JPH04196135A - Manufacture of field-effect transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電界効果型トランジスタ、特にマイクロ波集
積回路(旧C〉およびモノリンツクマイクロ波集積回路
(MMIC)で使用される高周波動作を1」的とした電
界効果トランジスタの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is a field-effect transistor, particularly for high-frequency operation used in microwave integrated circuits (formerly C) and monolink microwave integrated circuits (MMIC). This invention relates to a method for manufacturing a field-effect transistor aimed at
マイクロ波帯で高周波動作を目的としたGaAsからな
る旧CやMMIGは、電界効果型トランジスタなどの能
動素子と、抵抗、コンデンサなどの受動素子を組み合わ
せて構成される。旧CやMMICは動作周波数が2GI
Iz以上と非常に高いため、ここで用いられる電界効果
型トランジスタには高速性が要求される。Old C and MMIG made of GaAs and intended for high frequency operation in the microwave band are constructed by combining active elements such as field effect transistors and passive elements such as resistors and capacitors. The operating frequency of old C and MMIC is 2GI
Since it is extremely high, exceeding Iz, the field effect transistor used here is required to have high speed.
そこで、高速性を表わす指標となる電流遮断周波数(f
]、 )を向上させるように、種々の工夫がなされて
いた。具体的には、トランスコンダクタンス(g )
を向上させ、ゲート容量を低減させる為に、ザブミクロ
ンの短ゲートにする、また、ソース抵抗を減らす為、1
字状ダミーゲートをマスクとしてイオン注入を行い、ゲ
ート電極に対し自己整合的にソース形成領域およびドレ
イン形成領域を低抵抗化する等である。Therefore, the current cutoff frequency (f
], ) Various efforts have been made to improve the results. Specifically, the transconductance (g)
In order to increase
Ion implantation is performed using the letter-shaped dummy gate as a mask to lower the resistance of the source formation region and the drain formation region in a self-aligned manner with respect to the gate electrode.
また、エビタギンヤル成長により活性層や低抵抗層を形
成するためにゲート形成領域をリセス構造としたυj電
電柱移動度トランジスタIIEMT)を用いていた。Further, in order to form an active layer and a low-resistance layer by evitaginal growth, a υj electric pole mobility transistor IIEMT) was used in which the gate formation region had a recessed structure.
しかし、ダミーゲーI・を利用することによりゲート電
極を挾んで両側に対称的に位置するソース形成領域およ
びドレイン形成領域を低抵抗化すると、ソース側の低抵
抗領域がゲート電極に対して自己整合的に近接して形成
されソース抵抗を低減する点では望ましいか、同時にド
レイン側の低抵抗領域もゲート電極に近接して形成され
るのて■−■特性が悪くなり、ドレインコンダクタンス
(g d)が悪くなる。特に、ゲート・ドレイン耐圧が
低くなることから、高周波領域で動作し大電流が流れる
電力用1’ETには使用できなかった。However, if the resistance of the source formation region and drain formation region, which are located symmetrically on both sides of the gate electrode, is lowered by using a dummy gate I, the low resistance region on the source side becomes self-aligned with the gate electrode. This is desirable from the point of view of reducing the source resistance, but at the same time, the low resistance region on the drain side is also formed close to the gate electrode, which deteriorates the ■-■ characteristics and reduces the drain conductance (g d). Deteriorate. In particular, because the gate-drain breakdown voltage is low, it cannot be used in power 1'ETs that operate in a high frequency region and flow large currents.
また、リセス構造にすると、素子の均一性が損なわれ歩
留りが低下するという問題がある。Further, if a recessed structure is used, there is a problem that the uniformity of the device is impaired and the yield is reduced.
そこで、本発明は簡単に短ゲート長のゲート電極を形成
でき、f、の高い電界効果型トランジスタを製造できる
製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method that can easily form a gate electrode with a short gate length and can manufacture a field effect transistor with a high f.
