JPH04241427A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電界効果トランジスタ
の製造方法に関し、より詳しくは化合物半導体をチャネ
ルとする電界効果トランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体例えばＧａＡｓをチャネル
とする電界効果トランジスタは、概略、図２に示すよう
な構成となっている。半絶縁性ＧａＡｓ基板１の表面に
キャリア濃度１０１７／ｃｍ３オーダのＧａＡｓチャネ
ル層２からなる能動領域３がメサ状に設けられ、この能
動領域３の両側にソース電極４，ドレイン電極５が互い
に対向して設けられている。上記ソース電極４とドレイ
ン電極５との間のチャネル層表面２ａにリセス溝１０が
設けられ、このリセス溝１０の底部にゲート電極６が設
けられている。

【０００３】従来、この種の電界効果トランジスタは次
のようにして作製されている。

【０００４】まず、図３（ａ）に示すように、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓチャネル層２が堆積され
る。このチャネル層２の表面から基板１の表面に至るま
で選択的にエッチングがなされて、メサ状の能動領域３
が形成される。次に、同図（ｂ）に示すように、能動領
域３の両側に、リフトオフ法によって、例えば厚さ約１
０００オングストロームのＡｕＧｅ層，厚さ約２００オ
ングストロームのＮｉ層，厚さ約１０００オングストロ
ームのＡｕ層を順に積層してなるモニタ電極７，８が形
成される。続いて、電子線レジスト９が全面に塗布され
る。ここで、モニタ電極７，８の端部７ａ，８ａ間の距
離Ｌ１が狭すぎる（例えば２μｍ）場合、電子線レジス
ト９が均一に塗布されず、また再現性も悪くなる。した
がって、距離Ｌ１は２０μｍ程度に設定される。次に、
能動領域３のモニタ電極７，８の端部７ａ，８ａ間に電
子線描画が行なわれて、電子線レジスト９にゲート長Ｌ
のパターン９ａが開口される。そして、同図（ｃ）に示
すように、このパターン９ａの箇所にウェットエッチン
グ法またはドライエッチング法によってリセス溝１０が
形成される。リセス溝１０の深さは、モニタ電極７，８
間に通電してチャネル層２の抵抗を所定値にするように
設定される。続いて、このリセス溝１０の底部にゲート
電極６が形成される。このように、電子線描画によって
ゲート電極６を形成してゲート長Ｌを０．５μｍ未満と
している。これにより、遮断周波数ｆТ（ｆТ＝Ｖ／２
πＬと表わされる。ただし、Ｖはキャリアの飽和速度で
ある。）を高めるようにしている。

【０００５】最後に、同図（ｄ）に示すように、チャネ
ル層２内のソース抵抗Ｒｓ，ドレイン抵抗Ｒｄを低減す
るために、モニタ電極７，８上にそれぞれ電極層１２，
１３が設けられ、熱処理が施される。モニタ電極７と電
極層１２とでソース電極４が、モニタ電極８と電極層１
３とでドレイン電極５がそれぞれ構成される。上記電極
層１２，１３は、例えば厚さ約１０００オングストロー
ムのＡｕＧｅ層，厚さ約２００オングストロームのＮｉ
層，厚さ約１０００オングストロームのＭｏ層，厚さ約
１０００オングストロームのＡｕ層を順に積層して形成
される。この電極層１２，１３中のＭｏ層は、高融点で
あるという性質を活かし、その下側の層と上側の層との
合金反応を抑制する目的で設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記製造方
法によれば、電極層１２，１３がチャネル層２に直接に
接している領域１４では、電極層１２，１３中のＭｏ層
が合金反応を抑制する効果により、ソース電極４，ドレ
イン電極５の表面４ａ，５ａが平坦に仕上がる。しかし
ながら、電極層１２，１３の下側にモニタ電極７，８が
存在する領域１５では、上記Ｍｏ層の下側に存在する金
属層の厚さが厚過ぎるため金属層が凝集して、この結果
、表面４ａ，５ａの平坦性が損なわれて、ソース電極４
，ドレイン電極５とチャネル層２との接触抵抗があまり
小さくならないという問題がある。

【０００７】ここで、単にモニタ電極を省略するという
手段は、リセス溝１０の深さ、換言すればチャネル層２
のゲート下の厚さを設定する基準が失われてしまうため
不可能である。

【０００８】そこで、この発明の目的は、チャネル層の
ゲート下の厚さを精度良く設定でき、しかもソース電極
，ドレイン電極の表面を平坦に仕上げることができ、こ
の両電極とチャネル層との接触抵抗を低減できる電界効
果トランジスタの製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電界効果トランジスタの製造方法は、半
導体基板表面に、チャネルとなるべき半導体層を堆積す
る工程と、上記半導体層表面から上記基板表面に至るま
で選択的にエッチングして、上記基板表面に上記半導体
層からなるメサ状の能動領域とモニタ領域とを形成する
工程と、上記モニタ領域の両側にモニタ電極を設ける工
程と、上記基板上に電子線レジストを塗布し、電子線描
画を行って、上記基板を覆う電子線レジストのうち上記
能動領域内のゲート電極を設けるべき箇所と上記モニタ
領域内の上記モニタ電極間の箇所とに開口を設ける工程
と、この開口を通して上記能動領域，モニタ領域の上記
半導体層を同時にエッチングして、上記両モニタ電極間
に通電して得られる上記半導体層の抵抗値に基づいて、
上記能動領域とモニタ領域とに所定の同じ深さのリセス
溝を形成する工程と、上記基板上に金属層を蒸着して、
リフトオフ法により、上記能動領域の上記リセス溝の底
部にゲート電極を形成する工程と、上記能動領域の上記
ゲート電極の両側に、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ｍｏ層およ
びＡｕ層を順に積層してなるソース電極，ドレイン電極
をそれぞれ形成する工程とを有することを特徴としてい
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の電界効果トランジスタの製
造方法を実施例により詳細に説明する。

【００１１】図１（ａ）乃至（ｃ）は一実施例の電界効
果トランジスタの作製過程を示している。

【００１２】■　　まず、図１（ａ）に示すように、半
絶縁性ＧａＡｓ基板２０上にＧａＡｓチャネル層２１を
堆積する。このＧａＡｓチャネル層２１の表面から基板
２０の表面に至るまで選択的にエッチングして、基板２
０表面にＧａＡｓチャネル層２１からなる能動領域２２
とモニタ領域２３とを形成する。

【００１３】■　　次に、上記基板２０上にレジスト２
５を設けて、同図（ａ）中に破線で示すように、上記モ
ニタ領域２３の両側のモニタ電極（後述する）を設ける
べき箇所２４を所定の深さだけエッチングする。そして
、同図（ｂ）に示すように、上記基板２０上に金属層を
蒸着してリフトオフを行って、上記モニタ領域２３の両
側にモニタ電極２６，２６を形成する。ここで、このモ
ニタ電極２６，２６を構成する金属層は、上記エッチン
グした箇所の深さと略同じ厚さとし、例えば厚さ１００
０オングストロームのＡｕＧｅ層，厚さ２００オングス
トロームのＮｉ層，厚さ１０００オングストロームのＡ
ｕ層を順に積層したものとする。すなわち、モニタ電極
２６の表面２６ａがモニタ領域２３の表面２３ａと滑ら
かにつながるようにする。この後、例えば３９０℃の熱
処理を行って、このモニタ電極２６，２６とその下側の
チャネル層２１とをオーミック接触させる。

【００１４】■　　次に、上記基板２０上に電子線レジ
スト２７を塗布し、電子線描画を行って、上記電子線レ
ジスト２７に開口Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を設ける。すなわち
、上記能動領域２２のうちゲート電極を設けるべき箇所
２８，上記モニタ領域２３のうちモニタ電極２６，２６
間の箇所３８および上記モニタ電極２６上で測定針を接
触すべき箇所２９を露出させる。

【００１５】■　　続いて、この開口Ｗ１，Ｗ２を通し
て上記能動領域２２，モニタ領域２３のそれぞれのチャ
ネル層２１，２１を同時にエッチングする。そして、両
モニタ電極２６，２６間に通電して得られるチャネル層
２１の抵抗値に基づいて、能動領域２２とモニタ領域２
３とに所定の同じ深さのリセス溝４０，４１を形成する
。なお、開口Ｗ３は、モニタ電極２６（金属層）が露出
しているのでエッチングされないようにすることができ
る。

【００１６】■　　次に、同図（ｂ）に示すように、上
記基板２０上に例えば厚さ２０００オングストロームの
Ａｌ層３０を蒸着する。この時、上記開口Ｗ１，Ｗ２を
通して上記リセス溝４０，４１上にＡｌ層３０の一部３
０ａ，３０ｂが蒸着される。続いて、同図（ｃ）に示す
ように、電子線レジスト２７を除去してリフトオフを行
う。リセス溝４０上のＡｌ層３０ａがゲート電極となる
。

【００１７】■　　次に、上記能動領域２２の上記ゲー
ト電極３０ａの両側に、電極間隔を２μｍに設定してソ
ース電極３１，ドレイン電極３２を設ける。両電極３１
，３２は、例えば厚さ１０００オングストロームのＡｕ
Ｇｅ層，厚さ２００オングストロームのＮｉ層，厚さ１
０００オングストロームのＭｏ層，厚さ５００オングス
トロームのＡｕ層を順に積層して形成する。最後に、下
地のチャネル層２１とのオーミック接触を得るために、
例えば温度４３０℃，１分間の熱処理を行う。

【００１８】このように、能動領域２２とは別に、基板
２０上にモニタ領域２３を設けるので、各チャネル層２
１のゲート下の厚さを精度良く設定することができる。 しかも、Ｍｏ層を含むソース電極３１，ドレイン電極３
２が直接にチャネル層２１上に設けているので、両電極
３１，３２の表面を平坦に仕上げることができる。した
がって、この両電極３１，３２とチャネル層２１との接
触抵抗を低減することができる。

【００１９】なお、この発明は上に述べた電界効果トラ
ンジスタだけでなく、ＨＥＭＴ（高電子移度度トランジ
スタ）に適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の電
界効果トランジスタの製造方法は、能動領域とは別に、
基板上にモニタ領域を設け、上記能動領域，モニタ領域
を構成する各チャネル層にリセス溝を形成する際に、上
記モニタ領域に通電して得た抵抗値に基づいてリセス溝
の深さを設定しているので、上記能動領域のチャネル層
のゲート下の層厚を精度良く設定できる。したがって、
能動領域のチャネル層に直接にソース電極，ドレイン電
極を設けることができ、この両電極の表面を平坦に仕上
げることができる。したがって、この両電極と上記チャ
ネル層との接触抵抗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例の電界効果トランジス
タの製造方法を説明する工程図である。

【図２】　　作製すべき電界効果トランジスタの概略構
造を示す断面図である。

【図３】　　従来の電界効果トランジスタの製造方法を
説明する工程図である。

【符号の説明】

２０　　半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２１　　ＧａＡｓチャネル層 ２２　　能動領域 ２３　　モニタ領域 ２５　　レジスト ２６　　モニタ電極 ２７　　電子線レジスト ３０　　Ａｌ層 ３０ａ　　ゲート電極 ３１　　ソース電極 ３２　　ドレイン電極 ４０，４１　　リセス溝 Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３　　開口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板表面に、チャネルとなるべ
   き半導体層を堆積する工程と、上記半導体層表面から上
   記基板表面に至るまで選択的にエッチングして、上記基
   板表面に上記半導体層からなるメサ状の能動領域とモニ
   タ領域とを形成する工程と、上記モニタ領域の両側にモ
   ニタ電極を設ける工程と、上記基板上に電子線レジスト
   を塗布し、電子線描画を行って、上記基板を覆う電子線
   レジストのうち上記能動領域内のゲート電極を設けるべ
   き箇所と上記モニタ領域内の上記モニタ電極間の箇所と
   に開口を設ける工程と、この開口を通して上記能動領域
   ，モニタ領域の上記半導体層を同時にエッチングして、
   上記両モニタ電極間に通電して得られる上記半導体層の
   抵抗値に基づいて、上記能動領域とモニタ領域とに所定
   の同じ深さのリセス溝を形成する工程と、上記基板上に
   金属層を蒸着して、リフトオフ法により、上記能動領域
   の上記リセス溝の底部にゲート電極を形成する工程と、
   上記能動領域の上記ゲート電極の両側に、ＡｕＧｅ層、
   Ｎｉ層、Ｍｏ層およびＡｕ層を順に積層してなるソース
   電極，ドレイン電極をそれぞれ形成する工程とを有する
   ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。