JP2798045B2 - 電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法 - Google Patents
電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）のしきい値電圧制御方法に関し、特に化合
物半導体ＦＥＴのしきい値電圧制御方法に関する。
タ（ＦＥＴ）のしきい値電圧制御方法に関し、特に化合
物半導体ＦＥＴのしきい値電圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＦＥＴのしきい値電圧制
御方法は、たとえば特公平２−６００６０号公報に示さ
れているように、化合物半導体ＦＥＴのＫ値（Ｋ＝εμ
Ｗｇ／２ａＬｇ：ａはチャネル層の深さ、εはチャネル
層の誘電率、μはキャリアの移動度、Ｗｇはゲート幅、
Ｌｇはゲート長）やしきい値電圧の補正を目的として用
いられている。
御方法は、たとえば特公平２−６００６０号公報に示さ
れているように、化合物半導体ＦＥＴのＫ値（Ｋ＝εμ
Ｗｇ／２ａＬｇ：ａはチャネル層の深さ、εはチャネル
層の誘電率、μはキャリアの移動度、Ｗｇはゲート幅、
Ｌｇはゲート長）やしきい値電圧の補正を目的として用
いられている。
【０００３】図８は従来のＦＥＴのしきい値電圧制御方
法の一例を示す相関図である。図８は、ＧａＡｓ単結晶
の（１００）面上に、ｎ型チャネル層をシリコン（Ｓ
ｉ）イオンのエネルギ５９ＫｅＶ、ドーズ量０．９×１
０12ｃｍ-2または１．８×１０１２ｃｍ-2の注入によっ
て形成し、ゲート長（Ｌｇ）０．６μｍ、ゲート幅（Ｗ
ｇ）２０μｍのゲート電極を、ゲート方向を［０１−
１］及び［０１１］方向として、タングステンシリサイ
ド（ＷＳｉ）を用いて設けて、その上に二酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）膜を厚さ０〜１２００ｎｍに形成したＭＥ
ＳＦＥＴのしきい値電圧Ｖｔｈ及びＫ値を表している。
法の一例を示す相関図である。図８は、ＧａＡｓ単結晶
の（１００）面上に、ｎ型チャネル層をシリコン（Ｓ
ｉ）イオンのエネルギ５９ＫｅＶ、ドーズ量０．９×１
０12ｃｍ-2または１．８×１０１２ｃｍ-2の注入によっ
て形成し、ゲート長（Ｌｇ）０．６μｍ、ゲート幅（Ｗ
ｇ）２０μｍのゲート電極を、ゲート方向を［０１−
１］及び［０１１］方向として、タングステンシリサイ
ド（ＷＳｉ）を用いて設けて、その上に二酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）膜を厚さ０〜１２００ｎｍに形成したＭＥ
ＳＦＥＴのしきい値電圧Ｖｔｈ及びＫ値を表している。
【０００４】○はドーズ量０．９×１０12ｃｍ-2の［０
１−１］方向 ●はドーズ量１．８×１０12ｃｍ-2の［０１−１］方向 △はドーズ量０．９×１０12ｃｍ-2の［００１］方向 ▲はドーズ量１．８×１０12Ｃｍ-2の［０１１］方向 の場合について、ＳｉＯ2 膜が図中に示す厚さであると
きのしきい値電圧Ｖth及びＫ値を示す。
１−１］方向 ●はドーズ量１．８×１０12ｃｍ-2の［０１−１］方向 △はドーズ量０．９×１０12ｃｍ-2の［００１］方向 ▲はドーズ量１．８×１０12Ｃｍ-2の［０１１］方向 の場合について、ＳｉＯ2 膜が図中に示す厚さであると
きのしきい値電圧Ｖth及びＫ値を示す。
【０００５】図８から、ＳｉＯ2 の膜厚が増加するにつ
れて、しきい値電圧とＫ値が上昇、あるいは下降してい
るのが分かる。上昇するか下降するかは、ゲート方向に
依存している。この結果は、基板に引っ張り応力を加え
た場合の結果であり、引っ張り応力を生じさせるため
に、ＳｉＯ2 膜を用いている。逆に基板に別の絶縁膜を
用いて圧縮応力を加えると、しきい値電圧とＫ値は、膜
厚が増加するに従って、図８の結果と逆方向に変化す
る。基板に圧縮応力を加えるための絶縁膜として、たと
えば窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 )の膜が用いられる。
れて、しきい値電圧とＫ値が上昇、あるいは下降してい
るのが分かる。上昇するか下降するかは、ゲート方向に
依存している。この結果は、基板に引っ張り応力を加え
た場合の結果であり、引っ張り応力を生じさせるため
に、ＳｉＯ2 膜を用いている。逆に基板に別の絶縁膜を
用いて圧縮応力を加えると、しきい値電圧とＫ値は、膜
厚が増加するに従って、図８の結果と逆方向に変化す
る。基板に圧縮応力を加えるための絶縁膜として、たと
えば窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 )の膜が用いられる。
【０００６】この様に、膜応力により値電圧及びＫ値が
シフトすることは、既に、たとえば、１９８４年１０
月、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・エレ
クトロン・デバイシズ、第ＥＤ−３１巻、第１０号 (I
EEE TRANSACTION ELECTRON DEVICES, VOL. ED-31, NO.
10, OCTOBER, 1984) に述べられている。すなわち、し
きい値電圧やＫ値の補正効果は膜応力によって、化合物
半導体基板にピエゾ電荷が発生し、この電荷がしきい値
電圧やＫ値のシフトに寄与することによって生じる現象
である。
シフトすることは、既に、たとえば、１９８４年１０
月、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・エレ
クトロン・デバイシズ、第ＥＤ−３１巻、第１０号 (I
EEE TRANSACTION ELECTRON DEVICES, VOL. ED-31, NO.
10, OCTOBER, 1984) に述べられている。すなわち、し
きい値電圧やＫ値の補正効果は膜応力によって、化合物
半導体基板にピエゾ電荷が発生し、この電荷がしきい値
電圧やＫ値のシフトに寄与することによって生じる現象
である。
【０００７】この現象を利用してしきい値電圧及びＫ値
を補正する方法として、上述の従来例では、基板に引っ
張り応力を与える膜としてＳｉＯ2 を、また、圧縮応力
を与える膜として、Ｓｉ3 Ｎ4 を用いている。また、応
力を調節する方法として、ＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 の膜厚
を調節する方法が挙げられており、膜厚の調整法は更
に、堆積時に調節する方法と、一定膜厚堆積後にエッチ
ングして調節する方法が述べられている。また、応力を
調節する別の方法として、シリコン窒化酸化物（ＳｉＯ
x Ｎy ）の膜を用い、ｘとｙを変化させることによって
膜の応力を変化させたり、あるいは、組成の異なる絶縁
膜を用いることによって膜の応力を変化させる方法が述
べられている。
を補正する方法として、上述の従来例では、基板に引っ
張り応力を与える膜としてＳｉＯ2 を、また、圧縮応力
を与える膜として、Ｓｉ3 Ｎ4 を用いている。また、応
力を調節する方法として、ＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 の膜厚
を調節する方法が挙げられており、膜厚の調整法は更
に、堆積時に調節する方法と、一定膜厚堆積後にエッチ
ングして調節する方法が述べられている。また、応力を
調節する別の方法として、シリコン窒化酸化物（ＳｉＯ
x Ｎy ）の膜を用い、ｘとｙを変化させることによって
膜の応力を変化させたり、あるいは、組成の異なる絶縁
膜を用いることによって膜の応力を変化させる方法が述
べられている。
【０００８】これらの応力制御方法の他には、一定の応
力を有する絶縁膜を堆積後、膜を改質することによって
応力を変化させる方法が提案されている。たとえば、特
開平４−２８２８４１号公報には、ＦＥＴにＳｉＯ2 や
Ｓｉ3 Ｎ4 の絶縁膜を堆積した後、酸素または酸素のプ
ラズマ処理を行うことによって絶縁膜の酸素や窒素の組
成を変化させ、その結果として膜の応力を制御する方法
が述べられている。また、特開平５−１２１６９９号公
報には、ＦＥＴにＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜を堆積
した後、窒素イオンを素成分とするイオンを注入するこ
とによって、絶縁膜の組成を変化させ、その結果として
膜の応力を制御する方法が述べられている。
力を有する絶縁膜を堆積後、膜を改質することによって
応力を変化させる方法が提案されている。たとえば、特
開平４−２８２８４１号公報には、ＦＥＴにＳｉＯ2 や
Ｓｉ3 Ｎ4 の絶縁膜を堆積した後、酸素または酸素のプ
ラズマ処理を行うことによって絶縁膜の酸素や窒素の組
成を変化させ、その結果として膜の応力を制御する方法
が述べられている。また、特開平５−１２１６９９号公
報には、ＦＥＴにＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜を堆積
した後、窒素イオンを素成分とするイオンを注入するこ
とによって、絶縁膜の組成を変化させ、その結果として
膜の応力を制御する方法が述べられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来のＦＥＴ
のしきい値電圧制御方法の内、ＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 な
どの絶縁膜の膜厚を変化させることによって膜の応力を
制御する方法では、基板よって絶縁膜の厚みが異なるこ
とになってしまい、引き続いて、その絶縁膜にコンタク
ト・ホールを形成した場合、基板毎にコンタクト・ホー
ルの深さが異なってしまう。コンタクト・ホールの深さ
が異なると、コンタクト・ホール部分の抵抗が深さに応
じて変化するから、結局、回路を形成したときにコンタ
クト・ホール部分を含む配線の抵抗が基板毎に異なり、
回路の動作速度やノイズマージンなどの性能にばらつき
を生んでしまう。
のしきい値電圧制御方法の内、ＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 な
どの絶縁膜の膜厚を変化させることによって膜の応力を
制御する方法では、基板よって絶縁膜の厚みが異なるこ
とになってしまい、引き続いて、その絶縁膜にコンタク
ト・ホールを形成した場合、基板毎にコンタクト・ホー
ルの深さが異なってしまう。コンタクト・ホールの深さ
が異なると、コンタクト・ホール部分の抵抗が深さに応
じて変化するから、結局、回路を形成したときにコンタ
クト・ホール部分を含む配線の抵抗が基板毎に異なり、
回路の動作速度やノイズマージンなどの性能にばらつき
を生んでしまう。
【００１０】更に、ＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 などの、一定
の引っ張り応力または、一定の圧縮応力を有する絶縁膜
を用いる方法では、しきい値電圧を上昇させるか、ある
いは下降させるかのどちらか一方しか行えない。従っ
て、たとえば、堆積によってしきい値電圧を上昇させる
絶縁膜を用いる場合、その絶縁膜を堆積する前のＦＥＴ
のしきい値電圧の目標値を、しきい値電圧のばらつきを
考慮して、最終的なしきい値電圧の目標値より低くして
おかなければならない。その結果、ばらつきにより、絶
縁膜の堆積前に、絶縁膜を堆積する前のＦＥＴのしきい
値電圧の目標値よりさらに低いしきい値電圧になってし
まった基板には、厚い絶縁膜を堆積して大きな応力を与
える必要があることになり、場合によっては、過度の応
力ために絶縁膜が基板から剥がれてしまったり、あるい
は、応力による基板の反りが大きすぎて、引き続くプロ
セス工程において、基板搬送や基板の均一な加熱のため
に支障を来すことになる。
の引っ張り応力または、一定の圧縮応力を有する絶縁膜
を用いる方法では、しきい値電圧を上昇させるか、ある
いは下降させるかのどちらか一方しか行えない。従っ
て、たとえば、堆積によってしきい値電圧を上昇させる
絶縁膜を用いる場合、その絶縁膜を堆積する前のＦＥＴ
のしきい値電圧の目標値を、しきい値電圧のばらつきを
考慮して、最終的なしきい値電圧の目標値より低くして
おかなければならない。その結果、ばらつきにより、絶
縁膜の堆積前に、絶縁膜を堆積する前のＦＥＴのしきい
値電圧の目標値よりさらに低いしきい値電圧になってし
まった基板には、厚い絶縁膜を堆積して大きな応力を与
える必要があることになり、場合によっては、過度の応
力ために絶縁膜が基板から剥がれてしまったり、あるい
は、応力による基板の反りが大きすぎて、引き続くプロ
セス工程において、基板搬送や基板の均一な加熱のため
に支障を来すことになる。
【００１１】必要な膜応力に応じて膜の組成を変化させ
る方法を用いると、堆積する絶縁膜の厚みを一定にした
まま応力のみを変化させることが理論上可能であるが、
現実的には、多様にばらつく、絶縁膜堆積前のＦＥＴの
しきい値電圧に合わせて、対応する組成を有する絶縁膜
を用意しておくことは困難であり、実用的ではない。た
だし、ＳｉＯx Ｎy 膜のｘとｙの値を変化させて膜の応
力を変化させる方法を用いれば、絶縁膜の堆積膜厚を一
定にして、応力のみを変化させることが可能である。更
に応力を引っ張り応力から圧縮応力まで変化させること
も可能なので、絶縁膜堆積前のＦＥＴのしきい値電圧の
目標値は、最終的なＦＥＴのしきい値電圧の目標値に設
定しておけばよく、絶縁膜堆積前のＦＥＴのしきい値電
圧が目標値より高くなっても低くなっても過度の応力を
基板に加える危険性が小さい。
る方法を用いると、堆積する絶縁膜の厚みを一定にした
まま応力のみを変化させることが理論上可能であるが、
現実的には、多様にばらつく、絶縁膜堆積前のＦＥＴの
しきい値電圧に合わせて、対応する組成を有する絶縁膜
を用意しておくことは困難であり、実用的ではない。た
だし、ＳｉＯx Ｎy 膜のｘとｙの値を変化させて膜の応
力を変化させる方法を用いれば、絶縁膜の堆積膜厚を一
定にして、応力のみを変化させることが可能である。更
に応力を引っ張り応力から圧縮応力まで変化させること
も可能なので、絶縁膜堆積前のＦＥＴのしきい値電圧の
目標値は、最終的なＦＥＴのしきい値電圧の目標値に設
定しておけばよく、絶縁膜堆積前のＦＥＴのしきい値電
圧が目標値より高くなっても低くなっても過度の応力を
基板に加える危険性が小さい。
【００１２】しかし、実用上はこの方法もやはり問題が
ある。なぜなら、ＳｉＯx Ｎy 膜を堆積するには、熱化
学気相成長装置（熱ＣＶＤ装置）またはプラズマ化学気
相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて堆積する
が、ｘとｙの値、すなわち、膜中の酸素と窒素の含有量
を変化させる必要がある。通常、そのためには、対応す
るガス、たとえば酸素ガスやアンモニアガスの流量を変
化させればよいが、問題は、堆積される絶縁膜中の酸素
や窒素の組成が、これらの酸素ガスやアンモニアガスの
流量以外に、絶縁膜を堆積させる成長室の履歴に大きく
依存し、ガス流量の制御のみでは膜の組成を精確に制御
できないことにある。成長室の履歴の影響を受けないよ
うに、基板一枚に絶縁膜を成長する毎に、成長室をクリ
ーニングし、初期化する方法もあるが、スループットの
低下とコストの上昇を招く。従って、膜の組成を変化さ
せる方法は実用的ではない。
ある。なぜなら、ＳｉＯx Ｎy 膜を堆積するには、熱化
学気相成長装置（熱ＣＶＤ装置）またはプラズマ化学気
相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）を用いて堆積する
が、ｘとｙの値、すなわち、膜中の酸素と窒素の含有量
を変化させる必要がある。通常、そのためには、対応す
るガス、たとえば酸素ガスやアンモニアガスの流量を変
化させればよいが、問題は、堆積される絶縁膜中の酸素
や窒素の組成が、これらの酸素ガスやアンモニアガスの
流量以外に、絶縁膜を堆積させる成長室の履歴に大きく
依存し、ガス流量の制御のみでは膜の組成を精確に制御
できないことにある。成長室の履歴の影響を受けないよ
うに、基板一枚に絶縁膜を成長する毎に、成長室をクリ
ーニングし、初期化する方法もあるが、スループットの
低下とコストの上昇を招く。従って、膜の組成を変化さ
せる方法は実用的ではない。
【００１３】他方、絶縁膜を堆積後、プラスマ処理やイ
オン注入によって、絶縁膜の膜質を変化させて膜応力を
制御する方法は、改質できる部分がせいぜい１００ｎｍ
程度であるため、膜応力を変化できる範囲が小さすぎた
り、膜応力を十分変化させるために、長時間のプラズマ
処理や高濃度のイオン注入ドーズ量を必要とし、スルー
プットの点で難がある。
オン注入によって、絶縁膜の膜質を変化させて膜応力を
制御する方法は、改質できる部分がせいぜい１００ｎｍ
程度であるため、膜応力を変化できる範囲が小さすぎた
り、膜応力を十分変化させるために、長時間のプラズマ
処理や高濃度のイオン注入ドーズ量を必要とし、スルー
プットの点で難がある。
【００１４】本発明の目的は、基板毎に必要な引っ張り
応力または圧縮応力を一定の膜厚の絶縁膜を堆積によっ
て自由に変化させることができる実用的なＦＥＴのしき
い値電圧制御方法を提供することにある。
応力または圧縮応力を一定の膜厚の絶縁膜を堆積によっ
て自由に変化させることができる実用的なＦＥＴのしき
い値電圧制御方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のＦＥＴのしきい
値電圧制御方法では、膜応力を生じさせる絶縁膜をプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて堆積し、原料ガスの流量を変化
させずに、第一には堆積時の基板へのイオン照射エネル
ギを、また、第二にはイオン照射量（イオン電流密度）
を変化させることによって、膜の組成を変化させること
なく膜中の原子間の結合の程度を変化させることで上記
目的を達成している。
値電圧制御方法では、膜応力を生じさせる絶縁膜をプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて堆積し、原料ガスの流量を変化
させずに、第一には堆積時の基板へのイオン照射エネル
ギを、また、第二にはイオン照射量（イオン電流密度）
を変化させることによって、膜の組成を変化させること
なく膜中の原子間の結合の程度を変化させることで上記
目的を達成している。
【００１６】本発明は、化合物半導体電界効果トランジ
スタ上に絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前
記電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法
であって、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイ
オン照射エネルギの制御により、前記絶縁膜の応力を変
化させることを特徴とする電界効果トランジスタのしき
い値電圧制御方法である。
スタ上に絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前
記電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法
であって、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイ
オン照射エネルギの制御により、前記絶縁膜の応力を変
化させることを特徴とする電界効果トランジスタのしき
い値電圧制御方法である。
【００１７】または、化合物半導体電界効果トランジス
タ上に絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前記
電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法で
あって、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイオ
ン照射量の制御により、前記絶縁膜の応力を変化させる
ことを特徴とする電界効果トランジスタのしきい値電圧
制御方法である。
タ上に絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前記
電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法で
あって、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイオ
ン照射量の制御により、前記絶縁膜の応力を変化させる
ことを特徴とする電界効果トランジスタのしきい値電圧
制御方法である。
【００１８】図１は、ＧａＡｓの（１００）面にプラズ
マＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯx Ｎy 膜を１００ｎｍ堆
積したときの、基板へのイオン照射エネルギと膜応力の
関係を示す相関図である。堆積中の基板へのイオン電流
密度は６ｍＡ／ｃｍ2 一定とした。図１から、堆積中の
イオン照射エネルギが増加するにつれて、応力が引っ張
り応力から圧縮応力へと変化していることが分かる。こ
の変化の間、堆積したＳｉＯx Ｎy 膜中の酸素と窒素の
組成は変化しない。また、図２は、ＧａＡｓの（１０
０）面にプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯx Ｎy 膜
を１００ｎｍ堆積したときの、基板へのイオン電流密
度、すなわちイオン照射量と、膜応力の関係を示す相関
図である。堆積中の基板へのイオン照射エネルギは４０
ＫｅＶ一定とした。図２から、堆積中のイオン電流密度
が増加するにつれて、応力が引っ張り応力から圧縮応力
へと変化していることが分かる。この変化の間、堆積し
たＳｉＯx Ｎy 膜中の酸素と窒素の組成は変化しない。
マＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯx Ｎy 膜を１００ｎｍ堆
積したときの、基板へのイオン照射エネルギと膜応力の
関係を示す相関図である。堆積中の基板へのイオン電流
密度は６ｍＡ／ｃｍ2 一定とした。図１から、堆積中の
イオン照射エネルギが増加するにつれて、応力が引っ張
り応力から圧縮応力へと変化していることが分かる。こ
の変化の間、堆積したＳｉＯx Ｎy 膜中の酸素と窒素の
組成は変化しない。また、図２は、ＧａＡｓの（１０
０）面にプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯx Ｎy 膜
を１００ｎｍ堆積したときの、基板へのイオン電流密
度、すなわちイオン照射量と、膜応力の関係を示す相関
図である。堆積中の基板へのイオン照射エネルギは４０
ＫｅＶ一定とした。図２から、堆積中のイオン電流密度
が増加するにつれて、応力が引っ張り応力から圧縮応力
へと変化していることが分かる。この変化の間、堆積し
たＳｉＯx Ｎy 膜中の酸素と窒素の組成は変化しない。
【００１９】膜の組成が変化しないのに、応力が変化す
る理由は、イオン照射エネルギの増加やイオン照射量の
増加によって原子間の結合が強化されるからである。プ
ラズマＣＶＤでＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯx Ｎy など
の絶縁膜を堆積するとき、原料ガスに水素を含有するガ
ス、たとえばシラン（ＳｉＨ4 ) 、ジボラン（Ｓｉ2Ｈ
6 )、アンモニア（ＮＨ3 )を用いるので、膜中のＳｉ原
子やＮ原子の結合手の一部は、水素（Ｈ）で終端されて
おり、Ｓｉ−Ｏ間、Ｓｉ−Ｎ間、Ｏ−Ｎ間の結合を形成
しない。この水素終端されている結合手の割合は、イオ
ン照射エネルギやイオン照射量が増加すると減少し、替
わりにＳｉ−Ｏ間、Ｓｉ−Ｎ間、Ｏ−Ｎ間の結合が増加
して膜の応力がより圧縮側へ変化する。
る理由は、イオン照射エネルギの増加やイオン照射量の
増加によって原子間の結合が強化されるからである。プ
ラズマＣＶＤでＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯx Ｎy など
の絶縁膜を堆積するとき、原料ガスに水素を含有するガ
ス、たとえばシラン（ＳｉＨ4 ) 、ジボラン（Ｓｉ2Ｈ
6 )、アンモニア（ＮＨ3 )を用いるので、膜中のＳｉ原
子やＮ原子の結合手の一部は、水素（Ｈ）で終端されて
おり、Ｓｉ−Ｏ間、Ｓｉ−Ｎ間、Ｏ−Ｎ間の結合を形成
しない。この水素終端されている結合手の割合は、イオ
ン照射エネルギやイオン照射量が増加すると減少し、替
わりにＳｉ−Ｏ間、Ｓｉ−Ｎ間、Ｏ−Ｎ間の結合が増加
して膜の応力がより圧縮側へ変化する。
【００２０】絶縁膜を堆積することによって基板に応力
を与えれば、基板上のＦＥＴのしきい値電圧が応力に応
じて変化することは、従来例にも述べたが、新たに確認
している。図３は、ＧａＡｓ単結晶の（１００）面上
に、ｎ型チャネル層をシリコン（Ｓｉ）イオンのエネル
ギ６０ＫｅＶ、ドーズ量１．０×１０12ｃｍ-2の注入に
よって形成し、ゲート長（Ｌｇ)０．３μｍ、ゲート幅
（Ｗｇ)２０μｍのゲート電極を、ゲート方向を［０−
１１］方向として、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）
を用いて設けて、その上にＳｉＯx Ｎy 絶縁膜を厚さ２
００ｎｍに形成したＭＥＳＦＥＴの、絶縁膜堆積による
しきい値電圧Ｖthの電圧シフトを表す相関図である。図
３から、膜応力が引っ張り応力側から圧縮応力側へ変化
するにつれて、しきい値電圧シフトが正の値から負の値
へと変化していることが分かる。
を与えれば、基板上のＦＥＴのしきい値電圧が応力に応
じて変化することは、従来例にも述べたが、新たに確認
している。図３は、ＧａＡｓ単結晶の（１００）面上
に、ｎ型チャネル層をシリコン（Ｓｉ）イオンのエネル
ギ６０ＫｅＶ、ドーズ量１．０×１０12ｃｍ-2の注入に
よって形成し、ゲート長（Ｌｇ)０．３μｍ、ゲート幅
（Ｗｇ)２０μｍのゲート電極を、ゲート方向を［０−
１１］方向として、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）
を用いて設けて、その上にＳｉＯx Ｎy 絶縁膜を厚さ２
００ｎｍに形成したＭＥＳＦＥＴの、絶縁膜堆積による
しきい値電圧Ｖthの電圧シフトを表す相関図である。図
３から、膜応力が引っ張り応力側から圧縮応力側へ変化
するにつれて、しきい値電圧シフトが正の値から負の値
へと変化していることが分かる。
【００２１】従って、絶縁膜の原子間の結合力の制御よ
って膜応力を変化させる本発明を用いれば、図４のフロ
ー図に示した手続きに従って、ＦＥＴのしきい値電圧を
補正することができる。
って膜応力を変化させる本発明を用いれば、図４のフロ
ー図に示した手続きに従って、ＦＥＴのしきい値電圧を
補正することができる。
【００２２】すなわち、先ず、ＦＥＴのゲート、ソー
ス、ドレインの各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次
にＦＥＴのしきい値電圧（Ｖth) を基板毎に測定する
（Ｓ２）。測定したしきい値電圧と最終的な目標しきい
値電圧の差に応じて、基板に加えるべき引っ張り、また
は圧縮の応力の値を決定する（Ｓ３）。図１または、図
３の相関図を用いて、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必
要なイオン照射エネルギまたはイオン照射量（イオン電
流密度）を決定する（Ｓ４）。決定したイオン照射エネ
ルギー及びイオン照射量を用いてプラズマＣＶＤで絶縁
膜を堆積して、しきい値電圧の補正を終了する。
ス、ドレインの各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次
にＦＥＴのしきい値電圧（Ｖth) を基板毎に測定する
（Ｓ２）。測定したしきい値電圧と最終的な目標しきい
値電圧の差に応じて、基板に加えるべき引っ張り、また
は圧縮の応力の値を決定する（Ｓ３）。図１または、図
３の相関図を用いて、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必
要なイオン照射エネルギまたはイオン照射量（イオン電
流密度）を決定する（Ｓ４）。決定したイオン照射エネ
ルギー及びイオン照射量を用いてプラズマＣＶＤで絶縁
膜を堆積して、しきい値電圧の補正を終了する。
【００２３】
【発明の実施の形態１】次に、本発明のＦＥＴのしきい
値電圧制御方法の第１の実施の形態について図面を参照
して説明する。
値電圧制御方法の第１の実施の形態について図面を参照
して説明する。
【００２４】図４は、本発明の実施の形態を示すフロー
図である。先ず、ＦＥＴのゲート、ソース、ドレインの
各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次にＦＥＴのしき
い値電圧（Ｖth）を基板毎に測定する（Ｓ２）。測定し
たしきい値電圧と最終的な目標しきい値電圧の差に応じ
て、基板に加えるべき引っ張り、または圧縮の応力の値
を決定する（Ｓ３）。図１の相関図を用いて、プラズマ
ＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照射エネルギを決定
する（Ｓ４）。決定したイオン照射エネルギーを用いて
プラズマＣＶＤで絶縁膜を堆積して、しきい値電圧の補
正を終了する。
図である。先ず、ＦＥＴのゲート、ソース、ドレインの
各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次にＦＥＴのしき
い値電圧（Ｖth）を基板毎に測定する（Ｓ２）。測定し
たしきい値電圧と最終的な目標しきい値電圧の差に応じ
て、基板に加えるべき引っ張り、または圧縮の応力の値
を決定する（Ｓ３）。図１の相関図を用いて、プラズマ
ＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照射エネルギを決定
する（Ｓ４）。決定したイオン照射エネルギーを用いて
プラズマＣＶＤで絶縁膜を堆積して、しきい値電圧の補
正を終了する。
【００２５】
【実施例１】図５は、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴについ
て、第１の実施の形態の一実施例を示す工程図である。
て、第１の実施の形態の一実施例を示す工程図である。
【００２６】図５（ａ）に示す通り、先ず、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板１の（１００）面に、Ｓｉをエネルギ６０Ｋ
ｅＶで、ドーズ量１．０×１０12ｃｍ-2だけイオン注入
し、基板１面上に、８０ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 を保護膜とし
て堆積する（図示されていない）。Ｓｉ3 Ｎ4 膜は、赤
外線ＣＶＤ装置を用い、シラン（ＳｉＨ4 ) ５００ｍｌ
／ｍｉｎとアンモニア（ＮＨ3 ) ５００ｍｌ／ｍｉｎを
石英製の反応室に流して、基板温度８００℃で成長す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 保護膜堆積後、９５０℃、５秒の短時間
アニールによる活性熱化処理を行い、キャリア濃度が
１．６×１０17ｃｍ-3のｎ型チャネル層２を形成する。
ＨＦでＳｉ3 Ｎ4 保護膜を除去した後、スパッタ法等に
よりＧａＡｓ基板１面上にＷ5 Ｓｉ3 を厚さ４００ｎｍ
堆積する。フォトレジストで０．６μｍにパターニング
してた後、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ装置）
を用いて、ＳＦ6 ガス、３ｍＴｏｒｒ、０．１５Ｗ／ｃ
ｍ2 の条件でエッチングし、オーバーエッチングを行っ
て、ゲート長０．３μｍのゲート電極４を形成する。ゲ
ート電極４をマスクとして、基板１にＳｉをエネルギ１
７５ＫｅＶで、ドーズ量２．０×１０13ｃｍ-2にイオン
注入し、Ｓｉ3 Ｎ4 保護膜堆積後、９５０℃、５秒の短
時間アニールによる活性熱化処理を行い、キャリア濃度
が１．２×１０18ｃｍ-3のｎ+ 型ソース・ドレイン領域
３を形成する。
ａＡｓ基板１の（１００）面に、Ｓｉをエネルギ６０Ｋ
ｅＶで、ドーズ量１．０×１０12ｃｍ-2だけイオン注入
し、基板１面上に、８０ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 を保護膜とし
て堆積する（図示されていない）。Ｓｉ3 Ｎ4 膜は、赤
外線ＣＶＤ装置を用い、シラン（ＳｉＨ4 ) ５００ｍｌ
／ｍｉｎとアンモニア（ＮＨ3 ) ５００ｍｌ／ｍｉｎを
石英製の反応室に流して、基板温度８００℃で成長す
る。Ｓｉ3 Ｎ4 保護膜堆積後、９５０℃、５秒の短時間
アニールによる活性熱化処理を行い、キャリア濃度が
１．６×１０17ｃｍ-3のｎ型チャネル層２を形成する。
ＨＦでＳｉ3 Ｎ4 保護膜を除去した後、スパッタ法等に
よりＧａＡｓ基板１面上にＷ5 Ｓｉ3 を厚さ４００ｎｍ
堆積する。フォトレジストで０．６μｍにパターニング
してた後、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ装置）
を用いて、ＳＦ6 ガス、３ｍＴｏｒｒ、０．１５Ｗ／ｃ
ｍ2 の条件でエッチングし、オーバーエッチングを行っ
て、ゲート長０．３μｍのゲート電極４を形成する。ゲ
ート電極４をマスクとして、基板１にＳｉをエネルギ１
７５ＫｅＶで、ドーズ量２．０×１０13ｃｍ-2にイオン
注入し、Ｓｉ3 Ｎ4 保護膜堆積後、９５０℃、５秒の短
時間アニールによる活性熱化処理を行い、キャリア濃度
が１．２×１０18ｃｍ-3のｎ+ 型ソース・ドレイン領域
３を形成する。
【００２７】ＨＦでＳｉ3 Ｎ4 保護膜を除去した後、図
５（ｂ）に示す通り、蒸着法と、フォトレジストによる
リフトオフ法を用いて、ｎ+ 型ソース、ドレイン領域３
上にＡｕＧｅを１２０ｎｍ、Ｎｉを３０ｎｍ、Ａｕを１
００ｎｍ堆積し、水素雰囲気中で４５０℃で１秒間アロ
イすることによって、ソース・ドレイン電極５を形成す
る。
５（ｂ）に示す通り、蒸着法と、フォトレジストによる
リフトオフ法を用いて、ｎ+ 型ソース、ドレイン領域３
上にＡｕＧｅを１２０ｎｍ、Ｎｉを３０ｎｍ、Ａｕを１
００ｎｍ堆積し、水素雰囲気中で４５０℃で１秒間アロ
イすることによって、ソース・ドレイン電極５を形成す
る。
【００２８】次にＦＥＴのしきい値電圧（Ｖth) を測定
し、たとえば−０．２Ｖを得る。測定したしきい値電圧
−０．２Ｖと最終的な目標しきい値電圧、たとえば−
０．１Ｖの差、すなわち０．１Ｖに応じて、基板に加え
るべき圧縮の応力の値を決定する。たとえば、図３の相
関図を用いれば、約３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮応
力となる。事前に求められている図１の相関図を用い
て、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照射エ
ネルギを４２ＫｅＶと決定する。決定したイオン照射エ
ネルギーを用いてプラズマＣＶＤでＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶
縁膜６を１００ｎｍ堆積して、しきい値電圧の補正を終
了する。
し、たとえば−０．２Ｖを得る。測定したしきい値電圧
−０．２Ｖと最終的な目標しきい値電圧、たとえば−
０．１Ｖの差、すなわち０．１Ｖに応じて、基板に加え
るべき圧縮の応力の値を決定する。たとえば、図３の相
関図を用いれば、約３×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮応
力となる。事前に求められている図１の相関図を用い
て、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照射エ
ネルギを４２ＫｅＶと決定する。決定したイオン照射エ
ネルギーを用いてプラズマＣＶＤでＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶
縁膜６を１００ｎｍ堆積して、しきい値電圧の補正を終
了する。
【００２９】イオン照射エネルギを変えることができる
プラズマＣＶＤ装置としては、たとえば、図６の断面模
式図に示した平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いるこ
とができる。この装置は、接地されたチャンバ２１とシ
ャワヘッド２２の間にＲＦ電源８によって４５０ｋＨｚ
の高周波電力を印加する。マッチングはマッチングボッ
クス７でとる。また、基板１３を載せる下部電極１６
は、接地されたチャンバ２１とインピーダンス可変器１
０を通して接続されている。ウエハ１３は、直流電源１
２によって通電されたヒータ１５によって、下部電極１
６を通して、たとえば３７０℃に昇温される。
プラズマＣＶＤ装置としては、たとえば、図６の断面模
式図に示した平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いるこ
とができる。この装置は、接地されたチャンバ２１とシ
ャワヘッド２２の間にＲＦ電源８によって４５０ｋＨｚ
の高周波電力を印加する。マッチングはマッチングボッ
クス７でとる。また、基板１３を載せる下部電極１６
は、接地されたチャンバ２１とインピーダンス可変器１
０を通して接続されている。ウエハ１３は、直流電源１
２によって通電されたヒータ１５によって、下部電極１
６を通して、たとえば３７０℃に昇温される。
【００３０】ＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜の堆積は、たとえ
ば、以下のように行う。ガス導入管２３から、原料ガス
として、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4 を１００ｓｃ
ｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ2 Ｏを３００ｓｃｃ
ｍ導入すると、ガスはシャワヘッド２２からチャンバ２
１内に導入される。排気口１８からの排気速度を調節し
て、キャパシタンス真空計１１を見ながら、ガス圧を６
００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源７を用いて、シ
ャワヘッド２２に１５０Ｗ導入印加し、放電させると基
板１３にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が堆積される。堆積中
のイオン照射エネルギは、インピーダンス可変器１０の
値を変えることによって、変化させることができる。絶
縁膜の膜組成はインピーダンス可変器１０の値に依存し
ないので、イオン照射エネルギの変化によって、絶縁膜
中の結合力のみが変化する。
ば、以下のように行う。ガス導入管２３から、原料ガス
として、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4 を１００ｓｃ
ｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ2 Ｏを３００ｓｃｃ
ｍ導入すると、ガスはシャワヘッド２２からチャンバ２
１内に導入される。排気口１８からの排気速度を調節し
て、キャパシタンス真空計１１を見ながら、ガス圧を６
００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源７を用いて、シ
ャワヘッド２２に１５０Ｗ導入印加し、放電させると基
板１３にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が堆積される。堆積中
のイオン照射エネルギは、インピーダンス可変器１０の
値を変えることによって、変化させることができる。絶
縁膜の膜組成はインピーダンス可変器１０の値に依存し
ないので、イオン照射エネルギの変化によって、絶縁膜
中の結合力のみが変化する。
【００３１】
【実施例２】イオン照射エネルギを変えることができる
プラズマＣＶＤ装置としては、他に図６の断面模式図に
示した誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用いることもで
きる。この装置は、石英製のベルジャ３５の周りに高周
波コイル３８が巻いてあり、高周波コイル３８には、マ
ッチングボックス３３を通して、高周波電源３２を用い
て１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加できる。ホルダ
４３に載せられた基板４６は、直流電源２７によって通
電されたヒータ４５によって、ホルダ４３を通して、た
とえば３７０℃に加温される。ホルダ４３には高周波電
源２９によって、４００ｋＨｚの高周波電力が印加さ
れ、マッチングは、マッチングボックス２８でとる。ベ
ルジャ３５内に生じたプラズマは、電磁石３９によって
生じる拡散磁場によって、基板４６の方へ拡散する。
プラズマＣＶＤ装置としては、他に図６の断面模式図に
示した誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用いることもで
きる。この装置は、石英製のベルジャ３５の周りに高周
波コイル３８が巻いてあり、高周波コイル３８には、マ
ッチングボックス３３を通して、高周波電源３２を用い
て１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加できる。ホルダ
４３に載せられた基板４６は、直流電源２７によって通
電されたヒータ４５によって、ホルダ４３を通して、た
とえば３７０℃に加温される。ホルダ４３には高周波電
源２９によって、４００ｋＨｚの高周波電力が印加さ
れ、マッチングは、マッチングボックス２８でとる。ベ
ルジャ３５内に生じたプラズマは、電磁石３９によって
生じる拡散磁場によって、基板４６の方へ拡散する。
【００３２】ＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜の堆積は、たとえ
ば、以下のように行う。ガス導入管３６から、チャンバ
３５内に、原料ガスとして、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ
2 Ｏを３００ｓｃｃｍ導入する。排気口４０からの排気
速度を調節して、キャパシタンス真空計４７を見なが
ら、ガス圧を６００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源
３２を用いて、高周波コイル３８に１５０Ｗ導入印加
し、放電させると基板４６にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が
堆積される。堆積中のイオン照射エネルギは、高周波電
源２９の出力値を変えることによって、変化させること
ができる。絶縁膜の膜組成は高周波電源２９の出力には
依存しないので、イオン照射エネルギの変化によって、
絶縁膜中の結合力のみが変化する。
ば、以下のように行う。ガス導入管３６から、チャンバ
３５内に、原料ガスとして、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ
2 Ｏを３００ｓｃｃｍ導入する。排気口４０からの排気
速度を調節して、キャパシタンス真空計４７を見なが
ら、ガス圧を６００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源
３２を用いて、高周波コイル３８に１５０Ｗ導入印加
し、放電させると基板４６にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が
堆積される。堆積中のイオン照射エネルギは、高周波電
源２９の出力値を変えることによって、変化させること
ができる。絶縁膜の膜組成は高周波電源２９の出力には
依存しないので、イオン照射エネルギの変化によって、
絶縁膜中の結合力のみが変化する。
【００３３】
【発明の実施の形態２】図４は、本発明の実施の形態を
示すフロー図でもある。先ず、ＦＥＴのゲート、ソー
ス、ドレインの各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次
にＦＥＴのしきい値電圧（Ｖth) を基板毎に測定する
（Ｓ２）。測定したしきい値電圧と最終的な目標しきい
値電圧の差に応じて、基板に加えるべき引っ張り、また
は圧縮の応力の値を決定する（Ｓ３）。図１の相関図を
用いて、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照
射量を決定する（Ｓ４）。決定したイオン照射量を用い
てプラズマＣＶＤで絶縁膜を堆積して、しきい値電圧の
補正を終了する。
示すフロー図でもある。先ず、ＦＥＴのゲート、ソー
ス、ドレインの各電極の形成まで終了する（Ｓ１）。次
にＦＥＴのしきい値電圧（Ｖth) を基板毎に測定する
（Ｓ２）。測定したしきい値電圧と最終的な目標しきい
値電圧の差に応じて、基板に加えるべき引っ張り、また
は圧縮の応力の値を決定する（Ｓ３）。図１の相関図を
用いて、プラズマＣＶＤでの膜堆積中に必要なイオン照
射量を決定する（Ｓ４）。決定したイオン照射量を用い
てプラズマＣＶＤで絶縁膜を堆積して、しきい値電圧の
補正を終了する。
【００３４】
【実施例３】ＭＥＳＦＥＴを形成するところまでは、前
述の実施例１と同じである。イオン照射量を変えること
ができるプラズマＣＶＤ装置としては、ここでも図６の
断面模式図に示した誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用
いることができる。
述の実施例１と同じである。イオン照射量を変えること
ができるプラズマＣＶＤ装置としては、ここでも図６の
断面模式図に示した誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用
いることができる。
【００３５】ＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜の堆積は、たとえ
ば、以下のように行う。ガス導入管３６から、チャンバ
３５内に、原料ガスとして、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ
2 Ｏを３００ｓｃｃｍ導入する。排気口４０からの排気
速度を調節して、キャパシタンス真空計４７を見なが
ら、ガス圧を６００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源
３２を用いて、高周波コイル３８に１５０Ｗ導入印加
し、放電させると基板４６にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が
堆積される。堆積中のイオン照射量は、ホルダ４３のベ
ルジャ３５からの距離を変えることによって、変化させ
ることができる。すなわち、ホルダ４３をベルジャ３５
から離すほど、イオンが基板４６に到達するまでに電子
と再結合する割合が増えて、基板４６に入射するイオン
数が減少する。絶縁膜の膜組成は高周波電源３２の出力
のみによって決まるので、イオン照射量の変化によっ
て、絶縁膜中の結合力のみが変化する。
ば、以下のように行う。ガス導入管３６から、チャンバ
３５内に、原料ガスとして、Ｎ2 を６００ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 を５００ｓｃｃｍ、Ｎ
2 Ｏを３００ｓｃｃｍ導入する。排気口４０からの排気
速度を調節して、キャパシタンス真空計４７を見なが
ら、ガス圧を６００ｍＴｏｒｒに調整する。高周波電源
３２を用いて、高周波コイル３８に１５０Ｗ導入印加
し、放電させると基板４６にＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜が
堆積される。堆積中のイオン照射量は、ホルダ４３のベ
ルジャ３５からの距離を変えることによって、変化させ
ることができる。すなわち、ホルダ４３をベルジャ３５
から離すほど、イオンが基板４６に到達するまでに電子
と再結合する割合が増えて、基板４６に入射するイオン
数が減少する。絶縁膜の膜組成は高周波電源３２の出力
のみによって決まるので、イオン照射量の変化によっ
て、絶縁膜中の結合力のみが変化する。
【００３６】以上、実施例の説明にＳｉＯx Ｎy 絶縁膜
を例にひいて説明したが、プラズマＣＶＤ装置で堆積で
きる絶縁膜なら、種類を選ばない。また、化合物半導体
ＦＥＴなら、ＭＥＳＦＥＴ以外の全てのＦＥＴ、たとえ
ばＨＥＭＴでも良い。イオン照射エネルギの変化とイオ
ン照射量の変化は併用しても良いことは言うまでもな
い。
を例にひいて説明したが、プラズマＣＶＤ装置で堆積で
きる絶縁膜なら、種類を選ばない。また、化合物半導体
ＦＥＴなら、ＭＥＳＦＥＴ以外の全てのＦＥＴ、たとえ
ばＨＥＭＴでも良い。イオン照射エネルギの変化とイオ
ン照射量の変化は併用しても良いことは言うまでもな
い。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、化合物半導体ＦＥＴのし
きい値電圧を容易に補正することができる。しかも、従
来技術と比べて、補正に要する時間やコストが小さい。
しきい値電圧の補正によって、化合物半導体ＦＥＴの歩
留まりは大きく向上するから、結果として、化合物半導
体ＦＥＴを用いた集積回路の製造コストを今まで以上に
大幅に低減できる。
きい値電圧を容易に補正することができる。しかも、従
来技術と比べて、補正に要する時間やコストが小さい。
しきい値電圧の補正によって、化合物半導体ＦＥＴの歩
留まりは大きく向上するから、結果として、化合物半導
体ＦＥＴを用いた集積回路の製造コストを今まで以上に
大幅に低減できる。
【図１】本発明の作用を説明する相関図である。
【図２】本発明の作用を説明する相関図である。
【図３】本発明の作用を説明する相関図である。
【図４】本発明の実施の形態を説明するフロー図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施の形態を説明する工程図である。
【図６】第１の実施の形態の実施例を説明する断面模式
図である。
図である。
【図７】第１、２の実施の形態の実施例を説明する断面
模式図である。
模式図である。
【図８】従来技術を説明する相関図である。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型チャネル層 ３ ｎ+ 型ソース・ドレイン領域 ４ ゲート電極 ５ ソース・ドレイン電極 ６ ＳｉＯ1.2 Ｎ0.8 絶縁膜 ７，２８，３３ マッチングボックス ８，２９，３２ 高周波電源 ９，３０，３１ 接地 １０ インピーダンス可変器 １１，４７ キャパシタンス真空計 １２，２７ 直流電源 １３，４６ 基板 １４，４４ 熱遮蔽板 １５，４５ ヒータ １６ 下部電極 １７，２５，４１ シールドカバー １８，４０ 排気口 １９，２０，４２ 絶縁体 ２１，３５ チャンバ ２２ シャワヘッド ２３，３６ ガス導入管 ２４，３７ 原料ガス ２６，３４ 基板導入口 ３８ 高周波コイル ３９ 電磁石 ４３ ホルダ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/338 C23C 16/50 H01L 21/265 H01L 29/78 H01L 29/812
Claims (9)
- 【請求項１】 化合物半導体電界効果トランジスタ上に
絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前記電界効
果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法であっ
て、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイオン照
射エネルギの制御により、前記絶縁膜の応力を変化させ
ることを特徴とする電界効果トランジスタのしきい値電
圧制御方法。 - 【請求項２】 化合物半導体電界効果トランジスタ上に
絶縁膜を設けて、前記絶縁膜の応力によって前記電界効
果トランジスタのしきい値電圧を制御する方法であっ
て、前記絶縁膜を堆積中の半導体基板表面へのイオン照
射量の制御により、前記絶縁膜の応力を変化させること
を特徴とする電界効果トランジスタのしきい値電圧制御
方法。 - 【請求項３】 複数の半導体基板上に電界効果トランジ
スタを形成する工程と、前記基板ごとに電界効果トラン
ジスタのしきい値電圧を測定する工程と、測定したしき
い値電圧と目標とするしきい値電圧の差に応じて前記基
板に加える応力の値を決定する工程と、決定された応力
の値に応じてプラズマＣＶＤでの絶縁膜の形成時のイオ
ン照射エネルギまたはイオン照射量を決定して電界効果
トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程とを備えること
を特徴とする電界効果トランジスタのしきい値電圧制御
方法。 - 【請求項４】 絶縁膜がＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4 また
はＳｉＯx Ｎy (ｘ＞０, ｙ＞０）であることを特徴と
する請求項１ないし請求項３記載の電界効果トランジス
タのしきい値電圧制御方法。 - 【請求項５】 前記絶縁膜の形成はプラズマＣＶＤ法に
よることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の電
界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法。 - 【請求項６】 前記絶縁膜の形成はＮ2 とＳｉＨ4 とＮ
Ｈ3 とＮ2 Ｏを含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ方
法によることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載
の電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法。 - 【請求項７】 絶縁膜の形成は、基板を載せる側の電極
とチャンバのインピーダンスを変えるための手段を有す
る平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、前記インピ
ーダンスの大きさにより絶縁膜を堆積中の半導体基板表
面へのイオン照射エネルギを制御して行うことを特徴と
する請求項１記載の電界効果トランジスタのしきい値電
圧制御方法。 - 【請求項８】 絶縁膜の形成は、基板ホルダに高周波電
力を印加するための手段を有する誘導結合型プラズマＣ
ＶＤ装置を用いて、前記高周波電力の制御により絶縁膜
を堆積中の半導体基板表面へのイオン照射エネルギを制
御して行うことを特徴とする請求項１記載の電界効果ト
ランジスタのしきい値電圧制御方法。 - 【請求項９】 絶縁膜の形成は、基板ホルダを移動させ
る手段を有する誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用い
て、前記基板ホルダの位置の制御により絶縁膜を堆積中
の半導体基板表面へのイオン照射量を制御して行うこと
を特徴とする請求項２記載の電界効果トランジスタのし
きい値電圧制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8048773A JP2798045B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8048773A JP2798045B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246284A JPH09246284A (ja) | 1997-09-19 |
| JP2798045B2 true JP2798045B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=12812598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8048773A Expired - Fee Related JP2798045B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 電界効果トランジスタのしきい値電圧制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798045B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024853A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置とその製造方法及びその電気特性制御方法 |
| CN100451531C (zh) * | 2005-03-25 | 2009-01-14 | 清华大学 | 一种热水器换热管 |
-
1996
- 1996-03-06 JP JP8048773A patent/JP2798045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09246284A (ja) | 1997-09-19 |
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