JPH09246286A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH09246286A
JPH09246286A JP5281096A JP5281096A JPH09246286A JP H09246286 A JPH09246286 A JP H09246286A JP 5281096 A JP5281096 A JP 5281096A JP 5281096 A JP5281096 A JP 5281096A JP H09246286 A JPH09246286 A JP H09246286A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forming
film
sidewall
region
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5281096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Matsunaga
徳彦 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5281096A priority Critical patent/JPH09246286A/en
Publication of JPH09246286A publication Critical patent/JPH09246286A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control the width of a recess etching groove. SOLUTION: A side wall 18 made of silicon nitride film is formed at the side walls of a source electrode 15 and a drain electrode 16 respectively, and a recess etching groove 22 is formed in a channel region 14 with this side wall 18 as a mask. The control of the film thickness of the silicon nitride film is easy and the shape and dimension control of the side wall is easy so that the width of recess etching groove can be controlled accurately.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はショットキーゲート
型電界効果トランジスタ(以下MESFETと記す)及
びその製造方法に関するものであり、特にチャネル部分
をリセスエッチングすることを特徴とするMESFET
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Schottky gate type field effect transistor (hereinafter referred to as MESFET) and a method for manufacturing the same, and particularly to a MESFET characterized by recess etching a channel portion.
And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMESFETの製造方法を図3を
用いて説明する。図3は、従来の製造方法の工程断面図
である。半絶縁性のGaAs基板31の上面に、高不純
物濃度のソース領域32とドレイン領域33とを互いに
離間形成し、そのソース領域32とドレイン領域33と
の間のGaAs基板31の上面にそれら領域と接触して
低不純物濃度のチャネル領域34を形成した後、ソース
領域32上にソース電極35、ドレイン領域33上にド
レイン電極36をそれぞれ形成する(図3(A))。
2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing a MESFET will be described with reference to FIG. 3A to 3D are process cross-sectional views of a conventional manufacturing method. A high impurity concentration source region 32 and a drain region 33 are formed separately from each other on the upper surface of a semi-insulating GaAs substrate 31, and these regions are formed on the upper surface of the GaAs substrate 31 between the source region 32 and the drain region 33. After contacting to form the low impurity concentration channel region 34, the source electrode 35 is formed on the source region 32 and the drain electrode 36 is formed on the drain region 33 (FIG. 3A).

【0003】次ぎにGaAs基板31の上面全面にポリ
イミド膜37を塗布形成する(図3(B))。引き続
き、400℃程度でキュアーを行い、ポリイミド膜37
を硬化する。この際、ポリイミド膜の厚さはキュアー硬
化することにより約半分に減少する(図3(C))。
Next, a polyimide film 37 is applied and formed on the entire upper surface of the GaAs substrate 31 (FIG. 3B). Subsequently, the polyimide film 37 is cured at about 400 ° C.
To cure. At this time, the thickness of the polyimide film is reduced to about half by curing and curing (FIG. 3C).

【0004】引き続き、前記のポリイミド膜37を、O
2 RIEによりエッチバックしてソース電極35および
ドレイン電極36の側壁にそれぞれポリイミド膜37か
らなるサイドウォール38を形成する(図3(D))。
Subsequently, the polyimide film 37 is replaced with O
2 Etch back by RIE to form sidewalls 38 made of polyimide film 37 on the sidewalls of the source electrode 35 and the drain electrode 36, respectively (FIG. 3D).

【0005】次ぎにGaAs基板31の上面に二酸化珪
素膜39を形成し、レジスト膜40をこの順に積層形成
した後、レジスト膜40をパターニングし、ゲート電極
を形成すべき所望の部分に開口部41を設ける(図3
(E))。
Next, a silicon dioxide film 39 is formed on the upper surface of the GaAs substrate 31, a resist film 40 is laminated in this order, and then the resist film 40 is patterned to form an opening 41 at a desired portion where a gate electrode is to be formed. (Fig. 3
(E)).

【0006】引き続き、前記開口部41から弗化アンモ
ニウム溶液を進入させ、サイドウォール38が十分に露
出するまで、二酸化珪素膜39をエッチング除去する
(図3(F))。
Subsequently, an ammonium fluoride solution is introduced through the opening 41, and the silicon dioxide film 39 is removed by etching until the sidewall 38 is sufficiently exposed (FIG. 3 (F)).

【0007】この状態で燐酸系エッチング液を用いてサ
イドウォール38で覆われていないチャネル領域34部
分をエッチング除去し、リセスエッチング溝42を形成
する(図3(G))。
In this state, a portion of the channel region 34 which is not covered with the sidewall 38 is removed by etching with a phosphoric acid type etching solution to form a recess etching groove 42 (FIG. 3G).

【0008】この状態で引き続き、真空蒸着法により、
チタン、白金、金をこの順に連続的に蒸着し、3層構造
のゲート電極用金属431を形成する。この時、リセス
エッチング溝上に形成されたゲート電極用金属431
と、レジスト膜39上に形成されたゲート電極用金属4
31は、互いに分離して形成される。(図3(H))。
In this state, subsequently, by the vacuum deposition method,
Titanium, platinum, and gold are continuously vapor-deposited in this order to form a gate electrode metal 431 having a three-layer structure. At this time, the gate electrode metal 431 formed on the recess etching groove
And the metal 4 for the gate electrode formed on the resist film 39.
31 are formed separately from each other. (FIG. 3 (H)).

【0009】前記真空蒸着が終了した段階で、レジスト
膜40上のゲート電極用金属431を、リフトオフ除去
してリセスエッチング溝42上にゲート電極43を形成
する。更に残留している二酸化珪素膜39を弗化アンモ
ニウムで除去する(図3(I))。
When the vacuum deposition is completed, the gate electrode metal 431 on the resist film 40 is lifted off and removed to form the gate electrode 43 on the recess etching groove 42. Further, the remaining silicon dioxide film 39 is removed with ammonium fluoride (FIG. 3 (I)).

【0010】最後に、ソース電極35、ドレイン電極3
6、ゲート電極43、サイドウォール38およびリセス
エッチング溝42の表面に、窒化珪素よりなる保護膜4
4を形成してMESFETを得る(図3(J))。
Finally, the source electrode 35 and the drain electrode 3
6, the protective film 4 made of silicon nitride is formed on the surfaces of the gate electrode 43, the sidewall 38, and the recess etching groove 42.
4 is formed to obtain a MESFET (FIG. 3 (J)).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のM
ESFETの製造方法では、サイドウォール38をポリ
イミド膜で形成しているため、次のような問題があっ
た。即ち、まず第1には、図3(A)に示すようにポリ
イミド膜37を塗布した後、キュアーを行い、図3
(B)に示すようにポリイミド膜37を硬化させる必要
があるが、このキュアー工程において ポリイミド膜3
7は収縮するため、キュアー後のポリイミド膜37の膜
厚の制御は困難である。このため、サイドウォール38
の形状、寸法を制御することが困難で、リセスエッチン
グ溝42の幅がばらつき、特性の均一な半導体装置が得
られない。
However, the conventional M
In the ESFET manufacturing method, since the sidewall 38 is formed of the polyimide film, the following problems occur. That is, first, as shown in FIG. 3 (A), first, a polyimide film 37 is applied, and thereafter, a cure is performed.
It is necessary to cure the polyimide film 37 as shown in FIG.
Since 7 shrinks, it is difficult to control the film thickness of the polyimide film 37 after curing. Therefore, the sidewall 38
It is difficult to control the shape and size of the recess, the width of the recess etching groove 42 varies, and a semiconductor device having uniform characteristics cannot be obtained.

【0012】また、第2には、ポリイミド膜39はソー
ス電極、ドレイン電極を形成した後塗布し、その後40
0℃程度の温度でキュアーを行う。このため、ソース電
極、ドレイン電極のオーミック特性が劣化する。
Secondly, the polyimide film 39 is applied after forming the source electrode and the drain electrode, and then 40
Curing is performed at a temperature of about 0 ° C. Therefore, the ohmic characteristics of the source electrode and the drain electrode deteriorate.

【0013】第3の問題として、サイドウォールを形成
するポリイミド膜は有機物質であり、水分の存在する工
程中では吸湿が避けられない。特に図3(F)の二酸化
珪素膜39のエッチング、および図3(G)のリセスエ
ッチング溝42の形成時にサイドウォールも水溶液中に
さらされる状態になり、吸湿が避けられない。そして、
このサイドウォールは図3(J)に示すように窒化珪素
膜44で覆われるが、その後、吸湿した水分が脱離して
リセスエッチング溝42表面を酸化するなどして、特性
変動を誘起する恐れがある。
As a third problem, the polyimide film forming the side wall is an organic substance, and moisture absorption is inevitable during the process in which water is present. In particular, during the etching of the silicon dioxide film 39 of FIG. 3F and the formation of the recess etching groove 42 of FIG. 3G, the sidewalls are also exposed to the aqueous solution, and moisture absorption cannot be avoided. And
This sidewall is covered with the silicon nitride film 44 as shown in FIG. 3 (J), but thereafter, there is a possibility that the absorbed moisture will be desorbed and the surface of the recess etching groove 42 will be oxidized to induce characteristic fluctuation. is there.

【0014】一方、上記従来のMESFETでは、保護
膜としての窒化珪素膜44と、サイドウォール38のポ
リイミド膜とを用いているため、次のような問題があ
る。すなわち、窒化珪素膜とポリイミド膜は熱膨張係数
が異なり、しかも、サイドウォール部周辺はリセスエッ
チング、サイドウォールエッチングにより、複雑な形状
になっており、この部分での熱膨張係数の違いにより窒
化珪素膜44にクラックが発生し、信頼性に影響を与え
る。
On the other hand, in the above-mentioned conventional MESFET, since the silicon nitride film 44 as the protective film and the polyimide film of the sidewall 38 are used, there are the following problems. That is, the silicon nitride film and the polyimide film have different coefficients of thermal expansion, and the periphery of the side wall portion has a complicated shape due to recess etching and side wall etching. A crack is generated in the film 44, which affects reliability.

【0015】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、特性の安定した高信頼性の半導体装置、
及びリセスエッチング溝幅の制御が容易で、且つ、特性
の揃った半導体装置を得る事ができる製造方法を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a highly reliable semiconductor device having stable characteristics.
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method in which a recess etching groove width can be easily controlled and a semiconductor device having uniform characteristics can be obtained.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板の一主
面上に形成されたチャネル領域と、前記チャネル領域の
一端に接して前記化合物半導体基板の一主面上に形成さ
れたソース領域と、前記チャネル領域の他端に接して前
記化合物半導体基板の一主面上に形成されたドレイン領
域と、前記ソース領域上に形成されたソース電極と、前
記ドレイン領域上に形成されたドレイン電極と、前記ソ
ース電極側壁および前記ドレイン電極側壁にそれぞれ形
成された窒化珪素よりなるサイドウォールと、前記チャ
ネル領域に、前記サイドウォールをマスクとしてエッチ
ング形成されたリセスエッチング溝と、前記リセスエッ
チング溝内に形成されたゲート電極と、前記各電極、前
記サイドウォールおよび前記リセスエッチング溝表面を
覆って形成された窒化珪素よりなる保護膜とを具備した
ことを特徴とするものである。
A semiconductor device according to the present invention is a compound semiconductor substrate, a channel region formed on one main surface of the compound semiconductor substrate, and the compound semiconductor in contact with one end of the channel region. A source region formed on one main surface of the substrate, a drain region formed on one main surface of the compound semiconductor substrate in contact with the other end of the channel region, and a source electrode formed on the source region. A drain electrode formed on the drain region, a sidewall made of silicon nitride formed on each of the source electrode sidewall and the drain electrode sidewall, and etched in the channel region using the sidewall as a mask. Recess etching groove, a gate electrode formed in the recess etching groove, the electrodes, the sidewall Those characterized by comprising a protective film made of pre said recess etching groove silicon nitride is formed to cover the surface.

【0017】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、化合物半導体基板の一主面上に、ソース領域および
ドレイン領域を互いに離間形成し、このソースおよびド
レイン領域間に、ゲート領域を前記ソースおよびドレイ
ン領域とそれぞれ接して形成する工程と、前記ソース領
域および前記ドレイン領域上にソース電極およびドレイ
ン電極をそれぞれ形成する工程と、前記電極および前記
チャネル領域を含む前記半導体基板上に窒化珪素膜を形
成する工程と、前記窒化珪素膜をエッチバックし前記ソ
ース電極、および前記ドレイン電極の側壁に窒化珪素膜
よりなるサイドウォールをそれぞれ形成する工程と、前
記各電極、前記サイドウォールおよび前記チャネル領域
を含む前記化合物半導体基板上に前記サイドウォールと
材質の異なる絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に
レジスト膜を形成した後、前記レジスト膜をパターニン
グし、前記チャネル領域上の前記レジスト膜部分に開口
部を形成する工程と、次に、前記開口部からエッチング
材料を導入し、前記サイドウォールが露出するまで前記
絶縁膜をエッチング除去する工程と、前記絶縁膜のエッ
チング除去工程後、前記チャネル領域表面をエッチング
してリセスエッチング溝を形成する工程と、前記レジス
ト膜をマスクとし、前記リセスエッチング溝表面にゲー
ト電極を形成する工程とを具備することを特徴とするも
のである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a source region and a drain region are formed separately from each other on one main surface of a compound semiconductor substrate, and a gate region is formed between the source region and the drain region. And a drain region, respectively, a source electrode and a drain electrode are respectively formed on the source region and the drain region, and a silicon nitride film is formed on the semiconductor substrate including the electrode and the channel region. Forming the sidewalls of the source electrode and the drain electrode by etching back the silicon nitride film, and forming the sidewalls of the silicon nitride film on the sidewalls of the source electrode and the drain electrode, respectively. Insulation made of different material from the sidewall on the compound semiconductor substrate And a step of forming a resist film on the insulating film, patterning the resist film, and forming an opening in the resist film portion on the channel region, and then from the opening. Introducing an etching material, etching and removing the insulating film until the sidewalls are exposed, and etching the insulating film, and then etching the channel region surface to form a recess etching groove, And a step of forming a gate electrode on the surface of the recess etching groove using the resist film as a mask.

【0018】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、前記ゲート電極形成工程後、前記各電極、前記サイ
ドウォールおよび前記リセスエッチング溝を含む、前記
化合物半導体基板を覆って、絶縁保護膜を形成する工程
を具備したことを特徴とするものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the gate electrode forming step, an insulating protective film is formed covering the compound semiconductor substrate including the electrodes, the sidewalls and the recess etching groove. It is characterized by including the step of performing.

【0019】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、前記サイドウォールと前記保護膜とが、同一材料か
らなることを特徴とするものである。また本発明に係る
半導体装置の製造方法は、前記サイドウォールと前記保
護膜とが、窒化珪素からなることを特徴とするものであ
る。
The semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the sidewall and the protective film are made of the same material. Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the sidewall and the protective film are made of silicon nitride.

【0020】また、これらの半導体装置およびその製造
方法においては、ゲート電極の形成位置は、ドレイン電
極サイドウォール、ソース電極サイドウォールの中央に
ある必要はなく、要求される特性に応じて、ゲート電極
をソース電極サイドウォール側によせてもよい。
Further, in these semiconductor devices and the manufacturing method thereof, the formation position of the gate electrode does not have to be at the center of the drain electrode side wall and the source electrode side wall, and the gate electrode may be formed depending on the required characteristics. May be provided on the side of the source electrode sidewall.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1を参照して詳細に説明する。図1(A)から(I)は
この実施の形態に係るMESFETの製造方法の工程断
面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1A to 1I are process cross-sectional views of a method for manufacturing a MESFET according to this embodiment.

【0022】不純物を添加していないGaAs基板11
上に高不純物濃度のN型ソース領域12、およびドレイ
ン領域13を互いに離間して形成する。このソース領域
12、ドレイン領域13の形成は、例えば、シリコンイ
オンを、加速電圧120( kV) 、ドーズ量3.0×1
013 (cm-2)でイオン注入する。次にこのソース領
域12とドレイン領域13間のGaAs基板11上に、
低不純物濃度のN型チャネル領域14をソース領域12
およびドレイン領域13とそれぞれ接して形成する。
GaAs substrate 11 with no added impurities
An N-type source region 12 and a drain region 13 having a high impurity concentration are formed on top of each other with a space therebetween. The source region 12 and the drain region 13 are formed, for example, by using silicon ions at an acceleration voltage of 120 (kV) and a dose of 3.0 × 1.
Ion implantation is performed at 0 13 (cm -2). Next, on the GaAs substrate 11 between the source region 12 and the drain region 13,
The low impurity concentration N-type channel region 14 is replaced with the source region 12
And the drain region 13, respectively.

【0023】このチャネル領域14の形成は、例えば、
シリコンイオンを、加速電圧70(kV)、ドーズ量
4.0×1012(cm-2)で、イオン注入した後、80
0℃の温度でアニールし、注入イオンを活性化すること
により行う。
The channel region 14 is formed, for example, by
After implanting silicon ions with an accelerating voltage of 70 (kV) and a dose of 4.0 × 10 12 (cm −2 ), 80
It is performed by annealing at a temperature of 0 ° C. and activating implanted ions.

【0024】なお、前記ソース領域12およびドレイン
領域13と前記チャネル領域14とを、逆の順序で形成
してもよい。上記に引き続き、ソース領域12、および
ドレイン領域13の上に、それぞれソース電極15およ
びドレイン電極16をオーミック接触形成する。このソ
ース電極15およびドレイン電極16は、ゲルマニウム
を含有した金、金、ニッケルをこの順に合計0.5ミク
ロンの厚さに積層形成し、次ぎに、400℃の熱処理を
施すことにより、それぞれオーミック接触を形成する
(図1(A))。
The source region 12 and the drain region 13 and the channel region 14 may be formed in the reverse order. Subsequent to the above, the source electrode 15 and the drain electrode 16 are ohmic-contacted on the source region 12 and the drain region 13, respectively. The source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed by stacking gold containing germanium, gold, and nickel in this order to a total thickness of 0.5 μm, and then performing a heat treatment at 400 ° C. Are formed (FIG. 1A).

【0025】次ぎにGaAs基板11全面に窒化珪素膜
17をプラズマCVD法を用いて、1.0ミクロン程度
の厚さに形成する(図1(B))。引き続き、前記窒化
珪素膜17に対してRIE等の異方性ドライエッチング
を施す。これにより、ソース電極15上、ドレイン電極
16上、およびチャネル領域14の中央部上の窒化珪素
膜17は均等にエッチング除去される。この際に、ソー
ス電極15、ドレイン電極16それぞれのチャネル領域
14側端部の段差部上の窒化珪素膜17は、電極とGa
As基板の段差にしたがって厚く形成されているため、
異方性エッチングを行ったときにソース電極15および
ドレイン電極16の側壁部に残る。これにより、ソース
電極15およびドレイン電極16の側壁にそれぞれ幅
0.5ミクロン程度の窒化珪素膜17からなるサイドウ
ォール18が形成される(図1(C))。
Next, a silicon nitride film 17 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 11 by plasma CVD to a thickness of about 1.0 micron (FIG. 1 (B)). Subsequently, the silicon nitride film 17 is subjected to anisotropic dry etching such as RIE. As a result, the silicon nitride film 17 on the source electrode 15, the drain electrode 16, and the central portion of the channel region 14 is uniformly removed by etching. At this time, the silicon nitride film 17 on the stepped portion at the end of the source electrode 15 and the drain electrode 16 on the side of the channel region 14 is formed on the electrode and Ga.
Since it is formed thick according to the step of the As substrate,
It remains on the sidewalls of the source electrode 15 and the drain electrode 16 when anisotropic etching is performed. As a result, the sidewalls 18 made of the silicon nitride film 17 each having a width of about 0.5 μm are formed on the sidewalls of the source electrode 15 and the drain electrode 16 (FIG. 1C).

【0026】なお、サイドウォール材料としては次に形
成する二酸化珪素膜のエッチング液に対して耐性のある
材料であればよいが、ここで、窒化珪素膜を選択する理
由は、後で形成する保護膜と同じものとすることによ
り、サイドウォールと保護膜との熱膨張係数の違いによ
る保護膜のクラック発生を避けるためである。
The sidewall material may be any material that is resistant to the etching solution for the silicon dioxide film to be formed next, but the reason why the silicon nitride film is selected here is that the protective film to be formed later is used. By making the same as the film, it is possible to avoid cracking of the protective film due to the difference in thermal expansion coefficient between the sidewall and the protective film.

【0027】次ぎに前記ソース電極15、ドレイン電極
16等の形成されたGaAs基板11上全面に二酸化珪
素19を形成し、引き続きレジスト膜20をこの順序で
積層形成した後、このレジスト膜20をパターニングし
所望の部分に開口部21を設ける(図1(D))。
Next, silicon dioxide 19 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 11 on which the source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed, and a resist film 20 is successively laminated in this order, and then the resist film 20 is patterned. Then, the opening 21 is provided at a desired portion (FIG. 1D).

【0028】引き続き、前記開口部21から弗化アンモ
ニウム溶液を進入させ、前記二酸化珪素膜19をエッチ
ング除去する。この際に、エッチング液は開口部21直
下の二酸化珪素膜19をエッチングするだけでなく、レ
ジスト膜20とソース電極15側壁のサイドウォール1
8間、およびレジスト膜20とドレイン電極16側壁の
サイドウォール18間、並びにソース電極15、ドレイ
ン電極16上の一部にまで浸透し、二酸化珪素膜20の
サイドエッチングを進め、ソース電極15の側壁のサイ
ドウォール18、ドレイン電極16の側壁のサイドウォ
ール18をそれぞれ露出させることができる(図1
(E))。
Then, an ammonium fluoride solution is introduced through the opening 21 to remove the silicon dioxide film 19 by etching. At this time, the etching solution not only etches the silicon dioxide film 19 directly under the opening 21, but also the sidewall 1 of the sidewall of the resist film 20 and the source electrode 15.
8 and between the resist film 20 and the side wall 18 of the side wall of the drain electrode 16 and into the source electrode 15 and a part of the drain electrode 16, and the side etching of the silicon dioxide film 20 is proceeded to form the side wall of the source electrode 15. The sidewall 18 of the drain electrode 16 and the sidewall 18 of the drain electrode 16 can be exposed (see FIG. 1).
(E)).

【0029】この状態で燐酸系エッチング液を用いて、
ソース電極15の側壁のサイドウォール18とドレイン
電極16の側壁のサイドウォール18との間のチャネル
領域14表面部分をエッチングすることにより、リセス
エッチング溝22を形成する(図1(F))。
In this state, using a phosphoric acid type etching solution,
The recess etching groove 22 is formed by etching the surface portion of the channel region 14 between the sidewall 18 of the source electrode 15 and the sidewall 18 of the drain electrode 16 (FIG. 1F).

【0030】この状態で引き続き、真空蒸着法により、
チタン、白金、金をこの順に蒸着し、3層構造のゲート
電極用金属231をリセスエッチング溝22上に形成す
る。また、レジスト膜20上にもゲート電極用金属23
1が形成されるが、二酸化珪素膜がスペーサ層となり、
リセスエッチング溝22上のゲート電極用金属231と
レジスト膜20上のゲート電極用金属231とは、互い
に分離して形成される(図1(G))。
In this state, subsequently, by the vacuum deposition method,
Titanium, platinum, and gold are deposited in this order to form a gate electrode metal 231 having a three-layer structure on the recess etching groove 22. Further, the metal 23 for the gate electrode is also formed on the resist film 20.
1 is formed, but the silicon dioxide film serves as a spacer layer,
The gate electrode metal 231 on the recess etching groove 22 and the gate electrode metal 231 on the resist film 20 are formed separately from each other (FIG. 1G).

【0031】前記真空蒸着が終了した段階で、レジスト
膜20上のゲート電極用金属231をリフトオフ除去し
てリセスエッチング溝22上にゲート電極23を形成す
る。更に残留している二酸化珪素膜19を弗化アンモニ
ウムで除去する。(図1(H))。
When the vacuum deposition is completed, the gate electrode metal 231 on the resist film 20 is lifted off to form the gate electrode 23 on the recess etching groove 22. Further, the remaining silicon dioxide film 19 is removed with ammonium fluoride. (FIG. 1 (H)).

【0032】最後に、ソース電極15、ドレイン電極1
6、ゲート電極23、サイドウォール18およびリセス
エッチング溝22表面に、窒化珪素よりなる保護膜24
を形成してMESFETを得る(図1(I))。
Finally, the source electrode 15 and the drain electrode 1
6, a protective film 24 made of silicon nitride on the surfaces of the gate electrode 23, the sidewall 18 and the recess etching groove 22.
To obtain a MESFET (FIG. 1 (I)).

【0033】上述の本発明の第1の実施の形態によるM
ESFETの製造方法によれば、下記のような効果を得
る事ができる。まず第1にサイドウォール材料として窒
化珪素膜を用い、その窒化珪素膜はプラズマCVD法に
よって形成するため、膜厚の制御は容易であり、しかも
ソース電極側壁およびドレイン電極側壁部分の段差に対
する被覆性は非常に良い。このため、サイドウォールの
形状、寸法の制御が容易であり、リセスエッチング溝幅
のばらつきがないため、特性の揃ったMESFETが得
られる。
M according to the above-described first embodiment of the present invention
According to the ESFET manufacturing method, the following effects can be obtained. First, since a silicon nitride film is used as a sidewall material and the silicon nitride film is formed by a plasma CVD method, the film thickness can be easily controlled, and the step coverage of the source electrode side wall and the drain electrode side wall part can be easily covered. Is very good. Therefore, the shape and size of the sidewalls can be easily controlled, and the recess etching groove width does not vary, so that MESFETs having uniform characteristics can be obtained.

【0034】また第2には窒化珪素膜は300℃程度の
低温のCVD法で形成できるため、オーミック特性が劣
化する恐れがない。更に第3には、サイドウォールの材
料として採用した窒化珪素は無機物質であり、水分の存
在する工程中でも吸湿はない。このため、MESFET
動作時の特性変動の恐れが少ない。
Secondly, since the silicon nitride film can be formed by the CVD method at a low temperature of about 300 ° C., there is no fear that the ohmic characteristics will deteriorate. Thirdly, silicon nitride used as the material of the sidewall is an inorganic substance, and does not absorb moisture even in the process where water is present. Therefore, MESFET
There is little risk of characteristic changes during operation.

【0035】また、本発明の第1の実施の形態によるM
ESFETによれば、サイドウォールを保護膜と同じ窒
化珪素膜で形成しているため次のような効果を得ること
ができる。すなわち、サイドウォールと保護膜との熱膨
張係数を等しくすることができるため、サイドウォール
部周辺は、リセスエッチング、サイドウォールエッチン
グにより、複雑な形状になっているものの、この部分で
の熱膨張係数の違いによる保護膜のクラックが発生する
恐れがなく、装置の信頼性を高めることができる。
Further, M according to the first embodiment of the present invention
According to the ESFET, since the sidewall is formed of the same silicon nitride film as the protective film, the following effects can be obtained. That is, since the thermal expansion coefficient of the sidewall and the protective film can be made equal, the peripheral portion of the sidewall has a complicated shape due to recess etching and sidewall etching. There is no risk of cracks in the protective film due to the difference between the two, and the reliability of the device can be improved.

【0036】更に本発明の第2の実施の形態につき、図
2を用いて説明する。図2(A)および図2(B)は、
この実施の形態に係るMESFETの製造方法の工程断
面図である。この実施の形態の説明にあたり、上記第1
の実施の形態と同じ工程の説明は省略し、異なる工程の
み説明する。まず、半絶縁性のGaAs基板11上にソ
ース領域12、ドレイン領域13、チャネル領域14、
ソース電極15、ドレイン電極16、およびサイドウォ
ール18を形成する(ここまでの工程は、図1(A)な
いし図1(C)と同じ)。
Further, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2A and FIG.
FIG. 6 is a process sectional view of a method for manufacturing a MESFET according to this embodiment. In describing this embodiment, the first
The description of the same steps as those of the embodiment will be omitted, and only different steps will be described. First, on the semi-insulating GaAs substrate 11, the source region 12, the drain region 13, the channel region 14,
The source electrode 15, the drain electrode 16, and the sidewall 18 are formed (the steps up to here are the same as those in FIGS. 1A to 1C).

【0037】引き続き、二酸化珪素膜19およびレジス
ト膜20を全面に形成した後、このレジスト膜20をパ
ターニングし、所望の部分に開口部211を形成する。
この際、上記第1の実施の形態ではゲート領域14の中
心位置に開口部21を形成したが、ここでは開口部21
1は、チャネル領域14の中心位置よりずれた位置に設
定されている。
Subsequently, a silicon dioxide film 19 and a resist film 20 are formed on the entire surface, and then the resist film 20 is patterned to form an opening 211 in a desired portion.
At this time, although the opening 21 is formed at the center of the gate region 14 in the first embodiment, the opening 21 is formed here.
1 is set at a position deviated from the center position of the channel region 14.

【0038】この状態から、開口部211を通して、二
酸化珪素膜19をエッチング除去し、ソース電極15側
壁のサイドウォール18およびドレイン電極16側壁の
サイドウォール18をマスクとしてリセスエッチング溝
22を形成し、引き続き、チタン、白金、金の3層構造
のゲート電極用金属231を真空蒸着により形成する
(図2(A))。
From this state, the silicon dioxide film 19 is removed by etching through the opening 211, and the recess etching groove 22 is formed by using the side wall 18 on the side wall of the source electrode 15 and the side wall 18 on the side wall of the drain electrode 16 as masks. A gate electrode metal 231 having a three-layer structure of titanium, platinum, and gold is formed by vacuum evaporation (FIG. 2A).

【0039】この後、レジスト膜20上のゲート電極用
金属231をリフトオフ除去して、ゲート電極23がリ
セスエッチング溝22中心軸からソース電極側にオフセ
ットした形状のMESFETを得ることができる(図2
(B))。
After that, the gate electrode metal 231 on the resist film 20 is lifted off and removed, and a MESFET having a shape in which the gate electrode 23 is offset from the central axis of the recess etching groove 22 to the source electrode side can be obtained (FIG. 2).
(B)).

【0040】上記第2の実施の形態による製法により得
られたMESFETでは、上記第1の実施の形態による
効果のほかに、次のような格別の効果が得られる。すな
わちゲート電極の位置を、ソース電極側にオフセット
し、ドレイン電極とゲート電極の間隔を、ソース電極と
ゲート電極の間隔と比較して大きく取ることにより、ド
レイン電極とゲート電極間、ソース電極とゲート電極間
の距離が等しい場合に比べて、ソース、ゲート間の抵抗
を下げ、ドレイン、ゲート間の耐圧を上げることができ
る。
The MESFET obtained by the manufacturing method according to the second embodiment has the following special effects in addition to the effects according to the first embodiment. That is, the position of the gate electrode is offset to the source electrode side, and the distance between the drain electrode and the gate electrode is set to be larger than the distance between the source electrode and the gate electrode, so that the drain electrode and the gate electrode are interposed, and the source electrode and the gate electrode are The resistance between the source and the gate can be lowered and the breakdown voltage between the drain and the gate can be increased as compared with the case where the distance between the electrodes is equal.

【0041】上記第1および第2の実施の形態では、G
aAsを基板とするMESFETに付いて述べたが、本
発明の適用は、GaAsに限られたものではなく、ほか
の化合物半導体素材、例えば、InP、InAs、In
Sb、GaSb、GaP、SiGe等を用いてもよい。
さらに、半導体基板上に形成されたエピタキシャル成長
半導体膜、例えば、上記の2元系化合物のほかに、3族
元素としてのGa、Al、In、5族元素としてのA
s、P、Sbの組み合わせによる、3元系、4元系の素
材を用いたものであっても有効であることは言うまでも
ない。
In the above first and second embodiments, G
Although the MESFET using aAs as the substrate has been described, the application of the present invention is not limited to GaAs, and other compound semiconductor materials such as InP, InAs, and In can be used.
Sb, GaSb, GaP, SiGe or the like may be used.
Further, an epitaxially grown semiconductor film formed on a semiconductor substrate, for example, in addition to the above binary compounds, Ga as a Group 3 element, Al, In, and A as a Group 5 element
Needless to say, it is effective to use a ternary material or a quaternary material by combining s, P and Sb.

【0042】また、イオン注入により、チャネル、ソー
ス、ドレイン領域を形成する場合について説明したが、
本発明の適用はこれに限るものではなく、エピタキシャ
ル成長法、熱拡散法、固相拡散法等を用いてチャネル、
ソース、ドレイン各領域を形成してもよい。
Also, the case where the channel, source and drain regions are formed by ion implantation has been described.
The application of the present invention is not limited to this, and a channel can be formed using an epitaxial growth method, a thermal diffusion method, a solid phase diffusion method, or the like.
Source and drain regions may be formed.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明のMESFETの製造方法によれ
ば、特性の揃ったしかもオーミック特性の良いMESF
ETを容易に得ることができる。また、本発明の製造方
法によって得られたMESFETでは、安定した特性お
よび高信頼性を有する。
According to the MESFET manufacturing method of the present invention, the MESF having uniform characteristics and good ohmic characteristics is obtained.
ET can be easily obtained. Further, the MESFET obtained by the manufacturing method of the present invention has stable characteristics and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るMESFET
の製造工程断面図である。
FIG. 1 is a MESFET according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a manufacturing process.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係るMESFET
の要部の製造工程断面図である。
FIG. 2 is a MESFET according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the main part of

【図3】従来のMESFETの製造工程断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of manufacturing steps of a conventional MESFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、31・・・GaAs基板 14、34・・・チャネル領域 13、33・・・ドレイン領域 12、32・・・ソース領域 16、36・・・ドレイン電極 15、35・・・ソース電極 17・・・窒化珪素膜 18、38・・・サイドウォール 19、39・・・二酸化珪素膜 37・・・ポリイミド膜 20、40・・・レジスト膜 21、211、41・・・開口部 231、431・・・ゲート電極用金属 23、43・・・ゲート電極 22、42・・・リセスエッチング溝 24、44・・・保護膜 11, 31 ... GaAs substrate 14, 34 ... Channel region 13, 33 ... Drain region 12, 32 ... Source region 16, 36 ... Drain electrode 15, 35 ... Source electrode 17. ..Silicon nitride films 18, 38 ... Side walls 19, 39 ... Silicon dioxide films 37 ... Polyimide films 20, 40 ... Resist films 21, 211, 41 ... Openings 231, 431. ..Metal for gate electrode 23, 43 ... Gate electrode 22, 42 ... Recess etching groove 24, 44 ... Protective film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体基板と、前記化合物半導体
基板の一主面上に形成されたチャネル領域と、前記チャ
ネル領域の一端に接して前記化合物半導体基板の一主面
上に形成されたソース領域と、前記チャネル領域の他端
に接して前記化合物半導体基板の一主面上に形成された
ドレイン領域と、前記ソース領域上に形成されたソース
電極と、前記ドレイン領域上に形成されたドレイン電極
と、前記ソース電極側壁および前記ドレイン電極側壁に
それぞれ形成された窒化珪素よりなるサイドウォール
と、前記チャネル領域に、前記サイドウォールをマスク
としてエッチング形成されたリセスエッチング溝と、前
記リセスエッチング溝内に形成されたゲート電極と、前
記各電極、前記サイドウォールおよび前記リセスエッチ
ング溝表面を覆って形成された窒化珪素よりなる保護膜
とを具備したことを特徴とする半導体装置。
1. A compound semiconductor substrate, a channel region formed on one main surface of the compound semiconductor substrate, and a source region formed on one main surface of the compound semiconductor substrate in contact with one end of the channel region. A drain region formed on one main surface of the compound semiconductor substrate in contact with the other end of the channel region, a source electrode formed on the source region, and a drain electrode formed on the drain region. A sidewall made of silicon nitride formed on each of the source electrode sidewall and the drain electrode sidewall, a recess etching groove formed in the channel region by using the sidewall as a mask, and a recess etching groove formed in the recess etching groove. The formed gate electrode is formed so as to cover the electrodes, the sidewalls, and the recess etching groove surface. A semiconductor device comprising a protective film made of formed silicon nitride.
【請求項2】 化合物半導体基板の一主面上に、ソース
領域およびドレイン領域を互いに離間形成し、このソー
スおよびドレイン領域間に、チャネル領域を前記ソース
およびドレイン領域とそれぞれ接して形成する工程と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域上にソース電極
およびドレイン電極をそれぞれ形成する工程と、前記各
電極および前記チャネル領域を含む前記半導体基板上に
窒化珪素膜を形成する工程と、前記窒化珪素膜をエッチ
バックし前記ソース電極、および前記ドレイン電極の側
壁に窒化珪素膜よりなるサイドウォールをそれぞれ形成
する工程と、前記各電極、前記サイドウォールおよび前
記チャネル領域を含む前記化合物半導体基板上に前記サ
イドウォールと材質の異なる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にレジスト膜を形成した後、前記レジスト
膜をパターニングし、前記チャネル領域上の前記レジス
ト膜部分に開口部を形成する工程と、次に、前記開口部
からエッチング材料を導入し、前記サイドウォールが露
出するまで前記絶縁膜をエッチング除去する工程と、前
記絶縁膜のエッチング除去工程後、前記チャネル領域表
面をエッチングしてリセスエッチング溝を形成する工程
と、前記レジスト膜をマスクとし、前記リセスエッチン
グ溝表面にゲート電極を形成する工程とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a source region and a drain region apart from each other on one main surface of a compound semiconductor substrate, and forming a channel region between the source and drain regions in contact with the source and drain regions, respectively. ,
Forming a source electrode and a drain electrode on the source region and the drain region, forming a silicon nitride film on the semiconductor substrate including the electrodes and the channel region, and etching the silicon nitride film. Forming a sidewall made of a silicon nitride film on the sidewalls of the source electrode and the drain electrode, respectively, and forming the sidewall on the compound semiconductor substrate including the electrodes, the sidewall, and the channel region. A step of forming insulating films of different materials,
Forming a resist film on the insulating film, patterning the resist film, forming an opening in the resist film portion on the channel region, and then introducing an etching material from the opening, A step of etching away the insulating film until the sidewalls are exposed, a step of etching the insulating film, a step of forming a recess etching groove by etching the surface of the channel region, and using the resist film as a mask, Forming a gate electrode on the surface of the recess etching groove.
【請求項3】 前記ゲート電極形成工程後、前記各電
極、前記サイドウォールおよび前記リセスエッチング溝
を含む、前記化合物半導体基板を覆って、絶縁保護膜を
形成する工程を具備したことを特徴とする請求項2に記
載の半導体装置の製造方法。
3. A step of forming an insulating protective film is provided after the gate electrode forming step, covering the compound semiconductor substrate including the electrodes, the sidewalls and the recess etching groove. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 前記サイドウォールと前記保護膜とが、
同一材料からなることを特徴とする請求項3に記載の半
導体装置の製造方法。
4. The sidewall and the protective film,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor devices are made of the same material.
【請求項5】 前記サイドウォールと前記保護膜とが、
窒化珪素からなることを特徴とする請求項4に記載の半
導体装置の製造方法。
5. The side wall and the protective film,
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the method is made of silicon nitride.
JP5281096A 1996-03-11 1996-03-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof Pending JPH09246286A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5281096A JPH09246286A (en) 1996-03-11 1996-03-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5281096A JPH09246286A (en) 1996-03-11 1996-03-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09246286A true JPH09246286A (en) 1997-09-19

Family

ID=12925211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5281096A Pending JPH09246286A (en) 1996-03-11 1996-03-11 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09246286A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005032865A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005032865A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7154118B2 (en) Bulk non-planar transistor having strained enhanced mobility and methods of fabrication
EP0119089B1 (en) Gaas semiconductor device and a method of manufacturing it
US4742379A (en) HEMT with etch-stop
JPH08306708A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPS6292327A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2541230B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JP3106747B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor FET
JP2652657B2 (en) Gate electrode formation method
KR890003416B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH05190854A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH01251669A (en) Method of manufacturing field effect transistor
JPS59229875A (en) Manufacture of schottky gate type field effect transistor
JPH0567634A (en) Method for manufacturing MIS type semiconductor device
JP2707436B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
CN121968661A (en) Diamond type groove and preparation method of semiconductor device
JPH01251667A (en) Manufacture of field effect transistor
JPH0574814A (en) Manufacture of schottky-gate type field-effect transistor
JPS6342177A (en) Manufacture of semiconductor element
JPH01133373A (en) Manufacture of field effect transistor
JPS6323366A (en) Manufacture of field-effect transistor
JPH06177161A (en) Method for manufacturing metal Schottky junction field effect transistor
JPH11126903A (en) Transistor having composite sidewall spacer and method of forming the same
JPH079913B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPS628573A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH03203246A (en) Method of manufacturing semiconductor device