JPS6050968A - 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Info
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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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-
- 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
- H10D30/87—FETs having Schottky gate electrodes, e.g. metal-semiconductor FETs [MESFET]
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- Electrodes Of Semiconductors (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。
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〕
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。
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。
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。
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。
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。
は、寄生的な抵抗、容量を極力低減させる必要がある。
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。
小さく抑えることが肝要である。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
うものである。
(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。
Lに説明する。
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)。
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)。
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)。
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)。
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)。
し、さらにCVD S i O2膜0りも除去する(第
4図)。
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)。
(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)。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (3)
- (1) 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。 - (2)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。 - (3)熱処理はAsを含む雰囲気ガス中で行なうことを
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157787A JPS6050968A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157787A JPS6050968A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050968A true JPS6050968A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0436459B2 JPH0436459B2 (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=15657281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157787A Granted JPS6050968A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050968A (ja) |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157787A patent/JPS6050968A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0436459B2 (ja) | 1992-06-16 |
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