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JP2836145B2 - Field effect transistor and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP2836145B2 - Field effect transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Field effect transistor and method of manufacturing the same

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JP2836145B2
JP2836145B2 JP1329544A JP32954489A JP2836145B2 JP 2836145 B2 JP2836145 B2 JP 2836145B2 JP 1329544 A JP1329544 A JP 1329544A JP 32954489 A JP32954489 A JP 32954489A JP 2836145 B2 JP2836145 B2 JP 2836145B2
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semiconductor
supply layer
forming
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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の構造およびその製造
方法に関する。
The present invention relates to a structure of a field effect transistor and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

選択ドープヘテロ接合界面に生じる2次元電子ガスの
優れた輸送特性を利用した2次元電子ガス電界効果トラ
ンジスタ(以下、2DEGFETと記す)が、超高周波帯にお
ける低雑音素子や高電力素子および超高速ディジタル集
積回路の基本素子として期待されている。また、近年で
は、2DEGFETにおける2次元電子ガスの運動方向をソー
スからドレイン方向への一方向のみに制限して一層の高
性能化を図った擬1次元電子ガスFETの試作が、岡田ら
によって1988年の第20回固体素子材料国際会議の論文誌
(Extended Adstracts of the 20th International Con
ference on Solid State Devices and Materials)の50
3頁に報告された。
A two-dimensional electron gas field-effect transistor (hereinafter, referred to as 2DEGFET) utilizing the excellent transport properties of two-dimensional electron gas generated at the interface of a selectively doped heterojunction will be used for low-noise, high-power, and ultra-high-speed digital integration in ultra-high frequency bands. It is expected as a basic element of a circuit. In recent years, Okada et al. Proposed a prototype of a quasi-one-dimensional electron gas FET in a 2DEGFET in which the direction of movement of the two-dimensional electron gas was restricted to only one direction from the source to the drain to achieve higher performance. Extended Adstracts of the 20th International Consortium
50 on ference on Solid State Devices and Materials)
Reported on page 3.

このFETの平面および断面構造の模式図を第3図
(a)および(b)に示す。第3図(b)の断面は、第
3図(a)のC−C線での断面を示している。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are schematic views of the planar and cross-sectional structures of this FET. The cross section of FIG. 3B shows a cross section taken along line CC of FIG. 3A.

このFETは、半絶縁性GaAs基板8上に形成された不純
物無添加GaAs層6から成るチャネル層と、このチャネル
層上に形成されたn型AlGaAs層5から成る電子供給層
と、この電子供給層上にストライプ状に複数個に分割し
て形成された高濃度n型GaAsストライプ層4と、ソース
電極1,ドレイン電極2,ゲート電極3とから構成されてい
る。
This FET includes a channel layer composed of an undoped GaAs layer 6 formed on a semi-insulating GaAs substrate 8, an electron supply layer composed of an n-type AlGaAs layer 5 formed on the channel layer, It is composed of a high-concentration n-type GaAs stripe layer 4 divided into a plurality of stripes on the layer, and a source electrode 1, a drain electrode 2, and a gate electrode 3.

このFETは、半絶縁性GaAs基板8上に不純物無添加GaA
s層6とn型AlGaAs層5と高濃度n型GaAs層とを順次エ
ピタキシャル成長し、選択ドライエッチングを用いて複
数個の高濃度n型GaAsストライプ層4を形成した後、ソ
ース電極1,ドレイン電極2,ゲート電極3を形成して所要
のFET構造を得ている。
This FET is composed of a semi-insulating GaAs substrate 8 and an undoped GaAs
The s layer 6, the n-type AlGaAs layer 5, and the high-concentration n-type GaAs layer are sequentially epitaxially grown, and a plurality of high-concentration n-type GaAs stripe layers 4 are formed by selective dry etching. 2. The required FET structure is obtained by forming the gate electrode 3.

