JPH03280552A - 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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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。
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jシミ界効果トランジスタの製造方法に関するも
のである。
のである。
(ロ)従来の技術
GaAsをはじめとする化合物半導体デバイスは高速動
作、低消費電力の点などにおいて優れた特°性を有する
ものが多く、超高速、超高川波集積回路への研究が様々
な形で行なわれている。
作、低消費電力の点などにおいて優れた特°性を有する
ものが多く、超高速、超高川波集積回路への研究が様々
な形で行なわれている。
GaAs集積回路の場合、その高性能化のためには該集
積回路を構成するMESFETの高性能が不可欠となる
。GaAs MESFETを高性能化する有力な手段
のひとつに動作層の高濃度薄層化があり、これにより相
互コンダクタンス(g、)の向−Eや短チャンネル効果
の抑制が期待できる。
積回路を構成するMESFETの高性能が不可欠となる
。GaAs MESFETを高性能化する有力な手段
のひとつに動作層の高濃度薄層化があり、これにより相
互コンダクタンス(g、)の向−Eや短チャンネル効果
の抑制が期待できる。
また、動作層の形成はコスト、制御性及び均一性などの
点を考慮してイオン注入法が広く用いられており、近年
、低エネルギー高ドーズ注入により動作層の高濃度化を
実現し、g、=630mS/′蕪という極めて高性能な
M E S F E Tが得られたことが報告されてい
る<K、0noderaet al、IEEE Tr
an、E]ectronDevices Lette
rs vol、9No、8 1988 P、417
−P、418参照)。
点を考慮してイオン注入法が広く用いられており、近年
、低エネルギー高ドーズ注入により動作層の高濃度化を
実現し、g、=630mS/′蕪という極めて高性能な
M E S F E Tが得られたことが報告されてい
る<K、0noderaet al、IEEE Tr
an、E]ectronDevices Lette
rs vol、9No、8 1988 P、417
−P、418参照)。
また、近年、MBE法等を駆使して作製される高電子移
動度トランジスタ(HEMT)はソース電極及びドレイ
ン電極とのコンタクト抵抗、あるいはソース・ゲート間
抵抗を低減するために、該HE M Tの最上部に高濃
度n型GaAsキャップ層が設けられる。しかしながら
、ゲート電極を設ける部位の前記キャップ畳に関νては
ゲート耐圧を考慮すると、直接ゲート電極を前記キャッ
プ層上に設けることはできないので、リセスエッチング
を行ない、良好な耐圧特性が得られるGaAsキャップ
層下のAZGaAs層上にゲート電極を設けている。
動度トランジスタ(HEMT)はソース電極及びドレイ
ン電極とのコンタクト抵抗、あるいはソース・ゲート間
抵抗を低減するために、該HE M Tの最上部に高濃
度n型GaAsキャップ層が設けられる。しかしながら
、ゲート電極を設ける部位の前記キャップ畳に関νては
ゲート耐圧を考慮すると、直接ゲート電極を前記キャッ
プ層上に設けることはできないので、リセスエッチング
を行ない、良好な耐圧特性が得られるGaAsキャップ
層下のAZGaAs層上にゲート電極を設けている。
(ハ)課題が解決しようとする課題
上述の低エネルギー高ドーズ注入により形成される高濃
度薄層化された動作層のキャリアプロファイルはガラス
分布に近い形となる。従って、動作層表面近傍のキャリ
ア濃度が大きくなり、逆耐圧電圧が低いという問題があ
る。
度薄層化された動作層のキャリアプロファイルはガラス
分布に近い形となる。従って、動作層表面近傍のキャリ
ア濃度が大きくなり、逆耐圧電圧が低いという問題があ
る。
また、上述のリセスエッチングを必要とするHEMTで
は、リセスエッチングで発生するA1GaAs層表面の
面内バラツキにより、該HEMTのFET特性が低下す
るという間組がある。
は、リセスエッチングで発生するA1GaAs層表面の
面内バラツキにより、該HEMTのFET特性が低下す
るという間組がある。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は、第1導電型の半導体層の表面近傍に第2導電
型のドーパントをイオン注入する工程と、熱処理して注
入イオンを活性化させ前記表面近傍の第1導電型キャリ
