JPH08306708A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH08306708A
JPH08306708A JP11088595A JP11088595A JPH08306708A JP H08306708 A JPH08306708 A JP H08306708A JP 11088595 A JP11088595 A JP 11088595A JP 11088595 A JP11088595 A JP 11088595A JP H08306708 A JPH08306708 A JP H08306708A
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layer
electrode
pair
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recess
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JP11088595A
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English (en)
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Hisaaki Tominaga
久昭 富永
Hiroshige Touno
太栄 東野
Yasoo Harada
八十雄 原田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース・ドレイン間電流の値をモニタしなが
ら自己整合的に電極形成を行うことができ、かつ寄生容
量の小さい半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とである。 【構成】 動作層2上に断面逆台形状のレジストパター
ンを形成し、全面に絶縁膜を形成した後、動作層2の上
面およびレジストパターンの上面の絶縁膜を除去するこ
とにより絶縁膜からなる傾斜した1対の側壁部4a,4
bを形成する。動作層2の上面およびレジストパターン
の上面に第1の電極層を形成し、レジストパターン上の
第1の電極層をレジストパターンとともに除去し、熱処
理を施すことによりオーミック電極5a,5bを形成す
る。オーミック電極5a,5b間の電流の値をモニタし
ながら1対の側壁部4a,4b間に露出している動作層
2の領域にリセス部を形成し、リセス部内および側壁部
4a,4bの内面にゲート電極となる第2の電極層7c
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、ゲート電極およびオー
ミック電極を有する半導体装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】GaAsを用いたMES−FET(金属
−半導体電界効果トランジスタ)、HEMT(高電子移
動度トランジスタ)等の電界効果トランジスタの製造の
際には、ソース電極およびドレイン電極となるオーミッ
ク電極をゲート電極に対して常に一定の距離に保つ必要
がある。そこで、オーミック電極をゲート電極に対して
所定の位置に形成するために、セルフアライメント(自
己整合的)オーミック電極形成法が用いられている。
【0003】図9〜図14はセルフアライメントオーミ
ック電極形成法を用いた従来の半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。ここでは、一例としてGaAs
HEMTの製造方法を説明する。
【0004】まず、図9に示すように、GaAs半導体
基板11上にn−AlGaAs層12aおよびn+ −G
aAs層12bからなる動作層12を形成する。次に、
図10に示すように、動作層12上に所定間隔を隔てて
絶縁膜13を形成し、絶縁膜13上にレジストパターン
14を形成する。そして、図11に示すように、絶縁膜
13間の動作層12の領域をエッチングすることにより
リセス部(凹部)15を形成する。
【0005】次に、レジストパターン14をマスクとし
て、図12に示すように、リセス部15内およびその周
縁の絶縁膜13上にゲート電極16を形成する。その
後、図13に示すように、ゲート電極16の領域を除く
絶縁膜13を除去する。最後に、図14に示すように、
動作層12上およびゲート電極16上にオーミック電極
17a,17b,17cを形成する。ゲート電極16の
両側方のオーミック電極17a,17bがそれぞれソー
ス電極およびドレイン電極となる。
【0006】上記のように、セルフアライメントオーミ
ック電極形成法を用いると、ゲート電極16に対してオ
ーミック電極17a,17bの位置を自己制御すること
ができるので、ゲート電極16とオーミック電極17
a,17bとの距離を常に所定の値に保つことができ
る。それにより、半導体装置の特性が安定化する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の半導体装
置の製造方法では、ソース電極とドレイン電極との間の
電流の値を制御するために、ゲート電極16が形成され
る動作層12の領域をエッチングすることによりリセス
部15を形成する。
【0008】このリセス部15の形成時には、オーミッ
ク電極が形成されていないので、電流値をモニタしなが
らエッチング量を制御することができない。そのため、
リセス部15を形成するために、n−GaAs層12a
およびn+ −GaAs層12bのエッチング速度の差を
利用した高度な選択エッチング技術を用いる必要がある
が、この選択エッチング技術を用いても、リセス部15
を正確に所定の深さにエッチングすることは困難であ
る。その結果、製造された半導体装置の特性が均一にな
らず、歩留りが低いという問題がある。
【0009】また、上記の従来の半導体装置において
は、ゲート電極16がほぼT字状に形成され、ゲート電
極16の笠部と動作層12との間に厚い絶縁膜13が存
在するため、寄生容量が大きくなり、高周波特性を向上
させることができないという問題がある。
【0010】本発明の目的は、ソース・ドレイン間電流
の値をモニタしながら自己整合的に電極形成を行うこと
ができ、かつ寄生容量の小さい半導体装置およびその製
造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、半導体層上に絶縁膜からなる1対の側壁部を上端間
の距離が下端間の距離に比べて大きくなるように互いに
逆方向に傾斜させて形成し、1対の側壁部の外方の半導
体層の領域上にそれぞれ第1の電極層を形成し、1対の
側壁部間の半導体層の領域に凹部を形成し、凹部内およ
び1対の側壁部の内面に第2の電極層を形成してなる。
【0012】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体層上に断面逆台形状のレジスト膜を形成し、半導体
層およびレジスト膜の全面に絶縁膜を形成した後、半導
体層の上面およびレジスト膜の上面の絶縁膜を除去し、
半導体層の上面およびレジスト膜の上面に第1の電極層
を形成し、レジスト膜上の第1の電極層をレジスト膜と
ともに除去することにより絶縁膜からなる傾斜した1対
の側壁部を形成し、1対の側壁部間の半導体層の領域に
凹部を形成し、凹部内および1対の側壁部の内面に第2
の電極層を形成するものである。
【0013】
【作用】本発明に係る半導体装置およびその製造方法に
おいては、半導体層上に絶縁膜からなる1対の側壁部が
互いに逆方向に傾斜して形成され、その1対の側壁部の
外方の半導体層の領域上に1対のオーミック電極となる
第1の電極層が自己整合的に形成された後、1対の側壁
部間の半導体層の領域に凹部が形成される。したがっ
て、1対のオーミック電極間に電流を流しつつその電流
値をモニタしながら凹部の深さを調整することが可能と
なる。
【0014】実際には、凹部の形成過程の適当な時点
で、ウエハの一部領域またはモニタ用のチップのオーミ
ック電極間に電流を流して電流値を測定し、所定の電流
値が得られない場合には、さらに凹部の深さを深くす
る。これを所定の電流値が得られるまで繰り返す。
【0015】また、凹部内および1対の側壁部の内面に
ゲート電極となる第2の電極層が形成される。このと
き、1対の側壁部の存在によりゲート電極とオーミック
電極とが接触することはない。また、ゲート電極がほぼ
V字状に形成されるので、ゲート電極と半導体層との間
の寄生容量が小さくなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図1〜図8は本発明の一実施例による
半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本実施
例では、半導体装置の一例としてGaAsHEMTにつ
いて説明する。
【0017】まず、図1に示すように、GaAs半導体
基板1上に厚さ500Åのn−AlGaAs層2aおよ
び厚さ500Åのn+ −GaAs層2bからなる動作層
2を形成する。次に、図2に示すように、動作層2上に
ポジ型のフォトレジストを用いて厚さ1.9μmのレジ
ストパターン3を形成する。レジストパターン3の断面
形状は逆台形状となる。フォトレジストとしては、たと
えばヘキストジャパン社製の商品名AZ5214Eを用
いる。レジストパターン3の上面の長さL1はたとえば
1.5μmであり、下面の長さL2にはたとえば0.5
μmである。
【0018】その後、図3に示すように、ECR−CV
D法(電子サイクロトロン共鳴化学的気相成長法)を用
いて、動作層2およびレジストパターン3の全面に厚さ
2000Åの窒化シリコンからなる絶縁膜4を形成す
る。さらに、図4に示すように、四フッ化炭素(C
F4 )を用いたRIE法(反応性イオンエッチング法)
により絶縁膜4を除去する。このとき、レジストパター
ン3の笠部がエッチングマスクとなるため、レジストパ
ターン3の傾斜した両側面およびその下方の領域の絶縁
膜4は除去されずに残る。それにより、レジストパター
ン3の両側面にそれぞれ絶縁膜からなる傾斜した側壁部
4a,4bが設けられる。
【0019】その後、図5に示すように、動作層2の上
面およびレジストパターン3の上面に、厚さ700Åの
AuGe、厚さ70ÅのNiおよび厚さ1300ÅのA
uの積層構造からなる第1の電極層5を抵抗加熱蒸着法
により形成する。次いで、GaAs半導体基板1をアセ
トン等の剥離剤中に浸漬してレジストパターン3を溶解
させることにより、図6に示すように、レジストパター
ン3をその上部の第1の電極層5とともに取り除く(リ
フトオフエ程)。その後、温度450℃で2分間の熱処
理を施すことにより、オーミック電極5a,5bを形成
する。
【0020】次に、図7に示すように、リン酸系GaA
sエッチング液を用いて、絶縁膜からなる1対の側壁部
4a,4b間に露出している動作層2の領域をエッチン
グし、リセス部6を形成する(リセスエッチング)。こ
のとき、ウエハ上の一部の領域においてまたは同時に作
製されているモニタ用のチップにおいて、オーミック電
極5a,5b間に電流を流しつつその電流値をモニタし
ながらエッチング量を制御し、所望のソース・ドレイン
間飽和電流値が得られるようにリセス部6の深さを調整
する。実際には、ある程度エッチングした時点でエッチ
ングを中止し、ウエハの一部領域またはモニタ用のチッ
プの電極5a,5b間に電流を流して電流値を測定し、
所定の電流値が得られない場合には、さらにエッチング
を行う。これを所定の電流値が得られるまで繰り返す。
【0021】最後に、図8に示すようにオーミック電極
5a,5bの上面、リセス部6内および側壁部4a,4
bの内面に、抵抗加熱蒸着法により厚さ200ÅのT
i、厚さ400ÅのPd層および厚さ3000ÅのAu
からなる積層構造の第2の電極層7a,7b,7cを形
成する。
【0022】1対の側壁部4a,4bの外方に形成され
たオーミック電極5a,5bがソース電極およびドレイ
ン電極となり、リセス部6内および1対の側壁部4a,
4bの内面に形成された第2の電極層7cがゲート電極
となる。このとき、絶縁膜からなる1対の側壁部4a,
4bの存在により、ゲート電極となる第2の電極層7c
がオーミック電極5a,5bと接触することはない。
【0023】このように、本実施例の半導体装置および
その製造方法によれば、リセス部6の形成前にオーミッ
ク電極5a,5bが形成されるので、リセス部6の形成
時にオーミック電極5a,5b間に電流を流しつつその
電流値をモニタしながらエッチング量を制御することに
より、所望のソース・ドレイン間飽和電流値が得られる
ようにリセス部6の深さを調整することが可能となる。
したがって、製造された半導体装置の特性が均一にな
り、歩留りが向上する。
【0024】また、リセス部6内および1対の側壁部4
a,4bの内面にゲート電極となる第2の電極層7cが
ほぼV字状に形成されるので、ゲート電極と半導体基板
1との間の寄生容量が小さくなる。したがって、半導体
装置の高周波特性が向上する。
【0025】なお、本発明はGaAsHEMTに限ら
ず、ゲート電極およびオーミック電極を有する種々の半
導体装置に適用することができる。例えば、本発明をIE
EE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 14, NO.7, JULY 19
93, pp.354-356に報告されているTMT(Two-Mode cha
nnel FET)に適用してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、互いに逆
方向に傾斜した絶縁膜からなる側壁部の外方に1対のオ
ーミック電極となる第1の電極層を自己整合的に形成し
た後に、1対の側壁部間の半導体層の領域に凹部を形成
することができるので、1対のオーミック電極間に電流
を流しつつその電流値をモニタしながら凹部の深さを調
整することが可能となる。したがって、オーミック電極
をゲート電極に対して自己整合的に形成しつつ、所望の
ソース・ドレイン間飽和電流値を得ることができる。そ
の結果、半導体装置の特性が均一となり、歩留りが向上
する。
【0027】また、凹部内および1対の側壁部の内面に
ゲート電極となる第2の電極層がほぼV字状に形成され
るので、ゲート電極と半導体層との間の寄生容量が小さ
くなる。したがって、半導体装置の高周波特性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第1の工程断面図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第2の工程断面図である。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第3の工程断面図である。
【図4】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第4の工程断面図である。
【図5】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第5の工程断面図である。
【図6】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第6の工程断面図である。
【図7】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第7の工程断面図である。
【図8】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す第8の工程断面図である。
【図9】従来の半導体装置の製造方法を示す第1の工程
断面図である。
【図10】従来の半導体装置の製造方法を示す第2の工
程断面図である。
【図11】従来の半導体装置の製造方法を示す第3の工
程断面図である。
【図12】従来の半導体装置の製造方法を示す第4の工
程断面図である。
【図13】従来の半導体装置の製造方法を示す第5の工
程断面図である。
【図14】従来の半導体装置の製造方法を示す第6の工
程断面図である。
【符号の説明】
1 GaAs半導体基板 2 動作層 3 レジストパターン 4 絶縁膜 4a,4b 側壁部 5 第1の電極層 5a,5b オーミック電極 6 リセス部 7a,7b,7c 第2の電極層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層上に絶縁膜からなる1対の側壁
    部を上端間の距離が下端間の距離に比べて大きくなるよ
    うに互いに逆方向に傾斜させて形成し、前記1対の側壁
    部の外方の前記半導体層の領域上にそれぞれ第1の電極
    層を形成し、前記1対の側壁部間の前記半導体層の領域
    に凹部を形成し、前記凹部内および前記1対の側壁部の
    内面に第2の電極層を形成したことを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】 半導体層上に断面逆台形状のレジスト膜
    を形成し、前記半導体層および前記レジスト膜の全面に
    絶縁膜を形成した後、前記半導体層の上面および前記レ
    ジスト膜の上面の絶縁膜を除去し、前記半導体層の上面
    および前記レジスト膜の上面に第1の電極層を形成し、
    前記レジスト膜上の前記第1の電極層を前記レジスト膜
    とともに除去することにより絶縁膜からなる傾斜した1
    対の側壁部を形成し、前記1対の側壁部間の前記半導体
    層の領域に凹部を形成し、前記凹部内および前記1対の
    側壁部の内面に第2の電極層を形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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