JP3470023B2 - 電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果型トランジスタの製造方法Info
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Description
ンジスタ、特に、通信用機器やコンピュータなどに用い
られる高速化合物半導体IC用の電界効果型トランジス
タの製造方法に関するものである。
いた電界効果型トランジスタ(以下FETと呼ぶ)で
は、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の寄生
ソース・ドレイン抵抗を低減し、かつゲート・ソース間
及びゲート・ドレイン間の耐圧を大きくするため、チャ
ネル層(n層)の上方のゲート電極形成部分の活性層を
2段にエッチングした2段リセス構造が用いられてい
る。
ながら説明する。
GaAs基板11上に、300nm程度の厚みのアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、Siを5×
1017cm―3程度ドープした500nm程度の厚み
のn型GaAs層からなる活性層13とを順次エピタキ
シャル成長させた後、活性層13の上で互いに離れた位
置にAuGe/Ni/Auからなるソース電極15及び
ドレイン電極16をそれぞれ形成する。
レジスト膜41を形成した後、レジスト膜41をマスク
として用い、H3PO4/H2O2/H2O系のエッチ
ング液による活性層13の等方性エッチングを行って、
活性層13に第1レジスト膜41の開口部41aよりも
広い上段のリセス部18を形成する。
のリセス部18の底面の一部を開口した、つまり上段の
リセス部18の底面よりも狭い開口部42aを有する第
2レジスト膜42を形成する。
スト膜42をマスクとして用い、H3PO4/H2O2
/H2O系のエッチング液による活性層13の等方性エ
ッチングを行って、上段のリセス部18内に下段のリセ
ス部19を形成する。
セス部19上にAlからなるゲート電極20を形成す
る。
ース電極15及びドレイン電極16直下のコンタクト部
で最も膜厚が厚く、上段のリセス部18の底部で次に膜
厚が厚く、ゲート電極20直下つまり下段のリセス部1
9の底部で最も膜厚が薄く形成されるため、ゲート・ソ
ース間およびゲート・ドレイン間の寄生ソース・ドレイ
ン抵抗を低減し、かつゲート・ソース間およびゲート・
ドレイン間の耐圧を大きくすることができる。
造を形成するために2回のフォトリソグラフィ工程が必
要であり工程数が多いために製造コストが高くつく。ま
た、上段のリセス部18内での下段のリセス部19の位
置がフォトリソグラフィの位置合わせにより決められる
ことから、ゲート・ソース間の距離およびゲート・ドレ
イン間の距離にばらつきが生じ、形成されるFETにお
けるゲート耐圧および相互コンダクタンスのウェハ面内
均一性および再現性が低いという問題がある。
フィの位置合わせなしで2段リセス構造を形成する方法
として、以下に示す製造方法が用いられている。(文献
Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.31(1
992)pp.2374−2381)以下、その製造方
法について、図8(a)〜(e)を参照しながら説明す
る。
GaAs基板11上に、アンドープGaAs層からなる
バッファ層12と、1.2×1017cm―3程度のS
iをドープしたn型GaAs層からなる厚さ600nm
の活性層13とを順次エピタキシャル成長させた後、S
iN膜からなる絶縁膜21を堆積し、続いて、活性層1
3の上で互いに離れた位置にソース電極15及びドレイ
ン電極16を形成する。
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部51a
を有するレジスト膜51を形成し、このレジスト膜51
をマスクとして絶縁膜21のドライエッチングを行って
絶縁膜21の開口部21aを形成した後、レジスト膜5
1及び絶縁膜21をマスクとして、活性層13の等方性
エッチングを行って、下段のリセス部19を形成する。
膜51をマスクとして絶縁膜21のウェットエッチング
(サイドエッチング)を行って、絶縁膜21の開口部2
1aを側方に拡大する。
膜51及び絶縁膜21をマスクとして活性層13の等方
性エッチングを行う。このとき、下段のリセス部19が
拡大されて側方と下方に広がるとともに、絶縁膜21の
直下の領域が大きく側方に拡大されて下段のリセス部1
9の上面を底面とする上段のリセス部18が形成され
る。
セス部19の底面上にTi/Moからなるゲート電極2
0を形成する。
のフォトリソグラフィ工程しか用いないため、少ない工
程数で、フォトリソグラフィの位置合わせなしで2段リ
セス構造を形成することができる。
記文献に記載されている製造方法では、2回目の活性層
13の等方性エッチングの際、最初に形成した下段のリ
セス部19が下方だけでなく側方にも拡大されるので、
レジスト膜51の開口部51aの幅よりも大きい幅を有
する下段のリセス部19しか形成できないことになる。
つまり、下段のリセス部19の幅が、フォトリソグラフ
ィーの分解能で規定されるレジスト膜51の開口部51
aの最小寸法に比べ、相当大きくなってしまう。また、
2回の活性層13の等方性エッチングの合計により、各
リセス部の寸法や形状が決定されるので寸法及び形状の
制御性が悪いという問題がある。
であり、その目的は、リセス工程において、できるだけ
少ないフォトリソグラフィー工程で、均一性及び制御性
良く2段リセス構造を形成する手段を講ずることによ
り、寄生ソース・ドレイン抵抗が低くかつ高いゲート耐
圧を有するFETを低コストで形成しうるFETの製造
方法を提供することにある。
トランジスタの製造方法は、基板上の半導体領域の上に
絶縁膜を形成する第1の工程と、上記絶縁膜の上に、ゲ
ート電極形成領域に開口部を有する第1のレジスト膜を
形成する第2の工程と、上記第1のレジスト膜をマスク
として上記絶縁膜のエッチングを行って、絶縁膜の開口
部を形成する第3の工程と、上記第1のレジスト膜を除
去した後、基板上に、上記絶縁膜の開口部とオーバーラ
ップする開口部を有する第2のレジスト膜を形成する第
4の工程と、上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスク
として上記半導体領域の等方性エッチングを行って、上
記半導体領域に上記第2のレジスト膜の開口部及び上記
絶縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広い上段の
リセス部を形成する第5の工程と、上記第2のレジスト
膜を除去する第6の工程と、上記絶縁膜をマスクとして
上記半導体領域の異方性エッチングを行って、上記絶縁
膜の開口部の下方に下段のリセス部を形成する第7の工
程とを備えている。
ィ工程で、2回のリセスエッチングを行うことにより、
上段のリセス部と下段のリセス部とからなる2段リセス
構造が形成されるため、請求項1と同様の作用が得られ
る。加えて、ソース側またはドレイン側にオフセットし
た上段のリセス部が形成されるので、ソース側またはド
レイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形成さ
れる。すなわち、ソース側及びドレイン側のゲート耐圧
が独立に制御可能な構造を有するので、ソース側とドレ
イン側とで要求されるゲート耐圧が異なる場合に、その
要求に応じたソース側ゲート耐圧とドレイン側ゲート耐
圧との調整が可能となる。
に、上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の等方性
エッチングを行って、上記上段のリセス部を下方及び側
方に拡大しておくことにより、さらにソース側またはド
レイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形成さ
れるので、上述の作用がより顕著に得られる。。
造方法は、基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成する
第1の工程と、上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域
に開口部を有する第1のレジスト膜を形成する第2の工
程と、上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜
のエッチングを行って絶縁膜の開口部を形成する第3の
工程と、少なくとも上記絶縁膜をマスクとして上記半導
体領域の等方性エッチングを行って、上記半導体領域に
上記絶縁膜の開口部よりも広い上段のリセス部を形成す
る第4の工程と、上記第1のレジスト膜を除去した後、
基板上に、上記絶縁膜の開口部とオーバーラップする開
口部を有する第2のレジスト膜を形成する第5の工程
と、上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上
記半導体領域の等方性エッチングを行って、上記上段の
リセス部の一部を上記第2のレジスト膜の開口部及び上
記絶縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広くなる
ように拡大させる第6の工程と、上記第2のレジスト膜
を除去する第7の工程と、上記絶縁膜をマスクとして上
記半導体領域の異方性エッチングを行って、上記半導体
領域の上記絶縁膜の開口部の下方となる領域に下段のリ
セス部を形成する第8の工程とを備えている。
ィ工程で、2回のリセスエッチングを行うことにより、
上段のリセス部と下段のリセス部とからなる2段リセス
構造が形成されるため、第1の半導体装置と同様の作用
が得られる。加えて、上段のリセス部がサイドエッチに
よってソース側またはドレイン側にオフセットするよう
に拡大されるので、ソース側またはドレイン側でリセス
幅及び深さが大きいリセス部が形成される。すなわち、
ソース側及びドレイン側のゲート耐圧が独立に制御可能
な構造を有するので、ソース側とドレイン側とで要求さ
れるゲート耐圧が異なる場合に、その要求に応じたソー
ス側ゲート耐圧とドレイン側ゲート耐圧との調整が可能
となる。
縁膜の開口部のドレイン側縁部が含まれるように、上記
第2のレジスト膜の開口部と絶縁膜の開口部とがオーバ
ーラップしていることにより、ドレイン側でリセス幅及
び深さが大きいリセス部が形成される。したがって、ソ
ース側及びドレイン側のゲート耐圧が独立に制御可能な
構造を有するとともに、一般的にソース側よりも高いゲ
ート耐圧が要求されることの多いドレイン側ゲート耐圧
が高いFETが形成される。
造方法は、基板上のGaAs層を含む半導体領域の上
に、ゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を
