JPH1092842A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び製造装置

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JPH1092842A
JPH1092842A JP23905696A JP23905696A JPH1092842A JP H1092842 A JPH1092842 A JP H1092842A JP 23905696 A JP23905696 A JP 23905696A JP 23905696 A JP23905696 A JP 23905696A JP H1092842 A JPH1092842 A JP H1092842A
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JP
Japan
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semiconductor device
manufacturing
oxide film
etching
semiconductor
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JP23905696A
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English (en)
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Katsushi Oshika
克志 大鹿
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体層の部分除去加工の精度を高め、かつ
生産性を向上させる。 【解決手段】 前記半導体層の加工領域を選択的に酸化
して、所定の厚さに酸化膜を形成し、前記酸化膜を除去
して前記部分除去加工を行なう。加えて、電気特性の変
化を測定することによって、前記酸化の進行状態を確認
しながら酸化膜を形成する。 【効果】 エッチングと比較して制御の容易な前記酸化
膜の形成によって、チャネル厚が支配されるので、容易
に高精度の加工が可能となる。従って、半導体装置が高
精度に形成され、歩留が向上し、量産性を高めることが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細加工が必要な
半導体装置の製造方法に関し、特に、低雑音、高利得マ
イクロ波デバイスを用いた通信用MMIC(Monolithic
Microwave Integrated Circuit)等の低抵抗、短ゲー
ト長のゲートを有する半導体装置の製造に適用して有効
な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通信用MMIC等に用いられるGaAs
のMESFET(MEtal Semiconductor Field Effect T
ransistor)の構造の一つにリセスゲート構造がある。
この構造では、所望のチャネル厚を得るとともにソース
・ドレイン間の寄生領域を厚く保つために、リセスエッ
チングによって動作層を部分的に掘り下げて凹部を形成
し、この凹部にゲート電極を形成している。
【0003】このようなリセスゲート構造については、
培風館刊「超高速化合物半導体デバイス」第72頁乃至
第73頁及び第80頁乃至第81頁に記載されている。
【0004】リセスゲート構造のFETでは、チャネル
となる動作層の厚さによってFETのチャネル電流が決
まるために、電気特性を一定の範囲内とするためには、
前記リセスエッチングでは、エッチング深さを一定とす
る必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記リセ
スエッチングのような部分除去の加工では、エッチング
の進行を高精度に制御することは困難であった。このた
めに従来は、エッチングをある程度進行させた状態で、
一旦エッチングを中断して電気特性の測定を行なってエ
ッチングの進行状態を確認し、測定後に再びエッチング
を行ない、このようなエッチング・測定を通常3回乃至
4回繰り返して行なわなければならなかった。このよう
な方法では、エッチングに要する時間が長くなるために
生産性が低いという問題がある。なお、電気特性を測定
しながら同時にエッチングを行なうことは、ウェットエ
ッチングではエッチング液の導通が、ドライエッチング
ではプローブの損傷が、夫々問題となり不可能であっ
た。
【0006】本発明の課題は、このような問題を解決
し、リセスゲート構造のMESFETの等の半導体基板
主面の部分除去加工を高い精度で形成し、かつ生産性を
向上させることが可能な技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の課題と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0009】本発明では、半導体層の加工領域を選択的
に酸化して、所定の厚さに酸化膜を形成し、前記酸化膜
を除去して前記部分除去加工を行なう。加えて、電気特
性の変化を測定することによって、前記酸化の進行状態
を確認しながら酸化膜を形成する。
【0010】上述した手段によれば、エッチングと比較
して制御の容易な前記酸化膜の形成によって、チャネル
厚が支配されるので、容易に高精度の加工が可能とな
る。加えて、前記酸化の進行状況を電気特性の測定によ
って確認しながら行なうことができる。
【0011】従って、半導体装置を高精度に形成し、歩
留を向上させ、量産性を高めることが可能となる。
【0012】以下、本発明の構成について、実施の形態
とともに説明する。
【0013】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1乃至図4に示すのは、本発明
の一実施の形態である半導体装置の要部を工程ごとに示
す縦断面図である。
【0015】図中、1は化合物半導体であるGaAsの
半導体基板、2は半導体基板1の主面に形成された動作
