JPH01187876A - Manufacture of compound semiconductor device - Google Patents
Manufacture of compound semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH01187876A JPH01187876A JP63010760A JP1076088A JPH01187876A JP H01187876 A JPH01187876 A JP H01187876A JP 63010760 A JP63010760 A JP 63010760A JP 1076088 A JP1076088 A JP 1076088A JP H01187876 A JPH01187876 A JP H01187876A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tungsten silicide
- cross
- layer
- silicide layer
- section
- 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.)
- Granted
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 abstract description 29
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 14
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 12
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UTSDGYKWHMMTDM-UHFFFAOYSA-N alumane;tungsten Chemical compound [AlH3].[W] UTSDGYKWHMMTDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UXBCHMIKTYBYTN-LQPTXBPRSA-N (3s,8s,9s,10r,13r,14s,17r)-3-[12-(3-iodophenyl)dodecoxy]-10,13-dimethyl-17-[(2r)-6-methylheptan-2-yl]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthrene Chemical compound O([C@@H]1CC2=CC[C@H]3[C@@H]4CC[C@@H]([C@]4(CC[C@@H]3[C@@]2(C)CC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC(I)=C1 UXBCHMIKTYBYTN-LQPTXBPRSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高融点金属電極を有する化合物半導体装置に係
り、特に配線形成に好適な高融点金属電極に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a compound semiconductor device having a high melting point metal electrode, and particularly to a high melting point metal electrode suitable for forming wiring.
GFIA5TCの基本素子であるGaAsMESFET
は、たとえば日経マイクロデバイス1986年7月号P
65〜p84に記載しであるように、高融点金属ゲート
電極を用い、これをマスクとしてn+5のイオン打込み
を行なう自己整合MESFETによって高性能化が実現
されてきた。自己整合型MESFETの高融点金属ゲー
ト電極としては高温アニールを行なってもショットキ特
性が劣化しないタングステンシリサンイド(WSi)(
)、タングステン、ポライド(WBx)、窒化タングス
テン(WNX)、タングステンアルミ(WAQ)、チタ
ンタングステン(T i W )などタングステンを含
む高融点金属が用いられている。n“層を自己整合技術
で形成する場合、これら高融点金属ゲート電極をマスク
としてn中層のイオン打込みを行なうため、ゲート電極
の断面形状は垂直であることが必要である。それは、ゲ
ート電極の断面がたとえば台形状にテーパになっている
と。GaAs MESFET, the basic element of GFIA5TC
For example, Nikkei Microdevice July 1986 issue P
As described in pages 65 to 84, high performance has been achieved by self-aligned MESFETs in which n+5 ions are implanted using a refractory metal gate electrode as a mask. Tungsten silisandide (WSi), whose Schottky characteristics do not deteriorate even after high-temperature annealing, is used as a high-melting point metal gate electrode for self-aligned MESFETs.
), tungsten, poride (WBx), tungsten nitride (WNX), tungsten aluminum (WAQ), titanium tungsten (T i W ), and other high melting point metals containing tungsten are used. When forming an n layer using self-alignment technology, the cross-sectional shape of the gate electrode must be vertical because ions are implanted into the n middle layer using these high melting point metal gate electrodes as a mask. For example, the cross section is tapered into a trapezoidal shape.
n中層のイオン打込み時にゲート金属のテーパ下部を貫
通してイオン打込みされるためゲート金属と高濃度のn
+75が直接接することになりショットキー電極の逆方
向耐圧が著るしく劣化するからである。タングステンを
含む高融点金属の断面が垂直になるように加工するには
、たとえばNF3やSF、、CF4などフッ素系のガス
を用いた反配線を行なう場合の配線金属の被覆性につい
ては考慮されておらず、配線金属がゲート電極への乗り
上げ部分で断線するという間層があった。When ions are implanted into the n middle layer, the ions are implanted through the taper bottom of the gate metal, so the gate metal and high concentration n
This is because +75 is in direct contact with the Schottky electrode, and the reverse breakdown voltage of the Schottky electrode is significantly degraded. In order to process a high melting point metal containing tungsten so that its cross section is vertical, for example, the coverage of the wiring metal must be taken into consideration when performing anti-wiring using a fluorine-based gas such as NF3, SF, or CF4. However, there was an interlayer in which the wiring metal broke at the part where it ran over the gate electrode.
本発明の目的は、n中層と自己整合的に形成する部分の
ゲート電極断面を垂直に加工し、ショットキ特性の逆方
向耐圧を向上させると同時に配線金属がゲート電極へ乗
り上げる部分のゲート電極断面はテーパ状に加工して配
線金属の被覆性をよりシ、この乗り上げ部分での断線を
防止すること融点金属だけで構成し、一方配線金届が乗
り上げる部分のゲート電極材料はタングステンを含む高
融点金属の上にシリコン、二酸化シリコン、リンガラス
、ボロンリンガラス1.または窒化シリコンのうちの少
なくとも1種類の薄膜を積層した構成とした後、これら
両部会をホトレジストをマスクとしてNF3.CF4.
又はSF6などフッ素系のガスを用いてドライエツチン
グすることにより達成できる。The purpose of the present invention is to vertically process the cross section of the gate electrode in the portion formed in self-alignment with the n-middle layer to improve the reverse withstand voltage of Schottky characteristics, and at the same time to improve the cross section of the gate electrode in the portion where the wiring metal rides on the gate electrode. Processing into a tapered shape improves the coverage of the wiring metal and prevents breakage at this part where it runs over.The gate electrode material is made of only melting point metal, while the gate electrode material at the part where the wiring metal runs over is a high melting point metal containing tungsten. Silicon, silicon dioxide, phosphorus glass, boron phosphorus glass 1. Alternatively, after forming a structure in which at least one type of thin film of silicon nitride is laminated, these two sections are masked with photoresist and NF3. CF4.
Alternatively, this can be achieved by dry etching using a fluorine gas such as SF6.
第1図に本発明を説明する図を示す。第1図(a)は断
面図、第1図(b)は平面図である。FIG. 1 shows a diagram illustrating the present invention. FIG. 1(a) is a sectional view, and FIG. 1(b) is a plan view.
化合物半導体基板1上の全面にタングステンシリサイド
2を堆積したのち、この上の一部分に薄いシリコン膜3
を積層する。この時のタングステンシリサイド2の膜厚
は自由であるが通常は1100n〜1μmに選ぶ。また
薄いシリコン膜3の膜厚はlnm以上あればよいがlO
〜50nmが効果的である。上記積層構造にしたのちゲ
ート全屈パターン形成のために有機系ホトレジストパタ
ーン4を形成する。この有機系ホトレジストパターン4
をマスクにして、シリコン薄膜3とタングステンシリサ
イド2をフッ素系ガスによって反応性イオンエツチング
を行なう。たとえば、平行平板型反応性イオンエツチン
グ装置の反応槽内に圧力5PaのNF3ガスを導入し、
直径50cmの対向電極に13.56MHzの高周波を
印加して電力300Wで放電を行なえば、上記シリコン
膜3、タングステンシリサイド2をエツチング加工する
ことができる。第2図(a)および第2図(b)に上記
方法で加工したタングステンシリサイドの断面形状を示
す。第2図(a)は第1図(b)に示したAA’部分の
加工断面図を示し。After depositing tungsten silicide 2 on the entire surface of the compound semiconductor substrate 1, a thin silicon film 3 is deposited on a portion of the tungsten silicide 2.
Laminate. The film thickness of the tungsten silicide 2 at this time is free, but is usually selected to be 1100 nm to 1 μm. Further, the thickness of the thin silicon film 3 may be lnm or more, but lO
~50 nm is effective. After forming the above laminated structure, an organic photoresist pattern 4 is formed to form a gate total bending pattern. This organic photoresist pattern 4
Using as a mask, the silicon thin film 3 and the tungsten silicide 2 are subjected to reactive ion etching using a fluorine gas. For example, introducing NF3 gas at a pressure of 5 Pa into the reaction tank of a parallel plate type reactive ion etching device,
The silicon film 3 and tungsten silicide 2 can be etched by applying a high frequency of 13.56 MHz to a counter electrode with a diameter of 50 cm and generating a discharge with a power of 300 W. FIGS. 2(a) and 2(b) show cross-sectional shapes of tungsten silicide processed by the above method. FIG. 2(a) shows a processed sectional view of the AA' portion shown in FIG. 1(b).
第2図(b)は第1図(b)に示したBB’部分の加工
断面図を示す。タングステンシリサイド2の上にシリコ
ン薄膜3が積層されているAA’断面ではタングステン
シリサイド2の断面は第2図(a)に示すようにテーパ
状に加工される。一方、タングステンシリサイド2の上
にシリコン薄膜3が積層されていないBB’断面ではタ
ングステンシリサイド2の断面は第2図(b)に示すよ
うにほぼ垂直に加工される。一般に反応性イオンエツチ
ングによって加工断面が垂直になるのは、(1) プ
ラズマ放電による負の自己バイアス電圧によって、イオ
ンが基板に対して垂直方向に加速されて入射するため異
方性エツチングとなる。FIG. 2(b) shows a processed sectional view of the BB' portion shown in FIG. 1(b). In the AA' cross section where the silicon thin film 3 is laminated on the tungsten silicide 2, the cross section of the tungsten silicide 2 is processed into a tapered shape as shown in FIG. 2(a). On the other hand, in the BB' cross section where the silicon thin film 3 is not stacked on the tungsten silicide 2, the cross section of the tungsten silicide 2 is processed almost vertically as shown in FIG. 2(b). In general, reactive ion etching results in a vertical processed cross section because (1) ions are accelerated and incident on the substrate in a direction perpendicular to the substrate by a negative self-bias voltage caused by plasma discharge, resulting in anisotropic etching.
(2) プラズマ放電によって発生した各種の反応ガ
ス活性種が有機ホトレジストを分解すると同時にタング
ステンシリサイドの加工断面側壁に次々とポリマー(ホ
トレジストと反応ガスによる薄い膜状生成物)を形成し
、横方向のエツチングを阻止するため異方性エツチング
となる、
などの原因が考えられている。第2図(、)のようにタ
ングステンシリサイド2の上にシリコン薄膜3が積層さ
れていると、上記の異方性エツチングの原因となる側壁
部へのポリマー形成ができなくなるため、横方向のエツ
チング速度が増大し、゛等方性エツチングになるためテ
ーパ状に加工されるものと考えられている。しかし現在
の所、この詳しいメカニズムは解明されていない。実験
によるとシリコン膜3が積層されているためにタングス
テンシリサイド2の断面がテーパ状になるのは極めて局
所的な効果である。すなわちシリコン積層部分から1μ
m以上離れた部分では、ポリマー形成阻止の効果がなく
なり、タングステンシリサイド2の断面は垂直になる。(2) Various reactive gas active species generated by the plasma discharge decompose the organic photoresist, and at the same time, polymers (thin film-like products of the photoresist and the reactive gas) are formed one after another on the sidewalls of the processed cross section of the tungsten silicide. Possible causes include anisotropic etching to prevent etching. If the silicon thin film 3 is laminated on the tungsten silicide 2 as shown in FIG. It is believed that the etching speed increases and etching becomes isotropic, resulting in a tapered shape. However, at present, the detailed mechanism has not been elucidated. According to experiments, the tapered cross section of the tungsten silicide 2 due to the laminated silicon film 3 is an extremely local effect. In other words, 1μ from the silicon laminated part.
At a distance of m or more, the effect of inhibiting polymer formation is lost, and the cross section of the tungsten silicide 2 becomes vertical.
本発明はこのような現象を利用し、第1図(b)に示す
ように耐熱性ゲート金属のゲート部BB’の断面は垂直
に加工し、わずか10μm程度離れた配線接続部AA’
の断面はテーパ状に加工するものである。これによって
自己整合形耐熱ゲート電極のショットキ逆方向耐圧を劣
化させることなく配線部分での配線全屈の断線をなくす
ことができる。The present invention utilizes such a phenomenon, and as shown in FIG. 1(b), the cross section of the gate part BB' of the heat-resistant gate metal is processed vertically, and the wiring connection part AA' is separated by only about 10 μm.
The cross section is processed into a tapered shape. As a result, it is possible to eliminate full bending and disconnection of the wiring at the wiring portion without deteriorating the Schottky reverse breakdown voltage of the self-aligned heat-resistant gate electrode.
以下本発明の一実施例を第3図、第4図、第5図により
説明する。本実施例はGaAs基板を用いた場合のみに
限定して説明するが、InP。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3, 4, and 5. Although this example will be explained only in the case where a GaAs substrate is used, InP.
GaAuAs、InAQAsP、InGaAs等他の化
合物半導体においても本発明の内容は有効である。The content of the present invention is also effective for other compound semiconductors such as GaAuAs, InAQAsP, and InGaAs.
実施例1゜
第3図(a)〜第3図(j)に本発明によるGaAa
MESFETを用いた集積回路素子の形成手順を示す。Example 1: GaAa according to the present invention is shown in FIGS. 3(a) to 3(j).
A procedure for forming an integrated circuit element using MESFET will be shown.
まず第3図(a)に於いて、半絶縁性GaAs基板1の
表面にイオン打込み法とキャップ膜活性化アニール法に
よりチャネル能動層6を形成する。キャップ膜5はCV
D (気相化学成長法、 Chemical Vapo
r Deposit、1on)法で形成した厚さ200
nmの5in2膜である。チャネル能動層6は、Si+
イオンを加速電圧75KeVで2〜5xio”個/am
2イオン打込みし、キャップアニール法で水素中800
℃、20分間アニールする。次に第3図(b)ではキャ
ップ膜5を除去したのち、スパッタリング法によりタン
グステンシリサイドWSiX2と、シリコン薄膜3を積
層する。WSixの組成比はXα0.4が適当であり、
膜厚は1100n”1μmでよいが、抵抗を充分小さく
して、かつプレーナプロセスに適するためには300〜
500nmが最適である。First, in FIG. 3(a), a channel active layer 6 is formed on the surface of a semi-insulating GaAs substrate 1 by ion implantation and cap film activation annealing. The cap film 5 is CV
D (Chemical Vapo
Thickness 200 mm formed by r Deposit, 1on) method
It is a 5in2 film of nm. The channel active layer 6 is made of Si+
2 to 5xio”/am of ions at an accelerating voltage of 75KeV
2 ions were implanted, and the cap annealing method was used to 800% ions in hydrogen.
Anneal at °C for 20 minutes. Next, in FIG. 3(b), after removing the cap film 5, a tungsten silicide WSiX2 and a silicon thin film 3 are laminated by sputtering. The appropriate composition ratio of WSix is Xα0.4,
The film thickness may be 1100n"1μm, but in order to make the resistance sufficiently small and to be suitable for the planar process, it should be 300n" to 1μm.
500 nm is optimal.
シリコン薄膜3はシリコンをターゲットとしてWSix
に引き続き連続スパッタ堆積するのが都合がよい。この
時のスパッタリング条件は、基板温度は室温〜450℃
、放電ガスはArで圧力は5 m T orr +放電
電力は13.56MHzの高周波で0 、5 W/am
”であればよい。シリコン薄膜3の膜厚はlnm以上
あればよいがプレーナプロセスに適し、加工制御性が優
れていることを考慮すると10nm〜50nmとするの
が最適である。Silicon thin film 3 is WSix with silicon as the target.
Conveniently, subsequent sputter deposition is performed. The sputtering conditions at this time are that the substrate temperature is from room temperature to 450°C.
, the discharge gas is Ar, the pressure is 5 m Torr + the discharge power is 0.5 W/am at a high frequency of 13.56 MHz.
The thickness of the silicon thin film 3 may be 1 nm or more, but considering that it is suitable for a planar process and has excellent process controllability, it is optimal to have a thickness of 10 nm to 50 nm.
次に第3図(c)に移る。通常のホトリソグラフィ技術
により、上記のシリコン薄膜3を所定の部分を残して除
去する。このシリコン薄膜の除去にはNF3.CF4ま
たはSF6等の通常のフッ素系ガスを用いた反応性イオ
ンエツチング技術を用いる。ただし、フッ素系のガスを
用いる反応性イオンエツチングではシリコンと同時にW
S i xもエツチングされるので、シリコン薄膜3
を反応性イオンエツチングする時は1時間制御によりシ
リコン層だけが除去されるようにする必要がある。Next, move to FIG. 3(c). The silicon thin film 3 described above is removed with a predetermined portion remaining by a normal photolithography technique. To remove this silicon thin film, use NF3. A reactive ion etching technique using a common fluorine gas such as CF4 or SF6 is used. However, in reactive ion etching using fluorine-based gas, W is etched at the same time as silicon.
Since Si x is also etched, the silicon thin film 3
When performing reactive ion etching, it is necessary to control the silicon layer for one hour so that only the silicon layer is removed.
次に第3図(d)では、ゲート電極を形成する部分に有
機系ホトレジスト4を堆積する。次に第3図(R)では
有機系ホトレジスト4をマスクとして、フッ素系ガスを
用いた反応性ドライエツチングによってWSix2を加
工する。反応ガスは圧力5PaのNt7.を用い、放電
ハ、
13.56MHzの高周波で、直径100cmの電極に
500W印加する。この場合、ウェーハに印加される負
の直流自己バイアス電圧は65Vである。シリコン薄膜
3の積層されていない部分のタングステンシリサイドは
断面形状が垂直に加工されるが、シリコン薄膜が積層さ
れている部分(第3図(e)中のり、E の部分)の断
面形状はテーパ状に加工される。第3図(f)ではホト
レジスト7をマスクとしてSi+イオン8をイオン打込
みする。この時の加速電圧は100KVで打込み量は3
X10’個/cm2とする0次に第3図(g)に移る。Next, in FIG. 3(d), an organic photoresist 4 is deposited on a portion where a gate electrode is to be formed. Next, in FIG. 3(R), using the organic photoresist 4 as a mask, the WSix 2 is processed by reactive dry etching using a fluorine gas. The reaction gas was Nt7.0 at a pressure of 5 Pa. 500 W was applied to an electrode with a diameter of 100 cm at a high frequency of 13.56 MHz. In this case, the negative DC self-bias voltage applied to the wafer is 65V. The tungsten silicide in the part where the silicon thin film 3 is not laminated is processed to have a vertical cross-sectional shape, but the cross-sectional shape in the part where the silicon thin film is laminated (the part marked E in FIG. 3(e)) is tapered. processed into shapes. In FIG. 3(f), Si+ ions 8 are implanted using the photoresist 7 as a mask. The accelerating voltage at this time was 100KV and the implantation amount was 3
Moving to FIG. 3(g), the zeroth order is set to X10' pieces/cm2.
全面に表面保護膜9を堆積したのち、水素中800℃、
15分間のアニールを行ない、高濃度活性層10を活性
化する。表面保護膜はS x H4とN、Oを原料ガス
として、プラズマ気相化学成長法で堆積した厚さ300
nmのSiO2膜が適している。次に第3図(h)に移
る。ホトリソグラフィ技術により、オーミック電極を形
成する部分に開口部を設けたレジストパターン11を形
成したのち、反応性イオンエツチングにより表面保護膜
9をエツチングする。エツチングガスは、CHF 3+
C2F Bを圧力60mTorrで用いるのがよい。After depositing the surface protective film 9 on the entire surface, it was heated in hydrogen at 800°C.
Annealing is performed for 15 minutes to activate the high concentration active layer 10. The surface protective film was deposited with a thickness of 300 mm using plasma vapor phase chemical growth using S x H4, N, and O as source gases.
A nm SiO2 film is suitable. Next, move to FIG. 3(h). After forming a resist pattern 11 with openings in areas where ohmic electrodes are to be formed by photolithography, the surface protection film 9 is etched by reactive ion etching. Etching gas is CHF 3+
C2F B is preferably used at a pressure of 60 mTorr.
次に第3図(+)に移り、全面にAuGe (60nm
) /N t (10nm)/Au (200nm)
のオーミック電極12を堆積する。オーミック電極の厚
さは、次の工程のりフトオフが容易に行なわれるため、
250〜300nmにするのが好適である1次にホトレ
ジスト除去剤によりホトレジスト11を除去して、不要
な部分のオーミック電極をリフトオフ法で除去すれば第
3図(j)のように完成する。Next, moving to Figure 3 (+), the entire surface is covered with AuGe (60 nm
) /Nt (10nm)/Au (200nm)
ohmic electrode 12 is deposited. The thickness of the ohmic electrode is determined so that it can be easily lifted off in the next process.
The photoresist 11 is removed using a primary photoresist remover, preferably having a thickness of 250 to 300 nm, and unnecessary portions of the ohmic electrode are removed by a lift-off method to complete the structure as shown in FIG. 3(j).
第3図(j)中のり、E で示す部分はタングステンシ
リサイド2がテーパ状に加工されているため1乗りあげ
配線されたオーミック電極12は断線することなく接続
される。第4図に、第3図で説明したGaAs MES
FETを用いた集積回路の平面図を示す。第3図の断
面図は、第4図のCC′断面を示したものである。第4
図では記号T1で示されるMESFETのゲート電極と
、記号T2でされるMESFETのドレイン電極がテー
パ状の接続部D を通して結線されている。また、T2
のFETはドレインとゲートがテーパ状の接続部E を
通してシβ−トされている。本実施例によれば、°高融
点ゲート金属とオーミック電極を直接接続する個所で、
高融点ゲート全屈の断面がテーパ状に加工されているの
で段差部乗り上げ部分で断線することがない。また厚さ
inn〜50nmのシリコン薄膜3は800℃の高温ア
ニールによって多結晶化し低抵抗になるので電気的接続
も良好である。更に電気抵抗を小さくするためにリン、
又はボロンドーピングしたシリコン薄膜を使っても有効
である。本実施例では、高融点ゲート全屈としてタング
ステンシリサイドの場合について説明したが、この他に
タングステンポライド(WBx)、窒化タングステン(
WNx)。In the part indicated by E in FIG. 3(j), the tungsten silicide 2 is processed into a tapered shape, so that the ohmic electrode 12 which is wired over the top can be connected without disconnection. Figure 4 shows the GaAs MES explained in Figure 3.
1 shows a plan view of an integrated circuit using FETs. The sectional view of FIG. 3 shows the CC' section of FIG. 4. Fourth
In the figure, the gate electrode of the MESFET indicated by the symbol T1 and the drain electrode of the MESFET indicated by the symbol T2 are connected through a tapered connection portion D. Also, T2
The drain and gate of the FET are seated through a tapered connection E. According to this embodiment, at the point where the high melting point gate metal and the ohmic electrode are directly connected,
Since the cross section of the high melting point gate is tapered, there is no possibility of wire breakage at the part that runs over the step. Further, the silicon thin film 3 having a thickness of inn to 50 nm is polycrystallined by high-temperature annealing at 800° C. and has a low resistance, so that electrical connection is also good. In order to further reduce electrical resistance, phosphorus,
Alternatively, it is also effective to use a silicon thin film doped with boron. In this example, the case of tungsten silicide was explained as the high melting point gate, but in addition, tungsten silicide (WBx), tungsten nitride (
WNx).
タングステンアルミ(W A Q x ) =チタンタ
ングステン(Tie)を使用しても同様の効果がある。Similar effects can be obtained by using tungsten aluminum (W A Q x ) = titanium tungsten (Tie).
また、シリコン薄膜3の代わりに、5i02.リンガラ
ス、ボロンリンガラス、窒化シリコンを使っても同様の
効果がある。但し、これらの絶縁膜を使用する場合は、
第3図(e)の工程で最初にこれら絶縁膜をエツチング
加工した後に高融点ゲート金属の加工を行なう必要があ
る、また第3図(i)の工程ではオーミック電極12を
堆積する前にこれらの絶縁膜をエツチング除去する必要
がある。Moreover, instead of the silicon thin film 3, 5i02. A similar effect can be obtained using phosphorus glass, boron phosphorus glass, or silicon nitride. However, when using these insulating films,
In the process shown in FIG. 3(e), it is necessary to process the high melting point gate metal after first etching these insulating films, and in the process shown in FIG. 3(i), these insulating films must be etched before depositing the ohmic electrode 12. It is necessary to remove the insulating film by etching.
実施例2゜
LDD (旦ightly Dopped旦rain
)構造のMESFETを用いる場合について説明する。Example 2゜LDD (Danightly Dopped Danrain
) structure is used.
製造工程は第3図(a)〜第3図(e)、第3図(g)
〜第3図(j)の工程は余ったく同じなので省略する。The manufacturing process is shown in Figures 3(a) to 3(e) and 3(g).
~The steps in FIG. 3(j) are the same and will therefore be omitted.
すなわち、第3図(e)の次に第5図(a)に移って、
全面にSiO213を300nm堆積する。次に第5図
(b)に示すように、圧力60mTorrのCHF a
+ C2F gガスを用いてSiO213を異方性ド
ライエツチングしてタングステンシリサイド2の側面に
側壁14を形成する。側壁14は、タングステンシリサ
イド2の断面形状が垂直の部分のみに形成され。That is, moving from FIG. 3(e) to FIG. 5(a),
SiO213 is deposited to a thickness of 300 nm over the entire surface. Next, as shown in FIG. 5(b), CHF a at a pressure of 60 mTorr
A side wall 14 is formed on the side surface of the tungsten silicide 2 by anisotropic dry etching of the SiO2 13 using +C2Fg gas. The side wall 14 is formed only in a portion where the cross-sectional shape of the tungsten silicide 2 is vertical.
シリコン薄膜3が積層されているためテーパ状になって
いる部分には形成されない。次に第5図(C)に移る。Since the silicon thin film 3 is laminated, it is not formed in the tapered portion. Next, move to FIG. 5(C).
ホトレジスト7をマスクとしてSi+イオン8をイオン
打込みする。この時の加速電圧は100KVで打込み量
は5 X l 013個/cm2とする。側壁14が形
成されている部分ではこの側壁によってゲート金g2と
高濃度活性層10が約O8,3μmlI!lれるために
、ショットキの逆方向耐圧が向上する。以下の工程は第
3図(g)に移り、同様であるので省略する。本実施例
ではショットキ電極の逆方向耐圧をLDD構造によって
向上させることができると同時に、オーミック電極がゲ
ート電極に乗り上げる部分ではゲートの断面形状がテー
パ状であるために配線が断線することなく好適である。Using the photoresist 7 as a mask, Si+ ions 8 are implanted. The accelerating voltage at this time is 100 KV, and the implantation amount is 5×1013 pieces/cm2. In the area where the side wall 14 is formed, the gate gold g2 and the high concentration active layer 10 are approximately O8.3 μmlI! Therefore, the reverse breakdown voltage of the Schottky is improved. The following steps are shown in FIG. 3(g) and are omitted since they are the same. In this example, the reverse withstand voltage of the Schottky electrode can be improved by the LDD structure, and at the same time, since the cross-sectional shape of the gate is tapered in the part where the ohmic electrode rides on the gate electrode, it is possible to prevent wiring from breaking. be.
本発明によれば、高融点ゲート全屈の必要な部分の断面
形状をテーパ状あるいは垂直に制御できるため、ショッ
トキ特性の逆方向耐圧を充分に高く保ちながら、オーミ
ック電極とゲート電極を断線することなく接続すること
ができる。According to the present invention, since the cross-sectional shape of the portion of the high-melting point gate that requires full bending can be controlled to be tapered or vertical, it is possible to disconnect the ohmic electrode and the gate electrode while maintaining the Schottky characteristic reverse breakdown voltage sufficiently high. It can be connected without any problem.
第1図(a)、第2図(a)および第2図(b)は本発
明の詳細な説明するための断面図、第1図(b)は平面
図、第3図は本発明の実施例1のGaAs集積回路の製
造工程を示す図、第4図は第3図に示したG a A
s集積回路の平面図、第5図は、本発明の実施例2のG
aAs集積回路の製造工程を示す図である。
l・・・GaAs基板、2・・・タングステンシリサイ
ド、3・・・シリコン薄膜、4,7.11・・・有機系
ホトレジスト、5・・・8102表面保護膜、6・・・
チャネル能動層、8・・・Siイオン、9・・・キャッ
プ膜、10・・・高濃度活性層、12・・・オーミック
電極、13・・・SiO2膜、14・・・側壁。1(a), 2(a) and 2(b) are cross-sectional views for explaining the present invention in detail, FIG. 1(b) is a plan view, and FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the present invention in detail. FIG. 4 is a diagram showing the manufacturing process of the GaAs integrated circuit of Example 1.
FIG. 5 is a plan view of the integrated circuit G of the second embodiment of the present invention.
1 is a diagram showing a manufacturing process of an aAs integrated circuit. 1...GaAs substrate, 2...Tungsten silicide, 3...Silicon thin film, 4,7.11...Organic photoresist, 5...8102 surface protective film, 6...
Channel active layer, 8... Si ion, 9... Cap film, 10... High concentration active layer, 12... Ohmic electrode, 13... SiO2 film, 14... Side wall.
Claims (1)
高融点金属からなる第1の層を堆積する工程と、前記第
1の層の一部分にシリコン、二酸化シリコン、リンガラ
ス、ボロンリンガラス又は窒化シリコンのうちの少なく
とも1種類の薄膜からなる第2の層を積層する工程と、
前記第1の層と前記第2の層が積層した部分および前記
第1の層のみの部分をレジストをマスクとしてフッ素系
ガスを用いてドライエッチングする工程を有する化合物
半導体装置の製造方法であって、前記ドライエッチング
により、前記第1の層と前記第2の層が積層した部分の
前記第1の層の加工断面形状はテーパ状に加工し、かつ
前記第1の層のみの部分の前記第1の層の加工断面形状
は前記テーパよりも垂直に近く加工することを特徴とす
る化合物半導体装置の製造方法。depositing a first layer made of a refractory metal containing at least tungsten on a compound semiconductor substrate, and depositing at least one of silicon, silicon dioxide, phosphorus glass, boron phosphorus glass, or silicon nitride on a portion of the first layer; laminating a second layer made of one type of thin film;
A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising a step of dry etching a portion where the first layer and the second layer are laminated and a portion where only the first layer is formed using a fluorine-based gas using a resist as a mask. , by the dry etching, the processed cross-sectional shape of the first layer in the part where the first layer and the second layer are laminated is processed into a tapered shape, and the processed cross-sectional shape of the part where the first layer is only the first layer is A method for manufacturing a compound semiconductor device, characterized in that the cross-sectional shape of one layer is processed to be more vertical than the taper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63010760A JPH077774B2 (en) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63010760A JPH077774B2 (en) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01187876A true JPH01187876A (en) | 1989-07-27 |
JPH077774B2 JPH077774B2 (en) | 1995-01-30 |
Family
ID=11759285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63010760A Expired - Lifetime JPH077774B2 (en) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH077774B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5907177A (en) * | 1995-03-14 | 1999-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Semiconductor device having a tapered gate electrode |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6187380A (en) * | 1984-10-04 | 1986-05-02 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS6254966A (en) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Hitachi Ltd | Schottky gate field effect transistor and manufacture thereof |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63010760A patent/JPH077774B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6187380A (en) * | 1984-10-04 | 1986-05-02 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS6254966A (en) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Hitachi Ltd | Schottky gate field effect transistor and manufacture thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5907177A (en) * | 1995-03-14 | 1999-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Semiconductor device having a tapered gate electrode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH077774B2 (en) | 1995-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR920002090B1 (en) | Method of manufacturing field effect transistor | |
US4745082A (en) | Method of making a self-aligned MESFET using a substitutional gate with side walls | |
US5633522A (en) | CMOS transistor with two-layer inverse-T tungsten gate | |
US4962054A (en) | Method for manufacturing a field effect transistor using spacers of different thicknesses | |
US4997778A (en) | Process for forming a self-aligned FET having a T-shaped gate structure | |
US4679311A (en) | Method of fabricating self-aligned field-effect transistor having t-shaped gate electrode, sub-micron gate length and variable drain to gate spacing | |
JPH01205086A (en) | Production of self-arrangement refractory gate equipped with self-limit undercut of injection mask | |
US4977100A (en) | Method of fabricating a MESFET | |
JPH0260217B2 (en) | ||
EP0322243B1 (en) | Process of manufacture of a gallium arsenide field effect transistor | |
KR960019602A (en) | Manufacturing method of self-aligned T-gate gallium arsenide metal semiconductor field effect transistor | |
JPH02192127A (en) | Manufacture of self-alignment mesfet having t type gate shape | |
US5550065A (en) | Method of fabricating self-aligned FET structure having a high temperature stable T-shaped Schottky gate contact | |
JPH0475351A (en) | Manufacture of chemical compound semiconductor device | |
US6008136A (en) | Method for manufacturing semiconductor device capable of improving etching rate ratio of insulator to refractory metal | |
JPS6257255A (en) | Manufacture of compound semiconductor device | |
JPH01187876A (en) | Manufacture of compound semiconductor device | |
JPH04291732A (en) | Manufacture of field-effect transistor | |
JPH01251667A (en) | Manufacture of field effect transistor | |
JPH0758717B2 (en) | Method for manufacturing field effect transistor | |
JPH01251669A (en) | Manufacture of field effect transistor | |
JP3072335B2 (en) | Method for manufacturing field effect transistor | |
JP2939269B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH033932B2 (en) | ||
JPH11121471A (en) | Semiconductor apparatus and manufacture thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |