JP2000124408A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2000124408A JP2000124408A JP10298209A JP29820998A JP2000124408A JP 2000124408 A JP2000124408 A JP 2000124408A JP 10298209 A JP10298209 A JP 10298209A JP 29820998 A JP29820998 A JP 29820998A JP 2000124408 A JP2000124408 A JP 2000124408A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トランジスタのしきい値電圧やソース・ドレ
イン電流値を高精度で、かつ時間を掛けずに設計値に合
致させる。 【解決手段】 ガリウム・砒素基板1の上部に、n+A
lxGaAs(x=0.5)層4をn-GaAs層3の上
部に置いたエピタキシャル成長層を形成する半導体基板
形成工程と、n+AlxGaAs(x=0.5)層4の一
部をフッ酸溶液又は塩酸溶液で選択的に除去してn-G
aAs層3の一部を露出させて、ゲートリセス部を形成
するゲートリセス部形成工程と、前記ゲートリセス部形
成工程により形成されたゲートリセス部にゲート電極を
形成するゲート部形成工程が開示される。
イン電流値を高精度で、かつ時間を掛けずに設計値に合
致させる。 【解決手段】 ガリウム・砒素基板1の上部に、n+A
lxGaAs(x=0.5)層4をn-GaAs層3の上
部に置いたエピタキシャル成長層を形成する半導体基板
形成工程と、n+AlxGaAs(x=0.5)層4の一
部をフッ酸溶液又は塩酸溶液で選択的に除去してn-G
aAs層3の一部を露出させて、ゲートリセス部を形成
するゲートリセス部形成工程と、前記ゲートリセス部形
成工程により形成されたゲートリセス部にゲート電極を
形成するゲート部形成工程が開示される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、半導体基板上の成長層に、n +Alx
GaAs層又はi-AlxGaAs層を使用し、トランジ
スタのしきい値電圧やソース・ドレイン電流値を高精度
で、かつ時間を掛けずに所望する設計値に合致させるこ
とができる半導体装置の製造方法に関する。
方法に関し、特に、半導体基板上の成長層に、n +Alx
GaAs層又はi-AlxGaAs層を使用し、トランジ
スタのしきい値電圧やソース・ドレイン電流値を高精度
で、かつ時間を掛けずに所望する設計値に合致させるこ
とができる半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のGaAsMES型電界効
果トランジスタ(MESFET)の製造方法を示す工程
順断面図である。まず、Si(シリコン)等のイオン注
入と、それに続く800℃程度の熱処理工程により、G
aAs基板41上に、アンドープGaAsバッファー層
42とn -GaAs層43を形成する。次に、このn-G
aAs43層上に蒸着・リフトオフ法により、AuGe
系の電極金属を形成し、400℃程度の熱処理工程によ
り、オーミック電極46を形成する。次に、フォトレジ
スト47をマスクにして、n-GaAs層43を硫酸系
エッチャントにてエッチングし、ゲートリセス部を形成
する。上記の工程において、上記トランジスタのしきい
値電圧(以下、「Vt」と略称することもある)やソー
ス・ドレイン電流値を設計値に合わせるために、n-G
aAs層43のエッチングを微量ずつ行ない、Vtや上
記電流値を測定することを何回か繰り返していた。
果トランジスタ(MESFET)の製造方法を示す工程
順断面図である。まず、Si(シリコン)等のイオン注
入と、それに続く800℃程度の熱処理工程により、G
aAs基板41上に、アンドープGaAsバッファー層
42とn -GaAs層43を形成する。次に、このn-G
aAs43層上に蒸着・リフトオフ法により、AuGe
系の電極金属を形成し、400℃程度の熱処理工程によ
り、オーミック電極46を形成する。次に、フォトレジ
スト47をマスクにして、n-GaAs層43を硫酸系
エッチャントにてエッチングし、ゲートリセス部を形成
する。上記の工程において、上記トランジスタのしきい
値電圧(以下、「Vt」と略称することもある)やソー
ス・ドレイン電流値を設計値に合わせるために、n-G
aAs層43のエッチングを微量ずつ行ない、Vtや上
記電流値を測定することを何回か繰り返していた。
【0003】ここで、本発明の分野を過去の特許出願か
ら遡及調査すると、まず、特開平2−215160号公
報には、リセス溝内に酸化層が生じても容易にそれを除
去し、ショットキー特性のばらつきの小さい半導体装置
の製造方法の提供を目的とし、半導体基板上に成長層を
形成する工程と、塩酸溶液を用いてエッチングする工程
と、リセス溝内部の上記成長層と接合する金属層を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法が開示されて
いる。
ら遡及調査すると、まず、特開平2−215160号公
報には、リセス溝内に酸化層が生じても容易にそれを除
去し、ショットキー特性のばらつきの小さい半導体装置
の製造方法の提供を目的とし、半導体基板上に成長層を
形成する工程と、塩酸溶液を用いてエッチングする工程
と、リセス溝内部の上記成長層と接合する金属層を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法が開示されて
いる。
【0004】また、特開平4−245445号公報に
は、ゲートパターニングを行った後で、D−FET及び
E−FETの各ゲート電極用のリセスを形成するための
エッチング工程を、従来より2工程減らした半導体装置
及びその製造方法が開示されている。
は、ゲートパターニングを行った後で、D−FET及び
E−FETの各ゲート電極用のリセスを形成するための
エッチング工程を、従来より2工程減らした半導体装置
及びその製造方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常用いら
れている硫酸系エッチャントのGaAsエッチングレー
トは、毎分700Å程度であり、例えば100mVレベ
ルでVtを制御するには秒単位でのエッチング時間制御
が必要となる。このような時間制御は、現状のウエット
エッチングプロセスでは、極めて困難であり、トランジ
スタのしきい値電圧やソース・ドレイン電流値を高精度
で、かつ時間を掛けずに制御し、所望の設計値に合致さ
せることができない。
れている硫酸系エッチャントのGaAsエッチングレー
トは、毎分700Å程度であり、例えば100mVレベ
ルでVtを制御するには秒単位でのエッチング時間制御
が必要となる。このような時間制御は、現状のウエット
エッチングプロセスでは、極めて困難であり、トランジ
スタのしきい値電圧やソース・ドレイン電流値を高精度
で、かつ時間を掛けずに制御し、所望の設計値に合致さ
せることができない。
【0006】なお、上記の特開平2−215160号公
報及び特開平4−245445号公報に開示された半導
体装置の製造方法では、半導体基板上の成長層に関して
は、n+AlxGaAs層とi-AlxGaAs層のいずれ
の使用にも触れられていない。本発明は、以上のような
従来の半導体装置の製造方法における問題点に鑑みてな
されたものであり、トランジスタのしきい値電圧やソー
ス・ドレイン電流値を高精度で、かつ時間を掛けずに設
計値に合致させることが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。
報及び特開平4−245445号公報に開示された半導
体装置の製造方法では、半導体基板上の成長層に関して
は、n+AlxGaAs層とi-AlxGaAs層のいずれ
の使用にも触れられていない。本発明は、以上のような
従来の半導体装置の製造方法における問題点に鑑みてな
されたものであり、トランジスタのしきい値電圧やソー
ス・ドレイン電流値を高精度で、かつ時間を掛けずに設
計値に合致させることが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。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法によれば、「電界
効果トランジスタを含む半導体装置の製造方法におい
て、ガリウム・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部
として、ガリウム・アルミニウム・砒素層をガリウム・
砒素層の上部に置いたエピタキシャル成長層を形成する
半導体基板形成工程と、前記ガリウム・アルミニウム・
砒素層の一部をフッ酸溶液又は塩酸溶液で選択的に除去
して前記ガリウム・砒素層の一部を露出させて、ゲート
リセス部を形成するゲートリセス部形成工程と、前記ゲ
ートリセス部形成工程により形成されたゲートリセス部
にゲート電極を形成するゲート部形成工程を有するこ
と」(請求項1)を特徴とする半導体装置の製造方法が
提供される。
めに、本発明の半導体装置の製造方法によれば、「電界
効果トランジスタを含む半導体装置の製造方法におい
て、ガリウム・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部
として、ガリウム・アルミニウム・砒素層をガリウム・
砒素層の上部に置いたエピタキシャル成長層を形成する
半導体基板形成工程と、前記ガリウム・アルミニウム・
砒素層の一部をフッ酸溶液又は塩酸溶液で選択的に除去
して前記ガリウム・砒素層の一部を露出させて、ゲート
リセス部を形成するゲートリセス部形成工程と、前記ゲ
ートリセス部形成工程により形成されたゲートリセス部
にゲート電極を形成するゲート部形成工程を有するこ
と」(請求項1)を特徴とする半導体装置の製造方法が
提供される。
【0008】さらに、 ・前記電界効果トランジスタの構造の範疇には、MES
FET構造を含ませること(請求項2) ・前記ガリウム・アルミニウム・砒素層の化学的組成を
n+AlxGaAs(0.4≦x≦0.9)とすること
(請求項3) ・前記フッ酸溶液又は塩酸溶液は、純水で希釈して10
倍以上の体積となるよウに調合したものを使用すること
(請求項4) ・前記半導体基板形成工程は、半絶縁性ガリウム・砒素
基板上に厚さ800nmのアンドープ・ガリウム・砒素
バッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上部にシ
リコンが3×1017/cm3でドーピングされている厚さ
20nmのガリウム・砒素チャネル層を形成する工程
と、前記チャネル層の上部にシリコンが3×1018/cm
3でドーピングされている厚さ50nmのn+Al0.5G
aAs層を形成する工程を有すること(請求項5)を特
徴とする。
FET構造を含ませること(請求項2) ・前記ガリウム・アルミニウム・砒素層の化学的組成を
n+AlxGaAs(0.4≦x≦0.9)とすること
(請求項3) ・前記フッ酸溶液又は塩酸溶液は、純水で希釈して10
倍以上の体積となるよウに調合したものを使用すること
(請求項4) ・前記半導体基板形成工程は、半絶縁性ガリウム・砒素
基板上に厚さ800nmのアンドープ・ガリウム・砒素
バッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上部にシ
リコンが3×1017/cm3でドーピングされている厚さ
20nmのガリウム・砒素チャネル層を形成する工程
と、前記チャネル層の上部にシリコンが3×1018/cm
3でドーピングされている厚さ50nmのn+Al0.5G
aAs層を形成する工程を有すること(請求項5)を特
徴とする。
【0009】また、上記の課題を解決するために、本発
明の半導体装置の製造方法によれば、「電界効果トラン
ジスタを含む半導体装置の製造方法において、ガリウム
・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部として、第1
のガリウム・砒素層を第1のガリウム・アルミニウム・
砒素層の上部に置いた第1のエピタキシャル成長層の上
部に重ねて、第2のガリウム・砒素層を第2のガリウム
・アルミニウム・砒素層の上部に置いた第2のエピタキ
シャル成長層を形成する半導体基板形成工程と、第1の
フォトレジストをマスクにして、前記第2のガリウム・
砒素層を選択ドライエッチングにより除去し、ワイドリ
セス部を形成するワイドリセス部形成工程と、前記ワイ
ドリセス部上にSiO2膜を皮膜した後、第2のフォト
レジストをマスクにして、エンハンスメント型とデプリ
ーション型の二つのゲートリセス部を開口するゲートリ
セス部開口工程と、前記SiO2膜を除去した後、前記
第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の一部を除去し
て前記二つのゲートリセス部開口部直下の前記第1のガ
リウム・砒素層を露出させ、デプリーション型のゲート
リセス部を確定するデプリーション型ゲートリセス部形
成工程と、前記デプリーション型のゲートリセス開口部
のみを第3のフォトレジストでカバーしてから、GaAs/
AlGaAs選択ドライエッチングにより、前記エンハンスメ
ント型のリセス開口部直下の前記第1のガリウム・砒素
層を除去するエンハンスメント型ゲートリセス部形成工
程と、前記デプリーション型とエンハンスメント型のゲ
ートリセス部それぞれに電極を形成した後、オーミック
接合部を形成する工程を有すること」(請求項6)を特
徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
明の半導体装置の製造方法によれば、「電界効果トラン
ジスタを含む半導体装置の製造方法において、ガリウム
・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部として、第1
のガリウム・砒素層を第1のガリウム・アルミニウム・
砒素層の上部に置いた第1のエピタキシャル成長層の上
部に重ねて、第2のガリウム・砒素層を第2のガリウム
・アルミニウム・砒素層の上部に置いた第2のエピタキ
シャル成長層を形成する半導体基板形成工程と、第1の
フォトレジストをマスクにして、前記第2のガリウム・
砒素層を選択ドライエッチングにより除去し、ワイドリ
セス部を形成するワイドリセス部形成工程と、前記ワイ
ドリセス部上にSiO2膜を皮膜した後、第2のフォト
レジストをマスクにして、エンハンスメント型とデプリ
ーション型の二つのゲートリセス部を開口するゲートリ
セス部開口工程と、前記SiO2膜を除去した後、前記
第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の一部を除去し
て前記二つのゲートリセス部開口部直下の前記第1のガ
リウム・砒素層を露出させ、デプリーション型のゲート
リセス部を確定するデプリーション型ゲートリセス部形
成工程と、前記デプリーション型のゲートリセス開口部
のみを第3のフォトレジストでカバーしてから、GaAs/
AlGaAs選択ドライエッチングにより、前記エンハンスメ
ント型のリセス開口部直下の前記第1のガリウム・砒素
層を除去するエンハンスメント型ゲートリセス部形成工
程と、前記デプリーション型とエンハンスメント型のゲ
ートリセス部それぞれに電極を形成した後、オーミック
接合部を形成する工程を有すること」(請求項6)を特
徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【0010】さらに、 ・前記電界効果トランジスタの構造の範疇には、デプリ
ーション型とエンハンスメント型の2通りのしきい値電
圧を持つHJFET構造を含ませること(請求項7) ・前記第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の化学的
組成を、i-AlxGaAs(x≧0.4)とすること
(請求項8) ・前記第2のガリウム・砒素層を除去する際の選択ドラ
イエッチングには、BCl3+SF6ガスプラズマを使用
すること(請求項9) ・前記ゲートリセス部開口工程における前記ワイドリセ
ス部上のSiO2膜の皮膜は、厚さ300nmにしてC
VD法を使用して皮膜し、SF6ガスプラズマを用いた
リアクティブ・イオン・エッチングにより除去すること
(請求項10) ・前記デプリーション型ゲートリセス部形成工程におけ
る前記第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の一部除
去には、バッファードフッ酸を使用すること(請求項1
1) ・前記エンハンスメント型ゲートリセス部形成工程にお
けるGaAs/AlGaAs選択ドライエッチングには、BCl3
+SF6ガスプラズマを使用すること(請求項12) ・前記半導体基板形成工程は、半絶縁性GaAs基板上
に形成された、厚さ800nmのアンドープGaAsバ