層、3は半導体基板1主面を被ってSiO2、SiN、
SiON等を数100nm堆積させた絶縁膜であり、こ
の絶縁膜3に設けた開孔に最上層がAuを用いたソー
ス,ドレインのオーミック電極4が形成されている。5
はホトリソグラフィによって形成したレジストマスクで
あり、リセスエッチングの行なわれる領域の絶縁膜3及
びオーミック電極4を露出させてある。
【0016】なお、図示のFETは特性測定用のTEG
(Test Element Group)部のものであり、他のFET形
成部では、リセスエッチングの行なわれる領域は開口さ
れるが、オーミック電極4の部分は開口されていない。
【0017】先ず図1に示すように、レジストマスク5
を用いたフッ素ラジカルによるドライエッチングを行な
い絶縁膜3を除去しリセスエッチングの行なわれる領域
の半導体基板1主面を露出させる。
【0018】次に図2に示すように、白金系のプローブ
針6をオーミック電極4にコンタクトさせ、FETのソ
ース/ドレイン間電流Idsの測定を行ないながら、露
出した半導体基板1主面を、200nm以下の紫外線の
照射によって生じたO3にて、酸化しGaAs酸化層7
を形成する。所望のIdsとなったところで紫外線の照
射を停止し窒素パージを行なって酸化を停止させる。こ
の酸化時に、オーミック電極3及びプローブ針6もオゾ
ンにさらされるが、夫々最上層がAu及び白金系のため
何れも影響を受けない。
【0019】次に図3に示すように、フッ酸蒸気にてG
aAs酸化層7をエッチング除去する。このとき半導体
基板1主面はGaAsがフッ酸蒸気によってエッチング
されないためGaAs酸化層7のみがエッチング除去さ
れる。エッチング終了後、フッ酸置換、乾燥を水蒸気ま
たは、IPA蒸気によって行なう。
【0020】次に図4に示すように、リセスエッチング
の行なわれた半導体基板1主面に低抵抗ゲート金属8を
リフトオフにて形成し、レジストマスク5を除去してF
ETが完成する。
【0021】また、図5は前記200nm以下の波長の
紫外線照射による酸化膜の膜厚Xと照射時間tとの関係
を示す図であり、膜厚Xと照射時間tとの関係はX2
Atで表わされ、膜厚Xは照射時間tの平方根に比例し
て増加する。その増加速度は図5では10分間で3nm
となっている。このようにGaAs酸化層7の形成が低
速であり、かつその反応が安定して進行するので、酸化
の制御がエッチングの制御よりも容易であることが理解
される。
【0022】本発明では、制御が困難なエッチングによ
らずに、制御が容易で精度の高い酸化膜を形成しこの酸
化膜を除去することによって、リセスゲート構造の凹部
を形成するので、前記凹部を高精度に形成することが可
能となる。
【0023】加えて、本発明では前記酸化と同時に、ソ
ース/ドレイン間電流Idsの測定を行なうことができ
るので、酸化の進行を確認しながら作業を進めることが
できる。このため、従来の如くエッチング・測定を繰り
返す必要がないので工程を簡略化することができ、前記
測定値を基にした作業の自動化も可能となる。
【0024】なお、プローブ針による同時測定を行なわ
ない場合でも、前述の如く反応が安定しているために、
酸化の中間にて進行を確認することによって、以降の酸
化の進行を正確に予想することができるので、2回程度
の酸化によって精度は充分なものとなり、エッチング・
測定を3,4回繰り返す従来の方法と比較して、工程を
簡略化することが可能である。
【0025】図6に示すのは、前記製造方法に用いる装
置の概略構成の一例である。
【0026】図中、11はウェハ12を載置する支持
台、13は支持台11を収容するテフロンコートしたS
USまたはSiC製のチャンバ、14はチャンバ13の
上部に設けられた石英ランプ等の低圧水銀灯、15は水
銀灯14をフッ酸から保護するためのシャッタ、16は
チャンバ13へフッ酸蒸気を供給するフッ酸供給部、1
7はチャンバ13へ水蒸気或いはIPA蒸気を供給する
蒸気供給部、18はチャンバ13へ窒素ガスを供給する
窒素ガス供給部、19はこれらの導入気体を撹拌するた
めのファン、20はこれらの気体を排出するためのドレ
イン、21はプローブ針6を介してウェハ12の電気特
性を測定する電気測定部である。
【0027】この製造装置では、先ず図1に示す状態の
ウエハ12をウエハ支持台11上に搬入し、ウェハ12
のTEG部のオーミック電極(図示せず)にプローブ針
6を固定して電気測定部21をIds測定状態にする。
【0028】次に、低圧水銀灯を点灯して紫外線をウェ
ハ12に照射し、半導体基板主面のGaAsを酸化させ
前記GaAs酸化層を形成する。所望のIdsとなった
ところで、紫外線の照射を停止し窒素ガス供給部18か
ら窒素ガスをチャンバ11内に導入して酸化を止める。
【0029】次に、破線図示のように水銀灯14をフッ
酸から保護するためにシャッタ15を閉めた後に、フッ
酸供給部16からチャンバ11内にフッ酸蒸気を導入し
て、前記GaAs酸化層をエッチング除去する。
【0030】次に、水蒸気供給源17から水蒸気或いは
IPA蒸気を導入し、フッ酸の置換、乾燥を行なった後
にウエハ12をチャンバ11外に搬出する。
【0031】図7に示すのは、前記製造装置をマルチチ
ャンバとして構成する場合の一例である。
【0032】この構成では、自動搬送部22によって各
チャンバ13へのウェハ12の搬入・搬出が行なわれて
おり、フッ酸供給部16、蒸気供給部17、窒素ガス供
給部18は1ブロックに集中させ、各チャンバ13にお
ける進行状況は電気測定部21にて集中して管理する。
【0033】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。
【0034】例えば、前記リセスエッチングに限らず、
半導体層の所定領域を所定の厚さに除去する部分除去を
行なう他の加工に本発明を適用することも可能である。
【0035】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0036】(1)本発明によれば、制御の難しいエッ
チングに代えて、酸化膜形成及び酸化膜除去によって、
半導体層の部分除去加工を行なうことが可能となるとい
う効果がある。
【0037】(2)本発明によれば、前記酸化膜形成と
並行して該領域の電気特性の測定を行なうことができる
という効果がある。
【0038】(3)本発明によれば、上記(1)(2)
により、除去する厚さを高精度に規定することができる
という効果がある。
【0039】(4)本発明によれば、上記(1)(2)
により、部分除去加工を迅速に行なうことができるとい
う効果がある。
【0040】(5)本発明によれば、上記(3)(4)
により、量産性を高めることが可能となるという効果が
ある。
【0041】(6)本発明によれば、上記(3)(4)
により、歩留を向上させることが可能となるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部
を工程ごとに示す縦断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部
を工程ごとに示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部
を工程ごとに示す縦断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部
を工程ごとに示す縦断面図である。
【図5】紫外線の照射時間と酸化膜膜厚との関係を示す
図である。
【図6】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図7】図6に示す製造装置をマルチチャンバとして構
成する場合の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…動作層、3…絶縁膜、4…オーミ
ック電極、5…レジストマスク、6…プローブ針、7…
GaAs酸化層、8…低抵抗ゲート金属、…、…、…、
…、…。11…支持台、12…ウェハ、13…チャン
バ、14…水銀灯、15…シャッタ、16…フッ酸供給
部、17…蒸気供給部、18…窒素ガス供給部、19…
ファン、20…ドレイン、21…電気測定部、22…自
動搬送部。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層の所定領域を所定の厚さに除去
    する部分除去が行なわれる半導体装置の製造方法におい
    て、 前記半導体層の加工領域を選択的に酸化して、所定の厚
    さに酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜を除去して前記部分除去を行なう工程とを備
    えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体装置が、GaAs基板を用い
    リセスゲート構造のFETを有することを特徴とする請
    求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記酸化膜の形成が波長200nm以下
    の紫外線の照射によって発生するオゾンによって行なわ
    れることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記酸化膜の除去がフッ酸蒸気によって
    行なわれることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何
    れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体層の2点に測定用のプローブを接
    触させ、前記2点間の電気特性の変化によって前記酸化
    の進行状態を確認しつつ、前記酸化を行なうことを特徴
    とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体層の所定の領域を加工する半導体
    装置の製造装置において、 前記半導体層の加工領域を選択的に酸化して酸化膜を形
    成する酸化手段と、前記半導体層の2点に測定用のプロ
    ーブを接触させ、前記2点間の電気特性の変化を測定す
    る測定手段とを備え、 前記2点間の電気特性の変化によって前記酸化の進行状
    態を確認しつつ、所定の厚さに前記酸化膜を形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造装置。
  7. 【請求項7】 前記半導体装置が、GaAs基板を用い
    リセスゲート構造のFETを有することを特徴とする請
    求項6に記載の半導体装置の製造装置。
  8. 【請求項8】 前記酸化膜の形成が波長200nm以下
    の紫外線の照射によって発生するオゾンによって行なわ
    れることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の半
    導体装置の製造装置。
  9. 【請求項9】 前記酸化膜の除去がフッ酸蒸気によって
    行なわれることを特徴とする請求項6乃至請求項8の何
    れか一項に記載の半導体装置の製造装置。
JP23905696A 1996-09-10 1996-09-10 半導体装置の製造方法及び製造装置 Pending JPH1092842A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023153164A1 (ja) * 2022-02-08 2023-08-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光装置、発光装置の製造方法、および測距装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023153164A1 (ja) * 2022-02-08 2023-08-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光装置、発光装置の製造方法、および測距装置

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