JPS61290775A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS61290775A
JPS61290775A JP13319285A JP13319285A JPS61290775A JP S61290775 A JPS61290775 A JP S61290775A JP 13319285 A JP13319285 A JP 13319285A JP 13319285 A JP13319285 A JP 13319285A JP S61290775 A JPS61290775 A JP S61290775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gate electrode
high melting
schottky gate
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP13319285A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Fujii
藤井 良昭
Yoji Kato
加藤 洋二
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP13319285A priority Critical patent/JPS61290775A/ja
Publication of JPS61290775A publication Critical patent/JPS61290775A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47Schottky barrier electrodes
    • H01L29/475Schottky barrier electrodes on AIII-BV compounds

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、m−v族化合物半導体基板と、この■−■族
化合物半導体基板上に設けられているショットキーゲー
ト電極とをそれぞれ具備する半導体装置に関するもので
あって、GaAs  ME S F ETに適用して最
適なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、m−v族化合物半導体基板と、このm−v族
化合物半導体基板上に設けられているショットキーゲー
ト電極とをそれぞれ具備する半導体装置において、ショ
ットキーゲート電極を第1の高融点金属膜と高融点金属
ケイ化物膜と第2の高融点金属膜との三層構造にするこ
とにより、ショットキーゲート電極の耐熱性及び基板と
の密着性を向上させかつジョン、トキーゲート電極を低
抵抗化すると共に、ショットキー特性を良好にししかも
逆方向耐圧を高くすることを可能にしたものである。
〔従来の技術〕
従来、GaAs  MESFETのショットキーゲート
電極の材料としては、W、 Mo、 Ta等の高融点金
属またはWSi等の高融点金属ケイ化物すなわちシリサ
イドが用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、ショットキーゲート電極の材料として高
融点金属を用いた場合には、第1にGaAsとの密着性
が良くないため、特に厚くした場合に熱処理時に基板か
らはがれてしまい、第2に熱処理時にGaAs中のGa
が高融点金属膜を通過して金属表面に偏析してしまい、
またその影響でGaAsとの界面に好ましくない化合物
層が形成されてしまうという欠点がある。一方、ショッ
トキーゲート電極の材料として高融点金属のシリサイド
を用いた場合には、第1にMSi、  (M:高融点金
属)の組成Xによってショットキー特性(φl+n値)
が大きく変化してしまい、第2にM S i、膜をスパ
ッタ法等によって形成する際にバッチ間での組成Xの制
御が難しく、第3に熱処理中にM S i X中のSt
がGaAs中に拡散してφ、及びn値のみならず、特に
逆方向耐圧を著しく低下させてしまう、第4に抵抗値が
高い(例えばW S i 2の比抵抗は約500μΩc
m)という欠点がある。
本発明は、従来技術が有する上述のような欠点九−挙に
是正した半導体装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る半導体装置は、m−v族化合物半導体基板
(例えばn形GaAs基板1)と、この■−■族化合物
半導体基板上に設けられているショットキーゲート電極
とをそれぞれ具備する半導体装置(例えばGaAs  
MESFET)において、上記ショットキーゲート電極
が、上記m−v族化合物半導体基板上に設けられている
第1の高融点金属膜(例えばW膜2a)と、この第1の
高融点金属・膜上に設けられている高融点金属ケイ化物
膜(例えばW S i z膜3a)と1.この高融点金
属ケイ化物膜上に設けられている第2の高融点金属膜(
例えばW膜4a)とから成っている。
〔実施例〕
以下本発明に係る半導体装置をGaAs  MESFE
Tに適用した実施例につき図面を参照しながら説明する
まず本発明の第1実施例につき説明する。
第1A図に示すように、まず例えばSiが1.2×l 
Q l ’l cm 4程度ドープされたn型GaAs
基板l上にスパッタ法により、膜厚t、=500人のW
膜2、膜厚t2=50Q人のW S i !膜3及び膜
厚13=2400人のW膜4を順次形成する。
次にこれらのW膜4、W S i 2膜3及びW膜2の
所定部分を反応性イオンエツチング(RI E)等のド
ライエツチング法により順次エツチング除去して、第1
B図に示すように、所定形状のW膜4a、WSi2膜3
a及びW膜2aから成る三層構造のショットキーゲート
電極5を形成する。
次に第1C図に示すように、CVD法により全面に例え
ば膜厚3000人のSiO□膜6を形成した後、窒素雰
囲気中において例えば800℃で10分間熱処理する。
次に第1D図に示すように、SiO□膜6の所定部分を
エツチング除去してn型GaAs基板1の表面を部分的
に露出させた後、この露出した部分に例えば膜厚200
0人のAu−Ge/Ni膜から成るソース電極7及びド
レイン電極8 (オーミック電極)をショットキーゲー
ト電極5に対してセルファラインに形成して、目的とす
るGaAs  MESFETを完成させる。
このようにして得られたGaAs  M E S F 
Eにおけるショットキーゲート電極5とn型GaAs基
板1とから成るショットキー・バリア・ダイオードの1
−V特性を第2図に示す。この第2図からφ。
及びn値を求めた所、φ3は0.71 Vと大きく、ま
たn値も1.11と低い値が得られ、良好なショットキ
ー特性を示すことがわかる。しかもダイオードの逆方向
耐圧は、W S i zでショットキーゲート電極を構
成した場合の2vに比べて約3倍大きい5.7■が得ら
れた。さらにショットキーゲート電極5の抵抗は、40
0mΩ/口と低抵抗になっている(第3図参照)。
このように、上述の第1実施例によれば、ショットキー
ゲート電極5を薄いW膜2 a −、WSiz膜3a及
び厚いW膜4aにより構成しているので、上述のように
ショットキー特性が良好で逆方向耐圧も高くしかも低抵
抗のショットキーゲート電極5を得ることができ、従っ
て特性の良好なGaAsMESFETを提供することが
できる。のみならず、n型GaAs基板1に接して形成
されているW膜2aの膜厚は500人と薄いため、密着
性が良好であり、従って従来のように熱処理時にはがれ
が生ずることがない。
またこのW膜2aにより、熱処理時にW S i z膜
3a中のSiがn型GaAs基IrFj、1中に拡散す
るのが防止される。またW S i 2膜3aによって
n型GaAs基板1中のGaがW膜2aを通過して電極
表面に偏析するのが防止される。
さらにまた、ショットキー特性は、n型GaAs基板1
と直接接しているW膜2aによって実質的に決定される
ので、ショットキーゲート電極5をMSiXで構成した
場合のよう組成Xによってショットキー特性が変化した
り、スパッタ時にバッチ間での組成Xの制御が難しいと
いう問題が解決される。
のみならず、ショットキーゲート電極5を上述のように
1Ω/口以下の低抵抗とすることができるので、上述の
第1実施例によるGaAs  M E S FETは、
ディジタルICのみから成るリニアICへの応用も可能
となる。またショットキーゲート電極5とn型GaAs
基板1とから成るダイオードの逆方向耐圧が上述のよう
に高いので、印加可能なゲート電圧の範囲を従来に比べ
て広くすることができる。さらにまた、ショットキーゲ
ート電極5を三層構造としているので、W膜2 a −
、WSIZ 3a及びW膜4aのそれぞれを適当な形状
に加工することにより、所望の形状のショットキーゲー
ト電極5を得ることが可能である。
またショットキーゲート電極5をいずれも高融点である
W膜2a、4a及びW S i 2膜3aで構成してい
るので、耐熱性が良好であり、従って高温プロセスに適
合するものである。
次に本発明の第2実施例につき説明する。
この第2実施例においては、第1A図に示すW S i
 2膜3の代わりに膜厚500人のW、Si3膜を形成
し、また第1C図に示すSiO□膜6形成後に行う熱処
理を赤外線フラッシュアニール法を用いて850°C1
10秒間の条件で行うことを除いて、第1実施例と同様
の方法によりGaAs  MESFETを製造する。
このようにして得られたGaAs  ME S F E
Tにおけるショットキーゲート電極5とn型GaAs基
板1とから成るショットキー・バリア・ダイオードのI
−V特性を第4図に示す。この第4図からφ。
=0.72V、n=1.12が求められ、良好なショッ
トキー特性を示すことが判明した。またn型GaAs基
板1の面内におけるφ8及びn値のばらつきも小さかっ
た。さらにダイオードの逆方向耐圧は第5図から明らか
なように約5.5vと大きく、またショットキーゲート
電極5の抵抗も400mΩ/口と低抵抗であった。
このように、上述の第2実施例によれば、ショットキー
ゲート電極5をW膜2 a 、 W3Si1膜及びW膜
4aにより構成しているので、ショットキー特性が良好
でしかも基板面内における特性のばらつきが少ないのみ
ならず、逆方向耐圧も高くかつ低抵抗のショットキーゲ
ート電極5を得ることができ、従って特性の良好なGa
As  MESFETを提供することができる。これに
加えて、第1実施例で述べたと同様な種々の利点がある
以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述の
2つの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術
的思想に基づく種々の変形が可能である。例えば、ショ
ットキーゲート電極5を構成するW膜2a、4a及びW
 S i Z膜3aまたはW5Si3膜の膜厚は上述の
2つの実施例で用いた数値に限定されるものではなく、
必要に応じて変更可能である。また上述の2つの実施例
におけるW膜2a。
4aの代わりにMo等の他の種類の高融点金属膜を用い
てもよく、同様にW S i !膜3a及びW5Si3
膜の代わりにMoシリサイドその他の高融点金属ケイ化
物膜を用いてもよい。
さらに上述の2つの実施例においては、基板としてn型
GaAs基板1を用いているが、必要に応じて他の種類
のm−v族化合物半導体基板を用いてもよい。また5i
n2膜6の形成後に行う熱処理の方法及び条件は必要に
応じて変更可能である。
〔発明の効果〕
本発明に係る半導体装置によれば、ショットキーゲート
電極の耐熱性及び基板との密着性が優れしかもショット
キーゲート電極が低抵抗であると共に、ショットキー特
性が良好でかつ逆方向耐圧も良好である。のみならず、
半導体装置の製造工程において行う熱処理によるゲート
電極材料と基板との反応を効果的に防止することができ
る。従って、特性が良好で高温プロセスにも適合した半
導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1D図は本発明の第1実施例によるGaA
s  MESFETの製造方法の一例を工程順に示す断
面図、第2図は第1D図に示すGaAs  MESFE
Tにおけるショットキーゲート電極とn型GaAs基板
とから成るショットキー・バリア・ダイオードのI−V
特性を示すグラフ、第3図はショットキーゲート電極を
構成するWの合計膜厚(t++tz)とシート抵抗ρ6
との関係を示すグラフ、第4図は本発明の第2実施例に
ょるGaAsME S F ETにおけるショットキー
ゲート電極とn型GaAs基板とから成るショットキー
・バリア・ダイオードのI−V特性を示すグラフ、第5
図はショットキーゲート電極を構成する第1層のW膜の
膜厚t、とダイオードの逆方向耐圧V、との関係を示す
グラフである。 なお図面に用いた符号において、 1−−−−−−−−−−−−−− n型GaAs基板2
.4・−・−−−−−−−−W膜 3・−・−・−・−・・・・W、S i 2膜5−−−
−−−−−−−−−−一〜〜・・ショットキーゲート電
極7−−−−−−・・・−・−一〜−−・ソース電極8
・・−・・−・・−・・・・ ドレイン電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  III−V族化合物半導体基板と、このIII−V族化合物
    半導体基板上に設けられているショットキーゲート電極
    とをそれぞれ具備する半導体装置において、 上記ショットキーゲート電極が、上記III−V族化合物
    半導体基板上に設けられている第1の高融点金属膜と、
    この第1の高融点金属膜上に設けられている高融点金属
    ケイ化物膜と、この高融点金属ケイ化物膜上に設けられ
    ている第2の高融点金属膜とから成ることを特徴とする
    半導体装置。
JP13319285A 1985-06-19 1985-06-19 半導体装置 Pending JPS61290775A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4923823A (en) * 1987-09-30 1990-05-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating a self aligned semiconductor device
US5631479A (en) * 1995-04-26 1997-05-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with laminated refractory metal schottky barrier gate electrode
WO2013133953A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 Cree, Inc. Schottky contact
US9202703B2 (en) 2012-11-05 2015-12-01 Cree, Inc. Ni-rich Schottky contact

Cited By (5)

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US9640627B2 (en) 2012-03-07 2017-05-02 Cree, Inc. Schottky contact
US9202703B2 (en) 2012-11-05 2015-12-01 Cree, Inc. Ni-rich Schottky contact

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