JPH01161772A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH01161772A JPH01161772A JP31849087A JP31849087A JPH01161772A JP H01161772 A JPH01161772 A JP H01161772A JP 31849087 A JP31849087 A JP 31849087A JP 31849087 A JP31849087 A JP 31849087A JP H01161772 A JPH01161772 A JP H01161772A
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- gate
- conductivity type
- type layer
- ohmic
- compound semiconductor
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
GaAs ICの構成要素である電界効果トランジスタ
(FIET ) 、特に低濃度に不純物を導入したドレ
イン(Lightly Doped Drain、 L
DD)をもつ化合物半導体FETにおいて、ゲート側壁
をマスクにオーミック電極部位をメサエッチングし、そ
の部位にオーミンク電極を形成する半導体素子およびそ
の製造方法に関し、 GaAsの如き化合物半導体FETの相互コンダクタン
スを向上する目的で、ソース抵抗の低減されたGaAs
PETとそれを製造する方法を提供することを目的と
し、 化合物半導体基板のメサ型状部分に位置する絶縁物質の
サイドウオールをもったゲートと、サイドウオールに接
し基板内に埋め込まれたオーミック電極とを具備してな
ることを特徴とする半導体素子、および、化合物半導体
基板表面に第1の一型導電型層を形成し、前記第1の導
電型層上にゲートを形成し、ゲートをマスクに同導電型
不純物を導入して第1導電型層よりも深い第2の導電型
層を形成する工程を含む電界効果トランジスタの製造に
おいて、全面に絶縁物質を堆積し、それをバターニング
し、反応性イオンエツチングでゲートの両側にサイドウ
オールを形成し、メサエッチングでサイドウオールの両
側から第2の導電型層をエツチングして凹部を形成する
工程、オーミックメタルを蒸着しレジストを塗布しエツ
チングバックにより表面を平坦化する工程、およびゲー
トと絶縁物質膜上のオーミックメタルとレジストを除去
し、オーミック電極を露出する工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法を含み構成する。
(FIET ) 、特に低濃度に不純物を導入したドレ
イン(Lightly Doped Drain、 L
DD)をもつ化合物半導体FETにおいて、ゲート側壁
をマスクにオーミック電極部位をメサエッチングし、そ
の部位にオーミンク電極を形成する半導体素子およびそ
の製造方法に関し、 GaAsの如き化合物半導体FETの相互コンダクタン
スを向上する目的で、ソース抵抗の低減されたGaAs
PETとそれを製造する方法を提供することを目的と
し、 化合物半導体基板のメサ型状部分に位置する絶縁物質の
サイドウオールをもったゲートと、サイドウオールに接
し基板内に埋め込まれたオーミック電極とを具備してな
ることを特徴とする半導体素子、および、化合物半導体
基板表面に第1の一型導電型層を形成し、前記第1の導
電型層上にゲートを形成し、ゲートをマスクに同導電型
不純物を導入して第1導電型層よりも深い第2の導電型
層を形成する工程を含む電界効果トランジスタの製造に
おいて、全面に絶縁物質を堆積し、それをバターニング
し、反応性イオンエツチングでゲートの両側にサイドウ
オールを形成し、メサエッチングでサイドウオールの両
側から第2の導電型層をエツチングして凹部を形成する
工程、オーミックメタルを蒸着しレジストを塗布しエツ
チングバックにより表面を平坦化する工程、およびゲー
トと絶縁物質膜上のオーミックメタルとレジストを除去
し、オーミック電極を露出する工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法を含み構成する。
本発明は、GaAs IGの構成要素である電界効果ト
ランジスタ(NET ) 、特に低濃度に不純物を導入
したドレイン(Lightly Doped Drai
n、 LDD)をもつ化合物半導体FETにおいて、ゲ
ート側壁をマスクにオーミック電極部位をメサエッチン
グし、その部位にオーミック電極を形成する半導体素子
およびその製造方法に関する。
ランジスタ(NET ) 、特に低濃度に不純物を導入
したドレイン(Lightly Doped Drai
n、 LDD)をもつ化合物半導体FETにおいて、ゲ
ート側壁をマスクにオーミック電極部位をメサエッチン
グし、その部位にオーミック電極を形成する半導体素子
およびその製造方法に関する。
GaAs ICの構成要素であるFETは、従来下記の
方法で形成された。先ず第1の方法としては、高融点メ
タル(WSiなど)のゲートを用い、選択イオン注入で
n層層をセルファライン(自己整合方式)で形成し、n
”領域にリフトオフ法でS(ソース)、D(ドレイン)
電極を形成する。
方法で形成された。先ず第1の方法としては、高融点メ
タル(WSiなど)のゲートを用い、選択イオン注入で
n層層をセルファライン(自己整合方式)で形成し、n
”領域にリフトオフ法でS(ソース)、D(ドレイン)
電極を形成する。
第5図(a)を参照すると、それはセルファライン型F
ETを断面で示す図で、GaAs基板11にn型層12
を形成し、WSiのゲート13を形成し、それをマスク
とする選択イオン注入でn+型層14を形成し、n+型
層14上にリフトオフ法でS、D電極15.15を形成
する。ここでゲート長を小にすると、ゲートの下でS電
極の下のn+型層からD電極の下のn+型層にリーク電
流が流れ、ショートチャネル効果が大になる問題がある
。このFETのソース抵抗γSは、はぼ1Ω・IIII
I+であることが実験で確がめられた。
ETを断面で示す図で、GaAs基板11にn型層12
を形成し、WSiのゲート13を形成し、それをマスク
とする選択イオン注入でn+型層14を形成し、n+型
層14上にリフトオフ法でS、D電極15.15を形成
する。ここでゲート長を小にすると、ゲートの下でS電
極の下のn+型層からD電極の下のn+型層にリーク電
流が流れ、ショートチャネル効果が大になる問題がある
。このFETのソース抵抗γSは、はぼ1Ω・IIII
I+であることが実験で確がめられた。
第2の方法は、上記の第1の方法を根拠にして、n+注
入の代りにn′注入を行い、ゲートに側壁(サイドウオ
ール)を形成した後に、セルファラインでn+注入を行
う方法である。ここで、n”注入とは、n注入とn+注
入の中間のn型不純物の注入をいい、不純物濃度は高い
が注入の加速電圧(エネルギー)の低い注入をいう。S
、D電極はリフトオフ法で形成する。第5図中)はこの
方法によるLDD型FETの断面図で、第6図(a)の
構造と対比すると、n層とn層層との間にn1層16が
形成された構造で、17は前記したサイドウオールを示
す。ソース抵抗γs=1.2Ωであることが実験で確認
されている。ショートチャネル効果は低減できるが、ソ
ース抵抗が高く、電流の駆動能力を示す相互コンダクタ
ンス(7n+)が向上しない問題がある。
入の代りにn′注入を行い、ゲートに側壁(サイドウオ
ール)を形成した後に、セルファラインでn+注入を行
う方法である。ここで、n”注入とは、n注入とn+注
入の中間のn型不純物の注入をいい、不純物濃度は高い
が注入の加速電圧(エネルギー)の低い注入をいう。S
、D電極はリフトオフ法で形成する。第5図中)はこの
方法によるLDD型FETの断面図で、第6図(a)の
構造と対比すると、n層とn層層との間にn1層16が
形成された構造で、17は前記したサイドウオールを示
す。ソース抵抗γs=1.2Ωであることが実験で確認
されている。ショートチャネル効果は低減できるが、ソ
ース抵抗が高く、電流の駆動能力を示す相互コンダクタ
ンス(7n+)が向上しない問題がある。
次いで、上記第2の方法を根拠としてS、D電極を平坦
化技術に基づいて、サイドウオールに接して形成する第
3の方法が開発された。第5図(e)にはこの方法によ
る短電極LDD型FETの断面図で、S、D電極15.
15がサイドウオール17に接して設けられた状態が示
される。ソース抵抗γs=o、6Ω・armで、このソ
ース抵抗を低減できた分だけ訃は向上する。
化技術に基づいて、サイドウオールに接して形成する第
3の方法が開発された。第5図(e)にはこの方法によ
る短電極LDD型FETの断面図で、S、D電極15.
15がサイドウオール17に接して設けられた状態が示
される。ソース抵抗γs=o、6Ω・armで、このソ
ース抵抗を低減できた分だけ訃は向上する。
最近、高速データ処理の要請が高まり、従来よりもより
高いfmをもったFETが要求されつつあり、そのため
には、シート抵抗をもっと下げる必要がある。
高いfmをもったFETが要求されつつあり、そのため
には、シート抵抗をもっと下げる必要がある。
相互コンダクタンスむと真性コンダクタンス1moとの
間には、 ’jm = ’jmo/ (1+ r sfmo>の関
係があることが知られているものであり、本発明者が実
験で確認したソース抵抗と相互コンダクタンスとの関係
は第6図の線図に示される。なお第6図においては、横
軸にソース抵抗を〔Ω・mm)で、縦軸に相互コンダク
タンスむを(ms/開〕でとって示す。
間には、 ’jm = ’jmo/ (1+ r sfmo>の関
係があることが知られているものであり、本発明者が実
験で確認したソース抵抗と相互コンダクタンスとの関係
は第6図の線図に示される。なお第6図においては、横
軸にソース抵抗を〔Ω・mm)で、縦軸に相互コンダク
タンスむを(ms/開〕でとって示す。
他方、ソース抵抗γSは第5図(C)のPETにおいて
、はぼ次式で示される。
、はぼ次式で示される。
γS8γohn+ic+γn ? (Ω・11IIO
+)ただし、γohmicはS電極とGaAs基板との
間のオーミック抵抗、rn 9はn1層16の抵抗。
+)ただし、γohmicはS電極とGaAs基板との
間のオーミック抵抗、rn 9はn1層16の抵抗。
実験で確かめたところによると、第5図(C)に示す構
造のPETにおいて、γohmic =0.5Ω’ 1
1111%7 n ” =0.12Ω” !Il+であ
り、r ohmicはrn”に比べてはるかに大である
。従ってこれらのデータからγohmicを低減するこ
とがcj−を高くするについて重要な要素であることが
理解される。
造のPETにおいて、γohmic =0.5Ω’ 1
1111%7 n ” =0.12Ω” !Il+であ
り、r ohmicはrn”に比べてはるかに大である
。従ってこれらのデータからγohmicを低減するこ
とがcj−を高くするについて重要な要素であることが
理解される。
そこで本発明は、GaAsの如き化合物半導体FETの
相互コンダクタンスを向上する目的で、ソース抵抗の低
減されたGaAsFETとそれを製造する方法を提供す
ることを目的とする。
相互コンダクタンスを向上する目的で、ソース抵抗の低
減されたGaAsFETとそれを製造する方法を提供す
ることを目的とする。
上記問題点は、化合物半導体基板のメサ型状部分に位置
する絶縁物質のサイドウオールをもったゲートと、サイ
ドウオールに接し基板内に埋め込まれたオーミック電極
とを具備してなることを特徴とする半導体素子、および
、化合物半導体基板表面に第1の一型導電型層を形成し
、前記第1の導電型層上にゲートを形成し、ゲートをマ
スクに同導電型不純物を拡散して第1導電型層よりも深
い第2の導電型層を形成する工程を含む電界効果トラン
ジスタの製造において、全面に絶縁物質を堆積し、それ
をパターニングし、反応性イオンエツチングでゲートの
両側にサイドウオールを形成し、メサエッチングでサイ
ドウオールの両側から第2の導電型層をエツチングして
凹部を形成する工程、オーミックメタルを蒸着しレジス
トを塗布しエツチングバックにより表面を平坦化する工
程、およびゲートと絶縁物質膜上のオーミンクメタルと
レジストを除去し、オーミック電極を露出する工程を含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決
される。
する絶縁物質のサイドウオールをもったゲートと、サイ
ドウオールに接し基板内に埋め込まれたオーミック電極
とを具備してなることを特徴とする半導体素子、および
、化合物半導体基板表面に第1の一型導電型層を形成し
、前記第1の導電型層上にゲートを形成し、ゲートをマ
スクに同導電型不純物を拡散して第1導電型層よりも深
い第2の導電型層を形成する工程を含む電界効果トラン
ジスタの製造において、全面に絶縁物質を堆積し、それ
をパターニングし、反応性イオンエツチングでゲートの
両側にサイドウオールを形成し、メサエッチングでサイ
ドウオールの両側から第2の導電型層をエツチングして
凹部を形成する工程、オーミックメタルを蒸着しレジス
トを塗布しエツチングバックにより表面を平坦化する工
程、およびゲートと絶縁物質膜上のオーミンクメタルと
レジストを除去し、オーミック電極を露出する工程を含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決
される。
第2図は本発明の基本構造を示す図で、図中、符号11
〜17は第5図に示したと同じ部品を示し、17aはS
iO+膜を示す。
〜17は第5図に示したと同じ部品を示し、17aはS
iO+膜を示す。
本発明においては、ゲート側壁のサイドウオール17に
接してメサエッチングを施し、その部分にS、Dオーミ
ック電極を形成し、単位電流に対するオーミック面の面
積が大きくなるようにした。
接してメサエッチングを施し、その部分にS、Dオーミ
ック電極を形成し、単位電流に対するオーミック面の面
積が大きくなるようにした。
第4図(alと(b)は従来例と本発明実施例における
電流の流れを模式的に示す図で、従来例ではオーミック
電極が線になっているのに対し、本発明実施例ではオー
ミック電極が面でとれ、オーミック面の面積が大になっ
てγohmicが減少されることを示す。実験によると
、γohmicは0.5Ω・mmから0.2Ω’ ms
+に改善され、その結果、rs=0.2+0、12=
0.3Ω・1III+と従来の約半分の値になり、L;
jffiが約10%向上することが確かめられた。
電流の流れを模式的に示す図で、従来例ではオーミック
電極が線になっているのに対し、本発明実施例ではオー
ミック電極が面でとれ、オーミック面の面積が大になっ
てγohmicが減少されることを示す。実験によると
、γohmicは0.5Ω・mmから0.2Ω’ ms
+に改善され、その結果、rs=0.2+0、12=
0.3Ω・1III+と従来の約半分の値になり、L;
jffiが約10%向上することが確かめられた。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
第1図(al参照:
GaAs基板11に0層12を形成するためにn型不純
物(例えばSt)を30KeVのエネルギー、ドーズ量
2.4 X 10 !2でイオン注入する。
物(例えばSt)を30KeVのエネルギー、ドーズ量
2.4 X 10 !2でイオン注入する。
第1図(b)参照:
WSiを全面に蒸着し、それをパターニングしてゲート
13を形成する。ゲート材はWSiに限定されるもので
はなく、その他の高融点メタルも使用しうる。
13を形成する。ゲート材はWSiに限定されるもので
はなく、その他の高融点メタルも使用しうる。
第1図(C)参照:
例えばStを加速エネルギー60KeV 、 ドーズ量
8×1012でイオン注入し、次いでアニールして01
層16を形成する。
8×1012でイオン注入し、次いでアニールして01
層16を形成する。
第1図(d)参照:
全面にSiO+ 17a (または窒化シリコン(S
iN ) )を成長し、それをレジスト(図示せず)を
用いてパターニングし、次いでRIEでゲートの側壁に
のみ5i02(またはSiN )のサイドウオール17
を形成し、レジストはそのまま残しメサエッチングでG
aAs基板11の表面を異方性エツチングして凹部1白
を形成する。この凹部18は従来例ではn+層14が形
成された部分である。この凹部18を形成する工程が含
まれるので、本発明では従来のn+層形成の工程が省略
される。
iN ) )を成長し、それをレジスト(図示せず)を
用いてパターニングし、次いでRIEでゲートの側壁に
のみ5i02(またはSiN )のサイドウオール17
を形成し、レジストはそのまま残しメサエッチングでG
aAs基板11の表面を異方性エツチングして凹部1白
を形成する。この凹部18は従来例ではn+層14が形
成された部分である。この凹部18を形成する工程が含
まれるので、本発明では従来のn+層形成の工程が省略
される。
第1図(8)参照:
S、D電極を作るためのオーミックメタル15aを全面
に蒸着し、全面にレジスト19を塗布し、表面を平坦化
する。レジストに代えてスピン・オン・グラス(SOG
) 、ポリイミドなどを用いてもよい。
に蒸着し、全面にレジスト19を塗布し、表面を平坦化
する。レジストに代えてスピン・オン・グラス(SOG
) 、ポリイミドなどを用いてもよい。
第1図(f)参照:
例えばミリングでゲート13.5i02膜17a上のオ
ーミックメタル15aを除去し、レジスト19を除去し
、S、D電極15を形成する。
ーミックメタル15aを除去し、レジスト19を除去し
、S、D電極15を形成する。
上記の方法に代えて第2図(a)を参照して説明し19
〜20 た工程の後に、n”Ge(濃度は10 cm−3
)20を凹部18内に選択的に成長しく例えば有機金属
気相成長(MoCVD )法)、次に第2図(blに示
される如<S、D電極15.15を形成することもでき
る。
〜20 た工程の後に、n”Ge(濃度は10 cm−3
)20を凹部18内に選択的に成長しく例えば有機金属
気相成長(MoCVD )法)、次に第2図(blに示
される如<S、D電極15.15を形成することもでき
る。
この場合、オーミックメタルであるn”Geはリフトオ
フ法で形成することも可能であり、配線メタルとして使
用することもできる。
フ法で形成することも可能であり、配線メタルとして使
用することもできる。
上記の方法で形成したS、D電極15.15は、第4図
を参照して説明した如くオーミック電極が従来例の線と
してではなく面としてとれるため、前述した如< r
ob+wicが大幅に減少し、y−が向上する効果が得
られるのである。
を参照して説明した如くオーミック電極が従来例の線と
してではなく面としてとれるため、前述した如< r
ob+wicが大幅に減少し、y−が向上する効果が得
られるのである。
以上のように本発明によると、GaAs PETにおい
てr ohmicを減少させることによりソース抵抗γ
Sが従来例の1/2となり、相互コンダクタンスが10
%向上し、高速データ処理に有効なFETが提供される
効果がある。
てr ohmicを減少させることによりソース抵抗γ
Sが従来例の1/2となり、相互コンダクタンスが10
%向上し、高速データ処理に有効なFETが提供される
効果がある。
第1図(al〜(f)は本発明実施例断面図、第2図(
a)と(blは本発明の他の実施例の断面図、第3図は
本発明の原理を示す断面図、 第4図はオーミック電極を説明するための断面図で、そ
の(alと(blは従来例と本発明実施例の図、第5図
(a)〜(C)は従来例断面図、第6図は訃とγSの関
係を示す線図である。 図中、 11はGaAs基板、 12はn層、 13はゲート、 14はn層層、 15はS、D電極、 15aはオーミックメタル、 16は 09層、 17はサイドウオール、 17aは5i02膜、 18は凹部、 19はレジスト、 20はn”Geを示す。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 久木元 彰 11GΦ帖ル穣 不老朗1澱伍1」面図 ゴ:1 図 2On’Ge u Go−Asi、Ti1t 第3図 オーミ、、、7ttmkを1先日月2うn4つ48力1
b認コ第4図 16n′層 17 1rシトIV 第5図
a)と(blは本発明の他の実施例の断面図、第3図は
本発明の原理を示す断面図、 第4図はオーミック電極を説明するための断面図で、そ
の(alと(blは従来例と本発明実施例の図、第5図
(a)〜(C)は従来例断面図、第6図は訃とγSの関
係を示す線図である。 図中、 11はGaAs基板、 12はn層、 13はゲート、 14はn層層、 15はS、D電極、 15aはオーミックメタル、 16は 09層、 17はサイドウオール、 17aは5i02膜、 18は凹部、 19はレジスト、 20はn”Geを示す。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 久木元 彰 11GΦ帖ル穣 不老朗1澱伍1」面図 ゴ:1 図 2On’Ge u Go−Asi、Ti1t 第3図 オーミ、、、7ttmkを1先日月2うn4つ48力1
b認コ第4図 16n′層 17 1rシトIV 第5図
Claims (2)
- (1)第1と第2の一導電型層が形成された化合物半導
体基板(11)のメサ型状部分に位置する絶縁物質のサ
イドウォール(17)をもったゲート(13)と、 サイドウォール(17)に接し基板(11)内に埋め込
まれたオーミック電極(15、15)とを具備してなる
ことを特徴とする半導体素子。 - (2)化合物半導体基板(11)表面に第1の一導電型
層(12)を形成し、前記第1の導電型層(12)上に
ゲート(13)を形成し、ゲート(13)をマスクに同
導電型不純物を導入して第1の導電型層よりも深い第2
の導電型層を形成する工程を含む電界効果トランジスタ
の製造において、 全面に絶縁物質(17a)を堆積し、それをパターニン
グし、反応性イオンエッチングでゲート(13)の両側
にサイドウォール(17)を形成し、メサエッチングで
サイドウォールの両側から第2の導電型層までをエッチ
ングして凹部(18)を形成する工程、 オーミックメタル(15a)を蒸着し、レジストを塗布
しエッチングバックにより表面を平坦化する工程、およ
び ゲート(13)と絶縁物質膜(17a)上のオーミック
メタルとレジストを除去し、オーミック電極(15、1
5)を露出する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31849087A JPH01161772A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31849087A JPH01161772A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161772A true JPH01161772A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18099697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31849087A Pending JPH01161772A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01161772A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5508539A (en) * | 1994-04-29 | 1996-04-16 | Motorola, Inc. | Elevated-gate field effect transistor structure and fabrication method |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP31849087A patent/JPH01161772A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5508539A (en) * | 1994-04-29 | 1996-04-16 | Motorola, Inc. | Elevated-gate field effect transistor structure and fabrication method |
US5631175A (en) * | 1994-04-29 | 1997-05-20 | Motorola, Inc. | Method for fabricating an elevated-gate field effect transistor |
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