JPS6181673A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS6181673A
JPS6181673A JP20338784A JP20338784A JPS6181673A JP S6181673 A JPS6181673 A JP S6181673A JP 20338784 A JP20338784 A JP 20338784A JP 20338784 A JP20338784 A JP 20338784A JP S6181673 A JPS6181673 A JP S6181673A
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JP
Japan
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length
gate electrode
electrode
recessed portion
schottky
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Pending
Application number
JP20338784A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoji Kato
加藤 洋二
Seiichi Watanabe
誠一 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS6181673A publication Critical patent/JPS6181673A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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)
  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置特に高周波、高出力用の短ゲート
長の電界効果トランジスタ(FET)に関する。
〔従来の技術〕
従来、例えば超高周波帯GaAsF E T、高出力G
aAsF E T等は、第4図又は第5図に示すような
方法で作られていた。即ち、第4図の場合は、例えばn
形のGaAs基板(1)の−主面上に通常のリングラフ
ィ技術を用いて長さしの開口部(2)を有したホトレジ
スト膜(3)を形成し、この開口部(2)を通じて溶液
エツチングによってGaAs基&(1)に凹所(4)を
形成し、次でホトレジスト膜(3)の開口部(2)を通
じてショットキ金属を蒸着して凹所(4)内にショット
キゲート電極(5)を形成する。その後の工程は図示せ
ざるもホトレジストDI! (3)が除去され、ソース
電極及びドレイン電極がオーミック接続される。
第5図の場合は、例えばn形のGaAs基板(1)の−
主面上に長さしの開口部(6)を有するホトレジスト層
(7)を被着形成し、次で斜め蒸着(8)により開口部
(6)内の片側にショットキ金属を蒸着してショットキ
ゲート電極(5)を形成する。その後は、ホトレジスト
層(7)が除去され、ソース電極及びドレイン電極がオ
ーミック接続される。この構成ではホトレジスト層(7
)の開口部の長さしが0.5〜0.6μmであり、斜め
蒸着で0.4〜0.5μmのゲート長Lgが得られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の第4図の場合には、溶液エツチングによる凹所(
4)の制御が非常に難しいと同時に、ゲート長t、gは
開口部(2)の長さしで決り、0.5μm以下の短いゲ
ート長が得られない。
また、第5図の場合は0.4〜0.5μmの短いゲート
長が得られるが、長さしが0.5〜0.6μ曙の開口部
(6)を得る条件出し及びそのホトレジスト条件の管理
が大変厳しく、又斜め蒸着法も相当に高度の熟練作業で
あるため、量産性に問題があった。
本発明は、上述の点に鑑み、0.5μI以下の短いゲー
ト長が容易に且つ制御性よく得られるように構成した半
導体装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、半導体基体(11)  (又は(22))に
形成されたソース領域(10s)及びドレイン領域(1
0d)と、ソース及びドレイン領域(10g)及び(1
0d)間に形成されたチャンネル領域(10c)と、夫
々の領域(10s ) 、  (10d )及び(10
c)上に形成されたソース電極<16)、ドレイン電極
(17)及びゲート電極(15)を有して成る。そして
、本発明では特に半導体基体(11)  (又は(22
) )の主面に例えば長さしの凹所(12)を形成し、
或いは主面上に形成した絶縁層(23)に長さしの開口
部(24)を形成する如くして半導体基体表面に段部を
形成し、この段部の側壁部にのみ例えば異方性エツチン
グを利用して絶縁体(14)  (又は(25) ”)
を形成し、この絶縁体(14)  (又は(25) )
間によってゲート電極長が規定されるように構成する。
〔作用〕
半導体基体表面に長さしの凹所(12)又は絶縁層の開
口部(24)による段部が形成され、この段部の側壁部
にのみ選択的に形成した絶縁体(14)(又は(25)
 ’)によりゲート電極長が規定されることによって、
実質的にゲート長t、gが短くなる。
即ち、0.5μ麟以下の短いゲート長Lgが再現性よく
且つ制御性よく得られる。又、絶縁体(14)(又は(
25) ”)によりゲート長しgが決められるためにゲ
ート電極(15)を容易に厚くすることができ、配線抵
抗が低減できる。従って、高周波、高出力用のFET特
性が向上する。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明による半導体装置の実施例
をその製法と共に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す。先ず、第1図Aに示
すように第1導電形例えばn形のGaAs基板(11)
の−主面に通常のりソグラフィ技術によって長さLが1
μ隋又はそれ以下の凹所(12)を形成する。この選択
エツチングは、例えばCF2CI2によるドライエツチ
ングで行う。尚、n形GaAs基板(11)の表面には
予め高濃度n形層のバッファ層(13)が形成される。
次に、第1図Bに示すように凹所(12)を含んで一生
面上に例えば5i02又はSi3N4等による所定の厚
さの絶縁層(14)を堆積する。その後、絶縁層(14
)に対して異方性エツチング法により全面エツチングを
施し、第1図Cに示すように凹所(12)内の側壁部に
のみ絶縁層(14)を残す。
この両側壁部に形成された絶縁層(14)間の長さt、
gがゲート長となる。このゲート長Lgは凹所(12)
の長さしと絶縁層(14)の堆積厚みdにより制御され
るもので、Lg=L−2dとなる。
次に、第1図りに示すように凹所(12)内に臨むチャ
ンネル領域(10c)にショットキ金属を被着してショ
ットキゲート電極(15)を形成する。
ゲート電極(15)としては例えばAN又はTiを下層
とするT i / P t / A u多層電極が用い
られる。なお、ショットキゲート電極(15)の形成に
当り、AEであればエツチング法が用いられ、Ti/ 
P t / A uであればリフトオフ法が用いられる
次に、第1図Eに示すようにショットキゲート電極(1
5)を挟む両側の基板主面上即ちソース領域(10s)
及びドレイン領域(10d)上に夫々ソース電1fi(
16)及びドレイン電極(17)をオーミックに被着形
成する。ソース電極(16)及びドレイン電極(17)
としては例えば、Ni/^u−Ge系の金属を蒸着して
後合金化処理して形成する。
尚、ショットキゲート電極(15)を形成する第1図り
の工程と、ソース及びドレイン電極(16)及び(17
)を形成する第1図Eの工程の順序は逆でも良い。
斯くして、目的とする所謂リセス構造でゲート長Lgの
短いショットキ障壁形GaASFET(18)が得られ
る。
第2図は本発明の他の実施例である。本例では、先ず第
2図Aに示すように半絶縁性のにaAs基板(21)の
主面に臨んでチャンネル層となる′例えばn形のGaA
s層(22)を形成する。そして、この主面全面に5i
Oz又は513N4、或いは両者の多層構造等の第1の
絶縁層(23)を堆積して後、この絶縁層(23)のゲ
ート位置に相当する部分に対して、通常のりソグラフイ
技術によって長さLが1μm又はそれ以下の開口部(2
4)を形成する。
次に、第2図Bに示すようにSi3N4又は5t(hに
よる第2の絶縁層(25)を堆積する。この絶縁層(2
5)に対して異方性エツチング法により全面エツチング
を施し、第2図Cに示すように第1の絶縁層(23)の
開口部(24)内の側壁部のみに第2の絶縁層(25)
を残す、この両側壁部に形成された絶縁層(25)の間
の長さLgがゲート長となる。
このゲート長Lgは第1図の場合と同様に第1の絶縁層
(23)の開口部(24)の長さしと第2の絶縁層(2
5)の堆積厚みdにより制御される。
次に、第2図りに示すようにこの第2絶縁層(25)に
よる側壁部間の開口部(24)に臨むチャンネル領域(
10c)にショットキゲート電極(15)を形成する。
ここで、ゲート電極(15)の絶縁層(23)上に跨る
長さLHは1μm以上あっても、絶縁層(23)の厚み
dを充分とってあれば、むしろ、ゲート抵抗を減少する
ため長さLMと厚みDは大きめにとるを可とする。
次に第2図已に示すように絶縁層(23)に対し、その
ソース領域(10s)及びドレイン領域<10d)に対
応する部分を選択的に開口し、この開口を通じてソース
領域(10s)及びドレイン領域(10d)にソース電
極(16)及びドレイン電極(17)をオミックに被着
形成する。
この様にして目的とするゲート長の短いショットキ障壁
形GaAsF E T (26)が得られる。
尚、接合形FETの場合は、第2図Bの工程で第2の絶
縁層(25)としてSi3N+層を堆積する。
そして第2図Cの工程の後、第3図Aに示すように絶縁
7!(23)及び(25)をマスクとしてZnを開管法
により選択拡散してP形のゲート領域(27)を形成す
る。その後、このP形のゲート領域(27)に例えばA
J又はTi/Pt/Au多層電極によるゲート電極(1
5’)をオーミック接続し、またn形のソース領域(1
0s)及びドレイン領域(10d)に夫々Ni/Au−
Ge系の金属を蒸着して後合金化処理してソース電極(
16)及びドレイン電極(17)をオーミック接続し、
目的の接合形FET(28)を構成する。
尚、上側ではFET!ii体の場合であるが、集積回路
(IC)にも適用できること勿論である。
又、半導体としては、GaAs半導体に限らず、他の半
導体を用いることもできる。
〔発明の効果〕
上述した本発明によれば、半導体基体表面に、長さしの
凹所(12)又は絶縁層(23)の開口部(24)によ
る段部が形成され、この段部の両側壁部にのみ選択的に
形成した絶縁1(14)又は(25)により、ゲート電
極長が規定されることによって、実質的に0.5μ−以
下のゲート長Lgを有する高周波、高出力用のFET、
!IIちショットキ障壁形FET或いは接合形FETが
容易に得られる。
また、ゲート電極(15) 、  (15’)の半導体
表面に接する長さが段部の側壁部に形成された絶縁層(
14)又は(25)により規定されるためゲート電極(
15) 、  (15’)としては容易に厚く形成する
ことが可能となり配線抵抗が低減される。この様に本発
明FETはゲート長Lgが短く且つゲート電極(15)
 、  (15’)の厚みが大きくとれるので、FET
特性が向上する。
第1図においては、所謂リセス構造で雉いゲート長が得
られるものであり、従って高耐圧で且つ高性能の特性を
もつショットキ障壁形GaAsF E Tが得られる。
また製法に関しても本発明では異方性エッチジグを利用
した所謂セルファラインによりゲート長t、gの矩いG
aAsF E Tが得られる。特にゲート長Lgは最初
の凹所(12)又は開口部(24)の長さLと、次に堆
積する絶縁層(14)又は(25)の厚みdにより制御
されるので、0.5μI以下のゲート長Lgが容易且つ
制御性よ(得られる。従って本発明に係る製法は、絶縁
層(14)又は(25)を堆積する際のCVD (気相
化学成長)の条件さえ管理すれば再現性、制御性の点で
も量産化技術として使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Eは本発明による半導体装置の一実施例を示
す工程順の断面図、第2図A−Eは本発明の半導体装置
の他の実施例を示す工程順の断面図、第3図A及びBは
本発明の半導体装置のさらに他の実施例を示す工程順の
断面図、第4図及び第5図は夫々従来の半導体装置の例
を示す断面図である。 (11)はn形GaAs基板、(12)は凹所、(14
)は絶縁層、(15)はショットキゲート電極、(16
)はソース電極、(17)はドレイン電極、(23)は
絶縁層、(24)は開口部、(25)は絶縁層、Lgは
ゲート長である。 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体基体に形成されたソース領域及びドレイン領域
    と、該ソース及びドレイン領域間に形成されたチャンネ
    ル領域と、上記夫々の領域上に形成されたソース電極、
    ドレイン電極及びゲート電極を有する半導体装置におい
    て、上記半導体基体表面の段部の側壁部に形成された絶
    縁体によって上記ゲート電極長が規定されて成る半導体
    装置。
JP20338784A 1984-09-28 1984-09-28 半導体装置 Pending JPS6181673A (ja)

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JP20338784A JPS6181673A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 半導体装置

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ID=16473194

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61251080A (ja) * 1985-04-27 1986-11-08 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタの製造方法
JPS62156876A (ja) * 1985-12-28 1987-07-11 Matsushita Electronics Corp 半導体装置

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JPS5772384A (en) * 1980-10-24 1982-05-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of field-effect transistor
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