JPS6050968A - Manufacture of field effect transistor - Google Patents
Manufacture of field effect transistorInfo
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- JPS6050968A JPS6050968A JP58157787A JP15778783A JPS6050968A JP S6050968 A JPS6050968 A JP S6050968A JP 58157787 A JP58157787 A JP 58157787A JP 15778783 A JP15778783 A JP 15778783A JP S6050968 A JPS6050968 A JP S6050968A
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
- H10D30/87—FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は電界効果トランジスタに係り、特に高周波動
作に適するショットキバリアゲート型電界効果トランジ
スタの構造とその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to field effect transistors, and more particularly to the structure of a Schottky barrier gate type field effect transistor suitable for high frequency operation and its manufacturing method.
砒化ガリウム(GaAs)半導体素子はシリコン半導体
素子に比し、て高速性に優れるので近年その研究、開発
が急速に進められている。特にGaA sショットキバ
リアゲート型電界効果トラン’) スタ((L+AsM
BS FBT )はマイクロ波素子として実用化が進ん
でおり、また、GaAs1Cの主構成要素としても最も
重要な素子の一つである。Gallium arsenide (GaAs) semiconductor devices have superior high speed performance compared to silicon semiconductor devices, and research and development thereof has been rapidly progressing in recent years. In particular, GaAs Schottky barrier gate field effect transistors ((L+AsM
BS FBT) is being put into practical use as a microwave device, and is also one of the most important devices as a main component of GaAs1C.
上記GaAs MES FBTの性能を改善するだめに
は、寄生的な抵抗、容量を極力低減させる必要がある。In order to improve the performance of the GaAs MES FBT, it is necessary to reduce parasitic resistance and capacitance as much as possible.
とりわけ、ソース・ゲート電極層のチャネル直列抵抗を
小さく抑えることが肝要である。In particular, it is important to keep the channel series resistance of the source/gate electrode layer low.
しかるに、0aAs MES FETは例えば第1図に
示すように、半絶縁性GaAs基板(1)上にイオン注
入法によってn型半導体層(2)を形成し、ついでソー
ス領域のn十注入層(3)とドレイン領域のn十注入層
(4)とを設け、ゲート電極(5)を両領域に挟まれて
いるn型半導体層(2)上に設けた構造になっている。However, in a 0aAs MES FET, for example, as shown in FIG. ) and an n+ implantation layer (4) in the drain region, and a gate electrode (5) is provided on the n-type semiconductor layer (2) sandwiched between both regions.
前記両領域には夫々ソース電、極(6)、ドレイン電極
(7)が設けられている。斜上の構造では各フォトエツ
チング技術におけるマスク合わせのだめの誤差分を見込
まねばならないことや、フォトエツチング技術の限界の
ため、ソース・ゲート間の間隔をある程度大きくとる必
要がある。従って上述のように、n型動作層(2)によ
る直列抵抗の低減が配しく、ゲート長のサブミクロン化
を図っても性能は期待する稚内上しない。A source electrode, a pole (6), and a drain electrode (7) are provided in both regions, respectively. In the diagonal structure, it is necessary to take into account errors due to mask alignment in each photoetching technique, and due to the limitations of the photoetching technique, it is necessary to make the distance between the source and gate a certain degree large. Therefore, as described above, the series resistance is reduced by the n-type active layer (2), and even if the gate length is made submicron, the performance does not improve as expected in Wakkanai.
また、ソース電極(6)、ドレイン電極(7)は通常、
金−ゲルマニウム(Au −Ge )合金系電極が用い
られるが、この電極の形成には必ずアロイと称される、
電極金属とGaAs結晶との合金化の過程を必要とする
。このアロイの過程で往々にして電極金属が不均一に反
応して島状の凝集(ボールアップ)を起し接触抵抗が十
分低下しない上に、表面が平滑な電極とはなシにくかっ
たため、このMES FETをいくつも用いる集積回路
(IC)形成の一つの妨げになっていた。In addition, the source electrode (6) and the drain electrode (7) are usually
A gold-germanium (Au-Ge) alloy-based electrode is used, but this electrode is always formed using an alloy called an alloy.
This requires an alloying process between the electrode metal and the GaAs crystal. During this alloying process, the electrode metal often reacts non-uniformly, causing island-like aggregation (ball-up), which does not lower the contact resistance sufficiently, and also makes it difficult to form an electrode with a smooth surface. This has been a hindrance to the formation of integrated circuits (ICs) that use multiple MES FETs.
また、当然のこと力からショットキ接合となるゲート電
極とオーム性接触となるソース電極およびドレイン電極
に用いる金属は異なるf!類のものであった。Also, of course, the metals used for the gate electrode, which forms a Schottky junction due to force, and the source and drain electrodes, which form ohmic contact, are different f! It was something like that.
この発明は従来の製造方法の欠点を除去するもので、新
規なショットキバリアゲート電界効果トランジスタの製
造方法を提供することを目的とする。この発明によれば
、ゲート電極用金属層と、ソースおよびドレイン電極用
金属層が同一の構成の金属層で形成でき、かつ、同時に
形成できるので、製造工程を大幅に短卒することができ
る2、〔発明の概要〕
この発明にかかる電界効果トランジスタの製造方法は、
高比抵抗半導体基板の主面に能動層を形成する工程と、
前記能動層表面のソースおよびドレイン領域にゲルマニ
ウム薄膜を被着する工程と、ゲルマニウム薄膜を含む能
動層表面にスペーサ用絶縁膜を少くとも1層積層する工
程と、前記半導体基板をスペーサ用絶縁膜とともに熱処
理する工程と、前記スペーサ用絶縁膜に対しゲート領域
形成予定域に対応させて第1の開孔をまたソースおよび
ドレイン領域形成予定域に対応させて第2の開孔を順次
または同時に設ける工程と、前記スペーサ用絶縁膜の上
方から電極用金属層を少くとも1層液着し第1の開孔に
露出している能動層にゲート電極層をまた第2の開孔に
ソースおよびドレイン電極を同時に形成する工程と、所
望の領域外に被着された電極用金属層を除去する工程と
を具備することを特徴とするものであり、さらに、上記
スペーサ用絶縁膜の第1層はゲルマニウムに対しドナー
となる不純物が添加された絶縁膜である。The present invention eliminates the drawbacks of conventional manufacturing methods and aims to provide a novel method for manufacturing Schottky barrier gate field effect transistors. According to this invention, the metal layer for the gate electrode and the metal layer for the source and drain electrodes can be formed of metal layers having the same structure and can be formed at the same time, so that the manufacturing process can be significantly shortened. , [Summary of the Invention] A method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes:
forming an active layer on the main surface of the high resistivity semiconductor substrate;
a step of depositing a germanium thin film on the source and drain regions on the surface of the active layer; a step of laminating at least one layer of a spacer insulating film on the active layer surface including the germanium thin film; and a step of depositing the semiconductor substrate together with the spacer insulating film. a step of heat-treating, and a step of sequentially or simultaneously forming a first hole in the spacer insulating film corresponding to a region where a gate region is to be formed and a second hole corresponding to a region where a source and drain region is to be formed; Then, at least one metal layer for an electrode is deposited from above the spacer insulating film, a gate electrode layer is applied to the active layer exposed in the first opening, and a source and drain electrode is applied to the second opening. and a step of removing the electrode metal layer deposited outside the desired area, and further, the first layer of the spacer insulating film is made of germanium. It is an insulating film doped with impurities that serve as donors.
また、熱処理は例えばA、sを含む界囲気ガス中で行な
うものである。Further, the heat treatment is carried out in an ambient gas containing, for example, A and s.
(発明の実施例〕
以下にこの発明を1実施例につき図面を参照して工程I
Lに説明する。(Example of the invention) This invention will be described below with reference to the drawings for each example.
Explain to L.
まず、半絶縁性GaAs基板(If)に加速エネルギ1
00keVでドーズ量3.5Xi(lclnのSLイオ
ン(8i”)をMBS FET形成領域に選択的に注入
し、注入層(12’)を形成する(第2図)。First, an acceleration energy of 1 is applied to the semi-insulating GaAs substrate (If).
SL ions (8i'') of lcln are selectively implanted at a dose of 3.5Xi (lcln) at 00 keV into the MBS FET formation region to form an implantation layer (12') (FIG. 2).
次に、約3000 X厚のCVD5i02膜θ3)と約
1μm厚のフォトレジスト膜Iを積層して形成しこれを
イオン遮蔽マスクとしてソース領域形成予定域(15’
)とドレイン領域形成予定域(16’)に選択的イオン
注入が施される。このイオン注入はSi+を加速エネル
ギ120 keVでドーズ量2.5 X 10 cmに
て、ついで250 keVで2.5X10cr++ の
ように栴す多段注入で施される。ついで、イオン遮蔽マ
スクに用いたCVD5in2膜0;3)と7オトレジス
ト膜(141の上方からゲルマニウム(Oe)(17)
を約700X厚に被着し、上記マスクの膜上にGe膜(
17’)を、ソース、ドレイン各領域形成予定域上にG
e薄膜(17)、 (17)を形成する(第3図)。Next, a CVD5i02 film θ3) with a thickness of about 3000× and a photoresist film I with a thickness of about 1 μm are laminated, and this is used as an ion shielding mask to cover the area where the source region is to be formed (15'
) and the region (16') where the drain region is to be formed are selectively implanted. This ion implantation is performed in a multi-stage implantation in which Si+ is implanted at an acceleration energy of 120 keV and a dose of 2.5×10 cm, and then at 250 keV and a dose of 2.5×10 cr++. Next, germanium (Oe) (17) was applied from above the CVD 5in2 film 0; 3) used for the ion shielding mask and the 7 otresist film (141).
A Ge film (
17') on the regions where the source and drain regions are planned to be formed.
Form thin films (17) and (17) (Fig. 3).
次に、上記マスク上のGe膜(17つをリフトオフ除去
し、さらにCVD S i O2膜0りも除去する(第
4図)。Next, the 17 Ge films on the mask are removed by lift-off, and the CVD SiO2 film 0 is also removed (FIG. 4).
次に、ひ素ドープ二酸化シリコン膜(As sag )
(1→を約5000 X厚に被着LAsを含んだArガ
ス雰囲気中において850℃で15分間のアニールを施
し、注入A4(12’)とソースおよびドレインの各領
域形成予定域のn+注入層(15’)、(16’)を活
性化し、動作層θaとソース領域(151およびドレイ
ン領域(14i1を形成する(第5図)。Next, arsenic-doped silicon dioxide film (As sag)
(1→ was annealed for 15 minutes at 850°C in an Ar gas atmosphere containing deposited LAs to a thickness of about 5000×, and the implantation A4 (12') and the n+ implantation layer in the regions where the source and drain regions were to be formed were (15') and (16') are activated to form an active layer θa, a source region (151) and a drain region (14i1) (FIG. 5).
なお、上記アニールは特許請求の範囲に称するところの
Ge薄膜形成後に施される熱処理を兼ねており、これに
よってOeとGaAsが反応し、また、As SG膜α
待からGe薄膜中にもAsが高濃度にドープされる。Note that the above annealing also serves as a heat treatment performed after the formation of the Ge thin film as claimed in the claims, whereby Oe and GaAs react, and the AsSG film α
From then on, As is doped into the Ge thin film at a high concentration.
ついで、フォートレジスト膜OIを被着し、ゲート、ソ
ース、ドレインのパターンが一体となって形成されてい
るマスクによって、ゲートがソースおよびドレインの各
領域に挟まれた所定の位置になるようにマスク合わせを
行ない、フォトエツチングによりゲート、ソース、ドレ
インに夫々対応する開孔を形成し、これらの開孔を通し
て下層のAs5G膜をエツチングI、 、GaAs面お
よびGe面を露出させる(第6図)。Next, a Fortresist film OI is deposited, and the gate is masked at a predetermined position sandwiched between the source and drain regions using a mask in which the gate, source, and drain patterns are integrally formed. After alignment, holes corresponding to the gate, source, and drain are formed by photoetching, and the underlying As5G film is etched through these holes to expose the I, GaAs, and Ge surfaces (FIG. 6).
次に、チタン(Ti)金属層を約1000久厚に、つい
でアルミニウム(A−t)金属層を#r 400(1、
X厚に積層して被着し、ゲート電極形成予定域にチタン
金属層(21g)とアルミニウム金属層(22g)とか
らなるゲート電極(23g)と、まだ、ソース電極形成
予定域にチタン金属層(21s)とアルミニウム金属層
(22s)とからなるソース電極層(23s)と、さら
に、ドレイン電極形成予定域にチタン金属層(21d)
とアルミニウム金属層(22,+ )とからなるドレイ
ン電極層(23d)が同時に形成される。オドレジスト
膜上に形成された電1極金属層は所望でないのでリット
オフ除去してMF+S FITが完成する。Next, a titanium (Ti) metal layer is applied to a thickness of about 1000 mm, and then an aluminum (A-t) metal layer is applied to a thickness of #r 400 (1,
A gate electrode (23 g) consisting of a titanium metal layer (21 g) and an aluminum metal layer (22 g) is formed in the region where the gate electrode is to be formed, and a titanium metal layer is still formed in the region where the source electrode is to be formed. (21s) and an aluminum metal layer (22s), and a titanium metal layer (21d) in the region where the drain electrode is to be formed.
A drain electrode layer (23d) consisting of and an aluminum metal layer (22,+) is formed at the same time. Since the electrode metal layer formed on the odoresist film is not desired, lit-off is removed to complete the MF+S FIT.
なお、上記電極用金属層で動作層′=iだはGe薄膜に
直接接続する下層の金属層はチタンに限られるものでな
く、例えばW、Ta等の高融点金属でもよい。In the electrode metal layer, the lower metal layer which is directly connected to the Ge thin film in the case of the active layer'=i is not limited to titanium, but may be a high melting point metal such as W or Ta.
また、上記実施例ではソースおよびドレイン領域にn1
層を設ける場合について説明したが、必ずしもn+層を
必要とせず、とのn+層がない構造においてもこの発明
の効果は少しも変わらない。In addition, in the above embodiment, n1 is used in the source and drain regions.
Although the case where a layer is provided has been described, an n+ layer is not necessarily required, and the effects of the present invention do not change in the slightest even in a structure without an n+ layer.
さらに、上記実施例において、Ge薄膜上のスペーサ用
薄膜としてAs SG膜を用い、後の熱処理の際にGe
中にAsが導入されるように配慮したが、Ge薄膜上の
スペーサ用薄膜は必ずしもGeに対しドナーとなる不純
物を含む必要はない。しかし、高性能のトランジスタを
再現性よく得るには、Oeを高濃度にドープし、ソース
、ドレイン領域との接触抵抗を低減させることが必要で
ある。従って上記実施例のように不純物が添加された薄
膜を用いることが望ましい。Furthermore, in the above example, an AsSG film was used as the spacer thin film on the Ge thin film, and the Ge
Although consideration was given to introducing As into the film, the spacer thin film on the Ge thin film does not necessarily need to contain impurities that serve as donors for Ge. However, in order to obtain high-performance transistors with good reproducibility, it is necessary to dope Oe at a high concentration to reduce contact resistance with the source and drain regions. Therefore, it is desirable to use a thin film doped with impurities as in the above embodiment.
また、電極を形成するだめのリフトオフは、先に説明し
たようなスペーサ用絶縁膜を用いず、ホトレジストのみ
で行なってもよい。Further, the lift-off for forming the electrodes may be performed using only photoresist without using the spacer insulating film as described above.
さらに、動作層(12)を形成する手段としてはイオン
注入法に限らず、例えば気相成長法によるエピタキシャ
ル層を用いてもよく、この場合もGe薄層の熱処理は上
記実施例と同じ条件でよい。Furthermore, the means for forming the active layer (12) is not limited to the ion implantation method, and for example, an epitaxial layer formed by vapor phase growth may be used. In this case, the Ge thin layer is also heat-treated under the same conditions as in the above embodiment. good.
この発明によれば、ソース、ドレイン部のオーミック接
触電極と、ゲート部のショットキ接触VA7極とを同一
の金属で、しかも同時に形成できる上に、オーミック接
触形成のだめのアロイ工程を必要としないため、この工
程でしはしは発生していたAu0eのボールアップもな
く、平滑な電極を有するMES FETが得られる。According to this invention, the ohmic contact electrodes in the source and drain parts and the Schottky contact VA7 pole in the gate part can be formed simultaneously using the same metal, and there is no need for an alloying process for forming ohmic contacts. In this process, there is no ball-up of AuOe, which had occurred, and a MES FET with smooth electrodes can be obtained.
また、従来のMBS FI13Tの製造工拐で要求され
るようなマスク合わせ精度も必要でないだめ、生産性向
上にも効果が顕著である利点もある。Further, since the mask alignment accuracy required in the conventional manufacturing process of MBS FI13T is not required, there is also the advantage that the effect of improving productivity is remarkable.
第1図は従来のショットキバリアゲート型電界効果トラ
ンジスタの断面図、第2図ないし第7図はこの発明の1
実施例のショットキノ(リアゲート型電界効果トランジ
スタの製造方法を工811c+に示すいずれも断面図で
ある。
11・・・・・半絶縁性GaAs基板
12・・・・・動作層(12′注入層)13・・・・・
cvn sho、膜
15・・・・・ソース領域形成予定域
16・・・・・ドレイ/領域形成予定域■7・・・・・
GeR膜
18・・・・・As5G膜
21 (21g、21s、21d)・・・・・チタン金
属層22 (22g、22s、22d) ・−・アルミ
ニウム金属層23 (23g、23g、23d)・・・
・・電極金ハ層14.19・・・・・フォトレジスト膜
代理人 弁理士 井 上 −男
第 1 図
第2図
第 4 図
第 5 図
/2
第6図
/1
第 7 図FIG. 1 is a sectional view of a conventional Schottky barrier gate field effect transistor, and FIGS. 2 to 7 are a cross-sectional view of a conventional Schottky barrier gate field effect transistor.
11...Semi-insulating GaAs substrate 12... Active layer (12' injection layer) )13...
cvn sho, film 15...Source region formation area 16...Dray/region formation area ■7...
GeR film 18...As5G film 21 (21g, 21s, 21d)...Titanium metal layer 22 (22g, 22s, 22d)...Aluminum metal layer 23 (23g, 23g, 23d)...・
...Electrode gold layer 14.19... Photoresist film Agent Patent attorney Mr. Inoue Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure/2 Figure 6/1 Figure 7
Claims (3)
工程と、前記能動層表面のソースおよびドレイン領域に
ゲルマニウム薄膜を被着する工程と、ゲルマニウム薄膜
を含む能動層表面にスペーサ用絶縁膜を少なくとも1層
積層する工程と、前記半導体基板をスペーサ用絶縁膜と
ともに熱処理する工程と、前記スペーサ用絶縁膜に対し
ゲート領域形成予定域に対応させて第1の開孔をまたソ
ースおよびドレイン領域形成予定域に対応させて第2の
開孔を順次または同時に設ける工程と、前記スペーサ用
絶縁膜の上方から電極用金属層を少くとも1層積着し第
1の開孔に露出している能動層にゲート電極層をまた第
2の開孔にソースおよびドレイン電極を同時に形成する
工程と、所望の領域外に被着された電極用金属層を除去
する工程とを具備することを特徴とする電界効果トラン
ジスタの製造方法。(1) A step of forming an active layer on the main surface of a high resistivity semiconductor substrate, a step of depositing a germanium thin film on the source and drain regions on the surface of the active layer, and an insulating layer for spacers on the surface of the active layer including the germanium thin film. a step of stacking at least one layer of a film; a step of heat-treating the semiconductor substrate together with a spacer insulating film; and a step of forming a first opening in the spacer insulating film in a manner corresponding to a region where a gate region is to be formed. a step of sequentially or simultaneously providing second openings corresponding to the area where the area is to be formed; depositing at least one metal layer for an electrode from above the insulating film for a spacer and exposing it to the first opening; The present invention is characterized by comprising the steps of simultaneously forming a gate electrode layer in the active layer and a source and drain electrode in the second opening, and removing the electrode metal layer deposited outside the desired region. A method for manufacturing a field effect transistor.
ドナーとなる不純物が添加された絶縁膜であることを特
徴とす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。(2) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the first layer of the spacer insulating film is an insulating film to which an impurity serving as a donor is added to germanium.
特徴とす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) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in an atmospheric gas containing As.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157787A JPS6050968A (en) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | Manufacture of field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157787A JPS6050968A (en) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | Manufacture of field effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050968A true JPS6050968A (en) | 1985-03-22 |
| JPH0436459B2 JPH0436459B2 (en) | 1992-06-16 |
Family
ID=15657281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157787A Granted JPS6050968A (en) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | Manufacture of field effect transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050968A (en) |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157787A patent/JPS6050968A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0436459B2 (en) | 1992-06-16 |
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