JPH04212428A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04212428A JPH04212428A JP954091A JP954091A JPH04212428A JP H04212428 A JPH04212428 A JP H04212428A JP 954091 A JP954091 A JP 954091A JP 954091 A JP954091 A JP 954091A JP H04212428 A JPH04212428 A JP H04212428A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り,特に短ゲート電極の形成方法及びその短ゲート電
極を含む半導体装置の製造方法に関する。
係り,特に短ゲート電極の形成方法及びその短ゲート電
極を含む半導体装置の製造方法に関する。
【0002】電界効果トランジスタを超高周波,超高速
で動作させるため,■ゲート長をサブミクロンオーダー
まで短縮化して,ゲート容量(ゲート直下の真性容量)
を減らすこと,■ゲートの寄生容量Cp を減らすこと
,■ソース抵抗RS ,ドレイン抵抗RD を減らすこ
と,■ゲート耐圧,ドレイン耐圧を高くすること等が要
求される。
で動作させるため,■ゲート長をサブミクロンオーダー
まで短縮化して,ゲート容量(ゲート直下の真性容量)
を減らすこと,■ゲートの寄生容量Cp を減らすこと
,■ソース抵抗RS ,ドレイン抵抗RD を減らすこ
と,■ゲート耐圧,ドレイン耐圧を高くすること等が要
求される。
【0003】
【従来の技術】従来,半導体装置にサブミクロンオーダ
ーのゲート長のゲート電極を形成するため,電子線露光
技術あるいはX線露光技術によりレジストに直接短ゲー
ト開口部を形成する方法がある。
ーのゲート長のゲート電極を形成するため,電子線露光
技術あるいはX線露光技術によりレジストに直接短ゲー
ト開口部を形成する方法がある。
【0004】しかし,電子線露光装置あるいはX線露光
装置は高価であり,スループットが低く,かつ極短ゲー
ト長,例えば0.1 μm程度の露光は難しいといった
問題がある。
装置は高価であり,スループットが低く,かつ極短ゲー
ト長,例えば0.1 μm程度の露光は難しいといった
問題がある。
【0005】また,レジストに開口部を形成した後,そ
の開口部に側壁を形成して開口長を短くし,そこにゲー
ト電極を形成する方法がある。しかし,通常,側壁を形
成する際にはCVD法による絶縁膜の堆積と異方性ドラ
イエッチングによるゲート開口部の形成が行われるが,
ゲート電極を形成するゲート開口部の半導体基板のダメ
ージが問題となり,さらに,プロセスが煩雑となる。
の開口部に側壁を形成して開口長を短くし,そこにゲー
ト電極を形成する方法がある。しかし,通常,側壁を形
成する際にはCVD法による絶縁膜の堆積と異方性ドラ
イエッチングによるゲート開口部の形成が行われるが,
ゲート電極を形成するゲート開口部の半導体基板のダメ
ージが問題となり,さらに,プロセスが煩雑となる。
【0006】また,ゲート電極を形成した後,そのゲー
ト電極をサイドエッチングしてゲート長を短くする方法
がある。しかし,この場合は電極材料が限られ,かつ寸
法精度を出すため難しいエッチング技術を必要とすると
いった問題がある。
ト電極をサイドエッチングしてゲート長を短くする方法
がある。しかし,この場合は電極材料が限られ,かつ寸
法精度を出すため難しいエッチング技術を必要とすると
いった問題がある。
【0007】また,RS ,RD の低減に加え,寄生
容量の抑制,耐圧の向上を目指すリセス構造があるが,
それにも問題がある。図8(a) 〜(c) は従来の
リセス構造を示す断面図であり,1は半導体基体,6は
ゲート電極,9はキャップ層,11はソース電極, 1
2はドレイン電極を表す。
容量の抑制,耐圧の向上を目指すリセス構造があるが,
それにも問題がある。図8(a) 〜(c) は従来の
リセス構造を示す断面図であり,1は半導体基体,6は
ゲート電極,9はキャップ層,11はソース電極, 1
2はドレイン電極を表す。
【0008】
図8(a) はゲート電極6の両側に高濃度のキャップ
層9の形成されたリセス構造であり,この構造の場合,
ソース抵抗(RS )とドレイン抵抗(RD )は非常
に低いものが得られるが,ゲート電極6とキャップ層9
が接触しているため,寄生容量(Cp )が大きく,耐
圧も低下してしまう。
層9の形成されたリセス構造であり,この構造の場合,
ソース抵抗(RS )とドレイン抵抗(RD )は非常
に低いものが得られるが,ゲート電極6とキャップ層9
が接触しているため,寄生容量(Cp )が大きく,耐
圧も低下してしまう。
【0009】
図8(b) はゲートエッジ部でゲート電極6とキャッ
プ層9が離れて形成されたリセス構造で,Cp が小さ
く耐圧が高いが,RS とRD が大きくなってしまう
。さらに,この構造はDモードの場合しか適用できない
。というのはEモードの場合,ゲート部分はバイアス0
(ゼロ)の状態で空乏化しているため,ゲートに正の電
圧を印加した時,ゲートの直下にはキャリアが誘起され
るが,ゲートエッジ部では空乏化したままで,チャネル
が切れてしまっているからである。
プ層9が離れて形成されたリセス構造で,Cp が小さ
く耐圧が高いが,RS とRD が大きくなってしまう
。さらに,この構造はDモードの場合しか適用できない
。というのはEモードの場合,ゲート部分はバイアス0
(ゼロ)の状態で空乏化しているため,ゲートに正の電
圧を印加した時,ゲートの直下にはキャリアが誘起され
るが,ゲートエッジ部では空乏化したままで,チャネル
が切れてしまっているからである。
【0010】
図8(c) はゲートエッジ部でキャップ層9の極く薄
い部分のみがゲート電極6と接触するリセス構造であり
,このようにすれば寄生容量が小さく耐圧低下もあまり
問題なくなり,Eモードを得ることができる。しかし,
この構造を実現するためには,等方性エッチングと異方
性エッチングを組み合わせるという難しい技術が必要で
,制御性に問題がある。
い部分のみがゲート電極6と接触するリセス構造であり
,このようにすれば寄生容量が小さく耐圧低下もあまり
問題なくなり,Eモードを得ることができる。しかし,
この構造を実現するためには,等方性エッチングと異方
性エッチングを組み合わせるという難しい技術が必要で
,制御性に問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,サブミクロ
ンオーダーの短ゲート電極を容易に寸法精度よく形成す
る方法を提供し,ソース・ドレイン抵抗が低く,かつ寄
生容量も低く,ゲート耐圧をも確保した短ゲート電極の
電界効果型半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
ンオーダーの短ゲート電極を容易に寸法精度よく形成す
る方法を提供し,ソース・ドレイン抵抗が低く,かつ寄
生容量も低く,ゲート耐圧をも確保した短ゲート電極の
電界効果型半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(d)
は第1の実施例を示す工程順断面図(その1),図2(
e) 〜(h) は第1の実施例を示す工程順断面図(
その2),図3(a) 〜(d) は第2の実施例を示
す工程順断面図,図4(a) 〜(d) は第3の実施
例を示す工程順断面図(その1),図5(e) は第3
の実施例を示す工程順断面図(その2),図6は第3の
実施例を示す上面図,図7(a) 〜(d)は第4の実
施例を示す工程順断面図である。
は第1の実施例を示す工程順断面図(その1),図2(
e) 〜(h) は第1の実施例を示す工程順断面図(
その2),図3(a) 〜(d) は第2の実施例を示
す工程順断面図,図4(a) 〜(d) は第3の実施
例を示す工程順断面図(その1),図5(e) は第3
の実施例を示す工程順断面図(その2),図6は第3の
実施例を示す上面図,図7(a) 〜(d)は第4の実
施例を示す工程順断面図である。
【0013】上記課題は,半導体基体1上に少なくとも
ゲート電極形成領域を露出し該ゲート電極形成領域の端
に段差3を有するマスク2,13を形成する工程と,全
面に導電体を被着して該半導体基体1と該マスク2,
13と該段差3を覆う連結せる導電体被膜4を形成する
工程と, 異方性エッチングにより該導電体被膜4をエ
ッチングして除去し,該段差3の部分に導電体側壁5を
形成し該導電体側壁5をゲート電極6とする工程とを有
する半導体装置の製造方法によって解決される。
ゲート電極形成領域を露出し該ゲート電極形成領域の端
に段差3を有するマスク2,13を形成する工程と,全
面に導電体を被着して該半導体基体1と該マスク2,
13と該段差3を覆う連結せる導電体被膜4を形成する
工程と, 異方性エッチングにより該導電体被膜4をエ
ッチングして除去し,該段差3の部分に導電体側壁5を
形成し該導電体側壁5をゲート電極6とする工程とを有
する半導体装置の製造方法によって解決される。
【0014】また,上記の工程につづいて,前記マスク
2を除去する工程と,全面に絶縁膜7を形成した後異方
性エッチングにより該絶縁膜7をエッチングして除去し
,前記ゲート電極6側面に絶縁膜側壁8を形成する工程
と,該半導体基体1上に選択成長により該ゲート電極6
との間に該絶縁膜側壁8を介してキャップ層9を形成す
る工程とを有する半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。
2を除去する工程と,全面に絶縁膜7を形成した後異方
性エッチングにより該絶縁膜7をエッチングして除去し
,前記ゲート電極6側面に絶縁膜側壁8を形成する工程
と,該半導体基体1上に選択成長により該ゲート電極6
との間に該絶縁膜側壁8を介してキャップ層9を形成す
る工程とを有する半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。
【0015】また,上記の工程につづいて,前記マスク
2を除去する工程と,前記半導体基体1上に選択成長に
より前記ゲート電極6に接触する第1のキャップ層10
