JP3235548B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3235548B2 JP3235548B2 JP31003197A JP31003197A JP3235548B2 JP 3235548 B2 JP3235548 B2 JP 3235548B2 JP 31003197 A JP31003197 A JP 31003197A JP 31003197 A JP31003197 A JP 31003197A JP 3235548 B2 JP3235548 B2 JP 3235548B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に化合物半導体装置の製造に用いて好適
とされる製造方法に関する。
方法に関し、特に化合物半導体装置の製造に用いて好適
とされる製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波及びミリ波帯での増幅素子と
してよく用いられている化合物半導体装置では、ドレイ
ン耐圧を向上させるために、従来より、リセス内にゲー
ト電極を形成した構造が知られている。さらに、高周波
特性を向上させるためには、素子寄生抵抗をできる限り
低減する必要があり、このために、例えばリセス内に形
成するゲート電極をソース電極側に寄せた構造、いわゆ
るリセス内オフセットゲート電極構造が従来より用いら
れている。
してよく用いられている化合物半導体装置では、ドレイ
ン耐圧を向上させるために、従来より、リセス内にゲー
ト電極を形成した構造が知られている。さらに、高周波
特性を向上させるためには、素子寄生抵抗をできる限り
低減する必要があり、このために、例えばリセス内に形
成するゲート電極をソース電極側に寄せた構造、いわゆ
るリセス内オフセットゲート電極構造が従来より用いら
れている。
【0003】以下では、このリセス内オフセットゲート
電極構造を有する化合物半導体電界効果型トランジスタ
(以下、「FET」と略記する)の製造方法の従来技術
について説明する。
電極構造を有する化合物半導体電界効果型トランジスタ
(以下、「FET」と略記する)の製造方法の従来技術
について説明する。
【0004】第1の従来技術は、リソグラフィーでの目
合せによる製造方法であり、図4は、その製造方法の主
要工程の断面を工程順に模式的に示した図である。
合せによる製造方法であり、図4は、その製造方法の主
要工程の断面を工程順に模式的に示した図である。
【0005】まず、GaAs基板1表面のキャップ層
(図示せず)を所望の深さまで、フォトレジスト5aを
マスクとしてエッチングして、ワイドリセス7を形成す
る(図4(a)参照)。
(図示せず)を所望の深さまで、フォトレジスト5aを
マスクとしてエッチングして、ワイドリセス7を形成す
る(図4(a)参照)。
【0006】次に、フォトレジスト5aを除去した後、
全面にSiO2(シリコン酸化膜)などの絶縁膜4を成
膜し、リソグラフィー目合せ技術にて、ワイドリセス7
に対してオフセットになるように、ゲート電極形成予定
領域以外の絶縁膜4を覆うフォトレジスト5bを形成す
る(図4(b)参照)。
全面にSiO2(シリコン酸化膜)などの絶縁膜4を成
膜し、リソグラフィー目合せ技術にて、ワイドリセス7
に対してオフセットになるように、ゲート電極形成予定
領域以外の絶縁膜4を覆うフォトレジスト5bを形成す
る(図4(b)参照)。
【0007】そして、フォトレジスト5bをマスクとし
て絶縁膜4をエッチングし、ゲート開口部を形成する
(図4(c)参照)。
て絶縁膜4をエッチングし、ゲート開口部を形成する
(図4(c)参照)。
【0008】次に、フォトレジスト5bを除去した後、
ゲート電極9となる、タングステンシリサイド(WS
i)、窒化チタン(TiN)、白金(Pt)、金(A
u)膜を、蒸着法またはスパッタ法にて順次積層成膜す
る。
ゲート電極9となる、タングステンシリサイド(WS
i)、窒化チタン(TiN)、白金(Pt)、金(A
u)膜を、蒸着法またはスパッタ法にて順次積層成膜す
る。
【0009】リソグラフィー技術を用いてフォトレジス
トマスクを形成し(ゲート部に開口を備えたマスク)、
RIE(リアクティブ・イオンエッチング)やイオンミ
リングなどを用いて、ゲート電極9頭部以外を除去し
て、T字型ゲート電極9を形成する(図4(d)参
照)。
トマスクを形成し(ゲート部に開口を備えたマスク)、
RIE(リアクティブ・イオンエッチング)やイオンミ
リングなどを用いて、ゲート電極9頭部以外を除去し
て、T字型ゲート電極9を形成する(図4(d)参
照)。
【0010】その後、ソース電極11及びドレイン電極
12を形成して、半導体装置を製造する(図4(e)参
照)。
12を形成して、半導体装置を製造する(図4(e)参
照)。
【0011】また、第2の従来技術として、リセス幅お
よびリセス内オフセットゲート電極の位置を精度良く形
成できる化合物半導体装置の製造方法を提供することを
目的とした特開平3−145140号公報には、図5に
工程断面図として示すような製造方法が開示されてい
る。
よびリセス内オフセットゲート電極の位置を精度良く形
成できる化合物半導体装置の製造方法を提供することを
目的とした特開平3−145140号公報には、図5に
工程断面図として示すような製造方法が開示されてい
る。
【0012】まず、GaAs基板1上に酸化膜(絶縁
膜)4を形成し、その上に隣り合う3つの開口部を持つ
第1のフォトレジスト5aを形成する。この際、中央の
開口部の幅がゲート長を、両側の開口部の間隔がリセス
幅を、また、両側の開口部に対する中央の開口部の位置
がリセス内オフセットゲートの位置を決定するようにマ
