JPH04342142A - 高電子移動度電界効果型トランジスタ - Google Patents

高電子移動度電界効果型トランジスタ

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JPH04342142A
JPH04342142A JP3140722A JP14072291A JPH04342142A JP H04342142 A JPH04342142 A JP H04342142A JP 3140722 A JP3140722 A JP 3140722A JP 14072291 A JP14072291 A JP 14072291A JP H04342142 A JPH04342142 A JP H04342142A
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JP
Japan
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gate
effect transistor
electron mobility
high electron
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JP3140722A
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Takayuki Hirabayashi
崇之 平林
Mikio Kamata
幹夫 鎌田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体を用いて構
成される高電子移動度電界効果型トランジスタに関する
【0002】
【従来の技術】GaAsの如き化合物半導体を用いて形
成される高電子移動度電界効果型トランジスタ(いわゆ
るHEMT)は、チャネル層とそのチャネル層に対して
バンドギャップ幅の大きいキャリア供給層(電子供給層
)を積層させ、そのヘテロ界面に2次元電子ガスからな
る電子走行領域を形成するように構成されている。また
、通常、電界効果型トランジスタはその活性領域がメサ
エッチングされており、活性領域以外の部分とは段差を
以て区分されている。
【0003】ところで、高電子移動度電界効果型トラン
ジスタとして実績のあるGaAsに代わり、InP基板
上にAlInAs層やGaInAs層等を形成して、高
電子移動度電界効果型トランジスタを構成するものが知
られている(例えば特公平2−62945号公報参照。 )。この電界効果型トランジスタでは、GaInAs層
がチャネル層として機能し、その上層のAlInAs層
が電子供給層として機能する。そして、このトランジス
タでは、GaInAs層中の電子の有効質量が小さいた
めに、GaAs/AlGaAs系の電界効果型トランジ
スタに比べて高い電子移動度が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ゲートメタル
は、メサエッチングされて露出したチャネル層の側壁部
にも接触して形成される。そして、GaAs/AlGa
As系の電界効果型トランジスタでは、そのチャネル層
のショットキー障壁高さが0.8eVと比較的に高いた
め、リーク電流は問題とならない。しかし、電子移動度
が高いAlInAs層とGaInAs層を積層した電界
効果型トランジスタでは、チャネル層であるGaInA
s層のショットキー障壁高さが0.3eVと低い値とな
る。このためゲートメタルとの間でのリーク電流が発生
し、電界効果型トランジスタの特性が劣化する。
【0005】このようなリーク電流の問題を解決するた
めに、図10に示すように、メサエッチングされた活性
領域の側壁部101にサイドウォール102を形成する
手段も考えられるが、エッチバックの制御性に問題があ
り、オーバーエッチングされた時では、図示のように、
ゲートメタル103が側壁部101に接触しやすくなり
、リーク電流が増加し、製造上の安定性を欠く。
【0006】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、ゲートメタルとチャネル層との間のリーク電流を確
実に低減するような高電子移動度電界効果型トランジス
タの提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の高電子移動度電界効果型トランジスタは、
基体上にチャネル層とこれに比しバンドギャップ幅が大
なるキャリア供給層が島状に積層された高電子移動度電
界効果型トランジスタにおいて、ゲート配線層の一部に
ゲート形成面よりも高い突出部を前記島状の領域の端部
に形成したことを特徴とする。
【0008】前記突出部の形成方法の一例としては、例
えば前記島状の領域の端部にダミーのゲートを利用しな
がらゲート形成面よりも高い位置にサイドウォールを形
成し、その形成されたサイドウォール上にゲート配線層
を配線することで得ることが可能である。
【0009】
【作用】島状の領域の端部にゲート形成面よりも高い位
置に延在される突出部を形成することで、島状の領域の
端部とゲート配線は大きく離間することになり、ゲート
配線層が直接島状の領域の端部に接触してリーク電流が
生ずるような問題は抑制されることになる。
【0010】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0011】図1は本実施例の高電子移動度電界効果型
トランジスタのゲート部分の断面構造を示す図である。 InP基板1上に、バッフア層としてノンドープのAl
InAs層2が形成され、その上部にGaInAs層3
とAlInAs層4が積層されている。GaInAs層
3は、チャネル層として用いられ、AlInAs層4と
のヘテロ界面側に2次元電子ガス層が形成される。この
GaInAs層3は、ノンドープであり、MOCVD等
のエピタキャル成長法により積層される。AlInAs
層4は、電子供給層として機能し、GaInAs層3よ
りもバンドギャップが広い。このAlInAs層4には
、Si等がドープされ、GaInAs層3と同様にMO
CVD等のエピタキャル成長法により形成される。
【0012】これらGaInAs層3とAlInAs層
4はメサエッチングによって活性領域ごと島状の領域に
形成されている。その端部6は両層3,4に連続した傾
斜した段面とされ、GaInAs層3とAlInAs層
4のゲート長方向に垂直な断面は略台形形状とされる。 AlInAs層4の上部は、ゲート配線層7が被着され
る平坦なゲート形成面9とされており、そのゲート形成
面9の一方の端部6から他方の端部6に亘ってゲート配
線層7が形成されている。
【0013】ゲート配線層7は、そのゲート配線層7に
印加される電圧に応じて電子の走行を制御するための電
極であり、本実施例の高電子移動度電界効果型トランジ
スタでは、特に前記端部6,6から島状領域5の外へ延
在される部分に、ゲート形成面9よりも高い位置に延在
された突出部8,8を有している。このゲート配線層7
に形成される突出部8,8は、ゲート形成面9の端から
緩やかに隆起した形状に延在されて形状をなし、そこか
らゲート配線層7はさらに緩やかに傾斜しながらバッフ
ァ層であるAlInAs層2の表面まで延在されている
。ゲート配線層7は全面に形成した膜をパターニングし
た形成される。
【0014】ゲート配線層7の突出部8,8の下部には
、島状領域5の端部6,6との間に空隙部10,10が
形成される。空隙部10,10は、後述するようにサイ
ドウォールを取り除くことで形成され、この部分でゲー
ト配線層7がいわゆるエアブリッジとなるためにゲート
寄生容量を大幅に低減することができる。このような空
隙部10,10が形成されるため、ゲート配線層7は直
接にチャネル層であるGaInAs層に接触することは
なく、リーク電流が大幅に低減されることになる。
【0015】次に、図2〜図9を参照して、本実施例の
高電子移動度電界効果型トランジスタの製造工程につい
て説明する。
【0016】まず、図2に示すように、InP基板11
が用いられ、そのInP基板11上に、ノンドープのA
lInAs層12、ノンドープのGaInAs層13及
びn−AlInAs層14がそれぞれエピタキシャル成
長法により積層される。ノンドープのAlInAs層1
2はバッファ層として機能し、ノンドープのGaInA
s層13はチャネル層として機能する。GaInAs層
13のn−AlInAs層14側のヘテロ界面が2次元
電子ガス層とされる。n−AlInAs層14は電子供
給層として用いられ、その表面がゲート形成面14aと
される。
【0017】次に、リソグラフィー技術,RIE(反応
性イオンエッチング)技術を用いて、図3に示すように
、AlInAs層14の表面にSiO2 からなる絶縁
膜15をパターニングして形成する。この絶縁膜15は
ダミーのゲートとして用いられ、メサエッチングによっ
て形成される島状領域を覆う範囲で形成される。この絶
縁膜15の膜厚は、後述する突出部の高さを決める一因
とされ、突出部の突出量に応じて定められる。なお、絶
縁膜15の構成材料はSiO2 に限定されず、シリコ
ン窒化膜等でも良い。
【0018】次に、図4に示すように、この絶縁膜15
をマスクとして、メサエッチングを行う。その結果、G
aInAs層13とAlInAs層14が島状領域とな
るようにパターニングされ、少し傾斜した島状領域の端
部16が形成される。
【0019】メサエッチングを行った後、全面にレジス
ト層を塗布し、選択的に露光し現像して、図5に示すよ
うに、前記島状領域を覆うようにレジスト層17を残存
させる。全面にレジスト層を塗布する際には、絶縁膜1
5の上部もレジスト層に覆われる。残存するレジスト層
17の端部は、島状領域の端部16よりも外側とされ、
島状領域はレジスト層17に完全に覆われる。
【0020】レジスト層17を前記パターンに形成した
後、エッチバックを行って、絶縁膜15上のレジスト層
17を除き、図6に示すように、絶縁膜15の頭出しを
行う。このエッチバックによって、ダミーのゲートとし
て機能している絶縁膜15の表面が露出する。
【0021】絶縁膜15の頭出しの後、まず、絶縁膜1
5を除去する。この絶縁膜15の除去により、AlIn
As層14の表面のゲート形成面14aが露出する。こ
の時、絶縁膜15がダミーゲートとして機能していたた
め、レジスト層17の高さは露出したゲート形成面14
