Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH035658B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH035658B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH035658B2
JPH035658B2 JP57007118A JP711882A JPH035658B2 JP H035658 B2 JPH035658 B2 JP H035658B2 JP 57007118 A JP57007118 A JP 57007118A JP 711882 A JP711882 A JP 711882A JP H035658 B2 JPH035658 B2 JP H035658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
forming
gate
electrode
impurity concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57007118A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58123779A (en
Inventor
Toshiki Ehata
Kenichi Kikuchi
Hideki Hayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP57007118A priority Critical patent/JPS58123779A/en
Publication of JPS58123779A publication Critical patent/JPS58123779A/en
Publication of JPH035658B2 publication Critical patent/JPH035658B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波特性が良好でしかも製造が
容易なシヨツトキゲート電界効果トランジスタに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a short gate field effect transistor which has good microwave characteristics and is easy to manufacture.

本発明は、材料については何ら制限されるもの
ではなく、Siなどの単元素半導体あるいは化合物
半導体など広く一般の半導体材料に適用できるも
のであるが、以下半導体材料として動作速度の大
きい利点をもつ化合物半導体のうちGaAsを例に
とつて説明を行う。
The present invention is not limited in any way to materials, and can be applied to a wide range of general semiconductor materials such as single-element semiconductors such as Si or compound semiconductors. The explanation will be given using GaAs among semiconductors as an example.

従来のシヨツトキゲート電界効果トランジスタ
の一般的な構造は、第1図の断面図に例示するよ
うに、GaAsなどの半絶縁性半導体基板11の表
面にエピタキシヤル成長やイオン注入によつて一
様な厚さのn型動作層12を形成したのち、この
動作層の表面に金属を蒸着させる方法等によりソ
ース電極13、ドレイン電極14及びシヨツトキ
ゲート電極15を形成したものである。このよう
な従来構造のシヨツトキゲート電界効果トランジ
スタにおいては、ゲート・ソース間抵抗が大きい
ため良好なマイクロ波特性が得られない。また高
速スイツチング動作においても劣る。そのため、
ゲート・ソース間抵抗を低減する技術が強く求め
られていた。
The general structure of a conventional shot gate field effect transistor is that, as illustrated in the cross-sectional view of FIG. After forming the n-type active layer 12, a source electrode 13, a drain electrode 14, and a shot gate electrode 15 are formed by depositing metal on the surface of this active layer. In a short gate field effect transistor having such a conventional structure, good microwave characteristics cannot be obtained because the resistance between the gate and the source is large. It is also inferior in high-speed switching operation. Therefore,
There was a strong need for technology to reduce gate-source resistance.

このような問題を解決するため、第2図に例示
するように、ピンチオフ電圧を支配するゲート直
下の動作層12′の厚みを所望値に保つたまま、
ソース電極近傍の動作層12″の厚みを大きくす
る構造が提案されている。この構造は、まずソー
ス電極13及びドレイン電極14直下の厚みに相
当する一様な厚みの動作層を形成したのち、ゲー
ト電極15の直下となるべき箇所12′のみをエ
ツチング等により薄くしたのち、各電極13,1
4及び15を形成している。
In order to solve this problem, as illustrated in FIG. 2, while keeping the thickness of the active layer 12' directly under the gate, which controls the pinch-off voltage, at a desired value,
A structure has been proposed in which the thickness of the active layer 12'' near the source electrode is increased.In this structure, first, an active layer with a uniform thickness corresponding to the thickness directly under the source electrode 13 and the drain electrode 14 is formed, and then, After thinning only the portion 12' that should be directly under the gate electrode 15 by etching, etc., each electrode 13, 1
4 and 15 are formed.

しかしながらこのような構造では、動作層表面
が平坦でないから電極形成のための微細なホトリ
ソグラフイ等が困難であるばかりでなく、動作層
のエツチング制御に極めて厳しい精度が要求され
るために歩留りが低くなつてしまう欠点がある。
However, in such a structure, not only is it difficult to perform fine photolithography for electrode formation because the surface of the active layer is not flat, but also extremely strict precision is required to control the etching of the active layer, resulting in low yields. There is a drawback that it becomes low.

また、MESFETの高周波特性を向上させるた
めには、ゲート長を極力小さくする必要がありそ
のために素子製作上極めて微細な精密加工が要求
される。しかし、従来の製造方法においては、ゲ
ート電極15のパターンをレジストに形成する際
にそのゲートパターンの極く近傍にソース電極1
3およびドレイン電極14による段差が、動作領
域12の段差に加えて存在するため平坦面におけ
るときよりもフオトレジストパターンの解像度が
低下し、1μm程度の短いゲートパターンを確実
に形成することが困難であつた。特にGaAs等の
化合物半導体では、ゲート電極15を形成する前
にソース電極13およびドレイン電極14の合金
処理を行なつて、その接触抵抗の低下を図ること
が一般に行なわれているが、接触抵抗を充分小さ
くしようとして充分な高温で、しかも長時間の合
金処理を行なうとソース、ドレイン電極金属の凝
集がおこり、著しく大きな段差が生じ易く、この
ことも、ゲート用フオトレジストパターンの解像
度を悪化させる原因になつている。
Furthermore, in order to improve the high frequency characteristics of MESFETs, it is necessary to reduce the gate length as much as possible, which requires extremely fine precision machining in device fabrication. However, in the conventional manufacturing method, when forming the pattern of the gate electrode 15 on the resist, the source electrode 15 is placed very close to the gate pattern.
3 and the drain electrode 14 exist in addition to the step in the operating region 12, the resolution of the photoresist pattern is lower than that on a flat surface, making it difficult to reliably form a gate pattern as short as about 1 μm. It was hot. In particular, in compound semiconductors such as GaAs, it is common practice to perform alloy treatment on the source electrode 13 and drain electrode 14 before forming the gate electrode 15 in order to lower their contact resistance. If alloying is performed at a sufficiently high temperature and for a long time in order to make the gate sufficiently small, agglomeration of the source and drain electrode metals will occur, which tends to cause extremely large steps, which is also a cause of deterioration of the resolution of the gate photoresist pattern. It's getting old.

また、ゲート電極15は既に形成されているソ
ース電極13とドレイン電極14の中間に±0.2μ
m以下の位置精度で形成する必要がある。さらに
ソース電極13とゲート電極15の間隔は、
MESFETの電気的特性にあつて、ソースゲート
間の寄生抵抗、寄生容量に直接影響するので、両
電極間の距離はできる限り小さく、かつ高精度に
制御する必要があり、上述の位置精度は、この電
極間距離の点でも必要となる。しかしこの様な微
細パターンを高精度で形成することは、従来の技
術では極めて困難であり、従つて製造歩留りが著
しく低いという問題点があつた。
In addition, the gate electrode 15 is located between ±0.2 μm between the source electrode 13 and the drain electrode 14 that have already been formed.
It is necessary to form with a positional accuracy of m or less. Furthermore, the distance between the source electrode 13 and the gate electrode 15 is
Regarding the electrical characteristics of MESFET, it directly affects the parasitic resistance and parasitic capacitance between the source and gate, so the distance between both electrodes must be as small as possible and controlled with high precision. This distance between the electrodes is also required. However, it is extremely difficult to form such fine patterns with high precision using conventional techniques, and therefore there is a problem in that the manufacturing yield is extremely low.

本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、マイク
ロ波特性及び歩留りが良好なシヨツトキゲート電
界効果トランジスタを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to provide a short gate field effect transistor with good microwave characteristics and good yield.

以下本発明の詳細を実施例によつて説明する。 The details of the present invention will be explained below with reference to Examples.

第3図は本発明の一実施例のシヨツトキゲート
電界効果トランジスタの断面図であり、21は
GaAsなどの半絶縁性半導体基板、22はn型動
作層、23はソース電極、24はドレイン電極、
25はシヨツトキゲート電極である。26は絶縁
膜である。本発明の電界効果トランジスタは第3
図に例示するように、動作層表面が平坦でかつソ
ース・ドレイン間の動作層22″の単位面積当り
のキヤリア数をゲート直下の動作層22′のキヤ
リア数よりも大きくした構造で、かつ動作層2
2″、同22′とゲート電極25および高い不純物
濃度層22とソース電極23・ドレイン電極2
4とが全て同一の絶縁膜パターン26を基に形成
されるいわゆるセルフアライメント方法を用い
る。このため電界効果トランジスタの各構成要素
の位置関係が自動的に互いに高精度で決定され
る。このことから本発明によれば、製造工程が簡
便になり歩留りが向上すると同時に微細な加工が
可能になる等の利点を有する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a shot gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention, and 21 is a cross-sectional view of a shot gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
A semi-insulating semiconductor substrate such as GaAs, 22 an n-type active layer, 23 a source electrode, 24 a drain electrode,
25 is a shot gate electrode. 26 is an insulating film. The field effect transistor of the present invention has a third
As illustrated in the figure, the surface of the active layer is flat and the number of carriers per unit area of the active layer 22'' between the source and drain is larger than the number of carriers of the active layer 22' directly under the gate, and layer 2
2'', 22', gate electrode 25, high impurity concentration layer 22, source electrode 23/drain electrode 2
4 is formed based on the same insulating film pattern 26 using a so-called self-alignment method. Therefore, the positional relationship of each component of the field effect transistor is automatically determined with high precision. Therefore, the present invention has advantages such as simplifying the manufacturing process, improving yield, and enabling fine processing.

第4図は、第3図の電界効果トランジスタの製
造方法の一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 3.

まず第4図Aに示すように、GaAsの半絶縁性
基板21の表面に絶縁材料からなるパターン27
を形成する。このパターンをマスクとして1回目
のイオン注入を行なう。この注入はゲート・ソー
ス間抵抗を小さくするため高ドーズ量でかつゲー
ト寄生容量を小さくなるように深い位置に導電層
を形成するため大きな加速電圧でかつ注入量を
1.0×1013ドーズ/cm2にてイオン注入を行なう。
一例として、Si+を200KeVの注入をし、マスク
用パターン27としては厚さ1.5μmのポリイミド
樹脂を用い通常のフオトリソグラフイとスパツタ
エツチングにより形成した。ここでマスク用パタ
ーン27はイオン注入や熱拡散のマスクの役割を
果たす材料でかつ絶縁膜26に対し選択的に除去
できれば良く実施例のポリイミドに限定されるも
のではない。
First, as shown in FIG. 4A, a pattern 27 made of an insulating material is formed on the surface of a GaAs semi-insulating substrate 21.
form. The first ion implantation is performed using this pattern as a mask. This implantation is performed at a high dose to reduce the gate-source resistance, and at a high acceleration voltage and implantation amount to form a conductive layer at a deep position to reduce the gate parasitic capacitance.
Ion implantation is performed at a dose of 1.0×10 13 /cm 2 .
As an example, Si + was implanted at 200 KeV, and the mask pattern 27 was formed using polyimide resin with a thickness of 1.5 μm by ordinary photolithography and sputter etching. Here, the mask pattern 27 is not limited to the polyimide of the embodiment as long as it is a material that serves as a mask for ion implantation or thermal diffusion and can be selectively removed from the insulating film 26.

第1回めのイオン注入の後B図のように基板全
面に絶縁膜26′を形成する。本実施例では真空
蒸着法により形成した厚さ3000ÅのSiO2膜を用
いた。
After the first ion implantation, an insulating film 26' is formed over the entire surface of the substrate as shown in Figure B. In this example, a 3000 Å thick SiO 2 film formed by vacuum evaporation was used.

絶縁膜26′はアニール等の高温プロセスに耐
性を有すれば本発明の要素を満たす。このため材
料としては酸化シリコンに何ら限定されるもので
なく800℃程度の温度でも半導体と不必要な反応
を生じない耐熱性の優れた材料であれば良く窒化
シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化チタニウム、窒化アルミニウム等の無機
化合物膜も可能である。また形成法については、
基板21やマスク用パターン27を損なわないも
のであれば蒸着法に限らずCVD法、プラズマ
CVD法、スパツタ法等任意のものが可能である。
The insulating film 26' satisfies the requirements of the present invention if it has resistance to high temperature processes such as annealing. Therefore, the material is not limited to silicon oxide in any way, but any material with excellent heat resistance that does not cause unnecessary reactions with semiconductors even at temperatures of about 800°C may be used, such as silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, or silicon oxide. Inorganic compound films such as titanium and aluminum nitride are also possible. Regarding the formation method,
As long as it does not damage the substrate 21 or the mask pattern 27, it is not limited to the vapor deposition method, but also the CVD method, plasma
Any method such as CVD method or sputtering method is possible.

次いで、マスク用パターン27をヒドラジン、
又はO2ガスプラズマで除去し新しくフオトレジ
ストパターン28を形成する。これをマスクとし
て図Cに示すように絶縁膜26′をCF4ガスプラ
ズマで開孔し、絶縁膜パターン26を形成する。
フオトレジストパターン28をマスクとして第2
回目のイオン注入を行ない高濃度不純物層22
を形成する。このイオン注入はソース電極・ドレ
イン電極と動作層との電極接触を低抵抗なオーミ
ツク性とするものであり、基板21の表面近傍に
高濃度不純物層を形成する。このためのイオン注
入条件としては、一例として注入エネルギ
30KeV、注入量1×1013ドーズ/cm2を選択した。
この後絶縁膜パターン26を残してフオトレジス
トパターン28を除去し、図Dに示すような別の
フオトレジストパターン29を形成する。この状
態でフオトレジストパターン29、絶縁膜パター
ン26をマスクとして第3回目の注入を行なう。
この注入は電界効果トランジスタの動作層22′
を形成するためのものであり、この動作層の厚み
及びキヤリア濃度は所望のピンチオフ電圧を実現
する値に選択される。例えば、ピンチオフ電圧
0.1Vを実現するために、注入エネルギ50KeV、
注入量1.5×1012ドーズ/cm2(ただし活性率を100
%とする。)が選択される。
Next, the mask pattern 27 is made of hydrazine,
Alternatively, a new photoresist pattern 28 is formed by removing it with O 2 gas plasma. Using this as a mask, holes are opened in the insulating film 26' using CF 4 gas plasma as shown in FIG. C, thereby forming an insulating film pattern 26.
The second photoresist pattern 28 is used as a mask.
After performing the second ion implantation, the high concentration impurity layer 22
form. This ion implantation makes electrode contact between the source electrode/drain electrode and the active layer ohmic with low resistance, and forms a highly concentrated impurity layer near the surface of the substrate 21. One example of ion implantation conditions for this is the implantation energy.
30 KeV and an implantation dose of 1×10 13 dose/cm 2 were selected.
Thereafter, the photoresist pattern 28 is removed leaving the insulating film pattern 26, and another photoresist pattern 29 as shown in FIG. D is formed. In this state, a third implantation is performed using the photoresist pattern 29 and the insulating film pattern 26 as masks.
This implantation is carried out in the active layer 22' of the field effect transistor.
The thickness and carrier concentration of this active layer are selected to achieve the desired pinch-off voltage. For example, pinch-off voltage
To achieve 0.1V, the implantation energy was 50KeV,
Injection amount: 1.5×10 12 dose/cm 2 (however, the activation rate is 100
%. ) is selected.

イオン注入の注入量から明らかなように、ソー
ス電極23近傍の動作層22″内のキヤリア総数
はゲート電極25の直下の動作層22′内のキヤ
リア総数に比べて約7倍大きく、そのため、ゲー
ト・ソース間抵抗は動作層22″が一様に形成さ
れる場合に比べて少なくとも7分の1に低下す
る。一方動作層22″は高い加速電圧で深く注入
形成せられており、22″の表面近くのキヤリア
濃度は充分低いためにゲート寄生容量を充分小さ
くしうる効果がある。この後、フオトレジストパ
ターン29を除去した後アニールし注入元素の活
性化を行なう。なお互いに接して形成された動作
層22′,22″はイオン注入の際の横方向への散
乱により相互に連続した動作層となる。
As is clear from the amount of ion implantation, the total number of carriers in the active layer 22'' near the source electrode 23 is approximately 7 times larger than the total number of carriers in the active layer 22' directly under the gate electrode 25. - The source-to-source resistance is reduced by a factor of at least 7 compared to the case where the active layer 22'' is formed uniformly. On the other hand, the active layer 22'' is deeply implanted at a high accelerating voltage, and the carrier concentration near the surface of the active layer 22'' is sufficiently low, which has the effect of sufficiently reducing the gate parasitic capacitance. Thereafter, the photoresist pattern 29 is removed and annealing is performed to activate the implanted element. The active layers 22' and 22'' formed in contact with each other become continuous active layers due to lateral scattering during ion implantation.

この後、第4図Eに示すように、ソース電極2
3、ドレイン電極24を形成する。
After this, as shown in FIG. 4E, the source electrode 2
3. Form the drain electrode 24.

最後に、第4図Fに示すように、通常の蒸着及
びリソグラフイ技術を用いてゲート電極25を形
成する。
Finally, as shown in FIG. 4F, a gate electrode 25 is formed using conventional vapor deposition and lithography techniques.

なお、図Fで示されるようにソース電極23、
ドレイン電極24は高濃度不純物層22より
も、またゲート電極25は動作層22′よりもは
み出した構造となつている。これは通常のフオト
リソグラフイで生ずるパターンの位置合わせずれ
を考慮したものである。
Note that as shown in Figure F, the source electrode 23,
The drain electrode 24 is structured to protrude beyond the high concentration impurity layer 22, and the gate electrode 25 protrudes beyond the active layer 22'. This takes into consideration misregistration of patterns that occurs in normal photolithography.

本発明においては、第1回目のイオン注入のマ
スク用パターン27と反転した絶縁膜パターン2
6を形成することが本質的要素である。従つて絶
縁膜パターン26は、絶縁膜26の形成法及び材
料に応じて異なつた形成方法が可能である。以下
に実施例に即して説明する。
In the present invention, the insulating film pattern 2 is reversed from the mask pattern 27 of the first ion implantation.
6 is an essential element. Therefore, the insulating film pattern 26 can be formed in different ways depending on the method and material of the insulating film 26. A description will be given below based on examples.

第1回目の注入の後、図Gに示すように高濃度
不純物層に相当する部分にフオトレジストパター
ン28を形成する。ここで真空蒸着法等公知の技
術で基板全面に絶縁膜26′を形成しフオトレジ
ストパターン28を除去するいわゆるリフト・オ
フ法によつて絶縁膜パターン26を得ることがで
きる。本実施例では真空蒸着法により厚さ3000Å
のSiO2膜のパターンを得た。フオトレジストパ
ターン28のみをアセトンで溶解すると図Hに示
すような構造が得られ第1回目の注入に用いたマ
スク用パターン27をそのまま高濃度不純物層形
成のためのマスク用パターンとして用いることが
できる。その後図D以降の工程を経て前実施例と
同じものを得た。
After the first implantation, a photoresist pattern 28 is formed in a portion corresponding to the high concentration impurity layer, as shown in Figure G. Here, the insulating film pattern 26 can be obtained by a so-called lift-off method in which an insulating film 26' is formed on the entire surface of the substrate using a known technique such as a vacuum evaporation method and the photoresist pattern 28 is removed. In this example, the thickness was 3000Å by vacuum evaporation method.
A pattern of SiO 2 film was obtained. When only the photoresist pattern 28 is dissolved with acetone, a structure as shown in Figure H is obtained, and the mask pattern 27 used for the first implantation can be used as it is as a mask pattern for forming a high concentration impurity layer. . Thereafter, the same product as in the previous example was obtained through the steps shown in Figure D and thereafter.

ここで明記すべきことは、ゲート電極25の形
成に際し、すでに前工程において動作層22′と
正確に位置を同一とする部分に酸化シリコン
(SiO2)膜26の窓が形成されているため、ゲー
ト電極25が動作層と直接に接触する部分すなわ
ちシヨツトキ接合部は、動作層22′の部分と正
確に同一部に形成され、動作層22″とは重なり
を有しないということである。このため後に詳述
するように不要な静電容量の増大を伴うことがな
くすぐれたマイクロ波特性を有するMESFETが
得られるのである。
What should be clearly stated here is that when forming the gate electrode 25, a window of the silicon oxide (SiO 2 ) film 26 has already been formed in the same position as the active layer 22' in the previous step. The portion where the gate electrode 25 directly contacts the active layer, that is, the shot junction, is formed in exactly the same area as the active layer 22', and has no overlap with the active layer 22''. As will be detailed later, a MESFET with excellent microwave characteristics can be obtained without unnecessary increases in capacitance.

さらにソース電極23、ドレイン電極24につ
いても同一の絶縁膜パターン26によつて高濃度
不純物層22と同一の位置に形成され、いわゆ
るセルフアライメントによつて両電極が形成でき
製作工程の簡略化ができるものである。
Furthermore, the source electrode 23 and drain electrode 24 are also formed at the same position as the high concentration impurity layer 22 by the same insulating film pattern 26, and both electrodes can be formed by so-called self-alignment, simplifying the manufacturing process. It is something.

以上第3図に例示した構造の電界効果トランジ
スタをイオン注入法により製造する例を説明した
が、これを熱拡散法により製造することもでき
る。すなわち、まず拡散定数の大きなドーパント
を基板表面に接触させて熱拡散を行なうことによ
り、第4図Aの動作層22″に相当する深い拡散
層を形成する。次にマスク用パターン26を遮蔽
物としてゲート直下の領域の箇所に拡散定数の小
さなドーパントを接触させて熱拡散を行なうこと
により第4図Dの動作層22′に相当する浅い拡
散層を形成し、最後に電極23,24及び25を
前記実施例に準じて形成すればよい。もち論、同
一ドーパントを用いて、表面不純物濃度、拡散温
度、拡散時間を選定することにより前記の条件を
満たすようにすることも可能である。
Although the example in which the field effect transistor having the structure illustrated in FIG. 3 is manufactured by the ion implantation method has been described above, it can also be manufactured by the thermal diffusion method. That is, first, a dopant with a large diffusion constant is brought into contact with the substrate surface and thermally diffused to form a deep diffusion layer corresponding to the active layer 22'' in FIG. A shallow diffusion layer corresponding to the active layer 22' in FIG. may be formed according to the embodiment described above.Of course, it is also possible to satisfy the above conditions by using the same dopant and selecting the surface impurity concentration, diffusion temperature, and diffusion time.

第3図における動作層22′の長さが短いほど、
MESFETのgmが大きくなつて特性上有利である
が、この長さを短かくすることは、第4図に例示
した製造方法においてマスク27の長さを短かく
する際の微細加工技術の限界によつてのみ制限さ
れるだけであり、一般に、このマスクを短くする
ことは、ゲート金属の長さを短くすることよりも
容易であるため、従来法よりgmの大きな
MESFETを作成できる。
The shorter the length of the operating layer 22' in FIG.
Although gm of the MESFET becomes larger, which is advantageous in terms of characteristics, shortening this length is due to the limitations of microfabrication technology when shortening the length of the mask 27 in the manufacturing method illustrated in FIG. It is generally easier to shorten this mask than to shorten the length of the gate metal, so
MESFET can be created.

以上の実施例では半導体結晶としてGaAsを使
用する場合を例示したが、必要に応じてInPその
他の−族化合物半導体やSi等任意の半導体を
使用することができる。
In the above embodiments, GaAs is used as the semiconductor crystal, but any semiconductor such as InP or other - group compound semiconductors or Si may be used as necessary.

以上詳細に説明したように、本発明のシヨツト
キゲート電界効果トランジスタはゲート・ソース
間の動作層のキヤリア数が大きく、しかもゲート
電極直下の動作層とゲート電極が同一位置に形成
される構造であるからgmが大きく、ゲート寄生
容量が小さい高周波特性が良好なゲート逆耐圧が
高くかつ歩留りの良好なシヨツトキゲート電界効
果トランジスタを従来より簡便な工程で実現する
ことができる。
As explained in detail above, the shot gate field effect transistor of the present invention has a large number of carriers in the active layer between the gate and the source, and has a structure in which the active layer directly below the gate electrode and the gate electrode are formed at the same position. A short-gate field effect transistor with a large gm, small gate parasitic capacitance, good high-frequency characteristics, high gate reverse breakdown voltage, and good yield can be realized using a simpler process than the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は従来例の断面図、第3図は本
発明の一実施例の断面図、第4図A〜Hは第3図
の電界効果トランジスタの製造方法の一例を示す
断面図、である。 21……半絶縁性半導体基板、22……動作
層、22′……動作層の第1の部分、22″……動
作層の第2の部分、22……動作層の第3の部
分(高濃度不純物層)、23……ソース電極、2
4……ドレイン電極、25……ゲート電極、26
……絶縁膜パターン、26′……絶縁膜、27…
…マスク用パターン、28……フオトレジストパ
ターン。
1 and 2 are cross-sectional views of a conventional example, FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4H are cross-sectional views showing an example of the method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 3. Figure. 21... Semi-insulating semiconductor substrate, 22... Active layer, 22'... First part of the active layer, 22''... Second part of the active layer, 22... Third part of the active layer ( (high concentration impurity layer), 23... source electrode, 2
4...Drain electrode, 25...Gate electrode, 26
...Insulating film pattern, 26'...Insulating film, 27...
...Mask pattern, 28...Photoresist pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半絶縁性半導体基板、該半導体基板の表面に
形成された動作層ならびに該動作層上に形成され
たソース電極、シヨツトキゲート電極およびドレ
イン電極を備えたシヨツトキゲート電界効果トラ
ンジスタにおいて、 前記ゲート電極と前記ソース電極によつて挾ま
れた領域および前記ゲート電極と前記ドレイン電
極とで挾まれた領域の前記半導体基板表面に前記
ゲート電極の側部が上に重なつた状態で絶縁膜が
形成されており、 前記動作層は第1から第3の部分を有し、 第1の部分は、所定のピンチオフ電圧を与える
ような深さ方向の不純物濃度分布を有すると共
に、前記ゲート電極が前記半導体基板と直接接触
する領域に形成されており、 第2の部分は、表面近くにおける不純物濃度が
前記第1の部分の表面近くの不純物濃度よりも小
さく、ドーピングの際の単位面積当りの不純物数
が前記第1の部分の単位面積当りの不純物数より
も大きく、前記第1の部分から前記ソース電極側
に拡がる領域および前記ドレイン電極側に拡がる
領域に前記第1の部分と接して形成されており、 第3の部分は、前記ソース電極および前記ドレ
イン電極の直下において、前記第2の部分の表層
部に重ねて形成され、前記ソース電極および前記
ドレイン電極とオーミツクコンタクトできる程度
に高い不純物濃度を有している ことを特徴とするシヨツトキゲート電界効果トラ
ンジスタ。 2 半絶縁性半導体基板の表面上のゲート形成領
域に形成された第1のパターンをマスクとして深
いドープ層を形成する工程と、 前記ゲート形成領域の前記第1のパターンを両
側から挾むように前記半導体基板の表面に無機化
合物膜の第2のパターンを形成する工程と、 前記第1および第2のパターンをマスクとして
高い不純物濃度のドープ層を前記深いドープ層の
表層部に形成する工程と、 前記第1のパターンを除去した後にトランジス
タ全体領域を囲む新たな第3のパターンを前記半
導体基板表面上に設ける工程と、 前記第3のパターンと前記第2のパターンをマ
スクとして、表面近くにおける不純物濃度が前記
深いドープ層の表面近くの不純物濃度よりも大き
く、ドーピングの際の単位面積当りの不純物数が
前記深いドープ層の単位面積当りの不純物数より
も小さい浅いドープ層を形成する工程と、 前記高い不純物濃度のドープ層の上にそれぞれ
ソース電極およびドレイン電極を形成し、前記ゲ
ート形成領域の浅いドープ層上にゲート電極を形
成する工程 を備えたことを特徴とするシヨツトキゲート電界
効果トランジスタの製造方法。 3 無機化合物膜の第2のパターンを形成する工
程は、深いドープ層上全体に無機化合物膜を形成
する工程と、ソース形成領域およびドレイン形成
領域をエツチングにより除去する工程とからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のシ
ヨツトキゲート電界効果トランジスタの製造方
法。 4 無機化合物膜の第2のパターンを形成する工
程は、第1のパターンとは溶剤が異なる材料を用
いて第2のパターン形成領域に開口を有する別の
パターンを形成する工程と、表面全体に無機化合
物膜を形成する工程と、前記別のパターンを溶融
して不要な無機化合物膜をリフトオフする工程と
からなることを特徴とする特許請求の範囲第2項
記載のシヨツトキゲート電界効果トランジスタの
製造方法。
[Scope of Claims] 1. A shot gate field effect transistor comprising a semi-insulating semiconductor substrate, an active layer formed on the surface of the semiconductor substrate, a source electrode, a shot gate electrode and a drain electrode formed on the active layer, An insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate in a region sandwiched between the gate electrode and the source electrode and a region sandwiched between the gate electrode and the drain electrode, with a side portion of the gate electrode overlapping the surface of the semiconductor substrate. is formed, the active layer has first to third parts, the first part has an impurity concentration distribution in the depth direction that provides a predetermined pinch-off voltage, and the gate electrode has a The second portion is formed in a region that is in direct contact with the semiconductor substrate, and the second portion has an impurity concentration near the surface that is lower than the impurity concentration near the surface of the first portion, and the impurity concentration per unit area during doping. the number of impurities per unit area of the first portion is larger than the number of impurities per unit area of the first portion, and is formed in a region extending from the first portion toward the source electrode and a region extending toward the drain electrode in contact with the first portion. The third portion is formed directly under the source electrode and the drain electrode, overlapping the surface layer portion of the second portion, and is impurity-contained at a high enough level to establish ohmic contact with the source electrode and the drain electrode. A short gate field effect transistor characterized by having a concentration of 2 forming a deep doped layer using a first pattern formed in a gate formation region on the surface of a semi-insulating semiconductor substrate as a mask; forming a second pattern of an inorganic compound film on the surface of the substrate; using the first and second patterns as masks, forming a doped layer with a high impurity concentration on the surface of the deeply doped layer; providing a new third pattern surrounding the entire transistor area on the surface of the semiconductor substrate after removing the first pattern; and using the third pattern and the second pattern as a mask, impurity concentration near the surface. is larger than the impurity concentration near the surface of the deep doped layer, and the number of impurities per unit area during doping is smaller than the number of impurities per unit area of the deep doped layer; A method for manufacturing a short-gate field effect transistor, comprising the steps of: forming a source electrode and a drain electrode on the doped layer with a high impurity concentration, respectively, and forming a gate electrode on the shallow doped layer in the gate formation region. . 3. The step of forming the second pattern of the inorganic compound film is characterized by comprising a step of forming the inorganic compound film entirely on the deeply doped layer, and a step of removing the source formation region and the drain formation region by etching. A method for manufacturing a short gate field effect transistor according to claim 2. 4. The step of forming the second pattern of the inorganic compound film includes the steps of forming another pattern having openings in the second pattern forming area using a material using a different solvent from that of the first pattern, and A method for manufacturing a shot-gate field effect transistor according to claim 2, comprising a step of forming an inorganic compound film, and a step of melting the other pattern and lifting off an unnecessary inorganic compound film. .
JP57007118A 1982-01-19 1982-01-19 Schottky gate field-effect transistor and its manufacture Granted JPS58123779A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57007118A JPS58123779A (en) 1982-01-19 1982-01-19 Schottky gate field-effect transistor and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57007118A JPS58123779A (en) 1982-01-19 1982-01-19 Schottky gate field-effect transistor and its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58123779A JPS58123779A (en) 1983-07-23
JPH035658B2 true JPH035658B2 (en) 1991-01-28

Family

ID=11657164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57007118A Granted JPS58123779A (en) 1982-01-19 1982-01-19 Schottky gate field-effect transistor and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58123779A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58124278A (en) * 1982-01-20 1983-07-23 Sumitomo Electric Ind Ltd Schottky gate field effect transistor and manufacture thereof
US4792531A (en) * 1987-10-05 1988-12-20 Menlo Industries, Inc. Self-aligned gate process
US5143857A (en) * 1988-11-07 1992-09-01 Triquint Semiconductor, Inc. Method of fabricating an electronic device with reduced susceptiblity to backgating effects
US5384273A (en) * 1994-04-26 1995-01-24 Motorola Inc. Method of making a semiconductor device having a short gate length

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58123779A (en) 1983-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4711858A (en) Method of fabricating a self-aligned metal-semiconductor FET having an insulator spacer
US4149307A (en) Process for fabricating insulated-gate field-effect transistors with self-aligned contacts
KR900008277B1 (en) Manufacturing Method of Field Effect Transistor
US5105242A (en) Field effect transistor having schottky contact and a high frequency characteristic
JPH0354464B2 (en)
JPS59229876A (en) Manufacture of schottky gate type field effect transistor
US4377899A (en) Method of manufacturing Schottky field-effect transistors utilizing shadow masking
JP2609267B2 (en) Method of manufacturing self-aligned gallium arsenide device
US4601095A (en) Process for fabricating a Schottky-barrier gate field effect transistor
JPH0324060B2 (en)
JPH0329301B2 (en)
JPH035658B2 (en)
JPS616871A (en) Method for manufacturing field effect transistors
US4694563A (en) Process for making Schottky-barrier gate FET
JPH0359578B2 (en)
JPH032340B2 (en)
JPS6329420B2 (en)
JPS58123778A (en) Schottky gate field-effect transistor and its manufacture
JPH0439772B2 (en)
JPS58123777A (en) Schottky gate field-effect transistor and its manufacture
JPH032339B2 (en)
JPS6161550B2 (en)
JPH024137B2 (en)
JPS6366973A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0330985B2 (en)