電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法
【課題】ゲート電極材料の耐熱上の問題を克服し、ソース抵抗の低減が可能な電界効果トランジスタを提供する。
【解決手段】ゲート電極９を挟んでソース電極８、ドレイン電極１０をそれぞれ形成するソース領域３、ドレイン領域６のいずれか一方または双方の領域にイオンを注入し活性化した第１の高濃度キャリア領域６と、ゲート電極９の直下に形成したチャネル領域４と第１の高濃度キャリア領域６との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域７の第２の高濃度キャリア領域とを形成し、第１の高濃度キャリア領域６は、チャネル領域４と互いに隣接して形成される第２の高濃度キャリア領域７と隣接および／または一部重複し、かつ、チャネル領域４以上に深く形成した第２の高濃度キャリア領域７よりも深く形成する。第１の高濃度キャリア領域６のキャリア濃度を、チャネル領域４よりも高濃度の第２の高濃度キャリア領域７よりさらに高くする。
【解決手段】ゲート電極９を挟んでソース電極８、ドレイン電極１０をそれぞれ形成するソース領域３、ドレイン領域６のいずれか一方または双方の領域にイオンを注入し活性化した第１の高濃度キャリア領域６と、ゲート電極９の直下に形成したチャネル領域４と第１の高濃度キャリア領域６との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域７の第２の高濃度キャリア領域とを形成し、第１の高濃度キャリア領域６は、チャネル領域４と互いに隣接して形成される第２の高濃度キャリア領域７と隣接および／または一部重複し、かつ、チャネル領域４以上に深く形成した第２の高濃度キャリア領域７よりも深く形成する。第１の高濃度キャリア領域６のキャリア濃度を、チャネル領域４よりも高濃度の第２の高濃度キャリア領域７よりさらに高くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１の葛原正明他による「高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ接合ＦＥＴの現状と展望」には、ナイトライド（nitride：窒化物）系材料を用いた従来の代表的な電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）のデバイス構造が示されている。その一例を図５に示す。図５は、前記非特許文献１に記載された従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の一例を示す断面図である。
【０００３】
図５に示すナイトライド系電界効果トランジスタは、基板１上にバッファ層２Ａを介してアンドープＧａＮからなるナイトライド系半導体層がチャネル層２として形成され、チャネル層２上にアンドープＡｌＧａＮからなる電子供給層５が形成されるデバイス構造を有し、チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合界面が形成された高電子移動度トランジスタＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）構造とされている。
【０００４】
チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合の界面には正の固定電荷が発生し、これに対応してヘテロ接合界面直下のチャネル層２内には自由電子である２次元電子ガス３Ａが誘起されて、チャネル領域が形成される。この電子供給層５上にソース電極８、ゲート電極９、ドレイン電極１０の各電極を形成して、電界効果トランジスタを構成している。
【０００５】
しかし、非特許文献１が示すデバイス構造においては、相互コンダクタンスが１５０ｍＳ／ｍｍ程度と、ナイトライド系材料が一般的に有するとされている本来性能（真性相互コンダクタンス）に比べると著しく低い。その理由は、ソース電極８とアンドープＡｌＧａＮの電子供給層５とのコンタクト部分から、実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下のチャネル領域（電子供給層５およびチャネル層２の接合界面近傍の領域）に至るまでに存在する寄生抵抗（すなわちソース抵抗）の影響を受けるためである。相互コンダクタンスは、重要なデバイス性能指標の一つであるため、このソース抵抗の低減が当該デバイスにおいては肝要である。
【０００６】
これに対して、非特許文献２の野本一貴他による「低ゲートリーク電流Ｓｉイオン注入ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴのオン抵抗低減化」では、図６に示すような製造方法を採用することによってソース抵抗の低減を図っている。図６は、前記非特許文献２に記載された従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の図５とは異なる例を示す断面図であり、製造工程とともに示している。
【０００７】
図６（ａ）に示すように、サファイア（０００１）の基板１上に、アンドープＧａＮのチャネル層２、アンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎの電子供給層５、および、アンドープＧａＮの電極形成領域６Ａを順次成長させた後、ＳｉＮｘの表面保護膜７Ａを形成する。しかる後、図６（ｂ）に示すように、フォトレジストマスク８Ａを形成させた後、電極形成領域６Ａ、電子供給層５のソース領域やドレイン領域に、Ｓｉイオンをイオン注入して、高濃度イオン注入領域４Ａを形成し、さらに、１０００℃以上でのイオン活性化アニールを行うことによって、注入イオンを活性化させて、キャリア濃度を向上させ、ソース抵抗を低減する構造としている。
【０００８】
図６に示すような構造のデバイスにおいて、ゲート電極９とソース電極８との間の距離が３μｍの場合、Ｓｉイオンをイオン注入していない場合には、ソース抵抗が１５Ωｍｍであったのに対し、Ｓｉイオンをイオン注入して高濃度イオン注入領域４Ａを形成した場合には、１．６Ωｍｍと、約（１／１０）にソース抵抗を低減させることに成功している。
【０００９】
しかしながら、図６に示す当該デバイス構造での真性相互コンダクタンスは約２００ｍＳ／ｍｍであるのに対し、実際のデバイスでは未だ１４７ｍＳ／ｍｍという低い値に留まっている。
【００１０】
ここで、ソース抵抗は、主に、ソース電極８のコンタクト抵抗、および、ソース電極８のコンタクト部分からチャネル領域（実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下の電子供給層５およびチャネル層２の接合界面近傍の領域）に至るまでに存在するアクセス抵抗の両方を指している。したがって、ソース抵抗を低減するためには、前記コンタクト抵抗、前記アクセス抵抗の両方を低減することが必須である。
【００１１】
図６のようなデバイス構造の場合、確かに、高濃度イオン注入領域４Ａを形成して低抵抗となったソース領域にソース電極８を形成することによって、ソース電極８のコンタクト抵抗を減少することができる。しかし、イオン注入を行うことによって低抵抗になったソース領域（すなわち高濃度イオン注入領域４Ａ）と、チャネル領域との間には、依然として、高いアクセス抵抗が存在しているため、ソース抵抗の十分な低減が実現されるまでには至っていなく、相互コンダクタンスは依然として低い状態に留まっている。
【００１２】
一方、高濃度イオン注入領域４Ａとチャネル領域との間にアクセス抵抗を介在させないためには、ゲート電極９を形成するためのゲート電極材料をマスクとした自己整合法（セルフアラインメント）によって高濃度のイオン注入領域を形成することが有効である。しかし、ナイトライド系材料のイオン活性化熱処理に要する温度は１０００℃以上の高温であるため、デバイスの特性劣化なしに、１０００℃以上の熱処理に耐える程の耐熱性を有するゲート電極９の材料は存在していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】葛原正明他；「高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ接合ＦＥＴの現状と展望」，電子情報通信学会論文誌Ｃ，ＶＯＬ．Ｊ８６−Ｃ，ＮＯ．４，ｐｐ．３９６−４０３，２００３年４月
【非特許文献２】野本一貴他；「低ゲートリーク電流Ｓｉイオン注入ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴのオン抵抗低減化」，電気学会論文誌Ｃ，ＶＯＬ．１２８，ＮＯ．６，ｐｐ．８８５−８８９，２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述したように、ナイトライド系半導体を用いた電界効果トランジスタにおいては、ソース抵抗やドレイン抵抗の低減が重要である。しかしながら、現状においては、前述のように、以下のような課題がある。
【００１５】
（１）従来の代表的なナイトライド系電界効果トランジスタにおいては、ソース抵抗やドレイン抵抗が大きく、このため、ナイトライド系材料が持つとされる本来性能（真性相互コンダクタンス）に比べ、相互コンダクタンスが著しく低かった。
【００１６】
（２）ソース領域やドレイン領域にイオン注入を施して、ソース電極やドレイン電極のコンタクト抵抗の低抵抗化を図った場合であっても、依然として、寄生抵抗が存在しており、ソース抵抗やドレイン抵抗を十分に低減するまでに至っていなかった。その理由は、前述のように、イオン注入によって形成される高濃度のイオン注入領域が自己整合的に形成されておらず、チャネル領域と高濃度のイオン注入領域との間にはアクセス抵抗が存在しているためである。
【００１７】
（３）（２）項で生じた課題に対する対策として、前述のように、ゲート電極をマスクとした自己整合法によるイオン注入を行うことによってアクセス抵抗を介在させないことが有効である。しかし、ナイトライド系材料のイオン活性化熱処理は１０００℃以上の高温であるため、デバイスの特性劣化なしに、１０００℃以上の熱処理に耐える程の耐熱性を有するゲート電極は現在まで存在していない。
【００１８】
（４）高周波動作を実現するゲート長サブμｍのデバイスでは、特に、寄生抵抗の影響が顕著になる。
【００１９】
本発明は、前述したような課題を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ソース抵抗が大きく低減され、かつ、ゲート電極材料の耐熱上の問題を克服した電界効果トランジスタおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、前述の課題を解決するために、次の２つの手法を併用して製造した電界効果トランジスタの構造としている。
【００２１】
（１）イオン注入法により、ソース電極を形成するソース領域、ドレイン電極を形成するドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）を形成し、コンタクト抵抗を低減する。
【００２２】
（２）さらに、熱拡散法によって、ソース領域、ドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に形成された高濃度のイオン注入領域と隣接および／または一部重複する状態で、ゲート電極材料をマスクとして、自己整合的に、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することによって、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）とゲート電極直下のチャネル領域との間のアクセス領域を補い、これにより、ソース電極、ドレイン電極とゲート電極直下のチャネル領域とは、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）からなる高濃度キャリア領域で結ばれることになり、アクセス抵抗の劇的な低下が得られる。
【００２３】
（３）ここで、熱拡散法は、イオン注入法よりも低い温度で熱処理を行うことが可能であるため、例えばヒ素リン系化合物半導体デバイスとして実績があるタングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の耐熱ゲート電極材料を用いてゲート電極を形成することができる。
【００２４】
より具体的には、本発明は、以下のごとき各技術手段から構成されている。
【００２５】
第１の技術手段は、ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタであって、ゲート電極を挟んで配置されるソース電極、ドレイン電極のそれぞれとのコンタクトが形成されるソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域に高濃度のイオン注入を行った後イオン活性化することにより形成されたイオン注入領域である第１の高濃度キャリア領域を備えるとともに、前記ゲート電極の直下に形成したチャネル領域と前記第１の高濃度キャリア領域との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域である第２の高濃度キャリア領域を備える電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域と前記第２の高濃度キャリア領域とは互いに隣接および／または一部重複し、かつ、前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成されており、また、前記第２の高濃度キャリア領域と前記チャネル領域とは互いに隣接し、かつ、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記チャネル領域以上に深く形成されていることを特徴とする。
【００２６】
第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも高濃度であり、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記チャネル領域よりも高濃度であることを特徴とする。
【００２７】
第３の技術手段は、前記第１または２の技術手段に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域が、前記ゲート電極を用いて、自己整合的に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
第４の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層と電子を供給する第２のナイトライド系半導体層とを少なくとも備え、前記チャネル領域が、前記第１のナイトライド系半導体層と前記第２のナイトライド系半導体層とのヘテロ接合界面の近傍に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
第５の技術手段は、前記第１ないし第４の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域が形成され、該リセス領域に前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
第６の技術手段は、前記第１ないし第５の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする。
【００３１】
第７の技術手段は、前記第１ないし第６の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする。
【００３２】
第８の技術手段は、ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタを製造する電界効果トランジスタ製造方法であって、基板上に第１のナイトライド系半導体層を形成する第１の工程と、前記第１の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層上に第２のナイトライド系半導体からなる電子供給層を形成することにより、チャネル領域を形成する第２の工程と、前記第１、第２の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層および前記電子供給層のうち、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ形成するソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域にドーパントとなる物質のイオンを注入してイオン注入領域を第１の高濃度キャリア領域として形成する第３の工程と、前記第３の工程で形成された前記第１の高濃度キャリア領域に注入された前記イオンを活性化させるイオン活性化熱処理を行う第４の工程と、前記第４の工程の後、前記電子供給層上にゲート電極を形成する第５の工程と、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極に対して、自己整合的に、キャリアを熱拡散させて、前記第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複するとともに、前記ゲート電極直下の前記チャネル領域と隣接する熱拡散領域を第２の高濃度キャリア領域として形成する第６の工程と、を少なくとも有していることを特徴とする。
【００３３】
第９の技術手段は、前記第８の技術手段に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第６の工程として、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度を、前記第１の高濃度キャリア領域よりも低く、前記チャネル領域よりも高く形成することを特徴とする。
【００３４】
第１０の技術手段は、前記第８または９の技術手段に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極の側部にサイドウォールを形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【００３５】
第１１の技術手段は、前記第８ないし第１０の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第４の工程と前記第５の工程との間に、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域を形成する工程を有していることを特徴とする。
【００３６】
第１２の技術手段は、前記第８ないし第１１の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第３の工程で形成される前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第６の工程で形成される前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成され、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記第２の工程で形成される前記チャネル領域以上に深く形成されることを特徴とする。
【００３７】
第１３の技術手段は、前記第８ないし第１２の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする。
【００３８】
第１４の技術手段は、前記第７ないし第１３の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法によれば、以下のごとき効果を奏することができる。
【００４０】
（１）ソース電極を形成するソース領域、ドレイン電極を形成するドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に形成した高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）と隣接および／または一部重複する状態であって、ゲート電極直下のチャネル領域とは隣接する状態で、ゲート電極材料に対して、自己整合的に、熱拡散法による熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することができるため、サブμｍ級の微細ゲート長を有する電界効果トランジスタであっても、高い相互コンダクタンスを実現することができる。
【００４１】
（２）イオン注入の活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用いて、ゲート電極材料に対して、自己整合的に、高濃度キャリア領域である熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成するため、ゲート電極として用いる耐熱性材料の選択の幅を広げることができる。
【００４２】
（３）イオン注入法では、注入イオン活性化熱処理の温度と時間とを適正にすることによって、熱拡散法によるキャリアのドーズよりも、ソース抵抗やドレイン抵抗を大きく低減することができる。よって、イオン注入法と熱拡散法とを併用することにより、イオン注入法によるソース抵抗やドレイン抵抗の大幅な低減と、熱拡散法による自己整合ゲートの形成とを同時に達成することができる。
【００４３】
したがって、本発明に係る電界効果トランジスタにより、サブμｍ級の微細ゲート長を有するナイトライド系の電界効果トランジスタ、該ナイトライド系の電界効果トランジスタで構成される高速ディジタル集積回路、高出力な高速集積回路などを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る電界効果トランジスタの第１の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電界効果トランジスタの第２の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】図２に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【図５】従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の一例を示す断面図である。
【図６】従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の図５とは異なる例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明に係る電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法の最良の実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、ナイトライド（nitride：窒化物）系化合物半導体で構成される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）の特性、特に、相互コンダクタンスを改善することを可能としている。
【００４７】
ナイトライド系化合物半導体は、一般に、他の化合物半導体と比較して、低抵抗のオーミックコンタクトを形成することが難しく、電極抵抗（コンタクト抵抗やアクセス抵抗）を低く形成して、ナイトライド系化合物が本来有している真性相互コンダクタンスにより近い相互コンダクタンスを有する電界効果トランジスタを実現することが難しい。
【００４８】
かかる問題を解決するために、本発明は、電極形成前のソース電極、ドレイン電極のいずれか一方もしくは双方の電極の直下およびその周辺の領域に第１の高濃度キャリア領域を形成し、該第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複し、ゲート電極の近傍までの領域に、第２の高濃度キャリア領域を形成した構造の電界効果トランジスタを実現することを特徴としている。
【００４９】
つまり、本発明は、ゲート電極材料を用いた自己整合プロセス（セルフアラインメントプロセス）によるゲート近傍への高濃度キャリア領域（第２の高濃度キャリア領域）の形成には、イオン注入後のイオン活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用い、また、電極形成前のソース電極、ドレイン電極のいずれかもしくは双方の電極の直下およびその周辺の領域への高濃度キャリア領域（第１の高濃度キャリア領域）の形成には、熱拡散法によって得られる濃度およびドープ深さ以上の高濃度ドープ領域を形成することが可能なイオン注入法を用いる。
【００５０】
而して、かくのごとき２つのドーピング方法を組み合わせて、ソース電極、ドレイン電極から、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を介して、実際にトランジスタ動作するゲート電極直下のチャネル領域（電子供給層およびチャネル層のヘテロ接合界面近傍に形成される領域）まで、高濃度キャリア領域を形成した構造を有する電界効果トランジスタを実現している。
【００５１】
この結果、本発明に係る電界効果トランジスタは、ゲート電極を熱処理によって劣化させることなく、また、ソース電極やドレイン電極からゲート電極直下のチャネル領域までの抵抗を低減することができるので、従来のナイトライド系化合物半導体を用いた電界効果トランジスタと比較して、ナイトライド系化合物半導体が本来有している真性相互コンダクタンスにより近い相互コンダクタンスを有する電界効果トランジスタを実現することができる。
【００５２】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る電界効果トランジスタの一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る電界効果トランジスタの第１の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【００５３】
図１に示すように、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉなどからなる基板１上に、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層として例えばアンドープＧａＮなどからなるチャネル層２が積層され、該チャネル層２上に、電子を供給する第２のナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮなどからなる電子供給層５が積層され、電子供給層５とチャネル層２とがヘテロ接合を形成している。図１においては、ヘテロ接合界面直下のチャネル層２側に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）によるチャネル領域４が形成されている。
【００５４】
また、ゲート電極９の両脇に配置されるソース電極８、ドレイン電極１０のそれぞれの電極を形成する領域には、例えばＳｉ（シリコン）またはＳｎ（スズ）のイオン注入とそれに続く熱処理（イオン活性化熱処理）とによって、キャリア濃度が高められたソース領域３とドレイン領域６とが第１の高濃度キャリア領域として形成されている。
【００５５】
これによって、ソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合は、ドレイン領域６のキャリア濃度も）、チャネル領域４のキャリア濃度よりも、イオン注入とそれに続くイオン活性化熱処理とによる増加分だけ高くなっており、また、ソース領域３とドレイン領域６とは、図１に示すように、電子供給層５とチャネル層２とのヘテロ接合界面よりも深く形成されている。