a を形成する工程と, 該第1のキャップ層10a
と該ゲート電極6を覆う絶縁膜7を形成した後異方性エ
ッチングにより該絶縁膜7をエッチングして除去し,該
ゲート電極6側面に絶縁膜側壁8を形成する工程と,該
第1のキャップ層10a 上に選択成長により第2のキ
ャップ層10bを形成する工程とを有する半導体装置の
製造方法によって解決される。
2を除去する工程と,前記半導体基体1上に選択成長に
より前記ゲート電極6に接触する第1のキャップ層10
a を形成する工程と, 該第1のキャップ層10a
と該ゲート電極6を覆う絶縁膜7を形成した後異方性エ
ッチングにより該絶縁膜7をエッチングして除去し,該
ゲート電極6側面に絶縁膜側壁8を形成する工程と,該
第1のキャップ層10a 上に選択成長により第2のキ
ャップ層10bを形成する工程とを有する半導体装置の
製造方法によって解決される。
【0016】また,半導体基体1上に台形の絶縁体マス
ク13を形成する工程と, 全面に導電体を被着して導
電体被膜4を形成した後,異方性エッチングにより該導
電体被膜4をエッチングして除去して該絶縁体マスク1
3の側面に導電体側壁5を形成し,該導電体側壁5をゲ
ート電極6とする工程と, 該半導体基体1上に選択成
長により該ゲート電極6と接触するキャップ層9を形成
する工程と, 該絶縁体マスク13に該半導体基体1を
露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続す
るドレイン電極12を形成する工程と, 該キャップ層
9に接続するソース電極11を形成する行程とを有する
半導体装置の製造方法によって解決される。
ク13を形成する工程と, 全面に導電体を被着して導
電体被膜4を形成した後,異方性エッチングにより該導
電体被膜4をエッチングして除去して該絶縁体マスク1
3の側面に導電体側壁5を形成し,該導電体側壁5をゲ
ート電極6とする工程と, 該半導体基体1上に選択成
長により該ゲート電極6と接触するキャップ層9を形成
する工程と, 該絶縁体マスク13に該半導体基体1を
露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続す
るドレイン電極12を形成する工程と, 該キャップ層
9に接続するソース電極11を形成する行程とを有する
半導体装置の製造方法によって解決される。
【0017】また,半導体基体1上に台形の絶縁体マス
ク13を形成する工程と, 全面に導電体を被着して導
電体被膜4を形成した後,異方性エッチングにより該導
電体被膜4をエッチングして除去して該絶縁体マスク1
3の側面に導電体側壁5を形成し,該導電体側壁5をゲ
ート電極6とする工程と,全面に絶縁膜を形成した後異
方性エッチングにより該絶縁膜をエッチングして除去し
,該ゲート電極6の側面に絶縁膜側壁8を形成する工程
と, 該半導体基体1上に選択成長により該ゲート電極
6との間に該絶縁膜側壁8を介してキャップ層9を形成
する工程と, 該絶縁体マスク13に該半導体基体1を
露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続す
るドレイン電極12を形成する工程と, 該キャップ層
9に接続するソース電極11を形成する工程とを有する
半導体装置の製造方法によって解決される。
ク13を形成する工程と, 全面に導電体を被着して導
電体被膜4を形成した後,異方性エッチングにより該導
電体被膜4をエッチングして除去して該絶縁体マスク1
3の側面に導電体側壁5を形成し,該導電体側壁5をゲ
ート電極6とする工程と,全面に絶縁膜を形成した後異
方性エッチングにより該絶縁膜をエッチングして除去し
,該ゲート電極6の側面に絶縁膜側壁8を形成する工程
と, 該半導体基体1上に選択成長により該ゲート電極
6との間に該絶縁膜側壁8を介してキャップ層9を形成
する工程と, 該絶縁体マスク13に該半導体基体1を
露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続す
るドレイン電極12を形成する工程と, 該キャップ層
9に接続するソース電極11を形成する工程とを有する
半導体装置の製造方法によって解決される。
【0018】
【作用】本発明においては,段差3の部分に残す導電体
被膜4の厚さがゲート長となる。それゆえ,導電体被膜
4を形成する際,段差3に堆積する導電体被膜4の厚さ
を制御することにより,ゲート長が制御可能となる。段
差3に堆積する導電体被膜4の厚さは,例えば斜め蒸着
あるいはスパッタ法の手段により精度よく制御できる。
被膜4の厚さがゲート長となる。それゆえ,導電体被膜
4を形成する際,段差3に堆積する導電体被膜4の厚さ
を制御することにより,ゲート長が制御可能となる。段
差3に堆積する導電体被膜4の厚さは,例えば斜め蒸着
あるいはスパッタ法の手段により精度よく制御できる。
【0019】したがって,本発明によれば,サブミクロ
ンリソグラフィー技術を用いることなしに,サブミクロ
ンオーダーの短ゲート電極を形成することができる。さ
らに,ゲート電極6と選択成長したキャップ層9の間隙
