JPS61166080A - 電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタ及びその製造方法Info
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- JPS61166080A JPS61166080A JP27635384A JP27635384A JPS61166080A JP S61166080 A JPS61166080 A JP S61166080A JP 27635384 A JP27635384 A JP 27635384A JP 27635384 A JP27635384 A JP 27635384A JP S61166080 A JPS61166080 A JP S61166080A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/47—Schottky barrier electrodes
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体特にガリウム砒素半導体を使用し
、量産工程に適すると共に特性と信頼性を向上した電界
効果トランジスタとその製造方法に関する。
、量産工程に適すると共に特性と信頼性を向上した電界
効果トランジスタとその製造方法に関する。
マイクロ波の周波数帯域で使用するトランジス夕として
キャリアの易動度の大きなガリウム砒素(以下GaAs
)化合物半導体を使用し、ゲート電極がショットキ接合
をした電界効果トランジスタ(MES FET以下略し
てPUT)が使用されている。
キャリアの易動度の大きなガリウム砒素(以下GaAs
)化合物半導体を使用し、ゲート電極がショットキ接合
をした電界効果トランジスタ(MES FET以下略し
てPUT)が使用されている。
かかるFETを更に高周波化或いは高速化するにはキャ
リアがチャネル領域を通過するに要する走行時間を短く
することが必要であり、またソース抵抗、ドレイン抵抗
などの寄生抵抗とショットキ接合容量のような寄生容量
を極力減少させることが必要である。
リアがチャネル領域を通過するに要する走行時間を短く
することが必要であり、またソース抵抗、ドレイン抵抗
などの寄生抵抗とショットキ接合容量のような寄生容量
を極力減少させることが必要である。
このような条件を実現するためにパターンの微細化を始
めとして各種の改良が行われている。
めとして各種の改良が行われている。
第3図は従来のマイクロ波用GaAs FETの断面構
造を示すもので、半絶縁性基板(以下略してS、I基板
)■の上に一導電型の半導体領域例えばn形の活性領域
2が作られており、ゲート形成部をリセス(reces
s) して、この窪んだ領域にアルミニウム(AI)
などのパターン形成を行ってシヨ・ノトキ接合をなすゲ
ート電極3を作り、このゲート電極3を挟んで両側に金
・ゲルマニウム(Au =Ge)と金(Au)の二層構
成によりオーミック接合をなすソース電極4とドレイン
電極5を配置した構造がとられている。
造を示すもので、半絶縁性基板(以下略してS、I基板
)■の上に一導電型の半導体領域例えばn形の活性領域
2が作られており、ゲート形成部をリセス(reces
s) して、この窪んだ領域にアルミニウム(AI)
などのパターン形成を行ってシヨ・ノトキ接合をなすゲ
ート電極3を作り、このゲート電極3を挟んで両側に金
・ゲルマニウム(Au =Ge)と金(Au)の二層構
成によりオーミック接合をなすソース電極4とドレイン
電極5を配置した構造がとられている。
ここでリセス構造をとる理由はソース抵抗Rsとドレイ
ン抵抗Rdを減少させるためである。
ン抵抗Rdを減少させるためである。
然しなから、このような構造をとるFETには次のよう
な欠点がある。
な欠点がある。
■ゲート電極3はチャネル長を短くし、シヨ・ノトキ接
合容量を減らすために細く作る必要があるが、窪みの底
に形成するため微細加工が困難であり、そのために再現
性が悪く収率を低下させている。
合容量を減らすために細く作る必要があるが、窪みの底
に形成するため微細加工が困難であり、そのために再現
性が悪く収率を低下させている。
■チャネル長を短くすると必然的にゲートの膜厚も薄く
なり、従ってゲート抵抗Rgが急激に増大する。
なり、従ってゲート抵抗Rgが急激に増大する。
■ゲート電極の材料としてAIを用いているために耐熱
性に難点があり、またエレクトロマイグレーションの観
点からも信頼性が畜いとは言えない。
性に難点があり、またエレクトロマイグレーションの観
点からも信頼性が畜いとは言えない。
■電極の構成材料がゲート電極と他の電極とが異なって
いるため工程が複雑になっている以外にAIとAu系の
金属が相互接続する場合にパープルプレーグを発生する
など信頼性の点から好ましくない。
いるため工程が複雑になっている以外にAIとAu系の
金属が相互接続する場合にパープルプレーグを発生する
など信頼性の点から好ましくない。
以上のことから遮断周波数の向上と高利得化を実現しな
がらこのような問題点を解決したFETの開発が望まれ
ている。
がらこのような問題点を解決したFETの開発が望まれ
ている。
本発明は■〜■に記したような従来のFETがもつ問題
点を持たない新規なFET構造を開発するにある。
点を持たない新規なFET構造を開発するにある。
本発明が提供するFETは化合物半導体基板に形成した
チャネル部にゲート電極が設けられ、該ゲート電極を挟
んでソース電極及びドレイン電極がパターン形成されて
なる電界効果トランジスタにおいて、絶縁層で被覆した
化合物半導体基板に形成したチャネル領域を挟んで高不
純物濃度コンタクト領域が形成されており、前記絶縁層
に窓開けを行い、チャネルM域には高融点金属の硅化物
からなる接合層を経て金系の多層膜からなるゲート電極
に、またチャネル領域を挟んで存在する高不純物濃度コ
ンタクト領域には直接に金系の多層膜からなるソースお
よびドレイン電極を形成してなることを特徴とするFf
?Tである。
チャネル部にゲート電極が設けられ、該ゲート電極を挟
んでソース電極及びドレイン電極がパターン形成されて
なる電界効果トランジスタにおいて、絶縁層で被覆した
化合物半導体基板に形成したチャネル領域を挟んで高不
純物濃度コンタクト領域が形成されており、前記絶縁層
に窓開けを行い、チャネルM域には高融点金属の硅化物
からなる接合層を経て金系の多層膜からなるゲート電極
に、またチャネル領域を挟んで存在する高不純物濃度コ
ンタクト領域には直接に金系の多層膜からなるソースお
よびドレイン電極を形成してなることを特徴とするFf
?Tである。
本発明は半絶縁性基板(S、I基板)の表面に高融点金
属の硅化物をマスクとして高濃度のイオン注入と焼鈍(
アニール)を行ってソースコンタクト領域とドレインコ
ンタクト領域を形成し、それによってソース抵抗Rsと
ドレイン抵抗Rdの低減を行う。
属の硅化物をマスクとして高濃度のイオン注入と焼鈍(
アニール)を行ってソースコンタクト領域とドレインコ
ンタクト領域を形成し、それによってソース抵抗Rsと
ドレイン抵抗Rdの低減を行う。
また上記の高融点硅化物をサイドエツチングしてサブミ
クロン幅のゲート電極を作るが、この際ゲート電極はソ
ースコンタクト領域とドレインコンタクト領域に対し自
己整合的に形成する。
クロン幅のゲート電極を作るが、この際ゲート電極はソ
ースコンタクト領域とドレインコンタクト領域に対し自
己整合的に形成する。
またゲート電極は高融点硅化物の上に低抵抗金属層を丁
字形に形成することよりゲート抵抗Rgを大幅に減少し
ている。
字形に形成することよりゲート抵抗Rgを大幅に減少し
ている。
なおT形のゲート電極は両側から絶縁層で支えられてい
るので機械的に安定である。
るので機械的に安定である。
また本発明においてはゲート電極を従来のソース電極、
ドレイン電極と同じ金属材料で形成するため工程が単純
化している。
ドレイン電極と同じ金属材料で形成するため工程が単純
化している。
また本発明に係るFITにはリセス構造を用いていない
ので微細加工を精度よく行うことができ、量産性、制御
性、再現性などに優れている。
ので微細加工を精度よく行うことができ、量産性、制御
性、再現性などに優れている。
第1図は本発明に係るFETの断面構造を示すものであ
る。
る。
以下本発明に係るFETの製造方法を通じて構造と特徴
とを説明する。
とを説明する。
第2図(A)〜(L)はFETの製造工程を示す断面図
である。
である。
まず第2図(A)に示すようにクローム(Cr)を添加
したS、1基板6の上に化学気相成長法(CVD法)或
いはスパッタリング法により厚さ約6000人の第1の
Si02層7 (この実施例の場合は絶縁層として二酸
化硅素を使用する、従って以後絶縁層をSi02層と呼
ぶ)を形成したる後、写真食刻技術(ホトリソグラフィ
)により、FIl’T形成領域を窓開けし、この第1の
Si02層7をマスクとしてシリコンイオン(Si”)
のイオン注入を行い、IIJi (イオンインブランテ
ィジョン層)8を形成する。
したS、1基板6の上に化学気相成長法(CVD法)或
いはスパッタリング法により厚さ約6000人の第1の
Si02層7 (この実施例の場合は絶縁層として二酸
化硅素を使用する、従って以後絶縁層をSi02層と呼
ぶ)を形成したる後、写真食刻技術(ホトリソグラフィ
)により、FIl’T形成領域を窓開けし、この第1の
Si02層7をマスクとしてシリコンイオン(Si”)
のイオン注入を行い、IIJi (イオンインブランテ
ィジョン層)8を形成する。
この場合、注入条件は例えば175 KeV、濃度2.
6X IQ 12an−”である。
6X IQ 12an−”である。
次に同図(B)に示すように第1のSi02層7を例え
ば弗酸(HF)を使う化学エツチングによって除去−し
た後、基板の表面に厚さ約1000人の第2のSi02
層9を先と同様な方法により被覆し、これを窒素(N2
)ガス中において約850℃、15分程度の熱処理を行
い、先にイオン注入が行われたII層8をn型の活性層
10にする。
ば弗酸(HF)を使う化学エツチングによって除去−し
た後、基板の表面に厚さ約1000人の第2のSi02
層9を先と同様な方法により被覆し、これを窒素(N2
)ガス中において約850℃、15分程度の熱処理を行
い、先にイオン注入が行われたII層8をn型の活性層
10にする。
次に同図(C)に示すように第2 (7J”iiOz層
9を除去した後、スパンタリグなどの方法により基板上
に高融点金属の硅化物であるW S i層1)(この実
施例の場合は硅化物層として珪化タングステンを使用、
従って以後硅化物層をWSi層と呼ぶ)を厚さ約500
0人に形成した後、更にこの上に第3のSi02層12
を形成する。
9を除去した後、スパンタリグなどの方法により基板上
に高融点金属の硅化物であるW S i層1)(この実
施例の場合は硅化物層として珪化タングステンを使用、
従って以後硅化物層をWSi層と呼ぶ)を厚さ約500
0人に形成した後、更にこの上に第3のSi02層12
を形成する。
次に同図(D)に示すようにゲート電極形成領域13を
残し、第3のSiO□層12とW S i層1)とを選
択エツチングする。
残し、第3のSiO□層12とW S i層1)とを選
択エツチングする。
ここで第3のSi02層12は化学的エツチングにより
、またW S i層1)は四弗化炭素(CF 4)と酸
素(02)との混合ガスを用いたドライエツチングによ
り写真食刻技術を用いて行われる。
、またW S i層1)は四弗化炭素(CF 4)と酸
素(02)との混合ガスを用いたドライエツチングによ
り写真食刻技術を用いて行われる。
次に同図(E)に示すように基板上に第4のSi02層
14を約6000人の厚さに被覆した後、活性層10の
領域よりも若干広く第4のSi02層14を窓開けする
。
14を約6000人の厚さに被覆した後、活性層10の
領域よりも若干広く第4のSi02層14を窓開けする
。
この場合、S、1基板6の一部も現れる。
次ぎに同図(F)に示すようにゲート電極形成領域13
と第4のSi02層14をマスクとしてSi+のイオン
注入を行う。
と第4のSi02層14をマスクとしてSi+のイオン
注入を行う。
ここでイオン注入の条件は例えば175KeV、 ff
i度1.7 Xl013(2)−2である。
i度1.7 Xl013(2)−2である。
次に同図(G)に示すように基板上の全面に互って第5
のSi02層15を被覆し、N2ガス中で先と同様に約
800℃、15分の加熱処理を行い、イオン注入領域を
n+の高不純物濃度コンタクト領域16とする。
のSi02層15を被覆し、N2ガス中で先と同様に約
800℃、15分の加熱処理を行い、イオン注入領域を
n+の高不純物濃度コンタクト領域16とする。
次に同図(H)に示すように第5のSi02層15を除
去した後、ゲート形成領域13にある第3のSi02層
12をマスクとしてドライエツチングを行いWSi層1
)のサイドエツチングを両側から行い、WSi層1)の
幅を最初の1μmから0.3μm程度にまで狭める。
去した後、ゲート形成領域13にある第3のSi02層
12をマスクとしてドライエツチングを行いWSi層1
)のサイドエツチングを両側から行い、WSi層1)の
幅を最初の1μmから0.3μm程度にまで狭める。
ここでドライエツチングはCF、と02の混合ガスを用
い、プラズマエツチングにより行われる。
い、プラズマエツチングにより行われる。
次にWSi層llの上にキャップ状をして薄く残ってい
る第3のSiO2層12を除去した後、同図(■)に示
すように基板の全面に互って第6のSiQ 2層17を
形成する。
る第3のSiO2層12を除去した後、同図(■)に示
すように基板の全面に互って第6のSiQ 2層17を
形成する。
次いでCF4と02の混合ガスを用いてドライエツチン
グを行うとゲート電極形成領域13において第6のSi
02層17の下に一部露出しているwSi層1)はサイ
ドエツチングされて同図(J)に示すように活性層10
と接する僅かなWSi層1)が露出するが、この0.3
μm幅のW S 4層1)はソースおよびドレイン領
域となる高不純物濃度コンタクトiI域16から等距離
で、然もW S 4層1)のサイドエッチ量で決まる微
少間隔をもって自己整合的に形成されている。
グを行うとゲート電極形成領域13において第6のSi
02層17の下に一部露出しているwSi層1)はサイ
ドエツチングされて同図(J)に示すように活性層10
と接する僅かなWSi層1)が露出するが、この0.3
μm幅のW S 4層1)はソースおよびドレイン領
域となる高不純物濃度コンタクトiI域16から等距離
で、然もW S 4層1)のサイドエッチ量で決まる微
少間隔をもって自己整合的に形成されている。
このW S i層IIは下のn型の活性領域10とショ
ットキ接合を形成し、ゲートとして動作する。
ットキ接合を形成し、ゲートとして動作する。
次に同図(K)に示すようにソースおよびドレイン電極
の形成位置にある第6のSi02層17を窓開けしてコ
ンタクト窓18を作り1.次いで同図(L)に示すよう
に従来と同様に金ゲルマニウム−金(Au−Ge−Au
)の多層膜からなるソース電極19゜ドレイン電極20
およびゲート電極21がパターン形成される。
の形成位置にある第6のSi02層17を窓開けしてコ
ンタクト窓18を作り1.次いで同図(L)に示すよう
に従来と同様に金ゲルマニウム−金(Au−Ge−Au
)の多層膜からなるソース電極19゜ドレイン電極20
およびゲート電極21がパターン形成される。
第1図はこのようにして形成したFETを示すものであ
る。
る。
本発明に係るFETはn型領域と接するゲート電極のゲ
ート長を極めて狭く形成することができ、然もゲート抵
抗を充分に低い値に作ることができる。
ート長を極めて狭く形成することができ、然もゲート抵
抗を充分に低い値に作ることができる。
またゲートとソースおよびドレイン電極が形成される高
不純物濃度コンタクト領域とは微少距離で且つ自己整合
的に作られるので、ソース抵抗Rsとドレイン抵抗Rd
を低減することができる。
不純物濃度コンタクト領域とは微少距離で且つ自己整合
的に作られるので、ソース抵抗Rsとドレイン抵抗Rd
を低減することができる。
以上のことから本発明に係るFETは高速動作が可能で
あり、遮断周波数の向上が可能となる。
あり、遮断周波数の向上が可能となる。
なお高融点金属硅化物としては実施例に記したW S
i以外に珪化タンタル1硅化モリブデン、硅化チタンの
ような硅化物が、また絶縁層の材料としては実施例に記
したSi02以外に窒化硅素、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウムのような絶縁物或いはこれを組合わせて使
用してもよい。
i以外に珪化タンタル1硅化モリブデン、硅化チタンの
ような硅化物が、また絶縁層の材料としては実施例に記
したSi02以外に窒化硅素、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウムのような絶縁物或いはこれを組合わせて使
用してもよい。
更に実施例においては単一のゲートをもつFETについ
て説明したが、複数個のゲートをもつI’ETについて
も同様に適用できる。
て説明したが、複数個のゲートをもつI’ETについて
も同様に適用できる。
第1図は本発明に係るPETの断面構成図、第2図(A
)〜(L)は本発明に係るFETの製造工程を示す断面
図、 第3図は従来のFETの断面構成図、 である。 図において、 1.6は5.1基板、 2,1oは活性領域、3.
21はゲート電極、 4,19はソース電極、5.
20はドレイン電極、 7は第1のSi02層、9は
第2c7)Si02層、 1)はWSi層、12は第
3のSiO2層、 13はゲート電極形成領域、14は第4のSi02層、
15は第5のSi02層、 16は高不純物濃度コンタクト領域、 17は第6のSi02層、 18はコンタクト窓、で
ある。
)〜(L)は本発明に係るFETの製造工程を示す断面
図、 第3図は従来のFETの断面構成図、 である。 図において、 1.6は5.1基板、 2,1oは活性領域、3.
21はゲート電極、 4,19はソース電極、5.
20はドレイン電極、 7は第1のSi02層、9は
第2c7)Si02層、 1)はWSi層、12は第
3のSiO2層、 13はゲート電極形成領域、14は第4のSi02層、
15は第5のSi02層、 16は高不純物濃度コンタクト領域、 17は第6のSi02層、 18はコンタクト窓、で
ある。
Claims (2)
- (1)化合物半導体基板に形成したチャネル部にゲート
電極が設けられ、該ゲート電極を挟んでソース電極及び
ドレイン電極がパターン形成されてなる電界効果トラン
ジスタにおいて、絶縁層で被覆した化合物半導体基板に
形成したチャネル領域を挟んで高不純物濃度コンタクト
領域が形成されており、前記絶縁層に窓開けを行い、チ
ャネル領域には高融点金属の硅化物からなる接合層を経
て金系の多層膜からなるゲート電極に、またチャネル領
域を挟んで存在する高不純物濃度コンタクト領域には直
接に金系の多層膜からなるソースおよびドレイン電極を
形成してなることを特徴とする電界効果トランジスタ。 - (2)化合物半導体基板上のトランジスタ形成領域にイ
オン注入を行って一電導型の半導体領域を形成する工程
と、該半導体領域上に高融点金属硅化物と絶縁層の二層
からなる帯状パターンを形成する工程と、該帯状パター
ンを挟んで両側に高不純物濃度領域を形成する工程と、
前記高融点金属硅化物の帯状パターンをサイドエッチン
グしてパターン幅を狭める工程と、該サイドエッチング
した高融点金属硅化物のパターンを含め、半導体基板上
に絶縁層を被覆する工程と、前記サイドエッチングした
高融点金属硅化物の上表面を露出する工程と前記半導体
基板に形成した高不純物濃度コンタクト領域の上にある
絶縁層を窓開けする工程と、ゲート電極およびソース、
ドレイン電極パターンを形成する工程を有することを特
徴とする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 |
---|---|---|---|
JP27635384A JPS61166080A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27635384A JPS61166080A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61166080A true JPS61166080A (ja) | 1986-07-26 |
Family
ID=17568248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27635384A Pending JPS61166080A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61166080A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4929567A (en) * | 1988-12-01 | 1990-05-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method of manufacturing a self-aligned GaAs MESFET with T type tungsten gate |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57197870A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-04 | Nec Corp | Schottky barrier gate type field-effect transistor and manufacture thereof |
JPS58103175A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPS59161875A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-12 | Nec Corp | 3−v化合物半導体装置 |
JPS59171171A (ja) * | 1983-03-17 | 1984-09-27 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
JPS59181676A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP27635384A patent/JPS61166080A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57197870A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-04 | Nec Corp | Schottky barrier gate type field-effect transistor and manufacture thereof |
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