JPS62188379A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタの製造方法Info
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- JPS62188379A JPS62188379A JP3118586A JP3118586A JPS62188379A JP S62188379 A JPS62188379 A JP S62188379A JP 3118586 A JP3118586 A JP 3118586A JP 3118586 A JP3118586 A JP 3118586A JP S62188379 A JPS62188379 A JP S62188379A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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。
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〕
本発明は電界効果トランジスタの製造方法に関し、特に
ゲート部に接近して高濃度成長層を有する電界効果トラ
ンジスタの製造方法に関する。
ゲート部に接近して高濃度成長層を有する電界効果トラ
ンジスタの製造方法に関する。
GaAsを代表とする化合物半導体ハsiに比べて大き
な電子移動度を有することに特長があり、超高速集積回
路に応用する研究開発が活発に行われている。ここでは
、GaA!Iのショットキーバリアゲート型電界効果ト
ランジスタ(MESFET)を例に説明する。
な電子移動度を有することに特長があり、超高速集積回
路に応用する研究開発が活発に行われている。ここでは
、GaA!Iのショットキーバリアゲート型電界効果ト
ランジスタ(MESFET)を例に説明する。
このMESFETの製造方法は、特開昭60−1597
8号公報に提案されている。第3図(α)〜(11)は
この製造方法を説明するための図で主要工程における断
面図である。まず、第3図(α)のように半絶縁性色ん
基板4に81 を加速電圧30KeV 、ドースi
2X1012エ でイオン注入してチャネル層5を形成
し、同図(b)のようにこの基板4上にシリコン酸化膜
e O,8ttyl気相成長し、ホトレジスト膜をマス
クとして平行平板型ドライエツチングにより酸化膜をエ
ツチングし、ゲート長1.0μmの仮ゲートパターン6
を形成する。第3図(e)は仮ゲートパターン6をマス
フとしてSl を加速電圧100 KeV 、ドース
量3×10crIL でイオン注入して高濃度層7α
、7bを形成した状態である。さらに同図(d)のよう
に反転膜11として厚さ0.3μmのシリコン窒化膜で
全面を覆い、水素中で8000G20分間の熱処理によ
りチャネル層5および高濃度層7α、7bの結晶性を回
復し、第3図(e)のようにホトレジスト膜12を厚さ
1.0μm塗布するとホトレジスト膜120表面は平滑
になり、仮ゲートパターン6上のホトレジスト膜6は薄
くなり、同図(f)のように平行平板型ドライエツチン
グによりCF、ガスを用いて全面をエツチングし、酸化
膜の仮ゲートパターン6を露出させ、同図(g)のよう
に残ったホトレジスト膜12を剥離液で除去し、バッフ
ァド弗酸液により仮ゲートパターンの酸化膜6を除去し
てゲート開口14を形成し、同図(h)のようにゲート
開口14にアルミニウムのゲート電極lおよび高濃度層
7α、7b上にオーム性金属Au−Ge・棟のソース電
極2、ドレインを極3を形成してMESFETが完成す
る。
8号公報に提案されている。第3図(α)〜(11)は
この製造方法を説明するための図で主要工程における断
面図である。まず、第3図(α)のように半絶縁性色ん
基板4に81 を加速電圧30KeV 、ドースi
2X1012エ でイオン注入してチャネル層5を形成
し、同図(b)のようにこの基板4上にシリコン酸化膜
e O,8ttyl気相成長し、ホトレジスト膜をマス
クとして平行平板型ドライエツチングにより酸化膜をエ
ツチングし、ゲート長1.0μmの仮ゲートパターン6
を形成する。第3図(e)は仮ゲートパターン6をマス
フとしてSl を加速電圧100 KeV 、ドース
量3×10crIL でイオン注入して高濃度層7α
、7bを形成した状態である。さらに同図(d)のよう
に反転膜11として厚さ0.3μmのシリコン窒化膜で
全面を覆い、水素中で8000G20分間の熱処理によ
りチャネル層5および高濃度層7α、7bの結晶性を回
復し、第3図(e)のようにホトレジスト膜12を厚さ
1.0μm塗布するとホトレジスト膜120表面は平滑
になり、仮ゲートパターン6上のホトレジスト膜6は薄
くなり、同図(f)のように平行平板型ドライエツチン
グによりCF、ガスを用いて全面をエツチングし、酸化
膜の仮ゲートパターン6を露出させ、同図(g)のよう
に残ったホトレジスト膜12を剥離液で除去し、バッフ
ァド弗酸液により仮ゲートパターンの酸化膜6を除去し
てゲート開口14を形成し、同図(h)のようにゲート
開口14にアルミニウムのゲート電極lおよび高濃度層
7α、7b上にオーム性金属Au−Ge・棟のソース電
極2、ドレインを極3を形成してMESFETが完成す
る。
この製造方法の特徴は、高温の熱処理後にゲー(3戸
ト電極1を形成できるため、ゲート電極の選定に自由度
が大きいことである。
が大きいことである。
ところで、 FETの相互コンダクタンス(gl)を大
きくするには、ゲート長を短かくしてソースとゲート電
極間の抵抗(ソース抵抗)を小さくする必要がある。し
かし、イオン注入により形成する高濃度層は、前述の従
来例のような通常のアニール条件では、8 X1017
crfL−”以上に活性化することは難しい。そして、
ソース抵抗を下げようとして高濃度層を深く厚くすると
、ゲート下への注入不純物の横方向拡散や基板リーク電
流が大きくなるため、ドレイン電流の飽和性が悪くなり
相互コンダクタンスも低下する。
きくするには、ゲート長を短かくしてソースとゲート電
極間の抵抗(ソース抵抗)を小さくする必要がある。し
かし、イオン注入により形成する高濃度層は、前述の従
来例のような通常のアニール条件では、8 X1017
crfL−”以上に活性化することは難しい。そして、
ソース抵抗を下げようとして高濃度層を深く厚くすると
、ゲート下への注入不純物の横方向拡散や基板リーク電
流が大きくなるため、ドレイン電流の飽和性が悪くなり
相互コンダクタンスも低下する。
本発明の目的は、ゲート長を短かくしてもドレイン電流
の飽和性や相互コンダクタンスが良好な電界効果トラン
ジスタを提供することにある。
の飽和性や相互コンダクタンスが良好な電界効果トラン
ジスタを提供することにある。
本発明は、半導体基板上に電界効果トランジスタ部とな
るチャネル層を形成する工程と、前記チー(4)・、。
るチャネル層を形成する工程と、前記チー(4)・、。
ャネル層上にゲート形状を決めるための仮ゲートパター
ンを形成する工程と、前記仮ゲートパターンの側面に側
壁を形成する工程と、前記チャネル層上にオーム性金属
を被着し前記仮ゲートパターン上部のオーム性金属を除
去する工程と、前記半導体基板の表面を被覆膜で覆い前
記仮ゲートパターン上部の被覆膜を除去し前記仮ゲート
パターンのみを選択的に除去してゲート開口を前記被覆
膜に設ける工程と、前記ゲート開口にゲート電極を形成
する工程とを有することを特徴とする電界効果トランジ
スタの製造方法である。
ンを形成する工程と、前記仮ゲートパターンの側面に側
壁を形成する工程と、前記チャネル層上にオーム性金属
を被着し前記仮ゲートパターン上部のオーム性金属を除
去する工程と、前記半導体基板の表面を被覆膜で覆い前
記仮ゲートパターン上部の被覆膜を除去し前記仮ゲート
パターンのみを選択的に除去してゲート開口を前記被覆
膜に設ける工程と、前記ゲート開口にゲート電極を形成
する工程とを有することを特徴とする電界効果トランジ
スタの製造方法である。
本発明の製造方法はオーム性電極金楓自身をゲート電極
に極めて接近させて設けることにより、イオン注入高濃
度層を用いることなく高性能な電界効果トランジスタを
製造できる方法であり、従ってイオン注入高濃度層を有
するFETの持つ問題点を解決することができる。
に極めて接近させて設けることにより、イオン注入高濃
度層を用いることなく高性能な電界効果トランジスタを
製造できる方法であり、従ってイオン注入高濃度層を有
するFETの持つ問題点を解決することができる。
(実施例1)
次に本発明の電界効果トランジスタの製造方法を図面を
用いて説明する。第1図(−〜(h)は本発明の一実施
例を説明するための図であり、主要製造工程における電
