(57)【要約】  【課題】  化合物半導体層で形成した抵抗素子の温度係数を所望の値に制御できる半導体装置の製造方法を提供する。    【解決手段】  化合物半導体層をイオン注入の注入損傷により高抵抗化し、抵抗素子を形成する半導体装置の製造方法において、正の温度係数を有する化合物半導体層に、不純物イオンを注入する際、注入エネルギー又はドーズ量のいずれか、あるいは両方を変化させ、化合物半導体層内にキャリアトラップ準位を形成し、化合物半導体層の温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を形成する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体層をイオン注入の注入損傷により高抵抗化し、抵抗素子を形成する半導体装置の製造方法において、
正の温度係数を有する半導体層に、不純物イオンを注入する際、注入エネルギー又はドーズ量のいずれか、あるいは両方を変化させることにより、前記温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記不純物イオンを注入することにより、前記化合物半導体層内にキャリアトラップ準位を形成し、前記温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に抵抗素子の温度係数を所望の値に制御することができる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高精度化、高密度化に伴い、半導体集積回路を構成するトランジスタのような能動素子はもちろん、抵抗素子、容量素子などの受動素子についても、高精度の特性が要求されるようになってきている。特に、半導体集積回路を広い温度範囲で精度良く動作させるために、搭載される素子の温度特性の制御が重要となってきている。
【０００３】
ところで半導体集積回路の抵抗素子は、製造プロセスを簡素化するため、半導体集積回路のトランジスタのチャネル領域やコンタクト領域などと同時に形成した導電層を用いる場合がある。この種の抵抗素子は、本願出願人が特許文献１に開示している。
【特許文献１】特開２００３−２５８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、半導体層で形成した抵抗素子は、一般的に大きな温度係数を有する。この温度係数は、半導体材料、不純物濃度、導入した不純物種等によって決まる。たとえば、化合物半導体であるガリウムヒ素（ＧａＡｓ）の場合、通常半導体集積回路を構成するｎ型導電層は、正の温度係数を有しており、温度係数がゼロあるいはゼロに近い抵抗素子を形成することができなかった。そのため、温度係数がゼロあるいはゼロに近い抵抗素子が必要が場合には、金属薄膜からなる抵抗素子を形成する必要があった。
【０００５】
また、負の温度係数を有する抵抗素子が必要な場合も、金属薄膜からなる抵抗素子を別途形成する必要があった。
【０００６】
本発明は、化合物半導体層で形成した抵抗素子の温度係数を所望の値に制御できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、化合物半導体層をイオン注入の注入損傷により高抵抗化し、抵抗素子を形成する半導体装置の製造方法において、正の温度係数を有する半導体層に、不純物イオンを注入する際、注入エネルギー又はドーズ量のいずれか、あるいは両方を変化させることにより、前記温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を形成することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記不純物イオンを注入することにより、前記化合物半導体層内にキャリアトラップ準位を形成し、前記温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を形成することを特徴とするものである。  
【発明の効果】
【０００９】
本発明の抵抗素子は、化合物半導体層に不純物イオンを注入することのみで、化合物半導体層の温度係数と異なる温度係数の抵抗素子を構成することができ、簡便な製造方法である。またイオン注入の際、注入エネルギー、ドーズ量のいずれかあるいは両方を変化させるだけで、所望の正または負の温度係数を実現することができる。特に本発明の製造方法では、温度係数をゼロ、またはゼロに近い値に設定することができ、効果が大きい。また、不純物を導入することにより移動度が低下するため、電界強度が高くなり、電界に対する抵抗の線形性が向上するという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、所定の温度係数を有する通常の化合物半導体層に不純物イオンを注入することにより、化合物半導体層に注入損傷（結晶欠陥）が生じさせ、高抵抗化する。このとき、注入損傷の程度、具体的には注入条件を変えることで、化合物半導体層の温度係数を変化させるものである。以下、実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず本発明の実施例について、電界効果トランジスタなど通常の化合物半導体装置を形成する際、チャネルやソース電極あるいはドレイン電極を形成するコンタクト層に使用するｎ型化合物半導体層であるｎ型のＧａＡｓ半導体層に抵抗素子を形成する場合を例にとり、説明する。まず、ドーパントとしてシリコンを含むｎ型ＧａＡｓ層（濃度５×１０18ｃｍ-3、シート抵抗５０Ω／□、温度係数＋６００ｐｐｍ／℃）を用意する。このｎ型ＧａＡｓ層にボロンイオンを注入する。注入条件は、所望の特性の抵抗素子を形成するため、注入エネルギー及びドーズ量を適宜設定する。
【００１２】
一例として、注入エネルギーを１７０ＫｅＶ一定として、ドーズ量を変化させたときのシート抵抗及び温度係数の変化の様子を図１に示す。図１に示すように、ボロンイオンを注入しないとき、シート抵抗（Ｒｓ）５０Ω／□であったものが、ドーズ量１×１０12ｃｍ-2では約６００Ω／□に、ドーズ量１．５×１０12ｃｍ-2では約３０００Ω／□に、シート抵抗が大きく変化していることがわかる。これは、ボロンイオンを注入することにより、ｎ型ＧａＡｓ層が注入損傷を受け、非晶質化され、キャリアトラップ準位が多く発生することにより、キャリアがトラップされ、高抵抗化したものと考えられる。また不純物を導入することにより、導体の移動度が低下することも高抵抗化の要因であると考えられる。
【００１３】
さらに図１に示すように、ボロンイオンを注入しないとき、温度係数（ＴＣＲ）は＋６００ｐｐｍ／℃であったものが、ドーズ量１×１０12ｃｍ-2では約−３００ｐｐｍ／℃に、ドーズ量１．５×１０12ｃｍ-2では約−２１５０ｐｐｍ／℃に、温度係数が大きく変化していることがわかる。これは、ボロンイオンを注入することにより、キャリアトラップ準位が形成され、このトラップ準位が熱により電子を放出することにより、負の温度係数を持つ抵抗素子が形成されたためと考えられる。
【００１４】
このように、イオン注入のドーズ量を調整することにより注入損傷の程度を調整し、即ち、単に注入欠陥を導入し、絶縁化する注入条件に設定するのではなく、導電性を損なわない程度のキャリアトラップ準位を形成する条件とすることにより、温度係数の異なる抵抗素子を形成することができる。このキャリアトラップ準位を形成する条件は、通常の化合物半導体層を高抵抗化するイオン注入条件に比べて、注入エネルギー、ドーズ量とも比較的低い値のイオン注入により実現できる。本発明は、この比較的低い値のイオン注入により、化合物半導体層の導電性を保った状態で、高抵抗化され、キャリアトラップ準位が形成される構成となっている。
【００１５】
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことはいうまでもない。抵抗素子を形成する化合物半導体層は、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）であっても良く、これらに添加されるドーパントはシリコン（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）、ベリリウム（Ｂｅ）であっても良い。また、化合物半導体層に注入されるイオン種は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ）であっても良い。また、イオン注入のドーズ量を変化させるだけでなく、注入エネルギーを変化させたり、注入エネルギーとドーズ量を変化させることで、化合物半導体層にキャリアトラップ準位を形成する注入条件とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図１】
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