JPH0513453A - 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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JPH0513453A
JPH0513453A JP15891391A JP15891391A JPH0513453A JP H0513453 A JPH0513453 A JP H0513453A JP 15891391 A JP15891391 A JP 15891391A JP 15891391 A JP15891391 A JP 15891391A JP H0513453 A JPH0513453 A JP H0513453A
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JP
Japan
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layer
gaas
gaas layer
gate
forming
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Application number
JP15891391A
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English (en)
Inventor
Yoshimichi Hasegawa
好道 長谷川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ゲート長が短く、しかもゲート抵
抗およびゲート容量が小さいFETを生産性良く製造す
ることの出来るFETの製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 GaAs層4の<0,1,1>結晶軸方向に
ゲート幅方向が一致する電極パターン5をGaAs層4
上に形成する。電極パターン5をマスクとするアンモニ
ア系化学溶液を用いたエッチングによりGaAs層4を
選択的に除去して逆テーパ状のGaAs層4a〜cを形
成する。このGaAs層4a〜cの頭部を露出させつつ
GaAs層4が選択的に除去された部分にレジスト層8
を形成する。頭部が露出した逆テーパ状のGaAs層4
a〜cを除去する。この除去部分にゲート電極9を形成
した後、レジスト層8を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速に動作する電界効果
トランジスタ(FET)の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】FETの高速化を図るため、電子移動度
が高いGaAsなどの化合物半導体材料を用いたMES
FET(ショットキ型電界効果トランジスタ)が採用さ
れている。このFETの高速性能はゲート長を短縮化す
ることによりさらに向上し、この種のMESFETの高
速性能はそのゲート長によりほぼ決定される。ゲート長
の短縮化は、解像度限界の小さい電子ビーム(EB)露
光装置やX線露光装置などを用いてゲート電極パターン
の露光寸法を微細化することにより行われている。これ
ら装置を使用することにより、0.1〜0.15μmの
ゲート電極パターンを得ることが可能である。
【0003】また、ゲート電極をいわゆるマッシュルー
ム構造にしてゲート長を短縮化することも行われてい
る。つまり、ショットキ接合部から上層部に行くに連れ
て断面積が大きくなるゲート電極断面構造を採用するこ
とにより、ゲート長に相当するショットキ接合部の長さ
を短縮化するものである。このマッシュルーム構造をし
たゲート電極は、ダミーゲートを用いた周知のセルフア
ラインプロセスにより製造される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の露光装置を用いたゲート長の短縮化においては、露
光装置を使用するFET製造プロセスのスループットが
悪いため、生産性を上げることは難しかった。また、解
像度限界の小さい露光装置は非常に高価であるため、F
ETの製造原価は高くなっていた。また、この種の露光
装置を使用してゲート長を0.1〜0.15μm程度に
まで短縮化すると、ゲート抵抗が無視出来ないものにな
り、FETの高周波特性は劣化した。
【0005】一方、上記従来のゲート電極をマッシュル
ーム構造にしたゲート長の短縮化においては、ゲート電
極の上層部が大きいため、ゲート抵抗は低減される。し
かしながら、このような構造をしたゲート電極において
は、マッシュルーム構造上層部の端部、いわゆるマッシ
ュルーム・フィンガーと半導体基板に形成された活性層
との間にSiO2 やSiNなどの絶縁膜が介在する。こ
のため、マッシュルーム・フィンガーおよび活性層間に
生じるゲート容量の増加は避けられず、この容量増加に
よって高周波特性は劣化していた。この結果、ゲート電
極をマッシュルーム構造にしても、期待する程の高速特
性は得られなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、GaAs半導体基板
上にGaAlAs層をエピタキシャル成長法により形成
する第1の工程と、このGaAlAs層上にGaAs層
をエピタキシャル成長法により形成する第2の工程と、
このGaAs層の<1,1,0>結晶軸方向と等価な方
向にゲート幅方向が一致する電極パターンをGaAs層
上に形成する第3の工程と、この電極パターンをマスク
とするアンモニア系化学溶液を用いたエッチングにより
GaAs層を選択的に除去してGaAs層を頭部が底部
より広い断面積を有する逆テーパ状に形成する第4の工
程と、逆テーパ状に形成されたGaAs層の頭部を露出
させつつGaAs層が選択的に除去された部分にレジス
ト層を形成する第5の工程と、頭部が露出した逆テーパ
状のGaAs層を除去する第6の工程と、逆テーパ状の
GaAs層が除去された部分にゲート電極を形成した後
レジスト層を除去する第7の工程とを備えてFETを製
造するものである。
【0007】
【作用】電極パターンをマスクとするアンモニア系化学
溶液を用いたエッチングは、深さ方向においてGaAl
As層でストップし、また、GaAs層の<0,1,1
>結晶軸方向におけるエッチングに対する異方性によ
り、深さ方向に直交する方向においてGaAs層表面か
らGaAlAs層表面に近付くにつれてエッチング量が
大きくなる。この結果、GaAs層は逆テーパ状に形成
される。次に、GaAs層の除去部にレジスト層が形成
されて平坦化され、さらに、逆テーパ状のGaAs層が
除去されることにより、ゲート電極の反転パターンがレ
ジスト層によって形成される。この反転パターンにゲー
ト電極が形成され、レジスト層が除去されることによ
り、マッシュルーム・フィンガーと半導体基板との間に
何も介在しないマッシュルーム構造のゲート電極が形成
される。
【0008】
【実施例】図1および図2は本発明の一実施例によるG
aAsMESFETの製造方法を示す工程断面図であ
る。
【0009】まず、GaAs半導体基板1上にレジスト
パターンが形成され、このレジストをマスクとして不純
物がイオン注入されることにより、半導体基板1の表層
部に動作層2が形成される(図1(a)参照)。
【0010】次に、半導体基板1上にノンドープのGa
AlAs層3がエピタキシャル成長法により200〜3
00オングストロームの厚さに形成される。引き続いて
このGaAlAs層3上にノンドープのGaAs層4が
エピタキシャル成長法により3000〜5000オング
ストロームの厚さに形成される(同図(b)参照)。
【0011】次に、GaAs層4上にホトレジストが形
成され、ゲート電極パターン5が形成される(同図
(c)参照)。このゲート電極パターン5は、ゲート幅
方向がGaAs層4の<0,1,1>結晶軸方向に一致
するように形成される。なお、<0,1,1>結晶軸方
向は<1,1,0>結晶軸方向と等価な方向である。
【0012】次に、電極パターン5をマスクとするウエ
ットエッチングにより、GaAs層4が選択的に除去さ
れる。このエッチングにおけるエッチャントはアンモニ
ア系の化学溶液が使用される。このエッチングは、アン
モニア系化学溶液を使用する限り、深さ方向においては
GaAlAs層3でほぼ完全にストップする。また、G
aAs層4の<0,1,1>結晶軸方向におけるエッチ
ングに対する異方性により、深さ方向に直交する方向、
つまり、基板表面方向においては、GaAs層4の表面
からGaAlAs層3の表面に近付くにつれてエッチン
グ量が大きくなる。このため、エッチングにより除去さ
れずに残るGaAs層4a〜cの形状は、頭部が底部よ
り広い断面積を有する図示される逆テーパ状になる(同
図(d)参照)。GaAs層4aとGaAlAs層3と
の接触部の長さはゲート長Lgに相当し、このゲート長
Lgはエッチング速度およびエッチング時間により決定
される。
【0013】次に、逆テーパ状のGaAs層4a〜c上
にある電極パターン5が除去された後、各GaAs層4
a〜cの頭部をマスクとするイオン注入により、GaA
lAs層3を介して半導体基板1にn型不純物が添加さ
れる。このイオン注入により、各GaAs層4a〜c間
にある半導体基板1の表層部にn+層6が自己整合的に
形成される(同図(d)参照)。このイオン注入は上記
のように逆テーパ状に形成されたGaAs層4a〜cの
頭部をマスクとするため、各GaAs層4a〜cの底部
近傍ではイオン注入量が少なくなり、これから離れるに
従って注入量は多くなる。この結果、各n+ 層6の端部
の不純物濃度分布はいわゆる傾斜濃度(グレーディッ
ド)分布になる。このイオン注入後、アルシン雰囲気中
においてアニール処理が行われ、動作層2およびn+
6に添加された不純物が活性化される。
【0014】次に、各GaAs層4a〜c間に露出した
GaAlAs層3上にオーミック金属が蒸着され、これ
がパターンニングされてオーミック電極7a,bが形成
される(図2(a)参照)。その後、ホトレジストがウ
エハ全面に塗布され、いわゆるエッチバック法によりウ
エハ表面が平坦化される。この結果、逆テーパ状に形成
された各GaAs層4a〜cの頭部が露出されつつ、G
aAs層4が選択的に除去された部分にレジスト層8が
形成される。
【0015】次に、アンモニア系の化学溶液を用いたエ
ッチングにより、頭部が露出した各GaAs層4a〜c
が除去される。このエッチングにより各GaAs層4a
〜cの除去部にゲート電極の反転パターンが逆テーパ状
に形成される。次に、ウエハ表面全面にゲート電極用金
属が形成され、ゲート電極形成領域、つまり、GaAs
層4aの除去部にある金属のみが残され、他の部分の金
属はエッチングにより除去される。この結果、マッシュ
ルーム構造のゲート電極9が形成される(同図(b)参
照)。
【0016】次に、レジスト層8がエッチングにより除
去されることにより、FETが完成する(同図(c)参
照)。
【0017】本実施例によるFETのゲート電極は上記
のようにマッシュルーム構造に形成され、ゲート抵抗は
極めて低減される。しかも、マッシュルーム・フィンガ
ーに相当するゲート電極の端部9a,bと半導体基板1
との間には何も介在しないため、ゲート容量も極めて低
減される。また、解像度限界の小さい高価な露光装置を
使用することなくゲート長の短縮化を図ることが可能で
あり、製造原価は低減され、しかも、生産性は向上す
る。従って、理想的なゲート電極を簡易に得ることが出
来る。また、動作層2およびn+ 層6は表面がGaAl
As層3により覆われて保護されるため、化学的に安定
している。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート電極の反転パターンがレジスト層によって形成さ
れ、この反転パターンにゲート金属が形成され、レジス
ト層が除去されることによってFETが製造される。こ
のため、マッシュルーム・フィンガーと半導体基板との
間に何も介在しないマッシュルーム構造のゲート電極が
形成され、ゲート長を微細化しつつゲート抵抗およびゲ
ート容量を極めて低減することが可能である。しかも、
特別な露光装置を使用することなく生産性良く製造する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるFETの製造方法の前
半を示す工程断面図である。
【図2】本実施例によるFETの製造方法の後半を示す
工程断面図である。
【符号の説明】
1…GaAs半導体基板 2…動作層 3…ノンドープGaAlAs層 4…ノンドープGaAs層 4a〜c…逆テーパ状に形成されたGaAs層 5…ホトレジスト 6…n+ 層 7a,b…オーミック電極 8…ホトレジスト 9…ゲート電極

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 GaAs半導体基板上にGaAlAs層
    をエピタキシャル成長法により形成する第1の工程と、
    このGaAlAs層上にGaAs層をエピタキシャル成
    長法により形成する第2の工程と、このGaAs層の<
    1,1,0>結晶軸方向と等価な方向にゲート幅方向が
    一致する電極パターンを前記GaAs層上に形成する第
    3の工程と、この電極パターンをマスクとするアンモニ
    ア系化学溶液を用いたエッチングにより前記GaAs層
    を選択的に除去して前記GaAs層を頭部が底部より広
    い断面積を有する逆テーパ状に形成する第4の工程と、
    逆テーパ状に形成された前記GaAs層の頭部を露出さ
    せつつ前記GaAs層が選択的に除去された部分にレジ
    スト層を形成する第5の工程と、頭部が露出した逆テー
    パ状の前記GaAs層を除去する第6の工程と、逆テー
    パ状の前記GaAs層が除去された部分にゲート電極を
    形成した後前記レジスト層を除去する第7の工程とを備
    えたことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
    法。
JP15891391A 1991-06-28 1991-06-28 電界効果トランジスタの製造方法 Pending JPH0513453A (ja)

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