JPS5940583A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
この発明はGaAs −FET (電解効果トランジス
タ)等の半導体装置を製造する方法に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a GaAs-FET (field effect transistor).
第1図はGaAs −FETを示す断面図である。図に
おいて1はGaAs基板、2はソース領域、3はドレイ
ン領域、4はソース領域2とドレイン領域3との間に形
成されたゲート領域、5,6.7はそれぞれソース電極
、ドレイン電極、ゲート電極、8は保護膜である。FIG. 1 is a sectional view showing a GaAs-FET. In the figure, 1 is a GaAs substrate, 2 is a source region, 3 is a drain region, 4 is a gate region formed between source region 2 and drain region 3, and 5, 6.7 are a source electrode, a drain electrode, and a gate, respectively. The electrode 8 is a protective film.
このようなGaAs −FETにおいて、素子の性能を
向上するためには、ソース領域2とドレイン領域3との
間隔をできるだけ狭くすることが必要であり、またゲー
ト電極7を細くして、ゲート電極7の静電容量を小さく
しなければならない。そして、従来のホトリングラフィ
による加工技術では、光の波長限界によって、 1μm
以下のパターンを再現性よく加工することができず、ま
た重ね合わせ精度を±1μm以下とするのが困難である
から、満足1べき性能を得ることができない。そこで、
セルファラインに゛よる製造方法が提案されている。In such a GaAs-FET, in order to improve the performance of the device, it is necessary to make the distance between the source region 2 and the drain region 3 as narrow as possible, and also to make the gate electrode 7 thinner. The capacitance of the capacitance must be reduced. In the conventional photolithography processing technology, due to the wavelength limit of light,
Since the following patterns cannot be processed with good reproducibility and it is difficult to achieve overlay accuracy of ±1 μm or less, satisfactory performance cannot be obtained. Therefore,
A manufacturing method using Selfa Line has been proposed.
第2図は従来のセルファラインによる半導体装置の製造
方法の説明図である。この製造方法においては、まず基
板10所要部分にホトレジストをマスクとしたパターン
によって81イオンを打込んだのち熱処理して、n形動
作層9を形成し、つぎに50膜mのSiNからなる保護
膜8を被着する(第2図(a) ) 。こののち、下か
ら800 nmのSi0g膜、3001mのPo1y
−Si膜を積層して被着し、ホトレジストパターン10
をマスクとして、キャリアガスCF4+02を用(・て
PoAy’−’Sl膜をエツチングし、キャリアガスc
ci、p2を用いてSj、02膜をエツチングして、パ
ターンの上部層11膜下部層12を形成する。この場合
、キャリアガスを選択することによって、各膜をほぼ独
立にエツチングすることが可能であることを利用して、
下部層12が上部層11のパターンに対してサイドエツ
チングされるように加工する。FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional method of manufacturing a semiconductor device using Selfa Line. In this manufacturing method, first, 81 ions are implanted into required portions of the substrate 10 using a pattern using photoresist as a mask, and then heat treated to form an n-type active layer 9. Next, a protective film made of SiN of 50 m thick is formed. 8 (Fig. 2(a)). After this, from the bottom, 800 nm of Si0g film, 3001m of Poly
- Laminated and deposited Si film, photoresist pattern 10
Using carrier gas CF4+02 as a mask, the PoAy'-'Sl film was etched using carrier gas C
The Sj, 02 film is etched using ci, p2 to form a patterned upper layer 11 and lower layer 12. In this case, by taking advantage of the fact that each film can be etched almost independently by selecting a carrier gas,
The lower layer 12 is processed so as to be side etched with respect to the pattern of the upper layer 11.
つぎに、パターン加工後、高濃度の81イオンを打込み
、850°Cの熱処理をしてn+層とし、ゲート領域4
0両側にソース領域2およびドレイン領域3を形成する
(第2図(b))。このイオン打込みにおサイドエツチ
ングした領域には、レジストパター°ン10.上部層1
1がマスクとなってn+層は形成されない。なお、保護
膜8は熱処理およびエツチング時に基板1を保護する。Next, after pattern processing, a high concentration of 81 ions is implanted, and heat treatment is performed at 850°C to form an n+ layer.
A source region 2 and a drain region 3 are formed on both sides of 0 (FIG. 2(b)). A resist pattern 10. Upper layer 1
1 serves as a mask and no n+ layer is formed. Note that the protective film 8 protects the substrate 1 during heat treatment and etching.
つぎに、ホトレジストなどの高分子樹脂13を塗布して
、下部層12を埋込む(第2図(C))。こののち、レ
ジストパターン】0゜上部層11を除去したのち、キャ
リアガスcc12F2で下部層】2をエツチングし、ギ
アリアガスCF4十N2で保護膜8をエツチングして、
孔14を加工する(第2図(d))。つづいて、たとえ
ばTi、Pt、Auを連続的に蒸着することにより、シ
ョットキバリア形成金属層15を被着する(第2図(e
))。つぎに、リフトオフ加工によって不用の金属層1
5.高分子樹脂13を除去してゲート電極7を形成する
(第2図(f))。こののち、通常のパターン加工技術
によって、ソース領域2.ドレイン領域3上にソースを
電極5.ドレイン電極6を形成する(第2図(g))。Next, a polymer resin 13 such as photoresist is applied to embed the lower layer 12 (FIG. 2(C)). After this, after removing the resist pattern ]0° upper layer 11, the lower layer ]2 is etched with carrier gas CC12F2, and the protective film 8 is etched with Gearia gas CF40N2.
The hole 14 is machined (FIG. 2(d)). Subsequently, a Schottky barrier forming metal layer 15 is deposited by successively depositing, for example, Ti, Pt, and Au (Fig. 2(e)
)). Next, the unnecessary metal layer 1 is removed by lift-off processing.
5. The polymer resin 13 is removed to form the gate electrode 7 (FIG. 2(f)). Thereafter, the source region 2. A source electrode 5. is placed on the drain region 3. A drain electrode 6 is formed (FIG. 2(g)).
この製造方法においては、ソース領域2.ドレイン領域
3とゲート電極7とのパン−ン位置がセルファラインさ
れるので、正確な位置合わせを行なうことができる。し
かしながら、゛下部層12をサイドエツチングするとき
に、レジストパターン10゜上部層11によって下部層
12のサイドエツチング量を正確に測ることができず、
下部層12のサイドエツチング量が十分に大きくなった
ことを確認することが不可能である。従ってサイドエツ
チング量が十分に大きくならないうちにエツチングを停
止したときには、ゲート電極7が太くなってしまい、素
子、の性能が低下する。また、高分子樹脂13を塗布す
るとき、レジストパターン10.上部層11があるため
、高分子樹脂13をすきまなく塗布することは困難であ
り、高分子樹脂13にすきまが生じたときには、ゲート
電極7が太くなり、最悪の場合には端子間のショートに
より素子が不良品となることがある。In this manufacturing method, the source region 2. Since the panning positions of the drain region 3 and the gate electrode 7 are self-aligned, accurate positioning can be achieved. However, when side-etching the lower layer 12, it is not possible to accurately measure the amount of side etching of the lower layer 12 due to the resist pattern 10° and the upper layer 11.
It is impossible to confirm that the amount of side etching of the lower layer 12 has become sufficiently large. Therefore, if etching is stopped before the amount of side etching becomes sufficiently large, the gate electrode 7 will become thicker and the performance of the device will deteriorate. Also, when applying the polymer resin 13, the resist pattern 10. Because of the upper layer 11, it is difficult to apply the polymer resin 13 without any gaps, and if a gap occurs in the polymer resin 13, the gate electrode 7 will become thicker, and in the worst case, a short circuit between the terminals may occur. The device may become defective.
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、素子の性能を向上することができ、また歩留りを改
善することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve element performance and yield.
この目的を達成するため、この発明においては上部層と
下部層とからなるパターンにより、ゲート領域の両側に
ソース領域、ドレイン領域を形成し、樹脂を塗布して上
記上部層に対してサイドエツチングされた上記下部層を
埋込み、上記下部層を除去したあとにゲート電極を形成
する半導体装置の製造方法において、上記上部層を除去
したのちに上記樹脂を塗布する。To achieve this objective, in the present invention, a source region and a drain region are formed on both sides of a gate region using a pattern consisting of an upper layer and a lower layer, and a resin is applied and side etched with respect to the upper layer. In the method for manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is formed after the lower layer is buried and the lower layer is removed, the resin is applied after the upper layer is removed.
第3図はこの発明に係る半導体装置の製造方法の説明図
である。この製造方法においては、まず半絶縁性GaA
s基板10所要部分に81イオンを打込み、熱処理しn
形動作領域4を形成する。次いで下からSiNからなる
保護膜8 、5in2膜+2.Po1Y−8i膜11を
積層して被着して、次にホトレジストパターン10をマ
スクとしてpoly−8i膜II 、 Sin、膜]2
を選択エツチングする。このエツチングによって下部層
12が上部層11のパターンに対してサイドエツチング
されるように加工する。つぎに、パターン加工後、高濃
度の81イオンを打込み、熱処理をして、ゲート領域4
0両側にソース領域2.ドレイン領域3を形成する(第
3図(a))。以上の工程は第2図の場合と同様である
。こののち、上部層11だけを除去する(第3図(b)
)。つづいて、基板10表面にホトレジストなどの高分
子樹脂I6を約3μmの厚さに塗布して、下部層12を
埋込み、表面を平担化する(第3図(C))。つぎに、
0□プラズマなどのドライエツチングによって高分子樹
脂16の上部を除去して、高分子樹脂16の表面を下部
層12の上面と同じ高さにしたのち、下部層12.保護
膜8を選択的に除去して孔14を加工する(第3図(d
))。以下の工程は第2図の場合と同様である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In this manufacturing method, first, semi-insulating GaA
s 81 ions are implanted into required parts of the substrate 10 and heat treated.
A shape motion region 4 is formed. Next, from the bottom, a protective film 8 made of SiN, a 5in2 film +2. The Po1Y-8i film 11 is laminated and deposited, and then the poly-8i film II, Sin, film] 2 is formed using the photoresist pattern 10 as a mask.
Select and etch. By this etching, the lower layer 12 is processed so as to be side-etched with respect to the pattern of the upper layer 11. Next, after pattern processing, high concentration 81 ions are implanted, heat treatment is performed, and the gate region 4 is
0 source area 2 on both sides. A drain region 3 is formed (FIG. 3(a)). The above steps are similar to those shown in FIG. After this, only the upper layer 11 is removed (Fig. 3(b)).
). Subsequently, a polymer resin I6 such as photoresist is applied to a thickness of about 3 μm on the surface of the substrate 10 to embed the lower layer 12 and flatten the surface (FIG. 3(C)). next,
0□After removing the upper part of the polymer resin 16 by dry etching such as plasma to make the surface of the polymer resin 16 at the same height as the upper surface of the lower layer 12, the lower layer 12. The protective film 8 is selectively removed to form the hole 14 (see Fig. 3(d)
)). The following steps are the same as in the case of FIG.
すなわち、金属層15を被着しく第3図(e) ) 、
不用の金属層15.高分子樹脂16を除去してゲート電
極7を形成しく第3図(f) ) 、次いで所定領域に
ソース電極5.ドレイン電極6を形成する(第3図(g
))。That is, when the metal layer 15 is deposited (see FIG. 3(e)),
Unnecessary metal layer 15. The polymer resin 16 is removed to form the gate electrode 7 (FIG. 3(f)), and then the source electrode 5 is formed in a predetermined area. Form the drain electrode 6 (see Fig. 3 (g)
)).
この製造方法においては、上部層11を除去したのちに
、高分子樹脂16を塗布するから、上部層11を除去し
た状態で、下部層12のサイドエツチング量を正確に測
ることができ、下部層12のサイドエツチング量が不十
分であるときには、追加のエツチングを行なうことによ
り、下部層12のサイドエッチ量を適正な値にすること
が可能である。また、高分子樹脂16の塗布を上部層1
1を除去したのちに行なうから、高分子樹脂16をすき
まなく塗布することができる。In this manufacturing method, since the polymer resin 16 is applied after removing the upper layer 11, the amount of side etching of the lower layer 12 can be accurately measured with the upper layer 11 removed. When the side etching amount of the lower layer 12 is insufficient, it is possible to make the side etching amount of the lower layer 12 an appropriate value by performing additional etching. Also, the coating of the polymer resin 16 is applied to the upper layer 1.
Since this is done after removing the polymer resin 16, the polymer resin 16 can be applied without any gaps.
なお、上述実施例においては、上部層11を除去したの
ち、直ちに高分子樹脂16を塗布したが、第4図(a)
に示すように、上部層11を除去し、つぎにSiN膜1
7を例えば約400 nm被着したのちに、高分子樹脂
I6を塗布してもよい。この場合には、第4図(b)に
示すように、出来上った零子の表面の凹凸が少なくなり
、■c化に適する構造となる。なお、第4図において第
3図と同一部位は同一符号を用いている。In the above-mentioned embodiment, the polymer resin 16 was applied immediately after removing the upper layer 11, but as shown in FIG. 4(a)
As shown in , the upper layer 11 is removed, and then the SiN film 1 is removed.
After depositing, for example, about 400 nm of 7, the polymeric resin I6 may be applied. In this case, as shown in FIG. 4(b), the surface irregularities of the finished zero are reduced, resulting in a structure suitable for (iii) c conversion. In FIG. 4, the same parts as in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.
第5図はこの発明に係る他の半導体装置の製造方法の説
明図である。この製造方法においては、まず基板10所
要部分に81イオンを打込み、熱処理し動作領域を形成
したのち、SjNからなる保護膜8を被着し、この基体
上に約1μmのSiO□膜19を積層して被着する。次
いでパターンの上部層18となるホトレジストパターン
を形成し、このホトレジストパターンにより5iO9膜
をエツチングして、パターンの下部層19を形成する。FIG. 5 is an explanatory diagram of another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In this manufacturing method, 81 ions are first implanted into the required portions of the substrate 10 and heat treated to form an operating region, then a protective film 8 made of SjN is applied, and a SiO□ film 19 of approximately 1 μm is laminated on this base. and coat it. Next, a photoresist pattern that will become the upper layer 18 of the pattern is formed, and the 5iO9 film is etched using this photoresist pattern to form the lower layer 19 of the pattern.
つぎに、こうしたパターン加工後、高濃度の81イオン
を打込む(第5図(a))。こののち、下部層19をサ
イドエツチングする(第5図(b))。つづし・て、上
部層18を除去し、下部層190寸法を測り、下部層1
9が太すぎるときには、追加エツチングして下部層19
を細くする(第5図(C))。つぎに、イオン打込み後
の熱処理を施し、高分子樹脂16を約3μmの厚さに塗
布して、表面の凹凸を少なくする(第5図(d))。以
下の工程は第3図の場合と同様である。Next, after such pattern processing, high concentration 81 ions are implanted (FIG. 5(a)). Thereafter, the lower layer 19 is side etched (FIG. 5(b)). Continuing, remove the top layer 18, measure the bottom layer 190, and measure the bottom layer 190.
If layer 9 is too thick, additional etching is performed to form the lower layer 19.
(Figure 5 (C)). Next, heat treatment is performed after ion implantation, and a polymer resin 16 is applied to a thickness of about 3 μm to reduce surface irregularities (FIG. 5(d)). The following steps are the same as in the case of FIG.
なお、以上の実施例においては、GaAs −FETの
製造方法について説明したが、InPなとの超高周波用
結晶を基板とした半導体装置等の製造方法にもこの発明
を適用することが可能である。In the above embodiments, a method for manufacturing a GaAs-FET was described, but the present invention can also be applied to a method for manufacturing a semiconductor device using an ultra-high frequency crystal such as InP as a substrate. .
また以」−の実施例において、上部層と下部層からなる
2層構造のパターンを基本として説明したが、2層以上
の積層で前記上部層、下部層を構成しても良い。Furthermore, in the following embodiments, the explanation has been made based on a pattern of a two-layer structure consisting of an upper layer and a lower layer, but the upper layer and the lower layer may be formed by laminating two or more layers.
以上説明したように、この発明に係る半導体装置の製造
方法においては、パターンの下部層のサイドエツチング
量を適正な値にすることができるから、ゲート電極を細
(することが可能であり、素子性能を向上することがで
きる。また、樹脂をすきまなく塗布することができるか
ら、ゲート電極が太くなることがなく、歩、留りが大幅
に改善される。このように、この発明の効果は顕著であ
る。As explained above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the side etching amount of the lower layer of the pattern can be set to an appropriate value, it is possible to make the gate electrode thinner, and the device The performance can be improved.Also, since the resin can be applied without any gaps, the gate electrode does not become thicker, and the lead and retention are greatly improved.In this way, the effects of this invention are as follows: Remarkable.
第1図はGaAs −FETを示す断面図、第2図は従
来の半導体装置の製造方法の説明図、第3図ないし第5
図はそれぞれこの発明に係る半導体装置の製造方法の説
明図である。
1・・GaAs基板 2・・ソース領域3・・・
ドレイン領域 4・・・ゲート領域7・・・ゲート電
極 IJ・・・上部層12 下部層 1
4・・孔
】6・・・高分子樹脂 18・・・上部層19・
下部層
代理人弁理士 中 村 純之助
十1 図
第3図
t4 図
(Q )
(b)
1’5図
399−FIG. 1 is a cross-sectional view showing a GaAs-FET, FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor device manufacturing method, and FIGS.
Each figure is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. 1...GaAs substrate 2...Source region 3...
Drain region 4... Gate region 7... Gate electrode IJ... Upper layer 12 Lower layer 1
4... Holes] 6... Polymer resin 18... Upper layer 19.
Lower layer representative patent attorney Junnosuke Nakamura 11 Figure 3 t4 Figure (Q) (b) 1'5 Figure 399-
Claims (1)
る所望パターンを形成し、このパターンを用いてゲート
領域の両側にソース領域およびドレイン領域を形成し、
この基板上に樹脂層を形成して上記下部層を埋め込′み
、この下部層を除去し所望パターンの反転パターンを前
記樹脂で形成したあと該反転パターンを用いてゲート電
極を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、前記基板上への樹脂層の形成は前記所望パターンの
上部層を除去した状態且前記下部層がその上部層に対し
て幅が狭い状態においてなされることを特徴とする半導
体装置の製造方法。forming a desired pattern consisting of at least two layers, an upper layer and a lower layer, on a predetermined substrate; using this pattern, forming a source region and a drain region on both sides of the gate region;
A step of forming a resin layer on this substrate and embedding the lower layer, removing this lower layer, forming an inverted pattern of the desired pattern with the resin, and then forming a gate electrode using the inverted pattern. In the method for manufacturing a semiconductor device, the resin layer is formed on the substrate with the upper layer of the desired pattern removed and with the lower layer narrower in width than the upper layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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