JPH1027809A - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor

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Publication number
JPH1027809A
JPH1027809A JP8180492A JP18049296A JPH1027809A JP H1027809 A JPH1027809 A JP H1027809A JP 8180492 A JP8180492 A JP 8180492A JP 18049296 A JP18049296 A JP 18049296A JP H1027809 A JPH1027809 A JP H1027809A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
effect transistor
impurity concentration
drain
channel region
Prior art date
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Pending
Application number
JP8180492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Kasamatsu
信夫 笠松
Hiroyuki Nakano
浩之 中野
Hiroshi Kinoshita
浩史 木下
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH1027809A publication Critical patent/JPH1027809A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the characteristics of a transistor from being deteriorated even in the case where the density of a current in a drain is high by a method wherein a source region having an impurity concentration higher than that of a channel region is formed in a semiconductor substrate deeper than a p-type semiconductor layer and a p-n junction part is formed between the end surfaces of the source region and the p-type semiconductor layer. SOLUTION: An n-type channel region 3 is formed on the main surface of a semiconductor substrate 1 via a p-type semiconductor layer 2. A gate electrode 6 is formed on the region 3. Source and drain electrodes 7 and 8 are formed on the substrate 1 on both sides of the electrode 6 apart from the electrode 6. A source region 4 having an impurity concentration higher than that of the region 3 is formed in the substrate 1 under the electrode 7 deeper than the layer 2. Moreover, a p-n junction 10 is formed between the end surfaces of the region 4 and the layer 2. Thereby, as holes can be inhibited from being stored, the deterioration of the characteristics of a transistor having the comparatively high density of a current can be prevented from being generated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ショットキー接合
ゲートを有する電界効果トランジスタ(MESFET)
に関する。
The present invention relates to a field effect transistor (MESFET) having a Schottky junction gate.
About.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、化合物半導体は、単元素半導体
であるSiに比べると、低電界における電子の移動度が
大きいので、高周波素子に適している。特に、GaAs
等の半絶縁性の化合物半導体基板上の活性層上に、ゲー
ト電極、ソース電極及びドレイン電極が形成されて構成
されるショットキー接合ゲートを有する電界効果トラン
ジスタ(MESFET)は、電極の低抵抗化や高周波化
が図られ、高周波用のトランジスタとして幅広く使用さ
れている。しかし最近では、素子の微細化や集積化に伴
って、新たな課題が発生している。その新たな課題の1
つは、ゲート長の微細化に伴って発生する短チャンネル
効果と呼ばれる現象であって、ドレインコンダクタンス
の増大等のFET性能の悪化をまねく。もう1つの新た
な課題は、一般的に電界効果トランジスタでは、効果的
なチャンネル動作をさせるために活性層下にp型半導体
層を形成するが、この場合、微細化に伴い電流密度が増
加すると、インパクトイオン化によって発生する正孔が
増加して、発生した正孔がp型半導体層のチャンネル直
下のソース領域側に蓄積して、チャンネル変調現象を生
じるというものである。
2. Description of the Related Art In general, compound semiconductors are suitable for high-frequency devices because they have a higher electron mobility in a low electric field than Si, which is a single element semiconductor. In particular, GaAs
A field effect transistor (MESFET) having a Schottky junction gate in which a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are formed on an active layer on a semi-insulating compound semiconductor substrate such as It is widely used as a high-frequency transistor. However, recently, with the miniaturization and integration of elements, new problems have arisen. One of the new issues
One is a phenomenon called a short channel effect which occurs with the miniaturization of the gate length, and leads to deterioration of FET performance such as an increase in drain conductance. Another new problem is that in a field effect transistor, a p-type semiconductor layer is generally formed under an active layer in order to perform an effective channel operation. In this case, if the current density increases with miniaturization, The number of holes generated by impact ionization increases, and the generated holes accumulate in the source region of the p-type semiconductor layer immediately below the channel, causing a channel modulation phenomenon.

【0003】最近では、上述の課題に対処するために、
次のような電界効果トランジスタが提案されている。ま
ず、図6は、従来技術文献「木村他、“非対称n+セル
フアライン(ASIST)GaAsMESFET”,電
子情報通信学会技術研究報告,ED88−85,pp4
7〜52,1989年9月」において示された第1の従
来例の構成を示す模式図である。図6の第1の従来例の
電界効果トランジスタは、ソース電極7の下とドレイン
電極8の下とにそれぞれ、n型の活性層30に比較して
不純物濃度を高くしたn+ソース領域40とn+ドレイン
領域50を形成することにより、ソース電極7及びドレ
イン電極8のオーミック接触抵抗が低くなるように構成
されている。また、この第1の従来例の電界効果トラン
ジスタではさらに、n+ソース領域40とn+ドレイン領
域50とを別々の工程で形成して、n+ドレイン領域5
0を、n+ソース領域40に比較して不純物濃度を低く
しかつ薄く形成して、短チャンネル効果を抑制してい
る。
Recently, in order to address the above problems,
The following field effect transistors have been proposed. First, FIG. 6 shows a conventional technology document “Kimura et al.,“ Asymmetric n + self-aligned (ASIST) GaAs MESFET ””, IEICE Technical Report, ED88-85, pp4.
7 to 52, September 1989 "is a schematic diagram showing a configuration of a first conventional example. The field effect transistor of the first conventional example shown in FIG. 6 has an n + source region 40 having an impurity concentration higher than that of the n-type active layer 30 below the source electrode 7 and below the drain electrode 8, respectively. By forming the n + drain region 50, the ohmic contact resistance between the source electrode 7 and the drain electrode 8 is reduced. Further, in the field effect transistor according to the first conventional example, the n + source region 40 and the n + drain region 50 are formed in separate steps to form the n + drain region 5.
0 has a lower impurity concentration and is formed thinner than the n + source region 40 to suppress the short channel effect.

【0004】また、図7は、特公平7−13981号公
報に示された第2の従来例の電界効果トランジスタの構
成を示す模式図である。図7の第2の従来例の電界効果
トランジスタは、半絶縁性の化合物半導体基板としてp
型の半導体基板10を用いて、活性層30とn+ソース
領域40との間及び活性層30とn+ドレイン領域50
との間に中間濃度層90a,90bを形成している。こ
こで、中間濃度層90a,90bは、活性層30の不純
物濃度より高くソース及びドレイン領域の不純物濃度よ
り低い不純物濃度を有し、第2の従来例の電界効果トラ
ンジスタでは、活性層30とn+ソース領域40との間
に形成された中間濃度層90aを、活性層30とn+
レイン領域50との間に形成された中間濃度層90bに
比較して厚く形成している。すなわち、第2の従来例で
は、中間濃度層90aを厚く形成することにより、ソー
ス領域の抵抗を低くでき、中間濃度層90bを薄く形成
することにより、短チャンネル効果の抑制を図ってい
る。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a second conventional field effect transistor disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-13981. The field effect transistor of the second conventional example shown in FIG.
Between the active layer 30 and the n + source region 40 and between the active layer 30 and the n + drain region 50
And intermediate concentration layers 90a and 90b are formed between them. Here, the intermediate concentration layers 90a and 90b have an impurity concentration higher than the impurity concentration of the active layer 30 and lower than the impurity concentration of the source and drain regions. In the second conventional field effect transistor, the active layers 30 and n The intermediate concentration layer 90a formed between the active layer 30 and the n + drain region 50 is formed thicker than the intermediate concentration layer 90b formed between the active layer 30 and the n + drain region 50. That is, in the second conventional example, the resistance of the source region can be reduced by forming the intermediate concentration layer 90a thick, and the short channel effect is suppressed by forming the intermediate concentration layer 90b thin.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1と
第2の従来例の電界効果トランジスタは、上述したよう
に、いずれも短チャンネル効果を抑制することはできる
が、p型半導体層のソース領域側における正孔の蓄積を
防止することができないので、ドレイン電流密度の増加
に伴って蓄積される正孔が増加してチャンネル変調現象
等が発生して特性を悪化させるという問題点があった。
However, the first and second conventional field-effect transistors can suppress the short-channel effect as described above, but the source region of the p-type semiconductor layer can be suppressed. Since the accumulation of holes on the side cannot be prevented, the accumulated holes increase with an increase in the drain current density, causing a problem such as a channel modulation phenomenon and the like, deteriorating the characteristics.

