JPS6286870A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS6286870A
JPS6286870A JP22800785A JP22800785A JPS6286870A JP S6286870 A JPS6286870 A JP S6286870A JP 22800785 A JP22800785 A JP 22800785A JP 22800785 A JP22800785 A JP 22800785A JP S6286870 A JPS6286870 A JP S6286870A
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JP
Japan
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melting point
point metal
high melting
gate electrode
mask
Prior art date
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Application number
JP22800785A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Konuma
小沼 毅
Katsunori Nishii
勝則 西井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To accurately form an FET of offset gate structure by removing an insulating film of drain side on a gate electrode, then ion implanting, then with the film as a mask removing a gate electrode of the drain side. CONSTITUTION:After an N-type semiconductor layer 2 is formed on a GaAs substrate 1, a high melting point metal film 3 of the length corresponding to a distance between high melting point metal drain and source regions and an SiO2 film 4 are formed. Then, photoresist 5 as a mask the film 4 is partly removed, a silicon implanted layer 7 is formed. Then, with an SiO2 film 4' as a mask high melting point metal 3 is etched as a gate electrode 3'. The layer 7 is formed in a high density n-type semiconductor layer 8 by heat treating in arsenic atmosphere. Eventually, after a source electrode (not shown) is formed, the SiO2 film 4' is removed. Thus, an FET of offset gate structure can be accurately obtained.

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、特にゲート・ソ
ース間隔に比べてゲート・ドレイン間隔ヲ長くシたオフ
セット・ゲート構造を有するショットキ障壁型電界効果
トランジスタ(SB−FET)の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and in particular to a Schottky barrier field effect transistor having an offset gate structure in which the gate-drain distance is longer than the gate-source distance. (SB-FET) manufacturing method.

従来の技術 eaAsの如き化合物半導体を用いた5B−FITは、
電子移動度が大きく、半絶縁性基板が得られる等の理由
で超高周波あるいは超高速素子として優れた特性を有し
ている。5B−FETの高速化。
Conventional technology 5B-FIT using compound semiconductors such as eaAs,
It has excellent properties as an ultra-high frequency or ultra-high speed device because it has high electron mobility and can provide a semi-insulating substrate. Increased speed of 5B-FET.

高周波化のためには、5B−FETの相互コンダクタン
スgmの増大とゲート・ソース間I Cgg及びソース
抵抗Rsの低減が必須要件となる。これらを実現する方
法としてゲート長の短縮、ゲート・ソース間の距離の短
縮が有効である。ゲート長の短縮は電子ビーム露光法等
により1μm以下が容易に実現できるが、ゲート・ソー
ス間の短縮を通常の露光法を用いてゲート・パターンと
ソース・パターンを位置合せにより実現するには精度の
点から実用的には±0.6μm位が限界である。
In order to increase the frequency, it is essential to increase the mutual conductance gm of the 5B-FET and to reduce the gate-source I Cgg and source resistance Rs. Effective methods for achieving these goals include shortening the gate length and shortening the distance between the gate and source. The gate length can be easily shortened to 1 μm or less using electron beam exposure, etc., but it takes precision to shorten the gate and source distance by aligning the gate pattern and source pattern using the normal exposure method. From this point of view, the practical limit is around ±0.6 μm.

そのためセルファライメン法を用いて、ソース・デート
間の短縮が図られている。第3図は高融点ゲート金属を
用いてセルフアライメント技術を用いて製作する5B−
FETの製造工程の概略図である。
Therefore, the self-alignment method is used to shorten the time between source and date. Figure 3 shows 5B- manufactured using self-alignment technology using high melting point gate metal.
It is a schematic diagram of the manufacturing process of FET.

