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JPH1154524A - Semiconductor device having transistor and manufacture therefor - Google Patents

Semiconductor device having transistor and manufacture therefor

Info

Publication number
JPH1154524A
JPH1154524A JP20476997A JP20476997A JPH1154524A JP H1154524 A JPH1154524 A JP H1154524A JP 20476997 A JP20476997 A JP 20476997A JP 20476997 A JP20476997 A JP 20476997A JP H1154524 A JPH1154524 A JP H1154524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
gate
conductivity type
transistor
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20476997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Ishiai
善徳 石合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP20476997A priority Critical patent/JPH1154524A/en
Publication of JPH1154524A publication Critical patent/JPH1154524A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a high-performance junction field effect transistor(JFET), whose structure is simple and manufacture is easy. SOLUTION: JFET has a GaAs substrate 1, a p<+> impurity diffused region constituting gate region 15 of the JFET, an n-type channel forming impurity region 110, low-concentration n<+> -type diffused regions (n<+> regions) 111 and 121 having the LDD structure, whose ion concentration is low, and n-type impurity diffused regions (n<++> regions) 112 and 122 having the high ion concentration. The high-concentration n-type impurity regions 112 and 122 are made to function as the source region and the drain region of the JFET, respectively. This JFET is manufactured by using self-aligning technology and LDD technoloty. As a result, the short gate is achieved, the gate-drain width is expanded, the breakdown voltage is imported, and the short-channel effect can be improved. Furthermore, there is no junction capacitance at the side surface of the gate region 15. The capacitance between the gate region 15 and the source region 112 and the capacitance between the gate region 15 and the drain region 122 become very small values, and the high frequency characteristics of the JFET are improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタを有
する半導体装置とその製造方法に関するものであり、特
に、Ga・Asなどの化合物半導体を用いた接合ゲート
型電界効果トランジスタ(Junction-type Field-Effect
-Transistor:JFET) 等のトランジスタを有する半導
体装置を製造するに際して、自己整合(セルフアライメ
ント)技術と低濃度ドープ(LDD)技術を用いて短ゲ
ート化を図ってゲート・ドレイン幅の縮小、耐圧の向
上、短チャネル効果を改善するトランジスタを製造する
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a junction-gate field-effect transistor using a compound semiconductor such as Ga.As.
-Transistor: JFET) When manufacturing a semiconductor device having a transistor such as a transistor, a self-alignment (self-alignment) technique and a low-concentration doping (LDD) technique are used to shorten the gate to reduce the gate-drain width and reduce the breakdown voltage. The present invention relates to a method of manufacturing a transistor for improving the short channel effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5(A)〜(D)を参照して従来の接
合ゲート型電界効果トランジスタ(JFET)の製造方
法を述べる。第1ステップ(図5(A)): 半絶縁性GaAs基板1
00内に浅く広いn型のチャネル形成不純物領域101
を形成する。
2. Description of the Related Art A method for manufacturing a conventional junction gate type field effect transistor (JFET) will be described with reference to FIGS. First step (FIG. 5A): semi-insulating GaAs substrate 1
A shallow and wide n-type channel forming impurity region 101
To form

【0003】第2ステップ(図5(B)):n型のチャ
ネル形成不純物領域101内にJFETのゲート不純物
領域102を形成する。そのために、窒化シリコン(S
iN)膜を成膜し、これに開孔部103aを形成してS
iNの拡散用マスク103を形成する。SiN拡散マス
ク103上から、亜鉛(Zn)等のp型不純物を半絶縁
性GaAs基板100に拡散してゲート不純物領域10
2形成する。
Second step (FIG. 5B): A gate impurity region 102 of a JFET is formed in an n-type channel forming impurity region 101. Therefore, silicon nitride (S
iN) film is formed, and an aperture 103a is formed in the
An iN diffusion mask 103 is formed. A p-type impurity such as zinc (Zn) is diffused into the semi-insulating GaAs substrate 100 from above the SiN diffusion mask 103 to form the gate impurity region 10.
2 is formed.

【0004】第3ステップ(図5(C)):JFETの
ゲート不純物領域102上のSiN拡散用マスク用膜1
03の開孔部103a内に埋め込むように、ゲート電極
104を形成する。次いで、ゲート電極104のチャネ
ル方向の両側にそれぞれ所定間隔をおいて、拡散マスク
103に開孔部103bおよび103cを、フォトリソ
グラフィ技術とRIE(Reactive Ion Etching)等のエッ
チング技術とを用いて形成する。開孔部103bおよび
開孔部103c形成時のフォトレジスト等をマスクとし
てイオン注入法等によりイオンを注入して高濃度のn型
ソース不純物領105aおよびn型ドレイン不純物領域
105bを形成する。
Third step (FIG. 5C): Mask film 1 for SiN diffusion on gate impurity region 102 of JFET
The gate electrode 104 is formed so as to be buried in the opening 103a of No. 03. Next, at predetermined intervals on both sides of the gate electrode 104 in the channel direction, openings 103b and 103c are formed in the diffusion mask 103 by using a photolithography technique and an etching technique such as RIE (Reactive Ion Etching). . Ions are implanted by an ion implantation method or the like using a photoresist or the like at the time of forming the openings 103b and 103c as a mask to form high-concentration n-type source impurity regions 105a and n-type drain impurity regions 105b.

【0005】第4ステップ(図5(D)):拡散マスク
103の開孔部103bおよび開孔部103c内に表出
した半絶縁性GaAs基板100の表面にAuGe/N
iの積層金属膜を形成し、この金属膜を加熱して半絶縁
性GaAs基板100のGaAsと合金化してオーミッ
ク電極106,106を形成する。その後、低抵抗化等
のために、オーミック電極106,106上に金属配線
層を形成すると基本的なJFETが形成できる。なお、
ソース不純物領域105aおよびドレイン不純物領域1
05bの形成を省略し、チャネル形成不純物領域101
に直接オーミック電極を形成する場合もある。
The fourth step (FIG. 5D): AuGe / N is applied to the surface of the semi-insulating GaAs substrate 100 exposed in the openings 103b and 103c of the diffusion mask 103.
A laminated metal film i is formed, and the metal film is heated and alloyed with GaAs of the semi-insulating GaAs substrate 100 to form ohmic electrodes 106, 106. After that, when a metal wiring layer is formed on the ohmic electrodes 106 to reduce the resistance, a basic JFET can be formed. In addition,
Source impurity region 105a and drain impurity region 1
05b is omitted, and the channel forming impurity region 101 is formed.
In some cases, an ohmic electrode is directly formed on the substrate.

【0006】上述したJFETの製造方法においては、
ゲート領域を形成した後、第3ステップにおいて(図5
(c))ソース不純物領域105aおよびドレイン不純
物領域105bを形成している。したがって、重ね合わ
せ精度によってゲート・ドレイン間およびゲート・ソー
ス間の領域が決定される。しかしながら、重ね合わせ精
度はフォトマスクのアライメント精度に応じて±0.1
μm以上もあり、ゲート・ドレイン間の耐圧がばらつ
く、すなわち、JFETの耐圧がばらつくという欠点が
ある。なお、ドレイン耐圧のバラツキの程度(%)はJ
FETの寸法を微細化するにしたがって相対的に大きく
なるから、将来、JFETの微細化が進むとドレイン耐
圧の規格を満たさないJFETが相当発生する。
In the above-described method for manufacturing a JFET,
After forming the gate region, in a third step (FIG. 5)
(C) The source impurity region 105a and the drain impurity region 105b are formed. Therefore, the region between the gate and the drain and between the gate and the source are determined by the overlay accuracy. However, the overlay accuracy is ± 0.1 depending on the photomask alignment accuracy.
There is a disadvantage that the breakdown voltage between the gate and the drain varies, that is, the breakdown voltage of the JFET varies. The degree (%) of the variation in the drain withstand voltage is J
Since the size of the FET becomes relatively large as the size of the FET is miniaturized, JFETs that do not satisfy the drain withstand voltage standard will occur considerably as the miniaturization of JFETs advances in the future.

