JP2019165056A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2019165056A JP2018050653A JP2018050653A JP2019165056A JP 2019165056 A JP2019165056 A JP 2019165056A JP 2018050653 A JP2018050653 A JP 2018050653A JP 2018050653 A JP2018050653 A JP 2018050653A JP 2019165056 A JP2019165056 A JP 2019165056A
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智洋 吉田
Tomohiro Yoshida
智洋 吉田
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Abstract

To provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a flange part of a gate electrode with good reproducibility.SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of: forming a first SiN film on a semiconductor laminate located on a substrate; forming a second SiN film on the first SiN film; forming a mast including an opening pattern on the second SiN film; forming a second opening on the second SiN film and forming a first opening having a narrower opening width than the second opening on the first SiN film; forming a first resist provided with a third opening having a wider opening width than the second opening, a second resist provided with a fourth opening having a wider opening width than the third opening, and a third resist provided with a fifth opening having an opening width wider than the third opening and narrower than the fourth opening on the second SiN film; and forming a gate in contact with the semiconductor laminate via the first opening with the first to third resists as a mask.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置として、例えば下記特許文献1に記載される高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)が挙げられる。HEMTにおいては、電流コラプスを抑制するために、ゲートの一部を拡張し半導体層と接しないフランジ部が設けられることがある。下記特許文献1には、2段フランジ部を備えるHEMTの態様が開示されている。下記特許文献1では、バリア層上にSiN層及びHfO(酸化ハフニウム)層が順に設けられており、SiN層上に1段目のフランジ部が形成され、HfO層上に2段目のフランジ部が形成されている。このように2段フランジ部を形成することによって、ゲート電極におけるエッジの数が増えるので、電界を分散する効果が大きくなる。   An example of the semiconductor device is a high electron mobility transistor (HEMT) described in Patent Document 1 below. In the HEMT, in order to suppress current collapse, a flange portion that extends a part of the gate and does not contact the semiconductor layer may be provided. The following Patent Document 1 discloses an aspect of a HEMT including a two-stage flange portion. In the following Patent Document 1, a SiN layer and an HfO (hafnium oxide) layer are sequentially provided on a barrier layer, a first-stage flange portion is formed on the SiN layer, and a second-stage flange portion is formed on the HfO layer. Is formed. By forming the two-stage flange portion in this way, the number of edges in the gate electrode is increased, so that the effect of dispersing the electric field is increased.

特開2013−222939号公報JP 2013-222939 A

上記特許文献1においては、2段目のフランジ部の幅は、マスクにおいてウェットエッチングによって形成された開口の形状によって定まる。このため、当該開口の形状の再現性が低いので、2段目のフランジ部の長さもまたばらつきやすい。したがって、上記特許文献1においては、量産されたHEMT毎の特性が異なってしまう問題がある。   In Patent Document 1, the width of the second flange portion is determined by the shape of the opening formed in the mask by wet etching. For this reason, since the reproducibility of the shape of the opening is low, the length of the second flange portion is also likely to vary. Therefore, in the said patent document 1, there exists a problem from which the characteristic for every HEMT mass-produced differs.

本発明の一側面は、フランジ部を再現性よく形成可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of one aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a flange portion can be formed with good reproducibility.

本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法は、基板上に位置する半導体積層体上に第1のSiN膜を減圧CVD法により形成する工程と、第1のSiN膜上に第2のSiN膜をプラズマCVD法により形成する工程と、開口パターンを有するマスクを第2のSiN膜上に形成する工程と、開口パターンを介したドライエッチングによって、第2のSiN膜に第2開口を形成し、第2開口よりも狭い開口幅を有する第1開口を第1のSiN膜に形成する工程と、第2のSiN膜上に、第2開口よりも広い開口幅を有し第2開口に重なる第3開口が設けられ、第2のSiN膜上に位置する第1レジスト、第3開口よりも広い開口幅を有し第3開口に重なる第4開口が設けられ、第1レジスト上に位置する第2レジスト、及び第3開口よりも広く第4開口よりも狭い開口幅を有し第4開口に重なる第5開口が設けられ、第2レジスト上に位置する第3レジスト、を形成する工程と、第1〜第3レジストをマスクとして、第1開口を介して半導体積層体に接するゲートを形成する工程と、を備える。   A method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a step of forming a first SiN film on a semiconductor stacked body located on a substrate by a low pressure CVD method, and a second SiN film on the first SiN film. A second opening is formed in the second SiN film by a step of forming the film by plasma CVD, a step of forming a mask having an opening pattern on the second SiN film, and dry etching through the opening pattern. Forming a first opening having an opening width narrower than the second opening in the first SiN film, and having an opening width wider than the second opening and overlapping the second opening on the second SiN film. A third opening is provided, a first resist located on the second SiN film, and a fourth opening having an opening width wider than the third opening and overlapping the third opening are provided, and are located on the first resist. Wider than the second resist and the third opening A fifth opening having an opening width narrower than the four openings and overlapping the fourth opening, and forming a third resist located on the second resist; and using the first to third resists as a mask, Forming a gate in contact with the semiconductor stacked body through one opening.

本発明の一側面によれば、フランジ部を再現性よく形成可能な半導体装置の製造方法を提供できる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the flange portion can be formed with good reproducibility.

図1は、実施形態に係る製造方法によって製造されるトランジスタ1の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a transistor 1 manufactured by the manufacturing method according to the embodiment. 図2(a),(b)は、実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図である。2A and 2B are diagrams illustrating a method for manufacturing the transistor 1 according to the embodiment. 図3(a),(b)は、実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図である。3A and 3B are diagrams illustrating a method for manufacturing the transistor 1 according to the embodiment. 図4(a),(b)は、実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図であって、トランジスタ1のうちゲート電極23付近の製造方法を拡大して示す。4A and 4B are diagrams illustrating a method for manufacturing the transistor 1 according to the embodiment, and an enlarged method for manufacturing the transistor 1 near the gate electrode 23 is shown. 図5(a),(b)は、実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図であって、トランジスタ1のうちゲート電極23付近の製造方法を拡大して示す。FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a method for manufacturing the transistor 1 according to the embodiment, and show an enlarged manufacturing method in the vicinity of the gate electrode 23 in the transistor 1. 図6(a),(b)は、実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図であって、トランジスタ1のうちゲート電極23付近の製造方法を拡大して示す。6A and 6B are diagrams for explaining a method for manufacturing the transistor 1 according to the embodiment, and show an enlarged manufacturing method in the vicinity of the gate electrode 23 in the transistor 1. 図7は、第1のSiN膜11のゲート開口11aの壁面、及び第2のSiN膜12の開口12aの壁面がエッチングにより後退する様子を概念的に示す図である。FIG. 7 is a diagram conceptually showing how the wall surface of the gate opening 11a of the first SiN film 11 and the wall surface of the opening 12a of the second SiN film 12 are retreated by etching. 図8は、従来のゲート電極の形成工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional gate electrode forming process.

本発明の実施形態に係る半導体装置の一種である電界効果トランジスタの製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   A specific example of a method for manufacturing a field effect transistor, which is a kind of semiconductor device according to an embodiment of the present invention, will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included. In the following description, the same reference numerals are given to the same elements in the description of the drawings, and redundant descriptions are omitted.

図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタという)の一例を示す断面図である。図1に示されるように、トランジスタ1は、基板2、半導体積層体7、第1のSiN膜11(第1のSiN膜)、第2のSiN膜12(第2のSiN膜)、ソース電極21、ドレイン電極22、及びゲート電極23を備える。半導体積層体7は、基板2から順に、バッファ層3、チャネル層4、バリア層5、及びキャップ層6を含む。トランジスタ1は高電子移動度トランジスタ(HEMT)であり、チャネル層4とバリア層5との界面のチャネル層側に2次元電子ガス(2DEG:2 Dimensional Electron Gas)が生じることにより、チャネル層4内にチャネル領域が形成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a field effect transistor (hereinafter simply referred to as a transistor) manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the transistor 1 includes a substrate 2, a semiconductor stacked body 7, a first SiN film 11 (first SiN film), a second SiN film 12 (second SiN film), and a source electrode. 21, a drain electrode 22, and a gate electrode 23. The semiconductor stacked body 7 includes a buffer layer 3, a channel layer 4, a barrier layer 5, and a cap layer 6 in order from the substrate 2. The transistor 1 is a high electron mobility transistor (HEMT), and a two-dimensional electron gas (2DEG: 2 Dimensional Electron Gas) is generated on the channel layer side of the interface between the channel layer 4 and the barrier layer 5. A channel region is formed.

