JPH0758716B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JPH0758716B2
JPH0758716B2 JP60199714A JP19971485A JPH0758716B2 JP H0758716 B2 JPH0758716 B2 JP H0758716B2 JP 60199714 A JP60199714 A JP 60199714A JP 19971485 A JP19971485 A JP 19971485A JP H0758716 B2 JPH0758716 B2 JP H0758716B2
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貴司 広瀬
敦 中川
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、選択的なエピタキシャル結晶成長により、自
己整合でショットキー型電界効果トランジスタ(以下ME
SFETと略す)のソース、ドレインを形成することによ
り、高周波通信ならびに高速コンピュータ等に利用でき
る電界効果トランジスタの製造方法に関する。
The present invention relates to a self-aligned Schottky field effect transistor (hereinafter referred to as ME) by selective epitaxial crystal growth.
The present invention relates to a method for manufacturing a field-effect transistor that can be used in high-frequency communication and high-speed computers by forming a source and a drain (abbreviated as SFET).

従来の技術 近年、衛星通信等にみられる数〜数十GHz帯を用いたア
ナログ高周波通信や、高速演算処理を必要とする高速コ
ンピュータ等のデジタル回路の分野において、半導体デ
バイスの高速化、低雑音化等の性能向上のための開発が
さかんに行なわれている。特に従来からの半導体の主流
であるシリコンに比べ、ヒ化ガリウム(以下GaAsと略
す)に代表されるIII−V族化合物半導体は、荷電担体
の移動度がシリコンに比べ大きく、より高速な半導体デ
バイスとして、アナログの分野はもちろん、デジタルの
分野においてもまさに実用化の域に達している。そして
さらに高速性能の向上を目ざし、短ゲート長化および、
寄生抵抗・寄生容量の低減のために、種々のIII−V族
化合物半導体によるMESFETが提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of analog high frequency communication using a few to several tens of GHz band found in satellite communication, etc., and in the field of digital circuits such as high-speed computers requiring high-speed arithmetic processing, semiconductor devices have achieved high speed and low noise. Development for improving performance such as conversion is being actively conducted. In particular, compared with silicon, which has been the mainstream of conventional semiconductors, III-V group compound semiconductors represented by gallium arsenide (hereinafter abbreviated as GaAs) have a higher mobility of charge carriers than silicon and are faster semiconductor devices. As a matter of course, not only in the field of analog but also in the field of digital, it has just reached the stage of practical application. And aiming at further improvement in high-speed performance, shortening the gate length and
In order to reduce the parasitic resistance and the parasitic capacitance, MESFETs made of various III-V group compound semiconductors have been proposed.

以下、図面を参照しながら、上述したIII−V族化合物
半導体による従来の電界効果トランジスタの製造方法の
一例について説明する。
Hereinafter, an example of a conventional method for manufacturing a field effect transistor using the III-V group compound semiconductor described above will be described with reference to the drawings.

第2図a,b,c,d,e,fは、従来のMESFETを作成する工程の
構造断面図である。第2図において1はGaAs半絶縁性基
板、2はGaAs MESFETのチャネルとなる活性層、3は前
記活性層2を選択イオン注入で形成するためのイオン注
入マスク、4は窒化シリコン(以下SiNと略す)膜、5
はダミーゲート6aを形成するためのマスクとなる二酸化
シリコン(以下SiO2と略す)パターン、6は後工程で前
記ダミーゲート6aとなる有機膜、7は前記SiO2パターン
5を弗素系プラズマ8により形成するためのフォトレジ
スト、9は前記SiO2パターン5をマスクとしてプラズマ
エッチングにより前記ダミーゲート6aを形成する酸素プ
ラズマ、lは、前記酸素プラズマ9を用いたプラズマエ
ッチングによるオーバーエッチ長、10は前記SiO2パター
ン5および前記ダミーゲート6aをマスクとしたシリコン
イオンビーム11の選択イオン注入により形成されたn+
入部、12は前記ダミーゲート6aの反転パターンとして形
成したSiO2反転パターン、13,14はそれぞれ前記GaAs ME
SFETのゲートおよびソース・ドレイン電極である。
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2E, 3F, 3E, 3F, 3F, 3E, 3F, 3F, 3E, 3F, 3F, 3F, 3E, 3F, 3F, 3E, 3F, and 3E are structural cross-sectional views of a process of manufacturing a conventional MESFET. In FIG. 2, 1 is a GaAs semi-insulating substrate, 2 is an active layer which becomes a channel of GaAs MESFET, 3 is an ion implantation mask for forming the active layer 2 by selective ion implantation, and 4 is silicon nitride (hereinafter referred to as SiN). Abbreviated) membrane, 5
Is a silicon dioxide (hereinafter abbreviated as SiO 2 ) pattern that serves as a mask for forming the dummy gate 6a, 6 is an organic film that becomes the dummy gate 6a in a later step, and 7 is the SiO 2 pattern 5 formed by fluorine-based plasma 8 Photoresist for forming, 9 is oxygen plasma for forming the dummy gate 6a by plasma etching using the SiO 2 pattern 5 as a mask, 1 is overetch length by plasma etching using the oxygen plasma 9, and 10 is the above An n + implantation portion formed by selective ion implantation of a silicon ion beam 11 using the SiO 2 pattern 5 and the dummy gate 6a as a mask, 12 an SiO 2 inversion pattern formed as an inversion pattern of the dummy gate 6a, 13, 14 Is the GaAs ME
These are the gate and source / drain electrodes of the SFET.

