JPS62204578A - 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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- JPS62204578A JPS62204578A JP4758986A JP4758986A JPS62204578A JP S62204578 A JPS62204578 A JP S62204578A JP 4758986 A JP4758986 A JP 4758986A JP 4758986 A JP4758986 A JP 4758986A JP S62204578 A JPS62204578 A JP S62204578A
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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】
〔産業上の利用分野゛j
本発明は電界効果I・ランジスタの製造方法に関し1、
特にゲート部に近接して高濃度成長層を有する接合ゲー
ト型電界効果トランジスタの製造方法に関する。
特にゲート部に近接して高濃度成長層を有する接合ゲー
ト型電界効果トランジスタの製造方法に関する。
GaAsを代表とする化合物半導体はSiに比べて大き
な電子移動度を有することに特徴があり、超高速集積回
路に応用する研究開発が活発に行なわれている。ここで
は、GaAsのショットキーバリアゲート型電界効果ト
ランジスタ(以下MESFETと記す)を例に説明する
4 このM E S F E Tの製造方法として、特開昭
60−15978号公報に提案している6第3図(a)
〜(h)はこの製造方法を説明するために工程順に示し
た主要工程における素子の断面図である。
な電子移動度を有することに特徴があり、超高速集積回
路に応用する研究開発が活発に行なわれている。ここで
は、GaAsのショットキーバリアゲート型電界効果ト
ランジスタ(以下MESFETと記す)を例に説明する
4 このM E S F E Tの製造方法として、特開昭
60−15978号公報に提案している6第3図(a)
〜(h)はこの製造方法を説明するために工程順に示し
た主要工程における素子の断面図である。
まず、第3図(a>に示すように、半絶縁性GaAs基
板4にSi+を加速電圧30keV、ドース量2X 1
012am−2で、イオ〉′注入し、’r ’t’ ネ
ル層5 全形成し、次に、第3図(b)に示すように、
この基板4上にシリコン酸化膜を0.8μm気相成長し
、ホ)・レジスト膜をマスクとして平行平板型ドライエ
ツチングにより酸化膜をエツチングし、ゲート長1.0
μmの仮ゲーI〜パターン6を形成する。次に、第3図
(C)に示すように仮ゲートパターン6をマスクとして
St+を加速電圧100keV、ドース量3 X 10
”cm−2でイオン注入して高濃度導電層7a、7b
を形成する。次に、第3図(d)に示すように反転ll
110として厚さ0.3μmのシリコン窒化膜で全面を
覆い、水素中で800℃20分間の熱処理によりチャネ
ル層5および高濃度導電層7a、7bの結晶性を回復す
る。次に、第3図(e)に示すようにホI・レジスト膜
11を厚さ1.0μm塗布するとホトレジスト[11の
表面は平滑になり、仮ゲートパターン6上のホトレジス
ト膜6は図示のとおり薄くなる。次に、第3図(f)に
示すように平行平板型ドライエツチングによりCF4ガ
スを用いて全面をエツチングし、酸化膜の仮ゲーI〜パ
ターン6を露出させる。次に、第3図(g>に示すよう
に残ったホトレジスト膜11をはくり液で除去し、次い
でバッファド弗酸液により仮ゲートパターンの酸化膜6
を除去してゲート開口13を形成する。次に、第3図(
h)に示すようにゲート開口12にアルミニウムのゲー
ト電極1、および高濃度導電層7a、7b上にオーム性
金属Au−Ge:Niのソース電極2.ドレイン電極3
を形成してMESFETが完成する。
板4にSi+を加速電圧30keV、ドース量2X 1
012am−2で、イオ〉′注入し、’r ’t’ ネ
ル層5 全形成し、次に、第3図(b)に示すように、
この基板4上にシリコン酸化膜を0.8μm気相成長し
、ホ)・レジスト膜をマスクとして平行平板型ドライエ
ツチングにより酸化膜をエツチングし、ゲート長1.0
μmの仮ゲーI〜パターン6を形成する。次に、第3図
(C)に示すように仮ゲートパターン6をマスクとして
St+を加速電圧100keV、ドース量3 X 10
”cm−2でイオン注入して高濃度導電層7a、7b
を形成する。次に、第3図(d)に示すように反転ll
110として厚さ0.3μmのシリコン窒化膜で全面を
覆い、水素中で800℃20分間の熱処理によりチャネ
ル層5および高濃度導電層7a、7bの結晶性を回復す
る。次に、第3図(e)に示すようにホI・レジスト膜
11を厚さ1.0μm塗布するとホトレジスト[11の
表面は平滑になり、仮ゲートパターン6上のホトレジス
ト膜6は図示のとおり薄くなる。次に、第3図(f)に
示すように平行平板型ドライエツチングによりCF4ガ
スを用いて全面をエツチングし、酸化膜の仮ゲーI〜パ
ターン6を露出させる。次に、第3図(g>に示すよう
に残ったホトレジスト膜11をはくり液で除去し、次い
でバッファド弗酸液により仮ゲートパターンの酸化膜6
を除去してゲート開口13を形成する。次に、第3図(
h)に示すようにゲート開口12にアルミニウムのゲー
ト電極1、および高濃度導電層7a、7b上にオーム性
金属Au−Ge:Niのソース電極2.ドレイン電極3
を形成してMESFETが完成する。
この従来の製造方法の特徴は、高温の熱処理後にゲート
電極1を形成できるため、ゲート電極の選定に自由度が
大きいことである。
電極1を形成できるため、ゲート電極の選定に自由度が
大きいことである。
FETの相互コンダクタンス(gm>を大きくするには
、ゲート長を短かくしてソースとゲート電極間の抵抗(
ソース抵抗)を小さくする必要がある。しかし、イオン
注入により形成する高濃度導電層は、本従来例のような
通常のアニール条件では、8×1017C111以上に
活性化することは難しい、そして、ソース抵抗を下げよ
うとして高濃度導電層を深く厚くすると、ゲート下への
注入不純物の横方向拡散や基板リーク電流が大きくなる
ため、ドレイン電流の飽和性が悪くなり相互コンダクタ
ンスも低下する。
、ゲート長を短かくしてソースとゲート電極間の抵抗(
ソース抵抗)を小さくする必要がある。しかし、イオン
注入により形成する高濃度導電層は、本従来例のような
通常のアニール条件では、8×1017C111以上に
活性化することは難しい、そして、ソース抵抗を下げよ
うとして高濃度導電層を深く厚くすると、ゲート下への
注入不純物の横方向拡散や基板リーク電流が大きくなる
ため、ドレイン電流の飽和性が悪くなり相互コンダクタ
ンスも低下する。
本発明の目的は、ゲート長を短かくしてもドレイン電流
の飽和性や相互コンダクタンスが良好な電界効果トラン
ジスタを提供することにある。
の飽和性や相互コンダクタンスが良好な電界効果トラン
ジスタを提供することにある。
本発明の電界効果トランジスタは、半導体基板上に電界
効果トランジスタ部となるチャネル層を形成する工程と
、前記チャネル層上にゲート形状を決めるための仮ゲー
トパターンを形成する工程と、前記仮ゲートパターンの
側面に側壁を形成する工程と、前記仮ゲートパターンお
よび側壁をマスクとして前記チャネル層上に高濃度導電
層を成長する工程と、前記半導体基板の表面を被覆膜で
覆い前記仮ゲートパターン上部の被覆膜を除去し前記仮
ゲートパターンのみを選択的に除去してゲート開口を前
記被覆膜に設ける工程と、前記ゲート開口にゲート電極
を形成する工程とを含むことにより構成される。
効果トランジスタ部となるチャネル層を形成する工程と
、前記チャネル層上にゲート形状を決めるための仮ゲー
トパターンを形成する工程と、前記仮ゲートパターンの
側面に側壁を形成する工程と、前記仮ゲートパターンお
よび側壁をマスクとして前記チャネル層上に高濃度導電
層を成長する工程と、前記半導体基板の表面を被覆膜で
覆い前記仮ゲートパターン上部の被覆膜を除去し前記仮
ゲートパターンのみを選択的に除去してゲート開口を前
記被覆膜に設ける工程と、前記ゲート開口にゲート電極
を形成する工程とを含むことにより構成される。
本発明の製造方法は高濃度層を気相成長によりチャネル
層上に積み上げることにより、イオン注入層に伴う横方
向拡散や基板リークを除くものである。
層上に積み上げることにより、イオン注入層に伴う横方
向拡散や基板リークを除くものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図(a)〜(f)は本発明の第1の実施例を説明
するために工程順に示した主要製造工程における素子の
断面図である。
。第1図(a)〜(f)は本発明の第1の実施例を説明
するために工程順に示した主要製造工程における素子の
断面図である。
まず、第1図(a)に示すように半絶縁性GaAs基板
4上にイオン注入法、又は分子線結晶成長法によりキャ
リア密度2 X 1012cm−’、厚さ約50nmの
チャネル層5を形成する。そして、表面に酸化膜を形成
し、ホ1ヘレジスI−膜をマスクとして平行平板型ドラ
イエツチングにより酸化膜を加工し、高さ0.87tm
、ゲート長0.3μmの仮ゲートパターン6を形成する
。
4上にイオン注入法、又は分子線結晶成長法によりキャ
リア密度2 X 1012cm−’、厚さ約50nmの
チャネル層5を形成する。そして、表面に酸化膜を形成
し、ホ1ヘレジスI−膜をマスクとして平行平板型ドラ
イエツチングにより酸化膜を加工し、高さ0.87tm
、ゲート長0.3μmの仮ゲートパターン6を形成する
。
次に、第1図(b)に示すように、全面を厚さ0、IJ
imのスパッタシリコン窒化膜で覆ってCF4カスを用
いた平行平板型ドライエツチングをおこない、仮ゲート
パターン6の側面に厚さ0.1μmの1則壁8を残す。
imのスパッタシリコン窒化膜で覆ってCF4カスを用
いた平行平板型ドライエツチングをおこない、仮ゲート
パターン6の側面に厚さ0.1μmの1則壁8を残す。
次に、第1図(C)に示すように有機洗浄によりGaA
s表面を浄化した後、有機金属気相成長法によりキャリ
ア密度1.2 X 1018cm−3の高濃度導電層9
a、9bを露出したチャ本ル層5上に厚さrl、3ノ1
m成長する。
s表面を浄化した後、有機金属気相成長法によりキャリ
ア密度1.2 X 1018cm−3の高濃度導電層9
a、9bを露出したチャ本ル層5上に厚さrl、3ノ1
m成長する。
この時の成長条件は、アルシン(^5H3) : トリ
メデルカリウム(TMG):硫化水素(H2S)=7:
1 二0.04のガス比で、成長温度は620℃であ
る。ここで112sはキャリアのドーパントガスである
、次に第1図(d)に示すように反転膜10としてスパ
ッタシリコン窒化膜を厚さ0.3μm全面に設ける。
メデルカリウム(TMG):硫化水素(H2S)=7:
1 二0.04のガス比で、成長温度は620℃であ
る。ここで112sはキャリアのドーパントガスである
、次に第1図(d)に示すように反転膜10としてスパ
ッタシリコン窒化膜を厚さ0.3μm全面に設ける。
この後、第1図(e)に示すように従来技術例と同様に
パターンを反転してゲート開口13を設ける。
パターンを反転してゲート開口13を設ける。
次いで、第1図(f)に示すようにゲート開口13にア
ルミニウム^lのゲート電極1を設ける。そして、高濃
度導電層9a、9b上の反転膜としての窒化膜10を平
行平板型ドライエツチングにより除去し、高濃度層9a
、9b上にゲート電極1から各2μm離してオーム性金
属^u −Ge :Niのソース電極2とドレン電極3
を設けて第1の実施例のMESFETは完成する。
ルミニウム^lのゲート電極1を設ける。そして、高濃
度導電層9a、9b上の反転膜としての窒化膜10を平
行平板型ドライエツチングにより除去し、高濃度層9a
、9b上にゲート電極1から各2μm離してオーム性金
属^u −Ge :Niのソース電極2とドレン電極3
を設けて第1の実施例のMESFETは完成する。
この第1の実施例により得られたFET特性としては、
ゲー1− Lきい電圧Vt−0,9V (標準偏差60
mV>において、デー1〜電圧OVにおける相互コンダ
クタンスg m = 340 m S 、/ am 、
ソース抵抗R5=0.5Ω・龍、ゲート逆耐圧−BVG
=6Vであった。また、ドレイン電流の飽和性を示すト
レイン帰還率γ=−QVT/FVo =0.04であっ
た。
ゲー1− Lきい電圧Vt−0,9V (標準偏差60
mV>において、デー1〜電圧OVにおける相互コンダ
クタンスg m = 340 m S 、/ am 、
ソース抵抗R5=0.5Ω・龍、ゲート逆耐圧−BVG
=6Vであった。また、ドレイン電流の飽和性を示すト
レイン帰還率γ=−QVT/FVo =0.04であっ
た。
従来方法においてイオン注入で高濃度層を形成し、ゲー
ト長が0.3μmの場合は、VT=−1,0■において
、標′$偏差130mv、gm=230m S/mm、
Rs =0.7Ω−IIl、 −BVG :4V。
ト長が0.3μmの場合は、VT=−1,0■において
、標′$偏差130mv、gm=230m S/mm、
Rs =0.7Ω−IIl、 −BVG :4V。
γ−0,12であった。
このように、本方法では、ゲートしきい電圧の標準偏差
、ソース抵抗Rs、ドレイン帰還率γが小さくなり、相
互コンダクタンスgm、ゲート逆耐圧−BV、が向上し
ていることが分かる。
、ソース抵抗Rs、ドレイン帰還率γが小さくなり、相
互コンダクタンスgm、ゲート逆耐圧−BV、が向上し
ていることが分かる。
気相成長で高濃度導電層を設ける他の効果として、イオ
ン注入法に比べて、キャリア密度が高くできることがあ
る。従来例のイオン注入による高濃度層のピークキャリ
ア密度は7 x 1017c11−。
ン注入法に比べて、キャリア密度が高くできることがあ
る。従来例のイオン注入による高濃度層のピークキャリ
ア密度は7 x 1017c11−。
であるが、実施例における有機金属気相成長法による高
濃度層は1.2 X 1018cm−2と高く、成長方
向に均一な濃度分布とすることができ、ソース抵抗R5
が下がることになる。
濃度層は1.2 X 1018cm−2と高く、成長方
向に均一な濃度分布とすることができ、ソース抵抗R5
が下がることになる。
高濃度層の気相成長方法としては、有機金属気相成長法
により説明したが、ハロゲン化物輸送法などであっても
よい。
により説明したが、ハロゲン化物輸送法などであっても
よい。
次に、本発明の池の実施例について説明する。
これまでの実施例は主にMESFETによっていたがこ
れに限ったことはない。次に、二次元電子ガス型電界効
果トランジスタに適要した例について説明する。第2図
(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明するなめ
に工程順に示した素子の断面図である。
れに限ったことはない。次に、二次元電子ガス型電界効
果トランジスタに適要した例について説明する。第2図
(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明するなめ
に工程順に示した素子の断面図である。
まず、第2図(a>に示すように半絶縁性GaAs基板
4上に分子線結晶成長法によりアンドープGaAs層(
チャネル層)21を厚さ1.0μm成長し、続けて]、
’i X 1018cs−3のSiがドープされたGa
^IAs電子供給層22を厚さ40nm成長する。
4上に分子線結晶成長法によりアンドープGaAs層(
チャネル層)21を厚さ1.0μm成長し、続けて]、
’i X 1018cs−3のSiがドープされたGa
^IAs電子供給層22を厚さ40nm成長する。
次に、第2図(1))に示すように第1の実施例と同様
にして高さ0.8μm、ゲート長0.3μmの仮ゲート
パターン6を形成し、CF4ガスを用いた平行平板型ド
ライエツチングをおこない厚さ0.1μmの窒化膜の側
壁8を設ける。この後、CC(! 4ガスを用いた平行
平板型ドライエツチングによりGaAJ?As層22お
よびアンドープGaAs層21を20nm堀込む。
にして高さ0.8μm、ゲート長0.3μmの仮ゲート
パターン6を形成し、CF4ガスを用いた平行平板型ド
ライエツチングをおこない厚さ0.1μmの窒化膜の側
壁8を設ける。この後、CC(! 4ガスを用いた平行
平板型ドライエツチングによりGaAJ?As層22お
よびアンドープGaAs層21を20nm堀込む。
次に、第2図(c)に示すように有機洗浄により半導体
表面を浄化した後、有機金属気相成長法により高濃度導
電層9a、9bを露出したアンドープGaAs層21上
に300nm成長する。この後は第1の実施例と同様に
してアルミニウムのゲート電極1および^u−Ge−N
iのソース電極2.ドレイン電極3を設けて電界効果ト
ランジスタとすることができる。
表面を浄化した後、有機金属気相成長法により高濃度導
電層9a、9bを露出したアンドープGaAs層21上
に300nm成長する。この後は第1の実施例と同様に
してアルミニウムのゲート電極1および^u−Ge−N
iのソース電極2.ドレイン電極3を設けて電界効果ト
ランジスタとすることができる。
そし、て、GaAj’As電子供給層22によりアンド
ープGaAs層21の内側にキャリアが発生しチャネル
が形成されるため、二次元電子ガス型電界効果l・ラン
ジスタではアンドープGaAs層21がチャネル層とな
る。
ープGaAs層21の内側にキャリアが発生しチャネル
が形成されるため、二次元電子ガス型電界効果l・ラン
ジスタではアンドープGaAs層21がチャネル層とな
る。
この第2の実施例により得られたF E ’I’特性は
、ゲートしきい電圧VT = 0.5 Vにおいて、
最大相互コンダクタンスg m = 480 m S
/ +u 。
、ゲートしきい電圧VT = 0.5 Vにおいて、
最大相互コンダクタンスg m = 480 m S
/ +u 。
ソース抵抗R5=0.6Ω・龍と良好な値であった。
以上説明したように、本発明によれば、高濃度導電層を
気相成長によりチャネル層に積み上げることにより、横
方向拡散や基板リークが少なくなり、ドレイン電流の飽
和性やゲートしきい電圧のばらつきが改善される、 そして、気相成長によればイオン注入法に比べてキャリ
ア密度も高くできることがら、ソース抵抗を下げて相互
コンダクタンスを増大させることができる。
気相成長によりチャネル層に積み上げることにより、横
方向拡散や基板リークが少なくなり、ドレイン電流の飽
和性やゲートしきい電圧のばらつきが改善される、 そして、気相成長によればイオン注入法に比べてキャリ
ア密度も高くできることがら、ソース抵抗を下げて相互
コンダクタンスを増大させることができる。
また、本発明では、ゲート電極を後で形成するため、ゲ
ート電極に抵抗率の低い材料を厚く用いてゲート抵抗を
下げることもできる。
ート電極に抵抗率の低い材料を厚く用いてゲート抵抗を
下げることもできる。
第1図(a)〜(f)は本発明の第1の実施例を説明す
るために工程順に示した主要工程の素子の断面図、第2
図(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明するた
めに工程順に示した主要工程の素子の断面図、第3図(
a)〜(h)は従来のMESFETの製造方法を説明す
るために工程順に示した主要工程の素子の断面図である
61・・・ゲート電極、2・・・ソース電極、3・・・
ドレイン電極、4・・・半導体基板、5・・・チャネル
層、6・・・仮ゲートパターン、7a、7b、9a、9
b−・高濃度導電層、8・・・側壁、10・・・反転膜
(被覆膜)11・・・レジスト膜、12・・・反転パタ
ーン、13・・・ゲート開口。 76反転職 $ / 回 第 2 図 茅 3 図 /、f L、ジズト迂良 $3 m
るために工程順に示した主要工程の素子の断面図、第2
図(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明するた
めに工程順に示した主要工程の素子の断面図、第3図(
a)〜(h)は従来のMESFETの製造方法を説明す
るために工程順に示した主要工程の素子の断面図である
61・・・ゲート電極、2・・・ソース電極、3・・・
ドレイン電極、4・・・半導体基板、5・・・チャネル
層、6・・・仮ゲートパターン、7a、7b、9a、9
b−・高濃度導電層、8・・・側壁、10・・・反転膜
(被覆膜)11・・・レジスト膜、12・・・反転パタ
ーン、13・・・ゲート開口。 76反転職 $ / 回 第 2 図 茅 3 図 /、f L、ジズト迂良 $3 m
Claims (1)
- 半導体基板上に電界効果トランジスタ部となるチャネル
層を形成する工程と、該チャネル層上にゲート形状を決
めるための仮ゲートパターンを形成する工程と、該仮ゲ
ートパターンの側面に側壁を形成する工程と、前記仮ゲ
ートパターンおよび側壁をマスクとして前記チャネル層
上に高濃度導電層を成長する工程と、前記半導体基板の
表面を被覆膜で覆い前記仮ゲートパターン上部の被覆膜
を除去し前記仮ゲートパターンのみを選択的に除去して
ゲート開口を前記被覆膜に設ける工程と、該ゲート開口
にゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
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 |
|---|---|---|---|
| JP4758986A JPS62204578A (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP4758986A JPS62204578A (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62204578A true JPS62204578A (ja) | 1987-09-09 |
Family
ID=12779437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4758986A Pending JPS62204578A (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62204578A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161874A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Hitachi Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| JPH03211839A (ja) * | 1989-12-31 | 1991-09-17 | Samsung Electron Co Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
| JPH07273318A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-20 | Nec Corp | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-03-04 JP JP4758986A patent/JPS62204578A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161874A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Hitachi Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| JPH03211839A (ja) * | 1989-12-31 | 1991-09-17 | Samsung Electron Co Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
| JPH07273318A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-20 | Nec Corp | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
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