JPH0793324B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JPH0793324B2
JPH0793324B2 JP28614986A JP28614986A JPH0793324B2 JP H0793324 B2 JPH0793324 B2 JP H0793324B2 JP 28614986 A JP28614986 A JP 28614986A JP 28614986 A JP28614986 A JP 28614986A JP H0793324 B2 JPH0793324 B2 JP H0793324B2
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insulating film
effect transistor
field effect
substrate
resist pattern
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真一 鹿田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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、電界効果トランジスタのゲート電極の製造方
法に関し、さらに詳細には、電界効果トランジスタの製
造プロセスにおいて使用されるゲート電極形成用絶縁膜
パターンの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a gate electrode of a field effect transistor, and more specifically, to a gate electrode forming insulating film pattern used in a manufacturing process of a field effect transistor. It relates to a forming method.

従来の技術 第2図は、従来のショットキゲート電界効果トランジス
タの典型的な製造プロセスの一部を図解する工程図であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a process diagram illustrating a part of a typical manufacturing process of a conventional Schottky gate field effect transistor.

第2図(a)に示すように、半導体基板10の上にSi3N4
のような保護絶縁膜12を形成し、更に、レジスト14とSi
O2のような絶縁膜16とレジスト18とからなる三層レジス
トを形成する。次いで、最上層のレジスト18をパターニ
ングして、第2図(b)に示すように、そのレジストパ
ターン18Aをマスクとして絶縁膜16をエッチングして、
絶縁膜パターン16Aを形成する。その後、O2アッシング
などによりレジスト18を除去するト共に絶縁膜パターン
16Aをマスクとしてレジスト14をエッチングして、レジ
ストパターン14Aを形成する。そして、絶縁膜パターン1
6Aとレジストパターン14Aとをマスクとして、第2図
(c)に矢印20で示すイオン注入をしてサース領域20A
及びドレイン領域20Bを形成する。
As shown in FIG. 2 (a), Si 3 N 4 is formed on the semiconductor substrate 10.
A protective insulating film 12 such as
A three-layer resist consisting of an insulating film 16 such as O 2 and a resist 18 is formed. Next, the uppermost resist 18 is patterned, and the insulating film 16 is etched using the resist pattern 18A as a mask as shown in FIG. 2 (b).
The insulating film pattern 16A is formed. After that, the resist 18 is removed by O 2 ashing or the like and the insulating film pattern
The resist 14 is etched using 16A as a mask to form a resist pattern 14A. And the insulating film pattern 1
Using 6A and the resist pattern 14A as a mask, ion implantation shown by an arrow 20 in FIG.
And a drain region 20B is formed.

その後、第2図(d)に示すように、スパッタリング法
などによりSiO2膜24を全面に形成し、次いで、レジスト
パターン14Aをエッチング除去してのリフトオフによ
り、第2図(e)に示すように、SiO2膜の反転パターン
24Aを形成する。
After that, as shown in FIG. 2 (d), a SiO 2 film 24 is formed on the entire surface by a sputtering method or the like, and then the resist pattern 14A is removed by etching to perform lift-off, as shown in FIG. 2 (e). In addition, the reverse pattern of the SiO 2 film
Form 24A.

更に、第2図(f)に示すように、ソース領域20A及び
ドレイン領域20Bの上にオーミック電極26A及び26Bを形
成した後、再び三層レジスト28を全面に形成する。
Further, as shown in FIG. 2F, after forming ohmic electrodes 26A and 26B on the source region 20A and the drain region 20B, a three-layer resist 28 is formed on the entire surface again.

次いで、三層レジスト28の最上層のレジストを、ゲート
を電極に相当する開口を有するようにパターニングし、
その結果形成された最上層のレジストのパターンをマス
クとして、三層レジスト28の中間層の絶縁膜をエッチン
グし、更に、その絶縁膜パターンをマスクとして三層レ
ジスト28の最下層のレジストを選択除去して、第2図
(g)に示すように、三層レジスト28のパターンを形成
する。
Then, the uppermost resist of the three-layer resist 28 is patterned so that the gate has an opening corresponding to an electrode,
The resulting uppermost resist pattern is used as a mask to etch the intermediate insulating film of the three-layer resist 28, and the insulating film pattern is used as a mask to selectively remove the lowermost resist of the three-layer resist 28. Then, as shown in FIG. 2G, a pattern of the three-layer resist 28 is formed.

