JPS6260269A - Manufacture of field effect transistor - Google Patents

Manufacture of field effect transistor

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JPS6260269A
JPS6260269A JP19972585A JP19972585A JPS6260269A JP S6260269 A JPS6260269 A JP S6260269A JP 19972585 A JP19972585 A JP 19972585A JP 19972585 A JP19972585 A JP 19972585A JP S6260269 A JPS6260269 A JP S6260269A
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layer
drain
dummy gate
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Takashi Hirose
広瀬 貴司
Atsushi Nakagawa
敦 中川
Ichiro Yamashita
一郎 山下
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To limit Rs to a small value and maintain sufficient dielectric strength of a gate and realize high (gm) and improve high frequency characteristics significantly by a method wherein a source layer and a drain layer are kept from the gate only by the thickness of a side wall. CONSTITUTION:As source and drain layers 29 of a GaAsFET are formed by epitaxial growth, heat treatment for activation of the source and drain layers 29 is not necessary and hence variation of the distribution, caused by thermal diffusion, of impurity ions which compose carriers is not created. Moreover, as the source and drain layers 29 are formed on an active layer 22 and do not touch a GaAs semi-insulating substrate directly, leakage current flowing from the low resistance source and drain layers 29 to the semi-insulating substrate 21 can be reduced and short-channel effect can be suppressed. Further, the source and drain layers 29 are kept from a gate 36 only by the thickness of a side wall 28 so that Rs can be limited to a small value and sufficient dielectric strength of the gate can be maintained. With this constitution, high (gm) and significant improvement of high frequency characteristics can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、選択的なエピタキシャル結晶成長により、自
己整合でショットキー型電界効果トランジスタ(以下M
ESFICTと略す)のソース・ドレインを形成するこ
とにより、高周波通信ならびに高速コンピュータ等に利
用できる、電界効果トランジスタの製造方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention provides a self-aligned Schottky field effect transistor (hereinafter referred to as M) by selective epitaxial crystal growth.
The present invention relates to a method of manufacturing a field effect transistor that can be used for high frequency communications, high speed computers, etc. by forming a source and drain of a field effect transistor (abbreviated as ESFICT).

従来の技術 近年、衛星通信等にみられる数〜数十GHz帯を用いた
アナログ高周波通信や、高速演算処理を必要とする高速
コンピュータ等のデジタル回路の分野において、半導体
デバイスの高速化、低雑音化等の性能向上のための開発
がさかんに行なわれている。特に従来からの半導体の主
流であるシリコンに比べ、ヒ化ガリウム(以下GaAs
と略す)3 ヘ一/ に代表される■−■族化合物半導体は、荷電担体の移動
度がシリコンに比べ大きく、より高速な半導体デバイス
として、アナログの分野はもちろん、デジタルの分野に
おいてもまさに実用化の域に達し、さらに高速性能の向
上を目ざし、短ゲート長化および寄生抵抗・寄生容量の
低減のために、種々のI−V族化合物半導体によるME
SFETが提案されている。
Conventional technology In recent years, in the fields of analog high-frequency communications using several to tens of GHz bands, such as those found in satellite communications, and digital circuits such as high-speed computers that require high-speed arithmetic processing, semiconductor devices have become increasingly faster and have lower noise. Developments are being actively made to improve performance such as conversion. In particular, compared to silicon, which has traditionally been the mainstream semiconductor, gallium arsenide (hereinafter referred to as GaAs)
(abbreviated as) 3) ■-■ group compound semiconductors, represented by H1/, have a higher mobility of charge carriers than silicon, and are suitable for practical use not only in the analog field but also in the digital field as higher-speed semiconductor devices. With the aim of further improving high-speed performance and shortening the gate length and reducing parasitic resistance and capacitance, we are developing ME using various I-V compound semiconductors.
SFET has been proposed.

以下、図面を参照しながら、上述した■−■族化合物半
導体による従来の電界効果トランジスタの製造方法の一
例について説明する。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a conventional field effect transistor using the above-mentioned ■-■ group compound semiconductor will be explained with reference to the drawings.

第2図a、b、c、d、e、fは、従来のMKSFET
を作成する工程の構造断面図である。
Figure 2 a, b, c, d, e, f are conventional MKSFETs.
It is a structural sectional view of the process of creating.

第2図において1はGaAs半絶縁性基板、2はGaA
s M K S F K Tのチャネルとなる活性層、
3は前記活性層2を選択イオン注入で形成するためのイ
オン注入マスク、4は窒化シリコン(以下SiNと略す
)膜、5はダミーゲート8aを形成するためのマスクと
なる二酸化シリコン(以下5in2と略す)パターン、
6は後工程で前記ダミーゲー)6aとなる有機膜、7は
前記5in2パターン6を弗素系プラズマ8により形成
するためのフォトレジスト、9は前記5i02ハターン
6をマスクとしてプラズマエツチングにより前記ダミー
ゲート6aを形成する酸素プラズマ、lは、前記酸素プ
ラズマ9を用いたプラズマエツチングによるオーバーエ
ッチ長、1oは前記SiO2パターン6および前記ダミ
ーゲート6aをマスクとしたシリコンイオンビーム11
の選択イオン注入により形成されたn+注注入順12は
前記ダミーゲート61Lの反転パターンとして形成した
5i02反転パターン、13.14はそれぞれ前記Ga
As MIC8FETのゲートおよびソース・ドレイン
電極である。
In Figure 2, 1 is a GaAs semi-insulating substrate, 2 is a GaAs
an active layer that becomes a channel of s M K S F K T;
3 is an ion implantation mask for forming the active layer 2 by selective ion implantation, 4 is a silicon nitride (hereinafter abbreviated as SiN) film, and 5 is a silicon dioxide (hereinafter referred to as 5in2) film that is a mask for forming the dummy gate 8a. abbreviated) pattern,
6 is an organic film that will become the dummy gate (6a) in a later process, 7 is a photoresist for forming the 5in2 pattern 6 using fluorine-based plasma 8, and 9 is a photoresist for forming the dummy gate 6a by plasma etching using the 5i02 pattern 6 as a mask. The oxygen plasma to be formed, l is the over-etch length by plasma etching using the oxygen plasma 9, and 1o is the silicon ion beam 11 using the SiO2 pattern 6 and the dummy gate 6a as a mask.
The n+ implantation order 12 formed by selective ion implantation is a 5i02 inversion pattern formed as an inversion pattern of the dummy gate 61L, and 13 and 14 are the Ga
These are the gate and source/drain electrodes of As MIC8FET.

以上のように構成されたMESFI!:Tの製造方法に
ついて、以下に説明する。
MESFI configured as above! : The manufacturing method of T will be explained below.

まず活性層2をGaAs半絶縁性基板1上にイオン注入
マスク3を用いた選択イオン注入により形成する(第2
図a)。次に、前記イオン注入マスク3を除去後、プラ
ズマ化学気相蒸着(plasma−enhanced 
Chemical Vapor Deposition
6 ページ 以下P−IVDと略す)法によりSiN膜4を形成し、
続いて前記SiN膜4上に、有機膜6と5in2膜とフ
ォトレジスト膜とからなる3層膜を形成し、前記フォト
レジスト膜をフォトリソグラフィーによりパターニング
レフオドレジスト7を形成し、前記フォトレジスト7を
マスクとして弗素系プラズマ8による反応性イオンエツ
チング(Reactive  Ion Etching
以下RIMと略す)を前記5102膜をパターニングレ
5102パターン5を形成する(第2図b)。
First, the active layer 2 is formed on the GaAs semi-insulating substrate 1 by selective ion implantation using the ion implantation mask 3 (second
Diagram a). Next, after removing the ion implantation mask 3, a plasma-enhanced chemical vapor deposition process is performed.
Chemical Vapor Deposition
A SiN film 4 is formed by a method (abbreviated as P-IVD below),
Subsequently, a three-layer film consisting of an organic film 6, a 5in2 film, and a photoresist film is formed on the SiN film 4, and the photoresist film is patterned by photolithography to form a photoresist 7. Reactive ion etching using fluorine plasma 8 as a mask.
The 5102 film (hereinafter abbreviated as RIM) is patterned to form a groove 5102 pattern 5 (FIG. 2b).

次に前記フォトレジスト7および前記5i02パターン
5をマスクとして酸素プラズマ9によるRIMで、前記
有機膜6を前記GaAs半絶縁性基板1に対し垂直に形
成後、さらにオーバーエッチを行ない、オーバーエッチ
長lを有するダミーゲ−ト8aを形成する。なお前記酸
素プラズマ9によるRIICにより前記フォトレジスト
7は消失する(第2図C)、次に前記SiO□パターン
5および前記ダミーゲート6aをマスクとしてシリコン
イオンビーム11の選択イオン注入によりn+注6 ペ
ージ 入部1oを形成する(第2図d)。
Next, using the photoresist 7 and the 5i02 pattern 5 as a mask, the organic film 6 is formed perpendicularly to the GaAs semi-insulating substrate 1 by RIM using oxygen plasma 9, and then overetching is performed to length l. A dummy gate 8a is formed. Note that the photoresist 7 disappears by RIIC using the oxygen plasma 9 (FIG. 2C), and then selective ion implantation is performed with the silicon ion beam 11 using the SiO□ pattern 5 and the dummy gate 6a as a mask. An entrance 1o is formed (FIG. 2d).

第2図dにおいて、前記n十注入部10は、前記ダミー
ゲー)6aに対し前記オーバーエッチ長lだけ離れて形
成される。次にスパッタ法により8i0.、膜を形成後
、前記ダミーゲー)esLならびに前記有機膜6による
リフトオフ法により、SiO2反転パターン12を形成
する(第2図e)。さらに前記活性層2および前記n+
注注入順0に注入したイオンを活性化するために800
’020分程度のアニールを行った後、前記SiO2反
転パターン12の一部および前記SiN膜4の一部を除
去し、前記MESFIETのソース・ドレイン電極14
を形成し、前記ソース・ドレイ/電極14と前記n+注
注入順0とがオーミック接触となるように460’03
0秒程度のアロイングを行なう。最後に前記活性層2上
の前記5i02反転パターン12の開口部にある前記S
iN膜4を除去後ゲート13を形成することにより、前
記GaAs M ICS F E Tが完成する(第2
図f)。(例えば、山崎ら著、電気電子技術者協会、電
子デバイスに関する会合、第7 ベー7 29巻、11号、第1772頁〜第1777頁。
In FIG. 2d, the n+ implanted region 10 is formed apart from the dummy gate 6a by the overetch length l. Next, 8i0. After forming the film, a SiO 2 inversion pattern 12 is formed by a lift-off method using the dummy game (esL) and the organic film 6 (FIG. 2e). Furthermore, the active layer 2 and the n+
800 to activate the ions implanted at implantation order 0.
After annealing for about 20 minutes, a part of the SiO2 inversion pattern 12 and a part of the SiN film 4 are removed, and the source/drain electrodes 14 of the MESFIET are removed.
460'03 so that the source/drain/electrode 14 and the n+ implantation order 0 are in ohmic contact.
Perform alloying for about 0 seconds. Finally, the S in the opening of the 5i02 inversion pattern 12 on the active layer 2
After removing the iN film 4, the gate 13 is formed to complete the GaAs MICS FET (second
Figure f). (For example, Yamazaki et al., Institute of Electrical and Electronics Engineers, Meeting on Electronic Devices, Vol. 7, Vol. 7, Vol. 29, No. 11, pp. 1772-1777.

1982年(I E E E  Transactio
ns □nElectron  Devices、VO
LiD−29,No、11゜PP1772〜1777(
1982)参照)。以上のように、ダミーゲー)6aを
5i02パターン5に対しオーバーエッチ長lとなるよ
うに形成することにより、ゲート13とn+注入部1o
とが、前記オーバーエッチ長eだけ隔離した自己整合に
より形成され、GaAs  M E S F E Tの
ゲート・ソース間の寄生抵抗(以下Rsと略す)を低減
するとともに、前記オーバーエッチ長lによりゲート耐
圧も保たれ、前記GaAs  M K S F E T
の特性向」二となるものである。
1982 (IEE Transaction
ns □nElectron Devices, VO
LiD-29, No, 11°PP1772-1777 (
(1982)). As described above, by forming the dummy gate 6a to have an overetch length l with respect to the 5i02 pattern 5, the gate 13 and the n+ implanted part 1o are formed.
are formed by self-alignment separated by the overetch length e, which reduces the parasitic resistance (hereinafter abbreviated as Rs) between the gate and source of the GaAs MESFET, and also increases the gate resistance by the overetch length l. The withstand voltage is also maintained, and the GaAs MKSFET
This is the second characteristic.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構造では、選択イオン注入し
たイオンを活性化するためのアニールにおいて、注入し
たイオンの熱拡散により前記n+注入部10が、前記G
aAs半絶縁基板1の表面に平行な方向すなわちMKS
FETのチャネルの方向へ拡がり、前記MF、5FIC
Tのピンチオフ電圧が、ゲート長が短くなるほど負の方
向に変化する、いわゆるショートチャネル効果が生じる
。前記ショートチャネル効果は、前記MESFETの前
記Gateにより、ドレイン電流を制御しにくくなるも
ので、ドレインコングクタンス(以下gdと略す)を上
昇させ、相互コンダクタンス(以下gmと略す)を低下
させ、短ゲート長化が、かえって特性を劣化させること
になる。(例えば松本ら著。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above structure, during annealing for activating the selectively implanted ions, the n+ implanted portion 10 is damaged by thermal diffusion of the implanted ions.
Direction parallel to the surface of the aAs semi-insulating substrate 1, that is, MKS
Spreading in the direction of the channel of the FET, the MF, 5FIC
A so-called short channel effect occurs in which the pinch-off voltage of T changes in a negative direction as the gate length becomes shorter. The short channel effect makes it difficult to control the drain current by the Gate of the MESFET, increases drain conguctance (hereinafter abbreviated as gd), decreases mutual conductance (hereinafter abbreviated as gm), and causes a short gate. Increasing the length will actually deteriorate the characteristics. (For example, Matsumoto et al.

電子通信学会技術報告、第82巻、第131号。IEICE Technical Report, Volume 82, No. 131.

fga9頁〜94頁、(,5SD82−69 )参照)
fga pages 9-94, (, 5SD82-69))
.

また前記n+注入部1oはMESFETのソース・ドレ
インとなるが、前記MIC5FKTの短ゲート長化に伴
い、ソース・ドレイン間隔も短くなり、GaAs半絶縁
性基板1を通じて前記n+注入部10の間すなわちソー
ス・ドレイン間を流れるリーク電流によっても、前記g
dが上昇し、前記gmが低下するため、特性向上の妨げ
となるという問題点を有していた。
Further, the n+ implanted portion 1o becomes the source/drain of the MESFET, but as the gate length of the MIC5FKT becomes shorter, the source/drain interval also becomes shorter.・The leakage current flowing between the drains also causes the g
Since d increases and the gm decreases, there is a problem in that this impedes improvement in characteristics.

本発明は上記問題点に鑑み、ダミーゲート形成後、MF
、5FETのソース、ドレインをエピタキ9へ一−7′ シャル法により自己整合で作成し、ショートチャネル効
果を低減し、かっRsをも低減され、もって高速・高性
能な電界効果トランジスタの製造方法を提供するもので
ある。
In view of the above problems, the present invention provides an MF
, the source and drain of the 5FET are fabricated in a self-aligned manner by the epitaxial 9-7' shear method, reducing the short channel effect and reducing Rs, thereby creating a method for manufacturing high-speed, high-performance field effect transistors. This is what we provide.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の電界効果トランジ
スタの製造方法は、ゲートのパターン反転によるショッ
トキー型電界効果トランジスタの製造に際し、活性層を
有する■−■族化合物半絶縁性基板上に、後工程でパタ
ーン反転にょ9ゲートを形成するためのダミーゲートを
形成し、前記ダミーゲートの側壁に、前記ダミーゲート
と選択的に除去できる側壁膜を形成し、前記活性層上に
は低抵抗エピタキシャル層を成長させ、自己整合による
前記ショットキー型電界効果トランジスタのソースおよ
びドレインとし、同時に前記ダミーゲート上ならびに前
記側壁膜上には多結晶質層もしくは非晶質層を成長させ
、さらに前記多結晶質層もしくは非晶質層の成長した前
記側壁膜を除去後、前記ダミーゲートをパターン反転し
、ゲート10 ページ を形成するという工程を備えたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention provides a method for manufacturing a Schottky field effect transistor by gate pattern inversion. A dummy gate is formed on a compound semi-insulating substrate to form a pattern-inverted gate in a later process, a sidewall film that can be selectively removed from the dummy gate is formed on the sidewall of the dummy gate, and the A low resistance epitaxial layer is grown on the active layer to serve as the source and drain of the Schottky field effect transistor by self-alignment, and at the same time a polycrystalline layer or an amorphous layer is grown on the dummy gate and the sidewall film. The method includes the steps of growing a polycrystalline layer or an amorphous layer, and then removing the sidewall film on which the polycrystalline layer or amorphous layer has grown, and then inverting the pattern of the dummy gate to form 10 gates.

作用 本発明は、上記した工程によって、MESFETのソー
ス・ドレインを、活性層の上面にエピタキシャル層とし
て形成することにより、アニールを行なう必要がなく注
入イオンの熱拡散によるソース・ドレイン間隔の短縮化
を防ぎ、さらに低抵抗であるソース・ドレインをGaA
s半絶縁性基板に対し、活性層を介して形成することに
より、前記ソース・ドレインからの前記GaAg半絶縁
性基板へのリーク電流が抑制され、ショートチャネル効
果が低減される。またソース・ドレインが、ゲートに対
し自己整合で形成され、またダミーゲートに設けた側壁
膜によりゲートと隔たるため、Rsも小さくかつ、ゲー
トの耐圧も充分有ることが出き、MIESFETの高g
、化ならびに高速性能の向上化をもたらすこととなる。
Effect of the present invention By forming the source and drain of the MESFET as an epitaxial layer on the upper surface of the active layer through the above-described process, there is no need for annealing and the distance between the source and drain can be shortened by thermal diffusion of implanted ions. GaA source and drain with low resistance
By forming the active layer with respect to the GaAg semi-insulating substrate, leakage current from the source/drain to the GaAg semi-insulating substrate is suppressed, and the short channel effect is reduced. In addition, the source and drain are formed in self-alignment with the gate, and are separated from the gate by the sidewall film provided on the dummy gate, so Rs is small and the gate has a sufficient breakdown voltage, making it possible to achieve high g
This results in improvements in speed and high-speed performance.

実施例 以下本発明の一実施例の電界効果トランジスタの製造方
法について、図面を参照しながら説明す11 ・\−ノ る。
EXAMPLE A method of manufacturing a field effect transistor according to an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図”+ b+ C+ d+ 8+ f1g+ h+
 ’+j、には、本発明の一実施例における電界効果ト
ランジスタの製造方法を示した構造断面図である。
Figure 1"+ b+ C+ d+ 8+ f1g+ h+
'+j is a structural cross-sectional view showing a method of manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

第1図’+ b+ C+ d+ θ+ f+ g、h+
 ’+j、kにおいて、21はGaAs半絶縁性基板、
22はイオン注入マスク23を用いたシリコンイオンビ
ーム24の選択イオン注入により形成したGaAsME
SFETの活性層、25はゲートパターン、26は前記
ゲートパターン26をマスクとした弗素系プラズマ27
によるエツチングによりダミーゲー)261Lを形成す
る絶縁膜、28は前記ダミーゲー)26aおよび前記絶
縁膜26の側壁に形成した側壁膜、29は前記活性層2
2上に低抵抗エピタキシャル層として形成した前記Ga
AsMESFETのソース・ドレイン層、3oは前記ダ
ミーゲー)26&上および前記絶縁膜26上に非晶質も
しくは多結晶質な膜として形成した堆積層、31は前記
堆積層30を選択的に除去するために酸素プラズマ32
により形成した有機膜、33は前記ソース・ドレイン層
22オーミック接合したソース・ドレイン電極、34は
前記ダミーゲー)26aの反転パターンとなるゲート反
転レジスト、35はゲート36を、前記ゲート反転レジ
スト34とともにリフトオフ法で形成するためのリフト
オフレジストである。
Figure 1'+ b+ C+ d+ θ+ f+ g, h+
'+j, k, 21 is a GaAs semi-insulating substrate,
22 is a GaAsME formed by selective ion implantation of a silicon ion beam 24 using an ion implantation mask 23;
SFET active layer; 25, gate pattern; 26, fluorine-based plasma 27 using the gate pattern 26 as a mask;
28 is a sidewall film formed on the sidewalls of the dummy gate (26a) and the insulating film 26, and 29 is a sidewall film formed on the side wall of the active layer 2
The Ga layer formed as a low resistance epitaxial layer on 2
Source/drain layers of the AsMESFET; 3o is a deposited layer formed as an amorphous or polycrystalline film on the dummy gate 26& and on the insulating film 26; 31 is a deposited layer for selectively removing the deposited layer 30; oxygen plasma 32
33 is a source/drain electrode that is ohmically connected to the source/drain layer 22; 34 is a gate inversion resist that becomes an inversion pattern of the dummy gate (26a); 35 is a gate 36 that is lifted off together with the gate inversion resist 34; This is a lift-off resist to be formed using a method.

以上のように構成された電界効果トランジスタの製造方
法について、以下第1図を用いて説明する。
A method of manufacturing the field effect transistor configured as described above will be described below with reference to FIG. 1.

第1図は製造工程を示したものであって、まず比抵抗が
107Ω■以上あるGaAs半絶縁性基板21上に、加
速電圧を100keV  としたシリコンイオンビーム
24を、フォトレジストをパターニングしたイオン注入
マスク23を用いてドース量6.○X 1012dos
θ/dとして選択イオン注入し、活性層22を形成する
(第1図a)。次に前記イオン注入マスク23を有機溶
剤で除去後、S10□膜を減圧化学気相蒸着(Low 
PressureChemical Vapor De
position、以下LPGVDと略す)法により約
0.2μm厚に形成し、85013 べ−/ ’020分間のキャップアニールにより前記活性層22
の活性化を行なう。次に171記SiO□膜を除去後、
再びLPCVD法により5in2膜を厚さ約0.8μm
に形成し、後工程でダミーゲート261Lとなる絶縁膜
26とした後、リフトオフ法によりアルミニウム(以下
A7と略す)を厚さ0.1μmとしたゲートパターン2
6を形成する(第1図b)。
Figure 1 shows the manufacturing process. First, a silicon ion beam 24 with an acceleration voltage of 100 keV is implanted into a GaAs semi-insulating substrate 21 having a resistivity of 107 Ω or more by patterning a photoresist. Dose amount 6 using mask 23. ○X 1012dos
Selective ion implantation is performed at θ/d to form an active layer 22 (FIG. 1a). Next, after removing the ion implantation mask 23 with an organic solvent, the S10□ film is deposited by low pressure chemical vapor deposition (Low
Pressure Chemical Vapor De
The active layer 22 is formed to a thickness of approximately 0.2 μm by a method (hereinafter abbreviated as LPGVD), and cap annealed for 85013B/'020 minutes.
Activation. Next, after removing the SiO□ film in 171,
The 5in2 film was made to a thickness of about 0.8μm using the LPCVD method again.
After forming an insulating film 26 that will become a dummy gate 261L in a later process, a gate pattern 2 is formed using aluminum (hereinafter abbreviated as A7) to a thickness of 0.1 μm using a lift-off method.
6 (Fig. 1b).

次に前記ゲートパターン25をマスクトシテ、弗素系プ
ラズマ27によるRIKにより前記絶縁膜26を前記G
aAs半絶縁性基板21に対しほぼ垂直な異方性エツチ
ングを行ないダミーゲート2eSILを形成する(第1
図C)。次にA4からなる前記ゲートパターン25を塩
酸で除去後、P−CVD法によりSiN膜を全面に厚さ
約0.15μm形成後再度弗素系プラズマ27によるR
IICにより前記活性層22上の前記SiN膜を除去し
同時に前記ダミーゲー)26&の側壁に前記SiN膜を
残し側壁膜28を形成する(第1図d)。次に、分子線
エピタキシャル(Mo1ecular BeamEpi
taxia1以下MBKと略す)法により基板源14 
ヘーノ 度600’Cで、シリコンをド・−ハントとしキャリア
密度約3 X 1018cm ’とした低抵抗GaAs
を堆積することにより前記活性層22上にはエビキタシ
ャル成長した低抵抗GaAsからなるソース・ドレイン
層29が、また同時に前記ダミーゲート26IL上なら
びに前記絶縁膜26上および前記側壁膜28上には、多
結晶化し高抵抗となったGaAsからなる堆積層30が
形成される(第1図e)。
Next, the gate pattern 25 is masked and the insulating film 26 is removed by RIK using a fluorine-based plasma 27.
A dummy gate 2eSIL is formed by performing anisotropic etching substantially perpendicular to the aAs semi-insulating substrate 21 (first
Figure C). Next, after removing the gate pattern 25 made of A4 with hydrochloric acid, a SiN film with a thickness of about 0.15 μm is formed on the entire surface by P-CVD method, and then R is again applied with fluorine-based plasma 27.
The SiN film on the active layer 22 is removed by IIC, and at the same time, the SiN film is left on the side walls of the dummy game (26) to form a side wall film 28 (FIG. 1d). Next, molecular beam epitaxial
Substrate source 14 by taxia1 (abbreviated as MBK) method
Low-resistance GaAs with a carrier density of about 3 x 1018 cm with silicon de-hunted at 600'C
A source/drain layer 29 made of low-resistance GaAs is formed on the active layer 22 by depositing it on the active layer 22, and at the same time, a source/drain layer 29 made of low-resistance GaAs is formed on the active layer 22, and at the same time, a multilayer layer 29 is formed on the dummy gate 26IL, the insulating film 26, and the sidewall film 28. A deposited layer 30 made of crystallized GaAs with high resistance is formed (FIG. 1e).

次にフォトレジストをスピン塗布後、酸素プラズマ32
による前記7オトレジストのエツチングを行ない、前記
堆積層3oを頭出しした有機膜31とする(第1図f)
。次に頭出しされた前記堆積層3oを酒石酸・過酸化水
素系のGaAsエッチャントで除去する(第1図g)。
Next, after spin-coating photoresist, oxygen plasma 32
The 7th photoresist is etched to form an organic film 31 with the deposited layer 3o exposed (FIG. 1f).
. Next, the deposited layer 3o which has been exposed is removed using a tartaric acid/hydrogen peroxide based GaAs etchant (FIG. 1g).

次に前記有機膜31を有機溶剤で除去し、さらに160
〜180°Cとした熱リン酸により前記側壁膜28を除
去した後、金・ゲルマニウム系合金からなるオーミック
電極を形成し、ソース・ドレイン電極33とする(第1
図h)。次にネガ型レジストをスピン塗布後、再び酸素
プラズマ32による前記ネガ型し15−、−; シストのエツチングを行ないゲート反転レジスト34を
形成し前記ダミーゲート26aの頭出しを行なう(第1
図i)。次に、ポジ型レジストにより前記ダミーゲート
261Lの頭出しの部分が充分露呈するようにパターニ
ングを行ない、リフトオフレジスト35とした後、弗酸
系のエッチャントで前記ダミーゲー)26&を除去する
(第1図))。
Next, the organic film 31 is removed using an organic solvent, and
After removing the sidewall film 28 with hot phosphoric acid heated to ~180°C, ohmic electrodes made of a gold-germanium alloy are formed and used as source/drain electrodes 33 (first
Figure h). Next, after spin-coating a negative resist, the negative resist 15-,-; is etched again using oxygen plasma 32 to form a gate inversion resist 34, and the dummy gate 26a is located (first
Figure i). Next, patterning is performed using a positive resist so that the beginning portion of the dummy gate 261L is sufficiently exposed to form a lift-off resist 35, and then the dummy gate 26& is removed using a hydrofluoric acid-based etchant (FIG. 1). )).

次にAlを真空蒸着し、前記リフトオフレジスト36な
らびに前記ゲート反転レジスト34の除去によるリフト
オフ法によりゲート36を形成する(第1図k)。
Next, Al is vacuum-deposited, and the gate 36 is formed by a lift-off method by removing the lift-off resist 36 and the gate inversion resist 34 (FIG. 1k).

以−トのように本実施例によれば、GaAsFETのソ
ース・ドレイン層29をエピタキシャル成長により形成
するため前記ソース・ドレイン層29の活性化のための
熱処理を必要とせず、もってキャリアを提供する不純物
イオン(本実施例ではシリコン)の熱拡散による分布変
化が生じることなく、さらに前記ソース・ドレイン層2
9が、活性層22の上部に形成され、直接GaAs半絶
縁性基板に接しないため、低抵抗な前記ソース・ドレイ
ン層29から前記GaA3半絶縁性基板21へのリーク
電流も少なく、ショートチャネル効果の低減となる。捷
た前記ソース・ドレイン層29がゲート36に対し、側
壁膜28の厚さく本実施例では約0.15μm)のみ隔
てることになり、Rsを小さく抑えるとともに、GaA
s M E S F E T +7)ゲート耐圧を保つ
ことができ、前記GaAsMESFETの高gm化なら
びに高周波特性の大幅な向上となる。
As described above, according to this embodiment, since the source/drain layer 29 of the GaAsFET is formed by epitaxial growth, heat treatment for activating the source/drain layer 29 is not required, and impurities that provide carriers are not required. Furthermore, the source/drain layer 2
9 is formed on the top of the active layer 22 and is not in direct contact with the GaAs semi-insulating substrate, so there is little leakage current from the low-resistance source/drain layer 29 to the GaA semi-insulating substrate 21, which reduces the short channel effect. This results in a reduction in The cut source/drain layer 29 is separated from the gate 36 by only the thickness of the sidewall film 28 (approximately 0.15 μm in this embodiment), which suppresses Rs and allows GaA
s M E S F E T +7) The gate breakdown voltage can be maintained, the gm of the GaAs MESFET can be increased, and the high frequency characteristics can be significantly improved.

なお、本実施例ではダミーゲー)28aを5102膜、
側壁膜28をSiN膜としたが、ダミーゲート26aと
側壁膜28は、活性層22と反応せず、互いに選択的に
除去できるものならば何でもよく、例えばダミーゲート
26aをGa、−xAdxAs(x40.3)、側壁膜
28をタングステン(W)等の高融点金属ならびにそれ
らのシリサイド等としてもよい。また、ソース・ドレイ
ン層29の形成を17 l、−7 液相エビタキ’/ ヤル(Liquid Phase 
Epi taxial(LPE))法や気相エピタキ’
l:/ ヤ# (VaperPhase Epitax
ial (V P E ) )法、もしくは有機金属気
相蒸着(Metal Organic Chemica
lVaper Deposition (M O−CV
 D ) )法により形成してもよい。
In this example, the dummy game) 28a is a 5102 film,
Although the sidewall film 28 is a SiN film, the dummy gate 26a and the sidewall film 28 may be made of any material as long as they do not react with the active layer 22 and can be selectively removed from each other. For example, the dummy gate 26a may be made of Ga, -xAdxAs (x40 .3) The sidewall film 28 may be made of a high melting point metal such as tungsten (W) or a silicide thereof. In addition, the formation of the source/drain layer 29 was performed using a liquid phase method of 17 l, -7
Epi taxial (LPE) method and vapor phase epitaxy'
l:/ ya# (VaperPhase Epitax
ial (V P E ) method or metal organic chemical vapor deposition (Metal Organic Chemical
l Vaper Deposition (MO-CV
D)) It may be formed by the method.

発明の効果 以上のように本発明は、ゲートのパターン反転によるシ
ョットキー型電界効果トランジスタの製造に際し、活性
層を有するI−V族化合物半絶縁性基板上に、後工程で
パターン反転によりゲートを形成するためのダミーゲー
トを形成し、前記ダミーゲートの側壁に、前記ダミーゲ
ートと選択的に除去できる側壁膜を形成し、前記活性層
上には低抵抗エピタキシャル層を成長させ、自己整合に
よる前記ショットキー型電界効果トランジスタのソース
およびドレインとし、同時に前記ダミーゲート上ならび
に前記側壁膜上には多結晶質層もしくは非晶質層を成長
させ、さらに前記多結晶質層もしくは非晶質層の成長゛
じた前記側壁膜を除去後18 へ− 前記ダミーゲートをパターン反転し、ゲートを形成する
ことにより、前記ソース・ドレインの形成のための熱処
理が不必要であり、もって熱拡散によるキャリア分布の
変化もなく、さらに低抵抗な前記ソース・ドレインが直
接前記I−V族化合物半絶縁性基板に接しないことから
、前記■−■族化合物半絶縁性基板へのリーク電流も少
ないことよシ、ショートチャネル効果を低減し、また前
記ソース・ドレイン層がゲートに対し、側壁膜の厚さの
み隔たることから、Rsを小さく抑えかっ、ゲート耐圧
を充分保つこととなり、MISFETの高gm化ならび
に高周波特性の大幅な改善がなされることとなる。
Effects of the Invention As described above, the present invention enables the gate to be formed by pattern inversion in a later process on a semi-insulating substrate of an IV group compound having an active layer when manufacturing a Schottky field effect transistor by inverting the gate pattern. A dummy gate is formed for forming the dummy gate, a sidewall film that can be selectively removed from the dummy gate is formed on the sidewall of the dummy gate, a low resistance epitaxial layer is grown on the active layer, and a low resistance epitaxial layer is grown on the active layer. growing a polycrystalline layer or an amorphous layer as a source and a drain of a Schottky field effect transistor, and simultaneously growing a polycrystalline layer or an amorphous layer on the dummy gate and the sidewall film, and further growing the polycrystalline layer or the amorphous layer. After removing the distorted sidewall film, proceed to step 18- By inverting the pattern of the dummy gate and forming the gate, heat treatment for forming the source/drain is unnecessary, and carrier distribution due to thermal diffusion is reduced. Since the source/drain, which has no change and has a low resistance, does not directly contact the IV group compound semi-insulating substrate, the leakage current to the ■-■ group compound semi-insulating substrate is also small. Since the short channel effect is reduced and the source/drain layer is separated from the gate by only the thickness of the sidewall film, Rs can be kept small and the gate withstand voltage can be maintained sufficiently, making it possible to increase the gm of MISFETs and realize high frequencies. The characteristics will be significantly improved.

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

第1図a、b、c、d、e、f、g、h、i。 j、には、本発明の一実施例における電界効果トランジ
スタの製造方法を示す構造断面図、第2図a、b、c、
d、e、fは従来の電界効果トランジスタの製造方法を
示す構造断面図である。 1.21・・・・・・GaAs半絶縁性基板、2,22
・・・19 ベー。 ・・・活性層、3,23・・・・・・イオン注入マスク
、4・・・・・・窒化シリコン膜、6a 、26a・・
・・・・ダミーゲート、11.24・・・・・・シリコ
ンイオノビーム、1゜・・・・・・n+注入部、12・
・・・・5i02反転パター/、13.36・・・・・
・ゲート、14.33・・・・・・ソース・ドレイ/電
極、28・・・・・・側壁膜、29・・・・・ソース・
ドレイン層、30・・・・・・堆積層、6,31・・・
・・・有機膜、32・・・・・・酸素プラズマ、34・
・・・・・ゲート反転レジスト、36・・・・・・リフ
トオフレジスト。
Figure 1 a, b, c, d, e, f, g, h, i. Figures 2a, 2b, and 2c are structural cross-sectional views showing a method for manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
d, e, and f are structural cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a field effect transistor. 1.21...GaAs semi-insulating substrate, 2,22
...19 bae. ...Active layer, 3, 23...Ion implantation mask, 4...Silicon nitride film, 6a, 26a...
...Dummy gate, 11.24...Silicon ion beam, 1°...N+ implantation part, 12.
...5i02 inverted putter/, 13.36...
・Gate, 14.33... Source drain/electrode, 28... Side wall film, 29... Source...
Drain layer, 30... Deposition layer, 6, 31...
...Organic film, 32...Oxygen plasma, 34.
...Gate inversion resist, 36...Lift-off resist.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ゲートのパターン反転によるショットキー型電界
効果トランジスタの製造に際し、活性層を有するIII−
V族化合物半絶縁性基板上に、後工程でパターン反転に
よりゲートを形成するためのダミーゲートを形成し、前
記ダミーゲートの側壁に、前記ダミーゲートと選択的に
除去できる側壁膜を形成し、前記活性層上には低抵抗エ
ピタキシャル層を成長させ、自己整合による前記ショッ
トキー型電界効果トランジスタのソースおよびドレイン
とし、同時に前記ダミーゲート上ならびに前記側壁膜上
には多結晶質層もしくは非晶質層を成長させ、さらに前
記多結晶質層もしくは非晶質層の成長した前記側壁膜を
除去後、前記ダミーゲートをパターン反転し、ゲートを
形成することを特徴とする電界効果トランジスタの製造
方法。
(1) When manufacturing a Schottky field effect transistor by gate pattern inversion, III-
forming a dummy gate on a group V compound semi-insulating substrate for forming a gate by pattern inversion in a later step; forming a sidewall film on the sidewall of the dummy gate that can be selectively removed from the dummy gate; A low resistance epitaxial layer is grown on the active layer to serve as the source and drain of the Schottky field effect transistor by self-alignment, and at the same time a polycrystalline layer or an amorphous layer is grown on the dummy gate and the sidewall film. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising growing a layer and removing the grown sidewall film of the polycrystalline layer or the amorphous layer, and then inverting the pattern of the dummy gate to form a gate.
(2)ダミーゲートを酸化シリコンとし、側壁膜を窒化
シリコンとすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電界効果トランジスタの製造方法。
(2) A method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, characterized in that the dummy gate is made of silicon oxide and the sidewall film is made of silicon nitride.
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