JPS62190773A - 電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタとその製造方法

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JPS62190773A
JPS62190773A JP3339886A JP3339886A JPS62190773A JP S62190773 A JPS62190773 A JP S62190773A JP 3339886 A JP3339886 A JP 3339886A JP 3339886 A JP3339886 A JP 3339886A JP S62190773 A JPS62190773 A JP S62190773A
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JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
gate electrode
effect transistor
field effect
gate
Prior art date
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Pending
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JP3339886A
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English (en)
Inventor
Keiichi Fukuda
啓一 福田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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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及びその製造方法に関す
る。
[従来の技術] 第2図は従来例を示すショットキーゲート型電界効果ト
ランジスタの縦断面図である。第2図において、GaA
s等の半絶縁性半導体基板ll内の上表面層に、エピタ
キシャル成長法またはイオン注入法によって一様な厚さ
のn型動作層12を形成した後、上記n型動作層12上
にゲート電極13、ソース電極I4及びゲート電極I5
を蒸着法等の公知の方法により形成し、電界効果トラン
ジスタが製造される。
しかしながら、第2図の電界効果トランジスタにおいて
は、電極の蒸着における製造上の制約のため、ゲート・
ソース電極間距離Q、及びゲート・ドレイン電極間距離
σ、は、位置合わせ誤差±0.3μmより短くすること
ができず、通常上記距離ρ1゜ρ、は05〜1μmとな
っている。このため、ゲート・ソース電極間及びゲート
・ドレイン電極間に大きい抵抗が形成されることにより
、該電界効果トランジスタの高周波特性を劣化させる原
因となる。
第3図(a)及び(b)は、第2図の電界効果トランジ
スタの上述の問題点を解決するため形成された第2の従
来例のショットキーゲート型電界効果トランジスタの製
造工程を示す電界効果トランジスタの縦断面図である。
第3図(a)及び(b)において第2図と同一のものに
ついては同一の符号を付している。
第3図(a)において、第2図と同様に半絶縁性半導体
基板11内の上表面層に形成したn型動作層22上の概
略中央部にゲート電極13を蒸着法、等の公知の方法で
形成した後、ゲート電極13及び半導体基板11の上表
面上に例えばプラズマCVD法を用いてSiN絶縁膜1
6を被着させる。
次いで、リアクティブエツチング法等により例えばCF
4及びO7の混合ガスを用いて圧力2 X 10−’T
orrのもとで、異方性エツチングを行い、ゲート電極
13の側面から所定距離内の部分を除いた基板11の上
表面上及びゲート電極13上のSiN絶縁膜16を除去
する。これにより、第3図(b)に示すように、ゲート
電極13の側面から所定距離内のゲート電極13の側壁
にSiN絶縁膜16aが形成される。さらに、ソース電
極及びドレイン電極が設けられる所望の位置に開口部を
有するレジストを上記基板11の上表面上に被着した後
、レジストが被着された基板11の上表面上にオーム性
電極を形成するため、例えばAu−Geを蒸着させる。
最後にエッチバック法により平担化を行い、上記レジス
ト及びゲート電極上のAu−Geを除去する。
以上の工程を経ることにより、ゲート・ソース電極間距
離e、及びゲート・ドレイン電極間距離122が短い、
すなわちゲート・ソース電極間並びにゲート・ドレイン
電極間の抵抗が小さく高周波特性が良好な電界効果トラ
ンジスタを形成することができる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前述の第3図の電界効果トランジスタの
製造工程においては、ゲート・ソース電極間及びゲート
・ドレイン電極間のゲート電極の側壁にSiN絶縁膜1
6aを形成するために、リアクティブイオンエツチング
法等を用いて異方性エツチングを行う必要があり、この
異方性エツチングによって半絶縁性半導体基板11内の
動作層12へ電界効果トランジスタの動作特性の劣化等
の電気的ダメージを与えるという問題点があった。
この動作層12への電気的ダメージを軽減するために上
述の異方性エツチングにおけるエツチングエネルギーを
下げた場合、SiN絶縁膜I6のエツチングが等方的に
行なわれるため、第3図(b)に示す構造のSiN絶縁
膜16aを得ることができない。
[発明の目的] 本発明の目的は以上の問題点を解決し、上述の異方性エ
ツチングによって動作層12へ電気的ダメージを与えず
、しかもゲート・ソース電極間及びゲート・ドレイン電
極間の抵抗が小さく高周波特性が良好な電界効果トラン
ジスタ及びその製造方法を提供することにある。
[発明の構成] 本発明は、半導体基板の主表面層に形成された動作層を
有し、上記動作層の同−主表面上にソース電極、ゲート
電極及びドレイン電極が並置される電界効果トランジス
タにおいて、ゲート電極の側壁に形成された第1の絶縁
膜と、ゲート電極の側壁に形成されかつ上記第1の絶縁
膜の上表面上に形成される第2の絶縁膜とを備えている
ことを特徴とする。
また、本発明は、半導体基板の主表面層に形成された動
作層を有し、上記動作層の同−主表面上にソース電極、
ゲート電極及びドレイン電極が並置される電界効果トラ
ンジスタの製造方法において、上記半導体基板の主表面
に動作層を形成した後上記半導体基板の主表面上に第1
の絶縁膜を被着する工程と、上記第1の絶縁膜を被着す
る工程の後上記ゲート電極を形成し上記ゲート電極を含
む上記第1の絶縁膜の上表面上に第2の絶縁膜を被着す
る工程と、上記第2の絶縁膜を被着する工程の後上記ゲ
ート電極の側壁に上記第2の絶縁膜を残存させそれ以外
の上記第2の絶縁膜をエツチングする工程と、上記第2
の絶縁膜をエツチングする工程の後上記ゲート電極の側
壁に上記第1の絶縁膜を残存させそれ以外の上記第1の
絶縁膜をエツチングする工程とを含むことを特徴とする
[実施例コ 第1図(a)ないしくDは、本発明の一実施例であるシ
ョットキーゲート型電界効果トランジスタの製造工程を
示す電界効果トランジスタの縦断面図である。
本実施例においては、半導体基板上に5iOz等の絶縁
性薄膜を被着することにより、上記絶縁膜16aの異方
性エツチング時に半絶縁性半導体基板内の動作層に電気
的ダメージを与えることなく高周波特性の良好な電界効
果トランジスタを実現する。なお、以下の第1図(a)
ないしくj)において、第2図並びに第3図(a)及び
(b)と同一の部分においては同一の符号を付している
まず、第1図(a)において、GaAs等の半絶縁性半
導体基板11内の上表面層にエピタキシャル成長法又は
イオン注入法によって一様な厚さのn型半導体の動作層
12を形成した後、上記n型動作層12が形成された基
板11の上表面上に、熱CVD法により例えば厚さ50
0人の5iOy絶縁膜20を被着させる。上記の動作層
12の形成においては、例えばピンチオフ電圧0.2v
を実現するために、−例としてイオン注入法により、注
入エネルギー120 KeV、注入量2X10” ドー
ズ/am’の条件でイオンの注入を行いキャリア濃度約
10 I7am−”、厚み0.1μmを実現した。
次に、第1図(b) +:おイテ、5ift絶縁膜2゜
上であって、概略中央部のゲート電極形成の所望位置に
所望の大きさを有する開口部22を除いた部分にレジス
ト21を形成する。
次いで、第1図(C)において、上記レジスト21のパ
ターンをマスクにして、基板11の上表面側より、N 
H、F及びHFの混合液を用いてウェットエツチング法
により露出しているSin、絶縁膜20の一部を除去し
、上記開口部22の半径と同一か又はそれより小さい半
径を有するゲート電極の開口部22aを設け、動作層1
2の一部を露出させる。さらに、基板11の上表面側よ
り基板11に向かって、例えばチタン/金等の金属を蒸
着させた後、上記レジスト21を除去しリフトオフして
ゲート電極13を形成させる。このときの電界効果トラ
ンジスタの縦断面図を第1図(d)に示す。
ゲート電極13の形成の後、第1図(e)において、ゲ
ート電極13及び基板11上に被着されたSin、絶縁
膜20の上表面上に、さらに例えばプラズマCVD法に
より例えば2000人のSiN絶縁膜23を被着させる
次いで、第1図(f)において、例えばCF4及び0、
の混合ガスによりリアクティブイオンエツチング法を用
いて、異方性エツチングを行い、ゲート電極13の側面
からゲート・ソース電極間及びゲート・ドルイン電極間
の距離となる所定距離内の部分のSiN絶縁膜23aを
除いた、5if2絶縁膜20の上表面上及びゲート電極
13上のSiN絶縁膜23を除去する。このリアクティ
ブイオンエツチング法による異方性エツチングにおいて
は、5iOz絶縁膜20を介して動作層12に電気的ダ
メージを与えないようにするために、SiN絶縁膜23
に対するエツチング速度を、5iOp絶縁膜20に対す
るエツチング速度に比較し速くする必要があり、本実施
例においては、2倍以上のエツチング速度比が得られた
上述の異方性エツチングによって第1図(f)に示すよ
うに、SiO3絶縁膜20の上表面上であって、ゲート
電極13の側面から所定距離内のゲート電極13の側壁
にSiN絶縁膜23aが形成される。このSiN絶縁膜
23aの形成においては、動作層12の上表面上に形成
された5i02絶縁膜20によって動作層12へ電気的
ダメージを与えずに異方性エツチングを行うことができ
る。
この後、第1図(g)において、基板11の上表面上の
5in2絶縁膜20が、ゲート電極13の側壁に形成さ
れたSiN絶縁膜23aの下側のSif。
絶縁膜20aを除いて、例えばNH4F及びHF混合液
を用いてウェットエツチング法により化学的にエツチン
グされ除去される。
このウェットエツチング法においては、ゲート電極13
の側壁に形成されたSiN絶縁膜23aを除去させない
ようにするため、5in2絶縁膜20に対するエツチン
グ速度を、SiN絶縁膜23aに対するエツチング速度
に比較し速くする必要があり、本実施例においては約5
倍のエツチング速度比が得られた。これにより、第1図
(g)に示すように、動作層12が形成された基板11
の上表面上には、ゲート電極13、該ゲート電極13の
側壁に形成されたSin、絶縁膜20a及びSiN絶縁
膜23aが形成される。
さらに、第1図(h)において、ゲート電極I3の上表
面及びSiN絶縁膜23aの上表面並びにソース電極及
びドレイン電極が設けられる所望の位置の基板11の上
表面上の部分を除いた、基板11の上表面上であって動
作層12上でない部分にレジスト24を形成する。この
レジスト24の形成によって、レジスト24とゲート電
極13の側壁に形成されたSiN絶縁膜23a及び5i
Ot絶縁膜20aとの間に、ソース電極及びドレイン電
極を形成するための開口部25a及び25bが形成され
る。
このレジスト24の形成の後、第1図(i)においてレ
ジスト24のパターンをマスクにして、基板11の上表
面側より基板11に向かってオーム性接触を実現するた
めの金属、例えばAu−Ge14.15及び26をゲー
ト電極13の厚さよりも薄い厚さだけ蒸着させた後、第
1図(j)において、例えばArガスを用いてイオンミ
リング により、基板11に対して斜め方向からエツチ
ングを行い、これにより、上記レジスト24及びSiN
絶縁膜23aの上表面上の側面に形成された不要なAu
−Ge26を除去する。
以上の工程を経ることにより、動作層12上であって、
上記開口部25a及び25bにそれぞれソース電極14
及びドレイン電極15を形成することができるとともに
、動作層12に電気的ダメ−ジを与えることなく、ゲー
ト・ソース電極間及びゲート・ドレイン電極間の低い抵
抗値を有し良好な高周波特性を有するショットキーゲー
ト型電界効果トランジスタを実現することができる。
なお、第1の絶縁膜を構成する5ift絶縁膜20゜2
0a及び第2の絶縁膜を構成するSiN絶縁膜23゜2
3aは、下記の条件を有する絶縁膜であってもよい。す
なわち、第1図(f)に示す第2の絶縁膜23を異方的
にエツチングするとき第2の絶縁膜23に対するエツチ
ング速度が第1の絶縁膜20に対するエツチング速度に
比較し速く、かつ第1図(g)に示す第1の絶縁膜20
をエツチングするとき、第1の絶縁膜20に対するエツ
チング速度が第2の絶縁膜23に対するエツチング速度
に比較し速いという条件が必要である。
以上の実施例においては、ショットキーゲート型電界効
果トランジスタの製造工程について述べたが、本発明は
他の型の電界効果トランジスタにも適用することができ
る。
[発明の効果] 以」二詳述したように、本発明によれば電界効果トラン
ジスタの基板の主表面上に上下に2層の絶縁膜を形成し
、上記各層を順次エツチングしてゲート電極の側壁に第
1と第2の絶縁層を形成したものであり、製造時にはゲ
ート電極の側壁に所定の絶縁膜を残すために異方性エツ
チングする間は、下側の第1の絶縁膜が基板の主表面を
保護するので、上述の異方性エツチングによっても動作
層に電気的ダメージを与えることなくゲート電極の側壁
に所定の絶縁膜を形成することができる。従って、ゲー
ト・ソース電極間及びゲート・ドレイン電極間の抵抗が
小さく高周波特性が良好な電界効果トランジスタを実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 
、 (e) 、 (f) 、 (g) 、 (h) 、
 (i)及び(j)は本発明の一実施例であるショット
キーゲート型電界効果トランジスタの製造工程を示す縦
断面図、 第2図は第1の従来例を示すショットキーゲート型電界
効果トランジスタの縦断面図、第3図(a)及び(b)
は第2の従来例であるショットキーゲート型電界効果ト
ランジスタの製造工程を示す縦断面図である。 11・・・半絶縁性半導体基板、 12・・・動作層、 13・・・ゲート電極、 14・・・ソース電極、 I5・・・ドレイン電極、 20・・・S s O2絶縁膜、 21・・・レジスト、 22.22a・・・ゲート電極の開口部、23 ・Si
N絶縁膜、 24・・・レジスト、 25a・・・ソース電極の開口部、 25b・・・ドレイン電極の開口部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の主表面層に形成された動作層を有し
    、上記動作層の同一主表面上にソース電極、ゲート電極
    及びドレイン電極が並置される電界効果トランジスタに
    おいて、 ゲート電極の側壁に形成された第1の絶縁膜と、ゲート
    電極の側壁に形成されかつ上記第1の絶縁膜の上表面上
    に形成される第2の絶縁膜とを備えていることを特徴と
    する電界効果トランジスタ。
  2. (2)上記ゲート電極の厚さが上記ソース電極及びドレ
    イン電極の厚さに比較し厚いことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電界効果トランジスタ。
  3. (3)半導体基板の主表面層に形成された動作層を有し
    、上記動作層の同一主表面上にソース電極、ゲート電極
    及びドレイン電極が並置される電界効果トランジスタの
    製造方法において、 上記半導体基板の主表面に動作層を形成した後上記半導
    体基板の主表面上に第1の絶縁膜を被着する工程と、 上記第1の絶縁膜を被着する工程の後上記ゲート電極を
    形成し上記ゲート電極を含む上記第1の絶縁膜の上表面
    上に第2の絶縁膜を被着する工程と、 上記第2の絶縁膜を被着する工程の後上記ゲート電極の
    側壁に上記第2の絶縁膜を残存させそれ以外の上記第2
    の絶縁膜をエッチングする工程と、上記第2の絶縁膜を
    エッチングする工程の後上記ゲート電極の側壁に上記第
    1の絶縁膜を残存させそれ以外の上記第1の絶縁膜をエ
    ッチング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。
  4. (4)上記第2の絶縁膜をエッチングする工程において
    、上記第2の絶縁膜に対するエッチング速度が上記第1
    の絶縁膜に対するエッチング速度に比較し速いことを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載の電界効果トランジ
    スタの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03185739A (ja) * 1989-12-01 1991-08-13 Hughes Aircraft Co 自己整列tゲートhemt
US5237192A (en) * 1988-10-12 1993-08-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha MESFET semiconductor device having a T-shaped gate electrode

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237192A (en) * 1988-10-12 1993-08-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha MESFET semiconductor device having a T-shaped gate electrode
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