JPS59193063A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPS59193063A
JPS59193063A JP6642983A JP6642983A JPS59193063A JP S59193063 A JPS59193063 A JP S59193063A JP 6642983 A JP6642983 A JP 6642983A JP 6642983 A JP6642983 A JP 6642983A JP S59193063 A JPS59193063 A JP S59193063A
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gate
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gaas
semiconductor layer
film
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JP6642983A
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JPH0563946B2 (ja
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Keiichi Ohata
恵一 大畑
Tomohiro Ito
伊東 朋弘
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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、寄生抵抗の小さい電界効果トランジスタ、特
に絶縁性ゲートの電界効果トランジスタの製造方法に関
する。
1−V化合物半導体を用いた電界効果トランジスタは、
高速IC用および超高周波用素子として、より高性能の
ものが要請される。%ζこ絶縁性ゲートの電界効果トラ
ンジスタが、ディジタルIC用および高出力素子用とし
て求められている。例えば、第1図に示すトランジスタ
は、最近注目されているもので、高純度の第1の半導体
層のチャネル層(例えばP−−GaAs J脅)12上
に、n型ドープした第1の半導体より電子親和力の小さ
い第2の半導体層(例えはn+−GaAlAs I@)
13を設け、その上のゲート電極14の電位を変化させ
てソース電極15とドレイン電極16との間のへゾロ界
面の褐純度の第1の半導体層側を流れる電流を変化させ
るものであり、特に低温での移動度の増加が注目されて
いるものである。なお11は高抵抗基板である。
ここで、ゲート14下の第2の半導体J¥113は空乏
化して実質上半絶縁性化しており、チャネルのキャリア
数は、この絶縁層による容量結合によって変化するので
、実質上絶縁ゲート電界効果トランジスタと考えること
ができる。このトランジスタにおいては、従来、ソース
およびドレイン電極は、Au −Geを高純度の第1の
半導体(GaAs )に直接合金化して形成すること、
および、ソース−ゲート間のチャネル層のシートキャリ
ア密度があまり大きくないことのために、ソース抵抗の
大きいことが問題である。このため、第2図のようにイ
オン注入によってゲートm極部以外lこn+領域21お
よび22を設けることが考えられる。同図において第1
図と同一記号は同一構成要素を示す。この構造は、チャ
ネル域の半導体にInP等を、ゲート絶縁膜に酸化膜や
窒化膜等を用いた絶縁ゲート電界効果トランジスタ、特
にエンハンスメント型トランジスタの重要な構造でもあ
る。この場合、前記第2の半導体膜は、SiO,、Si
3N、等の酸化膜、窒化膜等の絶縁膜に置換えられる。
さて、かかる構造の電界効果トランジスタの製造工程は
、従来技術のSl絶縁ゲート電界効果トランジスタでの
工程を適用した場合を、第3図を用いて説明する。先ず
高抵抗基板11上にチャネル層の第1の半導体層12、
および第2の半導体層あるいは絶縁膜13を成長する工
程(第3図(a)) 、耐熱性のゲート電極14を形成
する工程(第3図(b))、ゲー ト電極14をマスク
にしてドナーイオンを注入し、アニールを行ってn+領
域21 、22を形成する工程(第3図(C))、ソー
ス電極15およびドレイン電極16を形成する工程(第
3図(d))で成るものが考えられる。しかしながら、
イオン注入後のアニール工程では、800℃程度以上の
高温での熱処理が必要であり、この熱処理によって、n
