JPS60251671A - 電界効果形トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果形トランジスタおよびその製造方法

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JPS60251671A
JPS60251671A JP59107389A JP10738984A JPS60251671A JP S60251671 A JPS60251671 A JP S60251671A JP 59107389 A JP59107389 A JP 59107389A JP 10738984 A JP10738984 A JP 10738984A JP S60251671 A JPS60251671 A JP S60251671A
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recess
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drain
source
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Hiroyuki Nobuhara
裕之 延原
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes
    • H10D30/87FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]
    • H10D30/877FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET] having recessed gate electrodes

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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】 発明の技術分野 本発明は電界効果形トランジスタ(PET)およびその
製造方法、特にリセス側壁アシストセルファライン形F
ETおよびその製造方法に係る。
技術の背景 高速、高利得のFETを得るため、素子寸法の微細化が
進められておシ、電子ビーム露光等の高解像度リングラ
フィを適用したり、イオン打ち込み、ドライエツチング
等を利用したセルアライン技術の開発が盛んに行なわれ
ている。
等のコンタクト電極(ソース、ドレイン電極)とkt等
のゲート電極に間にsz、N4 等の絶縁膜を挾んだF
ET構造が考案されている(信学技報8SD83−11
2 )、第7図はその構造の例で1ム1はGgAs基板
、2はn形GaAsチャンネル層、3はAt ゲート・
電極、4はAu/AuQ6ソース電極%5はAu/Au
Ge ドレイン電極、6は5t3N4 絶縁膜である。
n形Ga A s層2の厚さはQ、spm程度であるの
に対して、Si3N4膜6の厚さは数百nm程度にすぎ
ないので、ソース・ゲート間およびゲート・ドレイン間
の抵抗を非常に小さくできる。FETでは、一般に、ソ
ース・ゲート間およびゲート・ドレイン間の抵抗を小さ
くすれば、高周波特性や増幅率の増加に寄与する。しか
し、上記のセルファライン構造では、コンタクト電極4
.5よりもゲート電極3を先に形成するため、ゲート電
極の形成前にソース・ドレイン電流を調べることができ
ない。また、ドレイン電極5と絶縁膜6とn形G a 
As層の接点に電界が集中するので耐圧が高くないとい
う問題がある。
一方、チャンネル層にリセスを形成して、その中にゲー
ト電極を形成する技術が知られておシ、。
第8図はその例である。図において、11はGaA s
基板%12はn形GaA sチャンネル層、13はn+
形GaAsコンタクト層、14はAtゲート電極、15
はAu/AuGeソース電極、16はAu/AuGeド
レイン電極、17はSi3N4絶縁膜である。この構造
では、n形G a A sチャンネル層12のソース・
ゲート間、ゲート・ドレイン間における厚さが大きいの
で、ソース・ゲート間およびゲート・ドレイン間の抵抗
を小さくすることができ、かつピンチオフ電圧も高くと
ることができる。しかも、ソース・ドレイン間電流をモ
ニターしてリセスを形成することができるので、ソース
・ドレイン間電流を調整することができる。また、ソー
ス電極15およびドレイン電極16とn形G a A 
sチャンネル層12の間n十GaAsコンタクト層15
を挿入することができる。さらに、ソース−ドレイン間
にかけられた電界が、n十GaAsコンタクト層13と
n形GaAsチ’r7ネル層12とSi、N4絶縁膜1
7の共通接点、ならびにリセスの隅部に分散するので、
耐圧がよシ高くなる。しかしながら、この構造はセルフ
ァライン構造ではない。
発明の目的 本発明の目的は、ソース・ドレイン間電流のモニターを
ゲート電極形成前に行なうことができ、コンタクト抵抗
の低減および高信頼化のためにソース・ドレイン電極下
に高濃度コンタクト層を導入することができ、かつ高耐
圧、高ピンチオフ電圧用にリセス構造にすることができ
る、短ゲート長、短電極間隔のリセス側壁アシストセル
ファラインFET構造を提供することにある。
発明の構成 上記目的を達成するために、本発明では、チャンネル半
導体層上に(任意に高濃度コンタクト層を、そして)ソ
ースψドレイン電極用金属層を形成し、ソース電極およ
びドレイン電極の形成とセルファラインしてチャンネル
層のリセス形成を行なう。そして、このリセスの側壁に
絶縁膜を形成し、リセスの底面にゲート電極を形成する
こうして、本発明ではリセス側壁アシストセルファライ
ンFETおよびその製造方法が提供される。その詳細は
、以下の実施例において図面を参照して説明する。
発明の実施例 第1図は本発明の実施例のリセス側壁アシストセル7ア
ラインF]13Tを示す。半絶縁性GaAs基板21上
にn形GaAs チャンネル層22およびn+形GaA
sコンタクト層23が連続的にエピタドレイン電極25
が形成されている。そして、ソース電極24およびドレ
イン電極25のパターニングと同時にこれらとセルファ
ラインして%n十形コンタクト層26を貫通し、n形チ
ャンネル層22に達するリセスが形成される。このリセ
スの側壁はs r3N4絶縁膜26でアシストされ、リ
セスの底部にAtゲート電極27がリセスの幅に形成さ
れている。
とのF ID Tは、ゲート電極形成時にソース・ドレ
イン間電流をモーターでき、ゲート電極部がリセス構造
であるから、ソース・ドレイン間抵抗を小さくシ、ドレ
イン耐圧を高くできる。しかも、n十GaAsコンタク
ト層を導入して低抵抗かつ高信頼化することができると
ともに、ソースおよびドレイン電極とゲート電極がセル
ファライン構造になっているから高精度のマスク合わせ
を行なう必要がなく、鎧型極間構造を再現性良く形成で
きる。
以下、とのEFTの製造について説明する。
第2図において、半絶縁性GaAs 基板21上にn形
Ga As 、Q (、S濃度10” cm−3程度)
22を厚さ0.5〜0.4 p mに、n十形’Ga 
As 層(S濃度1018イ3程度)23を厚さ0.1
〜0.2μmに連続的にエピタキシャル成長する。その
上に、Au/AuGe層(Au層600〜350nm厚
AuGe層20〜30nm)25を蒸着して形成し、更
にCVD法でSi3N4層31を厚さ300〜350n
m程度形成する。それから、レジスト層32を塗布し、
リセスの形状にパターニングする。
ゲート長は0.2〜2μm程度であるから、リセス側壁
のSi、N4膜26の厚を考慮してレジストをパターニ
ングする寸法を決める。
第3図において、パターニングされたレジスト層32を
マスクとしてイオンビー工エッf7”し、Au/Au 
Ge層25、n十形GaAs 雫25を頁通し、n形(
)aAs層22に達するリセスを形成する。それから、
プラズマCVD法でs r 5N4 膜を堆積すると、
Si、N4は下地Si3N4膜31上のみならずリセス
内側の表面にも付着する。リセス表面の513N4 膜
26の厚さは30nm程度にする。
第4図において、異方性イオンビームエツチングを行な
うと、リセスの底部は膜厚が薄いので、リセス底部のS
 is N 4 嘆26を選択的に除去することができ
る。次いで、残っている5i5N4膜26 、!11を
マスクとして開口したリセス底部のn形GaAs 層2
2をウェットエツチングする。
この化学的エツチングはイオンビームエツチングで損傷
を受けたn形GaAs 層22の表面を除去するために
行なうと共に、同時にソース・ドレイン間電流をモニタ
ーすることによって、n形GaAs層22のリセスの下
側の膜厚を制御し、ソース・ドレイン間電流を調整する
ために行なう。
第5図において、ソース・ドレイン間電流の調整が終了
後、全面にアルミニウム層27を厚さ400〜500n
m程度蒸着する。その上にレジスト膜33を塗布すると
、レジスト膜35の表面は平坦化する。それから、イオ
ンビームエツチングを行なうと、レジストとアルミニウ
ム27のエツチング速度に大きな差がないので、リセス
内のレジストを残して、残シのレジストと5i5N4 
膜61上のアルミニウムが除去される(第6図参照)。
その後、リセス内のレジストを除去するとともに、8i
3N4膜31に窓を開けてT I A u配線層28(
第1図)を形成すれば、本発明に依るリセス側壁アシス
トセルファラインFETが完成する。
以上の説明はあくまで実施例であり、本発明は特許請求
の範囲の範囲内で自由に変形可能であることが理解され
るべきである。
発明の効果 本発明に依シ、ソース・ドレイン間電流をモニタしてゲ
ート電極を形成することができ、ソース電極およびドレ
イン電極下にコンタクト補償用の高濃度層を導入でき、
リセス構造なので高耐圧であシ、かつセルファラインに
よる短ゲート長、短電極間隔である、リセス側壁アシス
トセルファラインFETが提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実、施例のFETの断面図、第2図〜
第6図は第1図のFETを製造する過程のFETの断面
図、第7図はセルファライン技術を適用した従来例の短
電極間隔FETの断面図、第8図は従来例のリセス構造
FE’Tの断面図である。 21・・・基板、 22・・・n形GaAs層(チャン
ネル層)、 23・・・n+十形aAs層(コンタクト
層)、25・・・A u /A u G e層(ソース
・ドレイン電極)、26・・・Si3N4膜、 27・
・・At層(ゲート電極)、28−T iAu層。 ・第1図 第2図 第3図 6 第4図 6 7 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 チャンネル層を成す半導体層上にソース電極およ
    びドレイン電極を有し、ソース電極とドレイン電極の相
    対向する側面に整合して前記半導体層に凹所が形成され
    、ソース電極とドレイン電極の該側面の夫々と前記半導
    体層の該凹所の側壁によって構成される垂直壁の表面に
    絶縁膜を有し、かつ前記半導体層の該凹所内に前記半導
    体層および前記絶縁膜と接するゲート電極を有すること
    を特徴とする電界効果形トランジスタ。 2、表面に導電性の半導体層を有する基板上に第1の金
    属層を形成する工程と、該第1の金属層を貫通し前記半
    導体層内の所定深さに達する凹所を形成する工程と、該
    凹所の側壁に選択的に絶縁膜を形成する工程と、該凹所
    内に露出した該半導体層上に第2の金属層を選択的に形
    成する工程からなるととを特徴とする電界効果形トラン
    ジスタの製造方法。 五 前記半導体層と前記第1の金属層の間に高濃度に不
    純物をドープしたもう1つの半導体層を介在させる特許
    請求の範囲第2項記載の方法。
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