JPH036834A - 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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JPH036834A
JPH036834A JP14178589A JP14178589A JPH036834A JP H036834 A JPH036834 A JP H036834A JP 14178589 A JP14178589 A JP 14178589A JP 14178589 A JP14178589 A JP 14178589A JP H036834 A JPH036834 A JP H036834A
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Kazuo Hayashi
一夫 林
Takuji Sonoda
琢二 園田
Iwao Hayase
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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〕 この発明は、ゲート逆方向リーク電流を低減せしめた電
界効果トランジスタ(以下、FETと略す)に関するも
のである。
〔従来の技術) 第5図は従来のFETの断面構造図である。この図にお
いて、1は半絶縁性の半導体基板で、この半導体基板1
上に活性層゛2を設け、この上にオーム性接触のソース
、ドレイン電極3.4とショットキ接合のゲート電極5
が形成されFETが構成されている。ゲート領域には、
活性層2に溝を設けたリセス構造を有している。
このような構造のFETでは、活性層2の表面(第5図
の斜線部)がさらされているため、その表面状態の変化
によりFETの特性も経時変化を起こすという欠点があ
った。このため、通常のFETでは表面を安定化させ、
FET特性を安定化させる目的で、第6図に示すように
、パッシベーション膜8と呼ばれるSiNや5i02よ
りなる話電体膜を表面に形成している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このパッシベーション膜8と活性層2が
Siの場合は、5iO7によって再現性ある安定な界面
が得られるが、GaAsを素材とした場合は、いずれの
材料においても、再現性ある安定した界面を得ることは
難しい。したがって、パッシベーション膜8の形成条件
によって界面の状態が変化し、ひいてはFETの特性も
変化してしまう。特にこのFETの特性変化は、ゲート
の逆方向リーク電流(以下、■、と略す)に表わ3する
。■、は小信号低雑音FETにおいては、雑音源として
働くため、極力小さい方が好ましく、大信号高出力FE
Tにおいても、大振幅動作させる上で信頼性や効率の観
点からも少ない方が良い。
しかし、従来の構造では界面の不安定性により、■、の
値にも大きな変化があり、高性能化だけでなく、再現性
や信頼性の点からも問題があった。
上記のように従来のFETは、パッシベーション膜8の
形成条件による界面状態の変化に起因し、FET特性、
特にゲート逆方向リーク電流の変動が生じ、FETの高
性能化・高信頼度の上で問題点となっていた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、パッシベーション膜の形成条件によらず、
常に安定したゲートの逆方向リーク電流を低いレベルに
抑えることができる電界効果トランジスタを得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る請求項 (1)に記載の電界効果トラン
ジスタは、半導体基板上に形成された所望の厚さを有す
る活性層上にオーミック接触のソース電極およびドレイ
ン電極を備え、活性層に1段または複数段のリセスを形
成し、第1段目のリセスにゲート電極を形成し、ゲート
電極が形成されたリセス以外の露出部表面に厚さ100
0Å以下で、キャリア濃度が1 x 1017cm −
’以下の低濃度層を形成したものである。
また、請求項 (2)に記載の発明は、低濃度層を、活
性層よりバンドギャップが大ぎく、しかも活性層と良好
な格子整合のとれる半導体からなる低濃度層を形成した
ものである。
また、この発明に係る請求項 (3)に記載の電界効果
トランジスタは、半導体基板上に形成された所望の厚さ
を有する活性層上にキャリア濃度がI X 10”cm
−3以下で、厚さが1000A以下の第1の低濃度層を
形成し、その上にキャリア4度が3xlO17cm−3
以上の高濃度層を形成し、さらにその上に第1の低濃度
層と同様の条件の第2の低濃度層を形成し、第1の低濃
度層と活性層の界面より下にリセス底面を有するように
第1段目のリセスを形成し、第2段目のリセス表面を第
1の低濃度層により覆い、高濃度層表面を前記第2の低
濃度層で覆うとともに、活性層上にソース電極およびド
レイン電極をオーミック接触により形成したものである
〔作用〕
この発明の請求項 (1)、  (2)に記載の発明に
おいては、ゲート電極が形成されたリセス以外の露出部
表面に低濃度層を形成したことから、表面キャリア濃度
が従来より少ないので、パッシベーション膜の形成条件
にかかわらずFETの逆方向リーク電流を下げることが
できる。
また、この発明の請求項 (3)に記載の発明において
は、ゲート電極が形成されるリセスの底面を活性層と第
1の低濃度層の界面より下に位置せしめ、活性層上に形
成された第1の低濃度層の一部が第2のりセス表面を覆
い、第1の低濃度層上に形成された高濃度層表面を第2
の低濃度層で覆つたことから、低ソース寄生抵抗、高耐
圧の特徴を有し、かつ低リーク電流化が実現できる。
〔実施例〕
(実施例1) 以下、この発明の実施例を図面について説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す電界効果トランジス
タの断面図である。この図で、1〜5は第5図と同じも
のであり、6aは前記活性層2の表面に形成した厚さが
1000Å以下で、キャリア濃度がI X 10”cm
−’以下の低濃度層である。この低濃度層6aのキャリ
ア濃度はノンドープでも、また、活性層2とは逆の極性
のものでもよい。また、第1図の構造において、オーミ
ック接触のソース・ドレイン電極3,4は少なくともこ
の低濃度層6aをエッチオフした下の活性層2と接触せ
しめた方が、オーミックの接触抵抗低減の点より好まし
い。このような第1図の構造にした場合、活性112の
表面は、低濃度層6aで覆われているか、低濃度あるい
はノンドープのため、キャリアが従来に比べて少ない。
このため、この上にパッシベーション膜を形成し、低濃
度層6aとの界面状態は多少変動しても、もともと低濃
度層6aにはキャリアが少ないため、その界面でのリー
ク電流も生じにくい。したがって、このような構造にす
ればゲート逆方向リーク電流を安定に小さく抑えること
ができる。しかも、ソース・ドレイン電極3,4やゲー
ト電i5の直下の構造は、従来の構造を継承できるため
、FETの特性そのものを変えずに余分な表面リーク電
流のみ減らすことができる。
(実施例2) 第2図はこの発明の他の実施例を示す電界効果トランジ
スタの断面図である。この第2図の構造のFETは、第
1図の構造のFETのソース寄生抵抗を大きく劣化させ
ることなく耐圧を向上させる目的で、ゲート領域の溝(
リセス)を多段にした場合のもので、第2図は2段リセ
スの場合を示す63段以上の場合もこれに準する。第2
図の実施例では、第1図の実施例から新たに発生した第
2段目のリセス表面を同様に低濃度層6bで覆ったもの
である。
この第2図の構造を得るための製造方法としては、まず
、活性層2上に低濃度層6aを形成し、開口幅の広い方
(2段目)のリセスを形成した後、図示のように、リセ
ス表面に低濃度層6bをエピタキシャル成長させるか、
あるいはイオン注入を用いて形成した後、ゲート電極が
形成される1段目のりセスを形成し、低濃度層6bが除
去されたリセス底面にゲート電極5を形成すれば得られ
る。このような構造にすれば多段リセスの特徴である低
ソース抵抗と高耐圧を有し、しかも第1図の実施例で示
した低リーク電流の特徴を有したFETを実現できる。
(実施例3) ところで、第2図の実施例の構造を得るには、2段目の
リセスを形成した後にエピタキシャル成長やイオン注入
等を行う必要があるため、製造難度が高い。この製造難
度を解消する一実施例を第3図について説明する。
第3図はこの発明の第2の発明の一実施例を示すもので
、所望の厚さを有する活性層2上にキャリア濃度が1×
1017cm−3以下で、厚がさ1000Å以下の第1
の低濃度Fi6aを形成し、その上にキャリア濃度が3
×1017cm−”以上ある高濃度層7を設け、さらに
その上に第1図の条件と同じ第2の低濃度層6bを設け
た構造のエピタキシャルウェハを用い、第1.第2の低
濃度層6a、6bのない従来構造で2段リセスを得るた
めに用いていた製造方法により、2段リセスFETを形
成したものである。なお、活性層2と第1の低濃度層6
aの界面は1段目のリセス底面より上に位置し、その厚
さは厚くとも1000Å以下が特性上好ましい。この場
合、2段リセスの効果は第2図の場合と同様である。ま
た、第1.第2の低濃度層6a、6bの表面リーク電流
低減効果も第2図と同様である。しかし、第1の低濃度
層6aというキャリアの少ない層が第2図とは異なり、
リセス以外の領域、すなわち高濃2度層7の下にもある
ため、この部分でゲート・ソースおよびゲート・ドレイ
ンの寄生抵抗R,,R,を増加させる恐れがある。しか
し、第3図の構造では、その部分での第1の低濃度層6
aによりキャリアの減少分を高濃度層7が補うため、寄
生抵抗R8゜Rdの増加を招く恐れがない。したがって
、第3図の構造によれば、2段リセスの低ソース寄生抵
抗、高耐圧という特徴を有し、しかも製造上容易に、低
リーク電流化が実現できる。
(実施例4) 上記実施例1〜3では、低濃度層6a、6bは活性層2
と同一の半導体の場合であり、したがって、活性層2と
低濃度N6aはホモ接合を考えたものであった。この実
施例は上記低濃度層6a。
6bを活性層2よりバンドギャップが大きく(電子親和
力が小さく)、活性層2と良好な格子整合がとれる半導
体(例えば活性層2がGaAsなら低濃度層6aおよび
6bがAlGaAsのような素材)にした場合を考える
。この時の低濃度層6aの表面および低濃度層6a−活
性層2間のエネルギーバンド図を第4図に示す。この時
、低濃度層6aにある電子は電子親和力の大きい活性層
2の方へ穆るため、低濃度層6aの厚さとキャリア濃度
を最適化することにより、低濃度層6aは完全に空乏化
(キャリアなしの状態に)させることがで、きるため、
低濃度層6aの表面でのリーク電流も激減させることが
できる。また、活性層2がGaAsの場合のAlGaA
sの低濃度層5a、5bの組合せのように、活性層2の
素材より、本質的に表面準位の少ない素材を低濃度層6
a、6bに選ぶことが可能である。このような素材を第
1図〜第3図の低濃度層6aおよび6bに用いることに
より、FETの特性を変えることなく、余分な表面リー
ク電流をより一層低減できる。
(発明の効果〕 以上説明したように、この発明の請求項 (1)に記載
の発明は、半導体基板上に形成された所望の厚さを有す
る活性層上にオーミック接触のソース電極およびドレイ
ン電極を備え、活性層に1段または複数段のリセスを形
成し、N1段目のりセスにゲート電極を形成し、ゲート
電極が形成されたリセス以外の露出部表面に厚さ100
0Å以下で、キャリア濃度がI X 10”cm −’
以下の低濃度層を形成したものであり、また、請求項 
(2)に記載のように、活性層よりバンドギャップが大
きく、しかも活性層と良好な格子整合のとれる半導体か
らなる低濃度層を形成したので、FETの特性を変えず
に余分な表面リーク電流が低減できる効果がある。
また、この発明の請求項(3)に記載の発明は、半導体
基板上に形成された所望の厚さを有する活性層上にキャ
リア濃度がi x t O”cm−’以下で、厚さが1
000Å以下の第1の低濃度層を形成し、その上にキャ
リア濃度が3×1017cm−’以上の高濃度層を形成
し、さらにその上に第1の低濃度層と同様の条件の第2
の低濃度層を形成し、第1の低濃度層と活性層の界面よ
り下にリセス底面を有するように第1段目のリセスを形
成し、第2段目のリセス表面を第1の低濃度層により覆
い、高濃度層表面を第2の低濃度層で覆うとともに、活
性層上にソース電極およびドレイン電極をオーミック接
触により形成したもので、さらに容易に低寄生抵抗、高
耐圧、低リーク電流を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はこの発明の一実施例をそれぞれ示すF
ETの断面図、第3図はこの発明の他の実施例を示すF
ETの断面図、第4図はこの発明の活性層と低濃度層の
エネルギーバンドを示す図、第5図、第6図は従来のF
ETの断面図を各々示す。 図において、1は半導体基板、2は活性層、3.4.5
は各々ソース、ドレイン、ゲートの電極、5a、5bは
低濃度層、7は高濃度層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に形成された活性層上にオーミック
    接触のソース電極およびドレイン電極を備え、前記活性
    層に1段または複数段のリセスを形成し、第1段目のリ
    セスにゲート電極を形成し、前記ゲート電極が形成され
    たリセス以外の露出部表面に厚さ1000Å以下で、キ
    ャリア濃度が1×10^1^7cm^−^3以下の低濃
    度層を形成したことを特徴とする電界効果トランジスタ
  2. (2)低濃度層は活性層よりバンドギャップが大きく、
    かつ前記活性層と良好な格子整合がとれる半導体からな
    ることを特徴とする請求項(1)に記載の電界効果トラ
    ンジスタ。
  3. (3)半導体基板上に形成された活性層上にキャリア濃
    度が1×10^1^7cm^−^3以下で、厚さが10
    00Å以下の第1の低濃度層を形成し、その上にキャリ
    ア濃度が3×10^1^7cm^−^3以上の高濃度層
    を形成し、さらにその上に前記第1の低濃度層と同様の
    条件の第2の低濃度層を形成し、前記第1の低濃度層と
    活性層の界面より下にリセス底面を有するように第1段
    目のリセスを形成し、第2段目のリセス表面を前記第1
    の低濃度層により覆い、前記高濃度層表面を前記第2の
    低濃度層で覆うとともに、前記高濃度層上にソース電極
    およびドレイン電極をオーミック接触により形成したこ
    とを特徴とする電界効果トランジスタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449626A (ja) * 1990-06-19 1992-02-19 Nec Corp 電界効果トランジスタ
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