KR950000869B1 - Fabricating method of mesfet - Google Patents

Fabricating method of mesfet Download PDF

Info

Publication number
KR950000869B1
KR950000869B1 KR1019910016436A KR910016436A KR950000869B1 KR 950000869 B1 KR950000869 B1 KR 950000869B1 KR 1019910016436 A KR1019910016436 A KR 1019910016436A KR 910016436 A KR910016436 A KR 910016436A KR 950000869 B1 KR950000869 B1 KR 950000869B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
gate
layer
forming
source
Prior art date
Application number
KR1019910016436A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR930006985A (en
Inventor
신진호
Original Assignee
주식회사 금성사
이헌조
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 금성사, 이헌조 filed Critical 주식회사 금성사
Priority to KR1019910016436A priority Critical patent/KR950000869B1/en
Publication of KR930006985A publication Critical patent/KR930006985A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR950000869B1 publication Critical patent/KR950000869B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials

Abstract

The method includes the steps of forming a buffer layer (2), a channel layer (3) and a cap layer (4) on the substrate (1) to etch the layer (2) in a mesa structure forming a surface pasivation film (5) thereon to remove the film (5) on the source and drain formation area to form a source and drain metal region, selectively removing the portion between the source and drain regions to the layer (3) to form a 1st gate window (L1), forming an insulating layer on the side wall of the gate window, etching the channel layer (3) by using the side wall and a photoresist film (9) as a mask, and depositing a gate metal (8) to remove the photo-resist film (9) and the gate metal portion on the film (9) to form a gate, thereby using the sidew wall to obtain a short gate of 0.3-0.5 micron.

Description

MESFET의 제조방법Manufacturing method of MESFET

제 1 도의 (a)내지 (e)는 일반적인 이중식각 T자 게이트 구조의 MESFET 제조공정도.(A) through (e) of FIG. 1 are MESFET manufacturing process diagrams of a general double-etched T-shaped gate structure.

제 2 도는 GaAs MESFET의 등가회로도로서 (a)는 회로정수의 물리적 근거도이고, (b)는 등가회로도.2 is an equivalent circuit diagram of a GaAs MESFET, in which (a) is a physical basis diagram of a circuit constant, and (b) is an equivalent circuit diagram.

제 3 도의 (a) 내지 (f)는 본 발명 MESFET의 제조공정도.Figure 3 (a) to (f) is a manufacturing process diagram of the MESFET of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 반절연성기판 2 : 고 저항성 비퍼층1: semi-insulating substrate 2: high resistance beeper layer

3 : n채널층 4 : n+ 저항층 캡층3: n-channel layer 4: n + resistive layer cap layer

5 : 질화규소막 6 : 저항성 금속층5: silicon nitride film 6: resistive metal layer

7 : 실리콘 산화막 8 : 게이트 쇼트키 금속층7: silicon oxide film 8: gate schottky metal layer

9 : 감광막9: photosensitive film

본 발명은 1GHZ이상의 MMIC의 중심소자인 MESFET(Metal Semiconducto r Field Effec Transistor)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 MESFET가 필요로 하는 기본 구성요건을 만족시키면서 이의 제조공정을 간단하게 할 수 있도록 한 자기정렬 MESFET의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a MESFET (Metal Semiconductor Field Effec Transistor), which is a central element of MMIC of 1 GHZ or more, and in particular, a self-aligning process for simplifying the manufacturing process while satisfying the basic configuration requirements of the MESFET. It relates to a method for manufacturing a MESFET.

MESFET는 게이트 금속과 GaAs간 쇼트키 다이오드의 공핍영역의 폭을 게이트 전압으로 조절함으로써 드레인과 소오스간에 흐르는 전류의 양을 변조시키는 트랜지스터로서 이의 제조방법에 있어서는 이온주입공정과 에피공정이 있고, 이의 식각구조에는 단일 식각구조와 이중 식각구조가 있으며, 게이트 금속형상에는 일반형과 T자형으로 분류된다.The MESFET is a transistor that modulates the amount of current flowing between the drain and the source by adjusting the width of the depletion region of the Schottky diode between the gate metal and the GaAs. There are single and double etching structures in the structure, and the gate metal is classified into a general type and a T shape.

제 1 도의 (a)내지 (e)는 이중식각구조 및 T자형 게이트 금속형상을 갖는 일반적인 MESFET의 제조공정도로서 이의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.(A) to (e) of FIG. 1 are manufacturing process diagrams of a general MESFET having a double etching structure and a T-shaped gate metal shape.

