JPS6197869A - 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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JPS6197869A
JPS6197869A JP59219032A JP21903284A JPS6197869A JP S6197869 A JPS6197869 A JP S6197869A JP 59219032 A JP59219032 A JP 59219032A JP 21903284 A JP21903284 A JP 21903284A JP S6197869 A JPS6197869 A JP S6197869A
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JP
Japan
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drain
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Pending
Application number
JP59219032A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohiro Ito
伊東 朋弘
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6197869A publication Critical patent/JPS6197869A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/161Source or drain regions of field-effect devices of FETs having Schottky gates

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  • 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】 (産業上の利用分野) 本発明は電界効果トランジスタに関し、特に表面電子チ
ャネルを臂する短チヤネル電界効果トランジスタ(PE
T)の特性向上に関するものである。
(従来技術とその問題点) ノンドープの高純度GaAs上にドナー不純物をドープ
したA A G a A s層を有するヘテロ接合構造
では、電子が2次元電子ガスとして不純物のないGaA
s中に存在するために不純物散乱の影響が小さく、従っ
て特に低温において著しく移動度が向上するために、近
年この2次元電子ガスの電子濃度をA A G a A
 s層上に形成されたショットキーゲート電極で制御す
る構造のB’ E Tが高周波・高速素子として注目さ
れ研究開発が盛んに行われている。
ところで、これらFETにおいて例えは特開昭57−7
3979号公報に記載されている様に第1図に示す如く
ソース及びドレイン領域にn+コンタクト層を有する構
造のものが提案されている。
第1図において、11は半絶縁性G a A s基板、
12はノンドープ高純度G a A s層、13及び1
4はn ”GaAs  コンタクト層、15はドレイン
電極、16はソース電極、17は人/GaAs @、 
18はケート電極、19は表面電子チャネルである。こ
の様な、表面電子チャネル19より深いn+コンタクト
層13.14の存在によりソース及びドレインのコンタ
クト抵抗acが小さく、またソース・ゲート間の直列抵
抗凡8も小さくなるために相互コンダクタンスg、が大
きくなる利点がめる。しかしながら、この様な構造で短
チヤネル化した場合にはn+コンタクト層間の高抵抗G
aAs層中をゲート電圧では制御し得ない基板電流20
が流れ。
出力コンダクタンスgaの増大、ゲート閾値電圧VTの
変動など短チヤネル特有の異常現象が起り高周波素子及
び集積回路炸裂上深刻な問題となっている。
以上はへテロ接合を有するFgTについて説明したが、
同様なことは絶縁ゲート形FET(MISFET)など
表面〆チャネルを有するFETに共通の問題である。
(発明の目的) 本発明の目的はn+コンタクト層の利点を損うことなく
、上記異常現象のない良好な特性を有する短チャネルF
 ETt−提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、半導体結晶表面に形成された電子層を
チャネルとし、該チャネルを制御するゲート電極と、該
ゲート電極に対し互いに反対方向の前記半導体結晶中に
形成され前記電子層に隣接するソース及びドレインn+
コンタクト層と、該コンタクト層上にソース電極及びド
レイン電極とを具備した電界効果トランジスタにおいて
、前記n+コ/タクト層の電子層表面から測った深さd
c(μm)及びコノタクト層間距離Lc(μm)/17
?d。<o、o 1s(1+12L! )      
(1)を満たすことt−特徴とする電界効果トランジス
タが得られる。
(構成の詳細な説明)、1 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
先ず本発明の基本概念t−第1図に基き説明する。
′!s1図に示す構造においてチャネル層表面から測っ
たn+コyタクト層13,14の厚さftd、 、コン
タクト層間距離ヲL6 とする。この時、基板電流工□
b  20は、チャネル長が短いFF、Tの飽和領域で
はn+コンタクト層間の平均電界が電子の速度飽和の閾
値電界をはるかに越えていることを考慮すれば近似的に
次式で与えられる。
ここで、εは半導体の誘電率、v、は電子飽和速度、W
はチャネル幅、doは表面チャネルの電子分布厚さ、V
O2はドレイ/印加電圧でるる。
すなわち、上式で与えられる電流が動作チャネルを流れ
る本来のドレイン電流以外にドレイン・ソース間に流れ
ることになり、工□bがVOSに比例することから判る
様にドレイン電圧が大きい程。
ドレインコンダクタンスgdが大きく特性劣化を招くこ
ととなる。
さて1表面チャネルを有する短チャネルFETのドレイ
/電流ID51はゲート電極下を電子がほぼ飽和速度で
走行することを考慮すれば次式で与えられる。
l06=V、WQ5       (a)ここで、QB
はゲート電圧でチャネルのソース端に誘起される単位面
積当りの電荷量である。実際のFET特性ではI so
b は実用的な飽和領域でのドレイ/最大電流の5%程
度以下であれば実用上問題はなり。
ところで、上述の諸条件を満たす定数については、通常
の表面チャネルを有するFETの場合。
使用する半導体材料の種類にはあまり依存しない。
従って、電子電荷をq、真空の誘電率をε。とすれば各
種F’ET共通に、はぼQ s/ q−I X 10 
” ”cm−”。
’/’a=IZ5、d、−15OA、VO2−2V  
(!:考、tてhけば十分であり、これらを用いて(2
)?(3)  式よりd 11 、Lllの満たすべき
柔性はa、<o、ox5<x+12r、H)     
  (4)となる。但し、ここでa、、Laはともにμ
m’1位である。
(実施例) 以下、本発明をAI!GaAs/GaAs ヘテt==
J合を有するFETに適用した場合の実施例について説
明する。
第4図は第1図の構造において従来の様にn+コンタク
ト層の厚さが大きい場合のFETの静特性を示したもの
で、 d、−0,1μmとした場合でめり、第3図は第
1図の構造の本発明によるFETの静特性を示したもの
でda−0,05μmとした場合である。ここで、両F
ETにおいてともにり、=1.5μmであり、ノンドー
プ高純度GaAs層12の厚さは1μm、n形Al!G
aAsff1l 17の厚さF1500人、実効ドナー
密度は5X 10 ’cm−3、ゲート長0.5μmで
ある。
Le−0,5μmの場合、(4)式から明らかな様に。
dcの条件としてtri dc <0.06μmとなす
り、が0.5μm程度の場合にはd、t−600人より
小さくすることにより基板電流の影響が無視できること
となる。
すなわち、従来構造の第4図及び本実施例の第3図から
明らかな様に本発明によるFET静特性のドレインコン
ダクタンスは従来技術のものに比べて極めて小さく良好
な飽和特性が得られた。また、低ドレイン電圧時の電流
−電圧特性から判る様にソース・ゲート間抵抗はほぼ同
じ値であり、従ってd6を小さくしたことによる抵抗の
増大はほとんど吃られなかった。
尚、上述の本発明によるFETは例えば以下の様にして
作製される。半絶縁性GaAs基板上に分子線エピタキ
シー(MBC)法でノンドープGaAs層、n形A/G
aAs @を形成し、次にAI!GaAs層上にスパッ
タ法によりW8it−5000人形成し。
ゲートのパターン二/グを行ったフォトレジストマスク
を用いてWSi及びA/ G a A s層を選択エツ
チング除去する。さらにCVD法で5i02を600人
形成しタノち、Sけ’に40KeV、  ドーズf12
X1013cm→の条件で8 i02膜を通じてスルー
イオン注入し、アニール処理により活性化させ、SiO
2膜を除去したのちFET部分以外のイオン注入層をエ
ツチング除去する。最後に通常の方法によりソース電極
及びドレイ/*極を形成すれば素子が完成する。
次に1本発明の池の実施例について説明する。
fj112図は、本発明の池の実施例でおるAI!Ga
As/GaAsヘテロ接合を有するPETの構造を示す
模式的断面図で、各部の数字は第1図と同一内容をめら
れす。本FBTは以下の様にして作製される。
すなわち、半118緑性Ga入S基板上にMBC法でノ
ンドープ高純度GaAs l−を1μm、実効ドナー密
L 5X1017cm−”のn形/VGaAs  層t
 soo人形酸形成次にA/GaAs1l上に例えばC
VD法で8i02’12000人形成したのちn+コン
タクトNjヲ形成する部分のA/GaAs1上の8i0
2 k:フォトレジストマスクを用いてエツチング除去
し、フォトレジスト’を除去したのち、その5i02i
マスクとして入/Gaps層をエツチング除去し、さら
にGaAs1を800人エツチング除去する。次に、例
えば気相成長法によ0電子密度lQcm  のn Ga
AsWIを0.2μm選択成長し、8i02マスクを除
去したのちFET部分以外のA/GaAs  層をエツ
チング除去し、最後に通常の方法によりゲート電極及び
ソース・ドレイン電極を形成すれば素子が完成する。上
述の方法で作製したFETのゲート長はα3μm、ソー
スn+コンタクト層とゲートの間隔は0.2μm1ゲー
トとドレインn生コンタクト層の間隔は0.2μmで、
従ってn+コンタクト層間距離は0.7μmである。こ
の場合(4)式からd、が満たすべき条件はd、<0.
1μm でめるが、上述の実施例の様にd、−800人
とすることにより極めて良好な飽和特性を有する静特性
が得られた。以上のようにn+コンタクト層は深く形成
できないので、本FETでは上にも成長させることによ
ってn十層の抵抗を下げたところに特色がある。
以上はへテロ接合t−WするF’ETの実施例について
説明したがMISFET等、表面チャネルを有するFg
Tすべてにおいて本発明が有効なことは明らかであろう
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば従来技術に
おける基板電流による問題点がなく、かつn+コンタク
ト層の利点を損うことのない極めて良好な特性を有し、
特に短チャネルにおいて高性能な電界効果トランジスタ
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例並びに本発明の詳細な説明するためのへ
テロ接合を有するFETの模式的断面図、g&2図は本
発明の池の実施例の漢式的断面図、第3図及び第4図は
それぞれ第1図に示す構造の本発明の一実施例並びに従
来例の静特性を示す図である。 11・・・・・・半絶縁性GaAs基板、12・・・・
・・ノンドープ高純度GaAs層、13,14・・・・
・・n+コンタクト層、15・・・・・・ドレイン電極
、16・・・・・・ソース電極、17・・・・・・AI
!G a A s層、18・・・・・・ゲート電極。 19・・・・・・表面電子チャネル、20・・・・・・
基板電流。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  半導体結晶表面に形成された電子層をチャネルとし、
    該チャネルを制御するゲート電極と、該ゲート電極に対
    し互いに反対方向の前記半導体結晶中に形成され、前記
    電子層に隣接するソース及びドレインn^+コンタクト
    層と、該コンタクト層上にソース電極及びドレイン電極
    とを具備した電界効果トランジスタにおいて、前記n^
    +コンタクト層の電子層チャネル表面から測った深さd
    _c(μm)及びコンタクト層間距離L_c(μm)が d_c<0.015(1+12▲数式、化学式、表等が
    あります▼) を満たすことを特徴とする電界効果トランジスタ。
JP59219032A 1984-10-18 1984-10-18 電界効果トランジスタ Pending JPS6197869A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6425484A (en) * 1987-07-21 1989-01-27 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS577165A (en) * 1980-06-17 1982-01-14 Fujitsu Ltd Semiconductor device
JPS57193068A (en) * 1981-05-22 1982-11-27 Fujitsu Ltd Semiconductor device

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