JPH0262053A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPH0262053A
JPH0262053A JP63213319A JP21331988A JPH0262053A JP H0262053 A JPH0262053 A JP H0262053A JP 63213319 A JP63213319 A JP 63213319A JP 21331988 A JP21331988 A JP 21331988A JP H0262053 A JPH0262053 A JP H0262053A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] リセス部を有するGaAsなどME S F ETの製
造方法に関し、 飽和電流のバラフキを減少させ、更に、ピンチオフ電圧
近傍における相互コンダクタンスの改善を図ることを目
的とし、 化合物半導体基板上にリセス部を形成し、該リセス部に
イオン透過マスクを被着して、表面を平坦にする工程、 次いで、不純物イオンを注入して均一な深さをもった動
作層を形成する工程、 次いで、前記イオン透過マスクを除去し、前記リセス部
にゲート電極を形成する工程が含まれてなることを特徴
とする。
[産業上の利用分野] 本発明は化合物半導体装置の製造方法に係り、特にリセ
ス部を有するGaAsなどMESI”ETの製造方法に
関する。
例えば、GaAsMESFET (ガリウム砒素金属半
導体電界効果トランジスタ)は衛星通信、地上マイクロ
波通信用として汎用されているが、このようなMESF
ETは歩留向上、高品質化が望まれている。
[従来の技術] 第3図(a)〜(e)はリセス部を有するGaAsM 
E S FETの従来の形成方法の工程順断面図であり
、その概要を順を追って説明すると、 第3図(al参照;まず、半絶縁性(S I −) G
aAs基板1上に選択的にレジスト膜マスク2を被覆し
、基板露出部にシリコンイオン(Si” )を注入して
均一な深さをもったn−GaAs動作層3を形成する。
第3図(b)参照;次いで、前記レジスト膜マスク2を
除去し、n−GaAs動作層3部分その他を被覆する新
たなレジスト膜マスク4を形成し、露出部にシリコンイ
オンを注入し°ζn”−GaAsコンタクト層5を形成
する。
第3図(C)参照;次いで、活性化のための熱処理の後
、5i02  (酸化シリコン)膜6を被覆し、この5
i02膜6を選択的に除去して除去部分のn+GaAs
コンタクト層5上にAuGe/Ni/Auからなるソー
ス・ドレイン電極7を形成する。
第3図fd)参照;次いで、リセス形成部を窓開けした
第3番目のレジスト膜マスク8を形成し、リセス形成部
上の5i02膜6 (絶縁膜)を弗酸系溶液でエツチン
グして除去し、更に、GaAsのエツチングを進めてリ
セス部9を形成する。
第3図fe)参照;次いで、レジスト膜マスク8の上か
らアルミニウム(A1)をスパッタ法で被着した後、レ
ジスト膜マスク8を除去する。そうすると、リフトオフ
法によって同時にレジスト膜マスク8上のアルミニウム
が除去されて、図示のようなアルミニウムからなるゲー
ト電極10が形成される。
以上が従来の形成方法の概要である。なお、ここに、リ
セス部を設ける理由は寄生抵抗を低減する抵抗率の低い
n層を形成しであるために所望の電流値になるまでエツ
チングしてn層を薄くすること、および、リセス構造に
してゲート電極を表面電位の存在する位置から遠ざけ、
且つ、電界集中を分散させて、高耐圧化できる利点があ
るためなどである。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記のように、動作層をイオン注入によって
形成した後、ウェットエツチングによってリセス部を形
成すると、1μm以下のゲート窓を通してのエツチング
であるために、エツチング量が一定せずにバラツキが生
じ、ドレイン電流(Idss)などの飽和電流のバラツ
キが大きくなる欠点がある。そのため、不純物を均一に
含有させ得るイオン注入法の利点が損なわれ、製造歩留
・品質が改善されないと云う問題がある。
そこで、発明者らは予めリセス部を形成する工程よりな
る他の形成方法を検討した。第4図(a)。
fb)はその形成方法の工程順断面図であるが、同図f
a)に示すように、S l−GaAs基板ll上にリセ
ス部19を形成した後、イオン注入法によってn −G
aAs動作層13を画定する。次いで、第4図(blに
示すように、従来と同様に、n”−GaAsコンタクト
層15゜5i02膜16.ソース・ドレイン電極17お
よびゲート電極20を形成して完成する。
このようなGaAsM E S F E Tの形成方法
によればデバイス特性のバラツキが減少して、リセス構
造の長所である耐圧の向上やゲートバイアスが0ボルト
近傍での直列抵抗の低下など特性の改善が認められた。
しかし、ゲート電圧がピンチオフ、に近づくと相互コン
ダクタンスG171が圧縮され、高出力で高効率な動作
が困難であることが判ってきた。Gmの圧縮とは低電流
域でGmが小さくなって利得が小さくなると云うことで
、これはピンチオフ電圧に近づくに従ってチャネル領域
の直列抵抗が増加するためであることが確認された。即
ち、動作層の曲折によると考えられる。
本発明はこのような問題点の改善、即ち、飽和電流のバ
ラツキを減少させ、更に、ピンチオフ電圧近傍における
相互コンダクタンスGmの改善を図ることを目的とした
化合物半導体装置の製造方法を提案するものである。
[課題を解決するための手段] その課題は、第1図(a)、 (b)に示す原理図のよ
うに、化合物半導体基板21上にリセス部29を形成し
、該リセス部にイオン透過マスク31を被着して、表面
を平坦にする工程、 次いで、不純物イオンを注入して均一な深さをもった動
作層23を形成する工程、 次いで、前記イオン透過マスク31を除去し、前記リセ
ス部29にゲート電極30を形成する工程が含まれる製
造方法によって達成される。
[作用〕 即ち、本発明は予めリセスを形成するが、その時のマス
クはサブミクロンのゲート窓ではな(、開口部の大きい
リセス専用マスクでエツチングするため、リセス形状の
バラツキが少なく、再現性も良い。そのリセスにイオン
透過マスクを被着して表面を平坦化する。このイオン透
過マスクとは、注入イオンに対して化合物半導体基板と
同じ透過性をもつ材料のマスクで、従って、不純物イオ
ンを注入すると、リセス部も含めて全面に均一な深さを
もった動作層が形成される。且つ、そのようにリセス部
を予め形成すると、リセス深さに応じてイオン注入条件
を変化させてリセス形状とチャネルの濃度及び厚さなど
の組合せを変えることができ、デバイス特性を均一にし
、歩留を高めて特性の改善を図ることができる。
[実施例〕 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第2図(al〜(klは本発明にかかる製造方法の工程
順断面図を示しており、順を追って説明する。
第1図+al参照;まず、S l−GaAs基板21上
にリセス形成部を開口したレジスト膜マスク22を形成
し、HF、H2O2,H2Oの混合希釈液を用いてウェ
ットエツチングしてリセス部29(深さ0.1〜0゜2
μm)を形成する。
第1図(bl参照;次いで、レジスト膜マスク22を剥
離した後、プラズマ気相成長法によって5iN(窒化シ
リコン)膜31(イオン透過マスク)を成長してリセス
部29を埋没させて平坦にする。
第1図(C)参照;次いで、リセス部29上の凹部に平
坦化埋込み法によってレジスト膜マスク24を埋め込み
、露出した5iNIQ31をドライエツチングして除去
する。そうすると、リセス部29のみレジスト膜マスク
24で埋め込まれた平坦な表面が得られる。
第1図(dl参照:次いで、レジスト膜マスク24を除
去し、シリコンイオンを注入してn −GaAs動作層
23を形成する。そうすると、SiN膜31も5r−G
aAs基板21と同程度にイオン注入されて、リセス部
も含め均一な深さをもった動作層23が形成される。
第1図(e)参照;次いで、動作層部分を被覆するレジ
スト膜マスク28を形成し、高濃度にシリコンイオンを
注入してn”−GaAsコンタクト層25を形成する。
第1図(fl参照;次いで、レジスト膜マスク28を除
去し、砒素(As)雰囲気中で850℃、30分間の熱
処理をおこなって上記の動作層、コンタクト層を画定し
、更に、リセス部29上のSiN膜31をエツチング除
去する。
第1図(g)参照;次いで、CVD法によって5i02
膜26(膜厚5000人程度1を被着し、その上にレジ
スト膜マスク32を被覆する。このレジスト膜マスク3
2はオーミック電極形成部分を窓開けするためのマスク
である。
第1図(hl参照;次いで、そのレジスト膜マスク32
を用いて5i02膜26をウェットエツチングして電極
形成部分を窓開けし、n”  GaAsコンタクト層2
5を露出させた後、レジスト膜マスク32の上からソー
ス・ドレイン電極となるへuGe/Ni/へU膜27(
膜厚400人/100人/4000人)を蒸着法によっ
て被着する。
第1図(1)参照;次いで、レジスト膜マスク32を除
去し、リフトオフ法によって余分のAuGe / N 
i / Au膜27を取り去って、ソース・ドレイン電
極27を形成した後、次にゲート電極形成部分のみ窓開
けしたレジスト膜マスク33を被着する。
第1図(j)参照;次いで、レジスト膜マスク33を保
護膜にして5i02膜26をウェットエツチングして電
極形成部分を窓開けする。この時、サイドエツチングを
進行させてリセス部を露出させる。更に、レジスト膜マ
スク33の上からアルミニウム膜(膜厚7000人程度
程度30を蒸着する。
第1図(k)参照;次いで、リフトオフ法によってしシ
スト膜マスク33を除去して余分のアルミニウム膜30
を取り去り、アルミニウムからなるゲート電極30を形
成し、更に、全面にパッシベーション膜34を被覆して
保護し仕上げる。
上記のような形成法によれば、n −GaAs動作層2
3を形成する際、イオン透過マスクの存在のためにリセ
ス部を含めて均一な深さの動作層が形成できる。従って
、リセス部での動作層の曲がりがなくなり、ピンチオフ
電圧に近づいても直列抵抗の増加が軽減され、相互コン
リフタンス0m特性が著しく改善される。且つ、リセス
部を最初に形成する製造方法であるから、リセス深さの
変化に応じて動作層のイオン注入条件を変え、動作層の
深さ、不純物濃度を制御することができる。そのため、
デバイス特性を均一に調整できて、歩留および品質の向
上に役立つ。
なお、上記実施例はイオン透過マスクとしてSiN膜を
使用した例であるが、その他の材料、例えば、SiO膜
などを使用しても良い。
また、本発明はMESFETの他、HEMT (高電子
移動度トランジスタ)にも適用できることは当然である
[発明の効果] 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ばGmの改善など好特性をもったデバイスが得られ、歩
留および品質の向上に顕著に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は原理図、 第2図(a)〜(klは本発明にかかる形成方法の工程
順断面図、 第3図(a)〜(e)は従来の形成方法の工程1唾断面
図、第4図(a)、 (b)は従来の他の形成方法の工
程順断面図である。 図において、 21は化合物半導体基板、又はS I −GaAs基板
、23は動作層、又はn −GaAs動作層、29はリ
セス部、 30はゲート電極、又はアルミニウム膜、31はイオン
透過マスク、又は5iNl]i、25はn”−GaAs
コンタクト層、 26は5i02膜、 27はAuGe/ Ni/ Auからなるソース・ドレ
イン電極、22、24.28.32.33はレジスト膜
マスク、34はパッシベーション膜 を示している。 314才〉ム息7ズ7 30デ°−ト霞り反 (n ヤ 理 ■ 第1λ 第 図 (イの1) 41発0月l;か)5ff多A、fヌとめニオ芋!j々
度牟Ab口第 2 図 (ヤめ3ン 第 図 ド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 化合物半導体基板上にリセス部を形成し、該リセス部に
    イオン透過マスクを被着して、表面を平坦にする工程、 次いで、不純物イオンを注入して均一な深さをもつた動
    作層を形成する工程、 次いで、前記イオン透過マスクを除去し、前記リセス部
    にゲート電極を形成する工程が含まれてなることを特徴
    とする化合物半導体装置の製造方法。
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