JP3300189B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3300189B2
JP3300189B2 JP06059895A JP6059895A JP3300189B2 JP 3300189 B2 JP3300189 B2 JP 3300189B2 JP 06059895 A JP06059895 A JP 06059895A JP 6059895 A JP6059895 A JP 6059895A JP 3300189 B2 JP3300189 B2 JP 3300189B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は接合型電界効果トランジ
スタ等の半導体装置に係り、特に微細化したゲート構造
を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a junction field effect transistor, and more particularly to a semiconductor device having a miniaturized gate structure and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、例えば接合型電界効果トランジ
スタは、図4(a)〜(e)に示すように、イオン注入
を伴う工程を用いて表面に担体と逆導電型の半導体層を
形成することにより作製されていた。まず、図4(a)
に示すように、半絶縁性GaAs基板21上に、イオン注
入法によって、活性層となるn型イオン注入層22を形
成する(イオン注入法により活性層となるn型層を形成
する工程)。次に、図4(b)に示すように、基板全面
にSiO2等からなる絶縁膜23を堆積し、レジスト(図
示せず)を塗布して、ゲートとなる部分(領域)を、抜
きパタンで露光し、ゲート部の絶縁膜23を除去する。
そして、残存するレジストも除去する(絶縁膜を形成す
る工程)。次に、図4(c)に示すように、絶縁膜23
の抜きパタンをマスクとして、p型ドーパントのイオン
注入を行い、p型領域24を形成する(ゲート部にp型
ドーパントの注入を行う工程)。次に、図4(d)に示
すように、絶縁膜23を除去し、基板の表裏、全面にア
ニール膜25を形成した後、アニール(熱処理)する
(アニール工程)。次に、図4(e)に示すように、ア
ニール膜25のゲート部を、レジストを用いた露光工程
と、RIE(反応性イオンエッチング)法により除去
し、p型領域に対するゲート オーミック電極26をリ
フトオフ法により形成する。さらに、ソース・ドレイン
部も同様にRIE法により除去し、n型領域に対するソ
ース・ドレイン オーミック電極27、28をリフトオ
フ法により形成する。電極金属のリフトオフ後に、合金
化処理を行うと、FET(電界効果型トランジスタ)が
完成する(オーミック電極形成工程)。このように、従
来のFETの製造工程において、微細ゲートを形成する
ことが困難である理由は、上記した図4(b)に示す工
程の絶縁膜23に微細な抜きパタンを形成することが、
残しパタンの形成に比べて非常に難しく、また、図4
(c)に示すイオン注入において、形成されるp型領域
24が横方向へ広がり、これもゲートの微細化を難しく
している。さらに、図4(d)に示すアニール工程にお
いて、熱拡散によるゲートの広がりも懸念される。最も
大きな理由として、図4(e)に示す工程において、ア
ニール膜25のゲート部を、レジストを用いた露光工程
と、RIE(反応性イオンエッチング)法により除去
し、p型領域に対するゲート オーミック電極26をリ
フトオフ法で形成する時に、再度の位置合わせによって
イオン注入層であるp型領域24に対してゲート オー
ミック電極26を形成する必要があり、p型領域24
は、マスクの合わせ余裕を除いて小さくすることができ
ないからである。これらの理由により、ゲート長に対応
するp型領域24の長さを微細化することは極めて困難
であるという問題があった。なお、上記従来技術とし
て、1989年GaAsICシンポジュム テクニカル ダイジェス
ト、109頁から112頁〔GaAsIC Symposium Technical Dig
est“12GHz GaAsJFET256/258 Dual-modulus Prescaler
IC”(1989),pp109〜112〕が挙げられる。
2. Description of the Related Art In a conventional junction field effect transistor, for example, as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (e), a carrier and a semiconductor layer of the opposite conductivity type are formed on the surface by a process involving ion implantation. It was produced by doing. First, FIG.
