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JPH05211172A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH05211172A
JPH05211172A JP29689791A JP29689791A JPH05211172A JP H05211172 A JPH05211172 A JP H05211172A JP 29689791 A JP29689791 A JP 29689791A JP 29689791 A JP29689791 A JP 29689791A JP H05211172 A JPH05211172 A JP H05211172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoresist
mask
film
etching
silicon nitride
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.)
Granted
Application number
JP29689791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2998353B2 (en
Inventor
Yukiko Yamaguchi
由紀子 山口
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05211172A publication Critical patent/JPH05211172A/en
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Abstract

PURPOSE:To form the distance between an ohmic electrode, which is connected to N-type high-concentration layers, and a recess in a small and stable process in an extent that a failure of a gate breakdown strength is not caused and to contrive a reduction in a series resistance in a GaAs FET of a recess structure. CONSTITUTION:Ions are implanted in a semi-insulative gallium-arsenic substrate 1 to form an N-type active layer 2 and thereafter, a silicon oxide film 3 is deposited, the film 3 is etched using a photoresist 4 as a mask and a side etching 6 is performed by a prescribed distance. Then, N-type high-concentration layers 5 are formed by ion-implantation and after a silicon nitride film 7 is deposited, the film 7 is etched using the photoresist 4 as a mask and the film 3 is subjected to wet etching. Then, a wet etching is performed using the film 7 as a mask to form a recess 8. Then, a gate metal film 9 is deposited to lift off. Thereby, a GaAs FET is completed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にガリウム砒素電界効果トランジスタ(GaA
sFET)の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a gallium arsenide field effect transistor (GaA).
(sFET) manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のGaAsFETの製造方法につい
て説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing a GaAs FET will be described.

【0003】はじめに半絶縁性ガリウム砒素基板にイオ
ン注入によりN型活性層を形成したのち、フォトレジス
トをマスクとしてイオン注入したのちアニールして、コ
ンタクト抵抗低減のための高濃度N型層を形成する。
First, an N-type active layer is formed on a semi-insulating gallium arsenide substrate by ion implantation, followed by ion implantation using a photoresist as a mask and annealing to form a high-concentration N-type layer for reducing contact resistance. ..

【0004】つぎに窒化シリコン膜または酸化シリコン
膜を堆積したのち、フォトレジストをマスクとしてドラ
イエッチングまたはウェットエッチングにより酸化シリ
コン膜または窒化シリコン膜を所定の距離だけサイドエ
ッチングする。
Next, after depositing a silicon nitride film or a silicon oxide film, the silicon oxide film or the silicon nitride film is side-etched by a predetermined distance by dry etching or wet etching using a photoresist as a mask.

【0005】つぎに基板表面のN型活性層をエッチング
して所定の深さのリセスを形成する。つぎにフォトレジ
スト、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜のうちいずれか
をマスクとしてゲートメタルを堆積してからリフトオフ
することによりゲート電極を形成して素子部が完成す
る。
Next, the N-type active layer on the surface of the substrate is etched to form a recess having a predetermined depth. Next, a gate metal is deposited using one of a photoresist, a silicon oxide film, and a silicon nitride film as a mask, and then lifted off to form a gate electrode, thereby completing the element portion.

【0006】このようにして形成されたGaAsFET
では、高濃度N型層、ゲート電極、リセスの位置がそれ
ぞれのフォトレジストのパターニングによって決定され
る。
GaAs FET formed in this way
Then, the positions of the high-concentration N-type layer, the gate electrode, and the recess are determined by patterning the respective photoresists.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のGaAsFET
の製造方法では、高濃度N型層、ゲート電極、リセスの
位置がそれぞれのフォトレジストのパターニングによっ
て決定される。そのためパターニングの目ずれにより、
高濃度N型層とゲート電極やリセスとの間隔のはらつき
が大きい。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional GaAs FET
In the manufacturing method of 1., the positions of the high-concentration N-type layer, the gate electrode, and the recess are determined by patterning the respective photoresists. Therefore, due to misalignment of patterning,
The fluctuation of the distance between the high-concentration N-type layer and the gate electrode or recess is large.

【0008】シリーズ抵抗を低減するために、ソース電
極に接続する高濃度N型層とゲート電極とは、できるだ
け近い方が良いが、近づき過ぎるとゲート耐圧が低下し
てしまうという問題があった。
In order to reduce the series resistance, it is preferable that the high-concentration N-type layer connected to the source electrode and the gate electrode are as close as possible, but there is a problem that the gate breakdown voltage is lowered if they are too close to each other.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半絶縁性ガリウム砒素基板の一主面にイオン
注入によりN型活性層を形成したのち、全面に酸化シリ
コン膜を堆積し、オーミック電極予定領域を開口とする
第1のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記
第1のフォトレジストをマスクとして前記酸化シリコン
膜をウェットエッチングして、所定の距離だけサイドエ
ッチングする工程と、前記第1のフォトレジストをマス
クとしてイオン注入により高濃度N型層を形成する工程
と、前記第1のフォトレジストを除去したのち、熱処理
を行なう工程と、全面に窒化シリコン膜を堆積し、ゲー
ト電極予定領域を開口とする第2のフォトレジストパタ
ーンを形成する工程と、前記第2のフォトレジストをマ
スクとして、前記窒化シリコン膜をドライエッチングし
たのち、前記酸化シリコン膜をウェットエッチングによ
り完全に除去する工程と、前記窒化シリコン膜をマスク
として前記N型活性層をエッチングして所定の深さのリ
セスを形成する工程と、前記第2のフォトレジストまた
は前記窒化シリコン膜をマスクとしてゲートメタルを堆
積して、前記ゲートメタルからなるゲート電極を形成す
る工程とを含むものである。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an N-type active layer is formed on one main surface of a semi-insulating gallium arsenide substrate by ion implantation, and then a silicon oxide film is deposited on the entire surface. A step of forming a first photoresist pattern having an ohmic electrode planned region as an opening, and a step of wet-etching the silicon oxide film using the first photoresist as a mask and side-etching a predetermined distance. A step of forming a high concentration N-type layer by ion implantation using the first photoresist as a mask, a step of performing a heat treatment after removing the first photoresist, a silicon nitride film is deposited on the entire surface, and a gate is formed. A step of forming a second photoresist pattern having an opening in the electrode planned region; and using the second photoresist as a mask, A step of dry etching the silicon oxide film and then completely removing the silicon oxide film by wet etching; and a step of etching the N-type active layer using the silicon nitride film as a mask to form a recess of a predetermined depth. And a step of depositing a gate metal by using the second photoresist or the silicon nitride film as a mask to form a gate electrode made of the gate metal.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
〜(c)を参照して説明する。
EXAMPLE FIG. 1A shows a first example of the present invention.
This will be described with reference to (c).

【0011】はじめに図1(a)に示すように、半絶縁
性ガリウム砒素基板1にイオン注入してN型活性層2を
形成する。つぎに全面に厚さ100nmの酸化シリコン
膜3を堆積し、フォトレジスト4をマスクとして1:6
のバッファード弗酸で酸化シリコン膜3をエッチングし
て所定の距離だけサイドエッチング6を行なう。つぎに
イオン注入により高濃度N型層5を形成したのち、有機
溶剤でフォトレジスト4を剥離してアニールする。
First, as shown in FIG. 1A, ions are implanted into a semi-insulating gallium arsenide substrate 1 to form an N-type active layer 2. Next, a 100-nm-thick silicon oxide film 3 is deposited on the entire surface, and the photoresist 4 is used as a mask in a ratio of 1: 6.
The silicon oxide film 3 is etched with the buffered hydrofluoric acid and the side etching 6 is performed for a predetermined distance. Next, a high concentration N-type layer 5 is formed by ion implantation, and then the photoresist 4 is peeled off with an organic solvent and annealed.

【0012】つぎに図1(b)に示すように、全面に厚
さ150nmの窒化シリコン膜7を堆積し、フォトレジ
スト4をマスクとして窒化シリコン膜7をドライエッチ
ングしてから、1:6のバッファード弗酸で酸化シリコ
ン膜3をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon nitride film 7 having a thickness of 150 nm is deposited on the entire surface, and the silicon nitride film 7 is dry-etched using the photoresist 4 as a mask. The silicon oxide film 3 is etched with buffered hydrofluoric acid.

【0013】このとき窒化シリコン膜7はエッチングレ
ートが低いので、バッファード弗酸にはほとんど侵され
ない。
At this time, since the silicon nitride film 7 has a low etching rate, it is hardly attacked by buffered hydrofluoric acid.

【0014】つぎに窒化シリコン膜7をマスクとして硫
酸:過酸化水素:水=1:8:600の混合液でエッチ
ングして所定の深さのリセス8を形成し、厚さ50nm
のTiおよび厚さ100nmのAlからなるゲートメタ
ル9を堆積する。
Next, using the silicon nitride film 7 as a mask, etching is performed with a mixed solution of sulfuric acid: hydrogen peroxide: water = 1: 8: 600 to form a recess 8 having a predetermined depth, and a thickness of 50 nm.
A gate metal 9 made of Ti and Al having a thickness of 100 nm is deposited.

【0015】つぎに図1(c)に示すように、有機溶剤
によりフォトレジスト4とともに不要のゲートメタル9
をリフトオフしてGaAsFETの素子部が完成する。
Next, as shown in FIG. 1C, an unnecessary gate metal 9 is formed together with the photoresist 4 by an organic solvent.
Is lifted off to complete the element portion of the GaAs FET.

【0016】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2(a)〜(c)を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】はじめに図2(a)に示すように、半絶縁
性ガリウム砒素基板1にイオン注入またはエピタキシャ
ル成長によりN型活性層2を形成したのち、酸化シリコ
ン膜3を堆積する。つぎに第1の実施例と同様にフォト
レジストをマスクとして1:6のバッファード弗酸で酸
化シリコン膜3をエッチングして所定の距離だけサイド
エッチング6を行ない、厚さ150nmのAuGeおよ
び厚さ40nmのNiからなるオーミックメタル10を
堆積してからリフトオフおよびアロイを行なう。
First, as shown in FIG. 2A, an N-type active layer 2 is formed on a semi-insulating gallium arsenide substrate 1 by ion implantation or epitaxial growth, and then a silicon oxide film 3 is deposited. Next, as in the first embodiment, the silicon oxide film 3 is etched with a buffered hydrofluoric acid of 1: 6 using a photoresist as a mask, and side etching 6 is performed for a predetermined distance. After depositing 40 nm of ohmic metal 10 made of Ni, lift-off and alloying are performed.

【0018】つぎに図2(b)に示すように、窒化シリ
コン膜7を堆積しフォトレジスト4をマスクとして窒化
シリコン膜7をドライエッチングしたのち、酸化シリコ
ン膜3をウェットエッチングする。つぎに窒化シリコン
膜7をマスクとしてエッチングしてリセス8を形成した
のち、ゲートメタル9を堆積する。
Next, as shown in FIG. 2B, a silicon nitride film 7 is deposited, the silicon nitride film 7 is dry-etched using the photoresist 4 as a mask, and then the silicon oxide film 3 is wet-etched. Next, a recess 8 is formed by etching using the silicon nitride film 7 as a mask, and then a gate metal 9 is deposited.

【0019】つぎに図2(c)に示すように、フォトレ
ジスト4とともに不要のゲートメタル9をリフトオフし
てGaAsFETの素子部が完成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the unnecessary gate metal 9 is lifted off together with the photoresist 4 to complete the element portion of the GaAs FET.

【0020】[0020]

【発明の効果】酸化シリコン膜のサイドエッチングの距
離により高濃度N型層とゲート電極との間隔を決めるこ
とができる。さらにオーミック電極に対するリセスの位
置を正確に決めることができる。
The distance between the high-concentration N-type layer and the gate electrode can be determined by the side etching distance of the silicon oxide film. Furthermore, the position of the recess with respect to the ohmic electrode can be accurately determined.

【0021】シリーズ抵抗を低減するために、ソース電
極に接続する高濃度N型層とゲート電極とを、耐圧不良
を起すことなく、極限まで近づけることが可能になり、
安定したリセス工程が実現した。
In order to reduce the series resistance, it becomes possible to bring the high-concentration N-type layer connected to the source electrode and the gate electrode close to each other without causing breakdown voltage failure.
A stable recess process has been realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention in process order.

【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention in process order.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性ガリウム砒素基板 2 N型活性層 3 酸化シリコン膜 4 フォトレジスト 5 高濃度N型層 6 サイドエッチング 7 窒化シリコン膜 8 リセス 9 ゲートメタル 10 オーミックメタル 1 Semi-insulating gallium arsenide substrate 2 N-type active layer 3 Silicon oxide film 4 Photoresist 5 High concentration N-type layer 6 Side etching 7 Silicon nitride film 8 Recess 9 Gate metal 10 Ohmic metal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半絶縁性ガリウム砒素基板の一主面にイ
オン注入によりN型活性層を形成したのち、全面に酸化
シリコン膜を堆積し、オーミック電極予定領域を開口と
する第1のフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のフォトレジストをマスクとして前記酸化シリ
コン膜をウェットエッチングして、所定の距離だけサイ
ドエッチングする工程と、前記第1のフォトレジストを
マスクとしてイオン注入により高濃度N型層を形成する
工程と、前記第1のフォトレジストを除去したのち、熱
処理を行なう工程と、全面に窒化シリコン膜を堆積し、
ゲート電極予定領域を開口とする第2のフォトレジスト
パターンを形成する工程と、前記第2のフォトレジスト
をマスクとして、前記窒化シリコン膜をドライエッチン
グしたのち、前記酸化シリコン膜をウェットエッチング
により完全に除去する工程と、前記窒化シリコン膜をマ
スクとして前記N型活性層をエッチングして所定の深さ
のリセスを形成する工程と、前記第2のフォトレジスト
または前記窒化シリコン膜をマスクとしてゲートメタル
を堆積して、前記ゲートメタルからなるゲート電極を形
成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
1. A first photoresist in which an N-type active layer is formed on one main surface of a semi-insulating gallium arsenide substrate by ion implantation, and then a silicon oxide film is deposited on the entire surface to form an ohmic electrode planned region as an opening. A step of forming a pattern,
Wet etching the silicon oxide film using the first photoresist as a mask and side etching a predetermined distance, and forming a high concentration N-type layer by ion implantation using the first photoresist as a mask. A step of performing a heat treatment after removing the first photoresist, and depositing a silicon nitride film on the entire surface,
A step of forming a second photoresist pattern having an opening in a gate electrode planned region, and dry etching the silicon nitride film using the second photoresist as a mask, and then completely etching the silicon oxide film by wet etching. A step of removing, a step of etching the N-type active layer with the silicon nitride film as a mask to form a recess having a predetermined depth, and a step of removing the gate metal with the second photoresist or the silicon nitride film as a mask. A step of depositing to form a gate electrode made of the gate metal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5830774A (en) * 1996-06-24 1998-11-03 Motorola, Inc. Method for forming a metal pattern on a substrate
US6262444B1 (en) 1997-04-23 2001-07-17 Nec Corporation Field-effect semiconductor device with a recess profile

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5830774A (en) * 1996-06-24 1998-11-03 Motorola, Inc. Method for forming a metal pattern on a substrate
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