먼저, (a)에서와 같이 반절연성 기판(1)상부에 에피택시(Epitataxy)공정으로 n-(p-)버퍼층인 고 저항성 버퍼층(2), n채널(3), n+저항성 캡층(4)이 성장된 후, 메사에칭에 의하여 전기적인 절연이 이루어진다.(마스크1)First, as in (a), a highly resistive buffer layer 2, n channel 3, and n + resistive cap layer 4, which are n- (p-) buffer layers, are epitaxially deposited on the semi-insulating substrate 1, as shown in (a). After this growth, electrical insulation is performed by mesa etching. (Mask 1)

이후, (b)에서와 같이 전면에 질화규소막(5)으로 보호막을 형성하고 소오스 및 드레인 영역을 선택적으로 식각한다.Thereafter, as shown in (b), a protective film is formed on the entire surface of the silicon nitride film 5, and the source and drain regions are selectively etched.

그리고 AuGe/Ni/Au를 이용하여 소오스와 드레인부의 저항성 금속층을 형성하여 합금공정이 실시된다.(마스크2)Then, AuGe / Ni / Au is used to form a resistive metal layer of the source and drain portions to perform an alloying process (mask 2).

이후, (c)에서와 같이 소오스 및 드레인 영역사이의 질화금속막(5) 및 n+저항성 캡층(4)이 제거되는 리세스 에칭과정이 수행되고(마스크3), 이어서 (d)에서와 같이, SiO2막(7)이 도포됨과 아울러 게이트 형성부가 에칭된 다음(마스크4), (e)에서와 같이 Ti/Pt/Au, Al, Ti/Al등이 T자형 게이트 쇼트키 금속층(8)이 정의된다.Then, as in (c), a recess etching process is performed in which the metal nitride film 5 and the n + resistive cap layer 4 between the source and drain regions are removed (mask 3), and then as in (d), After the SiO 2 film 7 was applied and the gate forming portion was etched (mask 4), as in (e), the T-type gate Schottky metal layer 8 was formed by Ti / Pt / Au, Al, Ti / Al, or the like. Is defined.

(마스크5)(Mask 5)

이와같이 종래의 MESFET제조방법에서 상기의 마스크3 내지 마스크4는 모두 매우 정확한 정렬과정을 필요로 하는 공정으로서, 마스크3은 소오스와 드레인간의 3 μM에 1 μM의 선폭을 정렬하여야 하고, 마스크 4는 1 μM의 첫 번째 리세스 에칭부분내에 0.5 μM의 게이트 부위를 정의해야 하며, 마스크5는 0.5 μM게이트 부위를 2 μM정도의 T자형 게이트가 포함되도록 정의하여야 한다.As described above, in the conventional MESFET manufacturing method, all of the masks 3 to 4 require a very accurate alignment process, and the mask 3 has to align the line width of 1 μM with 3 μM between the source and the drain, and the mask 4 has 1 In the first recess etch portion of μM, a gate area of 0.5 μM should be defined, and mask 5 should define a 0.5 μM gate area to include a T-shaped gate of about 2 μM.

일반적으로 T자형 게이트 형상은 일렉트론 빔을 다이렉트 라이팅으로 쬐는 일렉트론 빔 리도그래피(Lithography)공정을 통해 제조되고 있으며, 이 경우 마스크의 수가 상기의 경우보다 1장 줄어들 수 있으나 이 방식은 생산성이 떨어져 대량 생산에는 불리한 방식이다.In general, the T-shaped gate shape is manufactured through an electron beam lithography process in which the electron beam is exposed by direct lighting. In this case, the number of masks can be reduced by one than in the above case, but this method is less productive and mass-produced. There is an unfavorable way.

이와같은 일반적인 MESFET의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.In the manufacturing method of such a general MESFET has the following problems.

즉 종래의 이중식각구조 및 T자형 게이트 금속형상을 갖는 MESFET제조방법은 마스크 공정이 최소한 5회이상 있어야만 하기 때문에 공정이 매우 까다롭고 특히 마스크3, 마스크4 공정은 매우 정확한 정렬이 필요하므로 공정마진이 적다.That is, the conventional method of manufacturing MESFET having a double etching structure and T-shaped gate metal shape is very difficult because the mask process must be at least five times, and in particular, the mask 3 and mask 4 processes require very accurate alignment, so the process margin is low. .

따라서 불량 및 원하지 않은 소자특성을 얻을 수 있으므로 신뢰성이 저하된다.As a result, defective and undesired device characteristics can be obtained, thereby reducing reliability.

