JPH0684950A - Manufacture of field effect transistor - Google Patents

Manufacture of field effect transistor

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JPH0684950A
JPH0684950A JP4251909A JP25190992A JPH0684950A JP H0684950 A JPH0684950 A JP H0684950A JP 4251909 A JP4251909 A JP 4251909A JP 25190992 A JP25190992 A JP 25190992A JP H0684950 A JPH0684950 A JP H0684950A
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JP
Japan
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gate
forming
mask material
manufacturing
field effect
Prior art date
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Pending
Application number
JP4251909A
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Japanese (ja)
Inventor
Bunji Hisamori
文詞 久森
Keizo Takahashi
圭三 高橋
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing a field effect transistor having the step of forming a micro gate electrode adapted for a mass production. CONSTITUTION:The method for manufacturing a field effect transistor comprises the steps of forming only an upper layer resist 3 of double resist in an overhang shape, obliquely vapor-depositing an Al film 4 thereby to shorten a size of an opening of the resist 3, transferring it to a lower layer resist 2, and forming a T-type gate shape by etching, recess etching, gate metal vapor-depositing and lifting-off the resist 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
の製造方法に関し、特に半導体活性層の表層部に形成さ
れた、凹部(リセス)領域に、ショットキーバリアゲー
ト電極を有する高周波用電界効果トランジスタの製造方
法に関する。
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 high frequency field effect transistor having a Schottky barrier gate electrode in a recess region formed in the surface layer of a semiconductor active layer. Manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、4GHz以上の高周波電界効果ト
ランジスタとして、GaAs等の化合物半導体を用いた
電界効果トランジスタ(GaAsFET)等が使用され
ている。高周波用電界効果トランジスタの高周波特性
(低雑音、高利得)を実現するためには主として、
(1)ソース抵抗の低減、(2)ゲート抵抗の低減、
(3)ゲート・ソース間容量の低減を図ることが望まれ
る。このうち、ソース抵抗の低減のためにはゲート電極
下の半導体活性層を凹部形状に掘り込んだ(リセスゲー
ト)構造が提案されている。また、ゲート・ソース間容
量の低減は、ゲート長の短縮で実現することが可能であ
るが、ゲートの微細化に伴い、ゲート長の短縮と、ゲー
ト抵抗の低減とを同時に実現することが、高周波用電界
効果トランジスタの高周波特性を決める大きな要因とな
ってきた。従来、ゲート長の短縮と、ゲート抵抗の低減
とを同時に実現するために、ゲート電極の断面形状が、
T型構造となる製造方法が数多く提案されている。しか
しこれらの方法は、電子ビーム描画装置やイオンビーム
描画装置等を使用する方法であり、電子ビームあるいは
イオンビームで直接レジストを露光した後、ゲート金属
を蒸着し、リフトオフあるいはフォトエッチングによっ
て、ゲート電極を形成する方法であった。
2. Description of the Related Art In recent years, field effect transistors (GaAsFET) using a compound semiconductor such as GaAs have been used as high frequency field effect transistors of 4 GHz or higher. In order to realize the high frequency characteristics (low noise, high gain) of the high frequency field effect transistor,
(1) Reduction of source resistance, (2) Reduction of gate resistance,
(3) It is desired to reduce the gate-source capacitance. Among them, in order to reduce the source resistance, a structure in which the semiconductor active layer under the gate electrode is dug into a concave shape (recess gate) has been proposed. Further, the reduction of the gate-source capacitance can be realized by shortening the gate length, but with the miniaturization of the gate, it is possible to simultaneously realize the reduction of the gate length and the reduction of the gate resistance. It has become a major factor in determining the high frequency characteristics of the high frequency field effect transistor. Conventionally, the cross-sectional shape of the gate electrode has been reduced in order to simultaneously realize the reduction of the gate length and the reduction of the gate resistance.
Many manufacturing methods for producing a T-type structure have been proposed. However, these methods are methods using an electron beam drawing apparatus, an ion beam drawing apparatus, or the like. After directly exposing a resist with an electron beam or an ion beam, a gate metal is vapor-deposited and lift-off or photoetching is performed to form a gate electrode Was a method of forming.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の上記製造方法で
は、電子ビーム描画装置やイオンビーム描画装置を使用
していたため、量産に適さないという問題があった。ま
た、電子ビームやイオンビームのビーム径以下の微細な
パターンを描画することができず、微細化に限界があっ
た。本発明はこれらの欠点を解消することを目的として
いる。
The above-mentioned conventional manufacturing method has a problem that it is not suitable for mass production because it uses an electron beam drawing apparatus or an ion beam drawing apparatus. Further, a fine pattern having a beam diameter equal to or smaller than that of an electron beam or an ion beam cannot be drawn, and there is a limit to miniaturization. The present invention aims to overcome these drawbacks.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点を解決
するために、半導体活性層上に一定間隔をおいて形成さ
れたソース電極とドレイン電極間のゲート形成領域の半
導体活性層上に第1及び第2のマスク材を形成し、第2
のマスク材をゲート形成領域から除去し、第1の開口を
形成し、第1のマスク材を露出させ、露出した第1のマ
スク材上に金属膜を蒸着し第2の開口を形成し、この第
2の開口を介して第1のマスク材を除去し、半導体活性
層を露出させ、前記蒸着金属膜を除去した後、露出した
半導体活性層をエッチングし、凹部領域を形成し、ゲー
ト金属を蒸着し、第1及び第2のマスク材を除去し、凹
部領域内にショットキーバリアゲート電極を形成するこ
とを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a semiconductor active layer formed on a semiconductor active layer in a gate forming region between a source electrode and a drain electrode at regular intervals. First and second mask materials are formed, and second
Removing the mask material from the gate formation region to form a first opening, exposing the first mask material, depositing a metal film on the exposed first mask material to form a second opening, The first mask material is removed through the second opening to expose the semiconductor active layer, the deposited metal film is removed, and then the exposed semiconductor active layer is etched to form a recessed region to form a gate metal. Is deposited, the first and second mask materials are removed, and a Schottky barrier gate electrode is formed in the recess region.

【0005】[0005]

【実施例】以下、GaAsFETの製造方法を例にと
り、本発明の一実施例を説明する。GaAs活性層1上
に、AuGe膜を蒸着し、これをソース電極・ドレイン
電極の形状にパターニングした後、熱処理を施してGa
As活性層にオーミック接合するソース電極・ドレイン
電極(図示せず)を形成する。一定間隔をおいて形成さ
れたソース電極とドレイン電極の間に、ゲート電極が形
成される。このゲート形成領域上に第1のマスク材とし
てホトレジスト2を形成する。第1のホトレジスト2上
に第二のマスク材として第2のホトレジストを塗布し、
露光・現像によってオーバーハング形状を形成する(図
1)。第1のマスク材は第2のマスク材のホトレジス
トと多層に形成できること、第2のマスク材のパター
ニング時に現像液等に溶解しないことGaAs等の半
導体活性層のエッチングによりリセスを形成する際、エ
ッチングマスクとなることゲート電極形成後に除去可
能なこと、を満たすものであればよく、具体的には、ホ
トレジスト、ポリイミド、二酸化シリコン膜、窒化シリ
コン膜等のいずれでも良い。第1のマスク材としてホト
レジストを選択する場合、GaAs活性層上に塗布した
後、180〜200℃のポストベークを行なうことで、
上記条件を満たす第1のマスク材を得ることができる。
第2のマスク材のホトレジスト3は表面架橋型のホトレ
ジストを選択することで図1に示すオーバーハング形状
を得ることができる。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below by taking a method of manufacturing a GaAs FET as an example. An AuGe film is vapor-deposited on the GaAs active layer 1, patterned into the shape of a source electrode / drain electrode, and then heat-treated to form Ga.
A source electrode / drain electrode (not shown) that makes ohmic contact with the As active layer is formed. A gate electrode is formed between the source electrode and the drain electrode formed at regular intervals. A photoresist 2 is formed as a first mask material on this gate formation region. Applying a second photoresist as a second mask material on the first photoresist 2,
An overhang shape is formed by exposure and development (Fig. 1). The first mask material can be formed in multiple layers with the photoresist of the second mask material, and must not be dissolved in a developing solution or the like when patterning the second mask material. Any material may be used as long as it serves as a mask and can be removed after the gate electrode is formed, and specifically, any of photoresist, polyimide, silicon dioxide film, silicon nitride film and the like may be used. When a photoresist is selected as the first mask material, it is applied on the GaAs active layer and then post-baked at 180 to 200 ° C.
A first mask material that satisfies the above conditions can be obtained.
By selecting a surface cross-linking type photoresist as the photoresist 3 of the second mask material, the overhang shape shown in FIG. 1 can be obtained.

【0006】次に、露出した第1のホトレジスト2上
に、ゲート長に相当する寸法の間隔を開けてAl膜4を
矢印の方向から斜め蒸着する(図2)。蒸着する金属
は、第1のホトレジスト2のエッチングマスクとなるこ
とと、後工程で除去可能であれば良く、具体的にはAl
を選択した。蒸着膜厚は1000オングストローム以下
とした。蒸着角度θは第2のホトレジスト3の膜厚、開
口寸法、所望のゲート長寸法より次のように算出され
る。 tan θ = (開口寸法+ゲート長寸法)/ 2 × 膜
Next, an Al film 4 is obliquely vapor-deposited from the direction of the arrow on the exposed first photoresist 2 with a space having a dimension corresponding to the gate length provided (FIG. 2). The vapor-deposited metal has only to be an etching mask for the first photoresist 2 and can be removed in a later step.
Was selected. The vapor deposition film thickness was 1000 angstroms or less. The vapor deposition angle θ is calculated as follows from the film thickness of the second photoresist 3, the opening size, and the desired gate length size. tan θ = (aperture size + gate length size) / 2 × film thickness

【0007】次にAl膜4をエッチングマスクとして、
第1のホトレジスト2をドライエッチングによって除去
する。エッチングは、RFパワー50W、O2流量2.
5SCCM、圧力1×10-2Torrの条件下で、ほぼ
垂直なエッチング形状が得られる(図3)。
Next, using the Al film 4 as an etching mask,
The first photoresist 2 is removed by dry etching. Etching is performed with RF power of 50 W and O2 flow rate of 2.
Under the conditions of 5 SCCM and pressure of 1 × 10 -2 Torr, almost vertical etching shape is obtained (FIG. 3).

【0008】Al膜4を熱リン酸によってエッチング除
去した後(図4)、GaAs活性層1をリン酸−過酸化
水素系エッチング液等によってエッチング除去し、リセ
スを形成する(図5)。次にゲート金属5を蒸着し(図
6)、第1及び第2のホトレジスト2、3を除去し、ゲ
ート電極6を形成する(図7)。以下、通常の半導体製
造工程によって、電界効果トランジスタが形成される。
After the Al film 4 is removed by etching with hot phosphoric acid (FIG. 4), the GaAs active layer 1 is removed by etching with a phosphoric acid-hydrogen peroxide type etching solution or the like to form a recess (FIG. 5). Next, the gate metal 5 is vapor-deposited (FIG. 6), the first and second photoresists 2 and 3 are removed, and the gate electrode 6 is formed (FIG. 7). Hereinafter, a field effect transistor is formed by a normal semiconductor manufacturing process.

