JP2611745B2 - Method for manufacturing compound semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing compound semiconductor device

Info

Publication number
JP2611745B2
JP2611745B2 JP6294858A JP29485894A JP2611745B2 JP 2611745 B2 JP2611745 B2 JP 2611745B2 JP 6294858 A JP6294858 A JP 6294858A JP 29485894 A JP29485894 A JP 29485894A JP 2611745 B2 JP2611745 B2 JP 2611745B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
type
electron supply
semi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6294858A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08153871A (en
Inventor
洋一 及川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP6294858A priority Critical patent/JP2611745B2/en
Publication of JPH08153871A publication Critical patent/JPH08153871A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2611745B2 publication Critical patent/JP2611745B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体装置の製造
方法に関し、特に高電子移動度トランジスタの製造方法
に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a compound semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a high electron mobility transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】MESFETの1種である高電子移動度
トランジスタは、マイクロ波およびミリ波帯での増幅素
子としてよく用いられる。このような高電子移動度トラ
ンジスタは、高出力化の要請から、高ゲート耐圧が実現
できるリセス構造がとられている。これらの高電子移動
度トランジスタに用いられる化合物半導体基体の構造
は、複数の3−5族化合物半導体層が積層されており、
次のようになっている。
2. Description of the Related Art A high electron mobility transistor, which is one type of MESFET, is often used as an amplifying device in microwave and millimeter wave bands. Such a high electron mobility transistor has a recess structure capable of realizing a high gate breakdown voltage in response to a demand for high output. The structure of the compound semiconductor substrate used in these high electron mobility transistors has a structure in which a plurality of group 3-5 compound semiconductor layers are stacked,
It looks like this:

【0003】半絶縁性GaAs基板が用いられる場合、
この半絶縁性GaAs基板表面にはノンドープのGaA
s層のみからなるバッファー層,もしくはノンドープの
GaAs層の上にノンドープのInGaAs層が積層さ
れてなるバッファー層が設けられ、このバッファー層表
面にはn型のAlGaAs層からなる電子供給層が設け
られ、この電子供給層表面にはn型のGaAs層からな
るコンタクト層が設けられている。
When a semi-insulating GaAs substrate is used,
Non-doped GaAs is applied to the surface of the semi-insulating GaAs substrate.
A buffer layer composed of only an s layer or a buffer layer in which a non-doped InGaAs layer is laminated on a non-doped GaAs layer is provided, and an electron supply layer composed of an n-type AlGaAs layer is provided on the surface of the buffer layer. On the surface of the electron supply layer, a contact layer made of an n-type GaAs layer is provided.

【0004】また、半絶縁性InP基板が用いられる場
合、この半絶縁性InP基板表面にはノンドープのIn
GaAs層からなるバッファー層が設けられ、このバッ
ファー層表面にはn型のInAlAs層からなる電子供
給層が設けられ、この電子供給層表面にはInGaAs
層からなるコンタクト層が設けられている。
When a semi-insulating InP substrate is used, the surface of the semi-insulating InP substrate has a non-doped InP substrate.
A buffer layer made of a GaAs layer is provided, an electron supply layer made of an n-type InAlAs layer is provided on the surface of the buffer layer, and InGaAs is provided on the surface of the electron supply layer.
A contact layer comprising a layer is provided.

【0005】このようなトランジスタでは、コンタクト
層をエッチングしてリセス構造の開口部が設けられ、こ
の開口部により露出された電子供給層表面にショットキ
ー接合するゲート電極が設けられている。電子供給層と
バッファー層とからなるヘテロ界面近傍のバッファー層
では、このヘテロ接合界面を堺して電子とドナーイオン
とが空間的に分離され、電子が2次元状態化し,ドナー
イオンが存在しない領域を電子が走行するため、高電子
移動度が実現される。
In such a transistor, an opening having a recess structure is provided by etching a contact layer, and a gate electrode for Schottky junction is provided on the surface of the electron supply layer exposed by the opening. In the buffer layer near the hetero interface composed of the electron supply layer and the buffer layer, electrons and donor ions are spatially separated through this hetero junction interface, the electrons are two-dimensionally formed, and the region where donor ions do not exist is present. , The electron travels, thereby realizing high electron mobility.

【0006】化合物半導体装置の製造工程の模式的断面
図である図4を参照すると、従来の高電子移動度トラン
ジスタの一例は、次のように形成される。
Referring to FIG. 4, which is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a compound semiconductor device, an example of a conventional high electron mobility transistor is formed as follows.

【0007】まず、半絶縁性GaAs基板201表面に
は、バッハァー層であるノンドープGaAs層202,
電子供給層であるn型AlGaAs層203およびコン
タクト層であるn型GaAs層204が、順次エピタキ
シャル成長される。次に、リセスが開口される領域に開
口部を有するフォトレジスト膜231が、n型GaAs
層204表面に設けられる。続いて、電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)エッチング装置や反応性イオンエッチ
ング(RIE)装置などにハロゲン元素としては塩素の
みを含む塩化物ガスとハロゲン元素としては弗素のみを
含む弗化物ガスとの混合ガス(例えば、SiCl4 +S
6 ,SiCl4 +NF3 あるいはSiCl4 +SiF
4 など)からなるエッチングガスが導入され、上記フォ
トレジスト膜231がエッチングマスクにされて上記n
型GaAs層204が選択的にエッチングされる。この
選択エッチングにより、n型GaAs層204にはリセ
ス205が形成され、同時に、このリセス205により
露出される上記n型AlGaAs層203表面には、こ
の表面を覆うAlF3 膜206が形成される〔図4
(a)〕。また、これらの選択エッチングにより、高電
子移動度トランジスタのしきい値電圧(VTH)の値を決
定するリセス205直下に残留するn型AlGaAs層
203の膜厚を数オングストローム(のエッチング量)
の精度で制御することができる。
First, on a surface of a semi-insulating GaAs substrate 201, a non-doped GaAs layer 202 serving as a buffer layer is formed.
An n-type AlGaAs layer 203 serving as an electron supply layer and an n-type GaAs layer 204 serving as a contact layer are sequentially epitaxially grown. Next, a photoresist film 231 having an opening in a region where the recess is opened is formed of n-type GaAs.
It is provided on the surface of the layer 204. Subsequently, a mixed gas of a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element (e.g., an electron cyclotron resonance (ECR) etching apparatus or a reactive ion etching (RIE) apparatus). For example, SiCl 4 + S
F 6 , SiCl 4 + NF 3 or SiCl 4 + SiF
4 ) is introduced, and the photoresist film 231 is used as an etching mask to form the n.
The type GaAs layer 204 is selectively etched. By this selective etching, a recess 205 is formed in the n-type GaAs layer 204, and at the same time, an AlF 3 film 206 covering the surface is formed on the surface of the n-type AlGaAs layer 203 exposed by the recess 205 [ FIG.
(A)]. Further, by such selective etching, the thickness of the n-type AlGaAs layer 203 remaining immediately below the recess 205 that determines the value of the threshold voltage (V TH ) of the high electron mobility transistor is reduced by several angstroms.
Can be controlled with an accuracy of.

【0008】ここで、例えばSiCl4 +SiF4 から
なるエッチングガスを用いたエッチングではn型GaA
s層のエッチング速度がn型AlGaAs層のエッチン
グ速度の100倍以上となるということと、これの理由
はn型GaAs層のエッチングの終了と共にn型AlG
aAs層表面がAlF3 膜による覆われてn型AlGa
As層のエッチング速度が急激に低下するためであると
いうこととが、1990年,ジャーナル−オブ−バキュ
ーム−サイエンス−アンド−テクノロジー,第B8巻,
第6号,1956−1959ページ(Journal−
of−Vacuum−Science−and−Tec
hnology,Vol.B8,No.6,pp.19
56−1959,1990)に報告されている。また、
特開平3−175628号公報には、SiCl4 +NF
3 を用いた(n型AlGaAs層に対する)n型GaA
s層の選択エッチング方法が開示されている。
Here, for example, in etching using an etching gas composed of SiCl 4 + SiF 4 , n-type GaAs is used.
The reason that the etching rate of the s layer becomes 100 times or more the etching rate of the n-type AlGaAs layer, and this is because the n-type AlG
The surface of the aAs layer is covered with an AlF 3 film and n-type AlGa
The fact that the etching rate of the As layer is sharply reduced is described in 1990, Journal of Vacuum-Science and Technology, Vol.
No. 6, pages 1956-1959 (Journal-
of-Vacuum-Science-and-Tec
hnology, Vol. B8, no. 6, pp. 19
56-1959, 1990). Also,
JP-A-3-175628 discloses that SiCl 4 + NF
3 was used (for the n-type AlGaAs layer) n-type GaA
A method for selective etching of the s layer is disclosed.

【0009】次に、バレル式または平行平板型のプラズ
マ放電を発生する反応容器にO2 ガスが導入され、上記
フォトレジスト膜231が剥離される。このとき、Al
3膜206も除去され、さらに、その跡にAl2 3
膜210が形成される〔図4(b)〕。なお、有機溶剤
によるフォトレジスト膜の剥離方法も知られており、例
えば、120℃程度のジクロル・ベンゼン・フェノール
とアルキル・ベンゼン・スルフォン酸との混合液に浸漬
した後、メチル・エチル・ケトンおよびアルコールに順
次浸漬する方法(高温有機溶剤による剥離方法)もあ
る。
Next, O 2 gas is introduced into a reaction vessel that generates a barrel type or parallel plate type plasma discharge, and the photoresist film 231 is stripped. At this time, Al
The F 3 film 206 is also removed, and further, Al 2 O 3
A film 210 is formed (FIG. 4B). A method of removing a photoresist film with an organic solvent is also known. For example, after immersion in a mixed solution of dichlorobenzene phenol and alkylbenzene sulfonic acid at about 120 ° C., methyl ethyl ketone and There is also a method of sequentially immersing in alcohol (peeling method using a high-temperature organic solvent).

【0010】続いて、HCl水溶液に浸漬され、フォト
レジスト膜231の剥離の際にn型AlGaAs層20
3表面に形成されたAl2 3 膜210が除去され、同
時に、n型AlGaAs層203露出表面が洗浄され
る。次に、低感度の下層電子線レジスト膜232と高感
度の上層電子線レジスト膜233とが順次塗布,形成さ
れ、照射量の少ない電子線ビームにより上層電子線レジ
スト膜233が目合せ露光され,さらに照射量の多い電
子線ビームにより下層電子線レジスト膜232が目合せ
露光され、上層電子線レジスト膜233および下層電子
線レジスト膜232が現像,パターニングされる〔図4
(c)〕。
Subsequently, the photoresist film 231 is immersed in an aqueous HCl solution to remove the n-type AlGaAs layer 20 when the photoresist film 231 is peeled off.
The Al 2 O 3 film 210 formed on the three surfaces is removed, and at the same time, the exposed surface of the n-type AlGaAs layer 203 is cleaned. Next, a low-sensitivity lower-layer electron beam resist film 232 and a high-sensitivity upper-layer electron beam resist film 233 are sequentially applied and formed, and the upper-layer electron beam resist film 233 is aligned and exposed with an electron beam with a small irradiation amount. Further, the lower layer electron beam resist film 232 is aligned and exposed by an electron beam with a larger irradiation amount, and the upper layer electron beam resist film 233 and the lower layer electron beam resist film 232 are developed and patterned [FIG.
(C)].

【0011】次に、全面にアルミニウム膜が成膜され、
リフトオフ法により上層電子線レジスト膜233および
下層電子線レジスト膜232が除去されてT字型のゲー
ト電極207が形成される。次に、保護膜である酸化シ
リコン膜208がCVD法により全面に形成される。続
いて、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクして酸化
シリコン膜208がエッチングされ、その部分にソース
電極209a,ドレイン電極209bが形成される〔図
4(d)〕。
Next, an aluminum film is formed on the entire surface,
The upper-layer electron beam resist film 233 and the lower-layer electron beam resist film 232 are removed by a lift-off method, and a T-shaped gate electrode 207 is formed. Next, a silicon oxide film 208 as a protective film is formed on the entire surface by a CVD method. Subsequently, the silicon oxide film 208 is etched by using a photoresist film (not shown) as a mask, and a source electrode 209a and a drain electrode 209b are formed at the portions [FIG. 4D].

【0012】半絶縁性InP基板を用いた高電子移動度
トランジスタの場合、(リセス構造形成のため)コンタ
クト層であるn型InGaAs層を(電子供給層である
n型InAlAs層に対して)選択的にエッチングでき
るエッチングガスについて、アプライド−フィジックス
−レター,第62巻,第22号,2830−2832ペ
ージ,1993年(Applid−Physics−L
etter,Vol.62,No.22,pp.283
0−2832,1993)による紹介,報告を参照し
て、説明する。当初、ドライエッチングによる上記選択
エッチングには、エッチングガスとしてCH4 +H2
用いられていた。この混合ガスは選択比が低く,ポリマ
ーが形成されやすいなどの欠点があったため、CCl2
2 ,SiCl4 +SF6 ,SiCl4 +SiF4 ,C
3 BrあるいはHBrなどのエッチングガスが採用さ
れるようになった。CCl2 2 ,SiCl4 +SF6
あるいはSiCl4 +SiF4 が用いらた場合にはn型
InAlAs層の露出面に少なくともAlF3 を含んだ
堆積膜が形成され、CH3 BrあるいはHBrが用いら
た場合にはn型InAlAs層の露出面にInBr3
よびAl2 3 からなる膜が形成される。この選択エッ
チング以外は、半絶縁性GaAs基板を用いた高電子移
動度トランジスタと同様の方法により形成される。これ
らの選択エッチングによりn型InAlAs層露出表面
にInBr3 を含んだ堆積膜が形成された場合でも、O
2 プラズマによるフォトレジスト膜の剥離に際して、少
なくともInBr3 は除去されるが,n型InAlAs
層露出表面には新たにAl2 3膜が形成される。
In the case of a high electron mobility transistor using a semi-insulating InP substrate, an n-type InGaAs layer as a contact layer (for forming a recess structure) is selected (with respect to an n-type InAlAs layer as an electron supply layer). Applicable Physics-Letter, Vol. 62, No. 22, pages 2830-2832, 1993 (Applid-Physics-L)
etter, Vol. 62, No. 22, pp. 283
0-2832, 1993). Initially, in the selective etching by dry etching, CH 4 + H 2 was used as an etching gas. The mixed gas has a low selection ratio due to a defect such as a polymer is easily formed, CCl 2
F 2 , SiCl 4 + SF 6 , SiCl 4 + SiF 4 , C
An etching gas such as H 3 Br or HBr has been adopted. CCl 2 F 2 , SiCl 4 + SF 6
Alternatively, when SiCl 4 + SiF 4 is used, a deposited film containing at least AlF 3 is formed on the exposed surface of the n-type InAlAs layer, and when CH 3 Br or HBr is used, the n-type InAlAs layer is exposed. A film made of InBr 3 and Al 2 O 3 is formed on the surface. Except for this selective etching, it is formed by the same method as that of the high electron mobility transistor using the semi-insulating GaAs substrate. Even if a deposited film containing InBr 3 is formed on the exposed surface of the n-type InAlAs layer by these selective etching, the O
2 At the time of removing the photoresist film by plasma, at least InBr 3 is removed, but n-type InAlAs
An Al 2 O 3 film is newly formed on the exposed surface of the layer.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術による
と、リセス形成のためのドライエッチングでは、電子供
給層のエッチングを数オングストロームの精度で制御で
きる。しかしながら、リセス形成に用いたフォトレジス
ト膜の剥離に際して、問題が生じる。例えばこれをO2
プラズマにより行なうと、リセスにより露出された電子
供給層表面には膜厚5〜10nm程度のAl2 3 膜が
新たに形成され、電子供給層の膜厚の減少が増大し、結
果的にはVTHの値が目標値よる正の側にシフトし、これ
に伴なってドレイン(ソース間)電流IDSも減少する。
また、上述の高温有機溶剤による剥離方法の場合にも、
電子供給層表面に新たにAl2 3 膜が形成され、この
問題を解消できない。電子供給層表面にAl2 3 膜が
形成されない方法として、メチル・エチル・ケトンなど
の常温の有機溶剤のみを用いてフォトレジスト膜剥離を
行なう方法もある。しかしながら、この場合にはフォト
レジストの硬化物の剥離が充分に行なえず、ゲート電極
形成時にゲート電極と電子供給層との間にショットキー
接合が得られなくなる。
According to the above prior art, in the dry etching for forming the recess, the etching of the electron supply layer can be controlled with an accuracy of several angstroms. However, a problem arises when the photoresist film used for forming the recess is peeled off. For example, this is O 2
When plasma is used, an Al 2 O 3 film having a thickness of about 5 to 10 nm is newly formed on the surface of the electron supply layer exposed by the recess, and the decrease in the film thickness of the electron supply layer increases. The value of V TH shifts to the positive side according to the target value, and the drain (source-to-source) current I DS decreases accordingly.
Also, in the case of the above-described peeling method using a high temperature organic solvent,
An Al 2 O 3 film is newly formed on the surface of the electron supply layer, and this problem cannot be solved. As a method in which an Al 2 O 3 film is not formed on the surface of the electron supply layer, there is a method in which a photoresist film is peeled off using only a normal temperature organic solvent such as methyl, ethyl, and ketone. However, in this case, the cured product of the photoresist cannot be sufficiently removed, and a Schottky junction cannot be obtained between the gate electrode and the electron supply layer when the gate electrode is formed.

【0014】VTHは電子供給層の膜厚の自乗に比例する
ことが知られており、
It is known that V TH is proportional to the square of the thickness of the electron supply layer.

【0015】 [0015]

【0016】となる。ここで、φB はゲート電極のショ
ットキー・バリア・ポテンシャル,qは電荷量,εは電
子供給層の誘電率,ND は電子供給層内のドナー濃度,
dは電子供給層の膜厚,ΔEC はヘテロ整合の伝導帯の
エネルギー不連続の大きさである。本発明者は、上記従
来の技術による半絶縁性GaAs基板201に設けられ
たトランジスタにおいて、Siが2×1018cm-3程度
ドープされ,膜厚dが40nm程度のn型AlGaAs
層203の場合のVTHとこれの標準偏差σVTHとの測定
を行なった。O2 プラズマによる剥離方法ではVTH=−
0.64V,σVTH=85mVとなり、高温有機溶剤に
よる剥離方法VTH=−0.55V,σVTH=124mV
となった。
## EQU1 ## Here, phi B is the Schottky barrier potential of the gate electrode, q is a charge amount, epsilon is the dielectric constant of the electron supply layer, N D is the donor concentration of the electron supply layer,
d is the thickness of the electron supply layer, and ΔE C is the magnitude of the energy discontinuity in the conduction band of the hetero-matching. The inventor of the present invention has proposed that in a transistor provided on a semi-insulating GaAs substrate 201 according to the conventional technique, n-type AlGaAs doped with about 2 × 10 18 cm −3 of Si and having a thickness d of about 40 nm.
It was measured between V TH and this standard deviation [sigma] v TH in the case of the layer 203. In the stripping method using O 2 plasma, V TH = −
0.64 V, σV TH = 85 mV, and peeling method using a high-temperature organic solvent V TH = −0.55 V, σV TH = 124 mV
It became.

【0017】これらのことから、本発明の目的は、σV
THが小さく,目的とするVTHが得られやすく、かつ、I
DSの低下が容易に抑制できる化合物半導体装置の製造方
法を提供することにある。
From these facts, the object of the present invention is to make σV
TH is small, desired VTH is easily obtained, and I
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a compound semiconductor device in which a decrease in DS can be easily suppressed.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体装
置の製造方法は、半絶縁性3−5族化合物基板表面に少
なくともGaおよびAsを含んだノンドープの3−5族
化合物半導体層からなるバッファー層を形成し、このバ
ッファー層表面に少なくともAlおよびAsを含んだn
型の3−5族化合物半導体層からなる電子供給層を形成
し、この電子供給層表面に少なくともGaおよびAsを
含んだn型の3−5族化合物半導体層からなるコンタク
ト層を形成する工程と、フォトレジスト膜をマスクにし
て、ハロゲン元素として塩素のみを含んだ塩化物ガスと
ハロゲン元素として弗素のみを含んだ第1の弗化物ガス
とからなるエッチングガスにより、上記コンタクト層を
選択的にエッチングしてリセスを形成し、上記電子供給
層表面に少なくともAlF3 を含んだ堆積膜を残置させ
る工程と、プラズマ放電を発生する反応容器にハロゲン
元素として弗素のみを含んだ第2の弗化物ガスを導入し
て、上記フォトレジスト膜を剥離する工程と、HClの
水溶液により、上記堆積膜を除去するとともに上記電子
供給層表面を洗浄する工程とを少なくとも有する。
A method of manufacturing a compound semiconductor device according to the present invention is directed to a buffer comprising a non-doped group III-V compound semiconductor layer containing at least Ga and As on the surface of a semi-insulating group III-V compound substrate. A layer is formed, and at least Al and As are contained on the surface of the buffer layer.
Forming an electron supply layer composed of a type 3-5 group compound semiconductor layer, and forming a contact layer composed of an n-type group 3-5 group compound semiconductor layer containing at least Ga and As on the surface of the electron supply layer; And using the photoresist film as a mask, the contact layer is selectively etched by an etching gas composed of a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a first fluoride gas containing only fluorine as a halogen element. Forming a recess to leave a deposited film containing at least AlF 3 on the surface of the electron supply layer; and supplying a second fluoride gas containing only fluorine as a halogen element to a reaction vessel for generating plasma discharge. Introducing and removing the photoresist film, and removing the deposited film and cleaning the surface of the electron supply layer with an aqueous solution of HCl. Having at least a that step.

【0019】好ましくは、上記半絶縁性3−5族化合物
基板が半絶縁性GaAs基板からなり、上記バッファー
層がノンドープのGaAs層のみ,もしくはノンドープ
のGaAs層とノンドープのInGaAs層との積層膜
からなり、上記電子供給層がn型のAlGaAs層から
なり、上記コンタクト層がn型のGaAs層からなる。
あるいは、上記半絶縁性3−5族化合物基板が半絶縁性
InP基板からなり、上記バッファー層がノンドープの
InGaAs層からなり、上記電子供給層がn型のIn
AlAs層からなり、上記コンタクト層がn型のInG
aAs層からなる。
Preferably, the semi-insulating group III-V compound substrate comprises a semi-insulating GaAs substrate, and the buffer layer comprises only a non-doped GaAs layer or a laminated film of a non-doped GaAs layer and a non-doped InGaAs layer. The electron supply layer is made of an n-type AlGaAs layer, and the contact layer is made of an n-type GaAs layer.
Alternatively, the semi-insulating group III-V compound substrate comprises a semi-insulating InP substrate, the buffer layer comprises a non-doped InGaAs layer, and the electron supply layer comprises an n-type InP substrate.
An AlAs layer, wherein the contact layer is n-type InG
It consists of an aAs layer.

【0020】さらに好ましくは、上記第2の弗化物ガス
がNF3 ガスあるいはSF6 ガスであり、上記リセス形
成のためのエッチングが上記フォトレジスト膜の除去に
用いる上記反応容器内で行なわれる。
More preferably, the second fluoride gas is NF 3 gas or SF 6 gas, and the etching for forming the recess is performed in the reaction vessel used for removing the photoresist film.

【0021】[0021]

【実施例】本発明の実施例の説明に先だって、まず、本
発明の構成に至る過程について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the present invention, the steps leading to the constitution of the present invention will be described first.

【0022】高電気移動度トランジスタでは、一般に、
電子供給層はAlを含み,コンタクト層はAlを含まれ
ない構成になっている。まず、リセス形成のための選択
エッチングについて考察する。リセス形成のためにコン
タクト層がエッチングされるとき、コンタクト層を構成
する元素とエッチングガスとの間に生じる複数種類の反
応生成物には揮発性反応生成物と不揮発性反応生成物と
がある。ここで、不揮発性反応生成物の離脱速度に比べ
て、これの表面堆積速度が充分に低いならば、この不揮
発性反応生成物がコンタクト層の表面を覆ってエッチン
グを停止させることはない。一方、このエッチングが電
子供給層に至ったとき、電子供給層を構成する元素とエ
ッチングガスとの間に生じる不揮発性反応生成物では、
これの離脱速度に比べてこれの表面堆積速度があまり低
くないならば、電子供給層表面がこの不揮発性反応生成
物からなる被膜により覆われることになる。さらに、こ
の被膜の膜厚がエッチング時間に対してほとんど変化し
ないならば、このエッチングに選択性が得られることに
なる。このようなエッチングガスとしては、CCl2
2 ,SiCl4 +SF6 ,SiCl4 +NF3 ,SiC
4 +SiF4 ,CH3 BrあるいはHBrなどが知ら
れている。
In a high electric mobility transistor, generally,
The electron supply layer contains Al, and the contact layer does not contain Al. First, consider selective etching for forming a recess. When the contact layer is etched to form the recess, a plurality of types of reaction products generated between the elements constituting the contact layer and the etching gas include a volatile reaction product and a nonvolatile reaction product. Here, if the surface deposition rate of the non-volatile reaction product is sufficiently low compared to the desorption rate of the non-volatile reaction product, the non-volatile reaction product will not stop the etching by covering the surface of the contact layer. On the other hand, when this etching reaches the electron supply layer, a non-volatile reaction product generated between the element constituting the electron supply layer and the etching gas includes:
If its surface deposition rate is not too low compared to its detachment rate, the surface of the electron supply layer will be covered by the coating of this non-volatile reaction product. Furthermore, if the thickness of this film does not change substantially with respect to the etching time, selectivity can be obtained in this etching. As such an etching gas, CCl 2 F
2 , SiCl 4 + SF 6 , SiCl 4 + NF 3 , SiC
l 4 + SiF 4 , CH 3 Br or HBr are known.

【0023】弗素および塩素を含んだガス(CCl2
2 ),もしくはハロゲン元素として塩素のみを含んだ塩
化物ガスとハロゲン元素として弗素のみを含んだ弗化物
ガスとの混合ガス(SiCl4 +SF6 ,SiCl4
NF3 あるいはSiCl4 +SiF4 など)を用いるな
らば、エッチングが電子供給層に至ったときにこの表面
には少なくともAlF3 を含んだ堆積膜が形成され、こ
れらのエッチングから電子供給層が保護される。コンタ
クト層とこれらのエッチングガスとの反応生成物として
は塩化物および弗化物が形成される。コンタクト層には
Alが含まれず,塩化物ガスと弗化物ガスとが共存する
ため、例え不揮発性反応生成物が形成されてもこれらの
離脱速度に比べてこれの表面堆積速度が充分に低いこと
から、これらの塩化物および弗化物は堆積膜(被膜)に
はなりにくい。CCl2 2 を用いる場合には、塩素と
弗素との比率が固定され、さらに、このガスによるフォ
トレジスト膜のエッチングを無視できぬことから、フォ
トレジスト膜とこのガスとの反応生成物が堆積するとい
う不利な点がある。それに対してハロゲン元素として塩
素のみを含んだ塩化物ガスとハロゲン元素として弗素の
みをのんだ弗化物ガスとの混合ガスを用いる場合には、
フォトレジスト膜とこれらのガスとの反応生成物はあま
りなく、さらに、塩化物ガスと弗化物ガスとの比率を選
択することにより、(フォトレジスト膜および電子供給
層に対する)コンタクト層の選択エッチングが容易にな
る。
A gas containing fluorine and chlorine (CCl 2 F
2 ) Or a mixed gas of a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element (SiCl 4 + SF 6 , SiCl 4 +
If NF 3 or SiCl 4 + SiF 4 ) is used, when etching reaches the electron supply layer, a deposited film containing at least AlF 3 is formed on this surface, and the electron supply layer is protected from these etchings. You. Chloride and fluoride are formed as reaction products between the contact layer and these etching gases. Since the contact layer does not contain Al and coexists with chloride gas and fluoride gas, even if non-volatile reaction products are formed, their surface deposition rate is sufficiently lower than their desorption rate. Therefore, these chlorides and fluorides are unlikely to form a deposited film (coating). When CCl 2 F 2 is used, the ratio of chlorine to fluorine is fixed, and the etching of the photoresist film by this gas cannot be ignored, so that the reaction product between the photoresist film and this gas is deposited. There is a disadvantage of doing so. On the other hand, when using a mixed gas of a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element,
There are not many reaction products between the photoresist film and these gases, and by selecting the ratio of chloride gas to fluoride gas, the selective etching of the contact layer (relative to the photoresist film and the electron supply layer) is reduced. It will be easier.

【0024】臭化物ガス(CH3 BrあるいはHBr)
を用いた場合、電子供給層表面を覆う堆積膜(被膜)は
臭化物が主となる。電子供給層がn型InAlAs層か
らなるときには、このガスによりこの表面にInBr3
およびAl2 3 からなる堆積膜が形成され、コンタク
ト層のエッチングの選択性が確保できる。しかしなが
ら、AlBr3 の沸点はあまり高くないここから、電子
供給層がn型AlGaAs層からなる場合にはこのガス
による選択エッチングは期待できない。
Bromide gas (CH 3 Br or HBr)
When is used, the deposited film (coating) covering the surface of the electron supply layer is mainly made of bromide. When the electron supply layer is composed of an n-type InAlAs layer, this gas causes InBr 3
And a deposited film made of Al 2 O 3 are formed, and the selectivity of the etching of the contact layer can be secured. However, since the boiling point of AlBr 3 is not so high, when the electron supply layer is formed of an n-type AlGaAs layer, selective etching using this gas cannot be expected.

【0025】リセス形成のエッチングマスクとして用い
たフォトレジスト膜の剥離について考察すると、このと
き、フォトレジスト膜の剥離(エッチング)速度に対し
て、(電子供給層表面の被膜である)少なくともAlF
3 を含んだ堆積膜,もしくはInBr3 およびAl2
3 からなる堆積膜,およびコンタクト層のエッチング速
度が無視できる程度に小さいことが必要である。この場
合の電子供給層表面に対する制約は、剥離反応により生
じるフォトレジスト膜の反応生成物から電子供給層を保
護する必要があるためである。また、この場合のコンタ
クト層に対する制約は、特にリセス開口径をこの剥離過
程において大きく広げないためである。
Considering the peeling of the photoresist film used as an etching mask for forming the recess, the peeling (etching) rate of the photoresist film is considered to be at least higher than that of the AlF (which is a film on the surface of the electron supply layer).
Deposited film containing 3 or InBr 3 and Al 2 O
It is necessary that the etching rate of the deposited film composed of 3 and the contact layer is negligibly small. The restriction on the electron supply layer surface in this case is because it is necessary to protect the electron supply layer from reaction products of the photoresist film generated by the stripping reaction. Further, the restriction on the contact layer in this case is that the diameter of the opening of the recess is not greatly increased particularly in the peeling process.

【0026】これらの条件を考慮すると、電子供給層表
面の被膜が少なくともAlF3 を含んだ堆積膜からなる
場合、ハロゲン元素として弗素のみをのんだ弗化物ガス
を用いたプラズマエッチングが適していることが解る。
この場合にはコンタクト層のエッチングは微量であり、
この堆積膜もエッチングされずに保護膜として機能す
る。塩素を含んだガスによるプラズマエッチングでもフ
ォトレジスト膜はエッチングされるが、コンタクト層
(およびAlF3 を含んだ堆積膜)もエッチングされ、
不適当である。また、(O2 そのものを用いるのではな
く)酸素を含んだガスによるプラズマエッチングでも、
フォトレジスト膜の剥離とともにコンタクト層(および
AlF3 を含んだ堆積膜)もエッチングされ、さらに電
子供給層表面にAl2 O3 膜が形成されてしまい、好ま
しくない。
In consideration of these conditions, when the film on the surface of the electron supply layer is formed of a deposited film containing at least AlF 3 , plasma etching using a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element is suitable. I understand.
In this case, the etching of the contact layer is very small,
This deposited film also functions as a protective film without being etched. The photoresist film is also etched by plasma etching using a gas containing chlorine, but the contact layer (and the deposited film containing AlF 3 ) is also etched,
Improper. Also, plasma etching using a gas containing oxygen (instead of using O 2 itself)
The contact layer (and the deposited film containing AlF 3 ) is also etched with the removal of the photoresist film, and an Al 2 O 3 film is formed on the surface of the electron supply layer, which is not preferable.

【0027】一方、電子供給層表面の被膜がInBr3
およびAl2 3 からなる堆積膜からなる場合、例えば
ハロゲン元素として弗素のみをのんだ弗化物ガスを用い
たプラズマエッチングを行なうならばフォトレジスト膜
は剥離されるが堆積膜を構成するInBr3 も除去され
てしまう。この堆積膜およびコンタクト層をほとんどエ
ッチングせずにフォトレジスト膜を選択的に剥離できる
手段は、現段階では適当なものが見当らない。このた
め、電子供給層がn型InAlAs層からなる場合で
も、リセス形成のためのエッチングは、ハロゲン元素と
して塩素のみを含んだ塩化物ガスとハロゲン元素として
弗素のみをのんだ弗化物ガスとの混合ガスを用いたドラ
イエッチングが好ましいことになる。
On the other hand, the coating on the surface of the electron supply layer is made of InBr 3
And optionally comprising a deposited film of Al 2 O 3, for example, if performing plasma etching using only drank fluoride gas fluorine as a halogen element photoresist film constitutes but is peeled deposited film InBr 3 Is also removed. At present, there is no suitable means for selectively removing the photoresist film without substantially etching the deposited film and the contact layer. Therefore, even when the electron supply layer is formed of an n-type InAlAs layer, the etching for forming the recess is performed by using a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element. Dry etching using a mixed gas is preferable.

【0028】なお、ハロゲン元素として弗素のみを含ん
だ弗化物ガスを用いたプラズマエッチングによりフォト
レジスト膜を剥離する方法は、特開平1−200628
号公報に開示されている。上記公開公報はシリコン半導
体装置の製造過程に用いるものであり、フォトレジスト
膜以外の構成材料は本発明の構成材料と異なり、化合物
半導体装置,さらにはAlF3 膜に関する示唆はない。
A method of removing a photoresist film by plasma etching using a fluoride gas containing only fluorine as a halogen element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-200628.
No. 6,086,045. The above publication is used in the process of manufacturing a silicon semiconductor device, and the constituent materials other than the photoresist film are different from the constituent materials of the present invention, and there is no suggestion regarding the compound semiconductor device and further the AlF 3 film.

【0029】次に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】化合物半導体装置の製造工程の模式的断面
図である図1と、製造工程におけるX線光電子分光分析
(XPS)によるエネルギー・スペクトルのグラフであ
る図2とを参照すると、本発明の第1の実施例による高
電子移動度トランジスタは、次のように作成される。
Referring to FIG. 1 which is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a compound semiconductor device, and FIG. 2 which is a graph of an energy spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in the manufacturing process, FIG. A high electron mobility transistor according to one embodiment is made as follows.

【0031】まず、半絶縁性GaAs基板101表面
に、膜厚50nm程度の(バッハァー層である)ノンド
ープGaAs層102,2×1018cm-3のSiがドー
プされた膜厚40nm程度の(電子供給層である)n型
AlGaAs層103が順次エピタキシャル成長され
る。n型AlGaAs層103の成膜直後でのXPS測
定では、AlAsのピークが主である〔図2(a)〕。
さらに、n型AlGaAs層103と同程度のSiがド
ープされた膜厚100nm程度の(コンタクト層であ
る)n型GaAs層104がエピタキシャル成長され
る。このような化合物半導体基体に、フォトリソグラフ
ィ技術を用いた選択エッチングのためのフォトレジスト
膜131aが形成される。このフォトレジスト膜131
aは、リセス形成予定領域に開口部を有する。
First, on a surface of a semi-insulating GaAs substrate 101, a non-doped GaAs layer 102 of a thickness of about 50 nm (a buffer layer) is doped with Si of 2 × 10 18 cm −3 to a thickness of about 40 nm (electrons). An n-type AlGaAs layer 103 (a supply layer) is sequentially epitaxially grown. In the XPS measurement immediately after the formation of the n-type AlGaAs layer 103, the peak of AlAs is mainly present (FIG. 2A).
Further, an n-type GaAs layer 104 (a contact layer) having a thickness of about 100 nm and doped with the same amount of Si as the n-type AlGaAs layer 103 is epitaxially grown. On such a compound semiconductor substrate, a photoresist film 131a for selective etching using a photolithography technique is formed. This photoresist film 131
a has an opening in a region where a recess is to be formed.

【0032】次に、ECRエッチング装置やRIE装置
に、ハロゲン元素として塩素のみを含んだ塩化物ガスと
ハロゲン元素として弗素のみをのんだ第1の弗化物ガス
との混合ガス(例えば、BCl3 +SF6 ,Cl2 +S
6 ,SiCl4 +SF6 ,BCl3 +NF3 あるいは
SiCl4 +SiF4 など)を導入したドライエッチン
グにより、n型AlGaAs層103に対してn型Ga
As層104が選択的にエッチングされる。例えば、B
Cl3 +SF6 からなる混合ガス(BCl3 :SF6
3:1)を用いた場合、このエッチングがn型AlGa
As層103に達すると、リセス105が形成されると
ともにn型AlGaAs層103露出表面には高々1n
m程度の膜厚を有するAlF3 膜106が形成される
〔図1(a)〕。n型AlGaAs層103表面にAl
3 膜106が形成されることは、このエッチング直後
の段階でのXPS測定からも判明する〔図2(b)〕。
このときのXPS測定では、n型AlGaAs層103
表面には(微量ながら)エッチングガスに起因するS,
F(Al−Fの結合エネルギーとは異なる値を有する)
およびCl等も観測される。また、このエッチングに際
して、フォトレジスト膜131aのエッチング速度は、
n型GaAs層104のエッチング速度の1/100台
である。その他Cl2 +SF6 ,SiCl4 +SF6
BCl3 +NF3 あるいはSiCl4 +SiF4 などを
用いたエッチングでも、同等の結果が得られる。
Next, a mixed gas (for example, BCl 3) of a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a first fluoride gas containing only fluorine as a halogen element is supplied to an ECR etching apparatus or an RIE apparatus. + SF 6 , Cl 2 + S
F 6 , SiCl 4 + SF 6 , BCl 3 + NF 3 or SiCl 4 + SiF 4 ) is introduced into the n-type AlGaAs layer 103 by dry etching.
The As layer 104 is selectively etched. For example, B
A mixed gas composed of Cl 3 + SF 6 (BCl 3 : SF 6 ≒)
When 3: 1) is used, this etching is performed using n-type AlGa.
When reaching the As layer 103, a recess 105 is formed, and at most 1 n is formed on the exposed surface of the n-type AlGaAs layer 103.
An AlF 3 film 106 having a thickness of about m is formed (FIG. 1A). Al is formed on the surface of the n-type AlGaAs layer 103.
The formation of the F 3 film 106 is also evident from the XPS measurement immediately after the etching [FIG. 2B].
In the XPS measurement at this time, the n-type AlGaAs layer 103
On the surface, a small amount of S,
F (has a value different from the binding energy of Al-F)
And Cl are also observed. In this etching, the etching rate of the photoresist film 131a is
This is 1/100 of the etching rate of the n-type GaAs layer 104. Other Cl 2 + SF 6 , SiCl 4 + SF 6 ,
The same result can be obtained by etching using BCl 3 + NF 3 or SiCl 4 + SiF 4 .

【0033】次に、バレル式もしくは平行平板型などの
プラズマ放電を発生する反応容器にNF3 あるいはSF
6 などのハロゲン元素としては弗素のみを含んだ(第2
の)弗化物ガスを導入し、フォトレジスト膜131aを
剥離する。この剥離工程では、AlF3 膜106はほと
んどエッチングされず,塩素が存在しないためにn型G
aAs層104もあまりエッチングされない。さらに、
AlF3 膜106が保護膜として機能することから、こ
の剥離工程によるn型AlGaAs膜103への影響は
ない。なお、リセス105形成のためのエッチングとこ
の剥離工程とを別の装置で行なう必然性はない。この剥
離工程をリセス105形成に用いた装置内で連続して行
なうならば、大気に曝されることが避けられるため、こ
の剥離工程では残留酸素ガスによる影響が抑制され、リ
セス105表面に酸化物が形成されるこのなどが回避さ
れる。
Next, NF 3 or SF is placed in a reaction vessel such as a barrel type or a parallel plate type which generates a plasma discharge.
As a halogen element such as 6, only fluorine was contained (second
2) A fluoride gas is introduced to remove the photoresist film 131a. In this stripping step, the AlF 3 film 106 is hardly etched, and there is no chlorine.
The aAs layer 104 is not etched too much. further,
Since the AlF 3 film 106 functions as a protective film, there is no influence on the n-type AlGaAs film 103 by this stripping step. Note that there is no necessity to perform the etching for forming the recess 105 and this stripping step using different apparatuses. If this stripping step is performed continuously in the apparatus used for forming the recess 105, exposure to the atmosphere can be avoided. In this stripping step, the influence of the residual oxygen gas is suppressed, and the oxide on the surface of the recess 105 is formed. This is avoided.

【0034】このような弗化物ガスとしては、上記の他
にF2 ,XeF2 あるいはSiF4などが好ましい。な
お、CF4 ,C2 6 ,C3 8 などの炭素を含んだ弗
化物ガスは、フォトレジスト膜131aとの反応生成物
が堆積されやすいので、あまり好ましくない。
As such a fluoride gas, other than the above, F 2 , XeF 2 or SiF 4 is preferable. Note that a fluoride gas containing carbon such as CF 4 , C 2 F 6 , and C 3 F 8 is not preferable because a reaction product with the photoresist film 131a is easily deposited.

【0035】次に、上記化合物半導体基体が25℃程度
のHCl水溶液(HCl:H2 O≒1:1)に浸漬され
る。これにより、n型AlGaAs膜103表面を保護
していたAlF3 膜106が除去されるとともに、この
n型AlGaAs膜103表面が洗浄される。これは、
XPS測定の結果からも明らかである〔図2(c)〕。
Next, the compound semiconductor substrate is immersed in an aqueous HCl solution (HCl: H 2 O ≒ 1: 1) at about 25 ° C. Thus, the AlF 3 film 106 protecting the surface of the n-type AlGaAs film 103 is removed, and the surface of the n-type AlGaAs film 103 is cleaned. this is,
It is clear from the result of the XPS measurement [FIG. 2 (c)].

【0036】続いて、低感度の下層電子線レジスト膜1
32aと高感度の上層電子線レジスト膜133aとが順
次塗布,形成される。ゲート長より幅の広い領域が照射
量の少ない電子線ビームで露光され、さらに(この露光
領域に含まれる)ゲート長と同じ幅の領域が照射量の覆
い電子線ビームで露光され、その後、現像される〔図1
(c)〕。なお、フォトレジスト膜131aを剥離し,
AlF3 膜106を除去し,さらに全面に絶縁膜を堆積
し,所望の断面形状を有するコンタクト孔をこの絶縁膜
に形成するという方法は、好ましくない。このような製
造方法を採ると、このコンタクト孔を形成するさいのド
ライエッチングに用いるエッチングガスにより、n型A
lGaAs膜103表面に新たにAlF3 膜もしくなA
2 3膜が形成され、ゲート電極が形成される部分で
のn型AlGaAs膜103の膜厚が減少することにな
る。
Subsequently, the low-sensitivity lower electron beam resist film 1
32a and a high-sensitivity upper electron beam resist film 133a are sequentially applied and formed. A region wider than the gate length is exposed with an electron beam with a small irradiation amount, and a region having the same width as the gate length (included in this exposure region) is exposed with a covering electron beam with the irradiation amount, and then developed. [Figure 1
(C)]. The photoresist film 131a is peeled off,
It is not preferable to remove the AlF 3 film 106, deposit an insulating film over the entire surface, and form a contact hole having a desired cross-sectional shape in the insulating film. When such a manufacturing method is adopted, the n-type A is removed by an etching gas used for dry etching in forming the contact hole.
A new AlF 3 film or A on the surface of the lGaAs film 103
The l 2 O 3 film is formed, and the thickness of the n-type AlGaAs film 103 at the portion where the gate electrode is formed is reduced.

【0037】次に、n型AlGaAs膜103とショッ
トキー接合が得られる金属膜(例えばアルミニウム膜)
が全面に成膜され、リフトオフ法により上層電子線レジ
スト膜133a並びに下層電子線レジスト膜132aが
除去され、T字型の断面形状を有するゲート電極107
aが形成される。続いて、例えばプラズマCVD法によ
り、全面に酸化シリコン膜108aが堆積され、n型G
aAs層104に達するコンタクト孔がこの酸化シリコ
ン膜108aに形成され、これらコンタクト孔を介して
n型GaAs層104に接続されるソース電極109a
aおよびドレイン電極109abが形成される〔図1
(d)〕。
Next, a metal film (for example, an aluminum film) capable of obtaining a Schottky junction with the n-type AlGaAs film 103
Is formed on the entire surface, the upper electron beam resist film 133a and the lower electron beam resist film 132a are removed by a lift-off method, and the gate electrode 107 having a T-shaped cross section is formed.
a is formed. Subsequently, a silicon oxide film 108a is deposited on the entire surface by, for example, a plasma CVD method.
A contact hole reaching the aAs layer 104 is formed in the silicon oxide film 108a, and a source electrode 109a connected to the n-type GaAs layer 104 through the contact hole.
a and the drain electrode 109ab are formed [FIG.
(D)].

【0038】上記第1の実施例では、ゲート電極が形成
される部分での電子供給層の(成膜時に比べた)膜厚の
減少量は、高々1nm程度であることから、σVTHが小
さく,目的とするVTHが得られやすくなり、かつ、IDS
の低下が容易に抑制できる。本実施例によれば、VTH
−1.10V,σVTH=43mVとなり、VTHの値の正
側へのシフト,およびVTHのばらつきは従来の製造方法
(例えば、O2 プラズマによる剥離方法ではVTH=−
0.64V,σVTH=85mV)より大幅に改善され、
DSの低減も容易に抑制される。
In the first embodiment, the amount of decrease in the thickness of the electron supply layer (compared with the thickness at the time of film formation) at the portion where the gate electrode is formed is about 1 nm at most, so that σV TH is small. , It is easy to obtain the desired V TH and I DS
Can be easily suppressed. According to this embodiment, V TH =
−1.10 V, σV TH = 43 mV, and the shift of the value of V TH to the positive side and the variation of V TH are caused by the conventional manufacturing method (for example, V TH = −− in the separation method using O 2 plasma).
0.64 V, σV TH = 85 mV).
The reduction of I DS is also easily suppressed.

【0039】なお、上記第1の実施例ではバッファー層
がノンドープのGaAs層のみから形成されているが、
バッファー層がノンドープのGaAs層の上にノンドー
プのInGaAs層が積層されてなる場合にも、本実施
例は適用できる。
In the first embodiment, the buffer layer is formed of only a non-doped GaAs layer.
This embodiment is also applicable to a case where the buffer layer is formed by stacking a non-doped InGaAs layer on a non-doped GaAs layer.

【0040】化合物半導体装置の製造工程の模式的断面
図である図3を参照すると、本発明の第2の実施例によ
る高電子移動度トランジスタは、InP基板に形成され
たトランジスタであり、次のように形成される。
Referring to FIG. 3 which is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the compound semiconductor device, the high electron mobility transistor according to the second embodiment of the present invention is a transistor formed on an InP substrate. It is formed as follows.

【0041】まず、半絶縁性InP基板111表面に、
膜厚40nm程度の(バッハァー層である)ノンドープ
InGaAs層112,2×1018cm-3のSiがドー
プされた膜厚25nm程度の(電子供給層である)n型
InAlAs層113,n型InAlAs層113と同
程度のSiがドープされた膜厚10nm程度の(コンタ
クト層である)n型InGaAs層114が順次エピタ
キシャル成長される。次に、フォトレジスト膜131b
が形成される。このフォトレジスト膜131bは、リセ
ス形成予定領域に開口部を有する。
First, on the surface of the semi-insulating InP substrate 111,
Non-doped InGaAs layer 112 having a thickness of about 40 nm (which is a buffer layer), n-type InAlAs layer 113 having a thickness of about 25 nm (which is an electron supply layer) doped with 2 × 10 18 cm -3 of Si, and n-type InAlAs. An n-type InGaAs layer 114 (which is a contact layer) having a thickness of about 10 nm and doped with the same amount of Si as the layer 113 is sequentially epitaxially grown. Next, the photoresist film 131b
Is formed. The photoresist film 131b has an opening in a region where a recess is to be formed.

【0042】次に、上記第1の実施例と同様に、ECR
エッチング装置やRIE装置に例えばCl2 +SF6
らなる混合ガス(SF6 は数vol.%)が導入され、
n型InAlAs層113に対してn型InGaAs層
114が選択的にエッチングされる。このエッチングが
n型InAlAs層113に達すると、リセス115が
形成されるとともにn型InAlAs層113露出表面
には1nm程度の膜厚を有する堆積膜116が形成され
る〔図3(a)〕。この堆積膜116の主成分はAlF
3 であるが、この膜には極小量ながらInF3 も含まれ
ている。本実施例では、上記第1の実施例と同様に、上
記混合ガスの他に、SiCl4 +SF6あるいはSiC
4 +SiF4 などを用いることもできる。
Next, as in the first embodiment, the ECR
A gas mixture of, for example, Cl 2 + SF 6 (SF 6 is several vol.%) Is introduced into an etching apparatus or an RIE apparatus,
The n-type InGaAs layer 114 is selectively etched with respect to the n-type InAlAs layer 113. When this etching reaches the n-type InAlAs layer 113, a recess 115 is formed, and a deposited film 116 having a thickness of about 1 nm is formed on the exposed surface of the n-type InAlAs layer 113 (FIG. 3A). The main component of this deposited film 116 is AlF
3 , but this film also contains InF 3 in a very small amount. In this embodiment, similarly to the first embodiment, in addition to the mixed gas, SiCl 4 + SF 6 or SiC
l 4 + SiF 4 or the like can also be used.

【0043】次に、上記第1の実施例と同様に、バレル
式もしくは平行平板型などのプラズマ放電を発生する反
応容器にNF3 ,SF6 ,F2 ,XeF2 あるいはSi
4などのハロゲン元素としては弗素のみを含んだ(第
2の)弗化物ガスを導入し、フォトレジスト膜131b
を剥離する〔図3(b)〕。この剥離工程では、堆積膜
116はほとんどエッチングされず,塩素が存在しない
ためにn型InGaAs層114もあまりエッチングさ
れない。また、堆積膜116の存在のため、この剥離工
程によるn型InAlAs膜113への影響はない。
Next, in the same manner as in the first embodiment, NF 3 , SF 6 , F 2 , XeF 2 or Si is placed in a reactor of a barrel type or a parallel plate type for generating a plasma discharge.
As a halogen element such as F 4 , a (second) fluoride gas containing only fluorine is introduced, and the photoresist film 131 b
Is peeled off (FIG. 3B). In this stripping step, the deposited film 116 is hardly etched, and the n-type InGaAs layer 114 is hardly etched because chlorine is not present. Also, the presence of the deposited film 116 does not affect the n-type InAlAs film 113 by this stripping step.

【0044】次に、上記第1の実施例と同様に、25℃
程度のHCl水溶液(HCl:H2O≒1:1)に浸漬
される。これにより、n型InAlAs膜113表面を
保護していた堆積膜116が除去されるとともに、この
n型InAlAs膜113表面が洗浄される。続いて、
低感度の下層電子線レジスト膜132bと高感度の上層
電子線レジスト膜133bとが順次塗布,形成される。
ゲート長より幅の広い領域が照射量の少ない電子線ビー
ムで露光され、さらに(この露光領域に含まれる)ゲー
ト長と同じ幅の領域が照射量の覆い電子線ビームで露光
され、その後、現像される〔図3(c)〕。
Next, as in the first embodiment, at 25 ° C.
About 1: 1 HCl aqueous solution (HCl: H 2 O ≒ 1: 1). Thus, the deposited film 116 that protected the surface of the n-type InAlAs film 113 is removed, and the surface of the n-type InAlAs film 113 is cleaned. continue,
A low-sensitivity lower electron beam resist film 132b and a high-sensitivity upper electron beam resist film 133b are sequentially applied and formed.
A region wider than the gate length is exposed with an electron beam with a small irradiation amount, and a region having the same width as the gate length (included in this exposure region) is exposed with a covering electron beam with the irradiation amount, and then developed. [FIG. 3 (c)].

【0045】次に、上記第1の実施例と同様に、例えば
アルミニウム膜が全面に成膜され、リフトオフ法により
上層電子線レジスト膜133b並びに下層電子線レジス
ト膜132bが除去され、ゲート電極107bが形成さ
れる。続いて、全面に酸化シリコン膜108bが堆積さ
れ、n型InGaAs層114に達するコンタクト孔が
この酸化シリコン膜108bに形成され、これらコンタ
クト孔を介してn型InGaAs層114に接続される
ソース電極109baおよびドレイン電極109bbが
形成される〔図3(d)〕。
Next, as in the first embodiment, for example, an aluminum film is formed on the entire surface, the upper electron beam resist film 133b and the lower electron beam resist film 132b are removed by a lift-off method, and the gate electrode 107b is removed. It is formed. Subsequently, a silicon oxide film 108b is deposited on the entire surface, contact holes reaching the n-type InGaAs layer 114 are formed in the silicon oxide film 108b, and a source electrode 109ba connected to the n-type InGaAs layer 114 through these contact holes. Then, a drain electrode 109bb is formed (FIG. 3D).

【0046】上記第2の実施例も、上記第1の実施例と
同様に、ゲート電極が形成される部分での電子供給層の
(成膜時に比べた)膜厚の減少量が少ないことから、上
記第1の実施例と同様の効果を有する。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the decrease in the thickness of the electron supply layer (compared to the time of film formation) at the portion where the gate electrode is formed is small. Has the same effect as the first embodiment.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように本発明の化合物半導
体装置の製造方法によれば、電子供給層がAlを含んだ
n型の3−5族化合物半導体層からなり、コンタクト層
がAlを含まないn型の3−5族化合物半導体層からな
るとき、リセスを形成するためのドライエッチングがハ
ロゲン元素として塩素のみを含んだ塩化物ガスとハロゲ
ン元素として弗素のみを含んだ第1の弗化物ガスとから
なるエッチングガスで行なわれ、さらに、リセス形成に
用いたフォトレジスト膜の剥離がハロゲン元素として弗
素のみを含んだ第2の弗化物ガスによるプラズマエッチ
ングにより行なわれるならば、ゲート電極が形成される
部分での電子供給層の(成膜時に比べた)膜厚の減少量
は極小量に抑えられる。この結果、目的とするVTHが得
られやすくなり、このVTHの値のばらつきも少なくな
り、かつ、IDSの低下も容易に抑制できる。
As described above, according to the method for manufacturing a compound semiconductor device of the present invention, the electron supply layer is made of an n-type group III-V compound semiconductor layer containing Al, and the contact layer contains Al. Dry etching for forming a recess is performed using a chloride gas containing only chlorine as a halogen element and a first fluoride gas containing only fluorine as a halogen element. If the photoresist film used for forming the recess is peeled off by plasma etching using a second fluoride gas containing only fluorine as a halogen element, a gate electrode is formed. The amount of decrease in the thickness of the electron supply layer (compared with the time of film formation) at the portion where the electron supply layer is formed can be suppressed to a minimum. As a result, the desired V TH is easily obtained, the variation in the value of V TH is reduced, and the decrease in I DS can be easily suppressed.

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

【図1】本発明の第1の実施例の製造工程の模式的断面
図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a manufacturing process according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施例の効果を説明する図であり、
XPS測定によるエネルギー・スペクトルのグラフであ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating the effect of the first embodiment,
It is a graph of the energy spectrum by XPS measurement.

【図3】本発明の第2の実施例の製造工程の模式的断面
図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a manufacturing process according to a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の高電子移動度トランジスタの製造工程の
模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a conventional high electron mobility transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201 半絶縁性GaAs基板 102,202 ノンドープGaAs層 103,203 n型AlGaAs層 104,204 n型GaAs層 105,115,205 リセス 106 AlF3 膜 107a,107b,207 ゲート電極 108a,108b,208 酸化シリコン膜 109aa,109ba,209a ソース電極 109ba,109bb,209b ドレイン電極 111 半絶縁性InP基板 112 ノンドープInGaAs層 113 n型InAlAs層 114 n型InGaAs層 116 堆積膜 131a,131b,231 フォトレジスト膜 132a,132b,232 下層電子線レジスト膜 133a,133b,233 上層電子線レジスト膜 210 Al2 3 101, 201 semi-insulating GaAs substrate 102, 202 non-doped GaAs layer 103, 203 n-type AlGaAs layer 104, 204 n-type GaAs layer 105, 115, 205 recess 106 AlF 3 film 107a, 107b, 207 gate electrode 108a, 108b, 208 Silicon oxide film 109aa, 109ba, 209a source electrode 109ba, 109bb, 209b drain electrode 111 semi-insulating InP substrate 112 non-doped InGaAs layer 113 n-type InAlAs layer 114 n-type InGaAs layer 116 deposited films 131a, 131b, 231 photoresist film 132a 132b, 232 Lower layer electron beam resist film 133a, 133b, 233 Upper layer electron beam resist film 210 Al 2 O 3 film

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半絶縁性3−5族化合物基板表面に少な
くともGaおよびAsを含んだノンドープの3−5族化
合物半導体層からなるバッファー層を形成し、該バッフ
ァー層表面に少なくともAlおよびAsを含んだn型の
3−5族化合物半導体層からなる電子供給層を形成し、
該電子供給層表面に少なくともGaおよびAsを含んだ
n型の3−5族化合物半導体層からなるコンタクト層を
形成する工程と、 フォトレジスト膜をマスクにして、ハロゲン元素として
塩素のみを含んだ塩化物ガスとハロゲン元素として弗素
のみを含んだ第1の弗化物ガスとからなるエッチングガ
スにより、前記コンタクト層を選択的にエッチングして
リセスを形成し、前記電子供給層表面に少なくともAl
3 を含んだ堆積膜を残置させる工程と、 プラズマ放電を発生する反応容器にハロゲン元素として
弗素のみを含んだ第2の弗化物ガスを導入して、前記フ
ォトレジスト膜を剥離する工程と、 HClの水溶液により、前記堆積膜を除去するとともに
前記電子供給層表面を洗浄する工程とを少なくとも有す
ることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
A buffer layer comprising a non-doped group III-V compound semiconductor layer containing at least Ga and As is formed on the surface of a semi-insulating group III-V compound substrate, and at least Al and As are formed on the surface of the buffer layer. Forming an electron supply layer comprising an n-type group III-V compound semiconductor layer containing
Forming a contact layer comprising an n-type group III-V compound semiconductor layer containing at least Ga and As on the surface of the electron supply layer; and using a photoresist film as a mask, chloride containing only chlorine as a halogen element. And a first fluoride gas containing only fluorine as a halogen element, the contact layer is selectively etched to form a recess, and at least Al is formed on the surface of the electron supply layer.
Leaving a deposited film containing F 3 , introducing a second fluoride gas containing only fluorine as a halogen element into a reaction vessel for generating plasma discharge, and stripping the photoresist film; Removing the deposited film and cleaning the surface of the electron supply layer with an aqueous solution of HCl.
【請求項2】 前記半絶縁性3−5族化合物基板が半絶
縁性GaAs基板からなり、前記バッファー層がノンド
ープのGaAs層からなり、前記電子供給層がn型のA
lGaAs層からなり、前記コンタクト層がn型のGa
As層からなることを特徴とする請求項1記載の化合物
半導体装置の製造方法。
2. The semi-insulating Group III-V compound substrate comprises a semi-insulating GaAs substrate, the buffer layer comprises a non-doped GaAs layer, and the electron supply layer comprises an n-type A
IGaAs layer, wherein the contact layer is an n-type Ga
2. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, comprising an As layer.
【請求項3】 前記半絶縁性3−5族化合物基板が半絶
縁性GaAs基板からなり、前記バッファー層がノンド
ープのGaAs層とノンドープのInGaAs層との積
層膜からなり、前記電子供給層がn型のAlGaAs層
からなり、前記コンタクト層がn型のGaAs層からな
ることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体装置の
製造方法。
3. The semi-insulating Group III-V compound substrate comprises a semi-insulating GaAs substrate; the buffer layer comprises a laminated film of a non-doped GaAs layer and a non-doped InGaAs layer; 2. The method according to claim 1, wherein the contact layer comprises an n-type GaAs layer, and the contact layer comprises an n-type GaAs layer.
【請求項4】 前記半絶縁性3−5族化合物基板が半絶
縁性InP基板からなり、前記バッファー層がノンドー
プのInGaAs層からなり、前記電子供給層がn型の
InAlAs層からなり、前記コンタクト層がn型のI
nGaAs層からなることを特徴とする請求項1記載の
化合物半導体装置の製造方法。
4. The semi-insulating group III-V compound substrate comprises a semi-insulating InP substrate; the buffer layer comprises a non-doped InGaAs layer; the electron supply layer comprises an n-type InAlAs layer; Layer of n-type I
2. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, comprising an nGaAs layer.
【請求項5】 前記第2の弗化物ガスがNF3 ガスある
いはSF6 ガスであることを特徴とする請求項1,請求
項2,請求項3あるいは請求項4記載の化合物半導体装
置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein said second fluoride gas is NF 3 gas or SF 6 gas. .
【請求項6】 前記リセス形成のためのエッチングが、
前記フォトレジスト膜の除去に用いる前記反応容器内で
行なわれることを特徴とする請求項5記載の化合物半導
体装置の製造方法。
6. The etching for forming the recess,
6. The method according to claim 5, wherein the method is performed in the reaction vessel used for removing the photoresist film.
JP6294858A 1994-11-29 1994-11-29 Method for manufacturing compound semiconductor device Expired - Fee Related JP2611745B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6294858A JP2611745B2 (en) 1994-11-29 1994-11-29 Method for manufacturing compound semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6294858A JP2611745B2 (en) 1994-11-29 1994-11-29 Method for manufacturing compound semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08153871A JPH08153871A (en) 1996-06-11
JP2611745B2 true JP2611745B2 (en) 1997-05-21

Family

ID=17813169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6294858A Expired - Fee Related JP2611745B2 (en) 1994-11-29 1994-11-29 Method for manufacturing compound semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2611745B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102080745B1 (en) 2013-04-16 2020-04-14 엘지전자 주식회사 Nitride semiconductor and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08153871A (en) 1996-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pearton Reactive ion etching of III–V semiconductors
US20170338122A1 (en) Methods and Apparatus for Variable Selectivity Atomic Layer Etching
US9887089B2 (en) Semiconductor structures having T-shaped electrodes
US9831332B2 (en) High electron mobility transistor (HEMT) and a method of forming the same
US6078067A (en) Semiconductor device having mutually different two gate threshold voltages
Cheung et al. Comparison of damage in the dry etching of GaAs by conventional reactive ion etching and by reactive ion etching with an electron cyclotron resonance generated plasma
JP2611745B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor device
Sato et al. Low-Damage Etching for AlGaN/GaN HEMTs Using Photo-Electrochemical Reactions
JP3298161B2 (en) Dry etching method
US5419809A (en) Dry etching method
JP2009010211A (en) Method for manufacturing hetero junction field effect transistor
US6797628B2 (en) Methods of forming integrated circuitry, semiconductor processing methods, and processing method of forming MRAM circuitry
US5436205A (en) Method of forming electrode in semiconductor device
JP4537549B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor device
CN113140630B (en) Preparation method of p-type nitride gate of enhanced HEMT and method for preparing enhanced nitride HEMT by using p-type nitride gate
JP3186264B2 (en) Dry etching method
JP3036452B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3282243B2 (en) Dry etching method
US5478437A (en) Selective processing using a hydrocarbon and hydrogen
JP3211227B2 (en) Method for stabilizing surface of GaAs layer, method for manufacturing GaAs semiconductor device, and method for forming semiconductor layer
JP3250269B2 (en) Dry etching method
JP2710545B2 (en) Manufacturing method of buried heterostructure laser
Pearton et al. High density, low temperature dry etching in GaAs and InP device technology
Lecestre et al. Fabrication of GaAs nanowires and GaAs-Si axial heterostructure nanowires on Si (100) substrate for new applications
JPH06342777A (en) Dry etching method of compound semiconductor

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970107

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees