JPH0217933B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0217933B2 JPH0217933B2 JP26503384A JP26503384A JPH0217933B2 JP H0217933 B2 JPH0217933 B2 JP H0217933B2 JP 26503384 A JP26503384 A JP 26503384A JP 26503384 A JP26503384 A JP 26503384A JP H0217933 B2 JPH0217933 B2 JP H0217933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- insulating film
- etching
- gate
- forming
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 16
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
<発明の技術分野>
本発明は金属−半導体接合によるシヨツトキー
バリアゲートを有する電界効果トランジスタ等の
半導体装置の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Technical Field of the Invention> The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a field effect transistor having a Schottky barrier gate formed by a metal-semiconductor junction.
<発明の技術的背景とその問題点>
GaAsはSiに軽べ、電子の易動度が4〜5倍と
大きく、かつ半絶縁性の高抵抗基板が得られるこ
とから高周波電界効果トランジスタ(FET)や
高速メモリICの材料として期待されている。し
かしGaAsはホールの易動度が小さく、かつ、表
面準位密度が大きいため、フエルミレベルのピン
ナンニング効果により、バイポーラトランジスタ
やMOSFETの作製に適しておらず、むしろ金属
−半導体接合によるシヨツトキーバリアゲートを
有するFET(Metal−Semiconductor FET以下、
MESFETと略す。)が数多く試作、製造されてい
る。<Technical background of the invention and its problems> GaAs has an electron mobility 4 to 5 times greater than that of Si, and it is also used in high frequency field effect transistors (FETs) because it provides a semi-insulating high resistance substrate. ) and high-speed memory IC materials. However, GaAs has low hole mobility and high surface state density, so it is not suitable for manufacturing bipolar transistors and MOSFETs due to the Fermi level pin-nanning effect, and rather it is not suitable for manufacturing bipolar transistors and MOSFETs. FET (Metal-Semiconductor FET or below,
Abbreviated as MESFET. ) have been prototyped and manufactured.
このようなMESFETを用いて高周波トランジ
スタや高速メモリICを作成する場合、高速性の
指標となるカツトオフ周波数はゲート容量と(ソ
ース抵抗+ゲート抵抗)の積で決定される。 When creating high-frequency transistors or high-speed memory ICs using such MESFETs, the cutoff frequency, which is an indicator of high speed, is determined by the product of gate capacitance and (source resistance + gate resistance).
ゲート容量は基板キヤリア濃度、ゲート幅及び
ゲート長で決定されるが、基板キヤリア濃度及び
ゲート幅はFETの動作特性から規制されるので
ゲート容量はほぼゲート長のみで決定されること
になる。従つて、FETの高速化を図るためには
ゲート長を短くすることに加えてソース抵抗とゲ
ート抵抗の低減化を図ることが必要であり、従来
より多くの提案がなされている。 The gate capacitance is determined by the substrate carrier concentration, gate width, and gate length, but since the substrate carrier concentration and gate width are regulated by the operating characteristics of the FET, the gate capacitance is determined almost only by the gate length. Therefore, in order to increase the speed of FETs, it is necessary to reduce the source resistance and gate resistance in addition to shortening the gate length, and many proposals have been made in the past.
従来の低ソース抵抗GaAsMESFETの製作法
としては二つの方法に大別される。 Conventional methods for manufacturing low source resistance GaAs MESFETs can be roughly divided into two methods.
一つはエピタキシヤルウエハを用いる方法であ
り、他方は選択イオン注入法を用いる方法であ
る。 One is a method using an epitaxial wafer, and the other is a method using selective ion implantation.
