JPH05144848A - Iiiーv族系fetのゲートの形成方法 - Google Patents

Iiiーv族系fetのゲートの形成方法

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JPH05144848A
JPH05144848A JP30926791A JP30926791A JPH05144848A JP H05144848 A JPH05144848 A JP H05144848A JP 30926791 A JP30926791 A JP 30926791A JP 30926791 A JP30926791 A JP 30926791A JP H05144848 A JPH05144848 A JP H05144848A
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JP
Japan
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layer
gate
fet
electrode
metal
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Pending
Application number
JP30926791A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadaji Oka
貞治 岡
Akira Miura
明 三浦
Takeshi Yagihara
剛 八木原
Akira Uchida
暁 内田
Atsushi Nonoyama
淳 野々山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速化を実現する為にゲ―ト幅を狭くするこ
とが可能なゲ―トの形成方法を提供する。 【構成】 III−V族系元素を積層して形成するFE
Tの形成方法において,活性層となる層上に予めAlA
s層4を形成し,該AlAs層の上にゲート層5および
ゲ―ト電極用メタルを積層後そのメタル電極をパタ―ニ
ングし,該メタル電極をマスクとしてクエン酸活水をエ
ッチング液として用い,前記ゲート層5をエッチングし
てゲ―ト電極6aを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,III−V族系FET
のゲ―トの形成方法に関し,ゲ―ト長の短縮化をはかっ
たゲ―トの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図14は接合形FET(J−FET)と
呼ばれるもので10は半絶縁性InP基板,11はアン
ド―プInAlAsからなるバッファ層,12はInG
aAsからなる活性層である。13,14はコンタクト
層であり,それぞれn−InGaAs,p+ −InGa
Asである。15,16,17はコンタクト層上に形成
されたソ―ス,ゲ―ト,ドレイン電極である。図15は
HEMT(高電子移動度トランジスタ)の一般的構成を
示す断面図である。図において,20は半絶縁性GaA
s基板であり,この基板20上にバッファ層としてのu
−GaAs21が形成され,このバッファ層21の上に
高純度GaAs層が積層され,更にアンド―プAlGa
As層22および活性層としてのn−AlGaAs23
が積層されている。この活性層23上にはソ―ス25お
よびドレイン27の電極が形成されている。24はコン
タクト層としてのp+ AlGaAs層であり,このコン
タクト層上にゲ―ト26の電極が形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上記J−F
ETやHEMTにおいては高速化をはかるために各電極
同士の間隔をより近付けるとともにゲ―ト幅そのものを
狭くする必要がある。そして各ゲ―トの距離を近付ける
為の手段としてゲ―トの側面にSiO2 を形成するSW
AT(側壁アシスト自己整合技術)が知られているが,
ゲ―トそのものの幅(ゲ―ト長)を狭くする場合は露光
技術(例えばEB露光)に依存している。本発明は通常
の露光技術を用いてゲ―ト幅を狭くすることが可能なゲ
―トの形成方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は,III−V族系元素を積層して形成するFE
Tの形成方法において,活性層となる層上に予めAlA
s層を形成し,該AlAs層の上にコンタクト層および
ゲ―ト電極用メタルを積層後そのメタル電極をパタ―ニ
ングし,該メタル電極をマスクとしてクエン酸活水をエ
ッチング液として用い,前記コンタクト層をエッチング
してゲ―ト電極を形成することを特徴とするものであ
る。
【0005】
【作用】コンタクト層として積層するInGaAs,I
nAlAsはクエン酸活性水でエッチングされるがメタ
ル電極およびAlAsはエッチングされない。はじめゲ
―トとなるメタル電極をマスクパタ―ンにより形成して
おき,そのメタル電極をマスクとしてAlAs層との間
のコンタクト層をエッチングすればコンタクト層はサイ
ドエッチングされて,マスクパタ―ンにより形成したメ
タル電極(ゲ―ト)の幅より更に狭くなる。
【0006】
【実施例】図1は本発明のIII−V族系FETのゲ―
トの形成方法により作製したJ−FET(接合ゲ―ト形
電界効果トランジスタ)の一例を示す構成図である。図
において1はInPからなる基板,2はInAlAsか
らなるバッファ層,3はn−InGaAsからなる活性
層,4はp+ AlAs層からなるストップ層,5はp+
InGaAsからなるコンタクト層であり,このコンタ
クト層5上にゲ―ト6a,ソ―ス8a,ドレイン8bの
電極がぞれぞれ形成されている。このJ−FETはスト
ップ層4及びコンタクト層5が活性層3に接するところ
でゲ―ト電極6aの幅よりも狭く形成されており,この
ことが動作の高速化に寄与している。
【0007】図2〜図9は上記J−FETの概略製作工
程例を示す断面図である。工程に従って説明する。 工程1(図2参照) 半絶縁性InP基板1上にバッファ層2としてのInA
lAs層をおよそ0.5μm程度の厚さに形成し,活性
層となるn−InGaAs層3を0.1μm程度積層す
る。次にストップ層としてのp+ AlAs層4を0.0
2μm程度積層し,この上にゲ―ト電極のコンタクト層
となるp+ InGaAs層5を0.05μm程度積層す
る。上記の各層はMBE(分子線エピタキシャル成長装
置)を用いて積層する。
【0008】工程2(図3参照) 次に蒸着装置を用いてゲ―ト電極となるメタル(AuZ
n/WSi/Au)6を1μm程度の厚さに順次積層す
る。 工程3(図4参照) メタル6をパタ―ニングしてゲ―ト電極6aを形成す
る。
【0009】工程4(図5参照) 次にゲ―ト電極6aをマスクとしてクエン酸活水(クエ
ン酸:H2 2 :H2 O=150g:15ml:450
ml)でウエットエッチングを行いゲ―ト電極下のゲー
ト層以外のp+ InGaAs層5を除去するが,この層
の下層のAlAs層4はクエン酸活水にはエッチングさ
れないのでAlAs層でストップする。AlAs層4が
現われた後更に所定の時間エッチングしゲ―ト電極6a
の下のコンタクト層p+ InGaAs層5のサイドエッ
チングを行う。例えばパタ―ニングにより形成したゲ―
トの幅が1.5μmであった場合,このサイドエッチン
グにより片側0.4μmのゲ―ト層を除去したとすると
ゲ―ト下のゲート層5の幅は0.7μmとなる。そして
サイドエッチングの時間を更に延長することによりサブ
μmのゲ―ト幅の実現が可能である。
【0010】工程5(図6参照) 次に全面に現れたストップ層(p+ AlA)層4を例え
ば10%の希釈HClによりエッチングすると活性層
(n−InGaAs層)3でストップする。 工程6(図7参照) 全面にレジスト7を塗布する。 工程7(図8参照) パタ―ニングを行ってソ―ス,ドレインの各電極となる
部分Aを露出させる。
【0011】工程8(図9参照) その後直線性の良い蒸着装置を用いてメタル8(AuG
e/WSi/Au)を形成する(この場合,ソ―スおよ
びドレイン電極となる部分は新たに形成され,ゲ―ト電
極6aはすでに形成されているのでその上に更にメタル
8が付着することになる)。 工程9(図1参照) 電極部以外に付着したメタルをリフトオフにより除去し
てソ―ス8a及びドレイン電極8bを形成する。
【0012】図10,図11は本発明をHEMTに応用
した一例を示す断面図である。この例では図10に示す
様に基板として半絶縁性InP基板30を用いこの基板
上に,バッファ層(n- InAlAs)31,アンド―
プInAlAs層32,活性層(n+ InAlAs)3
3,ストップ層(p +AlAs)40,n−InAlA
s34,p+ InAlAs35を積層する。以降の工程
は図3〜図8に示す工程と同様, (1) ゲ―ト電極となるメタルAuZn/WSi/Auを
積層する。 (2) そのメタルをゲ―ト電極の形状にパタ―ニングす
る。 (3) ゲ―ト電極をマスクとしp+ AlAs層40をスト
ップ層としてp+ InAlAs35およびn- InAl
As34をクエン酸活水でエッチングする。
【0013】(4) ストップ層40を希釈HClによりエ
ッチングする。 図11は前述の図6に示す工程まで終了した段階を示し
ている。この後ソ―ス,ドレイン電極を作製する工程も
図7〜図9に示す工程と同様である。なお,上記実施例
においては図2の積層工程において活性層3の上にスト
ップ層4を形成してAlAs/InGaAsのpnヘテ
ロジャンクションとしているが,図12,13に示すよ
うに,活性層3の上に厚さ0.02μm程度のp+ In
GaAs層50を形成しその上にストップ層4を形成し
てpnホモジャンクションとしてもよい。この場合,p
+ AlAs層4を稀釈HClで除去した後更にクエン酸
活水を用いてp+ InGaAs層50を時間を制御して
除去する。なお,本実施例についてはJ−FETおよび
HEMTのゲ―トの製作例について示したが本実施例に
限るものではなく,AlAs層の積層が可能な各種装置
に適用可能である。
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に,本発明のIII−V族系FETのゲ―トの形成方法
によれば, 始めにゲ−ト電極をパタ―ニングして位置決めする
と自動的にソ―ス−ドレインの位置が決定され,オ―ミ
ック電極をパタ―ニングの際のアライメントが不要にな
るとともに,ソ―ス,ドレイン間の距離を極めて短くす
ることが可能である。 また,オ―ミック面を取出す為のウエットエッチン
グにおいてサイドエッチングができるのでゲ―ト長をサ
ブミクロンオ―ダ―で形成することができる。 以上,により超高速動作が可能なFETを実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のIII−V族系FETのゲ―トの形成
方法により作製したJ−FETの断面図である。
【図2】J−FET製作の第1工程を示す断面図であ
る。
【図3】J−FET製作の第2工程を示す断面図であ
る。
【図4】J−FET製作の第3工程を示す断面図であ
る。
【図5】J−FET製作の第4工程を示す断面図であ
る。
【図6】J−FET製作の第5工程を示す断面図であ
る。
【図7】J−FET製作の第6工程を示す断面図であ
る。
【図8】J−FET製作の第7工程を示す断面図であ
る。
【図9】J−FET製作の第8工程を示す断面図であ
る。
【図10】本発明のゲ―トの形成方法をHEMTに用い
た積層構造を示す断面図である。
【図11】HEMTのゲ―トを形成した状態を示す断面
図である。
【図12】本発明の他の実施例を示す図である。
【図13】本発明の他の実施例を示す図である。
【図14】従来のJ−FETを示す断面図である。
【図15】従来のHEMTを示す断面図である。
【符号の説明】
1,30 基板 2,31 バッファ層 3,33 活性層 4,40 ストップ層 5 ゲート層 6 メタル 6a,36 ゲ―ト電極 7 レジスト 8 メタル電極 8a ソ―ス電極 8b ドレイン電極
フロントページの続き (72)発明者 内田 暁 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 野々山 淳 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 III−V族系元素を積層して形成する
    FETの形成方法において,活性層となる層上に予めA
    lAs層を形成し,該AlAs層の上にコンタクト層お
    よびゲ―ト電極用メタルを積層後そのメタル電極をパタ
    ―ニングし,該メタル電極をマスクとしてクエン酸活水
    をエッチング液として用い,前記コンタクト層をエッチ
    ングしてゲ―ト電極を形成することを特徴とするIII
    −V族系FETのゲ―トの形成方法。
JP30926791A 1991-11-25 1991-11-25 Iiiーv族系fetのゲートの形成方法 Pending JPH05144848A (ja)

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JP (1) JPH05144848A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5696035A (en) * 1996-02-09 1997-12-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Etchant, etching method, and method of fabricating semiconductor device
US5895941A (en) * 1996-07-01 1999-04-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field effect transistor with electrode portions under T-shaped gate structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5696035A (en) * 1996-02-09 1997-12-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Etchant, etching method, and method of fabricating semiconductor device
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