JPS6050965A - Field effect transistor and manufacture thereof - Google Patents

Field effect transistor and manufacture thereof

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JPS6050965A
JPS6050965A JP15778483A JP15778483A JPS6050965A JP S6050965 A JPS6050965 A JP S6050965A JP 15778483 A JP15778483 A JP 15778483A JP 15778483 A JP15778483 A JP 15778483A JP S6050965 A JPS6050965 A JP S6050965A
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JP
Japan
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layer
film
electrode
germanium
metal layer
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Application number
JP15778483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ishimura
石村 浩
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate

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Abstract

PURPOSE:To obtain a Schottky barrier gate type FET adapted for a high frequency operation by forming the regions of gate, source and drain in a self- alignment, thereby ultrafinely forming gaps thereamong, and reducing a series channel resistance. CONSTITUTION:Si<+> ions are implanted to the surface layer of a semi-insulating GaAs substrate 11 to form an operating layer 12', an N type Ge thin layer 18 is covered thereon, an As-doped SiO2 film 19 is covered. Then, a photoresist film 10 having a hole on the overall surface is provided, a hole is opened by reactive photoetching at the film 19, and an overetched hole is then opened by plasma etching using O2 and OF4 at the layer 18. Subsequently, the film 10 is altered to the film 10' to block the hole, etched to remove the exposed portion of the film 19 to expose the layer 18, the film 10' is removed, metal layer 21 of Ti, or W and an aluminum layer 22 are laminated on the overall surface. Thus, a source electrode 16 and a drain electrode 17 and a gate electrode 15 isolated at an interval and made of laminated metal are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電界効果トランジスタに係り、%に高周波動
作に適するショットキバリアゲート型電界効果トランジ
スタの構造とその製造方法に1)すする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to field effect transistors, and specifically relates to 1) a structure of a Schottky barrier gate type field effect transistor suitable for high frequency operation and a method for manufacturing the same.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

砒化ガリウム(GaAs )半桿体素子はシリコン手編
1体素子に比1−で高速性に優れるので近年その研究、
開発が急速に進められている。特vc()aAsAsシ
ョットキバリアゲート界効果トランジスタ(GaA、s
 MESFE’I’ )はマイクロ波素子として実用化
が進んでおり、また、GaAs ICの主溝数要素とし
ても最も重要な素子の一つである。
Gallium arsenide (GaAs) semi-rod elements have superior high-speed performance compared to silicon hand-knitted single-piece elements, so research into them has been conducted in recent years.
Development is progressing rapidly. Special vc()aAsAs Schottky barrier gate field effect transistor (GaA, s
MESFE'I') is being put into practical use as a microwave element, and is also one of the most important elements as a major groove number element in GaAs IC.

上記GaJrs MESFET CD性能を改善f、6
*メl’lJ、寄生的な抵抗、容量を極力低減させる必
要がある。
Improved GaJrs MESFET CD performance above f, 6
*It is necessary to reduce parasitic resistance and capacitance as much as possible.

とりわけ、ソース・ゲート電極間のチャネル直列抵抗を
小さく抑えることが肝要である。
In particular, it is important to keep the channel series resistance between the source and gate electrodes low.

しかるに、従来GaAs MESFJuTは例えば第1
図に示すように、半絶縁性Oa A s基板(1)上に
イオン注入法によってn型半導体層(2)を形成し、つ
いでソース領域のn+注入層(3)とドレイン領域のn
+注入磨(4)とを設け、ゲート電極(5)を両領域に
挾まれているn型半桿体層(2)上に設けた構造になっ
ている。
However, in the conventional GaAs MESFJuT, for example, the first
As shown in the figure, an n-type semiconductor layer (2) is formed on a semi-insulating OaAs substrate (1) by ion implantation, and then an n+ implanted layer (3) in the source region and an n-type semiconductor layer (3) in the drain region are formed.
+ injection polishing (4) is provided, and the gate electrode (5) is provided on the n-type semi-rod layer (2) sandwiched between both regions.

前記両領駿には夫々ソース電極(6)、ドレイン電極(
7)が設けられている。斜上の構造では各フォトエツチ
ング工程におけるマスク合わせのための誤差分を見込ま
ねばならないことや、フォトエツチング技術の限界のた
め、ソース・ゲート間の間隔をある程度大きくとる必要
がある。従って上述のように、nm動作層+2) VC
よる直列抵抗の低減が離しく、ゲート長のサブミクロン
化を図っても性能は期待する程同上しない。
A source electrode (6) and a drain electrode (
7) is provided. In the diagonal structure, it is necessary to allow for errors in mask alignment in each photoetching process, and due to the limitations of photoetching technology, it is necessary to provide a certain distance between the source and the gate. Therefore, as mentioned above, nm active layer +2) VC
However, the reduction in series resistance is slow, and even if the gate length is made submicron, the performance is not as good as expected.

また、ソース電極(6)、ドレイン′を杭1回(’7)
は通常、金−ゲルマニウム(Au−Ge)合嶽糸r「極
が用いられるが、との′−極の形成には必すアロイと称
される、電極金属とG a A s結晶との合金化の過
程を必要とする。このアロイの過程で往々VCして砲イ
晩金属が不均一に反応して島状の凝集(ボールアップ)
を起し表1可が平イ′Jな電極とはit 、ill I
tこくがったため、このI’4ESFETをいくつも用
いる集積1回路(IC)形成の一つの妨り゛になってい
た。
In addition, the source electrode (6) and drain' were connected once ('7).
Usually, a gold-germanium (Au-Ge) composite thread is used, but an alloy of the electrode metal and GaAs crystal, called an alloy, is required to form the electrode. During this alloying process, the metal often reacts unevenly due to VC, resulting in island-like aggregation (ball-up).
The flat electrodes in Table 1 are it, ill I.
Because of the large size, it became one of the hindrances to forming an integrated circuit (IC) using a number of I'4ESFETs.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は上記の欠点を除去するもので、新規な/ヨッ
トキバリアグート型′屯界効呆トジ7ジス夕とその製造
方法を提供することを目的とす′る。
The present invention obviates the above-mentioned drawbacks and aims to provide a new/Yacht-Kivaliagut-type field effect device and a method for manufacturing the same.

この発明によれば自己整合(セルフアライメント)でソ
ース、ドレイン電極用金属に同一の金属を用いることが
でき、しかも同時に形成できるので製造工程を大幅に短
縮できる。
According to this invention, the same metal can be used for the source and drain electrodes by self-alignment, and since they can be formed simultaneously, the manufacturing process can be significantly shortened.

〔発明の4既要〕 この発明の第1の電界効果トランジスタはn型半導体の
1主面に設けられた少くとも1層の金属層でなり主面と
の接続がこの半導体と7ヨソトキバリヤを形1戊する金
属層であるゲートd極層と、自iJ記十面上にてゲート
電極を挾むように対向して被着されたゲルマニウム層と
、前記ゲルマニウム層の露出面に前記ゲート電極におい
て基板の主面に接続した金属層と同じ金属層を基板との
接続層とし少くとも1層でなるソースとドレインの各′
電極層を備えた構造上の特徴を備える。次に第2の発明
f(かかる藏界効果トランジスタの製造方法は、前記能
動層の表面Vこゲルマニウム薄膜を被着する工程と、前
記ゲルマニウム薄膜に積層させこの素子の電極金属層よ
りも厚く少くとも1層でなる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に対しそのゲート形成予定域に第1の開孔を
設けたのちこの絶縁膜ヲエッチングマスクとしてゲルマ
ニウム薄膜に前記開孔よシも広域にエツチングを施す工
程と、前記半導体基板をゲルマニウム薄膜とともに熱処
理する工程と、前記絶縁膜に第1の開化を挾んで相対す
る第2の開孔を設ける工程と、電極金属層を被着しパタ
ーニングを施して第1の開化にゲート電極を第2の開孔
にソース電極およびドレイン電極を夫々形成する工程と
を具備することを特徴とする。さらに、この発明の製造
方法におけるゲルマニウム薄膜に接する絶縁膜はゲルマ
ニウムに対しドナーになる不純物が添加されていても、
あるいは半導体基板をゲルマニウム薄膜とともに熱処理
する工程の雰囲気がひ素を含む雰囲気としてもよい。
[4 Summary of the Invention] The first field effect transistor of the present invention includes at least one metal layer provided on one main surface of an n-type semiconductor, and the connection with the main surface forms a barrier with this semiconductor. 1. A gate electrode layer, which is a metal layer, is formed, a germanium layer is deposited on the surface of the substrate so as to sandwich the gate electrode; Each of the source and drain consists of at least one layer, with the same metal layer connected to the main surface as the connection layer to the substrate.
A structural feature with an electrode layer is provided. Next, the second invention (f) (the method for manufacturing such a field effect transistor includes the steps of depositing a germanium thin film on the surface of the active layer, and laminating the germanium thin film to a thickness that is thicker and smaller than the electrode metal layer of this element. a step of forming an insulating film consisting of a single layer;
A step of forming a first hole in the insulating film in the area where the gate is to be formed, and then etching the insulating film over a wide area including the hole in the germanium thin film as an etching mask; a step of providing a second aperture in the insulating film facing the first aperture, and a step of depositing and patterning an electrode metal layer to form a gate electrode in the first aperture and forming a second aperture in the first aperture. forming a source electrode and a drain electrode in the opening, respectively. Furthermore, even if the insulating film in contact with the germanium thin film in the manufacturing method of the present invention is doped with an impurity that becomes a donor for germanium,
Alternatively, the atmosphere in the step of heat-treating the semiconductor substrate together with the germanium thin film may be an atmosphere containing arsenic.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次にこの発明を1実施例につき図面を参照して詳細に説
明する。
Next, one embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

まず、l実施例の(J)aAs MESF、IB’J、
’ f示す第2図において、(Iυは半絶縁性G aA
 s基板で、その1王面側にイオン注入形成されたn型
半導体層(121゜(131はソース領域でありa4)
はドレイン領域、(19は一例のn型半導体層に被着さ
れこの半導体と7ヨツトキバリアを形成するTiまたは
W 、 ’J、’a等の金属層(21g)とアルミニウ
ム層(22g)とを積層したゲート電極層、Uω、aη
は夫々ソース電極層、ドレイン電極層で、いずれも半導
体層(I望の主面に被着されたゲルマニウム薄層(」槌
上に前記ゲート電極層05)を挾んでこのゲート電極層
と同時に形成されたものであシ、したがって同じ構成で
ある。すなわちソース電極層06)は下層がこの半導体
とバリアを形成するIll +またはWlTa等の金属
層(21s)と、上層がアルミニウム層(22S)、ド
レイン電極層07)は下層がとの半導体と7ヨツトキバ
リアを形成するTi 1 だuW、 Ta等の金属層(
21d)と、上層がアルミニウム層(22d)で夫々構
成されている。寸だ、この発明は第8図に示されるよう
に、電極層をリフトオフ形成するとともに各電極層間を
分離するために用いられた例えばAs5G (As d
oped 5ilic −ate Glass) のス
ペーサ層aωを残しておいてもよいO なお、前記各電極層は半導体と7ヨツトキバリアを形成
する1層のみでもよい。
First, (J)aAs MESF, IB'J,
' f In Figure 2, (Iυ is semi-insulating GaA
An n-type semiconductor layer (121° (131 is the source region and A4) is formed by ion implantation on the 1st side of the S substrate.
is a drain region, (19 is a lamination of a metal layer (21g) such as Ti or W, 'J, 'a, etc., which is deposited on an example n-type semiconductor layer and forms a 7-layer barrier with this semiconductor, and an aluminum layer (22g). gate electrode layer, Uω, aη
are a source electrode layer and a drain electrode layer, respectively, which are formed simultaneously with a semiconductor layer (a germanium thin layer deposited on the main surface of the semiconductor layer (the gate electrode layer 05) sandwiched therebetween). Therefore, the source electrode layer 06) has a metal layer (21s) such as Ill + or WlTa that forms a barrier with this semiconductor as a lower layer, and an aluminum layer (22S) as an upper layer. The drain electrode layer 07) is made of a metal layer (such as Ti 1 , uW, Ta, etc.) that forms a barrier with the underlying semiconductor.
21d) and the upper layer is an aluminum layer (22d). As shown in FIG. 8, this invention uses, for example, As5G (As d
A spacer layer aω of the opened glass may be left. Note that each of the electrode layers may be only one layer forming a barrier with the semiconductor.

次にこの発明の製造方法の1実施例を第3図ないし第8
図によって工程1唄VC説明する。
Next, one embodiment of the manufacturing method of this invention is shown in FIGS. 3 to 8.
The 1-song VC process will be explained with reference to the diagram.

半絶縁性G a A s基板α1)にSiイオン(Si
+)を加速エネルギ120 keVでドーズ量3.5 
X 1012cm 2層MES11’ET形成領域に選
択的に注入層(12’)を形成する。さらに、この注入
層を含む基板上面全面にGe薄膜饅を約70OA厚に被
着し、ついでひ素ドープドニ酸化7リコン膜αω(A、
s S G M )を約7000X厚に被着する。次に
フォトレジスト膜(10)を被着しフォトエツチングに
より長さ0.5μmの開孔(10a)をフォトレジスト
膜に形成する(第3図)。
Si ions (Si
+) at an acceleration energy of 120 keV and a dose of 3.5
An injection layer (12') is selectively formed in the x 1012 cm two-layer MES 11'ET formation region. Furthermore, a Ge thin film is deposited on the entire upper surface of the substrate including this injection layer to a thickness of about 70 OA, and then an arsenic-doped 7-lion oxide film αω (A,
s S G M ) to a thickness of approximately 7000X. Next, a photoresist film (10) is applied and a hole (10a) with a length of 0.5 μm is formed in the photoresist film by photoetching (FIG. 3).

次に前記開孔を通してA s S G 14α9)tJ
12ガスとOF、ガスを用いたりアクティブイオンエツ
チング(1tII!i)ニよりエツチングする。これに
より断面がほぼ垂直な窓がA s 8 G膜σ翅に形成
される。次に、前記開孔を通してGe薄膜を02とOI
、+4ガスを用いたプラズマエツチングによシエツチノ
グする。これrこより Ge薄膜はオーバーエツチング
されその上層のA s S G膜α坤の前記開孔よシも
広い開孔に形成される(第4図)。
Next, through the opening A s S G 14α9)tJ
Etching is performed using 12 gas and OF gas, or by active ion etching (1tII!i). As a result, a window with a substantially vertical cross section is formed in the As 8 G membrane σ wing. Next, the Ge thin film was inserted through the opening with 02 and OI.
, etched by plasma etching using +4 gas. As a result, the Ge thin film is over-etched, and the openings in the overlying AsSG film are also widened (FIG. 4).

次してフォトレジスト膜(10)を除去し、ASを含ん
だアルゴンガス雰囲気中で850°C215分間のアニ
ールを施し、注入層(12’)を活性化して動作層(1
カを形成する。なお、このアニールはGe薄膜形成後に
施す熱処理を兼ねておシ、これによって()eとGaA
 sが反応し、またGe薄膜中へもAsが高濃度にドー
プされる(第5図)。再度フォトレジスト膜(1o’)
を被着しフォトエツチングを施してソース、ドレイン各
領域に対応する開孔を形成し、この開孔によってA s
 S G膜にエツチングを施しGe面を露出させる(第
6図)。次に、フォトレジスト膜(1o’)を除去しく
第7図)、−例のチタン層(2I)を杓1000Xの層
厚に、ついで、アルミニウム層(2乃を約4000Xの
層厚に前記窓から順欠被着させ、ゲート電極(15)、
ノース電極(1G)、ドレイン成極α7)が同時に形成
される(第8図)。
Next, the photoresist film (10) is removed and annealed at 850°C for 215 minutes in an argon gas atmosphere containing AS to activate the injection layer (12') and activate the active layer (12').
form a force. Note that this annealing also serves as the heat treatment performed after the Ge thin film is formed, and as a result, ()e and GaA
s reacts, and As is also doped into the Ge thin film at a high concentration (FIG. 5). Photoresist film (1o') again
The A s
The SG film is etched to expose the Ge surface (FIG. 6). Next, the photoresist film (1o') is removed (Fig. 7), the titanium layer (2I) of the example is applied to a thickness of about 1000X, and the aluminum layer (2I) is then formed to a thickness of about 4000X to a thickness of about 4000X. The gate electrode (15) is deposited sequentially from
A north electrode (1G) and a drain polarization α7) are formed at the same time (FIG. 8).

なお、第8図において、この半導体と7ヨツトキバリア
を形成するIll iまたはW 、 IIIa等の金属
層eυはASSG膜(19’)によシグート、ソース、
ドレインの各電極部に分離されゲート延極層(21g)
、ソース電極層(21s)、ドレイン゛電極層(2td
)に、また、積層して形成されるアルミニウム層(7!
りは前記と同様に分離されてゲート電極;倒(22g)
、ソース−極層(22s) 、ドレイン電極層(22d
)に夫々形成される。
In FIG. 8, the metal layer eυ such as Illi, W, IIIa, etc., which forms a barrier with this semiconductor, is formed by the ASSG film (19') as a gate, source,
Gate electrode layer (21g) separated into each drain electrode part
, source electrode layer (21s), drain electrode layer (2td
), and an aluminum layer formed by laminating (7!).
The gate electrode is separated in the same way as above;
, source-electrode layer (22s), drain electrode layer (22d)
) are formed respectively.

なお、電極用金属層で動作層(+21またはGe薄膜(
18)に直接接続する半導体と7ヨソトキノくリアを形
成する金属層t」、−例のチタンに限られず、例えば、
W、Ta等の1−ゐ融点金属でもよく、さらにその層J
阜はスペーサ用絶縁膜の一例のAs5GJ関のj層厚と
の均衡で決定されるべきものであり、ソース−ゲート間
、ゲート−ドレイン間各部において電極金属層が段切れ
を起すような厚さでなければならない0まだ、スペーサ
用絶縁膜は1層に限られるものでなく、よシ厚く形成し
て所望しない金属と電極部の段切れをよや確実に行なう
ために2層以上にしてもよい。
Note that the electrode metal layer is an active layer (+21 or a Ge thin film (
18) A metal layer forming a layer directly connected to the semiconductor and the metal layer t, which is not limited to titanium as an example, for example,
It may be a 1-i melting point metal such as W or Ta, and the layer J
The thickness should be determined in balance with the thickness of the As5GJ layer, which is an example of an insulating film for a spacer. However, the insulating film for the spacer is not limited to one layer, but can also be made of two or more layers in order to make it thicker and more reliably separate the unwanted metal and electrode parts. good.

次にスペーサ用絶縁膜にAs5G膜とSi3N4膜とを
用いた製造例を第9図ないし第13図によって上述の実
施例との相違点を説明する。なお、上述の実施例と変わ
らない部分については図面に同じ番号をもって示し説明
も省略する。
Next, a manufacturing example using an As5G film and a Si3N4 film as the spacer insulating film will be described with reference to FIGS. 9 to 13 to explain the differences from the above-mentioned embodiment. Note that parts that are the same as those in the above-described embodiments are indicated by the same numbers in the drawings, and explanations thereof will be omitted.

まず、第9図に示すこの実施例の方法で形Fli、され
た電界効果トランジスタは、ゲート電極(15)の下層
、すなわち動作層(■2)と接続する一例のテクノ層(
21g)が、これと対向するGe薄層(18’)との間
に微小間隙を備えて構成されている。
First, the field effect transistor formed by the method of this embodiment shown in FIG.
21g) with a minute gap between it and the opposing Ge thin layer (18').

次に製造工程におけるスペーサ層の形成で、Ge薄膜(
18)lcAssG膜(19’) ヲ被M L、さらI
U!gせて窒化シリコン膜(Si3N4膜) (20)
を被着し、のちの電極層リフトオフ形成する際のスペー
サ層としている。このため、−例の膜厚を夫々約500
0 X。
Next, in the formation of a spacer layer in the manufacturing process, a Ge thin film (
18) lcAssG film (19') covered M L, further I
U! Silicon nitride film (Si3N4 film) (20)
This is used as a spacer layer for later lift-off formation of the electrode layer. For this reason, the film thickness of the - example was reduced to approximately 500
0X.

約400OAに形成する(第10図)。It is formed to about 400 OA (Fig. 10).

フォトレジスト膜00)を被着し、その−例の0.5μ
mの開孔(10a)からS i3N、膜(2υを例えば
02ガスとQ I+、を用いたプラズマエツチングにょ
シ開孔(1ob)を形成する(第11図)。
Deposit a photoresist film 00), with an example of 0.5μ
A Si3N film (2υ) is plasma etched using, for example, 02 gas and QI+ to form a hole (1 ob) from the aperture (10a) of m (FIG. 11).

さらに、前記Si3N4膜の開孔(1,ob)を通して
As5G膜(19’) Kオーバーエツチングを施し、
前記開孔(1ob)よりも広い面積の開孔(10c )
をAs5G膜に形成する。つづいてこの開孔(10c)
からGe薄膜(18)をエツチングする。このASSG
IIal/C対するエツチングは上記第1の実施例にお
けるようなオーバーエツチングは必要でない。(第12
図)。
Furthermore, K overetching was performed on the As5G film (19') through the opening (1, ob) of the Si3N4 film,
Opening hole (10c) with a larger area than the opening hole (1ob)
is formed on the As5G film. Next, this opening (10c)
Then, the Ge thin film (18) is etched. This ASSG
Etching for IIal/C does not require overetching as in the first embodiment. (12th
figure).

以下の工程は第1の実施例の工8において第5図以降に
よって説明したところとほぼ同じであり、最終的には第
13図によって示した状態でも、寸だ第9図に示し説明
したところと同様にしてMESF E Tが形成される
The following steps are almost the same as those explained in Step 8 of the first embodiment with reference to FIGS. 5 and after, and even in the final state shown in FIG. MESFET is formed in the same manner.

この実施例のスペーサ用絶縁+yを2層用いた場合には
、スペーサ膜厚を厚くできるたりでなく、各膜のエツチ
ング特性を生かして開孔断面を工夫できるので、電極金
属被着工程の除に金属が開孔部側面に回シ込むようなと
きでも電極間短絡を防止できる。ここではA s S 
G膜の2層の場合について説明したが、これらの組合せ
に限定されるものでなぐ、例えば、PSG膜と5i02
膜等の組合せでもよく、さらには3層の絶縁膜を設けて
もよい。
When two layers of spacer insulation +y are used in this example, the thickness of the spacer film can be made thicker, and the cross section of the opening can be devised by taking advantage of the etching characteristics of each film, which eliminates the electrode metal deposition process. Short circuits between electrodes can be prevented even when metal is pushed into the side of the opening. Here A s S
Although the case of two layers of G film has been described, the combination is not limited to these. For example, a combination of PSG film and 5i02
A combination of films or the like may be used, or even three layers of insulating films may be provided.

3層の場合には中間層をこれに隣接する両層の夫々に対
し上層(Si3N、膜)、または下層(As80層)の
関係において実施すればよい。
In the case of three layers, the intermediate layer may be formed as an upper layer (Si3N, film) or a lower layer (As80 layer) with respect to both adjacent layers.

なお、上記いずれの実施例でも動作層0.2)を形成す
る手段としてイオン注入法によるものを説明したが、他
の方法、例えば気相成長法によるエピタキンヤル層でも
よい。この場合もGeO熱処理には上記二つの実施例と
同じ条件で行なえばよい。また、イオン注入によって動
作層を形成する場合でも、注入する不純物はシリコンに
限らず、セレン(Se )等の他不純物イオンを用いて
もよいことは勿論である。
In each of the above embodiments, ion implantation was used as a means for forming the active layer 0.2), but other methods, such as vapor phase epitaxy, may be used to form an epitaxial layer. In this case as well, the GeO heat treatment may be performed under the same conditions as in the above two embodiments. Further, even when forming the active layer by ion implantation, the impurity to be implanted is not limited to silicon, and it goes without saying that other impurity ions such as selenium (Se) may be used.

上記二つの実施fllにおいては、C4e薄膜上の絶縁
膜としてAs5G膜を用い、後の熱処理の際Ge薄j摸
中IF Asが導入されるように配慮したがGe薄膜上
の絶縁膜は必ずしもGevc対してドナーとなる不純物
を含む必要はない。しかし、高性能のトランジスタを再
現性よく形成するには、Geを菌濃度にドーグし、ソー
ス、ドレイン部の接触抵抗を低紙させることが必要であ
る。従って上記実施例のような不純物を添加した絶縁膜
を用いることが好ましい0 次に、この発明の7ヨツトキバリア篭界効果トランジス
タは、実効的なソース、ドレイン間の間隔が大幅に短縮
可能であるとともに、これらソース、ドレインとゲート
をセルファライメノトニ一度で形成できるという%徴を
有しているが、スペーサ用絶縁膜の上には電極用金属が
残置されていることからこれら残置金属との寄生容量が
問題になるような場合には、さらにこれらの一部または
全部を除去する工程を追加すれはよい。この工程−2通
常のフォトエッチ技術と、エツチング技術との組合せで
容易に行ないうるものである。
In the above two implementations, an As5G film was used as the insulating film on the C4e thin film, and care was taken to introduce IF As into the Ge thin film during the subsequent heat treatment, but the insulating film on the Ge thin film is not necessarily Gevc. There is no need to include impurities that serve as donors. However, in order to form high-performance transistors with good reproducibility, it is necessary to apply Ge to a bacterial concentration and to lower the contact resistance of the source and drain portions. Therefore, it is preferable to use an insulating film doped with impurities as in the above embodiment.Next, in the 7-barrier cage field effect transistor of the present invention, the effective distance between the source and drain can be significantly shortened, and However, since the electrode metal is left on the spacer insulating film, there is a risk of parasitic interaction with the remaining metal. If capacity is a problem, a step of removing some or all of these may be added. This step-2 can be easily carried out by a combination of ordinary photoetching technology and etching technology.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたようにこの発明Vこよれば、実効的なソース
、ゲート間の間隙は第1の実施例で説明したGe薄j摸
、または、第2の実irim例で説明しフヒ下店スペー
サ膜のオーバーエツチング量でfiilJ Hでき、し
かもこの微小間隙を隔ててゲート、ソース、ドレイン領
域がセルフアライメントに形成できるため、チャネル直
列抵抗をゲート耐圧を損なうことなく太幅に低減させる
ことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the effective gap between the source and the gate can be determined using the Ge thin spacer described in the first embodiment or the Ge thin spacer described in the second example. Since the film can be overetched by the amount of film overetching, and the gate, source, and drain regions can be formed in self-alignment across this microgap, it is possible to significantly reduce the channel series resistance without impairing the gate breakdown voltage. Become.

さらに、ソース、ドレイン部のオーミック接触電極ト、
ゲート部のショットキ接触電極を同一の金属で、しかも
一度に形成できる上、オーミック接触形成のだめのアロ
イ工程を必要としないため、しばしばアロイ工程で発生
していたAuGeのボールアップもなく、平滑な電極を
有するMES?’ETが得られる。
Furthermore, ohmic contact electrodes on the source and drain parts,
The Schottky contact electrode in the gate area can be formed from the same metal at the same time, and there is no need for an alloying process to form an ohmic contact, so there is no AuGe ball-up that often occurs in the alloying process, and a smooth electrode can be formed. MES with? 'ET is obtained.

また、従来のMESFETの製造工程で要求されるよう
なマスク合せ精度も必要でないため、生産性向上にも効
果が顕著である。
Furthermore, since the mask alignment precision required in the conventional MESFET manufacturing process is not required, the effect of improving productivity is significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

KS1図は従来の7ヨツトキバリアゲート型電界効果ト
ランジスタの断面図、第2図および第8図はl実施例の
7ヨツトキバリアゲート型電界効果トランジスタの11
面図、第3図ないし第7図は1実施例の製造方法を工程
順に示すいずれも断面図、第9図および第12図は別の
実施例のショットキノ・・リアゲート型電界効果トラン
ジスタの断面図、第10図および第11図は別の実施例
の製造方法を工程順に示すいずれも断面図である。 11・・・・・ 半絶縁性G a A s基板12・・
・・ 動作ノ(至)(12′・・注入層)13(14)
・・ソース(ドレイン)領域n+注入層15・・・・ 
ゲート電極層 21(21g、21s、21d)・・ンヨットキバリア
形成金属J@ (Ti 、 W、 Ta等) 22(22g、22s、22d)・・アルミニウム層1
6・・・・ ソース電極層 17・・・・ ドレイン電極層 18(18’)・・ゲルマニウム層 19・・・・ As5G膜 20・・・ S i3N、 l嗟 代理人 弁理士 井 上 −男 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第7図 第9図 第10図 第11図 第12図 手続補正書(方式) 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、 事件の表示 昭和58年特許願第157784号 2、発明の名称 電界効果トランジスタおよびその製造方法3、 補正を
する者 事件との関係 特許出願人 (307)株式会社 東芝 4、代理人 〒144 東京都太田区蒲田4丁目41番11号 第−津野田ビル 弁上特許事務所内 電話 736−3558 5、補正命令の日付 昭和59年7月11日(発送日 昭和59年7月31日
)6、補正の対象 明和1書の図面の簡単な説明の欄 7、補正の内容 (1)明細書の第15頁第17行(末社より4行)目の
Iおよび第8図」を削除する。 (11)明細書の第15頁第19行(末社よ1)2行)
目の「第7図」を「第8図」(二補正1−る。 (+++1 明細書の第16貞第1行目の1および第1
2図」を削除する。 Ovl 明細書の第16頁第3行目の1−および第11
図」を[ないし第13図」(二補正する。 以上
Figure KS1 is a cross-sectional view of a conventional 7-barrier gate field effect transistor, and Figures 2 and 8 are cross-sectional views of a 7-barrier gate field-effect transistor of the l embodiment.
3 to 7 are cross-sectional views showing the manufacturing method of one embodiment in the order of steps, and FIGS. 9 and 12 are cross-sectional views of Schottkino-rear gate field effect transistors of other embodiments. 10 and 11 are sectional views showing the manufacturing method of another embodiment in the order of steps. 11... Semi-insulating GaAs substrate 12...
... Operation (to) (12'... injection layer) 13 (14)
...Source (drain) region n+ injection layer 15...
Gate electrode layer 21 (21g, 21s, 21d)...Nyotoki barrier forming metal J@ (Ti, W, Ta, etc.) 22 (22g, 22s, 22d)...Aluminum layer 1
6...Source electrode layer 17...Drain electrode layer 18 (18')...Germanium layer 19...As5G film 20...S i3N, patent attorney Mr. Inoue 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Procedure amendment (method) Commissioner of the Patent Office Manabu Shiga 1, Indication of the case 1982 Patent Application No. 157784 2 Name of the invention Field-effect transistor and its manufacturing method 3 Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant (307) Toshiba Corporation 4, Agent Kamata, Ota-ku, Tokyo 144 No. 4-41-11 - Tsunoda Building Benjo Patent Office Phone number 736-3558 5. Date of amendment order: July 11, 1980 (Delivery date: July 31, 1980) 6. Subject of amendment Meiwa 1 Column 7 for a brief explanation of the drawings in the book, contents of the amendment (1) I and Figure 8 in page 15, line 17 (line 4 from the last company) of the specification are deleted. (11) Page 15, line 19 of the specification (Sueshayo 1, line 2)
``Figure 7'' of the eye is changed to ``Figure 8'' (Second amendment 1-1).
Delete "Figure 2". Ovl Specification, page 16, line 3, 1- and 11
"Fig. 13" (2 corrections).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)n型半導体の1主面に設けられた少くとも1層の
金属層でなp主面との接続がこの半導体と7ヨツトキバ
リアを形成する金属層であるゲート電り曳層と、前記主
面上にてゲート電極を挾むように対向して被着されたゲ
ルマニウム層と、前記ゲルマニウム層の露出面に前記ゲ
ート電4傘において基板の主面に接続した金属層と同じ
金属層を基板との接続層とし少くとも1層でなるソース
とドレイ/の各電極層を備えた・電界効果トランジスタ
。 (2)高比抵抗半導体基板の主面に能動層を形成する工
程と、前記能動層の表面にゲルマニウム薄膜を被着する
工程と、前記ゲルマニウム薄j摸にイv)層させこの素
子の電極金属層よシも厚く少くとも1層でなる絶縁j摸
を形成する工程と、前記絶縁膜にメ」シそのゲート形成
予定域に第1の開孔を設はブ(のちこの絶縁)摸をエツ
チングマスクとしてゲルマニウム薄Mに前記開孔よりも
広域にエンチングを施す工程と、前記絶縁膜に第10開
孔を挾んで相対する第2の開孔を設ける工程と、電極金
属層を被着しバターニングを施して第1の開孔にゲート
電極を第2の開孔にソース電極およびドレイン電極を夫
々形成する工程とを具備することを特徴とする電界効果
トランジスタの製造方法(3) ゲルマニウム薄膜に接
する絶縁)端はゲルマニウムに対しドナーになる不純物
が添カロされていることを特徴とする特許請求の111
囲第2項に記載の′電界効果トランジスタの製造方法。 (4)半導体基板をゲルマニウム薄膜とともr熱処理す
る工程の雰囲気がひ素を含む雰囲気であることを特徴と
する特許請求の範囲第2項に記載の電界効果トランジス
タの製造方法。
[Scope of Claims] (1) At least one metal layer provided on one main surface of an n-type semiconductor, and a gate electrode whose connection with the p main surface is a metal layer forming a barrier with this semiconductor. a germanium layer deposited on the main surface so as to sandwich the gate electrode, and a metal layer connected to the main surface of the substrate at the gate electrode 4 on the exposed surface of the germanium layer. A field-effect transistor comprising at least one source and drain electrode layer with the same metal layer as a connection layer to the substrate. (2) forming an active layer on the main surface of a high resistivity semiconductor substrate; depositing a germanium thin film on the surface of the active layer; A process of forming an insulating pattern made of at least one layer thicker than the metal layer, and forming a first hole in the insulating film in the region where the gate is to be formed (later this insulating pattern). a step of etching the germanium thin M as an etching mask over a wider area than the opening; a step of providing a second opening in the insulating film opposite to the tenth opening; and a step of depositing an electrode metal layer. Method for manufacturing a field effect transistor (3) germanium thin film, comprising the step of applying patterning to form a gate electrode in a first opening and a source electrode and a drain electrode in a second opening, respectively. Claim 111, characterized in that the insulating end in contact with germanium is doped with an impurity that becomes a donor for germanium.
A method for manufacturing a field-effect transistor according to item 2. (4) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 2, wherein the atmosphere in the step of heat-treating the semiconductor substrate together with the germanium thin film is an atmosphere containing arsenic.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0235705A2 (en) * 1986-02-27 1987-09-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Self-aligned ultra high-frequency field-effect transistor, and method for manufacturing the same
JPS6457680A (en) * 1987-03-18 1989-03-03 Fujitsu Ltd Compound semiconductor integrated circuit device

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