JPS62257770A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPS62257770A JPS62257770A JP10101486A JP10101486A JPS62257770A JP S62257770 A JPS62257770 A JP S62257770A JP 10101486 A JP10101486 A JP 10101486A JP 10101486 A JP10101486 A JP 10101486A JP S62257770 A JPS62257770 A JP S62257770A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明はIII −V族化合物半纏体上に形成されたF
BTと抵抗素子とを具備する半導体装置及びその製造方
法に係り、特にFETのゲート電極と抵抗素子を構成す
る物質に関する。
BTと抵抗素子とを具備する半導体装置及びその製造方
法に係り、特にFETのゲート電極と抵抗素子を構成す
る物質に関する。
(従来の技術)
近年111− V族化せ物半噂体を使用した半4体素子
(例えばOaAsM’E S 1” E T )はマイ
クロ半導体基板に複数個集値したモノリフツクマイクロ
波集積回路(&i M I C)の開発が進められてい
る。このなかでF E Tは藺性能化の開発が広く行な
われているが、MMICの性能向上には抵抗素子やキヤ
パシタの梢屁、再現性をあわせて向上ざぜる必要がある
。しかしながら戊仕のl’vl M I Cの抵抗素子
は一般に半導体基板中にイオン圧入、拡散等により、不
純物層を形成する半導体抵抗素子を用いるために牛碑体
基板の結晶の品質及び形成条件に左右され必ずしも満足
する精度や褥境性を得られない問題があった。
(例えばOaAsM’E S 1” E T )はマイ
クロ半導体基板に複数個集値したモノリフツクマイクロ
波集積回路(&i M I C)の開発が進められてい
る。このなかでF E Tは藺性能化の開発が広く行な
われているが、MMICの性能向上には抵抗素子やキヤ
パシタの梢屁、再現性をあわせて向上ざぜる必要がある
。しかしながら戊仕のl’vl M I Cの抵抗素子
は一般に半導体基板中にイオン圧入、拡散等により、不
純物層を形成する半導体抵抗素子を用いるために牛碑体
基板の結晶の品質及び形成条件に左右され必ずしも満足
する精度や褥境性を得られない問題があった。
すなわち第8図(a)〜(e)に従来のG a A s
MMI Cの製造方法及びその猶造を示す。第8図t
a)に示すように半杷碌性GaAs基板】の上に動作層
2を例えば加速電圧= 70 KeV 、注入−1=3
.5x1o120−2 にてd+ イオンのε人によ
り形成し、この動作層2を挾むようにソース電極領域及
びドレイン電極領域となるn+/曽3を例えば加速’t
JiEE= 250 KeV 、 fi入R= 4
X 1013anYKてSi+ イオンの注入により形
成する。ざらにG a A s基数1の抵抗素子形成領
域にn+N4を上記n+層3を形成する条件により選択
イオン注入により形成する。
MMI Cの製造方法及びその猶造を示す。第8図t
a)に示すように半杷碌性GaAs基板】の上に動作層
2を例えば加速電圧= 70 KeV 、注入−1=3
.5x1o120−2 にてd+ イオンのε人によ
り形成し、この動作層2を挾むようにソース電極領域及
びドレイン電極領域となるn+/曽3を例えば加速’t
JiEE= 250 KeV 、 fi入R= 4
X 1013anYKてSi+ イオンの注入により形
成する。ざらにG a A s基数1の抵抗素子形成領
域にn+N4を上記n+層3を形成する条件により選択
イオン注入により形成する。
次に@8図(b)に示すようにソースを極5及びドレイ
ン電極6をn+r#I4上罠、又抵抗用電極(7−1,
7−2)をn+層5上にそれぞれり7ト・オフ法により
例えはA u G eとptとの2重構造により形成す
る。次に第8図fclに示すように動作層2の所定位置
にり7トオフ法によりゲート電極8を例えばTi、Al
、Tiを順次堆積して形成する。さらに表面保護膜とし
て例えばSi0,9を各電極が形成された() a A
s基板上1の全面に扱覆する。
ン電極6をn+r#I4上罠、又抵抗用電極(7−1,
7−2)をn+層5上にそれぞれり7ト・オフ法により
例えはA u G eとptとの2重構造により形成す
る。次に第8図fclに示すように動作層2の所定位置
にり7トオフ法によりゲート電極8を例えばTi、Al
、Tiを順次堆積して形成する。さらに表面保護膜とし
て例えばSi0,9を各電極が形成された() a A
s基板上1の全面に扱覆する。
次(第8図td)に示すようにレジストマスク】Oを用
いて5i02膜9の各電極に対応する位置に配+m ’
iI! 1m接続用の開孔部11をそれぞれ形成し、最
後に第8図(e)に示すようにレジストマスク】0を除
去した後列えば’I’i、pt、Auを順次堆積し′f
c配線電極12を開孔部】】を通して各電極の接続を行
い、MMICを製造する。
いて5i02膜9の各電極に対応する位置に配+m ’
iI! 1m接続用の開孔部11をそれぞれ形成し、最
後に第8図(e)に示すようにレジストマスク】0を除
去した後列えば’I’i、pt、Auを順次堆積し′f
c配線電極12を開孔部】】を通して各電極の接続を行
い、MMICを製造する。
ところでMMICでは回路内部の抵抗素子をにETの負
荷抵抗としているので、その抵抗素子のバッツ千がM
M I Cの増幅利得の変動やFETのドレインバイア
ス点の変動の原因となる。
荷抵抗としているので、その抵抗素子のバッツ千がM
M I Cの増幅利得の変動やFETのドレインバイア
ス点の変動の原因となる。
したがってM M I Cを安定に動作させるには、抵
抗値の拮肚を上げて形成する必要がある。しかし第8図
に示した従来のMMI(、:では第8図1a)に示すよ
うにM M I Cの抵抗素子として、イ万ン注入され
たn+層4を抵抗素子として使用するため基板結晶の品
質及び熱処珈粂件に影j8される。特に基数結晶は残留
不純物や結晶欠陥が存在し、その制御が困難なため、結
晶品質が一定したG a A s基板を得ることが困難
である。
抗値の拮肚を上げて形成する必要がある。しかし第8図
に示した従来のMMI(、:では第8図1a)に示すよ
うにM M I Cの抵抗素子として、イ万ン注入され
たn+層4を抵抗素子として使用するため基板結晶の品
質及び熱処珈粂件に影j8される。特に基数結晶は残留
不純物や結晶欠陥が存在し、その制御が困難なため、結
晶品質が一定したG a A s基板を得ることが困難
である。
そのため?に抗素子を形成するためS+を注入してn+
層4を形成するが、このn’N1j4の活性化率が変動
し、その結果抵抗値の再現性や均一性は態化する。又n
+層4を抵抗素子として使用するためには、抵抗用電極
(7−1,7−2)などのオーム性電極の形成が必要で
あり、抵抗用電極(7−1,7−2)とn+層4間には
接触抵抗が存在し、その値はt極形成の前処理や熱処理
により大きく異なり制御性が乏しくなるので抵抗素子の
抵抗値の初密制御が困難となる。
層4を形成するが、このn’N1j4の活性化率が変動
し、その結果抵抗値の再現性や均一性は態化する。又n
+層4を抵抗素子として使用するためには、抵抗用電極
(7−1,7−2)などのオーム性電極の形成が必要で
あり、抵抗用電極(7−1,7−2)とn+層4間には
接触抵抗が存在し、その値はt極形成の前処理や熱処理
により大きく異なり制御性が乏しくなるので抵抗素子の
抵抗値の初密制御が困難となる。
さらにこの接触抵抗はオーム性電極である抵抗用i!極
(7−1,7−2)の寸法が小姑くなる#1ど大きくな
るためMMICの寸法上の制約が生じる。
(7−1,7−2)の寸法が小姑くなる#1ど大きくな
るためMMICの寸法上の制約が生じる。
又最近特注の均一性、再現性の点でM M I Cを構
成するF’ETを自己整合的に形成されることが有望視
され、例えば筒融点ゲート電極と自己整合したn 層を
有するF ETが形成されている。しかしこの鳩舎(J
a A s fi、板を活性化することによF)n+
層を形成するが、この際ゲート電極材料が熱に弱いので
、熱処理温度を低く、時間を坦くする等の熱処理条件に
制約を受け、n+層の活性化か不光分になりM M I
Cの)ET及びn+層により形成された抵抗素子の再
埃註、均−注が低下する問題がある。
成するF’ETを自己整合的に形成されることが有望視
され、例えば筒融点ゲート電極と自己整合したn 層を
有するF ETが形成されている。しかしこの鳩舎(J
a A s fi、板を活性化することによF)n+
層を形成するが、この際ゲート電極材料が熱に弱いので
、熱処理温度を低く、時間を坦くする等の熱処理条件に
制約を受け、n+層の活性化か不光分になりM M I
Cの)ET及びn+層により形成された抵抗素子の再
埃註、均−注が低下する問題がある。
又Ai 6j I Cの抵抗素子の形成において、Ga
As 基板に例えばTaNなどの金属膜を反応性スパッ
タ法により被着させた金楓薄膜批抗が用いられる場合が
ある。これは金属膜の比抵抗と膜厚を制御することによ
り再税性に浸れた抵抗として使用されている。しかしF
ETを含んだMMIcにおいては金属膜形成時に、スパ
ッタダメージが発生し、7ヨツトキ特注の劣化やドレイ
ン飽和Kmの減少などのに′EIl+の特注か低下した
り、ざらに製造工程が煩雑となるなど独々の問題が発生
した。
As 基板に例えばTaNなどの金属膜を反応性スパッ
タ法により被着させた金楓薄膜批抗が用いられる場合が
ある。これは金属膜の比抵抗と膜厚を制御することによ
り再税性に浸れた抵抗として使用されている。しかしF
ETを含んだMMIcにおいては金属膜形成時に、スパ
ッタダメージが発生し、7ヨツトキ特注の劣化やドレイ
ン飽和Kmの減少などのに′EIl+の特注か低下した
り、ざらに製造工程が煩雑となるなど独々の問題が発生
した。
(発明が解決しようとする問題点)
以上述べたように従来の半導体装置及びその製造方法で
は、半導体装置を構成する抵抗素子の抵抗値が基板結晶
の品質や熱処理工程のために安定しないので、抵抗素子
を負荷抵抗としているFETの特性が変動し、ざらにP
ETのゲート電極が自己整合にF E Tを形成する等
の熱処理工程のためにショットキ特注が劣化した。した
がって半導体装置を構成する各素子の製造工程における
不具合のために半導体装置の性能が低下した。そこで本
発明では上記の欠点を除去するもので安定した抵抗値を
示す抵抗素子及び良好なショットキ特性を示すFBTを
Mした半導体装置及びその製造方法を提供することを目
的とする。
は、半導体装置を構成する抵抗素子の抵抗値が基板結晶
の品質や熱処理工程のために安定しないので、抵抗素子
を負荷抵抗としているFETの特性が変動し、ざらにP
ETのゲート電極が自己整合にF E Tを形成する等
の熱処理工程のためにショットキ特注が劣化した。した
がって半導体装置を構成する各素子の製造工程における
不具合のために半導体装置の性能が低下した。そこで本
発明では上記の欠点を除去するもので安定した抵抗値を
示す抵抗素子及び良好なショットキ特性を示すFBTを
Mした半導体装置及びその製造方法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)
上jピ月的を達成するために本発明の半導体装置では、
半導体装置を構成するm−vi化合物牛尋体基檄上に形
成されるFETのゲート電極と抵抗素子とが窒化タング
ステンにより形成されている。
半導体装置を構成するm−vi化合物牛尋体基檄上に形
成されるFETのゲート電極と抵抗素子とが窒化タング
ステンにより形成されている。
父上記目的を達成するために本発明の半導体装置の製造
方法では、F’ET形成領域に動作層が形成された11
−v族化合物半導体基板の表面に窒化タングステン膜を
形成する0次に窒化タングステン膜の動作層のゲート領
域に対応した位置にレジストマスクを塗布する。
方法では、F’ET形成領域に動作層が形成された11
−v族化合物半導体基板の表面に窒化タングステン膜を
形成する0次に窒化タングステン膜の動作層のゲート領
域に対応した位置にレジストマスクを塗布する。
又同時に窒化タングステン膜の抵抗素子形成領域に対応
した位置にレジストマスクを塗布する。次にレジストマ
スクをマスクにして皆化タ/ゲステン膜を除去すること
によりゲート電極及び抵抗素子を形成する0次にFET
を自己全台により形成し、)’ETと抵抗素子を配線す
ることにより半導体装置が製造される0 (t’v用) 本発明の半導体装置及びその製造方法では、抵抗素子及
びFETのゲー)!極を窒化タングステンにより構成す
るので、抵抗素子及びゲートi!L極形成工程後の自己
整合によりFETを形成する場合の熱処理等に対しても
抵抗素子の抵抗値が安定し、又ゲート電極のショットキ
特性が良好である0 すなわち第4図に窒化タングステンによシ形成した抵抗
素子の温度と比抵抗ρの関係を示す。
した位置にレジストマスクを塗布する。次にレジストマ
スクをマスクにして皆化タ/ゲステン膜を除去すること
によりゲート電極及び抵抗素子を形成する0次にFET
を自己全台により形成し、)’ETと抵抗素子を配線す
ることにより半導体装置が製造される0 (t’v用) 本発明の半導体装置及びその製造方法では、抵抗素子及
びFETのゲー)!極を窒化タングステンにより構成す
るので、抵抗素子及びゲートi!L極形成工程後の自己
整合によりFETを形成する場合の熱処理等に対しても
抵抗素子の抵抗値が安定し、又ゲート電極のショットキ
特性が良好である0 すなわち第4図に窒化タングステンによシ形成した抵抗
素子の温度と比抵抗ρの関係を示す。
第4図より700℃以上の温度では比抵抗ρは一定値を
示すことがわかり、すなわち抵抗値は安定する0又第5
図は窒化タングステンにより形成したゲートII極のシ
ョットキ特性(整(71C性の良否を示すn値とバリア
の昼さ)を示したものである。第5図より800°C程
