JP2707612B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JP2707612B2 JP16683088A JP16683088A JP2707612B2 JP 2707612 B2 JP2707612 B2 JP 2707612B2 JP 16683088 A JP16683088 A JP 16683088A JP 16683088 A JP16683088 A JP 16683088A JP 2707612 B2 JP2707612 B2 JP 2707612B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電界効果トランジスタの製造方法に関す
る。詳しくは化合物半導体等の基板を用いた自己整合型
の電界効果トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a self-aligned field effect transistor using a substrate such as a compound semiconductor.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、ゲート・ソース間距離を出来るだけ短く、
ゲート・ドレイン間距離を任意の長さに設定出来る自己
整合型の電界効果トランジスタの製造方法であって、 1.半導体基板の表面に、第1の半導体領域(ソース領
域)および第2の半導体領域(ドレイン領域)を形成す
る。
The present invention minimizes the gate-source distance as much as possible,
A method of manufacturing a self-aligned field effect transistor capable of setting a gate-drain distance to an arbitrary length, comprising: a first semiconductor region (source region) and a second semiconductor region on a surface of a semiconductor substrate; (Drain region) is formed.

2.ソースおよびドレイン領域上にのみに、Si3N4のよう
な第1の絶縁材料を用いて第1および第2の絶縁層を形
成する。
2. First and second insulating layers are formed only on the source and drain regions using a first insulating material such as Si 3 N 4 .

3.第1および第2の絶縁層の互いに対向する側壁に、第
1の絶縁材料を用いて連続して第3および第4の絶縁層
を形成する。
3. The third and fourth insulating layers are continuously formed using the first insulating material on the mutually facing side walls of the first and second insulating layers.

4.第3および第4の絶縁層の互いに対向する側壁に、第
1の絶縁材料と共役関係にあるSiO2のような第2の絶縁
材料を用いて連続して第5および第6の絶縁層を形成す
る。
4. The fifth and sixth insulating layers are continuously formed on the opposing side walls of the third and fourth insulating layers by using a second insulating material such as SiO 2 having a conjugate relationship with the first insulating material. Form a layer.

5.第5および第6の側壁間の半導体基板の表面に、第2
の絶縁材料と共役関係にある第1の絶縁材料もしくは第
3の材料を用いて第7の絶縁層を形成する。
5. On the surface of the semiconductor substrate between the fifth and sixth side walls, a second
The seventh insulating layer is formed using a first insulating material or a third material which has a conjugate relationship with the insulating material.

6.第5および第6の絶縁層の少なくとも一方の絶縁層を
選択的に除去する。
6. Selectively remove at least one of the fifth and sixth insulating layers.

の工程からなり、選択的に絶縁層を除去した領域に、ゲ
ート電極を形成すれば、ゲート・ソースの間距離短く、
かつゲート・ドレイン間距離を第7の絶縁層の厚さによ
って任意に設定出来る。
If the gate electrode is formed in the region where the insulating layer is selectively removed, the distance between the gate and the source is short,
In addition, the distance between the gate and the drain can be arbitrarily set according to the thickness of the seventh insulating layer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高速デジタル信号処理用、あるいはマイクロウエーブ
増幅用等の高速・高周波トランジスタとして、MES(Met
al Semiconductor)FETや、J(Junction)FET、あるい
はHEMT(High Electron Mobility Transistor)等の電
界効果トランジスタが用いられてる。近年は、これらの
トランジスタを集積化したICも開発されている。
MES (Met) is used as a high-speed and high-frequency transistor for high-speed digital signal processing or microwave amplification.
Field effect transistors such as Al Semiconductor) FET, J (Junction) FET, and HEMT (High Electron Mobility Transistor) are used. In recent years, ICs integrating these transistors have been developed.

高速・高周波トランジスタの性能を向上させるには、
微細パターンの形成技術が重要である。例えば、MESFET
の性能を向上するためには、第2図に示すように、ゲー
ト・ソース間距離10を出来るだけ短くしてソース抵抗を
減少させ、ゲート長9を出来るだけ短くして高い相互コ
ンダクタンスを得て、ゲート・ドレイン間距離11を適当
な長さに設定することによってゲート・ドレイン間容量
を減少させ、実効的相互コンダクタンスを高めることが
望ましい。第2図は通常のフォトリソグラフ法を用いた
MESFETである。半絶縁性GaAs等の半導体基板1の表面に
イオン注入法によって低濃度のN型の活性層2を形成
し、ソース領域3およびドレイン領域4を形成するため
に高濃度のN型のイオン注入を行う。ソース領域および
ドレイン領域にそれぞれソース電極6およびドレイン電
極7を形成し、ソース領域とドレイン領域の間にSiO28a
を設け、フォトリソグラフ法によってゲート領域となる
べき部分のSiO2を除去し、ショットキー障壁のゲート電
極5を形成する。このような通常のフォトリソグラフ法
では、マスク合わせの精度および使用光源の波長にもと
づく解像力の限界があって、ゲート・ソース間距離を0.
5μm以下にすることは極めて困難である。その結果、
ソース抵抗が無視し得ない大きさとなり、実効的相互コ
ンダクタンスを低下させてしまう。また、高い相互コン
ダクタンスを得るにはゲート長を短くする必要がある
が、通常のフォトリソグラフ法では0.5μm以下のゲー
ト長を再現性よく形成することは困難である。
To improve the performance of high-speed and high-frequency transistors,
A technique for forming a fine pattern is important. For example, MESFET
As shown in FIG. 2, the gate-source distance 10 is made as short as possible to reduce the source resistance, and the gate length 9 is made as short as possible to obtain a high mutual conductance, as shown in FIG. It is desirable to set the gate-drain distance 11 to an appropriate length to reduce the gate-drain capacitance and increase the effective transconductance. FIG. 2 shows a conventional photolithographic method.
MESFET. A low-concentration N-type active layer 2 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 such as semi-insulating GaAs by ion implantation, and a high-concentration N-type ion implantation is performed to form a source region 3 and a drain region 4. Do. A source electrode 6 and a drain electrode 7 are formed in a source region and a drain region, respectively, and SiO 2 8a is formed between the source region and the drain region.
Is formed, and a portion of the SiO 2 to be a gate region is removed by a photolithographic method to form a gate electrode 5 of a Schottky barrier. In such a normal photolithography method, there is a limit in resolution based on the accuracy of mask alignment and the wavelength of the light source used, and the distance between the gate and the source is set to 0.
It is extremely difficult to reduce the thickness to 5 μm or less. as a result,
The source resistance becomes non-negligible and reduces the effective transconductance. In order to obtain high transconductance, it is necessary to shorten the gate length. However, it is difficult to form a gate length of 0.5 μm or less with good reproducibility by a usual photolithography method.

また、電子ビーム露光法やX線露光法も研究されて分
解能を0.1μm以下にまで向上させた報告もあり、微細
パターンの形成には有用であるが、装置が極めて高価
で、量産性にとぼしいので、通常のフォトリソグラフ法
での微細加工が望まれている。
Also, electron beam exposure and X-ray exposure have been studied, and there have been reports that the resolution has been improved to 0.1 μm or less, which is useful for forming fine patterns. However, the apparatus is extremely expensive and is not suitable for mass production. Therefore, fine processing by a usual photolithography method is desired.

これらの問題を解決するために、様々な工夫をこらし
た新しい製造方法が考案されているが、それらの特徴と
問題点をいくつか述べてみる。
In order to solve these problems, various new manufacturing methods have been devised, and some of their features and problems will be described.