本発明は上記目的を解決するために半導体基板のゲート
形成領域およびソース形成領域で半導体基板が露出した
第1のマスク部材(例えばレジスト膜)を形成し、この
第1のマスク部材を第2のマスク部材(例えば5IO2
)で覆う工程と、この第2のマスク部材をエッチバック
することにより、上記ソース形成領域上の第2のマスク
部材を除去し、上記第1のマスク部材の側壁に(=I
=ffした第2のマスク部材を残存させて上記ゲート形
成領域上にダミーゲートとする工程と、上記ダミーゲー
トおよび第1のマスク部材をマスクとして不純物を半導
体基板内に注入することにより、上記ソース形成領域に
低抵抗領域を形成する二■二程と、上記第1のマスク部
材を除去した後で上記ダミーゲートの頭部のみを露出さ
せて第3のマスク部材(例えばレジスト膜)を表面に形
成する工程と、上記ダミーゲートを除去することにより
上記半導体基板か露出した開口を上記第3のマスク部材
のゲート形成領域上に形成する工程と、上記第3のマス
ク部材の表面および上記半導体基板が露出した開口をゲ
ート金属で覆う工程と、上記゛16導体基板が露出した
開口より広い開口を有するゲートパターンを上記ゲート
金属(例えば金属膜)上に形成する工程と、上記ゲート
金属に給電することにより上記ゲートパターンの開口に
導電部月をメッキ法で成長させてゲート電極を形成する
工程と、ゲート金属に当接していないゲート金属、上記
ゲートパターンおよび上記第3のマスク部材を除去する
工程とを含んで構成される。In order to solve the above object, the present invention forms a first mask member (for example, a resist film) in which the semiconductor substrate is exposed in the gate formation region and the source formation region of the semiconductor substrate, and converts this first mask member into a second mask member. Mask member (e.g. 5IO2
) and by etching back this second mask member, the second mask member on the source formation region is removed and the sidewall of the first mask member is covered with (=I
By leaving the second mask member with =ff to form a dummy gate on the gate formation region, and implanting impurities into the semiconductor substrate using the dummy gate and the first mask member as masks, the source After forming a low-resistance region in the formation region for a couple of steps, after removing the first mask member, only the head of the dummy gate is exposed and a third mask member (for example, a resist film) is placed on the surface. forming an opening in which the semiconductor substrate is exposed by removing the dummy gate on the gate formation region of the third mask member; a step of covering the exposed opening with a gate metal, a step of forming a gate pattern on the gate metal (for example, a metal film) having an opening wider than the opening in which the conductor substrate is exposed in step 16, and supplying power to the gate metal. A step of forming a gate electrode by growing a conductive portion in the opening of the gate pattern using a plating method, and a step of removing the gate metal, the gate pattern, and the third mask member that are not in contact with the gate metal. It consists of:
本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法による
と、第1のマスク部材のゲート形成領域上の側壁に付着
した第2のマスク部材がそのままダミーゲートになるの
で、第1のマスク部材上に形成される第2のマスク部材
の膜厚に比例したゲート長になる。その為、この膜厚を
サブミクロンにすればサブミクロンのゲート長のゲート
パターンが形成される。また、このゲートパターン上に
形成されたゲート金属に給電して導電部材のメッキを施
すので、効率良くザブミクロンのゲート長・を有する電
界効果型トランジスタが製造される。According to the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, since the second mask member attached to the side wall of the first mask member on the gate formation region becomes a dummy gate, the second mask member is formed on the first mask member. The gate length is proportional to the film thickness of the second mask member. Therefore, if this film thickness is made submicron, a gate pattern with a submicron gate length can be formed. In addition, since power is supplied to the gate metal formed on the gate pattern to plate the conductive member, a field effect transistor having a gate length of a submicron can be efficiently manufactured.
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
。なお、説明において同一要素には同一7〕号を用い、
重複する説明は省略する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in the explanation, the same number 7] is used for the same elements,
Duplicate explanations will be omitted.
ます、実施例に係る電界効果型トランジスタを製造する
方法を説明する。第1図は上記電界効果型トランジスタ
を製造する方法を示す工程図である。First, a method for manufacturing a field effect transistor according to an embodiment will be explained. FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing the above-mentioned field effect transistor.
まず、崖絶縁性のGaAs基板1上にSiイオンを注入
し、その後、アニールによりイオン注入部を活性化して
基板表面に活性層]aを形成する。First, Si ions are implanted onto a cliff-insulating GaAs substrate 1, and then the ion implanted portion is activated by annealing to form an active layer [a] on the substrate surface.
さらに、その表面にプラズマCVD技術を用いてSiN
膜2を例えば800オングストロームの膜厚て成長させ
る(同図(a))。なお、活性層1aはエピタキシャル
成長法により形成してもよい。Furthermore, SiN was added to the surface using plasma CVD technology.
The film 2 is grown to a thickness of, for example, 800 angstroms (FIG. 2(a)). Note that the active layer 1a may be formed by an epitaxial growth method.
