JPS6387774A - 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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JPS6387774A
JPS6387774A JP23403986A JP23403986A JPS6387774A JP S6387774 A JPS6387774 A JP S6387774A JP 23403986 A JP23403986 A JP 23403986A JP 23403986 A JP23403986 A JP 23403986A JP S6387774 A JPS6387774 A JP S6387774A
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JP
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electrode
gate
forming
source
gate electrode
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JP23403986A
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Masahisa Suzuki
雅久 鈴木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 半導体ゲートへテロ接合電解効果型トランジスタ(以下
半導体ゲートへテロ接合FETと称する)の製造方法で
あって、化合物半導層を加工して半導体ゲート電極を形
成後、該ゲート電極の側壁に絶縁膜を形成した後、該ゲ
ート電極の頭部上と該ゲート電極の側壁に隣接して所定
パターンの金属膜を形成後、金属膜の下部の化合物半導
体結晶と合金化してゲート引出し電極、ソース電極、ド
レイン電極を一括してセルファラインで形成する。
このようにして、ソース、ドレイン、ゲート電極を一回
の工程で形成可能であり、且つソース、ゲート電極間の
間隔の短縮により、ソース抵抗Rが低下し、素子特性を
向上させた上で、素子寸法の微細化を図ることのできる
半導体装置の製造方法。
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体結晶を用いた半導体へテロ接合F
ETの製造方法に関する。
化合物半導体結晶を用いたFETとしては、ショットキ
ーゲート構造のMetal−Semiconducto
r−PETや、半絶縁性基板上にエネルギーバンドギャ
ップがそれぞれ異なり、電子親和力の小さい半導体にの
み、ドーピングされた化合物半導体のへテロ接合結晶を
形成後、その上にショットキーゲート電極を形成したヘ
テロ接合FET、或いはチャネル部をアンドープ構造と
したSemiconductor−Insulator
−Semicoductor(SrS)FET等多種類
がある。
このようなFETは、その材料に電子移動度の大きい化
合物半導体結晶を用いており、いずれも高速に動作する
〔従来の技術〕 このような化合物半導体結晶を材料として用いたFET
の内、半導体ゲートへテロ接合ゲートトランジスタの従
来の構造、およびその製造方法について第6図を用いて
説明する。
第6図に示すように、半絶縁性のガリウム−砒素(Ga
As)基板1上にノンドープのGaAsの結晶層2がチ
ャネル層として形成され、その上にノンドープのアルミ
ニウムーガリウム−砒素(A I GaAs)の結晶N
3がへテロ構造で形成されている。
更にその上にN型にドープされたGaAsの結晶層4が
へテロ構造に形成された後、図示しないがその上に所定
パターンのホトレジスト膜が形成され、該ホトレジスト
膜をマスクとして用いて該G a A sの結晶層が所
定のゲート電極4Aの幅となるようにリアクティブイオ
ンエツチング法を用いて形成されている。
更に、該パターン形成されたゲート電極4Aをマスクと
してイオン注入法によりSi原子がイオン注    □
入されてチャネル層のGaAs結晶層2内にチャネル層
となる導電領域5が形成されている。
更に金−ゲルマニウム/金合金を選択的に蔭着により形
成後、その下のA I GaAs結晶N3、およびGa
Asの結晶層2と合金化してソース電極6、およびドレ
イン電極7を形成して半導体へテロ接合ゲートトランジ
スタが形成されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、このような従来の半導体へテロ接合ゲートト
ランジスタに於いては、ソース電極6とゲート電極4^
の間、ドレイン電極7とゲート電極4Aの間のノンドー
プGaAs結晶層2、およびその上のノンドープのA 
I GaAs結晶層3に導電性を持たせるのを目的とし
て、その結晶層2.3にSi原子をイオン注入している
然し、このような従来の構造では、ソース電極6とゲー
ト電極4A間の導電領域5の寸法が大きくなり、そのた
め導電領域のシート抵抗Rsも充分小さく成らないため
、ソースとゲート間の導電領域のソース抵抗が大きくな
り、素子の両速動作特性が劣下する問題がある。
本発明は上記した問題点を解決し、かつセルファライン
で半導体ゲート電極の引出し電極となるオーミック電極
、および化合物半導体結晶層上にソースおよびドレイン
電極が同一工程で一括して形成されるようにした半導体
装置の製造方法の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、化合物半導体結晶へ
テロ構造に形成された半導体ゲート電極の側壁に絶縁膜
を形成する工程、前記基板上に金属膜を選択的に形成後
、前記金属膜を下部の、ゲート電極、並びに下部の化合
物半導体結晶層と合金化し、半導体ゲート電極に接続さ
れるオーミック電極、ソース電極およびドレイン電極を
同一工程で、−括して形成することを特徴とする。
〔作用〕
本発明によれば、ソース、ドレイン、ゲート電極金属を
一回の工程で形成可能であり、且つソース、ゲート電極
間の間隔の短縮により、ソース抵抗Rsを低下させ、素
子特性を向上させることができる。更に素子寸法の微細
化を図ることができる。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
半絶縁製のGaAs基板11上にはノンドープのGaA
sの結晶層が導電体層12として形成され、その上には
A I GaAsの結晶層13がへテロ構造に形成され
、その上にはN型のGaAsの結晶層14が所定のパタ
ーンに形成されてゲート電極14Aが形成され、そのゲ
ート電極の側壁には5iOt膜16よりなる絶縁膜が形
成されている。
このような半導体装置を形成するには、第1図に示すよ
うに、GaAsの半絶縁性基板11上に5000人の厚
さにノンドープのGaAsのチャネル層12を分子線エ
ピタキシャル法、またはMOCVD法で形成する。
次いでこの上にノンドープのAlGaAsの結晶層を分
子線エピタキシャル法で800人の厚さにペテロ構造に
形成する。
次いでこの上にSi原子をドープしたN型のGaAs(
キャリア濃度が5×10I′l/印3)の結晶層14を
分子線エピタキシャル法で10000人の厚さにペテロ
構造に形成する。
更にこの上にホトレジスト膜15を塗布する。
次いで第2図に示すように、このホトレジスト膜をホト
リソグラフィ法を用いて所定のパターンに形成後、該ホ
トレジスト膜15をマスクとして二塩化二弗化メタン(
CC1、F2)ガスを反応ガスとしたりアクティブイオ
ンエツチング法によりその下のGaAsの結晶7114
をエツチングする。
この工程で、GaAsの結晶層14がその下のA RG
aAs結晶層13の境界に敗るまで異方性エツチングさ
れる。
次いで前記したホトレジスト膜15を除去した後、第3
図に示すように該基板上にSiO□膜16全1600人
の厚さに形成した後、該5ioz膜を三弗化メタン(C
HF、 )ガスを反応ガスとするりアクティブイオンエ
ツチング法による異方性エツチングを行うことで、N型
のGaAsの結晶層14よりなるゲート電極14Aの側
壁にのみSiO□膜16全16ようにする。
次いでSi原子を加速電圧を100KeVとし、ドーズ
量が1,5 xlo 13/ cm”の条件でイオン注
入後、窒素ガス雰囲気内で850℃の温度で15分間ア
ニールして活性化する。
この場合、ゲート電極の側面の絶縁膜により注入された
不純物原子のゲート電極下への回り込みが抑圧されて実
効的なゲート長が変動するような不都合も無くなり、ゲ
ート長さが所定の値に制御された高信頼度な半導体装置
が得られる。
次いで第4図に示すように、該基板上に所定パターンの
ホトレジスト膜17を形成後、該ホトレジスト膜17を
マスクとして用いて、該基板上に金−ゲルマニウム/金
よりなる金属膜18を菌着により形成する。
次いで該金属膜18のエツチング液(例えば商品名、チ
クニストリップAu: テクニックインク社製)を用い
て5iOz膜16の側壁に付着した金属膜18をエツチ
ング除去する。
次いで前記したホトレジスト膜17を除去するとともに
その上の不要な金属膜18をも除去するいわゆるリフト
オフ法により不要な金属膜18を除去する。
このようにして、第5図に示すように金属膜18が所定
のパターンに形成されてゲート引出し電極21、および
このゲート引出し電極21に絶縁膜16を介してソース
電極19、およびドレイン電極20が隣接して形成され
る。
次いで該基板を窒素ガの雰囲気内で、450℃の温度で
1分間熱処理して、前記金属膜18とAfGaAs層1
3、およびGaAs層12との間で合金を形成する。
この合金化の厚さは2000人であり、横方向に拡散す
・る量は非常に小さく、ゲート電極下のへテロ構造部分
に影響を及ぼすことが無い。
このようにして前記した金属膜18と、その下の化合物
半導体結晶の間で合金を形成し、その合金によってソー
ス電極19、ドレイン電極20.ゲート引き出し電極2
1を形成する。
尚、本実施例ではA I GaAs結晶層13に不純物
原子を添加しないノンドープ結晶を用いたノーマリオフ
型としたが、A I GaAs結晶層13にN型不純物
原子を部分的にドーピングしたノーマリオン型の構造と
しても良い。
このようにすることで第1図に示すように、ゲート電極
14A上にゲート電極14へのオーミック電極となるゲ
ート引出し電極21が形成され、また該ゲート電極14
Aの絶縁膜16を挟んだ側壁に隣接してソース電極19
とドレイン電極20が一括して同一工程で形成される。
またゲート電極14Aに絶縁膜16を挟んでソース電極
19とドレイン電極20が隣接して形成されているので
、ソース抵抗Rsの低減により素子特性を向上させるこ
とができる。
尚、本実施例ではイオン注入法を用いたが、ゲート電極
14Aの側壁の5ift膜16の厚さを500Å以下の
厚さで薄く形成することでゲート電極14Aとソース領
域間の導電性を良好に保つことができ、煩雑で装置の真
価なイオン注入工程を用いずとも半導体装置を形成する
ことが出来る。
尚、本実施例の他の実施例としてゲート電極側面の絶縁
膜を素子形成後、四弗化メタンガス等を用いたドライエ
ツチングで除去することで、寄生容量が低減できる半導
体装置が得られる。
尚、本実施例の他に金属膜18を形成後、その上にホト
レジスト膜を形成し、ゲート引き出し電極形成領域、ソ
ースおよびドレイン電極形成領域以外の911 域のホ
トレジスト膜を除去後、該パターンニングされたホトレ
ジスト膜をマスクとして用いて金属膜18をドライエツ
チングし、ソース電極19、ドレイン電極20、ゲート
引き出し電極21を一括形成しても良い。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、ゲートとソース、ドレイン間のチャネル導電体層が
狭くできるので、ソース抵抗が低減し、素子特性が向上
し、更に素子が小型化され、このようなFET用いてI
Cを形成すれば形成される半導体装置の集積度が向上す
る。
またソース、ゲート、ドレイン電極を一度の金属膜形成
工程により形成出来るため、工程も容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図より第5図迄は、本発明の方法の一実施例を工程
順に示す断面図、 第6図は従来の半導体装置の構造、およびその製造方法
を説明するための断面図である。 図に於いて、 11はGaAs基板、12はチャネル層、13はA I
 GaAs結晶層、14はN型GaAs層、14Aはゲ
ート電極、15゜17はホトレジスト膜、16はSiO
□膜、18は金属膜、19はソース電極、20はドレイ
ン電極、21はゲート引出し電極を示す。 +h襲ノード°−アGaAs、AIGoAs、N−Ga
AsホトLシ”ズHjJ$’!in第1図 4完8胎γ’−1−電権暦へ′r打図 第2図 ント瀦峠た1イ67〉tシ2イワリ、ぶ5rφ七どヒ1
tiシ榎ツr5アつ(゛工1ミEGゴ第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板(11)上に、導電領域となる第1の
    半導体層(12)、障壁層となり該第1の半導体層よよ
    り伝導帯のポテンシャルが高い第2の半導体層(13)
    とゲート電極となる第3の半導体層(14)を形成し、
    該第3の半導体層(14)を所定の寸法のゲート電極に
    形成後、該ゲート電極の側面に絶縁膜(16)を形成し
    、該基板上に金属膜を形成した後、該金属膜をソース電
    極(19)、ドレイン電極(20)およびゲート引出し
    電極(21)としての所定のパターンに同一工程で一括
    して形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記ゲート電極の側面に絶縁膜(16)を形成後
    、ソース電極およびドレイン電極形成領域以外の箇所に
    ホトレジスト膜(17)を形成後、該基板(11)上に
    金属膜(18)を形成し、前記ホトレジスト膜(17)
    を除去すると共に、その上の金属膜(18)をも除去す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
    体装置の製造方法。
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