この従来の擬1次元電子ガスFETは、ゲート電極3に
負の電圧が印加されると、高濃度n型GaAsストライプ層
4が存在しない領域では2次元電子ガスが空乏化するた
め、高濃度n型GaAsストライプ層4が存在する領域の下
に擬1次元電子ガス7が形成される。
In this conventional quasi-one-dimensional electron gas FET, when a negative voltage is applied to the gate electrode 3, the two-dimensional electron gas is depleted in a region where the high-concentration n-type GaAs stripe layer 4 does not exist. A quasi-one-dimensional electron gas 7 is formed below the region where the type GaAs stripe layer 4 exists.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述の如く高濃度n型GaAsストライプ層を用いる従来
の擬1次元電子ガスFETにおいては、ゲート長が比較的
長くしたがってチャネル領域にかかる電界強度が十分に
小さな動作範囲においては、文字通り擬1次元電子ガス
の輸送特性を反映したFET動作が期待できる。しかしな
がら、このFETにおいて、ゲート長を短縮することによ
り高周波領域においても優れた特性を実現しようとする
と、チャネル領域を走行する電子は高電界で加速されて
電子のエネルギーが増大する結果、電子の運動方向は1
次元的から2次元的さらには3次元的に広がり、伝導電
子の移動度が低下してしまう。
As described above, in the conventional quasi-one-dimensional electron gas FET using the high-concentration n-type GaAs stripe layer, the quasi-one-dimensional electron gas FET is literally in an operating range where the gate length is relatively long and the electric field strength applied to the channel region is sufficiently small. FET operation that reflects gas transport characteristics can be expected. However, in this FET, if an attempt is made to achieve excellent characteristics even in a high-frequency region by shortening the gate length, electrons traveling in the channel region are accelerated by a high electric field, and the energy of the electrons increases. Direction is 1
It spreads two-dimensionally, two-dimensionally, and even three-dimensionally, and the mobility of conduction electrons decreases.

したがって、従来の擬1次元電子ガスFET構造におい
ては、高電界領域において優れた高周波動作を期待する
ことができない。これは、従来の擬1次元電子ガスFET
においては、高濃度n型GaAsストライプ層の下に誘起さ
れた擬1次元電子ガスが、成長層に平行な方向および基
板方向のいずれの方向に対しても急峻なポテンシャル障
壁をもたないため、高電界動作下では容易に2次元的さ
らには3次元的に広がってしまうためである。
Therefore, in the conventional quasi-one-dimensional electron gas FET structure, excellent high-frequency operation in a high electric field region cannot be expected. This is a conventional pseudo one-dimensional electron gas FET
In, the quasi-one-dimensional electron gas induced under the high-concentration n-type GaAs stripe layer does not have a steep potential barrier in any of the direction parallel to the growth layer and the direction of the substrate. This is because under a high electric field operation, it spreads easily two-dimensionally and further three-dimensionally.

本発明の目的は、上記の課題を解決し、高電界領域下
においても1次元的な電子伝導が期待できる電界効果ト
ランジスタおよびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a field-effect transistor that can expect one-dimensional electron conduction even under a high electric field region, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の電界効果トランジスタは、 半絶縁性基板上にストライプ状に複数個に分割して形
成されたn型の第1の半導体から成る第1の電子供給層
と、 この第1の電子供給層上に形成された不純物無添加の
第1の半導体よりも狭い禁制帯幅をもった第2の半導体
から成るチャネル層と、 このチャネル層上に形成されたn型の第1の半導体か
ら成る第2の電子供給層と、 この第2の電子供給層上に形成された不純物無添加の
第1の半導体から成る絶縁層と、 前記半絶縁性基板の上面および前記第1の電子供給層
の側面および前記チャネル層の側面および前記第2の電
子供給層の側面および前記絶縁層の側面および上面の各
面に接して形成されたゲート電極とを有することを特徴
とする。
A field effect transistor according to the present invention includes: a first electron supply layer made of an n-type first semiconductor formed by dividing a semiconductor device into a plurality of stripes on a semi-insulating substrate; A channel layer made of a second semiconductor having a narrower forbidden band width than the impurity-free first semiconductor formed thereon; and a n-type first semiconductor formed on the channel layer. An electron supply layer, an insulating layer made of an impurity-free first semiconductor formed on the second electron supply layer, an upper surface of the semi-insulating substrate, and side surfaces of the first electron supply layer And a gate electrode formed in contact with a side surface of the channel layer, a side surface of the second electron supply layer, and a side surface and an upper surface of the insulating layer.

本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、 半絶縁性基板上にn型の第1の半導体から成る第1の
電子供給層を形成する工程と、 前記第1の電子供給層上に不純物無添加の第1の半導
体よりも狭い禁制帯幅をもった第2の半導体から成るチ
ャネル層を形成する工程と、 前記チャネル層上にn型の第1の半導体から成る第2
の電子供給層を形成する工程と、 前記第2の電子供給層上に不純物無添加の第1の半導
体から成る絶縁層を形成する工程と、 前記第1の電子供給層および前記チャネル層および前
記第2の電子供給層および前記絶縁層から成る積層構造
を複数個のストライプ構造に選択エッチングする工程
と、 選択エッチングによって露出した前記半絶縁性基板の
表面および前記ストライプ構造の上面および側面に接し
てゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
A method for manufacturing a field-effect transistor according to the present invention includes the steps of: forming a first electron supply layer made of an n-type first semiconductor on a semi-insulating substrate; and adding no impurity to the first electron supply layer. Forming a channel layer made of a second semiconductor having a narrower forbidden band width than the first semiconductor; and forming a second layer made of an n-type first semiconductor on the channel layer.
Forming an electron supply layer, forming an insulating layer made of an impurity-free first semiconductor on the second electron supply layer, forming the first electron supply layer, the channel layer, and the Selectively etching the stacked structure including the second electron supply layer and the insulating layer into a plurality of stripe structures; and contacting the surface of the semi-insulating substrate exposed by the selective etching and the upper and side surfaces of the stripe structure. Forming a gate electrode.

〔作用〕[Action]

本発明によれば、ストライプ状の選択ドープヘテロ接
合界面に生じた擬1次元電子ガスを、両側面に設けられ
たゲート電極によって有効に制御できる擬1次元電子ガ
スFETが得られる。したがって、ストライプ方向の加速
電界が高くなった場合においても、これらの擬1次元電
子ガスは横方向に広がることがない。また基板面に垂直
な方向についても、チャネル層の上下面ともチャネル層
に比べて禁制帯幅の大きなポテンシャル障壁層がチャネ
ル層に接して設けられているため、擬1次元電子ガスの
基板面に垂直な方向への広がりも最小限に抑えることが
可能となる。したがって、高電界下で電子のエネルギー
が増加した場合においても、1次元的な電子伝導を維持
することができる。
According to the present invention, a quasi-one-dimensional electron gas FET in which a quasi-one-dimensional electron gas generated at a stripe-shaped selectively doped heterojunction interface can be effectively controlled by gate electrodes provided on both side surfaces is obtained. Therefore, even when the acceleration electric field in the stripe direction increases, these quasi-one-dimensional electron gases do not spread in the lateral direction. Also in the direction perpendicular to the substrate surface, the potential barrier layers having a larger forbidden band width than the channel layer are provided on both the upper and lower surfaces of the channel layer in contact with the channel layer. Spreading in the vertical direction can be minimized. Therefore, even when the energy of electrons increases under a high electric field, one-dimensional electron conduction can be maintained.

また、本発明の擬1次元電子ガスFETでは、チャネル
層を挟んで上下2つの電子供給層から電子がチャネル層
に供給されるため、大電流動作が可能である。
Further, in the quasi-one-dimensional electron gas FET of the present invention, since electrons are supplied to the channel layer from the upper and lower two electron supply layers with the channel layer interposed therebetween, a large current operation is possible.

さらに、ゲート電圧印加による空乏層の広がりに関し
ては、上面から基板方向に広がる成分に比較してストラ
イプ構造の両側面から横方向に挟み込むように広がる成
分の方が支配的となるようにデバイス構造を容易に設計
することができるため、しきい値電圧近傍のゲート電圧
においても擬1次元的な電子伝導が保証される。
Furthermore, regarding the expansion of the depletion layer due to the application of the gate voltage, the device structure is designed so that the component spreading laterally between both sides of the stripe structure is more dominant than the component expanding toward the substrate from the upper surface. Since it can be designed easily, quasi-one-dimensional electron conduction is guaranteed even at a gate voltage near the threshold voltage.

この際、複数個のストライプ状選択ドープ構造の形成
には選択エッチング技術を用いることが可能であり、ス
トライプ構造の形成後、ゲート電極金属を蒸着すること
により擬1次元電子ガスFETを製造することができる。
At this time, it is possible to use a selective etching technique to form a plurality of stripe-shaped selective doping structures. After forming the stripe structure, a quasi-one-dimensional electron gas FET is manufactured by depositing a gate electrode metal. Can be.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明
する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(a),(b)および(c)は、本発明の電界
効果トランジスタの一実施例の構造を示す図であり、第
1図(a)は平面構造模式図、第1図(b)はチャネル
領域に沿ったA−A線断面構造模式図、第1図(c)は
B−B線断面構造模式図である。
1 (a), 1 (b) and 1 (c) are views showing the structure of an embodiment of the field effect transistor of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a schematic plan view and FIG. FIG. 1B is a schematic cross-sectional structure along the line AA along the channel region, and FIG. 1C is a schematic cross-sectional structure along the line BB.

本実施例は、GaAsおよびAlGaAsのヘテロ接合を用いた
電界効果トランジスタであり、半絶縁性GaAs基板8と、
この半絶縁性GaAs基板8の上にストライプ状に複数個に
分割して形成されたn型AlGaAs層(下層)9と、このn
型AlGaAs層9の上に形成された不純物無添加GaAs層6
と、この不純物無添加GaAs層6の上に形成されたn型Al
GaAs層(上層)10と、このn型AlGaAs層10の上に形成さ
れた不純物無添加AlGaAs層11と、この不純物無添加AlGa
As層11の上面とその側面およびn型AlGaAs層10の側面お
よび不純物無添加GaAs層6の側面およびn型AlGaAs層9
の側面および半絶縁性GaAs基板8の上面の各面に接して
形成されたゲート電極3と、このゲート電極3を挟んで
互いに離間して形成されたソース電極1およびドレイン
電極2を有している。
This embodiment is a field-effect transistor using a heterojunction of GaAs and AlGaAs, and includes a semi-insulating GaAs substrate 8,
An n-type AlGaAs layer (lower layer) 9 formed on the semi-insulating GaAs substrate 8 and divided into a plurality of stripes;
Impurity-free GaAs layer 6 formed on type AlGaAs layer 9
And n-type Al formed on the impurity-free GaAs layer 6.
GaAs layer (upper layer) 10, undoped AlGaAs layer 11 formed on n-type AlGaAs layer 10, and undoped AlGaAs layer 11.
Top and side surfaces of As layer 11, side surfaces of n-type AlGaAs layer 10, side surfaces of undoped GaAs layer 6, and n-type AlGaAs layer 9.
And a source electrode 1 and a drain electrode 2 formed apart from each other with the gate electrode 3 interposed therebetween. I have.

すなわち、この電界効果トランジスタは、半絶縁性Ga
As基板8上にストライプ情に複数個に分割して形成され
たn型AlGaAsから成る第1の電子供給層9と、この第1
の電子供給層9上に形成された不純物無添加のAlGaAsよ
りも狭い禁制帯幅をもったGaAsから成るチャネル層6
と、このチャネル層6上に形成されたn型AlGaAsから成
る第2の電子供給層10と、この第2の電子供給層10上に
形成された不純物無添加のAlGaAsから成る絶縁層11と、
半絶縁性GaAs基板8の上面および第1の電子供給層9の
側面およびチャネル層6の側面および第2の電子供給層
10の側面および絶縁層11の側面および上面の各面に接し
て形成されたゲート電極3と、このゲート電極3を挟ん
で互いに離間して形成されたソース電極1およびドレイ
ン電極2とを有している。
That is, this field-effect transistor has a semi-insulating Ga
A first electron supply layer 9 made of n-type AlGaAs formed on an As substrate 8 by dividing it into stripes;
Channel layer 6 made of GaAs having a narrower band gap than AlGaAs without impurities formed on the electron supply layer 9 of FIG.
A second electron supply layer 10 of n-type AlGaAs formed on the channel layer 6, an insulating layer 11 of undoped AlGaAs formed on the second electron supply layer 10,
Upper surface of semi-insulating GaAs substrate 8, side surface of first electron supply layer 9, side surface of channel layer 6, and second electron supply layer
A gate electrode 3 formed in contact with each of the side surface 10 and the side surface and the upper surface of the insulating layer 11; and a source electrode 1 and a drain electrode 2 formed separately from each other with the gate electrode 3 interposed therebetween. ing.

次に、本実施例の電界効果トランジスタの製造方法に
ついて第2図を参照して説明する。なお、第2図は各製
造工程での断面構造模式図であり、第2図(a)〜
(d)は第1図(a)のB−B線断面に対応する断面
を、第2図(e)は第1図のA−A線断面に対応する断
面を示している。
Next, a method for manufacturing the field-effect transistor of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional structure diagram in each manufacturing process, and FIG.
(D) shows a cross section corresponding to the cross section taken along the line BB of FIG. 1 (a), and FIG. 2 (e) shows a cross section corresponding to the cross section taken along the line AA of FIG.

まず第2図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板8
の上に、例えばシリコン(Si)を2.5×1018cm-3の濃度
に添加したn型AlGaAs層(下層)9を厚さ100nm程度、
さらに不純物無添加GaAs層6を厚さ60nm程度、続いて例
えばSiを2.5×1018cm-3の濃度に添加したn型AlGaAs層
(上層)10を厚さ30nm程度、最後に不純物無添加のAlGa
As層11を厚さ50nm程度、それぞれ順次全面成長する。こ
こで、各AlGaAs層のAlの組成は0.3を用いるが、必ずし
もこの組成に限られるものではない。また上記の結晶構
造は、例えば分子線エピタキシャル成長法や有機金属気
相成長法を用いて形成することができる。
First, as shown in FIG. 2A, a semi-insulating GaAs substrate 8 is formed.
An n-type AlGaAs layer (lower layer) 9 in which silicon (Si) is added at a concentration of 2.5 × 10 18 cm −3 , for example, having a thickness of about 100 nm
Further, the undoped GaAs layer 6 has a thickness of about 60 nm, followed by, for example, an n-type AlGaAs layer (upper layer) 10 in which Si is added to a concentration of 2.5 × 10 18 cm -3 , and AlGa
The As layer 11 is sequentially grown over the entire surface with a thickness of about 50 nm. Here, the Al composition of each AlGaAs layer is 0.3, but is not necessarily limited to this composition. The above crystal structure can be formed by using, for example, a molecular beam epitaxial growth method or a metal organic chemical vapor deposition method.

次に第2図(b)に示すように、例えば電子線露光技
術を用いて、細線幅が0.1〜0.3μmで細線と細線間距離
の比率(ライン・アンド・スペース)が1対2程度の複
数のストライプ状のフォトレジスト・パターン12を形成
し、このフォトレジスト・パターンをマスクにして、第
2図(c)に示すようにパターンの無い結晶部分を半絶
縁性GaAs基板8とn型AlGaAs層9の界面付近までエッチ
ング除去する。この複数個のストライプ構造の形成のた
めの選択エッチングには、燐酸(H3PO4)系のエッチン
グ液を用いた溶液エッチング、あるいは塩素(Cl2)系
のガスを用いたドライ・エッチングなどの方法を用いる
ことができる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), for example, using an electron beam exposure technique, the thin line width is 0.1 to 0.3 μm and the ratio of the thin line to thin line distance (line and space) is about 1: 2. A plurality of stripe-shaped photoresist patterns 12 are formed, and using this photoresist pattern as a mask, a crystal part having no pattern is formed on a semi-insulating GaAs substrate 8 and an n-type AlGaAs as shown in FIG. The layer 9 is etched away to the vicinity of the interface. Selective etching for forming the plurality of stripe structures includes solution etching using a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) -based etchant or dry etching using a chlorine (Cl 2 ) -based gas. A method can be used.

次に第2図(d)に示すように、再び電子線露光技術
を用いてストライプ構造に垂直に線幅0.25μm程度のTi
−Al(チタン−アルミニウム)から成るゲート電極3を
形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), a Ti line with a line width of about 0.25 μm
Forming a gate electrode 3 made of Al (titanium-aluminum);

最後に第2図(e)に示すように、このゲート電極3
を挟んで両側にAuGe−Ni(金ゲルマニウム−ニッケル)
から成るソースおよびドレイン電極1,2を蒸着し、420℃
程度の熱処理を行うことにより、本実施例の電界効果ト
ランジスタが完成する。
Finally, as shown in FIG.
AuGe-Ni (gold germanium-nickel) on both sides
Source and drain electrodes 1 and 2 consisting of
By performing the heat treatment to the extent, the field-effect transistor of this embodiment is completed.