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、GaAs基板
1のソース形成領域およびゲート形成領域上に開口を有
するレジストパターン(第1のマスク部制)3を1.0
〜1,3μm程度の膜厚で形成し、その後、このレジス
トパターン3および上記開口から露出したSiN膜2上
に、レジストパターン3か破壊されない程度の低温処理
が可能なスパッタ法あるいはECR−CVD法を用いて
SiO□膜(第2のマスク部ヰ()4を堆積させる(同
図(b))。Next, using photolithography technology, a resist pattern (first mask system) 3 having openings on the source formation region and gate formation region of the GaAs substrate 1 is formed with a 1.0
The resist pattern 3 and the SiN film 2 exposed from the openings are then coated with a sputtering method or an ECR-CVD method that allows low-temperature treatment to an extent that the resist pattern 3 is not destroyed. A SiO □ film (second mask portion I() 4) is deposited using the same method (FIG. 4(b)).
その後、例えばRIEでCF4などのガスを用いた上方
からの異方性エツチングにより、上記レジストパターン
3におけるゲート形成領域上の側壁に句むしたSi○2
膜4のみを残すようにSiO2膜4をエッチバックし、
ダミーゲートgを形成する。次に、このダミーゲ−1−
gおよびレジストパターン3をマスクとしてSiイオン
をドレイン側より約7度から10度の角度で斜めから注
入し、ダミーゲ−1−gと自己整合的に低抵抗化された
ソース領域1cを形成する(同図(C))。Thereafter, for example, by anisotropic etching from above using a gas such as CF4 by RIE, the Si○2 that has formed on the sidewall of the gate formation region in the resist pattern 3 is removed.
Etch back the SiO2 film 4 so that only the film 4 remains,
A dummy gate g is formed. Next, this dummy game-1-
Si ions are implanted obliquely from the drain side at an angle of about 7 degrees to 10 degrees using the resist pattern 3 and the resist pattern 3 as a mask to form a source region 1c with low resistance in self-alignment with the dummy gate 1-g ( Same figure (C)).
S1イオンの加速エネルギは90 k e V 、ドー
ズ瓜は4×1013cm−2程度か使用でき、ダミーゲ
−1−gとソース領域1sの間隔はSiイオンの照射角
度を変更することにより変更可能である。The acceleration energy of S1 ions is 90 keV, the dose melon can be used at about 4 x 1013 cm-2, and the distance between dummy game 1-g and source region 1s can be changed by changing the irradiation angle of Si ions. .
その後、ダミーゲートgの不要な部分(GaAs基板]
上のゲート形成領域以外の領域上に形成されたS i
O2膜4)及びレジストパターン3を除去してアニール
をすることにより、注入したSiイオンの活性化を行う
。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、ソース電
極Sとドレイン電極りをGaAs基板]基板用てオーミ
ック接触で形成し、再び、レジスト膜(第3のマスク部
tA)5を1.5μm程度の膜厚で塗布する(同図(d
))。このレジスト膜5により上面がほぼ平坦化される
。After that, the unnecessary part of the dummy gate g (GaAs substrate)
S i formed on a region other than the upper gate formation region
By removing the O2 film 4) and resist pattern 3 and performing annealing, the implanted Si ions are activated. Thereafter, using photolithography technology, a source electrode S and a drain electrode are formed in ohmic contact with the GaAs substrate, and again a resist film (third mask portion tA) 5 is formed with a film thickness of about 1.5 μm. (see figure (d)
)). The upper surface is substantially flattened by this resist film 5.
その後、このレジスト膜5をRIEで02などのガスを
用いてダミーゲートgの頭部が露出するまでエツチング
する(同図(e))。Thereafter, this resist film 5 is etched by RIE using a gas such as 02 until the top of the dummy gate g is exposed (FIG. 4(e)).
次に、バッファー1−HFなどを用いたウェットエツチ
ングによりダミーゲートgおよびダミーゲートgに当接
したSiN膜2を除去して、レジスト膜5にGaAs基
板]基板用した開口5gをゲート形成領域上に形成する
(同図(f))。Next, the dummy gate g and the SiN film 2 in contact with the dummy gate g are removed by wet etching using buffer 1-HF or the like, and an opening 5g for the resist film 5 is formed on the gate formation area. ((f) in the same figure).
さらに、レンスト膜5の表面およびGaAs基板1が露
出した開口5gの側壁および底部をゲート金属層6で覆
い、このゲート金属層6上に開口5gと重なる開口を有
するレジストパターン(ゲートパターン)7を形成する
(同図(g))。ゲート金属層6としては、T i /
P t / A uなどの3層構造金属で蒸着法ある
いはスパッタ法を用いて1500オングストロ一ム程度
の膜厚で形成できる。また、レジストパターン7は上記
開口5gより広い開ロアgをHするレジスト膜によりフ
第1・リソグラフィ技術で形成される。Further, the surface of the resist film 5 and the sidewall and bottom of the opening 5g where the GaAs substrate 1 is exposed are covered with a gate metal layer 6, and a resist pattern (gate pattern) 7 having an opening overlapping the opening 5g is formed on the gate metal layer 6. ((g) in the same figure). As the gate metal layer 6, T i /
It can be formed with a film thickness of about 1500 angstroms using a three-layer structure metal such as Pt/Au using a vapor deposition method or a sputtering method. Further, the resist pattern 7 is formed by a first lithography technique using a resist film that forms a lower opening g wider than the opening 5g.
次に、上記レジストパターン7を用いてゲート金属層6
を陰極として給電することにより、メツ−]〇 −
キでAu金属(導電部材)を約1,5μm程度の厚さで
開口5g、7g内に成長させてゲート:i極Gを形成す
る(同図(h))。Next, the resist pattern 7 is used to form a gate metal layer 6.
By supplying power as a cathode, Au metal (conductive member) is grown with a thickness of about 1.5 μm within the openings 5g and 7g using a metal key to form gates: i-poles G (same as Figure (h)).
最後に、o2を用いたRIEなとによりレジストパター
ン7を除去した後でイオンミリンクニよりゲート金属層
6を除去し、さらに、02を用いたRIEてレンスト膜
5を除去する(同図(1)〉。Finally, after the resist pattern 7 is removed by RIE using O2, the gate metal layer 6 is removed by ion milling, and the resist film 5 is further removed by RIE using O2 (see the figure). 1)〉.
以」二の工程によりFETが完成する。The FET is completed through the following two steps.
このように、ゲート電極Gと自己整合的に、ソース側に
低抵抗領域を形成できるので、ドレインゲート耐圧を減
少させることなく、g 1 f7を向上することかで
き、ゲートGとソース領域]Sの間の間隔を粘度よく設
定することができる。In this way, since a low resistance region can be formed on the source side in self-alignment with the gate electrode G, g 1 f7 can be improved without reducing the drain-gate breakdown voltage, and the gate G and source region ]S The interval between can be set with good viscosity.
また、電子ビーム(E B)露光のように、ウェハ上に
直接描画することなく光学露光のみてザブミクロンオー
ダのゲート長を有するゲート電極を形成できるので、生
産性を向上させることかできる。Furthermore, unlike electron beam (EB) exposure, a gate electrode having a gate length on the submicron order can be formed only by optical exposure without directly drawing on the wafer, so productivity can be improved.
さらに、本実施例により製造されたFETのゲート電極
はメッキ法で形成されているので、倒れ難く、FETの
信頼性も、12jい。Furthermore, since the gate electrode of the FET manufactured according to this example is formed by a plating method, it is difficult to fall down, and the reliability of the FET is also 12j.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、本実施例ではゲート金属層6と導電部材の材質
か同一であるか、ゲート金属層6の最上層にり・lして
イオン化傾向が同一または低い材料であれば導電部材と
して使用できる。したがって、Auかゲート金属層6の
最上層であればA1を導電部材として使用できる。For example, in this embodiment, if the gate metal layer 6 and the conductive member are made of the same material, or if the uppermost layer of the gate metal layer 6 is a material with the same or lower ionization tendency, it can be used as the conductive member. Therefore, if Au is the uppermost layer of the gate metal layer 6, A1 can be used as the conductive member.
さらに、基板としてGaAsを使用しているが、GaA
sに限定されるものではない。Furthermore, although GaAs is used as the substrate, GaAs
It is not limited to s.
本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、第
1のマスク部Iの側壁に付着したダミーヶ−1・を形成
し、このダミーゲートを用いてソース領域を形成するの
で、高周波で動作する電界効果型トランジスタを生産性
良く製造することができる。In the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a dummy gate 1 attached to the side wall of the first mask portion I is formed, and a source region is formed using this dummy gate, so that an electric field operating at a high frequency Effective transistors can be manufactured with high productivity.
