JPH0228332A - 自己整合型ゲートプロセス - Google Patents

自己整合型ゲートプロセス

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JPH0228332A
JPH0228332A JP63250012A JP25001288A JPH0228332A JP H0228332 A JPH0228332 A JP H0228332A JP 63250012 A JP63250012 A JP 63250012A JP 25001288 A JP25001288 A JP 25001288A JP H0228332 A JPH0228332 A JP H0228332A
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JP
Japan
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gate
drain
resist
source
region
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JP63250012A
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English (en)
Inventor
Kakihana Sanehiko
サネヒコ カキハナ
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Eneos Corp
Menlo Industries Inc
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
Menlo Industries Inc
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/061Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates
    • H10D30/0612Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates of lateral single-gate Schottky FETs
    • H10D30/0614Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates of lateral single-gate Schottky FETs using processes wherein the final gate is made after the completion of the source and drain regions, e.g. gate-last processes using dummy gates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/012Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
    • H10D64/0124Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors
    • H10D64/0125Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors characterised by the sectional shape, e.g. T or inverted T
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/14Schottky barrier contacts

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

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】 伎先分互 本発明は電界効果トランジスタ装置の分野に関するもの
であって、更に詳細には、ガリウム砒素電界効果トラン
ジスタ装置及びその製造方法に関するものである。
更末技先 G a A s電界効果トランジスタを製造する場合。
この様な装置の飽和出力パワーを制限する最も顕著な要
因の1つは、ドレイン・ゲートアバランシェブレークダ
ウン電圧である。十分に高いドレイン・ゲートブレーク
ダウン電圧を持つためには、最小のドレインとゲートと
の間隔を維持せねばならない。高パワー及び高周波数を
得る為に使用される如き櫛歯噛み合わせレイアウトにお
いて、リソグラフィプロセスにおける不整合はドレイン
・ゲート間隔の分布を発生させる。この分布における最
小のドレイン・ゲート間隔は、全電界効果トランジスタ
(FET)のブレークダウン電圧を制限する。最大の整
合エラーによって発生される最小ドレイン・ゲート間隔
が適切なブレークダウン電圧を与える様なレイアウトを
設計することが可能ではあるが、その様なレイアウトに
おいては、ドレイン・ソース間隔、従ってチャンネル抵
抗は不必要に大きくなる。チャンネル抵抗が大きければ
大きい程、折点電圧(knee voltage)、即
ちl” ETのリニア領域と飽和領域とが交差する個所
における電圧は一層大きくなる。G a A s F 
E Tの飽和出力パワーは、ドレイン・ゲートブレーク
ダウン電圧と与えられたドレイン・ソース飽和電流に対
しての折点電圧との間の差異に比例する。従って、Ga
AsFETのパワー性能は1g1合エラーを補償する為
に大きなドレイン・ソース間隔が選択される場合には妥
協される。更に、この様なレイアウトにおいて、最小の
ドレイン・グー1−間隔を有する櫛歯噛み合いレイアウ
トにおけるフィンガーは、最大のゲート・ソース間隔を
持っている。
大きなゲート・ソース間隔は、大きなソース抵抗となり
、それは、更に、FETの周波数応答を劣化させる。
1個以上のFETが使用され且つウェハ歩留が究極的な
重要事項であるモノリシックマイクロ波集積回路(MM
IC)の場合、ウェハ当たりより少ない数のMM I 
Cを製造することが可能であるので、非−様及び非再現
性可能周波数及びパワー性能は、不必要な設計繰返し及
び許容不可能な歩留を発生することがある。従って、M
MICにおけるドレイン・ゲート間隔の分布は小さく押
さえねばならない。
上述した如き問題を回避して満足の行く装置を製造する
為の従来技術の試みは完全に満足のいくものではなかっ
た。これらの試みの第1のものは。
対称的自己整合型ゲートプロセスと一般的に呼称するこ
とが可能である。この技術は、デジタルGaAs集積回
路装置において一般的に使用されている。対称的自己整
合型ゲートプロセスを第1a図及び第1b図に示しであ
る。第1a図を参照すると、そのプロセスは、表面3か
らボディ1内に延在する軽度にドープしたN型チャンネ
ル領域2を有するボディ1で開始される。ボディ1の表
面3上に、TiW等の耐火性金属を蒸着又はスパッタリ
ングのプロセス等によって付与し、且つリフトオフ又は
エツチングのいずれかによってパターン形成して領域2
の中央にゲート5を形成する。
ゲート5を形成した後に、ホトレジスト6を付与し且つ
第1b図に示した如くにパターン形成して開ロア及び8
を形成する。区域7及び8を開口するパターン形成プロ
セスに続いて、イオン注入プロセスを実施して、高度に
ドープしたN型ソース領域9及びドレイン領域10をボ
ディ1内に形成する。注意すべきことであるが、この構
成は、ゲート5に関して対称的な2つの高度にドープし
た領域(ソース領1jjj9とドレイン領域10)を与
え、ソース領域9とドレイン領域10の両方がゲート5
の側部に近接している。このゲート5と高度にドープし
たドレイン領域10との間の小さな分離は、パワー適用
の為にはドレイン・ゲート電圧を許容することが出来な
い程度に低いものとさせる。
集積回路装置用のゲートを製造する為の第2の従来技術
方法を第2a図乃至第2c図に示しである。第2a図を
参照すると、該プロセスは、GaAs物質から構成する
ことが可能であり且つその中に軽度にN型にドープした
領域13を形成したボディ12で開始される。ソース及
びドレイン領域を形成する為に、第1ホトレジスト14
を表面15に付与し且つパターン形成して開口16及び
17を形成する。開口16及び17は、第1マスクを使
用して形成され、該第1マスクを介して光を照射させて
ホトレジスト14を活性化させ、その後に露出した区域
においてホトレジストを除去して第2a図に示した構成
とさせる。開口16及び17の形成に続いて、イオン注
入ステップを実施して、高度にドープしたN型ソース領
域18及び高度にドープしたN型ドレイン領域19を形
成する。ソース及びドレイン領域の形成に続いて、第1
ホトレジスト14を除去し且つ第2ホトレジスト20を
表面15に付与して且つ第2c図に示した如くにパター
ン形成して表面15上にゲートを付着形成する為の開口
21を設ける。第2c図における装置のパターン形成は
、ホトレジスト20を露光し且つそれを介してゲート物
質を付着形成させるべき開口21を画定する為の第2マ
スクを使用することを包含する。ゲートの位置を画定す
る為の第2マスクの導入は、ゲート対ドレイン領域19
が異なった距離離隔しているという国運性に遭遇するこ
ととなる。上に指摘した如く、ゲート対ドレイン間隔は
極めて重要であり、且つ第2a図乃至第2c図に示した
態様で装置を製造する為に第2マスクを使用することは
、その第2マスク整合は非常に臨界的であるので、極め
て困難性に遭遇することとなる。
GaAsFET装置の製造において使用される方法の第
3のカテゴリーは5オフセット自己整合型ゲート・ソー
スプロセスと呼称される。このプロセスは、第1a図及
び第1b図に示される従来技術プロセスに関しての多少
の変形を包含しており、且つ、以下に詳細に説明する如
く、マスク整合問題(特に、第2マスクに関して)がウ
ェハの表面上において非一様なゲート対ドレイン領域分
布を発生するので、完全に満足のいくものではない。こ
の技術は、A、 Geissberger、 R,5a
dler、 E。
Griffin 、 1. Bahl、 H,Sing
h、 M、 Drinkwine共著の「モノリシック
的に結合されたマイクロ波及びデジタルGaAs IC
用の耐火性自己整合型ゲートプロセス(A Refra
ctory Self−Aligned GatePr
ocess for Monolithically 
Con+bined Microiiave and 
Digital GaAs IC5)J 、I E E
 Eインターナショナルマイクロウェーブシンポジウム
ダイジェスト、1987MTT−5,665−668頁
、の文献に記載されている。以下に、第3a図乃至第3
c図を使用して、このオフセット自己整合型ゲート・ソ
ースプロセスを簡略化して説明する。
第3a図を参照すると、このプロセスは表面26からボ
ディ24内に延在する軽度にドープしたN型領域25を
持ったボディ24で開始される。表面26上に、耐火性
ゲート物質を付与し、且つ第1ホトマスクによってパタ
ーン形成してゲート構成体29を形成する。このプロセ
スにおける次のステップは、表面26をホトレジスト3
0で被覆することを包含し、それは、第3b図に示され
る如く、ゲート29の頂部上方を延在する。第2ホトレ
ジスト30は、第2マスクによってパターン形成して、
開口31及び32を形成し、それらは後に形成すべきソ
ース領域(開口31下側)及びドレイン領域(開口32
の下側)を与える。第2マスクはドレイン領域(開口3
2下側)の位置を画定することを要求されるので、この
ことは、付加的な不整合を発生する蓋然性があり、且つ
ウェハの表面に渡って、ゲート対ドレイン開口距離が変
化し、上述した不所望なゲート対ドレイン領域の変化す
る分布を与えることとなる。第3b図に示した第2ホト
レジスト30のパターン形成及び除去に続いて、典型的
にはイオン注入によって、ソース及びドレイン領域をド
ープさせ、ソース領域33及びドレイン領!!i34を
持った第3c図に示した構成を形成する。第3a図乃至
第3c図のプロセスを使用することは、非対称的構成を
与えるが、即ちドレイン領域34は、上述した如く、ゲ
ート29の最も近い端部からのソース領域33よりもゲ
ート29のより近い端部から更に変位されるので、この
プロセスは、開口32を形成する為に第2マスクを使用
することを必要とし、且つ付随的な不整合問題を持った
第2マスクの使用は。
ウェハの表面に渡ってのゲート対ドレイン領域間隔の非
一様な分布とさせることがある。従って、このことは改
良ではあるが、それはウェハの表面全体に−様な間隔を
与えるプロセスに対する要求を完全に満足するものでは
ない。
目   的 本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、上述し
た如き従来技術の欠点を解消し、自己整合された態様で
画定されたドレイン対ゲート間隔及びゲート対ソース間
隔の両方を持った電界効果トランジスタ装置を製造する
方法を提供し且つ複数個のこの様な装置をウェハ上に形
成する場合にウェハに渡ってこの様な間隔の一様性を与
えることを目的とする。本発明の別の目的とするところ
は、リソグラフィに起因する整合エラーがドレイン対ゲ
ート及びゲート対ソース間隔の画定から完全に取り除か
れているFET装置を製造する方法を提供することであ
る。
復−玖 本発明の1特徴によれば、半導体物質のボディ内に電界
効果半導体装置を製造する方法が提供され、該方法が、
表面から前記ボディ内に延在する第1導電型の領域を形
成し、前記第1領域上方で前記表面上に絶縁層を付与し
、前記絶縁層上にレジストの第1層を付与し、前記レジ
ストの第1層をパターン形成してソース注入区域とドレ
イン注入区域とゲート用の位置とを画定し且つ前記画定
した位置内のレジスト物質を除去して前記画定した位置
内の前記絶縁層の表面を露出させ、前記露出区域内の絶
縁物質を除去して前記ボディの表面上に前記ゲートとソ
ース注入区域とドレイン注入区域用の位置を画定し、前
記第2レジストを除去し、第2レジスト層を付与し且つ
前記第2レジスト層をパターン形成して前記ソース注入
区域及び前記ドレイン注入区域から前記レジストを除去
することを許容し、前記パターン形成した区域内の前記
第2レジストを除去して前記表面上に前記ソース注入区
域及び前記ドレイン注入区域を露出させ、前記露出した
区域をイオン注入に露呈させて前記ボディ内にドレイン
領域及びソース領域を形成し、前記第2レジストを除去
し、前記ボディをアニールして前記注入したイオンを活
性化させ、且つ前記ゲート画定位置において前記表面上
にゲートを形成する、上記各ステップを有している。
本発明の別の特徴によれば、上述した方法を前記第1及
び第2レジストとしてホトレジスト物質を使用すること
により実施する。
本発明の更に別の特徴によれば、最初に上述した方法を
実施する場合に、前記絶縁物質を除去するステップが、
CHF、を使用する反応性イオンエツチングを有してい
る。
本発明の更に別の特徴によれば、本プロセスはイオン注
入を使用し、その場合に、SiイオンをI X 10”
/adの密度で100KeVのエネルギレベルで注入さ
せる。
本発明の更に別の特徴によれば、前記アニールステップ
が、前記ボディの温度を850 ’Cとさせ且つ前記ボ
ディをその温度に少なくとも30分間維持するステップ
を有している。
叉庭且 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。
本発明は、ガリウム砒素ウェハボディ (本体)内に電
界効果トランジスタを製造する場合に付いて説明する。
然し乍ら、本発明は、その他の種々のタイプの装置にお
いて実施することも可能であることに注意すべきである
上述したことを前提として、第4a図を参照して本発明
方法について説明すると、第4a図はGa A sボデ
ィ36を断面で示してあり、且つ軽度にドープしたN型
チャンネル37を有しており、該チャンネルは、例えば
イオン注入、又はエビタキシャル層の分離等の任意の従
来の態様で形、成することが可能である。軽度にドープ
したN型チャンネル領域37に続いて、二酸化シリコン
物質とすることの可能な絶縁層38をウェハ36の表面
39上に付着形成させ、それは軽度にドープしたN型チ
ャンネル領域37上方を延在する。絶縁層38を約5,
000人の厚さに付着形成し且つCVD又はプラズマエ
ンハンストCVDによってそれを行なうことが望ましい
ことが判明した。勿論。
当業者等にとって明らかな如く、その他のタイプの絶縁
物質を使用することも可能であり、且つその場合には、
その厚さは5,000人である必要はない。絶縁層38
の厚さの重要性は、それは、後に説明する第4f図のイ
オン注入ステップの期間中に後に形成すべきソース及び
ドレイン領域の間であるチャンネル領域をマスクするの
に十分な厚さであるべきである。絶縁層38を付着形成
した後に、ホトレジスト物質層4oを絶縁層38の表面
に付与する。ホトレジスト40は、例えば、ニュージャ
ーシイ08876、ツマ−ビル、3070ハイウエイ2
2ウエスト、アメリカンヘキストコ−ポレーションから
入手することの可能なタイプAZ4070とすることが
可能であり、この物質を約7,000人の厚さに付与さ
せる。次いで、第1マスクを使用して、ソース注入区域
41゜ゲート開口42、ドレイン注入区域43を画定す
る。ホトレジスト40を従来のホトリソグラフィプロセ
スによってパターン形成し、且つホトレジストを除去す
る。これら両方のプロセスは当業者等に公知である。第
4C図を参照すると理解されるごとく、ドレイン注入区
域開口43とゲート開口注入区域42の間の距離は、ソ
ース注入区域41とゲート開口42との間の距離よりも
一層大きい。前述した説明から思い出される様に、効果
的な電気的特性(特にマイクロ波装置に対して)を得る
為には、ゲートとソースとの間よりもゲートとドレイン
との間に一層大きな距離を与えることが望ましい。
第4c図に示した構成を発生する選択区域内におけるホ
トレジストのパターン形成及び除去に続いて、反応性イ
オンエツチングプロセスを実施して、区域41,42.
43における露出された絶縁層38をエツチング除去し
、第4d図に示した構成を形成する。CHF、はホトレ
ジスト及びGaAsと比較して二酸化シリコンに対して
優先的なエツチング選択性を持っているので、CHF3
ガスを使用する反応性イオンエツチングが好適であるこ
とが判明した。該エツチングの終了点をモニターする為
に、フォーカスレーザによって発生される光学的干渉パ
ターンを使用することが可能である。このエツチングプ
ロセスは、室温において約3oミリトールの圧力で実施
することが可能である。
反応性イオンエツチングを完了した後に、加工物をエツ
チング室から取りだし且つホトレジスト40を、アセト
ン又は使用するホトレジストに依存してその他の適宜の
溶媒を使用して、除去する。
次いで、第2ホトレジスト44を表面39及び絶縁層3
8の残存部分に付与し、且つ第2マスクを使用し且つ従
来のホトレジストプロセスを使用し次いで画定した区域
内のホトレジストを除去することによって、それをパタ
ーン形成して露出区域41及び43(装置のソース及び
ドレイン領域を画定する為に使用される)を残存させ、
且つ開口42を被覆する。尚、開口42は、後に、ゲー
トを形成する最終的な装置の製造において使用される。
理解される如く、このステップにおける整合交差は比較
的緩やかである。何故ならば、ホトレジスト44は、ゲ
ート開口42を露出すること無しに著しく位置を変化さ
せることが可能だからである。本プロセスにおいて好適
なホトレジスト44はAZ4110であり、それは上述
したアメリカンヘキストコ−ポレーションから入手する
ことが可能である。
ソース注入区域41及びドレイン注入区域43が開口さ
れているので、ソース及びトレインイオン注入を実施す
ることが可能であり、このステップを第4g図に示しで
ある。このステップを、IX I O1j/cd(7)
ドーズ”Q 100 K e V (7) エネルギレ
ベルでSiイオンを使用して注入を行なうことが望まし
いことが判明した。このイオン注入は、高度にドープし
たN型ソース領域45及び高度にドープしたN型ドレイ
ン領域46を形成し、それらの領域を第4g図に示しで
ある。このイオン注入ステップに続いて、第2ホトレジ
スト44をアセトンによって除去し、且つ該構成体をM
素プラズマで処理すると、第4h図に示した如き構成体
が得られる。ホトレジストの除去及び表面処理に続いて
、アニールステップを行なってイオン注入物を活性化さ
せる。典型的なアニールは、本構成体を30分間850
℃の温度へ上昇させ、且つ■nAsウェハをアニール炉
内で使用して砒素過剰圧力を発生させてG a A s
ボディ36の分解を防止する。このアニールステップに
続いて、従来のプロセスを使用して、ソース及びドレイ
ン領域45及び46用のオーミックコンタクト47及び
48を形成する。ゲートメタリゼーション49を付着形
成して、本装置を完成する。
完成した構成体は、ゲート49の隣接端部からのドレイ
ン領域46の離隔は第1マスクによって固定される態様
で製造されることが前述した本プロセスの説明から理解
され、従って、本プロセスを多数のFET装置を具備す
るウェハを製造する場合に使用する場合に−様な離隔が
ウェハの全表面に渡って得られることが理解される。
以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は半導体装置を製造する従来技術のプ
ロセスを示した各種略図5第4a図乃至第4J図は本発
明の1実施例に基づく方法の各ステップを示した各概略
図、である。 (符号の説明) 36:GaAsボディ 37:チャンネル領域 38:絶縁層 40:ホトレジスト 41:ソース注入区域 42:ゲート開口 43ニドレイン注入区域 44:ホトレジスト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体物質のボディ内に電界効果半導体装置を製造
    する方法において、表面から前記ボディ内に延在する第
    1導電型の領域を形成し、前記第1領域上方で前記表面
    上に絶縁層を付与し、前記絶縁層上にレジストの第1層
    を付与し、前記レジストの第1層をパターン形成してソ
    ース注入区域とドレイン注入区域とゲート用の位置を画
    定し且つ前記画定した位置におけるレジスト物質を除去
    して前記画定した位置内の前記絶縁層の表面を露出させ
    、前記露出区域内の前記絶縁物質を除去して前記ボディ
    の前記表面上に前記ゲートとソース注入区域とドレイン
    注入区域用の位置を画定し、前記第1レジストを除去し
    、レジストの第2層を付与し且つ前記レジストの第2層
    をパターン形成して前記ソース注入区域及び前記ドレイ
    ン注入区域からの前記レジストの除去を可能とさせ、前
    記パターン形成した区域内の前記第2レジストを除去し
    て前記表面上に前記ソース注入区域及び前記ドレイン注
    入区域を露出させ、前記露出区域をイオン注入に露呈さ
    せて前記ボディ内にドレイン領域とソース領域とを形成
    し、前記第2レジストを除去し、前記ボディをアニール
    して前記注入イオンを活性化させ、且つ前記ゲート画定
    位置内で前記表面上にゲートを形成する、上記各ステッ
    プを有することを特徴とする方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記第1及び第2
    レジストはホトレジスト物質から構成されることを特徴
    とする方法。 3、特許請求の範囲第2項において、前記絶縁物質を除
    去するステップは、CHF_3で絶縁物質の前記露出区
    域の反応性イオンエッチングを有することを特徴とする
    方法。 4、特許請求の範囲第1項において、前記イオン注入ス
    テップは、1×10^1^3/cm^2の密度で100
    KeVのエネルギレベルでSiイオンを注入するステッ
    プを有することを特徴とする方法。 5、特許請求の範囲第4項において、前記アニールステ
    ップは、前記ボディを850℃の温度とさせ且つ前記ボ
    ディを少なくとも30分の間前記温度に位置するステッ
    プを有することを特徴とする方法。
JP63250012A 1987-10-05 1988-10-05 自己整合型ゲートプロセス Pending JPH0228332A (ja)

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