JPH07326631A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07326631A
JPH07326631A JP11639794A JP11639794A JPH07326631A JP H07326631 A JPH07326631 A JP H07326631A JP 11639794 A JP11639794 A JP 11639794A JP 11639794 A JP11639794 A JP 11639794A JP H07326631 A JPH07326631 A JP H07326631A
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spacer
gate electrode
photoresist film
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Abstract

PURPOSE:To enable formation of a T type gate electrode and a source-drain electrode in a manner of self-alignment by a method wherein a spacer to be a lower gate electrode region and an opening of the spacer to be a region of a visor are opened in the manner of self-alignment with each other. CONSTITUTION:A photoresist film 8 having an opening 81 is formed on the surface of a semiconductor substrate and an opening 71 having larger dimensions than the opening 81 is formed in a spacer 7. Next, an opening 51 being equal in dimensions to the opening 81 is formed in a part from a spacer 5 to the surface of the substrate. Insulating side-wall films 9 are formed on the lateral sides of the openings 71 and 51. A metal film 15 to be fitted on the substrate and to be a material of a gate is formed on the whole surface, a photoresist film 11 is provided on this metal film and the surface thereof is flattened. By etching back the photo-resist film 11 subsequently, the surface part other than the photoresist film 11 on a surface recession of the metal film 15 is exposed. This photoresist film 11 being used as a mask, the spacers 5 and 7 and others are removed sequentially so that the surface of the substrate be exposed, and metal electrodes 13S and 13D are fitted ohmically.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に係わり、特にショットキ接合形ゲート構造の電界効果
トランジスタ(MES FET)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 a method for manufacturing a field effect transistor (MES FET) having a Schottky junction type gate structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界効果トランジスタの特性向上は、ゲ
ート電極とソース電極及びドレイン電極間の寄生抵抗の
低減、及びゲート電極抵抗の低減が重要であり、産業的
には生産性よく容易に製造できることが必要である。こ
のために従来よりいわゆるマッシュルーム型のT型ゲー
ト電極構造に関する製造方法が種々提案されている。
2. Description of the Related Art In order to improve the characteristics of a field effect transistor, it is important to reduce the parasitic resistance between the gate electrode, the source electrode and the drain electrode, and the resistance of the gate electrode. is necessary. For this reason, various manufacturing methods for so-called mushroom type T-type gate electrode structures have been conventionally proposed.

【0003】図11は、特開昭63−174374号公
報に開示されているような従来の電界効果トランジスタ
の製造方法について、製造工程に従って断面図で示した
ものである。
FIG. 11 is a sectional view showing a method of manufacturing a conventional field effect transistor as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 174374/1988 according to manufacturing steps.

【0004】まず、図11(A)において、半絶縁性G
aAs基板21上に厚さ0.5〜1μm程度のノンドー
プGaAs層22、シリコンを2×1018cm-3程度に
ドープした厚さ40nm程度のn型AlGaAs層23
およびこれと同程度以上にシリコンをドープした厚さ1
20μm程度のn型GaAs層24をMBE法またはM
OCVD法で順次エピタキシャル成長する。次に、n型
GaAs層24上に第1の絶縁膜26として厚さ0.3
μm程度のシリコン酸化膜(SiO2 )をCVD法によ
り堆積する。次に、第1の絶縁膜26上に開口部を形成
したレジストマスク27を設け、第1の絶縁膜26を例
えばCF4 ガスを用いたドライエッチング法により、ゲ
ート領域を設けるための開口部26Aを形成する。開口
部26Aの開口寸法W1 は例えば0.5μmである。
First, in FIG. 11A, the semi-insulating G
A non-doped GaAs layer 22 having a thickness of about 0.5 to 1 μm on an aAs substrate 21, and an n-type AlGaAs layer 23 having a thickness of about 40 nm doped with silicon to a concentration of about 2 × 10 18 cm −3.
And a thickness of 1 or more that is doped with silicon to the same extent or more.
The n-type GaAs layer 24 of about 20 μm is formed by MBE method or M
Epitaxial growth is sequentially performed by the OCVD method. Next, the first insulating film 26 having a thickness of 0.3 is formed on the n-type GaAs layer 24.
A silicon oxide film (SiO 2 ) of about μm is deposited by the CVD method. Next, a resist mask 27 having an opening is formed on the first insulating film 26, and the first insulating film 26 is provided with an opening 26A for forming a gate region by, for example, a dry etching method using CF 4 gas. To form. The opening dimension W 1 of the opening 26A is, for example, 0.5 μm.

【0005】次に、図11(B)において、レジストマ
スク27及び第1の絶縁膜26をマスクにして、リアク
ティブイオンエッチング(RIE)して、リセス構造2
4Rをn型GaAs層24に形成する。
Next, in FIG. 11B, the recess structure 2 is formed by reactive ion etching (RIE) using the resist mask 27 and the first insulating film 26 as a mask.
4R is formed on the n-type GaAs layer 24.

【0006】次に図11(C)において、レジストマス
ク27を除去した後、ウエハ全面にプラズマCVD法等
により第2の絶縁膜28としてSiO2 を再度堆積しリ
セス構造24Rのサイドエッチング部分を充填する。
Next, in FIG. 11C, after removing the resist mask 27, SiO 2 is redeposited as a second insulating film 28 on the entire surface of the wafer by a plasma CVD method or the like to fill the side-etched portion of the recess structure 24R. To do.

【0007】次に図11(D)において、異方性RIE
法により第2の絶縁膜28をエッチングして、側壁膜2
8Aを残すように開口寸法W2 が0.25μm程度の開
口部を形成する。
Next, referring to FIG. 11D, anisotropic RIE is performed.
By etching the second insulating film 28 to form the sidewall film 2
An opening having an opening size W 2 of about 0.25 μm is formed so as to leave 8 A.

【0008】次に図11(E)において、第1の絶縁膜
26上に、開口幅W3 が1μm程度の逆テーパ状の開口
を形成したホトレジストマスク29を設け、ゲート電極
用金属として例えばチタン(下層)/白金(中間層)/
金(上層)(Ti/Pt/Au)を厚さ0.5μm程度
堆積して下層ゲート電極30Gを形成する。
Next, in FIG. 11 (E), a photoresist mask 29 having an inverse tapered opening having an opening width W 3 of about 1 μm is provided on the first insulating film 26, and, for example, titanium is used as a gate electrode metal. (Lower layer) / Platinum (Intermediate layer) /
Gold (upper layer) (Ti / Pt / Au) is deposited to a thickness of about 0.5 μm to form a lower layer gate electrode 30G.

【0009】次に図11(F)において、レジストマス
ク29を溶剤により除去してレジストマスク29上のゲ
ート金属材30をリフトオフで除去し、次に、第1の絶
縁膜26を下層ゲート電極30GをマスクにしてRIE
で除去して下層ゲート電極30G下内部にのみ第1の絶
縁膜26Aを残余させる。次に、オー・ミックコンタク
ト電極を得るために金・ゲルマニュウム(下層)/ニッ
ケル(中間層)/金(上層)(Au・Ge/Ni/A
u)25を被着し、熱処理してオーミックに接続された
ドレイン電極25Dおよびソース電極25Sを形成す
る。この時、下層ゲート電極30G上にもAuGe/N
i/Auが上層ゲート電極25Gとして設けられて従来
の電界効果トランジスタが得られる。
Next, in FIG. 11F, the resist mask 29 is removed by a solvent to remove the gate metal material 30 on the resist mask 29 by lift-off, and then the first insulating film 26 is removed to form the lower gate electrode 30G. As a mask
Then, the first insulating film 26A is left only inside the lower gate electrode 30G. Next, in order to obtain an ohmic contact electrode, gold / germanium (lower layer) / nickel (intermediate layer) / gold (upper layer) (Au · Ge / Ni / A)
u) 25 is deposited and heat-treated to form ohmic-connected drain electrode 25D and source electrode 25S. At this time, AuGe / N is also formed on the lower layer gate electrode 30G.
i / Au is provided as the upper layer gate electrode 25G to obtain a conventional field effect transistor.

