JP2002217425A - Electrode for semiconductor device, semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Electrode for semiconductor device, semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002217425A
JP2002217425A JP2001008203A JP2001008203A JP2002217425A JP 2002217425 A JP2002217425 A JP 2002217425A JP 2001008203 A JP2001008203 A JP 2001008203A JP 2001008203 A JP2001008203 A JP 2001008203A JP 2002217425 A JP2002217425 A JP 2002217425A
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JP
Japan
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film
transition element
semiconductor device
metal layer
layer
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Application number
JP2001008203A
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Inventor
Hiroichi Goto
博一 後藤
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gate electrode, that can prevent corrosion due to buffer fluoric acid solution and alkaline-based developer, and to provide a semiconductor device having the gate electrode. SOLUTION: There are successively laminated a Ti film 8, an Al film 9, a first Mo film 10, a transition element oxide film (MoOx film) 10A, and a second Mo film 11 on a semiconductor substrate 101 for composing the gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., and 13w. The laminated structure film on the first Mo, MoOx, and second Mo films 10, 10A, and 11 is formed on the Al film 9, thus preventing corrosion, due to buffered fluoric acid solution and alkaline- based developer in the gate electrode. In the laminated structure film of the first Mo, MoOx, and second Mo films 10, 10A and 11, an Al atom in a foundation layer cannot be easily diffused to the surface side, and the diffusion of Au, such as a surface wiring layer on the lamination structure film to the Al film of foundation, is restrained effectively.

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】本発明は半導体装置用電極、
半導体装置及びその製造方法に係り、特に、高電子移動
度トランジスタ(HEMT)やショットキ・バリア型電
界効果トランジスタ(MESFET)などの半導体装置
に用いるショットキ・ゲート電極の新規な構造及びその
製造方法に関するものである。
The present invention relates to an electrode for a semiconductor device,
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a novel structure of a Schottky gate electrode used for a semiconductor device such as a high electron mobility transistor (HEMT) or a Schottky barrier field effect transistor (MESFET) and a method of manufacturing the same. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】MESFETやHEMTなどの電界効果
トランジスタ(FET)のショットキ・ゲート電極は、
主にチタン(Ti)/アルミニウム(Al)積層膜で形
成されている。又、ボンディングパッド形成領域を備え
るFETでは、図24及び図25に示すようにゲート電
極からボンディングパッド形成領域のフィールド絶縁膜
85の上に延長されたゲートパッド下地層(Ti/Al
パッド下地層)32の表面は、酸化膜(SiO)や窒
化膜(SiN)などの層間絶縁膜81で覆われてい
る。ゲート電極とゲートパッド下地層とは同一構造で一
体で形成され、素子主動作領域においては、ゲート電極
を構成するTi層は、半導体基体103に直接接触して
いる。ゲートパッド下地層を、外部の回路と電気的接続
するためには、図24に示すように、ゲートパッド下地
層32の上部の層間絶縁膜81を選択的に除去し(窓部
を開口し)、この窓部を用いて図25に示すように金
(Au)の薄膜をパターニングしたゲート・ボンディン
グパッド34Aを用意しておく必要がある。層間絶縁膜
81の選択的除去には、レジスト39からなるエッチン
グマスクを用いる。そして、このゲート・ボンディング
パッド34Aに、Au線等のボンディンワイヤが接続さ
れ、パッケージの外部との電気的接続が可能になる。
2. Description of the Related Art A Schottky gate electrode of a field effect transistor (FET) such as MESFET or HEMT is
It is mainly formed of a titanium (Ti) / aluminum (Al) laminated film. In an FET having a bonding pad formation region, as shown in FIGS. 24 and 25, a gate pad base layer (Ti / Al
The surface of the pad underlayer 32 is covered with an interlayer insulating film 81 such as an oxide film (SiO x ) or a nitride film (SiN x ). The gate electrode and the gate pad base layer are integrally formed with the same structure, and the Ti layer forming the gate electrode is in direct contact with the semiconductor substrate 103 in the element main operation region. In order to electrically connect the gate pad underlayer to an external circuit, as shown in FIG. 24, the interlayer insulating film 81 above the gate pad underlayer 32 is selectively removed (opening the window). It is necessary to prepare a gate bonding pad 34A in which a gold (Au) thin film is patterned using this window as shown in FIG. An etching mask made of the resist 39 is used for selectively removing the interlayer insulating film 81. Then, a bond wire such as an Au wire is connected to the gate bonding pad 34A, and electrical connection with the outside of the package becomes possible.

【0003】これらのFETの製造では、エッチングが
困難なAuの薄膜のパターニングには、いわゆる「リフ
トオフ法」が用いられている。即ち、ゲートパッド下地
層32の場合であれば、図24で形成した層間絶縁膜8
1の窓部(開口部)に対し、図25に示すように、更に
オーバーハング形状に新たなレジスト33をパターニン
グし、Auの薄膜(配線材料)34を蒸着する。そし
て、その後レジスト33を除去することにより、Auか
らなるゲート・ボンディングパッド34Aのパターンを
形成する。
In the manufacture of these FETs, a so-called "lift-off method" is used for patterning a thin Au film which is difficult to etch. That is, in the case of the gate pad base layer 32, the interlayer insulating film 8 formed in FIG.
As shown in FIG. 25, a new resist 33 is further patterned into an overhang shape on the window (opening) 1, and a thin Au film (wiring material) 34 is deposited. Then, by removing the resist 33, a pattern of the gate bonding pad 34A made of Au is formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図24に示す
ように、ゲートパッド下地層32の上部の層間絶縁膜8
1に窓明けする際に、酸化膜(SiO)81のエッチ
ング液として用いる緩衝フッ酸溶液で、下層のTi/A
l層32が腐食されてしまうという問題点がある。
However, as shown in FIG. 24, the interlayer insulating film 8 on the gate pad underlayer 32 is formed.
1 is a buffered hydrofluoric acid solution used as an etching solution for the oxide film (SiO x ) 81 when opening the window, and the lower layer Ti / A
There is a problem that the l layer 32 is corroded.

【0005】又、図25に示す断面形状の構造におい
て、ゲート・ボンディングパッド34Aのパターニング
にリフトオフ法を用いる場合には、リフトオフ用マスク
を形成する際に、レジスト現像液がアルカリ溶液である
ためレジスト現像時にゲートパッド下地層(Ti/Al
層)32が更に腐食されてしまう虞れがあった。
In the case of using the lift-off method for patterning the gate bonding pad 34A in the structure having the cross-sectional shape shown in FIG. During development, a gate pad underlayer (Ti / Al
The layer 32 may be further corroded.

【0006】このように、従来のFETでは、ゲート電
極(Ti/Al)が腐食されてしまうため、この上に形
成されるゲート・ボンディングパッド34Aとの接触が
悪くなり、ゲート・ボンディングパッド34Aにおける
接触抵抗が大きくなってしまうという問題点があった。
このように接触抵抗が大きくなると、FETの特性が悪
化する。
As described above, in the conventional FET, since the gate electrode (Ti / Al) is corroded, the contact with the gate bonding pad 34A formed thereon becomes poor, and the gate bonding pad 34A There is a problem that the contact resistance increases.
When the contact resistance increases in this way, the characteristics of the FET deteriorate.

【0007】このような問題に対して、図26に示すよ
うに、ゲート電極としてTi膜38/Al膜35/Mo
膜36の積層膜からなる電極を用いることが提案されて
いる。図26は、素子主動作領域におけるゲート電極の
構造を示し、ゲート電極の最下層のTi膜38は半導体
基体104に直接接触している。図26の構造も、図2
4及び図25と同様に、ゲート電極からボンディングパ
ッド形成領域のフィールド絶縁膜85の上に延長された
ゲートパッド下地層を有する。そして、このゲートパッ
ド下地層の表面は層間絶縁膜で覆われている。即ち、こ
の場合もゲート電極とゲートパッド下地層とは同一構造
で一体で形成されている。しかしながら、モリブデン
(Mo)膜単層ではAl原子の拡散防止効果が小さく、
図26に示すようにAl原子がMo膜36の表面に拡散
してしまうため、やはり酸化膜(SiO)のエッチン
グ液やポジレジスト現像液によって腐食されてしまう。
又、図27に示すように、Mo膜36の膜厚を厚くすれ
ばエッチング液やポジレジスト現像液による腐食は防げ
るが、膜厚が厚すぎると応力により、Mo膜36の「膜
剥がれ37」が発生し易くなり、電気特性に悪影響を及
ぼす虞れがある。
To solve such a problem, as shown in FIG. 26, a Ti film 38 / Al film 35 / Mo is used as a gate electrode.
It has been proposed to use an electrode made of a laminated film of the film 36. FIG. 26 shows the structure of the gate electrode in the element main operation region. The lowermost Ti film 38 of the gate electrode is in direct contact with the semiconductor substrate 104. The structure of FIG.
4 and FIG. 25, a gate pad underlayer extending from the gate electrode onto the field insulating film 85 in the bonding pad formation region is provided. The surface of the gate pad base layer is covered with an interlayer insulating film. That is, also in this case, the gate electrode and the gate pad underlayer have the same structure and are integrally formed. However, a single layer of molybdenum (Mo) film has a small effect of preventing diffusion of Al atoms,
As shown in FIG. 26, Al atoms diffuse into the surface of the Mo film 36, so that they are also corroded by an oxide film (SiO x ) etching solution or a positive resist developing solution.
Further, as shown in FIG. 27, if the thickness of the Mo film 36 is increased, corrosion by the etching solution or the positive resist developer can be prevented. Is likely to occur, which may adversely affect the electrical characteristics.

【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。そこで、本発明の目的は、エッチング液
やレジスト現像液により腐食されるのが有効に抑制さ
れ、所望の幾何学的形状及び電気的特性が得られる半導
体装置用電極を提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a semiconductor device in which corrosion by an etching solution or a resist developing solution is effectively suppressed, and a desired geometric shape and electrical characteristics are obtained.

【0009】本発明の他の目的は、ゲート電極とこれに
接続される配線電極との接触抵抗を小さく抑えた電気的
特性の良好な半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having good electrical characteristics in which the contact resistance between a gate electrode and a wiring electrode connected thereto is suppressed.

【0010】本発明の更に他の目的は、ゲート電極がエ
ッチング液及びレジスト現像液により腐食されるのを防
止出来る半導体装置の製造方法を提供することを目的と
している。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can prevent a gate electrode from being corroded by an etching solution and a resist developing solution.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の特徴は、半導体基体の上に形成され
るバリアメタル層、このバリアメタル層の上に配置され
たAl膜、このAl膜の上に配置された特定の材料から
なるカバーメタル層とからなる半導体装置用電極とした
ことを要旨とする。ここで、「特定の材料からなるカバ
ーメタル層」とは、6A族遷移元素及びこの6A族遷移
元素の酸化膜との複合膜からなるカバーメタル層という
意味である。「6A族遷移元素」とは、周知のようにク
ロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン
(W)、ウラン(U)である。但し、ウラン(U)は放
射性元素であるので実用的ではない。具体的には、6A
族の遷移元素としてはMo又はCrが好ましい。「バリ
アメタル層」としてはチタン(Ti)、チタン・タング
ステン(TiW)、窒化チタン(TiN)、或いはメタ
ルシリサイド等が使用可能である。「半導体装置用電
極」とは、例えばダイオード、電界効果トランジスタ
(FET)、静電誘導トランジスタ(SIT)等の個別
半導体素子、及びこれらからなる半導体集積回路に用い
られる種々の電極を意味する。特に、ショットキダイオ
ード、HEMT,MESFET,MESSIT等のショ
ットキ電極に好適である。この「ショットキ電極」に
は、素子主動作領域に位置する活性な制御電極だけでな
く、これら活性な制御電極から延長形成された制御電極
取り出し部、或いはボンディングパッド等の外部回路接
続用金属配線層に接続するための下地層等が含まれる。
In order to solve the above problems, a first feature of the present invention is that a barrier metal layer formed on a semiconductor substrate and an Al film disposed on the barrier metal layer The gist is to provide a semiconductor device electrode comprising a cover metal layer made of a specific material disposed on the Al film. Here, the “cover metal layer made of a specific material” means a cover metal layer made of a composite film of a group 6A transition element and an oxide film of the group 6A transition element. The “group 6A transition element” is, as is well known, chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), and uranium (U). However, uranium (U) is not practical because it is a radioactive element. Specifically, 6A
As the transition element of the group, Mo or Cr is preferable. As the “barrier metal layer”, titanium (Ti), titanium tungsten (TiW), titanium nitride (TiN), metal silicide, or the like can be used. The term “electrode for semiconductor device” means, for example, an individual semiconductor element such as a diode, a field effect transistor (FET), or an electrostatic induction transistor (SIT), and various electrodes used in a semiconductor integrated circuit including these elements. In particular, it is suitable for a Schottky electrode such as a Schottky diode, HEMT, MESFET, and MESSIT. This "Schottky electrode" includes not only active control electrodes located in the element main operation area, but also a control electrode lead-out portion extended from these active control electrodes, or a metal wiring layer for connecting an external circuit such as a bonding pad. And an underlayer for connection to the substrate.

【0012】本発明の第1の特徴に係る半導体装置用電
極の最上層の6A族遷移元素及びこの6A族遷移元素の
酸化膜との複合膜は、酸化膜(SiO)のウェットエ
ッチングに用いる緩衝フッ酸(バッファフッ酸)溶液に
対してエッチング耐性を有する。緩衝フッ酸溶液は、フ
ッ酸(HF):フッ化アンモニウム(NH4F)=1:
10若しくは1:7程度の組成で用いられる。このた
め、最上層のカバーメタル層は、絶縁膜をエッチングし
て電極膜を露出させる場合に、緩衝フッ酸溶液によりカ
バーメタル層の下地のAl膜にコロージョンやアフター
コロージョンなどの腐食が起こるのを防止することが出
来る。
According to the first feature of the present invention, the composite film of the uppermost layer of the semiconductor device electrode and the oxide film of the group 6A transition element is used for wet etching of an oxide film (SiO x ). It has etching resistance to buffered hydrofluoric acid (buffered hydrofluoric acid) solution. The buffered hydrofluoric acid solution is hydrofluoric acid (HF): ammonium fluoride (NH 4 F) = 1:
It is used in a composition of about 10 or 1: 7. For this reason, when the insulating film is etched to expose the electrode film, the uppermost cover metal layer prevents corrosion such as corrosion and after-corrosion from occurring in the Al film underlying the cover metal layer due to the buffered hydrofluoric acid solution. Can be prevented.

【0013】又、6A族遷移元素及びこの6A族遷移元
素の酸化膜との複合膜は、アルカリ系のレジスト現像液
(以下において「アルカリ系現像液」と言う。)に対し
てエッチング耐性を有する。このため、リフトオフ法を
用いてカバーメタル層の上にボンディングパッド等の外
部回路接続用金属配線層としての配線部材を形成する場
合に、アルカリ系現像液でカバーメタル層が腐食される
のを防止する作用がある。
Further, the composite film of the group 6A transition element and the oxide film of the group 6A transition element has etching resistance to an alkaline resist developing solution (hereinafter referred to as "alkali developing solution"). . For this reason, when forming a wiring member as a metal wiring layer for connecting an external circuit such as a bonding pad on the cover metal layer using the lift-off method, the cover metal layer is prevented from being corroded by an alkaline developing solution. Has the effect of doing.

【0014】更に、カバーメタル層を構成する6A族遷
移元素及びこの6A族遷移元素の酸化膜との複合膜は、
カバーメタル層の下地のAl膜からのAl原子が拡散し
にくいため、バリア層としての機能を果たす。6A族遷
移元素及びこの6A族遷移元素の酸化膜との複合膜は、
6A族遷移元素のみからなる金属単層膜に比較して原子
が拡散されにくく、Al膜側に向けて6A族遷移元素が
拡散したり、Al膜を通過して半導体基体の表面と反応
することもない。このように、半導体基体の表面と6A
族の遷移元素とが反応することがないため、半導体装置
の電気的特性や結晶学的(金属学的)特性を劣化させる
ことがない。加えて、6A族遷移元素及びこの6A族遷
移元素の酸化膜との複合膜は、その上にAuからなる表
面配線層若しくは層間配線層を形成する場合も、Auが
下地のAl膜や、更に半導体基体側へ拡散することを抑
制する作用を有する。このため、本発明においては、半
導体装置の電気的特性や結晶学的(金属学的)特性が変
化してしまうことを防止することが出来る。
Further, a composite film of the group 6A transition element constituting the cover metal layer and the oxide film of the group 6A transition element is
Since Al atoms from the Al film underlying the cover metal layer are unlikely to diffuse, it functions as a barrier layer. The composite film of the group 6A transition element and the oxide film of the group 6A transition element includes:
Atoms are less likely to be diffused than a metal single-layer film made of only a Group 6A transition element, and the Group 6A transition element diffuses toward the Al film side or reacts with the surface of the semiconductor substrate through the Al film. Nor. Thus, the surface of the semiconductor substrate and 6A
Since there is no reaction with a group transition element, the electrical characteristics and crystallographic (metallurgical) characteristics of the semiconductor device are not deteriorated. In addition, when the surface wiring layer or the interlayer wiring layer made of Au is formed on the composite film of the group 6A transition element and the oxide film of the group 6A transition element, Au is used as an underlying Al film and further, It has the effect of suppressing diffusion to the semiconductor substrate side. Therefore, in the present invention, it is possible to prevent the electrical characteristics and crystallographic (metallurgical) characteristics of the semiconductor device from changing.

【0015】具体的には、カバーメタル層は、6A族遷
移元素からなる第1遷移元素薄膜、この第1遷移元素薄
膜の上部の6A族遷移元素の酸化膜、及び6A族遷移元
素の酸化膜の上部の第2遷移元素薄膜とから構成するこ
とが好ましい。カバーメタル層の拡散防止作用は、6A
族遷移元素のみからなる金属層に比較して、第1及び第
2遷移元素薄膜間に6A族遷移元素の酸化膜が介在され
ている積層構造の方が大きいからである。又、第1及び
第2遷移元素薄膜間に6A族遷移元素の酸化膜が形成さ
れることによって、実質的な6A族遷移元素薄膜の膜厚
を稼ぐと共に、第1遷移元素薄膜及び第2遷移元素薄膜
膜間の密着性が劣化することも防止することが出来る。
Specifically, the cover metal layer is made of a first transition element thin film made of a 6A transition element, an oxide film of a 6A transition element above the first transition element thin film, and an oxide film of a 6A transition element. And the second transition element thin film on the top of the above. The diffusion preventing action of the cover metal layer is 6A
This is because the laminated structure in which the oxide film of the group 6A transition element is interposed between the first and second transition element thin films is larger than the metal layer composed of only the group III transition element. In addition, by forming the oxide film of the group 6A transition element between the first and second transition element thin films, the thickness of the group 6A transition element thin film is substantially increased, and the first transition element thin film and the second transition element thin film are formed. It is also possible to prevent the adhesion between the element thin films from deteriorating.

【0016】この場合、第1遷移元素薄膜の膜厚は15
nm〜100nm、6A族遷移元素の酸化膜の膜厚は
0.7nm〜10nm、第2遷移元素薄膜の膜厚は、1
5nm〜100nm程度に設定すれば良い。このような
膜厚の範囲に設定することにより、膜剥がれを抑制し、
且つ拡散防止の効果を維持出来る。
In this case, the thickness of the first transition element thin film is 15
The thickness of the oxide film of the 6A transition element is 0.7 nm to 10 nm, and the thickness of the second transition element thin film is 1 nm to 100 nm.
It may be set to about 5 nm to 100 nm. By setting the thickness in such a range, film peeling is suppressed,
In addition, the effect of preventing diffusion can be maintained.

【0017】6A族の遷移元素としてMo及びCrが好
ましいことは、前述したが、この内特にMoが好まし
い。6A族遷移元素がMoの場合は、6A族遷移元素の
酸化膜は、MoO2やMoO3等のモリブデン酸化膜(M
oO)となる。Mo及びMoOの複合膜(Mo積層
構造膜)は、緩衝フッ酸溶液に対して高いエッチング耐
性を有する。このため、カバーメタル層としてのMo積
層構造膜は、絶縁膜をエッチングして電極膜を露出させ
る場合に、緩衝フッ酸溶液によりMo積層構造膜の下地
のAl膜にコロージョンやアフターコロージョンなどの
腐食が起こるのを防止出来る。特に、Mo積層構造膜
は、アルカリ系現像液に対してエッチング耐性を有し、
且つ下地層のAl原子が拡散しにくいため、Alの拡散
バリア層として有効に機能する。更に、Mo積層構造膜
は、その上にAuからなる表面配線層等を形成する場合
も、Auが下地のAl膜や半導体基体側へ拡散すること
を有効に抑制する。
As described above, Mo and Cr are preferable as the transition element of Group 6A. Of these, Mo is particularly preferable. If Group 6A transition element is Mo, oxide films of Group 6A transition elements, molybdenum oxide such as MoO 2 and MoO 3 (M
oO x ). The composite film of Mo and MoO x (Mo laminated structure film) has high etching resistance to a buffered hydrofluoric acid solution. For this reason, when the insulating film is etched to expose the electrode film, the Mo laminated structure film as the cover metal layer causes corrosion such as corrosion or after corrosion of the Al film underlying the Mo laminated structure film by the buffered hydrofluoric acid solution. Can be prevented from occurring. In particular, the Mo laminated structure film has etching resistance to an alkali-based developer,
In addition, since the Al atoms in the underlayer are not easily diffused, the Al layer effectively functions as an Al diffusion barrier layer. Further, even when a surface wiring layer made of Au or the like is formed thereon, the Mo laminated structure film effectively suppresses the diffusion of Au to the underlying Al film or the semiconductor substrate.

【0018】本発明の第2の特徴は、半導体基体、この
半導体基体の表面に配置されたフィールド絶縁膜、フィ
ールド絶縁膜の開口部において半導体基体の上に形成さ
れたバリアメタル層、バリアメタル層の上に配置された
Al膜、このAl膜の上に配置されたカバーメタル層と
からなるゲート電極を備える半導体装置としたことを要
旨とする。バリアメタル層の配置される「フィールド絶
縁膜の開口部」は、半導体基体の素子主動作領域の一部
若しくは全部に設けられている。「素子主動作領域」と
は、平面パターン上、いわゆる「活性領域」若しくは
「デバイス領域」と呼ばれる半導体能動素子の主電流が
制御される領域である。例えば、この「素子主動作領
域」にはFETのソース領域及びドレイン領域が配置さ
れ、ソース領域とドレイン領域の間を流れる主電流が、
制御電極(ゲート電極)により制御される。集積回路に
おいては、素子主動作領域の周りを素子分離領域が囲
み、隣接する他の素子主動作領域との電気的な干渉を防
止している。フィールド絶縁膜の開口部の端部(内周
部)が素子主動作領域と素子分離領域との境界近傍に位
置するようにしても良い。「カバーメタル層」は、第1
の特徴で述べたように、6A族遷移元素及びこの6A族
遷移元素の酸化膜との複合膜から構成される。この6A
族遷移元素及びこの6A族遷移元素の酸化膜との複合膜
の作用や機能等は、第1の特徴で述べたとおりである。
「バリアメタル層」としては、第1の特徴で述べたT
i、TiW、TiN等が使用可能である。
According to a second feature of the present invention, a semiconductor substrate, a field insulating film disposed on the surface of the semiconductor substrate, a barrier metal layer formed on the semiconductor substrate at an opening of the field insulating film, and a barrier metal layer The gist of the present invention is to provide a semiconductor device including a gate electrode composed of an Al film disposed on the Al film and a cover metal layer disposed on the Al film. The “opening of the field insulating film” in which the barrier metal layer is arranged is provided in a part or all of the element main operation region of the semiconductor substrate. The “element main operation region” is a region on a planar pattern, which is called a “active region” or a “device region”, in which a main current of a semiconductor active element is controlled. For example, a source region and a drain region of the FET are arranged in the “element main operation region”, and a main current flowing between the source region and the drain region is:
It is controlled by a control electrode (gate electrode). In an integrated circuit, an element isolation region surrounds an element main operation region to prevent electrical interference with another adjacent element main operation region. The end (inner peripheral portion) of the opening of the field insulating film may be located near the boundary between the element main operation region and the element isolation region. "Cover metal layer" is the first
As described in the feature, the film is composed of a group 6A transition element and a composite film of the group 6A transition element and an oxide film. This 6A
The function, function, and the like of the group transition element and the composite film of the group 6A transition element and the oxide film are as described in the first feature.
As the “barrier metal layer”, the T
i, TiW, TiN, etc. can be used.

【0019】なお、本発明の第2の特徴において、素子
主動作領域に隣接して設けられた外部回路接続領域を更
に有し、ゲート電極は外部回路接続領域に設けられたフ
ィールド絶縁膜の上部にまで延長形成され、この外部回
路接続領域においてゲート電極と同一の積層構造を有す
るゲートパッド下地層を構成していることが好ましい。
言い換えれば、本発明の第2の特徴に係る「ゲート電
極」には、素子主動作領域に位置する活性な制御電極だ
けでなく、これら活性な制御電極から延長形成された制
御電極取り出し部や外部回路接続用金属配線層に接続す
るための下地層等が含まれることになる。ここで、「外
部回路接続領域」にはボンディングパッドを配置するた
めの領域の他に、集積回路においては、他の素子主動作
領域に接続するための層間配線層や表面配線層を配置す
るための領域が含まれ、素子分離領域の上部を外部回路
接続領域に用いることが可能である。つまり、「ゲート
パッド下地層」とは、この外部回路との接続を可能にす
るための比較的広い面積を有した「活性な制御電極」に
金属学的に接続される同一の積層構造を有する金属層を
意味することになる。
According to a second feature of the present invention, the semiconductor device further comprises an external circuit connection region provided adjacent to the element main operation region, and the gate electrode is formed on the field insulating film provided in the external circuit connection region. It is preferable to form a gate pad underlayer having the same laminated structure as the gate electrode in the external circuit connection region.
In other words, the “gate electrode” according to the second feature of the present invention includes not only the active control electrodes located in the element main operation region, but also a control electrode extraction portion extended from these active control electrodes and an external electrode. An underlying layer for connecting to the metal wiring layer for circuit connection is included. Here, in the “external circuit connection region”, in addition to a region for arranging bonding pads, in an integrated circuit, an interlayer wiring layer and a surface wiring layer for connecting to another element main operation region are arranged. And the upper part of the element isolation region can be used as an external circuit connection region. In other words, the “gate pad underlayer” has the same laminated structure that is metallurgically connected to the “active control electrode” having a relatively large area to enable connection with this external circuit. It will mean a metal layer.

【0020】したがって、本発明の第2の特徴におい
て、フィールド絶縁膜の上部に配置された層間絶縁膜、
及びゲートパッド下地層の表面に設けられた層間絶縁膜
の開口部において、ゲートパッド下地層に接続される外
部回路接続用金属配線層を更に有することが好ましい。
上述の説明から分かるように、「外部回路接続用金属配
線層」にはボンディングパッドの他に、集積回路におけ
る他の素子主動作領域に接続するための層間配線層や表
面配線層が含まれる。
Therefore, according to the second feature of the present invention, there is provided an interlayer insulating film disposed on the field insulating film,
It is preferable that the semiconductor device further includes an external circuit connection metal wiring layer connected to the gate pad base layer in the opening of the interlayer insulating film provided on the surface of the gate pad base layer.
As can be understood from the above description, the “metal wiring layer for external circuit connection” includes an interlayer wiring layer and a surface wiring layer for connecting to another element main operation region in the integrated circuit, in addition to the bonding pad.

【0021】本発明の第2の特徴に係る半導体装置のゲ
ート電極の最上層の6A族遷移元素及びこの6A族遷移
元素の酸化膜との複合膜は、緩衝フッ酸溶液に対してエ
ッチング耐性を有する。このため、最上層のカバーメタ
ル層は、フィールド絶縁膜の上部に配置された層間絶縁
膜を、緩衝フッ酸溶液でエッチングしてゲートパッド下
地層を露出させる場合に、緩衝フッ酸溶液によりカバー
メタル層の下地のAl膜にコロージョンやアフターコロ
ージョンなどの腐食が起こるのを防止することが出来
る。
The composite film of the uppermost layer of the gate electrode of the semiconductor device according to the second feature of the present invention and the oxide film of the group 6A transition element has an etching resistance to a buffered hydrofluoric acid solution. Have. For this reason, the uppermost cover metal layer is formed by using a buffered hydrofluoric acid solution when the interlayer insulating film disposed above the field insulating film is etched with a buffered hydrofluoric acid solution to expose the gate pad base layer. Corrosion, such as corrosion and after-corrosion, can be prevented from occurring in the Al film underlying the layer.

【0022】又、6A族遷移元素及びこの6A族遷移元
素の酸化膜との複合膜は、アルカリ系現像液に対してエ
ッチング耐性を有する。このため、リフトオフ法を用い
てゲートパッド下地層の上に外部回路接続用金属配線層
を形成する場合に、アルカリ系現像液でゲートパッド下
地層が腐食されるのを防止する作用がある。6A族遷移
元素及びこの6A族遷移元素の酸化膜との複合膜は、そ
の上にAuからなる外部回路接続用金属配線層を形成す
る場合も、Auがゲートパッド下地層を構成するAl膜
へ拡散することを抑制する作用を有する。このため、本
発明においては、半導体装置の電気的特性や結晶学的
(金属学的)特性が変化してしまうことを防止すること
が出来る。
Further, the composite film of the group 6A transition element and the oxide film of the group 6A transition element has etching resistance to an alkaline developer. Therefore, when the metal wiring layer for connecting an external circuit is formed on the gate pad base layer by using the lift-off method, the gate pad base layer is prevented from being corroded by the alkaline developer. When a composite film of a group 6A transition element and an oxide film of the group 6A transition element is used to form an external circuit connection metal wiring layer made of Au, Au is used to form an Al film constituting a gate pad base layer. Has the effect of suppressing diffusion. Therefore, in the present invention, it is possible to prevent the electrical characteristics and crystallographic (metallurgical) characteristics of the semiconductor device from changing.

【0023】本発明の第3の特徴は、(イ)半導体基体
の表面にフィールド絶縁膜を形成する工程、(ロ)この
フィールド絶縁膜の一部を選択的に除去し、半導体基体
が露出する開口部を形成する工程、(ハ)開口部の底部
に露出した半導体基体の上部及びフィールド絶縁膜の上
部にバリアメタル層を堆積する工程、(ニ)バリアメタ
ル層の上にAl膜を堆積する工程、(ホ)Al膜の上
に、6A族遷移元素及びこの6A族遷移元素酸化膜との
複合膜からなるカバーメタル層を形成する工程、(ヘ)
カバーメタル層、Al膜及びバリアメタル層を選択的に
除去し、開口部の内部にバリアメタル層、Al膜及びカ
バーメタル層とからなるゲート電極を形成する工程とを
備える半導体装置の製造方法としたことを要旨とする。
(ロ)のフィールド絶縁膜の一部を選択的に除去する工
程と(ハ)のバリアメタル層を堆積する工程の間に、他
の電極を形成する工程等が含まれていてもかまわない。
The third feature of the present invention is that (a) a step of forming a field insulating film on the surface of a semiconductor substrate, and (b) a part of the field insulating film is selectively removed to expose the semiconductor substrate. Forming an opening, (c) depositing a barrier metal layer over the semiconductor substrate exposed at the bottom of the opening and over the field insulating film, and (d) depositing an Al film on the barrier metal layer. (E) forming a cover metal layer comprising a group 6A transition element and a composite film with the group 6A transition element oxide film on the Al film;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: selectively removing a cover metal layer, an Al film, and a barrier metal layer, and forming a gate electrode including the barrier metal layer, the Al film, and the cover metal layer inside the opening. The gist is that you have done it.
Between the step (b) of selectively removing a part of the field insulating film and the step (c) of depositing the barrier metal layer, a step of forming another electrode or the like may be included.

【0024】6A族遷移元素及びこの6A族遷移元素酸
化膜との複合膜からなるカバーメタル層は、アルカリ系
現像液及び緩衝フッ酸溶液に対してエッチング耐性を有
する。したがって、本発明の第3の特徴に係る半導体装
置の製造方法において、(a)カバーメタル層の上に層
間絶縁膜を堆積する工程、(b)この層間絶縁膜の上に
レジストを塗布する工程、(c)このレジストの一部を
選択的に露光する工程、(d)露光後のレジストを現像
する工程、(e)これら一連の露光する工程及び現像す
る工程により形成されたエッチングマスクを用いて層間
絶縁膜を緩衝フッ酸溶液でカバーメタル層の表面が露出
するまでエッチングする工程とを更に有するようにした
場合、緩衝フッ酸溶液によりカバーメタル層がエッチン
グされることを防止し、更にその下のAl膜が腐食され
るのを回避することが出来る。特に、Al膜にコロージ
ョンやアフターコロージョンなどの腐食が起こるのを、
有効に防止する。
The cover metal layer composed of a group 6A transition element and a composite film with the group 6A transition element oxide film has etching resistance to an alkaline developing solution and a buffered hydrofluoric acid solution. Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, (a) a step of depositing an interlayer insulating film on the cover metal layer, and (b) a step of applying a resist on the interlayer insulating film. (C) selectively exposing a part of the resist, (d) developing the exposed resist, and (e) using an etching mask formed by the series of exposing and developing steps. And etching the interlayer insulating film with a buffered hydrofluoric acid solution until the surface of the cover metal layer is exposed, in order to prevent the cover metal layer from being etched by the buffered hydrofluoric acid solution, Corrosion of the underlying Al film can be avoided. In particular, corrosion such as corrosion and after-corrosion in the Al film occurs.
Effectively prevent.

【0025】更に、引き続き、(f)第1レジストを除
去する工程、(g)エッチングする工程液により形成さ
れた層間絶縁膜の開口部の底部に露出したカバーメタル
層及び層間絶縁膜の上に第2レジストを塗布する工程、
(h)この第2レジストの一部を選択的に露光する工
程、(i)露光後の第2レジストをアルカリ系現像液で
現像する工程とを更に有するようにしても、アルカリ系
現像液でカバーメタル層がエッチングされることは回避
される。このため、リフトオフ法を用いてカバーメタル
層の上にボンディングパッドや表面配線層等の外部回路
接続用金属配線層を形成する場合に、アルカリ系現像液
でカバーメタル層が腐食されるのを防止し、更にその下
のAl膜が腐食されるのが有効に防止される。
Further, (f) a step of removing the first resist, and (g) a step of removing the first resist on the cover metal layer and the interlayer insulating film exposed at the bottom of the opening of the interlayer insulating film formed by the etching solution. Applying a second resist,
(H) selectively exposing a part of the second resist, and (i) developing the exposed second resist with an alkaline developing solution. Etching of the cover metal layer is avoided. Therefore, when a metal wiring layer for connecting an external circuit such as a bonding pad or a surface wiring layer is formed on the cover metal layer using the lift-off method, the cover metal layer is prevented from being corroded by an alkali-based developer. Further, corrosion of the underlying Al film is effectively prevented.

【0026】本発明の第3の特徴に係る半導体装置の製
造方法において、カバーメタル層を形成する工程は、A
l膜の上に第1Mo膜を堆積した後、この第1Mo膜の
表面を酸化処理して6A族遷移元素酸化膜(MoO2
MoO3等のモリブデン酸化膜)を形成し、その後6A
族遷移元素酸化膜の上に第2Mo膜を堆積層して形成す
ることが好ましい。この酸化処理は、蒸着装置の蒸着チ
ャンバー若しくは、蒸着チャンバーにゲートバルブ等を
介して接続された酸化処理用チャンバー中において、第
1Mo膜の表面を酸素雰囲気中に晒すことで容易に行う
ことが出来る。第1Mo膜/モリブデン酸化膜/第2M
o膜からなるMo積層構造膜は、下地層のAlが拡散し
にくいため、バリア層としての機能を果たす。第1Mo
膜/モリブデン酸化膜/第2Mo膜からなるMo積層構
造膜は、その上に例えばAuからなる層間配線層を形成
する場合も、Au原子が下地のAl膜や半導体基体に拡
散することを抑制する作用を有する。又、第1Mo膜/
モリブデン酸化膜/第2Mo膜からなるMo積層構造膜
は、各層間の密着性が劣化することを防止し、成膜効率
を向上することが出来る。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the step of forming a cover metal layer includes the steps of:
After depositing a first Mo film on the I film, the surface of the first Mo film is oxidized to form a Group 6A transition element oxide film (molybdenum oxide film such as MoO 2 or MoO 3 ), and then 6A
It is preferable that the second Mo film is formed by depositing a layer on the group IV oxide film. This oxidation treatment can be easily performed by exposing the surface of the first Mo film to an oxygen atmosphere in a deposition chamber of a deposition apparatus or in an oxidation treatment chamber connected to the deposition chamber via a gate valve or the like. . 1st Mo film / molybdenum oxide film / 2M
The Mo multilayer structure film made of an o film functions as a barrier layer because Al in the base layer is not easily diffused. 1st Mo
The Mo laminated structure film composed of the film / molybdenum oxide film / second Mo film suppresses the diffusion of Au atoms to the underlying Al film and the semiconductor substrate even when an interlayer wiring layer made of, for example, Au is formed thereon. Has an action. Also, the first Mo film /
The Mo multilayer structure film composed of the molybdenum oxide film / second Mo film can prevent the adhesion between the layers from deteriorating and improve the film formation efficiency.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
半導体装置としてHEMT及びMESFETを例示し説
明する。即ち、本発明の第1の実施の形態において本発
明の半導体装置としてHEMTの構造及びその製造方法
を説明し、第2の実施の形態においては、本発明の半導
体装置としてMESFETの構造及びその製造方法につ
いて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材
料層の厚みや膜厚比率等は現実のものとは異なることに
留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は
以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面
相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分
が含まれていることは勿論である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to the drawings, HEMTs and MESFETs will be exemplified and described as semiconductor devices of the present invention. That is, in the first embodiment of the present invention, the structure of a HEMT as a semiconductor device of the present invention and a manufacturing method thereof will be described. In the second embodiment, the structure of a MESFET as a semiconductor device of the present invention and the manufacturing thereof will be described. The method will be described. However, it should be noted that the drawings are schematic, and that the thicknesses and thickness ratios of the respective material layers are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it is needless to say that dimensional relationships and ratios are different between drawings.

【0028】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態に係る半導体装置(HEMT)201は、図3に
示すようなショットキゲート電極13p,13q,13
r,・・・・・,13wを有している。即ち、HEMT20
1のショットキゲート電極13p,13q,13r,・・
・・・,13wは、図3に示すように、半導体基体10
1、この半導体基体101の表面に配置されたフィール
ド絶縁膜5、フィールド絶縁膜5の開口部において半導
体基体101の上に形成されたバリアメタル層8、バリ
アメタル層8の上に配置されたAl膜9、このAl膜9
の上に配置されたカバーメタル層51とを少なくとも備
える。なお、フィールド絶縁膜5は、図3のようにショ
ットキゲート電極13p,13q,13r,・・・・・,1
3wに隣接して配置されていなくても良い。例えば、フ
ィールド絶縁膜5の開口部の端部(内周部)が素子主動
作領域と素子分離領域との境界近傍に位置するようにし
て、フィールド絶縁膜5の開口部の内部に他の構造が含
まれていてもかまわない。
(First Embodiment) A semiconductor device (HEMT) 201 according to a first embodiment of the present invention has Schottky gate electrodes 13p, 13q, 13 as shown in FIG.
, 13w. That is, HEMT20
1 Schottky gate electrodes 13p, 13q, 13r,.
, 13w are the semiconductor substrates 10 as shown in FIG.
1. a field insulating film 5 disposed on the surface of the semiconductor substrate 101; a barrier metal layer 8 formed on the semiconductor substrate 101 in an opening of the field insulating film 5; Film 9, this Al film 9
And at least a cover metal layer 51 disposed thereon. The field insulating film 5 is composed of Schottky gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., 1 as shown in FIG.
It does not have to be arranged adjacent to 3w. For example, another structure is provided inside the opening of the field insulating film 5 so that the end (inner peripheral portion) of the opening of the field insulating film 5 is located near the boundary between the element main operation region and the element isolation region. May be included.

【0029】図3において、カバーメタル層51は、6
A族遷移元素からなる第1遷移元素薄膜10、この第1
遷移元素薄膜10の上部の6A族遷移元素の酸化膜(以
下において「遷移元素酸化膜」と言う。)10A、及び
遷移元素酸化膜10Aの上部の第2遷移元素薄膜11と
から構成されている。図3に示すように、第1遷移元素
薄膜10と第2遷移元素薄膜11と間に遷移元素酸化膜
10Aが介在されている積層構造とすることにより、カ
バーメタル層51の拡散防止作用が、6A族遷移元素の
みからなる金属層に比較して大きくなる。「拡散防止作
用」とは、カバーメタル層51の下地のAl膜9が、カ
バーメタル層51を拡散して上に抜けるのを防止する作
用、及びカバーメタル層51の上に積層された金属の元
素がカバーメタル層51を下に抜けてカバーメタル層5
1の下地のAl膜9に到達するのを防ぐ作用を言う。
又、図3に示すように、第1遷移元素薄膜10及び第2
遷移元素薄膜11間に遷移元素酸化膜10Aが形成され
ることによって、実質的な6A族遷移元素薄膜の膜厚を
稼ぐと共に、第1遷移元素薄膜10及び第2遷移元素薄
膜11膜間の密着性が劣化することも防止することが出
来る。
In FIG. 3, the cover metal layer 51
A first transition element thin film 10 made of a group A transition element;
An oxide film of a 6A group transition element (hereinafter, referred to as a “transition element oxide film”) 10A above the transition element thin film 10 and a second transition element thin film 11 above the transition element oxide film 10A. . As shown in FIG. 3, by adopting a laminated structure in which the transition element oxide film 10 </ b> A is interposed between the first transition element thin film 10 and the second transition element thin film 11, the diffusion of the cover metal layer 51 can be prevented. It is larger than a metal layer composed of only a 6A transition element. The “diffusion preventing function” refers to a function of preventing the Al film 9 underlying the cover metal layer 51 from diffusing into the cover metal layer 51 and coming out of the cover metal layer 51, and a function of preventing the metal laminated on the cover metal layer 51. The element passes down through the cover metal layer 51 and the cover metal layer 5
This means an action of preventing the first underlying Al film 9 from reaching.
Also, as shown in FIG. 3, the first transition element thin film 10 and the second
The formation of the transition element oxide film 10A between the transition element thin films 11 increases the substantial thickness of the group 6A transition element thin film and the adhesion between the first transition element thin film 10 and the second transition element thin film 11. It is also possible to prevent the property from deteriorating.

【0030】この場合、第1遷移元素薄膜10の膜厚は
15nm〜100nm、遷移元素酸化膜10Aの膜厚は
0.7nm〜10nm、第2遷移元素薄膜11の膜厚
は、15nm〜100nm程度に設定すれば良い。この
ような膜厚の範囲に設定することにより、膜剥がれを抑
制し、且つ拡散防止作用(拡散バリア効果)を高く維持
出来る。
In this case, the first transition element thin film 10 has a thickness of 15 nm to 100 nm, the transition element oxide film 10A has a thickness of 0.7 nm to 10 nm, and the second transition element thin film 11 has a thickness of about 15 nm to 100 nm. Should be set to. By setting the thickness in such a range, the film peeling can be suppressed, and the diffusion preventing action (diffusion barrier effect) can be maintained high.

【0031】6A族の遷移元素としてMo及びCrが好
ましく、特にMoが好ましい。6A族遷移元素がMoの
場合は、図3における遷移元素酸化膜10Aは、MoO
2やMoO3等のモリブデン酸化膜(MoO)10Aと
なる。Mo及びMoOの複合膜(Mo積層構造膜)
は、緩衝フッ酸溶液に対して高いエッチング耐性を有す
る。このため、カバーメタル層51としてのMo積層構
造膜は、絶縁膜をエッチングして電極膜を露出させる場
合に、緩衝フッ酸溶液によりMo積層構造膜の下地のA
l膜9にコロージョンやアフターコロージョンなどの腐
食が起こるのを防止出来る。又、Mo積層構造膜は、ア
ルカリ系現像液に対してエッチング耐性を有し、且つ下
地層16のAl原子が拡散しにくいため、バリア層とし
て有効に機能する。図3では、具体的に、半導体基体1
01の上に、順次、バリアメタル膜としてのTi膜8、
Al膜9、第1遷移元素薄膜としての第1Mo膜10、
遷移元素酸化膜としてのMoO膜10A、第2遷移元
素薄膜としての第2Mo膜を積層している。そして、T
i膜8の膜厚を5nm程度、Al膜9の膜厚を500n
m程度、第1Mo膜10、第2Mo膜11のそれぞれの
膜厚を15nm〜100nm程度に設定している。又、
遷移元素酸化膜10Aは、第1Mo膜10の表面を短時
間で酸化処理した0.7nm〜10nm程度のMoO
(x>0)からなる極薄い膜である。10nm程度以上
のMoO膜10Aは、ゲート電極13p,13q,1
3r,・・・・・,13wの抵抗の増大の問題や、第2Mo
膜11とMoO膜10Aとの密着性の問題が生じるの
で好ましくない。又、0.7nm以下では、Alの拡散
バリアとして十分機能しない。これらの点を考慮する
と、MoO膜10Aの厚さは1nm〜7nm程度がよ
り好ましい。特に直接トンネル伝導が支配的になる4n
m以下が好ましい。MoOとしては、MoO2或いは
MoO3が好ましい。
As the group 6A transition element, Mo and Cr are preferable, and Mo is particularly preferable. When the group 6A transition element is Mo, the transition element oxide film 10A in FIG.
A molybdenum oxide film (MoO x ) 10A such as 2 or MoO 3 is obtained. Composite film of Mo and MoO x (Mo laminated structure film)
Has high etching resistance to buffered hydrofluoric acid solution. Therefore, when the insulating film is etched to expose the electrode film, the Mo laminated structure film serving as the cover metal layer 51 is formed by using a buffered hydrofluoric acid solution as the base of the Mo laminated structure film.
Corrosion such as corrosion and after-corrosion can be prevented from occurring in the 1 film 9. Further, the Mo laminated structure film has an etching resistance to an alkali-based developing solution and Al atoms in the underlayer 16 are hardly diffused, and thus effectively functions as a barrier layer. In FIG. 3, the semiconductor substrate 1
01, a Ti film 8 as a barrier metal film,
An Al film 9, a first Mo film 10 as a first transition element thin film,
A MoO x film 10A as a transition element oxide film and a second Mo film as a second transition element thin film are stacked. And T
The thickness of the i film 8 is about 5 nm, and the thickness of the Al film 9 is 500 n
The thickness of each of the first Mo film 10 and the second Mo film 11 is set to about 15 nm to 100 nm. or,
Transition element oxide film 10A is, 0.7Nm~10nm about MoO x was oxidized in a short time the surface of the first 1Mo film 10
An extremely thin film made of (x> 0). The MoO x film 10A having a thickness of about 10 nm or more is formed on the gate electrodes 13p, 13q, 1
3r,..., 13w resistance increase, and the second Mo
Film 11 and is not preferable because adhesion problems between the MoO x layer 10A. On the other hand, when the thickness is 0.7 nm or less, it does not function sufficiently as a diffusion barrier for Al. In consideration of these points, the thickness of the MoO x layer 10A is about 1nm~7nm is more preferable. Especially 4n where direct tunnel conduction becomes dominant
m or less is preferable. As MoO x , MoO 2 or MoO 3 is preferable.

【0032】バリアメタル層8の配置されるフィールド
絶縁膜5の開口部は、図1に示すような半導体基体10
1の素子主動作領域に設けられている。素子主動作領域
とは、平面パターン上、いわゆる活性領域若しくはデバ
イス領域と呼ばれる半導体能動素子の主電流が制御され
る領域であり、図1では素子主動作領域用台状部2に配
置されている。図1に示す半導体基体101の一方の主
面側に、この素子主動作領域用台状部2と共に、素子主
動作領域用台状部2の一方に位置する2つのソースパッ
ド用台状部3a,3b、素子主動作領域用台状部2の他
方に位置する1つのドレインパッド用台状部4とを有し
ている。素子主動作領域用台状部2の両側の縁には、そ
れぞれ複数の食い込み溝2Aが、互いに対向して形成さ
れている。食い込み溝2Aは、入り江の形状で沿面距離
を長くして、高耐圧を得るための溝であり、目的によっ
ては省略出来る。そして、図2に示すように、この素子
主動作領域にはFETの複数のソース領域61a,61
b,・・・・・,61d及び複数のドレイン領域62e,6
2f,・・・・・,62iが配置され、互いに対向する複数
のソース領域61a,61b,・・・・・,61dと複数の
ドレイン領域62e,62f,・・・・・,62iの間を流
れる主電流が、それぞれに対応した制御電極(ゲート電
極)13p,13q,13r,・・・・・,13wにより制
御される。
The opening of the field insulating film 5 where the barrier metal layer 8 is arranged is formed in the semiconductor substrate 10 as shown in FIG.
One element main operation area is provided. The element main operation region is a region on a planar pattern, which is a so-called active region or device region, in which a main current of a semiconductor active element is controlled. In FIG. . On one main surface side of the semiconductor substrate 101 shown in FIG. 1, together with the element main operation region trapezoid 2, two source pad traps 3 a located on one side of the element main operation region trapezoid 2. , 3b, and one trap pad 4 for the drain pad located on the other side of the trapezoid 2 for the element main operation area. A plurality of biting grooves 2A are formed on both sides of the element main operation area trapezoid 2 so as to face each other. The biting groove 2A is a groove for obtaining a high withstand voltage by increasing the creepage distance in the shape of a cove and can be omitted depending on the purpose. Then, as shown in FIG. 2, a plurality of source regions 61a and 61
, 61d and a plurality of drain regions 62e, 6
, 62i are arranged, and a plurality of source regions 61a, 61b,..., 61d facing each other and a plurality of drain regions 62e, 62f,. The flowing main current is controlled by the corresponding control electrodes (gate electrodes) 13p, 13q, 13r,..., 13w.

【0033】図1に示すように、素子主動作領域用台状
部2に隣接して設けられた外部回路接続領域を更に有
し、ゲート電極は外部回路接続領域に設けられたフィー
ルド絶縁膜5の上部にまで延長形成され、この外部回路
接続領域においてゲート電極と同一の積層構造を有する
ゲートパッド下地層16を構成している(図12の断面
図参照。)。図1では、外部回路接続領域にはゲート・
ボンディングパッド19GPが配置されているが、集積
回路等の場合においては、他の素子主動作領域に接続す
るための層間配線層や表面配線層を配置しても良い。つ
まり、図1に示したゲートパッド下地層16は、種々の
外部回路との接続を可能にするための比較的広い面積を
有した金属層であり、活性な制御電極13p,13q,
13r,・・・・・,13wに金属学的に接続され、同一の
積層構造を有する。
As shown in FIG. 1, there is further provided an external circuit connection region provided adjacent to the element main operation region pedestal portion 2, and a gate electrode is provided on the field insulating film 5 provided in the external circuit connection region. A gate pad base layer 16 having the same laminated structure as the gate electrode is formed in the external circuit connection region (see the cross-sectional view of FIG. 12). In FIG. 1, a gate
Although the bonding pad 19GP is provided, in the case of an integrated circuit or the like, an interlayer wiring layer or a surface wiring layer for connecting to another element main operation area may be provided. In other words, the gate pad underlayer 16 shown in FIG. 1 is a metal layer having a relatively large area for enabling connection to various external circuits, and includes active control electrodes 13p, 13q,
.., 13w are metallurgically connected and have the same laminated structure.

【0034】半導体基体101は、図2に示すように、
例えば半絶縁性半導体基板(半絶縁性GaAs基板)1
Aの上に、順次、厚さ300〜500nmのn型GaA
sからなるバッファ層1B、厚さ15〜55nmのn
型InGaAsからなるチャネル層1C、厚さ2〜5n
mのn型AlGaAsからなるスペーサ層1D、厚さ
3〜15nmのn型AlGaAsからなる電子供給層1
E、厚さ10〜25nmのn型AlGaAsからなるシ
ョットキ層(ショットキコンタクト層)1Fとを積層し
て構成されている。n型チャネル層1C及びn型ス
ペーサ層1Dは故意には不純物が添加されていない、い
わゆる「アンドーブ層」である。そして、n型ショット
キ層1Fの上には複数のn型ソース領域(n型オー
ミックコンタクト領域)61a,61b,・・・・・,61
d及び複数のn型ドレイン領域(n型オーミックコ
ンタクト領域)62e,62f,・・・・・,62iがパタ
ーニングされて配置されている。ソース領域61a,6
1b,・・・・・,61d及びドレイン領域62e,62
f,・・・・・,62iは、それぞれ、厚さ5〜10nmの
型InGaAs、若しくはn型GaAsで構成さ
れている。n型InGaAsからなるチャネル層1C
とn型AlGaAsからなるスペーサ層1Dとの間で
ヘテロ接合が形成されている。そして、電子供給層1E
から電子が供給されn型チャネル層1Cのn型スペー
サ層1Dとの界面近傍に2次元電子ガスが形成される。
The semiconductor substrate 101 is, as shown in FIG.
For example, a semi-insulating semiconductor substrate (semi-insulating GaAs substrate) 1
A-type n-type GaAs having a thickness of 300 to 500 nm
buffer layer 1B made of s, n having a thickness of 15 to 55 nm
Layer 1C made of InGaAs, thickness 2-5n
m of n - spacer layer 1D formed of mold AlGaAs, an electron supplying layer 1 made of n-type AlGaAs having a thickness of 3~15nm
E and a Schottky layer (Schottky contact layer) 1F made of n-type AlGaAs having a thickness of 10 to 25 nm. The n -type channel layer 1C and the n -type spacer layer 1D are so-called “andove layers” to which no impurity is intentionally added. Then, on the n-type Schottky layer 1F, a plurality of n + -type source regions (n + -type ohmic contact regions) 61a, 61b,.
, 62i, and a plurality of n + -type drain regions (n + -type ohmic contact regions) 62e, 62f,..., 62i are arranged by patterning. Source regions 61a, 6
.., 61d and drain regions 62e, 62
, 62i are each formed of n + -type InGaAs or n + -type GaAs having a thickness of 5 to 10 nm. Channel layer 1C made of n - type InGaAs
A heterojunction is formed between the spacer and the spacer layer 1D made of n -type AlGaAs. Then, the electron supply layer 1E
, And a two-dimensional electron gas is formed near the interface between the n-type channel layer 1C and the n -type spacer layer 1D.

【0035】素子主動作領域用台状部2における複数の
ソース領域(オーミックコンタクト領域)61a,61
b,・・・・・,61dの上には図2に示すように、複数の
ソース電極7Sがそれぞれ配置されている。又、複数の
ドレイン領域(オーミックコンタクト領域)62e,6
2f,・・・・・,62iの上には、複数のドレイン電極7
Dがそれぞれ配置されている。複数のドレイン電極7D
及び複数のソース電極7Sは、互いに平行且つ交互に配
置されている。
A plurality of source regions (ohmic contact regions) 61a, 61 in the element main operation region trapezoid 2
, 61d, a plurality of source electrodes 7S are respectively arranged as shown in FIG. Also, a plurality of drain regions (ohmic contact regions) 62e, 6
, 62i, a plurality of drain electrodes 7
D are arranged respectively. Multiple drain electrodes 7D
The plurality of source electrodes 7S are arranged in parallel and alternately with each other.

【0036】又、対をなすそれぞれのソース電極7Sと
ドレイン電極7Dとの間のソース電極7S近傍には、そ
れぞれゲート電極13p,13q,13r,・・・・・,1
3wが形成されている。即ち、1組のソース領域61
a、ゲート電極13p,ドレイン領域62eで第1のユ
ニットセルを構成している。又、1組のソース領域61
a、ゲート電極13q,ドレイン領域62fで第2のユ
ニットセルを、1組のソース領域61b、ゲート電極1
3r,ドレイン領域62fで第3のユニットセルを構成
している。このようにユニットセルが複数個並列接続さ
れてマルチチャネル構造のHEMT201を構成してい
る。
The gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., 1
3w is formed. That is, a set of source regions 61
a, the gate electrode 13p, and the drain region 62e constitute a first unit cell. Also, a set of source regions 61
a, a gate electrode 13q and a drain region 62f form a second unit cell with a set of source region 61b and gate electrode 1
3r and the drain region 62f constitute a third unit cell. In this way, a plurality of unit cells are connected in parallel to form a HEMT 201 having a multi-channel structure.

【0037】又、ソースパッド用台状部3a,3b、ド
レインパッド用台状部4の上には、ソース電極7S、ド
レイン電極7Dと同一工程で形成されたソースパッド下
地層(図示省略)、ドレインパッド下地層(図示省略)
が形成されている(図8には、ソースパッド下地層7S
Pa,7SPb、ドレインパッド下地層7DP、ゲート
パッド下地層7GPが示されている。)。ソース電極7
Sとソースパッド下地層とは、層間絶縁膜21に形成さ
れた窓部(開口部)を介して金(Au)からなるソース
配線19Sで連結されている。又、ドレイン電極7Dと
ドレインパッド下地層とは、層間絶縁膜21に形成され
た窓部(開口部)を介してAuからなるドレイン配線1
9Dで連結されている。図示を省略したソースパッド下
地層の上には、図1に示すように、Auからなるソース
・ボンディングパッド19SPa,19SPbが形成さ
れ、図示を省略したドレインパッド下地層の上には、A
uからなるドレイン・ボンディングパッド19DPが形
成されている。ソース・ボンディングパッド19SP
a,19SPbはソース配線19Sと一体で形成され、
ドレイン・ボンディングパッド19DPはドレイン配線
19Dと一体で形成されている。図示を省略したソース
パッド下地層とドレインパッド下地層の間には、ゲート
パッド下地層16が配置され、ゲートパッド下地層16
の上には、ゲート・ボンディングパッド19GPが形成
されている。そして、図2に示すように、このような構
造のHEMT201の層間絶縁膜21、ソース配線19
S及びドレイン配線19Dを覆うように全面にパッシベ
ーション膜22が形成されている。
On the source pad bases 3a and 3b and the drain pad base 4, a source pad base layer (not shown) formed in the same process as the source electrode 7S and the drain electrode 7D. Drain pad underlayer (not shown)
(FIG. 8 shows the source pad underlayer 7S
Pa, 7SPb, a drain pad underlayer 7DP, and a gate pad underlayer 7GP are shown. ). Source electrode 7
S and the source pad base layer are connected via a window (opening) formed in the interlayer insulating film 21 by a source wiring 19S made of gold (Au). In addition, the drain electrode 7D and the drain pad underlayer are connected via a window (opening) formed in the interlayer insulating film 21 to the drain wiring 1 made of Au.
9D. As shown in FIG. 1, source bonding pads 19SPa and 19SPb made of Au are formed on the unillustrated source pad underlayer, and A is formed on the unillustrated drain pad underlayer.
A drain bonding pad 19DP made of u is formed. Source bonding pad 19SP
a, 19SPb are formed integrally with the source wiring 19S,
The drain bonding pad 19DP is formed integrally with the drain wiring 19D. A gate pad base layer 16 is disposed between the source pad base layer and the drain pad base layer (not shown).
A gate bonding pad 19GP is formed on the substrate. Then, as shown in FIG. 2, the interlayer insulating film 21 and the source wiring 19 of the HEMT 201 having such a structure.
A passivation film 22 is formed on the entire surface so as to cover the S and the drain wiring 19D.

【0038】又、本発明の第1の実施の形態に係るHE
MT201では、図1に示すように、ゲート電極13
p,13q,13r,・・・・・,13wの他に、このゲー
ト電極13p,13q,13r,・・・・・,13wに直列
に繋がった形態のゲートライン14、15及びゲートパ
ッド下地層16が形成されている。なお、ゲートライン
14は、ソース電極7Sの両側に位置するゲート電極1
3p,13q;13r,13s;・・・・・;13v,13
wをドレインパッド用台状部4側で連結するように形成
されている。又、比較的幅の広いゲートライン15は、
ドレイン電極7Dの両側に位置するゲート電極13p,
13q;13r,13s;・・・・・;13v,13wをソ
ースパッド用台状部3a,3b側で連結するように形成
されている。又、ゲートパッド下地層16は、2つのソ
ースパッド用台状部3a,3bの間に位置するように形
成されるものであり、中央に位置するドレイン電極7D
の両側に位置するゲート電極13p;13q,13r;
13s,13t;・・・・・;13u,13v;13wをソ
ースパッド用台状部3a,3b側で連結している。
Further, the HE according to the first embodiment of the present invention.
In the MT 201, as shown in FIG.
, 13w, as well as gate lines 14, 15 and a gate pad base layer which are connected in series to the gate electrodes 13p, 13q, 13r, ..., 13w. 16 are formed. The gate line 14 is connected to the gate electrodes 1 located on both sides of the source electrode 7S.
13p, 13q; 13r, 13s;
w is connected to the drain pad trapezoid 4 side. Also, the relatively wide gate line 15 is
The gate electrodes 13p located on both sides of the drain electrode 7D,
13q, 13r, 13s;...; 13v, 13w are connected on the side of the source pad trapezoids 3a, 3b. The gate pad base layer 16 is formed so as to be located between the two source pad trapezoids 3a and 3b, and the drain electrode 7D located at the center is formed.
Gate electrodes 13p, 13q, 13r located on both sides of
13u, 13v; 13w are connected on the side of the source pad trapezoidal portions 3a, 3b.

【0039】このような構成のHEMT201では、図
3に示すようなゲート電極13の構造をしているので、
ゲート電極13を構成するAl膜9が、上層の第1Mo
膜10、遷移元素酸化膜(MoO膜)10A、第2M
o膜11の積層構造膜で保護される。したがって、以下
に説明する製造工程において、アルカリ系現像液や酸化
膜エッチング液などより腐食されることがなく、ゲート
電極13p,13q,13r,・・・・・,13wの特性の
劣化が抑制され、高い製造歩留まりと信頼性を達成出来
る。又、ゲート電極13p,13q,13r,・・・・・,
13wは、第1Mo膜10、遷移元素酸化膜(MoO
膜)10A、第2Mo膜11からなる積層構造膜を採用
しているので、Alが拡散しにくく、逆にMoがAl膜
9を通過してショットキ層1Fと反応することもない。
このため、半導体基体101と良好なショットキ特性を
有する。この点からHEMT201の高い変換コンダク
タンスgmが得られ、高周波特性を向上させることが出
来る。
In the HEMT 201 having such a structure, the gate electrode 13 has a structure as shown in FIG.
The Al film 9 constituting the gate electrode 13 is formed by the upper first Mo film.
Film 10, transition element oxide film (MoO x film) 10A, 2M
It is protected by the laminated film of the o film 11. Therefore, in the manufacturing process described below, the deterioration of the characteristics of the gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., 13w is suppressed without being corroded by an alkaline developing solution or an oxide film etching solution. , High production yield and reliability can be achieved. Also, the gate electrodes 13p, 13q, 13r,.
13w is a first Mo film 10, a transition element oxide film (MoO x
Since the laminated film composed of the film 10A and the second Mo film 11 is employed, Al is hardly diffused, and conversely, Mo does not pass through the Al film 9 and react with the Schottky layer 1F.
Therefore, the semiconductor substrate 101 has good Schottky characteristics. From this point, the high conversion conductance gm of the HEMT 201 can be obtained, and the high-frequency characteristics can be improved.

【0040】図4〜図15を用いて本発明の第1の実施
の形態に係る半導体装置(HEMT)201の製造方法
について説明する。
A method of manufacturing the semiconductor device (HEMT) 201 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0041】(1)先ず、半絶縁性GaAs基板1Aの
上に、順次、厚さ300〜500nmのn型GaAsか
らなるバッファ層1B、厚さ15〜55nmのn型I
nGaAsからなるチャネル層1C、厚さ2〜5nmの
型AlGaAsからなるスペーサ層1D、厚さ3〜
15nmのn型AlGaAsからなる電子供給層1E、
厚さ10〜25nmのn型AlGaAsからなるショッ
トキ層1F、厚さ5〜10nmのn型InGaAsか
らなるオーミックコンタクト層1Gを連続的にエピタキ
シャル成長し、半導体基体101を得る。例えば、減圧
有機金属気相成長(MOCVD)装置のサセプタに、厚
さ250μm〜450μm程度の厚さの半絶縁性GaA
s基板1Aを搭載し、このGaAs基板上に、順次、バ
ッファ層1B、チャネル層1C、スペーサ層1D、電子
供給層1E、ショットキ層1F、オーミックコンタクト
層1Gを連続的に気相エピタキシャル成長する。具体的
には、例えば、圧力50Pa〜200Paにおいて、基
板温度550℃〜700℃で、TEG(トリエチルガリ
ウム)とAsH(アルシン)を導入しn型GaAsか
らなるバッファ層1Bを成長する。更に、TMIn(ト
リメチルインジウム)の導入を加えn型InGaAs
からなるチャネル層1Cを成長する。そして、TMIn
の導入を止め、代わりにTMA(トリメチルアルミニウ
ム)を導入して、n型AlGaAsからなるスペーサ
層1D、n型AlGaAsからなるn型電子供給層1E
及びn型AlGaAsからなるn型ショットキ層1Fを
成長する。更に、TMAの導入を止め代わりにTMIn
を導入してn型InGaAsからなるオーミックコン
タクト層1Gを成長する。n型電子供給層1E、n型シ
ョットキ層1F及びn型InGaAsからなるオーミ
ックコンタクト層1Gの成長に際しては、n型のドーパ
ントガスとしてはSiH(モノシラン)、Si
(ジシラン)、或いはDESe(ジエチルセレン)、D
ETe(ジエチルテルル)等を用いれば良い。連続的な
気相エピタキシャル成長が終了したら、減圧MOCVD
装置から半導体基体101を取り出す。なお、MOCV
D法以外に、分子線エピタキシ(MBE)法、化学ビー
ムエピタキシ(CBE)法、分子層エピタキシ(ML
E)法等によって連続的にエピタキシャル成長しても良
い。
(1) First, the semi-insulating GaAs substrate 1A
On top, n-type GaAs having a thickness of 300 to 500 nm
Buffer layer 1B, n having a thickness of 15 to 55 nmType I
a channel layer 1C made of nGaAs having a thickness of 2 to 5 nm;
nLayer 1D made of type AlGaAs, thickness 3 to
An electron supply layer 1E made of 15 nm n-type AlGaAs,
A 10 to 25 nm thick n-type AlGaAs
Toki layer 1F, n having a thickness of 5 to 10 nm+Type InGaAs?
The ohmic contact layer 1G consisting of
The semiconductor substrate 101 is obtained by char growth. For example, decompression
Thick susceptor of metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) equipment
Semi-insulating GaAs having a thickness of about 250 μm to 450 μm
The s substrate 1A is mounted on the GaAs substrate.
Buffer layer 1B, channel layer 1C, spacer layer 1D, electrons
Supply layer 1E, Schottky layer 1F, ohmic contact
The layer 1G is continuously vapor-phase epitaxially grown. concrete
At a pressure of 50 Pa to 200 Pa, for example,
At a plate temperature of 550 ° C to 700 ° C, TEG (triethyl gall
Umm) and AsH3(Arsine) and n-type GaAs
A buffer layer 1B is grown. In addition, TMIn
(Methylindium)Type InGaAs
A channel layer 1C made of is grown. And TMIn
Of TMA (trimethylaluminum) instead
) To introduce nSpacer made of AlGaAs
Layer 1D, n-type electron supply layer 1E made of n-type AlGaAs
And an n-type Schottky layer 1F made of n-type AlGaAs
grow up. Furthermore, instead of stopping the introduction of TMA, TMIn
And introduce n+Ohmic capacitor made of InGaAs
A tact layer 1G is grown. n-type electron supply layer 1E, n-type
Yokeki layers 1F and n+Ohmi made of InGaAs
In growing the contact layer 1G, an n-type dopant
SiH4(Monosilane), Si 2H6
(Disilane) or DESe (diethyl selenium), D
ETe (diethyl tellurium) or the like may be used. Continuous
After the vapor phase epitaxial growth is completed, low pressure MOCVD
The semiconductor substrate 101 is taken out of the device. In addition, MOCV
In addition to the D method, molecular beam epitaxy (MBE)
Muepitaxy (CBE) method, molecular layer epitaxy (ML
E) Continuous epitaxial growth may be performed by a method or the like.
No.

【0042】(2)減圧MOCVD装置から取り出され
た半導体基体101の全面にレジスト(図示省略)を塗
布し、フォトリソグラフィー技術により露光・現像を行
ってレジストのパターニングを行い、メサエッチング用
マスクを形成する。このメサエッチング用マスクを用
い、図4及び図5に示すように、半導体基体101の一
方の主面側に、両側縁に複数の食い込み溝2Aが形成さ
れた素子主動作領域用台状部2、素子主動作領域用台状
部2の一方に位置する接続パッド形成領域としての2つ
のソースパッド用台状部3a,3b、素子主動作領域用
台状部2の他方に位置する接続パッド形成領域としての
1つのドレインパッド用台状部4とをメサエッチング工
程により形成する。
(2) A resist (not shown) is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 101 taken out of the reduced pressure MOCVD apparatus, and is exposed and developed by photolithography to pattern the resist, thereby forming a mesa etching mask. I do. Using this mask for mesa etching, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, on one main surface side of the semiconductor substrate 101, a trapezoidal portion 2 for an element main operation area having a plurality of biting grooves 2A formed on both side edges. Two source pad pedestals 3a and 3b as connection pad formation areas located on one of the element main operation area pedestals 2, and a connection pad formation located on the other of the element main operation area pedestals 2 One drain pad trapezoid 4 as a region is formed by a mesa etching process.

【0043】(3)次に、全面にレジスト(図示省略)
を塗布し、フォトリソグラフィー技術により露光・現像
を行ってレジストのパターニングを行い、リセスエッチ
ング用マスクを形成する。このリセスエッチング用マス
クを用い、反応性イオンエッチング(RIE)により、
ソース/ドレイン領域として必要な場所のみにオーミッ
クコンタクト層1Gを残留させ、これ以外の部分のオー
ミックコンタクト層1Gを選択的に除去する。これによ
り複数のソース領域(オーミックコンタクト領域)61
a,61b,・・・・・,61d及び複数のドレイン領域
(オーミックコンタクト領域)62e,62f,・・・・
・,62iが形成される。RIEは、ショットキ層1F
が露出するまで行い、ゲート電極形成予定部分に凹部
(リセス)を形成する。このリセスエッチング工程によ
り、凹部に囲まれた凸部として、ソース領域61a,6
1b,・・・・・,61d及びドレイン領域62e,62
f,・・・・・,62iが、それぞれ複数個形成される。ソ
ース領域61a,61b,・・・・・,61d及びドレイン
領域62e,62f,・・・・・,62iは、平面図上で
は、複数のストライプ形状のパターンとして、並列に形
成される。そして、リセスエッチング工程の終了後に、
レジストを除去し、CVD法等により、図6に示すよう
に、半導体基体101の一方の主面側にSiOからな
るフィールド絶縁膜5を全面に堆積させる。
(3) Next, a resist (not shown) is formed on the entire surface.
Is applied, exposure and development are performed by photolithography technology to pattern the resist, thereby forming a recess etching mask. Using this recess etching mask, reactive ion etching (RIE)
The ohmic contact layer 1G is left only at a location required as a source / drain region, and the other portion of the ohmic contact layer 1G is selectively removed. Thereby, a plurality of source regions (ohmic contact regions) 61
, 61d and a plurality of drain regions (ohmic contact regions) 62e, 62f,.
., 62i are formed. RIE is for the Schottky layer 1F
Is formed until a gate electrode is to be formed. As a result of this recess etching step, the source regions 61a and 61
.., 61d and drain regions 62e, 62
, 62i are formed in plurality. The source regions 61a, 61b, ..., 61d and the drain regions 62e, 62f, ..., 62i are formed in parallel in a plan view as a plurality of stripe-shaped patterns. And, after the end of the recess etching step,
The resist is removed, and a field insulating film 5 made of SiO x is deposited on the entire surface of one main surface of the semiconductor substrate 101 by a CVD method or the like, as shown in FIG.

【0044】(4)次に、再び、全面に新たなレジスト
(図示省略)を塗布し、フォトリソグラフィー技術によ
り露光・現像を行ってレジストのパターニングを行い、
オーミックコンタクト開口マスクを形成する。このオー
ミックコンタクト開口マスクを用い、RIEにより、ソ
ース領域(オーミックコンタクト領域)61a,61
b,・・・・・,61d及びドレイン領域(オーミックコン
タクト領域)62e,62f,・・・・・,62i上のフィ
ールド絶縁膜5を選択的に除去する。この後、このオー
ミックコンタクト開口マスクを除去し、更に別のレジス
ト6を全面に塗布する(なお、ソースパッド用台状部3
a,3b及びドレインパッド用台状部4の構造を素子主
動作領域と同一にする場合は、オーミックコンタクト開
口マスクを残留させ、これをレジスト6とする。)。そ
して、フォトリソグラフィー技術によりレジストのパタ
ーニングを行い、複数のオーミックメタル部(ソース電
極/ドレイン電極)、ソースパッド下地層、ドレインパ
ッド下地層に対応した部分に開口を有するリフトオフ用
マスク6を形成する。このリフトオフ用マスク6を介し
て、図7に示すように、全面に例えばAu系の金属膜7
を堆積させる。そして、レジスト(リフトオフ用マス
ク)6を剥離すれば、複数のソース領域(オーミックコ
ンタクト領域)61a,61b,・・・・・,61d及びド
レイン領域(オーミックコンタクト領域)62e,62
f,・・・・・,62iの上方に、それぞれ対応する複数の
ソース電極7Sとドレイン電極7Dが残留する。同様に
フィールド絶縁膜5の上に、ソースパッド下地層7SP
a,7SPb、ドレインパッド下地層7DPの金属膜が
残留する。こうして、図8の平面図に示すように、複数
のソース電極7Sとドレイン電極7D、ソースパッド下
地層7SPa,7SPb、ドレインパッド下地層7DP
とがパターニングされる。
(4) Next, a new resist (not shown) is applied again on the entire surface, and is exposed and developed by photolithography to pattern the resist.
An ohmic contact opening mask is formed. Using this ohmic contact opening mask, source regions (ohmic contact regions) 61a and 61 are formed by RIE.
, 61d and the field insulating film 5 on the drain regions (ohmic contact regions) 62e, 62f, ..., 62i are selectively removed. Thereafter, the ohmic contact opening mask is removed, and another resist 6 is applied on the entire surface (note that the source pad trapezoid 3
When the structures of a, 3b and the trapezoidal portion for drain pad 4 are made the same as the element main operation region, an ohmic contact opening mask is left, and this is used as a resist 6. ). Then, the resist is patterned by photolithography to form a lift-off mask 6 having openings in portions corresponding to the plurality of ohmic metal portions (source electrode / drain electrode), the source pad underlayer, and the drain pad underlayer. As shown in FIG. 7, for example, an Au-based metal film 7 is formed on the entire surface via the lift-off mask 6.
Is deposited. Then, if the resist (lift-off mask) 6 is removed, a plurality of source regions (ohmic contact regions) 61a, 61b,..., 61d and drain regions (ohmic contact regions) 62e, 62 are formed.
A plurality of corresponding source electrodes 7S and drain electrodes 7D remain above f,..., 62i. Similarly, on the field insulating film 5, a source pad underlayer 7SP
a, 7SPb and the metal film of the drain pad underlayer 7DP remain. Thus, as shown in the plan view of FIG. 8, the plurality of source electrodes 7S and the drain electrodes 7D, the source pad underlayers 7SPa and 7SPb, and the drain pad underlayer 7DP
Are patterned.

【0045】(5)その後、図9に示すようにTi/A
l/Mo/MoO/Moの多層膜からなるゲート電極
13p,13q,13r,・・・・・,13wを形成する。
このTi/Al/Mo/MoO/Moゲート電極13
p,13q,13r,・・・・・,13wの形成方法につい
ては、図16〜図21を用いて後述する。この結果、図
10の平面図に示すように、直列に繋がったTi/Al
/Mo/MoO/Moの多層膜からなるゲート電極1
3p,13q,13r,・・・・・,13w、ゲートライン
14、15及びゲートパッド下地層16を形成する。な
お、ゲートライン14は、ソース電極7Sの両側に位置
するゲート電極13p,13q;13r,13s;・・・・
・;13v,13wを、ドレインパッド用台状部4側
で、互いに連結するように形成されている。又、比較的
幅の広いゲートライン15は、ドレイン電極7Dの両側
に位置するゲート電極13p,13q;13r,13
s;・・・・・;13v,13wを、それぞれソースパッド
用台状部3a,3b側で互いに連結するように形成され
ている。又、ゲートパッド下地層16は、2つのソース
パッド用台状部3a,3bの間に位置するように形成さ
れている。ゲートパッド下地層16は、中央に位置する
ドレイン電極7Dの両側のゲート電極13p,13q;
13r,13s;・・・・・;13v,13wを、ソースパ
ッド用台状部3a,3b側で連結している。
(5) Thereafter, as shown in FIG.
l / Mo / MoO x / Mo gate electrode 13p made of multilayer film is formed 13q, 13r, · · · · ·, a 13w.
This Ti / Al / Mo / MoO x / Mo gate electrode 13
The method of forming p, 13q, 13r,..., 13w will be described later with reference to FIGS. As a result, as shown in the plan view of FIG.
/ Mo / MoO x / Mo multi-layer gate electrode 1
3p, 13q, 13r,..., 13w, gate lines 14, 15 and gate pad base layer 16 are formed. Note that the gate line 14 includes gate electrodes 13p, 13q; 13r, 13s; located on both sides of the source electrode 7S.
.; 13v and 13w are formed to be connected to each other on the drain pad trapezoidal portion 4 side. The relatively wide gate lines 15 are formed on the gate electrodes 13p, 13q; 13r, 13 located on both sides of the drain electrode 7D.
, 13b and 13w are connected to each other on the side of the source pad pedestals 3a and 3b, respectively. The gate pad base layer 16 is formed so as to be located between the two source pad trapezoids 3a and 3b. The gate pad base layer 16 includes gate electrodes 13p and 13q on both sides of the centrally located drain electrode 7D;
...; 13v, 13w are connected on the side of the source pad trapezoids 3a, 3b.

【0046】(6)次に、図11に示すように、CVD
法を用いて、全面にSiOからなる層間絶縁膜21を
堆積させる。なお、図11は、図10のA−A断面に相
当する断面図である。そして、層間絶縁膜21の上にレ
ジスト17を全面に塗布し、フォトリソグラフィー技術
を用いて、露光・現像を行って、図12に示すようなコ
ンタクトホール開口マスク17を形成する。コンタクト
ホール開口マスク17は、ソース電極7S、ドレイン電
極7D、ソースパッド下地層7SPa,7SPb、ドレ
インパッド下地層7DP、及びゲートパッド下地層16
の上の層間絶縁膜21を開口し、コンタクト用窓部を形
成するためのレジスト17からなるマスクパターンであ
る。
(6) Next, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 21 made of SiO x is deposited on the entire surface by using the method. FIG. 11 is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section in FIG. Then, a resist 17 is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 21 and is exposed and developed using photolithography technology to form a contact hole opening mask 17 as shown in FIG. The contact hole opening mask 17 includes the source electrode 7S, the drain electrode 7D, the source pad underlayers 7SPa and 7SPb, the drain pad underlayer 7DP, and the gate pad underlayer 16.
Is a mask pattern made of a resist 17 for opening an interlayer insulating film 21 on the top of the substrate and forming a contact window.

【0047】(7)次に、レジスト17からなるコンタ
クトホール開口マスクを用いて、酸化膜エッチング液に
より層間絶縁膜21をエッチングして、ドレインパッド
コンタクトホール31DP、ドレイン電極コンタクトホ
ール31D、ゲートパッドコンタクトホール31GPを
開口する。酸化膜エッチング液は、HF:NH4F=
1:10からなる緩衝フッ酸溶液を用いる。Al膜は、
緩衝フッ酸溶液でエッチングされるが、本発明では、ゲ
ート電極13p,13q,13r,・・・・・,13wを構
成するAl膜が、上層のMo膜/モリブデン酸化膜(M
oO)/Mo膜の積層構造膜で保護されるため、Ti
/Al/Mo/MoO/Moゲート電極13p,13
q,13r,・・・・・,13wが緩衝フッ酸溶液より腐食
されることはない。なお、図12の断面上には現れてい
ないが、図13の平面図には、更に、ソースパッドコン
タクトホール31SP、ソース電極コンタクトホール3
1Sが、一点鎖線で示されている。図12は、図13の
B−B方向に沿った断面図であり、図12に対応して、
図13にも、ドレインパッドコンタクトホール31D
P、ドレイン電極コンタクトホール31D、ゲートパッ
ドコンタクトホール31GPが一点鎖線で示されてい
る。その後、コンタクトホール開口マスクとして用いた
レジスト17を剥離する。
(7) Next, the interlayer insulating film 21 is etched with an oxide film etchant using a contact hole opening mask made of the resist 17 to form a drain pad contact hole 31DP, a drain electrode contact hole 31D, and a gate pad contact. Open the hole 31GP. The oxide film etching solution is HF: NH 4 F =
A buffered hydrofluoric acid solution consisting of 1:10 is used. Al film is
In the present invention, the Al film forming the gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., 13w is replaced with an upper Mo film / molybdenum oxide film (M
oO x ) / Mo film, which is protected by a laminated film.
/ Al / Mo / MoO x / Mo gate electrodes 13p, 13
, 13w are not corroded by the buffered hydrofluoric acid solution. Although not shown in the cross section of FIG. 12, the plan view of FIG. 13 further shows a source pad contact hole 31SP and a source electrode contact hole 3SP.
1S is indicated by a dashed line. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
FIG. 13 also shows a drain pad contact hole 31D.
P, the drain electrode contact hole 31D, and the gate pad contact hole 31GP are indicated by dashed lines. Thereafter, the resist 17 used as the contact hole opening mask is peeled off.

【0048】(8)そして、露出したTi/Al/Mo
/MoO/Moゲート電極13p,13q,13r,
・・・・・,13wの表面及びその周辺の層間絶縁膜21を
含んで、半導体基体101の表面の全面に新たなレジス
ト18を塗布する。そして、このレジスト18に対し、
フォトリソグラフィー技術によりマスク合わせ(露光)
及び現像を行ってレジスト18のパターニングを行い、
リフトオフ用マスク18を形成する。このリフトオフ用
マスク18のパターニングにアルカリ系現像液を用いて
も、このアルカリ系現像液により、Ti/Al/Mo/
MoO/Moゲート電極13p,13q,13r,・・
・・・,13wの表面が腐食されることはない。ゲート電
極13p,13q,13r,・・・・・,13wを構成する
Al膜が、上層のMo膜/モリブデン酸化膜(Mo
)/Mo膜の積層構造膜で保護されているからであ
る。リフトオフ用マスク18は、図13に示したソース
電極コンタクトホール31S、ドレイン電極コンタクト
ホール31D、ソースパッドコンタクトホール31S
P、ドレインパッドコンタクトホール31DP、ゲート
パッドコンタクトホール31GPの寸法よりも、マスク
合わせ余裕分広い面積を有したパターンである。更に、
ソース電極コンタクトホール31Sとソースパッドコン
タクトホール31SPとを接続するソース配線19Sの
パターン、及びドレイン電極コンタクトホール31Dと
ドレインパッドコンタクトホール31DPとを接続する
ドレイン配線19Dのパターンが含まれている。ソース
配線19Sのパターン及びドレイン配線19Dのパター
ンは、ソース電極コンタクトホール31S、ドレイン電
極コンタクトホール31Dの線幅よりも、マスク合わせ
余裕分広い線幅を有した、交差指(インター・ディジタ
ル)状に噛み合った櫛形のパターンを形成する。リフト
オフ工程用マスク18は、図14に示すようなオーバー
ハング形状を形成する。オーバーハング形状は、レジス
ト18の膜厚、露光条件、現像条件、ポストベーク条
件、キュア条件等を制御して形成する。
(8) Then, the exposed Ti / Al / Mo
/ MoO x / Mo gate electrodes 13p, 13q, 13r,
... A new resist 18 is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 101, including the surface of the 13w and the interlayer insulating film 21 therearound. Then, for this resist 18,
Mask alignment (exposure) by photolithography technology
And patterning of the resist 18 by performing development,
A lift-off mask 18 is formed. Even if an alkali-based developer is used for patterning the lift-off mask 18, Ti / Al / Mo /
MoO x / Mo gate electrodes 13p, 13q, 13r,.
.., 13w are not corroded. The gate electrode 13p, 13q, 13r,..., 13w is composed of an upper Mo film / molybdenum oxide film (Mo).
This is because it is protected by the laminated structure film of O x ) / Mo film. The lift-off mask 18 includes the source electrode contact hole 31S, the drain electrode contact hole 31D, and the source pad contact hole 31S shown in FIG.
This pattern has an area wider than the dimensions of P, the drain pad contact hole 31DP, and the gate pad contact hole 31GP by a margin for mask alignment. Furthermore,
The pattern of the source wiring 19S connecting the source electrode contact hole 31S and the source pad contact hole 31SP and the pattern of the drain wiring 19D connecting the drain electrode contact hole 31D and the drain pad contact hole 31DP are included. The pattern of the source wiring 19S and the pattern of the drain wiring 19D have an interdigital shape having a line width wider than the line width of the source electrode contact hole 31S and the drain electrode contact hole 31D by a margin for mask alignment. An interdigitated comb-shaped pattern is formed. The lift-off process mask 18 forms an overhang shape as shown in FIG. The overhang shape is formed by controlling the film thickness of the resist 18, exposure conditions, development conditions, post-bake conditions, cure conditions, and the like.

【0049】(9)このリフトオフ用マスク17を介し
て、半導体基体101の一方の主面側に、図14に示す
ように、Auの蒸着を行う。レジスト17の開口内の底
部とレジスト17上とに、Au膜19は分離される。そ
して、リフトオフ用マスクとしてのレジスト17を剥
離、即ち、リフトオフを行えば、レジスト17とその上
のAu膜19が除去される。この結果、図15及び図1
に示すように、ソース電極7Sの上にはソース電極7S
とソースパッド下地層7SPa,7SPbを連結するソ
ース配線19Sが形成される。又、ドレイン電極7Dの
上には、ドレイン電極7Dとドレインパッド下地層7D
Pとを連結するドレイン配線19Dが形成される。ソー
ス配線19S及びドレイン配線19Dは、それぞれ複数
本平行に配置され、互いに交差指状に噛み合った櫛形の
パターンが形成する。又、図1に示すように、それぞれ
のパッド下地層7SPa,7SPb、7DP、7GPの
上には、Auからなるソース・ボンディングパッド19
SPa,19SPb、ドレイン・ボンディングパッド1
9DP、ゲート・ボンディングパッド19GPが形成さ
れる。
(9) As shown in FIG. 14, Au is vapor-deposited on one main surface of the semiconductor substrate 101 via the lift-off mask 17. The Au film 19 is separated on the bottom of the opening of the resist 17 and on the resist 17. Then, if the resist 17 serving as a lift-off mask is peeled off, that is, if lift-off is performed, the resist 17 and the Au film 19 thereon are removed. As a result, FIG. 15 and FIG.
As shown in FIG.
A source wiring 19S connecting the source pad base layers 7SPa and 7SPb is formed. On the drain electrode 7D, a drain electrode 7D and a drain pad underlayer 7D are formed.
A drain wiring 19D connecting to P is formed. A plurality of source wirings 19S and a plurality of drain wirings 19D are arranged in parallel with each other, and form a comb-shaped pattern in which the source wiring 19S and the drain wiring 19D are interdigitated with each other. As shown in FIG. 1, a source bonding pad 19 made of Au is provided on each of the pad base layers 7SPa, 7SPb, 7DP, and 7GP.
SPa, 19SPb, drain bonding pad 1
9DP and a gate bonding pad 19GP are formed.

【0050】(10)そして、図2に示すように、全面
にパッシベーション膜(保護膜)22を形成する。パッ
シベーション膜22は、酸化膜(SiO)、PSG
膜、BPSG膜、窒化膜(Si)、或いはポリイ
ミド膜等の絶縁膜により形成すれば良い。更に、Auか
らなるソース・ボンディングパッド19SPa,19S
Pb、ドレイン・ボンディングパッド19DP、ゲート
・ボンディングパッド19GPの上部のパッシベーショ
ン膜22を除去し、直径30μm乃至200μmの金
(Au)線若しくはアルミニウム(Al)線からなるボ
ンディングワイヤが接続可能なような窓部を設ければ、
本発明の半導体装置としてのHEMT201が完成す
る。
(10) Then, as shown in FIG. 2, a passivation film (protective film) 22 is formed on the entire surface. The passivation film 22 is made of an oxide film (SiO 2 ), PSG
A film, a BPSG film, a nitride film (Si 3 N 4 ), or an insulating film such as a polyimide film may be used. Furthermore, source bonding pads 19SPa, 19S made of Au
A window in which the passivation film 22 above the Pb, the drain bonding pad 19DP, and the gate bonding pad 19GP is removed, and a bonding wire made of a gold (Au) line or an aluminum (Al) line having a diameter of 30 μm to 200 μm can be connected. If you provide a part,
The HEMT 201 as the semiconductor device of the present invention is completed.

【0051】ここで、本発明の第1の実施の形態に係る
半導体装置(HEMT)201に用いるTi/Al/M
o/MoO/Moゲート電極13p,13q,13
r,・・・・・,13wの形成方法について、図16〜図2
1を用いて説明する。
Here, Ti / Al / M used for the semiconductor device (HEMT) 201 according to the first embodiment of the present invention.
o / MoO x / Mo gate electrodes 13p, 13q, 13
,..., 13w are described with reference to FIGS.
1 will be described.

【0052】(イ)ソース電極7Sとドレイン電極7D
の形成後、先ず、全面に新たなレジスト(図示省略)を
塗布する。そして、フォトリソグラフィー技術により露
光・現像を行ってレジストのパターニングを行い、ゲー
ト電極用開口開口マスクを形成する。このゲート電極用
開口マスクを用い、RIEにより、ソース電極7Sの近
傍のフィールド絶縁膜5を選択的に除去する。即ち、互
いに対向するソース電極7Sとドレイン電極7Dとの間
のフィールド絶縁膜5に、図16に示すように、ゲート
電極用開口5Aを形成して、ショットキ層1Fの表面を
露出させる(図16は、図9の部分的な拡大図であり、
図16ではソース電極7Sとドレイン電極7Dは図示領
域よりはみ出した位置に存在する。)。なお、ソース電
極7Sとドレイン電極7D形成時に、互いに対向するソ
ース電極7Sとドレイン電極7Dとの間のフィールド絶
縁膜5を除去しておけば、この段階でのフォトリソグラ
フィー技術及びRIEによるフィールド絶縁膜5の選択
的除去の工程は不要である。
(A) Source electrode 7S and drain electrode 7D
First, a new resist (not shown) is applied to the entire surface. Then, exposure and development are performed by photolithography to pattern the resist, thereby forming a gate electrode opening mask. Using this gate electrode opening mask, the field insulating film 5 near the source electrode 7S is selectively removed by RIE. That is, as shown in FIG. 16, a gate electrode opening 5A is formed in the field insulating film 5 between the opposing source electrode 7S and drain electrode 7D to expose the surface of the Schottky layer 1F (FIG. 16). Is a partially enlarged view of FIG. 9,
In FIG. 16, the source electrode 7S and the drain electrode 7D exist at positions protruding from the illustrated region. ). If the field insulating film 5 between the source electrode 7S and the drain electrode 7D facing each other is removed when forming the source electrode 7S and the drain electrode 7D, the field insulating film formed by photolithography and RIE at this stage can be used. The step of selective removal of 5 is unnecessary.

【0053】(ロ)そして、例えばマルチソースの電子
ビーム(EB)蒸着装置の蒸着チャンバーの内部の試料
台に、半導体基体101を収納する。この蒸着チャンバ
ーの内部には、Ti蒸着用、Al蒸着用、Mo蒸着用の
各EBガンが備えられている。この蒸着チャンバーを、
内部の圧力が1.3×10-5Pa〜1.2×10-8Pa
程度の所定の蒸着圧力(バックグランド圧力)に到達す
るまで真空排気する。そして、先ず、図16に示すよう
に、全面にTi膜8を膜厚が5nm程度になるように蒸
着する。その後、EBガンを切り替え、図17に示すよ
うに、Ti膜8に連続してAl膜9を膜厚500nm程
度になるように蒸着する。再びEBガンを切り替え、図
18に示すように、Al膜9の上に、6A族の遷移元素
からなる金属膜としての第1Mo膜10を、膜厚が15
nm〜100nmの範囲になるよう蒸着する。Mo蒸着
用のEBガンを停止し、蒸着装置のベルジャー内にニー
ドルバルブ等を介して、酸素(又は空気)を導入し、圧
力を例えば1.3×10-3Pa〜1.2×10-2Pa
に設定する。この酸化圧力で、5分程度放置して、図1
9に示すように、第1Mo膜10の表面に厚さ0.7n
m〜10nm程度の極薄い酸化膜(モリブデン酸化膜:
MoO)10Aを形成する。この際、赤外線ランプ
(IR)ランプ)で、半導体基体101の温度を200
℃〜350℃に制御する。その後、酸素(又は空気)の
導入を止め、蒸着チャンバーの圧力が1.3×10-5
a〜1.2×10-8Paになるまで再度真空排気する。
所定の蒸着圧力になれば、Mo蒸着用のEBガンを再び
用い、遷移元素酸化膜(MoO膜)10Aの上に第2
Mo膜11を膜厚が15nm〜100nmの範囲になる
よう蒸着する。このように、Ti膜8、Al膜9、第1
Mo膜10、第2Mo膜11は、マルチソースのEB蒸
着装置を用いて連続的に堆積する。特に、蒸着室(蒸着
チャンバー)とゲートバルブを介して接続した小型の酸
化室(酸化チャンバー)を設け、この間を磁力等を利用
した搬送機構で搬送可能にしたマルチチャンバー構成に
すれば、第1Mo膜10、遷移元素酸化膜(MoO
膜)10A、第2Mo膜11の連続形成が短時間で可
能となり、生産性も向上する。この場合は、酸化時の圧
力を100kPa〜1Pa程度にしても良い。
(B) Then, the semiconductor substrate 101 is housed on a sample table inside a vapor deposition chamber of a multi-source electron beam (EB) vapor deposition apparatus, for example. Inside the deposition chamber, EB guns for Ti deposition, Al deposition, and Mo deposition are provided. This deposition chamber,
Internal pressure is 1.3 × 10 −5 Pa to 1.2 × 10 −8 Pa
Vacuum is exhausted until a predetermined vapor deposition pressure (background pressure) is reached. Then, first, as shown in FIG. 16, a Ti film 8 is deposited on the entire surface so as to have a thickness of about 5 nm. Thereafter, the EB gun is switched, and as shown in FIG. The EB gun was switched again, and as shown in FIG. 18, a first Mo film 10 as a metal film made of a 6A group transition element was formed on the Al film 9 to a thickness of 15 nm.
Vapor deposition is performed so as to be in the range of 100 nm to 100 nm. The EB gun for Mo evaporation is stopped, oxygen (or air) is introduced into the bell jar of the evaporation apparatus via a needle valve or the like, and the pressure is increased, for example, from 1.3 × 10 −3 Pa to 1.2 × 10 −. 2 Pa
Set to. Leave at this oxidizing pressure for about 5 minutes.
As shown in FIG. 9, the surface of the first Mo film 10 has a thickness of 0.7 n.
a very thin oxide film of about 10 to 10 nm (molybdenum oxide film:
MoO x ) 10A is formed. At this time, the temperature of the semiconductor substrate 101 is set to 200 by an infrared lamp (IR lamp).
C. to 350.degree. Thereafter, the introduction of oxygen (or air) was stopped, and the pressure in the deposition chamber was set to 1.3 × 10 −5 P
a. Vacuum is evacuated again until the pressure becomes 1.2 × 10 −8 Pa.
If the predetermined deposition pressure, again using an EB gun for Mo deposition, transition element oxide film second on the (MoO x film) 10A
The Mo film 11 is deposited so as to have a thickness in the range of 15 nm to 100 nm. Thus, the Ti film 8, the Al film 9, the first
The Mo film 10 and the second Mo film 11 are continuously deposited using a multi-source EB vapor deposition apparatus. In particular, if a small-sized oxidation chamber (oxidation chamber) connected to a vapor deposition chamber (vapor deposition chamber) via a gate valve is provided, and a multi-chamber configuration in which a transport mechanism using magnetic force or the like can be used to transport the small oxidation chamber, a first Mo can be obtained. Film 10, a transition element oxide film (MoO
x film) 10A and the second Mo film 11 can be continuously formed in a short time, and productivity is also improved. In this case, the pressure at the time of oxidation may be set to about 100 kPa to 1 Pa.

【0054】(ハ)次に、マルチソースのEB蒸着装置
のベルジャー内から、半導体基体101を取り出し、第
2Mo膜11の上にレジスト12を全面に塗布する。フ
ォトリソグラフィー技術により露光・現像を行って、レ
ジストのパターニングを行い、ゲート電極形成マスクを
形成する。ゲート電極形成マスクには、ゲート電極13
p,13q,13r,・・・・・,13w、ゲートライン1
4、15及びゲートパッド16を形成するための開口部
がマスクとなるレジスト12を加工する。その後、図2
1に示すように、レジスト12をゲート電極形成マスク
としてRIEによりエッチングを行って、積層されたT
i膜8、Al膜9、第1Mo膜10、モリブデン酸化膜
(MoO)10A、第2Mo膜11をパターニングす
る。この結果、図10の平面図に示すように直列に繋が
った形態のゲート電極13p,13q,13r,・・・・
・,13w、ゲートライン14、15及びゲートパッド
下地層16を形成する。
(C) Next, the semiconductor substrate 101 is taken out of the bell jar of the multi-source EB vapor deposition apparatus, and a resist 12 is applied on the entire surface of the second Mo film 11. Exposure and development are performed by photolithography to pattern the resist and form a gate electrode formation mask. The gate electrode forming mask includes a gate electrode 13.
p, 13q, 13r,..., 13w, gate line 1
The resist 12 in which openings for forming the gate pads 4 and 15 and the gate pad 16 serve as a mask is processed. Then, FIG.
As shown in FIG. 1, etching was performed by RIE using the resist 12 as a mask for forming a gate electrode, and the stacked T
The i film 8, the Al film 9, the first Mo film 10, the molybdenum oxide film (MoO x ) 10A, and the second Mo film 11 are patterned. As a result, the gate electrodes 13p, 13q, 13r,... Connected in series as shown in the plan view of FIG.
, 13w, gate lines 14, 15 and gate pad base layer 16 are formed.

【0055】(第2の実施の形態)本発明の半導体装置
としては、第1の実施の形態で説明したHEMTに限定
されるものではない。例えば、第2の実施の形態で説明
するMESFETでもかまわない。
(Second Embodiment) The semiconductor device of the present invention is not limited to the HEMT described in the first embodiment. For example, the MESFET described in the second embodiment may be used.

【0056】第2の実施の形態に係るMESFET20
2は、第1の実施の形態のHEMT201で説明した半
導体基体101の内で、スペーサ層1D、電子供給層1
E、ショットキ層1Fが省略された構造に相当する。即
ち、図22に示すように、半絶縁性GaAs基板1Aの
上に、順次、厚さ300〜500nmのn型GaAsか
らなるバッファ層1B、厚さ200〜500nmのn
型GaAsからなる能動層(チャネル層)1K及び能動
層1Kの上に配置された複数のソース領域61a,61
b,・・・・・,61d及び複数のドレイン領域62e,6
2f,・・・・・,62iとから半導体基体102が構成さ
れている。複数のソース領域61a,61b,・・・・・,
61d及び複数のドレイン領域62e,62f,・・・・
・,62iは、それぞれ厚さ5〜10nmのn型Ga
Asからなるオーミックコンタクト層である。対をなす
それぞれのソース電極7Sとドレイン電極7Dとの間に
は、それぞれゲート電極13p,13q,13r,・・・・
・,13wが形成されている。互いに対向する複数のソ
ース領域61a,61b,・・・・・,61dと複数のドレ
イン領域62e,62f,・・・・・,62iの間を流れる
主電流が、それぞれに対応した制御電極(ゲート電極)
13p,13q,13r,・・・・・,13wにより制御さ
れる。複数のソース領域(オーミックコンタクト領域)
61a,61b,・・・・・,61dの上には図22に示す
ように、複数のソース電極7Sがそれぞれ配置されてい
る。又、複数のドレイン領域(オーミックコンタクト領
域)62e,62f,・・・・・,62iの上には、複数の
ドレイン電極7Dがそれぞれ配置されている。複数のド
レイン電極7D及び複数のソース電極7Sは、互いに平
行且つ交互に配置されている。ソース電極7Sは、層間
絶縁膜21の開口部を介して、その上層のソース配線1
9Sに、ドレイン電極7Dはその上層のドレイン配線1
9Dに接続されている。そして、図22に示すように、
このような構造のMESFET202の層間絶縁膜2
1、ソース配線19S及びドレイン配線19Dを覆うよ
うに全面にパッシベーション膜22が形成されている。
The MESFET 20 according to the second embodiment
Reference numeral 2 denotes a spacer layer 1D and an electron supply layer 1 in the semiconductor substrate 101 described in the HEMT 201 of the first embodiment.
E corresponds to a structure in which the Schottky layer 1F is omitted. That is, as shown in FIG. 22, a buffer layer 1B made of n-type GaAs having a thickness of 300 to 500 nm and an n layer having a thickness of 200 to 500 nm are sequentially formed on a semi-insulating GaAs substrate 1A.
Layer (channel layer) 1K made of GaAs and a plurality of source regions 61a and 61 disposed on the active layer 1K.
, 61d and a plurality of drain regions 62e, 6
, 62i constitute the semiconductor substrate 102. A plurality of source regions 61a, 61b,.
61d and a plurality of drain regions 62e, 62f,...
., 62i are n + -type Ga layers each having a thickness of 5 to 10 nm.
An ohmic contact layer made of As. Gate electrodes 13p, 13q, 13r,... Are provided between each pair of the source electrode 7S and the drain electrode 7D.
., 13w are formed. A main current flowing between the plurality of source regions 61a, 61b,..., 61d and the plurality of drain regions 62e, 62f,. electrode)
Controlled by 13p, 13q, 13r,..., 13w. Multiple source regions (ohmic contact regions)
As shown in FIG. 22, a plurality of source electrodes 7S are respectively arranged on 61a, 61b,..., 61d. A plurality of drain electrodes 7D are arranged on the plurality of drain regions (ohmic contact regions) 62e, 62f,..., 62i, respectively. The plurality of drain electrodes 7D and the plurality of source electrodes 7S are arranged in parallel and alternately with each other. The source electrode 7S is formed through the opening of the interlayer insulating film 21 through the source wiring 1 in the upper layer.
9S, the drain electrode 7D is connected to the drain wiring 1
9D. Then, as shown in FIG.
The interlayer insulating film 2 of the MESFET 202 having such a structure
1. A passivation film 22 is formed on the entire surface to cover the source wiring 19S and the drain wiring 19D.

【0057】第2の実施の形態に係るMESFET20
2の平面図は、図1に示すHEMT201と同一でかま
わないので、図示を省略する。即ち、MESFET20
2は、図1と同様に、素子主動作領域用台状部2とこの
素子主動作領域用台状部2に隣接して設けられた外部回
路接続領域を更に有し、ゲート電極は外部回路接続領域
に設けられたフィールド絶縁膜5の上部にまで延長形成
され、この外部回路接続領域においてゲート電極と同一
の積層構造を有するゲートパッド下地層16を構成して
いる。ゲートパッド下地層16の上にはゲート・ボンデ
ィングパッド19GPが形成されている。素子主動作領
域用台状部2の表面では、図1と同様に、ソース配線1
9Sとドレイン配線19Dとがインター・ディジタル状
に形成されている。
MESFET 20 according to the second embodiment
The plan view of 2 may be the same as the HEMT 201 shown in FIG. That is, the MESFET 20
2 further includes, like FIG. 1, a trapezoidal portion 2 for an element main operation region and an external circuit connection region provided adjacent to the trapezoidal portion 2 for the element main operation region. A gate pad base layer 16 is formed extending to the upper part of the field insulating film 5 provided in the connection region and having the same laminated structure as the gate electrode in the external circuit connection region. A gate bonding pad 19GP is formed on the gate pad base layer 16. On the surface of the trapezoidal portion 2 for the element main operation area, as in FIG.
9S and the drain wiring 19D are formed in an inter-digital form.

【0058】第2の実施の形態に係る半導体装置(ME
SFET)202の素子主動作領域のユニットセルの構
造の拡大した断面図を図23に示す。図23では、ソー
ス領域61a、ゲート電極13q,ドレイン領域62f
の1組からユニットセルを構成していることを示してい
る。ソース領域61aは、この左側において、1組のソ
ース領域61a、ゲート電極13p,ドレイン領域62
eで他のユニットセルを構成している。又、図23では
図示を省略したドレイン領域62fの右側では、1組の
ソース領域61b、ゲート電極13r,ドレイン領域6
2fで更に他のユニットセルを構成している(図22参
照)。こうして、図22に示すようにユニットセルが複
数個並列接続されてマルチチャネル構造のMESFET
202を構成している。
The semiconductor device according to the second embodiment (ME
FIG. 23 shows an enlarged cross-sectional view of the structure of the unit cell in the element main operation region of the (SFET) 202. In FIG. 23, the source region 61a, the gate electrode 13q, and the drain region 62f
The unit cell is constituted from one set of the above. On the left side, the source region 61a includes a set of a source region 61a, a gate electrode 13p, and a drain region 62.
e constitutes another unit cell. On the right side of the drain region 62f, not shown in FIG. 23, one set of the source region 61b, the gate electrode 13r, and the drain region 6
2f constitutes another unit cell (see FIG. 22). In this way, as shown in FIG. 22, a plurality of unit cells are connected in parallel to form a multi-channel MESFET.
202.

【0059】図23では、MESFET20の1つのシ
ョットキゲート電極13qの構造を示す。他のゲート電
極13p,13r,・・・・・,13wも全く同一の断面構
造であることは勿論である。即ち、ショットキゲート電
極13qは、半導体基体1、この半導体基体1の表面に
配置されたフィールド絶縁膜5、フィールド絶縁膜5の
開口部において半導体基体1の上に形成されたバリアメ
タル層8、バリアメタル層8の上に配置されたAl膜
9、このAl膜9の上に配置されたカバーメタル層51
とを少なくとも備える。なお、図23において、ソース
電極7Sとドレイン電極7Dとの間のフィールド絶縁膜
5は省略可能である。例えば、フィールド絶縁膜5は、
その開口部が素子主動作領域のほぼ全面を露出するよう
に構成されていてもかまわない。つまり、フィールド絶
縁膜5が素子分離領域の素子分離絶縁膜を兼ねる構造で
も良い。フィールド絶縁膜5が素子分離領域の素子分離
絶縁膜を兼ねる場合は、フィールド絶縁膜5の開口部の
内部に複数のソース電極7S及びドレイン電極7Dが配
置される。即ち、複数のソース電極7S及びドレイン電
極7Dの形成時に、既に対向するソース電極7Sとドレ
イン極7Dとの間のフィールド絶縁膜5が除去されてい
る構造でもかまわない。
FIG. 23 shows the structure of one Schottky gate electrode 13q of the MESFET 20. Of course, the other gate electrodes 13p, 13r,..., 13w have exactly the same sectional structure. That is, the Schottky gate electrode 13q includes the semiconductor substrate 1, the field insulating film 5 disposed on the surface of the semiconductor substrate 1, the barrier metal layer 8 formed on the semiconductor substrate 1 in the opening of the field insulating film 5, the barrier, Al film 9 disposed on metal layer 8, cover metal layer 51 disposed on Al film 9
At least. In FIG. 23, the field insulating film 5 between the source electrode 7S and the drain electrode 7D can be omitted. For example, the field insulating film 5
The opening may be configured to expose substantially the entire surface of the element main operation region. That is, a structure in which the field insulating film 5 also functions as an element isolation insulating film in an element isolation region may be used. When the field insulating film 5 also serves as an element isolation insulating film in the element isolation region, a plurality of source electrodes 7S and drain electrodes 7D are arranged inside the opening of the field insulating film 5. In other words, a structure in which the field insulating film 5 between the opposing source electrode 7S and drain electrode 7D has already been removed when the plurality of source electrodes 7S and drain electrodes 7D are formed may be used.

【0060】図23において、カバーメタル層51は、
第1の実施の形態と同様に6A族遷移元素からなる第1
遷移元素薄膜10、この第1遷移元素薄膜10の上部の
遷移元素酸化膜10A、及び遷移元素酸化膜10Aの上
部の第2遷移元素薄膜11とから構成されている。第1
の実施の形態で説明したように、第1遷移元素薄膜10
と第2遷移元素薄膜11と間に遷移元素酸化膜10Aが
介在されている積層構造とすることにより、カバーメタ
ル層51の拡散防止作用が、6A族遷移元素のみからな
る金属層に比較して大きくなる。第1遷移元素薄膜10
及び第2遷移元素薄膜11間に遷移元素酸化膜10Aが
形成されることによって、実質的な6A族遷移元素薄膜
の膜厚を稼ぐと共に、第1遷移元素薄膜10及び第2遷
移元素薄膜11膜間の密着性が劣化することも防止する
ことが出来る。
In FIG. 23, the cover metal layer 51
As in the first embodiment, the first element made of a 6A group transition element is used.
It is composed of a transition element thin film 10, a transition element oxide film 10A on the first transition element thin film 10, and a second transition element thin film 11 on the transition element oxide film 10A. First
As described in the first embodiment, the first transition element thin film 10
With the laminated structure in which the transition element oxide film 10A is interposed between the second transition element thin film 11 and the second transition element thin film 11, the diffusion prevention effect of the cover metal layer 51 is smaller than that of the metal layer composed of only the 6A transition element. growing. First transition element thin film 10
The transition element oxide film 10A is formed between the second transition element thin film 11 and the second transition element thin film 11, thereby increasing the substantial thickness of the group 6A transition element thin film and the first transition element thin film 10 and the second transition element thin film 11 It is also possible to prevent the adhesion between them from deteriorating.

【0061】第1の実施の形態で説明したように、第1
遷移元素薄膜10の膜厚は15nm〜100nm、遷移
元素酸化膜10Aの膜厚は0.7nm〜10nm、第2
遷移元素薄膜11の膜厚は、15nm〜100nm程度
に設定すれば良い。このような膜厚の範囲に設定するこ
とにより、膜剥がれを抑制し、且つ拡散防止作用(拡散
バリア効果)を高く維持出来る。6A族の遷移元素とし
てMoが好ましく、この場合は、図23における遷移元
素酸化膜10Aは、モリブデン酸化膜(MoO )10
Aとなる。Mo及びMoOの複合膜(Mo積層構造
膜)は、緩衝フッ酸溶液及びアルカリ系現像液に対して
エッチング耐性を有し、且つ下地層16のAl原子が拡
散しにくいため、拡散バリア層として有効に機能する。
図23では、半導体基体1の上に、順次、バリアメタル
膜としてのTi膜8、Al膜9、第1遷移元素薄膜とし
ての第1Mo膜10、遷移元素酸化膜としてのMoO
膜10A、第2遷移元素薄膜としての第2Mo膜を積層
している。
As described in the first embodiment, the first
The thickness of the transition element thin film 10 is 15 nm to 100 nm,
The thickness of the element oxide film 10A is 0.7 nm to 10 nm,
The thickness of the transition element thin film 11 is about 15 nm to 100 nm.
Should be set to. The thickness should be set in such a range.
With this, film peeling is suppressed, and the diffusion preventing action (diffusion
Barrier effect) can be kept high. Group 6A transition element
In this case, the transition source in FIG.
The silicon oxide film 10A is a molybdenum oxide film (MoO x) 10
A. Mo and MoOxComposite film (Mo laminated structure)
Film) against buffered hydrofluoric acid solution and alkaline developer
It has etching resistance and Al atoms in the underlayer 16 are expanded.
Since it hardly disperses, it functions effectively as a diffusion barrier layer.
In FIG. 23, a barrier metal is
Ti film 8, Al film 9, and first transition element thin film
First Mo film 10, MoO as transition element oxide filmx
Film 10A, second Mo film as second transition element thin film laminated
are doing.

【0062】本発明の第2の実施の形態に係るMESF
ET202の製造方法は、基本的に図4〜図15に示し
たHEMT201の場合と同様である。
The MESF according to the second embodiment of the present invention
The method of manufacturing the ET 202 is basically the same as that of the HEMT 201 shown in FIGS.

【0063】(1)先ず、半絶縁性GaAs基板1Aの
上に、順次、厚さ300〜500nmのn型GaAsか
らなるバッファ層1B、厚さ200〜500nmのn
型GaAsからなる能動層1K、厚さ5〜10nmのn
型GaAsからなるオーミックコンタクト層(図示省
略)を連続的にエピタキシャル成長し、半導体基体10
2を得る。この半導体基体102の全面にレジスト(図
示省略)を塗布し、フォトリソグラフィー技術により露
光・現像を行ってレジストのパターニングを行い、メサ
エッチング用マスクを形成する。このメサエッチング用
マスクを用い、図4及び図5に示すように、半導体基体
102の一方の主面側に、両側縁に複数の食い込み溝2
Aが形成された素子主動作領域用台状部2、素子主動作
領域用台状部2の一方に位置する接続パッド形成領域と
しての2つのソースパッド用台状部3a,3b、素子主
動作領域用台状部2の他方に位置する接続パッド形成領
域としての1つのドレインパッド用台状部4とをメサエ
ッチング工程により形成する。
(1) First, on a semi-insulating GaAs substrate 1A, a buffer layer 1B made of n-type GaAs having a thickness of 300 to 500 nm and an n layer having a thickness of 200 to 500 nm are sequentially formed.
Layer 1K made of n-type GaAs, n having a thickness of 5 to 10 nm
An ohmic contact layer (not shown) made of + type GaAs is continuously epitaxially grown to form a semiconductor substrate 10.
Get 2. A resist (not shown) is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 102, and is exposed and developed by photolithography to pattern the resist, thereby forming a mesa etching mask. Using this mesa etching mask, as shown in FIG. 4 and FIG.
The element main operation region trapezoidal portion 2 where A is formed, two source pad trapezoidal portions 3a and 3b as connection pad formation regions located on one side of the element main operation region trapezoidal portion 2, element main operation One drain pad trap portion 4 as a connection pad formation region located on the other side of the region trap portion 2 is formed by a mesa etching process.

【0064】(2)次に、全面にレジスト(図示省略)
を塗布し、フォトリソグラフィー技術により露光・現像
を行ってレジストのパターニングを行い、リセスエッチ
ング用マスクを形成する。このリセスエッチング用マス
クを用い、反応性イオンエッチング(RIE)により、
ソース/ドレイン領域として必要な場所のみにオーミッ
クコンタクト層を残留させ、これ以外の部分のオーミッ
クコンタクト層1Gを選択的に除去し能動層1Kを露出
させる。これにより複数のソース領域(オーミックコン
タクト領域)61a,61b,・・・・・,61d及び複数
のドレイン領域(オーミックコンタクト領域)62e,
62f,・・・・・,62iが形成される。RIEは、能動
層1Kが露出するまで行い、ゲート電極形成予定部分に
凹部(リセス)を形成する。このリセスエッチング工程
により、凹部に囲まれた凸部として、ソース領域61
a,61b,・・・・・,61d及びドレイン領域62e,
62f,・・・・・,62iが、それぞれ複数個形成され
る。そして、リセスエッチング工程の終了後に、レジス
トを除去し、CVD法等により、図6に示すように、能
動層1Kの表面にSiOからなるフィールド絶縁膜5
を全面に堆積させる。
(2) Next, a resist (not shown) is formed on the entire surface.
Is applied, exposure and development are performed by photolithography technology to pattern the resist, thereby forming a recess etching mask. Using this recess etching mask, reactive ion etching (RIE)
The ohmic contact layer is left only at a location required as a source / drain region, and the other portion of the ohmic contact layer 1G is selectively removed to expose the active layer 1K. Thereby, a plurality of source regions (ohmic contact regions) 61a, 61b,..., 61d and a plurality of drain regions (ohmic contact regions) 62e,
62f,..., 62i are formed. The RIE is performed until the active layer 1K is exposed, and a recess (recess) is formed in a portion where a gate electrode is to be formed. By this recess etching step, the source region 61 is formed as a convex portion surrounded by the concave portion.
, 61d and the drain region 62e,
, 62i are formed in plurality. Then, after the end of the recess etching process, the resist is removed, a CVD method, or the like as shown in FIG. 6, the field insulating film 5 made of SiO x on the surface of the active layer 1K
Is deposited on the entire surface.

【0065】この後の工程は、半導体基体102の断面
構造が半導体基体101とは異なることを考慮すれば、
第1の実施の形態に係るHEMT201の製造方法と全
く同一であるので、重複した記載を省略する。このよう
な製造方法で製造したMESFET202では、図23
に示すようなゲート電極13の構造をしているので、ゲ
ート電極13を構成するAl膜9が、上層の第1Mo膜
10、遷移元素酸化膜(MoO膜)10A、第2Mo
膜11の積層構造膜で保護される。したがって、製造工
程の途中において、アルカリ系現像液や酸化膜エッチン
グ液などより腐食されることがなく、ゲート電極13
p,13q,13r,・・・・・,13wの特性の劣化が抑
制され、高い製造歩留まりと信頼性を達成出来る。又、
ゲート電極13p,13q,13r,・・・・・,13w
は、第1Mo膜10、遷移元素酸化膜(MoO膜)1
0A、第2Mo膜11からなる積層構造膜を採用してい
るので、Alが拡散しにくく、逆にMoがAl膜9を通
過してショットキ層1Fと反応することもない。このた
め、半導体基体1と良好なショットキ特性を有する。こ
のため、MESFET202の高い変換コンダクタンス
gmが得られ、高周波特性を向上させることが出来る。
In the subsequent steps, considering that the cross-sectional structure of the semiconductor substrate 102 is different from that of the semiconductor substrate 101,
Since it is completely the same as the method of manufacturing the HEMT 201 according to the first embodiment, a duplicate description will be omitted. In the MESFET 202 manufactured by such a manufacturing method, FIG.
Since the structure of the gate electrode 13 is as shown in FIG. 1, the Al film 9 constituting the gate electrode 13 includes an upper first Mo film 10, a transition element oxide film (MoO x film) 10A, and a second Mo film.
The film 11 is protected by the laminated structure film. Therefore, the gate electrode 13 is not corroded by an alkaline developing solution or an oxide film etching solution during the manufacturing process.
Deterioration of the characteristics of p, 13q, 13r,..., 13w is suppressed, and a high production yield and high reliability can be achieved. or,
Gate electrodes 13p, 13q, 13r,..., 13w
Is a first Mo film 10, a transition element oxide film (MoO x film) 1
Since the laminated structure film including the first Mo and the second Mo film 11 is employed, Al is not easily diffused, and conversely, Mo does not pass through the Al film 9 and react with the Schottky layer 1F. For this reason, the semiconductor substrate 1 has good Schottky characteristics. Therefore, a high conversion conductance gm of the MESFET 202 is obtained, and the high frequency characteristics can be improved.

【0066】(その他の実施の形態)上記の本発明の第
1及び第2の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図
面はこの発明を限定するものであると理解すべきではな
い。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実
施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other Embodiments) It should not be understood that the description and drawings constituting a part of the disclosure of the first and second embodiments of the present invention limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0067】例えば、第1及び第2の実施の形態では、
6A族遷移元素として、Moを例示したが、Mo以外に
も周知のようにCr、W等が使用可能である。6A族遷
移元素としてCrを使用する場合は、カバーメタル層と
して第1Cr膜/CrO/第2Cr膜から構成するこ
とが好ましい。また、第1遷移元素薄膜と第2遷移元素
薄膜とを互いに異なる6A族遷移元素で構成しても良
い。例えば、Cr膜/MoO/Mo膜、Cr膜/Cr
/Mo膜、Mo膜/MoO/Cr膜、Mo膜/C
rO/Cr膜、W膜/WO/Mo膜、W膜/MoO
/Mo膜等の構造でもかまわない。
For example, in the first and second embodiments,
Although Mo is exemplified as the group 6A transition element, Cr, W, and the like can be used in addition to Mo, as is well known. When Cr is used as the group 6A transition element, it is preferable that the cover metal layer be composed of a first Cr film / CrO x / second Cr film. Further, the first transition element thin film and the second transition element thin film may be made of different Group 6A transition elements. For example, Cr film / MoO x / Mo film, Cr film / Cr
O x / Mo film, Mo film / MoO x / Cr film, Mo film / C
rO x / Cr film, W film / WO x / Mo film, W film / MoO
A structure such as an x / Mo film may be used.

【0068】第1及び第2の実施の形態では、バリアメ
タル層8としてTiを例示したが、Ti以外に、Ti
W、TiN、或いはメタルシリサイド等が使用可能であ
る。
In the first and second embodiments, Ti is exemplified as the barrier metal layer 8.
W, TiN, metal silicide, or the like can be used.

【0069】又、第1の実施の形態で説明したHEMT
は種々の構造があり、第1の実施の形態に開示されたH
EMTにこの発明を限定するものではない。例えば、半
絶縁性GaAs基板の上に、n型GaAsからなるバッ
ファ層を介して、厚さ3〜15nmのn型AlGaAs
からなる電子供給層、厚さ2〜5nmのn型AlGa
Asからなるスペーサ層、厚さ15〜55nmのn
GaAsからなるチャネル層、厚さ10〜25nmのn
型GaAsからなるショットキ層とを積層して構成した
逆構造のHEMTでも良い。更にこれらを組み合わせた
第1電子供給層(下層電子供給層)と第2電子供給層
(上層電子供給層)とを有するHEMTでも良い。され
ている。半絶縁性GaAs基板の代わりに半絶縁性In
P基板を用いても良く、AlGaAs/InGaAs、
AlGaAs/GaAsヘテロ接合以外のAlInAs
/InGaAs、Si/SiGe等のヘテロ接合を用い
たHEMTでもかまわない。
Further, the HEMT described in the first embodiment
Has various structures, and H is disclosed in the first embodiment.
The invention is not limited to EMT. For example, an n-type AlGaAs having a thickness of 3 to 15 nm is formed on a semi-insulating GaAs substrate via an n-type GaAs buffer layer.
Electron supply layer made of n - type AlGa having a thickness of 2 to 5 nm
A spacer layer made of As, a channel layer made of n - type GaAs having a thickness of 15 to 55 nm, and an n layer having a thickness of 10 to 25 nm.
A HEMT having an inverted structure formed by laminating a Schottky layer made of GaAs may be used. Further, a HEMT having a first electron supply layer (lower electron supply layer) and a second electron supply layer (upper electron supply layer) in which these are combined may be used. Have been. Instead of semi-insulating GaAs substrate, semi-insulating In
A P substrate may be used, and AlGaAs / InGaAs,
AlInAs other than AlGaAs / GaAs heterojunction
A HEMT using a heterojunction such as / InGaAs or Si / SiGe may be used.

【0070】本発明の第1及び第2の実施の形態におい
ては、素子主動作領域を図1に示すように素子主動作領
域用台状部2に設け、外部回路接続領域を素子主動作領
域用台状部2とは別の台状部若しくは、台状部と台状部
の間の凹部底部に設けた構造を示した。しかし、半導体
基体の表面を平坦としプロトン照射による素子分離領域
を設け、この素子分離領域の表面を外部回路接続領域と
して用いても良い。又、U溝及びU溝に埋め込まれた素
子分離絶縁膜で素子分離領域を設け、この素子分離領域
の表面を外部回路接続領域として用いても良い。
In the first and second embodiments of the present invention, the element main operation region is provided on the element main operation region base 2 as shown in FIG. The structure provided on the trapezoidal portion different from the trapezoidal portion 2 or on the bottom of the concave portion between the trapezoidal portions is shown. However, the surface of the semiconductor substrate may be flattened to provide an element isolation region by proton irradiation, and the surface of the element isolation region may be used as an external circuit connection region. Alternatively, an element isolation region may be provided by a U-groove and an element isolation insulating film embedded in the U-groove, and the surface of the element isolation region may be used as an external circuit connection region.

【0071】又、本発明の半導体装置としては、第1の
実施の形態で説明したHEMT、或いは第2の実施の形
態で説明するMESFETに限定されるものではない。
例えば、ショットキダイオード、ショットキゲート型S
IT、ショットキゲート型サイリスタ等の個別半導体素
子、或いはこれらからなる半導体集積回路でも良いこと
は勿論である。更に、化合物半導体を基礎とした半導体
装置に限定されず、Si等の単元素半導体でもかまわな
い。
The semiconductor device of the present invention is not limited to the HEMT described in the first embodiment or the MESFET described in the second embodiment.
For example, Schottky diode, Schottky gate type S
Needless to say, it may be an individual semiconductor element such as an IT or a Schottky gate thyristor, or a semiconductor integrated circuit composed of these. Furthermore, the semiconductor device is not limited to a semiconductor device based on a compound semiconductor, and may be a single element semiconductor such as Si.

【0072】更に、第1の実施の形態の説明において
は、ゲート・ボンディングパッド19GPをはじめとし
て、ソース配線19S、ドレイン配線19Dなどをリフ
トオフ法にて形成したが、これに限定されるものではな
く、通常のレジストパターニングとエッチング技術を用
いた手法を用いても良い。
Further, in the description of the first embodiment, the gate wiring pad 19GP, the source wiring 19S, the drain wiring 19D, and the like are formed by the lift-off method. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a technique using ordinary resist patterning and etching techniques may be used.

【0073】化学量論的組成のシリコン窒化膜(Si3
4)は、緩衝フッ酸溶液ではエッチングされない。し
かし、非化学量論的組成のシリコン窒化膜(Si
)、或いは酸素を含むシリコン酸化窒化膜(SiO
)の内には、緩衝フッ酸溶液でエッチングされる
ものがある。また、リンガラス(PSG)等の不純物を
含む酸化膜も緩衝フッ酸溶液でエッチング可能である。
したがって、本発明の層間絶縁膜は酸化膜(SiO
のみに限定されるものではなく、緩衝フッ酸溶液でエッ
チング可能なすべての絶縁膜が対象となる。
A silicon nitride film having a stoichiometric composition (Si 3
N 4 ) is not etched by the buffered hydrofluoric acid solution. However, a non-stoichiometric silicon nitride film (Si
N x ) or a silicon oxynitride film containing oxygen (SiO
Some of xN y ) are etched with a buffered hydrofluoric acid solution. An oxide film containing impurities such as phosphorus glass (PSG) can also be etched with a buffered hydrofluoric acid solution.
Therefore, the interlayer insulating film of the present invention is an oxide film (SiO x ).
However, the present invention is not limited to this, but covers all insulating films that can be etched with a buffered hydrofluoric acid solution.

【0074】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、電極膜の最上層のカバ
ーメタル層が緩衝フッ酸溶液に対してエッチング耐性を
有するため、絶縁膜を開口して電極膜を露出させる場合
に、エッチング工程によりショットキメタル層(Al)
にコロージョンやアフターコロージョンなどの腐食を防
止する効果がある。
According to the present invention, the uppermost cover metal layer of the electrode film has an etching resistance to the buffered hydrofluoric acid solution. By Schottky metal layer (Al)
Has the effect of preventing corrosion such as corrosion and after-corrosion.

【0076】本発明によれば、電極膜の最上層のカバー
メタル層は、アルカリ系現像液に対してエッチング耐性
を有するため、リフトオフ法を用いてカバーメタル層の
上に接続パッドや層間配線部材を形成する場合に、アル
カリ系現像液でショットキメタル層としてのAl膜が腐
食されるのを防止出来る。
According to the present invention, since the uppermost cover metal layer of the electrode film has etching resistance to an alkali-based developer, connection pads and interlayer wiring members are formed on the cover metal layer by a lift-off method. In the case of forming Al, it is possible to prevent the Al film as the Schottky metal layer from being corroded by the alkali-based developer.

【0077】又、本発明によれば、カバーメタル層の構
造を所定の構造に設定することにより、膜剥がれを抑制
することが出来る。又、Al膜とカバーメタル層とが反
応することもなく、半導体層とショットキ接合をなすゲ
ート電極の特性を劣化させることを防止出来る。
Further, according to the present invention, the peeling of the film can be suppressed by setting the structure of the cover metal layer to a predetermined structure. Further, the Al film and the cover metal layer do not react with each other, so that it is possible to prevent the characteristics of the gate electrode forming the Schottky junction with the semiconductor layer from deteriorating.

【0078】更に、本発明によれば、Al膜にコロージ
ョンやアフターコロージョンなどの腐食が発生するのを
防止出来る製造方法を提供することが出来る。そして、
ショットキ特性の良好なゲート電極を備えた半導体装置
を効率よく製造することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of preventing the occurrence of corrosion such as corrosion and after-corrosion in the Al film. And
A semiconductor device having a gate electrode with good Schottky characteristics can be manufactured efficiently.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device (HEMT) according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のC−C断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line CC of FIG.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の構造を示す模式的な断面図
である。
FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a structure of a gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る半導体装置(HEMT)の製造方
法の本発明の第1の実施の形態における製造工程を示す
平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a manufacturing process in a first embodiment of the present invention in a method for manufacturing a semiconductor device (HEMT) according to the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a manufacturing step of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図11】図10のA−A断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of FIG. 10;

【図12】図13のB−B断面図である。FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図13】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a manufacturing step of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)の製造工程を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 16 is an essential part cross sectional view showing the step of forming the gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention;

【図17】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 17 is an essential part cross sectional view showing the step of forming the gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention;

【図18】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention;

【図20】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 20 is an essential part cross sectional view showing the step of forming the gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention;

【図21】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
(HEMT)のゲート電極の形成工程を示す要部断面図
である。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode of the semiconductor device (HEMT) according to the first embodiment of the present invention;

【図22】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
(MESFET)の模式的な断面図である。
FIG. 22 is a schematic sectional view of a semiconductor device (MESFET) according to a second embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
(MESFET)のゲート電極の構造を示す模式的な断
面図である。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a gate electrode of a semiconductor device (MESFET) according to a second embodiment of the present invention.

【図24】従来の半導体装置のゲート電極の形成工程を
示す要部断面図である。
FIG. 24 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode of a conventional semiconductor device.

【図25】従来の半導体装置のゲート電極の形成工程を
示す要部断面図である。
FIG. 25 is a fragmentary cross-sectional view showing a step of forming a gate electrode of a conventional semiconductor device.

【図26】従来の半導体装置のゲート電極のAl拡散を
説明する断面説明図である。
FIG. 26 is an explanatory cross-sectional view illustrating Al diffusion of a gate electrode of a conventional semiconductor device.

【図27】従来の半導体装置のゲート電極における膜剥
がれを示す断面説明図である。
FIG. 27 is an explanatory sectional view showing film peeling at a gate electrode of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 半導体基板(半絶縁性GaAs基板) 1B バッファ層(n型GaAs) 1C チャネル層(n型InGaAs) 1D スペーサ層(n型AlGaAs) 1E 電子供給層(n型AlGaAs) 1F ショットキ層(n型AlGaAs) 1G オーミックコンタクト層(n型InGaAs) 1K 能動層(n型GaAs) 2 素子主動作領域用台状部 2A 食い込み溝 3a,3b ソースパッド用台状部 4 ドレインパッド用台状部 5,85 フィールド絶縁膜 6,18,33,39 レジスト 7S ソース電極 7SPa,7SPb ソースパッド下地層 7D ドレイン電極 7DP ドレインパッド下地層 8 バリアメタル層(Ti膜) 9 ショットキメタル層(Al膜) 10 第1遷移元素薄膜(第1Mo膜) 10A 遷移元素酸化膜(MoO膜) 11 第2遷移元素薄膜(第2Mo膜) 13p,13q,13r,・・・・・,13w ゲート電極 14、15 ゲート配線 16,32 ゲートパッド下地層 19S ソース配線 19SPa,19SPb ソース・ボンディングパッド 19D ドレイン配線 19DP ドレイン・ボンディングパッド 19GP,34A ゲート・ボンディングパッド 21,81 層間絶縁膜 21A 開口 31SP ソースパッドコンタクトホール 31S ソース電極コンタクトホール 31DP ドレインパッドコンタクトホール 31D ドレイン電極コンタクトホール 31GP ゲートパッドコンタクトホール 34 Auの薄膜(配線材料)35 Al膜 36 Mo膜 37 膜剥がれ 38 Ti膜 51 カバーメタル層 61a,61b,・・・・・,61d ソース領域 62e,62f,・・・・・,62i ドレイン領域 101,102,103,104 半導体基体 201 HEMT 202 MESFET1A Semiconductor substrate (semi-insulating GaAs substrate) 1B Buffer layer (n-type GaAs) 1C Channel layer (n - type InGaAs) 1D Spacer layer (n - type AlGaAs) 1E Electron supply layer (n-type AlGaAs) 1F Schottky layer (n Type AlGaAs) 1G ohmic contact layer (n + type InGaAs) 1K active layer (n type GaAs) 2 trapezoid for element main operation area 2A biting groove 3a, 3b trapezoid for source pad 4 trapezoid for drain pad 5,85 field insulating film 6,18,33,39 resist 7S source electrode 7SPa, 7SPb source pad underlayer 7D drain electrode 7DP drain pad underlayer 8 barrier metal layer (Ti film) 9 Schottky metal layer (Al film) 10th 1 transition element thin film (first Mo film) 10A transition element oxide film ( oO x film) 11 second transition element thin film (first 2Mo film) 13p, 13q, 13r, ····· , 13w gate electrodes 14 and 15 gate line 16, 32 a gate pad underlayer 19S source wiring 19SPa, 19SPb source Bonding pad 19D drain wiring 19DP drain bonding pad 19GP, 34A gate bonding pad 21, 81 interlayer insulating film 21A opening 31SP source pad contact hole 31S source electrode contact hole 31DP drain pad contact hole 31D drain electrode contact hole 31GP gate pad contact hole 34 Thin film of Au (wiring material) 35 Al film 36 Mo film 37 Peeling of film 38 Ti film 51 Cover metal layer 61a, 61b,..., 61d saw Regions 62e, 62f, ·····, 62i drain regions 101, 102, 103, 104 semiconductor substrate 201 HEMT 202 MESFET

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/812 Fターム(参考) 4M104 AA05 BB14 BB30 CC05 DD64 DD68 FF17 GG12 HH08 HH20 5F005 AE09 BB02 GA01 5F102 FB01 GA01 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK05 GL04 GM04 GM05 GM06 GM08 GN04 GN05 GQ01 GQ03 GR04 GT00 GT02 GT03 GV03 GV07 GV08 HC01 HC19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/812 F-term (Reference) 4M104 AA05 BB14 BB30 CC05 DD64 DD68 FF17 GG12 HH08 HH20 5F005 AE09 BB02 GA01 5F102 FB01 GA01 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK05 GL04 GM04 GM05 GM06 GM08 GN04 GN05 GQ01 GQ03 GR04 GT00 GT02 GT03 GV03 GV07 GV08 HC01 HC19

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体の上に形成されるバリアメタ
ル層と、 前記バリアメタル層の上に配置されたアルミニウム(A
l)膜と、 該アルミニウム膜の上に配置された6A族遷移元素及び
該6A族遷移元素の酸化膜との複合膜からなるカバーメ
タル層とからなることを特徴とする半導体装置用電極。
A barrier metal layer formed on a semiconductor base; and an aluminum (A) disposed on the barrier metal layer.
1) An electrode for a semiconductor device, comprising: a film; and a cover metal layer formed of a composite film of a group 6A transition element and an oxide film of the group 6A transition element disposed on the aluminum film.
【請求項2】 前記カバーメタル層は、前記6A族遷移
元素からなる第1遷移元素薄膜、該第1遷移元素薄膜の
上部の前記酸化膜、及び前記酸化膜の上部の第2遷移元
素薄膜とから構成されていることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置用電極。
2. The cover metal layer includes a first transition element thin film made of the group 6A transition element, the oxide film on the first transition element thin film, and a second transition element thin film on the oxide film. 2. The method according to claim 1, wherein
The electrode for a semiconductor device according to the above.
【請求項3】 前記第1遷移元素薄膜の膜厚は、15n
m〜100nmであることを特徴とする請求項2に記載
の半導体装置用電極。
3. The film thickness of the first transition element thin film is 15n.
3. The electrode for a semiconductor device according to claim 2, wherein the thickness is from m to 100 nm.
【請求項4】 前記酸化膜の膜厚は、0.7nm〜10
nmであることを特徴とする請求項2又は請求項3に記
載の半導体装置用電極。
4. The oxide film has a thickness of 0.7 nm to 10 nm.
The semiconductor device electrode according to claim 2, wherein the thickness is nm.
【請求項5】 前記第2遷移元素薄膜の膜厚は、15n
m〜100nmであることを特徴とする請求項2〜4の
いずれか1項記載の半導体装置用電極。
5. The film thickness of the second transition element thin film is 15 n
The electrode for a semiconductor device according to claim 2, wherein the thickness is from m to 100 nm.
【請求項6】 前記6A族の遷移元素は、モリブデン
(Mo)であることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か1項記載の半導体装置用電極。
6. The electrode for a semiconductor device according to claim 1, wherein the transition element of Group 6A is molybdenum (Mo).
【請求項7】 半導体基体と、 該半導体基体の表面に配置されたフィールド絶縁膜と、 前記半導体基体の素子主動作領域に設けられた前記フィ
ールド絶縁膜の開口部において、前記半導体基体の上に
形成されたバリアメタル層と、 前記バリアメタル層の上に配置されたアルミニウム(A
l)膜と、 該アルミニウム膜の上に配置された6A族遷移元素及び
該6A族遷移元素の酸化膜との複合膜からなるカバーメ
タル層とからなるゲート電極を備えることを特徴とする
半導体装置。
7. A semiconductor substrate, a field insulating film disposed on a surface of the semiconductor substrate, and an opening of the field insulating film provided in an element main operation area of the semiconductor substrate, wherein A barrier metal layer formed, and aluminum (A) disposed on the barrier metal layer.
1) A semiconductor device comprising: a gate electrode including a film and a cover metal layer formed of a composite film of a group 6A transition element and an oxide film of the group 6A transition element disposed on the aluminum film. .
【請求項8】 前記半導体装置は前記素子主動作領域に
隣接して設けられた外部回路接続領域を更に有し、 前記ゲート電極は前記外部回路接続領域に設けられた前
記フィールド絶縁膜の上部にまで延長形成され、該外部
回路接続領域において前記ゲート電極と同一の積層構造
を有するゲートパッド下地層を構成していることを特徴
とする請求項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device further includes an external circuit connection region provided adjacent to the element main operation region, and the gate electrode is provided on the field insulating film provided in the external circuit connection region. 8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a gate pad base layer is formed so as to extend to the external circuit connection region and has the same laminated structure as the gate electrode in the external circuit connection region.
【請求項9】 前記フィールド絶縁膜の上部に配置され
た層間絶縁膜と、 前記ゲートパッド下地層の表面に設けられた前記層間絶
縁膜の開口部において、前記ゲートパッド下地層に接続
される外部回路接続用金属配線層を更に有することを特
徴とする請求項8記載の半導体装置。
9. An interlayer insulating film disposed on the field insulating film and an external portion connected to the gate pad underlayer at an opening of the interlayer insulating film provided on a surface of the gate pad underlayer. 9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a metal wiring layer for circuit connection.
【請求項10】 前記カバーメタル層は、前記6A族遷
移元素からなる第1遷移元素薄膜、該第1遷移元素薄膜
の上部の前記酸化膜、及び前記酸化膜の上部の第2遷移
元素薄膜とから構成されていることを特徴とする請求項
7〜9のいずれか1項記載の半導体装置。
10. The cover metal layer includes a first transition element thin film made of the group 6A transition element, the oxide film on the first transition element thin film, and a second transition element thin film on the oxide film. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device comprises:
【請求項11】 前記第1遷移元素薄膜の膜厚は、15
nm〜100nmであることを特徴とする請求項10に
記載の半導体装置。
11. The film thickness of the first transition element thin film is 15
The semiconductor device according to claim 10, wherein the thickness is in the range of nm to 100 nm.
【請求項12】 前記酸化膜の膜厚は、0.7nm〜1
0nmであることを特徴とする請求項7〜11のいずれ
か1項記載の半導体装置。
12. The oxide film has a thickness of 0.7 nm to 1 nm.
The semiconductor device according to claim 7, wherein the thickness is 0 nm.
【請求項13】 前記第2遷移元素薄膜の膜厚は、15
nm〜100nmであることを特徴とする請求項10又
は11記載の半導体装置。
13. The film thickness of the second transition element thin film is 15
The semiconductor device according to claim 10, wherein the thickness is from 100 nm to 100 nm.
【請求項14】 前記6A族の遷移元素は、モリブデン
(Mo)であることを特徴とする請求項7〜13のいず
れか1項記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 7, wherein said group 6A transition element is molybdenum (Mo).
【請求項15】 半導体基体の表面にフィールド絶縁膜
を形成する工程と、 前記フィールド絶縁膜の一部を選択的に除去し、前記半
導体基体が露出する開口部を形成する工程と、 前記開口部の底部に露出した半導体基体の上部及び前記
フィールド絶縁膜の上部にバリアメタル層を堆積する工
程と、 前記バリアメタル層の上にアルミニウム(Al)膜を堆
積する工程と、 前記アルミニウム膜の上に、6A族遷移元素及び該6A
族遷移元素酸化膜との複合膜からなるカバーメタル層を
形成する工程と、 前記カバーメタル層、前記アルミニウム膜及び前記バリ
アメタル層を選択的に除去し、前記開口部の内部に前記
バリアメタル層、前記アルミニウム膜及び前記カバーメ
タル層とからなるゲート電極を形成する工程とを備える
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. A step of forming a field insulating film on a surface of a semiconductor substrate; a step of selectively removing a part of the field insulating film to form an opening exposing the semiconductor substrate; Depositing a barrier metal layer on the upper portion of the semiconductor substrate exposed on the bottom of the semiconductor device and on the field insulating film; depositing an aluminum (Al) film on the barrier metal layer; , 6A transition element and said 6A
Forming a cover metal layer comprising a composite film with a group III transition element oxide film; and selectively removing the cover metal layer, the aluminum film and the barrier metal layer, and forming the barrier metal layer inside the opening. Forming a gate electrode comprising the aluminum film and the cover metal layer.
【請求項16】 前記カバーメタル層は、前記アルミニ
ウム膜の上に第1モリブデン(Mo)膜を堆積した後、
該第1モリブデン膜の表面を酸化処理して前記6A族遷
移元素酸化膜を形成し、その後前記6A族遷移元素酸化
膜の上に第2モリブデン膜を堆積層して形成することを
特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 16, wherein the cover metal layer is formed by depositing a first molybdenum (Mo) film on the aluminum film.
The surface of the first molybdenum film is oxidized to form the group 6A transition element oxide film, and then a second molybdenum film is formed by depositing a layer on the group 6A transition element oxide film. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15.
【請求項17】 前記カバーメタル層の上に層間絶縁膜
を堆積する工程と、 該層間絶縁膜の上に第1レジストを塗布する工程と、 該第1レジストの一部を選択的に露光する工程と、 前記露光後の第1レジストを現像する工程と、 前記露光する工程及び現像する工程により形成されたエ
ッチングマスクを用いて、前記層間絶縁膜を緩衝フッ酸
溶液で、前記カバーメタル層の表面が露出するまでエッ
チングする工程とを更に有することを特徴とする請求項
15又は16記載の半導体装置の製造方法。
17. A step of depositing an interlayer insulating film on the cover metal layer, a step of applying a first resist on the interlayer insulating film, and selectively exposing a part of the first resist. A step of developing the first resist after the exposure; and an etching mask formed by the step of exposing and the step of developing. 17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, further comprising a step of performing etching until the surface is exposed.
【請求項18】 前記第1レジストを除去する工程と、 前記エッチングする工程液により形成された前記層間絶
縁膜の開口部の底部に露出した前記カバーメタル層及び
前記層間絶縁膜の上に第2レジストを塗布する工程と、 該第2レジストの一部を選択的に露光する工程と、 前記露光後の第2レジストをアルカリ系現像液で現像す
る工程とを更に有することを特徴とする請求項17記載
の半導体装置の製造方法。
18. A step of removing the first resist, and a step of removing a second resist on the cover metal layer and the interlayer insulating film exposed at a bottom of an opening of the interlayer insulating film formed by the etching process liquid. A step of applying a resist, a step of selectively exposing a part of the second resist, and a step of developing the exposed second resist with an alkaline developer. 18. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 17.
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