JPH10178190A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH10178190A
JPH10178190A JP35357696A JP35357696A JPH10178190A JP H10178190 A JPH10178190 A JP H10178190A JP 35357696 A JP35357696 A JP 35357696A JP 35357696 A JP35357696 A JP 35357696A JP H10178190 A JPH10178190 A JP H10178190A
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JP
Japan
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layer
electrode
active layer
heat treatment
thickness
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JP35357696A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Marukawa
卓 丸川
Yasushi Yokoi
靖 横井
Teiji Yamamoto
悌二 山本
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain optimal Schottky junction and ohmic characteristic by controlling various characteristics, such as threshold voltage, etc., through simultaneous heat treatment of a Schottky electrode and 9η ohmic electrode. SOLUTION: A source electrode 16 and a drain electrode 17 made of Au-Ge based metal are formed on an n<+> region 15 of a GaAs substrate 11. Next, a gate electrode 22 formed of 300Å-thick Pt, 200Å-thick Mo, 1000Å-thick Ti, 500Å-thick Pt, and 3500Å-thick Au is formed on an active layer 13. Then it is heated at about 400 deg.C for on minute, and the source and drain electrodes 16 and 17 are changed into an alloy, so that they are connected with the region 15 through ohmically jointed, and the lowermost Pt layer of the gate electrode 22 is diffused to GaAs, so as to connect it with active layer through Schottky jointed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関する。特に、高出力用のGaAsMESFET等
の電界効果トランジスタの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, it relates to a method for manufacturing a field-effect transistor such as a GaAs MESFET for high output.

【0002】[0002]

【従来の技術】Ptによってゲート電極を形成し、その
ゲート電極に熱処理を施すことによってゲート電極を能
動層とショットキー接合させるPt埋め込み型の電界効
果トランジスタは、所望のショットキー特性、電流値、
しきい値電圧、高い耐圧が得られ、非常に有効なデバイ
スである。
2. Description of the Related Art A Pt-embedded field-effect transistor in which a gate electrode is formed of Pt, and the gate electrode is subjected to a heat treatment to form a Schottky junction of the gate electrode with an active layer, has a desired Schottky characteristic, current value,
It is a very effective device with a high threshold voltage and high withstand voltage.

【0003】図1は従来のPt埋め込み型のGaAsM
ESFET9の製造工程を示す断面図である。図1
(a)はゲート電極及びソース、ドレイン電極を形成す
る前の半絶縁性GaAs基板1を示す図であって、Ga
As基板1の表面にはn型イオン注入層からなる能動層
2が形成され、その下にはp層3が形成されている。ま
た、能動層2及びp層3の両側には、それぞれn型イオ
ンを高濃度に注入されたn+領域(ソース領域、ドレイ
ン領域)4が形成されている。
FIG. 1 shows a conventional Pt embedded GaAsM.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the ESFET 9; FIG.
(A) is a diagram showing a semi-insulating GaAs substrate 1 before forming a gate electrode, a source, and a drain electrode.
An active layer 2 composed of an n-type ion implantation layer is formed on the surface of an As substrate 1, and a p layer 3 is formed thereunder. On both sides of the active layer 2 and the p layer 3, n + regions (source region, drain region) 4 into which n-type ions are implanted at a high concentration are formed.

【0004】まず、このGaAs基板1のn+領域4の
上には、フォトリソグラフィ法により、図1(b)に示
すように、n+領域とオーミック接合するソース電極5
及びドレイン電極6を形成して合金化のための熱処理を
施す。ついで、能動層2の上面にゲート電極7となるP
tを真空蒸着法などによって堆積させる。この後、H2
ガス中において約400℃で熱処理を施すと、Ptが能
動層に拡散してPtとGaAsが固相反応し、PtAs
やPtGa等を主とする金属化合物を形成する。このP
tAsやPtGa等からなる反応層8は良好なショット
キー接合となり、固相反応の進行に伴って接合位置はG
aAs中へ移動してゆき、図1(d)のような埋め込み
型Ptゲート電極7を備えたGaAsMESFET9が
形成される。
First, as shown in FIG. 1B, a source electrode 5 having an ohmic junction with the n + region is formed on the n + region 4 of the GaAs substrate 1 by photolithography.
Then, a heat treatment for alloying is performed by forming the drain electrode 6. Next, a P electrode serving as a gate electrode 7 is formed on the upper surface of the active layer 2.
t is deposited by a vacuum evaporation method or the like. After this, H2
When heat treatment is performed at about 400 ° C. in a gas, Pt diffuses into the active layer, and Pt and GaAs undergo a solid-phase reaction, and PtAs
And a metal compound mainly composed of PtGa or the like. This P
The reaction layer 8 made of tAs, PtGa, or the like becomes a good Schottky junction, and the junction position becomes G with the progress of the solid-phase reaction.
Moving into aAs, a GaAs MESFET 9 having a buried Pt gate electrode 7 as shown in FIG. 1D is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなGaAs
MESFETでは、ソース電極とドレイン電極(オーミ
ック電極)を形成して合金化のための熱処理をソース電
極とドレイン電極に施した後、能動層の上にPtからな
るゲート電極(ショットキー電極)を蒸着法などで形成
し、所望の電流値、しきい値電圧および高耐圧を得るた
め、ゲート電極に熱処理を施している。
SUMMARY OF THE INVENTION GaAs as described above
In the MESFET, a source electrode and a drain electrode (ohmic electrode) are formed, heat treatment for alloying is performed on the source electrode and the drain electrode, and then a gate electrode (Schottky electrode) made of Pt is deposited on the active layer. The gate electrode is heat-treated in order to obtain a desired current value, threshold voltage, and high withstand voltage.

