JPH023251A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

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JPH023251A
JPH023251A JP15014288A JP15014288A JPH023251A JP H023251 A JPH023251 A JP H023251A JP 15014288 A JP15014288 A JP 15014288A JP 15014288 A JP15014288 A JP 15014288A JP H023251 A JPH023251 A JP H023251A
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JP
Japan
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layer
drain
source
gate
undoped
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Pending
Application number
JP15014288A
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English (en)
Inventor
Koichi Maezawa
宏一 前澤
Takashi Mizutani
孝 水谷
Makoto Hirano
真 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Junction Field-Effect Transistors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速で集積回路に適した電界効果型トランジス
タに関し、特に化合物半導体を利用し友金属/絶縁体/
半導体構造の電界効果型トランジスタに関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来よムアンドープのALxGal−xAa(0<x<
=1)をゲート絶縁膜として用いたGaAs金属/絶縁
体/半導体電界効果型トランジスタ(MISFET)が
知られている。ここでは、ゲート層にGeを用いたトラ
ンジスタを例えば参考文献1 (K、Arai  et
 al、、  IEEE ElectronDevic
e Latt、 EDL−7(1986) 158−)
 Kしたがって第4図を参照して説明する。
第4図はこの公知文献1に開示されたFETの概略構造
を示す断面図であり、半絶縁性GaAB基板21上に1
アンド一プGaAgチャネル層22、アンドープALG
aAaバリア1i23. アンドープGaAsキャップ
層24が順次成長された積層体を形成して、この積層体
上に堆積されかつストライプ状に加工されたn”−Ge
/WS l工をゲート25/ゲート電極26とし、その
両側にチャネル層22に達する深さまで形成された高濃
度のn形(n+)のソース、ドレイン領域27及び28
とソース。
ドレイン電極29及び30を持ち、ゲート′五極2BK
印加する電圧によりチャネル層22のバリア層23との
界面付近に2次元電子ガスを誘起する構造のFETであ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このような従来のFETでは、ソース。
ドレイン2T及び28のn+領領域少なくとも1000
A程度の深さを持っているため、ゲート長を短かくした
場合、短チヤネル効果により、シきい値電圧の負側への
シフトや相互コンダクタンスの低下といったFET特性
の劣化が生じる。また、とのn+領領域イオン注入と活
性化アニールによって作られているが、短チヤネル効果
を防ぐためにイオンの注入エネルギーを下げ、n+領領
域浅くすると十分な活性化が得られず、ソース抵抗の増
大を招いてしまうという問題点があった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、従来のFETにおいて問題と慶っていた短チヤネル効
果を抑止した構造の電界効果型ト・ランジスタを提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明の電界効果型トラン
ジスタは、アンドープあるいはp型にドープされたAL
xGa 1−X As (0≦x≦1)より成るバッフ
ァ層上に不純物濃度の十分低い工nyGlエーyAs(
0<y≦1)より成るチャネル層が形成された積層体上
に、不純物濃度が十分低いQGal−ZAs(0<z≦
1〕 より成るゲートバリア層と、十分高濃度に不純物
をドープされた半導体、あるいは金属あるいは十分高濃
度に不純物をドープされた半導体と金属の2層構造より
成るゲート層が順次形成され、それらの両側の積層体に
n型の領域を持ち、その上に高濃度のn型の半導体より
成るソース、ドレインのn+領領域持ち、該n+領領土
上ソース、ドレイン電極を設けたものである。
〔作 用〕
したがって、本発明の電界効果型トランジスタによれば
、チャネル層K I nyGal−y As (0< 
7≦1)を用い、ソース、ドレイン部のバリア層を取り
除いた後にその上部に高濃度のn型の半導体より成るソ
ース、ドレインのn+領領域設けることにより、短チヤ
ネル効果の抑制と共にソース。
ドレインの寄生抵抗の低減を図ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
第1図は本発明による電界効果型トランジスタの一実施
例を示す構造断面図であり、第2図はその作成工程の工
程断面図である。第2図において、まず、半絶縁性のG
 a A B基板1上K、同図(a) K示すように、
アンドープGaAsバッファ層2゜アンドープIn。、
20 a (1,g A 3チャネル層3.アンドープ
AtO,45Gao、ss kF4バリア層4及びn−
Geゲート層5を屓次MBE法により成長させたのち、
その上に、耐熱金属2例えばWゲート電極層6をスパッ
タ法により2000Aの厚さに堆積する。
このとき1、各層の膜厚は、側光はバッファ層2を60
00A、チャネル層3を15OA、バリア層4を15O
A、ゲート層5を100OAとした。
次に、レジストをマスクとしてCF4を用いた反応性化
学エツチングにより、同図ら)に示すように、Wゲート
電極層6.n”−Geゲート層5及びアンドープAtO
,45GaO,55As297層4 を同時にストライ
プ状に加工し、これをゲートとする。
この時、チャネル層3のInyGap−yAs (0<
 7≦1)は、第3図に示すように、はとんどエツチン
グされないため、エツチングは自動的にチャネル層3の
上面でストップする。したがって、チャネル層3にIH
GaAJを用いると、厳密なエラテン、グ厚み制御を行
なう必要がないため、プロセスが簡単になり、歩留υが
向上する。これに対し、チャネル層としてGaAsを用
いた場合は、エツチングがチャネル層上面で停止するこ
となく進行するため、厳密なエツチング制御が必要なば
がシか、エツチングの過不足による素子特性の劣化をも
たらしていた。
次いで、このようにして形成されたゲートをマスフとし
てSlのイオン注入を行なったのち、活性化アニールを
行ない、同図(C)に示すように、ソース、ドレインの
n+領領域棟りn+のソース及びドレイン領域7.8を
形成する。この時、従来技術と異なシ、後で述べるよう
に、上部にソース、ドレインのn+層を設けるため、こ
の部分はあまり低抵抗にする必要はない。したがって、
Slの注入エネルギーを小さくして(例えば、10Ke
V。
1×1013譚−2)、ソース及びドレイン領域7,8
どしてのn+領領域浅く形成でき、短チヤネル効果を抑
止することができる。
次シて、前記ゲートを含む基板表面に5lo2あるいは
SiNxなどの絶縁膜を堆積し、エツチング加工により
ゲートの両側側面に、同図(d)に示すように、上記絶
縁膜から成るサイドフォール9を形成する。これは、後
述するソース、ドレインのn+層とゲートの短絡を避け
るためでちる。この後、CVD法あるいはMBE法を用
いて、高濃度のn型の半導体から成るソース、ドレイン
の11 層として例えばn−ceコンタクト層10をソ
ース及びドレイン領域7,8上にエピタキシャル成長す
る(同図(d))。この時、CVD法の場合は、例えば
参考文献2 (Y、 Yamane 、 et  al
 、 、FExtendedAbstracts of
 the 18th (1986Internatio
nal) Conference on 5olid 
5tateDevices and Material
s+ Tok)’o、 1986゜p719.)K詳述
されているように、選択成長によりソース及びドレイン
領域7.8上にのみGeを成長させることができる。ま
た、MBE法を用いる場合は、不要な部分をエツチング
で除去すればよい。最後に、ソース、ドレインのオーミ
ック電極つまりソース及びドレイン電ff1l 1 、
12をT i / A uのリフトオフによって形成す
ることにより、第1図に示す構造のFgTを完成する。
かかる実施例構造のFETによると、チャネル層3にI
ny、Ga1−yAs (0<’!≦1)を用い、ソー
ス、ドレイン部のバリア層を取シ除いた後にその上部に
n−Geコンタクト層10を設けることにより、次のよ
うな作用効果を有する。すなわち、従来、チャネル層に
用いるGaAsの再成長界面には界面準位によるポテン
シャルバリアが存在し、抵抗が増大することが問題とな
っていたが、本発明によれば、チャネル層のI n y
 G a 1−7 A S(0〈y≦1)は、GaAs
 よりも表面単位密度が小さく、かつフェルミレベルの
ピニング位置モ伝導帯に近いため、再成長界面のバリア
ができK<<、この部分の抵抗も小さくなる。これによ
って、ソース、ドレインの寄生抵抗を低減できると共に
、短チヤネル効果を抑制できる。
なお、上述の実施例ではソース、ドレインのコンタクト
層10としてGe を用い六個について説明したが、他
の半導体1例えばI nyGa 1−yAs(0≦y≦
1)等を用いても同様のダj果が得られる。
また、バッファra2としてGaAs の他にアンドー
プあるいはp型にドープされたAzxGa、−rAa(
0〈X≦1)を用いると、より効果的に短チヤネル効果
を抑制することができる。
他の実施例としては、チャネル層にn型の不純物を高濃
度にドープしたInyGal−yAs (0<y≦1)
を用いた場合があげられるが、この場合は、イオン注入
、アニールによるソース及びドレインのn+領領域形成
しなくても良い。
さらに、バリア層の一部、または全部に不純物をドープ
した構造、いわゆるHEMTタイプのFETにおいても
本発明はソース、ドレインの寄生抵抗の低減、短チヤネ
ル効果の抑止を同時に実現できるため、効果は顕著であ
る。
また、上述では、ゲー)M及びゲートバリアの両側側面
にサイドウオールを形成した場合について説明したが、
サイドウオールがなくてもゲート側面に付着したコンタ
クト層用半導体が多結晶化して高抵抗になる場合は問題
が力い。また、ゲート層とゲートバリアの間に、不純物
濃度の十分低いA Z z G a 1−z As (
0≦2≦1)より成るキャップ層を介在させることもで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の電界効果型トランジスタは
、チャネルシにI ny G a 1−y As (0
< y≦1)を用い、ソース、ドレインの上部に低抵抗
な半導体層を設けた構造としたので、ソース、ドレイン
の寄生抵抗と短チヤネル効果の抑止を同時に達成できる
。したがって、ゲート長を短かくすることにより非常に
高性能なMISFgTを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電界効果型トランジスタの一実施例を
示す構造断面図、第2図は第1図の実施例の製作工程を
示す工程断面図、第3図は第1図の実施例の説明に供す
るゲート加工時のエツチング特性を示す図、第4図は従
来の電界効果型トランジスタの一例を示す断面図である
。 1・・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・・アンドー
プGaAsバッファ層、3・・・・アンドープr n 
。、2G a o、B Asチャネル層、4・会・φア
ンドープAt  Ga  Asバリア層、5・・・・G
eO,450,55 ゲート層、6・・・・Wゲート電極、T・・・・n+ソ
ース領域、8・・・・n+ドレイン領域、+ 9・・・・サイドウオール、10・拳・・nGeコンタ
クト層、11・・・・ソース電極、ドレイン電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アンドープあるいはp型にドープされたAl_xGa_
    1_−_xAs(0≦x≦1)より成るバッファ層上に
    不純物濃度の十分低いIn_yGa_1_−_yAs(
    0<y≦1)より成るチャネル層が形成された積層体上
    に、不純物濃度が十分低いAl_zGa_1_−_zA
    s(0<z≦1)より成るゲートバリア層と、十分高濃
    度に不純物をドープされた半導体、あるいは金属あるい
    は十分高濃度に不純物をドープされた半導体と金属の2
    層構造より成るゲート層が順次形成され、それらの両側
    の積層体にn型の領域を持ち、その上に高濃度のn型の
    半導体より成るソース、ドレインのn^+領域を持ち、
    該n^+領域上にソース、ドレイン電極を設けたことを
    特徴とする電界効果型トランジスタ。
JP15014288A 1988-06-20 1988-06-20 電界効果型トランジスタ Pending JPH023251A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100336572B1 (ko) * 1999-11-04 2002-05-16 박종섭 폴리 실리콘-저마늄을 게이트 전극으로 사용하는 반도체소자의 형성방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100336572B1 (ko) * 1999-11-04 2002-05-16 박종섭 폴리 실리콘-저마늄을 게이트 전극으로 사용하는 반도체소자의 형성방법

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