JPH056899A - Mesfet and manufacture thereof - Google Patents
Mesfet and manufacture thereofInfo
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- JPH056899A JPH056899A JP15797191A JP15797191A JPH056899A JP H056899 A JPH056899 A JP H056899A JP 15797191 A JP15797191 A JP 15797191A JP 15797191 A JP15797191 A JP 15797191A JP H056899 A JPH056899 A JP H056899A
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- drain region
- insulating film
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法,
特に超高周波用途で使用されるGaAs等のMESFETの
能動層の形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a method for forming an active layer of MESFET such as GaAs used for ultra high frequency applications.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より超高周波用途の例えばGaAsME
SFETの能動層の形成方法は、雑音指数(NF)や利
得(Gain)等の高周波性能を向上する目的で、ソース抵
抗の低減やドレインコンダクタンスを改善するために、
図2に示すようにリセス構造や、 図3に示すようにイ
オン注入法によりソース側,ドレイン側に高濃度層を設
けたり、さらに 図4に示すように高濃度層をソース側
はゲートに近くドレイン側は遠ざけて設ける、オフセッ
ト構造を実現するようになされてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, GaAsME for ultra high frequency applications
The method for forming the active layer of the SFET is to improve the high frequency performance such as noise figure (NF) and gain (Gain) in order to reduce the source resistance and improve the drain conductance.
As shown in FIG. 2, a high-concentration layer is provided on the source side and the drain side by an ion implantation method as shown in FIG. 3, or as shown in FIG. It has been attempted to realize an offset structure in which the drain side is provided separately.
【0003】なお、図2〜図4において、Aはソース電
極メタル、Dはドレイン電極So、ドレインオーミック電
極Doにて電気的接触されている。またGAはゲートメタ
ルであり、図2では、リセス領域Rの底部に設けられて
いる。さらに、図4でScはソース領域高濃度層、Dcはド
レイン領域高濃度層である。そしてゲートメタルGは、
ソース領域Scとドレイン領域Dcとの間の能動層A上で、
いわゆるショットキ接合を形成して設けられるものであ
る。2 to 4, A is a source electrode metal and D is a drain electrode So and a drain ohmic electrode Do are in electrical contact with each other. GA is a gate metal and is provided at the bottom of the recess region R in FIG. Further, in FIG. 4, Sc is a source region high concentration layer, and Dc is a drain region high concentration layer. And the gate metal G is
On the active layer A between the source region Sc and the drain region Dc,
It is provided by forming a so-called Schottky junction.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の 〜 に
説明したGaAsMESFETの能動層の形成方法は、ゲー
ト近傍の能動層濃度,厚さを制御することで性能向上を
図る方法であるので、実際に最も重要なゲート直下の能
動層を制御することは難しく、性能向上を達成するには
限界があるという欠点があった。The above-mentioned conventional method of forming the active layer of GaAs MESFET is a method for improving the performance by controlling the concentration and thickness of the active layer in the vicinity of the gate. However, it is difficult to control the active layer directly under the gate, which is the most important factor, and there is a limit in achieving improvement in performance.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のMESFETは
ゲート下方の性能層の不純物を、ソース領域からドレイ
ン領域への方向に対応して異ならせたことを特徴とす
る。The MESFET of the present invention is characterized in that the impurities in the performance layer below the gate are made different according to the direction from the source region to the drain region.
【0006】本発明の製造方法はゲート下方の性能層の
濃度及び厚さを制御するために、ソースからドレインへ
の方向に傾斜をもった厚さの酸化膜や窒化膜等の絶縁層
を形成する工程と、傾斜をもった絶縁膜を通してイオン
注入する工程と、イオン注入層をアニールすることで不
純物を活性化する工程とを含むことを特徴とする。In the manufacturing method of the present invention, in order to control the concentration and thickness of the performance layer below the gate, an insulating layer such as an oxide film or a nitride film having a thickness inclined from the source to the drain is formed. And a step of implanting ions through an insulating film having a slope, and a step of activating the impurities by annealing the ion-implanted layer.
【0007】[0007]
【作用】上記の構成によると傾斜をもつ絶縁膜を通して
イオン注入された不純物によりゲート直下の能動層を、
ソース側を高濃度にドレイン側を低濃度になるよう傾斜
をもった能動層とできるため、ソース側の抵抗を低くで
きる。According to the above structure, the active layer just below the gate is formed by the impurities ion-implanted through the insulating film having a slope,
Since the active layer can be formed so as to have a high concentration on the source side and a low concentration on the drain side, the resistance on the source side can be reduced.
【0008】また、動作バイアスの印加時ゲート電極直
下のドレイン端での空乏層が広がり易くなるためソース
・ドレイン間電圧に対するドレイン電流の飽和特性がよ
くなり、ドレインコンダクタンスを改善することができ
る。Further, when the operating bias is applied, the depletion layer at the drain end immediately below the gate electrode is likely to spread, so that the saturation characteristic of the drain current with respect to the source-drain voltage is improved and the drain conductance can be improved.
【0009】[0009]
【実施例】図1(a)〜(f)は本発明の第1の実施例
であるGaAsMESFETの工程順の断面図である。図1
(a)は半絶縁性GaAs基板1にn型FET能動層2を形
成後膜厚4000オングストローム〜10000オング
ストロームのSiO2やSi3N4等の絶縁膜3を形成する工
程,次に図1(b)に示すようにPRつまりフォトレジ
スト4をマスクとして、後でゲートとなる絶縁膜3の領
域3gを膜厚1000オングストローム〜3000オン
グストロームまでエッチングして、凹部を形成する工程
と、次に図1(C)に示すように基板1を傾斜させ、シ
ラノールを含む溶液中にディップし引き上げ傾斜させた
状態でキュアし、前工程でエッチングした凹部に傾斜し
た厚さのシリカフィルム5を形成する工程と、次に図1
(d)に示すようにシリカフィルム5と絶縁膜3とのエ
ッチング速度が適正になるような条件でドライエッチン
グを行い、ゲート領域となる凹部の絶縁膜を薄い側で0
〜数100オングストローム,厚い側で500オングス
トローム〜1000オングストロームとなるように加工
する工程と、次に図1(e)に示すようにソースとなる
領域とドレインとなる領域の絶縁膜3を除去し、その後
適正な加速エネルギーでSi+ をイオン注入することでソ
ース・ドレイン領域にn型高濃度層7をゲート領域に傾
斜濃度のn型不純物層6を形成し、その後アニールし注
入不純物を活性化する工程と、次に図1(f)に示すよ
うにゲートメタル8を形成しソースドレインにオーミッ
ク電極9,10、さらにオーミック電極上にソース,ド
レイン電極メタル11,12を形成する工程を示すもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1A to 1F are sectional views in order of steps of a GaAs MESFET according to a first embodiment of the present invention. Figure 1
(A) is a step of forming an n-type FET active layer 2 on a semi-insulating GaAs substrate 1 and then forming an insulating film 3 such as SiO 2 or Si 3 N 4 having a film thickness of 4000 Å to 10000 Å, and then referring to FIG. As shown in b), using the PR, that is, the photoresist 4 as a mask, the region 3g of the insulating film 3 which will be the gate later is etched to a film thickness of 1000 angstroms to 3000 angstroms to form a recess, and then FIG. A step of tilting the substrate 1 as shown in (C), dipping it in a solution containing silanol, curing in a tilted state, and forming a silica film 5 having a tilted thickness in the recesses etched in the previous step. , Then Fig. 1
As shown in (d), dry etching is performed under conditions such that the etching rates of the silica film 5 and the insulating film 3 are appropriate, and the insulating film in the concave portion which will be the gate region is reduced to 0 on the thin side.
˜several hundred angstroms, a step of processing so as to be 500 angstroms to 1000 angstroms on the thick side, and then removing the insulating film 3 in the region serving as the source and the region serving as the drain as shown in FIG. Then, Si + is ion-implanted with appropriate acceleration energy to form the n-type high-concentration layer 7 in the source / drain regions and the n-type impurity layer 6 with a gradient concentration in the gate region, and then anneal to activate the implanted impurities. The process and the process of forming the gate metal 8 and then forming the ohmic electrodes 9 and 10 on the source and drain and the source and drain electrode metals 11 and 12 on the ohmic electrode as shown in FIG. is there.
【0010】上記本発明の製造方法を用いればゲート領
域直下の不純物濃度をソース側で高くドレイン側で低く
することが可能となりソース抵抗を低減しかつゲート電
極直下のドレイン端での空乏層の広がりを容易にし、ソ
ース、ドレイン間電圧に対するドレイン電流の飽和特性
が優れたドレインコンダクタンスの改善されたGaAsME
SFETを製造することができる。When the manufacturing method of the present invention is used, the impurity concentration immediately below the gate region can be made high on the source side and low on the drain side, thereby reducing the source resistance and expanding the depletion layer at the drain end immediately below the gate electrode. GaAsME with improved drain conductance, which facilitates the operation and has excellent drain current saturation characteristics with respect to the source-drain voltage.
SFETs can be manufactured.
【0011】つぎに、第2実施例として図1(c)〜
(d)に示す工程において、第1実施例とは逆にソース
側が厚くドレイン側が薄くなるように絶縁膜を加工する
工程と、図1(e)に示す工程において、第1実施例で
はn型不純物となるSi+ をイオン注入したが、第2実施
例ではP型不純物となるBe+ をイオン注入する工程と、
その後は第1実施例と同様にMESFETを形成する工
程とからなる。第2実施例によれば、Be+ のイオン注入
条件を適正にすることで、ソース側の能動層の不純物濃
度を低減することなくドレイン側の能動層を低くするこ
とができ、第1実施例と同様の効果を得ることができ
る。Next, as a second embodiment, FIG.
In the step shown in (d), the step of processing the insulating film so that the source side is thicker and the drain side is thinner, contrary to the first example, and in the step shown in FIG. Although Si + which is an impurity is ion-implanted, in the second embodiment, a step of ion-implanting Be + which is a P-type impurity,
After that, the process includes the step of forming the MESFET as in the first embodiment. According to the second embodiment, by properly adjusting the Be + ion implantation conditions, it is possible to lower the active layer on the drain side without reducing the impurity concentration of the active layer on the source side. The same effect as can be obtained.
【0012】さらに、第3の実施例として、絶縁膜3に
能動層2に達する窓部を形成し、この窓部に前記第1の
実施例と同様に厚さの傾斜したシリカフィルムを形成
し、このシリカフィルムを介してP型またはN型不純物
をイオン注入するようにしてもよい。Further, as a third embodiment, a window portion reaching the active layer 2 is formed in the insulating film 3, and a silica film having an inclined thickness is formed in this window portion as in the first embodiment. Alternatively, P-type or N-type impurities may be ion-implanted through the silica film.
【0013】さらにまた、第4の実施例として、薄い絶
縁膜と傾斜状のシリカフィルムの積層膜を介してP型ま
たはn型不純物をイオン注入するようにしてもよい。Furthermore, as a fourth embodiment, P-type or n-type impurities may be ion-implanted through a laminated film of a thin insulating film and an inclined silica film.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法を用いることで従来の製造方法では困難で
あった微細なゲート直下の能動層の不純物濃度をソース
側で高くドレイン側で低くすることが可能となりソース
抵抗を低減しつつゲート電極直下のドレイン端での空乏
層の広がりが容易になり、ソース・ドレイン間電圧に対
するドレイン電流の飽和特性がおくなりドレインコンダ
クタンスの改善が出来き、さらにゲート・ドレイン耐圧
の向上も図れる効果がある。従って高周波用途で使用さ
れるん性能の優れたGaAsMESFETの提供が可能にな
る。As described above, by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the impurity concentration of the active layer just below the fine gate, which is difficult with the conventional manufacturing method, is high on the source side and high on the drain side. It is possible to lower the source resistance and facilitate the spread of the depletion layer at the drain end directly under the gate electrode, and the drain current saturation characteristics with respect to the source-drain voltage can be improved to improve the drain conductance. Further, there is an effect that the breakdown voltage of the gate / drain can be further improved. Therefore, it is possible to provide a GaAs MESFET having excellent performance that is used in high frequency applications.
【図1】 本発明の第1の実施例を示すGaAsFIG. 1 shows a GaAs showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 従来のMaAaMESFETの構造を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a conventional MaAa MESFET.
【図3】 従来のMaAaMESFETの構造を示す断面図FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional MaAa MESFET.
【図4】 従来のMaAaMESFETの構造を示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional MaAa MESFET.
1 半絶縁性GaAs基板 2 FET能動層 3 絶縁膜 4 PRフォトレジスト 5 シリカフィルム 6 傾斜不純物層 7 高濃度層 8 ゲートメタル 9 ソースオーミック電極 10 ドレインオーミック電極 11 ソース電極メタル 12 ドレイン電極メタル 1 Semi-insulating GaAs substrate 2 FET active layer 3 insulating film 4 PR photoresist 5 Silica film 6 Graded impurity layer 7 High concentration layer 8 gate metal 9 Source ohmic electrode 10 Drain ohmic electrode 11 Source electrode metal 12 Drain electrode metal
Claims (4)
成し、さらにソース領域とドレイン領域とを形成し、上
記ソース領域とドレイン領域との間のFET能動層上
に、ショトキ接合を形成する金属ゲートを設けるMES
FETにおいて、上記金属ゲートの下方部のFET能動
層の不純物濃度を、ソース領域からドレイン領域への方
向に対応して異ならせたことを特徴とするMESFE
T。1. A FET active layer is formed on a compound semiconductor substrate, a source region and a drain region are further formed, and a Schottky junction is formed on the FET active layer between the source region and the drain region. MES with metal gate
In the FET, the MESFE is characterized in that the impurity concentration of the FET active layer below the metal gate is made different according to the direction from the source region to the drain region.
T.
成し、さらにソース領域とドレイン領域とを形成し、上
記ソース領域とドレイン領域との間のFET能動層上
に、ショトキ接合を形成する金属ゲートを設けるMES
FETの製造工程において、金属ゲートの下方部のFE
T能動層上に、ソース領域からドレイン領域への方向に
傾斜した厚さの絶縁膜を予めマスクとして形成して後、
n型あるいはP型の不純物を、上記絶縁膜を介してイオ
ン注入することにより、金属ゲートの下方部のFET能
動層の不純物濃度を、ソース領域からドレイン領域への
方向に対応して異ならせることを特徴とするMESFE
Tの製造方法。2. A FET active layer is formed on a compound semiconductor substrate, a source region and a drain region are further formed, and a Schottky junction is formed on the FET active layer between the source region and the drain region. MES with metal gate
In the FET manufacturing process, the FE under the metal gate
After forming an insulating film having a thickness inclined in the direction from the source region to the drain region on the T active layer in advance as a mask,
Ion implantation of n-type or P-type impurities through the insulating film to make the impurity concentration of the FET active layer below the metal gate different depending on the direction from the source region to the drain region. Characterized by MESFE
Method of manufacturing T.
成し、さらにソース領域とドレイン領域とを形成し、上
記ソース領域とドレイン領域との間のFET能動層上
に、ショトキ接合を形成する金属ゲートを設けるMES
FETの製造工程において、金属ゲートの下方部のFE
T能動層上に、ソース領域からドレイン領域への方向に
傾斜した厚さの絶縁膜を予めマスクとして形成して後、
n型あるいはP型の不純物を、上記絶縁膜を介してイオ
ン注入することにより、金属ゲートの下方部のFET能
動層の不純物濃度を、ソース領域からドレイン領域への
方向に対応して異ならせる製造方法について、上記絶縁
膜をソース領域からドレイン領域への方向に傾斜した厚
さとするための手段として、FET能動層上に均一な厚
さの絶縁層を形成する工程と、この絶縁層の金属ゲート
形成予定部分となる領域のみをエッチングして凹部を形
成する工程と、前記絶縁膜の凹部にシラノール溶液を供
給し、化合物半導体基板を傾斜させた状態で上記凹部に
供給したシラノール溶液を固化して傾斜状のシリカフィ
ルムを形成する工程と、前記傾斜状のシリカフィルムを
介して絶縁膜をドライエッチングして傾斜状の絶縁膜を
形成する工程とを含むことを特徴とするMESFETの
製造方法。3. A FET active layer is formed on a compound semiconductor substrate, a source region and a drain region are further formed, and a Schottky junction is formed on the FET active layer between the source region and the drain region. MES with metal gate
In the FET manufacturing process, the FE under the metal gate
After forming an insulating film having a thickness inclined in the direction from the source region to the drain region as a mask on the T active layer in advance,
Manufacturing in which n-type or P-type impurities are ion-implanted through the insulating film to make the impurity concentration of the FET active layer below the metal gate different depending on the direction from the source region to the drain region. Regarding the method, a step of forming an insulating layer having a uniform thickness on the FET active layer, and a metal gate of this insulating layer are provided as means for making the insulating film have a thickness inclined from the source region to the drain region. A step of forming a recess by etching only a region to be formed, and a silanol solution is supplied to the recess of the insulating film, and the silanol solution supplied to the recess is solidified while the compound semiconductor substrate is tilted. A step of forming a tilted silica film, and a step of dry etching the insulating film through the tilted silica film to form a tilted insulating film. Method for producing a MESFET, wherein Mukoto.
成し、さらにソース領域とドレイン領域とを形成し、上
記ソース領域とドレイン領域との間のFET能動層上
に、ショトキ接合を形成する金属ゲートを設けるMES
FETの製造工程において、金属ゲートの下方部のFE
T能動層上に、ソース領域からドレイン領域への方向に
傾斜した厚さの絶縁膜を予めマスクとして形成して後、
n型あるいはP型の不純物を、上記絶縁膜を介してイオ
ン注入することにより、金属ゲートの下方部のFET能
動層の不純物濃度を、ソース領域からドレイン領域への
方向に対応して異ならせる製造方法について、上記絶縁
膜をソース領域からドレイン領域への方向に傾斜した厚
さとするための手段として、均一な厚さの絶縁膜の金属
ゲートの形成予定部分のみにエッチングによってFET
能動層にまで及び窓を形成させた化合物半導体基板を傾
斜配置させておき、上記窓にシラノール溶液を溜めてお
きキャアして、絶縁膜としてのシリカフィルムを設ける
ことを特徴とするMESFETの製造方法。4. A FET active layer is formed on a compound semiconductor substrate, a source region and a drain region are further formed, and a Schottky junction is formed on the FET active layer between the source region and the drain region. MES with metal gate
In the FET manufacturing process, the FE under the metal gate
After forming an insulating film having a thickness inclined in the direction from the source region to the drain region as a mask on the T active layer in advance,
Manufacturing in which n-type or P-type impurities are ion-implanted through the insulating film to make the impurity concentration of the FET active layer below the metal gate different depending on the direction from the source region to the drain region. Regarding the method, as a means for making the insulating film have a thickness inclined in the direction from the source region to the drain region, the FET is formed by etching only the portion where the metal gate of the insulating film having a uniform thickness is to be formed.
A method for manufacturing a MESFET, characterized in that a compound semiconductor substrate having a window formed up to an active layer is arranged in a tilted manner, a silanol solution is stored in the window and is then stored, and a silica film as an insulating film is provided. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15797191A JPH056899A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Mesfet and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15797191A JPH056899A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Mesfet and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056899A true JPH056899A (en) | 1993-01-14 |
Family
ID=15661439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15797191A Pending JPH056899A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Mesfet and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH056899A (en) |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP15797191A patent/JPH056899A/en active Pending
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