JPH0366137A - 金属半導体接合素子の製法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、半導体基板または半導体層と、その上にそれ
との間で金属半導体接合を形成して配されている金属層
とを右づる金属半導体接合素子の製法に関する。

【従来の技術】

従来、半導体基板または半導体層と、その上にそれとの
間で金属半導体接合を形成して配されている金属層とを
有する金属半導体接合素子を、■半導体基板または半導
体層」二に、レジスト層を形成する工程と、■次に、そ
のレジスト層上対する集束イオンビームを用いた露光処
理、続く現像処理によって、レジスト層に金属層配設用
窓を形成づる工程と、■次に、半導体基板または半導体
層上に、レジスト層上及び金属層配設用窓内に連続的に
延長しているパターン化されていない金属層をＩｆｉ積
形酸形成工程と、■次に、そのパターン化されていない
金属層に対する、マスクを用いたエツチング処理によっ
て、パターン化されていない金属層から、半導体基板ま
たは半導体層上に、金属層配設用窓に臨む領域において
、半導体基板または半導体層との間で金属半導体接合を
形成しているパターン化されている金属層を、金属半導
体接合素子の金属層として形成する工程とを有して製造
する金属半導体接合素子の製法（これを従来の第１の金
属半導体接合素子の製法と称す）が提案されている。 また、従来、上述した金属半導体接合素子を、■半導体
基板または半導体層上の所定の領域に金属化合物ガスを
供給させながら、半導体基板または半導体層上の所定の
領域を集束イオンビームで前側させることによって、半
導体基板または半導体層上に、所定の領域において、半
導体基板または半導体層との間で金属半導体接合を形成
している金属層を堆積形成する工程を有して製造する金
属半導体接合素子の製法（これを従来の第２の金属半導
体接合素子の製法と称す）も提案されている。

【発明が解決しようとする課題】

上述した従来の第１の金属半導体接合素子の製法によれ
ば、半導体基板または半導体層と金属層との間で形成し
ている金属半導体接合を、レジスト層の金属層配設用窓
と同じ寸法で形成することができる。 ところで、レジスト層の金属層配設用窓は、集束イオン
ビームを用いた露光処理、続く現像処理によって形成さ
れるが、この場合、集束イオンビームを、０．１μｍ以
下というような小さな径を有するものとして得ることが
できることから、金属層配設用窓を、０．１μｍ以下と
いうような十分狭い幅を有するものとして形成すること
ができる。 このため、上述した従来の第１の金属半導体接合素子の
製法によれば、半導体Ｕ板または半導体層と金属層との
間で形成されている金属半導体接合を、０．１μｍ以下
というような十分狭い幅を有するものとして形成するこ
とができ、よって、金属半導体接合素子を、小型密実に
製造することができる。 しかしながら、上述した従来の第１の金属半導体接合素
子の製法の場合、レジスト層に金属層配設用窓を形成す
るための、レジスト層に対する集束イオンビームを用い
た露光処理の工程と、続く現像処理の工程とを必要とす
るとともに、金属半導体接合素子の半導体基板または半
導体層との間で金属半導体接合を形成している金属層（
パターン化されている金属層）を形成するための、半導
体基板または半導体層上にパターン化されていない金属
層を堆積形成する工程と、そのパターン化されていない
金属層に対するエツチング処理の工程とを必要とすると
ころから、多くの工程を必要とし、このため、金属半導
体接合素子を、簡易に、しかも歩留りよく製造すること
ができない、という欠点を有していた。 また、上述した従来の第２の金属半導体接合素子の製法
によれば、半導体基板または半導体層との間で金属半導
体接合を形成している金属層を、半導体基板または半導
体層上の所定の領域に金属化合物ガスを供給させながら
、半導体基板または半導体層上の所定の領域を集束イオ
ンビームで照射させるだけで、容易に形成することがで
きるので、金属半導体接合素子を、上述した従来の第１
の金属半導体接合素子の製法の場合に比し、簡易に製造
することができる。 しかしながら、上述した従来の第２の金属半導体接合素
子の製法の場合、半導体基板または半導体層との間で金
属半導体接合を形成している金属層を集束イオンビーム
を用いて堆積形成するときに、半導体基板または半導体
層が、予定の領域の周りにおいても、外部に露呈してい
ることから、集束イオンビームを、半導体基板または半
導体層の予定の領域のみに照射さＵても、金属層が、半
導体基板または半導体層上に、予定の領域を包含してい
る予定の領域に比し大きな面積の領域を占めて形成され
る。 従って、集束イオンビームを、０．１μｍ以下というよ
うな小ざな径を右するものとして得ることができるとし
てち、金属半導体接合を、０．１μｍ以下というような
十分狭い幅を有するものとして形成することができず、
よって、金属半導体接合素子を、小型密実に製造するこ
とができない、という欠点を有していた。 また、半導体基板または半導体層との間で金属半導体接
合を形成している金属層を形成するときに、」ニ述した
ように、半導体基板または半導体層が、予定の領域の周
りにおいても、外部に露呈していることから、金属層を
形成するときに、その金属層を構成しているのと同じ金
属粒子が、半導体延板または半導体層上の金属層の周り
の領域に、無祝し得ない量で直接堆積付着し、従って、
半導体基板または半導体層の上面が金属粒子によって直
接的に汚染される。このため、半導体基板または半導体
層との間で金属半導体接合を形成している金属層を形成
して後、その金属粒子を、半導体延板または半導体層上
から除去しない限り、金属半導体接合素子を、所期の特
性を有するものとして製造することができず、また、こ
のため、半導体基板または半導体層上から金属粒子を除
去しｊ；うとすれば、半導体基板または半導体層に損傷
が与えられ、よって、いずれにしても、金属半導体接合
素子を、所期の特性を有するものとして製造することが
できない、という欠点をイｊ−シていた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な金属半
導体接合素子を提案ぜんとするものである。

【課題を解決するための手段】

本願第１番目の発明による金属半導体接合素子の製法は
、■半導体単板または半導体層上に、１層以上の薄膜を
形成する工程と、■ぞの薄膜に対する集束イオンビーム
を用いたエツチング処理によって、その薄膜に上記半導
体基板または半導体層を外部に臨ませる金属層配設用窓
を形成する工程と、■その金属層配設用窓内に金属化合
物ガスを供給させながら、その金属層配設用窓を集束イ
オンビームで照射させることにＪ：って、上記半導体延
板または半導体層上に、その金属層配設用窓に臨む領域
にｄ３いて、上記半導体基板または半導体層との間で金
属半導体接合を形成している金属層を堆積形成する工程
とを右づ−る。 また、本願第２番目の発明による金属半導体接合素子の
製法は、本願第１番目の発明による金属半導体接合素子
の製法において、その金属層を堆積形成する工程後にお
いで、上記薄膜の少なくとも最」二層を除去する工程を
イｊする。

【作用・効果】

本願第１番目の発明による金属半導体接合素子の製法に
よれば、半導体基板または半導体層との間で金属半導体
接合を形成している金属層を形成づるＩ）うに、半導体
延板また（よ半導体層上に薄膜を形成する工程と、その
薄膜に金属層配設用窓を形成する工程とをとりさえずれ
ば、半導体基板または半導体層との間で金属半導体接合
を形成している金属層を、前述した従来の第２の金属半
導体接合素子の製法の場合ど同様に、半導体基板または
半導体層上の所定の領域に金属化合物ガスを供給させな
がら、半導体基板または半導体層上の所定の領域を集束
イオンビムで照射させるだけで形成することができ、ま
た、薄膜に金属層配設用窓を形成するのに、前述した従
来の第１の金属半導体接合素子の製法の場合と同様に、
集束イオンビームを用いるが、その集束イオンビームは
、前述した従来の第１の金属半導体接合素子の製法の場
合のようにレジスト層に対重る露光処理に用い−（いる
のでなく、薄膜に対するエツチング処理に用いており、
従って、前述した従来の第１の金属半導体接合素子の製
法のようにレジス１〜層に対する現像処理を必要としな
いので、金属半導体接合素子を、前述した従来の第１の
企ＪＤＳ２１′導体］妄合累子の製法の場合に比し、格
段的に容易に製造することができる。 また、本願第１番目の発明による金属半導体接合素子の
製法によれば、半導体基板または半導体層との間で金属
半導体接合を形成している金属層を、上述したように、
前述した従来の第２の金属半導体接合素子の製法の場合
と同様に、半導体基板または半導体層の所定の領域上に
金属化合物ガスを供給させながら、半導体基板または半
導体層の所定の領域を集束イオンビームで照射させると
）とによって形成するが、このとき、半導体基板または
半導体層が、薄膜の金属層配設用窓に臨む領域において
のみ外部に露呈し、そして、その領域を半導体基板また
は半導体層の所定の領域としている。このため、金属層
を、半導体基板または半導体層上に、予定の面積を有す
る予定の領域のみに占めているものとして形成すること
ができ、従って、金属半導体接合を、薄膜の金属層配設
用窓と同じ寸法で形成することができる。ところで、薄
膜の金属層配設用窓は、前述した従来の第１の金属半導
体接合素子の製法の場合に準じて、集束イオンビームを
用いて形成されるが、この場合、従来の第１の金属半導
体接合素子の製法の場合ぐ前述したように、集束イオン
ビームを、０．１μｍ以下というような小さな径を有す
るものとして得ることができることから、金属層配設用
窓を、０．１μｍ以下というような十分狭い幅を有する
ものとして形成することができる。 このため、半導体基板または半導体層と金属層との間で
形成されている金属半導体接合を、０．１μｍ以下とい
うような十分狭い幅を有するものとして形成することが
でき、よって、前述した従来の第２の金属半導体接合素
子の製法の欠点を有することなしに、金属半導体接合素
子を、小型密実に製造することができる。 また、本願第１番目の発明による金属半導体接合素子の
製法によれば、半導体基板または半導体層との間で金属
半導体接合を形成している金属層を形成するどきに、上
述したように、半導体基板または半導体層が、薄膜の金
属層配設用窓に臨む領域においてのみ、その領域を予定
１ の領域として外部に露呈しているので、金属層を形成す
るときに、その金属層を構成しているのと同じ金属粒子
が、薄膜上に堆積付着するとしても、半導体基板または
半導体層上に直接堆積付着しないので、半導体基板また
は半導体層の上面が、金属粒子によって直接汚染されな
い。 このため、半導体基板または半導体層との間で金属半導
体接合を形成している金属層を形成して後、金属粒子を
、半導体基板または半導体層上から除去しなくても、金
属半導体接合素子を、はとんど所期の特性を有するもの
として製造することができる。 また、本願第２番目の発明による金属半導体接合素子の
製法によれば、半導体基板または半導体層との間で金属
半導体接合を形成している金属層を堆積形成する工程に
おいて、上述したように薄膜上に金属粒子が堆積付着し
ても、その金属粒子を、薄膜の少なくとも最上層の除去
によって、除去することができるので、金属粒子を除去
しない限り、金属半導体接合素子を、２ 所期の特性を有するものとして製造することができない
、というおそれがあるとすれば、そのようなおそれを、
有効に回避することができ、また、半導体基板または半
導体層上に形成されている薄膜の少なくとも最上層は、
半導体基板または半導体層上に直接堆積付着している金
属粒子を除去する場合のＪ：うに半導体基板または半導
体層に損傷を与える、ということなしに、半導体基板ま
たは半導体層上から容易に除去できるので、金属半導体
接合素子を、所期の特性を有するものとして、容易に製
造することができる。

【実施例】

次に、第１図〜第８図を伴って、本発明による金属半導
体接合素子の製法の実施例を述べよう。 第１図〜第８図に示す本発明にＪ：る金属半導体接合素
子の製法は、次に述べる順次の工程を有する。 すなわち、例えばＧａＡＳ″ＣＩ’なる半絶縁性半導体
１板１を予め用意する（第１図Ａ及びＢ）。 そしく、その半導体基板１内に、その主面１ａ側におい
て、例えばｎ＋型を有し且つともに例えば８μｍ程度の
幅を有する２つの半導体領域２及び３をそれ自体は公知
のｎ型不純物の導入処理によって、内側間隔を例えばぺ
μｍにとって形成し、次でまたはその前に、半導体領域
２及び３間に延長しているｎ型を有し且つ半導体領域２
及び３よりもわずかに狭い幅を有する半導体領域４を、
同様に、それ自体は公知のｎを不純物の導入処理によっ
て形成づる〈第２図Ａ及びＢ〉。 次に、半導体基板１の主面１ａ上に、半導体領域２及び
３をそれぞれ外部に臨まぜる窓６及びγを有し、且つＳ
ｉＯ、Ｓｉ３Ｎ４などでなる絶縁層５を、それ自体は公
知の種々の方法、例えばプラズマＣＶＤ法をとって、例
えば１５００大の厚さに形成する（第３図Ａ及びＢ）。 次に、半導体領域２及び３に、それぞれの絶縁層５の窓
６及び７に臨む領域においてオーミックに付されている
例えばＡｕＧｅＮ　ｉ合金層とＡｕ層どの栢層体でなる
導電性層８及び９を、それ自体は公知の種々の方法によ
って、窓６及び７をそれぞれ全く埋めた形で、形成する
く第４図Ａ及びＢ）。 次に、絶縁層５上に、導電性層８及び９を覆って延長し
、且つフォ１〜レジメ１〜、Ｓ　Ｉ　０２　すどでなる
層１０を、例えばｉ　ｏｏｏ大の厚さに形成する（第５
図Ａ及びＢ）。 次に、絶縁層５と層１０どからなる薄膜１１に、例えば
３０ＫｅＶで加速され月つ制御された電流密度を有する
Ｇａイオンににる集束イオンビーム１２を、制御された
時間だ（プ照射させることによる、薄膜１１に対する集
束イオンビーム１２を用いたエツヂング処理にＪ：って
、半導体基板１を、半導体領域２及び３間の半導体領域
４を例えば０．１μｍの幅と例えば１０μｍの長さとを
有して横切って延長しているストライプ状の領域１６に
おいて、外部に臨まじるストライブ状の金属層配設用窓
１３を形成する５ （第６図Ａ及びＢ）。 次に、薄膜１１の金属層配設用窓１３内に、例えばＷ（
ＣＯ〉６でなる金属化合物ガス１４を供給させながら、
１０−５ｔｏｒｒの金属化合物ガスの圧力を有する雰囲
気で、金属層配設用窓１３を、例えば３０ＫＶに加速さ
れ且つ薄膜１１に金属層配設用窓１３を形成するときに
用いた集束イオンビーム１２に比し低い制御された電流
密度を有するＱａイオンによる集束イオンビーム１５で
前側さぜることによって、半導体基板１上に、金属層配
設用窓１３に臨む領域１６において、半導体基板１との
間で金属半導体接合１７を形成しているＷでなる金属層
１８を、金属層配設用窓１３を全く埋め月つ半導体領域
４を横切っている態様に、＃１積形成する（第７図Ａ及
びＢ〉。この場合、金属層１８は、薄膜１１上にもわず
かに延長し、マツシュルーム形状に形成される。 次に、１５０℃〜５００℃の温度による熱アニーリング
処理を施しで後、薄膜１１の最上層　６ である層１０を除去する（第８図Ａ及びＢ）。 以上が、本発明による金属半導体接合素子の製法の実施
例である。 このような製法によって製造される金属半導体接合素子
は、半導体領域２及び３をそれぞれソース領域及びドレ
イン領域、半導体領域４をチャンネル領域、導電性層８
及び９をそれぞれソース電極及びドレイン電極、金属層
１８をゲート電極とするショク１〜キ接合型電界効果１
〜ランジスタの構成を有し、従ってショク１〜キ接合型
電界効果１〜ランジスタとしての機能が得られることは
明らかである。 従って、第１図〜第８図に示−リー本発明による金属半
導体接合素子の製法は、ショットキ接合型電界効果トラ
ンジスタの製法の実施例に適用した製法ということがで
きる。 第１図〜第８図に示す本発明による金属半導体接合素子
の製法によれば、半導体基板１上に絶縁層５と層１０と
による２層の薄膜１１を形成する■稈（第３図及び第５
図）と、薄膜１１に対する集束イオンビーム１２を用い