ッファ層を形成する工程と、厚さ20nmのアンドープ
GaAs層を形成する工程と、Siが3×1018/cm3
でドーピングされている厚さ12nmのn-AlGaA
s電子供給層を形成する工程と、厚さ9nmのi-Al
GaAs層を形成する工程と、アンドープi-GaAs
層を形成する工程と、厚さ10nmのi-Al0.5GaA
s層を形成する工程と、Siが4×1018/cm3でドー
ピングされている厚さ100nmのn-GaAsキャッ
プ層を形成する工程を有すること(請求項13) を特徴とする。
ーション型とエンハンスメント型の2通りのしきい値電
圧を持つHJFET構造を含ませること(請求項7) ・前記第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の化学的
組成を、i-AlxGaAs(x≧0.4)とすること
(請求項8) ・前記第2のガリウム・砒素層を除去する際の選択ドラ
イエッチングには、BCl3+SF6ガスプラズマを使用
すること(請求項9) ・前記ゲートリセス部開口工程における前記ワイドリセ
ス部上のSiO2膜の皮膜は、厚さ300nmにしてC
VD法を使用して皮膜し、SF6ガスプラズマを用いた
リアクティブ・イオン・エッチングにより除去すること
(請求項10) ・前記デプリーション型ゲートリセス部形成工程におけ
る前記第2のガリウム・アルミニウム・砒素層の一部除
去には、バッファードフッ酸を使用すること(請求項1
1) ・前記エンハンスメント型ゲートリセス部形成工程にお
けるGaAs/AlGaAs選択ドライエッチングには、BCl3
+SF6ガスプラズマを使用すること(請求項12) ・前記半導体基板形成工程は、半絶縁性GaAs基板上
に形成された、厚さ800nmのアンドープGaAsバ
ッファ層を形成する工程と、厚さ20nmのアンドープ
GaAs層を形成する工程と、Siが3×1018/cm3
でドーピングされている厚さ12nmのn-AlGaA
s電子供給層を形成する工程と、厚さ9nmのi-Al
GaAs層を形成する工程と、アンドープi-GaAs
層を形成する工程と、厚さ10nmのi-Al0.5GaA
s層を形成する工程と、Siが4×1018/cm3でドー
ピングされている厚さ100nmのn-GaAsキャッ
プ層を形成する工程を有すること(請求項13) を特徴とする。
【0011】(作用)以下に、本発明の作用を説明す
る。本発明に係る半導体装置の製造方法では、電界効果
トランジスタを製造するにおいて、n-AlxGaAs層
/n-GaAs層構造のエピタキシャル成長層を用い、
n-AlxGaAs層の一部をフッ酸溶液や塩酸溶液で選
択的に除去して露出させたGaAs層にゲート金属を形
成している。すなわち、AlxGaAs層は、Al組成
比Xが0.4以上になると、フッ酸溶液や塩酸溶液に容易
に溶解する。一方GaAsは溶解しないため、上記のよ
うなAlxGaAs(x>0.4)/n-GaAs構造に対し
て、例えばフッ酸処理を適用すると、AlxGaAs(x
>0.4)層のみが除去され、GaAs層は残る結果とな
る。すなわち選択ウエットエッチングを実現することが
できる。この性質を、図1(c)に示す工程のように、
GaAs電界効果トランジスタのゲートリセス形成に応
用したのが本発明に係る半導体装置の製造方法である。
る。本発明に係る半導体装置の製造方法では、電界効果
トランジスタを製造するにおいて、n-AlxGaAs層
/n-GaAs層構造のエピタキシャル成長層を用い、
n-AlxGaAs層の一部をフッ酸溶液や塩酸溶液で選
択的に除去して露出させたGaAs層にゲート金属を形
成している。すなわち、AlxGaAs層は、Al組成
比Xが0.4以上になると、フッ酸溶液や塩酸溶液に容易
に溶解する。一方GaAsは溶解しないため、上記のよ
うなAlxGaAs(x>0.4)/n-GaAs構造に対し
て、例えばフッ酸処理を適用すると、AlxGaAs(x
>0.4)層のみが除去され、GaAs層は残る結果とな
る。すなわち選択ウエットエッチングを実現することが
できる。この性質を、図1(c)に示す工程のように、
GaAs電界効果トランジスタのゲートリセス形成に応
用したのが本発明に係る半導体装置の製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法を用いてMESFET構
造の半導体を製造する場合の製造工程を示す工程順断面
図である。まず、図1(a)に示す工程では、半導体基
板を用意する。該半導体基板は、半絶縁性GaAs基板
1上に形成された、厚さ800nmのアンドープGaA
sバッファ層2と、Si(シリコン)が3×1017/cm
3でドーピングされている厚さ20nmのGaAsチャ
ネル層3と、Siが3×1018/cm3でドーピングされ
ている厚さ50nmのキャップn+Al0.5GaAs層4
とから構成されている。
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法を用いてMESFET構
造の半導体を製造する場合の製造工程を示す工程順断面
図である。まず、図1(a)に示す工程では、半導体基
板を用意する。該半導体基板は、半絶縁性GaAs基板
1上に形成された、厚さ800nmのアンドープGaA
sバッファ層2と、Si(シリコン)が3×1017/cm
3でドーピングされている厚さ20nmのGaAsチャ
ネル層3と、Siが3×1018/cm3でドーピングされ
ている厚さ50nmのキャップn+Al0.5GaAs層4
とから構成されている。
【0013】図1(b)に示す工程では、半導体基板上
に蒸着・リフトオフ法によりソース及びドレイン用のA
uGe系電極を形成し、続けて400℃程度の熱処理に
よりオーミック接合を形成する。次に、図1(c)の工
程に示すように、フォトレジストをマスクにしてHF系
の溶液にて、n+Al0.5GaAs層4の一部を選択的に
除去して、ゲートリセス部を形成する。最後に、図1
(d)に示す工程で、蒸着・リフトオフ法によりゲート
電極を形成する。
に蒸着・リフトオフ法によりソース及びドレイン用のA
uGe系電極を形成し、続けて400℃程度の熱処理に
よりオーミック接合を形成する。次に、図1(c)の工
程に示すように、フォトレジストをマスクにしてHF系
の溶液にて、n+Al0.5GaAs層4の一部を選択的に
除去して、ゲートリセス部を形成する。最後に、図1
(d)に示す工程で、蒸着・リフトオフ法によりゲート
電極を形成する。
【0014】なお、AlxGaAs層は、Al組成比x
が0.4以上になると、フッ酸溶液や塩酸溶液による酸処
理により容易に溶解する。一方GaAsは溶解しないた
め、上記のようなAlxGaAs(x>0.4)/n-GaA
s構造にフッ酸処理を適用すると、AlxGaAs(x>
0.4)層のみが除去されGaAs層は残る。すなわち選
択ウェットエッチングが実現される。上記の選択ウェッ
トエッチングを行うに際して、Alの組成比xは、0.
4以上であればよいが、x=1.0の場合、すなわちA
lAsでは、わずかな水分にも反応して溶解するので扱
い難い。従って、実際には上記のxは、0.4〜0.9程度の
間のAl組成比を用いるのが望ましい。また、フッ酸溶
液、塩酸溶液のどちらも、H2Oで10倍程度以上に薄
めたもので十分に効果がある。
が0.4以上になると、フッ酸溶液や塩酸溶液による酸処
理により容易に溶解する。一方GaAsは溶解しないた
め、上記のようなAlxGaAs(x>0.4)/n-GaA
s構造にフッ酸処理を適用すると、AlxGaAs(x>
0.4)層のみが除去されGaAs層は残る。すなわち選
択ウェットエッチングが実現される。上記の選択ウェッ
トエッチングを行うに際して、Alの組成比xは、0.
4以上であればよいが、x=1.0の場合、すなわちA
lAsでは、わずかな水分にも反応して溶解するので扱
い難い。従って、実際には上記のxは、0.4〜0.9程度の
間のAl組成比を用いるのが望ましい。また、フッ酸溶
液、塩酸溶液のどちらも、H2Oで10倍程度以上に薄
めたもので十分に効果がある。
【0015】(第2の実施の形態)図2,図3は、本発
明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を用
いて同一基板内にエンハンスメント型(以下、「E型」
と略称する)とデプリーション型(以下、「D型」と略
称する)の2通りのVtを有するHJFETを製造する
場合の製造工程を示す工程順断面図である。図2(a)
〜(c)は、上記製造工程の前半部の工程順断面図を示
し、図3(d)〜(f)は、上記製造工程の後半部の工
程順断面図を示す。
明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を用
いて同一基板内にエンハンスメント型(以下、「E型」
と略称する)とデプリーション型(以下、「D型」と略
称する)の2通りのVtを有するHJFETを製造する
場合の製造工程を示す工程順断面図である。図2(a)
〜(c)は、上記製造工程の前半部の工程順断面図を示
し、図3(d)〜(f)は、上記製造工程の後半部の工
程順断面図を示す。
【0016】まず、図2(a)に示す工程では、半導体
基板を用意する。該半導体基板は、半絶縁性GaAs基
板21上に形成された、厚さ800nmのアンドープG
aAsバッファ層22と、厚さ20nmのアンドープG
aAs層9と、Siが3×1018/cm3でドーピングさ
れている厚さ12nmのn-AlGaAs電子供給層1
0と、厚さ9nmのi-AlGaAs層11と、アンド
ープi-GaAs層12と、厚さ10nmのi-Al0.5
GaAs層13と、Siが4×1018/cm3でドーピン
グされている厚さ100nmのn-GaAsキャップ層
14とから構成されている。
基板を用意する。該半導体基板は、半絶縁性GaAs基
板21上に形成された、厚さ800nmのアンドープG
aAsバッファ層22と、厚さ20nmのアンドープG
aAs層9と、Siが3×1018/cm3でドーピングさ
れている厚さ12nmのn-AlGaAs電子供給層1
0と、厚さ9nmのi-AlGaAs層11と、アンド
ープi-GaAs層12と、厚さ10nmのi-Al0.5
GaAs層13と、Siが4×1018/cm3でドーピン
グされている厚さ100nmのn-GaAsキャップ層
14とから構成されている。
【0017】図2(b)に示す工程では、フォトレジス
ト15をマスクにして、n-GaAsキャップ層14
を、選択ドライエッチングにより除去し、ワイドリセス
部を形成する。上記の選択ドライエッチングには、BC
l3+SF6ガスプラズマを用いる。図2(c)に示す工
程では、CVD法により、SiO2を300nm成膜し
てSiO2膜16を得た後、フォトレジストをマスクに
して、D型とE型の二つのゲートリセス部を開口する。
この後、SiO2膜16を、SF6ガスプラズマを用いた
リアクティブ・イオン・エッチングにより除去する。
ト15をマスクにして、n-GaAsキャップ層14
を、選択ドライエッチングにより除去し、ワイドリセス
部を形成する。上記の選択ドライエッチングには、BC
l3+SF6ガスプラズマを用いる。図2(c)に示す工
程では、CVD法により、SiO2を300nm成膜し
てSiO2膜16を得た後、フォトレジストをマスクに
して、D型とE型の二つのゲートリセス部を開口する。
この後、SiO2膜16を、SF6ガスプラズマを用いた
リアクティブ・イオン・エッチングにより除去する。
【0018】以下、図3(d)以下に示す工程に移る。
図3(d)に示す工程では、バッファードフッ酸によ
り、i-Al0.5GaAs層の一部を選択的に除去し、i
-GaAs層12の一部を露出させる。図3(e)に示
す工程では、D型のリセス開口部のみをフォトレジスト
17でカバーしてから、GaAs/AlGaAs選択ドライエッチ
ングにより、E型のリセス開口部直下のi-GaAs層
12を除去する。上記の選択ドライエッチングには、B
Cl3+SF6ガスプラズマを用いる。
図3(d)に示す工程では、バッファードフッ酸によ
り、i-Al0.5GaAs層の一部を選択的に除去し、i
-GaAs層12の一部を露出させる。図3(e)に示
す工程では、D型のリセス開口部のみをフォトレジスト
17でカバーしてから、GaAs/AlGaAs選択ドライエッチ
ングにより、E型のリセス開口部直下のi-GaAs層
12を除去する。上記の選択ドライエッチングには、B
Cl3+SF6ガスプラズマを用いる。
【0019】次に、図3(f)に示す工程で、フォトレ
ジスト17を除去した後、ゲート金属WSi/Ti/P
t/Auをスパッタリング法により、ウエハ全面に成膜
し、イオンミリングおよびリアクティブ・イオン・エッ
チングにより、上記のE型とD型のリセス開口部を、そ
れぞれE型ゲート電極19,D型ゲート電極18の基礎
部として整形する。最後に、蒸着・リフトオフ法によ
り、AuGe系の上記各電極を形成し、続けて400℃
程度の熱処理により、オーミック接合部を形成して半導
体装置を完成する。
ジスト17を除去した後、ゲート金属WSi/Ti/P
t/Auをスパッタリング法により、ウエハ全面に成膜
し、イオンミリングおよびリアクティブ・イオン・エッ
チングにより、上記のE型とD型のリセス開口部を、そ
れぞれE型ゲート電極19,D型ゲート電極18の基礎
部として整形する。最後に、蒸着・リフトオフ法によ
り、AuGe系の上記各電極を形成し、続けて400℃
程度の熱処理により、オーミック接合部を形成して半導
体装置を完成する。
【0020】なお、同一基板上に複数のVtを有するF
ETを作製する場合、GaAs/AlGaAs選択結晶
エッチングと、AlGaAs/GaAs選択ウエットエ
ッチングを連続的に適用することにより、ゲートリセス
部のエピ層の厚さを2通りの水準以上に渡って容易に構
成することができる。さらに、上記のVt値を複数にし
て同時に作り込むことも可能である。
ETを作製する場合、GaAs/AlGaAs選択結晶
エッチングと、AlGaAs/GaAs選択ウエットエ
ッチングを連続的に適用することにより、ゲートリセス
部のエピ層の厚さを2通りの水準以上に渡って容易に構
成することができる。さらに、上記のVt値を複数にし
て同時に作り込むことも可能である。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明に係る半
導体装置の製造方法に依れば、電界効果トランジスタを
製造する工程において、n-AlxGaAs層/n-Ga
As層構造のエピタキシャル成長層を用い、n-AlxG
aAs層を酸処理で選択的に除去して露出させたGaA
s層にゲート金属を形成することにより、Al xGaA
s層のみを選択的に除去してGaAs層を露出させるこ
とができるので、GaAs層以下のエピ層の厚さを所望
のVtに合わせて設計しておけば、酸処理を一回行なう
だけでAlGaAs層の厚さが決まり、従ってVtも決
まるので、従来のように微量のエッチングを繰り返して
Vtを調節していた手間が省ける。その結果、製造工程
が大幅に短縮されると共に、Vt制御性が大幅に向上す
る。また、同一基板上に複数のVtを有するFETを作
製する場合、GaAs/AlGaAs選択結晶エッチン
グと、AlGaAs/GaAs選択ウエットエッチング
を連続的に適用することにより、ゲートリセス部のエピ
層の厚さを2通りの水準以上に渡る仕様でもって容易に
構成することができ、上記の複数のVt値を同時に作り
込むことが容易に可能となる。
導体装置の製造方法に依れば、電界効果トランジスタを
製造する工程において、n-AlxGaAs層/n-Ga
As層構造のエピタキシャル成長層を用い、n-AlxG
aAs層を酸処理で選択的に除去して露出させたGaA
s層にゲート金属を形成することにより、Al xGaA
s層のみを選択的に除去してGaAs層を露出させるこ
とができるので、GaAs層以下のエピ層の厚さを所望
のVtに合わせて設計しておけば、酸処理を一回行なう
だけでAlGaAs層の厚さが決まり、従ってVtも決
まるので、従来のように微量のエッチングを繰り返して
Vtを調節していた手間が省ける。その結果、製造工程
が大幅に短縮されると共に、Vt制御性が大幅に向上す
る。また、同一基板上に複数のVtを有するFETを作
製する場合、GaAs/AlGaAs選択結晶エッチン
グと、AlGaAs/GaAs選択ウエットエッチング
を連続的に適用することにより、ゲートリセス部のエピ
層の厚さを2通りの水準以上に渡る仕様でもって容易に
構成することができ、上記の複数のVt値を同時に作り
込むことが容易に可能となる。
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を用いて、MESFET構造の半導体を製造す
る場合の製造工程を示す工程順断面図である。
製造方法を用いて、MESFET構造の半導体を製造す
る場合の製造工程を示す工程順断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を用いて、同一基板内にエンハンスメント型と
デプリーション型の2通りのしきい値電圧を有するHJ
FETを製造する場合の製造工程を示す前半の工程順断
面図である。
製造方法を用いて、同一基板内にエンハンスメント型と
デプリーション型の2通りのしきい値電圧を有するHJ
FETを製造する場合の製造工程を示す前半の工程順断
面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を用いて、同一基板内にエンハンスメント型と
デプリーション型の2通りのしきい値電圧を有するHJ
FETを製造する場合の製造工程を示す後半の工程順断
面図である。
製造方法を用いて、同一基板内にエンハンスメント型と
デプリーション型の2通りのしきい値電圧を有するHJ
FETを製造する場合の製造工程を示す後半の工程順断
面図である。
【図4】従来のGaAsMES型電界効果トランジスタ
(MESFET)の製造方法を示す工程順断面図であ
る。
(MESFET)の製造方法を示す工程順断面図であ
る。
1,21 半絶縁性GaAs基板 2,22 アンドープGaAsバッファ層 3 GaAsチャネル層 4 n+Al0.5GaAs層 6 オーミック電極 7,15,17 フォトレジスト 8 ゲート電極 11 i-AlGaAs層 12 アンドープi-GaAs層 13 i-Al0.5GaAs層 14 n-GaAsキャップ層 16 SiO2膜 18 D型ゲート電極 19 E型ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/812 Fターム(参考) 4M104 AA05 BB10 BB15 BB28 CC01 CC03 DD08 DD09 DD16 DD34 DD37 DD68 FF27 GG12 5F004 AA05 DA11 DA18 DB03 DB20 DB21 EA10 EA17 EB02 5F043 AA16 BB10 DD15 DD18 DD30 FF10 GG04 5F102 GA02 GB01 GC01 GD01 GJ05 GK05 GL05 GM06 GN05 GQ01 GR04 GT03 GT05 HC11 HC15 HC19 HC21
Claims (13)
- 【請求項1】電界効果トランジスタを含む半導体装置の
製造方法において、 ガリウム・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部とし
て、ガリウム・アルミニウム・砒素層をガリウム・砒素
層の上部に置いたエピタキシャル成長層を形成する半導
体基板形成工程と、 前記ガリウム・アルミニウム・砒素層の一部をフッ酸溶
液又は塩酸溶液で選択的に除去して前記ガリウム・砒素
層の一部を露出させて、ゲートリセス部を形成するゲー
トリセス部形成工程と、 前記ゲートリセス部形成工程により形成されたゲートリ
セス部にゲート電極を形成するゲート部形成工程を有す
ること、 を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記電界効果トランジスタの構造の範疇に
は、MESFET構造を含むこと、を特徴とする請求項
1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記ガリウム・アルミニウム・砒素層の化
学的組成をn+AlxGaAs(0.4≦x≦0.9)と
すること、 を特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項4】前記フッ酸溶液又は塩酸溶液は、純水で希
釈して10倍以上の体積となるよウに調合したものを使
用すること、 を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項5】前記半導体基板形成工程は、半絶縁性ガリ
ウム・砒素基板上に厚さ800nmのアンドープ・ガリ
ウム・砒素バッファ層を形成する工程と、前記バッファ
層上部にシリコンが3×1017/cm3でドーピングされ
ている厚さ20nmのガリウム・砒素チャネル層を形成
する工程と、前記チャネル層の上部にシリコンが3×1
018/cm3でドーピングされている厚さ50nmのn+A
l0.5GaAs層を形成する工程を有すること、 を特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項6】電界効果トランジスタを含む半導体装置の
製造方法において、 ガリウム・砒素基板と、該基板上の構成要素の一部とし
て、第1のガリウム・砒素層を第1のガリウム・アルミ
ニウム・砒素層の上部に置いた第1のエピタキシャル成
長層の上部に重ねて、第2のガリウム・砒素層を第2の
ガリウム・アルミニウム・砒素層の上部に置いた第2の
エピタキシャル成長層を形成する半導体基板形成工程
と、 第1のフォトレジストをマスクにして、前記第2のガリ
ウム・砒素層を選択ドライエッチングにより除去し、ワ
イドリセス部を形成するワイドリセス部形成工程と、 前記ワイドリセス部上にSiO2膜を皮膜した後、第2
のフォトレジストをマスクにして、エンハンスメント型
とデプリーション型の二つのゲートリセス部を開口する
ゲートリセス部開口工程と、 前記SiO2膜を除去した後、前記第2のガリウム・ア
ルミニウム・砒素層の一部を除去して前記二つのゲート
リセス部開口部直下の前記第1のガリウム・砒素層を露
出させ、デプリーション型のゲートリセス部を確定する
デプリーション型ゲートリセス部形成工程と、 前記デプリーション型のゲートリセス開口部のみを第3
のフォトレジストでカバーしてから、GaAs/AlGaAs選択
ドライエッチングにより、前記エンハンスメント型のリ
セス開口部直下の前記第1のガリウム・砒素層を除去す
るエンハンスメント型ゲートリセス部形成工程と、 前記デプリーション型とエンハンスメント型のゲートリ
セス部それぞれに電極を形成した後、オーミック接合部
を形成する工程を有すること、 を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】前記電界効果トランジスタの構造の範疇に
は、デプリーション型とエンハンスメント型の2通りの
しきい値電圧を持つHJFET構造を含むこと、 を特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】前記第2のガリウム・アルミニウム・砒素
層の化学的組成を、i-AlxGaAs(x≧0.4)と
すること、 を特徴とする請求項6又は請求項7記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項9】前記第2のガリウム・砒素層を除去する際
の選択ドライエッチングには、BCl3+SF6ガスプラ
ズマを使用すること、 を特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項10】前記ゲートリセス部開口工程における前
記ワイドリセス部上のSiO2膜の皮膜は、厚さ300
nmにしてCVD法を使用して皮膜し、SF6ガスプラ
ズマを用いたリアクティブ・イオン・エッチングにより
除去すること、 を特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項11】前記デプリーション型ゲートリセス部形
成工程における前記第2のガリウム・アルミニウム・砒
素層の一部除去には、バッファードフッ酸を使用するこ
と、 を特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】前記エンハンスメント型ゲートリセス部
形成工程におけるGaAs/AlGaAs選択ドライエッチングに
は、BCl3+SF6ガスプラズマを使用すること、 を特徴とする請求項6乃至11のいずれか1項に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】前記半導体基板形成工程は、半絶縁性G
aAs基板上に形成された、厚さ800nmのアンドー
プGaAsバッファ層を形成する工程と、厚さ20nm
のアンドープGaAs層を形成する工程と、Siが3×
1018/cm3でドーピングされている厚さ12nmのn-
AlGaAs電子供給層を形成する工程と、厚さ9nm
のi-AlGaAs層を形成する工程と、アンドープi-
GaAs層を形成する工程と、厚さ10nmのi-Al
0.5GaAs層を形成する工程と、Siが4×1018/c
m3でドーピングされている厚さ100nmのn-GaA
sキャップ層を形成する工程を有すること、 を特徴とする請求項6乃至12のいずれか1項に記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29820998A JP3211786B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29820998A JP3211786B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000124408A true JP2000124408A (ja) | 2000-04-28 |
JP3211786B2 JP3211786B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=17856636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29820998A Expired - Fee Related JP3211786B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3211786B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103098149A (zh) * | 2010-09-14 | 2013-05-08 | 株式会社村田制作所 | 半导体陶瓷元件及其制造方法 |
CN115547828A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-30 | 瑞森半导体科技(湖南)有限公司 | 一种肖特基二极管及其制备方法 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP29820998A patent/JP3211786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103098149A (zh) * | 2010-09-14 | 2013-05-08 | 株式会社村田制作所 | 半导体陶瓷元件及其制造方法 |
CN115547828A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-30 | 瑞森半导体科技(湖南)有限公司 | 一种肖特基二极管及其制备方法 |
CN115547828B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-03-10 | 瑞森半导体科技(湖南)有限公司 | 一种肖特基二极管及其制备方法 |
Also Published As
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---|---|
JP3211786B2 (ja) | 2001-09-25 |
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |