JPS6064480A - 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
- Publication number
- JPS6064480A JPS6064480A JP58172195A JP17219583A JPS6064480A JP S6064480 A JPS6064480 A JP S6064480A JP 58172195 A JP58172195 A JP 58172195A JP 17219583 A JP17219583 A JP 17219583A JP S6064480 A JPS6064480 A JP S6064480A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- compound semiconductor
- semiconductor layer
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- gaas
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
Landscapes
- 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〕
本発明は、GaAs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KPAする。
トランジスタ(FET)の製造方法KPAする。
GaAsはSi K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材料として注目されている。Ga
Asを用いてFETを作る場合、5it(おけるような
良質の界面特性を示すゲー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ートキーゲート構造
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MBS (MetalSemiconducto
r ) FETと呼ばれる。
動作が可能なデバイス材料として注目されている。Ga
Asを用いてFETを作る場合、5it(おけるような
良質の界面特性を示すゲー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ートキーゲート構造
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MBS (MetalSemiconducto
r ) FETと呼ばれる。
第1図は一般的なMBS FETを示している。11は
Cr ドープの半絶縁性GaAs基板、12が活性層と
なるn型不純物ドープGaAs層であり、このGaAs
J@ 12の表面にオーミック電極であるソース電極
13、ドレイン電極14およびショットキー電極である
ゲート電極15が形成されている。
Cr ドープの半絶縁性GaAs基板、12が活性層と
なるn型不純物ドープGaAs層であり、このGaAs
J@ 12の表面にオーミック電極であるソース電極
13、ドレイン電極14およびショットキー電極である
ゲート電極15が形成されている。
第1図のMES FET の改良形として、第2図に示
す構造が知られている。これは、第1図の活性層となる
n型GaAs層12の部分を、アンドープGaAs層1
21とこれよシバンドキャップの広いノンドープGaA
lAs層122とn型不純物ドープGaAlAs層12
3の積層構造としたものである。この構造のMBS F
ET は第1図のものより高速動作が可能である。その
理由は、キャリアが走行するチャネル領域となるGaA
s層12.がアンドープゆえに電子移動度が非常に高い
ためである。アンドープGaAs 15112+でキャ
リアとなる電子はへテロ接合を介してn壓GaAlAs
層122から供給されることになる。
す構造が知られている。これは、第1図の活性層となる
n型GaAs層12の部分を、アンドープGaAs層1
21とこれよシバンドキャップの広いノンドープGaA
lAs層122とn型不純物ドープGaAlAs層12
3の積層構造としたものである。この構造のMBS F
ET は第1図のものより高速動作が可能である。その
理由は、キャリアが走行するチャネル領域となるGaA
s層12.がアンドープゆえに電子移動度が非常に高い
ためである。アンドープGaAs 15112+でキャ
リアとなる電子はへテロ接合を介してn壓GaAlAs
層122から供給されることになる。
アンドープGaAlAs層はスペイサ−と呼ばれ、n型
のGaA I As層がアンドープGaAs層の電子に
及はす影響を軽減するためのものである。
のGaA I As層がアンドープGaAs層の電子に
及はす影響を軽減するためのものである。
第1図、第2図に示すMBS 1’ETを作るには、ソ
ース、ドレイン電極13.14とゲート’@ 極15と
に別々の金属を用いるため、それぞれの電極形成に光触
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、ゲート電極幅2μmに
対して、ゲート電極15とソース、ドレイン電極13.
14の間にそれぞれ2μmのすき間を設けなければなら
ない。このことは、第1に、この種のMBS FE’l
’を一枚のウェハ上に集積する場合に高集積化を妨げる
ことになる。第2に、ゲートとソース、ドレインの間に
ケートで制御されない抵抗がチャネル抵抗に直列に入る
ため、高速動作の妨けとなり、また尚いglTlが得ら
れない等、FET特性を悪化させる。
ース、ドレイン電極13.14とゲート’@ 極15と
に別々の金属を用いるため、それぞれの電極形成に光触
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、ゲート電極幅2μmに
対して、ゲート電極15とソース、ドレイン電極13.
14の間にそれぞれ2μmのすき間を設けなければなら
ない。このことは、第1に、この種のMBS FE’l
’を一枚のウェハ上に集積する場合に高集積化を妨げる
ことになる。第2に、ゲートとソース、ドレインの間に
ケートで制御されない抵抗がチャネル抵抗に直列に入る
ため、高速動作の妨けとなり、また尚いglTlが得ら
れない等、FET特性を悪化させる。
このような問題を解決するには、S+ ケートMO8F
ETで用いられているように、ゲート電極をマスクとし
てイオン注入を行ってゲー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。
ETで用いられているように、ゲート電極をマスクとし
てイオン注入を行ってゲー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図あるいは第2図に示すようなMES PETでは
、ゲート電極形成後に熱処理工程が入ると、ゲート電極
金属−半導体間で反応をおこし、ショットキー障壁特性
を劣化させる。従ってMES FETでは、イオン注入
による自己兼合技術を用いることが困難である。
、ゲート電極形成後に熱処理工程が入ると、ゲート電極
金属−半導体間で反応をおこし、ショットキー障壁特性
を劣化させる。従ってMES FETでは、イオン注入
による自己兼合技術を用いることが困難である。
本発明は、GaAsのような化合物半導体を用いて、S
! ゲートMO8FETにおけるような自己整合技術を
適用して高集積化および高性能化を可能としたFETの
製造方法を提供することを目的とする。
! ゲートMO8FETにおけるような自己整合技術を
適用して高集積化および高性能化を可能としたFETの
製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、半導体のnpn構造を用いたいわゆるCAM
ELダイオードをゲート電極に用いてイメン注入法によ
る自己種付技術の適用全可能とする。即ち本発明におい
ては、1ず半絶縁性水板上にチャネル領域となるアンド
ーグの81!1の化合物半導体層を形成し、その上にこ
れにi−ヤリアを供給するためのこれよりバンドキャッ
プの広いノンドーグのスペイサ−全含むn型不純物トー
プの第2の化合物半導体層、更にその上にl1pH構造
の第3の化合物半導体層を順次Mt=形成する。次にこ
の積層構造のゲート領域にマスクを形成して第3の化付
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
レイン電極を形成する。
ELダイオードをゲート電極に用いてイメン注入法によ
る自己種付技術の適用全可能とする。即ち本発明におい
ては、1ず半絶縁性水板上にチャネル領域となるアンド
ーグの81!1の化合物半導体層を形成し、その上にこ
れにi−ヤリアを供給するためのこれよりバンドキャッ
プの広いノンドーグのスペイサ−全含むn型不純物トー
プの第2の化合物半導体層、更にその上にl1pH構造
の第3の化合物半導体層を順次Mt=形成する。次にこ
の積層構造のゲート領域にマスクを形成して第3の化付
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
レイン電極を形成する。
本発明によれば、半導体によるゲートを用いるから、イ
オン注入と熱処理工程による自己整合技術を適用しても
金属−半導体+t4jの反応による特性の劣化はない。
オン注入と熱処理工程による自己整合技術を適用しても
金属−半導体+t4jの反応による特性の劣化はない。
そして本発明によれば、自己整合技術の適用により、F
g’i’の高集積化が可能となり、またよシ一層の高速
動作化がuJljdとなる。
g’i’の高集積化が可能となり、またよシ一層の高速
動作化がuJljdとなる。
本発明を、GaAs−GaAlAsヘテロ接合を利用し
たPETに適用した一実施例について、第3図ta)〜
(d)を参照して説明する。まず(a)に示すようJi
、Crドープの半絶縁性GaAS基板21を用意し、こ
の上に活性層としてアンドープGaAs層22を積層し
、その上に電子を供給するための層として、アンドープ
GaAlAs j曽231% n型不純物ドープGa−
AlAs層232を積層し、更に、コントロールゲート
のだめの層として、n型不純物ドープGaAs 162
41、p m、 不N物ドープGaAs )ej 24
2、n型不純物ドープGaA s層243、を順次積層
形成する。このようなOaA s GaA I As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。
たPETに適用した一実施例について、第3図ta)〜
(d)を参照して説明する。まず(a)に示すようJi
、Crドープの半絶縁性GaAS基板21を用意し、こ
の上に活性層としてアンドープGaAs層22を積層し
、その上に電子を供給するための層として、アンドープ
GaAlAs j曽231% n型不純物ドープGa−
AlAs層232を積層し、更に、コントロールゲート
のだめの層として、n型不純物ドープGaAs 162
41、p m、 不N物ドープGaAs )ej 24
2、n型不純物ドープGaA s層243、を順次積層
形成する。このようなOaA s GaA I As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。
