JPH0126195B2 - - Google Patents
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- JPH0126195B2 JPH0126195B2 JP56060381A JP6038181A JPH0126195B2 JP H0126195 B2 JPH0126195 B2 JP H0126195B2 JP 56060381 A JP56060381 A JP 56060381A JP 6038181 A JP6038181 A JP 6038181A JP H0126195 B2 JPH0126195 B2 JP H0126195B2
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- electrode
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、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 The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor.
本発明は、材料については何ら制限されるもの
ではなく、Siなどの単元素半導体あるいは化合物
半導体など広く一般の半導体材料に適用できるも
のであるが、以下半導体材料として動作速度の大
きい利点をもつ化合物半導体のうちGaAsを例に
とつて説明を行う。 The present invention is not limited in any way to materials, and can be applied to a wide range of general semiconductor materials such as single-element semiconductors such as Si or compound semiconductors. The explanation will be given using GaAs among semiconductors as an example.
従来シヨツトキ障壁ゲート電界効果トランジス
タ(以下MESFETと略す)は金属と半導体の接
触により形成されるシヨツト接合をゲートに利用
したもので、優れた特性を有することから、マイ
クロ波領域における低雑音増幅素子、高出力増幅
あるいは発振素子として慣用されている。図1
は、MESFETの従来の一般的な製造方法による
断面構造図である。半絶縁性半導体基板1の上に
エピタキシアル成長、あるいはイオン注入によつ
て動作層2を形成する(図1a)。Au―Ge―Ni
系合金からなるソース電極3およびドレイン電極
4を通常の真空蒸着法およびリソグラフイ技術を
用いて形成し、その後約470℃で数分の合金処理
を行なつた。(同図b)後、ゲート電極5を同じ
く通常の真空蒸着、リソグラフイ技術を用いて、
ソース電極3とドレイン電極4の中間の動作層2
上に形成する(同図c)ものである。 Conventional shot barrier gate field effect transistors (hereinafter abbreviated as MESFET) use a shot junction formed by contact between a metal and a semiconductor as a gate, and because of their excellent characteristics, they have been used as low-noise amplification elements in the microwave region. It is commonly used as a high output amplification or oscillation device. Figure 1
1 is a cross-sectional structural diagram of a MESFET according to a conventional general manufacturing method. An active layer 2 is formed on a semi-insulating semiconductor substrate 1 by epitaxial growth or ion implantation (FIG. 1a). Au―Ge―Ni
A source electrode 3 and a drain electrode 4 made of a base alloy were formed using ordinary vacuum evaporation and lithography techniques, and then an alloy treatment was performed at about 470° C. for several minutes. (Figure b) After that, the gate electrode 5 is formed using the same usual vacuum deposition and lithography techniques.
Active layer 2 between source electrode 3 and drain electrode 4
(c in the same figure).
ところでMESFETの高周波特性を向上させる
ためには、ゲース長lを極力小さくする必要があ
り、そのために素子製作上極めて微細な精密加工
が要求される。しかし、従来の製造方法において
は、ゲート電極5のパターンをレジストに形成す
る際に、そのゲートパターンの極く近傍にソース
電極3およびドレイン電極4による段差が、メサ
領域2の段差に加えて存在するため、平坦面にお
けるときよりもフオトレジストパターンの解像度
が低下し、1μm程度の短いゲートパターンを確
実に形成することが困難であつた。特にGaAs等
の化合物半導体では、ゲート電極5を形成する前
にソース電極3およびドレイン電極4の合金処理
を行なつて、その接触抵抗の低下を図ることが一
般に行なわれているが、接触抵抗を充分小さくし
ようとして充分な高温で、しかも長時間の合金処
理を行なうとソース、ドレイン電極金属の凝集が
おこり、著しく大きな段差が生じ易く、このこと
も、ゲート用フオトレジストパターンの解像度を
悪化させる原因になつている。 By the way, in order to improve the high frequency characteristics of MESFET, it is necessary to make the gate length l as small as possible, which requires extremely fine precision machining in device fabrication. However, in the conventional manufacturing method, when forming the pattern of the gate electrode 5 in the resist, there is a step caused by the source electrode 3 and the drain electrode 4 in the very vicinity of the gate pattern in addition to the step of the mesa region 2. Therefore, the resolution of the photoresist pattern is lower than that on a flat surface, making it difficult to reliably form a gate pattern as short as about 1 μm. In particular, with compound semiconductors such as GaAs, it is common practice to perform alloy treatment on the source electrode 3 and drain electrode 4 before forming the gate electrode 5 in order to reduce their contact resistance. If alloying is performed at a sufficiently high temperature and for a long time in order to make the gate sufficiently small, agglomeration of the source and drain electrode metals will occur, which tends to cause extremely large steps, which is also a cause of deterioration of the resolution of the gate photoresist pattern. It's getting old.