+ ドープした第2の半導体層を用いたベテロ構造の場
合ζこは、該n+ ドーパントがチャネル層の第1の半
導体側へ拡散する等、ペテロ界面の負の維持か困難で、
低温での移動度の増加の程度が小さくなることが観測さ
れている。またInPを用いた絶縁ゲート′電界効果ト
ランジスタでは、InPの耐熱性が低いので、工nP/
絶縁膜の界面特性の劣化をきたす恐れがある。
本発明の目的は、以上のような■−■化合物半導体を用
いた電界効果トランジスタの製造方法には不適な高温ア
ニールを要しないで、ソースおよびドレインにn+領領
域形成することができる電界効果トランジスタの製造方
法を提供することにある。
本発明の電界効果トランジスタ05製造方法について、
第4図を用いて説明する。先ず、高抵抗基板41上に一
導電型の高ドープの低抵抗半導体層42を成長する工程
(第4図(a)) 、該低抵抗半導体層上にゲート部を
開口する非晶質膜43を形成し、さらに開口部の該低抵
抗半導体層を除去する工程(第4図(b)) 、横方向
の成長速度の遅い成長手段でもって、チャネルの半導体
層44を成長し、さらに絶縁膜あるいは実質的に絶縁性
となる半導体層45を成長する工程(第4図(C))、
上方よりゲート電極金属を蒸着し、リフトオフあるいは
不要部のエツチングによってゲート電極46を形成する
工程(第4図(d)) 、前記低抵抗半導体層上にソー
ス電極47およびドレイン電極48を形成する工程(第
4図(e))で成る。第4図から理解できるように、本
製造方法では絶縁膜あるいは絶縁性半導体膜45の成長
後にイオン注入のアニールのような高温での熱処理工程
を要せずに、低抵抗領域を自己整合的にゲート部に接し
て設けることができる。さらζこ第4図(C)の工程で
非晶質膜43上に成長した半導体層44’ 、 45’
は多結晶化し半絶縁性化するため、第4図(d)のよう
に、これら絶縁体で囲まれた四部にゲート電極を埋込み
、さらにははみ出すようにもゲート電極を形成できるの
で、実効的に断面積の大きいゲート電極となり、ゲート
抵抗も小さくできる。
以上、本発明の製造方法(こより、寄生抵抗すなわちソ
ース抵抗およびゲート抵抗の小さく、かつゲート寄生容
量の小さな電界効果トランジスタを自己整合的に形成で
きる。さらに、前述した従来の製法ではゲート電極とし
て、例えばMOのような耐熱性のものが必要であったが
、本発明の製法ではゲート電極材料の制限はない。さら
にチャネル層およびケート絶縁層が多結晶半導体層で覆
われ露出しないことも信頼度を高める上で大きな長所で
ある。
次に本発明の具体例について説明する。第一の実施例で
は、高抵抗基板として半絶縁性GaAs基板上に約3μ
mの厚さに高抵抗GaAs層を成長したものを用い、そ
の上にキャリア密度1×1018crrL−3厚さ0.
4μmのn” −GaAs層を成長する。なお高抵抗G
aAs層およびn+−GaAs層は例えば気相成長法で
連続して成長することができる。次いで非晶質膜として
、CVD法により0.2μmの厚さのSi、N、膜を形
成する。次にチャネル長として1μm長にゲート部を開
口するレジストパターンを形成し、反応性イオンエツチ
ングによりSi3N、膜および計−GaAs  層を垂
直にエツチング除去する。
このときエツチングガスの一例として、813N4には
CF4を、GaASにはCCV、を用いれば良い。次に
レジストを除去し、ウェハーのクリーニングを行った後
、分子線エピタキシャル法により、不純物密度の小さい
(例えばIQ” crrt−3以下)のP−−GaAs
チャネル層を0.35μmの厚さに、次いでドナー密度
I XIO” cm−3のn型Ga o、y Alo3
As層を0.06μmの厚さに成長する。次いでAlを
1μmの厚さに真空蒸着し、前記S io2の開口部す
なわちゲート部を覆う3μm長のホトレジストパターン
を形成し、不要部のAlをエツチングしてケート電極を
形成する。最後に、ソース電極、ドレイン電極部を開口
するホトレジストパターンを形成し、多結晶のn  G
ao、7 A7o、3AS層、GaAs層、および8i
3N、膜をエツチングして、n+−GaAs表面を露出
し、Au  Geを蒸着、リフトオフした後熱処理を行
えば素子が完成する。
第2の実施例では、高抵抗基板として半絶縁性InP 
基板を用いる。まずキャリア密度lXl0”Cm、−”
厚さ0.6μmのn+−InP  層を成長する。次に
チャネルとなる部分をレジストで覆い、0.1μmの厚
さに5IO2膜を蒸着し、レジストを除去、リフトオフ
してチャネル部を開口する5io2バクーンを形成する
。次いでCCl4を用いた反応性イオンエツチングによ
りn+−InP層を除去する。次いで分子線エピタキシ
ャル装置内にセントし、Arイオンスパッタ等によって
ウェハーをクリーニングし、続いてP−−InPチャネ
ル層を0.5μmの厚さに成長する。次いでCVD法に
より、ゲート絶縁膜のSin、膜を0.1μmの厚さに
成長する。さらに1.2μmの厚さにAlを上方から蒸
着し、第1の実施例と同じくゲート部以外の不要部をエ
ツチングしてゲート電極を形成する。なおこの場合、A
Jのオーバエツチングを進行させてゲート開口部のみに
Alを残すようにすれば、第4図(d)に対応する他の
例として第5図に示すように比較的平坦な表面が実現で
きる。さらにソースおよびドレイン電極部のSiO□膜
、多結晶InP層および最初のSiO□膜を除去してオ
ーム性電極を形成して素子が完成される。
以上説明した実施例かられかるように、本発明の製法は
小さなソース抵抗をもたらすのはもちろんのこと、さら
に厚いゲート電極を容易に形成でき、ゲート抵抗も小さ
くできる。特に第5図(第4図と同一記号は同一構成要
素を示す)に示したように、厚いゲートでも平坦な素子
を実現できることは大きなメリットである。また以上で
は非晶質膜としてSi、N、やSin、膜の場合につい
て説明したが、GaAs 、 InP等の半導体のネイ
ティブオキサイドも利用できる。
なお本発明の製法において、ゲート電極およびソース、
ドレイン電極の形成の順序は任意であり、以上の説明と
は異なってソース、ドレイン電極を先に、あるいは、ソ
ースおよびドレインの開口をあらかじめ行っておけば3
′甑極を同じ金属で開時に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は絶縁性ケートの電界効果トランジスタの基本構
造、第2図はソース抵抗を小さくするために考えられた
絶縁性ゲート電界効果トランジスタの構造、第3図(a
)〜(d)は第2図のトランジスタを製造する従来技術
によるM法を説明するための図、第4図(a)〜(e)
は本発明による製造方法を説明するための図で主要工程
における電界効果トランジスタの断面図、および第5図
は本発明の製法による一実施例を説明するための図であ
る。ここで11 、41・・−高抵抗基板; 12 、
44・・・チャネル層;13゜45・・・ゲ−ト開口部
; 14 、46・・・ゲート電極; 15 、47・
・・ソース電極; 16 、48・・・ドレイン電極;
21,22゜42・・・低抵抗半導体層:43・・・非
晶質膜; 44’、 45’ ・・・多結晶半導体層で
ある。 粥 l 口 ] /l 第2口 隼5 圏 CQ−ン 口=二1 − 粥4 図 第 、5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高抵抗基板上に一導電型の高不純物濃度低抵抗半導体層
    を形成した後、該低抵抗半導体層上にゲートとなる部位
    を開口する非晶質膜を形成し、さらに開口部の該低抵抗
    半導体層を除去した後、横方向の成長速度の遅い成長手
    段でもってチャネルの半導体層を成長し、さらに絶縁膜
    あるいは実質的に絶縁性となる半導体層を成長し、前記
    開口部位の絶縁性層上にゲート電極を、低抵抗半導体層
    上にソースおよびドレイン電極を形成することを特徴と
    する電界効果トランジスタの製造方法。
JP6642983A 1983-04-15 1983-04-15 電界効果トランジスタの製造方法 Granted JPS59193063A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9184274B2 (en) 2012-02-16 2015-11-10 Sony Corporation Semiconductor apparatus and manufacturing method of the semiconductor apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9184274B2 (en) 2012-02-16 2015-11-10 Sony Corporation Semiconductor apparatus and manufacturing method of the semiconductor apparatus

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