뿐만아니라, 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 다중식각구조가 아닌 단일구조를 채용할 경우에도 마스크 공정횟수는 줄어들겠지만 등가회로의 요소중 출력 컨덕턴스가 커지고 게이트와 드레인간의 정전용량이 커지므로 같은 게이트 길이, 같은 채널층이라 할지라도 고주파 특성이 약화된다.In addition, in order to solve this problem, the number of mask processes will be reduced even if a single structure is used instead of a multi-etch structure, but the output gate conductance and the capacitance between the gate and drain become larger among the elements of the equivalent circuit. Even in the same channel layer, the high frequency characteristic is weakened.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 까다로운 정렬을 필요로 하는 마스크 공정수를 줄이고, 양산성을 향상시키는 T자 게이트 구조를 갖는 MESFET의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MESFET having a T-shaped gate structure which reduces the number of mask processes requiring difficult alignment and improves mass productivity.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention for achieving the above object will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제 3 도(a)내지(g)는 본 발명 제 1 실시예의 MESFET공정단면도로써, 본 발명 제 1 실시예의 MESFET제조방법은 제 3 도(a)와 같이 반절연성 기판(1)에 에피택셜공정으로 저농도 n형(또는 p형) 버퍼층인 고저항성 버퍼층(2), 7형 채널층(2), 고농도 n형 저항성 캡층(4)를 차례로 성장하고 종래와 같은 방법으로 고저항성 버퍼층(2)의 소정 두께가지 메사에칭을 실시한 다음, 전면에 질화규소막(5)으로 보호막을 형성하고 소오스 및 드레인 영역의 질화규소막(5)을 선택적으로 식각한 후, AuGe/Ni/Au를 이용하여 소오스 및 드레인 영역의 캡층(4)을 저항성 금속층(6)을 형성한다.3 (a) to (g) are cross-sectional views of the MESFET process according to the first embodiment of the present invention. The method of manufacturing the MESFET according to the first embodiment of the present invention is an epitaxial process to the semi-insulating substrate 1 as shown in FIG. The high-resistance buffer layer 2, the 7-channel channel layer 2, and the high-concentration n-type resistive cap layer 4, which are low concentration n-type (or p-type) buffer layers, are sequentially grown. After mesa etching with a predetermined thickness, a protective film is formed on the entire surface of the silicon nitride film 5, and the silicon nitride film 5 of the source and drain regions is selectively etched, and then source and drain regions are formed using AuGe / Ni / Au. Of the capping layer 4 to form a resistive metal layer (6).

제 3 도(b)와 같은 종래와 같은 방법의 마스크를 이용한 포토에칭공정으로 소오스 영역 및 드레인 영역 사이의 질화규소막(5) 및 고농도 n형 저항성 캡층(4)을 n형 채널층(3)소정부분까지 선택적으로 제거하여 게이트 윈도우(L1)를 형성한다.The silicon nitride film 5 and the high concentration n-type resistive cap layer 4 between the source region and the drain region are formed in the n-type channel layer 3 by a photoetching process using a mask according to the conventional method as shown in FIG. 3 (b). The portion is selectively removed to form the gate window L 1 .

제 3 도(c)와 같이 전면에 실리콘 질화막(7)을 증착하고 제 3d 도와 같이 RIE (Reactive Ion Etching)공정으로 상기 게이트 윈도우 영역의 측벽 및 메사에칭된 부분에 실리콘 산화막(7)측벽을 형성한다.As shown in FIG. 3 (c), the silicon nitride film 7 is deposited on the entire surface, and the silicon oxide film 7 side wall is formed on the sidewalls and mesa-etched portions of the gate window region by a reactive ion etching (RIE) process as shown in 3d. do.

제 3 도(e)와 같이 전면에 감광막(8)을 증착하고 상기 제 3 도(b)에서 게이트 윈도우(l1)를 형성했던 마스크를 이용하여 감광막(9)을 패터닝하고 T자형 게이트 구조를 형성하기 위하여 감광막(9) 및 상기 실리콘 산화막(7)측벽을 마스크로 이용하여 2차로 n형 채널층(3)을 소정깊이로 식각한다.As shown in FIG. 3 (e), the photoresist film 8 is deposited on the entire surface, and the photoresist film 9 is patterned by using a mask in which the gate window l 1 is formed in FIG. To form, the n-type channel layer 3 is secondly etched to a predetermined depth using the photoresist film 9 and the sidewalls of the silicon oxide film 7 as masks.

