JPS6057980A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6057980A JPS6057980A JP16729983A JP16729983A JPS6057980A JP S6057980 A JPS6057980 A JP S6057980A JP 16729983 A JP16729983 A JP 16729983A JP 16729983 A JP16729983 A JP 16729983A JP S6057980 A JPS6057980 A JP S6057980A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
+a+ 発明の技術分野
本発明は半導体装置の製造方法にかかり、特にガリウム
砒素電界効果トランジスタ(GaAs F E T )
の製造方法に関する。
砒素電界効果トランジスタ(GaAs F E T )
の製造方法に関する。
fbl 従来技術と問題点
周知のように、半導体集積回路口C)においては高密度
、高集積化して高速に動作させる方向に技術的検討が指
向しており、シリコンより高速動作の可能なガリウム砒
素を用いたrcが研究されて、製作されるようになって
きた。
、高集積化して高速に動作させる方向に技術的検討が指
向しており、シリコンより高速動作の可能なガリウム砒
素を用いたrcが研究されて、製作されるようになって
きた。
このようなICを構成するガリウム砒素トランジスタは
接合型電界効果トランジスタ(JFET)であって、且
つICとしては使い易いノーマリオフ型(エンハンスメ
ント形)が多い。
接合型電界効果トランジスタ(JFET)であって、且
つICとしては使い易いノーマリオフ型(エンハンスメ
ント形)が多い。
その−例の断面構造を第1図に示しており、1は半絶縁
性GaAs基板、2はn型チャネル領域、3はゲート電
極、4はn+型ソースおよびドレイン領域、5はソース
およびドレイン電極で、ゲート電極3はチャネル領域と
の間にショットキーバリヤを形成させるためのショット
キーメタルで構成されている。
性GaAs基板、2はn型チャネル領域、3はゲート電
極、4はn+型ソースおよびドレイン領域、5はソース
およびドレイン電極で、ゲート電極3はチャネル領域と
の間にショットキーバリヤを形成させるためのショット
キーメタルで構成されている。
ここに、ノーマリオフ型FETはゲート電極下に零電圧
で形成される空乏層によってチャネル領域を完全に空乏
化させておく型式であるから、チヤネル領域2は低濃度
のn型導電不純物が含有されており、ソースおよびドレ
イン領域4はその必要がないから、n+型として高濃度
領域に形成される。そのため、チャネル領域両側に形成
される間隙、即ちゲート電極3の側端とソースおよびド
レイン領域4の側端との間隙部分6がソースおよびドレ
イン抵抗として著しく大きな抵抗値を示し、トランジス
タの高速化を阻害している。寸法的に、ゲート電極長は
1μm前後で、チャネル深さは2000〜3000人程
度と微細であるから、僅かの間隙も大きな抵抗となるわ
けである。而も、この間隙の表面に負チャージが付着す
れば空乏層が拡がって、更に高い抵抗値を示す。このよ
うなrjR隙部骨部分6ターンニングの余裕寸法とその
ずれによって生し、n型領域2およびn+型領領域4形
成して熱処理した後、ゲート電極3およびソース、ドレ
イン領域5をパターンニングすると、発止するものであ
る。
で形成される空乏層によってチャネル領域を完全に空乏
化させておく型式であるから、チヤネル領域2は低濃度
のn型導電不純物が含有されており、ソースおよびドレ
イン領域4はその必要がないから、n+型として高濃度
領域に形成される。そのため、チャネル領域両側に形成
される間隙、即ちゲート電極3の側端とソースおよびド
レイン領域4の側端との間隙部分6がソースおよびドレ
イン抵抗として著しく大きな抵抗値を示し、トランジス
タの高速化を阻害している。寸法的に、ゲート電極長は
1μm前後で、チャネル深さは2000〜3000人程
度と微細であるから、僅かの間隙も大きな抵抗となるわ
けである。而も、この間隙の表面に負チャージが付着す
れば空乏層が拡がって、更に高い抵抗値を示す。このよ
うなrjR隙部骨部分6ターンニングの余裕寸法とその
ずれによって生し、n型領域2およびn+型領領域4形
成して熱処理した後、ゲート電極3およびソース、ドレ
イン領域5をパターンニングすると、発止するものであ
る。
従って、この間隙部分6を無くするが、あるいは殆ど零
近くにする構造がソースおよびドレイン抵抗を低下させ
るために望ましく、かかる目的で、第2図に示す断面構
造のGaAs F E Tが提案されている。本例はゲ
ート電極3をマスクにしてイオン注入し、n“型ソース
およびドレイン領域4を形成する所謂セルファライン型
の製造方法で作成される。しかし、ゲート電極を形成し
た後にイオン注入が行われるから、電極形成後に注入イ
オンの活性化のための熱処理が必要になり、ゲート電極
は800〜900℃の高温に耐えて、ショットキー特性
が損われないメタル材料に限定しなければならない。更
に、本例はゲート電極パターンが高精度に形成されねば
n+型領領域ゲート電極に近づき過ぎて、耐圧劣化など
の特性上の悪影響が生しる構造である。
近くにする構造がソースおよびドレイン抵抗を低下させ
るために望ましく、かかる目的で、第2図に示す断面構
造のGaAs F E Tが提案されている。本例はゲ
ート電極3をマスクにしてイオン注入し、n“型ソース
およびドレイン領域4を形成する所謂セルファライン型
の製造方法で作成される。しかし、ゲート電極を形成し
た後にイオン注入が行われるから、電極形成後に注入イ
オンの活性化のための熱処理が必要になり、ゲート電極
は800〜900℃の高温に耐えて、ショットキー特性
が損われないメタル材料に限定しなければならない。更
に、本例はゲート電極パターンが高精度に形成されねば
n+型領領域ゲート電極に近づき過ぎて、耐圧劣化など
の特性上の悪影響が生しる構造である。
一方、これらの問題を解決するための埋没ゲート電極形
とも云うべきGaAsFETが提案されており、第3図
にその断面構造図を示している。本例では上記のn型と
n+型との中間の濃度をもったn型チャネル領域7を形
成しておく。これはソースおよびドレイン領域をも兼ね
る領域である。次に、ゲート電極8を形成して、500
″C程度の低温度熱処理によりゲート電極を埋没させる
。この熱処理の温度と時間とのコントロールによって、
電極埋没の深さが調節される。このように形成すれば、
ゲート電極の側端にチャネル領域7の高濃度表面が接触
しているために、ソースおよびコレクタの抵抗は低くな
って、またショットキーメタルも高温熱処理に耐える材
料である必要はない。しかし、問題は電極埋没深さの調
節が難しく、チャネル幅が一定しないことである。換言
すれば、スレシホールド電圧など、特性のバラツキが大
きくなる欠点がある。
とも云うべきGaAsFETが提案されており、第3図
にその断面構造図を示している。本例では上記のn型と
n+型との中間の濃度をもったn型チャネル領域7を形
成しておく。これはソースおよびドレイン領域をも兼ね
る領域である。次に、ゲート電極8を形成して、500
″C程度の低温度熱処理によりゲート電極を埋没させる
。この熱処理の温度と時間とのコントロールによって、
電極埋没の深さが調節される。このように形成すれば、
ゲート電極の側端にチャネル領域7の高濃度表面が接触
しているために、ソースおよびコレクタの抵抗は低くな
って、またショットキーメタルも高温熱処理に耐える材
料である必要はない。しかし、問題は電極埋没深さの調
節が難しく、チャネル幅が一定しないことである。換言
すれば、スレシホールド電圧など、特性のバラツキが大
きくなる欠点がある。
tel 発明の目的
本発明は、このようなGaAs F E Tにおいて上
記の従来例に起きる欠点を解消させて、而も作成の容易
な製造方法を提案するものである。
記の従来例に起きる欠点を解消させて、而も作成の容易
な製造方法を提案するものである。
+d) 発明の構成
その目的は、半絶縁性ガリウム砒素基板に選択的に不純
物元素イオンを導入して一導電型素子領域を設け、該−
導電型素子領域にゲート電極を形成する工程、次いで該
ゲート電極を含むガリウム砒素基板上に絶縁膜を被着し
た後、異方性エツチングによって前記ゲート電極の周縁
部分を除く前記ガリウム砒素基板上の絶縁膜を全面除去
する工程、次いで前記−導電型素子領域を選択的に露出
させて電極金属膜をソースおよびドレイン電極形成面に
被着し、熱処理する工程が含まれる半導体装置の製造方
法によって達成される。
物元素イオンを導入して一導電型素子領域を設け、該−
導電型素子領域にゲート電極を形成する工程、次いで該
ゲート電極を含むガリウム砒素基板上に絶縁膜を被着し
た後、異方性エツチングによって前記ゲート電極の周縁
部分を除く前記ガリウム砒素基板上の絶縁膜を全面除去
する工程、次いで前記−導電型素子領域を選択的に露出
させて電極金属膜をソースおよびドレイン電極形成面に
被着し、熱処理する工程が含まれる半導体装置の製造方
法によって達成される。
+81 発明の実施例
以下1図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第4図ないし第10図は本発明にがかる一実施例の製造
工程順断面図である。まず、第4図に示すように半絶縁
性GaAs基板11上にレジスト膜マスク13をパター
ンニングした後、露出面に選択的にシリコンイオン(S
i” )を注入し、次に800〜900℃の温度で熱処
理して深さ2000〜3000人のn型領域12を形成
する。イオン注入の条件は加速電圧60KeV、ドーズ
量10〜10 /−程度である。
工程順断面図である。まず、第4図に示すように半絶縁
性GaAs基板11上にレジスト膜マスク13をパター
ンニングした後、露出面に選択的にシリコンイオン(S
i” )を注入し、次に800〜900℃の温度で熱処
理して深さ2000〜3000人のn型領域12を形成
する。イオン注入の条件は加速電圧60KeV、ドーズ
量10〜10 /−程度である。
次いで、第5図に示すようにレジスト膜マスク12を除
去した後、n型領域13の中央にゲート電極となるべき
ゲートメタルを5000人前後の膜厚に被着し、フォト
プロセスによってパターンニングしてゲート電極14を
形成する。このゲート電極は、後記する電極金属例えば
金ゲルマニウム(AuGe)と、GaAs基板とのアロ
イ温度(450〜550℃)に耐えられるメタルであっ
て、ショットキーバリヤが形成できるショットキーメタ
ル、−例を挙げればタングステンシリサイド(WS+)
、タンタルシリサイド(TaSi)等が使用される。
去した後、n型領域13の中央にゲート電極となるべき
ゲートメタルを5000人前後の膜厚に被着し、フォト
プロセスによってパターンニングしてゲート電極14を
形成する。このゲート電極は、後記する電極金属例えば
金ゲルマニウム(AuGe)と、GaAs基板とのアロ
イ温度(450〜550℃)に耐えられるメタルであっ
て、ショットキーバリヤが形成できるショットキーメタ
ル、−例を挙げればタングステンシリサイド(WS+)
、タンタルシリサイド(TaSi)等が使用される。
次いで、第6図に示すように被覆性の良い被着法、例え
ば減圧気相成長法を用いて膜厚数1000人の二酸化シ
リコン(SiO2)膜15を全面に被着する。この工程
で、5i02膜の代わりに窒化シリコン膜を被着しても
構わない。
ば減圧気相成長法を用いて膜厚数1000人の二酸化シ
リコン(SiO2)膜15を全面に被着する。この工程
で、5i02膜の代わりに窒化シリコン膜を被着しても
構わない。
次いで、第7図に示すように異方性エツチング(方向性
を持ったエツチング)法によって5i02膜15をエツ
チングする。そうすると、平面」二の5i02膜は全面
除去されるが、ゲート電極14側面の周縁部分に被着し
ている5i02膜15は除去されずに、残存させること
ができる。この周縁部の残存1fJ@は5i02膜15
の膜厚によって制御され、例えば1000〜2000人
幅に形成することができる。この場合の異方性エツチン
グ法はCF4ガスによるリアクティブイオンエツチング
が適当である。
を持ったエツチング)法によって5i02膜15をエツ
チングする。そうすると、平面」二の5i02膜は全面
除去されるが、ゲート電極14側面の周縁部分に被着し
ている5i02膜15は除去されずに、残存させること
ができる。この周縁部の残存1fJ@は5i02膜15
の膜厚によって制御され、例えば1000〜2000人
幅に形成することができる。この場合の異方性エツチン
グ法はCF4ガスによるリアクティブイオンエツチング
が適当である。
次いで、第8図に示すように再びレジスト膜マスク16
を形成して、ゲート電極を含むソース。
を形成して、ゲート電極を含むソース。
ドレイン電極領域を露出させ、他部分を被覆した後、気
相成長法によって膜厚2000人前後のAuGe膜17
(電極金属膜)を被着する。
相成長法によって膜厚2000人前後のAuGe膜17
(電極金属膜)を被着する。
次いで、第9図に示すようにレジスト膜マスク16を溶
解除去する。そうすると、マスク上のAuGe1lii
17は同時に除去(リフトオフ)され、次に500℃、
1程度度の熱処理を加えてAuGe膜とGaAs基板と
をアロイさせて、ソース電極、ドレイン電極17を形成
する。この場合、ゲート電極および5i02膜」二のA
uGe膜17はアロイされないから、その後に王水等の
薬液によって簡単に除去される。
解除去する。そうすると、マスク上のAuGe1lii
17は同時に除去(リフトオフ)され、次に500℃、
1程度度の熱処理を加えてAuGe膜とGaAs基板と
をアロイさせて、ソース電極、ドレイン電極17を形成
する。この場合、ゲート電極および5i02膜」二のA
uGe膜17はアロイされないから、その後に王水等の
薬液によって簡単に除去される。
次いで、第10図に示すように公知の方法によって5i
02膜(絶縁膜)18を被着し、窓あけした後、ソース
電極、ドレイン電極17と接続する金(Au)配線層1
9を形成して、完成する。
02膜(絶縁膜)18を被着し、窓あけした後、ソース
電極、ドレイン電極17と接続する金(Au)配線層1
9を形成して、完成する。
このような形成法を用いれば、製造方法は簡単であり、
且つ第1図で説明した間隙部分6は僅か0.1〜0.2
μmとなってソース、ドレイン抵抗が低下し、また第2
図の従来例のようなゲート電極に高濃度層が過度に近づ
く問題も起らない。更に、高温処理はゲート電極形成の
前工程で行なわれるでいるから、ゲート電極材料にも制
約を受けることはなく、またトランジスタ特性も安定化
しやすい。
且つ第1図で説明した間隙部分6は僅か0.1〜0.2
μmとなってソース、ドレイン抵抗が低下し、また第2
図の従来例のようなゲート電極に高濃度層が過度に近づ
く問題も起らない。更に、高温処理はゲート電極形成の
前工程で行なわれるでいるから、ゲート電極材料にも制
約を受けることはなく、またトランジスタ特性も安定化
しやすい。
但し、ゲート電極が高温処理に曙されてもよい場合は、
第7図で説明したゲート電極周縁部に5i02膜15を
形成した工程の次に、第2図で説明したセルファライン
法によるイオン注入を行なって、ソース、ドレイン電極
下にn+型領領域形成することもできる。そうすれば、
ソース、ドレイン抵抗は一層低くなる。
第7図で説明したゲート電極周縁部に5i02膜15を
形成した工程の次に、第2図で説明したセルファライン
法によるイオン注入を行なって、ソース、ドレイン電極
下にn+型領領域形成することもできる。そうすれば、
ソース、ドレイン抵抗は一層低くなる。
([1発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明によればソース
、ドレイン抵抗が低く、且つスレーショルド電圧などの
他の電気的特性も安定した高性能なGaAs F E
Tが得られる。従って、GaAs I Cの高速化に大
きく寄与するものである。
、ドレイン抵抗が低く、且つスレーショルド電圧などの
他の電気的特性も安定した高性能なGaAs F E
Tが得られる。従って、GaAs I Cの高速化に大
きく寄与するものである。
第1図、第2図および第3図は従来のGaAs F E
Tの断面構造図、第4図〜第10図は本発明にかかる製
造方法の工程順断面図である。 図中、1,11は半絶縁基板、2. 7. 12はn型
領域、3,8.14はゲート電極、4はn+型領領域5
.17はソース、ドレイン電極(あるいは電極金属膜)
、6は間隙部分、13.16はレジスト膜マスク、15
.18は5i02膜、19は配線を示している。 第1図 第2図 第6図 t @9 図 第10図
Tの断面構造図、第4図〜第10図は本発明にかかる製
造方法の工程順断面図である。 図中、1,11は半絶縁基板、2. 7. 12はn型
領域、3,8.14はゲート電極、4はn+型領領域5
.17はソース、ドレイン電極(あるいは電極金属膜)
、6は間隙部分、13.16はレジスト膜マスク、15
.18は5i02膜、19は配線を示している。 第1図 第2図 第6図 t @9 図 第10図
Claims (1)
- 半絶縁性ガリウム砒素基板に選択的に不純物元素イオン
を導入して一導電型素子領域を設け、該−導電型素子領
域にゲート電極を形成する工程、次いで該ゲート電極を
含むガリウム砒素基板上に絶縁膜を被着した後、異方性
エツチングによって前記ゲート電極の周縁部分を除く前
記ガリウム砒素基板上の絶縁膜を全面除去する工程、次
いで前記−導電型素子領域を選択的に露出させて電極金
属膜をソースおよびドレイン電極形成面に被着し、熱処
理する工程が含まれてなることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16729983A JPS6057980A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16729983A JPS6057980A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6057980A true JPS6057980A (ja) | 1985-04-03 |
JPH0219622B2 JPH0219622B2 (ja) | 1990-05-02 |
Family
ID=15847174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16729983A Granted JPS6057980A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6057980A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6257256A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Fujitsu Ltd | 電界効果型半導体装置の製造方法 |
EP0321065A2 (en) * | 1987-12-18 | 1989-06-21 | The Agency of Industrial Science and Technology | Method of manufacture of Schottky compound semiconductor devices |
JPH02309174A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Fujitsu Ltd | 極低温用冷却機 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5248478A (en) * | 1975-10-16 | 1977-04-18 | Fujitsu Ltd | Process for production of semiconductor device |
JPS5643768A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fet transistor and method of producing the same |
JPS57103363A (en) * | 1980-12-18 | 1982-06-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of field effect transistor |
JPS59195874A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-07 | Nec Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP16729983A patent/JPS6057980A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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---|---|---|---|---|
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JPH02309174A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Fujitsu Ltd | 極低温用冷却機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0219622B2 (ja) | 1990-05-02 |
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