第3図はT型ダミーゲートを用いた自己整合型電界効
果トランジスタである。ソース領域およびドレイン領域
を形成する際、Si3N48bの上にゲート領域となるべき部
位にアンダーカット状すなわちT型のダミーゲートを用
いてイオン注入法によってソース領域およびドレイン領
域を形成し、T型の柱状部位すなわちゲート領域以外に
SiO28aを形成し、ゲート領域のSi3N4を除去してゲート
電極を形成する、いわゆるSAINT法と呼ばれる自己整合
法である(K.Yamasaki,IEEE Transactions on Electron
Devices Vol.29 No.11 PP.1772 1982)。この自己整合
の技術は、微細パターンの形成に極めて有用であるが、
第3図のSAINT法においては、アンダーカットを利用す
るので、ゲート・ソース間距離とゲート・ドレイン間距
離が等しくなってしまう。
FIG. 3 shows a self-aligned field effect transistor using a T-type dummy gate. When forming a source region and a drain region, a source region and a drain region are formed by ion implantation using an undercut or T-type dummy gate in a portion to be a gate region on Si 3 N 4 8b, Except for the T-shaped columnar part, that is, the gate region
This is a self-alignment method called a SAINT method in which SiO 2 8a is formed and Si 3 N 4 in a gate region is removed to form a gate electrode (K. Yamasaki, IEEE Transactions on Electron
Devices Vol.29 No.11 PP.1772 1982). This self-alignment technique is extremely useful for forming fine patterns,
Since the undercut is used in the SAINT method of FIG. 3, the distance between the gate and the source is equal to the distance between the gate and the drain.

また、第4図に示すように、ゲート電極5の形成した
後、前面にSiO2を被着し、異方性エッチングによってゲ
ート電極の両側の側壁にのみ側壁の絶縁物12を残し、側
壁の絶縁物の両側のソースおよびドレイン電極を形成す
る。SACSET法と呼ばれる自己整合法である(T.Furutsuk
a,IEDM Technical Digest,1984 PP.344)。
Further, as shown in FIG. 4, after the gate electrode 5 is formed, SiO 2 is deposited on the front surface, and anisotropic etching leaves only the side wall insulators 12 on both side walls of the gate electrode. Form source and drain electrodes on both sides of the insulator. It is a self-aligned method called the SACSET method (T.Furutsuk
a, IEDM Technical Digest, 1984 PP.344).

この第4図のSACSET法によれば、ゲート・ソース間距
離を0.2μm程度の短い距離にすることが出来る。しか
し、側壁の絶縁物の厚さ13は側壁の両側で等しい。すな
わちゲート・ソース間距離とゲート・ドレイン間距離が
等しくなる。従って、ゲート・ソース間距離を0.2μm
程度に短くすれば、ソース抵抗は小さく出来るが、ゲー
ト・ドレイン間距離も0.2μm程度に短いためゲート・
ドレイン間容量が大きくなってしまう。
According to the SACSET method of FIG. 4, the distance between the gate and the source can be made as short as about 0.2 μm. However, the insulator thickness 13 on the side wall is equal on both sides of the side wall. That is, the distance between the gate and the source is equal to the distance between the gate and the drain. Therefore, the distance between the gate and the source is 0.2 μm
If the distance between the gate and the drain is as short as 0.2 μm, the source resistance can be reduced.
The drain-to-drain capacitance increases.

前記のような自己整合法においては、ゲート・ソース
間距離とゲート・ドレイン間距離が同じ長さになってし
まう。すなわち、ソースとドレインがゲートに対して対
称の位置にしか作れない。この対称性に起因する実効的
相互コンダクタンスの低下を回避するには、蒸着による
斜蒸着法、電子線による露光法を用いれば比較的容易に
非対称の位置にゲートを形成することが出来る。しかし
ながら、斜蒸着法では、再現性よく均一に形成すること
が困難で、かつ、ゲートに対して一方向のみをソースに
しなければならない設計上の制約を生じてしまう。ま
た、電子線による露光法を用いれば、0.1μm程度のゲ
ート・ソース間距離で非対称のゲートを再現性よく形成
することが可能であるが、露光装置そのものが極めて高
価であり、かつ、量産性が極めて低いという欠点があっ
た。
In the self-alignment method as described above, the distance between the gate and the source is equal to the distance between the gate and the drain. That is, the source and the drain can be formed only at positions symmetrical with respect to the gate. In order to avoid a decrease in the effective transconductance due to this symmetry, a gate can be relatively easily formed at an asymmetric position by using an oblique evaporation method by evaporation or an exposure method by an electron beam. However, in the oblique deposition method, it is difficult to form the film uniformly with good reproducibility, and there is a design restriction that the source must be in only one direction with respect to the gate. If an exposure method using an electron beam is used, an asymmetric gate can be formed with good reproducibility at a gate-source distance of about 0.1 μm. However, the exposure apparatus itself is extremely expensive, and mass production is difficult. Was extremely low.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、量産性に優れた通常のフォトリソグラフ法
によって、ゲート・ソース間距離が短い、ゲート・ドレ
イン間距離を任意の長さに設定出来る、すなわち非対称
の位置にゲートを形成した高速・高周波の電界効果トラ
ンジスタを実現しようとするものである。
The present invention provides a high-speed, high-frequency method in which the distance between the gate and the source can be set to be short, and the distance between the gate and the drain can be set to an arbitrary length by the ordinary photolithography method excellent in mass productivity. The field effect transistor of the present invention is intended to be realized.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、前記の目的を達成するために、ソースおよ
びドレイン領域上の絶縁物の対向する側壁を利用してソ
ースに近接し、かつ、ゲート長が極めて短く、また、ゲ
ート・ドレイン間距離を任意の長さに設定出来るような
自己整合型の電界効果トランジスタの製造方法を提供す
る。すなわち、半導体基板の表面に、ソースおよびドレ
インとなるべき領域上にSi3N4のような第1の絶縁材料
によって絶縁層を形成し、互いに対向する側壁に第1の
絶縁材料を連続して形成し、さらに第1の絶縁材料と共
役関係にある第2の絶縁材料、例えばSiO2等によって側
壁に絶縁層を形成する。ここでいう共役関係とは、第1
の絶縁材料をエッチングするために用いるエッチング液
によって、第2の絶縁材料がエッチングされない関係、
または逆の関係をいう。さらにこの側壁間に半導体基板
の表面に、第2の絶縁材料と共役関係にある第1または
第3の絶縁材料によって側壁間に絶縁層を形成し、前記
第2の絶縁材料によって形成された絶縁層をゲート領域
とするために選択的に除去することによって自己整合性
であって、かつゲート・ソース間距離が極めて短く、ゲ
ート・ドレイン間距離を任意の長さに設定出来るような
自己整合型の電界効果トランジスタを実現することが出
来る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention utilizes an opposing side wall of an insulator on a source and a drain region, closes to a source, has a very short gate length, and reduces a gate-drain distance. Provided is a method of manufacturing a self-aligned field-effect transistor that can be set to an arbitrary length. That is, an insulating layer is formed on a surface of a semiconductor substrate on a region to be a source and a drain by a first insulating material such as Si 3 N 4 , and the first insulating material is continuously applied to side walls facing each other. Then, an insulating layer is formed on the side wall with a second insulating material having a conjugate relationship with the first insulating material, for example, SiO 2 or the like. The conjugation relationship here means the first
A relationship in which the second insulating material is not etched by the etchant used to etch the insulating material;
Or the opposite relationship. Further, an insulating layer is formed between the side walls by a first or third insulating material having a conjugate relationship with the second insulating material on the surface of the semiconductor substrate, and the insulating layer formed by the second insulating material is formed. Self-aligned by selectively removing the layer to make it a gate region, the distance between the gate and source is extremely short, and the distance between the gate and drain can be set to any length. Field effect transistor can be realized.

〔作用〕[Action]

第1の絶縁材料を第1および第2の半導体領域上の絶
縁層の側壁に連続して形成した第3の絶縁層の厚さがゲ
ート・ソース間距離となり、第2の絶縁材料によって形
成され、除去された絶縁層の厚さがゲート長を規定す
る。また、対向する2つの側壁間のゲートとドレイン間
がゲート・ドレイン間距離を規定するので、自己整合型
のゲートを形成し、かつ、非対称ゲートの電界効果トラ
ンジスタを実現することが出来る。
The thickness of the third insulating layer formed by continuously forming the first insulating material on the side walls of the insulating layer on the first and second semiconductor regions is the gate-source distance, and is formed by the second insulating material. The thickness of the removed insulating layer defines the gate length. Further, since the distance between the gate and the drain between two opposing side walls defines the distance between the gate and the drain, a self-aligned gate can be formed and an asymmetric gate field effect transistor can be realized.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1図aないし1を用いて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

GaAs等の半絶縁性の半導体基板21の表面全面に、チャ
ネルとなるべきN型の低濃度不純物をイオン注入法等に
よって注入し活性層22を形成する。この半導体基板21の
表面に、マスク材料としてフォトレジスト25を塗布し
て、第1および第2の半導体領域となるべき領域上のフ
ォトレジストを除去し、N型の高濃度不純物を選択的に
イオン注入法等によって注入して第1の半導体領域23お
よび第2の半導体領域24を形成する。(第1図a)。本
実施例においては、第1の半導体領域をソース領域、第
2の半導体領域をドレイン領域として説明する。マスク
の材料はフォトレジストの他にSiO2等を用いてもよい。
次に、第1図aに用いたフォトレジスト25を残したま
ま、第1の絶縁材料26として本実施例ではSi3N4をCVD法
等を用いて被着する(第1図b)。次に、前記フォトレ
ジスト25およびフォトレジスト上のSi3N4を、リフトオ
フ法あるいは平坦化技術としてエッチングによって除去
すれば、ソース領域上と、ドレイン領域上のみにそれぞ
れ第1の絶縁層26aと第2絶縁層26bを残すことが出来る
(第1図c)。次に、第3および第4の絶縁層を形成す
るために再び第1の絶縁材料であるSi3N4を全面に連続
して被着する(第1図d)。次に第1図dで被着した第
1の絶縁材料26に対して、異方性ドライエッチ、例えば
リアクティブイオンエッチ(RIE)法等によって第1の
絶縁材料をエッチングすれば、側壁に被着した第1の絶
縁材料のみを残すことが出来、第3の絶縁層26cおよび
第4の絶縁層26dを形成することが出来る(第1図
e)。第1の絶縁層の側壁に被着した第3の絶縁層26c
の厚さ27がゲート・ソース間距離となるので、絶縁層の
厚さを0.2μm程度の所定の厚さに形成することが重要
である。次に、第1の絶縁材料と共役関係にある第2の
絶縁材料28例えばSiO2を全面に被着する(第1図f)。
次に、第2の絶縁材料であるSiO2を異方性ドライエッチ
によってエッチングすれば、第3および第4の絶縁層の
側壁に被着したSiO2を残すことが出来、第5の絶縁層28
aおよび第6の絶縁層28bを形成することが出来る(第1
図g)。第3の絶縁層の側壁に被着した第5の絶縁層28
aの厚29が、ゲート長となり、絶縁層の厚さを制御する
ことによって必要なゲート長、例えば0.5μm程度で再
現性よく形成することが出来る。次に、第5および第6
の絶縁層の側壁間の対向する半導体基板の表面に、第1
の絶縁材料を被着し、エッチングして平坦化を行い、第
7の絶縁層30を形成する(第1図h)。次に、ドレイン
とすべき領域の側壁に設けた第6の絶縁層28bを含む第
2の半導体領域上にフォトレジスト25を塗布し、第2の
絶縁材料であるSiO2の第5の絶縁層28aのみを選択的に
除去する。SiO2のみを除去するには、第1、第2、第
3、第4および第7の絶縁層の材料にSiO2と共役関係に
ある絶縁材料例えばSi3N4を用いればよい。第7の絶縁
層30は第3および第4の絶縁層の材料と同じである必要
はなく、第2の絶縁材料と共役関係にあるAl2O3のよう
な第3の絶縁材料を用いてもよい。このようにして、第
3の絶縁層26cの側壁に設けた第5の絶縁層28aを除去す
ることによってゲート領域の開口部31を形成することが
出来る(第1図i)。次に、ショットキー障壁を形成す
る材料、たとえばMo等をゲート領域の開口部31に形成
し、ゲート電極32とする(第1図j)。次に、第1の半
導体領域23(ソース領域)および第2の半導体領域24
(ドレイン領域)上のSi3N4をエッチングにより開口す
る(第1図k)。次に、ソースおよびドレインの開口部
にソース電極33およびドレイン電極34をそれぞれ形成す
る。
An active layer 22 is formed by implanting an N-type low concentration impurity to be a channel by ion implantation or the like over the entire surface of a semi-insulating semiconductor substrate 21 such as GaAs. A photoresist 25 is applied as a mask material to the surface of the semiconductor substrate 21 to remove the photoresist on the regions to be the first and second semiconductor regions, and selectively remove high-concentration N-type impurities. The first semiconductor region 23 and the second semiconductor region 24 are formed by implantation by an implantation method or the like. (FIG. 1a). In this embodiment, the first semiconductor region is described as a source region, and the second semiconductor region is described as a drain region. As the material of the mask, SiO 2 or the like may be used in addition to the photoresist.
Next, while leaving the photoresist 25 used in FIG. 1A, Si 3 N 4 is applied as a first insulating material 26 in this embodiment by a CVD method or the like (FIG. 1B). Next, if the photoresist 25 and Si 3 N 4 on the photoresist are removed by etching as a lift-off method or a planarization technique, the first insulating layer 26a and the second insulating layer 26a are formed only on the source region and the drain region, respectively. The two insulating layers 26b can be left (FIG. 1c). Next, in order to form third and fourth insulating layers, Si 3 N 4 as the first insulating material is continuously applied again on the entire surface (FIG. 1d). Next, the first insulating material 26 deposited in FIG. 1D is etched by anisotropic dry etching, for example, a reactive ion etch (RIE) method, so that the first insulating material 26 is coated on the side walls. Only the attached first insulating material can be left, and the third insulating layer 26c and the fourth insulating layer 26d can be formed (FIG. 1e). Third insulating layer 26c deposited on the side wall of the first insulating layer
Since the thickness 27 becomes the distance between the gate and the source, it is important to form the insulating layer to a predetermined thickness of about 0.2 μm. Next, a second insulating material 28 having a conjugate relationship with the first insulating material, for example, SiO 2 is applied to the entire surface (FIG. 1f).
Next, if SiO 2 as the second insulating material is etched by anisotropic dry etching, the SiO 2 deposited on the side walls of the third and fourth insulating layers can be left, and the fifth insulating layer 28
a and the sixth insulating layer 28b can be formed (first
Figure g). Fifth insulating layer 28 applied to sidewalls of third insulating layer
The thickness 29 of a becomes the gate length. By controlling the thickness of the insulating layer, the gate can be formed with a required gate length, for example, about 0.5 μm with good reproducibility. Next, the fifth and sixth
The first surface of the semiconductor substrate facing between the side walls of the insulating layer
Is applied and etched to planarize, thereby forming a seventh insulating layer 30 (FIG. 1h). Next, a photoresist 25 is applied on the second semiconductor region including the sixth insulating layer 28b provided on the side wall of the region to be the drain, and a fifth insulating layer of SiO 2 as the second insulating material is formed. Only 28a is selectively removed. In order to remove only SiO 2 , an insulating material having a conjugate relationship with SiO 2 , for example, Si 3 N 4 may be used as the material of the first, second, third, fourth, and seventh insulating layers. The seventh insulating layer 30 need not be the same as the material of the third and fourth insulating layers, but may be formed using a third insulating material, such as Al 2 O 3 , which has a conjugate relationship with the second insulating material. Is also good. In this manner, the opening 31 of the gate region can be formed by removing the fifth insulating layer 28a provided on the side wall of the third insulating layer 26c (FIG. 1i). Next, a material for forming a Schottky barrier, for example, Mo or the like is formed in the opening 31 of the gate region to form a gate electrode 32 (FIG. 1j). Next, the first semiconductor region 23 (source region) and the second semiconductor region 24
An opening is formed in the Si 3 N 4 on the (drain region) by etching (FIG. 1 k). Next, a source electrode 33 and a drain electrode 34 are formed in the source and drain openings, respectively.

以上の工程を経て、自己整合型であって、かつゲート
・ソース間距離が短く、ゲート・ドレイン間距離を任意
の長さに設定出来る電界効果トランジスタを通常のフォ
トリソグラフ法を用いて製造することが出来る。
Through the above steps, a field-effect transistor that is self-aligned, has a short gate-source distance, and can set the gate-drain distance to an arbitrary length using a normal photolithography method. Can be done.

本実施例においては、電界効果トランジスタをMESFET
としたが、他の電界効果トランジスタ、例えばシリコン
半導体基板を用いたMOSFET等に適用してもよく、また、
第1の絶縁材料をSi3N4、第2の絶縁材料をSiO2として
説明したが、第1の絶縁材料をAl2O3、第2の絶縁材料
をSiO2としてもよい。また、第5の絶縁層の領域をゲー
ト領域として用いる電界効果トランジスタの製造方法に
ついて述べたが、第6の絶縁層の領域をゲート領域とし
て、第2の半導体領域をソース領域、第1の半導体領域
をドレイン領域にしてもよい。さらに、第5の絶縁層の
領域を第1ゲート領域とし、第6の絶縁層の領域を第2
ゲート領域として、第1ゲートとドレイン間を第2ゲー
トによってシールドする電界効果トランジスタとして用
いてもよい。
In this embodiment, the field effect transistor is a MESFET
However, the invention may be applied to other field-effect transistors, for example, a MOSFET using a silicon semiconductor substrate,
Although the first insulating material is described as Si 3 N 4 and the second insulating material is SiO 2 , the first insulating material may be Al 2 O 3 and the second insulating material may be SiO 2 . The method for manufacturing a field effect transistor using the region of the fifth insulating layer as a gate region has been described. However, the region of the sixth insulating layer is used as a gate region, the second semiconductor region is used as a source region, and the first semiconductor is used. The region may be a drain region. Further, the region of the fifth insulating layer is a first gate region, and the region of the sixth insulating layer is a second gate region.
The gate region may be used as a field-effect transistor that shields between the first gate and the drain with the second gate.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明による電界効果トランジスタは、ソースとドレ
インの互いに対向するソース側壁を利用してゲートを形
成するので、ゲート・ソース間距離を小さくすることが
出来、ソース抵抗を小さくし、かつゲート・ドレイン間
距離を任意の長さに設定してゲート・ドレイン間容量を
少なく耐圧も高めることが出来、高速のデジタル信号処
理用として、またはマイクロウエーブ領域の増幅用等の
高周波電界効果トランジスタやICを実現することが出来
る。
In the field effect transistor according to the present invention, the gate is formed by using the source side wall of the source and the drain facing each other, so that the distance between the gate and the source can be reduced, the source resistance can be reduced, and the gate and the drain can be reduced. By setting the distance to an arbitrary length, the gate-drain capacitance can be reduced and the withstand voltage can be increased, realizing high-frequency field-effect transistors and ICs for high-speed digital signal processing or amplification in the microwave region. I can do it.