【0006】本発明の目的は、以上の従来例の持つ問題
点を解決して、ドレイン電流密度の高い場合にもトラン
ジスタ特性が悪化することがない電界効果トランジスタ
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a field effect transistor in which the transistor characteristics do not deteriorate even when the drain current density is high.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、チャンネル領
域の下に形成されるp型半導体層と、ソース電極の直下
に形成されるソース領域とを、所定の位置関係になるよ
うに形成することにより、p型半導体層のソース領域側
に蓄積される正孔をソース領域の電子と再結合させるこ
とができ、正孔の蓄積を防止することができることを見
いだして、完成させたものである。すなわち、本発明に
係る第1の態様の電界効果トランジスタは、半導体基板
と、上記半導体基板の主表面にp型半導体層を介して形
成されたn型のチャンネル領域と、上記チャンネル領域
上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極の両側の
上記半導体基板上に、上記ゲート電極から離れて形成さ
れたソース電極とドレイン電極とを備えた電界効果トラ
ンジスタであって、上記ソース電極の下の半導体基板
に、上記チャンネル領域の不純物濃度よりも高い不純物
濃度を有するソース領域を上記p型半導体層より深く形
成し、上記ソース領域と上記p型半導体層の端面との間
でpn接合部を形成したことを特徴とする。これによっ
て、上記p型半導体層のうちの、上記ソース領域に突き
当あたる上記ソース領域側の端部に正孔を移動させるこ
とができ、かつ当該端部に接して、再結合をさせ易い上
記pn接合部を形成しているので、移動させた正孔と上
記ソース領域の電子とを再結合させることができ、p型
半導体層における正孔の蓄積を抑止できる。
According to the present invention, a p-type semiconductor layer formed below a channel region and a source region formed immediately below a source electrode are formed so as to have a predetermined positional relationship. Accordingly, it has been found that holes accumulated on the source region side of the p-type semiconductor layer can be recombined with electrons in the source region, and accumulation of holes can be prevented. . That is, a field-effect transistor according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, an n-type channel region formed on a main surface of the semiconductor substrate via a p-type semiconductor layer, and a transistor formed on the channel region. A gate electrode, and a field-effect transistor comprising a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode and separated from the gate electrode, wherein the semiconductor under the source electrode A source region having an impurity concentration higher than that of the channel region was formed deeper than the p-type semiconductor layer on the substrate, and a pn junction was formed between the source region and an end surface of the p-type semiconductor layer. It is characterized by the following. Thereby, holes can be moved to an end of the p-type semiconductor layer on the side of the source region which abuts on the source region, and the hole is in contact with the end to facilitate recombination. Since the pn junction is formed, the moved holes can be recombined with the electrons in the source region, and the accumulation of holes in the p-type semiconductor layer can be suppressed.

【0008】本発明の第1の態様の電界効果トランジス
タにおいては、ドレイン電極のオーミック接触抵抗を低
減するために、さらに、上記ドレイン電極の下の半導体
基板に、上記チャンネル領域の不純物濃度より高い不純
物濃度を有するドレイン領域を形成することが好まし
く、また、短チャンネル効果を抑制するために、上記ド
レイン領域を上記ソース領域より薄く形成することが好
ましい。
In the field effect transistor according to the first aspect of the present invention, in order to reduce the ohmic contact resistance of the drain electrode, the semiconductor substrate below the drain electrode further includes an impurity higher than the impurity concentration of the channel region. It is preferable to form a drain region having a concentration, and it is preferable to form the drain region thinner than the source region in order to suppress a short channel effect.

【0009】本発明の第1の態様の電界効果トランジス
タにおいては、ゲート電極の端部における電界の集中を
緩和するために、上記チャンネル領域と上記ソース領域
との間及び上記チャンネル領域と上記ドレイン領域との
間にそれぞれ、上記チャンネル領域の不純物濃度より高
くかつ上記ソース領域及び上記ドレイン領域の不純物濃
度より低い不純物濃度を有する中間濃度領域を形成する
ことが好ましい。これによって、ゲート耐圧を向上させ
ることができる。
In the field-effect transistor according to the first aspect of the present invention, in order to reduce the concentration of an electric field at the end of the gate electrode, between the channel region and the source region and between the channel region and the drain region. It is preferable that an intermediate concentration region having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the channel region and lower than the impurity concentration of the source region and the drain region is formed between them. Thereby, the gate breakdown voltage can be improved.

【0010】本発明に係る第2の態様の電界効果トラン
ジスタは、特に、上記p型半導体層を深く形成した場合
に有効な解決手段であって、ソース領域を上記p型半導
体層を突き抜けるように形成しない場合においても、第
1の態様の電界効果トランジスタと同様な効果を奏する
ものである。すなわち、当該第2の態様の電界効果トラ
ンジスタは、半導体基板と、上記半導体基板の主表面に
p型半導体層を介して形成されたn型のチャンネル領域
と、上記チャンネル領域上に形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極の両側の上記半導体基板上に、上記ゲー
ト電極から離れて形成されたソース電極とドレイン電極
とを備えた電界効果トランジスタであって、上記ソース
電極の下の半導体基板に、上記チャンネル領域の不純物
濃度よりも高い不純物濃度を有するソース領域を、上記
チャンネル領域の2倍以上の深さに形成したことを特徴
とする。これによって、上記p型半導体層のうちの、上
記チャンネル領域の直下の上記ソース領域側に位置する
上端部に、発生した正孔を移動させることができ、かつ
上記p型半導体層の上端部に近接して、再結合をさせ易
い上記pn接合部を形成しているので、移動させた正孔
と上記ソース領域の電子とを再結合させることができ、
p型半導体層における正孔の蓄積を防止できる。
The field-effect transistor according to the second aspect of the present invention is an effective solution particularly when the p-type semiconductor layer is formed deep, so that the source region penetrates the p-type semiconductor layer. Even when they are not formed, the same effect as that of the field effect transistor of the first embodiment is obtained. That is, the field-effect transistor according to the second aspect includes a semiconductor substrate, an n-type channel region formed on the main surface of the semiconductor substrate via a p-type semiconductor layer, and a gate formed on the channel region. Electrodes and
A field-effect transistor including a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode and separated from the gate electrode, wherein the semiconductor substrate below the source electrode includes a channel region. A source region having an impurity concentration higher than that of the channel region is formed at a depth at least twice the depth of the channel region. Thereby, the generated holes can be moved to the upper end of the p-type semiconductor layer located directly below the channel region on the side of the source region, and can be moved to the upper end of the p-type semiconductor layer. Since the above-mentioned pn junction portion which is easy to be recombined is formed in close proximity, it is possible to recombine the moved holes and the electrons of the above-mentioned source region,
Accumulation of holes in the p-type semiconductor layer can be prevented.

【0011】本発明の第2の態様の電界効果トランジス
タにおいては、ドレイン電極のオーミック接触抵抗を低
減するために、さらに、上記ドレイン電極の下の半導体
基板に、上記チャンネル領域の不純物濃度より高い不純
物濃度を有するドレイン領域が形成されることが好まし
く、また、短チャンネル効果を抑制するために、上記ド
レイン領域が上記ソース領域より薄く形成されることが
好ましい。
In the field effect transistor according to the second aspect of the present invention, in order to reduce the ohmic contact resistance of the drain electrode, the semiconductor substrate below the drain electrode further includes an impurity higher than the impurity concentration of the channel region. Preferably, a drain region having a concentration is formed, and in order to suppress a short channel effect, the drain region is preferably formed thinner than the source region.

【0012】本発明の第2の態様の電界効果トランジス
タにおいては、ゲート電極の端部における電界の集中を
緩和するために、上記チャンネル領域と上記ソース領域
との間及び上記チャンネル領域と上記ドレイン領域との
間にそれぞれ、上記チャンネル領域の不純物濃度より高
くかつ上記ソース領域及び上記ドレイン領域の不純物濃
度より低い不純物濃度を有する中間濃度領域が形成され
ることが好ましい。これによって、ゲート耐圧を高くで
きる。
In the field effect transistor according to the second aspect of the present invention, in order to reduce the concentration of the electric field at the end of the gate electrode, between the channel region and the source region and between the channel region and the drain region. And an intermediate concentration region having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the channel region and lower than the impurity concentration of the source region and the drain region. Thereby, the gate breakdown voltage can be increased.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る実施形態の電界効果トランジスタについて説明す
る。 <第1の実施形態>図1は、本発明に係る第1の実施形
態の電界効果トランジスタの構成を示す模式図である。
この第1の実施形態の電界効果トランジスタは、以下の
ような方法で形成される。すなわち、図3(a)に示す
ように、まず、例えばGaAsからなる化合物半導体基
板1上の全面に、C又はMg等のイオンを注入してp型
半導体層2sを所定の深さまで形成する。次に、図3
(b)に示すように、当該p型半導体層2sのうちの所
定の深さまで、Si等のイオンを注入してn型半導体層
3sを形成する。次に、図3(c)に示すように、n+
ドレイン領域5を形成すべき領域に、n型半導体層3s
と略同じ深さまで、Si等のイオンを、n型半導体層3
sより高い濃度になるように注入してn+ドレイン領域
5を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A field effect transistor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention.
The field effect transistor according to the first embodiment is formed by the following method. That is, as shown in FIG. 3A, first, ions such as C or Mg are implanted into the entire surface of the compound semiconductor substrate 1 made of, for example, GaAs to form the p-type semiconductor layer 2s to a predetermined depth. Next, FIG.
As shown in (b), ions of Si or the like are implanted to a predetermined depth in the p-type semiconductor layer 2s to form an n-type semiconductor layer 3s. Next, as shown in FIG. 3 (c), n +
An n-type semiconductor layer 3s is formed in a region where the drain region 5 is to be formed.
Ions of Si or the like to the same depth as
The n + drain region 5 is formed by implantation so as to have a concentration higher than s.

【0014】さらに、n+ソース領域4を形成すべき領
域に、p型半導体層2s以上の深さまで、Siイオンを
n型半導体層3sより高い濃度になるように注入して、
+ドレイン領域5の2倍以上の深さにn+ソース領域4
を形成する。以上のようにして、化合物半導体基板1の
主表面の所定の位置に、n型半導体層からなるチャンネ
ル層3が形成され、チャンネル層3の両側にn+ソース
領域4とn+ドレイン領域5が形成される。また、チャ
ンネル層3とn+ドレイン領域5の下にはp型半導体層
2が形成され、p型半導体層2の端面が、n+ソース領
域4に接して、電子又は正孔の走行方向に略垂直なpn
接合部10を形成する。そして、チャンネル層3、ソー
ス領域4及びドレイン領域5の上にそれぞれ、ゲート電
極6、ソース電極7及びドレイン電極8が形成されて、
図1の第1の実施形態の電界効果トランジスタは構成さ
れる。
Further, Si ions are implanted into a region where the n + source region 4 is to be formed so as to have a depth higher than that of the p-type semiconductor layer 2s so as to have a concentration higher than that of the n-type semiconductor layer 3s.
n + 2 times or more the depth of the drain region 5 n + source region 4
To form As described above, the channel layer 3 made of an n-type semiconductor layer is formed at a predetermined position on the main surface of the compound semiconductor substrate 1, and the n + source region 4 and the n + drain region 5 are formed on both sides of the channel layer 3. It is formed. Further, a p-type semiconductor layer 2 is formed below the channel layer 3 and the n + drain region 5, and an end surface of the p-type semiconductor layer 2 is in contact with the n + source region 4 in the traveling direction of electrons or holes. Almost vertical pn
The joint 10 is formed. Then, a gate electrode 6, a source electrode 7, and a drain electrode 8 are formed on the channel layer 3, the source region 4, and the drain region 5, respectively.
The field effect transistor of the first embodiment shown in FIG. 1 is configured.

【0015】ここで、第1の実施形態の電界効果トラン
ジスタにおいて、化合物半導体基板1は、GaAs以外
のInP等の他の化合物半導体基板を用いることもでき
る。また、第1の実施形態において、チャンネル層3の
不純物濃度は、3×1017〜6×1017cm-3に設定
し、厚さは、例えば、ゲート長が0.5μmの場合で
は、1000Å以下の厚さに設定することが好ましい。
また、n+ソース領域4の不純物濃度は、2×1018
3×1018cm-3の濃度に設定され、厚さは、2000
Å〜3000Åの厚さに設定されることが好ましく、n
+ドレイン領域5の不純物濃度は、1×1018cm-3
下に設定されることが好ましい。
Here, in the field-effect transistor of the first embodiment, as the compound semiconductor substrate 1, another compound semiconductor substrate such as InP other than GaAs can be used. In the first embodiment, the impurity concentration of the channel layer 3 is set to 3 × 10 17 to 6 × 10 17 cm −3 , and the thickness is set to, for example, 1000 ° when the gate length is 0.5 μm. It is preferable to set the thickness to the following.
The impurity concentration of n + source region 4 is 2 × 10 18 to
The density is set to 3 × 10 18 cm −3 and the thickness is 2000
Preferably, the thickness is set to {3000}.
The impurity concentration of + drain region 5 is preferably set to 1 × 10 18 cm −3 or less.

【0016】以上のように構成された第1の実施形態の
電界効果トランジスタにおいて、インパクトイオン化で
発生した正孔が蓄積し易い、p型半導体層2のn+ソー
ス領域側の端部Hに近接して、pn接合部10が形成さ
れているので、端部Hに移動して来た正孔をn+ソース
領域4の電子と再結合させることができ、端部Hにおけ
る正孔の蓄積を抑止できる。ここで、インパクトイオン
化で発生する正孔の数は、ドレイン電流が増加する程多
くなり、正孔の蓄積も多くなる。また、pn接合部10
における再結合の割合は、nをn+ソース領域4の不純
物濃度とし、pをp型半導体層2の不純物濃度とすると
{Cn(pn2−ni 2n)+Cp(np2−ni 2p)}に比
例する。ここで、Cn,Cpはオージェ係数であり、ni
は真性キャリア濃度を表す。従って、n+ソース領域4
の不純物濃度を高くし、かつpn接合部10の接合面積
を大きくすることにより、より効果的に再結合をさせる
ことができ、より効果的に正孔の蓄積を防止できる。
In the field effect transistor of the first embodiment having the above-described structure, holes generated by impact ionization easily accumulate near the end H of the p-type semiconductor layer 2 on the n + source region side. Since the pn junction 10 is formed, the holes that have moved to the end H can be recombined with the electrons in the n + source region 4, and the accumulation of holes at the end H can be reduced. Can be suppressed. Here, the number of holes generated by impact ionization increases as the drain current increases, and the number of holes increases. Also, the pn junction 10
The ratio of recombination is as follows: where n is the impurity concentration of the n + source region 4 and p is the impurity concentration of the p-type semiconductor layer 2, ΔC n (pn 2 −n i 2 n) + C p (np 2 −n i 2 p)}. Here, C n and C p are Auger coefficients, and n i
Represents the intrinsic carrier concentration. Therefore, n + source region 4
By increasing the impurity concentration and increasing the junction area of the pn junction 10, recombination can be performed more effectively, and the accumulation of holes can be more effectively prevented.

【0017】以上のように構成された第1の実施形態の
電界効果トランジスタは、pn接合部10において、正
孔をn+ソース領域4の電子と再結合させることがで
き、図1に示すH部における正孔の蓄積を抑止できるの
で、比較的大きな電流密度をもつFET(電界効果トラ
ンジスタ)においてもチャンネル変調現象による特性の
悪化を防ぐことができ、かつ、図2に示すように、キン
クの発生するドレイン電圧Vdを高くできる。ここで、
キンクとは、基板(p型半導体層)に溜まる正孔が基板
(p型半導体層)を正にバイアスして、しきい値電圧を
降下させ、これによって、ドレイン電流が急激に増加す
る現象のことであり、図2には、n+ソース領域を浅く
(チャンネル層3と同程度の深さ)に形成した場合のキ
ンクA’と、n+ソース領域を深く形成した場合のキン
クAとを模式的に示している。また、n+ドレイン領域
5をチャンネル層3と同程度の厚さに形成しているの
で、短チャンネル効果を抑制できる。
In the field effect transistor of the first embodiment configured as described above, holes can be recombined with electrons in the n + source region 4 at the pn junction 10, and the H shown in FIG. Since accumulation of holes in the portion can be suppressed, deterioration of characteristics due to the channel modulation phenomenon can be prevented even in an FET (field-effect transistor) having a relatively large current density, and as shown in FIG. The generated drain voltage Vd can be increased. here,
Kinking is a phenomenon in which holes accumulated in a substrate (p-type semiconductor layer) positively bias the substrate (p-type semiconductor layer) to lower a threshold voltage, thereby causing a sudden increase in drain current. it, and the FIG. 2, a kink a 'in the case of forming a shallow n + source region (deep enough and the channel layer 3 same), and a kink a in the case of deeply formed an n + source region This is schematically shown. In addition, since the n + drain region 5 is formed to have the same thickness as the channel layer 3, the short channel effect can be suppressed.

【0018】<変形例>図4は、変形例の電界効果トラ
ンジスタの構成を示す模式図であって、第1の実施形態
の電界効果トランジスタにおいて、n+ドレイン領域5
を形成せずに構成した以外は、第1の実施形態と同様に
構成される。以上のように構成しても、第1の実施形態
と同様の効果を有する。
<Modification> FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a field-effect transistor according to a modification. In the field-effect transistor according to the first embodiment, an n + drain region 5 is provided.
The structure is the same as that of the first embodiment except that the structure is not formed. Even with the above configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0019】<第2の実施形態>図5は、第2の実施形
態の電界効果トランジスタの構成を示す模式図であっ
て、第1の実施形態の電界効果トランジスタにおいてさ
らに、n+ソース領域4とチャンネル領域3との間に中
間濃度層9aを形成し、n+ドレイン領域5とチャンネ
ル領域3との間に中間濃度層9bを形成した点以外は、
第1の実施形態と同様に構成される。ここで、中間濃度
層9a,9bは、チャンネル領域3と略等しい厚さに形
成される。以上のように構成することにより、第1の実
施形態と同様の効果を有するとともに、第1の実施形態
に比較して、ゲート電極6の端部における電界の集中を
緩和できるので、ゲート耐圧を向上させることができ
る。
<Second Embodiment> FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of a field-effect transistor according to a second embodiment. In the field-effect transistor according to the first embodiment, an n + source region 4 is further added. Except that an intermediate concentration layer 9a is formed between the n + drain region 5 and the channel region 3;
The configuration is the same as that of the first embodiment. Here, the intermediate concentration layers 9 a and 9 b are formed to have a thickness substantially equal to that of the channel region 3. With the above configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the concentration of the electric field at the end of the gate electrode 6 can be reduced as compared with the first embodiment. Can be improved.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明に係る第1の態様の電界効果トラ
ンジスタは、上記ソース電極の下の半導体基板には、上
記チャンネル領域の不純物濃度よりも高い不純物濃度を
有するソース領域が上記p型半導体層より深く形成さ
れ、正孔が溜まり易い上記p型半導体層の端部に近接し
て上記pn接合部が形成されて正孔の蓄積を抑止できる
ので、比較的大きな電流密度をもつトランジスタの特性
の悪化を防止できる。
According to the first aspect of the field effect transistor of the present invention, the semiconductor substrate below the source electrode has a source region having an impurity concentration higher than that of the channel region on the semiconductor substrate. Since the pn junction is formed close to the end of the p-type semiconductor layer, which is formed deeper than the layer and holes are likely to accumulate, the accumulation of holes can be suppressed. Can be prevented from deteriorating.

【0021】本発明の第1の態様の電界効果トランジス
タにおいて、上記ドレイン電極の下の半導体基板に、上
記チャンネル領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有
するドレイン領域を形成し、かつ上記ドレイン領域を上
記ソース領域より薄く形成することにより、ドレイン電
極のオーミック接触抵抗を低減することができ、しか
も、短チャンネル効果を抑制できる。
In the field effect transistor according to the first aspect of the present invention, a drain region having an impurity concentration higher than an impurity concentration of the channel region is formed in the semiconductor substrate below the drain electrode, and the drain region is By being formed thinner than the source region, the ohmic contact resistance of the drain electrode can be reduced, and the short channel effect can be suppressed.

【0022】本発明の第1の態様の電界効果トランジス
タにおいて、上記チャンネル領域と上記ソース領域との
間及び上記チャンネル領域と上記ドレイン領域との間に
それぞれ、上記チャンネル領域の不純物濃度より高くか
つ上記ソース領域及び上記ドレイン領域の不純物濃度よ
り低い不純物濃度を有する中間濃度領域を形成すること
により、ゲート耐圧を高くすることができる。
In the field effect transistor according to the first aspect of the present invention, the impurity concentration between the channel region and the source region and between the channel region and the drain region is higher than the impurity concentration of the channel region. By forming an intermediate concentration region having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the source region and the drain region, the gate withstand voltage can be increased.

【0023】本発明に係る第2の態様の電界効果トラン
ジスタは、上記ソース電極の下の半導体基板には、上記
チャンネル領域の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有
するソース領域が、上記チャンネル領域の2倍以上の深
さに形成され、正孔が溜まり易い上記p型半導体層の端
部に近接して上記pn接合部が形成されて正孔の蓄積を
抑止できるので、比較的大きな電流で動作させてもトラ
ンジスタ特性の悪化を防止できる。
In a field effect transistor according to a second aspect of the present invention, the semiconductor substrate below the source electrode includes a source region having an impurity concentration higher than the impurity concentration of the channel region. Since the pn junction is formed close to the end of the p-type semiconductor layer, which is formed at a depth of twice or more and holes are likely to accumulate, the accumulation of holes can be suppressed. However, deterioration of transistor characteristics can be prevented.

【0024】本発明の第2の態様の電界効果トランジス
タにおいて、上記ドレイン電極の下の半導体基板に、上
記チャンネル領域の不純物濃度より高い不純物濃度を有
するドレイン領域を形成し、かつ上記ドレイン領域を上
記ソース領域より薄く形成することにより、ドレイン電
極のオーミック接触抵抗を低減することができ、しか
も、短チャンネル効果を抑制できる。
In the field effect transistor according to a second aspect of the present invention, a drain region having an impurity concentration higher than that of the channel region is formed in the semiconductor substrate below the drain electrode, and the drain region is By being formed thinner than the source region, the ohmic contact resistance of the drain electrode can be reduced, and the short channel effect can be suppressed.

【0025】本発明の第2の態様の電界効果トランジス
タにおいて、上記チャンネル領域と上記ソース領域との
間及び上記チャンネル領域と上記ドレイン領域との間に
それぞれ、上記チャンネル領域の不純物濃度より高くか
つ上記ソース領域及び上記ドレイン領域の不純物濃度よ
り低い不純物濃度を有する中間濃度領域を形成すること
により、ゲート耐圧を高くすることができる。
In the field effect transistor according to a second aspect of the present invention, the impurity concentration between the channel region and the source region and between the channel region and the drain region are higher than the impurity concentration of the channel region. By forming an intermediate concentration region having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the source region and the drain region, the gate withstand voltage can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る第1の実施形態の電界効果トラ
ンジスタの構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 電界効果トランジスタのドレイン電圧Vdに
対するドレイン電流Idにおけるキンク現象を模式的に
示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a kink phenomenon in a drain current Id with respect to a drain voltage Vd of a field-effect transistor.

【図3】 図1の電界効果トランジスタの製造方法を示
す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method for manufacturing the field-effect transistor of FIG.

【図4】 本発明に係る変形例の電界効果トランジスタ
の構成を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a field-effect transistor according to a modified example of the invention.

【図5】 本発明に係る第2の実施形態の電界効果トラ
ンジスタの構成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a field-effect transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 第1の従来例の電界効果トランジスタの構成
を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a first conventional field-effect transistor.

【図7】 第2の従来例の電界効果トランジスタの構成
を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a second conventional field-effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…化合物半導体基板、 2…p型半導体層、 3…チャンネル層、 4…n+ソース領域、 5…n+ドレイン領域、 6…ゲート電極、 7…ソース電極、 8…ドレイン電極、 9a,9b…中間濃度領域、 10…pn接合部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compound semiconductor substrate, 2 ... P-type semiconductor layer, 3 ... Channel layer, 4 ... n + source region, 5 ... n + drain region, 6 ... Gate electrode, 7 ... Source electrode, 8 ... Drain electrode, 9a, 9b ... intermediate concentration region, 10 ... pn junction.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 上記半導体基板の主表面にp型半導体層を介して形成さ
れたn型のチャンネル領域と、 上記チャンネル領域上に形成されたゲート電極と、 上記ゲート電極の両側の上記半導体基板上に、上記ゲー
ト電極から離れて形成されたソース電極とドレイン電極
とを備えた電界効果トランジスタであって、 上記ソース電極の下の半導体基板に、上記チャンネル領
域の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するソース領
域を上記p型半導体層より深く形成し、上記ソース領域
と上記p型半導体層の端面との間でpn接合部を形成し
たことを特徴とする電界効果トランジスタ。
1. A semiconductor substrate, an n-type channel region formed on a main surface of the semiconductor substrate via a p-type semiconductor layer, a gate electrode formed on the channel region, and both sides of the gate electrode A field effect transistor comprising a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor substrate apart from the gate electrode, wherein the semiconductor substrate under the source electrode has an impurity concentration higher than that of the channel region. A field effect transistor wherein a source region having a high impurity concentration is formed deeper than the p-type semiconductor layer, and a pn junction is formed between the source region and an end surface of the p-type semiconductor layer.
【請求項2】 上記電界効果トランジスタがさらに、上
記ドレイン電極の下の半導体基板に上記ソース領域より
薄く形成された、上記チャンネル領域の不純物濃度より
高い不純物濃度を有するドレイン領域を備えた請求項1
記載の電界効果トランジスタ。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a drain region formed on the semiconductor substrate below the drain electrode, the drain region having a higher impurity concentration than the channel region.
A field-effect transistor according to claim 1.
【請求項3】 上記電界効果トランジスタにおいてさら
に、上記チャンネル領域と上記ソース領域との間及び上
記チャンネル領域と上記ドレイン領域との間にそれぞ
れ、上記チャンネル領域の不純物濃度より高くかつ上記
ソース領域及び上記ドレイン領域の不純物濃度より低い
不純物濃度を有する中間濃度領域を形成した請求項2記
載の電界効果トランジスタ。
3. The field effect transistor according to claim 1, further comprising an impurity concentration higher than an impurity concentration of said channel region between said channel region and said source region and between said channel region and said drain region. 3. The field effect transistor according to claim 2, wherein an intermediate concentration region having an impurity concentration lower than that of the drain region is formed.
【請求項4】 半導体基板と、 上記半導体基板の主表面にp型半導体層を介して形成さ
れたn型のチャンネル領域と、 上記チャンネル領域上に形成されたゲート電極と、 上記ゲート電極の両側の上記半導体基板上に、上記ゲー
ト電極から離れて形成されたソース電極とドレイン電極
とを備えた電界効果トランジスタであって、 上記ソース電極の下の半導体基板に、上記チャンネル領
域の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するソース領
域を、上記チャンネル領域の2倍以上の深さに形成した
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
4. A semiconductor substrate, an n-type channel region formed on a main surface of the semiconductor substrate via a p-type semiconductor layer, a gate electrode formed on the channel region, and both sides of the gate electrode A field effect transistor comprising a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor substrate apart from the gate electrode, wherein the semiconductor substrate under the source electrode has an impurity concentration higher than that of the channel region. A field effect transistor, wherein a source region having a high impurity concentration is formed at a depth of at least twice the channel region.
【請求項5】 上記電界効果トランジスタがさらに、上
記ドレイン電極の下の半導体基板に上記ソース領域より
薄く形成された、上記チャンネル領域の不純物濃度より
高い不純物濃度を有するドレイン領域を備えた請求項4
記載の電界効果トランジスタ。
5. The field effect transistor further includes a drain region formed thinner than the source region on the semiconductor substrate below the drain electrode and having a higher impurity concentration than the impurity concentration of the channel region.
A field-effect transistor according to claim 1.
【請求項6】 上記電界効果トランジスタにおいてさら
に、上記チャンネル領域と上記ソース領域との間の領域
と、上記チャンネル領域と上記ドレイン領域との間の領
域とにそれぞれ、上記チャンネル領域の不純物濃度より
高くかつ上記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度
より低い不純物濃度を有する中間濃度領域を、上記チャ
ンネル領域と略等しい深さに形成した請求項5記載の電
界効果トランジスタ。
6. The field effect transistor further comprising a region between the channel region and the source region and a region between the channel region and the drain region, each having a higher impurity concentration than the channel region. 6. The field effect transistor according to claim 5, wherein an intermediate concentration region having an impurity concentration lower than that of said source region and said drain region is formed at a depth substantially equal to said channel region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006507683A (en) * 2002-11-26 2006-03-02 クリー インコーポレイテッド A transistor including a p-type buried layer under a source region and a manufacturing method thereof.

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