JPH03225839A - Manufacture of field-effect transistor - Google Patents

Manufacture of field-effect transistor

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JPH03225839A
JPH03225839A JP2057990A JP2057990A JPH03225839A JP H03225839 A JPH03225839 A JP H03225839A JP 2057990 A JP2057990 A JP 2057990A JP 2057990 A JP2057990 A JP 2057990A JP H03225839 A JPH03225839 A JP H03225839A
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JP
Japan
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forming
gate
resist
layer
recess
Prior art date
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Pending
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JP2057990A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Tokue
徳江 達夫
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable increase in a source resistance and deterioration of high-frequency characteristic to be suppressed by forming a resist at a gate opening in an overhang shape and by forming a recess formation by a combination of dry etching and wet etching. CONSTITUTION:Recesses 9 and 10 and a gate electrode 11 are formed by forming a resist patterning for forming the gate electrode 11 by using two-layer resists 7 and 8 so that an overhand shape is formed, by forming the first recess 9 by dry etching, by forming a second recess 10 by wet etching, and then by forming the gate electrode 11 by using a resist. Thus, a gate length is determined by opening dimensions of the upper-layer resist 8 and an N<+>-GaAs layer 5 and a gate electrode 11 which mainly affect a gate leak current and a capacity Cgd between the gate and drain can be separated so that a source resistance Rs is not increased, thus enabling high-frequency characteristics to be improved due to reduction in a source resistance Rs and that in a gate leak current and a capacity Cgd between the gate and the drain.

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もの
であり、特にA 47 G a A s / G a 
A s系のヘテロ接合を有する電界効果トランジスタの
リセス、ゲート形成工程に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor, and in particular, to a method for manufacturing a field effect transistor.
The present invention relates to a recess and gate formation process for a field effect transistor having an As-based heterojunction.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

A1GaAsとGaAsのヘテロ接合を有する電界効果
トランジスタ(以下HJ−FETと記す)は、従来のG
aAs  FETと比較し、その低雑音特性により、急
速に実用化されている。このHJ−FETでは、雑音特
性の改善の為、通常はリセス構造を有し、ソース抵抗(
Rs)の低減化を図っている。
A field effect transistor (hereinafter referred to as HJ-FET) having a heterojunction of A1GaAs and GaAs is a conventional G
Compared to aAs FETs, it is rapidly being put into practical use due to its low noise characteristics. In order to improve noise characteristics, this HJ-FET usually has a recessed structure and a source resistance (
We are trying to reduce the cost of Rs.

従来のHJ−FETは、第3図(a)、 (b)に示す
ように、半絶縁性のGaAs基板1上に不純物を含まな
いGaAsのバッファ層2を有し、その上にN”AI!
GaAs層4を形成することによってその下に二次元電
子ガス層3を形成するようにしている。このN”−AI
IGaAs層4はゲート電極llの部分でリセスを有し
ており、このリセス構造により、ソース抵抗Rsは低減
されるが、方でHJ−FETでは最上層にはキャップ層
と称される1〜3X 10”am ’のN”−GaAs
層5を有し、このN”−GaAs層5にソース・ドレイ
ン電極としてのオーミック電極6を有しており、ゲート
リーク電流の増大、ゲート・ドレイン間容量Cgdの増
大による高周波特性の低下の短所もある。第3図(a)
は通常−船釣に用いられる方法によるものであり、レジ
スト層をマスクとして用いてウェットエッチによりリセ
ス形成を行ない、その後ゲート金属を蒸着し、リフトオ
フ法によりリセス部分全体にゲート電極11を形成して
いる。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the conventional HJ-FET has a GaAs buffer layer 2 containing no impurities on a semi-insulating GaAs substrate 1, and an N''AI !
By forming the GaAs layer 4, a two-dimensional electron gas layer 3 is formed thereunder. This N”-AI
The IGaAs layer 4 has a recess at the gate electrode ll, and this recess structure reduces the source resistance Rs.However, in the HJ-FET, the top layer has a 1 to 3X layer called a cap layer. 10”am’N”-GaAs
This N''-GaAs layer 5 has an ohmic electrode 6 as a source/drain electrode, and has disadvantages of deterioration of high frequency characteristics due to an increase in gate leakage current and an increase in gate-drain capacitance Cgd. There is also.Figure 3 (a)
This method is usually used for boat fishing, in which a recess is formed by wet etching using a resist layer as a mask, a gate metal is then deposited, and a gate electrode 11 is formed over the entire recessed portion by a lift-off method. There is.