スク設計を行なう。そして、この第1のフォトレジスト
5aをマスクとして酸化膜4に開口部を形成する(図5
(a)参照)。
膜)4を形成し、その上に隣り合う3つの開口部を持つ
第1のフォトレジスト5aを形成する。この際、中央の
開口部の幅がゲート長を、両側の開口部の間隔がリセス
幅を、また、両側の開口部に対する中央の開口部の位置
がリセス内オフセットゲートの位置を決定するようにマ
スク設計を行なう。そして、この第1のフォトレジスト
5aをマスクとして酸化膜4に開口部を形成する(図5
(a)参照)。
【0013】次に、第2のフォトレジスト層5bを被着
した後、中央の開口部のみを残すようにパターニングを
施す(図5(b)参照)。
した後、中央の開口部のみを残すようにパターニングを
施す(図5(b)参照)。
【0014】次に、第1及び第2のフォトレジスト5
a、5bの開口部より酸化膜4をウェットエッチングす
る(図5(c)参照)。
a、5bの開口部より酸化膜4をウェットエッチングす
る(図5(c)参照)。
【0015】つづいて、開口部よりGaAs基板1をエ
ッチングして、ワイドリセス7を形成する。その後、ゲ
ート電極金属9を蒸着する(図5(d)参照)。
ッチングして、ワイドリセス7を形成する。その後、ゲ
ート電極金属9を蒸着する(図5(d)参照)。
【0016】そして、リフトオフ法により、第1及び第
2のフォトレジスト5a、5bを除去して、リセス内オ
フセットゲート電極9を形成する(図5(e)参照)。
2のフォトレジスト5a、5bを除去して、リセス内オ
フセットゲート電極9を形成する(図5(e)参照)。
【0017】さらに、第3の従来技術として、GaAs
を用いたMESFETなどにワイドリセスおよびゲート
下の狭いリセスを形成するとき、一度の目合わせで位置
を決定することにより、目合わせずれの生じない2段リ
セスを形成する製造方法を提供することを目的とした特
開平5−13445号公報には、図6に工程断面図とし
て示すような製造方法が開示されている。
を用いたMESFETなどにワイドリセスおよびゲート
下の狭いリセスを形成するとき、一度の目合わせで位置
を決定することにより、目合わせずれの生じない2段リ
セスを形成する製造方法を提供することを目的とした特
開平5−13445号公報には、図6に工程断面図とし
て示すような製造方法が開示されている。
【0018】まず、GaAs基板1上に窒化膜4aを成
長し、ゲート部以外のリセスに相当する領域の窒化膜4
aを選択的に除去する(図6(a)参照)。
長し、ゲート部以外のリセスに相当する領域の窒化膜4
aを選択的に除去する(図6(a)参照)。
【0019】次に、この窒化膜4aをマスクとしてGa
As基板1をエッチングし、ゲート下部以外の幅の広い
リセスを形成する。そして、酸化膜4bを成長してから
レジスト5aを塗布する(図6(b)参照)。
As基板1をエッチングし、ゲート下部以外の幅の広い
リセスを形成する。そして、酸化膜4bを成長してから
レジスト5aを塗布する(図6(b)参照)。
【0020】次に、レジスト5aと酸化膜4bのエッチ
ング条件が等しくなる条件で、窒化膜4aが露出するま
でエッチバック平坦化を行なう(図6(c)参照)。
ング条件が等しくなる条件で、窒化膜4aが露出するま
でエッチバック平坦化を行なう(図6(c)参照)。
【0021】そして、窒化膜4aのエッチングレートが
酸化膜4bのエッチングレートより十分大きくなる条件
でドライエッチングを行い、窒化膜4aを除去する。次
に、ゲート部以外のGaAs基板1をレジスト5bでマ
スクする(図6(d)参照)。
酸化膜4bのエッチングレートより十分大きくなる条件
でドライエッチングを行い、窒化膜4aを除去する。次
に、ゲート部以外のGaAs基板1をレジスト5bでマ
スクする(図6(d)参照)。
【0022】次に、GaAs基板1のゲート部のnチャ
ネル層が所望の厚さになるまでエッチングしてゲート下
部のリセス8を形成する(図6(e)参照)。
ネル層が所望の厚さになるまでエッチングしてゲート下
部のリセス8を形成する(図6(e)参照)。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術は、それぞれ下記記載の問題点を有してい
る。
た従来技術は、それぞれ下記記載の問題点を有してい
る。
【0024】(1)まず、図4を参照して説明した上記
第1の従来技術では、ワイドリセスに対してゲート開口
部がオフセットになるように、リソグラフィー目合せ技
術を用いているため、ゲート電極の位置のばらつきが発
生する、という問題点を有している。因みに、露光時の
目合せによる位置精度は、±0.2μm程度であるた
め、この程度の位置ずれが生じてしまう。
第1の従来技術では、ワイドリセスに対してゲート開口
部がオフセットになるように、リソグラフィー目合せ技
術を用いているため、ゲート電極の位置のばらつきが発
生する、という問題点を有している。因みに、露光時の
目合せによる位置精度は、±0.2μm程度であるた
め、この程度の位置ずれが生じてしまう。
【0025】この問題に対して、1度の露光によりワイ
ドリセス寸法及びゲート電極の位置を決定する目的で、
図5、図6を参照してそれぞれ説明した上記第2の従来
技術及び第3の従来技術が提案されている。
ドリセス寸法及びゲート電極の位置を決定する目的で、
図5、図6を参照してそれぞれ説明した上記第2の従来
技術及び第3の従来技術が提案されている。
【0026】(2)しかしながら、上記第2の従来技術
では、第1のフォトレジスト5a上に第2のフォトレジ
スト5bを形成しているため、第2のフォトレジストb
を露光・現像する際に、第1のフォトレジスト5aが溶
解して開口寸法が広がる、という問題が発生する。この
