JPH11102921A - Field effect transistor - Google Patents
Field effect transistorInfo
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- JPH11102921A JPH11102921A JP9264340A JP26434097A JPH11102921A JP H11102921 A JPH11102921 A JP H11102921A JP 9264340 A JP9264340 A JP 9264340A JP 26434097 A JP26434097 A JP 26434097A JP H11102921 A JPH11102921 A JP H11102921A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電界効果トランジス
タに関し、特に、高電圧、高電流、高温動作条件下でも
高信頼性を要求される高出力GaAs電界効果トランジ
スタに適用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly, to a high power GaAs field effect transistor which requires high reliability under high voltage, high current and high temperature operating conditions.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電界効果トランジスタ(以下「F
ET」という。)には、均一のゲートフィンガー長から
構成される櫛形ゲート構造が用いられていた。しかし、
この構造では印加される高電圧と、誘起される大きな電
流により、素子そのものが加熱され、特性劣化や場合に
よっては破壊が生じていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a field effect transistor (hereinafter referred to as "F
ET ”. ) Used a comb-shaped gate structure having a uniform gate finger length. But,
In this structure, the element itself is heated by the applied high voltage and the induced large current, and the characteristic is deteriorated and sometimes destroyed.
【0003】この劣化のメカニズムは図6及び図7に示
すように、素子内部の温度に注目してみると、チップの
中心部、特に櫛形ゲートのフィンガー方向で見た場合の
中央部で極端に高くなってことがわかる。これは素子の
中央部では放熱性が悪く、熱が溜まりやすいことが原因
である。このように高温になると、しきい値電圧やゲー
トリーク電流等の素子特性が変化し、ゲート電流が大き
くなる。これにより、ゲート電位がますます変化して、
ドレイン電流が増大する現象、熱暴走が起こり、場合に
よっては破壊に至る。[0006] As shown in FIGS. 6 and 7, the mechanism of this deterioration is extremely extreme at the center of the chip, especially at the center when viewed in the finger direction of the comb gate, when focusing on the temperature inside the device. You can see that it is getting higher. This is because heat dissipation is poor at the center of the element, and heat tends to accumulate. At such a high temperature, device characteristics such as threshold voltage and gate leak current change, and the gate current increases. As a result, the gate potential changes more and more,
A phenomenon in which the drain current increases, thermal runaway occurs, and in some cases, leads to destruction.
【0004】そこで、櫛形ゲートFETのこれまでのフ
ィンガー形状(図8(a))を図7(c)に示すように
中心部分で短くする、もしくは図8(b)に示すように
ゲートピッチを変化させることで中心部の発熱を減少さ
せ中心部のみが高温となることを防ぎ、熱暴走を防止し
ていた(特開平7−283235号公報)。Therefore, the conventional finger shape (FIG. 8 (a)) of the comb gate FET is shortened at the center as shown in FIG. 7 (c), or the gate pitch is reduced as shown in FIG. 8 (b). By changing the temperature, the heat generated in the central portion is reduced, so that only the central portion is prevented from becoming high in temperature, thereby preventing thermal runaway (Japanese Patent Laid-Open No. 7-283235).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】特に高出力FETは、
大きな出力を得るために、図2、図6(a)及び図7
(a)に示すように多数のフィンガーから構成されてお
り、給電経路を各フィンガーごとに同じくするためにフ
ィンガーを何本かまとめて給電する単位セル構成をとっ
ている。In particular, high-power FETs are
To obtain a large output, FIGS. 2, 6 (a) and 7
As shown in FIG. 1A, the unit cell is composed of a large number of fingers, and has a unit cell configuration in which several fingers are collectively fed in order to make the feeding path the same for each finger.
【0006】しかし、フィンガー長を伸ばせば、ゲート
抵抗(Rg)等を増加させることになり、高周波特性の
一つであるゲインがこれらに反比例するために、フィン
ガー長を伸ばすことはゲインを減少させることになる。
一方、フィンガー長を短くすることは、ゲインを増加さ
せることになる。したがって、従来例のように、櫛形ゲ
ートのフィンガー長を不均一とした場合、各フィンガー
間からのゲイン等の高周波特性が異なってしまうため
に、単位セル内及びセル間で高周波特性、特に出力の劣
化が生じてしまっていた。However, if the finger length is increased, the gate resistance (Rg) or the like is increased, and the gain, which is one of the high-frequency characteristics, is inversely proportional to these. Therefore, increasing the finger length decreases the gain. Will be.
