JPH04125938A - 電界効果半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

電界効果半導体装置およびその製造方法

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JPH04125938A
JPH04125938A JP2246079A JP24607990A JPH04125938A JP H04125938 A JPH04125938 A JP H04125938A JP 2246079 A JP2246079 A JP 2246079A JP 24607990 A JP24607990 A JP 24607990A JP H04125938 A JPH04125938 A JP H04125938A
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JP
Japan
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resist film
active layer
gate
line
space
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JP2246079A
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English (en)
Inventor
Kinshiro Kosemura
小瀬村 欣司郎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 電界効果半導体装置、特に、ゲート電極の構造に特徴を
有するショットキゲート型電界効果半導体装置およびそ
の製造方法に関し、 ゲート容量を低減し、高速動作が可能で、低雑音特性を
有する電界効果半導体装置を提供すること、および、そ
れに適した製造方法を提供することを目的とし、 半絶縁性基板と、この上に形成された活性層と、この活
性層上に相対向して形成されたソース電極およびドレイ
ン電極と、このソース電極とドレイン電極の間の活性層
上にショットキ接触して形成されたゲート電極とからな
る電界効果半導体装置において、ゲート電極の活性層と
ショットキ接触する部分が、少なくとも有効ゲート幅内
の一部においてライン・アンド・スペース状またはドッ
ト・アンド・スペース状であるように構成した。
また、半絶縁性基板上に活性層を形成する工程と、この
活性層の上に相対向してソース電極とドレイン電極を形
成する工程と、ゲート電極の直下に相当する領域の、少
な(とも有効ゲート幅内の一部に、ゲート長以上の長さ
のライン・アンド・スペース状またはドット・アンド・
スペース状の第1のレジスト膜を形成する工程と、この
ライン・アンド・スペース状またはドット・アンド・ス
ペース状の第1のレジスト膜の上に、このラインまたは
ドツトと交わる開口を有する第2のレジスト膜を形成す
る工程と、この開口を通してゲート電極材料を堆積する
工程と、第2レジスト膜と第2レジスト膜を除去する工
程を含むように構成した。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電界効果半導体装置、特に、ゲート電極の構
造に特徴を有するショットキゲート型電界効果半導体装
置およびその製造方法に関するものである。
[従来の技術] 本発明の説明に先立って、従来のショットキゲート型電
界効果トランジスタの一例の製造方法およびその構造を
説明する。
第2図は、従来のショットキゲート型電界効果トランジ
スタの一例の製造工程図である。
この図において、21はCraAs半絶縁性基板、22
はn型GaAs活性層、23は素子間分離領域、24は
ソース電極、25はドレイン電極、26はショットキ型
ゲート電極を示している。
このショットキゲート型電界効果トランジスタの主な製
造工程はつぎのとおりである。
第1工程(第2図(a)参照) GaAs半絶縁性基板21上に、n型GaAs層をエピ
タキシャル成長してn型GaAs活性層22を形成する
ついで、素子領域を囲むようにイオンを枠状に注入して
、n型GaAs活性層22とGaAs半絶縁性基板21
に欠陥層を形成して、素子間分離領域23を形成する。
第2工程(第2図(b)参照) n型GaAs活性層22の上に、この活性層と抵抗接触
するソース電極24とドレイン電極25を相対向して形
成する。
第3工程(第2図(c)参照) n型CaAs活性層22の上の、ソース電極24とドレ
イン電極25の間の一部をリセスエッチングして凹部を
形成し、この凹部においてn型GaAs活性層22とシ
ョットキ接触するゲート電極26を形成する。
上記の製造工程を経て、GaAs半絶縁性基板21上に
形成されたn型GaAs活性層22の、素子間分離領域
23で囲まれた素子領域に、n型GaAs活性層22と
抵抗接触したソース電極24とドレイン電極25と、そ
の全面がn型CaAs活性層22と接触したショットキ
ゲート電極26を有する構造のショットキゲート型電界
効果トランジスタが形成される。
〔発明が解決しようとする課題] 電界効果トランジスタ等の電界効果半導体装置を高速で
動作させることを可能にする要因として、ゲート長の短
縮、直列抵抗の低減、寄生容量の低減、ゲート抵抗の低
減、キャリア移動度の向上環が考えられ、それぞれの要
因を改善することが試みられている。
このうち、ゲート長の短縮によって高速動作を向上する
試みについては、近年、ゲート長が0゜1〜0.25μ
mと著しく微細化されており、さらにこれ以上の微細化
をおしすすめることは困難である。
また、ゲート容量を低減する試みについては、ゲート容
量が、ゲート長とゲート幅、キャリア濃度に依存して必
然的に決まるが、ゲート長の短縮には前述のように制約
があり、ゲート幅を狭くすることやキャリア濃度を低く
することにも、望まれる特性との関係で自ずから限界が
ある。
したがって、ゲート容量をより低減することは、従来の
ゲート構造によっては困難であり、新たなゲート構造を
開発することが必要となる。
本発明は、この事情に鑑み、新規なゲート構造を採用す
ることによってゲート容量を低減し、高速動作が可能で
、低雑音特性を存する電界効果半導体装置を提供するこ
と、および、それに適した製造方法を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明にかかる、半絶縁性基板と、この上に形成された
活性層と、この活性層上に相対向して形成されたソース
電極およびドレイン電極と、このソース電極とドレイン
電極の間の活性層上にショットキ接触して形成されたゲ
ート電極とからなる電界効果半導体装置においては、ゲ
ート電極の活性層とショットキ接触する部分が、少なく
とも有効ゲート幅内の一部においてライン・アンド・ス
ペース状またはドット・アンド・スペース状である構成
を採用した。
また、本発明にかかる電界効果半導体装置の製造方法に
おいては、半絶縁性基板上に活性層を形成する工程と、
この活性層の上に相対向してソース電極とドレイン電極
を形成する工程と、ゲート電極の直下に相当する領域の
、少なくとも有効ゲート幅内の一部に、ゲート長以上の
長さのライン・アンド・スペース状またはドット・アン
ド・スペース状の第1のレジスト膜を形成する工程と、
このライン・アンド・スペース状またはドット・アンド
・スペース状の第1のレジスト膜の上に、このラインま
たはドツトと交わる開口を有する第2のレジスト膜を形
成する工程と、この開口を通してゲート電極材料を堆積
する工程と、第2レジスト膜と第2レジスト膜を除去す
る工程を採用した。
〔作用] 前記のように、ゲート電極と活性層との間のショットキ
接触部分をライン・アンド・スペース状、または、ドッ
ト・アンド・スペース状にして、その実際の接触部分の
面積を、従来のようにゲートの全面において活性層と接
触する場合の10〜50%と大幅に低減することにより
、ゲート・ソース間容量を、それと同程度の10〜50
%低減することができる。
このように、ゲート・ソース間容量を低減することによ
って、この種の半導体装置の動作を高速度化することが
可能となり、また、チャネル雑音がゲート容量を介して
ゲートに帰還されることによる雑音を低減することがで
きる。
〔実施例] 以下、本発明にかかる電界効果半導体装置の製造方法を
図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の電界効果半導体装置の一実施例の製
造方法の工程図である。
この図において、1はGaAs半絶縁性基板、2はn型
GaAs活性層、3は素子間分離領域、4はソース電極
、5はドレイン電極、6はライン・アンド・スペース状
のネガレジスト膜、7はゲートパターン開口を有するポ
ジレジスト膜、8はリセスエッチング部、9はゲート電
極材料、1゜はゲート電極である。
本発明の電界効果半導体装置の一実施例の製造方法をこ
の工程図にそって説明する。
第1工程(第1図(a)参照) GaAs半絶縁性基板1上に、n型G a A sの活
性層2をエピタキシャル成長法によって形成し、素子領
域を取り囲む枠状領域に酸素をイオン注入して素子間分
離領域3を形成する。
この素子間分離領域は、メサエッチングによる空気分離
等従来知られている技術を適宜用いることができる。
第2工程(第1図(b)参照) 素子間分離領域3で囲まれたn型GaAs活性層2の両
端に、この活性層と抵抗接触するAuC。
e / A uのソース電極4とドレイン電極5を相対
向して形成する。
第3工程(第1図(c)参照) ソース電極4とトルイン電極5の間のn型Ga、へS活
性層2の領域に、第1のレジスト膜として例えばネガ[
・シフ、ト膜(SAL601−ER7R7シブ1)を全
面に塗布し、これを選択的に露光j7、現像して、ライ
ンの長さが、ソース電極4とトレイン電極5を結ぶ方向
のゲート長(後に第6エ程で形成する6)以上の長さで
、少なくともソ・−スミ極4とドレイン電極5を結ぶ方
向と直角の方向の少なくとも有効ゲート幅内に、ライン
とスヘ= x ノIIが各0.1μm程度のライン・ア
ンド・スペース状のネガレジスト膜6を形成する。
第4工程(第1図(d)参照) 第3工程で形成したライン・アンド・スペース状のネガ
レジスト膜6を含む全面に、第2のレジスト膜として、
例えばポジレジスト膜(ZC’MR100日本ゼオン)
を塗布し、これを選択的に露光、現像して、ネガレジス
ト膜6のラインと交差するゲートパターンの開口を有す
るポジレジスト膜7を形成する。
A−A’断面図とB−B’断面図で示されているように
1、ネガレジスト膜6が存在する場所では開口はその表
面で止まり、ネガレジスト膜6が存在しない場所では開
口はn型GaAs活性層の表面まで達している。
第5工程(第1図(e)参照) このボジレジスl−Ml、 7をマスクにして、その開
口内のn型GaAs活性層2の表面をエツチングして1
、リセスエッチング部8を形成する。
このリセスエッチングによって、チャネル層の厚さを最
適値に設定し、リセスエッチングしない厚いn型G a
 A、 S活性層2の電気抵抗を低(保って直列抵抗を
低減する。
第6エ程(第1図(f)参照) 酸化性雰囲気を含まない高真空中で、ポジレジスト膜7
の開口を含む全面にショットキゲート電極材料9である
Alを蒸着する。
A−A“断面図とB−B’断面図にみられるように、ネ
ガレジスト膜6が存在する場所ではショットキゲート電
極材料9はその表面で止まり、ネガレジスト膜6が存在
しない場所ではn型GaAs活性層2の表面のりセスエ
ツチング部8に接触している。
第7エ程(第1図(g)参照) 残存していたネガレジスト膜6とポジレジスト膜7を除
去する。
この際、第2のレジスト膜7上に形成されていたゲート
電極材料9はリフトオフされ、ネガレジスト膜6のライ
ン部は、ゲート電極10の長さが0.5μm程度と狭い
ため、その両側の開口から溶出する。
このリフトオフによって形成されたゲート電極10は、
ライン・アンド・スペース状パターンの、スペース部に
おいてn型GaAs活性層2とショットキ接触し、ライ
ン部においては、この活性層2との間に間隔を保った構
造を有しており、ライン部に相当する面積骨だけ容量が
低減する。
上記の実施例において使用できる材料の例を示すとつぎ
のとおりである。
ネガレジスト 5AL601−ER7 その現像液  THMA (テトラヒドラメチルアンモ
ニウム)等の有機アルカ リ系現像液 ポジレジスト ZCMR100 0EBR−1000 その現像液  メチルイソブチルケトン系現像液 リフトオフ用溶剤 剥離液502東京応化上記の実施例
においては、ゲート電極がライン・アンド・スペース状
のパターンであるとして説明したが、このラインの長さ
を短縮した形のドット・アンド・スペース状のパターン
であっても同様の効果を奏する。
また、上記の実施例においては、有効ゲート幅の全域に
わたってライン・アンド・スペース状のパターンを形成
する場合を図示しているが、有効ゲート幅内の一部にラ
イン・アンド・スペース状のパターンを形成しても、そ
のスペースの面積に見合う効果を生じる。
また、ネガレジスト膜は、現像された後は、その上に塗
布されるポジレジスト膜にも、その現像液にも溶解しな
い安定な性質を有するため、上記の実施例においては、
第1のレジスト膜6として、ネガレジストを、第2のレ
ジスト膜7としてポジレジストを使用したが、材料の特
性と工程との関係で、レジスト膜と現像液を適宜選択す
ることもできる。
そしてまた、上記の実施例は、本発明を電界効果トラン
ジスタに適用した例であるが、ヘテロ接合界面に蓄積さ
れた移動度の高い電子を利用した電界効果型トランジス
タであるHEMTに適用すると、さらに高速化した動作
を実現することができる。
〔発明の効果〕
本発明による電界効果半導体装置においては、ゲート長
0.25μm程度の電界効果トランジスタについて比較
すると、ゲート・ソース間容量を10〜50%程度低減
することができるため、遮断周波数(rt )が10〜
50%向上し、より高速での動作が可能になる。
また、ゲート・ソース間容量が低減されるため、この容
量を介してゲートに帰還されるチャネル雑音を低減でき
るから、雑音特性の向上を図ることができる。
また、第1のレジスト膜と第2のり、−シスト膜を用い
てゲート電極材料9を形成した後、不必要なゲート電極
材料をリフトオフによって一挙に除去する方法を採用し
たため、製造工程数を低減することができる。
そして、この第1のレジスト膜としてネガレジスト膜を
、また、第2のレジスト膜としてポジレジスト膜を用い
ると、第1のレジスト膜を現像した後に、第2のレジス
ト膜を塗布する際、および、これを現像する際に、第1
のレジスIiが熔解して1.レジストパターンが劣化す
るのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電界効果半導体装置の一実施例の製
造工程図、第2図は従来のショットキゲート電界効果ト
ランジスタの一例の製造工程図である。 1−−−Ca A s半絶縁性基板、2−n型GaAs
活性層、3−素子間分離領域、4−ソース電極、5・−
ドレイン電極、6− ラインアンドスペース状のネガレ
ジスト膜、7−ゲードパターン開口を有するポジレジス
ト膜、8− リセスエッチング、9ゲート電極材料、1
0−ゲート電極 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、半絶縁性基板と、この上に形成された活性層と
    、この活性層上に相対向して形成されたソース電極およ
    びドレイン電極と、このソース電極とドレイン電極の間
    の活性層上にショットキ接触して形成されたゲート電極
    とからなる電界効果半導体装置において、ゲート電極の
    活性層とショットキ接触する部分が、少なくとも有効ゲ
    ート幅内の一部においてライン・アンド・スペース状ま
    たはドット・アンド・スペース状に形成されていること
    を特徴とする電界効果半導体装置。
  2. (2)、半絶縁性基板上に活性層を形成する工程と、こ
    の活性層の上に相対向してソース電極とドレイン電極を
    形成する工程と、ゲート電極の直下に相当する領域の、
    少なくとも有効ゲート幅内の一部に、ゲート長以上の長
    さのライン・アンド・スペース状またはドット・アンド
    ・スペース状の第1のレジスト膜を形成する工程と、こ
    のライン・アンド・スペース状またはドット・アンド・
    スペース状の第1のレジスト膜の上に、このラインまた
    はドットと交わる開口を有する第2のレジスト膜を形成
    する工程と、この開口を通してゲート電極材料を堆積す
    る工程と、第1レジスト膜と第2レジスト膜を除去する
    工程とを含むことを特徴とする電界効果半導体装置の製
    造方法。
  3. (3)、請求項2記載の電界効果半導体装置の製造方法
    において、第1のレジスト膜がネガレジスト膜であり、
    第2のレジスト膜がポジレジスト膜であることを特徴と
    する電界効果半導体装置の製造方法。
JP2246079A 1990-09-18 1990-09-18 電界効果半導体装置およびその製造方法 Pending JPH04125938A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5643811A (en) * 1993-01-07 1997-07-01 Fujitsu Limited Method of making field effect transistor for high-frequency operation
KR100243361B1 (ko) * 1996-09-11 2000-03-02 다니구찌 이찌로오 반도체 장치의 제조방법

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