JPH11214410A - 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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JPH11214410A
JPH11214410A JP2386298A JP2386298A JPH11214410A JP H11214410 A JPH11214410 A JP H11214410A JP 2386298 A JP2386298 A JP 2386298A JP 2386298 A JP2386298 A JP 2386298A JP H11214410 A JPH11214410 A JP H11214410A
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JP
Japan
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layer
sheet resistance
semiconductor device
thickness
electrode
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JP2386298A
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English (en)
Inventor
Taku Marukawa
卓 丸川
Teiji Yamamoto
悌二 山本
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Pt埋込型のショットキー電極を備えた半導
体装置において、活性層のキャリア濃度やシート抵抗等
のばらつきに起因する、しきい値電圧等の特性ばらつき
を小さくする。 【解決手段】 半導体基板1におけるショットキー電極
を形成しようとする部位のシート抵抗を測定した後、そ
のシート抵抗の値に基づいてショットキー電極8最下層
のPt層の膜厚を決定し、その膜厚のPt層、Mo層、
Ti層及びAu層を積層し、熱処理を施すことによって
Pt層を半導体基板1中に拡散させ、ショットキー電極
8を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関す
る。特に、高出力用に用いられる電界効果トランジスタ
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のPtゲートFETでは、所望の電
流値、しきい値電圧、高い耐圧を得るためには、最下層
に一定膜厚のPt層を有するゲート電極を形成し、その
後熱処理を施すことが一般的であった。
【0003】しかし、製造工程で、このようなFETを
作製するにあたっては、プロセスばらつき、特にイオン
注入工程、活性化アニール工程でのばらつきに起因する
活性層のばらつき(キャリア濃度、シート抵抗等のばら
つき)が大きいという問題があった。すなわち、Pt層
は熱処理により全て活性層中に拡散するため(Pt層の
膜厚の約2倍の深さまで拡散する)、Pt層の膜厚を常
に一定にしていると、活性層のばらつきがデバイス特性
に大きく影響する。その結果、しきい値電圧等の諸特性
の制御が困難であり、しきい値電圧等の特性ばらつきや
歩留りの低下につながる問題となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】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、Pt埋込型のショットキー電極を備えた半導体
装置において、しきい値電圧等の特性の制御を容易に
し、その特性ばらつきを小さくすることにある。
【0005】
【発明の開示】本発明にかかる半導体装置の製造方法
は、半導体基板、特に化合物半導体基板に形成された活
性層の上にPt層を最下層とする電極を形成するに際
し、活性層のシート抵抗又はキャリア濃度に応じて前記
Pt層の膜厚を設定し、当該電極形成後に熱処理を施し
て前記電極を活性層にショットキー接合させることを特
徴としている。
【0006】しきい値電圧等の半導体装置の特性は、活
性層のシート抵抗やキャリア濃度等の活性層のばらつき
や電極最下層のPt層の膜厚(成膜時の膜厚)とによっ
て変動する。従来は、Pt層の膜厚が一定膜厚となるよ
うにしてショットキー電極を形成していたので、活性層
のシート抵抗やキャリア濃度がばらつくと、たちまち半
導体装置の特性ばらつきとして現われていた。本発明に
あっては、活性層のシート抵抗やキャリア濃度(キャリ
アプロファイル)を計測し、その値に応じてPt層の膜
厚を決めているので、活性層のシート抵抗やキャリア濃
度のばらつきをPt層の膜厚によって補償し、半導体装
置の特性を均一化することができる。従って、本発明に
よれば、半導体装置の特性のばらつきを低減し、均一な
特性の半導体装置を製造することができる。その結果、
半導体装置製造の歩留りも向上する。
【0007】また、活性層のシート抵抗又はキャリア濃
度の測定値は、Pt層の膜厚を決定して電極を形成しよ
うとする半導体装置自身の測定値を用いることが望まし
いが、同一製造ロットの半導体装置であれば、いずれの
半導体装置にも活性層のシート抵抗やキャリア濃度には
相関があると考えられるから、他の半導体装置について
計測された活性層のシート抵抗又はキャリア濃度の測定
値を用いてPt層の膜厚を決めてもよい。このように同
一ロットの数個の半導体装置について活性層のシート抵
抗やキャリア濃度を計測し、それから求めた膜厚のPt
層を当該ロットの各半導体装置に形成するようにすれ
ば、半導体装置の製造効率が向上する。
【0008】
【発明の実施の形態】(実施形態)図1に従って本発明
の一実施形態によるGaAs−MESFETの製造方法
を説明する。まず、半絶縁性GaAs基板1の表面にM
gイオンを300keV、4×1012/cm2で選択的
に深く注入してp型導電層2を形成し、ついで、Siイ
オンを120keV、1×1013/cm2で浅く注入し
てn型導電層3を形成する。次に、ソース電極形成領域
及びドレイン電極形成領域に選択的にSiイオンを30
0keV、3×1013/cm2で深く注入してn+導電層
4を形成する。ついで、GaAs基板1を850℃、1
0分間で活性化処理する[図1(a)]。
【0009】次に、AuGe系からなる金属を用いてn
+導電層4の上にソース電極5及びドレイン電極6を形
成し、合金化のための熱処理を行う[図1(b)]。つ
いで、n型導電層3の表面にリセス7を形成する。
【0010】この後、MESFETの活性層として働く
n型導電層3(MgイオンとSiイオンの共注入層)の
シート抵抗RをTLM法で測定する[図1(c)]。
【0011】次に、GaAs基板1の全面をレジスト膜
で覆い、イメージリバース法を用いてフォトリソグラフ
ィにより、n型導電層3の上にゲート長に等しい開口を
あける。ついで、H3PO4:H22:H2O=1:1:
150(体積比)の液に約10秒間浸漬し、n型導電層
3の露出面を表面洗浄する。そして、レジスト膜の開口
を通して下層から順次Pt(膜厚Xnm)/Mo(膜厚
20nm)/Ti(膜厚100nm)/Au(膜厚40
0nm)からなる4層構造のゲート電極8を形成する。
ここで最下層に位置するPt層の膜厚X(nm)は、オ
ーミック電極形成後に測定したn型導電層3のシート抵
抗の値から所望の特性となるように設定する[図1
(d)]。
【0012】そのためには、MESFETのしきい値電
圧が目標値に等しくなる場合の活性層のシート抵抗Rと
Pt層の膜厚Xとの関係を求めておく。例えば、図2に
示すものは、n型導電層3のシート抵抗Rが400〜6
00Ω/□の範囲で変化する場合において、MESFE
Tのしきい値電圧を−0.8V(設計目標値)に等しく
するときのPt層の膜厚X(nm)を測定した結果(実
測値)を示している。このようなシート抵抗RとPt層
の膜厚Xとの関係を予め実測してあれば、シート抵抗R
の計測値からPt層の膜厚Xを決めることができる。そ
して、測定したシート抵抗の値RからPt層の膜厚X
(nm)を決定し、上記ゲート電極形成工程においてP
t層の膜厚Xがシート抵抗Rに基づいて決定した膜厚と
なるように堆積させ、ついで順次Mo/Ti/Auを所
定膜厚だけ堆積させてゲート電極8を形成する。
【0013】この後、約350℃で1分間の熱処理を行
いゲート電極8の最下層のPtをほとんど全てGaAs
基板1中に拡散させ、ゲート電極8をn型導電層3にシ
ョットキー接合させる。
【0014】従来にあっては、Pt層の膜厚が一定とな
るようにしてショットキー電極を形成していたので、活
性層のシート抵抗やキャリア濃度のばらつきによって半
導体装置の特性がばらついていた。本実施形態にあって
は、活性層のシート抵抗を計測し、その値に応じてPt
層の膜厚を決めているので、活性層のシート抵抗のばら
つきをPt層の膜厚によって補正して半導体装置の特性
を均一化することができる。従って、ゲート電極のPt
膜厚を変えることによって、製造工程内での活性化ばら
つきによる特性ばらつきを低減することができ、特性ば
らつきの低減により歩留りの向上を図ることができる。
【0015】なお、上記の実施形態では、活性層のシー
ト抵抗とPt層の膜厚との関係を示すデータを予め得て
おき、活性層のシート抵抗を計測し、シート抵抗及び実
測データに基づいて最適なPt層の膜厚を決めたが、し
きい値等の特性が設計目標値となる、活性層のキャリア
濃度(キャリアプロファイル)とPt層の膜厚との関係
を実測しておき、活性層のキャリア濃度(キャリアプロ
ファイル)を計測し、活性層のキャリア濃度(キャリア
プロファイル)と実測データに基づいて最適なPt層の
膜厚を決定するようにしてもよい。
【0016】また、上記実施形態では、各半導体装置個
々にシート抵抗を計測し、その計測値に基づいて個々の
半導体装置毎にPt層の膜厚を決定している。しかし、
同一製造ロットで製造される各半導体装置にあっては、
活性層のシート抵抗やキャリア濃度のばらつきには相関
があると考えられるから、その製造ロットで製造される
初めの数個の半導体装置について活性層のシート抵抗や
キャリア濃度を計測し、その値(平均値)からPt層の
膜厚を決定し、その後の半導体装置についてはシート抵
抗やキャリア濃度を計測することなく、初めの数個のデ
ータから決定した膜厚となるようにPt層を形成しても
よい。このようにすれば、個々の半導体装置についてシ
ート抵抗やキャリア濃度を計測する必要がなくなるの
で、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【0017】(実施例と従来例の比較)従来例及び実施
例それぞれ3回の製造ロットにおいて、しきい値電圧の
標準値(設計目標値)が−0.8VのMESFETを製
造した。ここで、従来例にあってはPt層の膜厚を一定
(16.0nm)とし、実施例にあっては、図2の実測
データと活性層のシート抵抗に基づいてPt層の膜厚を
決定し、その膜厚のPt層を最下層とするゲート電極を
n型導電層の上に形成した。こうして製造した従来例の
MESFETと実施例のMESFETのしきい値電圧及
び飽和電流を各製造ロット毎に測定した。従来例の各製
造ロット毎のシート抵抗、Pt層の膜厚、しきい値電
圧、飽和電流を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】また、実施例の各製造ロット毎のシート抵
抗、Pt層の膜厚、しきい値電圧、飽和電流を表2に示
す。
【0020】
【表2】
【0021】表1及び表2から分かるように、ロット間
でのシート抵抗のばらつきは従来例よりも実施例の方が
大きいが、しきい値電圧のばらつきも飽和電流のばらつ
きも実施例の方が小さくなっており、本発明によれば半
導体装置の特性ばらつきを小さくできることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)(c)(d)は本発明の一実施形
態によるGaAs−MESFETの製造工程を示す断面
図である。
【図2】MESFETのしきい値電圧を一定値(−0.
8V)に保つときの、活性層のシート抵抗とPt層の膜
厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 GaAs基板 3 n型導電層 8 ゲート電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に形成された活性層の上にP
    t層を最下層とするショットキー電極を設けた半導体装
    置において、 前記Pt層の膜厚が前記活性層のシート抵抗又はキャリ
    ア濃度に応じた厚みとなっていることを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 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。
  3. 【請求項3】 半導体基板に形成された活性層の上にP
    t層を最下層とする電極を形成するに際し、活性層のシ
    ート抵抗又はキャリア濃度に応じて前記Pt層の膜厚を
    設定し、当該電極形成後に熱処理を施して前記電極を活
    性層にショットキー接合させることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板に形成された活性層の上にP
    t層を最下層とする電極を形成するに際し、同一製造ロ
    ットにおける他の半導体基板の活性層のシート抵抗又は
    キャリア濃度に基づいて前記Pt層の膜厚を設定し、当
    該電極形成後に熱処理を施して前記電極を活性層にショ
    ットキー接合させることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP2386298A 1998-01-20 1998-01-20 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH11214410A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335677A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Furukawa Electric Co Ltd:The Iii族窒化物半導体を用いたノーマリオフ型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2016225632A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG 複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法

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