On the other hand, shortening the finger length increases the gain. Therefore, when the finger length of the comb-shaped gate is made non-uniform as in the conventional example, the high-frequency characteristics such as gain from each finger are different, so that the high-frequency characteristics in the unit cell and between the cells, particularly the output, are low. Deterioration has occurred.
【0007】また、ゲートフィンガーのピッチを変化さ
せた場合も、各セルの高周波特性が不均一となり、マッ
チング最適条件が異なるために、実際のゲインが低下し
てしまうという問題が生じていた。また、フィンガー間
の距離を拡大する(変化させる)と、結果的にチップ面
積の拡大にもつながっていた。Also, when the pitch of the gate fingers is changed, the high-frequency characteristics of each cell become non-uniform, and the optimum matching conditions are different, so that the actual gain is reduced. Also, increasing (changing) the distance between the fingers has led to an increase in the chip area.
【0008】そこで本発明の目的は、高印加電圧、高電
流、高温動作条件下でも高周波特性を落とすことなく信
頼性が向上した高出力FETを提供することである。It is an object of the present invention to provide a high-output FET with improved reliability without deteriorating high-frequency characteristics even under high applied voltage, high current, and high-temperature operating conditions.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、櫛形のゲート
電極構造を有する電解効果トランジスタにおいて、ゲー
トフィンガー方向に沿ってしきい値電圧が中央部で浅く
端部で深くなるように、ゲートフィンガー方向に沿って
リセス深さが異なることを特徴とする電界効果トランジ
スタに関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, wherein the threshold voltage is shallow at the center and deep at the end along the gate finger direction. The present invention relates to a field-effect transistor having a different recess depth along a direction.
【0010】また、本発明は、櫛形のゲート電極構造を
有する電解効果トランジスタにおいて、ゲートフィンガ
ー方向に沿ってしきい値電圧が中央部で浅く端部で深く
なるように、ゲートフィンガー方向に沿ってチャネル層
の不純物濃度が異なることを特徴とする電界効果トラン
ジスタに関する。Further, according to the present invention, in a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, a threshold voltage is reduced along a gate finger direction such that a threshold voltage is shallow at a center portion and deep at an end portion along the gate finger direction. The present invention relates to a field-effect transistor characterized in that channel layers have different impurity concentrations.
【0011】さらに、本発明は、櫛形のゲート電極構造
を有する電解効果トランジスタにおいて、ゲートフィン
ガー方向に沿ってしきい値電圧が中央部で浅く端部で深
くなるように、ゲートフィンガー方向に沿って絶縁膜構
成が異なることを特徴とする電界効果トランジスタに関
する。Further, according to the present invention, in a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, the threshold voltage is reduced along the gate finger direction such that the threshold voltage is shallow at the center portion and deep at the end portions along the gate finger direction. The present invention relates to a field effect transistor having a different insulating film configuration.
【0012】上記発明において、ゲートフィンガー方向
に対して略垂直方向に沿ってしきい値電圧が中側で浅く
外側で深くなるように、ゲートフィンガー方向に対して
略垂直方向に沿ってチャネル層の不純物濃度が中側で低
く外側で高くされていてもよい。In the above invention, the channel layer is formed along a direction substantially perpendicular to the gate finger direction so that the threshold voltage is shallow on the middle side and deep on the outside along the direction substantially perpendicular to the gate finger direction. The impurity concentration may be low on the middle side and high on the outside.
【0013】また、本発明は、櫛形のゲート電極構造を
有する電解効果トランジスタにおいて、中側に位置する
ゲートフィンガーのしきい値電圧が浅く、外側に位置す
るゲートフィンガーのしきい値電圧が深くなるように、
チャネル層の不純物濃度が中側で低く外側で高くされた
ことを特徴とする電界効果トランジスタに関する。Further, according to the present invention, in a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, the threshold voltage of the gate finger located on the middle side is shallow and the threshold voltage of the gate finger located on the outside is deepened. like,
The present invention relates to a field-effect transistor characterized in that the impurity concentration of a channel layer is low on the middle side and high on the outside.