そして、その三層レジスト28のパターンをマスクとし
て、例えば反応性イオンエッチングにより、絶縁膜12の
一部を除去して、第2図(h)に示すように、開口部30
を有する絶縁膜12を得る。更に、三層レジスト28のパタ
ーンをマスクとして、ゲート電極材料を堆積し、その
後、三層レジスト28のパターンを除去するリフトオフに
より、第2図(i)に示すようなゲート電極32を形成し
ていた。
Then, using the pattern of the three-layer resist 28 as a mask, a part of the insulating film 12 is removed by, for example, reactive ion etching, and an opening 30 is formed as shown in FIG. 2 (h).
An insulating film 12 having is obtained. Further, the gate electrode material is deposited using the pattern of the three-layer resist 28 as a mask, and then the gate electrode 32 as shown in FIG. 2 (i) is formed by lift-off for removing the pattern of the three-layer resist 28. It was

発明の解決しようとする問題点 しかしながら、前記従来の方法においては、半導体基板
10上に直接接して設けられている絶縁膜12を反応性イオ
ンエッチング法を用いて除去しているので、イオン衝撃
のため、イオンエッチングされた絶縁膜12の真下の基板
すなわち開口部30内の基板に損傷を与える。また、その
エッチング及びその後の洗浄工程において異物が付着す
るという問題があった。開口部30内の基板部分は、その
中にゲート電極を形成する場合には、チャネル領域とな
る部分であり、損傷は、電界効果トランジスタの特性を
劣化させる原因となる。また、そのように損傷や異物が
付着した基板部分に対してショットキ電極を設けた場
合、ショットキゲートとしての電気的特性を悪化させて
いた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned conventional method, the semiconductor substrate
Since the insulating film 12 provided in direct contact with 10 is removed by using the reactive ion etching method, the substrate immediately below the ion-etched insulating film 12, that is, in the opening 30 due to ion bombardment. Damage the board. In addition, there is a problem that foreign matter adheres in the etching process and the subsequent cleaning process. The substrate portion in the opening 30 is a portion that becomes a channel region when the gate electrode is formed therein, and the damage causes deterioration of the characteristics of the field effect transistor. Further, when the Schottky electrode is provided on the substrate portion where such damage or foreign matter is attached, the electrical characteristics of the Schottky gate are deteriorated.

更に、上記した従来の製造プロセスにより、ソース領域
及びドレイン領域に対してゲート電極が自己整合した電
界効果トランジスタを得ることができるが、製造工程数
が余りに多い。
Furthermore, although the field effect transistor in which the gate electrode is self-aligned with the source region and the drain region can be obtained by the conventional manufacturing process described above, the number of manufacturing steps is too large.

また、ゲート電極直下のチャネル領域が、高濃度のソー
ス領域及びドレイン領域にそれぞれ直接接している。そ
のため、ゲート長を短くしてゆくと、短チャネル効果が
生じる。これは、ダミーゲートをT字形にしてオフセッ
トをとっても、同様に短チャネル効果が生じる。
Further, the channel region directly below the gate electrode is in direct contact with the high-concentration source region and the high-concentration drain region. Therefore, when the gate length is shortened, a short channel effect occurs. Even if the dummy gate is formed in a T shape and offset is used, the short channel effect similarly occurs.

そこで、本発明の第1の目的は、電界効果トランジスタ
の製造方法において、除去される絶縁膜の下地である結
晶基板に損傷を与えずに良好な絶縁特性を有する絶縁膜
のパターンを形成する方法を提供するものである。
Therefore, a first object of the present invention is a method for forming a pattern of an insulating film having good insulating characteristics without damaging a crystal substrate which is a base of the insulating film to be removed in a method for manufacturing a field effect transistor. Is provided.

本発明の第2の目的は、ゲート長を短くも短チャネル効
果を抑制することができる構造の電界効果トランジスタ
を製造することができる電界効果トランジスタの製造方
法を提供するものである。
A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a field effect transistor capable of manufacturing a field effect transistor having a structure capable of suppressing the short channel effect even if the gate length is short.

問題点を解決するための手段 本発明者等は前記従来の問題点を解決するために鋭意検
討・研究した結果、電子サイクロトロン(ECR)共鳴プ
ラズマCVD法(以下、ECR共鳴プラズマCVD法という)を
用いることにより、除去すべき絶縁膜の下地である基板
に損傷を与えることなく、絶縁膜パターンを形成できる
方法を見い出した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies and researches for solving the above-mentioned conventional problems, the present inventors have found that an electron cyclotron (ECR) resonance plasma CVD method (hereinafter, referred to as ECR resonance plasma CVD method) is used. We have found a method by which an insulating film pattern can be formed without damaging the substrate that is the base of the insulating film to be removed.

