JP3470023B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing field effect transistor

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JP3470023B2
JP3470023B2 JP28006297A JP28006297A JP3470023B2 JP 3470023 B2 JP3470023 B2 JP 3470023B2 JP 28006297 A JP28006297 A JP 28006297A JP 28006297 A JP28006297 A JP 28006297A JP 3470023 B2 JP3470023 B2 JP 3470023B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電界効果型トラ
ンジスタ、特に、通信用機器やコンピュータなどに用い
られる高速化合物半導体IC用の電界効果型トランジス
タの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to a method for manufacturing a field effect transistor for a high speed compound semiconductor IC used in communication equipment, computers and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、GaAsなどの化合物半導体を用
いた電界効果型トランジスタ(以下FETと呼ぶ)で
は、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の寄生
ソース・ドレイン抵抗を低減し、かつゲート・ソース間
及びゲート・ドレイン間の耐圧を大きくするため、チャ
ネル層(n層)の上方のゲート電極形成部分の活性層を
2段にエッチングした2段リセス構造が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) using a compound semiconductor such as GaAs, the parasitic source / drain resistance between the gate and the source and between the gate and the drain is reduced, and the gate and the source are reduced. In order to increase the breakdown voltage between the gate electrode and the gate and the drain, a two-step recess structure is used in which the active layer in the gate electrode formation portion above the channel layer (n layer) is etched in two steps.

【0003】以下、その製造方法について図4を参照し
ながら説明する。
The manufacturing method will be described below with reference to FIG.

【0004】まず、図7(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、300nm程度の厚みのアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、Siを5×
1017cm―3程度ドープした500nm程度の厚み
のn型GaAs層からなる活性層13とを順次エピタキ
シャル成長させた後、活性層13の上で互いに離れた位
置にAuGe/Ni/Auからなるソース電極15及び
ドレイン電極16をそれぞれ形成する。
First, in the step shown in FIG. 7A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and Si of 5 × are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
After sequentially epitaxially growing an active layer 13 made of an n-type GaAs layer having a thickness of about 500 nm doped to about 10 17 cm −3, a source electrode made of AuGe / Ni / Au is formed on the active layer 13 at positions separated from each other. 15 and the drain electrode 16 are formed respectively.

【0005】次に、図7(b)に示す工程で、基板上に
レジスト膜41を形成した後、レジスト膜41をマスク
として用い、HPO/H/HO系のエッチ
ング液による活性層13の等方性エッチングを行って、
活性層13に第1レジスト膜41の開口部41aよりも
広い上段のリセス部18を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7B, after a resist film 41 is formed on the substrate, the resist film 41 is used as a mask to form an H 3 PO 4 / H 2 O 2 / H 2 O system. Isotropic etching of the active layer 13 with an etching solution,
An upper recess portion 18 wider than the opening 41a of the first resist film 41 is formed in the active layer 13.

【0006】次に、レジスト膜41を除去した後、上段
のリセス部18の底面の一部を開口した、つまり上段の
リセス部18の底面よりも狭い開口部42aを有する第
2レジスト膜42を形成する。
Next, after removing the resist film 41, a part of the bottom surface of the upper recess portion 18 is opened, that is, a second resist film 42 having an opening 42a narrower than the bottom surface of the upper recess portion 18 is formed. Form.

【0007】次に、図7(c)に示す工程で、第2レジ
スト膜42をマスクとして用い、HPO/H
/HO系のエッチング液による活性層13の等方性エ
ッチングを行って、上段のリセス部18内に下段のリセ
ス部19を形成する。
[0007] Next, in the step shown in FIG. 7 (c), using the second resist film 42 as a mask, H 3 PO 4 / H 2 O 2
The active layer 13 is isotropically etched with a / H 2 O-based etching solution to form the lower recess portion 19 in the upper recess portion 18.

【0008】次に、図7(d)に示す工程で、下段のリ
セス部19上にAlからなるゲート電極20を形成す
る。
Next, in a step shown in FIG. 7D, a gate electrode 20 made of Al is formed on the recess portion 19 in the lower stage.

【0009】この製造方法によると、活性層13が、ソ
ース電極15及びドレイン電極16直下のコンタクト部
で最も膜厚が厚く、上段のリセス部18の底部で次に膜
厚が厚く、ゲート電極20直下つまり下段のリセス部1
9の底部で最も膜厚が薄く形成されるため、ゲート・ソ
ース間およびゲート・ドレイン間の寄生ソース・ドレイ
ン抵抗を低減し、かつゲート・ソース間およびゲート・
ドレイン間の耐圧を大きくすることができる。
According to this manufacturing method, the active layer 13 has the thickest film thickness at the contact portions immediately below the source electrode 15 and the drain electrode 16, and the second thickest film at the bottom portion of the upper recess 18 and the gate electrode 20. Immediately below, that is, the lower recess 1
Since the thinnest film is formed at the bottom of 9, the parasitic source-drain resistance between the gate and the source and between the gate and the drain is reduced, and the gate-source and the gate
The breakdown voltage between the drains can be increased.

【0010】しかし、この製造方法では、2段リセス構
造を形成するために2回のフォトリソグラフィ工程が必
要であり工程数が多いために製造コストが高くつく。ま
た、上段のリセス部18内での下段のリセス部19の位
置がフォトリソグラフィの位置合わせにより決められる
ことから、ゲート・ソース間の距離およびゲート・ドレ
イン間の距離にばらつきが生じ、形成されるFETにお
けるゲート耐圧および相互コンダクタンスのウェハ面内
均一性および再現性が低いという問題がある。
However, in this manufacturing method, two photolithography steps are required to form the two-step recess structure, and the number of steps is large, resulting in high manufacturing cost. Further, since the position of the lower recess portion 19 in the upper recess portion 18 is determined by the alignment of the photolithography, the distance between the gate and the source and the distance between the gate and the drain are varied and formed. There is a problem that the gate breakdown voltage and transconductance of the FET are low in the in-plane uniformity and reproducibility of the wafer.

【0011】そこで、少ない工程数で、フォトリソグラ
フィの位置合わせなしで2段リセス構造を形成する方法
として、以下に示す製造方法が用いられている。(文献
Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.31(1
992)pp.2374−2381)以下、その製造方
法について、図8(a)〜(e)を参照しながら説明す
る。
Therefore, the following manufacturing method is used as a method of forming a two-step recess structure without alignment by photolithography with a small number of steps. (Reference Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 31 (1
992) pp. 2374-2381) Hereinafter, a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.

【0012】まず、図8(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、アンドープGaAs層からなる
バッファ層12と、1.2×1017cm―3程度のS
iをドープしたn型GaAs層からなる厚さ600nm
の活性層13とを順次エピタキシャル成長させた後、S
iN膜からなる絶縁膜21を堆積し、続いて、活性層1
3の上で互いに離れた位置にソース電極15及びドレイ
ン電極16を形成する。
First, in a step shown in FIG. 8A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer and an S of about 1.2 × 10 17 cm −3 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
i-doped n-type GaAs layer having a thickness of 600 nm
After sequentially epitaxially growing the active layer 13 of
An insulating film 21 made of an iN film is deposited, and then the active layer 1 is formed.
3, the source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed at positions separated from each other.

【0013】次に、図8(b)に示す工程で、基板上
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部51a
を有するレジスト膜51を形成し、このレジスト膜51
をマスクとして絶縁膜21のドライエッチングを行って
絶縁膜21の開口部21aを形成した後、レジスト膜5
1及び絶縁膜21をマスクとして、活性層13の等方性
エッチングを行って、下段のリセス部19を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8B, the opening 51a is formed in the region where the gate electrode is to be formed on the substrate.
Forming a resist film 51 having
After the insulating film 21 is dry-etched using the mask as a mask to form the opening 21a of the insulating film 21, the resist film 5 is formed.
Using the insulating film 1 and the insulating film 21 as a mask, the active layer 13 is isotropically etched to form a recess 19 in the lower stage.

【0014】次に、図8(c)に示す工程で、レジスト
膜51をマスクとして絶縁膜21のウェットエッチング
(サイドエッチング)を行って、絶縁膜21の開口部2
1aを側方に拡大する。
Next, in the step shown in FIG. 8C, the insulating film 21 is wet-etched (side-etched) by using the resist film 51 as a mask to open the opening 2 of the insulating film 21.
1a is expanded laterally.

【0015】次に、図8(d)に示す工程で、レジスト
膜51及び絶縁膜21をマスクとして活性層13の等方
性エッチングを行う。このとき、下段のリセス部19が
拡大されて側方と下方に広がるとともに、絶縁膜21の
直下の領域が大きく側方に拡大されて下段のリセス部1
9の上面を底面とする上段のリセス部18が形成され
る。
Next, in the step shown in FIG. 8D, the active layer 13 is isotropically etched using the resist film 51 and the insulating film 21 as a mask. At this time, the lower recess portion 19 is enlarged and spreads laterally and downward, and the region immediately below the insulating film 21 is largely enlarged laterally and the lower recess portion 1 is expanded.
The upper recess portion 18 having the upper surface of 9 as the bottom surface is formed.

【0016】次に、図8(e)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面上にTi/Moからなるゲート電極2
0を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8E, the gate electrode 2 made of Ti / Mo is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.
Form 0.

【0017】この製造方法によると、リセス工程で1回
のフォトリソグラフィ工程しか用いないため、少ない工
程数で、フォトリソグラフィの位置合わせなしで2段リ
セス構造を形成することができる。
According to this manufacturing method, since only one photolithography step is used in the recess step, a two-step recess structure can be formed with a small number of steps without alignment of photolithography.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記文献に記載されている製造方法では、2回目の活性層
13の等方性エッチングの際、最初に形成した下段のリ
セス部19が下方だけでなく側方にも拡大されるので、
レジスト膜51の開口部51aの幅よりも大きい幅を有
する下段のリセス部19しか形成できないことになる。
つまり、下段のリセス部19の幅が、フォトリソグラフ
ィーの分解能で規定されるレジスト膜51の開口部51
aの最小寸法に比べ、相当大きくなってしまう。また、
2回の活性層13の等方性エッチングの合計により、各
リセス部の寸法や形状が決定されるので寸法及び形状の
制御性が悪いという問題がある。
However, in the manufacturing method described in the above document, when the second isotropic etching of the active layer 13 is performed, not only the lower recess portion 19 formed first is formed not only in the lower portion. Since it is expanded to the side,
Only the lower recess portion 19 having a width larger than the width of the opening 51a of the resist film 51 can be formed.
That is, the width of the recess 19 in the lower stage is defined by the resolution of photolithography, and the opening 51 of the resist film 51 is defined.
It becomes considerably larger than the minimum size of a. Also,
Since the size and shape of each recess are determined by the total of two isotropic etchings of the active layer 13, there is a problem that the controllability of the size and shape is poor.

【0019】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、リセス工程において、できるだけ
少ないフォトリソグラフィー工程で、均一性及び制御性
良く2段リセス構造を形成する手段を講ずることによ
り、寄生ソース・ドレイン抵抗が低くかつ高いゲート耐
圧を有するFETを低コストで形成しうるFETの製造
方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a means for forming a two-step recess structure with good uniformity and controllability in the recess process by using as few photolithography processes as possible. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an FET manufacturing method capable of forming an FET having a low parasitic source / drain resistance and a high gate breakdown voltage at low cost.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の電界効果
トランジスタの製造方法は、基板上の半導体領域の上に
絶縁膜を形成する第1の工程と、上記絶縁膜の上に、ゲ
ート電極形成領域に開口部を有する第1のレジスト膜を
形成する第2の工程と、上記第1のレジスト膜をマスク
として上記絶縁膜のエッチングを行って、絶縁膜の開口
部を形成する第3の工程と、上記第1のレジスト膜を除
去した後、基板上に、上記絶縁膜の開口部とオーバーラ
ップする開口部を有する第2のレジスト膜を形成する第
4の工程と、上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスク
として上記半導体領域の等方性エッチングを行って、上
記半導体領域に上記第2のレジスト膜の開口部及び上記
絶縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広い上段の
リセス部を形成する第5の工程と、上記第2のレジスト
膜を除去する第6の工程と、上記絶縁膜をマスクとして
上記半導体領域の異方性エッチングを行って、上記絶縁
膜の開口部の下方に下段のリセス部を形成する第7の工
程とを備えている。
The manufacturing method of the first field effect transistor SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes a first step of forming an insulating film on a semiconductor region on a base plate, on said insulating film, A second step of forming a first resist film having an opening in a gate electrode formation region, and a step of forming an opening of the insulating film by etching the insulating film using the first resist film as a mask 3, the fourth step of forming a second resist film having an opening overlapping with the opening of the insulating film on the substrate after removing the first resist film, and the insulating step. Isotropic etching of the semiconductor region is performed using the film and the second resist film as a mask, and the semiconductor region has an upper region wider than the overlapping region of the opening of the second resist film and the opening of the insulating film. Forming the recess part of A fifth step, a sixth step of removing the second resist film, and anisotropic etching of the semiconductor region using the insulating film as a mask to form a lower layer below the opening of the insulating film. And a seventh step of forming a recess portion.

【0021】この方法により、1回のフォトリソグラフ
ィ工程で、2回のリセスエッチングを行うことにより、
上段のリセス部と下段のリセス部とからなる2段リセス
構造が形成されるため、請求項1と同様の作用が得られ
る。加えて、ソース側またはドレイン側にオフセットし
た上段のリセス部が形成されるので、ソース側またはド
レイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形成さ
れる。すなわち、ソース側及びドレイン側のゲート耐圧
が独立に制御可能な構造を有するので、ソース側とドレ
イン側とで要求されるゲート耐圧が異なる場合に、その
要求に応じたソース側ゲート耐圧とドレイン側ゲート耐
圧との調整が可能となる。
By this method, by performing recess etching twice in one photolithography process,
Since the two-step recess structure including the upper recess section and the lower recess section is formed, the same effect as that of the first aspect can be obtained. In addition, since the upper recess portion offset to the source side or the drain side is formed, the recess portion having a large recess width and depth is formed on the source side or the drain side. That is, since the source side and the drain side have a structure in which the gate withstand voltage can be controlled independently, when the source side and the drain side have different gate withstand voltages, the source side gate withstand voltage and the drain side according to the request are required. It is possible to adjust the gate breakdown voltage.

【0022】記第6の工程と上記第7の工程との間
に、上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の等方性
エッチングを行って、上記上段のリセス部を下方及び側
方に拡大しておくことにより、さらにソース側またはド
レイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形成さ
れるので、上述の作用がより顕著に得られる。。
[0022] Between the upper Symbol sixth step and the seventh step, expanding the insulating film by performing the isotropic etching of the semiconductor region as a mask, the recess portion of the upper downward and laterally from particular keep, since the recessed portion is larger recess width and depth at the source side or the drain side et is formed, the action of the above can be obtained more remarkably. .

【0023】本発明の第2の電界効果トランジスタの製
造方法は、基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成する
第1の工程と、上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域
に開口部を有する第1のレジスト膜を形成する第2の工
程と、上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜
のエッチングを行って絶縁膜の開口部を形成する第3の
工程と、少なくとも上記絶縁膜をマスクとして上記半導
体領域の等方性エッチングを行って、上記半導体領域に
上記絶縁膜の開口部よりも広い上段のリセス部を形成す
る第4の工程と、上記第1のレジスト膜を除去した後、
基板上に、上記絶縁膜の開口部とオーバーラップする開
口部を有する第2のレジスト膜を形成する第5の工程
と、上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上
記半導体領域の等方性エッチングを行って、上記上段の
リセス部の一部を上記第2のレジスト膜の開口部及び上
記絶縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広くなる
ように拡大させる第6の工程と、上記第2のレジスト膜
を除去する第7の工程と、上記絶縁膜をマスクとして上
記半導体領域の異方性エッチングを行って、上記半導体
領域の上記絶縁膜の開口部の下方となる領域に下段のリ
セス部を形成する第8の工程とを備えている。
The method for producing the second field effect transistor of the present invention includes a first step of forming an insulating film on a semiconductor region on a base plate, on said insulating film, an opening in the gate electrode formation region A second step of forming a first resist film having a portion, a third step of etching the insulating film using the first resist film as a mask to form an opening of the insulating film, and at least the above. Isotropic etching of the semiconductor region is performed using the insulating film as a mask to form a fourth recess in the semiconductor region, which is wider than the opening of the insulating film, and the first resist film is formed. After removing
A fifth step of forming on the substrate a second resist film having an opening overlapping the opening of the insulating film, and isotropic formation of the semiconductor region using the insulating film and the second resist film as a mask. Performing a positive etching to expand a part of the upper recess so as to be wider than the overlapping region of the opening of the second resist film and the opening of the insulating film, and A seventh step of removing the second resist film and anisotropic etching of the semiconductor region using the insulating film as a mask to form a lower layer in a region below the opening of the insulating film in the semiconductor region. An eighth step of forming a recess portion.

【0024】この方法により、1回のフォトリソグラフ
ィ工程で、2回のリセスエッチングを行うことにより、
上段のリセス部と下段のリセス部とからなる2段リセス
構造が形成されるため、第1の半導体装置と同様の作用
が得られる。加えて、上段のリセス部がサイドエッチに
よってソース側またはドレイン側にオフセットするよう
に拡大されるので、ソース側またはドレイン側でリセス
幅及び深さが大きいリセス部が形成される。すなわち、
ソース側及びドレイン側のゲート耐圧が独立に制御可能
な構造を有するので、ソース側とドレイン側とで要求さ
れるゲート耐圧が異なる場合に、その要求に応じたソー
ス側ゲート耐圧とドレイン側ゲート耐圧との調整が可能
となる。
By this method, by performing recess etching twice in one photolithography step,
Since the two-step recess structure including the upper recess section and the lower recess section is formed, the same operation as that of the first semiconductor device can be obtained. In addition, since the upper recess portion is enlarged by side etching so as to be offset to the source side or the drain side, the recess portion having a large recess width and depth is formed on the source side or the drain side. That is,
Since the source and drain side gate breakdown voltages can be controlled independently, if the source and drain sides require different gate breakdown voltages, the source and drain side gate breakdown voltages will meet the requirements. It becomes possible to adjust with.

【0025】記第2のレジスト膜の開口部内に上記絶
縁膜の開口部のドレイン側縁部が含まれるように、上記
第2のレジスト膜の開口部と絶縁膜の開口部とがオーバ
ーラップしていることにより、ドレイン側でリセス幅及
び深さが大きいリセス部が形成される。したがって、ソ
ース側及びドレイン側のゲート耐圧が独立に制御可能な
構造を有するとともに、一般的にソース側よりも高いゲ
ート耐圧が要求されることの多いドレイン側ゲート耐圧
が高いFETが形成される。
The upper SL as the drain-side edge of the opening of the insulating film is included in the opening of the second resist film, opening and overlap of the second resist film opening and the insulating film from particular and are then, recesses recess width and depth larger in the drain side is formed. Therefore, an FET having a structure in which the gate breakdown voltage on the source side and the drain side can be controlled independently and, in general, a gate breakdown voltage on the drain side which is often required to be higher than that on the source side is formed.

【0026】本発明の第3の電界効果トランジスタの製
造方法は、基板上のGaAs層を含む半導体領域の上
に、ゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を
形成する第1の工程と、上記レジスト膜をマスクとして
上記GaAs層の等方性エッチングを行って、上記半導
体領域に上記レジスト膜の開口部よりも広い上段のリセ
ス部を形成する第2の工程と、上記レジスト膜をマスク
として上記GaAs層の異方性エッチングを行って、上
記半導体領域の上記レジスト膜の開口部の下方となる領
域に下段のリセス部を形成する第3の工程とを備え、上
記GaAs層の異方性エッチングは、SiCl4及びN
2の混合ガスを用いて行われるドライエッチングであ
り、上記異方性エッチング及び等方性エッチングを共通
のプラズマドライエッチング装置を用いて行い、上記等
方性エッチングを行う際には高周波電力を印加してプラ
ズマエッチングを行う一方、上記異方性エッチングを行
う際には上記基板を設置した電極に高周波電力を印加し
てプラズマエッチングを行う一方、上記等方性エッチン
グを行う際には高周波電力を停止させるとともに、上記
等方性エッチングと異方性エッチングとで、共通のガス
を含むガスを用いる。
Manufacture of the third field effect transistor of the present invention
The manufacturing method is such that on the semiconductor region including the GaAs layer on the substrate.
A resist film having an opening in the gate electrode formation region.
First step of forming and using the resist film as a mask
Isotropic etching of the GaAs layer was performed to
In the body region, the upper resist that is wider than the opening of the resist film
Second step of forming a mask portion and the resist film as a mask
As an anisotropic etching of the GaAs layer,
The region below the opening of the resist film in the semiconductor region
And a third step of forming a lower recess portion in the region,
The anisotropic etching of the GaAs layer is performed with SiCl4 and N
Dry etching performed using a mixed gas of 2
Ri, perform the above anisotropic etching and isotropic etching using a common plasma dry etching device, while performing the plasma etching by applying a high frequency power when performing the isotropic etching, the anisotropic When performing etching, plasma etching is performed by applying high frequency power to the electrode on which the substrate is installed, while stopping high frequency power when performing the above isotropic etching, and is anisotropic from the above isotropic etching. A gas containing a common gas is used for the reactive etching.

【0027】この方法により、同じエッチング装置を用
いてエッチング条件を変えるだけで連続的に等方性エッ
チングと異方性エッチングとを行うことが可能となる。
しかも、エッチング条件の変更は、エッチングガスのう
ち一部を変更し、高周波電力のオン・オフを制御するだ
けなので、複雑な操作が不要で簡素な制御によって実行
が可能となる。
According to this method, it is possible to continuously perform isotropic etching and anisotropic etching by changing the etching conditions using the same etching apparatus.
Moreover, since the etching conditions can be changed only by changing a part of the etching gas and controlling ON / OFF of the high frequency power, complicated operation is not required and can be executed by simple control.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態) 以下、本発明の第1の実施形態について説明する。図1
(a)〜(d)は、第1の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. Figure 1
(A)-(d) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 1st Embodiment.

【0029】まず、図1(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させた後、第2の活性層13bの上で互いに
離れた位置にAuGe/Ni/Au膜からなるソース電
極15及びドレイン電極16を形成する。
First, in the step shown in FIG. 1A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and 5 × 10 5 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
17 cm −3 Si-doped thickness of 100 n
A first active layer 13a composed of an n-type GaAs layer of about m
And an etching stop layer 14 made of an AlGaAs layer having a thickness of about 10 to 20 nm, and an n-type Ga having a thickness of about 400 nm doped with Si of about 5 × 10 17 cm −3.
After the second active layer 13b made of As layer is sequentially epitaxially grown, the source electrode 15 and the drain electrode 16 made of AuGe / Ni / Au film are formed on the second active layer 13b at positions separated from each other. To do.

【0030】次に、図1(b)に示す工程で、基板上
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部17a
を有するレジスト膜17を形成した後、レジスト膜17
をマスクとして第2の活性層13bの等方性エッチング
を行って、レジスト膜17の開口部17aよりも広い上
段のリセス部18を形成する。このとき、エッチングに
使用するプラズマ装置の図示は省略するが、誘導結合型
ドライエッチング装置(以下ICP)を用い、反応室内
にSiCl/SF混合ガスを導入し、基板電極に高
周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 1B, the opening 17a is formed on the substrate in the region where the gate electrode is to be formed.
After forming the resist film 17 having
Using the as a mask, the second active layer 13b is isotropically etched to form the upper recess portion 18 wider than the opening 17a of the resist film 17. At this time, although illustration of a plasma device used for etching is omitted, an inductively coupled dry etching device (hereinafter referred to as ICP) is used to introduce a SiCl 4 / SF 6 mixed gas into the reaction chamber and apply high frequency power to the substrate electrode. Isotropic etching is performed under the condition not to do so.

【0031】次に、図1(c)に示す工程で、レジスト
膜17をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッ
チングを行って、上段のリセス部18内に、レジスト膜
17の開口部17aの幅にほぼ等しい幅を有する下段の
リセス部19を形成する。このとき、プラズマ装置とし
て同じICPを用い、反応室内にSiCl/SF
混合ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加
する条件で異方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 1C, the second active layer 13b is anisotropically etched by using the resist film 17 as a mask to open the resist film 17 in the upper recess portion 18. A lower recess portion 19 having a width substantially equal to the width of the portion 17a is formed. At this time, the same ICP was used as the plasma device, and SiCl 4 / SF 6 /
Anisotropic etching is performed under the condition that a N 2 mixed gas is introduced and high frequency power is applied to the substrate electrode.

【0032】次に、図1(d)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 1D, a gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0033】本実施形態のFETの製造方法によると、
上段のリセス部18を形成するための1回目のエッチン
グ(等方性エッチング)で用いたレジスト膜17をその
まま用いて、2回目のエッチング(異方性エッチング)
を行って下段のリセス部19を形成するので、上段のリ
セス部18内における下段のリセス部19の位置が自己
整合的に決定される。しかも、2回目のエッチング工程
では、異方性エッチングを行っているので、最初に形成
した上段のリセス部18の寸法がほとんど変化せず、リ
セス部全体の形状や幅寸法の制御性がよい。また、下段
のリセス部19の幅はレジスト膜17の幅にほぼ等しい
ので、微細な構造を実現できる。よって、フォトリソグ
ラフィー工程数の低減を図りつつ、寄生ソース・ドレイ
ン抵抗が低くかつ高いゲート耐圧を有するFETを、均
一性及び再現性良く製造することができる。
According to the method of manufacturing the FET of this embodiment,
The resist film 17 used in the first etching (isotropic etching) for forming the upper recess portion 18 is used as it is, and the second etching (anisotropic etching) is performed.
Since the lower recess portion 19 is formed by performing the above process, the position of the lower recess portion 19 in the upper recess portion 18 is determined in a self-aligned manner. Moreover, since anisotropic etching is performed in the second etching step, the dimensions of the upper recess portion 18 formed first hardly change, and the controllability of the overall shape and width of the recess portion is good. Further, since the width of the recess portion 19 in the lower stage is almost equal to the width of the resist film 17, a fine structure can be realized. Therefore, an FET having a low parasitic source / drain resistance and a high gate breakdown voltage can be manufactured with good uniformity and reproducibility while reducing the number of photolithography steps.

