1
7・・・傾斜スルー膜、18・・・マスク、19.20
・・・絶縁、21・・・溝(リセス)、22・・・分断
線、23・・・絶縁膜、24・・・ホトレジスト膜、2
5・ ・ ・シリコン基十反、26・ ・ ・ゲート絶
縁膜、27・・・ゲーI・領域、28・・・pn接合。
FIG. 1 shows a GaAs-MES- according to an embodiment of the present invention.
A schematic diagram showing the expansion state of the depletion layer in a FET, Figure 2 is a cross-sectional view showing the outline of the same <GaAs-MES-FET chip, and Figure 3 is a diagram showing the formation of an n-domain layer on the main surface of a wafer during chip manufacturing. Figure 4 is a cross-sectional view of the wafer with an auxiliary film formed on the main surface of the wafer to form a through film with an inclined cross-sectional structure, and Figure 5 is a cross-sectional view of the wafer with a through film formed on the main surface of the wafer. FIG. 6 is a cross-sectional view of a wafer in which a sloped diffusion layer whose depth and impurity concentration gradually change in the direction of its extension is formed, and FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the wafer with gate electrodes formed. FIG. 9 is a cross-sectional view of the wafer with bonding pads formed. FIG. 10 is a cross-sectional view of the wafer with electrodes formed. A sectional view of a wafer showing a film forming state in through film formation according to another embodiment of the present invention, FIG. 13 is a cross-sectional view showing the main parts of a JIFET according to another embodiment of the present invention; FIG. 14 is a schematic diagram showing the spread state of the depletion layer in a conventional GaAs-MES-FET. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Source 'Jffi (S), 2---Drain electrode (D), 3... Gate electrode, 4... Element (chip), 5... Source region, 6... Drain region ,7
... Channel layer, 8... Depletion layer, 9... Passivation film, 10... Bonding by, 12...
・Compound semiconductor thin plate (wafer), 13...GaAs substrate, 14.15-...insulating film, 16...through film, 1
7... Slanted through film, 18... Mask, 19.20
... Insulation, 21 ... Groove (recess), 22 ... Parting line, 23 ... Insulating film, 24 ... Photoresist film, 2
5. . . . silicon base, 26. . . gate insulating film, 27 . . . gate I region, 28 . . . pn junction.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板に不純物導入層が設けられてチャネルが構成さ
れてなる半導体装置であって、前記不純物導入層は各位
置でそれぞれ表面からの深さおよびその不純物濃度が異
なることを特徴とする半導体装置。 2、電界効果トランジスタにおけるチャネル層はソース
からドレインに向かうにしたがってその表面からの深さ
および不純物濃度が徐々に浅くかつ薄くなっていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、基板に不純物導入層を形成することによってチャネ
ルが構成されてなる半導体装置を製造する方法であって
、前記基板主面に厚さが各部分で相互に異なるスルー膜
を形成する工程と、前記スルー膜面にイオンを打ち込む
ことによって基板主面にイオンを打ち込み深さおよび不
純物濃度が各部分で異なる不純物導入層を形成する工程
と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor device in which a channel is formed by providing an impurity-introduced layer on a substrate, wherein the impurity-introduced layer has a different depth from the surface and its impurity concentration at each position. A semiconductor device characterized by: 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel layer in the field effect transistor has a depth from the surface and an impurity concentration that gradually become shallower and thinner as it goes from the source to the drain. . 3. A method for manufacturing a semiconductor device in which a channel is formed by forming an impurity-introduced layer on a substrate, the step of forming a through film having a thickness different in each part on the main surface of the substrate; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of implanting ions into the main surface of the substrate by implanting ions into the through film surface to form an impurity-introduced layer having a different depth and impurity concentration in each part.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63187665A (en) * 1987-01-29 1988-08-03 Nec Corp Gallium arsenide transistor
JP2015125998A (en) * 2013-12-25 2015-07-06 キヤノン株式会社 Imaging device, imaging system, and method of manufacturing imaging device

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