JPS60249373A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 ｆａｌ　発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に化合物半導
体を主成分とした電界効果型半導体装置のゲート電極の
形成に関する。

（ｂｌ　技術の背景 近年、ガリウム（Ｇａ）と砒素（Ａｓ）の化合物を主成
分とする電界効果型半導体装置が実用化されているが、
これらの製造工程において、ソース電極とドレイン電極
が形成された後に、ゲート電極を形成する際にレジスト
膜を被覆してゲート電極形成部にレジスト膜を開口し、
ドライエツチングによってリセスを形成してゲート電極
を被着により形成する場合のリセスの形状が半導体装置
の特性に大きく影響があり、最適の形状に形成する製造
方法が要望されている。

（Ｃ）　従来技術と問題点 第１図は従来方法によって形成されたリセスの断面図で
あり、この図について概要を説明する。

第１図Ｆ１）では半導体絶縁基板上にドーピングをして
いないバッファ層１と活性層２を形成した基板に通常の
方法によって、半導体装置形成部の素子間の分離を行い
、ソース電極３とドレイン電極４を形成する。

次に、基板全面に電子線レジスト膜５を塗布して、電子
ビーム露光と現像によりゲートパターンに開口部６を形
成する。

このレジスト膜をマスクにしてウエットエッチングによ
ってリセス７を形成するが、この場合はリセス形状は下
部が平らで周辺が傾斜状になる。

次ぎにレジスト膜５を介して真空中でゲート金属を被着
しリフトオフにより第１図（２）のゲート電極８が形成
される。

第２図は、以上のリセス形成を方向性を有するドライエ
ツチングにより行った場合の断面図であるが、この場合
にはリセス９が比較的角型に形成され、従ってリセス上
にゲート電極１０が活性層２の中に完全に埋めこまれる
構造になる。

このような製造方法でリセスを形成する場合のリセスの
形状については下記の性質がある。

第１図の電子線レジスト膜を用いて電子ビーム露光をし
たゲートパターン６は、下部が拡がるオーバーハング状
になるので、この場合にはゲー゛ト電極の両側にリセス
の平坦な部分が残り、ソース電極とゲート電極との間が
一部薄いので、直列抵抗Ｒｓが大となり、これは伝達コ
ンダクタス（Ｇｍ）が小になって高周波特性や高利得が
実現しないという欠点がある反面、ショットキー耐圧と
ドレイン耐圧は十分確保できるという利点がある。

第２図の、リセス形成にドライエツチングを用いた場合
のリセスの形状では、直列抵抗Ｒｓが小でＧｍが大にな
るという利点があるが、一方ゲート電極付近の空乏層が
ゲート電極近傍の狭い範囲にしか形成されないため、耐
圧が低下し、その結果ショットキー耐圧とドレイン耐圧
が十分確保できなくなるという欠点がある。

（ｄ）　発明の目的 本発明は、上記従来のそれぞれの製造方法における欠点
に鑑み、直列抵抗の低減とショトキ−耐圧及びドレイン
耐圧を向上させて高ドレイン電圧動作を可能にした、高
信頼性の半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。

＋ｅ）発明の構成 この目的は、本発明によれば、半絶縁性基板上に形成さ
れた活性層又は同一導電型のへテロ接合を有する基板上
に、ソース電極及びドレイン電極を形成した後に、該活
性層又は基板上に形成したレジスト膜を開口して、ドラ
イエツチングのガス、又はガス粒子の入射角を変化させ
ながら、該活性層又は基板上にリセスを形成し、該リセ
ス上にゲート電極を形成してなることを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供することによって達成できる。

（ｆ）　発明の実施例 本発明は第１図に示したウェトエッチングの製造方法と
、第２図に示したドライエツチングの製造方法のそれぞ
れの長所を合わせて応用するものであり、従来のレジス
ト膜にゲート電極パターンを形成した後にドライエツチ
ングによりリセスを形成したことにある。

本発明ではドライエツチングで用いられるガス及び粒子
の入射角を従来の固定方式から連続的に角度を可変にし
て方向を変化させて、所望するリセス部分の形状と位置
を制御したものであり、このようにして形成されたリセ
スに、従来と同様の方法で金属の蒸着及びリフトオフに
よりゲート電極が形成される。

本発明の実施例を第３図にしめす。

第３図（１１は半絶縁性基板１１上にドープをしていな
いバッファ層１２を形成し、続いて活性層１３が形成さ
れた図である。

この活性層１３の不純物濃度は、−例として０．６から
３Ｘ１０　”　ｃｍ−”、厚みを０．３乃至０．７　ｐ
ｍを用いる。

この基板で、素子間の分離がなされて、次にソース電極
１４とドレイン電極１５を形成され合金化処理により低
抵抗接触の構造となる。

第３図（２）は、この上りこレジスト１６を塗布してゲ
ート電極パターンに沿って電子ビーム１７により露光を
行っている図である。

第３図（３）は、露光後に現像処理により、レジスト膜
のパターンに開口部１８が形成された状態で、第３図（
４）は、この開口部１８から、ドライエツチング法によ
り、基板に入射するエツチングガス及び粒子の入射角を
操作して、所定のリセス形状になるように、エツチング
ガスの種類として弗化物系のガス（ＣＣ１２Ｆ　２　）
とヘリウムガスの等量の混合ガスを使用し、又ガスの方
向を変化させるために基板が配置されるＸ−Ｙステージ
の傾斜を連続的に変化させる等で、ガスの入射角を変化
させて所定形状のリセス１９を形成する。

この場合にドライエツチング法の特徴である指向性を応
用して、ソース側のリセス寸法は少にし、ドレイン側は
ソース側よりも大なる寸法゛にするよう入射角の制御方
向を予め調整しておく。

リセス寸法を形成する際の制御範囲はレジストパターン
１８の上孔寸法より広く、下孔寸法より狭い範囲で入射
角を調整することで可能であり、垂直の入射角に対しソ
ース電極側は短く、ドレイン電極側は長いリセスの寸法
の非対称な形状で形成することでなされる。

第３図（５）は、基板の垂直方向から真空中でゲート金
属２０を被着することにより、ゲート電極２１が形成さ
れ、続いてリフトオフでゲート金属２０とレジスト膜１
６等の不要部分を除去して完成される。

第３図（６）はレジスト膜を除去した図であって、この
ようにして製作された半導体装置は、非対称リセスの上
にゲート電極が形成され、直列抵抗の低減とショトキ−
耐圧及びドレイン耐圧を向上された高ドレイン電圧動作
を可能の高信頼性で且つ高性能の半導体装置が製造され
る。

（ｇ）　発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明のリセス形成の製造
方法を採用することにより、伝達コンダクタンスが高く
、ショットキー耐圧とドレイン耐圧の高い半導体装置が
でき性能向上と信頼性の向上に供し得るという効果大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）と第１図（２）、及び第２図＋１１と第２
図（２）は従来のリセスの製造方法を示す断面図、第３
図ｆｌｌ〜（６）は本発明にょろりセスの製造方法を説
明するための断面図である。 図において、１１は半絶縁性基板、１２はバッファ層、
１３は活性層、１４はソース電極、１５はドレイン電極
、１６はレジスト、１７は電子ビーム、１８はレジスト
膜のパターン開口部、１９はリセス、２０はゲート電極
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半絶縁性基板上に形成された活性層又は同一導電型のへ
   テロ接合を有する基板上にソース電極及びドレイン電極
   を形成した後に、該活性層又は基板上に形成したレジス
   ト膜を開口して、ドライエツチングのガス、又はガス粒
   子の入射角を変化させながら該活性層又は基板上にリセ
   スを形成し、該リセス上にゲート電極を形成してなるこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。