JPH0758127A - 電界効果トランジスタ、その集積回路及びその製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタ、その集積回路及びその製造方法Info
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- JPH0758127A JPH0758127A JP20157693A JP20157693A JPH0758127A JP H0758127 A JPH0758127 A JP H0758127A JP 20157693 A JP20157693 A JP 20157693A JP 20157693 A JP20157693 A JP 20157693A JP H0758127 A JPH0758127 A JP H0758127A
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- drain
- resist pattern
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 ドレイン耐圧の高いFET及び複数種類の高
出力高性能MESFETの高歩留り製造方法を提供す
る。 【構成】 半導体基板1上に形成したチャネル層8上
に、厚さaの単層レジストパターン11を間隔bだけ離
して少なくとも2つ形成する。このレジストパターン1
1をマスクとしてソース領域A及びドレイン領域C以外
のレジストパターン11間の半導体基板1の一部領域中
に不純物イオンが注入されない角度θで、かつチャネル
層8と同一導電型となる不純物イオンをソース領域側に
傾斜した方向及びドレイン領域側に傾斜した方向から、
それぞれ注入し、さらにレジストパターン11をエッチ
ングにより縮小し、つぎに絶縁膜を堆積してパターン反
転を行う。パターン反転領域上にソース及びドレインの
各電極を形成する。ソース電極とドレイン電極間の上記
反転跡のうち、ソース電極側にゲート電極を形成して非
対称構造のMESFETを製造する。
出力高性能MESFETの高歩留り製造方法を提供す
る。 【構成】 半導体基板1上に形成したチャネル層8上
に、厚さaの単層レジストパターン11を間隔bだけ離
して少なくとも2つ形成する。このレジストパターン1
1をマスクとしてソース領域A及びドレイン領域C以外
のレジストパターン11間の半導体基板1の一部領域中
に不純物イオンが注入されない角度θで、かつチャネル
層8と同一導電型となる不純物イオンをソース領域側に
傾斜した方向及びドレイン領域側に傾斜した方向から、
それぞれ注入し、さらにレジストパターン11をエッチ
ングにより縮小し、つぎに絶縁膜を堆積してパターン反
転を行う。パターン反転領域上にソース及びドレインの
各電極を形成する。ソース電極とドレイン電極間の上記
反転跡のうち、ソース電極側にゲート電極を形成して非
対称構造のMESFETを製造する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電界効果トランジス
タ(FET:Field Effect Transistor )の製造方法に
関し、特に集積化に適し、かつ高出力で高利得な電界効
果トランジスタ及びその集積回路の製造方法に関するも
のである。
タ(FET:Field Effect Transistor )の製造方法に
関し、特に集積化に適し、かつ高出力で高利得な電界効
果トランジスタ及びその集積回路の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、情報ネットワークシステムの急速
な進展に伴って半導体デバイスも超高速動作、高周波動
作、低消費電力、高効率等の特性を実現するのものが要
求されるに至り、例えばGaAsからなるショットバリ
ア型FET(MESFET)は、上記要求に合致した特
性が期待されることから、超高速、高周波回路等への応
用研究が勢力的に行われている。
な進展に伴って半導体デバイスも超高速動作、高周波動
作、低消費電力、高効率等の特性を実現するのものが要
求されるに至り、例えばGaAsからなるショットバリ
ア型FET(MESFET)は、上記要求に合致した特
性が期待されることから、超高速、高周波回路等への応
用研究が勢力的に行われている。
【0003】具体的に上記GaAs系MESFETの高
出力、高効率化を図るためには、ソース電極とゲート電
極間の抵抗、すなわちソース抵抗Rsを低減させて、相
互コンダクタンス(gm )を向上させるとともに、ドレ
イン電極とゲート電極間におけるドレイン耐圧を増大さ
せることが重要である。
出力、高効率化を図るためには、ソース電極とゲート電
極間の抵抗、すなわちソース抵抗Rsを低減させて、相
互コンダクタンス(gm )を向上させるとともに、ドレ
イン電極とゲート電極間におけるドレイン耐圧を増大さ
せることが重要である。
【0004】一方、このGaAs系MESFETの製造
歩留りを向上させる方法として、例えば図5に示す特開
昭58−60574号公報に開示された技術があるが
(第1の従来例)、この第1の従来例によると、基板1
表面に不純物を高濃度にイオン注入した低抵抗領域2
a、2bがゲート電極3に対して自己整合的に形成され
ており、さらにこの低抵抗領域2a、2b上にソース電
極4及びドレイン電極5が形成されている。
歩留りを向上させる方法として、例えば図5に示す特開
昭58−60574号公報に開示された技術があるが
(第1の従来例)、この第1の従来例によると、基板1
表面に不純物を高濃度にイオン注入した低抵抗領域2
a、2bがゲート電極3に対して自己整合的に形成され
ており、さらにこの低抵抗領域2a、2b上にソース電
極4及びドレイン電極5が形成されている。
【0005】しかし、この第1の従来例では、ソース側
低抵抗領域2aとゲート電極3との間隔LSGと、ドレイ
ン側低抵抗領域2bとゲート電極3との間隔LDGとが等
しいので、ソース抵抗Rsを低減させるために上記間隔
LSGを小さくすると、LDGも同様に小さくなり、ドレイ
ン耐圧が低下してしまう。また、逆にドレイン耐圧を向
上させるため、上記間隔LDGを大きくすると、LSGも大
きくなり、ソース抵抗Rsが増大し、相互コンダクタン
スgm の値が低下してしまうという問題があった。
低抵抗領域2aとゲート電極3との間隔LSGと、ドレイ
ン側低抵抗領域2bとゲート電極3との間隔LDGとが等
しいので、ソース抵抗Rsを低減させるために上記間隔
LSGを小さくすると、LDGも同様に小さくなり、ドレイ
ン耐圧が低下してしまう。また、逆にドレイン耐圧を向
上させるため、上記間隔LDGを大きくすると、LSGも大
きくなり、ソース抵抗Rsが増大し、相互コンダクタン
スgm の値が低下してしまうという問題があった。
【0006】したがって、以上のような問題を解決する
方法として、例えば特開昭58−223372号公報
(第2の従来例)、特開平4−264737号公報(第
3の従来例)等に、上記間隔がLDG>LSGとなるように
ゲート電極を非対称に形成する構造が開示されている。
方法として、例えば特開昭58−223372号公報
(第2の従来例)、特開平4−264737号公報(第
3の従来例)等に、上記間隔がLDG>LSGとなるように
ゲート電極を非対称に形成する構造が開示されている。
【0007】すなわち、上記第2の従来例では、遮断用
のマスクパターンを形成した後、ソース側に傾いた方向
から不純物イオンを注入することにより(フォトレジス
トで遮られている領域にはイオン注入されない)、各ソ
ース側及びドレイン側の各低抵抗領域とゲート電極との
非対称構造を実現している。
のマスクパターンを形成した後、ソース側に傾いた方向
から不純物イオンを注入することにより(フォトレジス
トで遮られている領域にはイオン注入されない)、各ソ
ース側及びドレイン側の各低抵抗領域とゲート電極との
非対称構造を実現している。
【0008】一方、第3の従来例では、イオン注入領域
を限定するレジストパターンを対称に形成し、ソース側
をフォトレジストで被覆してドレイン側のレジストパタ
ーン(イオン注入領域限定用)のみをエッチングした
後、イオン注入することで非対称構造を実現している。
を限定するレジストパターンを対称に形成し、ソース側
をフォトレジストで被覆してドレイン側のレジストパタ
ーン(イオン注入領域限定用)のみをエッチングした
後、イオン注入することで非対称構造を実現している。
【0009】また、例えば特開昭61−163666号
公報(第4の従来例)等には、大電流でかつ負荷を高速
に駆動しうるMESFETとしてLDD(Lightly Dope
d Drain )構造を得る技術が開示されており、図6
(a)に示すように半導体基板1上に設けた不純物導入
層6a、6b上に特定形状のマスクパターン7を形成
し、図6(b)に示すように半導体基板1表面に対して
垂直に不純物イオンを注入して低抵抗領域を形成した
後、さらに図6(c)に示すようにソース側及びドレイ
ン側の両方向からイオン注入を行って各低抵抗領域とゲ
ート電極間に濃度の低い注入層を形成することでLDD
構造を実現している。
公報(第4の従来例)等には、大電流でかつ負荷を高速
に駆動しうるMESFETとしてLDD(Lightly Dope
d Drain )構造を得る技術が開示されており、図6
(a)に示すように半導体基板1上に設けた不純物導入
層6a、6b上に特定形状のマスクパターン7を形成
し、図6(b)に示すように半導体基板1表面に対して
垂直に不純物イオンを注入して低抵抗領域を形成した
後、さらに図6(c)に示すようにソース側及びドレイ
ン側の両方向からイオン注入を行って各低抵抗領域とゲ
ート電極間に濃度の低い注入層を形成することでLDD
構造を実現している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の電
界効果トランジスタの製造方法は、例えば第1の従来例
のように斜め方向からイオン注入して非対称構造を実現
する技術を用いて、MESFETアレイを製造する場
合、不純物イオンを注入する方向を決めた時点でソー
ス、ゲート、ドレインの各電極の位置関係が固定されて
しまうので、各電極は図7(a)に示すように順に配置
しなければならず、一般的なMESFETアレイ(図7
(b))のようにソース電極とドレイン電極の各電極を
共有化することができないため、MESFETアレイチ
ップの面積効率を低下させてしまうという課題があった
(なお、図7において配線は省略してあるが、ソース電
極、ゲート電極及びドレイン電極の各電極は配線で接続
される)。
界効果トランジスタの製造方法は、例えば第1の従来例
のように斜め方向からイオン注入して非対称構造を実現
する技術を用いて、MESFETアレイを製造する場
合、不純物イオンを注入する方向を決めた時点でソー
ス、ゲート、ドレインの各電極の位置関係が固定されて
しまうので、各電極は図7(a)に示すように順に配置
しなければならず、一般的なMESFETアレイ(図7
(b))のようにソース電極とドレイン電極の各電極を
共有化することができないため、MESFETアレイチ
ップの面積効率を低下させてしまうという課題があった
(なお、図7において配線は省略してあるが、ソース電
極、ゲート電極及びドレイン電極の各電極は配線で接続
される)。
【0011】また、第3の従来例によると、その製造工
程において非対称構造を実現するために、ソース電極側
をフォトレジストで被覆し、ドレイン電極側をエッチン
グする工程が別途必要になるので、製造コストがかかる
とともに、製造効率を向上させることができず、したが
って製造歩留まりを向上させることができないという課
題があった。
程において非対称構造を実現するために、ソース電極側
をフォトレジストで被覆し、ドレイン電極側をエッチン
グする工程が別途必要になるので、製造コストがかかる
とともに、製造効率を向上させることができず、したが
って製造歩留まりを向上させることができないという課
題があった。
【0012】さらに、第4の従来例によると、LDD構
造を持つMESFETを製造するために、ソース領域及
びドレイン領域の低抵抗層を形成する工程と、この低抵
抗層とゲート電極間の濃度の低いイオン注入層を2回の
斜め方向からのイオン注入により形成する工程が別途必
要になるため、上述した第3の従来例と同様に、製造コ
ストがかかるとともに、製造効率を向上させることがで
きず、したがって製造歩留まりを向上させることができ
ないという課題があった。
造を持つMESFETを製造するために、ソース領域及
びドレイン領域の低抵抗層を形成する工程と、この低抵
抗層とゲート電極間の濃度の低いイオン注入層を2回の
斜め方向からのイオン注入により形成する工程が別途必
要になるため、上述した第3の従来例と同様に、製造コ
ストがかかるとともに、製造効率を向上させることがで
きず、したがって製造歩留まりを向上させることができ
ないという課題があった。
【0013】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高出力でかつ高効率な複数種類の
MESFETを効率良く生産するための電界効果トラン
ジスタの製造方法及びその集積回路を提供することを目
的とする。
めになされたもので、高出力でかつ高効率な複数種類の
MESFETを効率良く生産するための電界効果トラン
ジスタの製造方法及びその集積回路を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の電
界効果トランジスタの製造方法は、半導体基板表面に形
成されたチャネル層上に、厚さaのレジスト単層からな
るレジストパターンを間隔bだけ離して少なくとも2つ
形成し(第1の工程)、このレジストパターンをマスク
としてソース領域及びドレイン領域以外の領域であって
レジストパターン間の半導体基板の一部領域中に不純物
イオンが注入されない角度(すなわち、基板法線に対し
てtanθ≧b/2aとなる角度θ)で、かつチャネル
層と同一導電型となる不純物イオンをソース領域となる
側に傾斜した方向及びドレイン領域となる側に傾斜した
方向から、それぞれ注入し(第2の工程)、さらにレジ
ストパターンをエッチングにより縮小し、絶縁膜を堆積
してパターン反転を行い(第3の工程)、パターン反転
領域上にソース電極及びドレイン電極を形成するととも
に、ソース電極とドレイン電極間にあるレジストパター
ンの反転跡のうち、ソース電極とする側にゲート電極を
形成することで非対称構造のMESFETを製造する
か、あるいはソース電極とドレイン電極間にあるレジス
トパターンの反転跡に複数のゲート電極を形成すること
で、ゲート電極とドレイン領域との間に低抵抗イオン注
入領域を1又は2以上形成され、かつデュアルゲートを
持つ非対称なMESFETを製造する(第4の工程)こ
とを特徴としている。
界効果トランジスタの製造方法は、半導体基板表面に形
成されたチャネル層上に、厚さaのレジスト単層からな
るレジストパターンを間隔bだけ離して少なくとも2つ
形成し(第1の工程)、このレジストパターンをマスク
としてソース領域及びドレイン領域以外の領域であって
レジストパターン間の半導体基板の一部領域中に不純物
イオンが注入されない角度(すなわち、基板法線に対し
てtanθ≧b/2aとなる角度θ)で、かつチャネル
層と同一導電型となる不純物イオンをソース領域となる
側に傾斜した方向及びドレイン領域となる側に傾斜した
方向から、それぞれ注入し(第2の工程)、さらにレジ
ストパターンをエッチングにより縮小し、絶縁膜を堆積
してパターン反転を行い(第3の工程)、パターン反転
領域上にソース電極及びドレイン電極を形成するととも
に、ソース電極とドレイン電極間にあるレジストパター
ンの反転跡のうち、ソース電極とする側にゲート電極を
形成することで非対称構造のMESFETを製造する
か、あるいはソース電極とドレイン電極間にあるレジス
トパターンの反転跡に複数のゲート電極を形成すること
で、ゲート電極とドレイン領域との間に低抵抗イオン注
入領域を1又は2以上形成され、かつデュアルゲートを
持つ非対称なMESFETを製造する(第4の工程)こ
とを特徴としている。
【0015】また、請求項3に係る発明の電界効果トラ
ンジスタの製造方法は、上述した第1の工程において、
半導体基板表面に形成されたチャネル層上に形成するレ
ジストパターンを異なるパターン幅(ソース領域となる
側のパターン幅をL1 、ドレイン領域となる側のパター
ン幅L2 とし、これらの関係はL1 >L2 とする)で形
成し、上述した第2の工程において、所定角度の斜め方
向から2回イオン注入するし、上述した第3の工程にお
いてドレイン領域となる側のレジストパターンを消失さ
せることにより、ゲート電極とドレイン領域との間に低
抵抗イオン注入領域を1又は2以上形成された非対称な
LDD構造を持つMESFETを製造することを特徴と
している。
ンジスタの製造方法は、上述した第1の工程において、
半導体基板表面に形成されたチャネル層上に形成するレ
ジストパターンを異なるパターン幅(ソース領域となる
側のパターン幅をL1 、ドレイン領域となる側のパター
ン幅L2 とし、これらの関係はL1 >L2 とする)で形
成し、上述した第2の工程において、所定角度の斜め方
向から2回イオン注入するし、上述した第3の工程にお
いてドレイン領域となる側のレジストパターンを消失さ
せることにより、ゲート電極とドレイン領域との間に低
抵抗イオン注入領域を1又は2以上形成された非対称な
LDD構造を持つMESFETを製造することを特徴と
している。
【0016】さらに、この発明に係る集積回路は、上述
した方法により製造されたMESFETを任意に組み合
わせて集積化して製造する。
した方法により製造されたMESFETを任意に組み合
わせて集積化して製造する。
【0017】
【作用】この発明における電界効果トランジスタの製造
方法は、第1の工程において、半導体基板表面に形成さ
れたチャネル層上に、複数のレジストパターンを所定の
間隔でかつ任意の位置に形成し、さらに第3の工程にお
いて、レジストパターンをエッチングにより縮小するの
で(ドレイン領域となる側のレジストパターンのパター
ン幅を他のレジストパターンよりも小さく形成し、エッ
チングによりこのレジストパターンを消失させてもよ
い)、この縮小されたレジストパターン(ソース領域と
なる側に残ったレジストパターン)の反転跡に形成され
るゲート電極とソース側低抵抗領域間の距離は短く、ゲ
ート電極とドレイン側低抵抗領域間の距離は長く形成す
るよう制御できるので、任意の非対称構造を実現するこ
とを可能にする。
方法は、第1の工程において、半導体基板表面に形成さ
れたチャネル層上に、複数のレジストパターンを所定の
間隔でかつ任意の位置に形成し、さらに第3の工程にお
いて、レジストパターンをエッチングにより縮小するの
で(ドレイン領域となる側のレジストパターンのパター
ン幅を他のレジストパターンよりも小さく形成し、エッ
チングによりこのレジストパターンを消失させてもよ
い)、この縮小されたレジストパターン(ソース領域と
なる側に残ったレジストパターン)の反転跡に形成され
るゲート電極とソース側低抵抗領域間の距離は短く、ゲ
ート電極とドレイン側低抵抗領域間の距離は長く形成す
るよう制御できるので、任意の非対称構造を実現するこ
とを可能にする。
【0018】また、上述したように第1の工程におい
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上には複数
のレジストパターンを形成するので、製造工程を共有化
してエッチングにより縮小されたレジストパターンの反
転跡に複数のゲート電極を形成することにより、マルチ
ゲートを持つ非対称なMESFETを同時に製造するこ
とを可能にする。
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上には複数
のレジストパターンを形成するので、製造工程を共有化
してエッチングにより縮小されたレジストパターンの反
転跡に複数のゲート電極を形成することにより、マルチ
ゲートを持つ非対称なMESFETを同時に製造するこ
とを可能にする。
【0019】さらに、第2の工程において、2方向から
ソース及びドレイン領域のそれぞれにイオン注入する
際、上記レジストパターンより部分的に不純物イオンの
注入を遮断するので、ソース側、ドレイン側のそれぞれ
に形成される低抵抗領域に濃度の低い領域と濃度の高い
領域がソース・ドレイン方向に対称に形成される。
ソース及びドレイン領域のそれぞれにイオン注入する
際、上記レジストパターンより部分的に不純物イオンの
注入を遮断するので、ソース側、ドレイン側のそれぞれ
に形成される低抵抗領域に濃度の低い領域と濃度の高い
領域がソース・ドレイン方向に対称に形成される。
【0020】一方、第1の工程において、チャネル層上
にパターン幅の異なる複数のレジストパターンを形成
し、第3の工程において、ドレイン領域となる側のレジ
ストパターンをエッチングして消失させることにより、
1つのゲート電極を持つ非対称なMESFETを製造す
ることを可能にする。また、この際、第2の工程におい
て、所定の角度で不純物イオンを注入することにより、
チャネル層上に形成された複数のレジストパターン間で
あって、ゲート電極とドレイン領域間に1又は2以上の
抵抵抗イオン注入領域を形成することができる。
にパターン幅の異なる複数のレジストパターンを形成
し、第3の工程において、ドレイン領域となる側のレジ
ストパターンをエッチングして消失させることにより、
1つのゲート電極を持つ非対称なMESFETを製造す
ることを可能にする。また、この際、第2の工程におい
て、所定の角度で不純物イオンを注入することにより、
チャネル層上に形成された複数のレジストパターン間で
あって、ゲート電極とドレイン領域間に1又は2以上の
抵抵抗イオン注入領域を形成することができる。
【0021】ところで、上記FETのドレイン耐圧を決
定付ける要因の一つとしては、福田、その他「GaAs
電界効果トランジスタの基礎」(電子情報通信学会編、
pp.200−201、1992)に、イオン注入領域
界面における結晶の不整合による高抵抗領域の存在があ
る。この発明によると、ゲート電極とドレイン領域の間
に不純物イオンが注入された抵抵抗イオン注入領域と、
イオン注入されていない領域とが直列(ソース・ドレイ
ン方向)に1又は2以上存在するので、ゲート電極とド
レイン電極間に電圧が印加された場合、電界集中が分散
され、ドレイン耐圧の向上が図れる。
定付ける要因の一つとしては、福田、その他「GaAs
電界効果トランジスタの基礎」(電子情報通信学会編、
pp.200−201、1992)に、イオン注入領域
界面における結晶の不整合による高抵抗領域の存在があ
る。この発明によると、ゲート電極とドレイン領域の間
に不純物イオンが注入された抵抵抗イオン注入領域と、
イオン注入されていない領域とが直列(ソース・ドレイ
ン方向)に1又は2以上存在するので、ゲート電極とド
レイン電極間に電圧が印加された場合、電界集中が分散
され、ドレイン耐圧の向上が図れる。
【0022】以上のように複数種類のMESFETを製
造する工程を共有化することにより、同一基板上に集積
化する際の製造効率が向上する。
造する工程を共有化することにより、同一基板上に集積
化する際の製造効率が向上する。
【0023】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図1乃至図4を
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
【0024】図1及び図2は、請求項1に係る電界効果
トランジスタの製造方法を説明するための図であり、以
下、その製造方法を各工程ごとに説明する。
トランジスタの製造方法を説明するための図であり、以
下、その製造方法を各工程ごとに説明する。
【0025】第1の工程では、まず、半絶縁性の化合物
半導体であるGaAs基板1の主表面に厚さaのレジス
ト9をパターニングし、さらにこのGaAs基板1中に
加速電圧40kev、ドーズ量8×1012cm-2の条件
のもと、n型不純物となるSi,Se等のイオンをイオ
ン注入し、GaAs系MESFETのチャネル層8を形
成する(図1(a))。
半導体であるGaAs基板1の主表面に厚さaのレジス
ト9をパターニングし、さらにこのGaAs基板1中に
加速電圧40kev、ドーズ量8×1012cm-2の条件
のもと、n型不純物となるSi,Se等のイオンをイオ
ン注入し、GaAs系MESFETのチャネル層8を形
成する(図1(a))。
【0026】次に、上記レジスト9を除去し、ECRプ
ラズマCVD、プラズマCVD法等により、表面保護膜
としてSiN膜10をGaAs基板1上に800Å堆積
させる。そして、厚さa(=2.2μm)のレジストパ
ターン11をGaAs基板1全面に塗布後、露光、現像
を行い、ソース領域A及びドレイン領域C(ただし、こ
れらの領域は逆であっても良い)の低抵抗イオン注入層
形成予定領域の部分を除去するとともに、ゲート領域B
にパターン幅が、L1 =1.1μm、L2 =0.7μm
である2つのレジストパターン11をチャネル層8を横
切るように間隔b(=0.6μm)だけ開けて形成する
(図1(b))。
ラズマCVD、プラズマCVD法等により、表面保護膜
としてSiN膜10をGaAs基板1上に800Å堆積
させる。そして、厚さa(=2.2μm)のレジストパ
ターン11をGaAs基板1全面に塗布後、露光、現像
を行い、ソース領域A及びドレイン領域C(ただし、こ
れらの領域は逆であっても良い)の低抵抗イオン注入層
形成予定領域の部分を除去するとともに、ゲート領域B
にパターン幅が、L1 =1.1μm、L2 =0.7μm
である2つのレジストパターン11をチャネル層8を横
切るように間隔b(=0.6μm)だけ開けて形成する
(図1(b))。
【0027】引き続き、第2の工程では、上記GaAs
基板1に対向して、ソース領域A側にθ=10°傾けた
方向及びドレイン領域C側にθ=10°傾けた方向のそ
れぞれから、n型不純物(Si,Se等)イオンを加速
電圧90keV、ドーズ量3×1013cm-2の条件のも
と、GaAs基板1中に2回イオン注入する。この時、
2回ともイオン注入された領域では低抵抗イオン注入層
(低抵抗領域12a)が形成され、レジストパターン1
1の陰になり1回しか注入されなかった領域12bは濃
度の低い注入(Lightly Doped )層となる(ソース・ド
レイン方向に対称なLDD構造が形成される)。
基板1に対向して、ソース領域A側にθ=10°傾けた
方向及びドレイン領域C側にθ=10°傾けた方向のそ
れぞれから、n型不純物(Si,Se等)イオンを加速
電圧90keV、ドーズ量3×1013cm-2の条件のも
と、GaAs基板1中に2回イオン注入する。この時、
2回ともイオン注入された領域では低抵抗イオン注入層
(低抵抗領域12a)が形成され、レジストパターン1
1の陰になり1回しか注入されなかった領域12bは濃
度の低い注入(Lightly Doped )層となる(ソース・ド
レイン方向に対称なLDD構造が形成される)。
【0028】なお、イオン注入する角度はtanθ=
0.176(θは基板表面の法線にたいしてとられる角
度)であり、b/2a=0.136であるので、tan
θ>b/2aであり、n型不純物はレジストパターン1
1が壁となり、2つのレジストパターン11間のGaA
s基板1の一部領域中にはイオン注入されず、この時抵
抵抗イオン注入領域14が形成される(図1(c))。
また、2回のイオン注入の加速エネルギー及びドーズ量
は、この実施例では同一条件としたが、前述した図7
(b)に示すようなMESFETアレイを作成する必要
がない場合は、必ずしも同一条件となることはない。
0.176(θは基板表面の法線にたいしてとられる角
度)であり、b/2a=0.136であるので、tan
θ>b/2aであり、n型不純物はレジストパターン1
1が壁となり、2つのレジストパターン11間のGaA
s基板1の一部領域中にはイオン注入されず、この時抵
抵抗イオン注入領域14が形成される(図1(c))。
また、2回のイオン注入の加速エネルギー及びドーズ量
は、この実施例では同一条件としたが、前述した図7
(b)に示すようなMESFETアレイを作成する必要
がない場合は、必ずしも同一条件となることはない。
【0029】以上のように、GaAs基板1中にソース
側とドレイン側のそれぞれに低抵抗領域12a、12b
を形成すると、この第3の工程において、酸素イオンを
用いたRIE(Reactive Ion Etching)法により、等方
的なエッチングを行い各レジストパターン11の表面を
0.2μmエッチングして縮小させる。
側とドレイン側のそれぞれに低抵抗領域12a、12b
を形成すると、この第3の工程において、酸素イオンを
用いたRIE(Reactive Ion Etching)法により、等方
的なエッチングを行い各レジストパターン11の表面を
0.2μmエッチングして縮小させる。
【0030】したがって、このエッチング工程後、各レ
ジストパターン11の厚さaは2.0μm、パターン幅
は、L1=0.7μm、L2=0.3μm、間隔bは
1.0μmとなる(図2(a))。
ジストパターン11の厚さaは2.0μm、パターン幅
は、L1=0.7μm、L2=0.3μm、間隔bは
1.0μmとなる(図2(a))。
【0031】続いて、スパッタリングにより以上の工程
を経たGaAs基板1表面に絶縁膜であるSiO2 13
を3000Å堆積した後、レジストパターン11の表面
に滞積しているSiO2 13を薄いフッ酸水溶液で除去
し、さらにこのレジストパターン11を有機溶媒を用い
てリフトオフすることによりパターン反転を行う(図2
(b))。
を経たGaAs基板1表面に絶縁膜であるSiO2 13
を3000Å堆積した後、レジストパターン11の表面
に滞積しているSiO2 13を薄いフッ酸水溶液で除去
し、さらにこのレジストパターン11を有機溶媒を用い
てリフトオフすることによりパターン反転を行う(図2
(b))。
【0032】最後に、第4の工程において、イオン注入
したn型の不純物イオンを活性化させるために、800
℃、20分間アニールを行い、レジストによりオーミッ
クパターンを形成してソース領域A及びドレイン領域C
のSiO2 13及びSiN膜10を、CF4 とH2 を用
いたRIEにより除去し、ソース電極4及びドレイン電
極5としてオーミック金属形成、合金化を行う。
したn型の不純物イオンを活性化させるために、800
℃、20分間アニールを行い、レジストによりオーミッ
クパターンを形成してソース領域A及びドレイン領域C
のSiO2 13及びSiN膜10を、CF4 とH2 を用
いたRIEにより除去し、ソース電極4及びドレイン電
極5としてオーミック金属形成、合金化を行う。
【0033】同様に、レジストによりゲートパターンを
ソース側のSiO2 パターン反転上(ソース電極4とド
レイン電極5間にあるレジストパターン11の反転跡)
に形成し、ゲート電極3をSiN膜10を除去して形成
する(図2(c))。
ソース側のSiO2 パターン反転上(ソース電極4とド
レイン電極5間にあるレジストパターン11の反転跡)
に形成し、ゲート電極3をSiN膜10を除去して形成
する(図2(c))。
【0034】なお、この実施例ではソース電極側の低抵
抗領域とゲート電極との間隔(LSG)は0.2μmであ
り、ドレイン電極側の低抵抗領域とゲート電極との間隔
(LDG)は0.5μmであって、LDG>LSGとなる非対
称構造MESFETを自己整合的に作製することができ
るとともに、ゲート電極3とドレイン領域との間に1又
は2以上の抵抵抗イオン注入領域14を形成することが
できる。
抗領域とゲート電極との間隔(LSG)は0.2μmであ
り、ドレイン電極側の低抵抗領域とゲート電極との間隔
(LDG)は0.5μmであって、LDG>LSGとなる非対
称構造MESFETを自己整合的に作製することができ
るとともに、ゲート電極3とドレイン領域との間に1又
は2以上の抵抵抗イオン注入領域14を形成することが
できる。
【0035】また、請求項3に係る発明の実施例として
は、第1の工程においてレジストパターンのパターン幅
をそれぞれL1 =1.1μm、L2 =0.4μmとし、
上述した第2の工程を実施(所定の角度でソース側及び
ドレイン側の2方向からそれぞれイオン注入する)した
後、第3の工程においてレジストパターン11表面を
0.2μmエッチングすることにより、図3(a)に示
すように、ドレイン領域C側のレジストパターン11を
消失させる(エッチング後のパターン幅は、それぞれL
1 =0.7μm、L2 =0μmとなっている)。
は、第1の工程においてレジストパターンのパターン幅
をそれぞれL1 =1.1μm、L2 =0.4μmとし、
上述した第2の工程を実施(所定の角度でソース側及び
ドレイン側の2方向からそれぞれイオン注入する)した
後、第3の工程においてレジストパターン11表面を
0.2μmエッチングすることにより、図3(a)に示
すように、ドレイン領域C側のレジストパターン11を
消失させる(エッチング後のパターン幅は、それぞれL
1 =0.7μm、L2 =0μmとなっている)。
【0036】その後は、上述した工程と同様に、絶縁膜
を堆積させた後(図3(b))、リフトオフすることに
よりパターンの反転跡(ソース領域A側に存在)にゲー
ト電極3を作り込み(図3(c))、非対称でかつゲー
ト電極3とドレイン領域C間に1又は2以上の抵抵抗イ
オン注入領域14が作り込まれたLDD構造(ソース・
ドレイン方向に対して対称になっている)を持つMES
FETを製造することができる。 そして、ソース電極
とドレイン電極の位置関係は、ゲート電極を形成する位
置により任意に変更することができるので、集積化に際
して各電極の共有化が計れるため、MESFETアレイ
を製造する場合にも、チップ上での面積効率を低下させ
ることがない。
を堆積させた後(図3(b))、リフトオフすることに
よりパターンの反転跡(ソース領域A側に存在)にゲー
ト電極3を作り込み(図3(c))、非対称でかつゲー
ト電極3とドレイン領域C間に1又は2以上の抵抵抗イ
オン注入領域14が作り込まれたLDD構造(ソース・
ドレイン方向に対して対称になっている)を持つMES
FETを製造することができる。 そして、ソース電極
とドレイン電極の位置関係は、ゲート電極を形成する位
置により任意に変更することができるので、集積化に際
して各電極の共有化が計れるため、MESFETアレイ
を製造する場合にも、チップ上での面積効率を低下させ
ることがない。
【0037】ここで、上記LDGはレジストパターン11
の幅L1 ,L2 と間隔b及びイオン注入角度θをそれぞ
れ変化させることにより、簡単に所望の長さに変化させ
ることができ、特にこの実施例により規定されるもので
はない。
の幅L1 ,L2 と間隔b及びイオン注入角度θをそれぞ
れ変化させることにより、簡単に所望の長さに変化させ
ることができ、特にこの実施例により規定されるもので
はない。
【0038】また、請求項2に係る発明の実施例とし
て、図4に示すように、上述したゲート電極3(図4
中、3aで示したゲート電極)の形成工程(図1及び2
を用いて説明した工程)において、第2ゲート電極3b
をドレイン電極5側のSiO2 パターン反転上にも同時
に形成することにより、自己整合的なデュアルゲートM
ESFETを実現することができる。
て、図4に示すように、上述したゲート電極3(図4
中、3aで示したゲート電極)の形成工程(図1及び2
を用いて説明した工程)において、第2ゲート電極3b
をドレイン電極5側のSiO2 パターン反転上にも同時
に形成することにより、自己整合的なデュアルゲートM
ESFETを実現することができる。
【0039】また、単に上記レジストパターンを1つ形
成した場合(上述した第1の工程において)であって
も、抵抵抗イオン注入領域は形成できないが、ソース・
ドレイン方向に対して対称にLDD構造を作り込むこと
が可能となる。
成した場合(上述した第1の工程において)であって
も、抵抵抗イオン注入領域は形成できないが、ソース・
ドレイン方向に対して対称にLDD構造を作り込むこと
が可能となる。
【0040】上述した非対称でかつLDD構造を持つM
ESFET、デュアルゲートMESFET(LDD構造
を有する)、LDD構造をもつMESFETのそれぞれ
は、各製造工程を共有化することにより同時に、かつ工
程を増やすことなく、簡単に集積化させることができ、
請求項4に係る発明による集積回路(IC)を実現する
ことができる。
ESFET、デュアルゲートMESFET(LDD構造
を有する)、LDD構造をもつMESFETのそれぞれ
は、各製造工程を共有化することにより同時に、かつ工
程を増やすことなく、簡単に集積化させることができ、
請求項4に係る発明による集積回路(IC)を実現する
ことができる。
【0041】なお、この実施例ではMESFETのチャ
ネル層8を、イオン注入法により形成したしたが、特に
この方法に限定するものではなくMBE法、CBE法、
OMVPE(MOCVD)法、クロライドVPE法等の
結晶成長法により成長させたエピタキシャル結晶層を用
いてもよい。
ネル層8を、イオン注入法により形成したしたが、特に
この方法に限定するものではなくMBE法、CBE法、
OMVPE(MOCVD)法、クロライドVPE法等の
結晶成長法により成長させたエピタキシャル結晶層を用
いてもよい。
【0042】また、他の化合物半導体基板(例えばIn
P)へのイオン注入層、及びその基板上に成長させたエ
ピタキシャル層をチャネル層としてもよい。
P)へのイオン注入層、及びその基板上に成長させたエ
ピタキシャル層をチャネル層としてもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、この発明における
電界効果トランジスタの製造方法は、第1の工程におい
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上に、複数
のレジストパターンを所定の間隔でかつ任意の位置に形
成し、さらに第3の工程において、レジストパターンを
エッチングにより縮小するか、あるいは異なるパターン
幅でレジストパターンを形成することによりドレイン領
域となる側のレジストパターンを消失させるので、この
縮小されたレジストパターンの反転跡(ソース領域とな
る側、あるいはソース領域となる側に残されたレジスト
パターン)に形成されるゲート電極とソース側低抵抗領
域間の距離は短く、ゲート電極とドレイン側低抵抗領域
間の距離は長く形成され、任意の非対称構造を実現でき
るという効果がある。
電界効果トランジスタの製造方法は、第1の工程におい
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上に、複数
のレジストパターンを所定の間隔でかつ任意の位置に形
成し、さらに第3の工程において、レジストパターンを
エッチングにより縮小するか、あるいは異なるパターン
幅でレジストパターンを形成することによりドレイン領
域となる側のレジストパターンを消失させるので、この
縮小されたレジストパターンの反転跡(ソース領域とな
る側、あるいはソース領域となる側に残されたレジスト
パターン)に形成されるゲート電極とソース側低抵抗領
域間の距離は短く、ゲート電極とドレイン側低抵抗領域
間の距離は長く形成され、任意の非対称構造を実現でき
るという効果がある。
【0044】そして、上記各電極の位置関係は任意に設
定することができるので、MESFETアレイを製造す
る場合、各電極を共有化することができ、アレイチップ
の面積効率を低下させることがない。
定することができるので、MESFETアレイを製造す
る場合、各電極を共有化することができ、アレイチップ
の面積効率を低下させることがない。
【0045】また、上述したように第1の工程におい
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上には複数
のレジストパターンを形成するので、製造工程を共有化
してエッチングにより縮小されたレジストパターンの反
転跡に複数のゲート電極を形成することにより、デュア
ルゲートを持つ非対称なMESFETを同時に製造する
ことができるという効果がある。なお、形成するレジス
トパターンが1つの場合であってもソース・ドレイン方
向に対して対称にLDD構造を形成することができる。
て、半導体基板表面に形成されたチャネル層上には複数
のレジストパターンを形成するので、製造工程を共有化
してエッチングにより縮小されたレジストパターンの反
転跡に複数のゲート電極を形成することにより、デュア
ルゲートを持つ非対称なMESFETを同時に製造する
ことができるという効果がある。なお、形成するレジス
トパターンが1つの場合であってもソース・ドレイン方
向に対して対称にLDD構造を形成することができる。
【0046】また、第2の工程において、2方向からソ
ース及びドレイン領域のそれぞれにイオン注入する際、
上記レジストパターンより部分的に不純物イオンの注入
を遮断するので、ソース側、ドレイン側のそれぞれに形
成される低抵抗領域に濃度の低い領域と濃度の高い領域
がソース・ドレイン領域に対して対称に形成でき、上記
製造工程を増やすことなくLDD構造を持つMESFE
Tを製造することができ、かつドレイン耐圧を向上させ
るという効果がある。
ース及びドレイン領域のそれぞれにイオン注入する際、
上記レジストパターンより部分的に不純物イオンの注入
を遮断するので、ソース側、ドレイン側のそれぞれに形
成される低抵抗領域に濃度の低い領域と濃度の高い領域
がソース・ドレイン領域に対して対称に形成でき、上記
製造工程を増やすことなくLDD構造を持つMESFE
Tを製造することができ、かつドレイン耐圧を向上させ
るという効果がある。
【0047】さらに、以上のように複数種類のMESF
ETを製造する工程を共有化することにより、同一基板
上に集積化する際の製造効率を向上させることができる
という効果がある。
ETを製造する工程を共有化することにより、同一基板
上に集積化する際の製造効率を向上させることができる
という効果がある。
【図1】請求項1に係る発明の電界効果トランジスタの
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(前半)である。
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(前半)である。
【図2】請求項1に係る発明の電界効果トランジスタの
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(後半)である。
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(後半)である。
【図3】請求項3に係る発明の電界効果トランジスタの
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(後半部分のみ)である。
製造方法により非対称MESFETを製造する各工程を
説明するための図(後半部分のみ)である。
【図4】請求項1に係る発明の電界効果トランジスタの
製造方法により製造されるデュアルゲートMESFET
の構造を示す図である。
製造方法により製造されるデュアルゲートMESFET
の構造を示す図である。
【図5】第1の従来例に係る電界効果トランジスタの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図6】第4の従来例に係る電界効果トランジスタの製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図7】第2の従来例と第3の従来例の電極配置パター
ンを示す図である。
ンを示す図である。
1…半導体基板(GaAs)、3…ゲート電極4…ソー
ス電極、5…ドレイン電極、8…チャネル層、11…レ
ジストパターン、12a、12b…低抵抗領域、14…
抵抵抗イオン注入領域。
ス電極、5…ドレイン電極、8…チャネル層、11…レ
ジストパターン、12a、12b…低抵抗領域、14…
抵抵抗イオン注入領域。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板表面に形成された能動層上
に、レジスト単層からなるレジストパターンを少なくと
も2つ形成する第1の工程と、 前記レジストパターンをマスクとし、ソース領域及びド
レイン領域以外の領域であって該レジストパターン間の
半導体基板の一部領域中に不純物イオンが注入されない
角度で、かつ該能動層と同一導電型となる不純物イオン
をソース領域となる側に傾斜した方向及びドレイン領域
となる側に傾斜した方向から、それぞれ注入する第2の
工程と、 前記レジストパターンをエッチングにより縮小し、さら
に絶縁膜を堆積してパターン反転を行う第3の工程と、 前記パターン反転領域上にソース電極及びドレイン電極
を形成した後、さらに該ソース電極とドレイン電極間に
あるレジストパターンの反転跡のうち、ソース電極とす
る側にゲート電極を形成する第4の工程を備えた電界効
果トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 前記第4の工程において、前記ゲート電
極を複数のレジストパターンの反転跡に形成することを
特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタの製造
方法。 - 【請求項3】 半導体基板表面に形成された能動層上
に、少なくとも2つのレジスト単層からなるレジストパ
ターンを形成する工程であって、該レジストパターンの
うちドレイン領域となる側のパターン幅を小さく形成す
る第1の工程と、 前記レジストパターンをマスクと
し、ソース領域及びドレイン領域以外の領域であって該
レジストパターン間の半導体基板の一部領域中に不純物
イオンが注入されない角度で、かつ該能動層と同一導電
型となる不純物イオンをソース領域となる側に傾斜した
方向及びドレイン領域となる側に傾斜した方向から、そ
れぞれ注入する第2の工程と、 前記レジストパターンをエッチングにより縮小し、該レ
ジストパターンのうちドレイン領域となる側のレジスト
パターンを消失させた後、絶縁膜を堆積してパターン反
転を行う第3の工程と、 前記パターン反転領域上にソース電極及びドレイン電極
を形成した後、さらにソース領域となる側に残されたレ
ジストパターンの反転跡にゲート電極を形成する第4の
工程を備えた電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項4】 前記請求項1、2、又は3のいずれか一
項記載の製造方法により製造した電界効果トランジスタ
を含む各種電界効果トランジスタを任意に組み合わせて
集積化した集積回路。 - 【請求項5】 ゲート電極に対して自己整合的にソース
領域及びドレイン領域となる低抵抗イオン注入層が形成
された電界効果トランジスタにおいて、 前記ゲート電極とドレイン領域間に1又は2以上の低抵
抗イオン注入領域を備えたことを特徴とする電界効果ト
ランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20157693A JPH0758127A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 電界効果トランジスタ、その集積回路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20157693A JPH0758127A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 電界効果トランジスタ、その集積回路及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0758127A true JPH0758127A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16443353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20157693A Pending JPH0758127A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 電界効果トランジスタ、その集積回路及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0758127A (ja) |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP20157693A patent/JPH0758127A/ja active Pending
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