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JPH06232169A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JPH06232169A
JPH06232169A JP1974593A JP1974593A JPH06232169A JP H06232169 A JPH06232169 A JP H06232169A JP 1974593 A JP1974593 A JP 1974593A JP 1974593 A JP1974593 A JP 1974593A JP H06232169 A JPH06232169 A JP H06232169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration impurity
impurity region
recess groove
forming
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1974593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Ito
和彦 伊藤
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1974593A priority Critical patent/JPH06232169A/en
Publication of JPH06232169A publication Critical patent/JPH06232169A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショットキゲート型電界効果型トランジスタ
の製造プロセスにおける特性のばらつきを低減して、F
ETの特性制御を良好に行う。 【構成】 半絶縁性GaAs基板1の表面領域に高濃度
不純物領域2を形成した後、該不純物領域2の表面から
上記基板1領域に達するリセス溝4を形成し、該リセス
溝4の底面中央部に低濃度不純物領域5を、該リセス溝
4の底面両端部及び側面部に中間濃度不純物領域6aを
形成してチャネル部1aを形成し、上記リセス溝4の底
面中央部上にゲート電極8を、該リセス溝4の両側の高
濃度不純物領域2上にソース,ドレイン電極9,10を
配置した。
(57) [Abstract] [Purpose] To reduce variations in characteristics in the manufacturing process of Schottky gate field effect transistors,
Good control of ET characteristics. A high-concentration impurity region 2 is formed in a surface region of a semi-insulating GaAs substrate 1, and then a recess groove 4 is formed from the surface of the impurity region 2 to reach the region of the substrate 1, and the center of the bottom surface of the recess groove 4 is formed. To form a channel portion 1a by forming a low-concentration impurity region 5 in a recessed portion and intermediate-concentration impurity regions 6a in both end portions and side portions of the bottom surface of the recess groove 4 and forming a gate electrode 8 on the center portion of the bottom surface of the recess groove 4. The source and drain electrodes 9 and 10 are arranged on the high-concentration impurity regions 2 on both sides of the recess groove 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置およびその
製造方法に関し、特にショットキゲート型電界効果トラ
ンジスタのゲート耐圧,トランジスタ特性を向上するた
めの構造、及び製造プロセスにおける特性制御の安定化
を図るための方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a structure for improving the gate breakdown voltage and transistor characteristics of a Schottky gate field effect transistor, and for stabilizing characteristic control in the manufacturing process. Method.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来のショットキゲート型電界効
果トランジスタの一例として、半導体材料にGaAsを
用いたものについて説明する。従来から、GaAsを半
導体材料とするショットキゲート型電界効果トランジス
タ(以下MESFETともいう。)は、マイクロ波領域
での増幅器を構成する能動素子として広く用いられてお
り、このGaAsMESFETは、通常、ソース抵抗の
低減のために、GaAs基板上に形成されたリセスと呼
ばれる凹状溝部(以下、リセス溝という。)の底部にゲ
ート電極を配置した構造を採用している。
2. Description of the Related Art An example of a conventional Schottky gate type field effect transistor using GaAs as a semiconductor material will be described below. BACKGROUND ART Conventionally, a Schottky gate type field effect transistor (hereinafter also referred to as MESFET) using GaAs as a semiconductor material has been widely used as an active element constituting an amplifier in a microwave region, and this GaAs MESFET is usually a source resistance. In order to reduce the above, a structure in which a gate electrode is arranged at the bottom of a recessed groove portion (hereinafter referred to as a recess groove) called a recess formed on a GaAs substrate is adopted.

【0003】図4は、このような従来のリセス型MES
FETの構造及び製造方法を説明するための断面図であ
り、図において、200は上記リセス型MESFET
で、その半絶縁性GaAs基板1上には、表面にリセス
溝15aを有するn型GaAs層15が形成されてお
り、該n型GaAs層15の、該リセス溝15a下側の
部分はチャネル部1aとなっている。また上記n型Ga
As層15のリセス溝15aの底面中央部上にはゲート
電極8が配置され、また該リセス溝15a両側のn型G
aAs層15上にはソース電極9及びドレイン電極10
が配置されている。
FIG. 4 shows such a conventional recess type MES.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the structure and manufacturing method of the FET, in which 200 is the recess type MESFET.
An n-type GaAs layer 15 having a recess groove 15a on its surface is formed on the semi-insulating GaAs substrate 1, and the portion of the n-type GaAs layer 15 below the recess groove 15a is a channel portion. It is 1a. Further, the n-type Ga
The gate electrode 8 is arranged on the center of the bottom surface of the recess groove 15a of the As layer 15, and the n-type G on both sides of the recess groove 15a is arranged.
A source electrode 9 and a drain electrode 10 are formed on the aAs layer 15.
Are arranged.

【0004】また16は上記ゲート電極8を形成するた
めのショットキ金属層、25は上記リセス溝部15aを
上記n型GaAs層15の表面に形成するためのフォト
レジスト膜である。
Reference numeral 16 is a Schottky metal layer for forming the gate electrode 8, and 25 is a photoresist film for forming the recess groove portion 15a on the surface of the n-type GaAs layer 15.

【0005】次に製造方法について説明する。まず、図
4(a) に示すにように半絶縁性GaAs基板1の表面部
分にイオン注入によりn型GaAs層15を形成し、さ
らにこのn型GaAs層15上にフォトレジスト膜25
を形成し、そのゲート電極が形成される部分にレジトス
開口部25aを形成する(図4(b) )。
Next, the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 4A, an n-type GaAs layer 15 is formed on the surface of the semi-insulating GaAs substrate 1 by ion implantation, and a photoresist film 25 is formed on the n-type GaAs layer 15.
And a resist opening 25a is formed in the portion where the gate electrode is to be formed (FIG. 4 (b)).

【0006】次にこのフォトレジスト膜25をマスクと
してn型GaAs層15をエッチングしてリセス溝15
aを形成する。この際同時に該リセス溝15aの下側に
n型GaAsチャネル領域1aが形成される(図4(c)
)。
Next, the n-type GaAs layer 15 is etched by using the photoresist film 25 as a mask to form the recess groove 15
a is formed. At the same time, an n-type GaAs channel region 1a is formed below the recess groove 15a (FIG. 4 (c)).
).

【0007】その後ショットキ金属膜16を全面に蒸着
し(図4(d) )、アセトンなどの有機溶剤でフォトレジ
スト膜25を除去することにより、その上のショットキ
金属膜16をリフトオフして、上記n型GaAs層15
のリセス溝15aの底面中央部上にゲート電極8を形成
する。
After that, the Schottky metal film 16 is vapor-deposited on the entire surface (FIG. 4 (d)), and the photoresist film 25 is removed with an organic solvent such as acetone to lift off the Schottky metal film 16 thereon, and n-type GaAs layer 15
The gate electrode 8 is formed on the center of the bottom surface of the recess groove 15a.

【0008】そして最後に上記n型GaAs層15の、
リセス溝15aの両側部分にソース電極9及びドレイン
電極10を形成して、MESFET200を完成する
(図4(f) )。
Finally, in the n-type GaAs layer 15,
The source electrode 9 and the drain electrode 10 are formed on both sides of the recess groove 15a to complete the MESFET 200 (FIG. 4 (f)).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のGa
AsMESFETでは、トランジスタの性能向上ために
n型GaAs層15の濃度を高くしてチャネル部1aで
の抵抗低減を図ると、ゲート耐圧が劣化することとな
り、逆にゲートの高耐圧化を図るためにn型GaAs層
15を低濃度化するとトランジスタ性能が劣化する。こ
のように従来のMESFET構造では、ゲートの高耐圧
化とトランジスタ性能の向上とはトレードオフの関係に
あり、ゲート耐圧が十分で、高いトランジスタ性能を有
するMESFETを得ることは困難であった。
However, the conventional Ga
In the AsMESFET, if the concentration of the n-type GaAs layer 15 is increased to reduce the resistance in the channel portion 1a in order to improve the transistor performance, the gate breakdown voltage is deteriorated, and conversely, the gate breakdown voltage is increased. When the concentration of the n-type GaAs layer 15 is reduced, the transistor performance deteriorates. As described above, in the conventional MESFET structure, there is a trade-off relationship between the high breakdown voltage of the gate and the improvement of the transistor performance, and it is difficult to obtain an MESFET having a sufficient gate breakdown voltage and high transistor performance.

【0010】また従来のGaAsMESFETの製造方
法では、MESFETのチャネル部1aを、n型GaA
s層15をエッチングすることにより形成しているため
に、エッチング深さのばらつきによってFETの特性が
ばらつくこととなり、MESFETの製造プロセスにお
いてその特性の制御性を良好に行うことが困難であると
いう問題点があった。
Further, in the conventional method of manufacturing a GaAs MESFET, the channel portion 1a of the MESFET is formed into an n-type GaA.
Since the s layer 15 is formed by etching, the FET characteristics vary due to variations in the etching depth, and it is difficult to perform good controllability of the characteristics in the manufacturing process of the MESFET. There was a point.

【0011】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ゲート耐圧が高く、しかもトラ
ンジスタ性能の優れた半導体装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a semiconductor device having a high gate breakdown voltage and excellent transistor performance.

【0012】またこの発明は、ショットキゲート型電界
効果型トランジスタの製造プロセスにおける特性のばら
つきを低減して、特性制御を安定に行うことのできる半
導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
Another object of the present invention is to obtain a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing characteristic variations in the manufacturing process of a Schottky gate type field effect transistor and stably controlling characteristics.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、半導体基板の所定領域に形成されたリセス溝の底
面中央部に配置されたゲート電極と、上記半導体基板表
面のリセス溝両側部分に配置されたソース,ドレイン電
極とを備え、上記半導体基板表面のリセス溝両側部分を
高濃度不純物領域により構成するとともに、上記リセス
溝底面の、ゲート電極が配置された中央部分を、ゲート
電極とショットキ接合をなす低濃度不純物領域により構
成し、上記リセス溝底面の両端部及び側面部を、上記低
濃度及び高濃度不純物領域とつながった中間濃度不純物
領域により構成したものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a gate electrode arranged in a central portion of a bottom surface of a recess groove formed in a predetermined region of a semiconductor substrate; The semiconductor device includes a source electrode and a drain electrode arranged on both sides thereof, and both side portions of the recess groove on the surface of the semiconductor substrate are formed by high-concentration impurity regions. It is constituted by a low-concentration impurity region forming a junction, and both end portions and side surfaces of the recess groove are constituted by intermediate-concentration impurity regions connected to the low-concentration and high-concentration impurity regions.

【0014】また、この発明は上記半導体装置におい
て、上記半導体基板の、低濃度不純物領域の直下部分
に、該低濃度不純物領域とは異なる導電型の不純物領域
を形成したものである。
Further, according to the present invention, in the above semiconductor device, an impurity region having a conductivity type different from that of the low concentration impurity region is formed in the semiconductor substrate immediately below the low concentration impurity region.

【0015】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、その表面に高濃度不純物領域を有する半導体基板
の所定部分に、該高濃度不純物領域の厚さより深いリセ
ス溝を形成した後、該リセス溝の底面部にイオン注入に
より低濃度不純物領域を形成し、さらに上記リセス溝底
面の両端部及び側面部に、半導体基板表面に対する注入
角度35度〜45度のイオン注入により、上記低濃度及
び高濃度不純物領域とつながった中間濃度不純物領域を
形成し、上記リセス溝の底面中央部上に、上記低濃度不
純物領域とショットキ接合をなすゲート電極を、上記リ
セス溝両側の高濃度不純物領域上にソース,ドレイン電
極を形成するものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a recess groove deeper than the thickness of the high concentration impurity region in a predetermined portion of the semiconductor substrate having the high concentration impurity region on the surface thereof, the recess is formed. A low-concentration impurity region is formed on the bottom surface of the groove by ion implantation, and the low-concentration and high-concentration regions are formed on both end portions and side surfaces of the recess groove by ion implantation at an implantation angle of 35 to 45 degrees with respect to the semiconductor substrate surface. A middle-concentration impurity region connected to the high-concentration impurity region is formed, a gate electrode forming a Schottky junction with the low-concentration impurity region is formed on the center of the bottom surface of the recess groove, and a source is formed on the high-concentration impurity regions on both sides of the recess groove. , To form the drain electrode.

【0016】この発明は上記半導体装置の製造方法にお
いて、上記中間濃度不純物領域をイオン注入により形成
する代わりに、上記リセス溝の底面両端部上に該リセス
溝側面を被覆するよう、上記高濃度不純物領域と同じ導
電型の不純物を含む側面薄膜を形成し、該側面薄膜から
の不純物拡散により上記リセス溝の底面両端部及び側面
部に中間濃度不純物領域を形成するものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, instead of forming the intermediate-concentration impurity region by ion implantation, the high-concentration impurity is formed so as to cover the side surfaces of the recess groove on both ends of the bottom surface of the recess groove. A side surface thin film containing impurities of the same conductivity type as that of the region is formed, and an intermediate concentration impurity region is formed at both end portions and side surface portions of the recess groove by diffusion of impurities from the side surface thin film.

【0017】この発明に係る半導体装置の製造方法は、
上記リセス溝の形成後、このリセス溝の底面部及び側面
部に不純物の固相拡散により中間濃度不純物領域を形成
し、さらに上記リセス溝の底面両端部上に該リセス溝側
面を被覆するよう、絶縁性薄膜を形成し、その後上記リ
セス溝底面の上記絶縁性薄膜によって囲まれた底面中央
部に、上記中間濃度不純物領域とは異なる導電型の不純
物を選択的にイオン注入して、上記中間濃度不純物領域
の、リセス溝の底面中央に位置する部分を低濃度不純物
領域とするとともに、この低濃度不純物領域の直下部分
に、この低濃度不純物領域とは異なる導電型の不純物領
域を形成し、最後に上記リセス溝の底面中央部上にショ
ットキゲート電極を、上記リセス溝両側の高濃度不純物
領域上にソース,ドレイン電極を形成するものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
After the formation of the recessed groove, an intermediate concentration impurity region is formed by solid phase diffusion of impurities in the bottom surface portion and the side surface portion of the recessed groove, and the recessed groove side surface is further coated on both bottom end portions of the recessed groove, An insulating thin film is formed, and then, a conductive type impurity different from that of the intermediate concentration impurity region is selectively ion-implanted into the central portion of the bottom surface of the recess groove surrounded by the insulating thin film to obtain the intermediate concentration. A portion of the impurity region located at the center of the bottom surface of the recess groove is defined as a low-concentration impurity region, and an impurity region of a conductivity type different from that of the low-concentration impurity region is formed immediately below the low-concentration impurity region. The Schottky gate electrode is formed on the center of the bottom surface of the recess groove, and the source and drain electrodes are formed on the high-concentration impurity regions on both sides of the recess groove.