【0010】このように本従来例では、ゲート電極をマ
スクとしてソース・ドレイン電極を蒸着しているため、
ソース・ドレイン電極とゲート電極を自己整合的に近接
して形成できるため、ソース寄生抵抗を低減できる。ま
た、ゲート電極上30Gにもオーミック電極金属25G
が形成されるため、ゲート抵抗も同時に低減することが
できる。また側壁膜の技術を用いているからショットキ
ー接合する微細のゲート電極パターンが得られる。
As described above, in this conventional example, since the source / drain electrodes are vapor-deposited using the gate electrode as a mask,
Since the source / drain electrode and the gate electrode can be formed close to each other in a self-aligned manner, the source parasitic resistance can be reduced. Moreover, the ohmic electrode metal 25G is also formed on the gate electrode 30G.
Thus, the gate resistance can be reduced at the same time. Further, since the sidewall film technique is used, a fine gate electrode pattern for Schottky junction can be obtained.

【0011】次に図13および図14を参照して、特開
昭61−8976号公報を開示されているような、従来
技術のメッキ方法によるマッシュルーム形ゲート電極の
形成方法を工程順に説明する。
Next, a method of forming a mushroom type gate electrode by a conventional plating method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-8976 will be described in order of steps with reference to FIGS. 13 and 14.

【0012】図13(A)において、表面動作層を有す
るGaAsウエハ31上に第1の誘電体膜36を設け、
写真製版技術により、ゲート電極形成位置に開孔部37
を設け、次に、全上面に第2の誘電体膜38を設ける。
In FIG. 13A, a first dielectric film 36 is provided on a GaAs wafer 31 having a surface operation layer,
An opening 37 is formed at the gate electrode formation position by photolithography.
And then a second dielectric film 38 is provided on the entire upper surface.

【0013】次に図13(B)において、第2の誘電体
膜38からRIE法により、側壁膜(サイドウオール)
38Aを形成する。
Next, in FIG. 13B, a sidewall film (side wall) is formed from the second dielectric film 38 by the RIE method.
38A is formed.

【0014】次に図13(C)において、全面にチタン
・金等からなるメッキ下地金属膜33を形成し、ゲート
電極領域を残してホトレジスト膜34を設け、次に、下
地金属膜33を電極として電界金メッキを施してマッシ
ュルーム型のゲート電極35Gを形成する。
Next, in FIG. 13C, a plating base metal film 33 made of titanium, gold or the like is formed on the entire surface, a photoresist film 34 is provided leaving the gate electrode region, and then the base metal film 33 is formed as an electrode. As the electric field gold plating, a mushroom type gate electrode 35G is formed.

【0015】次に図13(D)において、第1の誘電体
膜36、サイドウオール38A、ホトレジスト膜34お
よびその下のメッキ下地金属膜33を除去して、底面に
下地金属膜33Gを有するマッシュルーム型のゲート電
極35Gが完成する。
Next, referring to FIG. 13D, the first dielectric film 36, the sidewalls 38A, the photoresist film 34 and the underlying metal film 33 for plating are removed, and a mushroom having an underlying metal film 33G on the bottom surface is removed. The mold gate electrode 35G is completed.

【0016】本方法による製造方法では、金メッキ法に
よりゲート電極をマッシュルーム型にしてゲート寄生抵
抗を低減することができる。
In the manufacturing method according to this method, the gate parasitic resistance can be reduced by making the gate electrode a mushroom type by a gold plating method.

【0017】また、このマッシュルーム型ゲート電極を
マスクとして用い図14に示すように基板31の垂直方
向よりオーミック金属を蒸着して、自己整合的にソース
電極37Sおよびドレイン電極37Dを形成し、ゲート
電極35G上に上部電極37Gを形成することができ
る。
Also, using this mushroom type gate electrode as a mask, ohmic metal is vapor-deposited from the vertical direction of the substrate 31 to form the source electrode 37S and the drain electrode 37D in a self-aligned manner as shown in FIG. An upper electrode 37G can be formed on 35G.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図11に
示す従来技術の半導体装置の製造方法では、ゲート電極
30Gの形成の際の図11(E)の工程において、レジ
ストマスク29と第1絶縁膜26との図形位置合わせが
必要であるが、この時、写真製版精度の影響でレジスト
マスク29のパターン位置ずれによるゲート電極の変化
が図12に示すように発生する。すなわち図12におい
て、n型AlGaAs層23とショットキー接合してい
るゲート領域の端と点線に示す本来のゲート電極の端と
の距離T1に対して、例えば図で右方向にずれた距離T
2 にゲート電極の端が位置し、その差ΔTを生じる。こ
のためにゲート・ソースおよびドレイン間距離が変動
し、これによりソース抵抗が安定して得られないという
問題点があった。
However, in the method of manufacturing the semiconductor device of the prior art shown in FIG. 11, the resist mask 29 and the first insulating film 26 are formed in the step of FIG. 11 (E) when forming the gate electrode 30G. However, at this time, a change in the gate electrode due to the pattern position shift of the resist mask 29 occurs due to the influence of the photolithography precision, as shown in FIG. That is, in FIG. 12, for example, the distance T 1 shifted to the right in the figure from the distance T 1 between the end of the gate region that is in Schottky contact with the n-type AlGaAs layer 23 and the end of the original gate electrode shown by the dotted line.
The end of the gate electrode is located at 2 , which causes a difference ΔT between them. As a result, the distance between the gate and the source and the drain fluctuates, which causes a problem that the source resistance cannot be stably obtained.

【0019】また図13,図14に示す従来技術におい
ても、図13(C)の工程においてホトレジスト膜34
の形成はメッキ下地金属33との図形位置合わせが必要
であるが、ここで写真製版精度に起因する位置ずれの問
題があり、例えば図15(A)に示すように正規の位置
より図で左方向にずれてホトレジスト膜34が第1の絶
縁膜36の開口部37の中心に形成されず、Auメッキ
ゲート電極35Gは変形してしまう。そして、これをマ
スクに用いてオーミック金属を被着して自己整合的に得
られるソース,ドレイン電極37S,37Dは図15
(B)に示すように良好なソース・ゲート間隔が得られ
ず、ソース抵抗が変動する原因となる。
Also in the prior art shown in FIGS. 13 and 14, the photoresist film 34 is used in the step of FIG.
However, there is a problem of misregistration caused by photolithography precision, and for example, as shown in FIG. The photoresist film 34 is not formed in the center of the opening 37 of the first insulating film 36 due to the shift in the direction, and the Au-plated gate electrode 35G is deformed. The source and drain electrodes 37S and 37D obtained by self-aligning by depositing ohmic metal using this as a mask are shown in FIG.
As shown in (B), a good source-gate distance cannot be obtained, which causes variation in the source resistance.

【0020】このように図11に示す従来技術も図1
3,図14に示す従来技術もゲート電極を形成する時の
写真製版における位置ずれの共通の問題点を有してお
り、このために生産歩留り低下の大きな一要因となって
いる。さらに、図13,図14の方法を用いてゲート抵
抗の低減を図るために金メッキを厚くすると必然的にマ
ッシュルームの傘の部分も増大する。したがって、これ
をマスクにオーム性金属を被着し、ソース・ドレイン電
極を自己整合的に形成すると、ゲート・ソース間および
ゲート・ドレイン間の距離も拡大する。従って寄生抵抗
も増大する問題があった。
As described above, the conventional technique shown in FIG. 11 is also shown in FIG.
3, the prior art shown in FIG. 14 also has a common problem of misregistration in photolithography when forming the gate electrode, which is one of the major causes of reduction in production yield. Furthermore, if the gold plating is made thicker in order to reduce the gate resistance by using the method shown in FIGS. 13 and 14, the mushroom portion will inevitably increase. Therefore, when the ohmic metal is deposited using this as a mask and the source / drain electrodes are formed in a self-aligned manner, the distances between the gate and the source and between the gate and the drain are increased. Therefore, there is a problem that the parasitic resistance also increases.

【0021】本発明の目的は前記した問題点を解決する
ために、新規なT型(マッシュルーム型)ゲート電極を
自己整合的に得、且つ、ソース・ドレイン電極をも自己
整合的に形成する電界効果トランジスタの製造方法を提
供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to obtain a novel T-type (mushroom type) gate electrode in a self-aligned manner and to form source / drain electrodes in a self-aligned manner. A method of manufacturing an effect transistor is provided.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、所定の
結晶構造を有した半導体基板の表面上に第1のスペー
サ、次に第2のスペーサ、さらにゲート領域を設けるた
めの第1の開口部を有したホトレジスト膜を形成する工
程と、前記第2のスペーサに前記第1の開口部の寸法よ
りも大きな第2の開口部を形成する工程と、前記第1の
スペーサから前記半導体基板の表面部分にかけて前記第
1の開口部の寸法と同等の寸法の第3の開口部を形成す
る工程と、前記ホトレジスト膜を除去する工程と、前記
第2の開口部の側面および前記第3の開口部の側面に絶
縁膜による側壁膜を形成する工程と、前記第3の開口部
内に露出する前記半導体基板に被着してゲート材料とな
る金属膜を全面に形成する工程と、前記金属膜上に平坦
化材としてホトレジスト膜を設けて表面を平坦化する工
程と、前記平坦化材としてのホトレジスト膜をエッチバ
ックして、前記第2および第3の開口部により生じた前
記金属膜の表面凹部上の該ホトレジスト膜を残余せし
め、該金属膜の他の表面部分を露出させる工程と、前記
残余したホトレジスト膜をマスクにして前記露出した金
属膜の部分、前記第2のスペーサおよび前記第2の開口
部の側面の側壁膜を順次除去し、さらにこれら第2のス
ペーサおよび第2の開口部の側面の側壁膜下に位置する
前記第1のスペーサの箇所を除去して前記半導体基板の
表面を露出させる工程と、前記露出した半導体基板の表
面に金属電極をオーミック接続して被着する工程とを有
する半導体装置の製造方法にある。ここで、前記第1の
スペーサと前記第2のスペーサとの間に、該第2のスペ
ーサのエッチング速度よりも遅いエッチング速度を有す
る金属膜または絶縁膜を形成する工程を含むことができ
る。また、前記第1のスペーサと前記第2のスペーサと
の間にメッキ電流路となる導体膜を形成し、前記ゲート
材料となる金属膜の形成にはメッキ工程を含むことがで
きる。
A feature of the present invention is that a first spacer, then a second spacer, and further a first spacer for providing a gate region are provided on a surface of a semiconductor substrate having a predetermined crystal structure. Forming a photoresist film having an opening; forming a second opening in the second spacer, the second opening having a size larger than that of the first opening; and forming the semiconductor substrate from the first spacer. Forming a third opening having a size equal to the size of the first opening over the surface of the first opening, removing the photoresist film, a side surface of the second opening and the third opening. Forming a side wall film of an insulating film on a side surface of the opening; forming a metal film to be a gate material on the entire surface of the semiconductor substrate exposed in the third opening; Hotrage as a flattening material on top A step of providing a photoresist film to planarize the surface, and etching back the photoresist film as the planarizing material to form a photoresist film on the surface recess of the metal film generated by the second and third openings. To expose the other surface portion of the metal film, and using the remaining photoresist film as a mask to expose the exposed metal film portion, the second spacer and the side surface of the second opening. A step of sequentially removing the sidewall film, and further removing a portion of the first spacer located under the sidewall film on the side surface of the second spacer and the second opening to expose the surface of the semiconductor substrate; A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of ohmic-connecting and depositing a metal electrode on the exposed surface of the semiconductor substrate. Here, a step of forming a metal film or an insulating film having an etching rate slower than the etching rate of the second spacer can be included between the first spacer and the second spacer. In addition, a conductive film that serves as a plating current path may be formed between the first spacer and the second spacer, and a plating process may be included in forming the metal film that serves as the gate material.

【0023】[0023]

【作用】本発明方法に依れば、ゲート電極において、半
導体と接触する下部ゲート電極部とその上部の庇を有し
た大きい部分とからなるいわゆるT型ゲート電極を形成
し、そのT型ゲート電極を用いてソース・ドレイン電極
を自己整合的に形成する方法に於て、下部ゲート電極領
域となる開口部を有した第1のスペーサと庇の領域とな
る開口部を有した第2のスペーサとからなり、これら第
1、第2のスペーサの開口部が互いに自己整合的に開口
されるため、ゲート電極左右に形成される庇の寸法が常
に同等な寸法のT型ゲート電極が得られる。このため、
これを用いて自己整合的に得られるゲート・ソースおよ
びゲート・ドレイン間距離は均一に得られ、従ってソー
スおよびドレイン抵抗は常に安定した特性が得られる。
According to the method of the present invention, in the gate electrode, a so-called T-shaped gate electrode is formed which is composed of a lower gate electrode portion which comes into contact with the semiconductor and a large portion having an eaves on the upper portion thereof. In a method of forming source / drain electrodes in a self-aligned manner by using, a first spacer having an opening serving as a lower gate electrode region and a second spacer having an opening serving as an eaves region are provided. Since the openings of the first and second spacers are opened in a self-aligned manner, the eaves formed on the left and right sides of the gate electrode are always equal in size to obtain a T-type gate electrode. For this reason,
By using this, the gate-source and gate-drain distances obtained in a self-aligned manner can be obtained uniformly, so that the source and drain resistances can always have stable characteristics.

【0024】[0024]

【実施例】次に本発明による製造方法の第1の実施例に
ついて、図1乃至図3の断面工程図を用いて説明する。
EXAMPLE Next, a first example of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the sectional process drawings of FIGS.

【0025】図1(A)において、半絶縁性GaAs基
板1上にノンドープGaAs層2、n型AlGaAs層
3さらにn+ 型GaAs層4をエピタキシャル成長して
化合物半導体基板を構成する。この化合物半導体基板上
に第1のスペーサ5、例えば絶縁膜SiO2 を通常の方
法、例えば気相成長法により膜厚200nmに成長し、
さらに、第2のスペーサ7として、第1のスペーサより
もエッチング速度の早い絶縁膜、例えばシリコン窒化膜
SiNを膜厚700nmにプラズマ気相成長法により成
長し、次に、ゲート領域形成用の開口部(第1の開口
部)81を形成にホトレジスト膜8を設ける。開口部8
1の開口幅W1 は例えば500nmである。ここで、ノ
ンドープGaAs層2のn型AlGaAs層3とのヘテ
ロ接合界面近傍に2次元電子ガスが形成される。
In FIG. 1A, a compound semiconductor substrate is constructed by epitaxially growing a non-doped GaAs layer 2, an n-type AlGaAs layer 3 and an n + -type GaAs layer 4 on a semi-insulating GaAs substrate 1. A first spacer 5, for example, an insulating film SiO 2 is grown on this compound semiconductor substrate to a film thickness of 200 nm by an ordinary method, for example, a vapor phase epitaxy method,
Further, as the second spacer 7, an insulating film having an etching rate faster than that of the first spacer, for example, a silicon nitride film SiN is grown to a film thickness of 700 nm by plasma vapor deposition, and then an opening for forming a gate region is formed. The photoresist film 8 is provided to form the portion (first opening) 81. Opening 8
The opening width W 1 of 1 is, for example, 500 nm. Here, a two-dimensional electron gas is formed near the heterojunction interface between the non-doped GaAs layer 2 and the n-type AlGaAs layer 3.

【0026】次に図1(B)において、ホトレジスト膜
8をマスクにしてCF4 ガスを用いて異方性リアクティ
ブイオンエッチング(RIE)法により膜厚700nm
の第2のスペーサ7のSiN膜をエッチング開口し、次
に、等方性RIE法によりエッチングしてホトレジスト
膜8の開口部81よりも大きな開口寸法の開口部(第2
の開口部)71を形成する。この開口部71の開口寸法
2 は例えば900nmである。
Next, in FIG. 1B, a film thickness of 700 nm is obtained by anisotropic reactive ion etching (RIE) using CF 4 gas with the photoresist film 8 as a mask.
The SiN film of the second spacer 7 is opened by etching, and then isotropically etched by the RIE method to form an opening having a larger opening size than the opening 81 of the photoresist film 8 (second
Opening 71) is formed. The opening dimension W 2 of the opening 71 is 900 nm, for example.

【0027】次に図1(C)において、ホトレジスト膜
8をマスクにしてアルゴンガスを用いてイオンミリング
法により第1のスペーサ5をCF4 ガスを用いて異方性
RIE法により、ホトレジスト膜8の開口部(第1の開
口部)81の開口寸法W1 と同等の開口寸法W3 (50
0nm)を有する開口部(第3の開口部の上部分)51
をエッチング形成する。そのあと、化合物半導体基板の
+ 型GaAs層4をCCl2 2 ガスを用いたRIE
法によりエッチング開口して同様に500nmの開口寸
法の開口部(第3の開口部の下部分)41を形成してn
型AlGaAn層3を露出させる。
In FIG. 1C, the photoresist film 8 is formed by an ion milling method using argon gas with the photoresist film 8 as a mask and the first spacer 5 is anisotropic RIE method using CF 4 gas. openings (first opening) aperture dimension W 1 equivalent opening dimension W 3 of 81 (50
0 nm) opening (upper part of the third opening) 51
Are formed by etching. After that, the n + -type GaAs layer 4 of the compound semiconductor substrate is subjected to RIE using CCl 2 F 2 gas.
By etching to form an opening portion (lower portion of the third opening portion) 41 having an opening size of 500 nm in the same manner.
The type AlGaAn layer 3 is exposed.

【0028】次に図2(A)において、ホトレジスト膜
8を有機溶剤で除去すると、n+ 型GaAs層4の開口
部41と第1のスペーサ5の開口部51が開口寸法50
0nmで、第2のスペーサ7に900nmの開口寸法に
よるT型の凹部71が形成した段付凹部形状が得られ
る。
Next, in FIG. 2A, when the photoresist film 8 is removed with an organic solvent, the opening 41 of the n + -type GaAs layer 4 and the opening 51 of the first spacer 5 have an opening size 50.
At 0 nm, a stepped recess shape in which a T-shaped recess 71 having an opening size of 900 nm is formed in the second spacer 7 is obtained.

【0029】次に図2(B)において、絶縁膜を例えば
気相成長法によるSiO2 膜を200nmの厚さに開口
部も含めた全面に成長し、次ぎにCF4 ガスを用いたR
IE法により、この膜厚200nmのSiO2 膜をエッ
チングしてn+ 型GaAs層4、第1のスペーサ5およ
び第2のスペーサ7の開口部41,51,71の側面に
だけこのSiO2 膜を残して側壁膜9を形成する。従っ
て第2のスペーサの開口部71は500nmの開口幅と
なり、第1のスペーサの開口部51およびn+型GaA
s層の開口部41は100nmの開口寸法となる。
Next, in FIG. 2 (B), an insulating film, for example, a SiO 2 film is grown to a thickness of 200 nm on the entire surface including the opening by a vapor phase growth method, and then R 4 using CF 4 gas is used.
The IE method, an SiO 2 film of thickness 200nm by etching the n + -type GaAs layer 4, the side surface of the opening 41,51,71 of the first spacer 5 and the second spacer 7 by the SiO 2 film Then, the sidewall film 9 is formed. Therefore, the opening 71 of the second spacer has an opening width of 500 nm, and the opening 51 of the first spacer and the n + -type GaA are formed.
The opening 41 of the s layer has an opening size of 100 nm.

【0030】次に図2(C)において、開口部を含めた
全面に、初めに、ゲート金属材料10の下地膜材14と
して、例えばタングステン・シリコン合金(WSi)を
30nmさらに低抵抗金属膜15、例えば金(Au)を
600nmスパッタリング法で被着する。次に、全面に
ホトレジスト膜11を塗布し開口部41,51,71に
より形成された凹部のその表面を平坦に埋める。
Next, in FIG. 2C, first, as the base film material 14 of the gate metal material 10, for example, tungsten silicon alloy (WSi) having a thickness of 30 nm and a low resistance metal film 15 are formed as the base film material 14 of the gate metal material 10. , For example, gold (Au) is deposited by a 600 nm sputtering method. Next, a photoresist film 11 is applied on the entire surface to flatly fill the surface of the recess formed by the openings 41, 51 and 71.

【0031】次に図3(A)において、ホトレジスト膜
11をエッチバックして開口部の凹部にのみホトレジス
ト膜11Aをのこして第2のスペーサ膜7上のゲート金
属材料10の表面を露出し、次にイオンミリング法によ
り、前記ゲート金属10をエッチングし第2のスペーサ
7の表面を露出する。これにより下地膜14から形成さ
れてn型AlGaAs層3とショットキー接合を形成す
るゲート電極下地膜14Gと低抵抗金属膜15から形成
されてゲート電極本体15Gからゲート電極10Gが構
成される。
Next, referring to FIG. 3A, the photoresist film 11 is etched back to extend the photoresist film 11A only in the recesses of the openings to expose the surface of the gate metal material 10 on the second spacer film 7. Next, the gate metal 10 is etched by an ion milling method to expose the surface of the second spacer 7. As a result, the gate electrode base film 14G formed of the base film 14 and forming the Schottky junction with the n-type AlGaAs layer 3 and the low-resistance metal film 15 are formed to form the gate electrode 10G from the gate electrode body 15G.

【0032】次に図3(B)において、CF4 ガスを用
いた異方性RIE方によりゲート電極10Gをマスクに
して第2のスペーサ7とそれに連なる側壁膜9および第
1のスペーサ5をエッチング除去し、凹部のホトレジス
ト膜11Aを有機溶剤またはO2 アッシャで除去する。
ここでゲート電極10G下内方の第1のスペーサの部分
5Aは残余する。
Next, in FIG. 3B, the second spacer 7, the side wall film 9 and the first spacer 5 connected to the second spacer 7 are etched by the anisotropic RIE method using CF 4 gas using the gate electrode 10G as a mask. Then, the photoresist film 11A in the recess is removed with an organic solvent or O 2 asher.
Here, the portion 5A of the first spacer below the gate electrode 10G remains.

【0033】次に図3(C)において、ゲートの垂直方
向からオーム性金属の金・ゲルマニウム(Au・Ge)
合金を真空蒸着法により、第1のスペーサ5の膜厚より
も薄い膜厚で、例えば130nm被着し、熱処理してソ
ースおよびドレイン電極13S,13Dを得、またゲー
ト電極10G上にもこの合金属膜13Gが形成される。
Next, in FIG. 3 (C), gold / germanium (Au / Ge), which is an ohmic metal, is seen from the vertical direction of the gate.
The alloy is vacuum-deposited to have a thickness smaller than that of the first spacer 5, for example, 130 nm, and heat-treated to obtain source and drain electrodes 13S and 13D. The metal film 13G is formed.

【0034】以上のようにして得られる半導体装置は、
ゲート電極10GはAu金属が厚さ600nmでさらに
オーミック金属13Gが130nmが設けられ、上部の
長さが500nm、下部の部分の長さが100nm設け
られたT型ゲート電極が得られる。そして、ゲート・ソ
ースおよびゲート・ドレイン間はゲート上部の長さ−下
部の長さ、即ち庇の長さは200nmで均一に形成され
る。
The semiconductor device obtained as described above is
The gate electrode 10G is a T-type gate electrode in which the Au metal has a thickness of 600 nm, the ohmic metal 13G has a thickness of 130 nm, the upper portion has a length of 500 nm, and the lower portion has a length of 100 nm. The length between the gate and the source and between the gate and the drain is equal to the length of the upper portion of the gate minus the length of the lower portion, that is, the length of the eaves is 200 nm.

【0035】尚、上記実施例において、第1のスペーサ
にSiO2 膜、第2のスペーサ膜にSiN膜を用いた場
合に付いて述べたが、第2のスペーサに他の絶縁膜、例
えばSiON膜を用いてもよいし、第2のスペーサには
図3(B)の工程におけるゲート金属材料との充分なエ
ッチング選択性があれば例えばポリサイドシリコン(S
i)あるいはアルミニウム(Al)等の金属膜を用いて
も本発明の目的を達成することがてきる。
In the above embodiment, the case where the SiO 2 film is used for the first spacer and the SiN film is used for the second spacer film has been described, but another insulating film such as SiON is used for the second spacer. A film may be used, and if the second spacer has sufficient etching selectivity with the gate metal material in the step of FIG. 3B, for example, polycide silicon (S
The object of the present invention can be achieved by using a metal film such as i) or aluminum (Al).

【0036】次に本発明による製造方法の第2の実施例
について、図4乃至図6の断面工程図を用いて説明す
る。
Next, a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the sectional process drawings of FIGS.

【0037】図4において、半絶縁性GaAs基板1上
にノンドープGaAs層2、n型AlGaAs層3さら
にn+ GaAs層4をエピタキシャル成長して構成した
化合物半導体基板上に第1のスペーサ5、例えばSiO
2 絶縁膜を通常の方法で例えば気相成長法により全面に
200nm成長し、さらに、スットパ60として例えば
アルミニウム(Al)金属を厚さ40nm程度の膜厚で
全面に蒸着法などにより形成し、第2のスペーサ7とし
て、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜(SiO2)を70
0nm程度の膜厚にプラズマ気相成長法により成長し、
次に、開口寸法が500nmでゲート領域形成用の開口
部81を形成したホトレジスト膜8を設ける。
In FIG. 4, a first spacer 5 such as SiO 2 is formed on a compound semiconductor substrate formed by epitaxially growing a non-doped GaAs layer 2, an n-type AlGaAs layer 3 and an n + GaAs layer 4 on a semi-insulating GaAs substrate 1.
(2) An insulating film is grown to a thickness of 200 nm on the entire surface by a normal method such as vapor phase epitaxy, and aluminum (Al) metal is formed as a stopper 60 to a thickness of about 40 nm on the entire surface by a vapor deposition method or the like. As the second spacer 7, an insulating film, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) 70
Grown by plasma vapor deposition to a film thickness of about 0 nm,
Next, a photoresist film 8 having an opening size of 500 nm and an opening portion 81 for forming a gate region is provided.

【0038】次に図4(B)において、ホトレジスト膜
8をマスクにしてCF4 ガスを用いて異方性RIE法に
より第2のスペーサ7のSiO2 膜700nmをエッチ
ング開口しストッパ60の表面を露出する。次に、等方
性RIE法によりエッチバックしてホトレジスト膜8の
開口部81よりも大きな開口寸法に、例えば900nm
に第2のスペーサ7に開口部71を形成する。この時ス
トッパ60のエッチングレイトはSiO2 より極めて遅
いため開口部71によるエッチングの影響は第1スペー
サに与えない長所がある。このため第2のスペーサを開
口する際して、異方性RIEによりホトレジスト膜8の
開口部81と同寸法に開口したのちもエッチングを続け
てオーバーエッチングによる開口部71でもよい。
Next, in FIG. 4B, the SiO 2 film 700 nm of the second spacer 7 is etched and opened by anisotropic RIE using CF 4 gas with the photoresist film 8 as a mask to expose the surface of the stopper 60. Exposed. Next, by etching back by an isotropic RIE method, an opening size larger than the opening 81 of the photoresist film 8 is set to, for example, 900 nm.
An opening 71 is formed in the second spacer 7. At this time, since the etching rate of the stopper 60 is much slower than that of SiO 2, there is an advantage that the etching by the opening 71 does not affect the first spacer. Therefore, when the second spacer is opened, the opening 71 may be formed by overetching after the etching is continued after the anisotropic spacer RIE has the same size as the opening 81 of the photoresist film 8.

【0039】次に図4(C)において、Arガスを用い
たイオンミリング法により、ストッパ60のAlを開口
し、次に、CF4 ガスを用いた異方性RIE法によりス
トッパ60をマスクにして第1のスペーサ5に開口部5
1を形成し半導体基板のn+型GaAs層4の表面を露
出し、次に、第1のスペーサをマスクにして露出したn
+ GaAa層4の部分をCCl2 2 ガスを用いた異方
性RIE法によりエッチング開口して開口部41を形成
し、n型AlGaAs層3の表面を露出する。従って、
第1のスペーサ5の開口部51およびn+ 型GaAs層
4の開口部41はホトレジスト膜8の開口部81と同等
寸法の500nmに開口される。
Next, in FIG. 4C, Al of the stopper 60 is opened by an ion milling method using Ar gas, and then the stopper 60 is used as a mask by an anisotropic RIE method using CF 4 gas. The first spacer 5 has an opening 5
1 is formed to expose the surface of the n + -type GaAs layer 4 of the semiconductor substrate, and then the exposed n is formed using the first spacer as a mask.
The + GaAa layer 4 is etched by an anisotropic RIE method using CCl 2 F 2 gas to form an opening 41, and the surface of the n-type AlGaAs layer 3 is exposed. Therefore,
The opening 51 of the first spacer 5 and the opening 41 of the n + -type GaAs layer 4 are opened to 500 nm which is the same size as the opening 81 of the photoresist film 8.

【0040】尚、本工程では、ストッパ60を燐酸(H
3 PO4 )を用いて第2のスペーサ7の開口部71と同
寸法にその開口部61をエッチング形成してもよい。
In this step, the stopper 60 is set to phosphoric acid (H
3 PO 4 ) may be used to form the opening portion 61 by etching so as to have the same size as the opening portion 71 of the second spacer 7.

【0041】次に図5(A)において、ホトレジスト膜
8を有機溶剤で除去し、燐酸で開口部71内に露出して
いるストッパ60を第2のスペーサ7の開口71と同等
寸法にエッチング除去する。従って、n+ GaAs層4
の開口部41と第1のスペーサ5の開口部51とが開口
寸法500nmで、第2のスペーサ7の開口部71およ
びストッパ60の開口部61とが900nmの開口寸法
による凹部に形成される。
Next, in FIG. 5A, the photoresist film 8 is removed with an organic solvent, and the stopper 60 exposed in the opening 71 is removed by etching with phosphoric acid to the same size as the opening 71 of the second spacer 7. To do. Therefore, the n + GaAs layer 4
The opening 41 of the first spacer 5 and the opening 51 of the first spacer 5 have an opening size of 500 nm, and the opening 71 of the second spacer 7 and the opening 61 of the stopper 60 have a opening size of 900 nm.

【0042】次に図5(B)において、絶縁膜を例えば
気相成長法によるSiO2 膜を200nmの厚さに開口
部41,51,61,71も含めた全面に成長し、次
に、CF4 ガスを用いた異方性RIE法により、この膜
厚200nmのSiO2 膜をエッチングしてn+ 型Ga
As層4、第1のスペーサ5およびストッパ60、第2
のスペーサ7の開口部の側面にだけのこして側壁膜9を
それぞれ形成する。従ってストッパ60および第2のス
ペーサ開口部は500nmの開口寸法となり、第1のス
ペーサの開口部およびn+ 型GaAs層の開口部は10
0nmの開口寸法となる。
Next, in FIG. 5 (B), an insulating film, for example, a SiO 2 film is grown to a thickness of 200 nm on the entire surface including the openings 41, 51, 61 and 71 by the vapor phase epitaxy method. This SiO 2 film having a film thickness of 200 nm is etched by an anisotropic RIE method using CF 4 gas to etch n + type Ga.
As layer 4, first spacer 5 and stopper 60, second
Sidewall films 9 are formed only on the side surfaces of the openings of the spacers 7, respectively. Therefore, the stopper 60 and the second spacer opening have an opening size of 500 nm, and the opening of the first spacer and the opening of the n + -type GaAs layer are 10 nm.
The opening size is 0 nm.

【0043】次に図5(C)において、開口部を含めた
全面に、初めに、ゲート金属材料10の下地膜14とし
て、例えばタングステン・シリコン合金(WSi)を3
0nmさらに低抵抗金属膜15、例えば金(Au)を6
00nmスパッタリング法で被着し、次に、全面にホト
レジスト膜11を塗布し、開口部により形成された凹部
のその表面を平坦に埋める。
Next, in FIG. 5C, first, for example, tungsten-silicon alloy (WSi) 3 is formed as the base film 14 of the gate metal material 10 on the entire surface including the opening.
0 nm and a low resistance metal film 15, for example, gold (Au) 6
Then, the photoresist film 11 is applied to the entire surface, and the surface of the recess formed by the opening is flatly filled.

【0044】次に図6(A)において、ホトレジスト膜
11を通常用いられるCF4 +O2ガスによるRIE法
によりエッチバックして開口部の凹部にのみホトレジス
ト膜11Aを残して第2のスペーサ膜上のゲート金属膜
表面を露出し、次に凹部のホトレジスト膜をマスクにし
てArガスを用いたイオンミリング法により、前記ゲー
ト金属をエッチングし第2のスペーサ7の表面を露出し
て、ゲート電極下地膜14Gとゲート電極本体15Gか
らゲート電極10Gを構成する。
Next, in FIG. 6A, the photoresist film 11 is etched back by the RIE method using CF 4 + O 2 gas which is usually used, and the photoresist film 11A is left only in the concave portions of the openings to form the second spacer film. Of the gate metal film is exposed, and then the gate metal is etched by the ion milling method using Ar gas using the photoresist film of the recess as a mask to expose the surface of the second spacer 7, The ground electrode 14G and the gate electrode body 15G form the gate electrode 10G.

【0045】次に図6(B)において、CF4 ガスを用
いた異方性RIE方によりゲート電極10Gをマスクに
して第2のスペーサとそれに連なる側壁膜をエッチング
除去し、次に、燐酸を用いてストッパ60をエッチング
除去し、次に、CF4 ガスを用いてRIE法によりゲー
トをマスクにして第1のスペーサをエッチングすること
によりn+ 型GaAs層4の表面を露出し、凹部のホト
レジスト膜を有機溶剤またはO2 アッシャで除去する。
Next, in FIG. 6B, the second spacer and the side wall film connected to the second spacer are removed by etching using the gate electrode 10G as a mask by anisotropic RIE using CF 4 gas, and then phosphoric acid is used. Then, the stopper 60 is removed by etching, and then the first spacer is etched by using the gate as a mask by the RIE method using CF 4 gas to expose the surface of the n + -type GaAs layer 4 and the photoresist of the concave portion. The film is removed with an organic solvent or O 2 asher.

【0046】次に図6(C)において、ゲートの垂直方
向からオーム性金属の金・ゲルマニウム(Au・Ge)
合金(下層)/ニッケル(Ni)(中間層)/金(A
u)(上層)を真空蒸着法により、第1のスペーサの膜
厚よりも薄い膜厚で例えば130nm被着し、熱処理し
てソースおよびドレイン電極13S,13Dを得、ゲー
ト電極上の合金膜13Gを得る。
Next, in FIG. 6C, an ohmic metal of gold / germanium (Au / Ge) is seen from the vertical direction of the gate.
Alloy (lower layer) / Nickel (Ni) (intermediate layer) / Gold (A
u) (upper layer) is deposited by a vacuum deposition method to a thickness smaller than that of the first spacer, for example, 130 nm, and heat-treated to obtain source and drain electrodes 13S and 13D, and an alloy film 13G on the gate electrode. To get

【0047】以上のようにして得られる半導体装置は、
ゲート10にはAu金属が厚さ600nmでさらにオー
ミック金属が130nmが設けられ、上部の長さが50
0nm、下部のゲート電極部分の長さが100nm設け
られたT型ゲート電極が得られる。そして、ゲート・ソ
ースおよびゲート・ドレイン間はゲート上部の長さ−下
部の長さ、即ち庇の長さが200nmで均一に形成され
る。
The semiconductor device obtained as described above is
The gate 10 is provided with Au metal having a thickness of 600 nm and ohmic metal having a thickness of 130 nm, and has an upper length of 50 nm.
A T-type gate electrode having a length of 0 nm and a lower gate electrode portion of 100 nm is obtained. Then, between the gate and the source and between the gate and the drain, the length of the upper part of the gate minus the length of the lower part, that is, the length of the eaves, is uniformly formed to be 200 nm.

【0048】また、上記本発明による第2の実施例によ
れば、図4(B)に示した第2のスペーサ7をエッチン
グ開口工程において、ストッパ60を設けることにより
第1のスペーサ5への影響を防止することができる。従
って、第1のスペーサ5および第2のスペーサ7のエッ
チング選択性の制約を受けない。すなわち、例えばエッ
チング速度の早いSiNを第1のスペーサに用い、エッ
チング速度の遅いSiO2 を第2のスペーサに用いても
可能であり、また、エッチング速度の同等の材質例え
ば、SiO2 を第1のスペーサおよび第2のスペーサに
用いることもできる。
Further, according to the second embodiment of the present invention, the stopper 60 is provided in the second spacer 7 shown in FIG. The influence can be prevented. Therefore, there is no restriction on the etching selectivity of the first spacer 5 and the second spacer 7. That is, for example, SiN having a high etching rate may be used for the first spacer and SiO 2 having a low etching rate may be used for the second spacer, and a material having an equivalent etching rate, for example, SiO 2 may be used as the first spacer. Can also be used as the spacer and the second spacer.

【0049】尚、本実施例のストッパ60としてAl金
属を用いた場合に付いて説明したが、ドライエッチング
またはウエットエッチングの何れの方法においても、ス
トッパとしては第2のスペーサとのエッチング選択比が
充分あれば金属、絶縁物を問わず用いることができる。
Although the explanation has been given for the case where the Al metal is used as the stopper 60 of this embodiment, the etching selectivity with the second spacer is used as the stopper in either the dry etching or the wet etching. If sufficient, it can be used regardless of metal or insulator.

【0050】次に本発明による製造方法の第3の実施例
について、図7乃至図10の断面工程図を用いて説明す
る。
Next, a third embodiment of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the sectional process drawings of FIGS.

【0051】図7(A)において、半絶縁性GaAs基
板1上にノンドープGaAs層2、n型AlGaAs層
3さらにn+ GaAs層4をエピタキシャル成長した化
合物半導体基板上に第1のスペーサ5、例えば絶縁膜S
iO2 を通常の方法、例えば気相成長法により200n
m成長し、次に、メッキ用導体膜6として例えばチタン
(Ti)(下層)/金(Au)(上層)を100nm程
度スパッタリング法などにより形成し、さらに、第2の
スペーサ7として、第1のスペーサよりもエッチング速
度の早い絶縁膜、例えば膜厚700nmの窒化膜SiN
をプラズマ気相成長法により成長し、次に、ゲート領域
形成用の例えば500nmの開口部81を形成したホト
レジスト膜8を設ける。
In FIG. 7A, a first spacer 5, for example, an insulating layer, is formed on a compound semiconductor substrate obtained by epitaxially growing a non-doped GaAs layer 2, an n-type AlGaAs layer 3 and an n + GaAs layer 4 on a semi-insulating GaAs substrate 1. Membrane S
io 2 is added to a conventional method, for example, 200 n by vapor phase epitaxy.
Then, titanium (Ti) (lower layer) / gold (Au) (upper layer), for example, is formed as a conductor film 6 for plating by a sputtering method to a thickness of about 100 nm. Insulating film having an etching rate faster than that of the spacer, for example, a nitride film SiN having a film thickness of 700 nm
Is grown by plasma vapor deposition, and then a photoresist film 8 having an opening 81 of, for example, 500 nm for forming a gate region is provided.

【0052】次に図7(B)において、ホトレジスト膜
8をマスクにしてCF4 ガスを用いて異方性RIE法に
より第2のスペーサ7のSiN膜をメッキ用導体膜6が
露出するまでエッチングし、さらにエッチングを続けて
ホトレジスト膜8の開口部81の寸法よりも大きく例え
ば900nmの開口寸法の開口部71を形成する。
Next, in FIG. 7B, the SiN film of the second spacer 7 is etched until the plating conductor film 6 is exposed by anisotropic RIE using CF 4 gas with the photoresist film 8 as a mask. Then, the etching is further continued to form an opening 71 having an opening size of 900 nm, which is larger than the size of the opening 81 of the photoresist film 8.

【0053】次に図7(C)において、メッキ用導体膜
6をホトレジスト膜8をマスクにしてArガスを用いた
イオンミリング法によりエッチング除去し、第1のスペ
ーサ5を露出し、次にCF4 ガスを用いて異方性RIE
法により第1のスペーサ5をホトレジスト膜8をマスク
にしてホトレジスト膜8の開口寸法と同等にエッチング
開口して開口部51を形成し、半導体基板のn+ 型Ga
As層4の表面を露出させる。すなわち500nmの寸
法に開口される。
Next, in FIG. 7C, the plating conductor film 6 is etched and removed by an ion milling method using Ar gas by using the photoresist film 8 as a mask to expose the first spacers 5, and then CF. Anisotropic RIE using 4 gases
By using the photoresist film 8 as a mask, the first spacer 5 is etched to have an opening size equal to the opening size of the photoresist film 8 to form an opening 51, and the n + -type Ga of the semiconductor substrate is formed.
The surface of the As layer 4 is exposed. That is, the opening has a size of 500 nm.

【0054】次に図8(A)において、ホトレジスト膜
8を有機溶剤で除去した後、第1のスペーサ5をマスク
にしてn+ 型GaAs層4をCCl2 2 ガスを用いた
異方性RIE法によりエッチング除去して開口部41を
形成し、n型AlGaAs層3を露出する。従ってn+
型GaAs層4の開口部41、第1のスペーサ5の開口
部51およびメッキ用導体膜6の開口部61は500n
mの開口寸法に、また第2のスペーサ7の開口部71は
900nmの開口寸法に形成される。
Next, in FIG. 8A, after removing the photoresist film 8 with an organic solvent, the first spacer 5 is used as a mask to anisotropy the n + -type GaAs layer 4 with CCl 2 F 2 gas. The n-type AlGaAs layer 3 is exposed by etching and removing the opening 41 by the RIE method. Therefore n +
The opening 41 of the type GaAs layer 4, the opening 51 of the first spacer 5 and the opening 61 of the plating conductor film 6 are 500 n.
The opening size of the second spacer 7 is 900 nm, and the opening size of the second spacer 7 is 900 nm.

【0055】次に図8(B)において、側壁膜となる絶
縁膜9を例えば気相成長法によるSiO2 膜を200n
mの厚さに開口部も含めた全面に成長させる。
Next, in FIG. 8B, an insulating film 9 to be a side wall film is formed of, for example, a SiO 2 film of 200 n by a vapor deposition method.
The entire thickness including the opening is grown to a thickness of m.

【0056】次に図8(C)において、側壁膜となるS
iO2 膜をCF4 ガスを用いた異方性RIE法により開
口部の垂直方向からn型AlGaAs層3が露出するま
でエッチングし、開口部41,51,61,71の側面
にのみSiO2 膜を残して側壁膜9をそれぞれ形成す
る。従って、n+ 型GaAs層4の開口部41、第1の
スペーサ5の開口部51およびメッキ用導体膜の開口部
61は500nmで、第2のスペーサ7の開口部71は
900nmの開口寸法に形成される。
Next, in FIG. 8C, S which becomes a sidewall film is formed.
The iO 2 film is etched by anisotropic RIE using CF 4 gas from the direction perpendicular to the opening until the n-type AlGaAs layer 3 is exposed, and the SiO 2 film is formed only on the side surfaces of the openings 41, 51, 61, 71. Then, the sidewall films 9 are formed, respectively. Therefore, the opening 41 of the n + type GaAs layer 4, the opening 51 of the first spacer 5 and the opening 61 of the conductor film for plating are 500 nm, and the opening 71 of the second spacer 7 is 900 nm. It is formed.

【0057】次に図9(A)において、開口部を含めた
全面に、初めに、ゲート電極下地膜材14の金属とし
て、例えばタングステン・シリコン合金(WSi)を3
0nmさらに必要であればメッキ被着を容易にする目的
で金(Au)を30nmスパッタリング法により形成
し、全面にホトレジスト膜11を塗布し開口部41,5
1,61,71により生じた凹部を平坦に埋める。
Next, in FIG. 9A, first, for example, a tungsten-silicon alloy (WSi) is deposited on the entire surface including the opening as the metal of the gate electrode base film material 14.
0 nm Further, if necessary, gold (Au) is formed by a 30 nm sputtering method for the purpose of facilitating plating deposition, and a photoresist film 11 is applied on the entire surface to form openings 41, 5
The recesses formed by 1, 61 and 71 are filled flat.

【0058】次に図9(B)において、ホトレジスト膜
11をエッチバックして開口部上の凹部にのみホトレジ
スト膜11をのこし、第2のスペーサ膜上のショットキ
金属材14の表面を露出して、次にイオンミリング法ま
たはRIE法により、第2のスペーサ7表面が露出する
までエッチングし、次に、凹部のホトレジスト膜11を
溶剤を用いて除去する。ここでショッキ接合のゲート電
極下地膜14Gが形状形成される。
Next, in FIG. 9B, the photoresist film 11 is etched back to extend the photoresist film 11 only in the recesses on the openings to expose the surface of the Schottky metal material 14 on the second spacer film. Then, the second spacer 7 is etched by ion milling or RIE until the surface of the second spacer 7 is exposed, and then the photoresist film 11 in the recess is removed by using a solvent. Here, the Schottky junction gate electrode base film 14G is formed.

【0059】次に図9(C)において、電気メッキ法に
よりメッキ用導体膜6を通じてゲート金属下地膜14G
上に膜厚600nmのAuメッキ12を形成してゲート
電極10Gを構成する。
Next, referring to FIG. 9C, the gate metal base film 14G is formed through the plating conductor film 6 by electroplating.
An Au plating 12 having a film thickness of 600 nm is formed on the gate electrode 10G.

【0060】次に図10(A)において、ゲート電極1
0GをマスクにしてRIE法により第2のスペーサ7お
よびそれに連なる側壁膜9をエッチング除去する。この
時、弗化水素酸(HF)を用いたウエットエッチング法
でもよい。次に、メッキ用導体膜6をイオンミリング法
によりエッチング除去し、次に異方性RIE法により第
1のスペーサ膜5をエッチング除去しn+ GaAs層表
面を露出する。
Next, in FIG. 10A, the gate electrode 1
The second spacer 7 and the sidewall film 9 connected to the second spacer 7 are removed by etching by RIE using 0 G as a mask. At this time, a wet etching method using hydrofluoric acid (HF) may be used. Next, the plating conductor film 6 is removed by etching by the ion milling method, and then the first spacer film 5 is removed by etching by the anisotropic RIE method to expose the surface of the n + GaAs layer.

【0061】次に図10(B)において、ゲートのメッ
キAu12の垂直方向からオーム性金属の金・ゲルマニ
ウム(Au・Ge)合金(下層)/Ni(中間層)/A
u(上層)を真空蒸着法により、第1のスペーサの膜厚
よりも薄い膜厚で例えば130nm被着し、熱処理して
ソースおよびドレイン電極13S,13Gを得、またこ
の金属膜がゲート電極10G上に上部膜13Gとして被
着する。
Next, referring to FIG. 10B, the gold / germanium (Au.Ge) alloy (lower layer) / Ni (intermediate layer) / A, which is an ohmic metal, is seen from the vertical direction of the gate plating Au12.
u (upper layer) is deposited by vacuum vapor deposition to a thickness smaller than that of the first spacer, for example, 130 nm, and heat-treated to obtain source and drain electrodes 13S and 13G. This metal film is used as the gate electrode 10G. An upper film 13G is deposited on top.

【0062】以上のようにして得られる半導体装置のゲ
ートは上部の長さが500nm、下部のゲート電極部分
の長さが100nmで、低抵抗の金(Au)が厚メッキ
され、さらに、オーミック金属が被着したT型ゲート電
極が得られる。そして、ゲート・ソースおよびゲート・
ドレイン間はゲート上部の長さ−下部の長さ、即ち20
0nmで均一に形成される。
The gate of the semiconductor device obtained as described above has an upper length of 500 nm, a lower gate electrode portion has a length of 100 nm, and low resistance gold (Au) is thickly plated. As a result, a T-shaped gate electrode coated with is obtained. And the gate source and gate
Between the drains, the length of the upper part of the gate-the length of the lower part, that is, 20
It is uniformly formed at 0 nm.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように本発明は、下部ゲート電極
領域となる開口部を有した第1のスペーサと庇の領域と
なる開口部を有した第2のスペーサとからなり、これら
第1、第2のスペーサの開口部が互いに自己整合的に開
口されるため、ゲート電極左右に形成される庇に寸法が
常に同等な寸法のT型ゲート電極が得られる。このた
め、これを用いて自己整合的に得られるゲート・ソース
およびゲート・ドレイン間距離は均一に得られ、従って
ソースおよびドレイン抵抗は常に安定した特性が得られ
る。
As described above, the present invention comprises the first spacer having the opening serving as the lower gate electrode region and the second spacer having the opening serving as the eave region. Since the openings of the second spacers are opened in a self-aligned manner with each other, a T-shaped gate electrode having a size that is always equal to the eaves formed on the left and right of the gate electrode can be obtained. For this reason, the gate-source and gate-drain distances obtained in a self-aligned manner by using this can be obtained uniformly, so that the source and drain resistances can always have stable characteristics.

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

【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention in process order.

【図2】図1の続きの工程を順に示す断面図である。2A to 2C are cross-sectional views sequentially showing a step following that of FIG.

【図3】図2の続きの工程を順に示す断面図である。3A to 3D are cross-sectional views sequentially showing a step that follows FIG.

【図4】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention in process order.

【図5】図4の続きの工程を順に示す断面図である。5A to 5C are cross-sectional views sequentially showing a step following that of FIG.

【図6】図5の続きの工程を順に示す断面図である。6A to 6C are cross-sectional views sequentially showing a step following that of FIG.

【図7】本発明の第3の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】図7の続きの工程を順に示す断面図である。8A and 8B are cross-sectional views sequentially showing a step following that of FIG.

【図9】図8の続きの工程を順に示す断面図である。9A to 9C are cross-sectional views sequentially showing a step following that of FIG.

【図10】図9の続きの工程を順に示す断面図である。10A to 10D are cross-sectional views sequentially showing a step following the step of FIG.

【図11】従来技術を工程順に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional technique in order of steps.

【図12】図11の従来技術の課題を説明する断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the problem of the conventional technique of FIG.

【図13】他の従来技術を工程順に示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing another conventional technique in the order of steps.

【図14】図13により得られた電界効果トランジスタ
を示す断面図である。
14 is a cross-sectional view showing the field effect transistor obtained in FIG.

【図15】図13の従来技術の課題を説明する断面図で
ある。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the problem of the conventional technique of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 半絶縁性GaAs基板 2,22 ノンドープGaAs層 3,23 n型AlGaAs層 4,24 n+ 型(n型)GaAs層 5 第1のスペーサ 6 メッキ用導体膜 7 第2のスペーサ 8,11,27,29,34 ホトレジスト膜 9,28A,38A 側壁膜 10 ゲート電極材 10G,35G ゲート電極 13G ゲート電極上の合金膜 13S ソース電極 13D ドレイン電極 14 下地膜 14G ゲート電極下地膜 15 低抵抗金属膜 15G ゲート電極本体 21 半絶縁性 24R リセス構造 25 オーミックコンタクト膜 26,28 絶縁膜 30 ゲート金属材 30G 下層ゲート電極 31 GaAsウエハ 33G 下地金属膜 36,38 誘電体膜 37,41,51,61,71,81 開口部 60 ストッパー1, 21 Semi-insulating GaAs substrate 2, 22 Non-doped GaAs layer 3, 23 n-type AlGaAs layer 4, 24 n + type (n-type) GaAs layer 5 First spacer 6 Conductive film for plating 7 Second spacer 8, 11, 27, 29, 34 Photoresist film 9, 28A, 38A Side wall film 10 Gate electrode material 10G, 35G Gate electrode 13G Alloy film on gate electrode 13S Source electrode 13D Drain electrode 14 Underlayer film 14G Gate electrode Underlayer film 15 Low resistance metal Film 15G Gate electrode body 21 Semi-insulating 24R recess structure 25 Ohmic contact film 26, 28 Insulating film 30 Gate metal material 30G Lower layer gate electrode 31 GaAs wafer 33G Base metal film 36, 38 Dielectric film 37, 41, 51, 61, 71,81 Opening 60 Stopper

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の結晶構造を有した半導体基板の表
面上に第1のスペーサ、次に第2のスペーサ、さらにゲ
ート領域を設けるための第1の開口部を有したホトレジ
スト膜を形成する工程と、前記第2のスペーサに前記第
1の開口部の寸法よりも大きな第2の開口部を形成する
工程と、前記第1のスペーサから前記半導体基板の表面
部分にかけて前記第1の開口部の寸法と同等の寸法の第
3の開口部を形成する工程と、前記ホトレジスト膜を除
去する工程と、前記第2の開口部の側面および前記第3
の開口部の側面に絶縁膜による側壁膜を形成する工程
と、前記第3の開口部内に露出する前記半導体基板に被
着してゲート材料となる金属膜を全面に形成する工程
と、前記金属膜上に平坦化材としてホトレジスト膜を設
けて表面を平坦化する工程と、前記平坦化材としてのホ
トレジスト膜をエッチバックして、前記第2および第3
の開口部により生じた前記金属膜の表面凹部上の該ホト
レジスト膜を残余せしめ、該金属膜の他の表面部分を露
出させる工程と、前記残余したホトレジスト膜をマスク
にして前記露出した金属膜の部分、前記第2のスペーサ
および前記第2の開口部の側面の側壁膜を順次除去し、
さらにこれら第2のスペーサおよび第2の開口部の側面
の側壁膜下に位置する前記第1のスペーサの箇所を除去
して前記半導体基板の表面を露出させる工程と、前記露
出した半導体基板の表面に金属電極をオーミック接続し
て被着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。
1. A first spacer, then a second spacer, and a photoresist film having a first opening for providing a gate region are formed on the surface of a semiconductor substrate having a predetermined crystal structure. A step of forming a second opening larger than the size of the first opening in the second spacer, and the first opening from the first spacer to the surface portion of the semiconductor substrate. Forming a third opening having the same size as the above-mentioned dimension, removing the photoresist film, a side surface of the second opening and the third opening.
Forming a side wall film of an insulating film on the side surface of the opening of the semiconductor substrate, forming a metal film to be a gate material on the entire surface of the semiconductor substrate exposed in the third opening, A step of providing a photoresist film as a planarizing material on the film to planarize the surface; and etching back the photoresist film as the planarizing material to form the second and third layers.
Of leaving the photoresist film on the surface concave portion of the metal film caused by the opening of the metal film and exposing the other surface portion of the metal film, and using the remaining photoresist film as a mask to form the exposed metal film. The portion, the second spacer and the side wall film on the side surface of the second opening are sequentially removed,
Further, the step of exposing the surface of the semiconductor substrate by removing the location of the first spacer located under the sidewall film on the side surface of the second spacer and the second opening, and the exposed surface of the semiconductor substrate. And a step of depositing a metal electrode by ohmic connection.
【請求項2】 前記第1のスペーサと前記第2のスペー
サとの間に、該第2のスペーサのエッチング速度よりも
遅いエッチング速度を有する金属膜または絶縁膜を形成
する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体
装置の製造方法。
2. A step of forming, between the first spacer and the second spacer, a metal film or an insulating film having an etching rate lower than that of the second spacer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記第1のスペーサと前記第2のスペー
サとの間にメッキ電流路となる導体膜を形成し、前記ゲ
ート材料となる金属膜の形成にはメッキ工程を含むこと
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. A conductive film serving as a plating current path is formed between the first spacer and the second spacer, and a metal film serving as the gate material is formed by a plating process. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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CN105655383A (en) * 2014-11-10 2016-06-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and forming method thereof
CN114334906A (en) * 2020-09-30 2022-04-12 合肥本源量子计算科技有限责任公司 Method for preparing overlay mark

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