JPH0324060B2 - - Google Patents

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JPH0324060B2
JPH0324060B2 JP56158123A JP15812381A JPH0324060B2 JP H0324060 B2 JPH0324060 B2 JP H0324060B2 JP 56158123 A JP56158123 A JP 56158123A JP 15812381 A JP15812381 A JP 15812381A JP H0324060 B2 JPH0324060 B2 JP H0324060B2
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JP
Japan
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forming
insulating film
photoresist film
film
resist mask
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JP56158123A
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Japanese (ja)
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JPS5860574A (en
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Kimyoshi Yamazaki
Kazuyoshi Asai
Takashi Mizutani
Katsuhiko Kurumada
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • 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
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界効果トランジスタの製造方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor.

第1図に、従来用いられている電界効果トラン
ジスタの一例を示す。同図において、1は高抵抗
半導体からなる基板、2は1次イオン注入層、3
は金属からなるソース電極、4は金属からなるゲ
ート電極、5は同じく金属からなるドレイン電極
を示す。即ち、これは、シヨツトキ接合ゲート型
電界効果トランジスタと呼ばれるものであり、平
坦でかつゲートチヤネル領域とそれ以外の能動層
とが同一の不純物密度分布を有する構造を備えて
いる。
FIG. 1 shows an example of a conventionally used field effect transistor. In the figure, 1 is a substrate made of a high-resistance semiconductor, 2 is a primary ion implantation layer, and 3 is a substrate made of a high-resistance semiconductor.
Reference numeral 4 indicates a source electrode made of metal, 4 a gate electrode made of metal, and 5 a drain electrode also made of metal. That is, this is called a Schottky junction gate field effect transistor, and has a flat structure in which the gate channel region and the other active layers have the same impurity density distribution.

上記構成を有する電界効果トランジスタは、消
費電力が低いという利点を有し、従来広く用いら
れているが、ソース電極3とゲート電極4との間
の能動層の抵抗(以下、ソース抵抗と記す)が大
きいため、所望の高周波性並びに高速性が制限さ
れること、更に、上記ソース電極3とゲート電極
4との間の能動層表面の経時変化により動作が不
安定となること等の問題があつた。
The field effect transistor having the above configuration has the advantage of low power consumption and has been widely used in the past, but the resistance of the active layer between the source electrode 3 and the gate electrode 4 (hereinafter referred to as source resistance) As a result, the desired high-frequency properties and high-speed performance are limited, and furthermore, there are problems such as the operation becomes unstable due to changes over time in the surface of the active layer between the source electrode 3 and the gate electrode 4. Ta.

このような問題を解決するものとして、第2図
に示すような構造および製造方法が提案されてい
る。即ち、例えば高抵抗のガリウムヒ素からなる
基板6の主表面に例えばシリコンのイオン注入に
よりN型半導体からなる1次イオン注入層7を形
成する(第2図A)。次いで、上記主表面上にシ
ヨツトキ接合を形成するゲート電極8を形成し、
このゲート電極8をマスクとして例えばシリコン
を高密度イオン注入することによつて、前記1次
イオン注入層7からなるゲートチヤネル領域以外
の能動層に高密度イオン注入層9を形成する(第
2図B)。次に、当該高密度イオン注入層9の上
にソース電極10およびドレイン電極11を形成
することにより、ソース抵抗の小さい電界効果ト
ランジスタが製造できる(第2図C)。
In order to solve this problem, a structure and a manufacturing method as shown in FIG. 2 have been proposed. That is, a primary ion implantation layer 7 made of an N-type semiconductor is formed on the main surface of a substrate 6 made of, for example, high-resistance gallium arsenide by ion implantation of, for example, silicon (FIG. 2A). Next, a gate electrode 8 forming a shot junction is formed on the main surface,
By performing high-density ion implantation of, for example, silicon using this gate electrode 8 as a mask, a high-density ion implantation layer 9 is formed in the active layer other than the gate channel region consisting of the primary ion implantation layer 7 (FIG. 2). B). Next, by forming a source electrode 10 and a drain electrode 11 on the high-density ion implantation layer 9, a field effect transistor with low source resistance can be manufactured (FIG. 2C).

しかしながら、このような製造方法による場合
には、高密度イオン注入層9を形成した後に、こ
れを活性化させる目的で800℃前後の高温による
熱処理を行なうが、その場合、そのような高温工
程でのシヨツトキ接合の劣化を防ぐために、ゲー
ト電極8を構成する金属の選択は厳しく制約され
るという問題があつた。また、高密度イオン注入
の横方向への広がりのために、ゲート電極8と高
キヤリア密度能動層としての高密度イオン注入層
9との接触が避けられず、このことが、シヨツト
キ接合の漏れ電流の増大、耐圧の低下、あるいは
付加的ゲート・ソース間容量の増大に基く高速・
高周波特性の劣化の原因となり、更には、ゲート
長を短くすることを制限する要因ともなつてい
た。
However, in such a manufacturing method, after forming the high-density ion-implanted layer 9, heat treatment is performed at a high temperature of around 800°C for the purpose of activating it. In order to prevent deterioration of the shot junction, the selection of the metal constituting the gate electrode 8 is severely restricted. Furthermore, due to the lateral spread of the high-density ion implantation, contact between the gate electrode 8 and the high-density ion-implanted layer 9 as a high carrier density active layer is unavoidable, and this causes leakage current of the shottock junction. High-speed
This causes deterioration of high-frequency characteristics, and is also a factor that limits shortening the gate length.

