JPS6337671A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPS6337671A JPS6337671A JP18009486A JP18009486A JPS6337671A JP S6337671 A JPS6337671 A JP S6337671A JP 18009486 A JP18009486 A JP 18009486A JP 18009486 A JP18009486 A JP 18009486A JP S6337671 A JPS6337671 A JP S6337671A
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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)
本発明は半導体素子の製造方法に関し、特に化合物半導
体の電界効果トランゾスタ(以下FETという)の製造
方法に関するものである。
体の電界効果トランゾスタ(以下FETという)の製造
方法に関するものである。
(従来の技術)
従来のFETの製造方法に関しては、文献プロシーディ
ング・オブ・ザΦアイ・イー・イー・イー・ガリウム・
アルセナイド・インチグレイテッドサーキット・シンポ
ジウム(PROCEEDINGS OF THEIEE
E GALLIUM AR8ENIDE INTEGR
ATED CIRCUITSYMPO8IUM −Ga
AsIC) 、 1983年10月、 p、p、134
−137に記載されている。この文献にも述べられてい
るように、一般にFETは半絶縁性GaAs基板にSi
をイオン注入することによりチャンネル層となるn層を
形成する。その後W−Atを全面にスパッタで積層する
。その上にダート電極の形状にリフトオフ法によりT
l/N iを形成する。T i/N iをマスクとし、
W−AtをRIE (反応性イオンエツチング)により
加工しゲート電極と形成する。W−At及びT l/’
N iをマスクとしSiをイオン注入することによりソ
ース・ドレイン領域となるn層を形成する。
ング・オブ・ザΦアイ・イー・イー・イー・ガリウム・
アルセナイド・インチグレイテッドサーキット・シンポ
ジウム(PROCEEDINGS OF THEIEE
E GALLIUM AR8ENIDE INTEGR
ATED CIRCUITSYMPO8IUM −Ga
AsIC) 、 1983年10月、 p、p、134
−137に記載されている。この文献にも述べられてい
るように、一般にFETは半絶縁性GaAs基板にSi
をイオン注入することによりチャンネル層となるn層を
形成する。その後W−Atを全面にスパッタで積層する
。その上にダート電極の形状にリフトオフ法によりT
l/N iを形成する。T i/N iをマスクとし、
W−AtをRIE (反応性イオンエツチング)により
加工しゲート電極と形成する。W−At及びT l/’
N iをマスクとしSiをイオン注入することによりソ
ース・ドレイン領域となるn層を形成する。
T i/N iを除去し、SiO2を全面に被着し、ア
ニールによりイオン注入したn層及びn層のSiの活性
化を行なう。SiO2を除去し、n層層にAuGe/N
i/Auによりソース電極及びドレイン電極を形成す
るものである。
ニールによりイオン注入したn層及びn層のSiの活性
化を行なう。SiO2を除去し、n層層にAuGe/N
i/Auによりソース電極及びドレイン電極を形成す
るものである。
従来の技術によると、n層(チャンネル層)は、イオン
注入法により形成されるため、均一性再現性よく形成す
ることが出来た。そのため、FETの閾値電圧の均一性
、再現性はすぐれていた。
注入法により形成されるため、均一性再現性よく形成す
ることが出来た。そのため、FETの閾値電圧の均一性
、再現性はすぐれていた。
(発明が解決しようとする問題点)
このように、従来のFETではダート電極下のチャンネ
ル層はイオン注入により形成しており、相互コンダクタ
ンスを増大させ、またショートチャンネル効果を軽減さ
せるために、チャンネル層形成のためのイオン注入の注
入エネルギーを下げることによりこのチャンネル層を浅
く形成することが行なわれていた。
ル層はイオン注入により形成しており、相互コンダクタ
ンスを増大させ、またショートチャンネル効果を軽減さ
せるために、チャンネル層形成のためのイオン注入の注
入エネルギーを下げることによりこのチャンネル層を浅
く形成することが行なわれていた。
しかしながらイオン注入による深さ方向のキャリアー分
布は一義的に決まっており注入エネルギーを下げると相
互コンダクタンスは増すが、ソースケ9−ト電極間の容
量も増加し、高速動作では満足できるものではなかった
。さらに、GaAs FETによる論理回路においては
、論理振幅が、ショットキー障壁のビルトインポテンシ
ャルで決まっており、小さく、ノイズマージンが小さく
なる。あるいは閾値電圧の許容範囲が狭いなどの問題が
あった。
布は一義的に決まっており注入エネルギーを下げると相
互コンダクタンスは増すが、ソースケ9−ト電極間の容
量も増加し、高速動作では満足できるものではなかった
。さらに、GaAs FETによる論理回路においては
、論理振幅が、ショットキー障壁のビルトインポテンシ
ャルで決まっており、小さく、ノイズマージンが小さく
なる。あるいは閾値電圧の許容範囲が狭いなどの問題が
あった。
本発明は、以上述べた、ソースゲート電極間容量が大き
い事、及び論理回路において論理振幅が小さいという問
題点を除去し、高速動作をし、又閾値電圧の許容範囲が
大きいFETを提供することを目的とする。
い事、及び論理回路において論理振幅が小さいという問
題点を除去し、高速動作をし、又閾値電圧の許容範囲が
大きいFET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)
本発明は前記問題点を解決するために、化合物半導体の
基体上に直接あるいは化合物半導体のバッファ層を介し
て下層に比べて小さな電子親和力を有する化合物半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基体の表面からドナ
ーとなる不純物原子をイオン注入することによりチャン
ネル層を形成し、このチャンネル層上にこのチャンネル
層を流れる電子の濃度を制御する制御電極を形成するも
のである。
基体上に直接あるいは化合物半導体のバッファ層を介し
て下層に比べて小さな電子親和力を有する化合物半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基体の表面からドナ
ーとなる不純物原子をイオン注入することによりチャン
ネル層を形成し、このチャンネル層上にこのチャンネル
層を流れる電子の濃度を制御する制御電極を形成するも
のである。
(作用)
本発明によれば、以上のように化合物半導体の基体上に
直接あるいは化合物半導体のバッファ層を介して、下層
に比べて大きな電子親和力を有する異種の化合物半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基体の表面からドナ
ーとなる不純物原子をイオン注入することによりチャン
ネル層を形成しているので、この小さな電子親和力を有
する異種の化合物半導体層に注入された不純物原子は基
体あるいはバッファ層に注入された不純物原子に比べ活
性化率が低いため、ケ゛−ト電極近傍のキャリア濃度が
減少し、ゲート・ソース電極間容量を低減させることが
できる。さらに、この小さな電子親和力を有する異種の
化合物半導体層上に制御電極を形成しているのでショッ
トキー障壁のビルトインポテンシャルが大きくなる。
直接あるいは化合物半導体のバッファ層を介して、下層
に比べて大きな電子親和力を有する異種の化合物半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基体の表面からドナ
ーとなる不純物原子をイオン注入することによりチャン
ネル層を形成しているので、この小さな電子親和力を有
する異種の化合物半導体層に注入された不純物原子は基
体あるいはバッファ層に注入された不純物原子に比べ活
性化率が低いため、ケ゛−ト電極近傍のキャリア濃度が
減少し、ゲート・ソース電極間容量を低減させることが
できる。さらに、この小さな電子親和力を有する異種の
化合物半導体層上に制御電極を形成しているのでショッ
トキー障壁のビルトインポテンシャルが大きくなる。
(実施ツリ)
第1図(a)〜(c)は本発明の詳細な説明するための
半導体素子の断面図であり、以下図面に沿って説明する
。
半導体素子の断面図であり、以下図面に沿って説明する
。
まず、第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基
板1の上に、分子線エピタキシャル成長法によす、バッ
ファ層としてノンドー7’ GaAs 2 f 1μm
厚さに、ノンドープAtO,3Ga O,7As 3を
150X厚さに連続して成長を行なう。
板1の上に、分子線エピタキシャル成長法によす、バッ
ファ層としてノンドー7’ GaAs 2 f 1μm
厚さに、ノンドープAtO,3Ga O,7As 3を
150X厚さに連続して成長を行なう。
次に、第1図(b)に示すように、表面からSiを注入
エネルギー30kV、ドーズ量2.6X10 ctn
の条件でイオン注入することによりチャンネル層とな
る1層4を形成し、この上にW−Atを全面にスパッタ
法により積層し、この上にダート電極形状てリフトオフ
法によりTi7’Ni 5を形成し、Ti/Ni 5を
マスクとしてRIEにより W−Atを選択除去するこ
とによりW−Atのデート電極6を形成する。次にこの
Ti7’Ni 5及びf−)電極6をマスクとしてSi
i注入エネルギー100kV、 ドーズ量1.5X1
0αの条件でイオン注入することによりソース・ドレイ
ン領域となる1層7を形成する。
エネルギー30kV、ドーズ量2.6X10 ctn
の条件でイオン注入することによりチャンネル層とな
る1層4を形成し、この上にW−Atを全面にスパッタ
法により積層し、この上にダート電極形状てリフトオフ
法によりTi7’Ni 5を形成し、Ti/Ni 5を
マスクとしてRIEにより W−Atを選択除去するこ
とによりW−Atのデート電極6を形成する。次にこの
Ti7’Ni 5及びf−)電極6をマスクとしてSi
i注入エネルギー100kV、 ドーズ量1.5X1
0αの条件でイオン注入することによりソース・ドレイ
ン領域となる1層7を形成する。
次に、Ti、/Ni 5を除去しSiO2を全面に被着
して800℃の温度で20分間アニールすることにより
1層4及び1層7のSiの活性化を行ない、このSiO
□を除去した後、第1図(C)に示すように、1層7上
にAuGe/N i/Auによりソース1禅8及びドレ
イン電極9を形成するものである。
して800℃の温度で20分間アニールすることにより
1層4及び1層7のSiの活性化を行ない、このSiO
□を除去した後、第1図(C)に示すように、1層7上
にAuGe/N i/Auによりソース1禅8及びドレ
イン電極9を形成するものである。
ここで表面のAtG aA s層の厚さは、n層の厚み
に比べ十分に小さくしているので、FETの閾値電圧は
従来のFETと比べ大きくずれることはない。
に比べ十分に小さくしているので、FETの閾値電圧は
従来のFETと比べ大きくずれることはない。
尚、本発明の実施例では、基板として及びエピタキシャ
ル成長層としてGaAs系化合物半導体を用いた場合に
ついて述べたが、基板とエピタキシャル成長層とは異な
る電子親和力を有し且つ格子定数の近い他の化合物半導
体を用いることもできる。
ル成長層としてGaAs系化合物半導体を用いた場合に
ついて述べたが、基板とエピタキシャル成長層とは異な
る電子親和力を有し且つ格子定数の近い他の化合物半導
体を用いることもできる。
又、ノンドーグGaAs 2を設けずに基板1上に直接
、ノンドー7’ AtO,3Ga O,7As 3を成
長させてもよい。
、ノンドー7’ AtO,3Ga O,7As 3を成
長させてもよい。
実施例で述べたFETを用い、DCFCインバータ21
段によるリングオシレーターの試作を行なった。
段によるリングオシレーターの試作を行なった。
ダート長は1μm1 ケ0−ト幅は10μmとしてい
る。
る。
第2図にリングオシレータの1段車たりの、遅延時間と
消費電力の関係を示した。図中に従来方法で作製したF
ETによる結果も示した。明らかに本発明の実施例によ
るFETは従来のFETに比べ、高速動作が可能なこと
が確認された。
消費電力の関係を示した。図中に従来方法で作製したF
ETによる結果も示した。明らかに本発明の実施例によ
るFETは従来のFETに比べ、高速動作が可能なこと
が確認された。
第3図に本発明実施例にょるFETおよび従来方法で作
製したFETのショットキー障壁をなすケ°−ト電極の
順方向電流−電圧(I−V)特性を示す。
製したFETのショットキー障壁をなすケ°−ト電極の
順方向電流−電圧(I−V)特性を示す。
実施例によるFET0順方向のビルトインポテンシャル
は、従来のFETによる0、 6 Vに比べ1. OV
と高くなっている。
は、従来のFETによる0、 6 Vに比べ1. OV
と高くなっている。
以上詳細に説明したように本発明の実施例によればイオ
ン注入でチャンネル層を形成するFETにおいて、表面
に薄いAtGaAsを設けたためダートソース電極間の
容量を小さくシ、高速動作が可能となる。又AtGaA
sとケ0−ト電極とのビルドインポテンシャルが大きい
ためDCFL回路での論理振巾の増大が可能となる。又
、ダートソース電極間容量が低減されるので、高周波の
素子への応用も可能である。
ン注入でチャンネル層を形成するFETにおいて、表面
に薄いAtGaAsを設けたためダートソース電極間の
容量を小さくシ、高速動作が可能となる。又AtGaA
sとケ0−ト電極とのビルドインポテンシャルが大きい
ためDCFL回路での論理振巾の増大が可能となる。又
、ダートソース電極間容量が低減されるので、高周波の
素子への応用も可能である。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように本発明によれば、イオン注入
によりチャンネル層を形成するFETにおいて、表面に
下層に比べて電子親和力が小さく且つ格子定数の近い化
合物半導体層を設けているので、ダート・ソース電極間
容量を小さくでき、高速動作が可能となる。さらにショ
ットキー障壁をなすケ9−ト電極とこの化合物半導体層
とのビルトインポテンシャルを増大でき、閾値電圧の許
容範囲が大きい(ノイズマージンが大きい) FETを
得ることができる。
によりチャンネル層を形成するFETにおいて、表面に
下層に比べて電子親和力が小さく且つ格子定数の近い化
合物半導体層を設けているので、ダート・ソース電極間
容量を小さくでき、高速動作が可能となる。さらにショ
ットキー障壁をなすケ9−ト電極とこの化合物半導体層
とのビルトインポテンシャルを増大でき、閾値電圧の許
容範囲が大きい(ノイズマージンが大きい) FETを
得ることができる。
第1図(、)〜(c)は本発明の詳細な説明するための
半導体素子の断面図であり、第2図は21段リングオシ
レータの1段車たシの遅延時間と消費電力との関係を示
す図であり、第3図はFETの順方向電流−電圧特性を
示す図である。 特許出願人 沖電気工業株式会社 大炭イ月を占え明する八めの半専体系Jd代面図第1図 (大辰例) (従来例) ブ、−ト電丘(V) FETの用喫刀ml −V オ丹711ミ第3図 1 事件の表示 昭和61年 特 許 願第180094号2 発明の
名称 半導体素子の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人任 所
(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号住
所(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12
号L;、 ;+Ii工。内容 811 it。より
−′6補正の内容 (11明細書第5頁第6行目から第10行目に「この小
さな電子親和力を・・・キャリア濃度が減少し、」とあ
るのを 「活性化して生じたキャリアーは、すべて電子親和力の
大きな半導体側にたまり、」と補正する。 (2) 同書第6頁第2行目及び第7頁第11行目に
r AtO,3Ga0.7As Jとあるのをr At
o、3Ga □、7A9 」と補正する。
半導体素子の断面図であり、第2図は21段リングオシ
レータの1段車たシの遅延時間と消費電力との関係を示
す図であり、第3図はFETの順方向電流−電圧特性を
示す図である。 特許出願人 沖電気工業株式会社 大炭イ月を占え明する八めの半専体系Jd代面図第1図 (大辰例) (従来例) ブ、−ト電丘(V) FETの用喫刀ml −V オ丹711ミ第3図 1 事件の表示 昭和61年 特 許 願第180094号2 発明の
名称 半導体素子の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人任 所
(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号住
所(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12
号L;、 ;+Ii工。内容 811 it。より
−′6補正の内容 (11明細書第5頁第6行目から第10行目に「この小
さな電子親和力を・・・キャリア濃度が減少し、」とあ
るのを 「活性化して生じたキャリアーは、すべて電子親和力の
大きな半導体側にたまり、」と補正する。 (2) 同書第6頁第2行目及び第7頁第11行目に
r AtO,3Ga0.7As Jとあるのをr At
o、3Ga □、7A9 」と補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 化合物半導体の基体上に直接あるいは化合物半導体のバ
ッファ層を介して下層に比べて小さな電子親和力を有す
る化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、 該基体の表面よりドナーとなる不純物原子をイオン注入
することによりチャンネル層を形成する工程と、 該チャンネル層上に制御電極を形成する工程とを少なく
とも備えてなることを特徴とする半導体素子の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18009486A JPS6337671A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18009486A JPS6337671A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6337671A true JPS6337671A (ja) | 1988-02-18 |
Family
ID=16077330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18009486A Pending JPS6337671A (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6337671A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0282330U (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-26 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58147172A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61131565A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fujitsu Ltd | 電界効果型半導体装置 |
-
1986
- 1986-08-01 JP JP18009486A patent/JPS6337671A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58147172A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61131565A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fujitsu Ltd | 電界効果型半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0282330U (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-26 |
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