JPH04241453A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04241453A
JPH04241453A JP3002953A JP295391A JPH04241453A JP H04241453 A JPH04241453 A JP H04241453A JP 3002953 A JP3002953 A JP 3002953A JP 295391 A JP295391 A JP 295391A JP H04241453 A JPH04241453 A JP H04241453A
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JP
Japan
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protective film
transistor group
transistor
film
gate
Prior art date
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Withdrawn
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JP3002953A
Other languages
English (en)
Inventor
Takehiro Takayama
剛弘 高山
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Quantum Devices Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Quantum Devices Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関する。化合物半導体はシリコンにない種々の利
点をもっている。特にGaAsICはその高速性により
,次世代スーパーコンピュータへの搭載が期待されてい
る。
【0002】しかし,化合物半導体特有の欠点もあり,
例えば,圧電効果はその1つである。即ち,GaAsI
Cの場合,FET(電界効果トランジスタ)の特性が圧
電効果のため,そのゲート方位により大きく変わってし
まう。
【0003】このことが設計の自由度,特性向上を妨げ
ており,その解決が要求される。
【0004】
【従来の技術】従来,GaAsICでは圧電効果をトラ
ンジスタ特性の向上に利用していることが多い。例えば
,(100)面を主面とするGaAs基板を用い,引張
応力を有する保護膜(パッシベーション膜)を用いる時
,FETのゲート方位(チャネル方向)を[ 0 1 
−1 ]とすると,ショートチャネル効果を抑制できる
ため,全てのゲート方位を[ 0 1 −1 ]として
いる。
【0005】従って,設計上の都合により,それぞれ,
ゲート方位の異なるFETを配置したい場合,ゲート方
位の異なるFETでは特性も異なり問題が生じる。即ち
,[ 0 1 −1 ]方位ゲートのFETは特性が良
いが,90°回転させた[ 0 1 1 ] 方位ゲー
トのFETは著しく特性が悪いといった事が起こる。
【0006】互いに直交するゲート方位を有する2種類
のFETだけの場合,[ 0 1 0 ] 方位と[ 
0 0 −1 ]方位にゲートを配置すれば圧電効果フ
リーとなり,両者のFET特性は同じくなるが,[ 0
 1 −1 ]方位ゲートに比べ,特性は悪くなる。ま
た3種類以上の方位のゲートを配置しようとすると,や
はり問題が起こってしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,基板上にゲート方位の異なる複数種のFETが存
在したとしても,全てのFETが同じ特性を示す構造の
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の半導体装
置を説明するための断面図,図2及び図3は実施例を示
す工程順断面図である。
【0009】上記課題は,化合物半導体基板1に形成さ
れた複数の第1種のトランジスタからなる第1のトラン
ジスタ群及び複数の第2種のトランジスタからなる第2
のトランジスタ群を含み,該第1のトランジスタ群は第
1の保護膜5で覆われ,且つ該第2のトランジスタ群は
第2の保護膜6で覆われてなり,且つ該第1の保護膜5
及び該第2の保護膜6は該第1のトランジスタ群及び該
第2のトランジスタ群の圧電現象を均一に生じせしめる
ように互いにその構成を異にする半導体装置によって解
決される。
【0010】また,前記第1種のトランジスタは(10
0)面を主面とするGaAs基板1に形成された[ 0
 1 1 ] 方位ゲート3を有し,前記第2種のトラ
ンジスタは該GaAs基板1に形成された[ 0 1 
−1 ]方位ゲート4を有し,前記第1の保護膜5は酸
化シリコン膜であり,前記第2の保護膜6は窒化シリコ
ン膜である半導体装置によって解決される。
【0011】また,化合物半導体基板1に複数の第1種
のトランジスタからなる第1のトランジスタ群及び複数
の第2種のトランジスタからなる第2のトランジスタ群
を形成する工程と,全面に第1の保護膜5を形成した後
,マスクを用いて該第2のトランジスタ群上の該第1の
保護膜5をエッチングして除去し,該第1のトランジス
タ群上に該第1の保護膜5を残す工程と,全面に第2の
保護膜6を形成した後,マスクを用いて該第1のトラン
ジスタ群上の該第2の保護膜6をエッチングして除去し
,該第2のトランジスタ群上に該第2の保護膜6を残す
工程とを有する半導体装置の製造方法によって解決され
る。
【0012】
【作用】第1種のトランジスタ及び第2種のトランジス
タの特性に及ぼす圧電効果はトランジスタのゲート方位
(チャネル方向の結晶方位)により変化し,また,素子
を覆う保護膜から受ける応力によって変化する。そこで
,トランジスタのゲート方位によってその上に形成する
保護膜の種類と厚さを選ぶことにより,ゲートに与える
応力の種類(引張応力か圧縮応力)及びその大きさを調
節し,トランジスタに及ぼす圧電効果を調節することが
可能となり,全てのトランジスタの特性を同一にするこ
とが可能となる。
【0013】例えば,(100)面を主面とするGaA
s基板1に形成された[ 0 1 1 ] 方位ゲート
3を持つEFT上には引張応力を持つ保護膜として,例
えば酸化シリコン膜5を形成し,(100)面を主面と
するGaAs基板1に形成された[ 0 1 −1 ]
方位ゲート4を持つEFT上には圧縮応力を持つ保護膜
,例えば窒化シリコン膜6を形成するようにする。そし
て,酸化シリコン膜5と窒化シリコン膜6の厚さを調整
することにより,[ 0 1 1 ] 方位ゲート3を
もつEFTと[ 0 1 −1 ]方位ゲート4をもつ
EFTの特性を同一にすることができる。
【0014】3種類以上のトランジスタがあっても,任
意の2種類について上述のことが成り立つから,全ての
トランジスタの特性を同一にすることが可能となる。製
造プロセスにおいて,トランジスタに残留する内部応力
の種類と大きさは,保護膜の種類,膜厚,成長方法など
を選択することにより,変えることができるので,ゲー
ト方位を多方向に配置したICであっても,全てのFE
Tの特性を同一にすることができる。
【0015】そのような保護膜を形成する方法として,
全面に第1の保護膜5を形成した後,マスクを用いて第
2のトランジスタ群上の第1の保護膜5をエッチングし
て除去し,第1のトランジスタ群上に第1の保護膜5を
残し,同様にして,第2のトランジスタ群上に第2の保
護膜6を残すようにすればよい。
【0016】
【実施例】図2(a) 〜(d) 及び図3(e) 〜
(g) は実施例を示す工程順断面図で,GaAs基板
に[ 0 1 1 ] 方位ゲートを持つFET群と,
[ 0 1 −1 ]方位ゲートを持つFET群を形成
する工程順断面図である。以下,これらの図を参照しな
がら説明する。
【0017】図2(a) 参照 (100)面を主面とするGaAs基板1の素子領域に
Siをイオン注入し,活性化アニールを行い,N型の動
作層2A, 2Bを形成する。動作層2Aは[ 0 1
 1 ] 方位ゲートを持つFET群を形成する場所で
あり,動作層2Bは[ 0 1 −1 ]方位ゲートを
持つFET群を形成する場所である。図にはそれぞれ1
箇のFETを形成する場所だけ示している。
【0018】図2(b) 参照 ゲート金属であるタングステンシリサイド(WSi)を
スパッタして5000Åの厚さに堆積し通常のフォト工
程,ドライエッチ工程により加工して,[0 1 1 
] 方位ゲート3及び[ 0 1 −1 ]方位ゲート
4を形成する。
【0019】ゲート3,4をマスクにしてSiを注入し
,活性化アニールを行い,動作層2A,2BにN+ 領
域を形成する。 図2(c) 参照 [ 0 1 1 ] 方位ゲート3をもつFET用保護
膜として,基板温度を350 ℃として常圧CVD法に
より厚さ5000ÅのSiO2膜5を全面に堆積する。
【0020】図2(d) 参照 通常のフォト工程,ウエットエッチ工程により[ 0 
1 −1 ]方位ゲート4をもつFET上のSiO2 
膜5のみを除去し,[ 0 1 1 ] 方位ゲート3
をもつFET上のSiO2 膜5を残す。
【0021】図3(e) 参照 [ 0 1 −1 ]方位ゲート4をもつFET用保護
膜として,基板温度を350 ℃としてプラズマCVD
法により厚さ1000ÅのSi3 N4 膜6を全面に
堆積する。
【0022】図3(f) 参照 通常のフォト工程,ドライエッチ工程により[ 0 1
 1 ] 方位ゲート3をもつFET上のSi3 N4
 膜6のみを除去し,[0 1 −1 ]方位ゲート4
をもつFET上のSi3 N4 膜6を残す。
【0023】図3(g) 参照 N+ 領域上のSiO2 膜5及びSi3 N4 膜6
にコンタクトホールを形成し,通常のリフトオフ工程に
よりAuGe/Auのソース電極7,ドレイン電極8を
形成し,FETを完成する。
【0024】かくして[ 0 1 1 ] 方位ゲート
3を持つFET群と[ 0 1 −1 ]方位ゲート4
を持つFET群が完成し,両者はほぼ同じトランジスタ
特性を示した。一般に,GaAs基板1上のSiO2 
膜5は6〜10×108dyne/cm2 の引張応力
を持ち,Si3 N4 膜6は3〜10×109dyn
e/cm2 の圧縮応力を持つ。逆に,SiO2 膜5
下のGaAs基板1にはSiO2 膜5の引張応力に釣
り合う圧縮応力が残留し,Si3 N4 膜6下のGa
As基板1にはSi3 N4 膜6の圧縮応力に釣り合
う引張応力が残留する。
【0025】そこで,SiO2 膜5の膜厚をSi3 
N4 膜6の膜厚よりも5倍ほど大きく形成し,圧電効
果を受けた後のトランジスタ特性が同じくなるようにし
ている。なお,上の実施例では2種類のゲート方位を持
つFET群について述べたが,3種類以上のゲート方位
を持つFET群であっても,その内の任意の2種類のゲ
ート方位を持つFET群については上述の議論はそのま
ま成り立つから,結局,全てのFETの特性を同一にす
ることができる。
【0026】さらに,FETに限らずトランジスタ特性
が結晶方位により異なる圧電効果を受けるトランジスタ
群を有する半導体装置に本発明を適用することができる
【0027】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
半導体基板上にゲート方位の異なる複数種のFETを配
置しても,FETの特性を劣化させずに,全てのFET
の特性を同一にすることができる。
【0028】本発明は化合物半導体IC設計の自由度の
向上に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を説明するための断面図で
ある。
【図2】(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面
図(その1)である。
【図3】(e)〜(g)は実施例を示す工程順断面図(
その2)である。
【符号の説明】
1は化合物半導体基板であってGaAs基板2,2A,
 2Bは動作層 3は[ 0 1 1 ] 方位ゲート 4は[ 0 1 −1 ]方位ゲート 5は保護膜であり第1の保護膜であってSiO2 膜6
は保護膜であり第2の保護膜であってSi3 N4 膜
7はソース電極 8はドレイン電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  化合物半導体基板(1) に形成され
    た複数の第1種のトランジスタからなる第1のトランジ
    スタ群及び複数の第2種のトランジスタからなる第2の
    トランジスタ群を含み,該第1のトランジスタ群は第1
    の保護膜(5) で覆われ,且つ該第2のトランジスタ
    群は第2の保護膜(6) で覆われてなり,且つ該第1
    の保護膜(5) 及び該第2の保護膜(6) は該第1
    のトランジスタ群及び該第2のトランジスタ群の圧電現
    象を均一に生じせしめるように互いにその構成を異にす
    ることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】  前記第1種のトランジスタは(100
    )面を主面とするGaAs基板(1) に形成された[
     0 1 1 ] 方位ゲート(3) を有し,前記第
    2種のトランジスタは該GaAs基板(1) に形成さ
    れた[ 0 1 −1 ]方位ゲート(4) を有し,
    前記第1の保護膜(5) は酸化シリコン膜であり,前
    記第2の保護膜(6) は窒化シリコン膜であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】  化合物半導体基板(1) に複数の第
    1種のトランジスタからなる第1のトランジスタ群及び
    複数の第2種のトランジスタからなる第2のトランジス
    タ群を形成する工程と,全面に第1の保護膜(5) を
    形成した後,マスクを用いて該第2のトランジスタ群上
    の該第1の保護膜(5) をエッチングして除去し,該
    第1のトランジスタ群上に該第1の保護膜(5) を残
    す工程と,全面に第2の保護膜(6) を形成した後,
    マスクを用いて該第1のトランジスタ群上の該第2の保
    護膜(6) をエッチングして除去し,該第2のトラン
    ジスタ群上に該第2の保護膜(6) を残す工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3002953A 1991-01-16 1991-01-16 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH04241453A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005277235A (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Casio Comput Co Ltd 多層薄膜、薄膜検査方法および薄膜形成方法
JP2008294457A (ja) * 2000-11-22 2008-12-04 Renesas Technology Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2008306195A (ja) * 2008-06-30 2008-12-18 Renesas Technology Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2012178568A (ja) * 2000-12-08 2012-09-13 Renesas Electronics Corp 半導体装置

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JP2012178568A (ja) * 2000-12-08 2012-09-13 Renesas Electronics Corp 半導体装置
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