JPH06302619A - Fabrication of field-effect transistor - Google Patents
Fabrication of field-effect transistorInfo
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- JPH06302619A JPH06302619A JP8601993A JP8601993A JPH06302619A JP H06302619 A JPH06302619 A JP H06302619A JP 8601993 A JP8601993 A JP 8601993A JP 8601993 A JP8601993 A JP 8601993A JP H06302619 A JPH06302619 A JP H06302619A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
の製造方法に係り、特に化合物半導体の主デバイスであ
るショットキ接合型電界効果トランジスタ(以下、ME
SFETと略す)に好適な製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor, and more particularly to a Schottky junction field effect transistor (hereinafter referred to as ME) which is a main device of a compound semiconductor.
The present invention relates to a manufacturing method suitable for SFET).
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、MESFETの高性能化にはゲ
ート長の短縮、能動層のシャロー化、ゲート、ソース抵
抗等の軽減、二次元効果によるしきい電圧の変動抑制等
の改良が必須である。また、その構造を実現する製法も
各種提案されている。その代表例は図3に示すような構
造である。2. Description of the Related Art In general, in order to improve the performance of MESFETs, it is necessary to shorten the gate length, make the active layer shallow, reduce the gate and source resistances, and improve the threshold voltage fluctuations due to the two-dimensional effect. . Also, various manufacturing methods for realizing the structure have been proposed. A typical example thereof is a structure as shown in FIG.
【0003】図3(a)に示すものは、ソース抵抗の軽
減、ドレイン耐圧向上のためにリセス構造とした変形例
は存在するが、MESFETの基本形である。図で示さ
れるようにソース電極3、ゲート電極4、ドレイン5電
極が並置されている。この製法はソース電極3、ドレイ
ン電極5の形成後、ホトリソグラフィで位置合わせを行
ってゲート電極4を形成する。なお、その逆の製法もあ
る。いずれにしてもホトリソグラフィの合わせ精度と加
工精度でソース電極3、ドレイン電極5間の距離、すな
わちゲート長は決まり、素子歩留まり等を考慮すると、
その距離を広くする必要がある。これに伴い、相互コン
ダクタンスgm、雑音特性等の素子性能が劣化する。ま
た、プロセス工程も自己整合法が導入されていないた
め、プロセス手順が複雑となる。The structure shown in FIG. 3 (a) is a basic form of MESFET, though there is a modified example of a recess structure for reducing the source resistance and improving the drain breakdown voltage. As shown in the figure, the source electrode 3, the gate electrode 4, and the drain 5 electrode are arranged side by side. In this manufacturing method, after the source electrode 3 and the drain electrode 5 are formed, alignment is performed by photolithography to form the gate electrode 4. Note that there is also the reverse method. In any case, the distance between the source electrode 3 and the drain electrode 5, that is, the gate length is determined by the alignment accuracy and processing accuracy of the photolithography, and considering the device yield and the like,
That distance needs to be increased. Along with this, element performances such as mutual conductance gm and noise characteristics deteriorate. Moreover, since the self-alignment method is not introduced in the process steps, the process procedure becomes complicated.
【0004】一方、図3(b)に示すものは、ゲート電
極を先行させた自己整合法を導入したものであり、ディ
ジタル用として利用されている。この製法はチャンネル
となる能動層を形成後、ゲート金属としてWSiを被着
し、被着後ホトリソグラフィ工程を用い、ゲート電極4
を形成し、このゲート電極4をマスクとしてソース・ド
レイン用高濃度イオン注入層6を作り、アニールを行
う。その後、ソース、ドレインのオーミック電極3、5
を形成している。製法的には自己整合法を採用し、プロ
セス手順の簡単化がなされている。しかし、ゲート電極
4の加工はフォトリソフラフィの解像度で決まり、ゲー
ト長の短縮、加工レベルのバラツキに限界が生じる。現
状では、0.5μm±0.1μm程度である。この値で
はしきい電圧Vthの変動が大きく、大集積化が困難と
なっている。また、特性的に見ると、ゲート電極4とド
レイン電極5間の距離が短いため、ドレイン耐圧が小さ
くなり、アナログ素子に適用しにくい。特に、しきい電
圧Vthのゲート長依存性が大きくなること、ゲート・
ドレイン間の容量が大きくなることの欠点がある。On the other hand, the one shown in FIG. 3 (b) introduces the self-alignment method in which the gate electrode is preceded, and is used for digital applications. In this manufacturing method, after forming an active layer to be a channel, WSi is deposited as a gate metal, and after the deposition, a photolithography process is used to form a gate electrode 4
Is formed, a high-concentration ion implantation layer 6 for source / drain is formed using the gate electrode 4 as a mask, and annealing is performed. After that, source and drain ohmic electrodes 3, 5
Is formed. The manufacturing method adopts the self-alignment method to simplify the process procedure. However, the processing of the gate electrode 4 is determined by the resolution of the photolithography, and there is a limit to the shortening of the gate length and variations in processing level. At present, it is about 0.5 μm ± 0.1 μm. With this value, the threshold voltage Vth greatly fluctuates, making it difficult to achieve large scale integration. Further, characteristically, since the distance between the gate electrode 4 and the drain electrode 5 is short, the drain breakdown voltage becomes small and it is difficult to apply to an analog element. In particular, the dependence of the threshold voltage Vth on the gate length becomes large,
There is a drawback in that the capacitance between the drains is large.
