JPH0445532A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0445532A
JPH0445532A JP15474090A JP15474090A JPH0445532A JP H0445532 A JPH0445532 A JP H0445532A JP 15474090 A JP15474090 A JP 15474090A JP 15474090 A JP15474090 A JP 15474090A JP H0445532 A JPH0445532 A JP H0445532A
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JP
Japan
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etching
layer
solution
semiconductor
surface layer
Prior art date
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JP15474090A
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Japanese (ja)
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Masahiro Shioda
昌弘 塩田
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Abstract

PURPOSE:To enable precision processing with ease by processing a semiconductor surface layer with a solution exclusively designed to oxidize said surface layer and a solution exclusively designed to remove an oxide layer formed on the semiconductor surface layer when wet-etching the semiconductor surface layer. CONSTITUTION:A resist pattern 8 is used as a mask where recess etching is carried out partially on an nGaAs layer. This recess etching is carried out in such a manner that the resist is submerged in a solution (hydrogen peroxide: water=1:30) exclusively designed to oxide the surface of the nGaAs semiconductor for one minute and water-flow cleaned for one minute and further submerged in a solution (hydrochloric acid:water=1:10) for one minute and water flow- cleaned. After the cleaning is over, a gate electrode 9 is formed on the pattern 8 based the electron beam vapor deposition process. The depositions on the resist pattern is removed by a organic solution for the resist pattern and lift-off- processed to eliminate simultaneously. Finally, an Si-N film is covered as a surface protection film.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体の表面に精密に制御したウエットエ・チ
ングを行なう半導体装置の製造方法に関するものであシ
、リセヌ型GaAsMESFET又はHEMTの製造に
有効な方法である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which precisely controlled wet etching is performed on the surface of a semiconductor, and is effective for manufacturing a Risenu type GaAs MESFET or HEMT. This is a great method.

〈従来の技術〉 近年、HEMTのゲートとソース間又はゲートとドレイ
ン間の直列抵抗を低減させるため、第2図に断面図で示
したように厚いc数百λ以上)n”GaAsキャクプ層
5をもつ構成が提案されている。(この例は特開昭68
−211770に説明されている。
<Prior Art> In recent years, in order to reduce the series resistance between the gate and source or between the gate and drain of HEMT, a thick n'' GaAs cap layer 5 (more than several hundred λ) has been used as shown in the cross-sectional view in FIG. A configuration with
-211770.

以上のキャップ層5を形成したときは、第2図のHEM
Tで示したようにゲー)tFM9を形成するキヤ・ツブ
層5を凹形にするりセスエンチングが不可欠になってい
る。従って、リセスエッチングを行なっているが、これ
は大きく分けると、反応性イオンエツチング(RIE)
によるトライエツチングと、塩酸又は硫酸又は燐酸等の
酸と過酸化水素及び水との混合液等によるウェットエツ
チングがある。なお、第2図のHEMTの構成は、第5
図以下に同じ番号で示しであるので、ここでは説明を省
略する。
When the above cap layer 5 is formed, the HEM shown in FIG.
As shown by T, it is indispensable to make the cap layer 5 forming the tFM 9 into a concave shape or to perform etching. Therefore, recess etching is performed, which can be roughly divided into reactive ion etching (RIE).
and wet etching using a mixed solution of an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or phosphoric acid, hydrogen peroxide, and water. Note that the configuration of the HEMT in FIG.
Since the same numbers are used in the following figures, the explanation will be omitted here.

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のドライエツチングを用いて、半導体表面のエツチ
ングをするとゲート電極を形成する半導体表面にRIE
の加工による結晶欠陥ができるという問題がある。又、
その上に形成するゲート電極に高融点メタルを用いて、
ゲート電極形成後に熱処理などでRIEによる加工ダメ
ージを回復させることもできるが製造プロセスが複雑化
する欠点がある。
<Problems to be Solved by the Invention> When the semiconductor surface is etched using the dry etching described above, RIE is applied to the semiconductor surface where the gate electrode is to be formed.
There is a problem that crystal defects are formed due to processing. or,
Using a high melting point metal for the gate electrode formed on it,
Although processing damage caused by RIE can be recovered by heat treatment after forming the gate electrode, it has the drawback of complicating the manufacturing process.

別のウェットエツチングである、第8図に示したような
従来の方法を用いると、過酸化水素による半導体表面の
酸化と、その酸化された半導体表面層の酸による除去が
同一のエツチング族によシ同時に進行することによって
エツチングされる。
Using another wet etching method, the conventional method shown in FIG. It is etched by progressing at the same time.

このようなエツチング族のとき、半導体表面の酸化速度
と酸化された半導体面層の除去速度とのバランスで決ま
るエツチング速度を、半導体層の組成によって変えるこ
とができれば、このエツチングの選択性を利用すること
ができるが、HEMTに用いられるGaAs、AノGa
As、InGaAs又はInAノAsには選択的エツチ
ングができるウェットエツチングがない。従って、第8
 図K 示した従来のウェットエツチングで1dAiG
aAs/GaAs HEMTのゲート部にリセスエッチ
ングをするときは、このトランジスタのドレイン電流が
最適値のときりセスエーチングを停止するためドレイン
電流をモニターする必要があ−た。しかも、第4図に示
したように、エッチャントが燐酸:過酸化水素:水=8
二1:50の混合液のときエツチング時間とドレイン電
流の間には、最適ドレイン電流にてきるリセスエフチン
グは、約1分のエツチング時間に対し、2秒以内の範囲
内で制御する必要がある。このようにHEMTのような
場合は選択エツチングができないことから、エツチング
の制御性が悪くなシ、従って、製品の再現性が乏しいと
いう問題があった。
In this type of etching, if the etching rate determined by the balance between the oxidation rate of the semiconductor surface and the removal rate of the oxidized semiconductor surface layer can be changed depending on the composition of the semiconductor layer, this etching selectivity can be utilized. However, GaAs used in HEMT, A-Ga
As, InGaAs, or InA does not have wet etching that can selectively etch As, InGaAs, or InA. Therefore, the eighth
Figure K: 1 dAiG with the conventional wet etching shown.
When recess etching is performed on the gate portion of an aAs/GaAs HEMT, it is necessary to monitor the drain current in order to stop the etching when the drain current of this transistor reaches an optimum value. Moreover, as shown in Figure 4, the etchant is phosphoric acid: hydrogen peroxide: water = 8.
2) When using a 1:50 mixture, the recess etching that brings about the optimum drain current must be controlled within 2 seconds for an etching time of about 1 minute. be. Since selective etching cannot be performed in cases such as HEMT, there is a problem in that the controllability of etching is poor and, therefore, the reproducibility of the product is poor.

本発明は、従来のリセスエッングングがもつ課題を解消
して、精度のよいリセスエッチングができる、ウェット
エツチングによる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using wet etching, which eliminates the problems associated with conventional recess etching and allows highly accurate recess etching.

〈課題を解決するための手段〉 本発明による半導体表面のウニ・トエノチングは、その
半導体表面を酸化する工程と、その酸化された半導体表
面を除去する工程を別にしている。
<Means for Solving the Problems> The sea urchin toenoting of a semiconductor surface according to the present invention includes a step of oxidizing the semiconductor surface and a step of removing the oxidized semiconductor surface.

このとき、はぼ一定になる酸化層の厚さを利用して精度
よくリセスエッチングを行い、従来のエツチング方法が
もつ問題点を解決するものである。
At this time, recess etching is performed with high accuracy by utilizing the approximately constant thickness of the oxide layer, thereby solving the problems of conventional etching methods.

本発明のエツチング方法では、過酸化水素による半導体
表面の酸化を行なう工程と、酸化された半導体表面層を
酸の液によって除去する工程を分けて別の工程にしたも
のである。上記の酸化用工・チャ7トに浸漬すると半導
体表面での酸(IS−層は和する関数になる。つまり半
導体を酸化用エッチャントに浸漬して一定時間以上にな
ると酸化層の厚さは、時間により殆んど変化しなくなる
In the etching method of the present invention, the step of oxidizing the semiconductor surface with hydrogen peroxide and the step of removing the oxidized semiconductor surface layer with an acid solution are separated into separate steps. When immersed in the above-mentioned oxidizing etchant, the acid (IS- layer) on the surface of the semiconductor becomes a summing function.In other words, if the semiconductor is immersed in the oxidizing etchant for a certain period of time, the thickness of the oxidized layer will increase over time. Therefore, there is almost no change.

以上で形成した半導体表面の酸化層は、水によって10
%以下に希釈した塩酸、硫酸又は燐酸によ−て工・チン
グ除去することが可能であるが、この希釈液により直接
半導体層をエツチングすることは不可能である。従って
、半導体表面層を一定の厚さに酸化した厚さだけエツチ
ングすることになる。
The oxide layer on the semiconductor surface formed in the above manner is
Although it is possible to remove the semiconductor layer by etching with hydrochloric acid, sulfuric acid, or phosphoric acid diluted to less than 30%, it is impossible to directly etch the semiconductor layer with this diluted solution. Therefore, the semiconductor surface layer is etched to a certain oxidized thickness.

く作 用〉 本発明のエツチングは、ウェットエツチングであり、R
IEのようなドライエブチングによる加工ダメージの問
題もなく、又、従来のウェットエツチングのように時間
のみによってエツチング量を制御する方法でもなく、半
導体の表面にほぼ時間に無関係に一定の厚さによる酸化
層の形成と、その酸化層の除去を繰り返した回数で精度
よく工・チング量を制御することができる。従って、加
工ダメージもなく、精度のよいリセスエッチングなどの
ウェットエツチングが可能になった。
Etching of the present invention is wet etching, and R
Unlike IE, there is no problem of processing damage caused by dry etching, and unlike conventional wet etching, where the etching amount is controlled only by time, the semiconductor surface is etched to a constant thickness almost regardless of time. The amount of etching can be precisely controlled by the number of times the formation of the oxide layer and the removal of the oxide layer are repeated. Therefore, it has become possible to perform wet etching such as recess etching with high precision without processing damage.

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。こ
の実施例では、A)GaAs/GaAsのHEMTのゲ
ート部におけるリセスエッチングに本発明の工・チング
方法を用いた場合について説明する。
<Example> An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a case will be described in which the etching method of the present invention is used for A) recess etching in the gate portion of a GaAs/GaAs HEMT.

先ず、第5図に示すように、半絶縁性GaAs基板1の
表面にす厚5000AのアンドープGaAs層21層厚
20AのアンドープAノGaAs層a1層厚800人の
nAJGaAs層40層厚600人のnG’aAs層5
を分子線エピタキシー(MBE)法により連続的に成長
させ積層構成にした。次にMBE法で積層を形成した基
板1をMBE装置から取出し、通常のウェットエツチン
グによるメサ形成によシ、素子間分離の構造にした。更
に、通常の電極用金属薄膜の真空蒸着とフォトエ・ツチ
ングの工程及びアロイ処理によシ第5図に示したソース
電極6.ドレイン電極7を形成した。更に続いて、第6
図に示したように、積層成長層の表面にゲー)[極形成
用のレジストパターン8を作製し、このレジストパター
ン8をマスクにしてnGaAs層の一部にリセスエッチ
ングを行った。このリセスエッチングは、第1図にも示
したようにnGaAs半導体の表面を酸化するのみの溶
液(過酸化水素:水−1:80)に1分間浸漬して1分
間の流水洗浄し、酸化物のみの除去溶液(塩酸:水=1
:10)に1分間浸漬した後、1分間の流水洗浄を行な
う工程を本発明の1回のエツチング工程とすると、この
1回の工程によって再現性よ(nGaAsが20Aエフ
チングできた。
First, as shown in FIG. 5, on the surface of a semi-insulating GaAs substrate 1, there are formed an undoped GaAs layer 21 with a thickness of 5000A, an undoped A-GaAs layer a1 with a thickness of 800 nm, and 40 layers with a thickness of 600 nm. nG'aAs layer 5
was continuously grown using the molecular beam epitaxy (MBE) method to form a layered structure. Next, the substrate 1 on which the laminated layers were formed by the MBE method was taken out from the MBE apparatus, and mesas were formed by ordinary wet etching to form a structure for isolation between elements. Furthermore, the source electrode 6. shown in FIG. A drain electrode 7 was formed. Further, the sixth
As shown in the figure, a resist pattern 8 for forming a GaAs electrode was prepared on the surface of the laminated growth layer, and using this resist pattern 8 as a mask, recess etching was performed on a part of the nGaAs layer. This recess etching is carried out by immersing the nGaAs semiconductor in a solution that only oxidizes the surface (hydrogen peroxide:water - 1:80) for 1 minute and washing with running water for 1 minute, as shown in Figure 1. Removal solution (hydrochloric acid: water = 1
If the process of immersing the substrate in 10) for 1 minute and then rinsing with running water for 1 minute constitutes one etching process of the present invention, this single process could reproducibly etching nGaAs by 20A.

本実施例では、nGaAs層5に、このエツチング工程
を20回繰シ返して、リセスエッチングを完了した。
In this example, this etching process was repeated 20 times on the nGaAs layer 5 to complete the recess etching.

その後、レジストパターン8の上から電子ビーム蒸着法
を用いた1000λの膜厚のチタン(Ti)及び800
0λの膜厚の金(Au )によるゲート電極9を形成し
、レジストパターン上の蒸着物はレジストパターンの有
機溶剤による除去と同時に取除くリフトオフの処理を行
−た。以上で形成したゲート電極9を第7図に示した。
Thereafter, a titanium (Ti) film with a thickness of 1000λ and a film of 800λ were deposited on top of the resist pattern 8 using an electron beam evaporation method.
A gate electrode 9 made of gold (Au) with a film thickness of 0λ was formed, and a lift-off process was performed in which the vapor deposits on the resist pattern were removed at the same time as the resist pattern was removed with an organic solvent. The gate electrode 9 formed in the above manner is shown in FIG.

最後に、表面保護膜として2000Aの5i−N膜10
を被覆した状態を示したのが第8図である。
Finally, a 2000A 5i-N film 10 was used as a surface protection film.
FIG. 8 shows the state in which it is coated.

以上で説明した実施例では、本発明のエツチングをHE
MTのリセスエッチングで説明したが、本発明は実施例
によ1て限定されるものでなく、高精度の加工が必要な
半導体のウエフトエ・チングに適用できるものである。
In the embodiments described above, the etching of the present invention was performed using HE
Although the description has been made regarding recess etching of MT, the present invention is not limited to the embodiments, but can be applied to the after-etching of semiconductors, which requires highly accurate processing.

〈効 果〉 本発明のエンチング法により、例えばリセス型AノGa
As/GaAs  HEMTを製造するとき、ウェット
エツチングによるリセスエッチングを行っても工・チン
グを精度よく制御できるので、リセスエッチング工程中
にドレイン電流をモニターする必要もなく製造工程の簡
略化が可能になった。
<Effects> By the etching method of the present invention, for example, recess-type A-Ga
When manufacturing As/GaAs HEMTs, the processing and etching can be precisely controlled even if recess etching is performed using wet etching, so there is no need to monitor the drain current during the recess etching process, making it possible to simplify the manufacturing process. Ta.

以上の例から分るように、本発明によシ、従来のウェッ
トエツチングでは加工精度の点から難しかった精密加工
を容易に行なうことが可能になまた。
As can be seen from the above examples, the present invention makes it possible to easily perform precision machining, which was difficult in terms of machining accuracy with conventional wet etching.

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

第1図は本発明の実施例の半導体装置製造の工程を説明
するプロセスフロー図、第2図は厚いGaAsキャフプ
層をもつAノGaAs/GaAsHEMTの断面図、第
8図は従来のウエブトエプチング工程全示すプロセスフ
ロー図、第4図は従来のウェットエツチングによるゲー
ト部のりセスエツチング時間に対するドレイン電流の関
係を示す図、第5図乃至第8図は本発明の実施例のHE
MTの製造工程を示す断面図である。 1・・半絶縁性GaAs基板、2・・・アンドープ、G
aAs層、8・・・アンドープA7!G a A s層
、4−nAJGaAs層、5−・n G a A s層
、・・ソース電極、 7・・ドレイン電極、 8・・・レジス トパターン、 9・・・ゲート電極、 0・・・5i−N膜。
FIG. 1 is a process flow diagram explaining the process of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an A-no-GaAs/GaAs HEMT with a thick GaAs cap layer, and FIG. FIG. 4 is a process flow diagram showing the entire etching process. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the drain current and etching time for the gate area by conventional wet etching. FIGS.
It is a sectional view showing the manufacturing process of MT. 1... Semi-insulating GaAs substrate, 2... Undoped, G
aAs layer, 8... undoped A7! GaAs layer, 4-nAJGaAs layer, 5-n GaAs layer,...source electrode, 7...drain electrode, 8...resist pattern, 9...gate electrode, 0... 5i-N film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、半導体表面層のウエツトエッチングが、該半導体表
面層を酸化するのみの液で処理する工程と、前記半導体
表面層に形成された酸化層のみを除去する液で処理する
工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法
1. Wet etching of the semiconductor surface layer consists of a step of treating the semiconductor surface layer with a liquid that only oxidizes the semiconductor surface layer, and a step of treating it with a liquid that only removes the oxidized layer formed on the semiconductor surface layer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by:
JP15474090A 1990-06-13 1990-06-13 Manufacture of semiconductor device Pending JPH0445532A (en)

Priority Applications (1)

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JP15474090A JPH0445532A (en) 1990-06-13 1990-06-13 Manufacture of semiconductor device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010094662A (en) * 2000-03-31 2001-11-01 오근호 The planarization measuring method for langasite single crystal
WO2007114134A1 (en) 2006-03-29 2007-10-11 Mitsui Chemicals, Inc. Resin composition containing olefin block polymer and use of the same

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