【００５６】
さらに、電子供給層５上には、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｗ合金、Ｍｏ（モリブデン）、または、Ｍｏ合金などからなるゲート電極９が形成されている。ここで、図１に示すように、ゲート電極９の直下のヘテロ接合界面の近傍にはチャネル領域４が形成されている。
【００５７】
さらに、ゲート電極９の電極材料に対して、自己整合的に、例えばＳｉまたはＳｎの不純物（キャリア）を熱拡散した熱拡散領域７が第２の高濃度キャリア領域として形成されている。この熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも、不純物拡散とそれに続く熱処理とによる増加分だけ高くなっている。この熱拡散領域７は、第１の高濃度キャリア領域として形成したソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）と隣接および／または一部重複し、かつ、ゲート電極９直下に形成したチャネル領域４と隣接するように形成されており、ソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）からチャネル領域４に至るまでの間に存在するアクセス抵抗を低減させる役割を果たしている。
【００５８】
この熱拡散領域７も、図１に示すように、電子供給層５とチャネル層２とのヘテロ接合界面よりも深く形成されているが、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入により形成されるソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅く形成されている。つまり、第２の高濃度キャリア領域を形成する熱拡散領域７は、ゲート電極９直下に形成されているチャネル領域４以上に深く形成されるが、第１の高濃度キャリア領域のソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅い範囲に留めるように形成されている。
【００５９】
さらに、ソース領域３とドレイン領域６との上には、それぞれ、オーミック電極であるソース電極８とドレイン電極１０とが形成され、前述した各構成要素とともに、ナイトライド系半導体内に、ソース領域３、チャネル領域４、熱拡散領域７、および、ドレイン領域６を有する電界効果トランジスタを構成している。
【００６０】
なお、図１には、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６の双方に、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成しているが、ソース領域３もしくはドレイン領域６のいずれか一方の領域のみに第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成するようにしても良い。
【００６１】
また、ソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）に注入するイオンとしては、前述の例では、ＳｉまたはＳｎを用いている。しかし、その他、ソース領域３、ドレイン領域６にイオン注入し、イオン活性化熱処理を行うことによって、ソース抵抗、ドレイン抵抗を低減させることが可能なイオン種であれば、ソース領域３、ドレイン領域６へのイオン注入用として如何なるイオン種を用いても構わない。
【００６２】
また、ゲート電極９の材料として、熱拡散の処理温度（８００℃程度）以上の耐熱性を有する、例えば、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、または、Ｍｏ合金のいずれか一つの材料もしくは複数の材料の組み合わせを用いている。しかし、その他、熱拡散の処理温度（８００℃程度）程度に耐え、かつ、電子供給層５とゲート電極９との界面のショットキー障壁高さが０．５ｅＶ以上となる材料であれば、ゲート電極９として如何なる材料を用いても構わない。
【００６３】
また、例えば、電子供給層５の厚さは１０ｎｍ〜６０ｎｍであり、ソース領域３の厚さは（図１の場合、ドレイン領域６の厚さも含め）４０ｎｍ〜２００ｎｍである。なお、ソース領域３の厚さは（図１の場合、ドレイン領域６の厚さも含め）電子供給層５の厚さよりも厚く形成する。熱拡散領域７の厚さについても、電子供給層５の厚さよりも厚く形成する。
【００６４】
また、例えば、チャネル領域４のシートキャリア濃度は１×１０１０ｃｍ−２〜１×１０１５ｃｍ−２である。また、熱拡散領域７のキャリア濃度は、１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３である。また、イオン注入により形成されたソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０２２ｃｍ−３である。なお、第１の高濃度キャリア領域（イオン注入領域）であるソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、第２の高濃度キャリア領域である熱拡散領域７のキャリア濃度よりも高くなるように形成する。
【００６５】
また、ソース領域３のキャリア濃度（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも高く形成する。例えば、チャネル領域４のキャリア濃度を、ゲート閾値電圧が−１Ｖよりも浅くなる濃度（１×１０１２ｃｍ−３以下）とした場合には、ソース領域３のキャリア濃度を（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）５×１０１８ｃｍ−３以上とすれば良い。
【００６６】
図１の基板構造は、次の通りであっても良い。基板１上にナイトライド系半導体層である例えばアンドープＧａＮなどからなるチャネル層２が積層され、該チャネル層２上に、ナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮなどからなる電子供給層５が積層される。この電子供給層５にＳｉまたはＳｎをドープし、電子供給層５に高濃度なキャリア領域を形成する。かくのごとき基板構造においては、ヘテロ接合界面の例えばＡｌＧａＮからなる電子供給層５側に形成される２次元電子ガスによるキャリアよりも、高密度なキャリアを供給することができるようになる。
【００６７】
あるいは、図１の基板構造は、次の通りであっても良い。基板１上にナイトライド系半導体層である例えばアンドープＧａＮなどからなるバッファ層が積層され、該バッファ層の上に、ＳｉまたはＳｎがドープされた例えばＧａＮなどの高濃度なキャリアを有するチャネル層が形成される。また、該チャネル層の上に、ナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮからなる電子供給層５が積層される。かくのごとき基板構造においては、ヘテロ接合界面の例えばＡｌＧａＮからなる電子供給層５側に形成される２次元電子ガスによるキャリアよりも、高密度なキャリアを供給することができるようになる。
【００６８】
以上で述べた基板材料や基板構造以外であっても、ソース抵抗やドレイン抵抗の低減がデバイスの性能向上に直結するような構造であれば、前述したような当該技術を応用することができることは明らかである。
【００６９】
以上のようなデバイス構造からなる電界効果トランジスタにおいては、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６のいずれかの領域または双方の領域に形成した高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）と隣接および／または一部重複する状態であって、ゲート電極９直下のチャネル領域４とは隣接する状態で、ゲート電極９の材料に対して、自己整合的に、熱拡散法による熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することができるので、サブμｍ級の微細ゲート長を有する電界効果トランジスタであっても、高い相互コンダクタンスを実現することができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る電界効果トランジスタの他の例について、図２を用いて説明する。
【００７１】
図２は、本発明に係る電界効果トランジスタの第２の実施形態の断面構造を示す断面図である。図２に示す電界効果トランジスタの基本構造は、第１の実施形態として図１に示した電界効果トランジスタの場合と同様であるが、本第２の実施形態においては、ゲート電極９を形成する領域をリセスエッチングして、電子供給層５を十分に薄くしてから、ゲート電極９を形成し、該ゲート電極９を利用して、自己整合的に、熱拡散領域７を形成している点が、図１の場合と異なっている。
【００７２】
つまり、電子供給層５が熱拡散領域７よりも厚い場合には、リセスエッチングを施す工程を追加することによって、ゲート電極９を形成する領域の電子供給層５を十分に薄くし、しかる後、ゲート電極９を形成して、該ゲート電極材料を用いたセルフアラインプロセスによる熱拡散処理によって、熱拡散領域７（第２の高濃度キャリア領域）を形成した構造とする。かくのごときデバイス構造とすることによって、ソース電極８（図２の場合、ドレイン領域６も含め）から、実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下のチャネル領域４（電子供給層５およびチャネル層２のヘテロ接合界面近傍に形成される領域）に至るまで、図１の場合と同様に、高濃度キャリア領域が連続的に存在する構造を形成することができ、熱拡散領域７の形成によるアクセス抵抗の十分な低減を図ることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の一例として、図１に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【００７４】
まず、図３（ａ）に示すように、第１の工程として、サファイア基板、ＳｉＣ基板、または、Ｓｉ基板などの基板１上に、第１のナイトライド系半導体である例えばアンドープのＧａＮをエピタキシャル成長させることにより、第１のナイトライド系半導体層つまりチャネル層２を形成する。しかる後、第２の工程として、当該第１のナイトライド系半導体層つまりチャネル層２上に、第２のナイトライド系半導体である例えばアンドープのＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮをエピタキシャル成長させることにより、第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５を形成する。この結果、チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合界面のチャネル層２側には、２次元電子ガスによるチャネル領域４が形成されている。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、最表面の第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５上に、フォトレジスト、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉＮまたはＮｉ等によって、イオン注入工程時に供するマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２を形成する。
【００７６】
続いて、第３の工程として、イオン注入（ソース領域用および／またはドレイン領域用のイオン注入）工程として、ソース領域３となる箇所に（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６となる箇所にも）、ｎ型のドーパント（不純物）となる物質（例えばＳｉ（シリコン）またはＳｎ（スズ））のイオン注入を行う。イオン注入後、先に形成したマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２を除去する。
【００７７】
さらに、第４の工程として、最表面の第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５およびソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）が形成された半導体基板上に、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、または、ＷＳｉＮなどの高温熱処理用保護膜を形成した後、当該半導体基板を１０００℃以上の温度で熱処理（イオン活性化熱処理）を行い、ソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）に注入されたイオンを活性化させ、イオン注入部分のキャリア濃度を高めることによって、第１の高濃度キャリア領域として形成する。
【００７８】
なお、図３（ｂ）におけるソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）へのイオン注入工程においては、例えば、加速電圧を３０〜２００ｋＶ、ドーズ量を１×１０１３ｃｍ−３〜１×１０１６ｃｍ−３とする。これによって、ソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）のキャリア濃度がチャネル領域４のキャリア濃度よりも、イオン注入とそれに続くイオン活性化熱処理とによる増加分だけ高くなる。第４の工程の最後に、高温熱処理用保護膜を除去する。
【００７９】
次に、図３（ｃ）に示すように、第５の工程として、当該半導体基板のゲート電極形成領域に例えばＷ、ＷＮ、ＷＡｌ、ＷＳｉまたはＷＳｉＮなどをスパッタ法により堆積し、ドライエッチングによりゲート電極９を形成する。
【００８０】
続いて、ゲート電極９に例えばＳｉＯ２またはＳｉＮからなるサイドウォール１１を形成する。サイドウォール１１は、例えばＳｉＯ２またはＳｉＮなどを当該半導体基板の最表面全面に形成した後に、表面エッチングを施すことによって形成される。サイドウォール１１は、後工程のＳｉまたはＳｎの拡散のための熱処理時において、ゲート電極９直下のチャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまうことを防ぐ役割を果たす。
【００８１】
次に、図３（ｄ）に示すように、第６の工程として、当該半導体基板の最表面全面に拡散用材料１３として例えばＳｉまたはＳｎなどを用いた薄膜を形成し、８００℃以上の温度で熱処理して、当該半導体基板中のチャネル領域４以上に深く、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅い領域まで拡散させることによって、チャネル領域４を除く領域に、ゲート電極９に対して、自己整合（セルフアラインメント）的に、熱拡散領域７を第２の高濃度キャリア領域として形成する。
【００８２】
この熱拡散領域７は、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）と隣接および／または一部重複するとともに、ゲート電極９直下のチャネル領域４と隣接して形成され、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）からチャネル領域４に至るまでの間に存在するアクセス抵抗を低減させる役割を果たす。
【００８３】
ここで、ゲート電極９の側部にはサイドウォール１１が存在するので、熱処理による拡散時に、ゲート電極９直下のチャネル領域４まで不純物（キャリア）が拡散してしまうことを防ぐことができる。熱処理拡散後、拡散用材料１３として例えばＳｉまたはＳｎを用いて形成した薄膜を除去する。
【００８４】
なお、熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも高く、第１の高濃度キャリア領域として形成したソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）のキャリア濃度よりも低くなるように形成される。
【００８５】
最後に、図３（ｅ）に示すように、ソース領域３上にソース電極８を形成し、ドレイン領域６上にドレイン電極１０を形成すれば、図１に示した、本発明に係る電界効果トランジスタが完成する。
【００８６】
なお、ソース電極８、ドレイン電極１０は、蒸着およびリフトオフにより、Ｔｉ／ＡｌまたはＡｌ／Ｔｉ／Ａｌ電極を形成した後、６００℃以上の温度で熱処理してアロイ化することによって、オーミック電極として作製すれば良い。しかし、その他、６００℃程度で熱処理することによって、ソース領域３、ドレイン領域６とのコンタクト抵抗が１０Ωｍｍ程度以下となる材料の組合せであれば、如何なる材料を用いてオーミック電極を形成するようにしても構わない。
【００８７】
なお、イオン注入時のマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２としては、前述の例では、フォトレジスト、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉＮまたはＮｉを用いている。しかし、その他、当該半導体基板表面にイオンビームを到達させないためのマスクとしての機能を有し、かつ、イオン注入後において当該半導体基板表面に深刻な影響を与えない程度にイオン注入用マスク１２を除去することができる材料であれば、イオン注入時のマスクパターンとして如何なる材料を用いても構わない。
【００８８】
また、注入イオンの活性化のための熱処理に用いる高温熱処理時用保護膜には、前述の例では、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＷＳｉＮなどを用いている。しかし、その他、１０００℃以上での熱処理に耐え、当該半導体基板を熱処理から保護する機能がある材料であれば、高温熱処理時用保護膜として如何なる材料を用いても構わない。
【００８９】
また、ゲート電極９の材料として、前述の例では、Ｗ、ＷＮ、ＷＡｌ、ＷＳｉまたはＷＳｉＮなどを用いているが、ＭｏまたはＭｏ合金を用いても良いし、それらの材料を組み合わせて用いても良い。しかし、その他、熱拡散の処理温度（８００℃以上の温度）程度に耐え、かつ、電子供給層５とゲート電極９との界面のショットキー障壁高さが０．５ｅＶ以上となる材料であれば、ゲート電極９の材料として如何なる材料を用いても構わない。
【００９０】
なお、ゲート電極９の材料としてＭｏまたはＭｏ合金を用いる場合、前述のように、ＭｏまたはＭｏ合金のゲート電極材料をスパッタ法により堆積した後、ドライエッチングによりゲート電極９を形成する代わりに、蒸着およびリフトオフによりゲート電極９を形成するようにしても良い。
【００９１】
また、ゲート電極９の側部に形成するサイドウォール１１の材料として、前述の例では、ＳｉＯ２またはＳｉＮなどを用いている。しかし、その他、熱拡散領域７の形成のための熱処理時において、ゲート電極９直下のチャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまうことを防ぐ役割を果たすことができる材料であれば、サイドウォール１１の材料として如何なる材料を用いても構わない。
【００９２】
なお、ゲート電極９の直下への熱拡散の影響が深刻でない場合には、つまり、チャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまう事態が生じない場合には、サイドウォール１１を形成する工程を省略することもできる。
【００９３】
また、図３（b）の第３、第４の工程においては、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６の双方に、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成しているが、ソース領域３もしくはドレイン領域６のいずれか一方の領域のみに第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成するようにしても良い。
【００９４】
以上のような電界効果トランジスタの製造方法においては、イオン注入の活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用いて、ゲート電極９の材料に対して、自己整合的に、高濃度キャリア領域である熱拡散領域７（第２の高濃度キャリア領域）を形成するので、ゲート電極９として用いる耐熱性材料の選択の幅を広げることができる。
【００９５】
また、イオン注入法では、注入イオン活性化熱処理の温度と時間とを適正にすることによって、熱拡散法によるキャリアのドーズよりも、ソース抵抗やドレイン抵抗を大きく低減することができる。よって、イオン注入法と熱拡散法とを併用することにより、イオン注入法によるソース抵抗やドレイン抵抗の大幅な低減と、熱拡散法による自己整合ゲートの形成とを同時に達成することができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の他の例について、図４を用いて説明する。図４は、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の他の例として、図２に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【００９７】
図４に示す電界効果トランジスタの製造方法の基本的な工程は、図３に示した電界効果トランジスタの製造方法の工程と同様であるが、図４（ｃ）に示すように、本第４の実施形態においては、ゲート電極９を形成する領域の電子供給層５をリセスエッチングして、リセス領域１４を形成することによって、電子供給層５を十分に薄くする工程が、図３にて説明した製造方法にさらに追加されている。
【００９８】
つまり、図４（ｃ）に示す工程においては、電子供給層５をドライエッチングして、リセス領域１４を形成する。このように、リセス領域１４を形成することによって、電子供給層５が熱拡散領域７よりも厚い場合であっても、ソース領域３（図４の場合ではドレイン領域６も含め）からチャネル領域４までを低抵抗領域で接続することができるようになる。
【００９９】
図４（ｃ）のリセス領域１４の形成工程は、図３で説明した第３、第４の工程のイオン注入・活性化熱処理後であって、第５の工程のゲート電極９の形成前に追加されており、リセス領域１４の形成工程により、電子供給層５を十分に薄くした後、図３に示す製造方法と同様に、ゲート電極９を形成し、形成したゲート電極９の直下のチャネル領域４を除く領域に、形成したゲート電極９に対して、自己整合（セルフアラインメント）的に、熱拡散領域７を第２の高濃度キャリア領域として形成する。
【符号の説明】
【０１００】
１…基板、２…チャネル層（ナイトライド系半導体層）、２Ａ…バッファ層、３…ソース領域、３Ａ…２次元電子ガス、４…チャネル領域、４Ａ…高濃度イオン注入領域、５…電子供給層、６…ドレイン領域、６Ａ…電極形成領域、７…熱拡散領域、７Ａ…表面保護膜、８…ソース電極、８Ａ…フォトレジストマスク、９…ゲート電極、１０…ドレイン電極、１１…サイドウォール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１の葛原正明他による「高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ接合ＦＥＴの現状と展望」には、ナイトライド（nitride：窒化物）系材料を用いた従来の代表的な電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）のデバイス構造が示されている。その一例を図５に示す。図５は、前記非特許文献１に記載された従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の一例を示す断面図である。
【０００３】
図５に示すナイトライド系電界効果トランジスタは、基板１上にバッファ層２Ａを介してアンドープＧａＮからなるナイトライド系半導体層がチャネル層２として形成され、チャネル層２上にアンドープＡｌＧａＮからなる電子供給層５が形成されるデバイス構造を有し、チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合界面が形成された高電子移動度トランジスタＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）構造とされている。
【０００４】
チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合の界面には正の固定電荷が発生し、これに対応してヘテロ接合界面直下のチャネル層２内には自由電子である２次元電子ガス３Ａが誘起されて、チャネル領域が形成される。この電子供給層５上にソース電極８、ゲート電極９、ドレイン電極１０の各電極を形成して、電界効果トランジスタを構成している。
【０００５】
しかし、非特許文献１が示すデバイス構造においては、相互コンダクタンスが１５０ｍＳ／ｍｍ程度と、ナイトライド系材料が一般的に有するとされている本来性能（真性相互コンダクタンス）に比べると著しく低い。その理由は、ソース電極８とアンドープＡｌＧａＮの電子供給層５とのコンタクト部分から、実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下のチャネル領域（電子供給層５およびチャネル層２の接合界面近傍の領域）に至るまでに存在する寄生抵抗（すなわちソース抵抗）の影響を受けるためである。相互コンダクタンスは、重要なデバイス性能指標の一つであるため、このソース抵抗の低減が当該デバイスにおいては肝要である。
【０００６】
これに対して、非特許文献２の野本一貴他による「低ゲートリーク電流Ｓｉイオン注入ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴのオン抵抗低減化」では、図６に示すような製造方法を採用することによってソース抵抗の低減を図っている。図６は、前記非特許文献２に記載された従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の図５とは異なる例を示す断面図であり、製造工程とともに示している。
【０００７】
図６（ａ）に示すように、サファイア（０００１）の基板１上に、アンドープＧａＮのチャネル層２、アンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎの電子供給層５、および、アンドープＧａＮの電極形成領域６Ａを順次成長させた後、ＳｉＮｘの表面保護膜７Ａを形成する。しかる後、図６（ｂ）に示すように、フォトレジストマスク８Ａを形成させた後、電極形成領域６Ａ、電子供給層５のソース領域やドレイン領域に、Ｓｉイオンをイオン注入して、高濃度イオン注入領域４Ａを形成し、さらに、１０００℃以上でのイオン活性化アニールを行うことによって、注入イオンを活性化させて、キャリア濃度を向上させ、ソース抵抗を低減する構造としている。
【０００８】
図６に示すような構造のデバイスにおいて、ゲート電極９とソース電極８との間の距離が３μｍの場合、Ｓｉイオンをイオン注入していない場合には、ソース抵抗が１５Ωｍｍであったのに対し、Ｓｉイオンをイオン注入して高濃度イオン注入領域４Ａを形成した場合には、１．６Ωｍｍと、約（１／１０）にソース抵抗を低減させることに成功している。
【０００９】
しかしながら、図６に示す当該デバイス構造での真性相互コンダクタンスは約２００ｍＳ／ｍｍであるのに対し、実際のデバイスでは未だ１４７ｍＳ／ｍｍという低い値に留まっている。
【００１０】
ここで、ソース抵抗は、主に、ソース電極８のコンタクト抵抗、および、ソース電極８のコンタクト部分からチャネル領域（実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下の電子供給層５およびチャネル層２の接合界面近傍の領域）に至るまでに存在するアクセス抵抗の両方を指している。したがって、ソース抵抗を低減するためには、前記コンタクト抵抗、前記アクセス抵抗の両方を低減することが必須である。
【００１１】
図６のようなデバイス構造の場合、確かに、高濃度イオン注入領域４Ａを形成して低抵抗となったソース領域にソース電極８を形成することによって、ソース電極８のコンタクト抵抗を減少することができる。しかし、イオン注入を行うことによって低抵抗になったソース領域（すなわち高濃度イオン注入領域４Ａ）と、チャネル領域との間には、依然として、高いアクセス抵抗が存在しているため、ソース抵抗の十分な低減が実現されるまでには至っていなく、相互コンダクタンスは依然として低い状態に留まっている。
【００１２】
一方、高濃度イオン注入領域４Ａとチャネル領域との間にアクセス抵抗を介在させないためには、ゲート電極９を形成するためのゲート電極材料をマスクとした自己整合法（セルフアラインメント）によって高濃度のイオン注入領域を形成することが有効である。しかし、ナイトライド系材料のイオン活性化熱処理に要する温度は１０００℃以上の高温であるため、デバイスの特性劣化なしに、１０００℃以上の熱処理に耐える程の耐熱性を有するゲート電極９の材料は存在していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】葛原正明他；「高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ接合ＦＥＴの現状と展望」，電子情報通信学会論文誌Ｃ，ＶＯＬ．Ｊ８６−Ｃ，ＮＯ．４，ｐｐ．３９６−４０３，２００３年４月
【非特許文献２】野本一貴他；「低ゲートリーク電流Ｓｉイオン注入ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴのオン抵抗低減化」，電気学会論文誌Ｃ，ＶＯＬ．１２８，ＮＯ．６，ｐｐ．８８５−８８９，２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述したように、ナイトライド系半導体を用いた電界効果トランジスタにおいては、ソース抵抗やドレイン抵抗の低減が重要である。しかしながら、現状においては、前述のように、以下のような課題がある。
【００１５】
（１）従来の代表的なナイトライド系電界効果トランジスタにおいては、ソース抵抗やドレイン抵抗が大きく、このため、ナイトライド系材料が持つとされる本来性能（真性相互コンダクタンス）に比べ、相互コンダクタンスが著しく低かった。
【００１６】
（２）ソース領域やドレイン領域にイオン注入を施して、ソース電極やドレイン電極のコンタクト抵抗の低抵抗化を図った場合であっても、依然として、寄生抵抗が存在しており、ソース抵抗やドレイン抵抗を十分に低減するまでに至っていなかった。その理由は、前述のように、イオン注入によって形成される高濃度のイオン注入領域が自己整合的に形成されておらず、チャネル領域と高濃度のイオン注入領域との間にはアクセス抵抗が存在しているためである。
【００１７】
（３）（２）項で生じた課題に対する対策として、前述のように、ゲート電極をマスクとした自己整合法によるイオン注入を行うことによってアクセス抵抗を介在させないことが有効である。しかし、ナイトライド系材料のイオン活性化熱処理は１０００℃以上の高温であるため、デバイスの特性劣化なしに、１０００℃以上の熱処理に耐える程の耐熱性を有するゲート電極は現在まで存在していない。
【００１８】
（４）高周波動作を実現するゲート長サブμｍのデバイスでは、特に、寄生抵抗の影響が顕著になる。
【００１９】
本発明は、前述したような課題を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ソース抵抗が大きく低減され、かつ、ゲート電極材料の耐熱上の問題を克服した電界効果トランジスタおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、前述の課題を解決するために、次の２つの手法を併用して製造した電界効果トランジスタの構造としている。
【００２１】
（１）イオン注入法により、ソース電極を形成するソース領域、ドレイン電極を形成するドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）を形成し、コンタクト抵抗を低減する。
【００２２】
（２）さらに、熱拡散法によって、ソース領域、ドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に形成された高濃度のイオン注入領域と隣接および／または一部重複する状態で、ゲート電極材料をマスクとして、自己整合的に、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することによって、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）とゲート電極直下のチャネル領域との間のアクセス領域を補い、これにより、ソース電極、ドレイン電極とゲート電極直下のチャネル領域とは、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）からなる高濃度キャリア領域で結ばれることになり、アクセス抵抗の劇的な低下が得られる。
【００２３】
（３）ここで、熱拡散法は、イオン注入法よりも低い温度で熱処理を行うことが可能であるため、例えばヒ素リン系化合物半導体デバイスとして実績があるタングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の耐熱ゲート電極材料を用いてゲート電極を形成することができる。
【００２４】
より具体的には、本発明は、以下のごとき各技術手段から構成されている。
【００２５】
第１の技術手段は、ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタであって、ゲート電極を挟んで配置されるソース電極、ドレイン電極のそれぞれとのコンタクトが形成されるソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域に高濃度のイオン注入を行った後イオン活性化することにより形成されたイオン注入領域である第１の高濃度キャリア領域を備えるとともに、前記ゲート電極の直下に形成したチャネル領域と前記第１の高濃度キャリア領域との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域である第２の高濃度キャリア領域を備える電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域と前記第２の高濃度キャリア領域とは互いに隣接および／または一部重複し、かつ、前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成されており、また、前記第２の高濃度キャリア領域と前記チャネル領域とは互いに隣接し、かつ、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記チャネル領域以上に深く形成されていることを特徴とする。
【００２６】
第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも高濃度であり、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記チャネル領域よりも高濃度であることを特徴とする。
【００２７】
第３の技術手段は、前記第１または２の技術手段に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域が、前記ゲート電極を用いて、自己整合的に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
第４の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層と電子を供給する第２のナイトライド系半導体層とを少なくとも備え、前記チャネル領域が、前記第１のナイトライド系半導体層と前記第２のナイトライド系半導体層とのヘテロ接合界面の近傍に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
第５の技術手段は、前記第１ないし第４の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域が形成され、該リセス領域に前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
第６の技術手段は、前記第１ないし第５の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする。
【００３１】
第７の技術手段は、前記第１ないし第６の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする。
【００３２】
第８の技術手段は、ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタを製造する電界効果トランジスタ製造方法であって、基板上に第１のナイトライド系半導体層を形成する第１の工程と、前記第１の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層上に第２のナイトライド系半導体からなる電子供給層を形成することにより、チャネル領域を形成する第２の工程と、前記第１、第２の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層および前記電子供給層のうち、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ形成するソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域にドーパントとなる物質のイオンを注入してイオン注入領域を第１の高濃度キャリア領域として形成する第３の工程と、前記第３の工程で形成された前記第１の高濃度キャリア領域に注入された前記イオンを活性化させるイオン活性化熱処理を行う第４の工程と、前記第４の工程の後、前記電子供給層上にゲート電極を形成する第５の工程と、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極に対して、自己整合的に、キャリアを熱拡散させて、前記第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複するとともに、前記ゲート電極直下の前記チャネル領域と隣接する熱拡散領域を第２の高濃度キャリア領域として形成する第６の工程と、を少なくとも有していることを特徴とする。
【００３３】
第９の技術手段は、前記第８の技術手段に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第６の工程として、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度を、前記第１の高濃度キャリア領域よりも低く、前記チャネル領域よりも高く形成することを特徴とする。
【００３４】
第１０の技術手段は、前記第８または９の技術手段に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極の側部にサイドウォールを形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【００３５】
第１１の技術手段は、前記第８ないし第１０の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第４の工程と前記第５の工程との間に、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域を形成する工程を有していることを特徴とする。
【００３６】
第１２の技術手段は、前記第８ないし第１１の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第３の工程で形成される前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第６の工程で形成される前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成され、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記第２の工程で形成される前記チャネル領域以上に深く形成されることを特徴とする。
【００３７】
第１３の技術手段は、前記第８ないし第１２の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする。
【００３８】
第１４の技術手段は、前記第７ないし第１３の技術手段のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法によれば、以下のごとき効果を奏することができる。
【００４０】
（１）ソース電極を形成するソース領域、ドレイン電極を形成するドレイン領域のいずれかの領域または双方の領域に形成した高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）と隣接および／または一部重複する状態であって、ゲート電極直下のチャネル領域とは隣接する状態で、ゲート電極材料に対して、自己整合的に、熱拡散法による熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することができるため、サブμｍ級の微細ゲート長を有する電界効果トランジスタであっても、高い相互コンダクタンスを実現することができる。
【００４１】
（２）イオン注入の活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用いて、ゲート電極材料に対して、自己整合的に、高濃度キャリア領域である熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成するため、ゲート電極として用いる耐熱性材料の選択の幅を広げることができる。
【００４２】
（３）イオン注入法では、注入イオン活性化熱処理の温度と時間とを適正にすることによって、熱拡散法によるキャリアのドーズよりも、ソース抵抗やドレイン抵抗を大きく低減することができる。よって、イオン注入法と熱拡散法とを併用することにより、イオン注入法によるソース抵抗やドレイン抵抗の大幅な低減と、熱拡散法による自己整合ゲートの形成とを同時に達成することができる。
【００４３】
したがって、本発明に係る電界効果トランジスタにより、サブμｍ級の微細ゲート長を有するナイトライド系の電界効果トランジスタ、該ナイトライド系の電界効果トランジスタで構成される高速ディジタル集積回路、高出力な高速集積回路などを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る電界効果トランジスタの第１の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電界効果トランジスタの第２の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】図２に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【図５】従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の一例を示す断面図である。
【図６】従来のナイトライド系電界効果トランジスタの断面構造の図５とは異なる例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明に係る電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタ製造方法の最良の実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、ナイトライド（nitride：窒化物）系化合物半導体で構成される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）の特性、特に、相互コンダクタンスを改善することを可能としている。
【００４７】
ナイトライド系化合物半導体は、一般に、他の化合物半導体と比較して、低抵抗のオーミックコンタクトを形成することが難しく、電極抵抗（コンタクト抵抗やアクセス抵抗）を低く形成して、ナイトライド系化合物が本来有している真性相互コンダクタンスにより近い相互コンダクタンスを有する電界効果トランジスタを実現することが難しい。
【００４８】
かかる問題を解決するために、本発明は、電極形成前のソース電極、ドレイン電極のいずれか一方もしくは双方の電極の直下およびその周辺の領域に第１の高濃度キャリア領域を形成し、該第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複し、ゲート電極の近傍までの領域に、第２の高濃度キャリア領域を形成した構造の電界効果トランジスタを実現することを特徴としている。
【００４９】
つまり、本発明は、ゲート電極材料を用いた自己整合プロセス（セルフアラインメントプロセス）によるゲート近傍への高濃度キャリア領域（第２の高濃度キャリア領域）の形成には、イオン注入後のイオン活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用い、また、電極形成前のソース電極、ドレイン電極のいずれかもしくは双方の電極の直下およびその周辺の領域への高濃度キャリア領域（第１の高濃度キャリア領域）の形成には、熱拡散法によって得られる濃度およびドープ深さ以上の高濃度ドープ領域を形成することが可能なイオン注入法を用いる。
【００５０】
而して、かくのごとき２つのドーピング方法を組み合わせて、ソース電極、ドレイン電極から、高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）、熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を介して、実際にトランジスタ動作するゲート電極直下のチャネル領域（電子供給層およびチャネル層のヘテロ接合界面近傍に形成される領域）まで、高濃度キャリア領域を形成した構造を有する電界効果トランジスタを実現している。
【００５１】
この結果、本発明に係る電界効果トランジスタは、ゲート電極を熱処理によって劣化させることなく、また、ソース電極やドレイン電極からゲート電極直下のチャネル領域までの抵抗を低減することができるので、従来のナイトライド系化合物半導体を用いた電界効果トランジスタと比較して、ナイトライド系化合物半導体が本来有している真性相互コンダクタンスにより近い相互コンダクタンスを有する電界効果トランジスタを実現することができる。
【００５２】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る電界効果トランジスタの一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る電界効果トランジスタの第１の実施形態の断面構造を示す断面図である。
【００５３】
図１に示すように、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉなどからなる基板１上に、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層として例えばアンドープＧａＮなどからなるチャネル層２が積層され、該チャネル層２上に、電子を供給する第２のナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮなどからなる電子供給層５が積層され、電子供給層５とチャネル層２とがヘテロ接合を形成している。図１においては、ヘテロ接合界面直下のチャネル層２側に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）によるチャネル領域４が形成されている。
【００５４】
また、ゲート電極９の両脇に配置されるソース電極８、ドレイン電極１０のそれぞれの電極を形成する領域には、例えばＳｉ（シリコン）またはＳｎ（スズ）のイオン注入とそれに続く熱処理（イオン活性化熱処理）とによって、キャリア濃度が高められたソース領域３とドレイン領域６とが第１の高濃度キャリア領域として形成されている。
【００５５】
これによって、ソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合は、ドレイン領域６のキャリア濃度も）、チャネル領域４のキャリア濃度よりも、イオン注入とそれに続くイオン活性化熱処理とによる増加分だけ高くなっており、また、ソース領域３とドレイン領域６とは、図１に示すように、電子供給層５とチャネル層２とのヘテロ接合界面よりも深く形成されている。
【００５６】
さらに、電子供給層５上には、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｗ合金、Ｍｏ（モリブデン）、または、Ｍｏ合金などからなるゲート電極９が形成されている。ここで、図１に示すように、ゲート電極９の直下のヘテロ接合界面の近傍にはチャネル領域４が形成されている。
【００５７】
さらに、ゲート電極９の電極材料に対して、自己整合的に、例えばＳｉまたはＳｎの不純物（キャリア）を熱拡散した熱拡散領域７が第２の高濃度キャリア領域として形成されている。この熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも、不純物拡散とそれに続く熱処理とによる増加分だけ高くなっている。この熱拡散領域７は、第１の高濃度キャリア領域として形成したソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）と隣接および／または一部重複し、かつ、ゲート電極９直下に形成したチャネル領域４と隣接するように形成されており、ソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）からチャネル領域４に至るまでの間に存在するアクセス抵抗を低減させる役割を果たしている。
【００５８】
この熱拡散領域７も、図１に示すように、電子供給層５とチャネル層２とのヘテロ接合界面よりも深く形成されているが、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入により形成されるソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅く形成されている。つまり、第２の高濃度キャリア領域を形成する熱拡散領域７は、ゲート電極９直下に形成されているチャネル領域４以上に深く形成されるが、第１の高濃度キャリア領域のソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅い範囲に留めるように形成されている。
【００５９】
さらに、ソース領域３とドレイン領域６との上には、それぞれ、オーミック電極であるソース電極８とドレイン電極１０とが形成され、前述した各構成要素とともに、ナイトライド系半導体内に、ソース領域３、チャネル領域４、熱拡散領域７、および、ドレイン領域６を有する電界効果トランジスタを構成している。
【００６０】
なお、図１には、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６の双方に、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成しているが、ソース領域３もしくはドレイン領域６のいずれか一方の領域のみに第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成するようにしても良い。
【００６１】
また、ソース領域３（図１の場合は、ドレイン領域６も含め）に注入するイオンとしては、前述の例では、ＳｉまたはＳｎを用いている。しかし、その他、ソース領域３、ドレイン領域６にイオン注入し、イオン活性化熱処理を行うことによって、ソース抵抗、ドレイン抵抗を低減させることが可能なイオン種であれば、ソース領域３、ドレイン領域６へのイオン注入用として如何なるイオン種を用いても構わない。
【００６２】
また、ゲート電極９の材料として、熱拡散の処理温度（８００℃程度）以上の耐熱性を有する、例えば、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、または、Ｍｏ合金のいずれか一つの材料もしくは複数の材料の組み合わせを用いている。しかし、その他、熱拡散の処理温度（８００℃程度）程度に耐え、かつ、電子供給層５とゲート電極９との界面のショットキー障壁高さが０．５ｅＶ以上となる材料であれば、ゲート電極９として如何なる材料を用いても構わない。
【００６３】
また、例えば、電子供給層５の厚さは１０ｎｍ〜６０ｎｍであり、ソース領域３の厚さは（図１の場合、ドレイン領域６の厚さも含め）４０ｎｍ〜２００ｎｍである。なお、ソース領域３の厚さは（図１の場合、ドレイン領域６の厚さも含め）電子供給層５の厚さよりも厚く形成する。熱拡散領域７の厚さについても、電子供給層５の厚さよりも厚く形成する。
【００６４】
また、例えば、チャネル領域４のシートキャリア濃度は１×１０１０ｃｍ−２〜１×１０１５ｃｍ−２である。また、熱拡散領域７のキャリア濃度は、１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３である。また、イオン注入により形成されたソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０２２ｃｍ−３である。なお、第１の高濃度キャリア領域（イオン注入領域）であるソース領域３のキャリア濃度は（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、第２の高濃度キャリア領域である熱拡散領域７のキャリア濃度よりも高くなるように形成する。
【００６５】
また、ソース領域３のキャリア濃度（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）、熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも高く形成する。例えば、チャネル領域４のキャリア濃度を、ゲート閾値電圧が−１Ｖよりも浅くなる濃度（１×１０１２ｃｍ−３以下）とした場合には、ソース領域３のキャリア濃度を（図１の場合、ドレイン領域６のキャリア濃度も含め）５×１０１８ｃｍ−３以上とすれば良い。
【００６６】
図１の基板構造は、次の通りであっても良い。基板１上にナイトライド系半導体層である例えばアンドープＧａＮなどからなるチャネル層２が積層され、該チャネル層２上に、ナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮなどからなる電子供給層５が積層される。この電子供給層５にＳｉまたはＳｎをドープし、電子供給層５に高濃度なキャリア領域を形成する。かくのごとき基板構造においては、ヘテロ接合界面の例えばＡｌＧａＮからなる電子供給層５側に形成される２次元電子ガスによるキャリアよりも、高密度なキャリアを供給することができるようになる。
【００６７】
あるいは、図１の基板構造は、次の通りであっても良い。基板１上にナイトライド系半導体層である例えばアンドープＧａＮなどからなるバッファ層が積層され、該バッファ層の上に、ＳｉまたはＳｎがドープされた例えばＧａＮなどの高濃度なキャリアを有するチャネル層が形成される。また、該チャネル層の上に、ナイトライド系半導体層である例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮからなる電子供給層５が積層される。かくのごとき基板構造においては、ヘテロ接合界面の例えばＡｌＧａＮからなる電子供給層５側に形成される２次元電子ガスによるキャリアよりも、高密度なキャリアを供給することができるようになる。
【００６８】
以上で述べた基板材料や基板構造以外であっても、ソース抵抗やドレイン抵抗の低減がデバイスの性能向上に直結するような構造であれば、前述したような当該技術を応用することができることは明らかである。
【００６９】
以上のようなデバイス構造からなる電界効果トランジスタにおいては、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６のいずれかの領域または双方の領域に形成した高濃度のイオン注入領域（第１の高濃度キャリア領域）と隣接および／または一部重複する状態であって、ゲート電極９直下のチャネル領域４とは隣接する状態で、ゲート電極９の材料に対して、自己整合的に、熱拡散法による熱拡散領域（第２の高濃度キャリア領域）を形成することができるので、サブμｍ級の微細ゲート長を有する電界効果トランジスタであっても、高い相互コンダクタンスを実現することができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る電界効果トランジスタの他の例について、図２を用いて説明する。
【００７１】
図２は、本発明に係る電界効果トランジスタの第２の実施形態の断面構造を示す断面図である。図２に示す電界効果トランジスタの基本構造は、第１の実施形態として図１に示した電界効果トランジスタの場合と同様であるが、本第２の実施形態においては、ゲート電極９を形成する領域をリセスエッチングして、電子供給層５を十分に薄くしてから、ゲート電極９を形成し、該ゲート電極９を利用して、自己整合的に、熱拡散領域７を形成している点が、図１の場合と異なっている。
【００７２】
つまり、電子供給層５が熱拡散領域７よりも厚い場合には、リセスエッチングを施す工程を追加することによって、ゲート電極９を形成する領域の電子供給層５を十分に薄くし、しかる後、ゲート電極９を形成して、該ゲート電極材料を用いたセルフアラインプロセスによる熱拡散処理によって、熱拡散領域７（第２の高濃度キャリア領域）を形成した構造とする。かくのごときデバイス構造とすることによって、ソース電極８（図２の場合、ドレイン領域６も含め）から、実際にトランジスタ動作するゲート電極９直下のチャネル領域４（電子供給層５およびチャネル層２のヘテロ接合界面近傍に形成される領域）に至るまで、図１の場合と同様に、高濃度キャリア領域が連続的に存在する構造を形成することができ、熱拡散領域７の形成によるアクセス抵抗の十分な低減を図ることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の一例として、図１に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【００７４】
まず、図３（ａ）に示すように、第１の工程として、サファイア基板、ＳｉＣ基板、または、Ｓｉ基板などの基板１上に、第１のナイトライド系半導体である例えばアンドープのＧａＮをエピタキシャル成長させることにより、第１のナイトライド系半導体層つまりチャネル層２を形成する。しかる後、第２の工程として、当該第１のナイトライド系半導体層つまりチャネル層２上に、第２のナイトライド系半導体である例えばアンドープのＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＡｌＮをエピタキシャル成長させることにより、第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５を形成する。この結果、チャネル層２と電子供給層５とのヘテロ接合界面のチャネル層２側には、２次元電子ガスによるチャネル領域４が形成されている。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、最表面の第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５上に、フォトレジスト、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉＮまたはＮｉ等によって、イオン注入工程時に供するマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２を形成する。
【００７６】
続いて、第３の工程として、イオン注入（ソース領域用および／またはドレイン領域用のイオン注入）工程として、ソース領域３となる箇所に（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６となる箇所にも）、ｎ型のドーパント（不純物）となる物質（例えばＳｉ（シリコン）またはＳｎ（スズ））のイオン注入を行う。イオン注入後、先に形成したマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２を除去する。
【００７７】
さらに、第４の工程として、最表面の第２のナイトライド系半導体層つまり電子供給層５およびソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）が形成された半導体基板上に、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、または、ＷＳｉＮなどの高温熱処理用保護膜を形成した後、当該半導体基板を１０００℃以上の温度で熱処理（イオン活性化熱処理）を行い、ソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）に注入されたイオンを活性化させ、イオン注入部分のキャリア濃度を高めることによって、第１の高濃度キャリア領域として形成する。
【００７８】
なお、図３（ｂ）におけるソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）へのイオン注入工程においては、例えば、加速電圧を３０〜２００ｋＶ、ドーズ量を１×１０１３ｃｍ−３〜１×１０１６ｃｍ−３とする。これによって、ソース領域３（図３（ｂ）の場合は、ドレイン領域６も含め）のキャリア濃度がチャネル領域４のキャリア濃度よりも、イオン注入とそれに続くイオン活性化熱処理とによる増加分だけ高くなる。第４の工程の最後に、高温熱処理用保護膜を除去する。
【００７９】
次に、図３（ｃ）に示すように、第５の工程として、当該半導体基板のゲート電極形成領域に例えばＷ、ＷＮ、ＷＡｌ、ＷＳｉまたはＷＳｉＮなどをスパッタ法により堆積し、ドライエッチングによりゲート電極９を形成する。
【００８０】
続いて、ゲート電極９に例えばＳｉＯ２またはＳｉＮからなるサイドウォール１１を形成する。サイドウォール１１は、例えばＳｉＯ２またはＳｉＮなどを当該半導体基板の最表面全面に形成した後に、表面エッチングを施すことによって形成される。サイドウォール１１は、後工程のＳｉまたはＳｎの拡散のための熱処理時において、ゲート電極９直下のチャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまうことを防ぐ役割を果たす。
【００８１】
次に、図３（ｄ）に示すように、第６の工程として、当該半導体基板の最表面全面に拡散用材料１３として例えばＳｉまたはＳｎなどを用いた薄膜を形成し、８００℃以上の温度で熱処理して、当該半導体基板中のチャネル領域４以上に深く、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）よりも浅い領域まで拡散させることによって、チャネル領域４を除く領域に、ゲート電極９に対して、自己整合（セルフアラインメント）的に、熱拡散領域７を第２の高濃度キャリア領域として形成する。
【００８２】
この熱拡散領域７は、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）と隣接および／または一部重複するとともに、ゲート電極９直下のチャネル領域４と隣接して形成され、ソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）からチャネル領域４に至るまでの間に存在するアクセス抵抗を低減させる役割を果たす。
【００８３】
ここで、ゲート電極９の側部にはサイドウォール１１が存在するので、熱処理による拡散時に、ゲート電極９直下のチャネル領域４まで不純物（キャリア）が拡散してしまうことを防ぐことができる。熱処理拡散後、拡散用材料１３として例えばＳｉまたはＳｎを用いて形成した薄膜を除去する。
【００８４】
なお、熱拡散領域７のキャリア濃度は、チャネル領域４のキャリア濃度よりも高く、第１の高濃度キャリア領域として形成したソース領域３（図３（ｄ）の場合は、ドレイン領域６も含め）のキャリア濃度よりも低くなるように形成される。
【００８５】
最後に、図３（ｅ）に示すように、ソース領域３上にソース電極８を形成し、ドレイン領域６上にドレイン電極１０を形成すれば、図１に示した、本発明に係る電界効果トランジスタが完成する。
【００８６】
なお、ソース電極８、ドレイン電極１０は、蒸着およびリフトオフにより、Ｔｉ／ＡｌまたはＡｌ／Ｔｉ／Ａｌ電極を形成した後、６００℃以上の温度で熱処理してアロイ化することによって、オーミック電極として作製すれば良い。しかし、その他、６００℃程度で熱処理することによって、ソース領域３、ドレイン領域６とのコンタクト抵抗が１０Ωｍｍ程度以下となる材料の組合せであれば、如何なる材料を用いてオーミック電極を形成するようにしても構わない。
【００８７】
なお、イオン注入時のマスクパターンつまりイオン注入用マスク１２としては、前述の例では、フォトレジスト、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉＮまたはＮｉを用いている。しかし、その他、当該半導体基板表面にイオンビームを到達させないためのマスクとしての機能を有し、かつ、イオン注入後において当該半導体基板表面に深刻な影響を与えない程度にイオン注入用マスク１２を除去することができる材料であれば、イオン注入時のマスクパターンとして如何なる材料を用いても構わない。
【００８８】
また、注入イオンの活性化のための熱処理に用いる高温熱処理時用保護膜には、前述の例では、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＷＳｉＮなどを用いている。しかし、その他、１０００℃以上での熱処理に耐え、当該半導体基板を熱処理から保護する機能がある材料であれば、高温熱処理時用保護膜として如何なる材料を用いても構わない。
【００８９】
また、ゲート電極９の材料として、前述の例では、Ｗ、ＷＮ、ＷＡｌ、ＷＳｉまたはＷＳｉＮなどを用いているが、ＭｏまたはＭｏ合金を用いても良いし、それらの材料を組み合わせて用いても良い。しかし、その他、熱拡散の処理温度（８００℃以上の温度）程度に耐え、かつ、電子供給層５とゲート電極９との界面のショットキー障壁高さが０．５ｅＶ以上となる材料であれば、ゲート電極９の材料として如何なる材料を用いても構わない。
【００９０】
なお、ゲート電極９の材料としてＭｏまたはＭｏ合金を用いる場合、前述のように、ＭｏまたはＭｏ合金のゲート電極材料をスパッタ法により堆積した後、ドライエッチングによりゲート電極９を形成する代わりに、蒸着およびリフトオフによりゲート電極９を形成するようにしても良い。
【００９１】
また、ゲート電極９の側部に形成するサイドウォール１１の材料として、前述の例では、ＳｉＯ２またはＳｉＮなどを用いている。しかし、その他、熱拡散領域７の形成のための熱処理時において、ゲート電極９直下のチャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまうことを防ぐ役割を果たすことができる材料であれば、サイドウォール１１の材料として如何なる材料を用いても構わない。
【００９２】
なお、ゲート電極９の直下への熱拡散の影響が深刻でない場合には、つまり、チャネル領域４にＳｉまたはＳｎが拡散して、ソース電極とドレイン電極との間が短絡してしまう事態が生じない場合には、サイドウォール１１を形成する工程を省略することもできる。
【００９３】
また、図３（b）の第３、第４の工程においては、ソース電極８とのコンタクトが形成されるソース領域３、ドレイン電極１０とのコンタクトが形成されるドレイン領域６の双方に、第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成しているが、ソース領域３もしくはドレイン領域６のいずれか一方の領域のみに第１の高濃度キャリア領域としてイオン注入を行ったイオン注入領域を形成するようにしても良い。
【００９４】
以上のような電界効果トランジスタの製造方法においては、イオン注入の活性化熱処理に要する温度よりも低温で処理することが可能な熱拡散法を用いて、ゲート電極９の材料に対して、自己整合的に、高濃度キャリア領域である熱拡散領域７（第２の高濃度キャリア領域）を形成するので、ゲート電極９として用いる耐熱性材料の選択の幅を広げることができる。
【００９５】
また、イオン注入法では、注入イオン活性化熱処理の温度と時間とを適正にすることによって、熱拡散法によるキャリアのドーズよりも、ソース抵抗やドレイン抵抗を大きく低減することができる。よって、イオン注入法と熱拡散法とを併用することにより、イオン注入法によるソース抵抗やドレイン抵抗の大幅な低減と、熱拡散法による自己整合ゲートの形成とを同時に達成することができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の他の例について、図４を用いて説明する。図４は、本発明に係る電界効果トランジスタ製造方法の他の例として、図２に示す電界効果トランジスタを製造する製造方法の一例を示す説明図である。
