JPH01117367A - ショットキー・ゲート型電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

ショットキー・ゲート型電界効果トランジスタの製造方法

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JPH01117367A
JPH01117367A JP27637187A JP27637187A JPH01117367A JP H01117367 A JPH01117367 A JP H01117367A JP 27637187 A JP27637187 A JP 27637187A JP 27637187 A JP27637187 A JP 27637187A JP H01117367 A JPH01117367 A JP H01117367A
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JP
Japan
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gate
schottky
gate electrode
electrode material
active layer
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JP27637187A
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Inventor
Hideki Kitahata
北畑 秀樹
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 し産業上の利用分野〕 本発明はショットキー・ゲート型電界効果トランジスタ
の製造方法に関し、特にLDD構造をもつショットキー
・ゲート型電界効果トランジスタの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、 LLID構造のショットキー・ゲート型電界効
果トランジスタでは、ンース、ドレイン領域における低
濃度のLDD活性層はゲート電極をマスクとするイオン
注入法により自己整合的に形成される。この形成手法は
LDD活性層が動作層とンース、ドレインの高濃度領域
との中間濃度をもつショットキーゲート型LDD電界効
果トランジスタの場合も同じである。ンース、ドレイン
領域をLDD構造にする利点は、一つはドレイン及びソ
ース抵抗が低減して特性が向上することであり、その二
つはケート・ソース間及びゲート・ドレイン間の表面濃
度がそ扛ぞれ高まることにより、表面準位の影響による
特性劣化が抑えられることにある。しかしながら、この
よりなり、DD活性層の形成方法では、表面濃度を高め
ようとして単純にイオン注入濃度を高めるとLL)D活
性層が深くなり過ぎて短チヤネル効果か生じ易く問題と
なる。
注入層を浅く、且つ高い表面濃度で形成する一つの手段
には一般にスルー注入法と呼ばれるイオン注入技術があ
る。このスルー注入法と呼ばれるイオン注入技術は、不
純物イオンを目的とする領域に直接注入するのではなく
、例えばシリコン酸化層(8ioz )のようにイオン
分子に対して比較的良好な透過性をもつ膜質を中間に介
在させ、この膜厚を含めた注入濃度のプロフィルを基板
内に形成しようとする手法である。
第3図(a)〜(d)および第4図(a)〜(d)はそ
れぞれ直接イオン注入法およびスルー注入法による従来
のショットキー・ゲート屋LDD構造電界効果トランジ
スタの製造工程対照図で、両者の間の細かい相違点を具
体的に示したものである。これから明らかなように、半
絶縁性G a A s基板1上にホトレジスト3aをマ
スクとしてn型動作層2を形成すること、ホトレジスト
3bおよびショットキー・ゲート電極4tマスクとする
セル7アライン法でn型Li)D活性層5を形成し、更
にこのn型Li)D活性層5に重畳させてn型高濃度活
性層6f:形成することの基本的手法には何等相違する
ところはないが、スルー注入法では第4図(C)に示す
ようにシリコン酸化膜7′ft介してn型LDD活性層
5が形成されるので、トの活性層が深くなり過ぎて短チ
ヤネル効果をおこすなどの直接注入法における問題点は
解決される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようにスルー注入法をセルファライ
ン手法によるLDD活性層の形成手段として単純に導入
した従来の電界効果トランジスタの製造方法では、直接
注入法による短チヤネル効果の問題は解決し得るものの
、形成されるLDD活性層5には第4図(d)K示すよ
うにゲート電極4に対してオフセットがかかってしまう
ので、ゲート電極とLDD活性層の間の表面準位の影I
#ヲ抑えることができなくなる。
本発明の目的は、上記の情況Kfiみ、ゲート電極に対
してオフセットがかかることなく、浅く且つ高い表面濃
度にLDD活性層を形成することのできるショットキー
・ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を提供する
ことである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、ショットキー・ゲート型電界効果トラ
ンジスタの製造方法は、を半絶縁性半導体基板を準備す
る工程と、前記半絶縁性半導体基板上にショットキー・
ゲート電極材層を堆積する工程と、前記ショットキー・
ゲート電極材層上にゲート引出電極をパターニング形成
する工程と、前記ゲート引出電極をマスクとしてショッ
トキー・ゲート電極材層上からイオン注入するスルー注
入法によるLDD活成工程とを含η、Iまた、r前記シ
ヨ、トキー・ゲート電極材層上に絶縁膜から成るゲート
引出電極構造体をパターニング形成するダミー・ゲート
電極形成工程と、前記ダミー・ゲート電極をマスクとし
てショットキー・ゲート電極材層上からイオン注入する
スルー注入法によるLDD活性層の形成工程と、前記ダ
ミー・ゲート電極を導電性のゲート引出電極に形成し直
す電極材の置換工程とを含むl。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例を示すショッ
トキー・ゲート型電界効果トランジスタの製造工程順序
図である。本実施例によれば、半絶縁性G a A s
基板lがまず準備され、この半絶縁性GaAs基板1上
にはホトレジスト3aをマスクトスるイオン注入法によ
、9n型動作層2が形成される(第1図(a)参照)。
次に第1図(b)に示すように、ショットキー電極材層
4a(例えばWSi膜またはTiN膜)とAu系金属@
8が基板全面に積層形成され、更に第1CQi(c)に
示すように、この上層のAu系金属膜8のみが、ホトレ
ジスト(図示しない)ftマスクとするイオン・ミリン
グによシゲート引出電極9の形状に加工さnる。ついで
、Au系金属膜8から成るゲート引出電極9およびホト
レジスト3b’にマスクとするイオン注入がショットキ
ー・ゲート電極材層4aを介するスルー注入法によって
実施され、n型LDD活性層5が所鞘セルファライ法で
形成される。ここで、第1図(d)に示すようにシリコ
ン酸化膜10が基板全面に形成され、更にこのシリコン
酸化膜10の異方性エツチングによって、ゲート引出電
極9の側壁面には側壁シリコン酸化膜10aが第1図(
e)に示すように形成される。ここで、 5111壁ア
シスト法を実施してn型高濃度活性層6を形成した後、
不要となった側壁シリコン酸化膜10aおよびレジス)
3cをそれぞれ除去し、全面を四弗化炭素(CF4)と
六弗化硫黄(8Fg)の混合ガスなどを用いた反応性イ
オンエツチングによるエッチバックによシショットキー
・ゲート電極材層4aを活性層より除去すれば、ショッ
トキー・ゲート電極4に対してオフセットを生じること
なく完全に自己整合され、また、浅く、且つ、高い表面
濃度rもつように形成されたLi)D活性層5t−有す
るショットキー型電界効果トランジスタを得ることがで
きる(第1図(0参照)。
本実施例の製造プロセスは比較的簡単であるが、このイ
オン注入層の活性化アニール工程において、Au系金属
に対するバリアメタル(図示しない)のバリア効率が問
題となシ動作層2内への金材の拡散が多少懸念さ扛る。
従って、Au系金属及びバリアメタルの選択によってア
ニール条件が制約される恐れがあるが、このような懸念
がある場合はAu系金属膜8直下のバリア層金多少厚め
に形成す扛ばよい。
なお、ショットキー電極材層4aの膜厚が厚すぎてスル
ー注入条件が厳しい場合は、第1図(C)に示す如くイ
オン注入すべき領域上のショットキー電極材層4aを前
述の混合ガスによる反応性イオンエツチングで適宜薄膜
化すれは容易に解決できる。
第2図(a)〜(i)は本発明の他の実施例を示すシ。
、トキー型電界効果トランジスタの製造工程順序図であ
る。
本実施例によれば、前実施例と同じく半絶縁性GaAs
基板IKは動作層2がまず形成され(第2図(a)参照
)、ついで、ショットキー・ゲート電極材層48に:シ
リコン酸化膜11の積層膜が形成される(第2図(b)
参照)。ここで、上層のシリコン酸化膜11は四弗化炭
素(CF4)を用いた反応性イオンエツチングによりダ
ミーのゲート電極11aに形成され、このダミー・電極
11aとホトレジスト3bをマスクとしてn型LDD活
性層5が、第2図(e)に示すように自己整合手法によ
り形成さnる。この場合のイオン注入は前実施例と同様
にショットキー電極材層(例えばWSi)4aを介した
スルー注入法である。ついで、n型高濃度活性層6がホ
トレジストact−マスクとする通常のアライメント手
法で形成される(第2図(d)参照)。
この後、レジスト3cは取シ去られ、更に全面を前実施
例と同じく四弗化炭素(CFa )と六弗化硫黄(8F
g)の混合ガスを用いた反応性イオンエッチ、ングによ
るエッチバックによシショットキー・ケート電極材層4
aが活性層5,6上より除去され(第2図(e)参照)
、更に、キャップレスアニール手法による注入層の活性
化が行なわnる。
以上の説明から明らかなように、本実施例ではれそれ形
成される。従って、注入層のアニールを適正温度によシ
充分行うことが可能となる。イオン注入層が充分アニー
ルされた後ダミー・ゲート電極11aはゲート引出電極
9に形成し直される。
第2図(f)〜(i)はこれらの諸工程を示すものであ
る。
ここで、8および3d、3.eはゲート引出電極材のA
u系金属膜およびホトレジス)t−それぞれ示し、また
、4および9はそれぞnWSi層からなるショットキー
・ゲート電極およびゲート抵抗低減の為/VY字型に加
工されたAu系金属膜から成るゲート引出電極を示す。
本実施例はプロセスは複雑になるが、Au系金属膜8を
活性化アニール工程の後に堆積させるので、前実施例の
ようなAu系金属の選択によってアニール条件の制約を
受けることがないという利点がある。
なお、ショットキー電極材層4aの膜厚が厚遇ぎてスル
ー注入条件が厳しい場合は、第2図(C)に示すタミー
・ゲート電極11aの形成後、反応性イオンエツチング
を行なってイオンを注入すべき領域上のショットキー・
ゲート電極材層4ai薄膜化しておけば解決される。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によればLDD活性
層はショットキー・ゲート電極材の堆積層を介するスル
ー注入法によって、ゲート引出電極パターンをマスクと
して用いたセルファライン手法により形成される。従っ
て、ゲート電極に対してオフセットがかけることなく、
浅く、且つ高い表面濃度をもつLDD活性層が容易に形
成さnるので、短チヤネル効果および表面準位の影響に
よる特性劣化を生じることなきショットキー型電界効果
トランジスタを歩留りよく製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例を示すショッ
トキー・ゲート型電界効果トランジスタの製造工程順序
図、第2図(a)〜(i)は本発明の他の実施例を示す
ショットキー・ゲート電界効果トランジスタの製造工程
順序図、第3図(a)〜(d)および第4図(a)〜(
d)はそn−trt直接イオン注入法およびスルー注入
法による従来のショットキー・ゲート型LDD構造電界
効果トランジスタの製造工程対照図である。 1・−・・・・半絶縁性G a A s基板、2・・・
・・・n型動作層、3a 、3b 、3c 、3d 、
3e−−−−−−ホトレジスト、4 a −−ショット
キー・ゲート電極材層、4・・・・・・ショットキー・
ゲート電極、5・・・・・・n型LDD活性層、6・・
・・・・n型高濃度活性層、7.10・・・・・・シリ
コン酸化膜、8・・・・・・Au系金属膜、9・・・・
・・ゲート引出電極、10a・・・・・・側壁シリコン
酸化膜、11・・・・・・タミー・ゲート電極。 代理人 弁理士  内 原   音 翳1図 (d) (c) 拾 1図 (a)ン 箭?回 (d) (c) (A) (tつ 第Z図 ひ9 筋3図 (c) (dン 給3図 第4図 (C〕 (d) 箭4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性半導体基板を準備する工程と、前記半絶
    縁性半導体基板上にショットキー・ゲート電極材層を堆
    積する工程と、前記ショットキー・ゲート電極材層上に
    ゲート引出電極をパターニング形成する工程と、前記ゲ
    ート引出電極をマスクとしてショットキー・ゲート電極
    材層上からイオン注入するスルー注入法によるLDD活
    成工程とを含むことを特徴とするショットキー・ゲート
    型電界効果トランジスタの製造方法。
  2. (2)前記ショットキー・ゲート電極材層上に絶縁膜か
    ら成るゲート引出電極構造体をパターニング形成するダ
    ミー・ゲート電極形成工程と、前記ダミー・ゲート電極
    をマスクとしてショットキー・ゲート電極材層上からイ
    オン注入するスルー注入法によるLDD活性層の形成工
    程と、前記ダミー・ゲート電極を導電性のゲート引出電
    極に形成し直す電極材の置換工程とを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載のショットキー・ゲ
    ート型電界効果トランジスタの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439940A (ja) * 1990-06-05 1992-02-10 Sharp Corp 化合物半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439940A (ja) * 1990-06-05 1992-02-10 Sharp Corp 化合物半導体装置
JP2642769B2 (ja) * 1990-06-05 1997-08-20 シャープ株式会社 化合物半導体装置

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