ゲート長が0.25μmでストライプ幅が0.2μmの本実
施例の電界効果トランジスタと、同一のゲート寸法およ
び同一の寸法で形成した高濃度n型GaAsストライプ層4
をもつ第3図の従来構造の電界効果トランジスタとにつ
いて、ソース・ドレイン間に2Vの電圧を印加したときの
電流利得遮断周波数を比較した結果、従来例の約35GHz
から約60GHzへの特性の改善が達成され、本発明の効果
が実証された。
The field-effect transistor of this embodiment having a gate length of 0.25 μm and a stripe width of 0.2 μm, and a high-concentration n-type GaAs stripe layer 4 formed with the same gate size and the same size
As a result of comparing the current gain cutoff frequency when a voltage of 2 V is applied between the source and the drain with the field effect transistor having the conventional structure of FIG.
From about 60 GHz to about 60 GHz, and the effect of the present invention was demonstrated.

以上の実施例では、ゲート,ソースおよびドレイン各
電極1,2,3が不純物無添加AlGaAs層11の上に直接形成さ
れているが、この不純物無添加AlGaAs層11の上にさらに
例えばSiを3×1018cm-3程度添加したn型GaAs層を成長
した後にストライプ加工を施すことにより、ゲート,ソ
ースおよびドレイン各電極1,2,3をこのn型GaAs層の上
に形成することができ、ソースおよびドレイン電極の接
触抵抗や寄生抵抗をさらに低減することが可能となる。
In the above embodiment, the gate, source and drain electrodes 1, 2, and 3 are formed directly on the undoped AlGaAs layer 11. After growing an n-type GaAs layer doped with about × 10 18 cm -3 , the gate, source and drain electrodes 1, 2, and 3 can be formed on the n-type GaAs layer by performing stripe processing. In addition, it is possible to further reduce the contact resistance and the parasitic resistance of the source and drain electrodes.

また以上の実施例では、GaAsおよびAlGaAsのヘテロ接
合を用いた電界効果トランジスタを例として説明した
が、他のヘテロ接合材料、例えばInP/InGaAsやAlInAs/I
nGaAsについても同様の原理が適用できることはいうま
でもない。
In the above embodiments, the field effect transistor using the GaAs and AlGaAs heterojunction has been described as an example. However, other heterojunction materials, such as InP / InGaAs and AlInAs / I
Needless to say, the same principle can be applied to nGaAs.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によればストライプ状の
選択ドープヘテロ接合界面に生じた擬1次元電子ガス
を、ストライプ構造の両側面から横方向に向かうゲート
電界によって有効に制御できる擬1次元電子ガスFETが
得られる。したがって、高電界動作においても1次元的
な電子伝導が可能となり、1次元電子伝導の特徴である
優れた電子輸送特性を反映して、広いバイアス条件で大
きな相互コンダクタンスと高い電流利得遮断周波数を持
つFETが得られる。
As described above, according to the present invention, the quasi-one-dimensional electron gas generated at the stripe-shaped selectively-doped heterojunction interface can be effectively controlled by the gate electric field extending laterally from both sides of the stripe structure. FET is obtained. Therefore, one-dimensional electron conduction is possible even in a high electric field operation, and has a large transconductance and a high current gain cut-off frequency under a wide bias condition, reflecting the excellent electron transport characteristic which is a characteristic of one-dimensional electron conduction. FET is obtained.

また、本発明のFETは比較的容易なプロセスで製造す
ることができ、超高周波帯における低雑音素子から超高
速のディジタル集積回路の基本素子に至る広い分野にわ
たって応用することが可能である。
Further, the FET of the present invention can be manufactured by a relatively easy process, and can be applied to a wide range of fields from a low-noise element in an ultra-high frequency band to a basic element of an ultra-high-speed digital integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の電界効果トランジスタの一実施例の
平面および断面を示す模式図、 第2図は、第1図の電界効果トランジスタの製造方法を
示す各工程での断面模式図、 第3図は、従来の電界効果トランジスタの平面および断
面を示す模式図である。 1……ソース電極 2……ドレイン電極 3……ゲート電極 4……高濃度n型GaAsストライプ層 5……n型AlGaAs層 6……不純物無添加GaAs層 7……擬1次元電子ガス 8……半絶縁性GaAs基板 9……n型AlGaAs層(下層) 10……n型AlGaAs層(上層) 11……不純物無添加AlGaAs層 12……フォトレジスト・パターン
FIG. 1 is a schematic view showing a plane and a cross section of an embodiment of the field effect transistor of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross sectional view showing each step of the method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing a plane and a cross section of a conventional field effect transistor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Source electrode 2 ... Drain electrode 3 ... Gate electrode 4 ... High concentration n-type GaAs stripe layer 5 ... n-type AlGaAs layer 6 ... Impurity-free GaAs layer 7 ... Quasi-one-dimensional electron gas 8 ... ... Semi-insulating GaAs substrate 9 ... n-type AlGaAs layer (lower layer) 10 ... n-type AlGaAs layer (upper layer) 11 ... AlGaAs layer without impurity 12 ... photoresist pattern

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半絶縁性基板上にストライプ状に複数個に
分割して形成されたn型の第1の半導体から成る第1の
電子供給層と、 この第1の電子供給層上に形成された不純物無添加の第
1の半導体よりも狭い禁制帯幅を持った第2の半導体か
ら成るチャネル層と、 このチャネル層上に形成されたn型の第1の半導体から
成る第2の電子供給層と、 この第2の電子供給層上に形成された不純物無添加の第
1の半導体から成る絶縁層と、 前記半絶縁性基板の上面および前記第1の電子供給層の
側面および前記チャネル層の側面および前記第2の電子
供給層の側面および前記絶縁層の側面および上面の各面
に接して形成されたゲート電極とを有することを特徴と
する電界効果トランジスタ。
1. A first electron supply layer made of an n-type first semiconductor formed by being divided into a plurality of stripes on a semi-insulating substrate, and formed on the first electron supply layer. A channel layer made of a second semiconductor having a narrower bandgap than the doped first semiconductor, and a second electron made of an n-type first semiconductor formed on the channel layer A supply layer, an insulating layer formed on the second electron supply layer and made of an impurity-free first semiconductor, an upper surface of the semi-insulating substrate, a side surface of the first electron supply layer, and the channel A field effect transistor comprising: a gate electrode formed in contact with a side surface of the layer, a side surface of the second electron supply layer, and a side surface and an upper surface of the insulating layer.
【請求項2】半絶縁性基板上にn型の第1の半導体から
成る第1の電子供給層を形成する工程と、 前記第1の電子供給層上に不純物無添加の第1の半導体
よりも狭い禁制帯幅をもった第2の半導体から成るチャ
ネル層を形成する工程と、 前記チャネル層上にn型の第1の半導体から成る第2の
電子供給層を形成する工程と、 前記第2の電子供給層上に不純物無添加の第1の半導体
から成る絶縁層を形成する工程と、 前記第1の電子供給層および前記チャネル層および前記
第2の電子供給層および前記絶縁層から成る積層構造を
複数個のストライプ構造に選択エッチングする工程と、 選択エッチングによって露出した前記半絶縁性基板の表
面および前記ストライプ構造の上面および側面に接して
ゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とする電
界効果トランジスタの製造方法。
2. A step of forming a first electron supply layer made of an n-type first semiconductor on a semi-insulating substrate, and a step of forming an impurity-free first semiconductor on the first electron supply layer. Forming a channel layer made of a second semiconductor having a narrow forbidden band width; forming a second electron supply layer made of an n-type first semiconductor on the channel layer; Forming an insulating layer made of an impurity-free first semiconductor on the second electron supply layer; comprising the first electron supply layer, the channel layer, the second electron supply layer, and the insulation layer Selectively etching the stacked structure into a plurality of stripe structures, and forming a gate electrode in contact with the surface of the semi-insulating substrate exposed by the selective etching and the top and side surfaces of the stripe structure. Method of manufacturing a field effect transistor to.
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