JP2599381B2 - Fetデバイスの製造方法 - Google Patents

Fetデバイスの製造方法

Info

Publication number
JP2599381B2
JP2599381B2 JP62035961A JP3596187A JP2599381B2 JP 2599381 B2 JP2599381 B2 JP 2599381B2 JP 62035961 A JP62035961 A JP 62035961A JP 3596187 A JP3596187 A JP 3596187A JP 2599381 B2 JP2599381 B2 JP 2599381B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
layer
gaas
submicron
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62035961A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62239586A (ja
Inventor
チヤクラパニ・ガジヤナン・ジヤンボツトカー
ロバート・ブツク・レンベツク
Original Assignee
インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション filed Critical インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション
Publication of JPS62239586A publication Critical patent/JPS62239586A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2599381B2 publication Critical patent/JP2599381B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66893Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET
    • H01L29/66924Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET with an active layer made of a group 13/15 material

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明はガリウム・ヒ素(GaAs)集積回路製造技術
に関するものであり、特に、GaAs基板上に、自己整合し
たソース/ドレインを有するサブミクロンのチャネル長
の絶縁GaAsゲート電界効果トランジスタ(FET)を形成
する方法に関するものである。
B.従来技術 電子の移動速度は、シリコン中よりGaAs中のほうがか
なり速いため、GaAsを基板材料として使用すると、同じ
電力消費量のシリコンに比較して、集積回路の性能が向
上する。このため、GaAs材料を使用して、多くの種類の
トランジスタが製造されている。最も一般的で、工業的
に成功した種類のものは、金属半導体電界効果トランジ
スタ(MESFET)である。このデバイスには、ディプリー
ション・モードのMESFET(D−MESFET)と、エンハイス
メント・モードのMESFET(E−MESFET)の2種類があ
る。基本的なMESFETは、ソース領域およびドレイン領域
と、それらの間に設けた金属ショットキ・ゲートからな
る。このトランジスタは一般に2種類のイオン注入工程
で形成される。すなわち、ゲート領域の下に、比較的低
濃度の注入を行ってチャネルを形成し、ゲートの近くに
比較的高濃度の注入を行って、ソースおよびドレイン領
域を形成する。D−MESFETでは、ゲートに電圧を印加し
ない場合は、電圧をソースおよびドレインに印加する
と、トランジスタのソースとドレインの間に電流が流れ
る。ゲート電圧(ソースに対して負の電圧)を印加する
と、チャネルが狭くなり、電流を減少させる。十分に負
のゲート電圧を印加すると、電流は流れなくなる。E−
MESFETでは、ゲート電圧を印加しないと、チャネルが閉
止するようにゲート下の領域をドーピングする。ソース
に対して、わずかに正のゲート電圧を印加すると、電流
の流れが開始される。
工業化の可能性を示す他のGaAsデバイスに、高電子移
動度トランジスタ(HEMT)がある。この構造は、選択ド
ーピングした異種接合トランジスタ(SDHT)、変調ドー
ピングしたFET(MODFET)、または二次元電子ガスFET
(TEGFET)などとも呼ばれる。これらは一般に、ガリウ
ム・アルミニウム・ヒ素(AlGaAs)の層を付着させた超
格子異種接合(heterojunction)である。このようなデ
バイスの1つは、三浦らによる“選択性ドーピングを行
ったGaAs/n−GaAlxAs1-x異種結合を有する新しい電界効
果トランジスタ(A New Field Effect Transistor With
Selectively Doped GaAs/n−GaAlxAs1-x Heterojuncti
ons)”、日本応用物理学会誌(Japanese Journal of A
pplied Physics)、Vol.19、No.5、p.L225〜227(1980
年5月)に開示されている。この記事に開示されたデバ
イスは、シリコンをドーピングしたGaAlAs層を挟む1対
のドーピングしないGaAs層で構成されている。ショット
キ・ゲートは、上部のドーピングしないGaAs層の表面上
に、アルミニウムを付着させて作成する。HEMTの電子移
動度、電荷の担体がチャネル中のドーパントのイオンに
より拡散されないため、MESFETに比較して速くなる。ゲ
ート電圧を限界値よりわずか上に上昇させることによ
り、HEMTは急速にその最大トランスコンダクタンスに近
づき、ターン・オン時間が極めて速くなる。しかし、HE
MTの限界電圧は、電源電圧の低い論理回路に必要なほ
ど、制御可能でも、低くもない。限界値の変動は、能動
層のドーピングおよび厚みへの感度によるものである。
また、上部へのショットキ接触を有するHEMTの特定の層
構造の結果、限界電圧は所要の0に近い値から著しくか
け離れたものになる。
HEMTのこのような欠点を解決するため、新しい半導体
・絶縁体・半導体トランジスタが、本出願人に係るJ.Ro
senbergの米国特許出願第454741号明細書“オーミック
半導体ゲートを有する制御可能な低限界電圧の二重異種
接合FET(A Double Heterojunction FET with Ohmic Se
miconductor Gate and Controllable Low Threshold Vo
ltage)”に開示されている。この構造は、ドーピング
しないGaAs層の上に形成した、ドーピングしないAlGaAs
をゲート絶縁体とする、高度にドーピングしたn型GaAs
ゲートからなる。ドーピングしたGaAsゲートと、ドーピ
ングしないGaAsとの仕事関係の差が実質的に0であるた
め、当然このデバイス構造の限界電圧は0に近くなる。
この構造は、低電圧論理適用技術に適している。この構
造のもう1つの利点は、少なくとも第1のオーダーまで
は、限界電圧がAlGaAs層の厚みおよびアルミニウムのモ
ル分率に無関係であることである。このドーピングしな
い異種接合構造は本質的に高温のアリーリングに強く、
イオン化した不純物による異種結合の電界により増強さ
れた質の低下を受けることがない。
GaAsゲート異種接合FETは、これらの利点を有する
が、従来技術による製法では、比較的ゲート長の大きい
構造となる。たとえば、P.M.Solomonら、“GaAsゲート
異種接合FET(A GaAs Gate Heterojunction FET)"IEEE
電子デバイス・レターズ(IEEE Electron Device Lette
rs)、Vol.EDL−5、No.9、p.379〜381、(1984年9
月)には、ゲート長が1.5μmのN型GaAsゲートFETが開
示されている。松本らによる、“n+GaAs/ドーピング
しないGaAlAs/ドーピングしないGaAs電界効果トランジ
スタ(n+GaAs/Undoped GaAlAs/Undoped GaAs Field−
Effect Transistor)”、エレクトロニクス・レター
ズ、1984、20、p.462〜463には、長さ2μmのGaAsゲー
トを形成する方法が開示されている。同じく松本らによ
る、“PチャネルGaAsSIS(半導体・絶縁体・半導体)F
ET(P−Channel GaAsSIS(Semiconductor−Insulator
−Semiconductor)FET)”、エレクトロニクス・レター
ズ(Electronics Letters)、1985、21、p.580〜581に
は、ゲート長が2μmのPチャネルGaAsゲートFETが開
示されている。上述のような大きいゲート構造の基本的
な原因は、これらの先行技術による方法では、ゲートを
形成するのに標準のフォトリソグラフィおよびエッチン
グ技術を用いるためである。したがって、これらの技術
は高集積度、高速GaAsメモリおよび論理回路に必要な、
サブミクロンのゲート構造の製作には適当ではない。こ
れらの従来技術の構造には、GaAsゲートへの金属接点
が、ゲート抵抗をかなり増大させるほど遠い傾向にある
という欠点を有するものもある。さらに他の欠点は、こ
れらの従来技術による方法では、ソース・ドレインがい
ずれもゲートから遠くて、ソース・ドレイン間の抵抗を
増大させたり、またはゲートに近すぎて、ゲートとソー
スドレイン間のオーバラップ・キャパシタンスを増大さ
せたりする構造が得られることである。性能の見地か
ら、ソース・ドレインは、ソース・ドレイン抵抗および
ゲートとソース・ドレイン間のオーバラップ・キャパシ
タンスを最小にするため、ゲートから最適距離に位置す
ることが絶対に必要である。デバイスの寸法がサブミク
ロン寸法に縮小するにつれて、この最適化はますます重
要となる。
サブミクロン長のGaAsゲートFETは、ゲートを画定す
るため、電子線リソグラフィを用いることにより実現す
ると考えられる。しかし、既存の電子線装置は、電子線
パターン発生装置、巧妙な電子線光学装置および制御の
ためのカスタム・ソフトウェアを必要とし、これらはす
べて、この技術をきわめてコストのかかるものにしてい
る。
C.発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、サブミクロン長のゲートおよび自
己整合したゲートの接点を有するGaAsゲート異種接合FE
Tを形成する方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、ソース・ドレイン間の抵抗お
よびゲートとソース・ドレイン間のキャパシタンスを最
小にすることにより、高速GaAsゲートFETを形成する方
法を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 この発明により、高速、サブミクロン・ゲート長の自
己整合ゲートFETデバイスを形成する方法が与えられ
る。ドーピングしないGaAlAsおよび高度にドーピングし
た(たとえばN型の)GaAsを連続的に形成させた層を有
するドーピングしないGaAs基板を原料として、側壁像転
写法を用いてドーピングしたGaAsに接するサブミクロン
幅の金属を形成する。この方法は、ドーピングしたGaAs
上に、実質的に垂直および水平の表面を有する適当な材
料(たとえばフォトレジスト)のマンドレル(mandre
l)を形成し、このマンドレル上に、適当な金属の、共
形(conformal)の、サブミクロンの太さ(0.4〜0.5μ
m)の、高度に導電性の層を付着させ、反応性イオン・
エッチング(RIE)により、マンドレルの垂直側に沿っ
て、サブミクロン幅の金属側壁を形成し、フォトマスキ
ングにより、金属の不要な部分を除去し、平坦化材料
(たとえばフォトレジスト)の厚い層を塗布し、RIEに
より得られた構造の上部を、金属側壁が実質的に垂直な
壁と、実質的に水平な表面を有する金属ストリップに変
形するまでエッチ・バックし、残りの平坦化材料と、マ
ンドレルの材料とを除去する。
サブミクロン幅の金属をマスクとして使用し、ドーピ
ングGaAsをパターン化して、サブミクロン長の実質的に
垂直な表面と、上面に完全に接触した金属の性質を有す
るFETのためのゲートを形成する。次に、サブミクロン
の厚み(0.1〜0.3μm)の絶縁体(たとえばSiOx)のな
じみ易い層を、低温で形成させる。次にRIEにより、ゲ
ート構造に接するサブミクロン幅の絶縁体スペーサを残
して、水平面から絶縁体を除去する。露出したAlGaAs層
にイオン注入することにより、ドーピングしないGaAs構
造中に、ゲート構造に対して自己整合した形で、ソース
およびドレインを形成する。ドーピングしたGaAsゲート
下のAlGaAs層は、ゲート絶縁体として作用する。イオン
注入工程の結果生じたGaAs基板の損傷は、アニーリング
により除去される。注入するイオンの種類、注入量、エ
ネルギおよびアニーリング条件は、ソース・ドレイン接
合が、ソース・ドレイン間の直列抵抗を最小にするため
十分に深く、しかし、ゲートからソース・ドレインへの
寄生キャパシタンスを最小にするため十分に浅くなるよ
う選定される。最後にパッシベーション層を形成し、そ
の中に接触用開口部を作成し、適当な金属を付着させ、
輪郭を描くことにより、ソース・ドレインおよびゲート
の導体接点を形成させる。
E.実施例 第12図に、ドーピングしないGaAs基板10上に形成し
た、高速スイッチング絶縁GaAsゲートNチャネルFETを
示す。GaAsゲート40は、高度にN型にドーピングされ、
サブミクロン長(たとえば0.4〜0.5μm)である。ゲー
ト40を正確に覆う金属32は、ゲート電極40への低抵抗の
オーム接触を行う。ドーピングしないAlGaAs12は、ゲー
ト絶縁体を形成する。N型のソース52およびドレイン54
は、所定の正確なサブミクロン間隔(たとえば0.1〜0.3
μm)で、基板10中に、ゲート40の両縁部42および44か
らそれぞれこれらに自己整合して形成される。このサブ
ミクロンの間隔は、ゲート40に接する側壁絶縁体48によ
り得られる。58および60は、ソース52およびドレイン54
にそれぞれオーム接触する導電性の金属被膜を示す。第
12図の構造はまた、半絶縁性のGaAs基板10が、必要とす
るデバイス分離を行うことができない場合は、最適なデ
バイス分離を行う。
第1図〜第12図は、この発明の方法による、サブミク
ロンのチャネル長を有する自己整合GaAsゲートFETデバ
イスを製作する工程を連続的に示す。第1図に示すよう
に、半絶縁性のGaAsウェーハ(図示されていない)上
に、厚い(通常約1μm)のドーピングしないGaAsのバ
ッファすなわち基板層10を形成する。次にこのGaAs基板
10の上に、比較的薄いドーピングしないAlGaAs層12を形
成する。このAlGaAs層には、FETデバイスのゲート絶縁
体の作用をする。AlGaAsゲート絶縁体の厚みも、アルミ
ニウムのモル分率も、限界電圧を決定しないため、それ
ほど重要ではない。通常、絶縁体層12の厚みは、約200
〜300Åの範囲である。アルミニウムのモル分率は、通
常、Al04Ga06Asで与えられる。AlGaAs層12の成長後、そ
の上に厚み0.2〜0.3μmの高度にN型にドーピングした
GaAs層14を形成する。層14のドーピングに使用するN型
ドーパントは通常シリコンである。GaAs層14中のドーパ
ントの濃度は、デバイスが必要とする0に近い限界電圧
により支配される。Vthが約0.1の場合は、ドーパント濃
度は約1×1018分子/ccが好ましい。層10、12および14
は、分子線エピタキシ(MBE)または有機金属気相分解
結晶成長(MOCVD)等の従来法で形成することができ
る。
第1図の構造について引続いて通常約1μmの厚み
の、フォトレジストのブランケット層18を、従来のスピ
ン・コーティングまたは吹付けにより形成させた後、焼
付けを行う。そのあと、SixNy(xとyは任意の数、た
とえばx=3、y=4)等の誘電材料の厚み約0.1〜0.1
5μmの層20を、フォトレジスト層18の上に形成する。
このSixNy層はシランとアンモニアの混合気体を用いた
プラズマ・エンハンスCVDにより形成させるのが好まし
い。次に、標準のリソグラフイおよびエッチングにより
SixNy層およびフォトレジスト層をパターン化して、フ
ォトレジスト層18およびSixNy層20からなる実質的に垂
直な壁を有する島、すなわちマンドレル16とする。実質
的に垂直なマンドレルの壁22、24を得るために、SixNy
層およびフォトレジスト層はRIEでエッチングする。一
般にSixNyエッチングにはCF4を、フォトレジストのエッ
チングにO2を使用する。SixNy層20の基本的な目的は、
後述のように、後のエッチング工程の間、エッチストッ
プとして作用させることである。
次の工程は、マンドレル16の側壁22、24上に、制御さ
れたサブミクロンの厚みの金属層を形成させることであ
る。これは、第2図に示すように、スパッタリング、電
子線蒸着またはイオンビーム付着により、共形の金属層
26を形成させることが好ましい。層26の形状にどの方法
を選択するかには関係なく、金属層の付着は約300℃未
満の低温で行う。この金属は、接着等の見地から、N+
のGaAsゲートの材料と適合するものでなければならな
い。一般に、後に比較的高温のアニーリングのヒート・
サイクルを行うため、高温に耐える金属が適している。
モリブデンおよびモリブデン・ゲルマニウム合金が適し
た金属である。金属層26の厚みが最終的にFETのチャネ
ル長を決定するため、サブミクロンのチャネル長を得る
には、層26の厚みもサブミクロンに選定しなければなら
ない。層26の厚みは一般的に約0.3〜0.5μmの範囲とす
る。
次に、第3図に示すように、層26を異方性エッチング
して、すべての実質的に水平な表面から層を実質的に除
去し、フォトレジスト・マンドレル16の実質的に垂直な
表面22、24に側壁層28を残す。金属26がモリブデンの場
合は、CF4プラズマ中でのRIEを使用することができる。
その後、標準のフォトリソグラフィのマスキング、およ
びエッチングにより、金属側壁28の不要部分を除去し、
初期のGaAsゲート幅に対応する区域のみに金属側壁を残
す。得られた構造は第4図に示すようなものである。
次に、第5図に示す構造にあるため、粘性の有機材料
の比較的厚い層(通常1.5〜2.0μm)30を塗布して、構
造を平坦化する。この平坦化に適する材料には、ポリア
ミドまたはフォトレジストがある。フォトレジストまた
はポリアミドを平坦化に使用する場合は、スピン・コー
ティングで塗布した後硬化させる。次に平坦化した構造
を、通常O2プラズマ中でRIEを行い、第6図に示すよう
に、層30をSixNy誘電体層20の表面までエッチングす
る。この場合、上述のように、SixNy層20がエッチスト
ップとして作用するその後第7図に示すように、エッチ
ャント・ガスをCF4に切換えてエッチングを続け、SixNy
層20を除去し、さらに金属側壁18の上面を、金属18が実
質的に垂直な縁部を有する十分に薄いストリップ32とな
るまでエッチ・バックする。残った金属32の厚みは、最
終的にGaAsゲート上に、低抵抗のパスを形成するよう、
十分大きいものとする。金属ストリップ32の厚みは、一
般に約0.2〜0.3μmの範囲とする。CF4によるエッチ・
バックは、時間を制御したRIEにより行う。この金属の
エッチ・バック工程中、層18および30の上面も、実質的
に同じ速度で除去される。その後、フォトレジスト18お
よび30の残りの部分を、従来のアッシングにより除去
し、実質的に垂直な壁34および36、ならびに実質的に水
平な上面38を有する自立の、輪郭が明確な金属ストリッ
プ32を残す。
次に、この金属ストリップ32をマスクとして用いて、
下のN+型GaAs層14を、第8図にWで示すサブミクロン
幅のGaAsゲート40に画定する。このゲート画定は、たと
えばCCl2F2とヘリウムの混合ガスを用いたRIEにより行
われる。金属マスクは実質的に垂直な壁34および36を有
するため、金属32の壁の輪郭を層14に転写して画定した
GaAsゲート40も、第8図に示すように、実質的に垂直な
壁42および44を有する。このように、上面に同一軸の金
属ストリップを有するサブミクロン幅のGaAsゲートから
なる構造が、AlGaAs層12の上に、正確に制御された方法
で形成される。
次に、第9図および第10図に示すように、複合ゲート
構造32−40に接する絶縁体スペーサを形成する。このた
め、二酸化シリコンまたはGaAsゲートからなる構造が、
AlGaAs層12の上に、正確に制御された方法で形成され
る。
次に、第9図および第10図に示すように、複合ゲート
構造32−40に接する絶縁体スペーサを形成する。このた
め、二酸化シリコンまたはSiOx等の共形絶縁体層46を、
ゲート構造32−40および露出した絶縁体層12を覆うよう
に形成させる。この層46は、通常300〜400℃の低温でCV
Dにより形成させる。酸化物46の厚みは、ゲートに対す
るソース・ドレイン領域の、所要の水平方向の空間によ
って決められる。通常は、層46の厚みは、0.1〜0.3μm
の範囲である。層46をRIEにより水平面から除去し、第1
0図に示すように、複合ゲート構造32−40の実質的に垂
直な表面上に、側壁層48を残す。絶縁体46にSiOxを使用
する場合は、CF4がRIEガスとして適している。
次に、第11図に示すように、AlGaAs層12上にフォトレ
ジストのマスク50を形成して、ゲート領域、およびトラ
ンジスタのソースおよびドレイン領域に相当する領域以
外のすべての領域を被覆させる。次に、露出したAlGaAs
層12にN型のイオンを注入して、N+型のソース52およ
びドレイン54を、ゲート構造32−40自己整合した形で、
ドーピングしないGaAs基板10中に形成させる。注入する
イオンの種類、注入量、およびエネルギは、ソース・ド
レイン領域の所要の接合深さによって決められる。この
組合せは、ソース・ドレインの接合深さが、ソース・ド
レイン間の直列抵抗を最小にするために十分深く、しか
し、ゲートからソース・ドレインに生じるキャパシタン
スを最小にするために十分浅くなるように選択する。ソ
ース52およびドレイン54のイオン注入のためのドーパン
トとしては、一般にシリコン(Si+)を使用し、約(2
〜4)×1013イオン/cm2の注入量、80〜100KeVのエネル
ギで注入し、0.2〜0.25μmの接合深さを得る。レジス
ト・マスク50、ゲート構造32−40、および付随する側壁
絶縁体スペーサ48により、N+型のソース52およびドレ
イン54を、必要に応じて正確に形成するための選択性が
得られる。特に、ソース52およびドレイン54は、GaAsゲ
ート40の縁部から精密に0.1〜0.3μm離れた位置にあ
り、これは絶縁体側壁48の厚みに対応する距離である。
第11図に示す構造を得た後、フォトレジスト50を剥
し、構造をアニーリングして、ソース・ドレインのイオ
ン注入の間に生じたGaAs基板の損傷を除去する。アニー
リングの1つの方法は、キャップレス・アルシン・アニ
ーリングで、750℃〜850℃の範囲で約10分間行う。他の
アニーリングの方法は、赤外ランプまたはハロゲンラン
プを用いたフラッシュ・アニールで、約750〜800℃の温
度で約2〜30秒間行う。
電気的漏洩を防止するため、必要があればデバイス間
に分離帯55を設ける。これは、適当なマスクを使用し
て、ホウ素イオンを高注入量、高エネルギで注入して行
う。分離領域55は、深さが通常約0.5μmである。
次に第12図に示すように、たとえば二酸化シリコンの
パッシベーション層56を形成した後、これにソース52、
ドレイン54およびゲート32−40に対応する接点開口部
(第12図では断面を示すため、ゲートの接点開口部は示
されていない)を形成する。次に、ソース・ドレインの
接点開口部により露出したAlGaAs層12を除去する。リフ
トオフ・ステンシルを使用して、厚み約0.1〜0.3μm
の、金・ゲルマニウム・ニッケル合金等の接点金属をす
べての接点開口部に形成させる。このようにして形成し
たソースおよびドレインの接点金属パターンを、それぞ
れ58および60で示す。接点メタラジは蒸着により形成す
るのが好ましい。良好なオーム接触を形成するために、
接点メタラジを約400〜450℃で50〜120秒間アニーリン
グする。接触抵抗を減少させるための代替の方法とし
て、レーザ・アニーリングを用いることもできる。
上記の説明により明らかなように、第1図ないし第12
図に示した工程により製作したGaAsゲート異種接合FET
は、複合ゲート32−40の2つの側面に極めて近接したソ
ース52およびドレイン554を有する。この自己整合FET構
造は、チャネル抵抗と、付随するゲート・チャネル間の
寄生キャパシタンス実質的に低下させた、サブミクロン
長のチャネルを有する特徴がある。このデバイス構造は
また、複合ゲート32−40がサブミクロン幅であり、ソー
ス52およびドレイン54が、リソグラフィが可能な最小寸
法に画定されているため、幾何学的寸法も最小である。
このように、この新規でこれまで明らかにされていなか
った方法により作成した自己整合GaAsゲートFETは、こ
れまでのチャネルが長く、デバイス寸法の大きいデバイ
ス構造における望ましくない性能制限がない。本明細書
に開示した方法によれば、約1.5〜2.0μm未満の寸法は
不可能であった従来のリソグラフィのみを使用して、サ
ブミクロンの自己整合GaAsゲートFETが製造できること
に注目することが重要である。この新しい方法は本質的
に簡単であり、高度の回路集積を支持することができ
る。高度の集積を支持する簡単な方法は、収率、信頼性
およびコストの改善に寄与するため、この点は特に重要
である。
F.発明の効果 以上のように、この発明によれば、ソース・ドレイン
間の抵抗およびゲートとソース・ドレイン間のキャパシ
タンスを最小にすることにより、高速GaAsゲートFETが
与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第12図は、最終的に自己整合したサブミク
ロンGaAsゲートFET構造を形成するこの発明による方法
を、連続的に断面図で示した工程図である。 10……GaAs基板層、12……AlGaAs層、14……N−GaAs
層、16……マンドレル、18……フォトレジスト、20……
誘電体層、26……共形金属層、30……有機材料層、46…
…酸化物層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ブツク・レンベツク アメリカ合衆国ニユーヨーク州スタツツ バーグ、ボツクス214、ルート1番地 (56)参考文献 特開 昭58−147169(JP,A) 特開 昭59−22367(JP,A) 特開 昭59−222966(JP,A) 特開 昭57−177567(JP,A) 特開 昭58−145162(JP,A) 特開 昭59−99776(JP,A) 特開 昭59−124172(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サブミクロンのチャネル長を有する絶縁Ga
    AsゲートFETを形成する方法において、 (a)上面にAlGaAsおよびドーピングしたGaAs層を有す
    るGaAs基板を設け、 (b)前記のドーピングしたGaAs層上に実質的に垂直な
    壁を有する有機材料のストリップを形成し、 (c)同じサブミクロンの厚みの導電材料層を形成し、 (d)前記導電材料を異方性エッチングして、制御され
    たサブミクロンの厚みの前記導電材料の層を、前記スト
    リップの前記の壁上に形成し、 (e)得られた構造上に有機材料の厚い層を塗布して平
    坦化した構造を形成し、 (f)前記の壁上の前記の厚い層、前記の有機材料のス
    トリップ、および前記導電材料の上部を均一にエッチン
    グし、 (g)前記導体をマスクとして使用した異方性エッチン
    グにより、前記のドーピングしたGaAs層から、サブミク
    ロンの幅のGaAsゲートを形成し、前記導体を前記ゲート
    への自己整合接点として使用し、 (h)GaAsゲートおよびそれに付髄する接点構造に対す
    るサブミクロン幅の絶縁体側壁を作成し、 (i)イオン注入により、前記基板中にソースおよびド
    レインを形成し、前記ソースおよびドレインを前記ゲー
    トに自己整合させ、ゲート下のAlGaAsをゲート絶縁体と
    して用いる工程を有するFETデバイスの製造方法。
  2. 【請求項2】前記の工程(f)を、前記導体に実質的に
    垂直な壁が形成するまで実行することを特徴とする、特
    許請求の範囲第(1)項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記の工程(h)が、 工程(g)の終了時に得られた構造上に、サブミクロン
    の厚みの絶縁体層を付着させ、 前記のサブミクロンの厚みの絶縁体層を、前記ゲートお
    よび前記接点の壁上に、制御されたサブミクロンの厚み
    の絶縁体層を残して異方性エッチングすることを特徴と
    する、 特許請求の範囲第(1)項記載の方法。
JP62035961A 1986-04-07 1987-02-20 Fetデバイスの製造方法 Expired - Lifetime JP2599381B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US848874 1986-04-07
US06/848,874 US4689869A (en) 1986-04-07 1986-04-07 Fabrication of insulated gate gallium arsenide FET with self-aligned source/drain and submicron channel length

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62239586A JPS62239586A (ja) 1987-10-20
JP2599381B2 true JP2599381B2 (ja) 1997-04-09

Family

ID=25304516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62035961A Expired - Lifetime JP2599381B2 (ja) 1986-04-07 1987-02-20 Fetデバイスの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4689869A (ja)
EP (1) EP0240683B1 (ja)
JP (1) JP2599381B2 (ja)
DE (1) DE3783635T2 (ja)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834793A (en) * 1985-12-27 1998-11-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor devices
JPS63207177A (ja) * 1987-02-24 1988-08-26 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US4847674A (en) * 1987-03-10 1989-07-11 Advanced Micro Devices, Inc. High speed interconnect system with refractory non-dogbone contacts and an active electromigration suppression mechanism
US4914500A (en) * 1987-12-04 1990-04-03 At&T Bell Laboratories Method for fabricating semiconductor devices which include sources and drains having metal-containing material regions, and the resulting devices
US4832789A (en) * 1988-04-08 1989-05-23 American Telephone And Telegrph Company, At&T Bell Laboratories Semiconductor devices having multi-level metal interconnects
EP0416141A1 (de) * 1989-09-04 1991-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines FET mit asymmetrisch angeordnetem Gate-Bereich
US5024971A (en) * 1990-08-20 1991-06-18 Motorola, Inc. Method for patterning submicron openings using an image reversal layer of material
US5227320A (en) * 1991-09-10 1993-07-13 Vlsi Technology, Inc. Method for producing gate overlapped lightly doped drain (goldd) structure for submicron transistor
US5147812A (en) * 1992-04-01 1992-09-15 Motorola, Inc. Fabrication method for a sub-micron geometry semiconductor device
US5250454A (en) * 1992-12-10 1993-10-05 Allied Signal Inc. Method for forming thickened source/drain contact regions for field effect transistors
JPH09139495A (ja) * 1995-11-14 1997-05-27 Nippon Steel Corp 半導体装置およびその製造方法
US5599738A (en) * 1995-12-11 1997-02-04 Motorola Methods of fabrication of submicron features in semiconductor devices
DE19548058C2 (de) * 1995-12-21 1997-11-20 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors
KR19980078235A (ko) * 1997-04-25 1998-11-16 문정환 반도체 소자의 제조 방법
US6214678B1 (en) * 1997-05-21 2001-04-10 Hughes Electronics Corp Growth technique for low noise high electron mobility transistors by metal organic vapor phase epitaxy
US6372590B1 (en) 1997-10-15 2002-04-16 Advanced Micro Devices, Inc. Method for making transistor having reduced series resistance
US6326794B1 (en) 1999-01-14 2001-12-04 International Business Machines Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of ion energy distribution for endpoint detection via capacitance measurement
DE10101825B4 (de) 2001-01-17 2006-12-14 United Monolithic Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements mit einer T-förmigen Kontaktelektrode
US6509219B2 (en) 2001-03-19 2003-01-21 International Business Machines Corporation Fabrication of notched gates by passivating partially etched gate sidewalls and then using an isotropic etch
US6528363B2 (en) 2001-03-19 2003-03-04 International Business Machines Corporation Fabrication of notched gates by passivating partially etched gate sidewalls and then using an isotropic etch
AU2002357640A1 (en) 2001-07-24 2003-04-22 Cree, Inc. Insulting gate algan/gan hemt
US6541320B2 (en) 2001-08-10 2003-04-01 International Business Machines Corporation Method to controllably form notched polysilicon gate structures
US6833556B2 (en) * 2002-08-12 2004-12-21 Acorn Technologies, Inc. Insulated gate field effect transistor having passivated schottky barriers to the channel
US7084423B2 (en) 2002-08-12 2006-08-01 Acorn Technologies, Inc. Method for depinning the Fermi level of a semiconductor at an electrical junction and devices incorporating such junctions
US7692263B2 (en) 2006-11-21 2010-04-06 Cree, Inc. High voltage GaN transistors
US7794614B2 (en) 2007-05-29 2010-09-14 Qimonda Ag Methods for generating sublithographic structures
US8691697B2 (en) 2010-11-11 2014-04-08 International Business Machines Corporation Self-aligned devices and methods of manufacture
US8557675B2 (en) 2011-11-28 2013-10-15 Globalfoundries Inc. Methods of patterning features in a structure using multiple sidewall image transfer technique
US8669186B2 (en) 2012-01-26 2014-03-11 Globalfoundries Inc. Methods of forming SRAM devices using sidewall image transfer techniques
US9620611B1 (en) 2016-06-17 2017-04-11 Acorn Technology, Inc. MIS contact structure with metal oxide conductor
US10170627B2 (en) 2016-11-18 2019-01-01 Acorn Technologies, Inc. Nanowire transistor with source and drain induced by electrical contacts with negative schottky barrier height
US10850462B2 (en) * 2018-10-03 2020-12-01 Visera Technologies Company Limited Optical elements and method for fabricating the same
CN112928153B (zh) * 2019-12-05 2023-07-04 中芯国际集成电路制造(天津)有限公司 半导体结构及其形成方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093503A (en) * 1977-03-07 1978-06-06 International Business Machines Corporation Method for fabricating ultra-narrow metallic lines
GB2003660A (en) * 1977-08-19 1979-03-14 Plessey Co Ltd Deposition of material on a substrate
US4358340A (en) * 1980-07-14 1982-11-09 Texas Instruments Incorporated Submicron patterning without using submicron lithographic technique
US4354896A (en) * 1980-08-05 1982-10-19 Texas Instruments Incorporated Formation of submicron substrate element
JPS57177567A (en) * 1981-04-24 1982-11-01 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US4432132A (en) * 1981-12-07 1984-02-21 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Formation of sidewall oxide layers by reactive oxygen ion etching to define submicron features
US4445267A (en) * 1981-12-30 1984-05-01 International Business Machines Corporation MOSFET Structure and process to form micrometer long source/drain spacing
US4419810A (en) * 1981-12-30 1983-12-13 International Business Machines Corporation Self-aligned field effect transistor process
US4430791A (en) * 1981-12-30 1984-02-14 International Business Machines Corporation Sub-micrometer channel length field effect transistor process
US4419809A (en) * 1981-12-30 1983-12-13 International Business Machines Corporation Fabrication process of sub-micrometer channel length MOSFETs
JPS58145162A (ja) * 1982-02-23 1983-08-29 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPS58147169A (ja) * 1982-02-26 1983-09-01 Fujitsu Ltd 高電子移動度トランジスタの製造方法
FR2529714A1 (fr) * 1982-07-01 1984-01-06 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de l'oxyde de champ d'un circuit integre
JPH0624208B2 (ja) * 1982-07-29 1994-03-30 日本電気株式会社 半導体装置
JPS5999776A (ja) * 1982-11-29 1984-06-08 Toshiba Corp シヨツトキ−ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法
US4583105A (en) * 1982-12-30 1986-04-15 International Business Machines Corporation Double heterojunction FET with ohmic semiconductor gate and controllable low threshold voltage
JPS59124172A (ja) * 1982-12-30 1984-07-18 インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン Fet製造方法
JPS59222966A (ja) * 1983-06-02 1984-12-14 Sony Corp 半導体装置
US4587709A (en) * 1983-06-06 1986-05-13 International Business Machines Corporation Method of making short channel IGFET
JPS6182482A (ja) * 1984-09-29 1986-04-26 Toshiba Corp GaAs電界効果トランジスタの製造方法
FR2587838B1 (fr) * 1985-09-20 1987-11-27 Radiotechnique Compelec Procede pour aplanir la surface d'un dispositif semi-conducteur utilisant du nitrure de silicium comme materiau isolant
US4648937A (en) * 1985-10-30 1987-03-10 International Business Machines Corporation Method of preventing asymmetric etching of lines in sub-micrometer range sidewall images transfer

Also Published As

Publication number Publication date
DE3783635T2 (de) 1993-07-15
US4689869A (en) 1987-09-01
EP0240683B1 (en) 1993-01-20
EP0240683A1 (en) 1987-10-14
DE3783635D1 (de) 1993-03-04
JPS62239586A (ja) 1987-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2599381B2 (ja) Fetデバイスの製造方法
US4711858A (en) Method of fabricating a self-aligned metal-semiconductor FET having an insulator spacer
CA1271269A (en) High speed gaas mesfet having refractory contacts and a self-aligned cold gate fabrication process
EP0430289B1 (en) Fabrication of self-aligned, T-gate hemt
US5036017A (en) Method of making asymmetrical field effect transistor
US4908325A (en) Method of making heterojunction transistors with wide band-gap stop etch layer
US4389768A (en) Self-aligned process for fabricating gallium arsenide metal-semiconductor field effect transistors
EP0574827B1 (en) Method of doping, semiconductor device, and method of fabricating semiconductor device
JPH11354541A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US4717685A (en) Method for producing a metal semiconductor field effect transistor
US5448086A (en) Field effect transistor
Nishimura et al. High-performance 0.1/spl mu/m-self-aligned-gate GaAs MESFET technology
JP3298601B2 (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
US5219772A (en) Method for making field effect devices with ultra-short gates
US5514606A (en) Method of fabricating high breakdown voltage FETs
JP3097637B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100383663B1 (ko) 계단형 리쎄스 게이트 구조를 갖는 자기 정렬 화합물반도체 소자 제조 방법
KR950000157B1 (ko) 전계효과 트랜지스터의 제조방법
JPS60251671A (ja) 電界効果形トランジスタおよびその製造方法
JPH0523497B2 (ja)
KR100554967B1 (ko) 음성미분저항 억제용 부정합 고전자이동도 트랜지스터 및제조 방법
JPS62115782A (ja) 半導体装置の製造方法
KR950000155B1 (ko) 전계효과 트랜지스터의 제조방법
JPH05235056A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3710613B2 (ja) 半導体装置