はゲート電極6に対して自己整合的に形成された絶縁膜
側壁8の厚さによって定まるので,Dモードにおけるソ
ース・ドレイン抵抗の低減化,ゲート耐圧及びドレイン
耐圧の増大化を制御性よくバランスさせて行うことがで
きる。
ンリソグラフィー技術を用いることなしに,サブミクロ
ンオーダーの短ゲート電極を形成することができる。さ
らに,ゲート電極6と選択成長したキャップ層9の間隙
はゲート電極6に対して自己整合的に形成された絶縁膜
側壁8の厚さによって定まるので,Dモードにおけるソ
ース・ドレイン抵抗の低減化,ゲート耐圧及びドレイン
耐圧の増大化を制御性よくバランスさせて行うことがで
きる。
【0020】さらに,ゲート電極6に接する第1のキャ
ップ層10a と, 絶縁膜側壁8に接する第2のキャ
ップ層10b を選択成長により形成する構造において
も,寸法を選択することによりEモードにおけるソース
・ドレイン抵抗の低減化,寄生容量の低減化,ゲート耐
圧及びドレイン耐圧の増大化を制御性よくバランスさせ
て行うことができる。
ップ層10a と, 絶縁膜側壁8に接する第2のキャ
ップ層10b を選択成長により形成する構造において
も,寸法を選択することによりEモードにおけるソース
・ドレイン抵抗の低減化,寄生容量の低減化,ゲート耐
圧及びドレイン耐圧の増大化を制御性よくバランスさせ
て行うことができる。
【0021】さらに,絶縁体マスク13に半導体基体1
を露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続
するドレイン電極12を形成するようにした構造は一つ
のドレインに対してその両側に二つのゲート電極と二つ
のソースをもつ構造のFETに小さなソース抵抗を持た
すことができる。
を露出する開孔を形成し,該開孔の半導体基体1に接続
するドレイン電極12を形成するようにした構造は一つ
のドレインに対してその両側に二つのゲート電極と二つ
のソースをもつ構造のFETに小さなソース抵抗を持た
すことができる。
【0022】
【実施例】以下,高電子移動度トランジスタ(HEMT
)のゲート電極及びソース・ドレイン電極の形成に本発
明を適用した実施例について説明する。
)のゲート電極及びソース・ドレイン電極の形成に本発
明を適用した実施例について説明する。
【0023】
第1の実施例
図1(a) 〜(d) は第1の実施例を示す工程順断
面図(その1),図2(e) 〜(h) は第1の実施
例を示す工程順断面図(その2)で,DモードHEMT
の工程を示すものであり,以下,これらの図を参照しな
がら説明する。
面図(その1),図2(e) 〜(h) は第1の実施
例を示す工程順断面図(その2)で,DモードHEMT
の工程を示すものであり,以下,これらの図を参照しな
がら説明する。
【0024】
図1(a) 参照
半絶縁性のGaAs基板1aと, その上にエピタキシ
ャル成長した厚さ4000Åのi−GaAsのバッファ
層1bと, 厚さ1000Åのi−GaAsの電子走行
層1cと, 厚さ400 Å, ドナー濃度2×101
8cm−3のn−AlGaAsの電子供給層1dとから
なる半導体基体1の上に,レジストを4000Åの厚さ
に塗布し,それをパターニングしてゲート電極形成領域
を露出し且つそのゲート電極形成領域の端に段差3を有
するレジストマスク2を形成する。
ャル成長した厚さ4000Åのi−GaAsのバッファ
層1bと, 厚さ1000Åのi−GaAsの電子走行
層1cと, 厚さ400 Å, ドナー濃度2×101
8cm−3のn−AlGaAsの電子供給層1dとから
なる半導体基体1の上に,レジストを4000Åの厚さ
に塗布し,それをパターニングしてゲート電極形成領域
を露出し且つそのゲート電極形成領域の端に段差3を有
するレジストマスク2を形成する。
【0025】
図1(b) 参照
WSiをスパッタ法により1500Åの厚さに堆積し,
全面に導電体被膜4を形成する。
全面に導電体被膜4を形成する。
【0026】
図1(c) 参照
例えば, CF4 ガスを用いた反応性イオンエッチン
グ(RIE)による異方性ドライエッチングにより,全
面をエッチングしてWSiを除去し,段差3の部分にの
みWSiを残して導電体側壁5を形成する。導電体側壁
5の厚さは1000Åである。
グ(RIE)による異方性ドライエッチングにより,全
面をエッチングしてWSiを除去し,段差3の部分にの
みWSiを残して導電体側壁5を形成する。導電体側壁
5の厚さは1000Åである。
【0027】
図1(d) 参照
アッシングあるいはアセトンによりレジストマスク2を
除去し,WSiの突起を形成する。この突起は幅が10
00Å, 高さが3000〜4000Åである。この突
起をゲート電極6とする。
除去し,WSiの突起を形成する。この突起は幅が10
00Å, 高さが3000〜4000Åである。この突
起をゲート電極6とする。
【0028】
図2(e) 参照
全面にプラズマCVD法によりSiO2 を1800Å
堆積し,ゲート電極6を覆う絶縁膜7を形成する。
堆積し,ゲート電極6を覆う絶縁膜7を形成する。
【0029】
図2(f) 参照
例えばCF4 ガスを用いたRIEによる異方性ドライ
エッチングにより全面をエッチングし,ゲート電極6の
側壁にのみSiO2 を残して絶縁膜側壁8を形成する
。
エッチングにより全面をエッチングし,ゲート電極6の
側壁にのみSiO2 を残して絶縁膜側壁8を形成する
。
【0030】
図2(g) 参照
キャリア濃度2×1018cm−3のn−GaAsを半
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ1000Åのキャップ層9を形成する。
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ1000Åのキャップ層9を形成する。
【0031】
図2(h) 参照
通常のリソグラフィー技術によりレジストにオーミック
電極開口部を形成し(図示せず),例えばAuGe/A
uを 200Å/4000 Å蒸着し,リフトオフ法に
よりソース電極11, ドレイン電極12を形成し,例
えば 450℃, 1分のアロイ化を行うことにより,
ソース電極11, ドレイン電極12のオーミック接触
を完全にし,DモードHEMTを完成する。その後,も
しも寄生容量が大きく問題となる場合は,絶縁膜側壁8
をエッチングにより除去することにより,寄生容量を低
減することができる。
電極開口部を形成し(図示せず),例えばAuGe/A
uを 200Å/4000 Å蒸着し,リフトオフ法に
よりソース電極11, ドレイン電極12を形成し,例
えば 450℃, 1分のアロイ化を行うことにより,
ソース電極11, ドレイン電極12のオーミック接触
を完全にし,DモードHEMTを完成する。その後,も
しも寄生容量が大きく問題となる場合は,絶縁膜側壁8
をエッチングにより除去することにより,寄生容量を低
減することができる。
【0032】
第2の実施例
図3(a) 〜(d) は第2の実施例を示す工程順断
面図,EモードHEMTの工程を示すものであり,以下
,これらの図を参照しながら説明する。
面図,EモードHEMTの工程を示すものであり,以下
,これらの図を参照しながら説明する。
【0033】
図3(a) 参照
この図は電子供給層1dの厚さ以外は図1(d) と同
じであり, ここまでの工程は第1の実施例に準じる。 電子供給層1dの厚さはEモードとするため,300
ÅとDモードの場合より薄くする。
じであり, ここまでの工程は第1の実施例に準じる。 電子供給層1dの厚さはEモードとするため,300
ÅとDモードの場合より薄くする。
【0034】
図3(b) 参照
キャリア濃度2×1018cm−3のn−GaAsを半
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ 100Åの第1のキャップ層10a を形成し
,ゲート電極6のまわりで表面空乏層が電子走行層1c
まで届かないようにする。
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ 100Åの第1のキャップ層10a を形成し
,ゲート電極6のまわりで表面空乏層が電子走行層1c
まで届かないようにする。
【0035】
図3(c) 参照
第1の実施例と同様にしてゲート電極6の側面に絶縁膜
側壁8を形成する。 図3(d) 参照 キャリア濃度2×1018cm−3のn−GaAsを第
1のキャップ層10a 上に選択エピタキシャル成長に
より成長して,厚さ1000Åの第2のキャップ層10
b を形成する。
側壁8を形成する。 図3(d) 参照 キャリア濃度2×1018cm−3のn−GaAsを第
1のキャップ層10a 上に選択エピタキシャル成長に
より成長して,厚さ1000Åの第2のキャップ層10
b を形成する。
【0036】以下,第1の実施例と同様にしてソース電
極11, ドレイン電極12を形成し,EモードHEM
Tを完成する。なお,マスク2としてレジストの他にS
iO2 やSi3 N4 等の絶縁膜も使用できる。
極11, ドレイン電極12を形成し,EモードHEM
Tを完成する。なお,マスク2としてレジストの他にS
iO2 やSi3 N4 等の絶縁膜も使用できる。
【0037】導電体被膜4もゲート金属となるものであ
ればWSiの他の金属でもよい。また,キャップ層とし
てn−InGaAs層を成長して,その上に金属を蒸着
したノンアロイのオーミック電極を形成することもでき
る。
ればWSiの他の金属でもよい。また,キャップ層とし
てn−InGaAs層を成長して,その上に金属を蒸着
したノンアロイのオーミック電極を形成することもでき
る。
【0038】
第3の実施例
図4(a) 〜(d) は第3の実施例を示す工程順断
面図(その1),図5(e) は第3の実施例を示す工
程順断面図(その2),図6は第3の実施例を示す上面
図でEモードHEMTの工程を示すものであり,以下,
これらの図を参照しながら説明する。
面図(その1),図5(e) は第3の実施例を示す工
程順断面図(その2),図6は第3の実施例を示す上面
図でEモードHEMTの工程を示すものであり,以下,
これらの図を参照しながら説明する。
【0039】
図4(a) 参照
半絶縁性のGaAs基板1aと, その上にエピタキシ
ャル成長した厚さ4000Åのi−GaAsのバッファ
層1bと, 厚さ1000Åのi−GaAsの電子走行
層1cと, 厚さ400 Å, ドナー濃度2×101
8cm−3のn−AlGaAsの電子供給層1dとから
なる半導体基体1の上に,プラズマCVD法によりSi
O2 を4000Åの厚さに堆積し,それを通常のリソ
グラフィー技術によりパターニングを行い,例えば,C
F4 ガスを用いたRIEによる異方性ドライエッチン
グによって台形の絶縁体マスク13を形成する。
ャル成長した厚さ4000Åのi−GaAsのバッファ
層1bと, 厚さ1000Åのi−GaAsの電子走行
層1cと, 厚さ400 Å, ドナー濃度2×101
8cm−3のn−AlGaAsの電子供給層1dとから
なる半導体基体1の上に,プラズマCVD法によりSi
O2 を4000Åの厚さに堆積し,それを通常のリソ
グラフィー技術によりパターニングを行い,例えば,C
F4 ガスを用いたRIEによる異方性ドライエッチン
グによって台形の絶縁体マスク13を形成する。
【0040】絶縁体マスク13の幅は30μmで,その
両端には段差3が形成される。 図4(b) 参照 WSiをスパッタ法により1500Åの厚さに堆積し,
導電体被膜4を形成する。
両端には段差3が形成される。 図4(b) 参照 WSiをスパッタ法により1500Åの厚さに堆積し,
導電体被膜4を形成する。
【0041】
図4(c) 参照
例えば,CF4 ガスを用いたRIEによる異方性ドラ
イエッチングにより,全面をエッチングしてWSiを除
去し,段差3の部分にのみWSiを残して導電体側壁5
を形成する。導電体側壁5の厚さは1000Åである。
イエッチングにより,全面をエッチングしてWSiを除
去し,段差3の部分にのみWSiを残して導電体側壁5
を形成する。導電体側壁5の厚さは1000Åである。
【0042】
図4(d) 参照
導電体側壁5をゲート電極として利用することにより,
ゲート長0.1 μmのゲート電極6が実現する。
ゲート長0.1 μmのゲート電極6が実現する。
【0043】キャリア濃度2×1018cm−3のn−
GaAsを半導体基体1上に選択エピタキシャル成長に
より成長して,厚さ1000Åのキャップ層9(高キャ
リア濃度領域)を形成する。キャップ層9はゲート電極
6に接触する。
GaAsを半導体基体1上に選択エピタキシャル成長に
より成長して,厚さ1000Åのキャップ層9(高キャ
リア濃度領域)を形成する。キャップ層9はゲート電極
6に接触する。
【0044】
図5(e) 参照
通常のリソグラフィー技術によりレジストにオーミック
電極開口部を形成する(図示せず)。ソース電極の開口
部はキャップ層9上にあり,ドレイン電極の開口部は絶
縁体マスク13上にある。ドレイン電極の開口部(幅2
0μm)から,例えば,HF:NH4 F(1:10)
溶液により絶縁体マスク13をエッチングして半導体基
体1を露出する。全面に,例えばAuGe/Auを 2
00Å/4000 Å蒸着し,リフトオフ法によりソー
ス電極11, ドレイン電極12を形成し, 例えば
450℃, 1分のアロイ化を行うことにより,ソース
電極11, ドレイン電極12のオーミック接触を完全
にし,EモードHEMTを完成する。
電極開口部を形成する(図示せず)。ソース電極の開口
部はキャップ層9上にあり,ドレイン電極の開口部は絶
縁体マスク13上にある。ドレイン電極の開口部(幅2
0μm)から,例えば,HF:NH4 F(1:10)
溶液により絶縁体マスク13をエッチングして半導体基
体1を露出する。全面に,例えばAuGe/Auを 2
00Å/4000 Å蒸着し,リフトオフ法によりソー
ス電極11, ドレイン電極12を形成し, 例えば
450℃, 1分のアロイ化を行うことにより,ソース
電極11, ドレイン電極12のオーミック接触を完全
にし,EモードHEMTを完成する。
【0045】
図6参照
この図は第3の実施例を示す上面図で,完成したEモー
ドHEMTの上面図である。第3の実施例は,一つのド
レイン電極に対して両側にゲート電極とソース電極が配
置された構造である。
ドHEMTの上面図である。第3の実施例は,一つのド
レイン電極に対して両側にゲート電極とソース電極が配
置された構造である。
【0046】
第4の実施例
図7(a) 〜(d) は第4の実施例を示す工程順断
面図でDモードHEMTの工程を示すものであり,以下
,これらの図を参照しながら説明する。
面図でDモードHEMTの工程を示すものであり,以下
,これらの図を参照しながら説明する。
【0047】
図7(a) 参照この図は図4(c) と同じで, こ
こまでの工程は第3の実施例と同じである。 図7(b) 参照全面にプラズマCVD法によりSiO
2 を1800Åの厚さに堆積し,例えば,CF4 ガ
スを用いたRIEによる異方性ドライエッチングによっ
てゲート電極6の側面にのみSiO2 を残し,絶縁膜
側壁8を形成する。
こまでの工程は第3の実施例と同じである。 図7(b) 参照全面にプラズマCVD法によりSiO
2 を1800Åの厚さに堆積し,例えば,CF4 ガ
