JPH0218942A - 電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH0218942A
JPH0218942A JP16935688A JP16935688A JPH0218942A JP H0218942 A JPH0218942 A JP H0218942A JP 16935688 A JP16935688 A JP 16935688A JP 16935688 A JP16935688 A JP 16935688A JP H0218942 A JPH0218942 A JP H0218942A
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JP
Japan
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film
gate
insulating film
gate electrode
substrate
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JP16935688A
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English (en)
Inventor
Shigeru Nakajima
中島 成
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電界効果トランジスタ(FET)、特にマイ
クロ波帯で動作する高周波用FETおよびその製造方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
マイクロ波帯で動作するFETでは、性能向上のために
ゲート長が短く形成されている。ゲート長が短くなると
必然的にゲート抵抗が増加する。
そこで、ゲート抵抗の増加を抑えるために、ゲート長を
短い状態に保持したままゲートの断面積を増やすオーバ
ラップ構造が採用されている。すなわち、第3図の断面
図に示すように、ゲート電極1が上方においてゲート長
方向両側に庇状に拡がり、ソース・ドレイン領域4.5
とオーバラップした構造となっている。なお、符号2.
3はそれぞれソース電極、ドレイン電極である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、この構造では、ゲート電極1の庇部la、lb
とソース領域4、ドレイン領域5との間に、庇部1a、
lb面直下絶縁膜6.7を介しての寄生容量が発生し、
素子の高周波特性を劣化させている。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の電界効果トランジ
スタは、庇部と基板との間に空間を介在させたものであ
る。
また、このような電界効果トランジスタを製造するため
に、本発明の製造方法は、基板表面にダミーゲートを形
成する工程と、ダミーゲートをマスクにイオン注入を行
いソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、基
板表面に多層の絶縁膜を形成する工程と、ダミーゲート
によりゲート部の多層絶縁膜をリフトオフする工程と、
リフトオフにより露出した基板表面からその左右近傍の
多層絶縁膜上に庇状に拡がるゲート電極を形成する工程
と、多層絶縁膜の少なくとも1層を除去してゲート電極
の庇部と基板との間に空間を介在させる工程を含むもの
である。
〔作用〕
本発明の電界効果トランジスタによれば、ゲート電極の
庇部と基板との間に空気が介在rるので、絶縁膜を介在
させていたときと比べて大幅に寄生容量が減少する。た
とえば、SiO2を絶縁膜とした場合、その厚みの半分
を空気にすることにより寄生容量が2層5程度まで減少
する。
また、本発明の製造方法によれば、ゲート電極の庇部直
下の絶縁膜が多層構造となっているので、選択的なエツ
チングにより多層絶縁膜の一部の層を除去するだけで、
ゲート電極の庇部と基板との間に空間が作り出される。
〔実施例〕
第1図(1)は本発明の電界効果トランジスタの一実施
例を示す断面図であり、また、同図(A)〜(H)はそ
の製造方法の一実施例を示す工程断面図である。
まず、半絶縁性Ga As基板10の表面にレジスト1
1を塗布した後、通常のフォトリソグラフィ工程によっ
て、n型能動層12となる部分のレジストを除去する。
ついで、残されたレジスト膜11をマスクとしてSlの
イオン注入を行う。
例として、加速電圧を60keVとし、E型FETでは
ドーズ量的1.5X10/ロ  D型FETでは約2.
4X1012/備2とすれば良い(第1図(A))。
次に、レジストIl!11を除去した後、Ga As基
板10上にプラズマCVD法によりSi3N4膜13を
堆積する。この513N4膜13は後のアニーリングの
保護膜であると共に、FET製作の全工程を通してGa
 As表面を保護し、デバイス特性のプロセスごとの変
動を抑止するものである。次に、膜厚的1.0μmのレ
ジスト14を形成し、その上にスパッタリングにより膜
厚的0.3μmの5IO3膜15を形成する。そしてさ
らにその上に、フォトレジスト16を形成し、レジスト
14.5102膜15とともに3層レジスト17を形成
する。
3層レジスト17の形成後は、まず、最上段AZレジス
ト16のパターンニングを行う(同図(B))。
ついで、CF 十H2ガスを用いた反応性イ第ンエッチ
ング(RIE)により、5102膜15を除去し、そし
てさらに、02ガスを用いたRIEにより最下段レジス
ト14を除去する。なお、最下段レジスト14を除去す
る際に、最上段レジスト16も同時に除去される。最下
段レジスト14は5IO2膜15に比べてエツチングi
L[が速いのでアンダーカットされ、断面形状がT字状
のダミーゲート18がレジスト14と5102膜15に
より形成される(同図(C))。
ついで、1字状ダミーゲート18をマスクに、たとえば
高ドーズ4 X 10 ”/(至)2 (200keV
)のS1イオン注入を813N4膜13を通して行い、
n+ソース領域20およびn+ドレイン領域21を形成
する(同図(D))。
次に、スパッタリングにより5IO2膜22aおよびS
iN膜22bを順次堆積し、表面全体に多層絶縁膜22
を形成する(同図(E))。
その後、1字状ダミーゲート18の側壁に付着した多層
絶縁膜22を除去し、アセトン煮沸またはリムーバによ
り1字状ダミーゲート18のレジスト14をリフトオフ
する。そして、n能動層12およびn+層20.21の
活性化を、たとえば800℃、20分、N2雰囲気中の
熱処理により行う(同図(F))。
次に、n+層20.21上の多層絶縁膜22および51
3N4膜13を部分的にエツチング除去してn+層20
.21の表面を露出させ、ついでオーミック金属Au 
Ge/Ni  (105OA/280$)を蒸着してリ
フトオフし、460℃、30秒、N2雰囲気中でシンク
して、ソース電極23、ドレイン電極24を形成する(
同図(G))。
次に、ゲート電極形成部において露出した513N4膜
13をプラズマエッチし、TI/Pt  /Au  (
I000A1500A/1500A)を蒸着して、ゲー
ト電極25を形成する(同図(H))。このとき、蒸着
したゲート金属を、GaAs表面だけでなく多層絶縁膜
22上にも多少拡げて残し、ゲート電極25に庇部25
a125bを設ける。
最後に、CF4プラズマエツチングにより、多層絶縁膜
22のSiN膜22bを選択的に除去し、庇部25a、
25bの下側に空間26a、26bをつくる。なお、ゲ
ート電極25のCF4プラズマにおけるSiN膜22b
との選択比は十分に大きいので、容易に選択エツチング
ができる。すなわちPL 、Auの選択比はSiNに対
してはほぼ無限大であり、TIは15と十分大きい。
第2図は、他の実施例を示す工程断面図である。
この実施例の電界効果トランジスタも、同図(H)に示
すようにゲート電極31が庇部31aおよび31bを有
し、庇部31aおよび31bとソース領域48およびド
レイン領域49との間に空間34aおよび34bが設け
られている。したがって、その間の寄生容量を小さくす
ることができる。
以下に、この電界効果トランジスタの製造工程を簡単に
説明する。
まず、半絶縁性GaAs半導体基板41上にレジスト4
2によるマスクを形成し、Siのイオン注入を行って活
性層であるn−層43を形成する(同図(A))。続い
て、SiN膜44およびS L O2膜45をCVD法
を用いて堆積し、その表面にAl1によるゲートパター
ン46を形成する(同図(B))。
ついで、ゲートパターン46をマスクにSiN膜44お
よびS io 2膜45をエツチング除去してダミーゲ
ート47を形成する。そして、このダミーゲート47を
マスクにStをイオン注入してソース領域およびドレイ
ン領域となるn+層48.49を形成する(同図(C)
)。
つぎに、ダミーゲート47の下層のSiNをサイドエツ
チングした後、ダミ−ゲート47上層のAj7ゲートパ
ターン46を除去する。そして、表面全体にSiO2膜
50をCVD法により堆積して、表面を保護した状態で
アニール処理を行う(同図(D))。
続いて、プラズマCVDによりSiN膜51およびSi
O膜52を堆積して、S iO2膜50、SiN膜51
およびS iO2膜52による多層絶縁膜層55を形成
した後、多層絶縁膜層55に表面平坦化処理を施す(同
図(E))。
その後、ダミーゲートの一部として残されているSiN
膜44を除去し、表面全体すなわちSiN膜44の除去
により形成された凹部の底面および側面上並びにSiO
□膜52上にゲート電極となるTi、Pt5Auの膜5
5を蒸着する。
その後、将来ゲート電極の庇部となる部分が開口したレ
ジストパターンを形成し、開口部に金メツキ56を施し
、レジストパターンを除去する(同図(F))。その後
、金メツキ部56の外側のS L O2膜52上に拡が
っているゲート金属55の不要な部分を除去し、同図(
G)に示すような31の庇部31aおよび31bを有す
るゲート電極31を形成する。
つぎに、イオンミリングにより、n 層48.49上ノ
S t O2膜r50、SiN膜51およびS iO2
膜52を部分的に除去し、n+層48.49上にA u
 G e / N i / A uからなるオーミック
電極53.54を形成する(同図(G))。
そして最後に、ゲート電極31の庇部31aおよび31
bと基板との間に介在するS io 2膜50、SiN
膜51およびS t O2膜52のうちのSiN膜51
のみをCF4プラズマエツチングにより選択的に除去し
て、空間34aおよび34bを作り出す。
本実施例の電界効果トランジスタの場合は、ゲート電極
31の庇部31aおよび31bが5102膜により補強
された構造となっている。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の電界効果トランジスタに
よれば、ゲート電極に庇部を残してゲート抵抗を低く抑
えたまま、寄生容量を減少させることができる。したが
って、高周波特性を大幅に改善することができる。また
、本発明の製造方法によれば、ゲート電極の庇部直下の
絶縁膜を多層構造とし、選択的なエツチングにより多層
絶縁膜の一部の層を除去するという簡単な工程を従来工
程に付加するだけで、高周波特性の優れた本発明の電界
効果トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例を示す工程断面図、第2図
は、他の実施例を示す工程断面図、第3図は、従来の高
周波用電界効果トランジスタの構造を示す断面図である
。 10.41−・・半絶縁性Ga As基板、12.43
・・・能動層、18.47・・・ダミーゲート、20.
48・・・n+ソース領域、21.49・・・n+ ド
レイン領域、22.55・・・多層絶縁膜、23.53
・・・ソース電極、24.54・・・ドレイン電極、2
5.31 ・=ゲート電極、25a、25b、31a。 31 b−=−庇部、26a、26b、34a、34b
・・・空間。 第】 図(]) 第1実施例(後半) 第1 図(2) 藺 第2実施例(後半) 第2図(2) 従 来 技 術 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ゲート電極の上端部がゲート長方向両側に庇状に拡
    がっている電界効果トランジスタにおいて、前記底部と
    基板との間に少なくとも空間が介在している電界効果ト
    ランジスタ。 2、基板表面にダミーゲートを形成する工程と、ダミー
    ゲートをマスクにイオン注入を行いソース領域およびド
    レイン領域を形成する工程と、基板表面に多層の絶縁膜
    を形成する工程と、ダミーゲートによりゲート部の多層
    絶縁膜をリフトオフする工程と、リフトオフにより露出
    した基板表面からその左右近傍の多層絶縁膜上に庇状に
    拡がるゲート電極を形成する工程と、多層絶縁膜の少な
    くとも1層を除去してゲート電極の庇部と基板との間に
    空間を介在させる工程を含む電界効果トランジスタの製
    造方法。
JP16935688A 1988-07-07 1988-07-07 電界効果トランジスタおよびその製造方法 Pending JPH0218942A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296728A (en) * 1990-02-26 1994-03-22 Rohm Co., Ltd. Compound semiconductor device with different gate-source and gate-drain spacings
JP2013500606A (ja) * 2009-07-27 2013-01-07 クリー インコーポレイテッド Iii族窒化物半導体デバイス及びその製造方法

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