JPS60123026A - 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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JPS60123026A
JPS60123026A JP23055183A JP23055183A JPS60123026A JP S60123026 A JPS60123026 A JP S60123026A JP 23055183 A JP23055183 A JP 23055183A JP 23055183 A JP23055183 A JP 23055183A JP S60123026 A JPS60123026 A JP S60123026A
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JP
Japan
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layer
conductor layer
electrode
semiconductor device
conductor
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Pending
Application number
JP23055183A
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English (en)
Inventor
Haruo Yamagishi
山岸 春生
Hisao Kamo
加茂 久夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS60123026A publication Critical patent/JPS60123026A/ja
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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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47Schottky barrier electrodes
    • H01L29/475Schottky barrier electrodes on AIII-BV compounds
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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

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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〕 この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に高融点遷
移金属からなる電極を備え、リフトオフ法で電極を形成
する半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の背景技術〕
近時m−v族元素間化合物半導体、特にGaAs半導体
を用いたICの開発が急速に進められ、その不可欠な技
術としてのイオン注入、その他に関連して電極材料に対
する要求も厳しくなっている。
最近注目されているセルフアライメントFETのゲート
電極に使用される材料がその適例で、電極金属層はイオ
ン注入のマスクとして使用したのちそのまま電極として
残置され、注入イオンに対する活性化処理として施され
る800℃程度の高温アニールにさらされる。しかも、
上記高温アニール処理後も良好なショットキ接合特性を
保持することが要求される。
従来、上に述べたような電極材料としてM、Tiw等の
高融点遷移金属、特にこれらの金属のシリサイドが使用
されてきた。
発明者らは上記シリサイドと特性的に遜色がなく、しか
も形成が容易な高融点遷移金属を主成分とする金属のナ
イトライド、例えばタングステンナイトライド(VN)
が電極材料として優れることを提唱した。すなわち、上
記高融点遷移金属ナイトライドは熱的には非常に安定で
、800℃程度の温度におけるアニール後でも良好なシ
ョットキ接合特性を示す。一般にこのような膜の比抵抗
は前記シリサイド同様にlXl0−’Ω・Qm程度で、
金属それ自体よりかなり高いという欠点がある。この欠
点はナイトライド層の上に比抵抗の小さな導電体層、例
えば一般に金属層特に金層を設けることにより克服され
る。一方、上記構造の電極は高温アニールすると金属層
や金層が変質して抵抗低減の意味をなさないという事態
が頻発することが判った。この対策としてナイトライド
層と金属層、特に金層の間の前記ナイトライドと異種の
高融点遷移金属ナイトライド層を介在させることによっ
て、上記の困難が大幅に改善されることを案出しすでに
提唱(特願昭57−227057号)したところである
ところで、セルファライン構造のFE、Tにおけるゲー
ト電極としてサブミクロン程度の微細パターン形成には
レジスト膜、場合によってはさらに絶縁膜、例えば5i
02膜をスペーサとするリフトオフ法が有効に使用され
ている。このようなリフトオフ工程ではレジストを使用
している関係で、導電膜の被着時にはできるだけ半導体
の温度が上昇しないように留意し、通常は基体に対し水
冷を施している。
しかるに、リフトオフ法を用いたゲート電極の形成過程
で、GaAs基体を水冷しながらWNからなる第1の導
電体層の上に、例えばタンタルナイトライド(丁aN)
層とその上に積層された金(Au)層の2層からなる第
2の導電体層を被着したのち、リフトオフ法で微細パタ
ーンを形成する際に、電極が第1の導電体層のwN層と
GaAs基体との間で剥離したり、さらにGaAs基体
全面にキャップ膜として絶縁膜、好ましくはリン珪酸ガ
ラ入(PSG)膜を堆積し、800℃で高温アニールを
施すと、第2の導電体層特にAu層の表面の変質、多数
の小孔の発生、キャップ膜との反応その他が起こり、微
細パターンが崩れ、比抵抗が増大するという事態がしば
しば起こるという重大な欠点のあることが判明した。
〔発明の目的〕
この発明は叙上の従来技術の欠点を除去し、リフトオフ
法によって電極剥離がなくかつ、微細構造で高温アニー
ルに対して安定なナイトライド電極を備える半導体装置
の製造方法を提供する。
〔発明の概要〕
この発明にかかる半導体装置の製造方法は、■−■族元
素間化合物の半導体装置を加熱しその主表面に高融点遷
移金属を主成分とする金属のナイトライドからなる第1
の導電体層を被着する工程、レジストパターンを形成し
、電極形成予定域の前記第1の導電体層を露出させる1
卑、前記第1の導電体層の露出部を含み半導体基体の全
主表面に第2の導電体層を被着する工程、前記電極形成
予定域以外の第2の導電体層をリフトオフ法により除去
する工程、および前記第2の導電体層をマスクにして第
1の導電体層にエツチングを施し一つの電極を形成する
工程を具備したことを特徴とするもので、電極の形成に
あたり第1の導電体層を被着するのにGaAs基体を昇
温させて施し、第2の導電体層をマスクにして第1の導
電体層をエッチング除去する改良点を備える。
〔発明の実施例〕
次にこの発明を1実施例としてセルファライン構造のF
ETにおけるゲート電極の形成方法を図面を参照して説
明する。
まず、第1図に示すように半絶縁性GaAs基体(1)
の一方の主面に矢印方向の例えばSi原子をイオン注入
してN型注入層(1a)を形成する。
次に第2図に示すように、前記N型注入層(1a)の全
面に反応性スパッタ法で厚さ約1500人のWN層(]
、Oa)を形成する。この1tlN層(10a)の形成
時にGaAs基体(1)を150〜300°C程度の温
度範囲に加熱しておくことによって基体に対するWN層
の密着が後に述べるように著るしく良好に得られる。
次に、第3図に示すように、WN層(10a)の全面に
絶縁膜(2)、例えばCV D SiO2膜を約100
人程度の厚さに堆積させたのち、写真蝕刻法でレジスト
膜(3)の例えばA Z (Shj、pley社製)を
使用してゲート電極パターンを形成し、ついでレジスト
膜をマスクにして絶縁膜(2)にエツチングを施し、ゲ
ート電極形成予定域に開孔(4)を設けWN層(1,0
a)の一部を露出させる。
次に、第4図に示すように上述の如く形成されたGaA
s基体(1)をスパッタ装置内に配置し、これを水冷し
つつ層厚が400人のTaN層(21a)、4000人
のAu層(22a)からなる第2の導電体層(μ瞳)を
被着する。
次に、第5図に示すように、リフトオフ法によってレジ
スト膜(3)、絶縁膜(2)を除去してゲートの半電極
(観)を形成する。
次に、第6図に示すように、例えばケミカルドライエツ
チング法(以降CDE法と略称する)によってゲートの
半電極(観)をマスクにしてWN層(10I3)をエツ
チングして半電極(則)直下にのみ残したυN層(10
a)と、その上の半電極(硯)とでゲート電極(観)を
形成する。ついで、ゲート電極(利)をマスクにしてシ
リコン原子をイオン注入してSiのN型注入層(1b)
 、 (lc)を形成する。
次に、第7図に示すように全面に厚さ4000人のCV
D PSG膜(5)を堆積させたのち、アルゴンまたは
窒素気流中で約800℃、10分間程度の加熱によりア
ニールを施し注入イオンの活性化を行なったのち上記P
SG膜(5)を除去する。これでゲート電極(亜)にセ
ルファラインされたN中層(lb) 、 (lc)ノが
形成される。
次に第8図に示すように尺1層(1b)にソース電極(
6)、N中層(]C)にドレイン電極(7)を形成して
セルフアラインメントFETが完成する。
上記実施例では第1の導電体層としてυN層、第2の導
電体層としてTaN−Au層を例示したが、第1の導電
体層に他のナイトライド、例えばTaN、 NbNにオ
ブナイトライト)、MoN(モリブデンナイトライド)
等を、また、第2の導電体層のTaNにがえTiN (
チタンナイトライド)y ZrN (ジルコニウムナイ
トライド)、WN等でもよい。
なお、上記実施例ではセルフアライメント構造のFET
におけるゲート電極を例に説明したが、ゲート電極形成
に限定されるものでなく、それを必要とするICに広く
適用できることは本発明の く主旨から明らかである。
また、半導体基体としてGaAsを例に説明したが、他
の■−■族元素間化合物基体でもよいことは同様に明ら
かである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、WN層の被着にあたって、GaAs
基体を加熱して施すことにより、最終工程でゲート電極
はGaAs基体から剥離されることなく、かつ、Au層
を含めて特に異常は認められない強固な取着が達成され
た。叙上の効果は比較のためにGaAs基体を水冷を施
してWN層を被着し、後の工程は同じに製造したものに
ついては、goo’cにて1゜分間施すアニール処理で
Au層がポールアップ状を示したり、茶褐色に変色する
などの変質が認められたことからも確認できた。
叙上の如く、この発明の電極形成方法によれば、リフト
オフ法により電極剥離を生ぜず、かつ高温アニールに対
しても安定なナイトライド電極を具備した半導体装置の
製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第8図はこの発明の半導体装置の製造方法
にかかり、第1はGaAs基体に対するN型注入層形成
工程の断面図、第2図はWN層の被着工程を示す断面図
、第3図はリフトオフ用のパターン形成工程の断面図、
第4図はTaN層、Au層被着工程の断面図、第5図は
ゲート電極形成工程の断面図、第6図は高濃度注入層形
成工程の断面図、第7図はPSG堆積工程の断面図、第
8図はソース、ドレイン電極形成工程の断面図である。 1・・・・・・・・・・GaAs基体 la、 lb、 lc・・・・・・N型注入層6・・・
・・・・・・・ソース電極 7・・・・・・・・・・ドレイン電極 10・・・・・・・・・・第1の導電体層(WN層)迎
・・・・・・・・・・第2の導電体層による生電極21
・・・・・・・・・・Ta’TQ層22・・・・・・・
・・・Au層 並・・・・・・・・・・ゲート電極 代理人 弁理士 井 上 −男 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第 7 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1,)m−V族元素間化合物の半導体基体を加熱しそ
    の主表面に高融点遷移金属を主成分とする金属のナイト
    ライドからなる第1の導電体層を被着する工程、レジス
    トパターンを形成し電極形成予定域の前記第1の導電体
    層を露出させる工程、前記第1の導電体層の露出部を含
    み半導体基体の全主表面に第2の導電体層を被着する工
    程、前記電極形成予定域以外の第2の導電体層をリフト
    オフ法により除去する工程、および前記第2の導電体層
    をマスクにして第1の導電体層にエツチングを施し1つ
    の電極を形成する工程を具備した半導体装置の製造方法
    。 (2)m−v族元素間化合物の半導体基体の加熱温度範
    囲が150〜300℃であ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)第1の導電体層がタングステンナイトライド層、
    第2の導電体層が前記導電体からタンタルナイトライド
    層、金層の順になることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項または第2項に記載の半導体装置の製造方法。 (4)第1の導電体層がタングステンナイトライド層、
    第2の導電体層が前記導電体層からチタンナイトライド
    層、金層の順になることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項または第2項に記載の半導体装置の製造方法。 (5)第1の導電体層に施すエツチングをケミカルドラ
    イエツチング法で行なうことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の半導体装置の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2613134A1 (fr) * 1987-03-24 1988-09-30 Labo Electronique Physique Dispositif semiconducteur du type transistor a effet de champ
WO2002052626A3 (de) * 2000-12-22 2003-02-13 United Monolithic Semiconduct Verfahren zur herstellung eines mikroelektronischen bauelements und danach hergestelltes bauelement

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2613134A1 (fr) * 1987-03-24 1988-09-30 Labo Electronique Physique Dispositif semiconducteur du type transistor a effet de champ
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