JPH0613410A - 接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

接合電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH0613410A
JPH0613410A JP5059056A JP5905693A JPH0613410A JP H0613410 A JPH0613410 A JP H0613410A JP 5059056 A JP5059056 A JP 5059056A JP 5905693 A JP5905693 A JP 5905693A JP H0613410 A JPH0613410 A JP H0613410A
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JP
Japan
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field effect
effect transistor
junction field
region
conductivity type
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JP5059056A
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Tae Hwa Jeong
泰 和 鄭
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
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    • H10D64/23Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
    • H10D64/251Source or drain electrodes for field-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/311Gate electrodes for field-effect devices

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲートの領域の下部にボイドを形成して有効
チャンネルの長さを調整することにより、高速及び低雑
音用の接合電界効果トランジスタ及びその製造方法を提
供する。 【構成】 半絶縁性基板31上に絶縁膜33のストライ
プパターンをマスクとして用いて第1導電形の活性層3
5を成長させ、ゲートの領域41の上部にオームコンタ
クトする電極51を形成させてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、接合電界効果トラン
ジスタ及びその製造方法に関し、もっと詳しくは選択的
エピタキシャル法を用いてゲート領域の下部にボイドを
形成して有効ゲートの長さを減らすことにより、高速及
び低雑音の特性を持つ接合電界効果トランジスタ及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近では、迅速性と正確性を要求する情
報通信の分野が急激に発展することによって超高速コン
ピュータ、超高周波通信及び光通信などの必要性がより
増大している。
【0003】しかし、従来のシリコン半導体素子では、
シリコン半導体の物質的特性により前記の必要性を満足
させることはできなかった。
【0004】そこで、シリコン半導体に比べて優秀な特
性を持つGaAs,GaP,InPなどの化合物半導体
を用いた化合物半導体素子の研究及び開発が活発になっ
ている。
【0005】前記化合物半導体中のGaAsは、シリコ
ンに比べて高い電子移動度及び半絶縁性などの優秀な物
質的特性を有しており、また、動作速度が速く、消費電
力が少ないので、軍事用及び宇宙通信用素子の製造にい
ろいろと用いられている。
【0006】前記素子中には、接合電界効果トランジス
タ、金属半導体電界効果トランジスタ、異種接合バイポ
ーラトランジスタ及び高電子移動度トランジスタなどを
含んでいる。
【0007】一般に、接合電界効果トランジスタ(以下
JFETという)は、ゲートの領域上のゲート電極に印
加される電圧によりPN接合面に形成される空乏層の幅
の変化により有効チャンネルの厚さを変化させて、ソー
スの領域とドレインの領域との間に形成されたチャンネ
ルを通じて流れる電流を制御する。
【0008】高速、低雑音及び高集積化の傾向から、前
記JFETのゲートはサブミクロンの単位にまで減じら
れている。
【0009】図3は従来の接合電界効果トランジスタの
断面図である。
【0010】従来の接合電界効果トランジスタJFET
は半絶縁性のGaAsの基板1上に形成されたN形のG
aAsの活性層3と、前記活性層3の所定の領域に高濃
度のN形の不純物がイオン注入されてソースの領域およ
びドレインの領域を形成するN形のキャップの領域
5,7と、前記キャップの領域5,7間の活性層3の領
域に高濃度のP形の不純物がイオン注入されたゲートの
領域9と、前記ゲートの領域上に形成されたゲート電極
19と、前記キャップの領域5,7の上にそれぞれ形成
されたソース電極15及びドレイン電極17とからな
り、前記電極15,17,19は、前記領域5,7,9
にそれぞれオームコンタクトする。
【0011】前記接合電界効果トランジスタはゲート電
極19に陰(−)の電圧が印加されて空乏形の状態に動
作するとき、PN接合の空乏層の変化によりソースの領
域5と、ドレインの領域7の間の有効チャンネルの厚さ
を調節して流れる電流を制御する。
【0012】前記接合電界効果トランジスタは、ゲート
電極の長さにより限定されるチャンネルの長さを減らす
ことによってソース抵抗Rsを小さくしてトランスコン
ダクタンスGmが向上するという特性を持つ。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の接合電
界効果トランジスタはチャネルの長さを限定するゲート
電極を写真蝕刻法により形成することから、有効チャン
ネルの長さを減らすためにゲート電極の長さを減らさな
ければならないという問題点があった。
【0014】また、エピタキシャル法により基板の上に
成長する層などの結晶状態が良好でないと、活性層を通
じて流れる電流が基板に漏れてスレッショルドを低下さ
せるショットチャンネル効果が起きるという問題があっ
た。
【0015】従って、この発明は前記の問題点を解決す
るためになされたものであって、この発明の目的は、ゲ
ートの領域の下部に選択的エピタキシャル法を用いてボ
イドを形成して有効チャンネルの長さを減らし、漏れ電
流を防止することにより、ソース抵抗及びトランスコン
ダクタンスを向上させ、ショットチャンネル効果の発生
を防止することができる高速用及び低雑音用の接合電界
効果トランジスタJFET及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明による接合電界効果トランジスタは、半絶
縁性の化合物半導体基板と、前記半導体基板上に<11
0>の方向と所定の角にチルトされるように形成された
絶縁膜と、前記半導体基板の表面上に選択的に成長して
前記絶縁膜の上部にボイドを持つ第1導電形の活性層
と、前記活性層の所定の領域に形成された第1導電形の
キャップ層のソース/ドレインの領域と、前記ソース/
ドレインの領域間の活性層に形成される第2導電形のゲ
ート領域と、前記ソース/ドレイン領域とゲートの領域
の上部にそれぞれ形成される電極とを含む。
【0017】前記目的を達成するための、この発明によ
る接合電界効果トランジスタの製造方法は、半絶縁性化
合物半導体基板の上に<110>の方向と所定の角にチ
ルトされるように形成された絶縁膜のストライプパター
ンを形成する工程と、前記絶縁膜のストライプパターン
をマスクとして用いて前記絶縁膜が除去された領域の前
記半導体基板の上に第1導電形の活性層を選択的に成長
させる工程と、前記活性層の所定の領域に第1導電形の
キャップ層のソース/ドレインの領域を形成する工程
と、前記ソース/ドレインの領域の間の活性層の領域に
第2導電形のゲートの領域を形成する工程と、前記ソー
ス/ドレインの領域及び前記ゲートの領域の上部にオー
ムコンタクトする電極をそれぞれ形成する工程とからな
る。
【0018】
【実施例】以下、添付の図面を参照しながらこの発明に
よる接合電界効果トランジスタ及びその製造方法の好ま
しい実施例について詳細に説明する。
【0019】図1は、この発明による接合電界効果トラ
ンジスタの断面図である。
【0020】図1を参照すれば、半絶縁性のGaAsの
基板31の表面上に、1〜1.5μmの幅を持つ絶縁膜
33が形成されている。前記絶縁膜33は、酸化膜また
窒化膜に形成することができる。前記絶縁膜33をマス
クとしてGaAsの基板31の上に低濃度のN形のGa
As層の活性層35を成長させて前記絶縁膜33の上部
に中空のボイド37を形成する。高濃度のN形のキャッ
プ層であるソースの領域38及びドレインの領域39が
前記活性層35の中に形成されている。前記ボイド37
の上部の活性層35に拡散された高濃度のP形のゲート
の領域41が形成されている。前記ソースの領域38及
びドレインの領域39の上にそれぞれオームコンタクト
するAuGe/Ni/Auからなるソース及びドレイン
電極57,59が形成されている。前記ゲートの領域4
1の上にオームコンタクトするAuZn/Auからなる
電極51が形成されている。
【0021】このような構成を有する接合電界効果トラ
ンジスタはソースの領域38とドレインの領域39との
間の距離は小さいので有効チャンネルの長さは短くな
