JPH01107576A - 電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタとその製造方法

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JPH01107576A
JPH01107576A JP26368787A JP26368787A JPH01107576A JP H01107576 A JPH01107576 A JP H01107576A JP 26368787 A JP26368787 A JP 26368787A JP 26368787 A JP26368787 A JP 26368787A JP H01107576 A JPH01107576 A JP H01107576A
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JP
Japan
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layer
type
semiconductor
gate
field effect
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JP26368787A
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Hiroshi Ishimura
石村 浩
Mitsugi Higashiura
東浦 貢
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は電界効果トランジスタとその製造方法にかか
り、特に化合物半導体を用い高周波動作に適する構造と
その製造方法に関する。
(従来の技術) 化合物半導体9例えばGaAsを用いたショットキ・バ
リアゲート型電界効果トランジスタは、GaAsが備え
る高い電子移動度を活かし高周波用トランジスタとして
実用化が進んでいる。また、近年はへテロ接合界面を利
用した電界効果トランジスタが、これが有する一層大き
い高速性から注目されている。これらいずれのトランジ
スタの場合もその構造は基本的には第4図に示されるよ
うに、高比抵抗GaAs基板101上にイオン注入等の
手段によりn型GaAs動作層102を、また、このn
型GaAs動作層上にオーミック接触となるソース電極
1035とドレイン電極103Dを夫々設け、ショット
キゲート金属電極103Gをn型GaAs動作層102
に設けられている前記ソース電極103Sとドレイン電
極103Dで挾まれた部位の上面に設けている。
叙上の構造では、フォトエツチング等の技術的限界のた
めに、ソース・ゲート間の間隔をある程度大きくとる必
要があり、このためn型GaAs動作層102による直
列抵抗の低減が戴しく、ゲート長のサブミクロン化を図
っても性能は期待する程向上しない、さらに、前記のト
ランジスタにゲート構造として用いられているショット
キ接合は、その特性が半導体層の表面状態や、ショット
キゲート金属電極103Gの形成方法に微妙に左右され
る。
このショットキ接合の不安定性は、そのままトランジス
タの特性不安定に反映する。また、ショットキ接合は接
合の障壁高さが小さく逆方向のリーク電流の低減も難し
いため、電力用トランジスタ等に応用する場合には自ず
と特性向上には限界があった。
前記ショットキ接合に起因する欠点を改善する方法とし
て、ゲート構造にpn接合を用いることが考えられる。
これは、例えば第5図に示すように。
高比抵抗GaAg基板101の一方の主面側に設けられ
たn型Gan5動作層102に拡散、またはイオン注入
法によって形成されたp型領域104が、ソース電極1
03Sとドレイン電極1030とに挟まれた部位にあり
、その上にゲート電極103Gが形成されているという
構造である。
(発明が解決しようとする問題点〕 斜上の如く、第4図に示したシ迩ットキ構造の電界効果
トランジスタにおける前記問題点を改良するために提唱
された。第5図に示す従来の接合型電界効果トランジス
タにおいても次にあげる問題点がある。
すなわち、ゲートにpn接合を用いた場合には。
ショットキ接合ゲートに比べ接合障壁も高くできる上に
金属−半導体界面に起因する不安定性も半導体同士の接
合ということで大幅に改善され、逆方向耐圧も向上する
が、前に述べたソース・ゲート間のチャネル直列抵抗の
低減に関する問題は何ら改善されるものでない、さらに
、通常の方法で形成された接合型電界効果トランジスタ
の場合には、p型ゲート領域として形成されたp型層1
04の長さ(L)に対しゲート金属電極103Gの長さ
(1)が小さくなり、ゲート金属電極103Gからはみ
出した部分のP型半導体層部104aに起因してゲート
の側壁寄生容量が大きくなってトランジスタの特性劣化
は避けられず、したーがってトランジスタの特性をより
一層向上させることは困難であった。
この発明は、叙上の従来のショットキバリアゲート型電
界効果トランジスタおよびpn接合型電界効果トランジ
スタに係る問題点を除去すべくなされた、高周波特性に
優れた接合型電界効果トランジスタの構造とその製造方
法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) この発明にかかる電界効果トランジスタは、半導体基板
