JPH02188931A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02188931A
JPH02188931A JP946189A JP946189A JPH02188931A JP H02188931 A JPH02188931 A JP H02188931A JP 946189 A JP946189 A JP 946189A JP 946189 A JP946189 A JP 946189A JP H02188931 A JPH02188931 A JP H02188931A
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semiconductor layer
layer
insulating film
opening
semiconductor
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JP946189A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Asai
了 浅井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a characteristic of a semiconductor device good by reducing a resistance between electrodes and to realize a high integration by a method wherein eaves composed of a semiconductor layer and an insulating film are formed at the upper part of an opening made in the semiconductor layer on a semiconductor substrate, a conductive material is deposited from the upper part and electrodes are formed at the bottom of the opening and on the surface of the semiconductor layer. CONSTITUTION:A first semiconductor layer and a second semiconductor layer 40, 41 are laminated on a semiconductor substrate 42; after that, the second semiconductor layer 41 is etched; and a first opening 43 is formed. Then, the surface of the semiconductor layer 41 and a side wall, of the semiconductor layer 41, exposed from the first opening 43 are covered with an insulating film 44. Then, the first semiconductor layer 40 is etched isotropically by making use of the insulating film 44 as a mask; a second opening 45 whose width is wider than a gap between mutual parts of the insulating film 44 at the side wall of the second semiconductor layer 41 is formed; and thereby, eaves 46 composed of the second semiconductor layer 41 and the insulating film 44 are formed at the upper part of the second opening 45. Then, the insulating film 44 is etched anisotropically; the insulating film 44 formed at the side wall of the second semiconductor layer 41 is left; after that, a conductive material 47 is deposited from the upper part; and electrodes are formed at the bottom of the second opening 45 and on the surface of the second semiconductor layer 41.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要] 半導体装置の製造方法に関し、 半導体装置の特性を良好にするとともに、高!れ積比を
図ることを目的とし、 第1の半導体層及び第2の半導体層を半導体基板の上に
順に積層した後、該第2の半導体層をエツチングして第
1の開口を形成する第1のエツチング工程と、上記第2
の半導体層の上面及び上記第1の開口から露出した第2
の半導体層の側壁とを覆う絶縁膜を形成する工程と、該
絶縁膜をマスクとして使用して上記第1の半導体層を等
方性エツチングし、上記第2の半導体層側壁の上記絶縁
膜相互間により形成される間隙よりも幅の広い第2の開
口を形成することにより、該第2の開口の上部に上記第
2の半導体層と上記絶縁;1りからなる庇を形成する第
2のエツチング工程と、該第2のエツチング工程の後に
、上記絶縁膜を異方性エツチングし、上記第2の半導体
層側壁に形成した絶縁膜を残存させる第3のエツチング
工程と、該第3のエツチング工程を経た上記半導体基板
の上方から導電材を堆積して上記第2の開口底部及び第
2の半導体層表面に電極を形成する工程とを含み構成す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A method for manufacturing a semiconductor device, which improves the characteristics of the semiconductor device and improves the characteristics of the semiconductor device. For the purpose of increasing the area ratio, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and then the second semiconductor layer is etched to form a first opening. 1 etching process and the above 2nd etching process.
The upper surface of the semiconductor layer and the second semiconductor layer exposed from the first opening.
isotropically etching the first semiconductor layer using the insulating film as a mask, and etching the insulating film on the sidewalls of the second semiconductor layer. By forming a second opening wider than the gap formed by the second opening, a second opening formed of the second semiconductor layer and the insulating layer is formed above the second opening. an etching step, and a third etching step for anisotropically etching the insulating film to leave the insulating film formed on the sidewall of the second semiconductor layer after the second etching step; The method includes the step of depositing a conductive material from above the semiconductor substrate that has undergone the process to form an electrode at the bottom of the second opening and on the surface of the second semiconductor layer.

(産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは
、複数の配線電極を備えた半導体装置及びその製造方法
に関する。
(Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a plurality of wiring electrodes and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高電子移動度トランジスタ(HEMT)やGaAsME
SFET等の半導体装置においてはソース抵抗を低減す
るためにリセス構造が採用されており、また、この種の
半導体装置は化合物半導体の筒集積化の要求にともなっ
て、電極を形成する場合にノンブロイオーミック金属の
半導体接触を施すことが提案されている。
High electron mobility transistor (HEMT) and GaAsME
Semiconductor devices such as SFETs employ recessed structures to reduce source resistance, and in line with the demand for cylindrical integration of compound semiconductors, these types of semiconductor devices require non-blowing when forming electrodes. It has been proposed to make ohmic metal semiconductor contacts.

そして、リセス構造を採用するトランジスタにオーミッ
ク電極を形成する場合には、その製造工程の短縮化を図
るために、第4図に示すように、半導体基板50の上方
から導電材を付着させることにより、ソースやドレイン
用のオーミック電極51とゲート電極52とを自己整合
的に同時に形成する処理が行われる。
When forming an ohmic electrode in a transistor that employs a recessed structure, in order to shorten the manufacturing process, a conductive material is deposited from above the semiconductor substrate 50, as shown in FIG. , a process is performed in which the ohmic electrode 51 for the source and drain and the gate electrode 52 are formed simultaneously in a self-aligned manner.

しかし、これらの電極を真空蒸着法やスパッタリング法
等により形成する場合には、第5図に見られるようなサ
イドウオールWが部分的に発生し、半導体基板50の凹
部53に形成したゲート電極52と、その側方のオーミ
ック電極51とが短絡してしまうといった問題がある。
However, when these electrodes are formed by vacuum evaporation, sputtering, etc., sidewalls W as shown in FIG. 5 are partially generated, and the gate electrode 52 formed in the recess 53 of the semiconductor substrate 50 is There is a problem in that the ohmic electrode 51 on the side thereof is short-circuited.

そこで、オーミック電極51とゲート電極52の短絡を
阻止するために、第6図に示すように、ゲート電極52
を形成する領域の側方に絶縁膜54を設け、この絶縁膜
54の上にレジスト55を形成した後に、この上から電
極形成用の導電性金属56を積層し、最後に、レジスト
55上の導電性金属56をリフトオフ法により除去する
方法も提案されている。
Therefore, in order to prevent short circuit between the ohmic electrode 51 and the gate electrode 52, as shown in FIG.
An insulating film 54 is provided on the side of the area where the insulating film 54 is formed, and a resist 55 is formed on the insulating film 54. A conductive metal 56 for forming an electrode is then laminated on top of this. A method of removing the conductive metal 56 using a lift-off method has also been proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、ゲート電極52とオーミック電極51との間に
絶縁膜54を設ける場合には、ゲート電極52が、ソー
ス及びドレイン用のオーミック電極51から離れてしま
うために、基板表面の空乏化した領域が広がってソース
抵抗が高くなり、トランジスタ特性が劣化したり、絶縁
膜54の形成領域骨だけ半導体素子の集積密度が低下す
るといった問題がある。
However, when the insulating film 54 is provided between the gate electrode 52 and the ohmic electrode 51, the gate electrode 52 is separated from the ohmic electrode 51 for source and drain, so that the depleted region on the substrate surface is There are problems in that the spread increases the source resistance, deteriorating transistor characteristics, and lowering the integration density of semiconductor elements only in the area where the insulating film 54 is formed.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、半導体装置の特性を良好にするとともに、高集積化
を図ることができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the characteristics of the semiconductor device and achieve high integration.

(課題を解決するための手段〕 上記した課題は、第1の半導体層(4o)及び第2の半
導体層(41)を半導体基板(42)の上に順に積層し
た後(第1図(a))、該第2の半導体層(41)をエ
ツチングして第1の開口(43)を形成する第1のエツ
チング工程と(第1図(b))、上記第2の半導体層(
41)の上面及び上記第1の開口(43)がら露出した
第2の半導体層(40)の側壁とを覆う絶縁膜(44)
を形成する工程と(第1図(C))、該絶縁膜(44)
をマスクとして使用して上記第1の半導体層(4o)を
等方性エツチングし、上記第2の半導体層(41)側壁
の上記絶縁膜相互間により形成される間隙よりも幅の広
い第2の開口(45)を形成することにより、該第2の
開口(45)の上部に上記第2の半導体層(41)と上
記絶縁膜(44)からなる庇(46)を形成する第2の
エツチング工程と(第1図(d))、該第2のエツチン
グ工程の後に、上記絶縁[(44)を異方性エツチング
し、上記第2の半導体層(4o)側壁に形成した絶縁D
I(44)を残存させる第3のエツチング工程と(第1
図(e))、該第3のエツチング工程を経た上記半導体
基板(42)の上方から導電材(47)を堆積して上記
第2の開口(45)底部及び第2の半導体層(41)表
面に電極を形成する工程(第1図(f))とを備えたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法により解決する。
(Means for Solving the Problems) The above problems can be solved after sequentially stacking the first semiconductor layer (4o) and the second semiconductor layer (41) on the semiconductor substrate (42) (see FIG. 1(a)). )), a first etching step of etching the second semiconductor layer (41) to form a first opening (43) (FIG. 1(b));
41) an insulating film (44) covering the upper surface and the side wall of the second semiconductor layer (40) exposed through the first opening (43);
(FIG. 1(C)) and the step of forming the insulating film (44).
The first semiconductor layer (4o) is isotropically etched using the second semiconductor layer (4o) as a mask, and a second semiconductor layer (4o) having a width wider than the gap formed between the insulating films on the sidewalls of the second semiconductor layer (41) is etched. By forming an opening (45), a second eaves (46) made of the second semiconductor layer (41) and the insulating film (44) is formed above the second opening (45). After the etching process (FIG. 1(d)) and the second etching process, the insulation D formed on the side wall of the second semiconductor layer (4o) by anisotropically etching the insulation [(44)]
a third etching step in which I(44) remains;
(e), a conductive material (47) is deposited from above the semiconductor substrate (42) that has undergone the third etching step to form the bottom of the second opening (45) and the second semiconductor layer (41). The problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming an electrode on the surface (FIG. 1(f)).

〔作 用] 上記した発明において、半導体基板(42)に形成した
第1の開口(43)の内壁とここに付着した絶縁lFi
! (44)は、その下方の第2の開口(45)の内壁
よりも内方に突出して庇(46)となっているため、こ
の上から真空、蒸着法、スパッタリング法等により自己
整合的に形成した導電材(47)は第2の開口(45)
の内壁に付着することはない。
[Function] In the above invention, the inner wall of the first opening (43) formed in the semiconductor substrate (42) and the insulating lFi attached thereto
! (44) protrudes inwardly from the inner wall of the second opening (45) below to form an eave (46), so it can be self-aligned from above by vacuum, vapor deposition, sputtering, etc. The formed conductive material (47) is connected to the second opening (45).
It does not adhere to the inner wall of the

このために、第1の開口(43)の両側にある第2の半
導体層(41)上に形成される電極と、第2の開口(4
5)の底部に形成される電極とが、導電性のサイドウオ
ールによって導通ずることはなく、しかも、第2の半導
体層(41)の表面に第6図に示すような絶縁膜を介在
させていないので、電極相互の間隔を極めて小さくする
ことができる。
For this purpose, electrodes formed on the second semiconductor layer (41) on both sides of the first opening (43) and the second opening (43) are formed on the second semiconductor layer (41).
5) is not electrically connected to the electrode formed at the bottom of the second semiconductor layer (41) due to the conductive sidewall, and an insulating film as shown in FIG. 6 is interposed on the surface of the second semiconductor layer (41). Therefore, the distance between the electrodes can be made extremely small.

また、第1の半導体層(40)をエツチングする際にマ
スクとして使用した絶縁膜(44)を庇(46)として
利用することができるため、庇(46)の突出量を大き
くして開口(45)内に導電膜が付着することを完全に
阻止することが可能になる。
Furthermore, since the insulating film (44) used as a mask when etching the first semiconductor layer (40) can be used as the eaves (46), the amount of protrusion of the eaves (46) can be increased and the opening ( 45) It becomes possible to completely prevent the conductive film from adhering to the inside.

この結果、半導体装置を高集積化することができるとと
もに、半導体装置の電極間の抵抗を低減することができ
る。
As a result, the semiconductor device can be highly integrated, and the resistance between the electrodes of the semiconductor device can be reduced.

〔実施例] (a)本発明の一実施例の説明 第2図は、本発明の一実施例を示す高電子移動度トラン
ジスタ(HEMT)の断面図であって、図中符号lは、
半導体5Fi、2上に形成された活性層で、GaAs層
3とn−AlGaAs層4からなり、GaAs層3側の
界面に2次元電子ガスnが発生するように構成されてい
る。
[Example] (a) Description of one embodiment of the present invention Fig. 2 is a cross-sectional view of a high electron mobility transistor (HEMT) showing an embodiment of the present invention, and the symbol l in the figure is
The active layer is formed on the semiconductor 5Fi, 2, and is composed of a GaAs layer 3 and an n-AlGaAs layer 4, and is configured so that a two-dimensional electron gas n is generated at the interface on the GaAs layer 3 side.

この活性7111の上には、不純物をドープしたGaA
s層5、AlGaAs層6及びGaAs層7よりなる第
1のキャップ層8が形成され、また、その上には不純物
をドープしたAlGaAs層9、InGaAs1i l
 Oを有する第2のキャップjlNllが設けられ、さ
らに、これらの第1.2のキャップ層8.11のうちの
ゲート電極を形成しようとする領域12には、ゲート電
極形成用の溝13が設けられており、この溝13のうち
第2のキャップ層11の内壁部分には、絶縁材よりなる
サイドウオール14が側方に突出形成されている。
On top of this active layer 7111 is GaA doped with impurities.
A first cap layer 8 consisting of an s layer 5, an AlGaAs layer 6, and a GaAs layer 7 is formed, and on top of the first cap layer 8, an AlGaAs layer 9 doped with impurities and an InGaAs layer 8 are formed.
A second cap jlNll having O is provided, and a groove 13 for forming a gate electrode is provided in a region 12 of the first and second cap layers 8.11 where a gate electrode is to be formed. A side wall 14 made of an insulating material is formed on the inner wall portion of the second cap layer 11 of the groove 13 so as to protrude laterally.

15は、活性層1のゲート電極形成領域12に形成され
るゲート電極で、このゲート電極15は、スパッタリン
グ法等によって、導電性元素を半導体基板2の上方から
ゲート電極形成用溝13を通して活性層lに堆積させて
形成したものであって、第1のキャップ層8よりも薄く
形成されている。
Reference numeral 15 denotes a gate electrode formed in the gate electrode forming region 12 of the active layer 1. This gate electrode 15 is formed by passing a conductive element from above the semiconductor substrate 2 through the gate electrode forming groove 13 into the active layer by sputtering or the like. The first cap layer 8 is thinner than the first cap layer 8.

また、このゲート電極15を形成、する際には、同時に
、ゲート電極15両側に存在する第2のキャップ層11
の上に導電性元素を堆積させてこれをオーミック電極1
6とするように構成されている。
Further, when forming this gate electrode 15, at the same time, the second cap layer 11 existing on both sides of the gate electrode 15 is
A conductive element is deposited on top of the ohmic electrode 1.
6.

この場合、ゲート電極形成用溝13内方に突出した絶縁
性サイドウオール14が庇として機能するため、ゲート
電極形成用溝13に入る導電性元素は、第1のキャップ
N8内壁に付着することがなく、オーミック電I!11
6とゲート電極15との導通を阻止することになる。
In this case, since the insulating sidewall 14 protruding inward from the gate electrode forming groove 13 functions as an eaves, the conductive element entering the gate electrode forming groove 13 is prevented from adhering to the inner wall of the first cap N8. No, Ohmic Den I! 11
6 and the gate electrode 15 is prevented.

これにより、ゲート電極15を自己整合的に形成するこ
とが可能になる。
This allows the gate electrode 15 to be formed in a self-aligned manner.

次に、上記した高電子移動度トランジスタの製造方法の
一例を、第3図に基づいて詳細に説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the above-described high electron mobility transistor will be described in detail with reference to FIG.

第3図(a)に示すように、まず、ノンドープのGaA
s層3と、2X10”個/C−の不純物濃度を有するn
−へ1caAs層4をそれぞれ500人、400人程0
の層厚となるように半導体基板2の上に形成し、これら
の2つの層3.4を活性層1とする。
As shown in FIG. 3(a), first, non-doped GaA
s layer 3 and an n layer with an impurity concentration of 2×10”/C−
-1caAs layer 4 to 500 and 400 people respectively
These two layers 3 and 4 are formed on the semiconductor substrate 2 so as to have a layer thickness of .

また、n−AlGaAs1i4の上には、不純物濃度を
それぞれ2X10”個/ cnlとしたGaAs層5、
AlGaAsN6及びGaAs層7を100人、30人
、2500人程度0厚さとなるように順に形成し、これ
らの周5〜7を第1のキャップN8とする。
Further, on the n-AlGaAs1i4, a GaAs layer 5 with an impurity concentration of 2×10”/cnl,
AlGaAsN6 and GaAs layers 7 are sequentially formed to have a thickness of about 100, 30, and 2,500 layers, and the circumferences 5 to 7 of these layers are used as a first cap N8.

さらに、第1のキャンプ層8の上に、不純物4度2X1
0I7個/cI11のAlGaAs層9と、lXlO1
9個/ ciの不純物濃度を有するInGaAs層10
をそれぞれ30人、2000人程度0j7さとなるよう
に111I′Iに積層し、これらの層9.10を第2の
キャップ層11とする。
Furthermore, on the first camp layer 8, an impurity of 4 degrees 2×1
0I7/cI11 AlGaAs layer 9 and lXlO1
InGaAs layer 10 with an impurity concentration of 9/ci
The layers 9 and 10 are laminated in a layer 111I'I so as to have a thickness of about 30 and 2000, respectively, and these layers 9 and 10 are used as the second cap layer 11.

以上の化合物半導体層は、MBE法やM OCVD法等
により積層する。
The above compound semiconductor layers are laminated by MBE method, MOCVD method, or the like.

このようにして化合物半導体の4ili層工程を終えた
半導体基板2を使用して、ゲート電極形成用溝13を形
成するが、まず、第3図(a)に示すように、最上層の
LnGaAs I OO上に5iONIlff 21を
積層し、この上に有機系レジスト22を塗布する。
Using the semiconductor substrate 2 that has undergone the compound semiconductor 4ili layer process in this way, a groove 13 for forming a gate electrode is formed.First, as shown in FIG. 3(a), the LnGaAs I 5iONIlff 21 is laminated on OO, and an organic resist 22 is applied thereon.

そして、このレジスト22に露光処理、現像処理を施す
ことにより、ゲート電極形成領域12上方の位置に窓2
3を形成してこれをマスクとして使用する(第3図(a
))。
Then, by performing exposure processing and development processing on this resist 22, a window 2 is formed at a position above the gate electrode forming region 12.
3 and use it as a mask (see Figure 3(a)
)).

この後に、レジスト22の窓23から露出した5iON
l!21をCFa、 NPi 、SPa等のガスを用い
た反応性イオンエチングにより除去し、さらに、C1l
After this, the 5iON exposed through the window 23 of the resist 22 is
l! 21 was removed by reactive ion etching using gases such as CFa, NPi, and SPa, and further, C1l
.

と1(2を混合した反応ガスにより最上のTnGaAs
lm 10をドライエチングした後に、その下層のAl
GaAs層9をアンモニアによりウェットエツチングす
る(第3図(b))。
and 1 (2) to form the best TnGaAs
After dry etching lm 10, the underlying Al
The GaAs layer 9 is wet-etched with ammonia (FIG. 3(b)).

このエツチングが施された部分は、第2図に示したゲー
ト電極形成用溝13の上部を構成することになる。
The etched portion constitutes the upper part of the gate electrode forming groove 13 shown in FIG.

以上のようなエツチング工程を終え、レジスト22を剥
月1シた後、この上から更に5iONを積層すると、I
nGaAs層10表面の5iON膜21の膜厚が増すと
ともに、ゲート電極形成用溝13から露出したGaAs
層7表面と、第2のキャップ層11の側壁が5iONJ
l’!21により覆われることになる(第3図(C))
After completing the above etching process and stripping off the resist 22, 5iON is further laminated on top of it.
As the thickness of the 5iON film 21 on the surface of the nGaAs layer 10 increases, the GaAs exposed from the gate electrode forming groove 13 increases.
The surface of the layer 7 and the sidewall of the second cap layer 11 are 5iONJ.
l'! 21 (Figure 3 (C))
.

次に、第2図に示したサイドウオール14を形成するた
めに、CHF3系のガスやCF、系のガスを使用して異
方性エツチングを施すことにより、ゲート電極形成用溝
13底部内方の5iONIPJ21を除去するとともに
、第2のキャップ層11に形成した溝13の側壁に5i
ONW121を残存させる(第3図(d))。
Next, in order to form the sidewalls 14 shown in FIG. 2, anisotropic etching is performed using CHF3-based gas, CF, and other gases to form the inner bottom of the gate electrode forming groove 13. 5i ONIPJ 21 is removed, and 5i is removed from the sidewall of the groove 13 formed in the second cap layer 11.
The ONW 121 is left (FIG. 3(d)).

これにより形成されたサイドウオール14は、後述する
工程において、InGaAs層10側部のエツチングを
防止するとともに、ゲート電極形成用溝13に入り込む
導電材を第1のキャンプ層8の内壁に付着させないよう
にする役割を担うことになる。
The sidewall 14 thus formed prevents etching of the side part of the InGaAs layer 10 in the process described later, and also prevents the conductive material entering the gate electrode forming groove 13 from adhering to the inner wall of the first camp layer 8. He will be responsible for making this happen.

この状態では、TnGaAsnGa上の5iONl漠2
1は薄層化されて残存することになるため、この5iO
N膜21をマスクに使用して第1のキャップ層8の上側
のGaAs層7を等方性エツチングする。
In this state, 5iONl desert 2 on TnGaAsnGa
1 will remain as a thin layer, so this 5iO
Using the N film 21 as a mask, the GaAs layer 7 above the first cap layer 8 is isotropically etched.

そのエツチングは、CChFzとHeの混合ガスを使用
して101Pal程度の減圧雰囲気中で行うが、この条
件によれば、^lGaAsのエツチングレートよりもI
nGaAs、 GaAsのエツチングレートが大きくな
るために、2つのキャップ層8.11を構成するAlG
aAs層6.9は、第1.2のキャップ層8.11のG
aAs層5及びInGaAs層10のエチングストッパ
ーとして機能し、第1のキャップ層8を構成する上側の
GaAs層717だけを選択的にエツチングするように
なっている。
The etching is performed in a reduced pressure atmosphere of about 101 Pal using a mixed gas of CChFz and He, but under these conditions, the etching rate is lower than that of GaAs.
Since the etching rate of nGaAs and GaAs is large, AlG constituting the two cap layers 8.11
The aAs layer 6.9 is the G of the first and second cap layer 8.11.
It functions as an etching stopper for the aAs layer 5 and the InGaAs layer 10, and selectively etches only the upper GaAs layer 717 constituting the first cap layer 8.

これにより、GaAs層7の下層のAlGaAs層6を
表出させるとともに、エンチングによってGaAspl
に形成された溝の幅が、サイドウオール12により形成
される間隙、または、第2のキャップ層11に形成され
た溝よりも広く形成されることになる(第3図(e))
As a result, the AlGaAs layer 6 underlying the GaAs layer 7 is exposed, and the GaAspl layer 6 is exposed by etching.
The width of the groove formed in the second cap layer 11 is wider than the gap formed by the sidewall 12 or the groove formed in the second cap layer 11 (FIG. 3(e)).
.

次いで、CIIFI系のガスやCP、系のガスを使用し
、第2のキャップ層11表面の5iON膜21を異方性
エツチングにより除去する。この際に、5iONよりな
るサイドウオール14の上部は僅かに削除される(第3
図(f))。
Next, the 5iON film 21 on the surface of the second cap layer 11 is removed by anisotropic etching using a CIIFI-based gas, a CP-based gas, or a CP-based gas. At this time, the upper part of the sidewall 14 made of 5iON is slightly removed (the third
Figure (f)).

この後に、第2のキャップ層11をマスクとして使用し
、ゲート電極形成用溝13がら表出したAlGaAs1
W6をアンモニアにより除去するとともに、CCIJz
ガスとHeガスを使用してその下層のGaAs層5を5
 [Pal程度の減圧中で異方性エツチングする(第3
図(g))。
After that, using the second cap layer 11 as a mask, the AlGaAs1 exposed from the gate electrode formation groove 13 is removed.
While removing W6 with ammonia, CCIJz
Using gas and He gas, the underlying GaAs layer 5 is
[Anisotropic etching in a reduced pressure of about Pal (3rd step)
Figure (g)).

これによりゲート電極形成用溝13の工程が終了するこ
とになる。
This completes the process of forming the gate electrode forming groove 13.

次に、スパッタリング法、真空蒸着法等によりアルミニ
ウム、金等の導電性金属を半導体基板2の上部に向けて
飛び出させると、第2のキャップN11のInGaAs
1 I Oの表面に導電性金属膜が堆積するとともに、
ゲート電極形成用溝13に入り込んだ導電性金属が活性
層1のn−AlGaAs層4の表面に導電性金属膜が自
己整合的に堆積する。
Next, when a conductive metal such as aluminum or gold is sputtered toward the top of the semiconductor substrate 2 by a sputtering method, a vacuum evaporation method, etc., the InGaAs of the second cap N11 is
As a conductive metal film is deposited on the surface of 1 I O,
The conductive metal that has entered the gate electrode formation groove 13 deposits a conductive metal film on the surface of the n-AlGaAs layer 4 of the active layer 1 in a self-aligned manner.

この場合のゲート電極形成用溝13においては、絶縁性
サイドウオール14がその下にあるGaAs層7よりも
オーバハングしているために庇として作用し、このGa
As’ffj1の側壁に導電性元素が付着することはな
い(第3図(h))。
In this case, in the gate electrode formation groove 13, the insulating sidewall 14 overhangs the underlying GaAs layer 7, so it acts as an eaves, and this GaAs
No conductive element is attached to the side wall of As'ffj1 (FIG. 3(h)).

このため、GaAs層7の膜厚よりもゲート電極15を
薄く形成する場合には、ゲート電極15とオーミック電
極16を導通させる第5図のような導電性サイドウオー
ルが形成されない。
For this reason, when the gate electrode 15 is formed thinner than the thickness of the GaAs layer 7, a conductive side wall as shown in FIG. 5, which connects the gate electrode 15 and the ohmic electrode 16, is not formed.

しかも、ゲート電極15とオーミック電極16との間に
は、第6図に示すような絶縁膜を介在させていないので
、その間隔を極めて小さくすることができ、ソース抵抗
を増加させることはない。
Furthermore, since no insulating film as shown in FIG. 6 is interposed between the gate electrode 15 and the ohmic electrode 16, the interval therebetween can be made extremely small, and the source resistance does not increase.

そして、活性層1上に付着した金属膜をゲート電極15
として使用し、第2のキャップ層11に積層した金属膜
をオーミック電極16とする。
Then, the metal film deposited on the active layer 1 is connected to the gate electrode 15.
The metal film laminated on the second cap layer 11 is used as an ohmic electrode 16.

なお、第2図における第1.2のキャップ層8゜11は
、不純物濃度の高い化合物半導体により積層されている
ので、ソース抵抗が高くなることはない。
Note that the cap layer 1.2 in FIG. 2 is laminated with a compound semiconductor having a high impurity concentration, so that the source resistance does not become high.

(b)本発明のその他の実施例の説明 上記した実施例では、リセス構造を有するHEMTに電
極を形成する場合について説明したが、GaAsMES
FET等の半導体装置において形成した溝に電極を形成
しようとする場合に、第1図に示すように、リセス構造
の溝の内壁上部に庇A5を形成し、導電性元素をその下
部に付着させないようにすることもできる。
(b) Description of other embodiments of the present invention In the embodiments described above, the case where electrodes were formed in a HEMT having a recessed structure was explained.
When an electrode is to be formed in a groove formed in a semiconductor device such as an FET, as shown in Figure 1, an eave A5 is formed on the upper part of the inner wall of the recessed groove to prevent conductive elements from adhering to the lower part. You can also do it like this.

lお、上記した実施例では、半導体としてGaAs、A
lGaAs、 1nGaAs等を使用したが、その他の
材料を用いることもできる。また、上記した実施例では
、サイドウオールを5iONにより形成したが、SiO
っ、5iJ、等の絶縁材を用いることもでき、これによ
れば、リセス構造の溝を形成する場合に使用する絶縁性
のマスク材をそのまま庇として使用することができる。
In the above embodiment, GaAs, A
Although 1GaAs, 1nGaAs, etc. are used, other materials can also be used. In addition, in the above embodiment, the sidewall was formed of 5iON, but SiO
It is also possible to use an insulating material such as 1, 5iJ, etc. According to this, the insulating mask material used when forming the groove of the recessed structure can be used as it is as an eave.

〔発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、基板の上に形成した
第2の半導体層をエツチングして第1の開口を設け、さ
らに、この開口の側壁と第2の半導体層の上に形成した
絶縁膜をマスクとして使用し、その下に形成した第1の
半導体層を等方性エツチングして第2の開口を設けるこ
とにより半導体装置のリセス構造を形成するとともに、
第1の開口の側壁に形成された絶縁膜を庇として利用し
たので、電極をスパッタリング法等により形成する場合
に、リセス構造における溝の下部の側壁に導電膜が形成
することはなく、溝の両側に形成する電極と溝内に形成
する電極との短絡を阻止することができる。しかも、第
2の半導体膜上面に絶縁膜を形成しないので、溝内の電
極とその両脇の電極との距離を極めて小さ(することが
でき、トランジスタのソース抵抗を低減して半導体装置
の特性を良好にするとともに、高集積化を図ることが可
能になる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the second semiconductor layer formed on the substrate is etched to form the first opening, and the sidewall of the opening and the second semiconductor layer are etched. Using the insulating film formed thereon as a mask, the first semiconductor layer formed thereunder is isotropically etched to form a second opening, thereby forming a recessed structure of the semiconductor device;
Since the insulating film formed on the sidewall of the first opening is used as an eaves, when forming an electrode by sputtering or the like, a conductive film will not be formed on the sidewall at the bottom of the groove in the recessed structure. Short circuits between the electrodes formed on both sides and the electrodes formed in the groove can be prevented. Moreover, since no insulating film is formed on the top surface of the second semiconductor film, the distance between the electrode in the trench and the electrodes on both sides of the trench can be made extremely small, reducing the source resistance of the transistor and improving the characteristics of the semiconductor device. This makes it possible to improve the performance and achieve high integration.

さらに、マスクに利用した絶縁膜をリセス構造の溝の内
壁に残存するようにしたので、庇の突出量を大きくする
ことができ、スパッタリング法等により形成される導電
膜が溝の内壁に付着することを完全に阻止することがで
きる。
Furthermore, since the insulating film used for the mask remains on the inner wall of the groove of the recessed structure, the amount of protrusion of the eaves can be increased, and the conductive film formed by sputtering etc. will adhere to the inner wall of the groove. This can be completely prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜<f> は、本発明の原理図、第2図は
、本発明の一実施例を示す装置の断面図、 第3図(a)〜(h)は、本発明の製造方法の一実施例
を断面で示す工程図、 第4図は、理想的な電極形成状態を示す断面図、第5図
は、従来装置の第1の例を示す断面図、第6図は、従来
装置の第2の例を示す断面図である。 本発明の製造方法の一実施例を断面で示す工程図箱3 
図(その2) 本発明の製造方法の一実施例を断面で示す工程図箱 図 (その3)
Fig. 1(a) to <f> are diagrams of the principle of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of an apparatus showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3(a) to (h) are diagrams of the principle of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an ideal electrode formation state; FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first example of a conventional device; FIG. FIG. 2 is a sectional view showing a second example of the conventional device. Process drawing box 3 showing an embodiment of the manufacturing method of the present invention in cross section
Figure (Part 2) Process diagram box diagram showing an embodiment of the manufacturing method of the present invention in cross section (Part 3)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の半導体層及び第2の半導体層を半導体基板の上に
順に積層した後、 該第2の半導体層をエッチングして第1の開口を形成す
る第1のエッチング工程と、 上記第2の半導体層の上面及び上記第1の開口から露出
した第2の半導体層の側壁とを覆う絶縁膜を形成する工
程と、 該絶縁膜をマスクとして使用して上記第1の半導体層を
等方性エッチングし、上記第2の半導体層側壁の上記絶
縁膜相互間により形成される間隙よりも幅の広い第2の
開口を形成することにより、該第2の開口の上部に上記
第2の半導体層と上記絶縁膜からなる庇を形成する第2
のエッチング工程と、 該第2のエッチング工程の後に、上記絶縁膜を異方性エ
ッチングし、上記第2の半導体層側壁に形成した絶縁膜
を残存させる第3のエッチング工程と、 該第3のエッチング工程を経た上記半導体基板の上方か
ら導電材を堆積して上記第2の開口底部及び第2の半導
体層表面に電極を形成する工程とを備えたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
[Claims] A first etching step of sequentially stacking a first semiconductor layer and a second semiconductor layer on a semiconductor substrate and then etching the second semiconductor layer to form a first opening. forming an insulating film that covers the top surface of the second semiconductor layer and the sidewall of the second semiconductor layer exposed from the first opening; and using the insulating film as a mask to By isotropically etching the semiconductor layer and forming a second opening wider than the gap formed between the insulating films on the sidewalls of the second semiconductor layer, A second layer forming an eave made of the second semiconductor layer and the insulating film.
a third etching step in which the insulating film is anisotropically etched after the second etching step to leave the insulating film formed on the sidewall of the second semiconductor layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of depositing a conductive material from above the semiconductor substrate that has undergone an etching process to form an electrode on the bottom of the second opening and on the surface of the second semiconductor layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09321063A (en) * 1996-05-31 1997-12-12 Nec Corp Semiconductor device and its manufacture

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09321063A (en) * 1996-05-31 1997-12-12 Nec Corp Semiconductor device and its manufacture

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