以上のように構成されたMESFETの製造方法について、以
下に説明する。
A method of manufacturing the MESFET configured as above will be described below.

まず活性層2をGaAs半絶縁性基板1上にイオン注入マス
ク3を用いた選択イオン注入により形成する(第2図
a)。次に、前記イオン注入マスク3を除去後、プラズ
マ化学気相蒸着(plasma−enhanced Chemical Vaper De
position以下P−CVDと略す)法によりSiN膜4を形成
し、続いて前記SiN膜4上に、有機膜6とSiO2膜とフォ
トレジスト膜とからなる3層膜を形成し、前記フォトレ
ジスト膜をフォトリソグラフィーによりパターニングし
フォトレジスト7を形成し、前記フォトレジスト7をマ
スクとして弗素系プラズマ8による反応性イオンエッチ
ング(Reactive Ion Etching以下RIEと略す)で前記SiO
2膜をパターニングしSiO2パターン5を形成する(第2
図b)。
First, the active layer 2 is formed on the GaAs semi-insulating substrate 1 by selective ion implantation using the ion implantation mask 3 (FIG. 2A). Next, after removing the ion implantation mask 3, plasma-enhanced chemical vapor deposition is performed.
A SiN film 4 is formed by a position (hereinafter abbreviated as P-CVD) method, and subsequently, a three-layer film including an organic film 6, an SiO 2 film and a photoresist film is formed on the SiN film 4, and the photoresist is formed. The film is patterned by photolithography to form a photoresist 7, and the SiO 2 is formed by reactive ion etching (Reactive Ion Etching, hereinafter abbreviated as RIE) with a fluorine-based plasma 8 using the photoresist 7 as a mask.
The two films are patterned to form a SiO 2 pattern 5 (second
Figure b).

次に前記フォトレジスト7および前記SiO2パターン5を
マスクとして酸素プラズマ9によるRIEで、前記有機膜
6を前記GaAs半絶縁性基板1に対し垂直に形成後、さら
にオーバーエッチを行ない、オーバーエッチ長lを有す
るダミーゲート6aを形成する。なお前記酸素プラズマ9
によるRIEにより前記フォトレジスト7は消失する(第
2図c)。次に前記SiO2パターン5および前記ダミーゲ
ート6aをマスクとして、シリコンイオンビーム11の選択
イオン注入によりn+注入部10を形成する(第2図d)。
Next, the organic film 6 is formed perpendicularly to the GaAs semi-insulating substrate 1 by RIE using oxygen plasma 9 with the photoresist 7 and the SiO 2 pattern 5 as a mask, and then overetching is performed to obtain an overetch length. A dummy gate 6a having 1 is formed. The oxygen plasma 9
The photoresist 7 disappears by the RIE by (FIG. 2c). Next, using the SiO 2 pattern 5 and the dummy gate 6a as a mask, selective ion implantation of the silicon ion beam 11 is performed to form an n + implantation portion 10 (FIG. 2d).

第2図dにおいて、前記n+注入部10は、前記ダミーゲー
ト6aに対し前記オーバーエッチ長lだけ離れて形成され
る。次にスパッタ法によりSiO2膜を形成後、前記ダミー
ゲート6aならびに前記有機膜6によるリフトオフ法によ
り、SiO2反転パターン12を形成する(第2図e)。さら
に前記活性層2および前記n+注入部10に注入したイオン
を活性化するために800℃20分程度のアニールを行った
後、前記SiO2反転パターン12の一部および前記SiN膜4
の一部を除去し前記MESFETのソース・ドレイン電極14を
形成し、前記ソース・ドレイン電極14と前記n+注入部10
とがオーミック接触となるように460℃30秒程度のアロ
イングを行なう。最後に前記活性層2上の前記SiO2反転
パターン12の開口部にある前記SiN膜4を除去後ゲート1
3を形成することにより、前記GaAs MESFETが完成する
(第2図f)。(例えば、山崎ら著,電気電子技術者協
会、電子デバイスに関する会合、第29巻、11号,第1772
頁〜第1777頁,1982年(IEEE Transactions on Electron
Devices,VOL.ED−29,NO.11,PP1772〜1777(1982)参
照)。以上のように、ダミーゲート6aをSiO2パターン5
に対しオーバーエッチ長lとなるように形成することに
より、ゲート13とn+注入部10とが、前記オーバーエッチ
長lだけ隔離した自己整合により形成され、GaAs MESFE
Tのゲート・ソース摩耗の寄生抵抗(以下Rsと略す)を
低減するとともに、前記オーバーエッチ長lによりゲー
ト耐圧も保たれ、前記GaAs MESFETの特性向上となるも
のである。
In FIG. 2d, the n + implant portion 10 is formed apart from the dummy gate 6a by the overetch length l. Next, after forming a SiO 2 film by a sputtering method, a SiO 2 inversion pattern 12 is formed by a lift-off method using the dummy gate 6a and the organic film 6 (FIG. 2e). Further, after annealing at 800 ° C. for about 20 minutes in order to activate the ions implanted in the active layer 2 and the n + implantation part 10, a part of the SiO 2 inversion pattern 12 and the SiN film 4 are formed.
Is removed to form the source / drain electrodes 14 of the MESFET, and the source / drain electrodes 14 and the n + implantation portion 10 are formed.
Alloying is performed at 460 ° C for about 30 seconds so that and become ohmic contact. Finally, after removing the SiN film 4 in the opening of the SiO 2 inversion pattern 12 on the active layer 2, the gate 1 is removed.
The formation of 3 completes the GaAs MESFET (FIG. 2f). (For example, Yamazaki et al., Association of Electrical and Electronic Engineers, Meeting on Electronic Devices, Vol. 29, No. 11, 1772
Page ~ 1777, 1982 (IEEE Transactions on Electron
Devices, VOL.ED-29, NO.11, PP1772-1777 (1982)). As described above, the dummy gate 6a is replaced with the SiO 2 pattern 5
The gate 13 and the n + implantation portion 10 are formed by self-alignment separated by the overetch length l by forming the GaAs MESFE with the overetch length l.
The gate resistance of the gate and source of T (abbreviated as Rs hereafter) is reduced, and the gate breakdown voltage is maintained by the overetch length l, which improves the characteristics of the GaAs MESFET.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構造では、選択イオン注入し
たイオンを活性化するためのアニールにおいて、注入し
たイオンの熱拡散により前記n+注入部10が、前記GaAs半
絶縁基板1の表面に平行な方向すなわちMESFETのチャネ
ルの方向へ拡がり、前記MESFETのピンチオフ電圧が、ゲ
ート長が短くなるほど負の方向に変化する、いわゆるシ
ョートチャネル効果が生じる。前記ショートチャネル効
果は、前記MESFETの前記Gateにより、ドレイン電流を制
御しにくくなるもので、ドレインコンダクタンス(以下
gdと略す)を上昇させ、相互コンダクタンス(以下gm
略す)を低下させ、短ゲート長化が、かえって特性を劣
化させることになる。(例えば松本ら著,電子通信学会
技術報告,第82図,第131号,第89頁〜94頁,(SSD82−
69)参照),また前記n+注入部10はMESFETのソース・ソ
レインとなるが、前記MESFETの短ゲート長化に伴い、ソ
ース・ドレイン間隔も短くなり、GaAs半絶縁性基板1を
通じて前記n+注入部10の間すなわちソース・ドレイン間
を流れるリーク電流によっても、前記gdが上昇し、前記
gmが低下するため、特性向上の妨げとなるという問題点
を有していた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the structure as described above, in the annealing for activating the selectively ion-implanted ions, the n + -implanted portion 10 is made to be the GaAs semi-insulating substrate by thermal diffusion of the implanted ions. 1 spreads in a direction parallel to the surface of the MESFET, that is, in the direction of the channel of the MESFET, and the pinch-off voltage of the MESFET changes in the negative direction as the gate length becomes shorter. The short channel effect makes it difficult to control the drain current by the Gate of the MESFET.
g d ) is increased, mutual conductance (hereinafter abbreviated as g m ) is decreased, and shortening the gate length rather deteriorates the characteristics. (For example, Matsumoto et al., Technical Report of IEICE, Fig. 82, No. 131, pp. 89-94, (SSD82-
69)), and also the n + implant 10 is a source Sorein the MESFET, with the short gate length of the MESFET, the source-drain interval is shortened, the through GaAs semi-insulating substrate 1 n + The leakage current flowing between the injection portion 10, that is, between the source and the drain also increases the g d ,
Since g m is lowered, there is a problem that it hinders the improvement of characteristics.

