JPS6213079A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6213079A
JPS6213079A JP60152861A JP15286185A JPS6213079A JP S6213079 A JPS6213079 A JP S6213079A JP 60152861 A JP60152861 A JP 60152861A JP 15286185 A JP15286185 A JP 15286185A JP S6213079 A JPS6213079 A JP S6213079A
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gate
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integrated circuit
fet
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Tsukasa Onodera
司 小野寺
Haruo Kawada
春雄 川田
Toshiro Futaki
俊郎 二木
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特にm−v族化合物半導体ウェハ
ー上に複数の電界効果トランジスタ素子が形成された半
導体集積回路装置の改造に関する。
マイクロエレクトロニクスは現代産業進展の基盤となり
、また社会生活に大きい影響を与えている。’FOA在
このマイクロエレクトロニクスの主役はシリコン(S’
i)半導体装置であって、トランジスタ素子の微細化に
よって高速化と集積度の増大に大きい効果をあげている
更にシリコンの物性に基づく限界を超える動作速度の向
上などを実現するため6乙キャリアの移動度がシリコン
より遥かに大きい砒化ガリウム(GaAs)などの化合
物半導体を用いる半導体装置が開発されている。
化合物半導体を用いるトランジスタとしては、その製造
工程が簡単であるなどの理由によって電界効果トランジ
スタ、特にショットキバリア形電界効果トランジスタの
開発が先行しているが、その特徴を十分に発揮した集積
回路装置の実用化への努力が重ねられている。
〔従来の技術〕
ショットキバリア形電界効果トランジスタ(以下MES
  FETと略称する)は現在化合物半導体、特にGa
Asを半導体材料とする例が多いが、その構造の一例を
第1図の模式側断面図に示す。
図に示す従来例においては、半絶縁性GaAS基板1の
(100)面に、例えばイオン注入法によってn形チャ
ネル層2が形成され、このn形チャネル層2上にショッ
トキ接触するゲート電極3が配設される。
このゲート電極3をマスクとするイオン注入法によって
不純物が導入されて、n形チャネル層2より高不純物濃
度のn”JIJソース及びドレイン領域4が形成され、
絶縁膜5が被着されて、n形ソース及びドレイン領域4
にオーミック接触するソース及びドレイン電極6が配設
される。
上述の如きMES  FETを素子として集積回路装置
が構成され、その高速化、高集積化のためにMES  
FET素子の微細化が進められそのゲート長が短縮され
るに伴って、ゲート闇値電圧■4に等の特性の期待され
る値からの変動幅が次第に大きくなり、かつ基体面上の
晶帯軸方向によりこのゲート闇値電圧V札の変動方向が
異なる。
第2図は、ゲート幅方向がGaAs (100)単結晶
面上で直交する晶帯軸(011)方向であるMES  
FETと(011−)方向であるMESFETとの、ゲ
ート闇値電圧VB、変動の例を示し、ゲート長2μm程
度以下において(01,1)方向ではプラス側に変動す
る傾向があるのに対して、(011)方向ではマイナス
側に大きく変動している。
従ってMES  FET素子をこの様に2方向に配置し
た集積回路装置では、例えば製造プロセス中のばらつき
等によりゲート長が設計値からずれた場合に、ゲート闇
値電圧V刊の変動量は相対的に大きくなり、 目的とする回路動作が得られないために、従来は通常ゲ
ート方向を一方向に限っている。
第3図はゲート幅が同一方向のMES  FET素子で
記憶装置のX及びYアドレスデコーダ回路を構成した例
を示す。
同図fatの如く、Xデコーダ11の出力線14とXデ
コーダ12の出力線15とは直角方向でメモリセルマト
リクス13に接続される。Xデコーダ11については同
図(blの如く、その出力線14とMES  FET素
子のゲート電極Gの幅方向とを、例えば(011)方向
に揃えて無駄のないパターンとすることが出来る。
これに対してXデコーダ12では、MES  FET素
子のゲート電極Gの幅方向をXデコーダ11と同一の〔
01〒〕方向に揃える場合に、これは出力線15に直角
方向となる。このために同図(C1の如く、ゲート電極
Gを櫛形に分岐させ、多数のソースS及びドレインDを
配設してXデコーダ11と同等のゲート幅を得ている。
このパターンは図(b)のパターンより複雑であり、設
計、製造プロセス両面で微細化、高集積化が困難な部分
となっている。
先に述べた所謂ショートチャネル効果の原因として、ソ
ース及びドレイン領域4に導入された高濃度の不純物の
チャネルN2への侵入と、主として絶縁膜5によって半
導体基体に生ずる圧電分極の効果が注目されている。
この圧電分極による特性の変動は、MES  FET素
子の半導体基体に接して設けられる絶縁膜5、ゲート電
極3などが半導体基体に及ぼす応力によって化合物半導
体基体に圧電分極を生じ、チャネル層2におけるキャリ
アの分布が変化してショットキ空乏層が伸縮するために
ゲート闇値電圧V%が変動するものであり、応力方向と
晶帯軸方向とによって定まる圧電分極の極性により、そ
の変動方向がプラス側又はマイナス側となるのである。
(例えばP、M、^5beck et al、 ;  
TEEE Transac−tions on Ele
ctron Devices、 Vol、 ED−31
+tl10.1帆Oct、 1984 pp、 137
74380参照)これは特にm−v族の化合物半導体の
場合、化合物故その結晶性が非対称であることから生じ
るものと思われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 以上の説明の如〈従来の構造では、化合物半導体電界効
果トランジスタの特性の変動がゲート長の短縮とともに
極めて大きくなり、特に直交配置は甚だ困難である。
この様な現状をこえて、微細化されたFET素子を相互
に直交するなど異なる方向に配置しても特性が安定して
、集積度の増大が可能である半導体装置が強く要望され
ている。
〔問題点を解決するための手段〕
前記問題点は、I−V族の化合物半導体基体の(110
)面に複数の電界効果トランジスタ素子が形成されてな
る本発明による半導体装置により解決される。
〔作用〕
本発明者等は例えばGaAs等のIII−V族化合物半
導体基体に生ずる応力と絶縁膜の材料及び厚さ、半導体
基体の結晶面、晶帯軸とこの応力による圧電分極の状態
、電界効果トランジスタのゲート闇値電圧及びに値と圧
電分極の状態などの相関関係を研究し、例えば絶縁膜が
二酸化シリコン(S i Oz )である場合に、Ga
As単結晶基体の結晶面、nチャネル形のME S F
 ETのゲート軸方向とゲート闇値電圧Vトの変動方向
との関係について以下の結果を得ている。
まず、第4図(81にGaAs  (100)面上でゲ
ート幅方向を(110)及び(110)方向とした場合
、同図(blにGaAs  (110)面上でゲート幅
方向をCool)及び(110)方向に向けて形成した
場合について、種々のSiOよ膜厚に対するゲート闇値
電圧のゲート長依存性を示す。
これにより、(100)面上の直交する〔011〕方向
と(011)方向とでは、上述の如く■1の変動方向が
反対方向であるのに対して、(100)面上の直交する
(001)方向と(11,0)方向とではV−tL、の
変動方向が同一方向であり、Mの値それ自体も、非常に
近い値となっており、Si0っ膜厚依存性も極めて小さ
い。
更に詳細に、G’aAs半導体基体の(110)面上に
、ゲート幅方向が(1101方向のゲート電極を例えば
タングステンシリサイド(WSi)で形成し、SiOz
膜を被着したときの圧電分極電荷の分布を第5図に示す
。同図において、AはlX10cm  以上、Bは5 
×10”’ cm’−”以上、CはI X 10” c
m−’以上、Dは5 X 10’L′cm−’以上の濃
度を、またーはマイナス、無符号はプラスの電荷を表す
同図から明らかなように、圧電分極電荷の符号はゲート
電極の中央を境に左右で反転しており、絶対値は各々等
しくなっている。このため、FETチャネルの空乏層へ
の影響はプラスとマイナスで打ち消し合うように作用す
る。従って圧電効果による(1 ] 0)FETのVR
の変動は小さい。
また、圧電分極電荷の符号がFETの左右で反転してい
るため、チャネル内のキャリアの移動を加速する効果が
ある。このため、通常のFETよりも伝達コンダクタン
スgmが大きくなり、集積回路中で電流を駆動する目的
に使用すれば、動作速度の改良に利用できる。
また、これと直交する(0’01)方向のFETでは圧
電分極電荷は全く誘起されない。このため第4図中)に
示されたように、(001)FETのV%のSiO>膜
厚依存性は無い。
更に(110)面上では、任意の方向について、圧電効
果によるFET特性の変動は極めて小さく、ゲート闇値
電圧V物の制御は非常に容易となる。
この(110)面の特性により、この面に形成されたゲ
ート方向が相互に直交するFETの間には圧電分極効果
の差が現れず、チャネル長を短縮しても方向の異なるF
ET間にゲート闇値電圧等の特性の差を生じない。また
ゲート方向が斜交するFETの間でも特性の差異は僅少
となる。このことは集積回路の設計の容易性をもたらす
のであ第6図はGaAs  MES  FETを基本素
子とするE/D構成の集積回路装置にかかる本発明の実
施例を示す工程順模式平面図である。
本実施例では、(110)面を主面とする半絶縁性Ga
As基板上に、E(エンハンスメント)モード(以下添
字Eで表す)とD(ディプリーション)モード(以下添
字りで表す)のMES  FET素子からなるインバー
タを、それぞれのゲート幅方向を(001)方向(以下
添字1で表す)及び(110)方向(以下添字2で表す
)として形成する。
第6図(a)参照 半絶縁性GaAs基板21の(110)面に、例えば下
記の如くシリコン(St)をイオン注入して各素子のn
形チャネル領域2を形成する。
Dモードのチャネル領域22.、及び22゜2、エネル
ギー59kev。
ドーズ量1.7X10’ゝ(2)−1 Eモードのチャネル領域2261及び22.=)、エネ
ルギー59kev。
ドーズ量0.9 X 10”cm−” イオン注入後、基板1面上に窒化アルミニウム(A I
 N)等の保護膜(図示されない)を設けて、例えば温
度850℃、時間15分間程度の活性化熱処理を行う。
第6図(b)参照 基板1面上に、例えばWI;Si2を厚さ400鶴程度
にスパッタ法等により被着し、これをパタ−ニングして
各ゲート電極23を形成する。本実施例ではゲート長を
約1μmとしている。
第6図(C)参照 ゲート電極23をマスクとして、基板に例えばStをエ
ネルギー175kevで、ドースii1.7×10GC
I11−ゝ程度にイオン注入し、例えば温度750℃、
時間10分間程度の活性化熱処理を行って、n形ソース
、ドレイン領域24を形成する。
第6図(d)参照 例えばプラズマ化学気相成長方法法(P−CVD法)に
より、窒化シリコン(SiNx)膜(図示されない)を
厚さ例えば500n+程度に、ゲート電極を含む基板1
全面上に被着する。
n”形ソース、ドレイン領域24上でSiNxに開口を
設け、例えば蒸着法により金ゲルマニウム/金(AuG
e/Au)などを用いて、ソース、ドレイン電極25等
を厚さ250mm程度に形成する。
本実施例のゲート方向が直交する2種類のMES  F
ET素子は、D、Eそれぞれのモードにっいて、ゲート
闇値電圧yhの差がゲート長1μmにおいて数10mV
に止まり、全く同等に使用することが可能である。
先の従来例のデコーダについても、同一のパターンのM
ES  FET素子で良好なX、 Y両デコーダが得ら
れており、任意の集積回路を形成することが可能である
また以上の説明はGaAs  MES  FETを対象
としているが、他の化合物半導体材料を用い、或いは接
合形、MIS形の電界効果トランジスタについても、本
発明の方法により同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、化合物半導体電界効
果トランジスタのゲート方向を任意の相互に直交する方
向に配置し、チャネル長を短縮しても、ゲート闇値電圧
等の特性を均一にすることが可能となり、斜交する場合
においても特性の差異が減少して、化合物半導体集積回
路装置の実用化に大きい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はMES  FETの従来例を示す模式側断面図
、 第2図はMES  FF、Tの特性の従来例を示す図、
 第3図fa)はデコーダの例を示す模式平面図、第3
図(bl及び(C)はデコーダのMES  FET素子
の従来例を示す模式平面図、 第4図(alはMES  FETの特性の従来例を示す
図、 第4図(blはMES  FETの特性の本発明の効果
を示す図、 第5図はGaAs (110)面上、ゲート幅が(11
0)方向で、S i Oz膜を被着したときの圧電分極
電荷の分布図、 第6図+8)乃至(d)は本発明の実施例を示す工程順
模式平面図である。 図において、 21は半絶縁性GaAs基板、 22はn形チャネル領域、 23はゲート電極、 24はn形ソース、ドレイン領域、 25はソース、ドレイン電極、 添字りはディプリーションモード、 添字Eはエンハンスメントモード、 添字1はゲート幅方向(OO1)、 添字2はゲート幅方向CITO)を示す。 竿 1 図 竿 z 図 θ   l・ρ   ?・θ  J・θ  4.θ  
5ρ  Δ、θケ゛−)畏        〔prn〕
第 3 図 LI LP−s

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、主面が(110)面であるIII−V族化合物半導体
    基上に複数の電界効果トランジスタ素子が形成されてな
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記電界効果トランジスタ素子に、ゲート方向が相
    互に直交する素子が含まれてなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
JP60152861A 1984-07-11 1985-07-11 半導体集積回路装置 Granted JPS6213079A (ja)

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JP60152861A JPS6213079A (ja) 1985-07-11 1985-07-11 半導体集積回路装置
EP85307129A EP0178133B1 (en) 1984-10-08 1985-10-04 Semiconductor integrated circuit device
KR1019850007310A KR900000584B1 (ko) 1984-07-11 1985-10-04 반도체 집적회로 장치
DE8585307129T DE3581159D1 (de) 1984-10-08 1985-10-04 Halbleiteranordnung mit integrierter schaltung.
US07/158,043 US4791471A (en) 1984-10-08 1988-02-16 Semiconductor integrated circuit device

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JP60152861A JPS6213079A (ja) 1985-07-11 1985-07-11 半導体集積回路装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273359A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 半導体集積回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58145168A (ja) * 1982-02-24 1983-08-29 Fujitsu Ltd 半導体装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58145168A (ja) * 1982-02-24 1983-08-29 Fujitsu Ltd 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01273359A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 半導体集積回路

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