JPH02135729A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に高融点金
属薄膜をゲート電極として用いた半導体装置の製造方法
に関する。

（ロ）従来の技術 高融点金属薄膜をゲート電極に用いる素子が、製造工程
の簡単さ及びパターン微細化の容易さのために、注目さ
れ、研究開発が盛んに行われている。

従来、高融点金属ｆ’１ｌＩＩｉからなるゲート電極は
、高融点金属薄膜を半導体表面に直接堆猜することによ
り形成していた。ところが、最近、半導体基板とＷなど
の単体の高融点金属薄膜の間に、該半導体基板及び該高
融点金属ｒｉｉｌｆｉのいずれよりも酸素との結合力の
大きな物質を含む薄い層を設ける構造が提案されている
。この構造によるゲート電極は、耐熱性の高い金属シリ
サイド等の高融点金属化合物と同等の耐熱性を有し、か
つ、抵抗率の低い単体の高融点金属薄膜と同等の低抵抗
が得られると報告されている多（信学技報ＥＤ８６−４
９、特開昭６２−３２６５６号公報参照）。

高融点金属薄膜からなるゲート電極と半導体基３図ａ乃
至ｆを用いて説明する。

半絶縁性ＧａＡｓ基板（３１）にシリコンイオンを注入
し、ｎ型動作層（３２）を形成したｔ麦、５ｉＪｆＲ（
３３）、ＷＷＡ（３４）をスッパタ法により順次堆積す
る（第３図ａ）。ポジ型のフォトレジストパターン（３
５）を形成しく第３図ｂ＞、全面にニッケル（Ｎｉ）膜
（３６）を堆積した綴（第３図ｃ）、リフトオフ法によ
・ってフォトレジストパターン（３５）を除去する（第
３図ｄ）。残存したＮｉＢ！（３６１をマスクとして、
下層のＳ　ｉ　ｌ摸（３３）とＷ膜（３４）を反応性イ
オンエツチングによりエツチングしゲート電ｉ　（３４
’　）を形成する。そしてＮ　ｉ　Ｊ！Ｉ　（３６１及
びゲートｔｊｆ！ｆ３４’）をマスクとし”Ｃシリコン
イオンを注入しｎ十頭域（３７）を形成し、そのｔＪｉ
　Ｎ　ｉ　Ｍ　（３６）を除去する（第３図ｅ）。注入
イオンを活性化するための熱処理の後、ソース電極（３
８）及びドレイン電極（３９）を形成してＧａＡｓ電界
効果トランジスタが完成する（第３図ｆ）。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 上述しな高融点金属薄膜からなるゲート電極と半導体基
板の間に中間層を設けた電界効果トランジスタの製造方
法には以下に示す問題がある。

■高融点金属ｒｊＩ膜の堆積方法としてスパッタ法を採
用しているが、−ｍにスパッタ粒子のエネルギーは蒸着
法等の場合と比較して非常に大きいために、かりに該中
間層を基板損傷の小さい蒸着法や気相成長法で堆積しな
としても、中間層の厚さが数人〜１００人と非常に薄い
ため、高融点金属薄膜を構成する原子が半導体基板に入
り込み半導体基板に損傷が生じる。さらに、スパッタ条
件の違いにより、中間層や半導体基板の表面付近に入り
込む原子の分布の様子が変化し、電気特性も変動しやす
い。

■高融点金属薄膜を反応性イオンエツチングにより選択
的にエツチングする際に生じるサイドエツチングの量が
エツチング条件や高融点金属ｆｆ膜のｌｆｆ１質によっ
て異なり、電界効果トランジスタのゲート長を安定に制
御することが難しい。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は半導体基板上に高融点金属ｙＩ膜を有し、かつ
、前記半導体基板と前記高融点金属薄膜の間に、該半導
体基板及び該高融点金属ｒｉｉ膜のいずれよりも酸素と
の結合力の大きな物質からなる中間層を有−ｊ−ること
を特徴とする半導体装置の製造方法において、前記高融
点金属薄膜を前記中間層上に選択的に気相成長すること
により形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
である。

（ホ）作　用 高融点金属薄膜を中間層上に、選択的に気相成長するこ
とにより形成するので高融点金属薄膜を構成する原子が
中間層や半導体基板に入））込む割合はスパッタ法に比
べてはるかに小さくなり、また、高融点金属薄膜をゲー
ト形状にエツチング加工する必要がない。

（へ）実施例 本発明の第１の実施例を第１図ａ乃至ｅに基づいて説明
する。

まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板（ＩＩ）にシリコンイオン
を加速電圧３０　Ｋ　ｅ　Ｖ、ドーズ量３　Ｘ　１０”
ｃｍ−２で注入し、ｎ型動作層（１２）を形成した後、
ポジ型のフォトレジストパターン（１３）を形成する（
第１図ａ）。次に蒸着法によってＳｉ＠（１４）を５０
人の膜厚まで蒸着する。さらに１４０℃の基板温度で、
ＷＦｂをＳｉ２Ｈ６ガスにより還元しレジストパターン
（１３）を除去し残存した５ｉｌｌｉ（１４）と残存し
たＷｌｌｉ＋１５＋から成るゲート電極（１４’）をマ
スクとしてシリコンイオンを加速電圧１２０　Ｋ　ｅ　
Ｖ、ドーズ量５　ｘ　１０”ｃｍ−２で注入し高濃度導
電層（１６）を形成する（第１図ｄ）。その′ｔ＆８０
０°Ｃｌ２Ｏ分の熱処理を加えた後、ソース電極（１７
１及びドレイン電極（１８）を形成することにより高融
点金属薄膜と半導体基板の間にＳｉの中間層を有するＧ
ａＡｓ電界効果トランジスタが完成する（第１図ｅ）。

次に、本発明の第２の実施例を第２図ａ乃至ｆに基づい
て説明する。

まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板（２１）にシリコンイオン
を加速電圧３０ＫｅＶ、ドーズ量３　Ｘ　１０１２ｃｍ
−２で注入しｎ型動作層（２２）を形成した後、半導体
基板（２１）の表面に酸化シリコン膜（２３）を１２０
０人の膜厚まで堆積し、さらにポジ型のフォトレジスト
パターン（２４）を形成する（第２図ａ）。フォトレジ
ストパターン（２４）をマスクとして酸化シリコン＠　
（２３）を反応性イオンエツチングにより選択的に除去
しく第２図ｂ）、蒸着法によりＳｉ＊１２５）を５０人
の膜厚まで蒸着する（第２図Ｃ）。リフトオフ法によっ
てフォトレジストパターン（２４）を除去し、さらに、
ＷＦ６をＳｉＨ，ガスにより還元してＷ＠　（２６）を
５ｆｐＩＡ（２５）上に３０００人の膜厚まで選択的に
気相成長させる（第２図ｄ）。この時、酸化シリコン膜
（２３）上にはＷ膜（２６）は成長しない。Ｗ１模（２
６）及びＳｉｌ臭（２５）から成るグーｌ−電極（２６
’ｌをマスクとしてシリコンイオンを加速電圧１５０Ｋ
ｅＶ、ドーズ量５　Ｘ　１０１３ｃａｒ−２で注入し高
濃度導電層（２７）を形成する（第２図ｅ）。その後、
８００°Ｃｌ２Ｏ分の熱処理を加えた後、ソース電４ｉ
（２８１及びドレイン電ａ　＋２９１を形成することに
より、高融点金属薄膜と半導体基板の間にＳｉの中間層
を有するＧａＡｓ電界効果トランジスタが完成する（第
２図ｆ）。この第２の実施例では酸化シリコン膜（２３
）が気相成長時のマスク及び基板表面のパッシベーショ
ンの役割を果す。

尚、上述の各実施例ではＷＦｂを５ｉＨａガスで還元す
ることによりＷを成長させたが、Ｓ　ｉ　ｌ−１ａガス
に代えて８２．Ｓ　ｉ、Ｈ，を用いることができる。ま
た、中間層としてはＳｉに代えてＴｉ、Ａｔ）等を用い
ることができる。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、高融点金属Ｔｌ
ｌ膜を中間層上に選択的に気相成長することにより形成
するので、■半導体基板に損傷を殆ど与えない、■電気
特性の変動を招来しない、■高度なエツチング制御技術
を用いずにゲート長を安定に制御することができる、と
いう効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｅは本発明の第１の実施例を説明するため
の工程説明図、第２図ａ乃至ｆは本発明の第２の実施例
を説明するための工程説明図、第３図ａ乃至ｆは従来技
術を説明するための工程説明図である。 １ｌｌ）　（２１）　＋３１＞＝−半絶縁性ＧａＡｓ基
板（半導体基板）　、　＋１２１　（２２１（３２１−
ｎ型動作層、＋１３）　（２４１（３５）・・・フォト
レジストパターン、＋１４＋　（２５）　（３３１・・
・Ｓ　ｉ　ＩＭ（中間層）　、　（１５）　（２６）　
（３４）・・・Ｗ膜（高融点金属ｒ＊Ｉ摸）　、（１６
Ｈ２’ｌ）＜３７１・・・高濃度導電層、（２３）・・
・酸化シリコン１漢。 第１図 〜１１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に高融点金属薄膜を有し、かつ、前
   記半導体基板と前記高融点金属薄膜の間に、該半導体基
   板及び該高融点金属薄膜のいずれよりも酸素との結合力
   の大きな物質からなる中間層を有することを特徴とする
   半導体装置の製造方法において、 前記高融点金属薄膜を前記中間層上に選択的に気相成長
   することにより形成することを特徴とする半導体装置の
   製造方法。
2. （２）前記高融点金属薄膜はＷであり、ＷＦ＿６をＨ＿
   ２、ＳｉＨ＿４、ＳｉＨ＿６、Ｓｉ＿３Ｈ＿６のいずれ
   かの還元ガスにより還元する気相成長により形成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。