JPS63115384A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63115384A
JPS63115384A JP61261249A JP26124986A JPS63115384A JP S63115384 A JPS63115384 A JP S63115384A JP 61261249 A JP61261249 A JP 61261249A JP 26124986 A JP26124986 A JP 26124986A JP S63115384 A JPS63115384 A JP S63115384A
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JP
Japan
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active layer
island
gate electrode
highly doped
forming
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Pending
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JP61261249A
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English (en)
Inventor
Hideki Yakida
八木田 秀樹
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63115384A publication Critical patent/JPS63115384A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/061Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプレーナ型電界効果トランジスタの製造方法に
関するものである。
従来の技術 電界効果トランジスタ(以下FET )においては、ソ
ース抵抗、およびドレイン抵抗の減少がFETの特性向
上のために必要であること、特にソース抵抗は直接FE
Tの相互コンダクタンス(gm)に影響を与えるために
極力低い事が望ましいことはよく知られている。ソース
抵抗はソース電極の金属と半導体とのオーミック性接触
部に起因するコンタクト抵抗(Re)とソース電極金属
端からゲート電極金属端までの半導体活性層の層抵抗3
ページ (Rs)の和で表される。従ってソース抵抗の減少のた
めにソース電極部に高不純物濃度領域をイオン注入など
で形成しReを下げて同時にRsを下げることがなされ
ていた。
高不純物濃度領域を形成することによってReが減少す
るのは、オーミック性接触部の半導体界面に形成される
ポテンシャル障壁が不純物濃度が高いためにより薄くな
るためである。このためには半導体表面付近においても
十分に高い不純物濃度を有する不純物濃度分布が望まし
い。しかしイオン注入は、得られる濃度分布がガウス分
布に近く、半導体表面付近で不純物濃度が下がるため最
適な濃度分布とは言えないが、浅い不純物濃度分布が比
較的容易に得られるためよく用いられている。
また一方、Rsを減少せしめるために高不純物濃度領域
をできる限りゲート電極に近ずけることがなされている
。その一つの方法としてゲート電極材料をマスクとして
自己整合的にイオン注入によって形成する方法がある。
この方法では、ゲート電極金属形成後イオン注入層の熱
処理を行わなければならない。このためゲート電極金属
には高温においても良好なショットキ接合特性が保たれ
ると期待されるタングステン(W)などの、いわゆる高
融点金属が用いられる。しかしながら、このような高融
点金属をゲート材料にもちいても、800℃程度の高温
熱処理中にショットキ特性の悪化、材料の抵抗率が高い
、ゲート材料からの不純物の拡散、などの多くの問題が
FETの歩留まりと生産性を下げている。
また非常に急峻なヘテロ接合を利用した超高速トランジ
スタ(高電子移動度トランジスタあるいはHEMT )
のソース抵抗を減少せしめるために、先に説明した様に
イオン注入をゲート電極材料に自己整合的に行う方法が
ある。この場合においても先に示したゲート電極材料の
耐熱性の問題に加えて、高温熱処理中に急峻なヘテロ接
合界面の劣化を引き起こし界面の急峻性が失われる。こ
のためソース抵抗の減少が特性の向上に効果的に寄与し
ない。
5ページ 発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、半導体表面に高濃
度不純物混入領域をゲート電極材料に自己整合的に行う
場合に、イオン注入が用いられていたためにイオン注入
層の高温で長時間に渡る熱処理工程が必要であることで
ある。このためショットキ特性の劣化や急峻なヘテロ接
合界面の劣化が伴い、FETなどのデバイス特性の効果
的な改善が困難であることである。
問題点を解決するための手段 本発明による問題点を解決するための手段は、第1に、