ア濃度を減少させる工程と、前記半導体層上にゲート電
極を形成する工程と、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である。
型のドーパントをイオン注入する工程と、熱処理して注
入イオンを活性化させ前記表面近傍の第1導電型キャリ
ア濃度を減少させる工程と、前記半導体層上にゲート電
極を形成する工程と、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である。
(ホ)作 用
n型のドーパン)t゛sj)をイオン注入することによ
り、第1導電型の半導体層を形成し、この半導体層の表
面近傍にp型のドーバン) (ZnJをイオン注入した
場合のキャリアプロファイルを第2図に示す。尚、この
キャリアプロファイルはLSS曲線として仮定したとき
のものであり、Si、Znは100%活性化するととも
にZnキャ+77jJ全で81キャリアを補償している
ものとした。また、Slの注入条件は加速エネルギー2
3keV、ドーズ量8X I Q ”am−’、Znの
注入条件は加速エネルギー15 k eV、ドーズ量9
×IQ”cm−2とした。
り、第1導電型の半導体層を形成し、この半導体層の表
面近傍にp型のドーバン) (ZnJをイオン注入した
場合のキャリアプロファイルを第2図に示す。尚、この
キャリアプロファイルはLSS曲線として仮定したとき
のものであり、Si、Znは100%活性化するととも
にZnキャ+77jJ全で81キャリアを補償している
ものとした。また、Slの注入条件は加速エネルギー2
3keV、ドーズ量8X I Q ”am−’、Znの
注入条件は加速エネルギー15 k eV、ドーズ量9
×IQ”cm−2とした。
図からも理解できるように、p型のドーパントをイオン
注入することにより、表面近傍のn型のキャリア濃度が
低下する。
注入することにより、表面近傍のn型のキャリア濃度が
低下する。
第1導電型をp型とし、第2導電型をn型とした場合も
上述と同様に、n型のドーパントをイオン注入すること
により、表面近傍のp型のキャリア濃度が低下する。
上述と同様に、n型のドーパントをイオン注入すること
により、表面近傍のp型のキャリア濃度が低下する。
(へ)実施例
本発明方法をG a A s M E S F E T
に適用した場合について第1図(a)乃至(h)を用い
て説明する。
に適用した場合について第1図(a)乃至(h)を用い
て説明する。
まず、半絶縁性GaAs基板(1)にレジスト(2)を
マスクとして、Sl′″イオンを25keV、8 X
I Q ”crn−”で注入しく注入A)、 高濃度薄
層化されたイオンま大要(3)を形成する(第1図(a
))、。
マスクとして、Sl′″イオンを25keV、8 X
I Q ”crn−”で注入しく注入A)、 高濃度薄
層化されたイオンま大要(3)を形成する(第1図(a
))、。
レジスト(2)を除去しECRプラズマCV D法でウ
ェハ全面にSiN膜(4)を300人形成した後、レジ
スト(5)を形成する。この時、ゲート電極形成予定部
位(5゛)の幅は0.6μmとした。
ェハ全面にSiN膜(4)を300人形成した後、レジ
スト(5)を形成する。この時、ゲート電極形成予定部
位(5゛)の幅は0.6μmとした。
このレジスト(5)をマスクとして、Si3イオンを8
0keV、3 X 10 ”cm−’で注入しく注入B
)、ソース領域(6b)及びドレイン領域(6b)を形
成する(同図(b))。この時、(8)の部分がチャン
ネル領域(動作層)となる。
0keV、3 X 10 ”cm−’で注入しく注入B
)、ソース領域(6b)及びドレイン領域(6b)を形
成する(同図(b))。この時、(8)の部分がチャン
ネル領域(動作層)となる。
ECRプラズマC〜ID法でウェハ全面にSiO2膜(
7)を300人堆積した後、レジスト(5)を除去する
ことによりSin、膜(7)の前記部位(5゛)に対応
する位1にゲート開孔部(7°)を形成する。5iO=
ll葵(7)をマスクとしてSiN膜(4)をRIEを
用いてエツチングし、SiN膜(4)の前記部位(5゛
)に対応する位置にゲート開化部(4°)を形成する。
7)を300人堆積した後、レジスト(5)を除去する
ことによりSin、膜(7)の前記部位(5゛)に対応
する位1にゲート開孔部(7°)を形成する。5iO=
ll葵(7)をマスクとしてSiN膜(4)をRIEを
用いてエツチングし、SiN膜(4)の前記部位(5゛
)に対応する位置にゲート開化部(4°)を形成する。
そして、Sin、膜(7)をマスクとして、Zn−イオ
ンを15 K e V、9X10Cm−’でイオン注入
し、チャンネル領域(8)表面近傍のキャリア濃度を低
くするわ しかる後、880℃、5秒のハロゲンランプ
による短時間アニル(熱処理)でチャンネル領域(8)
及び領域(6a)(6b)を活性化する(同図(d))
。
ンを15 K e V、9X10Cm−’でイオン注入
し、チャンネル領域(8)表面近傍のキャリア濃度を低
くするわ しかる後、880℃、5秒のハロゲンランプ
による短時間アニル(熱処理)でチャンネル領域(8)
及び領域(6a)(6b)を活性化する(同図(d))
。
ウェハ全面にWSi膜(9)をスハノタまで蒸着し、該
WS1膜(9)上にレジスト(lO)を形成する(同図
(d))。
WS1膜(9)上にレジスト(lO)を形成する(同図
(d))。
ウェハ全面にAu膜(11)を蒸着し、レジスト(10
)を除去し、その後、Au膜(11)をマスクとしてW
Si膜(9)をエツチングして基板表面を露出させる(
同図(f))。
)を除去し、その後、Au膜(11)をマスクとしてW
Si膜(9)をエツチングして基板表面を露出させる(
同図(f))。
レジスト(12)を形成し、このレジスト(12)とA
u膜(11)をマスクとしてSiN膜(4)及び5i0
2膜(7)をエツチングする(同図(g))。
u膜(11)をマスクとしてSiN膜(4)及び5i0
2膜(7)をエツチングする(同図(g))。
全面にA u 、/ T i 、/ P d膜(13)
を蒸着し、レジスト(12)を除去することでゲート電
極(14)が完成し、さらに、水素中で450℃、2分
30秒のオーミックアロイを施すことで、ソース電極(
15)及びドレイン電極(16)が完成する(同図(h
))。
を蒸着し、レジスト(12)を除去することでゲート電
極(14)が完成し、さらに、水素中で450℃、2分
30秒のオーミックアロイを施すことで、ソース電極(
15)及びドレイン電極(16)が完成する(同図(h
))。
上述の如く完成したGaAsMESFETのソース・ド
レイン電極間のシート抵抗Rsは、Zn”イオンを注入
しない以外は上述と同一の製造工程で作製したGaAs
MESFET(従来装置)のそれと同等である。
レイン電極間のシート抵抗Rsは、Zn”イオンを注入
しない以外は上述と同一の製造工程で作製したGaAs
MESFET(従来装置)のそれと同等である。
また、上述の如く完成したG a A s M E S
F ETの相互コンダクタンスの最大値gゎ□、は4
00m5/mm、逆耐圧電圧は8.8vとなり、−方、
従来装置のg*maxは410m5/mm、逆耐圧電圧
は3.8Vとなる。つまり、Zn゛イオンを注入するこ
とによりRs及びg++tsatを変化させることなく
逆耐圧電圧を大幅に向上させることができる。
F ETの相互コンダクタンスの最大値gゎ□、は4
00m5/mm、逆耐圧電圧は8.8vとなり、−方、
従来装置のg*maxは410m5/mm、逆耐圧電圧
は3.8Vとなる。つまり、Zn゛イオンを注入するこ
とによりRs及びg++tsatを変化させることなく
逆耐圧電圧を大幅に向上させることができる。
尚、上述の実施例では、A注入、B注大の後にZn”イ
オン注入を行なったが、A注入の前、A注入とB注入の
間に行なってもよい。
オン注入を行なったが、A注入の前、A注入とB注入の
間に行なってもよい。
次に、本発明方法はをHEMTに適用した場合について
第2図を用いて説明する。
第2図を用いて説明する。
まず、半絶縁性GaAs基板(21)上に、分子線エピ
タキシ(MBE)技術または、有機金属エピタキシ(M
OC〜’D)技術により、ノンドープGaAs層(22
)を1μmの厚さまで成長させ、該ノンドープGaAs
層(22)上に、ノンドープA l 、G a ニー、
As層(23)を0〜60人の厚さまで成長させ、次に
該ノンドープA l 、G a 1−、A s層(23
)上にSiドープA l 、G a 、、A s層(S
i濃度:0.5−2 、 OX 10 ”c m−”)
(24ンを250−450人の厚さまで成長させ、さ
らに該SiドープAIl。
タキシ(MBE)技術または、有機金属エピタキシ(M
OC〜’D)技術により、ノンドープGaAs層(22
)を1μmの厚さまで成長させ、該ノンドープGaAs
層(22)上に、ノンドープA l 、G a ニー、
As層(23)を0〜60人の厚さまで成長させ、次に
該ノンドープA l 、G a 1−、A s層(23
)上にSiドープA l 、G a 、、A s層(S
i濃度:0.5−2 、 OX 10 ”c m−”)
(24ンを250−450人の厚さまで成長させ、さ
らに該SiドープAIl。
G a 、、A S層(24)上にSiドープGaAs
層(高濃度n型GaAsキャップ層)(Sl濃度:2.
