JPS62163377A - ガリウム砒素集積回路の製造方法 - Google Patents

ガリウム砒素集積回路の製造方法

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JPS62163377A
JPS62163377A JP560386A JP560386A JPS62163377A JP S62163377 A JPS62163377 A JP S62163377A JP 560386 A JP560386 A JP 560386A JP 560386 A JP560386 A JP 560386A JP S62163377 A JPS62163377 A JP S62163377A
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JP
Japan
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gallium arsenide
gate electrode
layer
type gaas
type
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JP560386A
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Fumiaki Katano
片野 史明
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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、ガリウム砒素集積回路の製造方法に関し、特
に電気的特性のほぼ同一な複数個のショットキー障壁接
合ゲート型′肛界効果トランジスタを有するガリウム砒
素集積回路の製造方法に関する、 〔従来の技術〕 ガリウム砒素ショットキー障壁接合ゲート型・、に界効
果トランジスタ(以後GaAsMESF’ETと記す)
を基本素子として用いたG a A s集積回路は、シ
リコン集積回路よりも高速動作が可能であり、現在開発
が進められている。集軸回路においては、基本素子の高
性能化とともに、基本素子の性能の高均一化が望まれる
従来のGaAs−MESFETは、例えば1985 年
の電子通信学会技術報告?、5SD84−122によれ
ば第3図(al〜(dlの工程により製造されていた。
すなわち、第3図talにおいて、31は半絶縁性()
 a A S基板、32は例えばキャリア密度1×10
17m  、厚さ0.1μmのn型G a A s動作
層、33はこのn型GaAs動作層32とショットキー
接合を形成する例えば厚さ5000人の高融点金属のシ
リサイド(例えばタングステンシリサイド)層である。
まず、これらn型GaAs動作層32及び高融点金属の
シリサイド33上K例えば厚さ2000人の酸化ケイ素
膜34を被着する。
次に、第3図(blに示すように例えばCF4 ガスを
用いたりアクティブイオンエツチングにより酸化ケイ素
膜34を異方性エツチングし、高融点金属のシリサイド
33の近傍にのみ酸化ケイ素膜を残して側壁35を形成
する。
次に、第3図telに示すように、n型() a A 
s動作)音32上に例えばキャリア密度3xlOtyn
  。
厚さ0.2μmの高9度n型()aAs J3i 36
をエピタキシャル成長させろうこのエピタキシャル成長
層を形成する方法としては例えばトリメチルガリウム(
TMG)、アルシン(AsH3) 、硫化水素(1−I
2S)を原料ガスとし*MOCVD (N1etal 
Or −ganic Chemical Vapor 
Deposition )法を用いることができる。
次に、第3図(dlK示すように高の度n型GaAs層
に対してオーム性の電極37及び38を形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようにして製造したG a A s
MESFETは、ゲート電極が(011)  面に平行
に形成されている場合と、ゲート電極が(011)面に
平行に形成されている場合とで電気的特性が異なるので
、これらのF’ET  を同一集積回路内に用いるとF
ET特性が均一でなくなるため、一方向のFET  L
か用いることができず、マスク設計上での自由度が小さ
くなるという問題点があった。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、二方向に形成さ
れるGaAsMESFETの電気的特性をほぼ同一にす
ることができ、マスク設計上での自由度を大さくするこ
とができるガリウム砒素集積回路の製造方法を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のガリウム砒素集積回路の製造方法は、半絶縁性
ガリウム砒素基板の(100)面上に選択的に形成され
たn型ガリウム砒素結晶層を動作領域とし、このn型ガ
リウム砒素結晶層上に設けられた高融点金属あるいは高
融点金属の化合物あるいはこれらのシリサイド層をショ
ットキー障壁接合ゲート電極とし、このゲート電極の両
側に高濃度n型ガリウム砒素層を選択エピタキシャル成
長させてソース及びドレイン領域としたショットキWi
壁接合ゲート型電界効果トランジスタが複数個形成され
、それらが互いに有機的に結合されてなるガリウム砒素
集積回路において、高一度n型ガリウム砒素層を選択エ
ピタキシャル成長させる前にソース及びドレイン領域の
n型ガリウム砒素結晶層を異方性の化学エツチング液で
エツチングし、ゲート電極が(011)面に平行に形成
されたショットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジ
スタとゲート電極が(011)面に平行に形成されたシ
ョットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタの電
気的特性をほぼ同一にすることによって構成される。
このG a A s集積回路の製造方法は、高濃度n型
GaAs層を選択エピタキシャル成長させる前にn型G
aAs結晶層を異方性の化学エツチング液でエツチング
し、2方向に形成されたGaAs MESFETの電気
的特性をほぼ同一にすることが重要な点である。
〔作用〕
IJ a A Sは化合物半導体であるため、化学エツ
チングした時のエツチング形状が、結晶方位によって異
なることがある。
また、選択エピタキシャル成長した時の成長層の形状も
結晶方位によって異なる。従って、 GaAsMETF
BTのソース・ドレイン領域に高濃度n型G a A 
S層を選択エビタヤソヤル成長する前に、n型G a 
A s結晶層を化学エツチングすると、FETの電気的
特性のエツチング深さ依存性がゲート電極の方向によっ
て異なってくる可能性が考えられる。
第2図は、高濃度n型G a A s層を選択エヒリキ
ンヤル成長する前に、n型0aAs結晶層をリン酸と過
酸化水素水と水を4:1:90の体積比で混合したエツ
チング液でエツチングした場合のFETの相互コンダク
タンスのエツチング深さ依存性をて、我々が行なった実
験結果を示したものである。
この実験結果は、エツチング深さが300λ 以下の時
は、0°PETの方が9Q”FETよりも相互コンダク
タンスが大きいが、さらに深くエツチングし、エツチン
グ深さを400λから500人とすると両方向のPET
 の相互コンダクタンスがほぼ同一となることを示して
いる。本発明は、上記の実験結果に基づbてなされたも
のである。
〔実施例〕
以下、図面(・こ従って本発明の−に画側を説明する。
第1図tal〜fjlfd本発明の一実施例を説明する
ための工程順に示した断面図である。なお、第1図ta
l〜telはゲート電極が(011)面に平行に形成さ
れているPETの断面図であり、第1図(旬〜(j)は
ゲート電極が(011)面に平行に形成されているFE
Tの断面図である。
第1図1bl 、 +flにオイて、11は上面が(1
00)面の半絶縁性Ga A S基板、12 .13は
例えばS1+を加速x 不/l/ギー501<eVで2
.2xlO”’α  注入した後、CVD5i02  
膜を保護膜としてアニールして形成したn型G a A
 s動作71,14゜15はこれらのn型G a A 
s動作層12.13とシッソトキー接合を形成する例え
ば厚さ5000人の高融点金属のシリサイド(例えばタ
ングステン7リサイド)層で、FET  のゲート電極
となる。ゲート電極14は() a A S基板の(0
11)面に平行に形成され、ゲート電極15はOa A
 s基板の(011)面に平行に形成されている。
まず、これらn型G a A s動作R112,13及
びゲート電極14.15上に例えば厚さ1500人の酸
化ケイ素膜16を被着する。
次に、第1図(bl 、 (glに示すように例えばC
F4ガスを用い7’c IJアクティブイオンエツチン
グにより酸化ケイ素膜16をエツチングし、n型GaA
s動作層12.13の表面を露出させる。
次に、第1図(C1、(hlに示すようにn型Q a 
A s動作層を例えばリン酸と過酸化水素水と水を4−
1:90の体積比で混合したエツチング液で約50OA
エツチングする。この時のn型G a A s動作層の
断面形状はエツチング深さが浅いために走査型電子顕微
鏡でも観察しがたいが、深くエツチングした時の断面形
状が、ゲート電極が(011)面に平行な場合と、ゲー
ト電極が(011)面に平行な場合で異なっていること
から、第1図1blと第1図1blでは断面形状が異な
っているものと思われる。
次に、第1図(a+ 、 ti+に示すように、n型G
aAs動作層12.13上に例えはキャリア密度 3×
10  cm  、厚さ3000Aの高濃度n型GaA
s1517.1Bを選択的にエビタキンヤル成長させる
このエピタキシャル成長層を形成する方法としては、例
えばトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH
3) 、硫化水素(H2S )  を原料ガスとしたM
OCVD法を用いることができる。この時、高濃度n型
G a A S層のゲート電極側の側面は、ゲート電極
が(011)面に平行な場合には、(100)面とほぼ
55゛の角度をなし、ゲート電極が(011)面に平行
な場合には(100)面とほぼ90°の角度をなす。
次に、第1図1bl 、 tj+に示すように高a度 
n型GaAs層に対してオーム性の電極(例えばAuG
e/Ni )19a 、19b 、20a 、20b 
を形成して同一基板上にFET21QとFET220が
形成さnる。これらのFET は第2図に示したように
両方向のFET の相互コンダクタンスがほぼ同一とな
るエツチング深さ約500人 に形成されているためほ
ぼ同一の電気的特性を持っている。したがって、これら
のFETはQaAs集粕回路において、ゲート方向につ
いて配慮せずに自由に用いることができる。例えば、集
積回路の1つであるメモリーにおいて、従来、1方向の
FET  Lか用いられないために、例えばXデコーダ
とYデコーダに同じパターンを用いることができず、マ
スク設計に不自由であったが、本発明の製法により、2
方向のFE T が用いられるようになったため、マス
ク設計の自由度が犬きくなり、マスク設計に要する時間
を該少させることかできた。
なお、上記の実施例ではゲート電極として高融点金属の
シリサイドを用いたが、高融点金属あるいは爾融点金属
の化合物あるいは高融点金属の化合物のシリサイドを用
いてもよい。
また、選択成長用のマスク材として酸化ケイ素膜を用い
たが、GaAs結晶層が上に成長しない物質であればよ
い。また、選択成長のための開口部をリアクティブイオ
ンエツチングで設けたが、所定の領域に開口部を開けた
ホトレジストを設け、ホトレジストをマスクとして選択
成長用のマスク材を化学エツチングして選択成長のため
の開口部を設けてもよい。
また、n型G a A s動作層のエツチングにリン酸
と過酸化水素水と水の混合取を用いたが、他のエツチン
グ液でもOa A sのエツチング形状に異方性の生じ
るものであればよい。
また、エツチング深さを500λとしたが、このエツチ
ング液さは、n型G a A s層の厚さ、ゲート電極
と高θ度n型Oa A s層の間隔、あるいは用いるエ
ツチング液の異方性の度合によって変化するものである
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明により作製したガリウム砒
素集積回路は、高濃度n型GaAsR1Iを選択エピタ
キシャル成長させる前にn型GaAs結晶層を異方性の
化学エツチング液でエツチングし、2方向に形成された
GaAsMESFETの電気的特性をほぼ同一にするこ
とができるため、マスク設計上での自由度が太きくなる
という効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図ta+〜(j)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程J1gtに示した断面図、なお、第1図fal
〜(jlにおいて第1図tal〜telはゲート電極を
G a A s基板の(011)面に平行に、又第1図
(fl〜(jlはゲート電極をGaAs基板の(011
)面に平行に形成したスタの製造方法を説明するために
工程順に示した16i面図である。 11 、31 ・・−・−・半絶縁性G a A s基
板、12,13゜32− ・n型UaAs動作層、14
 、15 、33 ・・・・・・高融点金属のシリサイ
ド層、16.34・・・・・・酸化ケイ素膜、17,1
8.36・・・・・高ぬ度n型UaAs/3.19,1
19,219,319,37.38 ・−・−・オーム
性電極、210・・・・・・ゲート電体が(Oll)面
に平行に形成されたFET、220・・・・・・ゲート
電極が(011)面に平行に形成されたFET0代理人
 弁理士  内 原   晋 ¥=1図 狽亙つシク゛クグレス〔ms/−プ〕 華3TiJ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半絶縁性ガリウム砒素基板の(100)面上に選択的に
    形成されたn型ガリウム砒素結晶層を動作領域とし、該
    n型ガリウム砒素結晶層上に設けられた高融点金属ある
    いは高融点金属の化合物あるいはこれらのシリサイド層
    をショットキー障壁接合ゲート電極とし、該ゲート電極
    の両側に高濃度n型ガリウム砒素層を選択エピタキシャ
    ル成長させてソース及びドレイン領域としたショットキ
    ー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタが複数個形成
    され、それらが互いに有機的に結合されてなるガリウム
    砒素集積回路において、前記高濃度n型ガリウム砒素層
    を選択エピタキシャル成長させる前にソース及びドレイ
    ン領域のn型ガリウム砒素結晶層を異方性の化学エッチ
    ング液でエッチングし、ゲート電極が(011)面に平
    行に形成されたショットキー障壁接合ゲート型電界効果
    トランジスタとゲート電極が(011)面に平行に形成
    されたショットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジ
    スタの電気的特性をほぼ同一にしたことを特徴とするガ
    リウム砒素集積回路の製造方法。
JP560386A 1986-01-13 1986-01-13 ガリウム砒素集積回路の製造方法 Pending JPS62163377A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0294642A (ja) * 1988-09-30 1990-04-05 Nec Corp 電界効果トランジスタ
JPH0456511U (ja) * 1990-06-25 1992-05-14
FR2769129A1 (fr) * 1997-09-30 1999-04-02 Thomson Csf Procede de realisation de transistor a effet de champ

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