第3図(b)は、例えば斜め蒸着法にリセス内でオフセ
ット構造になる様にリセス部分のソース電極側にゲート
電極11を形成している。
In FIG. 3(b), the gate electrode 11 is formed on the source electrode side of the recessed portion using, for example, an oblique evaporation method so as to have an offset structure within the recess.

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

かかる従来の方法では、次に示す様な問題点を有する。 This conventional method has the following problems.

第3図(a)では、リセス幅は抑えられ、ソース抵抗R
s低減、gm向上には最も有利ではあるが、ゲート電極
11とn”−GaAs層(キャップ層)5が極めて接近
または接触している為、ゲートリーク電流増大、ゲート
・ドレイン間容量Cgd増大による利得減少等により、
必ずしもソース抵抗Rs、gmの値により期待できる程
には高周波特製は改善されない。また、第3図(b)の
様なリセス内部にてオフセット構造とすることは、性能
上は、ソース抵抗Rs低減、gm向上、Cgd低減が図
られ、非常に良好な特性が期待できるが、リセ内でリソ
グラフィーによる位置合せでゲート電極11を形成する
のは、HJ−FETでは、±0.1μm以下の精度が要
求され、製造歩留り上は困難である。また、前記した斜
め蒸着法での安定形成も、困難である。
In FIG. 3(a), the recess width is suppressed and the source resistance R
Although it is most advantageous for reducing s and improving gm, since the gate electrode 11 and the n''-GaAs layer (cap layer) 5 are very close to or in contact with each other, gate leakage current increases and gate-drain capacitance Cgd increases. Due to decrease in gain, etc.
The high frequency performance is not necessarily improved to the extent that could be expected depending on the values of the source resistances Rs and gm. In addition, in terms of performance, by creating an offset structure inside the recess as shown in FIG. 3(b), very good characteristics can be expected as the source resistance Rs is reduced, gm is improved, and Cgd is reduced. For HJ-FETs, forming the gate electrode 11 by alignment using lithography within a lyse requires accuracy of ±0.1 μm or less, which is difficult in terms of manufacturing yield. Further, stable formation using the above-mentioned oblique vapor deposition method is also difficult.

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

本発明による電界効果トランジスタの製造方法によれば
、リセス形成およびゲート電極形成は、ゲート[極形成
の為のレジストバターニングを二層レジストを用い、オ
ーバーハング形状を有する様に形成し、その後、第1の
リセス形成をドライエッチにて行なった後、ウェットエ
ッチにより第2のリセス形成を行なった後、前記レジス
トを用い、リフトオフ法により、ゲート電極を形成して
いる。
According to the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, the recess formation and the gate electrode formation are performed by forming the gate [resist patterning for electrode formation using a two-layer resist so as to have an overhang shape, and then After a first recess is formed by dry etching and a second recess is formed by wet etching, a gate electrode is formed by a lift-off method using the resist.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明ついて図面を参照してより詳細に説明する
Next, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を説明する為の工程断面図で
ある。第1図はMBE法により半絶縁性G a A s
基1上にGaAsのバッファ層2とN“−AfflGa
As層4を成長したHJ−FET用のA 12 G a
 A s / G a A s系ヘテロ接合の結晶に活
性領域分離、ソース・ドレインのオーミック電極6を形
成したものである。第1図(b)は、ゲート電極形成を
行なう為のレジスト7.8のバターニングを行なったも
のである。この工程では、レジストア、8としては、P
MMA系の感度の異なる二層レジストを用い電子ビーム
直描(EB直描)を用いて、第3図(b)に示される様
オーパーツ・ング形状の開口部を形成する。このレジス
ト形状の形成は、露光ドーズ量、現像、レジスト感度、
レジスト膜厚の最適条件により制御するが、EB直描で
は、それほど困難なものではない。次に第1のリセス部
9を、CCl22系のガスを用いドライエッチにて形成
する。この場合、キャップ層のn”−GaAs層5とn
 ”  A !! G a A s層4に選択性を持た
せ、n”−AilGaAs層4の表面が露出した時点で
エツチングが終了する様にすることは可能である(第1
図(C))。次に、例えば、硫酸系、あるいはリン酸系
のエッチャントにより、ウェットエツチングにて第2の
リセス部10を形成する。次にゲート金属(例えば、T
i−Al!。
FIG. 1 is a process sectional view for explaining one embodiment of the present invention. Figure 1 shows the semi-insulating GaAs obtained by MBE method.
A buffer layer 2 of GaAs on the base 1 and a N"-AfflGa
A 12 Ga for HJ-FET with As layer 4 grown
This is an As/GaAs type heterojunction crystal in which active regions are separated and source/drain ohmic electrodes 6 are formed. FIG. 1(b) shows the patterning of the resist 7.8 for forming the gate electrode. In this step, the register 8 is P
Using two MMA-based resists with different sensitivities and electron beam direct writing (EB direct writing), an opening in the shape of an opaque ring is formed as shown in FIG. 3(b). The formation of this resist shape depends on the exposure dose, development, resist sensitivity,
Although it is controlled by the optimum conditions of the resist film thickness, it is not so difficult with EB direct writing. Next, the first recess portion 9 is formed by dry etching using a CCl22-based gas. In this case, the n''-GaAs layer 5 of the cap layer and the n''-GaAs layer 5 of the cap layer
"A!! It is possible to give selectivity to the GaAs layer 4 so that the etching ends when the surface of the n"-AilGaAs layer 4 is exposed (the first
Figure (C)). Next, the second recess portion 10 is formed by wet etching using, for example, a sulfuric acid-based or phosphoric acid-based etchant. Then the gate metal (e.g. T
i-Al! .

N1−An等)を蒸着し、レジスト層7,8を利用し、
リフトオフ法によりゲート電極11を形成する(第3図
(e))。
(N1-An, etc.), and using resist layers 7 and 8,
A gate electrode 11 is formed by a lift-off method (FIG. 3(e)).

以上に述べた方法によれば、ゲート長は上層レジスト8
の開口寸法により決まり、またゲートリーク電流及びゲ
ート・ドレイン間容量Cgdに主に影響を与えるCap
層としてのN”−GaAs層5とゲート電極11はソー
ス抵抗Rsを増大させない程度に分離することが可能と
なる。例えばn +−A6GaAs層4として1.5 
X 10 ”cm−3500人、N”−GaAs層5と
して2Xl□1mcm−’、600人とすれば、ゲート
電極11とN+G a A s層5間を0.1〜0.1
5 μmで制御することは可能である。また、2回目の
リセスエッチングをウェットエツチングにより行なうこ
とは、1回目のリセスエッチ時のダメージ、汚染等の除
去も兼ねており、電気的特性へのドライエッチの影響は
無視できる。
According to the method described above, the gate length is 8
Cap, which is determined by the opening size of the
The N''-GaAs layer 5 and the gate electrode 11 can be separated to such an extent that the source resistance Rs does not increase.
If X 10 "cm-3500 people, N"-GaAs layer 5 is 2
It is possible to control at 5 μm. Furthermore, performing the second recess etching by wet etching also serves to remove damage, contamination, etc. during the first recess etching, and the influence of dry etching on electrical characteristics can be ignored.

第2図は、本発明の他の実施例を示す工程断面図である
。第2図(a)では、ソースドレイン間に絶縁膜12を
有していることが第1図に示した一実施例と異なる。第
2図(b)は第1図の一実施例と同じ<EB直描により
オーバーハングのレジスト形状を形成した後、絶縁膜1
2を除去したものである。この場合、絶縁膜12とし5
in2を用い、ウェットエッチにより除去する。後工程
は全て第1図の一実施例と同じであり、効果も同じであ
る、 この第2図の実施例にて絶縁膜12を用いることはオー
ミック間にて実効的にレジストの厚さを薄くすることが
可能であり、EB直描時のレジスト形状制御が第1図の
一実施例より容易となることが特長である。
FIG. 2 is a process sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 2(a) differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that an insulating film 12 is provided between the source and drain. FIG. 2(b) is the same as the embodiment in FIG. 1, after forming an overhang resist shape by EB direct drawing,
2 has been removed. In this case, the insulating film 12 and 5
It is removed by wet etching using in2. All post-processes are the same as the embodiment shown in Fig. 1, and the effects are also the same.Using the insulating film 12 in the embodiment shown in Fig. 2 effectively reduces the thickness of the resist between ohmics. The feature is that it can be made thinner, and that control of the resist shape during direct EB writing is easier than in the embodiment shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、説明した様に本発明による電界効果トランジスタ
の製造方法によれば、ゲート開口部のレジスト形状なE
B直描を利用し、オーバーハング形状に形成し、かつ、
リセス形成をドライエッチとウェットエッチの組合せで
形成することにより、リセス幅の制御性を向上し、ソー
ス抵抗Rsの増大を抑え、かつ、ゲートリーク電流及び
ゲート・ドレイン間容量Cgdの増加による高周波特性
の劣化を抑えることが可能なヘテロ接合型電界効果トラ
ンジスタを提供できる。
As explained above, according to the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, the resist shape of the gate opening can be
B Use direct drawing to form an overhang shape, and
By forming the recess by a combination of dry etching and wet etching, the controllability of the recess width is improved, the increase in source resistance Rs is suppressed, and the high frequency characteristics are improved by increasing the gate leakage current and the gate-drain capacitance Cgd. It is possible to provide a heterojunction field effect transistor that can suppress deterioration of

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

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を示す工程順
に示した断面図、第2図(a)、 (b)は本発明の他
の実施例の主要工程を示した断面図、第3図(a)、 
(b)はそれぞれ従来のHJ−FETの断面図である。 l・・・・・・GaAs基板、2・・・・・・バッファ
層、3・・・・・・二次元電子ガス層、4・・・・・・
n”−Aj?GaAs層、5・・・・・・n”−GaA
s層、6・・・・・・オーミック電極、7,8・・・・
・・レジスト、9・・・・・・第1のリセス領域、10
・・・・・・第2のリセス領域、11・・・・・・ゲー
ト電極、12・・・・・・絶縁膜。
FIGS. 1(a) to (e) are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention in the order of steps, and FIGS. 2(a) and (b) show main steps of another embodiment of the present invention. Cross-sectional view, Figure 3(a),
(b) is a sectional view of each conventional HJ-FET. l...GaAs substrate, 2...buffer layer, 3...two-dimensional electron gas layer, 4...
n”-Aj?GaAs layer, 5...n”-GaA
S layer, 6... Ohmic electrode, 7, 8...
...Resist, 9...First recess area, 10
. . . second recess region, 11 . . . gate electrode, 12 . . . insulating film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] AlGaAs/GaAsのヘテロ接合を有する電界効果
トランジスタの製造方法において、二層レジストを用い
、かつ、電子ビーム直描により、前記二層レジストにオ
ーバーハング形状を有するゲート部の開口領域を設ける
工程と、前記オーバーハング形状のレジスト層をマスク
とし、ドライエッチにより選択的に第1のリセス領域を
形成する工程と、その後ウェットエッチにより第2のリ
セス領域を形成する工程と、その後前記二層レジスト層
を用いてリフトオフ法によりゲート電極を形成する工程
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。
In a method of manufacturing a field effect transistor having an AlGaAs/GaAs heterojunction, a step of using a two-layer resist and providing an opening region of a gate portion having an overhang shape in the two-layer resist by direct writing with an electron beam; A step of selectively forming a first recess region by dry etching using the overhang-shaped resist layer as a mask, a step of forming a second recess region by wet etching, and then a step of forming the two-layer resist layer. 1. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising the step of forming a gate electrode using a lift-off method.
JP2057990A 1990-01-30 1990-01-30 Manufacture of field-effect transistor Pending JPH03225839A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5843849A (en) * 1995-06-14 1998-12-01 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor wafer etching process and semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5843849A (en) * 1995-06-14 1998-12-01 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor wafer etching process and semiconductor device

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