JP3101433B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は2段リセス型ゲート電
極を有する半導体装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a two-stage recess type gate electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】(従来例1)従来の2段リセス型ゲート
電極を有する化合物半導体電界効果トランジスタの製造
方法として、例えば図14(a) ないし(c) から図15
(a) 〜(c) の工程断面図による方法が知られている。即
ち、GaAs化合物半導体基板31上に不純物のイオン
注入等を行って半導体活性層32を形成し、この半導体
活性層32上に窒化膜(SiN)や酸化膜(SiO)な
どの絶縁膜や、フォトレジストによるスペーサ層33を
形成したのち、その上にゲートパターニングを行うため
のフォトレジスト34を積層する。次いでフォトレジス
ト34のゲートパターンをマスクにスペーサ層33をC
F4 +O2 ガスによるRIE法にてエッチング除去し
て、図14(a) に示すような幅Lが例えば0.5μmの
開口部35を形成する。上記でスペーサ層33をフォト
レジストにより形成する場合は、その上に積層するフォ
トレジスト34と種類の異なるものを用いる。2. Description of the Related Art (Conventional Example 1) FIGS. 14A to 14C show a conventional method for manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor having a two-step recess type gate electrode.
There are known methods based on sectional views of the steps (a) to (c). That is, a semiconductor active layer 32 is formed by ion implantation of impurities or the like on the GaAs compound semiconductor substrate 31, and an insulating film such as a nitride film (SiN) or an oxide film (SiO), After forming the spacer layer 33 by resist, a photoresist 34 for gate patterning is laminated thereon. Next, using the gate pattern of the photoresist 34 as a mask, the spacer layer 33 is
14A, an opening 35 having a width L of, for example, 0.5 .mu.m is formed by the RIE method using F4 + O2 gas. When the spacer layer 33 is formed of a photoresist as described above, a type different from the photoresist 34 laminated thereon is used.
【0003】次にフォトレジスト34をマスクに開口部
35を通して半導体活性層32を所望量ウェットエッチ
ングして図14(b) のように下部リセス領域36aを形
成する。この下部リセス領域36aの深さt1 は半導体
活性層32の厚さが0.5μmの場合で約0.1μmで
ある。また下部リセス領域36aのリセス幅W1 はエッ
チング方法やエッチング液の種類にもよるが、約0.5
〜0.7μmである。次に図14(c) のように、スペー
サ層33のみを緩衝フッ酸液により両側ほぼ0.2μm
程度ずつサイドエッチングを行う。その後スペーサ層3
3をマスクにして再度半導体活性層32をウェットエッ
チングすることによって上部リセス領域36bを形成
し、図15(a) のような2段リセス領域36が得られ
る。Next, the semiconductor active layer 32 is wet-etched by a desired amount through the opening 35 using the photoresist 34 as a mask to form a lower recess region 36a as shown in FIG. The depth t1 of the lower recess region 36a is about 0.1 μm when the thickness of the semiconductor active layer 32 is 0.5 μm. The recess width W1 of the lower recess region 36a is about 0.5, although it depends on the etching method and the type of the etching solution.
0.70.7 μm. Next, as shown in FIG. 14 (c), only the spacer layer 33 is substantially 0.2 μm on both sides with a buffered hydrofluoric acid solution.
Perform side etching step by step. Then spacer layer 3
The upper recess region 36b is formed by wet-etching the semiconductor active layer 32 again using the mask 3 as a mask, and a two-step recess region 36 as shown in FIG. 15A is obtained.
【0004】上記の上部リセス領域36bを形成する2
回目のエッチングによって得られる2段リセス領域36
の各寸法は、例えば上部リセス36bの深さt2 は0.
2μm、幅W2 は1.1μmであり、下部リセス36a
の深さt1 は最初のエッチングによる深さと同じ0.1
μmである。しかしながら下部リセス36aの幅W1′
は等方性ウェットエッチングにおいては0.9μm程に
なり、始めに形成された幅W1 より広がってしまう。[0004] The above-mentioned upper recess region 36b is formed 2
Two-stage recess region 36 obtained by the second etching
Are, for example, such that the depth t2 of the upper recess 36b is 0.
2 .mu.m, the width W2 is 1.1 .mu.m, and the lower recess 36a
Is the same as the depth by the first etching, ie, 0.1.
μm. However, the width W1 'of the lower recess 36a is
Is about 0.9 μm in isotropic wet etching, which is wider than the initially formed width W1.
【0005】その後図15(b) に示すように、真空蒸着
等によりゲート電極金属37aをフォトレジスト34上
及び開口部35を通して2段リセス領域36内に被着し
たのち、リフトオフ法によりフォトレジスト34、及び
その上のゲート電極金属37aを除去することにより、
図15(c) に示すような2段リセス領域36内にゲート
長Lg(開口部35の幅Lとほぼ同値)を有するゲート
電極37が形成されて半導体装置が得られる。そして図
示していないが、上記工程の前後のいずれかの工程にお
いてゲート電極37位置の両側にドレイン電極及びソー
ス電極を形成することによって電界効果トランジスタ
(FET)を構成する。Thereafter, as shown in FIG. 15B, a gate electrode metal 37a is deposited on the photoresist 34 and through the opening 35 into the two-step recessed region 36 by vacuum evaporation or the like, and then the photoresist 34 is lifted off. , And by removing the gate electrode metal 37a thereon,
A gate electrode 37 having a gate length Lg (substantially equal to the width L of the opening 35) is formed in the two-step recess region 36 as shown in FIG. Although not shown, a field effect transistor (FET) is formed by forming a drain electrode and a source electrode on both sides of the position of the gate electrode 37 in one of the steps before and after the above step.
【0006】(従来例2)図6は、本発明が対象とする
化合物半導体素子の一種である2段リセス型メタルショ
ットキー接合ゲート電極を有する電界効果型トランジス
タ(MESFET)を示す断面図であり、図16は図6
の2段リセス型ゲート電極を形成するための従来の方法
の主要形成工程を示す断面図であり、図において、41
はウエハ(化合物半導体基板)であり、46はその表面
領域に形成された能動層である。42(42a,42
b)は該能動層46上に形成されたオーミック電極、4
4は上段リセス、45は下段リセスであり、43はこの
下段リセス45に形成されたゲート電極である。また、
図16において、52は絶縁膜、62はレジストであ
る。但し、図6以外は、能動層46はウエハ41の一部
と考え表示してしない。(Conventional Example 2) FIG. 6 is a cross-sectional view showing a field effect transistor (MESFET) having a two-stage recess type metal Schottky junction gate electrode, which is a kind of compound semiconductor device targeted by the present invention. FIG. 16 shows FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing main forming steps of a conventional method for forming a two-step recessed gate electrode of FIG.
Is a wafer (compound semiconductor substrate), and 46 is an active layer formed in the surface region. 42 (42a, 42
b) is an ohmic electrode formed on the active layer 46;
4 is an upper recess, 45 is a lower recess, and 43 is a gate electrode formed in the lower recess 45. Also,
In FIG. 16, reference numeral 52 denotes an insulating film, and 62 denotes a resist. However, except for FIG. 6, the active layer 46 is not shown because it is considered to be a part of the wafer 41.
【0007】図6および図16に示すMESFET等で
は、高出力化するためにはゲート電極43とオーミック
電極42a,42bに印加する電圧を大きくしなければ
ならない。このように耐圧を高めるためには、ゲート電
極43の近傍の能動層46を薄くする等してゲート電極
43のバイアス時にゲート電極43近傍に空乏層が横に
広がりやすい構造にする方法がある。その一方法とし
て、2段リセス型ゲート構造にする方法がある。次にそ
の従来の形成方法について説明する。In the MESFET shown in FIGS. 6 and 16, the voltage applied to the gate electrode 43 and the ohmic electrodes 42a and 42b must be increased in order to increase the output. In order to increase the breakdown voltage in this way, there is a method in which the active layer 46 near the gate electrode 43 is thinned so that the depletion layer easily spreads in the vicinity of the gate electrode 43 when the gate electrode 43 is biased. As one of the methods, there is a method of forming a two-stage recess type gate structure. Next, the conventional forming method will be described.
【0008】図16(a) に示すように、ウエハ41上全
面にSiO2 からなる絶縁膜52を約0.1μm厚にC
VD法等で堆積し、この上に厚さ約0.5μmのレジス
ト62を形成し、そのゲート電極形成部位付近に開口幅
0.5μmの開口パターンを形成する。次に、図16
(b) のように、レジスト62をマスクに下層の絶縁膜5
2をフッ酸を用いたウエットエッチング,またはCHF
3 +O2 ガス等を用いたドライエッチングによりエッチ
ングする。次に、図16(c) のように、絶縁膜52をマ
スクにウエハ41を酒石酸等を用いたウエットエッチン
グ,または塩素系ガスを用いたドライエッチングにより
エッチングし、深さ約0.1μmのリセス47を形成す
る。次に、図16(d) のように、絶縁膜52をフッ酸等
で選択的にサイドエッチングし、絶縁膜52の開口部を
広げる。次に、図16(e) のように、絶縁膜52をマス
クにウエハ41を酒石酸等を用いたウエットエッチング
によりエッチングすると、上記下段リセス47をさらに
下方にほりこんだ深さ約0.3μm,幅約0.9μmの
下段リセス45,及び深さ約0.1μm,幅約1.4〜
2.4μmの上段リセス44を形成する。次に、図16
(f) に示すように、ゲート電極用金属としてTi/Au
等を蒸着し、リフトオフ法を行うことにより、ゲート幅
約0.5μm,ゲート高さも約0.5μmのゲート電極
43を有する図16(g) のような構造、つまり図6の構
造が形成される。As shown in FIG. 16A, an insulating film 52 made of SiO 2 is formed on the entire surface of the wafer 41 to a thickness of about 0.1 μm.
A resist 62 having a thickness of about 0.5 μm is formed thereon, and an opening pattern having an opening width of 0.5 μm is formed near the gate electrode formation site. Next, FIG.
As shown in (b), the lower insulating film 5 is formed using the resist 62 as a mask.
2 is wet etching using hydrofluoric acid or CHF
Etching is performed by dry etching using 3 + O2 gas or the like. Next, as shown in FIG. 16C, using the insulating film 52 as a mask, the wafer 41 is etched by wet etching using tartaric acid or the like or by dry etching using a chlorine-based gas to form a recess having a depth of about 0.1 μm. 47 is formed. Next, as shown in FIG. 16D, the insulating film 52 is selectively side-etched with hydrofluoric acid or the like to widen the opening of the insulating film 52. Next, as shown in FIG. 16E, when the wafer 41 is etched by wet etching using tartaric acid or the like using the insulating film 52 as a mask, the lower recess 47 is recessed further downward to a depth of about 0.3 μm. A lower recess 45 having a width of about 0.9 μm, a depth of about 0.1 μm, and a width of about 1.4 to
An upper recess 44 of 2.4 μm is formed. Next, FIG.
As shown in (f), Ti / Au was used as the metal for the gate electrode.
Then, a structure as shown in FIG. 16G having a gate electrode 43 having a gate width of about 0.5 μm and a gate height of about 0.5 μm, that is, the structure of FIG. 6 is formed by performing a lift-off method. You.
【0009】(従来例3)図17は従来のこの種の2段
リセス形電界効果トランジスタの2段リセス形成法のさ
らに他の例を示す図であり、図において、71は半導体
基板、78は活性層、72はオーミック電極、73は絶
縁膜、74はレジスト、75は第1のリセス、76は第
2のリセス、77はショットキー金属である。(Conventional Example 3) FIG. 17 is a view showing still another example of a conventional two-stage recess forming method of this kind of two-stage recess type field effect transistor. In FIG. 17, reference numeral 71 denotes a semiconductor substrate, and 78 denotes a semiconductor substrate. An active layer, 72 is an ohmic electrode, 73 is an insulating film, 74 is a resist, 75 is a first recess, 76 is a second recess, and 77 is a Schottky metal.
【0010】次に製作工程について説明する。図(a) に
おいて、半導体基板71上に形成された活性層78上に
ソース,ドレイン、オーミック電極72を形成した後、
絶縁膜73、例えばSiN膜を全面に形成する。次にF
ETのゲート電極を形成したい位置に開口部をもつレジ
ストパターン74を形成する。Next, the manufacturing process will be described. In FIG. 9A, after forming a source, a drain and an ohmic electrode 72 on an active layer 78 formed on a semiconductor substrate 71,
An insulating film 73, for example, a SiN film is formed on the entire surface. Then F
A resist pattern 74 having an opening at a position where an ET gate electrode is to be formed is formed.
【0011】次に図(b) に示すように、レジスト開口部
の絶縁膜73をSF6 プラズマ処理等によりエッチング
した後、露出された活性層78のGaAsを適当なGa
Asエッチング液、例えばH2 SO4 :H2 O2 :H2
O=3:1:1でエッチングし、第1のリセス75を得
る。Next, as shown in FIG. 1B, after the insulating film 73 in the resist opening is etched by SF6 plasma treatment or the like, the exposed GaAs of the active layer 78 is replaced with an appropriate Ga.
As etching solution, for example, H2 SO4: H2 O2: H2
Etching is performed at O = 3: 1: 1 to obtain a first recess 75.
【0012】次に図(c) に示すように、絶縁膜73を適
当なエッチング液、例えばHF水溶液30%に浸漬する
ことにより、これをサイドエッチングする。この状態で
先に述べたGaAsエッチング液に浸漬すると、さらに
深くエッチングされる第1のリセス75に加えて第2の
リセス76が得られ、エッチング形状は図(d) に示すよ
うに2段構造となる。Next, as shown in FIG. 1C, the insulating film 73 is side-etched by immersing it in an appropriate etching solution, for example, 30% HF solution. In this state, when immersed in the above-mentioned GaAs etching solution, a second recess 76 is obtained in addition to the first recess 75 which is etched deeper, and the etching shape is a two-stage structure as shown in FIG. Becomes
【0013】次にショットキーメタル77、例えばTi
/Pt/Au=500オングストローム/500オング
ストローム/5000オングストロームを蒸着し、図
(e) の状態とする。次にリフトオフ工程でレジスト74
とその上の不要な金属を除去し、図(f) の状態を得る。Next, a Schottky metal 77 such as Ti
/ Pt / Au = 500 Å / 500 Å / 5000 Å
(e). Next, in the lift-off process, the resist 74 is used.
And unnecessary metal on it is removed to obtain the state shown in FIG.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上のような方法で従
来の2段リセスを有する化合物半導体電界効果トランジ
スタ素子が得られるのであるが、2段リセスの形成に当
たってスペーサ層33,あるいは絶縁層52,73のサ
イドエッチングはフォトレジスト34,62,74の開
口部を通して供給されるエッチング液あるいはエッチン
グガスの浸漬時間でそのエッチング量を制御するもので
あるが、エッチング液の供給がウェハ面内で不均一であ
ったり、半導体活性層/スペーサ層(絶縁層)/フォト
レジストの付着力によってエッチング速度が変わるなど
のためにサイドエッチング量の制御が不安定となり、ロ
ット間,ウェハ間でそのサイドエッチ量にバラツキがで
るものであった。そして、この絶縁膜のサイドエッチ量
によって第1,第2リセスの幅が決定されるため上記サ
イドエッチ量のバラツキによってリセス形状が大きくば
らつくという問題があった。また、このようなロット
間,ウェハ間でのサイドエッチ量のバラツキによってリ
セス形状にバラツキ、変動があると、これはFETの特
性を決定するソース抵抗Rs,ゲート・ドレイン耐圧V
gd0 をばらつかせ、歩留り低下の原因となっていた。A conventional compound semiconductor field effect transistor device having a two-step recess can be obtained by the above-described method. In forming the two-step recess, a spacer layer 33 or an insulating layer 52, The side etching of 73 controls the amount of etching by the immersion time of the etching solution or etching gas supplied through the openings of the photoresists 34, 62, and 74. However, the supply of the etching solution is uneven in the wafer surface. And the control of the side etching amount becomes unstable because the etching rate is changed by the adhesive force of the semiconductor active layer / spacer layer (insulating layer) / photoresist. There was variation. Since the width of the first and second recesses is determined by the amount of side etching of the insulating film, there is a problem that the recess shape is greatly varied due to the variation of the amount of side etching. Also, if there is a variation or variation in the recess shape due to the variation of the side etch amount between lots or wafers, this is due to the source resistance Rs and the gate / drain breakdown voltage V that determine the characteristics of the FET.
gd0 was dispersed, causing a decrease in yield.
【0015】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、2段リセス構造をロット間,ウ
ェハ間で均一なものを安定して形成することができ、素
子特性の高均一化,素子価格の低下を図ることができる
半導体装置の製造方法を得るさとを目的としている。ま
たこの発明はさらにT型ゲート電極を形成することので
きる半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a two-step recess structure can be stably formed between lots and wafers stably, and high device characteristics can be obtained. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can achieve uniformity and lower element cost. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a T-type gate electrode.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1の2
段リセスを有する半導体装置の製造方法は、まず半導体
活性層上に上部リセスの幅W2 とゲート長Lgを決める
パターニングをフォトレジストの塗布により行い、この
フォトレジストをマスクに半導体活性層をRIE法など
によりドライエッチングして上部リセス領域とダミーゲ
ートを形成し、次いで、該上部リセス領域内に絶縁物を
埋め込んでから該リセス上面を含む半導体活性層上にダ
ミーゲートより幅の広い開口部をフォトレジストの塗
布,パターニングによって形成し、該フォトレジストを
マスクに上部リセス領域内の絶縁物をエッチングによっ
て一部除去した後、ダミーゲートとなっている半導体活
性層及びその下の半導体基板をエッチングして下部リセ
ス領域を形成することによって2段リセスを得、この2
段リセス領域内に真空蒸着、リフトオフにてT型のゲー
ト電極を形成するものである。Means for Solving the Problems Claim 1 of the present invention 2
In a method of manufacturing a semiconductor device having a stepped recess, first, patterning for determining the width W2 of the upper recess and the gate length Lg is performed by applying a photoresist on the semiconductor active layer, and the semiconductor active layer is formed by using the photoresist as a mask. Dry etching is performed to form an upper recess region and a dummy gate, and then an insulator is buried in the upper recess region, and an opening wider than the dummy gate is formed on the semiconductor active layer including the upper surface of the recess by a photoresist. After the insulator in the upper recess region is partially removed by etching using the photoresist as a mask, the semiconductor active layer serving as a dummy gate and the semiconductor substrate thereunder are etched to form a lower gate. By forming a recess region, a two-step recess is obtained.
A T-shaped gate electrode is formed in the step recess region by vacuum deposition and lift-off.
【0017】また発明の請求項2の2段リセス構造を有
する半導体装置の製造方法は、半導体活性層上に絶縁膜
にてダミーゲートとサイドウォールを形成したのち、該
サイドウォールの両側に露出する半導体活性層上にダミ
ーゲートとサイドウォールの頭出しを行なうようにフォ
トレジストを塗布し、その後、サイドウォールのみをド
ライエッチングにより選択的に除去したのち、フォトレ
ジストとダミーゲートをマスクにウェットエッチングに
て半導体活性層をエッチングして上部リセスを形成し、
上記フォトレジストを一旦除去したのち、上部リセス領
域を含む半導体活性層上に再度フォトレジストを塗布し
てダミーゲートの頭出しを行なってから該フォトレジス
トをマスクにダミーゲートのみをウェットエッチングに
て選択的に除去し、さらにその下の半導体活性層をウェ
ットエッチングして下部リセス領域を形成することによ
って2段リセスを得、この2段リセス領域内に真空蒸
着、リフトオフにてゲート電極を形成させるものであ
る。According to a second aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device having a two-stage recess structure, after forming a dummy gate and a sidewall with an insulating film on a semiconductor active layer, the semiconductor gate is exposed on both sides of the sidewall. A photoresist is applied on the semiconductor active layer so as to locate the dummy gate and the side wall. After that, only the side wall is selectively removed by dry etching, and then wet etching is performed using the photoresist and the dummy gate as a mask. Etching the semiconductor active layer to form an upper recess,
After the photoresist is once removed, the photoresist is applied again on the semiconductor active layer including the upper recess region, the dummy gate is located, and only the dummy gate is selected by wet etching using the photoresist as a mask. Forming a lower recess region by wet etching the semiconductor active layer thereunder to form a lower recess region, and forming a gate electrode by vacuum deposition and lift-off in the lower recess region. It is.
【0018】この発明の請求項3の2段リセス構造を有
する半導体装置の製造方法は、絶縁膜の代わりにレジス
トと混合しにくいPMGI(ポリ・メチル・グルタール
・イミド)を採用し、PMGIのサイドエッチングレー
トを露光により制御し、その後アルカリ現像液で所望幅
だけ現像除去するようにしたものである。即ち、より詳
細には、半導体基板上に、PMGI(ポリ・メチル・グ
ルタール・イミド)を塗布,露光する工程と、上記基板
上に、下段リセスの大きさに相当する開口部を有するレ
ジストパターンを形成し、かつ、上記PMGIをエッチ
ングして同じ程度の開口部を有するPMGIパターンを
形成する工程と、上記PMGIをマスクに基板をエッチ
ングし、下段リセスを形成する工程と、上記PMGIの
開口部を現像することにより、開口部寸法を上段リセス
に相当する大きさに広げる工程と、上記PMGIをマス
クに基板をエッチングし、上段リセスおよびさらに深さ
を深くした下段リセスからなる2段リセスを形成する工
程と、上記2段リセスの下段リセス上に上記レジストを
用いて蒸着リフトオフによりゲート電極を形成する工程
とを含むものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess structure, wherein a resist is used instead of an insulating film.
PMGI (Poly methyl glutar)
・ Imide), PMGI side etching layer
Is controlled by exposure, and then the desired width is
Only the development is removed. That is,
Specifically, a PMGI (polymethyl group) is formed on a semiconductor substrate.
Coating and exposure, and the above substrate
At the top, a hole with an opening corresponding to the size of the lower recess
Form a distant pattern and etch the PMGI
PMGI pattern with the same degree of opening
Forming and etching the substrate using the PMGI as a mask
Forming a lower recess, and forming the lower part of the PMGI.
By developing the opening, the size of the opening is
And a step of etching the substrate with the PMGI as a mask to form a two-step recess consisting of an upper recess and a lower recess with a greater depth. Forming a gate electrode on the lower recess of the recess by vapor deposition lift-off using the resist.
【0019】この発明の請求項4の2段リセス構造を有
する半導体装置の製造方法は、光照射アシストエッチン
グを用いてサイドエッチを用いることなく2段リセス構
造を得るようにしたものである。A method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess structure according to claim 4 of the present invention, light irradiation assisted etch down
Two-stage recess without using side etching
It is intended to gain structure .
【0020】この発明の請求項5の2段階リセス構造を
有する半導体装置の製造方法は、半導体基板上の半導体
活性層上にその開口形成部にオーバーハング形状を有す
るレジストパターンを形成する工程と、次いで光アシス
トエッチングを用いて上記レジストパターンの上部開口
部をマスクとして上記半導体活性層をエッチングし、第
1のリセスを得る工程と、続いて光を用いない化学反応
のみによるエッチングを上記レジストの開口部下部をマ
スクとして行い第2のリセス,及びさらに深さを深くし
た第1のリセスを得る工程とを含むものである。The method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess structure according to claim 5 of the present invention, a semiconductor on a semiconductor substrate
Overhang shape on active layer with opening
Forming a resist pattern, followed by photo-assist
Top opening of the above resist pattern by etching
Etching the semiconductor active layer using the portion as a mask,
Step of obtaining a recess, followed by chemical reaction without using light
Etching only by etching the lower part of the resist opening
The second recess, and deepen it further
Obtaining a first recess .
【0021】この発明の請求項6の2段階リセス構造を
有する半導体装置の製造方法は、半導体基板の半導体活
性層上にその開口形成部にオーバーハング形状を有する
レジストパターンを形成する工程と、次いで光を用いな
い化学反応のみによるエッチングを上記レジストの開口
部下部をマスクとして行なうことにより第2のリセスを
得る工程と、光アシストエッチングを上記レジストの開
口部上部をマスクとして行うことにより第1のリセスを
得る工程とを含むものである。The method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess structure according to claim 6 of the present invention, the semiconductor substrate a semiconductor active
Has an overhang shape in the opening forming part on the conductive layer
Step of forming a resist pattern, and then do not use light
Etching by only chemical reaction
By using the lower part as a mask, the second recess is formed.
And a light assisted etching to open the resist.
Obtaining a first recess by using the upper portion of the mouth as a mask .
【0022】この発明の請求項7のオーバーハング形状
のレジストの形成工程は、請求項5または6記載の半導
体装置の製造方法において、テーパ状の断面形状を持つ
絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜パターン部分に開口
部を持つレジストパターンを形成する工程と、該レジス
トを加熱することにより熱ダレを生ぜしめ該絶縁膜側面
に圧着させる工程と、該絶縁膜をエッチング除去する工
程とからなるを含むものである。The overhang shape according to claim 7 of the present invention.
7. The method according to claim 5, wherein the step of forming the resist comprises:
In the manufacturing method of the body device, the tapered cross-sectional shape
Forming an insulating film and opening the insulating film pattern portion;
Forming a resist pattern having a portion;
Heat is generated on the side of the insulating film
Pressure bonding process and a process of etching and removing the insulating film.
It is intended to include consisting of a degree.
【0023】[0023]
【作用】この発明の請求項1,2の2段リセスを有する
半導体装置の製造方法では、2段リセス領域を上部リセ
ス、下部リセスと区分して形成することによって、個々
にリセス寸法を制御することができるので、特定した形
状の2段リセスを確実に形成することができ、T型ゲー
ト電極をも容易に得ることができるものである。In the method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess according to the first and second aspects of the present invention, the two-step recess region is formed separately from the upper recess and the lower recess, thereby individually controlling the recess dimensions. Therefore, a two-step recess having a specified shape can be reliably formed, and a T-type gate electrode can be easily obtained.
【0024】この発明の請求項3の半導体装置の製造方
法では、PMGIのエッチング量を露光により、約0.
01μm/secレベルにまで高精度に制御可能にする
ので、その後アルカリ現像液で所望時間現像除去するこ
とにより、リセス形状の高均一化が図れる。[0024] In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 of the present invention, the exposure amount of etching P MGI, about 0.
Since the control can be performed with high precision down to the level of 01 μm / sec, the recess can be developed and removed with an alkali developing solution for a desired time, so that the recess shape can be made highly uniform.
【0025】この発明の請求項4、5,6の2段リセス
の構造を有する半導体装置の製造方法では、オーバーハ
ング形状のレジストパターンをマスクとしてその上部開
口幅でリセス幅が規定されるよう光アシストエッチング
を用いて第1のリセスを形成し、一方上記レジストパタ
ーンの下部開口幅でリセス幅が規定されるようウェット
エッチングにより第2のリセスを形成するから、絶縁膜
をサイドエッチして第2のリセスを得る方法におけるよ
うな第2のリセス幅のばらつきが生じない。In the method of manufacturing a semiconductor device having a two-step recess structure according to claims 4 , 5 , and 6 of the present invention, the overhang-shaped resist pattern is used as a mask so that the recess width is defined by the upper opening width. The first recess is formed using assist etching, while the second recess is formed by wet etching so that the recess width is defined by the width of the lower opening of the resist pattern. The second recess width does not vary as in the method for obtaining the recess.
【0026】[0026]
【実施例】以下、この発明の実施例を図について詳細に
説明する。 実施例1 図1(a) 〜(d) および図2(a) 〜(d) は請求項1の発明
の一実施例を工程順に示す断面図である。図1(a) に示
すように、GaAs半導体基板1上に半導体活性層2を
形成し、この半導体活性層2上にフォトレジスト3を塗
布し、上部リセス幅W2 に相当する開口パターンと、そ
の開口パターン内にゲート長Lg に相当するパターンを
形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Embodiment 1 FIGS. 1 (a) to 1 (d) and 2 (a) to 2 (d) are sectional views showing an embodiment of the first aspect of the present invention in the order of steps. As shown in FIG. 1A, a semiconductor active layer 2 is formed on a GaAs semiconductor substrate 1, a photoresist 3 is applied on the semiconductor active layer 2, and an opening pattern corresponding to an upper recess width W2 is formed. A pattern corresponding to the gate length Lg is formed in the opening pattern.
【0027】次に、上記のようにパターン形成したフォ
トレジスト3をマスクにしてSF6+SiCl4 ガスを
用いたRIE法によるドライエッチングにて半導体活性
層2をエッチングして図1(b) に示すような上部リセス
領域4の両脇の部分に相当する凹部を形成するととも
に、該両凹部間にダミーゲート5を残して形成し、その
後フォトレジスト3を除去する。ここで上部リセス領域
4の幅W2 は図1(a) のように予めフォトレジスト3の
塗布、パターン形成時に決められているので、スペーサ
層のサイドエッチング量のバラツキによってリセス形状
が一定しないというような従来法の問題点は解消され
る。Next, using the photoresist 3 patterned as described above as a mask, the semiconductor active layer 2 is etched by dry etching by RIE using SF6 + SiCl4 gas to form an upper portion as shown in FIG. Concave portions corresponding to both sides of the recess region 4 are formed, and a dummy gate 5 is formed between the concave portions, and then the photoresist 3 is removed. Here, since the width W2 of the upper recess region 4 is determined in advance when the photoresist 3 is applied and the pattern is formed as shown in FIG. 1A, the recess shape is not constant due to the variation in the amount of side etching of the spacer layer. The problems of the conventional method are eliminated.
【0028】次に、図1(c) に示すように上部リセス領
域4内に窒化膜(SiN)、酸化膜(SiO)あるいは
窒化酸化膜(SiON)などの絶縁膜やフォトレジスト
を絶縁物6として埋め込んで表面を平坦化した後、絶縁
物6を埋め込んだ上部リセス領域4を含む半導体活性層
2上にダミーゲート5幅Lg より幅が広く上部リセス幅
W2 より幅の狭い開口パターンを有するフォトレジスト
7を塗布により形成する(図1(d) )。なお、上部リセ
ス領域4内の絶縁物6をフォトレジストで形成する場合
には、その上に形成したフォトレジスト7の現像時にリ
セス内のフォトレジストまでが現像されないようにする
ことが必要であり、そのために両者は異種のレジスト材
料を用いることが好ましい。Next, as shown in FIG. 1C, an insulating film such as a nitride film (SiN), an oxide film (SiO) or a nitrided oxide film (SiON) or a photoresist is formed in the upper recess region 4 by an insulator 6. After the surface is planarized by embedding, the dummy gate 5 has an opening pattern wider than the width Lg and smaller than the upper recess width W2 on the semiconductor active layer 2 including the upper recess region 4 in which the insulator 6 is embedded. A resist 7 is formed by coating (FIG. 1 (d)). When the insulator 6 in the upper recess region 4 is formed of a photoresist, it is necessary to prevent the photoresist in the recess from being developed when the photoresist 7 formed thereon is developed. Therefore, it is preferable that both use different resist materials.
【0029】次いで、フォトレジスト7をマスクとして
上部リセス領域4内の絶縁物6の一部をドライエッチン
グにて図2(a) のように除去したのち、上部リセス領域
4内に残っている絶縁物6をマスクにダミーゲート5及
びその下の半導体活性層2を酒石酸系またはリン酸系エ
ッチング液にてエッチングしていって下部リセス8を形
成することにより、図2(b) に示すような2段リセス9
が得られる。その後、2段リセス9内およびフォトレジ
スト7上にゲート電極金属10aを真空蒸着法により被
着させ、不要なゲート電極金属10aをフォトレジスト
7とともにリフトオフにて除去することにより、図2
(c) に示すような2段リセス9内にT型ゲート電極10
を有する半導体装置が得られる。なお、上部リセス4内
の絶縁物6をドライエッチング又はウェットエッチング
により除去することにより、図2(d) に示す形態として
もよい。Next, as shown in FIG. 2A, a part of the insulator 6 in the upper recess region 4 is removed by dry etching using the photoresist 7 as a mask as shown in FIG. By etching the dummy gate 5 and the semiconductor active layer 2 therebelow with a tartaric acid-based or phosphoric acid-based etchant using the object 6 as a mask to form a lower recess 8, as shown in FIG. Two-stage recess 9
Is obtained. Thereafter, a gate electrode metal 10a is applied to the inside of the two-step recess 9 and the photoresist 7 by a vacuum deposition method, and unnecessary gate electrode metal 10a is removed together with the photoresist 7 by lift-off.
(c) As shown in FIG.
Is obtained. Note that the insulator 6 in the upper recess 4 may be removed by dry etching or wet etching to form the form shown in FIG.
【0030】このような本実施例1においては、2段リ
セス領域を上部リセス領域と下部リセス領域の2つの工
程に完全に分けて形成するようにしているので、従来の
2段リセスの形成方法のように、絶縁層のサイドエッチ
ングのバラツキによって上段、下段リセスのリセス形状
にバラツキを生ずるということがなくなり、かつ最初に
形成された下部リセスの幅が上部リセス形成のためのエ
ッチングによって拡がってしまうという問題もなくな
り、2段リセスを安定して形成することができる。ま
た、上部リセスと下部リセスの形成を分けるのに絶縁物
6を用いているので、この絶縁物6により下部を細く、
上部が太いT型ゲート電極を容易に得ることができ、ゲ
ート抵抗が小さくかつ耐圧の向上した安定した性能の半
導体装置を歩留りよく製造することができる。In the first embodiment, since the two-stage recess region is formed completely in two steps of the upper recess region and the lower recess region, the conventional two-stage recess forming method is used. As described above, variations in the side etching of the insulating layer do not cause variations in the recess shapes of the upper and lower recesses, and the width of the lower recess formed first is widened by etching for forming the upper recess. Thus, the two-step recess can be formed stably. Also, since the insulator 6 is used to separate the formation of the upper recess and the lower recess, the lower portion is made thinner by the insulator 6,
A T-shaped gate electrode having a thick upper portion can be easily obtained, and a semiconductor device having a small gate resistance and a stable performance with improved withstand voltage can be manufactured with high yield.
【0031】実施例2 図3(a) 〜(d)、図4(a) 〜(c)および図5(a) 〜(c)は
請求項2の発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。図3(a)に示すように、まず半導体基盤1上に形成
した半導体活性層2上面にSiN、SiONなどの絶縁
膜11を形成し、この絶縁膜11上にフォトレジスト1
2を塗布しパターニングを行なう。そして、このフォト
レジスト12をマスクにRIE法などのドライエッチン
グにて他の部分の絶縁膜11を除去し(図3(b))、次い
でフォトレジスト12を除去して図3(c)のように半導
体活性層2上にダミーゲート13を形成する。このダミ
ーゲート13の幅により、後で形成されるゲート電極の
長さLgが決定される。Embodiment 2 FIGS. 3 (a) to 3 (d), FIGS. 4 (a) to 4 (c), and FIGS. 5 (a) to 5 (c) are sectional views showing an embodiment of the second aspect of the present invention in the order of steps. FIG. As shown in FIG. 3A, first, an insulating film 11 such as SiN or SiON is formed on an upper surface of a semiconductor active layer 2 formed on a semiconductor substrate 1, and a photoresist 1 is formed on the insulating film 11.
2 is applied and patterned. Then, using the photoresist 12 as a mask, the other portion of the insulating film 11 is removed by dry etching such as RIE (FIG. 3 (b)), and then the photoresist 12 is removed as shown in FIG. 3 (c). Next, a dummy gate 13 is formed on the semiconductor active layer 2. The length Lg of the gate electrode to be formed later is determined by the width of the dummy gate 13.
【0032】次に、ダミーゲート13、および半導体活
性層2上の全面にダミーゲート13を構成する絶縁膜と
は異なる材質、例えばSiOを用いてプラズマCVDに
て絶縁膜14を図3(d) のように形成する。その後、E
CR(Electron Cyclotron Resonance) エッチングの如
きドライエッチングにてダミーゲート13上と半導体活
性層2上の両端の絶縁膜を除去することにより、ダミー
ゲート13の両側に所望の幅のサイドウォール15′,
15を図4(a) のように形成する。Next, an insulating film 14 is formed on the entire surface of the dummy gate 13 and the semiconductor active layer 2 by plasma CVD using a material different from the insulating film forming the dummy gate 13, for example, SiO. It is formed as follows. Then E
By removing the insulating films on both ends of the dummy gate 13 and the semiconductor active layer 2 by dry etching such as CR (Electron Cyclotron Resonance) etching, sidewalls 15 ′ having a desired width are provided on both sides of the dummy gate 13.
15 are formed as shown in FIG.
【0033】次に、図4(b) に示すようにダミーゲート
13およびサイドウォール15、15の頭出しを行なわ
れるように半導体活性層2上にフォトレジスト16を塗
布する。次いで、RIE法によるドライエッチングにて
サイドウォール15、15のみを選択的に除去したの
ち、フォトレジスト16およびダミーゲート13をマス
クに半導体活性層2を酒石酸系またはリン酸系エッチン
グ液にてエッチングし、図4(c) のように上部リセス1
7およびダミーゲート18を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, a photoresist 16 is applied on the semiconductor active layer 2 so that the dummy gate 13 and the sidewalls 15 and 15 are located. Next, after selectively removing only the side walls 15 and 15 by dry etching by RIE, the semiconductor active layer 2 is etched with a tartaric acid-based or phosphoric acid-based etchant using the photoresist 16 and the dummy gate 13 as a mask. And upper recess 1 as shown in FIG.
7 and a dummy gate 18 are formed.
【0034】図4(c) におけるフォトレジスト16を一
旦除去したのち、図5(a) のようにダミーゲート18の
頭出しが行なわれるように半導体活性層2上に新たにフ
ォトレジスト19を塗布する。次に、このフォトレジス
ト19をマスクにしてダミーゲート13のみを緩衝フッ
酸液によるエッチングで選択的に除去したのち、引続い
てダミーゲート18及びその下の半導体活性層2を酒石
酸系またはリン酸系エッチング液を用いてエッチングし
ていき、図5(b) のように半導体活性層2内に下部リセ
ス20を形成することにより、上部リセス17と下部リ
セス20とにより2段リセス領域21が得られる。After the photoresist 16 in FIG. 4C is once removed, a new photoresist 19 is applied on the semiconductor active layer 2 so that the dummy gate 18 is caught as shown in FIG. 5A. I do. Next, using the photoresist 19 as a mask, only the dummy gate 13 is selectively removed by etching with a buffered hydrofluoric acid solution. Then, the dummy gate 18 and the semiconductor active layer 2 thereunder are tartaric acid or phosphoric acid. By etching using a system etchant and forming a lower recess 20 in the semiconductor active layer 2 as shown in FIG. 5B, a two-step recess region 21 is obtained by the upper recess 17 and the lower recess 20. Can be
【0035】その後、2段リセス領域21内およびフォ
トレジスト19上にゲート電極金属10aを蒸着し、不
要なゲート電極金属10aをフォトレジスト19ととも
にリフトオフすることにより、図5(c) に示すように、
2段リセス領域21内にゲート電極10を形成した半導
体装置が得られる。Thereafter, a gate electrode metal 10a is deposited in the two-step recess region 21 and on the photoresist 19, and unnecessary gate electrode metal 10a is lifted off together with the photoresist 19, as shown in FIG. ,
A semiconductor device having the gate electrode 10 formed in the two-step recess region 21 is obtained.
【0036】このような本実施例2においては、実施例
1と同様2段リセス領域を上部リセス領域と下部リセス
領域の2つの工程に分けて形成するようにしたので、従
来の2段リセスの形成のように下部リセス幅が変動する
こともなく、2段リセスを安定して形成することができ
る。また、下部リセス形成のためのフォトレジスト19
をダミーゲート13をマスクとして基板をエッチングし
た空間を埋めるように形成しているので、やはりT型の
ゲート電極を容易に形成することができ、ゲート抵抗が
小さくかつ耐圧の向上した安定した性能の半導体装置を
歩留りよく製造するできる。In the second embodiment, as in the first embodiment, the two-stage recess region is formed in two steps of the upper recess region and the lower recess region. The two-step recess can be stably formed without the lower recess width fluctuating unlike the formation. Also, a photoresist 19 for forming a lower recess is formed.
Is formed so as to fill the space where the substrate is etched using the dummy gate 13 as a mask, so that a T-type gate electrode can also be easily formed, and the gate resistance is small and the withstand voltage is improved. Semiconductor devices can be manufactured with high yield.
【0037】なお、上記実施例1,2において、酒石酸
系あるいはリン酸系、緩衝フッ酸などのエッチング液を
用いたウェットエッチングの工程は、それらに限定され
るものではなく、ドライエッチングによることも可能で
ある。また、ゲート電極金属としては、Al、WSi、
Ti/Al、Ti/Mo/Al、Ti/Mo/Ti/A
uなどの1種または2種以上の積層構造の金属を用いる
ことができる。In the first and second embodiments, the step of wet etching using an etching solution such as tartaric acid or phosphoric acid or buffered hydrofluoric acid is not limited thereto, and may be performed by dry etching. It is possible. As the gate electrode metal, Al, WSi,
Ti / Al, Ti / Mo / Al, Ti / Mo / Ti / A
One or more kinds of metals having a laminated structure such as u can be used.
【0038】実施例3 以下、本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を図に
ついて説明する。図6は該実施例による2段リセス型ゲ
ートを有する化合物半導体電界効果型トランジスタの断
面図、図7はその製造方法の主要工程を示す断面図であ
る。図6において、41はGaAs半導体基板、46は
半導体基板41上に形成された能動層、44は上段リセ
ス、45は下段リセス、42a,42bはオーミック電
極である。また図7において、50は絶縁膜、60はレ
ジストである。Embodiment 3 Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of a compound semiconductor field-effect transistor having a two-step recess type gate according to the present embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing main steps of a manufacturing method thereof. In FIG. 6, 41 is a GaAs semiconductor substrate, 46 is an active layer formed on the semiconductor substrate 41, 44 is an upper recess, 45 is a lower recess, and 42a and 42b are ohmic electrodes. In FIG. 7, reference numeral 50 denotes an insulating film, and reference numeral 60 denotes a resist.
【0039】次に、製造方法について説明する。図(a)
に示すように、半導体基板41の上面にSiO等の絶縁
膜を形成し、その上にフォトレジストを塗布し、これを
約1〜2μmの幅にパターニングを行い、このフォトレ
ジストパターンをマスクとして上記絶縁膜をエッチング
することにより、上段リセスに相当する大きさの1〜2
μm幅の絶縁膜50を形成する。次に、図(b) のよう
に、この上にレジスト60を約0.5μmの厚みに塗布
し、ゲート電極パターンに相当する約0.5μm幅のレ
ジスト60開口パターンを形成する。次に、図(c) のよ
うに、レジスト60をマスクに絶縁膜10をフッ酸を用
いたウエットエッチング,またはCHF3 +O2 ガス等
のドライエッチングによりエッチングして、該絶縁膜5
0にゲート電極パターンに相当する開口を形成する。こ
のとき絶縁膜50の開口幅は約0.6μmとなる。さら
に、この絶縁膜50をマスクに半導体基板1を酒石酸等
を用いたウエットエッチング,または塩素系ガスを用い
たドライエッチングによりエッチングし、深さ約0.1
μm,幅約0.5〜0.7μmのリセス47を形成す
る。ここで、ウエットエッチングを行った場合、深さ方
向にエッチングされると同時に、基板材料の面方位,エ
ッチング液等にもよるが、例えば1.0に対し0.7等
の割合で、横方向にもエッチングされ、リセス47の開
口幅は上記0.5μmの開口パターンより広がるため、
ここでのエッチングは寸法制御性向上の点からは上記絶
縁膜のエッチングも含めてドライエッチングを用いる方
がより望ましいものである。次に、図(d) のように、約
1〜2μmの幅の上記絶縁膜50をフッ酸等で全部除去
する。次に、図(e) に示すように、半導体基板1を酒石
酸等のエッチング液を用いたウエットエッチングにより
エッチングして、上記下段リセス47をさらに下方にほ
りこんだ深さ約0.3μm,幅約0.9μmの下段リセ
ス45,及び深さ約0.1μm,幅約1.4〜2.4μ
mの上段リセス44を形成する。次に、図(f) のよう
に、Ti/Au等のゲート電極43用金属を蒸着し、リ
フトオフすると、図(g) のように、2段リセスゲートが
形成できる。Next, the manufacturing method will be described. Figure (a)
As shown in FIG. 3, an insulating film such as SiO is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 41, a photoresist is applied thereon, and the photoresist is patterned to a width of about 1 to 2 μm. By etching the insulating film, 1-2 of the size corresponding to the upper recess is obtained.
An insulating film 50 having a width of μm is formed. Next, as shown in FIG. 3B, a resist 60 is applied thereon to a thickness of about 0.5 μm to form a resist 60 opening pattern having a width of about 0.5 μm corresponding to the gate electrode pattern. Next, as shown in FIG. 4C, the insulating film 10 is etched by wet etching using hydrofluoric acid or dry etching using CHF3 + O2 gas or the like using the resist 60 as a mask.
At 0, an opening corresponding to the gate electrode pattern is formed. At this time, the opening width of the insulating film 50 is about 0.6 μm. Further, using the insulating film 50 as a mask, the semiconductor substrate 1 is etched by wet etching using tartaric acid or the like or by dry etching using a chlorine-based gas to a depth of about 0.1.
A recess 47 having a width of about 0.5 to 0.7 μm is formed. Here, when wet etching is performed, the etching is performed in the depth direction, and at the same time, depending on the plane orientation of the substrate material, the etching solution, etc., for example, at a ratio of 0.7 to 1.0, for example, in the horizontal direction. Since the opening width of the recess 47 is wider than the opening pattern of 0.5 μm,
In this case, it is more preferable to use dry etching including the above-described etching of the insulating film from the viewpoint of improving dimensional controllability. Next, as shown in FIG. 4D, the insulating film 50 having a width of about 1 to 2 μm is entirely removed with hydrofluoric acid or the like. Next, as shown in FIG. 3E, the semiconductor substrate 1 is etched by wet etching using an etching solution such as tartaric acid, so that the lower recess 47 is further recessed to a depth of about 0.3 μm and a width of about 0.3 μm. A lower recess 45 of about 0.9 μm, a depth of about 0.1 μm, and a width of about 1.4 to 2.4 μm.
m upper recess 44 is formed. Next, a metal for the gate electrode 43, such as Ti / Au, is deposited and lifted off as shown in FIG. 5F, and a two-step recess gate can be formed as shown in FIG.
【0040】このような本実施例においては2段リセス
を有する化合物半導体素子の製造方法において、絶縁膜
50を化合物半導体基板41上に所望の大きさにエッチ
ングして残しておき、これにレジスト60による開口を
利用して下段リセスを形成し、その後、該絶縁膜50を
エッチングした後、基板41をエッチングすることによ
り2段リセス44,45を形成して、上記絶縁膜50の
寸法により上段リセス44の寸法を規定するようにした
ので、リセス形状を寸法均一性よく形成することがで
き、これにより、素子性能を均一にできる。従って、良
品率を向上でき、ひいては素子の価格をより大きく低減
することができる。In the present embodiment, in the method of manufacturing a compound semiconductor device having a two-step recess, the insulating film 50 is left on the compound semiconductor substrate 41 by etching to a desired size. A lower recess is formed by utilizing the opening formed by the step (a), then, after the insulating film 50 is etched, the substrate 41 is etched to form two-stage recesses 44 and 45, and the upper recess is formed according to the dimensions of the insulating film 50. Since the dimensions of 44 are defined, the recess shape can be formed with good dimensional uniformity, and the element performance can be made uniform. Therefore, the non-defective rate can be improved, and the price of the element can be further reduced.
【0041】実施例4 図8は請求項3の発明の2段リセス型ゲートを有する化
合物半導体電界効果トランジスタ素子の製造方法の一実
施例の主要工程の断面図であり、図7と同一符号は同一
のものを示し、51はPMGI、61はレジストであ
る。Embodiment 4 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main steps of one embodiment of a method for manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor device having a two-stage recess type gate according to the third aspect of the present invention . The same components are shown, 51 is a PMGI, and 61 is a resist.
【0042】次に、製造方法について説明する。図(a)
に示すように、半導体基板41上にPMGI51を約
0.1μmの厚さに塗布し、波長300nm以下,特に
波長280nmの光(DeepUV光)を用いて1W/
cm2 の露光エネルギーで全面を露光を行う。PMGI
は後の工程で使用する光学露光用レジストと混合しにく
い性質を有するはかりでなく、DeepUV光に感光
し、一般的な光学露光用レジストと同じく、アルカリ現
像液で現像されるという性質を有するものである。次
に、図(b) においては、光学用レジスト61を約0.5
μm厚に塗布し、その後半導体基板41上にゲートパタ
ーンとなる約0.5μm幅の開口部を有するように、露
光/現像し、パターニングする。この時、PMGI51
はアルカリ現像液で現像されて開口する。Next, the manufacturing method will be described. Figure (a)
As shown in FIG. 7, PMGI 51 is applied to a thickness of about 0.1 μm on a semiconductor substrate 41, and 1 W / W using light (Deep UV light) having a wavelength of 300 nm or less, particularly 280 nm.
The entire surface is exposed with an exposure energy of cm2. PMGI
Is not a scale that has the property of being difficult to mix with the resist for optical exposure used in the subsequent process, but has the property of being exposed to Deep UV light and being developed with an alkaline developer, like a general resist for optical exposure. It is. Next, in FIG. 2B, the optical resist 61 is set to about 0.5
It is applied to a thickness of μm, and then exposed / developed and patterned to have an opening of about 0.5 μm width serving as a gate pattern on the semiconductor substrate 41. At this time, PMGI51
Are developed with an alkali developer to open.
【0043】次に、図(c) のように、レジスト61をマ
スクにウエハ41を酒石酸等を用いたウエットエッチン
グ,または塩素系ガスを用いたドライエッチングにより
エッチングし、約0.1μm深さのリセス47を形成す
る。ここで、上記のように、寸法制御性向上の点からは
ドライエッチングを用いる方が望ましい。次に、図(d)
のように、PMGI51をTMAH(テトラメチルアン
モニウムハイドロオキシド)を2.38重量パーセント
含むアルカリ現像液で現像を行う。この際上記露光条件
で露光を行っていることにより、PMGIのアルカリ現
像液に対するエッチングレートを約100オングストロ
ーム/secレベルに制御することが可能であり、この
現像を、PMGIエッチング開口幅(約2〜8μm)と
して所望値が得られる時間、例えば0.2μm〜0.3
μm横方向に余分にエッチングを行いたい場合には20
〜30秒間エッチング液に浸漬して現像を行うことによ
り、所望幅のPMGIレジスト51開口を得ることがで
きる。次に、図(e) のように、レジスト61をマスクに
ウエハ41を酒石酸等でエッチングすると、深さ約0.
3μm,幅約0.9μmの下段リセス45、および深さ
約0.1μm,幅約1.4〜2.4μmの上段リセス4
4が形成される。以下は、ゲート電極用金属であるTi
/Au等を蒸着し、リフトオフ法を行うことにより、ゲ
ート幅約0.5μm,ゲート高さも約0.5μmのリセ
スゲート電極43を有する図6の構造が形成される。Next, as shown in FIG. 3C, the wafer 41 is etched by wet etching using tartaric acid or the like or by dry etching using a chlorine-based gas using the resist 61 as a mask, and has a depth of about 0.1 μm. A recess 47 is formed. Here, as described above, it is preferable to use dry etching from the viewpoint of improving dimensional controllability. Next, Figure (d)
As described above, the development is performed with an alkaline developing solution containing 2.38% by weight of TMAH (tetramethylammonium hydroxide). At this time, by performing the exposure under the above exposure conditions, it is possible to control the etching rate of the PMGI with respect to the alkali developing solution to a level of about 100 angstroms / sec. 8 μm), for example, 0.2 μm to 0.3
If you want to perform extra etching in the horizontal direction,
By immersing in an etchant for ~ 30 seconds for development, an opening of the PMGI resist 51 having a desired width can be obtained. Next, as shown in FIG. 3E, when the wafer 41 is etched with tartaric acid or the like using the resist 61 as a mask, the depth is reduced to about 0.5 mm.
Lower recess 45 of 3 μm and width of about 0.9 μm, and upper recess 4 of depth of about 0.1 μm and width of about 1.4 to 2.4 μm
4 are formed. The following is Ti, which is a metal for a gate electrode.
By depositing / Au or the like and performing the lift-off method, the structure of FIG. 6 having the recess gate electrode 43 having a gate width of about 0.5 μm and a gate height of about 0.5 μm is formed.
【0044】このような本実施例においては、2段リセ
スを有する化合物半導体電界効果型トランジスタ素子の
製造方法において、上段リセス寸法を規定するのに、絶
縁膜の代わりにエッチングレートの制御性の高い、即
ち、アルカリ現像液に対するエッチングレートを100
オングストローム/secレベルまで制御することので
きるPMGIを用いたので、やはりリセス形状の寸法均
一性を大きく向上でき、素子性能を均一にでき、これに
より良品率を向上でき、ひいては素子の価格を大きく低
減できるという効果がある。In this embodiment, in the method of manufacturing a compound semiconductor field-effect transistor element having a two-step recess, the upper-step recess size is defined by using a high controllability of the etching rate instead of the insulating film. That is, the etching rate with respect to the alkali developer is 100
Since PMGI that can be controlled to the angstrom / sec level is used, the dimensional uniformity of the recess shape can be greatly improved, and the device performance can be made uniform. As a result, the non-defective product rate can be improved and the device price can be greatly reduced. There is an effect that can be.
【0045】実施例5 図9は請求項5の発明の一実施例による半導体装置の製
造方法を示し、図において、71はGaAs等の半導体
基板、78は該半導体基板71上に形成された活性層、
72はソース,ドレイン電極を形成するオーミック電
極、75は下段の第1のリセス、76は上段の第2のリ
セス、77は下段リセス75上に形成されるショットキ
ー金属、84はレジストである。なお、図中の各部の寸
法は、活性層厚は2000〜6000オングストロー
ム、レジストの開口幅は0.1〜1μmでその上部開口
幅と下部開口幅との差は0.1〜0.3μm、第1リセ
スの深さは500〜1500オングストローム、第2リ
セス6の深さは1000〜2000オングストローム、
ゲート電極幅は上記レジストの上部開口幅と同じであ
る。[0045] Example 5 Figure 9 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the invention of claim 5, in FIG, a semiconductor substrate of GaAs or the like 71, 78 formed on the semiconductor substrate 71 activity layer,
72 is an ohmic electrode forming source and drain electrodes, 75 is a lower first recess, 76 is an upper second recess, 77 is a Schottky metal formed on the lower recess 75, and 84 is a resist. The dimensions of each part in the figure are as follows: the active layer thickness is 2000 to 6000 angstroms, the opening width of the resist is 0.1 to 1 μm, and the difference between the upper opening width and the lower opening width is 0.1 to 0.3 μm. The depth of the first recess is 500 to 1500 angstroms, the depth of the second recess 6 is 1000 to 2000 angstroms,
The gate electrode width is the same as the upper opening width of the resist.
【0046】次に製造方法について説明する。図(a) に
おいて、半導体基板71上に形成された半導体活性層7
8上にソース,ドレイン,オーミック電極72を形成し
た後、ゲートショットキー電極を形成する部分の所望す
る領域を開口部とするレジストパターン84を形成す
る。ここで、レジストパターン84はオーバーハング形
状の断面プロファイルを持つように、即ち上部開口部A
が狭く、下部開口部Bが広くなるように形成する。Next, the manufacturing method will be described. In FIG. 7A, a semiconductor active layer 7 formed on a semiconductor substrate 71 is formed.
After the source, drain, and ohmic electrodes 72 are formed on the gate electrode 8, a resist pattern 84 having an opening in a desired region where a gate Schottky electrode is to be formed is formed. Here, the resist pattern 84 has an overhang-shaped cross-sectional profile, that is, the upper opening A
And the lower opening B is widened.
【0047】ここで上記レジスト14のオーバーハング
プロファイル形状は、該レジストにイメージリバーサル
レジストあるいはネガ型レジストを用いるとこれを容易
に得ることができる。これは、これらのレジストでは光
が当たった所がレジストが残るため、光を上方からレジ
ストに対しあてたとき、光は膜厚方向に減衰していき、
深い所では光のあたる範囲が狭くなるため、下部開口部
が広く上部開口部が狭いオーバーハングプロファイルを
容易に得られるためである。Here, the overhang profile of the resist 14 can be easily obtained by using an image reversal resist or a negative resist as the resist. This is because, in these resists, the light hits the resist from above because the light hits the resist, the light attenuates in the film thickness direction,
This is because an overhang profile in which the lower opening is wide and the upper opening is narrow is easily obtained because the range of light is narrow in a deep place.
【0048】また、このオーバーハング形状レジスト8
4を形成する際には、光の遮蔽性の向上を目的として、
レジスト84の上に任意の金属膜を形成するようにすれ
ば、該光が深い所に届く量がより少なくなり、オーバー
ハング形状をより容易に得ることができるものである。The overhang resist 8
When forming 4, for the purpose of improving the light shielding property,
If an arbitrary metal film is formed on the resist 84, the amount of the light reaching a deep place is reduced, and the overhang shape can be more easily obtained.
【0049】次に光アシストエッチングを用いて上記半
導体活性層78をエッチングすることにより、図(b) に
示すような深さ約0.05〜0.15μmの第1のリセ
ス構造75を得る。この時、レジスト84がオーバーハ
ング形状であるため、エッチングはレジスト84の上部
開口幅Aの分だけ行なわれる。ここで、光アシストエッ
チングは、図12に示すように、光で励起されたときに
のみ半導体エッチング反応が進むような性質をもつ液9
1、例えば基板71,78がGaAsであれば、H2 S
O4 +H2 O,HCl水溶液,C6 H2 (OH)2 (S
O3 Na)2 +H2 O(酒石酸)などに浸漬した状態
で、被エッチング部に光を照射するようにして行なうも
のである。あるいは図13に示すように、光で励起され
たときにのみ半導体のエッチング反応が進むようなガ
ス、例えば基板71,78がGaAsであれば、常温C
l2 ガス雰囲気92内にウェハを設置し、被エッチング
部に光を照射することでエッチングを行なうこともでき
る。このいずれにおいても、用いる光としては波長70
00オングストローム以下の光を用いることができる。Next, by etching the semiconductor active layer 78 using light-assisted etching, a first recess structure 75 having a depth of about 0.05 to 0.15 μm as shown in FIG. At this time, since the resist 84 has an overhanging shape, the etching is performed for the upper opening width A of the resist 84. Here, as shown in FIG. 12, the light assisted etching is a liquid 9 having a property such that the semiconductor etching reaction proceeds only when excited by light.
1. For example, if the substrates 71 and 78 are GaAs, H2 S
O4 + H2 O, HCl aqueous solution, C6 H2 (OH) 2 (S
This is performed by irradiating light to the portion to be etched in a state of being immersed in O3 Na) 2 + H2 O (tartaric acid) or the like. Alternatively, as shown in FIG. 13, if a gas that allows the etching reaction of the semiconductor to proceed only when excited by light, for example, if the substrates 71 and 78 are made of GaAs, room temperature C
Etching can also be performed by placing a wafer in an l2 gas atmosphere 92 and irradiating the portion to be etched with light. In each case, the light used is at a wavelength of 70
Light less than or equal to 00 angstroms can be used.
【0050】次に、光を用いない通常のエッチングを、
例えば硫酸系エッチャント、H2 SO4 :H2 O2 :H
2 O=3:1:1により、上記オーバーハング形状レジ
スト84を用いて基板71に対し行うことにより、図
(c) に示すようにさらに深さ方向にほりこんだ第1のリ
セス75に加えて深さ約0.1〜0.2μmの第2のリ
セス76が2段リセスを得られる。この時、この第2の
リセスのエッチングはレジスト84の広い開口幅Bを持
つ下部開口部をマスクとして行なわれるため、先の第1
のリセス75より広いエッチングが行なわれ、結果とし
て上記下段リセス75と上段リセス76とからなる2段
リセス構造が得られる。Next, normal etching without using light is performed.
For example, sulfuric acid based etchant, H2 SO4: H2 O2: H
By performing the process on the substrate 71 using the overhanging resist 84 according to 2 O = 3: 1: 1,
As shown in (c), in addition to the first recess 75 which is further recessed in the depth direction, a second recess 76 having a depth of about 0.1 to 0.2 μm is obtained as a two-step recess. At this time, since the etching of the second recess is performed using the lower opening having a large opening width B of the resist 84 as a mask, the etching of the first recess is performed.
Etching is performed wider than the recess 75 of the first step. As a result, a two-step recess structure including the lower recess 75 and the upper recess 76 is obtained.
【0051】次に図(d) に示すように、ショットキー金
属77を全面蒸着し、リフトオフを行うことでゲート電
極73を形成し、図(e) に示すような所望のFETを得
る。Next, as shown in FIG. 5D, a Schottky metal 77 is entirely deposited and lift-off is performed to form a gate electrode 73, thereby obtaining a desired FET as shown in FIG.
【0052】このような本実施例の製造方法では、光ア
シストエッチングを用いて第1のリセス75を形成した
後、次にウェットエッチングを用いて第2のリセス76
を形成するから、第2のリセス76の幅はフォトレジス
トパターン84の下部開口部の幅Bとウェットエッチン
グの等方性エッチングの性質とによって決まり、絶縁膜
をサイドエッチして第2のリセスを得る方法におけるよ
うな第2のリセス形状のばらつきは生じない。また、図
(b) から図(c) の工程で第1のリセス75の幅はウエッ
トエッチングの横方向への広がりによって広がるが、そ
の広がる前の該第1のリセス75の幅は光アシストエッ
チングにより規定されており、その広がりの割合もエッ
チングの種類によって決まってくるから、その広がりに
よるリセス形状のバラツキもほとんど生じない。従っ
て、本実施例では、2段リセス構造としてロット間,ウ
ェハ間で均一なものを安定して形成することができ、素
子特性の高均一化,素子価格の低下を図ることができ
る。In the manufacturing method of this embodiment, after the first recess 75 is formed by using the optically assisted etching, the second recess 76 is formed by using the wet etching.
Is formed, the width of the second recess 76 is determined by the width B of the lower opening of the photoresist pattern 84 and the property of isotropic etching of wet etching, and the second recess 76 is side-etched to form the second recess. There is no variation in the second recess shape as in the obtaining method. Also figure
The width of the first recess 75 widens in the steps of (b) to (c) in the lateral direction of the wet etching. Before the widening, the width of the first recess 75 is defined by the light-assisted etching. Since the extent of the spread is also determined by the type of etching, there is almost no variation in the recess shape due to the spread. Therefore, in this embodiment, a two-stage recess structure can be formed stably between lots and between wafers, thereby achieving high uniformity of element characteristics and reduction of element price.
【0053】実施例6 図10は請求項6の発明の一実施例による半導体装置の
製造方法を示し、上記実施例5では光アシストエッチン
グによる第1のリセス75の形成を先に行い、その後通
常のウェットエッチングにより第2のリセス76の形成
を行ったが、本実施例6は図10に示すように、ウェッ
トエッチングによる第2のリセス76の形成を先に(図
(b) において)行い、その後光アシストエッチングによ
る第1のリセス75の形成(図(c) において)を行うよ
うにしたものである。本実施例においても実施例5と同
様、第2のリセスの幅はフォトレジストパターン84の
下部開口部の幅Bと、ウェットエッチングによる横方向
へのエッチングの広がりの割合によって決まり、該リセ
ス形状のばらつきは生じない。従って、上記実施例5と
同様、2段リセス構造をロット間,ウェハ間で均一に安
定して形成でき、素子特性の高均一化,素子価格の低下
を図ることができる。さらに、本実施例では、下段の第
1のリセスの形成を、上段の第2のリセスの形成の後に
行っているので、該下段リセス75の幅はフォトレジス
トパターン84の上部開口幅Aのそのものとなり、より
2段リセス形状を安定に形成できる。[0053] Example 6 10 show a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the invention of claim 6, performed before the formation of the first recess 75 by the light-assisted etching in the above Example 5, followed usually In the sixth embodiment, as shown in FIG. 10, the formation of the second recess 76 by wet etching is performed first (see FIG. 10).
(b)), and then the first recess 75 is formed by light-assisted etching (FIG. (c)). In this embodiment, as in the fifth embodiment, the width of the second recess is determined by the width B of the lower opening of the photoresist pattern 84 and the proportion of the lateral etching spread by the wet etching. No variation occurs. Therefore, as in the fifth embodiment, the two-step recess structure can be formed uniformly and stably between lots and wafers, and the device characteristics can be made more uniform and the device price can be reduced. Further, in this embodiment, since the lower first recess is formed after the upper second recess is formed, the width of the lower recess 75 is the same as the upper opening width A of the photoresist pattern 84. And the two-step recess shape can be formed more stably.
【0054】実施例7 図11は請求項7の発明の一実施例による半導体装置の
製造方法を示し、本実施例7は、図9,10の(a)にお
けるオーバーハングレジストプロファイル形状を得るた
めの方法に関するものである。図11(a)に示すよう
に、まずテーパ形状を持つ絶縁膜90を形成した後、図
(b)に示すように、絶縁膜90の部分に開口部を有する
レジストパターン84を設ける。次に、150〜200
℃の熱処理を行なうことによってレジスト84の熱ダレ
を起こし、上記絶縁膜90との間の隙間を埋めることに
より、図(c)の状態を得る。次に絶縁膜90を適当なエ
ッチング方法、例えばHF水溶液30%に浸漬すること
により除去し、図(d)の状態を得るものである。[0054] Example 7 FIG. 11 illustrates a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the invention of claim 7, the present embodiment 7, to obtain the overhang resist profile shape in (a) of FIG. 9 and 10 Method. As shown in FIG. 11A, first, an insulating film 90 having a tapered shape is formed.
As shown in (b), a resist pattern 84 having an opening is provided in a portion of the insulating film 90. Next, 150-200
By performing the heat treatment at a temperature of ° C., the resist 84 is thermally sagged, and the gap between the resist 84 and the insulating film 90 is filled, thereby obtaining the state shown in FIG. Next, the insulating film 90 is removed by an appropriate etching method, for example, immersion in a 30% aqueous HF solution to obtain the state shown in FIG.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
2段リセス領域を上部リセス領域と下部リセス領域の2
つの工程に分けて形成するようにしたので、従来の2段
リセス形成のように下部リセス幅が変動することもな
く、2段リセスを安定して形成することができる。ま
た、ゲート電極の形成においてT型ゲート電極をも容易
に得ることができ、安定した性能の半導体装置を歩留り
よく製造することができる効果がある。As described above, according to the present invention,
The two-step recess region is divided into an upper recess region and a lower recess region.
Since the two recesses are formed in two steps, the width of the lower recess is not changed as in the conventional formation of the two recesses, so that the two recesses can be formed stably. In addition, a T-type gate electrode can be easily obtained in forming the gate electrode, and a semiconductor device having stable performance can be manufactured with high yield.
【0056】また、2段リセスを有する化合物半導体素
子の製造方法において、上段リセス寸法を規定する絶縁
膜を所望の大きさにエッチングするようにしたので、あ
るいは、絶縁膜の代わりに露光によりエッチングレート
の制御性を高くすることのできるPMGIを採用するよ
うにしたので、リセス形状の寸法均一性を向上でき、素
子性能を均一にでき、これにより良品率を向上でき、素
子の価格を大きく低減できるという効果がある。In the method for manufacturing a compound semiconductor device having a two-step recess, the insulating film defining the upper recess dimension is etched to a desired size, or the etching rate is changed by exposure instead of the insulating film. PMGI, which can improve the controllability of the device, is adopted, so that the dimensional uniformity of the recess shape can be improved, the device performance can be made uniform, and thereby the yield rate can be improved, and the price of the device can be greatly reduced. This has the effect.
【0057】さらに、この発明にかかる半導体素子の製
造方法によれば、2段リセス構造の第1のリセスを光ア
シストエッチングで行なうようにしたため、絶縁膜のサ
イドエッチンクを用いて第2リセスを形成する従来法に
おけるようにバラツキを生じることなく、2段リセス構
造を均一性良く製造することができる効果がある。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first recess of the two-stage recess structure is formed by light-assisted etching, so that the second recess is formed by using the side etching of the insulating film. There is an effect that the two-step recess structure can be manufactured with high uniformity without causing variation as in the conventional method of forming.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】図1(a) 〜図1(d) はこの発明の請求項1の半
導体装置の製造方法の一実施例(実施例1)を示す工程
断面図である。[1] Figure 1 (a) ~ FIG 1 (d) is a sectional views showing an example (Example 1) of the method of manufacturing the semiconductor device according to claim 1 of the present invention.
【図2】図2(a) 〜図2(d) は実施例1の図1(a) 〜図
1(d) に続く工程断面図である。FIGS . 2 (a) to 2 (d) show FIGS. 1 (a) to 1 (d) of the first embodiment .
It is a process sectional view following 1 (d).
【図3】図3(a) 〜図3(d) はこの発明の請求項2の半
導体装置の製造方法の一実施例(実施例2)を示す工程
断面図である。FIGS . 3 (a) to 3 (d) are process sectional views showing one embodiment (embodiment 2) of the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 of the present invention.
【図4】図4(a) 〜図4(c) は実施例2の図3(a) 〜図
3(d) に続く工程断面図である。 4 (a) to 4 (c) show FIGS. 3 (a) to 3 (d) of the second embodiment .
It is a process sectional view following 3 (d).
【図5】図5(a) 〜図5(c) は実施例2の図4(a) 〜図
4(c) に続く工程断面図である。 5 (a) to 5 (c) show FIGS. 4 (a) to 4 (d) of the second embodiment .
It is a process sectional view following 4 (c).
【図6】この発明の実施例3,4の方法,および従来例
2の方法によって得られる化合物半導体素子である2段
リセス型MOSFETの断面図である。[6] The method of Examples 3 and 4 of the present invention, a cross-sectional view of a double recessed gate MOSFET is a compound semiconductor device obtained by the contact and the conventional example 2 method.
【図7】この発明の半導体装置の製造方法の一実施例
(実施例3)を示す工程断面図である。7 is a process cross-sectional view showing an embodiment (Embodiment 3) of the manufacturing method of the semi-conductor device of the present invention.
【図8】この発明の請求項3の半導体装置の製造方法の
一実施例(実施例4)を示す工程断面図である。FIG. 8 is a process sectional view showing one embodiment (Embodiment 4) of the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 of the present invention;
【図9】この発明の請求項5の半導体装置の製造方法の
一実施例(実施例5)を示す工程断面図である。FIG. 9 is a process sectional view showing one embodiment (Embodiment 5) of the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 of the present invention;
【図10】この発明の請求項6の半導体装置の製造方法
の一実施例(実施例6)を示す工程断面図である。FIG. 10 is a process sectional view showing one embodiment (Embodiment 6) of the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 of the present invention;
【図11】実施例5,6のオーバーハング形状のレジス
トパターンを製造するための製造工程を示す工程断面図
である。FIG. 11 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process for manufacturing the overhang-shaped resist patterns of Examples 5 and 6.
【図12】実施例5,6における光アシストエッチング
の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of optically assisted etching in Examples 5 and 6.
【図13】実施例5,6における光アシストエッチング
の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of light-assisted etching in Examples 5 and 6.
【図14】図14(a) 〜図14(c) は従来の半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。 14 (a) to 14 (c) are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a conventional semiconductor device.
【図15】図15(a) 〜図15(c) は従来の半導体装置
の製造方法を示す図6(a) 〜図6(c) に続く工程断面図
である。FIGS . 15 (a) to 15 (c) are cross-sectional views showing a method of manufacturing a conventional semiconductor device, following FIGS . 6 (a) to 6 (c).
【図16】従来の半導体装置の製造方法の他の例の主要
製造工程の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a main manufacturing step in another example of the conventional method of manufacturing a semiconductor device.
【図17】従来の半導体装置の製造方法の他の例の主要
製造工程の断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a main manufacturing step in another example of the conventional method of manufacturing a semiconductor device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中谷 光徳 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社 光・マイクロ波デバイス研 究所内 (72)発明者 石川 高英 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社 光・マイクロ波デバイス研 究所内 (72)発明者 永井 豊 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社 光・マイクロ波デバイス研 究所内 (56)参考文献 特開 平3−227528(JP,A) 特開 平4−137737(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mitsunori Nakatani 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Co., Ltd. Optical and Microwave Device Laboratory (72) Inventor Takahide Ishikawa 4 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo 1-chome, Mitsubishi Electric Corp. Optical and Microwave Device Laboratory (72) Inventor Yutaka Nagai 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corp. Optical and Microwave Device Laboratory (56) References JP-A-3-227528 (JP, A) JP-A-4-137737 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/812
Claims (7)
有する2段リセス型電界効果型トランジスタを製造する
方法において、 半導体基板上に形成した半導体活性層上にフォトレジス
トを塗布し、パターニングを行って上部リセスが形成さ
れる位置にゲート電極が形成される位置を除いて開口部
を形成する工程と、 上記フォトレジストをマスクとして開口部を通して上記
半導体活性層をエッチングして所望の寸法のダミーゲー
トをその中央に残すよう上部リセスの両側部に相当する
凹部を形成する工程と、 該上部リセスの2つの凹部内に絶縁物を封入する工程
と、 上記絶縁物を封入した上部リセス及び半導体活性層から
なる面上に上記ダミーゲートより幅の広い開口部をフォ
トレジストの塗布,パターニングによって形成する工程
と、 上記フォトレジストをマスクとしてその開口部を通して
ドライエッチングを行い上記2つの凹部内の絶縁物を一
部除去する工程と、 残った絶縁膜をマスクとして上記ダミーゲート及びその
下部の半導体層をエッチングして下部リセスを形成する
ことにより2段リセスを得る工程と、 該2段リセスの下段リセス領域内にゲート電極金属を真
空蒸着し、リフトオフしてゲート電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a two-step recessed field-effect transistor having a gate electrode in a lower recess in a two-step recess, wherein a photoresist is applied on a semiconductor active layer formed on a semiconductor substrate and patterned. Forming an opening except for a position where a gate electrode is formed at a position where an upper recess is formed, and etching the semiconductor active layer through the opening using the photoresist as a mask to form a dummy gate having a desired size. Forming recesses corresponding to both sides of the upper recess so as to leave the center in the center thereof; enclosing an insulator in the two recesses of the upper recess; an upper recess and a semiconductor active layer enclosing the insulator. Forming an opening wider than the dummy gate by applying and patterning a photoresist on the surface comprising Dry etching through the opening using photoresist as a mask to partially remove the insulator in the two recesses; and etching the dummy gate and the semiconductor layer therebelow using the remaining insulating film as a mask to form a lower recess. Forming a two-stage recess by forming a gate electrode, and vacuum-depositing a gate electrode metal in a lower-stage recess region of the two-stage recess, and lifting off to form a gate electrode. Manufacturing method.
有する2段リセス型電界効果型トランジスタを製造する
方法において、 半導体基板上に形成した半導体活性層上に絶縁膜よりな
るダミーゲートを形成する工程と、 該ダミーゲートの両側にダミーゲートとは異なる材質の
絶縁膜よりなるサイドウォールを形成する工程と、 該サイドウォール両側の半導体活性層上にフォトレジス
トを塗布したのち、サイドウォールのみを選択的にエッ
チング除去して開口部を形成する工程と、 上記フォトレジスト及びダミーゲートをマスクに上記開
口部を通して半導体活性層をエッチングして上部リセス
の両側の凹部を形成する工程と、 該上部リセスを含む半導体活性層上にフォトレジストを
塗布したのち該フォトレジストをマスクにダミーゲート
を選択的にエッチング除去し、さらに半導体活性層をエ
ッチングして下部リセスを形成することにより2段リセ
スを得る工程と、 該2段リセス領域内にゲート電極金属を真空蒸着し、リ
フトオフしてゲート電極を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。2. A method of manufacturing a two-stage recess type field effect transistor having a gate electrode in a lower stage recess of a two-stage recess, wherein a dummy gate made of an insulating film is formed on a semiconductor active layer formed on a semiconductor substrate. Forming a sidewall made of an insulating film of a material different from that of the dummy gate on both sides of the dummy gate; applying a photoresist on the semiconductor active layer on both sides of the sidewall, and selecting only the sidewall. Forming a recess by etching the semiconductor active layer through the opening using the photoresist and the dummy gate as a mask to form recesses on both sides of the upper recess; After coating a photoresist on the semiconductor active layer including the photoresist, a dummy gate is selected using the photoresist as a mask. Forming a lower recess by etching the semiconductor active layer to form a lower recess, vacuum depositing a gate electrode metal in the lower recess region, and lifting off the gate electrode by lift-off. Forming a semiconductor device.
有する2段リセス型電界効果型トランジスタを製造する
方法において、化合物半導体基板上に、PMGI(ポリ・メチル・グル
タール・イミド)を塗布,露光する工程と、 上記基板上に、下段リセスの大きさに相当する開口部を
有するレジストパターンを形成し、かつ、上記PMGI
をエッチングして同じ程度の開口部を有するPMGIパ
ターンを形成する工程と、 上記PMGIをマスクに基板をエッチングし、下段リセ
スを形成する工程と、 上記PMGIの開口部を現像することにより、開口部寸
法を上段リセスに相当する大きさに広げる工程と、 上記PMGIをマスクに基板をエッチングし、上段リセ
ス,およびさらに深さを深くした下段リセスからなる2
段リセスを形成する工程と、 上記2段リセスの下段リセス上に上記レジストを用いて
蒸着リフトオフによりゲート電極を形成する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 3. A method of manufacturing a two-stage recess type field-effect transistor having a gate electrode in a lower stage recess of a two-stage recess , wherein a PMGI (polymethyl glue) is formed on a compound semiconductor substrate.
(Tar / imide) coating and exposure, and an opening corresponding to the size of the lower recess is formed on the substrate.
Forming a resist pattern having the above-mentioned PMGI
PMGI pattern with the same degree of opening
Forming a turn, etching the substrate using the PMGI as a mask,
Forming a hole, and developing the opening of the PMGI to form the opening
Expanding the method to a size corresponding to the upper recess, and etching the substrate using the PMGI as a mask to form the upper recess.
And a lower recess with a greater depth 2
Forming a step recess and using the resist on the lower recess of the two-step recess
Forming a gate electrode by vapor deposition lift-off.
A method for manufacturing a semiconductor device.
有する2段リセス型電界効果型トランジスタを製造する
方法において、下段リセスである第1のリセスの形成を光アシストエッ
チングを用いて行い2段リセス構造を得ることを特徴と
する半導体装置の製造方法。 4. A method of manufacturing a two-stage recess type field effect transistor having a gate electrode in a lower stage recess of a two-stage recess, wherein the first recess as the lower stage recess is formed by an optically assisted etching.
It is characterized by using a chin to obtain a two-step recess structure.
Semiconductor device manufacturing method.
おいて、 半導体基板上の半導体活性層上にその開口形成部にオー
バーハング形状を有するレジストパターンを形成する工
程と、次いで光アシストエッチングを用いて上記レジストパタ
ーンの上部開口部をマ スクとして上記半導体活性層をエ
ッチングし、第1のリセスを得る工程と、 続いて光を用いない化学反応のみによるエッチングを上
記レジストの開口部下部をマスクとして行い第2のリセ
ス,およびさらに深さを深くした第1のリセスを得る工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein
Forming a resist pattern having an overhang shape in an opening forming portion thereof on a semiconductor active layer on a semiconductor substrate, and then forming the resist pattern using optically assisted etching.
D the semiconductor active layer an upper opening of the over in as mask
Etching to obtain a first recess, followed by etching using only a chemical reaction without using light.
Using the lower portion of the opening of the resist as a mask,
To obtain the first recess with a greater depth
And a method of manufacturing a semiconductor device.
おいて、半導体基板の半導体活性層上にその開口形成部にオーバ
ーハング形状を有するレジストパターンを形成する工程
と、 次いで光を用いない化学反応のみによるエッチングを上
記レジストの開口部下部をマスクとして行なうことによ
り第2のリセスを得る工程と、 光アシストエッチングを上記レジストの開口部上部をマ
スクとして行うことにより 第1のリセスを得る工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the semiconductor device has an opening formed on a semiconductor active layer of a semiconductor substrate.
For forming a resist pattern having a hung shape
And then etching by chemical reaction without light
By using the lower part of the opening of the resist as a mask,
A step of obtaining a second recess and photo-assisted etching are performed on the upper portion of the opening of the resist.
Obtaining a first recess by performing as a mask.
造方法において、オーバーハング形状のレジストの形成工程は、 テーパ状の断面形状を持つ絶縁膜を形成する工程と、 該絶縁膜パターン部分に開口部を持つレジストパターン
を形成する工程と、 該レジストを加熱することにより熱ダレを生ぜしめ該絶
縁膜側面に圧着させる工程と、 該絶縁膜をエッチング除去する工程とからなる ことを特
徴とする半導体装置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 , wherein the step of forming the overhang-shaped resist includes the step of forming an insulating film having a tapered cross-sectional shape , Resist pattern with openings
Forming a resist, and heating the resist to generate heat sag, thereby
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of pressing the insulating film on a side surface thereof; and a step of etching and removing the insulating film .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP04225103A JP3101433B2 (en) | 1992-02-04 | 1992-07-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (5)
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|---|---|---|---|
| JP1911992 | 1992-02-04 | ||
| JP4-19119 | 1992-05-21 | ||
| JP4-155850 | 1992-05-21 | ||
| JP15585092 | 1992-05-21 | ||
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|---|---|
| JPH0637117A JPH0637117A (en) | 1994-02-10 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114724930B (en) * | 2022-03-01 | 2025-10-03 | 广州市众拓光电科技有限公司 | A hundred-nanometer gate and its preparation method and application |
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1992
- 1992-07-31 JP JP04225103A patent/JP3101433B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0637117A (en) | 1994-02-10 |
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