JPS61120475A - 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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JPS61120475A
JPS61120475A JP59240519A JP24051984A JPS61120475A JP S61120475 A JPS61120475 A JP S61120475A JP 59240519 A JP59240519 A JP 59240519A JP 24051984 A JP24051984 A JP 24051984A JP S61120475 A JPS61120475 A JP S61120475A
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JP
Japan
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insulating film
nitride
metal layer
region
silicide
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JP59240519A
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Eiji Murata
英治 村田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/6737Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
    • H10D30/6738Schottky barrier electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
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    • H10D30/674Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/675Group III-V materials, Group II-VI materials, Group IV-VI materials, selenium or tellurium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
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  • 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〕 この発明は電界効果トランジスタの製造方法に関し、特
にショットキゲート電界効果トランジスタ(MESFE
T)のゲート電極と、ソース、ドレイン各電極を自己整
合的に形成でき、さらにソース、ドレインとなるn型高
濃度イオン注入領域とソース。
ドレイン各電極をも自己整合的に形成できるMESFE
Tの製造方法に関する。
〔発明の技術的背景どその問題点〕
MESFET、例えば砒化ガリウム(GaAs)を材料
とするGaAsMESFET (以下FETと称す)は
υ)IF帯、マイクロ波帯等の高周波帯において優れた
低雑音高利得特性を示すために、低雑音増幅器などに汎
く使用されている。さらに、より一層の特性改菩、特性
の均一性、再現性の向上を目的に、最近所謂″自己整合
型′″FEETの製造方法が種々提案されている。
以下、それらの″自己整合型” F E Tの製造方法
の一つを例示し図面を参照して説明する。
第2図(a)〜(12)は従来の方法を説明するために
、主要な工程毎の素子断面を示したものである。まず、
第2図(a)に示す様に半絶縁性砒化ガリウム基板(i
−GaAs) (1)にチャンネル層となるn形領域(
2)を選択的に設ける。次いで、熱的安定性に優れた遷
移金属の窒化物(例えばタングステンティ1−ライドI
IN、タンタルナイトライドTaN、チタンナイトライ
ドTiN )又は硅化物(例えばタングステンシリサイ
ドWSi、チタンシリサイドTi5i)からなる第1金
属M (3) 、続いてゲート抵抗を低くするために低
比抵抗金属層(例えば金)(4)をスパッタ蒸着する(
第2図(b))。さらに、スパッタ速度の遅い金属層(
例えばチタン) (14)をリフトオフ法を用いて所定
の位置に形成する(第2図(C))。次いで、このスパ
ッタ速度の遅い金属層(14)をマスクに低比抵抗金属
(4)をスパッタエツチングしく第2図(d))、その
後マスクとしたスパッタ速度の遅い金属層(14)を除
去する。続いて、プラズマエツチングなどの等方性エツ
チングを用いて第1金属層(3)をエツチングする(第
2図(e))。このとき、第1金/1Kff(3)はサ
イドエツチングされ、低比抵抗金属層(4)より後退す
る。この様にして、第2図(e)に示したように所謂″
T型ゲート”(34)が得られる。なお、第1金属層(
3)のエツチングは膜厚に相当するだけ行なう事が、ゲ
