JPH05190575A - 化合物半導体mesfetにおけるldd構造の形成方法 - Google Patents

化合物半導体mesfetにおけるldd構造の形成方法

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JPH05190575A
JPH05190575A JP378892A JP378892A JPH05190575A JP H05190575 A JPH05190575 A JP H05190575A JP 378892 A JP378892 A JP 378892A JP 378892 A JP378892 A JP 378892A JP H05190575 A JPH05190575 A JP H05190575A
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JP
Japan
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insulating film
region
forming
dummy gate
insulating
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Pending
Application number
JP378892A
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English (en)
Inventor
Motoyoshi Iwata
基良 岩田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース抵抗の低減や短ゲート長化を図るとと
もに、相互コンダクタンスの増大及び低雑音化を実現す
ることができる化合物半導体MESFETにおけるLD
D構造の形成方法を提供する。 【構成】 本発明方法は、エッチングレートの大きな第
1の絶縁膜4、エッチングレートの小さな第2の絶縁膜
5及び両絶縁膜4,5の中間的なエッチングレートを有
する第3の絶縁膜6のそれぞれをこの順序に従って半絶
縁性基板1上に積み重ねて成膜する工程と、これらの絶
縁膜4,5,6からなる三層構造のダミーゲート8をチ
ャネル領域上に形成する工程と、エッチングによって前
記ダミーゲート8の断面形状を十文字形とする工程と、
このダミーゲート8をマスクとするイオン注入により、
チャネル領域を挟んで対向するソース及びドレイン領域
のそれぞれ内に、高濃度不純物領域10と低濃度不純物
領域11とを同時に形成する工程とを含むことを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体MESF
ET(MEtal Semiconductor FET)におけるLDD構造
の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、化合物半導体MESFETに
おいては、FET特性の向上を図るべく、LDD(Ligh
tly Doped Drain-source)やn′などと呼ばれる構造が
採用されている。すなわち、このLDD構造は、図4で
示すように、FETを構成するゲート電極30下のチャ
ネル領域と、ゲート電極30を挟んで対向配置されたオ
ーミック電極31下のソース及びドレイン領域のそれぞ
れ内に形成された高濃度不純物領域(n+ 領域)32と
の間に、両者の中間的な不純物濃度を有する低濃度不純
物領域(n′領域)33を形成してなる構造である。な
お、図6中の符号34は半絶縁性化合物半導体基板であ
り、35は動作層(活性層)である。
【0003】ところで、このようなLDD構造を形成す
るに際しては、いわゆるサイドウォールを利用するのが
一般的となっている。すなわち、この形成方法において
は、まず、図5(a)で示すように、半絶縁性化合物半
導体基板34におけるFETのチャネル領域上に予めW
Siなどの耐熱性金属からなるゲート電極30を形成
し、かつ、このゲート電極30の側部にSiO2 などの
絶縁膜からなるサイドウォール36を形成した後、ゲー
ト電極30及びサイドウォール36をマスクとするイオ
ン注入を行ってソース及びドレイン領域のそれぞれ内に
+ 領域32を形成する。さらに、引き続いて、図5
(b)で示すように、サイドウォール36を除去したう
えでゲート電極30をマスクとするイオン注入を再び行
ってn′領域33を形成した後、ソース及びドレイン領
域上にオーミック電極31を形成することが行われてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
LDD構造の形成方法においては、フォトリソグラフ
ィーの制限から短ゲート長化が難しく、また、ゲート電
極30として耐熱性金属を使用することからゲート抵抗
が大きくなってしまう、サイドウォール36の厚みを
厚くするのが困難であるため、ゲート電極30とn′領
域33との間の距離、すなわち、n′領域33の寸法設
定の自由度が小さくなる、というような不都合が生じる
ことになっていた。
【0005】本発明は、これらの不都合を解消すべく創
案されたものであって、ソース抵抗(Rs)の低減や短
ゲート長化を図ることができ、相互コンダクタンス(g
m)の増大及び低雑音化を実現することが可能なLDD
構造の形成方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるLDD構
造の形成方法は、このような目的を達成するために、エ
ッチングレートの大きな第1の絶縁膜、エッチングレー
トの小さな第2の絶縁膜及び両絶縁膜の中間的なエッチ
ングレートを有する第3の絶縁膜のそれぞれをこの順序
に従って半絶縁性基板上に積み重ねて成膜する工程と、
これらの絶縁膜からなる三層構造のダミーゲートをチャ
ネル領域上に形成する工程と、エッチングによって前記
ダミーゲートの断面形状を十文字形とする工程と、この
ダミーゲートをマスクとするイオン注入により、チャネ
ル領域を挟んで対向するソース及びドレイン領域のそれ
ぞれ内に、高濃度不純物領域と低濃度不純物領域とを同
時に形成する工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明方法の実施例を図面に基づいて
説明する。なお、以下の説明においては、化合物半導体
MESFETがGaAsMESFETであるものとして
いるが、これに限定されないのは勿論である。
【0008】図1ないし図3は本発明の実施例にかかる
LDD構造の形成方法を手順に従って示す工程断面図で
あり、図1は本形成方法における前段の工程群、図2は
中段の工程群、図3は後段の工程群をそれぞれ示してい
る。
【0009】まず、第1図(a)で示すように、半絶縁
性GaAs基板1上にフォトレジスト層2を形成してパ
ターニングを行った後、残したフォトレジスト層2をマ
スクとする選択的なイオン注入を行うことによってFE
T領域内の全面にわたるn型の動作層3を形成する。な
お、この動作層3形成時におけるイオン注入条件は、例
えば、注入エネルギー100keV,ドーズ量3×10
12cm-2というように設定される。
【0010】次に、フォトレジスト層2を除去した後、
図1(b)で示すように、窒化珪素(SiNx)などか
らなり、エッチングレートが互いに異なる第1ないし第
3の絶縁膜4,5,6をPE−CVD法などによって連
続的に積み重ねて成膜して半絶縁性GaAs基板1の表
面上に堆積させる。そして、このとき、絶縁膜4,5,
6それぞれの膜厚は3000Å、1000Å,4000
Å程度とされる一方、成膜条件を適宜変更することによ
り、下側に位置する第1の絶縁膜4のエッチングレート
は他の絶縁膜5,6のエッチングレートに比べて大き
く、また、中間に位置する第2の絶縁膜5のエッチング
レートは小さく、さらに、上側に位置する第3の絶縁膜
6は第1及び第2の絶縁膜4,5の中間的なエッチング
レートを有するものと設定される。
【0011】すなわち、これらの絶縁膜4〜6のエッチ
ングレートは成膜時におけるシラン(SiH4)とアン
モニア(NH3)との比率に依存することになるから、
例えば、第1の絶縁膜4を成膜する際のSiH4/NH3
比は0.15、第2の絶縁膜5の成膜時における比率は
0.2、第3の絶縁膜6を成膜時の比率は0.5という
ように設定されている。なお、ここでは、第1ないし第
3の絶縁膜4,5,6のいずれもが窒化珪素(Si
x)などからなるものとしているが、これに限定され
るものではなく、例えば、これらのうちのいずれかを二
酸化珪素(SiO2)からなるものとしたり、有機材料
からなるものとしたりすることは任意である。
【0012】引き続き、第3の絶縁膜6上にフォトレジ
スト層7を形成してパターニングを行った後、図1
(c)で示すように、FETのチャネル領域と対応する
部位に残したフォトレジスト層7をマスクとするRIE
(反応性イオンエッチング)によって第1ないし第3の
絶縁膜4,5,6の不要部分を異方的に除去し、三層構
造となったダミーゲート8を形成したうえでフォトレジ
スト層7を除去する。その後、図1(d)で示すよう
に、ウェットエッチングまたはRIEによってダミーゲ
ート8を等方的にエッチングし、その断面形状を十文字
形とする。すなわち、このダミーゲート8を構成する第
1ないし第3の絶縁膜4,5,6それぞれのエッチング
レートは第1の絶縁膜4>第3の絶縁膜6>第2の絶縁
膜5の順とされているのであるから、この際のエッチン
グによっては、第1の絶縁膜4が最も大きく除去され、
かつ、この絶縁膜4に次いで第3の絶縁膜6が大きく除
去されることになる一方、第2の絶縁膜5はさほど除去
されないままで残ることになる結果、ダミーゲート8の
断面形状を十文字形となるのである。
【0013】さらに、半絶縁性GaAs基板1上を新た
に覆うフォトレジスト層9を形成してパターニングを行
った後、図1(e)で示すように、このフォトレジスト
層9とダミーゲート8とをマスクとしてイオン注入を行
う。すると、FETのチャネル領域を挟んで対向するソ
ース及びドレイン領域のそれぞれ内には、高濃度不純物
領域(n+ 領域)10及び低濃度不純物領域(n′領
域)11が同時かつ自己整合的に形成される。そして、
このときのn′領域11それぞれにおける不純物濃度及
び注入深さは、イオン注入時の設定条件と、マスクとな
るダミーゲート8の中層に位置する第2の絶縁膜5の膜
厚とによって調整されることになる。すなわち、この絶
縁膜5の膜厚が1000Å程度である場合におけるイオ
ン注入条件は、注入エネルギー150keV,ドーズ量
5×1013cm-2と設定されることになる。また、この
とき、n′領域11同士間の距離は、ダミーゲート8の
上側に位置する第3の絶縁膜6の幅寸法によって定まる
ことになる。
【0014】次に、フォトレジスト層9を除去した後、
FETのソース及びドレイン領域それぞれ内に形成され
たn+ 領域10及びn′領域11を活性化するためのア
ニールをAsの蒸気圧下で行う。そして、図2(a)で
示すように、半絶縁性GaAs基板1上の全面にわたる
フォトレジスト層12を新たに形成してパターニングを
行った後、真空蒸着法によってオーミック電極となる金
属層13を半絶縁性GaAs基板1上の全面にわたって
形成する。さらに、図2(b)で示すように、アセトン
などを用いることによってフォトレジスト層12を除去
し、かつ、リフトオフによってフォトレジスト層12上
に堆積した金属層13の不要部分を除去した後、残存し
てオーミック電極となる金属層13のアローイングを行
う。
【0015】次に、図2(c)で示すように、半絶縁性
GaAs基板1上を覆うフォトレジスト層14を新たに
形成した後、ダミーゲート8の上側に位置する第3の絶
縁膜6が露出するまでフォトレジスト層14をRIEに
よってアッシングする。そして、第3の絶縁膜6の上部
が露出したら、図3(a)で示すように、ウェットエッ
チングもしくはRIEによって第1ないし第3の絶縁膜
4,5,6からなるダミーゲート8を除去する。引き続
き、図3(b)で示すように、真空蒸着法によってゲー
ト電極となる金属層15を全面的に形成した後、アセト
ンなどを用いることによってフォトレジスト層14を除
去し、かつ、リフトオフによってフォトレジスト層14
上に堆積した金属層15の不要部分を除去すると、図3
(c)で示すようなLDD構造を有するFETが形成さ
れたことになる。なお、図3(c)においては、符号1
6がゲート電極を、また、17がオーミック電極を示し
ている。
【0016】なお、以上の説明においては、FETのソ
ース及びドレイン領域それぞれ内に形成されたn+ 領域
10及びn′領域11を活性化するためのアニールをA
sの蒸気圧下で行う、すなわち、いわゆるキャップレス
アニール法を採用して行うとしているが、この方法に限
定されるものではなく、n+ 領域10及びn′領域11
を覆うアニール用保護膜(図示していない)を形成した
うえで注入イオンの活性化を行う方法、いわゆるキャッ
プアニール法を採用してもよいことは勿論である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるL
DD構造の形成方法によれば、予め形成したゲート電極
やサイドウォールをマスクとするイオン注入を行うこと
がないから、ゲート電極を耐熱性金属によって形成した
り、わざわざサイドウォールを形成したりする必要がな
くなる結果、従来例のような複雑なプロセスによるこ
となく、ソース及びドレイン領域内におけるn+ 領域及
びn′領域は勿論のこと、ゲート電極をも自己整合的か
つ容易に形成することができるばかりか、ダミーゲー
トを構成する第1な第3の絶縁膜の組成比を変えるだけ
のことによってn′領域の不純物濃度及び深さを調整す
ることができ、また、ゲート電極とn′領域との間の距
離を調整することができることになる。そのため、ソー
ス抵抗の低減や短ゲート長化を図るとともに、相互コン
ダクタンスの増大及び低雑音化を実現することができる
という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかるLDD構造の形成
方法を示しており、その前段の工程群を示す工程断面図
である。
【図2】その中段の工程群を示す工程断面図である。
【図3】その後段の工程群を示す工程断面図である。
【図4】MESFETにおけるLDD構造を示す断面図
である。
【図5】従来例にかかるLDD構造の形成方法を示す工
程断面図である。
【符号の説明】
4 第1の絶縁膜 5 第2の絶縁膜 6 第3の絶縁膜 8 ダミーゲート 10 n+ 領域(高濃度不純物領域) 11 n′領域(低濃度不純物領域)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 K 7353−4M 21/318 M 8518−4M 27/12 8728−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッチングレートの大きな第1の絶縁膜
    (4)、エッチングレートの小さな第2の絶縁膜(5)
    及び両絶縁膜(4,5)の中間的なエッチングレートを
    有する第3の絶縁膜(6)のそれぞれをこの順序に従っ
    て半絶縁性基板(1)上に積み重ねて成膜する工程と、 これらの絶縁膜(4,5,6)からなる三層構造のダミ
    ーゲート(8)をチャネル領域上に形成する工程と、 エッチングによって前記ダミーゲート(8)の断面形状
    を十文字形とする工程と、 このダミーゲート(8)をマスクとするイオン注入によ
    り、チャネル領域を挟んで対向するソース及びドレイン
    領域のそれぞれ内に、高濃度不純物領域(10)と低濃
    度不純物領域(11)とを同時に形成する工程とを含む
    ことを特徴とする化合物半導体MESFETにおけるL
    DD構造の形成方法。
JP378892A 1992-01-13 1992-01-13 化合物半導体mesfetにおけるldd構造の形成方法 Pending JPH05190575A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005005280A (ja) * 2002-05-21 2005-01-06 Otb Group Bv 半導体基板を不動態化する方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005005280A (ja) * 2002-05-21 2005-01-06 Otb Group Bv 半導体基板を不動態化する方法

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