JP3582948B2 - Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor - Google Patents

Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor Download PDF

Info

Publication number
JP3582948B2
JP3582948B2 JP32733896A JP32733896A JP3582948B2 JP 3582948 B2 JP3582948 B2 JP 3582948B2 JP 32733896 A JP32733896 A JP 32733896A JP 32733896 A JP32733896 A JP 32733896A JP 3582948 B2 JP3582948 B2 JP 3582948B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
region
semi
active region
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP32733896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10172986A (en
Inventor
有 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP32733896A priority Critical patent/JP3582948B2/en
Publication of JPH10172986A publication Critical patent/JPH10172986A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3582948B2 publication Critical patent/JP3582948B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エッチング条件の設定方法およびリセス構造を有する電界効果トランジスタ(以下、FETと称する場合がある。)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
FETの中には、基板の一部分を掘り込んで形成したリセスに、ゲ−ト電極を設けてある、いわゆるリセス構造を有するものがある。
【0003】
リセス構造を有するFETの従来の代表的な製造方法として以下に示す方法がある(文献:「C.Y.Chang,Francis Kai 著、『GaAs High−Speed Devices 』、p327〜328 、1994、Wiley Inter Science 」参照)。
【0004】
(a)先ず、半絶縁性GaAs基板の所定領域にn型不純物としてのシリコン(Si)をイオン注入した後、続いて、熱処理することによって、n型GaAsから成る島状の活性領域と、このn型GaAs活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域とを上部に具えた半導体基板を形成する。
【0005】
(b)その後、n型GaAs活性領域上に、ソース電極およびドレイン電極を所定の間隔で形成する。
【0006】
(c)その後、半導体基板上に、断面がオーバーハング形状である、ゲート電極形成用の第1開口部と、この第1開口部と連結する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を有するレジストパターンを、ソース電極およびドレイン電極を覆いかつ第1開口部がソース電極とドレイン電極との間に位置するように、形成する。
【0007】
(d)その後、このレジストパータンをマスクとして、各開口部から露出している半導体基板の部分を、リン酸と過酸化水素水と水との混合液から成るエッチング液(エッチャント)を用いてエッチングしてリセスを形成する。
【0008】
(e)最後に、ゲート電極形成材料を真空蒸着した後、このレジストパターンを除去することによって、リセスに、ゲート電極および電極配線を形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法により複数のFETを製造した場合、n型GaAs活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なれば、製造したFET毎にしきい値電圧が異なっており、各FETのしきい値電圧を所望の値に設定することができなかった。
【0010】
この出願に係る発明者は、この原因について種々検討したところ、以下に示す(1)および(2)の現象を見出した。図12および図13は、これらの現象の説明に供する図である。図12(A)および(B)は、上述した従来の方法における(d)工程直前の状態、すなわち、島状のn型GaAs活性領域10と、このn型GaAs活性領域10の周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域12とを上部に具えた半導体基板14上に、ゲート電極形成用の第1開口部24とこの第1開口部24と連結する電極配線形成用の第2開口部26とから少なくとも成る開口20を有するレジストパターン22を形成してある状態を示している。図12(A)は平面図であり、図12(B)は図12(A)中のI−I線に沿って切って取った切り口を示す断面図である。また、図13は、上述したレジストパターン22をマスクとして、開口20から露出している半導体基板14の部分をリン酸と過酸化水素水と水との混合液から成るエッチャントを用いてエッチングした後のエッチング深さの分布を、横軸に図12(A)中のI−I線に沿った位置を取り、縦軸にエッチング深さを取って示している。図13の横軸に示すa〜cの位置は、図12(B)中のa〜cの位置である。
【0011】
(1)n型GaAs活性領域のエッチング速度(R )に比べ、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域のエッチング速度(R )の方が大きい。
【0012】
(2)エッチング速度R は、第1開口部から露出しているn型GaAs活性領域(以下、第1領域と称する。)の表面積(S1)と、第2開口部から露出している半絶縁性領域のうちn型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する領域(以下、第2領域と称する。)の表面積(S2)との比S2/S1が大きい程大きい。
【0013】
ここで、このような(1)および(2)の現象の説明中において、n型GaAs活性領域のエッチング速度(R )とは、図13中の▲1▼の範囲でのエッチング深さに対応し、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域のエッチング速度(R )とは、図13中の▲2▼の範囲でのエッチング深さに対応する。また、第1領域の表面積(S1)とは、図12(A)中のS1で示す領域の表面積であり、第2領域の表面積(S2)とは、図12(A)中のS2で示す領域の表面積である。
【0014】
さらに、この出願に係る発明者は、このような(1)および(2)の現象が生じる原因について種々検討したところ、「ボルタ電池の原理」に基づく反応がエッチング時に生じること、および、その際、半絶縁性GaAs領域の電気抵抗が分布定数で表される(文献:「Heinz K. Henisch著、『Semiconductor contacts』、p16−17、1984、Clarendon Press 」参照)ことを考慮することによって以下のように説明できることを見出した。「ボルタ電池の原理」とは、導線でつながっている2つの電極(正極と負極)を電解液に浸したとき、一方の電極(負極)が電解液に溶解することによって生じた電子が、導線を伝って他方の電極(正極)に移動し、その電子によって電解液中の正イオンが還元されるという原理である。また、半絶縁性GaAs領域の電気抵抗が分布定数で表されるということは、図1(B)中に示すように、半絶縁性GaAs領域の電気抵抗が、例えば多数の抵抗を用いて網目状に表されるということである。
【0015】
エッチング時に、n型GaAs活性領域が正極、半絶縁性GaAs領域が負極、エッチャントが電解液としてそれぞれ作用する。このため、エッチング時に、半絶縁性GaAs領域がエッチャントに溶解し、それにより生じた電子が、半絶縁性GaAs領域内部を伝ってn型GaAs活性領域に移動する。そして、その際、半絶縁性GaAs領域の電気抵抗が分布定数で表されるので、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離が大きいほど、半絶縁性GaAs領域がエッチャントに溶解することによって生じた電子が、半絶縁性GaAs領域内部を伝ってn型GaAs活性領域に移動することが困難となる。このため、半絶縁性GaAs領域のエッチャントへの溶解は、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界から近いほど起こりやすく、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与する。このことから、n型GaAs活性領域のエッチング速度(R )に比べ、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域のエッチング速度(R )の方が大きい(上述した(1)の現象)。また、エッチャントへの半絶縁性GaAs領域の溶解は、半絶縁性GaAs領域内部を伝ってn型GaAs活性領域に移動する電子の量が多いほど、すなわち第2領域の表面積(S2)が大きいほど起こりやすい。このことから、エッチング速度R は、第1領域の表面積(S1)と、第2領域の表面積(S2)との比S2/S1が大きい程大きい(上述した(2)の現象)。
【0016】
上述したように、従来の方法により複数のFETを製造した場合、n型GaAs活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なれば、製造したFET毎にしきい値電圧が異なっており、各FETのしきい値電圧を所望の値に設定することができなかったが、これは、上述した(1)および(2)の現象が生じることが原因であり、以下のように説明できる。
【0017】
n型GaAs活性領域のエッチング速度(R )に比べ、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域のエッチング速度(R )の方が大きい(上述した(1)の現象)ので、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界付近に位置するn型GaAs活性領域のエッチング速度もそれにつられて大きくなる。このことは、図1(C)中の▲1▼の範囲でのエッチング深さより、図1(C)中の▲3▼の範囲でのエッチング深さの方が大きいことからも理解できる。そして、エッチング速度R は、第1領域の表面積(S1)と、第2領域の表面積(S2)との比S2/S1が大きい程大きい(上述した(2)の現象)ので、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界付近に位置するn型GaAs活性領域のエッチング速度も同様に、第1領域の表面積(S1)と、第2領域の表面積(S2)との比S2/S1が大きい程大きくなる。このため、n型GaAs活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なれば、製造したFET毎に、図12(A)中のI−I線に沿った位置でのエッチングプロファイルが異なる。このことから、n型GaAs活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なれば、製造したFET毎にしきい値電圧が異なっており、各FETのしきい値電圧を所望の値に設定することができなかった。
【0018】
従って、上述した(1)および(2)の現象が生じることを前提とした上で、複数のFETを製造する場合において、各FETのしきい値電圧を所望の値に設定するためのエッチング条件を設定する方法およびそのような方法により設定したエッチング条件により、リセス構造を有するFETを製造する方法の出現が望まれていた。
【0019】
【課題を解決するための手段】
この発明のエッチング条件の設定方法およびリセス構造を有するFETの製造方法は、上述した(1)および(2)の現象が生じることを前提としている。
【0020】
この発明の第1のエッチング条件の設定方法によれば、不純物をドーピングして形成した島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置する当該活性領域部分のみを露出させるゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する当該半絶縁性半導体領域部分のみを露出させる電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を有するレジストパターンを形成し、然る後、レジストパターンをマスクとして開口から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、第1開口部から露出している前記活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している前記半絶縁性半導体領域を境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、少なくとも、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を挟む活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とする。
【0021】
Dの値は、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性半導体領域が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与することとなる値に決めることが望ましいが、実際には、そのような値を決めることは簡単ではない。このため、この発明の第1のエッチング条件の設定方法では、先ず、Dの値を適当な値に決め、そのDの値においてS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値の組み合わせ毎のS2/S1の値を求める。その後、最初の値からわずかに異なる値にDの値を変えて、その新たなDの値においてS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求める。以後、同様な作業を繰り返す。S1の値は第1開口部の形状に依存して変わり、S2の値は第2開口部の形状に依存して変わるが、S1の値は設計により予め決まっているため、S2の値を変えることにより、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求める。そして、得られた複数のS2/S1の値の中から、少なくとも、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を中心とするその付近の活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となるS2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0022】
例えば、S2/S1の値が小さいほど、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を中心とするその付近の活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる。これは、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がD内に位置する半絶縁性半導体領域のエッチング速度は、S1とS2との比S2/S1が大きい程大きく、同様に、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界付近に位置する活性領域のエッチング速度も、S1とS2との比S2/S1が大きい程大きいためである。
【0023】
また、この発明の第1のFETの製造方法によれば、不純物をドーピングして形成した島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を有するレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして開口から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有するFETの製造方法において、ウェットエッチングを、第1のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする。
【0024】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を中心とするその付近の活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる。このため、エッチングプロファイルは活性領域および半絶縁性半導体領域の両方の領域にわたって実質的に平坦となる。すなわち、エッチング深さが開口から露出している全領域にわたって実質的に均一となる。従って、この発明の第1のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0025】
また、この発明の第2のエッチング条件の設定方法によれば、不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成し、然る後、レジストパターンをマスクとして開口の各々から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、第1開口部から露出している活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している半絶縁性半導体領域を活性領域と半絶縁性半導体領域との境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とする。
【0026】
この発明の第2のエッチング条件の設定方法では、第1のエッチング条件の設定方法と同じ方法により、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求める。そして、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになるS2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0027】
例えば、開口毎のS2/S1の値がすべて同じ場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになると考えられる。これは、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が開口毎に同じになると考えられるためである。
【0028】
また、この発明の第2のFETの製造方法によれば、不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして開口の各々から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有する複数のFETの製造方法において、ウェットエッチングを、第2のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする。
【0029】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになる。従って、この発明の第2のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0030】
また、この発明の第3のエッチング条件の設定方法によれば、不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成し、然る後、レジストパターンをマスクとして開口の各々から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、第1開口部から露出している活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している半絶縁性半導体領域を活性領域と半絶縁性半導体領域との境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違する当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とする。
【0031】
この発明の第3のエッチング条件の設定方法では、第1のエッチング条件の設定方法と同じ方法により、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求める。そして、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違するS2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0032】
例えば、開口毎のS2/S1の値が相違する場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違すると考えられる。これは、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が開口毎に相違すると考えられるためである。
【0033】
また、この発明の第3のFETの製造方法によれば、不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と第1開口部と連結し半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして開口の各々から露出している半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有する複数のFETの製造方法において、ウェットエッチングを、第3のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする。
【0034】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違する。従って、この発明の第3のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、製造したFET毎のしきい値電圧は相違する。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を変えることができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用いる各図において、各構成成分はこの発明が理解出来る程度にその形状、大きさ、および配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略する場合もある。また、平面図において、ある構成成分については、断面ではないがハッチング等の模様を付して強調して示している。また、以下の説明中で挙げる使用材料、形成方法および熱処理温度等の数値的条件は、この発明の実施の形態の好適例にすぎない。従って、この発明が以下に説明する実施の形態に限定されるものではないことは理解されたい。
【0038】
1.第1の実施の形態
図1〜図5は、この実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。各図中、(A)は平面図であり、(B)は(A)中のI−I線に沿って切って取った切り口を示す断面図である。以下、リセス構造を有するFETの製造方法を図1〜図5を参照して説明する。
【0039】
先ず、半絶縁性GaAs基板の所定領域にn型不純物としてのシリコン(Si)をイオン注入した後、続いて、800℃程度で熱処理することによって、n型GaAsから成る島状の活性領域10と、このn型GaAs活性領域10の周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域12とを上部に具えた半導体基板14を形成する(図1(A)および(B))。シリコン(Si)をイオン注入した半絶縁性GaAs基板の部分がn型GaAs活性領域10であり、イオン注入しなかった半絶縁性GaAs基板の部分が半絶縁性GaAs領域12である。
【0040】
次に、n型GaAs活性領域10上に、リフトオフ法を用いて、金(Au)または金−ゲルマニウム(Au−Ge)合金から成るソース電極16およびドレイン電極18を所定の間隔で形成する(図2(A)および(B))。
【0041】
次に、半導体基板14上に、断面がオーバーハング形状である開口20を有するレジストパターン22を、ソース電極16およびドレイン電極18を覆うように形成する(図3(A)および(B))。開口20は、第1、第2および第3開口部24、26および28から構成してある。第1開口部24はゲート電極形成用のものであり、第2開口部26は電極配線形成用のものであり、第3開口部28は第1開口部24のゲート幅方向の長さがn型GaAs活性領域10のゲート幅方向の長さと等しくなるようにするために第1開口部24から延長して設けられているものである。また、第2開口部26は、第1開口部24側から順に、引き出し配線形成用開口部30およびゲート電極パッド形成用開口部32で構成してある。第1開口部24はソース電極16とドレイン電極18との間のn型GaAs活性領域10上に位置するように形成してあり、第2開口部26は半絶縁性GaAs領域12上に位置するように形成してある。開口部30、24および28はゲート長方向に等幅で連続して全体的に細長い矩形として形成してあり、開口部32はゲート長方向に幅広の矩形として形成してある。
【0042】
第1開口部24のゲート長方向の長さL は、例えば0.1〜0.5μmであり、ゲート幅方向の長さW は、例えば10〜100μmである。また、引き出し配線形成用開口部30のゲート長方向の長さL は、例えば0.1〜0.5μmであり、ゲート幅方向の長さW は、例えば10μmである。また、ゲート電極パッド形成用開口部32のゲート長方向の長さL は、例えば2〜4μmであり、ゲート幅方向の長さW は、例えば2〜4μmである。ただし、第1開口部24のゲート長方向の長さL と引き出し配線形成用開口部30のゲート長方向の長さL とは同じ大きさにしてある。
【0043】
なお、後工程において、第1開口部24から露出しているリセスの部分にゲート電極を形成し、第2開口部26から露出しているリセスの部分に引き出し配線およびゲート電極パッドから構成される電極配線を形成する。
【0044】
ここまでの段階で、島状のn型GaAs活性領域10と、このn型GaAs活性領域10の周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域12とを上部に具えた半導体基板14上に、n型GaAs活性領域10上に位置するゲート電極形成用の第1開口部24と、この第1開口部24と連結し半絶縁性GaAs領域12上に位置する電極配線形成用の第2開口部26とから少なくとも成る開口20を有するレジストパターン22が形成される。
【0045】
次に、このレジストパターン22をマスクとして、各開口部24〜28から露出している半導体基板14の部分を、リン酸と過酸化水素水と水との混合液から成るエッチャントを用いてエッチングしてリセス34を形成する(図4(A)および(B))。
【0046】
最後に、ゲート電極形成材料としてのアルミニウム(Al)を真空蒸着した後、このレジストパターン22を除去することによって、リセス34に、アルミニウム(Al)から成るゲート電極36および電極配線38を形成する(図5(A)および(B))。ゲート電極36は第1開口部24から露出しているリセス34の部分に形成し、電極配線38は第2開口部26から露出しているリセス34の部分に形成する。電極配線38は、引き出し配線40およびゲート電極パッド42で構成してある。以上のようにして、リセス構造を有するFETを製造する。
【0047】
この実施の形態では、n型GaAs活性領域10と半絶縁性GaAs領域12との境界44を中心とするその付近のn型GaAs活性領域10および半絶縁性GaAs領域12の部分でのエッチング速度が均一となるように、ウェットエッチングしてリセス34を形成する際のエッチング条件を設定している。
【0048】
具体的には、n型GaAs活性領域10と半絶縁性GaAs領域12との境界44からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域12が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与する場合において、引き出し配線形成用開口部30のゲート幅方向の長さW を、W >Dとなるように設定している。例えば、距離Dが5μm程度である場合において、長さW を10μmに設定している。
【0049】
このように引き出し配線形成用開口部30のゲート幅方向の長さW を、W >Dとなるように設定するとき、第1開口部24から露出しているn型GaAs活性領域10(第1領域)の表面積(S1)と、第2開口部26から露出している半絶縁性GaAs領域12のうちn型GaAs活性領域10と半絶縁性GaAs領域12との境界44からの距離がD内に位置する領域(第2領域)の表面積(S2)との比S2/S1が小さくなるため、n型GaAs活性領域10と半絶縁性GaAs領域12との境界44を中心とするその付近のn型GaAs活性領域10および半絶縁性GaAs領域12の部分でのエッチング速度が均一となると考えられる。なお、S2/S1が小さくなるのは、L が0.1〜0.5μmと非常に小さい値であるため、D×L で表される第2領域の表面積(S2)も小さい値となるためである。
【0050】
また、この実施の形態では、n型GaAs活性領域10と半絶縁性GaAs領域12との境界44を中心とするその付近のn型GaAs活性領域10および半絶縁性GaAs領域12の部分でのエッチング速度が均一となるように、ウェットエッチングしてリセス34を形成する際のエッチング条件を設定しているため、エッチングプロファイルはn型GaAs活性領域10および半絶縁性GaAs領域12の両方の領域にわたって実質的に平坦となる。すなわち、エッチング深さが開口20から露出している全領域にわたって実質的に均一となる。従って、この実施の形態の方法により複数のFETを製造した場合、n型GaAs活性領域10の寸法やレジストパターン22の寸法が異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0051】
2.第2の実施の形態
図6は、この実施の形態の説明に供する、リセス構造を有する2つのFETの製造工程を示す平面図であり、第1の実施の形態における図3に示す工程段階を示している。すなわち、図6は、2個の島状のn型GaAs活性領域10aおよび10bと、これらn型GaAs活性領域10aおよび10bの周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域とを上部に具えた半導体基板上に、2個の開口20aおよび20bを有するレジストパターン22を形成してある状態を示している。
【0052】
図6中、符号24aは一方の開口20aを構成する第1開口部を示し、符号24bは他方の開口20bを構成する第1開口部を示している。また、符号26aは一方の開口20aを構成する第2開口部を示し、符号26bは他方の開口20bを構成する第2開口部を示している。また、符号28aは一方の開口20aを構成する第3開口部を示し、符号28bは他方の開口20bを構成する第3開口部を示している。また、符号30aは一方の第2開口部26aを構成する引き出し配線形成用開口部を示し、符号30bは他方の第2開口部26bを構成する引き出し配線形成用開口部を示している。また、符号32aは一方の第2開口部26aを構成するゲート電極パッド形成用開口部を示し、符号32bは他方の第2開口部26bを構成するゲート電極パッド形成用開口部を示している。なお、符号16aおよび16bはソース電極を示し、符号18aおよび18bはドレイン電極を示している。
【0053】
一方の開口20aを構成する第1開口部20aはソース電極16aとドレイン電極18aとの間のn型GaAs活性領域10a上に位置するように形成してあり、第2開口部26aは半絶縁性GaAs領域上に位置するように形成してある。同様に、他方の開口20bを構成する第1開口部20bはソース電極16bとドレイン電極18bとの間のn型GaAs活性領域10b上に位置するように形成してあり、第2開口部26bは半絶縁性GaAs領域上に位置するように形成してある。開口部24aおよび28aはゲート長方向に等幅で連続して全体的に細長い矩形として形成してあり、開口部30aはゲート長方向に中幅の矩形として形成してあり、開口部32aはゲート長方向に幅広の矩形として形成してある。また、開口部30b、24bおよび28bはゲート長方向に等幅で連続して全体的に細長い矩形として形成してあり、開口部32aはゲート長方向に幅広の矩形として形成してある。
【0054】
この実施の形態では、第1の実施の形態の場合と同様な方法により、2つのFETを製造する。ただし、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bで実質的に同じになるように、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング条件を設定している。
【0055】
具体的には、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界44からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与する場合において、一方の開口20aを構成する第1開口部24aのゲート長方向の長さをLa1とし、ゲート幅方向の長さをWa1とし、他方の開口20bを構成する第1開口部24bのゲート長方向の長さをLb1とし、ゲート幅方向の長さをWb1とし、一方の第2開口部26aを構成する引き出し配線形成用開口部30aのゲート長方向の長さをLa2とし、ゲート幅方向の長さをWa2とし、他方の第2開口部26bを構成する引き出し配線形成用開口部30bのゲート長方向の長さをLb2とし、ゲート幅方向の長さをWb2とし、Wa2>DおよびWb2>Dとするとき、(La2×D)/(La1×Wa1)=(Lb2×D)/(Lb1×Wb1)となるように設定している。
【0056】
このように(La2×D)/(La1×Wa1)=(Lb2×D)/(Lb1×Wb1)となるように設定するとき、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が2個の開口20aおよび20bで同じになると考えられるため、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bで実質的に同じになると考えられる。
【0057】
また、この実施の形態では、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bで実質的に同じになるように、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング条件を設定している。従って、この実施の形態の方法により2個のFETを製造した場合、2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bの寸法やレジストパターン22の寸法が異なっていても、製造した2つのFETのしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造した2つのFETのしきい値電圧を同じにすることができる。
【0058】
3.第3の実施の形態
この実施の形態では、第1の実施の形態の場合と同様な方法により、2つのFETを製造する。ただし、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域で実質的に相違するように、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング条件を設定している。
【0059】
具体的には、図6中の符号を用いて説明すると、n型GaAs活性領域と半絶縁性GaAs領域との境界44からの距離がD内に位置する半絶縁性GaAs領域が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与する場合において、一方の開口20aを構成する第1開口部24aのゲート長方向の長さをLa1とし、ゲート幅方向の長さをWa1とし、他方の開口20bを構成する第1開口部24bのゲート長方向の長さをLb1とし、ゲート幅方向長さをWb1とし、一方の第2開口部26aを構成する引き出し配線形成用開口部30aのゲート長方向の長さをLa2とし、ゲート幅方向長さをWa2とし、他方の第2開口部26bを構成する引き出し配線形成用開口部30bのゲート長方向の長さをLb2とし、ゲート幅方向長さをWb2とし、Wa2>DおよびWb2>Dとするとき、(La2×D)/(La1×Wa1)>(Lb2×D)/(Lb1×Wb1)となるように設定している。
【0060】
このように(La2×D)/(La1×Wa1)>(Lb2×D)/(Lb1×Wb1)となるように設定するとき、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が2個の開口20aおよび20bで相違すると考えられるため、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bで実質的に相違すると考えられる。一方の開口20aで「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度は、他方の開口20bで「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度より大きいと考えられる。
【0061】
また、この実施の形態では、n型GaAs活性領域の部分でのエッチングプロファイルが2個のn型GaAs活性領域10aおよび10bで実質的に相違するように、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング条件を設定している。従って、この実施の形態の方法により2個のFETを製造した場合、製造した2つのFETのしきい値電圧は相違する。一方の開口20aで「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が、他方の開口20bで「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度より大きいとき、一方の開口20a側に製造したFETのしきい値電圧は、他方の開口20b側に製造したFETのしきい値電圧より正側に位置する。すなわち、一方の開口20a側に製造したFETのしきい値電圧を、他方の開口20b側に製造したFETのしきい値電圧より正側に設定することができる。