の一方の主面側に形成されたn型で第1の半導体からな
る動作層と、この動作層に形成されたリセス部と、この
リセス部内に形成された前記第1の半導体とエツチング
特性が異なる第2の半導体からなるp型層と、このp型
層上に形成された金属層からなるpn接合ゲートを備え
た特徴を有し、また、その製造方法は、この高比抵抗の
半導体基板の一方の主面側に少くとも表面がn型である
第1の半導体からなる能動層を形成する工程と、前記能
動層の表面にリセス部を形成する工程と、前記リセス部
内の能動層の表面に前記第1の半導体とエツチング特性
が異なる第2の半導体からなるp型層を積層形成する工
程と、前記p型層上に金属層を形成する工程と、前記金
属層を所望の形状にパターニングしこれをマスクにして
前記p型層を選択的に除去する工程を備え、pn接合ゲ
ートを前記リセス部内に形成するようにしたことを特徴
とする。
(作 用) この発明はリセス部内にゲート電極を設けるため、チャ
ネルの直列抵抗の低減が図れる上に、ゲ−トとしてpn
接合を用いることによりショットキ接合ゲートに比べて
ゲートの安定性およびゲート耐圧を向上させることがで
きる。また、このpn接合ゲートはゲート電極をマスク
としてエツチングにより形成されるので、pn接合の領
域と、ゲート電極の領域は概略型なり、側壁容量等によ
る特性劣化も大きく低減できる。
(実施例) 以下、この発明における第1の発明の一実施例につき図
面を参照して説明する。
第1図は第1の発明の一実施例に係るInP接合型電界
効果トランジスタ(以下、JFETと略称)の断面図を
示す、第1図において、 1Gは半絶縁性InP基板で
、その一方の主面側にクロライドVPE!(Vapor
 Phase Epitaxial)法によりバッファ
層11゜n型動作層12が連続気相成長形成されている
。なお、このn型動作層12は少くともその表面がn型
に形成されていればよい。
次に、前記n型動作層12上にはAuGe合金層で離間
して形成されたソース電極13S、ドレイン電極130
と、これら画電極に挟まれたn型動作層12の表面の一
部にリセス部14が設けられ、このリセス部14にゲー
ト電極、13Gが形成されている。このゲート電極13
Gは、n型動作M12上にこれとρ1接合を形成すべく
分子線エピタキシャル法CMBE :Mo1ecula
r Beats Epftaxfal)で形成されたp
型GaAs半導体層15aを下層としこれに積層形成さ
れたTi金属層15bの上層からなっている。
なお、斜上の各電極層は斜上の実施例に限定されること
なく、n型動作層およびp型半導体層15aの夫々にオ
ーム性接触を形成する金属、さらにはこれらの金属を最
下層とした積層(2層以上の)構造であってもよい。
次に、第2の発明にかかるJFETの製造方法の一実施
例につき、工程順に示す断面図の第2図a〜Cによって
説明する。
先ず第2図aに示すように、半絶縁性InP基板10上
にドナー密度10”all−”以下のバッファ層11を
約1μ■、ドナー密度が1.5 X 10170m−3
のn型動作層12を0.45μmクロライドVPE法に
よって連続気相成長し、続いて通常のフォトエツチング
工程により前記動作層12に深さ約0.2μmのリセス
部14を形成する。
次に、第2図すに示すように、この基板上全面にMBE
法によりアクセプター密度2 X 10” CI+−”
の高濃度p型GaAs層15aを厚さ800人成長させ
る。
続いてリフトオフ法によりゲート長1μmのAu/Pt
/Tiの積層構造からなる金属電極15bを形成し、こ
れをマスクにしてCHF、ガスを用いた反応性イオンエ
ツチング(RIE : Reactive Ion E
tching)法によりGaAsとInPのエツチング
レートの違いを利用ひゲート電極部以外のp型層のみ除
去して第2図Cに示すような構造を得る。この後、さら
にAuGe−Ni積層構造を蒸着、リフトオフによって
形成し、合金化処理を施して、ソース電極13S、ドレ
イン電極130を形成し、第1図に示すJFETを得る
斜上の方法で得られたディプレッシゴン型電界効果トラ
ンジスタは相互コンダクタンスが200m5/mm以上
の高性能を示し、高周波特性も良好であった。
なお、斜上の実施例の製造方法においては動作層12を
クロライドVPE法で形成したが、これは他の方法1例
えばSiをイオン注入して形成してもよい、また、p型
GaAs層15aの形成はMBIIE法によらず有機金
属気相成長法(MOCVD : Metal Orga
nicChemicalVapor Depositi
on法)で施してもよい。
さらに、ゲート電極におけるTi金属層15b部をマス
クにして下層のp fJGaAsJg15aをエツチン
グする工程は、さらに下層のn型層12と除去されるP
型層15aとの選択エツチングを利用することが肝要で
あり、従って、  RIE法に限られることなく、ウェ
ットエツチングによっても目的は達せられる。
前記実施例においてはゲート電極13Gにおける下層の
p型GaAs層15aの過度のサイドエツチングを避け
るためにRIE法を用いた。
また、斜上の実施例においては、n型動作層12として
InP半導体、p型層15aとしてGaAs半導体の場
合について説明したが、n型動作層12として例えば移
動度が高いIn、 、、、Ga、 、4.As層を用い
、p型層15aとしてInP半導体層、または、場合に
よってはGaAs半導体層を用いてもよいことは斜上の
説明から明らかである。
次にこの発明は第3図によって説明するヘテロ接合界面
を有する構造に対しても応用できる。すなわち、第3図
のJFETに於て、20は半絶縁性GaAs基板、21
は不純物がドープされていないGaAs層。
22はn型AlGaA11層、23はこのAlGaAs
層22に形成されたリセス部、24bはp型GaAs層
、24aはこのp型GaAs層24bの上面に形成され
たゲート電極金属部。
24Sはソース電極、24Dはドレイン電極である。こ
°のJFETは前記ゲート電極金属部24aとその下層
のp型GaAs層24bからなるpn接合ゲート24G
によって二次元電子層25を制御してトランジスタ動作
を行なわせるもので、低雑音素子として非常に優れた特
性を示すものである。
このJFETの製造方法は先の実施例の製造方法とは、
半絶縁性GaAs基板20上にn型AlGaAs層22
を最上層とするヘテロ接合を有する結晶を、MBH法或
は、MOCVD法にて成長させる工程(第2図aに相当
)が異なるのみで、第2図す以後に説明されている工程
に本質的な変化はなく2先の実施例に於けるn型InP
層12とP型GaAs層15aとの関係をn型AlGa
As層22とp型GaAs層24bとの関係に置き替え
て工程を進めれば良い。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明によれば、リセス構造内にゲ
ート電極用金属をマスクに下層のP型層をエツチングし
てpn接合ゲートを形成することによりチャネル直列抵
抗を低減でき、ゲート耐圧が良好で安定したJFETを
提供できる。加えて上述のゲート形成工程から明らかな
ように、pn接合の領域とゲート電極はマスク合せの工
程を必要とせず、自動的に積層構造として形成されるた
めゲート耐圧のばらつきが小さくなり、  FET特性
の均一性、ひいては再現性も向上し生産性向上にも効果
が顕著である。さらにpn型接合領域と金属電極とのず
れが非常に少なく抑えられるためにゲート側壁容量が低
減され、素子特性を更に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のpn接合ゲート型電界効
果トランジスタの断面図、第2図aないしCはこの発明
の一実施例のpn接合ゲート型電界効果トランジスタの
製造方法を工程順に示すいずれも断面図、第3図は別の
実施例のへテロ接合を用いたpn接合型電界効果トラン
ジスタの断面図、第4図は従来のショットキバリアゲー
ト型電界効果トランジスタの断面図、第5図は従来のp
n接合型電界効果トランジスタの断面図である。 1o−−−−−−一−−−半絶縁性InP基板11−−
−−−−−−−−バッファ層 12、22−−−一−−n型動作層 13S、 24S−−−−ソース電極 130、24D−−−−ドレイン電極 13G、 24G−−−−ゲート電極 14、23−−−−−−リセス部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一方の主面側に形成されたn型で第
    1の半導体からなる動作層と、この動作層に形成された
    リセス部と、このリセス部内に形成され前記第1の半導
    体とエッチング特性が異なる第2の半導体からなるp型
    層と、このp型層上に形成された金属層からなるpn接
    合ゲートを備えた電界効果トランジスタ。
  2. (2)高比抵抗の半導体基板の一方の主面側に少くとも
    表面がn型である第1の半導体からなる動作層を形成す
    る工程と、前記動作層の表面にリセス部を形成する工程
    と、前記リセス部内の動作層の表面に前記第1の半導体
    とエッチング特性が異なる第2の半導体からなるp型層
    を積層形成する工程と、前記p型層上に金属層を形成す
    る工程と、前記金属層を所望の形状にパターニングしこ
    れをマスクにして前記p型層を選択的に除去する工程を
    備え、pn接合ゲートを前記リセス部内に形成したこと
    を特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
JP26368787A 1987-10-21 1987-10-21 電界効果トランジスタとその製造方法 Pending JPH01107576A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135641A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Panasonic Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135641A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Panasonic Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

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