JP2002141499A - Field effect transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Field effect transistor and manufacturing method thereof

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JP2002141499A
JP2002141499A JP2000333101A JP2000333101A JP2002141499A JP 2002141499 A JP2002141499 A JP 2002141499A JP 2000333101 A JP2000333101 A JP 2000333101A JP 2000333101 A JP2000333101 A JP 2000333101A JP 2002141499 A JP2002141499 A JP 2002141499A
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insulating film
ohmic contact
resist pattern
layer
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JP2000333101A
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Japanese (ja)
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Sadahito Hongo
禎人 本郷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a gate leakage current of a field effect transistor comprising a gate electrode whose cross-section shape is T-like. SOLUTION: A first insulating film 11 comprising an SiO2 film and a second insulating film 12 comprising an SiO film are formed in different regions, respectively, on an ohmic contact layer 27. The ohmic contact layer 27 between them is removed by etching. The gate electrode 15 whose cross-section is T-like is formed to contact to one of the gaps. A gate leakage current is reduced because the ohmic contact layer 27 positioned between a source electrode 13 and the SiO2 film 11 as well as between a drain electrode 14 and the SiO2 film 11 is disconnected.

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】本発明は電界効果トランジス
タ及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a field effect transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaAs系半導体やInP系半導
体に代わり、GaN系半導体(InAlGaNB系)を
用いた電界効果トランジスタの開発が活発化してきてい
る。GaN系半導体は、禁制帯幅が大きく破壊電界が大
きいという特徴がある。またAlGaN/GaN接合に
おいてピエゾ効果が生じ高い2次元電子ガス密度を得ら
れる等の理由により、高耐圧・高出力素子として注目さ
れている。また、電子の飽和速度も速く高周波素子とし
ても期待される。
2. Description of the Related Art In recent years, field effect transistors using a GaN-based semiconductor (InAlGaNB-based) instead of a GaAs-based semiconductor or an InP-based semiconductor have been actively developed. GaN-based semiconductors are characterized by a large forbidden band width and a large breakdown electric field. Also, because of the piezo effect in the AlGaN / GaN junction and a high two-dimensional electron gas density can be obtained, it has attracted attention as a high withstand voltage and high output element. In addition, the saturation speed of electrons is high, and it is expected as a high-frequency device.

【0003】これらの素子の特性を引き出すためには、
ゲート長を0.1ミクロン級にすることが効果的であ
る。ところが、一般的に0.1ミクロン級のゲートを形
成するためには、電子ビーム描画によるゲートパターン
形成が必要となる。ところが、電子ビーム描画は、描画
時間がかかり、スループットが悪い。また、電子ビーム
描画装置は高価であり、非常にコストのかかるプロセス
であるとの理由から量産には向いていない。
In order to bring out the characteristics of these elements,
It is effective to make the gate length on the order of 0.1 micron. However, in general, in order to form a 0.1-micron class gate, it is necessary to form a gate pattern by electron beam lithography. However, electron beam writing requires a long writing time and has a low throughput. Further, the electron beam lithography system is expensive and is not suitable for mass production because it is a very expensive process.

【0004】そこで既にDRAM等の大量生産に用いら
れている光学露光装置を用いて、安価に0.1ミクロン
級のゲート電極を形成する方法が考案されている(特開
平9−246285、特開平11−97454、特開平
11−97455等)。
Therefore, a method for forming a 0.1-micron class gate electrode at low cost using an optical exposure apparatus already used for mass production of DRAMs and the like has been devised (JP-A-9-246285, JP-A-9-246285). 11-97454, JP-A-11-97455, etc.).

【0005】しかしながらこれらに記載された方法では
ゲート寸法を0.1ミクロン級に成形することが可能で
はあるが、ゲート電極及びソース電極或いはドレイン電
極間にリーク電流が増大するという問題がある。
[0005] However, although the methods described in these publications can form the gate in the order of 0.1 micron, there is a problem that the leak current increases between the gate electrode and the source or drain electrode.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、ゲート寸法を0.1ミクロン級に成形し得て
なおかつゲート電極及びソース電極或いはドレイン電極
間にリーク電流を生じさせない電界効果トランジスタ及
びその製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and provides an electric field which can be formed to a gate size of 0.1 micron and which does not cause a leak current between the gate electrode and the source or drain electrode. An object of the present invention is to provide an effect transistor and a method for manufacturing the same.

【0007】また、本発明はGaN系半導体を用いた高
性能電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a high performance field effect transistor using a GaN-based semiconductor and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、少なくともショットキーコンタクト層及びその上面
に形成されたオーミックコンタクト層を形成した半導体
基板と、前記オーミックコンタクト層上に形成されたソ
ース電極、絶縁膜及びドレイン電極と、前記絶縁膜及び
前記オーミックコンタクト層を貫通して、前記ショット
キーコンタクト層と接合されたゲート電極とを具備し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方
の電極下に形成された前記オーミックコンタクト層が前
記絶縁膜下に形成されたオーミックコンタクト層と分離
されていることを特徴とする電界効果トランジスタを提
供する。
In order to achieve the above object, a semiconductor substrate having at least a Schottky contact layer and an ohmic contact layer formed on an upper surface thereof, and a source electrode formed on the ohmic contact layer are provided. An insulating film and a drain electrode, and a gate electrode that penetrates the insulating film and the ohmic contact layer and is joined to the Schottky contact layer.
An ohmic contact layer formed under at least one of the source electrode and the drain electrode is separated from an ohmic contact layer formed under the insulating film.

【0009】このとき、前記半導体基板は、少なくとも
電子走行層、電子供給層、前記ショットキーコンタクト
層及び前記オーミックコンタクト層が順次積層された構
造であることが好ましい。
In this case, it is preferable that the semiconductor substrate has a structure in which at least an electron transit layer, an electron supply layer, the Schottky contact layer, and the ohmic contact layer are sequentially laminated.

【0010】また、前記半導体基板がGaN系半導体層
を含むことが好ましい。
It is preferable that the semiconductor substrate includes a GaN-based semiconductor layer.

【0011】また、本発明は、少なくともショットキー
コンタクト層及びその上面に形成されたオーミックコン
タクト層を形成した半導体基板上に第1の絶縁膜及び前
記第1の絶縁膜を面内方向に挟みかつ離間してソース電
極およびドレイン電極を形成する工程と、前記第1の絶
縁膜上の一部に第1の開口部を有するように第1のレジ
ストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパ
ターンをマスクとして、等方性エッチングし、前記第1
の開口部に位置する前記第1の絶縁膜及び前記第1の開
口部から拡大した領域に位置する前記第1の絶縁膜を除
去し、前記オーミックコンタクト層を露出する工程と、
前記第1のレジストパターンをマスクとして、前記拡大
した領域を空隙として残すように前記オーミックコンタ
クト層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の
レジストパターンを除去する工程と、前記ソース電極、
前記ドレイン電極、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶
縁膜から露出する前記オーミックコンタクト層をエッチ
ングし、前記ショットキーコンタクト層を露出する工程
と、前記空隙の少なくとも一部に第2の開口部を有する
ように第2のレジストパターンを形成する工程と、前記
空隙に露出した前記ショットキーコンタクト層上及び前
記第2のレジストパターン上にゲート電極となる導電膜
を堆積する工程と、前記第2のレジストパターンを除去
することにより前記空隙に前記導電膜を残しゲート電極
を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を提供する。
The present invention also provides a semiconductor device having at least a Schottky contact layer and an ohmic contact layer formed on an upper surface thereof, wherein the first insulating film and the first insulating film are sandwiched in an in-plane direction; Forming a source electrode and a drain electrode apart from each other; forming a first resist pattern so as to have a first opening in a part of the first insulating film; Using the pattern as a mask, isotropic etching is performed, and the first
Removing the first insulating film located in the opening and the first insulating film located in the region enlarged from the first opening to expose the ohmic contact layer;
Using the first resist pattern as a mask, forming a second insulating film on the ohmic contact layer so as to leave the enlarged region as a void, removing the first resist pattern, Source electrode,
Etching the ohmic contact layer exposed from the drain electrode, the first insulating film, and the second insulating film to expose the Schottky contact layer; and forming a second opening in at least a part of the gap. Forming a second resist pattern so as to have a portion, depositing a conductive film serving as a gate electrode on the Schottky contact layer and the second resist pattern exposed in the gap, Forming a gate electrode while leaving the conductive film in the gap by removing the resist pattern of No. 2 above.

【0012】このとき、前記半導体基板は、少なくとも
電子走行層、電子供給層、前記ショットキーコンタクト
層及び前記オーミックコンタクト層が順次積層された構
造であることが好ましい。
In this case, it is preferable that the semiconductor substrate has a structure in which at least an electron transit layer, an electron supply layer, the Schottky contact layer, and the ohmic contact layer are sequentially laminated.

【0013】また、前記半導体基板がGaN系半導体層
を含むことが好ましい。
Preferably, the semiconductor substrate includes a GaN-based semiconductor layer.

【0014】本発明では、オーミックコンタクト層が形
成された半導体基板上にソース電極及びドレイン電極を
形成する。このソース電極及びドレイン電極間に第1の
絶縁膜として例えばSiO膜を堆積する。次に、Si
膜上の所定の領域を開口するよう第1のレジストパ
ターンを形成する。その後、等方性エッチングによりS
iO膜をエッチングし、半導体基板を露出させる。こ
とときSiO膜の端面は第1のレジストパターンの開
口されている側壁よりも後退する。すなわち第1のレジ
ストパターン下まで、所定領域から一部サイドエッチン
グされることになる。
In the present invention, a source electrode and a drain electrode are formed on a semiconductor substrate on which an ohmic contact layer has been formed. An SiO 2 film, for example, is deposited as a first insulating film between the source electrode and the drain electrode. Next, Si
A first resist pattern is formed so as to open a predetermined region on the O 2 film. Then, S is etched by isotropic etching.
The iO 2 film is etched to expose the semiconductor substrate. In this case, the end surface of the SiO 2 film is recessed from the opened side wall of the first resist pattern. That is, a part of the region is side-etched from the predetermined region to below the first resist pattern.

【0015】次に第2の絶縁膜としてSiO膜を堆積
し、レジストを除去する。こうすることでSiO膜の
端面とSiO膜の端面の間に0.1ミクロン級の空隙が
形成されることになる。
Next, an SiO film is deposited as a second insulating film, and the resist is removed. By doing so, a void of 0.1 micron class is formed between the end face of the SiO 2 film and the end face of the SiO film.

【0016】次に、ソース電極及びドレイン電極、そし
てSiO膜及びSiO膜をマスクとして、オーミック
コンタクト層をエッチングする。こうすることによっ
て、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極間に0.
1ミクロン級の空隙によって、オーミックコンタクト層
を切断することが可能となり、素子特性を劣化すること
なくゲート電極とソース電極及びドレイン電極間のリー
ク電流を防ぐことが可能となる。
Next, the ohmic contact layer is etched using the source electrode and the drain electrode, and the SiO 2 film and the SiO film as masks. By doing so, the distance between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode is reduced to 0.1.
The 1-micron gap allows the ohmic contact layer to be cut, thereby preventing a leak current between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode without deteriorating device characteristics.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明に係るAlGaN/GaN
系ヘテロ接合電界効果トランジスタ(HFET)の断面
図である。
FIG. 1 shows an AlGaN / GaN according to the present invention.
1 is a cross-sectional view of a system heterojunction field effect transistor (HFET).

【0019】サファイア基板21上に、GaNバッファ
層22、アンドープGaN電子走行層23、アンドープ
AlGaNスペーサ層24、n型AlGaN電子供給層
25及びアンドープAlGaNショットキーコンタクト
層26が順次積層されている。
On a sapphire substrate 21, a GaN buffer layer 22, an undoped GaN electron transit layer 23, an undoped AlGaN spacer layer 24, an n-type AlGaN electron supply layer 25, and an undoped AlGaN Schottky contact layer 26 are sequentially laminated.

【0020】アンドープAlGaNショットキーコンタ
クト層26上には、n型GaNオーミックコンタクト層
27が形成されている。n型GaNオーミックコンタク
ト層27は一部分断されており、この上にはソース電極
13、SiOからなる第1の絶縁膜11、SiOから
なる第2の絶縁膜12及びドレイン電極14が形成され
ている。第1の絶縁膜11及び第2の絶縁膜12間に
は、柱部分と庇部分を具備する断面T型のゲート電極1
5が形成されている。このゲート電極15の半導体基板
と接触する部分の幅は0.1ミクロンである。これらの
空隙はそれぞれ第1の絶縁膜11を等方的にエッチング
する際にサイドエッチすることによって制御することが
できる。この製造方法の詳細については後述する。
On the undoped AlGaN Schottky contact layer 26, an n-type GaN ohmic contact layer 27 is formed. n-type GaN ohmic contact layer 27 is divided portion, the second insulating film 12 and the drain electrode 14 made of the first insulating film 11, SiO consisting source electrode 13, SiO 2 thereon has been formed I have. Between the first insulating film 11 and the second insulating film 12, a gate electrode 1 having a T-shaped cross section and having a pillar portion and an eaves portion is provided.
5 are formed. The width of the portion of the gate electrode 15 that contacts the semiconductor substrate is 0.1 μm. These voids can be controlled by side etching when the first insulating film 11 is isotropically etched. Details of this manufacturing method will be described later.

【0021】これらによって電界効果トランジスタを構
成しているが、それぞれの素子は少なくとも電子走行層
23に達するまでエッチングされて分離されている。
These elements constitute a field effect transistor. Each element is etched and separated at least until the electron transit layer 23 is reached.

【0022】このようにして構成された電界効果トラン
ジスタでは、少なくともオーミックコンタクト層27が
ゲート電極15及びソース電極13で0.1ミクロン程
度の間隔で分断されている。したがって素子特性を劣化
させることなくゲート電極15とソース電極13間のリ
ーク電流を防ぐことが可能となる。本実施の形態では、
ゲート電極15をソース電極13よりに形成している例
を示したが、もちろんドレイン電極14よりの第1の絶
縁膜11及び第2の絶縁膜12間に形成してもよい。
In the field effect transistor thus configured, at least the ohmic contact layer 27 is divided by the gate electrode 15 and the source electrode 13 at intervals of about 0.1 μm. Therefore, it is possible to prevent a leak current between the gate electrode 15 and the source electrode 13 without deteriorating element characteristics. In the present embodiment,
Although the example in which the gate electrode 15 is formed from the source electrode 13 is shown, the gate electrode 15 may be formed between the first insulating film 11 and the second insulating film 12 from the drain electrode 14.

【0023】次に、図2乃至図8を用いて、上記電界効
果トランジスタの製造方法について述べる。
Next, a method of manufacturing the field effect transistor will be described with reference to FIGS.

【0024】先ず、図2に示すように、分子線エピタキ
シャル(MBE)法もしくは有機金属気相成長(MOC
VD)法等の成長方法により、サファイア基板21上
に、GaNバッファ層22、アンドープGaN電子走行
層23、アンドープAlGaNスペーサ層24、n型A
lGaN電子供給層25、アンドープAlGaNショッ
トキーコンタクト層26及びn型GaNオーミックコン
タクト層27を順次積層する。
First, as shown in FIG. 2, molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOC)
A GaN buffer layer 22, an undoped GaN electron transit layer 23, an undoped AlGaN spacer layer 24, an n-type A
An lGaN electron supply layer 25, an undoped AlGaN Schottky contact layer 26, and an n-type GaN ohmic contact layer 27 are sequentially stacked.

【0025】GaNバッファ層22の膜厚は500n
m、アンドープGaN電子走行層23の膜厚は2μm、
アンドープAlGaNスペーサ層24の膜厚は3nm、
n型AlGaN電子供給層25の膜厚は20nm、アン
ドープAlGaNショットキーコンタクト層26の膜厚
は5nm、n型GaNオーミックコンタクト層27の膜
厚は20nmとする。
The thickness of the GaN buffer layer 22 is 500 n
m, the thickness of the undoped GaN electron transit layer 23 is 2 μm,
The thickness of the undoped AlGaN spacer layer 24 is 3 nm,
The thickness of the n-type AlGaN electron supply layer 25 is 20 nm, the thickness of the undoped AlGaN Schottky contact layer 26 is 5 nm, and the thickness of the n-type GaN ohmic contact layer 27 is 20 nm.

【0026】また、n型AlGaN電子供給層25は、
ドーパントとしてSiを用い、Si濃度2E18cm
−3とする。n型GaNオーミックコンタクト層27
は、ドーパントとしてSiを用い、Si濃度5E18c
−3とする。ここではAlGaN層のAl組成は全て
0.25とした。
The n-type AlGaN electron supply layer 25 is
Using Si as a dopant, Si concentration 2E18 cm
-3 . n-type GaN ohmic contact layer 27
Uses Si as a dopant and has a Si concentration of 5E18c.
m −3 . Here, the Al composition of the AlGaN layer was all set to 0.25.

