JPH05152346A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPH05152346A
JPH05152346A JP31470991A JP31470991A JPH05152346A JP H05152346 A JPH05152346 A JP H05152346A JP 31470991 A JP31470991 A JP 31470991A JP 31470991 A JP31470991 A JP 31470991A JP H05152346 A JPH05152346 A JP H05152346A
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JP
Japan
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gate electrode
resist
mask
metal mask
compound semiconductor
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JP31470991A
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English (en)
Inventor
Masaharu Kondo
雅陽 近藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光露光技術によるクォータミクロンのゲート
電極を備えた、GaAsMESFET等の化合物半導体
装置の製造方法を提供する。 【構成】 メタルマスク(9)を蒸着し、リフトオフに
より狭小化されたメタルマスクの開孔部(10)を形成
する工程と、該メタルマスクの開孔部(10)より前記
レジスト膜(5)を等方的に前記メタルマスクをひさし
状に残すようにオーバーエッチする工程と、該オーバー
エッチされたレジスト膜をマスクとして前記化合物半導
体基板(6)をエッチングすることによりリセス部(1
1)を形成する工程と、該リセス部に前記メタルマスク
(9)の開孔部(10)より斜めにゲート電極金属(1
2)を蒸着する工程とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体装置の製
造方法に係り、特にGaAs MESFET(金属ショ
ットキゲート電界効果トランジスタ)等のゲート電極の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、化合物半導体FET、例えばGa
As MESFETは、半絶縁性(i層)GaAs基板
と、この基板上に形成されたn型動作層と、この動作層
上に形成されたオーミック接触のためのn+層と、ソー
ス電極及びドレイン電極と、このソース電極及びドレイ
ン電極間のリセス部に形成されたショットキ接触のゲー
ト電極とからなる。ところで、係るGaAs MESF
ETの低雑音、高利得のためには、ゲート長の短縮が必
要で、クォータミクロンのゲートパターンを形成する必
要があり、電子ビーム直接描画技術が多用されている。
しかし、この方法を用いてゲート長の短縮を図るには、
高価な設備が必要であり、その上歩留りや信頼性の向上
等が難しいので、実用化の観点からは必ずしも最善の方
法とはいえない。このため、光露光によるクォータミク
ロンのゲート電極形成方法が盛んに研究されており、そ
の一例が特開平2−273941号公報に開示されてい
る。
【0003】図6から図8は、上記公報に開示された従
来の光露光によるクォータミクロンのゲート電極の製造
方法である。図6において、半絶縁性(i層)のGaA
s基板1には、n型動作層2、及び、オーミック接触の
ためのn+層6がエピ成長または拡散により形成されて
いる。n+層6の上には、AuGe等のオーミック電極
であるソース電極3およびドレイン電極4が形成されて
いる。そして、熱可塑性のレジスト5が塗布され、熱可
塑性ゆえに加熱することにより、表面が平坦化されてい
る。そして、レジスト5の上には、Tiからなるメタル
マスク9が形成され0.2〜0.3μの開孔部10が設け
られている。
【0004】このクォータミクロンの開孔部10の形成
は、以下の通りである。まず、第1のレジスト5の上
に、高解像度の第2のレジストを塗布し、ゲート長0.
4〜0.5μのゲート電極パターンマスクによりフォト
リソグラフィにて、第2のレジストを現像し、0.4〜
0.5μのゲート電極パターンを形成する。そして、O2
プラズマによる等方性エッチングにより、第2のレジス
トのゲート電極パターン及び下地の第1のレジストをエ
ッチングして、第2のレジストのゲート電極パターンを
0.2〜0.3μに狭小化する。次に、Tiを蒸着し、第
2のレジストのゲート電極パターンをリフトオフするこ
とにより、0.2〜0.3μに狭小化された開孔部10を
有するメタルマスク9が形成される。
【0005】図7は、開孔部10を通して、リセス部1
1が形成され、かつゲート電極12が形成されたところ
である。リセス部11は開孔部10を通して、リン酸系
のエッチング液でエッチングによりGaAs基板のn+
層6を越えて、n型動作層2が露出する深さに形成され
る。そして、ゲート電極12はTi,Pt,Au等の金
属を同様に開孔部10を通して蒸着することによって形
成される。
【0006】図8は、メタルマスク9及び第1のレジス
ト5を除去して、GaAs MESFETの完成した構
造を示す。メタルマスク9及び第1のレジスト5の除去
は、剥離剤で第1のレジスト5を除去することによっ
て、メタルマスク9もリフトオフにより共に除去され
る。従って、従来の化合物半導体FETのゲート電極の
構造は、ソース電極3およびドレイン電極4の間にリセ
ス部11が位置し、その中央にクォータミクロンのゲー
ト長のゲート電極12が形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来のGaAs MESFETのゲート電極の構造では、
ゲート電極はソース電極およびドレイン電極間のリセス
部の略中央に位置するため、ゲート長を一定にしたまま
ドレイン耐圧をあげることは困難であった。係る現状技
術の問題点に鑑み、本発明は、ドレイン耐圧を向上しか
つ動作効率を向上するクォータミクロンのゲート電極を
有するGaAs MESFET等の化合物半導体装置の
製造方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】化合物半導体基板上にソ
ース/ドレイン電極を形成し、第1のレジストを塗布
し、第2のレジストを塗布し、フォトリソグラフィで、
第2のレジストを現像することにより、ゲート電極パタ
ーンを形成する工程と、該ゲート電極パターンを等方性
にエッチングし、狭小化する工程と、メタルマスクを蒸
着し、リフトオフにより狭小化された前記ゲート電極パ
ターンのメタルマスクの開孔部を形成する工程と、該メ
タルマスクの開孔部より前記第1のレジスト膜を等方的
に前記メタルマスクをひさし状に残すようにオーバーエ
ッチする工程と、該オーバーエッチされたレジスト膜を
マスクとして前記化合物半導体基板をエッチングするこ
とによりリセス部を形成する工程と、該リセス部に前記
メタルマスクの開孔部より斜めにゲート電極金属を蒸着
する工程とからなることを特徴とする。
【0009】
【作用】メタルマスクの開孔部よりレジスト膜を等方的
に、メタルマスクをひさし状に残すようにオーバーエッ
チすることにより、レジスト膜をマスクとして形成させ
るリセス部が幅広く形成される。そして幅広く形成され
たリセス部にメタルマスクの開孔部より斜めにゲート電
極金属を蒸着することにより、ゲート電極はドレインか
ら離れた位置に形成することができる。それ故、リセス
幅を広くとること及びゲート電極をドレイン電極から離
しソース電極に近づける位置に蒸着することにより、ド
レイン耐圧の向上および動作効率が向上する。
【0010】
【実施例】図1から図5は本発明の一実施例の化合物半
導体装置(GaAs MESFET)の製造工程の断面
図である。
【0011】図2はメタルマスク9に開孔部10を設け
た工程である。この工程迄は、特開平2−273941
号公報に開示される従来の技術と変わらない。即ち、半
絶縁性(i層)のGaAs基板1には、n型動作層2、
及び、オーミック接触のためのn+層6がエピ成長また
はイオン注入により形成されている。n+層6の上に
は、AuGe等のオーミック接触性の金属電極であるソ
ース電極3およびドレイン電極4が形成されている。そ
して、熱可塑性のレジスト5(たとえば、SAL−11
0−PL1 シプレー社製)が塗布され、熱可塑性ゆえ
に加熱することにより、表面が平坦化されている。そし
て、レジスト5の上には、下層Al、上層Tiの積層構
造からなるメタルマスク9が形成され0.2〜0.3μの
開孔部10が設けられている。なお、メタルマスク9の
AlとTiは各々600〜800オングストロームの膜
厚を有する。
【0012】このクォータミクロンの開孔部10の形成
は、以下の通りである。まず、第1のレジスト5の上
に、高解像度の第2のレジスト(たとえば、AZ520
0Eヘキスト社製)を塗布し、ゲート長0.4〜0.5μ
のゲート電極パターンマスクによりフォトリソグラフィ
にて、第2のレジストを現像し、0.4〜0.5μのゲー
ト電極パターンを形成する。そして、O2プラズマによ
る等方性エッチングにより、第2のレジストのゲート電
極パターン及び下地の第1のレジストをエッチングし
て、第2のレジストのゲート電極パターンを0.2〜0.
3μに狭小化する。次に、AlとTiを順次蒸着し、第
2のレジストのゲート電極パターンをリフトオフするこ
とにより、0.2〜0.3μに狭小化された開孔部10を
有するメタルマスク9が形成される。
【0013】図3は、メタルマスクの開孔部10よりレ
ジスト膜5を等方的にメタルマスク9をひさし状に残す
ようにオーバーエッチした工程である。このレジスト膜
5のエッチングは、O2 ガスを利用し、リアクティブイ
オンエッチ(RIE)装置を等方性の条件で使用して行
われる。この時、Al/Tiからなるメタルマスクはひ
さし状に残されるため、プラズマエッチング時および次
のリセスエッチング時にダレまたはそりが発生しないよ
う、充分な機械的強度が得られるように膜厚、膜の構成
を選択する必要がある。実験によれば、AlとTiの膜
厚が同じ厚みという条件で、上記膜厚より薄くするとダ
レが生じ、逆に厚くするとそりが発生する。
【0014】図4は、第1のレジスト5をマスクとし
て、エッチングによりリセス部11を形成した工程であ
る。リセス部11のエッチングは、リン酸系のエッチン
グ液によって行われ、その深さはソース電極3及びドレ
イン電極4の電流Idsをモニターすることによって決
められる。リセス部11の幅は、レジスト5がメタルマ
スク9をひさし状に残すようにオーバーエッチにより広
く開口されているため、従来の図8に示す構造と比較し
て大幅に広くなる。
【0015】次に、図1は、斜め蒸着によりゲート電極
12を形成した工程である。斜め蒸着は、蒸着装置を回
転させないで、蒸着装置のソースを、GaAs基板の垂
線に対して20°〜30°の角度をつけた位置に置き蒸
着を行うものである。従って、ゲート電極12はメタル
マスク9の開孔部10を通して斜めに蒸着形成され、図
1に示すようにソース電極3に近づき、ドレイン電極4
から離れた位置に狭小化された0.2〜0.3μのゲート
長で形成される。なおゲート電極12は、Ti/Pt/
Auの金属の三層構造からなっている。
【0016】図5は、メタルマスク9及び第1のレジス
ト5を剥離した工程である。第1のレジスト5を剥離剤
により除去することにより、メタルマスク9もリフトオ
フされ除去される。ここで、クォータミクロンのゲート
電極12を有するGaAsMESFETが完成する。そ
してゲート電極12は広いリセス部11のソース電極3
に近く、ドレイン電極4から離れた位置に形成されるの
で、ドレイン容量が減少し、ドレイン耐圧が向上し、G
aAs MESFETの動作効率が向上する。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の製造方
法によれば、GaAs MESFET等の化合物半導体
装置のリセス幅を広くとることができ、光露光によるク
ォータミクロンのゲート電極をソース電極に近づけ、ド
レイン電極から離すことができる。これにより、化合物
半導体装置、特に高出力タイプのGaAsMESFET
等の動作特性の改善に顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のGaAs MESFETの
製造工程の断面図。
【図2】本発明の一実施例のGaAs MESFETの
製造工程の断面図。
【図3】本発明の一実施例のGaAs MESFETの
製造工程の断面図。
【図4】本発明の一実施例のGaAs MESFETの
製造工程の断面図。
【図5】本発明の一実施例のGaAs MESFETの
製造工程の断面図。
【図6】従来のGaAs MESFETの製造工程の断
面図。
【図7】従来のGaAs MESFETの製造工程の断
面図。
【図8】従来のGaAs MESFETの製造工程の断
面図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板上にソース/ドレイン
    電極を形成し、第1のレジストを塗布し、第2のレジス
    トを塗布し、フォトリソグラフィで、第2のレジストを
    現像することにより、ゲート電極パターンを形成する工
    程と、メタルマスクを蒸着し、リフトオフにより前記ゲ
    ート電極パターンのメタルマスクの開孔部を形成する工
    程と、該メタルマスクの開孔部より前記第1のレジスト
    膜を等方的に前記メタルマスクをひさし状に残すように
    オーバーエッチする工程と、該オーバーエッチされたレ
    ジスト膜をマスクとして前記化合物半導体基板をエッチ
    ングすることによりリセス部を形成する工程と、該リセ
    ス部に前記メタルマスクの開孔部より斜めにゲート電極
    金属を蒸着する工程とからなることを特徴とする化合物
    半導体装置の製造方法。
JP31470991A 1991-11-28 1991-11-28 化合物半導体装置の製造方法 Pending JPH05152346A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2277639B (en) * 1993-04-27 1997-08-06 Gold Star Co Method of making a FET having a recessed gate structure
US9263292B2 (en) 2004-07-12 2016-02-16 Globalfoundries Inc. Processing for overcoming extreme topography

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GB2277639B (en) * 1993-04-27 1997-08-06 Gold Star Co Method of making a FET having a recessed gate structure
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