JPS6323666B2 - - Google Patents

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JPS6323666B2
JPS6323666B2 JP58038166A JP3816683A JPS6323666B2 JP S6323666 B2 JPS6323666 B2 JP S6323666B2 JP 58038166 A JP58038166 A JP 58038166A JP 3816683 A JP3816683 A JP 3816683A JP S6323666 B2 JPS6323666 B2 JP S6323666B2
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JP
Japan
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insulating film
compound semiconductor
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mask
layer
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JP58038166A
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JPS59165461A (ja
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Yasuhiro Ishii
Yoshimoto Fujita
Kazumasa Ono
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、選択エピタキシヤル成長n+形導
電層の絶縁膜上への横方向成長の効果によつてn
形活性層上に対して、シヨツトキ接合ゲート電極
の相対位置関係を自動的に設定して構成されるシ
ヨツトキ接合形化合物半導体電界効果トランジス
タの製造方法に関する。
(従来技術) GaASあるいはInPなどの化合物半導体を基板
とする電界効果トランジスタは、シリコン基板の
ものに比べて超高周波・超高速の信号処理の領域
で非常に良好な性能を発揮することは周知の通り
であり、その高性能化のための基本的事項として
ゲート長の短縮化、ソース・ドレイン間の直列付
加抵抗の低減などが重要である。
しかしながら、これらを実現するためには、微
細構造のシヨツトキ接合電極の製作、ソース・ド
レイン間の活性層長さの最適化とそのゲート電極
に対する精密な相対位置関係の確保などの製造上
の困難な問題があり、素子の構成に全く新規な発
明に基づく飛躍が必要である。
ここで、従来のシヨツトキ接合形化合物半導体
電界効果トランジスタについての構造とその製造
方法について概述する。第1図a、第1図bはそ
の工程説明図である。
まず、第1図aに示すように、半絶縁性GaAs
基板1上にエピタキシヤル成長によりn形GaAs
活性層2およびn+形GaAs導電層3を積層し、こ
のn+形GaAs導電層3の表面に絶縁膜4を設け、、
この絶縁膜4にレジスト塗布露光描画法により、
シヨツトキ接合ゲート電極を設定するための絶縁
膜開窓エツチングを行ない、絶縁膜4をマスクに
n+形GaAs導電層3とn形GaAs活性層2内に食
い込む選択エツチングをし、その堀り込まれたn
形GaAs活性層2上に絶縁膜4をマスクとして、
シヨツトキ接合金属の真空蒸着・リフトオフによ
りシヨツトキ接合ゲート電極5を形成している。
このような工程により、設定されたシヨツトキ
接合ゲート電極5に加えて、第1図bに示すよう
に、n+形GaAs導電層3にオーム性接触のソース
電極6およびドレイン電極7を設けている。
このような従来のシヨツトキ接合形化合物半導
体電界効果トランジスタの構成には、次のような
重要な欠点が生じている。
まず、セルフアライン方式によるシヨツトキ接
合ゲート電極5の形成では、高精度なマスク形成
が要求されるが、通常の絶縁膜開窓エツチングで
形成される開窓の周辺形状はレジストパターンお
よび絶縁膜エツチングの周辺効果により良好な形
状の確保が困難であり、工業的には1μm以下の
微細構造ゲート電極形成において重大な欠点とな
つている。
次に、n形GaAs活性層2とn+形GaAs導電層
3との積層エピタキシヤルを使用するために、n
形GaAs活性層2のエツチングによる厚さ制御の
困難性が必然であることに加えて、n−n+層境
界面で不純物濃度勾配分布のだれなどの悪影響が
加わり、n形GaAs活性層2の高品質化、均一化
が困難となる。
また、この積層に関連して、絶縁膜をマスクと
する化合物半導体の選択堀込みエツチングでは、
深さ方向と横方向とのエツチング速度との関係
上、良好なチヤンネル動作およびソース・ゲート
間、ドレイン・ゲート間の漏洩電流を防止するに
必要な適正なソース・ドレイン間を確保するため
には、かなりの堀込み深さが必要となり、このこ
とはゲート電極に対するソース・ドレイン電極の
段差を大きくする欠点を有している。
(発明の目的) この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、ゲート長を短くでき、ソース・
ドレイン間の直列的付加抵抗を最小にでき、高性
能な集積化素子とすることのできるシヨツトキ接
合形化合物半導体電界効果トランジスタの製造方
法を提供することを目的とする。
(発明の構成) この発明のシヨツトキ接合形化合物半導体電界
効果トランジスタの製造方法は、n形化合物半導
体活性層を有する半絶縁性化合物半導体基板上に
活性領域部分を被い、ソース・ドレイン電極域を
開窓した絶縁膜を設け、この開窓部と活性域部を
被つている絶縁膜上の一部に横方向への選択エピ
タキシヤル成長を行なうとともに、横方向成長端
面をマスクとして絶縁膜を開窓エツチングして、
活性域部を露出させ、この活性域部上に横方向成
長端面をマスクとしてシヨツトキ接合ゲート電極
金属を形成するようにしたものである。
(実施例) 以下、この発明のシヨツトキ接合形化合物半導
体電界効果トランジスタの製造方法の実施例につ
いて図面に基づき説明する。第2図a〜第2図d
はその一実施例を得るための工程説明図である。
まず、第2図aに示すように、(100)面を結晶
面とした半絶縁性GaAs基板8の表面にn形
GaAs活性層9をエピタキシヤル成長法で設け、
このn形GaAs活性層9の表面に絶縁膜として、
SiO2膜もしくはSi3N4膜を設け、通常のレジスト
マスクによる露光描画法により、n形GaAs活性
域部10に絶縁膜11を残し、ソース・ドレイン
電極域部12,13を開窓する。
次に、第2図bに示すように、この開窓した部
分をマスクとしてn形GaAs活性層9上に
n+GaAs層14の選択エピタキシヤル成長を行な
い、この工程において、この発明の基本的特徴で
ある絶縁膜11上への横方向成長部15,16を
形成する。
この場合の選択エピタキシヤル成長法として
は、開管式〔Ga(CH33−AsH3−H3〕系のMO
−CVD法が最も効果的である。
GaAsのエピタキシヤル成長においては、結晶
軸方向によつて、成長速度が異なり、特に絶縁膜
をマスクとする選択エピタキシヤル成長において
は、成長速度の結晶軸依存性のためにパターンの
形状に関係して種々の新しい現象が起こる。
第3図はこの発明の基本原理としている絶縁膜
上への横方向成長の横断面図を示すものであり、
同図のような断面形状は(100)面結晶の2つの
直交するへき開面の片方の軸方向(第3図a)あ
るいはその方向と36.96゜の方向(第3図b)に対
して実現されることが実験的に確認された。
このようなひさし状に延びた横方向結晶形状は
ゲート電極金属のマスクとして、リフトオフを容
易にし、かつゲート電極金属とn+層との適当な
空隙を構成する。
次に、第2図cに示すように、第2図bの工程
で詳述したように、n+GaAs層14のエピタキシ
ヤル成長によつて横方向に拡げられたことによつ
て形成された横方向成長部15,16の端面をマ
スクとしてn形GaAs活性域部10の絶縁膜開窓
エツチングを行なう。
次に、第2図dに示すように、前工程で開窓さ
れたn形GaAs活性域部10に対して、選択エピ
タキシヤル成長の横方向成長端面をセルフアライ
ン方式のためのマスクとして、シヨツトキ接合ゲ
ート電極金属17を真空蒸着、リフトオフ法によ
り形成する。
次に、通常の露光描画法によるレジストマスク
の形成、電極金属の真空蒸着、リフトオフおよび
アロイを行うことにより、第2図eに示すよう
に、n+GaAs層14のソース電極およびドレイン
電極域にオーム性接触のソース電極18およびド
レイン電極19を形成する。以上により、この発
明の電界効果トランジスタが完成される。
(発明の効果) このように、この発明のシヨツトキ接合形化合
物半導体電界効果トランジスタの製造方法は、絶
縁膜上への横方向成長技術に立脚して、この横方
向成長部15,16の端面をシヨツトキ接合ゲー
ト電極形成のためのセルフアライン方式のマスク
として、効果的に活用したものである。
したがつて、この発明の構成の最も基本的な効
果は、n+GaAs層14の選択エピタキシヤル成長
の横方向成長端面をマスクとすることに起因し、
次のような特徴を発揮する。
すなわち、第一は、選択エピタキシヤル成長は
母材単結晶の結晶性をそのまま引き継いだ関係上
横方向成長部も優れた単結晶性を示しており、し
たがつて極めて正確な形状が確保される。
このことは、非常に直線性のよい形状に優れた
ゲートマスクの実現を可能とし、従来の実施例に
おける絶縁膜をマスクとする場合の欠点を完全に
克服し極めて形状良好なゲート電極を形成するこ
とができる。
第二には、MO−CVD法による結晶成長にお
ける優れた成長制御性により横方向成長の両端面
間距離は非常に狭い間隙、たとえば0.3μm程度ま
でも極めて正確に実現可能であることが、実験的
にも確認されたところであつて、このことは従来
の露光描画法により実現可能な限界を超越した短
ゲート長のシヨツトキ接合ゲート電極の形成を可
能とする効果を有する。
第三に、ソース・ゲート間およびゲート・ドレ
イン間はそれぞれの側の横方向成長量によつて精
度よく制御された状態で完全にセルフアライン方
式の手法が実現され、ソースおよびドレインの
n+GaAs層14とn形GaAs活性域部10上のシ
ヨツトキ接合ゲート電極との相対位置関係を自動
的に設定することができる。
次に、この発明におけるn形GaAs活性層9は
n+GaAs層14の構成時に絶縁膜に保護されてい
るために、n−n+層界面で問題になる不純物濃
度勾配のだれなどの悪影響がなく、高品質、均一
性を有するゲート域を形成しうる効果を有する。
また、ソース・ドレイン間の活性域部は絶縁膜
11のパターンで正確に確保しているため、シヨ
ツトキ接合ゲート電極の動作を害することなし
に、ソース・ドレイン間の直列付加抵抗を低減で
きる効果も有している。
以上詳述したように、この発明のシヨツトキ接
合化合物半導体電界効果トランジスタの製造方法
によれば、半導体基板上に活性域部を被い、ソー
ス・ドレイン電極域を開窓した絶縁膜を形成し、
この開窓部と活性域を被つている絶縁膜上の一部
に選択エピタキシヤル成長の横方向成長を適用し
て、ソース・ドレインに対して相対位置関係を自
動的に高精度で設定したシヨツトキ接合ゲート電
極を形成するようにしたので、極めて形状良好で
しかも、短ゲート長化およびソース・ドレイン間
の直列付加抵抗の最小化を達成した高性能集積化
素子とすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図aおよび第1図bはそれぞれ従来のシヨ
ツトキ接合形化合物半導体電界効果トランジスタ
の製造工程を示す図、第2図a〜第2図eはそれ
ぞれこの発明のシヨツトキ接合形化合物半導体電
界効果トランジスタの製造方法の一実施例を得る
ための工程説明図、第3図aおよび第3図bはそ
れぞれこの発明のシヨツトキ接合形化合物半導体
電界効果トランジスタにおける絶縁膜上のn+
の横方向成長を示す横断面図である。 8……半絶縁性GaAs基板、9……n形GaAs
活性層、10……n形GaAs活性域部、11……
絶縁膜、12,13……ソース・ドレイン電極域
部、14……n+GaAs層、15,16……横方向
成長部、17……シヨツトキ接合ゲート電極金
属、18……ソース電極、19……ドレイン電
極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 表層にn形化合物半導体活性層を有する半絶
    縁性化合物半導体基板上に、このn形化合物半導
    体活性層の活性域部を被つてソース・ドレイン電
    極域を開窓した絶縁膜を設ける工程と、n+形導
    電層を上記絶縁膜の開窓部および上記活性域部を
    被つている上記絶縁膜上の横方向への一部に選択
    エピタキシヤル成長させる工程と、この選択エピ
    タキシヤル成長の横方向成長端面をマスクとして
    上記活性域部の絶縁膜を開窓エツチングすること
    により上記活性域部を露出させる工程と、この露
    出した活性域部上に上記横方向成長端面マスクと
    してシヨツトキ接合ゲート電極金属を形成する工
    程とを備えてなることを特徴とするシヨツトキ接
    合形化合物半導体電界効果トランジスタの製造方
    法。
JP3816683A 1983-03-10 1983-03-10 ショットキ接合形化合物半導体電界効果トランジスタの製造方法 Granted JPS59165461A (ja)

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