【0006】しかしながら、ゲート電極の熱処理は、約
400℃程度で行なうことが多いので、既に熱処理によ
って合金化されているソース電極やドレイン電極がさら
に熱処理を受けることになってソース電極やドレイン電
極が劣化し、素子特性に影響を及ぼすという問題があっ
た。
However, the heat treatment of the gate electrode is often performed at about 400 ° C., so that the source electrode and the drain electrode already alloyed by the heat treatment are further subjected to the heat treatment, so that the source electrode and the drain electrode are heated. There is a problem in that it deteriorates and affects element characteristics.

【0007】また、ソース及びドレイン電極よりも先に
ショットキー電極を形成して熱処理も施しておく場合に
は、オーミック電極の合金化プロセスにおいてゲート電
極の能動層への拡散も進み、ピンチオフ電圧等の諸特性
の制御が困難であり、素子特性が劣化するという問題が
あった。
In the case where the Schottky electrode is formed before the source and drain electrodes and heat treatment is performed, diffusion of the gate electrode into the active layer proceeds in the alloying process of the ohmic electrode, and the pinch-off voltage and the like are increased. However, it is difficult to control the various characteristics described above, and there is a problem that the element characteristics deteriorate.

【0008】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ショットキ
ー電極とオーミック電極とを同時に熱処理することによ
り、しきい値電圧等の諸特性を制御し、良好なショット
キー接合とオーミック特性を得ることができるようにす
ることにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example, and an object of the present invention is to simultaneously heat-treat a Schottky electrode and an ohmic electrode so that various characteristics such as a threshold voltage can be obtained. It is an object of the present invention to control characteristics so that a good Schottky junction and ohmic characteristics can be obtained.

【0009】[0009]

【発明の開示】本発明による半導体装置の製造方法は、
半導体基板の上に、少なくとも最下層がPtからなるシ
ョットキー電極と、オーミック電極とを形成した後、当
該ショットキー電極と当該オーミック電極とを同時に熱
処理することを特徴としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
After forming a Schottky electrode whose lowermost layer is made of Pt and an ohmic electrode on a semiconductor substrate, the Schottky electrode and the ohmic electrode are simultaneously heat-treated.

【0010】本発明の方法によれば、オーミック電極と
ショットキー電極を同時に熱処理しているので、オーミ
ック電極の合金化とショットキー電極によるピンチオフ
電圧Vp等の特性の制御を同時に行なうことができ、半
導体装置の製造プロセスを簡略化できる。また、オーミ
ック電極のための熱処理とショットキー電極のための熱
処理とを別々に行なわないので、従来のように、オーミ
ック電極とショットキー電極のうち、一方の電極のため
の熱処理によって他方の電極が劣化したりすることがな
く、素子特性のばらつきを小さくして安定させることが
できる。また、素子の劣化や特性のばらつきが小さくな
るので、歩留りを向上させることができる。
According to the method of the present invention, since the ohmic electrode and the Schottky electrode are simultaneously heat-treated, alloying of the ohmic electrode and control of characteristics such as the pinch-off voltage Vp by the Schottky electrode can be performed simultaneously. The manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. In addition, since the heat treatment for the ohmic electrode and the heat treatment for the Schottky electrode are not separately performed, the heat treatment for one of the ohmic electrode and the Schottky electrode causes It is possible to reduce the variation in element characteristics and stabilize the element without deterioration. Further, since the deterioration of the element and the variation in the characteristics are reduced, the yield can be improved.

