JPS5932173A - 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

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JPS5932173A
JPS5932173A JP57141933A JP14193382A JPS5932173A JP S5932173 A JPS5932173 A JP S5932173A JP 57141933 A JP57141933 A JP 57141933A JP 14193382 A JP14193382 A JP 14193382A JP S5932173 A JPS5932173 A JP S5932173A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
semiconductor layer
gate
semi
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JP57141933A
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English (en)
Inventor
Yasutami Tsukurida
造田 安民
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、GRAs等の化合物半導体を用いた電界効果
トランジスタ(FET )の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景〕
GaAsはSiに比べて電子移動度が数倍高く、高速動
作が可能なデバイス利料として注目されている。GaA
 sを用いてFETを作る場合、Slにおけるような良
質の界面特性を示すケ゛−ト絶縁膜がないため、通常、
金属−半導体接触を利用したショットキータート構造が
採用される。このようなショットキーゲート型FETは
通常MES(Metal Sem1conductor
 ) FETと呼ばれる。
第1図ケま一般イIL、JなMl・;5FEi’を示し
ている。1ノがCrドープの半絶縁性GaAs基板、1
2が活性層となる11型不純物ド一グGIIAFI層で
あシ、このGaAq層I2層表2にオーミックTinで
あるソース短枠J、?、ドレイン縦極14およびショッ
トキー電極でを)るり゛−ト電極1,5が形成されてい
る。
第1図のMFES FE’l”の改良形として、第2図
に示すt14′造が知られている。これは、第1図の活
性層となるn型GaAs)@12の部分を、アンド−f
GaAs層J21 とこれよりバンドギヤノブの広いn
型不純物ドーゾGnA8層122の積層構造としだもの
である。この構造のMES FP;Tは第1図のものよ
り高速動作がDJ能である。その理由は1、ヤVリアが
走行するチャネル領域となるGaAsj冑12Iがアン
ドープ0w)えに”r4Q子移動Iρニが非常に高いた
めである。アンドーノ’GaAs層121で虎ヤリアと
なるit<子はへテロ接合を介してn型GaA]A8層
122から供給されることになる。
〔背景技術の問題点〕
第1図、第2図に7j<すMES FETを作るには、
ソース、ドレイン電極1 ;? 、 14とデート電極
15とに別々の金属を用いるだめ、それぞれの電極形成
に光蝕剤工程を必要とする。そのためにはマスク合せの
余裕をとることが必要である。
例えば、ダートD:恰幅2μmに対して、ケ8−1・電
極15とソース、ドレイン電極1 、? 、 74の間
にそれぞれ211mのすき間を設けなりればならない。
このことは、第1に、この種のMgS FET ヲ一枚
のウェハ土に集積する場合に高集積化を妨げ不ことにな
る。第2にり−1・とソース、ドレインの間にり−トで
制御されない抵抗がチャネル抵抗に1^列に入るため、
高速動作の妨げとなり、また高い1(Inが得られない
的・、FET 7時性を悪化させる。
このような問題を解決するには、81ケ゛−トMO8F
ETで用いられているように、ケ′−ト市、極をマスク
としてイオン注入を行ってケ゛−ト電極に自己整合され
た低抵抗のソース、ドレイン領域を形成することが考え
られる。しかしながら、イオン注入を行った場合にはそ
の後注入不純物イオンの活性化のために必ず熱処理工程
を必要とする。第1図あるいtま第2図に示すようなM
ES FETでは、ケ゛−ト電極形成後に熱処理工程が
入ると、り゛−ト電極金属 半導体間で反応をおこし、
シ、7トキー障壁特性を劣化させるつ従ってMIJS 
)11Tでは、イオン注入による自己整合技術を用いる
ことが困Jilである。
〔発明の目的〕
本発明は、GaAsのような化合物半嗜体を用いて、s
+ダグ−MDS I”ETにおけるような自己整合技術
を適用して商東栢化および、F/、 (’I:能化を川
141としたFgTのνJ造方法を提供することを目的
とする。
〔発明の概すμ〕
本発明tま、り゛−ト絶縁膜およびケ゛−ト’i(1,
碓に半導体を用いたMis (Metal Inqul
l、or Spmi−conductor ) FET
構造を導入することにより、イオンi+−人法による自
己整合技術の適用をdj能とする。即ち本発明において
は、まず半絶縁性基板上に活性層となるvJlの化合物
半導体層を形成し、その上にり゛−ト絶縁膜として働く
半絶縁性の第2の化合物半導体層を積層形成し、更にそ
の上にケ゛−ト電極として働く一導電型の不純物をドー
プ′した第3の化合物半導体層を1*層形成する。次に
この積層構造のケ゛−ト領域にマスクを形成して第2お
よび第3の化合物半導体層をゲート領域にのみ残すよう
にエツチング除去し、イオン注入と熱処理を行って低抵
抗のソース、ドレイン領域を形成する。
し発明の効果〕 本発明によれば、半導体をケ゛−ト電極とするMIS 
FET構造を用いるから、イオン注入と熱処理工程によ
る自己整合技術を適用しでも金属半漕体間の反応による
特性の変化はない。そして本発明によれば、自己整合技
術の適用によp、FETの高集積化が可能となυ、また
よシ一層の高速動作化が可能となる。
〔発明の実施例〕
本発明を、GaAs−GaAlAsへテロ接合を利用し
たFET K適用した一実施例について、第3図(a)
〜(d)を参照して説明する。まず(8)に示すように
、Crドーゾの半絶縁性GaAs基板2ノを用意し、こ
の上に活性層22としてアンドーグ’ GnAs/d 
22 lとn型不純物ドープGaAlAs層222を積
層し、更に0ドーフ0の半絶縁性GaAlAs層23、
n型不純物ドーfGRA8層24を順次積層形成する。
このようなGaAs−GaAlAsの積層構造は分子線
エピタキシー法により容易に形成することができる。
アンドーノuGaAs層221はチャネル領域として機
能する層、n IJjj、 GaAlAs層222はこ
のアンドーグGaAl!層221にキャリア(電子)を
供給するだめの層であって、この2層がFETの活性層
22を構成することになる。例えば、アンドーグGaA
sJ@22 I は厚さ4000λ、n型GaAlAs
層222はノリ、さ1000久でドナー濃度I X 1
 (,1cm  のSlドーグGao、7A10.5A
s層、0ドープの半絶縁性GaAlAs層23は厚さ2
000人のG Ro 5A 10 、5 A 11層、
n型GRAIL層24は+rlさ5000 、gでドナ
ー濃度I X l (118cm−3のSiド−fGa
AII層とする。
この後、(b)に示すようにケ゛−ト領域をマスク25
でおおい、アンドーグGaAs 22 lの近くまでエ
ツチングする。次いで(c)に示すように、n型不純物
をイオンYト人し熱処理を行って低抵抗のンース頭載2
6およびドレイン領域27を形成する。注入する不純物
はSiとし、熱処理は80 (l C、1(1分として
ソース頭載26およびドレインを1域27のドナー濃度
ヲ5 X ] Ocm以上にす2.)。/Cお、このイ
オン注入工程でマノ・り25を除去し、ケ゛−トとなる
n型GaAs層24に同時にn型不純物が注入されるよ
うにしでもよい。
このr&(d)に示すように、CVD法で全面に80 
(l fl X)Si0211fi 2 B ヲ堆ft
’t L、コンタyトホールをあけで、ソース、ドレイ
ン領域26゜27およびダート領域のn型GaA*f@
 24にそれぞれオーミックコンタクトするAu −G
e を極29 。
30および3ノを形成する。
こうして形成されたFETは、n型GaAs層24がケ
°−ト電極、半絶縁性GaAlAs71i12 、?が
ケ゛−ト絶縁膜の役割をして、MOS FETと同様に
ソース、ドレイン間の電流を制御することができる。実
測によれば、チャネル長2μm1チャネル幅100μm
として室温で電子移動度 6000 cm / y 、 s e cが得られた。
前述のように、MES FETの場合ショットキーケ゛
−ト電極として金属を用いるため、ダート電極形成後に
高温の熱工程を入れることができなかった。本実施例に
よれば、り゛−ト電極として半導体を用いているためケ
゛−ト翫極形成後にイオン注入と熱処理を行う自己整合
技術を適用することができる。従って本実施例によれば
、第2図のものに比べてGaAsを用いたFETの高集
積化と高速化を図ることができる。
第4図(8)〜(d)は本発明の別の実施例の一# 義
工程を示す図である。この実施例では、活性)@22と
なる第1の化合物半導体層としてn型GaAs層の単層
を用いている他、先の実施例と変らない。
従って対応する部分には第3図と同一符号を付して詳細
な説明を省く。この実施例の」4合、チャネル領域の電
子移動度が先の実施例の構造に比べて劣るが、従来の第
1図に示すMES FEi’に比べると高集積化と高速
化の点でやを」−り大きな効果が得られる。
なお、以上の実施例でU’、 、 GaA!+基板上に
GaAs −GaA IA sへテロ接合構造を形成す
る場合を説明したが、本発明はこれに限られるものでv
、1なく、他のII −V族化合物半導体、例えは半絶
縁性Inl・基板にInT’ −InGaAsヘテロ接
合構造を形成して同様のFETを得る場合にも適用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来のIIS FE’l’を示す
図、第3図(11)〜(d)は本発明の一実施例のFE
T製造工程を示す図、第4図(a)〜(4)は他の実施
例のFET製造工程を示す図である。 2ノ・・・半絶縁性GIIAs基板、22・・・活性層
(第1の化合物半導体層)、221・・・アンドーグG
aAs7*、222−n型不純物ドー7’GaAlAs
層、2 、?−0ドーフ0半絶縁++GaAl、L+I
m (第2の化合物半導体層)、24・・・n型不純物
ドーfGaAs層(第3の化合物半導体層)、25・・
・マスク、26・・・ソース領域、27・・・ドレイン
領域、28・・・CVD 5i02膜、2 y 〜、?
 ? −= An−Ge nfk。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 毘第1図 第2図 3 第3図 第3図 1 第4図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (υ 半絶縁性基板上に活性層となる第1の化合物半導
    体層、半絶縁性の第2の化合物半導体層および一導電型
    の不純物をドーグした第3の化合物半導体)〆をこの順
    に積層形成する工程と、この後グーi・領域にマスクを
    形成して前記第2および第3の化合物半導体層をケ゛−
    ト領域にのみ残すようにエツチング除去する工程と、こ
    の後イオン注入と熱処理を行ってソースおよびドレイン
    領域を形成する工程と、この後前記ケ゛−ト領域の第3
    の化合物半導体層および前記ソース、ドレイン領域にそ
    れぞれオーミックコンタクトする電極を形成する工程と
    を備えだことを特徴とする電界効果トランジスタの製造
    方法。 (2)前記第1の化合物半導体層は、チャネル領域とな
    るアンドーグ半導体層とこれにキャリアを供給するこれ
    よシバンドギャップの広いn型不純物ドープ半導体層の
    へテロ接合構造である特許請求の範囲第1項記載の電界
    効果トランジスタの製造方法。 (3)前記第1の化合物半導体層はn型不純物ドーグ半
    導体層である特許請求の範囲第1項記載の電界効果トラ
    ンジスタの製造方法0
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