JPH07283417A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH07283417A JPH07283417A JP6065877A JP6587794A JPH07283417A JP H07283417 A JPH07283417 A JP H07283417A JP 6065877 A JP6065877 A JP 6065877A JP 6587794 A JP6587794 A JP 6587794A JP H07283417 A JPH07283417 A JP H07283417A
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Classifications
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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
- H10D30/87—FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]
- H10D30/873—FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET] having multiple gate electrodes
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 FETをゲート電圧でオンオフするパルス動
作時において発生するゲートラグを防止でき、かつゲー
トリーク電流の少ない、信頼性の高い、高速パルス動作
可能なFETを得る。
【構成】 第1,第2のゲートを有するデュアルゲート
FETにおいて、各ゲートの、リセス幅−ゲート長を、
パルスでオンオフ動作する第2ゲート3の方が、他方の
第1のゲート2の側より小さいものとした、デュアルゲ
ートFET構造を有する。
(57) [Summary] [Object] To obtain a highly reliable, high-speed pulse-operable FET capable of preventing a gate lag that occurs during a pulse operation of turning an FET on and off with a gate voltage, having a small gate leak current. [Constitution] In a dual-gate FET having first and second gates, the recess width-gate length of each gate is expressed by
It has a dual gate FET structure in which the second gate 3 which is turned on and off by the pulse is smaller than the side of the other first gate 2.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置,及びそ
の製造方法に関し、特に高速動作が要求されるMESF
ET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor
)を用いたデュアルゲートFETの構造に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and particularly to a MESF requiring high speed operation.
ET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor
) Is used for the structure of the dual gate FET.
【0002】[0002]
【従来の技術】特公平5−62462号公報によれば、
GaAs等の化合物半導体を用いた電界効果型トランジ
スタ(以下、FETと称す)においては、FETの構造
によって特性に大きな差がみられ、竹内らは、そのなか
でA,B,Cの3種類の構造のMES−FETを取り上
げ、実際には、タイプC,あるいはタイプBとCの中間
の構成を用いることによって、ゲート電流Ig(R
F),出力の飽和,効率の観点で最適化を図るようにし
ている。2. Description of the Related Art According to Japanese Patent Publication No. 5-62462,
In a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) using a compound semiconductor such as GaAs, there is a large difference in characteristics depending on the structure of the FET, and Takeuchi et al. Taking the MES-FET of the structure and actually using the type C or the configuration intermediate between the types B and C, the gate current Ig (R
F), saturation of output, and optimization from the viewpoint of efficiency.
【0003】即ち、図11(a) ,(b) ,(c) は上記公報
の第2図に示される,ごく一般的なリセス型GaAs−
MESFETの要部切断側面図であり、図11におい
て、11は半絶縁型GaAs基板、12はGaAs活性
層、18はリセス、14はソース電極、15はドレイン
電極、16はゲート電極、17は表面保護膜、Lr はリ
セス幅であり、ここで、図11(a) ,(b) ,(c) のME
SFETのそれぞれのゲート幅は、 Lr =1〔μm〕 Lr =2〔μm〕 Lr =3〔μm〕 であるとし、それぞれをタイプA,タイプB,タイプC
とするものである。That is, FIGS. 11 (a), 11 (b) and 11 (c) show a general recess type GaAs-type semiconductor device shown in FIG.
FIG. 12 is a sectional side view of a main part of the MESFET. In FIG. 11, 11 is a semi-insulating GaAs substrate, 12 is a GaAs active layer, 18 is a recess, 14 is a source electrode, 15 is a drain electrode, 16 is a gate electrode, and 17 is a surface. Protective film, Lr is the recess width, where ME of FIGS. 11 (a), (b) and (c) is used.
The gate width of each of the SFETs is Lr = 1 [μm] Lr = 2 [μm] Lr = 3 [μm], and they are type A, type B, and type C, respectively.
It is what
【0004】これらの3種類のタイプのMESFETの
入出力特性を図12に示し、図12から分かるように、
タイプA(白丸印)においては、そのリニアゲインは6
dB程度であるが、入力電力Pinが20dBmぐらいま
では飽和することがなく、入出力特性の直線性がきわめ
て良好であり、また、電力付加効率ηadd は30%にも
達する。しかしながら、高周波動作時のゲート電流Ig
(RF)はマイナス方向に極めて大きな値となり、実用
に耐えない。The input / output characteristics of these three types of MESFETs are shown in FIG. 12, and as can be seen from FIG.
In Type A (white circle), the linear gain is 6
Although it is about dB, the input power Pin does not saturate up to about 20 dBm, the linearity of the input / output characteristic is extremely good, and the power added efficiency ηadd reaches 30%. However, the gate current Ig during high frequency operation
(RF) has an extremely large value in the negative direction, which is not practical.
【0005】タイプB(黒丸印)においては、そのリニ
アゲインは8〔dB〕程度であり、出力の飽和は、Pin
=14dBm程度から始まり、ηadd は、15%をやっ
と超える程度である。また、Igは一旦マイナス方向に
数百μA程度流れた後に、プラス方向に流れる。In the type B (black circle), the linear gain is about 8 [dB], and the output saturation is Pin.
It starts from about 14 dBm, and ηadd barely exceeds 15%. Further, Ig once flows in the minus direction by about several hundred μA and then flows in the plus direction.
【0006】タイプC(四角印)においては、そのリニ
ア・ゲインが10dBと高いが、Pin=10dBmで既
に飽和が始まっていて、ηadd は15%にも達しないこ
とがしばしばある。Ig(RF)はほとんど流れず、マ
イナス方向に数μA流れ、Pinを20dBm程度に増加
させるとプラス方向に流れるようになる。In Type C (square mark), its linear gain is as high as 10 dB, but saturation has already started at Pin = 10 dBm, and ηadd often does not reach 15%. Ig (RF) hardly flows, flows a few μA in the negative direction, and flows in the positive direction when Pin is increased to about 20 dBm.
【0007】この種のFETとしては、理想的にみた場
合、Ig(RF)が全く流れず、出力飽和も起こり難
く、効率も30%以上であることが望ましいが、実際に
は信頼性を考えて、Ig(RF)がほとんど流れないタ
イプCの構成を採るか、あるいはタイプCとタイプBの
中間の構成を採ることにより、上記の最適化が図られて
いるものである。Ideally, for this type of FET, it is desirable that Ig (RF) does not flow at all, output saturation does not easily occur, and the efficiency is 30% or more, but in reality, reliability is considered. Thus, the above-mentioned optimization is achieved by adopting a type C configuration in which Ig (RF) hardly flows or by adopting an intermediate configuration between type C and type B.
【0008】このように、上記公報では、ゲート長が同
一でリセス幅を広くすると、FETの表面準位によって
GaAs層表面から内部に空乏層が延びて、FETの高
周波動作に悪影響を与える,としている。これは、実際
にFETをゲート電圧でオンオフするパルス動作におい
ても、該FETの高周波動作に悪影響を与えることがわ
かっており、例えば、Hewlett-Packard 社のR.Yeats ら
は、1988年のIEDMにおいて、リセス幅を広くすると
FETの表面準位によってチャネル狭窄、ひいてはゲー
トラグ(gate transients )を生じ、これはリセスゲー
トMESFETにおいて、ゲート溝の形状を、ゲート電
極が該溝の底にすきまなく一致する形状とすることによ
って大きく減少させることができることを報告してい
る。As described above, in the above publication, when the gate length is the same and the recess width is wide, the depletion layer extends from the surface of the GaAs layer to the inside due to the surface level of the FET, which adversely affects the high frequency operation of the FET. There is. It is known that this also adversely affects the high frequency operation of the FET even in the pulse operation in which the FET is actually turned on and off by the gate voltage. For example, R. Yeats of Hewlett-Packard Co., et al. When the recess width is widened, channel confinement occurs due to the surface level of the FET, and thus gate lag (gate transients) is generated. It is reported that it can be greatly reduced by doing.
【0009】従来の2つの種類のデュアルゲートFET
を構成する半導体装置を、図9,図10に示す。両図に
おいて、6はGaAsよりなる半導体基板、5は該半導
体基板6上に形成されたp型GaAs動作層、1,4は
該動作層5上に形成されたソース電極、及びドレイン電
極、8,9は上記動作層5上に形成された第1、及び第
2のリセス、2,3は上記第1,第2のリセス8,9上
に形成された第1,第2のゲート電極、7はこれらを覆
う表面保護膜である。Two types of conventional dual gate FETs
9 and 10 show a semiconductor device constituting the above. In both figures, 6 is a semiconductor substrate made of GaAs, 5 is a p-type GaAs operating layer formed on the semiconductor substrate 6, 1 and 4 are source electrodes and drain electrodes formed on the operating layer 5, and 8 , 9 are first and second recesses formed on the operation layer 5, 2 and 3 are first and second gate electrodes formed on the first and second recesses 8 and 9, and 7 is a surface protective film that covers these.
【0010】図9の半導体装置においては、第1,第2
のリセス8,9ともリセス幅は第1,第2のゲート電極
3,2に比し広く、図10の半導体装置においては、第
1,第2のリセス8,9ともリセス幅は第1,第2のゲ
ート電極2,3の幅と同程度で狭く、ゲート溝の形状
は、ゲート電極がゲート溝の底部にすきまなく一致する
形状のものとなっている。In the semiconductor device of FIG. 9, first and second
The recess widths of both the recesses 8 and 9 are wider than those of the first and second gate electrodes 3 and 2. In the semiconductor device of FIG. 10, the recess widths of the first and second recesses 8 and 9 are The width is as narrow as the width of the second gate electrodes 2 and 3, and the shape of the gate groove is such that the gate electrode matches the bottom of the gate groove without any gap.
【0011】このような図9,図10に示す従来のデュ
アルゲートFET半導体装置においては、第1のゲート
2と、第2のゲート3とを同時に形成しており、該第1
のゲート2,リセス8と、第2のゲート3,リセス9の
構造が全く同じであり、このような構造では、上記のよ
うに、リセス幅を広くしたときFETの表面準位等によ
って生ずるゲートラグを防止することと、上記ゲート電
流Ig(RF)を低減することとを両立させることは困
難であった。In the conventional dual gate FET semiconductor device shown in FIGS. 9 and 10, the first gate 2 and the second gate 3 are formed at the same time.
The structure of the gate 2 and the recess 8 of FIG. 2 and the structure of the second gate 3 and the recess 9 are exactly the same. In such a structure, as described above, the gate lag caused by the surface level of the FET when the recess width is widened. It has been difficult to prevent both of the above and to reduce the gate current Ig (RF).
【0012】また、特開昭60−101972号公報に
は、第1図において、リセス深さd1 の第1のリセスに
形成した第1のゲート5と、リセス深さd2 (=d1 )
の第2のリセスに形成した第2のゲート6を有するデュ
アルゲートFETが開示されており、第4図において
は、リセス深さd1 =0.3μmの第1のリセスに形成
した第1のゲート5と、リセス深さd2 =0.2μmの
第2のリセスに形成した第2のゲート6を有するデュア
ルゲートFETが開示されており、ともにそのゲート長
については、第1のゲート5より第2のゲート6のゲー
ト長が長いものが図示されている。しかるに、この公報
の両図において、リセスの幅としては、各ゲートを丁度
収容できるゲート長に対応した幅のもの,即ち上記Aの
タイプのものが示されている。Further, in JP-A-60-101972, the first gate 5 formed in the first recess having the recess depth d1 and the recess depth d2 (= d1) in FIG.
Discloses a dual-gate FET having a second gate 6 formed in the second recess of FIG. 4, and in FIG. 4, the first gate formed in the first recess having a recess depth d1 = 0.3 .mu.m. 5 and a dual gate FET having a second gate 6 formed in a second recess having a recess depth d2 = 0.2 .mu.m, both of which have the same gate length from the first gate 5 to the second gate. The gate 6 has a long gate length. However, in both figures of this publication, as the width of the recess, the width corresponding to the gate length capable of accommodating each gate, that is, the type A is shown.
【0013】また、特開昭61−212069号公報に
は、第3図において、第1のゲート長lg1と第2のゲー
ト長lg2を同寸法(lg1=lg2)としたものが、第4図
において、第2のゲート長lg2を第1のゲート長lg1よ
り大きくした(lg2>lg1)ものが記載されている。し
かるに、これらのFETも、リセス幅についてはとも
に、各ゲートを丁度収容できるゲート長に対応した幅の
もの、即ち上記Aのタイプのものが示されている。Further, in JP-A-61-212069, FIG. 4 shows that the first gate length lg1 and the second gate length lg2 have the same size (lg1 = lg2) in FIG. Describes that the second gate length lg2 is made larger than the first gate length lg1 (lg2> lg1). However, as for these FETs, the recess width is shown to be a width corresponding to the gate length capable of accommodating each gate, that is, the type A described above.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上で述べたように、
高速動作が要求されるMES−FETにおいて、ゲート
長が同一でリセス幅を広くすると、FETの表面準位に
よってGaAs層表面から内部に空乏層が延びてFET
の高周波動作に悪影響を与える,ものであった。特に、
実際に、FETをゲート電圧でオンオフするパルス動作
においても、このようにリセス幅を広くすると、FET
の表面準位によってチャネル狭窄が生じることによって
ゲートラグ(gate transients )が生じるものであり、
特にそのパルス動作をするFETの高周波動作に悪影響
を与えるものであった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above,
In a MES-FET that requires high-speed operation, if the gate length is the same and the recess width is wide, a depletion layer extends from the surface of the GaAs layer to the inside due to the surface level of the FET.
It had a bad influence on the high frequency operation of. In particular,
In fact, even in the pulse operation of turning the FET on and off with the gate voltage, if the recess width is widened in this way, the FET
The gate lag (gate transients) is caused by the channel confinement caused by the surface level of
In particular, it adversely affects the high frequency operation of the FET that performs the pulse operation.
【0015】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ゲート電圧によりオンオフするパ
ルス動作を行うゲートを有するデュアルゲートFETに
おいて、ゲートラグを防止することができるとともに、
ゲートリークも低減することのできる半導体装置を提供
すること、及びその半導体装置を製造する方法を提供す
ることを目的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and in a dual gate FET having a gate that performs a pulse operation to turn on / off by a gate voltage, it is possible to prevent a gate lag, and
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing gate leakage and a method for manufacturing the semiconductor device.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
装置は、半導体基板上に形成された動作層と、上記動作
層上の各所要位置に形成されたソース電極,及びドレイ
ン電極と、上記動作層上の、上記ソース電極とドレイン
電極間の2つの所要位置にそれぞれ形成された、それぞ
れ第1,第2のリセス幅を有する第1,第2のリセス
と、上記第1,第2のリセス上にそれぞれ形成された第
1,第2のゲート電極とを備え、上記第2のゲート電極
はパルスでオン,オフ動作するものであり、上記各ゲー
ト電極の、リセス幅とゲート長との差は、第2のゲート
の方が第1のゲートより小さいものとしたものである。A semiconductor device according to the present invention includes an operating layer formed on a semiconductor substrate, a source electrode and a drain electrode formed at respective required positions on the operating layer, and the above-described operation. First and second recesses respectively having first and second recess widths respectively formed at two required positions between the source electrode and the drain electrode on the layer, and the first and second recesses. A first gate electrode and a second gate electrode respectively formed on the gate electrode, the second gate electrode being turned on and off by a pulse, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode. Indicates that the second gate is smaller than the first gate.
【0017】またこの発明は、上記半導体装置におい
て、上記第1及び第2のリセスは、ともに、形成すべき
リセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマスク
開口より、上記動作層にエッチングを行って形成したも
のとしたものである。Further, according to the present invention, in the above semiconductor device, the first and second recesses are both etched in the operation layer through an etching mask opening having an opening width approximately the same as the recess width to be formed. It is supposed to be formed by.
【0018】またこの発明は、上記半導体装置におい
て、上記第1のリセスは、形成すべきリセス幅と同じ程
度の開口幅を有するエッチングマスク開口より、上記第
2のリセスは、形成すべきリセス幅より小さい開口幅を
有するエッチングマスク開口より、上記動作層にエッチ
ングを行い、かつ該第2のリセスは、より深くエッチン
グを行ってそのサイドエッチングにより上記エッチング
マスク開口より大きいリセス幅に形成したものとしたも
のである。According to the present invention, in the semiconductor device, the first recess is an etching mask opening having an opening width which is approximately the same as the recess width to be formed, and the second recess is the recess width to be formed. The operating layer is etched through an etching mask opening having a smaller opening width, and the second recess is formed by deeper etching to form a recess width larger than the etching mask opening by side etching. It was done.
【0019】またこの発明は、上記半導体装置におい
て、上記第2のゲート電極のゲート長が、上記第1のゲ
ート電極のゲート長とほぼ等しいものとしたものであ
る。またこの発明は、上記半導体装置において、上記第
2のゲート電極のゲート長が、上記第1のゲート電極の
ゲート長より長いものとしたものである。Further, according to the present invention, in the above semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is substantially equal to the gate length of the first gate electrode. Further, according to the present invention, in the above semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is longer than the gate length of the first gate electrode.
【0020】この発明にかかる半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に動作層を形成する工程と、上記動作
層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン電極を形
成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極とドレイ
ン電極間の2つの所要位置を、第1,第2のリセス用
の、形成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエ
ッチングマスク開口よりエッチングし、各所要のリセス
幅を有する第1,第2のリセスを形成する工程と、上記
第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリセス幅と
ゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲートよ
り小さくなる,所要の各ゲート長を有する第1,第2の
ゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とするも
のである。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an operation layer on a semiconductor substrate, a step of forming a source electrode and a drain electrode at respective required positions on the operation layer, and the operation layer. The two required positions between the source electrode and the drain electrode are etched through an etching mask opening for the first and second recesses, the opening having an opening width approximately the same as the recess width to be formed. The step of forming the first and second recesses having a width, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode on the first and second recesses is And a step of forming first and second gate electrodes each having a required gate length smaller than that of the first gate.
【0021】この発明にかかる半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に動作層を形成する工程と、上記動作
層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン電極を形
成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極とドレイ
ン電極間の2つの所要位置を、第1のリセスは、形成す
べきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマ
スク開口より、第2のリセスは、形成すべきリセス幅よ
り小さい開口幅を有するエッチングマスク開口よりエッ
チングし、かつ該第2のリセスはより深くエッチングし
てそのサイドエッチングにより上記エッチングマスク開
口より大きいリセス幅となるようエッチングし、各所要
のリセス幅を有する第1,第2のリセスを形成する工程
と、上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリ
セス幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1の
ゲートより小さくなる,所要の各ゲート長を有する第
1,第2のゲート電極を形成する工程とを含むことを特
徴とするものである。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an operation layer on a semiconductor substrate, a step of forming a source electrode and a drain electrode at respective required positions on the operation layer, and the operation layer. In the two required positions between the source electrode and the drain electrode, the first recess is an etching mask opening having the same opening width as the recess width to be formed, and the second recess is the recess to be formed. Etching is performed from an etching mask opening having an opening width smaller than the width, the second recess is etched deeper, and the side etching is performed so that the recess width is larger than the etching mask opening. A step of forming the first and second recesses, and a recess width and a gate length of each gate electrode on each of the first and second recesses. Difference, in which the direction of the second gate is smaller than the first gate, the first, characterized in that it comprises a step of forming a second gate electrode having the required respective gate lengths.
【0022】[0022]
【作用】この発明にかかる半導体装置においては、半導
体基板上に形成された動作層と、上記動作層上の各所要
位置に形成されたソース電極,及びドレイン電極と、上
記動作層上の、上記ソース電極とドレイン電極間の2つ
の所要位置にそれぞれ形成された、それぞれ第1,第2
のリセス幅を有する第1,第2のリセスと、上記第1,
第2のリセス上にそれぞれ形成された第1,第2のゲー
ト電極とを備え、上記第2のゲート電極はパルスでオ
ン,オフ動作するものであり、上記各ゲート電極のリセ
ス幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲ
ートより小さいFET構造を有するものとしたので、第
1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス動作で
オン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少ない、
信頼性の高い、高速パルス動作可能なデュアルゲートF
ETを得ることができる。In the semiconductor device according to the present invention, the operation layer formed on the semiconductor substrate, the source electrode and the drain electrode formed at respective required positions on the operation layer, and the operation layer formed on the operation layer The first and second electrodes are respectively formed at two required positions between the source electrode and the drain electrode.
The first and second recesses having a recess width of
A first gate electrode and a second gate electrode respectively formed on the second recess, and the second gate electrode is turned on and off by a pulse, and the recess width and the gate length of each gate electrode are provided. Since the second gate has an FET structure smaller than that of the first gate, the second gate has a smaller leak current at the first gate and is turned on / off by pulse operation. With less gate lag,
Reliable dual gate F capable of high-speed pulse operation
You can get ET.
【0023】またこの発明は、上記半導体装置におい
て、上記第1及び第2のリセスは、ともに、形成すべき
リセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマスク
開口より、上記動作層にエッチングを行って形成したも
のとしたので、第1,第2のリセスの深さの等しいもの
で、上記各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差が、
第2のゲートの方が第1のゲートより小さいことによ
り、上記第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパ
ルス動作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラグ
の少ない、信頼性の高い、高速パルス動作可能なデュア
ルゲートFETを構成できる。Further, according to the present invention, in the above semiconductor device, the first and second recesses are both etched in the operation layer through an etching mask opening having an opening width approximately equal to a recess width to be formed. Since the first and second recesses have the same depth, the difference between the recess width of each gate electrode and the gate length is
Since the second gate is smaller than the first gate, the leakage current in the first gate is small, and the gate lag in the second gate that is turned on / off by pulse operation is small and the reliability is high. A dual gate FET capable of high-speed pulse operation can be configured.
【0024】またこの発明は、上記半導体装置におい
て、上記第1のリセスは、形成すべきリセス幅と同じ程
度の開口幅を有するエッチングマスク開口より、上記第
2のリセスは、形成すべきリセス幅より小さい開口幅を
有するエッチングマスク開口より、上記動作層にエッチ
ングを行い、かつ該第2のリセスは、より深くエッチン
グを行ってそのサイドエッチングにより上記レジスト開
口より大きいリセス幅に形成したものとしたので、第
1,第2のリセスの深さが第1のリセスで深いもので、
上記各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差が、第2
のゲートの方が第1のゲートより小さいことにより、上
記第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス動
作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少な
い、信頼性の高い、高速パルス動作可能なデュアルゲー
トFETを構成できる。According to the present invention, in the above semiconductor device, the first recess is an etching mask opening having an opening width approximately equal to the recess width to be formed, and the second recess is the recess width to be formed. The operating layer is etched through an etching mask opening having a smaller opening width, and the second recess is formed by deeper etching to form a recess width larger than the resist opening by side etching. Therefore, the depth of the first and second recesses is deeper in the first recess,
The difference between the recess width of each gate electrode and the gate length is the second
Since the first gate is smaller than the first gate, the leakage current in the first gate is small, and the gate lag in the second gate that is turned on / off by pulse operation is small, the reliability is high, and the speed is high. A dual gate FET capable of pulse operation can be constructed.
【0025】またこの発明においては、上記半導体装置
において、上記第2のゲート電極のゲート長が、上記第
1のゲート電極のゲート長とほぼ等しいものとし、上記
各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差が、第2のゲ
ートの方が第1のゲートより小さいことにより、上記第
1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス動作で
オン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少ない、
信頼性の高い、高速パルス動作可能なデュアルゲートF
ETを構成できる。According to the present invention, in the above semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is substantially equal to the gate length of the first gate electrode, and the recess width and the gate length of each gate electrode. And the second gate is smaller than the first gate, the leak current in the first gate is small and the gate lag in the second gate that is turned on / off by pulse operation is small. ,
Reliable dual gate F capable of high-speed pulse operation
ET can be configured.
【0026】またこの発明においては、上記半導体装置
において、上記第2のゲート電極のゲート長が上記第1
のゲート電極のゲート長より長いものとし、上記各ゲー
ト電極のリセス幅とゲート長との差が、第2のゲートの
方が第1のゲートより小さいことにより、上記第1のゲ
ートでのリーク電流が少なく、かつパルス動作でオン,
オフする第2のゲートでのゲートラグの少ない、信頼性
の高い、高速パルス動作可能なデュアルゲートFETを
構成できる。According to the present invention, in the semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is the first length.
Is longer than the gate length of the first gate electrode, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode is smaller in the second gate than in the first gate. Low current and pulse operation
A highly reliable dual-gate FET capable of high-speed pulse operation with less gate lag at the second gate to be turned off can be constructed.
【0027】この発明にかかる半導体装置の製造方法に
おいては、半導体基板上に動作層を形成する工程と、上
記動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン電
極を形成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極と
ドレイン電極間の2つの所要位置を、第1,第2のリセ
ス用の、形成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有す
るエッチングマスク開口よりエッチングし、各所要のリ
セス幅を有する第1,第2のリセスを形成する工程と、
上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリセス
幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲー
トより小さくなる,所要の各ゲート長を有する第1,第
2のゲート電極を形成する工程とを含むものとしたの
で、各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差が、第2
のゲートの方が第1のゲートより小さくなることによ
り、第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス
動作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少
ない、信頼性の高い、かつ高速パルス動作可能なデュア
ルゲートFETを製造することができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming an operation layer on a semiconductor substrate, a step of forming a source electrode and a drain electrode at respective required positions on the operation layer, and the operation described above. The two required positions of the layer between the source electrode and the drain electrode are etched through an etching mask opening for the first and second recesses having an opening width similar to the recess width to be formed, and each required position is etched. Forming first and second recesses having a recess width,
A first gate having a required gate length on each of the first and second recesses, wherein a difference between a recess width and a gate length of each gate electrode is smaller in the second gate than in the first gate. , The step of forming the second gate electrode is included, the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode is
Is smaller than the first gate, the leak current in the first gate is small, the gate lag is small in the second gate that is turned on / off by pulse operation, and the reliability is high. A dual gate FET capable of high speed pulse operation can be manufactured.
【0028】この発明にかかる半導体装置の製造方法に
おいては、半導体基板上に動作層を形成する工程と、上
記動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン電
極を形成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極と
ドレイン電極間の2つの所要位置を、第1のリセスは、
形成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチ
ングマスク開口より、第2のリセスは、形成すべきリセ
ス幅より小さい開口幅を有するエッチングマスク開口よ
りエッチングし、かつ該第2のリセスはより深くエッチ
ングしてそのサイドエッチングにより上記エッチングマ
スク開口より大きいリセス幅となるようエッチングし、
各所要のリセス幅を有する第1,第2のリセスを形成す
る工程と、上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電
極のリセス幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が
第1のゲートより小さくなる,所要の各ゲート長を有す
る第1,第2のゲート電極を形成する工程とを含むもの
としたので、各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差
が、第2のゲートの方が第1のゲートより小さくなるこ
とにより、第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつ
パルス動作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラ
グの少ない、かつ第1のリセスの深さの深い、信頼性の
高い、かつ高速パルス動作可能なデュアルゲートFET
を製造することができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming an operating layer on a semiconductor substrate, the step of forming a source electrode and a drain electrode at each required position on the operating layer, and the operation described above. The two required positions of the layer between the source electrode and the drain electrode, the first recess,
The second recess is etched by an etching mask opening having an opening width smaller than the recess width to be formed, and the second recess is etched by an etching mask opening having an opening width smaller than the recess width to be formed. Etching deeply and etching by its side etching so that the recess width is larger than the above etching mask opening,
The step of forming the first and second recesses each having a required recess width, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode on the first and second recesses is the second gate. And the step of forming first and second gate electrodes each having a required gate length smaller than that of the first gate. Therefore, the difference between the recess width of each gate electrode and the gate length is However, since the second gate is smaller than the first gate, there is less leakage current in the first gate, and there is less gate lag in the second gate that turns on and off by pulse operation, and Dual-gate FET with deep recess depth, high reliability, and high-speed pulse operation
Can be manufactured.
【0029】[0029]
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は、本発明の第1の実施例によるデュアルゲ
ートFETの断面図であり、図1において、6はGaA
sからなる半導体基板、5は該半導体基板6上に形成さ
れたp型GaAs動作層、1,4は該動作層5上に形成
されたソース電極,及びドレイン電極、8は上記動作層
5上に形成された第1リセス、9は同じく第2のリセ
ス、2は第1のリセス8上に形成された第1のゲート電
極、3は第2のリセス9上に形成された第2のゲート電
極、7は上記ソース電極1,ドレイン電極4、第1リセ
ス8,及び第1のゲート電極8、第2のリセス9,及び
第2のゲート3を覆うように形成された、SiO2 ,S
iN等よりなる表面保護膜である。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a dual gate FET according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 6 is GaA.
a semiconductor substrate made of s, 5 is a p-type GaAs operating layer formed on the semiconductor substrate 6, 1 and 4 are source and drain electrodes formed on the operating layer 5, and 8 is on the operating layer 5. Formed on the first recess, 9 is also the second recess, 2 is the first gate electrode formed on the first recess 8, and 3 is the second gate formed on the second recess 9. The electrodes 7 are formed so as to cover the source electrode 1, the drain electrode 4, the first recess 8, the first gate electrode 8, the second recess 9 and the second gate 3, SiO2, S.
It is a surface protective film made of iN or the like.
【0030】図5は図1に示した本実施例1のデュアル
ゲートFETを製造する方法を示す工程図であり、以下
この図5を用いて、本実施例1のデュアルゲートFET
の製造方法について説明する。FIG. 5 is a process chart showing a method of manufacturing the dual gate FET of the first embodiment shown in FIG. 1. Hereinafter, the dual gate FET of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The manufacturing method of will be described.
【0031】先ず図5(a) に示すように、GaAsから
なる半導体基板1上に、不純物濃度1〜3×1017cm
-3 ,厚み0.1〜0.5μmのn型GaAs動作層5
を成長し、その上の図示左右の所要の位置に、それぞれ
例えばAuGeよりなる,厚み数千オングストロームの
ソース電極1,及びドレイン電極4を蒸着,リフトオフ
により形成する。First, as shown in FIG. 5A, an impurity concentration of 1 to 3 × 10 17 cm is formed on a semiconductor substrate 1 made of GaAs.
-3 , n-type GaAs operating layer 5 having a thickness of 0.1 to 0.5 μm
And a source electrode 1 and a drain electrode 4 made of, for example, AuGe and having a thickness of several thousand angstroms are formed at required positions on the left and right in the figure by vapor deposition and lift-off.
【0032】次に、同じく図5(a) に示すように、上記
基板6上の全面にフォトレジスト10を塗布したのち、
該フォトレジスト10に、写真製版により、上記動作層
5に、第2のゲート電極を形成すべき第2のリセス形成
用開口については、該ゲート長0.5μmと等しい幅の
レジスト開口21を、第1のゲート電極を形成すべき第
1のリセス形成用開口については、形成すべき該ゲート
電極のゲート長よりより大きい、例えば0.9μmの幅
のレジスト開口22aを開口する。Next, as also shown in FIG. 5A, a photoresist 10 is applied to the entire surface of the substrate 6 and then,
For the second recess forming opening in which the second gate electrode is to be formed in the photoresist 10 by photolithography, a resist opening 21 having a width equal to the gate length of 0.5 μm is formed. As for the first recess forming opening for forming the first gate electrode, a resist opening 22a having a width larger than the gate length of the gate electrode to be formed, for example, 0.9 μm is formed.
【0033】その後、このフォトレジスト10をエッチ
ングマスクとして、上記両電極4,1間に所要の電圧を
印加して動作層5に電流を流しながら、かつその電流値
をみながら上記動作層5をエッチングする,あるいは所
定時間エッチング(例えば、酒石酸,硫酸系エッチャン
トを用いたウェットエッチング)を行うことにより、図
5(b) に示すように、深さ3000オングストロームの
第2のリセス9を形成すると、この際、上記ゲート長と
同じ0.5μmのレジスト開口21aより、片側で0.
3μm以下だけサイドエッチングが行われることによ
り、該第2のリセス9は、約1.1μm以下のリセス幅
を有するものとなる。そしてこれと同時に、第1のリセ
ス8についても深さ3000オングストロームのエッチ
ングが行われて、約0.9μmの幅のレジスト開口22
aより、片側で0.3μm以下だけサイドエッチングに
より広がった約1.5μm以下のリセス幅を有する第1
のリセス8が形成される。そしてその後、上記フォトレ
ジスト10を除去する。Thereafter, using the photoresist 10 as an etching mask, a required voltage is applied between the electrodes 4 and 1 while a current is passed through the operating layer 5 and the operating layer 5 is observed while checking the current value. When the second recess 9 having a depth of 3000 angstroms is formed as shown in FIG. 5 (b) by etching or performing etching for a predetermined time (for example, wet etching using a tartaric acid / sulfuric acid-based etchant), At this time, from the resist opening 21a of 0.5 μm, which is the same as the above gate length, to 0.
By performing the side etching for 3 μm or less, the second recess 9 has a recess width of about 1.1 μm or less. At the same time, the first recess 8 is also etched to a depth of 3000 angstroms to form a resist opening 22 having a width of about 0.9 μm.
From a, a first recess having a recess width of about 1.5 μm or less which is widened by 0.3 μm or less on one side by side etching.
Recess 8 is formed. After that, the photoresist 10 is removed.
【0034】次に、図5(c) に示すように、その後、A
l,WSi等よりなるゲート金属を蒸着,リフトオフ、
あるいはスパッタミーリングすることにより、上記第2
のリセス9上に第1のゲート電極3を、上記第1のリセ
ス8上に第2のゲート電極2を、ともに0.5μmのゲ
ート長に、かつ数千オングストロームの厚さに形成す
る。その後、全面にSiO2 等よりなる表面保護膜7を
形成することにより、図1に示す本実施例1のデュアル
ゲートFETの形成を完了する。Then, as shown in FIG.
l, WSi and other gate metal vapor deposition, lift-off,
Alternatively, by performing sputter milling, the second
The first gate electrode 3 is formed on the recess 9 and the second gate electrode 2 is formed on the first recess 8 with a gate length of 0.5 μm and a thickness of several thousand angstroms. After that, the surface protection film 7 made of SiO2 or the like is formed on the entire surface to complete the formation of the dual gate FET of the first embodiment shown in FIG.
【0035】本実施例1のFETは、第1のゲート2及
びそのリセス8を、そのリセス幅がゲート長より大き
く、リセス幅Wr−ゲート長Lgが大となる、上記文献
(特公平5−62462号)で言えば、タイプC,ある
いはタイプBとCの中間の構成として、ゲートリーク電
流の低減,さらには出力飽和,効率の観点で最適化を図
り、他方、第2のゲート3及びそのリセス9を、そのリ
セス幅がゲート長とほぼ等しく、リセス幅Wr−ゲート
長Lgが小となる,上記文献でいうタイプAの構成にし
て、この第2のゲート3でオンオフするパルス動作をす
る際のゲートラグを小さくするようにしたものである。
このように第1のゲート電極2では、そのリセス幅−ゲ
ート長が大きいことによって、ゲートのリーク電流を小
さくすることができるとともに、第2のゲート電極3で
は、そのリセス幅−ゲート長が小さいことによって、そ
の表面準位によるチャネル狭窄、ひいてはこれによるゲ
ートラグを小さくすることができ、その結果、ゲート電
流が小さく、かつパルス動作におけるゲートラグを防止
できる,信頼性の高い、高速パルス動作可能なデュアル
ゲートFETを得ることができるものである。In the FET of the first embodiment, the recess width of the first gate 2 and its recess 8 is larger than the gate length, and the recess width Wr-gate length Lg becomes large. 62462), type C, or an intermediate structure between types B and C, is optimized in terms of reduction of gate leakage current, output saturation, and efficiency, while the second gate 3 and its The recess 9 has a type A configuration in which the recess width is substantially equal to the gate length and the recess width Wr-the gate length Lg is small, and a pulse operation for turning on / off the second gate 3 is performed. The gate lag at that time is made smaller.
As described above, in the first gate electrode 2, since the recess width-gate length is large, the leak current of the gate can be reduced, and in the second gate electrode 3, the recess width-gate length is small. As a result, the channel confinement due to the surface level, and hence the gate lag due to this, can be made small, and as a result, the gate current is small and the gate lag in pulse operation can be prevented. The gate FET can be obtained.
【0036】なお、上述したように、特開昭60−10
1972号公報の第4図には、デュアルゲートFETに
おいて、リセス深さd1 =0.3μmの第1のリセスに
形成した第1のゲート5と、リセス深さd2 =0.2μ
mの第2のリセスに形成した第2のゲート6とを有し、
そのゲート長については、第1のゲート5より第2のゲ
ート6のゲート長が長いものが開示されており、また特
開昭61−212069号公報には、第3図において、
第1のゲート長lg1と第2のゲート長lg2とを、同寸法
(lg1=lg2)としたもの、第4図において、第2のゲ
ート長lg2を、第1のゲート長lg1より大きくしたもの
(lg2>lg1)が記載されており、これらのFETのリ
セス幅については、該リセス幅が上記ゲート長にほぼ等
しい,上記Aのタイプのものが示されている。As described above, Japanese Patent Laid-Open No. 60-10
In FIG. 4 of Japanese Patent Laid-Open No. 1972, in a dual gate FET, a first gate 5 formed in a first recess having a recess depth d1 = 0.3 μm and a recess depth d2 = 0.2 μm.
a second gate 6 formed in a second recess of m,
Regarding the gate length, a gate length of the second gate 6 is longer than that of the first gate 5 is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-212069 discloses that in FIG.
The first gate length lg1 and the second gate length lg2 have the same size (lg1 = lg2), and in FIG. 4, the second gate length lg2 is larger than the first gate length lg1. (Lg2> lg1) is described, and regarding the recess width of these FETs, the recess width of the FET is almost equal to the gate length and the type A is shown.
【0037】これらに対し本発明は、リセスの幅とゲー
ト長との関係を、上記リセス幅Wr−ゲート長Lgが、
パルスでオンオフ動作する第2のゲート3で、他方の第
1のゲート2より小さい構成としたことを特徴としてお
り、これにより、上記第1のゲート2側を、上記リセス
幅−ゲート長の大きい,上記文献でいうタイプC,ある
いはタイプBとCの中間の構成として、ゲートリーク電
流の低減,出力の飽和,効率の観点で最適化を図るとと
もに、他方、パルス動作をする第2のゲート3側を、上
記リセス幅−ゲート長の小さい,タイプAの構成にする
ことにより、パルス動作におけるゲートラグの防止の点
で最適化を図ったものである。従ってこのように、各ゲ
ートの、リセス幅−ゲート長が、パルス動作をする第2
のゲート3で、他方の第1のゲートゲート長より小さい
ものとして、ゲート電流を小さくできるとともに、パル
ス動作時のゲートラグをも大きく低減することができ、
信頼性の高い、高速パルス動作が可能なデュアルゲート
FETを得られるものである。この点、本発明は、この
リセス幅−ゲート長が、第1のゲートと第2のゲートと
で差のない上記2つの公報に記載のデュアルゲートFE
Tとは全くその特徴を異にするものである。On the other hand, according to the present invention, the relation between the width of the recess and the gate length is expressed as follows: recess width Wr-gate length Lg
It is characterized in that the second gate 3 which is turned on and off by a pulse is configured to be smaller than the other first gate 2, whereby the first gate 2 side has a larger recess width-gate length. The type C or the type B and C intermediate structure referred to in the above document is optimized in terms of reduction of gate leak current, saturation of output, and efficiency, while the second gate 3 performs pulse operation. The side is made to have a type A configuration in which the above recess width-gate length is small, thereby optimizing the gate lag in pulse operation. Therefore, in this way, the recess width-gate length of each gate is
The gate 3 can be made smaller than the other first gate gate length, so that the gate current can be reduced and the gate lag during pulse operation can be greatly reduced.
It is possible to obtain a highly reliable dual gate FET capable of high-speed pulse operation. In this respect, according to the present invention, the dual gate FE described in the above two publications has the same recess width-gate length between the first gate and the second gate.
T is a completely different feature.
【0038】なお、上記実施例1では、動作層がp型G
aAs層であるMESFETのデュアルゲートFET半
導体装置の場合について説明したが、本実施例1は、半
絶縁性GaAs基板上に、GaAs層中にAlGaAs
層を含むHEMT構造を成長して構成したHEMT(Hi
gh Electron Mobility Transistor)半導体装置にも適用
することができるものであり、上記実施例1と同様の効
果を奏するものである。In the first embodiment, the operating layer is p-type G.
The case of the dual gate FET semiconductor device of the MESFET which is the aAs layer has been described, but in the present Example 1, the AlGaAs in the GaAs layer is formed on the semi-insulating GaAs substrate.
HEMT (Hi
gh Electron Mobility Transistor) The present invention can also be applied to a semiconductor device and has the same effect as that of the first embodiment.
【0039】また上記実施例1では、エッチングはウェ
ットエッチングを行った場合について説明したが、これ
は、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングを用い
て行なってもよく、ドライエッチングの方がレジスト開
口幅に対してサイドエッチングを小さくできることを考
慮すると、例えば、上記第1ゲートのリセス8をウェッ
トエッチングで、上記第2ゲートのリセス9をドライエ
ッチングで行う方法も考えられる。In the first embodiment described above, the case where the etching is wet etching has been described. However, this may be performed using dry etching using a chlorine-based gas, for example, and dry etching is used for resist opening. Considering that the side etching can be reduced with respect to the width, for example, a method in which the recess 8 of the first gate is wet-etched and the recess 9 of the second gate is dry-etched can be considered.
【0040】実施例2.図1に示した上記第1の実施例
では、第1のゲート2と、第2のゲート3のゲート長は
ほぼ同じで、そのリセス幅を、第1のリセス8幅が第2
のリセス9幅より大きくすることにより、リセス幅−ゲ
ート長が、パルス動作する第2のリセスで第1のリセス
より小さくなる構造を実現しており、かつこのリセス幅
が第1のゲートで第2リセス幅より大きい構造を、第1
のゲート形成用のレジスト開口を、第2のリセス形成用
のレジスト開口より大きくしてエッチングを行うことに
より実現した。Example 2. In the first embodiment shown in FIG. 1, the gate lengths of the first gate 2 and the second gate 3 are almost the same, and the recess width thereof is the second recess 8 is the second.
By making the recess width larger than the recess 9 width, the recess width-gate length becomes smaller than the first recess in the pulse-operated second recess, and this recess width is smaller than that in the first gate. Structures larger than two recess widths are
It was realized by making the resist opening for forming the gate larger than the resist opening for forming the second recess and etching.
【0041】本発明の第2の実施例は、上記構造を、第
1のゲート形成用のエッチングを深く行い、そのときの
サイドエッチングによりリセス幅を大きくすることによ
り実現したものである。The second embodiment of the present invention realizes the above structure by deeply etching the first gate and then increasing the recess width by side etching at that time.
【0042】即ち、図6は図2に示した本実施例2によ
るデュアルゲートFETを製造する方法を示す工程図で
あり、以下この図6を用いて、本実施例2のデュアルゲ
ートFETの製造方法について説明する。That is, FIG. 6 is a process diagram showing a method of manufacturing the dual gate FET according to the second embodiment shown in FIG. 2. Hereinafter, the manufacturing of the dual gate FET according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The method will be described.
【0043】まず図6(a) に示すように、上記実施例1
の製造方法と同様に、GaAsからなる半導体基板1上
にn型GaAs等よりなる動作層5を成長し、さらに該
動作層5上に、蒸着,リフトオフにより、ソース電極
1,及びドレイン電極4を形成する。First, as shown in FIG. 6A, the first embodiment described above is used.
In the same manner as in the manufacturing method described above, the operating layer 5 made of n-type GaAs or the like is grown on the semiconductor substrate 1 made of GaAs, and the source electrode 1 and the drain electrode 4 are further formed on the operating layer 5 by vapor deposition and lift-off. Form.
【0044】次に、同じく図6(a) に示すように、基板
6上に、形成すべき第1,第2のリセスに対応する第
1,第2の開口22b,21を有するフォトレジスト1
0を形成する。ここで、第2の開口21の幅は、上記実
施例1と同じ0.5μmの幅とし、第1の開口22bの
幅は、上記実施例1における,形成すべき第1のリセス
幅1.5μmより、深いエッチングによるサイドエッチ
ングにより削られる量、例えば片側で0.4μmを引い
た0.7μmとする。Next, as also shown in FIG. 6A, the photoresist 1 having the first and second openings 22b and 21 corresponding to the first and second recesses to be formed on the substrate 6 is formed.
Form 0. Here, the width of the second opening 21 is 0.5 μm, which is the same as that of the first embodiment, and the width of the first opening 22b is the first recess width 1. It is set to an amount of 5 μm, which is removed by side etching by deep etching, for example, 0.7 μm obtained by subtracting 0.4 μm on one side.
【0045】その後、このような第1,第2の開口22
b,21を有するフォトレジスト10をエッチングマス
クとして、上記両電極1,4間に所要の電圧を印加して
動作層5に電流を流してその電流値をみながら、上記動
作層5をエッチングし、第2のリセス9については、所
定の電流値が得られた段階で,あるいは所定の時間経過
した段階で、エッチングを終了することにより、例えば
3000オングストロームの深さを有し、かつリセス幅
が、上記レジスト開口幅0.5μmよりサイドエッチン
グにより片側で0.3μm以下ずつ広がって、1.1μ
m以下となった第2のリセス9を形成する。また、第1
のリセス8については、上記第2のリセス9よりさらに
深くエッチングを行い、これを他の所定の電流値が得ら
れた段階で,あるいは他の所定の時間経過した段階でエ
ッチングを終了することにより、例えば4000オング
ストロームの深さを有し、かつリセス幅が、上記レジス
ト開口幅0.7μmよりサイドエッチングにより片側で
0.4μm広がった約1.5μmの第1のリセス8を形
成する。このように、第1のリセス8は、これを深くエ
ッチングして形成することにより、そのサイドエッチン
グ量が大きくなる分リセス幅が大きくなるようにしてお
り、この場合、同じリセス形成用のレジスト開口幅を有
するレジストを用いてエッチングを行うことにより、異
なるリセス幅を有する第1,第2のリセス8,9を形成
することができるものである。After that, such first and second openings 22 are formed.
Using the photoresist 10 having b and 21 as an etching mask, a required voltage is applied between the electrodes 1 and 4 to pass a current through the operating layer 5 to etch the operating layer 5 while checking the current value. The second recess 9 has a depth of 3000 angstroms and a recess width of, for example, 3000 angstroms when the etching is completed when a predetermined current value is obtained or when a predetermined time elapses. From the resist opening width of 0.5 μm, side etching spreads by 0.3 μm or less on each side to 1.1 μm.
A second recess 9 having a length of m or less is formed. Also, the first
The recess 8 is etched more deeply than the second recess 9 described above, and the etching is finished at a stage when another predetermined current value is obtained or when another predetermined time passes. For example, the first recess 8 having a depth of 4000 angstrom and having a recess width of about 1.5 μm which is 0.4 μm wide on one side from the resist opening width of 0.7 μm by side etching is formed. In this way, the first recess 8 is formed by deeply etching the first recess 8 so that the recess width increases as the side etching amount increases. In this case, the same recess forming resist opening is formed. By etching using a resist having a width, the first and second recesses 8 and 9 having different recess widths can be formed.
【0046】次に、図6(c) に示すように、Al,また
はWSiよりなるゲート金属の蒸着,リフトオフ、ある
いはスパッタのミーリングを行い、上記第2のリセス9
上に第2のゲート3を、上記第1のリセス8上に第1の
ゲート2を形成する。その後、全面に表面保護膜7を形
成することにより、図2に示す本実施例2のデュアルゲ
ートFETの形成を完了する。Next, as shown in FIG. 6C, vapor deposition of the gate metal of Al or WSi, lift-off, or milling of the sputter is performed, and the second recess 9 is formed.
A second gate 3 is formed on the first recess 2, and a first gate 2 is formed on the first recess 8. After that, the surface protection film 7 is formed on the entire surface to complete the formation of the dual gate FET of the second embodiment shown in FIG.
【0047】このように本実施例2は、第1のゲート2
のリセス8を、第2のゲート3のリセス9より深くし
て、そのリセス形成時のサイドエッチング量が多いこと
によりリセス幅がより大きくなるようにしたので、これ
により、第1,第2のリセスについて同じ開口幅を有す
るレジストでもって、パルス駆動する第2ゲート3のリ
セス9のリセス幅が、第1ゲート2のリセス8のリセス
幅より狭く、その結果、リセス幅−ゲート長が、第2の
ゲートで第1のゲートより小さいものを製造することが
でき、これにより、ゲート電流を小さくできるととも
に、パルス動作時のゲートラグをも大きく低減すること
のできる、信頼性の高い、高速パルス動作が可能なデュ
アルゲートFETを得られる効果がある。As described above, in the second embodiment, the first gate 2
The recess 8 is made deeper than the recess 9 of the second gate 3 so that the recess width becomes larger due to the large amount of side etching at the time of forming the recess. With the resist having the same opening width with respect to the recess, the recess width of the recess 9 of the second gate 3 which is pulse-driven is narrower than the recess width of the recess 8 of the first gate 2, and as a result, the recess width-gate length becomes It is possible to manufacture a second gate smaller than the first gate, which makes it possible to reduce the gate current and also greatly reduce the gate lag during pulse operation, which is highly reliable and has high-speed pulse operation. There is an effect that a dual gate FET capable of
【0048】実施例3.また、図3に示す本発明の第3
の実施例は、パルス動作を行う第2のゲート3のゲート
長を、上記図1の実施例1に比し長くしたもので、これ
に従い、第2のリセス幅も長くなっているが、各ゲート
のリセス幅−ゲート長,については、上記実施例1と同
様、パルス動作を行う第2のゲート3で、他方の第1の
ゲート2より小さくなっているものである。Example 3. The third aspect of the present invention shown in FIG.
In the second embodiment, the gate length of the second gate 3 that performs the pulse operation is made longer than that of the first embodiment in FIG. 1, and accordingly, the second recess width is also longer. Regarding the recess width of the gate-gate length, the second gate 3 performing the pulse operation is smaller than the other first gate 2 as in the first embodiment.
【0049】即ち、図7は図3に示した本実施例3のデ
ュアルゲートFETを製造する方法を示す工程図であ
り、以下この図7を用いて、本実施例3によるデュアル
ゲートFETの製造方法について説明する。That is, FIG. 7 is a process chart showing a method of manufacturing the dual gate FET of the third embodiment shown in FIG. 3, and the manufacturing of the dual gate FET according to the third embodiment will be described below with reference to FIG. The method will be described.
【0050】先ず図7(a) に示すように、上記実施例
1,2の製造方法と同様に、GaAsからなる半導体基
板1上に動作層5を成長し、さらに蒸着,リフトオフに
より、ソース電極1,及びドレイン電極4を形成する。First, as shown in FIG. 7 (a), the operating layer 5 is grown on the semiconductor substrate 1 made of GaAs in the same manner as in the manufacturing method of the first and second embodiments, and then the source electrode is formed by vapor deposition and lift-off. 1, and the drain electrode 4 is formed.
【0051】次に、同じく図7(a) に示すように、基板
1上に、形成すべき第1,第2のリセスに対応する第
1,第2の開口22c,21を有するフォトレジスト1
0を形成する。ここで、上記第1の開口22cの大きさ
は、上記第1の実施例と同じ0.9μm以上の幅とし、
第2の開口22の大きさは、形成すべき第2のゲートの
ゲート長である約1μmと同じとする。Next, as also shown in FIG. 7A, a photoresist 1 having first and second openings 22c and 21 corresponding to the first and second recesses to be formed on the substrate 1 is formed.
Form 0. Here, the size of the first opening 22c is 0.9 μm or more, which is the same as the first embodiment,
The size of the second opening 22 is the same as the gate length of the second gate to be formed, which is about 1 μm.
【0052】その後このような第1,第2の開口22
c,21を有するフォトレジスト10をエッチングマス
クとして、上記両電極1,4間に所要の電圧を印加して
動作層5に電流を流しながら、かつその電流値をみなが
ら、上記動作層5をエッチングし、所定の電流値が得ら
れた段階で,あるいは所定の時間経過した段階で、エッ
チングを終了することにより、深さ3000オングスト
ロームの第1のリセス8,及び第2のリセス9を形成す
ると、第1のリセス8は、上記0.9μmの幅に片側で
0.3μm以下のサイドエッチング量が加わって、約
1.5μmのリセス幅に形成され、一方、第2のリセス
9は、上記レジスト開口幅約1.0μmに片側で0.3
μm以下のサイドエッチング量が加わって、約1.6μ
m以下のリセス幅に形成される。After that, such first and second openings 22 are formed.
By using the photoresist 10 having c and 21 as an etching mask, a required voltage is applied between the electrodes 1 and 4 to flow a current through the operating layer 5 and the operating layer 5 is observed while the current value is observed. If the first recess 8 and the second recess 9 having a depth of 3000 angstroms are formed by etching, the etching is terminated when a predetermined current value is obtained or when a predetermined time has elapsed. The first recess 8 is formed to have a recess width of about 1.5 μm by adding a side etching amount of 0.3 μm or less on one side to the width of 0.9 μm, while the second recess 9 is formed to have a recess width of about 1.5 μm. Resist opening width of about 1.0 μm 0.3 on one side
Approximately 1.6μ including side etching amount of less than μm
The recess width is less than or equal to m.
【0053】次に、図7(c) に示すように、ゲート金属
の蒸着,リフトオフ、あるいはスパッタのミーリングを
行って、上記第1のリセス8上に第1のゲート2を、上
記第2のリセス9上に第2のゲート3を形成し、その
後、全面に表面保護膜7を形成することにより、図3に
示す本実施例3のデュアルゲートFETの形成を完了す
る。Next, as shown in FIG. 7 (c), vapor deposition of the gate metal, lift-off, or milling of the sputter is performed to form the first gate 2 on the first recess 8 and the second gate 2. By forming the second gate 3 on the recess 9 and then forming the surface protection film 7 on the entire surface, the formation of the dual gate FET of the third embodiment shown in FIG. 3 is completed.
【0054】このように本実施例3は、上記実施例1に
比し、パルス動作を行う第2のゲート3のゲート長を約
1μmと長くしたものであり、これにより、第1のリセ
ス8のリセス幅は約1.5μmに、第2のリセス9は、
リセス幅約1.6μm以下に形成されることとなるが、
各ゲートの上記リセス幅−ゲート長の関係は、上記実施
例1と同じく、パルス動作を行う第2のゲート3で第1
のゲート2より小さいものとなっており、これにより、
上記第1のゲート2側をリセス幅−ゲート長が大きい構
成としてゲート電流を小さいものとするとともに、他
方、パルス動作をする第2のゲート3側を上記リセス幅
−ゲート長が小さい構成とすることにより、パルス動作
におけるゲートラグを小さくすることができる。従っ
て、これにより、ゲート電流を小さくできるとともに、
パルス動作時のゲートラグをも大きく低減することので
きる、信頼性の高い、かつ高速パルス動作が可能なデュ
アルゲートFETを得られる効果がある。As described above, in the third embodiment, the gate length of the second gate 3 that performs the pulse operation is set to be about 1 μm longer than that of the first embodiment, whereby the first recess 8 is formed. Has a recess width of about 1.5 μm, and the second recess 9 has
The recess width will be about 1.6 μm or less.
The recess width-gate length relationship of each gate is similar to that of the first embodiment in that the second gate 3 performing the pulse operation has the first relationship.
It is smaller than Gate 2 of
The first gate 2 side is configured to have a large recess width-gate length to reduce the gate current, while the second gate 3 side performing pulse operation is configured to have a small recess width-gate length. As a result, the gate lag in the pulse operation can be reduced. Therefore, this makes it possible to reduce the gate current and
There is an effect that it is possible to obtain a highly reliable dual gate FET capable of greatly reducing the gate lag during pulse operation and capable of high-speed pulse operation.
【0055】実施例4.また、図4は、本発明の第4の
実施例による半導体装置を示し、これは、上記実施例3
のように、第2ゲート3のゲート長を、第1ゲート2の
ゲート長より長くした構造で、これにより第2のゲート
3のリセス9幅が第1のゲート2のリセス8幅とほぼ同
じとなっている構造において、これを製造するに、上記
実施例2におけると同様に、第1のゲート2のリセス8
を第2ゲート3のリセス9より深くし、リセス形成時の
サイドエッチング量により第1ゲート2のリセス8の幅
を大きくするようにする,という方法を用いたものであ
る。Example 4. 4 shows a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, which is the same as the semiconductor device according to the third embodiment.
As described above, the gate length of the second gate 3 is longer than the gate length of the first gate 2, so that the recess 9 width of the second gate 3 is almost the same as the recess 8 width of the first gate 2. In this structure, the recess 8 of the first gate 2 is formed in the same manner as in the second embodiment.
Is made deeper than the recess 9 of the second gate 3 and the width of the recess 8 of the first gate 2 is increased by the side etching amount at the time of forming the recess.
【0056】図8は図4に示した本実施例4のデュアル
ゲートFETを製造する方法を示す工程図であり、以下
この図8を用いて、本実施例4のデュアルゲートFET
の製造方法について説明する。FIG. 8 is a process chart showing a method of manufacturing the dual gate FET of the fourth embodiment shown in FIG. 4, and the dual gate FET of the fourth embodiment will be described below with reference to FIG.
The manufacturing method of will be described.
【0057】先ず図8(a) に示すように、上記実施例
1,2,3の製造方法と同様に、GaAsからなる半導
体基板1上に動作層5を成長し、さらにドレイン電極
4,及びソース電極1を形成する。First, as shown in FIG. 8 (a), the operating layer 5 is grown on the semiconductor substrate 1 made of GaAs, and the drain electrodes 4 and The source electrode 1 is formed.
【0058】次に、同じく図8(a) に示すように、基板
上に、形成すべき第1,第2のリセスに対応する第1,
第2の開口22d,21を有するフォトレジスト10を
形成する。ここで、上記第2の開口21の大きさは、上
記第3の実施例と同じく形成すべき第2のゲートのゲー
ト長である約1μmの幅とし、第1の開口22dの大き
さは、上記実施例2におけると同じく、0.7μmとす
る。Next, as also shown in FIG. 8A, the first and second recesses corresponding to the first and second recesses to be formed on the substrate.
The photoresist 10 having the second openings 22d and 21 is formed. Here, the size of the second opening 21 is about 1 μm, which is the gate length of the second gate to be formed as in the third embodiment, and the size of the first opening 22d is As in Example 2 above, the thickness is 0.7 μm.
【0059】その後このような第1,第2の開口22
d,21を有するフォトレジスト10をエッチングマス
クとして、上記両電極1,4間に所要の電圧を印加して
動作層5に電流を流しながら、かつその電流値をみなが
ら、上記動作層5をエッチングし、第2のリセス9につ
いては、所定の電流値が得られた段階で,あるいは所定
の時間経過した段階で、エッチングを終了することによ
り、深さ3000オングストロームの第2のリセス9を
形成すると、このとき、そのリセス幅はレジスト開口約
1μmよりサイドエッチングにより片側で0.3μm以
下ずつ広がって、1.6μm以下となる。また、第1の
リセス8については、該第2のリセス9よりさらに深く
エッチングを行い、これを他の所定の電流値が得られた
段階で,あるいは他の所定の時間経過した段階で、エッ
チングを終了することにより、深さ4000オングスト
ロームの第1のリセス8を形成すると、このとき、リセ
ス幅は、0.7μmからサイドエッチングにより片側で
0.4μm広がって約1.5μmとなる。After that, such first and second openings 22 are formed.
Using the photoresist 10 having d and 21 as an etching mask, a required voltage is applied between the two electrodes 1 and 4 while applying a current to the operating layer 5 and observing the current value of the operating layer 5. As for the second recess 9 by etching, the second recess 9 having a depth of 3000 angstrom is formed by terminating the etching when a predetermined current value is obtained or when a predetermined time has passed. Then, at this time, the recess width is increased to 0.3 μm or less on one side by side etching from the resist opening of about 1 μm and becomes 1.6 μm or less. Further, the first recess 8 is etched deeper than the second recess 9 and is etched at a stage when another predetermined current value is obtained or at a stage when another predetermined time passes. When the first recess 8 having a depth of 4000 angstroms is formed by completing the above step, the recess width is expanded from 0.7 μm to 0.4 μm on one side by side etching to about 1.5 μm.
【0060】次に、図8(c) に示すように、ゲート金属
の蒸着,リフトオフ、あるいはスパッタミーリングを行
って、第1のリセス8上に第1のゲート2を、第2のリ
セス9上に第2のゲート3を形成し、その後、全面に表
面保護膜7を形成することにより、図4に示す本実施例
4のデュアルゲートFETの形成を完了する。Next, as shown in FIG. 8 (c), vapor deposition of the gate metal, lift-off, or sputter milling is performed to place the first gate 2 on the first recess 8 and the second recess 9 on the second recess 9. The second gate 3 is formed on the surface of the second gate 3 and then the surface protection film 7 is formed on the entire surface to complete the formation of the dual gate FET of the fourth embodiment shown in FIG.
【0061】このように本実施例4は、上記実施例3の
ように、第2ゲート3のゲート長を、第1ゲート2のゲ
ート長より長くした構造において、上記実施例2におけ
る、リセス形成時のサイドエッチング量により第1ゲー
ト2のリセス8の幅を大きくする方法を用いたものであ
り、上記実施例1,2,3と同様、第1のゲート2,リ
セス8側で、リセス幅−ゲート長が大きい構成とし、他
方、パルス動作をする第2のゲート3,リセス9側で、
リセス幅−ゲート長が小さい構成にすることにより、第
1のゲートでのゲートリーク電流を小さくするととも
に、パルス動作する第2のゲートでのゲートラグを防止
することのできる、信頼性の高い、かつ高速パルス動作
可能なFETを得られる効果がある。As described above, the fourth embodiment has a structure in which the gate length of the second gate 3 is longer than that of the first gate 2 as in the third embodiment, and the recess formation in the second embodiment is performed. The width of the recess 8 of the first gate 2 is increased by the side etching amount at the time, and the recess width on the side of the first gate 2 and the recess 8 is the same as in the first, second, and third embodiments. -With a large gate length, on the other hand, on the side of the second gate 3 and the recess 9 that perform pulse operation,
By making the recess width-gate length small, it is possible to reduce the gate leakage current in the first gate and prevent the gate lag in the second gate that operates in a pulsed manner, which is highly reliable and There is an effect that an FET capable of high speed pulse operation can be obtained.
【0062】なお、上記第1,第2の実施例では、第1
のゲートのゲート長と第2のゲートのゲート長とがほぼ
等しい場合について、また上記第3,第4の実施例で
は、第2のゲートのゲート長が第1のゲートのゲート長
より長い場合について説明したが、本発明では、上記第
1のゲートのゲート長は上記第1,第2の実施例におけ
ると同じ値であるとして、第2のゲートのゲート長が、
上記第1,第2の実施例の第2のゲートのゲート長の中
間の値を有する場合であってもよく、要は、リセス幅−
ゲート長が、パルス動作を行う第2のゲートで他方の第
1のゲートより小さいことが満たされればよく、上記実
施例と同様の効果が得られるものである。In the first and second embodiments, the first
The gate length of the second gate and the gate length of the second gate are substantially equal, and in the third and fourth embodiments, the gate length of the second gate is longer than the gate length of the first gate. However, in the present invention, assuming that the gate length of the first gate is the same value as in the first and second embodiments, the gate length of the second gate is
The second gate of the first and second embodiments may have an intermediate value of the gate length.
It suffices that the gate length of the second gate performing the pulse operation is smaller than that of the other first gate, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上のようにこの発明にかかる半導体装
置によれば、半導体基板上に形成された動作層と、上記
動作層上の各所要位置に形成されたソース電極,及びド
レイン電極と、上記動作層上の、上記ソース電極とドレ
イン電極間の2つの所要位置にそれぞれ形成された、そ
れぞれ第1,第2のリセス幅を有する第1,第2のリセ
スと、上記第1,第2のリセス上にそれぞれ形成された
第1,第2のゲート電極とを備え、上記第2のゲート電
極はパルスでオン,オフ動作するものであり、上記各ゲ
ート電極の、リセス幅とゲート長との差は、第2のゲー
トの方が第1のゲートより小さいものとしたので、第1
のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス動作でオ
ン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少ない、信
頼性が高く、高速パルス動作可能なデュアルゲートFE
Tを得ることができる効果がある。As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the operating layer formed on the semiconductor substrate, the source electrode and the drain electrode formed at respective required positions on the operating layer, First and second recesses having first and second recess widths respectively formed at two required positions between the source electrode and the drain electrode on the operation layer, and the first and second recesses. A first gate electrode and a second gate electrode respectively formed on the recesses, the second gate electrode is turned on and off by a pulse, and the recess width and the gate length of each gate electrode are The difference between the first gate and the second gate is smaller than the first gate.
Dual-gate FE with high leak rate, low leakage current in the gate, small gate lag in the second gate that turns on and off by pulse operation, and high reliability
There is an effect that T can be obtained.
【0064】またこの発明によれば、上記半導体装置に
おいて、第2のゲート電極のゲート長が、第1のゲート
電極のゲート長とほぼ等しいものであって、各ゲート電
極のリセス幅とゲート長との差が第2のゲートの方が第
1のゲートより小さいことにより、第1のゲートでのリ
ーク電流が少なく、かつパルス動作でオン,オフする第
2のゲートでのゲートラグの少ない、信頼性の高い、高
速パルス動作可能なデュアルゲートFETを構成できる
効果がある。According to the invention, in the above semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is substantially equal to the gate length of the first gate electrode, and the recess width and the gate length of each gate electrode are the same. Since the difference between the second gate and the second gate is smaller than that of the first gate, the leakage current in the first gate is small, and the gate lag is small in the second gate that is turned on / off by pulse operation There is an effect that a highly efficient dual gate FET capable of high-speed pulse operation can be configured.
【0065】またこの発明によれば、上記半導体装置に
おいて、第2のゲート電極のゲート長が、第1のゲート
電極のゲート長より長いものであって、各ゲート電極の
リセス幅とゲート長との差が第2のゲートの方が第1の
ゲートより小さいことにより、第1のゲートでのリーク
電流が少なく、かつパルス動作でオン,オフする第2の
ゲートでのゲートラグの少ない、信頼性の高い、信頼性
の高い、高速パルス動作可能なデュアルゲートFETを
構成できる効果がある。According to the invention, in the above semiconductor device, the gate length of the second gate electrode is longer than the gate length of the first gate electrode, and the recess width and the gate length of each gate electrode are equal to each other. Since the difference between the second gate and the first gate is smaller than that of the first gate, the leakage current in the first gate is small, and the gate lag is small in the second gate which is turned on / off by the pulse operation. There is an effect that a high-reliability dual-gate FET capable of high-speed pulse operation can be configured.
【0066】またこの発明によれば、上記半導体装置に
おいて、上記第1及び第2のリセスは、ともに、形成す
べきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマ
スク開口より、上記動作層にエッチングを行って形成し
たものとしたので、第1,第2のリセスの深さの等しい
もので、上記各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差
が、第2のゲートの方が第1のゲートより小さいFET
構造を有することにより、上記第1のゲートでのリーク
電流が少なく、かつパルス動作でオン,オフする第2の
ゲートでのゲートラグの少ない、信頼性の高い、高速パ
ルス動作可能なデュアルゲートFETを構成できる効果
がある。Further, according to the invention, in the semiconductor device, the first and second recesses are both etched in the operation layer through an etching mask opening having an opening width approximately equal to a recess width to be formed. Since the first and second recesses have the same depth, the difference between the recess width and the gate length of each of the gate electrodes is larger in the second gate than in the first gate. FET smaller than gate
Due to the structure, a dual-gate FET having a high leak rate at the first gate, a small gate lag at the second gate which is turned on and off by pulse operation, and high reliability and capable of high-speed pulse operation is provided. There is an effect that can be configured.
【0067】またこの発明によれば、上記半導体装置に
おいて、上記第1及び第2のリセスは、第1のリセス
は、形成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエ
ッチングマスク開口より、第2のリセスは、形成すべき
リセス幅より小さい開口幅を有するエッチングマスク開
口より、上記動作層にエッチングを行い、かつ上記第2
のリセスは、より深くエッチングを行ってそのサイドエ
ッチングにより上記レジスト開口より大きいリセス幅に
形成したものとしたので、第1,第2のリセスの深さが
第1のリセスで深いもので、上記各ゲート電極のリセス
幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲー
トより小さいことにより、上記第1のゲートでのリーク
電流が少なく、かつパルス動作でオン,オフする第2の
ゲートでのゲートラグの少ない、信頼性の高い、高速パ
ルス動作可能なデュアルゲートFETを構成できる効果
がある。According to the present invention, in the semiconductor device, the first and second recesses are formed by etching the etching mask opening having an opening width approximately equal to the recess width to be formed. In the second recess, the operation layer is etched through an etching mask opening having an opening width smaller than the recess width to be formed, and the second recess is formed.
Since the recess is formed to have a recess width larger than the above resist opening by deeper etching and side etching, the depth of the first and second recesses is deeper in the first recess. Since the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode is smaller in the second gate than in the first gate, the leakage current in the first gate is small and the pulse operation is turned on and off. There is an effect that a highly reliable dual gate FET having a small gate lag at the second gate and capable of high-speed pulse operation can be configured.
【0068】またこの発明にかかる半導体装置の製造方
法によれば、半導体基板上に動作層を形成する工程と、
上記動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン
電極を形成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極
とドレイン電極間の2つの所要位置を、第1,第2のリ
セス用の、形成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有
するエッチングマスク開口よりエッチングし、各所要の
リセス幅を有する第1,第2のリセスを形成する工程
と、上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリ
セス幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1の
ゲートより小さくなる,所要の各ゲート長を有する第
1,第2のゲート電極を形成する工程とを含むものとし
たので、各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差が、
第2のゲートの方が第1のゲートより小さいことによ
り、第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパルス
動作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラグの少
ない、信頼性の高い、かつ高速パルス動作可能なデュア
ルゲートFETを製造することができる効果がある。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an operation layer on a semiconductor substrate,
A step of forming a source electrode and a drain electrode at respective required positions on the operating layer, and two required positions of the operating layer between the source electrode and the drain electrode for the first and second recesses, A step of forming first and second recesses each having a desired recess width by etching through an etching mask opening having an opening width approximately equal to the recess width to be formed; and each of the first and second recesses. A step of forming first and second gate electrodes each having a required gate length such that the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode is smaller in the second gate than in the first gate. Since the difference between the recess width of each gate electrode and the gate length is
Since the second gate is smaller than the first gate, the leakage current in the first gate is small, the gate lag in the second gate that is turned on / off by pulse operation is small, and the reliability is high. Moreover, there is an effect that a dual gate FET capable of high-speed pulse operation can be manufactured.
【0069】この発明にかかる半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板上に動作層を形成する工程と、上記
動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン電極
を形成する工程と、上記動作層の、上記ソース電極とド
レイン電極間の2つの所要位置を、第1のリセスは、形
成すべきリセス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチン
グマスク開口より、第2のリセスは、形成すべきリセス
幅より小さい開口幅を有するエッチングマスク開口より
エッチングし、かつ該第2のリセスはより深くエッチン
グしてそのサイドエッチングにより上記エッチングマス
ク開口より大きいリセス幅となるようエッチングし、各
所要のリセス幅を有する第1,第2のリセスを形成する
工程と、上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極
のリセス幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第
1のゲートより小さくなる,所要の各ゲート長を有する
第1,第2のゲート電極を形成する工程とを含むものと
したので、各ゲート電極のリセス幅とゲート長との差
が、第2のゲートの方が第1のゲートより小さいことに
より、第1のゲートでのリーク電流が少なく、かつパル
ス動作でオン,オフする第2のゲートでのゲートラグの
少ない、かつ第1のリセスの深さの深い、信頼性の高
い、かつ高速パルス動作可能なデュアルゲートFETを
製造することができる効果がある。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of forming an operating layer on a semiconductor substrate, the step of forming a source electrode and a drain electrode at each required position on the operating layer, At the two required positions between the source electrode and the drain electrode of the operating layer, the first recess is formed by an etching mask opening having the same opening width as the recess width to be formed, and the second recess is formed. Etching is performed through an etching mask opening having an opening width smaller than the desired recess width, and the second recess is etched deeper, and the side etching is performed so that the recess width is larger than the etching mask opening. A step of forming first and second recesses having a width, and a recess width and a gate of each gate electrode on each of the first and second recesses. A step of forming first and second gate electrodes having required gate lengths in which the difference between the gate length and the second gate is smaller than that of the first gate. Since the difference between the recess width of the electrode and the gate length of the second gate is smaller than that of the first gate, the leakage current at the first gate is small and the second gate is turned on and off by the pulse operation. There is an effect that it is possible to manufacture a dual gate FET having a small gate lag in the gate, a large depth of the first recess, a high reliability, and a high-speed pulse operation.
【図1】この発明の第1の実施例による半導体装置を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第2の実施例による半導体装置を示
す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】この発明の第3の実施例による半導体装置を示
す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】この発明の第4の実施例による半導体装置を示
す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】この発明の上記実施例1による半導体装置を製
造する方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図6】この発明の上記実施例2による半導体装置を製
造する方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図7】この発明の上記実施例3による半導体装置を製
造する方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
【図8】この発明の上記実施例4による半導体装置を製
造する方法を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
【図9】従来の第1例の半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first conventional semiconductor device.
【図10】従来の第2例の半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second conventional semiconductor device.
【図11】特公平5−62462号公報の図2に示され
た、それぞれA,B,Cの3種類の構造の一般的なリセ
ス型GaAs−MESFETの要部切断側面図(図11
(a) ,(b) ,(c) )。11 is a cutaway side view of a main part of a general recess type GaAs-MESFET having three types of structures of A, B and C shown in FIG. 2 of Japanese Patent Publication No. 5-62462 (FIG. 11).
(a), (b), (c)).
【図12】上記公報の図3に示された,上記3種類のM
ESFETの入出力特性を示す図である。FIG. 12 shows the three types of M shown in FIG. 3 of the publication.
It is a figure which shows the input-output characteristic of ESFET.
1 ソース電極 2 第1のゲート 3 第2のゲート 4 ドレイン電極 5 動作層 6 半導体基板 7 表面保護膜 8 第1ゲートのリセス 9 第2ゲートのリセス 10 エッチングマスク 11 半絶縁型GaAs基板 12 GaAs活性層 13 リセス 14 ソース電極 15 ドレイン電極 16 ゲート電極 17 表面保護膜 Wr リセス幅 Lg ゲート長 22a,22b,22c,22d 第1の開口 21 第1の開口 1 Source Electrode 2 First Gate 3 Second Gate 4 Drain Electrode 5 Working Layer 6 Semiconductor Substrate 7 Surface Protection Film 8 Recess of First Gate 9 Recess of Second Gate 10 Etching Mask 11 Semi-insulating GaAs Substrate 12 GaAs Active Layer 13 Recess 14 Source electrode 15 Drain electrode 16 Gate electrode 17 Surface protective film Wr Recess width Lg Gate length 22a, 22b, 22c, 22d First opening 21 First opening
Claims (7)
びドレイン電極と、 上記動作層上の、上記ソース電極とドレイン電極間の2
つの所要位置に形成され、それぞれ第1,第2のリセス
幅を有する第1,第2のリセスと、 上記第1,第2のリセス上にそれぞれ形成された第1,
第2のゲート電極とを備え、 上記第2のゲート電極はパルスでオン,オフ動作するも
のであり、 上記各ゲート電極の、リセス幅とゲート長との差は、第
2のゲートの方が第1のゲートより小さいことを特徴と
する半導体装置。1. An operating layer formed on a semiconductor substrate, a source electrode and a drain electrode formed at respective required positions on the operating layer, and between the source electrode and the drain electrode on the operating layer. Two
First and second recesses formed at two required positions and respectively having first and second recess widths, and first and second recesses formed on the first and second recesses, respectively.
A second gate electrode is provided, and the second gate electrode is turned on / off by a pulse, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode is larger in the second gate. A semiconductor device characterized by being smaller than the first gate.
ス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマスク開口
より、上記動作層にエッチングを行って形成したもので
あることを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein both the first and second recesses are etched in the operation layer through an etching mask opening having an opening width approximately equal to a recess width to be formed. A semiconductor device which is formed by performing
開口幅を有するエッチングマスク開口より、上記第2の
リセスは、形成すべきリセス幅より小さい開口幅を有す
るエッチングマスク開口より、上記動作層にエッチング
を行い、かつ該第2のリセスは、より深くエッチングを
行ってそのサイドエッチングにより上記エッチングマス
ク開口より大きいリセス幅に形成したものであることを
特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first recess is an etching mask opening having an opening width substantially equal to a recess width to be formed, and the second recess is to be formed. The operating layer is etched through an etching mask opening having an opening width smaller than the recess width, and the second recess is formed by etching sideways to have a recess width larger than the etching mask opening by side etching. A semiconductor device characterized by being a thing.
おいて、 上記第2のゲート電極のゲート長が、上記第1のゲート
電極のゲート長とほぼ等しいことを特徴とする半導体装
置。4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the gate length of the second gate electrode is substantially equal to the gate length of the first gate electrode.
おいて、 上記第2のゲート電極のゲート長が、上記第1のゲート
電極のゲート長より長いことを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 2, wherein a gate length of the second gate electrode is longer than a gate length of the first gate electrode.
と、 上記動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン
電極を形成する工程と、 上記動作層の、上記ソース電極とドレイン電極間の2つ
の所要位置を、第1,第2のリセス用の、形成すべきリ
セス幅と同じ程度の開口幅を有するエッチングマスク開
口よりエッチングし、各所要のリセス幅を有する第1,
第2のリセスを形成する工程と、 上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリセス
幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲー
トより小さくなる,所要の各ゲート長を有する第1,第
2のゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。6. A step of forming an operating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a source electrode and a drain electrode at required positions on the operating layer, and a step of forming a source electrode and a drain electrode on the operating layer. Are etched from the etching mask openings for the first and second recesses having opening widths approximately the same as the recess width to be formed, and the first and second recesses having the required recess widths are formed.
The step of forming the second recess, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode on the first and second recesses is smaller in the second gate than in the first gate. And a step of forming first and second gate electrodes having respective required gate lengths.
と、 上記動作層上の各所要位置にソース電極,及びドレイン
電極を形成する工程と、 上記動作層の、上記ソース電極とドレイン電極間の2つ
の所要位置を、第1のリセスは、形成すべきリセス幅と
同じ程度の開口幅を有するエッチングマスク開口より、
第2のリセスは、形成すべきリセス幅より小さい開口幅
を有するエッチングマスク開口よりエッチングし、かつ
該第2のリセスはより深くエッチングしてそのサイドエ
ッチングにより上記エッチングマスク開口より大きいリ
セス幅となるようエッチングし、各所要のリセス幅を有
する第1,第2のリセスを形成する工程と、 上記第1,第2の各リセス上に、各ゲート電極のリセス
幅とゲート長との差が、第2のゲートの方が第1のゲー
トより小さくなる,所要の各ゲート長を有する第1,第
2のゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。7. A step of forming an operating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a source electrode and a drain electrode at respective required positions on the operating layer, and a step of forming a portion between the source electrode and the drain electrode of the operating layer. The two required positions of the first recess are defined by an etching mask opening having an opening width as large as the recess width to be formed,
The second recess is etched from an etching mask opening having an opening width smaller than the recess width to be formed, and the second recess is etched deeper to have a recess width larger than the etching mask opening by side etching. So as to form the first and second recesses each having a required recess width, and the difference between the recess width and the gate length of each gate electrode on each of the first and second recesses, And a step of forming first and second gate electrodes each having a required gate length in which the second gate is smaller than the first gate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6065877A JPH07283417A (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6065877A JPH07283417A (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07283417A true JPH07283417A (en) | 1995-10-27 |
Family
ID=13299658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6065877A Pending JPH07283417A (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07283417A (en) |
Cited By (2)
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-
1994
- 1994-04-04 JP JP6065877A patent/JPH07283417A/en active Pending
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