JPS61134076A - 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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JPS61134076A
JPS61134076A JP59256077A JP25607784A JPS61134076A JP S61134076 A JPS61134076 A JP S61134076A JP 59256077 A JP59256077 A JP 59256077A JP 25607784 A JP25607784 A JP 25607784A JP S61134076 A JPS61134076 A JP S61134076A
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JP
Japan
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photoresist
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JP59256077A
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English (en)
Inventor
Yoichi Aono
青野 洋一
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NEC Corp
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NEC Corp
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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

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  • Junction Field-Effect Transistors (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】 〔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、さら
に詳しくはり茸ットキ障壁接合をゲート電極に用いたマ
イクロ波層GaAsシ町ットキゲート型電界効果トラン
ジスタ(GaAs ME 8 F E T )の製造方
法の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
GaAs ME 8 F E Tは、S1バイポーラト
ランジスタの特性限界を打破するマイクロ波トランジス
タとしてすでに実用化されている。この様なGaAsM
ESFETの高周波特性はゲート長を短縮し、芽生抵抗
を低減することによって改善できる。そのため、X帯板
上の超高周波用GaAa ME S F E T IC
おいては通常、ゲート長は0.5〜1.0μmのものが
用いられている。従来この様な短いゲートをもつたGa
AsME8FETは次の様な方法で作られている。即ち
、第2図(alに示すように半絶縁性GaAs基板to
上に形成されたn型GaAs動作層11表面に0.5〜
1.0μmの開口部を有するホトレジスト12を設け、
ソース抵抗を低減するためおよび必要とする飽和ドレイ
ン電流Ioss (あるいはピンチオフ電圧vP)に調
整するため、さらには後のり7トオフエ程を容易にする
ために開口部の動作層11を化学エツチングで掘り込ん
だ後、直上からショットキ金属13を全面に蒸着し、ホ
トレジスト12を取シ除くことにより開口部分くのみ金
属を残す、いわゆるり7トオ7法でゲート電極14を形
成した後、第2図fb)に示すようにソース電極15、
ドレイン電極16を第2図(a)と同様にオーミック金
属を蒸着、リフトオフして形成することによiGaAs
MESFETの基本構造を得る方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの様な従来の方法には次の様な欠点があ
る。即ち、リフトオフ法は有機物であるホトレジストを
付けた状態でゲート金属が蒸着されるため、動作層表面
に付着している水分を除去するに十分な温度での基板の
加熱がレジストパターンの変形を起すのでできず、また
ホトレジストから不純物が蒸発しG aA s表面を汚
染する等のため、良好なショットキ特性が再現性よく得