第1のフォトレジストの開口寸法は、FETのゲート長
に直結しているため、第1のフォトレジストの開口寸法
が広がると、ゲート長が広がり、FETの高周波特性が
劣化する、という問題が生じる。
では、第1のフォトレジスト5a上に第2のフォトレジ
スト5bを形成しているため、第2のフォトレジストb
を露光・現像する際に、第1のフォトレジスト5aが溶
解して開口寸法が広がる、という問題が発生する。この
第1のフォトレジストの開口寸法は、FETのゲート長
に直結しているため、第1のフォトレジストの開口寸法
が広がると、ゲート長が広がり、FETの高周波特性が
劣化する、という問題が生じる。
【0027】(3)また、上記第3の従来技術では、窒
化膜で開口した領域を酸化膜で埋め込んでから、レジス
トを用いて全面エッチバックし、窒化膜を全部除去する
工程により、酸化膜からなるゲート開口部を形成してい
るため、相異なる絶縁膜が2種類必要であり、さらに酸
化膜をエッチバックしてから窒化膜を全面除去するとい
うように、製造工程が長くなり、且つ複雑化している。
このため、製造コストが高くなり、また歩留が低下する
問題点も有している。
化膜で開口した領域を酸化膜で埋め込んでから、レジス
トを用いて全面エッチバックし、窒化膜を全部除去する
工程により、酸化膜からなるゲート開口部を形成してい
るため、相異なる絶縁膜が2種類必要であり、さらに酸
化膜をエッチバックしてから窒化膜を全面除去するとい
うように、製造工程が長くなり、且つ複雑化している。
このため、製造コストが高くなり、また歩留が低下する
問題点も有している。
【0028】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、製造工程をでき
るだけ簡略にしつつ、リセス内のゲート電極の位置を精
度良く、且つゲート長及びリセス幅を精度良く形成でき
るようにした半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
てなされたものであって、その目的は、製造工程をでき
るだけ簡略にしつつ、リセス内のゲート電極の位置を精
度良く、且つゲート長及びリセス幅を精度良く形成でき
るようにした半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0029】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本願第1発明の半導体装置の製造方法は、半導体基
板上に絶縁膜を成膜する工程と、ゲート部以外のリセス
部に相当する領域に絶縁膜が残るように、絶縁膜をエッ
チングする工程と、絶縁膜で覆われていない領域のみ選
択的に半導体層を成長する工程とを含む。
め、本願第1発明の半導体装置の製造方法は、半導体基
板上に絶縁膜を成膜する工程と、ゲート部以外のリセス
部に相当する領域に絶縁膜が残るように、絶縁膜をエッ
チングする工程と、絶縁膜で覆われていない領域のみ選
択的に半導体層を成長する工程とを含む。
【0030】また、本願第2発明は、上記第1発明にお
いて、前記ゲート部以外のリセス部に相当する領域に
て、ソース電極側よりもドレイン電極側の幅が長くなる
ように前記絶縁膜を残すことを特徴とする。
いて、前記ゲート部以外のリセス部に相当する領域に
て、ソース電極側よりもドレイン電極側の幅が長くなる
ように前記絶縁膜を残すことを特徴とする。
【0031】また、本願第3発明は、半導体基板上に絶
縁膜を成膜する工程と、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域に絶縁膜が残るように、絶縁膜をエッチングす
る工程と、ゲート電極を形成する工程を、ゲート電極と
絶縁膜で覆われていない領域のみ選択的に半導体層を成
長する工程とを含む。
縁膜を成膜する工程と、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域に絶縁膜が残るように、絶縁膜をエッチングす
る工程と、ゲート電極を形成する工程を、ゲート電極と
絶縁膜で覆われていない領域のみ選択的に半導体層を成
長する工程とを含む。
【0032】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照して説明する。
態について図面を参照して説明する。
【0033】[実施の形態1]図1は、本発明の好まし
い実施の形態に係る半導体装置の製造方法の主要工程に
ついて工程順に断面を模式的に示した図である。図1を
参照して、本発明(請求項1)の実施の形態について説
明する。
い実施の形態に係る半導体装置の製造方法の主要工程に
ついて工程順に断面を模式的に示した図である。図1を
参照して、本発明(請求項1)の実施の形態について説
明する。
【0034】半導体基板1上に、絶縁膜4を成膜し、フ
ォトレジストパターン5aを形成し、ゲート部以外のリ
セス部に相当する領域に絶縁膜4が残るように絶縁膜4
をエッチングする(図1(a)参照)。
ォトレジストパターン5aを形成し、ゲート部以外のリ
セス部に相当する領域に絶縁膜4が残るように絶縁膜4
をエッチングする(図1(a)参照)。
【0035】その後、フォトレジスト除去後、絶縁膜4
で覆われていない領域にのみ選択的に、半導体層6を成
長する(図1(b)参照)。
で覆われていない領域にのみ選択的に、半導体層6を成
長する(図1(b)参照)。
【0036】次に、ゲート部以外の領域を、フォトレジ
スト5bで覆い、ゲート部領域の半導体層6を除去し
(図1(c)参照)、その後、ゲート電極9を形成する
(図1(d)参照)。
スト5bで覆い、ゲート部領域の半導体層6を除去し
(図1(c)参照)、その後、ゲート電極9を形成する
(図1(d)参照)。