5 X 10 ”cm−、”)(25)を600人の厚
さまで成長させる。ここで、AlGaAs層の組成Xは
、略0.3である。その後、このようにして形成された
ヘテロエピタキシャル基板上にAu・Ge、”Ni等か
らなるオーミック金属を蒸着し、リフトオフ法によりソ
ース電極形成部、及びドレイン電極形成部に該金属を残
し、合金化を行い、オーミック領域をSiドープGaA
s層(25)、S1ドープA ’ ++ G a +
−* A 8層(24)、ノンドープA 12 、G
a 、−、A s層(23)、及びノンドープGa、A
s層(22)内に貫通させてソース電極(26)、ド
レイン電極(27)を形成する。
層(高濃度n型GaAsキャップ層)(Sl濃度:2.
5 X 10 ”cm−、”)(25)を600人の厚
さまで成長させる。ここで、AlGaAs層の組成Xは
、略0.3である。その後、このようにして形成された
ヘテロエピタキシャル基板上にAu・Ge、”Ni等か
らなるオーミック金属を蒸着し、リフトオフ法によりソ
ース電極形成部、及びドレイン電極形成部に該金属を残
し、合金化を行い、オーミック領域をSiドープGaA
s層(25)、S1ドープA ’ ++ G a +
−* A 8層(24)、ノンドープA 12 、G
a 、−、A s層(23)、及びノンドープGa、A
s層(22)内に貫通させてソース電極(26)、ド
レイン電極(27)を形成する。
前記ソース電極(26)とドレイン電極(27)間に開
化を有するレジストを形成し、このレジストをマスクと
してZn”イオンを25 K e V、2.8XIQ”
cm−”で注入し、S】ドープG a 、A s層(2
5)の表面近傍の濃度を低くする。しかるのち、7゜0
℃、5秒のハロゲンランプによる短時間アニールで注入
層を活性化する。そして、レジスト除去後、Siドープ
GaAs層(25)上tニゲート電極(28)を形成す
る。このゲート電極(28)はT i / P t/’
、Auをソース電極(26)とドレイン電極(27)の
間にリフトオフ法により、選択的に被着することにより
形成される。
化を有するレジストを形成し、このレジストをマスクと
してZn”イオンを25 K e V、2.8XIQ”
cm−”で注入し、S】ドープG a 、A s層(2
5)の表面近傍の濃度を低くする。しかるのち、7゜0
℃、5秒のハロゲンランプによる短時間アニールで注入
層を活性化する。そして、レジスト除去後、Siドープ
GaAs層(25)上tニゲート電極(28)を形成す
る。このゲート電極(28)はT i / P t/’
、Auをソース電極(26)とドレイン電極(27)の
間にリフトオフ法により、選択的に被着することにより
形成される。
上述の如く完成したHEMTの逆耐圧電圧は5.2vと
なり、一方、Zn”イオンを注入しない以外は上述と同
一の製造工程で作製したHEMTの逆耐圧電圧は0,2
vとなる。つまり、SiドアGaAs層(25)のりセ
スエンチングを行なうことなく)IEMTを作製するこ
とができ、リセスエッチングによる面内バラツキは発生
しない。
なり、一方、Zn”イオンを注入しない以外は上述と同
一の製造工程で作製したHEMTの逆耐圧電圧は0,2
vとなる。つまり、SiドアGaAs層(25)のりセ
スエンチングを行なうことなく)IEMTを作製するこ
とができ、リセスエッチングによる面内バラツキは発生
しない。
尚、上述の各実施例ではGaAs基析を用いたが、In
P基板等を用いてもよいし、注入イオンもSi゛イオン
、Zn“イオン以外のものを用いてもよい。さらに、p
型の動作層を用いる電界効果トランジスタの場合には、
n型のドーパントをイオン;主入すればよい。
P基板等を用いてもよいし、注入イオンもSi゛イオン
、Zn“イオン以外のものを用いてもよい。さらに、p
型の動作層を用いる電界効果トランジスタの場合には、
n型のドーパントをイオン;主入すればよい。
(ト)発明の効果
本発明は以上の説明から明らかな如く、第2導電型のド
ーパントをイオン注入することにより、表面近傍の第1
導電型キャリア濃度を低減することができるので、Ga
As〜fEsFETにおいては逆耐圧電圧が向上し、ま
た、HEMTにおいてはリセスエッチングに起因する面
内バラツキがなくなり、該HEMTのFET特性の低下
を防止することができる。
ーパントをイオン注入することにより、表面近傍の第1
導電型キャリア濃度を低減することができるので、Ga
As〜fEsFETにおいては逆耐圧電圧が向上し、ま
た、HEMTにおいてはリセスエッチングに起因する面
内バラツキがなくなり、該HEMTのFET特性の低下
を防止することができる。
第1図(a)乃至(h)は本発明方法を説明するための
工程説明図、第2図は注入プロファイルを示す図、第3
図はHE M Tの模式的断面図である。 (1)−=−半絶縁性GaAs基板、(2)(5)(1
0)(22)・・・レジスト、(3)・・・イオン注入
層、(4)・・・SiN膜、(7)・・・5iO=膜、
(8)・・・チャンネル領域、(9)−−−WS i
M、 (11)=A u膜、(13)” A u /’
Ti/′Pd膜、(14)・・・ゲート電極、(15)
・・・ソース電極、(16)・・・ドレイン電極、(2
1)・・・半絶縁性GaAs基板、(25)・S iド
ープGaAs1、(2B)・・・ゲートを極。
工程説明図、第2図は注入プロファイルを示す図、第3
図はHE M Tの模式的断面図である。 (1)−=−半絶縁性GaAs基板、(2)(5)(1
0)(22)・・・レジスト、(3)・・・イオン注入
層、(4)・・・SiN膜、(7)・・・5iO=膜、
(8)・・・チャンネル領域、(9)−−−WS i
M、 (11)=A u膜、(13)” A u /’
Ti/′Pd膜、(14)・・・ゲート電極、(15)
・・・ソース電極、(16)・・・ドレイン電極、(2
1)・・・半絶縁性GaAs基板、(25)・S iド
ープGaAs1、(2B)・・・ゲートを極。
Claims (1)
- 1、第1導電型の半導体層の表面近傍に第2導電型のド
ーパントをイオン注入する工程と、熱処理して注入イオ
ンを活性化させ前記表面近傍の第1導電型キャリア濃度
を減少させる工程と、前記半導体層上にゲート電極を形
成する工程と、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 |
|---|---|---|---|
| JP8253290A JPH03280552A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8253290A JPH03280552A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280552A true JPH03280552A (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=13777117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8253290A Pending JPH03280552A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03280552A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278144B1 (en) | 1998-02-12 | 2001-08-21 | Nec Corporation | Field-effect transistor and method for manufacturing the field effect transistor |
| US6916720B2 (en) | 1999-11-10 | 2005-07-12 | Hughes Electronics Corporation | Thin film devices and method for fabricating thin film devices |
| JP2010098194A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Meijo Univ | 蛍光体、発光素子、発光装置及び蛍光体の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP8253290A patent/JPH03280552A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278144B1 (en) | 1998-02-12 | 2001-08-21 | Nec Corporation | Field-effect transistor and method for manufacturing the field effect transistor |
| US6916720B2 (en) | 1999-11-10 | 2005-07-12 | Hughes Electronics Corporation | Thin film devices and method for fabricating thin film devices |
| JP2010098194A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Meijo Univ | 蛍光体、発光素子、発光装置及び蛍光体の製造方法 |
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