JP3144089B2 - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

Info

Publication number
JP3144089B2
JP3144089B2 JP04266416A JP26641692A JP3144089B2 JP 3144089 B2 JP3144089 B2 JP 3144089B2 JP 04266416 A JP04266416 A JP 04266416A JP 26641692 A JP26641692 A JP 26641692A JP 3144089 B2 JP3144089 B2 JP 3144089B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
layer
opening
insulating layer
effect transistor
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 - Fee Related
Application number
JP04266416A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06120253A (ja
Inventor
純一郎 小林
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP04266416A priority Critical patent/JP3144089B2/ja
Publication of JPH06120253A publication Critical patent/JPH06120253A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3144089B2 publication Critical patent/JP3144089B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電界効果トランジス
タに関し、特に、高電子移動度トランジスタ(HEM
T)などの所謂T字型ゲートを有する電界効果トランジ
スタに係わる。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電界効果トランジスタと
しては、図14に示すようなリフトオフ方法でゲート電
極が形成されている。即ち、図14(A)に示すよう
に、半導体層1上に第1レジスト2を塗布し、露光・現
像を行って開口部2aを形成した後、この開口部2aを
介しエッチング液によりウェットエッチングを行いリセ
ス3を形成する。そして、第1レジスト2の上に、同図
(A)に示すように、第2レジスト4をパターニングす
る。
【0003】次に、ゲート用金属を蒸着して、第2レジ
スト4上のゲート用金属をリフトオフすることにより、
図14(B)に示すようなT字形のゲート5が形成され
る。しかしながら、この従来例は、ゲート5の上部幅広
部5Aが何ら保持されていないため、物理的に支柱部5
Bが損傷を受け易く、全体的に機械強度が弱いものであ
った。
【0004】このような問題の対策方法として、図15
に示すような製造方法による電界効果トランジスタが知
られている。この方法は、先ず、図15(A)に示すよ
うに、半導体層1上に絶縁膜6を形成し、この絶縁膜6
の所定位置に開口部6aを周知の技術を用いて形成す
る。この開口部6aの開口幅はゲートの支柱部の幅寸法
に設定しておく。
【0005】次に、この開口部6aを介して半導体層1
にリセス3をウェットエッチングする。そして、図15
(A)に示すように、レジスト7をパターニングした
後、ゲート用金属を蒸着して、レジスト7上のゲート用
金属をリフトオフすることにより、図15(B)に示す
ようなゲート8Aが形成される。図16は、リフトオフ
法を用いず、エッチング法を用いる場合を示すものであ
り、ゲート用金属層8の上にレジストパータン9を形成
し、このレジストパータン9をマスクとしてゲート用金
属層8をドライエッチングすることにより、図15
(B)と同様のゲートが形成できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電界効果トランジスタのゲート8Aは、図15
(B)に示すように、ゲート8Aの上部幅広部8a下の
空間が絶縁膜6で埋められるため、ゲートの機械的強度
は増すが、寄生容量Cが増大し、電界効果トランジスタ
の高周波特性を低下させる問題点がある。
【0007】また、上記した従来例においては、リセス
3の幅は第1レジスト2又は絶縁膜6の開口幅で一義的
に決まるため、ゲート長(ゲート支柱の幅)に対してリ
セスの幅の自由度がとれない問題点があった。
【0008】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、T字型ゲートの機械的強
度を有し、ゲート部の寄生容量の増加を抑制すると共
に、ゲートリセス幅の制御性が向上する電界効果トラン
ジスタの製造方法を得んとするものである。
【0009】
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、半導体
層上に第1絶縁層と第2絶縁層を順次形成する工程と、
該第2絶縁層上にレジスト層を形成した後、該レジスト
層に第1の開口を設け、上記第2絶縁層に該第1の開口
に対応する第1の開口部を形成する工程と、上記第1の
開口部をマスクとして上記第1絶縁層に第2の開口部を
形成する工程と、上記第2の開口部をマスクとして上記
半導体層をエッチングし、該半導体層にリセス部を形成
する工程と、該リセス部を形成後、その後形成されるT
字型ゲートの上部幅広部の幅と略同幅となるよう上記第
1絶縁層をエッチングする工程と、を有する ことを、そ
の解決方法としている。
【0011】
【0012】
【作用】本発明 においては、第1絶縁層の開口部の幅を
制御することにより、それに対応するリセスの幅も制御
可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係る電界効果トランジスタの
製造方法の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。
【0014】本発明の製造方法で製造された電界効果ト
ランジスタが形成されたチップパターンの平面図は、図
3に示す通りであり、同図中のA−A断面図を図1、B
−B断面図を図2に示す。
【0015】図1に示すように、本発明の製造方法で製
造された電界効果トランジスタが形成されるエピタキシ
ャル構造は、半絶縁性のGaAs基板11上に、順次、
高抵抗なノンドープGaAsでなるバッファ層12,ノ
ンドープのn-−InGaAsでなるチャネル層13,
Siドープのn+−AlGaAsでなる電子供給層1
4,Siドープのn+−GaAsでなるキャップ層15
が形成されている。
【0016】このような構造に対して、表面よりリセス
16が形成されている。このリセス16は、キャップ層
15を貫通して電子供給層14を削った構造となってい
る。このリセス16底部にはT字型ゲート17が立設さ
れ、このT字型ゲート17の上部幅広部17a下面は、
第2絶縁層19で支持され、この第2絶縁層19は、キ
ャップ層15上に形成された第1絶縁層18上に形成さ
れている。
【0017】また、第1絶縁層18のゲートの支柱部1
7bに臨む端面18aは、支柱部17bから離れて位置
し、該支柱部17bの周囲近傍は、中空部20となって
いる。そして、第1及び第2絶縁層18,19の両脇に
は、ソース電極22とドレイン電極23が配設されてい
る。なお、図中21は、2次元電子ガス、17Aはゲー
ト電極のパッド部を示している。
【0018】また、図3のC−C断面は、図4に示すよ
うに、ゲート端部の中空部20は、ゲートの幅広部17
aの端部下面に第2絶縁層19が当接することにより封
止されるため、後述するゲート金属蒸着時の真空のまま
保持される。
【0019】図5は、オーバーコート絶縁膜24を堆積
した状態を示す断面図である。
【0020】このような構成の電界効果トランジスタに
おいては、中空部20の存在により、T字型ゲート17
の上部幅広部17aの下が絶縁物で完全に埋められた場
合に比較して、真空と絶縁物の誘電率の違いから寄生容
量が小さくなり、しかもT字型ゲート17の機械的強度
は第2絶縁層19により支えられているため、強くな
る。また、AlInAs/GaInAs系HEMT等の
リセス底部(AlInAs)とパッシベーション膜との
界面に導電層が形成され易い半導体材料を用いる場合
も、本実施例によれば、中空部20の真空封止構造がと
れるため、上記の導電層が形成されることが防止でき
る。
【0021】次に、本実施例の電界効果トランジスタの
製造方法を説明する。
【0022】先ず、GaAs基板上に順次積層されるバ
ッファ層,チャネル層,電子供給層14,キャップ層1
5でなるエピタキシャル構造の最上層であるキャップ層
15上に、SiO2をCVD法にて膜厚0.1〜0.2
μmに堆積させて第1絶縁層18を形成し、その上にS
iNをCVD法にて膜厚0.1〜0.2μmに堆積させ
て第2絶縁膜19を形成する。次いで、第1,第2絶縁
膜18,19をフォトリソグラフィー技術及びエッチン
グ技術を用いて、図6に示すようにパターニングした
後、絶縁層が形成されていないキャップ層15表面に、
周知の技術を用いてAuGe/Ni構造でなるオーミッ
ク金属を形成して、ソース電極22及びドレイン電極2
3を形成する。なお、上記第1,第2絶縁層18,19
は、後述するエッチング時の選択性を満足するものであ
れば、これらに限定されるものではない。
【0023】次に、図7に示すように、(EB:電子
線)ポジ型レジスト(例えば、シプレー社製SAL11
0−PL1)25を0.3μmの厚さに形成し、その上
にネガ型レジスト(例えば、日立化成社製RD2000
N)26を〜1μmの厚さにコーティングする。そし
て、ネガ型レジスト26に、T字型ゲート17の上部幅
広部17a(及び図3に示すパッド部17Aに至るまで
の引出部)に相当するパターン開口P(〜1μm)を形
成する。このとき、ネガ型レジスト26を開口するた
め、開口部Pのポジ型レジスト25は露光されず、その
まま残る。なお、両レジストの種類は、コーティングの
際に交ざり合わず、各現像時に相互に影響を及ぼさず、
且つ絶縁層18,19のエッチング時に耐性のあるもの
であればよい。また、ネガ型レジストの開口断面形状
は、図7に示すように逆テーパ状となるものが望まし
い。
【0024】次に、図8に示すように、ネガ型レジスト
26の開口部P内のポジ型レジスト25に電子線直描等
を用いて、Pよりも幅の狭い開口部Q(〜0.2μm)
を形成し、これをマスクとして第2絶縁層19を反応性
イオンエッチング(RIE)等の異方性ドライエッチン
グを用いて開口する。
【0025】次に、図9に示すように、ネガ型レジスト
26の開口部のポジ型レジスト25を全面露光,現像す
ることにより除去する。この際、ネガ型レジスト26
は、ポジ型レジスト25の感光波長を吸収するものが選
定されている。なお、ネガ型レジスト26の開口断面形
状が逆テーパ状でない場合は、このときの現像時間を調
整して、図9に示す点線のようにアンダーカットを入れ
ることにより、後述するリフトオフが容易になる。
【0026】次に、図10に示すように、第2絶縁層1
9の開口部をマスクとして第1絶縁層18をエッチング
する。このエッチングは、バッファフッ酸(HF:NH
3F=1:9)等によるウェットエッチングを用い、オ
ーバーエッチング量を調整することにより、後述するリ
セス16の幅に対応する第1絶縁層の開口幅を調整する
ことができる。
【0027】次いで、図11に示すように、電子供給層
14まで達するリセス16を所定の電界効果トランジス
タのしきい値電圧が得られるようにリセスエッチングす
る。このエッチングには、半導体層がGaAs,AlG
aAsであるため、例えばH3PO4:H22:H2O=
3:1:100等のエッチング液が用いられるが、他の
エッチングやドライエッチングでも良い。
【0028】次に、再度第1絶縁層18のエッチングを
上記したエッチングと同条件で行い、図12に示すよう
に、第1絶縁層18の開口幅Sをネガ型レジスト26の
開口部Pと同程度に広げる。この状態で、ゲートショッ
トキー金属を蒸着し、リフトオフすることにより、図1
3に示す構造を得る。実際には、図5に示すように、更
にオーバーコート絶縁膜24を堆積し、その他ゲート,
ドレイン,ソースのボンディングパッドメタル等を形成
して完成する。
【0029】上記の製造方法によれば、図3におけるゲ
ート引き出し部B−B断面は、図2に示すようになり、
図8においてポジ型レジスト25をゲート動作部のみに
開口すれば、ゲート動作部以外のゲート金属は、第2絶
縁層19上に形成されることになり、ゲート引き出し部
による寄生容量は、半導体層上に接して形成される場合
に比較して低減される。
【0030】また、第1絶縁層18の開口幅を調整する
ことでゲートリセス幅を制御できる利点を有する。
【0031】以上、本発明をAlInAs/GaInA
s系HEMTに適用した実施例について説明したが、本
発明は、他の半導体材料を用いる各種の電界効果トラン
ジスタに適用し得るものであり、各種の設計変更が可能
であることは言うまでもない。
【0032】また、上記実施例においては、リフトオフ
法を用いた加工を行ったが、ゲートの形成はエッチング
法を用いても勿論可能である。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電界効果トランジスタのT字型ゲート電極の
機械的強度を向上する効果を有すると共に、ゲート部の
寄生容量を低減する効果がある。そして、リセス部分
は、真空封止できるため、導電層がリセス界面に形成さ
れるようなパッシベーション膜を用いることが可能とな
る。
【0034】また、本発明によれば、ゲートリセス幅の
制御性を拡大できる効果を有し、さらに、ゲート動作部
以外のゲート金属を第2絶縁層上に形成できるため、半
導体層に接してゲート金属が形成される従来例に比較し
て、寄生容量を大幅に減少させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用して製造された電界効果トランジ
スタを示す図3のA−A断面図。
【図2】本発明を適用して製造された電界効果トランジ
スタを示す図3のB−B断面図。
【図3】本発明を適用して製造された電界効果トランジ
スタの平面図。
【図4】図3のC−C断面図。
【図5】本発明を適用して製造された電界効果トランジ
スタの完成状態を示す断面図。
【図6】実施例の製造工程を示す断面図。
【図7】実施例の製造工程を示す断面図。
【図8】実施例の製造工程を示す断面図。
【図9】実施例の製造工程を示す断面図。
【図10】実施例の製造工程を示す断面図。
【図11】実施例の製造工程を示す断面図。
【図12】実施例の製造工程を示す断面図。
【図13】実施例の製造工程を示す断面図。
【図14】(A)及び(B)は従来例の工程を示す断面
図。
【図15】(A)及び(B)は従来例の工程を示す断面
図。
【図16】エッチング法を用いた従来例の断面図。
【符号の説明】
13…チャネル層 14…電子供給層 15…キャップ層 16…リセス 17…T字型ゲート 17a…上部幅広部 17b…支柱部 18…第1絶縁層 19…第2絶縁層 20…中空部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層上に第1絶縁層と第2絶縁層を
    順次形成する工程と、 該第2絶縁層上にレジスト層を形成した後、該レジスト
    層に第1の開口を設け、上記第2絶縁層に該第1の開口
    に対応する第1の開口部を形成する工程と、 上記第1の開口部をマスクとして上記第1絶縁層に第2
    の開口部を形成する工程と、 上記第2の開口部をマスクとして上記半導体層をエッチ
    ングし、該半導体層にリセス部を形成する工程と、 該リセス部を形成後、その後形成されるT字型ゲートの
    上部幅広部の幅と略同幅となるよう上記第1絶縁層をエ
    ッチングする工程と、 を有する電界効果トランジスタの製造方法。
JP04266416A 1992-10-06 1992-10-06 電界効果トランジスタの製造方法 Expired - Fee Related JP3144089B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04266416A JP3144089B2 (ja) 1992-10-06 1992-10-06 電界効果トランジスタの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04266416A JP3144089B2 (ja) 1992-10-06 1992-10-06 電界効果トランジスタの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06120253A JPH06120253A (ja) 1994-04-28
JP3144089B2 true JP3144089B2 (ja) 2001-03-07

Family

ID=17430635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04266416A Expired - Fee Related JP3144089B2 (ja) 1992-10-06 1992-10-06 電界効果トランジスタの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3144089B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4284639B2 (ja) 2002-08-29 2009-06-24 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
WO2006080109A1 (ja) * 2005-01-25 2006-08-03 Fujitsu Limited Mis構造を有する半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06120253A (ja) 1994-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4377899A (en) Method of manufacturing Schottky field-effect transistors utilizing shadow masking
EP0539688B1 (en) Compound semiconductor device and production method therefor
KR0140950B1 (ko) 화합물반도체장치의 제조방법
EP0447840B1 (en) Compound semiconducteur device manufacturing process and a compound semiconducteur device manufactured by the same
JP3144089B2 (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JP2003100775A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0472381B2 (ja)
JPH0228255B2 (ja) Handotaisochi
JP2912635B2 (ja) 半導体装置
JP2523985B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2606592B2 (ja) 電界効果型トランジスタのゲート電極及びその製造方法
JPH08274118A (ja) 電界効果型半導体装置及びその製造方法
JP3035994B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS63137481A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2776053B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0411741A (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH02142143A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JPS6323366A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JP2798041B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS62115782A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2709055B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0653246A (ja) 電界効果トランジスタの製法
JP2607310B2 (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JPH03145738A (ja) ゲート電極形成方法
JP2904094B2 (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080105

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090105

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100105

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100105

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees