JPH0897232A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0897232A
JPH0897232A JP23516194A JP23516194A JPH0897232A JP H0897232 A JPH0897232 A JP H0897232A JP 23516194 A JP23516194 A JP 23516194A JP 23516194 A JP23516194 A JP 23516194A JP H0897232 A JPH0897232 A JP H0897232A
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layer
recess
forming
film
gate
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Yoichi Oikawa
洋一 及川
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Abstract

PURPOSE: To form a Schottky barrier gate type FET, improve the gate withstand voltage, reduce the capacitance between the gate and the drain, and improve high frequency characteristics. CONSTITUTION: The surface of an N-type GaAs layer 3 exposed in an aperture part formed in a silicon film 4 formed on an N-type GaAs layer 3 is irradiated with inert gas plasma, thereby forming a damage layer 6. A side wall spacer is formed on the side wall of the aperture part. The silicon oxide film and the side wall spacer are used as masks, and the damage layer 6 and the N-type GaAs layer 3 are isotropically etched. Thereby a recess 8 which is shallow and wide is formed.

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、特にショットキ障壁ゲート型電界効果トランジ
スタ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 Schottky barrier gate type field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波及びミリ波帯での増幅素子と
してよく用いられている化合物半導体装置は、高出力特
性を向上させるために高ゲート耐圧が実現できるリセス
構造を用いており、その高周波特性を向上させるために
ゲート長を短縮し且つゲート電極の断面積を大きくした
T字形のゲート電極が用いられている。
2. Description of the Related Art A compound semiconductor device, which is often used as an amplifying element in the microwave and millimeter wave band, uses a recess structure that can realize a high gate breakdown voltage in order to improve high output characteristics. In order to improve the above, a T-shaped gate electrode having a short gate length and a large cross-sectional area of the gate electrode is used.

【0003】図4(a)〜(d)は従来の半導体装置の
製造方法を説明するための工程順に示した半導体チップ
の模式的断面図である。
FIGS. 4A to 4D are schematic sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【0004】まず、図4(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板1の上にノンドープGaAs層2およびn
型GaAs層3を順次積層して形成した動作層の上にL
PCVD(減圧CVD)法により厚さ300nmの酸化
シリコン膜4を形成して選択的に異方性ドライエッチン
グしてゲート開口部15を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, a non-doped GaAs layer 2 and an n-type GaAs layer 2 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
L on the operation layer formed by sequentially laminating the p-type GaAs layers 3.
A silicon oxide film 4 having a thickness of 300 nm is formed by a PCVD (low pressure CVD) method, and is selectively anisotropically dry-etched to form a gate opening 15.

【0005】次に、図4(b)に示すように、酸化シリ
コン膜4をマスクしてゲート開口部15のn型GaAs
層3の表面を硫酸(H2 SO4 )+過酸化水素水(H2
2)+水(H2 O)の混合液や燐酸(H3 PO4 )+
過酸化水素水(H2 2 )+水(H2 O)の混合液を用
いたウェットエッチングや塩素(C12 )を含むガスを
用いた等方的ドライエッチングを用いてリセス8を形成
する。ここで、リセス8の幅を広げると、ゲート耐圧が
向上し、ゲートドレイン間容量を低減できるが、等方性
エッチングの場合、垂直方向のエッチングレートに対し
水平方向のエッチングレートが同等かまたはやや遅いた
め、リセス深さDr のリセスを形成した場合、ゲート開
口部の端より両側に生じるサイドエッチングの幅も高々
r となる。ゲート開口部14の寸法をLg とすると、
リセス幅Lr は最大Lg +2×Dr となる。
Next, as shown in FIG. 4B, the silicon oxide film 4 is masked and n-type GaAs in the gate opening 15 is formed.
The surface of the layer 3 is treated with sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide solution (H 2
O 2 ) + water (H 2 O) mixture or phosphoric acid (H 3 PO 4 ) +
The recess 8 is formed by wet etching using a mixed solution of aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + water (H 2 O) or isotropic dry etching using a gas containing chlorine (C 12 ). . Here, if the width of the recess 8 is widened, the gate breakdown voltage can be improved and the gate-drain capacitance can be reduced, but in the case of isotropic etching, the etching rate in the horizontal direction is equal to or slightly higher than the etching rate in the vertical direction. Since it is slow, when the recess having the recess depth D r is formed, the width of the side etching generated on both sides of the end of the gate opening is at most D r . If the dimension of the gate opening 14 is L g ,
Recess width L r is maximized L g + 2 × D r.