제 3 도(f)와 같이 전면에 게이트 쇼트키 금속층(8)을 증착하고 제 3 도(g)와 같이 리프트-오프(Lift-off)방법으로 감광막(9) 및 금속층(8)을 선택적으로 제거한다.As shown in FIG. 3 (f), the gate Schottky metal layer 8 is deposited on the entire surface, and the photosensitive film 9 and the metal layer 8 are selectively selected by a lift-off method as shown in FIG. 3 (g). Remove

여기서, 리프트-오프방법이란, 감광막(9)을 제거하면 감광막(9) 상측의 금속층(8)이 선택적으로 제거되는 공정을 의미한다.Here, the lift-off method means a process of selectively removing the metal layer 8 above the photosensitive film 9 when the photosensitive film 9 is removed.

상기 제조공정에서 RIE법으로 실리콘 산화막(7)을 식각할시에는 CHF3가스를 이용하는 것이 바람직하며, 실리콘 산화막(7)증착시에는 PECVD법을 이용하는 것이 바람직하다.In the above manufacturing process, it is preferable to use CHF 3 gas to etch the silicon oxide film 7 by the RIE method, and to use the PECVD method to deposit the silicon oxide film 7.

그 이유는 CHF3가스는 질화규소막(5)을 식각하는 률보다 실리콘 산화막(5)을 식각하는 식각률이 월등이 좋으므로 마스크 공정 없이 RIE하더라도 질화규소막(5)은 거의 식각하지 않은채 실리콘 산화막(7)을 식각하여 측벽을 형성할 수 있기 때문이다.The reason is that the CHF 3 gas has a higher etching rate for etching the silicon oxide film 5 than the rate for etching the silicon nitride film 5. This is because the sidewalls can be formed by etching 7).

또한, 실리콘 산화막(7)측벽 두께에 따라 최종게이트의 두께를 조절할 수 있게 되는데, 대개 측벽의 두께는 100Å~2000Å정도를 쉽게 얻을 수 있다.In addition, the thickness of the final gate can be adjusted according to the thickness of the side wall of the silicon oxide film 7, and the thickness of the sidewall can be easily obtained in the range of 100 kPa to 2000 kPa.

즉, 제 3 도(b)에서 포토에칭공정에 의해 게이트 윈도우(L1)의 길이로 약 0.5~0.7 μM를 얻으면 최종의 게이트 길이(L2)는 0.3~0.5 μM가 된다.That is, in FIG. 3 (b), when the length of the gate window L 1 is obtained by about 0.5 to 0.7 μM by the photoetching process, the final gate length L 2 is 0.3 to 0.5 μM.

한편, 본 발명 제 1 실시예와 다른 방법으로 본 발명 제 1 실시예의 동일공정을 n+n/n-(p)버퍼기판에 형성할 수도 있고, 본 발명 제 1 실시예에서 이온주입으로 채널을 정의하는 MESFET에 적용할 수도 있으며 헤테와 구조의 FET에 적용할 수도 있다.Meanwhile, the same process as in the first embodiment of the present invention may be formed on the n + n / n- (p) buffer substrate by a method different from the first embodiment of the present invention. It can be applied to defining MESFETs or to FETs of hete and structure.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 MESFET제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the MESFET manufacturing method of the present invention has the following effects.

첫째, 종래의 제조방법에 비하여 본 발명에 적은 수의 마스크 공정이 필요하므로 까다로운 마스크 정렬작업이 줄어들게 된다.First, as compared to the conventional manufacturing method, a small number of mask processes are required in the present invention, so that a difficult mask alignment operation is reduced.

둘째, 종래에는 포토에칭공정으로 게이트 길이를 정의하므로 게이트 길이가 최소한 0.5~0.7 μM정도로 정의하였지만, 본 발명은 0.5~0.7 μM의 게이트 길이를 정의하더라도 측벽을 이용하여 실제 얻어지는 게이트 길이는 0.3~0.5 μM정도가 되므로 짧은 길이의 게이트를 얻어 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.Second, the gate length is defined at least about 0.5 to 0.7 μM because the gate length is defined by the photoetching process. However, in the present invention, the gate length actually obtained by using the sidewall is 0.3 to 0.5 even when the gate length is 0.5 to 0.7 μM. Since it is about M, a short gate length can be obtained to improve high frequency characteristics.