度までn fliTの頃は低くショットキ時性は良好で
ある。したがって窒化タングステンにより抵抗素子及び
ゲート電極を形成した場合には700 ’O〜800”
Cの温度により熱処理を行っても性能の低下を生じない
。ところで自己整合によりFETを形成する場合の熱処
理温度として700℃〜800°0は適当であるので、
本発明の半導体装置及びその製造方法は有効である。
示すことがわかり、すなわち抵抗値は安定する0又第5
図は窒化タングステンにより形成したゲートII極のシ
ョットキ特性(整(71C性の良否を示すn値とバリア
の昼さ)を示したものである。第5図より800°C程
度までn fliTの頃は低くショットキ時性は良好で
ある。したがって窒化タングステンにより抵抗素子及び
ゲート電極を形成した場合には700 ’O〜800”
Cの温度により熱処理を行っても性能の低下を生じない
。ところで自己整合によりFETを形成する場合の熱処
理温度として700℃〜800°0は適当であるので、
本発明の半導体装置及びその製造方法は有効である。
(実施例)
以下本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の半導体装置に係り、l−V族化合物半
導体基敬上にF E T及び抵抗索子を有したM Ni
I Cの構造の一部を示したものである〇第1図に示
すようにMMICを構成するFg ’rはGaAs基板
21に形成された動f′F一層22上に設けられたゲー
ト電極26、この動作層2】を挾むようにして形成され
たn+層29上に設けられたソース電極3】及びドレイ
ン電極32が設けられている。なおゲート電極26は窒
化タングステンにより、ソース電極3】及びドレインを
極32はA u Oeとptとの2N構造により構成さ
れている。又MMICを構成する抵抗素ユク 訳す窒化タングステンにより構成されている。
導体基敬上にF E T及び抵抗索子を有したM Ni
I Cの構造の一部を示したものである〇第1図に示
すようにMMICを構成するFg ’rはGaAs基板
21に形成された動f′F一層22上に設けられたゲー
ト電極26、この動作層2】を挾むようにして形成され
たn+層29上に設けられたソース電極3】及びドレイ
ン電極32が設けられている。なおゲート電極26は窒
化タングステンにより、ソース電極3】及びドレインを
極32はA u Oeとptとの2N構造により構成さ
れている。又MMICを構成する抵抗素ユク 訳す窒化タングステンにより構成されている。
σらにFE’I’のドレイン電極32と抵抗素子27と
は配線電極35により接続されてM M I Cを構成
する。
は配線電極35により接続されてM M I Cを構成
する。
仄に第1図に示したM M I Cの製造工程を第2図
tal〜tg)の工程断面図を用いて説明する。
tal〜tg)の工程断面図を用いて説明する。
第2図(a)に示すように半絶縁性G a A s基板
2】の上に動作IW122を例えば加速電圧=70Ke
V。
2】の上に動作IW122を例えば加速電圧=70Ke
V。
注入量=3.5×10 cm にてSi+イオンの
注入により形成する。次に第2図(blに示すようにG
aAs1機21の表面上に反応性スパッタ法により窒化
タングステン(WN)i23を50OA堆積する。さら
に動l/Il:Nl22に対応したWN膜23上にゲー
ト電極形成用レジストマスク24゜’vV N膜23上
の所定の抵抗形成域に抵抗累子形成用しンストマスク2
5をそれぞれリン・グラフィ技術により形成する。次に
第2図(C)に示すようにレジストマスク(24,25
)をマスクにしてWN膜23を例えば反応性イオンエツ
チング法により除去し、WNから構成されるゲートtl
極26と抵抗索子27を形成する。
注入により形成する。次に第2図(blに示すようにG
aAs1機21の表面上に反応性スパッタ法により窒化
タングステン(WN)i23を50OA堆積する。さら
に動l/Il:Nl22に対応したWN膜23上にゲー
ト電極形成用レジストマスク24゜’vV N膜23上
の所定の抵抗形成域に抵抗累子形成用しンストマスク2
5をそれぞれリン・グラフィ技術により形成する。次に
第2図(C)に示すようにレジストマスク(24,25
)をマスクにしてWN膜23を例えば反応性イオンエツ
チング法により除去し、WNから構成されるゲートtl
極26と抵抗索子27を形成する。
さらに)’ E ’I’を自己螢曾に形成するために第
2図(d)に示すように動作r−22以外のG a A
s基板2】と抵抗索子27をレジストマスク28によ
り被覆した後、ゲート1jL極26をマスクとして動1
’l=!VI22にn 層29を例えば加速電圧=25
0KeV、注入量= 4 X 1013cm ”(Cテ
Si”イオンの注入により形成する。次に第2図(e)
に示すようにレジストマスク28を除去した後、GaA
s基板2】の表面に例えばPSG膜などの絶縁膜30を
5000A程置堆積し、約800°Cの熱処理を施す。
2図(d)に示すように動作r−22以外のG a A
s基板2】と抵抗索子27をレジストマスク28によ
り被覆した後、ゲート1jL極26をマスクとして動1
’l=!VI22にn 層29を例えば加速電圧=25
0KeV、注入量= 4 X 1013cm ”(Cテ
Si”イオンの注入により形成する。次に第2図(e)
に示すようにレジストマスク28を除去した後、GaA
s基板2】の表面に例えばPSG膜などの絶縁膜30を
5000A程置堆積し、約800°Cの熱処理を施す。
次にソース電極及びドレイン電極を形成するため第2図
ff)に示すように絶縁膜30上のn 層29に対応し
た位置に開孔を設け、絶縁膜30をマスクにしてリフト
オフ法によりn+庸29にAuGeとptとの2重構造
のソース電極3】及びドレイン電極32を形成する。
ff)に示すように絶縁膜30上のn 層29に対応し
た位置に開孔を設け、絶縁膜30をマスクにしてリフト
オフ法によりn+庸29にAuGeとptとの2重構造
のソース電極3】及びドレイン電極32を形成する。
次に第2図tglに示すようにG a A s基板2f
上にレジスト33を破着した後、抵抗素子27に対応し
た位置に配@電極接続用開孔34を形成し、この開孔3
4を通して絶縁膜30を除去して抵抗素子27の一部を
露出する。R後にレジスト33を除去して抵抗素子27
とドレイン電極32とを例えばi’i、 p t、 A
uをj1ハ似堆積した配@電他35により接続して第1
図に示しだん(へ1iCが形成される。
上にレジスト33を破着した後、抵抗素子27に対応し
た位置に配@電極接続用開孔34を形成し、この開孔3
4を通して絶縁膜30を除去して抵抗素子27の一部を
露出する。R後にレジスト33を除去して抵抗素子27
とドレイン電極32とを例えばi’i、 p t、 A
uをj1ハ似堆積した配@電他35により接続して第1
図に示しだん(へ1iCが形成される。
ところで本発明者は上記製造方法によって形成されたM
M I Cを構成する抵抗素子とFETのショットキ
特性を調べたoGaAs基板上に形成された抵抗素子の
抵抗値札は一般に几=ρ・L/(〜■・d)fQ)とし
て表わされる。ここで、ρは比抵抗(Ω・C11K)、
Lは抵抗素子の長さ(CIn)。
M I Cを構成する抵抗素子とFETのショットキ
特性を調べたoGaAs基板上に形成された抵抗素子の
抵抗値札は一般に几=ρ・L/(〜■・d)fQ)とし
て表わされる。ここで、ρは比抵抗(Ω・C11K)、
Lは抵抗素子の長さ(CIn)。
〜■は抵抗素子の幅(備)、di′!膜厚(Cm)であ
る。
る。
なおW、Lは抵抗素子の寸法であり、リングラフィ技術
等で決定されるため梢夏よく寸法制御を行うことができ
る。したがって抵抗値を制御するためには比抵抗ρと膜
厚dの制御が重要である0 本発明者は抵抗素子及びFETのゲート電極を形成する
際のWN膜形成乗件のうち、反応性スパッタ時のN2ガ
スとArガスの混合比1r)に層目してW N膜の評価
を行った。
等で決定されるため梢夏よく寸法制御を行うことができ
る。したがって抵抗値を制御するためには比抵抗ρと膜
厚dの制御が重要である0 本発明者は抵抗素子及びFETのゲート電極を形成する
際のWN膜形成乗件のうち、反応性スパッタ時のN2ガ
スとArガスの混合比1r)に層目してW N膜の評価
を行った。
なお混合比rはr = P N 2 / (P N 2
+ P A r )によって表わされ、PN2.PA
rはそれぞれN2ガス分圧、PArはArガス分圧であ
る。
+ P A r )によって表わされ、PN2.PA
rはそれぞれN2ガス分圧、PArはArガス分圧であ
る。
第3図はスパッタガス混合比rを独々夏化させてW N
膜の比抵抗ρ(第3図申O印)、堆積レートη(第3図
中・印)を測定した結果を示したものである。第3図よ
り比抵抗ρは混合比γ≧0.2では急激に高くなってい
るが、0.02≦γ≦0.1の範囲では比抵抗ρは9〜
llXl0Ω・αとなり安定している0 又本積レートηは混合比γの増加とともに減少している
か、γ=0.】の場合η中5OA/rninであるため
γ≦0.1の範囲では製造工程上支障をきたすことはな
く、容易に膜厚の制御を行うことができる。したがって
〜νN膜による抵抗素子形成では混合ガス比γを0.0
2≦γ≦0.1の範囲においては比抵抗とWN膜の膜厚
の制御性では良好であると考えられている0 父本発明省は上記の混合ガス比γか0.02≦γ≦0.
1の範囲においてWN膜を基板に堆積して抵抗素子及び
ショットキ電極を形成した後、それらを熱処理による特
注の変化を調べた0第4図はγ=0.1の条件でWN膜
を堆積した後に熱処理をした場合のWN嘆の比抵抗を示
したものである。第4図よりアニール温度を上げると比
抵抗ρは減少するがアニール温度が700CO以上の条
件であれば比抵抗ρは9.3X10−5(Ω・cln)
と一定値に達する○又・第5図はγ=0、】の条件でW
N膜を堆積してG a A s基板にゲート電極を形成
した後に熱処理をした場合のゲート電極の7ヨツトキ物
注(贅υ1乙性の良否を示・すn値(○印)とバリアの
aq<*印)を示したものである。第5図よりショット
キ%性は、 s o o ’c程式までn値が小さく、
バリアの高さが向く良好である。したがってGaAs基
板に〜νN膜を形成した後の熱処理温度が700”0〜
800℃であれば安定な抵抗素子及び良好なゲート電極
とし一?:WN膜を使用することができ、MMICを構
成することができる0 なお第4図及び第5図においてガス混曾比γ=O9】の
条件のものを示したが、0.02≦γ≦0.1の範囲に
ある他の混合比γの値でも第4図及び第5図と類似した
結果が侍られ、熱処理温度が700°C〜800°0の
範囲であれば艮好な結果を得ることができることがわか
った0ところで上記説明においてWNiの特定にN2ガ
スとArガスとの分圧比γを使用してきたが、一般にス
パッタ形成した窒化タングステン族はX線分析等によっ
て蟹化物相と未反応の佐属相の混合相で構成されている
0例えばWN膜はW2N相とW相のような混合相からな
っているoしたがってこれらの混合相を全体としてW
N xと表わし、このXを窒化率と定義する。
膜の比抵抗ρ(第3図申O印)、堆積レートη(第3図
中・印)を測定した結果を示したものである。第3図よ
り比抵抗ρは混合比γ≧0.2では急激に高くなってい
るが、0.02≦γ≦0.1の範囲では比抵抗ρは9〜
llXl0Ω・αとなり安定している0 又本積レートηは混合比γの増加とともに減少している
か、γ=0.】の場合η中5OA/rninであるため
γ≦0.1の範囲では製造工程上支障をきたすことはな
く、容易に膜厚の制御を行うことができる。したがって
〜νN膜による抵抗素子形成では混合ガス比γを0.0
2≦γ≦0.1の範囲においては比抵抗とWN膜の膜厚
の制御性では良好であると考えられている0 父本発明省は上記の混合ガス比γか0.02≦γ≦0.
1の範囲においてWN膜を基板に堆積して抵抗素子及び
ショットキ電極を形成した後、それらを熱処理による特
注の変化を調べた0第4図はγ=0.1の条件でWN膜
を堆積した後に熱処理をした場合のWN嘆の比抵抗を示
したものである。第4図よりアニール温度を上げると比
抵抗ρは減少するがアニール温度が700CO以上の条
件であれば比抵抗ρは9.3X10−5(Ω・cln)
と一定値に達する○又・第5図はγ=0、】の条件でW
N膜を堆積してG a A s基板にゲート電極を形成
した後に熱処理をした場合のゲート電極の7ヨツトキ物
注(贅υ1乙性の良否を示・すn値(○印)とバリアの
aq<*印)を示したものである。第5図よりショット
キ%性は、 s o o ’c程式までn値が小さく、
バリアの高さが向く良好である。したがってGaAs基
板に〜νN膜を形成した後の熱処理温度が700”0〜
800℃であれば安定な抵抗素子及び良好なゲート電極
とし一?:WN膜を使用することができ、MMICを構
成することができる0 なお第4図及び第5図においてガス混曾比γ=O9】の
条件のものを示したが、0.02≦γ≦0.1の範囲に
ある他の混合比γの値でも第4図及び第5図と類似した
結果が侍られ、熱処理温度が700°C〜800°0の
範囲であれば艮好な結果を得ることができることがわか
った0ところで上記説明においてWNiの特定にN2ガ
スとArガスとの分圧比γを使用してきたが、一般にス
パッタ形成した窒化タングステン族はX線分析等によっ
て蟹化物相と未反応の佐属相の混合相で構成されている
0例えばWN膜はW2N相とW相のような混合相からな
っているoしたがってこれらの混合相を全体としてW
N xと表わし、このXを窒化率と定義する。
この窒化率Xは、例えばラザフオード後力散乱(RB8
)のWとN原子のスペクトル強度の解析によりW原子
数とN原子数との比を求めることにより決定することが
できる。第6図に混合比γが0.05.0.1.0.3
のそれぞれにおけるW N膜の原子数比(N/W=X)
とアニール温度との関係を示す。i6図により混合比γ
の増加に伴ってスパッタ形成後のWNX膜のXは太きい
が、アニール温度を高くする(増大する)と減少し、8
00°C付近ではほぼ一定値になる0これらの一定値を
近似的に窒化率Xとする0又第7図にWNx膜の窒化1
(X)とガス混合比(γ)との関係を示す0第7図より
W N l挨による抵抗素子がその抵抗値の安定させる
ための条件である0、02≦r≦0.1を預化率によっ
て表わすと窒化率Xは0.15≦X≦0.4の範囲に対
応することがわかる。
)のWとN原子のスペクトル強度の解析によりW原子
数とN原子数との比を求めることにより決定することが
できる。第6図に混合比γが0.05.0.1.0.3
のそれぞれにおけるW N膜の原子数比(N/W=X)
とアニール温度との関係を示す。i6図により混合比γ
の増加に伴ってスパッタ形成後のWNX膜のXは太きい
が、アニール温度を高くする(増大する)と減少し、8
00°C付近ではほぼ一定値になる0これらの一定値を
近似的に窒化率Xとする0又第7図にWNx膜の窒化1
(X)とガス混合比(γ)との関係を示す0第7図より
W N l挨による抵抗素子がその抵抗値の安定させる
ための条件である0、02≦r≦0.1を預化率によっ
て表わすと窒化率Xは0.15≦X≦0.4の範囲に対
応することがわかる。
したがって() a A s基板に抵抗素子及びFET
を形成してsi hi ■cを構成する場合、抵抗素子
及びF E Tのゲート電極の構造としてWNMを上記
の窒化率の範囲により使用することにより抵抗値が安定
した抵抗素子と7ヨツトキ特性の良好な抵抗素子及びF
E Tを形成することができる。
を形成してsi hi ■cを構成する場合、抵抗素子
及びF E Tのゲート電極の構造としてWNMを上記
の窒化率の範囲により使用することにより抵抗値が安定
した抵抗素子と7ヨツトキ特性の良好な抵抗素子及びF
E Tを形成することができる。
なお窒1ビ率Xを0.】5≦X≦0.4の範囲に限定す
ることにより、熱処理温度が700〜800”C程度で
も抵抗素子の抵抗+1inが安定し、ゲート1!極の7
ヨツトキ特性が良好なので本発明の半導体装[U及びそ
の製造方法では、半導体装置を構成する抵抗素子とFE
Tを同時にル成することができ、ざらにF E Tを自
己督合的に形成することができる0 又、抵抗素子をW N膜によって形成するので従来のイ
オン注入法によって形成した抵抗素子と異なり、オーミ
ック電極が不要で直接配係電極により配線するため接触
砥仇の影響を商〈ことができる。
ることにより、熱処理温度が700〜800”C程度で
も抵抗素子の抵抗+1inが安定し、ゲート1!極の7
ヨツトキ特性が良好なので本発明の半導体装[U及びそ
の製造方法では、半導体装置を構成する抵抗素子とFE
Tを同時にル成することができ、ざらにF E Tを自
己督合的に形成することができる0 又、抵抗素子をW N膜によって形成するので従来のイ
オン注入法によって形成した抵抗素子と異なり、オーミ
ック電極が不要で直接配係電極により配線するため接触
砥仇の影響を商〈ことができる。
以上運べたように半導体基扱上に形成されたFETと抵
抗素子とを具備する半導体装置及びその製造方法におい
て、抵抗素子及びF E ’1’のゲート電極を窒化タ
ングステンにより構成することにより、抵抗素子及びゲ
ート電極形成工程後の目己軽合によりFETを形成する
場合の熱処理に対しても抵抗素子及びゲート電極のショ
ットキ特性が良好な半導体装置及びその製造方法を提供
することかできる。
抗素子とを具備する半導体装置及びその製造方法におい
て、抵抗素子及びF E ’1’のゲート電極を窒化タ
ングステンにより構成することにより、抵抗素子及びゲ
ート電極形成工程後の目己軽合によりFETを形成する
場合の熱処理に対しても抵抗素子及びゲート電極のショ
ットキ特性が良好な半導体装置及びその製造方法を提供
することかできる。
第】図は本発明による″P碑体装置の構造断面図、第2
図+a)〜(鱒は本発明による半導体装置の各工程にお
ける構造断面図、第3図は窒化タングステン膜の比抵抗
及び堆積レートとN2ガス分圧比との関係を示す図、第
4図は窒化タングステン膜の比抵抗と熱処理温度との関
係を示す図、第5図は窒化タングステン膜によって41
+7 、戊されたゲート電極のショットキ%注と熱処理
温度との関係を示す図、第6図は窒化タングステン膜の
窒化率と熱処理温就との関係を示す図、化タングステン
i、24.25・・・レジストマスク、26・・・ゲー
ト′a極、27・・抵抗素子、31・・・ソース′14
1極、32・・・ドレイン電極。 代理人 弁理士 則 近 息 佑 同 竹 化 喜久男 一二 (JO4 も ル刀1ス3兄令
尤 ト アニール3yG攬(’c)
ア”−1り私友(1)第41B 〒
51灯 γ=−ノ凶署!X (“ヒ2) yfx;’fL4!P4t r
図+a)〜(鱒は本発明による半導体装置の各工程にお
ける構造断面図、第3図は窒化タングステン膜の比抵抗
及び堆積レートとN2ガス分圧比との関係を示す図、第
4図は窒化タングステン膜の比抵抗と熱処理温度との関
係を示す図、第5図は窒化タングステン膜によって41
+7 、戊されたゲート電極のショットキ%注と熱処理
温度との関係を示す図、第6図は窒化タングステン膜の
窒化率と熱処理温就との関係を示す図、化タングステン
i、24.25・・・レジストマスク、26・・・ゲー
ト′a極、27・・抵抗素子、31・・・ソース′14
1極、32・・・ドレイン電極。 代理人 弁理士 則 近 息 佑 同 竹 化 喜久男 一二 (JO4 も ル刀1ス3兄令
尤 ト アニール3yG攬(’c)
ア”−1り私友(1)第41B 〒
51灯 γ=−ノ凶署!X (“ヒ2) yfx;’fL4!P4t r
Claims (4)
- (1)III−V族化合物半導体基板上に形成されたFE
Tと抵抗素子とを具備する半導体装置において、 前記FETの動作層に対してショットキ接触となるゲー
ト電極と前記抵抗素子とが窒化タングステンにより構成
されていることを特徴とする半導体装置。 - (2)前記窒化タングステンを構成するタングステン原
子数と窒素原子数との比を窒化率として表わし、前記窒
化タングステンの窒化率X_1を0.15≦X_1≦0
.4の範囲にすることを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載の半導体装置。 - (3)FET形成領域に動作層が形成されたIII−V族
化合物半導体基板の表面に窒化タングステン膜を形成す
る工程と、前記窒化タングステン膜の前記動作層のゲー
ト領域に対応した位置及び前記窒化タングステン膜の抵
抗素子形成領域に対応した位置にそれぞれレジストマス
クを塗布する工程と、 前記レジストマスクをマスクにして前記窒化タングステ
ン窒を除去することによりゲート電極及び抵抗素子を形
成する工程と、前記ゲート電極をマスクにして前記FE
T形成領域にFETを自己整合して形成する工程と、 前記抵抗素子と前記FETとを配線する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (4)前記窒化タングステン膜を構成するタングステン
原子数と窒素原子数との比を窒化率として表わし、前記
窒化タングステン膜の窒化率X_2を0.15≦X_2
≦0.4の範囲にすることを特徴とする特許請求の範囲
第(3)項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10101486A JPS62257770A (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10101486A JPS62257770A (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62257770A true JPS62257770A (ja) | 1987-11-10 |
Family
ID=14289361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10101486A Pending JPS62257770A (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62257770A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH098063A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-01-10 | Nec Corp | 半導体集積装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-02 JP JP10101486A patent/JPS62257770A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH098063A (ja) * | 1995-06-23 | 1997-01-10 | Nec Corp | 半導体集積装置の製造方法 |
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