【0007】また、上述した製造方法により製造された
JFETは、ゲート不純物領域102とソース不純物領
域105aおよびゲート不純物領域102とドレイン不
純物領域105bが、半絶縁性GaAs基板100内で
共に表面に接して形成されているから両者の寄生容量
(ソースとゲート間の容量Cgsおよびドレインとゲート
間の容量Cgd)が大きく、JFETの高周波特性の向上
(高速動作)を妨げている。
In the JFET manufactured by the above-described manufacturing method, the gate impurity region 102 and the source impurity region 105a and the gate impurity region 102 and the drain impurity region 105b are both in contact with the surface in the semi-insulating GaAs substrate 100. Since they are formed, both parasitic capacitances (capacitance Cgs between the source and the gate and capacitance Cgd between the drain and the gate) are large, which hinders the improvement of the high-frequency characteristics (high-speed operation) of the JFET.

【0008】上述した例とは逆に、ソース不純物領域お
よびドレイン不純物領域を形成後、ソース不純物領域お
よびドレイン不純物領域を形成する際に使用したマーカ
でゲート領域をパターンニングする方法も考えられる
が、この場合も、重ね合わせ精度によってゲート・ドレ
イン間およびゲート・ソース間の領域が決定されるか
ら、上記同様の問題に遭遇する。
Contrary to the above-described example, a method of forming a source impurity region and a drain impurity region and then patterning the gate region with a marker used when forming the source impurity region and the drain impurity region can be considered. Also in this case, the same problem as described above is encountered because the region between the gate and the drain and between the gate and the source are determined by the overlay accuracy.

【0009】本件出願人は、特願平9−105846号
において、上述した不利益を克服する接合ゲート型電界
効果トランジスタおよびその製造方法を提案した。その
方法によれば、ドレイン耐圧のバラツキが小さく、高周
波特性に優れる接合ゲート型電界効果トランジスタが製
造できる。図6および図7を参照してその概要を述べ
る。
The applicant of the present application has proposed in Japanese Patent Application No. 9-105846 a junction gate type field effect transistor which overcomes the above disadvantages and a method of manufacturing the same. According to this method, it is possible to manufacture a junction gate type field effect transistor having a small variation in drain withstand voltage and excellent in high frequency characteristics. The outline will be described with reference to FIGS.

【0010】図6に図解した接合ゲート型電界効果トラ
ンジスタ(JFET)は、SiまたはGaAsなどの半
導体基板201の表面にエッチングにより形成した突起
部(隆起部)201aを有し、突起部201a内にチャ
ネル不純物領域(ゲート不純物領域)204が形成され
ている。チャネル不純物領域204より下の突起部20
1a内には浅く広いn型のチャネル形成不純物領域20
2が延在している。突起部201a(チャネル不純物領
域204)上には、例えばタングステンシリサイド(W
Si)等の高融点金属材料からなるゲート電極205が
形成されている。高濃度なn型のソース不純物領域20
3a上のソース電極および高濃度なn型のドレイン不純
物領域3b上のドレイン電極は図解していない。なお、
半導体基板201がGaAsの場合、ソース不純物領域
203aおよびドレイン不純物領域203bを省略して
もよい。
The junction gate type field effect transistor (JFET) illustrated in FIG. 6 has a projection (protrusion) 201a formed by etching on the surface of a semiconductor substrate 201 such as Si or GaAs. A channel impurity region (gate impurity region) 204 is formed. Projection 20 below channel impurity region 204
1a, a shallow and wide n-type channel forming impurity region 20 is formed.
2 extend. On the protrusion 201a (channel impurity region 204), for example, tungsten silicide (W
A gate electrode 205 made of a refractory metal material such as Si) is formed. High concentration n-type source impurity region 20
The source electrode on 3a and the drain electrode on high-concentration n-type drain impurity region 3b are not illustrated. In addition,
When the semiconductor substrate 201 is GaAs, the source impurity region 203a and the drain impurity region 203b may be omitted.

【0011】図6に図解したJFETは、ゲート不純物
領域204の底面でチャネル形成不純物領域202と接
するからゲート不純物領域204の側面に接合容量が存
在せず、ゲート不純物領域204とソース不純物領域2
03aとの間の静電容量およびゲート不純物領域204
とドレイン不純物領域3bとの間の静電容量が極めて小
さな値となる。すなわち、JFETのゲートとソース間
静電容量Cgsおよびゲートとドレイン間静電容量Cgd
低減が図られ、JFETの高周波特性が向上する。また
ゲート印加電圧のほとんどがゲート不純物領域204下
の空乏層にかかり、チャネルのピンチオフ特性に優れ、
ゲートに印加される信号に対するドレイン電流の変化
量、すなわち相互コンダクタンスgm が向上する。
In the JFET illustrated in FIG. 6, since the bottom surface of the gate impurity region 204 is in contact with the channel forming impurity region 202, no junction capacitance exists on the side surface of the gate impurity region 204, and the gate impurity region 204 and the source impurity region 2
03a and the gate impurity region 204
And the drain impurity region 3b have a very small capacitance. That is, reduction of the gate-source capacitance Cgs and gate-drain capacitance C gd of the JFET is reduced, thereby improving the high frequency characteristics of the JFET. In addition, most of the gate applied voltage is applied to the depletion layer below the gate impurity region 204, and the pinch-off characteristics of the channel are excellent.
The amount of change of the drain current with respect to the signal applied to the gate, that is, the transconductance gm is improved.

【0012】図6に図解したJFETの製造方法を図7
(A)〜図7(G)を参照して述べる。図7(A)〜図
7(E)の左側にJFET、右側にJFETと同一基板
内の測定用素子群(TEG)に用意されているエッチン
グ終点検出パターンを示す。この例では、GaAs基板
201にnチャネル型のJFETを形成する場合を述べ
る。
FIG. 7 shows a method of manufacturing the JFET illustrated in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 7 (A) to 7 (E) show the JFET on the left side, and the right side shows the etching end point detection pattern prepared for the measurement element group (TEG) in the same substrate as the JFET. In this example, a case where an n-channel type JFET is formed on a GaAs substrate 201 will be described.

【0013】第1ステップ(図7(A)):半絶縁性G
aAs基板201を準備し、GaAs基板201の表面
側にn型のチャネル形成領域202を形成する。
First step (FIG. 7A) : semi-insulating G
An aAs substrate 201 is prepared, and an n-type channel formation region 202 is formed on the front side of the GaAs substrate 201.

【0014】第2ステップ(図7(B)):JFETの
ゲート不純物領域204をチャネル形成不純物領域20
2より浅くチャネル形成領域202内の表面側に形成す
る。このときTEG内の終点検出用パターンにも、エッ
チングモニタ用のp型不純物領域206を同時形成す
る。ゲート不純物領域204のパターン寸法は、完成後
のJFETのゲート寸法(例えばチャネル方向では、図
6のゲート不純物領域204のゲート長Lg )より大き
ければよい。ゲート不純物領域204はJFETの高性
能化のためには高濃度薄層化する必要があり、この場合
に好適な形成法として、例えばDEZ(Zn(C
2 5 2 )を拡散源とした気相拡散法を用いることが
できる。
Second step (FIG. 7B) : The gate impurity region 204 of the JFET is changed to the channel forming impurity region 20.
It is formed on the surface side in the channel formation region 202 shallower than 2. At this time, the p-type impurity region 206 for etching monitoring is also formed simultaneously with the end point detection pattern in the TEG. The pattern size of the gate impurity region 204 may be larger than the gate size of the completed JFET (eg, in the channel direction, the gate length Lg of the gate impurity region 204 in FIG. 6). The gate impurity region 204 needs to be thinned at a high concentration in order to improve the performance of the JFET. In this case, as a suitable forming method, for example, DEZ (Zn (C
A gas phase diffusion method using 2 H 5 ) 2 ) as a diffusion source can be used.

【0015】第3ステップ(図7(C)):WSi等の
高融点金属膜を、たとえばスパッタリング法により成膜
した後、高融点金属膜上に、たとえばフォトレジストか
らなるマスク層207を形成する。このマスク層207
をエッチングマスクとしたRIE等のエッチング手法を
用いて下層側の高融点金属膜を所定形状にエッチングし
てゲート電極205を形成する。ゲート電極層205の
形成位置は、チャネル形成不純物領域202やゲート不
純物領域204aの中央付近が好ましく、そのチャネル
方向の長さLは、図6に示す完成後のJFETのゲート
長Lg およびソースとドレイン間の距離LSDを考慮して
決める。
Third step (FIG. 7C) : After forming a high melting point metal film such as WSi by, for example, a sputtering method, a mask layer 207 made of, for example, a photoresist is formed on the high melting point metal film. . This mask layer 207
The gate electrode 205 is formed by etching the lower refractory metal film into a predetermined shape using an etching technique such as RIE using the as an etching mask. The formation position of the gate electrode layer 205 is preferably near the center of the channel forming impurity region 202 or the gate impurity region 204a. The length L in the channel direction is the gate length Lg and the source and drain of the completed JFET shown in FIG. The distance is determined in consideration of the distance LSD between them.

【0016】第4ステップ(図7(D)):マスク層2
07をつけたまま下層側のゲート電極205を等方エッ
チング(オーバーエッチングまたはサイドエッチング)
し、ゲート電極205の周辺エッジを後退させてマスク
層207による庇を形成する。等方エッチング法として
はドライエッチング或いは所定のエッチャントを用いた
ウェットエッチングが用いられる。この等方エッチング
量(庇幅d)は、ゲート電極205のゲート長Lg によ
り決定され、ゲート電極205と後に形成されるソース
不純物領域またはドレイン不純物領域との距離に影響す
る。
Fourth step (FIG. 7D) : mask layer 2
07 while isotropically etching (over-etching or side-etching) the lower gate electrode 205
Then, an eave by the mask layer 207 is formed by retreating the peripheral edge of the gate electrode 205. As the isotropic etching method, dry etching or wet etching using a predetermined etchant is used. The amount of isotropic etching (eave width d) is determined by the gate length Lg of the gate electrode 205 and affects the distance between the gate electrode 205 and a source impurity region or a drain impurity region formed later.

【0017】第5ステップ(図7(E)):ゲート電極
205とマスク層207とをエッチングマスクとして半
導体基板201の表面をエッチングする。GaAsのエ
ッチングはリン酸過酸化水素水等の所定のエッチャント
を用いて等方的に行われる。GaAsのエッチングに際
しては、ゲート電極205直下の部分を残して他のゲー
ト不純物領域204が完全にエッチオフされなけばなら
ないから終点検出を行う。通常、JFETのゲート不純
物領域204の基板面内のバラツキ等を考慮して若干オ
ーバエッチングぎみでエッチングを終了する。
Fifth step (FIG. 7E ) : The surface of the semiconductor substrate 201 is etched using the gate electrode 205 and the mask layer 207 as an etching mask. The etching of GaAs is isotropically performed using a predetermined etchant such as phosphoric acid and hydrogen peroxide solution. At the time of GaAs etching, the end point detection is performed because the other gate impurity region 204 must be completely etched off except for the portion immediately below the gate electrode 205. Usually, the etching is slightly over-etched in consideration of the variation in the substrate surface of the gate impurity region 204 of the JFET.

【0018】第6ステップ(図7(F)):マスク層2
07をイオン注入マスクとして、n型不純物を高濃度に
イオン注入し、マスク層207を除去後に活性化アニー
ルを施してゲート不純物領域204のチャネル方向両側
に離間したソース不純物領域203aおよびドレイン不
純物領域203bを形成する。
Sixth step (FIG. 7F ) : mask layer 2
07 is used as an ion implantation mask, an n-type impurity is ion-implanted at a high concentration, activation annealing is performed after the mask layer 207 is removed, and the source impurity region 203a and the drain impurity region 203b separated on both sides of the gate impurity region 204 in the channel direction. To form

【0019】第7ステップ(図7(G)):ソース不純
物領域203aおよびドレイン不純物領域203b上に
オーミック電極208aおよびオーミック電極208b
を形成する。オーミック電極208aおよびオーミック
電極208bの形成に際しては、別途マスク合わせを行
う通常の方法のほかに、マスク層207を残しておいて
Au/GeNi等の積層金属膜を例えばリフトオフ法に
より形成してもよい。何れの場合でも積層金属膜の形成
後は、合金化アニールを施して積層金属膜とGaAsと
を合金化するオーミック電極208a、208bが得ら
れる。以上で、JFETの基本構造が完成する。その後
は、図示しないが、オーミック電極208a、208b
上に低抵抗化等のための第1配線層を形成する。
Seventh step (FIG. 7G ) : ohmic electrode 208a and ohmic electrode 208b are formed on source impurity region 203a and drain impurity region 203b.
To form When forming the ohmic electrode 208a and the ohmic electrode 208b, besides the usual method of separately performing mask alignment, a laminated metal film such as Au / GeNi may be formed by, for example, a lift-off method while leaving the mask layer 207. . In any case, after the formation of the laminated metal film, ohmic electrodes 208a and 208b for alloying the laminated metal film and GaAs by performing alloying annealing are obtained. Thus, the basic structure of the JFET is completed. Thereafter, although not shown, the ohmic electrodes 208a, 208b
A first wiring layer for lowering resistance or the like is formed thereon.

【0020】上述したJFETの製造方法によれば、ゲ
ート不純物領域204が半導体基板表面から突出おり形
成時のマスク層207が残されているから、その後ソー
ス不純物領域203aおよびドレイン不純物領域203
b、さらにはオーミック電極208a、208bをゲー
ト不純物領域204に対し自己整合的に形成できる。サ
イドエッチングのバラツキ量はフォトマスクのアライメ
ント精度による相対位置のバラツキより格段に小さいか
ら、十分に当該距離のバラツキを抑制することができ、
ドレイン耐圧の均一化を図ることができる。
According to the above-described method of manufacturing the JFET, since the gate impurity region 204 protrudes from the surface of the semiconductor substrate and the mask layer 207 at the time of formation is left, the source impurity region 203a and the drain impurity region 203 are thereafter formed.
b, and ohmic electrodes 208a and 208b can be formed in a self-aligned manner with respect to the gate impurity region 204. Since the variation in the side etching is much smaller than the variation in the relative position due to the alignment accuracy of the photomask, the variation in the distance can be sufficiently suppressed,
The drain withstand voltage can be made uniform.

【0021】また上述した製造方法は、ゲート電極20
5をサイドエッチングにより細くすることからゲート長
Lg をフォトリソグラフィの解像限界幅よりも小さくで
きる。短ゲート長化は、JFETの高周波特性の向上、
およびドレイン耐圧の均一化と相まってJFETの極微
細化に寄与する。
Further, the above-described manufacturing method uses the gate electrode 20
Since gate electrode 5 is made thinner by side etching, gate length Lg can be made smaller than the resolution limit width of photolithography. Shorter gate length improves the high frequency characteristics of JFET,
In addition, the uniformity of the drain breakdown voltage contributes to the miniaturization of the JFET.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】特願平9−10584
6号において開示したJFETの製造方法によれば、ゲ
ートとドレイン領域との位置決め精度は高くなり、JF
ETのゲート・ドレイン間の耐圧は向上した。また、特
願平9−105846号において開示したJFETの製
造方法によれば、ソースとゲート間の静電容量Cgsおよ
びドレインとゲート間の静電容量Cgdが小さくなり、J
FETの高周波特性が向上した。しかしながら、図6に
図解したように、半導体基板201表面のチャネル形成
不純物領域202とゲート電極205との間にゲート不
純物領域204を形成するので、ゲート電極205の高
さが高くなり、ゲート電極205の側壁が相当高くな
る。
Problems to be Solved by the Invention Japanese Patent Application No. 9-10584
According to the method of manufacturing a JFET disclosed in No. 6, the positioning accuracy between the gate and the drain region is increased, and the JF
The breakdown voltage between the gate and the drain of the ET has been improved. According to the method of manufacturing a JFET disclosed in Japanese Patent Application No. 9-105846, the capacitance Cgs between the source and the gate and the capacitance Cgd between the drain and the gate are reduced.
The high frequency characteristics of the FET have been improved. However, as illustrated in FIG. 6, since the gate impurity region 204 is formed between the channel forming impurity region 202 on the surface of the semiconductor substrate 201 and the gate electrode 205, the height of the gate electrode 205 increases, Is considerably high.

【0023】また、上述した製造方法はゲート不純物領
域204の不要部分をエッチオフする工程を必要とし、
エッチオフの終点検出を電気的にモニタする必要がある
ので、製造方法が複雑である。また、そのためにエッチ
オフを検出する回路を製造する必要がある。
Further, the above-described manufacturing method requires a step of etching off an unnecessary portion of the gate impurity region 204,
The manufacturing method is complicated because it is necessary to electrically monitor the end point detection of the etch-off. In addition, it is necessary to manufacture a circuit for detecting the etch-off.

【0024】本発明は特願平9−105846号におい
て提案した方法を改善することを意図している。すなわ
ち、本発明の目的は、特願平9−105846号と同
様、ゲートとドレインとの位置決め精度を高く維持して
ゲート・ドレイン間の耐圧を高く維持し、ソースとゲー
ト間の静電容量Cgsおよびドレインとゲート間の静電容
量Cgdが小さく維持して高周波特性を高く維持したま
ま、さらに、構造が簡単で製造が容易なトランジスタを
有する半導体装置とその製造方法を提供することにあ
る。
The present invention is intended to improve the method proposed in Japanese Patent Application No. 9-105846. That is, the object of the present invention is to maintain the gate-drain withstand voltage high, maintain the gate-drain breakdown voltage high and maintain the source-gate capacitance Cgs, as in Japanese Patent Application No. 9-105846. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a transistor whose structure is simple and easy to manufacture, while keeping the capacitance Cgd between the drain and the gate small and high frequency characteristics high, and a method of manufacturing the same.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明においては、Ga
・Asなどの化合物半導体を用いた接合ゲート型電界効
果トランジスタ(Junction-type Field-Effect-Transis
tor:JFET) 等のトランジスタを有する半導体装置と
その製造方法において、自己整合(セルフアライメン
ト)技術と低濃度ドープ(LDD)技術を用いて短ゲー
ト化を図るという構想に基づく。
According to the present invention, Ga is used.
・ Junction-type Field-Effect-Transis using a compound semiconductor such as As
In a semiconductor device having a transistor such as a tor: JFET) and a method for manufacturing the same, the concept is based on a concept of shortening the gate by using a self-alignment (self-alignment) technique and a lightly doped (LDD) technique.

【0026】したがって、本発明によれば、トランジス
タを有する半導体装置を製造する方法であって、(1) 半
導体基板に所定の厚さの第1の拡散用マスク膜を形成す
る段階と、(2) 前記第1の拡散用マスク膜の上に第1の
レジストを塗布し、トランジスタのゲート形成領域をパ
ターンニングしてトランジスタのゲート形成領域に所定
の広さだけ前記第1のレジスト膜を残す段階と、(3) 前
記残った第1のレジスト膜および前記残った第1の拡散
用マスク膜を等方向エッチングし、前記第1の拡散用マ
スク膜の幅を前記残った第1のレジスト膜より狭く、か
つ、トランジスタのゲート幅と同等まで狭くする段階
と、(4) 前記第1のレジスト膜をマスクにして前記半導
体基板に第1導電型のイオンの注入を行い前記第1の拡
散用マスク膜の両側の前記半導体基板内に第1導電型の
イオン注入領域を形成する段階と、(5) 前記第1のレジ
スト膜を除去する段階と、(6) 前記第1の拡散用マスク
膜をダミーゲートとして前記半導体基板に第1導電型の
イオンの注入をさらに行い、トランジスタのゲート領域
の両側の前記半導体基板内に第1導電型のイオンの濃度
が薄い領域から濃い領域を形成する段階と、(7) 前記ダ
ミーゲートとして用いた前記第1の拡散用マスク膜の上
に第2の拡散用マスク膜を形成し、前記第1の拡散用マ
スク膜の上部が露出する程度まで前記第2の拡散用マス
ク膜を除去するさせる段階と、(8) 選択性エッチングに
より前記第1の拡散用マスク膜を除去して前記半導体基
板の表面にゲート形成領域を露出させる段階と、(9) 前
記第2の拡散用マスク膜をマスクとして、前記ゲート形
成領域に第2導電型のイオンの拡散を行いゲート領域を
形成する段階とを有する、トランジスタを有する半導体
装置の製造方法が提供される。
Therefore, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a transistor, comprising: (1) forming a first diffusion mask film having a predetermined thickness on a semiconductor substrate; Applying a first resist on the first diffusion mask film, patterning a gate formation region of the transistor, and leaving the first resist film by a predetermined width in the gate formation region of the transistor; (3) isotropically etching the remaining first resist film and the remaining first diffusion mask film so that the width of the first diffusion mask film is greater than the width of the remaining first resist film. (4) implanting ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate using the first resist film as a mask, and performing the first diffusion mask; Said on both sides of the membrane Forming a first conductivity type ion implantation region in the semiconductor substrate; (5) removing the first resist film; and (6) using the first diffusion mask film as a dummy gate to form the semiconductor. Further implanting ions of the first conductivity type into the substrate to form a region having a low concentration of ions of the first conductivity type in the semiconductor substrate on both sides of the gate region of the transistor; Forming a second diffusion mask film on the first diffusion mask film used as a dummy gate, and forming the second diffusion mask film until the upper portion of the first diffusion mask film is exposed; (8) removing the first diffusion mask film by selective etching to expose a gate formation region on the surface of the semiconductor substrate; and (9) removing the second diffusion mask film. Using the mask film as a mask, the game And a step of forming a gate region do diffuse the second conductivity type ions in the formation region, a method of manufacturing a semiconductor device having a transistor is provided.

【0027】特定的には、前記半導体基板は3−5族の
化合物半導体基板であり、前記トランジスタは接合ゲー
ト型電界効果トランジスタであり、前記第1の拡散用マ
スク膜は酸化シリコン膜であり、前記第2の拡散用マス
ク膜は窒化シリコン膜であり、前記第1導電型のイオン
はn+ シリコンイオンであり、前記ゲート領域に拡散す
る第2導電型のイオンはp+ シリコンイオンであり、前
記半導体基板のゲート領域から前記ソース領域および前
記ゲート領域から前記ドレイン領域に向かって形成され
た第1導電型のイオン濃度が薄い領域はn+ イオンを含
み、第1導電型のイオン濃度が濃い領域はn++イオンを
含む。
More specifically, the semiconductor substrate is a Group 3-5 compound semiconductor substrate, the transistor is a junction gate type field effect transistor, the first diffusion mask film is a silicon oxide film, The second diffusion mask film is a silicon nitride film, the first conductivity type ions are n + silicon ions, and the second conductivity type ions diffused into the gate region are p + silicon ions; A region having a low first conductivity type ion concentration formed from the gate region to the source region and the gate region to the drain region of the semiconductor substrate contains n + ions and has a high first conductivity type ion concentration. The region contains n ++ ions.

【0028】また本発明によれば、3−5族化合物半導
体基板と、該基板の表面から所定の深さでトランジスタ
のゲートに相当する広さに第2導電型イオンβ+ が拡散
されて形成されたゲート領域と、該ゲート領域の下部の
前記半導体基板内に形成された第1導電型の領域と、該
第1導電型の領域より深く該第1導電型領域に連続し
て、該基板内にトランジスタのゲート領域の両側の近傍
に前記ゲート領域と所定の距離を隔てて対称に形成され
た第1導電型イオンα+ の浅い領域と、該第1導電型イ
オンα+ の浅い領域に続けて形成され第1導電型イオン
α++の深い領域のソース領域およびドレイン領域とを有
するトランジスタを有する半導体装置が提供される。
According to the present invention, the third conductivity type compound semiconductor substrate is formed by diffusing the second conductivity type ion β + to a predetermined depth from the surface of the substrate and to a width corresponding to the gate of the transistor. A first conductive type region formed in the semiconductor substrate below the gate region, a first conductive type region deeper than the first conductive type region, A shallow region of the first conductivity type ion α + formed symmetrically at a predetermined distance from the gate region near both sides of the gate region of the transistor, and a shallow region of the first conductivity type ion α + There is provided a semiconductor device having a transistor which is formed successively and has a source region and a drain region in a deep region of the first conductivity type ion α ++ .

【0029】特定的には、前記3−5族化合物半導体基
板はGaAsを含み、前記ゲート領域はP+ シリコンを
含み、前記第1導電型の領域はn型シリコンを含み、前
記第1導電型イオンα+ はn+ シリコンであり、前記第
1導電型イオンα++はn++シリコンである。
Specifically, the group III-V compound semiconductor substrate includes GaAs, the gate region includes P + silicon, the first conductivity type region includes n-type silicon, and the first conductivity type region includes n-type silicon. The ion α + is n + silicon, and the first conductivity type ion α ++ is n ++ silicon.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、化合
物半導体を用いた接合ゲート型電界効果トランジスタ
(JFET)を有する半導体装置と、その製造方法を図
面を参照して下記に述べる。図1を参照して述べる本発
明の第1実施の形態においては、nチャネル型のJFE
Tを例示するが、本発明はpチャネル型のJFETにも
適用できるから、本発明はチャネルの導電型に限定され
ないことに留意されたい。また、本発明は接合ゲート型
電界効果トランジスタにのみ限定されない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a preferred embodiment of the present invention, a semiconductor device having a junction gate type field effect transistor (JFET) using a compound semiconductor and a method of manufacturing the same will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1, an n-channel type JFE
Although T is illustrated, it should be noted that the present invention is not limited to the conductivity type of the channel, since the present invention can be applied to a p-channel type JFET. Further, the present invention is not limited only to a junction gate type field effect transistor.

【0031】第1実施形態 図1は本発明の実施の形態としてのJFETの基本構成
例を示す断面図である。図1に図解した本実施の形態の
JFETは、3−5族(III−V族)化合物半導体と
して代表的なガリウム・砒素(GaAs)の半導体基板
1、JFETのゲート領域15を構成するp+ 不純物拡
散領域、このゲート領域15の下部に位置しGaAs基
板1の内部に形成されたn型のチャネル形成不純物領域
110を有する。n型のチャネル形成不純物領域110
の両側には、イオン濃度が薄いLDD構造の低濃度のn
+ 型の不純物拡散領域(n+ 領域)111,121と、
これら低濃度のn+ 型の不純物拡散領域(n+ 領域)1
11,121と連続しているイオン濃度が濃いn型の不
純物拡散領域(n++領域)112,122とが形成され
ている。高濃度のn型の不純物領域112,122がそ
れぞれJFETのソース領域およびドレイン領域として
機能する。ゲート領域の両側のGaAs基板1の表面に
はSiN膜5が設けられている。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration example of a JFET as an embodiment of the present invention. The JFET of the present embodiment illustrated in FIG. 1 has a semiconductor substrate 1 of gallium arsenide (GaAs), which is a typical group III-V (III-V) compound semiconductor, and a p + constituting a gate region 15 of the JFET. An impurity diffusion region includes an n-type channel forming impurity region 110 located below the gate region 15 and formed inside the GaAs substrate 1. N-type channel forming impurity region 110
On both sides of the low concentration n of the LDD structure having a low ion concentration.
+ Type impurity diffusion regions (n + regions) 111 and 121;
These low-concentration n + -type impurity diffusion regions (n + regions) 1
11 and 121 and n-type impurity diffusion regions (n ++ regions) 112 and 122 having a high ion concentration which are continuous with each other are formed. The high-concentration n-type impurity regions 112 and 122 function as a source region and a drain region of the JFET, respectively. On the surface of the GaAs substrate 1 on both sides of the gate region, SiN films 5 are provided.

【0032】図1に図解したJFETは、ゲート領域1
5の底面で低濃度のn+ 型の不純物拡散領域(n+
域)111,121と接するからゲート領域15の側面
に接合容量が存在せず、ゲート領域15とソース領域1
12との間の静電容量およびゲート領域15とドレイン
領域122との間の静電容量が極めて小さな値となる。
すなわち、JFETのゲートとソース間静電容量Cgsお
よびゲートとドレイン間静電容量Cgdの低減が図られ、
JFETの高周波特性が向上する。またゲート領域15
に印加されるゲート印加電圧のほとんどがゲート領域1
5の下の空乏層(n型のチャネル形成不純物領域11
0)にかかり、チャネルのピンチオフ特性に優れ、ゲー
トに印加される信号に対するドレイン電流の変化量、す
なわち相互コンダクタンスgm が向上する。
The JFET illustrated in FIG.
5 has contact surfaces with low-concentration n + -type impurity diffusion regions (n + regions) 111 and 121 at the bottom surface, so that there is no junction capacitance on the side surface of gate region 15, so that gate region 15 and source region 1
12 and the capacitance between the gate region 15 and the drain region 122 have extremely small values.
That is, the capacitance Cgs between the gate and the source and the capacitance Cgd between the gate and the drain of the JFET are reduced.
The high frequency characteristics of the JFET are improved. Also, the gate region 15
Most of the gate applied voltage applied to the gate region 1
5 depletion layer (n-type channel forming impurity region 11)
0), the pinch-off characteristics of the channel are excellent, and the amount of change in the drain current with respect to the signal applied to the gate, that is, the mutual conductance gm is improved.

【0033】図2(A)〜(D)、図3(E)〜(H)
および図4(I)〜(J)は図1に図解したJFETの
製造方法を図解する図である。
FIGS. 2A to 2D and 3E to 3H.
4 (I) to 4 (J) are diagrams illustrating a method of manufacturing the JFET illustrated in FIG.

【0034】第1ステップ:図2(A)に図解したよう
に、GaAs基板1全面に、第1のマスク用絶縁膜とし
て、たとえば、プラズマ方式で二酸化シリコン絶縁膜
(SiO2 膜)2を形成する。このプラズマSiO2
2の膜厚は、本実施例では、0.6μmである。第1の
マスク用絶縁膜として、SiO2 膜2を用いるのは、J
FETのソース領域およびドレイン領域を形成する後の
工程で、第1導電型イオンとしてn+ 型シリコンをGa
As基板1にイオン注入法により注入するときの選択マ
スクとして適しているからである。上記ソース領域およ
びドレイン領域の形成方法をイオン注入法以外の他の方
法、たとえば、エピタキシャル成長法、あるいはイオン
注入法とエピタキシャル成長法とを組み合わせた方法を
用いる場合などのとき、選択マスクとしては、エピタキ
シャル成長法の場合は、窒化シリコン(SiN)膜等の
絶縁膜が好適であり、その他の方法としてフォトレジス
ト等を用いることができる。
First step : As illustrated in FIG. 2A, a silicon dioxide insulating film (SiO 2 film) 2 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 1 as a first insulating film for a mask, for example, by a plasma method. I do. The thickness of the plasma SiO 2 film 2 is 0.6 μm in this embodiment. The reason why the SiO 2 film 2 is used as the first mask insulating film is as follows.
In a step after forming the source region and the drain region of the FET, n + -type silicon is used as the first conductivity type ion by Ga.
This is because it is suitable as a selection mask when implanting into the As substrate 1 by the ion implantation method. When a method other than the ion implantation method is used for forming the source region and the drain region, for example, when an epitaxial growth method or a method combining the ion implantation method and the epitaxial growth method is used, an epitaxial growth method is used as a selective mask. In this case, an insulating film such as a silicon nitride (SiN) film is preferable, and a photoresist or the like can be used as another method.

【0035】第2ステップ:図2(A)に図解したよう
に、SiO2 膜2の上にレジストを塗布し、さらにパタ
ーンニングしてその後の工程においてダミーゲートとな
る部分にレジスト膜3を残す。レジスト膜3の膜厚は、
本実施例では、0.4μmである。なお、パターンニン
グして残すレジスト膜3の平面面積は、JFETのゲー
トの幅より広くしておく。その理由は、後の工程で形成
するLDD構造を効果的に形成するためである。その詳
細は後述する。
Second step: As illustrated in FIG. 2A, a resist is applied on the SiO 2 film 2 and further patterned to leave a resist film 3 in a portion to be a dummy gate in a subsequent process. . The thickness of the resist film 3 is
In this embodiment, it is 0.4 μm. The plane area of the resist film 3 left after patterning is set to be larger than the width of the gate of the JFET. The reason is to effectively form an LDD structure to be formed in a later step. The details will be described later.

【0036】第3ステップ:図2(B)に図解したよう
に、SiO2 膜2を酸薬品(SO−1)またはCF4
ス系のリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)系
の装置により等方向エッチングする。この等方向エッチ
ングによるSiO2 膜2のオーバーエッチングにより、
レジスト膜3の下部周辺のSiO2 膜2がレジスト膜3
より狭くエッチングされて、ダミーゲート幅が短くな
る。その結果、エッチングされたSiO2 膜2とその上
のレジスト膜3は「きのこ(茸)の傘」のような形状と
なる。ダミーゲート幅がトランジスタのゲート幅を規定
する。
Third step : As illustrated in FIG. 2B, the SiO 2 film 2 is formed using an acid chemical (SO-1) or CF 4 gas-based reactive ion etching (RIE) system. Etching in the direction. Due to the over-etching of the SiO 2 film 2 by this isotropic etching,
The SiO 2 film 2 around the lower part of the resist film 3 is
Etching is made narrower, and the dummy gate width becomes shorter. As a result, the etched SiO 2 film 2 and the resist film 3 thereon have a shape like a “mushroom umbrella”. The dummy gate width defines the gate width of the transistor.

【0037】第4ステップ:図2(C)に図解したよう
に、GaAs基板1の上部から第1導電型n+ のイオン
注入を行う。レジスト膜3およびSiO2 膜2がイオン
注入の際のマスクとなる。この第1導電型n+ の第1回
目のイオン注入によりGaAs基板1の内部に不純物拡
散領域11,12が形成される。本実施例における第1
導電型のイオンはn+ シリコンイオンである。これら不
純物拡散領域11,12の一部(イオン濃度が濃い領域
(n++領域)112,122)が後の工程においてJF
ETのソース領域とドレイン領域になる。なお、レジス
ト膜3の面積が等方向エッチングで残ったSiO2 膜2
より広いから、第1導電型n+ の不純物拡散領域11
(低濃度のn+ 型の不純物拡散領域(n+ 領域)11
1)の端部とこれに対向するSiO2 膜2の底部との平
面的な距離、および、第1導電型n+ の不純物拡散領域
11(低濃度のn+ 型の不純物拡散領域(n+ 領域)1
21)の端部とこれに対向するSiO2 膜2の端部との
平面的な距離はそれぞれ、レジスト膜3とその下部のS
iO2 膜2との長さの差に相当する距離Δdだけ離れて
いる。この距離Δdは、レジスト膜3に対するSiO2
膜2の等方向エッチング条件によってSiO2 膜2のエ
ッチング量によって規定できる。
Fourth step : As illustrated in FIG. 2C, ions of the first conductivity type n + are implanted from above the GaAs substrate 1. The resist film 3 and the SiO 2 film 2 serve as a mask for ion implantation. By the first ion implantation of the first conductivity type n + , impurity diffusion regions 11 and 12 are formed inside the GaAs substrate 1. The first in this embodiment
The conductivity type ions are n + silicon ions. Part of these impurity diffusion regions 11 and 12 (regions with high ion concentration (n ++ regions) 112 and 122) will be JF
The source region and the drain region of the ET are formed. Note that the area of the resist film 3 is the same as that of the SiO 2 film 2 left by the isotropic etching.
Since it is wider, the impurity diffusion region 11 of the first conductivity type n +
(Low concentration n + -type impurity diffusion region (n + region) 11
1) and the planar distance between the end of the SiO 2 film 2 opposed thereto and the first conductive type n + impurity diffusion region 11 (low-concentration n + impurity diffusion region (n + Area) 1
The planar distance between the end of 21) and the end of the SiO 2 film 2 facing the end is, respectively, the resist film 3 and the S
It is separated by a distance Δd corresponding to the difference in length from the iO 2 film 2. This distance Δd is equal to the distance between the resist film 3 and SiO 2.
It can be defined by the etching amount of the SiO 2 film 2 by the isotropic etching condition of the film 2.

【0038】第5ステップ:図2(D)に図解したよう
に、SiO2 膜2の上部のレジスト膜3を除去する。そ
の結果、後の工程において、JFETのソース領域11
2およびドレイン領域122となる不純物拡散領域1
1,12の部分にさらに不純物を拡散するときに拡散用
マスクとしてダミーゲートとして使用するSiO2 膜2
がGaAs基板1の表面に露出する。
Fifth step : As illustrated in FIG. 2D, the resist film 3 on the SiO 2 film 2 is removed. As a result, in a later step, the source region 11 of the JFET is
2 and impurity diffusion region 1 serving as drain region 122
SiO 2 film 2 used as a dummy gate as a diffusion mask when impurities are further diffused into portions 1 and 12
Are exposed on the surface of the GaAs substrate 1.

【0039】第6ステップ:図3(E)に図解したよう
に、エッチングで残ったSiO2 膜2をダミーゲートと
して、GaAs基板1の全面に対して第1導電型n+
イオン注入を行う。本実施例における第1導電型のイオ
ンはn+ シリコンイオンである。この第1導電型n+
第2回目のイオン注入により、不純物拡散領域11,1
2はそれぞれ、ダミーゲートから離れるに従って、換言
すれば、イオン注入の度合いに応じて、低濃度のn+
の不純物拡散領域(n+ 領域)111,121からイオ
ン濃度が濃い領域(n++領域)112,122に区分け
される。SiO2 膜2の下部にはn型のチャネル形成不
純物領域110が形成される。イオン濃度の薄い領域
(n+ 領域)121は、後の工程でSiO2 膜2の下に
形成されるゲート領域15と、後の工程でドレイン領域
となるイオン濃度が濃い領域(n++領域)122との間
に形成されるLDD(lightly Doped Drain)構造をな
す。イオン濃度が濃い領域(n++領域)112,122
はそれぞれ、JFETのドレイン領域およびソース領域
となる。
Sixth step : As illustrated in FIG. 3E, ion implantation of the first conductivity type n + is performed on the entire surface of the GaAs substrate 1 using the SiO 2 film 2 left by etching as a dummy gate. . The first conductivity type ions in the present embodiment are n + silicon ions. By the second ion implantation of the first conductivity type n + , impurity diffusion regions 11 and 1 are formed.
2 are separated from the low-concentration n + -type impurity diffusion regions (n + regions) 111 and 121 in accordance with the degree of ion implantation, respectively, as the distance from the dummy gate is increased, or in other words, regions with high ion concentration (n ++). (Areas) 112 and 122. An n-type channel forming impurity region 110 is formed below the SiO 2 film 2. Ion concentration thin region (n + region) 121, after the gate regions 15 are formed under the SiO 2 film 2 at step, after the step ion-enriched region (n ++ region to be a drain region ) 122 to form an LDD (lightly Doped Drain) structure. Regions with high ion concentration (n ++ regions) 112, 122
Are the drain and source regions of the JFET, respectively.

【0040】第7ステップ:図3(F)に図解したよう
に、ダミーゲートとして用いたSiO2 膜2を覆って窒
化シリコン(SiN)を堆積してSiN膜4を形成す
る。SiN膜4の厚さは、本実施例では、0.4μmで
ある。SiN膜4を形成した理由は、後の工程で亜鉛
(Zn)等のp型不純物をGaAs基板1に拡散してゲ
ート不純物領域を形成するとき、SiN膜4をその拡散
用のマスクとして用いるためである。したがって、ゲー
ト不純物領域を形成する拡散方法が上記と異なるとき
は、その拡散方法に適した膜をSiN膜4に代えて使用
する。
Seventh step : As illustrated in FIG. 3F, an SiN film 4 is formed by depositing silicon nitride (SiN) over the SiO 2 film 2 used as a dummy gate. In this embodiment, the thickness of the SiN film 4 is 0.4 μm. The reason for forming the SiN film 4 is that when a p-type impurity such as zinc (Zn) is diffused into the GaAs substrate 1 in a later step to form a gate impurity region, the SiN film 4 is used as a mask for the diffusion. It is. Therefore, when the diffusion method for forming the gate impurity region is different from the above, a film suitable for the diffusion method is used instead of the SiN film 4.

【0041】第8ステップ:図3(G)に図解したよう
に、SiN膜4の上にレジストを塗布し、さらに熱処理
してレジストを平坦化し、上部が平坦なレジスト層5を
形成する。レジスト層5の厚さは、本実施例では0.6
μmである。
Eighth step : As illustrated in FIG. 3 (G), a resist is applied on the SiN film 4 and further heat-treated to flatten the resist, thereby forming a resist layer 5 having a flat upper portion. The thickness of the resist layer 5 is 0.6 in this embodiment.
μm.

