JPS63142681A - 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

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JPS63142681A
JPS63142681A JP28963386A JP28963386A JPS63142681A JP S63142681 A JPS63142681 A JP S63142681A JP 28963386 A JP28963386 A JP 28963386A JP 28963386 A JP28963386 A JP 28963386A JP S63142681 A JPS63142681 A JP S63142681A
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Kazuyoshi Asai
浅井 和義
Hiroki Imai
祐記 今井
Masami Tokumitsu
雅美 徳光
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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〕 本発明は低抵抗のゲート電極を有する電界効果トランジ
スタの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
電界効果トランジスタのゲート電極には、耐熱性材料が
主として用いられている。しかしながら、一般に耐熱性
材料は抵抗が高いため、PETの高周波動作を阻害すS
要因となる。このため、ゲート抵抗低減を図ったゲート
構造が種々提案されている。例えばゲート構造をAu 
/TaN/%S’N/龜Asとし、TaN全As拡散バ
リアに利用したもの(H。
Yamagishi and M、 Miyauchi
  ’ Au/TaN/wN/C)aAsStruct
ure   5chottky   ()ate   
Formation   for   5elf  −
Aligned GaAs MESFgT ’ Jap
anese Journal ofApplied  
Physics、vo12’A  & 10.  /り
fj  ppLJ’g/)或いは、t’yu / TA
N/WS i 構造としてTiN1Auの拡散バリヤと
したもの(K、 Imamura etal ’ Au
/TiN/WSi−Gate Self−Atigne
d GaAs MgSFgTs UsingRapid
  Thermal  Annealing  Met
hod ’  ElectronicsLetters
、 vot2 /I m/♂、/り♂j+ pplol
A)  等がある。これらにおいて、ソース、ドレイン
領域へのn+層注入後の活性化アニール時のFET断面
を第3図(a)、 (b)に夫々示す。第3図(a)で
は、Au(ja)をマスクとしてTaN (≠’a)、
 WN (ga) kサイドエッチし、P添加のSiO
□(&a)で全面を被覆後とコびα10秒間のランプア
ニールを行なっている。また第3図(b)では、Au(
tb)をマスクとしてTiN (lll’b)。
WSi(4’b)をエツチングし、A7N(&b)を被
覆後、200″C1を秒間のランプアニールを行なって
いる。しかし、これらの方法では、ゲート電極両側壁部
分に被着された絶縁膜が脆弱であるため、熱処理すると
ゲート電極両端部のGa As表面にサーマル・ビット
を発生しやすく、著しく歩留りを低下させるため集積化
はできなかった。
また、特開昭1./−/!4tO≠2によれば、第3図
(c)に示すように、耐熱金属ゲート(Kc)を用いて
、謔イオン注入層(3c)を活性化アニール後に、絶縁
膜(7c)を平担化し、耐熱金属の上表面を露出後Au
等(IC)を被着し、マスク合せてバタン化する方法が
開示されている。この方法では前述したサーマル・ピン
トの問題は生じないが、工程が複雑であると同時に、下
地の耐熱金属(gc)と上層のAu等(IC)との密着
性、及び導電性が不良となる場合がある。
〔目 的〕
本発明の目的は、低抵抗のゲート電極を有する電界効果
トランジスタを工程が簡単で密着性、導電性も良好で歩
、留りよく製造する方法を提供することにある。
〔問題を解決するだめの手段〕
本発明は、基板が上層ゲート電極層よりも大きな面積の
下層の耐熱性金属層でおおわれた状態、つまり、下層の
前記耐熱性金属層の外周が上層の前記ゲート電極層の外
周よシ常に外側にある状態で高濃度イオン注入層を活性
化熱処理することを最も主要な特徴とする。
〔作 用〕
従来の技術では高濃度イオン注入層を活性化する熱処理
は下層の耐熱性金属層の形が低抵抗の上層ゲート電極層
の形と同じ若しくはそれに含まれる状態で行なわれてい
る。
これに対して本発明では上層と下層の大きさが従来技術
とは逆の形態をとっている。即ち基板は上層電極層がは
み出すことなく含まれる十分大きな下層電極でおおわれ
ている。このため、高濃度イオン注入層を活性化する熱
処理を行なった時に基板から上層ゲート電極層である低
抵抗金属の方向にぬける原子が少なくなる。また一方で
、上層の低抵抗金属のAuが基板方向に拡散するのを防
ぐ。その結果、従来方法ではゲート電極両端部に起きや
すかったサーマルビットの発生を防止できる。
〔実施例/〕
第1図は、本発明の第1の実施例を説明する素子断面図
で、//は半絶縁性GaAs基板、/2は前記GaAs
基板/基板/積上されたn形能動層である。前記n形能
動層/2上に耐熱性金属/≠として、WS+ r WN
+ WS+N+ Ta5iN+ Mo5iN等をスパッ
タ或いは窒素ガスを用いた反応性スパッタ法、または、
OVD法等で厚さ0.0/〜/、0μm程度に被着し、
更に前記耐熱性金属/≠の上に低抵抗金属/!としてA
u+ Ag+ Cu+ At等をスパッタ又は蒸着法等
により0. /〜/μm程度の厚さに被着する。低抵抗
金属/!をイオンミリングや、反応性イオンエッチ等に
よりゲート形状に加工する(第1図(a))。ゲート形
状となった低抵抗金属/!をマスクとして、ソース、ド
レイン領域/3への謔イオン注入を例えばSiイオンを
3O−200KeVの加速エネルギーでドーズ量/〜/
 OX 1013C)In−”程度の条件で行う。この
とき注入イオンの’/100以上が耐熱性金属/11t
を透過して半絶縁性基板//中にn 層/3が形成でき
るように条件を設定する(第1図(b))。
次いで、7よO〜1000”C,0,/秒〜30分間程
度の熱処理を行ない、謔層/3を活性化する。
このとき、上層の低抵抗金属/!の熱変形を防ぐため、
表面をSiO□、 SiN等の絶縁膜或いは、下層の耐
熱性金属/≠に用いる様な耐熱性金属膜/2で被覆して
も良い(第1図(C))。
最後に、低抵抗金属/!をマスクとして耐熱性金属/≠
を反応用イオンエッチ等によりエツチングし、ゲート電
極を形成し、オーミック電極/♂をソース・ドレインの
n層上に形成してFETを完成する(第1図(d))。
また、ゲート電極とn 層との容量を低減させるため、
オーミック電極/♂形成前に耐熱性金属/≠を0.0 
/〜0.3μm程度サイドエッチしても良い(第1図(
e))。
上述した如く、本実施例では活性化熱処理時に半絶縁性
基板表面が均一な耐熱金属l≠で被覆されているため、
ゲート部両端におけるサーマルビット等の発生が皆無で
あり、ゲート抵抗の低いFBTが歩留り良く形成できる
〔実施例2〕 第2図は第2の実施例を示す素子断面図で、上層の低抵
抗金属ljを被着し、ゲート電極形状に加工する工程ま
では、第1の実施例と同一である(第2図(aン)。
上層の低抵抗金属/夕に対して側壁を形成するために主
表面に被膜/7として、5in2. SiN等の絶縁膜
またはTi等の金属またはホトレジスト等の有機材料を
OVD 、スパッタ、蒸着、または回転塗布等により形
成する。このときの厚さは0. /〜/、0μm程度で
良い(第2図(b))。
被膜/7を異方性のあるエツチング法、例えば反応性イ
オンエッチ、反応性イオンビームエッチ等により、低抵
抗金R/jの側壁に被着した領域77′のみを残して除
去する。これは側壁部分に堆積した被膜厚さく 1. 