本発明は上記問題点に鑑み、ダミーゲート形成後、MESF
ETのソース・ドレインをエピタキシャル法により自己整
合で作成し、ショートチャネル効果を低減し、かつRsを
も低減され、もって高速高性能な電界効果トランジスタ
の製造方法を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides MESF after forming a dummy gate.
The source and drain of ET are formed by self-alignment by an epitaxial method, the short channel effect is reduced, and Rs is also reduced, thereby providing a high-speed and high-performance field effect transistor manufacturing method.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の電界効果トランジ
スタの製造方法は、ゲートのパターン反転によるショッ
トキー型電界効果トランジスタの製造に際し、活性層を
有するIII−V族化合物半絶縁性基板上に、後工程でパ
ターン反転によりゲートを形成するためのダミーゲート
を形成し、前記ダミーゲートの両側の前記活性層上に、
低抵抗エピタキシャル層を成長させ、自己整合により前
記ショットキー型電界効果トランジスタのソースおよび
ドレインを形成すると同時に前記ダミーゲート上に、多
結晶質層または非晶質層を成長させ、さらに前記基板上
に第1の平坦化膜を形成後、エッチバックを行ない、露
呈した前記多結晶質層または前記非晶質層を除去し、次
に前記基板上に第2の平坦化膜を形成後、エッチバック
を行ない、露呈した前記ダミーゲートを除去し、パター
ン反転によりゲートを形成するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention is a group III-V group having an active layer in manufacturing a Schottky field effect transistor by pattern inversion of a gate. A dummy gate is formed on the compound semi-insulating substrate to form a gate by pattern inversion in a later step, and on the active layer on both sides of the dummy gate,
A low resistance epitaxial layer is grown, a source and a drain of the Schottky field effect transistor are formed by self-alignment, and at the same time, a polycrystalline layer or an amorphous layer is grown on the dummy gate, and further on the substrate. After forming the first flattening film, etch back is performed to remove the exposed polycrystalline layer or the amorphous layer, and then, after forming the second flattening film on the substrate, etch back is performed. The exposed dummy gate is removed and the gate is formed by pattern inversion.