【0005】これらの特性の欠点を解消する構造とし
て、図3(c)に示したLDD(lightly Doped Drain
)構造がある。この製法は、ゲート電極4、ドレイン
電極5間にオーミック電極用の高濃度層6よりは少な
く、能動層の濃度よりは高い条件で、イオン注入法によ
りLDD用n′活性層7を形成するものである。この構
造は、ドレイン耐圧が大きく、ゲート・ドレイン間容量
が小さいので理想的な構造である。しかし、LDD用
n′活性層7を形成するために、自己整合法が適用でき
にくくなり、その結果、製作工程を複雑にしたり、ホト
リソグラフィの合わせ精度を高度にする必要があった。An LDD (lightly Doped Drain) shown in FIG. 3 (c) is provided as a structure for eliminating the drawbacks of these characteristics.
) There is a structure. In this manufacturing method, the LDD n'active layer 7 is formed between the gate electrode 4 and the drain electrode 5 by ion implantation under the condition that the concentration is higher than that of the high concentration layer 6 for the ohmic electrode and higher than the concentration of the active layer. Is. This structure is ideal because it has a large drain breakdown voltage and a small gate-drain capacitance. However, in order to form the LDD n ′ active layer 7, it becomes difficult to apply the self-alignment method, and as a result, it is necessary to complicate the manufacturing process and to enhance the alignment accuracy of photolithography.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の各製法には長所、短所が存在する。それをまとめると
次のようになる。As described above, each of the conventional manufacturing methods has advantages and disadvantages. The summary is as follows.
【0007】(1)図3(a)〜(c)に共通している
点であるが、ゲート長の寸法はホトリソグラフィで決ま
り、ゲート長の短縮限界はホトリソグラフィに依存して
いる。したがってゲート加工のバラツキ等を考慮すると
素子が不安定となる。(1) Although it is common to FIGS. 3A to 3C, the size of the gate length is determined by photolithography, and the shortening limit of the gate length depends on photolithography. Therefore, the element becomes unstable in consideration of variations in gate processing.
【0008】(2)図3(b)はドレイン耐圧の劣化、
二次元効果の影響を受けやすい構造であり、素子特性の
劣下が起こりやすい。(2) FIG. 3B shows deterioration of drain breakdown voltage.
The structure is easily affected by the two-dimensional effect, and deterioration of the device characteristics is likely to occur.
【0009】(3)図3(c)は理想的な構造である
が、製法的には、ホトリソグラフィでの合わせ精度を高
度にする必要がある。合わせ精度を緩めると、チップ面
積が大きくなり、また素子の性能が劣下する。(3) FIG. 3 (c) shows an ideal structure, but it is legally required to enhance the alignment accuracy in photolithography. If the alignment accuracy is loosened, the chip area increases and the device performance deteriorates.
【0010】(4)図3(a)、(c)は自己整合法で
作られないため、製作工程は複雑となる。(4) Since FIGS. 3A and 3C are not manufactured by the self-alignment method, the manufacturing process becomes complicated.
【0011】本発明の目的は、プロセス手順を大幅に改
善することによって、前記した従来技術の欠点を解消
し、ゲート長をより短縮化し、ドレイン耐圧を大幅に改
善して素子の安定化を図ることができる電界効果トラン
ジスタの製造方法を提供することにある。The object of the present invention is to improve the process procedure, thereby eliminating the drawbacks of the prior art described above, further shortening the gate length, and greatly improving the drain breakdown voltage to stabilize the device. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a field effect transistor that can be manufactured.
【0012】[0012]
【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、基板上に形成した能動層上にショ
ットキゲートを形成する工程を有し、ショットキゲート
形成時、能動層上のゲート形成領域に、ゲート幅方向に
側面をもち能動層との間で段差を構成する絶縁膜パター
ンを形成し、絶縁膜パターンを含めた全面にショットキ
ゲートとなる金属を被着し、この金属をドライエッチン
グすることにより上記絶縁膜パターンのゲート幅方向の
側面に金属の側壁を形成し、次いで不要な部分となる金
属側壁を除去して残った金属側壁の部分をゲート電極と
するようにしたものである。A method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes a step of forming a Schottky gate on an active layer formed on a substrate, and at the time of forming the Schottky gate, forming the gate on the active layer. In the region, an insulating film pattern that has a side surface in the gate width direction and forms a step with the active layer is formed, a metal that will be a Schottky gate is deposited on the entire surface including the insulating film pattern, and this metal is dry-etched. By doing so, a side wall of metal is formed on the side surface in the gate width direction of the insulating film pattern, and then the unnecessary metal side wall is removed and the remaining metal side wall is used as the gate electrode. .
【0013】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法は、化合物半導体を用いたショットキ接合型の電
界効果トランジスタの製造方法において、化合物半導体
基板上にイオン注入で能動層を形成した後、この能動層
上のゲート形成領域に、ゲート幅方向に側面をもち能動
層との間で段差を構成する絶縁膜パターンを形成する工
程と、この絶縁膜パターンをマスクにドレイン領域にオ
ーミック電極形成用の高ドーズ量イオン注入による高濃
度層を形成する工程と、全面にショットキゲートとなる
金属を被着する工程と、この金属をエッチングすること
により上記絶縁膜パターンのゲート幅方向の側面に金属
の側壁を形成する工程と、絶縁膜パターンと金属側壁を
マスクにソース領域にオーミック電極形成用の高ドーズ
量イオン注入による高濃度層を形成する工程と、次いで
不要な部分となる金属側壁と上記絶縁膜パターンを除去
して残った側壁の部分をゲート電極とする工程と、ゲー
ト電極をマスクとして、金属側壁と上記絶縁膜パターン
の除去されたゲートに隣接するドレイン領域にドレイン
用の軽いドーズ量イオン注入による軽い濃度層を形成す
る工程と、ソース・ドレイン電極用金属を被着してソー
ス電極、ドレイン電極およびゲート引き出し電極を形成
する工程とを備えたものである。The method of manufacturing a field effect transistor of the present invention is the method of manufacturing a Schottky junction type field effect transistor using a compound semiconductor, wherein an active layer is formed on a compound semiconductor substrate by ion implantation and then the active layer is formed. A step of forming an insulating film pattern having a side surface in the gate width direction and forming a step with the active layer in the gate forming region on the layer, and using this insulating film pattern as a mask, a high-level electrode for forming an ohmic electrode is formed in the drain region. A step of forming a high-concentration layer by dose ion implantation, a step of depositing a metal to be a Schottky gate on the entire surface, and a metal side wall on the side surface of the insulating film pattern in the gate width direction by etching the metal. The formation process and high dose ion implantation for ohmic electrode formation are performed on the source region using the insulating film pattern and the metal sidewall as a mask. A step of forming a high-concentration layer, a step of removing an unnecessary portion of the metal side wall and the side wall portion left by removing the insulating film pattern as a gate electrode, and using the gate electrode as a mask, the metal side wall and the insulation A step of forming a lightly-doped layer for draining with a light dose amount of ions in the drain region adjacent to the gate from which the film pattern has been removed, and a source / drain electrode / gate extraction by depositing a metal for source / drain electrodes And a step of forming an electrode.
【0014】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法は、上記LDD構造の電界効果トランジスタの製
造方法において、これを一般的な構造の電界効果トラン
ジスタに適用するために、軽い濃度層を形成する工程を
省略し、オーミック電極形成用の高ドーズ量イオン注入
による高濃度層を、ソース領域とドレイン領域とに同時
形成するようにしたものである。The method of manufacturing a field effect transistor of the present invention is the method of manufacturing a field effect transistor of LDD structure described above, in which a lightly doped layer is formed in order to apply this to a field effect transistor of a general structure. By omitting the step, a high-concentration layer for high-dose ion implantation for forming an ohmic electrode is simultaneously formed in the source region and the drain region.
【0015】なお、本発明での化合物半導体は、GaA
s系の他に、InP系あるいはAlGaAs系、InG
aAs系にも適用できる。The compound semiconductor in the present invention is GaA.
Other than s series, InP series or AlGaAs series, InG
It can also be applied to aAs system.
【0016】[0016]
【作用】ゲート電極は、能動層との段差を形成する絶縁
膜パターンのゲート幅方向の側面に、厚みをもつ金属の
側壁として形成される。このゲート金属側壁の厚みがゲ
ート長となる。したがって、絶縁膜パターンは単にゲー
ト長の始端を決める基準を与えているに過ぎず、絶縁膜
パターンの精度はゲート長寸法に影響しない。ゲート長
寸法は、ウェハ全面に被着させるゲート金属被着厚及
び、金属側壁を形成するために行うドライエッチングの
バラツキで決まり、ホトリソグラフィに依存していない
ため、大幅に精度が向上する。しかも、金属被着厚に比
してドライエッチングのバラツキの要素は小さいため、
およそ金属被着厚で決まり、ゲート長は0.1μm以下
も可能となる。The gate electrode is formed as a thick metal side wall on the side surface in the gate width direction of the insulating film pattern that forms a step with the active layer. The thickness of the side wall of the gate metal becomes the gate length. Therefore, the insulating film pattern merely provides a reference for determining the starting end of the gate length, and the accuracy of the insulating film pattern does not affect the gate length dimension. The gate length is determined by the thickness of the gate metal deposited on the entire surface of the wafer and the variation of the dry etching performed to form the metal sidewall, and the accuracy is greatly improved because it does not depend on photolithography. Moreover, since the variation factor of dry etching is smaller than the metal deposition thickness,
Depending on the metal deposition thickness, the gate length can be 0.1 μm or less.
【0017】一方、ゲート電極とする部分以外の領域は
合わせ精度を要しないホトリソグラフィによるホトレジ
ストをマスクにしてエッチングで除去する方法を用い
る。また、ソース・ドレインのオーミック用高濃度層の
イオン注入及び、LDD構造用の軽い濃度層のイオン注
入は、ゲート電極をマスクにして自己整合法的に行われ
る。On the other hand, the region other than the portion to be the gate electrode is removed by etching using a photoresist by photolithography as a mask which does not require alignment accuracy. Further, the ion implantation of the source / drain ohmic high concentration layer and the ion implantation of the light concentration layer for the LDD structure are performed by a self-alignment method using the gate electrode as a mask.
【0018】この様にして、本発明は、ゲート電極、ソ
ース・ドレイン電極を高精度なホトリソグラフィ技術を
用いなくとも作成できる自己整合法と、LDD構造ME
SFETの自己整合法とを用いているので、ゲート長が
短縮化し、ドレイン耐圧が改善されて素子特性の大幅な
向上と安定した素子作成が可能になる。As described above, the present invention provides a self-alignment method capable of forming a gate electrode and a source / drain electrode without using a highly accurate photolithography technique, and an LDD structure ME.
Since the SFET self-alignment method is used, the gate length is shortened, the drain breakdown voltage is improved, and it is possible to greatly improve the device characteristics and stably manufacture the device.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の電界効果トランジスタの製造
方法をGaAsMESFETに適用した第1実施例およ
び第2実施例について説明する。The first and second embodiments in which the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention is applied to a GaAs MESFET will be described below.
【0020】[実施例1]図1に第1実施例の製造工程
を示す。まず、図1(a)に示すように、半絶縁性Ga
As基板1にイオン注入法でチャンネル層となるnGa
As能動層2を形成した。イオン注入条件は50ke
V、2×1012cm-2のSiイオンで、アニールはAs
H3 による方法である。その後、SiH4 ガスを用いた
熱分解法によるSiO2 膜8′を4000オングストロ
ーム被着し、ホトリソフラフィ工程を用い、ゲート形成
領域となる部分に、幅(紙面の左右方向の長さ)2.5
μm、長さ(紙面に垂直な方向の長さ)20μmのSi
O2 パターン8をゲート幅方向(紙面に垂直な方向)に
形成した。このSiO2 パターン8の左側段差がゲート
長の一端を画定することになる。[Embodiment 1] FIG. 1 shows a manufacturing process of a first embodiment. First, as shown in FIG. 1A, semi-insulating Ga
NGa that becomes a channel layer on the As substrate 1 by the ion implantation method
The As active layer 2 was formed. Ion implantation condition is 50 ke
V, 2 × 10 12 cm −2 Si ions, annealing as
This is a method using H 3 . Then, a SiO 2 film 8 ′ is deposited by a thermal decomposition method using SiH 4 gas at a thickness of 4000 Å, and a photolithography process is used to form a gate formation region at a width (length in the left-right direction on the paper surface) of 2.5.
μm, length (length in the direction perpendicular to the paper) 20 μm Si
The O 2 pattern 8 was formed in the gate width direction (direction perpendicular to the paper surface). The left step of the SiO 2 pattern 8 defines one end of the gate length.
【0021】SiO2 パターン8を形成した後、図1
(b)ように、SiO2 パターン8を界にしてホトレジ
スト膜9をソース側の方に残し、n+ GaAsソース・
ドレイン用高濃度層6のイオン注入をドレイン側に行っ
た。n+ イオン注入はSiイオンで75keV、1×1
013cm-2のドーズ量で行った。After forming the SiO 2 pattern 8, FIG.
As shown in (b), the photoresist film 9 is left on the source side with the SiO 2 pattern 8 as a boundary, and the n + GaAs source.
Ion implantation of the high concentration layer 6 for drain was performed on the drain side. n + ion implantation is Si ion 75 keV, 1 × 1
The dose was 0 13 cm -2 .
【0022】次に図1(c)のように、ゲート金属とな
るWSi4′をスパッタ法で厚さ4000オングストロ
ームに被着した後、NF3 ガスを用いたドライエッチン
グでSiO2 パターン8の両側に薄いゲート金属の側壁
4″を残した。この時のドライエッチングはプラズマ法
で異方性エッチング状態にして行った。異方性エッチン
グはガス圧、縦方向の電界の強さで調整できる。Next, as shown in FIG. 1 (c), WSi4 'to be a gate metal is deposited by sputtering to a thickness of 4000 angstroms, and then dry etching is performed using NF 3 gas on both sides of the SiO 2 pattern 8. The side wall 4 ″ of the thin gate metal was left. Dry etching at this time was performed in an anisotropic etching state by a plasma method. The anisotropic etching can be adjusted by the gas pressure and the strength of the vertical electric field.
【0023】側壁形成後、図1(d)のようにホトレジ
スト膜9′をドレイン側に塗布し、ソース側にソース・
ドレイン用高濃度n+ GaAs層6のイオン注入を行
う。イオン注入条件は図1(b)で行ったイオン注入条
件と同じである。After forming the side wall, as shown in FIG. 1D, a photoresist film 9'is applied to the drain side and the source film is applied to the source side.
Ions are implanted into the high-concentration n + GaAs layer 6 for drain. The ion implantation conditions are the same as the ion implantation conditions performed in FIG.
【0024】高濃度層形成後、SiO2 パターン8の両
側に形成されているゲート金属側壁4″から、ゲート電
極4として用いる部分と、これに続くゲート引き出し電
極(紙面垂直方向にあるため図示せず)として用いる部
分とを残すため、図1(e)のようにホトリソグラフィ
工程でホトレジスト膜9″をその輪郭に形成し、これを
マスクにドライエッチングで、不要部分のゲート金属側
壁4″を除去した。After the high-concentration layer is formed, a portion used as the gate electrode 4 from the gate metal sidewalls 4 "formed on both sides of the SiO 2 pattern 8 and a gate extraction electrode subsequent thereto (not shown because it is in the direction perpendicular to the paper surface). 1E, a photoresist film 9 ″ is formed on the contour thereof by a photolithography process to leave a portion used as a mask) and dry etching is performed using this as a mask to remove the gate metal sidewall 4 ″ of an unnecessary portion. Removed.
【0025】除去後、図1(f)に示したようにSiO
2 パターン8を除去し、LDD構造用のn′イオン注入
をゲート電極4をマスクとして全面に行い、SiO2 パ
ターン8の除去されたゲート隣接のドレインにn′Ga
AsLDD用活性層7を形成した。n′イオン条件はS
iイオンで50keVの加速電圧、5×1012cm-2の
ドーズ量である。その後、AsH3 ガスを用いてイオン
注入層のアニールを800℃で行った。After removal, as shown in FIG.
2 pattern 8 is removed, n'ion implantation for LDD structure is performed on the entire surface using the gate electrode 4 as a mask, and n'Ga is applied to the drain adjacent to the gate where the SiO 2 pattern 8 is removed.
The active layer 7 for AsLDD was formed. n'ion condition is S
The acceleration voltage is 50 keV for i ions, and the dose amount is 5 × 10 12 cm −2 . Then, the ion implantation layer was annealed at 800 ° C. using AsH 3 gas.
【0026】しかる後、図1(g)に示したように、n
+ GaAsソース・ドレイン用高濃度層6のソース領域
およびドレイン領域上にソース電極3、ドレイン電極4
を形成した。形成方法は、SiH4 ガスを用いた熱分解
法によるSiO2 膜8″を3200オングストロームの
厚さに被着し、ホトリソグラフィ工程でソース電極3、
ドレイン電極5及びゲート電極4に連なるゲート引き出
し電極(図示せず)のパターンを形成する。そして、A
uGeNi系のオーミック金属を被着し、リフトオフ法
でソース・ドレイン金属パターンを形成することにより
行った。その後、オーミック性を完全に得るためにアロ
イ化工程を径た。Thereafter, as shown in FIG. 1 (g), n
+ Source electrode 3 and drain electrode 4 on the source region and drain region of the GaAs high concentration layer 6 for source / drain
Was formed. The formation method is as follows. A SiO 2 film 8 ″ is deposited by a thermal decomposition method using SiH 4 gas to a thickness of 3200 Å, and the source electrode 3 is formed by a photolithography process.
A pattern of a gate extraction electrode (not shown) connected to the drain electrode 5 and the gate electrode 4 is formed. And A
It was performed by depositing a uGeNi-based ohmic metal and forming a source / drain metal pattern by a lift-off method. After that, an alloying step was performed in order to completely obtain the ohmic property.
【0027】なお、ゲート引き出し電極は、ゲート電極
4と同時に形成されているので、その上にさらにAuG
eNi系のソース・ドレイン電極用金属を重ねた構造に
なる。このようにゲート引き出し電極上にソース・ドレ
イン電極用金属を重ねてあると、ソース電極およびドレ
イン電極と同じ条件となるため、次の配線工程で行われ
る電極間の配線を容易かつ確実に行うことができる。Since the gate extraction electrode is formed at the same time as the gate electrode 4, AuG is further formed thereon.
It has a structure in which eNi-based source / drain electrode metals are stacked. When the source / drain electrode metal is overlaid on the gate extraction electrode in this way, the same conditions as the source electrode and the drain electrode are obtained. Therefore, the wiring between the electrodes performed in the next wiring step can be performed easily and surely. You can
【0028】上記実施例によれば、図1(c)または
(e)で得られるWSiゲート電極4のゲート長は0.
3μmであった。従来の0.5μmに比べて大幅に縮小
されていることが分かる。金属厚さを2600オングス
トロームにすることにより、ゲート長0.1μmも実現
できた。また、5000オングストロームの金属厚のま
までも、エッチングオーバさせることにより0.1μm
ゲート長を実現することができた。According to the above embodiment, the gate length of the WSi gate electrode 4 obtained in FIG. 1 (c) or (e) is 0.
