JPS61244071A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は砒化ガリウムを基板とし電界効果トランジスタ
、ダイオード、抵抗を含む集積回路の製造方法に関し、
特に各素子に供する砒化ガリウム能動層の形成方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、砒化ガリウムを基板とし電界効果トランジスタ、
ダイオード、抵抗を含む集積回路の製造方法では、第２
図に例示するように砒化ガリウム基板６に各素子に供す
る砒化ガリウム能動層７゜８．９を不純物（８ｉ等）の
イオン注入法により形成する際マスク物質１０を用いて
不純物として同一種の元素を注入していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の同一種の元素の注入によって電界効果ト
ランジスタ、ダイオードのそれぞれの能動層７，８及び
抵抗層９を形成する方法においてはたとえばその注入量
や加速電圧などの最適値が各素子によって異っているの
が一般的である。通常は最も重要な素子である電界効果
トランジスタの能動層７の形成を最適にするような不純
物元素やイオン注入条件が選ばれている。現在電界効果
トランジスタの能動層７を形成する不純物としてはシリ
コンが最も多く用いられているが、集積回路内の他の素
子たとえば電圧レベルシフト用のダイオードにおいては
、７ノード・カソード間の抵抗値が大であると、電圧レ
ベルシフト値の制御性が悪くなるため、ダイオード能動
層８のシート抵抗値は電界効果トランジスタのものより
低く抑えられなければならない。注入不純働程を変えず
してシート抵抗値を低くするには不純物元素の注入時の
加速電圧を大きくして電界効果トランジスタの能動層７
よりいわゆる深く能動層を形成するのが一方法である。

しかし加速電圧を大きくすると、イオン注入を要しない
部分を覆っているマスク材ｌＯの保護性を確保するため
、その厚さを増さなければならなくなり、集積回路の微
細加工性が悪くなるという欠点がある。またダイオード
形成時の加速電圧を大きくし得たとしても（例えば３０
０ｋＶ加速電圧）、電界効果トランジスタの能動層７を
形成するための低い加速電圧（例えば３０　ｋＶ加速電
圧）を同一の加速器で得ることは難しく。

結局ダイオード能動層８のシート抵抗を十分に下げるこ
とができないという欠点がある。

また、集積回路内で高抵抗が必要な場合には。

注入不純働程を変えずに高シート抵抗の抵抗層９を得る
ために加速電圧を小さくして浅い注入をするのが一方法
であるが、現在のシリコンを注入することで形成してい
る電界効果トランジスタの能動層７形成での加速電圧は
３０〜７０ｋＶ程度であるが、これより浅い注入ではア
ニール時の活性化率の制御性が悪くなる等の欠点があり
、またドーズ量を小さくして高抵抗を得る場合にも抵抗
値の制御性が悪くなる欠点があるため高シート抵抗の抵
抗層９を集積回路内で実現できないという欠点がある。

また抵抗素子のレイアウト上の大きさを低減することは
１％ノリシック半導体集積回路チップ全体の大きさを低
減することに大きく寄与することができ歩留りの向上が
期待できるが、現在のシリコンを注入することで形成し
ている抵抗層では電界強度がｌ　ｋＶ／ｃｍ程度より大
きくなると流れる電流値が飽和しはじめて抵抗値を制御
することか難しいという欠点がある。すなわち例えば抵
抗素子の両端Ｋかかる電圧が１ｖの時には電界方向の抵
抗層の長さは１０μｍ以上必要となシレイアウト上抵抗
素子の大きさを十分く低減することができないという欠
点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上述した従来技術の問題点を解決するためＫ
、砒化ガリウムを基板とし電界効果トランジスタ、ダイ
オード、抵抗を含む集積回路の製造方法において、電界
効果トランジスタを形成する砒化ガリウム能動層をシリ
コンもしくはセレンを不純物として、ダイオードを形成
するに供する砒化ガリウム能動層をイオウを不純物とし
て、抵抗を形成するに供する砒化ガリウム能動層をベリ
リウムもしくはマグネシウムもしくはアエンを不純物と
してそれぞれイオン注入法により形成することを特徴と
している。

〔作　用〕

すなわち電界効果トランジスタでは能動層形成をシリコ
ンもしくはセレンのイオン注入で行ない、ダイオードで
はイオウを不純物としてイオン注入している。不純物と
してイオウを注入した場合、シリコンに比べて、砒化ガ
リウム基板中の拡散係数が大きいため加速電圧を大きく
することなしＫより深い能動層を形成することが可能と
なり、従来技術では不可能であった十分なシート抵抗の
低減を図ることができ集積回路内のレベルシフトダイオ
ードの性能を向上させることが可能となる。

また抵抗層の形成にキャリア移動度がｎｆｉ不純物のそ
れに比べて約１／１０位であり、またその電界依存性の
小さいｐ型不純物を用いることにより、加速電圧を小さ
くすることなしにより高シート抵抗の抵抗層を形成する
ことが可能となり、また飽和電界強度もシリコンの注入
により形成されたｎ形能動層に比べて高くなるため前述
の従来技術の問題点を解決することができる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を用いて説明する。

第１図拡本発明の一実施例の断面図である。砒化ガリウ
ム基板１に電界効果トランジスタ能動層２、ダイオード
能動層３、および抵抗層４を形成している。イオン注入
はマスク材をマスク５として行っている。砒化ガリウム
基板１上に例えばフォトレジストをマスク５として抵抗
層４部分を窓開けしてマグネシウムをイオン注入する。

次に７オトレジストを塗布し直してダイオード能動層３
部分を窓開けしてイオウをイオン注入する。次に更にフ
ォトレジストを塗布し直して電界効果トランジスタの能
動層２となるべき部分を窓開けしてシリコンをイオン注
入する。この時マスク５としてフォトレジスト以外のも
のを用いてももちろんさしつかえないし、またイオン注
入の順番も上記の順でなくてもよい。また、マグネシウ
ムの代りにベリリウムやアエンをイオン注入することで
抵抗層４を形成してもよいし、シリコンの代りにセレン
をイオン注入することで電界効果トランジスタ能動層２
を形成してもよい。またイオン注入後の注入元素の活性
化と注入による基板１の損傷を回復することを目的とす
る焼鈍を行なうこと、すなわちいわゆるポストイオン注
入アニールについては３ｓ類の素子のイオン注入がすべ
て終了してから一括して行なってもよいし、１種類ずつ
各々に対して行なってもよいしまたどれか２糧類につい
てまとめて行なってもよい。

〔発明の効果〕

以上、説明してきたように１本発明は、砒化ガリウムを
基板とし電界効果トランジスタ、ダイオード、抵抗を含
む集積回路の製造方法において電界効果トランジスタを
形成するに供するｎ形砒化ガリウムをシリコンもしくは
セレンを不純物として、ダイオードを形成するに供する
ｎ形砒化ガリウムをイオウを不純物として、抵抗を形成
するに供するｐ形砒化ガリウムをベリリウムもしくはマ
グネシウムもしくはアエンを不純物としてそれぞれイオ
ン注入法により形成することで、電界効果トランジスタ
は従来通りのままで、よりアノード。

カソード間が低抵抗のダイオード、より高シート抵抗の
抵抗層を、同一回路内で実現しうる集積回路を提供する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図で、第２図は従来例
を示す断面図である。 ｌ・・・・・・砒化ガリウム基板、２・・・・・・電界
効果トランジスタの能動層、３・・・・・・ダイオード
の能動層、４・・・・・・抵抗ｌ、５・・・・・・イオ
ン注入のマスク、６・・・・・・砒化ガリウム基板、７
・・・・・・電界効果トランジスタの能動層、８・・・
・・・ダイオードの能動層、９・・・・・・抵抗層、１
０・・°・パイオン注入のマスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　砒化ガリウムを基板とし、電界効果トランジスタ、ダ
   イオード、抵抗を含む集積回路の製造方法において、電
   界効果トランジスタを形成するに供する砒化ガリウム能
   動層をシリコンもしくはセレンを不純物として、ダイオ
   ードを形成するに供する砒化ガリウム能動層をイオウを
   不純物として、抵抗を形成するに供する砒化ガリウム能
   動層をベリリウム、もしくはマグネシウムもしくはアエ
   ンを不純物として、それぞれイオン注入法により形成す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。