JPS63168A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63168A
JPS63168A JP14361786A JP14361786A JPS63168A JP S63168 A JPS63168 A JP S63168A JP 14361786 A JP14361786 A JP 14361786A JP 14361786 A JP14361786 A JP 14361786A JP S63168 A JPS63168 A JP S63168A
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了 浅井
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(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〕 この発明は、半導体装置のT形ゲート電極構造の製造方
法にかかり、 第1の誘電体層のゲート電極パターンに近似する開口に
第2の誘電体からなる側壁を形成し、該両誘電体層上に
張り出すT形ゲート電極を形成して、該ゲート電極下の
該第1の誘電体層を3弗化窒素ガスを用いて選択的に除
去することにより、その製造工程のドライ化による改善
と、特性向上とを実現するものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に電界効果トランジ
スタ等のT形ゲート電極構造の製造方法の改善に関する
電子移動度が高い砒化ガリウム(GaAs)等の化合物
半導体を用いて電界効果トランジスタの遮断周波数の向
上が実現されているが、遮断周波数がゲート長の2乗に
反比例することからゲート長を短縮し断面形状をT形と
したゲート電極構造について、その製造方法の改善が要
望されている。
〔従来の技術〕
GaAsを半導体材料とするショットキバリア形電界効
果トランジスタ(MES FET)がマイクロ波帯域等
において多数用いられているが、高電子移動度電界効果
トランジスタ(HEMT)では、空間分離ドーピングと
電子の2次元状態化により一層の高移動度を実現してい
る。このHEMTのT形ゲート電極構造は従来例えば下
記の様に製造されている。
第2図(a)参照−半絶縁性GaAs基板21上にノン
ドープのGaAs層22、n型AlGaAs層23及び
n型GaAs層24をエピタキシャル成長し、ノンドー
プのGaAs層22のn型AlGaAs電子供給層23
とのへテロ接合界面近傍に2次元電子ガス22eが形成
された半導体基体上に、SiO□層25層厚50.3−
程度に化学気相成長法(CVD法)等により堆積する。
このSiO□層25上25上スト31を塗布してゲート
パターンを形成し、これをマスクとしてCHF、等によ
りSiO□層25層厚5チングする。
第2図(bl参照:  Singを再び厚さ0.3−程
度堆積してSiO□層26層設6、これを上面からCH
F 3等によりエツチングして平面部分を除去する。こ
のプロセス後5iOz層26Wが5ift層25の側壁
として残置され、ゲートパターンのゲート長方向の寸法
を短縮する効果が得られる。
第2図(C)参照: ゲート電極層として例えばチタン
(Ti)27a/白金(Pt)27b/金(Au) 2
7cを重畳して蒸着し、その上←ゲート長方向の寸法が
例えば−程度と大きいAuパターン27dをレジストを
マスクとする選択的めっきにより形成して、表出するA
u/Ptをアルゴン(Ar)イオンミリング、Tiをド
ライエツチングにより除去してゲート電極27とする。
第2図(d)参照: マスク32を設けて、ゲート電極
27の庇状に拡がった部分の下からソース、ドレイン電
極形成領域まで、5ift層25及びSiO□層26層
設6釈弗酸(HF)等で除去する。
第2図(e)参照: 例えば金ゲルマニウム/ニッケル
/金(AuGe/Ni/Au)を積層して蒸着し、リフ
トオフしてソース、ドレイン電極28を形成する。なお
この際にゲート電極27上に同一材料の堆積28“が形
成される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
T形ゲート電掻の庇状に張り出した部分と半導体基体と
の間に誘電体があればゲート容量が増加して高周波特性
が低下するので、前記従来例ではこの部分のSiO□層
25層厚5Wを希釈弗酸(IF)等で除去している。
この様なウェットエツチング法は均一性、選択性、半導
体基体面等に及ぼす損傷などについては優れていること
が多いが、工程が複雑化するなどの不利益を伴い易い。
これに比較してドライエツチング法は制御性、自動化、
量産化の可能性等で優れており、半導体装置の製造方法
における比重が高まっている。
本発明は上述の如きT形ゲート電極周辺の構造を、ドラ
イエツチング法によって損傷、存置な残存物などを残す
ことなく最適状態に形成する製造方法を提供することを
目的とする。
なお上述の如(SiO□層25層厚5する際に同じく5
i02からなる側壁26匈も除去されるが、本従来例の
如くソース、ドレイン電極2日をゲート電極27にセル
ファラインさせる製造方法では特に、この側壁26−程
度の絶縁膜を残置することが望まれる。
C問題点を解決するための手段〕 前記問題点は、半導体基体上に設けた第1の誘電体層に
ゲート電極パターンに近似する開口を形成して第2の誘
電体層を堆積し、該第2の誘電体層を選択的に残置して
該開口に側壁を形成し、該第2及び第1の誘電体層上に
張り出して断面がT字状のゲート電極を形成し、該ゲー
ト電極下の該第1の誘電体層を3弗化窒素ガスを用いて
選択的に除去する本発明による半導体装置の製造方法に
より解決される。
〔作 用〕
本発明によれば、除去する第1の誘電体層に予め第2の
誘電体からなる側壁を設けてT形ゲート電極を形成し、
3弗化窒素ガス(NF+)によるドライエツチングによ
り、第1の誘電体層を半導体基体及び第2の誘電体の側
壁に対して選択的に除去する。
Nhによるドライエツチングは、シリコン(Si)の場
合とは異なり例えばGaAs等からなる化合物半導体基
体に損傷を与えず、誘電体では例えば窒化酸化シリコン
(SiON)、窒化シリコン(SiN)等はエツチング
し、二酸化シリコン(SiO□)等はエツチングしない
などエツチング選択性のある組み合わせが可能であり、
例えばチタン(Ti)、タングステンシリサイド(WS
i)等のNF3によってエツチングされるゲート電極材
料を、側壁で保護することによりこのエツチング処理に
関わりなく選択して、良好な半導体装置を製造すること
が可能となる。
更にこの選択的に残される側壁はその後ゲート電極を絶
縁、保護する側壁の効果を与える。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図(al乃至(e)は本発明の実施例を示す工程順
模式側断面図である。
第1図(al参照二 半絶縁性GaAs基板1上にノン
ドープのGaAs層2、n型AlGaAs層3及びn型
GaAs層4を前記従来例と同様にエピタキシャル成長
し、2次元電子ガス2eが形成された半導体基体上に、
SiON層5を例えば厚さ0.3−程度にプラズマcV
D法等により堆積する。
このSiON層5上にレジスト11を塗布してゲートパ
ターンを形成し、これをマスクとしてSiON層5を例
えばNF3、CHF、、CF、等によりドライエツチン
グする。
第1図(bl参照:  Singを厚さ0.3−程度堆
積してSiO□層6を設け、これを上面からCIIP3
等によりドライエツチングして平面部分を除去する。こ
のプロセス後、Si01層6−がSiON層5の側壁と
して残置され、ゲート長が短縮される。
第1図(C)参照: ゲート電極層として例えばTi層
7a、 Pt1i7b、 Au層7cを重畳して蒸着し
、その上にゲート長方向の寸法が例えば2μm程度のA
uパターン7dをレジストをマスクとする選択的めっき
により形成して、表出するAu/PtをArイオンミリ
ング、Tiをドライエツチングにより除去してゲート電
極7とする。
第1図(d)参照: マスク12を設は例えば室温にお
いて、圧力3pa程度のNF、によるドライエツチング
を行い、ゲート電極7の庇状に張り出した部分の下から
ソース、ドレイン電極形成領域までSiON層5を除去
し、側壁6−を残置する。
第1図(e)参照: 例えばAuGe/N i/Auを
積層して蒸着し、リフトオフしてソース、ドレイン電極
8を形成する。なおこの際にゲート電極7上に同一材料
の堆積8゛が形成される。
上述の実施例ではゲート電極層にTi層7aを含んでお
り、この層は本来NF3によるドライエツチングでエツ
チングされるが、SiO□側壁6Hにより半導体基体か
ら立ち上がる部分が保護されている。更にこのSiO□
側壁6Wによりソース、ドレイン電極8形成以降の絶縁
、保護効果も得られる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、遮断周波数等の向上
に適するT形ゲート電極構造について、その製造工程ド
ライ化による生産性改善と特性向上とが同時に実現され
、半導体装置の進展に大きい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(e)は本発明の実施例の工程順模式
第2図(al乃至(e)は従来例の工程順模式側断面図
である。 図において、 ■は半絶縁性GaAs基板、 2はノンドープのGaAs層、 2eは2次元電子ガス、 3はn型AlGaAs層、   4はn型GaAs層、
5はSiON層、      6はSiO□層、6Wは
Si0g側壁、    7はゲート電極、7aはTi層
、       7bはpt層、7cはAu層、   
    7dはAuめっきパターン、8はソース、ドレ
イン電極を示す。 1旌・≦シ1.dつ1潴・1023ぎ°プ(イリ11酎
C均)開拓 1 m 1r絶441ごっ 工jK ・)頁#テ(翔り打面 同
第1図 イノ〔末手>lのニオy!・ゾ頁、イ′費戎イ卵りUで
ri<コ第 2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基体上に設けた第1の誘電体層にゲート電極パタ
    ーンに近似する開口を形成して第2の誘電体層を堆積し
    、該第2の誘電体層を選択的に残置して該開口に側壁を
    形成し、該第2及び第1の誘電体層上に張り出して断面
    がT字状のゲート電極を形成し、該ゲート電極下の該第
    1の誘電体層を3弗化窒素ガスを用いて選択的に除去す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP61143617A 1986-06-19 1986-06-19 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0797635B2 (ja)

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