【0037】次に、絶縁性保護膜10を形成した後、オ
ーミック性を有するソース電極11、ドレイン電極12
を形成して、半導体装置が得られる(図1(e)参
照)。
ーミック性を有するソース電極11、ドレイン電極12
を形成して、半導体装置が得られる(図1(e)参
照)。
【0038】この実施の形態によれば、リセス内のゲー
ト電極の位置及びゲート長、リセス幅は、最初の絶縁膜
をエッチングする際のマスクパターンによって、一義的
に決定でき、その後、ドライエッチング、選択成長技術
を用いて製造しているため、製造工程をできるだけ簡略
なものとしつつ、リセス内のゲート電極の位置を精度良
く形成でき、且つ、ゲート長及びリセス幅を精度良く形
成することができる、という作用効果を奏する。
ト電極の位置及びゲート長、リセス幅は、最初の絶縁膜
をエッチングする際のマスクパターンによって、一義的
に決定でき、その後、ドライエッチング、選択成長技術
を用いて製造しているため、製造工程をできるだけ簡略
なものとしつつ、リセス内のゲート電極の位置を精度良
く形成でき、且つ、ゲート長及びリセス幅を精度良く形
成することができる、という作用効果を奏する。
【0039】[実施例1]上記した実施の形態について
より具体的に説明すべくその一実施例について、図1を
参照して以下に説明する。
より具体的に説明すべくその一実施例について、図1を
参照して以下に説明する。
【0040】半絶縁性GaAs基板1上に、分子線ビー
ムエピタキシャル(MBE;Molecular Beam Epit
axial growth)法または有機金属気相成長(MOCV
D;Metal Organic CVD)法を用いて、チャネル
層であるノンドープIn0.2Ga0.8As層2、電子供給
層であるn型Al0.2Ga0.8As層3を順次成長させ
る。In0.2Ga0.8As層の膜厚は15nmであり、A
l0.2Ga0.8As層3の膜厚は40nm、不純物濃度は
2×1018cm-3である。
ムエピタキシャル(MBE;Molecular Beam Epit
axial growth)法または有機金属気相成長(MOCV
D;Metal Organic CVD)法を用いて、チャネル
層であるノンドープIn0.2Ga0.8As層2、電子供給
層であるn型Al0.2Ga0.8As層3を順次成長させ
る。In0.2Ga0.8As層の膜厚は15nmであり、A
l0.2Ga0.8As層3の膜厚は40nm、不純物濃度は
2×1018cm-3である。
【0041】次に、Al0.2Ga0.8As層3上にSiO
2からなる厚さ200nmの絶縁膜4を成長させ、リソ
グラフィー技術を用いてフォトレジスト膜パターン5a
を形成する。このとき、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域のみフォトレジスト5aが覆われるようにパタ
ーンを形成する。
2からなる厚さ200nmの絶縁膜4を成長させ、リソ
グラフィー技術を用いてフォトレジスト膜パターン5a
を形成する。このとき、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域のみフォトレジスト5aが覆われるようにパタ
ーンを形成する。
【0042】その後、例えば四フッ化炭素(CF4)と
フルオロハイドロカーボン(CHF3)とアルゴン(A
r)の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、ゲー
ト部以外のリセス部に相当する領域のみ絶縁膜4を残す
(図1(a)参照)。
フルオロハイドロカーボン(CHF3)とアルゴン(A
r)の混合ガスを用いたドライエッチングを行い、ゲー
ト部以外のリセス部に相当する領域のみ絶縁膜4を残す
(図1(a)参照)。
【0043】フォトレジスト5aを剥離した後、絶縁膜
4が覆われていない領域のみ選択的に、MOCVD法を
用いて、コンタクト層であるn型GaAs層6を成長す
る(図1(b)参照)。ここで、GaAs層6の膜厚は
80nm、不純物濃度は3×1018cm-3である。
4が覆われていない領域のみ選択的に、MOCVD法を
用いて、コンタクト層であるn型GaAs層6を成長す
る(図1(b)参照)。ここで、GaAs層6の膜厚は
80nm、不純物濃度は3×1018cm-3である。
【0044】次に、ゲート部以外の領域をフォトレジス
ト5bで覆い、そのフォトレジスト5bの形状が逆テー
パになるようにパターニングする。
ト5bで覆い、そのフォトレジスト5bの形状が逆テー
パになるようにパターニングする。
【0045】そして、ゲート部領域のGaAs膜6をエ
ッチングして、除去する(図1(c)参照)。このとき
のエッチング方法としては、ドライエッチングもしくは
ウェットエッチングのどちらでもよい。
ッチングして、除去する(図1(c)参照)。このとき
のエッチング方法としては、ドライエッチングもしくは
ウェットエッチングのどちらでもよい。
【0046】また、下地AlGaAs層3に対して選択
的にGaAsをエッチングしても、または非選択的にエ
ッチングしてもいずれであってもよいが、下地AlGa
As層3に対して選択的にエッチングした方が好まし
い。その理由は、電子供給層であるAlGaAs層の厚
さが精度良く製造でき、FETの重要なパラメータであ
るしきい値電圧(Vth)が再現よく製造できるからであ
る。例えばBCl3とSF6の混合ガスを用いることによ
り、選択比200以上のGaAsドライエッチングが可
能である。
的にGaAsをエッチングしても、または非選択的にエ
ッチングしてもいずれであってもよいが、下地AlGa
As層3に対して選択的にエッチングした方が好まし
い。その理由は、電子供給層であるAlGaAs層の厚
さが精度良く製造でき、FETの重要なパラメータであ
るしきい値電圧(Vth)が再現よく製造できるからであ
る。例えばBCl3とSF6の混合ガスを用いることによ
り、選択比200以上のGaAsドライエッチングが可
能である。
【0047】その後、ゲート電極金属用として厚さ50
nmのチタン(Ti)と厚さ500nmのアルミニウム
(Al)を蒸着する。そして、リフトオフ法により、フ
ォトレジスト膜及びフォトレジスト膜上のTi/Al膜
を除去して、ゲート電極9を形成する(図1(d)参
照)。
nmのチタン(Ti)と厚さ500nmのアルミニウム
(Al)を蒸着する。そして、リフトオフ法により、フ
ォトレジスト膜及びフォトレジスト膜上のTi/Al膜
を除去して、ゲート電極9を形成する(図1(d)参
照)。
【0048】ついで、全面に厚さ200nmの窒化シリ
コン膜10を成膜した後、ソース電極及びドレイン電極
形成領域の窒化シリコン膜を選択的に除去して露出させ
たn型GaAs層表面6に、蒸着法またはスパッタ法に
より、オーミック性を有するソース電極11、ドレイン
電極12を形成して、半導体装置が得られる(図1
(e)参照)。
コン膜10を成膜した後、ソース電極及びドレイン電極
形成領域の窒化シリコン膜を選択的に除去して露出させ
たn型GaAs層表面6に、蒸着法またはスパッタ法に
より、オーミック性を有するソース電極11、ドレイン
電極12を形成して、半導体装置が得られる(図1
(e)参照)。
【0049】[実施例2]なお、上記実施例1では、ワ
イドリセスのみを有する半導体装置の製造方法を例に説
明したが、ワイドリセス及びゲートリセスの2段リセス
構造を有する半導体装置も、同様の方法で製造できる。
イドリセスのみを有する半導体装置の製造方法を例に説
明したが、ワイドリセス及びゲートリセスの2段リセス
構造を有する半導体装置も、同様の方法で製造できる。
【0050】この場合、図2に示すように、ゲート部以
外のリセス部に相当する領域のみ絶縁膜4を形成し(図
2(a)参照)、選択的にn型GaAs層6を成長し
(図2(b)参照)、ゲート部以外の領域をフォトレジ
スト5bで覆い、ゲート部領域のGaAs層6をエッチ
ングした後、さらにAlGaAs層3をエッチング除去
して、ゲートリセス8を形成する(図2(c)参照)。
これにより、2段リセス構造ができる。この2段リセス
構造では、FETのゲート・ドレイン間の耐圧が向上す
る利点がある。
外のリセス部に相当する領域のみ絶縁膜4を形成し(図
2(a)参照)、選択的にn型GaAs層6を成長し
(図2(b)参照)、ゲート部以外の領域をフォトレジ
スト5bで覆い、ゲート部領域のGaAs層6をエッチ
ングした後、さらにAlGaAs層3をエッチング除去
して、ゲートリセス8を形成する(図2(c)参照)。
これにより、2段リセス構造ができる。この2段リセス
構造では、FETのゲート・ドレイン間の耐圧が向上す
る利点がある。
【0051】なお、上記各実施例では、GaAs基板上
にInGaAs層、AlGaAs層を順次成長したヘテ
ロ結合の結晶を用いているが、GaAs基板上にn型G
aAsを成長してから、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域に絶縁膜を形成してもよい。
にInGaAs層、AlGaAs層を順次成長したヘテ
ロ結合の結晶を用いているが、GaAs基板上にn型G
aAsを成長してから、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域に絶縁膜を形成してもよい。
【0052】また、上記各実施例では、基板としてGa
As基板を用いているが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、Si、InPなどどのような半導体基板を用
いてもよい。
As基板を用いているが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、Si、InPなどどのような半導体基板を用
いてもよい。
【0053】[実施の形態2]次に、請求項2記載の本
発明の半導体装置の製造方法の実施の形態について説明
する。図1を参照すると、この実施の形態においては、
半導体基板1上に、絶縁膜4を成膜し、ゲート部以外の
リセス部に相当する領域にて、ソース電極側よりもドレ
イン電極側の幅が長くなるように、絶縁膜4を残す(図
1(a)参照)。
発明の半導体装置の製造方法の実施の形態について説明
する。図1を参照すると、この実施の形態においては、
半導体基板1上に、絶縁膜4を成膜し、ゲート部以外の
リセス部に相当する領域にて、ソース電極側よりもドレ
イン電極側の幅が長くなるように、絶縁膜4を残す(図
1(a)参照)。
【0054】その後の工程は、上記した実施の形態と同
様の工程に従い、半導体装置を得る。
様の工程に従い、半導体装置を得る。
【0055】[実施例3]上記した発明の実施の形態に
ついてより具体的に説明すべく一実施例について図1を
参照して以下に説明する。
ついてより具体的に説明すべく一実施例について図1を
参照して以下に説明する。
【0056】上記実施例1と同様に、半絶縁性GaAs
基板1上に、チャネル層であるノンドープIn0.2Ga
0.8As層2、電子供給層であるn型Al0.2Ga0.8A
s層3を順次成長した後、SiO2からなる絶縁膜4を
成長させ、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト
膜パターン5aを形成する(図1(a)参照)。
基板1上に、チャネル層であるノンドープIn0.2Ga
0.8As層2、電子供給層であるn型Al0.2Ga0.8A
s層3を順次成長した後、SiO2からなる絶縁膜4を
成長させ、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト
膜パターン5aを形成する(図1(a)参照)。
【0057】このとき、ゲート部以外のリセス部に相当
する領域のみフォトレジスト5aが覆われ、且つ、ソー
ス電極側のパターンをドレイン電極側のパターンよりも
幅を短くする。例えば、ソース電極側のパターン幅Lgs
を0.2μm、ゲート部の開口寸法Lgを0.2μm、
ドレイン電極側のパターンLgdを0.4μmとする。
する領域のみフォトレジスト5aが覆われ、且つ、ソー
ス電極側のパターンをドレイン電極側のパターンよりも
幅を短くする。例えば、ソース電極側のパターン幅Lgs
を0.2μm、ゲート部の開口寸法Lgを0.2μm、
ドレイン電極側のパターンLgdを0.4μmとする。
【0058】その後は、上記実施例1と同様にして、ゲ
ート電極及びソース・ドレイン電極を形成して、半導体
装置を得る。このように、ゲート部以外のリセス部に相
当する領域に絶縁膜が残るようにリソグラフィーとドラ
イエッチング技術とを用い、その後、半導体層を選択成
長する技術を用いたことにより、リセス内のゲート電極
の位置は最初の絶縁膜をエッチングする際のマスクパタ
ーンによって決定され、リセス内オフセットゲート寸法
を精度良く形成することができる。
ート電極及びソース・ドレイン電極を形成して、半導体
装置を得る。このように、ゲート部以外のリセス部に相
当する領域に絶縁膜が残るようにリソグラフィーとドラ
イエッチング技術とを用い、その後、半導体層を選択成
長する技術を用いたことにより、リセス内のゲート電極
の位置は最初の絶縁膜をエッチングする際のマスクパタ
ーンによって決定され、リセス内オフセットゲート寸法
を精度良く形成することができる。
【0059】[実施の形態3]次に、請求項5又は6記
載の本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図3は、この実施の形態の
製造方法の主要工程について工程順に断面を模式的に示
した図である。図3を参照すると、半導体基板1上に絶
縁膜4を成膜し、フォトレジストパターン5aを形成
し、ゲート部以外のリセス部に相当する絶縁膜4が残る
ように、絶縁膜4をエッチングする。(図3(a)参
照)。
載の本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図3は、この実施の形態の
製造方法の主要工程について工程順に断面を模式的に示
した図である。図3を参照すると、半導体基板1上に絶
縁膜4を成膜し、フォトレジストパターン5aを形成
し、ゲート部以外のリセス部に相当する絶縁膜4が残る
ように、絶縁膜4をエッチングする。(図3(a)参
照)。
【0060】次にゲート部以外の領域をフォトレジスト
5bで覆い、ゲート電極9を形成する(図3(b)参
照)。
5bで覆い、ゲート電極9を形成する(図3(b)参
照)。
【0061】その後、ゲート電極9と絶縁膜4が覆われ
ていない領域のみ選択的に、半導体層6を成長する(図
3(c)参照)。
ていない領域のみ選択的に、半導体層6を成長する(図
3(c)参照)。
【0062】次に、絶縁性保護膜10を形成した後、オ
ーミック性を有するソース電極11、ドレイン電極12
を形成して、半導体層が得られる(図3(d)参照)。
ーミック性を有するソース電極11、ドレイン電極12
を形成して、半導体層が得られる(図3(d)参照)。
【0063】[実施例4]上記した発明の実施の形態に
ついてより具体的に説明すべく一実施例について図3を
参照して以下に説明する。
ついてより具体的に説明すべく一実施例について図3を
参照して以下に説明する。
【0064】上記実施例1と同様に、半絶縁性GaAs
基板1上に、チャネル層であるノンドープIn0.2Ga
0.8As層2、電子供給層であるn型Al0.2Ga0.8A
s層3を順次成長した後、SiO2からなる絶縁膜4を
成長させ、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト
膜パターン5aを形成する。このとき、ゲート部以外の
リセス部に相当する領域のみフォトレジスト5aが覆わ
れるようにパターンを形成し、このフォトレジスト5a
をマスクとして絶縁膜を選択的にエッチングする(図3
(a)参照)
基板1上に、チャネル層であるノンドープIn0.2Ga
0.8As層2、電子供給層であるn型Al0.2Ga0.8A
s層3を順次成長した後、SiO2からなる絶縁膜4を
成長させ、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト
膜パターン5aを形成する。このとき、ゲート部以外の
リセス部に相当する領域のみフォトレジスト5aが覆わ
れるようにパターンを形成し、このフォトレジスト5a
をマスクとして絶縁膜を選択的にエッチングする(図3
(a)参照)
【0065】フォトレジスト5aを剥離した後、将来ゲ
ート電極になる開口部以外の領域をフォトレジスト5b
で覆い、そのフォトレジスト5bの形状が逆テーパにな
るようにパターニングする。その後、ゲート電極金属用
として厚さ500nmのモリブデン(Mo)を蒸着する
(図3(b)参照)。そして、リフトオフ法によりフォ
トレジスト膜及びフォトレジスト膜上のMo膜を除去し
て、ゲート電極9を形成する。次に、ゲート電極9及び
絶縁膜4が覆われていない領域のみ選択的に、MOCV
D法を用いて、コンタクト層であるn型GaAs層6を
成長する(図3(c)参照)。
ート電極になる開口部以外の領域をフォトレジスト5b
で覆い、そのフォトレジスト5bの形状が逆テーパにな
るようにパターニングする。その後、ゲート電極金属用
として厚さ500nmのモリブデン(Mo)を蒸着する
(図3(b)参照)。そして、リフトオフ法によりフォ
トレジスト膜及びフォトレジスト膜上のMo膜を除去し
て、ゲート電極9を形成する。次に、ゲート電極9及び
絶縁膜4が覆われていない領域のみ選択的に、MOCV
D法を用いて、コンタクト層であるn型GaAs層6を
成長する(図3(c)参照)。
【0066】その後は、実施例1と同様にして、ソース
ドレイン電極を形成して、半導体装置を得る(図3
(d)参照)。
ドレイン電極を形成して、半導体装置を得る(図3
(d)参照)。
【0067】なお、実施例2のように、ゲート電極を蒸
着する前にAlGaAs層3をエッチングしてゲートリ
セスを形成して、2段リセス構造にすることを追加して
もよい。
着する前にAlGaAs層3をエッチングしてゲートリ
セスを形成して、2段リセス構造にすることを追加して
もよい。
【0068】さらに、実施例3のように、絶縁膜4上の
フォトレジスト5aをパターニングする際、ゲート部以
外のリセス部に相当する領域のみ覆い、かつ、ソース電
極側のパターンをドレイン電極側のパターンよりも幅を
短くすることを追加してもよい。
フォトレジスト5aをパターニングする際、ゲート部以
外のリセス部に相当する領域のみ覆い、かつ、ソース電
極側のパターンをドレイン電極側のパターンよりも幅を
短くすることを追加してもよい。
【0069】この実施例4では、ゲート電極を形成して
から、リセス部以外の領域にGaAsキャップ層を選択
成長しているので、実施例1にてゲート部領域内に成長
されたGaAs層を除去する工程が不必要であり、実施
例1よりも1工程短縮できている。
から、リセス部以外の領域にGaAsキャップ層を選択
成長しているので、実施例1にてゲート部領域内に成長
されたGaAs層を除去する工程が不必要であり、実施
例1よりも1工程短縮できている。
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
記記載の効果を奏する。
【0071】(1)本発明の第1の効果は、リセス内の
ゲート電極の位置を精度良く形成できる、ということで
ある。また、この時、ゲートのリセス内オフセット寸法
を正確に形成できる、という効果も奏する。
ゲート電極の位置を精度良く形成できる、ということで
ある。また、この時、ゲートのリセス内オフセット寸法
を正確に形成できる、という効果も奏する。
【0072】その理由は、本発明によれば、ゲート部以
外のリセス部に相当する領域に絶縁膜が残るようにリソ
グラフィーとドライエッチング技術とを用い、その後、
半導体層を選択成長する技術を用いている、ことによ
る。すなわち、リセス内のゲート電極の位置は最初の絶
縁膜をエッチングする際のマスクパターンによって決定
できるためである。
外のリセス部に相当する領域に絶縁膜が残るようにリソ
グラフィーとドライエッチング技術とを用い、その後、
半導体層を選択成長する技術を用いている、ことによ
る。すなわち、リセス内のゲート電極の位置は最初の絶
縁膜をエッチングする際のマスクパターンによって決定
できるためである。
【0073】(2)本発明の第2の効果は、ゲート長及
びリセス幅が精度良く形成できる、ということである。
びリセス幅が精度良く形成できる、ということである。
【0074】その理由は、本発明においては、上記
(1)の理由で説明した通り、ゲート長及びリセス幅を
最初の絶縁膜をエッチングする際のマスクパターンによ
って決定できるためである。
(1)の理由で説明した通り、ゲート長及びリセス幅を
最初の絶縁膜をエッチングする際のマスクパターンによ
って決定できるためである。
【0075】(3)本発明の第3の効果は、リソグラフ
ィー、ドライエッチング、選択成長などの一般的な技術
を用いて半導体装置を製造しているため、製造工程が従
来の方法よりも容易且つ簡略であり、歩留が向上し、製
造コストを削減することができ、生産性を向上する、と
いうことである。
ィー、ドライエッチング、選択成長などの一般的な技術
を用いて半導体装置を製造しているため、製造工程が従
来の方法よりも容易且つ簡略であり、歩留が向上し、製
造コストを削減することができ、生産性を向上する、と
いうことである。
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
の主要工程を工程順に示す断面図である。
の主要工程を工程順に示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
の主要工程を工程順に示す断面図である。
の主要工程を工程順に示す断面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
の主要工程を工程順に示す断面図である。
の主要工程を工程順に示す断面図である。
【図4】第1の従来技術の半導体装置の製造方法の主要
工程を工程順に示す断面図である。
工程を工程順に示す断面図である。
【図5】第2の従来技術の半導体装置の製造方法の主要
工程を工程順に示す断面図である。
工程を工程順に示す断面図である。
【図6】第3の従来技術の半導体装置の製造方法の主要
工程を工程順に示す断面図である。
工程を工程順に示す断面図である。
1 半導体基板 2 InGaAs層 3 AlGaAs層 4 絶縁膜 4a 窒化膜 4b 酸化膜 5a 第1のフォトレジスト 5b 第2のフォトレジスト 6 n型GaAs層 7 ワイドリセス 8 ゲートリセス 9 ゲート電極 10 絶縁性保護膜 11 ソース電極 12 ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/41 H01L 29/812
Claims (6)
- 【請求項1】リセスゲート構造を有する半導体装置の製
造方法において、 (a)半導体基板の表面に下地層を設け、該下地層上に
絶縁膜を形成する工程と、 (b)将来リセス領域を形成する領域外、及び、将来リ
セス領域を形成する領域内で、将来ゲート部を形成する
領域の前記絶縁膜を除去する工程と、 (c)前記将来リセス領域を形成する領域を除く領域に
半導体層を形成する工程と、 (d)前記将来ゲート部を形成する領域の半導体層を前
記下地層に対して選択的にエッチングする工程と、 (e) 前記将来リセス領域を形成する領域内の前記将来
ゲート部を形成する領域にゲート電極を形成する工程
と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】請求項1において、ゲートを形成する領域
の一方の側の絶縁膜の幅が、他方の側の絶縁膜の幅より
も広く残すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】請求項1又は2に記載の半導体装置の製造
方法おいて、前記将来ゲート部を形成する領域の半導体
層を前記下地層に対して選択的にエッチングした後、さ
らに前記下地層の一部をエッチング除去して、ゲートリ
セスを形成した後、前記ゲート電極を形成する、ことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】リセスゲート構造を有する半導体装置の製
造方法において、 (a)半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、 (b)将来リセス領域を形成する領域外、及び、将来リ
セス領域を形成する領域内で、将来ゲート部を形成する
領域の前記絶縁膜を除去する工程と、 (c)前記将来ゲート部を形成する領域外をフォトレジ
スト膜で覆った上に電極金属を堆積させて、リフトオフ
法により前記フォトレジスト膜上の前記電極金属を除去
して、将来リセス領域を形成する領域内の前記将来ゲー
ト部を形成する領域にゲート電極を形成する工程と、 (d)前記ゲート電極形成後に、前記将来リセス領域を
形成する領域を除く領域に半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】請求項4において、ゲートを形成する領域
の一方の側の絶縁膜の幅が、他方の側の絶縁膜の幅より
も広く残すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】(a)基板の表面に下地層を設け、該下地
層上に絶縁膜を形成した後、ゲート部以外のリセス部に
相当する領域のみがフォトレジストで覆われるようにマ
スクパターンを形成し、 (b)前記絶縁膜をドライエッチしてゲート部以外のリ
セス部に相当する領域にのみ前記絶縁膜を残し、 (c)前記フォトレジスト除去後、前記絶縁膜をマスク
として選択的に半導体層を成長させ、 (d)ゲート部以外の領域をフォトレジストで覆い、前
記半導体層を、前記下地層に対して選択的に、エッチン
グ除去し、 (e)ゲート電極用金属を蒸着し、リフトオフしてゲー
ト電極を形成し、 (f)その後ソース電極及びドレイン電極を形成し、リ
セス内の前記ゲート電極の位置が、前記絶縁膜をエッチ
ングする際の前記マスクパターンで決定できるようにし
た、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31003197A JP3235548B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-10-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10270897 | 1997-04-04 | ||
JP9-102708 | 1997-04-04 | ||
JP31003197A JP3235548B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-10-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10335353A JPH10335353A (ja) | 1998-12-18 |
JP3235548B2 true JP3235548B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=26443383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31003197A Expired - Fee Related JP3235548B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-10-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3235548B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8866191B2 (en) | 2007-02-22 | 2014-10-21 | Forschungsverbund Berlin E.V. | HEMT semiconductor component with field plates |
-
1997
- 1997-10-24 JP JP31003197A patent/JP3235548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10335353A (ja) | 1998-12-18 |
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