ート長を揃える上で重要である。続いて1段差被覆性、
膜厚の均一性。
制御性に優れた第2の絶縁膜(例えばプラズマシリコン
窒化膜、 P−5iN)(5)を被着した後(第2図(
f))、所定の領域以外をマスク材(6)で覆う(第2
図(g))。次いで、リアクティブオンエッチ(R。
1、 E)等の異方性エツチングを用いてT型ゲート(
旦)の側壁部の第2の絶縁膜(15)並びにマスク材(
6)で覆われた部分以外の絶縁膜(5)を除去する(第
2図(h))。次いで、n形不純物となるイオン(7)
(例えばシリコンイオン、Si”)を高濃度注入し、高
濃度イオン注入領域(8)、(9)を得る(第2図(i
))。
さらにマスク材(6)を除去し、次いで保護膜(10)
で覆った後、注入されたイオン(7)を活性化するため
の熱処理(例えば800℃、15分間窒素雰囲気中にて
)を施し、ソース領域(18)、ドレイン領域(19)
を得る(第2図(j))。次いで保護膜(10)を除去
した後、所定の領域をフォトレジスト層(11)で覆う
(第2図(k))。次いで、オーム性金属ff(12)
を被着した後、フォトレジストM(ll)で覆われた領
域上に被着されたオーム性金属層(12)を除去するこ
とにより、それぞれソース電極(28)及びドレイン電
極(29)が形成され″゛自己整合型”FET(旦)を
得る(第2図(Q))。
このF E T (13)では、まず高周波特性に大き
く影響するゲート抵抗Rgの低減を目的に第1金属層(
3)上に低比抵抗金属(4)を有するT型ゲート(旦)
が形成される。その後、ソース抵抗Rsを下げるために
設けられた高濃度イオン注入領域(8)、(9)に保W
!rf1(10)を被着した後、注入イオン(7)の活
性化のための熱処理(アニール)が行なわれる。その際
、活性化を充分なものとするには例えば820℃以上の
高温アニールが必要であるとわかっているが、このよう
な高温アニールを行なうと、第1金属層(3)と低比抵
抗金属層(4)との間、あるいは保護膜(10)と低比
抵抗金属層(4)との間で反応がおこり、ゲート(3A
)の変形、ゲート抵抗Rgの著しい増大などをひきおこ
すため、実際には750〜800℃程度の低温でアニー
ルせざるを得ず、Rsの低減、均−性並びに再現性の確
保が困難であった。
〔発明の目的〕
この発明は上記従来の問題点に鑑み、注入されたイオン
を活性化するためのアニールが所要の温度で施せるよう
に改良された電界効果トランジスタの製造方法を提供す
るものである。
〔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、
半絶縁性化合物半導体基体中へ選択的にn形領域または
n形不純物となるイオン注入領域を設ける工程と、前記
領域とショットキ接触する遷移金属の窒化物または珪化
物からなる第1金属層およびこの第1金gCN上を覆い
これよりも大なる面積の第1の絶縁膜からなるゲート電
極を形成する工程と、全面に段差被覆性に優れた第2の
絶縁膜を被着する工程と、前記第2の絶縁膜の所定の領
域以外をマスク層で覆う工程と、異方性エツチングを施
し前記ゲート電極側壁部とマスク層で被覆された部分以
外の第2の絶縁膜を除去する工程と、n型不純物となる
イオンを注入する工程と、前記マスク材を除去する工程
と、前記注入されたイオンを活性化するための熱処理工
程と、前記第1の絶縁膜を除去する工程と、リフトオフ
法によって前記第1金属層上を含む所定の領域にオーム
性電極を被着する工程を含むことを特徴とするもので、
MESFETにおけるRsの低減、均−性並びに再現性
の確保が達成できる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の1実施例を第1図を参照して説明する。
まず、半絶縁性砒化ガリウム基板(i−GaAs) (
1)にチャンネル層となるn形領域(2)を選択的に設
ける(第1図(a))、次いで熱的安定性に優れた遷移
金属の窒化物(例えばタングステンナイトライドl1I
N、タンタルナイトライドTaN、チタンナイトライド
TiN )又は硅化物(例えばタングステンシリサイド
1ilsi、チタンシリサイドTi5i)からなる第1
金属層(3)をスパッタ蒸着し、続いて第1の絶縁膜(
101)を被着する(第1図(b))、さらに、所定の
位置にフォトレジスト層(102)を被着した後(第1
図(C))、フォトレジスト層(102)をマスクに第
1の絶縁膜(101)をエツチングしく第1図(d))
続いて第1金属層(3)をプラズマエツチングなどの等
方性エツチングを用いてエツチングする(第1図(e)
)。このとき、第1金属層(3)はサイドエツチングさ
れ、第1の絶縁膜(101)より後退し。
パ擬似T型ゲート”(301)が得られる。続いて1段
差被覆性、膜厚の均一性、制御性に優れた絶縁膜(例え
ばプラズマシリコン窒化膜、P −5iN)(25)を
被着する(第1図(f) )、次いで、所定の領域以外
をマスク材(6)で覆い(第1図(g) ) 、さらに
リアクティブイオンエッチ(R,−1,E、)等の異方
性エツチングを用いて゛′擬擬似梨型ゲート(3(則)
の側壁部の第2の絶縁膜(35)、並びにマスク材(6
)で覆われた部分の第2の絶縁膜(25)以外のII!
縁膜を除去する(第1図(h))。続いて、n形不純物
となるイオン(7)(例えばシリコンイオン、Si”)
を高濃度注入しく例えば100keV、2 X 101
3Si”/cJ)、高濃度イオン注入領域(8)、(9
)を得る(第1図(i))。
さらに、マスク材(6)を除去し、次いで注入されたイ
オン(7)を活性化するための熱処理(アニール)を例
えば850℃、15分間砒素圧下で行ない。
ソース領域(18)、ドレイン領域(19)を得る(第
1図(j))。続いて、所定の領域をフォトレジスト層
(103)で覆い1.第1の絶縁膜(101)をエツチ
ング除去しくこの第1の絶縁膜(101)は除去された
状態を示すので図示されない)た後(第1図(k))、
オーム性金属層(104)を被着し、次いでフォトレジ
スト層(103)で覆われた領域上のオーム性金属層(
104)を除去することにより、それぞれソース電極(
38)及びドレイン電極(39)が形成されると共に。
第1金属層(3)上にオーム性金属M(104)が被着
された″T型ゲート″を有するFET(月1)を得る(
第1図(Q))。
上に述べたように、注入イオンのアニールに際し1本発
明では第1金属層(3)上は第1の絶縁膜(101)で
覆われているので、従来のような金属間の反応あるいは
低比抵抗金属層(4)と保護膜(10)との反応などは
おこらず、820℃以上の高温アニールが可能である。
また、第1金属層(3)上にはオーム性金属層(104
)が被着され、ゲート抵抗を充分低い値に保つことがで
きる。
なお、先の実施例ではn形不純物の高濃度注入を擬似T
型ゲート(」)の側壁部に絶縁膜(35)を残した後行
なっていたが、第2の絶縁膜(25)を被着し、所定の
領域以外をマスク材(6)で覆い、イオン注入した後擬
似T型ゲート(301)を形成してもよい。この場合に
は、注入エネルギーを所定の値に選び、ソース・ドレイ
ン各領域([1) 、 (19)の電子濃度分布のピー
クを表面近傍に設定することにより、ソース・ドレイン
各電極のオーム性接触抵抗を下げることができる。
さらに、先の実施例ではMESFETの製造方法につい
て述べたが、MESFETを含んで構成される集積回路
装置の製造にも適用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の自己整合型FETの製造方法
によれば、耐熱性に優れた遷移金属の窒化物または硅化
物をショットキゲートとするMESFETにおいて、高
濃度イオン注入後の高温アニールを可能とし、もってR
sの低減、均一性、再現性の確保などが達成できる顕著
な利点がある。
【図面の簡単な説明】
図面は″自己整合型”FETの製造方法を工程順に示し
、第1図(a)〜(12)は本発明の1実施例について
製造工程毎の半導体素子の断面図、第2図(a)〜(2
)は従来の製造工程毎の半導体素子の断面図である。 1 −−−一−−−−−− 半絶縁性砒化ガリウム基板
2 −−−−一−−−−−n型領域(またはn型不純物
となるイオン注入領域) 3 −−−−−−−−−一 遷移金属の窒化物または珪
化物からなる第1金属層 4 −一−−−−−−−− 低比抵抗金属層5、15.
25.35 −−−−−一 第2の絶縁膜(プラズマシ
リコンン窒化収) 7 −−−−−−−−−−  n形不純物となるイオン
(Siつ8、9 −−−−−−− ソース、トレイン各
領域となる高濃度イオン注入領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性化合物半導体基体中へ選択的にn形領域
    またはn形不純物となるイオン注入領域を設ける工程と
    、前記領域とショットキ接触する遷移金属の窒化物また
    は珪化物からなる第1金属層およびこの第1金属層上を
    覆う第1の絶縁膜からなるゲート電極を形成する工程と
    、全面に段差被覆性に優れた第2の絶縁膜を被着する工
    程と、前記第2の絶縁膜の所定の領域以外をマスク層で
    覆う工程と、異方性エッチングを施し前記ゲート電極側
    壁部とマスク層で被覆された部分以外の第2の絶縁膜を
    除去する工程と、n型不純物となるイオンを注入する工
    程と、前記マスク材を除去する工程と、前記注入された
    イオンを活性化するための熱処理工程と、前記第1の絶
    縁膜を除去する工程と、リフトオフ法によって前記第1
    金属層上を含む所定の領域にオーム性電極を被着する工
    程を含む電界効果トランジスタの製造方法。
  2. (2)前記ゲート電極は第1金属層上を覆いこれより大
    なる面積の第1の絶縁膜からなる擬似T型に形成したこ
    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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024116739A1 (ja) * 2022-12-01 2024-06-06 パナソニックホールディングス株式会社 窒化物半導体デバイスおよびその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024116739A1 (ja) * 2022-12-01 2024-06-06 パナソニックホールディングス株式会社 窒化物半導体デバイスおよびその製造方法

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