JPS58143581A - 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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JPS58143581A
JPS58143581A JP2591382A JP2591382A JPS58143581A JP S58143581 A JPS58143581 A JP S58143581A JP 2591382 A JP2591382 A JP 2591382A JP 2591382 A JP2591382 A JP 2591382A JP S58143581 A JPS58143581 A JP S58143581A
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JP
Japan
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film
gate
resist
insulating film
drain
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Pending
Application number
JP2591382A
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English (en)
Inventor
Michiro Futai
二井 理郎
Toshiyuki Terada
俊幸 寺田
Akimichi Hojo
北條 顕道
Takama Mizoguchi
溝口 孝磨
Nobuyuki Toyoda
豊田 信行
Masao Mochizuki
望月 正生
Katsue Kanazawa
金澤 克江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2591382A priority Critical patent/JPS58143581A/ja
Publication of JPS58143581A publication Critical patent/JPS58143581A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Junction Field-Effect Transistors (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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はゲート電@に対し、ソース及びドレイン?領域
をセルファライン的に形成し、高性能でかつ高歩留り、
高信頼性の半導体装lItを得るための製造方法に関す
るものである。
〔従来技術とその問題点〕
従来よりセル7アライン電界効11トラ/シxpめ形成
法として、ゲート電極にTiW等の耐熱性金属を用い、
これをマスクとしてソース及びドレイン領域Kn形不純
物を高貴fKイオン注入し、これを活性化するため[8
00″O程度で数十分の熱処理を行なう方法がとられて
きた。
しかしながら、この方法においては、″riWシ曹ット
命接合周遊郁と?ドレイン領域が111I9して形成さ
れる丸め、電界効果トランジスタのゲートードレイン耐
圧が低下すると同時Wc、熱処理時にTiWショットキ
接合が劣化し、良好な特性と信頼性をもった素子を高い
歩留りで得ることはいちじるしく困−であった。
また他の方法として、ゲート電極上にひさし状のレジス
ト=を設け、これをマスクとして直接n形能動層にソー
ス及びドレイン電極をセルファライン的に蒸盾、熱処塩
する方法、ゲート電極を2層としてエツチングレートの
差によりこれをひさし状に加工し、上1と同様の目的に
使用する方法等が知られている。これらはいずれも微細
なゲート電極をサイドエッチすることによりひさし状に
形成する方法がとられているためゲート電極と半導体と
の接合部できめられる電気的な有効ゲート長を再現性よ
く制御することがいちじるしく困―であり、またひさし
部分のノ′(ツシペーションの峻しさのため耐熱性を高
めてこれをイオン注入マスクとして用いることはできな
かった。
〔発明の目的j 本発明は直接ゲート金属をサイドエッチすることなく、
ゲート金属をひさし形断面形状に形成し、かつゲート金
属下部の半導体との接合部周辺が絶縁膜で完全に封止さ
れた状態とすることにより接合部の耐熱性を高め、これ
をイオン注入マスクとして用いた時、ひ1続自行なわれ
る熱処理工程に耐えられるようにすることt目的として
いる。
し発明の概嶽」 本発明の11を畳は次のとお如である。ます、牛4体嵌
向に設けた絶縁膜のゲート部分の開窓を半4体表面に対
して#1ソ画直な断面をもった、厚い2層レジスト績の
11を用いて行ない、次に2/illレジストのサイド
エツチングの速度差を利用して、レジストの1をひさし
状に加工すると共にその開口部が上記絶縁膜のゲートl
IK刺し一定寸法だけ広がった状態とする。
これをマスクとしてゲート金属を蒸着すれば。
絶縁膜のゲート−に対し一定の寸法余裕を奄ってゲート
電極が形成される丸め、ゲート電極の断面は周辺部の絶
縁膜上にひさしの出た形状となり。
半導体表面は絶縁膜とゲート金属で完全[封止される。
次にこれをマスクとして上I縁膜を通してソース及びド
レイン用n領域のイオン注入をセルフ丁うイン的IIC
行危い、再びこれを光に対するマスクとしてQスイッチ
ルビーレーザ又はフラッシュアニールのような光による
短時間の熱処理により。
n111I域の活性化を竹光は接合部が光の照射による
加熱から保−されるためKm合の熱劣化を避けることか
できる。
〔発明の効果j 本発明の方法によれば、耐熱性金属ゲートをイオン注入
マスクとして用いるセルファライン電界効果トランジス
タの製造法において、耐熱性ゲート金属材料の樵−を大
巾に拡大できる。を良電気的なゲート長が加工精度の高
い絶縁−の開窓できめられ、かつゲート金属のひさしの
長さでゲート−ドレイン間隔が制御されるため、ゲート
・トレー〜−−インが*接する従来法に比べてゲート・
ドレイン耐圧をいちじるしく高めることができる。tた
ひさし部分によりゲート抵抗が大巾に低減される。
上記のように耐熱性金属の選択の自由劇の拡大微細分ゲ
ート長の加工精変の向上、ゲート抵抗の低減、ゲート・
ドレイン耐圧の向上、半導体表面の封止効果により、本
発明の方法によt′lげ胸性能でかつ高信頼性の素子を
高い歩留りで得ることができ、半導体LSIの製造法と
してJli&である。
本発明のゲート電極形成法を従来の耐熱性TiWゲート
に適用し、熱処理を従来通り電気炉により行つ九場合に
も大巾な歩留り向上かみられる。また本発明の方法をP
tゲートに適用し、′WL界肋来トランジスタのしきい
値制御をPtと半導体との合金過11により行なうとき
、合金過程釦おけるPtゲートの横ひろがりが絶縁膜に
より押割される効果があ抄、微細なpt埋め込みゲート
を得るツノ法として適している。
〔発明の実施例〕
本発明の詳細をTiWをゲート金属と寸7.OaA@電
界効果トランジスタに適用しfr火施例につき図面を参
照して説明すゐ。
第1図(a)において1は半絶縁性0aAs jj、t
2に2    ’は18S1  イオ/をドーズ量3X
10” Cl11 ” 、加速電圧150KVで注入後
850℃、15分の中ヤツブレスアニール処理を行って
活性化したn形能動層、3FiプラズマCVD法により
厚さ5001に成&したsto、@、4は厚さ1声のレ
ジスト@、 5はエッチレートの低いレジスト1IIK
、6はプラズマCVD法により厚さxoooJLc成長
しり8i0,4%7は厚さ4000λのレジスト膜であ
る。
第1図(b) において、公知のウェットエツチング法
により、レジスト威7を用いて8i0.i[6にゲート
電極用MI18を形成する0次に第1図(cJにおいて
、上記sio、膜6に設けたゲート電極用層をマスクと
して、異方性の強い公知のりアクティブイオンビームエ
ツチング法により、表面に対しては’x喬直K 9 i
 0 s lI3 K到達するまで、レジスト塵4.5
の開119を行う、これを公知の8i0.ウェットエツ
チング液に浸して第1図(d)のIOK示すように開窓
すると共[SiO,[6を除去する。
次にこれをレジスト膜のエツチング液に浸せばレジス1
1のエツチングレートはレジス)lI4に比して低いた
め、第1図(e)の11に示すようにレジスト膜4.5
の開窓部はひさし形の形状となる。
このとき開口部はりアクティブイオンビームエツチング
の除虫ずるテーパー角とレジストII5のサイドエッチ
により8i0.膜3開窓部に比して大となり、その寸法
比はエツチング条件により定めることかで龜る。
次にレジスト@4 、5のひさし状開窓部をマスクとし
て第1図(f)の12に示すようにTiW−を厚さ50
001KBB蒸着すれば、ゲート電極となるTiWjl
[12は8i0.IA3の開窓部に対して一定の寸法余
裕をもって蒸着される丸めに、 TiW機12は8五〇
3膜上にひさしの出えひさし形断面形状となり、n形能
動層20表面は8i011$3とTiWケート電極によ
り完全に対土される。ゲート部領域以外のTiW・膜゛
tvットオフの彼、 TiWゲート12:・ をマスクとしてml f3 i+をドーズ量IXIOI
4cm”、加速電圧200KV f、 m 111(f
)K示f j ウK Sin。
膜3を通してイオーン注入しn+1[域13を形成する
次に再びTiWゲーグー!をマスクとしてQスイッチル
ビーレーザ光の照射によ抄イオン注入層13を活性化す
ゐためのレーザアニールを行なえば。
TiWゲーグー2とn形能動層2との接合部はレーザー
光の照射から遮蔽されているため温度上昇が少なく、上
記イオン注入n領域13の活性化処理過程で、接合部の
熱的劣化や電極剥離を全く生じなかつ九。
次に$1WJ(h)K示すように、公知の方法でオーミ
ック電(I14,15をソース・ドレインn領域13K
IIA着・シンターし、高い歩留りで高性能、高信頼性
電界効果トランジスタを形成することができ友、tた本
発明の製造方法によゐ電界効果トランジスタのゲート−
ドレイン゛耐圧#1lOV以上の値を示し、従来のTi
Wセルファラインゲート電界効果トランジスタの耐圧6
vK対し大巾に上回っていることがわかり九。
〔発明の他の実施例〕
上記製造工程において、第111(d)の絶縁膜3の開
窓時に絶縁膜6を残し、第1図(−)のレジスト塵4.
5の開窓部の開口寸法を絶縁膜60開廖部で規定し、第
1図(f)のゲート電極12のひさしの寸法を蒸着時の
プラネタリ−運動によるまわり込み量を利用することに
よっても、ひさし形ゲートを形成することができる。t
だ絶縁膜3を840.とS輸N4の多層膜とし表面のパ
ッシベーション効果を高めゐととも容易である。
を友第2114に示すように絶縁膜3にエツチングレー
ト0Jll&る絶縁1[16を重ね、絶縁−6を残して
接合特性に優れえゲート電極17を蒸着し。
8i01績6をり7トオフの後、8i0.l!A4の開
窓部を用いて絶縁w/43との密着性に優れた金属18
を蒸着する仁とによ)、ひさし形ゲート電極の寸法精度
と密着性、信頼性を一層高めることができる。
他の実施例としてゲート電極材料KPtを用い、+ 膳層の熱処l及びオーZツク電極の熱処理を共にQスイ
ッチルビーレーず−で行なった後Ptゲート12と能動
層の令命化熱処理を400 ”0数十分の電気炉によ為
加熱で行ない、合金層の埋め込み量を熱処運時闘で制御
することkよりエンハンスメント形GaAs電界効果ト
ツ/ジスタを得ることができる。
本発明の方法#1TiWのような高耐熱材料を用いる場
合には必ずしもQスイッチレーザを熱処理に用いる必要
Fi6<、処理条件の選択によ抄フラッシュアニール、
通常の電気炉による加熱を行っても実音り向上の効果を
あげることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の01λ畠電界効果トランジ
スタを製造する工程を示す図、第2図は本発明の他の実
施例を説明するための図である。 l・・・・半II!縁性GlAS基板 2・・・・n形能動層    3,6・・・ 810.
IA4.5.7・・・レジスト膜 8〜11−$%  @    12・・−・TjWl[
13・・・ n十領域        114.15・
・・オーイック電極′ 代理人 弁理士 則 近 電 佑 (ほか1名)第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. n形能動層を有する化合物半導体の表面に第1の絶#M
    、第1及び第2のレジスト換%第2の絶縁−1第3のレ
    ジスト膜を順に形成し、前記第3のレジスト機により前
    記第2の絶縁膜を9!Igする工程と、該工程で開窓し
    たIg2の絶縁膜をマスクとしてリアクティブイオンビ
    ームエツチングにより前記第1及び第2のレジストmの
    開窓エツチングを行なうニーと、上記工程により捲出し
    た1111の絶縁膜を開窓する工程と、第1及び第2の
    レジスト膜の側壁をエツチングによりひさし状に加工す
    る工程と、このひさし状開窓部を用いて第1の絶縁II
    II開窓部にゲート用金属を蒸着後り7トオフする仁と
    Kより、鯖lの絶轍襞の開窓部に対し一定の寸法余裕を
    もってセルファライン的忙グート電椿を形成する工程と
    %該グート電響をマスクとして前記化合物半導体表面に
    ソース及びドレイ/♂領域用の高濃度イオン注入を行な
    い、これをレーザーアニール%フラッシュアニール又は
    通常の加熱炉を用いて熱処理する工程を具備したことを
    特許とすゐ半導体装置の製造方法。
JP2591382A 1982-02-22 1982-02-22 半導体装置の製造方法 Pending JPS58143581A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5923568A (ja) * 1982-07-30 1984-02-07 Nec Corp 半導体装置
JPS60167381A (ja) * 1984-02-09 1985-08-30 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JPS61135115A (ja) * 1984-12-04 1986-06-23 アメリカ合衆国 半導体基板上にエピタキシヤル膜成長を選択的にパターン化する方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5923568A (ja) * 1982-07-30 1984-02-07 Nec Corp 半導体装置
JPS60167381A (ja) * 1984-02-09 1985-08-30 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の製造方法
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