本発明は、上記した工程によって、MESFETのソース・ド
レインを、活性層の上面にエピタキシャル層として形成
することにより、アニールを行なう必要がなく注入イオ
ンの熱拡散によるソース・ドレイン間隔の短縮化を防
ぎ、さらに低抵抗であるソース・ドレインをGaAs半絶縁
性基板に対し、活性層を介して形成することにより前記
ソース・ドレインからの前記GaAs半絶縁性基板へのリー
ク電流が抑制され、ショートチャネル効果が低減され
る。またソース・ドレインはゲートに対し自己整合で形
成されるため、Rsに寄与する寄生抵抗も少なく、MESFET
の高gm化ならびに高速性能の向上化をもたらすこととな
る。
According to the present invention, the source / drain of the MESFET is formed as an epitaxial layer on the upper surface of the active layer by the above-mentioned steps, so that it is possible to prevent the source / drain interval from being shortened by the thermal diffusion of implanted ions without the need for annealing. By forming the source / drain with lower resistance on the GaAs semi-insulating substrate through the active layer, the leak current from the source / drain to the GaAs semi-insulating substrate is suppressed, and the short channel effect is achieved. Is reduced. In addition, since the source and drain are formed in self-alignment with the gate, there is little parasitic resistance that contributes to Rs, and MESFET
Will result in higher g m and higher speed performance.

実施例 以下本発明の一実施例の電界効果トランジスタの製造方
法について、図面を参照しながら説明する。
Example A method for manufacturing a field effect transistor according to an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図a,b,c,d,e,f,g,h,i,jは、本発明の一実施例にお
ける電界効果トランジスタの製造方法を示した構造断面
図である。
1 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are structural sectional views showing a method for manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

第1図a,b,c,d,e,f,g,h,i,jにおいて、21はGaAs半絶縁
性基板、22はイオン注入マスク23を用いたシリコンイオ
ンビーム24の選択イオン注入により形成したGaAa MESFE
Tの活性層、25はゲートパターン、26は前記ゲートパタ
ーン25をマスクとした弗素系プラズマ27によるエッチン
グによりダミーゲート26aを形成する絶縁膜、28は前記
活性層22上に低抵抗エピタキシャル層として形成した前
記GaAs MESFETのソース・ドレイン層、29は前記ダミー
ゲート26a上、および前記絶縁膜26上に非晶質もしくは
多結晶質な膜として形成した堆積層、30は前記堆積層29
を選択的に除去するための有機膜、31は前記ソース・ド
レイン層28とオーミック接合したソース・ドレイン電
極、32は前記ダミーゲート26aの反転パターンとなるゲ
ート反転レジスト、33はゲート34を前記ゲート反転レジ
スト32とともに、リフトオフ法で形成するためのリフト
オフレジストである。
In FIG. 1 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, 21 is a GaAs semi-insulating substrate, 22 is a selective ion implantation of a silicon ion beam 24 using an ion implantation mask 23. Formed GaAa MESFE
T is an active layer, 25 is a gate pattern, 26 is an insulating film that forms a dummy gate 26a by etching with fluorine-based plasma 27 using the gate pattern 25 as a mask, and 28 is formed as a low resistance epitaxial layer on the active layer 22. The source / drain layer of the GaAs MESFET, 29 is a deposition layer formed as an amorphous or polycrystalline film on the dummy gate 26a and the insulating film 26, and 30 is the deposition layer 29.
, 31 is a source / drain electrode in ohmic contact with the source / drain layer 28, 32 is a gate inversion resist which is an inversion pattern of the dummy gate 26a, 33 is a gate 34 with the gate The lift-off resist is formed together with the reverse resist 32 by the lift-off method.

以上のように構成された電界効果トランジスタの製造方
法について、以下第1図を用いて説明する。
A method of manufacturing the field effect transistor configured as described above will be described below with reference to FIG.

第1図は製造工程を示したものであって、まず比抵抗が
107Ωcm以上であるGaAs半絶縁性基板21上に、加速電圧
を100KeVとしたシリコンイオンビーム24を、フォトレジ
ストをパターニングしたイオン注入マスク23を用いてド
ース量6.0×1012dose/cm2として選択イオン注入し、活
性層22を形成する(第1図a)。次に前記イオン注入マ
スク23を有機溶剤で除去後、SiO2膜を減圧化学気相蒸着
(Low Pressure Chemical Vaper Deposition,以下LPCVD
と略す)法により約0.2μm厚に形成し、850℃20分間の
キャップアニールにより前記活性層22の活性化を行な
う。次に前記SiO2膜を除去後再びLPCVD法によりSiO2
を厚さ約0.8μmに形成し、後工程でダミーゲート26aと
なる絶縁膜26とした後、リフトオフ法によりアルミニウ
ム(以下Alと略す)を厚さ0.1μmとしたゲートパター
ン25を形成する(第1図b)。
Fig. 1 shows the manufacturing process.
On a GaAs semi-insulating substrate 21 of 10 7 Ωcm or more, a silicon ion beam 24 with an accelerating voltage of 100 KeV and a dose of 6.0 × 10 12 dose / cm 2 using an ion implantation mask 23 patterned with a photoresist. Selective ion implantation is performed to form the active layer 22 (FIG. 1A). Next, after removing the ion implantation mask 23 with an organic solvent, the SiO 2 film is deposited under low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).
A thickness of about 0.2 μm, and the active layer 22 is activated by cap annealing at 850 ° C. for 20 minutes. The SiO 2 film is formed with a thickness of approximately 0.8μm by then removed again after the LPCVD method the SiO 2 film, after the insulating film 26 serving as a dummy gate 26a in a later step, referred to as aluminum (hereinafter Al by a lift-off method The gate pattern 25 having a thickness of 0.1 μm is formed (FIG. 1b).

次に前記ゲートパターン25をマスクとして、弗素系プラ
ズマ27によるRIEにより前記絶縁膜26を前記GaAs半絶縁
性基板21に対しほぼ垂直な異方性エッチングを行ないダ
ミーゲート26aを形成する(第1図c)。次にAlからな
る前記ゲートパターン25を塩酸で除去後分子線エピタキ
シャル(Molecular Beam Epitaxial以下MBEと略す)法
により基板温度600℃で、シリコンをドーパントしたキ
ャリア密度約3×1018cm-1とした低抵抗GaAsを堆積する
ことにより、前記活性層22上にはエピタキシャル成長し
た低抵抗GaAsからなるソース・ドレイン層28が、また同
時に前記ダミーゲート26a上ならびに前記絶縁膜26上に
は、多結晶化し高抵抗となったGaAsからなる堆積層29が
形成される(第1図d)。
Next, using the gate pattern 25 as a mask, the insulating film 26 is anisotropically etched substantially perpendicular to the GaAs semi-insulating substrate 21 by RIE using a fluorine-based plasma 27 to form a dummy gate 26a (FIG. 1). c). Next, the gate pattern 25 made of Al was removed with hydrochloric acid, and then the substrate density was set to about 3 × 10 18 cm −1 at a substrate temperature of 600 ° C. by a molecular beam epitaxy (MBE) method. By depositing low-resistance GaAs, the source / drain layer 28 made of low-resistance GaAs epitaxially grown on the active layer 22 and simultaneously on the dummy gate 26a and the insulating film 26 are polycrystallized and high A deposited layer 29 of GaAs is formed which becomes a resistance (FIG. 1d).

次にフォトレジストをスピン塗布後、酸素プラズマによ
る前記フォトレジストのエッチングを行ない、前記堆積
層29を頭出しした有機膜30とする(第1図e)。次に頭
出しされた前記堆積層29を酒石酸・過酸化水素系のGaAs
エッチャントで除去する(第1図f)。次に前記有機膜
30を有機溶剤で除去後、金・ゲルマニウム系合金からな
るオーミック電極を形成し、ソース・ドレイン電極31と
する(第1図g)。次にネガ型レジストをスピン塗布
後、再び酸素プラズマによる前記ネガ型レジストのエッ
チングを行ないゲート反転レジスト32を形成し前記ダミ
ーゲート26aの頭出しを行なう(第1図h)。次に、ポ
ジ型レジストにより前記ダミーゲート26aの頭出しの部
分が充分露呈するようにパターニングを行ないリフトオ
フレジスト33とした後、弗酸系のエッチャントで前記ダ
ミーゲート26aを除去する(第1図i)。次にAlを真空
蒸着し、前記リフトオフレジスト33ならびに前記ゲート
反転レジスト32の除去によるリフトオフ法によりゲート
34を形成する(第1図j)。
Then, after spin coating a photoresist, the photoresist is etched by oxygen plasma to form the organic film 30 with the deposited layer 29 exposed (FIG. 1e). Next, the deposited layer 29, which has been cued up, is replaced with tartaric acid / hydrogen peroxide GaAs.
It is removed with an etchant (Fig. 1f). Next, the organic film
After removing 30 with an organic solvent, an ohmic electrode made of a gold-germanium alloy is formed to form a source / drain electrode 31 (Fig. 1g). Next, after spin-coating the negative resist, the negative resist is etched again by oxygen plasma to form a gate inversion resist 32 and the dummy gate 26a is cued (FIG. 1h). Next, the positive gate is patterned so that the exposed portion of the dummy gate 26a is sufficiently exposed to form a lift-off resist 33, and then the dummy gate 26a is removed with a hydrofluoric acid-based etchant (see FIG. 1i). ). Next, Al is vacuum-deposited, and the lift-off resist 33 and the gate inversion resist 32 are removed to remove the gate by a lift-off method.
To form 34 (FIG. 1j).