たエツチング処理によって、薄膜１１に半導体基板１を
外部に臨ませる金属層配設用窓１３を形成する工程（第
６図）と、金属層配設用窓１３内に金属化合物ガス１４
を供給させながら、金属層配設用窓１３を集束イオンビ
ーム１５で照射させることによって、半導体基板１上に
、金属層配設用窓１３に臨む領域１６において、半導体
基板１との間で金属半導体接合１７を形成している金属
層１８を堆積形成する工程（第７図）と、その工程後に
おいて、薄膜１１の最上層である層１０を除去する工程
（第８図〉とを有して、金属半導体接合素子を製造する
。 このような本発明による金属半導体接合素子の製法によ
れば、半導体基板１との間で金属半導体接合１７を形成
している金属層１８を形成する前に、半導体基板１上に
薄膜１１を形成する工程（第３図及び第５図）と、その
薄膜１１に金属層配設用窓１３を形成する工程（第６図
）とをとりさえすれば、半導体基板１との間で金属半導
体接合１７を形成している金属層１８を、前述した従来
の第２の金属半導体接合素子の製法の場合と同様に、半
導体基板１上の所定の領域１６に金属化合物ガス１４を
供給させながら、半導体基板１上の所定の領域１６を集
束イオンビーム１５で照射させるだけで形成することが
でき、また、薄膜１１に金属層配設用窓１３を形成する
のに、前述した従来の第１の金属半導体接合素子の製法
の場合と同様に、集束イオンビーム１２を用いるが、そ
の集束イオンビーム１２は、前述した従来の第１の金属
半導体接合素子の製法の場合のようにレジスト騎に対す
る露光処理に用いているのでなく、薄膜１１に刻するエ
ツチング処理に用いており、従って、前述した従来の第
１の金属半導体接合素子の製法のようにレジスト層に対
する現像処理を必要どしないので、金属半導体接合素子
を、前述した従来の第１の金属半導体接合素子の製法の
場合に比し、格段的に容易に製造することができる。 また、第１図〜第８図に示す本発明による金　９ 属半導体接合素子の製法によれば、半導体基板１との間
で金属半導体接合１７を形成している金属層１８を、上
述したように、前述した従来の第２の金属半導体接合素
子の製法の場合と同様に、半導体基板１の所定の領域１
６上に金属化合物ガス１４を供給させながら、半導体基
板１の所定の領域１６を集束イオンビーム１５で照射さ
せることによって形成するが、このとき、半導体基板１
が、薄膜１１の金属層配設用窓１３に臨む領域１６にお
いてのみ外部に露呈し、そして、その領域１６を半導体
基板１の所定の領域１６としている。このため、金属層
１８を、半導体基板１上に、予定の面積を有する予定の
領域１６のみに占めているものとして形成することがで
き、従って、金属半導体接合１７を、薄膜１１の金属層
配設用窓１３と同じ寸法で形成することができる。とこ
ろで、１ｉｌｌ１３１１の金属層配設用窓１３は、前述
した従来の第１の金属半導体接合素子の製法の場合に準
じて、集束イオンビームを用いて形成されるが、この場
合、０ 従来の第１の金属半導体接合素子の製法の場合で前述し
たように１、集束イオンビームを、０゜１μｍ以下とい
うような小さな径を有するものとして得ることができる
ことから、金属間配設用窓１３を、０．１μｍ以下とい
うような十分狭い幅を有するものとして形成することが
できる。 このため、半導体基板１と金属層１８との間で形成され
ている金属半導体接合１７を、０゜１μｍ以下というよ
うな十分狭い幅を有するものとして形成することができ
、よって、前述した従来の第２の金属半導体接合素子の
製法の欠点を有することなしに、金属半導体接合素子を
、小型密実に製造することができる。 また、第１図〜第８図に示す本発明による金属半導体接
合素子の製法によれば、半導体基板１との間で金属半導
体接合１７を形成している金属層１８を形成するときに
、上述したように、半導体基板１が、薄膜１１の金属層
配設用窓１３に臨む領域１６においてのみ、その領域１
６を予定の領域どして外部に露呈しているので、金属層
１８を形成するときに、その金属層１８を構成している
のと同じ金属粒子１９が、薄膜１１上に図示のように１
イＬ積句着づ−るとしでも、半導体単板１上に直接堆積
付着しないので、半導体基板１の上面が、金属粒子１９
によって直接汚染されない。このため、第１図〜第８図
に示づ一本発明による金属半導体接合素子によれば、半
導体躯板１どの間で金属半導体接合１７を形成している
金属層１８を形成して後、金属粒子１９を、薄膜１１の
最上層である層１０を除去することによって、除去して
いるが、そのようにして金属粒子１９を半導体基板また
は半導体層上から除去しなくても、金属半導体接合素子
を、はとｌυど所期の特性を有するものとして製造する
ことがて゛きる。 また、第１図〜第８図に示す本発明による金属半導体接
合素子の製法によれば、半導体基板１との間で金属半導
体接合１７を形成している金属層１８をＭｔ積影形成る
工程にｄ３いて薄膜」ニにＩＭ槓何着した金属粒子１つ
を、薄膜１１の最上層である層１０を除去することによ
って、除去しているので、金属粒子１９を除去しない限
り、金属半導体接合素子を、所期の特性をイｊ′？Ｉる
しのとし−（製造づ゛ることが（゛きない、というおそ
れがあるとすれば、そのにうなおそれを、有効に回避す
ることができ、また、半導体基板１上に形成されている
薄膜１１の最上層である層１０は、半導体基板１上に直
接ｆ［ｆｆ　ｖ４句肴している金属粒子の場合のように
半導体基板１に損傷を与える、ということなしに、半導
体基板１上から容易に除去できるのＣ′、金属半導体接
合素子を、所期の特性を右するしのとして、容易に製造
することができる。 なお、上述においては、ショツｌ＝　＝Ｆ接接合静電界
効果トランジスタ製法に適用した場合の本発明による金
属半導体接合素子の製法の１つの実施例を示したに過ぎ
ず、本発明による金属半導体接合素子の製法は、半）９
体層と金属層との間で金属半導体接合を形成している構
成を有す３ るＨＥＭＴ形電界効果１〜ランジスタの製法を製造づ゛
る場合にも適用することもでき、その他、本発明の精神
を脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図示及びＢ−第８図示及びＢ（よ、本発明による金
属半導体接合素子の実施例を示す順次の工程における路
線的平面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面図で゛ある。 １・・・・・・・・・・・・・・・半導体臭板２．３．
４・・・半導体領域 ５・・・・・・・・・・・・・・・絶縁層６．７・・・
・・・・・・窓 ８．９・・・・・・・・・導電性層 １１・・・・・・・・・・・・・・・ｌ層１２・・・・
・・・・・・・・・・・集束イオンビーム１３・・・・
・・・・・・・・・・・金属層配設用窓１４・・・・・
・・・・・・・・・・金属化合物ガス１５・・・・・・
・・・・・・・・・集束イオンビーム１６・・・・・・
・・・・・・・・・領域　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板または半導体層上に、１層以上の薄膜を
   形成する工程と、 上記薄膜に対する集束イオンビームを用い たエッチング処理によつて、上記薄膜に上記半導体基板
   または半導体層を外部に臨ませる金属層配設用窓を形成
   する工程と、 上記金属層配設用窓内に金属化合物ガスを 供給させながら、上記金属層配設用窓を集束イオンビー
   ムで照射させることによつて、上記半導体基板または半
   導体層上に、上記金属層配設用窓に臨む領域において、
   上記半導体基板または半導体層との間で金属半導体接合
   を形成している金属層を堆積形成する工程とを有するこ
   とを特徴とする金属半導体接合素子の製法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の金属半導体接合素子の
   製法において、 上記金属層を堆積形成する工程後において、上記薄膜の
   少なくとも最上層を除去する工程を有することを特徴と
   する金属半導体接合素子の製法。