JP3294411B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- resist film
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/015—Manufacture or treatment of FETs having heterojunction interface channels or heterojunction gate electrodes, e.g. HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/012—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
- H10D64/0124—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors
- H10D64/0125—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors characterised by the sectional shape, e.g. T or inverted T
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/10—Lift-off masking
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
化合物半導体ヘテロ接合を含む電界効果型半導体装置に
関する。
化合物半導体ヘテロ接合を含む電界効果型半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】高電子移動度トランジスタ(HEMT)
に代表される電界効果型化合物半導体装置は、高速動作
に優れた半導体装置であり、マイクロ波通信、衛星通信
等に利用されている。近年、さらに高性能、高信頼性が
求められ、特に効率、利得の高いものが要求されてい
る。
に代表される電界効果型化合物半導体装置は、高速動作
に優れた半導体装置であり、マイクロ波通信、衛星通信
等に利用されている。近年、さらに高性能、高信頼性が
求められ、特に効率、利得の高いものが要求されてい
る。
【0003】図6(A)は、電界効果型化合物半導体装
置の基本構成(MESFET)を概略的に示す。下地結
晶層51の上にn型GaAsで形成された活性層52が
形成されている。下地結晶層51は、たとえば半絶縁性
GaAs基板の上に半絶縁性GaAsバッファ層を成長
したものである。
置の基本構成(MESFET)を概略的に示す。下地結
晶層51の上にn型GaAsで形成された活性層52が
形成されている。下地結晶層51は、たとえば半絶縁性
GaAs基板の上に半絶縁性GaAsバッファ層を成長
したものである。
【0004】活性層52に電流を流すために、2つの電
流電極53s、53dが活性層52上に形成されてい
る。これらの電流電極53は、活性層52とオーミック
接触を形成する。電流電極の1方はソース電極53s、
他方はドレイン電極53dとなる。
流電極53s、53dが活性層52上に形成されてい
る。これらの電流電極53は、活性層52とオーミック
接触を形成する。電流電極の1方はソース電極53s、
他方はドレイン電極53dとなる。
【0005】電流電極53s、53dの間を流れる電流
を制御するため、中間の位置にゲート電極56が形成さ
れている。ゲート電極56は、活性層52に対してショ
ットキ接触を形成する。
を制御するため、中間の位置にゲート電極56が形成さ
れている。ゲート電極56は、活性層52に対してショ
ットキ接触を形成する。
【0006】なお、ゲート電極56と電流電極53との
間の活性層52表面は、シリコン窒化膜54とシリコン
酸化膜55の積層によってパッシベーションされてい
る。この絶縁物積層はゲート電極56を活性層52から
離す役割も果たす。
間の活性層52表面は、シリコン窒化膜54とシリコン
酸化膜55の積層によってパッシベーションされてい
る。この絶縁物積層はゲート電極56を活性層52から
離す役割も果たす。
【0007】この構成では、ゲート電極56とドレイン
電極53dとの間に高電圧が印加されると、ゲート電極
56端部おいて電界集中が生じ、リーク電流が流れる。
また、活性層52は不純物をドープされているため、不
純物散乱の影響を受ける。
電極53dとの間に高電圧が印加されると、ゲート電極
56端部おいて電界集中が生じ、リーク電流が流れる。
また、活性層52は不純物をドープされているため、不
純物散乱の影響を受ける。
【0008】活性層52をノンドープでバンドギャップ
の狭い電子走行層とn型不純物をドープし、バンドギャ
ップの広い電子供給層との積層で構成すると、HEMT
となる。電子供給層内の電子は電子走行層内に移り、不
純物のないノンドープ結晶中を高速で移動することが可
能となる。さらに、電子供給層と電子走行層との界面に
おけるヘテロ接合において、狭い量子井戸が電子走行層
側に形成され、電子は2次元電子ガスとなって移動す
る。
の狭い電子走行層とn型不純物をドープし、バンドギャ
ップの広い電子供給層との積層で構成すると、HEMT
となる。電子供給層内の電子は電子走行層内に移り、不
純物のないノンドープ結晶中を高速で移動することが可
能となる。さらに、電子供給層と電子走行層との界面に
おけるヘテロ接合において、狭い量子井戸が電子走行層
側に形成され、電子は2次元電子ガスとなって移動す
る。
【0009】また、ゲート電極は電子走行層と離される
ため、ゲート電極端部における電界集中は緩和される。
電子走行層に不純物をドープしても同様の2次元電子ガ
スが得られる。このような構成の半導体装置も電極構造
においては図6(A)に示すMESFETと同様である
ため、本発明明細書では電界効果型半導体装置として総
称する。
ため、ゲート電極端部における電界集中は緩和される。
電子走行層に不純物をドープしても同様の2次元電子ガ
スが得られる。このような構成の半導体装置も電極構造
においては図6(A)に示すMESFETと同様である
ため、本発明明細書では電界効果型半導体装置として総
称する。
【0010】MESFETの場合、活性層はチャネルと
なる半導体層であり、HEMTの場合、活性層は電子走
行層と電子供給層との積層である。電界効果型化合物半
導体装置の高性能、高信頼性のためには、ゲート電極端
部における電界集中を緩和することが好ましい。また、
高速動作のためには、各電極に付随する容量を低下する
ことが好ましい。また、化合物半導体結晶表面は、結合
の不完全性や金属、酸素等の吸着により表面空乏層が形
成され、内部に影響を与える。動作の安定性のために
は、活性層表面はパッシベーション膜で覆うことが好ま
しい。
なる半導体層であり、HEMTの場合、活性層は電子走
行層と電子供給層との積層である。電界効果型化合物半
導体装置の高性能、高信頼性のためには、ゲート電極端
部における電界集中を緩和することが好ましい。また、
高速動作のためには、各電極に付随する容量を低下する
ことが好ましい。また、化合物半導体結晶表面は、結合
の不完全性や金属、酸素等の吸着により表面空乏層が形
成され、内部に影響を与える。動作の安定性のために
は、活性層表面はパッシベーション膜で覆うことが好ま
しい。
【0011】図6(B)は、改良された電界効果型化合
物半導体装置の構成を概略的に示す。下地結晶層51の
上にノンドープGaAs層またはn型GaAs層で形成
された電子走行層60がエピタキシャルに形成され、そ
の上に電子供給層兼電位障壁層となるn型AlGaAs
層61がエピタキシャルに形成されている。
物半導体装置の構成を概略的に示す。下地結晶層51の
上にノンドープGaAs層またはn型GaAs層で形成
された電子走行層60がエピタキシャルに形成され、そ
の上に電子供給層兼電位障壁層となるn型AlGaAs
層61がエピタキシャルに形成されている。
【0012】この電子供給層61の上に、さらにノンド
ープのGaAs層62が保護(パッシベーション)層と
してエピタキシャルに成長されている。電子走行層6
0、電子供給層61で構成される活性層の表面は、ノン
ドープGaAs層で形成された保護層62によって覆わ
れるため、表面の影響から開放される。
ープのGaAs層62が保護(パッシベーション)層と
してエピタキシャルに成長されている。電子走行層6
0、電子供給層61で構成される活性層の表面は、ノン
ドープGaAs層で形成された保護層62によって覆わ
れるため、表面の影響から開放される。
【0013】保護層62の上にさらにシリコン窒化膜5
4、シリコン酸化膜55が積層され、絶縁保護膜を形成
する。シリコン酸化膜55、シリコン窒化膜54に開口
が形成され、この開口にならって保護層62にも開口が
形成される。電子供給層61表面は、この開口内に露出
される。
4、シリコン酸化膜55が積層され、絶縁保護膜を形成
する。シリコン酸化膜55、シリコン窒化膜54に開口
が形成され、この開口にならって保護層62にも開口が
形成される。電子供給層61表面は、この開口内に露出
される。
【0014】開口内に露出された電子供給層61、保護
層62を埋め込むように、ゲート電極56が形成されて
いる。ゲート電極56は、電子供給層61に対しショッ
トキ接触を形成する。
層62を埋め込むように、ゲート電極56が形成されて
いる。ゲート電極56は、電子供給層61に対しショッ
トキ接触を形成する。
【0015】また、ゲート電極56両側において、絶縁
保護層54、55は除去され、保護層62表面にソース
電極53s、ドレイン電極53dが形成されている。こ
の構成によれば、ゲート電極56は電子供給層61によ
って電子走行層60から隔てられているため、ゲート電
極端部における電界集中は緩和される。さらに、電子供
給層61表面はノンドープGaAs層で形成された保護
層62によって覆われているため、ゲート電極とオーミ
ック電極53s、53dの間の寄生容量が低減する。ま
た、活性層表面は保護層62によって覆われているた
め、表面の影響から開放される。
保護層54、55は除去され、保護層62表面にソース
電極53s、ドレイン電極53dが形成されている。こ
の構成によれば、ゲート電極56は電子供給層61によ
って電子走行層60から隔てられているため、ゲート電
極端部における電界集中は緩和される。さらに、電子供
給層61表面はノンドープGaAs層で形成された保護
層62によって覆われているため、ゲート電極とオーミ
ック電極53s、53dの間の寄生容量が低減する。ま
た、活性層表面は保護層62によって覆われているた
め、表面の影響から開放される。
【0016】しかしながら、この構成によっては、ソー
ス電極53s、ドレイン電極53dは、保護層62によ
って活性層61から隔てられてしまう。このため、良好
なオーミック接触を形成することが困難になる。
ス電極53s、ドレイン電極53dは、保護層62によ
って活性層61から隔てられてしまう。このため、良好
なオーミック接触を形成することが困難になる。
【0017】図6(C)は、オーミック電極の特性を改
善することのできる改良され構成を示す。本構成におい
ては、ソース電極53s、ドレイン53d下の保護層6
2が除去され、電子供給層61に直接ソース電極53
s、ドレイン53dが接触している。ノンドープ半導体
層を介在しないことにより、ソース電極53s、ドレイ
ン電極53dのオーミック特性は改善される。
善することのできる改良され構成を示す。本構成におい
ては、ソース電極53s、ドレイン53d下の保護層6
2が除去され、電子供給層61に直接ソース電極53
s、ドレイン53dが接触している。ノンドープ半導体
層を介在しないことにより、ソース電極53s、ドレイ
ン電極53dのオーミック特性は改善される。
【0018】図6(B)の構成同様、電極と接触しない
領域においては、活性層表面はノンドープGaAsの保
護層62によって覆われいるため、表面の影響が低減す
る。
領域においては、活性層表面はノンドープGaAsの保
護層62によって覆われいるため、表面の影響が低減す
る。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】図6(C)の構成にお
いて、オーミック電極53を形成する際には、オーミッ
ク電極を形成すべき領域に開口を有するレジストマスク
を形成し、オーミック電極層を電子ビーム(EB)蒸
着、スパッタリング等によって蒸着する。電極層形成
後、ホトレジスト層をアルカリ溶液等によって除去し、
同時にホトレジスト層上の電極層をリフトオフする。
いて、オーミック電極53を形成する際には、オーミッ
ク電極を形成すべき領域に開口を有するレジストマスク
を形成し、オーミック電極層を電子ビーム(EB)蒸
着、スパッタリング等によって蒸着する。電極層形成
後、ホトレジスト層をアルカリ溶液等によって除去し、
同時にホトレジスト層上の電極層をリフトオフする。
【0020】ところが、リストオフ工程における溶液処
理の間に、オーミック電極53s、53dと保護層62
との間に形成された狭い間隙部で活性層表面に食い込む
ノッチ64が形成される。ノッチ64が形成されると、
電流低下の原因となり、半導体装置の性能が低下する。
理の間に、オーミック電極53s、53dと保護層62
との間に形成された狭い間隙部で活性層表面に食い込む
ノッチ64が形成される。ノッチ64が形成されると、
電流低下の原因となり、半導体装置の性能が低下する。
【0021】本発明の目的は、ノンドープ化合物半導体
保護層に開口を形成し、開口内にオーミック電極を形成
する際にも、ノッチ発生を防止することのできる半導体
装置の製造方法を提供することである。
保護層に開口を形成し、開口内にオーミック電極を形成
する際にも、ノッチ発生を防止することのできる半導体
装置の製造方法を提供することである。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、キャリアがその内部を走行する化合物半導体の活性
層を、下地結晶上にエピタキシャル成長する工程と、前
記活性層上に配置され、活性層表面を保護するアンドー
プ化合物半導体層を含む保護層を形成する工程と、前記
保護層上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト
膜を露光現像して開口部を形成する工程と、前記レジス
ト膜の表面に対して、方向性のあるキュアリングを行う
工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記アンドープ
化合物半導体層を異方性エッチングし、前記活性層を露
出する工程と、前記レジスト膜の一部を酸素プラズマで
処理する工程と、前記露出した活性層を埋め込むように
電極層を形成する工程と、前記レジスト膜を除去すると
共にその上の電極層をリフトオフする工程とを含む半導
体装置の製造方法が提供される。
ば、キャリアがその内部を走行する化合物半導体の活性
層を、下地結晶上にエピタキシャル成長する工程と、前
記活性層上に配置され、活性層表面を保護するアンドー
プ化合物半導体層を含む保護層を形成する工程と、前記
保護層上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト
膜を露光現像して開口部を形成する工程と、前記レジス
ト膜の表面に対して、方向性のあるキュアリングを行う
工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記アンドープ
化合物半導体層を異方性エッチングし、前記活性層を露
出する工程と、前記レジスト膜の一部を酸素プラズマで
処理する工程と、前記露出した活性層を埋め込むように
電極層を形成する工程と、前記レジスト膜を除去すると
共にその上の電極層をリフトオフする工程とを含む半導
体装置の製造方法が提供される。
【0023】
【0024】
【作用】活性層、保護層を形成した後、レジスト膜を形
成し、レジスト膜をパターニングする。レジストマスク
を形成した後、紫外線等により方向性のあるキュアリン
グをする。キュアリングによって、レジストマスク上面
は硬化が進むが、側面は硬化する程度が少ない。活性層
表面を露出するための保護層のエッチングに続き、ホト
レジストマスクの一部をプラズマ処理する。このプラズ
マ処理によって、硬化が進んでいないレジスト膜側部が
優先的に除去され、保護層上部にオーバハングが形成さ
れる。電極層を堆積すると活性層表面を埋め込む電極
は、保護層のオーバハングレジスト膜下部にまで延在す
る。その後電極層をレジストマスクと共にリフトオフす
れば、保護層上面にまで延在し、保護層との間に間隙を
生じない電極が得られる。
成し、レジスト膜をパターニングする。レジストマスク
を形成した後、紫外線等により方向性のあるキュアリン
グをする。キュアリングによって、レジストマスク上面
は硬化が進むが、側面は硬化する程度が少ない。活性層
表面を露出するための保護層のエッチングに続き、ホト
レジストマスクの一部をプラズマ処理する。このプラズ
マ処理によって、硬化が進んでいないレジスト膜側部が
優先的に除去され、保護層上部にオーバハングが形成さ
れる。電極層を堆積すると活性層表面を埋め込む電極
は、保護層のオーバハングレジスト膜下部にまで延在す
る。その後電極層をレジストマスクと共にリフトオフす
れば、保護層上面にまで延在し、保護層との間に間隙を
生じない電極が得られる。
【0025】
【実施例】図1は、本発明の実施例による電界効果型化
合物半導体装置の構成を概略的に示す。半絶縁性GaA
s基板1の表面上にノンドープのGaAs層を厚さ約3
00nmエピタキシャルに成長し、バッファ層2を形成
する。このバッファ層2の表面上にノンドープのAlx
Ga1-x As層3(x=0.3)を厚さ約500nm成
長し、その上にSiドープのn型GaAsチャネル層4
をキャリア濃度約1.0×1016〜1.0×1018cm
-3、厚さ約200nmなるように成長する。
合物半導体装置の構成を概略的に示す。半絶縁性GaA
s基板1の表面上にノンドープのGaAs層を厚さ約3
00nmエピタキシャルに成長し、バッファ層2を形成
する。このバッファ層2の表面上にノンドープのAlx
Ga1-x As層3(x=0.3)を厚さ約500nm成
長し、その上にSiドープのn型GaAsチャネル層4
をキャリア濃度約1.0×1016〜1.0×1018cm
-3、厚さ約200nmなるように成長する。
【0026】チャネル層4の上に、SiドープのAlx
Ga1-x As層5を(x=0.2〜0.3)をキャリア
濃度約1×1018cm-3、厚さ約50nmになるように
成長し、さらにノンドープのGaAs層6を厚さ約20
0nmエピタキシャルに成長する。
Ga1-x As層5を(x=0.2〜0.3)をキャリア
濃度約1×1018cm-3、厚さ約50nmになるように
成長し、さらにノンドープのGaAs層6を厚さ約20
0nmエピタキシャルに成長する。
【0027】これらエピタキシャル各層の成長は、たと
えば分子線成長(MBE)によって行なうことができ
る。なお、有機金属気相成長法(MOVPE)等他の成
長法を用いてもよい。
えば分子線成長(MBE)によって行なうことができ
る。なお、有機金属気相成長法(MOVPE)等他の成
長法を用いてもよい。
【0028】ノンドープGaAs層6の上にさらにSi
x Ny (以後、SiNと称する)層7を厚さ約50〜1
00nmプラズマCVDによって堆積する。SiN層7
およびその下のノンドープGaAs層6を貫通する開口
を、3箇所形成し、中央の開口部にはWSi/Ti/A
u(厚さ150nm/8nm/100nm)の下層ゲー
ト電極13を蒸着で、その上の厚さ約300nmのAu
で形成される上層ゲート電極14をメッキで形成する。
x Ny (以後、SiNと称する)層7を厚さ約50〜1
00nmプラズマCVDによって堆積する。SiN層7
およびその下のノンドープGaAs層6を貫通する開口
を、3箇所形成し、中央の開口部にはWSi/Ti/A
u(厚さ150nm/8nm/100nm)の下層ゲー
ト電極13を蒸着で、その上の厚さ約300nmのAu
で形成される上層ゲート電極14をメッキで形成する。
【0029】ゲート電極13、14を挟む両側の開口に
は、AuGe層/Ni層/Au層(厚さ35nm/8n
m/350nm)のオーミック電極12を端部がSiN
層7に延在するように形成する。すなわち、オーミック
電極12の端部は保護層7、6とオーバラップする。
は、AuGe層/Ni層/Au層(厚さ35nm/8n
m/350nm)のオーミック電極12を端部がSiN
層7に延在するように形成する。すなわち、オーミック
電極12の端部は保護層7、6とオーバラップする。
【0030】ゲート電極とソース電極の間には負極性の
ゲート−ソース間バイアス電圧源Vgsを接続し、ドレ
イン電極とソース電極の間には正極性のドレイン−ソー
ス間バイアス電圧源Vdsを接続する。なお、ソース電
極は接地する。
ゲート−ソース間バイアス電圧源Vgsを接続し、ドレ
イン電極とソース電極の間には正極性のドレイン−ソー
ス間バイアス電圧源Vdsを接続する。なお、ソース電
極は接地する。
【0031】この構成においては、n型AlGaAs層
5中の電子はバンドギャップの狭いn型GaAsチャネ
ル層4に移動し、電子を供給する。したがって、n型A
lGaAs層5は電子供給層となる。ノンドープGaA
s層6は、n型AlGaAs層5の表面を覆い、表面を
保護する。さらに、SiN層7はノンドープGaAs層
6表面を覆って保護する。
5中の電子はバンドギャップの狭いn型GaAsチャネ
ル層4に移動し、電子を供給する。したがって、n型A
lGaAs層5は電子供給層となる。ノンドープGaA
s層6は、n型AlGaAs層5の表面を覆い、表面を
保護する。さらに、SiN層7はノンドープGaAs層
6表面を覆って保護する。
【0032】負電圧を印加されたゲート電極からの電界
によってチャネル層4内の電子は排斥され、空乏層が延
びる。チャネル層4内で空乏層がどの程度延びているか
により、ソース電極12sとドレイン電極12dの間を
流れる電流が制御される。
によってチャネル層4内の電子は排斥され、空乏層が延
びる。チャネル層4内で空乏層がどの程度延びているか
により、ソース電極12sとドレイン電極12dの間を
流れる電流が制御される。
【0033】なお、増幅動作においてはゲート電極14
に信号電圧が印加され、ドレイン電極から出力信号が引
き出される。チャネル層4下に配置されたノンドープA
lGaAs層3は、チャネル層4よりも広いバンドギャ
ップを有するため、キャリアに対し電位障壁を形成し、
チャネル幅を画定する役割を果たす。
に信号電圧が印加され、ドレイン電極から出力信号が引
き出される。チャネル層4下に配置されたノンドープA
lGaAs層3は、チャネル層4よりも広いバンドギャ
ップを有するため、キャリアに対し電位障壁を形成し、
チャネル幅を画定する役割を果たす。
【0034】本構成においては、オーミック接触を形成
するソース電極12s、ドレイン電極12dは、n型A
lGaAs層5に接触するのみでなく、側方でノンドー
プGaAs層6と接し、さらに表面のSiN層7上に延
在する。このため、ソース電極12s、ドレイン電極1
2dとノンドープGaAs層6との間に間隙が生じるこ
とがなく、リフトオフ工程等におけるノッチ発生を効率
的に防止することができる。
するソース電極12s、ドレイン電極12dは、n型A
lGaAs層5に接触するのみでなく、側方でノンドー
プGaAs層6と接し、さらに表面のSiN層7上に延
在する。このため、ソース電極12s、ドレイン電極1
2dとノンドープGaAs層6との間に間隙が生じるこ
とがなく、リフトオフ工程等におけるノッチ発生を効率
的に防止することができる。
【0035】以下、図2〜図4を参照して電極の製造工
程を説明する。図2(A)は、エピタキシャル成長工程
を示す。バッファ層2の上に、ノンドープAlGaAs
層3、n型GaAsチャネル層4、n型AlGaAs電
子供給層5、ノンドープGaAs保護層6を順次MBE
法でエピタキシャル成長し、さらにノンドープGaAs
層6表面上にSiN層7をプラズマCVDによって堆積
する。
程を説明する。図2(A)は、エピタキシャル成長工程
を示す。バッファ層2の上に、ノンドープAlGaAs
層3、n型GaAsチャネル層4、n型AlGaAs電
子供給層5、ノンドープGaAs保護層6を順次MBE
法でエピタキシャル成長し、さらにノンドープGaAs
層6表面上にSiN層7をプラズマCVDによって堆積
する。
【0036】次に、図2(B)に示すように、SiN層
7表面上にノボラック樹脂のレジスト膜を厚さ1.0〜
2.0μm形成し、露光、現像することによってレジス
トマスク8を作成する。レジストマスク8は、オーミッ
ク電極を形成すべき部分に開口9を有する。
7表面上にノボラック樹脂のレジスト膜を厚さ1.0〜
2.0μm形成し、露光、現像することによってレジス
トマスク8を作成する。レジストマスク8は、オーミッ
ク電極を形成すべき部分に開口9を有する。
【0037】次に、図2(C)に示すように、レジスト
マスク8に上部から波長約365nmの紫外線を約50
0W、100〜200秒間照射し、続いて基板温度約2
00°Cで300秒間のベーキングを行なう。
マスク8に上部から波長約365nmの紫外線を約50
0W、100〜200秒間照射し、続いて基板温度約2
00°Cで300秒間のベーキングを行なう。
【0038】この紫外線照射とベーキングによって、レ
ジストマスク8は若干フローし、その表面部分は硬化が
進む。レジストマスク8aの硬化部分は、入射紫外線量
に従って増加する。破線で示すように、硬化部分は、平
坦部ではほぼ一定の厚さを有するが、側部においては照
射する紫外線量が減少するため、その厚さが薄くなる。
ジストマスク8は若干フローし、その表面部分は硬化が
進む。レジストマスク8aの硬化部分は、入射紫外線量
に従って増加する。破線で示すように、硬化部分は、平
坦部ではほぼ一定の厚さを有するが、側部においては照
射する紫外線量が減少するため、その厚さが薄くなる。
【0039】図3(A)に示すように、UVキュアした
レジストマスク8aを作成した後、露出しているSiN
層7およびその下のノンドープGaAs層6をリアクテ
ィブイオンエッチング(RIE)によってエッチングす
る。
レジストマスク8aを作成した後、露出しているSiN
層7およびその下のノンドープGaAs層6をリアクテ
ィブイオンエッチング(RIE)によってエッチングす
る。
【0040】RIEは、平行平板型電極を用いた異方性
エッチングによって行なう。SiN層7は、弗化炭素系
ガスをエッチャントとして用い、ノンドープGaAs層
6は、塩素系ガス、不活性ガスの混合ガスをエッチャン
トとして用いてエッチングする。RIEエッチングの結
果、SiN層7、ノンドープGaAs層6は、レジスト
マスク8aの形状に整合してエッチングされる。
エッチングによって行なう。SiN層7は、弗化炭素系
ガスをエッチャントとして用い、ノンドープGaAs層
6は、塩素系ガス、不活性ガスの混合ガスをエッチャン
トとして用いてエッチングする。RIEエッチングの結
果、SiN層7、ノンドープGaAs層6は、レジスト
マスク8aの形状に整合してエッチングされる。
【0041】RIEエッチングに続き、図3(B)に示
すように、O2 プラズマ処理を行なう。たとえば、O2
プラズマ処理は、入力電力200〜500W、ガス圧
0.1torrで約10分間行なう。図2(C)を参照
して説明したように、レジストマスク8aの表面はUV
キュアされているが、UVキャアされた表面層の厚さは
開口の側壁部において浅くなっている。このため、側壁
部においてはOプラズマ処理によって他の部分よりも速
くレジスト層の浸食が開始する。
すように、O2 プラズマ処理を行なう。たとえば、O2
プラズマ処理は、入力電力200〜500W、ガス圧
0.1torrで約10分間行なう。図2(C)を参照
して説明したように、レジストマスク8aの表面はUV
キュアされているが、UVキャアされた表面層の厚さは
開口の側壁部において浅くなっている。このため、側壁
部においてはOプラズマ処理によって他の部分よりも速
くレジスト層の浸食が開始する。
【0042】このため、開口部側壁においてオーバハン
グ10が発生する。オーバハング10の部分においては
SiN層7の表面が露出する。オーバハングを形成した
時点で、O2 プラズマ処理を停止する。
グ10が発生する。オーバハング10の部分においては
SiN層7の表面が露出する。オーバハングを形成した
時点で、O2 プラズマ処理を停止する。
【0043】図4(A)に示すように、オーバハング1
0を形成したレジストマスク8bの状態で、オーミック
電極12の蒸着を行なう。このオーミック電極蒸着は、
自公転(衛星運動)するサセプタ上に半導体基板を保持
し、EB蒸着源、スパッタリング源等を用いた蒸着で行
なう。基板が自公転するため、基板面内のあらゆる方向
に均等に、かつある角度を持って蒸着物質が入射する。
0を形成したレジストマスク8bの状態で、オーミック
電極12の蒸着を行なう。このオーミック電極蒸着は、
自公転(衛星運動)するサセプタ上に半導体基板を保持
し、EB蒸着源、スパッタリング源等を用いた蒸着で行
なう。基板が自公転するため、基板面内のあらゆる方向
に均等に、かつある角度を持って蒸着物質が入射する。
【0044】このため、オーミック電極12は、露出し
たn型AlGaAs層5表面を覆うと共に側壁部に沿っ
て上昇し、かつSiN層7の上面をある程度覆うような
形状に形成される。すなわち、オーミック電極12は、
レジストマスク8bと自己整合し、開口内の底面、側面
をすべて覆うと共に、上面にまで延在して形成される。
たn型AlGaAs層5表面を覆うと共に側壁部に沿っ
て上昇し、かつSiN層7の上面をある程度覆うような
形状に形成される。すなわち、オーミック電極12は、
レジストマスク8bと自己整合し、開口内の底面、側面
をすべて覆うと共に、上面にまで延在して形成される。
【0045】その後、レジストマスク8bの剥離を行な
う。このレジスト膜剥離工程は、たとえば、アルカリ溶
液浸漬、有機溶液浸漬、超音波洗浄またはジェット吹き
付けによって行なうか、有機溶液処理、アルカリ溶液浸
漬、有機溶液洗浄によって行なう。
う。このレジスト膜剥離工程は、たとえば、アルカリ溶
液浸漬、有機溶液浸漬、超音波洗浄またはジェット吹き
付けによって行なうか、有機溶液処理、アルカリ溶液浸
漬、有機溶液洗浄によって行なう。
【0046】開口部の全表面はオーミック電極12によ
って覆われているため、AlGaAs層5表面が剥離液
によって浸食されることはない。なお、レジストマスク
8b表面上に蒸着された電極層12wはレジストマスク
と共にリフトオフされる。
って覆われているため、AlGaAs層5表面が剥離液
によって浸食されることはない。なお、レジストマスク
8b表面上に蒸着された電極層12wはレジストマスク
と共にリフトオフされる。
【0047】図4(B)は、レジストマスク8bを除去
した状態を示す。なお、オーミック電極1つを作成する
部分を図示したが、ソース電極、ドレイン電極が同様に
一度に作成できることは自明であろう。
した状態を示す。なお、オーミック電極1つを作成する
部分を図示したが、ソース電極、ドレイン電極が同様に
一度に作成できることは自明であろう。
【0048】なお、以上説明した電極作成工程はオーミ
ック電極の作成のみに限らない。ゲート電極も同様の工
程で作成することができる。ゲート電極もWSi/Ti
/Auに限らず、Al等で形成してもよい。
ック電極の作成のみに限らない。ゲート電極も同様の工
程で作成することができる。ゲート電極もWSi/Ti
/Auに限らず、Al等で形成してもよい。
【0049】図5は、ソース電極、ドレイン電極、ゲー
ト電極を全て上述の工程で作成した例を示す。半絶縁性
GaAs基板1の上にノンドープGaAsバッファ層
2、ノンドープAlGaAs層3、n型GaAsチャネ
ル層4、n型AlGaAs電子供給層5がエピタキシャ
ルに積層されている点は図1の場合と同様である。
ト電極を全て上述の工程で作成した例を示す。半絶縁性
GaAs基板1の上にノンドープGaAsバッファ層
2、ノンドープAlGaAs層3、n型GaAsチャネ
ル層4、n型AlGaAs電子供給層5がエピタキシャ
ルに積層されている点は図1の場合と同様である。
【0050】n型AlGaAs層5の表面上には、ノン
ドープGaAs保護層6およびSiN絶縁層7が積層さ
れており、電極形成部分には開口が形成されている。こ
れらの開口部分に保護層6、7上面にまで延在するオー
ミック電極12s、12dおよびショットキゲート電極
15が形成されている。なお、ソース電極12s、ドレ
イン電極12dは同時に作成することができる。
ドープGaAs保護層6およびSiN絶縁層7が積層さ
れており、電極形成部分には開口が形成されている。こ
れらの開口部分に保護層6、7上面にまで延在するオー
ミック電極12s、12dおよびショットキゲート電極
15が形成されている。なお、ソース電極12s、ドレ
イン電極12dは同時に作成することができる。
【0051】以上の実施例によれば、電極金属膜形成の
際、下地半導体層が開口内に露出することがなく、その
後のリフトオフ工程においてノッチ発生を防止すること
ができる。
際、下地半導体層が開口内に露出することがなく、その
後のリフトオフ工程においてノッチ発生を防止すること
ができる。
【0052】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
埋め込み型電極を形成する際に、下層にノッチを発生さ
せることを防止することができる。
埋め込み型電極を形成する際に、下層にノッチを発生さ
せることを防止することができる。
【図1】本発明の実施例による電界効果型半導体装置の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例による製造工程を説明するため
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図3】本発明の実施例による製造工程を説明するため
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図4】本発明の実施例による製造工程を説明するため
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図5】本発明の実施例による電界効果型半導体装置の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図6】従来技術による電界効果型半導体装置の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
1 GaAs基板 2 GaAsバッファ層 3 ノンドープAlGaAs層 4 n型GaAsチャネル層 5 n型AlGaAs電子供給層 6 ノンドープGaAs層 7 SiN層 12 オーミック電極 13 下層ゲート電極 14 上層ゲート電極 15 ゲート電極 V バイアス電圧源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−198664(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812
Claims (5)
- 【請求項1】 キャリアがその内部を走行する化合物半
導体の活性層を、下地結晶上にエピタキシャル成長する
工程と、 前記活性層上に配置され、活性層表面を保護するアンド
ープ化合物半導体層を含む保護層を形成する工程と、 前記保護層上にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜を露光現像して開口部を形成する工程
と、 前記レジスト膜の表面に対して、方向性のあるキュアリ
ングを行う工程と、 前記レジスト膜をマスクとして前記アンドープ化合物半
導体層を異方性エッチングし、前記活性層を露出する工
程と、 前記レジスト膜の一部を酸素プラズマで処理する工程
と、 前記露出した活性層を埋め込むように電極層を形成する
工程と、 前記レジスト膜を除去すると共にその上の電極層をリフ
トオフする工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記保護層を形成する工程が、 前記アンドープ化合物半導体層をエピタキシャル成長
し、その上に絶縁保護層を形成することを含み、前記異
方性エッチングする工程が前記絶縁保護層も異方性エッ
チングする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記キュアリングを行なう工程が前記レ
ジスト膜上に上方から紫外線を照射することを含む請求
項1または2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記キュアリングを行なう工程が、さら
に前記レジスト膜を加熱することを含む請求項3記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記電極層を形成する工程が、下地結晶
を衛星運動する支持体上に保持して自公転させながら行
なわれる請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33753693A JP3294411B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/330,583 US5445979A (en) | 1993-12-28 | 1994-10-28 | Method of making field effect compound semiconductor device with eaves electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33753693A JP3294411B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201888A JPH07201888A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3294411B2 true JP3294411B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=18309579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33753693A Expired - Fee Related JP3294411B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5445979A (ja) |
| JP (1) | JP3294411B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5693548A (en) * | 1994-12-19 | 1997-12-02 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for making T-gate of field effect transistor |
| JP3349001B2 (ja) * | 1994-12-29 | 2002-11-20 | ソニー株式会社 | 金属膜の形成方法 |
| JP3360461B2 (ja) * | 1995-01-31 | 2002-12-24 | ソニー株式会社 | メタル成膜工程の前処理方法 |
| JPH08321486A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Sony Corp | 金属膜のパターン形成方法 |
| JP3616447B2 (ja) * | 1996-02-27 | 2005-02-02 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| JP3337622B2 (ja) * | 1997-07-16 | 2002-10-21 | 松下電器産業株式会社 | 選択的エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法 |
| US6087207A (en) * | 1998-09-29 | 2000-07-11 | Raytheon Company | Method of making pseudomorphic high electron mobility transistors |
| JP2004103656A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Sony Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| US6861376B1 (en) * | 2002-10-10 | 2005-03-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. | Photoresist scum free process for via first dual damascene process |
| US7045404B2 (en) * | 2004-01-16 | 2006-05-16 | Cree, Inc. | Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess and methods of fabrication thereof |
| EP1612866B1 (en) * | 2004-06-30 | 2014-07-30 | Imec | AlGaN/GaN Hemt Devices |
| JP5248743B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2013-07-31 | アイメック | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| US7547928B2 (en) * | 2004-06-30 | 2009-06-16 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | AlGaN/GaN high electron mobility transistor devices |
| JP5114947B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-01-09 | 富士通株式会社 | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
| US7713860B2 (en) * | 2007-10-13 | 2010-05-11 | Wan-Ling Yu | Method of forming metallic bump on I/O pad |
| US7947545B2 (en) * | 2007-10-31 | 2011-05-24 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Method for producing a transistor gate with sub-photolithographic dimensions |
| JP2010205829A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| KR101774933B1 (ko) * | 2010-03-02 | 2017-09-06 | 삼성전자 주식회사 | 듀얼 디플리션을 나타내는 고 전자 이동도 트랜지스터 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154539A (ja) * | 1984-01-24 | 1985-08-14 | Nec Corp | アルミ配線の形成方法 |
| DE3839770A1 (de) * | 1988-11-25 | 1990-05-31 | Licentia Gmbh | Verfahren zur herstellung von gate-elektroden |
| US5139968A (en) * | 1989-03-03 | 1992-08-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing a t-shaped gate electrode |
| US5116772A (en) * | 1990-12-26 | 1992-05-26 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for manufacturing a junction field effect transisor |
| JP3119957B2 (ja) * | 1992-11-30 | 2000-12-25 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US5288660A (en) * | 1993-02-01 | 1994-02-22 | Avantek, Inc. | Method for forming self-aligned t-shaped transistor electrode |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33753693A patent/JP3294411B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-28 US US08/330,583 patent/US5445979A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5445979A (en) | 1995-08-29 |
| JPH07201888A (ja) | 1995-08-04 |
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