一種金屬-半導體埸效應電晶體的製作方法
2023-12-07 12:26:46
專利名稱:一種金屬-半導體埸效應電晶體的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種利用金屬柵電極側壁絕緣膜進行自對準製造金屬-半導體場效應電晶體(以下簡稱MESFET)的結構。
現有利用側壁自對準技術製造的MESFET,其剖面結構如圖一所示,它的金屬柵電極(2)與源區(5)和漏區(6)相鄰兩側壁上的絕緣膜(4,3)厚度相等,MESFET呈現為對稱結構(參閱A.Higashisaka,M.Ishikawa,F.Katano,S.Asai,T.Furutsuka and Y.Takayama,Extended Abstracts of the 15 th Conf.on Solid St.Devices and Materials,1983,P.69)。為了提高性能,在MESFET的設計中除了應考慮到降低源柵串聯電阻之外,還應兼顧到抑制短溝道效應、減小柵漏電容以及提高柵漏擊穿電壓等等要求。然而,依靠現有技術的對稱結構是無法同時滿足這些要求的。
為了克服現有技術的上述缺陷,進一步提高MESFET的性能,本發明使金屬柵電極與漏區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度大於它與源區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度。這樣的非對稱結構,可以在縮短源柵間距、降低源柵串聯電阻的同時適當增加柵漏間距,滿足抑制短溝道效應、減小柵漏電容以及提高柵漏擊穿電壓等等需求,從而能夠實現已有技術難以實現的高性能要求。
本發明的一項實施例是在半絕緣GaAs基片上製造非對稱結構的增強型MESFET,圖二是它的剖面結構示意圖。金屬柵電極(12)與漏區(16)相鄰側壁上有兩層絕緣膜(13,18),而在其與源區(15)相鄰側壁上則僅有一層絕緣膜(14),兩側絕緣膜的厚度有明顯差異。
圖三示意本發明上述實施例製造非對稱結構增強型GaAs MESFET的工藝步驟第一步,在半絕緣GaAs基片上(11)的選擇區內注入矽離子,經退火後形成N型層(17),其剖面如圖三(a)所示。
第二步,在GaAs基片表面塗敷有機膜(20)後再澱積SiO2膜(21),其剖面如圖三(b)所示。
第三步,利用光刻技術刻蝕SiO2圖形,再用反應離子刻蝕技術去除無SiO2覆蓋的有機膜,使部分N型注入層表面及其緊鄰的部分非注入區表面留有共同的具有陡直側壁的有機膜疊加SiO2膜的覆蓋層(22,23),其剖面如圖三(c)所示。
第四步,去除SiO2膜後在基片表面濺射金屬膜(24),其剖面如圖三(d)所示。
第五步,用反應離子刻蝕法去掉不包含貼附於有機膜側壁上的全部金屬膜,保留緊貼有機膜側壁的金屬膜(12,25),其剖面如圖三(e)所示。
第六步,澱積SiO2膜(26),其剖面如圖三(f)所示。
第七步,用反應離子刻蝕法去掉不包含貼附於金屬膜側壁上的全部SiO2膜,並去除有機膜,保留緊貼金屬膜側壁的SiO2膜(13,27),其剖面如圖三(g)所示。
第八步,用光刻法去掉非注入區表面的金屬和SiO2膜,其剖面如圖三(h)所示。
第九步,澱積SiO2膜,使在金屬膜一側的側壁上貼附一層SiO2膜,在另一側的側壁上則貼附兩層SiO2膜,其剖面如圖三(i)所示。
第十步,以第五步保留的金屬膜作金屬柵電極(12),以此金屬柵電極及其兩側貼附的SiO2膜作自對準掩蔽,並以布滿MESFET外周的光刻膠(29)作離子注入掩蔽,注入高劑量矽離子後退火,使在金屬柵電極的兩側形成N+區,其中鄰近一層SiO2側壁層的作源區(15),鄰近兩層SiO2側壁層的作漏區(16),其剖面如圖三(j)所示。
第十一步,按照常規步驟進行後續的光刻、合金、布線等工藝,形成如圖二所示的剖面結構。
圖一為現有利用側壁自對準技術製造MESFET的剖面結構示意圖。
圖二為本發明一項實施例、在半絕緣GaAs基片上製造非對稱結構增強型MESFET的剖面結構示意圖。
圖三為本發明一項實施例的工藝示意圖。
附圖中的1和11為半絕緣GaAs基片,2和12為金屬柵電極,3、4、13、14和18為金屬柵電極側壁上貼附的絕緣膜,5和15為源區,6和16為漏區,17為離子注入區,20和22為有機膜,21、23、26、27和28為SiO2膜,24和25為金屬膜,29為光刻膠。
權利要求
1.一種利用金屬柵電極側壁絕緣膜進行自對準製造MESFET的結構,其特徵在於,金屬柵電極與漏區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度大於它與源區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度。
2.按照權利要求1所述MESFET的結構,其特徵為,所述MESFET是GaAs的增強型MESFET。
3.按照權利要求1和2所述MESFET的結構,其特徵為,所述側壁絕緣膜是SiO2膜。
4.按照權利要求1、2和3所述MESFET的結構,其特徵為,所述在金屬柵電極與源區相鄰一側的側壁絕緣膜是經一次澱積的一層SiO2膜,在金屬柵電極與漏區相鄰一側的側壁絕緣膜是經兩次澱積的兩層SiO2膜。
5.按照權利要求1所述MESFET的結構,其特徵為,所述金屬柵電極是利用在有機膜側壁上貼附的金屬膜形成的。
全文摘要
本發明公開了一種利用側壁自對準技術製造MESFET的結構,在金屬柵電極與漏區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度大於與源區相鄰一側的側壁絕緣膜厚度,這樣的非對稱結構能夠提高MESFET的性能。
文檔編號H01L21/283GK1049247SQ9010464
公開日1991年2月13日 申請日期1990年7月19日 優先權日1990年7月19日
發明者劉訓春, 王潤梅, 葉甜春, 曹振亞 申請人:中國科學院微電子中心