基板2は、結晶成長用の基板である。基板2として、例えばSiC基板、GaN基板、又はサファイア(Al)基板が挙げられる。本実施形態では、基板2はSiC基板である。バッファ層3は、チャネル層4及びバリア層5を異種材料で形成された基板2上にエピタキシャル成長するための緩衝層である。バッファ層3は、窒化物半導体で構成され、例えばAlN層である。バッファ層3の厚さは、例えば10nm以上100nm以下である。チャネル層4は、基板2上(本実施形態ではバッファ層3上)にエピタキシャル成長した層であり、上述した2次元電子ガスが生じ、電流が流れるチャネル領域を形成する。チャネル層4は、窒化物半導体で構成され、例えばGaN層である。チャネル層4の厚さは、例えば400nm以上2000nm以下である。 The substrate 2 is a substrate for crystal growth. Examples of the substrate 2 include a SiC substrate, a GaN substrate, and a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate. In the present embodiment, the substrate 2 is a SiC substrate. The buffer layer 3 is a buffer layer for epitaxially growing the channel layer 4 and the barrier layer 5 on the substrate 2 formed of different materials. The buffer layer 3 is made of a nitride semiconductor, for example, an AlN layer. The thickness of the buffer layer 3 is, for example, not less than 10 nm and not more than 100 nm. The channel layer 4 is a layer epitaxially grown on the substrate 2 (on the buffer layer 3 in this embodiment), and the above-described two-dimensional electron gas is generated to form a channel region through which current flows. The channel layer 4 is made of a nitride semiconductor, for example, a GaN layer. The thickness of the channel layer 4 is, for example, not less than 400 nm and not more than 2000 nm.

バリア層5は、チャネル層4上にエピタキシャル成長した層である。バリア層5は、チャネル層4よりも電子親和力が大きい窒化物半導体で構成され、例えばAlGaN層、InAlN層、あるいはInAlGaN層を含む。バリア層5はn型の導電性を示してもよい。本実施形態では、バリア層5は、n型のAlGaN層である。バリア層5の厚さは、例えば5nm以上30nm以下である。キャップ層6は、バリア層5上にエピタキシャル成長した層である。キャップ層6は、窒化物半導体で構成され、例えばGaN層である。キャップ層6も不純物を含んでもよい。本実施形態では、キャップ層6は、n型GaN層からなる。キャップ層6の厚さの下限値は、例えば1nmである。キャップ層6の厚さの上限値は、例えば5nmである。   The barrier layer 5 is a layer epitaxially grown on the channel layer 4. The barrier layer 5 is made of a nitride semiconductor having a higher electron affinity than the channel layer 4 and includes, for example, an AlGaN layer, an InAlN layer, or an InAlGaN layer. The barrier layer 5 may exhibit n-type conductivity. In the present embodiment, the barrier layer 5 is an n-type AlGaN layer. The thickness of the barrier layer 5 is, for example, not less than 5 nm and not more than 30 nm. The cap layer 6 is a layer epitaxially grown on the barrier layer 5. The cap layer 6 is made of a nitride semiconductor and is, for example, a GaN layer. The cap layer 6 may also contain impurities. In the present embodiment, the cap layer 6 is composed of an n-type GaN layer. The lower limit value of the thickness of the cap layer 6 is, for example, 1 nm. The upper limit value of the thickness of the cap layer 6 is, for example, 5 nm.

第1のSiN膜11は、キャップ層6上に設けられた絶縁性の保護膜である。第1のSiN膜11は、半導体積層体7の表面を保護するために設けられる。後述するように、第2のSiN膜12よりもエッチング耐性を高めるために、第1のSiN膜11は減圧CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition;LPCVD)法によって形成される。LPCVD法は、成膜圧力を下げ、成膜温度を高くすることによって、緻密な膜を形成する方法である。また、第1のSiN膜11は、ストイキオメトリな組成よりもSiの割合が大きい、いわゆるSiリッチな膜である。第1のSiN膜11の屈折率は例えば2.05以上である。   The first SiN film 11 is an insulating protective film provided on the cap layer 6. The first SiN film 11 is provided to protect the surface of the semiconductor stacked body 7. As will be described later, the first SiN film 11 is formed by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method in order to increase the etching resistance as compared with the second SiN film 12. The LPCVD method is a method for forming a dense film by lowering the deposition pressure and increasing the deposition temperature. Further, the first SiN film 11 is a so-called Si-rich film in which the proportion of Si is larger than the stoichiometric composition. The refractive index of the first SiN film 11 is, for example, 2.05 or more.

第1のSiN膜11の厚さの下限値は例えば10nmであり、上限値は例えば50nmである。本実施形態では、第1のSiN膜11の厚さは、15nm以上25nm以下が好ましい。第1のSiN膜11には、ゲート開口(第1開口)11aと、ソース開口11bと、ドレイン開口11cとが形成されている。ゲート開口11aは、ソース開口11bとドレイン開口11cとの間に位置する。ゲート開口11a内では、キャップ層6が露出している。ゲート開口11aの側壁は、ゲート開口11aの幅が半導体積層体7から離れるほど徐々に拡がるように、半導体積層体7の積層方向に対して傾斜している。ソース開口11b及びドレイン開口11c内では、キャップ層6が除去されておりバリア層5が露出している。   The lower limit value of the thickness of the first SiN film 11 is, for example, 10 nm, and the upper limit value is, for example, 50 nm. In the present embodiment, the thickness of the first SiN film 11 is preferably 15 nm or more and 25 nm or less. In the first SiN film 11, a gate opening (first opening) 11a, a source opening 11b, and a drain opening 11c are formed. The gate opening 11a is located between the source opening 11b and the drain opening 11c. The cap layer 6 is exposed in the gate opening 11a. The side wall of the gate opening 11 a is inclined with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked body 7 so that the width of the gate opening 11 a gradually increases as the distance from the semiconductor stacked body 7 increases. In the source opening 11b and the drain opening 11c, the cap layer 6 is removed and the barrier layer 5 is exposed.

ソース電極21は、ソース開口11bを塞ぎ、かつ、半導体積層体7上に設けられ、ソース開口11bを介してバリア層5と接している。ドレイン電極22は、ドレイン開口11cを塞ぎ、かつ、半導体積層体7上に設けられ、ドレイン開口11cを介してバリア層5と接している。ソース電極21及びドレイン電極22は、オーミック電極であり、例えばチタン(Ti)層とアルミニウム(Al)層との積層構造を合金化して形成されたものである。ソース電極21及びドレイン電極22は、Al層の上に他のTi層をさらに積層化した上で合金化されてもよい。また、タンタル(Ta)層をTi層に代えて採用することもできる。   The source electrode 21 closes the source opening 11b, is provided on the semiconductor stacked body 7, and is in contact with the barrier layer 5 through the source opening 11b. The drain electrode 22 closes the drain opening 11c, is provided on the semiconductor stacked body 7, and is in contact with the barrier layer 5 through the drain opening 11c. The source electrode 21 and the drain electrode 22 are ohmic electrodes, and are formed, for example, by alloying a laminated structure of a titanium (Ti) layer and an aluminum (Al) layer. The source electrode 21 and the drain electrode 22 may be alloyed after further stacking another Ti layer on the Al layer. Moreover, a tantalum (Ta) layer can be used instead of the Ti layer.

第2のSiN膜12は、第1のSiN膜11上に設けられる。後述するように、第1のSiN膜11よりもエッチング耐性を低くするために、第2のSiN膜12はプラズマCVD法によって形成される。プラズマCVD法では成膜温度が低温のため、第2のSiN膜12の膜質は第1のSiN膜11よりも疎である。第2のSiN膜12のSi組成は第1のSiN膜11のSi組成よりも小さく、またその屈折率は第1のSiN膜11よりも小さい。第2のSiN膜12の屈折率は、例えば2.0程度、もしくはそれ以下である。第2のSiN膜12の厚さの下限値は例えば30nmであり、上限値は例えば500nmである。本実施形態では、第2のSiN膜12の厚さは、35nm以上45nm以下でよい。   The second SiN film 12 is provided on the first SiN film 11. As will be described later, in order to make the etching resistance lower than that of the first SiN film 11, the second SiN film 12 is formed by a plasma CVD method. Since the film formation temperature is low in the plasma CVD method, the film quality of the second SiN film 12 is sparser than that of the first SiN film 11. The Si composition of the second SiN film 12 is smaller than that of the first SiN film 11, and the refractive index thereof is smaller than that of the first SiN film 11. The refractive index of the second SiN film 12 is, for example, about 2.0 or less. The lower limit value of the thickness of the second SiN film 12 is, for example, 30 nm, and the upper limit value is, for example, 500 nm. In the present embodiment, the thickness of the second SiN film 12 may be not less than 35 nm and not more than 45 nm.

第2のSiN膜12には、開口12a,12b及び12cが形成されている。開口(第2開口)12aは、第1のSiN膜11のゲート開口11a上に位置し、第1のSiN膜11のうちゲート開口11a及びその周辺部を露出させる。このため、開口12aの開口幅は、ゲート開口11aよりも広い。開口12aの側壁は、ゲート開口11aと同様に、半導体積層体7の積層方向に対して傾斜している。開口12aの側壁の傾斜角は、ゲート開口11aの側壁の傾斜角よりも大きい(θ11<θ12、図4(b)を参照)。開口12bは、第2のSiN膜12のうちソース電極21を覆う部分に形成されており、ソース電極21の上面を露出する。ソース電極21は、開口12bを介して、図示しないソース電極パッドと接している。開口12cは、第2のSiN膜12のうちドレイン電極22を覆う部分に形成されており、ドレイン電極22の上面を露出する。ドレイン電極22は、開口12cを介して、図示しないドレイン電極パッドと接している。   Openings 12 a, 12 b and 12 c are formed in the second SiN film 12. The opening (second opening) 12 a is located on the gate opening 11 a of the first SiN film 11 and exposes the gate opening 11 a and the peripheral portion of the first SiN film 11. For this reason, the opening width of the opening 12a is wider than that of the gate opening 11a. The side wall of the opening 12a is inclined with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked body 7, similarly to the gate opening 11a. The inclination angle of the side wall of the opening 12a is larger than the inclination angle of the side wall of the gate opening 11a (θ11 <θ12, see FIG. 4B). The opening 12 b is formed in a portion of the second SiN film 12 that covers the source electrode 21 and exposes the upper surface of the source electrode 21. The source electrode 21 is in contact with a source electrode pad (not shown) through the opening 12b. The opening 12 c is formed in a portion of the second SiN film 12 that covers the drain electrode 22 and exposes the upper surface of the drain electrode 22. The drain electrode 22 is in contact with a drain electrode pad (not shown) through the opening 12c.

ゲート電極23は、ソース電極21とドレイン電極22との間の半導体積層体7上の領域に設けられ、ゲート開口11aを介してキャップ層6に接している。具体的には、ゲート電極23は、ゲート開口11a及び開口12aを埋め込んでおり、ゲート開口11a内のキャップ層6と、開口12a内にて露出する第1のSiN膜11の表面と、第2のSiN膜12の表面のうち開口12aの周辺部とに接している。ゲート電極23は、キャップ層6とショットキ接触する材料を含み、例えばニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層構造を有する。この場合、Ni層がキャップ層6にショットキ接触する。なお、キャップ層6とショットキ接触できる材料としては、Niの他にPt(白金)等が挙げられる。Ni層の厚さは例えば200nmであり、Au層の厚さは例えば700nmである。   The gate electrode 23 is provided in a region on the semiconductor stacked body 7 between the source electrode 21 and the drain electrode 22, and is in contact with the cap layer 6 through the gate opening 11a. Specifically, the gate electrode 23 fills the gate opening 11a and the opening 12a, the cap layer 6 in the gate opening 11a, the surface of the first SiN film 11 exposed in the opening 12a, and the second The surface of the SiN film 12 is in contact with the peripheral portion of the opening 12a. The gate electrode 23 includes a material that is in Schottky contact with the cap layer 6 and has, for example, a stacked structure of a nickel (Ni) layer and a gold (Au) layer. In this case, the Ni layer is in Schottky contact with the cap layer 6. In addition to Ni, Pt (platinum) etc. are mentioned as a material which can perform Schottky contact with the cap layer 6. The thickness of the Ni layer is 200 nm, for example, and the thickness of the Au layer is 700 nm, for example.

ゲート電極23のうち、第1のSiN膜11,12に接する部分は、チャネル内の電界を緩和する機能を有する。以下では、ゲート電極23のうち、第1のSiN膜11上に接する部分を第1部分23aとし、第2のSiN膜12上に接する部分を第2部分23bとする。第1部分23aの幅は、ゲート開口11aの開口幅と、開口12aの開口幅とによって定まる。第2部分23bの幅は、後述するように、開口12aの開口幅と、レジストに設けられる開口の開口幅とによって定まる。ゲート電極23は、その幅方向において第2部分23bよりも外側に位置する第3部分23cを有する。第3部分23cは、第2のSiN膜12に対して離間しているので、チャネル内の電界を緩和する効果は弱い。   A portion of the gate electrode 23 that is in contact with the first SiN films 11 and 12 has a function of relaxing the electric field in the channel. Hereinafter, in the gate electrode 23, a portion in contact with the first SiN film 11 is referred to as a first portion 23 a, and a portion in contact with the second SiN film 12 is referred to as a second portion 23 b. The width of the first portion 23a is determined by the opening width of the gate opening 11a and the opening width of the opening 12a. As will be described later, the width of the second portion 23b is determined by the opening width of the opening 12a and the opening width of the opening provided in the resist. The gate electrode 23 has a third portion 23c located outside the second portion 23b in the width direction. Since the third portion 23c is separated from the second SiN film 12, the effect of relaxing the electric field in the channel is weak.

ここで、図2〜図6を参照しながら本実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する。図2(a),(b)、図3(a),(b)、図4(a),(b)、図5(a),(b)及び図6(a),(b)は、本実施形態に係るトランジスタ1の製造方法を説明する図である。なお、図4(a),(b)、図5(a),(b)、及び図6(a),(b)は、トランジスタ1のうちゲート電極23付近の製造方法を拡大して示す。   Here, a manufacturing method of the transistor 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b), FIG. 3 (a), (b), FIG. 4 (a), (b), FIG. 5 (a), (b) and FIG. 6 (a), (b) FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the transistor 1 according to the present embodiment. 4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), and 6 (a), 6 (b) are enlarged views of the manufacturing method in the vicinity of the gate electrode 23 in the transistor 1. FIG. .

まず、図2(a)に示されるように、バッファ層3、チャネル層4、バリア層5、及びキャップ層6を含む半導体積層体7を基板2上に形成する。例えば、有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD)を用いて、バッファ層3として機能するAlN層、チャネル層4として機能するGaN層、バリア層5として機能するAlGaN層、及びキャップ層6として機能するGaN層を、SiC基板上に順にエピタキシャル成長する。   First, as illustrated in FIG. 2A, a semiconductor stacked body 7 including a buffer layer 3, a channel layer 4, a barrier layer 5, and a cap layer 6 is formed on the substrate 2. For example, by using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), an AlN layer that functions as the buffer layer 3, a GaN layer that functions as the channel layer 4, an AlGaN layer that functions as the barrier layer 5, and a cap A GaN layer functioning as the layer 6 is epitaxially grown in order on the SiC substrate.

続いて、図2(b)に示されるように、半導体積層体7の表面(本実施形態ではキャップ層6の表面)を覆う第1のSiN膜11を成膜する。この工程では、ジクロロシランガス及びアンモニアガスを原料とする減圧CVD法により、第1のSiN膜11をキャップ層6上に形成する。本実施形態では、第1のSiN膜11の厚さは20nmである。この工程において、第1のSiN膜11の成膜温度の下限値は例えば800℃であり、上限値は例えば900℃である。これは、プラズマCVD法における成膜温度よりも極めて高い温度である。但し、この温度は、半導体積層体7の成長温度よりも低い。また、第1のSiN膜11の成膜圧力の下限値は例えば10Paであり、上限値は例えば100Paである。本実施形態では、成膜圧力は50Pa〜100Paである。また、ジクロロシランの流量F1とアンモニアガスの流量F2との比(F1/F2)を例えば0.3以上とする。このジクロロシランの流量比は、ストイキオメトリとなるジクロロシランの流量比よりも大きいため、Siリッチな膜が形成される。ジクロロシランの流量F1は例えば10sccm〜100sccmの範囲内であり、アンモニアガスの流量F2は例えば200sccm〜2000sccmの範囲内である。なお、単位sccmは標準状態での立方センチメートル毎分を意味し、1sccm=1.69×10−4Pa・m・sec−1で換算される。 Subsequently, as shown in FIG. 2B, a first SiN film 11 covering the surface of the semiconductor stacked body 7 (in this embodiment, the surface of the cap layer 6) is formed. In this step, the first SiN film 11 is formed on the cap layer 6 by a low pressure CVD method using dichlorosilane gas and ammonia gas as raw materials. In the present embodiment, the thickness of the first SiN film 11 is 20 nm. In this step, the lower limit value of the deposition temperature of the first SiN film 11 is, for example, 800 ° C., and the upper limit value is, for example, 900 ° C. This is a temperature extremely higher than the film formation temperature in the plasma CVD method. However, this temperature is lower than the growth temperature of the semiconductor stacked body 7. The lower limit value of the deposition pressure of the first SiN film 11 is, for example, 10 Pa, and the upper limit value is, for example, 100 Pa. In the present embodiment, the film forming pressure is 50 Pa to 100 Pa. Further, the ratio (F1 / F2) between the flow rate F1 of dichlorosilane and the flow rate F2 of ammonia gas is set to 0.3 or more, for example. Since the flow rate ratio of this dichlorosilane is larger than the flow rate ratio of dichlorosilane used as stoichiometry, a Si-rich film is formed. The flow rate F1 of dichlorosilane is in the range of 10 sccm to 100 sccm, for example, and the flow rate F2 of ammonia gas is in the range of 200 sccm to 2000 sccm, for example. The unit sccm means cubic centimeter per minute in the standard state, and is converted by 1 sccm = 1.69 × 10 −4 Pa · m 3 · sec −1 .

一実施例では、ジクロロシランの流量F1は40sccmであり、アンモニアガスの流量F2は90sccmであり、成膜圧力は50Paであり、成膜温度は850℃である。このような成膜条件によれば、屈折率がおよそ2.1のSiリッチな第1のSiN膜11を得ることができる。なお、ジクロロシランの流量F1をさらに大きくすることによって、よりSiリッチな第1のSiN膜11を形成してもよい。   In one embodiment, the flow rate F1 of dichlorosilane is 40 sccm, the flow rate F2 of ammonia gas is 90 sccm, the film formation pressure is 50 Pa, and the film formation temperature is 850 ° C. Under such film formation conditions, the Si-rich first SiN film 11 having a refractive index of approximately 2.1 can be obtained. Note that the Si-rich first SiN film 11 may be formed by further increasing the flow rate F1 of dichlorosilane.

