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JPH0439773B2 - - Google Patents
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JPH0439773B2 - - Google Patents

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JPH0439773B2
JPH0439773B2 JP58146320A JP14632083A JPH0439773B2 JP H0439773 B2 JPH0439773 B2 JP H0439773B2 JP 58146320 A JP58146320 A JP 58146320A JP 14632083 A JP14632083 A JP 14632083A JP H0439773 B2 JPH0439773 B2 JP H0439773B2
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gate
lift
layer
gate metal
concentration region
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、シヨツトキゲート型FET
(MESFET)の製造技術、特に、セルフアライメ
ント構造のガリウムひ素MESFETの製造に利用
して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] This invention relates to a shot gate type FET.
(MESFET) manufacturing technology, particularly technology that is effective for manufacturing gallium arsenide MESFETs with self-alignment structure.

〔背景技術〕[Background technology]

ガリウムひ素(GaAs)はシリコンに代わる次
世代の半導体材料であるといわれている。それ
は、GaAsの電子移動度がシリコンに比べて大き
く、しかもGaAs自体が半絶縁性で素子間分離が
容易であるなどという材料面での利点を有してい
るからである。
Gallium arsenide (GaAs) is said to be the next generation semiconductor material to replace silicon. This is because GaAs has material advantages such as higher electron mobility than silicon, and GaAs itself is semi-insulating, making isolation between elements easy.

GaAsを基板とした集積回路においては、
MESFET構造が主として用いられる。高速な
MESFETを得ようとする場合、ゲート・ソース
間およびゲート・ドレイン間の寄生直列抵抗が問
題となる。
In integrated circuits using GaAs as a substrate,
MESFET structures are mainly used. fast
When trying to obtain a MESFET, parasitic series resistance between the gate and source and between the gate and drain becomes a problem.

この寄生直列抵抗を低域しFETを高速化する
には、ゲートとソースおよびドレインとの間を自
己整合的に形成することが有効である(以上、た
とえば、「日経エレクトロニクス」、1982年11月8
日号、p105〜127、特にp120〜122参照)。
In order to reduce this parasitic series resistance and increase the speed of the FET, it is effective to form the gate, source, and drain in a self-aligned manner (for example, "Nikkei Electronics", November 1982). 8
(See Japanese issue, p105-127, especially p120-122).

〔発明の目的〕 この発明の目的は、MESFETにおけるゲート
とソースおよびドレインとの間を自己整合的に形
成しうるセルフアライン技術を提供することにあ
る。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a self-alignment technique that can form self-alignment between the gate, source, and drain of a MESFET.

この発明の他の目的は、絶縁基板の一面に形成
された半導体層に、イオン打込みによる打込み深
さの差を利用することによつて、低濃度領域と高
濃度領域とを形成するようにした技術を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to form a low concentration region and a high concentration region in a semiconductor layer formed on one surface of an insulating substrate by utilizing the difference in implantation depth due to ion implantation. The goal is to provide technology.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規
な特徴は、この明細書の記述および添付図面から
明らかになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この出願において開示される発明のうち代表的
なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおり
である。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、この発明の代表例では、配線をリフ
トオフ処理によつて形成するが、そのためのリフ
トオフ材料層をイオン打込みに対するマスクとし
ても利用し、絶縁基板の一面に形成されたGaAs
半導体層に対し、ソースおよびドレインとなる高
濃度領域と、ゲート下の低濃度領域とを形成する
ようにしている。それによつて、ゲートとソース
およびドレインとの間を自己整合的に形成すると
いう目的を達成するものである。
That is, in a typical example of the present invention, wiring is formed by lift-off processing, and the lift-off material layer for this is also used as a mask for ion implantation, and the GaAs formed on one surface of the insulating substrate is used as a mask for ion implantation.
Highly doped regions serving as a source and drain and a lightly doped region under the gate are formed in the semiconductor layer. Thereby, the purpose of forming the gate, source, and drain in a self-aligned manner is achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の内容を第1図〜第5図に示し
た実施例に基づいて具体的に説明する。
Hereinafter, the content of the present invention will be specifically explained based on the embodiments shown in FIGS. 1 to 5.

(第1図を参照して) まず、サフアイヤなどの絶縁基板1の一面に
GaAs単結晶薄膜からなる半導体層2を形成し、
その上に二酸化シリコン膜31およびシリコンナ
イトライド膜32からなるリフトオフ材料層3を
全体的に堆積する。リフトオフ材料層3の主体は
下層の二酸化シリコン膜31であり、その膜31
の厚さはリフトオフの必要上かなり厚い。しか
し、リフトオフ材料層3は、それを通して下層の
半導体層2にイオン打込みが可能な厚さをもつて
いることも必要であり、それら両者の兼ね合いか
らその厚さが定まる。
(Refer to Figure 1) First, on one side of the insulating substrate 1 such as sapphire.
Forming a semiconductor layer 2 made of a GaAs single crystal thin film,
A lift-off material layer 3 consisting of a silicon dioxide film 31 and a silicon nitride film 32 is entirely deposited thereon. The main body of the lift-off material layer 3 is the lower silicon dioxide film 31;
The thickness is considerably thicker than required for lift-off. However, the lift-off material layer 3 also needs to have a thickness that allows ions to be implanted into the underlying semiconductor layer 2 through it, and its thickness is determined by the balance between these two factors.

(第2図を参照して) ついで、通常のホトエツチングによつて、リフ
トオフ材料層3のうち、ゲートを形成すべき部分
を選択的に除去する。この場合、上層の膜32を
マスクとして下層の膜31をサイドエツチするこ
とにより、エツチング端部にひさし構造4を形成
する。このひさし構造4は、後で行なうリフトオ
フを容易にし、またゲートとソースおよびドレイ
ンとの間の電気的シヨートを確実に防止するとい
う好ましい機能を有するものである。
(See FIG. 2) Next, the portion of the lift-off material layer 3 where the gate is to be formed is selectively removed by normal photoetching. In this case, by side-etching the lower film 31 using the upper film 32 as a mask, the canopy structure 4 is formed at the etched end. This canopy structure 4 has the desirable function of facilitating the subsequent lift-off and reliably preventing electrical shorts between the gate and the source and drain.

(第3図を参照して) 部分的なリフトオフ材料層の形成後、基板1上
の半導体層2に対し、N型不純物たえばシリコン
を全体的にイオン打込み法によつて導入する。こ
の際、主として打込みエネネルギーを制御するこ
とによつて、打込みイオンが、ゲート部では大部
分が不地の絶縁基板1に達するようにするととも
に、ゲート以外のその他の場所では半導体層2中
になるようにする。したがつて、このようなイオ
ン打込みおよびそれに続くアニール処理により、
リフトオフ材料層3下の半導体層2の部分21が
N+型の高濃度領域、露出しているゲートを形成
すべき部分22がN-型の低濃度領域とそれぞれ
なすことができる。
(See FIG. 3) After the formation of the partial lift-off material layer, an N-type impurity, such as silicon, is entirely introduced into the semiconductor layer 2 on the substrate 1 by ion implantation. At this time, mainly by controlling the implantation energy, the implanted ions are made to reach the insulating substrate 1, which is mostly ungrounded in the gate region, and to enter the semiconductor layer 2 in other locations other than the gate. Do it like this. Therefore, by such ion implantation and subsequent annealing treatment,
The portion 21 of the semiconductor layer 2 under the lift-off material layer 3 is
The N + type high concentration region and the exposed portion 22 where a gate is to be formed can be respectively formed as an N type low concentration region.

(第4図を参照して) 次に、スパツタリング法などのような高指向性
の堆積方法によつてゲート用金属材料(たとえ
ば、白金あるいは白金シリサイド)を堆積する
と、前記ひさし構造4によりゲート用金属材料5
は段切れを伴なつて形成される。したがつて、リ
フトオフ材料層3をエツチングすることによつ
て、ゲート用金属材料5のうち、層3上に付着し
ていた部分を層3とともに除去(リフトオフ)
し、N-型の領域22上にのみゲート用金属材料
5を残すことができる。この部分的なものがゲー
ト金属膜51となる。
(Refer to FIG. 4) Next, when a gate metal material (for example, platinum or platinum silicide) is deposited by a highly directional deposition method such as sputtering, the eaves structure 4 Metal material 5
is formed with step breaks. Therefore, by etching the lift-off material layer 3, the portion of the gate metal material 5 that was attached to the layer 3 is removed together with the layer 3 (lift-off).
However, the gate metal material 5 can be left only on the N - type region 22. This partial portion becomes the gate metal film 51.

(第5図を参照して) その後、ホトエツチングにより素子以外の部分
のN+型の領域21を選択的に除去した後、全面
にCVD法によつて二酸化シリコンなどからなる
パシベーシヨン膜6を形成する。そして、膜6に
接続用の穴7をあけてから、公知の真空蒸着およ
びホトエツチングの各技術によつてソース電極8
1、ドレイン電極82およびゲート引出し電極
(図示せず)、ならびに素子間の配線(図示せず)
を形成し、GaAs MESFETを完成する。
(Refer to FIG. 5) Then, after selectively removing the N + type region 21 outside the element by photoetching, a passivation film 6 made of silicon dioxide or the like is formed on the entire surface by CVD. . After making a connection hole 7 in the film 6, a source electrode 8 is formed using known vacuum deposition and photoetching techniques.
1. Drain electrode 82 and gate extraction electrode (not shown), and wiring between elements (not shown)
to complete the GaAs MESFET.

〔効 果〕〔effect〕

MESFETのゲートとソースおよびドレインと
の間をセルフアライン化しているので、前記寄生
直列抵抗を低減してデバイスを高速化することが
できる。そして、特に配線形成のためのリフトオ
フ材料層をイオン打込みに対するマスクとしても
利用しているので、比較的に簡易なプロセスとな
るという効果が得られる。
Since the gate, source, and drain of the MESFET are self-aligned, the parasitic series resistance can be reduced and the device speed can be increased. In particular, since the lift-off material layer for forming interconnections is also used as a mask for ion implantation, the process is relatively simple.

以上この発明者によつてなされた発明を実施例
に基づき具体的に説明したが、この発明はそれに
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。たとえば、ゲート材料としてはタングステン
またはタングステンシリサイド等を用いてもよ
い。また、N型不純物としてイオン打込みするも
のはシリコン以外のものを用いてもよい。
Although the invention made by this inventor has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that this invention is not limited thereto and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. do not have. For example, tungsten, tungsten silicide, or the like may be used as the gate material. Furthermore, the N-type impurity to be ion-implanted may be other than silicon.

〔利用分野〕[Application field]

この発明は、GaAsデバイスに限らず
MESFETのセルフアライン技術として広範に利
用することができる。なお、この発明は
MOSFETへの適用も可能である。
This invention is not limited to GaAs devices.
It can be widely used as a MESFET self-alignment technology. Furthermore, this invention
Application to MOSFET is also possible.

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

第1図〜第5図はこの発明の一実施例を工程順
に示す断面図である。 1…絶縁基板、2…半導体層、3…リフトオフ
材料層、4…ひさし構造、5…ゲート用金属材
料、51…ゲート金属膜、6…パシベーシヨン
膜、7…穴、81…ソース電極、82…ドレイン
電極。
1 to 5 are cross-sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of steps. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Insulating substrate, 2... Semiconductor layer, 3... Lift-off material layer, 4... Eaves structure, 5... Metal material for gate, 51... Gate metal film, 6... Passivation film, 7... Hole, 81... Source electrode, 82... drain electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 次の各工程からなる、シヨツトキゲート型
FETの製造方法。 (A) 絶縁基板の一面に形成された半導体層の表面
上、ゲートを形成すべき部分以外をリフトオフ
材料層で被う工程。 (B) イオン打込みによる打込み深さの差を利用す
ることによつて、前記リフトオフ材料層下の半
導体層の部分を高濃度領域、ゲートを形成すべ
き部分の半導体層の部分を低濃度領域とそれぞ
れなす工程。 (C) (B)工程後、ゲート用金属材料の堆積および前
記リフトオフ材料層を用いたリフトオフ処理に
よつて、前記低濃度領域の部分にのみゲート用
金属材料を残す工程。 (D) (C)工程で部分的に残したゲート用金属材料を
ゲート金属膜、その両側に位置する前記高濃度
領域の各部分をソースおよびドレインとして電
極および配線を形成する工程。 2 前記リフトオフ材料層は、上下二層膜からな
り、上層の膜が下層のサイドエツチ処理に対する
マスクとなりうる特許請求の範囲第1項に記載の
シヨツトキゲート型FETの製造方法。
[Claims] 1. A shot gate type consisting of the following steps:
FET manufacturing method. (A) A process in which the surface of a semiconductor layer formed on one side of an insulating substrate is covered with a lift-off material layer except for the area where a gate is to be formed. (B) By utilizing the difference in implantation depth due to ion implantation, the portion of the semiconductor layer under the lift-off material layer is made into a high concentration region, and the portion of the semiconductor layer where the gate is to be formed is made into a low concentration region. Each process. (C) After the step (B), a step of leaving the gate metal material only in the low concentration region by depositing the gate metal material and performing a lift-off process using the lift-off material layer. (D) A step of forming electrodes and wiring by using the gate metal material partially left in the step (C) as a gate metal film, and using each portion of the high concentration region located on both sides of the gate metal film as a source and a drain. 2. The method of manufacturing a shot gate type FET according to claim 1, wherein the lift-off material layer is composed of an upper and lower two-layer film, and the upper film can serve as a mask for side etching of the lower layer.
JP58146320A 1983-08-12 1983-08-12 Manufacture of schottky gate type field effect transistor Granted JPS6038883A (en)

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