JP3233207B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents
Method for manufacturing field effect transistorInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果トランジ
スタの製造方法に関し、特に、ショットキー接合型電界
効果トランジスタ(以下、MESFETという)及びヘ
テロ接合型電界効果トランジスタ(以下、HJFETと
いう)において、2段リセスでソース側のみにオフセッ
トしてゲート電極を埋め込んだ構造を有する電界効果ト
ランジスタ(以下、FETという)の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor, and more particularly, to a method for manufacturing a Schottky junction field effect transistor (hereinafter referred to as MESFET) and a heterojunction field effect transistor (hereinafter referred to as HJFET). The present invention relates to a method of manufacturing a field effect transistor (hereinafter, referred to as an FET) having a structure in which a gate electrode is buried offset to only the source side by a step recess.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、化合物半導体は、Siに比べて
大きな電子移動度を有することに特徴があり、1GHz
以上のマイクロ波帯やミリ波帯の増幅FETでは高い電
力効率が得られるため、これらを集積化したアナログ信
号増幅回路、デジタル信号処理回路等への応用が進んで
いる。2. Description of the Related Art In general, compound semiconductors are characterized by having a higher electron mobility than Si, and are characterized by 1 GHz.
Since high power efficiency can be obtained with the above-mentioned microwave band or millimeter wave band amplification FETs, application to analog signal amplifier circuits, digital signal processing circuits, and the like in which these are integrated is progressing.
【0003】実用的に用いられる化合物FET構造とし
て2段リセス埋込ゲート構造が知られている。この2段
リセス埋込ゲート構造は、第2のリセスにゲート電極を
埋め込むことにより、第1のリセスの結晶表面準位のト
ラップによる周波数分散やパルス鈍り等の伝達特性の追
従性を改善し、かつ第1のリセスで耐圧を確保するもの
である。この2段リセス埋込ゲート構造の製造方法は、
例えば、特開平2−105540号公報の「半導体装置
の製造方法」に開示されている(以下、この技術を従来
例1という)。A two-stage recess buried gate structure is known as a compound FET structure that is practically used. By embedding the gate electrode in the second recess, the two-stage recess buried gate structure improves the followability of transfer characteristics such as frequency dispersion and pulse dullness due to trapping of the crystal surface level of the first recess. In addition, the first recess secures the withstand voltage. The manufacturing method of this two-stage recess embedded gate structure is as follows.
For example, it is disclosed in "Method of Manufacturing Semiconductor Device" in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-105540 (hereinafter, this technique is referred to as Conventional Example 1).
【0004】図27乃至図34は、従来例1の製造方法
を工程別に示す断面図である。まず、図27に示すよう
に、半絶縁性GaAs基板である半導体基板41の表面
にSiをイオン注入し熱処理することでn形活性層42
を形成する。このn形活性層42の表面に、SiO2膜
のような絶縁膜43を被覆し、ホトレジスト技術で希弗
酸を用いてこの絶縁膜43に横長さ1.5μmのゲート
開口部44を形成する。FIGS. 27 to 34 are cross-sectional views showing the manufacturing method of the conventional example 1 for each process. First, as shown in FIG. 27, the surface of a semiconductor substrate 41, which is a semi-insulating GaAs substrate, is ion-implanted with Si and heat-treated to form an n-type active layer 42.
To form An insulating film 43 such as an SiO 2 film is coated on the surface of the n-type active layer 42, and a gate opening 44 having a horizontal length of 1.5 μm is formed in the insulating film 43 using dilute hydrofluoric acid by a photoresist technique. .
【0005】次いで、図28に示すように、このゲート
開口部44からn形活性層42を0.2μm掘り込み、
第1のリセス45を形成する。このエッチングは硫酸と
過酸化水素水の混合溶液を用いて行われる。Then, as shown in FIG. 28, an n-type active layer 42 is dug by 0.2 μm from the gate opening 44,
A first recess 45 is formed. This etching is performed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
【0006】次いで、図29に示すように、第1のリセ
ス45及び絶縁膜43上に、側壁膜(SiO2)46
を、厚さ0.5μm堆積する。Next, as shown in FIG. 29, a sidewall film (SiO 2 ) 46 is formed on the first recess 45 and the insulating film 43.
Is deposited to a thickness of 0.5 μm.
【0007】次いで、図30に示すように、異方性ドラ
イエッチングで側壁膜46を側壁47に加工する。これ
によって、初期のゲート開口部44の1.5μmはこの
側壁47により約0.7μmに細められたゲート開口部
44aになる。Next, as shown in FIG. 30, the side wall film 46 is processed into the side wall 47 by anisotropic dry etching. As a result, 1.5 μm of the initial gate opening 44 becomes a gate opening 44 a narrowed to about 0.7 μm by the side wall 47.
【0008】次いで、図31に示すように、前述した混
合溶液を用いてn形活性層42を0.03μm掘り込み
第2のリセス48を形成する。Next, as shown in FIG. 31, an n-type active layer 42 is dug by 0.03 μm using the above-mentioned mixed solution to form a second recess 48.
【0009】次いで、図32に示すように、Alからな
るゲート金属49を全面に被着し、ゲート開口部44を
覆うようにホトレジスト膜50を被覆する。Next, as shown in FIG. 32, a gate metal 49 made of Al is deposited on the entire surface, and a photoresist film 50 is covered so as to cover the gate opening 44.
【0010】次いで、ゲート金属49を加工することに
より、図33に示すようなゲート電極51を形成する。
第2のリセス48に埋め込まれ、側壁47で決まるゲー
ト開口部44aがゲート長となる。Next, by processing the gate metal 49, a gate electrode 51 as shown in FIG. 33 is formed.
The gate opening 44a buried in the second recess 48 and defined by the side wall 47 has a gate length.
【0011】次いで、図34に示すように、ゲート電極
51の両側の、リセスされないn形活性層42の上にオ
ーム性のソース電極52とドレイン電極53を設けるこ
とにより、2段リセス埋込ゲート構造のFETが形成さ
れる。ゲート容量を低減するため絶縁膜43を一度除去
し、再度SiO2を保護膜として薄く成長し、エアブリ
ッジ方式等で電極配線を形成して増幅FETが完成す
る。Next, as shown in FIG. 34, an ohmic source electrode 52 and an ohmic source electrode 53 are provided on the n-type active layer 42 which is not recessed on both sides of the gate electrode 51, thereby forming a two-step recessed buried gate. An FET having the structure is formed. The insulating film 43 for reducing the gate capacitance once removed, growing thinner as a protective film of SiO 2 again, the amplification FET is completed by forming an electrode wiring in an air bridge type or the like.
【0012】従来例1に開示されたFET構造は、遮断
周波数を高めようとしてゲート長を短くすると耐圧が低
下するという問題がある。この問題を解消するために、
本願の発明者は、ソース側のみにゲート電極をオフセッ
トして第2のリセスに埋め込んだ構造を提案している。
この構造は、特許第2685026号の「電界効果トラ
ンジスタ及び製造方法」に開示されている(以下、この
技術を従来例2という)。The FET structure disclosed in the prior art 1 has a problem that the withstand voltage decreases when the gate length is shortened to increase the cutoff frequency. To solve this problem,
The inventor of the present application has proposed a structure in which the gate electrode is offset only on the source side and embedded in the second recess.
This structure is disclosed in Japanese Patent No. 2685026 entitled "Field Effect Transistor and Manufacturing Method" (hereinafter, this technique is referred to as Conventional Example 2).
【0013】過渡特性における周波数分散やパルス鈍
り、静特性におけるキンク現象やドレイン電流飽和性の
悪化等が生じるのは、ドレイン側のアバランシェで発生
した正孔が流れてきてソース側の表面準位及びこのソー
ス抵抗を変調することが主要因である。ソース側を半導
体層(n型活性層)に埋め込み、表面準位の変動する影
響を抑制することで、これら過渡特性や静特性を改善す
ることができる。一方、ドレイン側はゲート電極が除去
されて2段に階層化され、疑似傾斜化することにより電
界集中が緩和されドレイン耐圧等が向上する。The frequency dispersion and pulse dulling in the transient characteristics, the kink phenomenon in the static characteristics, and the deterioration of the drain current saturation are caused by the holes generated by the avalanche on the drain side flowing and the surface level and the source side on the source side. The main factor is to modulate this source resistance. These transient characteristics and static characteristics can be improved by embedding the source side in a semiconductor layer (n-type active layer) and suppressing the influence of fluctuation of the surface state. On the other hand, on the drain side, the gate electrode is removed and the layers are hierarchized into two levels. By pseudo-gradient, the electric field concentration is reduced and the drain breakdown voltage and the like are improved.
【0014】図35乃至図45は、従来例2の製造方法
を工程別に示す断面図、図46は、電極等のパターンを
示す平面図である。なお、図45は、図46のE−E線
断面図である。FIGS. 35 to 45 are sectional views showing the manufacturing method of the conventional example 2 for each process, and FIG. 46 is a plan view showing patterns of electrodes and the like. FIG. 45 is a sectional view taken along line EE of FIG.
【0015】まず、図35に示すように、半絶縁性Ga
As基板である半導体基板1上に有機金属化学気相成長
法(MOVPE法)で、i形GaAsバッファ層16、
i形InGaAs電子走行層15、n形AlGaAsチ
ャネル層(電子供給層)2、n形GaAs下側コンタク
ト層3、下側コンタクト層であるエッチング停止層4、
n形GaAs上側コンタクト層5を順次エピタキシャル
成長する。ここで、電子供給層2との境界の電子走行層
3側に高移動度の二次元電子ガスが発生するため、電子
走行層が一般的にチャネル層と呼ばれる。しかしディプ
リーション型FETでは電子供給層にもドレイン電流が
流れ、チャネルとして作用する。これ以後の本明細書で
は説明を簡単にするため、電子供給層をチャネル層に代
表させ、これ以下にある層を省略する。First, as shown in FIG.
An i-type GaAs buffer layer 16 is formed on a semiconductor substrate 1 as an As substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE).
an i-type InGaAs electron transit layer 15, an n-type AlGaAs channel layer (electron supply layer) 2, an n-type GaAs lower contact layer 3, an etching stop layer 4 as a lower contact layer,
An n-type GaAs upper contact layer 5 is sequentially epitaxially grown. Here, a high mobility two-dimensional electron gas is generated on the electron transit layer 3 side at the boundary with the electron supply layer 2, and thus the electron transit layer is generally called a channel layer. However, in the depletion type FET, a drain current flows also in the electron supply layer, and acts as a channel. In the following description of the present specification, for simplicity of description, the electron supply layer is represented by a channel layer, and the layers below this are omitted.
【0016】一連のエピタキシャル成長層上に、SiO
2の絶縁膜6を形成し、この絶縁膜6に横長さ1.2μ
mのゲート開口部7を形成する。ゲート開口部7は、低
損傷なマグネトロン方式ドライエッチングでCHF3ガ
スを用いて形成される。On a series of epitaxially grown layers, SiO
2 is formed on the insulating film 6, and the insulating film 6 has a horizontal length of 1.2 μm.
An m gate opening 7 is formed. The gate opening 7 is formed by low damage magnetron dry etching using CHF 3 gas.
【0017】次いで、図36に示すように、絶縁膜6に
形成されたゲート開口部7からn形AlGaAsのエッ
チング停止層4上のn形GaAsの上側コンタクト層5
を選択性結晶エッチングし、第1のリセス45を設け
る。このエッチングはBCl3にSF6を30%添加した
ガスを用いたマグネトロン方式ドライエッチングであ
る。AlGaAsの表面に弗化アルミニウムAlFが形
成されることにより、エッチングが抑制され停止する。
GaAs/Al0.2Ga0.8Asのエッチング選択比は1
00倍以上である。Next, as shown in FIG. 36, the upper contact layer 5 of n-type GaAs on the etching stopper layer 4 of n-type AlGaAs is opened from the gate opening 7 formed in the insulating film 6.