続いて、図3(a)に示されるように、第1のSiN膜11の一部を選択的にエッチングし、ソース開口11b及びドレイン開口11cを形成する。例えば、レジストマスクを介する選択的なドライエッチングにより、第1のSiN膜11にソース開口11b及びドレイン開口11cを形成する。さらに、ソース開口11b及びドレイン開口11c内のキャップ層6を、塩素系ガスを反応ガスとするドライエッチングにより除去する。これにより、ソース開口11b及びドレイン開口11c内においてバリア層5が露出する。その後、ソース開口11b内にソース電極21を形成し、ドレイン開口11c内にドレイン電極22を形成する。この工程では、ソース電極21及びドレイン電極22のための金属を、例えば真空蒸着法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition;PVD法)及びリフトオフにより形成する。その後、これらをオーミック電極とするための熱処理による合金化を行う。   Subsequently, as shown in FIG. 3A, a part of the first SiN film 11 is selectively etched to form a source opening 11b and a drain opening 11c. For example, the source opening 11b and the drain opening 11c are formed in the first SiN film 11 by selective dry etching through a resist mask. Further, the cap layer 6 in the source opening 11b and the drain opening 11c is removed by dry etching using a chlorine-based gas as a reaction gas. Thereby, the barrier layer 5 is exposed in the source opening 11b and the drain opening 11c. Thereafter, the source electrode 21 is formed in the source opening 11b, and the drain electrode 22 is formed in the drain opening 11c. In this step, the metal for the source electrode 21 and the drain electrode 22 is formed by, for example, physical vapor deposition (PVD method) such as vacuum vapor deposition and lift-off. Thereafter, alloying is performed by heat treatment to make them ohmic electrodes.

続いて、図3(b)に示されるように、第1のSiN膜11上に第2のSiN膜12を成膜する。第2のSiN膜12は、第1のSiN膜11、ソース電極21及びドレイン電極22を含む半導体積層体7上の全面を覆う。この工程では、シランガス及びアンモニアガスを原料とするプラズマCVD法により、第2のSiN膜12を形成する。本実施形態では、第2のSiN膜12の厚さは、40nmである。この工程において、第2のSiN膜12の成膜温度の下限値は例えば300℃であり、上限値は例えば350℃である。このように成膜温度を低くできるのは、シラン、及びアンモニアの分解過程をプラズマが補助するからである。第2のSiN膜12の成膜圧力の下限値は例えば50Paであり、上限値は例えば200Paである。シランの流量F3は10sccm〜50sccmの範囲内であり、アンモニアガスの流量F4は100sccm〜500sccmの範囲内である。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, a second SiN film 12 is formed on the first SiN film 11. The second SiN film 12 covers the entire surface of the semiconductor stacked body 7 including the first SiN film 11, the source electrode 21 and the drain electrode 22. In this step, the second SiN film 12 is formed by plasma CVD using silane gas and ammonia gas as raw materials. In the present embodiment, the thickness of the second SiN film 12 is 40 nm. In this step, the lower limit value of the deposition temperature of the second SiN film 12 is, for example, 300 ° C., and the upper limit value is, for example, 350 ° C. The reason why the film formation temperature can be lowered in this way is that plasma assists the decomposition process of silane and ammonia. The lower limit value of the deposition pressure of the second SiN film 12 is, for example, 50 Pa, and the upper limit value is, for example, 200 Pa. The flow rate F3 of silane is in the range of 10 sccm to 50 sccm, and the flow rate F4 of ammonia gas is in the range of 100 sccm to 500 sccm.

一実施例では、シランの流量F3は20sccmであり、アンモニアガスの流量F4は200sccmであり、成膜圧力は133Paであり、成膜温度は350℃であり、RFパワーは200Wである。このような成膜条件によれば、屈折率がおよそ1.8の第2のSiN膜12を得ることができる。   In one embodiment, the flow rate F3 of silane is 20 sccm, the flow rate F4 of ammonia gas is 200 sccm, the deposition pressure is 133 Pa, the deposition temperature is 350 ° C., and the RF power is 200 W. Under such film formation conditions, the second SiN film 12 having a refractive index of approximately 1.8 can be obtained.

続いて、図4(a)に示されるように、開口パターン31aを有するマスク31を第2のSiN膜12上に形成する。開口パターン31aの形成位置及び平面形状は、ゲート開口11aの形成位置及び平面形状に対応する。マスク31は、例えば紫外線露光用レジスト若しくは電子線露光用レジストからなる。開口パターン31aは、例えば紫外線露光若しくは電子線露光により形成される。開口パターン31aの開口幅Lは、電子線露光の場合には例えば50nmであり、紫外線露光の場合には例えば400nmである。開口幅Lは、第1のSiN膜11におけるゲート開口11aの所望の開口幅L(図4の(b)を参照)から逆算して決定されるとよい。 Subsequently, as shown in FIG. 4A, a mask 31 having an opening pattern 31 a is formed on the second SiN film 12. The formation position and planar shape of the opening pattern 31a correspond to the formation position and planar shape of the gate opening 11a. The mask 31 is made of, for example, an ultraviolet exposure resist or an electron beam exposure resist. The opening pattern 31a is formed by, for example, ultraviolet exposure or electron beam exposure. Aperture width L 0 of the opening pattern 31a in the case of electron beam exposure of 50nm for example, in the case of UV exposure is 400nm for example. The opening width L 0 may be determined by calculating backward from the desired opening width L 1 of the gate opening 11a in the first SiN film 11 (see FIG. 4B).

続いて、図4(b)に示されるように、開口パターン31aを介したドライエッチングによって、第2のSiN膜12に開口12aを形成し、開口12aよりも狭い開口幅Lを有するゲート開口11aを第1のSiN膜11に形成する(エッチング工程)。これにより、開口12a及びゲート開口11aを介して半導体積層体7のキャップ層6が露出する。この工程では、第1のSiN膜11に対するエッチング条件をそのまま第2のSiN膜12に対しても適用すると、第2のSiN膜12に有意なサイドエッチが生ずる。ドライエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(ReactiveIon Etching;RIE)である。エッチングガスとしては、例えばフッ素系ガスが用いられる。フッ素系ガスとしては、例えば、SF,CF,CHF,C,及びCからなる群から1つ以上が選択される。ガスの種類によって、窒化膜との反応性が変化するため、開口12aの形状に影響を与える。RIE装置は、誘導結合型(InductiveCoupled Plasma;ICP)のものであってもよい。フッ素系ガスを用いる場合のエッチング条件としては、例えば、エッチングガスがSFに、反応圧力が1Paに、RFパワーが100Wにそれぞれ設定される。この工程では、RFパワーと同様に、反応圧力もイオンの平均自由行程に影響するので、エッチングの異方性の程度を左右する。 Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), by dry etching through the opening pattern 31a, an opening 12a is formed in the second SiN film 12, a gate opening having a narrow opening width L 1 than the opening 12a 11a is formed on the first SiN film 11 (etching step). Thereby, the cap layer 6 of the semiconductor stacked body 7 is exposed through the opening 12a and the gate opening 11a. In this step, if the etching conditions for the first SiN film 11 are applied to the second SiN film 12 as they are, significant side etching occurs in the second SiN film 12. The dry etching is, for example, reactive ion etching (RIE). As an etching gas, for example, a fluorine-based gas is used. As the fluorine-based gas, for example, one or more are selected from the group consisting of SF 6 , CF 4 , CHF 3 , C 3 F 6 , and C 2 F 6 . Since the reactivity with the nitride film changes depending on the type of gas, the shape of the opening 12a is affected. The RIE apparatus may be an inductive coupled type (ICP). As the etching conditions when using a fluorine-based gas, for example, the etching gas is set to SF 6 , the reaction pressure is set to 1 Pa, and the RF power is set to 100 W. In this step, the reaction pressure affects the mean free path of ions as well as the RF power, and therefore affects the degree of etching anisotropy.

図7は、第1のSiN膜11のゲート開口11aの壁面、及び第2のSiN膜12の開口12aの壁面がエッチングにより後退する様子を概念的に示す図である。図7(a)は、エッチング深さと第2のSiN膜12の厚さとが互いに等しい状態(すなわちエッチングが第1のSiN膜11の上面に達した状態)を示している。図7(b),(c)は、第1のSiN膜11,12に対するエッチングが徐々に進行する様子を示している。図7(d)は、エッチング深さと第1のSiN膜11,12の厚さの和とが互いに等しい状態(すなわちエッチングがキャップ層6の上面に達して完了した状態)を示している。また、図中に示された破線の長方形D2は、第2のSiN膜12に対する深さ方向のエッチングレートa2と横方向のエッチングレートb2とのアスペクト比A2(A2=a2/b2)を表している。破線の長方形D1は、マスク31と重複する領域の第1のSiN膜11が上方からはエッチングされないと仮定した場合の、第1のSiN膜11に対する深さ方向のエッチングレートa1と横方向のエッチングレートb1とのアスペクト比A1(A1=a1/b1)を表している。   FIG. 7 is a diagram conceptually showing how the wall surface of the gate opening 11a of the first SiN film 11 and the wall surface of the opening 12a of the second SiN film 12 are retreated by etching. FIG. 7A shows a state where the etching depth and the thickness of the second SiN film 12 are equal to each other (that is, the state where the etching reaches the upper surface of the first SiN film 11). FIGS. 7B and 7C show a state in which the etching for the first SiN films 11 and 12 proceeds gradually. FIG. 7D shows a state where the etching depth and the sum of the thicknesses of the first SiN films 11 and 12 are equal to each other (that is, a state where the etching reaches the upper surface of the cap layer 6 and is completed). A broken-line rectangle D2 shown in the figure represents an aspect ratio A2 (A2 = a2 / b2) between the etching rate a2 in the depth direction and the etching rate b2 in the lateral direction with respect to the second SiN film 12. Yes. The broken-line rectangle D1 indicates the etching rate a1 in the depth direction and the etching in the lateral direction with respect to the first SiN film 11 when it is assumed that the first SiN film 11 in the region overlapping the mask 31 is not etched from above. The aspect ratio A1 (A1 = a1 / b1) with the rate b1 is shown.

本実施形態では、第2のSiN膜12がプラズマCVD法によって形成され、第1のSiN膜11が減圧CVD法によって形成される。前述したように、プラズマCVD法によって形成されたSiNは疎であり、RIE等のドライエッチングに対する耐性が相対的に小さい。従って、第2のSiN膜12は化学的な反応主体で等方的にエッチングされるので、横方向のエッチングレートは比較的大きくなり、深さ方向のエッチングレートに近づく。一方、減圧CVD法によって形成されたSiNは緻密であり、RIE等のドライエッチングに対する耐性が相対的に大きい。従って、第1のSiN膜11においては化学的な反応が後退し、イオンのスパッタリング作用が相対的に大きくなり、横方向のエッチングレートは深さ方向のエッチングレートよりも十分に小さくなる。   In the present embodiment, the second SiN film 12 is formed by a plasma CVD method, and the first SiN film 11 is formed by a low pressure CVD method. As described above, SiN formed by the plasma CVD method is sparse, and its resistance to dry etching such as RIE is relatively small. Therefore, since the second SiN film 12 is isotropically etched mainly by chemical reaction, the lateral etching rate becomes relatively large and approaches the etching rate in the depth direction. On the other hand, SiN formed by the low pressure CVD method is dense and has relatively high resistance to dry etching such as RIE. Therefore, in the first SiN film 11, the chemical reaction is retreated, the ion sputtering action is relatively large, and the lateral etching rate is sufficiently smaller than the depth etching rate.

上記のような第1のSiN膜11,12のエッチング特性の違いは、これらのエッチングレートに現れる。すなわち、第1のSiN膜11の深さ方向のエッチングレートa1は第2のSiN膜12の深さ方向のエッチングレートa2よりも遅くなり、また、第1のSiN膜11の横方向のエッチングレートb1は第2のSiN膜12の横方向のエッチングレートb2よりも遅くなる。更に、第1のSiN膜11のアスペクト比A1は、第2のSiN膜12のアスペクト比A2よりも大きくなる傾向がある。一例では、エッチングレートa1は4nm/minであり、エッチングレートa2は20nm/minであり、比(a2/a1)は5程度である。また、エッチングレートb1は0.5nm/minであり、エッチングレートb2は8nm/minであり、比(b2/b1)は16程度である。この場合、これらのアスペクト比A1,A2の比(A1/A2)は16/5となる。なお、成膜条件及びエッチング条件を変更することにより、比(A1/A2)を16/5より大きくすることもできる。   The difference in the etching characteristics of the first SiN films 11 and 12 as described above appears in these etching rates. That is, the etching rate a1 in the depth direction of the first SiN film 11 is slower than the etching rate a2 in the depth direction of the second SiN film 12, and the etching rate in the lateral direction of the first SiN film 11 b1 becomes slower than the lateral etching rate b2 of the second SiN film 12. Furthermore, the aspect ratio A1 of the first SiN film 11 tends to be larger than the aspect ratio A2 of the second SiN film 12. In one example, the etching rate a1 is 4 nm / min, the etching rate a2 is 20 nm / min, and the ratio (a2 / a1) is about 5. The etching rate b1 is 0.5 nm / min, the etching rate b2 is 8 nm / min, and the ratio (b2 / b1) is about 16. In this case, the ratio (A1 / A2) of these aspect ratios A1 and A2 is 16/5. Note that the ratio (A1 / A2) can be made larger than 16/5 by changing the film formation condition and the etching condition.

図7の(a)〜(d)に示されるように、第1のSiN膜11に対する深さ方向のエッチングが進む際、第2のSiN膜12に対する横方向のエッチングが同時に進み、開口12aの側壁が次第に後退する。従って、ゲート開口11aの周囲に位置する第1のSiN膜11の上面が次第に露出する。このとき、マスク31の開口パターン31aから半導体積層体7の表面に垂直な方向に沿ってのみエッチングガスが吹き付けられると仮定すると、第1のSiN膜11の上面はエッチングされない。従って、この場合、ゲート開口11aの側壁は図中のWaとなり、半導体積層体7の表面に対する側壁Waの傾斜角はアスペクト比A1のみに従う。しかし、多くの場合エッチングガスの進行方向は半導体積層体7の表面に垂直な方向に対して傾斜した成分を含んでおり、本工程では第1のSiN膜11の角部分(エッジ)のスパッタ作用によるエッチングが同時に進行する。図中のWbは、第1のSiN膜11の露出部分がマスク31に覆われておらず第1のSiN膜11の角部分のエッチングが十分に進行したと仮定した場合のゲート開口11aの側壁形状を表している。この場合、ゲート開口11aの側壁は、ゲート開口11aの下縁から開口12aの下縁まで直線状に延びる。実際には、ゲート開口11aの側壁の形状はWaとWbとの中間、例えばWcの辺りになる。従って、半導体積層体7の表面に対する第1のSiN膜11のゲート開口11aの側壁の傾斜角θは、θ=tan−1(4/0.5)=tan−1(8)未満、θ=tan−1(t11/((t11/4)×8))=tan−1(0.5)以上となる。上限は、第1のSiN膜11をエッチングする間第2のSiN膜12のサイドエッチングが一切生じないとした場合(Waに相当)、下限は、第2のSiN膜のサイドエッチングが等方的に進行する場合(Wbに相当)を示す。ここでt11は第1のSiN膜11の厚みを示す。 As shown in FIGS. 7A to 7D, when the etching in the depth direction of the first SiN film 11 proceeds, the etching in the lateral direction of the second SiN film 12 proceeds simultaneously, and the opening 12a The side wall is gradually retracted. Therefore, the upper surface of the first SiN film 11 located around the gate opening 11a is gradually exposed. At this time, if it is assumed that the etching gas is blown only from the opening pattern 31a of the mask 31 along the direction perpendicular to the surface of the semiconductor stacked body 7, the upper surface of the first SiN film 11 is not etched. Therefore, in this case, the side wall of the gate opening 11a becomes Wa in the figure, and the inclination angle of the side wall Wa with respect to the surface of the semiconductor stacked body 7 follows only the aspect ratio A1. However, in many cases, the traveling direction of the etching gas includes a component that is inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the semiconductor stacked body 7. In this step, the sputtering action of the corner portion (edge) of the first SiN film 11 is performed. Etching is simultaneously performed. Wb in the figure is the side wall of the gate opening 11a when it is assumed that the exposed portion of the first SiN film 11 is not covered with the mask 31 and the corner portion of the first SiN film 11 is sufficiently etched. Represents the shape. In this case, the side wall of the gate opening 11a extends linearly from the lower edge of the gate opening 11a to the lower edge of the opening 12a. Actually, the shape of the side wall of the gate opening 11a is an intermediate between Wa and Wb, for example, around Wc. Therefore, the inclination angle θ of the side wall of the gate opening 11a of the first SiN film 11 with respect to the surface of the semiconductor stacked body 7 is less than θ = tan −1 (4 / 0.5) = tan −1 (8), θ = tan −1 (t11 / ((t11 / 4) × 8)) = tan −1 (0.5) or more. The upper limit is when the side etching of the second SiN film 12 does not occur at all during the etching of the first SiN film 11 (corresponding to Wa), and the lower limit is the side etching of the second SiN film isotropic. Shows the case (equivalent to Wb). Here, t11 indicates the thickness of the first SiN film 11.

第1のSiN膜11のゲート開口11aの下縁を基準とする第2のSiN膜12の後退量Bは、第2のSiN膜12が厚くなるほど大きくなる。一例として、第1のSiN膜11の厚さを20nmとし、第2のSiN膜12の厚さを40nmとした場合、後退量Bは70nmとなる。このとき、傾斜角θは75°となる。また、別の例として、第1のSiN膜11の厚さを20nmとし、第2のSiN膜12の厚さを120nmとした場合、後退量Bは100nmとなる。このとき、傾斜角θは70°となる。なお、後退量Bは、開口12aの側壁とゲート開口11aの側壁との間隔S1に相当する(図5(b)を参照)。   The retraction amount B of the second SiN film 12 with respect to the lower edge of the gate opening 11a of the first SiN film 11 increases as the second SiN film 12 becomes thicker. As an example, when the thickness of the first SiN film 11 is 20 nm and the thickness of the second SiN film 12 is 40 nm, the receding amount B is 70 nm. At this time, the inclination angle θ is 75 °. As another example, when the thickness of the first SiN film 11 is 20 nm and the thickness of the second SiN film 12 is 120 nm, the receding amount B is 100 nm. At this time, the inclination angle θ is 70 °. The retraction amount B corresponds to the distance S1 between the side wall of the opening 12a and the side wall of the gate opening 11a (see FIG. 5B).

第2のSiN膜12が厚くなるに従って傾斜角θは小さくなるが、第2のSiN膜12の厚さが300nm以上になると、傾斜角θは60°程度で飽和する。傾斜角θが飽和する理由は、第1のSiN膜11の角部分だけでなくゲート開口11aの側壁部分もエッチングが進むからである。   As the second SiN film 12 becomes thicker, the inclination angle θ becomes smaller. However, when the thickness of the second SiN film 12 becomes 300 nm or more, the inclination angle θ becomes saturated at about 60 °. The reason why the inclination angle θ is saturated is that etching proceeds not only at the corner portion of the first SiN film 11 but also at the side wall portion of the gate opening 11a.

また、エッチング時の圧力の増大(例えば、1Paから5Paへの増大)は、傾斜角θを小さくする方向に作用する。これは、イオンの平均自由行程が小さくなり、また、イオンの進行方向が等方的になるからである。但し、圧力が増大した場合であっても、第2のSiN膜12の膜厚が厚くなると傾斜角θは飽和する。しかしながら、その傾斜角θの飽和角度は45°程度であり、圧力が高いほど飽和角度は小さくなる。   Further, an increase in pressure during etching (for example, an increase from 1 Pa to 5 Pa) acts in the direction of decreasing the inclination angle θ. This is because the mean free path of ions is reduced and the traveling direction of ions is isotropic. However, even when the pressure increases, the inclination angle θ is saturated as the thickness of the second SiN film 12 increases. However, the saturation angle of the tilt angle θ is about 45 °, and the higher the pressure, the smaller the saturation angle.

引き続き製造方法を説明すると、図5(a)に示されるように、第2のSiN膜12上からマスク31を除去(剥離)する。そして、図5(b)に示されるように、第2のSiN膜12上に、第2のSiN膜12上に位置するレジスト(第1レジスト)41と、レジスト41上に位置するレジスト(第2レジスト)42と、レジスト42上に位置するレジスト(第3レジスト)43と、を形成する。レジスト41には、開口12aよりも広い開口幅Lを有し開口12aに重なる開口(第3開口)41aが設けられる。レジスト42には、開口41aよりも広い開口幅Lを有し、開口41aに重なる開口(第4開口)42aが設けられる。レジスト43には、開口41aよりも広く開口42aよりも狭い開口幅Lを有し、開口42aに重なる開口(第5開口)43aが設けられる。このようなレジスト41〜43の形成方法の詳細例について、以下に説明する。 Next, the manufacturing method will be described. As shown in FIG. 5A, the mask 31 is removed (peeled) from the second SiN film 12. Then, as shown in FIG. 5B, a resist (first resist) 41 located on the second SiN film 12 and a resist (first resist) located on the resist 41 are formed on the second SiN film 12. 2 resist) 42 and a resist (third resist) 43 located on the resist 42 are formed. The resist 41, an opening (third opening) 41a is provided to overlap the opening 12a has a wide opening width L 3 than the opening 12a. The resist 42 has a wider opening width L 4 than the opening 41a, the opening (fourth opening) 42a is provided to overlap the opening 41a. The resist 43 has an opening width narrower L 5 than wider opening 42a than the opening 41a, the opening (5 opening) 43a is provided to overlap the opening 42a. A detailed example of a method for forming such resists 41 to 43 will be described below.

まず、第2のSiN膜12上にレジスト41〜43を順に形成する。レジスト41は、例えば、α−クロロアクリレートとα−メチルスチレンとの共重合体である。本実施形態では、レジスト41として、α−クロロアクリレートとα−メチルスチレンとの共重合体(例えば、日本ゼオン株式会社製のZEP520AもしくはZEP520A−7)が用いられる。また、塗布後のレジスト41の厚さを調整するために、上記共重合体をアニソール等で希釈して使用してもよい。レジスト41の厚さは、例えば50nm以上400nm以下である。レジスト41の厚みの下限は、レジスト41を安定して塗布可能な厚みである。次に、レジスト41上にレジスト42を形成する。本実施形態では、レジスト42として、ポリメチルグルタルイミド(PMGI)が用いられる。レジスト42の厚さは、例えば300nm以上800nm以下である。レジスト42の厚みの下限は、ゲート電極23の金属の厚みである。そして、レジスト42上にレジスト43を形成する。本実施形態では、レジスト43として、α−クロロアクリレートとα−メチルスチレンとの共重合体(例えば、日本ゼオン株式会社製のZEP520AもしくはZEP520A−7)が用いられる。塗布後のレジスト43の厚さを調整するために、上記共重合体をアニソール等で希釈して使用してもよい。レジスト43の厚さは、例えば100nm以上400nm以下である。レジスト43の厚さの下限は、蒸着中にレジスト43が変形し、ゲート電極23の第3部分23cの電極幅が変化しない厚みである。   First, resists 41 to 43 are sequentially formed on the second SiN film 12. The resist 41 is, for example, a copolymer of α-chloroacrylate and α-methylstyrene. In the present embodiment, as the resist 41, a copolymer of α-chloroacrylate and α-methylstyrene (for example, ZEP520A or ZEP520A-7 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is used. Further, in order to adjust the thickness of the resist 41 after coating, the copolymer may be diluted with anisole or the like. The thickness of the resist 41 is, for example, not less than 50 nm and not more than 400 nm. The lower limit of the thickness of the resist 41 is a thickness at which the resist 41 can be applied stably. Next, a resist 42 is formed on the resist 41. In the present embodiment, polymethylglutarimide (PMGI) is used as the resist 42. The thickness of the resist 42 is, for example, not less than 300 nm and not more than 800 nm. The lower limit of the thickness of the resist 42 is the metal thickness of the gate electrode 23. Then, a resist 43 is formed on the resist 42. In this embodiment, a copolymer of α-chloroacrylate and α-methylstyrene (for example, ZEP520A or ZEP520A-7 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is used as the resist 43. In order to adjust the thickness of the resist 43 after coating, the copolymer may be diluted with anisole or the like. The thickness of the resist 43 is, for example, not less than 100 nm and not more than 400 nm. The lower limit of the thickness of the resist 43 is a thickness at which the resist 43 is deformed during vapor deposition and the electrode width of the third portion 23c of the gate electrode 23 does not change.

次に、レジスト41〜43のそれぞれに開口41a〜43aを形成する。まず、レジスト43においてゲート開口11a及び開口12aに重なる部分に電子線を照射し、当該部分を露光させる。次に、レジスト43において露光した部分を現像して除去する。これにより、ゲート開口11a及び開口12aに重なり、開口幅Lを有する開口43aを形成する。そして、レジスト43の開口43aを介してレジスト42をウェットエッチングし、開口42aをレジスト42に形成する。開口42aの開口幅Lは開口43aの開口幅Lよりも広いので、レジスト43の一部は、レジスト42に対して庇として機能する。 Next, openings 41a to 43a are formed in the resists 41 to 43, respectively. First, an electron beam is irradiated to portions of the resist 43 that overlap the gate opening 11a and the opening 12a to expose the portions. Next, the exposed portion of the resist 43 is developed and removed. Thus, overlapping the gate opening 11a and the opening 12a, to form an opening 43a having an opening width L 5. Then, the resist 42 is wet-etched through the opening 43 a of the resist 43 to form the opening 42 a in the resist 42. Since the opening width L 4 of the opening 42 a is wider than the opening width L 5 of the opening 43 a, a part of the resist 43 functions as a ridge with respect to the resist 42.

次に、開口43a,42aを介してレジスト41においてゲート開口11a及び開口12aに重なる部分に電子線を照射し、当該部分を露光させる。そして、レジスト44において露光した部分を現像して除去することによって、開口41aを形成する。開口41aの開口幅Lは、開口12aの開口幅Lより広く、開口42aの開口幅Lよりも狭い。 Next, an electron beam is irradiated to the part which overlaps with the gate opening 11a and the opening 12a in the resist 41 through opening 43a, 42a, and the said part is exposed. Then, the exposed portion of the resist 44 is developed and removed to form an opening 41a. The opening width L 3 of the opening 41a is wider than the opening width L 2 of the opening 12a, narrower than the opening width L 4 of the opening 42a.

上述したように、レジスト41,43の開口41a,43aは電子線描画によって形成される一方で、レジスト42の開口42aはウェットエッチングによって形成される。このため、開口41a,43aの開口幅L,Lは、開口42aの開口幅Lよりも精度よく形成可能である。すなわち、トランジスタ1の量産にあたって、開口幅L,Lは、開口幅Lよりも再現性が高い。 As described above, the openings 41a and 43a of the resists 41 and 43 are formed by electron beam drawing, while the openings 42a of the resist 42 are formed by wet etching. For this reason, the opening widths L 3 and L 5 of the openings 41a and 43a can be formed more accurately than the opening width L 4 of the opening 42a. That is, when the transistor 1 is mass-produced, the opening widths L 3 and L 5 have higher reproducibility than the opening width L 4 .

続いて、図6(a)に示されるように、レジスト41〜43をマスクとして、ゲート開口11aを介して半導体積層体7に接するゲート電極23を形成する。具体的には、ゲート開口11aから露出した半導体積層体7上、開口12aから露出した第1のSiN膜11上、開口41aから露出した第2のSiN膜12上、及び開口42aから露出したレジスト41上に、金属膜をPVD法により堆積する。金属膜は、例えば厚さ200nmのニッケル(Ni)膜と、厚さ700nmの金(Au)膜との積層膜である。これにより、ゲート電極23のうち、第1のSiN膜11上に接する第1部分23aと、第2のSiN膜12上に接する第2部分23bとを形成する。ゲート電極23のうち、第1部分23aの幅は間隔S1に相当しており、第2部分23bの幅は間隔S2に相当している。   Subsequently, as shown in FIG. 6A, the gate electrode 23 in contact with the semiconductor stacked body 7 through the gate opening 11a is formed using the resists 41 to 43 as a mask. Specifically, the resist exposed on the semiconductor stacked body 7 exposed from the gate opening 11a, on the first SiN film 11 exposed from the opening 12a, on the second SiN film 12 exposed from the opening 41a, and from the opening 42a. A metal film is deposited on 41 by PVD. The metal film is, for example, a laminated film of a nickel (Ni) film having a thickness of 200 nm and a gold (Au) film having a thickness of 700 nm. As a result, a first portion 23 a in contact with the first SiN film 11 and a second portion 23 b in contact with the second SiN film 12 in the gate electrode 23 are formed. Of the gate electrode 23, the width of the first portion 23a corresponds to the interval S1, and the width of the second portion 23b corresponds to the interval S2.

続いて、図6(b)に示されるように、レジスト41〜43を除去する。このとき、図6(a)に示されているレジスト43上に堆積した金属51を、レジスト41〜43と同時に除去する。以上の工程により、図1に示されるトランジスタ1が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, the resists 41 to 43 are removed. At this time, the metal 51 deposited on the resist 43 shown in FIG. 6A is removed simultaneously with the resists 41 to 43. Through the above steps, the transistor 1 shown in FIG. 1 is formed.

以上に説明した本実施形態による半導体装置の製造方法によって得られる作用効果について、図8を参照しながら説明する。図8は、従来のゲート電極の形成工程を示す図である。図8に示されるように、従来においてはゲート電極123を形成する際に、2層のレジスト42,43のみを用いている。すなわち、従来においては、レジスト41を用いることなくゲート電極123が形成されており、第2のSiN膜12の直上にレジスト42が形成される。上述したように、レジスト42の開口42aはウェットエッチングによって形成されているので、開口42aの開口幅は、レジスト43等よりも再現性が低くばらつきやすい。このため、開口42aによって露出される第2のSiN膜12上に形成されるゲート電極123の第2部分123bの幅もまたばらつきやすい。これにより、第2部分123bに起因したチャネル内の電界緩和効果がトランジスタ毎にばらついてしまう。加えて、ゲート電極123がPVD法によって形成されることから、ゲート電極123を構成するメタルが広がりやすい。これにより、第2部分123bの幅がレジスト43によって制御しきれず、レジスト43の庇となる部分に重なる突出部123dが第2のSiN膜12上に形成されてしまう。この場合、突出部123dもチャネル内の電界緩和効果を生じ、所望の電界緩和効果が得られなくなる。   The operations and effects obtained by the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment described above will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing a conventional gate electrode forming process. As shown in FIG. 8, conventionally, when forming the gate electrode 123, only two layers of resists 42 and 43 are used. That is, in the prior art, the gate electrode 123 is formed without using the resist 41, and the resist 42 is formed immediately above the second SiN film 12. As described above, since the opening 42a of the resist 42 is formed by wet etching, the opening width of the opening 42a is less reproducible than the resist 43 and is likely to vary. For this reason, the width of the second portion 123b of the gate electrode 123 formed on the second SiN film 12 exposed through the opening 42a is also likely to vary. Thereby, the electric field relaxation effect in the channel caused by the second portion 123b varies from transistor to transistor. In addition, since the gate electrode 123 is formed by the PVD method, the metal constituting the gate electrode 123 tends to spread. As a result, the width of the second portion 123 b cannot be controlled by the resist 43, and the protruding portion 123 d that overlaps the portion that becomes the ridge of the resist 43 is formed on the second SiN film 12. In this case, the protrusion 123d also produces an electric field relaxation effect in the channel, and a desired electric field relaxation effect cannot be obtained.

これに対して本実施形態の製造方法では、第2のSiN膜12の直上に形成されるレジスト41の開口41aは、電子線描写によって形成される。このため、開口41aの形状に合わせて形成されるゲート電極23の第2部分23bの形状を精度よく定めることができる。加えて、第1のSiN膜11のゲート開口11a及び第2のSiN膜12の開口12aはドライエッチングにより形成されているので、開口12aの開口幅Lもまた精度よく定めることができる。これにより、開口幅Lに合わせて形成されるゲート電極23の第1部分23aの形状もまた精度よく定めることができる。したがって本実施形態によれば、第1部分23a及び第2部分23bの両方の形状を精度よく定めることができるので、チャネル内の電界緩和効果を再現性よく発現可能である。 On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, the opening 41a of the resist 41 formed immediately above the second SiN film 12 is formed by electron beam depiction. For this reason, the shape of the second portion 23b of the gate electrode 23 formed in accordance with the shape of the opening 41a can be accurately determined. In addition, the opening 12a of the gate opening 11a and the second SiN film 12 of the first SiN film 11 because it is formed by dry etching, the opening width of the opening 12a L 2 may also be determined accurately. Thus, the shape of the first portion 23a of the gate electrode 23 formed in accordance with the opening width L 2 may also be determined accurately. Therefore, according to the present embodiment, since the shapes of both the first portion 23a and the second portion 23b can be accurately determined, the electric field relaxation effect in the channel can be expressed with good reproducibility.

加えて本実施形態では、第1のSiN膜11を減圧CVD法により形成し、第2のSiN膜12をプラズマCVD法により形成する。この場合、第2のSiN膜12のエッチングレートが第1のSiN膜11のエッチングレートよりも速くなるので、図7に示されるように、第1のSiN膜11のエッチングによりゲート開口11aが形成されている間に、第2のSiN膜12の開口12aの側壁が後退する。そして、ゲート開口11aの周囲の第1のSiN膜11の上面が露出する。この上面が上方向からエッチングされるので、半導体積層体7の表面を基準とするゲート開口11aの側壁の傾斜角θは、第1のSiN膜11のエッチングレートのアスペクト比A1に基づく角度よりも小さくなる。故に、本実施形態の方法によれば、ゲート開口11aの側壁を十分に傾斜させることができる。よって、ゲート端に電界が集中することによる耐圧の低下やコプラスの悪化も効果的に抑制することができる。   In addition, in the present embodiment, the first SiN film 11 is formed by the low pressure CVD method, and the second SiN film 12 is formed by the plasma CVD method. In this case, since the etching rate of the second SiN film 12 is faster than the etching rate of the first SiN film 11, the gate opening 11a is formed by etching the first SiN film 11, as shown in FIG. While being performed, the side wall of the opening 12a of the second SiN film 12 recedes. Then, the upper surface of the first SiN film 11 around the gate opening 11a is exposed. Since this upper surface is etched from above, the inclination angle θ of the side wall of the gate opening 11a with respect to the surface of the semiconductor stacked body 7 is larger than the angle based on the aspect ratio A1 of the etching rate of the first SiN film 11. Get smaller. Therefore, according to the method of this embodiment, the side wall of the gate opening 11a can be sufficiently inclined. Therefore, it is possible to effectively suppress a decrease in breakdown voltage and deterioration of coplus due to the concentration of the electric field at the gate end.

更に、本実施形態では、第1のSiN膜11及び第2のSiN膜12を連続して成膜したのちこれらを連続して(第1のSiN膜11及び第2のSiN膜12を大気に曝すことなく)エッチングするので、ゲート電圧の電界が及ぶ絶縁膜の内部にイオンや炭素原子といった不純物が残存することがない。従って、不純物に起因するトランジスタ1の特性の変動や信頼性の低下を回避することができる。また、本実施形態の方法ではドライエッチングにより開口12a及びゲート開口11aの側壁を形成するので、ウェットエッチングによって開口の側壁を形成する場合と比較して、側壁の傾斜角度のウェハ毎及びウェハ面内でのばらつきを低減できるので、素子毎の動作特性のばらつきを抑制することができる。   Further, in the present embodiment, after the first SiN film 11 and the second SiN film 12 are continuously formed, these are continuously formed (the first SiN film 11 and the second SiN film 12 are brought into the atmosphere. Etching (without exposure) prevents impurities such as ions and carbon atoms from remaining inside the insulating film to which the electric field of the gate voltage is applied. Therefore, it is possible to avoid fluctuations in characteristics of the transistor 1 and deterioration in reliability due to impurities. Further, in the method of the present embodiment, the sidewalls of the opening 12a and the gate opening 11a are formed by dry etching. Therefore, compared to the case where the sidewalls of the opening are formed by wet etching, the sidewall inclination angle is changed for each wafer and within the wafer surface. Therefore, it is possible to reduce variations in operating characteristics of each element.

本実施形態のように、第1のSiN膜11の厚さは、15nm〜25nmの範囲内であり、第2のSiN膜12の厚さは、35nm〜45nmの範囲内であり、第1のSiN膜11の屈折率は、第2のSiN膜12の屈折率よりも大きくてもよい。第1のSiN膜11の厚さを15nm以上とすることにより、第1のSiN膜11の絶縁膜及び保護膜としての機能を十分に発揮させることができる。また、第2のSiN膜12の厚さを35nm以上とすることにより、開口12aの側壁の後退量を十分に確保し、ゲート開口11aの側壁を効果的に傾斜させることができる。また、第1のSiN膜11の厚さを薄くし(例えば25nm以下)、第2のSiN膜12の厚さを薄くする(例えば45nm以下)ことにより、レジストマスクを薄くすることが可能となり、寸法制御性を高めることができる。   As in the present embodiment, the thickness of the first SiN film 11 is in the range of 15 nm to 25 nm, the thickness of the second SiN film 12 is in the range of 35 nm to 45 nm, and the first The refractive index of the SiN film 11 may be larger than the refractive index of the second SiN film 12. By setting the thickness of the first SiN film 11 to 15 nm or more, the function of the first SiN film 11 as an insulating film and a protective film can be sufficiently exhibited. In addition, by setting the thickness of the second SiN film 12 to 35 nm or more, a sufficient amount of retreat of the side wall of the opening 12a can be secured, and the side wall of the gate opening 11a can be effectively inclined. Further, by reducing the thickness of the first SiN film 11 (for example, 25 nm or less) and reducing the thickness of the second SiN film 12 (for example, 45 nm or less), the resist mask can be thinned. Dimension controllability can be improved.

本実施形態のように、第1のSiN膜11を形成するLPCVD工程では、成膜温度が800℃〜900℃の範囲、成膜圧力が50Pa〜100Paの範囲とすることができる。このような高温且つ低圧で第1のSiN膜11を成膜することで、第1のSiN膜11と第2のSiN膜12との上述したエッチングレートの違いを効果的に生じさせることができる。   As in this embodiment, in the LPCVD process for forming the first SiN film 11, the film formation temperature can be in the range of 800 ° C. to 900 ° C., and the film formation pressure can be in the range of 50 Pa to 100 Pa. By forming the first SiN film 11 at such a high temperature and low pressure, the above-described difference in etching rate between the first SiN film 11 and the second SiN film 12 can be effectively generated. .

本実施形態のように、第2のSiN膜12を形成する工程では、成膜温度が300℃〜350℃の範囲内でプラズマCVD法を採用することができる。このような低温で第2のSiN膜12を成膜することにより、第1のSiN膜11と第2のSiN膜12との上述したエッチングレートの違いを効果的に生じさせることができる。   As in the present embodiment, in the step of forming the second SiN film 12, a plasma CVD method can be employed within a film forming temperature range of 300 ° C. to 350 ° C. By forming the second SiN film 12 at such a low temperature, the above-described difference in etching rate between the first SiN film 11 and the second SiN film 12 can be effectively generated.

本発明による半導体装置の製造方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、HEMTに本発明を適用した例について説明しているが、本発明の製造方法は、HEMT以外の様々な電界効果トランジスタに適用可能である。また、上記実施形態ではオーミック電極(ソース電極及びドレイン電極)を形成した後に第2のSiN膜を形成しているが、第2のSiN膜を先に形成し、その後にオーミック電極を形成してもよい。その場合、オーミック電極の熱処理(合金化)の際に電極金属が第2のSiN膜に触れないことが好ましい。その場合、第2のSiN膜への電極金属の拡散を回避することができる。但し、第1のSiN膜は緻密な膜質を有するので、電極金属は第1のSiN膜には触れてもよい。   The manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a HEMT is described. However, the manufacturing method of the present invention can be applied to various field effect transistors other than the HEMT. In the above embodiment, the second SiN film is formed after the ohmic electrodes (source electrode and drain electrode) are formed. However, the second SiN film is formed first, and then the ohmic electrode is formed. Also good. In that case, it is preferable that the electrode metal does not touch the second SiN film during the heat treatment (alloying) of the ohmic electrode. In that case, the diffusion of the electrode metal into the second SiN film can be avoided. However, since the first SiN film has a dense film quality, the electrode metal may touch the first SiN film.

1…トランジスタ、2…基板、3…バッファ層、4…チャネル層、5…バリア層、6…キャップ層、7…半導体積層体、11…第1のSiN膜、11a…ゲート開口(第1開口)、11b…ソース開口、11c…ドレイン開口、12…第2のSiN膜、12a,12b…開口、12c…開口(第2開口)、21…ソース電極、22…ドレイン電極、23,123…ゲート電極、23a…第1部分、23b…第2部分、23c…第3部分、31…マスク、31a…開口パターン、41…レジスト(第1レジスト)、41a…開口(第3開口)、41…レジスト(第2レジスト)、42a…開口(第4開口)、43…レジスト(第3レジスト)、43a…開口(第5開口)、a1,a2…エッチングレート、B…後退量、b1,b2…エッチングレート、θ…傾斜角。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transistor, 2 ... Board | substrate, 3 ... Buffer layer, 4 ... Channel layer, 5 ... Barrier layer, 6 ... Cap layer, 7 ... Semiconductor laminated body, 11 ... 1st SiN film, 11a ... Gate opening (1st opening) ), 11b ... Source opening, 11c ... Drain opening, 12 ... Second SiN film, 12a, 12b ... Opening, 12c ... Opening (second opening), 21 ... Source electrode, 22 ... Drain electrode, 23, 123 ... Gate Electrode, 23a ... first part, 23b ... second part, 23c ... third part, 31 ... mask, 31a ... opening pattern, 41 ... resist (first resist), 41a ... opening (third opening), 41 ... resist (Second resist), 42a ... opening (fourth opening), 43 ... resist (third resist), 43a ... opening (fifth opening), a1, a2 ... etching rate, B ... retraction amount, b1, b2 ... etching Over door, θ ... angle of inclination.

Claims (7)

基板上に位置する半導体積層体上に第1のSiN膜を減圧CVD法により形成する工程と、
前記第1のSiN膜上に第2のSiN膜をプラズマCVD法により形成する工程と、
開口パターンを有するマスクを前記第2のSiN膜上に形成する工程と、
前記開口パターンを介したドライエッチングによって、前記第2のSiN膜に第2開口を形成し、前記第2開口よりも狭い開口幅を有する第1開口を前記第1のSiN膜に形成する工程と、
前記第2のSiN膜上に、
前記第2開口よりも広い開口幅を有し前記第2開口に重なる第3開口が設けられ、前記第2のSiN膜上に位置する第1レジスト、
前記第3開口よりも広い開口幅を有し前記第3開口に重なる第4開口が設けられ、前記第1レジスト上に位置する第2レジスト、及び
前記第3開口よりも広く前記第4開口よりも狭い開口幅を有し前記第4開口に重なる第5開口が設けられ、前記第2レジスト上に位置する第3レジスト、を形成する工程と、
前記第1〜第3レジストをマスクとして、前記第1開口を介して前記半導体積層体に接するゲートを形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
Forming a first SiN film on the semiconductor stack located on the substrate by a low pressure CVD method;
Forming a second SiN film on the first SiN film by a plasma CVD method;
Forming a mask having an opening pattern on the second SiN film;
Forming a second opening in the second SiN film by dry etching through the opening pattern, and forming a first opening in the first SiN film having an opening width narrower than the second opening; ,
On the second SiN film,
A first resist having a wider opening width than the second opening and having a third opening overlapping the second opening, the first resist being located on the second SiN film;
A fourth opening having an opening width wider than the third opening and overlapping the third opening is provided, a second resist located on the first resist, and wider than the third opening than the fourth opening Forming a third resist that has a narrow opening width and is provided with a fifth opening that overlaps the fourth opening and is located on the second resist;
Forming a gate in contact with the semiconductor stacked body through the first opening using the first to third resists as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記ゲートを形成する前記工程後、前記第1〜第3レジストと、前記第3レジスト上に堆積した金属とを同時に除去する工程をさらに備える、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of simultaneously removing the first to third resists and a metal deposited on the third resist after the step of forming the gate. 前記第1開口における側壁の傾斜角は、前記第2開口における側壁の傾斜角よりも大きい、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an inclination angle of the side wall in the first opening is larger than an inclination angle of the side wall in the second opening. 前記第1のSiN膜の厚さは、15nm〜25nmの範囲内であり、
前記第2のSiN膜の厚さは、35nm〜45nmの範囲内であり、
前記第1のSiN膜の屈折率は、前記第2のSiN膜の屈折率よりも大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The thickness of the first SiN film is in the range of 15 nm to 25 nm;
The thickness of the second SiN film is in the range of 35 nm to 45 nm,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a refractive index of the first SiN film is larger than a refractive index of the second SiN film.
前記第1のSiN膜におけるSiの組成は、前記第2のSiN膜におけるSiの組成よりも大きい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a composition of Si in the first SiN film is larger than a composition of Si in the second SiN film. 前記第1のSiN膜を形成する前記工程では、成膜温度が800℃〜900℃の範囲内であり、成膜圧力が50Pa〜100Paの範囲内である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the first SiN film, the film formation temperature is in the range of 800 ° C to 900 ° C, and the film formation pressure is in the range of 50 Pa to 100 Pa. A method for manufacturing the semiconductor device according to the item. 前記第2のSiN膜を形成する前記工程では、成膜温度が300℃〜350℃の範囲内である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the second SiN film, a film forming temperature is in a range of 300 ° C. to 350 ° C. 7.
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