半絶縁性caAs基板11にイオン注入法を用いて、シ
リコン・イオ、/(SL)を注入し、熱処理することで
n型半導体層12を形成する(第3図(2L) )。高
融点金属としてW−8iからなるゲート電% 13 k
フォト・レジスト14を用いて、通常の写真食刻法で形
成し、ゲート電極13.フォト・レジスト14をイオン
注入のマスクとして用い、シリコン・イオン15をイオ
ン注入層、シリコン注入層16を形成する(第3図(b
))。フォト・レジスト14を除去し、砒素雰囲気中で
熱処理しシリコン注入層16を高濃度n型層17とする
(第3図(C))。ゲート電極13が高濃度n型層17
と接しているので、ゲート耐圧が低く、ゲート耐圧を向
上せしめるためゲート電極13の側壁をエツチングする
(第3図(d))。高濃度n型層にムU−Go からな
るオーミック電極を形成し、ソース電極18.ドレイン
電極19とする(第3図(e))。
Silicon ions, /(SL) are implanted into the semi-insulating caAs substrate 11 using an ion implantation method, and the n-type semiconductor layer 12 is formed by heat treatment (FIG. 3 (2L)). Gate electrode made of W-8i as high melting point metal% 13k
A gate electrode 13. is formed using a photoresist 14 by a conventional photolithography method. Using the photoresist 14 as a mask for ion implantation, silicon ions 15 are used to form an ion implantation layer and a silicon implantation layer 16 (see FIG. 3(b)).
)). The photoresist 14 is removed and heat treated in an arsenic atmosphere to convert the silicon implanted layer 16 into a high concentration n-type layer 17 (FIG. 3(C)). The gate electrode 13 is a high concentration n-type layer 17
Since the gate electrode 13 is in contact with the gate electrode 13, the gate electrode 13 has a low gate breakdown voltage, and in order to improve the gate breakdown voltage, the side walls of the gate electrode 13 are etched (FIG. 3(d)). An ohmic electrode made of Mu-U-Go is formed on the high concentration n-type layer, and the source electrode 18. This is used as a drain electrode 19 (FIG. 3(e)).

この場合ソース、ドレイン領域となる高濃度n型層17
はゲート電極13をマスクとして形成するので精度良く
形成することが呂来る。
In this case, the highly doped n-type layer 17 becomes the source and drain regions.
Since the gate electrode 13 is formed as a mask, it is possible to form the gate electrode with high precision.

発明が解決しようとする問題点 第3図で説明したようにセルフアライメント法は微少寸
法を精度良く形成できる長所を有するが、ゲート電極1
3′とソース領域、ドレイン領域となる高濃度n型半導
体層17との間隔が常に同一寸法となるため、ソース抵
抗の減少する一方で、ゲート・ドレイン間隔が小さくな
る結果、その耐圧が少なくなる欠点がある。これを解決
する方法としてゲート・ソース間隔を狭くし、ゲート・
ドレイン間隔を広くしたいわゆるオフセット・ゲート構
造が知られている。しかしながら通常の露光法により位
置合わせを行う方法では1μm以下の精度でオフセット
・ゲートを形成することは困難であった。
Problems to be Solved by the Invention As explained in FIG.
Since the distance between 3' and the highly doped n-type semiconductor layer 17 serving as the source region and drain region is always the same, the source resistance decreases, but as a result of the gate-drain distance becoming smaller, the withstand voltage decreases. There are drawbacks. A way to solve this problem is to narrow the gate-source spacing and
A so-called offset gate structure in which the drain spacing is widened is known. However, it has been difficult to form offset gates with an accuracy of 1 μm or less using the conventional exposure method.

本発明は上記の様な問題に鑑み、上記欠点を除去したオ
フセット・ゲート構造の電界効果トランジスタの製造方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a field effect transistor having an offset gate structure, which eliminates the above drawbacks.

問題点を解決するための手段 本発明はゲート電極上に形成した絶縁膜のドレイン側の
絶縁膜を除去した後、ソース、ドレイン領域となる高濃
度n型半導体層全ゲート電極をマスクとしてイオン注入
法で形成し、しかる後ゲート電極上に残存しているソー
ス側の絶縁膜をマスクとし、ドレイン側のゲート電極を
除去することにより、オフセットゲート構造を有する電
界効果トランンスタを得るものである。
Means for Solving the Problems In the present invention, after removing the insulating film on the drain side of the insulating film formed on the gate electrode, ions are implanted using the entire gate electrode of the high concentration n-type semiconductor layer, which will become the source and drain regions, as a mask. A field effect transistor having an offset gate structure is obtained by removing the gate electrode on the drain side using the insulating film on the source side remaining on the gate electrode as a mask.

作用 本発明によれば上記構成により5n−yxfのソース抵
抗を小さくして、ゲート・ドレイン間の耐圧を大きくし
かつセルフ・アライメント法によりオフセットゲート構
造FETを製作することが可能となる。
According to the present invention, with the above configuration, it is possible to reduce the source resistance of 5n-yxf, increase the withstand voltage between the gate and drain, and manufacture an offset gate structure FET using the self-alignment method.

実施例 第1図は本発明の一実施例における5B−FETの製造
方法を説明するための工程断面図である。
Embodiment FIG. 1 is a process sectional view for explaining a method of manufacturing a 5B-FET in an embodiment of the present invention.

半絶縁体eaAs基板1にイオン注入法を用いてシリコ
ンイオンを100KeVで2.6×1012cIrL−
2注入した後、熱処理することにより5B−FETのチ
ャネル領域となるn型半導体層2を形成する(第1図(
&))。n型半導体層2の表面にW−S工の合金からな
る高融点金属を真空蒸着し、高融点金部上にcvn法(
Chemical Vapor Deposition
)で5i02を堆積し、通常の写真食刻法を用いてドレ
イン・ソース領域間距離に相当する1、6μmの長さの
高融点金13,5io24を形成する(第1図(b))
Silicon ions were implanted into the semi-insulating eaAs substrate 1 at 2.6×1012 cIrL− at 100 KeV using an ion implantation method.
After implanting 2, an n-type semiconductor layer 2, which will become the channel region of the 5B-FET, is formed by heat treatment (see Fig. 1).
&)). A high melting point metal made of a W-S alloy is vacuum deposited on the surface of the n-type semiconductor layer 2, and a CVN method (
Chemical Vapor Deposition
5i02 is deposited using conventional photolithography, and high melting point gold 13,5io24 is formed with a length of 1.6 μm, which corresponds to the distance between the drain and source regions (Fig. 1(b)).
.

次に第1図(C)に示す様にフォトレジスト6で高融点
金属3 、5i02 aのソース側端側をおおい、フォ
ト・レジスト6をマスクに高融点金属3上の5i02 
aの一部を除去し、5i02 a’とする。次にフォト
・レジスト6を除去し、イオン注入法を用いて、シリコ
ンイオン6を150 KeVテ5 X 10”ロー2注
入し、シリコン注入@7を形成する(第1図(d))。
Next, as shown in FIG. 1(C), cover the source side end side of the high melting point metal 3, 5i02a with a photoresist 6, and use the photoresist 6 as a mask to cover the high melting point metal 3, 5i02a on the high melting point metal 3.
Remove a part of a to obtain 5i02 a'. Next, the photoresist 6 is removed, and silicon ions 6 are implanted using an ion implantation method to form a silicon implant @7 of 150 KeV Te5 x 10'' (FIG. 1(d)).

5i024’をマスクとして高融点金属3をエツチング
し、ゲート電極3′とする。次に砒素雰囲気中で800
’CI5分熱処理し、シリコンイオン注入層7を高濃度
n型半導体層8とする(第1図(θ))。通常の写真食
刻法を用い、Au −Geからなるオーミック電極を高
濃度n型半導体層8に形成し、ソース電極9.ドレイン
電極10とする。
Using 5i024' as a mask, the high melting point metal 3 is etched to form a gate electrode 3'. 800 in an arsenic atmosphere.
Heat treatment is performed for 5 minutes to convert the silicon ion-implanted layer 7 into a highly doped n-type semiconductor layer 8 (FIG. 1 (θ)). An ohmic electrode made of Au-Ge is formed on the high concentration n-type semiconductor layer 8 using a normal photolithography method, and a source electrode 9. A drain electrode 10 is used.

5i02a’を除去して5B−FETが形成される。5i02a' is removed to form a 5B-FET.

第1図(f)から明らかな様に、ソース・ドレイン頭載
となる高濃度n型半導体層がゲート電極に対シテ非対称
になる様セルフ・アラインで形成できる。第1図(C)
で高融点金属3 f 5i024’ fマスクにエツチ
ングし、ゲート電極3′とした後、砒素雰囲気中で熱処
理したのは、ドレイン頭載となるシリコン注入層7から
n型半導体層2への拡散を抑制するためである。これに
よりドレイン・ゲート間の耐圧のより一層の向上が図れ
る。
As is clear from FIG. 1(f), the highly doped n-type semiconductor layer overlying the source and drain can be formed in self-alignment so as to be asymmetric with respect to the gate electrode. Figure 1 (C)
After etching a high-melting point metal 3f5i024'f mask to form a gate electrode 3', heat treatment was performed in an arsenic atmosphere to prevent diffusion from the silicon injection layer 7, which is placed on top of the drain, to the n-type semiconductor layer 2. This is to suppress it. This makes it possible to further improve the breakdown voltage between the drain and gate.

第2図は他の実施例で第1図(15)のゲート電極3′
を形成した後等方性エツチングを用い、ゲート電極3′
ヲソース、ドレイン端からエツチングし、ゲート電極3
“とする。これによりソース領域となる高濃度n型半導
体層7とゲート電極3#が接しないのでソース・ゲート
間耐圧が向上する。又等方性エツチングを用いてゲート
電極3′の長さを短かくするので、精度良くゲート電極
3″を形成できるのでソース抵抗の増大をほとんど伴わ
ずにゲート長の短縮が可能である。
Figure 2 shows another embodiment of the gate electrode 3' of Figure 1 (15).
After forming the gate electrode 3', isotropic etching is performed to form the gate electrode 3'.
Etch from the source and drain ends to form the gate electrode 3.
As a result, the high-concentration n-type semiconductor layer 7, which will become the source region, and the gate electrode 3# are not in contact with each other, so that the breakdown voltage between the source and the gate is improved.Also, by using isotropic etching, the length of the gate electrode 3' is Since the gate electrode 3'' can be formed with high precision, the gate length can be shortened with almost no increase in source resistance.

なお、実施例ではcaAsを素材とする5B−FETの
製造方法について述べたが、Si 、 InP等の他の
素材を用いても良い。又ゲート電極としてはイオン注入
後の熱処理に耐える材料例えばW−T工、W−AI!等
の他の高融点金属を用いても良いことは勿論である。高
融点金属上の絶縁膜として5i02を用いたが、イオン
注入後の熱処理に耐え得る材料であれば良く、515N
4 、1zos等を用いても良いことは勿論である。
In the embodiment, a method for manufacturing a 5B-FET using caAs as a material has been described, but other materials such as Si and InP may also be used. The gate electrode is made of a material that can withstand heat treatment after ion implantation, such as W-T, W-AI! It goes without saying that other high-melting point metals, such as, may also be used. Although 5i02 was used as the insulating film on the high melting point metal, any material that can withstand heat treatment after ion implantation may be used, and 515N
Of course, 4, 1zos, etc. may also be used.

発明の効果 本発明の製造方法によれば、ゲート電極とソース領域間
隔を極めて狭く形成できるためソース抵抗Rsを小さく
することが出来かつゲート電極とドレイン領域間隔はゲ
ート電極とソース領域より広く形成できるため、ドレイ
ン耐圧を大きくすることが出来る。又セルフ・アライメ
ント法で形成できるので製造が容易である。本発明のオ
フ・セットゲート構造はプレナ構造で形成でき、かつセ
ルフ・アライメント法を用いているので特性のバラツキ
の小さいため、集積回路特にMMICi(Monoli
thic Microwave Integr!Lte
d C1rcuit)の製造には最適である。
Effects of the Invention According to the manufacturing method of the present invention, the gap between the gate electrode and the source region can be formed extremely narrow, so the source resistance Rs can be made small, and the gap between the gate electrode and the drain region can be formed wider than that between the gate electrode and the source region. Therefore, the drain breakdown voltage can be increased. Further, since it can be formed by a self-alignment method, manufacturing is easy. The offset gate structure of the present invention can be formed with a planar structure and uses a self-alignment method, so there is little variation in characteristics.
thic Microwave Integr! Lte
dC1rcuit).

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

第1図は本発明の一実施例における5B−FETの製造
方法を示す工程断面図、第2図は他の実施例方法を示す
5B−FETの断面図、第3図は従来の方法による5B
−FETの製造方法を示す工程断面図である。 1・・・・・・半絶縁性GILAS基板、2・・・・・
・n型半導体層、3・・・・・・高融点金属、3’、3
”・・・・・・ゲート電極、a 、 4!′ ・・・・
・・5in2. es・・・・・・フォトレジスト、8
・・・・・・高濃度n型半導体層、9・・・・・・ソー
ス電極、10・・・・・・ドレイン電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第1図 、3″ 121    4・ 第3図
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a 5B-FET according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a 5B-FET showing another method according to the present invention, and FIG. 3 is a 5B-FET manufactured by a conventional method.
- It is a process cross-sectional view which shows the manufacturing method of FET. 1... Semi-insulating GILAS substrate, 2...
・N-type semiconductor layer, 3... High melting point metal, 3', 3
”...Gate electrode, a, 4!'...
...5in2. es・・・Photoresist, 8
. . . High concentration n-type semiconductor layer, 9 . . . Source electrode, 10 . . . Drain electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 1, 3″ 121 4. Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体層の表面に高融点金属を形成し、前記高融
点金属上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜のドレ
イン側から所望量絶縁膜を除去する工程と、前記高融点
金属及び絶縁膜をマスクにイオン注入層を形成する工程
と、前記絶縁膜をマスクに露出した高融点金属を除去す
る工程と、熱処理しイオン注入層を活性化し、高濃度半
導体層を形成する工程と、前記高濃度半導体層領域にオ
ーム性ソース、ドレイン電極を形成する工程を含んでな
る半導体装置の製造方法。
(1) forming a high melting point metal on the surface of a semiconductor layer, forming an insulating film on the high melting point metal, removing a desired amount of the insulating film from the drain side of the insulating film, and the high melting point metal and a step of forming an ion implantation layer using the insulating film as a mask, a step of removing the high melting point metal exposed using the insulating film as a mask, and a step of activating the ion implantation layer by heat treatment to form a highly concentrated semiconductor layer. . A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming ohmic source and drain electrodes in the high concentration semiconductor layer region.
(2)高融点金属上の絶縁膜をマスクに高融点金属の露
出した側壁から所望量エッチングする工程を含む特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
(2) A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, which includes the step of etching a desired amount from the exposed sidewall of the high melting point metal using an insulating film on the high melting point metal as a mask.
JP22800785A 1985-10-14 1985-10-14 Manufacture of semiconductor device Pending JPS6286870A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2632775A1 (en) * 1988-06-13 1989-12-15 Mitsubishi Electric Corp FIELD EFFECT TRANSISTOR AND MANUFACTURING METHOD
US5036017A (en) * 1988-11-29 1991-07-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making asymmetrical field effect transistor
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