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発明の名称 金属パターンの形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−151381
公開日 平成6年(1994)5月31日
出願番号 特願平4−298426
出願日 平成4年(1992)11月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 三谷 克彦 / ▲高▼谷 信一郎 / 小野 哲郎
要約 目的


構成
GaAs層101上に形成したWSi膜102及びAl膜103上にレジストマスク104を形成し、塩素系のガスを用いたドライエッチングによるレジストマスク104から露出したAl膜103をエッチングする。次にレジストマスク104を除去した後、100〜1000℃の範囲で加熱したF2 ガスを試料表面に照射しAl膜103パターンから露出したWSi膜102をエッチングしてパターニングする。
特許請求の範囲
【請求項1】化合物半導体基板上にW或いはWSi膜を形成する工程,前記W或いはWSi膜上にAlを含む金属パターンを形成する工程,前記化合物半導体基板を300〜600℃に加熱しながらFを含んだガスを100〜1000℃の範囲に加熱後、試料面に照射して前記Alを含む金属パターンから露出したW或いはWSi膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする金属パターンの形成方法。
【請求項2】請求項1において、前記W或いはWSi膜上にAlを含む金属パターンを形成する工程がW或いはWSi膜上にAlを含む金属膜を形成する工程とリソグラフィとエッチング技術を用いて前記Alを含む金属膜にパターンを形成する工程を含む金属パターンの形成方法。
【請求項3】請求項1において、前記W或いはWSi膜上にAlを含む金属パターンを形成する工程がリソグラフィとリフトオフ技術により前記W或いはWSi膜上にAlを含む金属膜にパターンを形成する工程を含む金属パターンの形成方法。
【請求項4】請求項1において、前記化合物半導体がGaAsを代表とするIII−V 化合物半導体であり、Fを含んだガスがF2 である金属パターンの形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はGaAs等の化合物半導体回路の電極形成技術に係り、特に、化合物半導体層上に高融点金属のパターンを形成する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体層上に高融点金属のパターンを形成する技術が、例えば、ジャーナル オブ アプライド フィジックス 第67巻 No.6(1990)2836頁から2839頁により報告されている。この技術では、GaAs基板上の高融点金属W或いはWSi膜にレジストマスク形成した試料をエッチング室に導入した後、減圧雰囲気に排気したエッチング室にμ波放電させたSF6 ガスを導入し、μ波放電により発生したラジカル及びイオンをRFバイアスの印加により、マスクから露出した高融点金属W或いはWSi表面に垂直入射させて高融点金属膜の異方性エッチングを行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】SF6 ガスを用いたμ波プラズマエッチング技術ではマスクから露出した高融点金属膜のエッチングが終了した後、GaAs表面にラジカル及びイオンが入射する。ラジカル及びイオンのエネルギの大きさはRFバイアス等に依存して通常、数十eV以上あるため、GaAs表面に損傷を与える。GaAs表面の損傷は、デバイスが微細化,薄層化するにつれて致命的な問題になる。
【0004】
【課題を解決するための手段】GaAsを主とする化合物半導体基板上にW或いはWSi膜を形成した後、前記W或いはWSi膜上にAlを含む金属パターンを形成する。その後、前記化合物半導体基板を300〜600℃に加熱してFを含んだエッチングガスを100〜1000℃の範囲で加熱後、試料面に照射して前記Alを含む金属パターンから露出したW或いはWSi膜をエッチングする。
【0005】
【作用】本発明ではW或いはWSi膜をエッチングを100〜1000℃の範囲で加熱したエッチングガスを用いている。加熱されたエッチングガス或いはフラグメントのエネルギは1eV以下であり、従来のプラズマエッチングにおけるラジカル及びイオンのエネルギに比べて非常に小さい。従って、W或いはWSi膜がエッチング除去された後、GaAs表面が受ける損傷は無視できるほど小さい。
【0006】
【実施例】
〈実施例1〉本発明の一実施例を図1に示す工程図を用いて説明する。半絶縁性GaAs基板100上にMBE法或いはMOCVD法によりGaAs層101を形成した後、スパッタ法或いは蒸着法によりWSi膜102及びAl膜103を形成した(a)。次にリソグラフィ技術によりレジストマスク104を形成した後、塩素系のガスを用いたドライエッチングによるレジストマスク104から露出したAl膜103をエッチングした(b)。次いで、レジストマスク104を除去した試料を高真空に排気したエッチング室に導入した。その後、半絶縁性GaAs基板100を300〜600℃に加熱した状態で、100〜1000℃の範囲で加熱したF2 ガスを該試料表面に照射し、Al膜103パターンから露出したWSi膜102をエッチングしてパターニングした(c)。ここでは、Al膜103はWSi膜102エッチング時のマスクとして用いており、以後のプロセスにおける必要性に応じて除去してもよい。また、Al膜103の代わりにTiAlなど他のAlを含む金属膜マスクを用いても同様の効果が得られる。
【0007】本実施例により、高融点金属であるWSi膜102のパターニングを下地のGaAs層101に損傷を与えることなく行うことが可能になった。このような無損傷のWSi膜102のパターニング技術は極めて薄いチャネル層を用いるGaAs系FET、特に、ヘテロ接合を活かしたHEMT(High Electron Mobility Transistor)及びHIGFET(Heterostructure Insulated Gate FET)のゲート電極加工において極めて有効である。
【0008】また、実施例ではAl膜103のパターニング(b)とWSi膜102のパターニング(c)を分けて行っているが、ドライエッチングを用いてAl膜103のパターニングに引き続いてWSi膜102の一部のパターニングを行った後、レジストマスク104を除去し加熱したF2 ガスによるWSi膜102のパターニングを行っても同様の効果が得られる。また、実施例では加熱したF2 によりWSi膜102のエッチングを行っているが、SF6,CF4等のFを含む他のガスを用いても同様の効果が得られる。これらのガスは取扱いが容易になる反面、装置及び試料が汚染されやすいという短所がある。
【0009】また、本実施例ではWSi膜102のパターニングについて述べているが、W膜或いはWSi膜とW膜の重ね膜に適用しても同様の効果が得られる。
【0010】〈実施例2〉本発明の一実施例を図2に示す工程図を用いて説明する。半絶縁性GaAs基板200上にMBE法或いはMOCVD法によりGaAs層201を形成した後、スパッタ法よりWSi膜202を形成した(a)。次に、リソグラフィ技術とリフトオフ法によりAl膜203パターンを形成した(b)。次いで、試料を高真空に排気したエッチング室に導入した。その後、半絶縁性GaAs基板200を300〜600℃に加熱した状態で、100〜1000℃の範囲で加熱したF2 ガスを該試料表面に照射しAl膜203パターンから露出したWSi膜202をエッチングしてパターニングした(c)。ここでは、Al膜203はWSi膜202エッチング時のマスクとして用いており、以後のプロセスにおける必要性に応じて除去してもよい。また、Al膜203の代わりにTiAlなど他のAlを含む金属膜マスクを用いても同様の効果が得られる。
【0011】本実施例により、高融点金属であるWSi膜202のパターニングを下地のGaAs層201に損傷を与えることなく行うことが可能になった。このような無損傷のWSi膜202のパターニング技術は極めて薄いチャネル層を用いるGaAs系FET、特に、ヘテロ接合を活かしたHEMT及びHIGFETのゲート電極加工において極めて有効である。
【0012】また、上述した実施例では加熱したF2 によりWSi膜202のエッチングを行っているが、SF6,CF4等のFを含む他のガスを用いても同様の効果が得られる。これらのガスは取扱いが容易になる反面、装置及び試料が汚染されやすいという短所がある。
【0013】また、本実施例ではWSi膜202のパターニングについて述べているが、W膜或いはWSi膜とW膜の重ね膜に適用しても同様の効果が得られる。
【0014】
【発明の効果】本発明により、高融点金属であるWSi膜或いはW膜のパターニングを下地のGaAs層に損傷を与えることなく行うことが可能になった。従って、極めて薄いチャネル層を有する超高速GaAs系FETのゲート電極加工がチャネル層に悪影響を与えること無く行える。




 

 


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