前者の方法は予め半絶縁性GaAs基板上に気相
成長法、有機金属成長法、液相成長法、分子線エ
ピタキシヤル法等を用いてアンドープ層、n層、
n+層を順次エピタキシヤル成長したウエハを用
いる方法である。この様に準備されたウエハを用
いて上記のn+層表面上にAu−Geオーミツク電極
を選択的に形成し、続いてホトリソグラフイ法を
用いてソース/ドレイン間の一部を化学エツチン
グ法やドライエツチング法を用いてn+層を選択
的に除去した後、露出したn+層にゲート電極を
形成する。この様な手法によるFETの構造はリ
セス構造と呼ばれ、通常応く知られた方法であ
る。しかしリセス構造FETを作成する場合、サ
ブミクロンから2μm程度の極めて狭い、該n+層
の局所領域を制御性良く、かつ、ウエハ面内均一
性良く選択エツチングすることは極めて難しいの
でFETのピンチオフ電圧の制御性や素子特性の
均一性並びに歩留の向上等の点で問題が多く、優
れた製造法とはいえない。従つて、特に論理素子
等の閾値電圧の厳密な制御を必要とする素子の作
成には、リセス構造MESFETはあまり用いられ
ない。 In the former method, undoped layers, n-layers,
This method uses a wafer on which n + layers are epitaxially grown in sequence. Using the wafer prepared in this way, an Au-Ge ohmic electrode was selectively formed on the surface of the above n + layer, and then a part between the source and drain was chemically etched using photolithography. After selectively removing the n + layer using dry etching or dry etching, a gate electrode is formed on the exposed n + layer. The FET structure based on this method is called a recess structure, and is a well-known method. However, when creating a recessed structure FET, it is extremely difficult to selectively etch an extremely narrow local region of the n + layer, from submicron to about 2 μm, with good controllability and uniformity within the wafer surface, so the pinch-off voltage of the FET There are many problems in terms of controllability, uniformity of device characteristics, and improvement in yield, and it cannot be said to be an excellent manufacturing method. Therefore, recessed MESFETs are not often used, especially in the production of devices such as logic devices that require strict control of threshold voltage.
一方選択イオン注入法はピンチオフ電圧の制御
や閾値電圧の制御に優れた方法として、考えられ
る。この方法ではソース抵抗を低減するためには
n+層を選択的に形成する際、n+層とn層の境界
は出来るだけゲートに近い方が好ましい。しかし
ソース、ドレイン間隔が短く、かつサブミクロン
から1ミクロン程度のゲートを形成する際にはソ
ース側のn+層と、ドレイン側のn+層の間隙にゲ
ート形成の為のマスクアライメントを行なうこと
は極めて難しく、特性の再現性や歩留向上を期待
出来ないのが実情である。 On the other hand, selective ion implantation is considered to be an excellent method for controlling pinch-off voltage and threshold voltage. In this method, to reduce the source resistance,
When selectively forming the n + layer, it is preferable that the boundary between the n + layer and the n layer be as close to the gate as possible. However, when the distance between the source and drain is short and a gate of submicron to 1 micron size is to be formed, it is necessary to perform mask alignment for gate formation in the gap between the n + layer on the source side and the n + layer on the drain side. The reality is that it is extremely difficult to improve the reproducibility of characteristics and yield improvement.
これに対して、予め耐熱性のゲート金属電極を
形成し、このゲートをマスクとしてイオン注入を
行ない、ゲート近傍に自己整合的にn+層の形成
を行なう方法が提案され、特にW、Ta、Moの珪
素化合物は熱的に安定であり、Siデバイスにも用
いられる比較的ポピユラーな材料であることか
ら、このような珪素化合物のシヨツトキー金属へ
の適用が検討されている。 In response, a method has been proposed in which a heat-resistant gate metal electrode is formed in advance, ions are implanted using this gate as a mask, and an n + layer is formed in a self-aligned manner near the gate. Silicon compounds of Mo are thermally stable and are relatively popular materials used in Si devices, so the application of such silicon compounds to Schottky metals is being considered.
しかし、従来よく用いられているAlがAu系多
層ゲート金属に較べ、高融点金属珪素化合物の比
抵抗が高いのでゲート抵抗が高くなり高速或いは
高周波トランジスタとしては問題があつた。 However, compared to the commonly used Au-based multilayer gate metal, Al has a high specific resistance due to the high melting point metal silicon compound, resulting in a high gate resistance, which is problematic for high-speed or high-frequency transistors.
更にリセス構造FETやn+層を有するイオン注
入型FETの場合ゲートに対してキヤリア濃度と
厚さの積(nd)のチヤンネル方向分布は対称と
ならざるを得ず、ソース抵抗の低減化を図る為に
ゲート近傍ソース側領域のnd積を増加するとい
うことはゲート近傍ドレイン側領域のnd積をも
上げる結果となる。 Furthermore, in the case of a recessed structure FET or an ion-implanted FET with an n + layer, the channel direction distribution of the product of carrier concentration and thickness (nd) must be symmetrical with respect to the gate, which reduces the source resistance. Therefore, increasing the nd product of the source side region near the gate also increases the nd product of the drain side region near the gate.
FETの動作時ゲート下の空乏層はドレイン側
でより大きく広げることになるのでドレイン側領
域のnd積を上げることはゲート耐圧の低下を招
き素子特性、信頼性の上できわめて問題であつ
た。 During FET operation, the depletion layer under the gate expands more widely on the drain side, so increasing the nd product on the drain side region lowers the gate breakdown voltage, which is extremely problematic in terms of device characteristics and reliability.
<発明の目的>
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、低ソー
ス抵抗、低ゲート抵抗でかつ低ゲート容量化を図
ることにより高速動作が可能な半導体装置の製造
方法を提供することを目的とするものである。<Purpose of the Invention> An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of high-speed operation by eliminating the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques and achieving low source resistance, low gate resistance, and low gate capacitance. That is.
<発明の構成>
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置
の製造方法は、予め半絶縁性基板に形成したn
層、n+層表面の全体もしくは一部の領域に絶縁
膜を形成し、この絶縁膜上にホトリソグラフイ法
を用いてエツチングマスクを形成したのち、0.01
〜5μm寸法のアンダカツト領域を持たせて上記
の絶縁膜をエツチングし(第1の工程)、この第
1の工程により露出された半導体表面をエツチン
グする際、絶縁膜による被覆領域と非被覆領域間
に生じた絶縁膜からの半導体層への歪応力による
増速エツチングを利用してゲート所望領域を選択
的に深くエツチングし、かつ、ドレイン側のキヤ
リア濃度・厚み積をソース側より小さくして、ゲ
ートの両側で非対称なキヤリア濃度分布形状を形
成し(第2の工程)、次にこの第1及び第2の工
程により露出した半導体表面に第1の工程で用い
られたエツチングマスクを蒸着マスクとして絶縁
膜を蒸着したのち該マスクを溶解せしめることに
より、第1の工程で形成されたアンダカツト領域
を除く半導体表面を絶縁被覆し(第3の工程)、
次いで前記工程で形成されたアンダカツト領域と
その領域に隣接する絶縁膜の一部の領域にライン
状もしくはループ状のシヨツトキ接合ゲート電極
を形成したのち、ポジ型ホトレジストを塗布及び
露光して、ゲート電極側壁のみをレジストで被覆
し、かつこの半導体表面領域のソースドレイン領
域を開口し(第4の工程)、かつこの第4の工程
で形成された開口部にオーミツク電極を形成して
かつ第4の工程で形成したレジストを溶解せしめ
ることにより、ソース、ドレイン、ゲートを、電
気的に分離形成する(第5の工程)ように構成し
ている。<Structure of the Invention> In order to achieve the above object, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention provides an
After forming an insulating film on the whole or a part of the surface of the n + layer and forming an etching mask on this insulating film using photolithography,
The above insulating film is etched to have an undercut region of ~5 μm in size (first step), and when etching the semiconductor surface exposed by this first step, the area between the covered region and the non-covered region by the insulating film is etched. The desired gate region is selectively etched deeply by utilizing accelerated etching due to the strain stress generated from the insulating film to the semiconductor layer, and the carrier concentration/thickness product on the drain side is made smaller than that on the source side. An asymmetric carrier concentration distribution shape is formed on both sides of the gate (second step), and then the etching mask used in the first step is used as a vapor deposition mask on the semiconductor surface exposed in the first and second steps. After depositing an insulating film, the mask is melted to insulate the semiconductor surface except for the undercut region formed in the first step (third step);
Next, a line-shaped or loop-shaped shot junction gate electrode is formed in the undercut region formed in the above step and a part of the insulating film adjacent to that region, and then a positive photoresist is applied and exposed to form the gate electrode. Only the side walls are coated with resist, the source and drain regions of this semiconductor surface region are opened (fourth step), and an ohmic electrode is formed in the opening formed in this fourth step. The source, drain, and gate are electrically isolated by dissolving the resist formed in the step (fifth step).