【0018】[0018]

【作用】この発明においては、半導体基板上に形成した
リセス溝底面の、ゲート電極が配置される中央部分を低
濃度不純物領域により構成し、上記リセス溝底面の両端
部及び側面部を、上記低濃度不純物領域とソース,ドレ
イン高濃度不純物領域とにつながる中間濃度不純物領域
から構成したから、リセス溝底面に沿ったチャネル部の
うち、ゲート耐圧を決定するゲート電極直下の領域のみ
低濃度化されることとなり、これによりトランジスタ性
能を損なうことなくゲート耐圧を高めることができる。
In the present invention, the central portion of the bottom surface of the recess groove formed on the semiconductor substrate, on which the gate electrode is arranged, is formed of the low-concentration impurity region, and both end portions and side surface portions of the bottom surface of the recess groove are formed into the lower portion. Since it is composed of the intermediate-concentration impurity region connected to the high-concentration impurity region and the high-concentration impurity region of the source and drain, only the region directly below the gate electrode that determines the gate breakdown voltage is reduced in the channel portion along the bottom surface of the recess groove. As a result, the gate breakdown voltage can be increased without impairing the transistor performance.

【0019】またこの発明においては、上記リセス溝底
面の中央部分を構成する低濃度不純物領域の直下部分
に、これとは導電型が異なる不純物領域を形成したの
で、ソース側の中間濃度不純物領域から上記低濃度不純
物領域の下側を回り込んでドレイン側の中間濃度不純物
領域に流れ込むリーク電流の経路に、PN接合による障
壁が形成されることとなり、上記ソース,ドレイン間の
リーク電流を低減することができる。
Further, in the present invention, since the impurity region having a conductivity type different from that of the low concentration impurity region forming the central portion of the bottom surface of the recess groove is formed, the impurity region having a conductivity type different from that of the source region is formed. A barrier formed by a PN junction is formed in the path of the leak current flowing under the low-concentration impurity region and flowing into the intermediate-concentration impurity region on the drain side, thereby reducing the leak current between the source and drain. You can

【0020】この発明においては、半導体基板の所定の
領域に、ゲート電極を配置するためのリセス溝を形成し
た後、該リセス溝の底面部及び側面部に、チャネルとな
る不純物領域を形成するので、リセス溝底面に沿ったチ
ャネル部の厚さが、リセス溝のエッチング深さのばらつ
きに関係なく、不純物の注入条件により精度よく制御さ
れることとなり、これによりMESFET素子の製造プ
ロセスにおける素子特性の制御性を向上することができ
る。
In the present invention, after forming the recess groove for arranging the gate electrode in the predetermined region of the semiconductor substrate, the impurity region to be the channel is formed in the bottom surface and the side surface of the recess groove. , The thickness of the channel portion along the bottom surface of the recess groove is accurately controlled by the impurity implantation conditions regardless of the variation in the etching depth of the recess groove. The controllability can be improved.

【0021】またこの発明においては、上記リセス溝の
底面部にイオン注入により低濃度不純物領域を形成した
後、リセス溝の底面両端部上にその側面を覆うよう形成
した絶縁性薄膜からの不純物の拡散により、上記リセス
溝の底面両端部及び側面部に中間濃度不純物領域を形成
するので、上記のようにゲート耐圧が高く、しかもトラ
ンジスタ性能に優れた半導体装置を、上記中間濃度不純
物領域をイオン注入により形成するものに比べて比較的
簡単に製造することができる。
Further, in the present invention, after the low-concentration impurity region is formed by ion implantation in the bottom surface of the recess groove, impurities from an insulating thin film formed on both end portions of the bottom surface of the recess groove so as to cover the side surface thereof are removed. Since the intermediate concentration impurity regions are formed at the bottom end portions and side face portions of the recess groove by diffusion, the semiconductor device having high gate breakdown voltage and excellent transistor performance as described above is ion-implanted into the intermediate concentration impurity region. It can be manufactured relatively easily as compared with the one formed by.

【0022】[0022]

【実施例】実施例1.図1(a) 〜図1(h) は、この発明
の第1の実施例によるショットキゲート電界効果トラン
ジスタの構造及びその製造工程を説明するための断面図
である。図において、101は本実施例のMESFET
で、その半絶縁性GaAs基板(以下ウエハともい
う。)1の表面の所定領域にはリセス溝4が形成され、
上記基板1のリセス溝4両側には高濃度不純物領域2が
形成されており、該両高濃度不純物領域2上にそれぞれ
ソース,ドレインオーミック電極9,10が配置されて
いる。また上記リセス溝4の底面中央部は低濃度不純物
領域5により、その底面両側部及び側面部は中間濃度不
純物領域6aにより構成されており、該低濃度不純物領
域5上にはT型ショットキゲート電極8が配置されてい
る。また3は上記リセス溝4をエッチングにより形成す
る際のエッチングマクスでSiO2 膜からなる。18は
上記エッチングマスク3をパターニングするためのレジ
ストマスク、7は上記T型ゲート電極8を形成するため
の、リセス溝4の側面上に形成される側面SiO2 膜で
ある。
EXAMPLES Example 1. 1 (a) to 1 (h) are cross-sectional views for explaining a structure of a Schottky gate field effect transistor according to a first embodiment of the present invention and a manufacturing process thereof. In the figure, 101 is the MESFET of this embodiment.
Then, a recess groove 4 is formed in a predetermined region of the surface of the semi-insulating GaAs substrate (hereinafter also referred to as a wafer) 1,
High-concentration impurity regions 2 are formed on both sides of the recess groove 4 of the substrate 1, and source and drain ohmic electrodes 9 and 10 are arranged on the high-concentration impurity regions 2, respectively. The center of the bottom surface of the recess groove 4 is composed of a low-concentration impurity region 5, and both sides and side surfaces of the bottom surface are composed of an intermediate-concentration impurity region 6a. 8 are arranged. Reference numeral 3 denotes an etching mask for forming the recessed groove 4 by etching, which is made of a SiO2 film. Reference numeral 18 is a resist mask for patterning the etching mask 3, and 7 is a side surface SiO2 film formed on the side surface of the recess groove 4 for forming the T-shaped gate electrode 8.

【0023】次に製造方法フローについて説明する。ま
ず、図1(a) に示すように半絶縁性GaAs基板(以下
ウエハともいう。)1中に29Si+ を加速エネルギー6
0keV,注入量3×1013cm-2程度の条件でイオン注
入し、該基板1の表面部分に、ソース電極9及びドレイ
ン電極10とオーミック接触をとるための高濃度不純物
領域2を形成する。
Next, the manufacturing method flow will be described. First, as shown in FIG. 1 (a), 29 Si + is accelerated in a semi-insulating GaAs substrate (hereinafter also referred to as a wafer) 1 with an acceleration energy of 6
Ion implantation is performed under the conditions of 0 keV and an implantation amount of about 3 × 10 13 cm -2, and a high concentration impurity region 2 for making ohmic contact with the source electrode 9 and the drain electrode 10 is formed on the surface portion of the substrate 1.

【0024】次に、この高濃度不純物領域2が形成され
たGaAs基板1上全面にSiO2膜3をプラズマCV
D法で厚さ300nm程度に形成し、該SiO2 膜3上に
フォトレジスト18を塗布形成し、その後ゲート電極8
の形成部分にフォトリソグラフィにより0.6μm 程度
の幅でレジスト開口部18aを形成する(図1(b) )。
Next, an SiO 2 film 3 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 1 in which the high concentration impurity region 2 is formed by plasma CV.
It is formed to a thickness of about 300 nm by the D method, a photoresist 18 is formed on the SiO2 film 3 by coating, and then the gate electrode 8 is formed.
A resist opening 18a having a width of about 0.6 .mu.m is formed by photolithography in the portion where the mask is formed (FIG. 1 (b)).

【0025】次にこのフォトレジスト18をマスクとし
てSiO2 膜3をCF4 ガスなどを用いてドライエッチ
ングしてSiO2 膜開口部3aを形成し、さらにこのS
iO2 膜3をマスクとして、例えば塩素ガスを用いて、
上記高濃度不純物領域2の表面からGaAs基板1に達
するまで例えば200nm程度ドライエッチングを行っ
て上記リセス溝4を形成する(図1(c) )。
Next, using the photoresist 18 as a mask, the SiO2 film 3 is dry-etched using CF4 gas or the like to form an SiO2 film opening 3a, and this S
Using the iO2 film 3 as a mask, for example, chlorine gas,
The recess groove 4 is formed by dry etching, for example, about 200 nm from the surface of the high concentration impurity region 2 to the GaAs substrate 1 (FIG. 1 (c)).

【0026】そして上記フォトレジスト18を除去した
後、ウェハ上面から29Si+ を加速エネルギー50ke
V、注入量2×1012cm-2程度の条件でイオン注入し、
リセス溝4の底部のチャネルとなる部分1aに、低濃度
不純物領域5を形成する(図1(d) )。続いて、29Si
+ をウェハ表面への入射角度40°、加速エネルギー8
0keV、注入量5×1012cm-2程度の条件でイオン注
入する。この時、SiO2 膜3のマスク効果により、リ
セス溝4の底面両端部とその側面部には、上記高濃度不
純物領域2と低濃度不純物領域5につながる中間濃度不
純物領域6aが形成される(図1(e) )。
Then, after removing the photoresist 18, 29 Si + is accelerated from the upper surface of the wafer with an acceleration energy of 50 ke.
V, ion implantation under the conditions of an implantation amount of 2 × 10 12 cm -2 ,
A low-concentration impurity region 5 is formed in a portion 1a which serves as a channel at the bottom of the recess groove 4 (FIG. 1 (d)). Then 29 Si
+ Angle of incidence on the wafer surface 40 °, acceleration energy 8
Ion implantation is performed under the conditions of 0 keV and an implantation dose of 5 × 10 12 cm -2 . At this time, due to the masking effect of the SiO2 film 3, intermediate concentration impurity regions 6a connected to the high concentration impurity regions 2 and the low concentration impurity regions 5 are formed at both end portions of the bottom surface of the recess groove 4 and side surface portions thereof (see FIG. 1 (e)).

【0027】次に、注入不純物を活性化させるためのア
ニール処理を、温度800℃,時間30分程度の処理条
件で行った後、200nm程度の厚さのSiO2 膜(図示
せず)を基板表面全面に形成し、これをCF4 ガスなど
を用いてドライエッチングして、リセス溝4の側面上に
150nm程度の厚さの側面SiO2 膜7を形成する。
Next, an annealing process for activating the implanted impurities is performed under the processing conditions of a temperature of 800 ° C. and a time of about 30 minutes, and then a SiO 2 film (not shown) having a thickness of about 200 nm is formed on the substrate surface. It is formed on the entire surface and is dry-etched using CF4 gas or the like to form a side surface SiO2 film 7 having a thickness of about 150 nm on the side surface of the recess groove 4.

【0028】この状態では、リセス溝4の開口幅は0.
3μm 程度となっている(図1(f) )。
In this state, the opening width of the recess groove 4 is 0.
It is about 3 μm (Fig. 1 (f)).

【0029】次にスパッタ法により、n型GaAsとシ
ョットキ接合を形成する厚さ300nm程度のタングステ
ンシリサイド膜(以下WSi膜という。)(図示せず)
を基板表面全面に形成し、さらに、フォトリソグラフィ
により、上記リセス溝4上に1μm 程度の幅にフォトレ
ジスト19を残す。そしてこのフォトレジスト19をマ
スクとして、上記WSi膜をCF4 ガスなどを用いてド
ライエッチングしてゲート電極8を形成する(図1(g)
)。
Next, a tungsten silicide film (hereinafter referred to as a WSi film) having a thickness of about 300 nm that forms a Schottky junction with n-type GaAs by a sputtering method (not shown).
Is formed on the entire surface of the substrate, and a photoresist 19 having a width of about 1 μm is left on the recess groove 4 by photolithography. Then, using the photoresist 19 as a mask, the WSi film is dry-etched using CF4 gas or the like to form the gate electrode 8 (FIG. 1 (g)).
).

【0030】最後に、上記フォトレジスト19の除去を
行った後、フッ酸などによりSiO2 膜3及び7をエッ
チング除去し、さらにフォトリソグラフィ及びオーミッ
ク電極材料の蒸着,リフトオフを行って、ソース電極9
およびドレイン電極10を形成し、MESFET101
を完成する(図1(h) )。
Finally, after the photoresist 19 is removed, the SiO2 films 3 and 7 are removed by etching with hydrofluoric acid or the like, and further photolithography, vapor deposition of ohmic electrode material and lift-off are performed to form the source electrode 9
And the drain electrode 10 are formed, and the MESFET 101 is formed.
Is completed (Fig. 1 (h)).

【0031】このように本実施例のMESFET101
では、半絶縁性GaAs基板1上に形成したリセス溝4
底面の、ゲート電極8が配置されている中央部分を低濃
度不純物領域5により構成し、上記リセス溝4底面の両
端部及び側面部を、上記低濃度不純物領域5とソース,
ドレイン高濃度不純物領域2とにつながる中間濃度不純
物領域6aから構成したので、リセス溝底面に沿ったチ
ャネル部1aのうち、ゲート耐圧を決定するゲート電極
8直下の領域のみ低濃度化されることとなり、これによ
りトランジスタ性能を損なうことなくゲート耐圧を高め
ることができる。
In this way, the MESFET 101 of this embodiment is
Then, the recess groove 4 formed on the semi-insulating GaAs substrate 1
The central portion of the bottom surface where the gate electrode 8 is arranged is constituted by the low-concentration impurity region 5, and both ends and side surfaces of the bottom surface of the recess groove 4 are connected to the low-concentration impurity region 5 and the source,
Since it is composed of the intermediate-concentration impurity region 6a connected to the drain high-concentration impurity region 2, only the region directly below the gate electrode 8 that determines the gate breakdown voltage is reduced in the channel portion 1a along the bottom surface of the recess groove. Therefore, the gate breakdown voltage can be increased without deteriorating the transistor performance.

【0032】またこの実施例のMESFETの製造方法
では、半絶縁性GaAs基板1の所定の領域に、ゲート
電極8を配置するためのリセス溝4を形成した後、該リ
セス溝4の底面部及び側面部に、チャネル部1aとなる
低濃度及び中間濃度不純物領域5,6aを形成するの
で、リセス溝底面に沿ったチャネル部1aの厚さが、リ
セス溝4のエッチング深さのばらつきに関係なく、不純
物の注入条件により精度よく制御されることとなり、こ
れによりMESFET101の製造プロセスにおける素
子特性の制御性を向上することができる。
Further, in the method for manufacturing the MESFET of this embodiment, after forming the recess groove 4 for disposing the gate electrode 8 in a predetermined region of the semi-insulating GaAs substrate 1, the bottom surface portion of the recess groove 4 and the recess groove 4 are formed. Since the low-concentration and intermediate-concentration impurity regions 5 and 6a to be the channel portion 1a are formed on the side surface portion, the thickness of the channel portion 1a along the bottom surface of the recess groove is irrespective of variations in the etching depth of the recess groove 4. Therefore, it is possible to accurately control the impurity injection conditions, and thus it is possible to improve the controllability of the element characteristics in the manufacturing process of the MESFET 101.

【0033】また上記低濃度及び中間濃度不純物領域
5,6aをイオン注入により形成しているため、その深
さや不純物濃度を精度よく制御することができる。
Further, since the low-concentration and intermediate-concentration impurity regions 5 and 6a are formed by ion implantation, the depth and the impurity concentration can be accurately controlled.

【0034】実施例2.図2(a) 〜図2(f) は、本発明
の第2の実施例によるショットキゲート電界効果トラン
ジスタの構造及びその製造方法を説明するための断面図
であり、図において、102は本実施例のMESFET
で、図1と同一符号は上記第1実施例のMESFET1
01と同一のものである。そして11は上記リセス溝4
内でゲート電極8を位置決めするための側壁SiOx 膜
(X<2)、6bは上記リセス溝4の底面両側部及び側
面部に、上記側壁SiOx 膜11からの構成元素Siの
拡散により形成された中間濃度不純物領域で、低濃度不
純物領域5と高濃度不純物領域2とにつながっている。
Example 2. 2 (a) to 2 (f) are cross-sectional views for explaining the structure of the Schottky gate field effect transistor and the manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention, in which 102 is the present embodiment. Example MESFET
The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the MESFET 1 of the first embodiment.
It is the same as 01. 11 is the recess groove 4
Sidewall SiOx films (X <2) and 6b for positioning the gate electrode 8 are formed on both side surfaces and side surfaces of the recess groove 4 by diffusion of the constituent element Si from the sidewall SiOx film 11. The intermediate concentration impurity region is connected to the low concentration impurity region 5 and the high concentration impurity region 2.

【0035】次に製造方法について説明する。上記第1
実施例と同様にして、半絶縁性GaAs基板1上に高濃
度不純物層2及びSiO2 膜3を形成した後、リセス溝
4を形成し(図2(a) ,(b) )、その底面部のチャネル
となる部分1aに低濃度不純物領域5を形成する(図2
(c) )。
Next, the manufacturing method will be described. First above
Similar to the embodiment, after forming the high-concentration impurity layer 2 and the SiO2 film 3 on the semi-insulating GaAs substrate 1, the recess groove 4 is formed (FIGS. 2 (a) and 2 (b)), and the bottom surface portion thereof is formed. The low-concentration impurity region 5 is formed in the portion 1a serving as the channel of the
(c)).

【0036】その後、200nm程度の厚さのSiOx 膜
(X<2)(図示せず)を基板表面全面に形成し、CF
4 ガスなどを用いてドライエッチングして、上記リセス
溝4の側面上に150nm程度の厚さの側面SiOx 膜1
1を形成する。この時、上記リセス溝4の開口幅は0.
3μm 程度となる。
Thereafter, a SiOx film (X <2) (not shown) having a thickness of about 200 nm is formed on the entire surface of the substrate, and CF is formed.
Dry etching using a gas such as 4 to form a side surface SiOx film 1 with a thickness of about 150 nm on the side surface of the recess groove 4
1 is formed. At this time, the opening width of the recess groove 4 is 0.
It will be about 3 μm.

【0037】次にこの基板に温度950℃,時間13〜
20秒間程度の加熱処理を施す。この時、SiOx 膜中
のSiがGaAs基板1中に拡散してリセス溝4の側面
部から底部両端部にかけて、上記高濃度不純物領域2と
低濃度不純物領域5とをつなぐ中間濃度不純物領域6b
が形成される。またこの熱処理の際に、同時に、高濃度
不純物領域2及び低濃度不純物領域5の注入不純物が活
性化される(図2(d))。
Next, the substrate was heated to 950 ° C. for 13 hours.
Heat treatment is performed for about 20 seconds. At this time, Si in the SiOx film is diffused into the GaAs substrate 1 and the intermediate concentration impurity region 6b connecting the high concentration impurity region 2 and the low concentration impurity region 5 from the side surface portion to the bottom end portion of the recess groove 4 is formed.
Is formed. At the same time as this heat treatment, the implanted impurities in the high concentration impurity region 2 and the low concentration impurity region 5 are activated (FIG. 2 (d)).

【0038】この後は、上記第1実施例と同様、スパッ
タ法により、n型GaAsとショットキ接合を形成する
厚さ300nm程度のWSi膜を基板表面全面に形成し、
これをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
てゲート電極8を形成する(図2(e) )。そして最後に
フッ酸などにより、上記SiO2 膜3およびSiOx膜
11をエッチング除去した後、フォトリソグラフィ及び
オーミック電極材料の蒸着,リフトオフにより、ソース
電極9およびドレイン電極10を形成して、MESFE
T102を完成する(図2(f) )。
Thereafter, as in the first embodiment, a WSi film having a thickness of about 300 nm for forming a Schottky junction with n-type GaAs is formed on the entire surface of the substrate by the sputtering method.
This is patterned by using the photolithography technique to form the gate electrode 8 (FIG. 2 (e)). Finally, after the SiO2 film 3 and the SiOx film 11 are removed by etching with hydrofluoric acid or the like, the source electrode 9 and the drain electrode 10 are formed by photolithography, vapor deposition of ohmic electrode material, and lift-off, and the MESFE is formed.
T102 is completed (Fig. 2 (f)).

【0039】この実施例のMESFET102では、上
記リセス溝4の底面部にイオン注入により低濃度不純物
領域5を形成した後、該リセス溝4の底面両端部上にそ
の側面を覆うよう形成した絶縁性薄膜11からの不純物
の拡散により、上記リセス溝4の底面両端部及び側面部
に中間濃度不純物領域6bを形成するので、ゲート耐圧
が高くしかもトランジスタ性能に優れた半導体装置10
2を、上記第1実施例のように上記中間濃度不純物領域
をイオン注入により形成するものに比べて簡単に製造す
ることができる。
In the MESFET 102 of this embodiment, the low-concentration impurity region 5 is formed on the bottom surface of the recess groove 4 by ion implantation, and then the insulating property is formed on both end portions of the bottom surface of the recess groove 4 so as to cover the side surface thereof. Since the intermediate-concentration impurity regions 6b are formed at both end portions and side surface portions of the recess groove 4 by diffusing impurities from the thin film 11, the semiconductor device 10 having a high gate breakdown voltage and excellent transistor performance.
2 can be manufactured more easily than the one in which the intermediate concentration impurity region is formed by ion implantation as in the first embodiment.

【0040】実施例3.図3(a) 〜図3(g) は、本発明
の第3の実施例によるショットキゲート電界効果トラン
ジスタの構造及びその製造方法を説明するための断面図
である。図において、103は本実施例のMESFET
で、図1と同一符号は上記第1実施例のMESFET1
01と同一のものである。そして12は上記半絶縁性G
aAs基板1にリセス溝4を形成する際のエッチングマ
クスでSiN膜からなる。また6cは上記リセス溝4の
底面部及び側面部に、スズが添加されたSiO2膜13
からの不純物の拡散により形成された中間濃度不純物領
域、5aはこの中間濃度不純物領域6cの上記リセス溝
4の底面中央部に、p型の不純物の注入によりn型の不
純物濃度を低下させてできた低濃度不純物領域、14は
半絶縁性GaAs基板1の、該低濃度不純物領域5aの
下側部分に、上記p型の不純物の注入により形成された
p型不純物領域である。
Example 3. 3 (a) to 3 (g) are cross-sectional views illustrating a structure of a Schottky gate field effect transistor and a method of manufacturing the Schottky gate field effect transistor according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 103 is the MESFET of this embodiment.
The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the MESFET 1 of the first embodiment.
It is the same as 01. And 12 is the semi-insulating G
The etching mask used for forming the recessed groove 4 in the aAs substrate 1 is made of a SiN film. Further, 6c is an SiO2 film 13 with tin added to the bottom surface and the side surface of the recess groove 4.
The intermediate-concentration impurity regions 5a formed by diffusing the impurities from are formed by injecting p-type impurities into the central portion of the bottom surface of the recess groove 4 of the intermediate-concentration impurity regions 6c to reduce the n-type impurity concentration. The low-concentration impurity region 14 is a p-type impurity region formed in the semi-insulating GaAs substrate 1 below the low-concentration impurity region 5a by implanting the p-type impurity.

【0041】次に製造フローについて説明する。まず、
上記第1実施例と同様、半絶縁性GaAs基板1中に29
Si+ を加速エネルギー60keV、注入量3×1013
cm-2程度の条件でイオン注入し、ソース電極及びドレイ
ン電極とオーミック接触を形成するための高濃度不純物
領域2を形成する(図3(a) )。
Next, the manufacturing flow will be described. First,
As in the first embodiment, the semi-insulating GaAs substrate 1 has 29
Si + acceleration energy 60 keV, injection amount 3 × 10 13
Ions are implanted under the condition of cm −2 to form a high concentration impurity region 2 for forming ohmic contact with the source electrode and the drain electrode (FIG. 3 (a)).

【0042】次に、この高濃度不純物領域2が形成され
たGaAs基板上全面に、厚さ300nm程度のSiN膜
12をプラズマCVD法で形成し、SiN膜12上にフ
ォトレジスト(図示せず)を塗布し、ゲート電極が形成
される部分にフォトリソグラフィにより0.6μm 程度
の幅のレジスト開口部を形成する。そしてこのフォトレ
ジストをマスクとしてSiN膜12をCF4 ガスなどを
用いてドライエッチングしてSiN膜開口部12aを形
成する。次にこのSiN膜12をマスクとして、例えば
塩素ガスを用いて、上記高濃度不純物領域2の表面から
GaAs基板1に達するまで例えば200nm程度ドラ
イエッチングを行って上記リセス溝4を形成し、上記フ
ォトレジストを除去する(図3(b) )。
Next, a SiN film 12 having a thickness of about 300 nm is formed by plasma CVD on the entire surface of the GaAs substrate on which the high concentration impurity region 2 is formed, and a photoresist (not shown) is formed on the SiN film 12. Is applied, and a resist opening having a width of about 0.6 μm is formed by photolithography in the portion where the gate electrode is formed. Then, using this photoresist as a mask, the SiN film 12 is dry-etched using CF4 gas or the like to form the SiN film opening 12a. Next, using the SiN film 12 as a mask, dry etching is performed by, for example, about 200 nm from the surface of the high-concentration impurity region 2 to the GaAs substrate 1 by using, for example, chlorine gas to form the recess groove 4, and The resist is removed (Fig. 3 (b)).

【0043】その後ウェハ表面全面に、スズ(Sn)が
添加されたガラスコート液を塗布し、これを乾燥させて
SiOx 膜13とし、続いてこの基板1に温度850
℃,時間30〜60分程度の加熱処理を施す。この時、
上記SiOx 膜13中のSnがGaAs基板1中に拡散
して、上記リセス溝4の底面部から側面部に渡って中間
濃度不純物領域6cが形成される。またこの熱処理の際
に、同時に高濃度不純物領域2の注入不純物が活性化さ
れる(図3(c) )。
Thereafter, a glass coating solution containing tin (Sn) is applied to the entire surface of the wafer and dried to form a SiOx film 13, and then the substrate 1 is heated to a temperature of 850.
Heat treatment is performed at a temperature of 30 to 60 minutes. At this time,
Sn in the SiOx film 13 diffuses into the GaAs substrate 1 to form an intermediate concentration impurity region 6c from the bottom surface to the side surface of the recess groove 4. At the same time as this heat treatment, the implanted impurities in the high concentration impurity region 2 are activated (FIG. 3 (c)).

【0044】そしてさらに、フッ酸などにより、SiO
x 膜13をエッチング除去した後、200nm程度の厚さ
のSiO2 膜(図示せず)を基板表面全面に形成し、こ
れをCF4 ガスなどを用いてドライエッチングして、リ
セス溝4の側面に150nm程度の厚さの側面SiO2 膜
7を形成する。この時上記リセス溝4の開口部4aの幅
は、0.3μm 程度となる(図3(d) )。
Further, with hydrofluoric acid or the like, SiO
After the x film 13 is removed by etching, a SiO2 film (not shown) having a thickness of about 200 nm is formed on the entire surface of the substrate, and this is dry-etched with CF4 gas or the like to form 150 nm on the side surface of the recess groove 4. A side surface SiO2 film 7 having a thickness of about 3 is formed. At this time, the width of the opening 4a of the recess groove 4 is about 0.3 μm (FIG. 3 (d)).

【0045】次にウェハ上面から、25Mg+ を加速エネ
ルギー200keV,注入量5×1012cm-2程度の条件
でイオン注入し、続いて温度800℃,時間30分程度
の処理条件で注入不純物を活性化するためのアニール処
理を行う。このイオン注入の際、SiN膜12とSiO
2 膜7のマスク効果により、上記リセス溝4の底面中央
部のn型の中間濃度不純物領域6cが、そのSiによる
n型の導電性がp型のMgで補償されて低濃度不純物領
域5aとなり、該領域5aの下側には、Mgによるp型
の不純物領域14が形成される(図3(e) )。
Next, 25 Mg + was ion-implanted from the upper surface of the wafer under the conditions of an acceleration energy of 200 keV and an implantation amount of 5 × 10 12 cm -2 , and then, an implantation impurity under the processing conditions of a temperature of 800 ° C. and a time of about 30 minutes. Annealing treatment for activating is performed. During this ion implantation, the SiN film 12 and SiO
2 Due to the masking effect of the film 7, the n-type intermediate concentration impurity region 6c at the center of the bottom surface of the recess groove 4 becomes the low-concentration impurity region 5a because its n-type conductivity due to Si is compensated by p-type Mg. A p-type impurity region 14 made of Mg is formed below the region 5a (FIG. 3 (e)).

【0046】この後は、上記第1実施例と同様、スパッ
タ法により、n型GaAsとショットキ接合を形成する
厚さ300nm程度のWSi膜を基板表面全面に形成し、
これをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
てゲート電極8を形成する(図3(f) )。そして最後に
フッ酸などにより、上記SiN膜12とSiO2 膜7を
エッチング除去した後、フォトリソグラフィ及びオーミ
ック電極材料の蒸着,リフトオフにより、ソース電極9
およびドレイン電極10を形成して、MESFET10
3を完成する(図3(g) )。
Thereafter, as in the first embodiment, a WSi film having a thickness of about 300 nm for forming a Schottky junction with n-type GaAs is formed on the entire surface of the substrate by the sputtering method.
This is patterned by using the photolithography technique to form the gate electrode 8 (FIG. 3 (f)). Finally, the SiN film 12 and the SiO2 film 7 are removed by etching with hydrofluoric acid or the like, and then the source electrode 9 is formed by photolithography, vapor deposition of ohmic electrode material, and lift-off.
And the drain electrode 10 are formed, and the MESFET 10 is formed.
Complete 3 (Fig. 3 (g)).

【0047】この第3の実施例のMESFET103で
は、上記リセス溝4底面の中央部分を構成する低濃度不
純物領域5aの直下部分に、これとは導電型が異なる不
純物領域14を形成したので、ソース側の中間濃度不純
物領域6cから上記低濃度不純物領域5aの下側を回り
込んでドレイン側の中間濃度不純物領域6cに流れ込む
リーク電流の経路に、PN接合による障壁が形成される
こととなり、上記ソース,ドレイン間のリーク電流を低
減することができる。
In the MESFET 103 according to the third embodiment, the impurity region 14 having a conductivity type different from that of the low concentration impurity region 5a forming the central portion of the bottom surface of the recess groove 4 is formed. A barrier due to the PN junction is formed in the path of the leak current that flows from the intermediate concentration impurity region 6c on the side of the drain to the lower side of the low concentration impurity region 5a and flows into the intermediate concentration impurity region 6c on the drain side. The leakage current between the drains can be reduced.

【0048】またこの実施例のMESFETの製造方法
では、上記第1実施例と同様、チャネルとなる部分1a
の不純物領域5a,6cの形成を、リセス溝4の形成後
に行なうので、リセス溝4のエッチング深さのばらつき
によるFET特性のばらつきを低減でき、製造プロセス
におけるFET特性の制御性を向上させることができ
る。
Further, in the method for manufacturing the MESFET of this embodiment, the channel portion 1a is formed as in the first embodiment.
Since the impurity regions 5a and 6c are formed after the recess groove 4 is formed, it is possible to reduce the fluctuation of the FET characteristics due to the fluctuation of the etching depth of the recess groove 4, and to improve the controllability of the FET characteristics in the manufacturing process. it can.

【0049】なお、上記実施例では、半導体デバイスと
して、GaAsを半導体材料とするMESFETを例に
挙げて説明したが、上記半導体材料は、GaAsに限ら
ず、InP、AlGaAsなどの他の化合物半導体であ
ってもよく、またデバイスも上記MESFETに限るも
のではなく、これ以外のデバイス,例えば高電子移動度
トランジスタ(HEMT)などであってもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
Although the MESFET using GaAs as a semiconductor material has been described as an example of the semiconductor device in the above embodiment, the semiconductor material is not limited to GaAs but may be another compound semiconductor such as InP or AlGaAs. Also, the device is not limited to the MESFET described above, and other devices such as a high electron mobility transistor (HEMT) may be used, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体装置
によれば、半導体基板上に形成したリセス溝底面の、ゲ
ート電極が配置されている中央部分を低濃度不純物領域
により構成し、上記リセス溝底面の両端部及び側面部
を、上記低濃度不純物領域とソース,ドレイン高濃度不
純物領域とにつながる中間濃度不純物領域から構成した
ので、リセス溝底面に沿ったチャネル部のうち、ゲート
耐圧を決定するゲート電極直下の領域のみ低濃度化され
ることとなり、これによりトランジスタ性能を損なうこ
となくゲート耐圧を高めることができる効果がある。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the central portion of the bottom surface of the recess groove formed on the semiconductor substrate in which the gate electrode is arranged is formed of the low concentration impurity region, and the recess is formed. Since both end portions and side surfaces of the groove bottom surface are composed of the intermediate-concentration impurity regions connected to the low-concentration impurity region and the source / drain high-concentration impurity regions, the gate breakdown voltage of the channel portion along the recess groove bottom surface is determined. The concentration is lowered only in the region directly below the gate electrode, which has the effect of increasing the gate breakdown voltage without degrading the transistor performance.

【0051】またこの発明によれば上記半導体装置にお
いて、上記リセス溝底面の中央部分を構成する低濃度不
純物領域の直下部分に、これとは導電型が異なる不純物
領域を形成したので、ソース側の中間濃度不純物領域か
ら上記低濃度不純物領域の下側を回り込んでドレイン側
の中間濃度不純物領域に流れ込むリーク電流の経路に、
PN接合による障壁が形成されることとなり、上記ソー
ス,ドレイン間のリーク電流を低減することができる効
果がある。
Further, according to the present invention, in the semiconductor device, the impurity region having a conductivity type different from that of the low concentration impurity region forming the central portion of the bottom surface of the recess groove is formed. In the path of the leakage current that flows from the intermediate concentration impurity region to the lower side of the low concentration impurity region and flows into the intermediate concentration impurity region on the drain side,
Since a barrier is formed by the PN junction, there is an effect that the leak current between the source and the drain can be reduced.

【0052】この発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、半導体基板の所定の領域に、ゲート電極を配置す
るためのリセス溝を形成した後、該リセス溝の底面部及
び側面部に、チャネルとなる不純物領域を形成するの
で、リセス溝底面に沿ったチャネル部の厚さが、リセス
溝のエッチング深さのばらつきに関係なく、不純物の注
入条件により精度よく制御されることとなり、これによ
りMESFET素子の製造プロセスにおける素子特性の
制御性を向上することができる。この結果、半導体装置
の製造歩留りの向上,低コスト化を実現できるという効
果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming a recess groove for arranging a gate electrode in a predetermined region of a semiconductor substrate, a channel is formed in a bottom surface portion and a side surface portion of the recess groove. Since the impurity region to be formed is formed, the thickness of the channel portion along the bottom surface of the recess groove is accurately controlled by the impurity implantation conditions regardless of the variation in the etching depth of the recess groove. It is possible to improve controllability of element characteristics in the element manufacturing process. As a result, there is an effect that the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved and the cost can be reduced.

【0053】またこの発明によれば上記半導体装置の製
造方法において、上記リセス溝の底面部にイオン注入に
より低濃度不純物領域を形成した後、リセス溝の底面両
端部上にその側面を覆うよう形成した絶縁性薄膜からの
不純物の拡散により、上記リセス溝の底面両端部及び側
面部に中間濃度不純物領域を形成するので、上記のよう
にゲート耐圧が高くしかもトランジスタ性能に優れた半
導体装置を、上記中間濃度不純物領域をイオン注入によ
り形成するものに比べて簡単に製造することができる効
果がある。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device described above, a low concentration impurity region is formed by ion implantation in the bottom surface of the recess groove, and then the side surface of the recess groove is formed so as to cover the side surface thereof. Since the intermediate concentration impurity regions are formed at the bottom end portions and side face portions of the recess groove by diffusing impurities from the insulating thin film, a semiconductor device having high gate breakdown voltage and excellent transistor performance as described above is provided. There is an effect that the intermediate-concentration impurity region can be easily manufactured as compared with a case where the intermediate-concentration impurity region is formed by ion implantation.

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

【図1】この発明の第1の実施例によるショットキゲー
ト電界効果トランジスタの構造及びその製造方法を説明
するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a structure of a Schottky gate field effect transistor and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例によるショットキゲー
ト電界効果トランジスタの構造及び製造方法を説明する
ための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structure and manufacturing method of the Schottky gate field effect transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施例によるショットキゲー
ト電界効果トランジスタの構造及びその製造方法を説明
するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a Schottky gate field effect transistor and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来のリセス型ショットキゲート電界効果トラ
ンジスタの構造及び製造方法を説明するための工程断面
図である。
FIG. 4 is a process sectional view for explaining a structure and a manufacturing method of a conventional recess type Schottky gate field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板 1a チャネル部 2 高濃度不純物領域 3 SiO2 膜 4 リセス溝 5,5a 低濃度不純物領域 6a,6b,6c 中間濃度不純物領域 7 側面SiO2 膜 8 ゲート電極 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 側面SiOx 膜 12 SiN膜 13 スズが添加されたSiO2 膜 14 P型不純物領域 18 レジスト膜 18a レジスト開口部 19 フォトレジスト 101,102,103 MESFET 1 Semi-Insulating GaAs Substrate 1a Channel Part 2 High Concentration Impurity Region 3 SiO2 Film 4 Recess Grooves 5, 5a Low Concentration Impurity Region 6a, 6b, 6c Intermediate Concentration Impurity Region 7 Side SiO2 Film 8 Gate Electrode 9 Source Electrode 10 Drain Electrode 11 Side SiOx film 12 SiN film 13 Tin-added SiO2 film 14 P-type impurity region 18 Resist film 18a Resist opening 19 Photoresist 101, 102, 103 MESFET

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面の所定領域に形成された
リセス溝の底面中央部上に配置されたゲート電極と、上
記半導体基板表面の、該リセス溝両側の部分上に配置さ
れたソース,ドレイン電極とを備えた半導体装置におい
て、 上記半導体基板表面の、ソース,ドレイン電極の配置部
分に形成された高濃度不純物領域と、 上記リセス溝底面の、上記ゲート電極の配置部分に形成
され、上記ゲート電極とショットキ接合をなす低濃度不
純物領域と、 上記リセス溝底面の、ゲート電極両側の部分及び上記リ
セス溝側面部に形成され、上記低濃度不純物領域と高濃
度不純物領域とにつながった中間濃度不純物領域とを備
えたことを特徴とする半導体装置。
1. A gate electrode arranged on a central portion of a bottom surface of a recess groove formed in a predetermined region of a semiconductor substrate surface, and a source and a drain arranged on portions of the semiconductor substrate surface on both sides of the recess groove. In a semiconductor device including an electrode, a high-concentration impurity region formed on a surface of the semiconductor substrate where source and drain electrodes are arranged, and a bottom of the recess groove where a gate electrode is arranged, An intermediate concentration impurity region that forms a Schottky junction with the electrode, a portion of the bottom surface of the recess groove on both sides of the gate electrode and a side surface portion of the recess groove, and connects the low concentration impurity region and the high concentration impurity region. A semiconductor device comprising: a region.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記半導体基板の、低濃度不純物領域の直下の領域に
は、該低濃度不純物領域とは異なる導電型の不純物領域
が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity region of a conductivity type different from that of the low concentration impurity region is formed in a region of the semiconductor substrate immediately below the low concentration impurity region. Characteristic semiconductor device.
【請求項3】 半導体基板の表面に高濃度不純物領域を
形成する工程と、 上記半導体基板表面の所定部分に上記高濃度不純物領域
の厚さより深いリセス溝を形成する工程と、 上記リセス溝の底面部に選択的なイオン注入により低濃
度不純物領域を形成する工程と、 上記リセス溝の底面両端部及び側面部に、半導体基板表
面に対する注入角度35度〜45度のイオン注入により
中間濃度不純物領域を形成する工程と、 上記リセス溝の底面中央部の低濃度不純物領域上に、こ
の領域とショットキ接合をなすゲート電極を形成する工
程と、 上記リセス溝両側の高濃度不純物領域上にソース,ドレ
イン電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
3. A step of forming a high-concentration impurity region on a surface of a semiconductor substrate, a step of forming a recess groove deeper than a thickness of the high-concentration impurity region in a predetermined portion of the surface of the semiconductor substrate, and a bottom surface of the recess groove. Forming a low-concentration impurity region by selective ion implantation in a portion, and forming an intermediate-concentration impurity region in both end portions and side portions of the recess groove by ion implantation at an implantation angle of 35 to 45 degrees with respect to the semiconductor substrate surface. Forming step, forming a gate electrode forming a Schottky junction with the low concentration impurity region at the center of the bottom surface of the recess groove, and forming source and drain electrodes on the high concentration impurity regions on both sides of the recess groove. And a step of forming a semiconductor device.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記中間濃度不純物領域の形成工程に代えて、 上記リセス溝の底面両端部上に該リセス溝側面を被覆す
るよう、上記高濃度不純物領域と同じ導電型の不純物を
含む側面薄膜を形成する工程と、 該側面薄膜からの不純物拡散により上記リセス溝の底面
両端部及び側面部に中間濃度不純物領域を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein instead of the step of forming the intermediate-concentration impurity region, the high concentration is formed so as to cover the side surfaces of the recess groove on both end portions of the bottom surface of the recess groove. A step of forming a side surface thin film containing impurities of the same conductivity type as that of the impurity region; and a step of forming an intermediate concentration impurity region at both bottom end portions and side surface portions of the recess groove by impurity diffusion from the side surface thin film. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板の表面に高濃度不純物領域を
形成する工程と、 上記半導体基板表面の所定部分に上記高濃度不純物領域
の厚さより深いリセス溝を形成する工程と、 上記リセス溝の底面部及び側面部に不純物の固相拡散に
より中間濃度不純物領域を形成する工程と、 上記リセス溝の底面両端部上に該リセス溝側面を被覆す
るよう、絶縁性薄膜を形成する工程と、 上記リセス溝底面、の上記絶縁性薄膜によって囲まれた
中央部に、上記中間濃度不純物領域とは異なる導電型の
不純物を選択的にイオン注入して、上記中間濃度不純物
領域の、リセス溝の底面中央部分を低濃度不純物領域と
するとともに、この低濃度不純物領域の直下部分に、こ
の低濃度不純物領域とは異なる導電型の不純物領域を形
成する工程と、 上記リセス溝の底面中央部上に上記低濃度不純物領域と
ショットキ接合をなすゲート電極を形成する工程と、 上記リセス溝両側の高濃度不純物領域上にソース,ドレ
イン電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
5. A step of forming a high-concentration impurity region on the surface of a semiconductor substrate, a step of forming a recess groove deeper than the thickness of the high-concentration impurity region in a predetermined portion of the surface of the semiconductor substrate, and a bottom surface of the recess groove. Forming an intermediate concentration impurity region on the side and side surfaces by solid phase diffusion of impurities; forming an insulating thin film on both end portions of the bottom surface of the recess groove so as to cover the side surface of the recess groove; In the central portion of the groove bottom surface surrounded by the insulating thin film, an impurity of a conductivity type different from that of the intermediate concentration impurity region is selectively ion-implanted, and the central portion of the bottom surface of the recess groove of the intermediate concentration impurity region. As a low-concentration impurity region, and a step of forming an impurity region of a conductivity type different from that of the low-concentration impurity region immediately below the low-concentration impurity region, and a bottom surface of the recess groove. A semiconductor including a step of forming a gate electrode forming a Schottky junction with the low-concentration impurity region on the central portion, and a step of forming source and drain electrodes on the high-concentration impurity regions on both sides of the recess groove. Device manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111276543A (en) * 2014-05-30 2020-06-12 台湾积体电路制造股份有限公司 Method of manufacturing semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111276543A (en) * 2014-05-30 2020-06-12 台湾积体电路制造股份有限公司 Method of manufacturing semiconductor device
CN111276543B (en) * 2014-05-30 2024-01-30 台湾积体电路制造股份有限公司 Method for manufacturing semiconductor device

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