JPH02199844A - Schottky gate field-effect transistor - Google Patents

Schottky gate field-effect transistor

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JPH02199844A
JPH02199844A JP1765489A JP1765489A JPH02199844A JP H02199844 A JPH02199844 A JP H02199844A JP 1765489 A JP1765489 A JP 1765489A JP 1765489 A JP1765489 A JP 1765489A JP H02199844 A JPH02199844 A JP H02199844A
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JP
Japan
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gate
stage
deposited
layer
effect transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP1765489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobutaka Fuchigami
渕上 伸隆
Naoyuki Matsuoka
直之 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02199844A publication Critical patent/JPH02199844A/en
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Abstract

PURPOSE:To comply with a request to make a gate length finer by a method wherein an upper-stage gate in a piled-up gate is made as a parallel gate which is formed not on a substratum gate but on an insulating film for sidewall use. CONSTITUTION:An active layer 2 is formed on a semiinsulating GaAs substrate 1 by an ion implantation operation; after that, WSi as a first-stage gate metal is applied onto it, and is processed; a gate 5 is formed. Then, SiO2 7 is deposited on it; W (tungsten) as a second-stage gate 6 is deposited on it; a photoresist 10 is deposited on it. The insulating films 7 and 12 are shaved by making use of the second-stage gate 6 as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高耐熱性ショットキ電極を有する化合物半導
体電界効果型トランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a compound semiconductor field effect transistor having a highly heat-resistant Schottky electrode.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

化合物半導体によるショットキーゲート電界効果トラン
ジスタでは、ゲート長が微細になるに従って、ゲートの
金属抵抗が増加して動作の高周波化、高利得化が妨げら
れるという問題が生じていた。
Schottky gate field effect transistors made of compound semiconductors have had the problem that as the gate length becomes finer, the metal resistance of the gate increases, hindering higher frequency operation and higher gain.

従来のダミーゲート・プロセスでは、ゲートの形状を上
の方が広がる形、いわゆるT型ゲートあるいはマツシュ
ルーム・ゲートと称する形状にすることでこの問題の解
決をはかつている。また。
In the conventional dummy gate process, this problem is solved by making the gate shape wider at the top, a so-called T-shaped gate or a mushroom gate. Also.

ゲート先行のプロセスでは、抵抗の小さい耐熱ゲート材
の採用や」抵抗の小さい金属との重ね合わせ、いわゆる
重ねゲート構造とすることで上記問題を解決していた。
In the gate-first process, the above problem was solved by using a heat-resistant gate material with low resistance and by stacking it with a metal with low resistance, creating a so-called stacked gate structure.

これらに関連する技術として、特開昭62−9677号
、特開昭82−114274号、特開昭62’=460
73号等が知られている。
Techniques related to these include JP-A-62-9677, JP-A-82-114274, and JP-A-62'=460.
No. 73 etc. are known.

しかし、重ねゲートでは、重ね合わせに用いるゲート材
と下地のゲート材との熱膨張係数の差による熱歪み(ス
トレス)に伴うはがれや、ドライエッチの際のエツチン
グ・レートの差による形状の劣化が問題となり、かつ、
アスペクト比からの高さの制限と、土台となる下地のゲ
ートの大きさに対して上段のゲートの大きさを極端には
大きくできないという制約などから、微細ゲートに対す
る本質的解決を与えるものとはなっていなかった。
However, stacked gates are susceptible to peeling due to thermal strain (stress) due to the difference in thermal expansion coefficient between the gate material used for stacking and the underlying gate material, and shape deterioration due to the difference in etching rate during dry etching. becomes a problem, and
What is the essential solution to fine gates due to the height restriction due to the aspect ratio and the restriction that the size of the upper gate cannot be made extremely large compared to the size of the underlying gate? It wasn't.

〔発明が解決しようとするa題〕[Problem a that the invention attempts to solve]

上記従来技術のショットキーゲート電界効果トランジス
タにおけるゲート先行プロセスでは、ゲート長の短縮に
伴うゲート抵抗の増大に対して、重ねゲートは現行プロ
セスでの延命策としかなり得す、更なる微細化には対応
できない。
In the gate-first process of the conventional Schottky gate field effect transistor mentioned above, stacked gates can only serve as a lifespan for the current process to cope with the increase in gate resistance due to the shortening of the gate length. I can not cope.

本発明の目的は、ゲート長の更なる微細化の要求に対応
できるゲート形成技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a gate forming technique that can meet the demand for further miniaturization of gate length.

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

重ねゲートにおいて上段のゲートを下地のゲートの上に
置く限り、上段のゲートを下段のゲートから空間的に切
り離せば、上段のゲートの大きさは下地のゲートより極
端に大きくとることはできないし、エツチング・レート
の差による形状の悪化も避けられない。そこで、上段の
ゲートの大きさはもつと大きくすることができる。現行
の電界効果1〜ランジスタでは、LDD (ライトリ 
ドープト ドレイン: Lightly Doped 
Drain)ta造の為に、ゲートの横に絶M膜の側壁
を設けている。そこで、この側壁の上に上段のゲートを
設けることにすれば、上段のゲートの大きさを従来に比
して格段と大きくすることができ、ゲート抵抗の低減が
達成される。すなわち、本発明は、重ねゲー1−におけ
る上段のゲートを、下地のゲートの上ではなく、側壁用
の絶縁膜の上に形成する平行ゲートとしたものである。
In stacked gates, as long as the upper gate is placed on top of the underlying gate, and if the upper gate is spatially separated from the lower gate, the upper gate cannot be extremely larger than the underlying gate. Deterioration of the shape due to the difference in etching rate is also unavoidable. Therefore, the size of the upper gate can be made larger. In the current field effect 1 to transistors, LDD (Light Reduction)
Doped Drain: Lightly Doped
For drain structure, a side wall of an insulated film is provided next to the gate. Therefore, by providing the upper gate on this side wall, the size of the upper gate can be made much larger than in the past, and gate resistance can be reduced. That is, in the present invention, the upper gate in the stacked gate 1- is a parallel gate formed not on the underlying gate but on the sidewall insulating film.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、ゲートと、ソース・ドレインとをセル
ファライン・プロセスで分離する為に用いる側壁上に、
もう1つゲートを形成することで。
According to the present invention, on the sidewall used to separate the gate and source/drain by the self-line process,
By forming another gate.

通常の重ねゲートに対して側壁分だけ横方向の大きさを
大きくとれる。また、上段のゲートを下段のゲートで支
える構造ではないので、アスペクト比による高さ方向の
制約も受けない、さらに、上段のゲートは絶縁膜上に形
成するので、ゲート加工のドライ・エツチング時のダメ
ージが素子に加わることがない、そして、上段のゲート
は下段のゲートによる寸法の制約を受けないので、下段
のゲート長が短かくなる程従来の重ねゲートよりも有利
となる効果がある。
The lateral size can be increased by the side wall compared to a normal stacked gate. In addition, since the upper gate is not supported by the lower gate, there is no height restriction due to the aspect ratio.Furthermore, since the upper gate is formed on an insulating film, it can be easily etched during dry etching during gate processing. Since no damage is applied to the device, and the upper gate is not limited in size by the lower gate, the shorter the lower gate length is, the more advantageous it is over the conventional stacked gate.

〔実施例〕〔Example〕

第1図にGaAs半絶縁性基板上に形成したGaAsM
ESFETの一実施例を示す。本実施例では、1段目の
ゲート5にWSi(タングステン・シリサイド)を、2
段目のゲートにW(タングステン)を用いているが、他
の高融点金属、それらの硅化物あるいは窒化物、もしく
はシリコンの組み合わせを用いることも可能である。ソ
ース・ドレインのn十層4は本実施例では選択エピタキ
シャル成長をmいて形成しているが、2段目のゲート6
をマスクとして、イオン打込みによって形成することも
可能である。
Figure 1 shows GaAsM formed on a GaAs semi-insulating substrate.
An example of an ESFET is shown. In this embodiment, WSi (tungsten silicide) is used for the first stage gate 5.
Although W (tungsten) is used for the gate of each stage, it is also possible to use other high melting point metals, their silicides or nitrides, or a combination of silicon. The source/drain layer 4 is formed by selective epitaxial growth in this embodiment, but the second stage gate 6
It is also possible to form by ion implantation using as a mask.

第1図において(a)図がFETの断面図、(b)が上
面図であり、(c)、(d)に1段目のゲートと2段目
のゲートの接続部断面を示したものである。
In Figure 1, (a) is a cross-sectional view of the FET, (b) is a top view, and (c) and (d) are cross-sectional views of the connection between the first and second gates. It is.

1段目のゲート5の周囲に絶縁膜7を被せ、この絶縁s
7の上に2段目のゲート6を形成する。
An insulating film 7 is placed around the first stage gate 5, and this insulating film s
A second stage gate 6 is formed on top of the gate 7.

(b)図で示すように、1段目のゲート5と2段目のゲ
ート6は能動層2の外側でコンタクト穴を介して接続す
る。接続の方法は、(c)図に示すように、1段目のゲ
ート5と2段目のゲート6が能動M2の外側で重なるよ
うにする方法、あるいは(d)図に示すように、2段目
のゲート6に穴を開け、そこに配線の金属を流し込んで
接続をとるようにするなどの方法がある。
(b) As shown in the figure, the first stage gate 5 and the second stage gate 6 are connected through a contact hole outside the active layer 2. The connection method is to make the first stage gate 5 and the second stage gate 6 overlap on the outside of the active M2, as shown in the figure (c), or to make the gate 5 of the first stage and the gate 6 of the second stage overlap on the outside of the active M2, as shown in the figure (d). There is a method of making a connection by making a hole in the gate 6 of each step and pouring the wiring metal into the hole.

第2図に、本実施例の作製プロセスを示す1本実施例に
おいてn十層4はイオン打込みによって形成する。
FIG. 2 shows the manufacturing process of this embodiment. In this embodiment, the n10 layer 4 is formed by ion implantation.

半絶縁性Q a A s基板1上に、イオン打込みによ
って能動層2を形成した後、活性化アニールを行なって
、その上に1段目のゲート金属であるWSiを約110
0n被着し、加工してゲート5を形成する。1段目のゲ
ート長は0.1〜0.2μmであり、高さは0.1μm
である。
After forming the active layer 2 by ion implantation on the semi-insulating QaAs substrate 1, activation annealing is performed, and WSi, which is the first stage gate metal, is deposited on the active layer 2 at a thickness of approximately 110 nm.
0n is deposited and processed to form the gate 5. The first stage gate length is 0.1-0.2 μm, and the height is 0.1 μm.
It is.

L D D (Lightly Doped Drai
n :造におけるn′層形成のイオン打込みのスルー膜
12として5iOzを約30nm堆積した後、n′層の
イオン打込みを行ったのが(a)図である。
L D D (Lightly Doped Drai
Figure (a) shows that 5iOz was deposited to a thickness of about 30 nm as a through film 12 for ion implantation to form an n' layer in the n: structure, and then ion implantation for the n' layer was performed.

その上にS i Ox’7  を約170nm堆積し、
その上に2段目のゲートとしてW(タングステン)を約
1100n堆積し、その上にホトレジスト10を堆積し
たのが(b)図である。
On top of that, deposit S i Ox'7 to a thickness of about 170 nm,
As shown in FIG. 3(b), about 1100 nm of W (tungsten) is deposited thereon as a second stage gate, and a photoresist 10 is deposited thereon.

2段目のゲート6は、1段目のゲート5より広いので通
常の光リソグラフィ工程で加工ができ。
Since the second stage gate 6 is wider than the first stage gate 5, it can be processed using a normal optical lithography process.

ゲート長0.4〜0.6μm、高さ0.1μmとなる。The gate length is 0.4 to 0.6 μm and the height is 0.1 μm.

タングステンのシート抵抗はWSiの約176なので、
本発明によるゲート抵抗はWSiのみで作ったゲート長
X高さが0.IXO,2μイの時の約1/10に抑えら
れる。2段目のゲート6をマスクとして絶縁膜7および
12を削ったものが(c)図である。
The sheet resistance of tungsten is about 176 that of WSi, so
The gate resistor according to the present invention is made of only WSi and has a gate length x height of 0. It can be suppressed to about 1/10 of that of IXO and 2μ. Figure (c) shows the insulating films 7 and 12 cut away using the second stage gate 6 as a mask.

2段目のゲート6をマスクとして、イオン打込みによっ
て、ソース・ドレインのオーミック層(n十層)4を形
成し、アニールを行なった後、ソース・ドレインのオー
ミック電極(AuGe)8を設けたものが(d)図であ
る。
Using the second stage gate 6 as a mask, a source/drain ohmic layer (n10 layer) 4 is formed by ion implantation, and after annealing, a source/drain ohmic electrode (AuGe) 8 is provided. is the figure (d).

この後、配線工程を行なうことで本発明によるGaAs
MESFEiTは完成する。
After this, by performing a wiring process, the GaAs according to the present invention is
MESFEiT is completed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は1以上説明したように、能動層上に形成する微
細ゲート長のゲートの他に、それと平行に配置されたゲ
ートを別に有することによってゲート抵抗の低減を図る
効果がある。
As described above, the present invention has the effect of reducing gate resistance by having, in addition to the gate with a fine gate length formed on the active layer, a separate gate arranged parallel to the gate.

上記のゲートは絶縁膜上に形成するので、上段ゲートの
加工の際のダメージが素子に及ばない効果がある。
Since the above gate is formed on the insulating film, there is an effect that damage during processing of the upper stage gate does not reach the element.

上段のゲートは下段のゲートと能動層上では分離されて
いるので、材質が異なる場合でもドライエツチングの際
のエツチング・レートの差が問題とならなくなる効果が
ある。
Since the upper gate is separated from the lower gate on the active layer, there is an effect that the difference in etching rate during dry etching will not be a problem even if the materials are different.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例のGaAsMR3FEτを
示し、(a)がその断面図、(b)が上面図、(c)。 (d)が2層のゲート電極の接続部の断面図である。 第2図は本発明の実施例のGaAsMε5FETの装造
プロセスを示した断面図である。 1・・・半絶縁性G a A s基板、2・・・活性層
(1層)、3・・・n型導電層(17層)、4・・・ソ
ース、およびドレイン、5,6・・・高融点金属、又は
その硅化物や窒化物、7・・・絶縁膜(SiOi又は5
iN)、8・・・オーミック電極、9・・・コンタクト
穴、10・・・ホトレジスト、11・・・配線金属、1
2・・・絶縁膜。 茅 l 凹 (α) tb)
FIG. 1 shows a GaAs MR3FEτ according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view, (b) is a top view, and (c) is a top view. (d) is a cross-sectional view of a connecting portion of two layers of gate electrodes. FIG. 2 is a sectional view showing the fabrication process of a GaAsMε5FET according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semi-insulating GaAs substrate, 2... Active layer (1 layer), 3... N-type conductive layer (17 layers), 4... Source and drain, 5, 6... ...High melting point metal, or its silicide or nitride, 7...Insulating film (SiOi or 5
iN), 8... Ohmic electrode, 9... Contact hole, 10... Photoresist, 11... Wiring metal, 1
2...Insulating film. Kaya l concave (α) tb)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、化合物半導体表面に能動層または能動層への電子供
給層あるいは電子閉じ込め層を有し、該層上に第1の高
融点金属あるいはその硅化物または窒化物もしくはシリ
コンを堆積してショットキー電極を形成した後、絶縁膜
を堆積し、該絶縁膜上に上記第1の高融点金属あるいは
その硅化物または窒化物もしくはシリコンと電気的に接
触する第2の高融点金属あるいはその硅化物または窒化
物もしくはシリコンを有することを特徴とする電界効果
トランジスタ。 2、請求項2記載の第2の高融点金属あるいはその硅化
物または窒化物もしくはシリコン層をマスクとして、イ
オン打込みを行って、ソースおよびドレインを形成する
ことを特徴とするショットキーゲート電界効果トランジ
スタの製造方法。
[Claims] 1. An active layer, an electron supply layer to the active layer, or an electron confinement layer is provided on the surface of the compound semiconductor, and a first high melting point metal, its silicide or nitride, or silicon is deposited on the layer. After depositing to form a Schottky electrode, an insulating film is deposited, and a second high melting point metal is electrically contacted with the first high melting point metal or its silicide, nitride, or silicon on the insulating film. Alternatively, a field effect transistor comprising silicide, nitride, or silicon. 2. A Schottky gate field effect transistor, characterized in that a source and a drain are formed by performing ion implantation using the second high melting point metal or its silicide, nitride, or silicon layer according to claim 2 as a mask. manufacturing method.
JP1765489A 1989-01-30 1989-01-30 Schottky gate field-effect transistor Pending JPH02199844A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04103137A (en) * 1990-08-23 1992-04-06 Nec Corp Field effect transistor and manufacture thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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