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JPS6160591B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6160591B2
JPS6160591B2 JP5772377A JP5772377A JPS6160591B2 JP S6160591 B2 JPS6160591 B2 JP S6160591B2 JP 5772377 A JP5772377 A JP 5772377A JP 5772377 A JP5772377 A JP 5772377A JP S6160591 B2 JPS6160591 B2 JP S6160591B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
metal
effect transistor
field effect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP5772377A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS53143177A (en
Inventor
Susumu Takahashi
Seiji Ikeda
Hiroshi Kodera
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5772377A priority Critical patent/JPS53143177A/ja
Publication of JPS53143177A publication Critical patent/JPS53143177A/ja
Publication of JPS6160591B2 publication Critical patent/JPS6160591B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接合型電界効果トランジスタの高性能
化に必要なソース、ゲート間の抵抗を小さくでき
ることを可能にする方法で且つ従来法にくらべ容
易な製法を提供するものである。
一般に接合型電界効果トランジスタの高性能化
にはゲート長の短縮と抵抗成分を小さくする必要
がある。特に、近年ではゲート長がサブミクロン
化されて来ている。接合型電界効果トランジスタ
は第1図のように高抵抗基板11に能動層なる半
導体12を設け、オーミツク特性をもつソース基
板14、ドレイン電極15とその間にゲート電極
13が並置されている。又第2図のようにオーミ
ツク電極なるソース電極14、ドレイン電極15
の下に高濃度の半導体層16を設けた構造もあ
る。高濃度層を設けた構造はオーミツク電極の接
触抵抗を小さくでき、ソース14、ゲート13間
の直列抵抗を小さくできるため、同一ゲート長の
場合でも電界効果トランジスタの高性能化が計れ
る。このような電界効果トランジスタの従来の製
法はソース14、ドレイン15のオーミツク電極
を形成後、ソース14、ドレイン15間にゲート
電極13を形成している。このとき、ソース1
4、オーミツク15間にゲート13を設ける事は
何らかの形で位置合せを必要とすぬ。この合せ作
業は微細な寸法になる程、困難となる。特に第2
図のようなオーミツク電極用高濃度層を設けると
その高濃度層16とオーミツク金属14,15の
形成とにもう一つ複雑な合せ作業が加わり、工程
が複雑且つ困難となる。一方、このような合せ作
業の困難性を解決するため、自己整合法と呼ばれ
る製法がある。第1図に示されるような構造を得
るため、第3図に示すようなオーミツク電極(ソ
ース14、ドレイン15)を介して、ゲート電極
13をマスク合せなくして設ける方法である。ま
た、逆にゲート電極13を介して、オーミツク金
属14,15を設ける方法も可能である。これら
の自己整合法の欠点は第2図のようなオーミツク
電極下に高濃度層16を設けた方法に適用できな
かつたことである。
なお、上述した如き代表的な電界効果トランジ
スタおよびその製造方法は、特開昭50−114983号
公開公報や、特開昭51−94775号公開公報等に見
られる。
本発明は上述の従来技術の欠点をなくし、高濃
度層の形成から、ゲート、ソース、ドレイン電極
の形成を1枚のホトマスクで形成でき、寄生抵抗
の少ない電界効果トランジスタの製造方法を提供
するものである。
本発明の構成要件は次のようなものである。第
1に選択的にイオン打込みによつてオーミツク電
極用濃度層を設ける。第2に反転された自己整合
法でイオン打込み層の活性化を行う熱処理のため
少くとも2層の保護膜を用いる。第3にその保護
膜の内、半導体と接する保護膜と全体を被覆する
保護膜とは化学的、組成的に同一なる特性を有す
るものとする。第4にこれら保護膜を介してイオ
ン打込みされていない半導体層に少なくとも2層
以上のゲートとなる金属を設ける。第5にこのと
きゲート電極形状加工に用いる技術は保護膜を介
しての剥離法とする。第6に半導体と接している
ゲート金属層をサイドエツチングする。この以後
の要件は従来(例えば特願昭50−21005号参照)
知られているゲート電極金属を用いた自己整合法
により成り立つ。
これらの要件を満たすシヨツトキ接合型電界効
果トランジスタの工程図をnチヤンネルについて
第4図に示す。第4図aのようにn型半導体12
にイオン打込み時のマスクとなる材質17を設け
る。この材質17はホトレジスト膜、又アルミニ
ウム等の金属でも良い。このマスク材質17をマ
スクにして高濃度イオン打込みを行なう。次にイ
オン打込み層16をアニールするための保護膜を
第4図bのように第1層18、第2層19と設け
る。このときの第1層の保護膜18はイオン打込
み層の活性化率を高くでき、半導体に対して悪影
響を与えない事が必要となる。このとき第1層の
保護膜18と第2の保護膜19を同一にして行な
つても良く、原理的には同じである。一般に半導
体に於いてはSiO2,Si3N4,Al2O3膜などの絶縁
物を用いる事が多い。又、第4図bのように保護
膜のパターン化は第1図aで用いたマスク材質1
7を用いて、剥離法によつて形成できる。その
後、第4図cのように全面に第1層18と同一性
質を有する第3保護膜20を被着する。この状態
を得てイオン打込み層16のアニールが高温で施
される。アニール後、第4図dのように第3層2
0を除去する。このとき、第4図dのように第1
層の保護膜18もエツチングし、第2層19の下
にアンダーカツト部分を少し設ける。もちろん、
第1層保護膜18と第2層保護膜19が同一の場
合はこのアンダーカツト部分は形成されない。そ
の後、第4図eのように第2保護膜19を介して
二層以上の金属(第4図では二層の場合を示
す。)を蒸着し剥離法によつて金属パターン2
1,22を形成する。その後、第4図fのように
第1金属層21をサイドエツチングし、第2金属
層22よりも幅を小さくする。この第2金属層を
介して、ソース14、ドレイン15となるオーミ
ツク金属を自己整合的に被着する。第4図gのよ
うに自己整合法によつて、ソース14、ゲート1
3、ドレイン15の各電極が分離され、オーミツ
ク電極を高濃度層16上に設けた電界効果トラン
ジスタが製作される。上述のようにホトレジマス
クが1枚で高濃度層16を設け、ソース、ドレイ
ン、ゲートの電極を設けられる電界効果トランジ
スタの製造方法である。
以下、本発明を実施例によつて詳しく説明す
る。実施例ではヒ化ガリウム結晶を用いたシヨツ
トキ接合型電界効果トランジスタに応用した場合
について説明する。第4図はシヨツトキバリア接
合型電界効果トランジスタの製造工程断面図であ
る。第4図aに示すようにヒ化ガリウム基板(半
絶縁性、比抵抗108Ωcm)11に能動層12を設
けた。能動層12はGa/AsCl3/H2系の気相反
応を用い、濃度1×1017cm-3、厚さ0.2μmであ
る。ホトレジストAZ1350J(ヘキスト社商品名)
を1.5μmの厚さに塗布し、2μm幅に加工し、
第4図aのイオン打込み用マスク17とした。こ
のマスク17を用いて、オーミツクn型高濃度層
16をイオン打込みした。ドーパントはSiを用
い、ドース量1×1014cm-2、加速電圧40KeV,
100KeVで行なつた。その後、打込んだ層をアニ
ールするため、第4図bに示した第1層18に電
子線によるSiO2膜を被着し、更に第2層19に
レザーによるSi3N4膜を被着し、ホトレジ膜17
を介して剥離法でもつてパターンを形成した。剥
離法には通常のホトレジスト膜除去剤J−100
(商品名)を用いた。第1層のSiO2の膜の厚さ1
8は4500Å、第2層のSi3N4膜19は1500Åの厚
さとした。その後第4図cに示すように第3層の
保護膜20としてSiO2膜を厚さ4000Åで全面に
被着した。その後、非酸化雰囲気で800℃、25分
間熱処理を施し、オーミツク電極用高濃度層16
を得た。濃度は1.2×1018cm-3、厚さ0.25μmであ
る。アニール後、第3保護膜であるSiO2膜20
を除去し、更に第1保護膜であるSiO2膜18も
約0.1μmのサイドエツチングを起ない。第4図
dのような構造を得た。このときのエツチング液
はHF:NH4F=1:10の組成を用い、このと
き、第2保護膜であるSi3N4膜19はSiO2膜エツ
チングのマスクとして働く。第4図dの構造を得
た後、ゲート金属21,22を全面蒸着した。第
4図eに示すように半導体と接する第1金属に
Mo金属21を4000Å、第2金属として、Au22
を2000Å全面に被着した。前面に被着した金属は
Si3N4膜18、SiO2膜19のエツチングによつて
第4図eのようなゲート金属パターン21,22
を得た。このとき、SiO2膜18がアンダーカツ
トされているため、金属パターンの形成が容易と
なつた。その後、MO金属21をCF4ガスによる
プラズマエツチングによりサイドエツチングを選
択的に行なつた。サイドエツチング量は約0.7μ
mである。このMo金属21のプラズマエツチン
グはAu22、GaAs結晶を侵食する事はない。出
来上りのゲート長は約0.6μmであつた。このよ
うにして、第4図fのようにAu金属22がMo金
属21より広い。T型のゲート電極構造を得た。
T型のゲート電極構造を用い、第4図gに示すよ
うにソース14、ドレイン15の電極を形成し
た。その方法はAu金属22を用い、全面にオー
ミツク金属AuGe/Ni/Auの3層を厚さ3000Åで
全面に被着した。このとき、オーミツク金属1
4,15はゲート金属であるAu22、Mo21と
もゲート金属構造T型により分離される。その
後、ソース14、ドレイン15電極のパターン化
を計るため、ソース、ホトレジ処理によつて、ホ
トレジスト膜AZ1350J(商品名)1μmの厚さで
パターン化し、ホトレジスト膜をマスクに用い
て、AuGe/Ni/AuをArイオンによるイオンミ
リングを行なつた。このとき、GaAsの表面が十
分に出るまで行なつた。ソース14、ドレイン1
5のパターン化を計つた後、ホトレジスト膜を除
去し、H2雰囲気中で4000℃、3分の熱処理を施
し、完全なオーミツク電極を得た。この時の熱処
理Mo金属21のシヨツトキ特性は劣化する事は
なかつた。このようにして製作したヒ化ガリウム
の電界効果トランジスタはゲート幅300μmであ
り、ソース14、ゲート13間の直列抵抗Rsを
従来の比較し約2Ω改善でき、これに伴ない性能