aよりも高い高さで残存する。次に、図7に示すように
、絶縁膜15の除去されたレジスト層17の端部をハー
ドベイキングによってなだらかにする。その結果,ゲー
ト形成面14aから緩和された段差を以てレジスト層1
7が立ち上がり、さらに連続的な滑らかな表面で立ち下
がるレジスト層17が得られることになる。
【0022】次に、図8に示すように、全面にゲート配
線層18が被着され、パターニングされる。この時、島
状領域の端部16には、ゲート形成面14aよりも高い
高さのレジスト層17が形成されているため、ゲート配
線層18はレジスト層17の表面にゲート形成面14a
よりも高い位置に突出する突出部19を有して形成され
る。特にレジスト層17は前記ハードベイキングによっ
て角部が丸められているため、ゲート配線層18の段切
れ等は生じない。
【0023】次に、ゲート配線層18をゲート形成面1
4aの高さよりも高い位置に延在するために用いたレジ
スト層17,17を図9に示すように除去する。レジス
ト層17,17が除去された部分は空隙部20,20と
なり、このような空隙部20,20がゲート配線層18
の突出部19の下部に形成されることから、ゲート配線
層18のリーク電流は低減されることになる。また、レ
ジスト層17,17を除去して、ゲート配線層18はい
わゆるエアブリッジ構造とされ、ゲートの寄生容量が低
減されることになる。
【0024】なお、上述の実施例では、ゲート配線層の
一部に突出部18を形成するためにレジスト層を用いた
が、本発明はこれに限定されず、他の有機材料膜や絶縁
膜やリフロー膜等を使用することも可能である。また、
本発明は、電界効果型トランジスタの構造についても、
AlInAs/GaInAs系のものに限定されず、他
の構造の高電子移動度電界効果型トランジスタに広く適
用することが可能とされる。
【0025】
【発明の効果】本発明の高電子移動度電界効果型トラン
ジスタは、そのゲート配線層の一部にゲート形成面より
も高い位置に形成される突出部を有しているために、ゲ
ート配線層がチャネル層等に接触することが防止され、
リーク電流を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高電子移動度電界効果型トランジスタ
の一例のゲート電極付近の断面図
【図2】本発明の高電子移動度電界効果型トランジスタ
の一例の製造工程中における各化合物半導体層のエピタ
キシャル成長工程までの工程断面図
【図3】前記製造工程中におけるダミーゲートとなる絶
縁膜のパターニング工程までの工程断面図
【図4】前記
製造工程中におけるメサエッチング工程までの工程断面
【図5】前記製造工程中におけるレジスト層形成工程ま
での工程断面図
【図6】前記製造工程中における絶縁膜の頭出し工程ま
での工程断面図
【図7】前記製造工程中におけるレジスト層のハードベ
イキング工程までの工程断面図
【図8】前記製造工程中におけるゲート配線層の形成工
程までの工程断面図
【図9】前記製造工程中におけるレジスト層の除去工程
までの工程断面図
【図10】従来のいわゆるサイドウォールを形成した高
電子移動度電界効果型トランジスタの一例の問題点を説
明するためのゲート電極付近の断面図
【符号の説明】
1,11…InP基板 3,13…GaInAs層 4,14…AlInAs層 5…島状領域 6,16…端部 7,18…ゲート配線層 8,19…突出部 9,14a…ゲート形成面 10,20…空隙部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基体上にチャネル層とこれに比しバン
    ドギャップ幅が大なるキャリア供給層が島状に積層され
    た高電子移動度電界効果型トランジスタにおいて、ゲー
    ト配線層の一部にゲート形成面よりも高い突出部を前記
    島状の領域の端部に形成したことを特徴とする高電子移
    動度電界効果型トランジスタ。
JP3140722A 1991-05-17 1991-05-17 高電子移動度電界効果型トランジスタ Pending JPH04342142A (ja)

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JP3140722A JPH04342142A (ja) 1991-05-17 1991-05-17 高電子移動度電界効果型トランジスタ
US07/883,178 US5234849A (en) 1991-05-17 1992-05-15 Method of preparing a high electron mobility field effect transistor
KR1019920008278A KR920022567A (ko) 1991-05-17 1992-05-16 고전자이동도 전계효과형 트랜지스터

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JP3140722A JPH04342142A (ja) 1991-05-17 1991-05-17 高電子移動度電界効果型トランジスタ

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