JP2915003B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents
Method for manufacturing field effect transistorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電界効果トランジスタの製造方法に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor.
電界効果トランジスタにおいて2段リセス構造を実現
する方法には、アイイーイーイー,インターナシヨナル
エレクトロン デバイス ミーテイング 予稿集(19
88年)第172頁から第175頁(IEEE,IEDM.1988,pp.172〜1
75)記載の技術がある。本従来例において、リセス構造
はウエツトエツチング法により形成されるので、形成後
のリセス形状の制御性,均一性の点で問題があつた。A method of realizing a two-stage recess structure in a field-effect transistor is described in IEE, International Electron Device Meeting Preprints (19)
1988) pages 172 to 175 (IEEE, IEDM.1988, pp.172-1)
75) There is the technology described. In this conventional example, since the recess structure is formed by a wet etching method, there is a problem in controllability and uniformity of the recess shape after formation.
本発明は、前記従来技術の問題点である、2段リセス
構造形成時の制御性,均一性の不安定さを改善すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the controllability and the instability of uniformity at the time of forming a two-step recess structure, which are the problems of the prior art.
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術手段
を用いた。In order to achieve the above object, the present invention uses the following technical means.
1.ゲート電極が被着されかつAlを成分として含む第1の
半導体層の上に第2、第3および第4の半導体層をこの
順に設け、かつ第3の半導体層に、Alを成分にもつ半導
体層を導入する。1. A second, a third, and a fourth semiconductor layer are provided in this order on a first semiconductor layer to which a gate electrode is attached and which contains Al as a component, and the third semiconductor layer contains Al as a component. The semiconductor layer which has it is introduced.
2.第4、第3、第2の半導体層の順にエッチングし、ゲ
ート電極近傍を2段にリセスエツチングするにあたつ
て、第4および第2の半導体層のエッチングにはドライ
エツチング法を用いる。2. Etching the fourth, third, and second semiconductor layers in this order, and performing recess etching in the vicinity of the gate electrode in two steps, using a dry etching method for etching the fourth and second semiconductor layers. .
このとき、第4の半導体層を第3の半導体層に対し選
択的にエツチングする。さらに、第2の半導体層を、そ
の下にあるゲート電極を被着する第1の半導体層に対し
選択的にエツチングする。At this time, the fourth semiconductor layer is selectively etched with respect to the third semiconductor layer. Further, the second semiconductor layer is selectively etched with respect to the first semiconductor layer that covers the underlying gate electrode.
また、3層の半導体層のうち表面の1層乃至2層、す
なわち第4の半導体層またはこの層と第3の半導体層と
をゲート電極に対して後退させるべく除去する。Further, one or two layers on the surface of the three semiconductor layers, that is, the fourth semiconductor layer or this layer and the third semiconductor layer are removed so as to recede from the gate electrode.
1.ゲート電極が被着される第1の半導体層およびその上
に設けられた第2、第3および第4の半導体層のうち、
Alを含む第1および第3の半導体層は第4の半導体層を
選択的にエツチングする際のストツパ層として作用す
る。1. Of the first semiconductor layer on which the gate electrode is deposited and the second, third, and fourth semiconductor layers provided thereon,
The first and third semiconductor layers containing Al act as stopper layers when selectively etching the fourth semiconductor layer.
2.第4および第2の半導体層を選択的にエツチングする
ことにより、2段リセスのそれぞれの段差の均一性及び
加工制御性が飛躍的に向上する。2. By selectively etching the fourth and second semiconductor layers, the uniformity of each step of the two-step recess and the processing controllability are remarkably improved.
以下、本発明をAlGaAs/GaAs系2DEGFETに適用した場合
の一実施例を第1図a〜eにより説明する。An embodiment in which the present invention is applied to an AlGaAs / GaAs 2DEGFET will be described below with reference to FIGS.
第1図aに示すように、GaAs基板1上に、ドープしな
いGaAs層(4000Å)2,ドープしないAl0.3Ga0.7As層(20
Å)3,SiドープAl0.3Ga0.7As層(2×10-18cm-3,300
Å)4,ドープしないAl0.3Ga0.7As層(100Å)5,Siドー
プGaAs層(2×1017cm-3,700Å)6,SiドープAl0.15Ga
0.85As層(2×1017cm-3,50Å)7,SiドープGaAs層(2
×1018cm-3,1000Å)8をエピタキシヤル成長させる。
該エピタキシヤル成重はMBE法で行なう。As shown in FIG. 1A, an undoped GaAs layer (4000 °) 2 and an undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layer (20
Å) 3, Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 As layer (2 × 10 −18 cm −3 , 300
Å) 4, undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layer (100 Å) 5, Si-doped GaAs layer (2 × 10 17 cm -3 , 700 Å) 6, Si-doped Al 0.15 Ga
0.85 As layer (2 × 10 17 cm −3 , 50 mm) 7, Si-doped GaAs layer (2
× 10 18 cm -3 , 1000Å) 8 is epitaxially grown.
The epitaxy is performed by the MBE method.
次に、第1図bに示すように、ホトリソグラフイー工
程と真空蒸着法を用いて、ソース電極10,ドレイン電極
9を形成する。電極金属には、Au(1000Å)/Ni(100
Å)/AuGe(500Å)を用い、400℃1分のアロイを行な
う。Next, as shown in FIG. 1B, a source electrode 10 and a drain electrode 9 are formed using a photolithography process and a vacuum evaporation method. Au (1000 金属) / Ni (100
Å) Alloy at 400 ° C for 1 minute using / AuGe (500Å).
次に、第1図cに示すように、ホトリソグラフイー工
程を用いて、ホトレジスト11の開口部を上記ソース電極
10とドレイン電極9の間に設ける。続いて、該開口部を
通してSiドープGaAs層8を選択的にエツチングする。該
エツチングにはドライエツチング法を用い、エツチング
ガスには、CCl2F2とHeの混合ガスを使用する。Next, as shown in FIG. 1C, the opening of the photoresist 11 is formed by using a photolithography process.
Provided between 10 and the drain electrode 9. Subsequently, the Si-doped GaAs layer 8 is selectively etched through the opening. A dry etching method is used for the etching, and a mixed gas of CCl 2 F 2 and He is used as an etching gas.
次に第1図dに示すように、SiドープGaAs層8が除去
された部分にソース電極10側に寄せてホトレジスト12の
窓を設ける。続いて該ホトレジスト12の窓を通してSiド
ープAl0.15Ga0.85As層7とSiドープGaAs層6の一部をエ
ツチングする。エツチングにはH3PO4:H2O2:H2Oの混合液
を用いる。続いて、残るSiドープGaAs層6を選択的にエ
ツチングする。該エツチングには、ドライエツチング法
を用いる。Next, as shown in FIG. 1D, a window of a photoresist 12 is provided at a portion where the Si-doped GaAs layer 8 has been removed, approaching the source electrode 10 side. Subsequently, a part of the Si-doped Al 0.15 Ga 0.85 As layer 7 and a part of the Si-doped GaAs layer 6 are etched through the window of the photoresist 12. A mixed solution of H 3 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O is used for etching. Subsequently, the remaining Si-doped GaAs layer 6 is selectively etched. For the etching, a dry etching method is used.
次に、第1図eに示すように、前記のホトレジスト12
の窓を通してAl(5000Å)を真空蒸着した後、リフトオ
フして、ゲート電極13を形成する。Next, as shown in FIG.
Al (5000 °) is vacuum-deposited through the window of FIG. 1 and then lifted off to form a gate electrode 13.
以上の方法により、オフセツトゲート及び2段リセス
構造が形成できる。2段目のリセス深さは常にGaAs層6
とAl0.15Ga0.85As層7の厚さの和の等しくなるので、表
面ポテンシヤルの影響を過不足なく、かつ大口径のウエ
ーハ上においても極めて均一性よく除くことができる。
従つて、2DEGFETにおいて正のゲート電圧を印加した際
でも相互コンダクタンスの劣化が抑制されるので、大信
号動作時での出力利得が約20%改善される。By the above method, an offset gate and a two-step recess structure can be formed. The second recess depth is always GaAs layer 6.
And the thickness of the Al 0.15 Ga 0.85 As layer 7 are equalized, so that the influence of the surface potential can be removed with a sufficient degree of uniformity even on a large-diameter wafer.
Accordingly, even when a positive gate voltage is applied to the 2DEGFET, the deterioration of the transconductance is suppressed, so that the output gain during large signal operation is improved by about 20%.
ところで、上述のように表面ポテンシヤルの影響を過
不足なく除くためには、GaAs層6とAl0.15Ga0.85As層7
の厚さの和は、表面ポテンシヤルによる空乏層の広りに
ほぼ等しい厚さになるように設定されるものとする。実
際には、Al0.15Ga0.85As層7は薄いことが望ましいの
で、近似的に無視し、GaAs層6の厚みtを次式により設
定する。By the way, as described above, in order to completely eliminate the influence of the surface potential, the GaAs layer 6 and the Al 0.15 Ga 0.85 As layer 7 are required.
Is set so as to be substantially equal to the width of the depletion layer due to the surface potential. Actually, since it is desirable that the Al 0.15 Ga 0.85 As layer 7 is thin, it is approximately ignored and the thickness t of the GaAs layer 6 is set by the following equation.
ここで、εはGaAs層6の誘電率,Nは濃度,qは素電荷,V
sは表面ポテンシヤル(約0.7V)である。 Here, ε is the dielectric constant of the GaAs layer 6, N is the concentration, q is the elementary charge, V
s is the surface potential (about 0.7V).
上記実施例においては、本発明をAlGaAs/GaAs系HEMT
に適用した場合について述べたが、本発明は他の2DEGFE
Tにも適用できる。例としてInAlAs/InGaAs系の2DEGFET
やAlGaAs/InGaAs系の2DEGFETが挙げられる。In the above embodiment, the present invention is applied to an AlGaAs / GaAs HEMT.
Has been described, but the present invention relates to other 2DEGFE
Applicable to T. As an example, a 2DEGFET based on InAlAs / InGaAs
And an AlGaAs / InGaAs-based 2DEGFET.
本発明によれば、2段リセス構造が制御性及び均一性
よく形成できるので、以下の如き効果が得られる。According to the present invention, since the two-step recess structure can be formed with good controllability and uniformity, the following effects can be obtained.
1.素子の特性ばらつきが低減でき、素子を集積化した際
の特性が向上する。1. Variations in element characteristics can be reduced, and characteristics when the elements are integrated are improved.
2.2段リセス構造における2段目の段差を設ける主たる
目的は表面ポテンシヤルの影響を除くことであるが、エ
ツチング制御性が向上されることにより、表面ポテンシ
ヤルの影響を過不足なく除ことができ、素子特性が向上
する。The main purpose of providing the second step in the 2.2-step recess structure is to remove the influence of the surface potential, but by improving the etching controllability, the influence of the surface potential can be removed without excess and deficiency. The characteristics are improved.
第1図a〜eは、本発明をAlGaAs/GaAs系2DEGFETの製造
において実施した例を説明する素子部の加工工程の断面
図である。 1……GaAs半絶縁性基板、2……ドープしないGaAs層、
3……ドープしないAl0.3Ga0.7As層、4……SiドープAl
0.3Ga0.7As層、5……ドープしないAl0.3Ga0.7As層、6
……SiドープGaAs層、7……SiドープAl0.15Ga0.85As
層、8……SiドープGaAs層、9……ドレイン電極、10…
…ソース電極、11,12……ホトレジスト、13……ゲート
電極。FIGS. 1A to 1E are cross-sectional views of a process for processing an element portion for explaining an example in which the present invention is implemented in the manufacture of an AlGaAs / GaAs 2DEGFET. 1 ... GaAs semi-insulating substrate, 2 ... undoped GaAs layer,
3 ... Undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layer, 4 ... Si doped Al
0.3 Ga 0.7 As layer, 5... Undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layer, 6
... Si-doped GaAs layer, 7 ... Si-doped Al 0.15 Ga 0.85 As
Layer 8, Si doped GaAs layer 9, drain electrode 10,
... source electrode, 11, 12 ... photoresist, 13 ... gate electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 進 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−202564(JP,A) 特開 平2−101751(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/337 - 21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775 - 29/778 H01L 29/80 - 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Susumu Takahashi 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-62-202564 (JP, A) JP-A-2 -101751 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/337-21/338 H01L 27/095 H01L 27/098 H01L 29/775-29/778 H01L 29 / 80-29/812
Claims (1)
Alを成分に含み、該第1の半導体層上に第2、第3およ
び第4の半導体層がこの順に形成され、かつ上記ゲート
電極近傍で上記第2、第3および第4の半導体層のうち
上記第4の半導体層または該層と上記第3の半導体層と
が除かれて上記ゲート電極に対して後退した2段リセス
構造を有する電界効果トランジスタの製造方法であっ
て、上記第4、第3、第2の半導体層の順にエッチング
する際に、上記第4の半導体層のエッチングには上記第
3の半導体層に対する選択的ドライエッチングを用い、
上記第2の半導体層のエッチングには上記第1の半導体
層に対する選択的ドライエッチングを用いることを特徴
とする電界効果トランジスタの製造方法。1. A semiconductor device comprising: a first semiconductor layer on which a gate electrode is deposited;
Al is contained in the component, and second, third and fourth semiconductor layers are formed in this order on the first semiconductor layer, and the second, third and fourth semiconductor layers are formed near the gate electrode. A method of manufacturing a field-effect transistor having a two-stage recess structure in which the fourth semiconductor layer or the layer and the third semiconductor layer are removed and the gate electrode is recessed. When etching the third and second semiconductor layers in this order, the fourth semiconductor layer is etched by selective dry etching with respect to the third semiconductor layer.
A method for manufacturing a field effect transistor, wherein the second semiconductor layer is etched by selective dry etching with respect to the first semiconductor layer.
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| JP1149600A JP2915003B2 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for manufacturing field effect transistor |
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