JPS6233476A - 電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPS6233476A
JPS6233476A JP60173438A JP17343885A JPS6233476A JP S6233476 A JPS6233476 A JP S6233476A JP 60173438 A JP60173438 A JP 60173438A JP 17343885 A JP17343885 A JP 17343885A JP S6233476 A JPS6233476 A JP S6233476A
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JP
Japan
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gate electrode
electrode
source
effect transistor
field effect
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JP60173438A
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English (en)
Inventor
Asamitsu Tosaka
浅光 東坂
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/161Source or drain regions of field-effect devices of FETs having Schottky gates

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置とその製造方法に関し、特に電界効
果トランジスタ(FET)とその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
FITはUHF〜マイクロ波帯でのアナログ用増幅素子
として、また高速ディジタル回路用スイッチング素子と
してTL要であシ、幾多の研究開発、並びに実用化が成
されてきた。中でもGaAa半導体層を動作層とし、か
つff−)電極として金属−半導体接触(シ釘ットキー
接触)を採用したGaAa 7 aシトキー障壁デート
型FETすなわちGaAg MESFETは7Mニー 
+ 、 ^−−P ++−++−+++++lNh++
+’1 % 八17n 田?−4’P+ Aフ超高速ス
イッチング素子として注目されておシ、それを用いた集
積回路(IC)も精力的に実用化研究がなされている。
第3図(A)はGaAs MIIESFETの概略構造
断面図を示すものであp、半絶縁性基板11上に例えば
St  をイオン注入することによj) GaAs半導
体層12を形成し、その上にシックトキーゲート電極1
3、ソース14、ドレイン15電極を備えている。かか
るGaAsMESFETを用いたIC(GaA@IC)
を高速化するには、基本素子であるGaAa MESF
ETそのものの特性、特に、相互コンダクタンス(gm
)の改善が必須であることは論を待たない。gmを向上
させる方法として最も有効な方法はy−ト・ソース間の
寄生抵抗(ソース抵抗)を低減させることである。これ
を達成するために第3図ω)に示すごとく、高濃度領域
(n+領領域16を、ゲート電極13をマスクとする選
択イオン注入法により形成した構造が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの構造においては、n領域形成のために
注入したイオン、例えばSl  が、その活性化のため
の熱処理の工程で横方向に拡散し、ゲート電極下の実効
的なキャリア密度を増大させ、極端な場合にはソース、
ドレイン間を短絡するという不都合を生じる欠点がある
。この現象は短チヤンネル現象と呼ばれ第3図(B)の
構造のFETの大きな欠点となっている。
本発明は以上のような従来のGaAs MESFETの
欠点を解消するもので、その目的は上記短チヤンネル現
象の小さい電界効果トランジスタとその製造方法を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、半絶縁基板上に形成されたn型半導体層上に
、ン1ットキ障壁接触のゲート電極と、オーム性接触よ
シなるソース、ドレイン電極が設けられてなるMESF
ETにおいて、y−トiI!極のソース電極側にのみ、
ゲート電極に近接しかつソース電極下まで延びる高濃度
・低抵抗層を設けた電界効果トランジスタおよび、n型
半導体層上の所定の領域に第1の物質からなる膜を設け
た後、全面にゲート電極となる第2の物質(金属)を被
着せしめる工程と、ウェーハの垂直方向から異方性ドラ
イエッチングにより、該第2の物質をエツチングするこ
とによシ、前記第1の物質の側面にのみ前記第2の物質
をゲート電極として残置せしめる工程と、残置せしめら
れた第2の物質(ゲート電極)および前記第1の物質を
マスクとして、高濃度のイオンを前記n型半導体層KJ
択的に注入し、かつ注入イオンを活性化する工程と、前
記第1の物質を除去する工程と、ゲート電極の両側に、
ゲート電極から所定の間隔を置いてソース、ドレイン電
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である。
〔原理・作用〕
本発明における電界効果トランジスタによれは、?領域
はゲート電極のソース側のみに形成されているので、前
出の第3図の)の構造(ゲート電極の両側にn+領領域
形成されている)に比べて短チャンネル効果を小さくで
きる。特にGaAa MESFETの一71/、’/−
七−WtVIft「■:/V會h)ノHノS−ト’1l
R1(7’)k◆レイン電極側の端近傍のn型半導体層
の状態(キャリア密度プロファイル)により決まること
を考え合わせると、本発明におけるようにドレイン電極
側にn領域を設けない構造においては、ゲート長短縮に
よるvthの変化も防止できる。−力特性CQrn)の
点からは、ソース電極側<#in 領域が設けられてい
るのでソース抵抗は十分/」−さく第3図(B)の構造
に比べて原理的に何ら劣る点はない。
一方、その製造方法に関しては、微細な(通常1μm以
下)ゲート電極のソース側にのみ自己整合的にn領域を
形成する点がポイントであるが、それをff−)電極の
ドレイン側に注入イオンを阻止するだめの物質を自動的
に配置することKよシ実現している。
〔実施例〕
第1図は本発明によるGaAs MESFETの実施例
を示す図である。図において、12はnfi半導体層で
あυ、例えばSl  イオン50 ksVの加速エネル
ギー、4 X 10 ”7cm2の密度で注入し、窒素
雰囲気中で例えば800℃、20分間熱処理をすること
によシ半絶盪性基板11に形成されている。ゲート電極
13は窒化タングステン(WN)であり、ゲート長、ゲ
ート金属厚みはともに0.5μmである。ゲート電極1
3のソース電極側にはゲート電極13と接してn 領域
16が設けられ、ソース電極14はn領域16上にドレ
イン電極15はf−ト電極13に対しソース電極14と
反対の領域にゲート電極13から0.5μm離して設け
られている。
次に上記構造のFETの製造方法の実施例を第2図を用
いて説明する。まず第2図(ト)において、半絶縁性G
−aAa基板11上に、例えば所定のホトレジストパタ
ーンをマスクとして、Sl  を50 keV 。
4 X lO”/cJの条件で注入し、しかる後に表面
に厚み20001.、の2酸化5i(8102ン膜を被
せたあと、窒素雰囲気中で800℃、20分間アニール
することによpn型GaAs層12を形成する。次に第
2図ω)において、ゲート電極を形成せんとする部分に
その端面が来るように第1の物質である5IO2膜21
(厚み0.5μm)を設ける。これは具体的には全面に
0.5μm厚の5i02をCVD法で被着せしめ通常の
ホトリソダラフィ技術を援用してノ4ターニングするこ
とにより実現できる。5io2のエツチング液は希釈7
ツ酸(HF)が好ましい。次にゲート電極となるWN膜
22を厚み0.5μmだけ全面にス・セクタ蒸着を行う
(第2図(C))。次に同図(D)において、例えばC
F4ガスを用いた反応性イオンエツチング(Rxg)法
によシ、ウェーハの垂直方向からWNをエツチングすれ
ば、前記第1の物質(S10□)の側面に約0.5μm
厚、0.5μm高さのWN!!極(4”−ト電極)が形
成される。
次に同図@)においてS−をioo keV、2 X 
10 ”7cm2の条件で注入し、先と同様の熱処理を
行うことによJ WN電極に近接してn領域16を形成
する。更に同図C)において、不要となった前記第1の
物質(S10□)を除去し、通常方法でソース14、ド
レイン電極工5のオーム性を極を設けることによシ第1
図の構造のGaAs MESFETが完成する。なお、
本実施例においては、n型GaA一層形成のための熱処
理工程と、?領域形成のための熱処理工程とを別々に行
ったが、前者の方を省き、n+領域形成時の熱処理によ
ってn型GaAa層の形成(注入イオンの活性化)を行
うことも可能である。また第1の物質として誘電体(S
IO2)を用いたが、第2図(F′)において、第2の
物質(ゲート金属)を残して選択的に除去し得るもので
あれば金属、例えばAt等でもよい。さらに第1の物質
の除去tよ本実施例ではn+領領域熱処理の後に行って
いるが、その前工程でもよいのはhうまでもない。
第4図は本発明によるGaAs MESFETと従来の
第3図の)の構造のGaAトMESFETにおいてゲー
ト長とスレショホールド電圧との関係を測定したもので
ある。本発明によるFETにおいては、スレショホール
ド電圧のゲート長依存性が極めて小さく短チャンネル効
果が抑!1ilJされていることが明らかでちる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば短チヤンネル現象の小さい
電界効果トランゾスタか得られ、ひいては動作特性1c
6EれたFET全提供できる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すFETの構造を示す断
面図、第2図(4)〜(ト)は本発明FETの製造工程
を工程順に示す断面図、第3図(ホ)、03)は従来の
GaAg MESFETの構造を示す断面図、第4図は
本発明によるGaAs MESFETと、従来構造の龜
ム鹿5FETとについて、ゲート長とスレシ璽ホールド
電圧との関係を測定した結果を示す図である。 11・・・半絶縁性基板、12・・・n型GaAa層、
13・・・ゲート電極、1=1・・・ソース電極、15
・・・ドレイン電極、16・・・n 領域。 第2図 ζど一ト電十抛 Si+ ↓ ↓ ↓+ ↓ ↓↓ ↓ 第2図 (A) 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性基板上に形成されたn型半導体層上に、
    ショットキ接触よりなるゲート電極と、オーム性電極よ
    りなるソース、ドレイン電極とが設けられてなるショッ
    トキ障壁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、ゲー
    ト電極のソース電極側領域のみに、ゲート電極に近接し
    かつソース電極下まで延びる高濃度、低抵抗層を設けた
    ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
  2. (2)n型半導体層上の所定の領域に、第1の物質から
    なる膜を形成した後、全面にゲート電極となる第2の物
    質(金属)を被着せしめる工程と、ウェーハの垂直方向
    から異方性ドライエッチングにより、該第2の物質をエ
    ッチングし、前記第1の物質膜の側面にのみ前記第2の
    物質を残置せしめゲート電極とする工程と、高濃度のイ
    オンを該残置せしめられた第2の物質(ゲート電極)お
    よび前記第1の物質をマスクとして選択的に注入する工
    程と、前記第1の物質を除去する工程と、前記ゲート電
    極の両側に、ゲート電極から所定の間隔をおいてソース
    、およびドレイン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。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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