JP2734185B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents
Method for manufacturing field effect transistorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は電界効果トランジスタに関わり、特に、低
抵抗ゲート電極を有する電界効果トランジスタに関する
ものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a field-effect transistor, and more particularly to a field-effect transistor having a low-resistance gate electrode.
(従来の技術) III−V族化合物からなる高周波低雑音電界効果トラ
ンジスタ、特に、ショットキーバリア形電界効果トラン
ジスタは、マイクロ波・ミリ波帯で使用する際の低雑音
化を図るために、ゲート電極抵抗の低減とともに、ゲー
ト長の短縮を図ることが重要になっている。そこで、通
常の低雑音ショットキーバリア形電界効果トランジスタ
では、特開昭61−77370号公報「パターン形成法」に記
載されるようなゲートが知られている。前記公報記載の
形成法及び形成されるゲート電極を第3図(a)〜
(c)に示す。即ち、先ず、第3図(a)に示すように
低感度のポジ型レジスト51を半導体基板50上に塗布し、
ついて高感度のポジ型レジスト52を上記低感度ポジ型レ
ジスト51上に塗布し、電子線53により露光する。つい
で、現象して、T字型のレジストパターンを得たのち、
第3図(b)に示すように金属54を蒸着し、有機洗浄に
よりレジスト51、52及びレジスト52上の蒸着金属54を除
去することによって、第3図(c)に示すように、T字
型の電極55が形成され、電極抵抗の低減化が図られてい
る。(Prior Art) A high-frequency low-noise field-effect transistor made of a group III-V compound, particularly a Schottky barrier type field-effect transistor, has a gate to reduce noise when used in a microwave / millimeter-wave band. It is important to reduce the gate length as well as the electrode resistance. In view of this, a gate is known as a normal low-noise Schottky barrier type field effect transistor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-77370, "Pattern Forming Method". FIGS. 3 (a) to 3 (a) show the formation method and the gate electrode to be formed described in the publication.
It is shown in (c). That is, first, as shown in FIG. 3A, a low-sensitivity positive resist 51 is applied on the semiconductor substrate 50,
Then, a high-sensitivity positive type resist 52 is applied on the low-sensitivity positive type resist 51 and exposed by an electron beam 53. Then, after a phenomenon, a T-shaped resist pattern was obtained,
By depositing a metal 54 as shown in FIG. 3 (b) and removing the resists 51 and 52 and the deposited metal 54 on the resist 52 by organic cleaning, a T-shape is formed as shown in FIG. 3 (c). A mold electrode 55 is formed to reduce the electrode resistance.
(発明が解決しようとする課題) 以上述べた断面T字型のゲート電極は、電極の抵抗が
小さくできる点で、従来の単層レジストによって形成さ
れた電極に比べて改善されているものの、電極長は下層
レジスト開口幅で決定されるため、下層レジスト厚が厚
くなるにしたがって、微細な電極長を得ることが困難に
なる。従って、ゲート電極長が短くなる程、断面T字型
ゲートの上部張り出し部は、基板に近くなることにな
り、このため、ソース電極とゲート電極間容量を増加さ
せる結果となり、低雑音特性を劣化させることとなる。(Problems to be Solved by the Invention) The above-described gate electrode having a T-shaped cross section is improved in comparison with an electrode formed by a conventional single-layer resist in that the resistance of the electrode can be reduced. Since the length is determined by the opening width of the lower resist, it becomes more difficult to obtain a fine electrode length as the thickness of the lower resist increases. Therefore, as the gate electrode length becomes shorter, the overhanging portion of the T-shaped gate in cross section becomes closer to the substrate, and as a result, the capacitance between the source electrode and the gate electrode increases, and the low noise characteristics deteriorate. Will be done.
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せし
め、抵抗の低減された微細電極を有する電界効果トラン
ジスタの製造方法を提供する事にある。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field-effect transistor having a fine electrode with reduced resistance, which eliminates such conventional disadvantages.
(課題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、半導体
基板上に少なくとも電界効果トランジスタとして動作さ
せる為に必要な能動層を形成する工程と、ソース電極と
ドレイン電極の形成された半導体基板の能動層領域上で
は所望の長さを有するゲートを形成する工程と、非能動
領域上では、前記ゲート長より長いゲート接続部を形成
する工程と、次いで、全面にレジストを塗布し、ソース
電極、ドレイン電極及びゲート接続部上に光露光により
開口部を形成する工程と、全面を覆うように金属膜を形
成した後、再び、全面にレジストを塗布形成し、前記レ
ジストの開口部及びゲート電極上にレジストが残るよう
に露光を行う工程と、露呈した不要の金属膜を除去した
後、残余のレジストを有機洗浄あるいは灰化処理により
取り除く工程を備えることを特徴としていう。(Means for Solving the Problems) According to a method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, a step of forming at least an active layer required to operate as a field effect transistor on a semiconductor substrate, and forming a source electrode and a drain electrode Forming a gate having a desired length on the active layer region of the semiconductor substrate, forming a gate connection longer than the gate length on the non-active region, and then applying a resist on the entire surface. Forming an opening by light exposure on the source electrode, the drain electrode, and the gate connecting portion; forming a metal film so as to cover the entire surface; applying a resist again on the entire surface; Exposure so that the resist remains on the part and the gate electrode, and after removing the exposed unnecessary metal film, the remaining resist is organically washed or ashed. It is characterized by having a step of removing by processing.
(作用) 本発明では、ゲート電極の低抵抗部が高抵抗部の上方
空中に形成されるためゲート長が短くなっても低抵抗部
が基板に接近せず、ゲート電極とソース電極間の浮遊容
量を小さくすることが出来、低雑音特性の劣化を防ぐこ
とができる。また、ゲート電極の低抵抗部は、ソース電
極とドレイン電極のパッド形成と同時に形成することが
できる。更に、ゲート電極の低抵抗部の構成金属は抵抗
の低減のみを目的としてゲート電極の高抵抗部の構成金
属と異なったものを使用することができる。(Operation) In the present invention, since the low-resistance portion of the gate electrode is formed in the air above the high-resistance portion, the low-resistance portion does not approach the substrate even if the gate length is reduced, and the floating between the gate electrode and the source electrode. The capacity can be reduced, and deterioration of low noise characteristics can be prevented. Further, the low resistance portion of the gate electrode can be formed simultaneously with the formation of the source electrode and the drain electrode pads. Further, the constituent metal of the low-resistance portion of the gate electrode may be different from the constituent metal of the high-resistance portion of the gate electrode only for the purpose of reducing the resistance.
(実施例) 次に図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図(a)〜(c)は、本発明を示す電極部の概略
図であり、第2図(a)〜(i)は、実施例を工程順に
示した図であり、第2図(b)、(c)、(e)、
(g)、(h)は、第2図(a)のC−C′断面を矢印
方向から見た図であり、第2図(d)、(f)、(i)
は、第2図(a)のD−D′断面を矢印方向から見たも
のである。第1図(a)は、上面より、形成されたゲー
ト電極21を見たものであり、第1図(b)、及び、
(c)は、それぞれ、第1図(a)のA−A′、B−
B′での断面を見たものである。工程は、簡略化のため
にショットキ型ガリウム砒素電界効果トランジスタ(Ga
AsMESFET)を例にとって説明を行う。先ず、第2図
(a)に示すように能動層13と非能動層16を含む基板10
上にソース電極11及びドレイン電極12を能動領域(例え
ばシリコン(Si)をGaAs中に不純物として1017cm-3台ド
ープした厚さ0.1μmのn領域)13上に形成する。つい
で、高抵抗部ゲート電極(例えばチタン/アルミニウム
(Ti/Al)、Tiの厚さ10nm以上、Alの厚さ100nm以上、ゲ
ート長0.25μm以下)14をソース電極11及びドレイン電
極12の間に配設し、同時に、ゲート接続部15を非能動層
(例えば半絶縁性GaAs層)16上に形成する。次いで、第
2図(c)及び(d)に示すように、全面にレジスト17
を塗布形成した後、ゲート接続部15、ソース電極11及び
ドレイン電極12上に開口部18を形成する。次いで、第2
図(e)及び(f)に示すように全面を覆うように金属
膜19(例えば、チタニウム/金(Ti/Au)、Tiの厚さ10n
m以上、Auの厚さ400nm以上)を形成した後、金属膜全面
を覆うようにレジスト20を塗布形成する。次いで、第2
図(g)に示すように開口部18及びゲート電極14上にレ
ジスト20が残るように露光する。次いで、アルゴン(A
r)ミリング21により露呈した金属膜19を除去する。つ
いで、第2図(h)及び(i)に示すように不要のレジ
スト17及び20を除去することにより、ゲート電極の低抵
抗部22が高抵抗部ゲート電極14に対し上方空中に並列に
形成され、二箇所の非能動層16上で前記高抵抗部ゲート
電極14と低抵抗部ゲート電極22を接続することができ
る。1 (a) to 1 (c) are schematic views of an electrode section showing the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (i) are views showing an example in the order of steps. (B), (c), (e),
(G) and (h) are cross-sectional views taken along the line CC 'of FIG. 2 (a) from the direction of the arrows, and FIGS. 2 (d), (f) and (i).
Is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. FIG. 1A shows the gate electrode 21 formed from the upper surface, and FIG. 1B and FIG.
(C) shows AA 'and B- in FIG. 1 (a), respectively.
This is a view of the cross section at B '. The process is performed by a Schottky gallium arsenide field effect transistor (Ga
AsMESFET) will be described as an example. First, as shown in FIG. 2A, a substrate 10 including an active layer 13 and a non-active layer 16 is formed.
A source electrode 11 and a drain electrode 12 are formed on an active region (for example, an n region having a thickness of 0.1 μm and doped with silicon (Si) as an impurity in GaAs at 10 17 cm −3 units) 13. Then, a high-resistance gate electrode (for example, titanium / aluminum (Ti / Al), Ti thickness 10 nm or more, Al thickness 100 nm or more, gate length 0.25 μm or less) 14 is placed between the source electrode 11 and the drain electrode 12. At the same time, a gate connection 15 is formed on a non-active layer (for example, a semi-insulating GaAs layer) 16. Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, a resist 17 is formed on the entire surface.
After the application, an opening 18 is formed on the gate connection portion 15, the source electrode 11, and the drain electrode 12. Then the second
As shown in FIGS. 7E and 7F, a metal film 19 (for example, titanium / gold (Ti / Au), Ti having a thickness of 10 n) covers the entire surface.
m, Au thickness 400 nm or more), and then a resist 20 is applied and formed so as to cover the entire surface of the metal film. Then the second
Exposure is performed so that the resist 20 remains on the opening 18 and the gate electrode 14 as shown in FIG. Then, argon (A
r) The metal film 19 exposed by the milling 21 is removed. Next, as shown in FIGS. 2 (h) and 2 (i), unnecessary resists 17 and 20 are removed, so that the low-resistance portion 22 of the gate electrode is formed above the high-resistance portion gate electrode 14 in parallel in the air above. Then, the high-resistance portion gate electrode 14 and the low-resistance portion gate electrode 22 can be connected on the two inactive layers 16.
以上により形成されたゲート各部の寸法は、ゲート電
極に垂直な断面でみたとき、低抵抗部22は0.8μm×0.4
μm(横×縦)、高抵抗部14は、0.25μm×0.3μm
(ゲート長×高さ)になる。また低抵抗部底の能動層13
上からの距離はレジスト17の厚さで制御することが可能
であり、ゲート長に律速されることがなく、1μm以上
の距離をとることもレジスト17の選定により可能であ
る。従来のT型ゲートにおける低抵抗部と能動領域の距
離はゲート長により律速され、例えば、0.1μmゲート
では、0.15μm程度であり0.5μmもの距離をとること
は困難である。従って、この発明によってゲートの低抵
抗部が形成する基板との浮遊容量(距離1μm)は、従
来のT型ゲートの場合(距離0.15μm)に比べて1/6以
下に改善されることになる。以上の実施例はGaAsMESFET
を例にとったが、これは、工程を説明するためのもので
ある、金属をショットキ電極とする電界効果トランジス
タを形成することのできるものであるれば良く、例え
ば、二次元電子ガスを形成するような高移動度トランジ
スタ(HEMT)でもよい。高抵抗部のゲート金属としてTi
/Alを用いたが、これは、工程を説明するものであり、
半導体とショットキ電極を形成するものであれば、例え
ば、タングステン(W)やタングステンシリサイド(WS
i)あるいはアルミニウム(Al)でもよい。更に低抵抗
部の金属としてTi/Auを用いたが、線抵抗の低い金属を
用いることができる。The dimensions of each part of the gate formed as described above are such that the low resistance part 22 is 0.8 μm × 0.4
μm (horizontal × vertical), high resistance part 14 is 0.25 μm × 0.3 μm
(Gate length × height). The active layer 13 at the bottom of the low resistance part
The distance from above can be controlled by the thickness of the resist 17, and is not limited by the gate length, and a distance of 1 μm or more can be selected by selecting the resist 17. In a conventional T-type gate, the distance between the low-resistance portion and the active region is determined by the gate length. For example, with a 0.1 μm gate, it is about 0.15 μm, and it is difficult to take a distance of 0.5 μm. Therefore, according to the present invention, the floating capacitance (distance 1 μm) between the gate and the substrate formed by the low-resistance portion is improved to 1/6 or less as compared with the conventional T-type gate (distance 0.15 μm). . The above embodiment is a GaAs MESFET
However, it is only necessary to be able to form a field-effect transistor using a metal as a Schottky electrode, which is for describing a process, for example, forming a two-dimensional electron gas. High mobility transistor (HEMT). Ti as gate metal for high resistance part
/ Al was used to explain the process,
If a semiconductor and a Schottky electrode are formed, for example, tungsten (W) or tungsten silicide (WS)
i) or aluminum (Al). Further, although Ti / Au is used as the metal of the low resistance portion, a metal having a low line resistance can be used.
(発明の効果) 本発明では、ゲート電極の低抵抗部が高抵抗部の上方
空中に形成されるためゲート長が短くなっても低抵抗部
が基板に接近せず、ゲート電極とソース電極間の浮遊容
量を小さくすること出来、低雑音特性の劣化を防ぐこと
ができる。また、ゲート電極の低抵抗部は、ソース電極
とドレイン電極のパッド形成と同時に形成することがで
きる。更に、ゲート電極の低抵抗部の構成金属は抵抗の
低減のみを目的としてゲート電極の高抵抗部の構成金属
と異なったものを使用することができる。(Effects of the Invention) In the present invention, since the low-resistance portion of the gate electrode is formed in the air above the high-resistance portion, the low-resistance portion does not approach the substrate even when the gate length is reduced, and the gap between the gate electrode and the source electrode is reduced. Can reduce the stray capacitance, and can prevent the deterioration of the low noise characteristic. Further, the low resistance portion of the gate electrode can be formed simultaneously with the formation of the source electrode and the drain electrode pads. Further, the constituent metal of the low-resistance portion of the gate electrode may be different from the constituent metal of the high-resistance portion of the gate electrode only for the purpose of reducing the resistance.
第1図は本発明の一実施例を示す電極部の概略図、第2
図は本発明の製造工程を示す電極部の概略図、第3図
は、従来例による微細電極の形成方法を工程順に示す電
極部の概略図である。 10,50……半導体基板、11……ソース電極、12……ドレ
イン電極、13……能動領域、14……ゲート電極(高抵抗
部)、15……ゲート接続部、16……非能動領域、17,20
……レジスト、18……開口部、19……金属膜、21……ア
ルゴンミリング、22……ゲート電極(低抵抗部)、51…
…低感度ポジ型レジスト、52……高感度ポジ型レジス
ト、53……電子線、54……蒸着金属、55……電極FIG. 1 is a schematic view of an electrode part showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a schematic view of an electrode part showing a manufacturing process of the present invention, and FIG. 3 is a schematic view of an electrode part showing a conventional method for forming a fine electrode in the order of steps. 10, 50 ... semiconductor substrate, 11 ... source electrode, 12 ... drain electrode, 13 ... active area, 14 ... gate electrode (high resistance part), 15 ... gate connection part, 16 ... non-active area , 17,20
... Resist, 18 ... Opening, 19 ... Metal film, 21 ... Argon milling, 22 ... Gate electrode (low resistance part), 51 ...
… Low-sensitivity positive resist, 52… high-sensitivity positive resist, 53… electron beam, 54… deposited metal, 55… electrode
Claims (1)
ジスタの能動層を形成する工程と、ソース電極とドレイ
ン電極の形成された半導体基板の能動層領域上では所望
の長さを有するゲートを形成する工程と、非能動層領域
上では、前記ゲート長より長いゲート接続部を形成する
工程と、次いで、全面にレジストを塗布し、ソース電
極、ドレイン電極及びゲート接続部上に光露光により開
口部を形成する工程と、全面を覆うように金属膜を形成
した後、再び、全面にレジストを塗布形成し、前記レジ
ストの開口部及びゲート電極上にレジストが残るように
露光を行う工程と、露呈した不要の金属膜を除去した
後、残余のレジストを有機洗浄あるいは灰化処理により
取り除く工程を備えることを特徴とする電界効果トラン
ジスタの製造方法。1. A step of forming at least an active layer of a field effect transistor on a semiconductor substrate, and a step of forming a gate having a desired length on an active layer region of the semiconductor substrate on which a source electrode and a drain electrode are formed. Forming a gate connection longer than the gate length on the non-active layer region, and then applying a resist over the entire surface to form an opening by light exposure on the source electrode, the drain electrode and the gate connection. And forming a metal film so as to cover the entire surface, and then again applying and forming a resist on the entire surface, and performing exposure so that the resist remains on the opening and the gate electrode of the resist. And removing the remaining resist by organic cleaning or ashing after removing the metal film.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH04103137A JPH04103137A (en) | 1992-04-06 |
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Family Cites Families (4)
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| JPH02199844A (en) * | 1989-01-30 | 1990-08-08 | Hitachi Ltd | Schottky gate field-effect transistor |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP2221502A patent/JP2734185B2/en not_active Expired - Fee Related
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