JP2000223476A

JP2000223476A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000223476A
Application number: JP11025362A
Authority: JP
Inventors: Hajime Matsuda; 一松田
Original assignee: Fujitsu Quantum Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Quantum Devices Ltd
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高融点金属膜をドライエッチングして断面が
矩形状或いは台形状の高融点金属膜のパターンを得る。【解決手段】化合物半導体基板１１上に高融点金属膜
１３を形成する工程と、高融点金属膜１３上にエッチン
グガスに対して高融点金属膜１３のエッチングレートと
等しいか又は大きいエッチングレートを有する上層膜１
４を形成する工程と、上層膜１４上にエッチングマスク
１５を形成する工程と、エッチングガスを用い、エッチ
ングマスク１５にしたがって上層膜１４と高融点金属膜
１３をエッチングし、高融点金属膜のパターン１３ｃを
形成する工程と、上層膜１４を除去する工程とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳細しくは、化合物半導体層上のタン
グステン（Ｗ）系の高融点金属膜をドライエッチングし
て配線又は電極を形成する半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、シリコン系の半導体集積回路装置
において高耐熱性という長所を利用してゲート配線や電
極の材料として高融点金属が多用されている。化合物半
導体系の電界効果トランジスタにおいてもその長所を利
用してゲート電極材料として高融点金属が用いられた例
がある。

【０００３】例えば、特開平２−３０２０３４号公報に
開示された例では、ゲート電極として下層から順にＷＮ
膜／Ｗ膜と積層された２層膜が用いられ、特開平４−２
４５６２６号公報に開示された例では、Ｗ−Ａｌの合金
膜が用いられている。その他、ＷＳｉ、ＴｉＷや、その
窒化物であるＷＳｉＮ、ＴｉＷＮ等が用いられている。

【０００４】図４（ａ）〜（ｄ）は、従来例であるゲー
ト電極材料として高融点金属を用いた化合物半導体電界
効果トランジスタの製造工程を示す断面図である。ま
ず、図４（ａ）に示すように、半絶縁性のＧａＡｓ基板
１にｎ型不純物を導入して活性層２を形成する。次い
で、図４（ｂ）に示すように、活性層２を形成したＧａ
Ａｓ基板１上に高融点金属膜３を形成したのち、図４
（ｃ）に示すように、高融点金属膜３上にレジストマス
ク４を形成する。続いて、レジストマスク４にしたがっ
て高融点金属膜３をドライエッチングし、ゲート電極３
ａを形成する。

【０００５】ところで、高融点金属膜３をドライエッチ
ングする場合、断面が矩形形状のものを得るため、下地
がシリコン基板のときにはエッチングガスとして塩素
（Ｃｌ ₂）や四塩化炭素（ＣＣｌ₄）等の塩素系のガス
を用いているが、ＧａＡｓ基板１のときにはこれらのガ
スはＧａＡｓ基板１をエッチングしてしまうため用いる
ことができない。このため、ＳＦ₆、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆
等のフッ素系ガスを用いる。

【０００６】次に、ゲート電極３ａをマスクとしてＧａ
Ａｓ基板１の表層にｎ型不純物を導入し、加熱して活性
化し、ゲート電極の両側にソース／ドレイン領域（Ｓ／
Ｄ領域）５ａ、５ｂを形成する。次いで、導電膜を形成
したのちパターニングしてＳ／Ｄ領域５ａ、５ｂと接触
するＳ／Ｄ電極６ａ、６ｂを形成し、電界効果トランジ
スタが完成する。