【0062】
4.第4の実施の形態
図7〜図10は、この実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。図7、図9および図10中、(A)は平面図であり、(B)は(A)中のI−I線に沿って切って取った切り口を示す断面図である。また、図8(A)〜(C)は、図7(A)中のI−I線に添って切って取った断面に相当する位置での切り口を示す断面図である。以下、リセス構造を有するFETの製造方法を図7〜図10を参照して説明する。
【0063】
先ず、第1の実施の形態の場合と同様の方法により、半導体基板14を形成した後、n型GaAs活性領域10上に、ソース電極16およびドレイン電極18を所定の間隔で形成する。
【0064】
次に、半導体基板14上に、断面がオーバーハング形状である開口20を有する第1のレジストパターン46を、ソース電極16およびドレイン電極18を覆うように形成する(図7(A)および(B))。開口20は、第1、第2および第3開口部24、26および28から構成してある。第1開口部24はゲート電極形成用のものであり、第2開口部26は電極配線形成用のものである。開口20は、n型GaAs活性領域10上に位置するように形成してある。また、第1開口部24は、ソース電極16とドレイン電極18との間に位置するように形成してある。
【0065】
ここまでの段階で、島状のn型GaAs活性領域10と、このn型GaAs活性領域10の周囲を取り囲む半絶縁性GaAs領域12とを上部に具えた半導体基板14上に、ゲート電極形成用の第1開口部24と、この第1開口部24と連結する電極配線形成用の第2開口部26とから少なくとも成る開口20を有する第1のレジストパターン46が、開口20がn型GaAs活性領域10上に位置するように形成される。
【0066】
次に、この第1のレジストパターン46をマスクとして、各開口部24〜28から露出している半導体基板14の部分を、リン酸と過酸化水素水と水との混合液から成るエッチャントを用いてエッチングしてリセス34を形成する(図8(A))。
【0067】
次に、ゲート電極形成材料としてのアルミニウム(Al)を真空蒸着した後、この第1のレジストパターン46を除去することによって、リセス34に、アルミニウム(Al)から成るゲート電極36および電極配線38を形成する(図8(B)および(C))。ゲート電極36は第1開口部24から露出しているリセス34の部分に形成し、電極配線38は第2開口部26から露出しているリセス34の部分に形成する。
【0068】
次に、FETの動作層として使用するn型GaAs活性領域10の部分を覆う第2のレジストパターン48をゲート電極36、ソース電極16およびドレイン電極18を覆うように形成した後、この第2のレジストパターン48および電極配線38で覆われていない半導体基板14の部分に、酸素(O)またはボロン(B)をイオン注入する(図9(A)および(B))。酸素(O)やボロン(B)をイオン注入することにより、第2のレジストパターン48および電極配線38で覆われていないn型GaAs活性領域10の部分を半絶縁化する。
【0069】
最後に、第2のレジストパターン48を除去する(図10)。以上のようにして、リセス構造を有するFETを製造する。
【0070】
このように開口20がn型GaAs活性領域10上に位置するように形成する第1のレジストパターン46を形成する場合、開口20から露出しているのはn型GaAs活性領域10だけである。このため、この開口20から露出している半導体基板14の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する場合、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じないため、エッチングプロファイルは平坦となる。すなわち、エッチング深さが開口20から露出している全領域にわたって均一となる。従って、この実施の形態の方法により複数のFETを製造した場合、n型GaAs活性領域10の寸法や第1のレジストパターン46の寸法が異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0071】
次に、この実施の形態の変形例について説明する。図11は、この実施の形態の変形例の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図であり、第4の実施の形態における図7に示す工程段階を示している。図11(A)は平面図であり、図11(B)は図11(A)中のI−I線に沿って切って取った切り口を示す断面図である。
【0072】
図11(A)および(B)に示すように、この実施の形態の変形例では、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング深さをモニターするためのエッチング量モニター素子50をFET製造予定領域52に隣接して形成する。このエッチング量モニター素子50は上述した第1の実施の形態に示したFETの製造方法におけるレジストパターン形成工程までを行うことにより形成する。ただし、このエッチング量モニター素子50は、上述した第4の実施の形態のFETの製造工程に従って形成する。
【0073】
すなわち、モニター用n型GaAs活性領域54は、n型GaAs活性領域10を形成する際に、同時に形成する。要するに、n型GaAs活性領域10およびモニター用n型GaAs活性領域54は、同じ半絶縁性GaAs基板にn型不純物としてのシリコン(Si)をイオン注入した後、800℃で熱処理することにより形成する。シリコン(Si)をイオン注入しなかったエッチング量モニター素子50を形成する領域の半絶縁性GaAs基板の部分がモニター用半絶縁性GaAs領域56であり、モニター用半導体基板58はモニター用n型GaAs活性領域54とモニター用半絶縁性GaAs領域56とから構成されている。また、モニター用ソース電極60およびモニター用ドレイン電極62は、ソース電極16およびドレイン電極18を形成する際に、モニター用n型GaAs活性領域54上に同時に形成する。さらに、モニター用ソース電極60およびモニター用ドレイン電極62を覆うモニター用レジストパターン64は、ソース電極16およびドレイン電極18を覆う第1のレジストパターン46を形成する際に、同じレジスト膜を用いて同時に形成する。
【0074】
このモニター用レジストパターン64には、開口66を形成してあり、この開口62は、第1〜第3開口部68〜72から構成してある。第1開口部68はモニター用ソース電極60とモニター用ドレイン電極62との間のモニター用n型GaAs活性領域54に位置するように形成してあり、第2開口部70はモニター用半絶縁性GaAs領域56上に位置するように形成してある。
【0075】
ここでは、モニター用n型GaAs活性領域54とモニター用半絶縁性GaAs領域56との境界からの距離がD内に位置するモニター用半絶縁性GaAs領域56が実効的に「ボルタ電池の原理」に基づく反応に寄与する場合において、第1開口部68から露出しているモニター用n型GaAs活性領域54(第1領域)の表面積(S1)と、第2開口部70から露出しているモニター用半絶縁性GaAs領域56のうちモニター用n型GaAs活性領域54とモニター用半絶縁性GaAs領域16との境界からの距離がD内に位置する領域(第2領域)の表面積(S2)との比S2/S1が1/20程度の大きさとなるように設定している。
【0076】
このようなエッチング量モニター素子50を用いて、ウェットエッチングしてリセスを形成する際のエッチング深さを所定の大きさにするためには、先ず、一方の配線をモニター用レジストパターン64を貫通してモニター用ソース電極60と接続させ、同様に他方の配線をモニター用レジストパターン64を貫通してモニター用ドレイン電極62と接続させる。そして、ウェットエッチングしてリセスを形成する際に、モニター用ソース電極60とモニター用ドレイン電極62との間に電圧を印加し、そのときモニター用ソース電極60とモニター用ドレイン電極62との間に流れる電流値をモニターし、電流値が所定の値となったとき、ウェットエッチングを終了する。ここで、S1とS2との比S2/S1が1/20程度と小さく、「ボルタ電池の原理」に基づく反応が生じる程度が小さいため、エッチング深さは、開口66から露出している全領域にわたって実質的に均一となり、従って開口66から露出している領域のエッチング深さは開口20から露出している領域のエッチング深さと同じ大きさになる。従って、モニター用ソース電極60とモニター用ドレイン電極62との間に流れる電流値をモニターし、電流値が所定の値となったとき、ウェットエッチングを終了することにより、開口20から露出している領域のエッチング深さを所定の大きさにすることができる。
【0077】
ウェットエッチングしてリセスを形成する工程以後の工程は、上述した第4の実施の形態の場合と同様に行う。
【0078】
この発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。
【0079】
例えば、上述した各実施の形態では、基板としてGaAs基板を用いたが、他のIII −V族化合物半導体基板を用いても良いし、結晶成長させて形成したIII −V族化合物半導体層を用いても良い。
【0080】
また、上述した各実施の形態では、n型GaAs活性領域を、半絶縁性GaAs基板にシリコン(Si)をイオン注入した後、熱処理することにより形成したが、GaAs層の結晶成長時にシリコン(Si)などのn型不純物を添加して形成しても良い。また、半絶縁性GaAs領域を、シリコン(Si)をイオン注入しなかった半絶縁性GaAs基板の部分としたが、n型GaAs活性領域に酸素、ボロン、プロトンなどをイオン注入して半絶縁化した領域としても良い。
【0081】
また、上述した各実施の形態では、n型チャネルを有するFETの製造工程を用いて説明したが、この発明はP型チャネルを有するFETの製造工程にも適用できる。
【0082】
また、上述した第2および第3の実施の形態では、2つのFETの製造工程を用いて説明したが、この発明は3つ以上のFETの製造工程にも適用できる。
【0083】
また、上述した各実施の形態では、ウェットエッチングしてリセスを形成する場合について説明したが、この発明はSF 、CF 等の反応性プラズマを用いたドライエッチングによりリセスを形成する場合にも適用できる。
【0084】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の第1のエッチング条件の設定方法によれば、第1開口部から露出している活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している半絶縁性半導体領域を境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、少なくとも、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を中心とするその付近の活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0085】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界を中心とするその付近の活性領域および半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる。このため、エッチングプロファイルは活性領域および半絶縁性半導体領域の両方の領域にわたって実質的に平坦となる。すなわち、エッチング深さが開口から露出している全領域にわたって実質的に均一となる。従って、この発明の第1のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0086】
また、この発明の第2のエッチング条件の設定方法によれば、第1開口部から露出している活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している半絶縁性半導体領域を活性領域と半絶縁性半導体領域との境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0087】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に同じになる。従って、この発明の第2のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、活性領域の寸法やレジストパターンの寸法などが異なっていても、製造したFET毎のしきい値電圧は同じになる。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を同じにすることができる。
【0088】
また、この発明の第3のエッチング条件の設定方法によれば、第1開口部から露出している活性領域の表面積をS1とし、活性領域と半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、第2開口部から露出している半絶縁性半導体領域を活性領域と半絶縁性半導体領域との境界側から第2および第3領域に分画し、第2領域の表面積をS2としたとき、Dの値を変えると共に、Dの値毎にS2の値を変えることによって、Dの値とS2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違する当該S2/S1の値をエッチング条件として設定する。
【0089】
このようなエッチング条件でウェットエッチングしてリセスを形成する場合、活性領域の部分でのエッチングプロファイルが活性領域毎に実質的に相違する。従って、この発明の第3のFETの製造方法により複数のFETを製造した場合、製造したFET毎のしきい値電圧は相違する。すなわち、製造したFET毎のしきい値電圧を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)および(B)は、第1の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図2】(A)および(B)は、図1につづく、第1の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図3】(A)および(B)は、図2につづく、第1の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図4】(A)および(B)は、図3につづく、第1の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図5】(A)および(B)は、図4につづく、第1の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図6】第2および第3の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有する2つのFETの製造工程図である。
【図7】(A)および(B)は、第4の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図8】(A)〜(C)は、図7につづく、第4の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図9】(A)および(B)は、図8につづく、第4の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図10】(A)および(B)は、図9につづく、第4の実施の形態の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図11】(A)および(B)は、第4の実施の形態の変形例の説明に供する、リセス構造を有するFETの製造工程図である。
【図12】(A)および(B)は、従来の現象の説明に供する図である。
【図13】従来の現象の説明に供する図である。
【符号の説明】
10,10a,10b:n型GaAs活性領域
12:半絶縁性GaAs領域
14:半導体基板
16,16a,16b:ソース電極
18,18a,18b:ドレイン電極
20,20a,20b:開口
22:レジストパターン
24,24a,24b:第1開口部
26,26a,26b:第2開口部
28,28a,28b:第3開口部
30,30a,30b:引き出し配線形成用開口部
32,32a,32b:ゲート電極パッド用開口部
34:リセス
36:ゲート電極
38:電極配線
40:引き出し配線
42:ゲート電極パッド
44:境界
46:第1のレジストパターン
48:第2のレジストパターン
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for setting an etching condition and a method for manufacturing a field effect transistor (hereinafter, sometimes referred to as an FET) having a recess structure.
[0002]
[Prior art]
Some FETs have a so-called recess structure in which a gate electrode is provided in a recess formed by dug a part of a substrate.
[0003]
As a conventional typical method for manufacturing an FET having a recess structure, there is a method described below (literature: "CY Chang, Francis Kai," GaAs High-Speed Devices ", pp. 327-328, 1994, Wiley Inter. Science)).
[0004]
(A) First, silicon (Si) as an n-type impurity is ion-implanted into a predetermined region of a semi-insulating GaAs substrate, and then heat treatment is performed to form an island-shaped active region made of n-type GaAs. A semiconductor substrate having a semi-insulating GaAs region surrounding the periphery of the n-type GaAs active region is formed.
[0005]
(B) Thereafter, a source electrode and a drain electrode are formed at predetermined intervals on the n-type GaAs active region.
[0006]
(C) After that, at least a first opening for forming a gate electrode having a cross section of an overhang shape on the semiconductor substrate and a second opening for forming an electrode wiring connected to the first opening are formed. A resist pattern having an opening is formed so as to cover the source and drain electrodes and the first opening is located between the source and drain electrodes.
[0007]
(D) Then, using the resist pattern as a mask, the portion of the semiconductor substrate exposed from each opening is etched using an etching solution (etchant) composed of a mixed solution of phosphoric acid, hydrogen peroxide and water. To form a recess.
[0008]
(E) Finally, after a gate electrode forming material is vacuum-deposited, the resist pattern is removed to form a gate electrode and an electrode wiring in the recess.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a plurality of FETs are manufactured by the above-described conventional method, if the dimensions of the n-type GaAs active region and the dimensions of the resist pattern are different, the threshold voltage is different for each manufactured FET, and the threshold voltage of each FET is different. The threshold voltage could not be set to the desired value.
[0010]
The inventor of the present application has conducted various studies on the cause and found the following phenomena (1) and (2). FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams for explaining these phenomena. FIGS. 12A and 12B show a state immediately before the step (d) in the above-mentioned conventional method, that is, an island-shaped n-type GaAs active region 10 and a half surrounding the periphery of the n-type GaAs active region 10. A first opening 24 for forming a gate electrode and a second opening 26 for forming an electrode wiring connected to the first opening 24 are formed on a semiconductor substrate 14 having an insulating GaAs region 12 thereon. 2 shows a state in which a resist pattern 22 having an opening 20 formed is formed. FIG. 12A is a plan view, and FIG. 12B is a cross-sectional view showing a cut surface taken along a line II in FIG. 12A. FIG. 13 shows a state in which the portion of the semiconductor substrate 14 exposed from the opening 20 is etched using an etchant composed of a mixed solution of phosphoric acid, hydrogen peroxide and water using the above-described resist pattern 22 as a mask. In the distribution of the etching depth, the horizontal axis indicates the position along the line II in FIG. 12A, and the vertical axis indicates the etching depth. The positions a to c shown on the horizontal axis in FIG. 13 are the positions a to c in FIG.
[0011]
(1) n type GaAs active region etching rate (R n ), The etching rate (R) of the semi-insulating GaAs region whose distance from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D i ) Is larger.
[0012]
(2) Etching rate R i Is the surface area (S1) of the n-type GaAs active region (hereinafter, referred to as a first region) exposed from the first opening and the n-type GaAs active region from the semi-insulating region exposed from the second opening. The larger the ratio S2 / S1 to the surface area (S2) of the region (hereinafter, referred to as a second region) whose distance from the boundary between the GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D (hereinafter, referred to as a second region), is larger.
[0013]
Here, during the description of such phenomena (1) and (2), the etching rate (R n 13) corresponds to the etching depth in the range of {circle around (1)} in FIG. 13, and the distance from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D. Etching rate (R i ) Corresponds to the etching depth in the range of (2) in FIG. The surface area (S1) of the first area is the surface area of the area indicated by S1 in FIG. 12A, and the surface area (S2) of the second area is indicated by S2 in FIG. The surface area of the area.
[0014]
Further, the inventor of the present application has conducted various studies on the causes of such phenomena (1) and (2), and found that a reaction based on the “principle of the voltaic battery” occurs at the time of etching. By taking into account that the electric resistance of the semi-insulating GaAs region is represented by a distributed constant (refer to the document: “Heinz K. Henisch,“ Semiconductor contacts ”, pp. 16-17, 1984, Clarendon Press), the following is considered. It can be explained as follows. "Principle of Volta battery" means that when two electrodes (positive electrode and negative electrode) connected by a conductive wire are immersed in an electrolytic solution, one of the electrodes (negative electrode) is dissolved in the electrolytic solution to generate electrons. Is transferred to the other electrode (positive electrode), and the electrons reduce positive ions in the electrolyte. Further, the fact that the electric resistance of the semi-insulating GaAs region is represented by a distributed constant means that the electric resistance of the semi-insulating GaAs region is, for example, a network using a large number of resistors, as shown in FIG. It is expressed in a shape.
[0015]
During etching, the n-type GaAs active region functions as a positive electrode, the semi-insulating GaAs region functions as a negative electrode, and the etchant functions as an electrolyte. For this reason, at the time of etching, the semi-insulating GaAs region dissolves in the etchant, and the generated electrons move inside the semi-insulating GaAs region to the n-type GaAs active region. At this time, since the electric resistance of the semi-insulating GaAs region is represented by a distributed constant, the larger the distance from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region, the more the semi-insulating GaAs region becomes an etchant. It is difficult for electrons generated by dissolving to the inside of the semi-insulating GaAs region to move to the n-type GaAs active region. For this reason, the dissolution of the semi-insulating GaAs region into the etchant is more likely to occur closer to the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region, and from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region. The semi-insulating GaAs region whose distance is within D effectively contributes to the reaction based on the "Volta cell principle". From this, the etching rate of the n-type GaAs active region (R n ), The etching rate (R) of the semi-insulating GaAs region whose distance from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D i ) Is larger (the phenomenon (1) described above). Further, the dissolution of the semi-insulating GaAs region in the etchant increases as the amount of electrons traveling inside the semi-insulating GaAs region and moving to the n-type GaAs active region increases, that is, as the surface area (S2) of the second region increases. Easy to happen. From this, the etching rate R i Is larger as the ratio S2 / S1 between the surface area (S1) of the first region and the surface area (S2) of the second region is larger (the phenomenon (2) described above).
[0016]
As described above, when a plurality of FETs are manufactured by the conventional method, if the dimensions of the n-type GaAs active region, the dimensions of the resist pattern, and the like are different, the threshold voltage differs for each manufactured FET. Although the threshold voltage could not be set to a desired value, this is due to the occurrence of the phenomena (1) and (2) described above, and can be explained as follows.
[0017]
The etching rate of the n-type GaAs active region (R n ), The etching rate (R) of the semi-insulating GaAs region whose distance from the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D i ) Is larger (phenomenon (1) above), so that the etching rate of the n-type GaAs active region located near the boundary between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region also increases accordingly. This can be understood from the fact that the etching depth in the range (3) in FIG. 1C is larger than the etching depth in the range (1) in FIG. 1 (C). And the etching rate R i Is larger as the ratio S2 / S1 between the surface area (S1) of the first region and the surface area (S2) of the second region is larger (phenomenon (2) described above). Similarly, the etching rate of the n-type GaAs active region located near the boundary with the GaAs region also increases as the ratio S2 / S1 between the surface area (S1) of the first region and the surface area (S2) of the second region increases. . For this reason, if the dimensions of the n-type GaAs active region, the dimensions of the resist pattern, and the like are different, the etching profile at the position along the II line in FIG. From this, if the dimensions of the n-type GaAs active region and the dimensions of the resist pattern are different, the threshold voltage differs for each manufactured FET, and the threshold voltage of each FET can be set to a desired value. could not.
[0018]
Therefore, on the premise that the above-described phenomena (1) and (2) occur, when manufacturing a plurality of FETs, the etching conditions for setting the threshold voltage of each FET to a desired value. It has been desired to develop a method of manufacturing an FET having a recessed structure by a method of setting the thickness and the etching conditions set by such a method.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The method for setting etching conditions and the method for manufacturing an FET having a recess structure according to the present invention are based on the premise that the above-described phenomena (1) and (2) occur.
[0020]
According to the first method for setting etching conditions of the present invention, a semiconductor substrate having an island-shaped active region formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region is provided on a semiconductor substrate. Located on the active area Exposing only the active area A first opening for forming a gate electrode; , Connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region Exposing only the semi-insulating semiconductor region portion Forming a resist pattern having at least an opening composed of a second opening for forming an electrode wiring, and then forming a recess by wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from the opening using the resist pattern as a mask; In setting the etching conditions for the wet etching, the surface area of the active region exposed from the first opening is defined as S1, and the distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is D. And dividing the semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening into a second region and a third region from the boundary side, and when the surface area of the second region is S2, the value of D is changed. The value of S2 / S1 is determined for each combination of the value of D and the value of S2 by changing the value of S2 for each value of. Both, the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region Pinch The value of S2 / S1 at which the etching rate in the active region and the semi-insulating semiconductor region becomes substantially uniform is set as the etching condition.
[0021]
The value of D is such a value that the semi-insulating semiconductor region whose distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is within D effectively contributes to the reaction based on the principle of the "Volta battery". It is desirable to determine such a value, but actually, it is not easy to determine such a value. Therefore, according to the first method of setting the etching conditions of the present invention, first, the value of D is determined to be an appropriate value, and the value of S2 is changed at the value of D to thereby combine the value of D with the value of S2. The value of S2 / S1 is obtained for each. Then, by changing the value of D from the initial value to a slightly different value and changing the value of S2 at the new value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 Ask for. Thereafter, the same operation is repeated. The value of S1 changes depending on the shape of the first opening, and the value of S2 changes depending on the shape of the second opening. However, since the value of S1 is predetermined by design, the value of S2 is changed. Thus, the value of S2 / S1 is determined for each combination of the value of D and the value of S2. Then, from among the plurality of S2 / S1 values obtained, at least the etching rate in the active region and the semi-insulating semiconductor region near the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. Is set as the etching condition so that S2 / S1 becomes substantially uniform.
[0022]
For example, as the value of S2 / S1 is smaller, the etching rate in the active region and the semi-insulating semiconductor region around the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region becomes substantially uniform. . This is because the etching rate of the semi-insulating semiconductor region whose distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is within D is larger as the ratio S2 / S1 between S1 and S2 is larger. This is because the etching rate of the active region located near the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region also increases as the ratio S2 / S1 between S1 and S2 increases.
[0023]
According to the first method for fabricating a FET of the present invention, an island-shaped active region formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the active region are formed on a semiconductor substrate. A resist having an opening comprising at least a first opening for forming a gate electrode located on the active region and a second opening for forming an electrode wiring connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region; A step of forming a pattern, a step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from the opening using the resist pattern as a mask, and a step of forming a gate electrode and an electrode wiring in the recess. A method of manufacturing an FET having a recess structure, wherein wet etching is performed under etching conditions set by the first method for setting etching conditions. That.
[0024]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, the etching rate in the vicinity of the active region and the semi-insulating semiconductor region around the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is substantially reduced. It becomes uniform uniformly. Therefore, the etching profile is substantially flat over both the active region and the semi-insulating semiconductor region. That is, the etching depth is substantially uniform over the entire area exposed from the opening. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the first manufacturing method of the FET according to the present invention, the threshold voltage of each manufactured FET is the same even if the size of the active region and the size of the resist pattern are different. . That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0025]
According to the second method of setting etching conditions of the present invention, a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region are provided at the upper part. A semiconductor substrate includes at least a first opening for forming a gate electrode located on an active region and a second opening for connecting to the first opening and forming an electrode wiring located on a semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having a plurality of openings, and thereafter, using the resist pattern as a mask, wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings to form a recess, and the etching conditions of the wet etching. Is set, S1 is the surface area of the active region exposed from the first opening, and D is the distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. The semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening is fractionated into second and third regions from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region, and the surface area of the second region is defined as S2. Then, by changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is obtained, and a plurality of obtained S2 / S1 values are obtained. The value of S2 / S1 at which the etching profile in the active region is substantially the same for each active region is set as the etching condition from among the values of S1.
[0026]
In the second method of setting the etching conditions according to the present invention, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined by the same method as the method of setting the first etching condition. Then, from among a plurality of obtained S2 / S1 values, the value of S2 / S1 at which the etching profile in the active region portion becomes substantially the same for each active region is set as the etching condition.
[0027]
For example, if the values of S2 / S1 for each opening are all the same, it is considered that the etching profile in the active region is substantially the same for each active region. This is because the degree of occurrence of the reaction based on the “Volta battery principle” is considered to be the same for each opening.
[0028]
According to the second method of manufacturing a FET of the present invention, a semiconductor having a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region is provided at the top. On the substrate, at least an opening comprising a first opening for forming a gate electrode located on the active region and a second opening for connecting to the first opening and forming an electrode wiring located on the semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having a plurality of, a step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, and forming the gate electrode and the electrode wiring in the recess. Forming a plurality of FETs having a recess structure, wherein the wet etching is performed by a method of setting a second etching condition. And performing at grayed conditions.
[0029]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, the etching profile in the active region portion becomes substantially the same for each active region. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the second method for manufacturing FETs of the present invention, the threshold voltage of each manufactured FET becomes the same even if the size of the active region, the size of the resist pattern, and the like are different. . That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0030]
According to the third method of setting etching conditions of the present invention, a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region are provided at the upper part. A semiconductor substrate includes at least a first opening for forming a gate electrode located on an active region and a second opening for connecting to the first opening and forming an electrode wiring located on a semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having a plurality of openings, and thereafter, using the resist pattern as a mask, wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings to form a recess, and the etching conditions of the wet etching. Is set, S1 is the surface area of the active region exposed from the first opening, and D is the distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. The semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening is fractionated into second and third regions from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region, and the surface area of the second region is defined as S2. Then, by changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is obtained, and a plurality of obtained S2 / S1 values are obtained. The value of S2 / S1, in which the etching profile in the active region portion is substantially different for each active region, is set as the etching condition from among the values of S1.
[0031]
In the third method of setting etching conditions according to the present invention, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined by the same method as the method of setting the first etching condition. Then, from among the plurality of obtained S2 / S1 values, the value of S2 / S1 at which the etching profile in the active region is substantially different for each active region is set as the etching condition.
[0032]
For example, when the value of S2 / S1 is different for each opening, it is considered that the etching profile in the active region portion is substantially different for each active region. This is because the degree of occurrence of the reaction based on the “principle of the voltaic battery” is considered to be different for each opening.
[0033]
According to the third method of manufacturing a FET of the present invention, a semiconductor having a plurality of island-like active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region is provided at the top. On the substrate, at least an opening comprising a first opening for forming a gate electrode located on the active region and a second opening for connecting to the first opening and forming an electrode wiring located on the semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having a plurality of, a step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, and forming the gate electrode and the electrode wiring in the recess. Forming a plurality of FETs having a recess structure, wherein the wet etching is performed by a method of setting a third etching condition. And performing at grayed conditions.
[0034]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, an etching profile in an active region portion is substantially different for each active region. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the third method of manufacturing an FET according to the present invention, the threshold voltages of the manufactured FETs are different. That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be changed.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings used in the following description, each component merely schematically shows its shape, size, and positional relationship so that the present invention can be understood. Further, in each of the drawings used for the description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description may be omitted. Also, in the plan view, certain components are not cross-sections but are highlighted with hatching patterns. In addition, numerical conditions such as a used material, a forming method, and a heat treatment temperature described in the following description are merely preferable examples of the embodiment of the present invention. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments described below.
[0038]
1. First embodiment
FIG. 1 to FIG. 5 are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure, which are provided for describing this embodiment. In each figure, (A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view showing a cut surface taken along line II in (A). Hereinafter, a method of manufacturing an FET having a recess structure will be described with reference to FIGS.
[0039]
First, silicon (Si) as an n-type impurity is ion-implanted into a predetermined region of a semi-insulating GaAs substrate, and then heat treatment is performed at about 800 ° C. to form an island-shaped active region 10 made of n-type GaAs. Then, a semiconductor substrate 14 having a semi-insulating GaAs region 12 surrounding the periphery of the n-type GaAs active region 10 is formed (FIGS. 1A and 1B). The portion of the semi-insulating GaAs substrate into which silicon (Si) has been ion-implanted is the n-type GaAs active region 10, and the portion of the semi-insulating GaAs substrate without ion-implanting is the semi-insulating GaAs region 12.
[0040]
Next, a source electrode 16 and a drain electrode 18 made of gold (Au) or a gold-germanium (Au-Ge) alloy are formed at predetermined intervals on the n-type GaAs active region 10 by using a lift-off method (FIG. 1). 2 (A) and (B)).
[0041]
Next, a resist pattern 22 having an opening 20 having a cross section of an overhang shape is formed on the semiconductor substrate 14 so as to cover the source electrode 16 and the drain electrode 18 (FIGS. 3A and 3B). The opening 20 comprises first, second and third openings 24, 26 and 28. The first opening 24 is for forming a gate electrode, the second opening 26 is for forming an electrode wiring, and the third opening 28 is such that the length of the first opening 24 in the gate width direction is n. The GaAs active region 10 is provided to extend from the first opening 24 so as to be equal to the length in the gate width direction of the GaAs active region 10. In addition, the second opening 26 is composed of a lead wiring forming opening 30 and a gate electrode pad forming opening 32 in order from the first opening 24 side. The first opening 24 is formed so as to be located on the n-type GaAs active region 10 between the source electrode 16 and the drain electrode 18, and the second opening 26 is located on the semi-insulating GaAs region 12. It is formed as follows. The openings 30, 24, and 28 are continuously formed at equal widths in the gate length direction and are formed as elongated rectangles as a whole, and the openings 32 are formed as rectangles wider in the gate length direction.
[0042]
Length L of first opening 24 in the gate length direction 1 Is, for example, 0.1 to 0.5 μm, and the length W in the gate width direction is 1 Is, for example, 10 to 100 μm. Also, the length L of the lead-out wiring forming opening 30 in the gate length direction is set. 2 Is, for example, 0.1 to 0.5 μm, and the length W in the gate width direction is 2 Is, for example, 10 μm. The length L of the gate electrode pad forming opening 32 in the gate length direction 3 Is, for example, 2 to 4 μm, and the length W in the gate width direction is 3 Is, for example, 2 to 4 μm. However, the length L of the first opening 24 in the gate length direction 1 And the length L in the gate length direction of the lead-out wiring forming opening 30 2 And the same size.
[0043]
In a later step, a gate electrode is formed in a portion of the recess exposed from the first opening 24, and a lead wire and a gate electrode pad are formed in a portion of the recess exposed from the second opening 26. An electrode wiring is formed.
[0044]
At this stage, the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 surrounding the periphery of the n-type GaAs active region 10 are formed on the semiconductor substrate 14 on the n-type GaAs active region 10. At least a first opening 24 for gate electrode formation located on the region 10 and a second opening 26 for electrode wiring formation connected to the first opening 24 and located on the semi-insulating GaAs region 12. A resist pattern 22 having an opening 20 is formed.
[0045]
Next, using the resist pattern 22 as a mask, the portion of the semiconductor substrate 14 exposed from each of the openings 24 to 28 is etched using an etchant composed of a mixture of phosphoric acid, hydrogen peroxide and water. Thus, a recess 34 is formed (FIGS. 4A and 4B).
[0046]
Finally, after aluminum (Al) as a gate electrode forming material is vacuum-deposited, the resist pattern 22 is removed to form a gate electrode 36 and an electrode wiring 38 made of aluminum (Al) in the recess 34 ( (FIG. 5 (A) and (B)). The gate electrode 36 is formed in the portion of the recess 34 exposed from the first opening 24, and the electrode wiring 38 is formed in the portion of the recess 34 exposed from the second opening 26. The electrode wiring 38 includes a lead wiring 40 and a gate electrode pad 42. As described above, the FET having the recess structure is manufactured.
[0047]
In this embodiment, the etching rate in the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 around the boundary 44 between the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 is reduced. The etching conditions for forming the recess 34 by wet etching are set so as to be uniform.
[0048]
More specifically, the semi-insulating GaAs region 12 whose distance from the boundary 44 between the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 is within D is effectively a reaction based on the principle of the "voltaic cell". The length W of the lead-out wiring forming opening 30 in the gate width direction. 2 And W 2 > D. For example, when the distance D is about 5 μm, the length W 2 Is set to 10 μm.
[0049]
Thus, the length W in the gate width direction of the lead-out wiring forming opening 30 is obtained. 2 And W 2 > D, the surface area (S1) of the n-type GaAs active region 10 (first region) exposed from the first opening 24 and the semi-insulating surface exposed from the second opening 26 The ratio S2 / S1 of the surface area (S2) of the region (second region) in which the distance from the boundary 44 between the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 is within D in the conductive GaAs region 12 is Since the size becomes smaller, the etching rate in the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 around the boundary 44 between the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 is uniform. It is considered to be. Note that S2 / S1 becomes smaller because of L 2 Is a very small value of 0.1 to 0.5 μm, so that D × L 2 This is because the surface area (S2) of the second region represented by the following expression also has a small value.
[0050]
Further, in this embodiment, the etching is performed on the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12 near the boundary 44 between the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12. Since the etching conditions at the time of forming the recess 34 by wet etching are set so that the speed is uniform, the etching profile substantially covers both the n-type GaAs active region 10 and the semi-insulating GaAs region 12. Becomes flat. That is, the etching depth is substantially uniform over the entire area exposed from the opening 20. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the method of this embodiment, the threshold voltage of each manufactured FET becomes the same even if the size of the n-type GaAs active region 10 and the size of the resist pattern 22 are different. . That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0051]
2. Second embodiment
FIG. 6 is a plan view showing a manufacturing process of two FETs having a recessed structure for explaining this embodiment, and shows the process steps shown in FIG. 3 in the first embodiment. That is, FIG. 6 shows a semiconductor substrate having two island-shaped n-type GaAs active regions 10a and 10b and a semi-insulating GaAs region surrounding the n-type GaAs active regions 10a and 10b on a semiconductor substrate. 2 shows a state in which a resist pattern 22 having two openings 20a and 20b is formed.
[0052]
In FIG. 6, reference numeral 24a denotes a first opening constituting one opening 20a, and reference numeral 24b denotes a first opening constituting the other opening 20b. Reference numeral 26a denotes a second opening that forms one opening 20a, and reference numeral 26b denotes a second opening that forms the other opening 20b. Reference numeral 28a denotes a third opening that forms one opening 20a, and reference numeral 28b denotes a third opening that forms the other opening 20b. Reference numeral 30a denotes an opening for forming a lead-out wiring forming one second opening 26a, and reference numeral 30b denotes an opening for forming a lead-out wiring forming the other second opening 26b. Reference numeral 32a denotes an opening for forming a gate electrode pad forming one second opening 26a, and reference numeral 32b denotes an opening for forming a gate electrode pad forming the other second opening 26b. Reference numerals 16a and 16b indicate source electrodes, and reference numerals 18a and 18b indicate drain electrodes.
[0053]
The first opening 20a constituting one opening 20a is formed so as to be located on the n-type GaAs active region 10a between the source electrode 16a and the drain electrode 18a, and the second opening 26a has a semi-insulating property. It is formed so as to be located on the GaAs region. Similarly, the first opening 20b forming the other opening 20b is formed so as to be located on the n-type GaAs active region 10b between the source electrode 16b and the drain electrode 18b, and the second opening 26b is formed. It is formed so as to be located on the semi-insulating GaAs region. The openings 24a and 28a are continuously formed at equal widths in the gate length direction and are formed as elongated rectangles as a whole. The opening 30a is formed as a middle width rectangle in the gate length direction, and the opening 32a is formed as a gate. It is formed as a rectangle that is wide in the longitudinal direction. The openings 30b, 24b, and 28b are continuously formed at equal widths in the gate length direction and are formed as elongated rectangles as a whole, and the openings 32a are formed as rectangles wider in the gate length direction.
[0054]
In this embodiment, two FETs are manufactured by a method similar to that of the first embodiment. However, the etching conditions for forming the recess by wet etching are set so that the etching profile in the n-type GaAs active region is substantially the same in the two n-type GaAs active regions 10a and 10b. ing.
[0055]
More specifically, the semi-insulating GaAs region whose distance from the boundary 44 between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D effectively contributes to the reaction based on the "Volta cell principle". In this case, the length in the gate length direction of the first opening 24a forming one opening 20a is L. a1 And the length in the gate width direction is W a1 And the length of the first opening 24b constituting the other opening 20b in the gate length direction is L b1 And the length in the gate width direction is W b1 And the length in the gate length direction of the lead-out wiring forming opening 30a forming one second opening 26a is L a2 And the length in the gate width direction is W a2 And the length in the gate length direction of the lead-out wiring forming opening 30b constituting the other second opening 26b is L b2 And the length in the gate width direction is W b2 And W a2 > D and W b2 > D, (L a2 × D) / (L a1 × W a1 ) = (L b2 × D) / (L b1 × W b1 ).
[0056]
Thus (L a2 × D) / (L a1 × W a1 ) = (L b2 × D) / (L b1 × W b1 ), The degree of occurrence of a reaction based on the “principle of the voltaic cell” is considered to be the same in the two openings 20a and 20b. Therefore, the etching profile in the n-type GaAs active region is It is considered that the n-type GaAs active regions 10a and 10b are substantially the same.
[0057]
In this embodiment, the recess is formed by wet etching so that the etching profile in the n-type GaAs active region is substantially the same in the two n-type GaAs active regions 10a and 10b. Are set. Therefore, when two FETs are manufactured by the method of this embodiment, even if the sizes of the two n-type GaAs active regions 10a and 10b and the size of the resist pattern 22 are different, the two FETs manufactured are different. The threshold voltage will be the same. That is, the threshold voltages of the two manufactured FETs can be made equal.
[0058]
3. Third embodiment
In this embodiment, two FETs are manufactured by a method similar to that of the first embodiment. However, the etching conditions for forming the recess by wet etching are set such that the etching profile in the n-type GaAs active region is substantially different between the two n-type GaAs active regions.
[0059]
More specifically, using the reference numerals in FIG. 6, the semi-insulating GaAs region whose distance from the boundary 44 between the n-type GaAs active region and the semi-insulating GaAs region is within D is effectively “ In the case where it contributes to the reaction based on the principle of the voltaic battery, the length of the first opening 24a constituting one opening 20a in the gate length direction is L a1 And the length in the gate width direction is W a1 And the length of the first opening 24b constituting the other opening 20b in the gate length direction is L b1 And the gate width direction length is W b1 And the length in the gate length direction of the lead-out wiring forming opening 30a forming one second opening 26a is L a2 And the gate width direction length is W a2 And the length in the gate length direction of the lead-out wiring forming opening 30b constituting the other second opening 26b is L b2 And the gate width direction length is W b2 And W a2 > D and W b2 > D, (L a2 × D) / (L a1 × W a1 )> (L b2 × D) / (L b1 × W b1 ).
[0060]
Thus (L a2 × D) / (L a1 × W a1 )> (L b2 × D) / (L b1 × W b1 ), It is considered that the degree of occurrence of the reaction based on the “principle of the voltaic cell” is different between the two openings 20a and 20b, so that the etching profile in the portion of the n-type GaAs active region is two. It is considered that the n-type GaAs active regions 10a and 10b substantially differ from each other. It is considered that the extent to which a reaction based on the "Volta battery principle" occurs in one opening 20a is greater than the extent to which a reaction based on the "Volta battery principle" occurs in the other opening 20b.
[0061]
Further, in this embodiment, wet etching is performed so that the etching profile in the portion of the n-type GaAs active region is substantially different between the two n-type GaAs active regions 10a and 10b. Etching conditions are set. Therefore, when two FETs are manufactured by the method of this embodiment, the threshold voltages of the two manufactured FETs are different. When the degree of occurrence of the reaction based on the "Volta cell principle" in one opening 20a is larger than the degree of occurrence of the reaction based on the "Volta cell principle" in the other opening 20b, the FET manufactured on the side of one opening 20a The threshold voltage is located on the more positive side than the threshold voltage of the FET manufactured on the other opening 20b side. That is, the threshold voltage of the FET manufactured on one opening 20a side can be set to be more positive than the threshold voltage of the FET manufactured on the other opening 20b side.
[0062]
4. Fourth embodiment
7 to 10 are views showing the steps of manufacturing an FET having a recess structure, which are provided for describing this embodiment. 7, 9 and 10, (A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view showing a cut section taken along line II in (A). FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing cuts at positions corresponding to cross sections taken along line II in FIG. 7A. Hereinafter, a method of manufacturing the FET having the recess structure will be described with reference to FIGS.
[0063]
First, after a semiconductor substrate 14 is formed by the same method as in the first embodiment, a source electrode 16 and a drain electrode 18 are formed on the n-type GaAs active region 10 at predetermined intervals.
[0064]
Next, a first resist pattern 46 having an opening 20 having an overhanging cross section is formed on the semiconductor substrate 14 so as to cover the source electrode 16 and the drain electrode 18 (FIGS. 7A and 7B). )). The opening 20 comprises first, second and third openings 24, 26 and 28. The first opening 24 is for forming a gate electrode, and the second opening 26 is for forming an electrode wiring. The opening 20 is formed so as to be located on the n-type GaAs active region 10. The first opening 24 is formed so as to be located between the source electrode 16 and the drain electrode 18.
[0065]
At this stage, a gate electrode forming region is formed on a semiconductor substrate 14 having an island-shaped n-type GaAs active region 10 and a semi-insulating GaAs region 12 surrounding the periphery of the n-type GaAs active region 10. A first resist pattern 46 having at least an opening 20 composed of a first opening 24 and an electrode wiring forming second opening 26 connected to the first opening 24 forms an n-type GaAs active region. It is formed so as to be located on the region 10.
[0066]
Next, using the first resist pattern 46 as a mask, the portions of the semiconductor substrate 14 exposed from the openings 24 to 28 are etched using an etchant composed of a mixture of phosphoric acid, hydrogen peroxide and water. Then, a recess 34 is formed by etching (FIG. 8A).
[0067]
Next, after aluminum (Al) as a gate electrode forming material is vacuum-deposited, the first resist pattern 46 is removed, so that the gate electrode 36 and the electrode wiring 38 made of aluminum (Al) are formed in the recess 34. (FIGS. 8B and 8C). The gate electrode 36 is formed in the portion of the recess 34 exposed from the first opening 24, and the electrode wiring 38 is formed in the portion of the recess 34 exposed from the second opening 26.
[0068]
Next, after forming a second resist pattern 48 covering a portion of the n-type GaAs active region 10 used as an operation layer of the FET so as to cover the gate electrode 36, the source electrode 16 and the drain electrode 18, the second resist pattern 48 is formed. Oxygen (O) or boron (B) is ion-implanted into portions of the semiconductor substrate 14 that are not covered with the resist pattern 48 and the electrode wiring 38 (FIGS. 9A and 9B). By ion implantation of oxygen (O) or boron (B), the portion of the n-type GaAs active region 10 not covered with the second resist pattern 48 and the electrode wiring 38 is made semi-insulating.
[0069]
Finally, the second resist pattern 48 is removed (FIG. 10). As described above, the FET having the recess structure is manufactured.
[0070]
When the first resist pattern 46 is formed so that the opening 20 is located on the n-type GaAs active region 10, only the n-type GaAs active region 10 is exposed from the opening 20. Therefore, when a recess is formed by wet-etching the portion of the semiconductor substrate 14 exposed from the opening 20, a reaction based on the "principle of the voltaic cell" does not occur, and the etching profile becomes flat. That is, the etching depth becomes uniform over the entire area exposed from the opening 20. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the method of this embodiment, even if the dimensions of the n-type GaAs active region 10 and the dimensions of the first resist pattern 46 are different, the threshold voltage of each manufactured FET is different. Will be the same. That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0071]
Next, a modified example of this embodiment will be described. FIG. 11 is a manufacturing process diagram of an FET having a recess structure for describing a modification of this embodiment, and shows the process steps shown in FIG. 7 in the fourth embodiment. FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional view showing a cut surface taken along a line II in FIG. 11A.
[0072]
As shown in FIGS. 11A and 11B, in a modification of this embodiment, an etching amount monitoring element 50 for monitoring the etching depth when forming a recess by wet etching is to be manufactured by FET. It is formed adjacent to the region 52. The etching amount monitoring element 50 is formed by performing the steps up to the resist pattern forming step in the FET manufacturing method described in the first embodiment. However, this etching amount monitoring element 50 is formed in accordance with the manufacturing process of the FET according to the fourth embodiment described above.
[0073]
That is, the n-type GaAs active region 54 for monitoring is formed simultaneously with the formation of the n-type GaAs active region 10. In short, the n-type GaAs active region 10 and the monitoring n-type GaAs active region 54 are formed by ion-implanting silicon (Si) as an n-type impurity into the same semi-insulating GaAs substrate and then performing a heat treatment at 800 ° C. . The semi-insulating GaAs substrate 56 in the region where the etching amount monitoring element 50 in which silicon (Si) is not ion-implanted is formed is the monitoring semi-insulating GaAs region 56, and the monitoring semiconductor substrate 58 is the monitoring n-type GaAs. It comprises an active region 54 and a semi-insulating GaAs region 56 for monitoring. The monitor source electrode 60 and the monitor drain electrode 62 are formed simultaneously on the monitor n-type GaAs active region 54 when the source electrode 16 and the drain electrode 18 are formed. Further, the monitor resist pattern 64 covering the monitor source electrode 60 and the monitor drain electrode 62 is simultaneously formed using the same resist film when forming the first resist pattern 46 covering the source electrode 16 and the drain electrode 18. Form.
[0074]
An opening 66 is formed in the monitor resist pattern 64, and the opening 62 is formed of first to third openings 68 to 72. The first opening 68 is formed so as to be located in the n-type GaAs active region 54 for monitoring between the source electrode 60 for monitoring and the drain electrode 62 for monitoring, and the second opening 70 is semi-insulating for monitoring. It is formed so as to be located on the GaAs region 56.
[0075]
Here, the monitor semi-insulating GaAs region 56 whose distance from the boundary between the monitor n-type GaAs active region 54 and the monitor semi-insulating GaAs region 56 is within D is effectively "the principle of the voltaic battery". And the surface area (S1) of the monitoring n-type GaAs active region 54 (first region) exposed from the first opening 68 and the monitor exposed from the second opening 70 Surface area (S2) of a region (second region) in which the distance from the boundary between the n-type GaAs active region 54 for monitoring and the semi-insulating GaAs region 16 for monitoring is within D in the semi-insulating GaAs region 56 for monitoring. Are set so that the ratio S2 / S1 is about 1/20.
[0076]
In order to make the etching depth when forming a recess by wet etching using such an etching amount monitoring element 50 a predetermined size, first, one of the wirings penetrates the monitoring resist pattern 64. In the same manner, the other wiring is connected to the monitor drain electrode 62 through the monitor resist pattern 64. When a recess is formed by wet etching, a voltage is applied between the monitor source electrode 60 and the monitor drain electrode 62, and at this time, a voltage is applied between the monitor source electrode 60 and the monitor drain electrode 62. The value of the flowing current is monitored, and when the current value reaches a predetermined value, the wet etching is terminated. Here, since the ratio S2 / S1 between S1 and S2 is as small as about 1/20, and the degree of occurrence of a reaction based on the "principle of the voltaic battery" is small, the etching depth is equal to the entire area exposed from the opening 66 , And thus the etching depth of the region exposed from the opening 66 is the same as the etching depth of the region exposed from the opening 20. Therefore, the value of the current flowing between the monitor source electrode 60 and the monitor drain electrode 62 is monitored, and when the current value reaches a predetermined value, the wet etching is terminated, thereby exposing from the opening 20. The region can have a predetermined etching depth.
[0077]
The steps after the step of forming the recess by wet etching are performed in the same manner as in the above-described fourth embodiment.
[0078]
Obviously, the present invention is not limited to the above embodiments.
[0079]
For example, in each of the above-described embodiments, a GaAs substrate is used as a substrate, but another III-V compound semiconductor substrate may be used, or a III-V compound semiconductor layer formed by crystal growth may be used. May be.
[0080]
Further, in each of the above-described embodiments, the n-type GaAs active region is formed by ion-implanting silicon (Si) into the semi-insulating GaAs substrate and then performing heat treatment. However, silicon (Si) is formed during crystal growth of the GaAs layer. ) May be formed by adding an n-type impurity. Although the semi-insulating GaAs region is a portion of the semi-insulating GaAs substrate where silicon (Si) is not ion-implanted, oxygen, boron, protons, etc. are ion-implanted into the n-type GaAs active region to achieve semi-insulation. It is good also as the area which did.
[0081]
Further, in each of the embodiments described above, the description has been made using the manufacturing process of the FET having the n-type channel. However, the present invention can be applied to the manufacturing process of the FET having the P-type channel.
[0082]
In the above-described second and third embodiments, the description has been made using the manufacturing process of two FETs. However, the present invention can be applied to the manufacturing process of three or more FETs.
[0083]
In each of the embodiments described above, the case where the recess is formed by wet etching has been described. 6 , CF 4 It can also be applied to the case where a recess is formed by dry etching using reactive plasma such as described above.
[0084]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method for setting the first etching condition of the present invention, the surface area of the active region exposed from the first opening is defined as S1, and the active region and the semi-insulating semiconductor region are separated from each other. When the distance from the boundary is D, the semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening is divided into the second and third regions from the boundary side, and the surface area of the second region is S2. By changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined, and a plurality of obtained values of S2 / S1 are obtained. Of the S2 / S1 at least in which the etching rate is substantially uniform in the active region and the semi-insulating semiconductor region near the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. Set values as etching conditions
[0085]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, the etching rate in the vicinity of the active region and the semi-insulating semiconductor region around the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is substantially reduced. It becomes uniform uniformly. Therefore, the etching profile is substantially flat over both the active region and the semi-insulating semiconductor region. That is, the etching depth is substantially uniform over the entire area exposed from the opening. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the first manufacturing method of the FET according to the present invention, the threshold voltage of each manufactured FET is the same even if the size of the active region and the size of the resist pattern are different. . That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0086]
According to the second method for setting etching conditions of the present invention, the surface area of the active region exposed from the first opening is S1, and the distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is D. By the way, the semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening is divided into the second and third regions from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region, and the surface area of the second region is defined as S2. Then, by changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is obtained, and a plurality of obtained S2 / S1 values are obtained. Among the values of S1, the value of S2 / S1 at which the etching profile in the active region portion becomes substantially the same for each active region is set as the etching condition.
[0087]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, the etching profile in the active region portion becomes substantially the same for each active region. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the second method for manufacturing FETs of the present invention, the threshold voltage of each manufactured FET becomes the same even if the size of the active region, the size of the resist pattern, and the like are different. . That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be made the same.
[0088]
According to the third method for setting etching conditions of the present invention, the surface area of the active region exposed from the first opening is S1, and the distance from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region is D. By the way, the semi-insulating semiconductor region exposed from the second opening is divided into the second and third regions from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region, and the surface area of the second region is defined as S2. Then, by changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is obtained, and a plurality of obtained S2 / S1 values are obtained. From the values of S1, the value of S2 / S1 where the etching profile in the active region portion is substantially different for each active region is set as the etching condition.
[0089]
When a recess is formed by wet etching under such etching conditions, an etching profile in an active region portion is substantially different for each active region. Therefore, when a plurality of FETs are manufactured by the third method of manufacturing an FET according to the present invention, the threshold voltages of the manufactured FETs are different. That is, the threshold voltage of each manufactured FET can be changed.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure provided for describing a first embodiment; FIGS.
FIGS. 2A and 2B are manufacturing process diagrams of the FET having a recessed structure, which are used for describing the first embodiment and follow FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are manufacturing process diagrams of the FET having the recessed structure, which are used for describing the first embodiment and follow FIG. 2;
FIGS. 4A and 4B are manufacturing process diagrams of the FET having the recessed structure, which are used for describing the first embodiment and follow FIG. 3;
FIGS. 5A and 5B are manufacturing process diagrams of the FET having the recess structure, which are provided for describing the first embodiment and follow FIG. 4;
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of two FETs having a recess structure, which is used for describing the second and third embodiments.
FIGS. 7A and 7B are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure for explaining a fourth embodiment; FIGS.
FIGS. 8A to 8C are manufacturing process diagrams of the FET having the recessed structure, which are used for describing the fourth embodiment and are continued from FIG. 7;
FIGS. 9A and 9B are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure, following FIG. 8, for explaining the fourth embodiment;
FIGS. 10A and 10B are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure, following FIG. 9, for explaining the fourth embodiment;
FIGS. 11A and 11B are manufacturing process diagrams of an FET having a recess structure, for explaining a modification of the fourth embodiment; FIGS.
FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining a conventional phenomenon.
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional phenomenon.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 10b: n-type GaAs active region
12: semi-insulating GaAs region
14: Semiconductor substrate
16, 16a, 16b: source electrode
18, 18a, 18b: drain electrode
20, 20a, 20b: Opening
22: Resist pattern
24, 24a, 24b: first opening
26, 26a, 26b: second opening
28, 28a, 28b: third opening
30, 30a, 30b: lead-out wiring forming openings
32, 32a, 32b: opening for gate electrode pad
34: Recess
36: Gate electrode
38: Electrode wiring
40: Leader wiring
42: Gate electrode pad
44: Boundary
46: First resist pattern
48: Second resist pattern

Claims (6)

不純物をドーピングして形成した島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置する該活性領域部分のみを露出させるゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する該半絶縁性半導体領域部分のみを露出させる電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を有するレジストパターンを形成し、然る後、該レジストパターンをマスクとして該開口から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、
前記第1開口部から露出している前記活性領域の表面積をS1とし、前記活性領域と前記半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、前記第2開口部から露出している前記半絶縁性半導体領域を前記境界側から第2および第3領域に分画し、該第2領域の表面積をS2としたとき、
前記Dの値を変えると共に、該Dの値毎に前記S2の値を変えることによって、前記Dの値と前記S2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、少なくとも、前記境界を挟む前記活性領域および前記半絶縁性半導体領域の部分でのエッチング速度が実質的に均一となる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とするエッチング条件の設定方法。
Exposing only the active region portion located on the active region on a semiconductor substrate having an island-shaped active region formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the active region at the top thereof A first opening for forming a gate electrode to be formed, and a second opening for forming an electrode wiring which is connected to the first opening and exposes only the semi-insulating semiconductor region located on the semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having at least an opening consisting of, and thereafter, using the resist pattern as a mask, wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from the opening to form a recess, In setting the etching conditions for
The surface area of the active region exposed from the first opening is defined as S1, and the surface is exposed from the second opening at a distance D from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. When the semi-insulating semiconductor region is divided into a second region and a third region from the boundary side, and the surface area of the second region is S2,
By changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined. Among the values of S2 / S1, the value of S2 / S1 at which the etching rate in at least the active region and the semi-insulating semiconductor region sandwiching the boundary becomes substantially uniform is set as the etching condition. A method for setting etching conditions, characterized in that:
不純物をドーピングして形成した島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置する該活性領域部分のみを露出させるゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する該半絶縁性半導体領域部分のみを露出させる電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を有するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該開口から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、該リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有する電界効果トランジスタの製造方法において、
前記ウェットエッチングを、請求項1に記載のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Exposing only the active region portion located on the active region on a semiconductor substrate having an island-shaped active region formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the active region at the top thereof A first opening for forming a gate electrode to be formed, and a second opening for forming an electrode wiring which is connected to the first opening and exposes only the semi-insulating semiconductor region located on the semi-insulating semiconductor region. Forming a resist pattern having an opening comprising at least: a step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from the opening using the resist pattern as a mask; and forming a gate in the recess. Including a step of forming an electrode and electrode wiring, in a method of manufacturing a field-effect transistor having a recess structure,
A method for manufacturing a field effect transistor, wherein the wet etching is performed under etching conditions set by the method for setting etching conditions according to claim 1.
不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成し、然る後、該レジストパターンをマスクとして該開口の各々から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、
前記第1開口部から露出している前記活性領域の表面積をS1とし、前記活性領域と前記半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、前記第2開口部から露出している前記半絶縁性半導体領域を前記境界側から第2および第3領域に分画し、該第2領域の表面積をS2としたとき、
前記Dの値を変えると共に、該Dの値毎に前記S2の値を変えることによって、前記Dの値と前記S2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、前記活性領域の部分でのエッチングプロファイルが前記活性領域毎に実質的に同じになる当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とするエッチング条件の設定方法。
A semiconductor substrate having a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding a periphery of the active region; Forming a resist pattern having a plurality of openings each including at least a first opening and a second opening for forming an electrode wiring connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region; Thereafter, in order to form a recess by wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, in setting the etching conditions of the wet etching,
The surface area of the active region exposed from the first opening is defined as S1, and the surface is exposed from the second opening at a distance D from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. When the semi-insulating semiconductor region is divided into a second region and a third region from the boundary side, and the surface area of the second region is S2,
By changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined. The value of S2 / S1 at which the etching profile at the active region becomes substantially the same for each active region is set as the etching condition from among the values of S2 / S1. Setting method.
不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該開口の各々から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、該リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有する複数の電界効果トランジスタの製造方法において、
前記ウェットエッチングを、請求項3に記載のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Forming a gate electrode located on the active region on a semiconductor substrate having a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region; Forming a resist pattern having a plurality of openings each having at least a first opening and a second opening for electrode wiring formation connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region; A step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, and a step of forming a gate electrode and an electrode wiring in the recess. In a method for manufacturing a plurality of field effect transistors having a recess structure,
A method for manufacturing a field-effect transistor, wherein the wet etching is performed under etching conditions set by the method for setting etching conditions according to claim 3.
不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成し、然る後、該レジストパターンをマスクとして該開口の各々から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成するための、当該ウェットエッチングのエッチング条件を設定するに当たり、
前記第1開口部から露出している前記活性領域の表面積をS1とし、前記活性領域と前記半絶縁性半導体領域との境界からの距離がDのところで、前記第2開口部から露出している前記半絶縁性半導体領域を前記境界側から第2および第3領域に分画し、該第2領域の表面積をS2としたとき、
前記Dの値を変えると共に、該Dの値毎に前記S2の値を変えることによって、前記Dの値と前記S2の値との組み合わせ毎のS2/S1の値を求め、得られた複数のS2/S1の値の中から、前記活性領域の部分でのエッチングプロファイルが前記活性領域毎に実質的に相違する当該S2/S1の値をエッチング条件として設定することを特徴とするエッチング条件の設定方法。
A semiconductor substrate having a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding a periphery of the active region; Forming a resist pattern having a plurality of openings each including at least a first opening and a second opening for forming an electrode wiring connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region; Thereafter, in order to form a recess by wet etching the portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, in setting the etching conditions of the wet etching,
The surface area of the active region exposed from the first opening is defined as S1, and the surface is exposed from the second opening at a distance D from the boundary between the active region and the semi-insulating semiconductor region. When the semi-insulating semiconductor region is divided into a second region and a third region from the boundary side, and the surface area of the second region is S2,
By changing the value of D and changing the value of S2 for each value of D, the value of S2 / S1 for each combination of the value of D and the value of S2 is determined. The setting of the etching condition, wherein the value of S2 / S1 in which the etching profile in the active region is substantially different for each active region is set as the etching condition from among the values of S2 / S1. Method.
不純物をドーピングして形成した複数個の島状の活性領域と該活性領域の周囲を取り囲む半絶縁性半導体領域とを上部に具えた半導体基板上に、該活性領域上に位置するゲート電極形成用の第1開口部と該第1開口部と連結し該半絶縁性半導体領域上に位置する電極配線形成用の第2開口部とから少なくとも成る開口を複数個有するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該開口の各々から露出している該半導体基板の部分をウェットエッチングしてリセスを形成する工程と、該リセスに、ゲート電極と電極配線とを形成する工程とを含む、リセス構造を有する複数の電界効果トランジスタの製造方法において、
前記ウェットエッチングを、請求項5に記載のエッチング条件の設定方法で設定したエッチング条件で行うことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Forming a gate electrode located on the active region on a semiconductor substrate having a plurality of island-shaped active regions formed by doping impurities and a semi-insulating semiconductor region surrounding the periphery of the active region; Forming a resist pattern having a plurality of openings each having at least a first opening and a second opening for electrode wiring formation connected to the first opening and located on the semi-insulating semiconductor region; A step of forming a recess by wet etching a portion of the semiconductor substrate exposed from each of the openings using the resist pattern as a mask, and a step of forming a gate electrode and an electrode wiring in the recess. In a method for manufacturing a plurality of field effect transistors having a recess structure,
A method for manufacturing a field effect transistor, wherein the wet etching is performed under etching conditions set by the method for setting etching conditions according to claim 5.
JP32733896A 1996-12-06 1996-12-06 Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor Expired - Fee Related JP3582948B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32733896A JP3582948B2 (en) 1996-12-06 1996-12-06 Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32733896A JP3582948B2 (en) 1996-12-06 1996-12-06 Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10172986A JPH10172986A (en) 1998-06-26
JP3582948B2 true JP3582948B2 (en) 2004-10-27

Family

ID=18198029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32733896A Expired - Fee Related JP3582948B2 (en) 1996-12-06 1996-12-06 Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3582948B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10172986A (en) 1998-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0532911B2 (en)
US4351099A (en) Method of making FET utilizing shadow masking and diffusion from a doped oxide
JPS6237965A (en) Longitudinal semiconductor device and manufacture thereof
EP0104094B1 (en) Method of producing a semiconductor device, using a radiation-sensitive resist
JP3582948B2 (en) Method for setting etching conditions and method for manufacturing field effect transistor
JP3294001B2 (en) Method for manufacturing insulated gate semiconductor device
US5585655A (en) Field-effect transistor and method of manufacturing the same
JPH09102506A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100593134B1 (en) Method for fabricating of flat ROM transistor
JPH0969611A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH021946A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH10107043A (en) Field effect semiconductor device and its manufacture
KR0146276B1 (en) Method for manufacturing mosfet
JPS6239834B2 (en)
KR930008870B1 (en) Electric interconnection device between polysilicon layers
JPS61228674A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPS5914676A (en) Manufacture of vertical type field effect transistor
JPH03145737A (en) Semiconductor element and manufacture thereof
JPH02187038A (en) Manufacture of semiconductor device
CN116646400A (en) Silicon carbide MOSFET device and manufacturing method
JPS6229165A (en) Manufacture of vertical semiconductor device
JP3319430B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0499333A (en) Field effect transistor and its manufacture
JPH06177161A (en) Manufacture of metal schottky junction field-effect transistor
JPS58197881A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040727

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070806

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806

Year of fee payment: 8

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees