JPS61198785A - 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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JPS61198785A
JPS61198785A JP3927085A JP3927085A JPS61198785A JP S61198785 A JPS61198785 A JP S61198785A JP 3927085 A JP3927085 A JP 3927085A JP 3927085 A JP3927085 A JP 3927085A JP S61198785 A JPS61198785 A JP S61198785A
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forming
gate electrode
resist
layer
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飯田 曲男
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    • 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
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41766Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor

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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にオーミック
電極の形成に改良を図った Ga As MESFETの製造方法に係わる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知の如<、Ga As MESFETは、最近高速の
集積回路素子とし各方面において研究が行なわれている
。その中でも特にゲート電極構造に重点が置かれている
。そして、従来ゲートとオーミック電極はマスク合せに
よって形成されており、合せ精度がゲートとオーミック
間の寸法を決定していた。従来、Ga As MESF
ETとしく i、t、例えば第3図に示すものが知られ
ている。
図中の1は、半絶縁性のGa As基板である。
この基板1の表面には、N+型型紙抵抗領域23が夫々
離間して設けられている。これらの領域2.3間はN−
型領域4となっており、この領域4上にはゲート電極5
が設けられている。また、前記低抵抗領[2,3には、
高融点金属1iI6.6が夫々設けられている。しかし
ながら、このFETによれば、ゲート長が短くなると、
ショートチャネル効果が発生し、GIIIが低下すると
いう問題があった。
これに対し、日本電気のHigasisakaらは次の
ような提案を行なっている( E xtendedAb
stracts or the Conference
 on  5olidS tateD evices 
andM ateri Is、T okyo、1983
1ll)69〜72)、これは、S ide wall
−A 5sistedC1osely  5paced
E 1ectred Technologyと呼ばれて
おり、その工程断面図を第2図に示す。
まず、GaAS基板11の表面に選択的にSiイオン人
をイオン注入し、活性領域12を形成する。つづいて、
前記基板11上に厚さ4000〜5000人のAnから
なるゲート電極13を形成する(第2図(a)図示)。
次いで、全面に厚さ2000〜6000人(7)Ill
化膜14をCVD法により形成する(第2図(b)図示
)。しかる後、この酸化膜14を反応性イオンエツチン
グ(RIE)により前記ゲート電極14の側壁のみに残
す(第2図<C>図示)。更に、全面にオーミック電極
となるAu Ge /Ni層15を蒸着した後、フォト
レジスト16を被覆する(第2図(d)図示)。なお、
このフォトレジスト16は、ゲート電極13上では薄く
、フィールド領域上では厚くなる。ひきつづき、前記フ
ォトレジスト16をRIEによりエツチングし、ゲート
電極13周辺のAuGe/Ni層15のみを層比5せる
(第2図(e)図示)。この後、ゲート電極13周辺の
露出するAuGe/N!層15をイオンミーリングによ
り除去し、更にフォトレジスト16を除去してアロイを
形成する(第2図(f)図示)。この手法によりゲート
電極13とオーミックコンタクトがセルファラインとな
り、MESFETのGlが高くなって高速動作が可能と
なる。しかしながら、前述したMESFETの製造方法
によれば、フォトレジスト16を堆積後、フォトレジス
ト16をエッチバックし、更にゲート′R極13の周辺
上のAu Ge /Ni層15を除去するという工程に
、RIE、イオンミーリングなどを用いているため、そ
のプロセス制御が非常に回能で均一性が得られない。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オーミック
lff1をセルファラインにて簡単に形成できるととも
に、Ggを高くして高速動作が可能な半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、不純物領域とのオーミック電極をゲート電極
よりも低い位置に形成し、これにより前記目的を達成す
ることを図ったことを骨子とするものである。具体的に
は、本発明は、表面に不純物領域を有した半導体基板上
に高融点金属層を形成する工程と、この高融点金属層上
に第1の絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜及び金属
層をパターニングし絶縁膜パターン及びゲート電極を形
成する工程と、全面に前記絶縁膜と同組成の第2の絶縁
膜を形成する工程と、前記不純物領域に対応する部分に
開口部を有するマスク材を形成する工程と、このマスク
材を用いて第2の絶縁膜を反応性イオンエツチングによ
りエツチング除去して前記絶縁膜パターン及びゲート電
極の側壁に第2の絶縁膜を残存させる工程と、前記開口
部から露出する基板を選択的にエツチング除去する工程
と、全面にオーミック電極材料を堆積しゲート電極より
も低い位置に前記不純物領域とのオーミック電極を形成
する工程と、オーミック電極以外のオーミック電極材料
を除去する工程とを具備することを特徴とするものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をGaAsMESFETの製造に適用した
場合について第1図(a)〜(j>を参照して説明する
(1)、まず、半絶縁性のQa As基板21の表面に
n型不純物を加速電圧40〜100KeV、ドーズ量1
.0〜5. OX 10’ 2CjI4の条件で基板2
1にイオン注入した後、700〜900℃の温度で15
分間アニールを行ないN型の活性チャネル領1<不純物
領域)22を形成した。つづイテ、全面にWSi 、W
N、WAffi、Ti、7i3iなどの高融点金属層2
3を形成した(第1図(a)図示)。この際、膜厚はゲ
ート抵抗を考慮して決定されるが、1000〜5000
人の間が適当である。次いで、前記高融点金属層23上
にプラズマ法によりシリコン窒化膜(第1の絶縁l1l
)24を形成した(第1図(b)図示)。しかる後、レ
ジスト25をマスクとして前記シリコン窒化gl124
、高融点金属M23を選択的にエツチング除去し、窒化
膜パターン26、ゲート電極27を形成した(第1図(
C)図示)。更に、レジスト25を剥離した後、全面に
プラズマ法によりシリコン窒化!11128を形成した
(第1図(d>図示)。なお、このシリコン窒化ff2
8の膜厚は十分に大きいものとする。
(2)0次に、このシリコン窒化1128上に、前記活
性チャネル領1122に対応する部分に開口部29を有
したマスク材としてのレジスト3oを形成した。つづい
て、このレジスト3oをマスクとして前記シリコン窒化
膜28をRIEによりエツチング除去し、基板21を露
出させた。この際、前記ゲート電極27及び窒化膜パタ
ーン26の側壁にシリコン窒化膜パターン(サイドウオ
ール)31が残存した(第1図(e)図示)5次いで、
前記レジスト30、窒化膜パターン26及びサイドウオ
ール31をマスクとして露出する基板21をエツチング
した(第1図(f)図示)。この際、基板21のエツチ
ング部はオーバーハング状態となる。更に、レジスト3
0を剥離した後、全面にオーミックltt!材料として
のAu Ge /Ni層33を蒸着した(第1図(9)
図示)。この後、窒化膜パターン26及びシリコン窒化
膜28及びサイドウオール31を除去することにより、
前記開口部29以外のAuQe/Ni層33を除去した
(リフトオフ)。この結果、活性チャネル領域22上で
ゲート電極27よりも低い位置にのみAu Ge /N
i II (オーミック電極)33a。
33bが残存した(第1図(h)図示)。ひきつづき、
第1図(1)に示す如(全面に保護1134を形成した
後、前記オーミック!w133a。
33bに夫々対応する保護膜34を選択的に除去してコ
ンタクトホール35を形成し、更にへ2配線36を形成
してGa As MESFETを製造した(第1図(j
)図示ン。
しかして、本発明によれば、Ga As I板21上に
ゲート電極27、窒化膜パターン26を形成し、更に開
口部29を有したレジスト30をマスクとしたRIEに
よりサイドウオール31を窒化膜パターン26、ゲート
1!極27の側壁に形成し、ひきつづきサイドウオール
31などをマスクとした基板21のエツチング、AU 
As /Ni 133の形成、リフトオフの各工程を経
てオーミック電極33a、33t)をN型の活性チャネ
ル領域22上にのみセルファラインに形成できる。従っ
て、以下に示す効果を有する。
■、第3図のFETに比べ高いGIBを得ることができ
るとともに、ゲート耐圧を保つことができる。また、シ
ョートチャネル効果をも低減できる。
即ち、第3図のFETでは、ゲート、ソース間の抵抗を
N+型型紙抵抗領域23を形成することにより低減させ
ていた。この場合、この領域の濃度が高くなるとゲート
と低抵抗領域間の耐圧が劣化し、逆に濃度を低くすると
GIIlが低下する。また、低抵抗領域を形成する際も
あまり低抵抗に形成できなかったため、ゲート、低抵抗
領域間の抵抗を極限にまで低くすることは不可能である
。更に、低抵抗領域を形成すると、ショートチャネルが
起りやすい。このため、オーミック電極をゲートに限り
無く近かずけることが試みられているが、マスク合せで
行なうため、ゲートとショートする恐れがある。
■、オーミック電極33a、33bを通常の工程で簡単
に形成できる。
事実、第3図のFETに比べ、Gi+で1.5倍の増加
を、ショットキーダイオードの逆方向耐圧も従来のそれ
が4〜6■であるのに対し10V以上という良好な結果
を得ている。また、ショートチャネル効果もゲート長が
1.0μmでは顕著に現われなかった。更に、PEP工
程を1〜2工程短縮できた。
なお、上記実施例では、高融点金属層23上に第1の絶
縁膜としてのシリコン窒化膜を形成した後、レジストを
マスクとしてこれらをエツチングする場合について説明
したが、これに限定されない。例えば、第4図(a>に
示す如くシリコン窒化1124上にこの窒化l!24と
エツチングレートの異なる被1I41を形成した後、同
図(b)に示す如くレジスト25をマスクとしてこれら
を適宜エツチング行なうことにより被膜パターン42を
形成してもよい。以下、工程は省略するが、実施例と同
様に考えることにより最柊に第1図(j)のFETと略
同構造のFETが得られる。なお、前記被膜としては、
例えばプラズマ法によるシリコン酸化膜や多結晶シリコ
ン膜等が挙げられる。
また、上記実施例では、第1図(f)で基板をエツチン
グした後、全面にAllGe/Ni層を蒸着したが、こ
れに限らない。例えば、基板をエツチング後、第5図に
示す如くオーミックをとり易くするため露出する基板2
1にn型不純物をイオン注入し、アニールしてN+型層
43.44を形成してもよい。
(発明の効果〕 以上詳述した如く本発明によれば、オーミック電極をセ
ルフ7ラインで簡単に形成できるとともに、Glを高く
して高速動作が可能な Ga As MESFET等の半導体装置を製造する方
法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(j)は本発明の一実施例に係るGa 
As MESFETの製造方法を工程順に示す断面図、
第2図(a)〜(f)は従来のGa As MESFE
Tの製造方法を工程順に示す断面図、第3図は従来の他
の Ga As MESFETの断面図、第4図(a)、(
b)は本発明の他の実施例に係る Ga As MESFETの製造方法を説明するための
断面図、第5図は本発明に係る更に他のGa As M
ESFETの工程途中の断面図である。 21・・・半絶縁性のGaAa基板、22・・・N型の
活性チャネル領域、23・・・高融点金属層、24.2
8・・・シリコン窒化膜、25.30・・・レジスト、
26・・・窒化膜パターン、27・・・ゲート電極、2
9・・・開口部、31・・・シリコン窒化膜パターン(
サイドウオール)、 33.33a、33 b−Au Ge /N i層、3
4・・・保護層、35・・・コンタクトホール、36・
・・金属配線、41・・・被膜、42・・・被膜パター
ン、43.44・・・N+型層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1 図 区 N     で               の〜ニ
ー                        
         −―l−橿 図    −− ぐ      1)                
     垣餐

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 表面に不純物領域を有した半導体基板上に高融点金属層
    を形成する工程と、この高融点金属層上に第1の絶縁膜
    を形成する工程と、この絶縁膜及び金属層をパターニン
    グし絶縁膜パターン及びゲート電極を形成する工程と、
    全面に前記絶縁膜と同組成の第2の絶縁膜を形成する工
    程と、前記不純物領域に対応する部分に開口部を有する
    マスク材を形成する工程と、このマスク材を用いて第2
    の絶縁膜を反応性イオンエッチングによりエッチング除
    去し前記絶縁膜パターン及びゲート電極の側壁に第2の
    絶縁膜を残存させる工程と、前記開口部から露出する基
    板を選択的にエッチング除去する工程と、全面にオーミ
    ック電極材料を堆積しゲート電極よりも低い位置に前記
    不純物領域とのオーミック電極を形成する工程と、オー
    ミック電極以外のオーミック電極材料を除去する工程と
    を具備する事を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3927085A 1985-02-28 1985-02-28 半導体装置の製造方法 Granted JPS61198785A (ja)

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JPH0156537B2 JPH0156537B2 (ja) 1989-11-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6453579A (en) * 1987-08-25 1989-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of forming microelectrode pattern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6453579A (en) * 1987-08-25 1989-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of forming microelectrode pattern

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