JPH07249639A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07249639A
JPH07249639A JP4147694A JP4147694A JPH07249639A JP H07249639 A JPH07249639 A JP H07249639A JP 4147694 A JP4147694 A JP 4147694A JP 4147694 A JP4147694 A JP 4147694A JP H07249639 A JPH07249639 A JP H07249639A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、レジストを塗布し塗布されたレジ
ストをエッチングしてゲート電極上部の頭出しを行なう
レジスト層の形成工程が省略された、高性能な半導体装
置の安価な製造方法の提供を目的とする。 【構成】 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基
板上にゲート電極及び側壁絶縁膜よりなるゲート構造を
形成した後、基板上のゲート構造の両側の部分に第1の
半導体層を選択的に成長させ、更に、第1の半導体層上
に少なくとも一の第2の半導体層を選択的に成長させ、
その上にT型ゲート電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に、ゲー
ト電極及び側壁絶縁膜を形成後、側壁絶縁膜の両側の半
導体基板上のみに、選択成長層を形成し、T型ゲート電
極を形成する半導体装置の製造方法に係り、特に、近
年、ゲート長の短縮、ソース寄生抵抗の低減による高性
能化が図られているHEMT、MESFET等の半導体
デバイスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来技術の半導体装置の製造方
法においてソース寄生抵抗を低減する方法を説明するた
めの図である。従来の方法において、同図の(a)に示
す如く、半導体基板上に、例えば、WSiよりなるゲー
ト電極と、例えば、SiONよりなる絶縁性の側壁絶縁
膜を形成後、ガスソースMBE法等により、側壁絶縁膜
の両側の半導体基板上のみに、不純物濃度が高く(高濃
度)抵抗率が低い選択成長層を形成し、次に、同図の
(b)に示す如く、高濃度選択成長層上にソース電極及
びドレイン電極を形成する方法が提案されている。この
方法により、ソース寄生抵抗を低減できることが周知で
ある。
【0003】上記の従来の方法においては、選択成長を
行なう段階で、半導体基板は、高温(例えば、GaAs
を成長させる場合、600°C程度)に加熱されるの
で、ゲート電極の形成に融点が低い材料を使用すると、
金属−半導体間のショットキー接合に悪影響が及ぶ。従
って、ゲート電極は、高融点の材料(例えば、WSi
等)により形成される必要がある。一方、通常、高融点
の金属は、抵抗率が高く、ゲート長の短縮が進むとゲー
ト抵抗が更に高くなるので、デバイス特性に悪影響を及
ぼす。
【0004】図7及び図8は、かかる場合に、ゲート抵
抗を低減させることを目的として、WSiゲート電極上
に、抵抗率の低い金属、例えば、Auを用いてT型ゲー
ト電極が形成される従来の半導体装置の製造方法の説明
図である。この従来の方法によると、選択成長層が形成
された半導体基板は、一旦、結晶成長装置から取り出さ
れ、図7の(a)に示す如く、マスクのためのレジスト
層が塗布される。次に、レジスト層のミリングによりゲ
ート電極部の頭出しが行なわれ(図7の(b)を参
照)、更に、抵抗率の低いAu等の金属が堆積させられ
る(図7の(c)を参照)。図8の(a)において、堆
積させられた金属は、電極として残されるべくマスクさ
れた部分を残してエッチングにより除去され、更に、レ
ジスト層が溶解除去されてT型ゲート電極が形成され、
最後にソース電極及びドレイン電極が形成され(図8の
(b)を参照)、一連の製造工程が終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
ゲート電極の上部以外の部分をマスクするために、一
旦、半導体基板を結晶成長装置から取り出し、レジスト
層を形成し、レジスト層のミリングを行い、金属層を堆
積し、これをパターンニングする必要がある。しかし、
かかる工程は手間がかかり、半導体装置の製造費用が高
くなる。
【0006】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、レジストを塗布し、塗布されたレジストをエッチ
ングしてゲート電極上部の頭出しを行なうレジスト層の
