JPS63164477A - 自己整合ゲートを有する電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

自己整合ゲートを有する電界効果トランジスタの製造方法

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JPS63164477A
JPS63164477A JP62314332A JP31433287A JPS63164477A JP S63164477 A JPS63164477 A JP S63164477A JP 62314332 A JP62314332 A JP 62314332A JP 31433287 A JP31433287 A JP 31433287A JP S63164477 A JPS63164477 A JP S63164477A
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ジョン エドワード カニングハム
アードマン フレッド シュバート
ウォン ティエン ツァング
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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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】 (発明の背景) [発明の属する技術分野] 本発明は電界効果トランジスタの製造方法、具体的には
非合金接触を有する電界効果トランジスタの製造方法に
関する。
[従来技術の説明] 従来の電界効果トランジスタは三つのマスクプロセスを
用いて製造される。第一のマスクはマスクおよび従来の
フォトリソグラフィー技術を用いて形成されるフォトレ
ジストカバーの外の材料をエツチングするとによって半
導体ウェーハ上に電界効果トランジスタ用の領域を決め
るのに用いられる。このエツチングによって形成される
メサはそれぞれの素子の活性領域を決め、隣のものから
電界効果トランジスタを分離する。そして第二のマスク
はソースとドレイン電極になるオーム性接触を決めるの
に用いられる。これらの接触を決めるための金属層をエ
ツチングした後、第二のマスク使って蒸着されたフォト
レジスト材料は除去されなければならない。これはフォ
トレジスト材料が接触部を形成する高温に耐えられない
からである。この温度は通常200℃以上である。接触
部を形成した後、第三のマスクはソースとドレイン電極
の間に電界効果トランジスタのゲート)R造を提供する
領域を決めるのに用いられる。この第三のマスクは光学
的な手段でソースと下レイン電極に調節されるため、ゲ
ート構造とソースおよびドレイン電極の間には典型的に
1〜2μmの間隔がある。ゲート構造とソースおよびド
レイン電極の間により少ない許容誤差が得られば高速の
電界効果トランジスタが実現できる。
(発明の概要) 本発明では自己整合(Self’ AIIgn)された
ゲート構造を有する高速電界効果トランジスタが得られ
、電界効果トランジスタの製造の際に2つのマスクしか
用いない。第一のマスクは従来の技術と同じように、半
導体ウエーノ1上に電気的に絶縁されたマウントを構成
するメサを決めるのに用いられる。本プロセスで用いら
れるウェー71では接触が非合金接触を通る電流チャネ
ルに提供される必要がある。第二のマスクはソースとド
レイン接触部の形成およびゲート構造の形成のためにフ
ォトレジスト材料を塗布するのに用いられる。本発明は
ソースおよびドレイン接触部が形成された後、フォトレ
ジスト材料の除去を必要としないことに基づく。そのか
わり金属材料が全つエーノ1に蒸着され、そして半導体
材料上にショットキーゲート接触(SchotLky 
gate contact )形成するため、この金属
の蒸着は第二のマスクによってフォトレジスト材料のギ
ャップを通って行われる。その結果、完全に自己整合さ
れるゲート電極が提供され、電界効果トランジスタのソ
ース及びドレイン層とゲート構造の間の許容誤差が極め
て小さい。
(実施例の説明) 本発明の実施に利用できる半導体ウェー71の断面図を
第1図に示す。図示されるように、エピタキシャル成長
構造はガリュームヒ索(GaAs)基板lOとGaAs
バッファ層11およびその上の電子チャネル12からな
る。製作されたウェー/%では電子チャネル12は本発
明者らによる1986年6月6日に出願された名称“デ
ルタドープ型オーム性接触を存する電界効果トランジス
タ゛のアメリカ特許出願節871.249号に記述され
ているデルタドープ型電子チャネルである。第一1図に
示される電子チャネル12と他の層は分子ビームエピタ
キシャル装置によって製作される。本発明を実施するた
めウェーハで必要な基本要素は最上層の(トップの)非
合金接触層14のみである。このトップの非合金接触層
14はいくつかの従来の手段によってできる。つ工−ハ
の製作では、層14はイー・エフ・シュバート(E、 
 F、 5chubcrt)らによって1986年のア
ブライドフィジクスレターズ(ApplIed Phy
sics Lettcrs)第49巻、292〜294
頁に記載されている“N型GaAsへのデルタドープ型
オーム性接触”という名称の文献に記述されているデル
タドープ型非合金オーム性接触である。層■4は狭ギヤ
ツプ半導体材料、例えば1981年のジェー・バック中
サイエンスーテクノロジ(J、Vac、Sci、Tec
hnole、 )第19巻第3号[i28〜627頁の
ジェー・エム・ウラドル(J、M、Woodall )
らの“分子ビームエピタキシャルで成長されるGa、x
InxAsの平坦バンドギャップ層を用いたn−GaA
sへのオーム性接触”という文献に記述されるGaAs
の上のInAsによって提供できる。
寄生抵抗の影響を減らすために電子チャネル12と非合
金接触層14の間にさらにドープ層13が形成される。
このドープ層13は均質ドープされた半導体あるいは本
実施例でのデルタドープ層13からなる。しかし当業者
で理解されたいのはドープ層は電界効果トランジスタを
製作するのに絶対必要なものではないことである。
第1図に示されるような半導体ウェーハが成長された後
、金属層21が結晶成長の後ただ、ち、に蒸発によって
トップ表面に蒸着され、非合金接触層14と金属層21
の間に不必要な酸化層の形成を防ぐ。
層2Iに使われる金属は非合金接触層14によく付着す
るものである必要がある。本実施例では層21にチタン
(LILanlum)が用いられている。金属層によっ
てできるオーム性抵抗を減らすため、さらに金属層21
の上に貴金属層22が蒸むされる。製作されたウェーハ
では貴金属層22に金(gold)が用いられている。
この貴金属はチタン層21の上での酸化物の形成をも防
ぐ。
第一のマスクは従来のフォトリソグラフィによって金属
層22の上にフォトレジスト層23を形成するのに用い
られる。このフォトレジスト層23は半導体ウェーへの
上に電界効果トランジスタの活性層に当る領域を決める
のに使われる。そして従来のエツチング液はフォトレジ
スト層23に覆われていない金属層21と22および半
導体材料を除去するのに用いられる。この方法でウェー
ハ上の素子を隣の素子から分離するメサ構造が形成され
る。フォトレジスト層23を溶かした後、それぞれの電
界効果トランジスタに残ったメサ構造を第3図に示す。
本発明では第1のマスクの使用は電界効果トラン、ジス
タの従来の製造方法での第1のマスクの使用と同じであ
る。
第4図に示されるように、第2のマスクは従来のフォト
リソグラフィ技術によって金属層22のギャップを除く
全ウェーハにフォトレジスト層41を形成するのに用い
られる。フォトレジスト層41上のギャップは電界効果
トランジスタのソースとドレイン電極間に存在するギャ
ップに対応する位置に置かれる。そしてフォトレジスト
層41のギャップの下にある金属層21と22をエツチ
ングするために、250 ミリリットルの水に13gの
ヨウ化カリウム(potassium 1odide)
と7gのヨウ素(iodide)で構成される従来の金
属エツチング液が使われる。
この金属層のエツチングの間に、約0.05〜0,2μ
mの小さい金属層のアンダーカットができる。第5図に
示されるように、かくして、それぞれの電界効果トラン
ジスタでは金属層21と22がソース電極51とドレイ
ン電極52に分離される。そして非合金接触層14およ
びドープ層13(このような層が存在する場合)にギャ
ップを作るために、フォトレジスト層41のギャップの
下のGaAs材料がエツチングされる。この半導体エツ
チングプロセスで作られたギャップはソースとドレイン
電極の間の電気的接続が電子チャネル12のみでなされ
、その上のいかなる層(これらの層がオーム性接触を提
供する)をも通らないようにする必要がある。そしてチ
タンからなる金属層61が全ウェーハに蒸着され、厚さ
約50nmの層が得られる。次にチタン金属層61の上
に金からなる金属層62が蒸告され、約150nmの層
が得られる。第6図上に示されるようにこの蒸着の間に
チタンや金の金属材料がフォトレジスト層41のギャッ
プを通って蒸着され、半導体材料の上にショットキーゲ
ート電極63を形成する。
フォトレジスト層41のギャップを通って半導体材料の
上に蒸着されたものを除く全ての金属層61と62を除
去した後、フォトレジスト層41が除去される。その結
果得られた電界効果トランジスタを第7図に示す。ゲー
ト電極63がソースおよびドレイン電極を作るためのフ
ォトレジスト層41のギャップを通って蒸着されされる
ため、ゲート電極とソースおよびドレイン層の間の横の
距離は前述のエツチング工程で、できたアンダーカット
のみに依存する。本実施例ではゲート電極とソースおよ
びドレイン層の間の横距離がわずか0605〜0.2μ
mとなるようにこのアンダーカットを作ることができる
。本発明ではソースとドレイン電極およびグー4構造を
形成するのに一つのマスクしか用いないため、このよう
な小さいゲート電極許容誤差か実現できる。ゲートは自
己整合され、そしてこの自己整合は許容誤差を小さくす
る。つまり寄生抵抗を小さくできる利点を持つ。
第8図は自己整合電界効果トラレジスタの上面図である
。第8図に示されるように、ゲート電極への接続を簡単
にするために、ゲート電極63は大きなバッド81に接
続されている。
ここで述べたのは本発明の実施例にすぎない。
本発明の精神や範囲から離れずに当業者によって多くの
考案ができる。例えばゲート電極を形成するために、チ
タン、白金と金からなる金属の結合が使用できる。同様
に電界効果トランジスタの製造では他の半導体材料も利
用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第7図までは本発明を利用して電界効果トラ
ンジスタを製造するときの半導体ウェーハの断面図、 第8図は電界効果トランジスタの電極構造の上面図であ
る。 to−IGaAs基板 II・・・GaAsバッファ層 12・・・電子チャネル 13・・・ドープ層 14・・・非合金接触層 21.22・・・金属層 23・・・フォトレジスト層 41・・・フォトレジスト層 51・・・ソース電極 52・・・ドレイン電極 81.82・・・金属層 63・・・ゲート電極 81・・・パッド 出 願 人:アメリカン テレフォン アンドF/に、
7 F/6.2 F/に、、5 FIo、7 FIG、θ 81 ハ一ノド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体ウェーハを形成するため、非合金接触を形
    成する前に少なくとも一つの電流チャネルを含む半導体
    基板上にエピタキシャル層を成長させるステップ、 非合金接触の上に金属層を蒸着するステップ、個々の電
    界効果トランジスタに応じてフォトレジスト材料および
    フォトリソグラフィー技術を使ってウェーハ上に領域を
    マスキングするステップ、個々の電界効果トランジスタ
    に応じてメサを形成するため、金属層およびエピタキシ
    ャル成長層をエッチングするステップ、 メサ構造を決めるために、蒸着されたフォトレジスト材
    料を溶かすステップ、 個々の電界効果トランジスタのゲート電極構造のための
    メサのトップで残す金属層の領域を決めるため、フォト
    リソグラフィーおよびフォトレジスト材料を用いてウェ
    ーハをマスキングするステップ、 決められた領域で露光した金属層と非合金接触を除去す
    るためエッチングをするステップ、決められた領域でゲ
    ート構造を形成する領域を含む全ウェーハ上に金属層を
    蒸着するステップ、および、 マスキング工程の間に蒸着されたフォトレジスト材料を
    除去するステップ、 からなることを特徴とする自己整合ゲートを有する電界
    効果トランジスタの製造方法。
  2. (2)非合金接触の上に金属層を蒸着するステップは、 不要な酸化層の形成を防ぐため、非合金接触に第一の金
    属層を蒸着する工程、および、 この第一の金属層の上に貴金属からなる第二の金属層を
    蒸着する工程からなる特許請求の範囲第1項記載の自己
    整合ゲートを有する電界効果トランジスタの製造方法。
  3. (3)ゲート構造を形成するため金属層を蒸着するステ
    ップは、 半導体材料によく付着する第一の金属層を蒸着する工程
    、および 低いオーミック性抵抗を有する金属からなる第二の金属
    層を蒸着する工程からなる特許請求の範囲第1項記載の
    自己整合ゲートを有する電界効果トランジスタの製造方
    法。
JP62314332A 1986-12-19 1987-12-14 自己整合ゲートを有する電界効果トランジスタの製造方法 Pending JPS63164477A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US944457 1986-12-19
US06/944,457 US4784967A (en) 1986-12-19 1986-12-19 Method for fabricating a field-effect transistor with a self-aligned gate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63164477A true JPS63164477A (ja) 1988-07-07

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ID=25481431

Family Applications (1)

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EP (1) EP0274866B1 (ja)
JP (1) JPS63164477A (ja)
CA (1) CA1271850A (ja)
DE (1) DE3778861D1 (ja)
ES (1) ES2030742T3 (ja)
HK (1) HK108693A (ja)
SG (1) SG123492G (ja)

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