また、ゲート電極5は既に形成されているソー
ス電極3とドレイン電極4の中間に±0.2μm以下
の位置精度で形成する必要がある。さらにソース
電極3とゲート電極5の間隔は、MESFETの電
気的特性にあつて、ソースゲート間の寄生抵抗寄
生容量に直接影響するので、両電極間の距離はで
きる限り小さく、かつ高精度に制御する必要があ
り、上述の位置精度は、この電極間距離の点でも
必要となる。しかしこの様な微細パターンを高精
度で形成することは、従来の技術では極めて困難
であり、従つて製造歩留りが著しく低いという問
題点があつた。 Further, the gate electrode 5 needs to be formed between the already formed source electrode 3 and drain electrode 4 with a positional accuracy of ±0.2 μm or less. Furthermore, the distance between the source electrode 3 and the gate electrode 5 directly affects the parasitic resistance and parasitic capacitance between the source and gate in terms of the electrical characteristics of the MESFET, so the distance between the two electrodes should be kept as small as possible and controlled with high precision. The above-mentioned positional accuracy is also required in terms of the distance between the electrodes. However, it is extremely difficult to form such fine patterns with high precision using conventional techniques, and therefore there is a problem in that the manufacturing yield is extremely low.
このような技術上の問題を解決する方法の一手
段としては、電子ビーム露光技術を用い1μm以
下の長さのゲートパターンを半導体材料に直接描
画する方法も発表されている(例えばN.KATO
etal IEEE on ED 27―6(80)P1098)。この場
合、位置合せ精度は電子ビーム露光システムの精
度安定性で規定され±0.5μm程度までは可能であ
るが、反面描画時間に長時間を要し、1μm以下
のパターンを描画するには、装置の安定性の維
持、描画条件の最適化等複雑なプロセスを要する
ため、生産性が低いという問題がある。また、遠
紫外露光技術によつてサブミクロンパターンを転
写することも行なわれているが、生産性は改良さ
れるものの位置合わせ精度の点で不充分である。 As one method to solve these technical problems, a method has been announced in which a gate pattern with a length of 1 μm or less is directly drawn on a semiconductor material using electron beam exposure technology (for example, N. KATO
etal IEEE on ED 27-6 (80) P1098). In this case, the alignment accuracy is determined by the accuracy and stability of the electron beam exposure system, and is possible up to about ±0.5 μm, but on the other hand, it takes a long time to write, and the equipment is difficult to write a pattern of 1 μm or less. Since it requires complex processes such as maintaining the stability of the image and optimizing the drawing conditions, there is a problem of low productivity. Further, although submicron patterns have been transferred using deep ultraviolet exposure technology, although this improves productivity, it is insufficient in terms of alignment accuracy.
一方、高精度位置合わせの問題を解決するため
の一手段として、いわゆるセルフアライメントと
いう手法がある。図2A及び図2Bはその主な例
を説明する図である。図2Aは先にソース電極3
ドレイン電極4を形成し(同図a)、これをマス
クとして動作層2を深さ方向、横方向にエツチン
グした後(同図b)、動作層の凹部にゲート電極
5を形成する(同図c)方式でソース電極3、ゲ
ート電極5間の動作層2の厚さを減少させ、両電
極間の電気抵抗の軽減をも考慮したいわゆるリセ
ス構造をとつている。図2Bは先に多層膜でゲー
ト電極5を形成し(同図a)、その最下層金属を
横方向にエツチング(同図b)、この電極の上層
をマスクとしてオーミツク電極3,4を形成する
(同図c)方式である。しかしながら、これらの
セルフアライメント方式ではマスクパターンに必
要な段差ないしは空〓を化学的エツチングによつ
て得ることが共通である。化学的エツチングのう
ち、薬液を用いるウエツトエツチングでは1μm
以下のパターンにおける微細加工が不可能であり
ガスプラズマを用いるプラズマエツチング(ドラ
イエツチング)ではエツチングの再現性に乏しく
1μm付近での高精度な加工が困難である。さら
に、これらの化学エツチングでは横方向へのエツ
チングを1/10μmの精度で制御することは不可能
である。 On the other hand, there is a method called self-alignment as one means for solving the problem of high-precision alignment. FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating main examples thereof. In FIG. 2A, the source electrode 3 is
After forming a drain electrode 4 (a in the same figure) and etching the active layer 2 in the depth and lateral directions using this as a mask (b in the same figure), a gate electrode 5 is formed in the recessed part of the active layer (b in the same figure). c) The thickness of the active layer 2 between the source electrode 3 and the gate electrode 5 is reduced, and a so-called recessed structure is adopted in consideration of reducing the electrical resistance between both electrodes. In FIG. 2B, a gate electrode 5 is first formed with a multilayer film (a in the same figure), and the lowermost metal layer is laterally etched (b in the same figure), and ohmic electrodes 3 and 4 are formed using the upper layer of this electrode as a mask. (Figure c) method. However, in these self-alignment methods, it is common that steps or voids necessary for the mask pattern are obtained by chemical etching. Among chemical etching methods, wet etching using a chemical solution has a thickness of 1 μm.
Microfabrication of the following patterns is impossible, and plasma etching (dry etching) using gas plasma has poor etching reproducibility.
High-precision processing around 1 μm is difficult. Furthermore, with these chemical etching methods, it is impossible to control lateral etching with an accuracy of 1/10 μm.
以上述べたように従来の方法では1μm以下の
ゲート長、ソース・ゲート間距離を1/10μmの精
度で歩留り良く製造することは極めて難しい。 As described above, with conventional methods, it is extremely difficult to manufacture gate lengths of 1 μm or less and source-to-gate distances with an accuracy of 1/10 μm with good yield.
本発明は、このような従来方式の欠点を改善す
るもので、その目的は1μm以下のゲート長、ソ
ース・ゲート間距離を有する高周波特性に優れた
MESFETを高精度に歩留り良く製造する方法を
提供することにある。 The present invention aims to improve these drawbacks of the conventional method, and its purpose is to provide a device with excellent high-frequency characteristics having a gate length of 1 μm or less and a distance between the source and gate.
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing MESFETs with high precision and high yield.
本発明においては、本来1μm近傍の長さに形
成したゲート金属の表面にそれ自身の絶縁性の化
合物を1/10μm程度の高精度で形成し、それをソ
ース・ゲート間の間隔をきめるセルフアラインに
利用することにより、上記目標を達成せしめんと
するものである。 In the present invention, an insulating compound is formed on the surface of the gate metal, which was originally formed to a length of about 1 μm, with a high precision of about 1/10 μm, and this is applied to the self-alignment method that determines the distance between the source and gate. The aim is to achieve the above goals by utilizing the system.
以下本発明の説明では半導体材料として動作速
度の大きい利点をもつ化合物半導体のうちGaAs
を例にとつて述べる。しかしながらこのことは本
発明に対して材料を何ら制限するものでなく、本
発明はSiなどの単元素半導体あるいは化合物半導
体等広く一般の半導体材料に適用できるものであ
る。 In the following description of the present invention, GaAs is a compound semiconductor that has the advantage of high operating speed as a semiconductor material.
Let's take this as an example. However, this does not limit the materials used in the present invention, and the present invention can be applied to a wide range of general semiconductor materials such as single-element semiconductors such as Si or compound semiconductors.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on Examples.
図4は、本発明の一実施例の工程説明図であ
り、図3は、この実施例により製造される電界効
果トランジスタの構成を示す断面図である。 FIG. 4 is a process explanatory diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a field effect transistor manufactured according to this embodiment.
初めに図3に示す電界効果トランジスタの構成
を簡単に説明する。基板1上の半導体材料動作層
2の上に直接ゲート電極を設け、さらに半導体材
料動作層2の上にソース電極3及びドレイン電極
4をゲート電極5に密接して設けた半導体装置の
構造になつており、ゲート電極5の周囲にはゲー
ト電極用金属の化合物膜5′が設けてある。 First, the structure of the field effect transistor shown in FIG. 3 will be briefly explained. The semiconductor device has a structure in which a gate electrode is provided directly on the semiconductor material active layer 2 on the substrate 1, and a source electrode 3 and a drain electrode 4 are further provided on the semiconductor material active layer 2 in close contact with the gate electrode 5. A gate electrode metal compound film 5' is provided around the gate electrode 5.
この構造においては、ソース電極とゲート電極
間の距離、ドレイン電極とゲート電極間の距離、
ゲート電極の幅がサブミクロンの領域で極めて微
細制御出来る構造になつている。また、ゲート電
極5の上にオーミツク電極と同一材料のオーミツ
ク金属膜が形成されているので、ゲート電極の断
面積が大きく、ゲート電極の抵抗が非常に低い構
造となつている。 In this structure, the distance between the source electrode and the gate electrode, the distance between the drain electrode and the gate electrode,
The structure allows extremely fine control of the width of the gate electrode in the submicron range. Further, since an ohmic metal film made of the same material as the ohmic electrode is formed on the gate electrode 5, the cross-sectional area of the gate electrode is large and the resistance of the gate electrode is extremely low.
次に本発明の一実施例である電界効果トランジ
スタの製造方法を図4を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing a field effect transistor, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
半導体材料としては、GaAsの基板1上に1×
1017個/cm3のキヤリア濃度でTeをドープした
GaAsエピタキシアル層2を設けたものを用い
た。2の必要な領域だけをメサエツチングして残
した後、この表面に厚膜の金属パターンを形成す
るためのスペーサ6をつくる。この場合、微細な
パターンでアスペクト比(縦横比)を大きくし、
かつ垂直に近い壁面のパターンを得るため反応性
スパツタエツチングを用いることとする。スペー
サとして厚さ2000ÅのCVDSiO2膜を下層6′に形
成し、その上にホトレジスタ等の有機高分子膜を
1.5μmの厚さにスペーサ6として塗布する(同図
a)。所定のベーク処理後、通常の紫外光による
ホトリソグラフイとリフトオフによりスペーサ6
上に厚さ1000ÅのAlパターン7(パターン寸法
1μm)を形成する(同図b)。 As a semiconductor material, 1×
Doped with Te at a carrier concentration of 10 17 pieces/ cm3
A device provided with a GaAs epitaxial layer 2 was used. After mesa etching and leaving only the required area of 2, spacers 6 are formed on this surface for forming a thick metal pattern. In this case, the aspect ratio is increased with a fine pattern,
In addition, reactive sputter etching will be used to obtain a nearly vertical wall pattern. A CVDSiO 2 film with a thickness of 2000 Å is formed as a spacer on the lower layer 6', and an organic polymer film such as a photoresist is placed on top of it.
Coat it as a spacer 6 to a thickness of 1.5 μm (see figure a). After the prescribed baking process, the spacer 6 is formed by photolithography and lift-off using normal ultraviolet light.
Al pattern 7 with a thickness of 1000 Å is placed on top (pattern dimensions
1 μm) (Figure b).
次いでAlパターン7をマスクとして1×
10-1TorrのO2ガスおよびCF4―O25%混合ガスの
高周波放電中でスペーサ6および6′をそれぞれ
エツチングする。この時の所要時間は放電のパワ
ー100Wで約25分である。この結果スペーサ6お
よび6′中にスペーサの垂直な壁面で囲まれた幅
1μmの空〓が形成される(同図c)。この状態
で、シヨツトキ電極用Al金属5を0.5μmの厚さに
続いて絶縁膜8としてSiO2を0.2μmの厚さに例え
ば真空蒸着法で堆積させ(同図d)、Al7/スペ
ーサ6とその上のAl膜/SiO2膜を溶剤で除去す
るとAlシヨツトキ電極5が形成される(同図
e)。次いでこの電極5の両側面を例えば陽極酸
化法で酸化すると電極5の表面が酸化アルミナ
(Al2O3)5′でおおわれる。(同図f)Al2O3は優
れた絶縁性材料である。本実施例では酸化膜厚を
精度良く制御するため200Å/分という酸化速度
で行なつた。陽極酸化は酒石酸・エチレングリコ
ール混合水溶液中で室温で10分間行なつた。試料
電流密度は3mA/cm2であり、この電流値による
陽極酸化速度は酸化膜が厚くなつても減少しない
ため膜厚制御が容易に行ない得る。 Then, using Al pattern 7 as a mask,
Spacers 6 and 6' are etched in a high frequency discharge of O 2 gas and 5% CF 4 -O 2 mixed gas at 10 -1 Torr, respectively. The time required at this time is approximately 25 minutes with a discharge power of 100W. As a result, in spacers 6 and 6' the width surrounded by the vertical walls of the spacers is
A 1 μm void is formed (Figure c). In this state, Al metal 5 for the shot electrode is deposited to a thickness of 0.5 μm, and then SiO 2 is deposited to a thickness of 0.2 μm as an insulating film 8 by, for example, vacuum evaporation (FIG. d), and the Al 7/spacer 6 and When the Al film/SiO 2 film thereon is removed with a solvent, an Al shot electrode 5 is formed (e in the same figure). Next, both sides of the electrode 5 are oxidized by, for example, an anodic oxidation method, so that the surface of the electrode 5 is covered with alumina oxide (Al 2 O 3 ) 5'. (Figure f) Al 2 O 3 is an excellent insulating material. In this example, oxidation was performed at a rate of 200 Å/min in order to accurately control the oxide film thickness. Anodic oxidation was performed in a tartaric acid/ethylene glycol mixed aqueous solution at room temperature for 10 minutes. The sample current density was 3 mA/cm 2 , and since the anodic oxidation rate based on this current value does not decrease even if the oxide film becomes thicker, the film thickness can be easily controlled.
この時、ゲート部以外のGaAs表面はスペーサ
下層6′で保護されており、ゲート電極の陽極酸
化工程中は何ら変化しない。陽極酸化後スペーサ
下層6′およびシヨツトキ電極上の絶縁膜8を除
去するとゲート電極はスペーサ下層の厚さに相当
する分だけ陽極酸化されずに残り、陽極酸化膜と
の間に空間をつくることとなる(同図g)。これ
を利用してスペーサ下層の厚さ以下でメサ領域の
部分のみにAu―Ge―Ni系合金を真空蒸着法で形
成し、電極間の分離を確実にとつた。このとき、
同図hのオーミツクなソースおよびドレイン電極
3,4の厚さは、同図a〜fに示す下層のスペー
サ(厚膜パターンの第一層)6′よりも薄くする。
このようにすれば、ソースおよびドレイン電極
3,4のゲート側上端部とゲート電極5自身の化
合物膜5′の下側端部との間には、所定の空〓が
介在することになるので、たとえオーミツク金属
の真空蒸着時にこれが化合物膜5′の側面にも付
着するようなときでも(ウエーハの端部では、真
空蒸着は垂直上方向からわずかに傾いた方向から
なされるので、このような側面へのメタル付着は
生じやすい)、ソースおよびドレイン電極3,4
が、化合物膜5′の上面のオーミツク金属とシヨ
ートすることは全くなくなる。最後にN2ガス
(5%H2含)中で400℃―2分間の合金処理を行
ないソース電極3ドレイン電極4のオーミツク性
を良好なものとした(同図h)。 At this time, the GaAs surface other than the gate portion is protected by the spacer lower layer 6' and does not change at all during the anodization process of the gate electrode. After anodizing, when the spacer lower layer 6' and the insulating film 8 on the shot electrode are removed, the gate electrode remains unanodized by an amount corresponding to the thickness of the spacer lower layer, creating a space between it and the anodic oxide film. (Figure g). Taking advantage of this, we formed an Au-Ge-Ni based alloy only in the mesa region with a thickness less than the thickness of the spacer lower layer using a vacuum evaporation method to ensure separation between the electrodes. At this time,
The thickness of the ohmic source and drain electrodes 3 and 4 shown in FIG.
In this way, a predetermined space will be present between the upper ends of the source and drain electrodes 3 and 4 on the gate side and the lower end of the compound film 5' of the gate electrode 5 itself. Even if the ohmic metal is deposited on the side surface of the compound film 5' during vacuum deposition (at the edge of the wafer, the vacuum deposition is performed from a direction slightly tilted from the vertical upward direction), metal adhesion to the side surfaces is likely to occur), source and drain electrodes 3, 4
However, there is no chance of any contact with the ohmic metal on the upper surface of the compound film 5'. Finally, alloying was performed at 400° C. for 2 minutes in N 2 gas (containing 5% H 2 ) to improve the ohmic properties of the source electrode 3 and drain electrode 4 (see h in the figure).
以上によりゲート長1.0μmソース・ゲート間ゲ
ート―ドレイン間の距離約0.1μmという極めて微
細な構造をもつMESFETを実現した。 As a result of the above, we have achieved a MESFET with an extremely fine structure with a gate length of 1.0 μm, a source-to-gate distance, and a gate-drain distance of approximately 0.1 μm.
またもう一つの実施例として第4図gの工程の
後シヨツトキ電極5の絶縁性化合物膜5′におお
われていない部分を0.3TorrのCF4―5%O2混合
ガスプラズマによつて横方向に2000Åエツチング
する(同図g′)。その後オーミツク電極を上記実
施例と同一条件で形成し、FETを製作した。こ
の実施例では、前者の実施例と同一構造の試料か
らゲート長を0.6μmと微細化でき、かつゲートと
オーミツク電極間の分離をより確実なものとする
ことができた(同図h′)。 As another example, after the process shown in FIG . Etch 2000Å (g' in the same figure). Thereafter, an ohmic electrode was formed under the same conditions as in the above example, and an FET was manufactured. In this example, we were able to miniaturize the gate length to 0.6 μm from a sample with the same structure as in the former example, and also ensured the separation between the gate and the ohmic electrode (h' in the same figure). .
本発明においては、半導体材料を何ら制限する
ものでなく、実施例の如きGaAsを始めとして、
Si等の単元素半導体や他の化合物半導体にあまね
く適用し得るものである。従つてシヨツトキ電極
用金属もそれぞれの半導体材料に応じた材料を選
択し得る。オーミツク電極についても同様であ
る。一方、スペーサについても垂直な壁面をもつ
1μm程度の大きさのパターンを厚膜中に形成す
ることが目的であり、このためには反応性ガスの
プラズマを用いたリアクテイヴスパツタエツチが
最もふさわしい。実施例では有機物からなる膜を
用いたためO2ガスをエツチングに供したが、ス
ペーサに無機化合物を用いる事も可能で、この場
合、CHF3ガスによるリアクテイヴスパツタが可
能であることを付言する。ゲート金属自身への絶
縁性化合物形成法としては陽極酸化法に限定され
るものではなくプラズマ酸化法、熱酸化法等によ
る酸化物膜の形成、プラズマ窒化法等による窒化
物膜の形成も可能である。これらは、ゲート電極
とする金属に対して化学的に安定で均一性、電気
的絶縁性等に優れた化合物膜を形成し得る方法を
選定すれば本発明の目的を満たすことに他ならな
い。 In the present invention, the semiconductor materials are not limited in any way, and include GaAs as in the embodiment,
It can be widely applied to single-element semiconductors such as Si and other compound semiconductors. Therefore, the metal for the shot electrode can be selected depending on the respective semiconductor material. The same applies to ohmic electrodes. On the other hand, spacers also have vertical walls.
The purpose is to form a pattern with a size of about 1 μm in a thick film, and reactive sputter etching using reactive gas plasma is most suitable for this purpose. In the example, a film made of organic material was used, so O 2 gas was used for etching, but it is also possible to use an inorganic compound for the spacer, and in this case, it should be noted that reactive sputtering using CHF 3 gas is possible. do. The method of forming an insulating compound on the gate metal itself is not limited to anodic oxidation, but it is also possible to form an oxide film by plasma oxidation, thermal oxidation, etc., or to form a nitride film by plasma nitridation, etc. be. The purpose of the present invention can be achieved by selecting a method that can form a compound film that is chemically stable and has excellent uniformity, electrical insulation, etc. with respect to the metal used as the gate electrode.
一方、半導体材料としては、エピタキシアル層
の他にイオン注入層も可能である。さらに本発明
では図4―eあるいは4―f,4―gの工程の後
にイオン注入を行なつてオーミツク電極領域を
n+層としオーミツク電極部の抵抗を低減させ、
装置性能の向上が可能な構造であることを追記す
る。但し、シヨツトキ金属にイオン注入後の800
℃以上の熱処理を経てもシヨツトキ障壁型接合を
破壊されない材料を選定する必要があり、Ti、
W、Moおよびそれらの合金等が挙げられる。 On the other hand, as a semiconductor material, an ion-implanted layer is also possible in addition to an epitaxial layer. Furthermore, in the present invention, ion implantation is performed after the steps in FIGS. 4-e, 4-f, and 4-g to form an ohmic electrode region.
N + layer reduces resistance of ohmic electrode part,
It should be added that the structure allows for improved device performance. However, after ion implantation into the shot metal, 800
It is necessary to select materials that will not destroy the shot barrier type junction even after heat treatment at temperatures above ℃.
Examples include W, Mo, and alloys thereof.
以上述べた如く本発明によれば、次の効果があ
る。 As described above, the present invention has the following effects.
本発明においては、シヨツトキ金属自身の側
面に絶縁性化合物例えば酸化物を高精度に形成
することを特徴とする。この時化合物層は母金
属の初期表面から両側へほぼ同じ厚さだけ成長
するので、化合物層の厚さに等しいだけシヨツ
トキ電極のゲート長は自動的に短くなり、短ゲ
ート長化の効果がある。 The present invention is characterized in that an insulating compound, such as an oxide, is formed with high precision on the side surface of the shot metal itself. At this time, the compound layer grows from the initial surface of the base metal to approximately the same thickness on both sides, so the gate length of the shot electrode is automatically shortened by an amount equal to the thickness of the compound layer, which has the effect of shortening the gate length. .
本発明によれば、ソース―ゲート間の距離は
この化合物膜の厚さに等しく形成法の特質から
1/10μm以下の高精度で制御することが可能で
ある。(実施例のような陽極酸化法では設定値
±5%以内に膜厚を制御することは極めて容易
であり、通常の湿式エツチングやプラズマエツ
チングにおける制御精度の約1/10以下である。)
従つて、化合物膜厚を高精度で制御することに
より同時にゲート長も高精度に制御できる効果
も生じる。 According to the present invention, the distance between the source and the gate is equal to the thickness of the compound film and can be controlled with high accuracy of 1/10 μm or less due to the characteristics of the formation method. (With the anodic oxidation method as in the example, it is extremely easy to control the film thickness within ±5% of the set value, which is about 1/10 or less of the control accuracy in normal wet etching or plasma etching.)
Therefore, by controlling the compound film thickness with high precision, the gate length can also be controlled with high precision.
本発明によれば、ソース・ゲート電極間隔は
高精度に制御された化合物膜厚に等しく1/10μ
mオーダとなる。このことによりソース・ゲー
ト間の寄生抵抗が著しく低減され、短ゲート長
化の効果と相乗してMESFET特性はより高い
周波数領域まで広帯域化されることとなる。 According to the present invention, the source-gate electrode spacing is 1/10μ equal to the precisely controlled compound film thickness.
The order is m. This significantly reduces the parasitic resistance between the source and gate, and in combination with the effect of shortening the gate length, the MESFET characteristics are broadened to a higher frequency range.
本発明によれば、通常のフオトリソグラフイ
技術によつても、サブミクロンの範囲でゲート
長、ソース・ゲート間距離を容易に制御できる
ことは明らかであり、さらに本発明を1μm以
下の解像度をもつリソグラフイ技術と結合させ
れば、より微細なパターンでのMESFET作製
も可能となる。 According to the present invention, it is clear that the gate length and the source-to-gate distance can be easily controlled in the submicron range even by ordinary photolithography technology, and furthermore, the present invention can be used to achieve a resolution of 1 μm or less. If combined with lithography technology, it will be possible to fabricate MESFETs with even finer patterns.
ドレイン電極―ゲート電極間には高電界領域
が形成される。両電極が接近しすぎるとトラン
ジスタの耐圧が低くなる。本発明によれば図―
hまたは4―h′の工程でソース電極側から10゜
〜20゜の角度で斜め蒸着することにより上記電
極間距離を制御できる。 A high electric field region is formed between the drain electrode and the gate electrode. If the two electrodes are too close together, the breakdown voltage of the transistor will decrease. According to the invention, the figure -
The distance between the electrodes can be controlled by performing diagonal deposition at an angle of 10° to 20° from the source electrode side in step h or 4-h'.
図1はMESFETの一般的な製造方法を示す工
程説明図であり、図2はMESFETの作製におい
てセルフアライメント方式をとりいれた方法にお
ける従来法の例であり、図3は本発明の一実施例
により製造されるMESFETの構造を示す断面図
であり、図4は本発明の一実施例を示す工程説明
図である。
1……基板、2……半導体材料動作層、3……
ソース電極、4……ドレイン電極、5……ゲート
電極、5′……ゲート電極用金属の化合物膜(実
施例では酸化アルミニウム)、6……スペーサ、
6′……スペーサ下層、7……金属膜マスクパタ
ーン(6,6′加工用)、8……絶縁膜。
FIG. 1 is a process explanatory diagram showing a general manufacturing method of MESFET, FIG. 2 is an example of a conventional method using a self-alignment method in manufacturing MESFET, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a MESFET to be manufactured, and FIG. 4 is a process explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. 1...Substrate, 2...Semiconductor material operating layer, 3...
Source electrode, 4...Drain electrode, 5...Gate electrode, 5'...Metal compound film for gate electrode (aluminum oxide in the example), 6...Spacer,
6'... Spacer lower layer, 7... Metal film mask pattern (for processing 6, 6'), 8... Insulating film.
Claims (1)
成する部分以外に、垂直な壁面を有し下層を絶縁
材料とする2層構造の厚膜パターンを形成する工
程と、 前記厚膜パターンのない部分にシヨツトキゲー
ト電極用金属を埋め込みその上に絶縁膜を形成す
る工程と、 前記厚膜パターンの上層を除去して前記シヨツ
トキゲート電極の上部側面を露出する工程と、 前記シヨツトキゲート電極の上部側面に同電極
用材料自身からなる絶縁性化合物膜を形成する工
程と、 前記厚膜パターンの下層および前記シヨツトキ
ゲート電極上面に形成された絶縁膜を除去する工
程と、 上方からオーミツク金属を堆積することによ
り、前記シヨツトキゲート電極および前記絶縁性
化合物膜をマスクとしてそれらの両側の前記半導
体材料表面に前記厚膜パターンの下層よりも薄い
オーミツク電極を形成すると同時に前記シヨツト
キゲート電極および前記絶縁性化合物膜の上面に
オーミツク金属膜を形成する工程と を備えた電界効果トランジスタの製造方法。 2 厚膜パターンの下層およびシヨツトキゲート
電極上面に形成された絶縁膜を除去する工程は、
前記厚膜パターンの下層を除去したことによつて
露出したシヨツトキゲート電極の下部側面を横方
向にエツチングする工程を含んでいる特許請求の
範囲第1項記載の電界効果トランジスタの製造方
法。[Scope of Claims] 1. A step of forming a two-layer thick film pattern having a vertical wall surface and an insulating material as a lower layer on a surface of a semiconductor material other than a portion where a shot gate electrode is to be formed; a step of burying metal for a shot gate electrode in a portion where the metal is not present, and forming an insulating film thereon; a step of removing an upper layer of the thick film pattern to expose an upper side surface of the shot gate electrode; a step of forming an insulating compound film made of the electrode material itself; a step of removing the insulating film formed on the lower layer of the thick film pattern and the upper surface of the shot gate electrode; and depositing an ohmic metal from above. Using the shot gate electrode and the insulating compound film as a mask, an ohmic electrode thinner than the lower layer of the thick film pattern is formed on the surface of the semiconductor material on both sides thereof, and at the same time, an ohmic metal film is formed on the top surface of the shot gate electrode and the insulating compound film. A method of manufacturing a field effect transistor, comprising: forming a field effect transistor. 2. The step of removing the insulating film formed on the lower layer of the thick film pattern and the upper surface of the shot gate electrode is as follows:
2. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising the step of laterally etching the lower side surface of the shot gate electrode exposed by removing the lower layer of the thick film pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56060381A JPS57173980A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56060381A JPS57173980A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28936088A Division JPH01157574A (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | field effect transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57173980A JPS57173980A (en) | 1982-10-26 |
JPH0126195B2 true JPH0126195B2 (en) | 1989-05-22 |
Family
ID=13140503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56060381A Granted JPS57173980A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57173980A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5248478A (en) * | 1975-10-16 | 1977-04-18 | Fujitsu Ltd | Process for production of semiconductor device |
JPS5643768A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fet transistor and method of producing the same |
-
1981
- 1981-04-21 JP JP56060381A patent/JPS57173980A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5248478A (en) * | 1975-10-16 | 1977-04-18 | Fujitsu Ltd | Process for production of semiconductor device |
JPS5643768A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fet transistor and method of producing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57173980A (en) | 1982-10-26 |
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