【０００７】上記従来例の製造方法では、高融点金属膜
３をドライエッチングする場合、ＳＦ₆、ＣＦ₄、Ｃ₂
Ｆ₆等のフッ素系ガスを用いているが、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ
₆等のような炭素を含むガスはエッチング中に有機物ポ
リマが生成するため、サイドエッチングを抑制する効果
があるものの、エッチングレートが低下してしまう。一
方、ＳＦ₆等の炭素を含まないガスを用いると、高融点
金属膜、例えばＷＳｉ膜のエッチングレートが上がるも
のの、図５（ａ）に示すように、アンダカットが生じ、
形成された高融点金属膜３ｂの断面が逆台形状となる。
このような場合、図５（ｂ）に示すように、イオン注入
によりこの高融点金属膜３ｂをマスクとして不純物を導
入し、Ｓ／Ｄ領域５ａ、５ｂを形成すると、ゲート電極
３ｂの直下とＳ／Ｄ領域５ａ、５ｂの間は非注入領域
（Ａ部）となるため、ソース抵抗が増大し、性能が低下
してしまう。

【０００８】そこで、ＳＦ₆とＣＦ₄の混合ガス、或い
はこれらにＣＨＦ₃を加えた混合ガスを用いてガス組成
を調整することにより、エッチングレートを保持しつ
つ、被エッチング膜の側壁部分に有機物ポリマを付着さ
せて横方向のエッチングレートを抑制し、アンダカット
が生じないようにしている。特に、ＣＨＦ₃を用いた場
合、プラズマ中でＨが解離し、ＳＦ₆から解離した余剰
なＦラジカルと反応して、ＨＦが生成するため、有機物
ポリマによる側壁保護効果と合わせて、アンダーカット
を抑える効果が大きい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電界効果ト
ランジスタの高性能化には、ゲート長の短縮が有効な手
段であるが、いわゆるショートチャネル効果が顕著にな
るため、チャネル領域の層厚を薄くする必要がある。チ
ャネル領域の層厚を薄くした場合、図６（ａ）に示すよ
うに、高融点金属膜のエッチング中にゲート電極３ｃ両
側のＧａＡｓ基板１がエッチングされると、図６（ｂ）
に示すように、ゲート電極３ｃ下のチャネル領域２とＳ
／Ｄ領域５ａ、５ｂとの接続部分（Ｂ部）の厚さが一層
薄くなってソース抵抗の増大を招く。したがって、高融
点金属膜のエッチング中にＧａＡｓ基板がエッチングさ
れないように、ＧａＡｓ基板に対する高融点金属膜のエ
ッチングレート比（以下、エッチング選択比と称す
る。）を十分に高くする必要がある。

【００１０】ＳＦ₆とＣＨＦ₃の混合ガスを用いた場
合、ＳＦ₆分圧を増加させると、ＷＳｉ膜のエッチング
レートが上がり、かつＧａＡｓ基板のエッチングレート
は低下するため、ＧａＡｓ基板と高融点金属膜の間のエ
ッチング選択比は十分に高くなる。ＧａＡｓ基板のエッ
チングレートが低下するのは以下の理由によると考えら
れる。すなわち、ＧａＡｓ基板とＦラジカルが反応して
ＧａＦ_X及びＡｓＦ_Xが生じるが、ＡｓＦ_Xの方がＧａ
Ｆ_Xよりも揮発性が高いため、ＧａＡｓ基板表面ではＡ
ｓが選択的にエッチングされてＧａＦ_Xが残り、これが
エッチング阻害要因となる。したがって、ＳＦ₆分圧を
増加させた場合、Ｆラジカルが増え、それだけ上記反応
が進み易くなるため、ＧａＡｓのエッチングレートが低
下するからであると考えられる。

【００１１】しかしながら、他方で、アンダカットが生
じてゲート電極の断面が逆台形状になってしまう。一
方、ＣＨＦ₃分圧を増加させると、ＣＨＦ₃添加による
有機物ポリマの生成によりＷＳｉ膜のエッチングレート
が下がるため、アンダカットを抑制することができる
が、他方でＳＦ₆の場合よりもＦラジカルが少なくなっ
て、ＧａＡｓ基板のエッチングレートが上がるため、Ｇ
ａＡｓ基板と高融点金属膜の間のエッチング選択比は低
下してしまう。

【００１２】このように、ゲート電極の断面が矩形状に
なるようにするとともに、ＧａＡｓ基板に対する高融点
金属膜のエッチング選択比を向上させることには限界が
ある。本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作さ
れたものであり、高融点金属膜をドライエッチングする
際に化合物半導体基板に対する高融点金属膜のエッチン
グレート比を十分に高めることができ、かつそのドライ
エッチングにより断面が矩形状或いは台形状の高融点金
属膜のパターンを得ることができる半導体装置の製造方
法を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、半導体装置の製造方法に係
り、化合物半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程
と、前記高融点金属膜上にエッチングガスに対して前記
高融点金属膜のエッチングレートと等しいか又は大きい
エッチングレートを有する上層膜を形成する工程と、前
記上層膜上にエッチングマスクを形成する工程と、前記
エッチングガスを用い、前記エッチングマスクにしたが
って上層膜と前記高融点金属膜をエッチングし、前記高
融点金属膜のパターンを形成する工程と、前記上層膜を
除去する工程とを有することを特徴とし、請求項２記載
の発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記高融点金属膜のパターンの断面形状が矩形状又
は台形状であることを特徴とし、請求項３記載の発明
は、請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記上層膜を除去する工程の後、前記高融点金属膜
のパターンをマスクとして前記化合物半導体基板に不純
物をイオン注入する工程を有することを特徴とし、請求
項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一に記載の
半導体装置の製造方法に係り、前記上層膜はＳｉＯＮ膜
であることを特徴とし、請求項５記載の発明は、請求項
１乃至３の何れか一に記載の半導体装置の製造方法に係
り、前記上層膜はＳｉＯＮ膜と反射防止膜からなる２層
膜であることを特徴とし、請求項６記載の発明は、請求
項１乃至５の何れか一に記載の半導体装置の製造方法に
係り、前記エッチングガスはＳＦ₆とＣＨＦ₃の混合ガ
スであることを特徴としている。

【００１４】以下に、上記本発明の構成により奏される
作用・効果を説明する。本発明の半導体装置の製造方法
においては、高融点金属膜の上にエッチングガスに対し
て高融点金属膜とエッチングレートが等しいか又は大き
いエッチングレートを有する上層膜を形成し、そのエッ
チングガスを用いて上層膜上に形成されたエッチングマ
スクにしたがってその上層膜と高融点金属膜とをドライ
エッチングしている。

【００１５】ドライエッチングの場合、一般に、エッチ
ングマスクの直下では、エッチングの初期において、基
板へ入射するエッチングガスのイオン流のうち、斜め方
向成分があってもエッチングマスクの直下には届かない
ため、横方向にはほとんどエッチングされない。エッチ
ングが進むにしたがって、エッチング面がエッチングマ
スクから遠ざかるため、斜め方向成分が十分に届くよう
になり、このため、被エッチング膜は大きく横方向にエ
ッチングされる。このようにして、エッチングの終点付
近では被エッチング膜の側壁は垂直に近い角度を有する
ようになる。

【００１６】従って、高融点金属膜上の上層膜の厚さを
適当に調節してエッチング面が高融点金属膜に達する前
に斜め方向成分が十分に届くようにすることで、上層膜
のエッチングレートが高融点金属のエッチングレートと
等しい場合には、矩形の断面形状を有する高融点金属膜
のパターンが形成される。また、同じく、上層膜のエッ
チングレートが高融点金属のエッチングレートよりも大
きい場合には、上層膜のサイドエッチング量が大きくな
るため、高融点金属膜の上部がエッチングガスに曝され
るようになるため高融点金属膜は台形状にエッチングさ
れる。なお、上層膜のエッチングレートが小さい場合に
は、高融点金属膜は逆台形状にエッチングされる。

