JPS62156877A - Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same - Google Patents

Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same

Info

Publication number
JPS62156877A
JPS62156877A JP29790385A JP29790385A JPS62156877A JP S62156877 A JPS62156877 A JP S62156877A JP 29790385 A JP29790385 A JP 29790385A JP 29790385 A JP29790385 A JP 29790385A JP S62156877 A JPS62156877 A JP S62156877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active layer
gate
gate electrode
electrode
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29790385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Fukuda
啓一 福田
Toshiki Ehata
敏樹 江畑
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP29790385A priority Critical patent/JPS62156877A/en
Publication of JPS62156877A publication Critical patent/JPS62156877A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To increase a mutual conductance and improve noise characteristics by a method wherein an operating layer is composed of 1st and 2nd parts and impurity quantity per unit area of the 2nd operating layer part is larger than that of the 1st operating layer part and both ends of a Schottky electrode metal are extended to reach the parts above the productions of end surfaces of source and drain electrodes adjoining to it. CONSTITUTION:By composing an operating layer of two parts whose impurity concentrations are different from each other and by forming a gate electrode so as to be expanded above the high concentration operating layer part with an insulating film between, the space between the gate electrode and the ohmic electrode of an MESFET can be sufficiently reduced so that series resistances between the gate and the source and between the gate and the drain can be reduced. With this constitution, a sufficient gain margin can be ensured and improvement of radio frequency characteristics such as noise characteristics can be sufficiently expected.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はショットキーゲート電界効果トランジスタ並び
にその製造方法に関するものである。更に詳しくは、雑
音特性等において優れたショットキーゲート電界効果ト
ランジスタ並びにこれを高い歩留りで製造する方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a Schottky gate field effect transistor and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a Schottky gate field effect transistor with excellent noise characteristics and a method of manufacturing the same with high yield.

従来の技術 電界効果トランジスタは半導体基板にオーミック接続さ
れたソースおよびドレインと呼ばれる2つの電極と、ゲ
ートと呼ばれる制御電極とを有する半導体素子であり、
古典的なバイポーラトランジスタに代って今日広く使用
されるようになってきた。上記電極の中でソースおよび
ドレインは真空管におけるカソードおよびアノードに夫
々対応し、一方ゲートはグリッドに相当する機能を果た
し、ソース・ドレイン間にこれらを電気的に接続するよ
うに設けられたチャンネルと呼ばれる導電層の抵抗を、
ゲートに印加された電圧により制御し、ドレイン・ソー
ス間の電流が制御できるようになっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION A field effect transistor is a semiconductor device that has two electrodes called a source and a drain that are ohmically connected to a semiconductor substrate, and a control electrode called a gate.
They have become widely used today to replace the classic bipolar transistor. Among the above electrodes, the source and drain correspond to the cathode and anode in a vacuum tube, respectively, while the gate functions as a grid, and is called a channel, which is provided between the source and drain to electrically connect them. The resistance of the conductive layer is
The current between the drain and source can be controlled by controlling the voltage applied to the gate.

この電界効果型トランジスタはバイポーラトランジスタ
と比較して、高入力インピーダンスが得られ、低周波雑
音が少なく、入力電圧と出力電流との関係が2乗特性に
近く、高次の高周波ひずみの発生が少なく、また同時に
2つの信号が入力された場合の混変調ひずみも小さく、
電流の温度依存性が負であるために高い温度安定性を有
し、更に多数キャリヤ素子であるために特性の変動が小
さい、などの各種の利点を有している。
Compared to bipolar transistors, this field-effect transistor has a high input impedance, has less low-frequency noise, has a relationship between input voltage and output current close to a square-law characteristic, and produces less high-order high-frequency distortion. , cross-modulation distortion is also small when two signals are input at the same time.
It has various advantages, such as high temperature stability because the temperature dependence of current is negative, and small fluctuations in characteristics because it is a majority carrier element.

このような電界効果トランジスタには、ゲートにpn接
合を用いた接合型電界効果トランジスタ(JFET)お
よび絶縁膜を挟んだ絶縁ゲート電界効果トランジスタ(
IGFET)などが知られており、後者では絶縁膜とし
て酸化膜を使用することが一般的であることから、M 
OS (Metal −Oxide−Semicond
uctor) F E Tと呼ばれている。これらはチ
ャンネルの形式によってp型あるいはn型に分類され、
また動作モードの形式にはデプレッションモードまたは
エンハンスメントモードがあり、後者ではドレイン電極
とゲートバイアスの極性が同じであるという特徴を有し
、また絶縁ゲート構造との関連により前段出力と直結さ
れた集積回路が可能となる。更に、ソース・ドレイン電
極が同一平面上に形成できるので集積回路化の場合には
素子間の分離が不要となるなどの特徴もある。
Such field effect transistors include a junction field effect transistor (JFET) that uses a pn junction in the gate and an insulated gate field effect transistor (JFET) that uses an insulating film between the gates.
IGFET), and the latter generally uses an oxide film as an insulating film, so M
OS (Metal-Oxide-Semicond
uctor) FET. These are classified as p-type or n-type depending on the type of channel.
In addition, there are two types of operation modes: depletion mode and enhancement mode; the latter has the feature that the drain electrode and gate bias have the same polarity, and due to the insulated gate structure, the integrated circuit is directly connected to the output of the previous stage. becomes possible. Furthermore, since the source and drain electrodes can be formed on the same plane, there is no need to separate the elements in the case of integrated circuits.

従って、MOSFET等の絶縁ゲートFETを構成要素
とする集積回路は構造が著しく簡単であり、製造工程も
それに応じて簡単化される。
Therefore, an integrated circuit having an insulated gate FET such as a MOSFET as a component has a significantly simple structure, and the manufacturing process is correspondingly simplified.

ところで、ショットキーゲート電界効果トランジスタは
上記接合型FETの1変形であり、接合型FETの電極
がpn接合であるのに対して金属・半導体の接触により
形成されるショットキー接合で構成されるものであり、
M E S (Metal Sem1−conduct
or) F E Tとも呼ばれている。そこで本発明で
は以下これをMESFETと略記するものとする。
Incidentally, a Schottky gate field effect transistor is a variation of the above-mentioned junction FET, and unlike a junction FET whose electrode is a pn junction, it is constructed of a Schottky junction formed by contact between a metal and a semiconductor. and
M E S (Metal Sem1-conduct
or) Also called FET. Therefore, in the present invention, this will be abbreviated as MESFET hereinafter.

このMESFETで使用される半導体材料としてはSi
の他Gaへs、 lnPなどのIII−V族化合物半導
体が利用され、マイクロ波などの超高周波、高性能素子
において、特に有用であるとされている。
The semiconductor material used in this MESFET is Si.
In addition to Ga, III-V compound semiconductors such as S and InP are used and are said to be particularly useful in ultra-high frequency, high performance devices such as microwaves.

従来提案されているMESFETの構造は、添付第2図
に示すようなものである。即ち、半絶縁性半導体基板1
とその上に配置された動作層2と、動作層2上に設けら
れたゲート電極3と、該ゲート電極3の両側において動
作層2とオーミγり接続されたソース電極4およびドレ
イン電極5とで構成される。
The structure of a conventionally proposed MESFET is as shown in the attached FIG. 2. That is, the semi-insulating semiconductor substrate 1
an active layer 2 disposed thereon, a gate electrode 3 provided on the active layer 2, and a source electrode 4 and a drain electrode 5 ohmically connected to the active layer 2 on both sides of the gate electrode 3. Consists of.

しかしながら、第2図に示したような構造を有する従来
のMESFETはゲート3とソース4との間、あるいは
ゲート3とドレイン4との間の抵抗値が大きいために、
充分に大きな相互コンダクタンス軸m)の値が得られず
、また大きなゲート・ソース間直列抵抗のために雑音特
性が劣化するなどといった重大な欠点を有していた。特
に、ピンチオフ電圧(V、)の絶対値が小さい場合ある
いはノーマリオフ型即ちエンハンスメント型MESFE
Tでは以下の式(■): ただし、■装置ビルトイン電圧; ε :半導体結晶の誘電率; q :電荷素置; Nd :キャーリア濃度; a ;動作層の厚さ で示されるように、キャリア濃度Ndあるいは動作層の
厚さaを小さな値としなければならないために、ゲート
・ソース間の直列抵抗はより大きな値となり、極めて重
大な問題となっていた。
However, since the conventional MESFET having the structure shown in FIG. 2 has a large resistance value between the gate 3 and the source 4 or between the gate 3 and the drain 4,
It has serious drawbacks, such as not being able to obtain a sufficiently large value of the transconductance axis (m), and deteriorating noise characteristics due to the large gate-source series resistance. Especially when the absolute value of the pinch-off voltage (V) is small or when the normally-off type, that is, the enhancement type MESFE
For T, the following equation (■): where: ■ device built-in voltage; ε: dielectric constant of semiconductor crystal; q: charge element; Nd: carrier concentration; a: carrier concentration as indicated by the thickness of the active layer. Since the thickness a of the Nd or active layer must be kept to a small value, the series resistance between the gate and the source becomes larger, posing an extremely serious problem.

そこで、このような欠点を解決するための1方策として
、第3図に示すように、ゲート・ソース間並びにゲート
・ドレイン間の動作層領域に高濃度の不純物原子を注入
し、ゲート・ソース間の直列抵抗を下げる方法が提案さ
れている。
Therefore, as one measure to solve these drawbacks, as shown in Figure 3, high concentration impurity atoms are implanted into the active layer region between the gate and source and between the gate and drain. A method has been proposed to reduce the series resistance of

第3図において、ゲート電極3と高濃度動作層領域10
とを分離し、かつゲート・ソースまたはゲート・ドレイ
ン間の絶縁性を確保するためにSiN膜11および5i
n2膜12が設けられている。特にSiN膜は半絶縁性
半導体基板1にイオン注入により形成した動作層2およ
び動作層10をアニールにより活性化する際の保護膜と
しても機能するものである。
In FIG. 3, a gate electrode 3 and a highly doped active layer region 10 are shown.
SiN films 11 and 5i are used to separate the
An n2 film 12 is provided. In particular, the SiN film also functions as a protective film when the active layer 2 and the active layer 10 formed by ion implantation into the semi-insulating semiconductor substrate 1 are activated by annealing.

この従来のMESFETは、例えばまず半絶縁性基板1
上に動作層領域に相当する部分に開口を有するパターン
を形成し、これをマスクとして第1回目のイオン注入を
行い第1の動作層2を形成し、次いで絶縁膜11を形成
する。次いで、ゲート領域にT字型のレジストパターン
を形成し、これをマスクとしてイオン注入を行い動作層
10を形成する。蒸着法、スパッタ法などにより第2の
絶縁膜12を形成し、リフトオフによりレジストを除き
、アニール処理してイオン注入領域の活性化並びに結晶
性の回復処理を行い、レジストマスクを形成し、ソース
電極4ならびにドレイン電極5領域の第1の絶縁膜11
および第2の絶縁膜12を除去した後、オーミック金属
を蒸着して、上記領域にソース電極4ならびにドレイン
電極5を形成する。次いで第2の絶縁膜12により覆わ
れていない部分の第1の絶縁層11をエツチングにより
除去して、ゲート電極3を形成することにより、第3図
に示すような構成のMESFETが得られる。
This conventional MESFET, for example, first has a semi-insulating substrate 1.
A pattern having an opening in a portion corresponding to the active layer region is formed thereon, and using this as a mask, a first ion implantation is performed to form the first active layer 2, and then an insulating film 11 is formed. Next, a T-shaped resist pattern is formed in the gate region, and ions are implanted using this as a mask to form the active layer 10. The second insulating film 12 is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, etc., the resist is removed by lift-off, the ion implantation region is activated and the crystallinity is restored by annealing, a resist mask is formed, and the source electrode 4 and the first insulating film 11 in the drain electrode 5 region
After removing the second insulating film 12, an ohmic metal is deposited to form a source electrode 4 and a drain electrode 5 in the above regions. Next, the portions of the first insulating layer 11 not covered by the second insulating film 12 are removed by etching to form the gate electrode 3, thereby obtaining a MESFET having the structure shown in FIG.

しかしながら、第3図に示すような構成とした場合には
、製造プロセスにおける位置合せ精度が±0.3〜0.
5μmと比較的低く、そのためにゲート・オーミック電
極間距離を1〜1.5μm程度とする必要があり、結果
的に直列抵抗を高周波動作に充分な程度まで下げること
ができないことになる。その上、ゲート・ソース間並び
にゲート・ドレイン間距離は位置合せの際の誤差に基き
大きくバラツキ、ゲート・ソース間抵抗のバラツキを引
起こすために、素子の製造歩留りはそれ程満足なものと
はいえなかった。
However, in the case of the configuration shown in FIG. 3, the alignment accuracy in the manufacturing process is ±0.3 to 0.
The distance between the gate and the ohmic electrode must be approximately 1 to 1.5 μm, which is relatively low at 5 μm, and as a result, the series resistance cannot be lowered to a level sufficient for high frequency operation. Furthermore, the gate-source and gate-drain distances vary widely due to alignment errors, which causes variations in gate-source resistance, so the manufacturing yield of devices is not very satisfactory. There wasn't.

発明が解決しようとする問題点 以上述べたように、MESFETは古典的なバイポーラ
トランジスタと比較して各種の優れた利点を有すること
から、最近広く利用されるよ、うになってきたいわゆる
電界効果トランジスタの中でも、マイクロ波などの高周
波、高性能素子において有用であるとされ、またより高
周波動作性を改善するためにGaAsを代表とするII
I−V族化合物半導体などの利用が検討され、広範な研
究がなされている。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, MESFETs have various advantages over classical bipolar transistors, so they have recently become widely used as so-called field effect transistors. Among them, it is said to be useful in high-frequency, high-performance devices such as microwaves, and to improve high-frequency operation, II
The use of IV group compound semiconductors and the like is being considered and extensive research is being conducted.

しかしながら、従来提案されているMESFETの構造
(第2図および第3図参照)では、既に述べたような各
種の欠点があり、これを実用化するには更に改良を加え
、より満足できる特性のものとする必要がある。
However, the previously proposed MESFET structures (see Figures 2 and 3) have various drawbacks as mentioned above, and in order to put them into practical use, further improvements must be made to achieve more satisfactory characteristics. It is necessary to make it a thing.

そこで、本発明の目的は、上記の如き従来のMESFE
Tの呈する諸欠点を克服し、実用化するのに充分な程度
まで素子特性の改良されたMESFETを提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to
The object of the present invention is to overcome the various drawbacks of T and provide a MESFET whose device characteristics are improved to a degree sufficient for practical use.

本発明のもう一つの目的は、上記のような優れた特性を
有するMESFETを高い歩留りで、量産し1尋るME
SFETの製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to mass produce MESFETs having the above-mentioned excellent characteristics with a high yield.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an SFET.

問題点を解決するための手段 本発明者等は、MESFETの上記の如き現状に鑑みて
、その上記諸欠点を解決すべく種々検討、研究した結果
、オーミック電極をゲート電極に対して自己整合的に形
成することが上記目的を達成する上で極めてを効である
ことを知り、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems In view of the current state of MESFETs as described above, the inventors of the present invention have conducted various studies and studies to solve the above-mentioned drawbacks of MESFETs. The present invention was completed based on the finding that forming the wafer is extremely effective in achieving the above object.

即ち、本発明のショットキーゲート電界効果トランジス
タは、半絶縁性半導体基板、該半導体基板表面上に形成
された動作層および該動作層上に形成されたソース電極
、ゲート電極並びにドレイン電極を備えたショットキー
ゲート電界効果トランジスタであって、上記動作層が前
記ゲート電極下部に形成された第1部分と該第1の部分
に接してその両側に形成された第2の部分とで構成され
ており、該第2の動作層の単位面積当たりの不純物量が
該第1の動作層の単位面積当たりの不純物量よりも大き
く、更に前記ショットキー電極金属の両端が隣接するソ
ース並びにドレイン電極端面の延長線上方にまで達する
ように形成された構造を有することを特徴とする。
That is, the Schottky gate field effect transistor of the present invention includes a semi-insulating semiconductor substrate, an active layer formed on the surface of the semiconductor substrate, and a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode formed on the active layer. A Schottky gate field effect transistor, wherein the operating layer is composed of a first portion formed under the gate electrode and a second portion formed on both sides of the first portion in contact with the first portion. , the amount of impurities per unit area of the second active layer is larger than the amount of impurities per unit area of the first active layer, and further, both ends of the Schottky electrode metal are an extension of the end surfaces of the source and drain electrodes adjacent to each other. It is characterized by having a structure that is formed so as to reach above the line.

本発明のMESFETにおいては、上記ゲート電極は、
例えば第1の動作層と接する部分および絶縁膜を介して
第1並びに第2動作層と接する部分とからなる。
In the MESFET of the present invention, the gate electrode is
For example, it includes a portion in contact with the first operating layer and a portion in contact with the first and second operating layers via an insulating film.

本発明のMESFETの構成は、例えば添付第1図(d
)を参照することにより最も良く理解することができる
。即ち、半絶縁性半導体基板20、例えばCr、 Oを
ト′−ピングしたGaAs、 reをドーピングしたI
nPなどのように各種不純物をドーピングして半絶縁性
化した各種半導体基板と、第1の動作層21と、第2の
動作層22と、第1の動作層21上に設けられたゲート
電極23、例えばTi /Pt /へuなどと、第2の
動作層22上にオーミック接続されたソース電極24お
よびドレイン電極25、例えば八u −Ge合金などで
構成される。この態様ではゲート電極23は第1動作層
21と接すると共に、その両側において、絶縁層26お
よび27を介して第2の動作層22上に張出した構成と
なっている。
The configuration of the MESFET of the present invention is illustrated in, for example, the attached FIG.
) can be best understood by referring to That is, a semi-insulating semiconductor substrate 20, for example, Cr, O-doped GaAs, re-doped I
Various semiconductor substrates made semi-insulating by doping various impurities such as nP, a first operating layer 21, a second operating layer 22, and a gate electrode provided on the first operating layer 21. 23, for example, Ti/Pt/heu, etc., and a source electrode 24 and a drain electrode 25, which are ohmically connected on the second active layer 22, for example, an 8U-Ge alloy. In this embodiment, the gate electrode 23 is in contact with the first operating layer 21 and extends over the second operating layer 22 via insulating layers 26 and 27 on both sides thereof.

このような、本発明のMESFETは、ゲート金属をま
ず形成し、これをマスクとして絶縁膜をエツチングによ
り除去して、ソースおよびドレイン電極形成用開口部を
碍、オーミック金属を蒸着して、ゲート電極に対して自
己整合的にオーミック電極を形成することを特徴とする
本発明の方法によって有利に1尋ることができる。
In the MESFET of the present invention, a gate metal is first formed, the insulating film is removed by etching using this as a mask, openings for forming the source and drain electrodes are formed, and an ohmic metal is deposited to form the gate electrode. Advantageously, this can be achieved by the method of the present invention, which is characterized in that the ohmic electrode is formed in a self-aligned manner with respect to the ohmic electrode.

本発明の方法は、例えば第1図(a)〜(d)に示すよ
うな工程に従って実施できる。まず、半絶縁性半導体基
板20上に、例えば各種エピタキシャル成長法(ハライ
ド系気相成長法、有機金属エピタキシャル成長法(OM
CVD) 、分子線エピタキシャル成長法(MBE)な
どの他、イオン注入法(これはエピタキシャル層の形成
後該層に対して行うこともできる)などを利用して第1
の動作層21を形成する。更に多層構造レジスト28を
マスクとして用いて、イオンを高濃度で注入して、第1
の動作層21の両側に第2の動作層22を形成する。こ
れらの動作層の形成は、また、まず基板20の全体に第
1の動作層21として比較的低不純物濃度のエピタキシ
ャル層を形成し、次いで、レジストマスクを用いて第2
の動・作図を形成すべき領域に更に高濃度でドーピング
することによって実施することもできる。
The method of the present invention can be carried out, for example, according to the steps shown in FIGS. 1(a) to (d). First, on the semi-insulating semiconductor substrate 20, for example, various epitaxial growth methods (halide vapor phase epitaxy, organometallic epitaxial growth method (OMM)) are applied.
CVD), molecular beam epitaxial growth (MBE), and ion implantation (this can also be performed on the epitaxial layer after it has been formed).
An active layer 21 is formed. Furthermore, using the multilayer resist 28 as a mask, ions are implanted at a high concentration to form the first
A second active layer 22 is formed on both sides of the active layer 21 . These active layers are formed by first forming an epitaxial layer with a relatively low impurity concentration as the first active layer 21 over the entire substrate 20, and then forming a second active layer using a resist mask.
It is also possible to carry out the operation and drawing by doping the region to be formed with a higher concentration.

ここで、イオン注入法を利用する場合には、イオン注入
操作に付される半導体結晶(基板)は、その注入領域に
おける結晶性が著しく乱され、特に高濃度イオン注入さ
れる第2の動作層では殆ど非晶質状態となってしまうの
で、この非晶質状態を回復させる処理を行うか、予め保
護膜(例えばSiN、5in2.5iNO等の非晶質膜
)を適用した後、イオン注入操作することにより非晶質
化あるいは更に化合物半導体にあっては高蒸気圧成分の
蒸発を防止することができる。かくして、不純物ドーピ
ングされた動作層は活性化熱処理 (一般に800〜9
000℃)した後完成される(第1図(a)参照)。
When using the ion implantation method, the crystallinity of the semiconductor crystal (substrate) subjected to the ion implantation operation is significantly disturbed in the implanted region, especially in the second active layer into which high concentration ions are implanted. In this case, it will be in an almost amorphous state, so either perform a treatment to restore this amorphous state, or apply a protective film (for example, an amorphous film such as SiN, 5in2.5iNO, etc.) in advance, and then perform the ion implantation operation. By doing so, it is possible to prevent amorphization or, in the case of compound semiconductors, evaporation of high vapor pressure components. Thus, the impurity-doped active layer is subjected to an activation heat treatment (generally 800 to 9
000°C) and then completed (see Figure 1(a)).

また、活性層をまずエピタキシャル成長法で形成し、次
いでイオン注入法を利用して高濃度動作層を形成する場
合、不純物のCrなどが基板から拡散することによって
基板・活性層界面に多数の不純物準位が生じ、得られる
MESFETの特性、特にドレイン電流ドリフトやI。
In addition, when the active layer is first formed by epitaxial growth and then the highly concentrated active layer is formed using ion implantation, impurities such as Cr diffuse from the substrate, resulting in a large number of impurity atoms at the interface between the substrate and the active layer. The characteristics of the resulting MESFET, especially the drain current drift and I.

sV。特性にヒステリシスを生じるなど、いわゆるルー
ピング現象を生ずる可能性があるので通常、高純度・高
抵抗バッファ層を1〜5μm成長させた後活性層の成長
を行う。
sV. Since a so-called looping phenomenon, such as hysteresis in characteristics, may occur, the active layer is usually grown after a high purity, high resistance buffer layer has been grown to a thickness of 1 to 5 μm.

第1図(a)の操作において、基板上にはSiN膜26
を形成した例を示したが、上記の如く池の膜であっても
よく、表面劣化の防止を実現し得るものであれば、材質
、厚さ等に制限はない。また、上記の如き結晶性の回復
処理を施す場合には、この保護膜は不要である。このよ
うな構成のいずれも本発明の範囲に含まれ、図示のもの
に制限されない。
In the operation shown in FIG. 1(a), the SiN film 26 is placed on the substrate.
Although an example was shown in which a film was formed, as mentioned above, a pond film may also be used, and there are no restrictions on the material, thickness, etc., as long as it can prevent surface deterioration. Further, when performing the crystallinity recovery treatment as described above, this protective film is not necessary. Any such configuration is within the scope of the present invention and is not limited to what is shown.

次いで第1図(b)に従って、第1図(a)に示した状
態にある中間製品に例えばスパッタ法などにより第2層
目の5i02等の絶縁膜27を形成し、リフトオフによ
りレジスト28を除くことにより、ショットキー接合用
の開口部を形成し、更にこの絶縁膜27をマスクとして
該開口部の第1の絶縁膜26を除去し、第1の動作層を
露出させる。ここで、絶縁膜26がSiNである場合に
は、プラズマエツチング装置を用い、CF4等のエツチ
ングガスを用いたドライエツチングなどにより上記操作
を実施できる。また、SiN以外の保護膜を用いた場合
にも公知の方法に従って同様に処理できる。
Next, according to FIG. 1(b), a second layer of insulating film 27 such as 5i02 is formed by sputtering or the like on the intermediate product in the state shown in FIG. 1(a), and the resist 28 is removed by lift-off. As a result, an opening for a Schottky junction is formed, and the first insulating film 26 in the opening is removed using the insulating film 27 as a mask to expose the first active layer. Here, when the insulating film 26 is made of SiN, the above operation can be performed by dry etching using an etching gas such as CF4 using a plasma etching apparatus. Further, even when a protective film other than SiN is used, the same process can be performed according to a known method.

かくして形成した開口部を含む領域に蒸着法、スパッタ
リング法、イオンブレーティング法等の成膜法に従って
ゲート電極用金属膜を堆積し、次いでリフトオフ法、フ
ォトエツチング法等によりゲート電極23を形成する。
A metal film for a gate electrode is deposited in the region including the opening thus formed by a film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or an ion blasting method, and then a gate electrode 23 is formed by a lift-off method, a photoetching method, or the like.

このゲート金属材料としては、Ti/Pt/Δu、 P
t/Pd/Ni、 Pd/Ni /Rh。
The gate metal materials include Ti/Pt/Δu, P
t/Pd/Ni, Pd/Ni/Rh.

Ni /へuSRh /Auなど良好なショットキー接
合性を有する従来公知の任意の材料から適宜選択して使
用することができる。
Any conventionally known material having good Schottky bonding properties such as Ni/uSRh/Au can be appropriately selected and used.

かくして、ゲート電極を形成した後、フォ) IJソゲ
ラフイーにより、レジスト層29を形成子る。
After forming the gate electrode in this manner, a resist layer 29 is formed using an IJ coating.

これは以下で述べるソース・ドレイン電極形成用の開口
部を形成する際のマスクの一部を構成するものであり、
ゲート電極に隣接する端部とは反対側においてソース・
ドレイン形成領域を画成する機能を果たす。また、基板
20上に形成される各素子間の絶縁距離を保障する役割
をも演する。従って、このレジストとしては以下の絶縁
膜のエツチングに対して耐性を有する材料、例えば0F
PR800などから選ぶことが好ましい。
This forms part of the mask used to form openings for forming source and drain electrodes, which will be described below.
On the side opposite to the end adjacent to the gate electrode, the source
It functions to define a drain formation region. It also plays the role of ensuring an insulation distance between each element formed on the substrate 20. Therefore, this resist is made of a material that is resistant to the etching of the insulating film, such as 0F.
It is preferable to select from PR800 or the like.

更に、第1図(C)に示すように、上記のようにして形
成したゲート電極23並びにレジスト層29をマスクと
して、例えば反応性イオンエツチング技術などによって
絶縁膜27および26(存在する場合)を除去し、高濃
度動作層(第2の動作層)22を露出させ、ソース、ド
レイン電極形成用の開口部を設け、次いで該開口部にオ
ーミック金属を蒸着、スパッタリング、イオンブレーテ
ィング等各種の方法に従って堆積し、リフトオフした後
、合金化し、ゲート電極に自己整合的にオーミック電極
を形成する。このオーミック金属としては、例えばAu
−Ge系、八u−Ge/Ni、 Ni−Ge系、へu−
Cr系、Au−Pt−Cr系などを挙げることができる
Furthermore, as shown in FIG. 1C, using the gate electrode 23 and resist layer 29 formed as described above as a mask, the insulating films 27 and 26 (if present) are removed by, for example, reactive ion etching technology. The highly concentrated active layer (second active layer) 22 is exposed, openings are provided for forming source and drain electrodes, and then ohmic metal is deposited in the openings by various methods such as evaporation, sputtering, ion blasting, etc. After lift-off and alloying, an ohmic electrode is formed in a self-aligned manner with the gate electrode. As this ohmic metal, for example, Au
-Ge system, 8u-Ge/Ni, Ni-Ge system, heu-
Examples include Cr type and Au-Pt-Cr type.

]1 月高周波、高性能紫子として有用なM、E S F E
 Tに関連して、従来問題となっていた点は、まずその
構造上、製法上の限界からゲート・ソース間あるいはゲ
ート・ドレイン間の抵抗値が大きく、十分な胛値を付与
することが困難であったこと、ゲート・ソース間の直列
抵抗が大きいために雑音特性の劣化がみられたことであ
り、特に後者の中ではピンチオフ電圧の進対値が小さい
場合とかノー7リオフ型のMESFETではキャリヤ濃
度または動作層の厚さを小さくしなければならなかった
ためにゲート・ソース間の直列抵抗が大きく、雑音特性
に多大な悪影響を与えることにあった。
] January M, E S F E useful as high frequency, high performance purple
The conventional problem with T is that due to its structure and manufacturing method limitations, the resistance value between the gate and source or between the gate and drain is large, making it difficult to provide a sufficient resistance value. , and noise characteristics deteriorated due to the large series resistance between the gate and source, especially in the latter case, when the progressive value of the pinch-off voltage was small or in the case of a no-7 re-off type MESFET. Since the carrier concentration or the thickness of the active layer had to be reduced, the series resistance between the gate and the source was large, which had a great negative effect on the noise characteristics.

しかしながら、これら従来のMESFETにみられた諸
欠点はいずれも、その構成を第1図(山に代表されるよ
うなものとすることにより、即ち動作層を不純物濃度の
異なる2つの部分で構成し、またゲート電極が絶縁膜を
介して高濃度動作層上にまで拡がった構成とすることに
より解決できた。
However, all of these drawbacks found in conventional MESFETs can be overcome by changing the configuration to the one shown in Figure 1 (represented by the mountain), that is, by configuring the active layer into two parts with different impurity concentrations. This problem could also be solved by configuring the gate electrode to extend over the high-concentration active layer via the insulating film.

更にいえば、上記のような構成とすることにより、ME
SFETのゲート電極・オーミック電極間の間隔を十分
に小さくすることが可能となったので、ゲート・ソース
間並びにゲート・ドレイン間の直列抵抗を小さくするこ
とができ、結果として十分なgm値を確保できることに
なった。また、当然のこととして雑音特性等の高周波特
性の向上も十分に期待し得るものである。
Furthermore, by having the above configuration, the ME
Since it has become possible to sufficiently reduce the distance between the gate electrode and ohmic electrode of SFET, it is possible to reduce the series resistance between the gate and source and between the gate and drain, and as a result, secure a sufficient gm value. Now I can do it. Further, as a matter of course, improvement in high frequency characteristics such as noise characteristics can be fully expected.

また、本発明のMESFETの製造法では、第3図に基
づき説明した従来の製法と比較して、位置合わせ精度が
大幅に改善され、ゲート・オーミック電極間距離にかか
わる制限が、ソース・ドレイン電極形成の際に先に形成
したゲート電極をマスクとする自己整合的な方法を採用
したことにより、排除され、ゲート・オーミック電極間
の直列抵抗を高周波動作にとって充分な程度までさげる
ことが可能となった。更に、この自己整合的方法の採用
に基づき、ゲート・ソース間の抵抗のバラツキがなくな
り、素子製造歩留りが大幅に改善されることになる。
In addition, in the MESFET manufacturing method of the present invention, alignment accuracy is greatly improved compared to the conventional manufacturing method explained based on FIG. By adopting a self-aligned method that uses the previously formed gate electrode as a mask during formation, it is possible to eliminate this problem and reduce the series resistance between the gate and ohmic electrode to a level sufficient for high-frequency operation. Ta. Furthermore, by employing this self-aligned method, variations in resistance between the gate and source are eliminated, resulting in a significant improvement in device manufacturing yield.

実施例 以下、実施例により本発明のMESFET並び。Example The following is a list of MESFETs of the present invention according to examples.

にその製造方法につき更に具体的に説明する。しかし、
本発明の範囲は以下の例により何隻制限されない。
The manufacturing method will be explained in more detail below. but,
The scope of the invention is not limited by the following examples.

実施例1 第1図に示したような構成に従って、本発明によるME
SFETを作製した。まず、半絶縁性基板として半絶縁
性のGaΔS基板を用い、その上に保護膜としてSiN
膜を1.000人の厚さで蒸着し、この保護膜を介して
第1の動作層をイオン注入法に従って形成した。
Example 1 ME according to the present invention according to the configuration shown in FIG.
SFET was fabricated. First, a semi-insulating GaΔS substrate was used as a semi-insulating substrate, and a SiN layer was applied as a protective film on top of the semi-insulating GaΔS substrate.
A film was deposited to a thickness of 1,000 μm, and a first active layer was formed via the protective film by ion implantation.

注入イオン:Sl 注入濃度 + 2 X10”/cイ 次いで、フォ) IJソゲラフイーによって多層構造を
有するレジスト膜(OFPR800、SiNおよびOF
 P R800)をゲート電極形成領域上に形成し、そ
の両側にイオン注入を行って高濃度でイオン注入された
第2の動作層を形成する。
Implanted ions: Sl Implanted concentration + 2 x 10”/c
PR800) is formed on the gate electrode formation region, and ions are implanted on both sides to form a second active layer into which ions are implanted at a high concentration.

注入イオン:Si 注入濃度 =2×1013/Cイ 上記レジストをマスクとしてスパッタ法によりSiO□
膜を2000人の厚さで形成し、リフトオフ法によりシ
ョットキー接合用開口部を第1の動作層上に形成し、ア
ニール処理を施し、次いでSiO□絶縁膜をマスクとし
て動作層上に形成した開口部のSiN膜をプラズマエツ
チング装置により、エツチングガスとして CF、を用
いて除去して第1の動作層を露出させ、しかる後に開口
部を含む領域にTi/Pt/八Uを蒸着へ、リフトオフ
法によりゲート電極を形成した。
Implanted ions: Si Implanted concentration = 2×1013/Ci SiO□ by sputtering using the above resist as a mask
A film was formed to a thickness of 2000 nm, an opening for a Schottky junction was formed on the first active layer by a lift-off method, annealing was performed, and then an SiO□ insulating film was used as a mask to form an opening on the active layer. The SiN film in the opening was removed using a plasma etching device using CF as an etching gas to expose the first active layer, and then Ti/Pt/8U was deposited in the region including the opening, followed by lift-off. A gate electrode was formed using the method.

次いで、別途レジスト膜(OFPR800)を用いてゲ
ート電極と隣接する部分以外のソース、ドレイン電極端
部を画成するようにフォ) IJソゲラフイー法に従っ
てレジストパターンを形成する。
Next, using a separate resist film (OFPR800), a resist pattern is formed according to the IJ Sogelafy method so as to define the end portions of the source and drain electrodes other than the portion adjacent to the gate electrode.

更に、かくして得たゲート電極並びにレジスト膜をマス
クとして、反応性イオンエツチングにより絶縁膜のエツ
チングを行う。ここではエツチングガスとしてCF4 
+02系ガスを使用し、ガス圧2 X 1O−2Tor
rの下でエツチングを行った。
Furthermore, using the thus obtained gate electrode and resist film as a mask, the insulating film is etched by reactive ion etching. Here, CF4 is used as etching gas.
Using +02 gas, gas pressure 2 x 1O-2 Torr
Etching was performed under r.

最後に、オーミック金属として八u−Ge/N iを蒸
着。
Finally, 8u-Ge/Ni was deposited as an ohmic metal.

し、リフトオフしてソース電極およびドレイン電極パタ
ーンを形成した後、オーミック金属の合金化を行うこと
によって、ゲート電極と自己整合的にオーミック電極即
ちソース電極、ドレイン電極を形成し、本発明によるM
ESFETを辱た。
After lift-off and forming source and drain electrode patterns, ohmic metal alloying is performed to form ohmic electrodes, that is, source and drain electrodes in self-alignment with the gate electrode.
I humiliated ESFET.

かくして得られたMESFETはゲート電極・オーミッ
ク電極間の間隔を十分に小さくすることができ、またゲ
ート・ソース間並びにゲート・ドレイン間直列抵抗を大
巾に低減し、高周波特性の向上を図ることができた。
In the MESFET thus obtained, the distance between the gate electrode and the ohmic electrode can be made sufficiently small, and the series resistance between the gate and source and between the gate and drain can be greatly reduced, and the high frequency characteristics can be improved. did it.

発明の効果 以上詳しく説明したように、MESFETを本発明の第
1図(d)に示すような構成とすることにより、従来の
MESFETで問題となっていた、ゲート・ソース間あ
るいはゲート・ドレイン間の抵抗値の大きなことに基く
相互コンダクタンスgmが小さいという問題、ゲート・
ソース間の直列抵抗が大きいことによる雑音特性の劣化
などを有利に解決することができた。
Effects of the Invention As explained in detail above, by configuring the MESFET as shown in FIG. 1(d) of the present invention, the problem of the gate-source or gate-drain The problem is that the mutual conductance gm is small due to the large resistance value of the gate.
The deterioration of noise characteristics caused by the large series resistance between sources can be advantageously resolved.

更に、本発明のMESFETの製造方法によれば、ゲー
ト電極をまず形成し、このゲート電極パターンをマスク
として使用する自己整合的なソース・ドレイン電極の形
成に基き、従来法にみられた製造プロセス上の位置合せ
の精度が低く、そのためゲート・オーミック電極間距離
を大きくせざるを碍ず、高周波動作に十分な直列抵抗が
得られないという重大な問題をほぼ解決することができ
た。また、自己整合的に電極形成を行っているので位置
合せ誤差が小さく、その結果ゲート・ソース間抵抗のバ
ラツキも小さいために、著しく改善された素子製造歩留
りを達成することができる。
Furthermore, according to the MESFET manufacturing method of the present invention, a gate electrode is first formed, and the gate electrode pattern is used as a mask to form self-aligned source/drain electrodes, which eliminates the manufacturing process found in conventional methods. We were able to almost solve the serious problem of having to increase the distance between the gate and ohmic electrode due to the low accuracy of the alignment described above, which made it impossible to obtain sufficient series resistance for high-frequency operation. Further, since the electrodes are formed in a self-aligned manner, alignment errors are small, and as a result, variations in gate-source resistance are also small, making it possible to achieve a significantly improved device manufacturing yield.

以上述べたように、本発明は工業的観点から極めて有用
な発明であるといえる。
As described above, the present invention can be said to be extremely useful from an industrial standpoint.

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

第1図(a)〜(d)は本発明のMESFETの製造方
法を説明するための各工程を模式的に示した断面図であ
り、 第2図は従来のMESFETの構成を説明するための模
式的な断面図であり、 第3図は別の従来の製造方法により得られたMESFE
Tの構成並びにその有する欠点を説明するための模式的
な断面図である。 〔主な参照番号〕 ■、20・・・半絶縁性半導体基板、 2.21・・・動作層、  3,23・・・ゲート電極
、4.24・・・ソース電極、5.25・・・ドレイン
電極、10、22・・・高濃度動作層、
FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views schematically showing each process for explaining the manufacturing method of MESFET of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structure of a conventional MESFET. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of MESFE obtained by another conventional manufacturing method.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of T and its drawbacks. [Main reference numbers] ■, 20... Semi-insulating semiconductor substrate, 2.21... Active layer, 3, 23... Gate electrode, 4.24... Source electrode, 5.25...・Drain electrode, 10, 22...high concentration operating layer,

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半絶縁性半導体基板、該半導体基板表面上に形成
された動作層および該動作層上に形成されたソース電極
、ゲート電極並びにドレイン電極を備えたショットキー
ゲート電界効果トランジスタにおいて、 上記動作層は前記ゲート電極下部に形成された第1部分
と該第1の部分に接してその両側に形成された第2の部
分とで構成されており、該第2の動作層の単位面積当た
りの不純物量が該第1の動作層の単位面積当たりの不純
物量よりも大きく、更に前記ショットキー電極金属の両
端が隣接するソース並びにドレイン電極端面の延長線上
方に達するように形成された構造を有することを特徴と
する上記ショットキーゲート電界効果トランジスタ。
(1) In a Schottky gate field effect transistor comprising a semi-insulating semiconductor substrate, an active layer formed on the surface of the semiconductor substrate, and a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode formed on the active layer, the above operation is performed. The layer is composed of a first portion formed under the gate electrode and a second portion formed on both sides of the first portion, and the second active layer has a The structure has a structure in which the amount of impurities is larger than the amount of impurities per unit area of the first active layer, and further, both ends of the Schottky electrode metal reach above the extension line of the end surfaces of the adjacent source and drain electrodes. The above-mentioned Schottky gate field effect transistor.
(2)上記ゲート電極が第1の動作層と直接接する部分
および絶縁膜を介して第1並びに第2動作層と接する部
分からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のショットキーゲート電界効果型トランジスタ。
(2) The Schottky according to claim 1, characterized in that the gate electrode consists of a portion in direct contact with the first operating layer and a portion in contact with the first and second operating layers via an insulating film. Gate field effect transistor.
(3)半絶縁性半導体基板、その表面上に形成された第
1の動作層および該第1の動作層の両側に設けられ、そ
れよりも高不純物濃度の第2の動作層、第2の動作層上
にオーミック接続されたソース電極およびドレイン電極
ならびに第1の動作層と接すると共に絶縁膜を介して、
第2の動作層と接しているゲート電極とで構成されたシ
ョットキーゲート電界効果トランジスタの製造方法であ
って、形成されたゲート電極をマスクとして絶縁膜をエ
ッチングして、上記第2の動作層上に開口部を形成し、
オーミック金属を蒸着して、該開口部に、上記ゲート電
極に対して自己整合的にソースおよびドレイン電極を形
成する工程を含むことを特徴とする上記ショットキーゲ
ート電界効果トランジスタの製造方法。
(3) a semi-insulating semiconductor substrate, a first active layer formed on the surface thereof, a second active layer provided on both sides of the first active layer and having a higher impurity concentration than the first active layer; A source electrode and a drain electrode ohmically connected on the active layer and in contact with the first active layer and via an insulating film,
A method for manufacturing a Schottky gate field effect transistor comprising a second active layer and a gate electrode in contact with the second active layer, the method comprising: etching the insulating film using the formed gate electrode as a mask; form an opening at the top;
A method of manufacturing the Schottky gate field effect transistor, comprising the step of depositing an ohmic metal to form source and drain electrodes in the opening in self-alignment with the gate electrode.
(4)上記第1の動作層および第2の動作層の形成をイ
オン注入法により行うことを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の方法。
(4) The method according to claim 3, wherein the first operating layer and the second operating layer are formed by ion implantation.
(5)上記第1の動作層の形成を、気相エピタキシャル
成長法により行うことを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の方法。
(5) Claim 3, characterized in that the first active layer is formed by vapor phase epitaxial growth.
The method described in section.
(6)上記第1の動作層のゲート電極形成領域の両側に
イオン注入することにより第2の動作層を形成すること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の方法。
(6) The method according to claim 5, characterized in that the second operating layer is formed by implanting ions into both sides of the gate electrode formation region of the first operating layer.
(7)上記ゲート電極材料がTi/Pt/Au、Pt/
Pd/Ni、Pd/Ni/Rh、Ni/AuまたはRh
/Auであることを特徴とする特許請求の範囲第3〜6
項のいずれか1項に記載の方法。
(7) The gate electrode material is Ti/Pt/Au, Pt/
Pd/Ni, Pd/Ni/Rh, Ni/Au or Rh
/Au Claims 3 to 6
The method described in any one of paragraphs.
JP29790385A 1985-12-28 1985-12-28 Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same Pending JPS62156877A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29790385A JPS62156877A (en) 1985-12-28 1985-12-28 Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29790385A JPS62156877A (en) 1985-12-28 1985-12-28 Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62156877A true JPS62156877A (en) 1987-07-11

Family

ID=17852589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29790385A Pending JPS62156877A (en) 1985-12-28 1985-12-28 Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62156877A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63263770A (en) * 1987-04-20 1988-10-31 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン Gaas mesfet and manufacture of the same
JPH021136A (en) * 1987-10-23 1990-01-05 Vitesse Semiconductor Corp Dielectric cap for iii-v device
JP2013058774A (en) * 2006-01-17 2013-03-28 Cree Inc Methods of fabricating transistors including supported gate electrodes and related devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63263770A (en) * 1987-04-20 1988-10-31 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン Gaas mesfet and manufacture of the same
JPH021136A (en) * 1987-10-23 1990-01-05 Vitesse Semiconductor Corp Dielectric cap for iii-v device
JP2013058774A (en) * 2006-01-17 2013-03-28 Cree Inc Methods of fabricating transistors including supported gate electrodes and related devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH048943B2 (en)
JPH02148738A (en) Manufacture of field effect transistor
US4997779A (en) Method of making asymmetrical gate field effect transistor
JPH0817186B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPS59222965A (en) Manufacture of schottky barrier gate type field-effect transistor
JPS62156877A (en) Schottky gate field effect transistor and manufacture of the same
KR950007361B1 (en) Field effect transistor
JPS59188978A (en) Manufacture of schottky gate type field effect transistor
JPH06120524A (en) Dual-gate metal semiconductor field-effect transistor and its manufacture
JPH0329302B2 (en)
JPH0685286A (en) Field effect transistor and its manufacture
JPS6323367A (en) Schottky gate field-effect transistor and manufacture thereof
JPH04282841A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0758717B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPH0758716B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPH01189960A (en) Manufacture of compound semiconductor device
JP2000150540A (en) Field effect transistor
JPH04212428A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH024137B2 (en)
JPH06232168A (en) Field effect transistor and its manufacture
JPS59193070A (en) Manufacture of schottky gate field effect transistor
JPS6272175A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6258154B2 (en)
JPH0563946B2 (en)
JPH03203246A (en) Method of manufacturing semiconductor device