以上のように本実施例によれば、GaAs FETのソース・ド
レイン層28をエピタキシャル成長により形成するため、
前記ソース・ドレイン層28の活性化のための熱処理を必
要とせず、もってキャリアを提供する不純物イオン(本
実施例ではシリコン)の熱拡散による分布変化が生じる
ことなく、さらに前記ソース・ドレイン層28が、活性層
22の上部に形成され、直接GaAs半絶縁性基板に接しない
ため、低抵抗な前記ソース・ドレイン層28から前記GaAs
半絶縁性基板21へのリーク電流も少なく、ショートチャ
ネル効果の低減となり、高gm化ならびに高周波特性の大
幅な向上となる。
As described above, according to this embodiment, since the source / drain layer 28 of the GaAs FET is formed by epitaxial growth,
The heat treatment for activating the source / drain layer 28 is not required, and the distribution of impurity ions (silicon in this embodiment) that provides carriers is not changed by thermal diffusion. But the active layer
It is formed on the upper part of 22 and does not come into direct contact with the GaAs semi-insulating substrate.
Leakage current to the semi-insulating substrate 21 is small and will reduce the short channel effect, a significant improvement in high g m of and high frequency characteristics.

なお、本実施例ではダミーゲート26aをSiO2膜からなる
絶縁膜26より形成したが、ダミーゲート26aは、GaAsの
活性層22と反応しないものならば何でもよく、例えば窒
化シリコン(SiN)や窒化アルミニウム(AlN)等の絶縁
膜や、タングステン(W)、レニウム(Re)、モリブデ
ン(Mo)等の高融点金属もしくはそれらの合金ならびに
シリサイド等としてもよい。またソース・ドレイン層28
の形成をMBE法で行なったが、ソース・ドレイン層28の
形成は、GaAsの活性層22にエピタキシャル成長する方法
であれば何でもよく、例えば液相エピタキシャル(Liqu
idphase Epitaxial(LPE))法や気相エピタキシャル
(Vaper Phase Epitaxial(VPE))法、もしくは有機金
属気相蒸着(Metal Organic Chemical Vaper Depositio
n(Mo−CVD))法により形成してもよい。
Although the dummy gate 26a is formed of the insulating film 26 made of a SiO 2 film in this embodiment, the dummy gate 26a may be made of any material that does not react with the active layer 22 of GaAs, such as silicon nitride (SiN) or nitride. An insulating film such as aluminum (AlN), a refractory metal such as tungsten (W), rhenium (Re), molybdenum (Mo), an alloy thereof, or a silicide may be used. Source / drain layer 28
The source / drain layer 28 may be formed by any method as long as it is epitaxially grown on the GaAs active layer 22, for example, liquid phase epitaxial (Liqu.
id phase Epitaxial (LPE) method, Vapor Phase Epitaxial (VPE) method, or Metal Organic Chemical Vaper Depositio
It may be formed by the n (Mo-CVD) method.

発明の効果 以上のように本発明は以下の効果を有している。Effects of the Invention As described above, the present invention has the following effects.

(1)ソース、ドレイントの活性化のための熱処理が不
要であり、キャリア分布が変化しない。
(1) The heat treatment for activating the source and drain is unnecessary, and the carrier distribution does not change.

(2)ソース、ドレインが、ダミーゲートの極近傍に容
易に形成され、寄生抵抗が大幅に低減される。
(2) The source and drain are easily formed in the immediate vicinity of the dummy gate, and the parasitic resistance is greatly reduced.

(3)ダミーゲートのパターン反転によりゲート電極が
形成されるため、抵抗を大幅に低減したゲート電極を容
易に形成できる。
(3) Since the gate electrode is formed by reversing the pattern of the dummy gate, it is possible to easily form the gate electrode having a significantly reduced resistance.

(4)以上の結果、素子の高周波特性が大幅に改善され
るとともに素子の作製も容易である。
(4) As a result, the high frequency characteristics of the element are significantly improved and the element is easy to manufacture.

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

第1図a,b,c,d,e,f,g,h,i,jは本発明の一実施例におけ
る電界効果トランジスタの製造方法を示す構造断面図、
第2図a,b,c,d,e,fは従来の電界効果トランジスタの製
造方法を示す構造断面図である。 1,21……GaAs半絶縁性基板、2,22……活性層、3,23……
イオン注入マスク、4……窒化シリコン膜、6a,26a……
ダミーゲート、11,24……シリコンイオンビーム、10…
…n+注入部、12……SiO2反転パターン、13,34……ゲー
ト、14,31……ソース・ドレイン電極、28……ソース・
ドレイン層、29……堆積層、6,30……有機膜、32……ゲ
ート反転レジスト、33……リフトオフレジスト。
1 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are structural cross-sectional views showing a method for manufacturing a field effect transistor in one embodiment of the present invention,
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3F, 3E, 3F, and 3F are structural cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a field effect transistor. 1,21 …… GaAs semi-insulating substrate, 2,22 …… Active layer, 3,23 ……
Ion implantation mask, 4 …… Silicon nitride film, 6a, 26a ……
Dummy gate, 11,24 ... Silicon ion beam, 10 ...
… N + implant, 12 …… SiO 2 inversion pattern, 13,34 …… gate, 14,31 …… source / drain electrode, 28 …… source ・
Drain layer, 29 ... Deposited layer, 6,30 ... Organic film, 32 ... Gate inversion resist, 33 ... Lift-off resist.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−5582(JP,A) 特開 昭59−165461(JP,A) 特開 昭59−161076(JP,A) 特開 昭59−222965(JP,A) 特開 昭59−229875(JP,A) 特開 昭58−85570(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-49-5582 (JP, A) JP-A-59-165461 (JP, A) JP-A-59-161076 (JP, A) JP-A-59- 222965 (JP, A) JP 59-229875 (JP, A) JP 58-85570 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ゲートのパターン反転によるショットキー
型電界効果トランジスタの製造に際し、活性層を有する
III−V族化合物半絶縁性基板上に、後工程でパターン
反転によりゲートを形成するためのダミーゲートを形成
し、 前記ダミーゲートの両側の前記活性層上に、低抵抗エピ
タキシャル層を成長させ、自己整合により前記ショット
キー型電界効果トランジスタのソースおよびドレインを
形成すると同時に前記ダミーゲート上に、多結晶質層ま
たは非晶質層を成長させ、 さらに前記基板上に第1の平坦化膜を形成後、エッチバ
ックを行ない、露呈した前記多結晶質層または前記非晶
質層を除去し、 次に前記基板上に第2の平坦化膜を形成後、エッチバッ
クを行ない、露呈した前記ダミーゲートを除去し、パタ
ーン反転によりゲートを形成する、電界効果トランジス
タの製造方法。
1. When manufacturing a Schottky field effect transistor by reversing a gate pattern, an active layer is provided.
Forming a dummy gate for forming a gate by pattern reversal in a later step on a III-V compound semi-insulating substrate, and growing a low resistance epitaxial layer on the active layer on both sides of the dummy gate, A source and a drain of the Schottky field effect transistor are formed by self-alignment, and at the same time, a polycrystalline layer or an amorphous layer is grown on the dummy gate, and a first flattening film is formed on the substrate. Then, etch back is performed to remove the exposed polycrystalline layer or amorphous layer, and then a second planarization film is formed on the substrate, and then etch back is performed to expose the exposed dummy gate. Is removed, and a gate is formed by pattern inversion, and a method for manufacturing a field effect transistor.
【請求項2】ダミーゲートを、酸化シリコン,窒化シリ
コン,高融点金属または高融点金属合金とする、特許請
求の範囲第1項に記載の電界効果トランジスタの製造方
法。
2. The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the dummy gate is made of silicon oxide, silicon nitride, a refractory metal or a refractory metal alloy.
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