JPS5857752A - 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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JPS5857752A
JPS5857752A JP15570281A JP15570281A JPS5857752A JP S5857752 A JPS5857752 A JP S5857752A JP 15570281 A JP15570281 A JP 15570281A JP 15570281 A JP15570281 A JP 15570281A JP S5857752 A JPS5857752 A JP S5857752A
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JP
Japan
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layer
gaas
semiconductor
temperature
gate
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JP15570281A
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English (en)
Inventor
Asamitsu Tosaka
浅光 東坂
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • 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】 本発明は半導体装置の製造方法、とくに高抵抗性基板上
に設けられた半導体結晶層表面にショット中バリア穀触
鉦の電極を有すゐ半導体装1111りI!造方法に関す
る。
高抵抗性基板上の半導体結晶層を能wJ累子とする半導
体装置は、  1)  電極バッド等の対地寄生要量が
小さい、2)素子間分離が容易である等の特続を持って
おり、超高周波、あるいは超高速スイ、チ/グ索子とし
て適している。その最も良い例が半絶縁性(8,1,)
GaAs上のn聾()aAs  層を用いたGa A 
sシ1.トキーバリ7・ゲート聾電界効果トランジスタ
(GHA s Mg8 ? ET )である。
UaAs Mg8FETは1970年代に活発に研究開
発され、今では、従来の81バイポーラトランジスタの
特性を完全に凌ぎ、数ギガヘルツ(GHπ)以上のマイ
ク−波帯でのキー・デバイスとなっている。
また鰻近、GaAs MESFET  を1%巡スイ、
チングデバイスとして用いるuaA龜ディジタルI(,
10研究も活発に屈められている。スイッチング用の(
ilA、 blhSFgT it従来のマイクaa4f
で使われるGaAs MESFET  と基本的には同
じものであるが、スイッチング用PETの場合には消費
電力を小さくするため1cGaAslllfb作層の厚
み’に4<t、なければならない点が両者の間の重要な
相異点であふ。
特にゲート信号が叩加されない状態では素子に電流が流
れないノーマリオフ110mAs ICにおいてはm 
jil G@A、6層の厚みは約800Xと極めて薄く
しなければならない、ここで、n m GaAs動作層
が極めて薄い場合に生じる問題点を明らかにし、その問
題を克服するために従来試みられている方法を示すe 
pg ”図はGaAs 1層M8FRT  の基本構造
を示す断面図であり、11は例えばりpA(Cr)t−
ドープした半絶縁性GaA1基板、12は例えばム畠C
IB −Ga  Ht系を用いて成長(ハロゲン法)さ
せたキャリア密度lX10cx  、厚み800λの!
IJIIGIIAI結晶層、13は例えばアルミニウム
(人りを用いたゲート電極、14.15はAuG。
台金よりなるオーム性電J1i(14:ソース電極、1
5ニドレイン電fi)である、裸の0akBd面に社非
常に高密度の表面単位が存在するために表面近傍の7エ
ルjレベルが曲げられいわゆる表ml空乏層が生じてい
ることは広く認められており、第1図における16はそ
の表面空乏層の領域を示す。
この表面空乏層は通常結晶表面から600A〜5ooX
まで延びており、電気伝導に9!IF与する領域の厚み
を極めて薄くするため、第1図の構造においては。
ゲート・ソース間、ゲート・ドレイ/間の抵抗が非常に
高くなり、スイッチング特性を著しく劣化させる。この
問題を避ける方法として、従来第2図(A) 、 (B
) 、 (C) K示す方法が知られている。第2回内
はゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間の距離を0.
5μm以下と橋めて狭くした構造であるが、この様な構
造の素子の製造には極めて高精度な目合わせが要求され
るので、特別な方法を考案しない限り余り実用的とはg
い喝い、同図(B)はゲート電極S(チャンネル部)の
みを薄くし九いわゆる替セス(掘込み)##造であるが
、掘込み深さの制御の問題、ウェーハ内での掘込み深さ
のばらつきの問題等が有り特にIC化f:考えた場合実
用的とはdえない。同図(qは、ゲート金属t−イオン
注入のマスクとして用い、ゲート金属をつげたままアニ
ールすることにより自己整合的にゲート電極に密着して
電極(n ) を設けたものであるが、7二一ル温度が
通常800℃〜900℃と高いためゲート電極下の動作
層が熱変成を起こしやすい問題、さらKは、ゲート金属
が上述の高温まで耐える必要があることからゲート金属
に対する選択の範囲が狭いとい5欠点があう九。
本発明は、従来提案されている方法における種々の欠点
に鑑みてなされたものであり、その目的紘、表面空乏層
の影響が軽減でき、しかも再現性。
量産性に豊んだ半導体装置の装造°方法を提供すること
にある。
本発明によれば、高抵抗性基板上に設けられた半導体層
表面の所定の領域に、該半導体層とシ1、ト午−接触を
なし、かつ該シ1.ト千−接触が500’c以上の高温
に耐えられる金属電極を形成する工程と、前記半導体層
表面に気相成長法により前記と同−導電層の半導体層表
面を形成する工程を含む半導体装置の製造方法が得られ
る。気相成長法としては従来のハロゲン法と、MOCV
D法が適用可能であるがここではまずハロゲン法を用い
た場合について実施例を示す、また以下の実施例では、
本発明による方法をOak@ Mlit8FIT、の裏
aK応用し丸鋼について示す。
第3図は、第1の実施例を説明するための図で主要工程
における素子断面図である。同図(A)においてS、 
I、 GaAs 11上のa ml GaAs 121
1 爾K例えげタングステンW)30を5000A O
厚さだけスパッタ蒸着法で付着せしめ、同図(B)にお
いて。
例えば所定の形状1(設けたホトレジスト腹31をマス
クとしてスバ、タエ、チング法により不要な領域のW展
を除去する0次にホトレジスト317431を除去した
後1通常のAbel、系のハロゲン法により、例えば温
度600℃において中ヤリアIII度1xlOw@度の
n tli Gaム、jl[32を付着せしめる。この
時のn m GaAs M 32の厚みは例えば200
0人とする。ハロゲン法においては、金属の表面に12
:fi品層は成長せず、仮りに彼量に成梃しても非晶質
であるので抵抗も大きく全く問題はない。次にm31W
(DJに示すごとく、ソース、ドレイン電−14.15
t−光に第1図において説明したと同様にtb成すれば
GIAs MFf8PET  が得られる。この方法に
おいて製作されたam人、 Mg8FBTにおいてはソ
ース・lゲート閾、ゲート・ドレイン間における01人
l結晶層の厚みが厚いため、先に第2図中)で示した□
セス構造と同様に表面空乏層の影響の小さいGaAs 
ME8FETが見られる。またハロゲン法での成長温度
は600℃と低くしたため、先に第2図(Qにおいて説
明した如きチャンネル領域(ゲート電極直下゛)の熱変
成も起こり錐く、またシ1.トキー電極金属の耐熱性に
対する要求も緩和される。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
この場合の主要工程における素子断面図は第3図の場合
と同じである。本実施例が先の第1の実施例と興なる点
は、tJ13図C)において、トリメチルガリウム(C
Hs)aGaとアルシンAsH参  との熱分解を利用
し九MOCVD法によりa!lGaAs結晶層32が得
られている点である。 MOCVDの条件としてはトリ
メチルガリウムが例えば1.5X10”111HJI、
アル、//1.5X10   wxHllの雰囲気中で
500℃の温度が適当である。nlllGs人S結晶層
22の厚みは、先の実施例と同様20G0 A@度でよ
い。この実施例における長所は、MOCVDO場舎には
、先のハロゲン法における場合よりも更に低い温度で成
長可−である点であり、ゲート金属の耐温度性はs00
’cli&でも適用可能である。
第4図は本発明の第3の実施例を説明するための図であ
る。先の第1.第2の実施例においては、ゲート電極(
ロ)の表面に何も付着せしめていないが、本実施例にお
いては、第4図体)でタングステンの表diarC5i
ft 11ノ4e+mjK (厚ミ2000 A ) 
41を通常のCVD法により付着せしめ、ゲート電伽を
タングステン/ sIo、02層構造としている(第4
が設げゆれているためグー)i1!樹上への結晶の成員
は更に少なくなる。また必要によっては後で以上本発明
の夾−施例1r詳しく説明したが、シ。
、トキー金属としてriWに限ることrllなく、実施
例の龜明かりも解る工5にハロゲン法、MOCVD法に
よる気相成長温fK耐えればよい、 MOCVD法では
300℃〜400℃と低温でも成長可能であるが結晶性
等考慮すると500℃程度以上で成長させることが好ま
しく、この点を考慮するとシ1.トキー金属としてはs
oo’c以上の温度に耐えるものが好ましい0例えば、
M@、Ti・W合金でもよく。
また多層金属でもよい、また本発明の実施例では、G1
ム、 Mg8PR’r  を製造する場合について示し
たが1本発明による製造方法はGaA−MBSF!!、
T の製造に限られることはなく、InP 、 GaA
1人−等の傭の結晶を用いたデバイスにも適用てきるこ
と杜言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
纂1図はG、A、 MB8PMT O基本構造を示す図
、第2図はGaA@Mff8PET  の従来の製造方
法を説明するための図、第3図、第4図は本発明の各実
施例を説明する丸めの図である0図において。 11−一半絶縁性Ga人3基板、12−n戯(jmAs
 iff晶層1l3−ゲート電極、14・−ソース電極
。 15・−ドレイン電橋、30・−タングステン膜、31
−ホトレジスト族、32−n型GaA@結晶層、4l−
8io、*@ −一、r−7/ 一\? / / lX−一ノ/ /′L/ll 第2図 1/2    /2−” \(−/ /                   
   −/”//第3図      第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高抵抗性基板上に設けちれた半導体結晶層表面の所定の
    領域に、該半導体結晶層とシ、、トキー接触をなし、か
    つ該シ、、)キー接触が500℃以上の高温に耐えられ
    る金属電極を形成する工程と、前記半導体結晶層表面に
    気相成長法により前記半導体結晶と同一導電jlO牛導
    体結晶層を形成する工、i!を含むことを特徴とする半
    導体装置C+m造方法。
JP15570281A 1981-09-30 1981-09-30 半導体装置の製造方法 Pending JPS5857752A (ja)

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