すなわち、本発明によるならば、半導体基板に、ゲート
領域に対応するレジストパターンを形成する工程と、前
記基板の表面および前記レジストパターンの頂面上のみ
に電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法により第1の
絶縁膜を形成する工程と、前記レジストパターンの側壁
上及び上記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する
工程と、前記レジストパターンの側壁に第2の絶縁膜を
残すように前記第2の絶縁膜を除去する工程と、前記基
板に対してイオン注入してソース領域及びドレイン領域
を形成する工程と、リフトオフにより前記レジストパタ
ーン並びにその上の第1の絶縁膜を除去して開口部を有
する前記第1の絶縁膜のパターンを形成する工程と、前
記開口部に自己整合型ゲート電極を形成する工程とを具
備することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
法が提供される。
That is, according to the present invention, the step of forming a resist pattern corresponding to the gate region on the semiconductor substrate, and the first insulation by electron cyclotron resonance plasma CVD method only on the surface of the substrate and the top surface of the resist pattern. Forming a film, forming a second insulating film on the side wall of the resist pattern and on the first insulating film, and leaving the second insulating film on the side wall of the resist pattern. A step of removing the second insulating film, a step of implanting ions into the substrate to form a source region and a drain region, and removing the resist pattern and the first insulating film on the resist pattern by lift-off to form an opening. A step of forming a pattern of the first insulating film having a portion and a step of forming a self-aligned gate electrode in the opening. That the method of manufacturing the field effect transistor is provided.

作用 上記した本発明による電界効果トランジスタの製造方法
においては、第1の絶縁膜を電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマCVD法により形成し、更に、その上に第2の絶縁
膜を形成している。電子サイクロトロン共鳴プラズマCV
D法により形成した絶縁膜と、スパッタリング法などの
従来の方法で形成した絶縁膜とでは、その製造条件及び
エッチング特性などが異なる。
Action In the above-described method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, the first insulating film is formed by the electron cyclotron resonance plasma CVD method, and the second insulating film is further formed thereon. Electron cyclotron resonance plasma CV
The insulating film formed by the D method and the insulating film formed by the conventional method such as the sputtering method have different manufacturing conditions and etching characteristics.

ECRプラズマCVD法を用いると低温で成膜できるために、
レジストなどを変質させない。スパッタリング法などの
従来の方法で絶縁膜を形成すると、その下のレジストが
変質して溶剤で溶け難くなる。加えて、ECRプラズマCVD
法を用いると、プラズマの基板への指向性が優れている
ためプラズマから基板への方向以外の部分すなわち基板
やパターンの側面に膜が形成されない。従って、リフト
オフが他のCVD等の成膜方法に比べて極めて容易に行な
えるようになる。
Since the film can be formed at a low temperature by using the ECR plasma CVD method,
Does not deteriorate the resist. When the insulating film is formed by a conventional method such as a sputtering method, the resist thereunder is deteriorated and becomes difficult to dissolve in a solvent. In addition, ECR plasma CVD
When the method is used, since the directivity of the plasma to the substrate is excellent, the film is not formed on a portion other than the direction from the plasma to the substrate, that is, the side surface of the substrate or the pattern. Therefore, lift-off can be performed extremely easily as compared with other film forming methods such as CVD.

更に、エッチング条件を変えることにより、電子サイク
ロトロン共鳴プラズマCVD法により形成した絶縁膜のみ
を完全に除去したり、スパッタリング法などの従来の方
法で形成した絶縁膜のみを完全に除去することができ
る。この点においても、上記した第1の絶縁膜と第2の
絶縁膜の一方を選択的に除去することができる。
Further, by changing the etching conditions, it is possible to completely remove only the insulating film formed by the electron cyclotron resonance plasma CVD method or only the insulating film formed by the conventional method such as the sputtering method. Also in this respect, one of the first insulating film and the second insulating film can be selectively removed.

また、生成した膜の膜質が良く、耐エッチング性に富
み、800℃程度のアニールによっても剥離せず、化合物
半導体においてはGaおよびAsなどの構成元素の拡散を抑
制できる優れた特性を有している。
Also, the quality of the formed film is good, it is rich in etching resistance, does not peel off even when annealed at about 800 ° C., and has excellent characteristics that can suppress diffusion of constituent elements such as Ga and As in the compound semiconductor. There is.

それ故、電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法により
第1の絶縁膜を形成し、該第1の絶縁膜の上に第2の絶
縁膜を形成した後、エッチング法を選択することによ
り、前記レジストパターンの側壁に第2の絶縁膜を残す
ように前記第2の絶縁膜を除去することができる。
Therefore, the first insulating film is formed by the electron cyclotron resonance plasma CVD method, the second insulating film is formed on the first insulating film, and then the etching method is selected, whereby the resist pattern is formed. The second insulating film can be removed so that the second insulating film remains on the sidewall.

かかる状態で、反動態基板に対してイオン注入すること
により、ソース領域及びドレイン領域を形成することが
できる。
In such a state, the source region and the drain region can be formed by implanting ions into the reaction substrate.

更に、リフトオフにより前記レジストパターン並びにそ
の上の第1の絶縁膜を除去すれば、上記したレジストパ
ターンに対応する開口部を有する前記第1の絶縁膜のパ
ターンを形成することができる。そして、その開口部に
ゲート電極を形成すれば、そのゲート電極は、ソース領
域及びドレイン領域に対して整合している。すなわち、
自己整合型ゲート電極を形成することができる。
Further, by removing the resist pattern and the first insulating film on the resist pattern by lift-off, it is possible to form the pattern of the first insulating film having an opening corresponding to the resist pattern. When the gate electrode is formed in the opening, the gate electrode is aligned with the source region and the drain region. That is,
A self-aligned gate electrode can be formed.

また、レジストパターンの側壁に第2の絶縁膜が残って
いる状態でのイオン注入によるソース領域及びドレイン
領域の形成により、LDD(lightly doped drain)構造を
形成することができる。
Further, an LDD (lightly doped drain) structure can be formed by forming a source region and a drain region by ion implantation with the second insulating film remaining on the sidewall of the resist pattern.

上記した本発明による電界効果トランジスタの製造方法
においては、ECRプラズマCVD法を用いて基板を直接覆う
絶縁膜を形成しているので、リフトオフによる絶縁膜の
パターン形成が容易に行なえ、しかも絶縁膜の除去に反
応性イオンエッチングを用いる必要がなくなる。従っ
て、ゲート電極等を設けるための下地である基板に損傷
を与えることがないので電極と基板のコンタクト抵抗が
低減されるとともに、エッチング時の異物付着等が生じ
ることがない。
In the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention described above, since the insulating film that directly covers the substrate is formed by using the ECR plasma CVD method, the patterning of the insulating film can be easily performed by lift-off, and the insulating film There is no need to use reactive ion etching for removal. Therefore, the substrate, which is the base for providing the gate electrode and the like, is not damaged, so that the contact resistance between the electrode and the substrate is reduced, and foreign substances are not attached during etching.

本発明の実施例においては、前記第2の絶縁膜をバイア
ススパッタリングにより形成し、また、その第2の絶縁
膜の除去を、反応性イオンエッチングにより行う。この
ように第2の絶縁膜の除去に反応性イオンエッチングを
使用しても、基板自体は第1の絶縁膜で覆われているの
で、損傷を受けることはない。
In the embodiment of the present invention, the second insulating film is formed by bias sputtering, and the second insulating film is removed by reactive ion etching. Thus, even if the reactive ion etching is used for removing the second insulating film, the substrate itself is covered with the first insulating film, and therefore is not damaged.

更に、1つの実施例においては、前記開口部を有する前
記第1の絶縁膜のパターンを形成した後、前記基板をア
ニールして前記イオン注入層を活性化処理し、前記開口
部内の前記基板上に耐熱性ショットキーゲート電極を形
成する。しかし、非耐熱性ショットキーゲート電極を形
成する場合は、ソース電極及びドレイン電極を形成し更
にアニール処理した後に、ゲート電極を形成する。
Further, in one embodiment, after the pattern of the first insulating film having the opening is formed, the substrate is annealed to activate the ion implantation layer, and the ion implantation layer is activated on the substrate in the opening. A heat resistant Schottky gate electrode is formed on. However, when forming a non-heat-resistant Schottky gate electrode, the gate electrode is formed after forming the source electrode and the drain electrode and further annealing.

また、本発明の好ましい実施例では、前記第1の絶縁膜
はシリコン窒化膜であり、前記第2の絶縁膜は、シリコ
ン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化酸化膜のいず
れかである。そして、前記半導体基板は、GaAsのような
III−V族化合物半導体でも、Siのような単体半導体で
もよい。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the first insulating film is a silicon nitride film, and the second insulating film is a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film. The semiconductor substrate is made of GaAs
It may be a III-V group compound semiconductor or a simple semiconductor such as Si.

更に、上記した本発明による電界効果トランジスタの製
造方法は、ゲート長がサブミクロンオーダーの場合にお
いても充分使用可能であり、特に、短ゲート長の高性能
電界効果トランジスタの製造に好適である。もっとも、
サブミクロンの場合、P層埋め込み構造を併用するなら
ば、短チャネル効果防止に効果的である。
Further, the above-described method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention can be sufficiently used even when the gate length is on the order of submicrons, and is particularly suitable for manufacturing a high performance field effect transistor having a short gate length. However,
In the case of submicron, if the P layer embedded structure is used together, it is effective in preventing the short channel effect.

実施例 以下、添付図面を参照して本発明による電界効果トラン
ジスタの製造方法を説明する。
EXAMPLES Hereinafter, a method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の工程の一部を例示したものであり、本発明は更にこ
れに限定されない。
FIG. 1 illustrates a part of the steps of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, and the present invention is not limited to this.

