JPH0298170A - 電界効果トランジスタ集積装置 - Google Patents

電界効果トランジスタ集積装置

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JPH0298170A
JPH0298170A JP63251051A JP25105188A JPH0298170A JP H0298170 A JPH0298170 A JP H0298170A JP 63251051 A JP63251051 A JP 63251051A JP 25105188 A JP25105188 A JP 25105188A JP H0298170 A JPH0298170 A JP H0298170A
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JP
Japan
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fet
layer
effect transistor
gate
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP63251051A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Ueno
和良 上野
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
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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集積装置に関する。
〔従来の技術〕
ガリウムひ素(GaAs)基板を用いたGaAsMES
FETが、集積回路の基本素子として、広く用いられて
いる。しかし、GaAsMESFETの場合、ゲート電
極に加える入力信号の最大の正電位が、ショットキバリ
アバイト(φB)で規定されるため、論理回路を構成し
た場合に、ゲートに入力する正側の設計余裕度が大きく
できないという問題があった。これを解決する工夫とし
て、例えばアイ・イー・イー・トランザクション・オン
・エレクトロン・デバイセズ(IEEE、 Trans
action on Electron Device
s)第34巻、第7号(1987年) 1448頁に示
されているように、チャネルの上に直接ゲート電極を付
けるのではなく、ショットキバリアのより高い半導体バ
リア層を挟んだヘテロMTSゲート構造のFET(DM
T:DopedChannel Hetero −M 
I S F E T )が提案されている。これによっ
て、ショソトキバリアハイトφBはGaAsMESFE
Tの場合の0.8Vから0.3V程度、バリアが向上で
きるため、正側の設計余裕度が大きくでき、集積回路用
基本素子として有利であり、開発が進められている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術で示したヘテロMISゲートFETは、ゲー
トに入力し得る正電位が大きくなり、設計余裕度が増加
するという利点がある一方で、バリアの高いヘテロ半導
体層を挟むことによって、ソース、ドレイン電極下にも
、バリアの高い層が形成されるため、コンタクト抵抗等
の劣化による寄生抵抗の増大を招くといったデメリット
が同時に生じる。従って、従来のように、同じへテロM
ISゲート構造のFETのみで、集積回路を構成する基
本単位であるインバータあるいは、論理和ゲート、論理
積ゲート等を構成し、負荷用FETとしてヘテロMIS
ゲートFETを用いると、FET負荷のオン抵抗を大き
くし、それによってスイッチング速度が遅くなるという
問題があった。
本発明の目的は、このような問題点を解決した電界効果
トランジスタ集積装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、信号入力端子に電気的に接続されたゲートを
有する少なくとも1つの駆動用電界効果トランジスタの
ドレインと、ソースとゲートが電気的に短絡された負荷
用電界効果トランジスタのソースが信号出力端子に接続
されてなる集積回路素子を単位素子として少なくとも1
つの単位素子より構成される集積装置において、 ソース及びドレイン間に接続した能動層と、この能動層
上に不純物層を介して設けたゲートとを少なくとも備え
た電界効果トランジスタを駆動用電界効果トランジスタ
とし、ソース及びドレイン間に接続した能動層と、この
能動層上に不純物層を介さずに設けたゲートを少な(と
も備えた電界効果トランジスタを負荷用電界効果トラン
ジスタとして、同一基板上に備えたことを特徴とする。
駆動用電界効果トランジスタの能動層及び負荷用電界効
果トランジスタの能動層の導電型がn型の場合には、駆
動用電界効果トランジスタの不純物層は、その能動層よ
り電子親和力が小さいものとする。
また、駆動用電界効果トランジスタの能動層及び負荷用
電界効果トランジスタの能動層の導電型がp型の場合に
は、駆動用電界効果トランジスタの不純物層は、その能
動層より電子親和力と禁制帯幅の和の大きいものとする
〔作用〕
本発明によれば、駆動用FETにはゲートバリアを大き
くする層が形成されているため、ゲート入力の余裕度を
大きく保ち、一方で高いバリアの必要のない負荷用FE
Tにはゲートバリアを大きくする層が形成されていない
ため、FET負荷におけるオン抵抗の増大というデメリ
ットを防いで、より高速な集積回路素子を実男できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は、本発明の一実施例の電界効果トランジスタ集
積装置であるインバータの断面図、第2図(a)はその
平面図、第2図(b)はその回路図である。
このインバータは、キャリアが電子のn型能動層の場合
であり、第2図(b)に示すように、信号入力端子20
に電気的に接続されたゲートを有する1つの駆動用F 
E T2Oのドレインと、ソースとゲートが電気的に短
絡された1つの負荷用FET50のソースが信号出力端
子30に接続されてなる集積回路素子を単位素子として
同一基板上に形成され、駆動用FET40は、ソース及
びドレイン間に接続したn型の能動層とこの能動層上に
、能動層より電子親和力の小さい不純物層を介して設け
たゲートを備え、負荷用FET50は、ソース及びドレ
イン間に接続したn型の能動層と、この能動層上に不純
物層を介さずに設けたゲートを備えている。
第1図のインバータは、例えば、次のようにして作製す
る。
分子線エピタキシー(MBE)装置を用いて、超高真空
チャンバー内に取り付けられた半絶縁性GaAs基板1
上に、順次、ノンドープのGaASバッファ層2、Si
を2 X 10” c m−”ドープしたn型GaAs
