JPH02291120A - ＧａＡｓ電界郊果トランジスタの製法 - Google Patents
ＧａＡｓ電界郊果トランジスタの製法Info
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- JPH02291120A JPH02291120A JP11151489A JP11151489A JPH02291120A JP H02291120 A JPH02291120 A JP H02291120A JP 11151489 A JP11151489 A JP 11151489A JP 11151489 A JP11151489 A JP 11151489A JP H02291120 A JPH02291120 A JP H02291120A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高電子濃度のＮ＋層を有する電子装置の製法、
特に高電子濃度，低抵抗のオーミック接触Ｎ＋層を有す
るＧ ａ Ａ ｓの電界効果トランジスタの製法に関す
る。
特に高電子濃度，低抵抗のオーミック接触Ｎ＋層を有す
るＧ ａ Ａ ｓの電界効果トランジスタの製法に関す
る。
従来、この種のＧ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタは
、第３図（ａ）〜（ｅ）に示すように比抵抗１０’Ωｃ
ｍ以上の半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板１０の表面に
Ｓ１＋のイオン注入２１によりＳｉ濃度が１０１７ｃｍ
−３第の第一のイオン注入層５１を選択的に形成し、こ
の第一のイオン注入層５１の表面のゲート電極形成領域
にたとえばＷｓｓｉ３のショッ１・キー金属層３１を形
成し、さらにこのショットキー金属層３１の側壁に幅０
． ２ μｍのＳｉ０２膜４１を被着したのち、ショッ
トキー金属層３１とＳｉｎ２膜４１を注入マスクとして
高ドースのＳｉ＋を露出している第２のイオン注入層５
１を含む半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板１０の表面に
イオン注入２２をを し、さらにＳｉＯ２膜４２で全面の被覆したのち８００
℃２０分間の熱処理を加えて活性層１３と高電子濃度の
オーミック接触用のＮ＋層１２を形成し、次にゲートた
る前記のショットキー金属層３１をはさむ一方の側のＮ
＋層１２上にＡｕ系のソース電極３２を、他方の側にド
レイン電極３３を形成して製造されていた。
、第３図（ａ）〜（ｅ）に示すように比抵抗１０’Ωｃ
ｍ以上の半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板１０の表面に
Ｓ１＋のイオン注入２１によりＳｉ濃度が１０１７ｃｍ
−３第の第一のイオン注入層５１を選択的に形成し、こ
の第一のイオン注入層５１の表面のゲート電極形成領域
にたとえばＷｓｓｉ３のショッ１・キー金属層３１を形
成し、さらにこのショットキー金属層３１の側壁に幅０
． ２ μｍのＳｉ０２膜４１を被着したのち、ショッ
トキー金属層３１とＳｉｎ２膜４１を注入マスクとして
高ドースのＳｉ＋を露出している第２のイオン注入層５
１を含む半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板１０の表面に
イオン注入２２をを し、さらにＳｉＯ２膜４２で全面の被覆したのち８００
℃２０分間の熱処理を加えて活性層１３と高電子濃度の
オーミック接触用のＮ＋層１２を形成し、次にゲートた
る前記のショットキー金属層３１をはさむ一方の側のＮ
＋層１２上にＡｕ系のソース電極３２を、他方の側にド
レイン電極３３を形成して製造されていた。
上述した従来のＧ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタの
製法は、Ｓｉ＋のイオン注入でＮ＋層を形成しているの
で、オーミック接触の接触抵抗が大きいと言う欠点があ
る。イオン注入したＳｉ＋の活性化には８００〜８３０
℃の範囲の熱処理が最適であるが、得られるＮ＋層の最
大の表面電子濃度は高さ４ Ｘ １ ０ １７ｃｒｒＶ
”で、このよりなＮ＋層Ｉ２上に形成したソース及びド
レインのオーミック電極の接触抵抗はせいぜい０．４Ω
／ ｍｍ程度にしか低くならない。この結果、Ｇ ａ
Ａ ｓ電界効果トランジスタで得られた相互コンダクタ
ンスｇ。は、ゲート長１．０μｍの場合で８ ０ ｍ
Ｓ ／ｍｍ程度である。
製法は、Ｓｉ＋のイオン注入でＮ＋層を形成しているの
で、オーミック接触の接触抵抗が大きいと言う欠点があ
る。イオン注入したＳｉ＋の活性化には８００〜８３０
℃の範囲の熱処理が最適であるが、得られるＮ＋層の最
大の表面電子濃度は高さ４ Ｘ １ ０ １７ｃｒｒＶ
”で、このよりなＮ＋層Ｉ２上に形成したソース及びド
レインのオーミック電極の接触抵抗はせいぜい０．４Ω
／ ｍｍ程度にしか低くならない。この結果、Ｇ ａ
Ａ ｓ電界効果トランジスタで得られた相互コンダクタ
ンスｇ。は、ゲート長１．０μｍの場合で８ ０ ｍ
Ｓ ／ｍｍ程度である。
本発明のＧ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタの製法は
、Ｎ形活性層形成の為のＳｉ元素を用いた第一のイオン
注入工程と、Ｎ＋層形成の為のＳ，Ｓｅ，Ｔｅの六族元
素の第二のイオン注入工程と、この第二のイオン注入工
程の後に選択的にリアクティブイオンエッチングをおこ
なう工程と、さらに８００℃〜８３０℃の熱処理をおこ
なう工程とを有している。
、Ｎ形活性層形成の為のＳｉ元素を用いた第一のイオン
注入工程と、Ｎ＋層形成の為のＳ，Ｓｅ，Ｔｅの六族元
素の第二のイオン注入工程と、この第二のイオン注入工
程の後に選択的にリアクティブイオンエッチングをおこ
なう工程と、さらに８００℃〜８３０℃の熱処理をおこ
なう工程とを有している。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例の縦断面図であ
る。同図（ａ）に示した様に半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結
晶基板１０の一表面に加速電圧１００ｋｅＶ，ドース．
ｔ３ Ｘ １ ０ ”ｃｍ−２で８１＋を選択的にイオ
ン注入２１し、第一のイオン注入領域５１を形成する。
る。同図（ａ）に示した様に半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結
晶基板１０の一表面に加速電圧１００ｋｅＶ，ドース．
ｔ３ Ｘ １ ０ ”ｃｍ−２で８１＋を選択的にイオ
ン注入２１し、第一のイオン注入領域５１を形成する。
次に第一のイオン注入領域のゲート電極形成領域にショ
ットキー金属たるＷ５Ｓ １ ３膜３ｌとその側面にＳ
ｉＯ２膜４１を選択的に被着した様子を同図（ｂ）に示
す。同図（ｃ）では加速電圧５ｏｋｅＶ， ドース２
．５ Ｘ １ ０ ”ｃｍ−２でＳを選択的にイオン注
入２３し、第二のイオン注入領域５２を形成する。この
ときＷ５Ｓｉ３膜３４やｓｉｏ２膜４１の厚さはＳのイ
オン注入の際にＳがＷｓＳｉ３膜やＳｉＯ２膜直下まで
至らないような値（約３０００人）が必要である。次に
リアクティブイオンエッチング２４をガス圧０． ２
Ｐ ａ ，印加電力１００Ｗで第二のイオン注入領域に
対して５分問おこなう。
ットキー金属たるＷ５Ｓ １ ３膜３ｌとその側面にＳ
ｉＯ２膜４１を選択的に被着した様子を同図（ｂ）に示
す。同図（ｃ）では加速電圧５ｏｋｅＶ， ドース２
．５ Ｘ １ ０ ”ｃｍ−２でＳを選択的にイオン注
入２３し、第二のイオン注入領域５２を形成する。この
ときＷ５Ｓｉ３膜３４やｓｉｏ２膜４１の厚さはＳのイ
オン注入の際にＳがＷｓＳｉ３膜やＳｉＯ２膜直下まで
至らないような値（約３０００人）が必要である。次に
リアクティブイオンエッチング２４をガス圧０． ２
Ｐ ａ ，印加電力１００Ｗで第二のイオン注入領域に
対して５分問おこなう。
この結果、リアクティブイオンエッチングで発生した損
傷領域２５を同図（ｄ）に示す。最後に、同図（ｅ）で
は厚さ３０００人のＳｉＣｈ膜４２を被着して８３０℃
で２０分間の熱処理をおこない、ｎ形活性層１３とＮ＋
層１４とを形成した様子を、同図（ｆ）ではソース電極
３２，ドレイン電極３３を形成した様子を夫々示す。
傷領域２５を同図（ｄ）に示す。最後に、同図（ｅ）で
は厚さ３０００人のＳｉＣｈ膜４２を被着して８３０℃
で２０分間の熱処理をおこない、ｎ形活性層１３とＮ＋