【００１７】これにより、高融点金属膜のパターンが矩
形状や台形状の場合には、上層膜を除去した後の高融点
金属膜のパターンをマスクとしてイオン注入などで化合
物半導体基板の表層に高濃度領域を形成しようとすると
き、イオン流が遮られずに高融点金属膜のパターンの最
下部の形状に従って半導体基板に接触するため、高融点
金属膜のパターンの下部端部に接して高濃度領域が形成
されるので、高融点金属膜のパターンの下部周辺に非注
入領域を生じさせることはない。

【００１８】従って、高融点金属膜のパターンをゲート
電極として用いる場合、ゲート電極の両側にゲート電極
と近接してＳ／Ｄ領域を形成することができるため、ソ
ース抵抗の増大を抑制することができる。なお、高融点
金属膜のパターンが逆台形状の場合は、上方の庇によっ
てイオン流が遮られるため、高融点金属膜のパターンの
下部周辺に非注入領域が生じる。このため、ソース抵抗
が増大し、ＦＥＴ特性が低下する。

【００１９】また、サイドエッチングをある程度許容し
ているので、エッチングガスの選択の範囲が広がり、エ
ッチングガスとして高融点金属膜と化合物半導体基板と
の間のエッチング選択比の高いガスを用いることができ
る。これにより、高融点金属膜のエッチング時に化合物
半導体基板がエッチングされるのを抑制することがで
き、このため、高融点金属膜のパターンをゲート電極と
して用いるとゲート電極下のチャネル領域とＳ／Ｄ領域
の接続部分の厚さを初期のまま維持することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。（１）第１の実施の形態図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態であ
る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

【００２１】まず、図１（ａ）に示すように、半絶縁性
のＧａＡｓ基板（化合物半導体基板）１１にイオン注入
によりｎ型不純物、例えばＳｉを選択的に導入し、活性
層１２を形成する。次いで、図１（ｂ）に示すように、
ＧａＡｓ基板１１上にスパッタ法により膜厚０．４μｍ
のＷＳｉ膜（高融点金属膜）１３を成膜する。続いて、
プラズマＣＶＤ法によりＷＳｉ膜上に膜厚０．２μｍの
ＳｉＯＮ膜（上層膜）１４を堆積する。

【００２２】次に、ＳｉＯＮ膜１４の上にレジスト膜を
形成したのち、フォトリソグラフィによりレジストパタ
ーン（エッチングマスク）１５を形成する。次いで、図
１（ｃ）に示すように、ＥＣＲプラズマ励起ドライエッ
チング装置を用いて、レジストパターン１５をマスクと
してＳｉＯＮ膜１４及びＷＳｉ膜１３を同一条件のもと
で一括してドライエッチングを行う。

【００２３】エッチング条件は以下のとおりである。エ
ッチングガスとしてＳＦ₆とＣＨＦ ₃を用い、エッチン
グガス組成比をＳＦ₆：ＣＨＦ₃＝３：１０とした。そ
して、励起用マイクロ波電力７００Ｗ、ガス圧力４ｍＴ
ｏｒｒ、基板印加ＲＦパワー１０Ｗとした。この条件下
では、ＳｉＮ膜のエッチングレートはＷＳｉ膜のエッチ
ングレートよりも大きく、ＳｉＯ₂膜のエッチングレー
トは逆にＷＳｉ膜のエッチングレートよりも小さくな
る。そこで、酸素と窒素を混合させたＳｉＯＮ膜１４と
することで、ＷＳｉ膜１３と等しいエッチングレート、
ほぼ１００ｎｍ／ｍｉｎを得ることができる。

【００２４】この場合、レジストパターン１５の直下で
は、エッチングの初期において、基板１１へ入射するエ
ッチングガスのイオン流のうち、斜め方向成分があって
もレジストパターン１５の直下には届かないため、横方
向にはほとんどエッチングされない。エッチングが進む
にしたがって、エッチング面がレジストパターン１５か
ら遠ざかるため、斜め方向成分が十分に届くようにな
り、このため、被エッチング膜１４ａ、１３ａは大きく
横方向にエッチングされる。このようにして、エッチン
グの終点付近では被エッチング膜１３ａの側壁は垂直に
近い角度を有するようになる。

