JPH04186848A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH04186848A
JPH04186848A JP31689490A JP31689490A JPH04186848A JP H04186848 A JPH04186848 A JP H04186848A JP 31689490 A JP31689490 A JP 31689490A JP 31689490 A JP31689490 A JP 31689490A JP H04186848 A JPH04186848 A JP H04186848A
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Hironobu Miyamoto
広信 宮本
Naoki Furuhata
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果トランジスタの製造方法に関し、特に
超高速、低雑音の電界効果トランジスタのゲート電極の
形成方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の超高速、低雑音電界効果トランジスタの製造方法
を第2図(a)〜(d)を用いて説明する。まず第2図
(a)に示すように、GaAs基板1上にアンドープG
aAs層2と、Si不純物を含むAβGaAs層3と、
Si不純物を含むGaAs層4からなる3層の活性層5
を形成したのち、その上にフォトレジスト膜7を塗布法
により形成する。次に第2図(b)に示すように、電子
ビーム露光法によってフォトレジスト膜7に開口部8を
形成したのちGaAs層4をエツチングする。次に第2
図(c)に示すように、アルミ等の電極金属膜9を蒸着
する。次で第2図(d)に示すように、リフトオフする
ことによってゲート電極9Aを形成する。
近年、素子の高速化をはかるため、ゲート電極の微細化
が進み、ピーシーチャオらによって1987年インター
ナショナルエレクトロンデバイスミーティングテクニカ
ルダイジェスト(P、C。
Chao、et al、 1nternational
 ELECTRON  DEVICESmeeting
 TECHNICAL DIGEST 87 p410
)で報告されたように、電子線露光法により0.1μm
のゲート電極を有する素子が作成され優れた高速性を示
した。今後さらに素子特性を向上させるため0゜1μm
以下のゲート電極を形成する技術が開発されつつある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、0.1μm以下のゲート電極をもつ電界
効果トランジスタをフォトレジスト膜のリフトオフ法で
作成するには以下のような問題点がある。第1にゲート
電極の微細化にともなって、ゲート開孔面積が減少する
ため、第2図(c)に示す電極金属膜形成時、フォトレ
ジストWs7がらのカス放出が活性層5表面にあたえる
影響が顕著になって、良好な半導体とケートを極界面が
形成できなくなる。従ってショットキー特性の劣化が著
しくなり、動作層の制御が十分行えなくなる。
第2に、第2図(d)に示すリフトオフ時に、ゲート電
極9Aが剥がれやすくなり歩留りが大きく低下する。
またもうひとつの0.1μm以下のゲート電極をもつ電
界効果トランジスタを作成する方法として、呑口らによ
ってジャーナルオブクリスタルクロース(K、にamo
n、S、Takagishi and )1.Mori
:Jour−nal of crystal Grow
th)73巻(1985年)73頁に、あるいは山口ら
によってジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジ
ックス(K、Ya−maguchi、に、Okamot
o、and T、Imai:Japanese Jou
r−n41 of Applied Physics)
 24巻(1985年)1666頁に報告されている、
高濃度半導体層の選択成長法による接合型ゲート電極の
形成方法も考えられる。しかしながら、選択成長法、例
えばハイドライド気相成長法や有機金属気相成長法では
、開口部面積により成長速度、成長形状が異なるという
問題点があり、0.1μm以下の開口部に制御性良くゲ
ート電極を形成することはできない。
本発明の目的は、0,1μm以下のゲート電極を歩留り
よくかつ、安定したチャネル/ゲート接合で形成するこ
とのできる電界効果トランジスタの製造方法を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、半導体基
板上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に絶縁膜
を形成しパターニングしゲート電極形成用の開口部をも
うける工程と、有機金属原料を用いる分子線エピタキシ
ャル成長法により化合物半導体の高濃度層を選択成長さ
せ、前記開口部内に高濃度層からなるゲート電極を形成
する工程とを含んで構成される。
〔作用〕
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、電界効果
トランジスタのゲート電極を形成するとき、絶縁膜をマ
スクにゲート開口部し、有機金属原料をもちいた分子線
エピタキシャル成長法による選択成長法により、ゲート
電極に用いる化合物半導体の高濃度層を形成する。この
とき選択成長される表面は、成長前に昇温により表面の
自然酸化膜が除去されるため良好な接合が得られる。
さらにゲート電極は結晶成長により形成しており、従来
のようにフォトレジスト膜のリフトオフ法を用いていな
いため、ゲート電極の剥がれが発生せず歩留りも向上す
る。また有機金属原料を用いた分子線エピタキシャル成
長法を用いるため、他の選択成長法、例えばハイドライ
ド気相成長法や有機金属気相成長法で問題となる、開口
部面積により成長速度や成長形状が異なるという問題点
がない。
〔実施例1〕 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例1を説明するた
めに工程順に示した半導体チップの断面図である。
ます第1図(a>に示すように、活性層5として、分子
線エピタキシー法によって半絶縁性GaAs基板1上に
形成した厚さ700nmのノンドープのGaAs層2と
厚さ30nmのSiドープ(2X 1018cm−’)
のAfGaAs層3と厚さ50nmのSiドープ(3X
 1018cm−’)のGaAs層4を用いた。そして
その上に絶縁膜6として気相成長法による厚さ50nr
nの酸化シリコン膜(または窒化シリコン膜)を、フォ
トレジスト膜7としてPMMAレジストを順次形成した
。次に第1図(b)に示すように、電子ビーム露光技術
により、フォトレジストMVに幅50nmのゲート電極
用の開口部8を形成する。
その後、第1図(c)に示すように、CF4ガスを用い
た反応性イオンエツチング(RIE)法によりフォトレ
ジストM7をマスクとして絶縁膜6をエツチングした。
次にCC,C2F2ガスを用いた反応性イオンエツチン
グ法によりフォトレジスト膜7と絶縁膜6をマスクにG
aAs層4をA12 G a A s層3に対して選択
的にエツチング除去しApGaAs層3を露出させた。
次に第1図(d)に示すように、酸素プラズマ処理と有
機洗浄を行なうことによりフォトレジスト膜7を除去し
た。そして基板を有機金属分子線エピタキシャル成長装
置内に入れ、630℃に昇温し表面の自然酸化膜を除去
した。さらに基板温度400℃でトリメチルガリウム(
TMG)の流量を2.017w1n、Asの分圧をlX
l0−5Torrとしてp+G a A s層を1.0
μmの厚さに選択成長し、ゲート長50nmのp + 
n接合型の高濃度半導体層からなるゲート電極10を形
成した。
このときのアクセプタ不純物である炭素は、TMGから
自動的に選択成長層に取り込まれその不純物濃度は5 
X 1020cta−3となる。この濃度は活性層5の
不純物濃度(3X 1018cm−’)に比べ2桁大き
く、p″′n接合型トランジスタとして良好な特性を示
した。またゲート電極10のはがれがなく、歩留りも良
かった。
〔実施例2〕 第1図に示した実施例1と同様に、活性層5上に絶縁膜
6とフォトレジストM7を形成し、フォトレジスト膜7
に電子ビーム露光法により50nmのゲート開口部8を
形成し、次でCF4カスを用いた反応性イオンエツチン
グ法によりフォトレジスト膜7をマスクに絶縁WI6を
エツチングした。次にCCη2F2C2F2ガス応性イ
オンエッチツク法によりフォトレジスト膜7と絶縁膜6
をマスクにGaAs層4をエツチング除去しAJGaA
s層3を露出させた。次に酸素プラズマ処理と有機洗浄
を行なうことによりフォトレジストM6を除去した。
そして、基板を有機金属分子線エピタキシャル成長装置
内に入れ630℃に昇温し表面の自然酸化膜を除去した
。さらに基板温度600”Cでトリエチルカリウム(T
EG)の流量を2.0mρ/win、 p型不純物とし
テメタ’y(CH4)を0゜1m、&/winで800
 ’Cでクラッキングして導入し、Asの分圧をlXl
0−5Torrとしp4GaAs層を1.0μmの厚さ
に選択成長し、ゲート長50nmのp+n接合型の高濃
度半導体層からなるゲート電極を形成した。このときの
アクセプタ不純物である炭素の不純物濃度は5×IQ2
0cm−3であり、活性層5の不純物濃度(3×101
8cm−’)に比べ2桁大きくp”n接合型トランジス
タとして良好な特性を示した。ぼたゲート電極のはがれ
がなく、歩留りも良がった。
尚、上記実施例においては活性層を精成するGaAs層
4に開口部を設け、AAGaAs層3上にゲート電極を
形成した場合について説明したが、GaAs4上にゲー
ト電極を設けてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電界効果トランジ
スタの製造方法において、0.1μm以下のゲートを極
を歩留りよく形成でき、tな接合特性の再現性も向上さ
せることができる。このため、高速の電界効果トランジ
スタの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例1を説明するた
めに工程順に示した半導体チップの断面図である。第2
図(a)〜(d)は従来の電界効果トランジスタの製造
方法を説明するための半導体チップの断面図である。 1 ・−G a A s基板、2−= G a A s
層、3 ・A 、ffGaAs層、4・・・GaAs層
、5・・・活性層、6・・・絶縁膜、7・・・フォトレ
ジスト膜、8・・・開口部、9・・・電極金属、9A・
・・ゲート電極、10・・・ゲート電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に活性層を形成する工程と、前記活性
    層上に絶縁膜を形成しパターニングしゲート電極形成用
    の開口部をもうける工程と、有機金属原料を用いる分子
    線エピタキシャル成長法により化合物半導体の高濃度層
    を選択成長させ、前記開口部内に高濃度層からなるゲー
    ト電極を形成する工程とを含むことを特徴とする電界効
    果トランジスタの製造方法。 2、有機金属原料として、トリメチルガリウム(TMG
    )を用いる請求項1記載の電界効果トランジスタの製造
    方法。 3、有機金属原料として、エチル基を含む有機金属原料
    を用い、アクセプタ不純物として炭素を用いる請求項1
    記載の電界効果トランジスタの製造方法。
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