<発明の実施例>
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明
する。第1図乃至第9図はそれぞれ本発明による
FETの製造工程を示す図であり、第1図及び第
2図は第1の工程、第3図は第2の工程、第4図
は第3の工程、第5図乃至第7図は第4の工程、
第8図は第5の工程、第9図は完成図をそれぞれ
示している。<Examples of the Invention> The present invention will be described in detail below based on Examples. 1 to 9 are each according to the present invention.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the manufacturing process of FET, FIG. 1 and FIG. 2 are the first step, FIG. 3 is the second step, FIG. 4 is the third step, and FIGS. 5 to 7 are the Step 4,
FIG. 8 shows the fifth step, and FIG. 9 shows a completed drawing.
実施例としては高周波GaAsMESFETを試作
した例を示した。 As an example, an example of a prototype high-frequency GaAs MESFET was shown.
用いた基板は第1図に示すように予め半絶縁性
GaAs基板1上にバツフア2、n層3、及びn+層
4を形成した2″φウエハで各層の膜厚は夫々1.0μ
m、0.1μm及び0.1μmであり、各層のキヤリア濃
度は1×1013cm-3、3×1017cm-3及び1018cm-3であ
る。各導電層の形成法はVPE法、MBE法、
MOCVD法のいずれでもよくまたイオン注入法
をもちいてn、n+層を形成したウエハでもよい。 The substrate used was made semi-insulating in advance as shown in Figure 1.
A 2″φ wafer with a buffer 2, an n layer 3, and an n + layer 4 formed on a GaAs substrate 1, each layer having a film thickness of 1.0μ.
m, 0.1 μm and 0.1 μm, and the carrier concentrations of each layer are 1×10 13 cm −3 , 3×10 17 cm −3 and 10 18 cm −3 . The formation method of each conductive layer is VPE method, MBE method,
Either the MOCVD method may be used, or a wafer in which n and n + layers are formed using the ion implantation method may be used.
かくして準備されたウエハ表面にプラズマ
CVD法によりSiNx膜5を0.4μm形成する。次い
で素子間分離のためSiNx膜5、n+層4、n層3
及びバツフア層2の一部6をメサ状にエツチング
する。 Plasma is applied to the surface of the wafer thus prepared.
A SiNx film 5 with a thickness of 0.4 μm is formed by the CVD method. Next, SiNx film 5, n + layer 4, and n layer 3 are formed for isolation between elements.
Then, a part 6 of the buffer layer 2 is etched into a mesa shape.
上記加工されたウエハのSiNx膜5上の一部に
ホトリソグラフイ法を用いてソース領域にレジス
トパターン7を形成する。用いたホトレジストは
AZ−1350Jでありレジスト厚さは2.0μmとした。 A resist pattern 7 is formed in the source region on a portion of the SiNx film 5 of the processed wafer using photolithography. The photoresist used was
It was AZ-1350J, and the resist thickness was 2.0 μm.
続いて第2図に示す様にSiNx膜5をCF4ガス
を用いてプラズマエツチングを行い、レジストパ
ターン7以外の領域のSiNx膜5を除去する。こ
の際エツチング時間の制御によりオーバーエツチ
ングを行えばレジストパターン7の周辺で閉じた
ループ状にアンダカツト領域8が形成される。こ
のアンダカツト領域8の幅は0.01〜5μm程度に制
御するのが好ましく、本実施例ではアンダカツト
領域8の幅を0.3μmに制御した。 Subsequently, as shown in FIG. 2, the SiNx film 5 is subjected to plasma etching using CF 4 gas to remove the SiNx film 5 in areas other than the resist pattern 7. At this time, if over-etching is performed by controlling the etching time, an undercut region 8 is formed in a closed loop around the resist pattern 7. The width of the undercut region 8 is preferably controlled to about 0.01 to 5 .mu.m, and in this embodiment, the width of the undercut region 8 was controlled to 0.3 .mu.m.
次いで第3図に示す様に制御性のよい小さなエ
ツチングレートを有するエツチヤント、例えば
H2SO4:H2O2:H2O=2:1:50のエツチング
液を用いて液温20℃でn+GaAs層の一部を30秒間
エツチングする。液温20℃でもエツチング速度は
0.1μm/分である。 Next, as shown in FIG. 3, an etchant having a small etching rate with good controllability, e.g.
A part of the n + GaAs layer is etched for 30 seconds at a solution temperature of 20° C. using an etching solution of H 2 SO 4 :H 2 O 2 :H 2 O=2:1:50. Even at a liquid temperature of 20℃, the etching speed is
It is 0.1 μm/min.
エツチング時、アンダカツト領域8の近傍9に
はSiNx膜の歪応力が存在する等、エツチング速
度が増速され同領域近傍9のエツチング深さは約
0.1μmとなつて、ゲート領域のn+層は除去されか
つゲート領域近傍のソース領域10に較べてゲー
ト領域近傍のドレイン領域11のnd積は小さく
なり、ゲート耐圧の増加が図り得ることになる。
この歪応力の制御はSiNxの膜厚及びアニール温
度により制御される。 During etching, the etching rate is increased due to the presence of strain stress in the SiNx film in the vicinity 9 of the undercut region 8, and the etching depth in the vicinity of the same region 9 is approximately
0.1 μm, the n + layer in the gate region is removed, and the nd product of the drain region 11 near the gate region becomes smaller than that of the source region 10 near the gate region, and the gate breakdown voltage can be increased. .
Control of this strain stress is controlled by the SiNx film thickness and annealing temperature.
この様に準備されたウエハ表面に第4図に示す
様に電子ビーム蒸着法を用いて膜厚0.4μmで
SiNx膜12を形成する。続いてホトレジストパ
ターン7をアセトンを用いて溶解すると第5図に
示すように、レジストパターン7上のSiNx膜1
2が除去され、半導体導電層3上のSiNx膜12
が残り、かつゲート領域13にルーブ状に開口が
自己整合的に形成される。 As shown in Figure 4, a film with a thickness of 0.4 μm was deposited on the surface of the wafer prepared in this way using the electron beam evaporation method.
A SiNx film 12 is formed. Next, when the photoresist pattern 7 is dissolved using acetone, the SiNx film 1 on the resist pattern 7 is dissolved as shown in FIG.
2 is removed, and the SiNx film 12 on the semiconductor conductive layer 3 is removed.
remains, and a lobe-shaped opening is formed in the gate region 13 in a self-aligned manner.
続いて第6図に示すように、かくして準備され
たウエハ上にゲート電極形成用レジストパターン
14を形成した後、電子ビーム蒸着法によりTi、
Pt、Auからなる、第7図に示す閉じたループ状
の三層構造ゲート電極15を形成する。このゲー
ト電極15の厚みは0.6μmとした。ゲート電極1
5以外の領域の不用な金属16はホルレジストパ
ターン14を溶解することによりリフトオフ除去
が可能である。 Subsequently, as shown in FIG. 6, after forming a resist pattern 14 for forming a gate electrode on the thus prepared wafer, Ti, Ti,
A closed loop three-layer gate electrode 15 made of Pt and Au as shown in FIG. 7 is formed. The thickness of this gate electrode 15 was 0.6 μm. Gate electrode 1
Unnecessary metal 16 in areas other than 5 can be removed by lift-off by dissolving the hole resist pattern 14.
本実施例ではゲート電極形成にTi、Pt、Au三
層電極とリフトオフ法を使用したが、金属種は問
わず、また通常の写真蝕刻法を用いることも可能
である。ゲート電極15は長さ2μmでn層3と
接する実効的ゲート長lgは0.3μmとなる。本実施
例では、ゲート幅は280μmとした。ゲート電極
15を形成後、ウエハを洗浄したのちゲート電極
15をエツチングマスクとしてCF4ガスを用いた
プラズマエツチング法によりn+層4上のSiNx膜
5及び12を除去する。 In this example, a three-layer electrode of Ti, Pt, and Au and a lift-off method were used to form the gate electrode, but the type of metal does not matter and it is also possible to use a normal photolithography method. The gate electrode 15 has a length of 2 μm, and the effective gate length lg in contact with the n-layer 3 is 0.3 μm. In this example, the gate width was 280 μm. After forming the gate electrode 15, the wafer is cleaned, and then the SiNx films 5 and 12 on the n + layer 4 are removed by plasma etching using CF 4 gas using the gate electrode 15 as an etching mask.
続いて第8図に示す様にゲート電極15形成工
程と同様オーミツク電極形成の為のポジ型ホトレ
ジストパターン17をウエハ表面に形成する。ゲ
ート電極15の翼状部分下のホトレジスト18は
露光されないのでゲート側壁に残り後続するオー
ミツク電極形成時、ゲート電極15との電気的接
続は回避される。ホトレジストパターン17の完
成後Au−Ge、Ni、を順次0.1μmずつ蒸着形成す
ることによりソース電極19及びドレイン電極2
0を形成する。次いでホトレジストパターン17
を溶解除去することにより、レジストパターン1
7上の不用なAu−Ge/Niは取除かれる。ゲート
電極15上のAu−Ge、Niはゲート抵抗低減化の
為に寄与する。かくしてソース電極19ドレイン
電極20を自己整合的に完成した後、420℃でウ
エハを30秒間熱処理を行い、オーミツク性を得
る。 Subsequently, as shown in FIG. 8, a positive photoresist pattern 17 for forming an ohmic electrode is formed on the surface of the wafer, similar to the step of forming the gate electrode 15. Since the photoresist 18 under the wing-shaped portion of the gate electrode 15 is not exposed, it remains on the gate sidewall and electrical connection with the gate electrode 15 is avoided during subsequent ohmic electrode formation. After completing the photoresist pattern 17, Au-Ge and Ni are sequentially deposited to a thickness of 0.1 μm to form a source electrode 19 and a drain electrode 2.
form 0. Next, photoresist pattern 17
By dissolving and removing resist pattern 1
The unnecessary Au-Ge/Ni on 7 is removed. Au-Ge and Ni on the gate electrode 15 contribute to reducing gate resistance. After completing the source electrode 19 and drain electrode 20 in a self-aligned manner, the wafer is heat-treated at 420° C. for 30 seconds to obtain ohmic properties.
以上の工程が完了したのち、第9図に示す様に
ボンデイングが容易となる様ソース電極19、ド
レイン電極20及びゲート電極パツド部分にTi、
Auからなる電極21を膜厚1.0μmで形成する。
またボンデイング電極21以外の領域は表面安定
化の為にスパツタリング法を用いて膜厚0.4μmの
SiO2膜24を形成して素子化工程を終了するこ
とになる。 After the above steps are completed, Ti is applied to the source electrode 19, drain electrode 20, and gate electrode pad portions to facilitate bonding, as shown in FIG.
An electrode 21 made of Au is formed with a thickness of 1.0 μm.
In addition, in order to stabilize the surface of the area other than the bonding electrode 21, a sputtering method was used to form a film with a thickness of 0.4 μm.
The SiO 2 film 24 is formed to complete the device fabrication process.
以上に述べた製造方法によつて、ソース−ドレ
イン電極間距離2μm、ゲート長0.3μm、ゲート幅
280μm、ソース−ゲート電極間距離0.5μm、ゲー
ト−ドレイン電極間距離1.2μmのMESFETを形
成することが出来た。また本FETではゲート電
極の両翼に起因する寄生、容量は0.03pFと小さ
く、ゲート−ソース間容量への容量増大は無視さ
れる程度であつた。また、ソース抵抗は1.5Ω、
ゲート抵抗は1.5Ωと極めて小さいため12GHzに
おける最小雑音指数は1.1dBと、優れた特性を示
した。 By using the manufacturing method described above, the distance between the source and drain electrodes is 2 μm, the gate length is 0.3 μm, and the gate width is
It was possible to form a MESFET with a distance of 280 μm, a distance between the source and gate electrodes of 0.5 μm, and a distance between the gate and drain electrodes of 1.2 μm. In addition, in this FET, the parasitic capacitance caused by both wings of the gate electrode was as small as 0.03 pF, and the increase in capacitance between the gate and source was negligible. Also, the source resistance is 1.5Ω,
Since the gate resistance is extremely small at 1.5Ω, the minimum noise figure at 12GHz was 1.1dB, showing excellent characteristics.
また、本製造法によつてゲート電極のドレイン
端近傍のキヤリア濃度×活性層厚(n・d)積を
ソース側に較べて小さく出来るのでゲート耐圧が
従来より50%以上も高く、従つて素子特性の向
上、短チヤンネル効果の防止、素子信頼性の向上
を図ることが可能となつた。またゲート形状が閉
ループ状になつているため、VSWRが低減出来
るという特長を有している。 In addition, with this manufacturing method, the product of carrier concentration x active layer thickness (n.d) near the drain end of the gate electrode can be made smaller than that on the source side, so the gate withstand voltage is more than 50% higher than that of the conventional device. It has become possible to improve characteristics, prevent short channel effects, and improve device reliability. Furthermore, since the gate shape is a closed loop, it has the advantage of reducing VSWR.
更に本素子の製造は全て光プロセスを使用し、
かつ自己整合的にゲート電極とソース及びドレイ
ン間電極の距離を決定出来るので歩留の向上と素
子製造コストの低減化を計ることが出来る。 Furthermore, the manufacturing of this device uses an optical process,
Furthermore, since the distance between the gate electrode and the electrodes between the source and drain can be determined in a self-aligned manner, it is possible to improve the yield and reduce the device manufacturing cost.
<発明の効果>
以上のように本発明によれば、低ソース抵抗、
低ゲート抵抗で、かつ低ゲート容量化を図ること
が出来、高速動作が可能な半導体装置を製造する
ことが出来る。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, low source resistance,
A semiconductor device with low gate resistance and low gate capacitance and capable of high-speed operation can be manufactured.
第1図乃至第9図はそれぞれ本発明による
FETの製造工程を示す図であり、第1図及び第
2図は第1の工程、第3図は第2の工程、第4図
は第3の工程、第5図乃至第7図は第4の工程、
第8図は第5の工程、第9図は完成図をそれぞれ
示す図である。
1……半絶縁性GaAS基板、2……バツフア
層、3……n層、4……n+層、5……SiNx膜
(絶縁膜)、8……アンダカツト領域、10……ソ
ース領域、11……ドレイン領域、12……
SiNx膜(絶縁膜)、13……ゲート領域、15…
…三層構造ゲート電極、17……ポジ型ホトレジ
ストパターン、19……ソース電極、20……ド
レイン電極、21……ボンデイング電極、24…
…SiO2膜。
1 to 9 are each according to the present invention.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the manufacturing process of FET, FIG. 1 and FIG. 2 are the first step, FIG. 3 is the second step, FIG. 4 is the third step, and FIGS. 5 to 7 are the Step 4,
FIG. 8 shows the fifth step, and FIG. 9 shows a completed drawing. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semi-insulating GaAS substrate, 2... Buffer layer, 3... N layer, 4... N + layer, 5... SiNx film (insulating film), 8... Undercut region, 10... Source region, 11...Drain region, 12...
SiNx film (insulating film), 13...gate region, 15...
...Three-layer structure gate electrode, 17...Positive photoresist pattern, 19...Source electrode, 20...Drain electrode, 21...Bonding electrode, 24...
... SiO2 film.
Claims (1)
くは一部に形成された半導体導電層表面の全体も
しくは一部に予め絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に
ホトリソグラフイ法を用いてエツチングマスクを
形成し、該エツチングマスク領域以外の領域の上
記絶縁膜をエツチング除去して上記半導体導電層
表面を露出せしめ、かつ該エツチングマスク領域
の周辺領域に幅0.01〜5μmの寸法のアンダカツト
領域を形成する第1の工程と、 前記第1の工程により形成されたアンダカツト
領域において上記絶縁膜被覆領域と非被覆領域間
に生じせしめた絶縁膜による半導体層への歪応力
の差によつて該アンダカツト領域下の半導体層の
エツチング量を上記非被覆領域におけるエツチン
グ量より増速せしめることにより、アンダカツト
領域の両側でキヤリア濃度と半導体導電層厚さの
積の異なる非対称なキヤリア濃度分布を作る第2
の工程と、 前記第1及び第2の工程により露出した半導体
導電層表面に上記エツチングマスクを蒸着マスク
として絶縁膜を蒸着形成したのち、該蒸着マスク
を溶解して該マスク上の絶縁膜を除去することに
より前記第1及び第2の工程で形成された該アン
ダカツト領域以外の上記半導体導電層表面を絶縁
被覆する第3の工程と、 前記工程により形成されたループ状のアンダカ
ツト領域と該領域周辺の絶縁膜の一部にライン状
もしくはループ状のシヨツトキ接合ゲート電極を
形成したのち該ゲート電極をエツチングマスクと
して前記第1の工程及び第3の工程により形成さ
れた絶縁膜をエツチング除去したのち、ポジ型ホ
トレジストを塗布及び露光してゲート電極側壁を
該レジストで被覆しつつ、かつ該半導体導電層領
域にレジスト開口部を形成する第4の工程と、 前記第4の工程により形成されたレジスト開口
部にオーミツク性電極を形成しかつ前記第4の工
程で形成したレジストパターンを溶解せしめるこ
とにより自己整合的にソース、ドレインゲート各
電極端子を分離形成する第5の工程とにより製造
することを特徴とする半導体装置の製造方法。[Claims] 1. An insulating film is formed in advance on the whole or a part of the surface of a semiconductor conductive layer formed on the whole or a part of an insulating substrate or a semiconductor substrate, and a photolithography method is applied on the insulating film. forming an etching mask, etching away the insulating film in areas other than the etching mask area to expose the surface of the semiconductor conductive layer, and forming an undercut with a width of 0.01 to 5 μm in the peripheral area of the etching mask area. a first step of forming a region; and a difference in strain stress on the semiconductor layer caused by the insulating film between the insulating film covered region and the non-covered region in the undercut region formed in the first step. By making the amount of etching of the semiconductor layer under the undercut region faster than the amount of etching in the non-covered region, an asymmetric carrier concentration distribution with a different product of the carrier concentration and the thickness of the semiconductor conductive layer on both sides of the undercut region is created. 2
After forming an insulating film by vapor deposition using the etching mask as a vapor deposition mask on the surface of the semiconductor conductive layer exposed in the first and second steps, the vapor deposition mask is dissolved and the insulating film on the mask is removed. a third step of insulatingly coating the surface of the semiconductor conductive layer other than the undercut region formed in the first and second steps; and a loop-shaped undercut region formed in the step and the periphery of the region. After forming a line-shaped or loop-shaped shot junction gate electrode on a part of the insulating film, the insulating film formed in the first step and the third step is removed by etching using the gate electrode as an etching mask. a fourth step of coating and exposing a positive photoresist to cover the gate electrode sidewall with the resist and forming a resist opening in the semiconductor conductive layer region; and a resist opening formed in the fourth step. and a fifth step of forming an ohmic electrode in the area and dissolving the resist pattern formed in the fourth step to separate the source and drain gate electrode terminals in a self-aligned manner. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26503384A JPS61142776A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26503384A JPS61142776A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61142776A JPS61142776A (en) | 1986-06-30 |
JPH0217933B2 true JPH0217933B2 (en) | 1990-04-24 |
Family
ID=17411652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26503384A Granted JPS61142776A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61142776A (en) |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP26503384A patent/JPS61142776A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61142776A (en) | 1986-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4711858A (en) | Method of fabricating a self-aligned metal-semiconductor FET having an insulator spacer | |
KR920002090B1 (en) | Method of manufacturing field effect transistor | |
EP0303248B1 (en) | Method of forming a mask pattern and recessed-gate MESFET | |
JPH02148740A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JPS59229876A (en) | Manufacture of schottky gate type field effect transistor | |
JP3233207B2 (en) | Method for manufacturing field effect transistor | |
US6090649A (en) | Heterojunction field effect transistor and method of fabricating the same | |
JPS6351550B2 (en) | ||
JP2773700B2 (en) | Compound semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JPH11163316A (en) | Field-effect transistor and manufacture thereof | |
US5837570A (en) | Heterostructure semiconductor device and method of fabricating same | |
JPS6292481A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2000091348A (en) | Field effect semiconductor device and its manufacture | |
JPH0217933B2 (en) | ||
JPS592385B2 (en) | Mesa-type inactive V-gate GaAs field effect transistor and its manufacturing method | |
JPS58123779A (en) | Schottky gate field-effect transistor and its manufacture | |
JP2837036B2 (en) | Method of forming gate electrode | |
KR950000157B1 (en) | Manufacturing method of fet | |
JP3018662B2 (en) | Method for manufacturing field effect transistor | |
JPH03250741A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPS6258154B2 (en) | ||
JPS6216574A (en) | Manufacture of field-effect transistor | |
JPS6158274A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPS62260370A (en) | Field-effect transistor | |
JPH06232168A (en) | Field effect transistor and its manufacture |