【００２５】従って、ＷＳｉ膜１３上のＳｉＯＮ膜１４
の厚さを適当に調節してエッチング面がＷＳｉ膜１３に
達する前に斜め方向成分が十分に届くようにすること
で、ＳｉＯＮ膜１４ａの断面形状は逆テーパ状（Ｃ部）
となり、その下に矩形の断面形状を有するＷＳｉ膜のパ
ターン（高融点金属膜のパターン）１３ａが形成され
る。

【００２６】次いで、図１（ｄ）に示すように、レジス
トパターン１５を除去した後、弗酸を含む薬液により、
ＳｉＯＮ膜１４ａを除去すると、断面がほぼ矩形状のゲ
ート電極１３ａが形成される。次に、ゲート電極１３ａ
をマスクとして化合物半導体基板１１にｎ型導電型を付
与する不純物を導入して活性化し、Ｓ／Ｄ領域（高濃度
領域）１６ａ、１６ｂを形成する。

【００２７】以上のように、第１の実施の形態では、Ｗ
Ｓｉ膜１３上のＳｉＯＮ膜１４の厚さを適当に調節して
エッチング面がＷＳｉ膜１３に達する前に斜め方向成分
が十分に届くようにしているので、矩形の断面形状を有
するＷＳｉ膜のパターン１３ａが形成される。これによ
り、ＳｉＯＮ膜１４を除去した後のＷＳｉ膜のパターン
１３ａをマスクとしてイオン注入などでＧａＡｓ基板１
１の表層に高濃度領域１６ａ、１６ｂを形成しようとす
るとき、イオン流が遮られずにＧａＡｓ基板１１と接触
している部分のＷＳｉ膜のパターン１３ａの形状に従っ
てＧａＡｓ基板１１にあたる。したがって、ＷＳｉ膜の
パターン１３ａ下部に接してＳ／Ｄ領域１６ａ、１６ｂ
が形成されるので、ＷＳｉ膜のパターン１３ａのパター
ンの下部周辺に非注入領域を生じさせることはない。

【００２８】従って、ＷＳｉ膜のパターン１３ａをゲー
ト電極として用いる場合、ゲート電極１３ａの両側にゲ
ート電極１３ａと近接してＳ／Ｄ領域１６ａ、１６ｂを
形成することができるため、ソース抵抗の増大を抑制す
ることができる。なお、ＷＳｉ膜のパターンが逆台形状
の場合は、上方の庇によってイオン流が遮られるため、
ＷＳｉ膜のパターンの下部周辺に非注入領域が生じる。
このため、ソース抵抗が増大し、ＦＥＴ特性が低下す
る。

【００２９】また、サイドエッチングをある程度許容し
ているので、エッチングガスの選択範囲が広がり、エッ
チングガスとしてＷＳｉ膜１３とＧａＡｓ基板１１との
間のエッチング選択比の高いガスを用いることができ
る。これにより、従来技術では、矩形の断面形状を得る
ためにＳＦ₆分圧を上げることができず、ＷＳｉ膜／Ｇ
ａＡｓ基板のエッチングレート比２０が限界であった
が、本発明により、ゲート電極の断面形状を矩形にで
き、かつＷＳｉ膜１３／ＧａＡｓ基板１１のエッチング
レート比を５０以上に向上させることができた。

【００３０】このため、ＷＳｉ膜１３のエッチング時に
ＧａＡｓ基板１１がエッチングされるのを抑制すること
ができる。従って、ゲート電極１３ａ下のチャネル領域
とＳ／Ｄ領域１６ａ、１６ｂとを結ぶ領域層の厚さを初
期のまま維持することができ、これにより、ソース抵抗
の増大を抑制することができる。また、ＳｉＯＮ膜１４
及びＷＳｉ膜１３を一括して同一条件にてエッチングが
可能であるため、工程の増加を最小限に抑えることがで
きる。

【００３１】（２）第２の実施の形態次に、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して本発明の第２の実
施の形態である半導体装置の製造方法を説明する。同図
は製造工程を工程順に示す断面図である。第２の実施の
形態において、第１の実施の形態と異なるところは、図
２（ｂ）に示すように、ＳｉＯＮ膜１４の上にさらに反
射防止膜としてのＳｉＮ膜２１を形成している点であ
る。なお、ＳｉＯＮ膜１４及びＳｉＮ膜２１の２層膜が
上層膜２２を構成する。

【００３２】ところで、ＳｉＯＮ膜１４はＮとＯの組成
比で反射率が変わり、Ｏの割合が増加するにしたがって
露光光である紫外線に対する反射率も増大する。ＳｉＯ
Ｎ膜１４の組成によってエッチングレートを調整する
と、反射率を無視できない場合が生じる。反射率が大き
い場合、ウエハ面内でのＳｉＯＮ膜１４の膜厚のばらつ
きが、レジストパターン１５寸法のばらつきの増大につ
ながる。

【００３３】従って、これを防止するため、第２の実施
の形態では、ＳｉＯＮ膜１４上にＳｉＮ膜２１を形成し
て反射率がＳｉＯＮ膜１４の膜厚に依存しないようにす
るものである。まず、図２（ａ）に示すように、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１１にイオン注入によりｎ型不純物を導
入し、活性層１２を形成する。

【００３４】次いで、図２（ｂ）に示すように、スパッ
タ法によりＷＳｉ膜１３を成膜する。その後、プラズマ
ＣＶＤ法によりＷＳｉ膜１３上にＳｉＯＮ膜１４とＳｉ
Ｎ膜２１を堆積する。このとき、ＷＳｉ膜１３とＳｉＯ
Ｎ膜１４の膜厚は第１の実施の形態と同じとしている。
また、ＳｉＮ膜２１の膜厚は次工程のレジストパターン
１５の形成時の露光光の波長によって適宜選択する。こ
の実施の形態では、露光光としてｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）を使用するため、ＳｉＮ膜２１の膜厚は３０ｎｍと
している。これは、ＳｉＮ膜２１はｉ線に対して膜厚３
０ｎｍで反射率が最低になるためである。

【００３５】次に、図２（ｃ）に示すように、ＳｉＮ膜
２１の上にレジスト膜１５ａを形成する。続いて、露光
光としてｉ線を用いて図示しないレクチル上のパターン
に従ってレジスト膜１５ａを露光し、ゲート電極のパタ
ーンの潜像１５ｂを形成する。この場合、ＳｉＯＮ膜１
４上にＳｉＮ膜２１を形成して反射率がＳｉＯＮ膜１４
の膜厚に依存しないようにしているため、ウエハ面内で
均一に露光することができる。

【００３６】続いて、レジスト膜１５ａを現像してＳｉ
Ｎ膜２１の上に図２（ｄ）に示すようなレジストパター
ン１５を形成する。この場合、ウエハ面内で均一に露光
されているので、第１の実施の形態に比較して、レジス
トパターン１５寸法のウエハ面内の均一性を向上させる
ことができる。次いで、図２（ｄ）に示すように、ＥＣ
Ｒプラズマ励起ドライエッチング装置を用いて、レジス
トパターン１５をマスクとしてＳｉＮ膜２１、ＳｉＯＮ
膜１４及びＷＳｉ膜１３を同一条件のもとで一括してド
ライエッチングする。エッチング条件は第１の実施の形
態と同じとする。したがって、ＷＳｉ膜１３と等しいＳ
ｉＯＮ膜２１のエッチングレート、ほぼ１００ｎｍ／ｍ
ｉｎを得ることができる。

【００３７】なお、この形態ではＳｉＮ膜２１をＳｉＯ
Ｎ膜１４上に形成し、第１の実施の形態と同じエッチン
グガスを用いてこれらをエッチングしている。この場
合、ＳｉＮ膜２１はＳｉＯＮ膜２１よりもエッチングレ
ートが大きいので、サイドエッチングが生じるが、Ｓｉ
Ｎ膜２１の膜厚は薄く、かつレジストマスク１５直下に
あるため、ＳｉＮ膜２１のサイドエッチングの影響は小
さく、ＳｉＮ膜２１及びＳｉＯＮ膜１４の断面形状は略
逆テーパ状となる。

【００３８】その後、第１の実施の形態の図１（ｄ）と
同様にして、レジストパターンを除去した後、弗酸を含
む薬液により、ＳｉＮ膜２１及びＳｉＯＮ膜１４を除去
すると、断面がほぼ矩形状のゲート電極１３ｂが形成さ
れる。次に、ゲート電極１３ｂをマスクとして化合物半
導体基板１１にｎ型導電型を付与する不純物を導入して
活性化し、Ｓ／Ｄ領域（高濃度領域）を形成する。

【００３９】以上のように、第２の実施の形態によれ
ば、レジストパターン１５寸法のウエハ面内の均一性を
向上させているので、第１の実施の形態に比較して、ゲ
ート長の面内均一性を向上させることができる。しか
も、第１の実施の形態と同じエッチングガスを用いてＳ
ｉＮ膜２１等やＷＳｉ膜をエッチングすることができる
ため、ＷＳｉ膜１３／ＧａＡｓ基板１１のエッチング選
択比を向上でき、かつ矩形状の断面形状を有するゲート
電極１３ｂを形成できる。

【００４０】（３）第３の実施の形態次に、図３（ａ），（ｂ）を参照して本発明の第３の実
施の形態である半導体装置の製造方法を説明する。同図
は作成工程を工程順に示す断面図である。第３の実施の
形態では、ＷＳｉ膜／ＧａＡｓ基板のエッチング選択比
をさらに向上させるため、ＳｉＯＮ膜のエッチングレー
トが高融点金属のエッチングレートよりも大きくなるよ
うなエッチングガスの種類及び組成としている。例え
ば、エッチングガスとしてＳＦ₆／ＣＨＦ₃の混合ガス
を用い、組成比をＳＦ₆：ＣＨＦ₃＝４：１０に調整し
たものを用いることができる。

【００４１】この点が、ＳｉＯＮ膜（上層膜）のエッチ
ングレートが高融点金属のエッチングレートと等しくな
るようなエッチングガスの種類及び組成としている第１
及び第２の実施の形態と大きく異なる。この場合、図３
（ａ）に示すように、ＳｉＯＮ膜１４ｃのサイドエッチ
ング量が大きくなるため、ＷＳｉ膜（高融点金属膜）の
上部がエッチングガスに曝されるようになり、これによ
りＷＳｉ膜は台形状にエッチングされ、ＷＳｉ膜のパタ
ーン（高融点金属膜のパターン）１３ｃが形成される。

【００４２】従って、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＯ
Ｎ膜１４ｃを除去した後のＷＳｉ膜のパターン１３ｃを
マスクとしてイオン注入などでＧａＡｓ基板１１の表層
にＳ／Ｄ領域（高濃度領域）１６ａ、１６ｂを形成しよ
うとするとき、イオン流が遮られず、ＷＳｉ膜のパター
ン１３ｃのＧａＡｓ基板１１との接触面の形状にしたが
ってＧａＡｓ基板１１表面に照射される。

【００４３】これにより、ＷＳｉ膜のパターン１３ｃ下
部に接してＳ／Ｄ領域１６ａ、１６ｂが形成されるの
で、ＷＳｉ膜のパターン１３ｃの下部周辺に非注入領域
を生じさせることはない。これにより、ソース抵抗の増
大を抑制することができる。さらに、第３の実施の形態
においては、ある程度のサイドエッチングを許容し、か
つＷＳｉ膜のパターンの形状を矩形状以外の形状に緩和
することにより、ＷＳｉ膜／ＧａＡｓ基板のエッチング
選択比を向上させるためのエッチングガスの選択の範囲
を広げることができる。

【００４４】以上、実施の形態によりこの発明を詳細に
説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的
に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を
逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範
囲に含まれる。例えば、上記第１の実施の形態では、ゲ
ート電極材料としてＷＳｉを用いているが、他の高融点
金属であるＴｉＷ、ＷＮ、ＷＳｉＮ或いはＴｉＷＮ等で
も適用可能である。

【００４５】また、エッチングガスとして所定の組成の
ＳＦ₆とＣＨＦ₃の混合ガスやその他のガスを用いてい
るが、本発明の効果を奏する限り、他の種類及び組成の
エッチングガスを用いてもよい。さらに、本発明のゲー
ト電極の作成に適用しているが、これに限られるもので
はなく、ゲート電極の作成以外の導電膜や絶縁膜のパタ
ーニングにも適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、高融点金属膜の断面形状を矩形状又は
台形状に加工し、同時に下地基板に対する高融点金属膜
のエッチングレート比を高めることができる。これによ
り、高融点金属膜のパターンの下部周辺に非注入領域を
生じさせず、かつ、高融点金属膜のエッチング時に化合
物半導体基板がエッチングされるのを抑制することがで
きる。このため、高融点金属膜をゲート電極として用い
た場合、ソース抵抗の増加を防止し、トランジスタの性
能向上を図ることができる。

【００４７】また、上層膜及び高融点金属膜を一括して
同一条件にてエッチングが可能であるため、工程の増加
を最小限に抑えることができる。さらに、反射防止膜を
用いても、高融点金属膜の断面形状を矩形状又は台形状
に加工できるため、エッチング後のパターン寸法の面内
均一性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を製造工程順に示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の主要な製造工程を工程順に示す断面図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の主要な製造工程を工程順に示す断面図であ
る。

【図４】従来例に係る半導体装置の製造方法を製造工程
順に示す断面図である。

【図５】従来例の問題点を示す断面図である。

【図６】従来例の別の問題点を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ＧａＡｓ基板（化合物半導体基板）１２活性層１３ＷＳｉ膜（高融点金属膜）１３ａ、１３ｂ、１３ｃＷＳｉ膜のパターン及びゲー
ト電極（高融点金属膜のパターン）１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃＳｉＯＮ膜（上層膜）１５レジストパターン（エッチングマスク）１６ａ、１６ｂＳ／Ｄ領域（高濃度領域）２１ＳｉＮ膜（反射防止膜）２２上層膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F004 AA00 AA02 BA11 DA01 DA02 DA04 DA05 DA16 DA18 DB00 DB07 DB10 DB17 EA03 EA13 EA22 EB02 5F102 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GL05 GT03 GT05 GT06 HA02 HC07 HC11 HC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化合物半導体基板上に高融点金属膜を形
成する工程と、前記高融点金属膜上にエッチングガスに対して前記高融
点金属膜のエッチングレートと等しいか又は大きいエッ
チングレートを有する上層膜を形成する工程と、前記上層膜上にエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングガスを用い、前記エッチングマスクにし
たがって上層膜と前記高融点金属膜をエッチングし、前
記高融点金属膜のパターンを形成する工程と、前記上層
膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項２】前記高融点金属膜のパターンの断面形状
が矩形状又は台形状であることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記上層膜を除去する工程の後、前記高
融点金属膜のパターンをマスクとして前記化合物半導体
基板に不純物をイオン注入する工程を有することを特徴
とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記上層膜はＳｉＯＮ膜であることを特
徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項５】前記上層膜はＳｉＯＮ膜と反射防止膜か
らなる２層膜であることを特徴とする請求項１乃至３の
何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記エッチングガスはＳＦ₆とＣＨＦ₃
の混合ガスであることを特徴とする請求項１乃至５の何
れか一に記載の半導体装置の製造方法。