JP3249446B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JP3249446B2 JP25334297A JP25334297A JP3249446B2 JP 3249446 B2 JP3249446 B2 JP 3249446B2 JP 25334297 A JP25334297 A JP 25334297A JP 25334297 A JP25334297 A JP 25334297A JP 3249446 B2 JP3249446 B2 JP 3249446B2
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film
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、T字型の電極を備
えた電界効果トランジスタの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a field-effect transistor having a T-shaped electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】高移動度電界効果トランジスタ(HEM
T:High Electron Mobilty Transistor)を始めとする
化合物半導体の電界効果トランジスタはその高い電子移
動度から、マイクロ波やミリ波帯での応用が進められて
いる。より高い周波数帯での応用のための高性能化に
は、ゲート長を狭くすることが最も効果的であり、現在
ではゲート長が0.1μmオーダーの素子の開発、実用
化も行われている。
2. Description of the Related Art High mobility field effect transistors (HEMs)
Field effect transistors made of compound semiconductors such as T (High Electron Mobilty Transistor) are being applied to microwave and millimeter wave bands due to their high electron mobility. Narrowing the gate length is the most effective way to achieve higher performance for applications in higher frequency bands. Currently, devices with gate lengths on the order of 0.1 μm are being developed and put into practical use. .

【0003】しかし、単純にゲート長を狭くした場合、
ゲート幅方向の電極断面積も小さくなってゲート抵抗が
増大してしまい、素子の性能を低下させるという問題が
ある。この問題を回避するために、ゲート長を狭く保っ
たまま断面積を確保することができるT字型のゲート電
極が広く用いられている。
However, if the gate length is simply reduced,
There is a problem that the electrode cross-sectional area in the gate width direction is also reduced and the gate resistance is increased, thereby deteriorating the performance of the device. In order to avoid this problem, a T-shaped gate electrode that can secure a cross-sectional area while keeping the gate length narrow has been widely used.

【0004】図5に従来のT字型のゲート電極を有する
HEMTの構造を示す。なお、11は反絶縁性GaAs
基板,12はノンドープGaAsバッファ層,13はノ
ンドープInGaAsチャネル層,14はn型AlGa
As電子供給層,15はノンドープAlGaAsショッ
トキーコンタクト層,16はn型GaAsオーミックコ
ンタクト層,61は絶縁膜,62はT字型のゲート電
極,63は空隙,22はドレイン電極,23はソース電
極である。
FIG. 5 shows the structure of a conventional HEMT having a T-shaped gate electrode. 11 is an anti-insulating GaAs
Substrate, 12 is a non-doped GaAs buffer layer, 13 is a non-doped InGaAs channel layer, 14 is n-type AlGa
As electron supply layer, 15 is a non-doped AlGaAs Schottky contact layer, 16 is an n-type GaAs ohmic contact layer, 61 is an insulating film, 62 is a T-shaped gate electrode, 63 is a gap, 22 is a drain electrode, and 23 is a source electrode. It is.