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、実効ゲート接合部分と
高密度注入層との間の距離を自由に制御すること
が可能な電界効果トランジスタの製造方法を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to manufacture a field effect transistor in which the distance between the effective gate junction and the high-density injection layer can be freely controlled. The purpose is to provide a method.

このような目的を達成するために、本発明は、
多層構造を有するレジストマスクを用いて高密度
イオン注入層を形成した後、この高密度イオン注
入層上に前記レジストマスクを利用したリフト・
オフによつて絶縁膜を形成し、更にこの絶縁膜の
間にゲート電極を形成するものである。以下、実
施例を用いて本発明を詳細に説明する。
In order to achieve such an objective, the present invention
After forming a high-density ion implantation layer using a resist mask having a multilayer structure, a lift/lift process using the resist mask is performed on the high-density ion implantation layer.
An insulating film is formed by turning it off, and a gate electrode is further formed between this insulating film. Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples.

第3図A〜Eは、本発明の一実施例により製造
中の各工程における電界効果トランジスタを示す
断面図である。本実施例は、高抵抗ガリウムヒ素
基板上にシヨツトキ接合型電界効果トランジスタ
を形成する例であり、以下、工程を追つて説明す
る。
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views showing a field effect transistor at various steps during manufacturing according to an embodiment of the present invention. This example is an example in which a shotgun junction field effect transistor is formed on a high-resistance gallium arsenide substrate, and the steps will be explained step by step below.

第1工程 高抵抗ガリウムヒ素からなる基板12の主表面
部に、N型不純物としての例えばSi、Se、S、
Teなどを選択イオン注入して1次イオン注入層
13を形成する(第3図A) 第2工程 上記主表面上に、例えばプラズマCVD法によ
つて厚さ0.05〜0.2μmの窒化シリコン膜14を堆
積させる。更に、この上に前記1次イオン注入層
13を横切るように、レジスト15、絶縁膜1
6、レジスト17の3層構造を有する3層レジス
トを形成する。この場合、中間層の絶縁膜16と
しては、例えばマグネトロンスパツタ法あるいは
イオンビーム堆積法によつて0.1〜0.4μm厚に堆
積させたSiO2膜等を用いることができるが、こ
の絶縁膜16を堆積させる工程で最下層のレジス
ト15に変質が生じることのないように、堆積温
度の低い堆積法を用いるか、あるいはその堆積温
度以上の耐熱性を有するレジストを用いなければ
ならない。次に、3層レジストのうち最上層のレ
ジスト17を公知の方法によりパタニングし、こ
れをマスクとしてより下層の絶縁膜16を、更に
その絶縁膜16をマスクとして最下層のレジスト
15を、順次、エツチング異方性を有する反応性
イオンエツチングあるいは反応性イオンビームエ
ツチング等を用いて加工し、窒化シリコン膜14
を選択的に露出させる。この過程で、前記最上層
のレジスト17は完全に除去されてしまう場合も
ある。
First step: Add N-type impurities such as Si, Se, S,
A primary ion implantation layer 13 is formed by selective ion implantation of Te or the like (FIG. 3A). Second step A silicon nitride film 14 with a thickness of 0.05 to 0.2 μm is formed on the main surface by, for example, plasma CVD. deposit. Furthermore, a resist 15 and an insulating film 1 are formed on this so as to cross the primary ion implantation layer 13.
6. Form a three-layer resist having a three-layer structure of resist 17. In this case, as the intermediate layer insulating film 16, for example, a SiO 2 film deposited to a thickness of 0.1 to 0.4 μm by magnetron sputtering method or ion beam deposition method can be used. In order to prevent the lowermost layer of resist 15 from being altered in the deposition process, a deposition method with a low deposition temperature must be used, or a resist with heat resistance higher than the deposition temperature must be used. Next, the uppermost layer resist 17 of the three-layer resist is patterned by a known method, and using this as a mask, the lower layer insulating film 16 is patterned, and the lowermost layer resist 15 is sequentially patterned using the insulating film 16 as a mask. The silicon nitride film 14 is processed using reactive ion etching or reactive ion beam etching having etching anisotropy.
selectively exposed. During this process, the uppermost layer of resist 17 may be completely removed.

次に、上記3層レジスト(上述したようにレジ
スト17が完全に除去されてしまつた場合には、
実態は既に2層レジストとなつている)パタンを
マスクとしての高密度のイオン注入を行なうが、
この場合、当該3層レジストの最下層のレジスト
15のパタンが、そのパタニングの際にマスクと
して用いたより上層の絶縁膜16のパタンより内
側になる、いわゆるサイドエツチが生じているか
否かにより、次工程は次の第3の1工程および第
3の2工程の2つに分かれる。なお、上記サイド
エツチを生じさせるか否かは、当該レジスト15
の加工条件によつて自由に制御することが可能で
ある。
Next, the above three-layer resist (if resist 17 is completely removed as described above,
In reality, high-density ion implantation is performed using the pattern (which is already a two-layer resist) as a mask, but
In this case, the next step depends on whether so-called side etching has occurred, in which the pattern of the bottom resist 15 of the three-layer resist is inside the pattern of the upper insulating film 16 used as a mask during patterning. is divided into the following two steps: the third one step and the third two steps. Note that whether or not the side etch is caused depends on the resist 15.
It can be freely controlled depending on the processing conditions.