It was 3 μm. It can be seen that the size is greatly reduced as compared with the conventional 0.5 μm. A gate length of 0.1 μm could also be realized by setting the metal thickness to 2600 angstroms. Moreover, even if the metal thickness of 5000 angstrom is left, it is 0.1 μm by etching over.
We were able to achieve the gate length.
【0029】なお、上記実施例ではドレイン側のn+ 層
6のイオン注入工程を、ソース側のn+ 層6のイオン注
入工程に先行して行うようにしている。これはゲート・
ドレイン間の耐圧向上及び容量等の軽減化を図るためで
ある。なお、これら耐圧、容量等の特性向上を大幅に考
慮しなければ、ドレイン側の注入をソース側の注入と同
時に行うようにしてもよい。なお、ドレイン側の注入を
ソース側の注入と同時に行うようにしてもよい。すなわ
ち、ソース側n+ 層6のイオン注入工程(図1(d))
の段階で、図1(e)におけるWSi′の不要部分を除
去する工程を済ましておき、ソース側とドレイン側のn
+ 層6のイオン注入を同時に行う。[0029] In the above embodiment the ion implantation process of the drain-side n + layer 6, is to perform prior to the ion implantation process of the source-side n + layer 6. This is the gate
This is to improve the breakdown voltage between the drains and reduce the capacitance and the like. It should be noted that the drain side may be injected at the same time as the source side injection unless significant improvements in characteristics such as breakdown voltage and capacitance are taken into consideration. Note that the drain side injection may be performed simultaneously with the source side injection. That is, the ion implantation step of the source side n + layer 6 (FIG. 1D)
1), the step of removing an unnecessary portion of WSi ′ in FIG.
Ion implantation of the + layer 6 is performed simultaneously.
【0030】[実施例2]実施例1ではLDD構造につ
いて説明したが、一般的な構造のMESFETについて
も本発明方法は適用可能である。図2にその第2実施例
の製造工程を示す。[Embodiment 2] Although the LDD structure has been described in Embodiment 1, the method of the present invention can be applied to an MESFET having a general structure. FIG. 2 shows the manufacturing process of the second embodiment.
【0031】図2(a)に示したように、半絶縁性Ga
As基板1上に能動層2を形成後、SiO2 膜を400
0オングストロームに被着し、SiO2 パターン8を形
成後、ゲート金属WSiを5000オングストローム被
着し、ドライエッチングでSiO2 パターン8の両側に
WSiゲート金属の側壁4″を形成した。As shown in FIG. 2A, semi-insulating Ga
After forming the active layer 2 on the As substrate 1, a SiO 2 film is formed on the
After depositing SiO 2 pattern 8 to 0 Å, gate metal WSi was deposited to 5000 Å, and sidewalls 4 ″ of WSi gate metal were formed on both sides of SiO 2 pattern 8 by dry etching.
【0032】次に図2(b)のようにゲート電極4、ゲ
ート引き出し電極以外のWSiゲート金属4″を実施例
1と同じ方法で除去後、ゲート電極4をマスクとして、
n+GaAsイオンを注入してソース・ドレイン用高濃
度n+ GaAs層6をソース領域およびドレイン領域に
形成した。もちろん、このn+ GaAs層6のソース・
ドレイン領域形成には、ホトリソグラフィ工程を用い
た。n+ イオン注入後、n+ イオン注入層の活性化用ア
ニールを施した。Next, as shown in FIG. 2B, the WSi gate metal 4 ″ other than the gate electrode 4 and the gate extraction electrode is removed by the same method as in Example 1, and the gate electrode 4 is used as a mask.
N + GaAs ions were implanted to form high-concentration n + GaAs layers 6 for source and drain in the source region and the drain region. Of course, the source of this n + GaAs layer 6
A photolithography process was used to form the drain region. After n + ion implantation, annealing for activation of the n + ion implanted layer was performed.
【0033】その後、図2(c)のように、ソース電極
3、ドレイン5電極を形成した。このようにMESFE
Tが一般的な構造であると、大幅にプロセス手順を簡素
化することができ、工程数はLDD構造の約半分程度に
なる。Then, as shown in FIG. 2C, the source electrode 3 and the drain 5 electrode were formed. Like this MESFE
When T is a general structure, the process procedure can be greatly simplified, and the number of steps is about half that of the LDD structure.
【0034】なお、上記実施例では、GaAsMESF
ETでは電子の方が正孔に比べて移動度が大きいことか
ら、実施例ではnチャンネルMESFETについて説明
したが、本発明方法はpチャンネルMESFETにも適
用できる。また、デジタル集積回路で必須なエンハンス
メント型(E型)、デプレション型(D型)のいずれに
も適用できることは言うまでもない。そして、上記工程
に配線工程を導入することで、より高集積度の集積回路
を製作することができる。In the above embodiment, GaAs MESF is used.
Since electrons have higher mobility than holes in ET, the n-channel MESFET has been described in the embodiment, but the method of the present invention can be applied to the p-channel MESFET. Further, it goes without saying that the invention can be applied to both the enhancement type (E type) and the depletion type (D type) which are essential in a digital integrated circuit. Then, by introducing a wiring process into the above process, an integrated circuit having a higher degree of integration can be manufactured.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上述べたように本実施例によれば、次
のような効果がある。As described above, the present embodiment has the following effects.
