JPS5898979A - Manufacture of fet - Google Patents

Manufacture of fet

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Publication number
JPS5898979A
JPS5898979A JP19680781A JP19680781A JPS5898979A JP S5898979 A JPS5898979 A JP S5898979A JP 19680781 A JP19680781 A JP 19680781A JP 19680781 A JP19680781 A JP 19680781A JP S5898979 A JPS5898979 A JP S5898979A
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JP
Japan
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film
source
drain
gate electrode
polysilicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19680781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiichi Kamiyanagi
喜一 上柳
Susumu Takahashi
進 高橋
Yasunari Umemoto
康成 梅本
Takahiro Kobashi
小橋 隆裕
Michiharu Nakamura
中村 道治
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19680781A priority Critical patent/JPS5898979A/en
Publication of JPS5898979A publication Critical patent/JPS5898979A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

Abstract

PURPOSE:To form an FET at a high speed with low noise by self-aligning a gate electrode and source/drain by utilizing selectivity of the chemical reaction of a polysilicon film with an SiO2 film obtained by selectively oxidizing the polysilicon film. CONSTITUTION:Si ions are implanted to a GaAs substrate 1', thereby forming a channel layer 4', and a Si3N4 film 13, a polysilicon film 14, an Si3N4 film 15 and an SiO2 film 16 are then sequentially covered. With source/drain forming masks used the source/drain of the films 16, 15 are removed. With these two films 15, 16 as masks a polysilicon film 14 is selectively oxidized, and an oxidized film 17 is then etched. Subsequently, Si ions 12 are implanted, it is then annealed, and source/drain regions are then formed. Thereafter, the parts corresponding to the source/drain electrodes of the films 17, 14 are removed, and electrodes 7, 8 are covered. Then, the films 13, 14, 15, 16 are removed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、化合物半導体から敗る高速・高集積のFET
作成プロセスに関するものであり、ポリシリコンおよび
その選択酸化を使って、ゲート電極とソース/ドレイン
領域とをセルファラインさせるものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a high-speed, highly integrated FET that is superior to compound semiconductors.
It relates to the manufacturing process, and uses polysilicon and its selective oxidation to form self-alignment between the gate electrode and source/drain regions.

FETは、第1図に断面図を示すように、半導体基板1
に不純物イオンを注入して、低抵抗領域でめるソース2
とドレイン3、およびその間の導電領域であるチャネル
4とを形成し、かつ、ゲート電極5に印加した電圧によ
って生じる空乏層厚さ6によってソース電極7とドレイ
ン電極8間に流れる電流9を制御することにより、信号
制御を可能とするトランジスタ素子でおる。
The FET has a semiconductor substrate 1, as shown in the cross-sectional view in FIG.
Source 2 is formed by implanting impurity ions into the low resistance region.
and a drain 3, and a channel 4 which is a conductive region therebetween, and controls the current 9 flowing between the source electrode 7 and the drain electrode 8 by the depletion layer thickness 6 generated by the voltage applied to the gate electrode 5. This makes it possible to use a transistor element that enables signal control.

この素子を高速動作させるためには、チャネル長10お
よびゲート電極5とソース/ドレイ/との間隔11.1
1’を狭めなければならない。しかしながら、ゲート電
極5とソース/ドレイン領域2.3とが電気的に接触す
ると動作不良となるため、両者を高精度に位置合わせす
ることが必要となる。
In order to operate this device at high speed, the channel length 10 and the distance between the gate electrode 5 and the source/drain/
1' must be narrowed. However, if the gate electrode 5 and the source/drain region 2.3 come into electrical contact, malfunction will occur, so it is necessary to align them with high precision.

一方、GJIAaを用いたF F、 Tでは、従来、ゲ
ート電極をマスクとしてイオン注入し、ソース/ドレイ
ンを形成することにより、ゲート電極とソース/ド°レ
インとをセルファラインさせ1両者の高精度の位置合わ
せが行わnている。このプロセスでは、第2図(a)に
示すように、まず、基板1′にチャネル用イオン打込み
を行い、チャネル領域4′を形成した後、ゲート電極5
′金被着する。
On the other hand, in FFs and Ts using GJIAa, conventionally, ions are implanted using the gate electrode as a mask to form the source/drain, and the gate electrode and the source/drain are self-aligned to achieve high precision between the two. The alignment is being performed. In this process, as shown in FIG. 2(a), first, channel ions are implanted into the substrate 1' to form a channel region 4', and then a gate electrode 5' is formed.
'Gold coated.

しかる後、第2図(b)に示すようにこのゲート電極5
′をマスクとしてソース/ドレイン用のイオン注入12
を行い、goor以上の温度でアニールすることにより
ラース/ドレインlj域2’ 、3’を形成する。した
がって、ゲート電極は5ooc以上の高温にさらさ詐る
ため、従来、GaASPET用のゲート電極として広く
使われて来た、Cr/Ti/ALI膜JPTi/Pt/
Au膜などはGaASと反応してしまい、このプロセス
には使用できない。
After that, as shown in FIG. 2(b), this gate electrode 5 is
Ion implantation 12 for source/drain using ' as a mask
The lath/drain lj regions 2' and 3' are formed by annealing at a temperature higher than goor. Therefore, since the gate electrode is exposed to high temperatures of 5ooc or more, the Cr/Ti/ALI film JPTi/Pt/
Au films and the like react with GaAS and cannot be used in this process.

このため、Ti/W膜をケート電極材料として用いてい
るが、この場合には、(υ電子ビーム蒸着ヤスバッタ装
置が必要となり、生産性が低く高価となる、(2)ゲー
ト抵抗が高く、素子のノイズが大きくなるなどの欠点か
める。
For this reason, a Ti/W film is used as a gate electrode material, but in this case (υ electron beam evaporation Yasbatter equipment is required, productivity is low and it is expensive), (2) gate resistance is high, and the device There are disadvantages such as increased noise.

本発明の目的は、化合物半導体を用いたFETを作製す
るセルファラインプロセスにおける上記欠点を解消し、
高速かつ低ノイズのFET作製方法を提供することにあ
る。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks in the Selfaline process for manufacturing FETs using compound semiconductors,
An object of the present invention is to provide a high-speed and low-noise FET manufacturing method.

上記目的を達成するための本発明は、ポリシリコン膜と
そnを選択酸化することによって得たStO,膜との化
学反応に対する選択性を利用して、ゲート電極とソース
/ドレインのセルファラインを行なうことにある。すな
わち、基板表面全面にポリシリコンを被着し、ゲート電
極部をst、N、或いは、フォトレジスト材で被って、
ソース/ドレイン用のイオン注入を行い、さらに、ソー
ス/ドレインのアニールを行った後、ソース/ドレイン
部のポリシリコンを選択酸化する。しかる後、ゲート部
のSi、N、 とポリシリコンのみを取去゛す、リフト
法によりゲート電極を形成する。
In order to achieve the above object, the present invention utilizes the selectivity of the chemical reaction between the polysilicon film and the StO film obtained by selectively oxidizing the polysilicon film to form self-aligned gate electrode and source/drain lines. It's about doing. That is, by depositing polysilicon on the entire surface of the substrate and covering the gate electrode with ST, N, or photoresist material,
After performing ion implantation for the source/drain and further annealing the source/drain, the polysilicon in the source/drain portion is selectively oxidized. Thereafter, a gate electrode is formed by a lift method in which only Si, N, and polysilicon from the gate portion are removed.

このようにして、セル7アラインプロセスにおいて、ソ
ース/ドレインのアニール後にゲート電極を形成せしめ
得た。以下実施例を用いて詳述する。
In this manner, the gate electrode could be formed after source/drain annealing in the cell 7 alignment process. This will be explained in detail below using examples.

(実施例〉 第3図に本発明の一実施例を示す。本実施例においては
、まず、第3図(a)に示すように、GaAs基板1′
にSiイオンの注入を行いチャネル層4′を形成した後
、st、N、膜13を約50nm、ポIJ シIJ コ
ア膜14を約@ Q Q nm、  3idJ、膜15
を約100 ” ”%S iO*M 16 t 500
nm%それぞれ順次被着する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention is shown in Fig. 3. In this embodiment, first, as shown in Fig. 3(a), a GaAs substrate 1'
After forming a channel layer 4' by implanting Si ions, st, N, film 13 is about 50 nm thick, po IJ Si IJ core film 14 is about @ Q Q nm, 3idJ, film 15
about 100 ” ”%SiO*M 16 t 500
nm% each is sequentially deposited.

次に、ソース/ドレイン形成用のマスクを使い、フォト
リングラフィ工程により、@3図(b)に示すように、
Si鴨模膜16よび8i、N4膜15のソース/ドレイ
ン部を除去する。そして、この2つの膜15.16をマ
スクとして、ポリシリコン膜14をプラズマ酸化法によ
り選択酸化してから、プラズマエツチングにより、酸化
層17が5Qnm程度になるまでエツチングする。この
酸化工程において、ゲート部のポリシリコンも周辺部1
7’が酸化さn s s o、となる。また、st、N
4膜14は、この酸化プロセスでGaAS基板1′に酸
化が進むのを防ぐ役割をする。
Next, using a mask for forming the source/drain, a photolithography process is performed to form the
The source/drain portions of the Si duck films 16 and 8i and the N4 film 15 are removed. Then, using these two films 15 and 16 as masks, the polysilicon film 14 is selectively oxidized by plasma oxidation, and then etched by plasma etching until the oxide layer 17 has a thickness of about 5 Q nm. In this oxidation process, the polysilicon in the gate area is also
7' is oxidized to become n s s o. Also, st, N
The 4 film 14 serves to prevent oxidation from progressing to the GaAS substrate 1' during this oxidation process.

このようにソース/ドレイン部のsIo、膜を薄くした
後、ソース/ドレイン形成用のSiイオン注入12を行
い、さらにアニールを行ってソース/ドレイン領域を形
成する。Siイオンの加速電圧は150KeV程度とし
、GaAS基板1′への注入深さFi3000mとする
After thinning the sIo film in the source/drain region in this manner, Si ion implantation 12 for forming the source/drain is performed, and further annealing is performed to form the source/drain region. The acceleration voltage of Si ions is about 150 KeV, and the implantation depth Fi into the GaAS substrate 1' is 3000 m.

このソース/ドレイン形成後、プラズマエツチングによ
り、sio、膜17とSt、N、膜14の、ソース/ド
レイン電極に相当する部分を除去し、ソース/ドレイン
電極7.8を被着する第3図(C)。
After forming the source/drain, portions of the SIO film 17 and the St, N film 14 corresponding to the source/drain electrodes are removed by plasma etching, and source/drain electrodes 7.8 are deposited. (C).

この電極は、Au−Ge/N i/Au(7)三1mm
造とし、全膜厚は約3001mとする。
This electrode is made of Au-Ge/Ni/Au (7) with a thickness of 1 mm.
The total film thickness is approximately 3001 m.

この電極被着後、ゲート電極部の被着膜13゜14.1
5.16を除去する。こnは次の手11で行う。まず、
基板全面にフォトレジスト膜18を被着する(第3図(
C])。フォトレジスト膜は、凸部よりも凹部の方が厚
く被着するため、第3図(C)に示すように、ゲート部
上面がソース/ドレイン部よりも薄くなる。こめ状態で
基板全面にイオンエツチングを掛けると、第3図(d)
に示すよう、また、ゲート部のst、N4 膜13を残
した状態で、ゲート電極19を被着し、MIS(金属−
絶縁膜一半導体)型のFETを形成することも可能であ
り、また、8i3N、膜13のかわりに%  8iC膜
や、TiO膜めるいはW、0.膜等の安定な枦縁膜を用
いても同様の効果が得られた。
After this electrode is deposited, the deposited film on the gate electrode part is 13°14.1
5.16 is removed. This is done in the next step 11. first,
A photoresist film 18 is deposited on the entire surface of the substrate (see Fig. 3).
C]). Since the photoresist film is deposited thicker on the concave portions than on the convex portions, the upper surface of the gate portion is thinner than the source/drain portions, as shown in FIG. 3(C). When ion etching is applied to the entire surface of the substrate in a closed state, the result shown in Figure 3(d) is
As shown in FIG.
It is also possible to form an FET of the insulating film-semiconductor type, and instead of the 8i3N film 13, a 8iC film, a TiO film or a W, 0.0% TiO film can be used. A similar effect was obtained by using a stable rim film such as a membrane.

また、基板としては、QaA8の他に、I”GaAS、
 InGaASP、 GaA8P、 I”P 、等の化
合物半導体を使用しても、何んら差違なく適用できた。
In addition to QaA8, the substrates include I"GaAS,
Even if compound semiconductors such as InGaASP, GaA8P, I''P, etc. were used, it could be applied without any difference.

以上説明して来たように、本発明によれば、ゲート電極
とソース/ドレインのセルファラインを行っているにも
かかわらず、ソース/ドレイン部のアニールを行ってか
らゲート電極を被着することが可能であり、ゲート電極
を高温にさらすことがなくなるため、従来のプロセスの
確立した電極材料が用いることができるとともに、基板
との反応が少なく、従って、安定な素子の形成が可能と
なる。
As explained above, according to the present invention, even though the gate electrode and source/drain are self-lined, the gate electrode can be deposited after annealing the source/drain part. Since the gate electrode is not exposed to high temperatures, electrode materials for which conventional processes have been established can be used, and there is less reaction with the substrate, making it possible to form a stable element.

また、セルファラインには、従来シリコンのFET作成
において確立さnているポリシリコンとその選択酸化に
よって得られるsio、膜の化学反応に対する選択性を
用いた方法を基本として使用しているので、歩留りの高
いプロセスを構築できる。
In addition, since the Selfa line basically uses polysilicon and its selective oxidation, which has been established in the production of silicon FETs, and selectivity to the chemical reaction of the film, the yield rate is low. You can build a process with high quality.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、FETの概念説明図、第2図に、従来のセル
ファラインプロセスを用いたGaASFETのプロセス
説明図、第3図は本発明の実施例であるGaAS FE
T作製プロセス説明図である。 1 ・(3a As基板、2,3.2’ 、3’ −”
:/−ス/ドレイン領域、4.4’・・・チャネル、5
.5’・・・ゲート電極、10・・・チャネル長、11
.11’・・・ゲート電極ソース/ドレイ/@域との間
隔、14・・・ポリシリコン膜、17・・・選択酸化さ
nたsio、膜、19.19’・・・ゲート電極用蒸着
膜およびそのゲート電極以外の部分に被着した膜、20
・・・19′をイオンエツチングにより除去するための
フォトレジスト膜。
Figure 1 is a conceptual diagram of an FET, Figure 2 is a process diagram of a GaASFET using the conventional self-line process, and Figure 3 is a GaAS FE according to an embodiment of the present invention.
It is an explanatory diagram of the T manufacturing process. 1 ・(3a As substrate, 2, 3.2', 3'-"
:/-s/drain region, 4.4'...channel, 5
.. 5'...Gate electrode, 10...Channel length, 11
.. 11'... Distance between gate electrode source/dray/@ region, 14... Polysilicon film, 17... Selective oxidation film, 19.19'... Vapor deposited film for gate electrode and a film deposited on parts other than the gate electrode, 20
...Photoresist film for removing 19' by ion etching.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、化合物半導体基板表面にポリシリコンを被着するプ
ロセスと、該ポリシリコン被膜上に絶縁膜を形成する工
程と、該絶縁膜のソース/ドレイン電極に対応する領域
を除去する工程と、上記ソース/ドレイン部に対応する
ポリシリコン被膜を選択酸化し、かつ、その酸化膜を所
定の膜厚まで薄くするプロセスと、その酸化膜を通して
ソース/ドレイン形成用のイオン注入を行うプロセスを
経た後、ゲート電極部のポリシリコンを除去して、その
部分にゲート電極用金属膜を被着することにより、ゲー
ト電極とソース/ドレインとのセルファラインを行うこ
とを特徴とするFET作製方法。
1. A process of depositing polysilicon on the surface of a compound semiconductor substrate, a process of forming an insulating film on the polysilicon film, a process of removing a region of the insulating film corresponding to the source/drain electrode, and a process of depositing the above-mentioned source /After selectively oxidizing the polysilicon film corresponding to the drain region, thinning the oxide film to a predetermined thickness, and implanting ions to form the source/drain through the oxide film, the gate A method for manufacturing an FET, characterized in that a self-line between the gate electrode and the source/drain is performed by removing polysilicon from the electrode portion and depositing a metal film for the gate electrode on that portion.
JP19680781A 1981-12-09 1981-12-09 Manufacture of fet Pending JPS5898979A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58135678A (en) * 1982-02-08 1983-08-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of field effect transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58135678A (en) * 1982-02-08 1983-08-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of field effect transistor

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