【0034】さらに、本実施形態の製造工程では、1回
目のエッチングと2回目のエッチングにおいて、同一の
エッチング装置(プラズマ装置)を用いながら、エッチ
ング条件を変えるだけで、等方性エッチングと異方性エ
ッチングとに切り換えることが容易となる。すなわち、
図1(b)に示す工程では、反応室内にSiCl/S
混合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加し
ない条件でGaAs層のエッチングを行うと、等方性の
強いエッチングとなるので、第2の活性層13bにレジ
スト膜17の開口部17aの幅よりも広い幅を有する上
段のリセス部18が形成される。また、図1(c)に示
す工程では、反応室内にSiCl/SF/N混合
ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加する条件で
GaAs層のエッチングを行うと、非常に異方性が強
く、レジスト膜17の開口部17aの幅にほぼ等しい幅
を有する下段のリセス部19を形成することができる。
しかも、その間、上段のリセス部18の形状はほとんど
変わらない。
Further, in the manufacturing process of the present embodiment, the first etching and the second etching are anisotropic from isotropic etching only by changing the etching conditions while using the same etching apparatus (plasma apparatus). It becomes easy to switch to the positive etching. That is,
In the step shown in FIG. 1B, SiCl 4 / S is placed in the reaction chamber.
When the GaAs layer is etched under the condition that the F 6 mixed gas is introduced and the high frequency power is not applied to the substrate electrode, strong isotropic etching occurs. Therefore, the opening 17a of the resist film 17 is formed in the second active layer 13b. The upper recessed portion 18 having a width wider than the width is formed. Further, in the step shown in FIG. 1C, when the SiCl 4 / SF 6 / N 2 mixed gas is introduced into the reaction chamber and the GaAs layer is etched under the condition that high frequency power is applied to the substrate electrode, it is very different. It is possible to form the lower recessed portion 19 having a strong directionality and a width substantially equal to the width of the opening 17a of the resist film 17.
Moreover, during that time, the shape of the upper recess portion 18 hardly changes.

【0035】加えて、半導体領域内にAlGaAs層
(エッチング停止層14)を設け、AlGaAs層がこ
のエッチングガスに少しずつしかエッチングされないの
を利用することにより、深さがエッチング停止層14の
位置で規定される寸法精度のよい下段のリセス部19を
形成することができる。そして、下段のリセス部19の
深さが精度よく制御されるので、下段のリセス部19の
下方にあるチャネル領域となる第1の活性層13aの厚
みがほぼ一定となり、しきい値等の特性のばらつきの少
ないFETが形成されることになる。
In addition, by providing an AlGaAs layer (etching stop layer 14) in the semiconductor region and utilizing the fact that the AlGaAs layer is etched little by this etching gas, the depth at the position of the etching stop layer 14 is increased. It is possible to form the lower recess portion 19 having a prescribed dimensional accuracy. Since the depth of the lower recess portion 19 is accurately controlled, the thickness of the first active layer 13a serving as the channel region below the lower recess portion 19 becomes substantially constant, and the characteristics such as the threshold value. Thus, an FET with a small variation of is formed.

【0036】(第2の実施形態) 次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2
(a)〜(e)は、第2の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. Figure 2
(A)-(e) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 2nd Embodiment.

【0037】まず、図2(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21を貫通する接続孔内にAuGe/Ni/Au
膜からなるソース電極15及びドレイン電極16を形成
する。
First, in the step shown in FIG. 2A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and 5 × 10 5 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
17 cm −3 Si-doped thickness of 100 n
A first active layer 13a composed of an n-type GaAs layer of about m
And an etching stop layer 14 made of an AlGaAs layer having a thickness of about 10 to 20 nm, and an n-type Ga having a thickness of about 400 nm doped with Si of about 5 × 10 17 cm −3.
A second active layer 13b made of an As layer is sequentially epitaxially grown. Then, on the substrate, the thickness is 100n.
An insulating film 21 made of a SiO 2 film having a thickness of about m is formed, and AuGe / Ni / Au is formed in a connection hole penetrating the insulating film 21.
The source electrode 15 and the drain electrode 16 made of a film are formed.

【0038】次に、図2(b)に示す工程で、基板上
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部23a
を有するレジスト膜23を形成した後、レジスト膜23
をマスクとして、フッ酸を用いた絶縁膜21のウェット
エッチング(サイドエッチング)を行って、絶縁膜21
にレジスト膜23の開口部23aよりも広い開口部21
aを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2B, the opening 23a is formed in the region where the gate electrode is to be formed on the substrate.
After forming the resist film 23 having
Is used as a mask to perform wet etching (side etching) of the insulating film 21 using hydrofluoric acid,
The opening 21 that is wider than the opening 23a of the resist film 23
a is formed.

【0039】次に、図2(c)に示す工程で、レジスト
膜23及び絶縁膜21をマスクとして第2の活性層13
bの等方性エッチングを行って、絶縁膜21の開口部2
1aよりも広い上段のリセス部18を形成する。このと
き、エッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略す
るが、ICPを用い、反応室内にSiCl/SF
合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条
件で等方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 2C, the second active layer 13 is formed using the resist film 23 and the insulating film 21 as a mask.
b isotropic etching is performed to open the opening 2 of the insulating film 21.
An upper recess portion 18 wider than 1a is formed. At this time, although illustration of a plasma device used for etching is omitted, isotropic etching is performed under the condition that ICP is used, SiCl 4 / SF 6 mixed gas is introduced into the reaction chamber, and high frequency power is not applied to the substrate electrode. .

【0040】次に、図2(d)に示す工程で、レジスト
膜23をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッ
チングを行って、上段のリセス部18内に、レジスト膜
23の開口部23aの幅にほぼ等しい幅を有する下段の
リセス部19を形成する。このとき、プラズマ装置とし
て同じICPを用い、反応室内にSiCl/SF
混合ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加
する条件で異方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 2D, the second active layer 13b is anisotropically etched by using the resist film 23 as a mask to open the opening of the resist film 23 in the recess 18 in the upper stage. The lower recess portion 19 having a width substantially equal to the width of the portion 23a is formed. At this time, the same ICP was used as the plasma device, and SiCl 4 / SF 6 /
Anisotropic etching is performed under the condition that a N 2 mixed gas is introduced and high frequency power is applied to the substrate electrode.

【0041】次に、図2(e)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2E, the gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0042】本実施形態では、第1の実施形態と同様
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、2段リセス構造が形成
されるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮するこ
とができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the recess etching is performed twice by using the same etching apparatus and different etching conditions in one photolithography process. Since this is formed, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.

【0043】さらに、図2(b)及び(c)に示すよう
に、基板上に堆積した絶縁膜21に、レジスト膜23の
開口部23aよりも幅が広い開口部21aを形成した
後、レジスト膜23及び絶縁膜21をマスクとして等方
性の強いドライエッチングを行って上段のリセス部18
を形成しているので、第1の実施形態よりも上段のリセ
ス部18のリセス幅を広くすることができる。すなわ
ち、下段のリセス部19の幅は小さく維持しながら、上
段のリセス部18の幅のみを拡大できるので、微細構造
を崩すことなく、第1の実施形態に比べてより高いゲー
ト耐圧を有するFETを製造することができるという利
点がある。
Further, as shown in FIGS. 2B and 2C, after forming an opening 21a wider than the opening 23a of the resist film 23 in the insulating film 21 deposited on the substrate, the resist is formed. Using the film 23 and the insulating film 21 as a mask, a highly isotropic dry etching is performed to form the upper recess portion 18
Since the recess is formed, the recess width of the recess 18 in the upper stage can be made wider than that in the first embodiment. That is, since the width of the upper recess portion 18 can be increased while keeping the width of the lower recess portion 19 small, an FET having a higher gate breakdown voltage than that of the first embodiment can be obtained without destroying the fine structure. Has the advantage that it can be manufactured.

【0044】(第3の実施形態) 次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図3
(a)〜(e)は、第3の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. Figure 3
(A)-(e) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 3rd Embodiment.

【0045】まず、図3(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21の一部を開口して、第2の活性層13bの上
で互いに離れた位置にAuGe/Ni/Au膜からなる
ソース電極15及びドレイン電極16を形成する。
First, in the step shown in FIG. 3A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and 5 × 10 5 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
17 cm −3 Si-doped thickness of 100 n
A first active layer 13a composed of an n-type GaAs layer of about m
And an etching stop layer 14 made of an AlGaAs layer having a thickness of about 10 to 20 nm, and an n-type Ga having a thickness of about 400 nm doped with Si of about 5 × 10 17 cm −3.
A second active layer 13b made of an As layer is sequentially epitaxially grown. Then, on the substrate, the thickness is 100n.
An insulating film 21 made of a SiO 2 film having a thickness of about m is formed, a part of the insulating film 21 is opened, and a source made of an AuGe / Ni / Au film is provided at positions separated from each other on the second active layer 13b. The electrode 15 and the drain electrode 16 are formed.

