JPS6257257A - 電界効果型半導体装置の製造方法 - Google Patents

電界効果型半導体装置の製造方法

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JPS6257257A
JPS6257257A JP60197330A JP19733085A JPS6257257A JP S6257257 A JPS6257257 A JP S6257257A JP 60197330 A JP60197330 A JP 60197330A JP 19733085 A JP19733085 A JP 19733085A JP S6257257 A JPS6257257 A JP S6257257A
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JP
Japan
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JP60197330A
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English (en)
Inventor
Takatoshi Waki
脇 孝利
Kinshiro Kosemura
小瀬村 欣司郎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 底部幅が開口部幅よりドレイン電極側に向かって拡がっ
た非対称断面を有す′る1/シスト開孔を介し異方性ウ
エソトエ・ノチング手段により、ソース電極とドルイン
電極の間に表出する半導体活性層面にレジスト開孔の底
部幅に整合する開口幅を有するリセスを形成し、該リセ
スーヒに、−1二記レジスト開札を介しレジスト空孔の
開口部幅に整合する幅を有するゲート電極を被着形成す
る工程を有するIII −V族化合物電界効果型半導体
装置の製造方法で、これによりリセスのソース電極寄り
の端部にゲート電極が形成できるので、ソース抵抗が城
少しでgmが向上し、月つドレイン電極側のリセス幅を
広く形成出来るのでドレイン耐圧が向上する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はm−v族化合物による電界効果型半導体装置の
製造方法に係り、特にソース−ドレイン間に形成された
リセス(recess:凹所)上にショットキゲートが
載設される高性能のガリウム砒素電界効果l・ランジス
タ(G a A s F E T )の製造方法に関す
る。
電子通信の分野において口火容量の情報伝送手段として
マイクロ波帯の周波数を用いた通信技術が多用されてい
るが、更に情報の伝送規模を拡大するために10〜30
GIIzの超高周波を用いる)IIl信技術が開発され
ている。
かかる超高周波の増幅回路にはGaAsFETが用いら
れるが、上記情tlllの伝送効率及び精度を高めるた
めに、伝達コンダクタンス(gm)が大きく目、つ高出
力が得られる高性能のGaAsFET′が要望されてい
る。
〔従来の技術〕
上記GaAsFETの高性能化に対しては、ソース−ゲ
ート電極間の直列抵抗(Rs)を減少させてgrr+の
向−1−を図るため、ケート電極下部の活性層を選択的
に薄くするリセス構造、並びにゲート電極をソース側に
近づ&Jだオフセット構造等が採用されている。
第2図はリセス構造を有する高性能G a A s F
ETの一例を示す模式平面図で、図中、1は半絶縁性G
aAs基板、2はノンI−−プGaAsハソファ層、3
はn型G a A s活性層、4はソース電極、5はド
レイン電極、6はリセス、7はゲート電極を示す。
かかるリセス構造のGaAsFETにおいて当初は、そ
のA−A矢視断面を同一符号を用いて示す第3図のよう
に、ケート電極7がリセス6の中央部−ヒに形成された
対称構造を有していたために、ソース電極4とゲート電
極7を近づけてソース電極4とゲート電極7との間の抵
抗(Rs)を減少しようとするとゲート電極7とドレイ
ン電極5との距離も同様に近づいてトレイン耐圧(VD
)が低下するという問題があり、上記RsとVn との
兼ね合いによって高性能化が制限されるという問題があ
った。
そこで発明者等は先に特願昭57−163063におい
て、電子線レジストを用い、ゲート電極に従った主露光
と、ドレイン領域に寄った補助露光を行うことによって
、ゲート電極に従った開口部形状を有し底部がドレイン
電極側に拡がった非対称断面を有するレジスト開孔を形
成し、このレジスト開孔を介し通常のウェットエツチン
グ手段によりレジスト開孔の底部に整合するリセスを形
成し、このリセス−トに上記レジスト開孔を介し蒸着手
段によりレジスト開孔の開孔部に整合するゲート電極を
被着することによって、ゲート電極をリセス上のソース
電極側に偏った位置に形成し、Rsを減少せしめる方法
を提案した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし上記従来方法においては、サイドエツチングによ
ってリセス幅がレジスト開孔の底部幅寸法より広く形成
されるため、リセス下部の活性層の薄い領域がゲート電
極とソース電極との間に残留し、Rsが十分に減少しき
れないという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図fa)〜(glは本発明の一実施例を示す工程断
面図である。
上記問題点は同図に示すように、苓板士格半吾゛   
     −基板−トに半導体活性層(3)を形成する
工程と、該半導体活性層(3)上にポジ型レジスト層(
12)を被着する工程と、該レジスト層(12)にゲー
ト電極パターンに従う電子ビームによる主露光(EBI
)を行う工程と、該主露光([!BI)の後又は前に該
主露光位置と異なる場所に補助露光(1!82)を行う
工程と、該露光を行ったレジスト層(12)を現像し、
開口部幅(Wa)より底部幅(Wb)が広く月つ断面が
非対称形状のレジスト空孔(13)を形成する−[程と
、該レジスト空孔(13)を介し、活性層(3)面に対
して垂直方向に優勢な異方性を有するウェットエツチン
グ手段により該活性層(3)を選択的にエツチングして
該活性層(3)に該レジスト空孔(13)の底部幅(W
b)に開口幅(Wc)が整合するリセス(6)を形成す
る]二程と、該レジスト空孔(13)を介し、該リセス
(6)−ヒに該レジスト空孔(13)の開ITI部幅(
Wa)に整合する幅(讐、)のゲート電極を被着する工
程とを有する本発明による電界効果型半導体装置の製造
方法によって解決される。
〔作 用〕
即ち本発明の方法においては、ソース電極とドレイン電
極の間の活性層−ににゲート電極形状に従った開口部を
有し底部がドレイン電極側に拡がった非対称断面を有す
るレジスト開孔を形成し、活性層面に対して垂直方向の
異方性を有するウェットエツチング手段により該レジス
ト開孔を介し該活性層の選択エツチングを行って、開口
部がレジスト開孔の底部に整合し目、つ底部が開口部よ
りも内側に後退したリセスを形成することによって、レ
ジス]・開孔の開口部に整合してリセス上に形成される
ゲート電極がリセス底面のソース側端部に接して形成さ
れるようになる。
かくてRsを、リセス構造における限界まで縮小するこ
とができる。
〔実施例〕
以下本発明の方法を、第1図(al〜+glに示す工程
断面図を参照し、一実施例により具体的に説明する。
第1図(a)参照 本発明の方法によりGaAsFBTを形成するに際して
は、(100)面を有する半絶縁性GaAs基板1上に
気相エピタキシャル成長法により厚さ例えば3〜51z
m程度のノンドープG a A sバフフッ層2を形成
し、次いで該バッファ層2トに気相エピタキシャル成長
法により例えば厚さ0.3〜0.5μm、不純物濃度1
〜3×10′7/c1″程度のn型G a A s活性
層3を形成し、次いで該活性層3上にトランジスタ形成
領域Atrを覆う第1のレジスト・マスク(図示せず)
を形成し、該レジスト・マスクを介し弗酸(II l?
 )等によりエツチングを行ってバッファ層2内に達す
る素子間分離溝10を形成する。この状態で図示のよう
にメサ状に突出した活性層パターン103が形成される
。
次いで、上記基板上に化学気相成長(CVD)法に電極
アロイングの際の電極金属の流れを阻止するスペーサと
なる厚さ5000人程度0二酸化シリコン(Si(h)
層11を形成する。
第1図(bl参照 次いで、上記スペーサ用5i02層11上にソース電極
形成領域及びドレイン電極形成領域を個々に表出する相
離間した開孔を有する図示しない第2のレジスト・マス
クを形成し、HF等によるエツチングにより上記レジス
ト開孔内に表出するスペーザ用SiO□層11を選択的
に除去した後、該基板上に蒸着法によりソース及びドレ
イン電極の材料となる第1の電極材料層を形成し、リフ
トオフを行って、スペーサ用SiO□層11の開口部上
に第1の電極材料層よりなるソース電極4及びドレイン
電極5を形成する。
ここで上記第1の電極材料層は、通常、金・ゲルマニウ
ム(12重量%)合金層と金層との2重層からなり、そ
の厚さは4000〜5000人程度である。
次いで約450℃程度の温度でアロイング処理を施し、
ソース電極4及びドレイン電極5を活性層3とオーミッ
クコンタクトせしめる。
第1図(C1参照 次いで弗酸(HF)等によるウェットエツチング手段に
よりスペーサ用SiO□層11を除去した後、該基板上
にスピンコード法により第3のレジスト層である厚さ]
、5/1m程度のポジ型電子線レジスト層12例えばク
ロスリンクド・メタクリレート・レジスト(CMR10
0富士通製)層を被着し、プリヘーク処理を行い、次い
でソース電極4とドレイン電極5間のほぼ中央部の電子
線レジスト層12上に第1の電子ビームFBIを選択的
に照射しゲ−ト電極パターンを露光する。(主露光)こ
の第1の電子ビーム露光即ら主露光は、例えば加速電圧
20KV、ドーズIL HIO−150u C/ cm
−2程度で行われる。
次いで、例えば−]二二部露光位置からゲート長に相当
する程度の距離ドレイン電極5側に寄った位置に、主露
光領域に沿って第2の電子ビーム露光即ち補助露光EB
2を行う。この補助露光は、例えば加速電圧20KV、
ドーズ170/J C/ cm−”程度で行われる。
なお主露光と補助露光は、何れを先に行っても良い。
第1図(di参照 次いで、例えばメチルイソブチルケトン(MIBK)等
を用いて電子線レジスト層12の現像を行い、該レジス
ト層12に前記2回の露光パターンに対応する開口部1
3a及び底部13bを有するレジスト空孔13を形成す
る。このように形成されたレジスト空孔13は、同図に
示されるように、開口部13aから底部13bに近づく
に従ってドレイン電極5の方向に大きく拡がった非対称
断面形状となる。
ここで、Waはレジスト空孔13の開口部幅、Wbは同
底部幅を示す。
第1図te+参照 次いで」二部電子線レジスト層12をマスクにし、活性
層3面に対して垂直方向の異方性を有するウェットエツ
チング手段、例えばアンモニアを主成分としこれに過酸
化水素と水を所望の割合で混合してなるウエソトエソチ
ンダ液によりGaAs活性層3を所望の深さに選択エツ
チングし、該GaAS活性層3にリセス6を形成する。
リセス6の幅及び深さはFETの特性から割り出して決
定されるが、−1,記非対称形状のレジスト開孔を介し
上記異方性エツチング手段により形成されたリセス6は
、該リセスの底面幅Wdがレジスト空孔13の底部13
bの幅wbより小さく形成される。ここでWcはリセス
の開口部幅を示す。
なおこの効果は、ゲート電極7をGaAs基板1のファ
セット面に沿う方向即ち<011>方向に形成する構造
においてより顕著となる。
第1図(fl参照 次いで上記電子線レジスト層12の形成された基板上に
ゲート用金属例えばアルミニウムを真空蒸着法により被
着する。該アルミニウム層107a及び107bは厚さ
0.7μIn程度に被着される。
このようにゲート電極7としてのアルミニウム層107
a、 107bを被着する際、電子線レジスト12の有
する空孔13が、前述のように底部に行くに従って広く
形成されているために、アルミニウム層は電子線レジス
ト層12の上面部分に被着された部分107aと、G 
a A s活性層3のリセス6の表面上に被着された部
分107h即ちゲート電極7部分とに容易に機械的に分
離されて被着される。
7′このようにして形成されたゲート電極7の幅即ちゲ
ート長Wcはレジスト空孔13の開口幅Waとほぼ一致
する。
そして前述したように、リセス6の底面幅Wdがレジス
ト空孔13の底部幅wbに整合する開口幅Wcより狭く
形成されるために、リセス6底面のソース電極4側の端
部がレジスト空孔13の底部13bのソース側端部より
ドレイン電極5側に後退して形成されるので、露光の性
質でレジスト空孔13の底部13bのソース電極4側端
部が該レジスト空孔13の開口部13aのソース電極4
側端部よりソース電極4側に拡がって形成されても、リ
セス6底面のソース電極4例の端部とレジスト空孔開口
部13aのソース電極4側端部とは矢印Vで示すように
ほぼ等しい位置になる。
従ってゲート電極7は、リセス6底面のソース電極4側
端部に接するか或いは極度に接近して形成される。
第1図(gl参照 次いで電子線レジスト層12を所定の薬品で溶解除去す
ると同時に該レジスト層12上のアルミニウム層107
bをリフトオフする。
そして以後図示しないが、カバー絶縁膜の形成等がなさ
れて高性能GaAsFETが完成する。
上記実施例から明らかなように本発明の方法においては
、矢印Vで示すようにリセス6底面のソース電極4側端
部に接するか或いは極度に接近してゲート電極7が形成
できるので、ソース電極−ゲート電極間の直列抵抗Rs
が大幅に減少して伝達コンダクタンスg rnが向−]
こし、目つドレイン電極5側のリセス幅WRを所要幅に
拡げることによりドレイン耐圧V。を向−にさセること
が出来る。
なお本発明は実施例に示したG a A s F E 
Tに限らず、他のIII−V族化合物半導体による電界
効果型半導体装置にも勿論適用される。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、高いドレイン耐圧を
有し、目、つ高い伝達コンダクタンスgmを有する高周
波特性の優れた高効率、高出力の■−■族化合物電界効
果型半導体装置が形成されるので、超高周波による電子
通信の性能を向トせしめる効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(glは本発明の一実施例を示す工程断
面図、 第2図はりセス構造を有するGaAsFETの一例を示
す模式平面図、 第3図は同リセス構造における一従来例のA−A矢視断
面図である。 図において、 lは半絶縁性G a A s基板、 2はノンドープGaAsバッファ層、 3ばn型GaAs活性層、 4はソース電極、 5はドレイン電極、 6はリセス、 7はゲート電極、 11はスペーサ用SiO□層、 12はポジ型電子線レジスト層、 13はレジスト空孔、 13aはレジスト空孔の開口部、 13bはレジスト空孔の底部、 7g、 107a、 107bはアルミニウム層、Wa
はレジスト空孔の開口幅、 wbはレジスト空孔の底部幅、 Wcはリセスの開1]部幅、 Wdはリセスの底面幅、 W、はゲート電極の幅(ゲート長) を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板上に半導体活性層(3)を形成する工程と、該半導
    体活性層(3)上にポジ型レジスト層(12)を被着す
    る工程と、 該レジスト層(12)にゲート電極パターンに従う電子
    ビームによる主露光(EB1)を行う工程と、該主露光
    (EB1)の後又は前に該主露光位置と異なる場所に補
    助露光(EB2)を行う工程と、該露光を行ったレジス
    ト層(12)を現像し、開口部幅(Wa)より底部幅(
    Wb)が広く且つ断面が非対称形状のレジスト空孔(1
    3)を形成する工程と、該レジスト空孔(13)を介し
    、活性層(3)面に対して垂直方向に優勢な異方性を有
    するウェットエッチング手段により該活性層(3)を選
    択的にエッチングして該活性層(3)に該レジスト空孔
    (13)の底部幅(Wb)に対し底面幅(Wd)が小さ
    いリセス(6)を形成する工程と、 該レジスト空孔(13)を介し、該リセス(6)上に該
    レジスト空孔(13)の開口部幅(Wa)に整合する幅
    (W_G)のゲート電極を被着する工程とを有すること
    を特徴とする電界効果型半導体装置の製造方法。
JP60197330A 1985-09-06 1985-09-06 電界効果型半導体装置の製造方法 Pending JPS6257257A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1125125C (zh) * 1998-09-08 2003-10-22 中国科学院化学研究所 聚丙烯/蒙脱土插层复合材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5952881A (ja) * 1982-09-21 1984-03-27 Fujitsu Ltd 電界効果型半導体装置の製造方法
JPS6064477A (ja) * 1983-09-19 1985-04-13 Fujitsu Ltd 電界効果半導体装置の製造方法

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