JPH06260510A - 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果型トランジスタおよびその製造方法

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JPH06260510A
JPH06260510A JP4545993A JP4545993A JPH06260510A JP H06260510 A JPH06260510 A JP H06260510A JP 4545993 A JP4545993 A JP 4545993A JP 4545993 A JP4545993 A JP 4545993A JP H06260510 A JPH06260510 A JP H06260510A
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JP
Japan
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gate
metal pattern
pattern
drain
source
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JP4545993A
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English (en)
Inventor
Kenji Otobe
健二 乙部
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、歩留りの高い大電力用電界効果型
トランジスタおよびその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 活性層(2)上にゲート金属パターン(3)
および1以上のダミーゲート金属パターン(4)からな
る金属パターン列を並設し、金属パターン列の側壁およ
び金属パターン間を絶縁膜(5)で覆ってゲートパター
ン(6)を形成している。さらに、ゲートパターン
(6)を挟んでこれと自己整合的にソースおよびドレイ
ン用オーミック低抵抗領域(7、8)を形成し、これら
のソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領域(7、
8)に接触させてソース電極(10)およびドレイン電
極(11)を配置している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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(MIC:Microwave Inte
grated Circuits )およびモノリシックマイクロ波集積
回路(MMIC:Microwave Monolithic Integrated Ci
rcuits)で使用される高周波かつ大振幅動作用の電界効
果型トランジスタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯で高周波動作を目的とした
GaAsMMICやMICは電界効果型トランジスタ等
の能動素子と抵抗、容量、インダクタンス等の受動素子
とを組合わせて形成される。ここで用いられる電界効果
型トランジタの動作周波数は数GHz以上と非常に高い
ため、トランジスタ自体の高速性が要求され、高速性を
表すfT (電流遮断周波数)を向上させる工夫がなされ
ている。具体的には、トランスコンダクタンスgm を向
上させてゲート容量を低減するため、短ゲートにする
(通常1.0μm以下)、またソース抵抗を減らすた
め、ゲート電極と自己整合的にオーミック領域にイオン
注入し、それを活性化することで低抵抗領域を設けるな
どが行われる。
【0003】しかし、ゲート電極と自己整合的に低抵抗
領域を設けるとドレイン耐圧が低下し(約5V)、大振
幅動作を行う大電力用電界効果型トランジスタには使用
することはできない。そこで、ゲート電極とイオン注入
で形成したドレイン側のn+領域との距離を離す(オフ
セットさせる)方法、つまりソース電極とドレイン電極
とをゲート電極に関して非対称に配置する方法が採られ
る。この方法によれば、ドレイン耐圧はゲート電極とド
レイン側のn+ 領域との距離にほぼ比例して向上する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の大電
力用電界効果型トランジスタは、エピタキシャル成長で
活性層や低抵抗層(オーミック電極接触層)などを形成
し、エッチングを利用してゲート領域をリセス構造(1
段リセス構造や2段リセス構造等)にすることが多い。
リセス構造では、ゲート電極は溝に埋め込まれるのでゲ
ート電極とドレイン側のn+ 層までの距離が長くなりド
レイン耐圧を向上させることができるからである。
【0005】しかしながら、リセス構造にするとエッチ
ングのばらつきにより素子の均一性(Vthの均一性)
が損なわれ、IC化したときの歩留りが低下してしまう
といった問題が生じた。
【0006】本発明は、このような問題を解決し、歩留
りの高い大電力用電界効果型トランジスタおよびその製
造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電界効果型トランジスタは、活性層上のゲ
ート電極領域にゲート金属パターンを形成し、かつこの
ドレイン側に隣接して1以上のダミーゲート金属パター
ンを形成した金属パターン列を並設し、金属パターン列
の側壁および金属パターン間を絶縁膜で被覆したゲート
パターンと、ゲートパターンを挟んでこれと自己整合的
に形成されたソースおよびドレイン用オーミック低抵抗
領域と、ソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領域
に接触させて形成されたソースおよびドレイン電極とを
備え、ゲート金属パターンをゲート電極として機能させ
たことを特徴とする。
【0008】また、本発明の電界効果型トランジスタの
製造方法は、半導体基板上に活性層を形成する第1の工
程と、活性層上のゲート電極領域にゲート金属パターン
を形成し、かつこのドレイン側に隣接して1以上のダミ
ーゲート金属パターンを形成して金属パターン列とする
第2の工程と、金属パターン列の側壁および金属パター
ン間に絶縁膜を形成してゲートパターンとする第3の工
程と、ゲートパターンを挟んで、このゲートパターンと
自己整合的にソースおよびドレイン用オーミック低抵抗
領域を形成する第4の工程と、ソースおよびドレイン用
オーミック低抵抗領域に接触させてソースおよびドレイ
ン電極を形成する第5の工程とを備え、ゲート金属パタ
ーンをゲート電極として機能させたことを特徴とする。
【0009】この場合、第2の工程で、金属パターン列
を形成した後に、これらの金属パターンを等方的にエッ
チングしてもよい。
【0010】
【作用】本発明によれば、ゲートパターンに対して自己
整合的にソース用オーミック低抵抗領域を形成すること
によりソース抵抗が低減される。また、ゲートパターン
に対して自己整合的にドレイン用オーミック低抵抗領域
を形成することによりゲート電極とドレイン用オーミッ
ク低抵抗領域とが精度良くオフセットされ、ドレイン耐
圧の向上およびドレインコンダクタンスの改善を図るこ
とができる。このため利得が向上する。
【0011】このように、オーミック低抵抗領域はソー
ス用とドレイン用のどちらも自己整合的に形成されるの
で、素子性能の均一化が図れ、歩留りが向上する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
【0013】図1および図2は、本実施例の電界効果ト
ランジスタの製造方法を示す工程断面図である。同図に
おいて、まず半絶縁性GaAs基板1の上にGaAs活
性層2を形成する(図1(a))。この場合、GaAs
基板1上にGaAs層を形成した後にSiイオンを注入
して活性層2としてもよく、GaAs基板1上にSiイ
オンをドープしながらエピタキシャル成長させて活性層
2を形成してもよい。大電力用の電界効果型トランジス
タにする場合は、単位ゲート幅当たりの電流密度を大き
くするために活性層2を厚く形成する。例えば、エピタ
キシャル成長により活性層2を形成する場合は、8×1
17cm-3のドーピング濃度で1000オングストロー
ム程度の厚さとすれば、しきい値電圧Vthは−3Vとな
る。
【0014】次に、スパッタ法とフォトリソグラフィの
技術を用いて、活性層2上にゲート金属パターン3およ
びダミーゲート金属パターン4を同時に形成する(図1
(b))。この時のゲート金属パターン3およびダミー
ゲート金属パターン4の金属としては、WSiもしくは
WSiN等の耐熱金属を用いる。ここで、ゲート金属パ
ターン3とダミーゲート金属パターン4の間隔は、0.
5μm程度とする。さらに、ゲート金属パターン3とダ
ミーゲート金属パターン4を短く加工するために、SF
6 などのガスを用いたRIE(Reactive Ion Etching)
法で等法的にエッチングしてもよい。ダミーゲート金属
パターン4のゲート長は、ドレイン側のオフセット量に
より決定される。本実施例では、ダミーゲート金属パタ
ーン4のゲート長は0.3μmである。
【0015】その後、スパッタ法もしくはECR−CV
D法等の方法でSiN膜等の絶縁膜5をウエハ全面に堆
積させる(約3000オングストローム)(図1
(c))。さらにCF4 などのガスを用いたRIE法で
異方性エッチングを行い、ゲート金属パターン3とダミ
ーゲート金属パターン4の側壁および電極間を除いた領
域の絶縁膜5を除去して、ゲートパターン6を形成する
(図1(d))。上述したようにゲート金属パターン3
とダミーゲート金属パターン4の間隔は、0.5μmと
狭いので、このエッチングによってもゲート金属パター
ン3とダミーゲート金属パターン4間の絶縁膜5は除去
されずに残ることとなる。
【0016】次に、ゲートパターン6をマスクとして、
Siイオンを注入することにより、ゲートパターン6と
自己整合的にソース側のオーミック低抵抗領域7、およ
びドレイン側のオーミック低抵抗領域8がそれぞれ形成
される(図2(e))。このため、オーミック低抵抗領
域7、8は、ゲート金属パターン3の両側に配置され、
しかもゲート金属パターン3端とドレイン側のオーミッ
ク低抵抗領域8は1μm程度にオフセットされる。
【0017】次いで、アニールによりSiイオンを活性
化させる。このアニールは、電気炉等で30分程度約8
00℃に加熱して行う。
【0018】次に、オーミック電極を形成するために、
まずフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターン
9を形成し、これをマスクとして、蒸着法によりオーミ
ック電極金属層(ここではAuGe/Niの2層構造)
を堆積させ(図2(f))、リフトオフする。その後、
400℃で1分程度の熱処理を行い、合金化することに
より、それぞれソース電極10、ドレイン電極11とす
る(図2(g))。
【0019】最後に、ゲート金属パターン3上にAu等
の低抵抗金属からなる配線層12を蒸着させることによ
り、ゲート金属パターン3はゲート金属として機能する
ようになる(図(h))。
【0020】以上の工程を経て、電界効果型トランジス
タが完成する。
【0021】図3(a)(b)は、複数のダミーゲート
金属パターン4を用いた本実施例の電界効果型トランジ
スタを示す断面図である。このように、ダミーゲート金
属パターン4の個数を増やすことにより、ゲート金属パ
ターン3端とドレイン側のオーミック低抵抗領域8の間
隔を所望の長さに調整できる。この調整によって、ドレ
イン耐圧の向上およびドレインコンダクタンスの改善を
図ることができる。
【0022】図3(a)は2つのダミーゲート金属パタ
ーン4(4a、4b)を用いた例、図3(b)は3つの
ダミーゲート金属パターン4(4a、4b、4c)を用
いた例である。ゲート金属パターン3とダミーゲート金
属パターン4の間隔、およびダミーゲート金属パターン
4同士の間隔は所望の間隔でよいが、エッチングによっ
ても絶縁膜5が除去されない程度の狭さ(例えば、0.
5μm)にする必要がある。また、各ダミーゲート金属
パターン4のゲート長もそれぞれ所望の長さでよい。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明であれば、ゲート
パターンに対して自己整合的にソース用オーミック低抵
抗領域を形成してソース抵抗を低減させると共に、ドレ
イン用オーミック低抵抗領域を自己整合的にオフセット
させているので、ドレイン耐圧の向上およびドレインコ
ンダクタンスの改善を図ることができ、利得が向上す
る。
【0024】このように、オーミック低抵抗領域はソー
ス用とドレイン用のどちらも自己整合的に形成されるの
で、素子性能の均一化が図れ、歩留りが向上する。
【0025】したがって本発明を用いれば、MICやM
MICに使用される高周波かつ大振幅動作用として優れ
た電界効果トランジスタが容易に得られるといった効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す工程断面図(前半)で
ある。
【図2】本発明の一実施例を示す工程断面図(前半)で
ある。
【図3】複数のダミーゲート金属パターンを用いた例を
示す断面図である。
【符号の説明】
1…GaAs基板、2…活性層、3…ゲート金属パター
ン、4…ダミーゲート金属パターン、5…絶縁膜、6…
ゲートパターン、7、8…オーミック低抵抗領域、9…
レジストパターン、10…ソース電極、11…ドレイン
電極、12…配線層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/804 7376−4M H01L 29/80 W

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層上のゲート電極領域にゲート金属
    パターンを形成し、かつこのドレイン側に隣接して1以
    上のダミーゲート金属パターンを形成した金属パターン
    列を並設し、前記金属パターン列の側壁および金属パタ
    ーン間を絶縁膜で被覆したゲートパターンと、 前記ゲートパターンを挟んでこれと自己整合的に形成さ
    れたソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領域と、 前記ソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領域に接
    触させて形成されたソースおよびドレイン電極とを備
    え、 前記ゲート金属パターンをゲート電極として機能させた
    ことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に活性層を形成する第1の
    工程と、 前記活性層上のゲート電極領域にゲート金属パターンを
    形成し、かつこのドレイン側に隣接して1以上のダミー
    ゲート金属パターンを形成して金属パターン列とする第
    2の工程と、 前記金属パターン列の側壁および金属パターン間に絶縁
    膜を形成してゲートパターンとする第3の工程と、 前記ゲートパターンを挟んで、このゲートパターンと自
    己整合的にソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領
    域を形成する第4の工程と、 前記ソースおよびドレイン用オーミック低抵抗領域に接
    触させてソースおよびドレイン電極を形成する第5の工
    程とを備え、 前記ゲート金属パターンをゲート電極として機能させた
    ことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の工程では、前記金属パターン
    列を形成した後に、これらの金属パターンを等方的にエ
    ッチングすることを特徴とする請求項2記載の電界効果
    型トランジスタの製造方法。
JP4545993A 1993-03-05 1993-03-05 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 Pending JPH06260510A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4862436A (en) * 1987-03-11 1989-08-29 Harilela Bob Limited Watch with strap
KR100702029B1 (ko) * 2005-09-22 2007-03-30 삼성전자주식회사 플로팅된 드레인측 보조 게이트를 갖는 고전압 모스트랜지스터를 구비하는 비휘발성 메모리 소자들 및 그제조방법들

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