JPS6266682A - Manufacture of field effect transistor - Google Patents
Manufacture of field effect transistorInfo
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- JPS6266682A JPS6266682A JP20828685A JP20828685A JPS6266682A JP S6266682 A JPS6266682 A JP S6266682A JP 20828685 A JP20828685 A JP 20828685A JP 20828685 A JP20828685 A JP 20828685A JP S6266682 A JPS6266682 A JP S6266682A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、超高速動作を行なうことができるショットキ
ゲート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 relates to a method for manufacturing a Schottky gate field effect transistor that can operate at ultra high speed.
(従来技術及びその問題点)
ショットキゲート電界効果トランジスタ(以下MESF
ETと略記する)は、特に超高周波におけるすぐれた増
幅あるいは、発振用素子として賞月されている。また、
超高速動作の集積回路の基本措成素子としても、すぐれ
たものであることは周知である。(Prior art and its problems) Schottky gate field effect transistor (hereinafter MESF)
(abbreviated as ET) has been praised as an excellent amplification or oscillation element, especially at ultra-high frequencies. Also,
It is well known that it is excellent as a basic component of integrated circuits operating at ultra-high speeds.
従来最も普通に用いられているMESFETの114造
は第2図に示したようなものである。ここで1は高比抵
抗または半絶縁性半導体結晶基板、2は導電性半導体結
晶層で通常、動作層と称されているものである。3はシ
ョットキゲート電極、4.5はそれぞれオーミック特性
を有するソース、ドレイン電極である。この動作層のキ
ャリア濃度Ndおよび厚さaはME S F ETのピ
ンチオフ電圧Vpと次の第1式のような関係がある。The 114-structure MESFET most commonly used in the past is as shown in FIG. Here, 1 is a high resistivity or semi-insulating semiconductor crystal substrate, and 2 is a conductive semiconductor crystal layer, which is usually called an active layer. 3 is a Schottky gate electrode, and 4.5 is a source and drain electrode each having ohmic characteristics. The carrier concentration Nd and thickness a of this active layer have a relationship with the pinch-off voltage Vp of the MESFET as shown in the following first equation.
ただし、vbはビルトイン電圧、εは半導体結晶の誘電
率、qは電荷嵩量
Vpは回路設計上の要求から与えられるが、このVpの
値を満足するよう(1)式を用いてNdXaの値が定め
られている。However, vb is the built-in voltage, ε is the dielectric constant of the semiconductor crystal, and q is the charge volume Vp is given from the circuit design requirements. is determined.
第1図の、ような従来の構造の欠点の一つは、ゲート3
とソース4あるいはゲート3とドレイン5の間の直列寄
生抵抗値(Rs)が大きいために充分大きな相互コンダ
クタンス2mの値が得られないこと。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ことであ
る。One of the drawbacks of the conventional structure, such as that shown in Figure 1, is that the gate 3
and the series parasitic resistance value (Rs) between the source 4 or the gate 3 and the drain 5 is large, so that a sufficiently large mutual conductance value of 2m cannot be obtained. Another problem is that the noise characteristics deteriorate due to the large gate-source series resistance.
特にピンチオフ電圧Vpの絶対値が小さいとき、あるい
はノーマリオフ(Vp>0)においては、(1)式から
明らかなようにNdあるいはaは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
な値となる。また動作層9がGaAs結晶を用いている
場合には、ゲート・ソース間のおよびゲート・ドレイン
間の結晶表面部に高密度の表面準位が存在して、それに
より表面電位がほぼ固定さ庇、半導体結晶内の表面近く
では空乏層ができるため、ゲート・ソース間直列抵抗は
いっそう大きな値となり、特にノーマリオフ型では、き
わめて重大な問題であった。In particular, when the absolute value of the pinch-off voltage Vp is small, or when it is normally off (Vp>0), as is clear from equation (1), Nd or a must be a small value, so the series resistance between the gate and source is becomes a larger value. In addition, when the active layer 9 is made of GaAs crystal, there are high density surface states in the crystal surface area between the gate and the source and between the gate and the drain, so that the surface potential is almost fixed. Since a depletion layer is formed near the surface of the semiconductor crystal, the series resistance between the gate and the source becomes even larger, which is an extremely serious problem, especially in normally-off type devices.
そこで、このような欠点を解決するために多くの工夫・
努力がなされている。第3図、第41図はRsを低減す
るために工夫された従来の素子構造を説明するための素
子断面図である。第3図においては、ゲート・ソース間
およびゲート・ドレイン間の動作層6.8をゲート電極
直下の動作層7の厚さよりも厚くすることが行なわれて
いる。この方法では7の動作層の厚さ、キャリア密度を
tl)式の条件を満すよう定める必要があるが、このよ
うな段差構造にふ・いて、エツチング等で、7の部分の
厚さを精密に再現性良く制御する事は現在の技術では困
難である。Therefore, in order to solve these shortcomings, many innovations and
Efforts are being made. FIGS. 3 and 41 are device cross-sectional views for explaining conventional device structures devised to reduce Rs. In FIG. 3, the active layer 6.8 between the gate and source and between the gate and drain is made thicker than the active layer 7 directly under the gate electrode. In this method, it is necessary to determine the thickness of the active layer 7 and the carrier density to satisfy the conditions of the tl) equation, but considering this stepped structure, the thickness of the active layer 7 must be adjusted by etching, etc. It is difficult with current technology to control accurately and with good reproducibility.
また第4図の構造においては、ソース電極、ドレイン電
極とゲート電極の間隔を0.5μm以下に近接して配置
することによって、Rsの低減を実現している。しかし
、この構造の素子作製には極めて高精度な目合わせ、ま
たは自己整合法等の特別な方法が必要とされる。Further, in the structure shown in FIG. 4, a reduction in Rs is achieved by arranging the source electrode, drain electrode, and gate electrode close to each other with an interval of 0.5 μm or less. However, manufacturing a device with this structure requires extremely high precision alignment or a special method such as a self-alignment method.
(問題点を解決するための手段及び作用)本発明は、従
来提案されている方法における問題点に鑑みてなされた
ものであり、直列寄生抵抗Rsを低減することができる
ショットキゲート電解効果トランジスタの製造方法を提
供するものである。(Means and effects for solving the problems) The present invention has been made in view of the problems in the conventionally proposed methods, and is directed to a Schottky gate field effect transistor that can reduce the series parasitic resistance Rs. A manufacturing method is provided.
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、基板上に
第1の半導体動作層を形成する工程と該第1の半導体動
作層上に耐熱性ゲート電極を形成する工程と、ゲート電
極上のレジストを加熱流動させ、ゲート電極の側面まで
をおおうようなおわん型形状とした後、上記レジストを
マスクとしてイオン注入法により高濃度不純物領域を自
己整合的に形成し、次いでレジストを除去することによ
りゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする。The method for manufacturing a field effect transistor of the present invention includes a step of forming a first semiconductor active layer on a substrate, a step of forming a heat-resistant gate electrode on the first semiconductor active layer, and a step of forming a resist on the gate electrode. After heating and fluidizing it to form a bowl-shaped shape that covers the sides of the gate electrode, a high-concentration impurity region is formed in a self-aligned manner by ion implantation using the resist as a mask, and then the resist is removed to form the gate electrode. It is characterized by including the step of forming.
(実施例)
以下図面により本発明の詳細な説明する。第1図囚〜(
E)はショットキゲート電解効果トランジスタの製造方
法を説明する図である。(Example) The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings. Figure 1: Prisoner (
E) is a diagram illustrating a method for manufacturing a Schottky gate field effect transistor.
まず、同図囚に示すように、GaAsからなる半絶縁性
半導体基板9の表面に、イオン注入法により不純物とな
り得るイオン(例えばS+)を打込み、動作層lOを形
成する。そして同図(B)に示すように上記基板9の表
面(動作層IOの表面)に高耐熱性ゲート電極(たとえ
ばWSi、5000人)を通常の7オトリソグラフイに
よっ工形酸したレジスト(たとえばAZ1400−27
)パターン12をマスクとし、CF、を反、応ガスとす
る反応性イオンビームエツチングにより形成する。First, as shown in the figure, ions that can become impurities (for example, S+) are implanted into the surface of a semi-insulating semiconductor substrate 9 made of GaAs by an ion implantation method to form an active layer IO. As shown in FIG. 9B, a highly heat-resistant gate electrode (for example, WSi, 5,000 nanometers) is formed on the surface of the substrate 9 (the surface of the active layer IO) using an acid resist (for example, WSi, 5,000 nanometers) formed by ordinary 7-otolithography. For example, AZ1400-27
) It is formed by reactive ion beam etching using pattern 12 as a mask and using CF as a reactive gas.
次に、ゲート電極上のレジストを200 ’Gで加熱流
動させ、同図(C)に示すように、ゲート電極の側面ま
でおおうようなおわん型形状とした後、上記レジストパ
ターン12’およびショットキゲート電極11をマスク
として、イオン注入法により高濃度不純物領域13.1
4を形成する。(同図(D))さらに、レジス)12’
を除去した後、通常の方法を用いて、ソース電極15、
ドレイン電極16を形成する。(同図(E))
(発明の効果)
以上本発明によると、ショットキゲート電極とソース電
極、ドレイン電極との間隔を小さくし、しかもショット
キゲート電極領域以外の部分が高濃度不純物:il′l
域であるから、コンタクト抵抗を低減して直列寄生抵抗
Rsを小さくすることができ、大きな2mが得られるた
め、超高速動作が期待できる。Next, the resist on the gate electrode is heated and fluidized at 200'G to form a bowl-shaped shape that covers the sides of the gate electrode, as shown in FIG. High concentration impurity region 13.1 is formed by ion implantation using electrode 11 as a mask.
form 4. ((D) in the same figure) Furthermore, Regis) 12'
After removing the source electrodes 15, the source electrodes 15,
A drain electrode 16 is formed. ((E) of the same figure) (Effects of the Invention) According to the present invention, the distance between the Schottky gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be reduced, and the portions other than the Schottky gate electrode region are doped with high-concentration impurities: il'l.
Since the contact resistance can be reduced and the series parasitic resistance Rs can be made small, a large resistance of 2 m can be obtained, so ultra-high speed operation can be expected.
また、本発明の製造法によれば容易な方法で高品質のF
ETが作成可能であるため生産性向上にも大きな効果が
ある。Furthermore, according to the production method of the present invention, high quality F can be easily produced.
Since ET can be created, it has a great effect on improving productivity.
第1図<A) (B) (C)■)(E)は本発明のシ
ョットキゲート電界効果トランジスタの製造工程を示す
ための断面構造図である。第2図、第3図、第4図は従
来法く、よるショットキゲート電界効果トランジスタの
断面図である。
1.9・・・・・・半導体基板 2,10,13.1
4・・・・・・動作層3.11・・・・・・ショットキ
ゲート電極 4,15・・・・・・ソース電極5.16
・・・・・・ドレイン電極 6・・・・・・ゲート・ソ
ース間領域7・・・・・・ゲート電極下のチャネル領域
8・・・・・・ゲート・ドレイン間領域12・・・・
・・レジスト 12′・・・・・・加熱流動後のレジ
スト代理人 弁理士 上 代 哲 司3、・カフ′、(
3“FIGS. 1<A) (B) (C) ■) (E) are cross-sectional structural views showing the manufacturing process of the Schottky gate field effect transistor of the present invention. FIGS. 2, 3, and 4 are cross-sectional views of conventional Schottky gate field effect transistors. 1.9...Semiconductor substrate 2,10,13.1
4... Active layer 3.11... Schottky gate electrode 4, 15... Source electrode 5.16
......Drain electrode 6...Gate-source region 7...Channel region under the gate electrode 8...Gate-drain region 12...
...Resist 12'...Resist agent after heating and flow Patent attorney Satoshi Tsukasa Kami 3, Cuff', (
3“
Claims (3)
第1の半導体動作層上に高耐熱性ゲート電極を形成する
工程と、ゲート電極上のレジストを加熱流動させ、ゲー
ト電極の側面までおおうようなおわん型形状とした後、
上記レジストをマスクとしてイオン注入法により高濃度
不純物領域を自己整合的に形成し、次いでレジストを除
去することによりゲート電極を形成する工程を含むこと
を特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。(1) A step of forming a first semiconductor active layer on a substrate, a step of forming a highly heat-resistant gate electrode on the first semiconductor active layer, and a step of heating and fluidizing the resist on the gate electrode to form a gate electrode. After creating a bowl-shaped shape that covers the sides,
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising the steps of forming a high concentration impurity region in a self-aligned manner by ion implantation using the resist as a mask, and then forming a gate electrode by removing the resist.
ベーク温度よりも高くすることを特徴とする特許請求第
1項記載の電界効果トランジスタの製造方法。(2) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the heating temperature of the resist is set higher than at least a post-bake temperature.
電極の膜厚以上とすることを特徴とする特許請求第1項
記載の電界効果トランジスタの製造方法。(3) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the thickness of the resist is at least equal to or greater than the thickness of the heat-resistant gate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20828685A JPS6266682A (en) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | Manufacture of field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20828685A JPS6266682A (en) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | Manufacture of field effect transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6266682A true JPS6266682A (en) | 1987-03-26 |
Family
ID=16553730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20828685A Pending JPS6266682A (en) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | Manufacture of field effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6266682A (en) |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP20828685A patent/JPS6266682A/en active Pending
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