層１４とを形成した様子を、同図（ｆ）ではソース電極
３２，ドレイン電極３３を形成した様子を夫々示す。
上述した実施例で得られたＮ４層のホール係数測定によ
る電子濃度分布１０１をＳｉ＋を用いて形成した従来の
Ｎ＋層の電子濃度分布１０３と比較して第２図（ａ）に
示す。本発明の製法になるＧａＡｓ電界効果トランジス
タのＮ＋層は結晶表面で電子濃度が最も高い分布をして
おり、このときの表面濃度は１．８ Ｘ １ ０ Ｉａ
ｃｍ−３であった。この表面濃度は従来製法の約５倍で
、しかもＳｊ４のイオン注入層では得られない程の高濃
度である。
る電子濃度分布１０１をＳｉ＋を用いて形成した従来の
Ｎ＋層の電子濃度分布１０３と比較して第２図（ａ）に
示す。本発明の製法になるＧａＡｓ電界効果トランジス
タのＮ＋層は結晶表面で電子濃度が最も高い分布をして
おり、このときの表面濃度は１．８ Ｘ １ ０ Ｉａ
ｃｍ−３であった。この表面濃度は従来製法の約５倍で
、しかもＳｊ４のイオン注入層では得られない程の高濃
度である。
接触抵抗としてはＯ、０９Ω／ ｍｍを得た。この様な
Ｇ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタのｇ．ｎはゲート
長１，０μｍで１． １ ０ ｍ Ｓ ／ｍｍと増大さ
せることかできた。
Ｇ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタのｇ．ｎはゲート
長１，０μｍで１． １ ０ ｍ Ｓ ／ｍｍと増大さ
せることかできた。
次に本発明の他の実施例を本発明の一実施例と同様に第
１図を用いて説明する。まず、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ
結晶基板１０の一表面に第一のイオン注入領域５１を形
成する（同図（ａ））。また、ｗ５Ｓｉ３膜３１とその
側面にＳｉＣｈ膜４１を選択的に被着する（同図（ｂ）
）。次に、加速電圧１００ｋｅｙ，ドース量５． ５
Ｘ １ ０ １３ｃｍ−２でＳｅを選択的にイオン注入
２３し、第二のイオン注入領域５２を形成する様子を同
図（ｃ）に示す。さらにリアクティブイオンエッチング
３４を第一の実施例と同様におこない損傷領域２５を形
成する（同図（ｄ））。最後に８３０℃２０分間の熱処
理をおこない、ｎ形活性層１３とＮ＋１４とを形成する
（同図（ｅ））。
１図を用いて説明する。まず、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ
結晶基板１０の一表面に第一のイオン注入領域５１を形
成する（同図（ａ））。また、ｗ５Ｓｉ３膜３１とその
側面にＳｉＣｈ膜４１を選択的に被着する（同図（ｂ）
）。次に、加速電圧１００ｋｅｙ，ドース量５． ５
Ｘ １ ０ １３ｃｍ−２でＳｅを選択的にイオン注入
２３し、第二のイオン注入領域５２を形成する様子を同
図（ｃ）に示す。さらにリアクティブイオンエッチング
３４を第一の実施例と同様におこない損傷領域２５を形
成する（同図（ｄ））。最後に８３０℃２０分間の熱処
理をおこない、ｎ形活性層１３とＮ＋１４とを形成する
（同図（ｅ））。
上述した実施例で得られたＮ＋層の電子濃度分布１０２
をＳ］＋を用いて形成した従来のＮ＋層の電子濃度分布
１０３と比較して第２図（ｂ）に示す。本発明の製法に
なるＧ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタのＮ＋層は表
面濃度が９ Ｘ １ ０”ｃｍ ’であった。この表面
濃度は従来製法によるものに比較して２５倍に増加した
。このときの接触抵抗は０．０３Ω／ ｍｍを得ること
ができた。この様なＧａＡｓ電界効果トランジスタのｇ
，，，はゲート長］０μｍで１ ２ ５ ｍ Ｓ ／ｍ
ｍであった。このようにＳｅを用いるとより高電子濃度
の分布とより小さな接触抵抗、及び高いｇｍの素子を得
ることができる。
をＳ］＋を用いて形成した従来のＮ＋層の電子濃度分布
１０３と比較して第２図（ｂ）に示す。本発明の製法に
なるＧ ａ Ａ ｓ電界効果トランジスタのＮ＋層は表
面濃度が９ Ｘ １ ０”ｃｍ ’であった。この表面
濃度は従来製法によるものに比較して２５倍に増加した
。このときの接触抵抗は０．０３Ω／ ｍｍを得ること
ができた。この様なＧａＡｓ電界効果トランジスタのｇ
，，，はゲート長］０μｍで１ ２ ５ ｍ Ｓ ／ｍ
ｍであった。このようにＳｅを用いるとより高電子濃度
の分布とより小さな接触抵抗、及び高いｇｍの素子を得
ることができる。
以上説明したように、本発明は、六族元素のイオン注入
後にイオン注入領域表面にリアクティブイオンエッチン
グ処理を施すことによりイオン注入領域の表面濃度を５
〜２５倍に増大させることができ、このようなＮ＋層を
形成したＧａＡｓ電界効果トランジスタの接触抵抗を低
減でき、したがって相互コンダクタンスｇ．ｎを従来の
１．６〜２．０倍に増大できる効果がある。
後にイオン注入領域表面にリアクティブイオンエッチン
グ処理を施すことによりイオン注入領域の表面濃度を５
〜２５倍に増大させることができ、このようなＮ＋層を
形成したＧａＡｓ電界効果トランジスタの接触抵抗を低
減でき、したがって相互コンダクタンスｇ．ｎを従来の
１．６〜２．０倍に増大できる効果がある。
このような効果をもたらす六族元素のイオン注入とりア
クティブエッチング処理による影響が何によるものかは
充分にはわからないが、四族のＳｉ元素では表面濃度が
増大するような本発明の効果を得ることはできないこと
、及びリアクティブエッチング処理をおこなうと効果が
大きいことから、Ｇ ａ Ａ ｓ結晶のＡｓの格子点に
入ってドナーになり易い六族のＳ，Ｓｅ，Ｔｅはりアク
ティブイオンエッチング処理で生じるＡｓのＧａＡｓ結
晶表面からの離脱で形成されたＡｓ空孔に入り易くなり
、その活性化が促進されるものと考えている。
クティブエッチング処理による影響が何によるものかは
充分にはわからないが、四族のＳｉ元素では表面濃度が
増大するような本発明の効果を得ることはできないこと
、及びリアクティブエッチング処理をおこなうと効果が
大きいことから、Ｇ ａ Ａ ｓ結晶のＡｓの格子点に
入ってドナーになり易い六族のＳ，Ｓｅ，Ｔｅはりアク
ティブイオンエッチング処理で生じるＡｓのＧａＡｓ結
晶表面からの離脱で形成されたＡｓ空孔に入り易くなり
、その活性化が促進されるものと考えている。
従来からＮ＋層の形成に六族元素のＳ，Ｓｅ，Ｔｅのイ
オン注入がおこなわれているが、これら六族元素の活性
化にはＳの場合で８５０〜９００℃、Ｓｅ，Ｔｅの場合
で９００〜９３０℃の高温熱処理が不可欠であった。し
かしこの様な高温ではこれらの不純物の熱拡散も大きく
なるので微細な素子構造を得るには問題であった。しか
し本発明によればＳやＳｅの活性化に必要な熱処理温度
により低いようなＳｉの活性化温度と同じ８００〜８３
０℃の温度範囲の熱処理でも、上述したような従来の熱
処理温度の場合と同じ程度の活性化率を有するＮ＋層が
得られ、しかも低温処理の為に熱拡散が抑制できると云
う効果もある。
オン注入がおこなわれているが、これら六族元素の活性
化にはＳの場合で８５０〜９００℃、Ｓｅ，Ｔｅの場合
で９００〜９３０℃の高温熱処理が不可欠であった。し
かしこの様な高温ではこれらの不純物の熱拡散も大きく
なるので微細な素子構造を得るには問題であった。しか
し本発明によればＳやＳｅの活性化に必要な熱処理温度
により低いようなＳｉの活性化温度と同じ８００〜８３
０℃の温度範囲の熱処理でも、上述したような従来の熱
処理温度の場合と同じ程度の活性化率を有するＮ＋層が
得られ、しかも低温処理の為に熱拡散が抑制できると云
う効果もある。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の各実施例を説明する為
の、Ｇ ａ Ａ ｓ結晶ウェハーの縦断面図、第２図は
本発明の効果を説明するための図、第３図（ａ）〜（ｅ
）は従来の製法を説明するための縦断面図である。 １０・・・・・・半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板、１
２，１４・・・・・・Ｎ＋層、１３・・・・・・活性層
、２１，２２・・・・・・ｓ１＋のイオン注入、２３・
・・・・・Ｓ＋又はＳｅ＋のイオン注入、２４・・・・
・・リアクティブイオンエッチング、２５・・・・・ダ
メージ層、３１・・・・・Ｗ５Ｓｉ３膜、３２・・・・
ソース電極、３３・・・・・・ドレイン電極、４１．４
２・旧・・Ｓ１０２膜、５１・・・・・・第一のイオン
注入層、５２・・・・・・第二のイオン注入層、１０１
・旧・２．５Ｘ１０１３Ｓ ＋／ ｃｎｔの分布、１０
２−−５．５Ｘ１０１３Ｓｅ／ｃｒｌｌの分布、１０３
・・・・・・２．５×１ｏ１３ｓｊ＋／ｃ司の分布。 代理人 弁理士 内 原 晋 ｌ９ １／） ｊ ヲ畏１ゴ５，ｔｔη“
の、Ｇ ａ Ａ ｓ結晶ウェハーの縦断面図、第２図は
本発明の効果を説明するための図、第３図（ａ）〜（ｅ
）は従来の製法を説明するための縦断面図である。 １０・・・・・・半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板、１
２，１４・・・・・・Ｎ＋層、１３・・・・・・活性層
、２１，２２・・・・・・ｓ１＋のイオン注入、２３・
・・・・・Ｓ＋又はＳｅ＋のイオン注入、２４・・・・
・・リアクティブイオンエッチング、２５・・・・・ダ
メージ層、３１・・・・・Ｗ５Ｓｉ３膜、３２・・・・
ソース電極、３３・・・・・・ドレイン電極、４１．４
２・旧・・Ｓ１０２膜、５１・・・・・・第一のイオン
注入層、５２・・・・・・第二のイオン注入層、１０１
・旧・２．５Ｘ１０１３Ｓ ＋／ ｃｎｔの分布、１０
２−−５．５Ｘ１０１３Ｓｅ／ｃｒｌｌの分布、１０３
・・・・・・２．５×１ｏ１３ｓｊ＋／ｃ司の分布。 代理人 弁理士 内 原 晋 ｌ９ １／） ｊ ヲ畏１ゴ５，ｔｔη“
Claims (1)
- Ｎ形活性層形成の為のＳｉ元素を用いた第一のイオン注
入工程と、Ｎ＾＋層形成の為の六族元素を用いた第二の
イオン注入工程と、前記第二のイオン注入工程の後のリ
アクティブエッチンダ工程と、さらに８００℃〜８３０
℃の熱処理をおこなう工程とを含んでなることを特徴と
するＧａＡｓ電界効果トランジスタの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11151489A JPH02291120A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ＧａＡｓ電界郊果トランジスタの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11151489A JPH02291120A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ＧａＡｓ電界郊果トランジスタの製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291120A true JPH02291120A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14563244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11151489A Pending JPH02291120A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ＧａＡｓ電界郊果トランジスタの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02291120A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585289A (en) * | 1992-10-09 | 1996-12-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing metal semiconductor field effect transistor |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP11151489A patent/JPH02291120A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585289A (en) * | 1992-10-09 | 1996-12-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing metal semiconductor field effect transistor |
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