Is selectively crystal-etched to provide a first recess 45. This etching is magnetron dry etching using a gas obtained by adding SF 6 30% to BCl 3. Since aluminum fluoride AlF is formed on the surface of AlGaAs, etching is suppressed and stopped.
The etching selectivity of GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As is 1
More than 00 times.
【0018】次いで、図37に示すように、SiO2膜
を堆積し、前述したCHF3ガスを用いたマグネトロン
方式の異方性ドライエッチングにより側壁8を設け、ゲ
ート開口部7aを形成する。Next, as shown in FIG. 37, a SiO 2 film is deposited, and a side wall 8 is provided by magnetron type anisotropic dry etching using the above-mentioned CHF 3 gas to form a gate opening 7a.
【0019】次いで、図38に示すように、露出したエ
ッチング停止層4のn形AlGaAsを湿式エッチング
する。エッチング液は燐酸と過酸化水素水を混合し純水
で希釈し、エッチング速度を下げたものである。露出し
たn形GaAsの下側コンタクト層3を前述した選択性
結晶エッチングを行ないn形AlGaAsチャネル層2
を露出し、第2のリセス48を設ける。Next, as shown in FIG. 38, the n-type AlGaAs of the exposed etching stopper layer 4 is wet-etched. The etching solution is a mixture of phosphoric acid and aqueous hydrogen peroxide, diluted with pure water, and reduced in etching rate. The exposed lower contact layer 3 of n-type GaAs is subjected to the selective crystal etching described above to form the n-type AlGaAs channel layer 2.
And a second recess 48 is provided.
【0020】次いで、図39に示すように、WSiから
なるゲート金属61を厚さ0.2μmスパッタ堆積し、
第2のリセス内48に埋め込み、下側コンタクト層3の
側面に接触させる。Next, as shown in FIG. 39, a gate metal 61 made of WSi is sputter deposited to a thickness of 0.2 μm,
It is buried in the second recess 48 and is brought into contact with the side surface of the lower contact layer 3.
【0021】次いで、図40に示すように、ゲート金属
61をマグネトロン方式の異方性ドライエッチングで加
工し、横長さ(ゲート長)0.1μmの金属側壁62と
する。エッチングガスはCF4に20%の酸素を混合し
たものを用いる。Next, as shown in FIG. 40, the gate metal 61 is processed by magnetron type anisotropic dry etching to form a metal side wall 62 having a horizontal length (gate length) of 0.1 μm. As the etching gas, a mixture of CF 4 and 20% oxygen is used.
【0022】次いで、図41に示すように、ソース側の
金属側壁64をホトレジスト膜63で覆い、一方の金属
側壁64を、CF4と酸素ガスでガス圧を高めて等方性
を強めた条件のマグネトロン方式ドライエッチングで除
去する。これにより残った金属側壁62がゲート電極6
4となる。Next, as shown in FIG. 41, the metal side wall 64 on the source side is covered with a photoresist film 63, and the other metal side wall 64 is formed by increasing the gas pressure with CF 4 and oxygen gas to enhance isotropy. By magnetron dry etching. As a result, the remaining metal side wall 62 becomes the gate electrode 6.
It becomes 4.
【0023】次いで、図42に示すように、SiO2の
絶縁膜65を堆積してホトレジスト膜66を塗布し、こ
の平滑性を利用してリアクティブ・イオン・エッチング
(RIE)でエッチバックし、図43に示すようにゲー
ト電極64の上部をSiO2の絶縁膜65から露出させ
る。Next, as shown in FIG. 42, an insulating film 65 of SiO 2 is deposited, a photoresist film 66 is applied, and the surface is etched back by reactive ion etching (RIE) utilizing this smoothness. As shown in FIG. 43, the upper portion of the gate electrode 64 is exposed from the SiO 2 insulating film 65.
【0024】次いで、図44に示すように、配線金属W
をスパッタ堆積し加工することで、ゲート電極64に接
続された給電配線67を形成する。Next, as shown in FIG.
Are formed by sputtering to form a power supply wiring 67 connected to the gate electrode 64.
【0025】次いで、図45に示すように、このゲート
電極64の両側の、n形GaAs上側コンタクト層5上
にオーム性のソース電極13とドレイン電極14を形成
し、残った絶縁膜65を除去することにより、2段リセ
スでソース側のみにゲートが埋め込まれたオフセット構
造のFETが形成される。Next, as shown in FIG. 45, ohmic source and drain electrodes 13 and 14 are formed on the n-type GaAs upper contact layer 5 on both sides of the gate electrode 64, and the remaining insulating film 65 is removed. By doing so, an FET having an offset structure in which the gate is buried only in the source side by the two-stage recess is formed.
【0026】また、1段リセスに対してゲート電極をオ
フセット形成する製造方法が提案されている。この方法
は、例えば特許第2725592号の「電界効果トラン
ジスタの製造方法」に開示されている(以下、この技術
を従来例3という)。Further, a manufacturing method has been proposed in which a gate electrode is offset-formed with respect to a one-step recess. This method is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 2725592, entitled "Method of Manufacturing Field Effect Transistor" (hereinafter, this technique is referred to as Conventional Example 3).
【0027】図47乃至図50は、従来例3の製造方法
を工程別に示す断面図である。まず、図47に示すよう
に、半絶縁性GaAs基板である半導体基板71上にi
形GaAsチャネル層72、n形AlGaAs電子供給
層73、n形GaAsコンタクト層74を順次、分子線
エピタキシィ(MBE)法を用いて成長し、SiO2の
絶縁膜75を堆積し、この絶縁膜75にゲート開口部7
6を形成する。BCl3とSF6ガスによる選択性結晶ド
ライエッチングにより、n形GaAsコンタクト層74
をエッチングし、かつ下層のAlGaAs電子供給層7
3が露出後もエッチングを続け、コンタクト層74を
0.1μmサイドエッチングする。FIGS. 47 to 50 are sectional views showing the manufacturing method of the conventional example 3 for each process. First, as shown in FIG. 47, an i-type semiconductor substrate 71 is a semi-insulating GaAs substrate.
A GaAs channel layer 72, an n-type AlGaAs electron supply layer 73, and an n-type GaAs contact layer 74 are sequentially grown by molecular beam epitaxy (MBE), and an SiO 2 insulating film 75 is deposited. Gate opening 7
6 is formed. An n-type GaAs contact layer 74 is formed by selective crystal dry etching using BCl 3 and SF 6 gases.
And the lower AlGaAs electron supply layer 7
3 is continued after the exposure, and the contact layer 74 is side-etched by 0.1 μm.
【0028】従来例2で述べたようにGaAs/AlG
aAsは100倍以上のエッチング比があり、AlGa
As電子供給層73をほとんどエッチングせずに、Ga
Asコンタクト層74をサイドエッチングできる。As described in Conventional Example 2, GaAs / AlG
aAs has an etching ratio of 100 times or more,
With little etching of the As electron supply layer 73, Ga
The As contact layer 74 can be side-etched.
【0029】次いで、図48に示すように、ゲート開口
部76の内側に対してソース側をホトレジスト77で覆
い、前述した選択性結晶ドライエッチングによりn形G
aAsコンタクト層74を、ゲート開口部76の端から
0.3μmまで横方向にサイドエッチングする。Next, as shown in FIG. 48, the source side is covered with a photoresist 77 with respect to the inside of the gate opening 76, and n-type G
The aAs contact layer 74 is laterally etched to 0.3 μm from the end of the gate opening 76 in the lateral direction.
【0030】次いで、図49に示すように、ホトレジス
ト膜77を除去し、ゲート金属を堆積して加工すること
でゲート電極78を形成する。Next, as shown in FIG. 49, the photoresist film 77 is removed, and a gate metal is deposited and processed to form a gate electrode 78.
【0031】次いで、図50に示すように、ゲート電極
78の両側に残ったn形GaAsコンタクト層74上に
オーム性のソース電極79とドレイン電極80を形成
し、残った絶縁膜75を除去することで、1段リセスで
ゲート電極78がオフセットされた構造のFETが形成
される。Next, as shown in FIG. 50, ohmic source and drain electrodes 79 and 80 are formed on the n-type GaAs contact layer 74 remaining on both sides of the gate electrode 78, and the remaining insulating film 75 is removed. As a result, an FET having a structure in which the gate electrode 78 is offset by one-stage recess is formed.
【0032】[0032]
【発明が解決しようとする課題】従来例2で示した2段
リセスでソース側のみにゲートが埋め込まれたオフセッ
ト構造の製造方法では、0.1μmと短いゲート長でミ
リ波帯の数十GHz用の高い遮断周波数ftを得るた
め、長く複雑な工程を必要とする。その結果、製造時間
が長くなり、製造費用及び製品価格が増大するという問
題がある。なお、この2段リセスでオフセットされた構
造で過渡特性を含めたゲート伝達特性を改善し素子耐圧
を確保することは、数十GHzのミリ波帯に限らず数G
Hzのマイクロ波帯にも有効である。この場合、遮断周
波数ftもあまり必要としないため、ゲート長も大きく
てよく、複雑な工程を駆使する必要がない。In the manufacturing method of the offset structure in which the gate is buried only at the source side by the two-stage recess shown in the conventional example 2, the gate length is as short as 0.1 μm and the millimeter wave band is several tens GHz. to obtain a high cutoff frequency f t of use and require long and complicated process. As a result, there is a problem that the manufacturing time becomes longer and the manufacturing cost and the product price increase. It should be noted that the structure offset by the two-stage recess to improve the gate transfer characteristics including the transient characteristics and ensure the withstand voltage of the device is not limited to the millimeter wave band of several tens of GHz, but several gigahertz.
It is also effective for the microwave band of Hz. In this case, since the cutoff frequency ft is not so required, the gate length may be large, and there is no need to use a complicated process.
【0033】また、従来例3におけるオフセット構造の
製造方法では1段リセスを対象にしているが、この製造
原理は2段リセス構造にも応用できる。しかし、図49
に示すゲート金属78をスパッタしたときに、コンタク
ト層74をサイドエッチングして大きな隙間があるた
め、実際には、図51に示すように底部の結晶面に堆積
した金属82と絶縁膜75上に堆積した金属81が接続
することなく断線し、ゲート電極として作用しない場合
があるという問題がある。ゲート開口部76の絶縁膜7
5の側面にスパッタしたゲート金属が付着して開口部を
狭めるため、開口部が金属で塞がれば下側の結晶面への
堆積は停止し、上下の金属は接続されることがない。In the method of manufacturing the offset structure in the third conventional example, a single-step recess is used, but this manufacturing principle can be applied to a two-step recess structure. However, FIG.
51, the contact layer 74 is side-etched and there is a large gap when the gate metal 78 is sputtered. Therefore, the metal 82 deposited on the bottom crystal plane and the insulating film 75 are actually formed as shown in FIG. There is a problem that the deposited metal 81 is disconnected without being connected, and may not function as a gate electrode. Insulating film 7 in gate opening 76
Since the sputtered gate metal adheres to the side surface of No. 5 to narrow the opening, if the opening is closed with metal, the deposition on the lower crystal plane stops, and the upper and lower metals are not connected.
【0034】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、2段リセスでソース側のみにゲートが
埋め込まれたオフセット構造であって、より簡便で、か
つ、断線を防止することができる電界効果トランジスタ
の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an offset structure in which a gate is buried only in the source side by a two-stage recess, which is simpler and prevents disconnection. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a field-effect transistor that can be performed.
【0035】[0035]
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの製造方法は、 (1)半導体基板上に導電性半導体層を形成する工程
と、 (2)前記導電性半導体層を掘り込み第1のリセスを設
ける工程と、 (3)絶縁膜を堆積して前記第1のリセスの内側に位置
したゲート開口部を形成する工程と、 (4)前記ゲート開口部から前記導電性半導体層をさら
に掘り込み、かつ横方向のサイドエッチングを抑制して
第2のリセスを設ける工程と、 (5)全面及び前記第2のリセス内にゲート電極材料と
してショットキー性ゲート金属と低抵抗のゲート金属を
堆積し、前記ゲート開口部の中央からソース側を覆うよ
うにホトレジスト膜を設け、このホトレジスト膜をマス
クにして前記第2のリセス内のドレイン側のゲート電極
材料を除去して前記ゲート開口部のソース側の領域を含
むソース側近傍のみにゲート電極材料を残すようにし
て、ゲート電極を形成する工程と、 (6)前記ゲート電極の両側の掘り込まれてない導電性
半導体層の領域上にオーム性のソース電極とドレイン電
極を形成する工程と、を有し、(1)から(6)の順序
で行われることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising: (1) a step of forming a conductive semiconductor layer on a semiconductor substrate; and (2) a step of engraving the conductive semiconductor layer. (3) depositing an insulating film to form a gate opening located inside the first recess; and (4) further forming the conductive semiconductor layer from the gate opening. Forming a second recess by digging and suppressing lateral side etching; and (5) forming a Schottky gate metal and a low-resistance gate metal as gate electrode materials on the entire surface and in the second recess. A photoresist film is provided so as to cover the source side from the center of the gate opening, and the gate electrode material on the drain side in the second recess is removed by using the photoresist film as a mask, and Forming a gate electrode such that the gate electrode material is left only in the vicinity of the source side including the source side region of the gate opening; (6) a conductive semiconductor layer which is not dug on both sides of the gate electrode Forming a source electrode and a drain electrode having ohmic properties on the region (a), wherein the steps are performed in the order of (1) to (6).
【0036】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
は又、(1)半導体基板上に導電性半導体層を形成する
工程と、(2)導電性半導体層を掘り込み第1のリセス
を設ける工程と、(3)絶縁膜を堆積して第1のリセス
の内側に位置したゲート開口部を形成する工程と、
(4)ゲート開口部から導電性半導体層をさらに掘り込
み、かつ横方向のサイドエッチングを抑制して第2のリ
セスを設ける工程と、(5)第2のリセス内を覆うよう
に加工性の異なる2種類のゲート電極材料でそれぞれ下
層ゲート電極及び上層ゲート電極を形成する工程と、
(6)下層ゲート電極及び上層ゲート電極のソース側を
保護し、下層ゲート電極のみをドレイン側から第2のリ
セスの途中までサイドエッチングしてソース側近傍のみ
に下層ゲート電極を残すように加工する工程と、(7)
下層ゲート電極及び上層ゲート電極の両側の掘り込まれ
てない導電性半導体層の領域上にオーム性のソース電極
とドレイン電極を形成する工程とを有し、(1)から
(7)の順序で行われることを特徴とするものである。The method of manufacturing a field-effect transistor according to the present invention also includes (1) a step of forming a conductive semiconductor layer on a semiconductor substrate, and (2) a step of digging the conductive semiconductor layer to provide a first recess. (3) depositing an insulating film to form a gate opening located inside the first recess;
(4) a step of further digging the conductive semiconductor layer from the gate opening and providing a second recess while suppressing lateral side etching; and (5) workability so as to cover the inside of the second recess. Forming a lower gate electrode and an upper gate electrode with two different types of gate electrode materials, respectively;
(6) The lower gate electrode and the source side of the upper gate electrode are protected, and only the lower gate electrode is side-etched from the drain side to the middle of the second recess so as to leave the lower gate electrode only near the source side. Process and (7)
Forming ohmic source and drain electrodes on regions of the conductive semiconductor layer that are not dug out on both sides of the lower gate electrode and the upper gate electrode, in the order of (1) to (7). It is characterized by being performed.
【0037】上記(6)の工程は、ドライエッチングに
よる加工で行われ、 下層ゲート電極のゲート電極材料
は、ドライエッチングにおいてエッチング速度が速い物
質であり、 上層ゲート電極のゲート電極材料は、ドラ
イエッチングにおいてエッチング速度が遅い物質であ
る、のが好ましい。The step (6) is performed by dry etching. The gate electrode material of the lower gate electrode is a substance having a high etching rate in dry etching, and the gate electrode material of the upper gate electrode is dry etching. Is preferably a substance having a low etching rate.
【0038】上記ドライエッチングには、弗素系ガスが
用いられ、 下層ゲート電極のゲート電極材料は、WS
i、W、Ti、Mo、Ni、C、これらの硅化物又は窒
化物からなる群から選択される物質であり上層ゲート電
極のゲート電極材料は、Au、Al、Ptからなる群か
ら選択される物質である、のが好ましい。A fluorine-based gas is used for the dry etching, and the gate electrode material of the lower gate electrode is WS
i, W, Ti, Mo, Ni, C, a material selected from the group consisting of these silicides or nitrides, and the gate electrode material of the upper gate electrode is selected from the group consisting of Au, Al, and Pt. Preferably, it is a substance.
【0039】本発明の他の電界効果トランジスタの製造
方法は、(1)半導体基板上にエッチング速度の遅いエ
ッチング停止層を含む導電性半導体層を形成する工程
と、(2)導電性半導体層を掘り込み第1のリセスを設
ける工程と、(3)絶縁膜を堆積して第1のリセスの内
側に位置したゲート開口部を形成する工程と、(4)ゲ
ート開口部から導電性半導体層をさらに掘り込んでエッ
チング停止層で停止させ、かつ横方向のサイドエッチン
グを抑制して第2のリセスを設ける工程と、(5)第2
のリセスのソース側を保護し、エッチング停止層の上側
にあるエッチング速度の速い導電性半導体層のドレイン
側をサイドエッチングして第2のリセスをドレイン側に
広げる工程と、(6)ゲート開口部の直下を埋め込むよ
うにゲート電極を形成する工程と、(7)ゲート電極の
両側の掘り込まれてない導電性半導体層の領域上にオー
ム性のソース電極とドレイン電極を形成する工程とを有
し、(1)から(7)の順序で行われることを特徴とす
るものである。Another method for manufacturing a field-effect transistor according to the present invention includes: (1) forming a conductive semiconductor layer including an etching stop layer having a low etching rate on a semiconductor substrate; and (2) forming the conductive semiconductor layer on a semiconductor substrate. A step of forming a dug first recess; (3) a step of depositing an insulating film to form a gate opening located inside the first recess; and (4) forming a conductive semiconductor layer from the gate opening. Forming a second recess by digging and stopping at an etching stop layer and suppressing lateral side etching; (5) a second recess;
Protecting the source side of the recess, and side-etching the drain side of the conductive layer having a high etching rate above the etching stop layer to extend the second recess to the drain side; and (6) gate opening And (7) forming ohmic source and drain electrodes on regions of the conductive semiconductor layer that are not dug out on both sides of the gate electrode. Then, the steps are performed in the order of (1) to (7).
【0040】上記ゲート開口部は、絶縁膜を堆積した
後、エッチングして第1のリセスに絶縁膜の側壁を設け
ることにより形成されてもよい。The gate opening may be formed by depositing an insulating film and then etching the insulating film to provide a sidewall of the insulating film in the first recess.
【0041】上記ゲート開口部は、絶縁膜を堆積した
後、第1のリセスの内側に位置する開口部を有するレジ
スト膜をマスクにしてエッチングすることにより、形成
されてもよい。The gate opening may be formed by depositing an insulating film and then etching using a resist film having an opening located inside the first recess as a mask.
【0042】本発明のさらに他の電界効果トランジスタ
の製造方法は、(1)半導体基板上にエッチング速度の
遅い第1及び第2のエッチング停止層を含む導電性半導
体層を形成する工程と、(2)絶縁膜を堆積して第1の
ゲート開口部を設ける工程と、(3)第1のゲート開口
部から導電性半導体層を掘り込んで第1のエッチング停
止層で停止させ第1のリセスを設ける工程と、(4)第
1のリセスのソース側を保護し、第1のエッチング停止
層の上側にあるエッチング速度の速い導電性半導体層を
ドレイン側にサイドエッチングして第1のリセスをドレ
イン側に広げる工程と、(5)第1のゲート開口部及び
第1のリセスの内側に絶縁膜の側壁を設けて細めた第2
のゲート開口部を設ける工程と、(6)第2のゲート開
口部から導電性半導体層をさらに掘り込んで第2のエッ
チング停止層で停止させ、かつ横方向のサイドエッチン
グを抑制して第2のリセスを設ける工程と、(7)第2
のリセスのソース側を保護し、第2のエッチング停止層
の上側にあるエッチング速度の速い導電性半導体層をド
レイン側に第1のリセスのエッチング幅より少なくサイ
ドエッチングして、第2のリセスをドレイン側に広げる
工程と、(8)第2のゲート開口部の直下を埋め込むよ
うにゲート電極を形成する工程と、(9)ゲート電極の
両側の掘り込まれてない導電性半導体層の領域上にオー
ム性のソース電極とドレイン電極を形成する工程とを有
し、(1)から(9)の順序で行われることを特徴とす
るものである。According to still another method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, there are provided (1) a step of forming a conductive semiconductor layer including first and second etching stop layers having a low etching rate on a semiconductor substrate; 2) depositing an insulating film to provide a first gate opening; and (3) digging a conductive semiconductor layer from the first gate opening and stopping at a first etching stop layer to form a first recess. And (4) protecting the source side of the first recess, and side-etching the conductive semiconductor layer having a high etching rate above the first etching stop layer to the drain side to form the first recess. (5) a step of providing a side wall of the insulating film inside the first gate opening and the first recess, and (2) narrowing the second gate opening and the first recess by providing a side wall of the insulating film.
(6) a step of providing a second gate opening, and (6) further digging a conductive semiconductor layer from the second gate opening to stop at the second etching stop layer, and to suppress lateral side etching to form the second gate opening. Providing a recess of (7)
Protecting the source side of the recess, and performing side etching on the drain side of the conductive semiconductor layer having a higher etching rate on the upper side of the second etching stop layer with a width smaller than the etching width of the first recess. (8) a step of forming a gate electrode so as to be buried immediately below the second gate opening, and (9) a region of the conductive semiconductor layer on both sides of the gate electrode which is not dug. And a step of forming an ohmic source electrode and a drain electrode, which are performed in the order of (1) to (9).
【0043】上記第2のリセスの深さを50nm以下に
なるように形成するのが好ましい。It is preferable that the second recess is formed to have a depth of 50 nm or less.
【0044】[0044]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1乃至図4は、本発明の第1の
実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を工
程別に示す断面図、図5は、電極等のパターンを示す平
面図である。なお、図4(C)は、図5のA−A線断面
図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing patterns of electrodes and the like. FIG. FIG. 4C is a sectional view taken along line AA of FIG.
【0045】まず、図1に示すように、半絶縁性GaA
s基板である半導体基板1の上に有機金属化学気相成長
法(MOVPE法)により、バッファ層16、電子走行
層15、チャネル層(電子供給層)2、下側コンタクト
層3、エッチング停止層4、上側コンタクト層5を順次
エピタキシャル成長する。First, as shown in FIG.
A buffer layer 16, an electron transit layer 15, a channel layer (electron supply layer) 2, a lower contact layer 3, an etching stop layer are formed on a semiconductor substrate 1, which is an s substrate, by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). 4. The upper contact layer 5 is sequentially epitaxially grown.
【0046】バッファ層16は、厚さ500nmのi形
GaAsにより形成される。電子走行層15は、厚さ1
5nmのi形In0.15Ga0.85Asにより形成される。
チャネル層(電子供給層)2は、n形Al0.2Ga0.8A
sからなり、濃度2×1018cm-3で厚さ30nm及び
濃度1×1017cm-3で厚さ20nmの2層により形成
される(各々の層は図示せず)。下側コンタクト層3
は、濃度5×1017cm-3で厚さ20nmのn形GaA
sにより形成される。下側コンタクト層3上に形成され
たエッチング停止層4は、濃度5×1017cm-3で厚さ
3nmのn形Al0.2Ga0.8Asにより形成される。上
側コンタクト層5は、濃度3×1018cm-3で厚さ10
0nmのn形GaAsにより形成される。なお、説明を
簡単にするため、電子供給層をチャネル層に代表させ、
これ以下にある層を省略する。The buffer layer 16 is formed of i-type GaAs having a thickness of 500 nm. The electron transit layer 15 has a thickness of 1
It is formed of 5 nm i-type In 0.15 Ga 0.85 As.
The channel layer (electron supply layer) 2 is made of n-type Al 0.2 Ga 0.8 A
s and a thickness of 30 nm at a concentration of 2 × 10 18 cm −3 and a thickness of 20 nm at a concentration of 1 × 10 17 cm −3 (each layer is not shown). Lower contact layer 3
Is n-type GaAs having a concentration of 5 × 10 17 cm −3 and a thickness of 20 nm.
s. The etching stop layer 4 formed on the lower contact layer 3 is formed of n-type Al 0.2 Ga 0.8 As with a concentration of 5 × 10 17 cm −3 and a thickness of 3 nm. The upper contact layer 5 has a concentration of 3 × 10 18 cm -3 and a thickness of 10
It is formed of 0 nm n-type GaAs. For simplicity of explanation, the electron supply layer is represented by a channel layer,
The layers below this are omitted.
【0047】図5に示すように、素子領域17をホトレ
ジスト膜で覆い、イオン注入で欠陥を生じさせて高抵抗
化し素子領域17の周囲を素子分離領域18とする。イ
オン注入条件は11B+を加速エネルギ200keV、注
入ドース1×1013cm-2である。As shown in FIG. 5, the element region 17 is covered with a photoresist film, and a defect is generated by ion implantation to increase the resistance to make the periphery of the element region 17 an element isolation region 18. The ion implantation conditions are 11 B + at an acceleration energy of 200 keV and an implantation dose of 1 × 10 13 cm −2 .
【0048】図1に示すように、前述した一連のエピタ
キシャル成長層上に厚さ400nmのSiO2からなる
絶縁膜6を被覆し、絶縁膜6に横長さ1.4μmのゲー
ト開口部7を形成する。このゲート開口部7はホトレジ
スト膜をマスクに、低損傷な電子サイクロトロン共鳴法
(ECR法(Electron Cyclotron Resonance))ドライ
エッチングでSF6ガスを用いて形成される。そして、
ホトレジスト膜を除去し、n形GaAsの上側コンタク
ト層5を選択性結晶エッチングし、第1のリセス19を
設ける。低損傷なECR法ドライエッチングで、BCl
3を15sccmとSF6を5sccm(25%)と混合
したガスで圧力1mtorrで行なう。GaAsとAl
GaAsのエッチング選択比は100倍以上で、n形A
lGaAsのエッチング停止層4が露出して残る。As shown in FIG. 1, an insulating film 6 made of SiO 2 having a thickness of 400 nm is coated on the above-described series of epitaxially grown layers, and a gate opening 7 having a lateral length of 1.4 μm is formed in the insulating film 6. . The gate opening 7 is formed by using a photoresist film as a mask and performing low-damage electron cyclotron resonance (ECR) (Electron Cyclotron Resonance) dry etching using SF 6 gas. And
The photoresist film is removed, the upper contact layer 5 of n-type GaAs is selectively crystal-etched, and a first recess 19 is provided. With low damage ECR dry etching, BCl
3 is performed at a pressure of 1 mtorr using a mixed gas of 15 sccm and SF 6 at 5 sccm (25%). GaAs and Al
The etching selectivity of GaAs is 100 times or more, and n-type A
The etching stop layer 4 of lGaAs remains exposed.
【0049】次いで、図2に示すように、SiO2膜を
厚さ300nmに堆積し、SF6ガスを用いたECR法
ドライエッチングで側壁8を形成する。形成された側壁
の横方向の厚さは0.2μmで、新たなゲート開口部7
aは横長さ1.0μmに細まる。Next, as shown in FIG. 2, a SiO 2 film is deposited to a thickness of 300 nm, and the side walls 8 are formed by ECR dry etching using SF 6 gas. The lateral thickness of the formed side wall is 0.2 μm, and a new gate opening 7 is formed.
a is reduced to a horizontal length of 1.0 μm.
【0050】次いで、図3に示すように、エッチング停
止層4を除去し、n形GaAsの下側コンタクト層3を
露出する。エッチング停止層4の除去には、酸素プラズ
マを軽く加えて結晶表面を酸化させ、塩酸(36wt
%):水=1:1の希釈液(温度20℃)に2分漬けて
酸化層を除去し水洗と乾燥をすると、結晶層が約5nm
削られる。露出したn形GaAsの下側コンタクト層3
を前述した選択性結晶エッチングを行ない、n形AlG
aAsのチャネル層2を露出させ、第2のリセス20を
設ける。横方向のオーバーエッチングを少なくするよう
に所望のエッチング時間が設定される。Next, as shown in FIG. 3, the etching stopper layer 4 is removed to expose the lower contact layer 3 of n-type GaAs. To remove the etching stop layer 4, the crystal surface is oxidized by lightly applying oxygen plasma, and hydrochloric acid (36 wt.
%): Water = 1: 1 diluent (temperature: 20 ° C.) for 2 minutes to remove the oxide layer, wash with water and dry.
Is shaved. Exposed lower contact layer 3 of n-type GaAs
Is subjected to the selective crystal etching described above to obtain n-type AlG
The second recess 20 is provided by exposing the channel layer 2 of aAs. A desired etching time is set so as to reduce lateral over-etching.
【0051】次いで、図4(a)に示すように、メチル
エチルケトン等の有機洗浄と前述した希釈塩酸に漬けて
結晶面を浄化した後、厚さ100nmのWSi0.6から
なるショットキー性ゲート金属9及び厚さ300nmの
Wからなる低抵抗のゲート金属10をスパッタ堆積す
る。ゲート金属9は下側コンタクト層3の側面に付着し
埋め込まれる。そして、ゲート開口部7の中央からソー
ス側を覆うようにホトレジスト膜11を設ける。Next, as shown in FIG. 4 (a), after the organic crystal is washed with methyl ethyl ketone or the like and immersed in the above-mentioned diluted hydrochloric acid to purify the crystal face, the Schottky gate metal 9 made of WSi 0.6 having a thickness of 100 nm is formed. A low-resistance gate metal 10 made of W having a thickness of 300 nm is deposited by sputtering. The gate metal 9 is attached to the side surface of the lower contact layer 3 and is buried. Then, a photoresist film 11 is provided so as to cover the source side from the center of the gate opening 7.
【0052】次いで、図4(b)に示すように、ホトレ
ジスト膜11をマスクとしてゲート金属9,10を加工
してゲート電極12を形成する。ゲート電極12はEC
R法ドライエッチングで、SF6ガスを用いて形成され
る。側壁8の脇にゲート金属が残らないようにオーバー
エッチングし、ゲート電極12はサイドエッチングさ
れ、チャネル層2上に横長さとして0.4μmが残り、
これがゲート長となる。Next, as shown in FIG. 4B, the gate metals 9 and 10 are processed using the photoresist film 11 as a mask to form a gate electrode 12. Gate electrode 12 is EC
It is formed by R method dry etching using SF 6 gas. Over-etching is performed so that the gate metal does not remain beside the side wall 8, and the gate electrode 12 is side-etched, leaving 0.4 μm as a lateral length on the channel layer 2.
This is the gate length.
【0053】次いで、図4(c)に示すように、ゲート
電極12の両側の残った上側コンタクト層5の上にAu
GeNiのオーム性合金層によるソース電極13とドレ
イン電極14を形成し、本発明のHJFETが形成され
る。 その後、ゲート容量を低減するため、表面にある
残ったSiO2の絶縁膜6をバッファド弗酸で一度除去
し、再度SiO2膜を保護膜として厚さ100nmと薄
く堆積し、エアブリッジ方式でAuの電極配線を形成し
て増幅FETとなる。Next, as shown in FIG. 4C, Au is formed on the remaining upper contact layer 5 on both sides of the gate electrode 12.
The source electrode 13 and the drain electrode 14 are formed by the ohmic alloy layer of GeNi, and the HJFET of the present invention is formed. Thereafter, in order to reduce the gate capacitance, the remaining SiO 2 insulating film 6 on the surface is once removed with buffered hydrofluoric acid, and the SiO 2 film is again deposited as a protective film to a thin thickness of 100 nm using an air bridge method. Are formed to form an amplification FET.
【0054】このような本発明によるHJFETにより
得られた電気的特性は以下のようになる。なお、ゲート
幅WG=50μm×2本=100μm、ゲート長LG=
0.4μmである。 ゲートしきい値VT=−0.9V (VD=2V,ID=0.1mA) ソース抵抗RS=0.7Ωmm (ゲート順方向に10μA一定電流でのRS=ΔVG/
ΔID) 最大相互コンダクタンスgm=430mS/mm 3端子耐圧BVD=16V (ID=0.1mAでVGを変化したときの最大ドレイン
電圧) 遮断周波数ft=70GHz 本発明の製造方法によれば、従来例2に比べて、2段リ
セスを形成した後のゲート形成がゲート金属の堆積と加
工だけのため、工程が大幅に短縮され簡略化される。そ
の結果、製造期間も短縮され、製造費用及び製造価格を
低減できる。The electrical characteristics obtained by the HJFET according to the present invention are as follows. Note that the gate width W G = 50 μm × 2 lines = 100 μm, and the gate length L G =
0.4 μm. Gate threshold V T = -0.9V (V D = 2V, I D = 0.1mA) source resistance R S = 0.7Ωmm (at 10μA constant current to gate forward R S = ΔV G /
According to [Delta] I D) maximum transconductance gm = 430mS / mm 3 terminal breakdown voltage BV D = 16V (I D = maximum drain voltage when changing the V G at 0.1 mA) the cutoff frequency f t = 70 GHz production method of the present invention For example, as compared with the conventional example 2, the gate formation after the formation of the two-stage recess is performed only by depositing and processing the gate metal, so that the process is greatly shortened and simplified. As a result, the manufacturing period is shortened, and the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced.
【0055】このHJFETの半導体結晶層の構造とし
て、ゲート直下にあるn形AlGaAsのチャネル層の
表面にn形濃度1×1017cm-3、厚さ20nmの低濃
度層を挿入したため、ドレイン側の3端子耐圧が向上し
ている。ソース側にはn形濃度1×1017cm-3、厚さ
20nmの下側コンタクト層がゲート電極12の側面に
接するため、チャネル表面の低濃度化によるソース抵抗
の増大が抑制され、相互コンダクタンス及び遮断周波数
が確保されている。また、このようにソース側が下側コ
ンタクト層4に埋め込まれるため、静特性におけるドレ
インコンダクタンスの増大やキンク現象、過渡特性にお
ける周波数分散やパルス鈍り等が抑制される。As a structure of the semiconductor crystal layer of this HJFET, a low-concentration layer having an n-type concentration of 1 × 10 17 cm −3 and a thickness of 20 nm was inserted into the surface of an n-type AlGaAs channel layer immediately below the gate. Of the three terminals is improved. Since a lower contact layer having an n-type concentration of 1 × 10 17 cm −3 and a thickness of 20 nm is in contact with the side surface of the gate electrode 12 on the source side, an increase in source resistance due to a lower concentration of the channel surface is suppressed, and a transconductance is reduced. And a cut-off frequency. In addition, since the source side is buried in the lower contact layer 4 in this manner, an increase in drain conductance and kink phenomenon in static characteristics, frequency dispersion and pulse blunting in transient characteristics, and the like are suppressed.
【0056】第2のリセス20の深さが50nmを越え
ると、ゲート金属が上下で分離する断線現象が顕著にな
るので、第2のリセス20の深さは50nm以下にする
必要がある。また、第2のリセス20の深さが小さけれ
ば横方向のサイドエッチングも少なくできる。サイドエ
ッチングが少なければスパッタ堆積での回り込みがあ
り、下側コンタクト層の側面へのゲート金属の接触も確
保される。この第2のリセス20の深さが50nm以下
であることは、以下で述べる実施の形態においても同様
である。If the depth of the second recess 20 exceeds 50 nm, a disconnection phenomenon in which the gate metal is separated vertically will become remarkable, so that the depth of the second recess 20 must be 50 nm or less. Further, if the depth of the second recess 20 is small, the lateral side etching can be reduced. If the side etching is small, there is wraparound in sputter deposition, and contact of the gate metal to the side surface of the lower contact layer is also ensured. The fact that the depth of the second recess 20 is 50 nm or less is the same in the embodiments described below.
【0057】エッチング停止層4としてAlGaAsで
説明したが、InGaP等のPを含む結晶でも塩素系と
弗素系の混合ガスで同様なエッチング停止性が得られ
る。Although the etching stopper layer 4 has been described as being made of AlGaAs, even a P-containing crystal such as InGaP can provide the same etching stopper with a chlorine-based and fluorine-based mixed gas.
【0058】導電性半導体層としてはエッチング停止層
を含むエピタキシャル成長層で説明したが、イオン注入
で形成したものや単にエピタキシャル成長したものを掘
り込む方法であっても可能である。Although the epitaxial semiconductor layer including the etching stopper layer has been described as the conductive semiconductor layer, a method of digging a layer formed by ion implantation or simply epitaxially growing is also possible.
【0059】ゲート金属9にWSiを用いたが、ショッ
トキー接合もしくはpn接合を生じるものであれば他の
ものでもよい。例えば、高融点金属のタングステンW,
チタンTi,モリブデンMo等、及びこれらの硅化物や
窒化物が信頼性の面から好ましく、アルミニウムAlや
白金Pt等であってもよい。また、pn接合として導電
性の炭素C、もしくはゲート金属界面に亜鉛Znを浅く
拡散させることも可能である。pn接合のほうがショッ
トキー接合よりダイオードの順方向電圧を0.1〜0.
2V高くできるので好ましい。 (第1の実施の形態の変形例)次に、本発明の第1の実
施の形態に係る製造方法の変形例を説明する。前述した
第1の実施の形態ではゲート開口部を絶縁膜の側壁を用
いて自己整合(セルフアライン)で細めた。側壁を用い
ることで微小寸法を高精度に形成できる。しかし、高性
能を必要としない用途では、2回のゲート開口部をホト
レジスト工程によることも可能である。これについて2
段リセスを形成までについて説明する。図6乃至図8
は、本発明の第1の実施の形態に係る製造方法の変形例
を工程順に示す断面図である。Although WSi is used for the gate metal 9, any other material may be used as long as it produces a Schottky junction or a pn junction. For example, high melting point metal tungsten W,
Titanium Ti, molybdenum Mo, and the like, and silicides and nitrides thereof are preferable in terms of reliability, and may be aluminum Al, platinum Pt, or the like. Also, it is possible to diffuse shallow Zn into conductive carbon C as a pn junction, or into a gate metal interface. The pn junction increases the forward voltage of the diode from 0.1 to 0.
It is preferable because the voltage can be increased by 2V. (Modification of First Embodiment) Next, a modification of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described. In the above-described first embodiment, the gate opening is narrowed by self-alignment (self-alignment) using the side wall of the insulating film. By using the side walls, minute dimensions can be formed with high precision. However, for applications that do not require high performance, the two gate openings can be formed by a photoresist process. About this 2
The steps up to the formation of the step recess will be described. 6 to 8
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【0060】図6に示すように、半絶縁性GaAs基板
である半導体基板1の上にエピタキシャル成長層を設
け、素子分離することは第1の実施の形態と同様であ
る。ホトレジスト膜25をマスクとしてn形GaAsの
上側コンタクト層5を選択性結晶エッチングし、上側コ
ンタクト層5の下部に形成されたエッチング停止層4を
露出し、第1のリセス19を設ける。その後、ホトレジ
スト膜25を酸素プラズマと有機洗浄で除去し、希釈塩
酸処理をすると酸化されたAlGaAsのエッチング停
止層4は除去される。As shown in FIG. 6, an epitaxial growth layer is provided on a semiconductor substrate 1, which is a semi-insulating GaAs substrate, to isolate elements, as in the first embodiment. Using the photoresist film 25 as a mask, the upper contact layer 5 of n-type GaAs is selectively crystal-etched to expose the etching stopper layer 4 formed below the upper contact layer 5, and a first recess 19 is provided. Thereafter, the photoresist film 25 is removed by oxygen plasma and organic cleaning, and a diluted hydrochloric acid treatment is performed to remove the oxidized AlGaAs etching stop layer 4.
【0061】次いで、図7に示すように、SiO2の絶
縁膜6を堆積し、第1のリセス19の内側に位置する細
い開口部を有するホトレジスト膜26をマスクにしてE
CR法ドライエッチングし、絶縁膜6にゲート開口部7
aを形成する。Next, as shown in FIG. 7, an insulating film 6 made of SiO 2 is deposited, and the photoresist film 26 having a narrow opening located inside the first recess 19 is used as a mask to form an insulating film.
The gate opening 7 is formed in the insulating film 6 by CR dry etching.
a is formed.
【0062】次いで、図8に示すように、ホトレジスト
膜26を除去し、絶縁膜6のゲート開口部7aからn形
GaAsの下側コンタクト層3を選択性結晶エッチング
して第2のリセス20を設ける。これにより2段リセス
の半導体構造が形成される。Next, as shown in FIG. 8, the photoresist film 26 is removed, and the lower contact layer 3 of the n-type GaAs is selectively crystal-etched from the gate opening 7a of the insulating film 6 to form the second recess 20. Provide. As a result, a two-stage recessed semiconductor structure is formed.
【0063】ソース側でのゲートと上側コンタクト層の
間隔は、露光目合せ精度及び凹部へのゲート開口部の露
光となることから、側壁を用いた場合に比べて広く設定
する必要がある。一方、ドレイン側は側壁寸法に制限さ
れることなく、2段のリセスの露光位置を耐圧や相互コ
ンダクタンス(利得)の用途に応じて調整できる。従っ
て、この変形例は、特に高出力用に高いドレイン耐圧を
必要とする場合に有効である。 (第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態
に係る製造方法を説明する。図9乃至図11は、本発明
の第2の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造
方法を工程別に示す断面図、図12は、電極等のパター
ンを示す平面図である。なお、図11は、図12のB−
B線断面図である。The distance between the gate and the upper contact layer on the source side needs to be set wider than in the case where the side wall is used, since the alignment accuracy of exposure and the exposure of the gate opening to the concave portion are required. On the other hand, on the drain side, the exposure position of the two-step recess can be adjusted according to the application of the withstand voltage and the mutual conductance (gain) without being limited by the side wall size. Therefore, this modified example is effective especially when a high drain breakdown voltage is required for high output. (Second Embodiment) Next, a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described. 9 to 11 are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a plan view showing patterns of electrodes and the like. In addition, FIG.
It is a B sectional view.
【0064】導電性半導体層に2段リセス構造を形成す
るまでの工程及び諸条件は、第1の実施の形態と同様で
ある(図1乃至図3参照)。The steps and conditions for forming a two-step recess structure in the conductive semiconductor layer are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 1 to 3).
【0065】SiO2の側壁8で細めたゲート開口部7
a及び第2のリセス20を形成した後(図3参照)、図
9に示すように、厚さ200nmのWSi0.6からなる
ショットキー性の下層ゲート金属と、厚さ600nmの
Auからなる低抵抗の上層ゲート金属をスパッタ堆積す
る。ゲート開口部7を0.4μm広く覆うようにホトレ
ジスト膜23を設け、Arイオンミリングで2層のゲー
ト金属を加工し、WSiの下層ゲート電極21とAuの
上層ゲート電極22を設ける。Gate opening 7 narrowed by SiO 2 side wall 8
After the formation of the second recess 20a and the second recess 20 (see FIG. 3), as shown in FIG. 9, a Schottky lower gate metal made of WSi 0.6 having a thickness of 200 nm and a low resistance made of Au having a thickness of 600 nm are formed as shown in FIG. Is sputter deposited. A photoresist film 23 is provided so as to cover the gate opening 7 widely by 0.4 μm, two layers of gate metal are processed by Ar ion milling, and a lower gate electrode 21 of WSi and an upper gate electrode 22 of Au are provided.
【0066】次いで、図10及び図12に示すように、
ゲート電極の中央までを覆いドレイン側近傍が開口した
ホトレジスト膜24を設け、下層ゲート電極21のみを
ドレイン側からサイドエッチングする。加工方法は、E
CR法ドライエッチングでSF6ガスを用いて行われ、
ガス圧を10mtorrに上げて等方性を強める。反応
は化学的なためにWSiのみが選択的にエッチングさ
れ、Auは物理的なスパッタ等が抑制されエッチングさ
れない。WSiのサイドエッチングは時間で制御し、試
料の断面観察から第2のリセス20上にゲート電極WS
iがゲート長として0.5μm残るように設定する。ゲ
ート長の仕上がり精度は0.5±0.1μmであった。Next, as shown in FIGS. 10 and 12,
A photoresist film 24 covering the center of the gate electrode and opening near the drain side is provided, and only the lower gate electrode 21 is side-etched from the drain side. Processing method is E
It is performed using SF 6 gas by CR method dry etching,
Increase the gas pressure to 10 mtorr to enhance isotropy. Since the reaction is chemical, only WSi is selectively etched, and Au is not etched because physical sputtering or the like is suppressed. The side etching of WSi is controlled by the time, and the gate electrode WS is formed on the second recess 20 by observing the cross section of the sample.
i is set so that 0.5 μm remains as the gate length. The finishing accuracy of the gate length was 0.5 ± 0.1 μm.
【0067】次いで、図11に示すように、ゲート電極
22の両側の残った上側コンタクト層5の上にAuGe
Niのオーム性合金層によるソース電極13とドレイン
電極14を形成し、本発明のHJFETが完成する。そ
の後、ゲート容量を低減するため、表面にある残ったS
iO2の絶縁膜6をバッファド弗酸で一度除去し、再
度、SiO2膜を保護膜として厚さ100nmと薄く堆
積し、エアブリッジ方式でAuの電極配線を形成して増
幅FETとなる。Then, as shown in FIG. 11, AuGe is formed on the remaining upper contact layer 5 on both sides of the gate electrode 22.
The source electrode 13 and the drain electrode 14 are formed by the Ni ohmic alloy layer, and the HJFET of the present invention is completed. Then, to reduce the gate capacitance, the remaining S
The iO 2 insulating film 6 is once removed with buffered hydrofluoric acid, and a thin SiO 2 film is again deposited as a protective film with a thickness of 100 nm as a protective film, and an Au electrode wiring is formed by an air bridge method to form an amplification FET.
【0068】第2の実施の形態の製造方法によれば、2
段リセスを形成した後のゲート形成がゲート電極の形成
と一方からのサイドエッチングだけのため、工程が大幅
に短縮され簡略化される。その結果、製造期間も短縮さ
れ、製造費用及び製造価格を低減できる。According to the manufacturing method of the second embodiment, 2
Since the gate formation after the step recess is formed only by the formation of the gate electrode and side etching from one side, the process is greatly shortened and simplified. As a result, the manufacturing period is shortened, and the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced.
【0069】結晶がGaAsやInP等の化合物半導体
の場合、塩素系ガスのドライエッチングでは結晶がエッ
チングされ弗素系ガスではほとんどエッチングされるこ
とはないため、弗素系ガスを用いることになる。本実施
の形態では、弗素系ガスにエッチングされる下層ゲート
電極21の金属にWSiを用いたが、タングステンW,
チタンTi,モリブデンMo,ニッケルNi,炭素C
等、及びこれらの硅化物や窒化物が可能である。When the crystal is a compound semiconductor such as GaAs or InP, the crystal is etched by dry etching with a chlorine-based gas and hardly etched by a fluorine-based gas, so that a fluorine-based gas is used. In this embodiment, WSi is used as the metal of the lower gate electrode 21 etched by the fluorine-based gas.
Titanium Ti, molybdenum Mo, nickel Ni, carbon C
Etc., and silicides and nitrides thereof are possible.
【0070】また、弗素系ガスにエッチングされない上
層ゲート電極22の金属にAuを用いたが、アルミニウ
ムAlや白金Pt等を用いたり、Au/Ptとさらに2
層にすることも可能である。Although Au is used as the metal of the upper gate electrode 22 which is not etched by the fluorine-based gas, aluminum Al, platinum Pt or the like may be used, or Au / Pt may be used.
Layers are also possible.
【0071】導電性半導体層としてはエッチング停止層
を含むエピタキシャル成長層で説明したが、従来例1と
同様にイオン注入で形成したものもしくは単にエピタキ
シャル成長したものを掘り込む方法も可能である。 (第3の実施の形態)次に、本発明の第3の実施の形態
に係る製造方法を説明する。図13乃至図18は、本発
明の第3の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製
造方法を工程別に示す断面図、図19は、電極等のパタ
ーンを示す平面図である。なお、図18は、図19のC
−C線断面図である。As the conductive semiconductor layer, an epitaxial growth layer including an etching stop layer has been described. However, a method of digging a layer formed by ion implantation or simply epitaxially grown as in the first conventional example is also possible. (Third Embodiment) Next, a manufacturing method according to a third embodiment of the present invention will be described. 13 to 18 are sectional views showing steps of a method for manufacturing a field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a plan view showing patterns of electrodes and the like. Note that FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line C of FIG.
【0072】導電性半導体層に第1のリセスを形成する
までの工程及び諸条件は、第1の実施の形態の変形例と
同様である(図6参照)。すなわち、半絶縁性GaAs
基板である半導体基板1の上にエピタキシャル成長層を
設け、素子分離する。横長さ1.4μmのホトレジスト
膜25を開口部マスクとしてn形GaAsの上側コンタ
クト層5を選択性結晶エッチングし、第1のリセス19
を設ける。その後、ホトレジスト膜25を酸素プラズマ
と有機洗浄で除去し、希釈塩酸処理をすると酸化された
AlGaAsのエッチング停止層4は除去される。The steps and conditions until the formation of the first recess in the conductive semiconductor layer are the same as those of the modification of the first embodiment (see FIG. 6). That is, semi-insulating GaAs
An epitaxial growth layer is provided on a semiconductor substrate 1 as a substrate, and elements are separated. The upper contact layer 5 of n-type GaAs is selectively crystal-etched using the photoresist film 25 having a lateral length of 1.4 μm as an opening mask, and a first recess 19 is formed.
Is provided. Thereafter, the photoresist film 25 is removed by oxygen plasma and organic cleaning, and a diluted hydrochloric acid treatment is performed to remove the oxidized AlGaAs etching stop layer 4.
【0073】次いで、図13に示すように、一連のエピ
タキシャル成長層上に、厚さ400nmのSiO2から
なる絶縁膜6を堆積する。この絶縁膜6上にソース側か
ら0.2μm離れて横長さ0.8μmの開口部を有する
ホトレジスト膜をマスクに、平行平板型リアクティブ・
イオン・エッチング(RIE)でCHF3ガスを用い、
絶縁膜6を80±30nmと薄く残してゲート開口部3
1を形成し、ホトレジスト膜を除去する。RIEは異方
性が強いが結晶への損傷も大きいため、絶縁膜6を残
す。Next, as shown in FIG. 13, an insulating film 6 made of SiO 2 having a thickness of 400 nm is deposited on a series of epitaxial growth layers. Using a photoresist film having an opening of 0.8 μm in width at a distance of 0.2 μm from the source side on this insulating film 6 as a mask, a parallel plate type reactive
Using CHF 3 gas in ion etching (RIE)
The gate opening 3 is formed by leaving the insulating film 6 as thin as 80 ± 30 nm.
1 is formed, and the photoresist film is removed. The RIE has strong anisotropy but damages the crystal significantly, so that the insulating film 6 is left.
【0074】次いで、図14に示すように、SiO2膜
を厚さ300nm堆積し、RIEで開口部内のSiO2
膜を80±30nmと薄くするまでエッチングする。そ
の後、低損傷なECR法ドライエッチングで残りのSi
O2膜を開口し、側壁33で0.4μmに細められたゲ
ート開口部31aを設ける。[0074] Then, as shown in FIG. 14, the SiO 2 film thickness of 300nm is deposited, SiO 2 in the opening by RIE
Etch until the film is as thin as 80 ± 30 nm. Then, the remaining Si is removed by low-damage ECR dry etching.
An O 2 film is opened, and a gate opening 31 a narrowed to 0.4 μm on the side wall 33 is provided.
【0075】次いで、図15に示すように、ゲート開口
部31aからn形GaAsの下側コンタクト層3を選択
性結晶エッチングして第2のリセス20を設ける。横方
向のオーバーエッチングを少なくするように所望のエッ
チング時間が設定される。Next, as shown in FIG. 15, the lower contact layer 3 of the n-type GaAs is selectively crystal-etched from the gate opening 31a to provide a second recess 20. A desired etching time is set so as to reduce lateral over-etching.
【0076】次いで、図16及び図19に示すように、
第2のリセス20のソース側が覆われドレイン近傍が開
口されたホトレジスト膜34を設け、エッチング停止層
を兼ねるエッチング速度の遅いチャネル層2の上側にあ
るエッチング速度の速いn形GaAsの下側コンタクト
層3をサイドエッチングし、第2のリセス20をドレイ
ン側に0.3μm広げ、ホトレジスト膜34は除去す
る。ECR型ドライエッチング条件はSF6ガスの圧力
10mtorrと高めることで等方性を増しサイドエッ
チングする。サイドエッチングは時間で制御し、試料の
断面観察から設定する。Next, as shown in FIGS. 16 and 19,
A lower contact layer of n-type GaAs having a high etching rate, which is provided on a channel layer 2 having a low etching rate and serving as an etching stop layer, is provided with a photoresist film 34 covering the source side of the second recess 20 and opening the vicinity of the drain. 3 is side-etched, the second recess 20 is widened by 0.3 μm to the drain side, and the photoresist film 34 is removed. The ECR type dry etching conditions increase the isotropic property by increasing the pressure of SF 6 gas to 10 mtorr, thereby performing side etching. The side etching is controlled by time, and is set by observing the cross section of the sample.
【0077】次いで、図17に示すように、厚さ200
nmのWSi0.6からなるショットキー性のゲート金属
と、厚さ600nmのAuからなる低抵抗のゲート金属
をスパッタ堆積する。n形GaAsの下層コンタクト層
3のソース側の側面にゲート金属WSiが接触する。ゲ
ート開口部31aを0.4μm広く覆うようにホトレジ
スト膜を設け、Arイオンミリングで2層のゲート金属
を加工し、WSiの下層ゲート電極35とAuの上層ゲ
ート電極36を設ける。Next, as shown in FIG.
A Schottky gate metal made of 0.6 nm WSi 0.6 and a low-resistance gate metal made of Au having a thickness of 600 nm are sputter deposited. The gate metal WSi contacts the side surface on the source side of the lower contact layer 3 of the n-type GaAs. A photoresist film is provided so as to cover the gate opening 31a widely by 0.4 μm, two layers of gate metal are processed by Ar ion milling, and a lower gate electrode 35 of WSi and an upper gate electrode 36 of Au are provided.
【0078】次いで、図18に示すようにゲート電極3
6の両側の残った上側コンタクト層5の上にAuGeN
iのオーム性合金層によるソース電極13とドレイン電
極14を形成し、本発明のHJFETが完成する。その
後、ゲート容量を低減するために、表面にある残った絶
縁膜6をバッファド弗酸で一度除去し、再度SiO2膜
を保護膜として厚さ100nmと薄く堆積し、エアブリ
ッジ方式でAuの電極配線を形成して増幅FETとな
る。なお、図19中、38は上側コンタクト領域であ
る。Next, as shown in FIG.
AuGeN on the remaining upper contact layer 5 on both sides of
The source electrode 13 and the drain electrode 14 are formed by the ohmic alloy layer of i, and the HJFET of the present invention is completed. Thereafter, in order to reduce the gate capacitance, the remaining insulating film 6 on the surface is once removed with buffered hydrofluoric acid, and a thin SiO 2 film is again deposited as a protective film with a thickness of 100 nm as a protective film. Wiring is formed to form an amplification FET. In FIG. 19, reference numeral 38 denotes an upper contact region.
【0079】第3の実施の形態の製造方法によれば、2
段リセスを形成した後、2段目のリセスのソース側を覆
いドレイン側のサイドエッチングする工程が追加される
だけのため、工程が大幅に短縮され簡略化される。その
結果、製造期間も短縮され、製造費用及び製造価格を低
減できる。 (第4の実施の形態)次に、本発明の第4の実施の形態
に係る製造方法を説明する。図20乃至図25は、本発
明の第4の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製
造方法を工程別に示す断面図、図26は、電極等のパタ
ーンを示す平面図である。なお、図25は、図26のD
−D線断面図である。According to the manufacturing method of the third embodiment, 2
After the step recess is formed, only the step of covering the source side of the second step recess and performing side etching on the drain side is added, so that the step is greatly shortened and simplified. As a result, the manufacturing period is shortened, and the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced. (Fourth Embodiment) Next, a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention will be described. 20 to 25 are sectional views showing steps of a method for manufacturing a field effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 26 is a plan view showing patterns of electrodes and the like. FIG. 25 corresponds to D in FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line D.
【0080】図20に示すように、導電性半導体層に第
1のリセスを形成するまでの工程及び諸条件は、第1の
実施の形態と同様である(図1参照)。すなわち、半絶
縁性GaAs基板である半導体基板1の上にエピタキシ
ャル成長層を設け、素子分離する。このエピタキシャル
成長層には、エッチング速度の遅いn型AlGaAsの
第1のエッチング停止層4aとn型AlGaAsの第2
のエッチング停止層4bとを有する。As shown in FIG. 20, the steps and various conditions up to the formation of the first recess in the conductive semiconductor layer are the same as those in the first embodiment (see FIG. 1). That is, an epitaxial growth layer is provided on the semiconductor substrate 1, which is a semi-insulating GaAs substrate, to separate elements. This epitaxial growth layer includes a first etching stop layer 4a of n-type AlGaAs having a low etching rate and a second etching stop layer 4 of n-type AlGaAs.
And an etching stop layer 4b.
【0081】このエピタキシャル成長層上に厚さ400
nmのSiO2からなる絶縁膜6を被覆し、その絶縁膜
6に横長さ0.8μmのゲート開口部31を形成する。
ゲート開口部31はホトレジスト膜をマスクに、低損傷
なECR法ドライエッチングでSF6ガスを用いて形成
する。続いてホトレジスト膜を除去し、n形GaAsの
上側コンタクト層5を選択性結晶エッチングし、第1の
リセス19を設ける。上側コンタクト層5は厚さ0.1
0μmで、絶縁膜開口部31より0.1μmサイドエッ
チングする。A thickness of 400 is formed on the epitaxial growth layer.
An insulating film 6 made of SiO 2 of nm is coated, and a gate opening 31 having a lateral length of 0.8 μm is formed in the insulating film 6.
The gate opening 31 is formed by low-damage ECR dry etching using SF 6 gas with a photoresist film as a mask. Subsequently, the photoresist film is removed, and the upper contact layer 5 of n-type GaAs is selectively crystal-etched to provide a first recess 19. The upper contact layer 5 has a thickness of 0.1
At 0 μm, side etching is performed by 0.1 μm from the insulating film opening 31.
【0082】次いで、図21及び図26に示すように、
第1のリセス19のソース側が覆われドレイン近傍が開
口されたホトレジスト膜34を設け、第1のエッチング
停止層4aの上側にあるエッチング速度の速いn形Ga
Asの上側コンタクト層5をサイドエッチングする。こ
れによって、絶縁膜6のゲート開口部31からドレイン
側に第1のリセス19を0.6μm広げる。ECR型ド
ライエッチング条件はSF6ガスの圧力10mtorr
と高めることで等方性を増しサイドエッチングする。サ
イドエッチングは時間で制御し、試料の断面観察から設
定する。その後ホトレジスト膜34を酸素プラズマと有
機洗浄で除去し、希釈塩酸処理をすると酸化されたAl
GaAsのエッチング停止層4aは除去される。Next, as shown in FIGS. 21 and 26,
Provided is a photoresist film 34 covering the source side of the first recess 19 and opening the vicinity of the drain, and the n-type Ga with a high etching rate above the first etching stopper layer 4a.
The upper contact layer 5 of As is side-etched. As a result, the first recess 19 is expanded by 0.6 μm from the gate opening 31 of the insulating film 6 to the drain side. ECR type dry etching conditions are SF 6 gas pressure of 10 mtorr.
To increase the isotropy and perform side etching. The side etching is controlled by time, and is set by observing the cross section of the sample. After that, the photoresist film 34 is removed by oxygen plasma and organic cleaning, and when the diluted hydrochloric acid treatment is performed, the oxidized Al is removed.
The GaAs etching stop layer 4a is removed.
【0083】次いで、図22に示すように、SiO2膜
を厚さ300nm堆積し、低損傷なECR法ドライエッ
チングによる加工により側壁37を設け、0.4μmに
細められたゲート開口部31aを設ける。SiO2膜の
堆積でサイドエッチングされたドレイン側の奥には完全
に入りきらないが、手前は塞がるため側壁加工後のゲー
ト開口部として隙間がないので、問題はない。このゲー
ト開口部31aからn形GaAsの下側コンタクト層3
を選択性結晶エッチングして第2のリセス20を設け
る。横方向のオーバーエッチングを少なくするように所
望のエッチング時間が設定される。Next, as shown in FIG. 22, a SiO 2 film is deposited to a thickness of 300 nm, a side wall 37 is formed by low-damage ECR dry etching, and a gate opening 31a narrowed to 0.4 μm is formed. . Although it does not completely reach the inside of the drain side which has been side-etched by the deposition of the SiO 2 film, there is no problem since there is no gap as a gate opening after the sidewall processing because it is closed in front. From the gate opening 31a, the lower contact layer 3 of n-type GaAs is formed.
Is selectively crystal-etched to provide a second recess 20. A desired etching time is set so as to reduce lateral over-etching.
【0084】次いで、図23及び図26に示すように、
第2のリセス20のソース側が覆われドレイン近傍が開
口されたホトレジスト膜34を設け、n形AlGaAs
の第2のエッチング停止層4bの上側にあるエッチング
速度の速いn形GaAsの下側コンタクト層3をサイド
エッチングする。側壁37のゲート開口部31aから第
2のリセス20をドレイン側に0.3μm広げる。その
後ホトレジスト膜34は除去する。Next, as shown in FIGS. 23 and 26,
A photoresist film 34 having a source side covered by the second recess 20 and an opening near the drain is provided, and n-type AlGaAs is formed.
The lower contact layer 3 of n-type GaAs having a high etching rate above the second etching stop layer 4b is side-etched. The second recess 20 is widened by 0.3 μm from the gate opening 31a of the side wall 37 to the drain side. Thereafter, the photoresist film 34 is removed.
【0085】次いで、図24に示すように、厚さ200
nmのWSi0.6からなるショットキー性のゲート金
属、厚さ600nmのAuからなる低抵抗のゲート金属
をスパッタ堆積する。ゲート開口部7を0.4μm広く
覆うようにホトレジスト膜を設け、Arイオンミリング
で2層のゲート金属を加工し、WSiの下層ゲート電極
35とAuの上層ゲート電極36を設ける。Next, as shown in FIG.
A sputter-deposited gate metal of Schottky having a thickness of 0.6 nm of WSi 0.6 and a low-resistance gate metal of Au having a thickness of 600 nm are deposited. A photoresist film is provided so as to cover the gate opening 7 widely by 0.4 μm, two layers of gate metal are processed by Ar ion milling, and a lower gate electrode 35 of WSi and an upper gate electrode 36 of Au are provided.
【0086】次いで、図25に示すように、ゲート電極
22の両側の残った上側コンタクト層5の上にAuGe
Niのオーム性合金層によるソース電極13とドレイン
電極14を形成し、本発明のHJFETが完成する。そ
の後、ゲート容量を低減するため表面にある残った絶縁
膜6をバッファド弗酸で一度除去し、再度SiO2膜を
保護膜として厚さ100nmと薄く堆積し、エアブリッ
ジ方式でAuの電極配線を形成して増幅FETとなる。Next, as shown in FIG. 25, AuGe is formed on the remaining upper contact layer 5 on both sides of the gate electrode 22.
The source electrode 13 and the drain electrode 14 are formed by the Ni ohmic alloy layer, and the HJFET of the present invention is completed. Thereafter, in order to reduce the gate capacitance, the remaining insulating film 6 on the surface is once removed with buffered hydrofluoric acid, and a thin SiO 2 film is again deposited as a protective film to a thickness of 100 nm. It forms an amplification FET.
【0087】第4の実施の形態に係る製造方法によれ
ば、2段のリセスについてソース側を覆いドレイン側の
サイドエッチングする工程が各々追加されるだけのた
め、工程が短縮され簡略化される。その結果、製造期間
も短縮され、製造費用及び製造価格を低減できる。ま
た、ゲート開口部に絶縁膜側壁を適用すること、及び第
2のリセスの深さを50nm以下にすることにより、従
来例3で問題になった断線を防止することができる。According to the manufacturing method of the fourth embodiment, since only the step of covering the source side and the step of side-etching the drain side are added for the two-stage recess, the steps are shortened and simplified. . As a result, the manufacturing period is shortened, and the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced. Further, by applying the insulating film side wall to the gate opening and setting the depth of the second recess to 50 nm or less, disconnection which is a problem in Conventional Example 3 can be prevented.
【0088】[0088]
【発明の効果】本発明によれば、従来例2で示した2段
リセスでソース側のみにゲートが埋め込まれたオフセッ
ト構造を得るため、工程が短縮されて簡略化される。そ
の結果、製造期間も短縮され、製造費用及び製造価格を
低減できる。According to the present invention, the offset structure in which the gate is buried only on the source side in the two-stage recess shown in the conventional example 2 is obtained, so that the process is shortened and simplified. As a result, the manufacturing period is shortened, and the manufacturing cost and the manufacturing cost can be reduced.
【0089】また、ゲート開口部に絶縁膜側壁を適用す
ること、及び第2のリセスの深さを50nm以下にする
ことで、従来例3で問題になったゲート電極の断線を防
止することができる。By applying the insulating film side wall to the gate opening and setting the depth of the second recess to 50 nm or less, disconnection of the gate electrode which is a problem in the conventional example 3 can be prevented. it can.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電界効果トラ
ンジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a field-effect transistor according to a first embodiment of the present invention for each process.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る電界効果トラ
ンジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention for each process.
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る電界効果トラ
ンジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention for each process.
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る電界効果トラ
ンジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention for each process.
【図5】電極等のパターンを示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a pattern of electrodes and the like.
【図6】本発明の第1の実施の形態に係る製造方法の変
形例を工程順に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating a modification of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る製造方法の変
形例を工程順に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図8】本発明の第1の実施の形態に係る製造方法の変
形例を工程順に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る電界効果トラ
ンジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention for each process.
【図10】本発明の第2の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention for each process.
【図11】本発明の第2の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention for each process.
【図12】電極等のパターンを示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a pattern of electrodes and the like.
【図13】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each process.
【図14】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each process.
【図15】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each process.
【図16】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each step.
【図17】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each step.
【図18】本発明の第3の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the third embodiment of the present invention for each step.
【図19】電極等のパターンを示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing a pattern of electrodes and the like.
【図20】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each step.
【図21】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each process.
【図22】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each process.
【図23】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each step.
【図24】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each step.
【図25】本発明の第4の実施の形態に係る電界効果ト
ランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention for each step.
【図26】電極等のパターンを示す平面図である。FIG. 26 is a plan view showing a pattern of electrodes and the like.
【図27】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図28】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 28 is a sectional view illustrating the manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図29】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each step.
【図30】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図31】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 31 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each step.
【図32】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 32 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図33】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 33 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図34】従来例1の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 34 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 1 for each process.
【図35】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 35 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図36】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 36 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図37】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 37 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each step.
【図38】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 38 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図39】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 39 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図40】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 40 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図41】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 41 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図42】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 42 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図43】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 43 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process.
【図44】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 44 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process;
【図45】従来例2の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 45 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 2 for each process;
【図46】電極等のパターンを示す平面図である。FIG. 46 is a plan view showing a pattern of electrodes and the like.
【図47】従来例3の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 47 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 3 for each process;
【図48】従来例3の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 48 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 3 for each process;
【図49】従来例3の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 49 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 3 for each process.
【図50】従来例3の製造方法を工程別に示す断面図で
ある。FIG. 50 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of Conventional Example 3 for each process;
【図51】従来例3の課題を説明するための断面図であ
る。FIG. 51 is a cross-sectional view for explaining a problem of the conventional example 3;
1:半導体基板(半絶縁性GaAs) 2:チャネル層(n形AlGaAs) 3:下側コンタクト層(n形GaAs) 4:エッチング停止層(n形AlGaAs) 4a:第1のエッチング停止層(n形AlGaAs) 4b:第2のエッチング停止層(n形AlGaAs) 5:上側コンタクト層(n形GaAs) 6:絶縁膜(SiO2) 7,7a:ゲート開口部 8:側壁(SiO2) 9:ゲート金属(WSi) 10:ゲート金属(W) 11:ホトレジスト膜 12:ゲート電極 13:ソース電極 14:ドレイン電極 15:電子走行層(i形InGaAs) 16:バッファ層(i形GaAs) 17:素子領域 18:素子分離領域 19:第1のリセス 20:第2のリセス 21:下層ゲート電極(WSi) 22:上層ゲート電極(Au) 23:ホトレジスト膜 24:片側加工のホトレジスト膜 25:ホトレジスト膜 26:ホトレジスト膜 31,31a:ゲート開口部 33:側壁(SiO2) 34:片側加工のホトレジスト膜 35:ゲート電極(WSi) 36:ゲート電極(Au) 37:側壁(SiO2) 38:上側コンタクト領域1: semiconductor substrate (semi-insulating GaAs) 2: channel layer (n-type AlGaAs) 3: lower contact layer (n-type GaAs) 4: etching stop layer (n-type AlGaAs) 4a: first etching stop layer (n 4b: second etching stop layer (n-type AlGaAs) 5: upper contact layer (n-type GaAs) 6: insulating film (SiO 2 ) 7, 7a: gate opening 8: side wall (SiO 2 ) 9: Gate metal (WSi) 10: Gate metal (W) 11: Photoresist film 12: Gate electrode 13: Source electrode 14: Drain electrode 15: Electron transit layer (i-type InGaAs) 16: Buffer layer (i-GaAs) 17: Element Region 18: Device isolation region 19: First recess 20: Second recess 21: Lower gate electrode (WSi) 22: Upper gate electrode (Au) 3: photoresist film 24: on one side working photoresist film 25: photoresist film 26: photoresist film 31, 31a: gate opening 33: the side wall (SiO 2) 34: one working photoresist film 35: Gate electrode (WSi) 36: Gate Electrode (Au) 37: Side wall (SiO 2 ) 38: Upper contact area
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 21/337 H01L 29/417 H01L 29/808 H01L 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 21/337 H01L 29/417 H01L 29/808 H01L 29/812
Claims (9)
成する工程と、 (2)前記導電性半導体層を掘り込み第1のリセスを設
ける工程と、 (3)絶縁膜を堆積して前記第1のリセスの内側に位置
したゲート開口部を形成する工程と、 (4)前記ゲート開口部から前記導電性半導体層をさら
に掘り込み、かつ横方向のサイドエッチングを抑制して
第2のリセスを設ける工程と、 (5)全面及び前記第2のリセス内にゲート電極材料と
してショットキー性ゲート金属と低抵抗のゲート金属を
堆積し、前記ゲート開口部の中央からソース側を覆うよ
うにホトレジスト膜を設け、このホトレジスト膜をマス
クにして前記第2のリセス内のドレイン側のゲート電極
材料を除去して前記ゲート開口部のソース側の領域を含
むソース側近傍のみにゲート電極材料を残すようにし
て、ゲート電極を形成する工程と、 (6)前記ゲート電極の両側の掘り込まれてない導電性
半導体層の領域上にオーム性のソース電極とドレイン電
極を形成する工程と、 を有し、(1)から(6)の順序で行われることを特徴
とする電界効果トランジスタの製造方法。(1) a step of forming a conductive semiconductor layer on a semiconductor substrate; (2) a step of digging the conductive semiconductor layer to provide a first recess; and (3) depositing an insulating film. Forming a gate opening located inside the first recess by using the method described above. (4) digging the conductive semiconductor layer further from the gate opening and suppressing lateral side etching to form a second opening. (5) depositing a Schottky gate metal and a low-resistance gate metal as a gate electrode material on the entire surface and in the second recess so as to cover the source side from the center of the gate opening. A gate electrode material on the drain side in the second recess is removed by using the photoresist film as a mask to form a gate only near the source side including the source side region of the gate opening. Forming a gate electrode while leaving the electrode material; and (6) forming ohmic source and drain electrodes on regions of the conductive semiconductor layer that are not dug on both sides of the gate electrode. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising: performing the steps in the order of (1) to (6).
成する工程と、(2)前記導電性半導体層を掘り込み第
1のリセスを設ける工程と、(3)絶縁膜を堆積して前
記第1のリセスの内側に位置したゲート開口部を形成す
る工程と、(4)前記ゲート開口部から前記導電性半導
体層をさらに掘り込み、かつ横方向のサイドエッチング
を抑制して第2のリセスを設ける工程と、(5)前記第
2のリセス内を覆うように加工性の異なる2種類のゲー
ト電極材料でそれぞれ下層ゲート電極及び上層ゲート電
極を形成する工程と、(6)前記下層ゲート電極及び上
層ゲート電極のソース側を保護し、前記下層ゲート電極
のみをドレイン側から前記第2のリセスの途中までサイ
ドエッチングしてソース側近傍のみに下層ゲート電極を
残すように加工する工程と、(7)前記下層ゲート電極
及び上層ゲート電極の両側の掘り込まれてない導電性半
導体層の領域上にオーム性のソース電極とドレイン電極
を形成する工程とを有し、(1)から(7)の順序で行
われることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方
法。2. A process for forming a conductive semiconductor layer on a semiconductor substrate, a process for forming a first recess by digging the conductive semiconductor layer, and a process for depositing an insulating film. Forming a gate opening located inside the first recess by the step (4) further digging the conductive semiconductor layer from the gate opening and suppressing lateral side etching in the second step. (5) forming a lower gate electrode and an upper gate electrode with two types of gate electrode materials having different workabilities so as to cover the inside of the second recess, and (6) forming the lower layer. The gate electrode and the source side of the upper gate electrode are protected, and only the lower gate electrode is side-etched from the drain side to the middle of the second recess so that the lower gate electrode is left only in the vicinity of the source side. And (7) forming ohmic source and drain electrodes on regions of the conductive semiconductor layer that are not dug on both sides of the lower gate electrode and the upper gate electrode, and (7) To (7). A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising:
よる加工で行われ、 前記下層ゲート電極のゲート電極材料は、前記ドライエ
ッチングにおいてエッチング速度が速い物質であり、 前記上層ゲート電極のゲート電極材料は、前記ドライエ
ッチングにおいてエッチング速度が遅い物質である、 ことを特徴とする請求項2に記載の電界効果トランジス
タの製造方法。3. The step (6) is performed by processing by dry etching, wherein a gate electrode material of the lower gate electrode is a substance having a high etching rate in the dry etching, and a gate electrode material of the upper gate electrode. 3. The method according to claim 2, wherein the material is a substance having a low etching rate in the dry etching.
用いられ、 前記下層ゲート電極のゲート電極材料は、WSi、W、
Ti、Mo、Ni、C、これらの硅化物又は窒化物から
なる群から選択される物質であり、 前記上層ゲート電極のゲート電極材料は、Au、Al、
Ptからなる群から選択される物質である、 ことを特徴とする請求項3に記載の電界効果トランジス
タの製造方法。4. A fluorine-based gas is used for the dry etching, and a gate electrode material of the lower gate electrode is WSi, W,
A material selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, C, and a silicide or nitride thereof, wherein the gate electrode material of the upper gate electrode is Au, Al,
The method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 3, wherein the material is selected from the group consisting of Pt.
いエッチング停止層を含む導電性半導体層を形成する工
程と、(2)前記導電性半導体層を掘り込み第1のリセ
スを設ける工程と、(3)絶縁膜を堆積して前記第1の
リセスの内側に位置したゲート開口部を形成する工程
と、(4)前記ゲート開口部から前記導電性半導体層を
さらに掘り込んでエッチング停止層で停止させ、かつ横
方向のサイドエッチングを抑制して第2のリセスを設け
る工程と、(5)前記第2のリセスのソース側を保護
し、前記エッチング停止層の上側にあるエッチング速度
の速い導電性半導体層のドレイン側をサイドエッチング
して第2のリセスをドレイン側に広げる工程と、(6)
前記ゲート開口部の直下を埋め込むようにゲート電極を
形成する工程と、(7)前記ゲート電極の両側の掘り込
まれてない導電性半導体層の領域上にオーム性のソース
電極とドレイン電極を形成する工程とを有し、(1)か
ら(7)の順序で行われることを特徴とする電界効果ト
ランジスタの製造方法。5. A step of: (1) forming a conductive semiconductor layer including an etching stop layer having a low etching rate on a semiconductor substrate; and (2) providing a first recess by digging the conductive semiconductor layer. (3) depositing an insulating film to form a gate opening located inside the first recess; and (4) further digging the conductive semiconductor layer from the gate opening to etch away. Providing a second recess by stopping at a time and suppressing lateral side etching; and (5) protecting the source side of the second recess and providing a high etching rate above the etching stop layer. (6) a step of side-etching the drain side of the conductive semiconductor layer to extend the second recess to the drain side;
Forming a gate electrode so as to be buried immediately below the gate opening; and (7) forming ohmic source and drain electrodes on a region of the conductive semiconductor layer which is not dug on both sides of the gate electrode. And performing the steps in the order of (1) to (7).
後、エッチングして第1のリセスに絶縁膜の側壁を設け
ることにより形成されることを特徴とする請求項1乃至
5のいずれか1つの項に記載の電界効果トランジスタの
製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the gate opening is formed by depositing an insulating film and then performing etching to provide a sidewall of the insulating film in the first recess. A method for manufacturing a field-effect transistor according to one item.
後、第1のリセスの内側に位置する開口部を有するレジ
スト膜をマスクにしてエッチングすることにより、形成
されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つ
の項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。7. The gate opening is formed by depositing an insulating film and etching using a resist film having an opening located inside the first recess as a mask. A method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1.
い第1及び第2のエッチング停止層を含む導電性半導体
層を形成する工程と、(2)絶縁膜を堆積して第1のゲ
ート開口部を設ける工程と、(3)前記第1のゲート開
口部から前記導電性半導体層を掘り込んで第1のエッチ
ング停止層で停止させ第1のリセスを設ける工程と、
(4)前記第1のリセスのソース側を保護し、第1のエ
ッチング停止層の上側にあるエッチング速度の速い導電
性半導体層をドレイン側にサイドエッチングして第1の
リセスをドレイン側に広げる工程と、(5)前記第1の
ゲート開口部及び第1のリセスの内側に絶縁膜の側壁を
設けて細めた第2のゲート開口部を設ける工程と、
(6)前記第2のゲート開口部から前記導電性半導体層
をさらに掘り込んで第2のエッチング停止層で停止さ
せ、かつ横方向のサイドエッチングを抑制して第2のリ
セスを設ける工程と、(7)前記第2のリセスのソース
側を保護し、前記第2のエッチング停止層の上側にある
エッチング速度の速い導電性半導体層をドレイン側に前
記第1のリセスのエッチング幅より少なくサイドエッチ
ングして、前記第2のリセスをドレイン側に広げる工程
と、(8)前記第2のゲート開口部の直下を埋め込むよ
うにゲート電極を形成する工程と、(9)前記ゲート電
極の両側の掘り込まれてない導電性半導体層の領域上に
オーム性のソース電極とドレイン電極を形成する工程と
を有し、(1)から(9)の順序で行われることを特徴
とする電界効果トランジスタの製造方法。8. A step of: (1) forming a conductive semiconductor layer including first and second etching stop layers having a low etching rate on a semiconductor substrate; and (2) depositing an insulating film to form a first gate. Providing an opening; and (3) providing a first recess by digging the conductive semiconductor layer from the first gate opening and stopping at a first etching stop layer.
(4) Protecting the source side of the first recess, side-etching the conductive semiconductor layer above the first etching stop layer with a high etching rate to the drain side to spread the first recess to the drain side. (5) providing a narrowed second gate opening by providing a sidewall of an insulating film inside the first gate opening and the first recess;
(6) further digging the conductive semiconductor layer from the second gate opening, stopping at the second etching stop layer, and providing a second recess by suppressing lateral side etching; (7) Protecting the source side of the second recess, and side-etching the conductive semiconductor layer having a high etching rate above the second etching stop layer toward the drain side with a width smaller than the etching width of the first recess. And (8) forming a gate electrode so as to fill immediately below the second gate opening, and (9) digging both sides of the gate electrode. Forming an ohmic source electrode and a drain electrode on a region of the conductive semiconductor layer which is not embedded, wherein the step is performed in the order of (1) to (9). Method for producing a register.
なるように形成することを特徴とする請求項1乃至8の
いずれか1つの項に記載の電界効果トランジスタの製造
方法。9. The method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1, wherein the second recess is formed to have a depth of 50 nm or less.
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