界効果トランジスタの断面図である。
用いて説明する。第1図(−〜(h)は本発明の一実施
例を説明するための図であり、主要製造工程における電
界効果トランジスタの断面図である。
まず、第1図(α)のように半絶縁性GaAII基板4
上にイオン注入法又は分子線結晶成長法によりキャリア
@度2 XIO”crn−3+厚さ約50nmのチャネ
ル層5を形成する。そして、ホトレジスト膜パターンを
マスクとして平行平板型ドライエツチングによりシリコ
ン酸化膜を加工し、高さ0.8μm、ゲート長帆3μm
の仮ゲートパターン6を形成する0次に第1図(b)の
ように全面を厚さ0.1μmのスパッタシリコン窒化膜
で覆ってCF、ガスを用いた平行平板型ドライエツチン
グを行い、仮ゲートパターン6の側面に厚さ0.1μm
の側壁8を残す、第1図(c)において、有機洗浄によ
りG(LA8表面を浄化した後、オーム性金K 紗Ge
・Ni 9を厚さ0.2μm蒸着し、ホトレジスト膜1
0を厚さ1.0μm塗布する。この時、仮ゲートパター
ン6上のホトレジスト膜10ハ薄くなる。第1図(d)
において、kガスを用いたイオンミリングにより、全面
をエツチングして仮ゲートバター/6上のオーム性金属
9を除去し、オーム性金属9α、9bと分離する。ここ
でイオンミリングは、半導体基板4を回転させながらに
入射角30″で行う。この後、第1図(e)のように残
ったホトレジスト膜10を除去した後、水素中430℃
1分の熱処理を行い、オーム性金属Au−Ge−Ni9
α、9bをGaAsのチャネル層5へ数十nm拡散させ
、これをオーム性電極とする。スパッタ窒化膜の側壁8
の側面に付着したオーム性金1149は、熱処理をした
時に軟化し表面張力でソース電極及びドレイン電極に吸
い寄せられて消失する。第1図(f)において、反転膜
11としてスパッタシリコン窒化膜を厚さ0.3μm全
面に設ける。この後、第1図(g)のように従来技術と
同様にしてゲート開口14を設ける。第1図(h)にお
いて、ゲート開口14にアルミニウムMのゲート電極1
を設ける。そして、オーム性金属9α。
上にイオン注入法又は分子線結晶成長法によりキャリア
@度2 XIO”crn−3+厚さ約50nmのチャネ
ル層5を形成する。そして、ホトレジスト膜パターンを
マスクとして平行平板型ドライエツチングによりシリコ
ン酸化膜を加工し、高さ0.8μm、ゲート長帆3μm
の仮ゲートパターン6を形成する0次に第1図(b)の
ように全面を厚さ0.1μmのスパッタシリコン窒化膜
で覆ってCF、ガスを用いた平行平板型ドライエツチン
グを行い、仮ゲートパターン6の側面に厚さ0.1μm
の側壁8を残す、第1図(c)において、有機洗浄によ
りG(LA8表面を浄化した後、オーム性金K 紗Ge
・Ni 9を厚さ0.2μm蒸着し、ホトレジスト膜1
0を厚さ1.0μm塗布する。この時、仮ゲートパター
ン6上のホトレジスト膜10ハ薄くなる。第1図(d)
において、kガスを用いたイオンミリングにより、全面
をエツチングして仮ゲートバター/6上のオーム性金属
9を除去し、オーム性金属9α、9bと分離する。ここ
でイオンミリングは、半導体基板4を回転させながらに
入射角30″で行う。この後、第1図(e)のように残
ったホトレジスト膜10を除去した後、水素中430℃
1分の熱処理を行い、オーム性金属Au−Ge−Ni9
α、9bをGaAsのチャネル層5へ数十nm拡散させ
、これをオーム性電極とする。スパッタ窒化膜の側壁8
の側面に付着したオーム性金1149は、熱処理をした
時に軟化し表面張力でソース電極及びドレイン電極に吸
い寄せられて消失する。第1図(f)において、反転膜
11としてスパッタシリコン窒化膜を厚さ0.3μm全
面に設ける。この後、第1図(g)のように従来技術と
同様にしてゲート開口14を設ける。第1図(h)にお
いて、ゲート開口14にアルミニウムMのゲート電極1
を設ける。そして、オーム性金属9α。
%上のスパッタ窒化膜11を除去し、ソース電極2とド
レイン電極3としてMESFETを完成する。
レイン電極3としてMESFETを完成する。
この実施例により得られたFET特性としては、ゲート
しきい電圧V、=−1.OVI標準偏差50mV)にお
いて、ゲート電圧Ovにおける相互コンダクタンスgr
rL= 36軸母−、ソース抵抗gs=o、6Ω”1m
l、ゲート逆耐圧−BVG=7Vであった。また、ドレ
イン電流の飽和性を示すドレイン帰還率r=−δvT/
δVD=0 、03であった。
しきい電圧V、=−1.OVI標準偏差50mV)にお
いて、ゲート電圧Ovにおける相互コンダクタンスgr
rL= 36軸母−、ソース抵抗gs=o、6Ω”1m
l、ゲート逆耐圧−BVG=7Vであった。また、ドレ
イン電流の飽和性を示すドレイン帰還率r=−δvT/
δVD=0 、03であった。
従来方法においてイオン注入で高濃度層を形成し、ゲー
ト長が0.3μmの場合は、vT=−i、o vにおい
て、標準偏差130mV、 g、=230mV、 RB
=0.70”llb −B%=4v、γ=0.12であ
った。
ト長が0.3μmの場合は、vT=−i、o vにおい
て、標準偏差130mV、 g、=230mV、 RB
=0.70”llb −B%=4v、γ=0.12であ
った。
このように本方法では、ゲートしきい電圧の標準偏差、
ソース抵抗島、ドレイン帰還率γが小さくなり、相互コ
ンダクタンス吐、ゲート逆耐圧−HV、が向上している
ことが分かる。
ソース抵抗島、ドレイン帰還率γが小さくなり、相互コ
ンダクタンス吐、ゲート逆耐圧−HV、が向上している
ことが分かる。
(実施例2)
これまでの説明は主にMESFETによっていたがこれ
に限ったことはない0次に二次元電子ガス屋電界効果ト
ランジスタに適用した例について説明する。第2図(ω
〜(c)はこの車装製造工程の断面図である。
に限ったことはない0次に二次元電子ガス屋電界効果ト
ランジスタに適用した例について説明する。第2図(ω
〜(c)はこの車装製造工程の断面図である。
まず、第2図(α)のように半絶縁性GaAs基板4上
に分子線結晶成長法によりアンドープGaAs層(チャ
ネル層)21を厚さ1.0μm成長し、続けて1.5X
10 ”cm−”のStがドープされ7’CG姑ハs電
子供給層22を厚さ40nm成長する。次いで第2図(
b)のように実施例1と同様にして高さ0.8μm、ゲ
ート長0.3μmの仮ゲートパターン6形成し、CF4
ガスを用いた平行平板型ドライエツチングをおこない厚
さ0.1μmL:D窒化膜の側壁8を設ける。この後、
CCl4ガスを用いた平行平板凰ドライエツチングによ
りGaA/As # 22を20nm掘込む。第2図(
c)のように有機洗浄により半導体表面を浄化した後、
実施例1と同様にしてオーム性金属9a * 9 bを
設け、450℃1分の熱処理をしてオーム性金[9a、
9bをアンドープ層21中へ拡散させ、ソース電極2、
ドレイン電極3とすることができる。この後、実施例1
と同様にしてアルミニウムのゲート電極を設け、電界効
果トランジスタとすることができる。
に分子線結晶成長法によりアンドープGaAs層(チャ
ネル層)21を厚さ1.0μm成長し、続けて1.5X
10 ”cm−”のStがドープされ7’CG姑ハs電
子供給層22を厚さ40nm成長する。次いで第2図(
b)のように実施例1と同様にして高さ0.8μm、ゲ
ート長0.3μmの仮ゲートパターン6形成し、CF4
ガスを用いた平行平板型ドライエツチングをおこない厚
さ0.1μmL:D窒化膜の側壁8を設ける。この後、
CCl4ガスを用いた平行平板凰ドライエツチングによ
りGaA/As # 22を20nm掘込む。第2図(
c)のように有機洗浄により半導体表面を浄化した後、
実施例1と同様にしてオーム性金属9a * 9 bを
設け、450℃1分の熱処理をしてオーム性金[9a、
9bをアンドープ層21中へ拡散させ、ソース電極2、
ドレイン電極3とすることができる。この後、実施例1
と同様にしてアルミニウムのゲート電極を設け、電界効
果トランジスタとすることができる。
本実施例ではGaAJAs電子供給層22によりアンド
ープGaA1層21の内側にキャリアが発生しチャネル
が形成されるため、二次元電子ガス型電界効果トランジ
スタではアンドープG aA s層21がチャネル層と
なる。
ープGaA1層21の内側にキャリアが発生しチャネル
が形成されるため、二次元電子ガス型電界効果トランジ
スタではアンドープG aA s層21がチャネル層と
なる。
本実施例により得られたFET特性は、ゲートしきい電
圧vT=−0,5Vにおいて、最大相互コンダクタンス
g、=450mS/ m、ソース抵抗3s=0.7Ω”
Klと良好な値であった。
圧vT=−0,5Vにおいて、最大相互コンダクタンス
g、=450mS/ m、ソース抵抗3s=0.7Ω”
Klと良好な値であった。
以上のように本発明の製造方法によれば、オーム性電極
をゲート電極に接近させて設けることにより、イオン注
入高#度層の場合の横方向拡散や基板リークが少なくな
り、ドレイン電流の飽和性やゲートしきい電圧のばらつ
きが改善される。そして、オーム性電極は金属によりソ
ース抵抗を下げて相互コンダクタンスを増大させること
ができる。
をゲート電極に接近させて設けることにより、イオン注
入高#度層の場合の横方向拡散や基板リークが少なくな
り、ドレイン電流の飽和性やゲートしきい電圧のばらつ
きが改善される。そして、オーム性電極は金属によりソ
ース抵抗を下げて相互コンダクタンスを増大させること
ができる。
また、本製造方法では、ゲート電極を後で形成するため
、ゲート電極にも抵抗率の低い材料を厚く用いてゲート
抵抗を下けることなどもできる効果をあわせて有する。
、ゲート電極にも抵抗率の低い材料を厚く用いてゲート
抵抗を下けることなどもできる効果をあわせて有する。
第1図(α)〜(h)は本発明の電界効果トランジスタ
の製造方法の第1の実施例を工程順に示す断面図、第2
図(α)〜(c)は第2の実施例を工程順に示す断面図
、第3図(α)〜(h)は従来の製造方法を工程順に示
す断面図である。 1・・・ゲート電極、2・・・ソース電極、3・・・ド
レイン電極、4・・・半導体基板、5・・・チャネル層
、6・・・仮ゲートパターン、7α、7b・・・高濃度
導電層、8・・・側壁、9,9α、9b・・・オーム性
金稿、11・・・反転膜、10.12・・・レジスト膜
、13・・・反転パターン、14・・・ゲート開口 特許出願人 日本電気株式会社 (b) (C) (d) 第1図 (e) (チ) 第1図 (b) (C) 第2図 (b) (C) (d) (e) (f) (?L)
の製造方法の第1の実施例を工程順に示す断面図、第2
図(α)〜(c)は第2の実施例を工程順に示す断面図
、第3図(α)〜(h)は従来の製造方法を工程順に示
す断面図である。 1・・・ゲート電極、2・・・ソース電極、3・・・ド
レイン電極、4・・・半導体基板、5・・・チャネル層
、6・・・仮ゲートパターン、7α、7b・・・高濃度
導電層、8・・・側壁、9,9α、9b・・・オーム性
金稿、11・・・反転膜、10.12・・・レジスト膜
、13・・・反転パターン、14・・・ゲート開口 特許出願人 日本電気株式会社 (b) (C) (d) 第1図 (e) (チ) 第1図 (b) (C) 第2図 (b) (C) (d) (e) (f) (?L)
Claims (1)
- (1)半導体基板上に電界効果トランジスタ部となるチ
ャネル層を形成する工程と、前記チャネル層上にゲート
形状を決めるための仮ゲートパターンを形成する工程と
、前記仮ゲートパターンの側面に側壁を形成する工程と
、前記チャネル層上にオーム性金属を被着し前記仮ゲー
トパターン上部のオーム性金属を除去する工程と、前記
半導体基板の表面を被覆膜で覆い前記仮ゲートパターン
上部の被覆膜を除去し前記仮ゲートパターンのみを選択
的に除去してゲート開口を前記被覆膜に設ける工程と、
前記ゲート開口にゲート電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3118586A JPS62188379A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3118586A JPS62188379A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62188379A true JPS62188379A (ja) | 1987-08-17 |
Family
ID=12324381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3118586A Pending JPS62188379A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62188379A (ja) |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP3118586A patent/JPS62188379A/ja active Pending
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