JPS5832509B2 - Vertical field effect transistor and its manufacturing method - Google Patents
Vertical field effect transistor and its manufacturing methodInfo
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- JPS5832509B2 JPS5832509B2 JP50010497A JP1049775A JPS5832509B2 JP S5832509 B2 JPS5832509 B2 JP S5832509B2 JP 50010497 A JP50010497 A JP 50010497A JP 1049775 A JP1049775 A JP 1049775A JP S5832509 B2 JPS5832509 B2 JP S5832509B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はGaAs縦形電界効果トランジスタ(FET)
とその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a GaAs vertical field effect transistor (FET).
and its manufacturing method.
GaAsを用いたFET としては、ショットキーバリ
アをゲートにした構造のものが従来作製されている。FETs using GaAs have conventionally been manufactured with a structure using a Schottky barrier as a gate.
材料としてGaAsを使うことのメリットは電子の移動
度が高いことである。The advantage of using GaAs as a material is that it has high electron mobility.
ショットキーバリア形FETはこの長所を十分生かした
素子であり、高周波特性に優れていることが実証されて
いる。The Schottky barrier FET is an element that takes full advantage of this advantage, and has been proven to have excellent high frequency characteristics.
しかしながら、大出力化等に関し一層の特性改善が望ま
れていた。However, there has been a desire for further improvement in characteristics with regard to higher output and the like.
本発明はこのような現状にかんがみ、G a A 5G
aAlAs系の結晶を用いて周波数、出力特性共に優れ
た縦形FETを提供することを目的とする。In view of the current situation, the present invention provides G a A 5G
The object of the present invention is to provide a vertical FET that uses an aAlAs-based crystal and has excellent frequency and output characteristics.
以下本発明を実施例を用いて詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below using examples.
第1図は本発明の基本構造を示したものである。FIG. 1 shows the basic structure of the present invention.
同図aは俯敞図でbはA−A’の断面図である。Figure a is an overhead view, and figure b is a sectional view taken along line A-A'.
n形GaAsのチャネルは図に示すように縦方向に形成
され、p形GaAs領域6はゲートである。The n-type GaAs channel is formed vertically as shown in the figure, and the p-type GaAs region 6 is the gate.
ソース電極7、ドレーン電極9とゲート電極8の間に逆
バイアスを加えるとチャネル3に破線で示したように空
乏層が拡がって伝導度変調が行なわれる。When a reverse bias is applied between the source electrode 7, drain electrode 9, and gate electrode 8, a depletion layer is expanded in the channel 3 as shown by the broken line, and conductivity modulation is performed.
ゲートとn形GaAs層2の間に設けた領域5はドーピ
ングを少なくしたn形GaAsからなり、ゲートドレー
ン間の接合容量を小さくして周波数特性を良くする目的
をもっている。The region 5 provided between the gate and the n-type GaAs layer 2 is made of n-type GaAs with reduced doping, and has the purpose of reducing the junction capacitance between the gate and drain and improving frequency characteristics.
この目的のためには領域5のキャリア密度をできるだけ
低くすることが望ましいが、少なくともチャネルのキャ
リア密度より低くしておく。For this purpose, it is desirable to make the carrier density in the region 5 as low as possible, but at least lower than the carrier density in the channel.
このFETの製造はつぎのようにして行なう。This FET is manufactured as follows.
まずn形G a A s基板1(1〜1018crIL
−3)上に連続液相エピタキシャル成長法によりn形G
aAs層2、n形Ga 0.9 A10.1層4を成長
させる。First, an n-type GaAs substrate 1 (1 to 1018crIL
-3) n-type G by continuous liquid phase epitaxial growth method on top
An aAs layer 2 and an n-type Ga 0.9 A10.1 layer 4 are grown.
これらのエピタキシャル層の厚さはそれぞれ4μ、0.
5μである。The thicknesses of these epitaxial layers are 4μ and 0.5μ, respectively.
It is 5μ.
ついでこのエピタキシャル層をチャネル領域を残してメ
サエッチする。This epitaxial layer is then mesa-etched leaving the channel region.
チャネルは帯状に形成するが、この帯状領域の幅、いい
かえればチャネルの厚さは0.8μmに抑えた。The channel was formed in a band-like shape, and the width of this band-like region, in other words, the thickness of the channel, was suppressed to 0.8 μm.
この幅の再現性をあげるためにエツチング液としてはH
2SO4:H2O2:H20二4:1:1を用いエツチ
ング液の組成を1%以内に制御し、時間、温度も精確に
制御して行なった。In order to improve the reproducibility of this width, H
The composition of the etching solution was controlled within 1% using 2SO4:H2O2:H2024:1:1, and the time and temperature were also precisely controlled.
エツチングの深さは3μである。エツチング後ウェハー
を注意深く洗浄したあとゲート領域を形成する。The etching depth is 3μ. After etching, the wafer is carefully cleaned and the gate regions are formed.
このためには再び連続液相成長法を用い、n GaA
s層5、pGaAs層6をエピタキシャル成長させる。For this purpose, we again used the continuous liquid phase growth method to
An s layer 5 and a pGaAs layer 6 are epitaxially grown.
上述したメサエッチングのため一旦空気中にさらされた
Ga1−xAlXAs上には成長が一般には進行しない
ので、さきにメサエッチングを施した領域にのみ成長が
行なわれ第1図に示したような構造が得られる。Since growth generally does not proceed on Ga1-xAlXAs once exposed to air due to the mesa etching described above, growth occurs only in the area where mesa etching was previously performed, resulting in the structure shown in Figure 1. is obtained.
このように表面層がGa1xANxAs (0<x<1
)になることが好ましく、安定した特性のトランジス
タを得ることが出来る。In this way, the surface layer is Ga1xANxAs (0<x<1
), and a transistor with stable characteristics can be obtained.
成長時間を調整して成長層の表面とGao、g AAo
、1As 4の表面とを一致させ、図のように平担な表
面を得た。By adjusting the growth time, the surface of the growth layer and Gao, g AAo
, 1As 4 surface to obtain a flat surface as shown in the figure.
リフトオフ法によりソース電極7およびゲート電極8を
形成し、ドレーン電極9を形成するとFETが完成する
。A source electrode 7 and a gate electrode 8 are formed by a lift-off method, and a drain electrode 9 is formed to complete the FET.
ソース電極幅は1μm、ゲート電極幅は5μmとした。The width of the source electrode was 1 μm, and the width of the gate electrode was 5 μm.
以上のような工程を経て作製したFETを動作させたと
ころ、8GHzで電力利得6dB、出力IWという良好
な結果が得られた。When the FET manufactured through the steps described above was operated, good results were obtained with a power gain of 6 dB and an output IW at 8 GHz.
第2図は本発明の別の実施例を示したものである。FIG. 2 shows another embodiment of the invention.
この構造のPETはさぎの実施例と同様にしてつくるが
、第2段階の成長において。PET of this structure is made similarly to the rabbit example, but in a second stage of growth.
−−GaAs5 p pGaAs6 p n−−GaA
s 10の3層を成長させる。--GaAs5 p pGaAs6 p n--GaA
Grow 3 layers of s 10.
これはp−GaAs層6の厚さを薄くし実効的ゲート長
を短かくするためである。This is to reduce the thickness of the p-GaAs layer 6 and shorten the effective gate length.
この方法によればゲート長を1ミクロン以下にすること
が可能であり、周波数特性を改善できる。According to this method, the gate length can be reduced to 1 micron or less, and the frequency characteristics can be improved.
ゲート領域6には拡散により形成したp−GaAs領域
11を通じて電圧を供給する。A voltage is supplied to the gate region 6 through a p-GaAs region 11 formed by diffusion.
