JPH0249434A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0249434A
JPH0249434A JP6493689A JP6493689A JPH0249434A JP H0249434 A JPH0249434 A JP H0249434A JP 6493689 A JP6493689 A JP 6493689A JP 6493689 A JP6493689 A JP 6493689A JP H0249434 A JPH0249434 A JP H0249434A
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Naoki Yokoyama
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 化合物半導体を用いたショットキ・ゲート電界効果トラ
ンジスタのような半導体装置を製造する方法の改良に関
し、 850(℃)以上の熱処理に耐えることができるショッ
トキ・ゲート電極を有する半導体装置を製造できるよう
にすることを目的とし、化合物半導体上にタングステン
を含むシリサイFからなるショットキ・ゲート電極を形
成する工程と、次いで、該ショットキ・ゲート電極をマ
スクとして不純物をイオン注入し該ショットキ・ゲート
電極の両側にソース領域及びドレイン領域を形成する工
程と、次いで、前記注入された不純物を活性化する高温
熱処理を行う工程と、次いで、前記ソース領域及びドレ
イン領域上に所定材料の電極を形成する工程とが含まれ
てなり、前記イオン注入に依って形成されたソース領域
及びドレイン領域の不純物濃度分布が表面から所定深さ
の部分でピーク値をとり且つ表面では該ソース領域及び
ドレイン領域と前記ショットキ・ゲート電極とが短絡を
生じない程度に低い値をとるよう前記イオン注入が実施
されるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体を用いたショットキ・ゲート電
界効果トランジスタのような半導体装置を製造する方法
の改良に関する。
例えばGaAsショットキ・ゲート電界効果トランジス
タに於けるゲート電極としては、アルミニウム(Aβ)
、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、
タングステン(W)、タンタル(Ta)などの金属が用
いられている。然しなから、いずれも600(”C)程
度の熱処理で、ゲート電極の電気的特性、例えば障壁高
さ、n値(1,04)、逆方向耐圧などが劣化し、トラ
ンジスタとしての動作は不能になる。
従って、その程度の熱処理を加えても、特性の劣化を生
じないゲート電極が必要である。
〔従来の技術〕
近年、前記要求に応えることができるものとして、Ti
Wを材料とするゲート電極が発表されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記TiWを材料とするゲート電極は、それまでのゲー
ト電極に比較して高温に耐えることが可能になったが、
例えば850(”C)以上の熱処理に対してでは、矢張
り、ショットキ障壁が失われて電界効果トランジスタの
動作が不安定になる。
また、通常の製造プロセスを適用すると、その間に腐蝕
されて比抵抗が増大したり、或いは、失われてしまう場
合もある。
本発明は、850(’C)以上の熱処理に耐えることが
できるショットキ・ゲート電極を有する半導体装置を製
造できるようにする。
尚、本発明に於いて、ショットキ接触とは、電極金属が
半導体基板に直接接触してダイオード特性が発生するも
の、電極金属が半導体基板に直接接触し更に半導体基板
との間に合金を生じてダイオード特性が発生するもの、
半導体基板表面の自然酸化膜を介して電極金属が配設さ
れて自然酸化膜中のトンネル現象でダイオード特性が生
じるものなどを含むものとする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、化合物
半導体上にタングステンを含むシリサイドからなるショ
ットキ・ゲート電極を形成する工程と、次いで、該ショ
ットキ・ゲート電極をマスクとして不純物をイオン注入
し該ショットキ・ゲート電極の両側にソース領域及びド
レイン領域を形成する工程と、次いで、前記注入された
不純物を活性化する高温熱処理を行う工程と、次いで、
前記ソース領域及びドレイン領域上に所定材料の電極を
形成する工程とが含まれてなり、前記イオン注入に依っ
て形成されたソース領域及びドレイン領域の不純物濃度
分布が表面から所定深さの部分でピーク値をとり且つ表
面では該ソース領域及びドレイン領域と前記ショットキ
・ゲート電極とが短絡を生じない程度に低い値をとるよ
う前記イオン注入が実施されるよう構成する。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、ショットキ・ゲート電極の
位置決めを自己整合方式で行うことができ、しかも、そ
のようにしても、ソース領域及びドレイン領域とショッ
トキ・ゲート電極とが短絡を生ずることはない。
〔実施例〕
第1図乃至第6図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表し、以下
、これ等の図を参照しつつ説明する。
第1図参照 (fkl 例えばクロム(Cr)をドープした半絶縁性GaAs基
板1に厚さ例えば6000 [人〕程度の二酸化シリコ
ン(SiOz)膜2を形成する。
通常のフォト・リングラフィ技術を適用することに依り
、二酸化シリコン膜2のパターニングを行って窓2aを
形成する。
イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を2. 
6xl O” (C1l−雪〕としてシリコン・イオン
を注入する。
第2図参照 (2)−に 二酸化シリコン膜2を除去してから、新たに厚さ例えば
1000 C人〕程度の外方拡散を防止する為の二酸化
シリコン膜(図示せず)を形成する。
温度を例えば850(’C)、また、時間を例えば15
[分〕として熱処理を行う。これに依って、図示のよう
なn型層3を得ることができる。
前記外方拡散を防止する為の二酸化シリコン膜を除去す
る。
第3図参照 TiWSi合金、例えばT ’13 wo、? S i
 tからなる合金をスパッタ法にて被着して厚さ例えば
6000 (人〕の合金膜を形成する。
エツチング・ガスをCF4 +Ot  (5(%))と
するドライ・エツチング法を適用し、前記合金膜のパタ
ーニングを行ってゲート電極4を形成する。
第4図参照 通常の技法を適用することに依り、二酸化シリコン膜5
を形成する。
通常の技法を適用することに依り、二酸化シリコン膜5
の選択的エツチングを行って窓5aを形成する。
イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を1. 
7 X 10I3(3−”)及び加速エネルギを175
(KeV)としてSiの注入を行う。
第5図参照 (5)−に 二酸化シリコン膜5を除去してから、新たに厚さ例えば
1000 (人〕程度の外方拡散を防止する為の二酸化
シリコン膜(図示せず)を形成する。
温度を例えば800(’C)、また、時間を例えば15
〔分〕として熱処理を行う。
これに依って、図示のようなn+型領領域6び7を得る
ことができる。
前記外方拡散を防止する為の二酸化シリコン膜を除去す
る。
この工程で形成されたn+型領領域6び7の不純物濃度
はピーク部分でI X 10 ” (am−’)、そし
て、n型層3のそれは同じくピーク部分で1 X 10
 ” (co+−’)であった。
第6図参照 必要に応じて、GaAs部分の表面を100〔人〕程度
エツチングする。尚、このときのエツチング液としては
KOH+H! O,を使用して良い。
通常の技法を適用することに依り、n+型領領域6び7
上に電極8及び9を形成して完成する。尚、電極材料と
しては、A u G e / A u系を使用して良い
−このようにして製造した半導体装置に関する具体的デ
ータを挙げると次の通りである。
ゲート長:1.4(μm) ゲート輻:200(μm〕 ソース・ドレイン間隔=6 〔μm〕 相互コンダクタンスg、: 23 (ms)ソース・ゲ
ート間容量C1:0.21 (pF)遮断周波数fr 
 : 12. 3 (GHz)ショットキ・ゲートにつ
いて n値:1.18 バリヤ・ハイド:o、’ys 破壊電圧:10(V) ところで、本発明では、n+型領領域6び7をショット
キ・ゲート電極4をマスクにした自己整合方式で形成し
ているので、通常であればショットキ・ゲート電極4と
n+型領領域6び7との短絡が懸念されるところである
が、これは全く問題にならない。即ち、前記したように
、イオン注入法などを適用してn+型領領域6びに7を
形成すると、そこでの不純物濃度分布は第7図に見られ
るようにガウシアン分布となり、ピークは深さで例えば
0.15(μm〕のところに生成され、そこでI X 
10 ” (cm−”)程度であれば、表面ではI X
 I O” (cm−”)程度になって5〔73以上の
耐圧が得られる。また、工程(6)−1に記述したよう
に、n+型領領域6びに7の表面をエツチングした場合
、第6図から明らかであるが、該表面はショットキ・ゲ
ート電極4とn型層3との界面よりも低くなって、耐圧
は更に高くなる。
ショットキ・ゲート電極に於ける逆方向耐圧を維持する
には次のような手段をとることが考えられる。
(al  n+型領領域6びに7のドーズ量を低下させ
る。
(bl  n+型領領域6びに7を形成後、ショットキ
・ゲート電極4をエツチングして細くする。
(C1ショア)キ・ゲート電極4を絶縁化する。
(dl  n+型領領域6びに7の表面をエツチングす
る。
(e)  n+型領領域6びに7を形成する前にマスク
となるショットキ・ゲート電極4を加工して傘型にする
か、傘型を構成するマスクを別設してからイオン注入を
行う。
(f)  イオン注入のエネルギを高くしてプロジェク
ト・レインジを深くする。
本発明では、前記(f)の手段を採ることが基本になっ
ているが、必要に応じて他の手段を併用して良く、前記
実施例では、該(f)の手段と(d)の手段とを併用し
ている。尚、該(d)の手段は、他の手段と比較すると
、実施が比較的容易で、且つ、そのわりに効果が大きい
旨の利点がある。
因みに、Qa71.sn+型領域に対するショットキ逆
方向耐圧に関するデータを示すと次の通りである。
■ 不純物濃度が2X10”(am弓〕の場合■−1エ
ピタキシャル成長などに依るn++平坦層では0.85
 (V) ■−2Siイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV)、Rp  :0
.150 (/j)であれば3.65 (V) ■−3■−2に於いてE:350  (KeV)、R,
:Q、306 (μ〕であれば7.77(V) ■ 不純物濃度がI X 10 ” (ell−”)の
場合■−1エピタキシャル成長などに依るn++平坦層
では1.69 (V) ■−2Siイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV〕、Rp  :Q
、150 (μ〕であれば5.27 [V) ■−3■−2に於いてE:350  (KeV)、R,
:0.306 Cμ〕であれば10.2(V) ■ 不純物濃度が5 X I Q ” (am−”)の
場合■−1エピタキシャル成長などに依るn++平坦層
では3.39 (V) ■−2Siイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV) 、RP  C
0,150Cμ)”i?あれば7.50 (V) ■−3■−2に於いてE:350  (KeV)、RF
  :0.306 Cμ〕であれば13.3(V) ところで、本発明に於いて、ショットキ・ゲート電極の
位置を自己整合で決定できること、即ち、ショットキ・
ゲート電極を形成してからイオン注入を行い、その活性
化熱処理を行うことができるのは、電極材料として高融
点金属シリサイドを使用した点に負うところが大きいの
で、ここにTiWとTiWSiとを比較してデータを示
すと次の通りである。
A 比抵抗(850(’C)、15 (分〕の熱処理後
) A−I  TiW(Ti:10 (重量%〕)では、2
〜3X10’  (Ω・1〕 A  2  Tl)l Wl−X S lz  (Tt
 : 10 (重量%))では、 0.8〜lXl0−’(Ω・値〕 B  HF (conc)に対する腐蝕B−I  Ti
W (Ti : 10 (重量%〕)では、1〔μm/
分〕 B−2TixW、−x Sit  (Ti: 10 (
重量%))では、 1900  (人/分) CNH,F:HF=lO:1に対する腐蝕C−I  T
iW (Ti : 10 C重量%〕)では、1200
  [人/分〕 C−2Ti、IW+−3iz  (Ti : 10 (
重量%〕)では、 267 〔人/分〕 D  850 (’C)、15 (分〕の熱処理後のシ
ョットキ接合安定性 D−I  TiW (Ti : 10 (重量%〕)で
は、約50〔%〕が劣化し不安定 D−2Tiz Wl−x S it  (Ti : 1
0 (重量%〕)では、 約100〔%〕が安定なショットキ特性バリヤ・ハイド
:0.78  (v〕 n値:1.18 前記実施例に於いて、ゲート電極の材料としてTiWS
iを用いたが、この組成のうち、TiはGaAsに対す
る密着性の向上を目的として含有させたものであり、こ
れは、WとSiとの組成比を最適化して密着性を向上さ
せることで不要にすることができる。
尚、本発明に於いて、合金膜の組成は化学量的合金に限
られものではなく、当該化学量論値とは若干具なってい
てもよい。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、化合物
半導体上にタングステンを含むシリサイドからなるショ
ットキ・ゲート電極を形成し、該ショットキ・ゲート電
極をマスクとして不純物をイオン注入して該ショットキ
・ゲート電極の両側にソース領域及びドレイン領域を形
成し、前記注入された不純物を活性化する高温熱処理を
行い、前記ソース領域及びドレイン領域上に所定材料の
電極を形成し、前記イオン注入に依って形成されたソー
ス領域及びドレイン領域の不純物濃度分布が表面から所
定深さの部分でピーク値をとり且つ表面では該ソース領
域及びドレイン領域と前記ショットキ・ゲート電極とが
短絡を生じない程度に低い値をとるよう前記イオン注入
を実施している。
前記構成を採ることに依り、ショットキ・ゲート電極の
位置決めを自己整合方式で行うことができ、しかも、そ
のようにしても、ソース領域及びドレイン領域とショッ
トキ・ゲート電極とが短絡を生ずることはなく、従って
、化合物半導体を材料とする半導体装置を高集積化する
のに有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第6図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図、第7図は不
純物濃度分布を説明する為の線図をそれぞれ表している
。 図に於いて、1は基板、2は二酸−化シリコン膜、3は
n型層、4はゲート電極、6及び7はn+型領領域8及
び9は電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 第 図 第2図 第5図 第6図 第3図 第4図 不純物濃度分布を説明する為の線図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 化合物半導体上にタングステンを含むシリサイドからな
    るショットキ・ゲート電極を形成する工程と、 次いで、該ショットキ・ゲート電極をマスクとして不純
    物をイオン注入し該ショットキ・ゲート電極の両側にソ
    ース領域及びドレイン領域を形成する工程と、 次いで、前記注入された不純物を活性化する高温熱処理
    を行う工程と、 次いで、前記ソース領域及びドレイン領域上に所定材料
    の電極を形成する工程と が含まれてなり、 前記イオン注入に依って形成されたソース領域及びドレ
    イン領域の不純物濃度分布が表面から所定深さの部分で
    ピーク値をとり且つ表面では該ソース領域及びドレイン
    領域と前記ショットキ・ゲート電極とが短絡を生じない
    程度に低い値をとるよう前記イオン注入が実施されるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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