JPS6081872A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPS6081872A
JPS6081872A JP18962383A JP18962383A JPS6081872A JP S6081872 A JPS6081872 A JP S6081872A JP 18962383 A JP18962383 A JP 18962383A JP 18962383 A JP18962383 A JP 18962383A JP S6081872 A JPS6081872 A JP S6081872A
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JP
Japan
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layer
metal layer
metal
gate
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP18962383A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Ito
昌章 伊東
Hiroshi Nakamura
浩 中村
Masahiro Akiyama
秋山 正博
Seiichi Takahashi
誠一 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6081872A publication Critical patent/JPS6081872A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L29/66Types 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

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) 本発明は半導体素子、特に、耐熱性及び低抵抗の制御電
極材料を有するセルファラインゲ−1・型化合物半導体
素子の製造方法に関する。
(従来技術の説明) 従来より種々の構造の化合物半導体素子が提案されてい
る。その一種として、例えば、GaAs基板」二にME
S構造に形成したセルファラインゲート型電界効果トラ
ンジスタがある。このMES構造のセルファラインゲー
ト型電界効果トランジスタの製造方法を第1図(A)〜
(C)を用いて簡単に説明する。
先ず、第1図(A)に示すように、GaAs半絶縁性基
板1に選択イオン注入によりn型GaAs層すなわち活
性層2を形成し、そのn型活性層2を含む基板1の全面
にスバ・シタ法により耐熱性ゲート材料であるタングス
テンシリサイド(以下、W−3iと称する)層3を被着
している。
次に、第1図(B)に示すように、W−Si層3を反応
性イオンエツチング(RIE)等によりゲート加工して
制御電極であるゲート電極4を形成し、このゲート電極
金属をマスクとしてドナーイオンを高濃度に打ち込んで
主電極領域として供するn+層5すなわちソース及びド
レイン電極領域を形成している。
次に、 5i02膜のようなキャップをつけてn型活性
層2及びに層5の活性化を行うためのアニールを行い、
続いて、このキャップ層を除去した後、第1図(C)に
示すように、主電極(ソース及びドレイン電極)である
オーミック電極6をパターニングして形成し、続いて、
このオーミック電極6とイGaAs層5とのオーミック
処理を400°C〜450℃ノ温度で行い、セルファラ
イン構造の電界効果トランジスタを製造している。
しかしながら、この従来方法では、ゲート電極4自体の
W−3iを1層5の形成のための打ち込みマスクとして
用いているため、ゲート直下へのに層のまわり込みが生
じてしまい、ゲート電極4の金属とソース及びドレイン
領域であるに層5とが接触する恐れがあり、ゲート電極
とGaAs基板との間の整流性接触特性、性能、再現性
に問題があった。
さらに、イオン打ち込み層であるざ層5の結晶性回復を
図るため、通常800°C〜850°C程度の温度で熱
処理を行うことを考慮してゲート材料として耐熱性のW
−3iを用いているが、このW−3iの抵抗率が約4X
10−5Ωcmであるため、ゲーI・幅が長いアナログ
電界効果トランジスタの場合には、ゲート抵抗が大きく
なってしまい問題となっていた。
(発明の目的) 本発明はこれら従来の欠点を解決するためになされたも
ので、耐熱性に優れしかも低抵抗の制御電極を有するセ
ルファライン構造の化合物半導体素子の製造方法を提供
するにことにある。
(発明の目的) この目的の達成を図るため、本発明においては、GaA
s基板」−にW−3iよりも抵抗率が一桁程度低いタン
グステン(W)をCVD法で被着してW金属層を形成し
、さらに、イオン阻止能の高い別の金属をこのW金属層
」二にパターニングし、この別の金属をマスクとしてW
金属層のサイドエツチングを行って制御電極を形成し、
その後に、これら両金属層をマスクとして主電極領域の
ためのイオン注入を行うことを特徴とする。
(実施例の説明) 以下、第2図(A)〜(C)を参照して本発明の半導体
素子の製造方法の一実施例につき説明する。
尚、同図において、第1図に示した構成成分と同様な構
成成分については同一の符合を付して説明する。
第2図(A)〜(C)はGaAs電界効果トランジスタ
の製造工程の主要工程段階での素子の状態を示す略図的
断面図である。
先ず、第2図(A)に示すように、GaAs半絶縁性基
板lに選択イオン注入を行ってn型の活性層2を形成し
、然る後、この活性層2を含む基板1の全面」二に、C
VD法によって、耐熱性でかつW−3iよりも遥に低抵
抗の材料であるタングステン金属の層(W金属層と称す
る)7をゲート電極層として5000人程度0厚さに形
成する。次に、このW金属層7」二に、後のイオン注入
工程の際にこのW電極7に対するイオン注入を阻止する
能力を持っていると共に、耐ドライエッチ性のある別の
金属、例えば、Ni、Ti或いはその他の金属からなる
層、すなわち、ゲートパターニング用の金属層8をパタ
ーニングして形成する。このゲートパターニング用の金
属膜8を、例えば、約3000人の厚さに被着して、例
えば、リフトオフ或いはイオンミリング法によってパタ
ーン成形する。
次に、第2図(B)に示すように、このゲートパターニ
ング用の金属膜8をマスクとして、ドライエツチング方
式、例えばプラズマエツチング、を用いて、W金属層7
のエツチングを行ってゲート電極9を形成する。このエ
ツチングによって、このゲートパターニング用の別の金
属層8の直下以外のW金属層7の領域はもとより、この
別の金属層8の周端部の下側のW金属層部分をもサイド
エツチングし、W金属層からなるゲート電極9の幅をそ
の」二側に存在する別の金属層8の幅よりも小さくする
。然る後、これら別の金属層8とゲート電極を構成する
W金属層9との二重金属層をマスクとし、かつ、活性層
2以外の基板表面部分にほレジスト等を被着してマスク
を形成し、ドナーイオンを高濃度で打ち込む。このイオ
ン注入の際、ゲート電極9よりも突出した幅の広い別の
金属層8が傘となるため、この金属層8の下側を除いた
活性層2の領域に主電極領域であるソース及びドレイン
電極領域として供するに層5が形成される。
次に、第2図(C)に示すように、先ず、活性層2の表
面以外のマスク及びゲート電極9の上側の別の金属層8
をエツチングによって除去する。続いてS】02膜等に
よりキャップを形成し、約800°Cの温度でアニール
な行って活性化する。そしてこのキャップを除去し、主
電極(ソース電極及びトレイン電極)として供するオー
ミック電極10をパターニングし、次いでtGaAs層
5とのオーミック処理を400°C〜450°C程度の
温度で行う。
ここで」二連した実施例では、ゲート材料としてW金属
を用いている。その理由は、この出願の発明者等の実験
結果から、このW金属は耐熱性が優れていると共に、W
 −S iよりも一桁程度低抵抗であること及びGaA
s基板上にCVD法によりこのW金属を厚く、例えば、
5000A程度の厚さまで、剥離や亀裂等を起さずに安
定した厚膜を形成出来ることが確認されたからである。
従って、このW金属を厚膜状に成長させることにより、
このWの金属層のサイドエッチを用いに行うことが出来
る。
尚、このW金属層をスパッタ法を用いてGaAs基板上
に成長させても、安定な膜厚は最大でも2000人程度
0でであり、それ以上の厚さに成長させると、剥離や亀
裂が生じてしまう。これがため、スパッタ法によるW金
属の被着は、ゲート電極として使用に耐えない金属層し
か得られないし、また、サイドエッチが容易に行えるよ
うな膜厚が得られず、本発明の製造方法には不適当であ
る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば制御電極材料とし
て、従来方法におけるW−3iのスパッタリング法を利
用するのではなく、W −S iよりも抵抗率が一桁程
度低いW金属をCVD法によってGaAs基板上に形成
し、さらに、イオン阻止能の高い金属をパターニングし
、当該金属をマスクとしてW金属のサイドエツチングを
行うという簡単で容易な方法で、制御電極であるゲート
電極を形成するため、ゲート幅の長いアナログ電界効果
トランジスタ等においても従来の場合よりもゲート抵抗
を小さく形成し得るという利点がある。
さらに、主電極領域として供する高濃度の不純物添加領
域を、イオン阻止能の高い金属をイオン打ち込みマスク
として利用して、形成しているので、従来構造に見られ
たゲート直下へのに層のまわり込みを阻止出来、これが
ため、ゲートとGaAs基板との整流性接触特性を従来
よりも遥に安定となし得、性能及び際成性も向上させる
ことが出来るという優れた効果が得られる。
本発明は、耐熱性を有し、低抵抗化が図れる制御電極材
料を利用した製造方法であるため、例えば、超高周波の
トランジスタやモノリシックICなどへ利用した場合に
は、低ノイズ指数等の高性能を有するデバイスの実現を
可能とし得る。
尚、本発明は」二連した実施例にのみ限定されるもので
はなく多くの変形および変更を行うことが出来る。例え
ば、B実施例では電界効果トランジスタにつき説明した
が、静電誘導トランジスタであっても良い。
本発明では、金属をCVD法によりGaAs基板上にW
金属層を成長させること、イオン阻止能の高い別の金属
をパターニングしかつW金属層のサイドエツチングを行
うこと及びこの別の金属を傘としてイオン注入を行うこ
とが含まれていれば良い。
【図面の簡単な説明】
第1 図(A)〜(C)は従来のセルフアラインメント
構造の電界効果トランジスタの製造方法を説明するため
の工程断面図、 第2図(A)〜(C)は本発明の半導体素子の製造方法
の一実施例を説明するための、主要工程段階での素子の
状態を断面図で示す製造工程図である。 l・・・基板、 2・・・活性層 3・・・W−Si層、 4・・・ゲート電極5・・・主
電極領域(又は1層) 6.10・・・オーミック電極 7・・・W金属層、 8・・・別の金属層9・・・制御
電極の金属層 (又は制御電極又はゲート電極)。 特許出願人 沖電気工業株式会社 第1図 −ぐ へ へ ロ Q ψ 誓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ′ 活性層が形成されている基板上シこ制御電極を設け
    、その後に、イオン注入法によって、不純物を高濃度に
    注入して主電極領域を形成して化合物半導体素子を製造
    するに当り、 該基板上に前記制御電極用のW金属層をGVD法により
    成長させ、 該W金属層上にイオン阻止能が高くかつ耐ドライエツチ
    性のある別の金属層をパターン成形し、該別の金属層を
    マスクとして前記W金属層のナイドエツチングを行い、 これら別の金属層及びW金属層の両金属層をマスクとし
    て前記イオン注入を行う ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
JP18962383A 1983-10-11 1983-10-11 半導体素子の製造方法 Pending JPS6081872A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57152168A (en) * 1981-03-13 1982-09-20 Nec Corp Manufacture of schottky barrier gate field effect transistor
JPS58101466A (ja) * 1981-12-14 1983-06-16 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JPS5999776A (ja) * 1982-11-29 1984-06-08 Toshiba Corp シヨツトキ−ゲ−ト型電界効果トランジスタの製造方法

Patent Citations (3)

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