【0005】次に、HEMTの製造工程を図7の工程断
面図を用いて説明する。先ず、半絶縁性GaAs基板1
1上にバッファ層12、チャネル層13、電子供給層1
4、ショットキーコンタクト層15、オーミックコンタ
クト層16を順次積層し、オーミックコンタクト層16
上に絶縁膜61を形成する。そして、絶縁膜61上に、
電子ビーム露光装置を用いて0.1μm幅の開口を持っ
たレジストパターン71を形成する(図7(a))。次
いで、レジストパターン71をマスクとして絶縁膜61
をエッチングした後、レジストパターン71を除去する
ことにより、レジストパターン71の開口と同じ幅の開
口部72を形成する(図7(b))。次いで、絶縁膜6
1上に、0.1μmの開口部72を含んだ領域に0.5
μm幅の逆テーパ状の開口部74を持ったレジストパタ
ーン73を形成する(図7(c))。次いで、開口部7
4に露出しているオーミックコンタクト層16をウェッ
トエッチングにより除去し、リセス構造を形成する(図
7(d))。次いで、全面にゲート電極となる電極材6
2を真空蒸着法を用いて蒸着し(図7(e))、その後
レジストパターン73を溶解することによりゲート電極
となる部分以外の電極材62を除去し、断面形状がT字
型のゲート電極62を形成する(図7(f))。
Next, a manufacturing process of the HEMT will be described with reference to a process sectional view of FIG. First, a semi-insulating GaAs substrate 1
1, a buffer layer 12, a channel layer 13, and an electron supply layer 1
4, the Schottky contact layer 15 and the ohmic contact layer 16 are sequentially laminated, and the ohmic contact layer 16 is formed.
An insulating film 61 is formed thereon. Then, on the insulating film 61,
A resist pattern 71 having an opening having a width of 0.1 μm is formed using an electron beam exposure apparatus (FIG. 7A). Next, using the resist pattern 71 as a mask, the insulating film 61 is used.
After etching, the resist pattern 71 is removed to form an opening 72 having the same width as the opening of the resist pattern 71 (FIG. 7B). Next, the insulating film 6
1 on the region including the opening 72 of 0.1 μm.
A resist pattern 73 having an inversely tapered opening 74 having a width of μm is formed (FIG. 7C). Next, the opening 7
The ohmic contact layer 16 exposed at 4 is removed by wet etching to form a recess structure (FIG. 7D). Next, an electrode material 6 serving as a gate electrode is formed on the entire surface.
7 is vapor-deposited using a vacuum vapor deposition method (FIG. 7 (e)), and thereafter, the resist material 73 is dissolved to remove the electrode material 62 other than the part to be the gate electrode. 62 are formed (FIG. 7F).

【0006】ところが、先に述べたような真空蒸着法を
用いてT字型のゲート電極62を形成した場合、膜厚が
大きくなるのにしたがって、絶縁膜61の開口部に形成
される空隙83が大きくなり開口部が小さくなることか
ら、T字型のゲート電極62の足の部分と頭の接続部分
が細くなる(図8(a))。
However, when the T-shaped gate electrode 62 is formed by using the above-described vacuum deposition method, the gap 83 formed in the opening of the insulating film 61 increases as the film thickness increases. Is larger and the opening is smaller, so that the connection between the foot and the head of the T-shaped gate electrode 62 becomes thinner (FIG. 8A).

【0007】そのため、断面積を大きくすることにより
ゲート電極の長手方向の抵抗成分81は減少しているの
であるが、その一方で、ゲート電極と半導体基板との接
続方向の抵抗成分82は、逆に増加する傾向となってい
る。
Therefore, the resistance component 81 in the longitudinal direction of the gate electrode is reduced by increasing the cross-sectional area, but the resistance component 82 in the connection direction between the gate electrode and the semiconductor substrate is reversed. Tend to increase.

【0008】特に、ゲート長の短いトランジスタの場
合、接続方向の抵抗成分がゲート抵抗のほとんどを占め
るため、せっかくの短ゲート長化の利点を十分に発揮で
きなくなってしまっていた(図8(b))。
In particular, in the case of a transistor having a short gate length, since the resistance component in the connection direction occupies most of the gate resistance, the advantage of shortening the gate length cannot be sufficiently exhibited (FIG. 8B). )).

【0009】その結果、T字型のゲート電極を採用する
ことによりゲート抵抗の低減をはかっても、ゲート抵抗
は予測されるより小さくならず、雑音指数や最大発振周
波数の低下を招いてしまうという問題があった。
As a result, even if the gate resistance is reduced by adopting the T-shaped gate electrode, the gate resistance does not become smaller than expected, and the noise figure and the maximum oscillation frequency are reduced. There was a problem.

【0010】一方、製造方法の観点で従来のT字型電極
形成方法を見てみると、0.1μmオーダーの微細なゲ
ート長を形成するには、現在、高価でスループットの低
い電子ビーム露光装置が必要となっている。このため、
T字型ゲート電極の形成工程はトランジスタの高コスト
化の主な原因となっている。特に電子ビーム露光装置を
用いて描画を行った場合、低いスループットのためにさ
らに高コストになるばかりか、大量生産には不向きであ
るという問題があった。
On the other hand, looking at the conventional method of forming a T-shaped electrode from the viewpoint of a manufacturing method, an electron beam exposure apparatus which is expensive and has low throughput at present to form a fine gate length on the order of 0.1 μm is considered. Is needed. For this reason,
The step of forming the T-shaped gate electrode is a main cause of the cost increase of the transistor. In particular, when drawing is performed using an electron beam exposure apparatus, there is a problem that the cost is further increased due to low throughput, and that the method is not suitable for mass production.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、T字
型ゲート電極は、ゲート電極と半導体の接続方向の抵抗
成分についてはほとんど効果が無く、ゲート抵抗を効果
的に低減することができないという問題があった。
As described above, the T-shaped gate electrode has almost no effect on the resistance component in the connection direction between the gate electrode and the semiconductor, and cannot effectively reduce the gate resistance. There was a problem.

【0012】またさらに、従来の微細なゲート電極パタ
ーンの加工に、高価格且つ低スループットの電子ビーム
露光装置を用いなければならず、高性能トランジスタの
低価格化、大量生産化を阻んでいるという問題があっ
た。
Further, it is necessary to use a high-priced and low-throughput electron beam exposure apparatus for processing a conventional fine gate electrode pattern, which hinders cost reduction and mass production of high-performance transistors. There was a problem.

【0013】本発明の目的は、接続方向の抵抗成分を減
少させて、性能の向上を図り得ると共に、電子ビーム露
光装置を用いずに微細なゲート長を形成し、低価格化及
び大量生産化を容易にすることが可能な電界効果トラン
ジスタの製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to improve the performance by reducing the resistance component in the connection direction, to form a fine gate length without using an electron beam exposure apparatus, to reduce the cost and mass production. Field effect transformer that can facilitate
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a resistor .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[構成] 本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成
されている。 (1) 本発明(請求項1)は、半導体基板上に第1の
絶縁膜を形成する工程と、第1の絶縁膜上の所定領域に
レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパタ
ーンをマスクとして、第一の絶縁膜に対し等方性エッチ
ングを行い、該レジストパターンの端面から所定の寸法
だけ第1の絶縁膜を後退させる工程と、前記半導体基板
及び前記レジストパターン上に第2の絶縁膜を形成し、
前記半導体基板が露出し第2の絶縁膜と前記第1の絶縁
膜とが側壁であるホールを形成する工程と、前記レジス
トパターン、及び該レジストパターン上の第2の絶縁膜
を除去する工程と、前記ホールに露出する前記半導体基
板を等方的にエッチングする工程と、第1及び第2の絶
縁膜、並びに前記ホールに露出する前記半導体基板上に
断面がT字型であるゲート電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする。
[Configuration] The present invention is configured as described below to achieve the above object. (1) The present invention (claim 1) provides a first method on a semiconductor substrate.
A step of forming an insulating film; and a step of forming an insulating film on a predetermined region on the first insulating film.
Forming a resist pattern;
Isotropic etch of the first insulating film using the mask as a mask
A predetermined dimension from the end face of the resist pattern.
Only retreating the first insulating film, the semiconductor substrate
And forming a second insulating film on the resist pattern,
The semiconductor substrate is exposed and the second insulating film and the first insulating film are exposed.
Forming a hole having a film as a side wall;
Pattern and a second insulating film on the resist pattern
Removing the semiconductor substrate exposed to the hole
A step of isotropically etching the plate;
Edge film, and on the semiconductor substrate exposed to the hole
Forming a gate electrode having a T-shaped cross section.
It is characterized by the following.

【0015】[0015]

【0016】本発明は、レジストパターンと、該レジス
トパターン上の第2の絶縁膜を除去する工程の後、前記
ホールの側壁を構成する第1の絶縁膜に対して等方的に
エッチングを行い、該側壁の上端部を丸めることが好ま
しい。
According to the present invention, after the step of removing the resist pattern and the second insulating film on the resist pattern, the first insulating film forming the side wall of the hole is isotropically etched. Preferably, the upper end of the side wall is rounded.

【0017】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。本発明の電界効果トランジスタ
によれば、ゲート電極の柱部分の断面積は半導体基板に
向かって小さくなっている。つまり、絶縁膜に形成さ
れ、内部にゲート電極の柱部分が埋め込まれるホールの
開口径が、半導体基板に向かって小さくなっている。従
って、ゲート電極材の堆積に際して前記ホール内に形成
される空隙が小さくなり、ゲート電極と半導体との接続
方向の抵抗成分は大幅に低減される。このような構造は
ゲート幅が狭いトランジスタにおいて大きな効果を持
ち、ゲート抵抗を従来のT字型のゲート電極構造に比べ
て小さくすることが可能である。その結果、トランジス
タの性能として雑音指数や最大発振周波数が向上する。
[Operation] The present invention has the following operation and effects by the above configuration. According to the field-effect transistor of the present invention, the cross-sectional area of the pillar portion of the gate electrode decreases toward the semiconductor substrate. That is, the opening diameter of the hole formed in the insulating film and in which the pillar portion of the gate electrode is buried becomes smaller toward the semiconductor substrate. Therefore, the void formed in the hole when depositing the gate electrode material is reduced, and the resistance component in the connection direction between the gate electrode and the semiconductor is greatly reduced. Such a structure has a great effect in a transistor having a small gate width, and the gate resistance can be reduced as compared with a conventional T-shaped gate electrode structure. As a result, the noise figure and the maximum oscillation frequency are improved as the performance of the transistor.

【0018】さらに、前記絶縁膜のドレイン側の上端部
が丸みを帯びていることによって、ゲート電極材を堆積
する際に、電極材が段切れする事を防止することがで
き、開放不良といった不良の発生も見られなくなる。
Further, since the upper end of the insulating film on the drain side is rounded, it is possible to prevent disconnection of the electrode material when depositing the gate electrode material, and it is possible to prevent defects such as open defects. No more occurrences are seen.

【0019】また、本発明による電界効果トランジスタ
の製造方法によれば、狭いゲート長を持ったT字型電極
を備えた高性能電界効果トランジスタを光学露光装置の
みを使用して実現することができる。
Further, according to the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a high performance field effect transistor having a T-shaped electrode having a narrow gate length can be realized using only an optical exposure apparatus. .

【0020】また、前記絶縁膜がドレイン側とソース側
の絶縁膜が異なる工程で形成されているので、それぞれ
の膜厚及び材料を自由に選択することができる。特にド
レイン側の絶縁膜の膜厚を厚くし、低誘電率の材料を埋
め込むことにより、T字型電極の庇部と半導体層との間
にできる寄生容量を低減させることが可能となる。この
ことは、トランジスタの帰還容量を低下させることにつ
ながり、電力利得を向上させるといった高性能化を実現
できる。
Further, since the insulating film on the drain side and the insulating film on the source side are formed in different steps, the thickness and the material of each can be freely selected. In particular, by increasing the thickness of the drain-side insulating film and embedding a material having a low dielectric constant, it is possible to reduce a parasitic capacitance generated between the eaves portion of the T-shaped electrode and the semiconductor layer. This leads to a reduction in the feedback capacitance of the transistor, and high performance such as improvement in power gain can be realized.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 [第1実施形態]図1は、本発明の第1実施形態に係わ
るHEMTの構成を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a HEMT according to a first embodiment of the present invention.

【0022】反絶縁性GaAs基板11上にノンドープ
のGaAsバッファ層12,ノンドープInGaAsチ
ャネル層13,n型AlGaAs電子供給層14,ノン
ドープAlGaAsショットキーコンタクト層15,n
型GaAsオーミックコンタクト層16が順次積層され
ている。なお、GaAs基板11,バッファ層12,チ
ャネル層12,電子供給層14及びショットキーコンタ
クト層15が特許請求の範囲中の半導体基板である。
On an anti-insulating GaAs substrate 11, a non-doped GaAs buffer layer 12, a non-doped InGaAs channel layer 13, an n-type AlGaAs electron supply layer 14, a non-doped AlGaAs Schottky contact layer 15, n
Type GaAs ohmic contact layers 16 are sequentially stacked. The GaAs substrate 11, the buffer layer 12, the channel layer 12, the electron supply layer 14, and the Schottky contact layer 15 are the semiconductor substrates in the claims.

【0023】オーミックコンタクト層16上の所定領域
に、SiO2 膜(第1の絶縁膜)17が形成されてい
る。また、オーミックコンタクト層16上のSiO2
17の形成領域と異なる領域にSiO膜(第2の絶縁
膜)18が形成されている。そして、SiO2 膜17及
びSiO膜18が側壁となるホールが形成され、該ホー
ルに露出するショットキーコンタクト層15、並びにi
2 膜17及びSiO膜18上に、断面形状がT字型で
あるゲート電極19が形成されている。なお、ゲート電
極19は空隙22によってオーミックコンタクト層16
と絶縁されている。
An SiO 2 film (first insulating film) 17 is formed in a predetermined region on the ohmic contact layer 16. An SiO film (second insulating film) 18 is formed on the ohmic contact layer 16 in a region different from the region where the SiO 2 film 17 is formed. Then, a hole having the SiO 2 film 17 and the SiO film 18 as side walls is formed, and the Schottky contact layer 15 exposed to the hole and i
A gate electrode 19 having a T-shaped cross section is formed on the O 2 film 17 and the SiO film 18. It should be noted that the gate electrode 19 is separated from the ohmic contact
And insulated.

【0024】SiO2 膜17及びSiO膜18に囲まれ
たホールは、上方に広がって形成されおり、その断面形
状がSiO2 膜17とSiO膜18とで異なっている。
そして、オーミックコンタクト層16上にドレイン電極
20及びソース電極21が形成されている。
The hole surrounded by the SiO 2 film 17 and the SiO film 18 is formed to extend upward, and the cross-sectional shape is different between the SiO 2 film 17 and the SiO film 18.
Then, a drain electrode 20 and a source electrode 21 are formed on the ohmic contact layer 16.

【0025】ホールが順テーパ状に形成されているた
め、ホール内のゲート電極19とホール上のゲート電極
19は、鈍な角度を持って接続されている。従って、ゲ
ート抵抗におけるオーミックコンタクト層16とゲート
電極19との接続方向成分は小さくなる。
Since the hole is formed in a forward tapered shape, the gate electrode 19 in the hole and the gate electrode 19 on the hole are connected at an obtuse angle. Accordingly, the component of the gate resistance in the connection direction between the ohmic contact layer 16 and the gate electrode 19 is reduced.

【0026】次に、本実施形態のHEMTの製造工程を
図2,3の工程断面図を用いて説明する。先ず、図2
(a)に示すように、反絶縁性のGaAs基板上にノン
ドープGaAsバッファ層12,ノンドープInGaA
sチャネル層13,n型AlGaAs電子供給層14,
ノンドープAlGaAsショットキーコンタクト層15
及びn型GaAsオーミックコンタクト層16を有機金
属気相堆積法を用いて順次積層したHEMT構造化合物
半導体基板を用意する。そして、オーミックコンタクト
層16上に、CVD法を用いて200nmの厚さのSi
2 膜17を堆積する。
Next, a manufacturing process of the HEMT according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, FIG.
As shown in (a), a non-doped GaAs buffer layer 12 and a non-doped InGaAs are formed on an anti-insulating GaAs substrate.
s channel layer 13, n-type AlGaAs electron supply layer 14,
Non-doped AlGaAs Schottky contact layer 15
Then, a HEMT structure compound semiconductor substrate in which an n-type GaAs ohmic contact layer 16 is sequentially laminated using a metal organic chemical vapor deposition method is prepared. Then, a 200 nm thick Si is formed on the ohmic contact layer 16 by using the CVD method.
An O 2 film 17 is deposited.

【0027】次いで、図2(b)に示すように、SiO
2 膜17上にフォトレジストを塗布し、後に形成される
ゲート電極のソース側に端部を有するように、光学露光
装置を用いてレジストパターン31を形成する。
Next, as shown in FIG.
A photoresist is applied on the second film 17, and a resist pattern 31 is formed using an optical exposure apparatus so as to have an end on the source side of a gate electrode to be formed later.

【0028】次いで、図2(c)に示すように、レジス
トパターン31をマスクとして弗化アンモニウム溶液を
用いてSiO2 膜17を等方的にエッチングし、SiO
2 膜17の側面をレジストパターン31の側面から後退
させ、空隙32を形成する。このとき、等方性エッチン
グを用いてSiO2 膜17をエッチングしているので、
SiO2 膜17の側面部がスロープを有して形成され
る。
Next, as shown in FIG. 2C, the SiO 2 film 17 is isotropically etched using an ammonium fluoride solution with the resist pattern 31 as a mask,
The side surface of the second film 17 is receded from the side surface of the resist pattern 31 to form a gap 32. At this time, since the SiO 2 film 17 is etched using isotropic etching,
The side surface of the SiO 2 film 17 is formed with a slope.

【0029】なお、後工程でSiO膜を堆積する際、露
出するオーミックコンタクト層16の露出幅がゲート長
に対応する0.1μmになるように、SiO2 膜17の
側面を後退させる。
When depositing a SiO film in a later step, the side surface of the SiO 2 film 17 is receded so that the exposed width of the exposed ohmic contact layer 16 becomes 0.1 μm corresponding to the gate length.

【0030】次いで、図2(d)に示すように、真空蒸
着法を用いて全面にSiO膜18を150nm堆積す
る。このとき、レジストパターン31及びオーミックコ
ンタクト層16上に、SiO膜18が堆積するが、レジ
ストパターン31上のSiO膜16は、堆積に従ってひ
さし状にせり出して形成されていく。そのため、オーミ
ックコンタクト層16上のSiO膜18は順テーパ状の
スロープを有して形成される。そして、先の工程で、S
iO2 膜17の側面が後退させられているため、SiO
2 膜17及びSiO膜18が側壁となり、オーミックコ
ンタクト層16が露出するホール33が形成される。
Next, as shown in FIG. 2D, an SiO film 18 is deposited to a thickness of 150 nm on the entire surface by using a vacuum evaporation method. At this time, the SiO film 18 is deposited on the resist pattern 31 and the ohmic contact layer 16, and the SiO film 16 on the resist pattern 31 is formed to protrude like an eaves according to the deposition. Therefore, the SiO film 18 on the ohmic contact layer 16 is formed to have a forward tapered slope. Then, in the previous step, S
Since the side surface of the iO 2 film 17 is receded,
The hole 33 exposing the ohmic contact layer 16 is formed with the second film 17 and the SiO film 18 serving as side walls.

【0031】次いで、図2(e)に示すように、レジス
トパターン31を溶解させ、レジスト31及びレジスト
31上のSiO膜18を除去する。次いで、図2(f)
に示すように、SiO2 膜17及びSiO膜18上に、
ホール33を含んだ領域に逆テーパ状の開口部を有する
レジストパターン34を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, the resist pattern 31 is dissolved, and the resist 31 and the SiO film 18 on the resist 31 are removed. Next, FIG.
As shown in FIG. 5, on the SiO 2 film 17 and the SiO film 18,
A resist pattern having an inverted tapered opening in a region including the hole 33 is formed.

【0032】次いで、図3(g)に示すように、SiO
膜18とSiO2 膜17とをマスクとしてウェットエッ
チングによりGaAsオーミックコンタクト層16をエ
ッチングする。
Next, as shown in FIG.
The GaAs ohmic contact layer 16 is etched by wet etching using the film 18 and the SiO 2 film 17 as a mask.

【0033】次いで、図3(h)に示すように、真空蒸
着法によりTi,Pt,Auをそれぞれ10nm,10
nm,500nm堆積し、ゲート電極19を形成する。
次いで、図3(i)に示すように、レジストパターン3
4を溶解し不要な部分のゲート電極19を除去する。
Next, as shown in FIG. 3 (h), Ti, Pt, and Au are deposited at 10 nm and 10 nm, respectively, by a vacuum evaporation method.
and a gate electrode 19 is formed.
Next, as shown in FIG.
4 is dissolved to remove unnecessary portions of the gate electrode 19.

【0034】そして、図3(j)に示すように、ゲート
電極19をマスクとしてSiO2 膜17及びSiO膜1
8をエッチングした後、真空蒸着法を用いてAuGe
(12%),Ni及びAuからなる電極材の堆積及びパ
ターニングを行い、ドレイン電極20及びソース電極2
1を形成する。そして、390℃,2分間の熱処理を施
すことによって、ドレイン電極20及びソース電極21
とオーミックコンタクト層16とをオーミック接合さ
せ、HEMTが完成する。
Then, as shown in FIG. 3J, the SiO 2 film 17 and the SiO
8 is etched, and then AuGe is deposited using a vacuum deposition method.
(12%), an electrode material composed of Ni and Au is deposited and patterned to form a drain electrode 20 and a source electrode 2.
Form one. Then, by performing a heat treatment at 390 ° C. for 2 minutes, the drain electrode 20 and the source electrode 21 are formed.
And the ohmic contact layer 16 are ohmic-joined to complete the HEMT.

【0035】本実施形態のトランジスタ(ゲート幅10
0μm)の特性としては、ゲート抵抗が2.2Ωとなり
同一サイズの従来のT字型電極を備えたトランジスタの
ゲート抵抗に比して約40%低減している。また、ゲー
ト・ドレイン容量が減少していること等の効果により、
20GHzにおける雑音指数は、従来1.5dBであっ
たものが0.97dBまで低減し、fmax は従来130
GHzであったものが165GHzに向上し、ft は従
来86GHzであったものが95GHzに向上する等の
性能の改善が見られている。
The transistor of this embodiment (with a gate width of 10
(0 μm), the gate resistance is 2.2Ω, which is about 40% lower than the gate resistance of a conventional transistor having the same size T-shaped electrode. In addition, due to effects such as a decrease in gate / drain capacitance,
The noise figure at 20 GHz is reduced from 1.5 dB in the past to 0.97 dB, and f max is 130 dB in the past.
Those were GHz is improved to 165GHz, f t is seen improvement in performance such that what was conventionally 86GHz is improved 95 GHz.

【0036】また、短いゲート長のパターンを形成する
のに電子露光装置ではなく、安価でスループットの高い
光学露光装置を用いることができるので、スループット
が上昇し、低価格化を図ることができる。
In addition, since an inexpensive and high-throughput optical exposure apparatus can be used instead of an electronic exposure apparatus to form a pattern with a short gate length, the throughput can be increased and the cost can be reduced.

【0037】[第2実施形態]図4は、本発明の第2実
施形態に係わるHEMTの構成を示す断面図である。図
4において、図1と同一な部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a HEMT according to a second embodiment of the present invention. 4, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0038】本実施形態の特徴は、SiO2 膜17のホ
ールの上端部41が丸みを帯びていることである。この
HEMTは、SiO膜18の堆積,リフトオフを行った
(図2(e))後、全面にわたって再度SiO2 膜17
を等方的にウエットエッチングし、SiO2 膜17の上
端部を丸めることによって製造される。
The feature of this embodiment is that the upper end 41 of the hole in the SiO 2 film 17 is rounded. In this HEMT, after depositing and lift-off of the SiO film 18 (FIG. 2E), the SiO 2 film 17 is again formed over the entire surface.
Is isotropically wet-etched, and the upper end of the SiO 2 film 17 is rounded.

【0039】本構造では、ウエットエッチングによって
ドレイン側のSiO2 膜17の膜厚が薄くなるため、容
量の増大が生じてしまうという問題がある。しかし、サ
イドエッチングの際にできるSiO2 膜17の上端部に
存在する鋭角な形状が丸められ、滑らかな形状となる。
そのため、その後のゲート電極19を堆積する際、鋭角
部において段切れなどの問題の発生を回避することが可
能となっている。
In this structure, the thickness of the SiO 2 film 17 on the drain side is reduced by wet etching, so that there is a problem that the capacity is increased. However, the sharp shape existing at the upper end portion of the SiO 2 film 17 formed at the time of side etching is rounded and becomes a smooth shape.
Therefore, when depositing the gate electrode 19 thereafter, it is possible to avoid occurrence of a problem such as a step break at an acute angle portion.

【0040】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、HEMTに限らず、T字型の
電極を有する電界効果トランジスタに本発明を適用する
ことが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention can be applied to a field effect transistor having a T-shaped electrode without being limited to the HEMT.

【0041】また、上記実施形態では、GaAs基板上
に多層膜が形成された半導体基板を用いていたが、バル
クの半導体基板を用いることも可能である。また、図5
に示すように、絶縁膜51とゲート電極19との間に空
隙52を形成しても良い。空隙52を形成すると、容量
が減少し、帰還容量を減らすことができる。本構造は、
第2の絶縁膜として2層の絶縁膜を積層し、ゲート電極
を形成した後に、上層の絶縁膜を除去することによって
形成することが可能となる。その他、本発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可
能である。
In the above embodiment, the semiconductor substrate in which the multilayer film is formed on the GaAs substrate is used, but a bulk semiconductor substrate can be used. FIG.
As shown in FIG. 7, a gap 52 may be formed between the insulating film 51 and the gate electrode 19. When the gap 52 is formed, the capacity is reduced, and the feedback capacity can be reduced. This structure is
The second insulating film can be formed by stacking two insulating films, forming a gate electrode, and then removing an upper insulating film. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート電極が埋め込まれるホールの開口面積を半導体基板
に向かって小さくすることによって、電界効果トランジ
スタにとって寄生抵抗であるゲート抵抗を低減すること
ができ、性能の向上を図ることができる。また、0.1
μmオーダーの微細なパターンの形成が光学露光装置の
みで行うことができ、量産化可能な低価格のトランジス
タを提供することができる。
As described above, according to the present invention, the gate area, which is a parasitic resistance for a field effect transistor, is reduced by reducing the opening area of a hole in which a gate electrode is buried toward a semiconductor substrate. And performance can be improved. Also, 0.1
A fine pattern on the order of μm can be formed only by an optical exposure apparatus, and a low-cost transistor that can be mass-produced can be provided.

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

【図1】第1実施形態に係わるHEMTの構成を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a HEMT according to a first embodiment.

【図2】図1に示したHEMTの製造工程を示す工程断
面図。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the HEMT shown in FIG. 1;

【図3】図1に示したHEMTの製造工程を示す工程断
面図。
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the HEMT shown in FIG. 1;

【図4】第2実施形態に係わるHEMTの構成を示す断
面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a HEMT according to a second embodiment.

【図5】本発明の変形例を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the present invention.

【図6】従来のHEMTの構成を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional HEMT.

【図7】図6に示したHEMTの製造工程を示す工程断
面図。
FIG. 7 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the HEMT shown in FIG. 6;

【図8】従来の問題点を説明するための図。FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…半絶縁性GaAs基板 12…ノンドープGaAsバッファ層 13…ノンドープInGaAsチャネル層 14…n型AlGaAs電子供給層 15…ノンドープAlGaAsショットキーコンタクト
層 16…n型GaAsオーミックコンタクト層 17…SiO2 膜(第1の絶縁膜) 18…SiO膜(第2の絶縁膜) 19…ゲート電極 20…ドレイン電極 21…ソース電極 22…空隙 31…第1のレジストパターン 32…空隙 33…ホール 34…第2のレジストパターン 41…上端部
11 ... semi-insulating GaAs substrate 12: a non-doped GaAs buffer layer 13 ... undoped InGaAs channel layer 14 ... n-type AlGaAs electron supply layer 15 ... undoped AlGaAs Schottky contact layer 16 ... n-type GaAs ohmic contact layer 17 ... SiO 2 film (first 18 insulating film) 18 SiO film (second insulating film) 19 gate electrode 20 drain electrode 21 source electrode 22 air gap 31 first resist pattern 32 air gap 33 hole 34 second resist Pattern 41: Upper end

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 H01L 21/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 H01L 21/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 第1の絶縁膜上の所定領域にレジストパターンを形成す
る工程と、 前記レジストパターンをマスクとして、第一の絶縁膜に
対し等方性エッチングを行い、該レジストパターンの端
面から所定の寸法だけ第1の絶縁膜を後退させる工程
と、 前記半導体基板及び前記レジストパターン上に第2の絶
縁膜を形成し、前記半導体基板が露出し第2の絶縁膜と
前記第1の絶縁膜とが側壁であるホールを形成する工程
と、 前記レジストパターン、及び該レジストパターン上の第
2の絶縁膜を除去する工程と、 前記ホールに露出する前記半導体基板を等方的にエッチ
ングする工程と、 第1及び第2の絶縁膜、並びに前記ホールに露出する前
記半導体基板上に断面がT字型であるゲート電極を形成
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。
1. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a resist pattern in a predetermined region on the first insulating film, and a first insulating film using the resist pattern as a mask Subjecting the first insulating film to a predetermined dimension from an end face of the resist pattern by recessing the first insulating film, and forming a second insulating film on the semiconductor substrate and the resist pattern; Forming a hole in which the substrate is exposed and the second insulating film and the first insulating film are sidewalls; removing the resist pattern, and removing the second insulating film on the resist pattern; A step of isotropically etching the semiconductor substrate exposed to the hole; forming a first and second insulating films, and a gate electrode having a T-shaped cross section on the semiconductor substrate exposed to the hole. Method of manufacturing a field effect transistor which comprises the step of forming.
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