DE2037589C3 - Verfahren zum Herstellen eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors - Google Patents

Description

schicht (7) über dem für die Steuerelektrode 20 gelange". _{L RES DEVE}LOP., M irz (10 b) vorgesehenen Bereich mit einer ätzbestan- Es ist öejanni j Herstellung eines FeIddigcn Maskierungsschicht (13) bedeckt wird, die 1970 S. ⁴« ^bIS _n ¹^ _{auf e}inen Halbleiterkörper breiter als die vorgesehene Steuerelektrode ist, effekttrans stors "^m _öffnung ^ und daß schließlich die überschüssigen Te.le der angeordnete Isoherschjcm .. ^ _Metal,_ Metallschicht (7) entfernt und die Maskierungs- a₅ ²^¹W "™Ακη die mit dem Halbleiterkörschicht (13) dabei so weit unterälzt wird, bis e.ne schicht η edenuschlag«. α ^ _schmaie .. _ff_ Steuerelektrode (10*) gewünschter Bre.te vor- P^ere1^ ^S^_h7_r0j_ekti₀nsmaskierung hergestellt.

"t Verfahren nach Anspruch ,. dadurch ge- pSnjr ^SZSSSSSÜSiä

kennzeichnet, daß die ätzbeständ.ge Maskie- 30 281 "⁹J'J" ™_h^e f ackmaske aufzubringen, die rungsschicht (13) aus Photolack besteht. Tn_nUnSt wird Diese Metallstreifen werden

3 Verfahren nach Anspruch 1 dadurch ge- dann ""^Q^hicht bedeckt. Über die Oxydkennzeichnet, daß die ätzbeständige Maskie- ^da"" ™¹^ .^c'ⁿ"^^ST Bildung von Feldeffekttransirungsschicht (13) aus einem Edelmetall besteht. schicht wird dann zu τ a h.

4^E Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 stören Ha_r^^e£^ma,"f_d-e Aufgabe zugrunde, das kennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Mas- °«Εrfmdung 1 ep b^ _{SteuereIektroden}

kierungsschicht (13) auf die Steuerelektrode Problem der Reahs e rag Schottky-Kontakten

(10 6) und die die Steuerelektrode umgebenden bei ^^f^XeWeise zu lösen, die die Her-Bereiche des freigelegten Halbleiterkörper eine »»ί«¹¹^™^*"*^ Steuerelektroden auf einIsolierschicht (12) aus Siliziumdioxyd oder aus S,- 40 ste Iu ng b^etag sch maler, ^ ^ ^^ _Verfahren

liziumnitrid aufgebracht wird. K«,ndere für eine Massenfertigung geeignet sein,

beS aS Elemente auf einer Scheibe gleichzeitig ι,„„ctoiit wprAen können.

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"^lä^gdieser Aufgabe ist bei der Herstellung einis Sperrschicht-Feldeffekttransistors der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß öff i d^rschicht mi.einer Breit^ein-

beschriebenen Art erfindungsgemäß g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- die öffnung in der^rschicht mi..einer Breit^einlen eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors mit einer gebracht^d die großer ^{a s} ^„,^^,„^ _in schmalen Steuerelektrode, die aus einem Metall-Halb- ₅o elek rod ' «^J^Sällschicht bedeckt wird, daß leiterkontakt mit Richtwirkung besteht, bei dem in der off nun|; mi.der_ Men» Steuerelektrode

eine auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ange- die ^Me'^allsc _n ^hl^V^bertf^m _iner ätzbeständigen Mas-

ss a

"T„"f Sef S"_S,nd FddelbktmmlsMren be- ™»ch,e sehr kleine M<dl reduzier., wobei die m-

bleibende Restbreite der Steuerelektrode von der Ätzdauer abhängig und daher leicht variierbar ist,

Die durch diesen Ätzprozeß wieder freigelegten Bereiche der Halbleiteroberfläche und die Steuerelektrode selbst werden vorzugsweise mit einer Isolierschicht bedeckt, die verhindert, daß sich an der Steuerelektrode und an der Halbleiteroberfläche aus der Umgebung die Kennlinien des Bauelementes negativ beeinflussende Störatome oder -moleküle an!agern. ·

Die ätzbeständige Maskierungsschicht besteht vorzugsweise aus Photolack, der sich durch Belichten und Entwickeln leicht und mit großer Konturenschärfe strukturieren läßt.

Die ätzbeständige Schicht kann in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform auch aus einem Edelmetall bestehen, das von der verwendeten Ätzlösung nicht angegriffen wird.

Die Steuerelektrode und die die Steuerelektrode umgebenden Bereiche des freigelegten Halbleiterkörpers werden nach dem Entfernen der Maskierungsschicht von einer Isolierschicht aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid bedeckt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens konnten Steuerclektroden mit einer Breite zwischen 1 as und 1,5 (im hergestellt werden. Auf diese Weise erhält man Bauelemente, deren Grenzfrequenz mehrere GHz beträgt. Die Sperrströme der Bauelemente waren sehr klein und lagen in der Größenordnung von etwa 10 uA. Die erzielbare Durchbruchsspannung beträgt etwa 80 V.

Das neue Verfahren und seine vorteilhafte Ausgestaltung soll im weiteren an Hand der F i g. 1 bis 5 noch näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Feldeffekttransistoren mit einem Schottky-Kontakt als Steuerelektrode in verschiedenen Fertigungsphasen.

Ausgegangen wird gemäß F i g. 1 von einem im Schnitt dargestellten Halbleiterkörper 1, der beispielsweise aus Silizium besteht. Der Halbleiterkörper setzt sich beispielsweise aus einem p-leitenden Grundkörper 2 und einer auf den Grundkörper aufgebrachten η-leitenden Epitaxieschicht 3 zusammen. Die Epitaxieschicht 3 bildet in diesem Fall die stromführende Schicht, die in der Regel nur einige Zehntel μτη dick sein wird.

Diese η-leitende Halbleiterschicht ist mit einer Isolierschicht 4 bedeckt, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid besteht. Diese Schicht kann aufgedampft, aufgesputtert oder durch chemische Reaktion abgeschieden werden. Wenn sie aus Siliziumdioxyd besteht, kann sie auch durch thermische oder anodische Oxydation erzeugt werden.

Die Isolierschicht 4 wird mit einer Photolackschicht 5 bedeckt, die so belichtet und entwickelt wird, daß über den Bereichen, die für die Steuerelektrode, die Quellen- und die Senkenelektrode vorgesehen sind, öffnungen 6 a bis 6 c im Photolack entstehen. In einem sich anschließenden Ätzprozeß werden diese Öffnungen 6 durch die Oxydschicht 4 hindurch bis zur Halbleiteroberfläche erweitert, wie dies aus der F i g. 2 deutlich wird.

Nach dem Entfernen des Photolacks wird auf die mit der strukturierten Oxydschicht 4 versehene Oberflächenseite der Halbleiteranordnung eine Metallschicht 7 aufgebracht, die in den öffnungen 6 a bis 6 c S5 in der Oxydschicht 4 mit der Halbleiteroberfläche gleichrichtende Kontakte la bis Ic bildet. Die Kontakte 7 α und 7 c sind Teil der Quellen- und der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors, während der Kontakt 7 b bereits die allerdings noch zu breite Steuerelektrode Tb bildet. Die für die Herstellung der Steuerelektrode vorgesehene Öffnung 6 b (Fi g. 1) in der Oxydschicht 4 wird vorzugsweise mehrere um breit gewählt. Diese Breite hat dann selbstverständlich auch der gleichrichtende Metallkontakl7/>.

In diesem Zusammenhang soil darauf hingewiesen werden, daß in den Figuren jeweils nur die Breite der Steuerelektrode und damit die Kanallänge erkennbar ist, während die Steuerelektrode senkrecht zur Bildebene in der Regel sehr langgestreckt, beispielsweise 200 bis 500 μΐη lang ist.

Die Metallschicht 7, die beispielsweise aus Palladium besteht, wird wieder mit Photolack maskiert, der so belichtet und entwickelt wird, daß über dem für die Steuerelektrode Ib (10 b, Fig. 4) vorgesehenen Bereich gemäß Fig. 3 ein Lacksteg 13 zurückbleibt, der breiter als die vorgesehene Steuerelektrode 10 b ist. Der Einfachheit halber werden auch gleichartige Photolackstege über den für die Quellen- und die Senkenelektrode 7 a, 7 c vorgesehenen Bereichen der Metallschicht 7 erzeugt. Alle übrigen Teile der Oberflächen bleiben unmaskicrt, so daß in einem sich anschließenden Älzprozcß die überschüssigen Teile der Metallschicht von der Isolierschicht 4 und von Teilen der Halbleiteroberfläche in den Kontaktierungsfenstern entfernt werden. Dabei werden die Photolackstege 13 unterätzt, so daß sehr schmale Kontaktstege 10« und 10 c für die Quellen- und die Senkenelektrode und eine schmale Steuerelektrode 10 ft zurückbleiben. Eine Halbleiteranordnung in dieser Fertigungsphase ist in der F i g. 4 dargestellt. Das Maß der Unterätzung ist von der Ätzdauer abhängig. Bei Versuchen wurden Steuerelcktroden erzeugt, deren Breite zwischen 1 und 1,5 um lagen. Es ist jedoch durchaus denkbar, daß bei noch längeren Ätzdauern Stcuerelektroden mit noch kleinerer Breite erzielt werden können.

Durch den Ätzprozeß und die Unterätzung der Maskierungsschicht 13 werden Teile 9 der Halbleiteroberfläche wieder freigelegt. Zur Ätzung wird beispielsweise Königswasser verwendet. Wenn an Stelle einer Photolackmaskierung eine Metallmaskierung verwendet wird, werden vorzugsweise andere Ätzmittel verwendet, die die aus Edelmetall bestehende Maskierungsschicht nicht angreifen.

Nach der Abätzung der überschüssigen Metallteile von der Halbleiteroberfläche wird auch die Maskierungsschicht 13 in einem geeigneten Lösungsmittel wieder entfernt. Auf die Steuerelektrode und die die Steuerelektrode umgebenden freigelegten Bereiche des Halbleiterkörpers wird gemäß Fig. 5 eine Passivierungsschicht aufgebracht. Die F i g. 5 zeigt den fertigen Halbleiterkörper teils im Schnitt, teil in einer perspektivischen Ansicht. Die Passivierungsschicht 12 besteht beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid und wird durch Aufdampfen oder Aufsputtern hergestellt. Die Passivierungsschicht schützt die Halbleiteroberfläche und die Steuerelektrode vor Störatomen oder Störmolekülen aus der Umgebung der Halbleiteranordnung. Über der Quellen- und der Senkenelektrode wird in die Passivierungsschicht 12 eine bis zur Kontaktschicht 10a bzw. 10c reichende Öffnung eingebracht, in der in einem anschließenden Aufdampf- oder Abscheidungsprozeß eine zweite Metallschicht Ha bzw. 11 b erzeugt wird. Diese zweite Metallschicht muß die Eigenschaft haben, bei

einem sich anschließenden Temperprozeß mit der ersten Metallschicht eine intermetallische Verbindung einzugehen, die einen guten ohmschcn übergang zu der Iliilbleiterzone3 garantiert. Bei dem Temperprozeß ist es erforderlich, daß bis zur Legierungstcmpcrntur erhitzt wird. Es reicht auch bereits eine Temperatur unter dcr.Lcgierungstcmpcratur aus, bei der die Bestandteile der Mclallsehichlcn ineinander diffundieren. Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbcispicl besteht die zweite Metallschicht 11« und 11/' aus Gold und bildet mit der ersten Metallschicht aus Palladium nach dem Tcmperprozcß die ohmschcn Kontakte 14 und 15 der Quellen- und der Senkenelektrode.

Die Steuerelektrode 10 b erstreckt sich vorzugsweise zu einer Stelle 10 6' auf der Isolierschicht 4 und wird dort an dem nicht von der Isolierschicht 12 bedeckten Bereich elektrisch angeschlossen.

Es ist selbstverständlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auf alle Arten von Spcrrschicht-FcldcffekUransistorcn mit Schottky-Kontakt-Stcucrelektroden erstreckt, so beispielsweise auf Tetroden oder auf Transistoren, die Teile integrierter Schaltungen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

„„»,geworden, W *-

1. Verfahren zum Herstellen eines Sperrschicht- wird Solcte Meta "_{f h ah} Schottky-Kontakte bc-Feldeffekttransistors mit einer schmalen Steuer- 5 ^de.^r J-¹¹^l" peldeffek!transistoren herzustellen, die elektrode, die aus einem Metall-Halbleiterkontakt zeichnet. Um Felde^K. ^ aufweisen, i.t

mit Richtwirkung besteht, bei dem in eine auf der e.ne ^^.^Xsperrschichtkapazität der Steuer-Oberfläche des Halbleiterkörper angeordnete man bestrebt die sp _n_ _{Die höchstmög}_ Isolierschicht eine für die Steuerelektrode vorge- flekttode ^ghctet K.e ^ ^^ _wem ^ sehene öffnung eingebracht und die Halbleiter- »o ,ehe ^G'^enz^^_rode möglichst groß und die oberfläche in der öffnung mit einer Metall- Lange der Steuere"*« b ^ _Kanallan.._e schicht bedeckt wird, die mit dem Halbleiter- Brei e der SteuerdeMroUe^ ^ ^^ ^ ^ körper Richtwirkungseigenschaften besitzt, da - mogh£^{hst k1}^ kommen, um möglichst schmale durch gekennzeichnet, daß die Off- ^r„f^{s V}"^S"^_e„_und damit kleine Kanallängen zu nung in der Isolierschicht mit einer Breite e.nge- 15 ^Steu.^erel^^tr°_Ifⁿ _ci" _m Fall wurde zur Realisierung