JPH09298203A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製造方法

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JPH09298203A
JPH09298203A JP11457596A JP11457596A JPH09298203A JP H09298203 A JPH09298203 A JP H09298203A JP 11457596 A JP11457596 A JP 11457596A JP 11457596 A JP11457596 A JP 11457596A JP H09298203 A JPH09298203 A JP H09298203A
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JP
Japan
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etching
layer
recess
insulating film
opening
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JP11457596A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Arai
一弘 新井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電界効果トランジスタのゲート領域形成の際
に、絶縁膜のエッチングがオーバーエッチングになって
も動作層がエッチングされない製造方法を提供する。 【解決手段】 動作層12の一部に形成した凹部18上
にエッチング防止層19を形成する。このエッチング防
止層19上に絶縁膜17を形成する。ゲート領域形成時
の絶縁膜17のエッチングで、このエッチング防止層1
9が動作層12のエッチングを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果トランジ
スタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ショットキ型電界効果トランジ
スタ(MESFET)の高性能化を図るためには、ゲー
ト電極長のばらつきを小さくし、単位FET間のアンバ
ランス動作を極力防止すること、および、ソース抵抗を
低減することなどが必要である。ゲート領域の形成に、
エッチングの精密制御が可能な反応性イオンエッチング
(RIE)を用いてゲート電極長のばらつきを小さく
し、さらにリセス構造を採用してソース抵抗を低減した
電力用MESFETを例にとり、従来の電界効果トラン
ジスタの製造方法について図2を用いて説明する。
【0003】図2は従来の方法を工程順に説明する断面
図である。まず、図2(a)に示すように、半導体基
板、例えば半絶縁性GaAs基板20上のオーム性接触
層(n+ 層)21形成予定域に、例えば加速エネルギ1
20keVと250keVでシリコン(Si)イオンを
各々ドーズ量2×1013cm-2の条件で、選択的に注入
する。
【0004】次に、動作層(n層)22形成予定域に、
例えば加速エネルギ200keV、ドーズ量2×1013
cm-2の条件でSiイオンを選択的に注入する。続い
て、例えば850℃で15分間、アルシンを含んだアル
ゴン(Ar)ガス中でアニールし、Siイオンを活性化
させ、n+ 層21、n層22を形成する。
【0005】次に、ソース電極23、ドレイン電極2
4、ゲート電極25の形成を容易にするためのリフトオ
フ用スペーサ絶縁膜として、例えば二酸化シリコン(S
iO2)膜29を形成する。
【0006】次に、n+ 層21上に写真蝕刻法でソース
電極、ドレイン電極用のパターニングを行い、ソース金
属、ドレイン金属として、例えば金ゲルマニウム(Au
Ge)を蒸着する。続いて、リフトオフを行い、図2
(b)のソース電極23、ドレイン電極24を形成す
る。
【0007】次に、フォトレジストを塗布し、写真蝕刻
法により例えば幅1μmの開口を形成する。続いて、こ
の開口を通してn層22上のSiO2 膜29をRIEに
より異方性エッチングし、図2(c)で示すように開口
部28を形成する。ここで、この開口部28の幅がゲー
ト電極長となる。
【0008】次に、写真蝕刻法によりゲート電極25形
成用のパターニングを行い、n層22を所望のドレイン
電流が得られるまでリセスエッチングする。最後に、ゲ
ート金属として例えばアルミニウム(Al)を蒸着し、
リフトオフを行ってゲート電極25を形成し、図2
(d)に示す電力用MESFETが完成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法に
よって形成された電力用MESFETは、ゲート電極2
5の長さを決定する幅1μmのSiO2 膜29の開口を
エッチングの精密制御が可能なRIEにより異方性エッ
チングする。このため、フッ化アンモニウム(NH
4 F)などを用いる等方性エッチングに比べ、均一性お
よび再現性が高く、高周波特性に優れている。
【0010】しかし、この電力用MESFETは、たと
えばCVD法によるSiO2 膜29堆積の際、堆積温度
の僅かな違いなどにより、膜厚にばらつきを生じる。そ
の結果、RIEのエッチング終了時間が基板20面内で
異なり、早くエッチングが終了した所、すなわちSiO
2 膜29の薄い所では動作層22がRIEによりエッチ
ングされ、ソース、ドレイン間電流(Ids)にばらつ
きを生じ、素子特性の再現性が悪くなり、素子歩留まり
が大きく低下する。また、RIEにより開口部の動作層
が損傷を受け、キャリア濃度が変化することがある。
【0011】本発明は、上記従来の課題に応じてなされ
たもので、例えば電力用電界効果トランジスタについ
て、高周波特性および製造歩留まりの向上が図れる電界
効果トランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【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、半導体基板表面の一部に動作層を形成する工
程と、前記動作層の一部にエッチングを施して凹部を形
成する工程と、前記凹部表面にエッチング防止層を形成
する工程と、前記凹部と前記エッチング防止層とを含む
前記半導体基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記エ
ッチング防止層上の前記絶縁膜に異方性エッチングを施
して開口部を形成する工程と、前記エッチング防止層を
除去する工程と、前記絶縁膜の開口部にゲート電極を形
成する工程とを含むことを特徴とする電界効果トランジ
スタの製造方法である。
【0013】また、エッチング防止層形成により前記凹
部を平坦化することを特徴とする。また、エッチング防
止層がフォトレジストより成ることを特徴とする。
【0014】また、エッチング防止層がシリコン窒化膜
より成ることを特徴とする。
【0015】また、エッチング防止層がポリメチルメタ
アクリレートより成ることを特徴とする。
【0016】また、絶縁膜が二酸化シリコン膜より成る
ことを特徴とする。
【0017】また、ゲート電極がアルミニウムより成る
ことを特徴とする。
【0018】本発明は、まず半絶縁性GaAs基板表面
にイオン注入法により、オーム性接触層および動作層を
選択的に形成した後、ゲート領域となる動作層の一部を
エッチングし、ゲート領域となる凹部を形成する。続い
てフォトレジストなどにより、この凹部上にエッチング
防止層を形成した後、リフトオフ用スペーサとなる絶縁
膜を形成する。
【0019】その後、凹部上の絶縁膜上にゲート領域と
なるフォトレジストの開口を形成する。このフォトレジ
ストの開口を介して絶縁膜をRIEにより異方性エッチ
ングする。続いて、凹部内のフォトレジストなどをプラ
ズマ灰化法などにより除去した後、絶縁膜の開口上にゲ
ート電極形成用のフォトレジストの開口を形成する。続
いて、リセスエッチングを行い、ゲート電極を形成す
る。
【0020】このような製造方法によれば、もし、絶縁
膜の厚さにばらつきを生じて、RIEによるエッチング
が半絶縁性基板内の一部でオーバーエッチングになった
としても、エッチング防止層が動作層のエッチングを完
全に防止できる。また、動作層がRIEによりキャリア
濃度変化などの悪影響を受けることも防止できる。
【0021】このため、ゲート領域の形成は従来と同様
の方法でありながら、ソース、ドレイン間電流にばらつ
きを生ずることはなく、例えば、高周波特性の優れた電
力用MESFETを高い歩留まりで再現性よく製造でき
る。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、工程順に断面図で示された図1を参照して説明す
る。
【0023】まず、半導体基板、例えば半絶縁性GaA
s基板10上のオーム性接触層(n+ 層)11形成予定
域に例えば加速エネルギ120keVと250keV、
ドーズ量各々2×1013cm-2の条件でSiイオンを選
択的に注入する。次に、動作層(n層)12形成予定域
に例えば加速エネルギ200keV、ドーズ量4×10
12cm-2の条件でSiイオンを選択的に注入する。
【0024】続いて、フォトレジストを塗布し写真蝕刻
法により、例えば幅2μmの開口部を形成し、例えばエ
ッチングの精密制御が可能なRIEにより、n層12を
深さ約80nmエッチングし、凹部18を形成する(図
1(a))。
【0025】次に、プラズマ灰化法などによりフォトレ
ジストを除去した後、例えば850℃で15分間、As
3 ガスを含んだ雰囲気中でアニールを行い、Siイオ
ンを活性化しRIEによるダメージ層を回復させ、n+
層11、n層12を形成する。 次にポリメチルメタア
クリレート(PMMAと略記する)などのフォトレジス
トを用いて凹部18上にエッチング防止層19を形成す
る。この際、エッチング防止層19により、凹部18を
埋めて平坦化してもよい(図1(b))。
【0026】次にソース電極13、ドレイン電極14、
ゲート電極15形成のためのリフトオフ用スペーサとな
る絶縁膜としてSiO2 17を、例えばCVD法により
厚さ300nm堆積する。
【0027】次にn+ 層11上のSiO2 17上に写真
蝕刻法によりソース電極13、ドレイン電極14のパタ
ーニングを行い、SiO2 17を例えばフッ化アンモニ
ウム(NH4 F)でエッチングする。その後AuGeを
蒸着し、リフトオフを行ってソース電極13、ドレイン
電極14を形成する。
【0028】次に凹部18上のSiO2 17上にフォト
レジストを塗布し、写真蝕刻法により例えば幅1μmの
開口を形成した後、この開口を介してRIEによりSi
217を異方性エッチングし、開口部16を形成する
(図1(C))。
【0029】ここで、RIEによるSiO2 のエッチン
グがオーバーエッチングとなってもフォトレジストPM
MAがエッチング防止層19となり、n層12がエッチ
ングされることはない。また、この開口部16の幅がゲ
ート電極長となる。
【0030】最後に、プラズマ灰化法などによりフォト
レジストを除去した後、写真蝕刻法により開口部16上
にゲート電極のパターニングを行い、所望のソース、ド
レイン間電流が得られるまで、例えばH3 PO4 系エッ
チング液でリセスエッチングを行う。その後、ゲート金
属として例えばAlを厚さ800nm蒸着し、リフトオ
フを行ってゲート電極15を形成し、図1(d)に示す
電力用MESFETが完成する。
【0031】上記のようにして得られた電力用MESF
ETのゲート領域の形成に際しては、RIEのエッチン
グが部分的にオーバーエッチングとなっても、凹部18
上に形成したエッチング防止層19が、RIEによるn
層12のエッチングを完全に防止できる。
【0032】なお、上記実施の形態では、凹部18の幅
を2μm、ゲート電極長を決定するフォトレジストの開
口部16の幅を1μmとしたが、何らこれらの値に限定
されることなく、所望のリセス幅、ゲート電極長が得ら
れるように変えてかまわない。また、凹部18の形成を
RIEによるドライエッチングで行ったが、エッチング
の精密制御が可能であれば、H3 PO4 系エッチング液
などによるウェットエッチングで行ってもよい。
【0033】さらに、凹部18上のエッチング防止層1
9としてフォトレジストPMMAを用いたが、これに限
定されることなく、例えばシリコン窒化膜(Si
3 4 )などを用いてもよい。ただし、エッチング防止
層19の材料を除去するときに、リフトオフ用スペーサ
に用いた絶縁膜が殆どエッチングされないことが条件で
ある。
【0034】また、凹部18上にエッチング防止層19
を形成した後の表面が、平坦であっても、平坦でなくて
もよい。
【0035】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ソ
ース、ドレイン間電流にばらつきを生じることなく、高
周波特性に優れた電力用電界効果トランジスタを、高い
歩留まりで再現性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電力用電界効果トランジスタの製造工
程を工程順に示す断面図である。
【図2】従来例の電力用電界効果トランジスタの製造工
程を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
10、20…半絶縁性GaAs基板 11、21…オーム性接触層(n+ 層) 12、22…動作層(n層) 13、23…ソース電極 14、24…ドレイン電極 15、25…ゲート電極 17、29…絶縁膜(SiO2 ) 18…凹部 16、28…開口部 19…エッチング防止層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/812

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面の一部に動作層を形成す
    る工程と、前記動作層の一部にエッチングを施して凹部
    を形成する工程と、前記凹部表面にエッチング防止層を
    形成する工程と、前記凹部と前記エッチング防止層とを
    含む前記半導体基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前
    記エッチング防止層上の前記絶縁膜に異方性エッチング
    を施して開口部を形成する工程と、前記エッチング防止
    層を除去する工程と、前記絶縁膜の開口部にゲート電極
    を形成する工程とを含むことを特徴とする電界効果トラ
    ンジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記エッチング防止層形成により前記凹
    部を平坦化することを特徴とする請求項1記載の電界効
    果トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記エッチング防止層がフォトレジスト
    より成ることを特徴とする請求項1記載の電界効果トラ
    ンジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記エッチング防止層がシリコン窒化膜
    より成ることを特徴とする請求項1記載の電界効果トラ
    ンジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記エッチング防止層がポリメチルメタ
    アクリレートより成ることを特徴とする請求項1記載の
    電界効果トランジスタの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記絶縁膜が二酸化シリコン膜より成る
    ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタ
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記ゲート電極がアルミニウムより成る
    ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタ
    の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100310424B1 (ko) * 1999-10-05 2001-09-29 김영환 반도체장치의 제조방법
KR20190107379A (ko) * 2018-03-12 2019-09-20 한국표준과학연구원 보호층을 이용한 패터닝 방법, 및 이를 이용한 소자 제조 방법

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