)が、他領域に被着した被膜厚さくt2)よシも厚くな
ることを利用している(第2図(C))。
側壁に形成された被膜77′と上層の低抵抗金属/夕と
をマスクとして、下層の耐熱性金属/≠をフッ素系ガス
を用いた反応性イオンエッチ法等によりエツチングする
。次いで、側壁の被膜77′を公知の化学エッチ又はプ
ラズマエッチ等で除去した状態でソース・ドレイン領域
/3へn型不純物をイオン注入する(第2図(d)〕。
このとき、注入イオン総量の17100以上を下層の耐
熱金属/≠を透過するように注入エネルギーを選んでや
ると、LDD (Lightly Doped Dra
in )構造とすることも出来る(第2図(d)’ )
。イオン注入層の活性化は、5i02 、5isN、、
 5iON、 AAN 等の絶縁膜、又は耐熱性金属の
被膜を熱処理保護膜/りとしてOVD或いはスパッタ等
によシ、形成した後700〜/100″C%0. /秒
〜30分間の熱処理により行なう(第2図(e))。
最後に、熱処理保護膜が耐熱性金属である場合は、これ
をRIE法等で除去した後、オーミック電極/♂をノー
ス・ドレイン領域に形成してFETを完成する(第2図
(f))。このとき、オーミック電極/r形成前に下層
のゲート電極となっている耐熱性金属/グを、上層の低
抵抗金属itをマスクとしてエツチングすると、ゲート
電極とn 層との寄生容量を低減させたFETとするこ
とが出来る(第2図(f)’ )。一層とゲート電極端
との距離は工程第2図(C)における側壁の被膜/7′
の幅tにより決定されることとなる。tとしては、o、
oiμm以上あればサーマルビットの発生を抑止するこ
とができる。
また、工程第2図(d)において、側壁の被膜77′を
残した状態で計イオン注入を行なった場合、熱処理保護
膜を被着する前に側壁の被膜/7′を除去しておく。
以上説明した如く、高温の熱処理時に下層の耐熱性金属
のゲート電極が、上層の低抵抗ゲート電極よシも犬なる
形状となっているため、ゲート電極端におけるサーマル
ビットの発生は皆無である。
なお、第1図(c)に示す工程の耐熱性金属/乙は必ず
しも必要ではない。すなわち、この場合、耐熱性金属層
/4!で基板主表面は覆われているので、耐熱性金属/
乙を積層させずに活性化熱処理しても、Asが基板から
ぬけていくことはなく、上層の低抵抗金属のAuも基板
方向に拡散することはないからである。一方、第2図(
e)においても熱処理保護膜/りを積層させなくても本
発明の技術的な解決課題であるサーマルビットの防止を
することができる。すなわち、耐熱性金属層/≠が上層
の低抵抗金属層/J″より大きいので低抵抗金属層/j
(Au)の基板方向への拡散は防止できる。これに付し
て熱処理活性化時に雰囲気中のヒ素圧を上げておけば、
基板からのAsのぬけを補償することができる。このよ
うにすることによりサーマルビットを防げる。
以上では、主としてM E S型電界効果トランジスタ
について説明したが、ゲート電極下に絶縁膜または半導
体膜20を用いたM OS或いはMIS型電界効果トラ
ンジスタや、!次元電子ガスやλ次元圧孔ガスを用いた
電界効果トランジスタ等の場合も、ゲート電極形成法に
関しては、全く同一の製造工程により低抵抗のゲート電
極を歩留り良く得ることが出来る(第2図(g))。
また、本実施例ではゲート電極層を低抵抗金属と耐熱性
金属との2層構成について説明したが、3層以上の構成
とした場合も同様の趣旨で最下層電極を犬なる形状とし
ておけば問題はない。
〔発明の効果〕
本発明によれば低抵抗の上層ゲート電極の金属が下層の
耐熱性金属からはみ出した領域をもたない為、上層ゲー
ト電極の金属と下層の耐熱性金属とを脆弱な熱処理保護
膜によって連結してしまう上層ゲート電極の金属との反
応を防ぐことができるサーマル°ピットの発生を皆無と
することができる。従って、一般に高抵抗の耐熱性金属
を用いた電界効果トランジスタのゲート抵抗を容易な工
程で再現性歩留り良く、低抵抗化することができるもの
である。
本発明によれば、ゲート電極下に絶縁膜または半導体膜
を用いたMOS或いはM I S型電界効果トランジス
タや、λ次元電子ガスや2次元正孔ガスを用いた電界効
果トランジスタ等の低抵抗ゲート電極形成をも可能とす
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)、第2図(a)〜(g)は本発明
による低抵抗金属を被着したFBTの製造工程を示す素
子断面図、第3図(a) (b) (c)は、従来の低
抵抗金属を被着した耐熱ゲートFETの素子断面図。 /a−c、//・・・半絶縁性基板、2a=c、/、2
・・・チャネル層、3a−c、/3・・・高濃度イオン
 注入層、’Aa−c、/≠・・・耐熱性金属、グL 
a、≠′b ・・・Auの拡散バリヤ、!a−c−/’
j・・・低抵抗金属、乙a=c、/乙、/り・・・熱処
理保護膜、/7. /7’・・・側壁形成用被膜、/ど
・・・オーミック電極、2Q・・・絶縁膜又は半導体膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電界効果トランジスタの製造方法において基板主表面上
    に上層のゲート電極層をはみ出すことなく含む大きさの
    耐熱性ゲート電極層を形成し、イオン注入層を活性化熱
    処理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。
JP61289633A 1986-12-04 1986-12-04 電界効果トランジスタの製造方法 Expired - Fee Related JPH0810706B2 (ja)

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