られない。また動作層を単に化学エツチングのみで掘り
込む方式では、動作層の膜厚分布がそのまま飽和ドレイ
ン電1Lsaの分布として現れるため、IDIIII値
がウェー・・面内でばらつくという欠点がある。
さらに後でふれるがIDIII!値の面内ばらつきを改
善する目的で動作層を陽極酸化と化学エツチングの両方
を並用して掘り込む方法があるが、この場合にはオーミ
ック電極端の動作層がくさび状に掘り込まれ、その結果
ソース抵抗が増大し特性低下を招くという欠点があった
本発明の目的は、これら従来の欠点を取シ除いた新しい
電界効果トランジスタの製造方法を提供することKある
〔問題点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、半絶縁性
半導体基板上の半導体動作層上にゲート電極形成部分が
開口したマスクとなる絶縁膜を形成した後、露出した前
記動作層を陽極酸化と形成された酸化被膜の除去によ)
掘り込むことにより、前記動作層厚を均一化する工程と
、スペーサとなる第1のホトレジスト層を全面に形成し
、次いで該第1のホトレジスト層表面に変質層を形成し
た後、さらにその上にマスクとなる第2のホトレジスト
層を形成する工程、ソースおよびドレイン電極形成部分
が選択的に開口するように該第2のホトレジスト層をパ
ターニングし、次いで前記変質層を除去し、現像処理を
施した後、露出した前記絶縁膜t ’Jアクティブイオ
ンエツチングで除去する工程と、前記絶縁膜のパターン
よりバターン幅の小さい前記第1および第2のホトレジ
スト層を形成した後、前記第1のホトレジスト層を選択
的に現像処理して前記第2のホトレジスト層のパターン
よりさらにパターン幅の小さい第1のホトレジスト層を
形成する工程と、前記動作層とオーミックコンタクトを
形成する金属を直上より被着し、前記第1および第2の
ホトレジスト層を除去した後、合金化処理を施すことに
より、前記ソースおよびドレイン電極形成部分から前記
絶縁膜の端部に跨って低接触抵抗のソースおよびドレイ
ン電極を形成する工程と、前記ソースおよびドレイン電
極間の電流値をモニターしながら前記掘り込み部をさら
に化学エツチングで掘り込んで所定のドレイン電流値に
調整した後、前記動作層とショットキ障壁を形成する金
属を直上よυ被着することにより、前記絶縁膜の開口部
を通して前記掘り込み部にゲート電極を形成する工程と
、前記掘シ込み部およびその近傍をホトレジスト層で覆
った後。
化学エツチングで不要な前記ゲート金属を選択的に除去
する工程とを含むことにより構成される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。本実施例ではX帝のGaAs ME S FETを
例にとり詳しく説明する。
!/図(a)〜(りは本発明の一実施例を説明するため
に製作工程順に示した要部断面図である。
まず、第1図(alに示すように、まず最初に半絶縁性
GaAs基板20上Kn型GaAs能動動作層21(電
子#に度n”10  am  、厚さl ”k 9.7
μm)をエピタキシャル成長させ、その上忙後のゲート
電極形成時にマスクとなる5inz膜22t−例えば約
0.3μmの厚さく形成する。8tQ2膜22は基板温
度400℃の条件下で通常のS iH4と02 ガスを
用いた熱分解法で形成する。次に、StO,膜22上に
ポジ型のホトレジスト(例えば5hipley□社の商
標AZ1350)を塗布した後、通常のホトプロセスV
C! 、り、例えばゲート電極形成部分23の開口幅が
0.5μm程度となるようにホトレジスト層24をパタ
ーニングする。
次に、g/図(b)に示すようにホトレジスト層24を
マスクとしてOF、ガスを用いた反応性イオンエツチン
グ(RIE)法によりSin、膜22をエツチングし、
動作層21f、露出させる。光遮断下にて露出した動作
層21表面を3慢酒石醗水溶液1容積とエチレングリコ
ール2容積とからなる電解液中で陽極酸化しては形成さ
れた酸化被膜を除去することを繰シ返すことくより動作
層21を掘り込んで動作層厚を均一化する。陽極酸化は
酸化被膜直下の動作層21に形成される空乏層が半絶縁
性基板20に到達してピンチオフ状態になると、酸化被
膜の成長が自然に停止することを利用したものであり、
従ってピンチオフ電圧をウェーハ全面に亘って均一化す
ることができ、結果として動作層厚を均一にすることが
できる。ここでは動作層21のエビ厚が約0.45μm
K均一化される。
次に、第1図(C)に示すように、アセトン等の有機溶
剤でホトレジスト層24を除去した後、第1のホトレジ
スト層25として、例えばポジ型のホトレジスト(5h
ipley社製のAZ1350J)を約0.8μmの厚
さにスピンコード法で形成し、90℃、20分のベーキ
ングを施した後、CF4ガスEE O03Torr 、
  Er F電力200Wの条件下でCF、プラズマ処
理を1〜2分穆度行って表面に約100人糧変の変質層
を形成させ、しかる後その上忙第2のホトレジスト層2
6として、第1のホトレジスより現像液に対する溶解速
度の遅い例えば同じ(5hipley社製(7)AZ2
400を約0.9μmの厚さに形成する。90℃、20
分のベーキングを施こす。
次釦、第1図(d)に示すように例えばソース・ドレイ
ン電極間隔が約4μmのオーミックパターンを有するガ
ラスマスクを用いて露光を行い、前記ホトレジストの現
像液である同じ(5hipley社製AZ2401現像
液で現像処理を施すと、第1のホトレジスト層25は変
質層があるため現像されないので、第2のホトレジスト
層26のみが選択的釦バターニングされる。次に、o2
ガス圧0.5’l’orr、几F電力200Wの条件下
で02プラズマ処理を1〜2分程度行って第1のホトレ
ジスト層25表面の変質層を除去した後、上記AZ現像
液で現像処理を施して第1のホトレジスト層25をパタ
ーニングする(未露光のAZ2400レジストはAZ現
像液で殆んど溶解されない)。
次に、第1図+61に示すよう和、第1および第2のホ
トレジスト層25.26をマスクとしてCF4ガスを用
いた几IE法で5to2膜22を開口する。
このとき、サイドエツチングは殆んど行われないため、
第2のホトレジスト層26のパターンとほとんど同一の
パターンが8iQ2膜22に形成される。
次に第1図(f)に示すように、前述したと同様の条件
下で02プラズマ処理を例えば8分糧度行って第1およ
び第2のホトレジスト層25.26のパターン幅を約0
.5μm糧度狭めた後、さらにAZ2401現像液で処
理することによ)、第2のホトレジスト層26のパター
ンより例えば約0.5μm穆度パターン幅の狭い第1の
ホトレジスト層25を形成する(AZ1350レジスト
のAz24o1現像液中での溶解速度11AZ2400
 レジストに比べ約30倍である)。次にGaA s動
作層21とオーミフクコンタクトを形成する金属として
、例えばAuGeNi / Au 27を直上から約0
.5μm蒸着する。このとき、第2のホトレジスト層2
6が8 io2M 22のパターン端部より後退してい
るので、第1図げ)に示すようにS tO,膜22の端
部はオーミック金属27で完全に被覆される。次に第1
および第2のホトレジスト層25.26をア七トン等で
除去しくホトレジスト層がアンダーカット構造をしてい
る為リフトオフが容易に行える)、H2ガス雰囲気中で
450℃、1分間程度熱処理を施して低接触抵抗のソー
ス電極28.ドレイン電極29を形成する。次にソース
およびドレイン電極28.29間の電流値をモニターし
ながら、均一化された動作層21をさらにH,PO2:
H,02:H2O系のエツチング液を用いて掘シ込み所
望のドレイン電流値に調整する。このとき、 5in2
膜22の端部はソースおよびドレイン電極28゜29が
跨がる形で被覆されているので、オーミック金属端で動
作層がくさび状に掘シ込まれるという従来の問題は完全
く解決される。
次に、第1図[gJに示すように、動作層21とシッッ
トキ障壁を形成する金属として、例えばA第2Oを直上
から約0.5μm蒸着すると、8i02膜22の開口部
を通して掘シ込み部にゲート電極301が形成される。
この際、良好なショットキ特性を得る上で、Ae30蒸
着前に200℃程度の基板加熱を施すことが望ましい。
最後に、7787図[h)に示すように掘り込み部及び
その近傍をホトレジスト31で覆い、不要なAg30 
t−HsPOn液でエツチング除去した後、ホトレジス
ト31を除去することにより、第1回申に示すようなG
aAsMESFETの基本構造ができ上る。
尚、以上の実施例では絶縁膜として8i0 z膜を用い
た場合くついて説明してきたが、他の無機絶縁膜例えば
窒化膜、Ae20B膜等を用いても同様に適用できるこ
とは勿論である。
〔発明Ω効果〕
以上説明したように、本発明によるGaAsMESFE
Tの製造方法を用いれば、無機物である8i02膜がゲ
ート形成時のマスクとなるため、ゲート金属蒸着前に十
分な温度での基板の加熱が可能であシ、従来のようなホ
トレジストからの不純物の蒸発、汚染等もないため、良
好なショットキ特性が再現性良く得られるばか夛でなく
、動作層は陽極酸化により均−化されるとともに、オー
ミック金属が絶縁膜上〈跨りて形成されるため、オーミ
ック金属端で起きていたくさび状の掘り込みが防止でき
、効果的にソース抵抗の低減と飽和ドレイン電流のウェ
ーへ面内均−性の向上を図ることができるため、高周波
特性に優れた、かつ特性の揃った素子を再現性良く量産
することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a3〜(11は本発明の一実施例を説明するた
めく工程順に示した主要工程における素子の要部断面図
、第2図1al、 +b)は従来のGaAs MESF
ETの製造方法を説明するために工程順に示した主要工
程における素子の要部断面図である。 10・・・・・・半絶縁性基板、11・・・・・・動作
層、12・・−・・・ホトレジスト、13・・・・・・
ショットキ金属、14・・・・・・ゲート電極、15・
・・・・・ソース電極、16・・・・・・ドレイン電極
、20・・・・・・半絶縁性G a As基板、21・
・・・・・n型G a A s動作層、22・・・・・
・5ioz膜、23・・・・・・ゲート電極形成部分、
24. 15. 26゜31・・・・・・ホトレジスト
層、27・・・・・・AuGeNi /Au 。 28・・・・・・ソース電極、29・・・・・・ドレイ
ン電極、30・・・・・・Δe1301・・・・・・ゲ
ート電極。 染1圀 茅 1 個 牛2列

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性半導体基板上の半導体動作層上にゲート
    電極形成部分が開口したマスクとなる絶縁膜を形成した
    後、露出した前記動作層を陽極酸化と形成された酸化被
    膜の除去により掘り込むことにより、前記動作層厚を均
    一化する工程と、スペーサとなる第1のホトレジスト層
    を全面に形成し、次いで該第1のホトレジスト層表面に
    変質層を形成した後、さらにその上にマスクとなる第2
    のホトレジスト層を形成する工程と、ソースおよびドレ
    イン電極形成部分が選択的に開口するように該第2のホ
    トレジスト層をパターニングし、次いで、前記変質層を
    除去し、現像処理を施した後、露出した前記絶縁膜をリ
    アクティブイオンエッチングで除去する工程と、前記絶
    縁膜のパターンよりパターン幅の小さい前記第1および
    第2のホトレジスト層を形成した後、前記第1のホトレ
    ジスト層を選択的に現像処理して前記第2のホトレジス
    ト層のパターンよりさらにパターン幅の小さい第1のホ
    トレジスト層を形成する工程と、前記動作層とオーミッ
    クコンタクトを形成する金属を直上より被着し、前記第
    1および第2のホトレジスト層を除去した後、合金化処
    理を施すことにより、前記ソースおよびドレイン電極形
    成部分から前記絶縁膜の端部に跨って低接触抵抗のソー
    スおよびドレイン電極を形成する工程と、前記ソースお
    よびドレイン電極間の電流値をモニターしながら前記掘
    り込み部をさらに化学エッチングで掘り込んで所定のド
    レイン電流値に調整した後、前記動作層とショットキ障
    壁を形成する金属を直上より被着することにより、前記
    絶縁膜の開口部を通して前記掘り込み部にゲート電極を
    形成する工程と、前記掘り込み部およびその近傍をホト
    レジスト層で覆った後、化学エッチングで不要な前記ゲ
    ート金属を選択的に除去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. (2)第1および第2のホトレジスト層がそれぞれポジ
    型のホトレジストである特許請求の範囲第(1)項記載
    の電界効果トランジスタの製造方法。
JP59256077A 1984-12-04 1984-12-04 電界効果トランジスタの製造方法 Pending JPS61134076A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0568922U (ja) * 1991-04-25 1993-09-17 株式会社ファイルド 物品保管棚

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0568922U (ja) * 1991-04-25 1993-09-17 株式会社ファイルド 物品保管棚

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