【0027】次に、熱CVD法等によりオーミックコン
タクト層27上全面にSiO膜を堆積させた後、トラ
ンジスタ形成領域を保護するようにフォトレジストをパ
ターニングする。次に、フォトレジストをマスクとして
SiO膜をエッチングする。エッチング方法として
は、反応性イオンエッチング(RIE)法等のドライエ
ッチング、もしくは弗化アンモニウムを用いたウェット
エッチングを用いる。
Next, after depositing an SiO 2 film on the entire surface of the ohmic contact layer 27 by a thermal CVD method or the like, a photoresist is patterned so as to protect the transistor formation region. Next, the SiO 2 film is etched using the photoresist as a mask. As an etching method, dry etching such as a reactive ion etching (RIE) method or wet etching using ammonium fluoride is used.

【0028】次に、フォトレジストを酸素アッシングや
有機溶剤を用いて除去した後、残ったSiO膜をマス
クにして、トランジスタ形成領域を凸状にエッチングし
て素子分離する。このときのエッチングは、n型GaN
オーミックコンタクト層27、アンドープAlGaNシ
ョットキーコンタクト層26、 n型AlGaN電子供
給層25、アンドープAlGaNスペーサ層24、アン
ドープGaN電子走行層23を順次エッチングするよう
にする。エッチング方法は、塩素系ガスおよびアルゴン
等の不活性ガスを用いた、例えばECR(Electron Cycl
otron Resonance)−RIBEにより行う。
Next, after removing the photoresist using oxygen ashing or an organic solvent, using the remaining SiO 2 film as a mask, the transistor formation region is etched in a convex shape to perform element isolation. At this time, the etching is performed using n-type GaN.
The ohmic contact layer 27, the undoped AlGaN Schottky contact layer 26, the n-type AlGaN electron supply layer 25, the undoped AlGaN spacer layer 24, and the undoped GaN electron transit layer 23 are sequentially etched. The etching method uses, for example, ECR (Electron Cycl
otron Resonance)-Performed by RIBE.

【0029】また、アンドープGaN電子走行層23の
エッチング量は、2次元電子ガスが形成される領域、す
なわち電子走行層23のスペーサ層24との界面表面領
域が充分エッチングされていれば、完全にエッチングに
より除去する必要はない。
The amount of etching of the undoped GaN electron transit layer 23 can be completely completed if the region where the two-dimensional electron gas is formed, that is, the interface surface region between the electron transit layer 23 and the spacer layer 24 is sufficiently etched. It is not necessary to remove by etching.

【0030】次に、エッチングのマスクとして用いたS
iO膜を一旦弗化アンモニウムにより除去する。
Next, S used as an etching mask
The iO 2 film is once removed with ammonium fluoride.

【0031】次に、図3に示すように再度全面にSiO
膜11を熱CVD法等により堆積させる。次に、ソー
ス電極及びドレイン電極形成領域を開口するようにフォ
トレジスト31をパターニングする。次に、フォトレジ
スト31が開口された領域のSiO膜を弗化アンモニ
ウムにより等方的にエッチングする。このときSiO
膜の一部はサイドエッチングによりフォトレジスト31
端面の下部まで後退する。次に、全面にTi/Al/N
i/Au膜32を順次蒸着する。
Next, as shown in FIG.
2The film 11 is deposited by a thermal CVD method or the like. Next, saw
To form openings in the gate electrode and drain electrode formation regions.
The photoresist 31 is patterned. Next, the photo cashier
SiO in the area where the strike 31 was opened2Ammonium fluoride membrane
Etch isotropically with um. At this time, SiO 2
A part of the film is formed by photoresist 31 by side etching.
Retreat to the lower part of the end face. Next, Ti / Al / N
An i / Au film 32 is sequentially deposited.

【0032】次に、フォトレジスト31を除去すること
でリフトオフによりn型GaNオーミックコンタクト層
27上にTi/Al/Ni/Auからなるソース電極1
3及びドレイン電極14を形成できる。電極13及びド
レイン電極14のオーミック接合を得る。このようにし
てソース電極13と第1の絶縁膜11との間隔及びドレ
イン電極14と第1の絶縁膜との間隔を形成することが
できる。
Next, the source electrode 1 made of Ti / Al / Ni / Au is formed on the n-type GaN ohmic contact layer 27 by lift-off by removing the photoresist 31.
3 and the drain electrode 14 can be formed. An ohmic junction between the electrode 13 and the drain electrode 14 is obtained. In this manner, the distance between the source electrode 13 and the first insulating film 11 and the distance between the drain electrode 14 and the first insulating film can be formed.

【0033】次に、図4に示すように、全面にフォトレ
ジストを堆積して、ソース電極13及びドレイン電極1
4に挟まれている位置における第1の絶縁膜11の所定
領域を開口するようにパターニングし第1のレジストパ
ターン41を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a photoresist is deposited on the entire surface to form a source electrode 13 and a drain electrode 1.
The first resist pattern 41 is formed by patterning so as to open a predetermined region of the first insulating film 11 at a position sandwiched between the first resist pattern 41 and the first resist pattern 41.

【0034】次に、図5に示すように、第1のレジスト
パターン41をマスクとして、弗化アンモニウムを用い
て第1の絶縁膜11を等方的にエッチングする。このと
き第1の絶縁膜11はサイドエッチングされ、第1のレ
ジストパターン41側面の下まで後退させる。続いて、
SiO膜を全面に蒸着し、第1の絶縁膜11の端面と空
隙を有するように第2の絶縁膜12を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, using the first resist pattern 41 as a mask, the first insulating film 11 is isotropically etched using ammonium fluoride. At this time, the first insulating film 11 is side-etched and receded to below the side surface of the first resist pattern 41. continue,
An SiO film is deposited on the entire surface, and the second insulating film 12 is formed so as to have a gap with the end surface of the first insulating film 11.

【0035】次に、図6に示すように、第1のレジスト
パターン41を除去することでリフトオフにより第2の
絶縁膜12が形成される。この工程では、第1の絶縁膜
11のエッチング時間を調整することによって、第2の
絶縁膜12と第1の絶縁膜11間の空隙幅を0.1ミク
ロン程度に調整することができる。
Next, as shown in FIG. 6, by removing the first resist pattern 41, the second insulating film 12 is formed by lift-off. In this step, the gap width between the second insulating film 12 and the first insulating film 11 can be adjusted to about 0.1 μm by adjusting the etching time of the first insulating film 11.

【0036】次に、図7に示すように、ソース電極1
3、第1の絶縁膜11、第2の絶縁膜12及びドレイン
電極14をマスクにして、n型GaNオーミックコンタ
クト層27をエッチングして、アンドープAlGaNシ
ョットキーコンタクト層26を露出させる。エッチング
方法としては、例えば塩素系ガスやアルゴン等の不活性
ガス、若しくは水素を用いてエッチングできる。この工
程によりオーミックコンタクト層27を分断できる。
Next, as shown in FIG.
3. Using the first insulating film 11, the second insulating film 12, and the drain electrode 14 as a mask, the n-type GaN ohmic contact layer 27 is etched to expose the undoped AlGaN Schottky contact layer 26. As an etching method, for example, etching can be performed using an inert gas such as a chlorine-based gas or argon, or hydrogen. By this step, the ohmic contact layer 27 can be divided.

【0037】次に、図8に示すように、ゲート電極形成
領域を開口するように、第2のレジストパターンをパタ
ーニングする。そして全面にNi/Au膜15を順次蒸
着することによって、柱部分、庇部分を具備し断面T形
状のゲート電極15を形成できる。このゲート電極15
とショットキ−コンタクト層26との接触する幅は0.
1ミクロン程度に制御することができる。次に、第2の
レジストパターン81を除去しリフトオフする。その後
に、400℃にて熱処理することにより、ゲート電極1
5のショットキー特性を改善させる。以上の工程によ
り、図1に示す電界効果トランジスタを製造することが
できる。
Next, as shown in FIG. 8, a second resist pattern is patterned so as to open the gate electrode formation region. Then, by sequentially depositing the Ni / Au film 15 on the entire surface, the gate electrode 15 having the pillar portion and the eaves portion and having a T-shaped cross section can be formed. This gate electrode 15
And the contact width between the contact and the Schottky contact layer 26 is 0.1 mm.
It can be controlled to about 1 micron. Next, the second resist pattern 81 is removed and lift-off is performed. Thereafter, a heat treatment is performed at 400 ° C. so that the gate electrode 1
5 is improved. Through the above steps, the field effect transistor shown in FIG. 1 can be manufactured.

【0038】本実施形態では、半導体基板としてサファ
イア基板上にGaN系等の半導体層を形成した基板を用
いたが、SiC基板上にGaN系等の半導体層を形成し
た基板を用いても良い。また、GaN基板等を用いるこ
とで、各GaN系半導体からなる成長層に不必要な歪が
かかることなく、より良好な電界効果トランジスタを形
成することができる。
In this embodiment, a substrate in which a GaN-based semiconductor layer is formed on a sapphire substrate is used as a semiconductor substrate, but a substrate in which a GaN-based semiconductor layer is formed on a SiC substrate may be used. Further, by using a GaN substrate or the like, a better field effect transistor can be formed without applying unnecessary strain to the growth layer made of each GaN-based semiconductor.

【0039】また、本実施の形態では、ゲート電極の庇
部分の下に絶縁膜が残っている構造について説明した
が、製造工程中にこれらの絶縁膜を除去しても良い。
In this embodiment, the structure in which the insulating film remains under the eaves of the gate electrode has been described. However, these insulating films may be removed during the manufacturing process.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明では、ゲート電極及びソース電極
或いはドレイン電極間のリーク電流が小さく、しかもゲ
ート幅を0.1ミクロン程度に制御でき、高周波特性及
び耐圧が高い電界効果トランジスタを提供することがで
きる。
According to the present invention, there is provided a field effect transistor which has a small leak current between a gate electrode and a source electrode or a drain electrode, can control a gate width to about 0.1 μm, and has high frequency characteristics and high withstand voltage. Can be.

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

【図1】 本発明に係る電界効果トランジスタの断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a field-effect transistor according to the present invention.

【図2】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view in each manufacturing step of the field-effect transistor according to the present invention.

【図3】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view in each manufacturing step of the field-effect transistor according to the present invention.

【図4】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view in each manufacturing step of the field-effect transistor according to the present invention.

【図5】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view in each manufacturing step of the field-effect transistor according to the present invention.

【図6】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of each step of manufacturing the field-effect transistor according to the present invention.

【図7】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of each step of the manufacturing process of the field-effect transistor according to the present invention.

【図8】 本発明に係る電界効果トランジスタの各製造
工程における断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a field-effect transistor according to the present invention in each manufacturing step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・第1の絶縁膜12・・・第2の絶縁膜 13・・・ソース電極 14・・・ドレイン電極 15・・・ゲート電極 21・・・サファイア基板 22・・・GaNバッファ層23・・・アンドープGa
N電子走行層24・・・ アンドープAlGaNスペーサ層 25・・・n型AlGaN電子供給層 26・・・アンドープAlGaNショットキ−コンタク
ト層 27・・・n型GaNオーミックコンタクト層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... 1st insulating film 12 ... 2nd insulating film 13 ... Source electrode 14 ... Drain electrode 15 ... Gate electrode 21 ... Sapphire substrate 22 ... GaN buffer layer 23 ... Undoped Ga
N-electron transit layer 24 undoped AlGaN spacer layer 25 n-type AlGaN electron supply layer 26 undoped AlGaN Schottky contact layer 27 n-type GaN ohmic contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/417 Fターム(参考) 4M104 AA04 AA10 BB05 BB14 CC01 CC03 DD08 DD09 DD10 DD16 DD26 DD34 DD68 DD78 DD83 DD90 DD91 EE14 FF07 FF13 FF22 GG11 HH14 HH20 5F102 FA01 FA05 GA01 GB01 GC01 GD01 GJ04 GJ10 GK04 GL04 GM04 GM08 GN04 GQ01 GR00 GR04 GR09 GS02 GS04 GV07 HC01 HC17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/417 F term (Reference) 4M104 AA04 AA10 BB05 BB14 CC01 CC03 DD08 DD09 DD10 DD16 DD26 DD34 DD68 DD78 DD83 DD90 DD91 EE14 FF07 FF13 FF22 GG11 HH14 HH20 5F102 FA01 FA05 GA01 GB01 GC01 GD01 GJ04 GJ10 GK04 GL04 GM04 GM08 GN04 GQ01 GR00 GR04 GR09 GS02 GS04 GV07 HC01 HC17

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともショットキーコンタクト層及び
その上面に形成されたオーミックコンタクト層を形成し
た半導体基板と、 前記オーミックコンタクト層上に形成されたソース電
極、絶縁膜及びドレイン電極と、 前記ショットキーコンタクト層と接合されたゲート電極
とを具備し、 前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方
の電極下に形成された前記オーミックコンタクト層が前
記絶縁膜下に形成されたオーミックコンタクト層と分離
されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
A semiconductor substrate on which at least a Schottky contact layer and an ohmic contact layer formed on an upper surface thereof are formed; a source electrode, an insulating film, and a drain electrode formed on the ohmic contact layer; A source electrode and a drain electrode, wherein the ohmic contact layer formed under at least one of the source electrode and the drain electrode is separated from an ohmic contact layer formed under the insulating film. A field effect transistor characterized by the above-mentioned.
【請求項2】前記半導体基板は、少なくとも電子走行
層、電子供給層、前記ショットキーコンタクト層及び前
記オーミックコンタクト層が順次積層された構造である
ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジス
タ。
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein said semiconductor substrate has a structure in which at least an electron transit layer, an electron supply layer, said Schottky contact layer and said ohmic contact layer are sequentially laminated. .
【請求項3】前記半導体基板がGaN系半導体層を含む
ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジス
タ。
3. The field effect transistor according to claim 1, wherein said semiconductor substrate includes a GaN-based semiconductor layer.
【請求項4】少なくともショットキーコンタクト層及び
その上面に形成されたオーミックコンタクト層を形成し
た半導体基板上に第1の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を
面内方向に挟みかつ離間してソース電極およびドレイン
電極を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上の一部に第1の開口部を有するよう
に第1のレジストパターンを形成する工程と、 前記第1のレジストパターンをマスクとして、等方性エ
ッチングし、前記第1の開口部に位置する前記第1の絶
縁膜及び前記第1の開口部から拡大した領域に位置する
前記第1の絶縁膜を除去し、前記オーミックコンタクト
層を露出する工程と、 前記第1のレジストパターンをマスクとして、前記拡大
した領域を空隙として残すように前記オーミックコンタ
クト層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1のレジストパターンを除去する工程と、 前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記第1の絶縁膜
及び前記第2の絶縁膜から露出する前記オーミックコン
タクト層をエッチングし、前記ショットキーコンタクト
層を露出する工程と、 前記空隙の少なくとも一部に第2の開口部を有するよう
に第2のレジストパターンを形成する工程と、 前記空隙に露出した前記ショットキーコンタクト層上及
び前記第2のレジストパターン上にゲート電極となる導
電膜を堆積する工程と、 前記第2のレジストパターンを除去することにより前記
空隙に前記導電膜を残しゲート電極を形成する工程とを
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。
4. A semiconductor device having at least a Schottky contact layer and an ohmic contact layer formed on an upper surface thereof, and a first insulating film and a source having the first insulating film sandwiched and separated in an in-plane direction. Forming an electrode and a drain electrode; forming a first resist pattern so as to have a first opening in a part of the first insulating film; using the first resist pattern as a mask Removing the first insulating film located in the first opening and the first insulating film located in a region enlarged from the first opening by isotropic etching, and removing the ohmic contact layer And forming a second insulating film on the ohmic contact layer using the first resist pattern as a mask so as to leave the enlarged region as a void. Removing the first resist pattern; etching the ohmic contact layer exposed from the source electrode, the drain electrode, the first insulating film, and the second insulating film; Exposing a contact layer; forming a second resist pattern so as to have a second opening in at least a part of the gap; and forming a second resist pattern on the Schottky contact layer exposed in the gap and the second resist pattern. Depositing a conductive film to be a gate electrode on the resist pattern, and removing the second resist pattern to form a gate electrode while leaving the conductive film in the gap. Of manufacturing a field effect transistor.
【請求項5】前記半導体基板は、少なくとも電子走行
層、電子供給層、前記ショットキーコンタクト層及び前
記オーミックコンタクト層が順次積層された構造である
ことを特徴とする請求項4記載の電界効果トランジスタ
の製造方法。
5. The field effect transistor according to claim 4, wherein said semiconductor substrate has a structure in which at least an electron transit layer, an electron supply layer, said Schottky contact layer and said ohmic contact layer are sequentially laminated. Manufacturing method.
【請求項6】前記半導体基板がGaN系半導体層を含む
ことを特徴とする請求項4記載の電界効果トランジスタ
の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the semiconductor substrate includes a GaN-based semiconductor layer.
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