JPH01133373A - 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
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- JPH01133373A JPH01133373A JP29059687A JP29059687A JPH01133373A JP H01133373 A JPH01133373 A JP H01133373A JP 29059687 A JP29059687 A JP 29059687A JP 29059687 A JP29059687 A JP 29059687A JP H01133373 A JPH01133373 A JP H01133373A
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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】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
この発明は電界効果トランジスタの製造方法に係り、特
にPN接合を有する電界効果トランジスタ(以下、 P
N接合FETと略称)のゲート領域の形成方法を改良し
、特性の向上を図った電界効果トランジスタの製造方法
に関する。
にPN接合を有する電界効果トランジスタ(以下、 P
N接合FETと略称)のゲート領域の形成方法を改良し
、特性の向上を図った電界効果トランジスタの製造方法
に関する。
(従来の技術)
砒化ガリウム(GaAs)を用いた電界効果トランジス
タ(以下、 FETと略称)のゲート電極は、PN接合
またはショットキ接合を利用して形成されている。
タ(以下、 FETと略称)のゲート電極は、PN接合
またはショットキ接合を利用して形成されている。
それぞれの構造は、PN接合がP型半導体とN型半導体
、また、ショットキ接合が金属とN型半導体の組み合わ
せである。これらの構造には一長一短があるが、PN接
合の方がショットキ接合に比べ障壁(φB)が高いため
、大きな入力振幅に耐えられる。したがって、 PN接
合FETは、電力用FET等の用途に適している。
、また、ショットキ接合が金属とN型半導体の組み合わ
せである。これらの構造には一長一短があるが、PN接
合の方がショットキ接合に比べ障壁(φB)が高いため
、大きな入力振幅に耐えられる。したがって、 PN接
合FETは、電力用FET等の用途に適している。
以下、ゲート電極にl’N接合を用いたPN接合FET
の従来例を図面を用いて説明する。第2図aに示すよう
に(GaAs半絶縁性基板101上にイオン注入法、ま
たはエピタキシャル成長法を用いて形成した動作層(以
下、N層と略称)102上に、イオン注入法を用いて高
濃度のP型半導体層(以下、P+層と略称)103を厚
さ2000人に形成する。次に、前記P+層103上に
写真蝕刻法でソース、ドレインの各電極部に開口を有す
るホトレジストのパターンを形成し、24層103をり
ん酸(H,PO,)系のエツチング液でエツチングを施
してNJl1102を露出させたのち、金・ゲルマニウ
ム(AuGe)からなるソース電極104S、およびド
レイン電極1040をリフトオフ法で形成する(第1図
b)。
の従来例を図面を用いて説明する。第2図aに示すよう
に(GaAs半絶縁性基板101上にイオン注入法、ま
たはエピタキシャル成長法を用いて形成した動作層(以
下、N層と略称)102上に、イオン注入法を用いて高
濃度のP型半導体層(以下、P+層と略称)103を厚
さ2000人に形成する。次に、前記P+層103上に
写真蝕刻法でソース、ドレインの各電極部に開口を有す
るホトレジストのパターンを形成し、24層103をり
ん酸(H,PO,)系のエツチング液でエツチングを施
してNJl1102を露出させたのち、金・ゲルマニウ
ム(AuGe)からなるソース電極104S、およびド
レイン電極1040をリフトオフ法で形成する(第1図
b)。
次に、前記と同じく写真蝕刻法によってゲート電極部に
開口を有するホトレジストパターンを形成し、ゲート金
属として金・亜鉛(AuZn)と金(Au)をそれぞれ
1000人と3000人厚に蒸着し、リフトオフを施し
た後、温度450℃のアルゴン(Ar)雰囲気中で熱処
理を行なってゲート電極104Gを形成する(第1図c
)、最後に、ゲート電極104Gをマスクにして21層
