JPH0249438A - 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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JPH0249438A
JPH0249438A JP6494089A JP6494089A JPH0249438A JP H0249438 A JPH0249438 A JP H0249438A JP 6494089 A JP6494089 A JP 6494089A JP 6494089 A JP6494089 A JP 6494089A JP H0249438 A JPH0249438 A JP H0249438A
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JP
Japan
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gate electrode
schottky gate
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electrode
schottky
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JP6494089A
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Naoki Yokoyama
直樹 横山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 化合物半導体を用いたショットキ・ゲート電界効果トラ
ンジスタのような半導体装置を製造する方法の改良に関
し、 850(’C)以上の熱処理に耐えることができるショ
ットキ・ゲート電極を有する半導体装置を製造できるよ
うにすることを目的とし、化合物半導体上にタングステ
ンを含むシリサイドからなるショットキ・ゲート電極を
形成する工程と、前記ショットキ・ゲート電極を加工し
て傘型にするか、或いは、前記ショットキ・ゲート電極
に傘型を構成するマスクを別設する工程と、次いで、不
純物をイオン注入し該ショットキ・ゲート電極の両側に
ソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、次いで
、前記イオン注入された不純物を活性化する為の高温熱
処理を行う工程と、前記不純物が活性化されたソース領
域及びドレイン領域の上にソース電極及びドレイン電極
を形成する工程とが含まれるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体を用いたショットキ・ゲート電
界効果トランジスタのような半導体装置を製造する方法
の改良に関する。
例えばGaAsショットキ・ゲート電界効果トランジス
タに於けるゲート電極としては、アルミニウム(/l)
、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、
タングステン(W)、タンタル(Ta)などの金属が用
いられている。然しなから、いずれも600(’C)程
度の熱処理で、ゲート電極の電気的特性、例えば障壁高
さ、n値(1,04)、逆方向耐圧などが劣化し、トラ
ンジスタとしての動作は不能になる。
従って、°その程度の熱処理を加えても、特性の劣化を
生じないゲート電極が必要である。
〔従来の技術〕
近年、前記要求に応えることができるものとして、Ti
Wを材料とするゲート電極が発表されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記TiWを材料とするゲート電極は、それまでのゲー
ト電極に比較して高温に耐えることが可能になったが、
例えば850(”C)以上の熱処理に対してては、矢張
り、ショットキ障壁が失われて電界効果トランジスタの
動作が不安定になる。
また、通常の製造プロセスを適用すると、その間に腐蝕
されて比抵抗が増大したり、或いは、失われてしまう場
合もある。
本発明は、850(’C)以上の熱処理に耐えることが
できるショットキ・ゲート電極を有する半導体装置を製
造できるようにする。
尚、本発明に於いて、ショットキ接触とは、電極金属が
半導体基板に直接接触してダイオード特性が発生するも
の、電極金属が半導体基板に直接接触し更に半導体基板
との間に合金を生じてダイオード特性が発生するもの、
半導体基板表面の自然酸化膜を介して電極金属が配設さ
れて自然酸化膜中のトンネル現象でダイオード特性が生
じるものなどを含むものとする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、化合物
半導体上にタングステンを含むシリサイドからなるショ
ットキ・ゲート電極を形成する工程と、前記シジフトキ
・ゲート電極を加工して傘型にするか、或いは、前記シ
ョットキ・ゲー°ト電極に傘型を構成するマスクを別設
する工程と、次いで、不純物をイオン注入し該ショット
キ・ゲート電極の両側にソース領域及びドレイン領域を
形成する工程と、次いで、前記イオン注入された不純物
を活性化する為の高温熱処理を行う工程と、前記不純物
が活性化されたソース領域及びドレイン領域の上にソー
ス電極及びドレイン電極を形成する工程とが含まれるよ
う構成する。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、ショットキ・ゲート電極の
位置決めを自己整合方式で行うことができ、しかも、そ
のようにしてもソース領域及びドレイン領域とショット
キ・ゲート電極とが短絡を生ずることはなく、該ショッ
トキ・ゲート電極の逆方向耐圧は充分に高く維持するこ
とができる。
〔実施例〕
第1図乃至第6図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表し、以下
、これ等の図を参照しつつ説明する。
第1図参照 例えばクロム(Cr)をドープした半絶縁性GaAs基
板1に厚さ例えば6000 (人〕程度の二酸化シリコ
ン(SiOz)膜2を形成する。
通常のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依り
、二酸化シリコン膜2のパターニングを行って窓2aを
形成する。
イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を2.6
X10”(ロー2〕としてシリコン・イオンを注入する
第2図参照 (2iに 二酸化シリコン膜2を除去してから、新たに厚さ例えば
1000 [人]程度の外方拡散を防止する為の二酸化
シリコン膜(図示せず)を形成する。
温度を例えば850(’C,)、また、時間を例えば1
5〔分〕として熱処理を行う。これに依って、図示のよ
うなn型層3を得ることができる。
前記外方拡散を防止する為の二酸化シリコン膜を除去す
る。
第3図参照 TiWSi合金、例えば7 i o、3 Wo、t S
 f zからなる合金をスパッタ法にて被着°して厚さ
例えば6000 (人〕の合金膜を形成する。
エツチング・ガスをCF4 +O□ (5〔%〕)とす
るドライ・エツチング法を適用し、前記合金膜のパター
ニングを行ってゲート電極4を形成する。
第4図参照 通常の技法を適用することに依り、二酸化シリコン膜5
を形成する。
通常の技法を適用することに依り、二酸化シリコン膜5
の選択的エツチングを行って窓5aを形成する。
イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を1. 
7 X 10′3(am−”)及び加速エネルギを17
5(KeV)としてSiの注入を行う。
第5図参照 (5)−に 二酸化シリコン膜5を除去してから、新たに厚さ例えば
1000 (人〕程度の外方拡散を防止する為の二酸化
シリコン膜(図示せず)を形成する。
温度を例えば800(”C)、また、時間を例えば15
〔分〕として熱処理を行う。
これに依って、図示のようなn+型領領域6び7を得る
ことができる。
前記外方拡散を防止する為の二酸化シリコン膜を除去す
る。
この工程で形成されたn+型領領域6び7の不純物濃度
はピーク部分で1×1011′(ロー3〕、そして、n
型層3のそれは同じくピーク部分でl X I Q ”
 (cod−’)であった。
第6図参照 GaAs部分の表面を100 〔人〕程度エツチングす
る。尚、このときのエツチング液としてはKOH+H,
O□を使用して良い。
通常の技法を適用することに依り、n+型領領域6び7
上に電極8及び9を形成して完成する。尚、電極材料と
しては、A u G e / A u系を使用して良い
このようにして製造した半導体装置に関する具体的デー
タを挙げると次の通りである。
ゲート長:1.4(μm〕 ゲート幅:200(μm) ソース・ドレイン間隔:6 〔μm〕 相互コンダクタンスg、: 23 (ms)ソース・ゲ
ート間容量C□:0.21  (pF)遮断周波数ft
  : 12. 3 (GHz)ショットキ・ゲートに
ついて n値:1.18 バリヤ・ハイド:0.78 破壊電圧:10(V) ところで、本発明では、n+型領領域6び7をショット
キ・ゲート電極4をマスクにした自己整合方式で形成し
ているので、通常であればショットキ・ゲート電極4と
n+型領領域6び7との短絡が懸念されるところである
が、これは全く問題にならない。即ち、前記したように
、イオン注入法などを適用してn+型領領域6びに7を
形成すると、そこでの不純物濃度分布は第7図に見られ
るようにガウシアン分布となり、ピークは深さで例えば
0.15(μm〕のところに生成され、そこでlXl0
’″(am−’)程度であれば、表面ではI X 10
 ” (aa−’)程度になって5〔v〕以上の耐圧が
得られる。また、工程(6)−1に記述したように、n
+型領領域6びに7の表面をエツチングした場合、第6
図から明らかであるが、該表面はショットキ・ゲート電
極4とn型層3との界面よりも低くなって、耐圧は更に
高くなる。
ショットキ・ゲート電極に於ける逆方向耐圧を維持する
には次のような手段をとることが考えられる。
(a)  n+型領領域6びに7のドーズ量を低下させ
る。
(b)  n+型領領域6びに7を形成後、ショットキ
・ゲート電極4をエツチングして細くする。
(C1ショットキ・ゲート電極4を絶縁化する。
(d)  n+型領領域6びに7の表面をエツチングす
る。
(e)  n+型領領域6びに7を形成する前にマスク
となるショットキ・ゲート電極4を加工して傘型にする
か、傘型を構成するマスクを別設してからイオン注入を
行う。
(fl  イオン注入のエネルギを高くしてプロジェク
ト・レインジを深くする。
本発明では、前記(f)の手段を採ることが基本になっ
ているが、必要に応じて他の手段を併用して良く、前記
実施例では、該(f)の手段と(dlの手段とを併用し
ている。尚、該(d)の手段は、他の手段と比較すると
、実施が極めて容易で、且つ、そのわりに効果が大きい
旨の利点がある。
因みに、GaAsn+型領域に対するショットキ逆方向
耐圧に関するデータを示すと次の通りである。
■ 不純物濃度が2×10IsCcI11−3〕の場合
■−1エピタキシャル成長などに依るn++平坦層では
0.85 (V) ■−2Stイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV) 、Rp  :
 0.150 Cμ)であれば3.65 [V] ■−3■−2に於いてE:350CKeV)、R,:0
.306 Cμ〕であれば7.77(V) ■ 不純物濃度がI X 10 ” (cm−”)の場
合■−1エピタキシャル成長などに依るn++平坦層で
は1.69(V) ■−25iイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV)、RP  :0
.150 Cμ)であれば5.27 (V) ■−3■−2に於いてE:350(KeV)、R,:Q
、306 (μ〕であれば10.2(V) ■ 不純物濃度が5X10”(cm弓〕の場合■−1エ
ピタキシャル成長などに依るn++平坦層では3.39
 (V) ■−2Stイオン注入に依りガウシアン分布を有するn
+型層であって、E:175(KeV) 、RP  :
0.150 (/j)であれば7.50 (V) ■−3■−2に於いてE:350〔Key〕、RP  
:0.306 Cμ〕であれば13.3(V) ところで、本発明に於いて、ショットキ・ゲート電極の
位置を自己整合で決定できること、即ち、ショットキ・
ゲート電極を形成してからイオン注入を行い、その活性
化熱処理を行うことができるのは、電極材料として高融
点金属シリサイドを使用した点に負うところが大きいの
で、ここにTiWとTiWSiとを比較してデータを示
すと次の通りである。
A 比抵抗(850(’C)、15 (分〕の熱処理後
) A−I  TiW (Ti : 10 C重量%〕)で
は、2〜3X10’  (Ω・口〕 A−27i、Wl−、Siz  (Ti:10 (重量
%〕)では、 0、 8〜lXl0−’(Ω・1〕 B  HF (conc)に対する腐蝕B−I  Ti
W (Ti : 10 (重量%〕)では、l〔μm/
分〕 B−2Ti、 Wl−、S it  (Ti : 10
 (重量%〕)では、 1900  (人/分〕 CNH,F:HF=10;1に対する腐蝕C−I  T
iW (Ti : 10 (重量%))では、1200
  [人/分] C−C−2T1 Wl−X S iz  (Tt : 
10 (重量%〕)では、 267 〔人/分〕 D  850 [t’)、  15 (分〕の熱処理後
のショットキ接合安定性 D−I  TiW (Ti : 10 (重量%〕)で
は、約50〔%〕が劣化し不安定 D−2TixWl−XSit  (Ti:10 (重量
%〕)では、 約100〔%〕が安定なショットキ特性バリヤ・ハイド
: 0.78  (V)n値?1.18 前記実施例に於いて、ゲート電極の材料としてTiWS
iを用いたが、この組成のうち、TiはGaAsに対す
る密着性の向上を目的として含有させたものであり、こ
れは、WとSiとの組成比を最適化して密着性を向上さ
せることで不要にすることができる。
尚、本発明に於いて、合金膜の組成は化学量的合金に限
られものではなく、当該化学量論値とは若干具なってい
てもよい。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、化合物
半導体上にタングステンを含むシリサイドからなるショ
ットキ・ゲート電極を形成し、前記ショットキ・ゲート
電極を加工して傘型にするか、或いは、前記ショットキ
・ゲート電極に傘型を構成するマスクを別設し、不純物
をイオン注入して該ショットキ・ゲート電極の両側にソ
ース領域及びドレイン領域を形成し、前記イオン注入さ
れた不純物を活性化する為の高温熱処理を行い、前記不
純物が活性化されたソース領域及びドレイン領域の上に
ソース電極及びドレイン電極を形成している。
前記構成を採ることに依り、ショットキ・ゲート電極の
位置決めを自己整合方式で行うことができ、しかも、そ
のようにしてもソース領域及びドレイン領域とショット
キ・ゲート電極とが短絡を生ずることはなく、該ショッ
トキ・ゲート電極の逆方向耐圧は充分に高く維持するこ
とができ、従って、化合物を材料とする半導体装置を高
集積化するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第6図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図、第7図は不
純物濃度分布を説明する為の線図をそれぞれ表している
。 図に於いて、1は基板、2は二酸化シリコン膜、3はn
型層、4はゲート電極、6及び7はn+型領領域8及び
9は電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 第1図 第2図 第5図 第6図 第3図 第4図 不純物濃度分布を説明する為の線図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 化合物半導体上にタングステンを含むシリサイドからな
    るショットキ・ゲート電極を形成する工程と、 前記ショットキ・ゲート電極を加工して傘型にするか、
    或いは、前記ショットキ・ゲート電極に傘型を構成する
    マスクを別設する工程と、 次いで、不純物をイオン注入し該ショットキ・ゲート電
    極の両側にソース領域及びドレイン領域を形成する工程
    と、 次いで、前記イオン注入された不純物を活性化する為の
    高温熱処理を行う工程と、 前記不純物が活性化されたソース領域及びドレイン領域
    の上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方法
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