第1図は本発明の一実施例に係る電界効果型l・ランジ
スタの製造方法を示す工程図である。
S・・ソース電極、D・・・ドレイン電極、G・・・ゲ
ート電極、] −G a A s基板、2−8iN膜、
3・ レジストパターン(第1のマスク部材)、4・・
・5102膜(第2のマスク部材)、5・レジスト膜(
第3のマスク部材)、6・・・ゲート金属層、7 レジ
ストパターン(ゲートパターン)。
代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
山 1) 行 −FETの製
造ろ法
第1図FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a field effect type L transistor according to an embodiment of the present invention. S...source electrode, D...drain electrode, G...gate electrode,] -GaAs substrate, 2-8iN film,
3. Resist pattern (first mask member), 4.
・5102 film (second mask member), 5・resist film (
(third mask member), 6... gate metal layer, 7 resist pattern (gate pattern). Representative Patent Attorney Yoshiki Hasejo
Mountain 1) Row - FET manufacturing filtration method Figure 1
Claims (1)
導体基板が露出した第1のマスク部材を形成し、この第
1のマスク部材を第2のマスク部材で覆う工程と、 前記第2のマスク部材をエッチバックすることにより、
前記ソース形成領域上の前記第2のマスク部材を除去し
、前記第1のマスク部材の側壁に付着した前記第2のマ
スク部材を残存させて前記ゲート形成領域上にダミーゲ
ートとする工程と、前記ダミーゲートおよび前記第1の
マスク部材をマスクとして不純物を前記半導体基板内に
注入することにより、前記ソース形成領域に低抵抗領域
を形成する工程と、 前記第1のマスク部材を除去した後で前記ダミーゲート
の頭部のみを露出させて第3のマスク部材を表面に形成
する工程と、 前記ダミーゲートを除去することにより前記半導体基板
が露出した開口を前記第3のマスク部材のゲート形成領
域上に形成する工程と、 前記第3のマスク部材の表面および前記半導体基板が露
出した開口をゲート金属で覆う工程と、前記半導体基板
が露出した開口より広い開口を有するゲートパターンを
前記ゲート金属上に形成する工程と、 前記ゲート金属に給電することにより前記ゲートパター
ンの開口に導電部材をメッキ法で成長させてゲート電極
を形成する工程と、 前記導電部材に当接していないゲート金属、前記ゲート
パターンおよび前記第3のマスク部材を除去する工程と
を含んで構成される電界効果トランジスタの製造方法。[Scope of Claims] A step of forming a first mask member in which the semiconductor substrate is exposed in a gate formation region and a source formation region of the semiconductor substrate, and covering the first mask member with a second mask member; By etching back the mask member of 2,
removing the second mask member on the source formation region and leaving the second mask member attached to the sidewall of the first mask member to form a dummy gate on the gate formation region; forming a low resistance region in the source formation region by injecting impurities into the semiconductor substrate using the dummy gate and the first mask member as masks; and after removing the first mask member. forming a third mask member on the surface by exposing only the head of the dummy gate; and forming an opening in which the semiconductor substrate is exposed by removing the dummy gate into a gate formation region of the third mask member. forming a gate pattern on the gate metal; a step of covering the surface of the third mask member and the opening where the semiconductor substrate is exposed with a gate metal; and forming a gate pattern having an opening wider than the opening where the semiconductor substrate is exposed with a gate metal. a step of forming a gate electrode by growing a conductive member in the opening of the gate pattern by plating by supplying power to the gate metal; A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the step of removing the pattern and the third mask member.
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ID=18139617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32207390A Pending JPH04196135A (en) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | Manufacture of field-effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04196135A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6350556B1 (en) * | 1998-06-30 | 2002-02-26 | Tdk Corporation | Method of forming thin film pattern and pole portion of thin film magnetic head |
WO2002063671A3 (en) * | 2001-01-17 | 2002-10-10 | United Monolithic Semiconduct | Method for producing a semiconductor component comprising a t-shaped contact electrode |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP32207390A patent/JPH04196135A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6350556B1 (en) * | 1998-06-30 | 2002-02-26 | Tdk Corporation | Method of forming thin film pattern and pole portion of thin film magnetic head |
WO2002063671A3 (en) * | 2001-01-17 | 2002-10-10 | United Monolithic Semiconduct | Method for producing a semiconductor component comprising a t-shaped contact electrode |
US6790717B2 (en) | 2001-01-17 | 2004-09-14 | United Monolithic Semiconductors Gmbh | Method for producing a semiconductor component comprising a t-shaped contact electrode |
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