Claims (2)

기판위에 버퍼층, 채널층, 캡층을 차례로 형성하고 상기 버퍼층 소정부분가지 메사에칭하는 공정과, 상기 기판전면에 표면보호막을 형성하고 소오스/드레인 형성영역의 표면보호막을 선택적으로 제거하고 제거된 부위의 소오스/드레인 금속을 형성하는 공정과, 상기 소오스와 드레인 영역사이를 채널층까지 선택적으로 제거하여 1차 게이트 윈도우를 형성하는 공정과, 전면에 절연막을 증착하는 에치백하여 게이트 윈도우의 측벽에 절연막 측벽을 형성하고, 상기 게이트 윈도우를 제외한 부위에 감광막을 형성하는 공정과, 상기 절연막 측벽 및 감광막을 마스크로 이용하여 채널층을 소정깊이로 식각하는 공정과, 전면에 게이트 금속을 증착하고 리프트 오프 방법으로 감광막 및 감광막 상측의 게이트 금속을 제거하여 게이트를 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 MESFET의 제조방법.Forming a buffer layer, a channel layer, and a cap layer on the substrate in order and mesa-etching a predetermined portion of the buffer layer; forming a surface protective film on the entire surface of the substrate; selectively removing the surface protective film of the source / drain forming region, and then removing the source Forming a primary gate window by selectively removing the source / drain regions to the channel layer, and etching back to deposit an insulating film on the front surface to form an insulating film sidewall on the sidewall of the gate window. Forming a photoresist film at a portion other than the gate window; etching the channel layer to a predetermined depth using the insulating film sidewalls and the photoresist film as a mask; depositing a gate metal on the entire surface and depositing a photoresist film by a lift-off method. And removing the gate metal on the photoresist layer to form a gate. Method of producing a MESFET, characterized by more than true. 제 1 항에 있어서, 보호막을 질화규소막으로 형성하고, 절연막을 실리콘 산화막으로 형성하여 실리콘 산화막 RIE공정시 식각가스로 CHF3를 이용함을 특징으로 하는 MESFET의 제조방법.The method of claim 1, wherein the protective film is formed of a silicon nitride film, the insulating film is formed of a silicon oxide film, and CHF 3 is used as an etching gas during the silicon oxide film RIE process.
KR1019910016436A 1991-09-19 1991-09-19 Fabricating method of mesfet KR950000869B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019910016436A KR950000869B1 (en) 1991-09-19 1991-09-19 Fabricating method of mesfet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019910016436A KR950000869B1 (en) 1991-09-19 1991-09-19 Fabricating method of mesfet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930006985A KR930006985A (en) 1993-04-22
KR950000869B1 true KR950000869B1 (en) 1995-02-02

Family

ID=19320177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019910016436A KR950000869B1 (en) 1991-09-19 1991-09-19 Fabricating method of mesfet

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR950000869B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR930006985A (en) 1993-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4711858A (en) Method of fabricating a self-aligned metal-semiconductor FET having an insulator spacer
US5869364A (en) Single layer integrated metal process for metal semiconductor field effect transistor (MESFET)
EP0551110B1 (en) Compound semiconductor devices
WO2002031886A1 (en) Monolithically integrated e/d mode hemt and method for fabricating the same
US4679311A (en) Method of fabricating self-aligned field-effect transistor having t-shaped gate electrode, sub-micron gate length and variable drain to gate spacing
US6248666B1 (en) Process of manufacturing a semiconductor device including a buried channel field effect transistor
US4616400A (en) Process for fabricating a double recess channel field effect transistor
EP0461807B1 (en) MESFET and manufacturing method therefor
US4804635A (en) Method of manufacture of galluim arsenide field effect transistors
US5376812A (en) Semiconductor device
US5231040A (en) Method of making a field effect transistor
KR0179116B1 (en) Method for manufacturing self-aligned t-type gate
KR950000869B1 (en) Fabricating method of mesfet
US5837570A (en) Heterostructure semiconductor device and method of fabricating same
EP0394590B1 (en) Field effect transistors and method of making a field effect transistor
JP3211786B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPS6122873B2 (en)
KR100231704B1 (en) A substrate structure for e-mesfet and d-mesfet and its fabrication method
KR100309136B1 (en) Method for manufacturing transistor of semiconductor device
JP3235548B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR950000157B1 (en) Manufacturing method of fet
US5177026A (en) Method for producing a compound semiconductor MIS FET
KR100220870B1 (en) Manufacturing method of the compound semiconductor device
JP3183251B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH05275464A (en) Manufacture of compound semiconductor integrated circuit device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20010926

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee