[发明专利]一种金属-半导体场效应晶体管

说明书

本发明涉及一种利用金属栅电极侧壁绝缘膜进行自对准制造金属-半导体场效应晶体管（以下简称MESFET）的结构。

现有利用侧壁自对准技术制造的MESFET，其剖面结构如图一所示，它的金属栅电极（2）与源区（5）和漏区（6）相邻两侧壁上的绝缘膜（4、3）厚度相等，MESFET呈现为对称结构（参阅A.Higashisaka，M.Ishikawa，F.Katano，S.Asai，T.Furutsukaand    Y.Takayama，Extended    Abstracts    of    the    15    th    Conf.on    Solid    St.Devices    and    Materials，1983，P.69）。为了提高性能，在MESFET的设计中，除了应考虑到降低源栅串联电阻之外，还应兼顾到抑制短沟道效应、减小栅漏电容以及提高栅漏击穿电压等等要求。然而，依靠现有技术的对称结构是无法同时满足这些要求的。

本发明的目的是使利用侧壁自对准技术制造的MESFET具有高性能的非对称结构。

为了克服现有技术的上述缺陷，进一步提高MESFET的性能，本发明使金属栅电极与漏区相邻一侧的侧壁绝缘膜厚度大于它与源区相邻一侧的侧壁绝缘膜厚度。这样的非对称结构，可以在缩短源栅间距、降低源栅串联电阻的同时适当增加栅漏间距，满足抑制短沟道效应、减小栅漏电容以及提高栅漏击穿电压等等需求，从而能够实现已有技术难以实现的高性能要求。

本发明的一项实施例是在半绝缘GaAs基片上制造非对称结构的增强型MESFET，图二是它的剖面结构示意图。金属栅电极（12）与漏区（16）相邻侧壁上有两层绝缘膜（13、18），而在其与源区（15）相邻侧壁上则仅有一层绝缘膜（14），两侧绝缘膜的厚度有明显差异。

图三示意本发明上述实施例制造非对称结构增强型GaAs    MESFET的工艺步骤：

第一步，在半绝缘GaAs基片上（11）的选择区内注入硅离子，经退火后形成N型层（17），其剖面如图三（a）所示。

第二步，在GaAs基片表面涂敷有机膜（20）后再淀积SiO₂膜（21），其剖面如图三（b）所示。

第三步，利用光刻技术刻蚀SiO₂图形，再用反应离子刻蚀技术去除无SiO₂覆盖的有机膜，使部分N型注入层表面及其紧邻的部分非注入区表面留有共同的具有陡直侧壁的有机膜叠加SiO₂膜的覆盖层（22，23），其剖面如图三（c）所示。

第四步，去除SiO₂膜后在基片表面溅射金属膜（24），其剖面如图三（d）所示。

第五步，用反应离子刻蚀法去掉不包含贴附于有机膜侧壁上的全部金属膜，保留紧贴有机膜侧壁的金属膜（12，25），其剖面如图三（e）所示。

第六步，淀积SiO₂膜（26），其剖面如图三（f）所示。

第七步，用反应离子刻蚀法去掉不包含贴附于金属膜侧壁上的全部SiO₂膜，并去除有机膜，保留紧贴金属膜侧壁的SiO₂膜（13，27），其剖面如图三（g）所示。

第八步，用光刻法去掉非注入区表面的金属和SiO₂膜，其剖面如图三（h）所示。

第九步，淀积SiO₂膜，使在金属膜一侧的侧壁上贴附一层SiO₂膜，在另一侧的侧壁上则贴附两层SiO₂膜，其剖面如图三（i）所示。

第十步，以第五步保留的金属膜作金属栅电极（12），以此金属栅电极及其两侧贴附的SiO₂膜作自对准掩蔽，并以布满MESFET外周的光刻胶（29）作离子注入掩蔽，注入高剂量硅离子后退 火，使在金属栅电极的两侧形成N⁺区，其中邻近一层SiO₂侧壁层的作源区（15），邻近两层SiO₂侧壁层的作漏区（16），其剖面如图三（j）所示。

第十一步，按照常规步骤进行后续的光刻、合金、布线等工艺，形成如图二所示的剖面结构。

附图说明

图一为现有利用侧壁自对准技术制造MESFET的剖面结构示意图。

图二为本发明一项实施例、在半绝缘GaAs基片上制造非对称结构增强型MESFET的剖面结构示意图。

图三为本发明一项实施例的工艺示意图。

附图中的1和11为半绝缘GaAs基片，2和12为金属栅电极，3、4、13、14和18为金属栅电极侧壁上贴附的绝缘膜，5和15为源区，6和16为漏区，17为离子注入区，20和22为有机膜，21、23、26、27和28为SiO₂膜，24和25为金属膜，29为光刻胶。