形成工程が省略された、高性能な半導体装置の安価な製
造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理説
明図である。本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上にゲート電極及び側壁絶縁膜よりなるゲート構造
を形成した後、基板上のゲート構造の両側の部分に第1
の半導体層を選択的に成長させ、更に、第1の半導体層
上に少なくとも一の第2の半導体層を選択的に成長さ
せ、その上にT型ゲート電極を形成する。その際、第1
及び第2の半導体層は、ゲート構造上には堆積しない。
【0008】図2は、本発明の半導体装置の製造方法の
説明図である。本発明の半導体装置の製造方法は、上記
第1の半導体層と上記第2の半導体層とは、エッチング
に対する選択性が互いに異なることを特徴とする。第1
の半導体層である高濃度選択成長層の形成に引き続い
て、同図の(a)に示す如く、この第1の半導体層とエ
ッチングに対する選択性が異なる第2の半導体層を形成
し、次に、金属層の堆積とパターンニングによりT型ゲ
ート電極を形成して、同図の(b)に示す如く、第2の
選択成長層を除去する。
【0009】更に、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記第2の半導体層が不純部をドープされないノンドー
プ層であることを特徴とする。
【0010】更に、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記第1の半導体層と上記第2の半導体層は、互いに異
なる半導体材料よりなることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法により、第1の
半導体層の形成に引き続いて、第2の半導体層が形成さ
れるので、高濃度選択成長層の形成に引き続いて、T型
ゲート電極の形成時に必要とされる高濃度選択成長層上
の絶縁層を高濃度選択成長層の形成と同じ結晶成長装置
中で、連続して形成し得るようになる。
【0012】第1の半導体層とはエッチング液に対する
選択性が異なる第2の半導体層を成長させることによ
り、T型ゲート電極の形成後、第2の半導体層のみを選
択的に除去し得る。
【0013】更に、第2の半導体層をノンドープ層によ
って形成することにより、高濃度選択成長層である第1
の半導体層の上部に絶縁体層を容易に得ることができ
る。
【0014】更に、上記第1の半導体層とは異なる半導
体で第2の半導体層を成長されること、即ち、例えば、
第1の半導体層をGaAsにより形成し、ノンドープ層
をInGaPにより形成することによって、T型ゲート
電極の形成後、ノンドープ層のみを選択的に除去(HC
l溶液によるエッチング)できるようになるので、ノン
ドープの半導体により形成される絶縁体層の高い比誘電
率に起因するゲート・ソース電極間の容量(入力容量)
の増大を防ぎ得る。
【0015】
【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例を詳細に説
明する。
【0016】図3乃至図5は、本発明の一実施例による
半導体装置の製造方法の工程を説明するための図であ
る。図3の(a)は、エピタキシャル層2の構造を示す
図であり、GaAs基板上に、MOCVD法等により、
GaAs:5000オングストロームと、AlGaA
s:1000オングストロームと、GaAs:500オ
ングストロームと、AlGaAs:50オングストロー
ムと、n型AlGaAs:1000オングストローム
(n=2×1018cm-3)を成長させてHEMT構造を
作製する。尚、AlGaAsのAlとGaの比率は、A
l:Ga=3:7とする。
【0017】次に、図3の(b)に示す如く、上記のエ
ピタキシャル層2上に、2000オングストロームの厚
さのWSiをスパッタリング法により堆積させ、更に、
その上にフォトレジストによるマスクを形成する。
【0018】更に、上記のWSiは、レジストによりマ
スクされたレジストマスク部を残して、ドライエッチン
グにより除去され、その後に、有機溶剤等によりレジス
トマスクが除去される。これにより、ゲート電極4が形
成される。更に、プラズマCVD法により全面に厚さ4
000オングストロームのSiONを堆積させる(図3
の(c)を参照)。
【0019】更に、CHF3 、C2 6 、He の混合ガ
スによるドライエッチング法によって、上記堆積された
SiONをSiONの厚みだけエッチングすることによ
り、ゲート電極4の両側にSiONからなる側壁6が形
成される(図3の(d)を参照)。
【0020】次に、図4の(a)に示すように、上記S
iONのドライエッチングの結果露出させられたエピタ
キシャル層2の表面に、ガスソースMBE法により、6
00°Cの温度でn型GaAs層8(n=2×1018
-3)を1000オングストロームだけ成長させ、引き
続いて同じ結晶成長装置中でノンドープInGaP層1
0を1000オングストロームだけ成長させる。その
際、GaAs層8或いはInGaP層10は、ゲート構
造を構成するWSiよりなるゲート電極4或いはSiO
Nよりなるゲート側壁6上には堆積せず、エピタキシャ
ル層2上に選択的に堆積する。
【0021】上記で得られた試料の表面に真空蒸着法に
よりAuを5000オングストロームだけ蒸着させ、こ
の蒸着されたAuの上に、レジストマスクを形成する
(図4の(b)を参照)。
【0022】次に、上記レジストマスクを形成された試
料上に蒸着されたAuの中で、レジストマスクされた部
分以外のAuをArイオンを用いたミリングにより除去
し、次いで、有機溶剤等を利用してレジストマスクを除
去して、T型ゲート12を形成する。その後、HCl溶
液により、ノンドープInGaP層10だけを選択的に
除去する(図4の(c)を参照)。
【0023】次に、図5の(a)に示す如く、試料を保
護するようプラズマCVD法を用いてSiONを試料の
全面に堆積させる。
【0024】最後に、図5の(b)に示す如く、上記の
試料のソース電極14及びドレイン電極16以外の部分
に、レジストマスクを形成し、ソース電極14及びドレ
イン電極16のSiONをドライエッチングした後、A
uGe/Auを真空蒸着させ、リフトオフ法により上記
ソース電極14及びドレイン電極16以外の部分のAu
Ge/Auを除去し、更に熱処理(アロイ化)を加える
ことにより、HEMTの作製が完了する。
【0025】尚、上記本発明の一実施例の説明では、ノ
ンドープInGaP層10を除去するものとしている
が、かかる一実施例の変形として、ノンドープInGa
P層10を除去しなくても良い。
【0026】
【発明の効果】上記の説明の如く、本発明によれば、選
択成長を用いたHEMT等の半導体の製造において、余
計なレジスト塗布工程及びゲート構造の頭出しを行なう
必要なくT型ゲートの形成が可能になり、半導体装置の
性能向上と、製造工程の簡素化及び製造費用の低減に寄
与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の説明図であ
る。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
の工程の説明図(その1)である。
【図4】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
の工程の説明図(その2)である。
【図5】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
の工程の説明図(その3)である。
【図6】従来技術の説明図(その1)である。
【図7】従来技術の説明図(その2)である。
【図8】従来技術の説明図(その3)である。
【符号の説明】
2 エピタキシャル層 4 ゲート電極 6 側壁 8 n型GaAs層 10 ノンドープInGaP層 12 T型ゲート 14 ソース電極 16 ドレイン電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、ゲート電極及び側壁絶
    縁膜よりなるゲート構造体を形成し、選択成長層を形成
    し、T型ゲート電極を形成する半導体装置の製造方法で
    あって、 基板上に該ゲート構造体の形成後、該基板上の該ゲート
    構造体の両側の部分に第1の半導体層を選択的に成長さ
    せ、更に、該第1の半導体層上に少なくとも一の第2の
    半導体層を選択的に成長させることを特徴とする、半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の半導体層と前記第2の半導体
    層とは、エッチングに対する選択性が互いに異なる半導
    体材料よりなることを特徴とする、請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の半導体層は、ノンドープ層で
    あることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の半導体層と前記第2の半導体
    層は、互いに異なる半導体材料よりなることを特徴とす
    る、請求項1記載の製造方法。
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