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JP2001102354A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor

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Publication number
JP2001102354A
JP2001102354A JP28207199A JP28207199A JP2001102354A JP 2001102354 A JP2001102354 A JP 2001102354A JP 28207199 A JP28207199 A JP 28207199A JP 28207199 A JP28207199 A JP 28207199A JP 2001102354 A JP2001102354 A JP 2001102354A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
layer
semiconductor
etching
forming
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.)
Withdrawn
Application number
JP28207199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Motoyama
慎一 本山
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.)
Advantest Corp
Original Assignee
Advantest 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 Advantest Corp filed Critical Advantest Corp
Priority to JP28207199A priority Critical patent/JP2001102354A/en
Publication of JP2001102354A publication Critical patent/JP2001102354A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a gate length of 0.1μm or smaller, as required, without using an advanced exposure technique and to restrain a short channel effect form occurring. SOLUTION: An element-forming layer 50 is formed on a semiconductor substrate 10. A V-shaped groove is provided to the element forming layer 50 through anisotropic etching, and metal is deposited for the formation of a gate 30. The V-shaped gate 30 is dug out as far as its tip, and the V-shaped gate 30 is made to serve as a point-contact Schottky gate. A source and a drain are formed through doping of impurities and deposition of an ohmic metal 80.

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】本発明は半導体素子およびそ
の製造方法に関する。本発明はとくに、ゲートを有する
半導体素子とその素子を製造する方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same. The present invention particularly relates to a semiconductor device having a gate and a method for manufacturing the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】素子の微細化は、半導体素子製造技術の
テーマのひとつである。ゲート、ソース、ドレイン電極
を持つ三端子半導体素子は、現在最も基本的な素子のひ
とつであり、その高速化のポイントはゲート長の短縮に
ある。ゲート長の短縮は露光技術、およびゲート電極形
成のための蒸着技術と密接な関係があり、例えば、露光
波長を短波長にする、電子ビーム露光を用いる、位相シ
フト法を用いる、斜め蒸着を行う、などの方法が知ら
れ、日々その改良が研究されている。
2. Description of the Related Art Miniaturization of devices is one of the themes of semiconductor device manufacturing technology. A three-terminal semiconductor device having a gate, a source, and a drain electrode is one of the most basic devices at present, and the point of increasing the speed is to shorten the gate length. The shortening of the gate length is closely related to the exposure technique and the deposition technique for forming the gate electrode, for example, to shorten the exposure wavelength, use electron beam exposure, use the phase shift method, and perform oblique deposition. , And other methods are known, and improvements are being studied every day.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法を用いても現在実現可能なゲート長の最小値は
0.1μm程度である。これを下回るゲート長の実現に
は、レンズ縮小投影露光装置、すなわちステッパなどを
含む高価な露光技術等のさらなる改良が必要であり、そ
のための開発コストおよび運用コストは概して大きい。
However, even with such a method, the minimum value of the gate length which can be realized at present is about 0.1 μm. In order to realize a gate length smaller than this, further improvement such as an expensive exposure technique including a lens reduction projection exposure apparatus, that is, a stepper or the like is necessary, and the development cost and operation cost for that are generally large.

【0004】仮にゲート長の短縮が実現しても、それに
伴ってショート・チャネル効果という別の問題が生じう
る。ショート・チャネル効果とは、電子の速度オーバシ
ュートに起因し、ゲート長Lgと半導体動作層、すなわ
ち活性層の厚さaの比Lg/aが、
[0004] Even if the gate length is shortened, another problem of the short channel effect may occur. The short channel effect is caused by an overshoot of electrons, and the ratio Lg / a between the gate length Lg and the thickness a of the semiconductor operation layer, that is, the active layer, is expressed as

【0005】Lg/a<5 の領域で顕著になる。その結果、一例として、ソース接
地の場合のVds(ソース−ドレイン間の電圧)−Id
s(ドレイン電流)特性において、ゲート電圧(Vg
s)に対するIdsの飽和特性が悪化する。
[0005] It becomes remarkable in the region of Lg / a <5. As a result, as an example, Vds (voltage between source and drain) -Id in the case of a common source.
In the s (drain current) characteristics, the gate voltage (Vg
The saturation characteristics of Ids for s) deteriorate.

【0006】なお、Solid-State Electronics Vol. 41,
No. 10, pp.1599-1604, 1997 (Elsevier Science Lt
d.) に掲載された"HIGH POWER-ADDED EFFICIENCY AND L
OW DISTORTION GaAs POWER FET EMPLOYING SPIKE-GATE
STRUCTURE"には、スパイクゲートと呼ばれる構造をもつ
GaAsのパワー電界効果トランジスタが開示されてい
る。スパイクゲートは、フリンジゲートと呼ばれる通常
のゲートメタルの底面の一部に、スパイクリセスと呼ば
れる尖端を設けたものである。この論文によれば、スパ
イクリセスを設けたことによりゲート長が短縮できる、
とする。しかし現実には、ゲート長はスパイクリセスの
尖端ではなく、むしろ幅が約1.0μmと広いフリンジ
ゲートによって規定されている。
Incidentally, Solid-State Electronics Vol. 41,
No. 10, pp. 1599-1604, 1997 (Elsevier Science Lt
d.) published in "HIGH POWER-ADDED EFFICIENCY AND L
OW DISTORTION GaAs POWER FET EMPLOYING SPIKE-GATE
STRUCTURE "discloses a GaAs power field effect transistor having a structure called a spike gate. The spike gate has a point called a spike recess on a part of the bottom surface of a normal gate metal called a fringe gate. According to this paper, the gate length can be reduced by providing spike recesses.
And However, in reality, the gate length is not defined by the spike recess tip, but rather by a wide fringe gate having a width of about 1.0 μm.

【0007】本発明は以上の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、高度な露光技術を用いることなく
ゲート長を短縮する技術の提供にある。本発明の別の目
的は、ショート・チャネル効果を抑制する技術の提供に
ある。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載
の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は、
本発明の具体的かつ有用な形態を規定する。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for reducing a gate length without using an advanced exposure technique. Another object of the present invention is to provide a technique for suppressing a short channel effect. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. And the dependent
It defines specific and useful aspects of the present invention.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子製造
方法は、半導体基板上に素子を形成するための準備をす
る第1工程と、前記半導体基板上、ゲートを形成すべき
の領域に開口を有する保護膜を形成する第2工程と、前
記保護膜をマスクとする異方性エッチングにより、先端
がより狭いゲート形成用の溝を生成する第3工程と、前
記溝にショットキー金属を堆積して前記ゲートを形成す
る第4工程と、前記ゲートの先端に向けて等方性エッチ
ングを施す第5工程とを含む。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step for preparing an element on a semiconductor substrate; and an opening in a region where a gate is to be formed on the semiconductor substrate. A second step of forming a protective film having a mask, a third step of forming a groove for forming a gate having a narrower tip by anisotropic etching using the protective film as a mask, and depositing a Schottky metal in the groove. And a fifth step of performing isotropic etching toward the tip of the gate.

【0009】第1工程は、単に半導体基板を準備しても
よいし、その基板上に素子を形成するための層(以下
「素子形成層」とよぶ)を設けてもよい。
In the first step, a semiconductor substrate may be simply prepared, or a layer for forming an element (hereinafter, referred to as an “element forming layer”) may be provided on the substrate.

【0010】溝をV字型とし、半導体動作層と前記ゲー
トが点接触ショットキー接合となってもよい。前記等方
性エッチングは前記V字の頂点に達するまで行われても
よい。溝は台形でもよく、前記等方性エッチングはその
台形の底辺に達するまで行われてもよい。
The groove may be V-shaped, and the semiconductor active layer and the gate may be a point contact Schottky junction. The isotropic etching may be performed until the top of the V-shape is reached. The groove may be trapezoidal, and the isotropic etching may be performed until the bottom of the trapezoid is reached.

【0011】前記第1工程は、半導体動作層の上にゲー
ト形成層を設けてもよい。ゲート形成層は前述の素子形
成層の一部であってもよい。ゲート形成層は、ゲートを
作りつけるための層であり、例えば、所定のエッチャン
トに対して半導体動作層と異なるエッチング特性を有す
る。ここで、ゲート形成層の材料として前記エッチャン
トによって異方性エッチングされるものを選び、前記半
導体動作層の材料として前記エッチャントによるエッチ
ングの進行が遅いか、または進行しないものを選んでも
よい。ゲート形成層の厚さを最適設定すれば、異方性エ
ッチングの結果前記溝の先端が前記半導体動作層の上面
に接する状態が実現する。なお、半導体動作層の上面は
平面状に形成してもよい。
In the first step, a gate formation layer may be provided on the semiconductor operation layer. The gate forming layer may be a part of the above-described element forming layer. The gate forming layer is a layer for forming a gate, and has, for example, etching characteristics different from those of the semiconductor operation layer with respect to a predetermined etchant. Here, a material which is anisotropically etched by the etchant may be selected as a material of the gate forming layer, and a material of which etching by the etchant progresses slowly or does not progress may be selected as a material of the semiconductor operation layer. If the thickness of the gate forming layer is optimally set, a state where the tip of the groove comes into contact with the upper surface of the semiconductor operation layer as a result of the anisotropic etching is realized. Note that the upper surface of the semiconductor operation layer may be formed in a planar shape.

【0012】前記第5工程では、前記半導体動作層に到
達した後もさらに前記異方性エッチングをつづけてもよ
い。その場合、サイドエッチングが進み、前記溝を台形
に形成することができる。
[0012] In the fifth step, the anisotropic etching may be further continued after reaching the semiconductor operation layer. In that case, the side etching proceeds, and the groove can be formed in a trapezoidal shape.

【0013】前記第1工程は、前記半導体動作層と前記
ゲート形成層の間に前記異方性エッチングの進行を止め
るためのエッチング停止層を形成してもよい。このエッ
チング停止層は特定のエッチャントで除去してもよい
し、残してもよい。
In the first step, an etching stop layer for stopping progress of the anisotropic etching may be formed between the semiconductor operation layer and the gate formation layer. This etch stop layer may be removed with a particular etchant or may remain.

【0014】前記第1工程はまた、前記半導体動作層の
中にキャリアが高濃度に存在する薄い層を形成してもよ
い。この薄い層は、ヘテロ接合における2DEGやプレ
ーナドーピング層などであってもよい。
In the first step, a thin layer having a high concentration of carriers may be formed in the semiconductor operation layer. This thin layer may be a 2DEG or a planar doping layer at the heterojunction.

【0015】いずれかの工程、またはさらに付加される
別の工程において、前記ゲートの倒れを防止するための
支え構造を形成してもよい。この支え構造は、例えば前
記第2工程において、ゲート領域の開口をゲートの一
部、とくに端部で広めにとることで実現できる。
In any one of the steps or another step to be added, a support structure for preventing the gate from falling down may be formed. This support structure can be realized, for example, by widening the opening of the gate region at a part of the gate, particularly at the end in the second step.

【0016】なお、本発明はさらに第6以降の工程を含
んでもよい。例えば、フォトリソグラフィーによってソ
ースおよびドレイン領域に開口を有する保護膜を形成
し、これに不純物を注入し、アニールを行い、金属を堆
積し、ソースとドレイン電極を形成してもよい。
The present invention may further include the sixth and subsequent steps. For example, a protective film having openings in source and drain regions may be formed by photolithography, impurities may be implanted into the protective film, annealing may be performed, metal may be deposited, and source and drain electrodes may be formed.

【0017】一方、本発明の半導体素子は、平面状の表
面を有する半導体動作層と、前記半導体動作層の上に形
成されたゲートとを含む。この構成にて、前記ゲートは
先端がより細い形状に形成され、かつ前記先端が前記半
導体動作層の表面に点接触でショットキー接合する。
On the other hand, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor operation layer having a planar surface, and a gate formed on the semiconductor operation layer. With this configuration, the gate is formed to have a thinner tip, and the tip is Schottky-joined to the surface of the semiconductor operation layer by point contact.

【0018】前記半導体動作層は、キャリアが高濃度に
存在する薄い層を含んでもよい。この層は、本発明の半
導体素子はさらに、前記ゲートの倒れを防止するための
支え構造を含んでもよい。
[0018] The semiconductor operation layer may include a thin layer in which carriers are present at a high concentration. In this layer, the semiconductor element of the present invention may further include a support structure for preventing the gate from falling down.

【0019】なお以上の発明の概要は、本発明に必要な
すべての特徴を列挙したものではなく、当然ながら、こ
れらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり
うる。
The above summary of the invention does not enumerate all the features required for the present invention, and it goes without saying that sub-combinations of these features can also constitute the invention.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明する。ただし、以下の実施の形態は特許請
求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、ま
た実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの
すべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。こ
こではまず、実施の形態に係る半導体素子の製造方法の
原理を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the present invention. However, the following embodiments do not limit the invention described in the claims, and all combinations of features described in the embodiments are indispensable for solving the invention. Not necessarily. First, the principle of the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment will be described.

【0021】基本原理 半導体素子は単結晶(100)面に構成されることが多
い。この面を加工する方法のひとつにウェットエッチン
グがある。ウェットエッチングには、面方位に無関係な
レートでエッチングが進む等方性エッチングと、面方位
でレートが異なる異方性エッチングがある。異方性エッ
チャントはその性質として、面方位に関するエッチング
レートが(100)面≫(111)面となる必要があ
る。
[0021]Basic principle  Semiconductor elements are often configured on a single crystal (100) plane.
No. One method of processing this surface is wet etching
There is a bug. Wet etching has no relation to plane orientation
Isotropic etching that progresses at a rate and plane orientation
There is anisotropic etching with different rates. Anisotropic edge
Chant is, by its nature, etching related to plane orientation.
The rate must be (100) plane ≫ (111) plane
You.

【0022】化合物半導体についてはさらに、異方性エ
ッチャントはその性質として、エッチングレートが(1
11)A面≫(111)B面、または(111)A面≪
(111)B面となる必要がある。いずれの場合も、
(111)面のエッチングレートは、制御性の点から十
分に低いことが望ましい。
Further, as for the compound semiconductor, the anisotropic etchant has an etching rate (1
11) A surface {(111) B surface or (111) A surface}
It must be (111) B-plane. In either case,
It is desirable that the etching rate of the (111) plane be sufficiently low from the viewpoint of controllability.

【0023】こうした異方性エッチャントを利用するこ
とにより[110]方向にV字型溝を構成することが可
能である。V字型溝の面は(111)面であり、これは
(100)面と54.7°の角度をなす。
By using such an anisotropic etchant, it is possible to form a V-shaped groove in the [110] direction. The plane of the V-shaped groove is the (111) plane, which forms an angle of 54.7 ° with the (100) plane.

【0024】[第1工程]半導体基板上に素子を形成す
るための準備をする。半導体基板上に直接素子を形成す
る場合、この工程は単に半導体基板を準備すれば足り
る。
[First Step] Preparation for forming an element on a semiconductor substrate is made. When an element is formed directly on a semiconductor substrate, this step is sufficient if a semiconductor substrate is simply prepared.

【0025】[第2工程]図1(a)、(b)は第2工
程によって得られる結果を示す。第2工程では、半導体
基板10の(100)表面にフォトリソグラフィーを施
す。これにより、図1(a)のごとく、[011]方
向、つまりオリエンテーションフラット14と垂直、ま
たは[01−1]方向(−は数字のうえのバーを表
す)、つまりオリエンテーションフラット14と平行に
所定の幅LG、長さWgの開口16をもつフォトレジス
トパターンを設ける。所定の幅LGは後にV字型溝また
は台形溝を形成する際、その上端、つまり最も広い部分
の幅に相当する。また、長さWgはゲート幅Wgに相当
する。フォトレジストは、後にショットキー性金属を堆
積させた後、リフトオフする。
[Second Step] FIGS. 1A and 1B show the results obtained by the second step. In the second step, the (100) surface of the semiconductor substrate 10 is subjected to photolithography. As a result, as shown in FIG. 1A, a predetermined direction is set in the [011] direction, that is, perpendicular to the orientation flat 14, or in the [01-1] direction (-represents a bar on the number), that is, in parallel to the orientation flat 14. A photoresist pattern having an opening 16 having a width LG and a length Wg is provided. The predetermined width LG corresponds to the upper end, that is, the width of the widest part when a V-shaped groove or a trapezoidal groove is formed later. The length Wg corresponds to the gate width Wg. The photoresist is lifted off after depositing the Schottky metal later.

【0026】[第3工程]図2(a)、(b)、(c)
は第3工程によって得られる結果を示す。第3工程で
は、半導体基板10およびそれを覆うフォトレジスト1
2に対し、異方性エッチャントによりV字型または台形
の溝20を形成する。開口16の幅LGを1μmとした
場合、V字型の溝20の頂点までの深さdは約0.70
6μmとなる。溝の両サイドは(111)面である。溝
20がV字型になる前に異方性エッチングを終えれば、
底面が(100)面の台形の溝20が形成される。底面
(100)面の幅はエッチング時間の経過に伴って狭く
なるので、これによりゲート長が制御できる。図2
(a)は、エッチングを最後まで行って得られた完全V
字型の溝20を示す。図2(b)、(c)は、エッチン
グをそれぞれ異なるタイミングで中止して得られた台形
の溝20を示す。
[Third Step] FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c)
Indicates the result obtained in the third step. In the third step, the semiconductor substrate 10 and the photoresist 1
For V, a V-shaped or trapezoidal groove 20 is formed by an anisotropic etchant. When the width LG of the opening 16 is 1 μm, the depth d to the top of the V-shaped groove 20 is about 0.70
6 μm. Both sides of the groove are (111) planes. If the anisotropic etching is completed before the groove 20 becomes V-shaped,
A trapezoidal groove 20 having a (100) bottom is formed. Since the width of the bottom surface (100) decreases with the elapse of the etching time, the gate length can be controlled. FIG.
(A) shows the complete V obtained by performing the etching to the end.
1 shows a U-shaped groove 20. 2B and 2C show trapezoidal grooves 20 obtained by stopping the etching at different timings.

【0027】[第4工程]図3(a)、(b)および図
4(a)、(b)は、第4工程によって得られる結果を
示す。図3(a)、(b)は溝20がV字型の場合にお
いて、それぞれ第4工程の途中段階と最終段階の状態を
示している。図4(a)、(b)は溝20が台形の場合
において、それぞれ第4工程の途中段階と最終段階の状
態を示している。第4工程は、フォトレジスト12の上
からショットキー性金属22を堆積する。これにより、
図3(a)、図4(a)の状態になる。つづいてフォト
レジスト12をリフトオフし、図3(b)、図4(b)
の状態になる。これでゲートを形成する準備が完了す
る。
[Fourth Step] FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B show the results obtained by the fourth step. FIGS. 3A and 3B show a state in the middle stage and the last stage of the fourth step, respectively, when the groove 20 is V-shaped. FIGS. 4A and 4B show a state in a middle stage and a final stage of the fourth step, respectively, when the groove 20 is trapezoidal. In a fourth step, a Schottky metal 22 is deposited on the photoresist 12. This allows
3A and FIG. 4A. Subsequently, the photoresist 12 is lifted off, and FIG. 3B and FIG.
State. This completes the preparation for forming the gate.

【0028】[第5工程]図5(a)、(b)は第5工
程によって得られる結果を示す。図5(a)は溝20が
V字型の場合、図5(b)は台形の場合に対応する。第
5工程は、等方性エッチャントにより(100)半導体
表面をエッチングする。エッチング量は、V字型または
台形の溝の深さまでである。これにより、ショットキー
タイプのゲート30が形成される。図5(a)の場合、
ゲート長が実質的にゼロと考えられる点接触ショットキ
ー接合ゲートが形成され、図5(b)の場合、所望のゲ
ート長が比較的容易に実現できる。
[Fifth Step] FIGS. 5A and 5B show the results obtained by the fifth step. FIG. 5A corresponds to the case where the groove 20 is V-shaped, and FIG. 5B corresponds to the case where the groove 20 is trapezoidal. In a fifth step, the (100) semiconductor surface is etched with an isotropic etchant. The amount of etching is up to the depth of the V-shaped or trapezoidal groove. Thus, a Schottky gate 30 is formed. In the case of FIG.
A point-contact Schottky gate whose gate length is considered to be substantially zero is formed. In the case of FIG. 5B, a desired gate length can be realized relatively easily.

【0029】以上が各工程の概要である。なお、異方性
および等方性エッチングレートの管理をより簡素化する
ために以下の変更が考えられる。まず、第1工程の変形
として、半導体基板10上に素子を形成するための専用
層、すなわち素子形成層を設ける。
The above is the outline of each step. The following changes are considered to further simplify the management of the anisotropic and isotropic etching rates. First, as a modification of the first step, a dedicated layer for forming an element on the semiconductor substrate 10, that is, an element formation layer is provided.

【0030】図6(a)、(b)は、第1工程で素子形
成層50を形成した後、第2工程と第3工程を経て得ら
れる結果を示す。図6(a)は溝20がV字型の場合、
図6(b)は台形の場合に対応する。半導体基板10の
うえに素子形成層50が設けられている。
FIGS. 6A and 6B show the results obtained through the second and third steps after the element formation layer 50 is formed in the first step. FIG. 6A shows a case where the groove 20 is V-shaped.
FIG. 6B corresponds to the case of a trapezoid. An element formation layer 50 is provided on the semiconductor substrate 10.

【0031】素子形成層50として、半導体動作層34
と、さらにその上にV字型または台形の溝20を掘り付
ける目的に特化したゲート形成層32をエピタキシャル
成長によって設ける。この場合、第3工程で用いる異方
性エッチャントは、その特性として、エッチングレート
が「ゲート形成層32≫半導体動作層34」となるも
の、または半導体動作層34をエッチングしないものを
選ぶ。このとき、V字型の溝20が形成された後さらに
エッチングを進めれば、(111)面がサイドエッチン
グされ、台形の溝20が得られる。
As the element formation layer 50, the semiconductor operation layer 34
Then, a gate forming layer 32 specialized for the purpose of digging the V-shaped or trapezoidal groove 20 is further provided thereon by epitaxial growth. In this case, as the anisotropic etchant used in the third step, a material having an etching rate of “the gate formation layer 32 divided by the semiconductor operation layer 34” or a material not etching the semiconductor operation layer 34 is selected. At this time, if the etching is further advanced after the V-shaped groove 20 is formed, the (111) plane is side-etched, and the trapezoidal groove 20 is obtained.

【0032】第1工程の別の変形として、さらにエッチ
ング停止層を設けてもよい。図7(a)、(b)は、第
1工程で素子形成層50の中にエッチング停止層36を
形成した後、第2工程と第3工程を経て得られる結果を
示す。図7(a)は溝20がV字型の場合、図7(b)
は台形の場合に対応する。半導体動作層34とゲート形
成層32の間にエッチング停止層36をエピタキシャル
成長によって設ける。エッチング停止層36は、V字型
の溝20の頂点、または台形の溝20の底辺がそれに接
する位置におく。第5工程では、全面を特定の等方性エ
ッチャントでエッチングする。エッチングはエッチング
停止層36で止まる。エッチング停止層36の導入によ
り、エッチングレートの制御、またはエッチャントの管
理がより容易となる。
As another modification of the first step, an etching stop layer may be further provided. FIGS. 7A and 7B show the results obtained after the etching stop layer 36 is formed in the element formation layer 50 in the first step and then the second step and the third step. FIG. 7A shows a case where the groove 20 is V-shaped.
Corresponds to the case of a trapezoid. An etching stop layer 36 is provided between the semiconductor operation layer 34 and the gate formation layer 32 by epitaxial growth. The etching stop layer 36 is located at a position where the apex of the V-shaped groove 20 or the bottom of the trapezoidal groove 20 is in contact therewith. In the fifth step, the entire surface is etched with a specific isotropic etchant. Etching stops at the etch stop layer 36. The introduction of the etching stop layer 36 makes it easier to control the etching rate or manage the etchant.

【0033】第1工程のさらに別の変形として、前述の
ショート・チャネル効果を抑制すべく、さらに別の層を
追加する。ショート・チャネル効果は、前述のごとくゲ
ート長Lgと半導体動作層厚(活性層厚)aの比Lg/
aが小さくなると顕著になる。したがって、ゲート長L
gの短縮に伴い、厚aも薄くしなければならない。しか
し、厚aを薄くすれば電流が減少する。それを補うため
に高濃度のキャリア層をつくると、耐圧の低下、キャリ
アの移動度の低下に伴う高速動作の阻害が生じる。
As a further modification of the first step, another layer is added to suppress the above-mentioned short channel effect. As described above, the short channel effect is caused by the ratio of the gate length Lg to the semiconductor active layer thickness (active layer thickness) a Lg /
This becomes significant as a becomes smaller. Therefore, the gate length L
As g decreases, the thickness a must also be reduced. However, reducing the thickness a reduces the current. If a high-concentration carrier layer is formed to compensate for this, high-speed operation is hindered due to a decrease in breakdown voltage and a decrease in carrier mobility.

【0034】これら諸問題を解決するために、第1工程
にて、δドーピングとも呼ばれるプレーナドーピングに
よるL−H接合を半導体動作層34内に実現する。プレ
ーナドーピングにより、Lg/aアスペクト比の低下が
抑制できる。すなわち、LH接合のL領域は低キャリア
濃度のため移動度が高く、H領域は高キャリア濃度のた
め移動度が低い。しかし、H領域からL領域へデバイ長
だけキャリアの染み出しが生じ、染み出したキャリアは
高移動度となり高速動作が維持できる。なお、HEMT
(高電子移動度トランジスタ)は、この条件を構造上満
たしており、実施の形態の半導体素子製造段階に当該構
造を組み入れることもできる。
In order to solve these problems, an LH junction by planar doping, also called δ doping, is realized in the semiconductor operation layer 34 in the first step. By the planar doping, a decrease in the Lg / a aspect ratio can be suppressed. That is, the mobility of the L region of the LH junction is high due to the low carrier concentration, and the mobility of the H region is low due to the high carrier concentration. However, exudation of carriers occurs from the H region to the L region by the Debye length, and the exuded carriers have high mobility and can maintain high-speed operation. In addition, HEMT
(High electron mobility transistor) satisfies this condition structurally, and the structure can be incorporated in the semiconductor element manufacturing stage of the embodiment.

【0035】実施例 以上の原理をもとに、各工程をより詳細に説明する。こ
こでは、本発明のGaAsショットキーゲートFET
(MESFET:Metal Semiconductor Field Effect T
ransistor)への応用例を示す。
[0035]Example  Each step will be described in more detail based on the above principle. This
Here, the GaAs Schottky gate FET of the present invention is used.
(MESFET: Metal Semiconductor Field Effect T
ransistor).

【0036】実施の形態で使用するエッチングに関する
情報は以下の通りである。まず異方性エッチャントとし
て、クエン酸−過酸化水素系を用いる。エッチャントの
温度は、冷却機を用いて約5℃とする。この温度におけ
るエッチングレートとして予備実験により以下の値を得
た。
The information on the etching used in the embodiment is as follows. First, a citric acid-hydrogen peroxide system is used as an anisotropic etchant. The temperature of the etchant is set to about 5 ° C. using a cooler. The following values were obtained by preliminary experiments as the etching rate at this temperature.

【0037】 GaAs(100)面 : 25オングストローム/秒 GaAs(111)A面 : 10オングストローム/秒 GaAs(111)B面 : 0.1オングストローム/秒 (111)B面のエッチングレートが著しく小さいた
め、(100)基板のエッチングはこの(111)B面
のエッチングレートで律速される。その結果、この面が
エッチング面として現れる。したがって、[011]、
[011]方向のエッチング断面がV字型の溝になる。
GaAs (100) plane: 25 Å / sec GaAs (111) A plane: 10 Å / sec GaAs (111) B plane: 0.1 Å / sec Since the etching rate of the (111) B plane is extremely small, The etching of the (100) substrate is limited by the etching rate of the (111) B surface. As a result, this surface appears as an etched surface. Therefore, [011],
The etched section in the [011] direction becomes a V-shaped groove.

【0038】なお、クエン酸−過酸化水素系エッチャン
トでエッチングされない材料の例にAlAsがある。こ
のため、実施の形態ではこれをエッチング停止層36に
用いる。AlAs層自体はフッ酸によって除去できる。
等方性エッチングにはりん酸−過酸化水素系エッチャン
トを用いる。このエッチャントの温度管理はとくに行う
必要はなかった。
Note that AlAs is an example of a material that is not etched by a citric acid-hydrogen peroxide-based etchant. For this reason, this is used for the etching stop layer 36 in the embodiment. The AlAs layer itself can be removed with hydrofluoric acid.
A phosphoric acid-hydrogen peroxide-based etchant is used for isotropic etching. There was no need to control the temperature of this etchant.

【0039】[第1工程]半導体基板10として半絶縁
性GaAs(100)を用いる。ここでは半導体基板1
0上に、目的の素子を形成するための層、すなわち素子
形成層50を設ける。素子形成層50は、半導体基板1
0上にエピタキシャル結晶成長させる。結晶成長は、通
常の固体ソース分子線エピタキシャル成長法(MBE)
により行う。
[First Step] As the semiconductor substrate 10, semi-insulating GaAs (100) is used. Here, the semiconductor substrate 1
A layer for forming a target element, that is, an element formation layer 50 is provided on the element 0. The element formation layer 50 is formed on the semiconductor substrate 1.
0 is epitaxially grown. Crystal growth is performed by ordinary solid source molecular beam epitaxy (MBE).
Performed by

【0040】素子形成層50のうち、実際に素子が設け
られるほぼ直方体の領域(以下素子領域50aという)
を決める。つづいて、フォトリソグラフィーにより素子
領域a以外の部分を半導体基板10が露出するまでメサ
エッチングによって除去する。
In the element forming layer 50, a substantially rectangular parallelepiped region where elements are actually provided (hereinafter referred to as an element region 50a)
Decide. Subsequently, portions other than the element region a are removed by photolithography by mesa etching until the semiconductor substrate 10 is exposed.

【0041】図8(a)、(b)、(c)は本実施の第
1工程によって得られる結果を示す。図8(a)、
(b)、(c)はそれぞれ、半導体基板10と素子形成
層50の構成、メサエッチングによって形成された素子
領域50aの上面、および断面を示す。素子領域50a
の寸法L1×L2は、200×100μmとしている。
素子形成層50は、半導体基板10から遠い順、すなわ
ち図中の上から順に、以下の材料、キャリア濃度、およ
び膜厚とする。
FIGS. 8A, 8B and 8C show the results obtained by the first step of this embodiment. FIG. 8A,
(B) and (c) show the configuration of the semiconductor substrate 10 and the element formation layer 50, the upper surface and the cross section of the element region 50a formed by mesa etching, respectively. Element region 50a
Are set to 200 × 100 μm.
The element forming layer 50 has the following material, carrier concentration, and film thickness in the order far from the semiconductor substrate 10, that is, in order from the top in the figure.

【0042】[0042]

【表1】 ノンドーピングのGaAs層40とSiプレーナドーピ
ング層42が半導体動作層34を構成する。ゲート形成
層32の厚さd1は、前述の54.7゜、およびゲート
形成のための開口16の幅LG=1μmから約0.70
6μmと求まる。
[Table 1] The non-doped GaAs layer 40 and the Si planar doping layer 42 constitute the semiconductor operation layer 34. The thickness d1 of the gate forming layer 32 is about 54.7 ° and the width LG of the opening 16 for forming the gate = 1 μm to about 0.70 μm.
It is determined to be 6 μm.

【0043】素子領域50aを設けるメサエッチングの
ためのエッチャントとしてりん酸−過酸化水素系を用い
る。エッチング量L3は約2μmとし、触針式段差形を
用いて測定する。
A phosphoric acid-hydrogen peroxide system is used as an etchant for mesa etching for providing the element region 50a. The etching amount L3 is about 2 μm, and the measurement is performed using a stylus type step difference type.

【0044】[第2工程]保護膜としてSiO絶縁膜を
形成する。プラズマCVD(化学気相堆積法)により、
素子領域50aを含む全面にSiOを堆積する。つづい
て、エッチングにより、素子領域50aを囲むように開
口をつくる。図9(a)、(b)はそれぞれ開口56が
設けられたSiO絶縁膜52と素子領域50aの上面と
断面を示す。開口の寸法L4×L5は202×102μ
mとしている。
[Second Step] An SiO insulating film is formed as a protective film. By plasma CVD (chemical vapor deposition)
SiO is deposited on the entire surface including the element region 50a. Subsequently, an opening is formed by etching so as to surround the element region 50a. FIGS. 9A and 9B show an upper surface and a cross section of the SiO insulating film 52 provided with the opening 56 and the element region 50a, respectively. The dimension L4 × L5 of the opening is 202 × 102 μ
m.

【0045】つぎに、フォトレジストを全面に塗布し、
およびゲートの長手方向が[011]方向と一致するよ
う開口16を設ける。
Next, a photoresist is applied to the entire surface,
The opening 16 is provided so that the longitudinal direction of the gate coincides with the [011] direction.

【0046】図10は、開口16の設けられたフォトレ
ジスト12の上面を示す。同図において、左下がりの斜
線領域はフォトレジスト12の存在領域、右下がりの斜
線領域は素子領域50aを囲むSiO絶縁膜52の存在
領域をそれぞれ示している。この例では、ゲートは2本
とし、ゲート形成のための開口16の寸法LG×Wgを
1μm×100μm、ゲート間隔Waを100μmとし
た。フォトレジスト12の開口16は、引出し電極用の
パッド部分60と、後にV字型になるゲートを支える支
柱部分62を含んでいる。
FIG. 10 shows the upper surface of the photoresist 12 provided with the opening 16. In the same figure, the shaded area on the lower left indicates the existence area of the photoresist 12, and the shaded area on the lower right indicates the existence area of the SiO insulating film 52 surrounding the element area 50a. In this example, the number of gates is two, the dimension LG × Wg of the opening 16 for forming the gate is 1 μm × 100 μm, and the gate interval Wa is 100 μm. The opening 16 in the photoresist 12 includes a pad portion 60 for an extraction electrode and a column portion 62 that supports a gate that will later become V-shaped.

【0047】[第3工程]V字型の溝20を形成するた
めに、クエン酸−過酸化水素系エッチャントにより異方
性エッチングを行う。半導体基板10のGaAs(10
0)面のエッチングレートは25オングストローム/秒
であるから、約0.7μmのGaAs(100)を全て
エッチングする時間は5分弱である。ここでは、GaA
s(111)B面のエッチングレートが著しく遅いこ
と、およびAlAsによるエッチング停止層36がエッ
チングを停止させることから、長めの10分間のエッチ
ングを行った。
[Third Step] In order to form the V-shaped groove 20, anisotropic etching is performed using a citric acid-hydrogen peroxide based etchant. The GaAs (10
Since the etching rate of the 0) plane is 25 angstroms / sec, the time for etching all the GaAs (100) of about 0.7 μm is less than 5 minutes. Here, GaA
Since the etching rate of the s (111) B surface is extremely slow and the etching stop layer 36 of AlAs stops the etching, a longer etching for 10 minutes was performed.

【0048】このとき、V字型ゲートの支柱部分62、
および引出し電極用のパッド部分60は、図10に示す
ごとく、その下地のSiO絶縁層52により、エッチン
グされない。そのために形成される支柱部分により、V
字型の溝20を支えることができる。つづいて、フッ酸
により、ゲート直下のエッチング停止層36を除去す
る。図11は、形成されたV字型の溝20とエッチング
停止層36のうち除去された部分62付近の断面を示
す。
At this time, the column portion 62 of the V-shaped gate,
As shown in FIG. 10, the pad portion 60 for the extraction electrode is not etched by the underlying SiO insulating layer 52. Due to the pillar portion formed for that purpose, V
The U-shaped groove 20 can be supported. Subsequently, the etching stop layer 36 immediately below the gate is removed with hydrofluoric acid. FIG. 11 shows a cross section near the removed portion 62 of the formed V-shaped groove 20 and the etching stop layer 36.

【0049】[第4工程]ターゲットをWSix(x=
0.6)の共晶合金として全面スパッタリングを行い、
ショットキー性金属22を堆積する。この後、フォトレ
ジスト12をリフトオフし、V字型のゲートの部分のみ
にショットキー性金属22を残す。図12は、こうして
形成されたV字型のゲート付近の断面を示す。
[Fourth Step] The target is WSix (x =
0.6) Sputtering the entire surface as a eutectic alloy,
A Schottky metal 22 is deposited. Thereafter, the photoresist 12 is lifted off, leaving the Schottky metal 22 only at the V-shaped gate. FIG. 12 shows a cross section near the V-shaped gate thus formed.

【0050】[第5工程]ゲート形成層32をりん酸−
過酸化水素系エッチャントによってエッチングする。エ
ッチングはAlAsによるエッチング停止層36でスト
ップする。つづいて、エッチングAlAs層36自体を
フッ酸で除去する。
[Fifth Step] The gate forming layer 32 is
Etching is performed using a hydrogen peroxide-based etchant. The etching is stopped at the etching stop layer 36 of AlAs. Subsequently, the etching AlAs layer 36 itself is removed with hydrofluoric acid.

【0051】図13(a)、(b)はこうして形成され
たV字型のゲート30付近の断面と、支柱部分62を斜
めから見た状態を示す。ただし、図13(b)において
は、パッド部分60は省略している。この図からもわか
るように、支柱部分60により、V字型のゲートを支え
ることができる。
FIGS. 13 (a) and 13 (b) show a cross section near the V-shaped gate 30 thus formed and a state in which the support portion 62 is viewed obliquely. However, in FIG. 13B, the pad portion 60 is omitted. As can be seen from this figure, the V-shaped gate can be supported by the support portion 60.

【0052】[第6工程]プラズマCVDにより全面に
SiO絶縁層70を堆積し、フォトリソグラフィー工程
によりソースおよびドレインを含む素子の動作領域に開
口72を設ける。図14はこうして設けられた開口72
の上面を示す。開口72は矩形領域と素子動作領域から
なり、矩形領域の寸法L6×L7は198×98μmと
した。
[Sixth Step] An SiO insulating layer 70 is deposited on the entire surface by plasma CVD, and an opening 72 is provided in the operating region of the element including the source and the drain by a photolithography step. FIG. 14 shows the opening 72 thus provided.
The upper surface of FIG. The opening 72 includes a rectangular area and an element operation area, and the dimension L6 × L7 of the rectangular area is 198 × 98 μm.

【0053】[第7工程]ソース、ドレイン形成のため
にSiイオンを注入する。注入条件として、加速電圧を
20kV、ドーズ量を1X1013cm−2とした。こ
の後、850℃、20秒の熱処理(RTA:Rapid Ther
mal Annealing)を行う。
[Seventh Step] Si ions are implanted to form a source and a drain. The implantation conditions were an acceleration voltage of 20 kV and a dose of 1 × 10 13 cm −2 . Thereafter, a heat treatment at 850 ° C. for 20 seconds (RTA: Rapid Ther
mal Annealing).

【0054】つぎに、全面にAuGe/Ni/Auを蒸
着し、第6工程で設けたフォトレジストをリフトオフ
し、ソース、ドレイン電極を形成する。この後、400
℃、1分の熱処理を行ってオーミック合金層を形成す
る。
Next, AuGe / Ni / Au is deposited on the entire surface, and the photoresist provided in the sixth step is lifted off to form source and drain electrodes. After this, 400
An ohmic alloy layer is formed by performing heat treatment at a temperature of 1 minute.

【0055】図15は、こうして形成されたソース、ド
レインオーミック電極80付近の断面を示す。Siイオ
ン注入nGaAs層82は、Siプレーナドーピング
層42の上に形成されている。図中に示すゲート長Lg
はゼロに近づけることができる。このため、ゲート長の
短縮という当初の目的が達成される。
FIG. 15 shows a cross section near the source / drain ohmic electrode 80 thus formed. The Si ion-implanted n + GaAs layer 82 is formed on the Si planar doping layer 42. Gate length Lg shown in the figure
Can be close to zero. Therefore, the original purpose of shortening the gate length is achieved.

【0056】一方、Siイオン注入nGaAs層82
がL−H接合のL領域に当たり、Siプレーナドーピン
グ層42がH領域に当たる。この構成では、半導体動作
層厚aが実質的にSiプレーナドーピング層42の厚さ
とみなしうるため、aの値はきわめて小さくなる。した
がって、アスペクト比Lg/aが緩和され、ショート・
チャネル効果を抑制することができる。
On the other hand, a Si ion implanted n + GaAs layer 82
Corresponds to the L region of the LH junction, and the Si planar doping layer 42 corresponds to the H region. In this configuration, the thickness a of the semiconductor operating layer can be considered substantially as the thickness of the Si planar doping layer 42, and therefore the value of a is extremely small. Therefore, the aspect ratio Lg / a is reduced, and
The channel effect can be suppressed.

【0057】[第8工程]表面保護のために、全面にプ
ラズマCVDによりSiOを堆積させ、パッシベーショ
ン膜を設ける。さらに、フォトリソグラフィー工程によ
りソース、ドレイン、ゲート上の所定箇所にコンタクト
ホールを設け、Ti/Auを全面に蒸着する。しかる
後、リフトオフ、ボンディングパッドの形成、配線を行
う。
[Eighth Step] In order to protect the surface, SiO is deposited on the entire surface by plasma CVD to provide a passivation film. Further, contact holes are provided at predetermined positions on the source, the drain, and the gate by a photolithography process, and Ti / Au is deposited on the entire surface. Thereafter, lift-off, formation of bonding pads, and wiring are performed.

【0058】以上、実施の形態を説明したが、本発明の
技術的な範囲はこれらの記載には限定されない。これら
の実施の形態に多様な変更または改良を加えうることは
当業者には理解されるところである。そうした変更また
は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る
ことが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
Although the embodiments have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to these descriptions. It is understood by those skilled in the art that various changes or improvements can be made to these embodiments. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、比較的安価に0.1μ
m以下のゲート長が実現される。本発明のある態様によ
れば、ショートチャネル効果が抑制される。
According to the present invention, 0.1 μm is relatively inexpensive.
A gate length of less than m is realized. According to an embodiment of the present invention, the short channel effect is suppressed.

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

【図1】図1(a)、(b)は実施の形態の基本原理の
第2工程によって得られる結果を示す図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing results obtained by a second step of the basic principle of the embodiment.

【図2】図2(a)、(b)、(c)は実施の形態の基
本原理の第3工程によって得られる結果を示す図であ
る。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams showing results obtained by a third step of the basic principle of the embodiment.

【図3】図3(a)、(b)は実施の形態の基本原理の
第4工程によって得られる結果をとくにV字型の溝につ
いて示す図である。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams showing results obtained by a fourth step of the basic principle of the embodiment, particularly for a V-shaped groove.

【図4】図4(a)、(b)は実施の形態の基本原理の
第4工程によって得られる結果をとくに台形の溝につい
て示す図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the results obtained by a fourth step of the basic principle of the embodiment, particularly for trapezoidal grooves.

【図5】図5(a)、(b)は実施の形態の基本原理の
第5工程によって得られる結果を示す図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing results obtained by a fifth step of the basic principle of the embodiment.

【図6】図6(a)、(b)は、第1工程で素子形成層
を形成した後、第2工程と第3工程を経て得られる結果
を示す図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing results obtained through a second step and a third step after forming an element formation layer in a first step.

【図7】図7(a)、(b)は、第1工程で素子形成層
に加えてエッチング停止層を形成した後、第2工程と第
3工程を経て得られる結果を示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing results obtained through a second step and a third step after forming an etching stop layer in addition to an element formation layer in a first step. .

【図8】図8(a)、(b)、(c)は実施例の第1工
程に関し、それぞれ半導体基板と素子形成層の構成、メ
サエッチングによって形成される素子領域の上面、およ
び断面を示す図である。
FIGS. 8A, 8B, and 8C relate to the first step of the embodiment, showing the configuration of a semiconductor substrate and an element formation layer, the upper surface of an element region formed by mesa etching, and a cross section, respectively. FIG.

【図9】図9(a)、(b)は実施例の第2工程に関
し、それぞれ開口が設けられたSiO絶縁膜と素子領域
の上面図および断面図である。
FIGS. 9A and 9B are a top view and a sectional view of an SiO insulating film and an element region provided with openings, respectively, in a second step of the embodiment.

【図10】実施例の第2工程に関し、ゲートを形成する
ための開口が設けられたフォトレジスト、およびその前
に形成されたSiO絶縁膜の関係を示す上面図である。
FIG. 10 is a top view showing a relationship between a photoresist provided with an opening for forming a gate and a SiO insulating film formed before the photoresist in a second step of the example.

【図11】実施例の第3工程によって形成されたV字型
の溝と、除去されたエッチング停止層付近の断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a V-shaped groove formed in a third step of the example and a vicinity of an etched stop layer removed.

【図12】実施例の第4工程によって、V字型の溝の部
分のみにショットキー性金属が残された状態を示す図で
ある。
FIG. 12 is a view showing a state in which the Schottky metal is left only in the V-shaped groove portion by the fourth step of the example.

【図13】図13(a)、(b)はそれぞれ、実施例の
第5工程によって形成されたV字型のゲート30付近の
断面図、およびそれと支柱部分の斜視図である。
FIGS. 13A and 13B are a cross-sectional view of the vicinity of a V-shaped gate 30 formed in a fifth step of the embodiment and a perspective view of the V-shaped gate 30 and a column.

【図14】実施例の第6工程によって設けられた開口の
上面図である。
FIG. 14 is a top view of an opening provided in a sixth step of the example.

【図15】実施例の第7工程によって設けられたオーミ
ック電極付近の断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing the vicinity of an ohmic electrode provided in a seventh step of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 フォトレジスト 16,56,72 開口 20 溝 22 ショットキー性金属 30 ゲート 32 ゲート形成層 34 半導体動作層 36 エッチング停止層 40 GaAs層 42 Siプレーナドーピング層 44 GaAsバッファ層 50 素子形成層 50a 素子領域 52,70 SiO絶縁膜 60 引出し電極用のパッド部分 62 支柱部分 70 SiO絶縁層 80 ソース、ドレインオーミック電極 82 Siイオン注入nGaAs層DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 12 Photoresist 16,56,72 Opening 20 Groove 22 Schottky metal 30 Gate 32 Gate formation layer 34 Semiconductor operation layer 36 Etch stop layer 40 GaAs layer 42 Si planar doping layer 44 GaAs buffer layer 50 Element formation layer 50a Element region 52, 70 SiO insulating film 60 Pad part for extraction electrode 62 Support part 70 SiO insulating layer 80 Source / drain ohmic electrode 82 Si ion implanted n + GaAs layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/417 H01L 29/50 J 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/417 H01L 29/50 J 29/812

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子を製造する方法であって、 半導体基板上に素子を形成するための準備をする第1工
程と、 前記半導体基板上、ゲートを形成すべきの領域に開口を
有する保護膜を形成する第2工程と、 前記保護膜をマスクとする異方性エッチングにより、先
端がより狭いゲート形成用の溝を生成する第3工程と、 前記溝にショットキー金属を堆積して前記ゲートを形成
する第4工程と、 前記ゲートの先端へ向けて等方性エッチングを施す第5
工程と、 を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of preparing for forming an element on a semiconductor substrate; and a protection method having an opening in a region where a gate is to be formed on the semiconductor substrate. A second step of forming a film, a third step of forming a groove for forming a gate having a narrower tip by anisotropic etching using the protective film as a mask, and depositing a Schottky metal in the groove to form the gate. A fourth step of forming a gate; and a fifth step of performing isotropic etching toward the tip of the gate.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記溝はその断面がV字型であり、半導
体動作層と前記ゲートが点接触ショットキー接合となる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the groove has a V-shaped cross section, and the semiconductor active layer and the gate are formed as a point contact Schottky junction.
【請求項3】 前記等方性エッチングは前記V字の頂点
に達するまで行われることを特徴とする請求項2に記載
の半導体素子の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the isotropic etching is performed until the top of the V-shape is reached.
【請求項4】 前記溝はその断面が台形であり、前記等
方性エッチングは前記台形の底辺に達するまで行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the groove has a trapezoidal cross section, and the isotropic etching is performed until the groove reaches the bottom of the trapezoid.
【請求項5】 前記第1工程は、半導体動作層の上に、
前記ゲートを形成するための層であって、所定のエッチ
ャントに対して前記半導体動作層と異なるエッチング特
性を有するゲート形成層を形成することを特徴とする請
求項1から4のいずれかに記載の半導体素子の製造方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the first step comprises:
The layer for forming the gate, wherein a gate forming layer having an etching characteristic different from that of the semiconductor operation layer with respect to a predetermined etchant is formed. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 前記ゲート形成層の材料として前記エッ
チャントによって異方性エッチングされるものを選び、
前記半導体動作層の材料として前記エッチャントによる
エッチングの進行が遅いか、または進行しないものを選
ぶことを特徴とする請求項5に記載の半導体素子の製造
方法。
6. A material that is anisotropically etched by the etchant is selected as a material of the gate forming layer,
6. The method according to claim 5, wherein the material of the semiconductor operation layer is selected so that the etching by the etchant progresses slowly or does not progress.
【請求項7】 前記異方性エッチングの結果前記溝の先
端が前記半導体動作層の上面に接するよう前記ゲート形
成層の厚さが設定されることを特徴とする請求項5、6
のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
7. The thickness of the gate forming layer is set such that a tip of the groove contacts an upper surface of the semiconductor operation layer as a result of the anisotropic etching.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
【請求項8】 前記第5工程は、前記半導体動作層に到
達した後もさらに前記異方性エッチングをつづけ、前記
溝を台形に形成することを特徴とする請求項5から7の
いずれかに記載の半導体素子の製造方法。
8. The method according to claim 5, wherein, in the fifth step, the groove is formed in a trapezoidal shape even after reaching the semiconductor operation layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to the above.
【請求項9】 前記第1工程は、前記半導体動作層と前
記ゲート形成層の間に前記異方性エッチングの進行を止
めるためのエッチング停止層を形成することを特徴とす
る請求項5から8のいずれかに記載の半導体素子の製造
方法。
9. The method according to claim 5, wherein in the first step, an etching stop layer for stopping progress of the anisotropic etching is formed between the semiconductor operation layer and the gate formation layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
【請求項10】 前記第1工程は、前記半導体動作層の
中にキャリアが高濃度に存在する薄い層を形成すること
を特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の半導体
素子の製造方法。
10. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 5, wherein in the first step, a thin layer having a high concentration of carriers is formed in the semiconductor operation layer. Method.
【請求項11】 前記ゲートの倒れを防止するための支
え構造がさらに形成されることを特徴とする請求項1か
ら10のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
11. The method according to claim 1, further comprising a supporting structure for preventing the gate from falling down.
【請求項12】 半導体素子であって、 平面状の表面を有する半導体動作層と、 前記半導体動作層の上に形成されたゲートとを含み、 前記ゲートは先端がより細い形状に形成され、かつ前記
先端が前記半導体動作層の表面に点接触でショットキー
接合することを特徴とする半導体素子。
12. A semiconductor element, comprising: a semiconductor operation layer having a planar surface; and a gate formed on the semiconductor operation layer, wherein the gate has a thinner tip. A semiconductor element, wherein the tip forms a Schottky junction with the surface of the semiconductor operation layer by point contact.
【請求項13】 前記半導体動作層は、キャリアが高濃
度に存在する薄い層を含むことを特徴とする請求項12
に記載の半導体素子。
13. The semiconductor operation layer according to claim 12, wherein the semiconductor operation layer includes a thin layer having a high concentration of carriers.
A semiconductor device according to item 1.
【請求項14】 前記ゲートの倒れを防止するための支
え構造をさらに含むことを特徴とする請求項12、13
のいずれかに記載の半導体素子。
14. The apparatus according to claim 12, further comprising a support structure for preventing the gate from falling down.
The semiconductor device according to any one of the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7910464B2 (en) 2003-12-26 2011-03-22 Panasonic Corporation Method for manufacturing a semiconductor device having a III-V nitride semiconductor
JP2011091208A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 Toshiba Corp Semiconductor memory device and method of manufacturing the same
US9306049B2 (en) 2012-11-22 2016-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Hetero junction field effect transistor and method for manufacturing the same

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