JPS5961059A - 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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JPS5961059A
JPS5961059A JP57169783A JP16978382A JPS5961059A JP S5961059 A JPS5961059 A JP S5961059A JP 57169783 A JP57169783 A JP 57169783A JP 16978382 A JP16978382 A JP 16978382A JP S5961059 A JPS5961059 A JP S5961059A
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JP
Japan
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field effect
gate
type field
manufacturing
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JP57169783A
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Yukio Kamaya
幸男 釜谷
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/8252Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using III-V technology

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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】 〔発明の属する技術分野] この発明は、半絶縁性GaAs基板て工7・・ノスメン
ト型電界効果トランジスタとデブレノ’/ F?ン型電
界効果トランジスタを集積してなる半導体装置の製造方
法に関する。
[従来技術とその間題屯] 半絶縁性GaAS基板にエン・・ノスメント型I這界効
果トランジスタ(以下E型F’ET)とデブレノシロン
型電界効果トランジスタ(以下D型PET)とを集積し
てF4/D型ゲート回路を構成するときけ 一従来、第
11aに示す構造のFETを用いてきた。
図に1=−いて、1は半絶縁性QaA8基板、2は絶縁
膜、3 、4 バーすれぞれF E T’のチャネル領
域となるN層、51〜54は夫々のFETのソース及び
ドレイン領域となる1層、6□〜64は夫々のFETの
ソース及びドレインの′4極、71,7□はゲート電(
メであって、N層との間でショットキー障壁を形成して
いる。そして特に、D型FIBT、g型FE゛rのチャ
ネル領域となるN層を形成するには、注入イオンの濃度
、エネルギーをかえて、別のイオン注入工程を必要とす
る。そして、0型ゲート回路の市電動作の確実性を増す
ために、チャネル領域の深さのばらつきに起因するFE
Tのピンチオフ電圧の分散の絶対値を小さくする努力が
進められている。
しかるに、IVD型ゲート回路ではF3WFETとD 
型’li’ Ifl Tのピンチオフ電圧の分散の方向
が同じである程(相関が強い程)、社同じ分散量であっ
てもイールドは高くなる0しかし、従来のFET製造方
法のようにD型FETとE型FETの形成を別のイオン
注入工程で行っていたのでは両FETのピンチオフ電圧
の分散がばらばらなので、この相関をさらに強くできれ
ばイールドは一層高くなる。
[発明の概要] この究明は、半絶縁性QaAs基板上にE型F’ETと
D型FBTを形成するにあたって、基板上にD型FET
の位置では薄く、E型FETの位置では厚く絶縁膜を付
着しておき、同じエネルギーでイオンを注入すると、絶
縁膜通過後のエネルギーは膜内でのエネルギー損失清の
違いから、■)型FETのところでは比較的深く、E型
FETのところでは浅くなるので、1回のイオン注入工
程で同時にE型FETとD型FETのチャネル領域を作
ることを特徴としている。
さらに、この発明はE型FETのチャネル領域の深さ、
ゲート長、ゲート幅をそれぞha、L。
炉とし、まだD型FETについてはRD、LD、WDと
にな;)ように設定することを’I’5’徴としている
[うと明の効果] この製1、り方法によれば次のような効果がある。
まずイオン注入回数が一回で済むので、工程が容易であ
る。まだ、】)型F’BTとE型FETのチャネル頭載
形成工程によるD型FgTとE型FgTのチャネル領域
の深さの分散の相関は強くなっている。しだがって、同
じピンチオフ電圧の分散i1tに対しても、この製η1
1方法により作った12.’T) 7fi9゜ゲートの
方が相関が強いので11丁常動作し易い。さらに、この
製造方法において、E型F Ff Tと、D型F’ET
のチャネル領域の深さの比を、D型FB1゛のゲート幅
をゲート長で割った値と、E型F 1弓゛1゛のゲート
幅をゲート長で割った値との比にほぼ等しくなるように
設定しているので、さらにゲートの正常用り作を6層m
実にすることになる。これは次の理由による。
第2図に示すように、E型pg’r、D型F ID T
を用いた1・〆I)型インバータ、ゲートを考える。図
で、8はDをFト】T、9はE型FETである。この入
出力伝播特性は第3図のようになる。10は論理ノロー
レベル(vL)、11はノ・イレベル(Vl()、lO
′、11′は論理J辰幅のIAOを、それぞれローレベ
ルに加えハイレベルかう差引いたレベル、12ハローレ
ベルノイズマージン、13はハイレベルノイズマージン
14は論理振幅の中点を出力するような入力の′il圧
(vo)、I5はゲインである。ここで、D型FETと
E41FETのピンチオフ4圧の分散によって、ノ飄イ
レペル、ローレベルVゲインはほとんど動かないとする
。つまりV。のみが変動すると考える。すると、このイ
ンバータゲートにおいてE型FET、D型F I’、 
Tの飽和領域(工ゎl’D)の式は次のようにかける。
ただし、■はドレイン4流、’ l)S Sは最大ドレ
イン電流、■、はピンチオフ電圧、Vthばしきい値1
工圧、Vinは入力醒圧であり、各変数の右肩のE 、
 I)の添字(よ、1・:型F 18 TあるいはJ)
型FBTについてシ の変数であることを示t。またしきい値1n圧と、ピン
チオフIJ、圧との間には次のような関係がある。
vth + Vp−=ψ。(定数:ビルトイン電圧) 
 ・・・@そして、パj¥3図に示し7Fイ/パータ特
性をもつインバータのIE常動作率が最大になるのは、
ローレベルノイズマージン吉ハイレベルノイズマージン
が等しいとへである。そうなるには、 −Vl、 −ト VL Vo−−(一定)   ・・(や と、すればよい。したがって、(つ式が成立するようl
 Vtb′)、Vth’″の関係は(1)、0式におい
てとしたときのVthD、 VthLの関係として与え
られる。すなわちVB、D> O、Vth” < OK
 注Q L テ’、E)。
(りを解くと、 て、E型1=’ E T、1〕型FI’lTのしきい(
直のばらつき△Vth”、△y th +)が0式で示
される保舵によって結ばれていると、iE常動作確率が
高い。すなわち、というしり係が成り立っていればよい
わけである。
ところで、ピンチオフ屯IEは、不純物ω1度が一定で
あれば、次の式で近似的に表わされる。
(N、イ(鈍物濃度、q:単イヘを電荷、と:′4′−
導体のA’n  ’tεtに仁 ) ここで、同時イオン打込みで均一なチャネル領域を作っ
ておけば、不純物d nT、N :、トDT(すF E
 T、E型FETKダ・1しで、共通な値になるので、
Vt1)式より、E型FET、D型FETのビア f 
dフti IEのばらつきの比は次のようになる。ただ
し、ここまた■式より△Vth ”−△V、となるこ吉
に注はす、H,、L、こ0比ノ)(<7)式での係、改
に等1−.いければ良いt−)で、 となることが条件である。ところでドレイ/電流の最大
賄Tl)55 ’ま次のように書ける。
+t−w′;+′v。
IT)55”□ ;4L ここで、σは導電率、Wはゲート幅、aはチャネルml
賊の厚さ、■1)はピンチオフ市川、Lがゲート1に?
X′ある。この式より、EルリF E Tの変数((は
添字IFIを、D型F ト; Tにld’D’をつけて
表わすととなるので[相]式よりこれが註/a1)とな
ればよい、さらに(り式より であることに注意してまとめると、 a1′W/L X呻 al″W/L と、する。これが動作確率を高くするチャネル領域の深
さの化である。
上述のように、D型F ET t−’ T> 型F E
 Tのチャネル領域を一回のイオン注入で製J告できる
ことは工程の簡略化のみならず、回路全体としても動作
をより確実にする。
〔発明の実施例] この発明の一実施例の構造を第4L2]に示し、その製
造工程をM5図(a)〜(→に示す。製造工程にftっ
て説明すると、第5図(1)に示すように半絶縁性Ga
AS 基板16上を絶縁膜17で覆イ、I) jl’J
 P ETのチャネル形成11′l置ではエツチングに
より絶縁膜を薄ぐする。次に(b)に示すようにレジス
ト18をつけて、連続的にエネルギーをかえながらイオ
ン注入すると、D型F ETのチャネル領域19は深く
、BJlq F I(Tのチャネル領域Wは浅く、しか
もほぼ均一濃度Nで形成される。そして(C)に示すよ
うにレジストIs 茫除去し、絶縁膜を均一の厚さにな
るようにエツチングする。次に(d)のようにレジスト
21をつけて、高一度でイオンを注入し、ドレイン・ソ
ースの′−1極領域221〜224を形成する。さらに
(e)に示すようにレジストを除去し、絶縁膜に穴を開
け、ドレイン・ソース’lt極(hWGe ) 231
〜:234を取り付ける。最後に各ゲート領域の絶縁膜
に穴を開けoaAs IIJとの間にシHットキー障壁
を形成する例えばhlからなるゲート′シイ眞241,
242を形成して、D型FETとB型FETが完成する
より具体的な数値を挙げれば次のようになる。
たとえば、ピンチオフ電圧をB型FETではvp]18
=0.7V、1)型14TではV、D= 1.4VK 
L、E型FETのしきい値の深さをa −0,1μmぐ
らいにしようとする場合は、(19式により、E型F 
I弓′1゛とD型FE Tのチャネル領域の厚さの比は
0式より、ヨッて、aI)=1.4 X a” = 0
.14μmまたQ’3式により、ゲート幅とゲート長の
比を、にする。さらに不純物濃度Nは0式よりとすれば
よいことになる。
以北説明したように本発明によれば1回のイオン注入に
よってE型FETとD型Ti’ E Tのチャネル層を
作ることができるので、ピンチオフ電圧のばらつへが同
じ方向となりやすく(ピンチオフ電圧の相関が強く)、
結果的にイールドが改善できる。さらにチャネル層の厚
さの比とゲート長及びゲート幅の比とある関係を保つこ
吉によって一層イールドの改善が行える。
4.14面の「、jノ1tな1況明 2jG 1図は従来の03人S基板を用いたD壁FBT
と1■俵FETのQl造を示す図、第2図はlr、/s
〕インバータゲート(、“マ成図、第3図はインバータ
特性を示す図、第4図はこの発明の一実施例の購成を示
す図、・5J5図(a)〜(e)はこの発明の一実施例
であるT:E4図の製造工程を示す図である。
Ql・・・D型FBT、  Q2・Iる型FET、16
・半絶縁性GaAS基板、17・・・絶縁膜、19−D
型FETLy)N11.2o−E型FET0N層。
221〜224  ・N+ii、  231,232・
・・配線、241.24□・・・ゲート電極。
代理人 弁理士  則 近 憲 佑 (ほか1名) ガ゛51図 8 FET        E−FITO¥ 2 図 勉 V外 第3図 ftl 第4図 第  5  図 Qt    Q。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)半絶縁性GaAs基板にエンハンスメント型区界
    効果トランジスタとデブレッシ四ン型電界効果トランジ
    スタとを形成してなる半導体装置を製造するに際し、前
    記基板とに絶縁膜を、前記エンハンスメント型電界効果
    トランジスタ形成位置では厚く、前記デプレッ’/vx
    ン型電界効果トランジスタ形成位置では薄く形成し、そ
    の−Fからイオン注入を行って、深さの異なるイオン注
    入領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 (2)イオン注入領域の不純物濃度が、0aAS基板の
    表面から一定深さまで均一であることを特徴とする特許 の製造方法。 とを特徴とする前記特許請求の範囲第2項記載の半導体
    装置の製造方法。 (4)エン・・ンスメント型電界効果トランジスタのチ
    ャネルの深さをaF′、ゲート長をL8、ゲート幅をW
    8とし、デブレッシ璽ン型電界効果トランジスタのチャ
    ネルの深さをa 、ゲート長をL,ケート幅をWDとし
    た時、 aDWE/LH aE  WD/LD になるように設定したことを特徴とする前記特許請求の
    範囲第2項記載の半導体装置の製造方法。
JP57169783A 1982-09-30 1982-09-30 半導体装置の製造方法 Pending JPS5961059A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH022640A (ja) * 1987-12-23 1990-01-08 Internatl Standard Electric Corp 自己整列ゲートfetの製造方法
US5192701A (en) * 1988-03-17 1993-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing field effect transistors having different threshold voltages
US5210437A (en) * 1990-04-20 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS device having a well layer for controlling threshold voltage
US5221634A (en) * 1989-01-31 1993-06-22 Texas Instruments Incorporated Method of making semiconductor device employing self diffusion of dopant from contact member for augmenting electrical connection to doped region in substrate

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