チャネル層3 (ノーマリオフタイプ)、ノンドープの
A 10.3G a O,?A Sバリア層4、良好な
ショットキー特性を得るためのノンドープのGaAsキ
ャ、プ層5を、各々500nta、 15nm、 20
nm、 10nmずつ連続的に成長する。その結晶基板
を、選択的に燐酸系のエツチング液を用いて、駆動用F
ETを形成する領域を残してエツチングする。
その後、エツチングされた領域に選択的にSiを30k
eνの加速エネルギーでドース量4.5X10I2cm
−”だけ、負荷用FETのチャネルを形成するためのイ
オン注入を行い、後述の活性化熱処理によってn型イオ
ン注入チャネル層6 (ノーマリオンタイプ)を形成す
る。さらに、タングステンシリサイド(W S + 、
t)のゲート電極8をスパッタ薄着による被着と、反応
性イオンエツチングによる加工を用いて形成した。
その後、ゲート電極及びフォトレジストをマスクとして
n゛イオン注入コンタクト層7を形成するためのイオン
注入を加速エネルギー70keV、ドースM 1 x 
1013c m−3の条件で行った後、5izNa膜を
保護膜として水素雰囲気中で、摂氏800度で20分間
、イオン注入層の活性化のための熱処理を行った。
さらに、マスクを形成した後、AuQe−Ni・Auか
らなる多層金属膜をソース、ドレイン領域に蒸着し、4
30度で合金化熱処理を行ってオーム性のソース、ドレ
イン電極9を形成する。さらに、Ti−PL−Auより
なる多層金属膜による配線10を行って、ノーマリオフ
型のE−FET40とノーマリオン型のD−FET50
からなるE/D構成のインバータを作製した。
第3図は、製作したインバータにおける駆動用FET4
0と負荷用FET50のドレイン電流電圧特性を示した
図である。駆動用FET40のドレイン電流電圧特性は
、ゲート電圧(V、)がOVと1.OVの場合を示して
おり、負荷用FET50のドレイン電流電圧特性は、ゲ
ート電圧(VG)が0■の場合をそれぞれ示している。
負荷用FETの特性を比較するために、第4図に示すよ
うな同じへテロMISゲート構造のFETのみで構成さ
れたインバータの負荷用FETのドレイン電流電圧特性
を一点鎖線60で示す。なお、第4図において第1図と
同一の構成要素には同一の番号を付して示している。
本実施例の負荷用FETのドレイン電流電圧特性と従来
のへテロMISゲートFETインパークの負荷用FET
のドレイン電流電圧特性に比較すると、本実施例の負荷
用FETの電流の立ち上がりが急峻となっており、オン
抵抗が小さい。従って、次段のインバータを充電するた
めの一定電荷量に、従来の場合より速く到達する。
以上の実施例は、キャリアが電子のn型動作層を有する
インバータについて説明したが、キャリアが正孔のp型
動作層の場合にも、同様の製造工程によって製作できる
。すなわちp型の場合には、駆動用FETのチャネルと
なるp型動作層を、MBEによりMgを2 xlO” 
c m−”ドープして16nm形成し、負荷用FETの
チャネルとなるp型動作層については、MBEによりM
gを加速エネルギ30keνで、ドース15 xlO”
cM−”だけ注入して形成する。さらに、p型のコンタ
クト層を加速エネルギー70keV、ドース量1.2X
 1013c m−’だけ注入して形成し、活性化熱処
理を行った後、AuZn−Ni・Auを蒸着し、合金化
熱処理を行ってソース、ドレイン電極を形成する。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次段の
インバータを駆動する際の負荷用FETのオン抵抗が小
さくでき、従って、次段のインバータの駆動用FETを
充電する時間が短縮でき、回路の高速化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すE/D構成インバータ
の断面図、 第2図は第1図のインパークの平面図及び回路図、 第3図は第1図のインバータを構成する駆動用FET及
び負荷用FETのドレイン電流電圧特性を示す特性図、 第4図は従来のへテロM■SゲートFETのみを用いた
E/D構成インバータの断面図である。 1・・・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・・・ノンドープGaAsバッファ層3・・・・
・n型GaAsチャネル層(ノーマリオフタイプ) 4・・・・・ノンドープA l o、 3G a o、
 ?A Sバリア層 5・・・・・ノンドープGaAsキャップ層6・・・・
・n型イオン注入チャネル層(ノーマリオンタイプ) 7・・・・・n+イオン注入コンタクト層8・・・・・
WSi、ゲート電極 9 ・−・−・AuGe−Ni −Auオーム性電極 10・ 20・ 30・ 40・ 50・ ・Ti−Pt−Au配線 ・信号入力端子 ・信号出力端子 ・駆動用FET ・負荷用FET

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)信号入力端子に電気的に接続されたゲートを有す
    る少なくとも1つの駆動用電界効果トランジスタのドレ
    インと、ソースとゲートが電気的に短絡された負荷用電
    界効果トランジスタのソースが信号出力端子に接続され
    てなる集積回路素子を単位素子として少なくとも1つの
    単位素子より構成される集積装置において、 ソース及びドレイン間に接続した能動層と、この能動層
    上に不純物層を介して設けたゲートとを少なくとも備え
    た電界効果トランジスタを駆動用電界効果トランジスタ
    とし、ソース及びドレイン間に接続した能動層と、この
    能動層上に不純物層を介さずに設けたゲートを少なくと
    も備えた電界効果トランジスタを負荷用電界効果トラン
    ジスタとして、同一基板上に備えたことを特徴とする電
    界効果トランジスタ集積装置。
JP63251051A 1988-10-05 1988-10-05 電界効果トランジスタ集積装置 Pending JPH0298170A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011249778A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Internatl Rectifier Corp 疑似ダイオードを有するiii族窒化物スイッチングデバイス

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011249778A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Internatl Rectifier Corp 疑似ダイオードを有するiii族窒化物スイッチングデバイス

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