JPS59111372A - 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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JPS59111372A
JPS59111372A JP57221423A JP22142382A JPS59111372A JP S59111372 A JPS59111372 A JP S59111372A JP 57221423 A JP57221423 A JP 57221423A JP 22142382 A JP22142382 A JP 22142382A JP S59111372 A JPS59111372 A JP S59111372A
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JP
Japan
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gate
layer
source
drain
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP57221423A
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English (en)
Inventor
Takeshi Konuma
小沼 毅
Akiyoshi Tamura
彰良 田村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59111372A publication Critical patent/JPS59111372A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法、特に集積回路に適した
ショットキ・バリヤ型電界効果トランジスタ(以下5B
FETと略記する)の製造方法に関する。すなわち、本
発明は特にGaAs  よりなる集積回路(以下GaA
sICと略記する)に用いるGaAs  5BFETの
製造方法に関する。
従来例の構成とその問題点 GaAs  ICの高速・低消費電力化を図るには、G
aAs  5BFETの最大発振周波数fmaxを決め
るのはゲート長と寄生的抵抗、容量である。寄生的因子
の中でもンース、ゲート電極間の直列抵抗による帰還損
失のfmaxの低下への寄与がもつとも大きい。特にG
aAs  ICの大規模集積化にはノーマリオフ型Ga
Ag  5BFET(以下E。
FETと略記する)が最も重要な素子であるが、このE
、FETではチャネルとなる活性層の厚みが約0.1μ
mと薄くなり又基板としてGa As  を用いる場合
表面空乏層のため、ソース、ゲート間の活性層の厚さが
実効的に薄くなり、ソース、ゲート間の直列抵抗の減少
が難しくなり、fmaxが低下し、GaAs  ICに
用いた場合伝播遅延時間の短縮が困難となる。
ソース、ゲート間の直列抵抗を減少するには、ソース、
ゲート間のキャリヤ濃度を高くし、活性層の厚みを厚く
し、ソース、ゲート間を短縮する方法が提案されてbる
第1図はいわゆる°′リセス″構造でソース、ゲート間
の活性層の厚みを厚くし、ゲート直下の活性層の厚みは
所望の閾値電圧を得るだめ化学エツチング等手段で薄く
し、ゲート、ソース間の抵抗の減少を図っている。なお
、第1図で1は半絶縁性GaAg 基板、2,2′はn
型G a A s  層、3゜4はオーミック電極でン
ース、ドレイン電極となる。5はショットキ接触でゲー
ト電極となる。
第2図(a)〜(C)は他の従来例を示しており、半絶
縁性GaAs  11の表面に活性層となるn型GaA
s12を形成し、ngGaAs  12の所望の場所に
ゲート電極13を形成する(第1図(a))。
次にゲート電極13をイオン注入のマスクとして、イオ
ン注入し高濃度n型GaAs  14を形成する(第2
図(b))。ゲート電極13としては、イオン注入後の
熱処理(通常800℃以上)に耐える材料例えばW、T
i−W等が用いられる。ソース電極15.ドレイン電極
16を形成してGaAs5BFETが製作される(第2
図(C))。この方法は高濃度n型GaAs  14を
ゲート電極13に接して形成しているのでソース、ゲー
ト間抵抗は減少できる。
第1図の方法は化学エツチング等を用いてゲート電極部
の活性層の厚みの制御が不十分で閾値電圧の制御が困難
であるとともに、プレナ構造でない等の理由でGaAs
  IC用のGaAs 5BFETとしては適当でない
第2図の方法は自己整合で高濃度n型QaAsを形成す
るので、ンース、グート間抵抗は減少するが、ゲート容
量の増大、ゲート耐圧の低下という欠点がある。ゲート
容量の増大のだめ論理集積回路の素子として用いた場合
ゲート遅延時間の短縮が困難となる。
発明の目的 本発明の目的は上記従来の欠点を除去した新規な半導体
装置の製造方法を提供することにある0すなわち、本発
明は自己整合法でソース、ドレイン領域を形成するもの
で、ソース、ゲート間の抵抗乞減少できゲート容量の増
大、ゲート耐圧の低下のない新規な方法を提供するもの
である。
発明の構成 本発明は、ソース、ドレイン、ゲート形成領域に高濃度
イオン注入層を形成し、好ましくはソース、ゲート形成
領域間の距離をもとにして高濃度イオン注入条件を設定
するものである。本発明【よればソース、ゲート電極間
の直列抵抗が減少でき、かつゲート容量の増大、ゲート
耐圧の減少が防止でき5BFETの最大発振周波数が向
上し、又本発明の製造方法による5BFETを集積回路
に用いることで伝播遅延時間、?に費電力を減少せしめ
ることが出来るものである。
実施例の説明 第3図(a)〜(h)は本発明の一実施例における半導
体装置の製造工程時の断面図である。
まず半絶縁性GaAs21に所望の不純物濃度を有する
n型半導体層22を形成する(第3図(a))。
n型半導体層22の表面にシリコン窒化膜5i3N42
3を1000人、シリコン酸化膜S z O224を4
000人形成する。5i3N423,5iO224の膜
厚は第3図(d)のイオン注入条件でマスク効果が充分
な厚みにせねばならない(第3図仇))。次に写真食刻
法を用いてS i0224を除去しソース形成領域25
.ドレイン領域形成26.ゲート形成領域27となる開
孔部を設ける(第3図(C))。ゲート領域となる開孔
部27をホトレジスト28で保護しS i0224とホ
トレジスト28をマスクとしてソース、ドレイン領域と
なる部分の5i3N423を除去し、Stイオン29を
加速電圧150 K5Vで10 crn の濃度でイオ
ン注入しシリコン注入層30を形成する(第3図(d)
)。
次にホトレジスト28を除去し砒素の雰囲気ガス中で8
50℃ で30分間熱処理し、ソース、ドレイン領域と
なる高濃度n型半導体層31を形成する(第3図(e)
)。ソース、ドレイン領域内に通常の写真食刻法とリフ
トオフ法を用いて、金−ゲルマニウム(Au −Ge 
)  からなる金属を蒸着し熱処理してソース電極32
.ドレイン電極33を形成する(第3図(f))。第3
図(c)で形成したゲート領域27となる開孔部より大
きい開孔部をホトレジスト34に写真食刻法を用いて開
孔し、5io224をマスクとして5i3N423を除
去して、n型半導体層22を露出して、ゲート電極とな
るアルミニウム(Al)35を蒸着しリフトオフ法を用
いてゲート電極36を形成する(第3図化))○本実流
例によれば、第3図(C)でソース形成領域25、ドレ
イン領域形成26.ゲート形成領域27となる部分を開
孔しているので、自己整合法でソース領域、ドレイン領
域となる高濃度n型半導体層31.及びゲート電極36
を形成することができ、ソース、ゲート間距離L(第3
図(C))によってイオン注入条件を決めることでンー
ス、グート間抵抗を減少させ、ゲート容量の増大、ゲー
ト耐圧の低下のないFETを形成できるもので、新しい
方法である。
第4図はソース、ゲート間の距離りとソース。
ゲート抵抗Rsq、ゲート容量Csg  の関係を示す
ものである。高濃度n型半導体層31を形成するだめの
イオン注入条件はSt イオンを15oKlvで10c
rIL  注入し、860℃で20分間熱処理している
o G a A s  S B F E T fl−1
: E  F E Tでしきい値電圧VT=o、1V、
  ゲート長1μm、ゲート巾2oμmである。第4図
から明らかな様にL=1pmの場合はStイオンを16
0KlVで10  (m  の注入条件を選ぶことでR
sg 、Csgの小さいGaAg  5BFETが得ら
れる。又L=2μmのときも注入条件を選定することで
L=1μmのときと同様のRsq、Csq  力5得ら
れ、L=2μmのときの注入条件は150KIVで4x
10  crr*  であった。このように、Lをもと
にしてその後の製造条件を設定すれば、高精度にFET
を作成することが可能となる。
実施例ではS iN  23 、 S 10224  
の絶縁 4 膜の2層構造にしだが、Si3N4と金属例えばTi、
Cr等を用いても良いし、又絶縁膜の一層構造にしても
良い。一層構造の場合にはイオン注入のマスクとなる材
料厚みを設定する必要がある。
第3図(C)で 13N423を残存しだが、除去して
も良い。第3図(d)で5i3N423を除去して後イ
オン注入しだが、S r 3N 4膜を残存し、Si3
N4を通して注入しても良い。すなわ゛ち、本発明は実
施例で限定されるものではない。
発明の効果 以上実施例で説明1〜だ様に、本発明は、ソース。
ドレインゲート領域となる開孔部を同時に形成し、自己
整合法で高濃度n型半導体層とショットキ電極を形成し
ているので、ソース、ゲート電極間の直列抵抗が減少で
き、かつゲート容量の増大、ゲート耐圧の減少が防止で
き、5BFETの最大発振周波数が向上する。又本発明
の製造方法による5BFETを集積回路に用いることで
伝播遅延時間、消費電力を減少せしめることが出来る。
なお、以上本発明の一実施例として、GaAsを用いて
説明したが、他の半導体材料例えばシリコン、インジウ
ム−砒素−燐混晶等を用いた5BFETに適用できるこ
とは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のリセス構造を有する半導体装置の構造図
、第2図(、)〜(C)は従来の自己整合法による半導
体装置の製造工程における断面図、第3図(、)〜(h
)は本発明の実施例による半導体装置の製造方法を示す
製造工程時の断面図、第4図は同装置におけるソース、
ゲート間電極りとソース、ケート抵抗、ゲート容量の関
係を示す図である。 21・・・・・・半絶縁性GaAs、  22・・・・
・・n型半導体層、23・・・・・・シリコン窒化膜、
24・・・・・・シリコン酸化膜、25・・・・・・ソ
ース形成領域、26・・・・・・ドレイン形成領域、2
7・・・・・・ゲート形成領域、28.34・・・・・
・ホトレジスト、29・・・・・・Siイオン、3o・
・・・・・シリコン注入層、31・・・・・・高濃度n
型半導体層、32・・・・・・ソース電極、33・・・
・・・ドレイン電極、35・・・・・・アルミニウム、
36・・・・・・ゲート電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 2 第3図 第4図 L()Lmノ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)活性層が形成されている半導体基板に一層以上の
    膜を形成する第1の工程、前記膜にソース。 ドレイン、ゲート形成領域となる開孔部を同時に形成す
    る第2の工程、前記ソース、ドレイン形成領域に高濃度
    イオン注入層を形成する第3の工程、前記第1の工程で
    形成したソース、ドレイン形成領域内にオーミック電極
    を形成す゛る第4の工程、前記第2の工程で形成したゲ
    ート領域にショットキ電極を形成する第5の工程を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)膜が基板に接する第1層、前記第1層に接する第
    2層よりなり、少なくとも前記第2層にソース、ドレイ
    ン、ゲート形成領域となる開孔部を同時に形成し、前記
    第1層をイオン注入のマスクとしてソース、ドレイン形
    成領域に高濃度イオン注入層を形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法
  3. (3)第1層、第2層が絶縁膜であることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)第1層がシリコン窒化膜、第2層がシリコン酸化
    膜であることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載
    の半導体装置の製造方法。
  5. (5)第1の膜が絶縁膜で、第2層が金属膜であること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置
    の製造方法。
  6. (6)  ソース、ドレイン形成領域に高濃度イオン注
    入層を形成する第3の工程において、第2の工程で形成
    された開孔部のソース、ゲート形成領域間の距離をもと
    にして前記高濃度注入層のイオン注入条件を設定するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61188972A (ja) * 1985-02-15 1986-08-22 Sumitomo Electric Ind Ltd シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ、およびその製造方法
JPS61188971A (ja) * 1985-02-15 1986-08-22 Sumitomo Electric Ind Ltd シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ、およびその製造方法
JPS61219177A (ja) * 1985-03-25 1986-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd シヨツトキ−ゲ−ト電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH0330984B2 (ja) * 1985-02-15 1991-05-01 Sumitomo Electric Industries
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