【0036】(1)請求項1に記載の電界効果トランジ
スタの製造方法によれば、被着したゲート金属をドライ
エッチングすることにより、絶縁膜パターンの側面に金
属側壁を形成してこれをゲート電極としたので、特殊な
微細加工を用いずに、通常のホトリソグラフィでゲート
長の短縮化を図ることができる。しかもその精度は、コ
ントロールが容易な被着金属膜厚と、それを除去するド
ライエッチングで決まるので、高精度化が図れる。(1) In the method of manufacturing a field effect transistor according to the first aspect, the deposited gate metal is dry-etched to form a metal side wall on the side surface of the insulating film pattern, and the metal side wall is formed. Therefore, the gate length can be shortened by ordinary photolithography without using special fine processing. Moreover, the accuracy is determined by the deposited metal film thickness that is easy to control and the dry etching that removes the film thickness, so that the accuracy can be improved.
【0037】(2)請求項2に記載の電界効果トランジ
スタの製造方法によれば、上記効果に加え、主要工程で
あるソース・ドレイン領域の形成とLDD用活性層の形
成とに自己整合法を用いるため、ホトリソグラフィの高
度な合わせ精度を必要とせず、プロセス手順が簡単とな
る。また、ゲート長の大幅な短縮でMESFETの性能
が大幅に向上し、LDD構造の採用によりゲート・コレ
クタ耐圧を大きくすることができ素子の安定化を図るこ
とができる。これは集積回路、高周波回路、単独素子の
製作上から考えると、製作歩留の向上につながり、生産
性向上に大きく寄与できる。(2) According to the method of manufacturing a field effect transistor according to the second aspect, in addition to the above effects, a self-alignment method is used for forming the source / drain regions and forming the LDD active layer, which are the main steps. Since it is used, the high alignment accuracy of photolithography is not required, and the process procedure is simplified. In addition, the performance of the MESFET is significantly improved by greatly reducing the gate length, and the gate / collector breakdown voltage can be increased by adopting the LDD structure, and the element can be stabilized. Considering the manufacturing of integrated circuits, high-frequency circuits, and single elements, this leads to an improvement in manufacturing yield and can greatly contribute to productivity improvement.
【0038】(3)請求項3に記載の電界効果トランジ
スタの製造方法によれば、一般的構造をもつMESFE
Tに適用したので、LDD構造のMESFETに比して
大幅にプロセス手順を短縮できる。(3) According to the method of manufacturing a field effect transistor of claim 3, MESFE having a general structure.
Since it is applied to T, the process procedure can be significantly shortened as compared with the MESFET having the LDD structure.
【図1】本発明の電界効果トランジスタの第1実施例に
よるLDD構造をもつGaAsMESFETの製造工程
図。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a GaAs MESFET having an LDD structure according to a first embodiment of a field effect transistor of the present invention.
【図2】本発明の電界効果トランジスタの第2実施例に
よる一般的構造をもつGaAsMESFETの製造工程
図。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a GaAs MESFET having a general structure according to a second embodiment of the field effect transistor of the present invention.
【図3】従来の各種のGaAsMESFETの断面構造
図。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram of various conventional GaAs MESFETs.
1 半絶縁性GaAs基板 2 nGaAs能動層 3 ソース電極 4 ゲート電極 4′ WSi 4″ ゲート金属側壁 5 ドレイン電極 6 ソース・ドレイン用高濃度n+ GaAs層 7 LDD用nGaAs活性層 8 SiO2 パターン 8′ SiO2 膜 8″ SiO2 膜 9 ホトレジスト膜 9′ ホトレジスト膜 9″ ホトレジスト膜1 semi-insulating GaAs substrate 2 nGaAs active layer 3 source electrode 4 gate electrode 4 ′ WSi 4 ″ gate metal sidewall 5 drain electrode 6 high concentration n + GaAs layer for source / drain 7 nGaAs active layer for LDD 8 SiO 2 pattern 8 ′ SiO 2 film 8 ″ SiO 2 film 9 photoresist film 9 ′ photoresist film 9 ″ photoresist film
Claims (3)
ートを形成する工程を有し、上記ショットキゲート形成
時、上記能動層上のゲート形成領域に、ゲート幅方向に
側面をもち能動層との間で段差を構成する絶縁膜パター
ンを形成し、上記絶縁膜パターンを含めた全面にショッ
トキゲートとなる金属を被着し、該金属をドライエッチ
ングすることにより上記絶縁膜パターンのゲート幅方向
の側面に金属の側壁を形成し、次いで不要な部分となる
金属側壁を除去して残った金属側壁の部分をゲート電極
と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。1. A step of forming a Schottky gate on an active layer formed on a substrate, wherein a gate forming region on the active layer has a side surface in a gate width direction when forming the Schottky gate. An insulating film pattern that forms a step between the insulating film pattern is formed, a metal that will be a Schottky gate is deposited on the entire surface including the insulating film pattern, and the metal is dry-etched in the gate width direction of the insulating film pattern. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising forming a metal side wall on a side surface, and then removing an unnecessary metal side wall to use the remaining metal side wall as a gate electrode.
電界効果トランジスタの製造方法において、化合物半導
体基板上にイオン注入で能動層を形成した後、この能動
層上のゲート形成領域に、ゲート幅方向に側面をもち能
動層との間で段差を構成する絶縁膜パターンを形成する
工程と、該絶縁膜パターンをマスクにドレイン領域にオ
ーミック電極形成用の高ドーズ量イオン注入による高濃
度層を形成する工程と、全面にショットキゲートとなる
金属を被着する工程と、該金属をエッチングすることに
より上記絶縁膜パターンのゲート幅方向の側面に金属の
側壁を形成する工程と、上記絶縁膜パターンと金属側壁
をマスクにソース領域にオーミック電極形成用の高ドー
ズ量イオン注入による高濃度層を形成する工程と、次い
で不要な部分となる金属側壁と上記絶縁膜パターンを除
去して残った側壁の部分をゲート電極とする工程と、上
記ゲート電極をマスクとして、金属側壁と上記絶縁膜パ
ターンの除去されたゲートに隣接するドレイン領域にド
レイン用の軽いドーズ量イオン注入による軽い濃度層を
形成する工程と、ソース・ドレイン電極用金属を被着し
てソース電極、ドレイン電極およびゲート引き出し電極
を形成する工程とを備えたことを特徴とする電界効果ト
ランジスタの製造方法。2. A method of manufacturing a Schottky junction field effect transistor using a compound semiconductor, wherein an active layer is formed on a compound semiconductor substrate by ion implantation, and then a gate forming region on the active layer is formed in a gate width direction. A step of forming an insulating film pattern having a side surface and forming a step between the active layer and the active layer, and using the insulating film pattern as a mask, forming a high-concentration layer for high-dose ion implantation for ohmic electrode formation in the drain region A step of depositing a metal to be a Schottky gate on the entire surface, a step of etching the metal to form a side wall of metal on the side surface in the gate width direction of the insulating film pattern, the insulating film pattern and the metal A step of forming a high-concentration layer by high-dose ion implantation for forming an ohmic electrode in the source region using the sidewall as a mask, and then forming an unnecessary portion A step of removing the metal side wall and the side wall portion remaining after removing the insulating film pattern as a gate electrode; and using the gate electrode as a mask, draining a drain region adjacent to the metal side wall and the gate from which the insulating film pattern is removed. And a step of forming a lightly concentrated layer by light dose ion implantation for forming a source electrode, a drain electrode and a gate extraction electrode by depositing a metal for a source / drain electrode. Method for manufacturing field effect transistor.
電界効果トランジスタの製造方法において、化合物半導
体基板上にイオン注入で能動層を形成した後、この能動
層上のゲート形成領域に、ゲート幅方向に側面をもち能
動層との間で段差を構成する絶縁膜パターンを形成する
工程と、上記絶縁膜パターンを含めた全面にショットキ
ゲートとなる金属を被着する工程と、該金属をエッチン
グすることにより上記絶縁膜パターンのゲート幅方向の
側面に金属の側壁を形成する工程と、上記絶縁膜パター
ンと金属側壁をマスクにソース・ドレイン領域にソース
・ドレイン用の高ドーズ量イオン注入による高濃度層を
形成する工程と、次いで不要な部分となる金属側壁と上
記絶縁膜パターンを除去して残った側壁の部分をゲート
電極とする工程と、ソース・ドレイン電極用金属を被着
してソース電極、ドレイン電極およびゲート引き出し電
極を形成する工程とを備えたことを特徴とする電界効果
トランジスタの製造方法。3. A method of manufacturing a Schottky junction field effect transistor using a compound semiconductor, wherein an active layer is formed on a compound semiconductor substrate by ion implantation, and then a gate width direction is formed in a gate formation region on the active layer. Forming an insulating film pattern having a side surface and forming a step with the active layer, depositing a metal serving as a Schottky gate on the entire surface including the insulating film pattern, and etching the metal A step of forming a metal side wall on the side surface of the insulating film pattern in the gate width direction, and a high-concentration layer for source / drain ion implantation into the source / drain region using the insulating film pattern and the metal side wall as a mask. And a step of removing the side wall of the metal, which is an unnecessary portion, and the side wall remaining after removing the insulating film pattern as a gate electrode. The source electrode and depositing a metal for the source and drain electrodes, a method of manufacturing a field effect transistor, characterized in that a step of forming a drain electrode and a gate lead-out electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8601993A JPH06302619A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Fabrication of field-effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8601993A JPH06302619A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Fabrication of field-effect transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06302619A true JPH06302619A (en) | 1994-10-28 |
Family
ID=13874962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8601993A Pending JPH06302619A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Fabrication of field-effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06302619A (en) |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP8601993A patent/JPH06302619A/en active Pending
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