【0046】次に、図3(b)に示す工程で、基板上
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部31a
を有する第1レジスト膜31を形成した後、第1レジス
ト膜31をマスクとして、CFガスを用いた絶縁膜2
1のドライエッチングを行って、第1レジスト膜31の
開口部31aと幅がほぼ等しい開口部21aを形成す
る。続いて、第1レジスト膜31及び絶縁膜21をマス
クとして第2の活性層13bの等方性エッチングを行っ
て、絶縁膜21の開口部21aよりも広い上段のリセス
部18を形成する。このとき、エッチングに使用するプ
ラズマ装置の図示は省略するが、ICPを用い、反応室
内にSiCl/SF混合ガスを導入し、基板電極に
高周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行
う。
Next, in the step shown in FIG. 3B, the opening 31a is formed in the region where the gate electrode is to be formed on the substrate.
After the formation of the first resist film 31 having the above, the insulating film 2 using CF 4 gas with the first resist film 31 as a mask
1 dry etching is performed to form an opening 21a having a width substantially equal to that of the opening 31a of the first resist film 31. Subsequently, the second active layer 13b is isotropically etched by using the first resist film 31 and the insulating film 21 as a mask to form the upper recess portion 18 wider than the opening 21a of the insulating film 21. At this time, although illustration of a plasma device used for etching is omitted, isotropic etching is performed under the condition that ICP is used, SiCl 4 / SF 6 mixed gas is introduced into the reaction chamber, and high frequency power is not applied to the substrate electrode. .

【0047】次に、図3(c)に示す工程で、第1レジ
スト膜31を除去した後、絶縁膜21から上段のリセス
部18に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aと
オーバーラップする開口部32aを有する第2レジスト
膜32を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口
部32aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの
幅と同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしている
ので、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁
膜21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出し
た状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び
絶縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性
エッチングを行って、上段のリセス部18のドレイン側
の部分のみを、第2レジスト膜32の開口部32a及び
絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よりも
広くなるように側方及び下方に拡大させる。つまり、ド
レイン側サイドエッチ部33を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl/SF混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 3C, after the first resist film 31 is removed, the opening 21a of the insulating film 21 is formed on the region extending from the insulating film 21 to the recess 18 in the upper stage. A second resist film 32 having an overlapping opening 32a is formed. However, since the width of the opening 32a of the second resist film 32 is approximately the same as the width of the opening 31a of the first resist film 31 and is offset to the drain side, the opening 32a of the second resist film 32 is formed. The inside of the opening 21a of the insulating film 21 is exposed at the drain side edge. Then, the second active layer 13b is isotropically etched using the second resist film 32 and the insulating film 21 as a mask, and only the drain-side portion of the upper recess portion 18 is opened in the opening portion of the second resist film 32. 32a and the opening portion 21a of the insulating film 21 are enlarged laterally and downward so as to be wider than the overlap region. That is, the drain side side etch part 33 is formed. At this time, although illustration of the plasma device used for etching is omitted,
Using ICP, isotropic etching is performed under the condition that a SiCl 4 / SF 6 mixed gas is introduced into the reaction chamber and high frequency power is not applied to the substrate electrode.

【0048】次に、図3(d)に示す工程で、第2レジ
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上段の
リセス部18内に、絶縁膜21の開口部21aの幅にほ
ぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成する。こ
のとき、プラズマ装置として同じICPを用い、反応室
内にSiCl/SF/N混合ガスを導入して、基
板電極に高周波電力を印加する条件で異方性エッチング
を行う。
Next, in the step shown in FIG. 3D, after the second resist film 32 is removed, the second active layer 13b is anisotropically etched using the insulating film 21 as a mask to form the upper recess. In the portion 18, a lower recess portion 19 having a width substantially equal to the width of the opening 21a of the insulating film 21 is formed. At this time, the same ICP is used as a plasma device, and SiCl 4 / SF 6 / N 2 mixed gas is introduced into the reaction chamber, and anisotropic etching is performed under the condition that high frequency power is applied to the substrate electrode.

【0049】次に、図3(e)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3E, the gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0050】本実施形態では、第1の実施形態と同様
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the recess etching of the upper stage is performed by performing the recess etching twice in the same photolithography process using the same etching apparatus under different etching conditions. Since a two-step recess structure composed of 18 and the lower recess portion 19 is formed, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.

【0051】加えて、ドレイン側サイドエッチ部33に
よって上段のリセス部18が深さ方向及びドレイン方向
に拡大されて、ドレイン側にオフセットした形状となっ
ている。このリセス部の形状は、第1の実施形態のリセ
ス部の形状に比べ、ドレイン側でリセス幅及び深さが大
きい。その結果、形成されるFETは、ソース側及びド
レイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造となり、
かつ一般的にソース側よりも高いゲート耐圧が要求され
ることの多いドレイン側ゲート耐圧が第1の実施形態の
FETよりもさらに高くなるという利点がある。
In addition, the upper side recessed portion 18 is enlarged in the depth direction and the drain direction by the drain side side etched portion 33 to have a shape offset to the drain side. The recess portion has a larger recess width and depth on the drain side than the recess portion according to the first embodiment. As a result, the formed FET has a structure capable of independently controlling the gate breakdown voltage on the source side and the drain side,
Moreover, there is an advantage that the gate breakdown voltage on the drain side, which is generally required to be higher than the gate breakdown voltage on the source side, becomes higher than that of the FET of the first embodiment.

【0052】なお、図3(b)に示す工程では、絶縁膜
21の開口部21aを形成する際に、異方性エッチング
でなく等方性エッチングを行ってもよい。その場合、第
2の実施形態の効果に加えて、上述の効果が得られるこ
とになる。
In the step shown in FIG. 3B, isotropic etching may be performed instead of anisotropic etching when forming the opening 21a of the insulating film 21. In that case, in addition to the effects of the second embodiment, the above effects can be obtained.

【0053】(第4の実施形態) 次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図4
(a)〜(e)は、第4の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Figure 4
(A)-(e) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 4th Embodiment.

【0054】まず、図4(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21を貫通する接続孔内にAuGe/Ni/Au
膜からなるソース電極15及びドレイン電極16を形成
する。
First, in the step shown in FIG. 4A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and 5 × 10 5 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
17 cm −3 Si-doped thickness of 100 n
A first active layer 13a composed of an n-type GaAs layer of about m
And an etching stop layer 14 made of an AlGaAs layer having a thickness of about 10 to 20 nm, and an n-type Ga having a thickness of about 400 nm doped with Si of about 5 × 10 17 cm −3.
A second active layer 13b made of an As layer is sequentially epitaxially grown. Then, on the substrate, the thickness is 100n.
An insulating film 21 made of a SiO 2 film having a thickness of about m is formed, and AuGe / Ni / Au is formed in a connection hole penetrating the insulating film 21.
The source electrode 15 and the drain electrode 16 made of a film are formed.

【0055】次に、図4(b)に示す工程で、基板上
に、第1レジスト膜31を形成した後、第1レジスト膜
31をマスクとして、CFガスを用いた絶縁膜21の
ドライエッチングを行って、第1レジスト膜31の開口
部31aと幅がほぼ等しい開口部21aを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4B, after the first resist film 31 is formed on the substrate, the first resist film 31 is used as a mask to dry the insulating film 21 using CF 4 gas. Etching is performed to form an opening 21a having a width substantially equal to that of the opening 31a of the first resist film 31.

【0056】次に、図4(c)に示す工程で、第1レジ
スト膜31を除去した後、絶縁膜21上から開口部21
a内に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aとオ
ーバーラップする開口部32aを有する第2レジスト膜
32を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口部
32aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの幅
と同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしているの
で、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁膜
21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出した
状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び絶
縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性エ
ッチングを行って、第2レジスト膜32の開口部32a
及び絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よ
りも広い上段のリセス部18を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl/SF混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 4C, after removing the first resist film 31, the opening 21 is opened from above the insulating film 21.
A second resist film 32 having an opening 32a that overlaps the opening 21a of the insulating film 21 is formed on the region extending over a. However, since the width of the opening 32a of the second resist film 32 is approximately the same as the width of the opening 31a of the first resist film 31 and is offset to the drain side, the opening 32a of the second resist film 32 is formed. The inside of the opening 21a of the insulating film 21 is exposed at the drain side edge. Then, isotropic etching of the second active layer 13b is performed using the second resist film 32 and the insulating film 21 as a mask, and the opening 32a of the second resist film 32 is formed.
Further, the upper recess portion 18 wider than the overlapping region of the opening 21a of the insulating film 21 is formed. At this time, although illustration of the plasma device used for etching is omitted,
Using ICP, isotropic etching is performed under the condition that a SiCl 4 / SF 6 mixed gas is introduced into the reaction chamber and high frequency power is not applied to the substrate electrode.

【0057】次に、図4(d)に示す工程で、第2レジ
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上段の
リセス部18の下方に、絶縁膜21の開口部21aの幅
にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成す
る。なお、下段のリセス部19のソース側の側面は、元
の上段のリセス部18の側面よりもソース側に形成され
る結果、最終的な仕上がり形状においては、上段のリセ
ス部18のソース側側面と下段のリセス部19のソース
側側面は共通の平面内にあることになる。このとき、プ
ラズマ装置として同じICPを用い、反応室内にSiC
/SF/N混合ガスを導入して、基板電極に高
周波電力を印加する条件で異方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 4D, after the second resist film 32 is removed, the second active layer 13b is anisotropically etched using the insulating film 21 as a mask to form the upper recess. Below the portion 18, a lower recess portion 19 having a width substantially equal to the width of the opening 21 a of the insulating film 21 is formed. The side surface of the lower recess portion 19 on the source side is formed closer to the source side than the side surface of the original upper recess portion 18, so that in the final finished shape, the source side surface of the upper recess portion 18 is formed. Thus, the source-side side surface of the recess portion 19 on the lower side is in a common plane. At this time, the same ICP was used as the plasma device, and SiC was used in the reaction chamber.
Anisotropic etching is performed under the condition that a l 4 / SF 6 / N 2 mixed gas is introduced and high-frequency power is applied to the substrate electrode.

【0058】次に、図4(e)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4E, the gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0059】本実施形態では、第1の実施形態と同様
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the recess etching of the upper stage is performed by performing the recess etching twice under different etching conditions using the same etching apparatus in one photolithography process. Since a two-step recess structure composed of 18 and the lower recess portion 19 is formed, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.

【0060】加えて、リセス部全体として比較すると、
ドレイン側にオフセットした上段のリセス部18を形成
しているので、第1の実施形態のリセス部の形状に比
べ、ドレイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が
形成される。その結果、形成されるFETは、ソース側
及びドレイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造と
なり、かつ一般的にソース側よりも高いゲート耐圧が要
求されることの多いドレイン側ゲート耐圧が第1の実施
形態のFETよりもさらに高くなるという利点がある。
In addition, comparing the recesses as a whole,
Since the upper recess portion 18 offset to the drain side is formed, a recess portion having a larger recess width and depth is formed on the drain side as compared with the shape of the recess portion of the first embodiment. As a result, the formed FET has a structure in which the gate breakdown voltage on the source side and the drain side can be controlled independently, and the gate breakdown voltage on the drain side, which is often required to be higher than the gate breakdown voltage on the source side, is the first. It has the advantage of being even higher than the FET of the first embodiment.

【0061】なお、図4(d)に示す工程では、リセス
部全体の形状が、ドレイン側のみで2段リセス構造とな
っているが、図4(c)に示す工程において、第2レジ
スト膜32aの位置やエッチング量によっては、上段の
リセス部18が絶縁膜21の開口部21aよりも左方に
まで広がることはあり得る。しかし、その場合にも上述
の作用効果を発揮することができる。
In the step shown in FIG. 4D, the overall shape of the recess has a two-step recess structure only on the drain side. However, in the step shown in FIG. Depending on the position of 32a and the etching amount, the upper recess 18 may extend to the left of the opening 21a of the insulating film 21. However, even in that case, the above-described effects can be exhibited.

【0062】(第5の実施形態) 次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図5
(a)〜(e)は、第5の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Figure 5
(A)-(e) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 5th Embodiment.

【0063】まず、図5(a)に示す工程では、上記第
4の実施形態における図4(a)〜(c)に示す工程を
終了している。そして、図4(c)に示す第1レジスト
膜31を除去した後、絶縁膜21から上段のリセス部1
8に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aとオー
バーラップする開口部32aを有する第2レジスト膜3
2を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口部3
2aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの幅と
同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしているの
で、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁膜
21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出した
状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び絶
縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性エ
ッチングを行って、第2レジスト膜32の開口部32a
及び絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よ
りも広い上段のリセス部18を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl/SF混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
First, in the step shown in FIG. 5A, the steps shown in FIGS. 4A to 4C in the fourth embodiment are completed. Then, after removing the first resist film 31 shown in FIG. 4C, the recess portion 1 above the insulating film 21 is removed.
The second resist film 3 having an opening 32a that overlaps the opening 21a of the insulating film 21 on the region extending over 8
Form 2. However, the opening 3 of the second resist film 32
Since the width of 2a is about the same as the width of the opening 31a of the first resist film 31 and is offset to the drain side, the opening of the insulating film 21 is formed in the opening 32a of the second resist film 32. The edge of 21a on the drain side is exposed. Then, isotropic etching of the second active layer 13b is performed using the second resist film 32 and the insulating film 21 as a mask, and the opening 32a of the second resist film 32 is formed.
Further, the upper recess portion 18 wider than the overlapping region of the opening 21a of the insulating film 21 is formed. At this time, although illustration of the plasma device used for etching is omitted,
Using ICP, isotropic etching is performed under the condition that a SiCl 4 / SF 6 mixed gas is introduced into the reaction chamber and high frequency power is not applied to the substrate electrode.

【0064】次に、図5(b)に示す工程で、第2レジ
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの第2回目の等方性エッチングを行
う。この第2回目の等方性エッチングによって、上段の
リセス部18は下方及び側方に拡大されるとともに、第
2の活性層13bのうち絶縁膜21の開口部21aのソ
ース側縁部の直下領域がサイドエッチングされる。この
とき、エッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略
するが、ICPを用い、反応室内にSiCl/SF
混合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加しない
条件で等方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 5B, after removing the second resist film 32, the second isotropic etching of the second active layer 13b is performed using the insulating film 21 as a mask. By this second isotropic etching, the upper recess portion 18 is expanded downward and laterally, and a region directly below the source side edge portion of the opening 21a of the insulating film 21 in the second active layer 13b. Are side-etched. At this time, although illustration of a plasma device used for etching is omitted, ICP is used and SiCl 4 / SF 6 is used in the reaction chamber.
Isotropic etching is performed under the condition that a mixed gas is introduced and high frequency power is not applied to the substrate electrode.

【0065】次に、図5(c)に示す工程で、絶縁膜2
1をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッチン
グを行って、上段のリセス部18内に、絶縁膜21の開
口部21aの幅にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部
19を形成する。このとき、プラズマ装置として同じI
CPを用い、反応室内にSiCl/SF/N混合
ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加する条件
で異方性エッチングを行う。その結果、基本的には上記
第3の実施形態におけるリセス部とほぼ同じ形状を有す
るリセス部が形成されることになる。
Next, in the step shown in FIG. 5C, the insulating film 2 is formed.
1 is used as a mask to anisotropically etch the second active layer 13b to form a lower recess portion 19 having a width substantially equal to the width of the opening 21a of the insulating film 21 in the upper recess portion 18. . At this time, the same I
Using CP, anisotropic gas etching is performed under the condition that a SiCl 4 / SF 6 / N 2 mixed gas is introduced into the reaction chamber and high frequency power is applied to the substrate electrode. As a result, basically, the recess portion having substantially the same shape as the recess portion in the third embodiment is formed.

【0066】次に、図5(d)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 5D, the gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0067】本実施形態では、第1の実施形態と同様
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the recess etching of the upper stage is performed by performing the recess etching twice in the same photolithography process using the same etching apparatus under different etching conditions. Since a two-step recess structure composed of 18 and the lower recess portion 19 is formed, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.

【0068】加えて、まずドレイン側にオフセットした
上段のリセス部18を形成した後、これを下方及び側方
に拡大させているので、上記第4の実施形態よりもさら
にドレイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形
成される。その結果、形成されるFETは、ソース側及
びドレイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造とな
り、かつソース側よりも高いゲート耐圧が要求されるド
レイン側ゲート耐圧が第4の実施形態のFETよりもさ
らに高くなるという利点がある。
In addition, since the upper recess portion 18 offset to the drain side is first formed and then expanded downward and laterally, the recess width and the recess width are further increased on the drain side as compared with the fourth embodiment. A recess having a large depth is formed. As a result, the formed FET has a structure in which the gate breakdown voltage on the source side and the drain side can be independently controlled, and the drain side gate breakdown voltage that requires a higher gate breakdown voltage than the source side is the FET of the fourth embodiment. It has the advantage of being even higher than.

【0069】なお、図5(a)に示す工程では、絶縁膜
21の開口部21aを形成する際に、異方性エッチング
でなく等方性エッチングを行ってもよい。その場合、上
段のリセス部18の寸法をより細やかに調整できるとい
う利点がある。
In the step shown in FIG. 5A, when forming the opening 21a of the insulating film 21, isotropic etching may be performed instead of anisotropic etching. In that case, there is an advantage that the dimensions of the upper recess portion 18 can be adjusted more finely.

【0070】(第6の実施形態) 以下、本発明の第6の実施形態について説明する。図6
(a)〜(d)は、第6の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
(Sixth Embodiment) The sixth embodiment of the present invention will be described below. Figure 6
(A)-(d) is sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of FET by 6th Embodiment.

【0071】まず、図6(a)に示す工程で、半絶縁性
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
る第1のエッチング停止層14aと、5×1017cm
―3程度のSiがドープされた厚みが200nm程度の
n型GaAs層からなる第2の活性層13bと、厚みが
5〜10nm程度のAlGaAs層からなる第2のエッ
チング停止層14bと、5×1017cm―3程度のS
iがドープされた厚みが200nm程度のn型GaAs
層からなる第3の活性層13cとを順次エピタキシャル
成長させた後、第3の活性層13cの上で互いに離れた
位置にAuGe/Ni/Au膜からなるソース電極15
及びドレイン電極16を形成する。
First, in the step shown in FIG. 6A, a buffer layer 12 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 300 nm and 5 × 10 5 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11.
17 cm −3 Si-doped thickness of 100 n
A first active layer 13a composed of an n-type GaAs layer of about m
And a first etching stop layer 14a made of an AlGaAs layer having a thickness of about 10 to 20 nm and 5 × 10 17 cm
A second active layer 13b made of an n-type GaAs layer having a thickness of about 200 nm doped with Si of about −3, a second etching stop layer 14b made of an AlGaAs layer having a thickness of about 5 to 10 nm, and 5 × S of about 10 17 cm -3
i-doped n-type GaAs with a thickness of about 200 nm
After the third active layer 13c made of a layer is sequentially epitaxially grown, the source electrode 15 made of an AuGe / Ni / Au film is formed on the third active layer 13c at positions separated from each other.
And the drain electrode 16 is formed.

【0072】次に、図6(b)に示す工程で、基板上
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部17a
を有するレジスト膜17を形成した後、レジスト膜17
をマスクとして第3の活性層13cの等方性エッチング
を行って、レジスト膜17の開口部17aよりも広い上
段のリセス部18を形成する。このとき、エッチングに
使用するプラズマ装置の図示は省略するが、誘導結合型
ドライエッチング装置(以下ICP)を用い、反応室内
にSiCl/SF混合ガスを導入し、基板電極に高
周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行う。
Next, in the step shown in FIG. 6B, the opening 17a is formed in the region where the gate electrode is to be formed on the substrate.
After forming the resist film 17 having
Is used as a mask to perform isotropic etching of the third active layer 13c to form the upper recess portion 18 wider than the opening portion 17a of the resist film 17. At this time, although illustration of a plasma device used for etching is omitted, an inductively coupled dry etching device (hereinafter referred to as ICP) is used to introduce a SiCl 4 / SF 6 mixed gas into the reaction chamber and apply high frequency power to the substrate electrode. Isotropic etching is performed under the condition not to do so.

【0073】次に、図6(c)に示す工程で、レジスト
膜17をマスクとして第2のエッチング停止層14b及
び第2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上
段のリセス部18内に、レジスト膜17の開口部17a
の幅にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成
する。このとき、プラズマ装置として同じICPを用
い、反応室内にSiCl/SF/N混合ガスを導
入して、基板電極に高周波電力を印加する条件で異方性
エッチングを行う。第2エッチング停止層14bは、こ
のエッチングガスによっては少しずつしかエッチングさ
れないが、第1エッチング停止層14aに比べると厚み
が薄いのでエッチング時間を長くすれば除去することが
できる。その結果、第1の実施形態におけるリセス部の
形状とほぼ同じ形状を有するリセス部が形成されること
になる。
Next, in the step shown in FIG. 6C, the second etching stop layer 14b and the second active layer 13b are anisotropically etched using the resist film 17 as a mask to form the recess 18 in the upper stage. Inside the opening 17a of the resist film 17
Forming a lower recessed portion 19 having a width substantially equal to the width. At this time, the same ICP is used as a plasma device, and SiCl 4 / SF 6 / N 2 mixed gas is introduced into the reaction chamber, and anisotropic etching is performed under the condition that high frequency power is applied to the substrate electrode. The second etching stop layer 14b is etched little by little by this etching gas, but since it is thinner than the first etching stop layer 14a, it can be removed by increasing the etching time. As a result, a recess portion having a shape substantially the same as that of the recess portion in the first embodiment is formed.

【0074】次に、図6(d)に示す工程で、下段のリ
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 6D, the gate electrode 20 made of Al is formed on the bottom surface of the recess 19 in the lower stage.

【0075】本実施形態のFETの製造方法によると、
第1の実施形態と同様に、1回のフォトリソグラフィ工
程で、同一のエッチング装置を用いて異なるエッチング
条件により2回のリセスエッチングを行うことにより、
2段リセス構造が形成されるため、第1の実施形態と同
様の効果を発揮することができる。
According to the method of manufacturing the FET of this embodiment,
Similar to the first embodiment, by performing the recess etching twice under different etching conditions using the same etching apparatus in one photolithography process,
Since the two-step recess structure is formed, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.

【0076】加えて、本実施形態では、半導体領域内に
2つのAlGaAs層(第1,第2のエッチング停止層
14a,14b)を設け、下段のリセス部19だけでな
く、深さが第2のエッチング層まで達した寸法精度のよ
い上段のリセス部18を形成することができる。したが
って、下段のリセス部19の深さだけでなく上段のリセ
ス部18の深さも精度よく制御されるので、しきい値や
ゲート耐圧特性のばらつきの少ないFETが形成される
ことになる。
In addition, in the present embodiment, two AlGaAs layers (first and second etching stop layers 14a and 14b) are provided in the semiconductor region, and not only the recess portion 19 in the lower stage but also the second depth It is possible to form the upper recess portion 18 reaching the etching layer with good dimensional accuracy. Therefore, not only the depth of the lower recess portion 19 but also the depth of the upper recess portion 18 is accurately controlled, so that an FET with less variation in threshold voltage and gate breakdown voltage characteristics is formed.

【0077】なお、本実施形態では、上記第1の実施形
態の製造方法において、活性層内に2つのエッチング停
止層14a,14bを設けた例について説明したが、上
記第2〜第5の実施形態においても、2つまたはそれ以
上の数のエッチング停止層を設けることができる。
In the present embodiment, an example in which the two etching stop layers 14a and 14b are provided in the active layer in the manufacturing method of the first embodiment has been described, but the second to fifth embodiments are performed. Also in form, two or more etch stop layers can be provided.

【0078】なお、上記第2〜第5の実施形態において
は、上段のリセス部を全てドレイン側にオフセットさせ
るようにしたが、本発明はかかる実施形態に限定される
ものではなく、場合によってはソース側にオフセットし
ていてもよい。
In the above second to fifth embodiments, the upper recesses are all offset to the drain side, but the present invention is not limited to such embodiments, and in some cases, the present invention is not limited thereto. It may be offset to the source side.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明によれば、下記の効果を発揮する
ことができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.

【0080】口部が互いにオーバーラップするレジス
ト膜と絶縁膜とをマスクとして等方性エッチングにより
上段のリセス部を形成した後、絶縁膜をマスクとして下
段のリセス部を形成することにより、ソース側とドレイ
ン側とで幅と深さの異なる2段リセス形状が得られるの
、ソース側とドレイン側とで異なるゲート耐圧特性が
要求される場合にも、所望の特性を有するFETを製造
することができる。
[0080] After the opening mouth portion is an overlap resist film and the insulating film to form a upper recess by isotropic etching as a mask to each other, by forming a recessed portion of the lower insulating film as a mask, source is the Ru obtained side and the drain side a two-stage recess shape having different widths and depths in
In the case where the gate breakdown voltage characteristic differs between the source and drain sides is also required, it is possible to manufacture the FET having the desired properties.

【0081】段のリセス部を側方及び下方に拡大した
後、下段のリセス部を形成することにより、ソース側と
ドレイン側とで幅と深さが異なり、かつ一方の幅と深さ
が特に大きい2段リセス形状が得られるので、上述の効
をより顕著に得ることができる。
[0081] After the enlarged recessed portion of the upper stage side and downward, by forming a lower recess, different width and depth between the source and drain sides, and is one of the width and depth particularly large double recess shape is obtained Runode, the above effect
The fruit can be obtained more significantly.

【0082】縁膜をマスクとした等方性エッチングに
より上段のリセス部を形成した後、開口部が互いにオー
バーラップするレジスト膜と絶縁膜とをマスクとして等
方性エッチングにより上段のリセス部を下方及び側方に
拡大させる等方性エッチングを行い、その後、下段のリ
セス部を絶縁膜をマスクとする異方性エッチングにより
形成することにより、ソース側とドレイン側とで幅と深
さが異なり、かつ一方の幅と深さが特に大きい2段リセ
ス形状が得られるので、上述の効果をより顕著に得るこ
とができる。
[0082] After forming the upper recessed portion by isotropic etching the insulation Enmaku as a mask, the upper recessed portion by isotropic etching and the resist film and the insulating film opening overlap each other as a mask By performing isotropic etching that expands downward and laterally, and then forming the lower recess by anisotropic etching using the insulating film as a mask, the width and depth differ between the source side and the drain side. and one of width and depth is particularly large double recess shape is obtained Runode, it is possible to obtain the effects described above more remarkably.

【0083】レイン側でリセス幅及び深さが大きいリ
セス部を形成することにより、一般的にソース側よりも
高いゲート耐圧が要求されることの多いドレイン側ゲー
ト耐圧が高いFETを製造することができる。
[0083] By forming the recessed portion is larger recess width and depth at drain side, it often drain side gate breakdown voltage be generally high gate breakdown voltage than the source side is required to produce a high FET You can

【0084】じエッチング装置を用いてエッチング条
件を変えるだけで連続的に等方性エッチングと異方性エ
ッチングとを行うことにより、複雑な操作が不要で簡素
な制御によってFETを製造することができる。
[0084] By performing a continuous isotropic etching and anisotropic etching by changing the etching conditions using the same etching apparatus, produce F ET by the simple control and complicated operation required can do.

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

【図1】本発明の第1の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure in each manufacturing process of a field effect transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure in each manufacturing process of a field effect transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure in each manufacturing process of the field effect transistor according to the third embodiment of the invention.

【図4】本発明の第4の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure in each manufacturing process of the field-effect transistor according to the fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure in each manufacturing process of a field effect transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施形態による電界効果型トラ
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a structure in each manufacturing process of a field effect transistor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】従来の電界効果型トランジスタの製造方法にお
ける製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing a field effect transistor.

【図8】従来の電界効果型トランジスタの製造方法にお
ける製造工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing a field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板(半絶縁性GaAs基板) 12 バッファ層(アンドープGaAs層) 13 活性層(n型GaAs層) 14 エッチング停止層(AlGaAs層) 15 ソース電極 16 ドレイン電極 17 レジスト膜 17a 開口部 18 上段のリセス部 19 下段のリセス部 20 ゲート電極 21 絶縁膜 21a 開口部 23 レジスト膜 31 第1レジスト膜 31a 開口部 32 第2レジスト膜 32a 開口部 33 ドレイン側サイドエッチ部 11 Substrate (semi-insulating GaAs substrate) 12 Buffer layer (undoped GaAs layer) 13 Active layer (n-type GaAs layer) 14 Etching stop layer (AlGaAs layer) 15 Source electrode 16 drain electrode 17 Resist film 17a opening 18 Upper recess 19 Lower recess 20 gate electrode 21 Insulating film 21a opening 23 Resist film 31 First resist film 31a opening 32 Second resist film 32a opening 33 Drain side etched part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−166764(JP,A) 特開 昭62−202564(JP,A) 特開 平6−310541(JP,A) 特開 平1−133374(JP,A) 特開 平10−209181(JP,A) 特開 平8−97239(JP,A) 特開 平6−314668(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812 H01L 21/3065 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-1666764 (JP, A) JP-A-62-202564 (JP, A) JP-A-6-310541 (JP, A) JP-A-1- 133374 (JP, A) JP 10-209181 (JP, A) JP 8-97239 (JP, A) JP 6-314668 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/812 H01L 21/3065

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成
する第1の工程と、 上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域に開口部を有す
る第1のレジスト膜を形成する第2の工程と、 上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜のエッ
チングを行って、絶縁膜の開口部を形成する第3の工程
と、 上記第1のレジスト膜を除去した後、基板上に、上記絶
縁膜の開口部とオーバーラップする開口部を有する第2
のレジスト膜を形成する第4の工程と、 上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上記半
導体領域の等方性エッチングを行って、上記半導体領域
に上記第2のレジスト膜の開口部及び上記絶縁膜の開口
部のオーバーラップ領域よりも広い上段のリセス部を形
成する第5の工程と、 上記第2のレジスト膜を除去する第6の工程と、 上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の異方性エッ
チングを行って、上記絶縁膜の開口部の下方に下段のリ
セス部を形成する第7の工程とを備えている電界効果型
トランジスタの製造方法。
1. A first step of forming an insulating film on a semiconductor region on a substrate, and a second step of forming a first resist film having an opening in a gate electrode formation region on the insulating film. And a third step of etching the insulating film by using the first resist film as a mask to form an opening of the insulating film, and after removing the first resist film, A second opening having an opening overlapping the opening of the insulating film
And a isotropic etching of the semiconductor region using the insulating film and the second resist film as a mask to form an opening of the second resist film in the semiconductor region. A fifth step of forming an upper recess portion wider than the overlapping region of the opening of the insulating film, a sixth step of removing the second resist film, and the semiconductor region using the insulating film as a mask. And a seventh step of forming the lower recessed portion below the opening of the insulating film by performing anisotropic etching as described in 1. above.
【請求項2】 請求項記載の電界効果トランジスタの
製造方法において、 上記第6の工程と上記第7の工程との間に、上記絶縁膜
をマスクとして上記半導体領域の等方性エッチングを行
って、上記上段のリセス部を下方及び側方に拡大するこ
とを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
2. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein isotropic etching of the semiconductor region is performed between the sixth step and the seventh step by using the insulating film as a mask. And a method for manufacturing a field-effect transistor, characterized in that the upper recess portion is enlarged downward and laterally.
【請求項3】 基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成
する第1の工程と、 上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域に開口部を有す
る第1のレジスト膜を形成する第2の工程と、 上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜のエッ
チングを行って絶縁膜の開口部を形成する第3の工程
と、 少なくとも上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の
等方性エッチングを行って、上記半導体領域に上記絶縁
膜の開口部よりも広い上段のリセス部を形成する第4の
工程と、 上記第1のレジスト膜を除去した後、基板上に、上記絶
縁膜の開口部とオーバーラップする開口部を有する第2
のレジスト膜を形成する第5の工程と、 上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上記半
導体領域の等方性エッチングを行って、上記上段のリセ
ス部の一部を上記第2のレジスト膜の開口部及び上記絶
縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広くなるよう
に拡大させる第6の工程と、 上記第2のレジスト膜を除去する第7の工程と、 上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の異方性エッ
チングを行って、上記半導体領域の上記絶縁膜の開口部
の下方となる領域に下段のリセス部を形成する第8の工
程とを備えている電界効果型トランジスタの製造方法。
3. A first step of forming an insulating film on a semiconductor region on a substrate, and a second step of forming a first resist film having an opening in a gate electrode forming region on the insulating film. And a third step of etching the insulating film by using the first resist film as a mask to form an opening of the insulating film, and isotropic etching of the semiconductor region using at least the insulating film as a mask. And a fourth step of forming an upper recess portion wider than the opening of the insulating film in the semiconductor region, and after removing the first resist film, the opening of the insulating film is formed on the substrate. Second having an opening that overlaps the section
And a isotropic etching of the semiconductor region is performed by using the insulating film and the second resist film as a mask, and a part of the recessed portion in the upper stage is formed into the second resist. A sixth step of enlarging the opening of the film and the opening of the insulating film so as to be wider than the overlapping region, a seventh step of removing the second resist film, and the insulating film as a mask An eighth step of anisotropically etching the semiconductor region to form a lower recess portion in a region of the semiconductor region below the opening of the insulating film. Method.
【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の電界効果トランジスタの製造方法において、 上記第2のレジスト膜の開口部内に上記絶縁膜の開口部
のドレイン側縁部が含まれるように、上記第2のレジス
ト膜の開口部と絶縁膜の開口部とがオーバーラップして
いることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方
法。
4. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1 , wherein the opening of the second resist film includes a drain side edge of the opening of the insulating film. As described above, the method for manufacturing a field effect transistor, wherein the opening of the second resist film and the opening of the insulating film overlap each other.
【請求項5】 基板上のGaAs層を含む半導体領域の
上に、ゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜
を形成する第1の工程と、 上記レジスト膜をマスクとして上記GaAs層の等方性
エッチングを行って、上記半導体領域に上記レジスト膜
の開口部よりも広い上段のリセス部を形成する第2の工
程と、 上記レジスト膜をマスクとして上記GaAs層の異方性
エッチングを行って、上記半導体領域の上記レジスト膜
の開口部の下方となる領域に下段のリセス部を形成する
第3の工程とを備え、 上記GaAs層の異方性エッチングは、SiCl4及び
N2の混合ガスを用いて行われる ドライエッチングであ
り、 上記異方性エッチング及び等方性エッチングは、共通の
プラズマドライエッチング装置を用いて行われ、 上記異方性エッチングを行う際には上記基板を設置した
電極に高周波電力を印加してプラズマエッチングを行う
一方、上記等方性エッチングを行う際には高周波電力を
停止させるとともに、 上記等方性エッチングと異方性エッチングとで、共通の
ガスを含むガスを用いることを特徴とする電界効果型ト
ランジスタの製造方法。
5. A semiconductor region including a GaAs layer on a substrate
And a resist film having an opening in the gate electrode formation region
And the isotropic process of the GaAs layer using the resist film as a mask.
Etching is performed to form the resist film on the semiconductor region.
Second process to form the upper recess that is wider than the opening
And the anisotropy of the GaAs layer using the resist film as a mask.
Etching is performed to form the resist film in the semiconductor region.
The lower recess in the area below the opening
A third step, the anisotropic etching of the GaAs layer is performed with SiCl4 and
The dry etching is performed using a mixed gas of N2 , and the anisotropic etching and the isotropic etching are performed using a common plasma dry etching apparatus. While plasma etching is performed by applying high-frequency power to the electrode on which the high frequency power is stopped, the high-frequency power is stopped when performing the isotropic etching, and the common gas is used for the isotropic etching and the anisotropic etching. A method of manufacturing a field effect transistor, characterized in that a gas containing a gas is used.
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