JPH10321644A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH10321644A
JPH10321644A JP12870897A JP12870897A JPH10321644A JP H10321644 A JPH10321644 A JP H10321644A JP 12870897 A JP12870897 A JP 12870897A JP 12870897 A JP12870897 A JP 12870897A JP H10321644 A JPH10321644 A JP H10321644A
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JP
Japan
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layer
forming
source
drain
mask
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JP12870897A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Wada
伸一 和田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the manufacture method of a semiconductor device, which holds a distance among a gate layer, a source layer and a drain layer to be constant, reduces the number of masks and reduces manufacture cost. SOLUTION: Mask layers 21 and 22 are formed on a semiconductor substrate 10 and an opening part for introducing impurity for forming the gate layer and the source/drain layers is provided. The opening part for introducing impurity for forming a first resist film R3 and for forming the gate layer is protected. First conductivity type impurity is introduced to the opening part for forming the source/drain layers, and the source layer 12 and the drain layer 13 are formed. A second resist film R4 is formed by using an exposure mask for forming the first resist film and a resist material having the light reaction characteristic of the resist material for the first resist film and an inverted optical reaction characteristic. The opening part for introducing impurity for forming a second resist film R4 and for forming the source/drain layers is protected, second conduction-type impurity is introduced for the opening part for introducing impurity for forming the gate layer and the gate layer 14 is formed.

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】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に接合型電界効果トランジスタを有する半
導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a junction field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界効果トランジスタ(FET;Field
Effect Transistor )は電圧駆動型の半導体装置であ
り、バイポーラ系のトランジスタの電流駆動型の半導体
装置とは異なり、真空管に似た特性を持つ小型能動素子
であり、近年の半導体装置においては重要な役割を果た
している。
2. Description of the Related Art Field effect transistors (FETs)
Effect Transistor is a voltage-driven semiconductor device. Unlike current-driven semiconductor devices of bipolar transistors, it is a small active element with characteristics similar to a vacuum tube, and plays an important role in recent semiconductor devices. Plays.

【0003】上記の電界効果トランジスタは、大きく分
けて、金属−酸化物−半導体積層型電界効果トランジス
タ(MOSFET;Metal-Oxide-Semiconductor FET )
と、接合型電界効果トランジスタ(J−FET;Juncti
on - FET)に分類される。
The above-mentioned field-effect transistors are roughly divided into metal-oxide-semiconductor stacked field-effect transistors (MOSFETs; Metal-Oxide-Semiconductor FETs).
And a junction field effect transistor (J-FET; Juncti)
on-FET).

【0004】上記のうち、J−FETはMMICなどの
高周波ICに広く利用されている半導体装置であり、こ
のため、J−FETの高周波特性を一定にして生産する
ことは大変重要である。
[0004] Among them, the J-FET is a semiconductor device widely used in high-frequency ICs such as MMICs. For this reason, it is very important to produce a J-FET with a constant high-frequency characteristic.

【0005】図11は、従来方法により製造した、接合
型電界効果トランジスタを有する半導体装置の断面図で
ある。図示しないホウ素注入層などの素子分離で区切ら
れた領域の半絶縁性GaAs半導体基板10中に、n型
のチャネル形成領域11があり、その両端部にn+ 型の
ソース層12、ドレイン層13が形成されている。チャ
ネル形成領域11の中央部に、p+ 型のゲート層14が
形成されており、これにより接合型電界効果トランジス
タ(J−FET)が形成されている。図11中、Lg
ゲート長、Lgsはゲート層とソース層の間の距離、Lgd
はゲート層とドレイン層の間の距離である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a junction field-effect transistor manufactured by a conventional method. An n-type channel forming region 11 is provided in a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10 in a region separated by element isolation such as a boron implantation layer (not shown), and n + -type source layer 12 and drain layer 13 are provided at both ends. Are formed. A p + -type gate layer 14 is formed in the center of the channel formation region 11, thereby forming a junction field-effect transistor (J-FET). In FIG. 11, L g is the gate length, L gs is the distance between the gate layer and the source layer, L gd
Is the distance between the gate layer and the drain layer.

【0006】半導体基板10上には第2絶縁膜28、サ
イドウォール絶縁膜29aがそれぞれ形成されており、
ゲート層14、ソース層12、およびドレイン層13に
到達する開口部が設けられており、金属電極33が形成
されている。
A second insulating film 28 and a sidewall insulating film 29a are formed on the semiconductor substrate 10, respectively.
An opening reaching the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13 is provided, and a metal electrode 33 is formed.

【0007】上記の接合型電界効果トランジスタを有す
る半導体装置について、従来方法による製造方法を図面
を参照して以下に説明する。まず、図12(a)に示す
ように、半絶縁性GaAs半導体基板10にCVD法に
より窒化シリコンを堆積させて、第1絶縁膜27を形成
する。
A method of manufacturing a semiconductor device having the above-mentioned junction field-effect transistor by a conventional method will be described below with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 12A, a first insulating film 27 is formed by depositing silicon nitride on a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10 by a CVD method.

【0008】次に、図12(b)に示すように、レジス
ト膜R8をパターニングしてマスクとしてパターン開口
部にシリコンイオンなどのドーパントイオンD7を注入
し、半導体基板10中にn+ 型のソース層12およびド
レイン層13を形成する。
Next, as shown in FIG. 12B, a resist film R8 is patterned and a dopant ion D7 such as silicon ion is implanted into a pattern opening as a mask, and an n + -type source The layer 12 and the drain layer 13 are formed.

【0009】次に、図12(c)に示すように、レジス
ト膜R8を除去した後、新たにレジスト膜R9を形成
し、パターニングしてマスクとしてパターン開口部にシ
リコンイオンおよびマグネシウムイオンなどのドーパン
トイオンD8を注入し、半導体基板中にn型のチャネル
形成領域11を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, after removing the resist film R8, a new resist film R9 is formed and patterned, and a dopant such as silicon ions and magnesium ions is used as a mask in the pattern opening. The ions D8 are implanted to form an n-type channel formation region 11 in the semiconductor substrate.

【0010】次に、図13(d)に示すように、レジス
ト膜R9を除去し、RIE(反応性イオンエッチング)
などのエッチングなどにより第1絶縁膜27を除去す
る。しかる後に、アニール処理を施し、注入したイオン
を活性化する。
Next, as shown in FIG. 13D, the resist film R9 is removed, and RIE (reactive ion etching) is performed.
The first insulating film 27 is removed by etching or the like. Thereafter, an annealing process is performed to activate the implanted ions.

【0011】次に、図13(e)に示すように、基板1
0上に例えばCVD法により窒化シリコンを堆積させて
第2絶縁膜28を形成し、その上層にレジスト膜R10
を形成し、ゲート層の形成領域を開口するようにパター
ニングする。
Next, as shown in FIG.
For example, by depositing silicon nitride by CVD, a second insulating film 28 is formed, and a resist film R10
Is formed, and patterning is performed so as to open the formation region of the gate layer.

【0012】次に、図13(f)に示すように、レジス
ト膜R10をマスクにしてRIEなどのドライエッチン
グを施し、ゲート層の形成領域に、第2絶縁膜28を貫
通して半導体基板10表面を露出させる開口部を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 13 (f), dry etching such as RIE is performed using the resist film R10 as a mask, and the semiconductor substrate 10 An opening for exposing the surface is formed.

【0013】次に、図14(g)に示すように、レジス
ト膜R10を除去し、例えばCVD法により窒化シリコ
ンを堆積させて第3絶縁膜29を形成する。
Next, as shown in FIG. 14 (g), the resist film R10 is removed, and silicon nitride is deposited by, for example, a CVD method to form a third insulating film 29.

【0014】次に、図14(h)に示すように、RIE
などのドライエッチングを施し、ゲート層の上層部分の
第3絶縁膜29を除去し、半導体基板10を露出させ
る。このとき、第2絶縁膜28のゲート層の形成領域の
開口部にサイドウォール絶縁膜29aが残り、ゲート層
を形成するためのドーパント導入の開口部を狭めること
ができる。
Next, as shown in FIG.
The third insulating film 29 in the upper layer portion of the gate layer is removed by performing dry etching such as, for example, to expose the semiconductor substrate 10. At this time, the sidewall insulating film 29a remains in the opening of the region where the gate layer is formed in the second insulating film 28, and the opening for introducing the dopant for forming the gate layer can be narrowed.

【0015】次に、図14(i)に示すように、ゲート
層を形成するためのドーパント導入の開口部からZnな
どのp型のドーパントD9を拡散し、p+ 型のゲート層
14を形成する。
Next, as shown in FIG. 14I, a p-type dopant D9 such as Zn is diffused from an opening for introducing a dopant for forming a gate layer to form a p + -type gate layer 14. I do.

【0016】次に、レジスト膜を成膜し、パターニング
してRIEなどのエッチングを施し、第2絶縁膜28に
対してソース層12およびドレイン層13の表面を露出
させる開口部を形成し、レジスト膜を除去した後にゲー
ト層14、ソース層12、およびドレイン層13に接続
する金属電極33を形成し、図11に示す半導体装置に
至る。
Next, a resist film is formed, patterned, etched by RIE or the like, and an opening for exposing the surface of the source layer 12 and the drain layer 13 is formed in the second insulating film 28. After removing the film, a metal electrode 33 connected to the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13 is formed, and the semiconductor device shown in FIG. 11 is obtained.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法による接合型電界効果トランジスタを有する半
導体装置の製造方法によると、ゲート層14と、ソース
層12およびドレイン層13は別々のマスクを用いて形
成している。このため、フォトレジスト工程におけるマ
スク合わせずれによって、ゲート層14とソース層12
の間の距離(Lgs)およびゲート層14とドレイン層1
3の間の距離(Lgd)が設計寸法よりも短くなってしま
うことがある。例えば、Lgs=Lgdとして設計していて
も、マスク合わせのずれのためにLgs>LgdあるいはL
gs<Lgdとなってしまう。この結果、ゲート層14と、
ソース層12およびドレイン層13の間の耐圧特性が設
計していた値からずれてしまい、所定の特性を得ること
ができずに大きく劣化してしまうという問題がある。
However, according to the method of manufacturing a semiconductor device having a junction field effect transistor according to the above-described conventional method, the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13 are formed by using different masks. Has formed. Therefore, the gate layer 14 and the source layer 12
The distance between the (L gs) and gate layer 14 and the drain layer 1
3 (L gd ) may be shorter than the design dimension. For example, even if L gs = L gd , L gs > L gd or L gs due to misalignment of the mask.
gs <L gd . As a result, the gate layer 14 and
There is a problem that the withstand voltage characteristic between the source layer 12 and the drain layer 13 deviates from the designed value, and a predetermined characteristic cannot be obtained, resulting in a large deterioration.

【0018】現在のステッパーなどの露光装置において
は、ある程度のパターン合わせずれの発生はやむを得な
い状況である。もし、ゲート層と、ソース層およびドレ
イン層の間の距離を広げ、合わせずれに対するマージン
をとると、J−FETにおけるソース−ドレイン間の抵
抗値(Ron)が高くなってしまい、所定の高周波特性が
得られないという問題が生じる。
In a current exposure apparatus such as a stepper, a certain degree of pattern misalignment is inevitable. If the distance between the gate layer and the source layer and the drain layer is widened and a margin for misalignment is taken, the resistance value (Ron) between the source and the drain in the J-FET becomes high, and a predetermined high-frequency characteristic is obtained. Is not obtained.

【0019】上記の問題を解決するために、ゲート層
と、ソース層およびドレイン層を形成するためのマスク
を1枚のマスクに形成し、マスク合わせずれの影響を小
さくする技術が特開昭56−167322号公報に開示
されている。しかしながら、この方法によると、ゲート
層、ソース層およびドレイン層を形成するためのマスク
枚数が多くなってしまい、製造コスト上問題があった。
In order to solve the above-mentioned problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 56 discloses a technique in which a mask for forming a gate layer, a source layer and a drain layer is formed on one mask to reduce the influence of mask misalignment. No. 167322. However, according to this method, the number of masks for forming the gate layer, the source layer, and the drain layer increases, and there is a problem in manufacturing cost.

【0020】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、従って、本発明の目的は、ゲート層とソース層
間の距離およびゲート層とドレイン層間の距離がほぼ一
定に保たれており、耐圧特性のばらつきが小さくて大き
く劣化することはなく、さらにマスク枚数を減らすこと
ができ、製造コストを削減することができる接合型電界
効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. Accordingly, an object of the present invention is to keep the distance between the gate layer and the source layer and the distance between the gate layer and the drain layer substantially constant. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a junction field-effect transistor, which has a small variation in withstand voltage characteristics and does not significantly deteriorate, can further reduce the number of masks, and can reduce the manufacturing cost.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型のチ
ャネル形成領域を有する半導体基板上にマスク層を形成
する工程と、前記マスク層にゲート層、ソース層、およ
びドレイン層の形成のための不純物導入用の開口部を設
ける工程と、前記ゲート層を形成するための不純物導入
用の開口部を保護する第1レジスト膜を形成する工程
と、前記ソース層およびドレイン層を形成するための不
純物導入用の開口部に前記第1導電型の不純物を導入し
てソース層およびドレイン層を形成する工程と、前記第
1レジスト膜形成用の露光マスクと、前記第1レジスト
膜用のレジスト材の光反応特性と反転する光反応特性を
有するレジスト材とを用いて、前記ソース層およびドレ
イン層を形成するための不純物導入用の開口部を保護す
る第2レジスト膜を形成する工程と、前記ゲート層を形
成するための不純物導入用の開口部に第2導電型の不純
物を導入してゲート層を形成する工程とを有する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a mask layer on a semiconductor substrate having a first conductivity type channel forming region; Providing an opening for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer in the mask layer; and forming a first resist film for protecting the opening for introducing impurities for forming the gate layer. Forming a source layer and a drain layer by introducing the impurity of the first conductivity type into an opening for introducing impurities for forming the source layer and the drain layer; and forming the first resist film The source layer and the drain layer are formed using an exposure mask for formation and a resist material having a photoreaction characteristic that is opposite to the photoreaction characteristic of the resist material for the first resist film. Forming a second resist film for protecting the opening for introducing impurities, and forming a gate layer by introducing impurities of the second conductivity type into the openings for introducing impurities for forming the gate layer. And a process.

【0022】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にマスク層を形成した後、ゲート層、ソー
ス層、およびドレイン層の形成のための不純物導入用の
開口部を設ける。次に、第1レジスト膜を形成してゲー
ト層を形成するための不純物導入用の開口部を保護し、
ソース層およびドレイン層を形成するための不純物導入
用の開口部に第1導電型の不純物を導入してソース層お
よびドレイン層を形成する。ここで、不純物の導入と
は、拡散およびイオン注入などを用いることができる。
次に、第1レジスト膜形成用の露光マスクと、第1レジ
スト膜用のレジスト材の光反応特性と反転する光反応特
性を有するレジスト材とを用いて、第2レジスト膜を形
成して、ソース層およびドレイン層を形成するための不
純物導入用の開口部を保護し、ゲート層を形成するため
の不純物導入用の開口部に第2導電型の不純物を導入し
てゲート層を形成する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is as follows.
After a mask layer is formed over a semiconductor substrate, openings for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer are provided. Next, an opening for introducing impurities for forming a gate layer by forming a first resist film is protected,
An impurity of the first conductivity type is introduced into an impurity introduction opening for forming a source layer and a drain layer to form a source layer and a drain layer. Here, the introduction of the impurity can use diffusion, ion implantation, or the like.
Next, a second resist film is formed using an exposure mask for forming the first resist film and a resist material having a photoreaction characteristic that is opposite to the photoreaction characteristic of the resist material for the first resist film, An opening for introducing impurities for forming the source layer and the drain layer is protected, and an impurity of the second conductivity type is introduced into the opening for introducing impurities for forming the gate layer to form a gate layer.

【0023】上記の本発明の半導体装置の製造方法にお
いては、ゲート層、ソース層、およびドレイン層の形成
のための不純物導入用の開口部を同時に形成することに
より、マスク合わせずれの影響を無くし、ゲート層とソ
ース層間の距離およびゲート層とドレイン層間の距離を
ほぼ一定に保つことができる。また、ゲート層を形成す
るための不純物導入用の開口部を保護する第1レジスト
膜と、ソース層およびドレイン層を形成するための不純
物導入用の開口部を保護する第2レジスト膜は、同じ露
光マスクを用いて、レジスト材の光反応特性と反転させ
ることで形成することができる。これにより、マスク枚
数を減らすことができ、製造コストを削減することがで
きる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an opening for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer is formed at the same time, thereby eliminating the influence of mask misalignment. The distance between the gate layer and the source layer and the distance between the gate layer and the drain layer can be kept substantially constant. The first resist film for protecting the opening for introducing impurities for forming the gate layer and the second resist film for protecting the opening for introducing impurities for forming the source and drain layers are the same. It can be formed by inverting the photoreaction characteristics of a resist material using an exposure mask. Thus, the number of masks can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

【0024】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記マスク層にゲート層、ソース層、および
ドレイン層の形成のための不純物導入用の開口部を設け
る工程が、前記半導体基板を露出させないように開口部
を設ける工程であり、前記第1レジスト膜の形成工程の
後、前記第1導電型不純物の導入による前記ソース層お
よびドレイン層の形成工程の前に、前記ソース層および
ドレイン層の形成のための不純物導入用の開口部におい
て前記半導体基板を露出させる工程を有し、前記第2レ
ジスト膜の形成工程の後、前記第2導電型不純物の導入
による前記ゲート層の形成工程の前に、前記ゲート層の
形成のための不純物導入用の開口部において前記半導体
基板を露出させる工程を有する。これにより、ゲート層
の形成領域と、ソース層およびドレイン層の形成領域に
おいて、順番に半導体基板を露出させることが可能とな
り、各導電型の不純物を導入させることによりゲート層
と、ソース層およびドレイン層を形成することができ
る。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention described above
Preferably, the step of providing an opening for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer in the mask layer is a step of providing an opening so as not to expose the semiconductor substrate, After the step of forming the first resist film and before the step of forming the source layer and the drain layer by introducing the first conductivity type impurity, in the opening for introducing impurities for forming the source and drain layers, An exposing step for exposing the semiconductor substrate, wherein after the step of forming the second resist film, before the step of forming the gate layer by introducing the second conductivity type impurity, an impurity for forming the gate layer is formed. A step of exposing the semiconductor substrate at the introduction opening. This makes it possible to sequentially expose the semiconductor substrate in the formation region of the gate layer and the formation region of the source layer and the drain layer, and to introduce the impurities of each conductivity type to form the gate layer, the source layer, and the drain. Layers can be formed.

【0025】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記マスク層を形成する工程が、第1マスク
層と第2マスク層の積層体を形成する工程であり、前記
マスク層にゲート層、ソース層、およびドレイン層の形
成のための不純物導入用の前記半導体基板を露出しない
開口部を設ける工程が、前記第2マスク層を貫通し、前
記第1マスク層の表面を露出させる開口部を形成する工
程である。これにより、マスク層に対して、半導体基板
を露出させない開口部を設けることが容易となる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, the step of forming the mask layer is a step of forming a laminate of a first mask layer and a second mask layer, and the step of forming a gate layer, a source layer, and a drain layer on the mask layer. The step of providing an opening that does not expose the semiconductor substrate for introducing impurities is a step of forming an opening that penetrates through the second mask layer and exposes the surface of the first mask layer. This facilitates providing an opening in the mask layer that does not expose the semiconductor substrate.

【0026】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記マスク層の形成工程の前に、前記半導体
基板に前記第1導電型の不純物を導入してチャネル形成
領域を形成する工程を有する。これにより、チャネル形
成領域を形成することができる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, before the step of forming the mask layer, the method includes a step of introducing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate to form a channel formation region. Thus, a channel formation region can be formed.

【0027】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、半導体基板に第1導電型の
ソース層およびドレイン層を形成する工程と、前記ソー
ス層およびドレイン層の上層にマスク層を形成する工程
と、前記マスク層をマスクとして前記半導体基板をエッ
チングすることにより、前記ソース層およびドレイン層
を前記半導体基板に対して凸の形状に形成する工程と、
前記半導体基板に対して凸の形状となった前記ソース層
およびドレイン層の側壁にサイドウォールマスク層を形
成する工程と、前記ソース層およびドレイン層の間の前
記サイドウォールマスク層をマスクとして第2の導電型
不純物を導入し、自己整合的にゲート層を形成する工程
とを有する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first conductivity type source layer and a drain layer on a semiconductor substrate; Forming a mask layer, and etching the semiconductor substrate using the mask layer as a mask, thereby forming the source layer and the drain layer in a convex shape with respect to the semiconductor substrate,
Forming a sidewall mask layer on sidewalls of the source layer and the drain layer that are convex with respect to the semiconductor substrate; and forming a second mask using the sidewall mask layer between the source layer and the drain layer as a mask. And forming a gate layer in a self-aligned manner.

【0028】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板に対してソース層およびドレイン層を形成し
た後、ソース層およびドレイン層の上層にマスク層を形
成する。次に、マスク層をマスクとして半導体基板をエ
ッチングし、ソース層およびドレイン層を半導体基板に
対して凸の形状に形成する。次に、半導体基板に対して
凸となったソース層およびドレイン層の側壁部に、サイ
ドウォールマスク層を形成する。次に、サイドウォール
マスク層をマスクとして導電型不純物を導入し、自己整
合的にゲート層を形成する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is as follows.
After forming the source layer and the drain layer on the semiconductor substrate, a mask layer is formed on the source layer and the drain layer. Next, the semiconductor substrate is etched using the mask layer as a mask, so that the source layer and the drain layer are formed to have a convex shape with respect to the semiconductor substrate. Next, a sidewall mask layer is formed on side walls of the source layer and the drain layer that are convex with respect to the semiconductor substrate. Next, conductivity type impurities are introduced using the sidewall mask layer as a mask, and a gate layer is formed in a self-aligned manner.

【0029】上記の本発明の半導体装置の製造方法にお
いては、ゲート層の形成される位置はソース層とドレイ
ン層の形成された位置に対して自己整合的に形成される
こととなり、ゲート層とソース層間の距離およびゲート
層とドレイン層間の距離をほぼ一定に保つことができ
る。また、ソース層およびドレイン層を形成することに
よりゲート層が自己整合的に形成されることから、ゲー
ト層を形成するドーパント導入のための開口部を形成す
るレジスト膜が必要でなくなり、マスク枚数を減らすこ
とができ、製造コストを削減することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the position where the gate layer is formed is formed in a self-aligned manner with respect to the position where the source layer and the drain layer are formed. The distance between the source layer and the distance between the gate layer and the drain layer can be kept substantially constant. Further, since the gate layer is formed in a self-aligned manner by forming the source layer and the drain layer, a resist film for forming an opening for introducing a dopant for forming the gate layer is not required, and the number of masks can be reduced. The manufacturing cost can be reduced.

【0030】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記ソース層およびドレイン層を形成する工
程が、レジスト膜をマスクとした前記第1導電型の不純
物の導入によりソース層およびドレイン層を形成する工
程であり、前記マスク層の形成工程が、前記レジスト膜
の上方からスパッタリング法によりマスク材を堆積させ
る工程であり、前記マスク層の形成工程の後に、前記レ
ジスト膜を除去すると同時に前記レジスト膜の上層に堆
積された前記マスク層をリフトオフにより除去する工程
を有する。これにより、ソース層およびドレイン層の上
層にのみ、マスク層を形成することができ、ソース層お
よびドレイン層以外の領域の半導体基板は露出した状態
とすることができる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, the step of forming the source layer and the drain layer is a step of forming a source layer and a drain layer by introducing the first conductivity type impurity using a resist film as a mask, and the step of forming the mask layer Is a step of depositing a mask material from above the resist film by a sputtering method. After the step of forming the mask layer, removing the resist film and simultaneously lifting off the mask layer deposited on the resist film. The step of removing by Accordingly, the mask layer can be formed only on the source layer and the drain layer, and the semiconductor substrate in a region other than the source layer and the drain layer can be exposed.

【0031】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記ソース層およびドレイン層を前記半導体
基板に対して凸の形状に形成する工程の後、前記サイド
ウォールマスク層の形成工程の前に、前記第1導電型の
チャネル形成領域を形成する工程を有するか、あるい
は、前記ソース層およびドレイン層の形成工程の前に、
前記第1導電型のチャネル形成領域を形成する工程を有
する。これにより、チャネル形成領域を形成することが
できる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above
Preferably, after the step of forming the source layer and the drain layer in a convex shape with respect to the semiconductor substrate, and before the step of forming the sidewall mask layer, the channel formation region of the first conductivity type is formed. Or before the step of forming the source layer and the drain layer,
Forming a channel formation region of the first conductivity type. Thus, a channel formation region can be formed.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の実
施の形態について、図面を参照して説明する。
Embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】第1実施形態 図1は、本実施形態の半導体装置の断面図である。図示
しないホウ素イオン注入層などの素子分離で区切られた
領域の半絶縁性GaAs半導体基板10中に、n型のチ
ャネル形成領域11があり、その両端部にn+ 型のソー
ス層12、ドレイン層13が形成されている。チャネル
形成領域11の中央部に、p+ 型のゲート層14が形成
されており、これにより接合型電界効果トランジスタ
(J−FET)が形成されている。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to this embodiment. An n-type channel formation region 11 is provided in a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10 in a region separated by element isolation such as a boron ion implantation layer (not shown), and an n + -type source layer 12 and a drain layer are provided at both ends thereof. 13 are formed. A p + -type gate layer 14 is formed in the center of the channel formation region 11, thereby forming a junction field-effect transistor (J-FET).

【0034】半導体基板10上には第2絶縁膜21、第
3絶縁膜22、および第4絶縁膜23がそれぞれ形成さ
れており、ゲート層14、ソース層12、およびドレイ
ン層13に到達する開口部が設けられており、金属電極
30が形成されている。
A second insulating film 21, a third insulating film 22, and a fourth insulating film 23 are formed on the semiconductor substrate 10, respectively, and have openings reaching the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13. And a metal electrode 30 is formed.

【0035】かかる構造の半導体装置は、ゲート層14
とソース層12間の距離およびゲート層14とドレイン
層13間の距離がほぼ一定に保たれており、耐圧特性の
ばらつきが小さく、大きく劣化することはない、接合型
電界効果トランジスタを有する半導体装置である。
In the semiconductor device having such a structure, the gate layer 14
Device having a junction field-effect transistor, in which the distance between the gate and source layers 12 and the distance between the gate layer 14 and the drain layer 13 are kept substantially constant, the variation in breakdown voltage characteristics is small, and there is no significant deterioration. It is.

【0036】次に、上記の本実施形態の半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図2(a)に示すよう
に、半絶縁性GaAs半導体基板10に例えばCVD法
により窒化シリコンを堆積させて、第1絶縁膜20を形
成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2A, a first insulating film 20 is formed by depositing silicon nitride on a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10 by, for example, a CVD method.

【0037】次に、図2(b)に示すように、レジスト
膜R1をパターニングしてマスクとしてパターン開口部
にシリコンイオンおよびマグネシウムイオンなどのドー
パントイオンD1を注入し、半導体基板中にn型のチャ
ネル形成領域11を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the resist film R1 is patterned and as a mask, dopant ions D1 such as silicon ions and magnesium ions are implanted into the pattern openings, and n-type impurities are introduced into the semiconductor substrate. The channel forming region 11 is formed.

【0038】次に、図2(c)に示すように、レジスト
膜R1を除去した後、RIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングなどにより第1絶縁膜20を除去
する。しかる後に、アニール処理を施し、チャネル形成
領域11に注入したイオンを活性化する。
Next, as shown in FIG. 2C, after removing the resist film R1, the first insulating film 20 is removed by etching such as RIE (reactive ion etching). Thereafter, an annealing process is performed to activate the ions implanted into the channel formation region 11.

【0039】次に、図3(d)に示すように、基板10
上に例えばCVD法により酸化シリコンを20〜30n
mの膜厚で堆積させて第2絶縁膜21を形成し、その上
層に例えばCVD法により窒化シリコンを堆積させて第
3絶縁膜22を形成する。第3絶縁膜22の上層にレジ
スト膜R2を形成し、ゲート層、ソース層、およびドレ
イン層の形成領域を開口するようにパターニングする。
Next, as shown in FIG.
20-30 n of silicon oxide is deposited thereon by, for example, CVD.
The second insulating film 21 is formed by depositing with a thickness of m, and the third insulating film 22 is formed by depositing silicon nitride thereon by, for example, a CVD method. A resist film R2 is formed on the third insulating film 22 and patterned so as to open regions where gate layers, source layers, and drain layers are formed.

【0040】次に、図3(e)に示すように、レジスト
膜R2をマスクにしてRIEなどのドライエッチングを
施し、ゲート層、ソース層、およびドレイン層の形成領
域に、第3絶縁膜22を貫通して第2絶縁膜21の表面
を露出させる開口部を形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, dry etching such as RIE is performed using the resist film R2 as a mask, and the third insulating film 22 is formed in the formation regions of the gate layer, the source layer, and the drain layer. Is formed to penetrate through and expose the surface of the second insulating film 21.

【0041】次に、図3(f)に示すように、レジスト
膜R2を除去し、新たにレジスト膜R3を形成し、ゲー
ト層の形成領域の開口部を保護してソース層およびドレ
イン層の形成領域を露出するようにパターニングする。
Next, as shown in FIG. 3 (f), the resist film R2 is removed, a new resist film R3 is formed, the opening of the gate layer formation region is protected, and the source layer and the drain layer are protected. Patterning is performed to expose the formation region.

【0042】次に、図4(g)に示すように、例えばS
O−1(18バッファードフッ酸/フッ酸とフッ化アン
モニウムの混合液)などのフッ酸系のウェットエッチン
グによりレジスト膜R3で露出させたソース層およびド
レイン層の形成領域の上層部分の第2絶縁膜21を選択
的に除去し、半導体基板10を露出させる。
Next, as shown in FIG.
The second upper layer of the source and drain layer formation regions exposed by the resist film R3 by hydrofluoric acid-based wet etching such as O-1 (18 buffered hydrofluoric acid / a mixture of hydrofluoric acid and ammonium fluoride) The insulating film 21 is selectively removed to expose the semiconductor substrate 10.

【0043】次に、図4(h)に示すように、レジスト
膜R3を除去した後、ソース層およびドレイン層の形成
領域の開口部からSeなどのn型のドーパントD2を拡
散し、n+ 型のソース層12およびドレイン層13を形
成する。
Next, as shown in FIG. 4 (h), after removing the resist film R3, an n-type dopant D2 such as Se is diffused from the openings of the source and drain layer formation regions, and n + A source layer 12 and a drain layer 13 are formed.

【0044】次に、図4(i)に示すように、例えばC
VD法により窒化シリコンを20〜30nmの膜厚で堆
積させて第4絶縁膜23を形成し、その上層にレジスト
膜R4を形成してソース層およびドレイン層の形成領域
の開口部を保護してゲート層の形成領域を露出するよう
にパターニングする。このとき、レジスト膜R4をパタ
ーニングする露光マスクとしては、レジスト膜R3を形
成したものを使用する。但し、レジスト材としては、ネ
ガ型とポジ型を反対にして、光反応特性を反転したもの
を使用する必要がある。
Next, as shown in FIG.
Silicon nitride is deposited to a thickness of 20 to 30 nm by the VD method to form a fourth insulating film 23, and a resist film R4 is formed thereon to protect the openings in the source and drain layer formation regions. Patterning is performed so as to expose the formation region of the gate layer. At this time, an exposure mask for forming the resist film R3 is used as an exposure mask for patterning the resist film R4. However, as the resist material, it is necessary to use a material in which the negative type and the positive type are reversed and the photoreaction characteristics are inverted.

【0045】次に、図5(j)に示すように、RIEな
どのドライエッチングを施し、ゲート層の上層部分の第
2絶縁膜21および第4絶縁膜23を除去し、半導体基
板10を露出させる。このとき、第3絶縁膜22のゲー
ト層の形成領域の開口部にサイドウォール絶縁膜23a
が残り、ゲート層を形成するためのドーパント導入の開
口部を狭めることができる。
Next, as shown in FIG. 5 (j), dry etching such as RIE is performed to remove the second insulating film 21 and the fourth insulating film 23 in the upper layer of the gate layer, exposing the semiconductor substrate 10. Let it. At this time, the side wall insulating film 23a is formed in the opening of the third insulating film 22 in the gate layer formation region.
And the opening for introducing the dopant for forming the gate layer can be narrowed.

【0046】次に、図5(k)に示すように、レジスト
膜R4を除去した後、Znなどのp型のドーパントD3
を拡散し、p+ 型のゲート層14を形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (k), after removing the resist film R4, a p-type dopant D3 such as Zn is used.
To form a p + -type gate layer 14.

【0047】次に、レジスト膜を成膜し、パターニング
してRIEなどのエッチングを施し、第4絶縁膜23に
対してソース層12およびドレイン層13の表面を露出
させる開口部を形成し、レジスト膜を除去した後にゲー
ト層14、ソース層12、およびドレイン層13に接続
する金属電極30を形成し、図1に示す半導体装置に至
る。
Next, a resist film is formed, patterned and etched by RIE or the like, and an opening for exposing the surface of the source layer 12 and the drain layer 13 is formed in the fourth insulating film 23. After removing the film, a metal electrode 30 connected to the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13 is formed to reach the semiconductor device shown in FIG.

【0048】上記の半導体装置の製造方法によれば、ゲ
ート層14、ソース層12、およびドレイン層13を形
成するドーパント導入のための開口部を1枚のマスクに
より同時に形成していることから、ゲート層14とソー
ス層12間の距離およびゲート層14とドレイン層13
間の距離がほぼ一定に保たれており、耐圧特性のばらつ
きが小さく、大きく劣化することはない、接合型電界効
果トランジスタを有する半導体装置を製造することがで
きる。また、ソース層12およびドレイン層13を形成
するドーパント導入のための開口部を形成するレジスト
膜と、ゲート層14を形成するドーパント導入のための
開口部を形成するレジスト膜を同じマスクを用いて形成
しているので、マスク枚数を減らすことによりコストを
削減することができる。
According to the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the openings for introducing the dopants for forming the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 13 are formed at the same time by using one mask. The distance between the gate layer 14 and the source layer 12 and the distance between the gate layer 14 and the drain layer 13
It is possible to manufacture a semiconductor device having a junction field-effect transistor, in which the distance between them is kept substantially constant, the variation in breakdown voltage characteristics is small, and there is no significant deterioration. Further, a resist film forming an opening for introducing a dopant for forming the source layer 12 and the drain layer 13 and a resist film forming an opening for introducing a dopant for forming the gate layer 14 are formed using the same mask. Since it is formed, the cost can be reduced by reducing the number of masks.

【0049】また、本実施形態の半導体装置は、ドーパ
ントの導入によるゲート層の形成をする代わりに、直接
ゲート電極と形成することにより、MESFET(Meta
l-Semiconductor ショットキー接合型電界効果トランジ
スタ)を形成することができる。
In the semiconductor device of this embodiment, instead of forming a gate layer by introducing a dopant, a MESFET (Meta
l-Semiconductor Schottky junction field effect transistor) can be formed.

【0050】第2実施形態 図6は、本実施形態の半導体装置の断面図である。図示
しないホウ素イオン注入層などの素子分離で区切られた
領域の半絶縁性GaAs半導体基板10中に、n型のチ
ャネル形成領域11があり、その両端部にn+ 型のソー
ス層12、ドレイン層13が形成されている。チャネル
形成領域11の中央部に、p+ 型のゲート層14が形成
されており、これにより接合型電界効果トランジスタ
(J−FET)が形成されている。
Second Embodiment FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to this embodiment. An n-type channel formation region 11 is provided in a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10 in a region separated by element isolation such as a boron ion implantation layer (not shown), and an n + -type source layer 12 and a drain layer are provided at both ends thereof. 13 are formed. A p + -type gate layer 14 is formed in the center of the channel formation region 11, thereby forming a junction field-effect transistor (J-FET).

【0051】半導体基板10上にはサイドウォール絶縁
膜25aおよび第3絶縁膜26がそれぞれ形成されてお
り、ゲート層14、ソース層12、およびドレイン層1
3に到達する開口部が設けられており、金属電極31
a、32が形成されている。
On the semiconductor substrate 10, a side wall insulating film 25a and a third insulating film 26 are respectively formed, and the gate layer 14, the source layer 12, and the drain layer 1 are formed.
3 is provided and the metal electrode 31 is provided.
a, 32 are formed.

【0052】かかる構造の半導体装置は、ゲート層14
とソース層12間の距離およびゲート層14とドレイン
層13間の距離がほぼ一定に保たれており、耐圧特性の
ばらつきが小さく、大きく劣化することはない、接合型
電界効果トランジスタを有する半導体装置である。
In the semiconductor device having such a structure, the gate layer 14
Device having a junction field-effect transistor, in which the distance between the gate and source layers 12 and the distance between the gate layer 14 and the drain layer 13 are kept substantially constant, the variation in breakdown voltage characteristics is small, and there is no significant deterioration. It is.

【0053】次に、上記の本実施形態の半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図7(a)に示すよう
に、半絶縁性GaAs半導体基板10に、レジスト膜R
5をパターニングしてマスクとしてパターン開口部にシ
リコンイオンなどのn型のドーパントイオンD4を注入
し、半導体基板中にn+ 型のソース層12およびドレイ
ン層13を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 7A, a resist film R is formed on a semi-insulating GaAs semiconductor substrate 10.
5 is patterned and a mask is used to implant n-type dopant ions D4 such as silicon ions into the pattern openings to form n + -type source layers 12 and drain layers 13 in the semiconductor substrate.

【0054】次に、図7(b)に示すように、例えばス
パッタリング法により窒化シリコンを堆積させ、レジス
ト膜R4のパターン開口部およびレジスト膜R4の上層
に第1絶縁膜24を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, silicon nitride is deposited by, for example, a sputtering method, and a first insulating film 24 is formed on the pattern opening of the resist film R4 and on the resist film R4.

【0055】次に、図7(c)に示すように、レジスト
膜R5を除去し、リフトオフによりレジスト膜R4の上
層に形成した第1絶縁膜24を除去する。
Next, as shown in FIG. 7C, the resist film R5 is removed, and the first insulating film 24 formed on the resist film R4 is removed by lift-off.

【0056】次に、図8(d)に示すように、GaAs
半導体基板10と窒化シリコンの第1絶縁膜24とで選
択比の取れるエッチャントを用いてエッチングを施す
か、イオンミリングなどにより半導体基板10表面をエ
ッチングし、ソース層12およびドレイン層13を基板
10に対して凸となる形状に形成する。
Next, as shown in FIG.
The source layer 12 and the drain layer 13 are formed on the substrate 10 by etching using an etchant having a selectivity between the semiconductor substrate 10 and the first insulating film 24 of silicon nitride, or by etching the surface of the semiconductor substrate 10 by ion milling or the like. It is formed in a convex shape.

【0057】次に、図8(e)に示すように、半導体基
板10の上層にレジスト膜R6を形成し、チャネル形成
領域となる部分を開口するようにパターニングし、レジ
スト膜R6をマスクにしてパターン開口部にシリコンイ
オンおよびマグネシウムイオンなどのドーパントイオン
D5を注入し、半導体基板中にn型のチャネル形成領域
11を形成する。
Next, as shown in FIG. 8E, a resist film R6 is formed on the semiconductor substrate 10 and is patterned so as to open a portion to be a channel formation region, and the resist film R6 is used as a mask. A dopant ion D5 such as silicon ion and magnesium ion is implanted into the pattern opening, and an n-type channel formation region 11 is formed in the semiconductor substrate.

【0058】次に、図8(f)に示すように、レジスト
膜R6を除去した後、RIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングなどにより第1絶縁膜20を除去
する。しかる後にアニール処理を施し、チャネル形成領
域11、ソース層12、およびドレイン層13に注入し
たイオンを活性化する。
Next, as shown in FIG. 8F, after removing the resist film R6, the first insulating film 20 is removed by etching such as RIE (reactive ion etching). Thereafter, an annealing process is performed to activate the ions implanted into the channel formation region 11, the source layer 12, and the drain layer 13.

【0059】次に、図9(g)に示すように、例えばC
VD法により窒化シリコンを全面に堆積させて第2絶縁
膜25を形成する。
Next, as shown in FIG.
The second insulating film 25 is formed by depositing silicon nitride on the entire surface by the VD method.

【0060】次に、図9(h)に示すように、例えばR
IEなどのドライエッチングにより、ソース層12およ
びドレイン層13の半導体基板表面よりも突出した部分
の側壁部にサイドウォール状に残して全面にエッチバッ
クを行い、サイドウォオール絶縁膜25aを形成する。
このとき、ソース層12およびドレイン層13の間のサ
イドウォール絶縁膜25aにより挟まれた距離がJ−F
ETのゲート長となるので、所望の長さとなるようにエ
ッチング工程を制御する。
Next, as shown in FIG.
Etch back is performed on the entire surface of the source layer 12 and the drain layer 13 by dry etching such as IE, leaving a sidewall shape of a portion of the source layer 12 and the drain layer 13 protruding from the surface of the semiconductor substrate, thereby forming a side wall insulating film 25a.
At this time, the distance sandwiched by the sidewall insulating films 25a between the source layer 12 and the drain layer 13 is JF.
Since the gate length of the ET is set, the etching process is controlled so as to have a desired length.

【0061】次に、図9(i)に示すように、Znなど
のp型のドーパントD6を全面に拡散し、p+ 型のゲー
ト層14を形成する。このとき、同時にゲート層として
活用しないソース層12とドレイン層13の上部および
半導体基板中にもp+ 型領域12’、13’、14’が
形成される。ゲート層14は、ソース層12とドレイン
層13の間のサイドウォオール絶縁膜25aにより挟ま
れた領域に自己整合的に形成される。
Next, as shown in FIG. 9I, a p-type dopant D 6 such as Zn is diffused over the entire surface to form a p + -type gate layer 14. At this time, p + -type regions 12 ′, 13 ′, and 14 ′ are also formed in the upper portions of the source layer 12 and the drain layer 13 which are not used as gate layers and in the semiconductor substrate. The gate layer 14 is formed in a self-aligned manner between the source layer 12 and the drain layer 13 in a region sandwiched by the side wall insulating films 25a.

【0062】次に、図10(j)に示すように、Ti/
Pt/Auを蒸着してゲート電極用層31を形成し、そ
の上層にレジスト膜R7を形成し、ゲート電極パターン
にパターニングする。
Next, as shown in FIG.
Pt / Au is vapor-deposited to form a gate electrode layer 31, a resist film R7 is formed thereover and patterned into a gate electrode pattern.

【0063】次に、図10(k)に示すように、レジス
ト膜R7をマスクにして例えばイオンミリングなどによ
りゲート電極用層31をエッチングし、ゲート電極31
aを形成する。このとき、ゲート層14の形成と同時に
形成された、ソース層12とドレイン層13の上部およ
び半導体基板中のp+ 型領域12’、13’、14’を
同時にエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 10K, the gate electrode layer 31 is etched by, for example, ion milling using the resist film R7 as a mask.
a is formed. At this time, the upper portions of the source layer 12 and the drain layer 13 and the p + -type regions 12 ′, 13 ′, and 14 ′ in the semiconductor substrate, which are formed simultaneously with the formation of the gate layer 14, are simultaneously etched and removed.

【0064】次に、レジスト膜R7を除去した後、例え
ばCVD法により窒化シリコンを堆積させ、層間絶縁膜
26を形成する。次に、レジスト膜を形成し、パターニ
ングしてRIEなどのエッチングを施し、層間絶縁膜2
6に対してソース層12およびドレイン層13の表面を
露出させる開口部を形成し、レジスト膜を除去した後に
ソース層12およびドレイン層13に接続する金属電極
32を形成し、図6に示す半導体装置に至る。
Next, after removing the resist film R7, silicon nitride is deposited by, for example, a CVD method to form an interlayer insulating film 26. Next, a resist film is formed, patterned and etched by RIE or the like to form an interlayer insulating film 2.
6, an opening for exposing the surfaces of the source layer 12 and the drain layer 13 is formed, and after removing the resist film, a metal electrode 32 connected to the source layer 12 and the drain layer 13 is formed. To the device.

【0065】上記の半導体装置の製造方法によれば、ゲ
ート層14の形成される位置はソース層12とドレイン
層13の形成された位置に対して自己整合的に形成され
ることとなり、ゲート層14とソース層12間の距離お
よびゲート層14とドレイン層13間の距離がほぼ一定
に保たれており、耐圧特性のばらつきが小さく、大きく
劣化することはない、接合型電界効果トランジスタを有
する半導体装置を製造することができる。また、ソース
層12およびドレイン層13を形成することによりゲー
ト層が自己整合的に形成されることから、ゲート層14
を形成するドーパント導入のための開口部を形成するレ
ジスト膜が必要でなくなり、マスク枚数を減らすことが
でき、コストを削減することができる。
According to the above-described method of manufacturing a semiconductor device, the position where the gate layer 14 is formed is formed in a self-aligned manner with respect to the position where the source layer 12 and the drain layer 13 are formed. A semiconductor having a junction field-effect transistor, in which the distance between the source layer 12 and the gate layer 14 and the distance between the gate layer 14 and the drain layer 13 are kept substantially constant, the variation in breakdown voltage characteristics is small, and there is no significant deterioration. The device can be manufactured. In addition, since the gate layer is formed in a self-aligned manner by forming the source layer 12 and the drain layer 13, the gate layer 14 is formed.
This eliminates the need for a resist film for forming an opening for introducing a dopant for forming a mask, and can reduce the number of masks and cost.

【0066】また、本実施形態の半導体装置は、ドーパ
ントの導入によるゲート層の形成をする代わりに、直接
ゲート電極を形成することにより、MESFET(Meta
l-Semiconductor ショットキー接合型電界効果トランジ
スタ)を形成することができる。
In the semiconductor device of this embodiment, instead of forming a gate layer by introducing a dopant, a MESFET (Meta
l-Semiconductor Schottky junction field effect transistor) can be formed.

【0067】本発明の半導体装置及びその製造方法は、
上記の実施形態に限定されない。例えば、本実施例では
nチャネル型の接合型電界効果トランジスタ構造を有す
る半導体装置について説明しているが、pチャネル型の
接合型電界効果トランジスタ構造にしてもよい。nチャ
ネル型とpチャネル型ではn型不純物とp型不純物を入
れ替えれば良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の変更が可能である。
The semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention
It is not limited to the above embodiment. For example, in this embodiment, a semiconductor device having an n-channel junction field effect transistor structure is described, but a p-channel junction field effect transistor structure may be used. In the case of the n-channel type and the p-channel type, the n-type impurity and the p-type impurity may be exchanged. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、ゲート層
とソース層間の距離およびゲート層とドレイン層間の距
離がほぼ一定に保たれており、耐圧特性のばらつきが小
さく、大きく劣化することはない、接合型電界効果トラ
ンジスタを有する半導体装置を製造することができる。
さらに、マスク枚数を減らすことができ、コストを削減
することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the distance between the gate layer and the source layer and the distance between the gate layer and the drain layer are kept substantially constant. In addition, a semiconductor device having a junction field effect transistor can be manufactured.
Further, the number of masks can be reduced, and the cost can be reduced.

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

【図1】図1は本発明の第1実施形態にかかる半導体装
置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の第1実施形態の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は第1絶
縁膜の形成工程まで、(b)はチャネル形成領域形成の
ためのイオン注入工程まで、(c)はアニール処理工程
までを示す。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a diagram up to a process of forming a first insulating film, and FIG. (C) shows up to the ion implantation step for formation and up to the annealing step.

【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(d)はゲー
ト層、ソース層およびドレイン層の形成のためのドーパ
ント導入の開口部を形成するためのレジスト膜の形成工
程まで、(e)は第3絶縁膜にゲート層、ソース層およ
びドレイン層のドーパント導入のための開口部の形成工
程まで、(f)はゲート層形成領域を保護するレジスト
膜の形成工程までを示す。
FIG. 3 shows a step subsequent to that of FIG. 2; (d) shows a step until a step of forming a resist film for forming an opening for introducing a dopant for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer; (E) shows up to the step of forming an opening for introducing a dopant into the gate layer, the source layer and the drain layer in the third insulating film, and (f) shows up to the step of forming a resist film for protecting the gate layer formation region.

【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(g)はソー
ス層およびドレイン層の形成領域の第2絶縁膜の除去工
程まで、(h)はドーパントの導入によるソース層おと
びドレイン層の形成工程まで、(i)はソース層および
ドレイン層形成領域を保護するレジスト膜の形成工程ま
でを示す。
4 shows a step subsequent to that of FIG. 3; FIG. 4 (g) shows a step until a step of removing a second insulating film in a formation region of a source layer and a drain layer; Until the step of forming the drain layer, (i) shows up to the step of forming a resist film for protecting the source and drain layer formation regions.

【図5】図5は図4の続きの工程を示し、(j)はゲー
ト層形成領域の第2絶縁膜および第4絶縁膜の除去工程
まで、(k)はドーパントの導入によるゲート層の形成
工程までを示す。
FIG. 5 shows a step subsequent to that of FIG. 4; (j) shows a step until a step of removing a second insulating film and a fourth insulating film in a gate layer forming region; and (k) shows a step of removing a gate layer by introducing a dopant. The steps up to the formation step are shown.

【図6】図6は本発明の第2実施形態にかかる半導体装
置の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明の第2実施形態の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)はドーパ
ントの導入によるソース層12およびドレイン層13の
形成工程まで、(b)は第1絶縁膜の形成工程まで、
(c)はソース層およびドレイン層の上層部分の第1絶
縁膜まで除去する工程までを示す。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7A illustrates a process of forming a source layer 12 and a drain layer 13 by introducing a dopant. (B) shows the process up to the step of forming the first insulating film.
(C) shows the process up to the step of removing the first insulating film in the upper layer portion of the source layer and the drain layer.

【図8】図8は図7の続きの工程を示し、(d)は半導
体基板のエッチング工程まで、(e)はチャネル形成領
域形成のためのイオン注入工程まで、(f)はアニール
処理工程までを示す。
8 shows a step subsequent to that of FIG. 7; (d) shows up to an etching step of a semiconductor substrate; (e) shows up to an ion implantation step for forming a channel formation region; and (f) shows an annealing step. Up to

【図9】図9は図8の続きの工程を示し、(g)は第2
絶縁膜の形成工程までを示し、(h)はサイドウォール
絶縁膜の形成工程まで、(i)はドーパントの導入によ
るゲート層の形成工程までを示す。
FIG. 9 shows a step that follows the step shown in FIG. 8;
(H) shows up to the step of forming a sidewall insulating film, and (i) shows up to the step of forming a gate layer by introducing a dopant.

【図10】図10は図9の続きの工程を示し、(j)は
ゲート電極パターニングのためのレジスト膜の形成工程
まで、(k)はゲート電極のパターニング工程までを示
す。
10 shows a step subsequent to that of FIG. 9; (j) shows a step of forming a resist film for gate electrode patterning; and (k) shows a step of patterning the gate electrode.

【図11】図11は従来例の半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【図12】図12は従来例の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図であり、(a)は第1絶縁膜の形成
工程まで、(b)はソース層およびドレイン層形成のた
めのドーパントの導入工程まで、(c)はチャネル形成
領域形成のためのイオン注入工程までを示す。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a conventional method of manufacturing a semiconductor device, in which FIG. 12A shows a process until a first insulating film is formed, and FIG. 12B shows a process for forming a source layer and a drain layer. (C) shows up to the ion implantation step for forming the channel formation region.

【図13】図13は図12の続きの工程を示し、(d)
はアニール処理工程まで、(e)は第3絶縁膜にゲート
層のドーパント導入のための開口部をパターニングした
レジスト膜の形成工程まで、(f)は第2絶縁膜にゲー
ト層のドーパント導入のための開口部の形成工程までを
示す。
FIG. 13 shows a step that follows the step shown in FIG. 12, and (d)
(E) to the step of forming a resist film in which an opening for introducing the dopant of the gate layer is patterned into the third insulating film, and (f) shows the step of introducing the dopant of the gate layer into the second insulating film. Up to the step of forming an opening for the purpose.

【図14】図14は図13の続きの工程を示し、(g)
は第3絶縁膜の形成工程まで、(h)はゲート層のドー
パントの導入のための半導体基板を露出させる開口部の
形成工程まで、(i)はゲート層の形成のためのドーパ
ントの導入工程までを示す。
FIG. 14 shows a step that follows the step of FIG. 13, and (g)
Is a step of forming a third insulating film; (h) is a step of forming an opening exposing a semiconductor substrate for introducing a dopant of a gate layer; and (i) is a step of introducing a dopant for forming a gate layer. Up to

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、11…チャネル形成領域、12…ソ
ース層、13…ドレイン層、14…ゲート層、20…第
1絶縁膜、21…第2絶縁膜、22…第3絶縁膜、23
…第4絶縁膜、23a…サイドウォール絶縁膜、24…
第1絶縁膜、25…第2絶縁膜、25a…サイドウォー
ル絶縁膜、26…層間絶縁膜、27…第1絶縁膜、28
…第2絶縁膜、29…第3絶縁膜、29a…サイドウォ
ール絶縁膜、30…金属電極、31…ゲート電極用層、
31a…ゲート電極、32…金属電極、33…金属電
極、R1〜R10…レジスト膜、D1〜D9…ドーパン
ト。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Channel formation region, 12 ... Source layer, 13 ... Drain layer, 14 ... Gate layer, 20 ... First insulating film, 21 ... Second insulating film, 22 ... Third insulating film, 23
... 4th insulating film, 23a ... sidewall insulating film, 24 ...
First insulating film, 25: second insulating film, 25a: sidewall insulating film, 26: interlayer insulating film, 27: first insulating film, 28
... second insulating film, 29 ... third insulating film, 29a ... sidewall insulating film, 30 ... metal electrode, 31 ... gate electrode layer,
31a gate electrode, 32 metal electrode, 33 metal electrode, R1 to R10 resist film, D1 to D9 dopant.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型のチャネル形成領域を有する半
導体基板上にマスク層を形成する工程と、 前記マスク層にゲート層、ソース層、およびドレイン層
の形成のための不純物導入用の開口部を設ける工程と、 前記ゲート層を形成するための不純物導入用の開口部を
保護する第1レジスト膜を形成する工程と、 前記ソース層およびドレイン層を形成するための不純物
導入用の開口部に前記第1導電型の不純物を導入してソ
ース層およびドレイン層を形成する工程と、 前記第1レジスト膜形成用の露光マスクと、前記第1レ
ジスト膜用のレジスト材の光反応特性と反転する光反応
特性を有するレジスト材とを用いて、前記ソース層およ
びドレイン層を形成するための不純物導入用の開口部を
保護する第2レジスト膜を形成する工程と、 前記ゲート層を形成するための不純物導入用の開口部に
第2導電型の不純物を導入してゲート層を形成する工程
とを有する半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a mask layer on a semiconductor substrate having a channel formation region of a first conductivity type, and an opening for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer in the mask layer. Providing a portion, forming a first resist film that protects an opening for introducing impurities for forming the gate layer, and opening for introducing impurities for forming the source and drain layers. Forming a source layer and a drain layer by introducing the impurity of the first conductivity type into the substrate; exposing an exposure mask for forming the first resist film; and inverting the photoreaction characteristics of the resist material for the first resist film. Forming a second resist film that protects an opening for introducing impurities for forming the source layer and the drain layer by using a resist material having photoreaction characteristics to be formed; The method of manufacturing a semiconductor device and a step of introducing a second conductivity type impurity into the opening for impurity introduction for forming over coat layer to form a gate layer.
【請求項2】前記マスク層にゲート層、ソース層、およ
びドレイン層の形成のための不純物導入用の開口部を設
ける工程が、前記半導体基板を露出させないように開口
部を設ける工程であり、 前記第1レジスト膜の形成工程の後、前記第1導電型不
純物の導入による前記ソース層およびドレイン層の形成
工程の前に、前記ソース層およびドレイン層の形成のた
めの不純物導入用の開口部において前記半導体基板を露
出させる工程を有し、 前記第2レジスト膜の形成工程の後、前記第2導電型不
純物の導入による前記ゲート層の形成工程の前に、前記
ゲート層の形成のための不純物導入用の開口部において
前記半導体基板を露出させる工程を有する請求項1記載
の半導体装置の製造方法。
2. The step of providing an opening for introducing impurities for forming a gate layer, a source layer, and a drain layer in the mask layer is a step of providing an opening so as not to expose the semiconductor substrate. After the step of forming the first resist film and before the step of forming the source and drain layers by introducing the first conductivity type impurity, an opening for introducing impurities for forming the source and drain layers is formed. The step of exposing the semiconductor substrate in the step of forming the gate layer after the step of forming the second resist film and before the step of forming the gate layer by introducing the second conductivity type impurity. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of exposing said semiconductor substrate at an opening for introducing impurities.
【請求項3】前記マスク層を形成する工程が、第1マス
ク層と第2マスク層の積層体を形成する工程であり、 前記マスク層にゲート層、ソース層、およびドレイン層
の形成のための不純物導入用の前記半導体基板を露出し
ない開口部を設ける工程が、前記第2マスク層を貫通
し、前記第1マスク層の表面を露出させる開口部を形成
する工程である請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The step of forming the mask layer is a step of forming a laminate of a first mask layer and a second mask layer, and forming a gate layer, a source layer, and a drain layer on the mask layer. 3. The step of providing an opening that does not expose the semiconductor substrate for introducing impurities according to claim 2, is a step of forming an opening that penetrates the second mask layer and exposes a surface of the first mask layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】前記マスク層の形成工程の前に、前記半導
体基板に前記第1導電型の不純物を導入してチャネル形
成領域を形成する工程を有する請求項1記載の半導体装
置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming the channel formation region by introducing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate before the step of forming the mask layer.
【請求項5】半導体基板に第1導電型のソース層および
ドレイン層を形成する工程と、 前記ソース層およびドレイン層の上層にマスク層を形成
する工程と、 前記マスク層をマスクとして前記半導体基板をエッチン
グすることにより、前記ソース層およびドレイン層を前
記半導体基板に対して凸の形状に形成する工程と、 前記半導体基板に対して凸の形状となった前記ソース層
およびドレイン層の側壁にサイドウォールマスク層を形
成する工程と、 前記ソース層およびドレイン層の間の前記サイドウォー
ルマスク層をマスクとして第2の導電型不純物を導入
し、自己整合的にゲート層を形成する工程とを有する半
導体装置の製造方法。
5. A step of forming a first conductivity type source layer and a drain layer on a semiconductor substrate, a step of forming a mask layer on the source layer and the drain layer, and the semiconductor substrate using the mask layer as a mask. Forming the source layer and the drain layer in a convex shape with respect to the semiconductor substrate by etching the semiconductor substrate; and forming a side surface on the side wall of the source layer and the drain layer in the convex shape with respect to the semiconductor substrate. A semiconductor comprising: a step of forming a wall mask layer; and a step of introducing a second conductivity type impurity using the sidewall mask layer between the source layer and the drain layer as a mask to form a gate layer in a self-aligned manner. Device manufacturing method.
【請求項6】前記ソース層およびドレイン層を形成する
工程が、レジスト膜をマスクとした前記第1導電型の不
純物の導入によりソース層およびドレイン層を形成する
工程であり、 前記マスク層の形成工程が、前記レジスト膜の上方から
スパッタリング法によりマスク材を堆積させる工程であ
り、 前記マスク層の形成工程の後に、前記レジスト膜を除去
すると同時に前記レジスト膜の上層に堆積された前記マ
スク層をリフトオフにより除去する工程を有する請求項
5記載の半導体装置の製造方法。
6. The step of forming the source layer and the drain layer is a step of forming the source layer and the drain layer by introducing the first conductivity type impurity using a resist film as a mask. The step is a step of depositing a mask material from above the resist film by a sputtering method.After the step of forming the mask layer, removing the resist film and simultaneously removing the mask layer deposited on the resist film 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of removing by lift-off.
【請求項7】前記ソース層およびドレイン層を前記半導
体基板に対して凸の形状に形成する工程の後、前記サイ
ドウォールマスク層の形成工程の前に、前記第1導電型
のチャネル形成領域を形成する工程を有する請求項5記
載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein after the step of forming the source layer and the drain layer in a convex shape with respect to the semiconductor substrate and before the step of forming the sidewall mask layer, the channel formation region of the first conductivity type is formed. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of forming.
【請求項8】前記ソース層およびドレイン層の形成工程
の前に、前記第1導電型のチャネル形成領域を形成する
工程を有する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of forming said first conductivity type channel formation region before said step of forming said source layer and said drain layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210325780A1 (en) * 2018-09-05 2021-10-21 Tokyo Electron Limited Method for producing resist film

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