スを用いたRIEによる異方性ドライエッチングによっ
てゲート電極6の側面にのみSiO2 を残し,絶縁膜
側壁8を形成する。
【0048】
図7(c) 参照
キャリア濃度2×1018cm−3のn−GaAsを半
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ1000Åのキャップ層9(高キャリア濃度領域
)を形成する。
導体基体1上に選択エピタキシャル成長により成長して
,厚さ1000Åのキャップ層9(高キャリア濃度領域
)を形成する。
【0049】
図7(d) 参照
以下,第3の実施例と同様にしてソース電極11, ド
レイン電極12を形成し,DモードHEMTを完成する
。
レイン電極12を形成し,DモードHEMTを完成する
。
【0050】なお,第3,第4の実施例において,ドレ
イン抵抗の低減を図るため,選択エピタキシャル成長に
先立ち,絶縁体マスク13に開口部を開けておき,ソー
ス領域とドレイン領域に同時に選択エピタキシャル成長
によりキャップ層9(高キャリア濃度領域)を形成する
ようにしてもよい。
イン抵抗の低減を図るため,選択エピタキシャル成長に
先立ち,絶縁体マスク13に開口部を開けておき,ソー
ス領域とドレイン領域に同時に選択エピタキシャル成長
によりキャップ層9(高キャリア濃度領域)を形成する
ようにしてもよい。
【0051】また,キャップ層9としてn−InGaA
s層を成長して,その上に金属を蒸着したノンアロイの
オーミック電極を形成することもできる。以上,第1〜
第4の実施例はHEMTに対して行ったものについて説
明したが,MESFET,MOSFET等の電界効果ト
ランジスタにも適用できることはいうまでもない。
s層を成長して,その上に金属を蒸着したノンアロイの
オーミック電極を形成することもできる。以上,第1〜
第4の実施例はHEMTに対して行ったものについて説
明したが,MESFET,MOSFET等の電界効果ト
ランジスタにも適用できることはいうまでもない。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
サブミクロンリソグラフィー技術を用いることなしに容
易にしかも精度よくサブミクロンオーダーの短ゲート電
極を形成することができる。
サブミクロンリソグラフィー技術を用いることなしに容
易にしかも精度よくサブミクロンオーダーの短ゲート電
極を形成することができる。
【0053】さらに短ゲート電極に対して自己整合的に
高キャリア濃度のキャップ層を形成することができるの
で,寄生容量を増加させることなくゲート耐圧を維持し
,且つソース・ドレイン抵抗を低減させることができる
。
高キャリア濃度のキャップ層を形成することができるの
で,寄生容量を増加させることなくゲート耐圧を維持し
,且つソース・ドレイン抵抗を低減させることができる
。
【0054】本発明は半導体装置の高周波化,高速化に
寄与するところが大きい。
寄与するところが大きい。
【図1】(a) 〜(d) は第1の実施例を示す工程
順断面図(その1)である。
順断面図(その1)である。
【図2】(e) 〜(h) は第1の実施例を示す工程
順断面図(その2)である。
順断面図(その2)である。
【図3】(a) 〜(d) は第2の実施例を示す工程
順断面図である。
順断面図である。
【図4】(a) 〜(d) は第3の実施例を示す工程
順断面図(その1)である。
順断面図(その1)である。
【図5】(e) は第3の実施例を示す工程順断面図(
その2)である。
その2)である。
【図6】第3の実施例を示す上面図である。
【図7】(a) 〜(d) は第4の実施例を示す工程
順断面図である。
順断面図である。
【図8】(a) 〜(c) は従来のリセス構造を示す
断面図である。
断面図である。
1は半導体基体
1aはGaAs基板
1bはバッファ層
1cは電子走行層
1dは電子供給層
2はマスクであってレジストマスク
3は段差
4は導電体被膜
5は導電体側壁
6はゲート電極
7は絶縁膜
8は絶縁膜側壁
9はキャップ層
10a は第1のキャップ層
10b は第2のキャップ層
11はソース電極
12はドレイン電極
13はマスクであって絶縁体マスク
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基体(1) 上に少なくともゲ
ート電極形成領域を露出し該ゲート電極形成領域の端に
段差(3) を有するマスク(2, 13) を形成す
る工程と,全面に導電体を被着して該半導体基体(1)
と該マスク(2, 13) と該段差(3) を覆う
連結せる導電体被膜(4) を形成する工程と, 異方
性エッチングにより該導電体被膜(4) をエッチング
して除去し,該段差(3) の部分に導電体側壁(5)
を形成し該導電体側壁(5) をゲート電極(6)
とする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の工程につづいて,前記
マスク(2) を除去する工程と,全面に絶縁膜(7)
を形成した後異方性エッチングにより該絶縁膜(7)
をエッチングして除去し,前記ゲート電極(6) 側
