JPS63158877A - 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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JPS63158877A
JPS63158877A JP30704586A JP30704586A JPS63158877A JP S63158877 A JPS63158877 A JP S63158877A JP 30704586 A JP30704586 A JP 30704586A JP 30704586 A JP30704586 A JP 30704586A JP S63158877 A JPS63158877 A JP S63158877A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
gate electrode
schottky electrode
doped
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JP30704586A
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Masahiro Fujii
正浩 藤井
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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、特
にヘテロ界面の高速な2次元電子ガスを用いた電界効果
トランジスタの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
超高速素子としてヘテロ界面の高速な2次元電子ガスを
用いた電界効果トランジスタが注目されている。
この素子は通常、第4図(a)、(b)の工程を示す断
面図のように製造されていた。すなわち、半絶縁性Ga
As基板10の上にノンドープG a A s層11、
SiドープAj’GaAs層12をこの順に分子線エピ
タキシー法により形成し(第4図(a))、表面に、A
、J7を用いたショットキーゲート電極30を形成した
後、その両面にオーム性電極17としてAuGeとNi
を蒸着し合金化することにより製造されている(第4図
(b))、しかしこの方法によるとソース抵抗が大きい
ため、素子本来の性能が発揮できない。
この欠点を解消する製造方法として、第5図(a)〜(
d)のような製造工程を示す断面図のような方法がある
。これは、半絶縁性G a A s基板10の上にノン
ドープGaAs層11、SiドープAfGaAs層12
をこの順に分子線エピタキシー法により形成しく第5図
(a))、表面にWSiをスパッタ法により堆積した後
、所望の領域にフォトレジストをマスクにしてドライエ
ツチングによる加工を施しく第5図(b))、ゲート電
極13を形成した後、このWSiゲート電極13をマス
クとしてSiを濃度の最大点がGaAs層11とAfG
aAs層12の界面になるようにイオン注入して活性化
アニールを施すことにより高濃度n影領域15を形成し
く第5図(C))、ソースおよびドレインのオーム性電
極17としてAuGeおよびNiを蒸着した後、合金化
する(第5図(d))方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前記第2の方法においては、AfGaA
s中でのSiの活性化率が低いためにソース抵抗の充分
な低減が難しく、またSiがノンドープGaAs層11
の奥深くまで注入されるために短チヤネル効果も起こり
やすいという問題がある。
本発明の目的は、ソース抵抗が小さく、かつ短チヤネル
効果の起こりにくいへテロ界面の高速な2次元電子ガス
を用いた電界効果トランジスタ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〕
本発明の構成は、半絶縁性基板上に高純度の第1の半導
体層を形成し、その上に前記第1の半導体層よりも電子
親和力が小さくかつn形の導電性を有する層、あるいは
第1の半導体層より電子親和力と禁制帯幅の和が大きく
かつp形の導電性を有する層を含む第2の半導体層を形
成し、この第2の半導体層上にショットキー電極とその
両側に配置された2つのオーム性電極を形成する半導体
装置の製造方法に於て、前記ショットキー電極として高
融点金属を用いたショットキー電極を形成する工程と、
このショットキー電極の側面に絶縁体からなる側壁を形
成する工程と、前記ショットキー電極とその側壁とをマ
スクとして前記第2の半導体層を前記第1の半導体層と
前記第2の半導体層の界面に達しない深さまでエツチン
グする工程と、前記側壁を除去した後、これら半導体層
上に前記第2の半導体層と同じ導電形となるような不純
物をイオン注入する工程を含むことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の構成によれば、ゲート電極とそのゲート電極の
側面に形成した側壁をマスクとした第2の半導体層のエ
ツチングにより表面の第2の半導体層のほとんどが除去
されるので、注入した不純物はそのほとんどがAfGa
Asより活性化率の大きいGaAsに注入される。この
ことによりイオン注入層のシート抵抗を低減できるので
、電界効果トランジスタのソース寄生抵抗を低減できる
。しかも、そのエツチングによりゲート電極の両側の側
壁厚分の部分は最初の第2の半導体層の膜厚を維持して
おり、側壁を除去した後にイオン注入を行えば、チャネ
ルの両端は第2の半導体層が厚いので、この部分のイオ
ン注入層はソース及びドレイン領域の第2の半導体層が
エツチングされた部分に比べて浅く形成されるため短チ
ヤネル効果の影響も小さい。
〔実施例〕
以下、本発明について図面を用いて説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例を説明す
るために製造工程順に示した断面図である。本実施例は
、第1の半導体層をGaAs、第2の半導体層をSiド
ープA1!GaAsとした場合である。まず、第1図(
a)に示すように、半絶縁性GaAs基板10の上に分
子線エピタキシー法により基板温度600℃で7000
人のノンドー7 G a A s Nl 1.350人
(7)SLドー7A e cQ a A s層12をこ
の順に成長する。ここでAeGaAs層12のSi濃度
は2 X 1018cm−’とする。さらに、このAf
GaAs層12の表面にショットキー電極となるWSi
を5000人スパッタ法により被着し、図に示すように
、ゲート電極13の部分のみ残してドライエツチングに
より除去する。
つぎに、全面に5i02を3000人堆積した後、第1
図(b)に示すように、反応性イオンエツチングにより
ゲート電極側面の5i02のみを残し側壁18を形成す
る。この時の側壁厚は3000人となる。
続いて第1図(c)に示すように、ゲート電極13と側
壁18をマスクとしてゲート電極13の両側のAj’G
aAs層を250人エツチングして100人のAfGa
As層12を残して側壁を除去する。さらに第1図(d
)に示すようにゲート電極をマスクとしてSiイオンを
加速電圧40kVで5X10  Cal   注入した
後、活性化アニールを行いソースおよびドレインの高濃
度n影領域15とゲート電極に隣接する浅い高濃度n影
領域19を形成する。最後に第1図(e)に示すように
、ゲート電極の両側に、AuGeとNiを蒸着して45
0℃で合金化を行ってオーム性電極17を形成し、素子
は完成する。
このように製作した素子の高濃度n形層のシート抵抗は
200Ω/口であり、第2の従来例の300Ω/口に比
べ大幅に低減されている。また、ソース寄生抵抗も従来
例の1.5Ω龍から本実施例では0.7Ω龍に低減され
た。この結果、相互コンダクタンスの値はゲート長0.
5μmで400 m S / marと大きな値が得ら
れた。また、ゲート長2μmと0.5μmの間のしきい
値電圧の変動も0.15Vと従来例と同等の値が得られ
、短チヤネル効果の増大はみられなかった。
なお、本実施例は第2の半導体層が単一層の場合につい
て説明してきたが、ヘテロ界面の高速な2次元電子ガス
を用いた電界効果トランジスタでは、最初に分子線エピ
タキシー法で成長する第2の半導体層構造として次の実
施例のように多層構造になっている場合もある。
第2図(a)〜(e)は本発明の第2の実施例を説明す
るための断面図である0図において、第1の半導体層で
あるノンドープGaAs層11は、半絶縁性GaAs基
板10の上に積層されている。この上に第2の半導体層
として50人のノンドープAj’GaAsスペーサ層2
1と350人のSiドープAfGaAs層12がこの順
に積層された構造となっている。
第3図(a)〜(e)は本発明の第3の実施例を説明す
るための断面図である。図において、半絶縁性GaAs
基板10の上に積層されたノンドープG a A s層
11の上に第2の半導体層として150人のSiドープ
AfGaAs層12.100人の組成を基板側のA I
 G a A sの組成からGaAsまで変化したSi
ドープAffGaAsグレーデッド層22.50人のS
tドープGaAs23がこの順に積層された構造である
これら第1の実施例及び第2の実施例いずれの場合にも
、表面にWSiを全面に被着してドライエツチングによ
りゲート電極13に加工した後(第2図(b)、第3図
(b))、全面にSiO2を堆積して反応性イオンエツ
チングによりゲート電極の側面に側壁18を形成しく第
2図 ・(C)、第3図(c))、ゲート電極及び側壁
をマスクとしてノンドープGaAs 11の上のノンド
ープAeGaAs層21、あるいはノンドープGaAs
 11の上のSiドープAffGaAs層12の一部を
残してゲート電極の両側をエツチングした後、このノン
ドープGaAs l lの上のノンドープAj7GaA
s層21、あるいはノンドープGaAs 11の上のS
iドープAeGaAs層12がエツチングされた領域下
のへテロ界面付近に濃度の最大点がくるようにSLをイ
オン注入して、活性化アニールをすることにより、ソー
スおよびドレインの高濃度n影領域15とゲート電極に
隣接する浅い高濃度n影領域19を形成する(第2図(
d)、第3図(d))、最後にオーム性電極17として
AuGeとNiを蒸着して合金化する(第2図(e)、
第3図(e))ことにより製造できる。この場合にもソ
ース抵抗の低減化及び短チヤネル効果の抑制が図れる。
以上の実施例では、第2の半導体層の導電形がn形の場
合について説明してきたが、導電形がp形の場合にも適
用が可能であり、この場合には第2の半導体層にドープ
する不純物および注入イオンとしてBe等を用いればよ
い。
また1、側壁となる絶縁体材料としてはS i 02を
用いて説明を行ったがSi3N4など他の材料を用いる
ことも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、ソース抵抗の低
減化が図られる。例えば、第2の従来例と本発明の実施
例を比べた場合、シート抵抗が300Ω/口から200
Ω/口に低減できたなめソース寄生抵抗も1.5Ω龍か
ら0.7Ωlまで低減できた。このようなソース寄生抵
抗の低減及び短チヤネル効果の抑制により、ヘテロ界面
の高速な2次元電子ガスを用いた電界効果トランジスタ
の高性能化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例について製造
工程順に示した断面図、第2図(a)〜(e)及び第3
図(a)〜(e)1′&本発明の第2及び第3の実施例
について製造工程順に示した断面図、第4図(a)、(
b)は第1の′従来例について工程順に示した断面図、
第5図(a)〜(d)は第2の従来例について工程順に
示した断面図である。 10・・・半絶縁性GaAs基板、11・・・ノンドー
プGaAs層、12−8iド一プAj’GaAs層、1
3・・・WSiゲート電極、15・・・ソース及びドレ
インの高濃度n影領域、17・・・ソース及びドレイン
のオーム性電極、18・・・5i02の側壁、19・・
・ゲート電極に隣接する高濃度n影領域、21・・・ノ
ンドープAI!Asスペーサ層、22・・・Siドープ
AeGaASグレーデッド層、 23・−3iドープG
aAs1l、30 ・A eゲート電極。 りrZ 募4 囚 $5 回 手続補正書(自発)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半絶縁性基板上に高純度の第1の半導体層を形成し、
    その上に前記第1の半導体層よりも電子親和力が小さく
    かつn形の導電性を有する層、あるいは第1の半導体層
    より電子親和力と禁制帯幅の和が大きくかつp形の導電
    性を有する層を含む第2の半導体層を形成し、この第2
    の半導体層上にショットキー電極とその両側に配置され
    た2つのオーム性電極を形成する半導体装置の製造方法
    に於て、前記ショットキー電極として高融点金属を用い
    たショットキー電極を形成する工程と、このショットキ
    ー電極の側面に絶縁体からなる側壁を形成する工程と、
    前記ショットキー電極とその側壁とをマスクとして前記
    第2の半導体層を前記第1の半導体層と前記第2の半導
    体層の界面に達しない深さまでエッチングする工程と、
    前記側壁を除去した後、これら半導体層上に前記第2の
    半導体層と同じ導電形となるような不純物をイオン注入
    する工程を含むことを特徴とする電界効果トランジスタ
    の製造方法。
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