アンドープGaAs JiiJ 22はチャンネル領域
として機能する層、n型GaAlAs N! 23zは
このアンドープG aAsAs層圧2ャリア(電子)を
供給するための層である。アンドープGaAlAs 2
3+はスペイサ−と呼ばれ、n聾のGaAlAs lt
!I23*が7yド一プGaAs層の電子に及ばず影響
を軽減する作用がある。例えばアンドープGaAs I
曽22は厚さ1μm、n型GaAlAs層はGa o、
7sAI o2sAS のOa、AIの割合のものを使
い、厚さは600Aでドナー濃度は5×10′7副−3
のSi ドープ層とする。
として機能する層、n型GaAlAs N! 23zは
このアンドープG aAsAs層圧2ャリア(電子)を
供給するための層である。アンドープGaAlAs 2
3+はスペイサ−と呼ばれ、n聾のGaAlAs lt
!I23*が7yド一プGaAs層の電子に及ばず影響
を軽減する作用がある。例えばアンドープGaAs I
曽22は厚さ1μm、n型GaAlAs層はGa o、
7sAI o2sAS のOa、AIの割合のものを使
い、厚さは600Aでドナー濃度は5×10′7副−3
のSi ドープ層とする。
n型GaAs層24.、p型GaAsjfi24z +
n型(3aAs層243の三層はキャメルダイオード
といわれ、MBS FETの場合のショットキーゲート
電極と同じ作用を行なうものである。すなわち外部から
印加された電圧に応じて、ソース、ドレイン間の電流を
制御することができる。
n型(3aAs層243の三層はキャメルダイオード
といわれ、MBS FETの場合のショットキーゲート
電極と同じ作用を行なうものである。すなわち外部から
印加された電圧に応じて、ソース、ドレイン間の電流を
制御することができる。
例えばn mGaAs l曽241 は厚さ800Aで
、ドナー濃度5 X 10”cm のSi ドープ層、
p ’JJI GaAs層242は厚さ100^で、ア
クセプタ濃度5X10”♂のBe ドープ層、n型Ga
As 24 aは厚さ400λでドナー濃度5 X 1
0”cm−3のSl ドープ層とする。
、ドナー濃度5 X 10”cm のSi ドープ層、
p ’JJI GaAs層242は厚さ100^で、ア
クセプタ濃度5X10”♂のBe ドープ層、n型Ga
As 24 aは厚さ400λでドナー濃度5 X 1
0”cm−3のSl ドープ層とする。
この後、(b)に示すようVこゲート領域をマスク25
でおおい、アンドープGaAlAs J曽231の近く
までエツチングする。次いで(C)に示すように、マス
ク25をそのままイオン注入用マスクとしてrl型不純
物をイオン注入し、熱処理を行って低抵抗のソース領域
26およびドレイン領域27を形成する。
でおおい、アンドープGaAlAs J曽231の近く
までエツチングする。次いで(C)に示すように、マス
ク25をそのままイオン注入用マスクとしてrl型不純
物をイオン注入し、熱処理を行って低抵抗のソース領域
26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800℃、10
分としてソース領域26およびドレイン領域27のドナ
ー濃度を5 X 10”cm ”以上にする。
分としてソース領域26およびドレイン領域27のドナ
ー濃度を5 X 10”cm ”以上にする。
この後(dJに示すように、CVD法で全面に800O
Aの5in2膜28を堆積し、コンタクトホールをあけ
て、ソース、ドレイン領域26.27およびゲート領域
のn q GaAlAs 24xにそれぞれオーミック
コンタクトするAu Ge電極29.30および31を
形成する。
Aの5in2膜28を堆積し、コンタクトホールをあけ
て、ソース、ドレイン領域26.27およびゲート領域
のn q GaAlAs 24xにそれぞれオーミック
コンタクトするAu Ge電極29.30および31を
形成する。
こうして形成された半導体グー) FETは、電極31
に電圧を印加してソース、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、チャネル艮2μnl 、
チャネル幅100μmとして室温で電子移動度5000
o/l/ V@see が得られた。
に電圧を印加してソース、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、チャネル艮2μnl 、
チャネル幅100μmとして室温で電子移動度5000
o/l/ V@see が得られた。
前述のように、MES FETの場合ショットキーゲー
ト′wL極として金属を用いるため、ゲート電極形成後
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、半導体ゲート構造を用いるためにイオン注入
と熱処理を行う自己整合技術を適用することができる。
ト′wL極として金属を用いるため、ゲート電極形成後
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、半導体ゲート構造を用いるためにイオン注入
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GaA
sを用いたF ETの高集積化と高速化を図ることがで
きる。
sを用いたF ETの高集積化と高速化を図ることがで
きる。
なお、以上の実施例では、GaAs を用いfc場合を
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他
の■−■族化合物半導体、例えば半絶縁性InP基板に
InP−InGaAs へテロ接合構造を形成して第3
図と同様のPETを得る場合にも適用することができる
。
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他
の■−■族化合物半導体、例えば半絶縁性InP基板に
InP−InGaAs へテロ接合構造を形成して第3
図と同様のPETを得る場合にも適用することができる
。
第1図および第2図は従来のMES li’ETを示す
図、第3図(a)〜(d)は本発明の一実施例のFET
製造工程を示す図である。 21・・・半絶縁性G a As基板、22・・・アン
ドーグGaA s層(第1の化合物半導体ノー)、23
・・・第2の化合物半導体層、231・・・アンドープ
GaAlAs 層、232・・・n型不純物ドープGa
AlAsノi、24・・・第3の化合物半導体l−12
4,・・・!l型不純物ドープ(jaAs層、24g・
”p型不純物ドーグ(JaAs層、243− II型不
純物ドープGaAs層、25・・・マスク、26・・・
ノース領域、27・・・トレイン領域、28・・・CV
D・S i 02膜、29〜31 =−Au−Ue;A
−−ミック電<i。 代理人 弁理士 則 剋1.云 佑(ほか1名)第 1
図 第2因 第 3 図 第 3 図 (t)
図、第3図(a)〜(d)は本発明の一実施例のFET
製造工程を示す図である。 21・・・半絶縁性G a As基板、22・・・アン
ドーグGaA s層(第1の化合物半導体ノー)、23
・・・第2の化合物半導体層、231・・・アンドープ
GaAlAs 層、232・・・n型不純物ドープGa
AlAsノi、24・・・第3の化合物半導体l−12
4,・・・!l型不純物ドープ(jaAs層、24g・
”p型不純物ドーグ(JaAs層、243− II型不
純物ドープGaAs層、25・・・マスク、26・・・
ノース領域、27・・・トレイン領域、28・・・CV
D・S i 02膜、29〜31 =−Au−Ue;A
−−ミック電<i。 代理人 弁理士 則 剋1.云 佑(ほか1名)第 1
図 第2因 第 3 図 第 3 図 (t)
Claims (2)
- (1)半絶縁性基板上に、チャネル領域となるアンドー
プの第1の化合物半導体層、この半導体層にキャリアを
供給するこれよりノ(ンドキャップの広いn型不純物ド
ーグの第2の化合物半導体層およびゲート電極となるp
型の上にn型を重ねた構造もしくはnpnと重ねた構造
からなる第3の半導体層を順次積層形成する工程と、こ
の後ゲート領域にマスクを形成して前記第3の化合物半
導体層をゲート領域にのみ残して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、この後前記ゲート領域
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
工程とを備えたことを特徴とする電界効果トランジスタ
の製造方法。 - (2)基板はCr ドープの半絶縁性GaAs、第−l
の化合物半導体層はアンドープのGaAs ’M、第2
の化合物半導体層はn凰GaAlAs WJ、第3の化
合物半導体層はp型GaAs層又はp型GaAlAs層
の上にn型GaAs層又!11.n型GaAlAs層を
重ねたもの、もしくはn型GaAs層又はGaA I
As層の上にp型GaAs層又はGaAlAs層を重ね
さらにその上にn型GaAs層又はGaAlAs層を重
ねたもの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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172195A JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP58172195A JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064480A true JPS6064480A (ja) | 1985-04-13 |
Family
ID=15937337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172195A Pending JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064480A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916633A (zh) * | 2014-03-14 | 2015-09-16 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP58172195A patent/JPS6064480A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916633A (zh) * | 2014-03-14 | 2015-09-16 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
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