第3の1工程 サイドエツチが有る場合 この場合には、前記3層レジストのうち中間の
絶縁膜16をマスクとしてN型不純物としての
Si、Se、S、Te等を選択イオン注入し、1次イ
オン注入層13に対して10倍前後の不純物密度を
有する高密度イオン注入層18を形成する(第3
図B)。この場合、高密度イオン注入層18は実
際にはマスクとした絶縁膜16で画される領域を
越えて横方向に広がるが、この高密度イオン注入
層18と最下層のレジスト15との位置関係は、
当該レジスト15のサイドエツチ量を制御するこ
とにより自由に制御することができる。即ち、サ
イドエツチが小さければ高密度イオン注入層18
はレジスト15に接触するし、サイドエツチを大
きくとつてレジスト15の幅Wを狭くすれば、当
該レジスト15と高密度イオン注入層18との間
に適当な距離をおくことも可能である。後述する
ように、後の工程においてこのレジスト15のパ
タンを反転して絶縁膜、例えばSiO2膜19が形
成され、更にこれを反転してゲート電極22が形
成される。従つて、レジスト15のサイドエツチ
量を制御することにより、高密度イオン注入層1
8とSiO2膜19およびゲート電極22との位置
関係を自由に制御することができる。また、その
場合、レジスト15の幅Wはゲート電極22の寸
法、即ち実効ゲート長を決めることとなるから、
レジスト15の幅を狭くできるということは実効
ゲート長を短縮できるということでもある。
When there is third one-step side etching In this case, the middle insulating film 16 of the three-layer resist is used as a mask to form an N-type impurity.
Selective ion implantation of Si, Se, S, Te, etc. is performed to form a high-density ion implantation layer 18 having an impurity density approximately 10 times that of the primary ion implantation layer 13 (third
Figure B). In this case, the high-density ion-implanted layer 18 actually spreads laterally beyond the area defined by the insulating film 16 used as a mask, but the positional relationship between this high-density ion-implanted layer 18 and the bottom layer resist 15 is teeth,
It can be freely controlled by controlling the amount of side etching of the resist 15. That is, if the side etching is small, the high-density ion implantation layer 18
contacts the resist 15, and by increasing the side etching and narrowing the width W of the resist 15, it is possible to provide an appropriate distance between the resist 15 and the high-density ion implantation layer 18. As will be described later, in a later step, the pattern of this resist 15 is reversed to form an insulating film, for example, the SiO 2 film 19, and this is further reversed to form the gate electrode 22. Therefore, by controlling the amount of side etching of the resist 15, the high-density ion implantation layer 1
The positional relationship between SiO 2 film 19 and gate electrode 22 can be freely controlled. Furthermore, in that case, the width W of the resist 15 determines the dimensions of the gate electrode 22, that is, the effective gate length.
Being able to narrow the width of the resist 15 also means that the effective gate length can be shortened.

第3の2工程 サイドエツチが無い場合 この場合は、中間層の絶縁膜16と最下層のレ
ジスト15との幅寸法がほぼ同一であるから、両
者をマスクとして用い、N型不純物としての例え
ばSi、Se、S、Te等を選択イオン注入して1次
イオン注入層13に対して10倍前後の不純物密度
を有する高密度イオン注入層18を形成する。こ
の場合、前記第3の1工程とは異なつて中間層の
絶縁膜16のみならず最下層のレジスト15も注
入のマスクとして働くため、絶縁膜16は、第3
の1工程をとる場合よりも薄くすることが可能で
ある。次に、絶縁膜16をマスクとし、プラズマ
エツチングまたは反応性イオンエツチング等によ
つてレジスト15のみを横方向にエツチングし、
このレジスト15に所望の量のサイドエツチを導
入する(第3図B)。第3の1工程で説明したと
全く同様に、このサイドエツチ量を制御すること
により、高密度イオン注入層18とレジスト1
5、ひいてはSiO2膜19およびゲート電極22
との位置関係を自由に制御することができる。ま
た、実効ゲート長の短縮が可能であることも前述
した通りである。
When there is no third two-step side etching In this case, since the width dimensions of the intermediate layer insulating film 16 and the bottom layer resist 15 are almost the same, both are used as a mask and the N-type impurity, for example, Si, is A high-density ion implantation layer 18 having an impurity density approximately 10 times that of the primary ion implantation layer 13 is formed by selective ion implantation of Se, S, Te, etc. In this case, unlike the third step, not only the intermediate layer insulating film 16 but also the lowest layer resist 15 act as a mask for implantation, so the insulating film 16 is
It is possible to make the film thinner than when using one step. Next, using the insulating film 16 as a mask, only the resist 15 is laterally etched by plasma etching, reactive ion etching, or the like.
A desired amount of side etching is introduced into this resist 15 (FIG. 3B). In exactly the same way as explained in the third step, by controlling the side etching amount, the high density ion implantation layer 18 and the resist 1
5, and eventually the SiO 2 film 19 and the gate electrode 22
You can freely control the positional relationship with the Furthermore, as described above, it is possible to shorten the effective gate length.

第4工程 このように形成した基板主表面上に、最下層の
レジスト15に変質を生じさせないような低温工
程、例えばマグネトロンスパツタ法を用いて絶縁
膜、例えば0.1〜0.4μm厚のSiO2膜を堆積させる。
引続き、3層レジスト上に堆積した上記SiO2
を、3層レジストを構成するレジスト15、絶縁
膜16、レジスト17と共にリフト・オフによつ
て除去することにより、3層レジストの最下層の
レジスト15のパタンを反転させたパタンを有す
るSiO2膜19を窒化シリコン膜14の上に形成
する(第3図C)。この場合、レジストが多層
(3層)構造を有しているためにリフト・オフが
容易である。このリフト・オフ形成により、
SiO2膜19は高密度イオン注入層18のほぼ真
上に形成されるが、その重なりの程度は、前述し
たように高密度イオン注入の横方向の広がりの大
きさに対してレジスト15のサイドエツチ量を制
御することにより調節することが可能である。次
いで、イオン注入層を活性化させるため、例えば
窒素雰囲気中で800℃、20分間の熱処理を行なう。
前記窒化シリコン膜14は、この時にイオン注入
層からのヒ素の蒸発を防ぐ保護膜として設けたも
のである。従つて、この窒化シリコン膜14は、
SiO2膜19のパタン形成後に堆積させて、上記
熱処理を行なつてもよく、その場合には前記(第
2工程)における窒化シリコン膜14の堆積は不
要である。あるいはまた、このような保護膜とし
ての窒化シリコン膜14を全く設けず、上記熱処
理をヒ素を含んだ雰囲気中で行なうようにしても
よい。
Fourth step: On the main surface of the substrate thus formed, an insulating film, e.g., an SiO 2 film with a thickness of 0.1 to 0.4 μm, is formed using a low temperature process that does not cause alteration of the lowermost resist layer 15, such as a magnetron sputtering method. deposit.
Subsequently, the SiO 2 film deposited on the three-layer resist is removed by lift-off together with the resist 15, insulating film 16, and resist 17 that constitute the three-layer resist, thereby removing the bottom resist of the three-layer resist. An SiO 2 film 19 having a pattern that is an inversion of the pattern of 15 is formed on the silicon nitride film 14 (FIG. 3C). In this case, lift-off is easy because the resist has a multilayer (three-layer) structure. This lift-off formation allows
The SiO 2 film 19 is formed almost directly above the high-density ion implantation layer 18, but the degree of overlap depends on the side etching of the resist 15 with respect to the lateral spread of the high-density ion implantation, as described above. Adjustment is possible by controlling the amount. Next, in order to activate the ion-implanted layer, heat treatment is performed at 800° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere, for example.
The silicon nitride film 14 is provided as a protective film to prevent arsenic from evaporating from the ion-implanted layer at this time. Therefore, this silicon nitride film 14 is
The SiO 2 film 19 may be deposited after patterning and the heat treatment described above may be performed, in which case the deposition of the silicon nitride film 14 in the above (second step) is not necessary. Alternatively, the silicon nitride film 14 as such a protective film may not be provided at all, and the heat treatment may be performed in an atmosphere containing arsenic.

第5工程 窒化シリコン膜14およびSiO2膜19を搭載
した基板主表面上に、ソース電極およびドレイン
電極に対応する部分のみを開孔させたレジストパ
タンを形成し、これをマスクとして、前記SiO2
膜19およびその下層の窒化シリコン膜14のう
ち、ソース電極、ドレイン電極の形成領域に相当
する部分を、例えば反応性イオンエツチングおよ
びプラズマエツチングによつて除去する。次い
で、上記レジストパタンを利用して、オーミツク
金属としての例えばAuGe/Niを蒸着後、リフ
ト・オフし、残留部を合金化することによつて、
ソース電極20、ドレイン電極21を形成する
(第3図D)。
Fifth step: On the main surface of the substrate on which the silicon nitride film 14 and the SiO 2 film 19 are mounted, a resist pattern is formed in which holes are formed only in the portions corresponding to the source and drain electrodes, and using this as a mask, the SiO 2
Of the film 19 and the underlying silicon nitride film 14, portions corresponding to the formation regions of the source and drain electrodes are removed by, for example, reactive ion etching and plasma etching. Next, using the above resist pattern, after depositing an ohmic metal such as AuGe/Ni, lift-off is performed, and the remaining portion is alloyed.
A source electrode 20 and a drain electrode 21 are formed (FIG. 3D).

次に、窒化シリコン膜14のうち、SiO2膜1
9の間の部分を、当該SiO2膜19をマスクとし
て、例えばプラズマエツチングや反応性イオンビ
ームエツチングにより除去し、ガリウムヒ素から
なる基板12に形成した1次イオン注入層13の
表面を露出させる。次いで、レジストパタンから
なるマスクを用いて、この領域上にガリウムヒ素
とシヨツトキ接合を形成する金属、例えばAlを
蒸着後、リフト・オフを行なつてゲート電極22
を形成することにより、目的とする電界効果トラ
ンジスタを得ることができる(第3図E)。この
場合、前記窒化シリコン膜14のプラズマエツチ
ング等によるエツチング速度は、SiO2膜19の
エツチング速度に比べて十分に大きいために、
SiO2膜19の形状は殆んど変化させることなし
に、基板12の表面を露出させることができる。
従つて、上記ゲート電極22は、SiO2膜19の
相互間距離とほぼ同様の寸法に形成できる。この
ため、前述したように、SiO2膜19の反転パタ
ンとしてのレジスト15のサイドエツチ量を制御
することにより、ゲート電極22が1次注入層1
3に接触している部分、即ち、実効ゲート接合部
分と、高密度イオン注入層18との間隔を自由に
制御することができ、当該サイドエツチ量を高密
度イオン注入の横方向広がりより大きくとつてお
けば、ゲート電極22が高密度イオン注入層18
に接触しないようにすることができる。
Next, of the silicon nitride film 14, SiO 2 film 1
9 is removed by, for example, plasma etching or reactive ion beam etching using the SiO 2 film 19 as a mask, thereby exposing the surface of the primary ion implantation layer 13 formed on the substrate 12 made of gallium arsenide. Next, using a mask made of a resist pattern, a metal such as Al that forms a shot junction with gallium arsenide is vapor deposited on this region, and lift-off is performed to form the gate electrode 22.
By forming this, the desired field effect transistor can be obtained (FIG. 3E). In this case, since the etching rate of the silicon nitride film 14 by plasma etching or the like is sufficiently higher than the etching rate of the SiO 2 film 19,
The surface of the substrate 12 can be exposed without substantially changing the shape of the SiO 2 film 19.
Therefore, the gate electrode 22 can be formed to have substantially the same dimensions as the distance between the SiO 2 films 19. Therefore, as described above, by controlling the amount of side etching of the resist 15 as the inverted pattern of the SiO 2 film 19, the gate electrode 22 can be etched in the primary injection layer 1.
3, that is, the effective gate junction portion, and the high-density ion implantation layer 18 can be freely controlled, and the amount of side etching can be set to be larger than the lateral spread of the high-density ion implantation. If the gate electrode 22 is placed in the high density ion implanted layer 18
You can avoid contact with.

なお、上記した実施例においては、ソース電極
20、ドレイン電極21を形成した後にゲート電
極22を形成する場合についてのみ説明したが、
第5工程の代りに以下に示す工程を用いることに
より、逆に、ゲート電極22を先に形成すること
も可能である。即ち、窒化シリコン膜14のう
ち、SiO2膜19で被覆されていない部分を、例
えばプラズマエツチングで除去した後、例えば
Moを堆積させる。次に、ソース電極およびドレ
イン電極に対応する部分のみを開孔させたレジス
トパタンを形成し、これをマスクとして上記Mo
膜およびSiO2膜19、引続き窒化シリコン14
を、例えば反応性イオンエツチングおよびプラズ
マエツチングによつて除去する。その際、残留す
るMo膜には適度なサイドエツチを導入する。次
いで、上記レジストパタンを利用して、オーミツ
ク金属としての例えばAuGe/Niを蒸着後、リフ
ト・オフすることにより、ソース電極20および
ドレイン電極21を形成する。次いで、残留Mo
膜のうち、ゲート電極22に相当する領域以外の
部分を除去した後、前記オーミツク金属を合金化
させることによつて、第3図Eに示したと同様の
目的とする電界効果トランジスタを得ることがで
きる。
In addition, in the above embodiment, only the case where the gate electrode 22 is formed after forming the source electrode 20 and the drain electrode 21 was explained.
Conversely, it is also possible to form the gate electrode 22 first by using the following steps instead of the fifth step. That is, after removing the portion of the silicon nitride film 14 that is not covered with the SiO 2 film 19 by, for example, plasma etching, for example,
Deposit Mo. Next, a resist pattern is formed with openings only in the portions corresponding to the source and drain electrodes, and this is used as a mask to
film and SiO 2 film 19, followed by silicon nitride 14
is removed by, for example, reactive ion etching and plasma etching. At this time, an appropriate side etch is introduced into the remaining Mo film. Next, using the above resist pattern, an ohmic metal such as AuGe/Ni is deposited and lifted off to form a source electrode 20 and a drain electrode 21. Next, residual Mo
After removing the portion of the film other than the region corresponding to the gate electrode 22, by alloying the ohmic metal, a field effect transistor having the same purpose as shown in FIG. 3E can be obtained. can.

また、上述した実施例においては、第2工程に
おいて、多層レジストとしてレジスト15、およ
びこれを加工するためのマスクとなる絶縁膜1
6、更にこれを加工する際のマスクとなるレジス
ト17によつて構成される3層レジストを形成し
たが、この多層レジストとしては上記構成以外に
も、例えば絶縁膜16の代りに金属膜等を用いた
もの、あるいはレジスト−レジストの2層構造の
もの、あるいは更に4層以上の多層構造としたも
のなどを用いても、最下層に対して上側の層が高
密度イオン注入の際のマスクとして使用できるも
のであれば、上述したと同様の効果を得ることが
できる。但し、絶縁膜や金属膜を加えた場合は、
レジストのみで構成する場合に比べ、よりシヤー
プなパタン形成が可能である。また、電子ビーム
露光を使用する場合には、金属膜を加えたもの
は、マスクが帯電することによる悪影響を避ける
ことができるという利点を有する。
Further, in the embodiment described above, in the second step, the resist 15 as a multilayer resist and the insulating film 1 serving as a mask for processing the resist 15 are used.
6. Furthermore, a three-layer resist composed of the resist 17 which serves as a mask for processing this was formed, but this multi-layer resist may also have the above structure, for example, a metal film etc. in place of the insulating film 16. Even if a resist-resist two-layer structure, or a multilayer structure of four or more layers is used, the upper layer relative to the bottom layer can be used as a mask during high-density ion implantation. If it can be used, the same effects as described above can be obtained. However, if an insulating film or metal film is added,
It is possible to form a sharper pattern than when using only resist. Furthermore, when electron beam exposure is used, the addition of a metal film has the advantage that it is possible to avoid adverse effects caused by charging of the mask.

更に、以上の説明は、すべて本発明をシヨツト
キ接合ゲート型の電界効果トランジスタの製造に
適用した場合を例にとつて行なつたが、本発明は
これに限定されるものではなく、PN接合ゲート
型電界効果トランジスタ、あるいは絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの製造に適用することも可
能である。即ち、例えば、前述した第4工程にお
いて、SiO2膜19をリフト・オフ形成した後に、
P型不純物としての例えばBeをイオン注入する
工程を付加し、更に、第5工程において、シヨツ
トキ接合を形成する金属の代りに上で形成したP
型イオン注入層とオーミツク接触となる金属を堆
積させれば、目的とするPN接合ゲート型電界効
果トランジスタを得ることができる。また、例え
ば前記第5工程において、SiO2膜の間の部分の
窒化シリコン膜14を除去する工程を省くか、あ
るいは後に改めてその部分の基板12の表面上に
絶縁膜を堆積させる工程を付加することにより、
目的とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタが
得られる。
Further, all of the above explanations have been made by taking as an example the case where the present invention is applied to the manufacture of a Schottky junction gate type field effect transistor, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It is also possible to apply the present invention to the production of type field effect transistors or insulated gate type field effect transistors. That is, for example, after lift-off forming the SiO 2 film 19 in the fourth step described above,
For example, a step of ion-implanting Be as a P-type impurity is added, and in the fifth step, the P-type impurity formed above is added instead of the metal forming the shot junction.
By depositing a metal that makes ohmic contact with the type ion implantation layer, the desired PN junction gate type field effect transistor can be obtained. Further, for example, in the fifth step, the step of removing the silicon nitride film 14 in the portion between the SiO 2 films may be omitted, or a step of depositing an insulating film on the surface of the substrate 12 in that portion may be added later. By this,
The desired insulated gate field effect transistor is obtained.

以上説明したように本発明によれば、低抵抗の
高密度イオン注入層の間に、かつ当該高密度イオ
ン注入層との距離を自由に制御して、実効ゲート
接合部分を形成することが可能であり、当該ゲー
ト接合部分が高密度イオン注入層と接触しないよ
うにすることができるため、ソース抵抗が小さく
なり、電界効果トランジスタ本来の高周波・高速
特性を効果的に発揮できると共に、能動層表面の
変質に起因する動作の不安定性を低減することが
できる。また、実効ゲート接合部分がこれを挾む
高密度イオン注入層と接触しないようにすること
により、付加的なゲート・ソース間およびゲー
ト・ドレイン間容量を小さくできると同時に、ゲ
ート長を短縮すると電界効果トランジスタの閾値
電圧が変化するという、いわゆる短チヤネル効果
を低減することができる。更に、ゲート電極金属
を堆積した後に高温熱処理を含まないため、ゲー
ト電極金属を目的に応じて自由に選択することが
可能である。また、多層レジストの最下層部のサ
イドエツチにより、実効ゲート接合部分の長さ、
即ち実効ゲート長を短縮できることも、高周波・
高速特性にとつて有利な要因となる等の種々優れ
た効果を有する。
As explained above, according to the present invention, it is possible to form an effective gate junction between low-resistance high-density ion-implanted layers and by freely controlling the distance to the high-density ion-implanted layers. Since the gate junction part can be prevented from contacting the high-density ion-implanted layer, the source resistance is reduced, and the high-frequency and high-speed characteristics inherent to field effect transistors can be effectively exhibited, and the active layer surface It is possible to reduce operational instability caused by deterioration of the Additionally, by preventing the effective gate junction from contacting the high-density ion-implanted layer sandwiching it, additional gate-source and gate-drain capacitances can be reduced, and at the same time, shortening the gate length reduces the electric field. It is possible to reduce the so-called short channel effect in which the threshold voltage of the effect transistor changes. Furthermore, since high-temperature heat treatment is not included after depositing the gate electrode metal, the gate electrode metal can be freely selected depending on the purpose. In addition, by side etching the bottom layer of the multilayer resist, the length of the effective gate junction can be increased.
In other words, the ability to shorten the effective gate length is also useful for high frequency and
It has various excellent effects such as being an advantageous factor for high-speed characteristics.

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

第1図は、従来の電界効果トランジスタの一例
を示す断面図、第2図A〜Cは従来の製造方法に
より製造中の各工程における電界効果トランジス
タを示す断面図、第3図A〜Eは本発明の一実施
例により製造中の各工程における電界効果トラン
ジスタを示す断面図である。 12……基板、13……1次イオン注入層、1
4……窒化シリコン膜、15,17……レジス
ト、16……絶縁膜、18……高密度イオン注入
層、19……SiO2膜、20……ソース電極、2
1……ドレイン電極、22……ゲート電極。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional field effect transistor, FIGS. 2A to C are sectional views showing a field effect transistor at each step of manufacturing by a conventional manufacturing method, and FIGS. 3A to E are sectional views showing an example of a conventional field effect transistor. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a field effect transistor at various steps during manufacturing according to an embodiment of the present invention. 12...Substrate, 13...Primary ion implantation layer, 1
4...Silicon nitride film, 15, 17...Resist, 16...Insulating film, 18...High density ion implantation layer, 19...SiO 2 film, 20... Source electrode, 2
1...Drain electrode, 22... Gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高抵抗半導体基板の主表面上の一部領域に半
導体能動層を形成する工程と、該半導体能動層の
上に第1のフオトレジスト膜を形成する工程と、
該第1のフオトレジスト膜の上に無機質材料から
なる第1の絶縁膜を形成する工程と、該第1の絶
縁膜の上に第2のフオトレジスト膜を形成する工
程と、該第2のフオトレジスト膜を写真食刻で所
定のパターンに窓開けする工程と、上記窓開けし
た所定のパターンを通して前記第1の絶縁膜、第
1のフオトレジスト膜をエツチングで除去し、上
記第2のフオトレジスト膜、第1の絶縁膜、第1
のフオトレジスト膜を含む多層レジストマスクを
形成する工程と、該多層レジストマスクを用いて
高密度のイオン注入を行うことにより高密度イオ
ン注入層を形成する工程と、上記多層レジストマ
スクを形成した半導体主面上に第2の無機質材料
よりなる絶縁膜を上記多層レジストマスクの第1
のフオトレジスト膜の端まで被着されるように形
成した後、該第2の絶縁膜のうち前記高密度イオ
ン注入層に対向する部分のみを残して他は前記多
層レジストマスクと共に除去する工程と、前記高
密度イオン注入層を活性化させる熱処理工程と、
前記第2の絶縁膜のうち、ソース電極及びドレイ
ン電極形成領域に相当する部分を除去した後、当
該部分にオーミツク接触となるソース電極及びド
レイン電極を形成する工程と、前記半導体能動層
上の前記絶縁膜の間の領域にゲート電極を形成す
る工程とを含むことを特徴とする電界効果トラン
ジスタの製造方法。 2 高抵抗半導体基板の主表面上の一部領域に半
導体能動層を形成する工程と、該半導体能動層の
上に第1のフオトレジスト膜を形成する工程と、
該第1のフオトレジスト膜の上に無機質材料から
なる第1の絶縁膜を形成する工程と、該第1の絶
縁膜の上に第2のフオトレジスト膜を形成する工
程と、該第2のフオトレジスト膜を写真食刻で所
定のパターンに窓開けする工程と、上記窓開けし
た所定のパターンを通して前記第1の絶縁膜、第
1のフオトレジスト膜をエツチングで除去し、上
記第2のフオトレジスト膜、第1の絶縁膜、第1
のフオトレジスト膜を含む多層レジストマスクを
形成する工程と、該多層レジストマスクを構成す
る第1のフオトレジスト膜にサイドエツチを行う
ことにより該第1のフオトレジスト膜の側壁が上
層部の側壁よりも内側に後退した構成を有するよ
うにT字形に構成する工程と、該T字形の多層レ
ジストマスクを用いて高密度のイオン注入を行う
ことにより高密度イオン注入層を形成する工程
と、上記T字形多層レジストマスクを搭載した半
導体主面上に第2の無機質材料よりなる絶縁膜を
上記T字形多層レジストマスクの第1のフオトレ
ジスト膜の端まで被着されるように形成した後、
該第2の絶縁膜のうち前記高密度イオン注入層に
対向する部分のみを残して他は前記多層レジスト
マスクと共に除去する工程と、前記高密度イオン
注入層を活性化させる熱処理工程と、前記第2の
絶縁膜のうち、ソース電極及びドレイン電極形成
領域に相当する部分を除去した後、当該部分にオ
ーミツク接触となるソース電極及びドレイン電極
を形成する工程と、前記半導体能動層上の前記絶
縁膜の間の領域にゲート電極を形成する工程とを
含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製
造方法。 3 高抵抗半導体基板の主表面上の一部領域に半
導体能動層を形成する工程と、該半導体能動層の
上に第1のフオトレジスト膜を形成する工程と、
該第1のフオトレジスト膜の上に無機質材料から
なる第1の絶縁膜を形成する工程と、該第1の絶
縁膜の上に第2のフオトレジスト膜を形成する工
程と、該第2のフオトレジスト膜を写真食刻で所
定のパターンに窓開けする工程と、上記窓開けし
た所定のパターンを通して前記第1の絶縁膜、第
1のフオトレジスト膜をエツチングで除去し、上
記第2のフオトレジスト膜、第1の絶縁膜、第1
のフオトレジスト膜を含む多層レジストマスクを
形成する工程と、該多層レジストマスクを用いて
高密度のイオン注入を行うことにより高密度イオ
ン注入層を形成する工程と、上記多層レジストマ
スクを形成する第1のフオトレジスト膜に所定の
サイドエツチを施すことにより該第1のフオトレ
ジスト膜の側壁が上層部の側壁よりも内側に後退
した構成を有するT字形多層レジストマスクを形
成する工程と、上記半導体主面上に第2の無機質
材料よりなる絶縁膜を上記T字形多層レジストマ
スクの第1のレジスト膜の端まで被着されるよう
に形成した後、該第2の絶縁膜のうち前記高密度
イオン注入層に対向する部分のみを残して他は前
記T字形多層レジストマスクと共に除去する工程
と、前記高密度イオン注入層を活性化させる熱処
理工程と、前記第2の絶縁膜のうち、ソース電極
及びドレイン電極形成領域に相当する部分を除去
した後、当該部分にオーミツク接触となるソース
電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記半
導体能動層上の前記絶縁膜の間の領域にゲート電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする電界
効果トランジスタの製造方法。
[Claims] 1. A step of forming a semiconductor active layer in a partial region on the main surface of a high-resistance semiconductor substrate, and a step of forming a first photoresist film on the semiconductor active layer.
forming a first insulating film made of an inorganic material on the first photoresist film; forming a second photoresist film on the first insulating film; a step of opening the photoresist film into a predetermined pattern by photolithography, removing the first insulating film and the first photoresist film by etching through the opened predetermined pattern, and removing the second photoresist film by etching. resist film, first insulating film, first
a step of forming a multilayer resist mask including a photoresist film; a step of forming a high-density ion implantation layer by performing high-density ion implantation using the multilayer resist mask; and a semiconductor on which the multilayer resist mask is formed. A second insulating film made of an inorganic material is placed on the main surface of the first layer of the multilayer resist mask.
forming the second insulating film so that it is deposited up to the edge of the photoresist film, and then removing the second insulating film together with the multilayer resist mask, leaving only the part facing the high-density ion implantation layer; , a heat treatment step for activating the high-density ion implantation layer;
After removing a portion of the second insulating film corresponding to the source electrode and drain electrode formation region, forming a source electrode and a drain electrode in ohmic contact in the portion, and removing the portion of the second insulating film on the semiconductor active layer. 1. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the step of forming a gate electrode in a region between insulating films. 2. forming a semiconductor active layer in a partial region on the main surface of a high-resistance semiconductor substrate; forming a first photoresist film on the semiconductor active layer;
forming a first insulating film made of an inorganic material on the first photoresist film; forming a second photoresist film on the first insulating film; a step of opening the photoresist film into a predetermined pattern by photolithography, removing the first insulating film and the first photoresist film by etching through the opened predetermined pattern, and removing the second photoresist film by etching. resist film, first insulating film, first
a step of forming a multilayer resist mask including a photoresist film, and side etching the first photoresist film constituting the multilayer resist mask so that the sidewall of the first photoresist film is larger than the sidewall of the upper layer. forming a T-shape so as to have an inwardly recessed configuration; forming a high-density ion implantation layer by performing high-density ion implantation using the T-shaped multilayer resist mask; After forming an insulating film made of a second inorganic material on the main surface of the semiconductor on which the multilayer resist mask is mounted, so as to cover the end of the first photoresist film of the T-shaped multilayer resist mask,
a step of leaving only a portion of the second insulating film facing the high-density ion implantation layer and removing the rest along with the multilayer resist mask; a heat treatment step of activating the high-density ion implantation layer; a step of removing a portion of the insulating film corresponding to the source electrode and drain electrode formation region of step 2, and then forming a source electrode and a drain electrode in ohmic contact with the said portion; and a step of forming the insulating film on the semiconductor active layer. 1. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the step of forming a gate electrode in a region between. 3 forming a semiconductor active layer in a partial region on the main surface of a high-resistance semiconductor substrate; forming a first photoresist film on the semiconductor active layer;
forming a first insulating film made of an inorganic material on the first photoresist film; forming a second photoresist film on the first insulating film; a step of opening the photoresist film into a predetermined pattern by photolithography, removing the first insulating film and the first photoresist film by etching through the opened predetermined pattern, and removing the second photoresist film by etching. resist film, first insulating film, first
a step of forming a multilayer resist mask including a photoresist film; a step of performing high-density ion implantation using the multilayer resist mask to form a high-density ion implantation layer; and a step of forming the multilayer resist mask. forming a T-shaped multilayer resist mask in which the sidewalls of the first photoresist film are recessed inwardly from the sidewalls of the upper layer by subjecting the first photoresist film to a predetermined side etching; After forming an insulating film made of a second inorganic material on the surface so as to cover it up to the end of the first resist film of the T-shaped multilayer resist mask, the high-density ions of the second insulating film are formed. A step of leaving only a portion facing the implantation layer and removing the rest along with the T-shaped multilayer resist mask, a heat treatment step of activating the high-density ion implantation layer, and a step of removing the source electrode and the second insulating film. After removing a portion corresponding to the drain electrode formation region, forming a source electrode and a drain electrode that are in ohmic contact in the portion, and forming a gate electrode in a region between the insulating film on the semiconductor active layer. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of:
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