JPH0521473A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH0521473A
JPH0521473A JP3170795A JP17079591A JPH0521473A JP H0521473 A JPH0521473 A JP H0521473A JP 3170795 A JP3170795 A JP 3170795A JP 17079591 A JP17079591 A JP 17079591A JP H0521473 A JPH0521473 A JP H0521473A
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JP
Japan
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gate electrode
recess
effect transistor
layer
forming
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JP3170795A
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English (en)
Inventor
Yasunobu Nashimoto
泰信 梨本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ヘテロ接合電界効果トランジスタのリセス端と
ゲート電極端の距離を0.01μmの精度で制御する。 【構成】フォトレジスト9の開口10よりもL1だけ広
げてSiO2 膜8を精度良くエッチングする。これによ
りリセス11を形成後、ゲート電極13を形成すると、
リセス底部の長さL2が0.01μmの精度で所望の長
さにできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体ヘテロ接
合構造を用いた電界効果トランジスタの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ヘテロ接合半導体層間において、電子親
和力の小さい半導体層内の電子が、電子親和力の大きい
半導体層へ移動し、ヘテロ接合界面近傍に電子蓄積層
(2次源電子ガス)を形成する。この2次元電子ガスを
電流チャネルとし、その電子濃度を制御電極に印加され
た電圧によって制御し、制御電極(ゲート電極)を挟ん
で設けられたオーミック電極(ソース電極−ドレイン電
極)から構成された電界効果トランジスタは、高利得と
低雑音の特徴を生かして、開発が進められている。特に
N型AlGaAsとアンドープGaAsとの半導体ヘテ
ロ接合を用いた電界効果トランジスタは、4GHz以上
の超高周波帯における低雑音素子として、GaAs−M
ESFETと置き換えられている。このヘテロ接合を用
いた電界効果トランジスタの断面構造について、図2
(c)を参照して説明する。半絶縁性GaAs基板1の
表面に、アンドープGaAs層2、N型AlGaAs電
子供給層3、N型GaAsコンタクト層4がエピタキシ
ャル成長されている。N型GaAsコンタクト層4とオ
ーミック接触を形成するソース電極6、ドレイン電極7
及びN型AlGaAs電子供給層3とショットキー接合
を形成するゲート電極13がある。半導体ヘテロ接合に
近接して、電子親和力が小さいN型AlGaAs電子供
給層3から電子親和力が大きいアンドープGaAs層2
に電子が移動し、2次元電子ガス5が蓄積される。この
電界効果トランジスタは、2次元電子ガス5を電流チャ
ネルとしてゲート電極13で電子濃度を変調し、ソース
電極6とドレイン電極7との間の電流を制御する。ソー
ス電極6,ドレイン電極7と2次元電子ガス5との直列
抵抗を低減するために、N型GaAsコンタクト層4が
設けられている。N型GaAsコンタクト層4を部分的
にエッチングしてリセス11を形成し、N型AlGaA
s電子供給層3の表面にゲート電極13が形成されてい
る。このときゲート電極13直下のN型AlGaAs電
子供給層3は、通常熱平行状態において完全に空乏化す
るように、不純物濃度と厚さとが決められている。従っ
て、2次元電子ガス5の濃度がゲート電極13のバイア
ス電圧で、高感度に変調されることにより、高い相互コ
ンダクタンス、高利得や低雑音性能が得られる。
【0003】ところがこの構造では、ソース電極側リセ
ス底部14aの直列抵抗は、N型GaAsコンタクト層
4が途切れているため、2次元電子ガス5の濃度に直接
依存している。このため、小電流で動作させる低雑音素
子では、ゲート電極直下の2次元電子ガス濃度が低く制
限され、リセス底部の直列抵抗が素子性能を大きく左右
する程度まで増大する。従って、ソース電極側リセス底
部14aの長さは、できるだけ短い方が望ましい。一
方、ドレイン電極側リセス底部14bの長さは、ゲート
電極の降伏電圧と密接に関係しており、ドレイン電極側
のリセス端とゲート電極端が接近するにつれて、ゲート
電極の降伏電圧が低下し、好ましくない。従って、ソー
ス電極側リセス底部とドレイン側リセス底部を同時に形
成する場合素子の要求性能によってゲート電極端とリセ
ス端の距離には最適値が存在する。
【0004】従来、このリセスを有する電界効果トラン
ジスタは図2(a)から図2(c)に示す工程で製造さ
れる。まず、図2(a)に示すように、結晶表面にフォ
トレジスト9を塗布した後、ゲート電極パターンのフォ
トマスクで露光および現像してゲート電極を形成するた
めの開口10を形成する。次いで、図2(b)に示すよ
うに結晶をエッチングしてリセス11を形成した後、ゲ
ート電極金属12を真空蒸着する。次に、周知のリフト
オフ法を用いてフォトレジスト9を除去し、ゲート電極
13を形成し図2(c)となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の製造工程では、
結晶のエッチング方法によって決まったリセス端とゲー
ト電極端の距離となり、これを所望の長さにコントロー
ルすることが出来ず、従って、素子の用途によって異な
る性能の要求がある場合に、所望の長さにあったエッチ
ング方法及びエッチング条件に変更する必要が生じ、製
造プロセスの標準化ができないことや、エッチング設備
の投資がよけいに必要となる問題が生じていた。
【0006】さらに、最新の素子ではリセス端とゲート
電極端の距離を0.01μmの精度でコントロールしな
ければ、素子の要求性能を満足できなくなっており、新
たにリセス端とゲート電極端距離制御が高精度にできる
プロセスが必要となっていた。
【0007】例えば、結晶のエッチング方法として、硫
酸と過酸化水素の混合液を用いる場合、図2(a)から
図2(c)に示した従来の製造方法では、リセス端とゲ
ート電極端とがほとんど接してしまい、ゲート電極の降
伏電圧の著しい低下や高周波帯に於ける利得の低下を引
き起こす。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの製造方法は、リセスが形成される結晶層とリセ
スパターンを開口するためのフォトレジスト層の間に別
の材質からなる、リセス端とゲート電極端の距離のコン
トロール層を挿入し、まず、コントロール層のみのエッ
チングを行い、フォトレジストに形成されているリセス
パターンより両側面へエッチングを広げる。その開口部
分を通して結晶のエッチングを行い、リセス形成をした
後、ゲート電極金属膜を真空蒸着法で形成し、リフトオ
フ法を用いて、フォトレジスト層を除去するとリセス内
にゲート電極が形成される。
【0009】この時、コントロール層のリセスパターン
から両側面へのエッチングの広がり量がリセス端とゲー
ト電極間距離と一対一の相関関係があるため、コントロ
ール層のエッチングを精密に制御することにより、リセ
ス端とゲート電極間距離の制御が可能となる。
【0010】
【実施例】本発明の第1の実施例について、低雑音ヘテ
ロ接合電界効果トランジスタの製造工程の図1(a)か
ら図1(f)を参照して説明する。
【0011】はじめに図1(a)に示すように、半絶縁
性GaAs基板1の表面に分子線エピタキシャル成長
(MBE)により、厚さ1μmのアンドープGaAs層
2,キャリア濃度2x1018cm-3で厚さ500AのN
型Al0.25Ga0.75As電子供給層3,キャリア濃度2
x1018cm-3、厚さ1000AのN型GaAsコンタ
クト層4を連続成長する。
【0012】次に図1(b)に示すように、周知のCV
D法を用いて、300℃から400℃程度の低温でSi
2 膜8を500Aの厚さに形成する。
【0013】次に図1(c)に示すように、周知のリフ
トオフ法と400℃から450℃の熱処理によりAuG
e/Ni合金層からなるソース電極6とドレイン電極7
とを形成する。
【0014】次に図1(d)に示すように、フォトレジ
スト9にリセスパターンを選択的に開口10を形成し、
フォトレジスト9をマスクにしてSiO2 膜8をエッチ
ングする。この時、フォトレジスト9の開口パターンよ
りも両側へ長さL1分広げてエッチングを行う。
【0015】次に図1(e)に示すように、SiO2
8をマスクにして、硫酸と過酸化水素の混合液を用い
て、N型GaAsコンタクト層4をエッチングして、リ
セス11を形成した後、ゲート電極金属のAlを真空蒸
着する。次に、フォトレジスト9を用いたリフトオフ法
により、ゲート電極13を形成し図1(f)となる。
【0016】リセス端とゲート電極間の長さL2は、硫
酸と過酸化水素の混合液を用いてGaAsをエッチング
した場合、L1とほぼ一致する。従って、素子の設計
上、L2を0.05μmとしたい場合は、SiO2 膜8
をエッチングする際にリセスパターンからの広がり長さ
L1を0.05μmに制御すればよい。これは、SiO
2 のエッチング速度を毎秒0.01μm以下にすれば容
易に実現できる。
【0017】次に本発明の別の実施例について説明す
る。
【0018】第1の実施例では、低雑音ヘテロ接合電界
効果トランジスタの製造工程で説明したが、高出力素子
の場合は、低雑音素子よりもゲート電極の降伏電圧を高
く設計するため、L2を長くすなわちL1を長く、例え
ば素子の要求性能に合わせて、コントロールすればよ
い。また、第1の実施例ではコントロール層としてSi
2 膜を用いたが、SiN膜や他の電気的絶縁材料膜を
用いることができるし、ゲート電極長が1μm以下で
は、リセスパターン形成に電子線リソグラフィー法を用
いるため、この場合フォトレジストは電子線レジストに
置き換える。さらに第1の実施例以外の結晶、例えば、
InGaAsやInPのヘテロ接合を含む結晶を使う素
子の製造に、本発明を使うことが出来る。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電界効果
トランジスタの製造方法によれば、結晶のエッチング方
法を変更する事なく、またエッチング方法によらずリセ
ス端とゲート電極端の長さを素子の要求性能に合わせ
て、高精度にコントロールすることができ、これまで実
現困難であった要求性能の素子の製造を可能にするだけ
でなく、リセス形成のための結晶エッチング工程の標準
化が実現でき、余計な設備投資の必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における電界効果トラン
ジスタの製造工程を示す断面図である。
【図2】従来の電界効果トランジスタの製造工程を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 2 アンドープGaAs層 3 N型Al0.25Ga0.75As電子供給層 4 N型GaAsコンタクト層 5 2次元電子ガス 6 ソース電極 7 ドレイン電極 8 SiO2 膜 9 フォトレジスト 10 開口 11 リセス 12 ゲート電極金属 13 ゲート電極 14a ソース電極側リセス底部 14b ドレイン電極側リセス底部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 半絶縁性化合物半導体基板の表面に、第
    1のアンドープ半導体層がエピタキシャル成長され、さ
    らに、前記第1の半導体層よりも電子親和力の小さい第
    2のN型半導体層がヘテロ接合を形成してエピタキシャ
    ル成長され、その上に形成された制御ゲート電極を挟ん
    でオーミックコンタクトをなすソース電極およびドレイ
    ン電極を有する電界効果トランジスタの製造方法におい
    て、半導体結晶表面に絶縁膜を形成する工程と、ゲート
    電極およびリセスと称する溝を形成する部分の該絶縁膜
    をゲート電極の長さよりも所望の寸法だけ広げて開口部
    を形成する工程と、該開口部を有する該絶縁膜をマスク
    にして前記半導体結晶をエッチングし該リセスを形成す
    る工程と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。
JP3170795A 1991-07-11 1991-07-11 電界効果トランジスタの製造方法 Pending JPH0521473A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508988A (ja) * 2015-02-19 2018-03-29 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH 半導体ボディの製造方法
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980512