【0042】第9ステップ:図3(H)に図解したよう
に、酸薬品(SO−1)またはCF4 ガス系のリアクテ
ィブ・イオン・エッチング(RIE)系の装置により、
レジスト層5とSiN膜4との選択比=1の条件でレジ
スト層5を等方向エッチングしる。その結果、GaAs
基板1の上のSiO2 膜2とほぼ同じ厚さのSiN膜4
が残る。
Ninth step : As illustrated in FIG. 3H, an acid chemical (SO-1) or CF 4 gas-based reactive ion etching (RIE) system is used.
The resist layer 5 is isotropically etched under the condition that the selectivity between the resist layer 5 and the SiN film 4 is 1. As a result, GaAs
SiN film 4 having substantially the same thickness as SiO 2 film 2 on substrate 1
Remains.

【0043】第10ステップ:図4(I)に図解したよ
うに、SiN膜4に対して選択性のある酸薬品(SO−
1)でウェットエッチングして、ダミーゲートとして用
いたSiO2 膜2を除去して、SiO2 膜2の下部のゲ
ート領域となるGaAs基板1の表面部分21を露出さ
せる。
Tenth step : As illustrated in FIG. 4I, an acid chemical (SO-
The wet etching is performed in 1) to remove the SiO 2 film 2 used as the dummy gate, thereby exposing the surface portion 21 of the GaAs substrate 1 which will be the gate region below the SiO 2 film 2.

【0044】第11ステップ:図4(J)に図解したよ
うに、SiO2 膜2を除去して露出したGaAs基板1
の表面部分21の下部のGaAs基板1の内部のトラン
ジスタのゲート領域15にZn 拡散などの第2導電型の
イオン、p+ シリコンイオンの拡散を行い、トランジス
タのゲート領域15を形成する。ゲート領域15はJF
ETの高性能化のためには高濃度薄層化する必要があ
る。高濃度薄層化の方法として、DEZ(Zn(C2
5 2 )を拡散源とした気相拡散法が好適である。具体
的に述べると、亜鉛(Zn)等のp型不純物を気相拡散
法によりGaAs基板1のゲート領域15に熱拡散して
ゲート領域を形成する。
Eleventh step : As illustrated in FIG. 4J, the GaAs substrate 1 exposed by removing the SiO 2 film 2
The second conductivity type ions such as Zn diffusion and p + silicon ions are diffused into the gate region 15 of the transistor inside the GaAs substrate 1 below the surface portion 21 to form the gate region 15 of the transistor. Gate region 15 is JF
In order to improve the performance of ET, it is necessary to reduce the concentration of the ET. DEZ (Zn (C 2 H
5 ) A gas phase diffusion method using 2 ) as a diffusion source is preferred. Specifically, a gate region is formed by thermally diffusing a p-type impurity such as zinc (Zn) into the gate region 15 of the GaAs substrate 1 by a gas phase diffusion method.

【0045】第12ステップ:その後、ゲート領域15
に、たとえば、Ti/Pt/Auの積層金属膜からなる
ゲート電極を形成する。また、GaAs基板1の表面に
AuGe/Niの積層金属膜を形成し、この金属膜を加
熱してGaAs基板1のGaAsと合金化してオーミッ
ク電極(図示せず)を形成する。その後、低抵抗化のた
めに、オーミック電極上に金属配線層を形成すると基本
的なJFETが形成できる。
Twelfth step : Thereafter, the gate region 15
Then, for example, a gate electrode made of a laminated metal film of Ti / Pt / Au is formed. Further, a laminated metal film of AuGe / Ni is formed on the surface of the GaAs substrate 1, and this metal film is heated and alloyed with GaAs of the GaAs substrate 1 to form an ohmic electrode (not shown). Thereafter, when a metal wiring layer is formed on the ohmic electrode to reduce the resistance, a basic JFET can be formed.

【0046】以上により、基本的なJFETが形成され
た。ゲート領域に接続される電極の形成、ソース領域1
12およびドレイン領域122への電極の接続、その
他、このJFETを有する半導体装置の製造は、先行技
術として図3および図5を参照して述べた方法、およ
び、通常行われている方法と同様である。
As described above, a basic JFET was formed. Formation of electrode connected to gate region, source region 1
The connection of the electrodes to the drain region 122 and the drain region 122, and the manufacture of the semiconductor device having this JFET are the same as those described in the prior art with reference to FIGS. is there.

【0047】第1実施の形態の効果 以上述べたように、本実施の形態のJFETの製造方法
は、図5(A)〜図5(G)を参照して述べた製造方法
より簡単である。たとえば、GaAs基板1のエッチン
グオフ作業は不要であり、そのための検査回路も不要で
ある。本実施の形態のJFETは、ゲート領域15の近
傍のドレイン領域122およびソース領域112はセル
フアラインで(自己整合的に)形成される。特に、ゲー
ト領域15とドレイン領域122との間にLDD構造を
有する低い不純物濃度の領域121が形成されるので、
耐圧が向上し、JFETのショートチャネル効果が防止
できる。また、短ゲート長化によるゲート・ドレイン幅
の拡大と、短チャネル効果を向上している。さらに、本
実施の形態のJFETのゲート電極は、図5に示したゲ
ート電極部の突起はないから、ゲート電極の側壁も高く
ならない。
Effects of the First Embodiment As described above, the method of manufacturing the JFET of the present embodiment is simpler than the method described with reference to FIGS. 5A to 5G. . For example, the work of etching off the GaAs substrate 1 is not required, and an inspection circuit therefor is not required. In the JFET of the present embodiment, the drain region 122 and the source region 112 near the gate region 15 are formed in a self-aligned manner (in a self-aligned manner). In particular, since the low impurity concentration region 121 having the LDD structure is formed between the gate region 15 and the drain region 122,
The withstand voltage is improved, and the short channel effect of the JFET can be prevented. In addition, the gate / drain width is increased by shortening the gate length, and the short channel effect is improved. Further, since the gate electrode of the JFET of the present embodiment does not have the protrusion of the gate electrode portion shown in FIG. 5, the side wall of the gate electrode does not increase.

【0048】その他の実施の形態 上述した第1の実施の形態は、化合物半導体基板とし
て、3−5族化合物半導体として代表的なGaAs基板
1を用いた例を示したが、本発明はその他の3−5族化
合物半導体、または、3−5族以外の化合物半導体につ
いても適用できる。
Other Embodiments In the above-described first embodiment, an example was shown in which a typical GaAs substrate 1 was used as a compound semiconductor substrate as a group III-V compound semiconductor. The present invention can be applied to a Group 3-5 compound semiconductor or a compound semiconductor other than Group 3-5.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、自己整合(セルフアラ
イメント)技術と低濃度ドープ(LDD)技術を用いて
短ゲート化を図るという構想に基づき、構造が簡単で、
ゲート・ドレイン幅の拡大、耐圧の向上、短チャネル効
果を向上させたトランジスタを有する半導体装置が提供
された。
According to the present invention, the structure is simple based on the concept of shortening the gate by using the self-alignment (self-alignment) technique and the low concentration doping (LDD) technique.
A semiconductor device having a transistor with an increased gate / drain width, improved withstand voltage, and improved short channel effect has been provided.

【0050】本発明の製造方法は、比較的簡単な方法で
上記特徴を有するトランジスタが製造できる。
According to the manufacturing method of the present invention, a transistor having the above characteristics can be manufactured by a relatively simple method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の第1の実施の形態としてのJF
ETの基本構成を示す断面図である。
FIG. 1 shows a JF as a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the basic structure of ET.

【図2】図2(A)〜図2(D)は図1に図解したJF
ETの製造方法(第1の部分)を示す図である。
FIGS. 2A to 2D are JFs illustrated in FIG.
It is a figure showing the manufacturing method (the 1st part) of ET.

【図3】図3(E)〜図3(G)は図1に図解したJF
ETの製造方法(第1の部分)を示す図である。
3 (E) to 3 (G) show JF illustrated in FIG. 1;
It is a figure showing the manufacturing method (the 1st part) of ET.

【図4】図4(I)〜図4(J)は図1に図解したJF
ETの製造方法(第3の部分)を示す図である。
4 (I) to 4 (J) are JFs illustrated in FIG.
It is a figure showing the manufacturing method (the 3rd part) of ET.

【図5】図5(A)〜図4(D)は従来のJFETの製
造方法を示す図である。
FIGS. 5A to 4D are views showing a conventional method for manufacturing a JFET.

【図6】図6は本発明の先行技術としてのJFETの断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a JFET as a prior art of the present invention.

【図7】図7(A)〜図7(D)は図5に図解したJF
ETの製造方法を示す図である。
7 (A) to 7 (D) show JF illustrated in FIG. 5;
It is a figure showing the manufacturing method of ET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・GaAs基板 11,12 ・・不純物拡散領域 110・・n型のチャネル形成不純物領域 111,121・・低濃度の不純物拡散領域(n+ 領域) 112,122・・高濃度の不純物拡散領域(n++領域) 112 ・・ソース領域 122 ・・ドレイン領域 15・・ゲート領域 2・・SiO2 膜(第1の拡散用マスク膜) 3・・第1のレジスト膜 4・・SiN膜(第2の拡散用マスク膜) 5・・第2のレジスト層1. GaAs substrate 11, 12 impurity diffusion region 110 n-type channel forming impurity region 111, 121 low concentration impurity diffusion region (n + region) 112, 122 high impurity concentration diffusion region (n ++) Region) 112 source region 122 drain region 15 gate region 2 SiO 2 film (first diffusion mask film) 3 first resist film 4 SiN film (second diffusion) Mask film) 5. Second resist layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トランジスタを有する半導体装置を製造す
る方法であって、 半導体基板に所定の厚さの第1の拡散用マスク膜を形成
する段階と、 前記第1の拡散用マスク膜の上に第1のレジストを塗布
し、トランジスタのゲート形成領域をパターンニングし
てトランジスタのゲート形成領域に所定の広さだけ前記
第1のレジスト膜を残す段階と、 前記残った第1のレジスト膜および前記残った第1の拡
散用マスク膜を等方向エッチングし、前記第1の拡散用
マスク膜の幅を前記残った第1のレジスト膜より狭く、
かつ、トランジスタのゲート幅と同等まで狭くする段階
と、 前記第1のレジスト膜をマスクにして前記半導体基板に
第1導電型のイオンの注入を行い前記第1の拡散用マス
ク膜の両側の前記半導体基板内に第1導電型のイオン注
入領域を形成する段階と、 前記第1のレジスト膜を除去する段階と、 前記第1の拡散用マスク膜をダミーゲートとして前記半
導体基板に第1導電型のイオンの注入をさらに行い、ト
ランジスタのゲート領域の両側の前記半導体基板内に第
1導電型のイオンの濃度が薄い領域から濃い領域を形成
する段階と、 前記ダミーゲートとして用いた前記第1の拡散用マスク
膜の上に第2の拡散用マスク膜を形成し、前記第1の拡
散用マスク膜の上部が露出する程度まで前記第2の拡散
用マスク膜を除去するさせる段階と、 選択性エッチングにより前記第1の拡散用マスク膜を除
去して前記半導体基板の表面にゲート形成領域を露出さ
せる段階と、 前記第2の拡散用マスク膜をマスクとして、前記ゲート
形成領域に第2導電型のイオンの拡散を行いゲート領域
を形成する段階とを有する、トランジスタを有する半導
体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a transistor, comprising: forming a first diffusion mask film having a predetermined thickness on a semiconductor substrate; and forming a first diffusion mask film on the first diffusion mask film. Applying a first resist, patterning a gate formation region of the transistor, and leaving the first resist film by a predetermined width in the gate formation region of the transistor; The remaining first diffusion mask film is isotropically etched, and the width of the first diffusion mask film is smaller than that of the remaining first resist film,
And a step of narrowing the gate width to the same as the gate width of the transistor; and implanting ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate using the first resist film as a mask. Forming a first conductivity type ion-implanted region in the semiconductor substrate; removing the first resist film; and using the first diffusion mask film as a dummy gate in the semiconductor substrate. Further forming a region from a region where the concentration of the first conductivity type ions is low to a high concentration in the semiconductor substrate on both sides of the gate region of the transistor; and forming the first region used as the dummy gate. Forming a second diffusion mask film on the diffusion mask film, and removing the second diffusion mask film until the upper portion of the first diffusion mask film is exposed; Removing the first diffusion mask film by selective etching to expose a gate formation region on the surface of the semiconductor substrate; and using the second diffusion mask film as a mask, forming a second gate formation region on the semiconductor substrate. Forming a gate region by diffusing conductive ions.
【請求項2】前記半導体基板は3−5族の化合物半導体
基板であり、 前記トランジスタは接合ゲート型電界効果トランジスタ
であり、 前記第1の拡散用マスク膜は酸化シリコン膜であり、 前記第2の拡散用マスク膜は窒化シリコン膜であり、 前記第1導電型のイオンはn+ イオンであり、 前記ゲート領域に拡散する第2導電型のイオンはp+
オンである前記半導体基板のゲート領域から前記ソース
領域および前記ゲート領域から前記ドレイン領域に向か
って形成された第1導電型のイオン濃度が薄い領域はn
+イオンを含み、第1導電型のイオン濃度が濃い領域は
++イオンを含む請求項1記載のトランジスタを有する
半導体装置の製造方法。
2. The semiconductor substrate is a group 3-5 compound semiconductor substrate; the transistor is a junction gate field effect transistor; the first diffusion mask film is a silicon oxide film; The diffusion mask film is a silicon nitride film, the first conductivity type ions are n + ions, and the second conductivity type ions diffused into the gate region are p + ions. From the source region and the gate region to the drain region, the region having a low ion concentration of the first conductivity type is n.
2. The method for manufacturing a semiconductor device having a transistor according to claim 1, wherein the region containing the + ions and the region where the ion concentration of the first conductivity type is high contains n ++ ions.
【請求項3】3−5族化合物半導体基板と、 該基板の表面から所定の深さでトランジスタのゲートに
相当する広さに第2導電型イオンβ+ が拡散されて形成
されたゲート領域と、 該ゲート領域の下部の前記半導体基板内に形成された第
1導電型の領域と、 該第1導電型の領域より深く該第1導電型領域に連続し
て、該基板内にトランジスタのゲート領域の両側の近傍
に前記ゲート領域と所定の距離を隔てて対称に形成され
た第1導電型イオンα+ の浅い領域と、 該第1導電型イオンα+ の浅い領域に続けて形成され第
1導電型イオンα++の深い領域のソース領域およびドレ
イン領域とを有するトランジスタを有する半導体装置。
3. A group III-V compound semiconductor substrate, and a gate region formed by diffusing the second conductivity type ion β + to a predetermined depth from the surface of the substrate and to a width corresponding to the gate of the transistor. A region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate below the gate region; and a gate of the transistor in the substrate, the region being deeper than the region of the first conductivity type and continuing to the first conductivity type region. It is formed continuously on both sides of the gate region and the first conductivity type ions alpha + shallow region formed symmetrically at a predetermined distance, the first conductive type ion alpha + shallow region in the vicinity of the region first A semiconductor device having a transistor having a source region and a drain region in a deep region of one conductivity type ion α ++ .
【請求項4】前記3−5族化合物半導体基板はGaAs
を含み、 前記ゲート領域に拡散された第2導電型イオンβ+ はp
+ であり、 前記第1導電型の領域はn型であり、 前記第1導電型イオンα+ はn+ であり、 前記第1導電型イオンα++はn++である 請求項3記載のトランジスタを有する半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said substrate is a GaAs compound semiconductor.
Wherein the second conductivity type ion β + diffused into the gate region is p
A +, the region of the first conductivity type is n-type, the first conductivity type ions alpha + is n +, the first conductive type ion alpha ++ is claim 3 wherein the n ++ Semiconductor device having the transistor of FIG.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009514233A (en) * 2005-10-28 2009-04-02 ディーエスエム ソリューションズ,インコーポレイテッド Integrated circuits using complementary junction field effect transistors and MOS transistors in silicon and silicon alloys
JP2009521804A (en) * 2005-12-22 2009-06-04 アナログ デバイセス インコーポレーテッド JFET with drain and / or source deformation implant
EP2497108A1 (en) * 2009-11-02 2012-09-12 Analog Devices, Inc. Junction field effect transistor

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