JPS63219176A - 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
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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】
(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する。
(従来の技術)
超高速集積回路を構成するための基本素子としてヘテロ
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。しかしながらこのヘテロ界面の
高速な2次元電子ガスを用いた電界効果トランジスタは
本質的に電子の面密度をlX1012cm ”より大き
く出来ないため電流駆動能力が小さいという欠点がある
。この欠点を解消する素子として次のような電界効果ト
ランジスタ(以後FETと称す)が提案されヘテロ界面
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
以上の電流駆動能力が実証されている。(特願昭61−
092639号明細書「半導体装置」)このFETは第
3図(b)に示すように半絶縁性GaAs基板10の上
に約111mのノンドープGaAsバッファ層11を介
して、n形GaAs動作層12、ノンドープAlGaA
s層13の順に積層された構造上にゲート電極14、ソ
ース、ドレイン電極15.16が形成された構造になっ
ている。ここでソース、ドレイン電極15.16は下の
半導体層と合金化され、n形GaAs動作層12まで合
金層17は到達している。このFETの製造方法は、分
子線エピタキシー法により第3図(a)に示すように、
まず半絶縁性GaAs基板10の上にノンドープGaA
sバッファ層11、動作層となるn形GaAs層12、
ノンドープGaAs層13をこの順に連続的に全面に成
長させる。次に第3図(b)に示すように表面にゲート
電極14としてAIを蒸着し、ソース、ドレイン電極1
5.16としてAuGeとNiを蒸着した後、400〜
450°Cの熱処理によって合金化を行い、合金層17
をn形GaAs層12に到着させ完成する、という方法
をとっている。
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。しかしながらこのヘテロ界面の
高速な2次元電子ガスを用いた電界効果トランジスタは
本質的に電子の面密度をlX1012cm ”より大き
く出来ないため電流駆動能力が小さいという欠点がある
。この欠点を解消する素子として次のような電界効果ト
ランジスタ(以後FETと称す)が提案されヘテロ界面
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
以上の電流駆動能力が実証されている。(特願昭61−
092639号明細書「半導体装置」)このFETは第
3図(b)に示すように半絶縁性GaAs基板10の上
に約111mのノンドープGaAsバッファ層11を介
して、n形GaAs動作層12、ノンドープAlGaA
s層13の順に積層された構造上にゲート電極14、ソ
ース、ドレイン電極15.16が形成された構造になっ
ている。ここでソース、ドレイン電極15.16は下の
半導体層と合金化され、n形GaAs動作層12まで合
金層17は到達している。このFETの製造方法は、分
子線エピタキシー法により第3図(a)に示すように、
まず半絶縁性GaAs基板10の上にノンドープGaA
sバッファ層11、動作層となるn形GaAs層12、
ノンドープGaAs層13をこの順に連続的に全面に成
長させる。次に第3図(b)に示すように表面にゲート
電極14としてAIを蒸着し、ソース、ドレイン電極1
5.16としてAuGeとNiを蒸着した後、400〜
450°Cの熱処理によって合金化を行い、合金層17
をn形GaAs層12に到着させ完成する、という方法
をとっている。
(発明が解決しようとする問題点)
前記FETを超高速集積回路に応用する場合の回路構成
として、エンハンスメント形(E)とデプレッション形
(D)のFETを用いるE/D構成のDCFL(Dir
ectCoupled FET Logic)回路が考
えられる。この場合には、エンハンスメント形とデプレ
ッション形というしきい値電圧VTの異なるFETを同
一基板上に形成することが不可欠である。ところで、前
記FETのvTは次の式で与えられる。
として、エンハンスメント形(E)とデプレッション形
(D)のFETを用いるE/D構成のDCFL(Dir
ectCoupled FET Logic)回路が考
えられる。この場合には、エンハンスメント形とデプレ
ッション形というしきい値電圧VTの異なるFETを同
一基板上に形成することが不可欠である。ところで、前
記FETのvTは次の式で与えられる。
vT=q■B−AEc−qNDtN(2to+tN)/
2e (1)ここで、qは電子の電荷、[F]Bはシ
ョットキー電極の障壁の高さ、AEcはAlGaAsと
GaAsの伝導帯の不連続量、NDはGaAs動作層の
ドナー密度、to、 tNはそれぞれAlGaAs層と
n形GaAs層の膜厚、8は誘電率である。ここで、従
来技術で同一基板上に製造したFETのvTを変えるた
めには、結晶成長時にtN、NDは決定され、OBもI
II −V族化合物半導体の場合には金属にほとんど依
存せず一定であるので、変えられるパラメータはtoの
みとなる。このことより上部AlGaAs層をエツチン
グして膜厚をかえることにより一部のFETのVTを変
えることは可能であるが、一般にウニ八面内で均一なエ
ツチング量を得ることは困難であるため、このFETで
VTの異なる2種以上の素子を同一基板上に製造するこ
とは困難である。
2e (1)ここで、qは電子の電荷、[F]Bはシ
ョットキー電極の障壁の高さ、AEcはAlGaAsと
GaAsの伝導帯の不連続量、NDはGaAs動作層の
ドナー密度、to、 tNはそれぞれAlGaAs層と
n形GaAs層の膜厚、8は誘電率である。ここで、従
来技術で同一基板上に製造したFETのvTを変えるた
めには、結晶成長時にtN、NDは決定され、OBもI
II −V族化合物半導体の場合には金属にほとんど依
存せず一定であるので、変えられるパラメータはtoの
みとなる。このことより上部AlGaAs層をエツチン
グして膜厚をかえることにより一部のFETのVTを変
えることは可能であるが、一般にウニ八面内で均一なエ
ツチング量を得ることは困難であるため、このFETで
VTの異なる2種以上の素子を同一基板上に製造するこ
とは困難である。
また、従来の製造方法によると111mのノンドープG
aAsバッファ層の結晶成長を行っている。通常分子線
エピタキシー法ではlpmのGaAsを成長するのに1
時間かかり生産性を悪化させる原因となっている。
aAsバッファ層の結晶成長を行っている。通常分子線
エピタキシー法ではlpmのGaAsを成長するのに1
時間かかり生産性を悪化させる原因となっている。
本願発明の目的は、vTの異なる2種以上のFETを同
一基板上に容易に形成できる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。
一基板上に容易に形成できる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)
本発明は半絶縁性基板上に、n形あるいはp形の導電性
を有する第1の半導体層を選択的に形成する工程と、少
なくともその」二に、第1の半導体層より電子親和力が
小さくかつ高純度の第2の半導体層を形成する工程と、
前記選択的にn形あるいはp形を形成した領域上の第2
の半導体層上にショットキー性の電極とその両側に配置
された二つのオーミック性の電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法であ
る。
を有する第1の半導体層を選択的に形成する工程と、少
なくともその」二に、第1の半導体層より電子親和力が
小さくかつ高純度の第2の半導体層を形成する工程と、
前記選択的にn形あるいはp形を形成した領域上の第2
の半導体層上にショットキー性の電極とその両側に配置
された二つのオーミック性の電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法であ
る。
(作用)
本発明で、イオン注入法により第1の半導体層を形成す
るときにはドーズ量を変化することにより(1)式にお
いてNDを変えることができ、結果としてVTの異なる
前記FETを製造できることは(1)式より明らかであ
る。選択エピタキシャル成長法により第1の半導体層を
形成するときにはドーピング量を変化することにより(
1)式においてNDを変えることができ、結果としてV
Tの異なる前記FETを製造できることは(1)式より
明らかで゛ある。
るときにはドーズ量を変化することにより(1)式にお
いてNDを変えることができ、結果としてVTの異なる
前記FETを製造できることは(1)式より明らかであ
る。選択エピタキシャル成長法により第1の半導体層を
形成するときにはドーピング量を変化することにより(
1)式においてNDを変えることができ、結果としてV
Tの異なる前記FETを製造できることは(1)式より
明らかで゛ある。
(実施例)
以下本発明の実施例を第1の半導体層をn形GaAs、
第2の半導体層をAlGaAsとした場合について説明
する。
第2の半導体層をAlGaAsとした場合について説明
する。
第1図は第1の実施例を説明するために工程順に示した
断面図である。まず、半絶縁性GaAs基板10の上に
パターニングしたフォトレジスタ18をマスクとして選
択的にSiイオン19を、例えば加速電圧30kVで1
5×1011cm−2注入しく第1図(a))、フォト
レジスト18を除去した後、別の領域にパターニングし
たフォトレジスト118をマスクとして選択的にSiイ
オン19を加速電圧30kVで3 X 10”cm−2
注入する(第1図(b))。次に表面に500人程1の
Si3N4膜を被着し、800°Cで20分のアニール
を行って注入イオンのSiを活性化し領域12.112
をn形GaAsとする。つぎにSi3N4膜を除去し、
全面に分子線エピタキシー法によりノンドープAlGa
As層13を200人成長する(第1図(C))。この
ときAsビームを照射しながら8oo0c程度に加熱す
ることにより、前記アニールにかえてSiの活性化を行
うこともできる。またAlGaAs層13の成長は有機
金属気相成長法等で行ってもよい。その後、表面にゲー
ト電極となるA114、ソース、ドレイン電極となるA
uGeとNi15.16を蒸着して、450°C″C″
AuGeおよびNiと下の半導体層との合金化を行い合
金層17をn形GaAs層12.112まで到達させる
(第1図(d))。こうして得られたFETのVTは1
゜5×1011cm−2注 入 し たFET で+
0.2■、3×1011cm−2注入したFETで−0
,6■と2つの異なるVTを持つFETを製造できた。
断面図である。まず、半絶縁性GaAs基板10の上に
パターニングしたフォトレジスタ18をマスクとして選
択的にSiイオン19を、例えば加速電圧30kVで1
5×1011cm−2注入しく第1図(a))、フォト
レジスト18を除去した後、別の領域にパターニングし
たフォトレジスト118をマスクとして選択的にSiイ
オン19を加速電圧30kVで3 X 10”cm−2
注入する(第1図(b))。次に表面に500人程1の
Si3N4膜を被着し、800°Cで20分のアニール
を行って注入イオンのSiを活性化し領域12.112
をn形GaAsとする。つぎにSi3N4膜を除去し、
全面に分子線エピタキシー法によりノンドープAlGa
As層13を200人成長する(第1図(C))。この
ときAsビームを照射しながら8oo0c程度に加熱す
ることにより、前記アニールにかえてSiの活性化を行
うこともできる。またAlGaAs層13の成長は有機
金属気相成長法等で行ってもよい。その後、表面にゲー
ト電極となるA114、ソース、ドレイン電極となるA
uGeとNi15.16を蒸着して、450°C″C″
AuGeおよびNiと下の半導体層との合金化を行い合
金層17をn形GaAs層12.112まで到達させる
(第1図(d))。こうして得られたFETのVTは1
゜5×1011cm−2注 入 し たFET で+
0.2■、3×1011cm−2注入したFETで−0
,6■と2つの異なるVTを持つFETを製造できた。
従来例ではノンドープGaAsバッファ層の結晶成長の
工程に時間がかかり分子線エビタキタシー装置1台につ
き1日10枚程度0基板提供能力しかなく生産性が低か
ったが、本実施例では、基板としては、分子線エピタキ
シー法により成長した基板は必要はない。このため通常
の市販のGaAs基板を使用でき、生産性の向上が図ら
れる。
工程に時間がかかり分子線エビタキタシー装置1台につ
き1日10枚程度0基板提供能力しかなく生産性が低か
ったが、本実施例では、基板としては、分子線エピタキ
シー法により成長した基板は必要はない。このため通常
の市販のGaAs基板を使用でき、生産性の向上が図ら
れる。
第2図は第2の実施例を説明するために工程順に示した
断面図である。半絶縁性GaAs基板10を5i02膜
20で覆い、パターニングして開口部にn形GaAs層
12を300人成長する(第2図(a))。この時のド
ーピング濃度は4×1017cm−3とする。次に5i
0220を除去し、再び5i02220で覆い、別の場
所をパターニングして開口部にn形GaAs層112を
300人成長する(第2図(b))。この時のドーピン
グ濃度は2×1018cm−3とし、ドーパントはSi
であり、成長方法は有機金属気相成長法によった。次に
5i02120を除去し全面にノンドープAlGaAs
層13を300人成長する(第2図(C))。表面にゲ
ート金属となるA114及びソース、ドレイン電極とな
るAuGeとNi15.16を蒸着して、450°C″
c′AuGeとNiの合金化を行い合金層17をn形G
aAs層12.112まで到達させる(第2図(d))
。こうして得られたFETのVTは4×1017cm−
3ドーピングしたFETで+0.2v、2×1018c
m−3ドーピングしたFETで−0,6■と2つの異な
るvTを持つFETを製造できた。また、第2の実施例
も、第1の実施例と同じように、本発明により基板の供
給量を分子線エピタキシー装置の生産能力に依存せずに
すむので生産性の向上が図られる。
断面図である。半絶縁性GaAs基板10を5i02膜
20で覆い、パターニングして開口部にn形GaAs層
12を300人成長する(第2図(a))。この時のド
ーピング濃度は4×1017cm−3とする。次に5i
0220を除去し、再び5i02220で覆い、別の場
所をパターニングして開口部にn形GaAs層112を
300人成長する(第2図(b))。この時のドーピン
グ濃度は2×1018cm−3とし、ドーパントはSi
であり、成長方法は有機金属気相成長法によった。次に
5i02120を除去し全面にノンドープAlGaAs
層13を300人成長する(第2図(C))。表面にゲ
ート金属となるA114及びソース、ドレイン電極とな
るAuGeとNi15.16を蒸着して、450°C″
c′AuGeとNiの合金化を行い合金層17をn形G
aAs層12.112まで到達させる(第2図(d))
。こうして得られたFETのVTは4×1017cm−
3ドーピングしたFETで+0.2v、2×1018c
m−3ドーピングしたFETで−0,6■と2つの異な
るvTを持つFETを製造できた。また、第2の実施例
も、第1の実施例と同じように、本発明により基板の供
給量を分子線エピタキシー装置の生産能力に依存せずに
すむので生産性の向上が図られる。
以上、本発明の実施例を第1の半導体層をGaAs、第
2の半導体層をAlGaAsとした例を説明してきたが
、本発明は第2の半導体層が第1の半導体層より電子親
和力が小さい材料ならば実施可能である。例えば、第1
の半導体層をInGaAsとすれば、AlInAs、
AlGaAs、 GaAsなどと組み合わせて実施でき
る。またイオン注入の注入イオンや選択エピタキシャル
成長法のドーピングの不純物としてもSiに限るわけで
わなく第1の半導体層としてIII −V族化合物半導
体を選んだ場合には、n形としてSiの他、Se、 S
、 Ge、 Sn、 Teが、p形としてはBe、 Z
n、 Mg等が使用可能である。
2の半導体層をAlGaAsとした例を説明してきたが
、本発明は第2の半導体層が第1の半導体層より電子親
和力が小さい材料ならば実施可能である。例えば、第1
の半導体層をInGaAsとすれば、AlInAs、
AlGaAs、 GaAsなどと組み合わせて実施でき
る。またイオン注入の注入イオンや選択エピタキシャル
成長法のドーピングの不純物としてもSiに限るわけで
わなく第1の半導体層としてIII −V族化合物半導
体を選んだ場合には、n形としてSiの他、Se、 S
、 Ge、 Sn、 Teが、p形としてはBe、 Z
n、 Mg等が使用可能である。
(発明の効果)
本発明により、前記FETに次いて2種類以上のVTを
持つFETを同一基板上に形成可能となった。
持つFETを同一基板上に形成可能となった。
このことはE/D構成りCFL回路を用いた前記FET
の集積回路の製造を可能にするものである。さらに本発
明により、前記FETを高い生産性で生産できる。
の集積回路の製造を可能にするものである。さらに本発
明により、前記FETを高い生産性で生産できる。
第1図、第2図は本発明の製造工程を示す断面図。第3
図は従来の製造工程を示す断面図。 図において10は半絶縁性GaAs基板。11はノンド
ープGaAsバッファ層。12.112はn形GaAs
層、13はノンドープAlGaAs層。14はA1ゲー
ト電極。
図は従来の製造工程を示す断面図。 図において10は半絶縁性GaAs基板。11はノンド
ープGaAsバッファ層。12.112はn形GaAs
層、13はノンドープAlGaAs層。14はA1ゲー
ト電極。
Claims (3)
- (1)半絶縁性基板上に、n形あるいはp形の導電性を
有する第1の半導体層を選択的に形成する工程と、少な
くともその上に、第1の半導体層より電子親和力が小さ
くかつ高純度の第2の半導体層を形成する工程と、前記
選択的にn形あるいはp形を形成した領域上の第2の半
導体層上にショットキー性の電極とその両側に配置され
た二つのオーミック性の電極を形成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。 - (2)第1の半導体層の形成方法がイオン注入法である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電界効果
トランジスタの製造方法。 - (3)第1の半導体層の形成方法が選択的エピタキシャ
ル成長法であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の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 |
---|---|---|---|
JP5233887A JPS63219176A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 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 |
---|---|---|---|
JP5233887A JPS63219176A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63219176A true JPS63219176A (ja) | 1988-09-12 |
Family
ID=12912011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5233887A Pending JPS63219176A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63219176A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02183542A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Agency Of Ind Science & Technol | ヘテロ構造電界効果トランジスタの製造方法 |
US9299615B1 (en) | 2014-12-22 | 2016-03-29 | International Business Machines Corporation | Multiple VT in III-V FETs |
-
1987
- 1987-03-06 JP JP5233887A patent/JPS63219176A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02183542A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Agency Of Ind Science & Technol | ヘテロ構造電界効果トランジスタの製造方法 |
US9299615B1 (en) | 2014-12-22 | 2016-03-29 | International Business Machines Corporation | Multiple VT in III-V FETs |
US9437613B2 (en) | 2014-12-22 | 2016-09-06 | International Business Machines Corporation | Multiple VT in III-V FETs |
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