【0009】以上の工程によって、微細なゲートを通常
の半導体製造工程によって形成することができる。ゲー
ト長の寸法は、図2におけるAl膜の斜め方向からの蒸
着角度によって決めることが可能であり、0.1μm以
下のゲート電極の形成も可能である。このような超微細
加工を行なう場合は、第1のホトレジストの膜厚も薄く
形成する必要がある。通常第1のマスク材の膜厚は、ゲ
ート長の寸法以下に形成される。
Through the above steps, a fine gate can be formed by a normal semiconductor manufacturing process. The size of the gate length can be determined by the vapor deposition angle of the Al film in FIG. 2 from the oblique direction, and the gate electrode of 0.1 μm or less can be formed. When performing such ultra-fine processing, it is necessary to form the first photoresist with a small film thickness. Usually, the film thickness of the first mask material is formed to be equal to or smaller than the gate length.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常の半導体製造工程によって、ゲート抵抗の増大を伴わ
ない、微細なゲート電極形状を得ることができる。さら
にソース抵抗の増大、ソース・ゲート間容量の増大のな
い電界効果トランジスタの製造方法を提供することが可
能となり、高周波特性の向上を図ることができる。ま
た、電子ビームやイオンビーム径以下の超微細形状の形
成も可能となった。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a fine gate electrode shape without an increase in gate resistance by a normal semiconductor manufacturing process. Further, it becomes possible to provide a method for manufacturing a field effect transistor which does not increase source resistance and source-gate capacitance, and it is possible to improve high frequency characteristics. In addition, it has become possible to form ultra-fine shapes with an electron beam or ion beam diameter or less.

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

【図1】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of the present invention.

【図2】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【図4】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【図5】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the present invention.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 GaAs活性層 2 第1のホトレジスト 3 第2のホトレジスト 4 Al膜 5 ゲート金属 6 ゲート電極 1 GaAs Active Layer 2 First Photoresist 3 Second Photoresist 4 Al Film 5 Gate Metal 6 Gate Electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体活性層上に、一定間隔をおいて形
成されたソース電極とドレイン電極の間のゲート形成領
域に、凹部領域を形成し、該凹部領域内にショットキー
バリアゲート電極を形成する電界効果トランジスタの製
造方法において、前記ゲート形成領域の前記半導体活性
層上に、第1のマスク材を形成する工程と該第1のマス
ク材上に第二のマスク材を形成する工程と、該第2のマ
スク材を前記ゲート形成領域から除去し、第1の開口を
形成し、前記第1のマスク材を露出させる工程と、該露
出した第1のマスク材上に、金属膜を蒸着し第2の開口
を形成する工程と、該第2の開口を介して前記第1のマ
スク材を除去し、前記半導体活性層を露出させる工程
と、前記金属膜を除去する工程と、前記露出した半導体
活性層をエッチングし、前記凹部領域を形成する工程
と、ゲート金属を蒸着する工程と、前記第1及び第2の
マスク材を除去し、ショットキーバリアゲート電極を形
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。
1. A recessed region is formed in a gate forming region between a source electrode and a drain electrode formed on a semiconductor active layer at regular intervals, and a Schottky barrier gate electrode is formed in the recessed region. In the method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, a step of forming a first mask material on the semiconductor active layer in the gate formation region, and a step of forming a second mask material on the first mask material, Removing the second mask material from the gate formation region, forming a first opening, and exposing the first mask material; and depositing a metal film on the exposed first mask material. Forming a second opening, removing the first mask material through the second opening to expose the semiconductor active layer, removing the metal film, and exposing Etching the active semiconductor layer , A step of forming the recessed region, a step of depositing a gate metal, and a step of removing the first and second mask materials and forming a Schottky barrier gate electrode. Manufacturing method of transistor.
JP4251909A 1992-08-28 1992-08-28 Manufacture of field effect transistor Pending JPH0684950A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364710B1 (en) * 1994-07-29 2003-02-25 엘지전자 주식회사 Method for manufacturing semiconductor device
US6607643B2 (en) 2000-02-29 2003-08-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho NOx gas detecting apparatus
KR100592765B1 (en) * 2004-12-01 2006-06-26 한국전자통신연구원 Fabrication method for T-gate of a semiconductor element

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