JPH05315299A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05315299A
JPH05315299A JP11627992A JP11627992A JPH05315299A JP H05315299 A JPH05315299 A JP H05315299A JP 11627992 A JP11627992 A JP 11627992A JP 11627992 A JP11627992 A JP 11627992A JP H05315299 A JPH05315299 A JP H05315299A
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JP
Japan
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active layer
etching
film
resist
mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP11627992A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Okada
学 岡田
Toru Shigeta
徹 繁田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device manufacturing method by which the tapered shape of a semiconductor substrate can be formed with high reproducibility, the tapered section of the substrate can be formed to a gentle slope on which uniform gate electrodes can be easily formed, and the surface of the substrate in the area to be protected during the manufacturing process can be protected from oxidation or fine etching. CONSTITUTION:After a GaA As substrate 2 is etched to a prescribed depth by using an SiNx insulating film 3 which is etched by using a resist pattern 4 as a mask and has an adhesive property to the substrate 2 higher than the pattern 4 has as a mask, a process for side-etching the film 3 by prescribed dimensions by using the pattern 4 as a mask is repeated two or more times.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、特に、エピタキシャル成長により作製した化合
物半導体基板を含むFET(フィールド・エフェクト・
トランジスタ)やIC等の半導体装置の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an FET (field effect transistor) including a compound semiconductor substrate manufactured by epitaxial growth.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a transistor) or an IC.

【0002】[0002]

【従来の技術】低雑音FETであるHEMT(ハイ・エ
レクトロン・モービリティ・トランジスタ)の一般的な
製造プロセスを、図4を参照しながら説明する。図4の
左列は平面図であり、図4の右列は、左列の平面図のA
−A断面図である。
2. Description of the Related Art A general manufacturing process of a low noise FET HEMT (high electron mobility transistor) will be described with reference to FIG. The left column of FIG. 4 is a plan view, and the right column of FIG. 4 is the plan view A of the left column.
FIG.

【0003】まず、図4(a)に示すように、半絶縁性Ga
As基板1上に、MBE(分子線エピタキシャル)成長法
を用いて、5500Åの厚さの活性層2を形成する。
First, as shown in FIG. 4 (a), the semi-insulating Ga
On the As substrate 1, the active layer 2 having a thickness of 5500Å is formed by using the MBE (Molecular Beam Epitaxial) growth method.

【0004】次に、図4(b)に示すように、活性層2の
チップ間分離のため、および所定のデバイス構造を実現
するために、不要な活性層領域7をエッチングにより除
去する。
Next, as shown in FIG. 4B, unnecessary active layer regions 7 are removed by etching in order to separate the active layer 2 between chips and to realize a predetermined device structure.

【0005】次に、図4(c)に示すように、上記活性層
2上にオーミック電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, an ohmic electrode 8 is formed on the active layer 2.

【0006】次に、図4(d)に示すように、オーミック
電極8と8の間の活性層2にリセスエッチングを施し
て、リセス5を形成した後、このリセス5にゲート電極
6を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the active layer 2 between the ohmic electrodes 8 and 8 is recess-etched to form a recess 5, and then the gate electrode 6 is formed in the recess 5. To do.

【0007】この後、所定のデバイス構造を得るため
に、配線電極,ボンディング電極等を形成するが詳細な
説明は省略する。
Thereafter, wiring electrodes, bonding electrodes, etc. are formed in order to obtain a predetermined device structure, but detailed description thereof will be omitted.

【0008】上記HEMTの製造プロセス中、図4(b)
に対応する活性層分離工程(いわゆるメサエッチング工
程)を図5に示す第1従来例と図6に示す第2従来例に
ついて順に説明する。
During the HEMT manufacturing process, as shown in FIG.
The active layer separating step (so-called mesa etching step) corresponding to the above will be sequentially described for the first conventional example shown in FIG. 5 and the second conventional example shown in FIG.

【0009】第1従来例では、図5(a)に示すように、
まず、半絶縁性GaAs基板51上に形成した厚さd1=
5500ÅのGaAs及びAlGaAsからなる活性層52
のGaAs表面に、プラズマCVD法により1000Å程
度の厚さのSiNx膜53を形成する。
In the first conventional example, as shown in FIG.
First, the thickness d1 formed on the semi-insulating GaAs substrate 51 =
Active layer 52 consisting of 5500Å GaAs and AlGaAs
A SiNx film 53 having a thickness of about 1000Å is formed on the GaAs surface by the plasma CVD method.

【0010】次に、図5(b)に示すように、SiNx膜5
3の上面全体にレジスト膜54を塗布した後、図5(c)
に示すように、レジスト膜54を露光して、レジスト膜
54を所定のパターンのレジストパターン54にする。
次に、図5(d)に示すように、上記レジストパターン5
4をマスクとしてSiNx膜を選択的にエッチングして、
活性層52を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5B, the SiNx film 5
5 (c) after applying the resist film 54 on the entire upper surface of FIG.
As shown in FIG. 3, the resist film 54 is exposed to form a resist pattern 54 having a predetermined pattern.
Next, as shown in FIG. 5D, the resist pattern 5
4 is used as a mask to selectively etch the SiNx film,
The active layer 52 is exposed.

【0011】その後、図5(e)に示すように、リン酸系
エッチャントを用いて、活性層52をd2=6000Å
の深さまでエッチングし、不要な活性層領域55を除去
する。
Thereafter, as shown in FIG. 5 (e), the active layer 52 is d2 = 6000Å using a phosphoric acid type etchant.
Is etched to the depth of, and the unnecessary active layer region 55 is removed.

【0012】一方、第2従来例では、図6(a)に示すよ
うに、まず、半絶縁性GaAs基板61上に形成した厚さ
d1=5500ÅのGaAs及びAlGaAsからなる活性層
62のGaAs表面全体に、レジスト膜64を塗布する。
その後、図6(b)に示すように、レジスト膜64を所定
のパターンに露光して、レジスト膜64をレジストパタ
ーン64にする。次に、上記活性層62とレジストパタ
ーン64間の密着性を制御するために上記レジストパタ
ーン64をポストベークする。次に、図6(c)に示すよ
うに、上記レジストパターン64をマスクに、リン酸系
エッチャントを用いて、活性層62,GaAs基板61をd
2=6000Åの深さまでエッチングし、不要な活性層
領域65を除去する。
On the other hand, in the second conventional example, as shown in FIG. 6A, first, the thickness formed on the semi-insulating GaAs substrate 61.
A resist film 64 is applied to the entire GaAs surface of the active layer 62 made of GaAs and AlGaAs with d1 = 5500Å.
Then, as shown in FIG. 6B, the resist film 64 is exposed to a predetermined pattern to form the resist film 64 into a resist pattern 64. Next, the resist pattern 64 is post-baked in order to control the adhesion between the active layer 62 and the resist pattern 64. Next, as shown in FIG. 6C, the active layer 62 and the GaAs substrate 61 are removed by using a phosphoric acid-based etchant with the resist pattern 64 as a mask.
Etching is performed to a depth of 2 = 6000Å to remove the unnecessary active layer region 65.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図5に示した第1従来
例は、レジスト54よりも、活性層52に対して密着性
が強いSiNx膜53を、活性層52のエッチングマスク
として使用しているので、バラツキの少ない再現性の高
いエッチング形状を得ることができる上に、製造工程中
に酸化や微小なエッチングを受け易い活性層52の表面
に絶縁膜であるSiNx膜53を形成するので、活性層5
2の表面安定化を計ることができるという長所を持つ。
In the first conventional example shown in FIG. 5, the SiNx film 53, which has stronger adhesion to the active layer 52 than the resist 54, is used as an etching mask for the active layer 52. Therefore, the SiNx film 53, which is an insulating film, is formed on the surface of the active layer 52 which is susceptible to oxidation and minute etching during the manufacturing process, in addition to obtaining a highly reproducible etching shape with less variation. Active layer 5
2 has the advantage of being able to measure the surface stabilization.

【0014】しかしながら、上記第1従来例は、GaAl
As活性層52とSiNx膜53との間の密着性が強いた
め、活性層52のエッチング時に活性層52とSiNx膜
53の間からエッチャントが侵入し難く、図7(a)に例
示するように、活性層52の側面の傾斜角θが45゜よ
りも大きくなる。この図7は、図4の左列の平面図にお
けるB−B断面に対応している。図7(a)において、Dz
=6000Å,Lz=3000Å,θ=63°程度であ
る。つまり、活性層52の側面の傾斜が非常に急峻にな
る。このため、その後、例えば、図4(d)に対応するゲ
ート電極形成工程において、図7(b)に示すように、活
性層52上にレジスト71を塗布すると、レジスト71
の厚さの均一性が低下する。つまり、レジスト71の厚
さがX部で薄くなる一方、Y部で厚くなる。すると、上
記レジスト71を露光する際に、X部で露光過剰になる
一方、Y部で露光不足となる。その結果、現像後のX部
のレジスト開口寸法が拡大する一方、Y部では縮小す
る。このため、上記X部でゲート電極寸法が拡大する一
方、、上記Y部でゲート電極寸法の縮小や断線が発生す
るという問題がある。
However, in the first conventional example, the GaAl
Since the adhesiveness between the As active layer 52 and the SiNx film 53 is strong, it is difficult for the etchant to enter from between the active layer 52 and the SiNx film 53 during the etching of the active layer 52, as shown in FIG. 7 (a). The inclination angle θ of the side surface of the active layer 52 becomes larger than 45 °. This FIG. 7 corresponds to the BB cross section in the plan view of the left column of FIG. In FIG. 7 (a), Dz
= 6000Å, Lz = 3000Å, θ = 63 °. That is, the inclination of the side surface of the active layer 52 becomes very steep. Therefore, after that, for example, in the gate electrode forming step corresponding to FIG. 4D, when the resist 71 is applied on the active layer 52 as shown in FIG.
Thickness uniformity is reduced. That is, the thickness of the resist 71 becomes thinner at the X portion and becomes thicker at the Y portion. Then, when the resist 71 is exposed, the X portion is overexposed, while the Y portion is underexposed. As a result, the resist opening size in the X portion after development is enlarged, while it is reduced in the Y portion. Therefore, there is a problem that the gate electrode size is enlarged in the X portion, while the gate electrode size is reduced and the wire is broken in the Y portion.

【0015】上記図4(d)のB−B断面のK部拡大図を
図9に示す。図9におけるE部が、図7におけるX部に
対応し、図9におけるF部が図7におけるY部に対応す
る。第1従来例によれば、図9のE部でゲート電極6が
拡大し、図9のF部でゲート電極6が縮小するのであ
る。
FIG. 9 shows an enlarged view of the K portion of the BB cross section of FIG. 4 (d). The E section in FIG. 9 corresponds to the X section in FIG. 7, and the F section in FIG. 9 corresponds to the Y section in FIG. 7. According to the first conventional example, the gate electrode 6 expands at the E portion in FIG. 9 and the gate electrode 6 shrinks at the F portion in FIG.

【0016】特に、低雑音FETの高性能化に伴うゲー
ト長の短縮が進み、レジスト膜厚の薄膜化が進行した場
合に、上記ゲート電極寸法の著しい不均一さを招く。
In particular, when the gate length is shortened as the performance of the low noise FET is improved and the resist film thickness is further reduced, the above-mentioned nonuniformity of the gate electrode size is caused.

【0017】図6に示した第2従来例は、GaAlAs活
性層62に対して密着性が比較的弱いレジスト64を活
性層62に対するエッチングマスクとて使用しているの
で、活性層62とレジスト64との間からエッチャント
が侵入し易く、図8(a)に例示するように、活性層62
の側面の傾斜角θが45゜よりも小さくなる。すなわ
ち、活性層62の側面の傾斜が緩やかになる。この図8
は、図4の左列の平面図におけるB−B断面に対応して
いる。この第2従来例は、第1実施例と異なり、活性層
62の側面の傾斜が緩やかなので、ゲート電極形成のた
めのレジスト厚が比較的不均一にならず、ゲート電極寸
法の不均一を招くことがない。
In the second conventional example shown in FIG. 6, since the resist 64 having a relatively weak adhesion to the GaAlAs active layer 62 is used as an etching mask for the active layer 62, the active layer 62 and the resist 64 are used. The etchant easily enters from between the active layer 62 and the active layer 62, as shown in FIG.
The inclination angle θ of the side surface becomes smaller than 45 °. That is, the inclination of the side surface of the active layer 62 becomes gentle. This Figure 8
Corresponds to the BB cross section in the plan view of the left column in FIG. 4. In the second conventional example, unlike the first example, the side surface of the active layer 62 has a gentle slope, so that the resist thickness for forming the gate electrode does not become relatively nonuniform, which causes nonuniform gate electrode dimensions. Never.

【0018】しかし、この第2従来例では、レジスト6
4のポストベーク条件や活性層62の表面状態によっ
て、レジスト64と活性層62との密着性が大きく変化
するので、上記活性層62の側面のテーパー形状レジス
ト64をマスクとするエッチングによる活性層62のエ
ッチング形状の再現性が非常に悪く、活性層62の形状
のバラツキが非常に大きくなるという問題がある。
However, in the second conventional example, the resist 6
Since the adhesiveness between the resist 64 and the active layer 62 greatly changes depending on the post-baking condition of No. 4 and the surface state of the active layer 62, the active layer 62 by etching using the tapered resist 64 on the side surface of the active layer 62 as a mask. There is a problem that the reproducibility of the etched shape is very poor and the shape of the active layer 62 greatly varies.

【0019】例えば、図8(a)に示した活性層62を含
む傾斜部の寸法Dv=6000Å,Lv=12000Å,θ
=26°を設計中心値として、エッチング条件を設定し
ても、図8(b)に示すLv=6000Å,θ=45°から
図8(c)に示すLv=20000Å,θ=17°まで傾斜
部の形状がばらつく。
For example, the dimensions Dv = 6000Å, Lv = 12000Å, θ of the inclined portion including the active layer 62 shown in FIG. 8A.
Even if the etching conditions are set with a design center value of = 26 °, inclination from Lv = 6000Å, θ = 45 ° shown in FIG. 8 (b) to Lv = 20000Å, θ = 17 ° shown in FIG. 8 (c) The shape of the part varies.

【0020】また、上記第2従来例は、第1従来例と異
なり、活性層62を覆う保護膜としてのSiNx膜がない
ので、製造プロセス中に、レジストパターン64で覆わ
れた活性層62表面が酸化や微小なエッチングを受け
て、活性層62表面が不安定になる事も問題である。
Further, unlike the first conventional example, the second conventional example does not have a SiNx film as a protective film for covering the active layer 62, so that the surface of the active layer 62 covered with the resist pattern 64 during the manufacturing process. There is also a problem that the surface of the active layer 62 becomes unstable due to oxidation and minute etching.

【0021】そこで、本発明の目的は、半導体基板のテ
ーパー形状を再現性良く形成できると共に、基板のテー
パー部を、均一なゲート電極の形成が容易な緩やかな傾
斜にでき、しかも、製造プロセス中に保護すべき領域の
半導体基板表面を酸化や微小エッチングから保護できる
半導体装置の製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to form a taper shape of a semiconductor substrate with good reproducibility, and to make the taper portion of the substrate have a gentle inclination which facilitates formation of a uniform gate electrode, and further, during the manufacturing process. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can protect the surface of a semiconductor substrate in a region to be protected from oxidation and minute etching.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板上にレジスト膜を形成する前
に、上記半導体基板上に上記レジスト膜よりも上記半導
体基板との密着性が高い絶縁膜を形成し、次に、上記絶
縁膜上に上記レジスト膜を形成し、このレジスト膜をリ
ソグラフィーによってレジストパターンにする第1工程
と、上記レジストパターンをマスクとして上記絶縁膜を
エッチングして、上記半導体基板表面を露出させる第2
工程と、上記エッチングされた絶縁膜をマスクとして上
記半導体基板を所定の深さまでエッチングし、その後、
上記レジストパターンをマスクとして上記絶縁膜を所定
の寸法だけサイドエッチングする第3工程とを有し、上
記第3工程を2回以上繰り返すことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method in which, before forming a resist film on a semiconductor substrate, the adhesiveness to the semiconductor substrate is higher than that to the resist film on the semiconductor substrate. A high insulating film is formed, then the resist film is formed on the insulating film, and the first step of forming the resist film into a resist pattern by lithography, and the insulating film is etched using the resist pattern as a mask. A second exposing the surface of the semiconductor substrate
Steps and etching the semiconductor substrate to a predetermined depth using the etched insulating film as a mask, then,
A third step of side-etching the insulating film by a predetermined dimension using the resist pattern as a mask, and the third step is repeated twice or more.

【0023】[0023]

【作用】上記製造方法によれば、上記半導体基板上に上
記レジスト膜よりも上記半導体基板との密着性が高い絶
縁膜を形成するので、製造プロセス中の酸化や微小エッ
チングに対して半導体基板の表面を保護でき半導体基板
内や半導体基板間等でのデバイス特性のばらつきを低減
できる。
According to the above-mentioned manufacturing method, since the insulating film having higher adhesiveness to the semiconductor substrate than the resist film is formed on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is protected against oxidation and minute etching during the manufacturing process. It is possible to protect the surface and reduce variations in device characteristics within a semiconductor substrate or between semiconductor substrates.

【0024】また、上記絶縁膜をマスクとして上記半導
体基板を所定の深さまでエッチングし、次に、上記レジ
ストパターンをマスクとして上記絶縁膜を所定の寸法だ
け両側からサイドエッチングする第3工程を繰り返すの
で、上記絶縁膜を所定の寸法だけサイドエッチングした
分だけ、上記半導体基板のテーパー部の底辺Lが増大さ
せられて、上記テーパー部の傾斜が緩やかになる。した
がって、ゲート電極形成時に、上記テーパー部上に形成
するレジスト厚を均一化でき、上記レジストの露光過不
足を抑えることができて、上記テーパー部上に所望の均
一な形状のゲート電極を容易に形成できるようになる。
Since the semiconductor substrate is etched to a predetermined depth by using the insulating film as a mask, and then the third step of side-etching the insulating film by a predetermined dimension from both sides using the resist pattern as a mask is repeated. The base L of the tapered portion of the semiconductor substrate is increased by the side etching of the insulating film by a predetermined dimension, and the inclination of the tapered portion becomes gentle. Therefore, at the time of forming the gate electrode, the thickness of the resist formed on the tapered portion can be made uniform, overexposure and deficiency of the resist can be suppressed, and a gate electrode having a desired uniform shape can be easily formed on the tapered portion. Can be formed.

【0025】例えば、上記サイドエッチングを含む第3
工程を3回繰り返すと、図3に示すように、上記サイド
エッチングを行わない第1従来例に比べて(L1+L2
+L3)だけ底辺Lが増大させられて、テーパー部の傾
斜が緩やかになる。
For example, the third including the above side etching
When the process is repeated three times, as shown in FIG. 3, as compared with the first conventional example in which the side etching is not performed, (L1 + L2
The base L is increased by + L3), and the inclination of the tapered portion becomes gentle.

【0026】また、上記レジスト膜よりも上記半導体基
板との密着性が良い絶縁膜をマスクとして上記半導体基
板をエッチングするので、エッチング寸法のバラツキが
小さい再現性の高いエッチングが可能であり、上記半導
体基板のテーパー形状が再現性良く形成される。
Further, since the semiconductor substrate is etched using the insulating film, which has a better adhesiveness to the semiconductor substrate than the resist film, as a mask, it is possible to perform highly reproducible etching with a small variation in etching dimension. The taper shape of the substrate is formed with good reproducibility.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0028】この実施例は、低雑音FETであるHEM
Tの製造方法であり、上記製造方法の概略の流れは、従
来技術で説明した図4と同じであるので説明を省略し、
図4(b)に示す活性層分離工程(いわゆるメサエッチング
工程)の詳細について、図1,図2を順に参照しながら説
明する。図1,図2は図4の左側の平面図のB−B断面
図に対応している。
This embodiment is a low noise FET HEM.
The manufacturing method of T is the same as that of the manufacturing method of FIG.
Details of the active layer separation step (so-called mesa etching step) shown in FIG. 4B will be described with reference to FIGS. 1 and 2 correspond to the B-B sectional view of the plan view on the left side of FIG.

【0029】まず、図1(a)に示すように、GaAs半導
体基板1上に、MBE法によりTe=5500Åの厚さ
にエピタキシャル成長させたGaAs及びAlGaAsから
なる活性層2上に、プラズマCVD法によって、絶縁膜
であるSiNx膜3をTs=2000Åの厚さに成膜し、
その後、上記SiNx膜3の上面全体にフォトレジスト膜
4を塗布する。
First, as shown in FIG. 1 (a), an active layer 2 made of GaAs and AlGaAs was epitaxially grown on a GaAs semiconductor substrate 1 by MBE to a thickness of Te = 5500Å by a plasma CVD method. , A SiNx film 3 which is an insulating film is formed to a thickness of Ts = 2000Å,
Then, a photoresist film 4 is applied on the entire upper surface of the SiNx film 3.

【0030】次に、図1(b)に示すように、フォトレジ
スト膜4を露光して、フォトレジスト膜4を所定のパタ
ーンのレジストパターン4にする。
Next, as shown in FIG. 1B, the photoresist film 4 is exposed to form a resist pattern 4 having a predetermined pattern.

【0031】次に、図1(c)に示すように、上記レジス
トパターン4をマスクとして、BHF(バッファードフ
ッ酸)を用いてSiNx膜3を選択的にエッチングして、
活性層2の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 1C, the SiNx film 3 is selectively etched by using BHF (buffered hydrofluoric acid) with the resist pattern 4 as a mask.
The surface of the active layer 2 is exposed.

【0032】次に、図1(d)に示すように、上記SiNx
膜3をマスクとして、リン酸系エッチャント(H3
4:H22:H2O=3:1:50)を用いて、活性層
2を、深さD1=2000Åだけエッチングする。
Next, as shown in FIG. 1D, the above-mentioned SiNx
Using the film 3 as a mask, a phosphoric acid-based etchant (H 3 P
O 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 3: 1: 50) is used to etch the active layer 2 to a depth D1 = 2000Å.

【0033】次に、図1(e)に示すように、上記レジス
トパターン4をマスクとして、BHF(バッファードフ
ッ酸)を用いて上記SiNx膜3をサイドエッチング量L
1=3000Åになる様にサイドエッチングする。
Next, as shown in FIG. 1 (e), the SiNx film 3 is side-etched by the amount L with BHF (buffered hydrofluoric acid) using the resist pattern 4 as a mask.
Side etch so that 1 = 3000Å.

【0034】次に、図2(f)に示すように、再度、上記
SiNx膜3をマスクとして、上記リン酸系エッチャント
を用いて、上記活性層2を深さD2=2000Åだけエ
ッチングする。
Next, as shown in FIG. 2F, the active layer 2 is etched again to a depth D2 = 2000 Å using the phosphoric acid-based etchant with the SiNx film 3 as a mask.

【0035】次に、図2(g)に示すように、上記レジス
トパターン4をマスクとして、BHFを用いて、SiNx
膜3をサイドエッチング量L2=3000Åになる様に
サイドエッチングする。
Next, as shown in FIG. 2G, SiNx is formed by using BHF with the resist pattern 4 as a mask.
The film 3 is side-etched so that the side-etching amount L2 = 3000Å.

【0036】次に、図2(h)に示すように、再び、SiN
x膜3をマスクとして、上記リン酸系エッチャントを用
いて、上記活性層2,GaAs半導体基板1を深さD3=
1500Åだけエッチングする。
Next, as shown in FIG. 2 (h), the SiN
Using the phosphoric acid-based etchant with the x film 3 as a mask, the active layer 2 and the GaAs semiconductor substrate 1 have a depth D3 =
Etch only 1500Å.

【0037】次に、図2(i)に示すように、上記レジス
トパターン4をマスクとして、BHFを用いて、SiNx
膜3をサイドエッチング量L3=3000Åになる様に
サイドエッチングする。
Next, as shown in FIG. 2I, SiNx is formed by using BHF with the resist pattern 4 as a mask.
The film 3 is side-etched so that the side-etching amount L3 = 3000Å.

【0038】次に、図2(j)に示すように、上記SiNx
膜3をマスクとして上記リン酸系エッチャントを用い
て、上記活性層2,GaAs半導体基板1を深さD4=5
00Åだけエッチングする。
Next, as shown in FIG. 2 (j), the SiNx
Using the phosphoric acid-based etchant with the film 3 as a mask, the active layer 2 and the GaAs semiconductor substrate 1 have a depth D4 = 5.
Etch only 00Å.

【0039】以上の製造工程により形成した活性層2の
エッチングされた側面のテーパー形状を図3に示す。図
3に示すように、テーパー部の合計エッチング深さD=
6000Å(D=D1+D2+D3+D4=2000Å
+2000Å+1500Å+500Å)となり、テーパ
ー部の合計底辺長L=15000Å(L=La+L1+L
b+L2+Lc+L3+Ld=1000Å+3000Å+
1000Å+3000Å+750Å+3000Å+25
0Å)となる。このように、上記実施例によって、厚さ
Te=5500Åの活性層2を選択的に分離できる。
FIG. 3 shows the tapered shape of the etched side surface of the active layer 2 formed by the above manufacturing process. As shown in FIG. 3, the total etching depth of the tapered portion D =
6000Å (D = D1 + D2 + D3 + D4 = 2000Å
+ 2000Å + 1500Å + 500Å), the total base length of the taper part L = 15000Å (L = La + L1 + L)
b + L2 + Lc + L3 + Ld = 1000Å + 3000Å +
1000 Å + 3000 Å + 750 Å + 3000 Å + 25
0 Å). As described above, according to the above embodiment, the active layer 2 having the thickness Te = 5500Å can be selectively separated.

【0040】上記実施例によれば、図1(d)〜(i)に示し
たように、SiNx膜3をマスクとして活性層2をエッチ
ングした後にレジストパターン4をマスクとしてSiNx
膜3をサイドエッチングする工程を3回繰り返し、活性
層2のエッチングとSiNx膜3のサイドエッチングを交
互に実施したことによって、上記SiNx膜3のサイドエ
ッチングを行わない第1従来例に比べて、上記3回のサ
イドエッチング分(L1+L2+L3)だけ上記テーパー
部の底辺長Lが増加し、上記テーパー部の傾斜を緩やか
にできる。したがって、ゲート電極形成時に、上記テー
パー部上に形成するレジスト厚を均一化でき、上記レジ
ストの露光過不足を抑えることができて、上記テーパー
部上に所望の均一な形状のゲート電極を容易に形成でき
るようになる。
According to the above embodiment, as shown in FIGS. 1D to 1I, the active layer 2 is etched using the SiNx film 3 as a mask, and then the SiNx film is patterned using the resist pattern 4 as a mask.
By repeating the step of side-etching the film 3 three times and alternately performing the etching of the active layer 2 and the side-etching of the SiNx film 3, as compared with the first conventional example in which the side-etching of the SiNx film 3 is not performed, The base length L of the tapered portion is increased by the amount of the three side etchings (L1 + L2 + L3), and the inclination of the tapered portion can be made gentle. Therefore, at the time of forming the gate electrode, the thickness of the resist formed on the tapered portion can be made uniform, overexposure and deficiency of the resist can be suppressed, and a gate electrode having a desired uniform shape can be easily formed on the tapered portion. Can be formed.

【0041】また、上記活性層2のエッチングマスクと
して、フォトレジスト4よりも、活性層2との密着性が
強いSiNx膜3を用いたので、上記活性層2を再現性良
くエッチングでき、バラツキの少ないエッチング形状を
実現できる。
Further, since the SiNx film 3 having a stronger adhesion to the active layer 2 than the photoresist 4 is used as the etching mask for the active layer 2, the active layer 2 can be etched with good reproducibility, and the variation can be prevented. A small etching shape can be realized.

【0042】さらに、図1および2に示した製造工程中
に、活性層2との密着性が強いSiNx膜3が活性層2の
表面を、酸化や微小エッチングに対して保護するので、
活性層2の表面を良好な状態に維持できる。
Further, during the manufacturing process shown in FIGS. 1 and 2, the SiNx film 3 having strong adhesion to the active layer 2 protects the surface of the active layer 2 against oxidation and minute etching.
The surface of the active layer 2 can be maintained in a good state.

【0043】さらに、上述のようにゲート電極形成のた
めのレジスト厚を均一化できるので、例えばゲート電極
長を短縮するためにゲート電極形成工程時にEB直接描
画を用いた3層レジストプロセスを用いる場合のよう
に、上記3層レジストが含む下層レジストの厚さが薄い
(約1000Å程度)場合にも、所望の均一な形状のゲー
ト電極を容易に形成できるようになる。
Further, since the resist thickness for forming the gate electrode can be made uniform as described above, for example, in the case of using a three-layer resist process using EB direct writing in the gate electrode forming step in order to shorten the gate electrode length. , The lower layer resist included in the above three layer resist is thin.
Even in the case of (about 1000Å), it becomes possible to easily form a gate electrode having a desired uniform shape.

【0044】なお、上記実施例では、上記活性層2を4
段階にエッチングしたが、上記エッチング後の製造プロ
セスや設計加工寸法に応じて、上記活性層2を最適な複
数の段階にエッチングしてもよい。また、本発明は、上
記実施例の低雑音FETとしてのHEMTの製造プロセ
スに限らず、エピタキシャル成長された半導体基板の活
性層分離工程に適用できる。
In the above embodiment, the active layer 2 is formed by 4
Although the etching is performed in stages, the active layer 2 may be etched in optimal stages according to the post-etching manufacturing process and design processing dimensions. Further, the present invention can be applied not only to the manufacturing process of the HEMT as the low noise FET of the above embodiment, but also to the active layer separating step of the epitaxially grown semiconductor substrate.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の半導体装置の製造方法は、レジストパターンをマスク
としてエッチングされ、上記レジストパターンよりも半
導体基板との密着性が強い絶縁膜をマスクとして、上記
半導体基板を所定の深さまでエッチングし、その後、上
記レジストパターンをマスクとして上記絶縁膜を所定の
寸法だけサイドエッチングする第3工程を2回以上繰り
返すので、上記絶縁膜を所定の寸法だけサイドエッチン
グした分だけ、上記半導体基板のテーパー部の底辺Lを
増大させることができて、上記テーパー部の傾斜を緩や
かにできる。したがって、ゲート電極形成時に、上記テ
ーパー部上に形成するレジスト厚を均一化でき、上記レ
ジストの露光過不足を抑えることができて、上記テーパ
ー部上に所望の均一な形状のゲート電極を容易に形成で
きるようになる。
As is apparent from the above description, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating film which is etched using a resist pattern as a mask and has a stronger adhesiveness with a semiconductor substrate than the resist pattern is used as a mask. , The semiconductor substrate is etched to a predetermined depth, and then the third step of side-etching the insulating film by a predetermined dimension using the resist pattern as a mask is repeated twice or more, so that the insulating film is side-etched by a predetermined dimension. The bottom L of the tapered portion of the semiconductor substrate can be increased by the amount of etching, and the inclination of the tapered portion can be made gentle. Therefore, at the time of forming the gate electrode, the thickness of the resist formed on the tapered portion can be made uniform, overexposure and deficiency of the resist can be suppressed, and a gate electrode having a desired uniform shape can be easily formed on the tapered portion. Can be formed.

【0046】また、上記レジスト膜よりも上記半導体基
板との密着性が良い絶縁膜をマスクとして上記半導体基
板をエッチングするので、エッチング寸法のバラツキが
小さい再現性の高いエッチングが可能であり、上記半導
体基板のテーパー形状を再現性良く形成できる。
Further, since the semiconductor substrate is etched by using the insulating film, which has better adhesiveness to the semiconductor substrate than the resist film, as the mask, it is possible to perform etching with high reproducibility with less variation in etching dimension. The taper shape of the substrate can be formed with good reproducibility.

【0047】さらに、上記半導体基板上に上記レジスト
膜よりも上記半導体基板との密着性が高い絶縁膜を形成
するので、製造プロセス中の酸化や微小エッチングに対
して半導体基板の表面を保護でき、半導体基板内や半導
体基板間等でのデバイス特性のばらつきを低減できる。
Further, since the insulating film having higher adhesiveness to the semiconductor substrate than the resist film is formed on the semiconductor substrate, the surface of the semiconductor substrate can be protected against oxidation and minute etching during the manufacturing process, It is possible to reduce variations in device characteristics within a semiconductor substrate, between semiconductor substrates, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例の半導体装置の製造方法を説
明する断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例の半導体装置の製造方法を説
明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【図3】 上記実施例によるエッチング断面形状を示す
拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing an etching cross-sectional shape according to the above embodiment.

【図4】 半導体装置としての低雑音FETであるHE
MTのプロセスフローを示す平面図および断面図であ
る。
FIG. 4 HE which is a low noise FET as a semiconductor device
It is the top view and sectional drawing which show the process flow of MT.

【図5】 第1従来例であるHEMTの活性層分離工程
を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an active layer separation step of a HEMT that is a first conventional example.

【図6】 第2従来例であるHEMTの活性層分離工程
を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an active layer separation step of a HEMT that is a second conventional example.

【図7】 上記第1従来例によるエッチング断面形状を
示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing an etching sectional shape according to the first conventional example.

【図8】 上記第2従来例によるエッチング断面形状を
示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing an etching sectional shape according to the second conventional example.

【図9】 図4(d)のK部のB−B断面の拡大図であ
る。
9 is an enlarged view of a B-B cross section of a K portion in FIG. 4 (d).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 活性層 3 SiNx膜 4 フォトレジスト 5 リセス 6 ゲート電極 7 不要な活性層領域 8 オーミック電極 1 GaAs substrate 2 active layer 3 SiNx film 4 photoresist 5 recess 6 gate electrode 7 unnecessary active layer region 8 ohmic electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にレジスト膜を形成する前
に、上記半導体基板上に上記レジスト膜よりも上記半導
体基板との密着性が高い絶縁膜を形成し、次に、上記絶
縁膜上に上記レジスト膜を形成し、このレジスト膜をリ
ソグラフィーによってレジストパターンにする第1工程
と、 上記レジストパターンをマスクとして上記絶縁膜をエッ
チングして、上記半導体基板表面を露出させる第2工程
と、 上記エッチングされた絶縁膜をマスクとして上記半導体
基板を所定の深さまでエッチングし、その後、上記レジ
ストパターンをマスクとして上記絶縁膜を所定の寸法だ
けサイドエッチングする第3工程とを有し、 上記第3工程を2回以上繰り返すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. An insulating film having higher adhesion to the semiconductor substrate than the resist film is formed on the semiconductor substrate before forming the resist film on the semiconductor substrate, and then the insulating film is formed on the insulating film. A first step of forming the resist film and making the resist film into a resist pattern by lithography; a second step of etching the insulating film using the resist pattern as a mask to expose the surface of the semiconductor substrate; and the etching Etching the semiconductor substrate to a predetermined depth by using the insulating film thus formed as a mask, and then side etching the insulating film by a predetermined dimension using the resist pattern as a mask. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the method is repeated twice or more.
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