JPS6242461A - 電界効果型半導体装置の製造方法 - Google Patents

電界効果型半導体装置の製造方法

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JPS6242461A
JPS6242461A JP18095485A JP18095485A JPS6242461A JP S6242461 A JPS6242461 A JP S6242461A JP 18095485 A JP18095485 A JP 18095485A JP 18095485 A JP18095485 A JP 18095485A JP S6242461 A JPS6242461 A JP S6242461A
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JP
Japan
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film
gate electrode
insulating film
mask
electrode
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JP18095485A
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English (en)
Inventor
Masato Kosugi
眞人 小杉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、電界効果型半導体装置の製造方法に於いて、
ステンシル構造の上部を利用してソース電極及びドレイ
ン電極を形成し、同じくステンシル構造の下部を利用し
てゲート電極を形成することに依り、前記諸電掻位置及
びチャネル長を全てセルフ・アライメント方式で規定す
ることができるようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セルフ・アライメント方式を適用して高速電
界効果型半導体装置を製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、実用化されつつある高速電界効果型半導体装置と
して、例えば高電子移動度トランジスタ(high  
electron  mobility  trans
istor:HEMT)などが知られていて、そのよう
なトランジスタに於ける諸電極は次に説明するような工
程を経て製造されている。
第2図(A、)乃至(F)は従来例を解説する為の工程
要所に於ける電界効果型半導体装置の要部切断側面図を
表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第2図(A)参照 (1)  既に、能動層や電子供給層などが形成されて
いるG a A s / A I G a A s系基
板1にプラズマCVD (plasma  chemi
calvapour  deposition)法を適
用することに依り、例えば二酸化シリコン(Si02)
からなる厚さ約4000 C人〕程度のスペーサの役目
を果たす絶縁層2を形成する。
(2)通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジス
l〜・プロセスを適用することに依り、チャネル領域形
成予定部分上を覆うフォト・レジス・トIIり3を形成
する。
(3)  ウェット・エツチング法、或いは、ドライ・
エツチング法とウェット・エツチング法とを併用した方
法を適用することに依り、フォト・レジスト膜3をマス
クとして絶縁層2のエツチングを行う。
第2図(B)参照 (4)  蒸着法を適用することに依り、金(Au)’
ゲルシマニウム(Ge) /Au (200(人)/3
500 (人))HIi!4を形成する。
第2図(C)参照 (5)例えば、全体をアセトン中に’/l ?Mするな
どして、フォト・レジスト膜3を溶解して除去すること
に依り、A、 u−G e / A u n’A 4を
リフト・オフ法でパターニングし、ソース電極4S及び
ドレイン電極4Dを形成する。
第2図(D)参照 (6)  通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレ
ジスト°プロセスを適用することに依り、ゲート電極形
成予定部分上に開口5Aを有するフォト・レジスト膜5
を形成する。
(7)  ウェット・エツチング法或いはドライ・エツ
チング法とウニ、ト・エツチング法とを併用した方法を
適用することに依り、フォト・レジスト膜5をマスクと
して絶縁N2のエツチングを行い、開口2Aを形成する
第2図(E)参照 (8)エツチング・ガスとしてCCI Z F 2 /
 He混合ガスを用いた選択ドライ・エツチング法を適
用することに依り、フォト・レジスト膜5をマスクとし
てゲート電極形成用開口2人内に表出されている基板1
1の表面をエツチングしてリセスを形成する。
(9)再び蒸着法を適用することに依り、厚さ約400
0〔人〕程度のアルミニウム(Aβ)膜6を形成する。
第2図(F)参照 0ω 再びアセトン中に浸漬し、フォト・レジスト膜5
を溶解して除去することに依り、A2膜6をリフト・オ
フ法でパターニングし、ゲート電極6Gを形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記従来技術に依れば、ソース電極4S及びドレイン電
橋4D間は比較的に精度良く形成することができるが、
ソース電極4Sとゲート電極6G間或いはゲート電極6
Gとドレイン電極4D間の距離は、ゲート電極6Gを形
成する為のマスク位置合わせの如何に依り、ずれを生じ
易いので位置合わせ余裕を大きく採る必要があり、従っ
て、それ等の距離を小さくして半導体装置を高密度化及
び高集積化することができない。
本発明は、前記諸電極を全てセルフ・アライメント方式
で形成できるようにして、この種の半導体装置に於ける
高密度化及び高集積化を容易に達成することができるよ
うにする。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明に依る電界効果型半導体装置の製造方法に於いて
は、半導体基板(例えばG a A s / A lG
aAs系基板11)表面に第1の絶縁膜(例えばシリコ
ン・オキシ・ナイトライド膜12)を形成し、次いで、
チャネル領域上にステンシル構造(例えば第1のフォト
・レジスト膜13及び第2のフォト・レジスト膜14か
らなるステンシル構造)を形成し、次いで、該ステンシ
ル構造の上部(例えば第2のフォト・レジスト膜14)
をマスクとして前記第1の絶縁膜をパターニングするこ
とに依り前記半導体基板のソース電極及びドレイン電極
形成予定部分を表出し、次いで、オーミック電極材料膜
(例えばAu−Ge/Au膜15)膜形5し、次いで、
前記入テンシル構造の下部(例えばフォト・レジスト膜
13)をマスクとして第2の絶縁膜(例えば5i02膜
16)を形成し、次いで、前記ステンシル構造を除去す
ることに依り前記オーミック電極材料膜をパターニング
してソース電極153及びドレイン電極15Dを形成す
ると共に前記第2の絶縁膜に形成されているゲー]・電
極形成用開口16Aを表出し、次いで、前記第2の絶縁
膜をマスクとして前記第1の絶縁膜をパターニングする
ことに依り前記半導体基板のゲート電極形成予定部分を
表出し、次いで、ゲート電極材料+1Qを形成してから
パターニングすることに依りゲート電極を形成するよう
にしている。
〔作用〕
前記手段に依ると、ソース電極及びドレイン電極及びゲ
ート電極のそれぞれ位置関係、チャネル領域などを全て
セルフ・アライメント方式で規制することができるので
、位置合わせ余裕を採る必要がなくなり、この種の電界
効果型半導体装置の高密度化及び高集積化に有効であり
、また、素子自体が高速化される。
〔実施例〕
第1図(A)乃至(H)は本発明一実施例を解説する為
の工程要所に於ける電界効果型半導体装置の要部切断側
面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第1図(A)参照 (11プラズマCVD (plasma  chemi
cal  vapour  deposition)法
を適用することに依り、例えばHEMT用のG a A
 s / A I G a A s系基板11上にシリ
コン・オキシ・ナイトライド(SiNイ0.)膜12を
厚さ約3500 C人〕程度に成長させる。
第1図(B)参照 (2)通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、例えば電子ビーム
用レジストの一種であるポリオレフィンスルフォン系レ
ジスト(例えばPBS uMead社の商品名)からな
る第1のフォト・レジスト膜13を厚さ約5000 C
人〕程度に形成し、引き続きポジ型レジスト(例えばA
Z1350:5hipley社の商品名)からなる第2
のフォト・レジスト膜14を厚さ約8000〔人〕程度
に形成する。
(3)第2のフォト・レジスト膜14の現像を行ってチ
ャネル領域を規定する形状にパターニングしてから、そ
の第2のフォト・レジスト膜14をマスクにして第1の
フォト・レジスト膜13のエツチングを行う。
−ところで、ポリオレフィンスルフォン系レジストはプ
ラズマ・エツチングに対する耐性が著しく低い。
従って、第1のフォト・レジスト膜13のエツチングを
行う際、例えば02ガスをエツチング・ガスとするプラ
ズマ・エツチング法を適用すると、図示されているよう
に、サイド・エツチングが行われ、第1のフォト・レジ
スト膜13のパターンは第2のフォト・レジスト膜14
のパターンに比較して小さくなり、所謂、ステンシル構
造になる。
本実施例では、このステンシル構造を形成するのに、二
層のフォト・レジスト膜を用いているが、この外、単層
レジスト法、3層レジスト法など何れの方法を適用して
も良い。
因に、単層レジスト法は、電子ビーム、遠紫外線などを
用い、一層のレジスト膜でオーバ・ハング構造を実現さ
せる技術であり、また、3層レジスト法は、第1層(下
層)目のレジスト層と第2層目(上層)のレジスト層と
の間に無機物などからなる中間層を挟む構成を利用する
ものである。
第1図CG’)参照 (4)  反応性イオン・エツチング(reactiv
e  ion  etching:RIE)法を適用す
ることに依り、第2のフォト・レジスト膜14 (ステ
ンシル構造の上部)をマスクとしてシリコン・オキシ・
ナイトライド膜12のパターニングを行い、基板11に
於けるソース電極及びドレイン電極それぞれの形成予定
領域表面を表出させる。
この場合に於けるエツチング・ガスとしては、例えば、
CHF3或いはC2F、などを用いることができ、勿論
、異方性となる。
第1図(D)参照 (5)蒸着法を適用することに依り、Au−Ge/Au
膜15を厚さ約200 〔人) /3500〔人〕程度
に形成する。尚、この場合、蒸着の方向は基板IIに対
して略垂直とする。
第1図(E)参照 (6)  マグネトロン・スパッタ法を適用することに
依り、5ho2膜16を厚さ約4000  C人〕程度
に形成する。
第1図(F)参照 (7)  フッ酸(HF水溶液)系エツチング液を用い
てSi○ztll16のエツチングを行う。
このエツチングは、ステンシル構造の側壁、特に下部の
側壁、即ち、第1のフォト・レジスト膜13に於ける側
壁に被着されたSiO2膜16全16し、その側壁を表
出させることが狙いである。
(8)例えば、アセトン中に浸漬し、フォト・レジスト
膜13などを溶解して除去する。
これに依り、Au−Ge/Au膜15は、所謂、リフト
・オフ法にてパターニングされ、ソース電極15S及び
ドレイン電極15Dが形成されると共にS i02膜1
6のゲート電極形成用開口16Aが表出される。
第1図(G)参照 f91  CF 4 / 02或いはNF3などをエツ
チング・ガスとするRIE法を適用することに依り、S
 i O2膜16をマスクとしてシリコン・オキシ・ナ
イトライド膜12の異方性エツチングを行い、ゲート電
極形成用開口12Aを形成する。
第1図(H)参照 C0)エツチング・ガスをCCf2Fz/He混合ガス
とする選択ドライ・エツチング法を適用することに依り
、ゲート電極形成用開口12A内に表出されている基板
11の表面をエツチングしてリセスIIAを形成する。
αυ 蒸着法を適用することに依り、例えばAll膜を
厚さ約7000 C人〕程度に形成し、それを通常のフ
ォト・リソグラフィ技術にてパターニングしゲート電極
17を形成する。
〔発明の効果〕
本発明に依る電界効果型半導体装置の製造方法では、チ
ャネル領域上にステンシル構造を形成して、そのステン
シル構造の上部をマスクとして利用することに依りソー
ス電極及びドレイン電極の位置を規定し、また、前記ス
テンシル構造の下部をマスクとして利用することに依り
ゲート電極の位置を規定するようにしている。
そのようにすることに依り、前記諸電極の位置関係及び
チャネル長は全てセルフ・アライメント方式で規定され
るから、ずれなどの発生を考慮して位置合わせ余裕など
を採る必要がなくなり、高密度化及び高集積化に有効で
あり、また、トランジスタ自体も高速化される。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(H)は本発明一実施例を説明する為
の工程要所に於ける電界効果型半導体装置の要部切断側
面図、第2図(A)乃至(F)は従来例を説明する為の
工程要所に於ける電界効果型半導体装置の要部切断側面
図をそれぞれ表している。 図に於いて、11はG a A s / A I G 
a A s系基板、IIAはリセス、12はシリコン・
オキシ・ナイトライド膜、12Aはゲート電極形成用開
口、13は第1のフォト・レジスト膜、14は第2のフ
ォト・レジスト膜、15はAu・G e / A u膜
、15Sはソース電極、15Dはドレイン電極、16は
S i O2膜、16Aはゲート電極形成用開口、17
はゲート電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − (A) (B) 第1図 (C) (D) 第1図 (E) CF) 鋼1図 (G) (H) 要部切断側面図 (A) (B) (C) (D) 第2図 (E) (F) 要部切断側面図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板表面に第1の絶縁膜を形成し、 次いで、チャネル領域上にステンシル構造を形成し、 次いで、該ステンシル構造の上部をマスクとして前記第
    1の絶縁膜をパターニングすることに依り前記半導体基
    板のソース電極及びドレイン電極形成予定部分を表出し
    、 次いで、オーミック電極材料膜を形成し、 次いで、前記ステンシル構造の下部をマスクとして第2
    の絶縁膜を形成し、 次いで、前記ステンシル構造を除去することに依り前記
    オーミック電極材料膜をパターニングしてソース電極及
    びドレイン電極を形成すると共に前記第2の絶縁膜に形
    成されているゲート電極形成用開口を表出し、 次いで、前記第2の絶縁膜をマスクとして前記第1の絶
    縁膜をパターニングすることに依り前記半導体基板のゲ
    ート電極形成予定部分を表出し、次いで、ゲート電極材
    料膜を形成してからパターニングすることに依りゲート
    電極を形成する工程が含まれてなること を特徴とする電界効果型半導体装置の製造方法。
JP18095485A 1985-08-20 1985-08-20 電界効果型半導体装置の製造方法 Pending JPS6242461A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63263770A (ja) * 1987-04-20 1988-10-31 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン GaAs MESFET及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63263770A (ja) * 1987-04-20 1988-10-31 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン GaAs MESFET及びその製造方法

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