第1図(a)は、基板40の表面領域の一部に、弱くドー
プした浅い動作層42を形成し、その動作層42の上に、将
来のゲート電極に相当するレジストパターン44を形成し
た状態を示している。
In FIG. 1A, a weakly doped shallow operating layer 42 is formed on a part of the surface region of a substrate 40, and a resist pattern 44 corresponding to a future gate electrode is formed on the operating layer 42. It shows the state.

かかる状態の基板40の表面に、ECRプラズマCVD法によ
り、第1図(b)に示すように第1の絶縁膜46A及び46B
を形成する。この第1の絶縁膜は、ECRプラズマCVD法の
指向性の特徴によりレジストパターンの側面にはほとん
ど形成されない。従って、レジストパターン44上の絶縁
膜46Aと、基板40上の絶縁膜46Bとに分かれている。
As shown in FIG. 1B, the first insulating films 46A and 46B are formed on the surface of the substrate 40 in this state by the ECR plasma CVD method.
To form. The first insulating film is hardly formed on the side surface of the resist pattern due to the directivity characteristic of the ECR plasma CVD method. Therefore, it is divided into an insulating film 46A on the resist pattern 44 and an insulating film 46B on the substrate 40.

その上に、スパッタリングなどにより第1図(c)に示
すように第2の絶縁膜48を形成する。
A second insulating film 48 is formed thereon by sputtering or the like as shown in FIG. 1 (c).

次いで、RIEエッチングのようなエッチングに方向性の
あるエッチング方法により、基板及びレジストパターン
の平坦面上の第2の絶縁膜48を除去して、第1図(d)
に示すようにレジストパターン44の側壁のみに第2の絶
縁膜50を残す。
Then, the second insulating film 48 on the flat surface of the substrate and the resist pattern is removed by an etching method such as RIE etching which has a directionality of etching, and FIG.
The second insulating film 50 is left only on the side wall of the resist pattern 44 as shown in FIG.

かかる状態で、第1図(e)に示すようにイオン注入し
てソース領域52及びドレイン領域54を形成する。
In this state, ion implantation is performed as shown in FIG. 1E to form the source region 52 and the drain region 54.

その後、スライトエッチングにより、レジストパターン
44の側壁の第2の絶縁膜50を第1図(f)に示すように
除去する。
After that, by light etching, resist pattern
The second insulating film 50 on the sidewall of 44 is removed as shown in FIG.

更に、リフトオフによりレジストパターン44並びにその
上の第1の絶縁膜46Aを除去して、第1図(g)に示す
ように開口部56を有するECRプラズマCVDの第1の絶縁膜
46Bを形成する。
Further, the resist pattern 44 and the first insulating film 46A on the resist pattern 44 are removed by lift-off, and the first insulating film for ECR plasma CVD having an opening 56 as shown in FIG.
Form 46B.

そして、第1図(h)に示すように、その開口部56内の
基板40上にゲート電極58を形成する。
Then, as shown in FIG. 1H, a gate electrode 58 is formed on the substrate 40 in the opening 56.

上記した本発明による電界効果トランジスタの製造方法
において用いるECRプラズマCVD法は、ジャパニーズ・ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス・レターズ
(Japanese Journal of Applied Physics Letters)、v
ol.22,No.4,ppL210−L212,1983や、「室温で薄膜を成長
でき、基板損傷の少ないECRプラズマCVD装置」日経マイ
クロデバイス、1985年春号、pp93−100などに開示され
ている。
The ECR plasma CVD method used in the method for manufacturing a field-effect transistor according to the present invention described above, Japanese Journal of Applied Physics Letters, v
No. 22, No. 4, ppL210-L212, 1983, and "ECR plasma CVD apparatus capable of growing thin films at room temperature with less substrate damage", Nikkei Microdevice, Spring 1985, pp93-100, etc.

ECRプラズマCVD装置は、プラズマ室と反応室とを有して
いる。プラズマ室は、マイクロ波導波管にマイクロ波透
過性を隔壁板を介して接続される一方、その周囲には電
磁石が設けられ、プラズマ室内にマイクロ波とともにEC
R(電子サイクロトン共鳴)条件を確立し、反応室内で
プラズマを引出すための発散磁界を形成し得るようにな
されている。このプラズマ室はプラズマ引出窓を介して
反応室と接続しており、プラズマが、反応室内の試料台
上に載せられた試料に向けて発散磁界により加速され導
かれるようになっている。
The ECR plasma CVD apparatus has a plasma chamber and a reaction chamber. The plasma chamber is connected to the microwave waveguide through the partition plate with microwave permeability, while an electromagnet is provided around the plasma chamber, and EC
The R (electron cycloton resonance) condition is established so that a divergent magnetic field for drawing plasma in the reaction chamber can be formed. This plasma chamber is connected to the reaction chamber through a plasma extraction window, and plasma is accelerated and guided by a divergent magnetic field toward a sample placed on a sample table in the reaction chamber.

この装置によれば、マイクロ波と磁界とによりECR条件
が設定されたプラズマ室内に、N2、NH3、O2、Arあるい
はこれらの混合ガスなどが送られ、プラズマ化されたガ
スが発散磁界により誘導されて反応室に送られる。一方
で、反応室には試料台に載置された基板があり、またSi
H4、Si2H6、Si3H8などの絶縁膜形成用原料ガスが反応室
に供給され、これが上記プラズマによって励起活性化さ
れて反応を生じ、所定の反応生成物が基板上に堆積す
る。
According to this apparatus, the plasma chamber ECR condition is set by the microwave and the magnetic field, N 2, NH 3, O 2, Ar or and mixtures of these gases are sent, plasma gas is divergent magnetic field Is guided by and sent to the reaction chamber. On the other hand, there is a substrate placed on the sample table in the reaction chamber, and
A raw material gas for forming an insulating film such as H 4 , Si 2 H 6 , and Si 3 H 8 is supplied to the reaction chamber, which is excited and activated by the plasma to cause a reaction, and a predetermined reaction product is deposited on the substrate. To do.

ECRプラズマCVD法により形成する絶縁膜としては、Si3N
4膜が現在形成されているが、SiO2、シリコン窒化酸化
膜なども形成可能である。
As an insulating film formed by the ECR plasma CVD method, Si 3 N
Four films are currently formed, but SiO 2 , silicon oxynitride film, etc. can also be formed.

次に、本発明の電界効果トランジスタの製造方法の具体
例を詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定され
るものではない。
Next, specific examples of the method for manufacturing the field effect transistor of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these.

実施例1 第1図に示したような本発明の工程に従って、以下のよ
うにして基板上に電界効果トランジスタ用の絶縁膜のパ
ターンおよびゲート電極を形成した。
Example 1 According to the process of the present invention as shown in FIG. 1, a pattern of an insulating film for a field effect transistor and a gate electrode were formed on a substrate as follows.

まず、半導体基板としてGaAs基板40を用い、その上にフ
ォトレジスト膜(AZ−1400)を全面に塗布し、所定のパ
ターンを露光した後、現象してレジストパターンを形成
した。次に、基板上に形成したレジストをマスクとして
28Si+を加速電圧30〜70KVで軽くドープしてN型の動作
層42を形成した。次いで、そのレジストパターンを除去
し、再び、基板40上にフォトレジスト膜(AZ−1400)を
全面に塗布し、別の所定のパターンを露光・現像して第
1図(a)に示すようにレジストパターン44を形成し
た。
First, a GaAs substrate 40 was used as a semiconductor substrate, a photoresist film (AZ-1400) was applied over the entire surface, a predetermined pattern was exposed, and then a phenomenon was formed to form a resist pattern. Next, using the resist formed on the substrate as a mask
28 Si + was lightly doped at an accelerating voltage of 30 to 70 KV to form an N-type operating layer 42. Then, the resist pattern is removed, a photoresist film (AZ-1400) is applied again on the entire surface of the substrate 40, another predetermined pattern is exposed and developed, and as shown in FIG. 1 (a). A resist pattern 44 was formed.

次に、第1図(b)に示すように、SiH4とNH3とN2の混
合ガスを用いたECRプラズマCVD法によりSi3N4膜46を100
0〜2000Åの厚さに形成した。
Next, as shown in FIG. 1 (b), a Si 3 N 4 film 46 is formed by ECR plasma CVD using a mixed gas of SiH 4 , NH 3 and N 2.
Formed to a thickness of 0 to 2000Å.

更に、第1図(c)に示すように、側面部への着き回り
の良いバイアススパッタリングにより、SiO2膜48を1000
〜2000Åの厚さに形成した。
Furthermore, as shown in FIG. 1 (c), the SiO 2 film 48 is 1000
Formed to a thickness of ~ 2000Å.

次いで、RIEエッチングにより平坦部のSi3N4膜48を除去
して、第1図(d)に示すようにレジストパターン44の
側壁のみにSiO2膜50を残した。
Then, the Si 3 N 4 film 48 on the flat portion was removed by RIE etching, and the SiO 2 film 50 was left only on the side wall of the resist pattern 44 as shown in FIG. 1D.

かかる状態で、28Si+を加速電圧150〜200KVでイオン注
入して3×1013/cm3程度の注入濃度のN型のソース領域
52及びドレイン領域54を第1図(e)に示すように形成
した。
In such a state, 28 Si + is ion-implanted at an accelerating voltage of 150 to 200 KV and an N-type source region having an implantation concentration of about 3 × 10 13 / cm 3 is implanted.
52 and a drain region 54 were formed as shown in FIG.

その後、NH4Fで希釈した緩衝弗酸でスライトエッチング
により、レジストパターン44の側壁のSiO2膜50を第1図
(f)に示すように除去し、更に、アセトンによりレジ
ストパターンを除去するリフトオフにより、レジストパ
ターン44上の第1のSi3N4膜46Aを除去して、第1図
(g)に示すように開口部56を有するECRプラズマCVDの
Si3N4膜46Bを形成した。
After that, the SiO 2 film 50 on the side wall of the resist pattern 44 is removed by light etching with buffered hydrofluoric acid diluted with NH 4 F as shown in FIG. 1 (f), and the resist pattern is removed with acetone. The first Si 3 N 4 film 46A on the resist pattern 44 is removed by the ECR plasma CVD having the opening 56 as shown in FIG. 1 (g).
A Si 3 N 4 film 46B was formed.

次いで、このような基板をAsH3雰囲気中において温度約
800℃で、30分間アニール処理した。このアニールをAsH
3雰囲気中で実施する理由は、GaAs基板からAsが消散す
ることを防止するためである。従って、基板全面にアニ
ール保護膜を設ける場合は、N2などの不活性雰囲気内で
アニールを実施することもできる。
Then, such a substrate is heated in an AsH 3 atmosphere at a temperature of about
It was annealed at 800 ° C. for 30 minutes. This anneal is AsH
The reason for performing in 3 atmospheres is to prevent As from being dissipated from the GaAs substrate. Therefore, when the annealing protection film is provided on the entire surface of the substrate, the annealing can be performed in an inert atmosphere such as N 2 .

そして、その開口部56に一致し且つ開口部56より大きい
開口を有するレジストパターンをその基板の上に形成
し、全面にTi/Pt/Au系の電極材料を蒸着した後、そのレ
ジストパターンを除去してリフトオフ法により、第1図
(h)に示すようにゲート電極を形成した。
Then, a resist pattern having an opening larger than the opening 56 and corresponding to the opening 56 is formed on the substrate, a Ti / Pt / Au-based electrode material is vapor-deposited on the entire surface, and then the resist pattern is removed. Then, a gate electrode was formed by the lift-off method as shown in FIG.

そのあと、従来公知の方法によりソース領域とドレイン
領域にソースおよびドレイン電極を設けて、相互コンダ
クタンス(gm)を測定したところ230mS/mmであった。
Then, the source and drain electrodes were provided in the source region and the drain region by a conventionally known method, and the mutual conductance (g m ) was measured and found to be 230 mS / mm.

上記した実施例は、その説明から明らかなようにショッ
トキゲート電界効果トランジスタの製造方法である。し
かし、基板上に薄い絶縁膜を形成する工程を付加するこ
とにより、MOS型電界効果トランジスタを製造すること
もできる。
The embodiment described above is a method of manufacturing a Schottky gate field effect transistor, as is clear from the description. However, a MOS field effect transistor can also be manufactured by adding a step of forming a thin insulating film on the substrate.

発明の効果 上記した本発明による電界効果トランジスタの製造方法
によれば、ゲート電極が形成される基板表面が損傷され
ず、また、ゲート電極がソース領域及びドレイン領域に
対して自己整合する。従って、良好な電気的特性を有す
る電界効果トランジスタを製造することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention described above, the surface of the substrate on which the gate electrode is formed is not damaged, and the gate electrode is self-aligned with the source region and the drain region. Therefore, a field effect transistor having good electric characteristics can be manufactured.

更に、本発明による電界効果トランジスタの製造方法に
よれば、ソース領域及びドレイン領域に対してゲート電
極が自己整合した電界効果トランジスタを従来に比較し
て少ない製造工程で製造することができる。
Further, according to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, it is possible to manufacture a field effect transistor in which a gate electrode is self-aligned with a source region and a drain region with a smaller number of manufacturing steps than in the conventional case.

上記した本発明の電界効果トランジスタの製造方法によ
れば、ゲート電極が自己整合したLDD構造を実現でき
る。このようなLDD構造を採用すれば、ゲート長を短く
しても、短チャネル効果が生じることなく高速化するこ
とができる。
According to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention described above, an LDD structure in which the gate electrodes are self-aligned can be realized. If such an LDD structure is adopted, even if the gate length is shortened, the speed can be increased without causing the short channel effect.

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

第1図は、本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の工程を示す図である。 第2図は、従来の電界効果トランジスタの製造方法の工
程を示す図である。 (主な参照番号) 10……半導体基板、12……保護絶縁膜、 14、18……レジスト、16……絶縁膜、 20A、20B……イオン注入領域、 24A……反転パターン絶縁膜、 26A、26B……オーミック電極、 28……三層レジスト、30……開口部、 32……ゲート電極32、 40……半導体基板、42……動作層、 44……レジストパターン、 46……ECRプラズマCVD法により形成した第1の絶縁膜、 48……第2の絶縁膜、 50……レジストパターンの側壁に残った第2の絶縁膜、 52……ソース領域、54……ドレイン領域、 56……開口部56、58……ゲート電極
FIG. 1 is a diagram showing steps of a method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing steps of a conventional method for manufacturing a field effect transistor. (Main reference numbers) 10 …… Semiconductor substrate, 12 …… Protective insulating film, 14,18 …… Resist, 16 …… Insulating film, 20A, 20B …… Ion implantation area, 24A …… Inversion pattern insulating film, 26A , 26B ... Ohmic electrode, 28 ... Trilayer resist, 30 ... Opening, 32 ... Gate electrode 32, 40 ... Semiconductor substrate, 42 ... Operating layer, 44 ... Resist pattern, 46 ... ECR plasma First insulating film formed by the CVD method, 48 ... Second insulating film, 50 ... Second insulating film left on the side wall of the resist pattern, 52 ... Source region, 54 ... Drain region, 56 ... … Apertures 56, 58 …… Gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 29/78 29/812 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/336 29/78 29/812

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に、ゲート領域に対応するレジ
ストパターンを形成する工程と、前記基板の表面および
前記レジストパターンの頂面上のみに電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマCVD法により第1の絶縁膜を形成する工
程と、前記レジストパターンの側壁上及び上記第1の絶
縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記レジス
トパターンの側壁に第2の絶縁膜を残すように前記第2
の絶縁膜を除去する工程と、前記基板に対してイオン注
入してソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
リフトオフにより前記レジストパターン並びにその上の
第1の絶縁膜を除去して開口部を有する前記第1の絶縁
膜のパターンを形成する工程と、前記開口部に自己整合
型ゲート電極を形成する工程とを具備することを特徴と
する電界効果トランジスタの製造法法。
1. A step of forming a resist pattern corresponding to a gate region on a semiconductor substrate, and forming a first insulating film only on a surface of the substrate and a top surface of the resist pattern by an electron cyclotron resonance plasma CVD method. And a step of forming a second insulating film on the side wall of the resist pattern and on the first insulating film, and the second insulating film so as to leave the second insulating film on the side wall of the resist pattern.
Removing the insulating film, and forming a source region and a drain region by ion implantation into the substrate,
Removing the resist pattern and the first insulating film on the resist pattern by lift-off to form a pattern of the first insulating film having an opening; and forming a self-aligned gate electrode in the opening. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
【請求項2】前記第2の絶縁膜をバイアススパッタリン
グにより形成することを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項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 second insulating film is formed by bias sputtering.
【請求項3】前記第2の絶縁膜の除去を、反応性イオン
エッチングにより行うことを特徴とする特許請求の範囲
第(1)項または第(2)項記載の電界効果トランジス
タの製造方法。
3. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the second insulating film is removed by reactive ion etching.
【請求項4】前記開口部を有する前記第1の絶縁膜のパ
ターンを形成した後、前記基板をアニールして前記イオ
ン注入層を活性化処理し、前記開口部内の前記基板上に
耐熱性ショットキーゲート電極を形成することを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項から第(3)項までのい
ずれか1項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
4. After forming a pattern of the first insulating film having the opening, the substrate is annealed to activate the ion-implanted layer, and a heat resistant shot is formed on the substrate in the opening. A method of manufacturing a field effect transistor according to any one of claims (1) to (3), characterized in that a key gate electrode is formed.
【請求項5】前記第1の絶縁膜はシリコン窒化膜である
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項から第
(4)項までのいずれか1項に記載の電界効果トランジ
スタの製造方法。
5. The field effect transistor according to claim 1, wherein the first insulating film is a silicon nitride film. Production method.
【請求項6】前記第2の絶縁膜は、シリコ窒化膜、シリ
コン酸化膜、シリコン窒化酸化膜のいずれかであること
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項から第(5)項
までのいずれか1項に記載の電界効果トランジスタの製
造方法。
6. The second insulating film is any one of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a silicon oxynitride film, as claimed in any one of claims (1) to (5). A method of manufacturing a field effect transistor according to any one of items 1 to 8 above.
【請求項7】前記半導体基板がIII−V族化合物半導体
であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項から
第(6)項までのいずれか1項に記載の電界効果トラン
ジスタの製造方法。
7. The field effect transistor according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a III-V group compound semiconductor. Production method.
【請求項8】前記III−V族化合物半導体がGaAsである
ことを特徴とする特許請求の範囲第(7)項記載の電界
効果トランジスタの製造方法。
8. The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 7, wherein the III-V compound semiconductor is GaAs.
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