形成する第1の工程と、上記レジスト膜をマスクとして
上記GaAs層の等方性エッチングを行って、上記半導
体領域に上記レジスト膜の開口部よりも広い上段のリセ
ス部を形成する第2の工程と、上記レジスト膜をマスク
として上記GaAs層の異方性エッチングを行って、上
記半導体領域の上記レジスト膜の開口部の下方となる領
域に下段のリセス部を形成する第3の工程とを備え、上
記GaAs層の異方性エッチングは、SiCl4及びN
2の混合ガスを用いて行われるドライエッチングであ
り、上記異方性エッチング及び等方性エッチングを共通
のプラズマドライエッチング装置を用いて行い、上記等
方性エッチングを行う際には高周波電力を印加してプラ
ズマエッチングを行う一方、上記異方性エッチングを行
う際には上記基板を設置した電極に高周波電力を印加し
てプラズマエッチングを行う一方、上記等方性エッチン
グを行う際には高周波電力を停止させるとともに、上記
等方性エッチングと異方性エッチングとで、共通のガス
を含むガスを用いる。
いてエッチング条件を変えるだけで連続的に等方性エッ
チングと異方性エッチングとを行うことが可能となる。
しかも、エッチング条件の変更は、エッチングガスのう
ち一部を変更し、高周波電力のオン・オフを制御するだ
けなので、複雑な操作が不要で簡素な制御によって実行
が可能となる。
(a)〜(d)は、第1の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させた後、第2の活性層13bの上で互いに
離れた位置にAuGe/Ni/Au膜からなるソース電
極15及びドレイン電極16を形成する。
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部17a
を有するレジスト膜17を形成した後、レジスト膜17
をマスクとして第2の活性層13bの等方性エッチング
を行って、レジスト膜17の開口部17aよりも広い上
段のリセス部18を形成する。このとき、エッチングに
使用するプラズマ装置の図示は省略するが、誘導結合型
ドライエッチング装置(以下ICP)を用い、反応室内
にSiCl4/SF6混合ガスを導入し、基板電極に高
周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行う。
膜17をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッ
チングを行って、上段のリセス部18内に、レジスト膜
17の開口部17aの幅にほぼ等しい幅を有する下段の
リセス部19を形成する。このとき、プラズマ装置とし
て同じICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6/
N2混合ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加
する条件で異方性エッチングを行う。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
上段のリセス部18を形成するための1回目のエッチン
グ(等方性エッチング)で用いたレジスト膜17をその
まま用いて、2回目のエッチング(異方性エッチング)
を行って下段のリセス部19を形成するので、上段のリ
セス部18内における下段のリセス部19の位置が自己
整合的に決定される。しかも、2回目のエッチング工程
では、異方性エッチングを行っているので、最初に形成
した上段のリセス部18の寸法がほとんど変化せず、リ
セス部全体の形状や幅寸法の制御性がよい。また、下段
のリセス部19の幅はレジスト膜17の幅にほぼ等しい
ので、微細な構造を実現できる。よって、フォトリソグ
ラフィー工程数の低減を図りつつ、寄生ソース・ドレイ
ン抵抗が低くかつ高いゲート耐圧を有するFETを、均
一性及び再現性良く製造することができる。
目のエッチングと2回目のエッチングにおいて、同一の
エッチング装置(プラズマ装置)を用いながら、エッチ
ング条件を変えるだけで、等方性エッチングと異方性エ
ッチングとに切り換えることが容易となる。すなわち、
図1(b)に示す工程では、反応室内にSiCl4/S
F6混合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加し
ない条件でGaAs層のエッチングを行うと、等方性の
強いエッチングとなるので、第2の活性層13bにレジ
スト膜17の開口部17aの幅よりも広い幅を有する上
段のリセス部18が形成される。また、図1(c)に示
す工程では、反応室内にSiCl4/SF6/N2混合
ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加する条件で
GaAs層のエッチングを行うと、非常に異方性が強
く、レジスト膜17の開口部17aの幅にほぼ等しい幅
を有する下段のリセス部19を形成することができる。
しかも、その間、上段のリセス部18の形状はほとんど
変わらない。
(エッチング停止層14)を設け、AlGaAs層がこ
のエッチングガスに少しずつしかエッチングされないの
を利用することにより、深さがエッチング停止層14の
位置で規定される寸法精度のよい下段のリセス部19を
形成することができる。そして、下段のリセス部19の
深さが精度よく制御されるので、下段のリセス部19の
下方にあるチャネル領域となる第1の活性層13aの厚
みがほぼ一定となり、しきい値等の特性のばらつきの少
ないFETが形成されることになる。
(a)〜(e)は、第2の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO2膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21を貫通する接続孔内にAuGe/Ni/Au
膜からなるソース電極15及びドレイン電極16を形成
する。
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部23a
を有するレジスト膜23を形成した後、レジスト膜23
をマスクとして、フッ酸を用いた絶縁膜21のウェット
エッチング(サイドエッチング)を行って、絶縁膜21
にレジスト膜23の開口部23aよりも広い開口部21
aを形成する。
膜23及び絶縁膜21をマスクとして第2の活性層13
bの等方性エッチングを行って、絶縁膜21の開口部2
1aよりも広い上段のリセス部18を形成する。このと
き、エッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略す
るが、ICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6混
合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条
件で等方性エッチングを行う。
膜23をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッ
チングを行って、上段のリセス部18内に、レジスト膜
23の開口部23aの幅にほぼ等しい幅を有する下段の
リセス部19を形成する。このとき、プラズマ装置とし
て同じICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6/
N2混合ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加
する条件で異方性エッチングを行う。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、2段リセス構造が形成
されるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮するこ
とができる。
に、基板上に堆積した絶縁膜21に、レジスト膜23の
開口部23aよりも幅が広い開口部21aを形成した
後、レジスト膜23及び絶縁膜21をマスクとして等方
性の強いドライエッチングを行って上段のリセス部18
を形成しているので、第1の実施形態よりも上段のリセ
ス部18のリセス幅を広くすることができる。すなわ
ち、下段のリセス部19の幅は小さく維持しながら、上
段のリセス部18の幅のみを拡大できるので、微細構造
を崩すことなく、第1の実施形態に比べてより高いゲー
ト耐圧を有するFETを製造することができるという利
点がある。
(a)〜(e)は、第3の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO2膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21の一部を開口して、第2の活性層13bの上
で互いに離れた位置にAuGe/Ni/Au膜からなる
ソース電極15及びドレイン電極16を形成する。
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部31a
を有する第1レジスト膜31を形成した後、第1レジス
ト膜31をマスクとして、CF4ガスを用いた絶縁膜2
1のドライエッチングを行って、第1レジスト膜31の
開口部31aと幅がほぼ等しい開口部21aを形成す
る。続いて、第1レジスト膜31及び絶縁膜21をマス
クとして第2の活性層13bの等方性エッチングを行っ
て、絶縁膜21の開口部21aよりも広い上段のリセス
部18を形成する。このとき、エッチングに使用するプ
ラズマ装置の図示は省略するが、ICPを用い、反応室
内にSiCl4/SF6混合ガスを導入し、基板電極に
高周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行
う。
スト膜31を除去した後、絶縁膜21から上段のリセス
部18に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aと
オーバーラップする開口部32aを有する第2レジスト
膜32を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口
部32aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの
幅と同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしている
ので、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁
膜21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出し
た状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び
絶縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性
エッチングを行って、上段のリセス部18のドレイン側
の部分のみを、第2レジスト膜32の開口部32a及び
絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よりも
広くなるように側方及び下方に拡大させる。つまり、ド
レイン側サイドエッチ部33を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上段の
リセス部18内に、絶縁膜21の開口部21aの幅にほ
ぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成する。こ
のとき、プラズマ装置として同じICPを用い、反応室
内にSiCl4/SF6/N2混合ガスを導入して、基
板電極に高周波電力を印加する条件で異方性エッチング
を行う。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
よって上段のリセス部18が深さ方向及びドレイン方向
に拡大されて、ドレイン側にオフセットした形状となっ
ている。このリセス部の形状は、第1の実施形態のリセ
ス部の形状に比べ、ドレイン側でリセス幅及び深さが大
きい。その結果、形成されるFETは、ソース側及びド
レイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造となり、
かつ一般的にソース側よりも高いゲート耐圧が要求され
ることの多いドレイン側ゲート耐圧が第1の実施形態の
FETよりもさらに高くなるという利点がある。
21の開口部21aを形成する際に、異方性エッチング
でなく等方性エッチングを行ってもよい。その場合、第
2の実施形態の効果に加えて、上述の効果が得られるこ
とになる。
(a)〜(e)は、第4の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
るエッチング停止層14と、5×1017cm―3程度
のSiがドープされた厚みが400nm程度のn型Ga
As層からなる第2の活性層13bとを、順次エピタキ
シャル成長させる。その後、基板上に、厚みが100n
m程度のSiO2膜からなる絶縁膜21を形成し、この
絶縁膜21を貫通する接続孔内にAuGe/Ni/Au
膜からなるソース電極15及びドレイン電極16を形成
する。
に、第1レジスト膜31を形成した後、第1レジスト膜
31をマスクとして、CF4ガスを用いた絶縁膜21の
ドライエッチングを行って、第1レジスト膜31の開口
部31aと幅がほぼ等しい開口部21aを形成する。
スト膜31を除去した後、絶縁膜21上から開口部21
a内に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aとオ
ーバーラップする開口部32aを有する第2レジスト膜
32を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口部
32aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの幅
と同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしているの
で、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁膜
21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出した
状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び絶
縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性エ
ッチングを行って、第2レジスト膜32の開口部32a
及び絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よ
りも広い上段のリセス部18を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上段の
リセス部18の下方に、絶縁膜21の開口部21aの幅
にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成す
る。なお、下段のリセス部19のソース側の側面は、元
の上段のリセス部18の側面よりもソース側に形成され
る結果、最終的な仕上がり形状においては、上段のリセ
ス部18のソース側側面と下段のリセス部19のソース
側側面は共通の平面内にあることになる。このとき、プ
ラズマ装置として同じICPを用い、反応室内にSiC
l4/SF6/N2混合ガスを導入して、基板電極に高
周波電力を印加する条件で異方性エッチングを行う。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
ドレイン側にオフセットした上段のリセス部18を形成
しているので、第1の実施形態のリセス部の形状に比
べ、ドレイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が
形成される。その結果、形成されるFETは、ソース側
及びドレイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造と
なり、かつ一般的にソース側よりも高いゲート耐圧が要
求されることの多いドレイン側ゲート耐圧が第1の実施
形態のFETよりもさらに高くなるという利点がある。
部全体の形状が、ドレイン側のみで2段リセス構造とな
っているが、図4(c)に示す工程において、第2レジ
スト膜32aの位置やエッチング量によっては、上段の
リセス部18が絶縁膜21の開口部21aよりも左方に
まで広がることはあり得る。しかし、その場合にも上述
の作用効果を発揮することができる。
(a)〜(e)は、第5の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
4の実施形態における図4(a)〜(c)に示す工程を
終了している。そして、図4(c)に示す第1レジスト
膜31を除去した後、絶縁膜21から上段のリセス部1
8に跨る領域の上に、絶縁膜21の開口部21aとオー
バーラップする開口部32aを有する第2レジスト膜3
2を形成する。ただし、第2レジスト膜32の開口部3
2aの幅は、第1レジスト膜31の開口部31aの幅と
同じ程度で、かつドレイン側にオフセットしているの
で、第2レジスト膜32の開口部32a内には、絶縁膜
21の開口部21aのうちドレイン側の縁部が露出した
状態となっている。そして、第2レジスト膜32及び絶
縁膜21をマスクとして第2の活性層13bの等方性エ
ッチングを行って、第2レジスト膜32の開口部32a
及び絶縁膜21の開口部21aのオーバーラップ領域よ
りも広い上段のリセス部18を形成する。このとき、エ
ッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略するが、
ICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6混合ガス
を導入し、基板電極に高周波電力を印加しない条件で等
方性エッチングを行う。
スト膜32を除去した後、絶縁膜21をマスクとして第
2の活性層13bの第2回目の等方性エッチングを行
う。この第2回目の等方性エッチングによって、上段の
リセス部18は下方及び側方に拡大されるとともに、第
2の活性層13bのうち絶縁膜21の開口部21aのソ
ース側縁部の直下領域がサイドエッチングされる。この
とき、エッチングに使用するプラズマ装置の図示は省略
するが、ICPを用い、反応室内にSiCl4/SF6
混合ガスを導入し、基板電極に高周波電力を印加しない
条件で等方性エッチングを行う。
1をマスクとして第2の活性層13bの異方性エッチン
グを行って、上段のリセス部18内に、絶縁膜21の開
口部21aの幅にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部
19を形成する。このとき、プラズマ装置として同じI
CPを用い、反応室内にSiCl4/SF6/N2混合
ガスを導入して、基板電極に高周波電力を印加する条件
で異方性エッチングを行う。その結果、基本的には上記
第3の実施形態におけるリセス部とほぼ同じ形状を有す
るリセス部が形成されることになる。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
に、1回のフォトリソグラフィ工程で、同一のエッチン
グ装置を用いて異なるエッチング条件により2回のリセ
スエッチングを行うことにより、上段のリセス部18と
下段のリセス部19とからなる2段リセス構造が形成さ
れるため、第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
上段のリセス部18を形成した後、これを下方及び側方
に拡大させているので、上記第4の実施形態よりもさら
にドレイン側でリセス幅及び深さが大きいリセス部が形
成される。その結果、形成されるFETは、ソース側及
びドレイン側のゲート耐圧を独立に制御可能な構造とな
り、かつソース側よりも高いゲート耐圧が要求されるド
レイン側ゲート耐圧が第4の実施形態のFETよりもさ
らに高くなるという利点がある。
21の開口部21aを形成する際に、異方性エッチング
でなく等方性エッチングを行ってもよい。その場合、上
段のリセス部18の寸法をより細やかに調整できるとい
う利点がある。
(a)〜(d)は、第6の実施形態によるFETの製造
工程における構造を示す断面図である。
GaAs基板11上に、厚みが300nm程度のアンド
ープGaAs層からなるバッファ層12と、5×10
17cm―3程度のSiがドープされた厚みが100n
m程度のn型GaAs層からなる第1の活性層13a
と、厚みが10〜20nm程度のAlGaAs層からな
る第1のエッチング停止層14aと、5×1017cm
―3程度のSiがドープされた厚みが200nm程度の
n型GaAs層からなる第2の活性層13bと、厚みが
5〜10nm程度のAlGaAs層からなる第2のエッ
チング停止層14bと、5×1017cm―3程度のS
iがドープされた厚みが200nm程度のn型GaAs
層からなる第3の活性層13cとを順次エピタキシャル
成長させた後、第3の活性層13cの上で互いに離れた
位置にAuGe/Ni/Au膜からなるソース電極15
及びドレイン電極16を形成する。
に、ゲート電極を形成しようとする領域に開口部17a
を有するレジスト膜17を形成した後、レジスト膜17
をマスクとして第3の活性層13cの等方性エッチング
を行って、レジスト膜17の開口部17aよりも広い上
段のリセス部18を形成する。このとき、エッチングに
使用するプラズマ装置の図示は省略するが、誘導結合型
ドライエッチング装置(以下ICP)を用い、反応室内
にSiCl4/SF6混合ガスを導入し、基板電極に高
周波電力を印加しない条件で等方性エッチングを行う。
膜17をマスクとして第2のエッチング停止層14b及
び第2の活性層13bの異方性エッチングを行って、上
段のリセス部18内に、レジスト膜17の開口部17a
の幅にほぼ等しい幅を有する下段のリセス部19を形成
する。このとき、プラズマ装置として同じICPを用
い、反応室内にSiCl4/SF6/N2混合ガスを導
入して、基板電極に高周波電力を印加する条件で異方性
エッチングを行う。第2エッチング停止層14bは、こ
のエッチングガスによっては少しずつしかエッチングさ
れないが、第1エッチング停止層14aに比べると厚み
が薄いのでエッチング時間を長くすれば除去することが
できる。その結果、第1の実施形態におけるリセス部の
形状とほぼ同じ形状を有するリセス部が形成されること
になる。
セス部19の底面の上にAlからなるゲート電極20を
形成する。
第1の実施形態と同様に、1回のフォトリソグラフィ工
程で、同一のエッチング装置を用いて異なるエッチング
条件により2回のリセスエッチングを行うことにより、
2段リセス構造が形成されるため、第1の実施形態と同
様の効果を発揮することができる。
2つのAlGaAs層(第1,第2のエッチング停止層
14a,14b)を設け、下段のリセス部19だけでな
く、深さが第2のエッチング層まで達した寸法精度のよ
い上段のリセス部18を形成することができる。したが
って、下段のリセス部19の深さだけでなく上段のリセ
ス部18の深さも精度よく制御されるので、しきい値や
ゲート耐圧特性のばらつきの少ないFETが形成される
ことになる。
態の製造方法において、活性層内に2つのエッチング停
止層14a,14bを設けた例について説明したが、上
記第2〜第5の実施形態においても、2つまたはそれ以
上の数のエッチング停止層を設けることができる。
は、上段のリセス部を全てドレイン側にオフセットさせ
るようにしたが、本発明はかかる実施形態に限定される
ものではなく、場合によってはソース側にオフセットし
ていてもよい。
ことができる。
ト膜と絶縁膜とをマスクとして等方性エッチングにより
上段のリセス部を形成した後、絶縁膜をマスクとして下
段のリセス部を形成することにより、ソース側とドレイ
ン側とで幅と深さの異なる2段リセス形状が得られるの
で、ソース側とドレイン側とで異なるゲート耐圧特性が
要求される場合にも、所望の特性を有するFETを製造
することができる。
後、下段のリセス部を形成することにより、ソース側と
ドレイン側とで幅と深さが異なり、かつ一方の幅と深さ
が特に大きい2段リセス形状が得られるので、上述の効
果をより顕著に得ることができる。
より上段のリセス部を形成した後、開口部が互いにオー
バーラップするレジスト膜と絶縁膜とをマスクとして等
方性エッチングにより上段のリセス部を下方及び側方に
拡大させる等方性エッチングを行い、その後、下段のリ
セス部を絶縁膜をマスクとする異方性エッチングにより
形成することにより、ソース側とドレイン側とで幅と深
さが異なり、かつ一方の幅と深さが特に大きい2段リセ
ス形状が得られるので、上述の効果をより顕著に得るこ
とができる。
セス部を形成することにより、一般的にソース側よりも
高いゲート耐圧が要求されることの多いドレイン側ゲー
ト耐圧が高いFETを製造することができる。
件を変えるだけで連続的に等方性エッチングと異方性エ
ッチングとを行うことにより、複雑な操作が不要で簡素
な制御によってFETを製造することができる。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ンジスタの各製造工程における構造を示す断面図であ
る。
ける製造工程を示す断面図である。
ける製造工程を示す断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成
する第1の工程と、 上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域に開口部を有す
る第1のレジスト膜を形成する第2の工程と、 上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜のエッ
チングを行って、絶縁膜の開口部を形成する第3の工程
と、 上記第1のレジスト膜を除去した後、基板上に、上記絶
縁膜の開口部とオーバーラップする開口部を有する第2
のレジスト膜を形成する第4の工程と、 上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上記半
導体領域の等方性エッチングを行って、上記半導体領域
に上記第2のレジスト膜の開口部及び上記絶縁膜の開口
部のオーバーラップ領域よりも広い上段のリセス部を形
成する第5の工程と、 上記第2のレジスト膜を除去する第6の工程と、 上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の異方性エッ
チングを行って、上記絶縁膜の開口部の下方に下段のリ
セス部を形成する第7の工程とを備えている電界効果型
トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の電界効果トランジスタの
製造方法において、 上記第6の工程と上記第7の工程との間に、上記絶縁膜
をマスクとして上記半導体領域の等方性エッチングを行
って、上記上段のリセス部を下方及び側方に拡大するこ
とを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 基板上の半導体領域の上に絶縁膜を形成
する第1の工程と、 上記絶縁膜の上に、ゲート電極形成領域に開口部を有す
る第1のレジスト膜を形成する第2の工程と、 上記第1のレジスト膜をマスクとして上記絶縁膜のエッ
チングを行って絶縁膜の開口部を形成する第3の工程
と、 少なくとも上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の
等方性エッチングを行って、上記半導体領域に上記絶縁
膜の開口部よりも広い上段のリセス部を形成する第4の
工程と、 上記第1のレジスト膜を除去した後、基板上に、上記絶
縁膜の開口部とオーバーラップする開口部を有する第2
のレジスト膜を形成する第5の工程と、 上記絶縁膜及び第2のレジスト膜をマスクとして上記半
導体領域の等方性エッチングを行って、上記上段のリセ
ス部の一部を上記第2のレジスト膜の開口部及び上記絶
縁膜の開口部のオーバーラップ領域よりも広くなるよう
に拡大させる第6の工程と、 上記第2のレジスト膜を除去する第7の工程と、 上記絶縁膜をマスクとして上記半導体領域の異方性エッ
チングを行って、上記半導体領域の上記絶縁膜の開口部
の下方となる領域に下段のリセス部を形成する第8の工
程とを備えている電界効果型トランジスタの製造方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の電界効果トランジスタの製造方法において、 上記第2のレジスト膜の開口部内に上記絶縁膜の開口部
のドレイン側縁部が含まれるように、上記第2のレジス
ト膜の開口部と絶縁膜の開口部とがオーバーラップして
いることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方
法。 - 【請求項5】 基板上のGaAs層を含む半導体領域の
上に、ゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜
を形成する第1の工程と、 上記レジスト膜をマスクとして上記GaAs層の等方性
エッチングを行って、上記半導体領域に上記レジスト膜
の開口部よりも広い上段のリセス部を形成する第2の工
程と、 上記レジスト膜をマスクとして上記GaAs層の異方性
エッチングを行って、上記半導体領域の上記レジスト膜
の開口部の下方となる領域に下段のリセス部を形成する
第3の工程とを備え、 上記GaAs層の異方性エッチングは、SiCl4及び
N2の混合ガスを用いて行われる ドライエッチングであ
り、 上記異方性エッチング及び等方性エッチングは、共通の
プラズマドライエッチング装置を用いて行われ、 上記異方性エッチングを行う際には上記基板を設置した
電極に高周波電力を印加してプラズマエッチングを行う
一方、上記等方性エッチングを行う際には高周波電力を
停止させるとともに、 上記等方性エッチングと異方性エッチングとで、共通の
ガスを含むガスを用いることを特徴とする電界効果型ト
ランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28006297A JP3470023B2 (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 電界効果型トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28006297A JP3470023B2 (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 電界効果型トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121469A JPH11121469A (ja) | 1999-04-30 |
| JP3470023B2 true JP3470023B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=17619783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28006297A Expired - Fee Related JP3470023B2 (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 電界効果型トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470023B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7837544B2 (ja) * | 2022-04-26 | 2026-03-31 | 株式会社シグマ | 固体撮像素子の製造方法 |
-
1997
- 1997-10-14 JP JP28006297A patent/JP3470023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11121469A (ja) | 1999-04-30 |
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