このあとの電極づけはさぎの実施例と同様である。The subsequent electrode attachment is the same as in the Sagi embodiment.
n−GaAs10のキャリア密度も領域5と同様少なく
してありソース、ゲート間の容量を低く抑えるのに役立
っている。The carrier density of n-GaAs 10 is also reduced as in region 5, which helps to keep the capacitance between the source and gate low.
第3図は本発明の別の実施例を示したもので、チャネル
内にキャリア濃度の低い領域12を設けたものである。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which a region 12 with low carrier concentration is provided within the channel.
この領域を設けることにより、ソースドレーンのキャリ
ア濃度とチャネルのキャリア濃度を独立に選ぶことがで
きる。By providing this region, the carrier concentration of the source/drain and the carrier concentration of the channel can be selected independently.
これによりソースドレーンの抵抗を高くすることなく、
チャネルの空乏層の拡がりを調節できる。This eliminates the need to increase source-drain resistance.
The expansion of the channel depletion layer can be adjusted.
またチャネルの長さをゲート幅と関係なく決めることが
できるので、チャネルの長をきわめて短かくすることが
できる。Furthermore, since the length of the channel can be determined independently of the gate width, the length of the channel can be made extremely short.
このため高周波特性の非常によい縦形FETを得ること
ができた。Therefore, a vertical FET with very good high frequency characteristics could be obtained.
第4図は本発明のもう一つの実施例を示したもので、成
長用マスクとして用いたGaAAAsを成長終了後エツ
チングで取除きソースのコンタクト抵抗を減らしたもの
である。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which the GaAAAs used as a growth mask is removed by etching after growth to reduce the source contact resistance.
以上述べたように本発明の縦形FETは高周波特性のみ
ならず、出力特性にも優れた増幅素子であってその実用
的効果はきわめて大きいものである。As described above, the vertical FET of the present invention is an amplification element that is excellent not only in high frequency characteristics but also in output characteristics, and its practical effects are extremely large.
なお上記実施例においては主としてGaAsを用いいて
説明したが、GaAsをGaAlAsで置き換えること
ももちろん可能である。Although the above embodiments have mainly been explained using GaAs, it is of course possible to replace GaAs with GaAlAs.
またGaAlAsを実施例においては成長用マスクとし
て用いたが、酸化膜をマスクとして用いることももちろ
ん可能である。Further, although GaAlAs was used as a growth mask in the embodiment, it is of course possible to use an oxide film as a mask.
又、導電型によらずに本発明が実施出来ることもいうま
でもない。Furthermore, it goes without saying that the present invention can be carried out regardless of the conductivity type.
第1図は本発明の一実施例でaは縦形FETの俯轍図で
、bはAA’の断面を示したものである。
第2図、第3図、第4図は本発明の別の実施例を示した
ものである。
第1図から第4図において1はn形Ga A s基板、
2はn形Ga As成長層、3はチャネル、4はn形G
ao、9Alo、1As成長層である。
5はn−形GaAs層、6はp形GaAsゲート領域、
?、8.9はそれぞれソース、ゲート、ドレーン電極で
ある。
10はn−形GaAs領域、11は拡散により形成した
p形GaAs領域、
12はn形Ga A s
のチャ
ネル層、
13はn形GaAsのソース領域である。FIG. 1 is an embodiment of the present invention, in which a is an overhead view of a vertical FET and b is a cross-section of AA'. 2, 3, and 4 show another embodiment of the present invention. In FIGS. 1 to 4, 1 is an n-type GaAs substrate,
2 is an n-type GaAs growth layer, 3 is a channel, and 4 is an n-type G layer.
These are ao, 9Alo, and 1As growth layers. 5 is an n-type GaAs layer, 6 is a p-type GaAs gate region,
? , 8.9 are source, gate, and drain electrodes, respectively. 10 is an n-type GaAs region, 11 is a p-type GaAs region formed by diffusion, 12 is an n-type GaAs channel layer, and 13 is an n-type GaAs source region.
Claims (1)
−xA I x A s (0< x ζ” )の少
なくとも一層で構成されるメサ状で且前記基板と同一導
電型の半導体領域を形成しチャネル領域となし、且前記
メサ状の半導体領域の表面層がGa1−2Al□As(
0<zく1)で構成され、そのメサ状の半導体領域の両
側にそのメサ状の半導体領域のキャリア密度より小なる
キャリア密度を有する第1の半導体層およびゲート領域
を構成する第2の半導体層の少なくとも二層をGa1−
yAlyAs(0<y<1)およびGa1−y’A]y
’As (O<y’<1 )で形成し、当該メサ状の
半導体領域の上部に第1の電極部、該GaAs基板側に
第2の電極部を有して成ることを特徴とする縦形電界効
果トランジスタ。 2 所定の導電型を有するGa A s 基板上にG
a1−xAlxAs (0<、x<、 1 )層を少な
くとも一層とその最上層としてGa1 、Al□As
(0くzく1)層とを含む複数の半導体層を前記基板と
同一導電型を有せしめて形成し、この形成した複数の半
導体層に所定の幅のメサ状領域を食刻し、このメサ状の
半導体領域の両側にそのメサ状の半導体領域のキャリア
密度より小なるキャリア密度を有する第1の半導体層お
よびゲート領域を構成する第2の半導体層の少なくとも
二層をGal + yAl 4s(0くyζ1)および
Gax−y’AIy’As (0<y’<1)のエピタ
キシャル成長で形成する工程を有することを特徴とする
縦形電界効果トランジスタの製造方法。[Claims] 1. Gal on a GaAs substrate having a predetermined conductivity type.
-xA I x A s (0<xζ''), a mesa-shaped semiconductor region having the same conductivity type as the substrate is formed to serve as a channel region, and a surface of the mesa-shaped semiconductor region The layer is Ga1-2Al□As (
0 < z 1), and a first semiconductor layer having a carrier density smaller than the carrier density of the mesa-shaped semiconductor region on both sides of the mesa-shaped semiconductor region, and a second semiconductor constituting the gate region. At least two of the layers are Ga1-
yAlyAs(0<y<1) and Ga1-y'A]y
The vertical type is formed of 'As (O<y'<1), and has a first electrode part on the upper part of the mesa-shaped semiconductor region and a second electrode part on the side of the GaAs substrate. Field effect transistor. 2 G on a Ga As substrate with a predetermined conductivity type.
At least one a1-xAlxAs (0<, x<, 1) layer and the top layer of Ga1, Al□As
A plurality of semiconductor layers having the same conductivity type as the substrate are formed, and a mesa-shaped region of a predetermined width is etched into the formed plurality of semiconductor layers. At least two layers of a first semiconductor layer having a carrier density smaller than that of the mesa-shaped semiconductor region and a second semiconductor layer constituting the gate region are formed on both sides of the mesa-shaped semiconductor region using Gal + yAl 4s ( A method for manufacturing a vertical field effect transistor, comprising the step of forming it by epitaxial growth of Gax-y'AIy'As (0<y'<1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50010497A JPS5832509B2 (en) | 1975-01-27 | 1975-01-27 | Vertical field effect transistor and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50010497A JPS5832509B2 (en) | 1975-01-27 | 1975-01-27 | Vertical field effect transistor and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5185678A JPS5185678A (en) | 1976-07-27 |
| JPS5832509B2 true JPS5832509B2 (en) | 1983-07-13 |
Family
ID=11751818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50010497A Expired JPS5832509B2 (en) | 1975-01-27 | 1975-01-27 | Vertical field effect transistor and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832509B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834462A (en) * | 1971-09-06 | 1973-05-18 |
-
1975
- 1975-01-27 JP JP50010497A patent/JPS5832509B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5185678A (en) | 1976-07-27 |
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