[发明专利]刻蚀方法、结晶生长方法和半导体器件的制造方法

说明书

本发明涉及刻蚀方法、结晶生长方法和半导体器件的制造方法，特别是涉及使用SiI₄气体作为刻蚀气体的方法和in-situ(就地)工艺，即涉及通过在真空中进行包含刻蚀处理、成膜处理、对所形成的膜的性能鉴定处理的一系列的处理，在刻蚀处理和结晶生长处理时使用SiI₄气体的方法。

使用了化合物半导体的器件(半导体器件)的制造方法大体上可分为结晶生长工序、加工工序、性能鉴定工序和组装工序，在该加工工序中，进行刻蚀处理、成膜(绝缘膜、金属膜、半导体结晶膜的形成)、光刻处理等。

但是，近年来，在真空中进行刻蚀、成膜处理、前处理、性能鉴定处理等一系列处理的所谓in-situ工艺正在受到人们注目，该in-situ工艺在上述结晶生长工序或加工工序中被采用。在该in-situ工艺中，由于上述的一系列处理都在真空中进行，故规定处理的部件可在不暴露在大气中的情况下进行下面的处理，在各处理中可保持高清洁度。

例如，在刻蚀处理后进行成膜时，一旦该成膜界面暴露于大气中，则会产生由氧化膜等引起的生长界面的污染，对器件的特性有不利的影响，故结晶生长处理中的in-situ工艺对回避这种大气中的污染是很有效的。

以下，具体地说明现有的使用化合物半导体的器件。

图6(a)表示现有的一般的MESFET(金属-半导体场效应晶体管)的剖面结构，在图中，300a是使用GaAs类化合物半导体的MESFET，在该GaAs衬底1上通过i-GaAs缓冲层6形成n-GaAs沟道层7和n⁺-GaAs接触层10。在该接触层10的预定区域中形成到达沟道层7的栅凹槽14，在该栅凹槽14内配置肖特基栅电极5。此外，在上述接触层10上的该栅凹槽14的两侧部分形成由欧姆金属构成的源电极11a和漏电极11b。

但是，对于这种结构的现有一般的MESFET 300a，存在工作速度的进一步高速化等的特性改善的要求，满足这种要求的元件结构的研究正在进行中。

而且，作为这种研究的结果，已经研制了图6(b)所示的元件结构的改良型MESFET 300b。

这种改良型MESFET 300b是在上述的MESFET 300a的元件结构中，在上述栅凹槽的两侧部分形成从接触层10到达沟道层7的沟槽12、13，在该沟槽12、13内埋入比构成上述接触层10的n⁺-GaAs层的浓度更高而且电阻更低的n⁺-GaAs层来形成源、漏区3、4。这种构成源、漏区3、4的n⁺-GaAs层是以高浓度掺硅的、电阻极低的半导体层。

在这种元件结构的MESFET 300b中，可将源电极11a和漏电极11b之间的电阻作得尽可能小，可大幅度提高器件特性。

以下，就这种改良型MESFET 300b的制造方法进行说明。

首先，使用MBE(分子束外延)法，在衬底1上依次生长i-GaAs缓冲层6、n-GaAs层7、n⁺-GaAs接触层10，其后，在对应于上述源、漏区3、4的部分形成具有开口的刻蚀掩模，使用该刻蚀掩模，对上述n⁺-GaAs接触层10和沟道层7的一部分进行有选择的刻蚀，形成一对沟槽12、13。

其次，将上述刻蚀掩模作为选择生长用的掩模，在该两个槽沟12、13内使用CBE(化学束外延)法，有选择地再结晶生长与上述n⁺-GaAs接触层10相比浓度更高而且电阻更低的n⁺-GaAs层，来形成源区3和漏区4。

其后，对上述接触层10和沟道层7的源、漏区3、4之间的部分进行有选择的刻蚀来形成栅凹槽14，通过金属的蒸镀、剥离(lift-off)，在该栅凹槽14内形成肖特基栅电极5。

此外，图7(a)是表示与上述MESFET结构不同的、作为具有更高性能的器件，现有的一般的HFET(异质结场效应晶体管)的剖面图。

在图中，200a是现有的一般的HFET，在该GaAs衬底1上通过i-GaAs缓冲层6形成n-GaAs沟道层7。在该沟道层7上，依次层叠i-AlGaAs层8、n -GaAs层9和n⁺-GaAs层10。在该GaAs层9、10的预定区域上形成到达上述i-AlGaAs层8的栅凹槽14，在该栅凹槽14内配置肖特基栅电极5。然后，在栅凹槽14的两侧部分的上述n⁺-GaAs层10表面形成由欧姆金属构成的源电极11a和漏电极11b。