JPS6064480A - 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Info
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- gaas
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
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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。
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〕
本発明は、GaAs等の化合物半導体を用いた電界効果
トランジスタ(FET)の製造方法KPAする。
トランジスタ(FET)の製造方法KPAする。
GaAsはSi K比べて電子移動度が数倍高く、高速
動作が可能なデバイス材料として注目されている。Ga
Asを用いてFETを作る場合、5it(おけるような
良質の界面特性を示すゲート絶縁膜がないため、通常、
金属−半導体接触を利用したショッートキーゲート構造
が採用される。このようなショットキーゲート型FET
は通常MBS (MetalSemiconducto
r ) FETと呼ばれる。
動作が可能なデバイス材料として注目されている。Ga
Asを用いてFETを作る場合、5it(おけるような
良質の界面特性を示すゲート絶縁膜がないため、通常、
金属−半導体接触を利用したショッートキーゲート構造
が採用される。このようなショットキーゲート型FET
は通常MBS (MetalSemiconducto
r ) FETと呼ばれる。
第1図は一般的なMBS FETを示している。11は
Cr ドープの半絶縁性GaAs基板、12が活性層と
なるn型不純物ドープGaAs層であり、このGaAs
J@ 12の表面にオーミック電極であるソース電極
13、ドレイン電極14およびショットキー電極である
ゲート電極15が形成されている。
Cr ドープの半絶縁性GaAs基板、12が活性層と
なるn型不純物ドープGaAs層であり、このGaAs
J@ 12の表面にオーミック電極であるソース電極
13、ドレイン電極14およびショットキー電極である
ゲート電極15が形成されている。
第1図のMES FET の改良形として、第2図に示
す構造が知られている。これは、第1図の活性層となる
n型GaAs層12の部分を、アンドープGaAs層1
21とこれよシバンドキャップの広いノンドープGaA
lAs層122とn型不純物ドープGaAlAs層12
3の積層構造としたものである。この構造のMBS F
ET は第1図のものより高速動作が可能である。その
理由は、キャリアが走行するチャネル領域となるGaA
s層12.がアンドープゆえに電子移動度が非常に高い
ためである。アンドープGaAs 15112+でキャ
リアとなる電子はへテロ接合を介してn壓GaAlAs
層122から供給されることになる。
す構造が知られている。これは、第1図の活性層となる
n型GaAs層12の部分を、アンドープGaAs層1
21とこれよシバンドキャップの広いノンドープGaA
lAs層122とn型不純物ドープGaAlAs層12
3の積層構造としたものである。この構造のMBS F
ET は第1図のものより高速動作が可能である。その
理由は、キャリアが走行するチャネル領域となるGaA
s層12.がアンドープゆえに電子移動度が非常に高い
ためである。アンドープGaAs 15112+でキャ
リアとなる電子はへテロ接合を介してn壓GaAlAs
層122から供給されることになる。
アンドープGaAlAs層はスペイサ−と呼ばれ、n型
のGaA I As層がアンドープGaAs層の電子に
及はす影響を軽減するためのものである。
のGaA I As層がアンドープGaAs層の電子に
及はす影響を軽減するためのものである。
第1図、第2図に示すMBS 1’ETを作るには、ソ
ース、ドレイン電極13.14とゲート’@ 極15と
に別々の金属を用いるため、それぞれの電極形成に光触
剤工程を必要とする。そのためにはマスク合せの余裕を
とることが必要である。例えば、ゲート電極幅2μmに
対して、ゲート電極15とソース、ドレイン電極13.
14の間にそれぞれ2μmのすき間を設けなければなら
ない。このことは、第1に、この種のMBS FE’l
’を一枚のウェハ上に集積する場合に高集積化を妨げる
ことになる。第2に、ゲートとソース、ドレインの間に
ケートで制御されない抵抗がチャネル抵抗に直列に入る
ため、高速動作の妨けとなり、また尚いglTlが得ら
れない等、FET特性を悪化させる。
ース、ドレイン電極13.14とゲート’@ 極15と
に別々の金属を用いるため、それぞれの電極形成に光触
剤工程を必要とする。そのためにはマスク合せの余裕を
とることが必要である。例えば、ゲート電極幅2μmに
対して、ゲート電極15とソース、ドレイン電極13.
14の間にそれぞれ2μmのすき間を設けなければなら
ない。このことは、第1に、この種のMBS FE’l
’を一枚のウェハ上に集積する場合に高集積化を妨げる
ことになる。第2に、ゲートとソース、ドレインの間に
ケートで制御されない抵抗がチャネル抵抗に直列に入る
ため、高速動作の妨けとなり、また尚いglTlが得ら
れない等、FET特性を悪化させる。
このような問題を解決するには、S+ ケートMO8F
ETで用いられているように、ゲート電極をマスクとし
てイオン注入を行ってゲート電極に自己整合された低抵
抗のソース、ドレイン領域を形成することが考えられる
。しかしながら、イオン注入を行った場合にはその後注
入不純物イオンの活性化のために必ず熱処理工程を必要
とする。
ETで用いられているように、ゲート電極をマスクとし
てイオン注入を行ってゲート電極に自己整合された低抵
抗のソース、ドレイン領域を形成することが考えられる
。しかしながら、イオン注入を行った場合にはその後注
入不純物イオンの活性化のために必ず熱処理工程を必要
とする。
第1図あるいは第2図に示すようなMES PETでは
、ゲート電極形成後に熱処理工程が入ると、ゲート電極
金属−半導体間で反応をおこし、ショットキー障壁特性
を劣化させる。従ってMES FETでは、イオン注入
による自己兼合技術を用いることが困難である。
、ゲート電極形成後に熱処理工程が入ると、ゲート電極
金属−半導体間で反応をおこし、ショットキー障壁特性
を劣化させる。従ってMES FETでは、イオン注入
による自己兼合技術を用いることが困難である。
本発明は、GaAsのような化合物半導体を用いて、S
! ゲートMO8FETにおけるような自己整合技術を
適用して高集積化および高性能化を可能としたFETの
製造方法を提供することを目的とする。
! ゲートMO8FETにおけるような自己整合技術を
適用して高集積化および高性能化を可能としたFETの
製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、半導体のnpn構造を用いたいわゆるCAM
ELダイオードをゲート電極に用いてイメン注入法によ
る自己種付技術の適用全可能とする。即ち本発明におい
ては、1ず半絶縁性水板上にチャネル領域となるアンド
ーグの81!1の化合物半導体層を形成し、その上にこ
れにi−ヤリアを供給するためのこれよりバンドキャッ
プの広いノンドーグのスペイサ−全含むn型不純物トー
プの第2の化合物半導体層、更にその上にl1pH構造
の第3の化合物半導体層を順次Mt=形成する。次にこ
の積層構造のゲート領域にマスクを形成して第3の化付
物半導体層をゲート領域にのみ残すようにエツチング除
去し、イオン注入と熱処理を行って低抵抗のソース、ド
レイン電極を形成する。
ELダイオードをゲート電極に用いてイメン注入法によ
る自己種付技術の適用全可能とする。即ち本発明におい
ては、1ず半絶縁性水板上にチャネル領域となるアンド
ーグの81!1の化合物半導体層を形成し、その上にこ
れにi−ヤリアを供給するためのこれよりバンドキャッ
プの広いノンドーグのスペイサ−全含むn型不純物トー
プの第2の化合物半導体層、更にその上にl1pH構造
の第3の化合物半導体層を順次Mt=形成する。次にこ
の積層構造のゲート領域にマスクを形成して第3の化付
物半導体層をゲート領域にのみ残すようにエツチング除
去し、イオン注入と熱処理を行って低抵抗のソース、ド
レイン電極を形成する。
本発明によれば、半導体によるゲートを用いるから、イ
オン注入と熱処理工程による自己整合技術を適用しても
金属−半導体+t4jの反応による特性の劣化はない。
オン注入と熱処理工程による自己整合技術を適用しても
金属−半導体+t4jの反応による特性の劣化はない。
そして本発明によれば、自己整合技術の適用により、F
g’i’の高集積化が可能となり、またよシ一層の高速
動作化がuJljdとなる。
g’i’の高集積化が可能となり、またよシ一層の高速
動作化がuJljdとなる。
本発明を、GaAs−GaAlAsヘテロ接合を利用し
たPETに適用した一実施例について、第3図ta)〜
(d)を参照して説明する。まず(a)に示すようJi
、Crドープの半絶縁性GaAS基板21を用意し、こ
の上に活性層としてアンドープGaAs層22を積層し
、その上に電子を供給するための層として、アンドープ
GaAlAs j曽231% n型不純物ドープGa−
AlAs層232を積層し、更に、コントロールゲート
のだめの層として、n型不純物ドープGaAs 162
41、p m、 不N物ドープGaAs )ej 24
2、n型不純物ドープGaA s層243、を順次積層
形成する。このようなOaA s GaA I Asの
積層構造は、分子線エピタキシー法により容易に形成す
ることができる。
たPETに適用した一実施例について、第3図ta)〜
(d)を参照して説明する。まず(a)に示すようJi
、Crドープの半絶縁性GaAS基板21を用意し、こ
の上に活性層としてアンドープGaAs層22を積層し
、その上に電子を供給するための層として、アンドープ
GaAlAs j曽231% n型不純物ドープGa−
AlAs層232を積層し、更に、コントロールゲート
のだめの層として、n型不純物ドープGaAs 162
41、p m、 不N物ドープGaAs )ej 24
2、n型不純物ドープGaA s層243、を順次積層
形成する。このようなOaA s GaA I Asの
積層構造は、分子線エピタキシー法により容易に形成す
ることができる。
アンドープGaAs JiiJ 22はチャンネル領域
として機能する層、n型GaAlAs N! 23zは
このアンドープG aAsAs層圧2ャリア(電子)を
供給するための層である。アンドープGaAlAs 2
3+はスペイサ−と呼ばれ、n聾のGaAlAs lt
!I23*が7yド一プGaAs層の電子に及ばず影響
を軽減する作用がある。例えばアンドープGaAs I
曽22は厚さ1μm、n型GaAlAs層はGa o、
7sAI o2sAS のOa、AIの割合のものを使
い、厚さは600Aでドナー濃度は5×10′7副−3
のSi ドープ層とする。
として機能する層、n型GaAlAs N! 23zは
このアンドープG aAsAs層圧2ャリア(電子)を
供給するための層である。アンドープGaAlAs 2
3+はスペイサ−と呼ばれ、n聾のGaAlAs lt
!I23*が7yド一プGaAs層の電子に及ばず影響
を軽減する作用がある。例えばアンドープGaAs I
曽22は厚さ1μm、n型GaAlAs層はGa o、
7sAI o2sAS のOa、AIの割合のものを使
い、厚さは600Aでドナー濃度は5×10′7副−3
のSi ドープ層とする。
n型GaAs層24.、p型GaAsjfi24z +
n型(3aAs層243の三層はキャメルダイオード
といわれ、MBS FETの場合のショットキーゲート
電極と同じ作用を行なうものである。すなわち外部から
印加された電圧に応じて、ソース、ドレイン間の電流を
制御することができる。
n型(3aAs層243の三層はキャメルダイオード
といわれ、MBS FETの場合のショットキーゲート
電極と同じ作用を行なうものである。すなわち外部から
印加された電圧に応じて、ソース、ドレイン間の電流を
制御することができる。
例えばn mGaAs l曽241 は厚さ800Aで
、ドナー濃度5 X 10”cm のSi ドープ層、
p ’JJI GaAs層242は厚さ100^で、ア
クセプタ濃度5X10”♂のBe ドープ層、n型Ga
As 24 aは厚さ400λでドナー濃度5 X 1
0”cm−3のSl ドープ層とする。
、ドナー濃度5 X 10”cm のSi ドープ層、
p ’JJI GaAs層242は厚さ100^で、ア
クセプタ濃度5X10”♂のBe ドープ層、n型Ga
As 24 aは厚さ400λでドナー濃度5 X 1
0”cm−3のSl ドープ層とする。
この後、(b)に示すようVこゲート領域をマスク25
でおおい、アンドープGaAlAs J曽231の近く
までエツチングする。次いで(C)に示すように、マス
ク25をそのままイオン注入用マスクとしてrl型不純
物をイオン注入し、熱処理を行って低抵抗のソース領域
26およびドレイン領域27を形成する。
でおおい、アンドープGaAlAs J曽231の近く
までエツチングする。次いで(C)に示すように、マス
ク25をそのままイオン注入用マスクとしてrl型不純
物をイオン注入し、熱処理を行って低抵抗のソース領域
26およびドレイン領域27を形成する。
注入する不純物はSi とし、熱処理は800℃、10
分としてソース領域26およびドレイン領域27のドナ
ー濃度を5 X 10”cm ”以上にする。
分としてソース領域26およびドレイン領域27のドナ
ー濃度を5 X 10”cm ”以上にする。
この後(dJに示すように、CVD法で全面に800O
Aの5in2膜28を堆積し、コンタクトホールをあけ
て、ソース、ドレイン領域26.27およびゲート領域
のn q GaAlAs 24xにそれぞれオーミック
コンタクトするAu Ge電極29.30および31を
形成する。
Aの5in2膜28を堆積し、コンタクトホールをあけ
て、ソース、ドレイン領域26.27およびゲート領域
のn q GaAlAs 24xにそれぞれオーミック
コンタクトするAu Ge電極29.30および31を
形成する。
こうして形成された半導体グー) FETは、電極31
に電圧を印加してソース、ドレイン間の電流を制御する
ことができる。実測によれば、チャネル艮2μnl 、
チャネル幅100μmとして室温で電子移動度5000
o/l/ V@see が得られた。
に電圧を印加してソース、ドレイン間の電流を制御する
ことができる。実測によれば、チャネル艮2μnl 、
チャネル幅100μmとして室温で電子移動度5000
o/l/ V@see が得られた。
前述のように、MES FETの場合ショットキーゲー
ト′wL極として金属を用いるため、ゲート電極形成後
に高温の熱工程を入れることができなかった。本実施例
によれば、半導体ゲート構造を用いるためにイオン注入
と熱処理を行う自己整合技術を適用することができる。
ト′wL極として金属を用いるため、ゲート電極形成後
に高温の熱工程を入れることができなかった。本実施例
によれば、半導体ゲート構造を用いるためにイオン注入
と熱処理を行う自己整合技術を適用することができる。
従って本実施例によれば、第2図のものに比べてGaA
sを用いたF ETの高集積化と高速化を図ることがで
きる。
sを用いたF ETの高集積化と高速化を図ることがで
きる。
なお、以上の実施例では、GaAs を用いfc場合を
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他
の■−■族化合物半導体、例えば半絶縁性InP基板に
InP−InGaAs へテロ接合構造を形成して第3
図と同様のPETを得る場合にも適用することができる
。
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他
の■−■族化合物半導体、例えば半絶縁性InP基板に
InP−InGaAs へテロ接合構造を形成して第3
図と同様のPETを得る場合にも適用することができる
。
第1図および第2図は従来のMES li’ETを示す
図、第3図(a)〜(d)は本発明の一実施例のFET
製造工程を示す図である。 21・・・半絶縁性G a As基板、22・・・アン
ドーグGaA s層(第1の化合物半導体ノー)、23
・・・第2の化合物半導体層、231・・・アンドープ
GaAlAs 層、232・・・n型不純物ドープGa
AlAsノi、24・・・第3の化合物半導体l−12
4,・・・!l型不純物ドープ(jaAs層、24g・
”p型不純物ドーグ(JaAs層、243− II型不
純物ドープGaAs層、25・・・マスク、26・・・
ノース領域、27・・・トレイン領域、28・・・CV
D・S i 02膜、29〜31 =−Au−Ue;A
−−ミック電<i。 代理人 弁理士 則 剋1.云 佑(ほか1名)第 1
図 第2因 第 3 図 第 3 図 (t)
図、第3図(a)〜(d)は本発明の一実施例のFET
製造工程を示す図である。 21・・・半絶縁性G a As基板、22・・・アン
ドーグGaA s層(第1の化合物半導体ノー)、23
・・・第2の化合物半導体層、231・・・アンドープ
GaAlAs 層、232・・・n型不純物ドープGa
AlAsノi、24・・・第3の化合物半導体l−12
4,・・・!l型不純物ドープ(jaAs層、24g・
”p型不純物ドーグ(JaAs層、243− II型不
純物ドープGaAs層、25・・・マスク、26・・・
ノース領域、27・・・トレイン領域、28・・・CV
D・S i 02膜、29〜31 =−Au−Ue;A
−−ミック電<i。 代理人 弁理士 則 剋1.云 佑(ほか1名)第 1
図 第2因 第 3 図 第 3 図 (t)
Claims (2)
- (1)半絶縁性基板上に、チャネル領域となるアンドー
プの第1の化合物半導体層、この半導体層にキャリアを
供給するこれよりノ(ンドキャップの広いn型不純物ド
ーグの第2の化合物半導体層およびゲート電極となるp
型の上にn型を重ねた構造もしくはnpnと重ねた構造
からなる第3の半導体層を順次積層形成する工程と、こ
の後ゲート領域にマスクを形成して前記第3の化合物半
導体層をゲート領域にのみ残してエツチング除去する工
程と、この後イオン注入と熱処理を行ってソースおよび
ドレイン領域を形成する工程と、この後前記ゲート領域
の第3の化合物半導体層および前記ソース、ドレイン領
域にそれぞれオーミックコンタクトする電極を形成する
工程とを備えたことを特徴とする電界効果トランジスタ
の製造方法。 - (2)基板はCr ドープの半絶縁性GaAs、第−l
の化合物半導体層はアンドープのGaAs ’M、第2
の化合物半導体層はn凰GaAlAs WJ、第3の化
合物半導体層はp型GaAs層又はp型GaAlAs層
の上にn型GaAs層又!11.n型GaAlAs層を
重ねたもの、もしくはn型GaAs層又はGaA I
As層の上にp型GaAs層又はGaAlAs層を重ね
さらにその上にn型GaAs層又はGaAlAs層を重
ねたものである特許請求の範囲第1項記載の電界効果ト
ランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17219583A JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17219583A JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6064480A true JPS6064480A (ja) | 1985-04-13 |
Family
ID=15937337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17219583A Pending JPS6064480A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6064480A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104916633A (zh) * | 2014-03-14 | 2015-09-16 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17219583A patent/JPS6064480A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104916633A (zh) * | 2014-03-14 | 2015-09-16 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
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