面に絶縁膜側壁(8) を形成する工程と,該半導体基
体(1) 上に選択成長により該ゲート電極(6) と
の間に該絶縁膜側壁(8) を介してキャップ層(9)
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の工程につづいて,前記
マスク(2) を除去する工程と,前記半導体基体(1
) 上に選択成長により前記ゲート電極(6) に接触
する第1のキャップ層(10a) を形成する工程と,
該第1のキャップ層(10a) と該ゲート電極(6)
を覆う絶縁膜(7) を形成した後異方性エッチング
により該絶縁膜(7) をエッチングして除去し,該ゲ
ート電極(6) 側面に絶縁膜側壁(8) を形成する
工程と,該第1のキャップ層(10a) 上に選択成長
により第2のキャップ層(10b) を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基体(1) 上に台形の絶縁体
マスク(13)を形成する工程と, 全面に導電体を被
着して導電体被膜(4) を形成した後,異方性エッチ
ングにより該導電体被膜(4) をエッチングして除去
して該絶縁体マスク(13)の側面に導電体側壁(5)
を形成し,該導電体側壁(5) をゲート電極(6)
とする工程と, 該半導体基体(1) 上に選択成長
により該ゲート電極(6) と接触するキャップ層(9
) を形成する工程と, 該絶縁体マスク(13)に該
半導体基体(1) を露出する開孔を形成し,該開孔の
半導体基体(1) に接続するドレイン電極(12)を
形成する工程と, 該キャップ層(9) に接続するソ
ース電極(11)を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基体(1) 上に台形の絶縁体
マスク(13)を形成する工程と, 全面に導電体を被
着して導電体被膜(4) を形成した後,異方性エッチ
ングにより該導電体被膜(4) をエッチングして除去
して該絶縁体マスク(13)の側面に導電体側壁(5)
を形成し,該導電体側壁(5) をゲート電極(6)
とする工程と, 全面に絶縁膜を形成した後異方性エ
ッチングにより該絶縁膜をエッチングして除去し,該ゲ
ート電極(6) の側面に絶縁膜側壁(8) を形成す
る行程と, 該半導体基体(1) 上に選択成長により
該ゲート電極(6) との間に該絶縁膜側壁(8) を
介してキャップ層(9)を形成する工程と, 該絶縁体
マスク(13)に該半導体基体(1) を露出する開孔
を形成し,該開孔の半導体基体(1) に接続するドレ
イン電極(12)を形成する工程と, 該キャップ層(
9) に接続するソース電極(11)を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP954091A JPH04212428A (ja) | 1990-06-22 | 1991-01-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-164507 | 1990-06-22 | ||
JP16450790 | 1990-06-22 | ||
JP954091A JPH04212428A (ja) | 1990-06-22 | 1991-01-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04212428A true JPH04212428A (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=26344290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP954091A Withdrawn JPH04212428A (ja) | 1990-06-22 | 1991-01-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04212428A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6069375A (en) * | 1995-05-31 | 2000-05-30 | Nec Corporation | Field effect transistor |
US7319236B2 (en) | 2004-05-21 | 2008-01-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP954091A patent/JPH04212428A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6069375A (en) * | 1995-05-31 | 2000-05-30 | Nec Corporation | Field effect transistor |
US7319236B2 (en) | 2004-05-21 | 2008-01-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |