JPH09162196A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPH09162196A
JPH09162196A JP32288795A JP32288795A JPH09162196A JP H09162196 A JPH09162196 A JP H09162196A JP 32288795 A JP32288795 A JP 32288795A JP 32288795 A JP32288795 A JP 32288795A JP H09162196 A JPH09162196 A JP H09162196A
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gate
drain
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comb
effect transistor
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JP32288795A
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Mikio Kanamori
幹夫 金森
Koji Ishikura
幸治 石倉
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振時に高電界が加わる両端部のゲート,ド
レイン間耐圧を高めて、両端部の破壊を抑制する構造を
有する電界効果トランジスタを提供する。 【解決手段】 両端部の櫛形ゲート群においては、中央
部の櫛形ゲート群におけるものと比較して、ゲート端か
らドレイン側のn+ 層までの距離を大にした構造とす
る、またはゲートとドレイン側のリセス端あるいはn+
層との距離を大にした構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、櫛形ゲート電極構
造を有する電界効果トランジスタ(以下FETと記
す。)に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来技術による電界効果トラン
ジスタの一実施例の櫛形ゲート電極構造の概略平面
図、。図4の(a)〜(d)は、本実施例の櫛形ゲート
電極構造を製造工程順に示した断面図、図5の(a)
は、発振状態にある電界効果トランジスタFETをエミ
ッション観察した結果、両端部で発光が強くなっている
状況を示す平面図、(b)は、斜視図である。
【0003】先ず図4(a)に示すように半絶縁性Ga
As基板1の表面に例えばイオン注入法でn層2をそし
て、n+ 層3を逮択的に形成する。
【0004】次に図4(b)に示すょうに、SiO2
からなる絶縁膜4を形成した後、この絶縁膜4上にフォ
トレジスト膜51 を塗布してパターニングし、このフォ
トレジスト膜51 をマスクとして、絶縁膜4をエッチン
グ除去し、続いてAuGe−Ni−Auからなる電極膜
6を蒸着する。続いてこのフォトレジスト膜51 を有機
溶剤で除去する工程でフォトレジスト膜上のAuGe−
Ni−Au6を同時に除去したのち、400度の熱処理
でソース電極、ドレイン電極を形成する。
【0005】次に図4(c)に示すように絶縁膜4およ
びオーミック電極膜6を含むウェーハ全面上にフォトレ
ジスト膜52 を塗布してゲート領域を開ロするようパタ
ーニングしたのち、ゲート領域の絶縁膜4をエッチング
除去し、続いて例えばAlからなるゲート電極膜8を蒸
着する。続いてこのフォトレジスト膜52 を有機溶剤で
除去する工程でフォトレジスト膜上のAlを同時に除去
することにより、ゲート電極を形成する。
【0006】最後に図4(d)に示すように例えばSi
2 からなる絶縁膜7をCVD法でウェ−ハ全面に0.
5μm堆積したのち、ソース電極、ドレイン電極そして
ゲートパッド部を例えばCF4 を用いたドライエッチン
グ法で開ロする。続いて例えばTiAuからなる配線電
極9を形成してFETの製造が完成する。
【0007】このようなFETを作成する場合、FET
の電気特性を決定する構造として、n層のプロファイ
ル、そしてゲート端からドレイン側のn+ 層までの距離
Lgd(n+ )やゲート端からソース側のn+ 層までの
距離Lgs(n+ )がある。特に高出力FETにおいて
は高い出力を得るにはゲート,ドレイン間耐圧BVgd
の最適値が有り、BVgdが低いと十分なドレイン電圧
の変動を得られないこと、逆にBVgdが高いとゲー
ト,ドレイン間の寄生抵抗が増加し、この場合も出力を
得られなくなる。したがってBVgdの設定は高出力を
得る上で極めて重要なパラメータといえる。このBVg
dを決めるパラメータの一つとして、上述のようにLg
d(n+ )があり、大きくするとBVgdは増加し、L
gd(n+ )を小さくするとBVgdは減少することは
よく知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のFETを使用する際、FET周辺の回路によ
っては発振する問題がある。本発明者等はこの発振の現
象を測定の結果、ソースをアース電位とし、ドレインに
使用電圧を印加して置き、ゲートにしきい値電圧を越え
たドレイン電流を流さない方向のバイアスを印加した
際、発振を生じることがわかった。そして、このときの
FETをエミッション顕微鏡発光を観察すると図5に示
すように櫛形ゲート電極構造の両端部で強い発光が起き
ていることがわかった。これはこの両端部で強い電界が
発生していることになる。そして、ゲートやドレインに
印加されるバイアスが高い場合、この両端部でしばしば
破壊が生じることがわかった。両端部での強い発光の原
因は明確でないが、ある発振周波数で櫛形ゲートの電位
を波状に変位させ、そして両端で電位変動が最大となっ
ていると思われる。
【0009】そこで本発明の目的は、上述の発振による
電界効果トランジスタの両端部の破壊を抑制する構造を
有する電界効果トランジスタを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の電界効果トランジスタは、多数のゲートが平行に配置
された櫛形ゲート電極構造を有する電界効果トランジス
タにおいて、櫛形ゲート電極構造の両端部のゲート群の
ゲート端からドレイン側のn+ 層までの距離が、中央部
のゲート群のゲート端からドレイン側のn+ 層までの距
離よりも大であり、それにより両端部のゲート群のゲー
ト,ドレイン間耐圧が、中央部のゲート群のゲート,ド
レイン間耐圧よりも高くなることを特徴としている。
【0011】また、請求項2に記載の電界効果トランジ
スタは、多数のゲートが平行に配置された櫛形ゲート電
極構造を有する電界効果トランジスタにおいて、櫛形ゲ
ート電極構造の両端部のゲート群のゲートとドレイン側
のリセス端あるいはn+ 端との距離が、中央部のゲート
群のゲートとドレイン側のリセス端あるいはn+ 端との
距離よりも大であり、それにより両端部のゲート群のゲ
ート,ドレイン間耐圧が、中央部のゲート群のゲート,
ドレイン間耐圧よりも高くなることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の櫛形ゲート電極構造の特
徴は、各ゲート端からドレイン側のn+ 層までの距離
は、両端部のゲート群にあるものが中央部のゲート群に
あるものよりも大であるようにされている。あるいは、
ゲート群のゲートとドレイン側のリセス端あるいはn+
端との距離が、両端部のゲート群の場合に中央部の場合
よりも大であるようになっている。これらにより両端部
のゲート群のゲート,ドレイン間耐圧が、中央部のゲー
ト群のゲート,ドレイン間耐圧よりも高くなる。この結
果、両端部で発振した際、高い電界がゲート,ドレイン
間に加わるけれども破壊が生じにくい。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0014】図1の(a)〜(d)は、本発明の電界効
果トランジスタの一実施例について、櫛形ゲート電極構
造の中央部のゲートを工程順に示した断面図、(e)〜
(h)は、本実施例について、櫛形ゲート電極構造の両
端部のゲートを工程順に示した断面図、図2の(a)お
よび(b)は、本発明の第2の実施例について、櫛形ゲ
ート電極構造の中央部のゲートを工程順に示した断面
図、(c)および(d)は、本実施例について、櫛形ゲ
ート電極構造の両端部のゲートを工程順に示した断面図
である。
【0015】先ず図1(a)、(e)に示すように,半
絶縁性GaAs基板1の表面にフォトレジスト膜をマス
クとしてイオン注入法でn層2のための不純物例えぱS
+を例えぱ加速電圧200KeV、ドース量4El2
cm-2注入する。続いて、このフォトレジスト膜を除去
した後、再度フォトレジスト膜を形成し、n+ 層3のた
めのSi+ を例えば加速電圧250KeV、ドース量1
El3cm-2で注入する。本実施例では40本のゲート
が平行に並んだ櫛形構造のFETの場合であるが、n+
とn+ の距離は各両端から3本分のゲート群で4μm、
その他の34本分いわゆる中央部で3μmとしている。
こうすることにより、後にn+ とn+ の、間にゲートを
形成した際、Lgd(n+ )を両端部で大となる構造、
つまり両端部でBVgd大のFETを得る事ができる。
【0016】次に図1(b)、(f)に示すように、S
iO2 等からなる絶縁膜4を0.4μm形成した後、こ
の絶縁膜4上にフォトレジスト膜51 を塗布してパター
ニングし、このフォトレジスト膜51 をマスクとして、
絶縁膜4をエッチング除去し、続いてAuGe−Ni−
Auからなるオーミック電極膜6をそれぞれ0.15μ
m,0.4μm、0.2μmの厚さで蒸着する。続いて
このフォトレジスト膜51 を有機溶剤で除去する工程で
フォトレジスト膜51 上のAuGe−Ni−Au6を同
時に除去したのち、400度の熱処理でソース電極、ド
レイン電極を形成する。
【0017】次に図1(c)、(g)に示すように、絶
縁膜4およびオーミック電極膜6を含むウェーハ全面上
にフォトレジスト膜52 を塗布したのち、フォトレジス
ト膜52 を塗布してゲート傾城を開ロするようパターニ
ングしたのち、ゲート領域の絶縁膜4をエッチング除去
し、続いて例えばAlからなるゲート電極材8を蒸着す
る。続いてこのフォトレジスト膜52 を有機溶剤で除去
する工程でフォトレジスト膜52 上のAlを同時に除去
することにより、ゲート電極を形成する。ここではゲー
ト長1μmで形成しており、したがって、両端部ではL
gd(n+ )=2μm、中央部ではLgd(n+ )=
1.5μmの距離となったFETができており、BVg
dは両端部で25V,中央部で21Vの値が得られた。
【0018】最後に例えばSiO2 からなる絶縁膜7を
CVD法でウェーハ全面に0.5μm堆積したのち、図
1(d)、(h)に示すようにソース電極、ドレイン電
極そしてゲートパッド部を例えばCF4 を用いたドライ
エッチング法で開ロする。続いて例えぱTiAuからな
る配線電極9をそれぞれ0.1μm、2μmの厚さで形
成してFETの製造が完成する。
【0019】図2に示す本発明の第2の実施例において
は、リセス構造を有するFETであるが、両端部でのゲ
ートとドレイン側のリセス端間,Lgdrが中央部のそ
れよりも大とすることにより、本発明を実施することが
できる。
【0020】先ず図2(a)、(c)に示すように半絶
縁性GaAs基板1の表面に例えばMBE法でアンドー
プのGaAsパッファ層13を0.5μm成長した後、
続いてSiドープで2El7cm-3の濃度で厚さ0.2
μmのn層2を成長し、続いてSiドープで5El7c
-3の濃度で厚さ0.1μmのn+ 層3を成長する。次
にフォトレジスト膜をマスクとして硫酸系のエッチング
液でn+ 層を除去する。この場合、前述の実施例と同じ
ように、リセス間距離は各両端から3本分のゲート群で
4μm、その他の34本分いわゆる中央部で3μmとし
ている。こうすることにより、後にリセス内にゲートを
形成した際、両端部でBVgd大のFETを得ることが
できる。
【0021】以降のプロセスは前述の実施例と同じであ
り省略するが、図2(b)、(d)となってFETが完
成する。
【0022】本実施例では両端部として、各3本づつに
適用したが、FET構造、FETの使用状況によってそ
の本数を変えることは有り得る。ただし、多くし過ぎる
と、FETの特性としては最適BVgdからのずれが大
きくなるため、破壊しないための最低本数とすることが
望ましい。
【0023】本実施例ではGaAsを用いたMESFE
Tで説明したが、他の半導体材料によるFETにおいて
も適用することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、両端部の
櫛形ゲート群は、中央部の櫛形ゲート群と比較して、ゲ
ート端からドレイン側のn+ 層までの距離を大にする構
造とするか、またはゲートとドレイン側のリセス端ある
いはn+ 層との距離を大とする構造とすることにより、
発振時に高電界が加わる櫛形電極構造の両端部で、ゲー
ト,ドレイン間耐圧を高くして置き発振した際の破壊を
抑制することができる電界効果トランジスタを提供でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は、本発明の電界効果トランジ
スタの一実施例について、櫛形ゲート電極構造の中央部
のゲートを工程順に示した断面図、(e)〜(h)は、
本実施例について、櫛形ゲート電極構造の両端部のゲー
トを工程順に示した断面図である。
【図2】(a)および(b)は、本発明の第2の実施例
について、櫛形ゲート電極構造の中央部のゲートを工程
順に示した断面図、(c)および(d)は、本実施例に
ついて、櫛形ゲート電極構造の両端部のゲートを工程順
に示した断面図である。
【図3】従来技術による一実施例の櫛形ゲート電極構造
の概略平面図である。
【図4】(a)〜(d)は、本実施例の櫛形ゲート電極
構造を製造工程順に示した断面図である。
【図5】(a)は、発振状態にある電界効果トランジス
タFETをエミッション観察した結果、両端部で発光が
強くなっている状況を示す平面図、(b)は、斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 2 nGaAs層 3 n+ GaAs層 4,7 絶縁膜 51,52 フォトレジスト 6 オーミック電極膜 8 ゲ−ト電極膜 9 配線電極 10 ゲート 11 ソース 12 ドレイン 13 バッファ層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のゲートが平行に配置された櫛形ゲ
    ート電極構造を有する電界効果トランジスタにおいて、 前記櫛形ゲート電極構造の両端部のゲート群のゲート端
    からドレイン側のn+層までの距離が、中央部のゲート
    群のゲート端からドレイン側のn+ 層までの距離よりも
    大であり、それにより前記両端部のゲート群のゲート,
    ドレイン間耐圧が、前記中央部のゲート群のゲート,ド
    レイン間耐圧よりも高くなることを特徴とする電界効果
    トランジスタ。
  2. 【請求項2】 多数のゲートが平行に配置された櫛形ゲ
    ート電極構造を有する電界効果トランジスタにおいて、 前記櫛形ゲート電極構造の両端部のゲート群のゲートと
    ドレイン側のリセス端あるいはn+ 端との距離が、中央
    部のゲート群のゲートとドレイン側のリセス端あるいは
    + 端との距離よりも大であり、それにより前記両端部
    のゲート群のゲート,ドレイン間耐圧が、前記中央部の
    ゲート群のゲート,ドレイン間耐圧よりも高くなること
    を特徴とする電界効果トランジスタ。
JP32288795A 1995-12-12 1995-12-12 電界効果トランジスタ Expired - Lifetime JP2723098B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174863A1 (ja) * 2013-04-22 2014-10-30 シャープ株式会社 電界効果トランジスタ

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WO2014174863A1 (ja) * 2013-04-22 2014-10-30 シャープ株式会社 電界効果トランジスタ

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