【0006】次に、図4(c)に示すように、酸化シリ
コン膜4上に塗布したフォトレジスト膜9をパターニン
グして逆テーパー形状の開口部を形成した後、ゲート電
極用金属として、例えばアルミニウムとチタンの積層膜
(以下A1/Ti膜と記す)10を蒸着する。
Next, as shown in FIG. 4C, after the photoresist film 9 applied on the silicon oxide film 4 is patterned to form an inversely tapered opening, for example, as a metal for a gate electrode, for example, A laminated film 10 of aluminum and titanium (hereinafter referred to as an A1 / Ti film) 10 is deposited.

【0007】次に、図4(d)に示すように、リフトオ
フ法によりフォトレジスト膜9およびフォトレジスト膜
9上のAl/Ti膜10を除去してT字形のゲート電極
11を形成し、ソース電極及びドレイン電極形成領域の
酸化シリコン膜4を除去し、蒸着法またはスパッタ法に
てソース電極12およびドレイン電極13を選択的に形
成し、半導体装置を構成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the T-shaped gate electrode 11 is formed by removing the photoresist film 9 and the Al / Ti film 10 on the photoresist film 9 by a lift-off method. The semiconductor device is formed by removing the silicon oxide film 4 in the electrode and drain electrode formation region and selectively forming the source electrode 12 and the drain electrode 13 by an evaporation method or a sputtering method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法では、ゲート耐圧の向上およびゲート・ドレ
イン間容量の低減をはかるために、リセス幅Lr を広げ
ようとしても、深さDrのリセスを形成する場合、リセ
ス幅Lr はゲート開口部の寸法Lg よりも最大2×Dr
長くなりLg +2×Dr となるが、それ以上にリセス幅
r を広げることは困難であった。
In this conventional method of manufacturing a semiconductor device, in order to improve the gate breakdown voltage and reduce the gate-drain capacitance, even if the recess width L r is widened, the depth D r is increased. In the case of forming the recess of the above, the recess width L r is up to 2 × D r larger than the dimension L g of the gate opening.
Although it becomes longer and becomes L g + 2 × D r , it was difficult to further widen the recess width L r .

【0009】リセス幅Lr を長くするためにリセス形成
のエッチング時間を長くすると、結果的に活性層が深く
エッチングされる。この場合、n型GaAs層のキャリ
ア量が減少するため、化合物半導体装置のソース・ドレ
イン間に流れる電流が減少し、出力が低下するという問
題がある。つまり、従来の方法では、リセス幅Lr はゲ
ート開口寸法Lg 及びリセス深さDr により決定され、
リセス幅Lr を自由に大きくすることは困難であった。
[0009] The longer the etching time recessed to lengthen the recess width L r, resulting in the active layer is etched deeply. In this case, since the amount of carriers in the n-type GaAs layer is reduced, the current flowing between the source and the drain of the compound semiconductor device is reduced, and the output is reduced. That is, in the conventional method, the recess width L r is determined by the gate opening size L g and the recess depth D r ,
It has been difficult to freely increase the recess width L r .