面に於いても、10GHzで雑音指数0.6dB、利得3dB
の改善があつた。
実施例 2 実施例1で示したようにヒ化ガリウムの電界効
果トランジスタを第4図の工程図に示したような
方法で製作した。このとき第4図aに示したイオ
ン打込み用マスク材17にAl金属を用いた。Al
金属を全面に1μmの厚さで形成し、ホトレジ処
理で2μm幅に形成した。このAl金属をイオン
打込みマスク材に用いると第1、第2保護膜1
8,19を形成するとき、400℃程度の被着温度
でも安定していた。このときはSiH4ガス熱分解
法による400℃の被着温度で第1層のSiO2膜18
を形成した。その後の第1保護膜18、第2保護
膜19のパターン化はAlを分した剥離法で行な
い、NaOH系のエツチング液を用いた。その後の
工程は実施例1と同一である。Al金属を用いた
効果は第1保護膜を比較的安定して被着できた事
である。特性面は実施例1と同一であつた。又、
本発明のような方法でオーミツク電極用高濃度層
を設けた電界効果トランジスタに於いても、第1
図に示すような従来の素子と同等以上に製作歩留
が良かつた。
以上説明したごとく、本発明の電界効果トラン
ジスタの製法はホトレジマスクが1枚で主領域の
素子を形成でき、微細パターン形成にも適用で
き、工程を簡単にできる等の特徴を有する。本発
明は半導体材料としてSi、他の化合物半導体にも
応用でき、特にMOS型トランジスタにも応用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のオーミツク電極用高濃度層の設
けない場合の電界効果トランジスタの断面構造を
示す図、第2図は従来のオーミツク電極用高濃度
層の設けた場合の電界効果トランジスタの断面構
造を示す図、第3図は従来の自己整合法による電
界効果トランジスタの製作工程の1例を示す図、
第4図は本発明の電界効果トランジスタの製作工
程図である。図において、 11……高抵抗基板、又半絶縁性GaAs基板、
12……能動層又n型GaAs、13……ゲート電
極、14……ソース電極、15……ドレイン電
極、16,17……ソース電極用高濃度層、17
……イオン打込み用マスク材、18……第1層保
護膜、19……第2層保護膜、20……第3保護
膜、21……ゲート金属の第1層、22……ゲー
ト金属の第2層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板に形成した所定の半導体領域上に、パタ
    ーンを有する第1の膜材を形成し、該算1の膜材
    をマスクとしてイオン打込みを行なう工程、続い
    て第2の膜材を該半導体層の前記第1の膜材が形
    成されていない領域に形成する工程、前記半導体
    層の該第1の部材で覆われていた領域(能動層)
    を露出せしめる工程、全面に2層以上の金属膜を
    形成する工程、上記第2の膜材を除去することに
    より、第2の膜材の上にある該金属膜を除去する
    工程および、上記能動層に接する該金属膜の幅を
    エツチングにより減少せしめる工程を少なくとも
    含む電界効果トランジスタの製造方法。 2 上記金属膜が2層以上であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の電界効果トランジ
    スタ。 3 上記2層以上でなる金属膜について、上記能
    動層に接する金属の幅が他の金属膜の幅より小さ
    いことを特徴とする特許請求の範囲第1および2
    項記載の電界効果トランジスタ。 4 上記第2の膜材を上記第1の膜材が形成され
    ていない領域に形成し、さらに上記第1の膜材を
    除去する工程がリストオフ法による単一の工程で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の電界効果トランジスタ。
JP5772377A 1977-05-20 1977-05-20 Production of field effect transistor Granted JPS53143177A (en)

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JP5772377A JPS53143177A (en) 1977-05-20 1977-05-20 Production of field effect transistor

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JPS53143177A JPS53143177A (en) 1978-12-13
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5834980A (ja) * 1981-08-25 1983-03-01 Sumitomo Electric Ind Ltd シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ
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JPH0758714B2 (ja) * 1985-06-25 1995-06-21 株式会社東芝 GaAs半導体装置の製造方法
JPS6240781A (ja) * 1985-08-15 1987-02-21 Toshiba Corp シヨツトキ−ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法

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