JPH10125696A - Manufacture of field-effect transistor - Google Patents

Manufacture of field-effect transistor

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JPH10125696A
JPH10125696A JP27436596A JP27436596A JPH10125696A JP H10125696 A JPH10125696 A JP H10125696A JP 27436596 A JP27436596 A JP 27436596A JP 27436596 A JP27436596 A JP 27436596A JP H10125696 A JPH10125696 A JP H10125696A
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resist film
resist
forming
recess
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To contrive reduction in source resistance and gate resistance as well as high breakdown strength by forming a T-type gate electrode at an offset position inside a recess. SOLUTION: A buffer layer 12, an active layer 13, an etching stopper layer 14 and a cap layer 15 are provided on a semi-insulating semiconductor substrate 11, and a first resist film 16 having two first openings 16a, 16b are formed thereon (a). The cap layer 15 is etched so as to form a recess 15a to be connected under two openings (b). A second resist film 17 is formed so as to form a hardly soluble resist mixed layer 18 on the interface of both resists (c). The second resist film 17 is exposed and developed, so as to form a second opening 17a in the undercut shape on the first opening 16a on one side (d). A gate electrode 20 is formed (f) by deposition (e) of a gate metal, and a lift-off.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ショットキーゲー
ト型の電界効果トランジスタの製造方法に関し、特に、
T型ゲート電極を有しそのT型ゲート電極がリセス内で
オフセット状態に配置された電界効果トランジスタの製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a Schottky gate type field effect transistor,
The present invention relates to a method for manufacturing a field-effect transistor having a T-type gate electrode, the T-type gate electrode being arranged in an offset state in a recess.

【0002】[0002]

【従来の技術】ショットキーゲートを用いた電界効果ト
ランジスタでは、耐圧を向上させソース抵抗Rsを低減
させるために、リセス構造を採用することが行われてい
る。さらに、より一層の特性の向上を図って2段リセス
構造を採用することも行われている。図10は、特開平
3−108344号公報にて提案されたこのような2段
リセス構造の電界効果トランジスタの製造方法を示す工
程順の断面図である。以下、図10(a)〜(g)を参
照して、上記公報に記載された従来の製造方法について
説明する。
2. Description of the Related Art In a field effect transistor using a Schottky gate, a recess structure has been employed in order to improve the breakdown voltage and reduce the source resistance Rs. Further, a two-stage recess structure has been employed to further improve the characteristics. FIG. 10 is a sectional view in the order of steps showing a method for manufacturing such a two-stage recessed field effect transistor proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-108344. Hereinafter, the conventional manufacturing method described in the above publication will be described with reference to FIGS.

【0003】図10(a)に示すように、半導体基板4
01上に形成された半導体活性層402中の第2のリセ
スの深さに相当する位置にストッパ層405を堆積し、
半導体活性層402上にドレイン電極403およびソー
ス電極404を形成した後、全面にフォトレジスト層4
06を積層する。次に、図10(b)に示すように、フ
ォトレジスト層406にゲートパターニングのための開
口部を写真製版により形成する。次に、図10(c)に
示すように、ストッパ層405の直上の活性層402を
ストッパ層405に達するまで等方性ウェットエッチン
グによりエッチングしてリセス領域407を形成する。
[0003] As shown in FIG.
A stopper layer 405 is deposited at a position corresponding to the depth of the second recess in the semiconductor active layer 402 formed on
After forming the drain electrode 403 and the source electrode 404 on the semiconductor active layer 402, the photoresist layer 4
06 is laminated. Next, as shown in FIG. 10B, openings for gate patterning are formed in the photoresist layer 406 by photolithography. Next, as shown in FIG. 10C, the active layer 402 immediately above the stopper layer 405 is etched by isotropic wet etching until reaching the stopper layer 405 to form a recess region 407.

【0004】次に、図10(d)においてさらにエッチ
ングを進めると、半導体活性層402とストッパ層40
5とのエッチング選択比により、ストッパ層405はほ
とんどエッチングされずに横方向へのみエッチングが進
行しリセス領域407の幅が広がる。次に、図10
(e)に示すように、フォトレジスト層406をマスク
として異方性のRIEによりストッパ層405を選択的
にエッチング除去する。これにより、2段リセスが形成
される。次に、図10(f)に示すように、ゲート電極
金属408を全面に真空蒸着法等により堆積する。次い
で、フォトレジスト層406上の不要のゲート電極金属
をリフトオフ法により除去し、リセス領域407内にゲ
ート電極408aを形成すれば、図10(g)に示すよ
うに、2段リセス構造電界効果トランジスタが完成す
る。
Next, when the etching is further advanced in FIG. 10D, the semiconductor active layer 402 and the stopper layer 40 are formed.
Due to the etching selectivity with 5, the stopper layer 405 is hardly etched and the etching proceeds only in the lateral direction, so that the width of the recess region 407 is increased. Next, FIG.
As shown in (e), the stopper layer 405 is selectively etched away by anisotropic RIE using the photoresist layer 406 as a mask. Thereby, a two-stage recess is formed. Next, as shown in FIG. 10F, a gate electrode metal 408 is deposited on the entire surface by a vacuum evaporation method or the like. Next, unnecessary gate electrode metal on the photoresist layer 406 is removed by a lift-off method, and a gate electrode 408a is formed in the recess region 407. Then, as shown in FIG. Is completed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】リセスを有する電界効
果トランジスタにおいて、逆耐圧を向上させるとともに
ソース抵抗Rsを低減させるためにゲート電極をオフセ
ットさせて形成する場合があるが上述の従来の製造方法
では、ゲート電極はリセス(1段目リセス)の中央に形
成されてしまうためオフセットをかけることができなか
った。また、トランジスタの性能向上を目的としてゲー
ト電極長の短縮を図ろうとする場合、ゲート電極金属蒸
着中に蒸着金属がレジスト層406の側部に付着し、徐
々にその開口部が塞がっていくために、ゲート断面形状
が三角形となり、ゲート抵抗が増大してトランジスタの
利得低下を招く恐れがある。したがって、本発明の解決
すべき課題は、第1に、リセス内においてオフセット位
置にゲート電極を形成しうるようにすることであり、第
2に、T型のゲート電極を形成しうるようにすることで
ある。
In a field-effect transistor having a recess, the gate electrode may be formed with an offset in order to improve the reverse breakdown voltage and reduce the source resistance Rs. Since the gate electrode is formed at the center of the recess (the first recess), the gate electrode cannot be offset. In the case where the length of the gate electrode is to be reduced for the purpose of improving the performance of the transistor, the deposition metal adheres to the side portion of the resist layer 406 during the deposition of the gate electrode metal, and the opening is gradually closed. In addition, the gate cross-sectional shape may be triangular, and the gate resistance may increase, leading to a reduction in transistor gain. Therefore, the problem to be solved by the present invention is, firstly, to be able to form a gate electrode at an offset position in a recess, and secondly, to be able to form a T-type gate electrode. That is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、
(1)下層から順にチャネル層、電子供給層および/ま
たはエッチングストッパ層、および、キャップ層がエピ
タキシャル成長された半導体基板上に第1のレジスト材
料を塗布して第1のレジスト膜を形成し、これに露光・
現像を施して所定の間隔を隔てて2つの第1の開口を形
成する工程と、(2)前記第1のレジスト膜をマスクと
して前記キャップ層をエッチングして第1および第2の
開口間の領域を含む領域に連続したリセスを形成する工
程と、(3)第2のレジスト材料を塗布して第2のレジ
スト膜を形成するとともに、第1のレジスト膜と第2の
レジスト膜が接する部分に両レジスト材料の混合物から
なるレジスト混合層を形成する工程と、(4)前記第2
のレジスト膜に露光・現像を施して一方の前記第1の開
口上に該第1の開口より開口幅が大きくかつアンダーカ
ット形状を有する第2の開口を形成する工程と、(5)
ゲート電極形成材料の堆積とリフトオフにより断面形状
がT型のゲート電極を形成する工程と、を有することを
特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a field-effect transistor according to the present invention comprises:
(1) A first resist material is applied on a semiconductor substrate on which a channel layer, an electron supply layer and / or an etching stopper layer, and a cap layer have been epitaxially grown in order from a lower layer to form a first resist film. Exposure to
Forming two first openings at a predetermined interval by performing development; and (2) etching the cap layer by using the first resist film as a mask to form a gap between the first and second openings. Forming a continuous recess in a region including the region; and (3) forming a second resist film by applying a second resist material, and a portion where the first resist film and the second resist film are in contact with each other. Forming a resist mixed layer comprising a mixture of both resist materials in the second step;
Exposing and developing the resist film to form a second opening having an opening width larger than the first opening and having an undercut shape on one of the first openings; (5)
Forming a gate electrode having a T-shaped cross section by depositing a gate electrode forming material and lift-off.

【0007】また、もう一つの本発明の電界効果トラン
ジスタの製造方法は、(1)下層から順にチャネル層、
電子供給層および/または第1エッチングストッパ層、
スペーサ層、第2エッチングストッパ層、および、キャ
ップ層がエピタキシャル成長された半導体基板上に第1
のレジスト材料を塗布して第1のレジスト膜を形成し、
これに露光・現像を施して所定の間隔を隔てて2つの第
1の開口を形成する工程と、(2)前記第1のレジスト
膜をマスクとして前記キャップ層をエッチングして第1
および第2の開口間の領域を含む領域に連続した1段目
リセスを形成する工程と、(3)第2エッチングストッ
パ層を除去した後、第2のレジスト材料を塗布して第2
のレジスト膜を形成するとともに、第1のレジスト膜と
第2のレジスト膜が接する部分に両レジスト材料の混合
物からなるレジスト混合層を形成する工程と、(4)前
記第2のレジスト膜に露光・現像を施して一方の前記第
1の開口上に該第1の開口より開口幅が大きくかつアン
ダーカット形状を有する第2の開口を形成する工程と、
(5)前記第2のレジスト膜および前記レジスト混合層
をマスクとして前記スペーサ層をエッチングして2段目
リセスを形成する工程と、(6)ゲート電極形成材料の
堆積とリフトオフにより断面形状がT型のゲート電極を
形成する工程と、を有することを特徴としている。
Another method for manufacturing a field-effect transistor according to the present invention comprises the following steps: (1) a channel layer,
An electron supply layer and / or a first etching stopper layer,
A first layer is formed on a semiconductor substrate on which a spacer layer, a second etching stopper layer, and a cap layer are epitaxially grown.
Forming a first resist film by applying the resist material of
Exposing and developing this to form two first openings at a predetermined interval; (2) etching the cap layer using the first resist film as a mask to form a first opening;
Forming a continuous first-stage recess in a region including a region between the second openings; and (3) removing the second etching stopper layer, and then applying a second resist material to form a second recess.
Forming a resist film, and forming a resist mixed layer composed of a mixture of both resist materials at a portion where the first resist film and the second resist film are in contact with each other; and (4) exposing the second resist film to light. Developing a second opening on one of the first openings, the second opening having an opening width larger than the first opening and having an undercut shape;
(5) a step of etching the spacer layer using the second resist film and the resist mixed layer as a mask to form a second recess, and (6) a cross-sectional shape of T due to deposition and lift-off of a gate electrode forming material. Forming a mold gate electrode.

【0008】[作用]本発明では第1のレジスト膜上に
T型ゲート傘部幅の半分以上の距離を離して2つの開口
形成し、これを通して等方性エッチングにより1つのリ
セス構造を形成した後、第2のレジスト膜を塗布・形成
し、露光・現像により一方の開口上にこの開口より幅の
大きい開口を形成してT型プロファイルのレジスト膜を
形成し、これらのレジスト膜を用いてゲート電極を形成
しているので、リセス内にオフセットがかかった位置に
T型形状のゲート電極を形成することができる。
[Operation] In the present invention, two openings are formed on the first resist film at a distance of at least half the width of the umbrella of the T-type gate, and one recess structure is formed by isotropic etching through the openings. Thereafter, a second resist film is applied and formed, and an opening having a width larger than this opening is formed on one of the openings by exposure and development to form a resist film having a T-type profile. Since the gate electrode is formed, a T-shaped gate electrode can be formed at an offset position in the recess.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1(a)〜(f)は、本
発明の第1の実施の形態を説明するための工程順断面図
である。まず、半絶縁性半導体基板11上にバッファ層
12、活性層13(HEMTの場合はチャネル層+電子
供給層に対応する)、エッチングストッパ層14および
オーミックコンタクトをとるためのキャップ層15を順
次エピタキシャル成長させる。次に、このエピタキシャ
ル成長層を有する半導体基板にメサ形成、イオン注入な
どにより非能動領域を形成して能動領域を画定した後、
ソース・ドレイン電極となる1対のオーミック電極(図
示なし)を形成する。次いで、エピタキシャル成長層上
に第1のレジスト材料を塗布して第1のレジスト膜16
を形成する。この第1のレジスト膜に露光・現像を施し
て、形成されるT型ゲートの傘部の半値幅以上の間隔を
隔てて二つの第1の開口16a、16bを形成する〔図
1(a)〕。すなわち、ゲート電極形成側の第1の開口
16aの中心から埋め込み側の第1の開口16bの第1
の開口16a寄りの端部までの距離dに関して、次の条
件が課される。 d≧(T型ゲート傘部パターンの半値幅)
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views in the order of steps for explaining the first embodiment of the present invention. First, on a semi-insulating semiconductor substrate 11, a buffer layer 12, an active layer 13 (corresponding to a channel layer + an electron supply layer in the case of HEMT), an etching stopper layer 14, and a cap layer 15 for making ohmic contact are epitaxially grown in order. Let it. Next, an inactive region is formed on the semiconductor substrate having the epitaxially grown layer by mesa formation, ion implantation, etc. to define an active region.
A pair of ohmic electrodes (not shown) serving as source / drain electrodes are formed. Next, a first resist material is applied on the epitaxial growth layer to form a first resist film 16.
To form The first resist film is exposed and developed to form two first openings 16a and 16b at an interval of at least the half width of the umbrella portion of the T-shaped gate to be formed [FIG. ]. That is, from the center of the first opening 16a on the gate electrode formation side to the first opening 16b on the buried side.
The following condition is imposed on the distance d to the end near the opening 16a. d ≧ (half-width of T-shaped gate head pattern)

【0010】次に、第1のレジスト膜をマスクとしエッ
チングストッパ層14をストッパとしてキャップ層15
に等方性のエッチングを施す。このとき、二つの開口間
でつながりまた第1の開口16a、16bの外側にも広
がるリセス15aが形成されるようにオーバエッチング
する〔図1(b)〕。次に、エッチングストッパ層14
を希塩酸を用いた表面処理などにより除去した後、全面
に第2のレジスト材料を塗布して第2のレジスト膜17
を形成する。このとき、第1のレジスト膜16と第2の
レジスト膜17の界面に両レジスト材料の混合物からな
る難溶性のレジスト混合層18が形成される〔図1
(c)〕。次に、露光・現像を行って、ゲート電極形成
側の第1の開口16a上の第2のレジスト膜17に開口
幅がこの第1の開口より大きく、リフトオフが可能であ
るようにアンダーカット形状を有する第2の開口17a
を形成する。このとき、レジスト混合層18はそのまま
残留するため、リセス側部は埋まり、第1の開口16a
の開口幅は縮小される。そのため、結局この縮小された
第1の開口と第2の開口とを合わせた形状のT型プロフ
ァイルが形成される〔図1(d)〕。以上のことから、
本発明において、ゲート電極形成側の第1の開口16a
の開口幅とリセス15aの深さに関して次の束縛条件が
課される。 (第1の開口16a幅)≧(レジスト混合層18の横方
向の膜厚×2) (リセス15aの深さ+エッチングストッパ層14厚)
=(キャップ層厚+エッチングストッパ層厚)≦(縦方
向の混合層18の膜厚) 最後に、ゲート金属膜19を堆積し〔図1(e)〕、リ
フトオフして断面形状がT型のゲート電極20を形成す
る〔図1(f)〕。
Next, the cap layer 15 is formed by using the first resist film as a mask and the etching stopper layer 14 as a stopper.
Isotropically etched. At this time, over-etching is performed so as to form a recess 15a that is connected between the two openings and that also extends outside the first openings 16a and 16b (FIG. 1B). Next, the etching stopper layer 14
Is removed by a surface treatment using diluted hydrochloric acid or the like, and a second resist material is applied to the entire surface to form a second resist film 17.
To form At this time, a poorly soluble resist mixture layer 18 made of a mixture of both resist materials is formed at the interface between the first resist film 16 and the second resist film 17.
(C)]. Next, by performing exposure and development, the second resist film 17 on the first opening 16a on the gate electrode forming side has an undercut shape so that the opening width is larger than the first opening and lift-off is possible. Opening 17a having
To form At this time, since the resist mixed layer 18 remains as it is, the recess side portion is filled, and the first opening 16a is formed.
Is reduced in width. As a result, a T-shaped profile having a shape obtained by combining the reduced first opening and the second opening is finally formed (FIG. 1D). From the above,
In the present invention, the first opening 16a on the gate electrode formation side is formed.
The following constraints are imposed on the opening width of the recess and the depth of the recess 15a. (Width of first opening 16a) ≧ (lateral film thickness of resist mixed layer 18 × 2) (depth of recess 15a + thickness of etching stopper layer 14)
= (Cap layer thickness + etching stopper layer thickness) ≤ (film thickness of mixed layer 18 in vertical direction) Finally, a gate metal film 19 is deposited (FIG. 1 (e)) and lifted off to form a T-shaped cross section. The gate electrode 20 is formed (FIG. 1F).

【0011】上記の実施の形態において、第1のレジス
ト膜と第2のレジスト膜としては、次の条件、 レジスト混合層が形成できること、 レジスト混合層は第2の開口形成後も残留でき、か
つエッチング耐性があること、 第2のレジスト膜はアンダーカット形状の開口を形
成できること、を満たす全ての組み合わせを利用するこ
とができる。これらの条件を満たすものとして、第1の
レジスト膜を形成するためのレジスト材料として例えば
電子線露光用のレジストを、また、第2のレジスト膜を
形成するためのレジスト材料としてポジ型のフォトレジ
ストを挙げることができる。第2のレジスト膜としてポ
ジ型のフォトレジストを用いる場合、ネガ露光を行った
後にイメージリバース処理を行ってイメージを反転させ
ることができる。上記実施の形態において、第1のレジ
スト膜の密着性を向上させるためにキャップ層と第1の
レジスト膜との間にスペーサ層を挿入することができ
る。また、活性層13が電子供給層を有しており、か
つ、この層がエッチングストッパとしての機能を有して
いる場合、エッチングストッパ層14を省略することが
できる。また、ソース・ドレイン電極はゲート電極形成
後に形成することもできる。
In the above embodiment, the first resist film and the second resist film are formed under the following conditions: a resist mixed layer can be formed; the resist mixed layer can remain after the second opening is formed; Any combination that satisfies that it has etching resistance and that the second resist film can form an undercut opening can be used. As a material satisfying these conditions, for example, a resist for electron beam exposure is used as a resist material for forming a first resist film, and a positive photoresist is used as a resist material for forming a second resist film. Can be mentioned. When a positive photoresist is used as the second resist film, an image can be reversed by performing an image reverse process after performing a negative exposure. In the above embodiment, a spacer layer can be inserted between the cap layer and the first resist film in order to improve the adhesion of the first resist film. If the active layer 13 has an electron supply layer and this layer has a function as an etching stopper, the etching stopper layer 14 can be omitted. Further, the source / drain electrodes can be formed after the formation of the gate electrode.

【0012】図2(a)〜(c)は、本発明の第2の実
施の形態を説明するための主要工程での工程順断面図で
ある。第2のレジスト膜27に第2の開口27aを形成
するまでの工程は、図1(a)〜(d)に示した第1の
実施の形態の場合と同様であるので、その説明は省略す
る。また、図2において、図1の部分と同等の部分には
下1桁が共通する参照番号が付せられている。図2
(a)に示すように、第2の開口27aを形成した後、
ソース・ドレイン間の電流値をモニタしながら活性層2
3を所望の深さだけエッチングして、1段目のリセスに
対しオフセットされた位置に2段目のリセスを形成す
る。その後、ゲート電極形成材料を堆積してゲート金属
膜29を形成し〔図2(b)〕、リフトオフして断面形
状がT型のゲート電極30を形成する〔図2(c)〕。
第2の実施の形態によれば、2段リセス構造により、電
界が緩和され耐厚を向上させることができる。
FIGS. 2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views in the order of main steps for explaining a second embodiment of the present invention. The steps up to the formation of the second opening 27a in the second resist film 27 are the same as in the case of the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1D, and a description thereof will be omitted. I do. Also, in FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals with the same last digit. FIG.
As shown in (a), after forming the second opening 27a,
While monitoring the current value between the source and the drain, the active layer 2
3 is etched to a desired depth to form a second-stage recess at a position offset from the first-stage recess. Thereafter, a gate electrode forming material is deposited to form a gate metal film 29 (FIG. 2B), and lift-off is performed to form a gate electrode 30 having a T-shaped cross section (FIG. 2C).
According to the second embodiment, the two-step recess structure can alleviate the electric field and improve the thickness resistance.

【0013】図3(a)〜(d)は、本発明の第3の実
施の形態を説明するための工程順断面図である。まず、
半絶縁性半導体基板31上にバッファ層32、活性層3
3(HEMTの場合はチャネル層+電子供給層に対応す
る)、第1エッチングストッパ層34、スペーサ層3
5、第2エッチングストッパ層36およびオーミックコ
ンタクトをとるためのキャップ層37を順次エピタキシ
ャル成長させる。次に、必要に応じて能動領域の画定、
オーミック電極の形成を行った後、エピタキシャル成長
層上に第1のレジスト材料を塗布して第1のレジスト膜
38を形成する〔図3(a)〕。その後、図1(a)〜
(d)に示した工程と同様の工程を行うことにより、第
1のレジスト膜に二つの第1の開口を形成し、キャップ
層をエッチングしさらに第2エッチングストッパ層を除
去し、第2のレジスト膜39に第2の開口39aを形成
する。その後、第2のレジスト膜39、レジスト混合層
40をマスクとし第2のエッチングストッパ層34をス
トッパとしてスペーサ層35をエッチングして1段目リ
セス内に2段目のリセス35aを形成する〔図3
(b)〕。最後に、第1のエッチングストッパ層34を
水洗などにより選択的に除去し、ゲート電極形成材料を
堆積してゲート金属膜41を形成し〔図3(c)〕、リ
フトオフして断面形状がT型のゲート電極42を形成す
る〔図3(d)〕。
FIGS. 3A to 3D are sectional views in the order of steps for explaining a third embodiment of the present invention. First,
Buffer layer 32 and active layer 3 on semi-insulating semiconductor substrate 31
3 (corresponding to the channel layer + electron supply layer in the case of HEMT), first etching stopper layer 34, spacer layer 3
5. The second etching stopper layer 36 and the cap layer 37 for making ohmic contact are sequentially epitaxially grown. Next, if necessary, define the active area,
After forming the ohmic electrode, a first resist material is applied on the epitaxial growth layer to form a first resist film 38 (FIG. 3A). Then, FIG.
By performing the same step as the step shown in (d), two first openings are formed in the first resist film, the cap layer is etched, and the second etching stopper layer is removed. A second opening 39a is formed in the resist film 39. Thereafter, the spacer layer 35 is etched using the second resist film 39 and the resist mixed layer 40 as a mask and the second etching stopper layer 34 as a stopper to form a second recess 35a in the first recess [FIG. 3
(B)]. Finally, the first etching stopper layer 34 is selectively removed by washing with water or the like, and a gate electrode forming material is deposited to form a gate metal film 41 (FIG. 3C). A mold gate electrode 42 is formed (FIG. 3D).

【0014】上記第3の実施の形態によれば、2段目の
リセスの底面が第2のエッチングストッパ層により規定
されるため、2段目のリセスを正確な深さに形成するこ
とが可能になり、また2段目リセスの幅の自由度が大き
くなる。また、この実施の形態においても活性層33が
電子供給層を有しており、かつ、この層がエッチングス
トッパとしての機能を有している場合、第1のエッチン
グストッパ層34を省略することができる。
According to the third embodiment, since the bottom surface of the second recess is defined by the second etching stopper layer, the second recess can be formed at an accurate depth. , And the degree of freedom of the width of the second recess is increased. Also in this embodiment, when the active layer 33 has an electron supply layer and this layer has a function as an etching stopper, the first etching stopper layer 34 may be omitted. it can.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図4(a)〜(d)、図5(e)〜
(h)は、本発明の第1の実施例の主要工程段階におけ
る状態を示す工程順断面図である。まず、半絶縁性Ga
As基板101上にMBE(Molecular Beam Epitaxy;
分子線成長)法により、i−GaAsバッファ層102
(厚さ500nm)、i−Al0.20Ga0.80Asバッフ
ァ層103(厚さ200nm)、i−In0.15Ga0.85
Asチャネル層104(厚さ15nm)、n−Al0.20
Ga0.80As電子供給層105(ドナー濃度2×10 18
cm-3、厚さ40nm)、i−Al0.20Ga0.80Asエ
ッチングストッパ層106(厚さ5nm)、n+ −Ga
Asキャップ層107(ドナー濃度3×1018cm-3
厚さ80nm)を順次成長させる。このエピタキシャル
基板にメサ形成を行って素子分離を行った後、一対のオ
ーミック電極(図示なし)を形成する。次に、このウェ
ハに東京応化社製電子線感光レジストOEBR−100
0を回転塗布して第1のレジスト膜108を形成する
〔図4(a)〕。次に、電子ビームにより露光し、現像
して、ソース・ドレイン電極間のリセスを形成すべき部
位にT型ゲートの傘部の半値幅以上の間隔、例えば0.
5μm以上隔てて、開口幅が0.18μm程度の2つの
第1の開口108a、108bを形成する〔図4
(b)〕。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Will be explained. [First Embodiment] FIGS. 4 (a) to 4 (d) and FIGS. 5 (e) to 5 (e)
(H) shows the main steps in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process order sectional view showing a state in which First, semi-insulating Ga
MBE (Molecular Beam Epitaxy;
I-GaAs buffer layer 102 by a molecular beam growth method.
(Thickness: 500 nm), i-Al0.20Ga0.80As buff
Layer 103 (200 nm thick), i-In0.15Ga0.85
As channel layer 104 (15 nm thick), n-Al0.20
Ga0.80As electron supply layer 105 (donor concentration 2 × 10 18
cm-3, Thickness 40 nm), i-Al0.20Ga0.80Ase
Switching stopper layer 106 (5 nm thick), n+ -Ga
As cap layer 107 (donor concentration 3 × 1018cm-3,
(Thickness: 80 nm). This epitaxial
After forming a mesa on the substrate and performing element isolation, a pair of
Forming an electrode (not shown). Next, this web
C. Electron beam resist OEBR-100 manufactured by Tokyo Ohkasha
0 is spin-coated to form the first resist film 108
[FIG. 4 (a)]. Next, exposure with an electron beam and development
To form a recess between the source and drain electrodes
At an interval equal to or greater than the half width of the umbrella portion of the T-shaped gate,
Separated by at least 5 μm, the opening width of which is about 0.18 μm.
First openings 108a and 108b are formed [FIG.
(B)].

【0016】次に、クエン酸水溶液(クエン酸:H2
=1:1)と30%の過酸化水素水溶液を3:1の比で
混合したGaAs/AlGaAs選択エッチャントを用
い、第1のレジスト膜をマスクとしi−Al0.20Ga
0.80Asエッチングストッパ層106をストッパとし
て、n+ −GaAsキャップ層107を選択的にエッチ
ング除去する。このエッチング時において、開口108
a、108bの直下のキャップ層が除去されると、エッ
チングは横方向に進行し、両開口下において接続しまた
左右方向にも広がったリセス107aが形成される〔図
4(c)〕。次に、希塩酸での処理および水洗によりエ
ッチングストッパ層106をエッチング除去し、次い
で、住友化学工業製ポジ型フォトレジストTHMR−i
P3300をウェハ全面に塗布し、第2のレジスト膜1
09を形成する。このとき、第1のレジスト膜108と
第2のレジスト膜109の界面に両レジスト材料が混合
されたレジスト混合層110が形成される〔図4
(d)〕。次に、紫外線によりゲート電極形成側の第1
の開口108a上にT型ゲート傘部パターンをネガ露光
する〔図5(e)〕。次に、イメージリバース処理とし
てNH3 雰囲気中、108℃のベークを行い、その後、
ウェハ全面に紫外線露光を行い現像を行って第2のレジ
スト膜109のネガ露光時の未感光部〔図5(e)参
照〕を除去する。これにより、第1の開口108a上に
開口幅がこれより大きくかつリフトオフが可能であるよ
うにアンダーカット形状を有する第2の開口109aが
形成される。このとき、レジスト混合層109は東京応
化社製アルカリ性現像液NMD−3に対して難溶性であ
るため、そのまま残留する。レジスト混合層110の厚
さは縦方向が約80nm、横方向が約30nm程度であ
るから、リセス側部は埋まり、第1の開口108aの開
口幅も0.12μm程度に縮小されてT型プロファイル
が形成される〔図5(f)〕。次に、ゲート金属膜11
1となるTiを15nm、Alを300nm電子銃蒸着
装置により蒸着し〔図5(g)〕、リフトオフして、リ
セス内のオフセットのかかった位置にT型のゲート電極
112を形成する〔図5(h)〕。
Next, an aqueous citric acid solution (citric acid: H 2 O)
= 1: 1) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution in a ratio of 3: 1 using a GaAs / AlGaAs selective etchant, using the first resist film as a mask, and using i-Al 0.20 Ga
Using the 0.80 As etching stopper layer 106 as a stopper, the n + -GaAs cap layer 107 is selectively etched away. During this etching, the opening 108
When the cap layer immediately below a and 108b is removed, the etching proceeds in the lateral direction, forming a recess 107a that connects under both openings and extends in the left-right direction (FIG. 4C). Next, the etching stopper layer 106 is etched away by treatment with dilute hydrochloric acid and washing with water, and then a positive photoresist THMR-i manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
P3300 is applied to the entire surface of the wafer, and the second resist film 1
09 is formed. At this time, a resist mixed layer 110 in which both resist materials are mixed is formed at the interface between the first resist film 108 and the second resist film 109 [FIG.
(D)]. Next, the first electrode on the gate electrode formation side is irradiated with ultraviolet light.
The T-type gate umbrella pattern is negatively exposed on the opening 108a (FIG. 5E). Next, baking at 108 ° C. is performed in an NH 3 atmosphere as an image reverse process, and then,
The entire surface of the wafer is exposed to ultraviolet light and developed to remove unexposed portions of the second resist film 109 during negative exposure (see FIG. 5E). As a result, a second opening 109a having an undercut shape is formed on the first opening 108a so that the opening width is larger and lift-off is possible. At this time, since the resist mixed layer 109 is hardly soluble in the alkaline developer NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Co., it remains as it is. Since the thickness of the resist mixed layer 110 is about 80 nm in the vertical direction and about 30 nm in the horizontal direction, the side of the recess is filled, and the opening width of the first opening 108a is reduced to about 0.12 μm, so that the T-shaped profile is formed. Is formed [FIG. 5 (f)]. Next, the gate metal film 11
The Ti which becomes 1 is deposited by 15 nm and the Al by 300 nm by an electron gun vapor deposition apparatus (FIG. 5G), lifted off, and a T-shaped gate electrode 112 is formed at an offset position in the recess [FIG. (H)].

【0017】[第2の実施例]図6(a)〜(d)、図
7(e)〜(h)は、本発明の第2の実施例の主要工程
段階における状態を示す断面図である。まず、半絶縁性
GaAs基板201上にMBE法により、i−GaAs
バッファ層202(厚さ500nm)、i−Al0.20
0.80Asバッファ層203(厚さ200nm)、i−
In0.15Ga0. 85Asチャネル層204(厚さ15n
m)、n−Al0.20Ga0.80As電子供給層205(ド
ナー濃度2×1018cm-3、厚さ40nm)、i−Al
0.20Ga0. 80Asエッチングストッパ層206(厚さ5
nm)、n+ −GaAsキャップ層207(ドナー濃度
3×1018cm-3、厚さ80nm)を順次成長させる。
このエピタキシャル基板にメサ形成を行って素子分離を
行った後、一対のオーミック電極(図示なし)を形成す
る。次に、このウェハに東京応化社製電子線感光レジス
トOEBR−1000を回転塗布して第1のレジスト膜
208を形成する〔図6(a)〕。次に、電子ビームに
より露光し、現像して、ソース・ドレイン電極間のリセ
スを形成すべき部位にT型ゲートの傘部の半値幅以上の
間隔、例えば0.5μm以上隔てて、開口幅が0.18
μm程度の2つの第1の開口208a、208bを形成
する〔図6(b)〕。
[Second Embodiment] FIGS. 6A to 6D and 7E to 7H are cross-sectional views showing the state of the main steps of a second embodiment of the present invention. is there. First, i-GaAs is formed on a semi-insulating GaAs substrate 201 by MBE.
Buffer layer 202 (500 nm thick), i-Al 0.20 G
a 0.80 As buffer layer 203 (200 nm thick), i-
In 0.15 Ga 0. 85 As the channel layer 204 (thickness 15n
m), n-Al 0.20 Ga 0.80 As electron supply layer 205 (donor concentration 2 × 10 18 cm −3 , thickness 40 nm), i-Al
0.20 Ga 0. 80 As etching stopper layer 206 (thickness 5
nm), and an n + -GaAs cap layer 207 (donor concentration 3 × 10 18 cm −3 , thickness 80 nm) is sequentially grown.
After a mesa is formed on the epitaxial substrate to perform element isolation, a pair of ohmic electrodes (not shown) is formed. Next, an electron beam photosensitive resist OEBR-1000 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is spin-coated on this wafer to form a first resist film 208 (FIG. 6A). Next, exposure with an electron beam and development are performed, and the opening width is set to a portion at which a recess between the source and drain electrodes is to be formed at an interval equal to or more than the half width of the umbrella portion of the T-type gate, for example, 0.5 μm or more. 0.18
Two first openings 208a and 208b of about μm are formed (FIG. 6B).

【0018】次に、クエン酸水溶液(クエン酸:H2
=1:1)と30%の過酸化水素水溶液を3:1の比で
混合したGaAs/AlGaAs選択エッチャントを用
い、第1のレジスト膜をマスクとしi−Al0.20Ga
0.80Asエッチングストッパ層206をストッパとし
て、n+ −GaAsキャップ層207を選択的にエッチ
ング除去する。このエッチング時において、開口208
a、208bの直下のキャップ層が除去された後は、エ
ッチングは横方向に進行し、両開口下において接続しさ
らに左右の横方向にも広がった1段目のリセス207a
が形成される〔図6(c)〕。次に、希塩酸での処理お
よび水洗によりエッチングストッパ層206を選択的に
除去し、次いで、住友化学工業製ポジ型フォトレジスト
THMR−iP3300をウェハ全面に塗布し、第2の
レジスト膜209を形成する。このとき、第1のレジス
ト膜208と第2のレジスト膜209の界面に両レジス
ト材料が混合されたレジスト混合層210が形成される
〔図6(d)〕。次に、紫外線によりゲート電極形成側
の第1の開口208a上にT型ゲート傘部パターンをネ
ガ露光する〔図7(e)〕。次に、イメージリバース処
理としてNH3 雰囲気中、108℃のベークを行い、そ
の後、ウェハ全面に紫外線露光を行い現像を行って第2
のレジスト膜209のネガ露光時の未感光部〔図7
(e)参照〕を除去する。これにより、第1の開口20
8a上に開口幅がこれより大きくかつリフトオフが可能
であるようにアンダーカット形状を有する第2の開口2
09aが形成される。このとき、レジスト混合層210
は東京応化社製アルカリ性現像液NMD−3に対して難
溶性であるため、そのまま残留する。レジスト混合層2
10の厚さは縦方向が約80nm、横方向が約30nm
程度であるから、リセス側部は埋まり、第1の開口20
8aの開口幅も0.12μm程度に縮小されてT型プロ
ファイルが形成される。次に、濃硫酸と過酸化水素水と
水を1:8:600の比で混合した硫酸系エッチャント
を用い、ソース−ドレイン間の電流値をモニタしながら
n−Al0.20Ga0.80As電子供給層205を所望の深
さだけエッチングして1段目のリセス内に2段目のリセ
ス205aを形成する〔図7(f)〕。次に、ゲート金
属膜211となるTiを15nm、Alを300nm電
子銃蒸着装置により蒸着し〔図7(g)〕、リフトオフ
を行うことにより1段目のリセス内のオフセットのかか
った位置に形成された2段目のリセス底面にT型のゲー
ト電極212を形成する〔図7(h)〕。
Next, an aqueous citric acid solution (citric acid: H 2 O)
= 1: 1) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution in a ratio of 3: 1 using a GaAs / AlGaAs selective etchant, using the first resist film as a mask, and using i-Al 0.20 Ga
The n + -GaAs cap layer 207 is selectively etched away using the 0.80 As etching stopper layer 206 as a stopper. At the time of this etching, the opening 208
After the cap layer immediately below the a and 208b is removed, the etching proceeds in the horizontal direction, and the first-stage recesses 207a connected under both openings and further expanded in the left and right horizontal directions.
Is formed [FIG. 6 (c)]. Next, the etching stopper layer 206 is selectively removed by treatment with dilute hydrochloric acid and washing with water, and then a positive photoresist THMR-iP3300 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. is applied to the entire surface of the wafer to form a second resist film 209. . At this time, a resist mixed layer 210 in which both resist materials are mixed is formed at the interface between the first resist film 208 and the second resist film 209 [FIG. 6 (d)]. Next, a T-type gate umbrella pattern is negatively exposed to the first opening 208a on the gate electrode formation side with ultraviolet rays (FIG. 7E). Next, a bake at 108 ° C. is performed in an NH 3 atmosphere as an image reverse process, and thereafter, the entire surface of the wafer is exposed to ultraviolet light and developed to perform a second process.
Of the resist film 209 at the time of negative exposure [FIG.
(See (e)). Thereby, the first opening 20
8a, the second opening 2 having an undercut shape so that the opening width is larger and lift-off is possible.
09a is formed. At this time, the resist mixed layer 210
Is hardly soluble in the alkaline developer NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Co., and therefore remains as it is. Resist mixed layer 2
The thickness of 10 is about 80 nm in the vertical direction and about 30 nm in the horizontal direction
To the extent that the recess side is filled and the first opening 20
The opening width of the opening 8a is also reduced to about 0.12 μm to form a T-shaped profile. Next, using a sulfuric acid-based etchant in which concentrated sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water were mixed at a ratio of 1: 8: 600, while monitoring the current value between the source and the drain, the n-Al 0.20 Ga 0.80 As electron supply layer was used. 205 is etched to a desired depth to form a second-stage recess 205a in the first-stage recess [FIG. 7 (f)]. Next, 15 nm of Ti and 300 nm of Al to be the gate metal film 211 are vapor-deposited by an electron gun vapor deposition apparatus (FIG. 7 (g)), and lift-off is performed to form an offset position in the first recess. A T-shaped gate electrode 212 is formed on the bottom surface of the formed second recess [FIG. 7 (h)].

【0019】[第3の実施例]図8(a)〜(e)、図
9(f)〜(i)は、本発明の第3の実施例の主要工程
段階における状態を示す断面図である。まず、半絶縁性
GaAs基板301上にMBE法により、i−GaAs
バッファ層302(厚さ500nm)、i−Al0.20
0.80Asバッファ層303(厚さ200nm)、i−
In0.15Ga0. 85Asチャネル層304(厚さ15n
m)、n−Al0.20Ga0.80As電子供給層305(ド
ナー濃度2×1018cm-3、厚さ40nm)、i−Al
0.20Ga0. 80As第1エッチングストッパ層306(厚
さ5nm)、i−GaAsスペーサ層307(厚さ20
nm)、i−Al0.20Ga0.80As第2エッチングスト
ッパ層308(厚さ5nm)、n+ −GaAsキャップ
層309(ドナー濃度3×1018cm-3、厚さ80n
m)を順次成長させる。このエピタキシャル基板にメサ
形成を行って能動領域を画定した後、一対のオーミック
電極(図示なし)を形成する。次に、このウェハに東京
応化社製電子線感光レジストOEBR−1000を回転
塗布して第1のレジスト膜310を形成する〔図8
(a)〕。次に、電子ビームにより露光し、現像して、
ソース・ドレイン電極間のリセスを形成すべき部位にT
型ゲートの傘部の半値幅以上の間隔、例えば0.5μm
以上隔てて、開口幅が0.18μm程度の2つの第1の
開口310a、310bを形成する〔図8(b)〕。
[Third Embodiment] FIGS. 8A to 8E and FIGS. 9F to 9I are cross-sectional views showing the states of the main steps of a third embodiment of the present invention. is there. First, i-GaAs is formed on a semi-insulating GaAs substrate 301 by MBE.
Buffer layer 302 (thickness 500 nm), i-Al 0.20 G
a 0.80 As buffer layer 303 (200 nm thick), i-
In 0.15 Ga 0. 85 As the channel layer 304 (thickness 15n
m), n-Al 0.20 Ga 0.80 As electron supply layer 305 (donor concentration 2 × 10 18 cm −3 , thickness 40 nm), i-Al
0.20 Ga 0. 80 As the first etching stopper layer 306 (thickness: 5nm), i-GaAs spacer layer 307 (thickness 20
nm), i-Al 0.20 Ga 0.80 As second etching stopper layer 308 (thickness 5 nm), n + -GaAs cap layer 309 (donor concentration 3 × 10 18 cm −3 , thickness 80 n)
m) is grown sequentially. After a mesa is formed on the epitaxial substrate to define an active region, a pair of ohmic electrodes (not shown) is formed. Next, an electron beam photosensitive resist OEBR-1000 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is spin-coated on this wafer to form a first resist film 310 [FIG.
(A)]. Next, it is exposed by an electron beam, developed,
T is formed at the part where the recess between the source and drain electrodes is to be formed.
An interval equal to or greater than the half width of the umbrella of the mold gate, for example, 0.5 μm
Two first openings 310a and 310b having an opening width of about 0.18 μm are formed separated by the above [FIG. 8B].

【0020】次に、クエン酸水溶液(クエン酸:H2
=1:1)と30%の過酸化水素水溶液を3:1の比で
混合したGaAs/AlGaAs選択エッチャントを用
い、第1のレジスト膜をマスクとしi−Al0.20Ga
0.80As第2エッチングストッパ層308をストッパと
して、n+ −GaAsキャップ層309を選択的にエッ
チング除去する。このエッチング時において、開口31
0a、310bの直下のキャップ層が除去されると、エ
ッチングは横方向に進行し、両開口下において接続した
1段目のリセス309aが形成される〔図8(c)〕。
次に、希塩酸での処理および水洗により第2エッチング
ストッパ層308をエッチング除去し、次いで、住友化
学工業製ポジ型フォトレジストTHMR−iP3300
をウェハ全面に塗布し、第2のレジスト膜311を形成
する。このとき、第1のレジスト膜310と第2のレジ
スト膜311の界面に両レジスト材料が混合されたレジ
スト混合層312が形成される〔図8(d)〕。次に、
紫外線によりゲート電極形成側の第1の開口310a上
にT型ゲート傘部パターンをネガ露光する〔図8
(e)〕。次に、イメージリバース処理としてNH3
囲気中、108℃のベークを行い、その後、ウェハ全面
に紫外線露光を行い現像を行って第2のレジスト膜31
1のネガ露光時の未感光部〔図8(e)参照〕を除去す
る。これにより、第1の開口310a上に開口幅がこれ
より大きくかつリフトオフが可能であるようにアンダー
カット形状を有する第2の開口311aが形成される。
このとき、レジスト混合層312は東京応化社製アルカ
リ性現像液NMD−3に対して難溶性であるため、その
まま残留する。レジスト混合層312の厚さは縦方向が
約80nm、横方向が約30nm程度であるから、リセ
ス側部は埋まり、第1の開口310aの開口幅も0.1
2μm程度に縮小されてT型プロファイルが形成される
〔図9(f)〕。次に、このレジストパターンをマスク
としi−Al0.20Ga0.80As第1エッチングストッパ
層306をストッパとして前述したクエン酸系GaAs
/AlGaAs選択エッチャントを用いてi−GaAs
スペーサ層307をエッチングして2段目のリセス30
7aを形成する〔図9(g)〕。その後、希塩酸を用い
て処理し水洗を行って第1エッチングストッパ層306
を選択的に除去し、ゲート金属膜313となるTiを1
5nm、Alを300nm電子銃蒸着装置により蒸着し
〔図9(h)〕、リフトオフを行えば、1段目のリセス
内のオフセットのかかった位置に形成された2段目のリ
セス内にT型のゲート電極314が形成される〔図9
(i)〕。
Next, an aqueous citric acid solution (citric acid: H 2 O)
= 1: 1) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution in a ratio of 3: 1 using a GaAs / AlGaAs selective etchant, using the first resist film as a mask, and using i-Al 0.20 Ga
Using the 0.80 As second etching stopper layer 308 as a stopper, the n + -GaAs cap layer 309 is selectively etched away. At the time of this etching, the opening 31
When the cap layer immediately below Oa and 310b is removed, the etching proceeds in the lateral direction, and a first-stage recess 309a connected under both openings is formed (FIG. 8C).
Next, the second etching stopper layer 308 is etched away by treatment with dilute hydrochloric acid and washing with water, and then a positive photoresist THMR-iP3300 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Is applied to the entire surface of the wafer to form a second resist film 311. At this time, a resist mixed layer 312 in which both resist materials are mixed is formed at the interface between the first resist film 310 and the second resist film 311 [FIG. 8D]. next,
The T-type gate umbrella pattern is negatively exposed on the first opening 310a on the gate electrode forming side with ultraviolet rays [FIG.
(E)]. Next, a bake at 108 ° C. is performed in an NH 3 atmosphere as an image reverse process, and thereafter, the entire surface of the wafer is exposed to ultraviolet light and developed to perform the second resist film 31.
The unexposed portions at the time of negative exposure 1 (see FIG. 8E) are removed. As a result, a second opening 311a having an undercut shape is formed on the first opening 310a so that the opening width is larger and lift-off is possible.
At this time, since the resist mixed layer 312 is hardly soluble in the alkaline developer NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Co., it remains as it is. Since the thickness of the resist mixed layer 312 is about 80 nm in the vertical direction and about 30 nm in the horizontal direction, the recess side is buried, and the opening width of the first opening 310a is also 0.1 mm.
A T-shaped profile is formed by reducing the size to about 2 μm (FIG. 9F). Next, using the resist pattern as a mask and the i-Al 0.20 Ga 0.80 As first etching stopper layer 306 as a stopper, the citric acid-based GaAs described above is used.
/ AlGaAs using selective etchant
The spacer layer 307 is etched to form the second recess 30.
7a is formed [FIG. 9 (g)]. Thereafter, the first etching stopper layer 306 is treated with dilute hydrochloric acid and washed with water.
Is selectively removed, and Ti serving as a gate metal film 313 is reduced to 1
5 nm and Al are vapor-deposited by a 300 nm electron gun vapor deposition apparatus [FIG. 9 (h)], and when lift-off is performed, a T-type is formed in a second-stage recess formed at an offset position in the first-stage recess. The gate electrode 314 of FIG.
(I)].

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電界
効果トランジスタの製造方法は、2つの第1の開口を有
する第1のレジスト膜を形成し、2つの開口間の領域が
つながるようにリセスを形成した後、一方の第1の開口
上にこの開口より幅が広い第2の開口を有する第2のレ
ジスト膜を形成するとともに両レジスト膜の界面にレジ
スト混合層を形成し、このレジスト混合層と第2のレジ
スト膜とを用いて、リフトオフ法によりゲート電極を形
成するものであるので、本発明によれば、リセス上のオ
フセットされた位置に断面形状がT型のゲート電極を形
成することができる。したがって、本発明によれば、ソ
ース抵抗およびゲート抵抗が低くかつ高耐圧の高性能の
電界効果トランジスタを提供することが可能になる。
As described above, in the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a first resist film having two first openings is formed, and a recess is formed so that a region between the two openings is connected. Is formed, a second resist film having a second opening wider than the first opening is formed on one of the first openings, and a resist mixed layer is formed at the interface between the two resist films. Since the gate electrode is formed by a lift-off method using the layer and the second resist film, according to the present invention, a gate electrode having a T-shaped cross section is formed at an offset position on the recess. be able to. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance field-effect transistor having a low source resistance and a low gate resistance and a high withstand voltage.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための工
程順断面図。
FIG. 1 is a process order sectional view for describing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を説明するための工
程順断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view in a process order for describing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態を説明するための工
程順断面図。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a third embodiment of the present invention in a process order.

【図4】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図の一部。
FIG. 4 is a part of a process order sectional view for explaining the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの、図4に続く工程での工程順断面図。
FIG. 5 is a step-by-step sectional view in a step following FIG. 4 for explaining the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図の一部。
FIG. 6 is a part of a process order sectional view for explaining the manufacturing method of the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの、図6に続く工程での工程順断面図。
FIG. 7 is a step-by-step cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the second embodiment of the present invention in a step following FIG. 6;

【図8】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図の一部。
FIG. 8 is a part of a process order sectional view for explaining the manufacturing method of the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例の製造方法を説明するた
めの、図8に続く工程での工程順断面図。
FIG. 9 is a step-by-step cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the third embodiment of the present invention in a step following FIG. 8;

【図10】従来例の工程順断面図。FIG. 10 is a sectional view of a conventional example in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21、31 半絶縁性半導体基板 12、22、32 バッファ層 13、23、33 活性層 14、24 エッチングストッパ層 15、25、37 キャップ層 15a リセス 16、26、38 第1のレジスト膜 16a、16b 第1の開口 17、27、39 第2のレジスト膜 17a、27a、39a 第2の開口 18、28、40 レジスト混合層 19、29、41 ゲート金属膜 20、30、42 ゲート電極 34 第1エッチングストッパ層 35 スペーサ層 35a 2段目リセス 36 第2エッチングストッパ層 101、201、301 半絶縁性GaAs基板 102、202、302 i−GaAsバッファ層 103、203、303 i−Al0.20Ga0.80Asバ
ッファ層 104、204、304 i−In0.15Ga0.85Asチ
ャネル層 105、205、305 n−Al0.20Ga0.80As電
子供給層 106、206 n−Al0.20Ga0.80Asエッチング
ストッパ層 107、207、309 n+ −GaAsキャップ層 107a リセス 108、208、310 第1のレジスト膜 108a、108b、208a、208b、310a、
310b 第1の開口 109、209、311 第2のレジスト膜 109a、209a 第2の開口 110、210、312 レジスト混合層 111、211、313 ゲート金属膜 112、212、314 ゲート電極 205a、307a 2段目のリセス 207a、309a 1段目のリセス 306 i−Al0.20Ga0.80As第1エッチングスト
ッパ層 307 i−GaAsスペーサ層 308 i−Al0.20Ga0.80As第2エッチングスト
ッパ層 401 半導体基板 402 半導体活性層 403 ドレイン電極 404 ソース電極 405 ストッパ層 406 フォトレジスト層 407 リセス領域 408 ゲート電極金属 408a ゲート電極
11, 21, 31 Semi-insulating semiconductor substrate 12, 22, 32 Buffer layer 13, 23, 33 Active layer 14, 24 Etching stopper layer 15, 25, 37 Cap layer 15a Recess 16, 26, 38 First resist film 16a , 16b First opening 17, 27, 39 Second resist film 17a, 27a, 39a Second opening 18, 28, 40 Resist mixed layer 19, 29, 41 Gate metal film 20, 30, 42 Gate electrode 34 1 etching stopper layer 35 spacer layer 35a second recess 36 second etching stopper layer 101, 201, 301 semi-insulating GaAs substrate 102, 202, 302 i-GaAs buffer layer 103, 203, 303 i-Al 0.20 Ga 0.80 As buffer layer 104,204,304 i-In 0.15 Ga 0.85 As channel 105,205,305 n-Al 0.20 Ga 0.80 As electron supply layer 106,206 n-Al 0.20 Ga 0.80 As etching stopper layer 107,207,309 n + -GaAs cap layer 107a recess 108,208,310 first resist Membranes 108a, 108b, 208a, 208b, 310a,
310b First opening 109, 209, 311 Second resist film 109a, 209a Second opening 110, 210, 312 Resist mixed layer 111, 211, 313 Gate metal film 112, 212, 314 Gate electrode 205a, 307a Two steps First recesses 207a, 309a First recesses 306 i-Al 0.20 Ga 0.80 As first etching stopper layer 307 i-GaAs spacer layer 308 i-Al 0.20 Ga 0.80 As second etching stopper layer 401 Semiconductor substrate 402 Semiconductor active layer 403 Drain electrode 404 Source electrode 405 Stopper layer 406 Photoresist layer 407 Recess region 408 Gate electrode metal 408a Gate electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)下層から順にチャネル層、電子供
給層および/またはエッチングストッパ層、および、キ
ャップ層がエピタキシャル成長された半導体基板上に第
1のレジスト材料を塗布して第1のレジスト膜を形成
し、これに露光・現像を施して所定の間隔を隔てて2つ
の第1の開口を形成する工程と、 (2)前記第1のレジスト膜をマスクとして前記キャッ
プ層をエッチングして第1および第2の開口間の領域を
含む領域に連続したリセスを形成する工程と、 (3)第2のレジスト材料を塗布して第2のレジスト膜
を形成するとともに、第1のレジスト膜と第2のレジス
ト膜が接する部分に両レジスト材料の混合物からなるレ
ジスト混合層を形成する工程と、 (4)前記第2のレジスト膜に露光・現像を施して一方
の前記第1の開口上に該第1の開口より開口幅が大きく
かつアンダーカット形状を有する第2の開口を形成する
工程と、 (5)ゲート電極形成材料の堆積とリフトオフにより断
面形状がT型のゲート電極を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
(1) A first resist film is formed by applying a first resist material onto a semiconductor substrate on which a channel layer, an electron supply layer and / or an etching stopper layer, and a cap layer have been epitaxially grown in order from the lower layer. Forming two first openings at predetermined intervals by exposing and developing the same, and (2) etching the cap layer using the first resist film as a mask to form a second opening. Forming a continuous recess in a region including a region between the first and second openings; (3) applying a second resist material to form a second resist film; A step of forming a resist mixed layer made of a mixture of both resist materials at a portion where the second resist film is in contact; and (4) exposing and developing the second resist film to one of the first openings. Forming a second opening having an opening width larger than the first opening and having an undercut shape thereon; and (5) forming a gate electrode having a T-shaped cross-section by depositing and lift-off of a gate electrode forming material. A method of manufacturing a field-effect transistor.
【請求項2】 前記第(4)の工程の後前記第(5)の
工程に先立って前記第2のレジスト膜および前記レジス
ト混合層をマスクとして前記電子供給層または前記チャ
ネル層の一部をエッチングして前記リセス内に2段目リ
セスを形成する工程が付加され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。
2. After the step (4), prior to the step (5), a part of the electron supply layer or the channel layer is formed using the second resist film and the resist mixed layer as a mask. 2. The method according to claim 1, further comprising a step of forming a second recess in the recess by etching.
【請求項3】 (1)下層から順にチャネル層、電子供
給層および/または第1エッチングストッパ層、スペー
サ層、第2エッチングストッパ層、および、キャップ層
がエピタキシャル成長された半導体基板上に第1のレジ
スト材料を塗布して第1のレジスト膜を形成し、これに
露光・現像を施して所定の間隔を隔てて2つの第1の開
口を形成する工程と、 (2)前記第1のレジスト膜をマスクとして前記キャッ
プ層をエッチングして第1および第2の開口間の領域を
含む領域に連続した1段目リセスを形成する工程と、 (3)第2のレジスト材料を塗布して第2のレジスト膜
を形成するとともに、第1のレジスト膜と第2のレジス
ト膜が接する部分に両レジスト材料の混合物からなるレ
ジスト混合層を形成する工程と、 (4)前記第2のレジスト膜に露光・現像を施して一方
の前記第1の開口上に該第1の開口より開口幅が大きく
かつアンダーカット形状を有する第2の開口を形成する
工程と、 (5)前記第2のレジスト膜および前記レジスト混合層
をマスクとして前記スペーサ層をエッチングして2段目
リセスを形成する工程と、 (6)ゲート電極形成材料の堆積とリフトオフにより断
面形状がT型のゲート電極を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
(1) A channel layer, an electron supply layer and / or a first etching stopper layer, a spacer layer, a second etching stopper layer, and a cap layer are sequentially formed on a semiconductor substrate on which epitaxial growth has been performed from a lower layer. Forming a first resist film by applying a resist material, and exposing and developing the first resist film to form two first openings at a predetermined interval; (2) the first resist film Forming a continuous first-stage recess in a region including a region between the first and second openings by etching the cap layer using the mask as a mask; and (3) applying a second resist material to form a second recess. Forming a resist film, and forming a resist mixed layer made of a mixture of both resist materials at a portion where the first resist film and the second resist film are in contact with each other; Exposing and developing the dying film to form a second opening having an opening width larger than the first opening and having an undercut shape on one of the first openings; (5) the second opening; Forming the second recess by etching the spacer layer using the resist film and the resist mixed layer as a mask, and (6) forming a gate electrode having a T-shaped cross section by depositing a gate electrode forming material and lift-off. A method of manufacturing a field-effect transistor.
【請求項4】 前記第(5)の工程の後前記第(6)の
工程に先立って2段目リセス部に露出している前記第1
エッチングストッパ層を除去する工程が付加されること
を特徴とする請求項3記載の電界効果トランジスタの製
造方法。
4. The method according to claim 1, wherein after the step (5), prior to the step (6), the first step exposed at the second-stage recess portion.
4. The method according to claim 3, wherein a step of removing the etching stopper layer is added.
【請求項5】 前記第(2)の工程の後前記第(3)の
工程に先立ってリセス部に露出している前記エッチング
ストッパ層または前記第2エッチングストッパ層を除去
する工程が付加されることを特徴とする請求項1または
3記載の電界効果トランジスタの製造方法。
5. A step of removing the etching stopper layer or the second etching stopper layer exposed in the recess after the step (2) and prior to the step (3). 4. The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記第1のレジスト膜が電子ビーム露光
型レジストにより、前記第2のレジスト膜がポジタイプ
のフォトレジストにより形成され、前記第(4)の工程
における露光・現像が、ネガパターンの露光、イメ
ージリバース処理、全面露光、現像、の各処理を含
んでいることを特徴とする請求項1または3記載の電界
効果トランジスタの製造方法。
6. The first resist film is formed of an electron beam exposure type resist, and the second resist film is formed of a positive type photoresist, and the exposure and development in the step (4) are performed by a negative pattern. 4. The method for manufacturing a field-effect transistor according to claim 1, further comprising each of exposure, image reverse processing, overall exposure, and development.
【請求項7】 前記第(1)の工程に先立って、ゲート
電極形成予定領域の両側に一対のオーミック電極を形成
する工程が設けられることを特徴とする請求項1または
3記載の電界効果トランジスタの製造方法。
7. The field effect transistor according to claim 1, further comprising a step of forming a pair of ohmic electrodes on both sides of the gate electrode formation scheduled region before the step (1). Manufacturing method.
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