JPS6159881A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPS6159881A
JPS6159881A JP18196684A JP18196684A JPS6159881A JP S6159881 A JPS6159881 A JP S6159881A JP 18196684 A JP18196684 A JP 18196684A JP 18196684 A JP18196684 A JP 18196684A JP S6159881 A JPS6159881 A JP S6159881A
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JP
Japan
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recess
layer
gate
intermediate layer
etched
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Pending
Application number
JP18196684A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Usui
臼井 敏男
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6159881A publication Critical patent/JPS6159881A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (+?業との利用分野) 本発明は半導体装置及び半導体装この製造方法に関する
。特に、ガリウムヒ素等化合物半導体よりなる電界効果
トランジスタ等の製造に適用してソースΦゲート間抵抗
を低下して高周波特性を向上するために有効なりセスゲ
ート構造の化合物半導体電界効果トランジスタとその製
造方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
ガリウムヒ素等の化合物半導体はキャリヤ移動能度が大
きいためマイクロ波デバイス素子、の材料としてひろく
使用されている。高周波特性を高めるには、ゲート長を
短くする等種々な手法があるが、ソース・ゲート間の抵
抗を低下することが有効であることが知られている。そ
こで、ゲート電極直下領域のチャンネルの厚さには無関
係に。
ソース・ゲート間の抵抗を低下するためにゲート電極を
リセス上に形成し、相対的にソース・ゲート間の領域の
断面積を大きくするりセスゲート構造の電界効果トラン
ジスタが開発されている。
〔発明が解決しようとする間届点〕
リセスゲート構造の電界効果トランジスタの基本目的は
より低い寄生抵抗及び高耐圧を実現することにあるから
、ソースΦゲート間の抵抗をさらに低下することは望ま
しい。
ところで、ソース・ゲート間の領域は非リセス部とリセ
ス部とからなっており、リセス部の断面積は小さいので
、このリセス部の長さを減少することは、上記の目的を
達成するために有効である。
ところが、電界効果トランジスタを使用するにあたって
は、ソースを接地しドレインには5〜10V程度の電圧
を印加した状態でゲート電圧を0〜−2v程度の範囲変
化させて制御するものであるから、ゲート・ドレイン間
には7〜+2V程度の比較的高い電圧が印加されること
になり、この領域が耐圧的に最も弱い領域となる。そこ
で。
ゲート嘲ドレイン間の耐圧を大きくするために。
ゲートリドレイン間のリセス部の長さは他に支障のない
かぎり長い方が望ましい。
従来技術におけるリセスゲート構造の電界効果トランジ
スタにあっては、リセスの中央にゲート電極を形成する
こととされているので、ソース・ゲート間抵抗を低下さ
せる目的をも゛ってソース・ゲート間のリセス部の長さ
を減少すると、自動的にソース・ゲート間のリセス部の
長さも減少し、ゲートリドレイン間の耐圧を低下する結
果となり、一方、ゲート豐ドレイン間の耐圧を大きくす
る目的をもってゲート・ドレイン間リセス部の長さを増
大すると、自動的にソース・ゲート間の抵抗を増大する
ことになり、相互に二律排反crJJ係にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ゲート・ドレイン間の耐圧が大きく、しかも
、ソース・ゲート間の抵抗及びゲートメタル抵抗の小さ
いリセスゲート構造の電界効果トランジスタとその製造
方法とを提供することにあり、その手段は、(イ)l導
電型の半導体層よりなりその表面に線状のりセスが形成
された活性層と、前記リセスの中心線よりソース側にず
れた領域に前記リセスにそって形成されその垂直断面は
T型をなしその頂部はお一〇ね前記リセスを覆っている
ショットキバリヤ型ゲートと、前記リセスを挟んで前記
活性Mkに形成されたソース電極左ドレイン電極とを覆
い前記ショットキバリヤ型ゲートの頂部の下部に空洞を
形成するように前記リセスを覆って形成された絶縁物層
とを有する半導体装置と、(ロ)l導電型の半導体層よ
りなる活性層上にソース1「極とドレイン電極とを形成
し、前記半導体層をエツチングする方法をもってはエツ
チングされない物質よりなる第1中間層と、第3中間層
をエツチング方法をもってはエツチングされない物質よ
りなる第2中間層と、該第2中間層をエツチングする方
法及び前記半導体層をエツチングする方法をもってはエ
ツチングされない物質よりなる第3中間層とを重ねて形
成し。
ゲー)ffl域とドレイン領域とに対応する領域に選択
的に2オドレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜を
マスクとして、ゲート長に対応する長さだけ該フォトレ
ジスト膜の下部に喰い込むように前記第3中間層をサイ
ドエッチし、リセスのドレイン側末端に対応する位置ま
で前記第2中間層をサイドエッチし、前記半導体層をエ
ツチングする方法及び前記第1中間層をエツチングする
方法をもってはエツチングされない物質よりなる第4中
間層を形成した後前記レジスト膜を溶解除去し、前記第
1中間層を除去し、前記活性層の表層を除去してリセス
を形成し、金属層を形成し、ゲート領域上にフォトレジ
スト膜を形成し、該フォトレジスト膜をマスクとして前
記金属層をエツチングして前記金属層よりなるゲート電
極を形成する工程を有する半導体装置の製造方法とより
なる。
〔作用〕
本発明に係るリセスゲート構造の電界効果トランジスタ
にあっては、第1図に示すように、ゲート電極+1aが
リセスlOの中心線よりソース側にずれた領域に(リセ
ス10の左端に近接して)形成されているので、ソース
・ゲート間のリセス部の長さは短くされてソース・ゲー
ト間の抵抗は小さくされており、ゲート・ドレイン間の
長さは長くされてゲート・ドレイン間の耐圧は大きくさ
れており、これらが相開的に作用してゲートφドレイン
間の耐圧を大きくし、かつ、ソース・ゲート間の抵抗も
小さくする。また、ゲート電極11aはT型とされてお
りその下部のリセスlOは金属層7,9と絶縁物層5と
をもって覆われて空洞とされているので、塩等のイオン
性物質が侵入することがなく信頼性も向上されている。
か−る、非対称のゲート電極配置を可能にする本発明に
係る半導体装置の製造方法は、(イ)相互に選択的なエ
ツチング特性を有する3種の材料を使用1.テ第1.第
2、第3の中間Fa5,6.7を形成し、(ロ)ゲート
電極領域を含むゲート・ドレイン間領域に選択的にフォ
トレジスト膜8を形成し、(ハ)第3中間層7をゲート
電極長に対応する長さだけサイドエッチし、(ニ)第2
中間層6をリセス10のドレイン側末端までサイドエッ
チして第2中間層6の下部に空洞を形成し、活性層2を
エツチングしてリセス10を形成するためのエツチング
工程におけるエッチャントは、上記の空111→を通過
して供給することとし、(ホ)活性層2をなす半導体の
ニーフチヤントによってはエツチングされない物質をも
って第4中間層9を形成した後、これをリフトオフして
、リセス形成用のエツチングマスクのソース側半部とし
、(へ)上記の空洞にお−むね対応する領域にリセス1
0を形成し、(ト)リセス形成用エツチングマスクのソ
ース側半部9と第3中間層7との間の間隙(ゲート長に
対応する長さの間隙)に金属7j)11を形成してゲー
ト電極11aとするので、(a)ゲート電極11aはリ
セスlOのソース側末端近傍に形成され、(b)ゲート
電極11aとドレイン4とはリセス部においても広く隔
てられることになり、(C)しかも、ゲート電極11a
の頂部の下部は閉塞された空洞となる。
(実施例) 以下1図面を参照しつへ、本発明の実施例に係る半導体
装置の主要製造工程をさらに詳細に説明する。
第2同参照 半絶縁性ガリウムヒ素基板l上にnlのガリウムヒT7
i層2をQ、5jLm程度の厚さに形成し、これをメサ
型にエツチングして活性層2とする。活性層2の中央部
に、2〜4ル朧の間隔(ソース・ドレイン間隔)を残留
して、厚さ 4.000〜 s、ooo人程度に金/ゲ
ルマニウム会金層を形成してソース電極3とドレイン電
極4とする。
窒化シリコン等よりなる第1中間層5を厚さり、00.
6A程度に、二酸化シリコン等よりなる第2中間層6を
厚さ 1.000人程変度、CVD法等をもって形成し
、さらに、アルミニウム等よりなる第3中間M7を厚さ
500人程変度真空蒸看法等をもって形成する。
w43図参照 フォトリソグラフィー法を使用して、ゲート領域とドレ
イン領域とに対応する領域にフォトレジスト膜8を形成
する。このフォトレジスト膜8の末端8aはゲートのソ
ース側末端に対応させる。
第4図参照 フォトレジスト膜8をマスクとしてリン酸等を使用して
第3中間層(アルミニウム層)7を溶解除去する。この
とき、ゲート長に対応する長さだけサイドエッチする。
また、リン酸等は第2中間層(二酸化シリコン層)6は
溶解しない。
アルコール・フッ酸等を使用して第2中間層(二酸化シ
リコン層)6を溶解除去する。このとき、リセスのドレ
イン側末端に対応する位置までサイドエッチする。また
、アルコールeフッ酸等は第1中間層(窒化シリコン)
;+)5も第3中間層(アルミニウム層)7も溶解しな
い。
アルミニウム等よりなる第4中間層9を厚さ2.000
〜3,000人程変度真空蒸着法等を使用して形成する
6 第5図参照 フォトレジスト膜8を溶解除去して、第4中間N9のド
レイン側半部をリフトオフする。
第4中間N9のソース側半部と第2中間Nj6のドレイ
ン側残留部とをマスクして第1中間層5をドライエッチ
し、つCいて、アンモニアと過酸化水素との混合溶液を
もって活性層2をケミカルエッチしてリセス10を形成
する。このリセス10は第4中間層9のソース側半部と
第2中間層6のドレイン側残留部とに対応して形成され
るので、第4中間層9の右端9aと第3中間R7の左端
7aとの1間に作られた間隙に対応するゲート領域は。
図において、リセス10の左端に位置する。
第6図参照 真空蒸着法を使用して、アルミニウム膜11を5.0O
OA程度の厚さに形成し、リセス10にお−むね対応す
る領域上に7オトレジストよりなるエツチングマスク1
2を形成し、リン酸等をもってアルミニウム膜11と9
と7とを溶解除去してゲート電極11aを完成する。そ
の後、エツチングマスク12を溶解除去する。
第1図参照 上記の工程をもって製造されたガリウムヒ素よりなるリ
セスゲート構造の電界効果トランジスタのゲート電Jl
llaは1図においてリセスlOの左端10aに近接し
て形成されているので、ソース・ゲート間領域のリセス
部の長さは極めて短く。
ソース会ゲートJlt抗は極めて小さい、一方、ゲート
の右端目すとリセス10の右端10bとは十分に離れて
いるので、ゲートφドレイン耐圧は十分く大きくされて
いる。また、ゲート電極11aのソース側は第1中間層
5をもって閉塞されており、ゲート電極11aのドレイ
ン側は第1$IIJIF5と第2中間層6と第3中間層
7との積層体をもって閉塞されてリセス10は空洞状態
とされているので、雰囲気がリセス10中に侵入するこ
となく、イB頼性も向上されている。
なお1本発明に係るリセスゲート構造の電界効果トラン
ジスタの寸法は、概略、ゲート長0.5終瀉、リセス長
1〜2島菖、ソース・ゲート4j 0.5〜1 終膳、
ゲート・ドレイン長l〜 2.5終−程度となる。
(発明の効果〕 以上説明せるとおり、末完11によれば、ゲート・ドレ
イン間の耐圧が大きく、シかも、ソース・ゲート間の抵
抗が小さい為、高利得高出力のりセスゲート構造の電界
効果トランジスタとその製造方法とを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の一実施例に係る半導体装置の概念的
断面図である。第2〜6図は、本発明の一実施例に係る
半導体装置の製造方法の主要工程完了後の基板断面図で
ある。 lφσ・半絶縁性ガリウムヒ素基板、  2・・・活性
層、  3・−命ソース電極、  4 ・ ・ e ド
レイン電極、 5響φ#第1中間層(窒化シリコン層)
、 6・−一第2中間層(二酸化シリコン居′)、 7
・・−第3中間層(アルミニウム層)、 7&・・6第
3中間層の左端、8Φ・・フォトレジスト% 、   
Q aa @*フォトレジスト膜の末端、  9・・・
第4中間層(アルミニウム)3)、  9a−−・第4
中間層の右端。 1G−・・リセス、  10a・・・リセスの左端。 1ObIIII・リセスの右端、   +1−−・フル
ミこラム膜、11&・41+ゲート電極、 llb 壽
 ・ −ケートの右端、12・@−エツチングマスク。 代理人 弁理士 松岡宏四部i、:・:9   : 第1図 第2図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1導電型の半導体層よりなりその表面に線状のリ
    セスが形成された活性層と、前記リセスの中心線よりソ
    ース側にずれた領域に前記リセスにそって形成されその
    垂直断面はT型をなしその頂部はおゝむね前記リセスを
    覆っているショットキバリヤ型ゲートと、前記リセスを
    挟んで前記活性層上に形成されたソース電極とドレイン
    電極とを覆い前記ショットキバリヤ型ゲートの頂部の下
    部に空洞を形成するように前記リセスを覆って形成され
    た絶縁物層とを有する半導体装置。
  2. (2)1導電型の半導体層よりなる活性層上にソース電
    極とドレイン電極とを形成し、前記半導体層をエッチン
    グする方法をもってはエッチングされない物質よりなる
    第1中間層と、第3中間層をエッチングする方法をもっ
    てはエッチングされない物質よりなる第2中間層と、該
    第2中間層をエッチングする方法及び前記半導体層をエ
    ッチングする方法をもってはエッチングされない物質よ
    りなる第3中間層とを重ねて形成し、ゲート領域とドレ
    イン領域とに対応する領域に選択的にフォトレジスト膜
    を形成し、該フォトレジスト膜をマスクとして、ゲート
    長に対応する長さだけ該フォトレジスト膜の下部に喰い
    込むように前記第3中間層をサイドエッチし、リセスの
    ドレイン側末端に対応する位置まで前記第2中間層をサ
    イドエッチし、前記半導体層をエッチングする方法及び
    前記第1中間層をエッチングする方法をもってはエッチ
    ングされない物質よりなる第4中間層を形成した後前記
    レジスト膜を溶解除去し、前記第1中間層を除去し、前
    記活性層の表層を除去してリセスを形成し、金属層を形
    成し、ゲート領域上にフォトレジスト膜を形成し、該フ
    ォトレジスト膜をマスクとして前記金属層をエッチング
    して前記金属層よりなるゲート電極を形成する工程を有
    する半導体装置の製造方法。
JP18196684A 1984-08-31 1984-08-31 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Pending JPS6159881A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61240684A (ja) * 1985-04-18 1986-10-25 Nec Corp シヨツトキ−型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH0224903U (ja) * 1988-08-05 1990-02-19
US5470767A (en) * 1992-08-06 1995-11-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making field effect transistor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61240684A (ja) * 1985-04-18 1986-10-25 Nec Corp シヨツトキ−型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH0224903U (ja) * 1988-08-05 1990-02-19
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