JPS5833714B2 - Method for manufacturing gallium arsenide Schottky barrier gate field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing gallium arsenide Schottky barrier gate field effect transistor

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JPS5833714B2
JPS5833714B2 JP6542874A JP6542874A JPS5833714B2 JP S5833714 B2 JPS5833714 B2 JP S5833714B2 JP 6542874 A JP6542874 A JP 6542874A JP 6542874 A JP6542874 A JP 6542874A JP S5833714 B2 JPS5833714 B2 JP S5833714B2
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gate
gallium arsenide
field effect
film
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正毅 小川
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は砒化ガリウム半導体を用いたショットキ障壁ゲ
ート型電界効果トランジスタの製造方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a Schottky barrier gate field effect transistor using a gallium arsenide semiconductor.

ショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタ(以下5
BGFETと呼ぶ)の動作は、ゲート電極に加えられた
人力信号によりゲート電極下に形成されるショットキ障
壁空乏層の巾を変化させ、ソースとドレイン間のチャン
ネル層のコンダクタンスを変化させることによる。
Schottky barrier gate field effect transistor (hereinafter 5)
The operation of the BGFET (BGFET) is based on the fact that a human input signal applied to the gate electrode changes the width of the Schottky barrier depletion layer formed under the gate electrode, thereby changing the conductance of the channel layer between the source and drain.

5BGFETの良好な電気的特性を得るための構造上具
備すべき条件は、第一にゲート長さができるだけ短かく
、且つゲート配線抵抗が低抵抗であること。
In order to obtain good electrical characteristics of the 5BGFET, the structural conditions must be met: first, the gate length must be as short as possible, and the gate wiring resistance must be low.

第二に、ソース・ゲート間およびゲート・ドレイン間の
寄生的抵抗および容量ができるだけ小さいことである。
Second, parasitic resistance and capacitance between source and gate and between gate and drain should be as small as possible.

しかしながら、従来からいろいろな製造方法が用いられ
てきたが、これらの条件を満足される方法が得られてい
ない。
However, although various manufacturing methods have been used in the past, no method has been found that satisfies these conditions.

砒化ガリウム(Ga As)を用いた場合について従来
の製造方法の一例について第1図により説明する。
An example of a conventional manufacturing method using gallium arsenide (GaAs) will be explained with reference to FIG.

第1図は、最も一般的な製造方法により得られる5BG
FET構造の断面を示したもので、絶縁性砒化ガリウム
基板1上にエピタキシャル族長されたキャリア濃度5〜
10×1016cfr1.−3のn型砒化ガリウム結晶
2の表面をフォトレジスト膜で覆い写真蝕刻法により、
ソースおよびドレイン領域のフォトレジスト膜を除去し
たのち、高真空中で電極金属を被着し、フォトレジスト
膜上の被着金属をフォトレジスト膜と共に除去し、熱処
理してソース3およびドレイン4のオーム性電極が形威
される。
Figure 1 shows 5BG obtained by the most common manufacturing method.
This figure shows a cross section of the FET structure, and shows a carrier concentration of 5~ epitaxially grown on an insulating gallium arsenide substrate 1.
10×1016cfr1. -3, the surface of the n-type gallium arsenide crystal 2 was covered with a photoresist film, and by photolithography,
After removing the photoresist film in the source and drain regions, an electrode metal is deposited in a high vacuum, the deposited metal on the photoresist film is removed together with the photoresist film, and heat treatment is performed to make the source 3 and drain 4 ohms. Sex electrodes are shown.

その後、再びフォトレジストを用いて写真蝕刻法により
ゲート領域のn型砒化ガリウム表面以外の結晶表面を覆
いゲート金属を被着して前記同様にフォトレジスト膜上
のゲート金属をフォトレジスト膜と共に除去してゲート
電極が形成されてなる5BGFETである。
Thereafter, using photoresist again, the crystal surface other than the n-type gallium arsenide surface in the gate region is covered with a gate metal by photolithography, and the gate metal on the photoresist film is removed together with the photoresist film in the same manner as above. This is a 5BGFET in which a gate electrode is formed.

またGa As基板上にゲート領域を除いてソースおよ
びドレイン金属を被着したのち、これをマスクにしてG
aAs基板の能動層をエツチング除去して所定の深さの
凹を形成する。
Also, after depositing source and drain metal on the GaAs substrate except for the gate region, using this as a mask, G
The active layer of the aAs substrate is etched away to form a recess of a predetermined depth.

このときマスク端の下のGaAs基板もサイド方向にエ
ツチングされるため、前記ソースおよびドレイン金属端
はひさし状に突出した構造となる。
At this time, the GaAs substrate under the edge of the mask is also etched in the side direction, so that the source and drain metal edges have an eaves-like structure.

そしてこのひさしをシャドーマスクとして凹部に向けて
ゲート金属を蒸着法により被着し、ゲート電極が自己整
合的に形成される方法が特開昭48−96289号公報
に示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-96289 discloses a method in which a gate metal is deposited by vapor deposition toward the concave portion using this eave as a shadow mask, and a gate electrode is formed in a self-aligned manner.

また他の自己整合的にゲート電極を得る方法として、G
aAs基板上に一例として、第1の金属膜として金属錫
を設け、第2の金属膜にニッケルを用いて二層膜とした
のち、通常用いられる方法でフォトレジストにより第2
の金属膜に開口部を設けこの開口部から第1の金属膜を
エツチングしさらにアンダーカットにより、前記第1の
金属膜の開口部より大きな開口部を設ける。
In addition, as another method of obtaining a gate electrode in a self-aligned manner, G
As an example, metal tin is provided as a first metal film on an aAs substrate, and nickel is used as a second metal film to form a two-layer film, and then a second metal film is formed using a photoresist using a commonly used method.
An opening is provided in the metal film, the first metal film is etched from the opening, and an opening larger than the opening in the first metal film is provided by undercutting.

即ち、第1の金属膜上に第2の膜がひさし状に突出して
凹部が設けられた構造とする。
That is, the structure is such that the second film protrudes like a canopy on the first metal film and a recess is provided.

そして、この凹部に向けてゲート金属を蒸着してゲート
電極を自己整合的に形成する方法が特開昭47−251
4に示されている。
A method of forming a gate electrode in a self-aligned manner by vapor depositing a gate metal toward this recess was disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-251.
4.

これらの従来例で共通している点はいずれもゲート電極
の形成方法が、GaAs基板上にひさし状の突出部を設
けこれを利用してひさしによって設けられた凹部にゲー
ト電極を自己整合的に設ける点にある。
What these conventional examples all have in common is that the method of forming the gate electrode is that an eave-like protrusion is provided on the GaAs substrate and the gate electrode is self-aligned into the recess formed by the eave. The point is that it is provided.

これに対し、目的は異なるが、ゲート電極にモリブデン
(MO)を用いMoのマスクとしての金属にクロム(C
r)を用いて、自己整合的にイオン注入層を形成し、そ
の後このCr金属を除去して、イオン注入層を800℃
10分間のアニールにより活性化したのち別個に、これ
は非整合的にソースおよびドレイン電極を形成する方法
が特開昭49−46874号に示されている。
On the other hand, although the purpose is different, molybdenum (MO) is used for the gate electrode and chromium (C) is used as the metal mask for Mo.
r) to form an ion-implanted layer in a self-aligned manner, then remove this Cr metal, and heat the ion-implanted layer to 800°C.
JP-A-49-46874 discloses a method of forming source and drain electrodes separately and non-aligned after activation by annealing for 10 minutes.

このような従来方法の最も大きな問題点は第一にゲート
電極の形成方法に関し、ゲート部分以外のフォトレジス
ト膜上に被着された不要な金属膜はフォトレジスト膜と
共に除去されるため、被着しうる金属膜の厚さに限界が
あり、ゲート電極の抵抗が過大になることである。
The biggest problem with this conventional method is firstly related to the method of forming the gate electrode.The unnecessary metal film deposited on the photoresist film in areas other than the gate area is removed together with the photoresist film. There is a limit to the thickness of the metal film that can be formed, and the resistance of the gate electrode becomes excessive.

そしてこのゲート電極の配線抵抗を低減するためには膜
厚を厚くするか、あるいはゲート長を大きくするしかな
いが、ゲート長を大きくすることはゲート容量(C)の
増大をもたらしマイクロ波特性上好ましくない。
In order to reduce the wiring resistance of this gate electrode, there is no choice but to thicken the film or increase the gate length, but increasing the gate length increases the gate capacitance (C) and has microwave characteristics. Not good.

また凹部を設けてその内にゲート電極を設ける方法では
、ゲート電極の膜厚を厚くしようとすれば必然的にソー
ス・ドレイン間が拡大してしまう欠点があり、しかも、
微少な開口部の場合、ゲート被着金属がひさしの側面に
も、堆積されるためゲート金属が被着されると共に、開
口部が挟まり、被着されたゲート電極の断面形状をみる
と台形状さらには三角形状となる。
Furthermore, the method of forming a recess and disposing the gate electrode within the recess has the disadvantage that if the thickness of the gate electrode is increased, the distance between the source and drain will inevitably increase.
In the case of a small opening, the gate metal is deposited on the side of the eaves, so the gate metal is deposited and the opening is sandwiched, and the cross-sectional shape of the deposited gate electrode is trapezoidal. Furthermore, it becomes triangular.

このことは配線抵抗という観点からすると、全く好まし
くない構造となり、もつとひどい場合には必要な膜厚を
得ずして開口部が先に閉塞してしまうという根本的な欠
点をも有している。
This results in a completely unfavorable structure from the perspective of wiring resistance, and in severe cases, it also has the fundamental drawback that the openings may be blocked first without achieving the necessary film thickness. There is.

またGa As基板の能動層に凹部を設けてゲート電極
を形成する方法は、能動層の厚さのコントロールが極め
て難しいことが挙げられる。
Furthermore, in the method of forming a gate electrode by providing a recess in the active layer of a GaAs substrate, it is extremely difficult to control the thickness of the active layer.

通常能動層の厚さのコントロールは極めて厳しく要求さ
れるが、ウェットエツチング法あるいは電解エツチング
法により行なわれるが、いずれの方法でも、エツチング
液の液温、その濃度、エツチング液の被エツチング物に
対する濡れの状態などにより著るしい影響を受ける。
Normally, the thickness of the active layer must be controlled very strictly, and this is done by wet etching or electrolytic etching, but in either method, it is difficult to control the etching solution temperature, its concentration, and the wettability of the etching solution to the object to be etched. It is significantly affected by the state of

このため、開口部が微小で凹部が深くなるにともない、
そのコントロールは極めて困難になる欠点がある。
For this reason, as the opening becomes minute and the recess becomes deeper,
The drawback is that it is extremely difficult to control.

そのほかひさしを有した凹部の問題点として、凹部のう
えにひさしがあるために洗浄液の循環が悪いため、清浄
性が困難である。
Another problem with recesses with eaves is that cleaning is difficult because the eaves over the recesses cause poor circulation of cleaning fluid.

このように凹部内にゲート電極を形成する方法には、能
動層のコントロールおよび清浄化の点で大きな欠点があ
る。
This method of forming the gate electrode within the recess has major drawbacks in terms of control and cleaning of the active layer.

次に、Si半導体を使用してゲート電極を用いて自己整
合的にイオン注入層を設ける方法について述べるとショ
ットキ金属であるMoとイオン注入のマスクとなるCr
のエツチング除去にイオン衝撃エツチング法により、基
板を露出し、その後イオン注入をしたのちMoを横方向
にエツチングしてイオン打込み領域から離してゲート電
極を形威している。
Next, we will discuss a method of forming an ion implantation layer in a self-aligned manner using a gate electrode using a Si semiconductor.
To remove the etching, the substrate is exposed by ion bombardment etching, and after ion implantation, the Mo is laterally etched away from the ion implantation region to form a gate electrode.

この方法は、イオンエツチングのとき、基板表面(能動
層)をもイオン衝撃を与えてしまう欠点がある。
This method has the disadvantage that during ion etching, ion bombardment is also applied to the substrate surface (active layer).

また前記方法をGaAsに適用しようとするとMoの横
方向にエツチングする場合、現在のところ、GaAsを
溶解せずMoだけを精密に生産性良くエツチングできる
エツチング液がないという問題がある。
Furthermore, when applying the above method to GaAs and etching Mo in the lateral direction, there is currently a problem in that there is no etching solution that can precisely and efficiently etch only Mo without dissolving GaAs.

またショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの製
造には写真蝕刻工程があり、該写真蝕刻工程において、
ソース、ドレインおよびゲート領域にフォトレジストで
マスクを形成するための図形位置合せがおこなわれるが
、現在実験的段階にある最も進歩した方法である電子ビ
ーム露光による方法によってもゲート長0.5μm1ソ
ース・ドレイン間2μm程度である。
In addition, there is a photolithography process in the production of Schottky barrier gate field effect transistors, and in the photolithography process,
Pattern alignment is performed to form a photoresist mask in the source, drain, and gate regions, but the most advanced method, currently in the experimental stage, is electron beam exposure. The distance between the drains is about 2 μm.

しかしこの方法に使用する装置が極めて高価なことおよ
び量産性等に問題がある。
However, the equipment used in this method is extremely expensive and there are problems with mass production.

通常一般に用いられている露光方式では、ゲート長1μ
m1ソース・ドレイン間3μm程度が限界となっている
In the commonly used exposure method, the gate length is 1 μm.
The limit is about 3 μm between m1 source and drain.

このように図形位置合わせ工程は5BGFET製造には
重要な問題となっている。
As described above, the pattern alignment process has become an important issue in the manufacture of 5BGFETs.

本発明の目的は前記欠点を除去した方法すなわちゲート
長およびソース・ドレイン間の極めて小さい、且つショ
ットキ接合面が小さくてゲート容量を増加せずして、ゲ
ート電極の配線抵抗を減じた5BGFETを容易に得ら
れ、図形位置合せ工程を全く不要とした砒化ガリウムシ
ョットキ障壁ゲート型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 easily create a 5BGFET that eliminates the above-mentioned drawbacks, that is, the gate length and the distance between the source and drain are extremely small, and the Schottky junction is small, so that the wiring resistance of the gate electrode is reduced without increasing the gate capacitance. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a gallium arsenide Schottky barrier gate type field effect transistor which can be obtained in the following manner and does not require any pattern alignment process.

本発明は、ショットキ障壁ゲート型電界効果トランジス
タの製造方法において、砒化ガリウム半導体表面にショ
ットキ接触を形成するアルミニウム(AI)からなる第
1の金属膜を被着し、第1の金属膜上に写真蝕刻技術を
用いて第1の金属膜の腐蝕液により腐蝕されないタング
ステン(5)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、
クロム(Cr )、ハフニウム(Hf)、白金(Pt)
のうちの一種又は二種以上からなる金属膜で構成される
第2の金属膜よりなるゲート電極用パターンを形威し、
該第2の金属膜をマスクとして第2の金属膜により覆わ
れていない部分および第2の金属膜下の周辺部分の第1
の金属膜を除去し、第2の金属膜により形成された形状
よりも小なる形状の第1の金属膜を第2の金属膜下に残
し、砒化ガリウム半導体表面に対してほぼ垂直方向より
オーム性のソースおよびドレイン電極を形成する金属膜
を第1の金属膜よりも薄く被着することにより互いに分
離したソース・ゲート、およびドレイン電極構造を形成
することを特徴とする砒化ガリウムショットキ障壁ゲー
ト型電界効果トランジスタの製造方法が得られる。
The present invention provides a method for manufacturing a Schottky barrier gate field effect transistor, in which a first metal film made of aluminum (AI) forming a Schottky contact is deposited on the surface of a gallium arsenide semiconductor, and a photographic film is photographed on the first metal film. Tungsten (5), molybdenum (Mo), titanium (Ti), which is not corroded by the etchant of the first metal film using etching technology,
Chromium (Cr), hafnium (Hf), platinum (Pt)
Forming a gate electrode pattern made of a second metal film made of one or more of the following,
Using the second metal film as a mask, the first part of the part not covered by the second metal film and the peripheral part under the second metal film is
, the first metal film having a smaller shape than that formed by the second metal film is left under the second metal film, and the gallium arsenide semiconductor surface is exposed approximately perpendicularly to the surface of the gallium arsenide semiconductor. A gallium arsenide Schottky barrier gate type characterized in that a metal film forming the source and drain electrodes is deposited thinner than the first metal film to form a source, gate, and drain electrode structure separated from each other. A method for manufacturing a field effect transistor is obtained.

以下本発明による製造方法の実施の一例について第2図
および第3図によって説明する。
An example of the implementation of the manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は本発明による製造方法の第1の実施例を説明す
るための図で、各工程における素子断面の概略を示した
ものである。
FIG. 2 is a diagram for explaining the first embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and schematically shows a cross section of the element in each step.

図aは半絶縁性砒化ガリウム基板1上にエピタキシャル
成長されたキャリア濃度5×1016crrL−3のn
型砒化ガリウム層2の表面に第1の金属膜としてlXl
0 7Torr以上の高真空中で高純度アルミニウム(
AI)5を電子ビーム蒸着法、あるいは抵抗加熱法など
により毎分1oooλ程度の速度で3000人被着づる
Figure a shows n with a carrier concentration of 5 x 1016 crrL-3 epitaxially grown on a semi-insulating gallium arsenide substrate 1.
lXl as a first metal film on the surface of the gallium arsenide layer 2.
High purity aluminum (
AI) 5 was deposited on 3000 people at a rate of about 1oooλ per minute by electron beam evaporation or resistance heating.

次に通常用いられているフォトレジスト6を用いて写真
蝕刻によりゲート電極に相当する15μm長の領域部分
を残して他の表面をマスクし、第二の金属膜として、ハ
フニウム(Hf)マたは白金(Pt )またはチタン(
Ti )またはクロム(Cr )またはタングステン(
W)あるいはモリブデン(Mo)のうちの一種類の金属
を1000Å以上被着し、このうち前記の白金(Pt)
以外の金属を用いた場合には、さらに白金または金(A
ll)を500Å以上被着し、前記フォトレジスト膜を
溶剤で除去する図すに示すようにアルミニウム膜5上に
1.5μm長さの第二の金属膜が得られる。
Next, a commonly used photoresist 6 is used to mask the other surface by photolithography, leaving a 15 μm long region corresponding to the gate electrode, and a hafnium (Hf) film is formed as a second metal film. Platinum (Pt) or titanium (
Ti) or chromium (Cr) or tungsten (
W) or molybdenum (Mo) with a thickness of 1000 Å or more, of which platinum (Pt)
If a metal other than A is used, platinum or gold (A
A second metal film having a length of 1.5 μm is obtained on the aluminum film 5 as shown in the figure.

次に第二の金属膜により覆われていない部分および第二
の金属膜下の周辺部分の第一の金属膜5としてのアルミ
ニウムを60℃に加温したリン酸で化学腐蝕し第二の金
属膜下の第一の金属膜を長さ0.5μm残して除去する
Next, the aluminum serving as the first metal film 5 in the portion not covered by the second metal film and the peripheral portion under the second metal film is chemically etched with phosphoric acid heated to 60° C. to form a second metal film. The first metal film under the film is removed leaving a length of 0.5 μm.

このときAIのサイドエッチの状況はゲート電極が傘状
になっているため表面から顕微鏡でみただけではショッ
トキ接触している実際のゲート長が確認できない。
At this time, the side etching of the AI is such that the gate electrode has an umbrella shape, so the actual gate length in Schottky contact cannot be confirmed just by looking at the surface with a microscope.

そのためゲート電極とソース電極間の容量(C)につい
てエツチング時間とゲート長との関係を調べて、これを
基準にして、ゲート電極を形成した。
Therefore, the relationship between the etching time and the gate length was investigated regarding the capacitance (C) between the gate electrode and the source electrode, and the gate electrode was formed using this as a reference.

−例を示すと、第1の金属膜であるAIを3000人、
第2の金属膜として、Tiを600人さらにTi膜上に
Piを1500人を設けさらにPi上にAuを2000
人被着6た場合第1の金属膜のA1を0.8μmから0
.5umに形成するには30秒のエツチング時間を要し
、このときゲート容量は1.OPFから0.65PFに
なった。
-To give an example, 3000 people will use AI, which is the first metal film,
As a second metal film, 600 layers of Ti and 1500 layers of Pi were placed on the Ti film, and 2000 layers of Au were placed on the Pi.
In the case of human adhesion, the A1 of the first metal film is 0.8 μm to 0.
.. Etching time of 30 seconds is required to form a thickness of 5 um, and at this time the gate capacitance is 1. OPF became 0.65PF.

さらに0.5μmゲート長から0.3μmにするには1
8秒で得られこのときの容量は0.65PFから0.4
PFであった。
Furthermore, to reduce the gate length from 0.5μm to 0.3μm, 1
Capacity can be obtained in 8 seconds from 0.65PF to 0.4
It was PF.

このときの断面形状はSEMで観察したが、AI左右均
等にエツチングされ、極めて良好な傘形形状のゲート電
極が得られた。
The cross-sectional shape at this time was observed using a SEM, and it was found that the AI was etched evenly on the left and right sides, and an extremely good umbrella-shaped gate electrode was obtained.

このときゲートの配線抵抗は、8μmからAIを45μ
mにしたとき29Ω/口であり、従来方法に比して著る
しく低減されていることがわかった。
At this time, the gate wiring resistance is 45μm from 8μm.
m, it was 29Ω/mouth, which was found to be significantly reduced compared to the conventional method.

次に5xlO”Torr以上の高真中で表面に対してほ
ぼ垂直方向より、ソースおよびドレイン電極金属として
金−ゲルマニウム合金(Au −Ge )を1200人
さらに白金(pi)を3000人被着6て図Cが得られ
る。
Next, 1,200 layers of gold-germanium alloy (Au-Ge) and 3,000 layers of platinum (PI) were deposited as source and drain electrode metals at a height of 5xlO" Torr or more in the direction almost perpendicular to the surface. C is obtained.

すなわち、エピタキシャル層2にショットキ障壁が形成
された第一の金属膜によるゲート長0.5μmのアルミ
ニウムゲート51があり、さらにその表面に第二の金属
膜7さらに金属膜8が前記ゲート51より0.5μm突
きでた傘状のゲート電極が得られ、ソース・ドレイン電
極はこれにより分離される。
That is, there is an aluminum gate 51 with a gate length of 0.5 μm made of a first metal film on which a Schottky barrier is formed in the epitaxial layer 2, and a second metal film 7 and a metal film 8 are formed on the surface of the aluminum gate 51 with a gate length of 0.5 μm. An umbrella-shaped gate electrode protruding by .5 μm is obtained, and the source and drain electrodes are separated by this.

次にこれを水素ガス雰囲気中で380℃ないし500℃
で数分間熱処理することによりオーム性ソース電極3お
よびドレイン電極4が得られ、本発明による5BGFE
Tの原型が製造される。
Next, this is heated to 380℃ to 500℃ in a hydrogen gas atmosphere.
Ohmic source electrode 3 and drain electrode 4 are obtained by heat treatment for several minutes at
A prototype of T is manufactured.

次に本発明の第二の実施例について第3図により説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図a、bは前記第一の実施例と全く同様のため説明を省
略する。
Figures a and b are exactly the same as the first embodiment, so the explanation will be omitted.

図Cは、蒸着被膜により形威された白金および金による
第二の金属膜8上にメッキにより金電極80を2μm程
度の厚さに形威し、以下第一の実施例と同様にしてアル
ミニウム膜5をリン酸で化学腐蝕しゲート長0.5μm
を形成する。
In Figure C, a gold electrode 80 is formed to a thickness of about 2 μm by plating on a second metal film 8 of platinum and gold formed by a vapor-deposited film. Membrane 5 is chemically etched with phosphoric acid to give a gate length of 0.5 μm.
form.

さらに基板表面に向けてほぼ垂直方向からソースおよび
ドレイン電極金属を被着し、水素ガス雰囲気中で380
℃ないし500℃で数分間熱処理して、オーム性ソース
電極3およびドレイン電極4が得られて図dに示す本発
明の第二の実施例による5BGFETの原型が製造され
る。
Furthermore, source and drain electrode metals were deposited almost perpendicularly to the substrate surface, and
After a few minutes of heat treatment at a temperature between 0.degree.

本方法はゲート抵抗を著しく低減する場合や、ゲート電
極を強固にする場合に適用される。
This method is applied to significantly reduce gate resistance or to strengthen the gate electrode.

尚実施例において第二の金属膜にハフニウム又はタング
ステンを用いた場合におけるオーム性電極を得るための
熱処理は500℃で可能であり、その他の金属を用いる
場合、例えば白金、チタン、クロム、モリブデ′ンなと
は、400℃が適当である。
In the examples, when hafnium or tungsten is used for the second metal film, the heat treatment to obtain an ohmic electrode can be performed at 500°C; when other metals are used, for example, platinum, titanium, chromium, molybdenum A suitable temperature is 400°C.

このように、本発明により得られる製造方法の特徴の第
一はマスク寸法より微細なショットキ接触で、且つゲー
ト容量を増加せずしてゲート配線抵抗を減じた傘形状の
ゲート電極が得られる。
As described above, the first feature of the manufacturing method obtained according to the present invention is that an umbrella-shaped gate electrode can be obtained with a Schottky contact that is finer than the mask size and with reduced gate wiring resistance without increasing gate capacitance.

たとえばマスク寸法1.5μmを用いて、ショットキー
接触面のゲート長が0.5μmの傘形構造が得られ、マ
スク寸法が0.5μmのときショットキー接触面のゲー
ト長が0.3μmの傘形構造のゲート電極が得られる。
For example, using a mask dimension of 1.5 μm, an umbrella-shaped structure with a gate length of Schottky contact surface of 0.5 μm is obtained, and when the mask dimension is 0.5 μm, an umbrella structure with a gate length of Schottky contact surface of 0.3 μm is obtained. A gate electrode with a shaped structure is obtained.

特に0.5μmゲート長については何ら問題なく再現性
と量産性良く得られる。
In particular, a gate length of 0.5 μm can be obtained with good reproducibility and mass production without any problems.

しかもゲート電極は電界効果トランジスタとして良好な
特性を得るのに必要且つ十分な膜厚が得られる。
Moreover, the gate electrode can have a thickness necessary and sufficient to obtain good characteristics as a field effect transistor.

たとえばショットキー金属膜のAl3000人の上にさ
らに傘状にひさしが突出した状態でTiが600人、P
tが1500人さらにAuが2000人設け6れその上
AuGe−Ni金属が形成された傘形状のゲート電極が
得られる。
For example, on top of the Schottky metal film of 3,000 Al, with an umbrella-like eaves protruding, 600 Ti and P
An umbrella-shaped gate electrode on which t is 1,500 and Au is 2,000 is formed, and AuGe--Ni metal is formed thereon.

そしてこの膜厚ソース・ドレイン間距離の形成には特に
制約もなく設けることが出来る。
The film thickness and source-drain distance can be formed without any particular restrictions.

さらに第二の特徴はソース電極およびドレイン電極形成
における図形位置合せ工程が全く不要となり製品歩留り
が著しく向上される。
Furthermore, the second feature is that a pattern alignment step in forming the source and drain electrodes is completely unnecessary, and the product yield is significantly improved.

また第三の特徴として高価で複雑な電子ビーム露光装置
を用いずとも、従来の密着露光方式によって容易にソー
スドレイン間距離の小さい0,5μmゲート5BGFE
Tが得られるようになった。
The third feature is that 0.5 μm gate 5BGFE with a small source-drain distance can be easily fabricated using the conventional contact exposure method without using expensive and complicated electron beam exposure equipment.
Now you can get T.

以上の実施例では砒化ガリウム半導体について述べたが
シリコン等信の半導体を用いても本発明を適用すること
ができる。
In the above embodiments, a gallium arsenide semiconductor has been described, but the present invention can also be applied to a semiconductor such as silicon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の製造方法により得られたショットキ障
壁ゲート型電界効果トランジスタ構造の概略を示した断
面図、第2図および第3図は本発明を説明するための図
で、各工程における素子の概略断面図を示す。 各図において1は半絶縁性砒化ガリウム、2はn型砒化
ガリウムエピタキシャル層、3および4はそれぞれソー
ス電極およびドレイン電極、5および51はショットキ
障壁ゲート電極、5は第一の金属膜6はフォトレジスト
膜、7および8は第2の金属膜、80はメッキにょる金
膜、9および10はソースおよびドレイン用金属膜であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a Schottky barrier gate field effect transistor structure obtained by a conventional manufacturing method, and FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the present invention. A schematic cross-sectional view of the element is shown. In each figure, 1 is semi-insulating gallium arsenide, 2 is an n-type gallium arsenide epitaxial layer, 3 and 4 are source and drain electrodes, respectively, 5 and 51 are Schottky barrier gate electrodes, and 5 is a first metal film 6 that is photosensitive. A resist film, 7 and 8 are second metal films, 80 is a plated gold film, and 9 and 10 are source and drain metal films.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法において、砒化ガリウム半導体表面にショットキ
接触を形成するアルミニウム(AI )からなる第1の
金属膜を設け、該第1の金属膜の腐蝕液により腐蝕され
ないタングステン(5)、モリブデン(MO)、チタン
(Ti)、クロム(Cr)、ハフニウム(Hf)、白金
(Pt)のうちの一種、又は二種以上からなる金属膜で
構成される第2の金属膜よりなるゲート電極用マスクパ
ターンを形成し、該第2の金属膜をマスクとして第2の
金属膜により覆われていない部分および第2の金属膜下
の周辺部分の第1の金属膜を除去し第2の金属膜により
形成された形状よりも小なる形状の第1の金属膜を第2
の金属膜下に残し、砒化ガリウム半導体表面に対してほ
ぼ垂直方向よりオーム性のソースおよびドレイン電極を
形成する金属膜を第1の金属膜゛よ゛す′も□簿く被着
することにより互いに分離してソース、ゲートおよびド
レイン電極構造を形成することを特徴とする砒化ガリウ
ムショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの製造
方法。
1 In a method for manufacturing a Schottky barrier gate field effect transistor, a first metal film made of aluminum (AI) forming a Schottky contact is provided on the surface of a gallium arsenide semiconductor, and a tungsten film that is not corroded by an etchant of the first metal film is provided. (5) A second metal film made of one or more of molybdenum (MO), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), and platinum (Pt). forming a gate electrode mask pattern, and using the second metal film as a mask, remove the first metal film in a portion not covered by the second metal film and a peripheral portion under the second metal film; The first metal film having a smaller shape than the shape formed by the second metal film is
By leaving the metal film under the first metal film and forming the ohmic source and drain electrodes in a direction substantially perpendicular to the surface of the gallium arsenide semiconductor, the first metal film is also deposited. A method for manufacturing a gallium arsenide Schottky barrier gate field effect transistor, comprising forming source, gate and drain electrode structures separated from each other.
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