【００９７】
図４に示す電界効果トランジスタの製造方法の基本的な工程は、図３に示した電界効果トランジスタの製造方法の工程と同様であるが、図４（ｃ）に示すように、本第４の実施形態においては、ゲート電極９を形成する領域の電子供給層５をリセスエッチングして、リセス領域１４を形成することによって、電子供給層５を十分に薄くする工程が、図３にて説明した製造方法にさらに追加されている。
【００９８】
つまり、図４（ｃ）に示す工程においては、電子供給層５をドライエッチングして、リセス領域１４を形成する。このように、リセス領域１４を形成することによって、電子供給層５が熱拡散領域７よりも厚い場合であっても、ソース領域３（図４の場合ではドレイン領域６も含め）からチャネル領域４までを低抵抗領域で接続することができるようになる。
【００９９】
図４（ｃ）のリセス領域１４の形成工程は、図３で説明した第３、第４の工程のイオン注入・活性化熱処理後であって、第５の工程のゲート電極９の形成前に追加されており、リセス領域１４の形成工程により、電子供給層５を十分に薄くした後、図３に示す製造方法と同様に、ゲート電極９を形成し、形成したゲート電極９の直下のチャネル領域４を除く領域に、形成したゲート電極９に対して、自己整合（セルフアラインメント）的に、熱拡散領域７を第２の高濃度キャリア領域として形成する。
【符号の説明】
【０１００】
１…基板、２…チャネル層（ナイトライド系半導体層）、２Ａ…バッファ層、３…ソース領域、３Ａ…２次元電子ガス、４…チャネル領域、４Ａ…高濃度イオン注入領域、５…電子供給層、６…ドレイン領域、６Ａ…電極形成領域、７…熱拡散領域、７Ａ…表面保護膜、８…ソース電極、８Ａ…フォトレジストマスク、９…ゲート電極、１０…ドレイン電極、１１…サイドウォール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタであって、ゲート電極を挟んで配置されるソース電極、ドレイン電極のそれぞれとのコンタクトが形成されるソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域に高濃度のイオン注入を行った後イオン活性化することにより形成されたイオン注入領域である第１の高濃度キャリア領域を備えるとともに、前記ゲート電極の直下に形成したチャネル領域と前記第１の高濃度キャリア領域との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域である第２の高濃度キャリア領域を備える電界効果トランジスタにおいて、
前記第１の高濃度キャリア領域と前記第２の高濃度キャリア領域とは互いに隣接および／または一部重複し、かつ、前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成されており、
また、前記第２の高濃度キャリア領域と前記チャネル領域とは互いに隣接し、かつ、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記チャネル領域以上に深く形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも高濃度であり、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記チャネル領域よりも高濃度であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域が、前記ゲート電極を用いて、自己整合的に形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層と電子を供給する第２のナイトライド系半導体層とを少なくとも備え、前記チャネル領域が、前記第１のナイトライド系半導体層と前記第２のナイトライド系半導体層とのヘテロ接合界面の近傍に形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域が形成され、該リセス領域に前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項８】
ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタを製造する電界効果トランジスタ製造方法であって、
基板上に第１のナイトライド系半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層上に第２のナイトライド系半導体からなる電子供給層を形成することにより、チャネル領域を形成する第２の工程と、
前記第１、第２の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層および前記電子供給層のうち、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ形成するソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域にドーパントとなる物質のイオンを注入してイオン注入領域を第１の高濃度キャリア領域として形成する第３の工程と、
前記第３の工程で形成された前記第１の高濃度キャリア領域に注入された前記イオンを活性化させるイオン活性化熱処理を行う第４の工程と、
前記第４の工程の後、前記電子供給層上にゲート電極を形成する第５の工程と、
前記第５の工程で形成された前記ゲート電極に対して、自己整合的に、キャリアを熱拡散させて、前記第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複するとともに、前記ゲート電極直下の前記チャネル領域と隣接する熱拡散領域を第２の高濃度キャリア領域として形成する第６の工程と、を少なくとも有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第６の工程として、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度を、前記第１の高濃度キャリア領域よりも低く、前記チャネル領域よりも高く形成することを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極の側部にサイドウォールを形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第４の工程と前記第５の工程との間に、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域を形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第３の工程で形成される前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第６の工程で形成される前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成され、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記第２の工程で形成される前記チャネル領域以上に深く形成されることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１】
ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタであって、ゲート電極を挟んで配置されるソース電極、ドレイン電極のそれぞれとのコンタクトが形成されるソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域に高濃度のイオン注入を行った後イオン活性化することにより形成されたイオン注入領域である第１の高濃度キャリア領域を備えるとともに、前記ゲート電極の直下に形成したチャネル領域と前記第１の高濃度キャリア領域との間の領域に、熱処理によりキャリアを拡散させた熱拡散領域である第２の高濃度キャリア領域を備える電界効果トランジスタにおいて、
前記第１の高濃度キャリア領域と前記第２の高濃度キャリア領域とは互いに隣接および／または一部重複し、かつ、前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成されており、
また、前記第２の高濃度キャリア領域と前記チャネル領域とは互いに隣接し、かつ、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記チャネル領域以上に深く形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第１の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記第２の高濃度キャリア領域よりも高濃度であり、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度は、前記チャネル領域よりも高濃度であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域が、前記ゲート電極を用いて、自己整合的に形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、チャネルが形成される第１のナイトライド系半導体層と電子を供給する第２のナイトライド系半導体層とを少なくとも備え、前記チャネル領域が、前記第１のナイトライド系半導体層と前記第２のナイトライド系半導体層とのヘテロ接合界面の近傍に形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域が形成され、該リセス領域に前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電界効果トランジスタにおいて、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項８】
ナイトライド系半導体を用いて構成される電界効果トランジスタを製造する電界効果トランジスタ製造方法であって、
基板上に第１のナイトライド系半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層上に第２のナイトライド系半導体からなる電子供給層を形成することにより、チャネル領域を形成する第２の工程と、
前記第１、第２の工程で形成された前記第１のナイトライド系半導体層および前記電子供給層のうち、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ形成するソース領域、ドレイン領域のいずれか一方の領域または双方の領域にドーパントとなる物質のイオンを注入してイオン注入領域を第１の高濃度キャリア領域として形成する第３の工程と、
前記第３の工程で形成された前記第１の高濃度キャリア領域に注入された前記イオンを活性化させるイオン活性化熱処理を行う第４の工程と、
前記第４の工程の後、前記電子供給層上にゲート電極を形成する第５の工程と、
前記第５の工程で形成された前記ゲート電極に対して、自己整合的に、キャリアを熱拡散させて、前記第１の高濃度キャリア領域と隣接および／または一部重複するとともに、前記ゲート電極直下の前記チャネル領域と隣接する熱拡散領域を第２の高濃度キャリア領域として形成する第６の工程と、を少なくとも有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第６の工程として、前記第２の高濃度キャリア領域のキャリア濃度を、前記第１の高濃度キャリア領域よりも低く、前記チャネル領域よりも高く形成することを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記第５の工程で形成された前記ゲート電極の側部にサイドウォールを形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第４の工程と前記第５の工程との間に、前記ゲート電極を形成する領域にリセス領域を形成する工程を有していることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第３の工程で形成される前記第１の高濃度キャリア領域は、前記第６の工程で形成される前記第２の高濃度キャリア領域よりも深く形成され、前記第２の高濃度キャリア領域は、前記第２の工程で形成される前記チャネル領域以上に深く形成されることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記ゲート電極の材料は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金のいずれか一つの材料または複数の材料の組み合わせからなっていることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれかに記載の電界効果トランジスタ製造方法において、前記第２の高濃度キャリア領域を形成するために熱拡散させる前記キャリアは、シリコンまたはスズのいずれかであることを特徴とする電界効果トランジスタ製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９２７１６（Ｐ２０１０−１９２７１６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５９９７（Ｐ２００９−３５９９７）
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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