【0014】また、本発明は、櫛形のゲート電極構造を
有する電解効果トランジスタにおいて、ゲートフィンガ
ー方向に対して略垂直方向に沿ってしきい値電圧が中側
で浅く外側で深くなるように、ゲートフィンガー方向に
対して略垂直方向に沿ってチャネル層の不純物濃度が中
側で低く外側で高くされたことを特徴とする電解効果ト
ランジスタに関する。Further, according to the present invention, in a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, the gate voltage is set so that the threshold voltage is shallow on the middle side and deep on the outside along the direction substantially perpendicular to the gate finger direction. The present invention relates to a field effect transistor characterized in that the impurity concentration of the channel layer is low on the middle side and high on the outside along the direction substantially perpendicular to the finger direction.
【0015】上記各発明は、高出力FETの櫛形ゲート
のフィンガー外側部のリセスを浅く、中心部分を深くす
る、もしくは櫛形ゲートフィンガー外側部の不純物濃度
を高く、中心部分の濃度を低くする、もしくはパッシベ
ーション膜を形成しその構成を異ならしめピエゾ電化を
誘起することによって、ゲートフィンガー外側部のしき
い値電圧(以下「Vt」という。)を深く、中心部のV
tを浅くすることができる。その結果、高周波特性を落
とすことなくゲートフィンガー全体での発熱と放熱のバ
ランスをとり、各チャネル部の温度を均一化することが
できる。In each of the above inventions, the recess at the finger outer portion of the comb gate of the high-output FET is made shallower and the center portion is made deeper, or the impurity concentration at the outer portion of the comb gate finger is made higher and the concentration at the center portion is made lower, or By forming a passivation film and varying its configuration to induce piezo-electricity, the threshold voltage (hereinafter, referred to as “Vt”) on the outer side of the gate finger is deepened, and the V at the center is increased.
t can be made shallower. As a result, it is possible to balance heat generation and heat radiation in the entire gate finger without deteriorating high-frequency characteristics, and to make the temperature of each channel portion uniform.
【0016】デバイス各所からの発熱量は、その部分に
印加されるドレイン電圧とドレイン電流によってほぼ決
まる。また、高周波でのFET特性、特にゲインは、ゲ
ートフィンガー長に依存し、また、出力側でマッチング
を取るために、各フィンガー間やセル間のバランスが大
切である。したがって、フィンガー長とフィンガーピッ
チを一定にすることが要求される。そこで、フィンガー
長とピッチを一定にしたままで、FET中央部分のVt
のみを浅く、周辺部分を深くすることにより、FET部
分を流れるドレイン電流を制御し、放熱性の悪いフィン
ガー中央部分のドレイン電流を小さく、放熱性の良いフ
ィンガー両端部分のドレイン電流を大きくする。その結
果、FET各所での熱分布が均一となるために、FET
の部分的劣化を抑制することが可能となり、またFET
中央部の温度の急上昇を防ぐことができるために、熱暴
走しにくいデバイスが実現できる。The amount of heat generated from various parts of the device is substantially determined by the drain voltage and the drain current applied to that part. Further, the FET characteristics at high frequencies, particularly the gain, depend on the gate finger length, and in order to achieve matching at the output side, the balance between each finger and between cells is important. Therefore, it is required to keep the finger length and finger pitch constant. Therefore, while keeping the finger length and the pitch constant, the Vt at the center of the FET is
Only the shallow portion and the peripheral portion are made deeper to control the drain current flowing through the FET portion, so that the drain current at the center portion of the finger with poor heat dissipation is reduced and the drain current at both ends of the finger with good heat dissipation is increased. As a result, the heat distribution in each part of the FET becomes uniform,
It is possible to suppress the partial degradation of
Since it is possible to prevent a sudden rise in the temperature of the central part, a device that is unlikely to undergo thermal runaway can be realized.
【0017】さらに、同一FETチップ内のVtが異な
ることにより、伝達特性の立ち上がり部分がなだらかと
なり、電流をしぼった動作をさせる場合の歪み特性も向
上させることができる。Further, since the Vt in the same FET chip is different, the rising portion of the transfer characteristic becomes gentle, and the distortion characteristic in the case where the operation is performed with a reduced current can be improved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を挙げて詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
【0019】(実施例1)本実施例のFETのフィンガ
ー中心部の断面形状を図3に示す。この作製は、まず、
半絶縁性GaAs基板1上に、レジストにてパターニン
グし、ソース電極とドレイン電極の形成領域を開口し
た。次いで、この部分にSiイオンの打ち込み(照射
量:1E13cm-3、加速電圧:50kV、及び照射
量:1E13cm -3、加速電圧:200kV)を行い、
n+−GaAs領域5を作製した。(Embodiment 1) Finger of FET of this embodiment
FIG. 3 shows the cross-sectional shape of the central part. This production first,
On the semi-insulating GaAs substrate 1,
To open the source and drain electrode formation regions.
Was. Next, implantation (irradiation) of Si ions into this portion
Amount: 1E13cm-3, Acceleration voltage: 50 kV, and irradiation
Amount: 1E13cm -3, Acceleration voltage: 200 kV)
n+-GaAs region 5 was produced.
【0020】次に、動作部開口形状をレジストにて形成
し、ここに第1のSiイオンの打ち込み(照射量:3.
0E12cm-3、加速電圧:70kV)を行い、次いで
櫛形ゲート両端部の動作層だけを開口するパターンをレ
ジストにて形成し、ここに第2のSiイオンの打ち込み
(照射量:0.4E12cm-3、加速電圧:70kV)
を行った。この後、800℃、30分程度の活性化アニ
ールを行った。Next, the opening of the operating portion is formed of a resist, and first Si ions are implanted therein (irradiation amount: 3.
0E12 cm -3 , acceleration voltage: 70 kV), and then a pattern for opening only the operation layers at both ends of the comb gate is formed by a resist, and second Si ions are implanted (irradiation amount: 0.4E12 cm -3). , Acceleration voltage: 70 kV)
Was done. Thereafter, activation annealing was performed at 800 ° C. for about 30 minutes.
【0021】以上により、図1(a)に示すように、フ
ィンガー中心部のチャネル領域(n−GaAs領域)6
では不純物濃度1.5E17cm-3、再イオン注入(第
2のイオンの打ち込み)を行ったフィンガー両端部では
不純物濃度2.0E17cm -3の構造を得ることができ
た。なお、図1(a)は、図1(c)のチップのA−A
線断面における不純物濃度とVtの関係を示す図であ
り、ここでリセス深さは本実施例では一定とした。As described above, as shown in FIG.
Channel region (n-GaAs region) 6 at the center of the finger
Then the impurity concentration is 1.5E17cm-3, Re-ion implantation (No.
2), at both ends of the finger
Impurity concentration 2.0E17cm -3You can get the structure
Was. Note that FIG. 1A shows the AA of the chip shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between impurity concentration and Vt in a line cross section.
Here, the recess depth was constant in this embodiment.
【0022】この後、ソース電極とドレイン電極の形成
のため開口形状をフォトリソグラフィーにてパターン形
成し、Au/GeNiを蒸着し、リフトオフ法によりソ
ース電極9及びドレイン電極10を形成し、次いでオー
ミック形成のためのアニールを行った。次に、蒸着、リ
フトオフ法等によりゲート電極8を形成した。Thereafter, an opening shape is formed by photolithography to form a source electrode and a drain electrode by photolithography, Au / GeNi is deposited, a source electrode 9 and a drain electrode 10 are formed by a lift-off method, and then ohmic formation is performed. For annealing was performed. Next, the gate electrode 8 was formed by vapor deposition, a lift-off method, or the like.
【0023】(実施例2)半絶縁性GaAs基板1上に
MBE法もしくはMOCVD法により、バッファー層と
なるアンドープGaAs層を8000A成長後、チャネ
ル層となる不純物濃度2.0E17cm-3のn型GaA
s層を2000〜3000Aの厚さで成長させた。次い
で、オーミック接触を行う、不純物濃度2.0E17c
m-3、厚さ1500Aのn+−GaAs層4をエピタキ
シャル成長させた。Example 2 An undoped GaAs layer serving as a buffer layer is grown on a semi-insulating GaAs substrate 1 by MBE or MOCVD at 8000 A, and then n-type GaAs having an impurity concentration of 2.0E17 cm -3 serving as a channel layer is formed.
The s layer was grown to a thickness of 2000-3000A. Next, ohmic contact is performed, and the impurity concentration is 2.0E17c.
An n + -GaAs layer 4 of m −3 and a thickness of 1500 A was epitaxially grown.
【0024】その後、櫛形ゲートのゲートフィンガー中
央部にあたる領域のみをリセスエッチングする第1のリ
セスエッチング(第1リセス11の形成)を行うため
に、密着性の弱いフォトレジストにて開口形状を有する
パターンを形成し、これをマスクとして100A程度の
リセスエッチングを行った。レジストを剥離後、第2の
リセスエッチングを行うために、フォトリソグラフィー
で櫛形ゲートフィンガーの形成領域全面を開口したパタ
ーンを形成し、1900A程度の第2のリセスエッチン
グ(第2リセス12の形成)を行った。ここで、第1の
リセスエッチングにおいては、密着性の弱いレジストを
用ることで、図1(c)のA−A線での断面形状、すな
わちフィンガー方向での断面形状は、図4に示すように
傾斜角30度以下のなだらかなリセス形状となるため
に、段差による電界集中を防止できる。Thereafter, in order to perform a first recess etching (formation of the first recess 11) in which only the region corresponding to the center of the gate finger of the comb gate is recessed, a pattern having an opening shape using a photoresist having low adhesion is used. Was formed, and a recess etching of about 100 A was performed using this as a mask. After the resist is stripped, in order to perform a second recess etching, a pattern in which the entire surface of the comb gate finger formation region is opened by photolithography is formed, and a second recess etching (formation of the second recess 12) of about 1900 A is performed. went. Here, in the first recess etching, by using a resist having weak adhesion, the cross-sectional shape along the line AA in FIG. 1C, that is, the cross-sectional shape in the finger direction is shown in FIG. As described above, since a gentle recess having an inclination angle of 30 degrees or less is formed, concentration of an electric field due to a step can be prevented.
【0025】次に、フォトリソグラフィー法を用いてA
u/GeNiの多層金属膜を蒸着後、リフトオフによ
り、ソース電極及びドレイン電極を形成し、次いでアニ
ールを行い、さらにフォトリソグラフィーによりゲート
開口形状を形成し、Al蒸着後、リフトオフでゲート電
極を形成した。Next, using photolithography, A
After depositing a multilayer metal film of u / GeNi, a source electrode and a drain electrode were formed by lift-off, then annealing was performed, a gate opening shape was formed by photolithography, and a gate electrode was formed by lift-off after Al deposition. .
【0026】これにより、ゲートフィンガー方向のVt
は、図1(a)に示されるように、フィンガー中心部で
Vtが浅く、フィンガー端部でVtの深い構造ができ
る。なお、図1(a)において本実施例では不純物濃度
は一定とした。As a result, Vt in the gate finger direction
As shown in FIG. 1A, a structure in which Vt is shallow at the center of the finger and Vt is deep at the end of the finger is formed. In FIG. 1A, in this embodiment, the impurity concentration is constant.
【0027】また、本実施例のなだらかなリセス形成に
おいては、密着性の弱いレジストを用いる代わりに、陽
極酸化を用いることでもなだらかなリセス形成が実現で
きる。また、密着性の弱いレジストと陽極酸化を組み合
わせることにより、さらに傾斜角を小さくし、段差によ
る電界集中を緩和することが可能である。In the gentle recess formation of this embodiment, a gentle recess formation can be realized by using anodic oxidation instead of using a resist having weak adhesion. Further, by combining a resist having low adhesion and anodic oxidation, it is possible to further reduce the inclination angle and reduce the electric field concentration due to the step.
【0028】また、リセス形成においては、第1のリセ
スエッチングと第2のリセスエッチングを逆に行って形
成することも可能である。In forming the recess, the first recess etching and the second recess etching can be performed in reverse.
【0029】(実施例3)本実施例は、図5に示すよう
に、ゲート電極8、ソース電極9、ドレイン電極10を
作製するまでは従来と同じであるが、パッシベーション
構造をフィンガー中心部と周辺部で変化させるものであ
る。(Embodiment 3) This embodiment is the same as the conventional one until the gate electrode 8, source electrode 9 and drain electrode 10 are formed as shown in FIG. It is changed at the periphery.
【0030】ゲート電極8にパッシベーション膜による
圧力を加えると、ゲート電極下にはピエゾ電荷が誘起さ
れるためにピンチオフ電圧のシフトが観測される(P.M.
Asbeck, C.Lee, and M.F.Chang,"Pezoelectric Effect
in GaAs FET's and Their Role in Orientation-Depend
ent Device Characteristics", IEEE Trans. Electron
Device, vol.ED-31, No.10, pp.1377-1380,1984)。When pressure from the passivation film is applied to the gate electrode 8, a piezo charge is induced under the gate electrode, so that a shift in pinch-off voltage is observed (PM
Asbeck, C. Lee, and MFChang, "Pezoelectric Effect
in GaAs FET's and Their Role in Orientation-Depend
ent Device Characteristics ", IEEE Trans. Electron
Device, vol.ED-31, No.10, pp.1377-1380, 1984).
【0031】同文献に示されるように、電荷の符号は、
応力の方向、結晶方位に依存しており、(1,0,0)
結晶上でゲートフィンガーのゲート幅方向が(0,1,
1)の方向に形成されている場合は、引っ張り応力のと
きはゲート直下には正の固定電荷、圧縮応力のときには
負の固定電荷が誘起される。これらの固定電荷はチャネ
ルの電荷量を変化させ、ゲート直下の空乏層厚を変化さ
せるために、ピンチオフ電圧はそれぞれ、深い側と浅い
側にシフトする。As shown in the document, the sign of the electric charge is
It depends on the direction of the stress and the crystal orientation, and (1,0,0)
On the crystal, the gate width direction of the gate finger is (0, 1,
When formed in the direction of 1), a positive fixed charge is induced immediately below the gate in the case of tensile stress, and a negative fixed charge is induced in the case of compressive stress. These fixed charges change the charge amount of the channel and change the thickness of the depletion layer immediately below the gate, so that the pinch-off voltage shifts to a deep side and a shallow side, respectively.
【0032】本実施例では、ゲート幅方向を(0,1,
1)方向に選び、図5(a)に示すように、第1の絶縁
膜13としてCVD酸化膜を全面に成長させて、引っ張
り応力を生じさせ、ゲート電極直下に正のピエゾ電荷を
誘起させた。続いて、ゲートフィンガー両端部の酸化膜
を残して中心部の酸化膜をフォトリソグラフィー法及び
ドライエッチング技術等を用いて選択的に排除した。次
に、全面に第2の絶縁膜14(例えばCVDSiN膜)
を成長させた。第2の絶縁膜14に被膜されたゲート電
極直下には圧縮応力が生じる。上記文献によれば、絶縁
膜の圧縮応力を5E9dyn/cm-2とし、膜厚を0.
2μm、ゲート長1μmとすると、ピンチオフ電圧変化
は0.2V程度である。このように、フィンガー両端部
(図5(b))では、第1の絶縁膜13と第2の絶縁膜
14の応力が相殺されるが、フィンガー中心部(図5
(c))ではピエゾ電荷によるピンチオフ電圧の変化が
生じるために、0.2V程度Vtが浅くなる。In this embodiment, the gate width direction is set to (0, 1,
5) As shown in FIG. 5A, a CVD oxide film is grown on the entire surface as the first insulating film 13 to generate a tensile stress and induce a positive piezo charge immediately below the gate electrode. Was. Subsequently, the oxide film at the center was selectively removed using a photolithography method and a dry etching technique while leaving the oxide films at both ends of the gate finger. Next, a second insulating film 14 (for example, a CVD SiN film) is formed on the entire surface.
Grew. A compressive stress is generated immediately below the gate electrode covered with the second insulating film 14. According to the above-mentioned literature, the compressive stress of the insulating film is set to 5E9 dyn / cm -2 and the film thickness is set to 0.
If the gate length is 2 μm and the gate length is 1 μm, the change in pinch-off voltage is about 0.2 V. As described above, at the both ends of the finger (FIG. 5B), the stress of the first insulating film 13 and the stress of the second insulating film 14 are offset, but the center of the finger (FIG. 5B).
In (c)), since the pinch-off voltage changes due to the piezo charge, Vt becomes shallow by about 0.2 V.
【0033】また本実施例の発明では、第1の絶縁膜1
3に被覆されたゲート電極部(図5(a))と、第1と
第2の絶縁膜に被覆されたゲート電極部(図5(b))
と、第2の絶縁膜に被覆されたゲート電極部(図5
(c))と3段階にピンチオフ電圧を変化させることも
可能である。また、本実施例の発明は、イオン注入によ
るFETにも用いることができる。In the present embodiment, the first insulating film 1
3 (FIG. 5A) and a gate electrode portion covered with the first and second insulating films (FIG. 5B).
And a gate electrode portion covered with a second insulating film (FIG. 5).
(C)) It is also possible to change the pinch-off voltage in three stages. Further, the invention of this embodiment can also be used for an FET by ion implantation.
【0034】また、実施例1もしくは2と本実施例3と
を組合わせることによっても、チップ内の熱分布を低減
することができる。Also, by combining the first or second embodiment with the third embodiment, the heat distribution in the chip can be reduced.
【0035】以上の実施例1〜3については、図1
(b)に示すように、不純物濃度を制御することにより
最外セルのVtを深くして、フィンガー横方向(フィン
ガー方向に対して略垂直方向)の温度分布も均一にする
ことが可能である。なお、図1(b)は、図1(c)の
チップのB−B線断面における不純物濃度とVtの関係
を示す図である。The first to third embodiments are described with reference to FIG.
As shown in (b), by controlling the impurity concentration, the Vt of the outermost cell can be made deep, and the temperature distribution in the finger lateral direction (substantially perpendicular to the finger direction) can be made uniform. . FIG. 1B is a diagram showing the relationship between the impurity concentration and Vt in a cross section taken along the line BB of the chip of FIG. 1C.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によって、FETからの発熱と放
熱のバランスをとることにより、素子の温度が均一とな
るために、局所的な特性劣化を防ぐことができ、信頼性
の向上を図ることができると同時に、FETの高周波特
性を向上することができる。According to the present invention, by balancing the heat generation and the heat radiation from the FET, the temperature of the element becomes uniform, so that the local deterioration of the characteristics can be prevented and the reliability is improved. At the same time, the high-frequency characteristics of the FET can be improved.
【図1】本発明の電解効果トランジスタの説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram of a field effect transistor of the present invention.
【図2】本発明および従来の電解効果トランジスタのゲ
ート付近の模式的な拡大部分平面図である。FIG. 2 is a schematic enlarged partial plan view near the gate of the field effect transistor of the present invention and a conventional field effect transistor.
【図3】本発明の電解効果トランジスタのゲート付近の
部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view near a gate of the field effect transistor of the present invention.
【図4】本発明の電解効果トランジスタのゲートフィン
ガー方向のリセス形状を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a recess shape in a gate finger direction of the field effect transistor of the present invention.
【図5】本発明の電解効果トランジスタのゲート付近の
部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view near the gate of the field effect transistor of the present invention.
【図6】従来の電解効果トランジスタの縦方向(ゲート
フィンガー方向)の温度分布の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a temperature distribution in a vertical direction (gate finger direction) of a conventional field effect transistor.
【図7】従来の電解効果トランジスタの横方向の温度の
分布の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a temperature distribution in a lateral direction of a conventional field effect transistor.
【図8】従来の電解効果トランジスタの櫛形ゲート構造
の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a comb gate structure of a conventional field effect transistor.
1 GaAs基板 2 バッファー層 3 チャネル層 4 n+−GaAs層 5 n+−GaAs領域 6 チャネル領域 8 ゲート電極 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 第1リセス 12 第2リセス 13 第1の絶縁膜 14 第2の絶縁膜 101 ゲート電極パッド 102 ソース電極パッド 103 ドレイン電極パッド 104 ゲートフィンガー領域REFERENCE SIGNS LIST 1 GaAs substrate 2 buffer layer 3 channel layer 4 n + -GaAs layer 5 n + -GaAs region 6 channel region 8 gate electrode 9 source electrode 10 drain electrode 11 first recess 12 second recess 13 first insulating film 14 second Insulating film 101 Gate electrode pad 102 Source electrode pad 103 Drain electrode pad 104 Gate finger region
Claims (9)
トランジスタにおいて、ゲートフィンガー方向に沿って
しきい値電圧が中央部で浅く端部で深くなるように、ゲ
ートフィンガー方向に沿ってリセス深さが異なることを
特徴とする電界効果トランジスタ。In a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, a recess depth along a gate finger direction is set so that a threshold voltage is shallow at a center portion and deep at an end portion along a gate finger direction. A field-effect transistor characterized by being different.
で深く、ゲートフィンガー端部で浅い請求項1記載の電
界効果トランジスタ。2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the recess depth is deep at the center of the gate finger and shallow at the end of the gate finger.
トランジスタにおいて、ゲートフィンガー方向に沿って
しきい値電圧が中央部で浅く端部で深くなるように、ゲ
ートフィンガー方向に沿ってチャネル層の不純物濃度が
異なることを特徴とする電界効果トランジスタ。3. In a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, an impurity of a channel layer is formed along a gate finger direction such that a threshold voltage is shallow at a center portion and deep at an end portion along a gate finger direction. A field-effect transistor characterized by different concentrations.
ンガー中央部で低く、ゲートフィンガー端部で高い請求
項3記載の電界効果トランジスタ。4. The field effect transistor according to claim 3, wherein the impurity concentration of the channel layer is low at the center of the gate finger and high at the end of the gate finger.
トランジスタにおいて、ゲートフィンガー方向に沿って
しきい値電圧が異なり中央部で浅く端部で深くなるよう
に、ゲートフィンガー方向に沿って絶縁膜構成が異なる
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。5. A field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, wherein a threshold voltage is different along a gate finger direction and an insulating film is formed along a gate finger direction so as to be shallow at a center portion and deep at an end portion. A field-effect transistor characterized in that:
圧縮応力、ゲートフィンガー端部では引っ張り応力が生
じるように構成されている請求項5記載の電界効果トラ
ンジスタ。6. The field effect transistor according to claim 5, wherein the insulating film is configured to generate a compressive stress at the center of the gate finger and a tensile stress at the end of the gate finger.
向に沿ってしきい値電圧が中側で浅く外側で深くなるよ
うに、ゲートフィンガー方向に対して略垂直方向に沿っ
てチャネル層の不純物濃度が中側で低く外側で高くされ
た請求項1〜6のいずれか1項に記載の電解効果トラン
ジスタ。7. The impurity concentration of a channel layer substantially perpendicular to the gate finger direction so that the threshold voltage is shallow on the middle side and deep on the outside along the direction substantially perpendicular to the gate finger direction. The field effect transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein is higher at the middle and lower at the outside.
トランジスタにおいて、中側に位置するゲートフィンガ
ーのしきい値電圧が浅く、外側に位置するゲートフィン
ガーのしきい値電圧が深くなるように、チャネル層の不
純物濃度が中側で低く外側で高くされたことを特徴とす
る電界効果トランジスタ。8. In a field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, a channel is set such that a threshold voltage of a gate finger located on the middle side is shallow and a threshold voltage of a gate finger located on the outside side is deep. A field-effect transistor wherein the impurity concentration of the layer is lower on the middle side and higher on the outer side.
トランジスタにおいて、ゲートフィンガー方向に対して
略垂直方向に沿ってしきい値電圧が中側で浅く外側で深
くなるように、ゲートフィンガー方向に対して略垂直方
向に沿ってチャネル層の不純物濃度が中側で低く外側で
高くされたことを特徴とする電解効果トランジスタ。9. A field effect transistor having a comb-shaped gate electrode structure, wherein the threshold voltage is shallow on the middle side and deeper on the outside along the direction substantially perpendicular to the gate finger direction. A field effect transistor wherein the impurity concentration of the channel layer is low on the middle side and high on the outside along the substantially vertical direction.
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|---|---|---|---|
| JP09264340A JP3111941B2 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Field effect transistor |
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| JPH11102921A true JPH11102921A (en) | 1999-04-13 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023032650A (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-09 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device |
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