【0011】上記熱処理温度としては、350〜450
℃とすることが望ましい。オーミック電極は、350℃
より低い温度では良好なオーミック性を示さず、両電極
は、450℃以上では劣化が始まるためである。
The heat treatment temperature is 350 to 450
It is desirable to be set to ° C. Ohmic electrode is 350 ° C
At lower temperatures, good ohmic properties are not exhibited, and both electrodes begin to deteriorate above 450 ° C.

【0012】このような半導体装置としては、化合物半
導体を用いたものに適用することができ、なかでもGa
AsMESFETに用いることができる。特に、最下層
のPt層と能動層を反応させてショットキー接合を形成
するPt埋め込み型の電界効果トランジスタに用いるこ
とによって高い効果を納めることができる。しかも、そ
の場合、熱処理によって最下層のPt層を能動層と完全
に反応させておけば、素子特性のばらつきを小さくして
素子特性を安定させることができ、また、最下層のPt
層の膜厚制御によって素子特性を容易に管理することが
できる。
[0012] Such a semiconductor device can be applied to a device using a compound semiconductor.
It can be used for AsMESFET. In particular, high effects can be obtained by using a Pt-embedded field-effect transistor that forms a Schottky junction by reacting the lowermost Pt layer and the active layer. In addition, in this case, if the lowermost Pt layer completely reacts with the active layer by heat treatment, variations in device characteristics can be reduced, and device characteristics can be stabilized.
The element characteristics can be easily managed by controlling the thickness of the layer.

【0013】ゲート電極の構成としては、Pt層(熱処
理後には、反応層)の上にMo層、その上にTi層、そ
の上方にAuやAl等の低抵抗金属層を形成したものが
望ましい。このような電極構成によれば、最下層のPt
層を能動層と完全に反応させることによって良好なショ
ットキー接合を得ることができ、順バイアス下において
も良好な動作を行なわせることができる。さらに、低抵
抗金属層によってゲート抵抗を小さくすることができ
る。また、Mo層の働きによって、Pt層とTi層との
相互拡散を防止し、また、Pt層が能動層と完全に反応
し終えた時点でゲート電極と能動層との反応を停止させ
ることができる。さらに、Mo層は膜ストレスが大きく
てAu層やAl層との密着性が悪いが、Mo層の上にT
i層を形成することによってMo層との密着性を良好に
することができる。
The structure of the gate electrode is preferably such that a Mo layer is formed on a Pt layer (a reaction layer after heat treatment), a Ti layer is formed thereon, and a low-resistance metal layer such as Au or Al is formed thereon. . According to such an electrode configuration, the lowermost Pt
By making the layer completely react with the active layer, a good Schottky junction can be obtained, and a good operation can be performed even under a forward bias. Further, the gate resistance can be reduced by the low resistance metal layer. Further, the function of the Mo layer prevents interdiffusion between the Pt layer and the Ti layer, and stops the reaction between the gate electrode and the active layer when the Pt layer has completely reacted with the active layer. it can. Further, the Mo layer has a large film stress and poor adhesion to the Au layer and the Al layer.
By forming the i layer, the adhesion to the Mo layer can be improved.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施形態)図2(a)〜(h)は本発明の一実施形態
によるPt埋め込み型のGaAsMESFET(以下、
PtゲートFETという)24の製造工程を示す概略断
面図である。以下、図2に従って本発明の最適な実施形
態を説明する。まず、図2(a)に示すように、半絶縁
性GaAs基板11の表面にp型イオン、例えばBe、
Mgを加速エネルギー200keV、注入イオン密度2
×1012/cm2で注入してp層12を形成する。つい
で、図2(b)に示すように、n型イオン、例えばSi
を加速エネルギー100keV、注入イオン密度5×1
12/cm2で注入してn型能動層13を形成する。
(Embodiment) FIGS. 2A to 2H show a Pt-embedded GaAs MESFET (hereinafter, referred to as an embodiment) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing step of a Pt gate FET) 24. Hereinafter, an optimal embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, p-type ions, for example, Be, are formed on the surface of the semi-insulating GaAs substrate 11.
Mg at an acceleration energy of 200 keV and an implanted ion density of 2
The p-type layer 12 is formed by implantation at a rate of × 10 12 / cm 2 . Next, as shown in FIG. 2B, n-type ions, for example, Si
With an acceleration energy of 100 keV and an implanted ion density of 5 × 1
The n-type active layer 13 is formed by implantation at 0 12 / cm 2 .

