JPS6215861A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6215861A
JPS6215861A JP15458485A JP15458485A JPS6215861A JP S6215861 A JPS6215861 A JP S6215861A JP 15458485 A JP15458485 A JP 15458485A JP 15458485 A JP15458485 A JP 15458485A JP S6215861 A JPS6215861 A JP S6215861A
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JP
Japan
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insulating film
gate
layer
recessed portion
deposited
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Pending
Application number
JP15458485A
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English (en)
Inventor
Kaoru Inoue
薫 井上
Katsunori Nishii
勝則 西井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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、半導体装置の製造方法に関し、具体的には選
択ドープしたヘテロ接合界面にたまる高易動度の電子を
応用した電界効果トランジスタの製造方法に関するもの
である。
従来の技術 選択ドープしたヘテロ接合界面にたまる高易動度の電子
を電界効果トランジスタの作製に応用した素子として従
来より、高電子易動度トランジスタ(ハイエレクトロン
モビリティトランジスタ:High IC1ectro
n Mobility Transistor ; H
EMT )としてよく知られている。第4図に、この素
子の構造を示す。第4図において、21は半絶縁性Ga
As基板、22はノンドープQ4ABxピタキシャル成
長層、23はノンドープAβX GIL + z As
スペーサ層、24はN形人1z Ga 1z As層で
あり、このような構造ではムlz Ga 1 z As
 スペーサ層23とGa As層22のヘテロ界面のG
a As層22側に、高易動度の2次元電子ガス28が
たまることが知られている。このヘテロ構造を用いて電
界効果トランジスタ(FET)を作製する場合、従来、
ま、ず、ムuGeを主成分とする電極メタル26が、F
ETのソース・ドレーン領域に形成され、熱処理を行な
って、オーミック電極を形成する。次にゲート形成領域
250半導体層を所定の深さまでエツチングで除去し、
FITのしきい値を調整する。さらに、ゲートメタル2
7を、ゲート形成領域に形成され、FICTが出来上が
る。ゲートメタル27は通常、ホトレジストとよばれる
感光性の有機膜を全面に塗布した後、光を選択的に照射
し、現像を行なって、ゲート電極パターンに相当する部
分のホトレジストを除去し、しかる後、全面にゲートメ
タルを蒸着し、さらに、残っているホトレジスト上のメ
タルをホトレジストを有機溶剤で溶かし、除去して形成
される。
発明が解決しようとする問題点 このような方法は、リフトオフ法と呼ばれるが、形成さ
れるゲート電極の最小寸法は、光露光法の限界と言われ
る0、5〜1.0μmであり、これより、寸法を縮小す
ることは困難である。一方、素子時注を向上させる点で
、ゲート電極のソース・ドレーン方向の寸法を小さくす
ることが望まれている。
本発明は、以上に述べたゲート寸法の短縮化を光露光法
を用いて行なおうとするものである。
問題点を解決するだめの手段 本発明は、選択ドープしたヘテロ接合構造を有する基板
に、まず絶縁膜を全面に形成し、ゲート形成領域の絶縁
膜をエツチングにより除去後、ひきつづいてゲート形成
領域の半導体層を所望の深さまでエツチングにより除去
し、凹部を形成する工程と、全面に第2の絶縁膜を堆積
し、イオンエツチングにより、基板面に対して垂直方向
より第2の絶縁膜をエツチングし、凹部底面に存在する
第2の絶縁膜を除去すると同時に、凹部側壁に第2の絶
縁膜を残す工程と、凹部を覆ってゲートメタルを形成す
る工程を含むものである。
作用 本発明による製造方法を用いると、選択ドープしたヘテ
ロ接合を有する基板のゲート形成領域の凹部側壁に絶縁
膜が形成され、凹部のパターン巾が実質的に絶縁膜の膜
厚の約2倍だけ短縮され、FETのゲート長の短縮化が
行なえる。また凹部以外の領域の表面は、第1の絶縁膜
ですでに覆われており、凹部の側壁に第2の絶縁膜を形
成したあと直接凹部のパターン巾よりも大きいゲート電
極を形成しても、ゲートのソース・ドレーン領域とのシ
ョートや耐圧の劣化は問題とならない。
実施例 本発明の実施例を第1図にそって詳しく説明する。第1
図において、1は半絶縁性Ga As基板、2はノンド
ープのGa As層で膜厚が0.6〜1μmであり、3
は膜厚が0〜2oO人のノンドープA AX Ga i
 z As層、4は膜厚が300〜600人のSiをド
ープしたN形ムlz Ga 1z As層である。
A4zGaHXAs層の人lの組成比Xは通常0.2〜
0.4であり、Siのドーピングは1〜10×1o/a
[13に設定される。6はオーミックコンタクトの抵抗
を下げることと、表面の空乏層による電位の一側への行
きすぎを抑制し、ソース・ドレーン領域のヘテロ界面(
3と2の界面)に十分電子がたまるようにすることを目
的とした、高濃度にSiを添加したN形Ga As層で
膜厚は1000〜4oOo八に設定されている。このよ
うな人7!xG2L、−エ人Sの一部にSiがドープさ
れ、活性層のGaAs 2はノンドープにされている構
造は選択ドープされたヘテロ構造と呼ばれ、ノンドープ
Ga As層2と人βxGa 1X As層3のヘテロ
界面のGaAs層側に高易動度の2次元電子ガス14が
形成される。
1〜5の層からなる基板を用いて、本発明による電界効
果トランジスタの製造方法を適用する。
まず、1形Ga As層5の表面に第1の絶縁膜6を堆
積する。絶縁膜6には膜厚が20oo〜4000人の5
i02 あるいは5i5N4を用いる(第1図(+L)
)。
次に全面にポジレジストを塗布し、ゲート電極形成領域
7のポジレジストを通常の光露光法と現像により除去し
、この領域の第1の絶縁膜および半導体層を所望の深さ
にまでエツチングにより除去する。本実施例では除去す
る半導体層として領域7のN形Ga As層を除去した
。(第1図(b))次に以上の工程で形成されたゲート
電極形成領域7の凹部を覆って全面に第2の絶縁膜8を
堆積、形成、する。第2の絶縁膜としては膜厚が200
0〜4000人(7)SiOzあるいはSi3N4を用
イた。(第1図(C))次に、イオンエツチング法を用
いて、基板平面に対して垂直な方向よシ第2の絶縁膜8
をエツチングし、凹部底面の第2の絶縁膜8を除去する
と、第1図(d)のように凹部の側壁のみに第2の絶縁
膜9を残すことができる。この側壁に形成された絶縁膜
9により、ゲート形成領域のパターン幅が、第2の絶縁
膜の膜厚の約2倍だけ短縮されることになる。しかる後
、全面にポジレジストを塗布し、通常の光露光法で、前
述のゲート電極形成領域7より広い領域のポジレジスト
を除去し、第2のゲートパターンを形成する。しかる後
、全面にゲート電極用金属膜12を堆積する。(第1図
(e))本実施例ではゲート電極用金属として、Ti/
Pt/Auを順次、真空蒸着したものを用いた。
次に、残っているポジレジストをアセトンなどの有機溶
剤で溶かし、ゲート領域上の金属膜のみを残し、他の領
域のゲート電極用金属膜を除去する。(第1図(f))
最後にソース・ドレーン電極パターンをポジレジストを
用いて形成し、ポジレジストをマスクとして第1の絶縁
膜を選択的に除去した後、Au Geを主成分とするオ
ーミック電極用金属13を全面に蒸着し、ソース・ドレ
ーン電極以外の領域のオーミック電極用金属を、リフト
オフ法により除去し、熱処理を行なってソース・ドレー
ン電極を形成する。(第1図(g))本実施例で、第1
図(b)におけるゲート形成領域7のパターン寸法りを
1μm、第2の絶縁膜8の膜厚t2 を3000人とし
たところ、第1図(g)における実際のゲート長L′と
して0.6μmの寸法が得られた。またL =0.5 
pm、 t2=0.2 、Hl  とした時、L’=o
、25μmという非常にゲート長の短かいFETを作製
できた。本発明の第2の実施の 例:以上の実施例に関しての第1画心)より(g)に至
る工程は、次のように変更してもよい。すなわち、第1
図(d)で、凹部の側壁にのみ第2の絶縁膜を残しだ後
、第2図体)のように全面にゲート金属膜16を形成す
る。次に、ゲート電極形成領域7を含んで、広い領域に
第2のゲート電極パターンを光露光法で形成する。(第
2図(b))この段階で、第2図(b)に示すように、
第2のゲート電極パターン部分以外の領域は、ポジレジ
スト10で覆われている。しかる後、全面に形成された
ゲート金属膜15を電極として、Auメッキを行なうと
、第2図(C)のように厚いムU電極16が形成される
。ポジレジスト1oを除去し、Au電極16をマスクに
、Au電極16が形成された領域以外のゲート金属膜1
5をイオンばリングにより除去する。(第2図(d))
最後に、ソース・ドレーン電極を前述したようにリフト
オフ法により形成してFETを作製する。Auメッキを
行なう方法では、ゲート電極の金属膜厚を1〜2μm以
上と厚くできるので、ゲート抵抗を低くできFETの高
周波特性を更に改善できるのが特徴となる。
以上の実施例では、ゲート電極を形成して後、ソース・
ドレーン電極を形成しているが、先にソース・ドレーン
電極を形成して後、本発明の製造方法を実施してもよい
ことは言うまでもない。
また、選択ドープしたヘテロ接合の構造としてノンドー
7’GaLAS層の上にノンドープ人AxGIL+ X
AS層、N形J/JzGa1XAS層、N形Ga As
層を形成したものを例に説明を行なったが、本発明は、
この構造のみに限定されるものでなく、ノンドープGa
 As層とノンドープA7!zGa1XAS層、N形A
 lz GIL + z As層が更に多層になった構
造にも適用できる。第3図に例としてダブルヘテロ構造
の基板に本発明を適用した時のFETの構造断面図を示
す。
また、選択ドープしたヘテロ構造を構成する材料として
、Ga Asと人1z Ga 1X Asの組合せ以外
にもInPとI n Ga As  などの材料の組合
せにも本発明が適用できることは言うまでもない。
発明の効果 本発明の製造方法によれば、FEでのゲート長を、従来
の光露光法を用いてO0Sμm以下に容易に行なえるの
で、FICTの高周波特性を著しく゛向上することがで
きる。選択ドープしだヘテロ構造のFETでは、電子の
易動度が非常に高いのでソース・ドレーン電極の間隔は
実効的に第1図(g)におけ−N” G−As層の間隔
に近いと考えてよいが、この間隔は第1図(b)におけ
るゲート電極形成領域7のパターン巾りであり、1μm
以下とすることができ、FzTのソース抵抗を著しく下
げることができるため、本発明によれば、FETの高周
波特性が飛躍的に改善されその効果は非常に大きい0
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の第1の実施例方法を説
明するための工程断面図、第2図(&)〜(d)は本発
明の第2の実施例方法を説明するだめの工程断面図、第
3図は本発明の第3の実施例方法を説明するだめの断面
図、第4図は従来の方法を説明するための断面図である
。 1・・・・・・半絶縁性GaAs層、2・・・・・・ノ
ンドープGa As層、3・・・・・・ノンドープ人j
?xG&+ )CAs層、4・・・・・・N形ムllx
 Ga i −X As層、5・・・・・・1形Ga 
As層、6・・・・・・第1の絶縁膜、7・・・・・・
ゲート形成領域、8・・・・・・第2の絶縁膜、9・・
・・・・凹部側壁に形成された第2の絶縁膜、12・・
・・・・ゲート電極用金属膜、15・・・・・・ゲート
電極用金属膜、16・・・・・・ムU電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第1図 ? 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. GaAs層と、層の深さ方向に一部不純物を添加された
    Al_xGa_1_−_xAs層よりなるヘテロ接合を
    有する構成体が半絶縁性GaAsウェハ上に形成された
    基板の全面に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1
    の絶縁膜と前記ヘテロ接合を有する構成体を構成する半
    導体層の表面より所定の深さまで順次、選択的に除去し
    て凹部を形成する工程と、前記凹部を覆って第2の絶縁
    膜を堆積して後、前記基板表面に対して垂直方向に前記
    第2の絶縁膜をエッチングし、前記凹部の側壁にのみ前
    記第2の絶縁膜を残す工程と、前記凹部を覆ってゲート
    電極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
JP15458485A 1985-07-12 1985-07-12 半導体装置の製造方法 Pending JPS6215861A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03185739A (ja) * 1989-12-01 1991-08-13 Hughes Aircraft Co 自己整列tゲートhemt
JPH03248439A (ja) * 1990-02-26 1991-11-06 Rohm Co Ltd 化合物半導体装置の製造方法
JPH04233771A (ja) * 1990-07-31 1992-08-21 American Teleph & Telegr Co <Att> 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03185739A (ja) * 1989-12-01 1991-08-13 Hughes Aircraft Co 自己整列tゲートhemt
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