JPH0555268A - 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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- JPH0555268A JPH0555268A JP21875591A JP21875591A JPH0555268A JP H0555268 A JPH0555268 A JP H0555268A JP 21875591 A JP21875591 A JP 21875591A JP 21875591 A JP21875591 A JP 21875591A JP H0555268 A JPH0555268 A JP H0555268A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ＣＣｌ2 Ｆ2 などのガスを用いてＧａＡｓ層４
を選択ドライエッチングしたとき、その下のＡｌＧａＡ
ｓ層３表面に生成したＡｌ弗化物８を弗酸を含む液を用
いて選択除去する。 【効果】選択ドライエッチングにより生成した弗化物を
選択的に除去できる。しきい値電圧の均一性が優れ、良
好なショットキ特性をもつ高性能ＦＥＴを実現すること
ができた。
を選択ドライエッチングしたとき、その下のＡｌＧａＡ
ｓ層３表面に生成したＡｌ弗化物８を弗酸を含む液を用
いて選択除去する。 【効果】選択ドライエッチングにより生成した弗化物を
選択的に除去できる。しきい値電圧の均一性が優れ、良
好なショットキ特性をもつ高性能ＦＥＴを実現すること
ができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヘテロ接合化合物半導体
素子（デバイス）の製造方法に関するものである。
素子（デバイス）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓのヘテロ接
合を用いた電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記す）
は、ＧａＡｓのみを用いたＦＥＴ（ＭＥＳＦＥＴ）より
高速、高性能である。特にアナログ回路の低雑音素子お
よび高速ディジタルＩＣへの応用が進められている。
合を用いた電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記す）
は、ＧａＡｓのみを用いたＦＥＴ（ＭＥＳＦＥＴ）より
高速、高性能である。特にアナログ回路の低雑音素子お
よび高速ディジタルＩＣへの応用が進められている。
【０００３】例えば、図４（ｄ）に示す電子親和力の大
きいノンドープＧａＡｓとＮ型不純物をドープした電子
親和力の小さいＡｌＧａＡｓとの接合を用いたＨＥＭＴ
またはＭＯＤＦＥＴは、高周波特性が良好なのでＩＣに
も応用されていることがＪＪＡＰ（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ），ｖｏｌ．２０，ｎｏ．１１，ｐ．Ｌ８４７，Ｄｅ
ｃ．１９８１に報告されている。
きいノンドープＧａＡｓとＮ型不純物をドープした電子
親和力の小さいＡｌＧａＡｓとの接合を用いたＨＥＭＴ
またはＭＯＤＦＥＴは、高周波特性が良好なのでＩＣに
も応用されていることがＪＪＡＰ（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ），ｖｏｌ．２０，ｎｏ．１１，ｐ．Ｌ８４７，Ｄｅ
ｃ．１９８１に報告されている。
【０００４】このＦＥＴの製造方法について、図４
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【０００５】はじめに図４（ａ）に示すように、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１上に高純度ＧａＡｓチャネル層２、Ｎ
型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ電子供給層４、Ｎ+ 型ＧａＡｓ
キャップ層４を順次形成する。
性ＧａＡｓ基板１上に高純度ＧａＡｓチャネル層２、Ｎ
型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ電子供給層４、Ｎ+ 型ＧａＡｓ
キャップ層４を順次形成する。
【０００６】つぎにメサエッチングまたは硼素などのイ
オン注入により素子分離を行う（図示せず）。
オン注入により素子分離を行う（図示せず）。
【０００７】つぎに図４（ｂ）に示すように、ソースお
よびドレインとなるオーミック電極５を形成する。
よびドレインとなるオーミック電極５を形成する。
【０００８】つぎに図４（ｃ）に示すように、オーミッ
ク電極５に挟まれたチャネル予定領域に開口をもつレジ
スト６を形成する。
ク電極５に挟まれたチャネル予定領域に開口をもつレジ
スト６を形成する。
【０００９】つぎにレジスト６をマスクとして、Ｎ+ 型
ＧａＡｓキャップ層４を選択エッチングしてリセスを形
成する。このとき、ＧａＡｓに対して選択性のある、例
えばＣＣｌ2 Ｆ2 およびＨｅの混合ガスを用いた反応性
エッチングを行なう。
ＧａＡｓキャップ層４を選択エッチングしてリセスを形
成する。このとき、ＧａＡｓに対して選択性のある、例
えばＣＣｌ2 Ｆ2 およびＨｅの混合ガスを用いた反応性
エッチングを行なう。
【００１０】高い精度でしきい値電圧を制御するため
に、ＡｌＧａＡｓをエッチング停止層とする選択ドライ
エッチングを用いてリセスエッチングを行なっている。
ＡｌＧａＡｓ上では沸点が高いＡｌＦ3 が生成されてエ
ッチングが停止する現象を応用している。
に、ＡｌＧａＡｓをエッチング停止層とする選択ドライ
エッチングを用いてリセスエッチングを行なっている。
ＡｌＧａＡｓ上では沸点が高いＡｌＦ3 が生成されてエ
ッチングが停止する現象を応用している。
【００１１】つぎに図４（ｄ）に示すように、燐酸およ
び過酸化水素の水溶液、または硫酸および過酸化水素の
水溶液を用いてＮ型ＡｌＧａＡｓ層３表面に生成したＡ
ｌＦ3 をエッチングする。
び過酸化水素の水溶液、または硫酸および過酸化水素の
水溶液を用いてＮ型ＡｌＧａＡｓ層３表面に生成したＡ
ｌＦ3 をエッチングする。
【００１２】つぎにレジスト６を残した状態でＡｌなど
のショットキ障壁金属を真空蒸着してから、リフトオフ
法によりショットキゲート電極７を形成してリセスゲー
ト構造が完成する。
のショットキ障壁金属を真空蒸着してから、リフトオフ
法によりショットキゲート電極７を形成してリセスゲー
ト構造が完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ゲート電極を形成する
前にＡｌＧａＡｓ上に生成した弗化物を除去しなければ
ならない。従来は燐酸および過酸化水素の水溶液または
硫酸および過酸化水素の水溶液でエッチングしていた
が、いずれも弗化物のみを選択エッチングすることはで
きない。そのため制御性や均一性が劣り、しきい値電圧
の均一性やショットキゲートの特性が悪かった。
前にＡｌＧａＡｓ上に生成した弗化物を除去しなければ
ならない。従来は燐酸および過酸化水素の水溶液または
硫酸および過酸化水素の水溶液でエッチングしていた
が、いずれも弗化物のみを選択エッチングすることはで
きない。そのため制御性や均一性が劣り、しきい値電圧
の均一性やショットキゲートの特性が悪かった。
【００１４】本発明の目的は、ＡｌＧａＡｓ上の生成物
のみを選択エッチングすることにより、しきい値電圧の
制御性が優れた半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
のみを選択エッチングすることにより、しきい値電圧の
制御性が優れた半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、ＡｌまたはＩｎを含む半導体層の上にＧａＡ
ｓ層が積層された半導体装置の製造方法において、塩素
および弗素を含む混合ガスを用いて前記ＧａＡｓ層を選
択エッチングする工程と、該選択エッチングにより生成
された弗化物を弗酸を含む水溶液を用いて除去する工程
とを含むことを特徴とするものである。
造方法は、ＡｌまたはＩｎを含む半導体層の上にＧａＡ
ｓ層が積層された半導体装置の製造方法において、塩素
および弗素を含む混合ガスを用いて前記ＧａＡｓ層を選
択エッチングする工程と、該選択エッチングにより生成
された弗化物を弗酸を含む水溶液を用いて除去する工程
とを含むことを特徴とするものである。
【００１５】あるいは、生成された弗化物を希塩酸を用
いて除去するものである。
いて除去するものである。
【作用】図３（ａ）〜（ｄ）にＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用い
てＡｌＧａＡｓ上のＧａＡｓを選択ドライエッチングし
たあとのＡｌＧａＡｓ表面のＸＰＳ分析のデータを示
す。
てＡｌＧａＡｓ上のＧａＡｓを選択ドライエッチングし
たあとのＡｌＧａＡｓ表面のＸＰＳ分析のデータを示
す。
【００１６】図３（ａ）に示すように、エッチング直後
のＡｌＧａＡｓ表面には、沸点が高いＡｌＦ3 生成物が
生成され、Ａｌよりも高エネルギー（左）側にピークが
ある。
のＡｌＧａＡｓ表面には、沸点が高いＡｌＦ3 生成物が
生成され、Ａｌよりも高エネルギー（左）側にピークが
ある。
【００１７】つぎに図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す
ように、弗酸で３０秒、塩酸と水の混合液で２分、弗化
アンモニウムで希釈した弗酸で３０秒、の３通りの処理
を行なうことによりいずれも左のＡｌＦ3 が消失して、
右の７５．５ｅＶにＡｌのピークが現われてきたことが
わかる。
ように、弗酸で３０秒、塩酸と水の混合液で２分、弗化
アンモニウムで希釈した弗酸で３０秒、の３通りの処理
を行なうことによりいずれも左のＡｌＦ3 が消失して、
右の７５．５ｅＶにＡｌのピークが現われてきたことが
わかる。
【００１８】このことから弗酸を含む水溶液や希塩酸を
用いて選択的にＡｌＦ3 が除去できることがわかる。
用いて選択的にＡｌＦ3 が除去できることがわかる。
【実施例】本発明の第１の実施例について、図１（ａ）
〜（ｄ）を参照して説明する。
〜（ｄ）を参照して説明する。
【００１９】はじめに図１（ａ）に示すように、ＭＢＥ
法により半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、厚さ１μｍの高
純度ＧａＡｓチャネル層２、Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ド
ープした厚さ３０ｎｍのＮ型ＡｌＧａＡｓキャリア供給
層３、Ｓｉを３×１０19ｃｍ-3ドープした厚さ５０ｎｍ
のＮ+ 型ＧａＡｓキャップ層４を順次成長させる。
法により半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、厚さ１μｍの高
純度ＧａＡｓチャネル層２、Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ド
ープした厚さ３０ｎｍのＮ型ＡｌＧａＡｓキャリア供給
層３、Ｓｉを３×１０19ｃｍ-3ドープした厚さ５０ｎｍ
のＮ+ 型ＧａＡｓキャップ層４を順次成長させる。
【００２０】つぎに11Ｂ+ を３０ｋｅＶ、１×１０13ｃ
ｍ-2イオン注入して、素子分離を行なう（図示せず）。
ｍ-2イオン注入して、素子分離を行なう（図示せず）。
【００２１】つぎにＡｕＧｅ／Ｎｉからなるオーミック
電極５を形成する。
電極５を形成する。
【００２２】つぎに図１（ｂ）に示すように、レジスト
６をマスクとしてＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いた選択エッチ
ングにより、ゲート予定領域のＮ+ 型ＧａＡｓ層４をエ
ッチングしてリセスを形成する。
６をマスクとしてＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いた選択エッチ
ングにより、ゲート予定領域のＮ+ 型ＧａＡｓ層４をエ
ッチングしてリセスを形成する。
【００２３】つぎに図１（ｃ）に示すように、Ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ層３表面に生成したＡｌＦ3 ８を、１５％の弗
酸を含む弗化アンモニウム液を用いて選択的に除去す
る。
ＧａＡｓ層３表面に生成したＡｌＦ3 ８を、１５％の弗
酸を含む弗化アンモニウム液を用いて選択的に除去す
る。
【００２４】つぎに図１（ｄ）に示すように、Ｔｉ／Ａ
ｌを真空蒸着したのち、リフトオフ法によりゲート電極
７を形成してＦＥＴの素子部が完成する。
ｌを真空蒸着したのち、リフトオフ法によりゲート電極
７を形成してＦＥＴの素子部が完成する。
【００２５】本実施例では、選択ドライエッチングによ
ってリセスを形成している。さらにエッチング停止層と
なるＡｌの弗化物を選択エッチングする。その結果、し
きい値電圧の標準偏差が２０ｍＶの均一性の優れた特性
が得られた。またＡｌの弗化物を完全に除去できたの
で、良好なゲートショットキ特性を得ることができた。
ってリセスを形成している。さらにエッチング停止層と
なるＡｌの弗化物を選択エッチングする。その結果、し
きい値電圧の標準偏差が２０ｍＶの均一性の優れた特性
が得られた。またＡｌの弗化物を完全に除去できたの
で、良好なゲートショットキ特性を得ることができた。
【００２６】つぎに本発明の第２の実施例について、図
２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００２７】はじめに図２（ａ）に示すように、ＭＢＥ
法により半絶縁性ＩｎＰ基板９上に、厚さ５００ｎｍの
高純度ＡｌＩｎＡｓバッファ層１０、厚さ５０ｎｍの高
純度ＩｎＧａＡｓチャネル層１１、Ｓｉを２×１０18ｃ
ｍ-3ドープした厚さ３０ｎｍのＮ型ＡｌＩｎＡｓキャリ
ア供給層１２、Ｓｉを３×１０19ｃｍ-3ドープした厚さ
５０ｎｍのＮ+ 型ＧａＡｓキャップ層４を順次成長させ
る。
法により半絶縁性ＩｎＰ基板９上に、厚さ５００ｎｍの
高純度ＡｌＩｎＡｓバッファ層１０、厚さ５０ｎｍの高
純度ＩｎＧａＡｓチャネル層１１、Ｓｉを２×１０18ｃ
ｍ-3ドープした厚さ３０ｎｍのＮ型ＡｌＩｎＡｓキャリ
ア供給層１２、Ｓｉを３×１０19ｃｍ-3ドープした厚さ
５０ｎｍのＮ+ 型ＧａＡｓキャップ層４を順次成長させ
る。
【００２８】つぎに16Ｏ+ を３０ｋｅＶ、１×１０13ｃ
ｍ-2イオン注入して素子分離を行なう（図示せず）。
ｍ-2イオン注入して素子分離を行なう（図示せず）。
【００２９】つぎにＡｕＧｅ／Ｎｉからなるオーミック
電極８を形成する。
電極８を形成する。
【００３０】つぎに図２（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ
系のポジレジストを塗布して、電子線露光を行なうこと
により、ＦＥＴのゲート予定領域に開口をもつレジスト
パターン６を得る。
系のポジレジストを塗布して、電子線露光を行なうこと
により、ＦＥＴのゲート予定領域に開口をもつレジスト
パターン６を得る。
【００３１】つぎにレジスト６をマスクとして、ＣＣｌ
2 Ｆ2 のガスを用いてＮ+ 型ＧａＡｓ層４を選択エッチ
ングしてリセスを形成する。
2 Ｆ2 のガスを用いてＮ+ 型ＧａＡｓ層４を選択エッチ
ングしてリセスを形成する。
【００３２】つぎに図２（ｃ）に示すように、塩酸：水
＝１：１の希塩酸で２分間処理して、ＡｌＩｎＡｓ層１
２に生成したＡｌＦ3 およびＩｎＦ3 ８ａを除去する。
＝１：１の希塩酸で２分間処理して、ＡｌＩｎＡｓ層１
２に生成したＡｌＦ3 およびＩｎＦ3 ８ａを除去する。
【００３３】つぎに図２（ｄ）に示すように、Ｔｉ／Ａ
ｌを真空蒸着し、リフトオフ法によりゲート電極７を形
成することによりＦＥＴの素子部が完成する。
ｌを真空蒸着し、リフトオフ法によりゲート電極７を形
成することによりＦＥＴの素子部が完成する。
【００３４】本実施例では、選択ドライエッチングによ
ってリセスを形成している。しかもエッチング停止層と
なるＡｌおよびＩｎの弗化物を選択エッチングする。そ
の結果、しきい値電圧の標準偏差が２０ｍＶの均一性の
優れた特性が得られた。またＡｌおよびＩｎの弗化物を
完全に除去できたので、良好なゲートショットキ特性を
得ることができた。
ってリセスを形成している。しかもエッチング停止層と
なるＡｌおよびＩｎの弗化物を選択エッチングする。そ
の結果、しきい値電圧の標準偏差が２０ｍＶの均一性の
優れた特性が得られた。またＡｌおよびＩｎの弗化物を
完全に除去できたので、良好なゲートショットキ特性を
得ることができた。
【００３５】弗酸・弗化アンモニウム混合液や希塩酸を
用いると、弗化物が除去される時間内では、酸に弱いＰ
ＭＭＡ系のレジストでも侵されなかった。
用いると、弗化物が除去される時間内では、酸に弱いＰ
ＭＭＡ系のレジストでも侵されなかった。
【発明の効果】ＧａＡｓ選択ドライエッチングにより生
成したＡｌの弗化物やＩｎの弗化物を選択的に除去する
ことができる。その結果、均一性が優れ、良好なショッ
トキ特性のＦＥＴを実現することができた。
成したＡｌの弗化物やＩｎの弗化物を選択的に除去する
ことができる。その結果、均一性が優れ、良好なショッ
トキ特性のＦＥＴを実現することができた。
【図１】本発明の第１の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第２の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図３】ＧａＡｓの選択ドライエッチングおよびＡｌＦ
3 ，ＩｎＦ3 生成層の選択除去のＸＰＳ分析データを示
すグラフである。
3 ，ＩｎＦ3 生成層の選択除去のＸＰＳ分析データを示
すグラフである。
【図４】従来技術によるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ
接合ＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
接合ＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ 高純度ＧａＡｓ層 ３ Ｎ型ＡｌＧａＡｓ層 ４ Ｎ+ 型ＧａＡ層 ５ オーミック電極 ６ レジスト ７ ゲート電極 ８ ＡｌＦ3 生成層 ８ａ ＡｌＦ3 ，ＩｎＦ3 生成層 ９ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １０ 高純度ＡｌＩｎＡｓ層 １１ 高純度ＩｎＧａＡｓ層 １２ Ｎ型ＡｌＩｎＡｓ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｌ 7342−4Ｍ 29/201 7377−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】 ＡｌまたはＩｎを含む半導体層の上にＧ
ａＡｓ層が積層された半導体装置の製造方法において、
塩素および弗素を含む混合ガスを用いて前記ＧａＡｓ層
を選択エッチングする工程と、該選択エッチングにより
生成された弗化物を弗酸を含む水溶液を用いて除去する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記弗化物を希塩酸を用いて除去する請
求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21875591A JPH0555268A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21875591A JPH0555268A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555268A true JPH0555268A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16724905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21875591A Pending JPH0555268A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555268A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0690506A1 (fr) * | 1994-06-29 | 1996-01-03 | Laboratoires D'electronique Philips | Procédé de réalisation d'un dispositif semiconducteur comprenant au moins deux transistors à effet de champ ayant des tensions de pincement différentes |
| JPH09260403A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP21875591A patent/JPH0555268A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0690506A1 (fr) * | 1994-06-29 | 1996-01-03 | Laboratoires D'electronique Philips | Procédé de réalisation d'un dispositif semiconducteur comprenant au moins deux transistors à effet de champ ayant des tensions de pincement différentes |
| US5654214A (en) * | 1994-06-29 | 1997-08-05 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device having at least two field effect transistors with different pinch-off voltages |
| JPH09260403A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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