る。また、この発明による接合電界効果トランジスタは
ボイド37と絶縁膜33により活性層35のゲートの領
域41がGaAsの基板31と分けられて、それにより
漏れ電流が防止される。
【0022】次に、この発明による接合電界効果トラン
ジスタの製造方法を説明する。
【0023】図2は、この発明による接合電界効果トラ
ンジスタの製造工程図である。
【0024】図2(A)を参照すれば、(001)の結
晶面を持つ半絶縁性のGaAsの基板31の表面上に絶
縁膜33を500〜1000オングストロ−ムの厚さで
沈積する。前記絶縁膜33は酸化膜SiO2 または窒化
膜Si3 4 であってもよい。このとき、前記絶縁膜3
3は、前記GaAsの基板31の<110>の方向に対
して20〜30°にチルトされている。次に、通常の写
真蝕刻法により前記絶縁膜の所定の領域を除去して残っ
ている絶縁膜33を形成する。前記絶縁膜33は、1〜
1.5μmの幅を持ち、ストライプの形状を持つ。
【0025】その次に、選択的金属有機化学気相蒸着法
(以下SMOCVDという)でN形のGaAs層34を
前記絶縁膜33でマスキングされている領域を除いてG
aAsの基板31の表面の上部に成長させる。このと
き、前記N形のGaAs層34は、前記絶縁膜33の表
面上では成長せず、GaAsの基板31の表面上でのみ
選択的に成長するので前記N形のGaAs層34は、前
記絶縁膜33の厚さまで垂直方向へ成長する。その後、
前記N形のGaAs層34は、垂直方向に引続き成長す
るとともに、前記N形のGaAs層34の露出している
側面に対して水平方向にも成長して絶縁膜33の上部領
域から逆傾斜の側面を持つ。
【0026】図2(B)を参照すれば、前記GaAs層
34は引続いて成長して逆傾斜の側面を合わせるように
なり、その後、垂直方向へ成長して平坦化した表面を持
つGaAs層35を形成する。これによって、前記絶縁
膜3の上部に中空のボイド37が形成される。前記ボイ
ド37の高さは、前記絶縁膜33の幅により決まる。
【0027】図2(C)を参照すれば、前記N形のGa
As層35の上部に窒化膜を沈積し、通常の写真蝕刻法
によりソース/ドレインの領域38,39を形成するた
めの前記窒化膜の窓を形成する。その後、通常のイオン
注入法によりN形の不純物のシリコンSiまたはセレニ
ウムSeを1x1017〜2x1018ions/cm3 の線量と
50〜100Kev のエネルギーでイオン注入する。
【0028】図2(D)を参照すれば、窓が形成された
前記窒化膜を通常の湿式蝕刻法により除去し、また他の
窒化膜をイオン注入された前記N形のGaAs層35の
上部に沈積した後、通常の写真蝕刻法によりゲートの領
域41を形成するための前記窒化膜の窓を前記ボイド3
7の上部に形成する。その後、通常のイオンの注入法に
よりP形の不純物のベリリウムBeまたはマグネシウム
Mgを1x1017〜2x1018ions/cm3 の線量と50
〜100Kev のエネルギーでイオン注入する。
【0029】図2(E)を参照すれば、通常の湿式蝕刻
法により前記絶縁膜を除去した後、イオン注入された層
38,39,41を熱処理して拡散させる。このとき、
活性層35または基板31のうち砒素Asが外部に拡散
しないようにするために、イオン注入された活性層35
の上部に窒化膜を形成して熱処理したり、砒素Asを過
圧の雰囲気で熱処理する。
【0030】その後、通常のリフト−オフ法により前記
ゲートの領域41にオームコンタクトするゲート電極5
1と前記キャップの領域37,39にオームコンタクト
するソース及びドレイン電極57,59をそれぞれ形成
する。このとき、ソース及びドレイン電極57,59は
AuGe/Ni/Auからなり、ゲートの電極51はA
uZn/Auから成る。
【0031】前記実施例におけるGaAsの基板はIn
Pの基板及びGaPの基板とすることができ、また、基
板の結晶面は(100)及び(010)とすることもで
きる。
【0032】
【発明の効果】従って、この発明による接合電界効果ト
ランジスタ及びその製造方法はSMOCVD法によりゲ
ートの領域の下部にボイドを形成して有効チャンネルの
長さを調整し、漏れ電流を防止することにより、ソース
の抵抗及びトランスコンダクタンスを向上させ、ショッ
トチャンネル効果の発生を防止して高速及び低雑音の効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による接合電界効果トランジスタの断
面図である。
【図2】この発明による接合電界効果トランジスタの製
造工程図である。
【図3】従来の接合電界効果トランジスタの断面図であ
る。
【符号の説明】
31 基板 33 絶縁膜 35 活性層 37 ボイド 38 ソース領域 39 ドレイン領域 41 ゲート領域 51,57,59 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/812

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半絶縁性の化合物半導体基板と、前記半
    導体基板の上に<110>の方向と所定の角にチルトさ
    れるように形成された絶縁膜と、前記半導体基板の表面
    上に選択的に成長して前記絶縁膜の上部にボイドを持つ
    第1導電形の活性層と、前記活性層の所定の領域に形成
    された第1導電形のキャップ層のソース/ドレインの領
    域と、前記ソース/ドレインの領域間の活性層に形成さ
    れる第2導電形のゲート領域と、前記ソース/ドレイン
    の領域と前記ゲート領域との上部にそれぞれ形成される
    電極とを含む接合電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板は、GaAs、InPまたは
    GaP中のいずれか一つであることを特徴とする請求項
    1に記載の接合電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】 第1導電形はN形あり、第2導電形はP
    形であることを特徴とする請求項1に記載の接合電界効
    果トランジスタ。
  4. 【請求項4】 半導体基板の結晶面は、(001),
    (100)または(010)であることを特徴とする請
    求項1に記載の接合電界効果トランジスタ。
  5. 【請求項5】 絶縁膜は、酸化膜または窒化膜のいずれ
    か一つであることを特徴とする請求項1に記載の接合電
    界効果トランジスタ。
  6. 【請求項6】 半絶縁性の化合物半導体基板の上に<1
    10>の方向と所定の角にチルトされるように形成され
    た絶縁膜のストライプパターンを形成する工程と、前記
    絶縁膜のストライプパターンをマスクとして用いて前記
    絶縁膜が除去された領域の前記半導体基板の上に第1導
    電形の活性層を選択的に成長させる工程と、前記活性層
    の所定の領域に第1導電形のキャップ層のソース/ドレ
    インの領域を形成する工程と、前記ソース/ドレイン領
    域間の活性層の領域に第2導電形のゲートの領域を形成
    する工程と、前記ソース/ドレインの領域及び前記ゲー
    トの領域の上部にオームコンタクトする電極をそれぞれ
    形成する工程とを含む接合電界効果トランジスタの製造
    方法。
  7. 【請求項7】 前記絶縁膜は、<110>の方向と20
    〜30°の角度を持つように形成されたことを特徴とす
    る請求項6に記載の接合電界効果トランジスタの製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記活性層は、選択的MOCVD法によ
    り選択的に成長されることを特徴とする請求項6に記載
    の接合電界効果トランジスタの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記第1導電形のソース/ドレインの領
    域はN形のシリコンSiまたはセレニウムSeのいずれ
    か一つをイオン注入して形成されることを特徴とする請
    求項6に記載の接合電界効果トランジスタの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第2導電形の領域は、P形のベリ
    リウムBeまたはマグネシウムMgのいずれか一つをイ
    オン注入して形成されることを特徴とする請求項6に記
    載の接合電界効果トランジスタの製造方法。
  11. 【請求項11】 ソース/ドレイン電極とゲート電極は
    互いに異なる物質により形成されることを特徴とする請
    求項6に記載の接合電界効果トランジスタの製造方法。
  12. 【請求項12】 ソース/ドレイン電極は、AuGe/
    Ni/Auで形成されており、ゲート電極はAuZn/
    Auからなることを特徴とする請求項11に記載の接合
    電界効果トランジスタの製造方法。
JP5059056A 1992-03-18 1993-03-18 接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH0613410A (ja)

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KR1992-4434 1992-03-18
KR1019920004434A KR930020712A (ko) 1992-03-18 1992-03-18 접합 전계효과트랜지스터 및 그 제조방법

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JPH0613410A true JPH0613410A (ja) 1994-01-21

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KR (1) KR930020712A (ja)

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KR930020712A (ko) 1993-10-20

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