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

第1図aないし1は本発明の実施例による電界効果トラ
ンジスタの製造方法を示す工程図、第2図は従来のフォ
トリソグラフ法を用いた電界効果トランジスタの断面
図、第3図はT型ダミーゲートを用いた従来の自己整合
型電界効果トランジスタの断面図、第4図はゲート側壁
に形成した絶縁物を用いた自己整合型電界効果トランジ
スタの断面図である。 1、21……半導体基板 2、22……活性層 3、23……第1の半導体領域(ソース領域) 4、24……第2の半導体領域(ドレイン領域) 5、32……ゲート電極 6,33……ソース電極 7、34……ドレイン電極 8a……SiO2 8b……Si3N4 9……ゲート長 10……ゲート・ソース間距離 11……ゲート・ドレイン間距離 12……側壁の絶縁物 13……側壁の絶縁物の厚さ 25……フォトレジスト 26……第1の絶縁材料(Si3N4) 26a……第1の絶縁層 26b……第2の絶縁層 26c……第3の絶縁層 26d……第4の絶縁層 27……第3の絶縁層の厚さ 28……第2の絶縁材料(SiO2) 28a……第5の絶縁層 28b……第6の絶縁層 29……第5の絶縁層の厚さ 30……第7の絶縁層 31……ゲート領域の開口部
1a to 1 are process diagrams showing a method for manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a field effect transistor using a conventional photolithographic method, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional self-aligned field-effect transistor using a gate, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a self-aligned field-effect transistor using an insulator formed on a gate side wall. 1, 21 semiconductor substrate 2, 22 active layer 3, 23 first semiconductor region (source region) 4, 24 second semiconductor region (drain region) 5, 32 gate electrode 6 , 33 ...... source electrode 7, 34 ...... drain electrode 8a ...... SiO 2 8b ...... Si 3 N 4 9 ...... gate length 10 ...... gate-source distance 11 ...... gate-drain distance 12 ...... sidewall of the insulator 13 thickness of insulating material ...... sidewall 25 ...... photoresist 26 ...... first insulating material (Si 3 N 4) 26a ...... first insulating layer 26b ...... second insulating layer 26c ... .. Third insulating layer 26d fourth insulating layer 27 thickness of third insulating layer 28 second insulating material (SiO 2 ) 28a fifth insulating layer 28b sixth Insulating layer 29: thickness of fifth insulating layer 30: seventh insulating layer 31: opening in gate region

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板の表面に、離間して対向する第
1および第2の半導体領域を形成し、前記半導体基板の
表面において、前記第1および第2の半導体領域上に、
第1の絶縁材料によって第1および第2の絶縁層を形成
する工程と、 前記第1および第2の絶縁層の互いに対向する側壁に、
前記第1の絶縁材料によって、前記第1および第2の絶
縁層にそれぞれ連続して第3および第4の絶縁層を形成
する工程と、 前記第3および第4の絶縁層の互いに対向する側壁に、
前記第1の絶縁材料と共役関係の第2の絶縁材料によっ
て、前記第3および第4の絶縁層にそれぞれ連続して第
5および第6の絶縁層を形成するとともに、前記第5お
よび第6の絶縁層の側壁間の前記半導体基板の表面に、
前記第2の絶縁材料と共役関係の前記第1の絶縁材料お
よび第3の絶縁材料のうち、いずれか一方の絶縁材料に
よって第7の絶縁層を形成する工程と、 前記第5および第6の絶縁層の少なくとも一方を選択的
に除去する工程とを有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。
A first semiconductor region opposed to the semiconductor substrate at a distance from a surface of the semiconductor substrate; and a first semiconductor region on the first semiconductor region on the surface of the semiconductor substrate.
Forming first and second insulating layers with a first insulating material;
Forming a third and a fourth insulating layer on the first and the second insulating layer by using the first insulating material, respectively; and opposing side walls of the third and the fourth insulating layer. To
Fifth and sixth insulating layers are formed successively on the third and fourth insulating layers, respectively, by a second insulating material having a conjugate relationship with the first insulating material, and the fifth and sixth insulating layers are formed. On the surface of the semiconductor substrate between the side walls of the insulating layer,
Forming a seventh insulating layer with one of the first insulating material and the third insulating material in a conjugate relationship with the second insulating material; Selectively removing at least one of the insulating layers.
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