103を例えばH2PO4: H,O,: H,0=3
: 1 :50のエツチング液で、8層102が篇出
するまでエツチングを行ない、ゲート領域を形成すると
同時にゲート長を決定して第1図dに示される11N接
合FISTを完成する。
開口を有するホトレジストパターンを形成し、ゲート金
属として金・亜鉛(AuZn)と金(Au)をそれぞれ
1000人と3000人厚に蒸着し、リフトオフを施し
た後、温度450℃のアルゴン(Ar)雰囲気中で熱処
理を行なってゲート電極104Gを形成する(第1図c
)、最後に、ゲート電極104Gをマスクにして21層
103を例えばH2PO4: H,O,: H,0=3
: 1 :50のエツチング液で、8層102が篇出
するまでエツチングを行ない、ゲート領域を形成すると
同時にゲート長を決定して第1図dに示される11N接
合FISTを完成する。
(発明が解決しようとする問題点)
上記゛方法によって得られたPN接合FETは障(;y
φBが高く、電力用FET等の特性向上を図ることがで
きる。しかし、このPN接合FETは、ゲート電極10
4Gをマスクにして24層103を8層102の表面に
到達するまでエツチングすることによってゲート領域を
形成しゲート長が決定されるが、ウェットエツチングで
は21層103のエツチング量の制御が難しく、また、
24層103と8層102とでエツチング速度がほとん
ど変わらないため、8層102の厚さ、およびゲート長
にバラツキを生じ易くなる。その結果、ソース・ドレイ
ン間電流(Ids)およびソース・ゲート間容量(Cg
s)にバラツキを生じ、素子特性の再現性が悪く、素子
歩留りが著しく低下する。
φBが高く、電力用FET等の特性向上を図ることがで
きる。しかし、このPN接合FETは、ゲート電極10
4Gをマスクにして24層103を8層102の表面に
到達するまでエツチングすることによってゲート領域を
形成しゲート長が決定されるが、ウェットエツチングで
は21層103のエツチング量の制御が難しく、また、
24層103と8層102とでエツチング速度がほとん
ど変わらないため、8層102の厚さ、およびゲート長
にバラツキを生じ易くなる。その結果、ソース・ドレイ
ン間電流(Ids)およびソース・ゲート間容量(Cg
s)にバラツキを生じ、素子特性の再現性が悪く、素子
歩留りが著しく低下する。
また、24層103のエツチングを精密制御可能な反応
性イオンエツチング(RIE)で行なうと、高周波ダメ
ージ等によりGaAsの結晶性が低下し、素子特性が劣
化するという重大な問題がある。
性イオンエツチング(RIE)で行なうと、高周波ダメ
ージ等によりGaAsの結晶性が低下し、素子特性が劣
化するという重大な問題がある。
この発明は救主の問題点に鑑みて、歩留りと高周波特性
の優れたPN接合FETを、再現性良く製造する方法を
提供することを目的とする。
の優れたPN接合FETを、再現性良く製造する方法を
提供することを目的とする。
(発明の構成)
(問題点を解決するための手段)
この発明にかかる電界効果トランジスタの製造方法は、
半導体基板上に一導電型の半導体動作層を形成する工程
、前記半導体動作層に選択的に反応性イオンエツチング
を施して凸部を形成する工程、前記半導体動作層上に絶
縁膜を形成する工程、前記半導体動作層の凸部上の絶縁
膜を除去する工程、前記絶縁膜をマスクにしてイオン注
入を施し前記半導体動作層の凸部に高濃度の反対導電型
不純物層を形成する工程、前記反対導電型不純物層を熱
処理によ、り活性化し反対導電型半導体層を形成する工
程、前記反対導電型半導体層上にゲート電極を形成する
工程、および前記絶縁膜に開口を設けソ、−ス電極とド
レイン電極を形成する工程を含むことを特徴とする。
半導体基板上に一導電型の半導体動作層を形成する工程
、前記半導体動作層に選択的に反応性イオンエツチング
を施して凸部を形成する工程、前記半導体動作層上に絶
縁膜を形成する工程、前記半導体動作層の凸部上の絶縁
膜を除去する工程、前記絶縁膜をマスクにしてイオン注
入を施し前記半導体動作層の凸部に高濃度の反対導電型
不純物層を形成する工程、前記反対導電型不純物層を熱
処理によ、り活性化し反対導電型半導体層を形成する工
程、前記反対導電型半導体層上にゲート電極を形成する
工程、および前記絶縁膜に開口を設けソ、−ス電極とド
レイン電極を形成する工程を含むことを特徴とする。
(作 用)
この発明は、まず、エツチングの制御性に優れたI(I
IEにより半導体動作層に凸部を形成したのち、絶縁膜
を利用して前記凸部のみに反対導電型のイオン注入層を
形成する。ついで熱処理を施してこのイオン注入層を活
性化させると同時千、RIEで生じたGaAs等の結晶
のダメージを回復させて凸部にゲート領域を形成し、こ
のゲート領域の両側に延在している絶縁膜をダミーゲー
ト領域として利用してゲート電極をゲート領域に対し自
己整合的に形成する。救主により、ゲート長および動作
層の厚さのばらつきを極力小さくできることから高周波
特性に優れたPN接合FETを高歩留りで再現性良く製
造できる。
IEにより半導体動作層に凸部を形成したのち、絶縁膜
を利用して前記凸部のみに反対導電型のイオン注入層を
形成する。ついで熱処理を施してこのイオン注入層を活
性化させると同時千、RIEで生じたGaAs等の結晶
のダメージを回復させて凸部にゲート領域を形成し、こ
のゲート領域の両側に延在している絶縁膜をダミーゲー
ト領域として利用してゲート電極をゲート領域に対し自
己整合的に形成する。救主により、ゲート長および動作
層の厚さのばらつきを極力小さくできることから高周波
特性に優れたPN接合FETを高歩留りで再現性良く製
造できる。
(実施例)
以下、この発明の実施例を第1図を参照して説明する。
まず、GaAs半絶縁性基板101上にイオン注入法に
よりN)lttを形成する。続いて、このN層11上に
ホトレジスト膜形成のため一例のAZ 1350(商品
名)を塗布したのち、写真蝕刻を施して第1図aに示す
幅1μmのホトレジストパターン12を形成する。
よりN)lttを形成する。続いて、このN層11上に
ホトレジスト膜形成のため一例のAZ 1350(商品
名)を塗布したのち、写真蝕刻を施して第1図aに示す
幅1μmのホトレジストパターン12を形成する。
次に、このホトレジストパターン12をマスクにしてR
IHにより前記N層11に異方性エツチングを施したの
ち、ホトレジストパターン12をプラズマ灰化法で除去
し、N層11に凸部11aを形成する。そして、この凸
部11aの幅で後に形成されるゲート電極のゲート長が
決定される。例えば、この実施例の場合は1μmである
(第1図b)。
IHにより前記N層11に異方性エツチングを施したの
ち、ホトレジストパターン12をプラズマ灰化法で除去
し、N層11に凸部11aを形成する。そして、この凸
部11aの幅で後に形成されるゲート電極のゲート長が
決定される。例えば、この実施例の場合は1μmである
(第1図b)。
次に、熱分解法によりSiO□の絶縁膜13を5000
人厚に堆積させる。この絶縁膜13は後に述べるP型不
純物イオン注入の際のストッパになる(第1図C)。
人厚に堆積させる。この絶縁膜13は後に述べるP型不
純物イオン注入の際のストッパになる(第1図C)。
次に、例えばPMMA (ポリメチルメタアクリレート
:電子線ポジレジスト)等のレジストを厚く塗布したの
ちRIEにより前記凸部11a上方の絶縁膜13をエツ
チング除去する(第1図d)。
:電子線ポジレジスト)等のレジストを厚く塗布したの
ちRIEにより前記凸部11a上方の絶縁膜13をエツ
チング除去する(第1図d)。
次に、前記絶縁膜13をマスクにしてN層の凸部11a
に加速電圧200KeV、ドーズ量5×10″4C,−
2で亜鉛(Zn)をイオン注入し、高濃度のP型不純物
層11bを形成する。なお、このP型不純物層11bは
凸部11a以丼の絶縁膜13の残留域には形成されない
。
に加速電圧200KeV、ドーズ量5×10″4C,−
2で亜鉛(Zn)をイオン注入し、高濃度のP型不純物
層11bを形成する。なお、このP型不純物層11bは
凸部11a以丼の絶縁膜13の残留域には形成されない
。
続いて、750℃で熱処理を施し、前記P型不純物層1
1bを活性化し、高濃度のP型半導体層11cを形成す
る。この活性化の熱処理により、前記凸部11a形成時
に生じたGaAs結晶のダメージを回復することができ
る(第1図e)。
1bを活性化し、高濃度のP型半導体層11cを形成す
る。この活性化の熱処理により、前記凸部11a形成時
に生じたGaAs結晶のダメージを回復することができ
る(第1図e)。
次に、写真蝕刻法によりゲート電極部に開口を有するホ
トレジストパターンを形成し、ゲート電極形成金属とし
てAuZnとAuを夫々1000人と3000人の厚さ
に蒸着し、リフトオフを行なったのち、温度450℃の
Ar雰囲気中で熱処理を施しゲート電極14Gを形成す
る。ここで、前記凸部11a(第1図d)の両側に延在
している絶縁膜13によってゲート電極14Gは凸部の
ゲート領域に対してのみ電気的接触が形成される。さら
に、前記ゲート電極14Gは凸部のゲート領域より大き
く形成されるが、ゲート抵抗が低減され好都合である(
第1図f)。
トレジストパターンを形成し、ゲート電極形成金属とし
てAuZnとAuを夫々1000人と3000人の厚さ
に蒸着し、リフトオフを行なったのち、温度450℃の
Ar雰囲気中で熱処理を施しゲート電極14Gを形成す
る。ここで、前記凸部11a(第1図d)の両側に延在
している絶縁膜13によってゲート電極14Gは凸部の
ゲート領域に対してのみ電気的接触が形成される。さら
に、前記ゲート電極14Gは凸部のゲート領域より大き
く形成されるが、ゲート抵抗が低減され好都合である(
第1図f)。
次に、写真蝕刻法によりソース、ドレインの各電極部に
開口を有するホトレジストパターンを形成し、前記絶縁
膜13をふっ化アンモニウムNH,Fで選択エツチング
を施してソース電極、ドレイン電極形成予定域に開口を
形成し、この中に厚さ2000人のAuGeからなるソ
ース電極14Sとドレイン電極14Dをリフトオフで形
成することにより、PN接合FETを完成する(第1図
g)。
開口を有するホトレジストパターンを形成し、前記絶縁
膜13をふっ化アンモニウムNH,Fで選択エツチング
を施してソース電極、ドレイン電極形成予定域に開口を
形成し、この中に厚さ2000人のAuGeからなるソ
ース電極14Sとドレイン電極14Dをリフトオフで形
成することにより、PN接合FETを完成する(第1図
g)。
救主の如くして、ゲート領域はウェットエツチングに依
らず、エツチングの制御性に優れたRIEによりゲート
領域を形成できるため、さらに、ゲート電極を自己整合
的に形成できるため、ゲート長及びN層の厚さのバラツ
キを小さくすることができる。また、RIHのエツチン
グで生じたGaAs結晶のダメージは、P型不純物の活
性化の際の熱処理で回復させることができる。
らず、エツチングの制御性に優れたRIEによりゲート
領域を形成できるため、さらに、ゲート電極を自己整合
的に形成できるため、ゲート長及びN層の厚さのバラツ
キを小さくすることができる。また、RIHのエツチン
グで生じたGaAs結晶のダメージは、P型不純物の活
性化の際の熱処理で回復させることができる。
なお、前記実施例では、ゲート長を決定する凸部11a
の幅(ホトレジストパターン12の幅)を1μ層とした
が、何らこの値に限定されることはなく、所望のゲート
長が得られるようにホトレジストパターン12の幅を変
えて構わない。例えば、0.7μ菖のゲート長を得る場
合には、ホトレジスト膜12の幅を0.7μ曽とすれば
良い。−・ また、凸部11aへの注入イオン種及び注入条件は、
Zn+及び200KeV、 5 X 1014cm+−
”で行なったが、何らこれらの値に限定されることはな
い、絶縁膜には、厚さ5000人の5in2を用いたが
、他の絶縁膜。
の幅(ホトレジストパターン12の幅)を1μ層とした
が、何らこの値に限定されることはなく、所望のゲート
長が得られるようにホトレジストパターン12の幅を変
えて構わない。例えば、0.7μ菖のゲート長を得る場
合には、ホトレジスト膜12の幅を0.7μ曽とすれば
良い。−・ また、凸部11aへの注入イオン種及び注入条件は、
Zn+及び200KeV、 5 X 1014cm+−
”で行なったが、何らこれらの値に限定されることはな
い、絶縁膜には、厚さ5000人の5in2を用いたが
、他の絶縁膜。
例えば窒化シリコン(Sj、N層)等を用いても良い。
ただし、絶縁膜の厚さは、P型不純物イオン注入の際の
ストッパになるた−め、注入イオンが透過しない厚さに
設定する必要がある。さらに、この絶縁膜は、ソース、
ドレインの各電極形成後に、ソース、ドレイン、ゲート
の各電極を構成する金属がエツチングされないエツチン
グ液、例えばNH4F等でエツチングを行ない、吟去し
て構わない。
ストッパになるた−め、注入イオンが透過しない厚さに
設定する必要がある。さらに、この絶縁膜は、ソース、
ドレインの各電極形成後に、ソース、ドレイン、ゲート
の各電極を構成する金属がエツチングされないエツチン
グ液、例えばNH4F等でエツチングを行ない、吟去し
て構わない。
[発明の効果]
この発明によれば、以上述べたようにエツチングの制御
性に優れたRIBにより動作層に凸部を形成した後、絶
縁膜を利用して凸部のみに反対導電型のイオン注入層を
形成し、熱処理を行なって、このイオン注入層を活性化
すると同時に、RIEのエツチングで生じたGaAs等
の結晶のダメージを回復するとともに、凸部にゲート領
域を形成し、この凸部のゲート領域の両側に延在してい
る絶縁膜をダミーゲート領域として利用し、ゲート電極
を凸部のゲート領域に対し自己整合的に形成する。
性に優れたRIBにより動作層に凸部を形成した後、絶
縁膜を利用して凸部のみに反対導電型のイオン注入層を
形成し、熱処理を行なって、このイオン注入層を活性化
すると同時に、RIEのエツチングで生じたGaAs等
の結晶のダメージを回復するとともに、凸部にゲート領
域を形成し、この凸部のゲート領域の両側に延在してい
る絶縁膜をダミーゲート領域として利用し、ゲート電極
を凸部のゲート領域に対し自己整合的に形成する。
救主により、ゲート長及び動作層の厚さのバラツキを極
力小さくすることができて高周波特性に優れたPN接合
FETを高い歩留りで、再現性良く製造することができ
る。
力小さくすることができて高周波特性に優れたPN接合
FETを高い歩留りで、再現性良く製造することができ
る。
第1図a−gはこの発明にかかる一実施例のPN接合F
ETの製造方法を工程順に示すいずれも断面図、第2図
a ” dは従来例のPN接合FETの製造方法を工程
順に示すいずれも断面図である。 101−−−−一−−−−−半絶縁性基板11−−−−
−−−−−一動作層(N層)11a −−−−−−−一
凸部 11b −−−−−−一−P型不純物層13−−−−−
−−−−一絶縁膜 14G −−−−−一−−ゲート電極
ETの製造方法を工程順に示すいずれも断面図、第2図
a ” dは従来例のPN接合FETの製造方法を工程
順に示すいずれも断面図である。 101−−−−一−−−−−半絶縁性基板11−−−−
−−−−−一動作層(N層)11a −−−−−−−一
凸部 11b −−−−−−一−P型不純物層13−−−−−
−−−−一絶縁膜 14G −−−−−一−−ゲート電極
Claims (1)
- 半導体基板上に一導電型の半導体動作層を形成する工
程、前記半導体動作層に選択的に反応性イオンエッチン
グを施して凸部を形成する工程、前記半導体動作層上に
絶縁膜を形成する工程、前記半導体動作層の凸部上の絶
縁膜を除去する工程、前記絶縁膜をマスクにしてイオン
注入を施し前記半導体動作層の凸部に高濃度の反対導電
型不純物層を形成する工程、前記反対導電型不純物層を
熱処理により活性化し反対導電型半導体層を形成する工
程、前記反対導電型半導体層上にゲート電極を形成する
工程、および前記絶縁膜に開口を設けソース電極とドレ
イン電極を形成する工程を含むことを特徴とする電界効
果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29059687A JPH01133373A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP29059687A JPH01133373A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133373A true JPH01133373A (ja) | 1989-05-25 |
Family
ID=17758054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29059687A Pending JPH01133373A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01133373A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0613410A (ja) * | 1992-03-18 | 1994-01-21 | Samsung Electron Co Ltd | 接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP29059687A patent/JPH01133373A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0613410A (ja) * | 1992-03-18 | 1994-01-21 | Samsung Electron Co Ltd | 接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
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