【0015】つぎに、図2(c)に示すように、GaA
s基板11の表面をフォトレジスト14により覆い、フ
ォトリソグラフィによりソース領域及びドレイン領域を
形成しようとする領域においてフォトレジスト14を開
口し、このフォトレジスト14をマスクとし、マスク開
口を通して選択的にn型イオン、例えばSiを加速エネ
ルギー180keV、注入イオン密度1×1013/cm2
で注入し、n+領域15(ソース領域、ドレイン領域)
を形成する。その後、図2(d)に示すように、n+
域15の上にAu−Ge系からなる金属を用いてソース
電極16及びドレイン電極17を形成する。
Next, as shown in FIG.
The surface of the s-substrate 11 is covered with a photoresist 14, a photoresist 14 is opened in a region where a source region and a drain region are to be formed by photolithography, and the photoresist 14 is used as a mask and selectively n-type through the mask opening. Ions, for example, Si are accelerated at an energy of 180 keV and an implanted ion density is 1 × 10 13 / cm 2.
Implanted into the n + region 15 (source region, drain region)
To form Thereafter, as shown in FIG. 2D, a source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed on the n + region 15 using a metal made of Au-Ge.

【0016】ついで、GaAs基板11の表面にレジス
ト膜19を形成し、フォトリソグラフィを行ない、図2
(e)に示すように、ゲート長に等しい幅を有し、逆テ
ーパ状をした開口20をレジスト膜19にあける。つい
で、リン酸系のエッチング液に浸漬してリセス18を形
成する。
Next, a resist film 19 is formed on the surface of the GaAs substrate 11, and photolithography is performed to obtain a resist film 19 as shown in FIG.
As shown in (e), an opening 20 having a width equal to the gate length and having a reverse taper shape is formed in the resist film 19. Next, the recess 18 is formed by dipping in a phosphoric acid-based etchant.

【0017】この後、図2(f)に示すように、蒸着法
により、レジスト膜19の開口20を通して能動層13
の上に、膜厚300ÅのPt、膜厚200ÅのMo、膜
厚1000ÅのTi、膜厚500ÅのPt、膜厚350
0ÅのAuからなるゲート電極用金属層21を順次堆積
させ、レジスト膜19の上に堆積したPt/Mo/Ti
/Pt/Auからなるゲート電極用金属層21をレジス
ト膜19とともに剥離(リフトオフ)し、図2(g)及
び図3に示すような、Pt/Mo/Ti/Pt/Auか
らなるゲート電極22を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2F, the active layer 13 is passed through the opening 20 of the resist film 19 by vapor deposition.
Pt with a thickness of 300 Å, Mo with a thickness of 200 、, Ti with a thickness of 1000 、, Pt with a thickness of 500 、, and a thickness of 350
A gate electrode metal layer 21 made of Au of 0 ° is sequentially deposited, and Pt / Mo / Ti
The gate electrode metal layer 21 made of / Pt / Au is peeled off (lifted off) together with the resist film 19, and the gate electrode 22 made of Pt / Mo / Ti / Pt / Au as shown in FIG. 2 (g) and FIG. To form

【0018】この後、約400℃の温度で1分間の熱処
理を行ない、ソース及びドレイン電極16,17を合金
化してn+領域15にオーミック接合させるとともに、
ゲート電極22の最下層のPt層をGaAsへ拡散させ
て能動層とショットキー接合させる。
Thereafter, a heat treatment is performed at a temperature of about 400 ° C. for 1 minute to alloy the source and drain electrodes 16 and 17 to form an ohmic junction with the n + region 15.
The lowermost Pt layer of the gate electrode 22 is diffused into GaAs to form a Schottky junction with the active layer.

【0019】図4(a)(b)に模式的に示すように、
この熱処理によって、ゲート電極22の最下層のPtが
GaAs中へ拡散し、GaAsと固相反応して合金化
し、PtAsやPtGa等の化合物からなる反応層23
を生成し、ゲート電極22を能動層13とショットキー
接合させる。その結果、図2(h)に示すように、反応
層(PtAs、PtGa)/Mo/Ti/Pt/Auか
らなる、良好なショットキー接合のPt埋め込み型のゲ
ート電極22を備えたPtゲートFET24が形成され
る。
As schematically shown in FIGS. 4A and 4B,
By this heat treatment, Pt in the lowermost layer of the gate electrode 22 is diffused into GaAs, solid-phase reacts with GaAs to form an alloy, and a reaction layer 23 made of a compound such as PtAs or PtGa.
Is generated, and the gate electrode 22 is Schottky-bonded to the active layer 13. As a result, as shown in FIG. 2 (h), a Pt gate FET 24 including a Pt-embedded gate electrode 22 having a good Schottky junction and comprising a reaction layer (PtAs, PtGa) / Mo / Ti / Pt / Au. Is formed.

