JPS635573A - 接合型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

接合型電界効果トランジスタの製造方法

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JPS635573A
JPS635573A JP15037586A JP15037586A JPS635573A JP S635573 A JPS635573 A JP S635573A JP 15037586 A JP15037586 A JP 15037586A JP 15037586 A JP15037586 A JP 15037586A JP S635573 A JPS635573 A JP S635573A
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JP
Japan
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dielectric film
photoresist
film
opening
gate electrode
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JP15037586A
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English (en)
Inventor
Yoichi Isoda
磯田 陽一
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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〕 この発明は数100Mb/s〜Gb/aの周波数帯域で
利用される高速の接合型電界効果トランジスタの製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
従来工り行わnてき九接合型電界効果トランジスタ(以
下J@FETと略記する)の製造方法として、第2図(
ω〜(C)に示し九ものがある(「テクニカル・ダイジ
ェスト・アイ・オー・オー−シー゛′83 トーキw 
(Technical  Digest  100C’
 83(Tokyo) J 、 28B4−3 、18
6 (1983)参照)。このJFETの製造方法は、
  In@4sGao、4yAa t−チャネル層とし
次もので1)D1第2図((転)のように半絶縁性In
P基板11の上にn型In64s Gacb4yAsJ
112 k形成した後、第2図6)のように、誘電体膜
20t−形成し、こf′Lt1″拡散マスクとしてP型
領域16を形成する。次に、第2図(c)の工うに、ゲ
ート電極2 l kP型領領域16上に形成し、更にソ
ース電極22及びドレイン電極27t−設けている。
〔発明が解決しょうとする問題点〕
−般に、J−FETのゲートストライプ上に金属配at
−施すことは熱雑音の増加を抑える点で重要である。こ
のJ−FETの入力換算等価雑音電流(in”)は次式
で与えられる。
ここでkはボルツマン定数、Tは絶対温度、Δfは周波
数帯域、C1は入力容量、gmは相互コンダクタンスで
あり、αは次式で表わさnる雑音定数である。
a=αg+gm・Rg   ・・・・−・ (りこの(
2)式においてC0は定数で、0.7〜1の値をとる。
ま2.Rgはゲートストライプの直列抵抗で次式で表さ
nる。
】  W Rg=      Pts   ・・・・・・・・・(
3)L この(3)式において、WとLはそnぞれゲート幅とゲ
ート長であり、又P8はゲートのシート抵抗である。拡
散のみでゲートを形成したとするとptt=2にΩ/ 
m qとなる。
W=300μm、L=1μmとすると、Rg=86にΩ
とな5 s  gm = 10 msとすると(2)式
右辺の第2項の値は860となるので、1の値はC61
1C比べて大きくな、!7、J−PETの熱雑音が非常
に増大する。
従って、ゲート上に金属膜lsを施すことは、低雑音化
を図るときに重要な点となる0 ところが、高速FETでに、ゲート長が一般に数μmと
幅が狭い友めに、第2図(a)〜(C)の工つな手順で
不純物拡散領域にゲート配Mk行なうことに厳ざ6合わ
せが喪る九めに非常に困難であ一友。
本発明の目的は、このような問題を解決し、ゲートに自
己整合的に電極を形成するのみならず、ソース及びドレ
イン電極をも自己整合的に形成することのできるJ @
FETの製造方法全提供することである0 〔問題点を解決する迄めの手段〕 本発明のJ@FET0裏造方法は裏手方法表面に第1の
誘電体膜と、この第1の誘電体膜に比べて大きな化学エ
ツチング速度及び同等のリアクティブイオンエッチング
(以下RIEと略記する)速度を有する第2の誘電体膜
と、前記第1の誘電体膜と同一の材料工夛なる第3の誘
電体膜を順次付着せしめる第1の工程と、前記第3の誘
電体膜上に設は危篤1のフォトレジストヲマスクトして
RIEKエク前記第3及び第2及び第1の誘電体膜のみ
を選択的に除去して開口部を設ける第2の工程と、前記
第1のフォトレジストヲ除去した後、前記開口部七通し
て半導体表面に不純物全拡散するjg3の工程と、化学
エツチングにエフ前記開口部における前記第2の誘電体
膜にアンダーカットを施すIf、4の工程と、アンダー
カットによって生じた前記第3の誘電体膜の廂全利用し
て自己整合的に開口部のみにゲート′IE極を形成する
jg5の工程と、厚膜の第2のフォトレジストを塗布し
て前記開口部を埋め込み平坦な表面を得る第6の工程と
WR素プラズマ処理にエタ前記第3の誘電体膜上に付着
されたゲート電極用の金属膜の露出するまで前記の7オ
ドレジストを除去する第7の工程と、化学エツチングに
エフこの露出したゲート電極用金属膜を除去する第8の
工種と、化学エツチングにエフ前記第3及び第2の誘電
体膜を除去し九後更に化学エツチングを続け、この第2
の誘電体膜のアンダーカット部分に埋めこまn7を前記
第2のフォトレジスト全マスクとして前記第1の誘電体
膜をエツチングする第9の工程と1局部的に残され几前
記第1の誘電体膜及び前記第2の7オトレジス)1−利
用して自己整合的にソース及びドレイン電極を形成する
第10の工程とを含むことを特徴とする。
〔作用〕
本発明においては、化学エツチング速度の小さな第1及
び第3の誘電体膜と、化学エツチング速度は大きいが、
RIB速度は第1及び第3の誘電体膜とほぼ同等な第2
の誘電体膜と順次積層して得られt3層膜に対してリア
クティブイオンエツチング(RIE)にエフ開口を設け
て、ゲート領域形成の之めの不純物拡散を行い、その後
化学エツチング速度の差を利用して第3の誘電体膜に廂
金設けてからゲート電他用金属膜全付着させているので
、不純物拡散領域に自己整合的にゲート電極を形成でき
る。ま九、その後、厚膜のフォトレジストで開口部を埋
めこみかつ表面を平よ旦化してから、酸素プラズマ処理
して第3の誘電体膜が露出するまでフォトレジストを除
去し、その後化学エツチングを用いて第3の誘電体膜上
のゲート電極用金属膜、第3及びlX2の誘電体膜の除
去し、更には前記第2の誘電体膜の廂部分に埋めこまn
几フォトレジストをマスクとする第1の誘電体膜の化学
エツチングを行ってから、ソース及びドレイン電極用金
属膜を付着させているので、ソース及びドレイ/電極上
も自己整合的に形成可能である。こfLKエク従来法に
伴ってい九厳しい目合せ工種が全く不要となり、製造歩
留りt格段に向上させることが可能となる。
〔実施例〕
次に本発明を図面にエフ詳細に説明する。
第111(a)〜(ト)は本発明の一実施例を工程順に
示し九素子の断面図で、移動電が高いIn・ass G
hoArA8層をチャネルとしたJ・FETの製造方法
を示しである。
先ず、第1図(a)の工うに、半絶縁性InP基板11
上にn型In@5sGaa47As層12t−エピタキ
シャル成長させる。この時層厚は2μm、キャリア濃度
はn〜5×10 cIN 程度とする0次に第1図(b
)に示す工うに、n型Intss Gaat? As 
N 12の表面に厚さ0.2μm程度の第1の誘電体膜
13及び厚さ0.2μm程度の第2の誘電体膜14及び
厚さ0、2μm程度で第1の誘電体膜13と同一材料エ
フなる第3の誘電体膜15’t−順次付着せしめ、次に
フォトレジスト全マスクとしてRIEK工5P型不純物
拡散用の開口金膜け、続いてフォトレジス)Th除去後
Cds Pgソース金用いてCd’t580℃で20分
間程度拡散する0この時、Pn接合深さは約1μmとな
る。なお第1及び第3の誘電体膜13及び15としては
SiN膜、第2の誘電体膜としてはSiへ膜が用いらn
lいずnもプラズマCVD法(300℃加熱)にエフ連
続的に改良可能である。この時、5lot膜はSiN膜
に対し、HF及びNH4Fの水溶液(バッファードック
酸)に対するエツチング速度が一桁程度大きい一方でC
Faガスを用い九RIE速度はほぼ等しい。まft C
F aガスによってはn型Inoss Gae4yAs
層12は殆んどエツチングされない。txここでは不純
物拡散にCd?用いた例全示し九がZntl−用いるこ
とも可能である。
次に、第1図(C)に示す様に、バッ7アード7ツ酸に
よるエッチングにより不純物拡散用の開口部における第
2の誘電体膜14に2μm程度のアンダーカットを施し
、第3の誘電体膜15の廂を設けt後%P型領域16の
表面に自己整合的にAuZn等エク成るゲート電極用金
属膜17t−付着させる。
この時、ゲート電極用金属膜17は第3の誘電体膜15
の表面にも付着する0次に、第1図(d)に示す様に、
厚さ3〜5μs 糧にのフォトレジスト膜1st−塗布
することにエフ、開口部の埋めこみと表面の平坦化を行
う。
次に、第1図(e)において、酸素プラズマ処理によっ
て第3の誘電体膜15上に付着し次ゲート電極用金属膜
17が露出するまでフォトレジスト18七除去した後、
KI+ b系のエッチャントに二り第3の誘電体膜15
上のゲート電極用金属膜17を除去する。次に第1図(
f)において、バッフアート7ツ酸にエフ第3の誘電体
膜15及び第2の誘電体膜14を除去し九後、更にエツ
チング全続行し、第2の!W電体膜14のアンダーカッ
ト部に埋めこまnてい几フォトレジスト18をマスクト
シて、第1の誘電体膜13’5−エツチングしてn型I
 n o、m s Ga4.47 A3層12t−露出
させる。次に、第1図ωにおいて、n型Ino、5sG
acL4yAs層12表面に自己整合的にAuGeNi
等工す取るソース及びドレインを極用金属膜19t−付
着せしめる。最後に第1図(扮において、フォトレジス
)18t−除去して不要なソース及びドレイン電極用金
属[19をリフトオフしてから熱処理して合金化を生ぜ
しめ1更に)ゞツファードフツ酸に:り第4の誘電体膜
13會除去して工程を終了する。
〔発明の効果〕
以上の説明し危機に、本発明に工nば、J−FITの製
造における不純物拡散領域に自己整合的にゲート電極を
形成可能であるのみならず、ソース及びドレイン電極を
も自己整合的に形成できる几めに、従来法で必要とさf
L72:MBか々目金せが全く不要となり、製造歩留り
を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(&)〜(6)は本発明のJ・FETの製造方法
の一実施例を工程順に示す断面図、第2図(a)〜(c
)は従来例全工程順に示した断面図である。 11・・・・・・半絶縁性Inp基板、12・・・・−
・n型Ino、s sGa@、4yAa層、13・・・
・・・第1の誘電体膜、14・・・・・・第2の誘電体
膜、15・−・・・・jg3の誘電体膜、16・・・・
・・P型領域、17・・・・・・ゲート電極用金属膜、
18・・・・・・フォトレジスト、19−・・・・・ソ
ース及びドレイン電極用金属膜%20・・・−誘電体膜
、21−・・−・ゲート電極、22−・・・・・ソース
電極、23・−・・・ドレイ/電極。 グ yvm

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体表面に第1の誘電体膜と、この第1の誘電体膜に
    比べて大きな化学エッチング速度及び同等のリアクティ
    ブイオンエッチング速度を有する第2の誘電体膜と、前
    記第1の誘電体膜と同一の材料よりなる第3の誘電体膜
    を順次付着せしめる第1の工程と、前記第3の誘電体膜
    上に設けた第1のフォトレジストをマスクとしてリアク
    ティブイオンエッチングにより前記第3及び第2及び第
    1の誘電体膜のみを選択的に除去して開口部を設ける第
    2の工程と、前記第1のフォトレジストを除去した後、
    前記開口部を通して半導体表面に不純物を拡散する第3
    の工程と、化学エッチングにより前記開口部における前
    記第2の誘電体膜にアンダーカットを施す第4の工程と
    、前記アンダーカットによりて生じた前記第3の誘電体
    膜の廂を利用して自己整合的に前記開口部のみにゲート
    電極を形成する第5の工程と、厚膜の第2のフォトレジ
    ストを塗布して前記開口部の埋め込み平坦な表面を得る
    第6の工程と、酸素プラズマ処理により前記第3の誘電
    体膜上に付着されたゲート電極用金属膜が露出するまで
    前記第2のフォトレジストを除去する第7の工程と、化
    学エッチングにより露出した前記ゲート電極用金属膜を
    除去する第8の工程と、化学エッチングにより前記第3
    及び第2の誘電体膜を除去した後、更にエッチングを続
    けてこの第2の誘電体膜のアンダーカット部分に埋めこ
    まれた前記第2のフォトレジストをマスクとして前記第
    1の誘電体膜をエッチングする第9の工程と、局部的に
    残された前記第1の誘電体膜及び前記のフォトレジスト
    を利用して自己整合的にソース及びドレイン電極を形成
    する第10の工程とを含むことを特徴とする接合型電界
    効果トランジスタの製造方法。
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