JPS59161879A - シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents

シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ

Info

Publication number
JPS59161879A
JPS59161879A JP58036496A JP3649683A JPS59161879A JP S59161879 A JPS59161879 A JP S59161879A JP 58036496 A JP58036496 A JP 58036496A JP 3649683 A JP3649683 A JP 3649683A JP S59161879 A JPS59161879 A JP S59161879A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
electrode
layer
gate electrode
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58036496A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomihiro Suzuki
富博 鈴木
Kenichi Kikuchi
健一 菊地
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP58036496A priority Critical patent/JPS59161879A/ja
Priority to DE8484301215T priority patent/DE3475030D1/de
Priority to AU25010/84A priority patent/AU2501084A/en
Priority to EP84301215A priority patent/EP0121997B1/en
Publication of JPS59161879A publication Critical patent/JPS59161879A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/061Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates
    • H10D30/0612Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates of lateral single-gate Schottky FETs
    • H10D30/0614Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates of lateral single-gate Schottky FETs using processes wherein the final gate is made after the completion of the source and drain regions, e.g. gate-last processes using dummy gates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes
    • H10D30/87FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (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】 〔技術分野〕 本発明は、ショットキゲート電界効果トランジスタ及び
その製造方法に関するものである。
〔背景技術〕
ショットキゲート電界効果トランジスタ(以下ME S
 F ETと略記する)は、特に超高周波におけるすぐ
れた増幅あるいは、発振用素子として賞月されている。
また、超高速動作の集積回路の基本構成素子としても、
すぐれたものであることは周知である。
従来最も普通に用いられているME S F ETの構
造は第1図に示したようをものである。ここで1は高比
抵抗または半絶縁性半導体結晶基板、2は導電性半導体
結晶層で通常、動作層と称されているものである。3は
ショットキゲート電極、4.5はそれぞれオーミック特
性を有するソース、ドレイン電極である。
この動作層のキャリア濃度Nd  および厚さaはME
 S F ETのピンチオフ電圧Vp と次の第1式の
ような関係がある。
q Nd Vp = Vb−ap!  ・・・・・・・(1)2ε ただし、vb  はビルトイン電圧、εは半導体結晶の
誘電率、qは電荷素置 Vp  は回路設計上の要求から与えられるが、このV
p  Q値を満足するよう(1)式を用いてNd * 
a  の値が定められる。
第1図のような従来の構造の欠点の一つは、ゲート3と
ソース4あるいはゲート8とドレイン5の間の抵抗値が
大きいために充分大きなgm の値が得られないこと、
また大きなゲートソース間直列抵抗のために雑音特性が
劣化することである。特にピンチオフ電圧Vp  の絶
対値が小さいとき、あるいはノーマリオフ(Vp>0)
においては、(1)式から明らかなようにNd  ある
いはaは小さな値とせねばならないためにゲートソース
間の直列抵抗、    は、より大きな値となる。また
動作層2が、GaAs結晶を用いている場合には、ゲー
ト・ソース間のおよびゲート・ドレイン間の結晶表面部
6・7に高密度の表面準位が存在して、それにより表面
電位がほぼ固定され、半導体結晶内の表面近くでは空乏
層ができるため、ゲート・ソース間直列抵抗はいっそう
大きな値となり、特にノーマリオフ型では、きわめて重
大な問題であった。
このような欠点を解決するための方法の一つとして、第
2図のように、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイ
ン間の動作層9、IOをゲート電極直下の動作層8の厚
さよりも厚くすることが行われている。この方法では8
の動作層の厚さ、キャリア密度を(1)式の条件を満す
よう定める必要があるが、このような段差構造において
、エツチング等で、80部分の厚さを精密に再現性良く
制御する事は現在の技術では困難である。
〔発明の開示〕
本発明は、上記の従来技術の欠点を解決する新たなME
 S F ET及びその製法を提供するものである。
本発明ば、gmが大きいと同時に良好な高周波特性、超
高速論理動作を兼ね備えたMESFETを提供するもの
である。また本発明は容易にかつ歩留り良く製造出来る
製造方法に適したものを提供するものである。
以下本発明を図面に基づいて説明する。
本発明のME S F ETの一例は第3図に示す如き
ものである。第3図は高比抵抗または半絶縁性半導体結
晶基板1上に、ショットキゲート金属3の下方において
動作層12、オーミック性のソース電極4の下方並びに
ゲート・ソース電極間に単位面積当りのキャリア数が動
作層12より太きりA動作層11.オーミック性のドレ
イン電極5下方並びにゲート・ドレイン電極間に単位面
積当りのキャリア数が動作層12より大きい動作層13
を設けたMESFETである。特に動作層11及び13
とゲート電極3の間には動作層12程度の間隔を設けで
ある。
このようにソース電極下方並びにソース・ケート電極間
に動作層11お工びドレイン電極下方並びにドレイン・
ゲート電極間に動作層18を作成することにより、ソー
ス・ゲート間抵抗およびドレイン・ゲート間抵抗を小さ
くシ、大きなgm を得るものである。この目的には、
動作層11及び13をショットキゲート電極3に出来る
限り近づける事が望ましい。
しかしながら動作層11及び13をショットキゲート電
極3のご(近傍まで近づけるとゲート・ソース間容量及
びゲート・ドレイン間容量が急激に増加し、MESFE
Tの高周波特性あるいは超高速動作を劣化させる事とな
る。この容量を減少させるためには動作層11及び13
をショットキゲ=1・金属3より十分に離す必要がある
本発明は上記の二つの条件に対して動作層11及び18
とショットキゲート電極3との間を最適な間隔とするも
のであるが、従来までこの点に着目したMESFETの
構造の最適化は議論される事がなかったものである。
まず、ゲート・ソース間容量*’−よびゲート・ドレイ
ン間容量を小さくする目的のために、動作層11及び°
18を十分に離したME S F ETの動作状態にお
いて、ゲート電極下の空乏層がショットキゲート電極3
の両端より動作層12の厚さ程度のはみ出しを有してい
る事実に着目する。これにより動作層11及び1Bをシ
ョットキゲート電極8上り動作層12の厚さ程度以上に
離せば既に述べたゲート・ソース間容量及びゲート・ド
レイン間容量の急増を防ぐ事が出来る。
また、動作層11.13とショットキゲート電極3との
間の距離が動作層12の厚さ程度になった場合には、ゲ
ート・ソース間抵抗及びゲート・ドレイン間抵抗に比べ
てショットキゲート電極直下のチャネルの抵抗が十分に
太きいため、さらにこの距離を小さくする事によって得
られるgm の改善効果はごくわずかである。
したがって動作層11,13とショットキゲート電極3
との間隔は動作層12の厚さ程度とするのが最適である
次に本発明によるME S F ETの製造法につき、
−例を説明する。
本発明は材料については何ら制限されるものではなく、
Siなどの単元素半導体あるいは化合物半導体など広く
一般の半導体材料に適用出来るものであるが、以下半導
体材料として動作速度の太きい利点をもつ化合物半導体
のうちGaAs  の実施例について説明を行うことに
する。
まず第4図(A)に示すようにGaAs  の半絶縁性
基パ板にイオン注入を行う。この注入によって形成され
た動作層15が実質的にMESFETのピンチオフ電圧
を決定する。ピンチオフ電圧+〇、05Vをねらったノ
ーマリオフ形MESFETとしては、例えばSiイオン
注入エネルギ50 kev 注入量2,1. x 10
12 ドーズ/12  を選定する。
次に第4図(B)に示す様に任意の材料からなるパター
ン21を形成する。このパターン21をマスクとして用
いてイオン注入を行ない、ソース電極下方並びにゲート
・ソース電極間に領域16、ドレイン電極下方並びにゲ
ート・ドレイン電極間に領域17を形成する。
ゲート・ソース間抵抗及びゲート・ドレイン間抵抗を小
さ゛くするためには領域16.17の単位面積当りのキ
ャリア数すなわちシートキャリアをなるべく太き(する
事が要求される。この要求を満たして同時に単位体積当
りのキャリア数がGaAsの限度を越えない様にするた
めには、領域16、]7の動作層のイオン注入において
加速エネルギを少くとも100kevより大とし、ドー
ズ量を15に用いたイオン注入の少くとも2倍より大き
く選定する事がより効果的である。実施例ではSi  
イオン注入エネルギ180 kev注入量1 x 10
18  ドーズ/CTng  を選定する。
このときイオン注入のマスクパターン21における領域
16と17の間隔は、プロ七ス終了時のMESFETに
おいて領域16及び領域17がショットキゲート電極か
ら動作層15の厚さ程度能れて仕上がる様に決定する。
マスクパターン上での領域16と17f)間隔りはゲー
ト長LGのMESFETについて第2式の関係で与える
L = Lに + 2 LA + 2 LD  ・・・
・・・・ (2)但し、LA は領域15の厚さ、LD
 はイオン注入による横方向散乱長とアニールプロセス
による横方向熱拡散長の和である。本実施例ではLAは
0.1μmである。LD  はプロセスの条件に応じて
0.1μmから0.4μmの間の適切な値を用いる。本
実施例では後のアニールプロセスの条件を考慮してLD
を0.1μmに選定する。
マスク用パターン21としては通常のフォトリングラフ
ィによって形成したレジストパターンが最も一般的であ
る。実施例では厚さ1.5μmのポジレジスト、、 (
AZ−1150J )を用いて形成する。
レジスト除去後800℃20分程度のTニールを行い注
入元素の活性化を行う。この際結晶基板にGaAs  
を用いている時は、プロキシミテイ法などにより表面の
保護を行う。
その後(C)に示す如く通常の方法を用いてゲート電極
18、ソース電極19、ドレイン電極20を形成する。
〔産業上の利用可能性〕
本発明のショットキゲート電界効果トランジスタによれ
°ば、ゲート・ソース間容量及びゲート・ドレイン間容
量が小さく、かつゲート・ソース間及びゲート・ドレイ
ン間の抵抗が小さく大きなgmが得られ、このため超高
周波動作、超高速動作、低雑音特性等が実現される。
本発明のMESFETは特に′超高周波におけるアクテ
ィブデバイス、超高速の論理素子として最適なものであ
る。さらに本発明の製造法によれば、容易に歩留り良く
作成する事が出来るため、この工業的価値はきわめて太
きい。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来法によるショットキゲート電界
効果トランジスタの断面図である。第3図は本発明のシ
ョットキゲート電界効果トランジスタの断面図であり、
第4図(5)(B) (C)は本発明のショットキゲー
ト電界効果トランジスタの製造工程を示すための断面構
造図である。 1.14・・・半導体基板、2.8.9.10.11.
12.13.15.16.17・・・動作層、3.18
・・・ショットキゲート電4i、4.19・・・・ソー
ス電極、5.20・・・ドレイン電極。 第1図 第2図 第3図 手続補正書 昭和58年11月21日 特許庁長官 若杉和夫    殿 1、事件の表示 昭和58年特許願 第1496  号 2、発明の名称 ショントキゲート電界効果トランジスタ3、補正をする
者 事件との関係   特許出願人 住所    大阪市東区北浜5丁目15番地名称(21
8)住友電気工業株式会社 社長 用上哲部 4、代理人 住所     大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友電
気工業株式会社内 6補正の対象 明  細  書 7補正の内容 タイプ印書により鮮明に記載した明細書を別紙のとおり
提出します。 391

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性半導体基板、該半導体基板の表面に形成
    された動作層ならびに該動作層上に形成されたソース電
    極、ショットキゲート電極及びドレイン電極を備えたシ
    ョットキゲート電界効果トランジスタにおいて、前記動
    作層が所定のピンチオフ電圧を与える様な厚みを有して
    前記ゲート電極直下に形成されている第1の部分と該第
    1の部分に接してその両側に形成された第2の部分とか
    ら構成され、該第2の動作層の単位面積当りの不純物数
    は該第1の動作層の単位面積当りの不純物数よりも大き
    くドーピングがなされており、さらに該第1の部分と該
    第2の部分の境界がショットキゲート電極より該第1の
    部分の厚さ程度離れている事を特徴とするショットキゲ
    ート電界効果トランジスタ。
JP58036496A 1983-03-04 1983-03-04 シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ Pending JPS59161879A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58036496A JPS59161879A (ja) 1983-03-04 1983-03-04 シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ
DE8484301215T DE3475030D1 (en) 1983-03-04 1984-02-24 Schottky gate field effect transistor and method for producing it
AU25010/84A AU2501084A (en) 1983-03-04 1984-02-24 Schotkky gate field effect transistor
EP84301215A EP0121997B1 (en) 1983-03-04 1984-02-24 Schottky gate field effect transistor and method for producing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58036496A JPS59161879A (ja) 1983-03-04 1983-03-04 シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59161879A true JPS59161879A (ja) 1984-09-12

Family

ID=12471434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58036496A Pending JPS59161879A (ja) 1983-03-04 1983-03-04 シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0121997B1 (ja)
JP (1) JPS59161879A (ja)
AU (1) AU2501084A (ja)
DE (1) DE3475030D1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953877A1 (de) 1999-11-09 2001-05-23 Siemens Ag Verfahren und Kommunikationssystem zum Verwalten eines Kommunikationsnetzes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5012985A (ja) * 1973-06-01 1975-02-10
JPS5322378A (en) * 1976-08-13 1978-03-01 Fujitsu Ltd Production of field effect transistor s
JPS57187967A (en) * 1981-05-14 1982-11-18 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3273695D1 (en) * 1981-01-29 1986-11-13 Sumitomo Electric Industries A schottky-barrier gate field effect transistor and a process for the production of the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5012985A (ja) * 1973-06-01 1975-02-10
JPS5322378A (en) * 1976-08-13 1978-03-01 Fujitsu Ltd Production of field effect transistor s
JPS57187967A (en) * 1981-05-14 1982-11-18 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
EP0121997B1 (en) 1988-11-02
DE3475030D1 (en) 1988-12-08
EP0121997A1 (en) 1984-10-17
AU2501084A (en) 1984-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3609477A (en) Schottky-barrier field-effect transistor
CA1266812A (en) Method of fabricating a self-aligned metal- semiconductor fet
US4624004A (en) Buried channel MESFET with backside source contact
US4601096A (en) Method for fabricating buried channel field effect transistor for microwave and millimeter frequencies utilizing molecular beam epitaxy
DE19644821C1 (de) Steuerbare Halbleiterstruktur mit verbesserten Schalteigenschaften
US4768071A (en) Ballistic transport MESFET
US4432008A (en) Gold-doped IC resistor region
US3804681A (en) Method for making a schottky-barrier field effect transistor
US4724220A (en) Method for fabricating buried channel field-effect transistor for microwave and millimeter frequencies
US5077589A (en) MESFET structure having a shielding region
EP0818819A1 (en) Improvements in or relating to semiconductor devices
JPS58148464A (ja) Mes型電界効果トランジスタ
JPS6378574A (ja) 半導体装置の製造方法
US4833095A (en) Method for buried channel field effect transistor for microwave and millimeter frequencies utilizing ion implantation
US4837175A (en) Making a buried channel FET with lateral growth over amorphous region
EP0121997B1 (en) Schottky gate field effect transistor and method for producing it
JPS6228593B2 (ja)
US4864372A (en) Field effect transistor
KR950005490B1 (ko) 인헨스먼트형/디플리션형 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법
JPS58124279A (ja) シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタとその製造方法
JPH02224369A (ja) 半導体装置
JPS59208878A (ja) 深いデイプレツシヨンモ−ドで作動する電界効果トランジスタ
JPS58123777A (ja) シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタとその製造方法
JP2867420B2 (ja) 化合物半導体装置
JPS6354229B2 (ja)