As shown in (1), an n-type ion implantation layer 22 serving as an active layer is formed on a semi-insulating GaAs substrate 21 by an ion implantation method (a step of forming an n-type layer serving as an active layer by an ion implantation method). Next, as shown in FIG. 4B, an insulating film 23 made of SiO 2 or the like is deposited on the entire surface of the substrate, a resist (not shown) is applied, and a portion (region) serving as a gate is removed. And the insulating film 23 in the gate portion is removed.
Then, the remaining resist is also removed (step of forming an insulating film). Next, as shown in FIG.
Using the extraction pattern as a mask, p-type dopant ions are implanted to form p-type regions 24 (step of implanting p-type dopant into the gate portion). Next, as shown in FIG. 4D, the insulating film 23 is removed, an annealing film 25 is formed on the front and back surfaces of the substrate, and the entire surface, followed by annealing (heat treatment) (annealing step). Next, as shown in FIG. 4E, the gate portion of the annealing film 25 is removed by an exposure step using a resist and an RIE (reactive ion etching) method to form a gate ohmic electrode 26 for the p-type region. It is formed by a lift-off method. Further, the source / drain portions are similarly removed by the RIE method, and the source / drain ohmic electrodes 27 and 28 for the n-type region are formed by the lift-off method. When an alloying process is performed after the electrode metal is lifted off, an FET (field effect transistor) is completed (an ohmic electrode forming step). As described above, the reason why it is difficult to form a fine gate in the conventional FET manufacturing process is that forming a fine punching pattern on the insulating film 23 in the process shown in FIG.
It is very difficult compared to the formation of the remaining pattern.
In the ion implantation shown in (c), the formed p-type region 24 spreads in the horizontal direction, which also makes it difficult to miniaturize the gate. Further, in the annealing step shown in FIG. 4D, there is a concern that the gate may be spread due to thermal diffusion. The main reason is that in the step shown in FIG. 4E, the gate portion of the annealing film 25 is removed by an exposure step using a resist and an RIE (reactive ion etching) method, and the gate ohmic electrode for the p-type region is removed. When forming the gate electrode 26 by the lift-off method, it is necessary to form the gate ohmic electrode 26 on the p-type region 24 which is the ion-implanted layer by re-positioning.
This is because the size cannot be reduced except for the margin for mask alignment. For these reasons, there is a problem that it is extremely difficult to reduce the length of the p-type region 24 corresponding to the gate length. As the above-mentioned prior art, GaAsIC Symposium Technical Digest, 1989, pp. 109-112 [GaAsIC Symposium Technical Dig.
est “12GHz GaAsJFET256 / 258 Dual-modulus Prescaler
IC "(1989), pp. 109-112].

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術において、ゲートを微細化した構造の接合型電界効
果トランジスタは、絶縁膜にゲート部の微細な抜きパタ
ンを形成することが難しく、イオン注入法によりp型ド
ーパントを注入してp型領域を形成するために横方向へ
の広がりが生じ、またアニール工程における熱拡散によ
りゲートの広がりも懸念され、さらにオーミック電極の
形成時において、アニール膜のゲート部をレジストを用
いた露光とRIE法により除去して、p型領域に対する
ゲート オーミック電極をリフトオフ法で形成する時
に、再度の位置合わせによりp型領域24に対するゲー
ト オーミック電極を形成する必要があり、マスクの合
わせ余裕を除いてp型領域を小さくすることができず、
従来の接合型電界効果トランジスタ等のゲート構造およ
び製造方法では、微細化したゲート構造を有するFET
等の半導体装置の実現は極めて難しいという問題があっ
た。
As described above, in the prior art, in the conventional junction field effect transistor having a structure in which the gate is miniaturized, it is difficult to form a fine pattern of the gate portion in the insulating film. In order to form a p-type region by injecting a p-type dopant by a method, a lateral spread occurs. Also, thermal diffusion in an annealing process may cause a spread of a gate. When the gate portion is removed by exposure using a resist and RIE, and the gate ohmic electrode for the p-type region is formed by the lift-off method, it is necessary to form the gate ohmic electrode for the p-type region 24 by re-alignment. , The p-type region cannot be reduced except for the margin of mask alignment,
In a conventional gate structure and manufacturing method of a junction field effect transistor or the like, an FET having a miniaturized gate structure is used.
There is a problem that the realization of the semiconductor device is extremely difficult.

【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、製作工程が簡易で、ゲートの微細化が容
易な構造の接合型電界効果トランジスタ等の半導体装置
およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device such as a junction field-effect transistor having a structure in which the manufacturing process is simplified and a gate can be easily miniaturized, which solves the problems in the prior art, and a method of manufacturing the same. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、基本的には、本発明の接合型電界効果トラ
ンジスタ等の半導体装置において、ゲート領域の一部も
しくは全部に原子層ドーピング層を設けるものである。
そして具体的には、特許請求の範囲に示すような構成と
するものである。すなわち、本発明は請求項1に記載の
ように、半導体基板上の一主面に、3個の電極を有し、
そのうち2個の電極間に流れる電流を、残りの1個の電
極に印加された電圧により制御する半導体装置であ
上記半導体基板上に、N型の導電型層とゲート金属層直
下のP型の導電型層の2層を配設し、該2層の間に印加
される電圧により流れる電流を制御する接合型電界効果
トランジスタであって、該接合型電界効果トランジスタ
は、内部にp型の原子層ドーピング層を含むi層と上記
P型の導電型層とにより構成されたゲートを、上記ゲー
ト金属層と同じ残しパタンマスクで加工され、原子層ド
ーピング領域はゲートと同一の長さを有し、上記原子層
ドーピング領域直下のi層はゲート長よりも長くした構
造の半導体装置とするものである。さらに、本発明は請
求項に記載のように、半導体基板上の一主面に、3個
の電極を有し、そのうち2個の電極間に流れる電流を、
残りの1個の電極に印加された電圧により制御する半導
体装置であって、上記半導体基板上に、N型の導電型層
とゲート金属層直下のP型の導電型層の2層を配設し、
該2層の間に印加される電圧により流れる電流を制御す
と共に、内部にp型の原子層ドーピング層を含むi層
と上記P型の導電型層とによりゲートが構成された接合
型電界効果トランジスタの製造方法において、上記ゲー
ト金属の加工に用いる残しパタンマスクと同一マスクに
よりゲートを構成する上記i層とP型の導電型層とを
上記原子層ドーピング領域直下のi層がゲート長よりも
長くなるよう加工する工程を少なくとも含む半導体装
置の製造方法とするものである。また、本発明は請求項
に記載のように、請求項において、ゲートを構成す
る半導体層を加工する工程は、ドライエッチング法によ
る加工方法とするものである。
In order to achieve the object of the present invention, basically, in a semiconductor device such as a junction field effect transistor of the present invention, a part or all of a gate region is doped with an atomic layer. A layer is provided.
Specifically, the configuration is as shown in the claims. That is, the present invention has three electrodes on one main surface on a semiconductor substrate, as described in claim 1,
Of which the current flowing between the two electrodes, Ri semiconductor device der controlled by a voltage applied to the remaining one electrode,
On the semiconductor substrate, an N-type conductive layer and a gate metal layer
Disposed two layers of P-type conductivity type layer below, met junction field-effect transistor for controlling a current flowing through the voltage applied between said two layers, said junction field effect transistor
Is an i-layer including a p-type atomic layer doping layer therein and
The gate constituted by the P-type conductive type layer is
Processed with the same pattern mask as the metal layer
The gate region has the same length as the gate,
The i-layer immediately below the doping region is longer than the gate length.
Ru der which the forming of the semiconductor device. Further, according to the present invention, as described in claim 2 , one principal surface on the semiconductor substrate has three electrodes, and a current flowing between the two electrodes is
A semiconductor device controlled by a voltage applied to the remaining one electrode, wherein an N-type conductive type layer is formed on the semiconductor substrate.
And two layers of a P-type conductivity type layer immediately below the gate metal layer ,
An i-layer including a p-type atomic layer doping layer therein while controlling a current flowing by a voltage applied between the two layers;
Said the method of manufacturing the P-type conductivity type layer and the junction field effect transistor whose gate is constituted by, for by the gate <br/> DOO metal leaving pattern mask and the same mask used for processing of forming the gate i-layer and P-type conductivity type layer
The i-layer immediately below the atomic layer doping region is larger than the gate length.
The step of processing to be long, it is an method of manufacturing a semiconductor device including at least. Further, the present invention is defined by the claims.
According to a third aspect , in the second aspect , the step of processing the semiconductor layer forming the gate is performed by a dry etching method.

【0006】[0006]

【作用】本発明の接合型電界効果トランジスタは、請求
項1に記載のように、ゲートを構成する半導体層の一部
もしくは全部に、原子層ドーピング層を設けることによ
り、不純物濃度を微細領域に極めて高濃度に添加するこ
とができるので、イオン注入のように横方向広がりがな
く、またパタンに合わせ余裕を設ける必要もなく、また
熱拡散によるイオン注入領域(ゲート領域)の拡大もな
く、微細化したゲート電極構造が得られる。さらに、ゲ
ート部における伝導体電子のエネルギーバンドのポテン
シャルプロファイルを、より急峻とすることができるの
で、ゲートリーク電流の抑止、逆耐圧の向上をはかるこ
とが可能となり、高性能の半導体装置を実現することが
できる。また、ゲートを構成する半導体層を、ゲート金
属層と同じマスクパタンで加工することができ、原子層
ドーピング領域はゲートと同一の長さにして、原子層ド
ーピング領域直下のi層はゲート長よりも長く構成する
という簡易な素子構造としているので、ゲート長はパタ
ンの合わせ余裕に制限されることなく、露光機の分解能
と加工限界に基づくことになり、容易にゲートの微細化
構造を実現することができる。さらに、本発明は請求項
に記載のように、ゲート金属の加工に用いるマスクと
同一マスクによりゲートを構成する半導体層を加工し、
接合ゲートを作製する工程を用いるので、ゲート長に合
わせて正確に原子層ドーピング層を切断することがで
き、この段階で必ずしも、図1(e)に示すように、加
工したi型InGaP層3aとn型InGaAs層2の
界面で加工を止める必要がなく、p型の原子層ドーピン
グ層3′だけが確実に切断できればよく、i型InGa
P層3が残留しても素子特性の劣化等が生じることがな
く、加工余裕を充分に確保することができ、製品の歩留
まりの向上がはかられる。また、本発明は請求項に記
載のように、ゲートを構成する半導体層の加工を、例え
ばIRE(反応性イオンエッチング)法等のドライエッ
チング法を用いることにより、精度良く迅速に微細加工
を行うことができる。
According to the junction field effect transistor of the present invention, an atomic layer doping layer is provided on a part or the whole of a semiconductor layer forming a gate, so that an impurity concentration can be reduced to a fine region. Since it can be added at an extremely high concentration, there is no lateral expansion unlike ion implantation, there is no need to provide a margin in accordance with the pattern, and there is no expansion of the ion implantation region (gate region) due to thermal diffusion. Thus, a simplified gate electrode structure is obtained. Further, since the potential profile of the energy band of the conductor electrons in the gate portion can be made steeper, it is possible to suppress the gate leak current and improve the reverse breakdown voltage, and realize a high-performance semiconductor device. be able to. Further, the semiconductor layer constituting the Gate, can be processed in the same mask pattern as the gate metal layer, atomic layer doping region in the same length as the gate, i layer immediately below atomic layer doping region gate The gate length is based on the resolution and processing limit of the lithography tool, without being limited by the margin for pattern alignment. Can be realized. Further, the present invention is defined by the claims.
As described in 2 , the semiconductor layer forming the gate is processed using the same mask as that used for processing the gate metal,
Since the step of manufacturing a junction gate is used, the atomic layer doping layer can be cut accurately in accordance with the gate length. At this stage, the processed i-type InGaP layer 3a is not necessarily required, as shown in FIG. It is not necessary to stop the processing at the interface between the n-type InGaAs layer 2 and the p-type atomic layer doping layer 3 ′ as long as it can be reliably cut.
Even if the P layer 3 remains, the element characteristics do not deteriorate, the processing margin can be sufficiently secured, and the product yield can be improved. Further, the present invention is as claimed in claim 3, the processing of a semiconductor layer constituting the gate, for example, IRE by using a dry etching method such as reactive ion etching () method, precisely quickly microfabrication It can be carried out.

【0007】[0007]

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図1(a)〜(d)、図2
(e)〜(h)および図3(i)は、本実施例で例示す
るn型の担体の接合型電界効果トランジスタの作製過程
を示す工程図である。図1(a)は、半絶縁性GaAs
基板1上に、n型InGaAs層2、内部にp型の原子
層ドーピング層3′を含んだi型InGaP層3、およ
びp+型GaAs層4を形成した状態を示す(エピタキ
シャル成長を行う工程)。次に、図1(b)に示すよう
に、基板全面にゲート金属(WSiN)層5およびゲー
ト金属層5加工時のマスク材となるSiO2層6を形成す
る(ゲート金属層を堆積する工程)。ここで、上記のp
型の原子層ドーピング層3′の形成は、エピタキシャル
成長中に、成長を一時中断して、p型ドーパントの原料
ガスのみを数分間、p型ドーパントが結晶表面を覆い尽
くすまで流した後、再びエピタキシャル成長を開始する
ことにより形成した。このようにすることにより、極め
て高密度のp型不純物の極めて薄い層を形成することが
でき、所定キャリャを得るのに耐圧が高くなり、より急
峻な濃度プロファイル得ることができた。なお、結晶成
長法は、MOCVD法、MBE法等を用いることがで
き、この他、通常用いられている結晶成長法を用いても
よい。次に、図1(c)に示すように、SiO2層6上
に、ゲートとなる部分をカバーするように露光工程によ
りレジストパタン12を形成する(ゲート金属層上にレ
ジスト等のパタンを形成する工程)。次に、図1(d)
に示すように、レジストパタン12をマスクとして、例
えば、RIE加工によりゲートマスクパタン6aを形成
し、さらにゲートマスクパタン6aをマスクとして、垂
直に、例えば、ECR−RIE等によりゲート金属(W
SiN)層5を加工し、ゲート金属(WSiN)5aを
形成する(ゲート金属層を加工する工程)。次に、図2
(e)に示すように、ゲート金属層加工後、ゲート金属
加工の後、同一のマスクを用いて、p+型GaAs層4
a、i型InGaP層3aを形成する(接合ゲートを加
工する工程)。次に、図2(f)に示すように、図2
(e)の状態で、n′イオン注入を行い、n′層7を形
成し、さらに全面にアニール膜(SiON膜)8を形成
する(n′イオン注入工程)。次に、図2(g)に示す
ように、全面をRIE法により異方性エッチングを行
い、アニール膜からなる側壁(SiON層)8aを残
し、n+イオン注入を行いn+イオン注入層9を形成す
る(n+イオン注入層を形成する工程)。次に、図2
(h)に示すように、基板の表裏、全面に再度、アニー
ル膜(SiON膜)10を形成し、アニール(熱処理)
を行う(再度、アニール膜を形成し熱処理を行う工
程)。次に、図3(i)に示すように、ソース・ドレイ
ンとなるオーミック電極11を形成して、接合型FET
を完成する(FETの製作完了)。このように、本発明
の接合型FETは、ゲート部を形成するレジストパタン
は、残しパタンにより行い、従来の微細な抜きパタンを
用いる方法ではないので、極めて容易に、かつ正確に微
細なゲート部を形成することができる。また、ゲートp
型層の形成にイオン注入法を用いないため、p型領域の
横方向の広がりの問題がなく、またゲート長に合わせ余
裕を持たせる必要もないのでゲート長を微細化すること
ができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (d), FIG.
3 (e) to 3 (h) and FIG. 3 (i) are process diagrams showing a process of manufacturing an n-type carrier junction field effect transistor exemplified in this example. FIG. 1A shows a semi-insulating GaAs.
A state in which an n-type InGaAs layer 2, an i-type InGaP layer 3 including a p-type atomic layer doping layer 3 'therein, and a p + -type GaAs layer 4 are formed on a substrate 1 (epitaxial growth step) is shown. Next, as shown in FIG. 1B, a gate metal (WSiN) layer 5 and a SiO 2 layer 6 serving as a mask material when processing the gate metal layer 5 are formed on the entire surface of the substrate (step of depositing the gate metal layer). ). Where p
The formation of the atomic layer doping layer 3 ′ of the type is performed by temporarily suspending the growth during the epitaxial growth, flowing only the source gas of the p-type dopant for several minutes until the p-type dopant has completely covered the crystal surface, and then performing the epitaxial growth again. Formed by initiating By doing so, an extremely thin layer of an extremely high density p-type impurity can be formed, the withstand voltage can be increased to obtain a predetermined carrier, and a steeper concentration profile can be obtained. As the crystal growth method, an MOCVD method, an MBE method, or the like can be used. In addition, a commonly used crystal growth method may be used. Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern 12 is formed on the SiO 2 layer 6 by an exposure process so as to cover a portion to be a gate (a pattern such as a resist is formed on the gate metal layer). Step). Next, FIG.
As shown in FIG. 2, a gate mask pattern 6a is formed by, for example, RIE using the resist pattern 12 as a mask, and further, using the gate mask pattern 6a as a mask, the gate metal (W) is vertically formed by, for example, ECR-RIE or the like.
The SiN) layer 5 is processed to form a gate metal (WSiN) 5a (step of processing the gate metal layer). Next, FIG.
As shown in (e), after processing the gate metal layer, after processing the gate metal, the p + type GaAs layer 4 is formed using the same mask.
a, forming an i-type InGaP layer 3a (step of processing a junction gate). Next, as shown in FIG.
In the state of (e), n 'ion implantation is performed to form an n' layer 7, and an annealing film (SiON film) 8 is further formed on the entire surface (n 'ion implantation step). Next, as shown in FIG. 2 (g), the entire surface is anisotropically etched by RIE, and n + ion implantation is performed to form an n + ion implantation layer 9 while leaving the side wall (SiON layer) 8a made of an annealed film. (Step of forming n + ion implanted layer). Next, FIG.
As shown in (h), an annealing film (SiON film) 10 is formed again on the front, back, and entire surface of the substrate, and annealing (heat treatment) is performed.
(A step of forming an annealing film again and performing a heat treatment). Next, as shown in FIG. 3I, an ohmic electrode 11 serving as a source / drain is formed, and a junction type FET is formed.
Is completed (the fabrication of the FET is completed). As described above, in the junction type FET of the present invention, the resist pattern for forming the gate portion is formed by using the remaining pattern, and is not a method using a conventional fine punching pattern. Can be formed. Also, the gate p
Since the ion implantation method is not used to form the mold layer, there is no problem of lateral expansion of the p-type region, and there is no need to provide a margin according to the gate length, so that the gate length can be miniaturized.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の接
合型FET等の半導体装置は、ゲート部を形成するレジ
ストパタンとして、従来の微細な抜きパタンを形成する
のではなく、残しパタンにより行うので、極めて容易
に、かつ正確に微細なゲート部を形成することができ
る。また、ゲートp型層には原子層ドーピング層を用
い、イオン注入法ではないのでp型領域の横方向の広が
りの問題がなく、またゲート長に合わせ余裕を持たせる
必要もないので、ゲート長は合わせ余裕に制限されるこ
となく、露光機の分解能と加工限界に基づくことにな
り、ゲートを微細化した半導体装置を実現することが可
能となる。さらに、ゲートの形成において、原子層ドー
ピングにより微細領域に極めて高濃度に不純物が添加で
き、微細で良好なゲートp型領域が形成でき、また接合
ゲートの加工段階で、必ずしも、i型InGaP層とn
型InGaAs層との界面で加工を止める必要が無く、
p型の原子層ドーピング層だけが確実に切断されていれ
ばよく、i型のInGaP層が少々残っていても特性の劣
化等が生じないので、加工余裕を十分に確保することが
できる。
As described above in detail, the semiconductor device such as a junction type FET of the present invention uses a remaining pattern instead of a conventional fine pattern as a resist pattern for forming a gate portion. As a result, a fine gate portion can be formed very easily and accurately. In addition, since an atomic layer doping layer is used for the gate p-type layer and the ion implantation method is not used, there is no problem of the lateral extension of the p-type region, and there is no need to provide a margin according to the gate length. Is based on the resolution and processing limit of the exposure machine without being limited by the alignment margin, and it is possible to realize a semiconductor device with a fine gate. Further, in the formation of the gate, an impurity can be added to the fine region at an extremely high concentration by atomic layer doping, a fine and good gate p-type region can be formed, and the i-type InGaP layer is not necessarily formed at the processing stage of the junction gate. n
There is no need to stop processing at the interface with the type InGaAs layer,
It is sufficient that only the p-type atomic layer doping layer is reliably cut, and even if a small amount of the i-type InGaP layer remains, the characteristics are not deteriorated, so that a sufficient working margin can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例で例示した半導体装置の作製過
程を示す工程図。
FIG. 1 is a process chart showing a manufacturing process of a semiconductor device exemplified in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例で例示した半導体装置の作製過
程を示す工程図。
FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing process of the semiconductor device exemplified in the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例で例示した半導体装置の作製過
程を示す工程図。
FIG. 3 is a process chart showing a manufacturing process of the semiconductor device exemplified in the embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置の作製過程を示す工程図。FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半絶縁性GaAs基板 2…n型InGaAs層 3…i型InGaP層 3a…加工したi型InGaP層 3′…原子層ドーピング層(p型層) 4…p+型GaAs層 4a…加工したp+型GaAs層 5…ゲート金属(WSiN)層 5a…加工したゲート金属(WSiN) 6…SiO2層(マスク材) 6a…ゲートマスクパタン 7…n′イオン注入層(n′層) 8…SiON層 8a…側壁(SiON層) 9…n+イオン注入層(n+層) 10…アニール膜(SiON膜) 11…ソース・ドレイン オーミック電極 12…レジストパタン 21…半絶縁性GaAs基板 22…n型イオン注入層 23…絶縁膜(SiO2層) 24…p型領域 25…アニール膜 26…ゲート オーミック電極 27…ソース・ドレイン オーミック電極 28…イオン注入(p型ドーパント)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-insulating GaAs substrate 2 ... N-type InGaAs layer 3 ... i-type InGaP layer 3a ... Processed i-type InGaP layer 3 '... Atomic layer doping layer (p-type layer) 4 ... p + type GaAs layer 4a ... processed p + -type GaAs layer 5 ... gate metal (WSiN) layer 5a ... processed gate metal (WSiN) 6 ... SiO 2 layer (mask material) 6a ... gate mask pattern 7 ... n 'ion implantation layer (n' layer) 8 ... SiON layer 8a ... side wall (SiON layer) 9 ... n + ion implantation layer (n + layer) 10 ... anneal film (SiON film) 11 ... source / drain ohmic electrode 12 ... resist pattern 21 ... semi-insulating GaAs substrate 22 ... n-type ion implantation layer 23: insulating film (SiO 2 layer) 24 ... p-type region 25 ... annealed film 26 ... gate ohmic electrodes 27 source and drain ohmic electrode 28 ... Io Injection (p-type dopant)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−274371(JP,A) 特開 昭54−21283(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-274371 (JP, A) JP-A-54-21283 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/812

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上の一主面に、3個の電極を有
し、そのうち2個の電極間に流れる電流を、残りの1個
の電極に印加された電圧により制御する半導体装置であ
、上記半導体基板上に、N型の導電型層とゲート金属
層直下のP型の導電型層の2層を配設し、該2層の間に
印加される電圧により流れる電流を制御する接合型電界
効果トランジスタであって、該接合型電界効果トランジ
スタは、内部にp型の原子層ドーピング層を含むi層と
上記P型の導電型層とにより構成されたゲートを、上記
ゲート金属層と同じ残しパタンマスクで加工され、原子
層ドーピング領域はゲートと同一の長さを有し、上記原
子層ドーピング領域直下のi層はゲート長よりも長く構
成してなることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having three electrodes on one main surface on a semiconductor substrate, wherein a current flowing between two electrodes is controlled by a voltage applied to the remaining one electrode. Ah
And an N-type conductive layer and a gate metal on the semiconductor substrate.
Disposed two layers of P-type conductivity type layer immediately below the layer, met junction field-effect transistor for controlling a current flowing through the voltage applied between said two layers, said junction field effect transient
The star has an i-layer including a p-type atomic layer doping layer therein.
The gate constituted by the P-type conductive type layer is
Processed with the same pattern mask as the gate metal layer,
The layer doping region has the same length as the gate and
The i-layer immediately below the sub-layer doping region is longer than the gate length.
A semiconductor device characterized by being formed .
【請求項2】半導体基板上の一主面に、3個の電極を有
し、そのうち2個の電極間に流れる電流を、残りの1個
の電極に印加された電圧により制御する半導体装置であ
って、上記半導体基板上に、N型の導電型層とゲート金
属層直下のP型の導電型層の2層を配設し、該2層の間
に印加される電圧により流れる電流を制御すると共に、
内部にp型の原子層ドーピング層を含むi層と上記P型
の導電型層とによりゲートが構成された接合型電界効果
トランジスタの製造方法において、上記ゲート金属
加工に用いる残しパタンマスクと同一マスクにより
ートを構成する上記i層とP型の導電型層とを上記原子
層ドーピング領域直下のi層がゲート長よりも長くなる
よう加工する工程を、少なくとも含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
2. A semiconductor device having three electrodes on one main surface on a semiconductor substrate, wherein a current flowing between two electrodes is controlled by a voltage applied to the remaining one electrode. And an N-type conductive layer and a gate metal on the semiconductor substrate.
Two layers of a P-type conductivity type layer immediately below the metal layer are provided, and a current flowing by a voltage applied between the two layers is controlled .
An i-layer including a p-type atomic layer doping layer therein and the p-type
In the manufacturing method of the conductive layer and the junction field effect transistor whose gate is constituted by, by leaving the pattern mask and the same mask used for processing of the gate metal layer, the i layer and the P-type conductivity that constitute the gate Layer with the above atoms
I-layer directly under layer doping region is longer than gate length
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising at least a step of processing as follows.
【請求項3】請求項において、ゲートを構成する半導
体層を加工する工程は、ドライエッチング法によること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2 , wherein the step of processing the semiconductor layer forming the gate is performed by a dry etching method.
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