JPS5833716B2 - Shotsutoki - Hekigata Denkai Kouka Transistor No. Seizouhouhou - Google Patents

Shotsutoki - Hekigata Denkai Kouka Transistor No. Seizouhouhou

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JPS5833716B2
JPS5833716B2 JP14427675A JP14427675A JPS5833716B2 JP S5833716 B2 JPS5833716 B2 JP S5833716B2 JP 14427675 A JP14427675 A JP 14427675A JP 14427675 A JP14427675 A JP 14427675A JP S5833716 B2 JPS5833716 B2 JP S5833716B2
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gate electrode
drain
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crystal layer
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清 米田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ショットキー障壁型電界効果トランジスタ(
以下5BFETと略す)の製造方法に関し、特に高周波
特性の改善を図った5BFETを提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a Schottky barrier field effect transistor (
The present invention relates to a method for manufacturing a 5BFET (hereinafter abbreviated as 5BFET), and provides a 5BFET with particularly improved high frequency characteristics.

従来の5BFETの典型的な構造は、第1図に示すよう
に、半絶縁性砒化ガリウムGaAs基体1上に、比較的
低濃度のN型導電性を有する単結晶層2を形成し、さら
にこの層2に、所定距離隔てて高濃度同導電型のソース
、ドレイン領域3,4を形成し、これら゛ノース、ドレ
イン各領域3.4上にそれぞれソース電極5ドレイン電
極6を、また単結晶層2と接触してショットキー障壁を
形成するゲート電極7を形成してなる。
As shown in FIG. 1, the typical structure of a conventional 5BFET consists of forming a single crystal layer 2 with relatively low concentration of N-type conductivity on a semi-insulating gallium arsenide GaAs substrate 1, and High concentration source and drain regions 3 and 4 of the same conductivity type are formed in layer 2 at a predetermined distance apart, and source electrode 5 and drain electrode 6 are formed on these north and drain regions 3 and 4, respectively, and a single crystal layer is formed. A gate electrode 7 is formed in contact with the gate electrode 2 to form a Schottky barrier.

そしてゲート電極7に負の電圧を印加することOこより
ゲート電極7下の単結晶層2に空乏層を形成し、これに
よってソース、ドレイン間のチャンネル容量を制御する
ものである。
By applying a negative voltage to the gate electrode 7, a depletion layer is formed in the single crystal layer 2 below the gate electrode 7, thereby controlling the channel capacitance between the source and drain.

かかる5BFETにおいて、その高周波特性は、相互コ
ンダクタンスを高めるか、カットオフ周波数を上げるか
或は直列抵抗を下げるかの何れかによって改善される。
In such a 5BFET, its high frequency characteristics can be improved by either increasing the transconductance, increasing the cutoff frequency, or decreasing the series resistance.

相互コンダクタンスやカットオフ周波数は、チャンネル
長りに、また直列抵抗はソース、ドレイン電極の接触抵
抗及びソース、ドレイン間隔に、それぞれ依存している
The mutual conductance and cutoff frequency depend on the channel length, and the series resistance depends on the contact resistance of the source and drain electrodes and the spacing between the source and drain electrodes.

ゲートにショットキー障壁をもつ砒化ガリウムGaAs
5BFETは、超高周波用トランジスタとして動作が
可能であるが、この場合より一層良好な高周波特性が望
まれている。
Gallium arsenide GaAs with Schottky barrier at gate
Although the 5BFET can operate as a super high frequency transistor, even better high frequency characteristics are desired in this case.

かかる特性の向上を図るには、チャンネル長L1及びソ
ース、ドレイン間隔を一層小さくする必要があるが、従
来の5BFETでは、その構造上の加工精度特Iこフォ
トレジストの加工精度、及びマスク合せの寸法精度によ
ってチャンネル長りやソース、ドレイン間隔の短縮が制
限されている。
In order to improve such characteristics, it is necessary to further reduce the channel length L1 and the distance between the source and drain, but in the conventional 5BFET, the processing accuracy of the structure, the processing accuracy of the photoresist, and the mask alignment are Dimensional accuracy limits the reduction of channel length and source/drain spacing.

すなわちゲート電極7を含め各電極の形成には、電極金
属の選択チツチング手法が使用され、またソース、ドレ
イン領域3,4の形成には選択拡散手法が使用されるが
、これらの手法は、倒れもフォトレジスト加工精度及び
マスク合せ寸法精度によって制限される。
That is, to form each electrode including the gate electrode 7, a selective chipping method of electrode metal is used, and a selective diffusion method is used to form the source and drain regions 3 and 4, but these methods It is also limited by photoresist processing accuracy and mask alignment dimensional accuracy.

例、えばフォトレジスト加工精度及びマスク合せ寸法精
度は、倒れも2μ程度であるので、チャンネル長りや、
ソース・ゲート間隔W、或はゲート・ドレイン間隔W2
を、2μ以T(こすることは困難である。
For example, the photoresist processing accuracy and mask alignment dimensional accuracy are such that the tilt is about 2μ, so the channel length,
Source-gate distance W, or gate-drain distance W2
, more than 2 μT (it is difficult to rub).

本発明は、上述のような問題を解決し、゛ノース・ゲー
ト間隔W、及びゲート・ドレイン間隔W2を小さくする
と同時にその制御が容易で、しかも製造工程が簡単な5
BFETの製造方法を提供するものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, reduces the north gate spacing W and the gate-drain spacing W2, and at the same time makes it easy to control them, and furthermore, the manufacturing process is simple.
A method for manufacturing a BFET is provided.

第2図は、本発明に1より作製さイまた5BFETの一
実施例を示し、1は半絶縁性Ga A s基体、2は比
較的低濃度、例えば5〜10 X 1016(177L
−a、厚さ0.3μのN型Ga A s単結晶層でチャ
ンネル領域を形成する。
FIG. 2 shows an example of a 5BFET made according to the present invention according to 1, in which 1 is a semi-insulating GaAs substrate and 2 is a relatively low concentration, e.g.
-a, a channel region is formed of an N-type GaAs single crystal layer with a thickness of 0.3μ.

3,4は、この単結晶層2上に一定距離隔てて位置する
N型高濃度GaAs単結晶層よりなる゛ノース、ドレイ
ン領域、5,6はソース、ドレイン電極、8,9は、そ
れぞれ゛ノース延長領域、ドレイン延長領域、7はショ
ットキー障壁型ゲート電極である。
3 and 4 are north and drain regions made of an N-type high concentration GaAs single crystal layer located a certain distance apart from each other on the single crystal layer 2; 5 and 6 are source and drain electrodes; 8 and 9 are respectively The north extension region, the drain extension region, and 7 are Schottky barrier type gate electrodes.

かかる構造においてゲート電極7と、ソース領域3及び
ドレイン領域4のそれぞれの距離は、実質的にはゲート
電極7と、ソース延長領域8及びドレイン延長領域9と
の各距離となり、これはソース延長領域8ドレイン延長
領域9を形成する際、選択イオン注入を行なうときのマ
スク例えば酸化膜の厚さによって制御される。
In such a structure, the distances between the gate electrode 7, the source region 3, and the drain region 4 are substantially the distances between the gate electrode 7, the source extension region 8, and the drain extension region 9; The formation of the 8-drain extension region 9 is controlled by the mask used when performing selective ion implantation, for example, by the thickness of the oxide film.

次に本発明実施例を、第3図について工程順に説明する
Next, an embodiment of the present invention will be explained in the order of steps with reference to FIG.

(1)・半絶縁性GaAs基体1上にN型GaAs単結
晶層2を形成する。
(1) An N-type GaAs single crystal layer 2 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.

この単結晶層2は濃度5〜10 X 1016CrrL
−3厚さQ、 3 ttで、例えハエビタキシャル成長
技術により形成される。
This single crystal layer 2 has a concentration of 5 to 10 x 1016 CrrL
−3 thickness Q, 3 tt, formed by e.g. fly taxial growth technique.

その後この単結晶層2上にC,V、D法(Chemic
alVapour Depos i L ion :化
学蒸着法)等により2酸化シリコンS + 02或は窒
化シリコンSi3N4等の酸化膜10を形成する。
Thereafter, a C, V, D method (Chemical
An oxide film 10 of silicon dioxide S + 02 or silicon nitride Si3N4 is formed by a chemical vapor deposition method or the like.

(II) ソース、ドレイン領域となる単結晶層2の
表面の酸化膜10を除去し、この窓を通して選択拡散を
行なうことにより、゛ノース、ドレイン領域3,4を形
成する。
(II) The oxide film 10 on the surface of the single crystal layer 2, which will become the source and drain regions, is removed and selective diffusion is performed through this window to form the source and drain regions 3 and 4.

(B 酸化膜10を一担除去した後、新たな酸化膜を形
成し、ソース、ドレイン領域3,4の略中間部分にゲー
ト電極用の窓開けを行なう。
(B) After removing the oxide film 10, a new oxide film is formed, and a window for the gate electrode is opened approximately in the middle of the source and drain regions 3 and 4.

続いてゲート電極用金属を酸化膜全面に蒸着し、フォト
エツチング技術を用いてゲート電極7部分の金属のみを
残し、他を除去する。
Subsequently, a gate electrode metal is deposited over the entire surface of the oxide film, and photoetching is used to leave only the metal at the gate electrode 7 portion and remove the rest.

ゲート電極7用金属としては、高温度(約600℃まで
)でもショットキー障壁が形成できるモリブデン、タン
グステン等がイ重用できる。
As the metal for the gate electrode 7, molybdenum, tungsten, etc., which can form a Schottky barrier even at high temperatures (up to about 600° C.), can be used.

(rV) ゲート電極7、′ノース、ドレイン領域3
,4及び単結晶層2各表面を覆って、C,V、 D法等
Oこより薄い酸化膜1G’を形成する。
(rV) Gate electrode 7, 'north, drain region 3
.

この酸化膜10の厚さは、所定の値に制御され、例えば
0.3μとする。
The thickness of this oxide film 10 is controlled to a predetermined value, for example, 0.3μ.

(V) 酸(ヒ膜10′の表面より、単結晶層2内へ
進入してN型層を形成するイオン例えばイオウイオンを
注入する。
(V) Acid (Ions, such as sulfur ions, which penetrate into the single crystal layer 2 and form an N-type layer from the surface of the arsenic film 10' are implanted.

このときのイオン注入条件としては、イオンが酸化膜1
0′を完全に透過し、かつゲート電極7部分ではイオン
が透過しない程度の加速度を選択する。
The ion implantation conditions at this time are that the ions are
The acceleration is selected such that ions completely pass through 0' and ions do not pass through the gate electrode 7 portion.

具体的には、加速電圧700 KeV程度である。Specifically, the acceleration voltage is about 700 KeV.

注入量はチャンネル層よりもキャリア濃度が、−桁以上
高くなるよう設定し、具体的Oこは10”CrIL−2
程度である。
The implantation amount is set so that the carrier concentration is more than -digit higher than that of the channel layer.
That's about it.

このイオン注入を行なった場合、ゲート電極7丁及びゲ
ート電極7の両端より酸化膜10′の膜厚部分は、イオ
ンが透過せず、したがって半導体表面にはイオンは注入
されず、その他の半導体表面にはイオンが注入される。
When this ion implantation is performed, ions do not pass through the 7 gate electrodes and the thick part of the oxide film 10' from both ends of the gate electrode 7, so ions are not implanted into the semiconductor surface, and the other semiconductor surfaces ion is implanted into.

ゲート電極7の両端では、酸化膜10′は、半導体表面
からではゲート電極7の膜厚に酸化膜10′の膜厚を加
えた厚さとなる。
At both ends of the gate electrode 7, the oxide film 10' has a thickness equal to the thickness of the gate electrode 7 plus the thickness of the oxide film 10' from the semiconductor surface.

またこの膜厚の幅はゲート電極両端から酸化膜10′の
膜厚部の距離をもつことになる。
Further, the width of this film thickness corresponds to the distance of the thick part of the oxide film 10' from both ends of the gate electrode.

次Oこ熱処理を行ない半導体内のイオン注入領域を活性
化する。
Next, a heat treatment is performed to activate the ion implantation region within the semiconductor.

この活性化した領域は、ソース延長領域8及びドレイン
延長領域9となる。
This activated region becomes a source extension region 8 and a drain extension region 9.

活性化するための熱処理条件としては、ゲート電極7の
ショットキー障壁接合が崩れない温度、具体的には約6
00℃以下の温度で行なわれる。
The heat treatment conditions for activation are a temperature at which the Schottky barrier junction of the gate electrode 7 does not collapse, specifically about 6
It is carried out at a temperature below 00°C.

(VII 酸化膜10′のソース、ドレイン領域3,
4上の部分を開孔し、ソース、ドレイン電極となる金属
例えば、金−ゲルマニウム合金を全面蒸着した後、ソー
ス、ドレイン電極となる部分を残してフォトエツチング
を行い、合金化処理を施すと、ソース、ドレイン電極5
,6が形成される。
(VII Source and drain regions 3 of oxide film 10',
After opening a hole in the upper part of 4 and depositing a metal such as a gold-germanium alloy on the entire surface, which will become the source and drain electrodes, photoetching is performed leaving the parts that will become the source and drain electrodes, and alloying treatment is performed. Source, drain electrode 5
, 6 are formed.

その後ゲート電極7上の一部に窓開けを行ない、電極取
り出しリード線11をボンディングする。
Thereafter, a window is opened in a part of the gate electrode 7, and an electrode lead wire 11 is bonded thereto.

以上説明したように、本発明5BFETの製造方法はゲ
ート電極及びこのゲート電極側面に形成された酸化膜を
マスクとしてイオンを注入することにより′ノース、ド
レイン領域を延長しているので、ソース・ゲート間隔W
、及びゲート・ドレイン間隔W2は制御が容易な酸化膜
の膜厚で決定され、従来より一層正確にその値を設定す
ることが出来る。
As explained above, the method for manufacturing the 5BFET of the present invention extends the 'north and drain regions by implanting ions using the gate electrode and the oxide film formed on the side surfaces of the gate electrode as a mask. Interval W
, and the gate-drain distance W2 are determined by the thickness of the oxide film, which is easy to control, and their values can be set more accurately than in the past.

またゲート電極をソース領域とドレイン領域との間に形
成するとき、ゲート電極のマスク合せを必要とせず、両
領域間の任意の位置lこ配置してもソース延長領域、ド
レイン延長領域形成のための選択イオン注入を行なった
とき、選択的にゲート電極下及びその両端の酸化膜の膜
厚弁のみ除いた半導体内にイオン注入が行なわれるため
、ゲート電極を中心として対称にソース延長領域及びド
レイン延長領域が配置される。
Furthermore, when forming a gate electrode between a source region and a drain region, there is no need to align the gate electrode with a mask, and even if the gate electrode is placed at any position between both regions, the source extension region and drain extension region can be formed. When selective ion implantation is performed, the ions are selectively implanted into the semiconductor excluding only the thickness valve of the oxide film under the gate electrode and at both ends of the gate electrode. An extension area is placed.

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

第1図は、5BFETの従来例断面図、第2図は本発明
実施例5BFETの断面図、第3図は、同実施例を製造
工程順に示す断面図である。 1・・・・・・GaAs基体、2・・・・・・単結晶層
、3・・・・・・ソース領域、4・・・・・・ドレイン
領域、5・・・・・パノース電極、6・・・・・−ドレ
イン電極、7・・・・・・ゲート電極、8・・・・・・
ソース延長領域、9・・・・・・ドレイン延長領域。
FIG. 1 is a sectional view of a conventional 5BFET, FIG. 2 is a sectional view of a 5BFET according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing the same embodiment in the order of manufacturing steps. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... GaAs base, 2... Single crystal layer, 3... Source region, 4... Drain region, 5... Panose electrode, 6...-Drain electrode, 7...Gate electrode, 8...
Source extension region, 9...Drain extension region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基体(こ−導電型半導体単結晶層を形成する
工程、該単結晶層Iこ所定間隔隔てて同導電型高濃度領
域よりなるソース、ドレイン領域を形成する工程、該ソ
ース、ドレイン領域間の前記単結晶層表面にショットキ
ー障壁型ゲート電極を形成する工程、該ゲート電極、前
記ソース、ドレイン領域及び前記単結晶層の各表面を覆
って酸化膜を被着する工程、前記ゲート電極及びゲート
電極側面に形成された酸化膜をマスクとして前記単結晶
層と同導電型イオンを一定深さ注入しソース、ドレイン
各領域から前記ゲート電極側へ延在するノース延長領域
及びドレイン延長領域を形成する工程、前記酸化膜を除
去しソース及びドレイン領域にそれぞれソース電極及び
ドレイン電極を形成する工程、を有することを特徴とす
るショットキー障壁型電界効果トランジスタの製造方法
1 Semiconductor substrate (this is a step of forming a semiconductor single crystal layer of the conductivity type, a step of forming source and drain regions consisting of high concentration regions of the same conductivity type at a predetermined distance from each other in the single crystal layer I, a step of forming a semiconductor substrate of the same conductivity type, and a step of forming a semiconductor single crystal layer of the same conductivity type, a step of forming a semiconductor substrate of the same conductivity type, forming a Schottky barrier type gate electrode on the surface of the single crystal layer; depositing an oxide film covering the gate electrode, the source and drain regions, and each surface of the single crystal layer; Using the oxide film formed on the side surface of the gate electrode as a mask, ions of the same conductivity type as the single crystal layer are implanted to a certain depth to form a north extension region and a drain extension region extending from each source and drain region to the gate electrode side. A method for manufacturing a Schottky barrier field effect transistor, comprising the steps of: removing the oxide film and forming a source electrode and a drain electrode in the source and drain regions, respectively.
JP14427675A 1975-12-03 1975-12-03 Shotsutoki - Hekigata Denkai Kouka Transistor No. Seizouhouhou Expired JPS5833716B2 (en)

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