半導体基板主表面に選択的に島状の活性層を形成する工
程と、前記島状の活性層上にショットキ性のゲート電極
を形成する工程と、前記ショットキ性のゲート電極を有
する島状の活性層が形成された基板を所定の不純物原子
を含むガス雰囲気中で前記島状の活性層上に選択的にレ
ーザ光を照射し高濃度不純物混入領域を形成する工程と
、前記高濃度不純物混入領域上にオーミック性の電極を
選択的に形成する工程を少なくとも含む半導体6ページ 装置の製造方法を用いることである。
また第2に、異種の半導体、もしくは不純物濃度の異な
る半導体層が10nm以下の急峻な境界層を介したエピ
タキシャル成長層を有する半導体基板主表面を選択的に
活性層を分離形成する工程と、前記島状の活性層上にシ
ョットキ性のゲート電極を形成する工程と、前記ショッ
トキ性のゲート電極を有する島状の活性層が形成された
基板を所定の不純物原子を含むガス雰囲気中で前記島状
の活性層上に選択的にレーザ光を照射し高濃度不純物混
入領域を形成する工程と、前記高濃度不純物混入領域上
にオーミック性の電極を選択的に形成する工程を少なく
とも含む半導体装置の製造方法。
作用 本発明によればイオン注入の換わりに、不純物原子を含
むガス雰囲気中で前記島状の活性層」二に選択的にレー
ザ光を照射し高濃度不純物混入領域を形成する方法(以
下略してレーザドーピングとl]′!ぶ)用いるもので
ある。このため、第1に不純7ページ 物濃度分布は浅く、しかも急峻な分布が得られること、
また半導体表面付近においても十分に高い不純物濃度が
得られる。第2に、レーザの波長を選択することによっ
て、ゲート電極金属と半導体との界面を加熱することな
しに半導体表面にドーピングが可能であるために通常の
ゲート電極金属に対して自己整合的に半導体表面に高濃
度不純物混入領域を形成することができる。さらに急峻
なヘテロ接合を利用したFETの活性領域も、ゲート電
極の直下はレーザ光が陰となるので温度上昇せず、界面
の急峻性はレーザドーピングによって悪化しない。
実施例 本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
第1図は、本発明による第1の実施例でG a A 5
FETの製造方法であるが、同図(a)に示すように、
半絶縁性G a A s半導体基板101の主表面にn
型導電層の活性層102を形成した。この活性層は S
lイオンを5QkeVの加速エネルギで、3 X 10
12c m−2の注入量のイオン注入を用いて形成した
。次ぎに同図(b)に示すように、断面形状がT型であ
るゲート電極108を活性層上に形成した。このゲート
電極金属にはAI/Ti (3000A/100OA)
の2層金属膜を電子ビーム蒸着によって蒸着したものを
用いた。このゲート電極のショットキ接合はAIによっ
て得られ、よく知られているようにAIはG a A 
s半導体FEETのゲート金属としてはごく一般にもち
いられているゲート材料である。またゲート電極の断面
をT型にするのは、後に形成する高不純物濃度層がゲー
ト電極に直接接触することを防ぐもので、ゲート電極材
料のAIを選択的に横方向にエツチングすることによっ
て得られた。
とのG a A s基板は同図(c)に示すように、島
状の活性層102の表面だけが露出し、その他の表面を
誘電体のマスク材104で覆い、その後不純物原子を含
むガス雰囲気中でレーザ光を照射し高濃度不純物混入領
域106.107を形成する。
不純物原子を含むガスは水素ガスとアルシンガスおよび
ジシランガスの混合ガスで、またレーザ光9ページ としてはキセノンクロライドを用いたエキシマレーザ(
308nm)を使用した。このときGaAs基板の温度
は室温に保たれた。エキシマレーザの照射によって高濃
度不純物混入領域106.107の温度は瞬間的に高温
になり不純物が混入されるが、ゲートのショットキ接合
部の温度は室温に保たれるためショットキ特性の劣化は
ない。またゲート直下のFET活性層の不純物濃度分布
も温度上昇しないために分布が変化することはない。
その後同図(d)に示すように高濃度不純物混入領域1
06上にソース電極108、高濃度不純物混入領域10
7上にドレイン電極109を形成してG a A s 
F E Tを製造した。
第2図は本発明による第2の実施例で高電子移動度トラ
ンジスタ(HEMT)の製造方法であるが、同図(a)
はHEMT用のG a A sエビ基板である。
201は半絶縁性GaAs基板で、202はノンドープ
G a A sバッファ層で、厚みは1μm、キャリア
濃度はI X 1015c m−3である。203はノ
ンドープG a A s上に急峻な界面を有するように
10ページ エピ成長されたA I 0.3G a O,7A s層
でキャリア濃度は1 x 1018c m−3であり、
厚みは20OAであるがG a A sとの界面に約2
0AのノンドープA I 0.3G ao、7A s層
のスペーサ層を含んでいる。204は約5OAの厚みを
有する高不純物濃度のG a A s層でA I 0.
3G a 0.7A s層の酸化を防ぎ、またオーミッ
ク性の電極の接触抵抗を改善させるために用いられる。
同図(b)に示される様に、エビ基板の活性層202.
203.204を島状に選択的に205に示される様に
分離する。次ぎに同図(c)、(d)および(e)に示
されるゲート電極206の形成、レーザドーピング方法
による高不純物濃度層209.210の形成、およびソ
ース電極211、ドレイン電極212の形成については
本発明による第1の実施例の場合とまったく同様である
この結果ゲート電極206の直下の活性層205はエキ
シマレーザ光がゲート電極の陰になるため温度は上昇せ
ず同図(a)に示された通りの急峻なヘテロ界面を維持
しているので界面に発生して11ページ いる2次元電子ガスの特性を劣化させることなしにソー
ス抵抗を減少せしめることができる。
本実施例においてはG a A s F E TとGa
AsHEMTの製造例を示したが、この他のSlやIn
Pなとの半導体を用いたFETやHEMTの製造におい
ても本発明による効果はまったく同様である。
またレーザ光としてキセノンクロライドのエキシマレー
ザを用いたが、特にこれに限らないことは明らかである
。またレーザドーピング用の混合ガスとして水素ガスと
アルシンガスおよびジシランガスの混合ガスを用いたが
、特にこれに限らない。例えばSl半導体ではN型用と
してアルシンやフォスフインガスを含む混合ガス、P型
用としてジボランガスを含む混合ガスを用いることがで
きる。
ざらにレーザドーピング時にG a A s基板の温度
は室温に保たれたが、約400度以下の温度、即ちG 
a A s基板の熱分解以下の温度であれば基板温度は
任意に設定できる。
発明の効果 本発明による効果として、第1にゲート電極金属に対し
て自己整合的に半導体表面に高濃度不純物混入領域を形
成する工程を含んでいるにもかかわらずゲート電極材料
として高融点材料を用いる必要がなく一般に用いられて
いるA1などの金属が使用できる。このため特殊な製造
工程を必要としないために生産性、信頼性を損なうこと
なくFETの特性を向上できる。第2に急峻なヘテロ界
面を有する、あるいは超格子構造を有する半導体基板上
にゲート電極金属に対して自己整合的に半導体表面に高
濃度不純物混入領域を形成する場合においてもゲート電
極の陰になる領域において急峻なヘテロ構造、あるいは
超格子構造を劣化することがない。このため高電子移動
度トランジスタ(HEMT)、ホットエレクトロントラ
ンジスタ(HET)、共鳴トンネリング素子、量子井戸
デバイスなどの基板に特性を損なうこと無く良好な電極
が自己整合的に形成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
13ページ 第1図は本発明による第1の実施例のGaAsFETの
製造工程断面図、第2図は本発明による第2の実施例の
G a A s HE M Tの製造工程断面図である
。 101・・・G a A s基板、102・・・島状の
活性層、108・・・ゲート電極、105・・・エキシ
マレーザ光、106.107・・・高濃度不純物混入領
域、108.109・・・ソース、ドレイン電極、20
1゜202.203,204−−−HEMT用G a 
A s基板、205・・・島状に分離された活性層、2
06・・・ゲート電極、208・・・エキシマレーザ光
、209.210・・・高濃度不純物混入領域、211
゜212・・・ソース、ドレイン電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板主表面に選択的に島状の活性層を形成
    する工程と、前記島状の活性層上にショットキ性のゲー
    ト電極を形成する工程と、前記ショットキ性のゲート電
    極を有する島状の活性層が形成された基板を所定の不純
    物原子を含むガス雰囲気中で前記島状の活性層上に選択
    的にレーザ光を照射し高濃度不純物混入領域を形成する
    工程と、前記高濃度不純物混入領域上にオーミック性の
    電極を選択的に形成する工程を少なくとも含む半導体装
    置の製造方法。
  2. (2)異種の半導体、もしくは不純物濃度の異なる半導
    体層が10nm以下の急峻な境界層を介したエピタキシ
    ャル成長層を有する半導体基板主表面を選択的に活性層
    を分離形成する工程と、前記島状の活性層上にショット
    キ性のゲート電極を形成する工程と、前記ショットキ性
    のゲート電極を有する島状の活性層が形成された基板を
    所定の不純物原子を含むガス雰囲気中で前記島状の活性
    層上に選択的にレーザ光を照射し高濃度不純物混入領域
    を形成する工程と、前記高濃度不純物混入領域上にオー
    ミック性の電極を選択的に形成する工程を少なくとも含
    む半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01312824A (ja) * 1988-06-13 1989-12-18 Kanagawa Pref Gov レーザによる選択拡散の方法
US5656511A (en) * 1989-09-04 1997-08-12 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method for semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01312824A (ja) * 1988-06-13 1989-12-18 Kanagawa Pref Gov レーザによる選択拡散の方法
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