【0020】(本実施形態の特徴)上記プロセスによっ
て製造されたPtゲートFETにあっては、ゲート電極
は、Pt(又は、反応層)/Mo/Ti/Pt/Auか
らなっている。このうち、最下層のPt層は上記のよう
に能動層と反応し、PtAsやPtGa等からなる反応
層を生成して埋め込み型のゲート電極を形成し、良好な
ショットキー接合を実現するものである。
(Characteristics of this Embodiment) In the Pt gate FET manufactured by the above process, the gate electrode is composed of Pt (or a reaction layer) / Mo / Ti / Pt / Au. Of these, the lowermost Pt layer reacts with the active layer as described above, generates a reaction layer made of PtAs, PtGa, or the like, forms a buried gate electrode, and realizes a good Schottky junction. is there.

【0021】本発明の製造方法においては、ゲート電極
の最下層のPt層は必ずしもすべてをGaAsに拡散さ
せてGaAsと完全に反応させる必要はないが、以下に
述べるように、完全にGaAsと反応させるのが好まし
い。
In the manufacturing method of the present invention, it is not always necessary that the lowermost Pt layer of the gate electrode is completely diffused into GaAs and completely reacted with GaAs, but as described below, it is completely reacted with GaAs. It is preferred that

【0022】GaAsと反応していないPt層が残って
いたり、Pt以外の金属がGaAs中に拡散してGaA
sと反応したりすると、熱処理工程における熱や素子動
作時の熱によって反応層が変化し、素子特性がばらつい
たり、不安定になったり、劣化したりする。これに対
し、能動層の上に形成されたPt層をGaAsと完全に
反応させて反応層を形成すれば、ゲート電極形成後の後
工程において、ゲート電極の熱処理温度と同程度もしく
はそれ以上の熱処理温度におかれても、Pt層とGaA
sとの反応はそれ以上進むことがなく、素子特性が変化
することがない。特に、素子のピンチオフ電圧が変動す
ることがない。同じように、素子動作時の発熱によって
も、ピンチオフ電圧等の素子特性が変化して不安定にな
る恐れがない。従って、最下層のPt層はGaAsと完
全に反応させることが望ましい。
A Pt layer not reacting with GaAs remains, or a metal other than Pt diffuses into GaAs and
When reacting with s, the reaction layer changes due to heat in the heat treatment step or heat during device operation, and the device characteristics vary, become unstable, or deteriorate. On the other hand, if the Pt layer formed on the active layer is completely reacted with GaAs to form a reaction layer, in a subsequent step after the formation of the gate electrode, a temperature equal to or higher than the heat treatment temperature of the gate electrode is obtained. Pt layer and GaAs even at heat treatment temperature
The reaction with s does not proceed any further, and the device characteristics do not change. In particular, the pinch-off voltage of the element does not change. Similarly, there is no possibility that the device characteristics such as the pinch-off voltage change and become unstable due to heat generated during the device operation. Therefore, it is desirable that the lowermost Pt layer be completely reacted with GaAs.

【0023】また、本発明の製造方法によれば、上記の
ようにソース及びドレイン電極とゲート電極とを同時に
熱処理することにより、ソース及びドレイン電極のオー
ミック合金化とショットキー接合によるピンチオフ電圧
Vp等の特性の制御を同時に行なうことができ、Ptゲ
ートFETの製造プロセスを簡略化することができる。
また、熱処理工程が一度で済むので、従来のように、い
ったん合金化のための熱処理を施されたソース及びドレ
イン電極がショットキー電極の熱処理の際に劣化した
り、いったんPt層の拡散及び反応のための熱処理を施
されたショットキー電極がオーミック電極の合金化の熱
処理のために劣化したりすることがなくなる。これによ
って、PtゲートFETの素子特性のばらつきを小さく
して安定させることができ、また歩留りを向上させるこ
とができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the source and drain electrodes and the gate electrode are simultaneously subjected to the heat treatment as described above, so that the ohmic alloying of the source and drain electrodes and the pinch-off voltage Vp due to the Schottky junction are obtained. Can be simultaneously controlled, and the manufacturing process of the Pt gate FET can be simplified.
Further, since only one heat treatment step is required, the source and drain electrodes once subjected to heat treatment for alloying are deteriorated during the heat treatment of the Schottky electrode, and the diffusion and reaction of the Pt layer are performed once. The Schottky electrode that has been subjected to the heat treatment is not deteriorated by the heat treatment for alloying the ohmic electrode. This makes it possible to reduce and stabilize the variation in element characteristics of the Pt gate FET, and to improve the yield.

【0024】上記熱処理温度としては、350〜450
℃とすることが望ましい。ソース及びドレイン電極は、
350℃より低い温度では良好なオーミック性を示さ
ず、450℃以上では、各電極の劣化が始まるためであ
る。
The heat treatment temperature is 350 to 450
It is desirable to be set to ° C. The source and drain electrodes are
At a temperature lower than 350 ° C., good ohmic properties are not exhibited, and at 450 ° C. or higher, deterioration of each electrode starts.

【0025】また、熱処理が良好に行なわれるようにす
るためには、ゲート電極の最下層のPt層の膜厚や活性
層の構造などは、以下のようにするのが好ましい。
In order to perform the heat treatment well, the thickness of the lowermost Pt layer of the gate electrode and the structure of the active layer are preferably as follows.

【0026】(Pt層の膜厚)ここで、Pt層は熱処理
によって能動層と完全に反応させるためには、Pt層の
厚みは薄くする必要がある。試作によれば、Pt層の厚
みは、500Å以下にすることが好ましい。特に、上記
実施形態においては、最適な値としてPt層の厚みを2
50Åにしている。Pt層の厚みが大きくなると、Pt
層を能動層と完全に反応させるための熱処理時間が長く
なるばかりでなく、Pt層の厚みが大きくなるに従って
同じピンチオフ電圧を実現する時、相互コンダクタンス
gmの立ち上がり急峻性も低下し、また膜厚が大きくな
るとPt層の膜ストレスが増大してGaAs基板との密
着性も悪くなる。
(Thickness of Pt Layer) Here, in order for the Pt layer to completely react with the active layer by heat treatment, the thickness of the Pt layer needs to be reduced. According to the prototype, the thickness of the Pt layer is preferably set to 500 ° or less. In particular, in the above-described embodiment, the thickness of the Pt layer is set to 2 as the optimum value.
50 degrees. As the thickness of the Pt layer increases, Pt
Not only does the heat treatment time for completely reacting the layer with the active layer become longer, but when the same pinch-off voltage is realized as the thickness of the Pt layer increases, the rising steepness of the transconductance gm also decreases, and the film thickness increases. Increases, the film stress of the Pt layer increases, and the adhesion to the GaAs substrate deteriorates.

【0027】一方、Pt層の膜厚が100Åよりも薄く
なると、現在の技術では、膜厚の制御が困難であると共
に、十分にPtの拡散が行なわれず、良好なショットキ
ー接合が得られなくなるので、Pt層の膜厚は100Å
以上が好ましい。以上より、Pt層の膜厚は、100〜
500Åが望ましい。
On the other hand, if the thickness of the Pt layer is smaller than 100 °, it is difficult to control the thickness with the current technology, and Pt is not sufficiently diffused, so that a good Schottky junction cannot be obtained. Therefore, the thickness of the Pt layer is 100 °
The above is preferred. As described above, the thickness of the Pt layer is 100 to
500 ° is desirable.

【0028】(Pt層の拡散深さ)Pt層を熱処理によ
り能動層へ完全に拡散させる場合には、ピンチオフ電圧
Vpを所望の値に制御することが重要である。ここで、
Pt層をその膜厚の2倍程度能動層へ拡散させ、反応層
の厚みがPt層膜厚の2倍程度になるようにすると、反
応層が熱的に安定となって信頼性が増し、素子特性が安
定することが実験的に分かっている。
(Diffusion Depth of Pt Layer) When the Pt layer is completely diffused into the active layer by heat treatment, it is important to control the pinch-off voltage Vp to a desired value. here,
When the Pt layer is diffused into the active layer by about twice the thickness of the Pt layer and the thickness of the reaction layer is about twice the thickness of the Pt layer, the reaction layer becomes thermally stable and the reliability increases. It has been experimentally found that the element characteristics are stabilized.

【0029】(能動層の厚みとPt層の膜厚との関係)
また、熱処理前における能動層の厚みは、その上のPt
層の膜厚の2〜10倍であることが好ましい。Pt層の
拡散深さはPt層の膜厚の2倍程度が望ましいから、能
動層全体が反応層によって塞がれないようにするために
は、能動層の厚みはPt層の膜厚の2倍以上必要とな
る。また、能動層の厚みがPt層の膜厚の10倍以上に
なると、相互コンダクタンスgmの立ち上がりの急峻性
が低下して素子の特性が劣化する。
(Relationship between Active Layer Thickness and Pt Layer Thickness)
The thickness of the active layer before the heat treatment is determined by the Pt on the active layer.
It is preferably 2 to 10 times the thickness of the layer. Since the diffusion depth of the Pt layer is desirably about twice the thickness of the Pt layer, the thickness of the active layer should be 2 times the thickness of the Pt layer so that the entire active layer is not blocked by the reaction layer. More than twice as much. Further, when the thickness of the active layer is 10 times or more the thickness of the Pt layer, the steepness of the rise of the transconductance gm is reduced, and the characteristics of the element are deteriorated.

【0030】(Mo層の働き)Mo層は、拡散バリア層
として働くものであって、Pt層を能動層と完全に反応
させることを確実ならしめ、かつ、他の金属と能動層と
の反応を阻止する。
(Function of Mo Layer) The Mo layer functions as a diffusion barrier layer, and ensures that the Pt layer completely reacts with the active layer, and that the reaction between the other metal and the active layer. To block.

【0031】上記のように、製造ばらつきが小さく、安
定したPtゲートFETを作製するためには、Pt層が
能動層に完全に拡散して反応層を形成した時点でゲート
電極の能動層への拡散を停止させ、Pt以外の金属が能
動層に拡散しないようにする必要がある。まず、Moは
GaAsと反応しにくいので、図4(b)に示すよう
に、Pt層が能動層と反応し、その反応層とMo層とが
接触した時点でゲート電極と能動層との反応が停止す
る。また、Moは他の金属の拡散を阻止する拡散バリア
層として働くので、TiやAu等が能動層ないし反応層
へ拡散してピンチオフ電圧Vp等の素子特性を変化させ
るのを防止する。さらに、Mo層は最下層のPtがTi
層へ拡散するのも防止するので、Pt層がTi層へ拡散
してGaAsに拡散する量が変動し、反応層の深さにば
らつきが生じるのを防止できる。従って、Pt層の上に
一定の厚さを有するMo層を形成しておくことにより、
Pt層のみを能動層と完全に反応させるための工程制御
や処理時間管理などの要求精度も緩和される。
As described above, in order to fabricate a stable Pt gate FET with small manufacturing variations, the gate electrode must be connected to the active layer when the Pt layer is completely diffused into the active layer to form a reaction layer. Diffusion must be stopped to prevent metals other than Pt from diffusing into the active layer. First, since Mo does not easily react with GaAs, as shown in FIG. 4B, the Pt layer reacts with the active layer, and when the reaction layer contacts the Mo layer, the reaction between the gate electrode and the active layer occurs. Stops. In addition, since Mo acts as a diffusion barrier layer that blocks the diffusion of other metals, it prevents Ti, Au, and the like from diffusing into the active layer or the reaction layer and changing element characteristics such as the pinch-off voltage Vp. Further, in the Mo layer, the lowermost Pt is Ti
Since the diffusion into the layer is also prevented, the amount of the Pt layer diffused into the Ti layer and diffused into GaAs fluctuates, thereby preventing the depth of the reaction layer from being varied. Therefore, by forming a Mo layer having a certain thickness on the Pt layer,
Required accuracy such as process control and processing time management for completely reacting only the Pt layer with the active layer is relaxed.

【0032】このMo層も、Pt層と同様、薄く形成さ
れており、上記実施例では、200Åの膜厚となってい
る。Mo層は、膜ストレスが大きいため、ゲート長が短
い場合、厚い膜を作製すると密着性が悪くなる。そのた
めMo層の厚みを薄くしている。
This Mo layer is also formed as thin as the Pt layer, and has a thickness of 200 ° in the above embodiment. Since the Mo layer has a large film stress, when the gate length is short, the adhesion becomes worse when a thick film is formed. Therefore, the thickness of the Mo layer is reduced.

【0033】また、Ti層は、この薄いMo層の持つ拡
散防止効果を補助するためのもので、上層のAu、Al
層のPt/GaAs反応層への拡散を抑制するためと、
Mo層と中間のPt層との密着性を高めるのに必須であ
る。
The Ti layer is for assisting the diffusion preventing effect of the thin Mo layer.
To suppress diffusion of the layer into the Pt / GaAs reaction layer,
This is essential for improving the adhesion between the Mo layer and the intermediate Pt layer.

【0034】なお、このような拡散バリアとして働くも
のとしては、W、Ta、Cr等が知られているので、M
o層に代えて、W、Ta、Cr等の金属を拡散バリア層
として用いてもよい。
It is to be noted that W, Ta, Cr, etc. are known as those acting as such a diffusion barrier.
Instead of the o layer, a metal such as W, Ta, or Cr may be used as the diffusion barrier layer.

【0035】(その他の金属層)最上層のAu層はゲー
ト電極の抵抗を小さくするための層であって、最も大き
な膜厚を有している。すなわち、上記実施例では、35
00Åの膜厚としている。従って、このAu層の代り
に、同じように比抵抗の小さなAlなどを用いてもよ
い。
(Other Metal Layers) The uppermost Au layer is a layer for reducing the resistance of the gate electrode and has the largest thickness. That is, in the above embodiment, 35
The thickness is set to 00 °. Therefore, instead of the Au layer, Al or the like having a low specific resistance may be used.

【0036】Ti層の上の中間Pt層は、TiとAuの
反応を防ぐ、拡散バリアの働きをしている。Ptの代り
にCrを用いてもよい。
The intermediate Pt layer on the Ti layer functions as a diffusion barrier for preventing the reaction between Ti and Au. Cr may be used instead of Pt.

【0037】ゲート長が短い場合、厚いMo膜を最下層
のPt層の上に積むと密着性の問題などがあって、厚い
Mo膜を積むことが困難であり、逆に、Mo膜を薄くす
ると、Pt層とTi層との相互拡散を阻止できなくな
る。そこで、上記ゲート構造においては、Mo膜を非常
に薄くすることによってMo膜の成膜を容易にし、さら
に、中間Pt層やTi層によっても相互拡散を防止する
と共に、特にTi層はMo層との密着性を高めるのに重
要である。
When the gate length is short, if a thick Mo film is deposited on the lowermost Pt layer, there is a problem of adhesion, etc., and it is difficult to deposit a thick Mo film. Then, the mutual diffusion between the Pt layer and the Ti layer cannot be prevented. Therefore, in the above gate structure, the Mo film is made very thin to facilitate the formation of the Mo film. Further, the inter-diffusion is prevented by the intermediate Pt layer and the Ti layer. It is important to improve the adhesion of the slab.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(d)は、従来例のPtゲートFET
の製造工程を示す概略断面図である。
1 (a) to 1 (d) are conventional Pt gate FETs.
It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of.

【図2】(a)〜(h)は、本発明の一実施例によるP
tゲートFETの製造工程を示す概略断面図である。
2 (a) to 2 (h) show P according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a t-gate FET.

【図3】能動層の上に形成されたゲート電極を示す概略
拡大断面図である。
FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view showing a gate electrode formed on an active layer.

【図4】(a)(b)は能動層の上のPt層がGaAs
中に拡散して合金化するようすを模式的に示す図であ
る。
4 (a) and 4 (b) show that the Pt layer on the active layer is made of GaAs.
It is a figure which shows typically what diffuses in and alloys.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半絶縁性GaAs基板 13 能動層 16 ソース電極 17 ドレイン電極 22 ゲート電極 23 反応層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Semi-insulating GaAs substrate 13 Active layer 16 Source electrode 17 Drain electrode 22 Gate electrode 23 Reaction layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上に、少なくとも最下層が
Ptからなるショットキー電極と、オーミック電極とを
形成した後、 当該ショットキー電極と当該オーミック電極とを同時に
熱処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor, wherein a Schottky electrode having at least a lowermost layer made of Pt and an ohmic electrode are formed on a semiconductor substrate, and then the Schottky electrode and the ohmic electrode are simultaneously heat-treated. Device manufacturing method.
【請求項2】 前記熱処理の温度は、350〜450℃
であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
2. The temperature of the heat treatment is 350 to 450 ° C.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記ショットキー電極は、前記Pt層の
上にMo層を形成し、その上にTi層を形成し、その上
方に低抵抗金属層を形成したものであることを特徴とす
る、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. The Schottky electrode is characterized in that a Mo layer is formed on the Pt layer, a Ti layer is formed thereon, and a low-resistance metal layer is formed thereon. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記最下層のPt層のうち、能動層と接
している領域のPtを能動層と完全に反応させることを
特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein, of the lowermost Pt layer, Pt in a region in contact with the active layer is completely reacted with the active layer.
【請求項5】 前記半導体基板は、化合物半導体基板で
あることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a compound semiconductor substrate.
JP35357696A 1996-12-16 1996-12-16 Manufacture of semiconductor device Pending JPH10178190A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002217376A (en) * 2001-01-18 2002-08-02 Murata Mfg Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2009016928A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002217376A (en) * 2001-01-18 2002-08-02 Murata Mfg Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
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