JP3298066B2 - 化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents
化合物半導体素子の製造方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体素子
の製造方法に関し、詳しくは、化合物半導体電界効果ト
ランジスタ等の化合物半導体からなる化合物半導体素子
の製造方法に関する。
の製造方法に関し、詳しくは、化合物半導体電界効果ト
ランジスタ等の化合物半導体からなる化合物半導体素子
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体を用いた電界効果トランジ
スタ(以下、MESFETと呼ぶ)の高性能化、特に高
周波化を図るためには、スケーリング則に従いゲート長
を短縮し、かつ能動層の高濃度・薄層化することが最も
効果的である。
スタ(以下、MESFETと呼ぶ)の高性能化、特に高
周波化を図るためには、スケーリング則に従いゲート長
を短縮し、かつ能動層の高濃度・薄層化することが最も
効果的である。
【0003】ところが、レジストマスクを用いた製造工
程においては、パターンの微細化にはレジストのパター
ンニングを行う露光装置の最小パターン露光精度が問題
となってくる。
程においては、パターンの微細化にはレジストのパター
ンニングを行う露光装置の最小パターン露光精度が問題
となってくる。
【0004】この点に関しては、今までも、露光の光波
長を短縮したり、電子線を用いてパターンを描画するこ
となどによって露光精度をあげてきた。
長を短縮したり、電子線を用いてパターンを描画するこ
となどによって露光精度をあげてきた。
【0005】しかし、これには、露光装置を新規に導入
する必要があり、またプロセスのスループットが悪くな
るといった問題もあった。
する必要があり、またプロセスのスループットが悪くな
るといった問題もあった。
【0006】そこで、従来において、これらの問題を解
決するためレジストマスクに、露光装置でパターンニン
グした後、エッチングによってパターン幅を微細化する
といった製造方法が用いられてきた。
決するためレジストマスクに、露光装置でパターンニン
グした後、エッチングによってパターン幅を微細化する
といった製造方法が用いられてきた。
【0007】この従来の方法により、露光装置の最小パ
ターン露光精度より短いゲート長のMESHFETが可
能となった。
ターン露光精度より短いゲート長のMESHFETが可
能となった。
【0008】しかし、この工程においても、ゲート長が
より短縮され、レジストのアスペクト比が大きくなる
と、プロセスの途中でレジストの蛇行、また倒れるとい
った問題が出てくる。
より短縮され、レジストのアスペクト比が大きくなる
と、プロセスの途中でレジストの蛇行、また倒れるとい
った問題が出てくる。
【0009】また、この従来のMESFETを主にアナ
ログ回路で使用するとき、ソース・ゲート間の抵抗値を
下げかつ、ドレイン・ゲート間の高耐圧化をはかるため
に、非対称構造が用いられる。
ログ回路で使用するとき、ソース・ゲート間の抵抗値を
下げかつ、ドレイン・ゲート間の高耐圧化をはかるため
に、非対称構造が用いられる。
【0010】この構造を実現するために、従来において
は、T型ダミーゲートを用いたセルフアライン注入技術
が用いられてきた。
は、T型ダミーゲートを用いたセルフアライン注入技術
が用いられてきた。
【0011】この注入技術では、T型ダミーゲートをマ
スクにして、ソース側から斜めにイオン注入すること
で、ゲートのソース端際にセルフアラインに不純物の添
加を行い、ゲートのドレイン側には一定距離を離して不
純物の添加を行う。
スクにして、ソース側から斜めにイオン注入すること
で、ゲートのソース端際にセルフアラインに不純物の添
加を行い、ゲートのドレイン側には一定距離を離して不
純物の添加を行う。
【0012】これによりMESFETのソース・ゲート
間の抵抗値を下げ、かつ、ドレイン・ゲート間の高耐圧
化が可能となる。
間の抵抗値を下げ、かつ、ドレイン・ゲート間の高耐圧
化が可能となる。
【0013】ところが、T型ダミーゲートの形成には,
3層レジスト塗布、下層レジストのアンダーカットなど
といった高度で複雑な工程が必要となる。
3層レジスト塗布、下層レジストのアンダーカットなど
といった高度で複雑な工程が必要となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるT型ダ
ミーゲートを用いたセルフアライン注入技術では、T型
ダミーゲート形成工程が非常に複雑であり、MESFE
Tの量産を行うには不適である。
ミーゲートを用いたセルフアライン注入技術では、T型
ダミーゲート形成工程が非常に複雑であり、MESFE
Tの量産を行うには不適である。
【0015】また、さらにゲート長を短縮すると、レジ
ストのアスペクト比の増大のため、レジストの蛇行、ま
た倒れるといった問題が生じ、ゲート長の短縮にはある
限界がある。
ストのアスペクト比の増大のため、レジストの蛇行、ま
た倒れるといった問題が生じ、ゲート長の短縮にはある
限界がある。
【0016】さらに、ソース・ゲート間の低抵抗化、ド
レイン・ゲート間の高耐圧化をそれぞれ最適化し、異な
った注入条件での不純物の添加を行うとき、イオン注入
をソース側・ドレイン側同時に行うため、従来技術では
実現できない。
レイン・ゲート間の高耐圧化をそれぞれ最適化し、異な
った注入条件での不純物の添加を行うとき、イオン注入
をソース側・ドレイン側同時に行うため、従来技術では
実現できない。
【0017】従って、本発明の技術的課題は、従来の露
光装置を用い、安定性かつ量産性に優れた方法でゲート
形成を行うことにより、高周波特性に優れ、しかもブレ
ークダウン電圧の高い、高性能なMESFETを形成す
ることができる化合物半導体素子の製造方法を提供する
ことにある。
光装置を用い、安定性かつ量産性に優れた方法でゲート
形成を行うことにより、高周波特性に優れ、しかもブレ
ークダウン電圧の高い、高性能なMESFETを形成す
ることができる化合物半導体素子の製造方法を提供する
ことにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術的課
題を解決するためになされたものである。
題を解決するためになされたものである。
【0019】即ち、本発明に係る化合物半導体素子の製
造方法は、従来の露光装置を用い、ソース部及びドレイ
ン部が離間して設けられた化合物半導体基板に、レジス
トを材料として、前記ソース部に隣接したn´注入層を
形成するための開口を有するマスクであるソースパター
ン及び前記ドレイン部に隣接したn´注入層を形成する
ための開口を有するマスクであるドレインパターンの内
のいずれか一方からなる第1のパターンを形成する(第
1の工程)こと。
造方法は、従来の露光装置を用い、ソース部及びドレイ
ン部が離間して設けられた化合物半導体基板に、レジス
トを材料として、前記ソース部に隣接したn´注入層を
形成するための開口を有するマスクであるソースパター
ン及び前記ドレイン部に隣接したn´注入層を形成する
ための開口を有するマスクであるドレインパターンの内
のいずれか一方からなる第1のパターンを形成する(第
1の工程)こと。
【0020】続いて、そのパターンの開口と同形状の凸
部を有する反転パターンである第1の反転パターンをS
iO2,SiN,SiONなど絶縁膜により形成しパタ
ーン反転を行う(第2の工程)こと。
部を有する反転パターンである第1の反転パターンをS
iO2,SiN,SiONなど絶縁膜により形成しパタ
ーン反転を行う(第2の工程)こと。
【0021】次に、ドレインパターン又はソースパター
ンの内の前記第1のパターンと異なるものからなる第2
のパターンを形成する(第3の工程)こと。
ンの内の前記第1のパターンと異なるものからなる第2
のパターンを形成する(第3の工程)こと。
【0022】続いて、その第2のパターンの開口と同形
状の凸部を有する反転パターンからなる第2の反転パタ
ーンをSiO2,SiN,SiONなど絶縁膜で形成す
る(第4の工程)こと。
状の凸部を有する反転パターンからなる第2の反転パタ
ーンをSiO2,SiN,SiONなど絶縁膜で形成す
る(第4の工程)こと。
【0023】その後、前記工程で形成した絶縁膜のソー
スパターンおよびドレインパターンである第1及び第2
の反転パターンをマスクにしてゲート電極の形成を行う
(第5の工程)ことを備えることによって、安定性かつ
量産性に優れ、さらに高性能な化合物半導体素子である
MESFETを形成することができる化合物半導体素子
の製造方法である。
スパターンおよびドレインパターンである第1及び第2
の反転パターンをマスクにしてゲート電極の形成を行う
(第5の工程)ことを備えることによって、安定性かつ
量産性に優れ、さらに高性能な化合物半導体素子である
MESFETを形成することができる化合物半導体素子
の製造方法である。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0025】尚、以下に述べる本発明の実施の形態にお
いては、化合物半導体素子としてGaAsMESFET
を製造した場合についてのみ示すが、本発明によって製
造される化合物半導体素子は、これに限定されるもので
はない。
いては、化合物半導体素子としてGaAsMESFET
を製造した場合についてのみ示すが、本発明によって製
造される化合物半導体素子は、これに限定されるもので
はない。
【0026】まず、図1に示すように、ガリウム砒素
(GaAs)からなる半絶縁性基板1にベリリウム(B
e)イオン2を注入し、Be注入領域(Be注入層)3
を形成する。尚、符号4はレジストである。
(GaAs)からなる半絶縁性基板1にベリリウム(B
e)イオン2を注入し、Be注入領域(Be注入層)3
を形成する。尚、符号4はレジストである。
【0027】同様に図2に示すように、Be注入層3よ
り浅い部分にシリコン(Si)イオン5を注入しSi注
入領域(Si注入層)6を形成する。尚、符号7はレジ
ストである。
り浅い部分にシリコン(Si)イオン5を注入しSi注
入領域(Si注入層)6を形成する。尚、符号7はレジ
ストである。
【0028】次に、図3に示すように、アニール保護膜
8として、SiN,SiO2 ,SiON膜などのSi化
合物からなる絶縁膜を試料全体に形成する。
8として、SiN,SiO2 ,SiON膜などのSi化
合物からなる絶縁膜を試料全体に形成する。
【0029】次に、図4に示すように、上面にレジスト
11を設けて、Siイオン9をソース領域(ソース部)
12S及びドレイン領域(ドレイン部)12Dに注入
し、夫々n+注入層を形成する。
11を設けて、Siイオン9をソース領域(ソース部)
12S及びドレイン領域(ドレイン部)12Dに注入
し、夫々n+注入層を形成する。
【0030】次に,ソース部のn´注入層を形成するた
め、図5の様にレジスト13によりパターンニング(第
1のパターン)し、そしてこのレジスト13をマスクに
してSiイオン14を注入し、ソース部12Sに隣接し
てn´注入層15Sを形成する(第1の工程)。
め、図5の様にレジスト13によりパターンニング(第
1のパターン)し、そしてこのレジスト13をマスクに
してSiイオン14を注入し、ソース部12Sに隣接し
てn´注入層15Sを形成する(第1の工程)。
【0031】次に、図6に示すように、パターン反転膜
としてSiO2 ,SiN膜などのSi化合物からなる絶
縁膜をレジストパターン上に形成しリフトオフし、第の
1反転パターン16を形成する(第2の工程)。
としてSiO2 ,SiN膜などのSi化合物からなる絶
縁膜をレジストパターン上に形成しリフトオフし、第の
1反転パターン16を形成する(第2の工程)。
【0032】ソース部12Sのn´注入層15Sと同様
にして、図7に示すように、パターニングし(第2のパ
ターン)、ドレイン部12Dにも,これに隣接してn´
注入層15Dを形成する(第3の工程)。
にして、図7に示すように、パターニングし(第2のパ
ターン)、ドレイン部12Dにも,これに隣接してn´
注入層15Dを形成する(第3の工程)。
【0033】続いて、その上にパターン反転膜として、
SiO2 、SiN膜などのSi化合物からなる絶縁膜を
レジストパターン上に形成しリフトオフし、第2の反転
パターン17を形成する(第4の工程)。
SiO2 、SiN膜などのSi化合物からなる絶縁膜を
レジストパターン上に形成しリフトオフし、第2の反転
パターン17を形成する(第4の工程)。
【0034】次に,800℃から950℃で1秒〜30
分間のアニールし、各注入層15S及び15Dの活性化
および結晶性の回復を行う。
分間のアニールし、各注入層15S及び15Dの活性化
および結晶性の回復を行う。
【0035】次に、図8の様にレジストでパターンニン
グし、SiO2 ,SiN膜などの第1及び第2の反転パ
ターン16,17をマスクにして、第1及び第2の反転
パターン16,17の間にあるゲート部のアニール保護
膜8の一部を除去し、ショットキーゲート用のゲート電
極18を形成する(第5の工程)。
グし、SiO2 ,SiN膜などの第1及び第2の反転パ
ターン16,17をマスクにして、第1及び第2の反転
パターン16,17の間にあるゲート部のアニール保護
膜8の一部を除去し、ショットキーゲート用のゲート電
極18を形成する(第5の工程)。
【0036】最後に、図9に示すように、ソース電極1
9S,ドレイン電極19Dを形成し、GaAsMESH
FET10が完成する。
9S,ドレイン電極19Dを形成し、GaAsMESH
FET10が完成する。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る化合
物半導体素子の製造方法においては、従来の露光装置を
用い、最小パターン露光精度以下の細いパターンを安定
に、精度良く形成することが可能となる。
物半導体素子の製造方法においては、従来の露光装置を
用い、最小パターン露光精度以下の細いパターンを安定
に、精度良く形成することが可能となる。
【0038】また、本発明に係る化合物半導体素子の製
造方法においては、従来のようなT型ダミーゲートを用
いることなく、ソース部及びドレイン部にそれぞれ適切
な注入層の形成ができるため、ダミーゲート形成の複雑
な工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。
造方法においては、従来のようなT型ダミーゲートを用
いることなく、ソース部及びドレイン部にそれぞれ適切
な注入層の形成ができるため、ダミーゲート形成の複雑
な工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。
【図1】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
【図2】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
【図3】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
【図4】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
【図5】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
Tの製造方法の第1工程を順に説明するための断面図で
ある。
【図6】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第2工程を説明するための断面図であ
る。
Tの製造方法の第2工程を説明するための断面図であ
る。
【図7】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第3及び第4工程を説明するための断面
図である。
Tの製造方法の第3及び第4工程を説明するための断面
図である。
【図8】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第5工程を説明するための断面図であ
る。
Tの製造方法の第5工程を説明するための断面図であ
る。
【図9】本発明の実施の形態に係るGaAsMESFE
Tの製造方法の第5工程の更に後工程を説明するための
断面図であり、本発明の実施の形態に係るGaAsME
SFETの完成品を示している。
Tの製造方法の第5工程の更に後工程を説明するための
断面図であり、本発明の実施の形態に係るGaAsME
SFETの完成品を示している。
1 化合物半導体基板 2 Beイオン 3 Be注入層 4,7,11,13 レジスト 5,9,14 Siイオン 6 Si注入層 8 アニール保護膜 10 GaAsMESHFET 12S ソース部 12D ドレイン部 15S,15D n´注入層 16 第1の反転パターン 17 第2の反転パターン 18 ゲー卜電極 19S ソース電極 19D ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦山 健一朗 東京都三鷹市下連雀5丁目1番1号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 矢野 義明 東京都三鷹市下連雀5丁目1番1号 日 本無線株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−263464(JP,A) 特開 昭61−127180(JP,A) 特開 平6−342810(JP,A) 特開 平1−202869(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812
Claims (2)
- 【請求項1】 ソース部及びドレイン部が離間して設け
られた化合物半導体基板に、前記ソース部に隣接したn
´注入層を形成するための開口を有するレジストマスク
であるソースパターン及び前記ドレイン部に隣接したn
´注入層を形成するための開口を有するレジストマスク
であるドレインパターンの内のいずれか一方からなる第
1のパターンを形成する第1の工程と、 前記第1のパターンの開口と同形状の凸部を有する反転
パターンからなる第1の反転パターンをケイ素化合物か
らなる絶縁膜で形成する第2の工程と、 前記ドレインパターン及び前記ソースパターンの内の他
方からなる第2のパターンを形成する第3の工程と、 前記第2のパターンの開口と同形状の凸部を有する反転
パターンからなる第2の反転パターンをケイ素化合物か
らなる絶縁膜で形成する第4の工程と、 前記第2及び第4の工程で形成した前記第1及び第2の
反転パターンをマスクにしてゲート電極を形成する第5
の工程とを含むことを特徴とする化合物半導体素子の製
造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の化合物半導体素子の製造
方法において、前記ケイ素化合物は、SiO2 ,Si
N,及びSiONの内の少なくとも一種からなることを
特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15924598A JP3298066B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 化合物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15924598A JP3298066B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 化合物半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354539A JPH11354539A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3298066B2 true JP3298066B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15689531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15924598A Expired - Fee Related JP3298066B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 化合物半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298066B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP15924598A patent/JP3298066B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11354539A (ja) | 1999-12-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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