JPS59207669A - 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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JPS59207669A
JPS59207669A JP8293283A JP8293283A JPS59207669A JP S59207669 A JPS59207669 A JP S59207669A JP 8293283 A JP8293283 A JP 8293283A JP 8293283 A JP8293283 A JP 8293283A JP S59207669 A JPS59207669 A JP S59207669A
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JP8293283A
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Noriyuki Yano
谷野 憲之
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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)
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は電界効果トランジスタの製造方法に関するも
のである。
〔従来技術〕
電界効果トランジスタとして、こ\では砒化ガリウムM
ESW電界効果トランジスタ(以下GaAsFETと略
称する)を例に挙げて述べる。
この種のGaA、a FETは、一般にGaAs5半導
体上に長さ1ミクロン程度のゲート電極を形成した場合
、準ミリ波帯領域での動作が可能であって、超高周波ト
ランジスタ、あるいは超高速集積回路として注目されて
いる。この鼾うンジスタは、半絶縁性GaAs基板上に
n型GaAs牛導体層をエピタキシャル成長させ、この
nu牛牛体体層上ショットキ障壁を形成するゲート電極
と、その両側にソース、およびドレインとしてのオーミ
ック電極とを設けた構造となっている。
こ\でこのトランジスタにあって、スイッチング時間を
短縮させるためには、ゲート長を短かくし、チャンネル
領域の電子濃度を高くして、トランジスタの相互コンダ
クタンスgmoを大きくすることが必要である。しかし
乍ら、前者のゲート長を短かくすることは、微細加工技
術に限界があって、0.3ミクロン以下のゲート長を得
るのは困難であるとされてお夛、一方、後者のチャネル
領域の電子濃度を高くすると、ゲートのショットキ障壁
の降伏電圧が低くなるので、この電子濃度にも上限があ
って、一般にed1016〜1017鋼−3の電子濃度
をもつnff1GaAs牛導体が用いられている。
またn型GaAs半導体層に直接ソース、およびドレイ
ンのオーミック電極を形成すると、電極のコンタクト抵
抗とソース・ゲート間の半導体層の抵抗とに起因するソ
ース直列抵抗R,+sによってトランジスタの特性が低
下する。すなわち、トランジスタの相互コンダクタンス
2mは、真性トランジスタの相互コンダクタンスPmo
 に対して2m= 9mo/(1+Ra jlmo )
で表わされ、大きなソース直列抵抗Rsはトランジスタ
の相互コンダクタンス2mを小さくシ、最高スイッチン
グ時間を長くさせることになpSIp#に、ソース・ゲ
ート間の抵抗はnWGaAa半導体層が薄い場合、同半
導体層の表面単位による空乏層(以下表面空乏層と略称
する)の影響によって高抵抗になり易く、ソース直列抵
抗Rsの王な原因となっている。
第1図、および第2図(a)〜(c)に、ソース直列抵
抗Rsを小さくするための構造を採用した従来例による
GaAs FETを示しである。
第1図はリセス構造のGaAa FET であって、こ
のGaAs FETは、まず半絶縁性基板(1)上にエ
ピタキシャル成長、あるいは−fオン注入により、充分
に厚いn型GaAs半導体層を形成した上で、エツチン
グにより適当なしきい値電圧が得られるように厚さ制御
したチャネル層(2)と、その両側のソース領域(4)
、およびドレイ/領域(5)とを得る。
ついでチャネルN(2)の上にはGaAsに対してショ
ットキバリア接合を形成する金属層からなるゲート電極
(3)を、菫たソース領域(4)、およびドレイン領域
(5)の上にはGaAsに対してオーミック性接触全形
成するソース電極(6)、およびドレイン電極(7)を
それぞれに設けたものである。
この第1図構造では、ソース領域(4)、およびドレイ
/領域(5)がゲート電極(3)に近接しており、かつ
充分に厚いために、表面空乏層の影響も小さくて、ソー
ス直列抵抗Rsを小さくし得るのである。
しかしこの構造の場合には、n型Ga A s半導体層
を形成したのちに、チャネル層(2)の厚さ制御のため
の揖夛込み、すなわちリセスを行なうので、ソース直列
抵抗Rsを小さくする目的でn型GaAs半導体層を厚
くすると、掘り込み量、いわゆるリセス量を多くする必
要があってチャネル層(2)の厚さ制御が著るしく困難
になり、かつエンハンスメント型(ノーマリオフ型)F
ETでは、チャネル層の厚さが薄いので、リセスによる
トランジスタのしきい値電圧の制御が困難で高集積化に
不適当であった。
また第2図(a)ないしくc)は高い電子濃度のn”G
aAs半導体層からなるソース、ドレイ/領域をもつ構
造のGaAs FETの製造工程を示しており、まず半
絶縁性GaAs基板(1)上に、イオン注入によってチ
ャネル層(2)を形成し、かつこのチャネル層(2)上
にゲート電極(3)を形成させ(第2図(a))、つい
でこのゲート電極(3)をマスクにして、イオン注入に
よりn++導体層からなるソース領域(8)、およびド
レイン領域(9)を形成させ(第2図(b) ) 、さ
らにこれらの各領域(8) 、 (9)上にソース電極
(6)、ドレイン電極(7)を形成したものである(第
2図(C))。
こめ第2図(&)ないしくc)工程による構造では、n
+牛牛体体層らなるソース領域(8)、およびドレイン
領域(9)がゲート電極(3)に近接してお9、かつ電
子濃度が充分に高いので、表面空乏層の影響も小さくて
、同様にソース直列抵抗R8を小さくし得るのである。
しかしこの構造の場合には、n++導体層からなるソー
ス領域(8)、およびドレイン領域(9)を、ゲート電
極(3)に近接させているために、アニール時の拡散な
どによりゲート・ソース、およびゲート・ドレイ/間の
距離tfls、およびtLIa(−0,1〜0.3μm
)の制御が困難であり、距離Lf/mが長いとソース直
列抵抗Rsが表面空乏層の影響で増大し、また距離t9
dが短かいとドレイン耐圧が低下したり、ゲート・ソー
ス間の容量が増加して最高スイッチング時間が長くなる
などの欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は従来のこのような欠点に鑑み、ソースおよび
ドレイン領域を形成したのちに、これらの各領域間をエ
ツチングして掘り込み、この掘夛込んだ部分にイオン注
入してチャネル領域を形成させることにより、高速、高
周波で動作し、かつ素子特性のバラツキが小さくて高集
積化に適した電界効果トランジスタを提供するものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、この発明方法の一実施例につき、第3図(a)な
いしくd)、および第4図を参照して詳細に説明する。
この実施例方法では、まず第3図(a)に示すように、
半絶縁性GaAs基板(11)の所定部分に対して、イ
オン注入2例えば第4図にみられるとお9170KeV
の加速エネルギで2×10 m のSiイオンを注入す
ることにより、n++導体層からなるソース領域(18
)とドレイン領域(19)とを形成し、かつこれを例え
ば800℃で熱処理することにより、このn++導体層
より熱拡散によってチャネル層とはゾ同一の電子濃度を
もつところの。
n半導体層からなる領域(,14) 、 (15)を形
成する。
このときのソースおよびドレイン領域(18) 、 (
19)における深さ方向への不純物分布は第4図のよう
になる。
ついで第3図(b)に示すように、前記n++導体層か
らなるソースおよびドレイン領域(18) 、 (19
)間に挾まれた領域を、化学エツチング、あるいはドラ
イエツチングにより、前記n半導体層からなる領域<1
4) 、 (15)の深さ以下の掘り込み量で掘9込ん
だのち、第3図(c)に示すように、イオン注入1例え
ば第4図にみられるとお9.50 KeVの加速エネル
ギで1×10cTn  のSt イオンを注入スること
によってチャネルM (12)を形成し、かつその後、
ケート電極(13) 、ソース電極(16)。
およびドレイン電極(17)を第3図(&示すように形
成するのである。
従ってこの実施例方法では、チャネルを形成したのちに
掘り込′!jカいため、トランジスタのしきい値電圧の
バラツキを小さくして、高集積回路を歩留りよく製造で
き、またソース、ドレイン各領域の形成後に掘り込みを
々してチャネル領域を形成するので、表面空乏層による
ソース抵抗Rsを小さくでき、しかもn++導体層から
なるソースおよびドレイン領域をあまり近接させる必要
がないことから、ドレイン耐圧を充分に高く、かつゲー
ト、ソース間の容量を小さくし得る。またn+牛牛体体
層らなるソースおよびドレイン領域(18)、 (19
)とチャネル層(12)の間にn半導体層の領域(4)
 、 (5)を形成しているので、前記第2図での拡散
をできるだけ抑えて、n++導体層からなるソースおよ
びドレイン領域(8) 、 (9)をチャネル層(2)
に近接させる構造に比較して熱処理条件が大幅に緩和さ
れ、素子特性のバラツキの小さい高集積回路を歩留りよ
く製造できるのである。
なお前記実施例では、半導体材料として、GaA1を用
いた場合について述べたが、シリコンその他の半導体材
料を用いた電界効果トランジスタにも適用できることは
勿論である。
〔発明の効果〕
以上詳述したようにこの発明方法によれば、ソースおよ
びドレイン領域を形成したのちに、これらの各領域間を
掘り込み、かつこの掘り込んだ部分にイオン注入してチ
ャネル領域を形成するようにしたから、素子特性のウェ
ー・面内均一性を失うことなく、ソース抵抗およびゲー
ト、ソース間容量を低減できて、高速、高周波で動作し
、かつ素子特性のバラツキの小さい高集積化に適した電
界効果トランジスタが得られる特長がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例によるリセス構造GaAmFETを示す
断面図、第2図(a)ないしくc)は従来例によるn+
層形成構造GaAa FET の製造工程を順次に示す
断面図、第3図(a)ないしくa)はこの発明方法の一
実施例による製造工程を順次に示す断面図、第4図は同
上ソースおよびドレイン領域における深さ方向への不純
物分布を示す説明図である。 (11)・・・・半絶縁性GaAs基板、(12)・拳
・・チャネル領域、(13)・・・・ゲート電極、(1
4)、 (15)・・・φnn牛体体層領域(16)お
よび(17)・・・・ソースおよびドレイン電極、(1
8)および(19)・・・・ソースおよびドレイン領域
。 代理人  大 岩 増 雄 第4図 0.1   0.2   0.3 茎版釆縞かうの際さ  〔pm〕 手続補正書(自発) 1、事件の表示   特願昭58−82932号2、発
明の名称   電界効果トランジスタの製造方法3、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内皿丁目2番3号名
 称  (601)三菱電機株式会社代表者片山仁八部 4、代理人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半絶縁性半導体基板の一王面上に、ソース、ドレイン、
    およびゲートを形成する電界効果トランジスタの製造方
    法において、前記ソースおよびドレイン各領域を選択的
    に形成したのち、これらの各領域間を掘力込む工程と、
    この掘り込まれた部分にイオン注入してチャネル領域を
    形成する工程とを含む、ことを特徴とする電界効果トラ
    ンジスタの製造方法。
JP8293283A 1983-05-10 1983-05-10 電界効果トランジスタの製造方法 Granted JPS59207669A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62296566A (ja) * 1986-06-17 1987-12-23 Matsushita Electronics Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPS63281473A (ja) * 1987-05-13 1988-11-17 Nec Corp 電界効果型半導体装置及びその製造方法
JPS642370A (en) * 1987-06-24 1989-01-06 Nec Corp Field-effect type semiconductor device and manufacture thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5768077A (en) * 1980-10-15 1982-04-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of schottky gate type field effect transistor

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