【0010】本発明の目的は、リセス深さを増やすこと
なくリセス幅を拡大してゲート耐圧および高周波特性の
向上を可能にした半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can improve the gate breakdown voltage and high frequency characteristics by expanding the recess width without increasing the recess depth.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に形成した動作層の上に
第1の絶縁膜を形成し前記第1の絶縁膜に選択的に開口
部を形成して前記動作層の表面を露出させる工程と、露
出した前記動作層の表面をプラズマ照射してダメージ層
を形成する工程と、前記ダメージ層を含む表面に第2の
絶縁膜を堆積してエッチバックし前記開口部の前記第1
の絶縁膜の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、前記
第1の絶縁膜および前記側壁スペーサをマスクとして前
記ダメージ層を含む前記動作層の表面を等方性エッチン
グしてリセスを形成する工程と、前記側壁スペーサをマ
スクとして前記開口部の前記リセスにゲート電極を形成
する工程とを含んで構成される。
According to a first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first insulating film is formed on an operation layer formed on a semiconductor substrate, and the first insulating film is selectively formed. Forming an opening in the substrate to expose the surface of the operating layer, irradiating the exposed surface of the operating layer with plasma to form a damage layer, and forming a second insulating film on the surface including the damage layer. And etch back to deposit the first of the opening
Forming a side wall spacer on the side wall of the insulating film, and forming a recess by isotropically etching the surface of the operating layer including the damaged layer using the first insulating film and the side wall spacer as a mask. And forming a gate electrode in the recess of the opening using the sidewall spacer as a mask.

【0012】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成した動作層の上に塗布してパターニ
ングしたフォトレジスト膜をマスクとして前記動作層の
表面をプラズマ照射しダメージ層を形成する工程と、前
記フォトレジスト膜を除去した後前記ダメージ層を含む
表面に絶縁膜を形成してパターニングしゲート電極形成
用の開口部を形成して前記ダメージ層の表面を露出させ
る工程と、前記絶縁膜をマスクとして前記ダメージ層を
含む前記動作層の表面を等方性エッチングしてリセスを
形成する工程と、前記絶縁膜をマスクとして前記開口部
の前記リセスにゲート電極を形成する工程とを含んで構
成される。
A second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
A step of forming a damaged layer by irradiating the surface of the operating layer with plasma using a photoresist film, which is applied and patterned on the operating layer formed on a semiconductor substrate, as a mask; and after removing the photoresist film, the damaged layer Forming an insulating film on the surface including and forming an opening for forming a gate electrode to expose the surface of the damaged layer; and a surface of the operation layer including the damaged layer using the insulating film as a mask. Isotropically etched to form a recess, and a step of forming a gate electrode in the recess of the opening using the insulating film as a mask.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施
例を説明するための工程順に示した半導体チップの模式
的断面図である。
FIGS. 1A to 1E are schematic cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining the first embodiment of the present invention.

【0015】まず、図1(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板1上に、厚さ500nmのノンドープのG
aAs層2およびSiを2×1017cm-3程度ドープし
た厚さ250nm程度のn型GaAs層3を形成した
後、n型GaAs層3の上にLPCVD法により、厚さ
300nmの酸化シリコン(SiO2 )膜4を成膜す
る。次に、酸化シリコン膜4の上に塗布して、リソグラ
フィー技術によりパターニングし、リセス幅Lr (1μ
m)と同等の開口部を有するフォトレジスト膜(図示せ
ず)をマスクとして、CHF3 ,CF4 またはSF6
スなどを用いて酸化シリコン膜4をドライエッチングし
てn型GaAs層3の表面を露出する開口部を形成す
る。次に、露出したn型GaAs層3の表面にアルゴン
(Ar)またはキセノン(Xe)などの不活性ガス5や
窒素(N2 )ガスによりプラズマを照射して、開口部の
n型GaAs層3の表面から約80nmの深さまでダメ
ージ層6を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
First, as shown in FIG. 1A, a non-doped G having a thickness of 500 nm is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
After forming the n-type GaAs layer 3 having a thickness of about 250 nm doped with the aAs layer 2 and Si at about 2 × 10 17 cm −3 , the silicon oxide (thickness: 300 nm) is formed on the n-type GaAs layer 3 by LPCVD. An SiO 2 ) film 4 is formed. Then, the silicon oxide film 4 is coated and patterned by a lithography technique to form a recess width L r (1 μm
m) Using a photoresist film (not shown) having an opening equivalent to that of m) as a mask, the silicon oxide film 4 is dry-etched using CHF 3 , CF 4, SF 6 gas or the like, and the surface of the n-type GaAs layer 3 An opening for exposing is formed. Next, the exposed surface of the n-type GaAs layer 3 is irradiated with plasma using an inert gas 5 such as argon (Ar) or xenon (Xe) or a nitrogen (N 2 ) gas, thereby forming the n-type GaAs layer 3 in the opening. The damage layer 6 is formed from the surface of the substrate to a depth of about 80 nm, and the photoresist film is removed.

【0016】ここで、酸化シリコン膜4のドライエッチ
ング及びダメージ層6を形成するプラズマ照射は同一装
置で行うことができ、装置は反応性イオンエッチング装
置(RIE)、マグネトロン反応性イオンエッチング装
置(MIE)、電子サイクロトロン共鳴プラズマ装置
(ECR)などのドライエッチング装置が使用できる。
また、ダメージ層6の深さはリセス深さDr よりも浅く
する必要がある。
Here, the dry etching of the silicon oxide film 4 and the plasma irradiation for forming the damaged layer 6 can be performed by the same apparatus, and the apparatus is a reactive ion etching apparatus (RIE), a magnetron reactive ion etching apparatus (MIE). ), A dry etching apparatus such as an electron cyclotron resonance plasma apparatus (ECR) can be used.
Further, the depth of the damage layer 6 needs to be shallower than the recess depth D r .

【0017】次に、図1(b)に示すように、ダメージ
層6を形成した開口部のn型GaAs層3を含む表面
に、LPCVD法により厚さ500nmの酸化シリコン
膜7を成膜する。
Next, as shown in FIG. 1B, a 500 nm thick silicon oxide film 7 is formed by LPCVD on the surface including the n-type GaAs layer 3 in the opening where the damage layer 6 is formed. .

【0018】次に、図1(c)に示すように、CH
3 ,CF4 ガスやSF6 ガスを用いて酸化シリコン膜
7を異方性ドライエッチング(エッチバック)し、酸化
シリコン膜4の側面に酸化シリコン膜7を残して側壁ス
ペーサ7aを形成し、ダメージ層6を有するn型GaA
s層3の表面を露出させる幅0.3μmのゲート開口部
を形成する。次に、酸化シリコン膜4および側壁スペー
サ7aをマスクとしてH2SO4 +H2 2 +H2 Oの
混合液やH3 PO4 +H2 2 +H2 Oの混合液を用い
たウェットエッチングにより、n型GaAs層3を等方
性エッチングし、深さ0.1μm、幅1.0μmのリセ
ス8を形成する。このとき、ダメージ層6はアモルファ
ス状態になっていて、ダメージのないGaAs層よりも
エッチングレートが速いため、サイドエッチングが水平
方向に容易に進行する。また、ダメージ層6の深さはリ
セス深さDr よりも浅いため、n型GaAs層3にはダ
メージ層は残存しない。なお、リセス形成には、ウェッ
トエッチングだけでなく、C12 を含む混合ガスを用い
たドライエッチングでも可能であるが、この場合には比
較的高圧力の条件(数百mTorr)にして等方性エッ
チングを可能にする必要がある。
Next, as shown in FIG. 1 (c), CH
F 3, CF 4 gas and SF 6 gas anisotropic dry etching of a silicon oxide film 7 by using (etch back), to form sidewall spacers 7a leaving the silicon oxide film 7 on the side surface of the silicon oxide film 4, N-type GaA having damage layer 6
A gate opening having a width of 0.3 μm that exposes the surface of the s layer 3 is formed. Next, by wet etching using H2SO 4 + H 2 O 2 + H 2 O mixture or H 3 PO 4 + H 2 O 2 + H 2 O mixed solution of the silicon oxide film 4 and the sidewall spacer 7a as a mask, n-type The GaAs layer 3 is isotropically etched to form a recess 8 having a depth of 0.1 μm and a width of 1.0 μm. At this time, the damaged layer 6 is in an amorphous state and has an etching rate faster than that of the undamaged GaAs layer, so that the side etching easily proceeds in the horizontal direction. Further, since the depth of the damage layer 6 is shallower than the recess depth Dr, the damage layer does not remain in the n-type GaAs layer 3. Incidentally, the recess formation, not only wet etching, C1 is 2 is also possible by dry etching using a mixed gas containing, isotropic in the relatively high pressure conditions (hundreds mTorr) in this case It is necessary to enable etching.

【0019】次に、図1(d)に示すように、酸化シリ
コン膜4の上にフォトレジスト膜9を塗布してパターニ
ングし、ゲート開口寸法Lg よりも大きい寸法で、しか
も逆テーパ形状の開口部を形成する。次に、ゲート電極
用金属膜として厚さ500nmのAl膜と厚さ50nm
のTi膜を積層したAl/Ti膜10を蒸着する。
Next, as shown in FIG. 1D, a photoresist film 9 is applied on the silicon oxide film 4 and patterned to have a size larger than the gate opening size L g and a reverse taper shape. Form an opening. Next, an Al film having a thickness of 500 nm and a 50 nm
The Al / Ti film 10 in which the Ti film is laminated is deposited.

【0020】次に、図1(e)に示すように、リフトオ
フ法によりフォトレジスト膜9およびフォトレジスト膜
9上のAl/Ti膜10を除去してゲート電極11を形
成し、ソース電極及びドレイン電極形成領域の酸化シリ
コン膜4を選択的に除去して露出させたn型GaAs層
3の表面に蒸着法またはスパッタ法によりソース電極1
2およびドレイン電極13を形成し、ショットキ障壁ゲ
ート型FETを構成する。
Next, as shown in FIG. 1E, the photoresist film 9 and the Al / Ti film 10 on the photoresist film 9 are removed by a lift-off method to form a gate electrode 11, and a source electrode and a drain are formed. The source electrode 1 is formed on the surface of the n-type GaAs layer 3 exposed by selectively removing the silicon oxide film 4 in the electrode formation region by vapor deposition or sputtering.
2 and the drain electrode 13 to form a Schottky barrier gate FET.

【0021】また、上記の方法ではリフトオフによりゲ
ート電極を形成したが、図1(c)までの工程でリセス
8を形成した後、図2(a)に示すように、ゲート開口
部を含む表面にAl/Ti膜10を堆積し、次に、図2
(b)に示すように、ArイオンミリングまたはC12
を有する混合ガスを用いたRIEエッチングにより、A
l/Ti膜10をパターニングしてゲート電極11を形
成してもよい。
Although the gate electrode is formed by lift-off in the above method, after forming the recess 8 in the steps up to FIG. 1C, as shown in FIG. 2A, the surface including the gate opening is formed. Al / Ti film 10 is deposited on the
(B), a, Ar ion milling or C1 2
By RIE etching using a mixed gas containing
The gate electrode 11 may be formed by patterning the 1 / Ti film 10.

【0022】また、GaAs基板上にGaAs層を形成
した場合について説明したが、GaAs基板上に砒化ア
ルミニウムガリウム(A1GaAs)/GaAsまたは
A1GaAs/砒化インジウムガリウム(InGaA
s)/GaAsなどを成長して2次元電子ガス層を形成
した場合にも適用できる。この場合には、上述したH2
SO4 +H2 2 +H2 Oの混合液やH3 PO4 +H2
2 +H2 Oの混合液を用いたウェットエッチング、ま
たは、C12 を含む混合ガスを用いたドライエッチング
以外に、クエン酸+過酸化水素(H2 2 )+水(H2
O)の混合液を用いた選択ウェットエッチング、また
は、塩素とフッ素を有する混合ガスを用いた選択ドライ
エッチングを用いて、A1GaAs層やInGaAs層
に対してGaAs層を選択的にエッチングしてリセスを
形成することもできる。
Further, although the case where the GaAs layer is formed on the GaAs substrate has been described, aluminum gallium arsenide (A1GaAs) / GaAs or A1GaAs / indium gallium arsenide (InGaA) is formed on the GaAs substrate.
s) / GaAs or the like can be grown to form a two-dimensional electron gas layer. In this case, the above-mentioned H 2
SO 4 + H 2 O 2 + H 2 O mixture or H 3 PO 4 + H 2
O 2 + H 2 O wet etching mixture with or, in addition the dry etching using a mixed gas containing C1 2, citric acid and hydrogen peroxide (H 2 O 2) + water (H 2
O) selective wet etching using a mixed solution or selective dry etching using a mixed gas containing chlorine and fluorine to selectively etch the GaAs layer with respect to the A1GaAs layer or the InGaAs layer to form a recess. It can also be formed.

【0023】図3(a)〜(e)は本発明の第2の実施
例を説明するための工程順に示した半導体チップの断面
図である。
3 (a) to 3 (e) are sectional views of the semiconductor chip in the order of steps for explaining the second embodiment of the present invention.

【0024】まず、図3(a)に示すように、GaAs
基板1の上にノンドープGaAs層2およびn型GaA
s層3を順次積層して形成し、n型GaAs層3の上に
フォトレジスト膜9を塗布してパターニングし、リセス
幅Lr (1μm)と同等の寸法の開口部を形成する。次
に、フォトレジスト膜9をマスクとしてアルゴン(A
r)またはキセノン(Xe)などの不活性ガス5や窒素
(N2 )ガスにてプラズマ照射して、n型GaAs層3
の表面から約80nmの深さまでダメージ層6を形成す
る。
First, as shown in FIG.
Non-doped GaAs layer 2 and n-type GaA on the substrate 1
The s layer 3 is sequentially laminated and formed, and a photoresist film 9 is applied on the n-type GaAs layer 3 and patterned to form an opening having a size equivalent to the recess width L r (1 μm). Next, using the photoresist film 9 as a mask, argon (A
r) or xenon (Xe) or another inert gas 5 or nitrogen (N 2 ) gas is applied to the n-type GaAs layer 3 by plasma irradiation.
The damage layer 6 is formed to a depth of about 80 nm from the surface.

【0025】次に、図3(b)に示すように、フォトレ
ジスト膜14を除去した後、ダメージ層6を有するn型
GaAs層3の上にLPCVD法により厚さ300nm
の酸化シリコン膜4を成膜し、CHF3 ,CF4 ガスや
SF6 ガスを用いて酸化シリコン膜を選択的にドライエ
ッチングし、ゲート開口部15を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, after removing the photoresist film 14, a 300 nm-thick film is formed on the n-type GaAs layer 3 having the damaged layer 6 by LPCVD.
The silicon oxide film 4 is formed, and the silicon oxide film is selectively dry-etched using CHF 3 , CF 4 gas or SF 6 gas to form the gate opening 15.

【0026】次に、図3(c)に示すように、酸化シリ
コン膜4をマスクとしてH2 SO4+H2 2 +H2
の混合液やH3 PO4 +H2 O+H2 Oの混合液を用い
たウェットエッチングによりn型GaAs層3の表面を
等方性エッチングし、深さ100nm、幅1.0μmの
リセス8を形成する。ここでリセス形成には、第1の実
施例と同様、ウェットエッチングの代りにドライエッチ
ングを用いても構わない。
Next, as shown in FIG. 3C, using the silicon oxide film 4 as a mask, H 2 SO 4 + H 2 O 2 + H 2 O
The mixture or H 3 PO 4 + H 2 O + H 2 O mixture n-type surface of the GaAs layer 3 by wet etching using the isotropically etching depth 100 nm, to form a recess 8 of width 1.0μm . Here, in the recess formation, as in the first embodiment, dry etching may be used instead of wet etching.

【0027】次に、図3(d)に示すように、第1の実
施例と同様に酸化シリコン膜4の上に逆テーパ形状の開
口部を有するフォトレジスト膜9を形成し、Al/Ti
膜10を堆積してリセス8にT字形のゲート電極11を
形成する。
Next, as shown in FIG. 3D, a photoresist film 9 having an inversely tapered opening is formed on the silicon oxide film 4 as in the first embodiment, and Al / Ti is formed.
A film 10 is deposited to form a T-shaped gate electrode 11 in the recess 8.

【0028】次に、図3(e)に示すように、リフトオ
フ法によりフォトレジスト膜9およびAl/Ti膜10
を除去し、酸化シリコン膜4に形成した開口部にソース
電極12およびドレイン電極13をそれぞれ形成し半導
体装置を構成する。
Next, as shown in FIG. 3E, the photoresist film 9 and the Al / Ti film 10 are formed by the lift-off method.
Is removed, and a source electrode 12 and a drain electrode 13 are respectively formed in the openings formed in the silicon oxide film 4 to form a semiconductor device.

【0029】この第2の実施例では、側壁スペーサを形
成する工程が省略でき、工程が簡略化できる利点があ
る。
The second embodiment has an advantage that the step of forming the side wall spacer can be omitted and the step can be simplified.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、動作層の
表面を選択的にプラズマ照射してダメージ層を形成し、
このダメージ層を含む表面に設けた絶縁膜にゲート開口
部を設け、このゲート開口部に露出したダメージ層を等
方性エッチングしてリセスを形成することにより、リセ
ス深さよりもサイドエッチの幅を大きくすることがで
き、リセス深さを深くすることなくリセス幅Lr がLg
(ゲート開口寸法)+2Dr (リセス深さ)よりも広い
ワイドリセスを形成でき、ゲート耐圧を大幅に向上でき
るという効果を有する。ちなみに、従来例のLg =0.
3μm,Lr =0.5μm,Dr =0.1μmのFET
に対して本発明のLg =0.3μm,Lr =1.0μ
m,Dr =0.1μmのFETでは耐圧が5V向上でき
た。
As described above, according to the present invention, a damaged layer is formed by selectively irradiating the surface of the operation layer with plasma.
By providing a gate opening in the insulating film provided on the surface including the damaged layer and forming a recess by isotropically etching the damaged layer exposed in the gate opening, the width of the side etch is made smaller than the recess depth. The recess width L r is L g without increasing the recess depth.
A wide recess wider than (gate opening size) + 2D r (recess depth) can be formed, and the gate breakdown voltage can be significantly improved. Incidentally, L g = 0.
FET of 3 μm, L r = 0.5 μm, D r = 0.1 μm
L g = 0.3 μm and L r = 1.0 μ according to the present invention.
The withstand voltage was improved by 5 V in the FET in which m and D r = 0.1 μm.

【0031】また、リセス深さが浅い割にリセス幅が大
きいワイドリセスを形成した場合、ゲート・ドレイン間
の容量が低下するので、FETの最大有効電力利得が向
上し、高周波特性が向上する。上記の例で示したサイズ
では従来例よりもゲート・ソース間容量Cgdは半分にな
り、最大有効電力利得は約2dB向上できた。
Further, when a wide recess having a large recess width is formed even though the recess depth is shallow, the capacitance between the gate and the drain is reduced, so that the maximum effective power gain of the FET is improved and the high frequency characteristics are improved. With the size shown in the above example, the capacitance C gd between the gate and the source was halved as compared with the conventional example, and the maximum active power gain could be improved by about 2 dB.

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

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの模式的断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor chip, which is shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の一部を変更した例を説
明するための工程順に示した半導体チップの模式的断面
図。
2A to 2C are schematic cross-sectional views of a semiconductor chip, which are shown in the order of steps for explaining an example in which a part of the first embodiment of the present invention is modified.

【図3】本発明の第2の実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの模式的断面図。
3A to 3C are schematic cross-sectional views of a semiconductor chip, which are shown in the order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した半導体チップの模式的断面図。
4A to 4C are schematic cross-sectional views of a semiconductor chip, which are shown in the order of steps for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 ノンドープGaAs層 3 n型GaAs層 4,7 酸化シリコン膜 5 不活性ガス 6 ダメージ層 7a 側壁スペーサ 8 リセス 9,14 フォトレジスト膜 10 Al/Ti膜 11 ゲート電極 12 ソース電極 13 ドレイン電極 15 ゲート開口部 Reference Signs List 1 GaAs substrate 2 non-doped GaAs layer 3 n-type GaAs layer 4, 7 silicon oxide film 5 inert gas 6 damage layer 7 a side wall spacer 8 recess 9, 14 photoresist film 10 Al / Ti film 11 gate electrode 12 source electrode 13 drain electrode 15 Gate opening

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成した動作層の上に第
1の絶縁膜を形成し前記第1の絶縁膜に選択的に開口部
を形成して前記動作層の表面を露出させる工程と、露出
した前記動作層の表面をプラズマ照射してダメージ層を
形成する工程と、前記ダメージ層を含む表面に第2の絶
縁膜を堆積してエッチバックし前記開口部の前記第1の
絶縁膜の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、前記第
1の絶縁膜および前記側壁スペーサをマスクとして前記
ダメージ層を含む前記動作層の表面を等方性エッチング
してリセスを形成する工程と、前記側壁スペーサをマス
クとして前記開口部の前記リセスにゲート電極を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming a first insulating film on an operating layer formed on a semiconductor substrate and selectively forming an opening in the first insulating film to expose the surface of the operating layer. A step of irradiating the exposed surface of the operating layer with plasma to form a damaged layer, and depositing a second insulating film on the surface including the damaged layer and etching back the first insulating film in the opening. Forming a side wall spacer on the side wall of the substrate, forming a recess by isotropically etching the surface of the operating layer including the damaged layer using the first insulating film and the side wall spacer as a mask, And a step of forming a gate electrode in the recess of the opening using a spacer as a mask.
【請求項2】 半導体基板上に形成した動作層の上に塗
布してパターニングしたフォトレジスト膜をマスクとし
て前記動作層の表面をプラズマ照射しダメージ層を形成
する工程と、前記フォトレジスト膜を除去した後前記ダ
メージ層を含む表面に絶縁膜を形成してパターニングし
ゲート電極形成用の開口部を形成して前記ダメージ層の
表面を露出させる工程と、前記絶縁膜をマスクとして前
記ダメージ層を含む前記動作層の表面を等方性エッチン
グしてリセスを形成する工程と、前記絶縁膜をマスクと
して前記開口部の前記リセスにゲート電極を形成する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a damaged layer by irradiating the surface of the operating layer with plasma using a photoresist film coated and patterned on the operating layer formed on a semiconductor substrate as a mask, and removing the photoresist film. After that, a step of forming an insulating film on the surface including the damaged layer and patterning it to form an opening for forming a gate electrode to expose the surface of the damaged layer, and including the damaged layer using the insulating film as a mask Manufacturing a semiconductor device comprising: a step of forming a recess by isotropically etching the surface of the operating layer; and a step of forming a gate electrode in the recess of the opening using the insulating film as a mask. Method.
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