JP2000353708A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000353708A
JP2000353708A JP11163718A JP16371899A JP2000353708A JP 2000353708 A JP2000353708 A JP 2000353708A JP 11163718 A JP11163718 A JP 11163718A JP 16371899 A JP16371899 A JP 16371899A JP 2000353708 A JP2000353708 A JP 2000353708A
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JP
Japan
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gate electrode
gate
insulating film
semiconductor device
electrode
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JP11163718A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Samoto
典彦 佐本
Akio Wakejima
彰男 分島
Yoichi Makino
洋一 牧野
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device, with which the prevention of lowering of the yield of production and the improvement of high frequency characteristic can be compatibly accomplished when a microscopic gate electrode is formed, and to obtain a manufacturing method of the semiconductor device. SOLUTION: In a T-shaped cross-sectional gate electrode on which gate resistance is reduced, an insulating film 13, which is formed between a gate electrode 11 and a semiconductor substrate 10 for the purpose of retaining the gate electrode 11, is partially removed in the width direction (longitudinal direction). In the structure, as the gate electrode 11 is retained, and at the same time, an insulating film 12 is partially removed, gate parasitic capacitance can be decreased without lowering the yield of production, when the gate electrode is formed, and high frequency characteristic can also be improved.

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、断面T字型微細ゲ
ートを有する電界効果トランジスタとその製造方法に係
り、特に微細ゲート電極形成時の歩留まり低下の回避お
よび高周波特性の向上の両立を図る半導体装置および半
導体装置製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor having a fine gate having a T-shaped cross section and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor which avoids a decrease in yield when forming a fine gate electrode and improves high frequency characteristics. The present invention relates to a device and a semiconductor device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種の断面T字型微細ゲートを有
する電界効果トランジスタは、例えば、特開昭63−1
92277号公報に示されているように、断面T字型ゲ
ート電極足部の両側に該足部を挟むように設けられた絶
縁膜材料からなるゲート電極支持パターンを有し、リフ
トオフ時のゲート破損剥離等による歩留まり低下を避け
るために用いられている。図43は従来の半導体装置の
デバイス構造を説明するための断面図である。図43に
示すように、この従来の電界効果トランジスタは、Ga
As基板201上にT字型ゲート電極203が形成さ
れ、絶縁性材料204がT字型ゲート電極203の足部
の両側を挟むように設けられた状態でT字型ゲート電極
203とGaAs基板201の間を埋める形状をしてい
る。このように、従来技術ではゲート電極支持パターン
204を設けることによって、T字型ゲート電極203
とGaAs基板201との接触の幅にかかわらず、リフ
トオフ時に不要のレジストを除去するために加えられる
超音波処理等に対してもT字型ゲート電極203が破壊
されることなく、これを再現性よく形成することが可能
となっている。
2. Description of the Related Art A conventional field-effect transistor having a T-shaped fine gate having a cross-section is disclosed in, for example,
As shown in JP-A-92277, a gate electrode support pattern made of an insulating film material is provided on both sides of a T-shaped gate electrode foot section so as to sandwich the foot section, and the gate is damaged at the time of lift-off. It is used to avoid a decrease in yield due to separation or the like. FIG. 43 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a conventional semiconductor device. As shown in FIG. 43, this conventional field effect transistor has a Ga
A T-shaped gate electrode 203 is formed on an As substrate 201, and a T-shaped gate electrode 203 and a GaAs substrate 201 are provided in a state where an insulating material 204 is provided so as to sandwich both sides of the foot of the T-shaped gate electrode 203. It has a shape that fills the gap. As described above, in the related art, by providing the gate electrode support pattern 204, the T-shaped gate electrode 203 is provided.
Irrespective of the width of contact between the substrate and the GaAs substrate 201, the T-shaped gate electrode 203 is not damaged even by ultrasonic treatment or the like applied to remove unnecessary resist at the time of lift-off. It is possible to form well.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、ゲート電極と基板との間に形成される空間を隙
間なく絶縁性材料で埋めているため、ゲート電極とソー
ス電極、基板、ドレイン電極との間で発生する寄生容量
が大きくなり、高周波特性の低下、特に遮断周波数や最
高発振周波数の低下を招くという問題点があった。ま
た、高周波特性を向上させるためにリフトオフ終了後に
絶縁膜材料をすべて除去すると、微細ゲートのため歩留
まりの低下を招くという問題点もあった。
However, in the prior art, since the space formed between the gate electrode and the substrate is filled with an insulating material without any gap, the space between the gate electrode and the source electrode, between the substrate and the drain electrode is reduced. However, there is a problem in that the parasitic capacitance generated between them becomes large, and the high-frequency characteristics are reduced, particularly, the cutoff frequency and the maximum oscillation frequency are reduced. Further, if all the insulating film material is removed after the lift-off is completed in order to improve the high frequency characteristics, there is also a problem that the yield is reduced due to the fine gate.

【0004】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、微細ゲート電極形
成時の歩留まり低下の回避および高周波特性の向上の両
立を図る半導体装置および半導体装置製造方法を提供す
る点にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a semiconductor device and a semiconductor device capable of avoiding a reduction in yield when forming a fine gate electrode and improving high frequency characteristics. It is to provide a manufacturing method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明の
要旨は、微細ゲート電極形成時の歩留まり低下の回避お
よび高周波特性の向上の両立を図る半導体装置であっ
て、ゲート抵抗の低減された断面T字型ゲート電極を絶
縁膜材料にて保持するゲート支持パターンを有し、前記
ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極を支持しな
い部分が当該ゲート電極のゲート幅方向に存在するよう
に構成されていることを特徴とする半導体装置に存す
る。また請求項2に記載の発明の要旨は、前記ゲート電
極のソース電極側および当該ゲート電極のドレイン電極
側の双方においてゲート幅方向に前記ゲート電極を支持
する部分と前記ゲート電極を支持しない部分が存在する
とともに、当該ゲート電極のドレイン電極側でのゲート
支持位置と当該ゲート電極のソース電極側でのゲート支
持位置が当該ゲート電極を中心軸として対称に存在する
ように構成されていることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置に存する。また請求項3に記載の発明の要
旨は、前記ゲート電極のソース電極側では、ゲート幅方
向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極を
支持しない部分が存在するとともに、当該ゲート電極の
ドレイン電極側では、前記ゲート支持パターンがゲート
幅方向に切れ目無く存在するように構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置に存する。ま
た請求項4に記載の発明の要旨は、前記ゲート電極のド
レイン電極側では、ゲート幅方向に前記ゲート電極を支
持する部分と前記ゲート電極を支持しない部分が存在
し、前記ゲート電極のソース電極側では、前記ゲート支
持パターンがゲート幅方向に切れ目無く存在するように
構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置に存する。また請求項5に記載の発明の要旨は、
前記ゲート電極のソース電極側および当該ゲート電極の
ドレイン電極側の双方においてゲート幅方向に前記ゲー
ト電極を支持する部分と前記ゲート電極を支持しない部
分が存在するとともに、当該ゲート電極のドレイン電極
側でのゲート支持位置と当該ゲート電極のソース電極側
でのゲート支持位置が当該ゲート電極を中心軸として非
対称に存在するように構成されていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置に存する。また請求項6に
記載の発明の要旨は、少なくとも前記ゲート電極の足部
と基板に接する部分に空隙を有する絶縁膜によって当該
ゲート電極を保持するように構成されていることを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置に存する。また請求
項7に記載の発明の要旨は、少なくとも前記ゲート電極
の足部と基板に接する部分に空隙を有する絶縁膜によっ
て当該ゲート電極を保持する構成と、当該絶縁膜が当該
ゲート電極を保持するために存在しない構成を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置に存する。
また請求項8に記載の発明の要旨は、前記ゲート電極の
保持パターンが比誘電率略3乃至略1の絶縁性膜を含ん
で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置に存する。また請求項9に記載の発明の要旨
は、前記ゲート電極を支持するために残存している絶縁
膜の面積のゲート上部面積に対する比率を、0より大き
くかつ0.75以下に設定するように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置に存する。
また請求項10に記載の発明の要旨は、微細ゲート電極
形成時の歩留まり低下の回避および高周波特性の向上の
両立を図る半導体装置製造方法であって、ゲート抵抗の
低減された断面T字型ゲート電極を絶縁膜材料にて保持
するゲート支持パターンを形成する工程と、前記ゲート
電極を支持する部分と前記ゲート電極を支持しない部分
を当該ゲート電極のゲート幅方向に形成する工程を有す
ることを特徴とする半導体装置製造方法に存する。また
請求項11に記載の発明の要旨は、前記ゲート電極のソ
ース電極側および当該ゲート電極のドレイン電極側の双
方においてゲート幅方向に前記ゲート電極を支持する部
分と前記ゲート電極を支持しない部分を形成する工程
と、当該ゲート電極のドレイン電極側でのゲート支持位
置と当該ゲート電極のソース電極側での支持位置を当該
ゲート電極を中心軸として対称に形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方
法に存する。また請求項12に記載の発明の要旨は、ゲ
ート幅方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲー
ト電極を支持しない部分を前記ゲート電極のソース電極
側に形成する工程と、前記ゲート支持パターンをゲート
幅方向に切れ目無く当該ゲート電極のドレイン電極側に
形成する工程を有することを特徴とする請求項10に記
載の半導体装置製造方法に存する。また請求項13に記
載の発明の要旨は、ゲート幅方向に前記ゲート電極を支
持する部分と前記ゲート電極を支持しない部分を前記ゲ
ート電極のドレイン電極側に形成する工程と、前記ゲー
ト支持パターンをゲート幅方向に切れ目無く前記ゲート
電極のソース電極側に形成する工程を有することを特徴
とする請求項10に記載の半導体装置製造方法に存す
る。また請求項14に記載の発明の要旨は、前記ゲート
電極のソース電極側および当該ゲート電極のドレイン電
極側の双方においてゲート幅方向に前記ゲート電極を支
持する部分と前記ゲート電極を支持しない部分を形成す
る工程と、当該ゲート電極のドレイン電極側でのゲート
支持位置と当該ゲート電極のソース電極側での支持位置
を当該ゲート電極を中心軸として非対称に形成する工程
を有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装
置製造方法に存する。また請求項15に記載の発明の要
旨は、少なくとも前記ゲート電極の足部と基板に接する
部分に空隙を有する絶縁膜によって当該ゲート電極を保
持する工程を有することを特徴とする請求項10に記載
の半導体装置製造方法に存する。また請求項16に記載
の発明の要旨は、前記ゲート電極の保持パターンを、比
誘電率略3乃至略1の絶縁性膜を用いて形成する工程を
有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置
製造方法に存する。また請求項17に記載の発明の要旨
は、前記ゲート電極を支持するために残存している絶縁
膜を、ゲート上部面積に対する比率が0より大きくかつ
0.75以下となるように形成する工程を有することを
特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方法に存
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is to provide a semiconductor device capable of avoiding a decrease in yield when forming a fine gate electrode and improving high-frequency characteristics. Having a gate support pattern for holding the T-shaped gate electrode in cross section with an insulating film material so that a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode exist in the gate width direction of the gate electrode. The semiconductor device is characterized in that the semiconductor device is configured. The gist of the invention according to claim 2 is that a portion supporting the gate electrode in a gate width direction and a portion not supporting the gate electrode are provided on both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode. And the gate support position on the drain electrode side of the gate electrode and the gate support position on the source electrode side of the gate electrode are configured to be symmetrical about the gate electrode as a central axis. The semiconductor device according to claim 1. The gist of the invention described in claim 3 is that, on the source electrode side of the gate electrode, there are a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction, and a drain of the gate electrode is provided. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate support pattern is configured so as to be continuous in the gate width direction on the electrode side. The gist of the invention according to claim 4 is that, on the drain electrode side of the gate electrode, there are a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction, and a source electrode of the gate electrode is provided. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate support pattern is configured so as to be continuously present in a gate width direction on a side. 3. The gist of the invention described in claim 5 is that
On both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode, there are a portion that supports the gate electrode in the gate width direction and a portion that does not support the gate electrode. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate support position and the gate support position of the gate electrode on the source electrode side are configured to be asymmetric about the gate electrode. . The gist of the invention described in claim 6 is that the gate electrode is held by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate. 1 is a semiconductor device. The gist of the invention described in claim 7 is that the gate electrode is held by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate, and the insulating film holds the gate electrode. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a configuration that does not exist.
The gist of the invention according to claim 8 is that the holding pattern of the gate electrode is formed to include an insulating film having a relative dielectric constant of about 3 to about 1. Exists in the device. The gist of the present invention is that the ratio of the area of the insulating film remaining to support the gate electrode to the area above the gate is set to be larger than 0 and 0.75 or less. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
The gist of the invention according to claim 10 is a method of manufacturing a semiconductor device for achieving both a reduction in yield when forming a fine gate electrode and an improvement in high-frequency characteristics, wherein a cross-sectional T-shaped gate having reduced gate resistance is provided. Forming a gate supporting pattern for holding the electrode with an insulating film material, and forming a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction of the gate electrode. In the method of manufacturing a semiconductor device. The gist of the invention according to claim 11 is that a portion supporting the gate electrode in a gate width direction and a portion not supporting the gate electrode are provided on both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode. Forming, and forming a gate supporting position on the drain electrode side of the gate electrode and a supporting position on the source electrode side of the gate electrode symmetrically with respect to the gate electrode as a central axis. Item 10 is the method for manufacturing a semiconductor device according to Item 10. The gist of the invention according to claim 12 is a step of forming a portion supporting the gate electrode in the gate width direction and a portion not supporting the gate electrode on the source electrode side of the gate electrode, and forming the gate support pattern. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of forming the gate electrode on the drain electrode side without a break in the gate width direction. The gist of the invention according to claim 13 is a step of forming a portion supporting the gate electrode in a gate width direction and a portion not supporting the gate electrode on the drain electrode side of the gate electrode, The method according to claim 10, further comprising a step of forming the gate electrode on the source electrode side without a break in the gate width direction. The gist of the invention according to claim 14 is that a part supporting the gate electrode in a gate width direction and a part not supporting the gate electrode are provided on both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode. Forming a gate, and asymmetrically forming a gate support position on the drain electrode side of the gate electrode and a support position on the source electrode side of the gate electrode with the gate electrode as a central axis. Item 10 is the method for manufacturing a semiconductor device according to Item 10. The gist of the invention described in claim 15 is that the step of holding the gate electrode by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate is provided. Of the present invention. The gist of the invention described in claim 16 is that the step of forming the holding pattern of the gate electrode using an insulating film having a relative dielectric constant of about 3 to about 1 is provided. Of the present invention. The gist of the invention described in claim 17 is a step of forming a remaining insulating film for supporting the gate electrode so that a ratio of the insulating film to a gate upper area is larger than 0 and 0.75 or less. The semiconductor device manufacturing method according to claim 10, wherein:

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下に示す各実施の形態の特徴
は、断面T字型ゲート電極を保持するために低抵抗部と
基板の間に絶縁膜が存在する領域をゲート幅方向に部分
的に設けゲート幅方向に部分的に絶縁膜を設けることに
より、ゲート電極の破壊を回避するとともに、寄生容量
の増加を防ぎ、その結果、ゲート歩留まり低下の防止と
高周波特性の向上できることにある。以下、本発明の実
施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The feature of each of the embodiments described below is that a region where an insulating film exists between a low resistance portion and a substrate in order to hold a T-shaped gate electrode is partially formed in the gate width direction. By providing an insulating film partially in the gate width direction, it is possible to prevent the gate electrode from being destroyed and to prevent an increase in parasitic capacitance. As a result, it is possible to prevent a decrease in gate yield and improve high-frequency characteristics. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0007】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は
本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図1(a)を参
照すると、第1の実施の形態として断面T字型電界効果
トランジスタのゲート部上面図が示されている。図1
(b)および図1(c)は、図1(a)のA−A’切断
線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図である。
(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1A, a top view of a gate portion of a T-section field effect transistor according to a first embodiment is shown. FIG.
(B) and FIG. 1 (c) are cross-sectional views along the AA ′ cutting line and the BB ′ cutting line in FIG. 1 (a).

【0008】本実施の形態では、図1(c)に示すよう
に、ゲート電極11と半導体基板10の間にゲート電極
11を保持するため絶縁膜12が形成されている。ま
た、図1(b)、図1(c)の断面図に示すように、図
1(b)で示す断面部分では、ゲート電極11と半導体
基板10の間が絶縁膜12で埋め込まれておらず、図1
(c)に示す断面部分では、ゲート電極11と半導体基
板10の間が絶縁膜12で埋め込まれている。図1
(a)、図1(b)および図1(c)に示すように、絶
縁膜12は、ゲート電極11の幅(長手方向)に部分的
に除去されている。本実施の形態では、ゲート電極11
を保持すると同時に部分的に絶縁膜12が除去されてい
るため、ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向
上し、ゲート寄生容量が低減され、高周波特性を向上で
きるようになるといった効果を奏する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1C, an insulating film 12 is formed between the gate electrode 11 and the semiconductor substrate 10 to hold the gate electrode 11. Further, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 1B and 1C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 1B, the space between the gate electrode 11 and the semiconductor substrate 10 is buried with an insulating film 12. Figure 1
In the section shown in FIG. 1C, the space between the gate electrode 11 and the semiconductor substrate 10 is buried with an insulating film 12. FIG.
1A, 1B and 1C, the insulating film 12 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 11. In the present embodiment, the gate electrode 11
In addition, since the insulating film 12 is partially removed at the same time, the gate yield in forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the high-frequency characteristics can be improved.

【0009】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図2は
本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図2(a)を参
照すると、本発明の第2の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図2(b)および図2(c)は、図2(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2A, there is shown a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor as a second embodiment of the present invention. FIG. 2B and FIG. 2C show A- in FIG.
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0010】本実施の形態では、図2(b)、図2
(c)に示すように、ゲート電極21と半導体基板20
の間にゲート電極21を保持するため絶縁膜22が形成
されている。また、図2(b)、図2(c)の断面図に
示すように、図2(b)で示す断面部分では、ゲート電
極21の片側(例えば、ソース電極側)においてゲート
電極21と半導体基板20の間が絶縁膜22で埋め込ま
れておらず、図2(c)に示す断面部分では、ゲート電
極21と半導体基板20の間が絶縁膜22で埋め込まれ
ている。図2(a)、図2(b)、図2(c)に示すよ
うに、絶縁膜22は、ゲート電極21の幅(長手方向)
に部分的に除去されている。本実施の形態では、ゲート
電極21を保持すると同時に部分的に絶縁膜が除去され
ているため、ゲート電極形成時におけるゲート歩留まり
が向上し、ゲート寄生容量が低減され、高周波特性を向
上できるようになるといった効果を奏する。特に本実施
形態のようにソース電極側の絶縁膜22が除去されてい
れば、ゲート−ソース間の寄生容量が低減可能で、電流
利得を規定する遮断周波数Ftの向上を図ることができ
る。
In this embodiment, FIGS. 2B and 2
As shown in (c), the gate electrode 21 and the semiconductor substrate 20
An insulating film 22 is formed to hold the gate electrode 21 therebetween. Further, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 2B and 2C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 2B, the gate electrode 21 and the semiconductor are formed on one side (for example, the source electrode side) of the gate electrode 21. The space between the substrates 20 is not buried with the insulating film 22, and the space between the gate electrode 21 and the semiconductor substrate 20 is buried with the insulating film 22 in the cross section shown in FIG. As shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, the insulating film 22 has a width (longitudinal direction) of the gate electrode 21.
Has been partially removed. In the present embodiment, since the insulating film is partially removed at the same time as holding the gate electrode 21, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the high-frequency characteristics can be improved. It has the effect of becoming. In particular, if the insulating film 22 on the source electrode side is removed as in the present embodiment, the parasitic capacitance between the gate and the source can be reduced, and the cutoff frequency Ft that defines the current gain can be improved.

【0011】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図3は
本発明の第3の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図3(a)を参
照すると、本発明の第3の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図3(b)および図3(c)は、図3(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, there is shown a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor according to a third embodiment of the present invention. 3 (b) and 3 (c) show A- in FIG. 3 (a).
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0012】本実施の形態では、図3(b)、図3
(c)に示すように、ゲート電極31と半導体基板30
の間にゲート電極31を保持するため絶縁膜32が形成
されている。また、図3(b)、図3(c)の断面図に
示すように、図3(b)で示す断面部分では、ゲート電
極31の片側(例えば、ドレイン電極側)においてゲー
ト電極31と半導体基板30の間が絶縁膜32で埋め込
まれておらず、図3(c)に示す断面部分では、ゲート
電極31と半導体基板30の間が絶縁膜32で埋め込ま
れている。図3(a)、図3(b)、図3(c)に示す
ように、絶縁膜32は、ゲート電極31の幅(長手方
向)に部分的に除去されている。本実施の形態では、ゲ
ート電極31を保持すると同時に部分的に絶縁膜が除去
されているため、ゲート電極形成時におけるゲート歩留
まりが向上し、ゲート寄生容量が低減され、高周波特性
を向上できるようになるといった効果を奏する。特に本
実施形態のようにドレイン電極側の絶縁膜22が除去さ
れていれば、ゲート−ドレイン間の寄生容量が低減可能
で、最大有能電力利得を規定する最高発振周波数Fma
xの向上を図ることができる。
In this embodiment, FIGS. 3B and 3
As shown in (c), the gate electrode 31 and the semiconductor substrate 30
An insulating film 32 is formed to hold the gate electrode 31 therebetween. Further, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 3B and 3C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 3B, the gate electrode 31 and the semiconductor on one side (for example, the drain electrode side) of the gate electrode 31. The space between the substrates 30 is not buried with the insulating film 32, and the space between the gate electrode 31 and the semiconductor substrate 30 is buried with the insulating film 32 in the cross section shown in FIG. As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the insulating film 32 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 31. In the present embodiment, since the insulating film is partially removed at the same time as holding the gate electrode 31, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the high-frequency characteristics can be improved. It has the effect of becoming. In particular, if the insulating film 22 on the drain electrode side is removed as in the present embodiment, the parasitic capacitance between the gate and the drain can be reduced, and the maximum oscillation frequency Fma defining the maximum available power gain can be reduced.
x can be improved.

【0013】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図4は
本発明の第4の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図4(a)を参
照すると、本発明の第4の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図4(b)および図4(c)は、図4(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4A, a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor is shown as a fourth embodiment of the present invention. 4 (b) and 4 (c) show A- in FIG. 4 (a).
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0014】本実施の形態では、図4(b)、図4
(c)に示すように、ゲート電極41と半導体基板40
の間にゲート電極41を保持するため絶縁膜42が形成
されている。また、図4(b)、図4(c)の断面図に
示すように、図4(b)で示す断面部分では、ゲート電
極41と半導体基板40の間(例えば、ソース電極側)
が絶縁膜42で埋め込まれておらず、これと反対に、図
4(c)に示す断面部分では、ゲート電極41と半導体
基板40の間(例えば、ドレイン電極側)が絶縁膜42
で埋め込まれていない。図4(a)、図4(b)、図4
(c)に示すように、絶縁膜42は、ゲート電極41の
幅(長手方向)に部分的に除去され、なおかつ、絶縁膜
42がドレイン電極側とソース電極側で交互に存在する
構造とすることで、ゲート歩留まりを低下させずに絶縁
膜42の間隔を第1の実施の形態の場合に比べて広げる
ことができる。本実施の形態では、ゲート電極41を保
持すると同時に部分的に絶縁膜が除去されているため、
ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上し、ゲ
ート寄生容量が低減され、高周波特性を向上できるよう
になるといった効果を奏する。
In the present embodiment, FIGS.
As shown in (c), the gate electrode 41 and the semiconductor substrate 40
An insulating film 42 is formed to hold the gate electrode 41 therebetween. In addition, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 4B and 4C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 4B, between the gate electrode 41 and the semiconductor substrate 40 (for example, on the source electrode side).
Is not buried in the insulating film 42. On the contrary, in the cross section shown in FIG. 4C, the insulating film 42 is formed between the gate electrode 41 and the semiconductor substrate 40 (for example, on the drain electrode side).
Not embedded in 4 (a), 4 (b), 4
As shown in (c), the insulating film 42 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 41, and the insulating film 42 is alternately present on the drain electrode side and the source electrode side. Thus, the interval between the insulating films 42 can be increased as compared with the first embodiment without lowering the gate yield. In this embodiment mode, the insulating film is partially removed at the same time as the gate electrode 41 is held.
This has the effect of improving the gate yield when forming the gate electrode, reducing the gate parasitic capacitance, and improving the high frequency characteristics.

【0015】(第5の実施の形態)次に、本発明の第5
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図5は
本発明の第5の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図5(a)を参
照すると、本発明の第5の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図5(b)は、図5(a)のA−A’切断線に沿っ
た断面図である。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5A, a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor is shown as a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 5A.

【0016】本実施の形態では、図5(b)に示すよう
に、ゲート電極71と半導体基板70の間に絶縁膜72
と空隙73を形成し、ゲート電極71を保持している。
図5(b)の断面図に示すように、ゲート電極71と半
導体基板70の間の絶縁膜72の中に空隙73が形成さ
れている。図5(a)、図5(b)に示される構造とす
ると、ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上
し、絶縁膜72の中に空隙73が存在すると空隙の比誘
電率は真空と同じ1となることにより絶縁膜72のみで
保持する場合に比べて、ゲート寄生容量が低減可能で、
高周波特性を向上できるようになるといった効果を奏す
る。
In this embodiment, as shown in FIG. 5B, an insulating film 72 is provided between the gate electrode 71 and the semiconductor substrate 70.
And a gap 73 is formed to hold the gate electrode 71.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5B, a void 73 is formed in the insulating film 72 between the gate electrode 71 and the semiconductor substrate 70. With the structure shown in FIGS. 5A and 5B, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, and when the void 73 exists in the insulating film 72, the relative permittivity of the void is the same as that of vacuum. As a result, the gate parasitic capacitance can be reduced as compared with the case where only the insulating film 72 holds,
This has the effect of improving high-frequency characteristics.

【0017】(第6の実施の形態)次に、本発明の第6
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図6は
本発明の第6の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図6(a)を参
照すると、本発明の第6の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図6(b)および図6(c)は、図6(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6A, there is shown a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor according to a sixth embodiment of the present invention. 6 (b) and 6 (c) show A- in FIG. 6 (a).
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0018】本実施の形態では、図6(a)、図6
(c)に示すように、ゲート電極81と半導体基板80
の間にゲート電極81を保持するため絶縁膜82が形成
されている。また、図6(b)、図6(c)の断面図に
示すように、図6(b)で示す断面部分では、ゲート電
極81と半導体基板80の間が絶縁膜82で埋め込まれ
ておらず、図6(c)に示す断面部分では、ゲート電極
81と半導体基板80の間が絶縁膜82で埋め込まれて
おり、さらに、絶縁膜82中に空隙83が存在する。図
6(a)、図6(b)、図6(c)に示すように、絶縁
膜82は、ゲート電極81の幅(長手方向)に部分的に
除去されている。本実施の形態では、ゲート電極81を
保持すると同時に部分的に絶縁膜が除去されているた
め、ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上
し、絶縁膜82の中に空隙83が存在すると空隙の比誘
電率は真空と同じ1となることにより絶縁膜82のみで
保持する場合に比べて、ゲート寄生容量が低減され、高
周波特性を向上できるようになるといった効果を奏す
る。
In this embodiment, FIGS. 6A and 6
As shown in (c), the gate electrode 81 and the semiconductor substrate 80
An insulating film 82 is formed to hold the gate electrode 81 therebetween. As shown in the cross-sectional views of FIGS. 6B and 6C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 6B, the space between the gate electrode 81 and the semiconductor substrate 80 is buried with an insulating film 82. 6C, the space between the gate electrode 81 and the semiconductor substrate 80 is buried with an insulating film 82, and a gap 83 exists in the insulating film 82. As shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the insulating film 82 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 81. In this embodiment, since the insulating film is partially removed at the same time as holding the gate electrode 81, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, and when the gap 83 exists in the insulating film 82, the ratio of the gap is reduced. Since the dielectric constant becomes 1 which is the same as that of vacuum, there is an effect that the gate parasitic capacitance is reduced and the high-frequency characteristics can be improved as compared with the case where only the insulating film 82 is used.

【0019】(第7の実施の形態)次に、本発明の第7
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図7は
本発明の第7の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図7(a)を参
照すると、本発明の第7の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図7(b)および図7(c)は、図7(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Seventh Embodiment) Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7A, a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor is shown as a seventh embodiment of the present invention. 7 (b) and 7 (c) show A- in FIG. 7 (a).
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0020】本実施の形態では、図7(b)、図7
(c)に示すように、ゲート電極91と半導体基板90
の間にゲート電極91を保持するため絶縁膜92が形成
されている。また、図7(b)、図7(c)の断面図に
示すように、図7(b)で示す断面部分では、ゲート電
極91の下に絶縁膜92が存在はするが、ゲート電極9
1と半導体基板90の間が絶縁膜92で埋め込まれてお
らず、図7(c)に示す断面部分では、ゲート電極91
と半導体基板90の間が絶縁膜92で埋め込まれてお
り、さらに、絶縁膜92中に空隙93が存在する。図7
(a)、図7(b)、図7(c)に示すように、絶縁膜
92は、ゲート電極91の幅(長手方向)に部分的に除
去されている。本実施の形態では、ゲート電極91を保
持すると同時に部分的に絶縁膜が除去されているため、
ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上し、絶
縁膜92の中に空隙93が存在すると空隙の比誘電率は
真空と同じ1となることにより絶縁膜92のみで保持す
る場合に比べて、ゲート寄生容量が低減され、高周波特
性を向上できるようになるといった効果を奏する。
In this embodiment, FIGS. 7B and 7
As shown in (c), the gate electrode 91 and the semiconductor substrate 90
An insulating film 92 is formed to hold the gate electrode 91 therebetween. As shown in the cross-sectional views of FIGS. 7B and 7C, in the cross-sectional portion shown in FIG. 7B, the insulating film 92 exists under the gate electrode 91, but the gate electrode 9
1 and the semiconductor substrate 90 are not buried with the insulating film 92, and in the cross section shown in FIG.
The gap between the semiconductor substrate 90 and the semiconductor substrate 90 is buried with an insulating film 92, and a gap 93 exists in the insulating film 92. FIG.
7A, FIG. 7B, and FIG. 7C, the insulating film 92 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 91. In this embodiment mode, the insulating film is partially removed at the same time as the gate electrode 91 is held.
The gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, and when the gap 93 exists in the insulating film 92, the relative permittivity of the gap becomes 1 which is the same as that of vacuum. This has the effect of reducing the capacitance and improving the high frequency characteristics.

【0021】(第8の実施の形態)次に、本発明の第8
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図8は
本発明の第8の実施の形態にかかる半導体装置のデバイ
ス構造を説明するための断面図である。図8(a)を参
照すると、本発明の第8の実施の形態として断面T字型
電界効果トランジスタのゲート部上面図が示されてい
る。図8(b)および図8(c)は、図8(a)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
である。
(Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 8 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8A, there is shown a top view of a gate portion of a cross-sectional T-shaped field effect transistor as an eighth embodiment of the present invention. 8 (b) and 8 (c) show A- in FIG. 8 (a).
It is sectional drawing along each of A 'cutting line and BB' cutting line.

【0022】本実施の形態では、図8(a)、図8
(c)に示すように、ゲート電極101と半導体基板1
00の間にゲート電極101を保持するため絶縁膜10
2が形成されている。また、図8(b)、図8(c)の
断面図に示すように、図8(b)で示す断面部分では、
ゲート電極101の片側(例えば、ソース電極側)にお
いて、ゲート電極101と半導体基板100の間が絶縁
膜102で埋め込まれておらず、また、埋め込まれてい
る側においても、絶縁膜102中に空隙103が存在し
ている。図8(c)に示す断面部分では、ゲート電極1
01と半導体基板100の間が絶縁膜102で埋め込ま
れており、図8(b)と同様に、絶縁膜102中に空隙
103が存在する。図8(a)、図8(b)、図8
(c)に示すように、絶縁膜102は、ゲート電極10
1の幅(長手)方向に部分的に除去されている。本実施
の形態では、ゲート電極101を保持すると同時に部分
的に絶縁膜が除去されているため、ゲート電極形成時に
おけるゲート歩留まりが向上し、絶縁膜102の中に空
隙103が存在すると空隙の比誘電率は真空と同じ1と
なることにより絶縁膜102のみで保持する場合に比べ
て、ゲート寄生容量が低減され、高周波特性を向上でき
るようになるといった効果を奏する。
In the present embodiment, FIGS.
As shown in (c), the gate electrode 101 and the semiconductor substrate 1
00 to hold the gate electrode 101
2 are formed. Further, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 8B and 8C, in the cross-sectional portion shown in FIG.
On one side of the gate electrode 101 (for example, on the source electrode side), the space between the gate electrode 101 and the semiconductor substrate 100 is not buried with the insulating film 102, and even on the buried side, a gap is formed in the insulating film 102. 103 exists. In the cross section shown in FIG.
8 and the semiconductor substrate 100 are buried with an insulating film 102, and a gap 103 exists in the insulating film 102 as in FIG. 8B. 8 (a), 8 (b), 8
As shown in (c), the insulating film 102 is formed on the gate electrode 10.
1 is partially removed in the width (longitudinal) direction. In this embodiment mode, since the insulating film is partially removed at the same time as the gate electrode 101 is held, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved. By setting the dielectric constant to 1 which is the same as that of vacuum, there is an effect that the gate parasitic capacitance is reduced and the high frequency characteristics can be improved as compared with the case where the insulating film 102 is used to hold the dielectric constant.

【0023】図9および図10は本発明の最終的にゲー
ト保護用絶縁膜を形成した場合を示した断面図である。
上記の実施の形態は、ゲート形成段階での断面向上であ
り、デバイスの最終形態では、図9および図10に示す
ように、図1(b)、(c)〜図8(b)、(c)に示
す第1実施の形態乃至第8実施の形態のそれぞれの断面
形状に対して、保護膜1102が成膜され、湿気等によ
るゲート電極1101の劣化を避ける工夫がなされる。
このとき、図9(a)〜(c)、図10(d)〜(f)
のように、ゲート電極1101と半導体基板1103の
間に、もともと絶縁膜1104あるいは空隙1106を
有する絶縁膜1105が存在していない場合、この間を
保護膜1102が埋めないようにすることが必要であ
る。
FIGS. 9 and 10 are sectional views showing a case where an insulating film for gate protection is finally formed according to the present invention.
In the above embodiment, the cross section is improved at the gate formation stage. In the final form of the device, as shown in FIGS. 9 and 10, FIGS. 1 (b), (c) to 8 (b), ( A protective film 1102 is formed on each of the cross-sectional shapes of the first to eighth embodiments shown in c), and a measure is taken to avoid deterioration of the gate electrode 1101 due to moisture or the like.
At this time, FIGS. 9 (a) to 9 (c) and FIGS. 10 (d) to 10 (f)
When the insulating film 1104 or the insulating film 1105 having the void 1106 does not exist between the gate electrode 1101 and the semiconductor substrate 1103, it is necessary to prevent the protective film 1102 from filling the gap. .

【0024】(第9の実施の形態)次に、本発明の第9
の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図11
乃至図14は本発明の第9の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。図11
(a)に示すように、トランジスタ動作のために必要な
GaAs能動層1202(例えば、1×10−17cm
−3のn層を厚さ100nm)が形成された半導体基板
1201上に絶縁膜(例えば、厚さ200nmのSiO
、比誘電率3.9)1203を形成する。続いて、図
11(b)に示すように、絶縁膜1203上に第1のレ
ジスト膜1204を塗布形成し、露光により所望の位置
にレジスト開口1205を形成する。次いで図11
(c)に示すように、第1のレジスト膜1204をマス
クにレジスト開口1205を通して絶縁膜1203をエ
ッチングし、絶縁膜開口1206を形成し、GaAs能
動層1202を露呈させる。続いて、図12(d)に示
すように、露呈したGaAs能動層1202を所望のし
きい値になるように、所望の深さエッチングする。続い
て、ゲート金属1211(例えば、WSi/Pt/Au
の層構造)を全面にスパッタ蒸着を行った後、ゲート金
属1211上に、エッチングされた絶縁膜開口1206
を含んで所望の大きさになるように第2のレジスト膜1
207を塗布形成した後、露光して不要部のレジストを
除去し、ゲート金属1211を露呈する。続いて、図1
2(e)に示すように、この第2のレジスト膜1207
をマスクに露呈したゲート金属1211をドライエッチ
ングし、ゲート電極1208を形成し、絶縁膜1203
を露呈させる。続いて、図12(f)に示すように、第
3のレジスト膜1209を全面に塗布形成する。続い
て、図13(g)に示すように、ゲート電極1208を
含んで、図13(h)の上面図に示すように、ゲート電
極1208上をストライプ状に横断する所望の大きさの
レジストマスク1210を形成する。続いて、図14
(i)の上面図に示すように、バッファードフッ酸でレ
ジストマスク1210により露呈している絶縁膜120
3とゲート電極1208下の絶縁膜1203をエッチン
グ除去した後、不要のレジストマスク1210を除去す
る。すなわち、図14(j)および図14(k)は、図
14(i)のA−A’切断線、B−B’切断線のそれぞ
れに沿った断面図であるが、この断面図に示すように、
図14(j)で示す断面部分では、ゲート電極1208
と半導体基板1201の間の絶縁膜1203を除去し、
図14(k)に示す断面部分では、ゲート電極1208
と半導体基板1201の間に絶縁膜1203を埋め込
む。本実施の形態では、ゲート電極11を保持すると同
時に部分的に絶縁膜1203が除去されているため、ゲ
ート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上し、ゲー
ト寄生容量が低減され、高周波特性を向上させる効果が
もたらされ、このようなプロセスにより、図1に示され
るゲート断面構造が形成できる。なお、図2、図3およ
び図4の断面構造は、図13(g)におけるレジストマ
スク1210の形状を変更することにより容易に形成で
きる。
(Ninth Embodiment) Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
FIG. 14 to FIG. 14 are process diagrams for explaining a semiconductor device manufacturing method according to the ninth embodiment of the present invention. FIG.
As shown in (a), a GaAs active layer 1202 (for example, 1 × 10 −17 cm) required for transistor operation
An insulating film (for example, a 200 nm thick SiO 2 film) is formed on a semiconductor substrate
2 , relative permittivity 3.9) 1203 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 11B, a first resist film 1204 is applied and formed on the insulating film 1203, and a resist opening 1205 is formed at a desired position by exposure. Then FIG.
As shown in (c), the insulating film 1203 is etched through the resist opening 1205 using the first resist film 1204 as a mask to form an insulating film opening 1206 and expose the GaAs active layer 1202. Subsequently, as shown in FIG. 12D, the exposed GaAs active layer 1202 is etched to a desired depth so as to have a desired threshold. Subsequently, the gate metal 1211 (for example, WSi / Pt / Au
After performing sputter deposition on the entire surface, an etched insulating film opening 1206 is formed on the gate metal 1211.
The second resist film 1 so as to have a desired size
After coating and forming 207, exposure is performed to remove unnecessary portions of the resist, and the gate metal 1211 is exposed. Subsequently, FIG.
As shown in FIG. 2E, the second resist film 1207
The gate metal 1211 exposed with the mask as a mask is dry-etched to form a gate electrode 1208, and the insulating film 1203
Is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 12F, a third resist film 1209 is applied and formed on the entire surface. Subsequently, as shown in FIG. 13G, a resist mask of a desired size including the gate electrode 1208 and crossing over the gate electrode 1208 in a stripe pattern as shown in the top view of FIG. Form 1210. Subsequently, FIG.
As shown in the top view of (i), the insulating film 120 exposed by the resist mask 1210 with buffered hydrofluoric acid
3 and the insulating film 1203 under the gate electrode 1208 are removed by etching, and then the unnecessary resist mask 1210 is removed. That is, FIGS. 14 (j) and 14 (k) are cross-sectional views taken along the line AA 'and the line BB' in FIG. 14 (i), respectively. like,
In the cross section shown in FIG.
Removing the insulating film 1203 between the semiconductor substrate 1201 and
In the cross section shown in FIG.
An insulating film 1203 is embedded between the semiconductor substrate 1201 and the insulating film 1203. In the present embodiment, since the insulating film 1203 is partially removed at the same time as holding the gate electrode 11, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the high frequency characteristics are improved. By such a process, the gate cross-sectional structure shown in FIG. 1 can be formed. The cross-sectional structures in FIGS. 2, 3 and 4 can be easily formed by changing the shape of the resist mask 1210 in FIG.

【0025】(第10の実施の形態)次に、本発明の第
10の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
15乃至図18は本発明の第10の実施の形態にかかる
半導体装置製造方法を説明するための工程図である。図
15乃至図18は、塗布性の低誘電率絶縁膜を用いて図
4の構造を形成するプロセスの実施の形態である。図1
2(f)まで同一プロセスで形成したとする。図15
(a)の上面図に示すように、ゲート電極1306の一
部と第1の絶縁膜1303(例えば、二酸化ケイ素膜、
比誘電率〜3.9)の一部が露呈する開口パターンを持
つ第1のレジストマスク1308を形成する。続いて、
図15(b)の上面図に示すように、第1のレジストマ
スク1308を通して露呈している空隙1310を有す
る第1の絶縁膜1303とゲート電極1306下の第1
の絶縁膜1303をエッチング除去する。すなわち、図
16(c)および図16(d)は、図15(b)のA−
A’切断線、B−B’切断線のそれぞれに沿った断面図
であるが、この断面図に示すように、図16(c)で示
す断面部分では、ゲート電極1306の片側(例えば、
ソース電極側)において、ゲート電極1306と半導体
基板1301の間の第1の絶縁膜1303を除去し、図
16(d)に示す断面部分では、例えば、ドレイン側に
おいてゲート電極1306と半導体基板1301の間の
第1の絶縁膜1303を除去する。続いて、図17
(e)の上面図に示すように、第1の絶縁膜1303よ
り比誘電率の小さい塗布性の第2の絶縁膜(例えば、デ
ュポン社製フッ化ポリイミドFPI−136M、比誘電
率2.6、以下FPI膜)1311を塗布形成する。続
いて、図17(f)の上面図に示すように、酸素プラズ
マにより第1の絶縁膜1303とゲート電極1306上
の第2の絶縁膜1311を除去する。続いて、図18
(g)の上面図に示すように残余の第1の絶縁膜130
3をバッファードフッ酸によりウエットエッチング除去
する。すなわち、図18(h)は、図18(g)のA−
A’切断線に沿った断面図であるが、第2の絶縁膜13
11は、ゲート電極1306の幅(長手方向)に部分的
に除去され、なおかつ、第2の絶縁膜1311がドレイ
ン電極側とソース電極側で交互に存在する構造とするこ
とで、ゲート電極1306を保持すると同時に部分的に
絶縁膜が除去されているため、ゲート電極形成時におけ
るゲート歩留まりが向上し、ゲート寄生容量が低減さ
れ、高周波特性を向上させる効果がもたらされ、このよ
うなプロセスにより、図4に示されるゲート断面構造が
形成できる。
(Tenth Embodiment) Next, a tenth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 15 to 18 are process diagrams for explaining a semiconductor device manufacturing method according to the tenth embodiment of the present invention. FIGS. 15 to 18 show an embodiment of a process of forming the structure of FIG. 4 using a low-k insulating film having applicability. FIG.
It is assumed that up to 2 (f) are formed by the same process. FIG.
As shown in the top view of (a), a part of the gate electrode 1306 and a first insulating film 1303 (for example, a silicon dioxide film,
A first resist mask 1308 having an opening pattern exposing a part of the relative dielectric constant (3.9) is formed. continue,
As shown in the top view of FIG. 15B, a first insulating film 1303 having a void 1310 exposed through a first resist mask 1308 and a first insulating film 1303 under a gate electrode 1306 are formed.
The insulating film 1303 is removed by etching. That is, FIG. 16C and FIG. 16D show A-
FIG. 16 is a cross-sectional view along the A ′ cutting line and the BB ′ cutting line. As shown in this cross-sectional view, in the cross-sectional portion shown in FIG. 16C, one side of the gate electrode 1306 (for example,
On the source electrode side), the first insulating film 1303 between the gate electrode 1306 and the semiconductor substrate 1301 is removed. In the cross section shown in FIG. 16D, for example, the gate electrode 1306 and the semiconductor substrate 1301 on the drain side are removed. The first insulating film 1303 between them is removed. Subsequently, FIG.
As shown in the top view of (e), a coatable second insulating film having a smaller relative dielectric constant than the first insulating film 1303 (for example, a fluorinated polyimide FPI-136M manufactured by DuPont, a relative dielectric constant of 2.6) , Hereinafter referred to as an FPI film) 1311. Subsequently, as shown in a top view of FIG. 17F, the first insulating film 1303 and the second insulating film 1311 over the gate electrode 1306 are removed by oxygen plasma. Subsequently, FIG.
As shown in the top view of (g), the remaining first insulating film 130
3 is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid. That is, FIG. 18 (h) is equivalent to A-
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A ′,
Reference numeral 11 denotes a structure in which the gate electrode 1306 is partially removed in the width (longitudinal direction) of the gate electrode 1306 and the second insulating film 1311 is alternately provided on the drain electrode side and the source electrode side. Since the insulating film is partially removed at the same time as the holding, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the effect of improving the high-frequency characteristics is brought about. The gate cross-sectional structure shown in FIG. 4 can be formed.

【0026】(第11の実施の形態)次に、本発明の第
11の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
19乃至図24は本発明の第11の実施の形態にかかる
半導体装置製造方法を説明するための工程図である。図
19(a)に示すように、トランジスタ動作のために必
要なGaAs能動層1402(例えば、1×10−17
cm−3のn層を厚さ100nm)が形成された半導体
基板1401上に第1の絶縁膜1403(例えば、厚さ
200nmのSiO、比誘電率3.9)を形成し、続
いて、第1のレジストを塗布形成した後、露光現像する
ことにより所望の位置に第1のレジストマスク1404
を形成し、第1の絶縁膜1403を露呈する。続いて、
図19(b)に示すように、第1のレジストマスク14
04により露呈した第1の絶縁膜1403をエッチング
除去した後、不要の第1のレジストマスク1404を除
去する。これを上視した図が、図20(c)である。続
いて、図20(d)に示すように第2のレジストマスク
1405を塗布形成し、露光現像により第2のレジスト
マスク1405を形成し、第1の絶縁膜1403上所望
の位置にレジスト開口1406を形成する。次いで図2
1(e)に示すように、レジスト開口1406を通して
露呈した第1の絶縁膜1403をエッチングし、ゲート
絶縁膜開口1407を形成し、能動層1402を露呈さ
せる。続いて、図21(f)に示すように、残余の第2
のレジストマスク1405を除去した後、第1の絶縁膜
1403より比誘電率の小さい第2の絶縁膜1408
(例えば、ダウケミカル社製 DowCycloten
e 5021(ベンゾシクロブテン)benzocyc
lobutene、比誘電率2.6、以下BCB膜)を
形成した後、第3のレジスト膜を塗布形成し、次いでゲ
ート絶縁膜開口1407直上に第3のレジストマスク1
409による開口を形成する。続いて、図21(g)に
示すように、第3のレジストマスク1409を通して第
2の絶縁膜をエッチングしてゲート開口1410を形成
し、能動層1402を露呈させる。続いて、図22
(h)に示すように、残余の第3のレジストマスク14
09を除去した後、露呈した能動層1402を所望の閾
値になるように、所望の深さエッチングする。続いて、
ゲート金属1411(例えば、WSi/Pt/Auの層
構造)を全面にスパッタ蒸着を行う。続いて、図22
(i)に示すように、ゲート金属1411上に、ゲート
開口1410を含んで所望の大きさになるように第4の
レジスト膜を塗布形成した後、露光現像して不要部のレ
ジストを除去し、ゲート金属1411を露呈するよう
に、第4のレジストマスク1412を形成する。続い
て、図22(j)に示すように、第4のレジストマスク
1412により露呈したゲート金属1411をドライエ
ッチングし、ゲート電極1413を形成し、第2の絶縁
膜1408を露呈させる。続いて、図23(k)の上面
図に示すように、第5のレジスト膜を全面に塗布形成
し、第1の絶縁膜1403の端部を覆わない第5のレジ
ストマスク1414を形成する。続いて、図23(l)
の上面図に示すように、第5のレジストマスク1414
により第2の絶縁膜1408をドライエッチング(例え
ば、酸素)除去し、残余の第5のレジストマスク141
4を除去する。すなわち、図24(m)、図24(n)
は、図23(l)のA−A’切断線に沿った断面図であ
るが、図24(m)に示すように、第2の絶縁膜140
8が、ゲート電極1413下に存在し、なおかつ、第1
の絶縁膜1403を覆うようにすることができる。ま
た、続いて、図24(n)に示すように、第1の絶縁膜
1403をバッファードフッ酸によりウエットエッチン
グ除去することにより、第2の絶縁膜1408中に空隙
1415を形成することができる。ゲート電極1413
を保持すると同時に部分的に絶縁膜が除去されているた
め、ゲート電極形成時におけるゲート歩留まりが向上
し、ゲート寄生容量が低減され、高周波特性を向上させ
る効果がもたらされ、このようなプロセスにより、図5
に示されるようなゲート断面構造が形成できる。
(Eleventh Embodiment) Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 19 to FIG. 24 are process diagrams for explaining the semiconductor device manufacturing method according to the eleventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 19A, a GaAs active layer 1402 (for example, 1 × 10 −17 ) necessary for transistor operation is provided.
A first insulating film 1403 (for example, SiO 2 having a thickness of 200 nm and a relative dielectric constant of 3.9) is formed over a semiconductor substrate 1401 on which an n layer of cm −3 has a thickness of 100 nm. After coating and forming the first resist, the first resist mask 1404 is formed at a desired position by performing exposure and development.
Is formed, and the first insulating film 1403 is exposed. continue,
As shown in FIG. 19B, the first resist mask 14
After the first insulating film 1403 exposed by the step 04 is removed by etching, an unnecessary first resist mask 1404 is removed. FIG. 20 (c) shows a top view of this. Subsequently, as shown in FIG. 20D, a second resist mask 1405 is applied and formed, a second resist mask 1405 is formed by exposure and development, and a resist opening 1406 is formed at a desired position on the first insulating film 1403. To form Then Figure 2
As shown in FIG. 1E, the first insulating film 1403 exposed through the resist opening 1406 is etched to form a gate insulating film opening 1407, and the active layer 1402 is exposed. Subsequently, as shown in FIG.
After removing the resist mask 1405, the second insulating film 1408 having a lower relative dielectric constant than the first insulating film 1403 is formed.
(For example, Dow Cycloten manufactured by Dow Chemical Company)
e 5021 (benzocyclobutene) benzocyc
After forming a low resist, a relative dielectric constant of 2.6, hereinafter a BCB film), a third resist film is applied and formed, and then a third resist mask 1 is formed immediately above the gate insulating film opening 1407.
An opening 409 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 21G, the second insulating film is etched through the third resist mask 1409 to form a gate opening 1410, and the active layer 1402 is exposed. Subsequently, FIG.
As shown in (h), the remaining third resist mask 14
After removing 09, the exposed active layer 1402 is etched to a desired depth to a desired threshold. continue,
A gate metal 1411 (for example, a WSi / Pt / Au layer structure) is sputter deposited on the entire surface. Subsequently, FIG.
As shown in (i), a fourth resist film is formed on the gate metal 1411 so as to have a desired size including the gate opening 1410, and then exposed and developed to remove unnecessary portions of the resist. Then, a fourth resist mask 1412 is formed so as to expose the gate metal 1411. Subsequently, as shown in FIG. 22 (j), the gate metal 1411 exposed by the fourth resist mask 1412 is dry-etched to form a gate electrode 1413, and the second insulating film 1408 is exposed. Subsequently, as shown in a top view of FIG. 23 (k), a fifth resist film is applied over the entire surface and a fifth resist mask 1414 which does not cover the end of the first insulating film 1403 is formed. Subsequently, FIG.
As shown in the top view of FIG.
Removes the second insulating film 1408 by dry etching (eg, oxygen), and removes the remaining fifth resist mask 141.
4 is removed. That is, FIGS. 24 (m) and 24 (n)
FIG. 24 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 23 (l). As shown in FIG.
8 exist under the gate electrode 1413 and the first
Of the insulating film 1403 can be covered. Subsequently, as shown in FIG. 24N, a void 1415 can be formed in the second insulating film 1408 by removing the first insulating film 1403 by wet etching with buffered hydrofluoric acid. . Gate electrode 1413
And at the same time, the insulating film is partially removed, so that the gate yield during the formation of the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the effect of improving the high frequency characteristics is brought about. , FIG.
Can be formed as shown in FIG.

【0027】(第12の実施の形態)次に、本発明の第
12の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
25乃至図30は本発明の第12の実施の形態にかかる
半導体装置製造方法を説明するための工程図である。図
25(a)に示すように、トランジスタ動作のために必
要なGaAs能動層1502(例えば、1×10−17
cm−3のn層を厚さ100nm)が形成された半導体
基板1501上に第1の絶縁膜1503(例えば、厚さ
200nmのSiO)を形成し、続いて、第1のレジ
ストを塗布形成した後、露光現像することにより所望の
位置に第1のレジストマスク1504を形成し、第1の
絶縁膜1503を露呈する。続いて、図25(b)に示
すように、第1のレジストマスク1504により露呈し
た第1の絶縁膜1503をエッチング除去した後、不要
の第1のレジストマスク1504を除去する。これを上
視した図が、図26(c)である。続いて、図26
(d)に示すように第2のレジストを塗布形成し、露光
現像により第2のレジストマスク1505を形成し、第
1の絶縁膜1503上所望の位置にレジスト開口150
6を形成する。次いで図27(e)に示すように、レジ
スト開口1506を通して露呈した第1の絶縁膜150
3をエッチングし、ゲート絶縁膜開口1507を形成
し、能動層1502を露呈させる。続いて、図27
(f)に示すように、残余の第2のレジストマスク15
05を除去した後、第1の絶縁膜1503より比誘電率
の小さい第2の絶縁膜1508を形成した後、第3のレ
ジスト膜を塗布形成し、次いでゲート絶縁膜開口150
7直上に第3のレジストマスク1509による開口を形
成する。続いて、図27(g)に示すように、第3のレ
ジストマスク1509を通して第3の絶縁膜をエッチン
グしてゲート開口1510を形成し、能動層1502を
露呈させる。続いて、図28(h)に示すように、残余
の第3のレジストマスク1509を除去した後、露呈し
た能動層1502を所望のしきい値になるように、所望
の深さエッチングする。続いて、ゲート金属1511
(例えば、WSi/Pt/Auの層構造)を全面にスパ
ッタ蒸着を行う。続いて、図28(i)に示すように、
ゲート金属1511上に、ゲート開口1510を含んで
所望の大きさになるように第4のレジスト膜を塗布形成
した後、露光現像して不要部のレジストを除去し、ゲー
ト金属1511を露呈するように、第4のレジストマス
ク1512を形成する。続いて、図28(j)に示すよ
うに、第4のレジストマスク1512により露呈したゲ
ート金属1511をドライエッチングし、ゲート電極1
513を形成し、第2の絶縁膜1508を露呈させる。
続いて、図29(k)の上面図に示すように、残余の第
4のレジストマスク1512および露呈した第2の絶縁
膜1508を除去する。すなわち、図29(l)、図2
9(m)は、図29(k)のA−A’切断線、B−B’
切断線に沿った断面図であるが、図29(l)に示すよ
うに、第2の絶縁膜1508が、ゲート電極1513下
に存在し、なおかつ、第1の絶縁膜1503を覆うよう
にすることができる。また、図29(m)の位置では、
ゲート電極1513下に第1の絶縁膜1503と第2の
絶縁膜1508が層構造として存在させることができ
る。また、続いて、第1の絶縁膜1503をバッファー
ドフッ酸によりウエットエッチング除去することによ
り、図30(n)に示すように、第2の絶縁膜1508
中に空隙1515を形成することができ、また、図30
(o)に示すように、第2の絶縁膜1508下の第1の
絶縁膜1503を除去することができる。ゲート電極1
513を保持すると同時に部分的に第1の絶縁膜150
3が除去されているため、ゲート電極形成時におけるゲ
ート歩留まりが向上し、ゲート寄生容量が低減され、高
周波特性を向上させる効果がもたらされ、このようなプ
ロセスにより、図7に示されるようなゲート断面構造が
形成できる。
(Twelfth Embodiment) Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 25 to 30 are process charts for explaining a semiconductor device manufacturing method according to the twelfth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 25A, a GaAs active layer 1502 (for example, 1 × 10 −17 ) necessary for transistor operation is used.
A first insulating film 1503 (for example, SiO 2 having a thickness of 200 nm) is formed on a semiconductor substrate 1501 on which an n layer of cm −3 has a thickness of 100 nm, and then a first resist is applied and formed. After that, a first resist mask 1504 is formed at a desired position by performing exposure and development, and the first insulating film 1503 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 25B, after the first insulating film 1503 exposed by the first resist mask 1504 is removed by etching, the unnecessary first resist mask 1504 is removed. FIG. 26 (c) shows a top view of this. Subsequently, FIG.
2D, a second resist is applied and formed, a second resist mask 1505 is formed by exposure and development, and a resist opening 150 is formed at a desired position on the first insulating film 1503.
6 is formed. Next, as shown in FIG. 27E, the first insulating film 150 exposed through the resist opening 1506 is formed.
3 is etched to form a gate insulating film opening 1507, exposing the active layer 1502. Subsequently, FIG.
As shown in (f), the remaining second resist mask 15
05, a second insulating film 1508 having a relative dielectric constant smaller than that of the first insulating film 1503 is formed, a third resist film is applied and formed, and then a gate insulating film opening 150 is formed.
An opening made by the third resist mask 1509 is formed directly above 7. Subsequently, as shown in FIG. 27G, the third insulating film is etched through the third resist mask 1509 to form a gate opening 1510, exposing the active layer 1502. Subsequently, as shown in FIG. 28H, after removing the remaining third resist mask 1509, the exposed active layer 1502 is etched to a desired depth so as to have a desired threshold. Subsequently, the gate metal 1511
(For example, a WSi / Pt / Au layer structure) is sputter-deposited on the entire surface. Subsequently, as shown in FIG.
A fourth resist film is formed on the gate metal 1511 so as to have a desired size including the gate opening 1510, and then exposed and developed to remove unnecessary portions of the resist, thereby exposing the gate metal 1511. Next, a fourth resist mask 1512 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 28J, the gate metal 1511 exposed by the fourth resist mask 1512 is dry-etched to form the gate electrode 1.
513 is formed, and the second insulating film 1508 is exposed.
Subsequently, as shown in a top view of FIG. 29K, the remaining fourth resist mask 1512 and the exposed second insulating film 1508 are removed. That is, FIG. 29 (l), FIG.
9 (m) is an AA ′ cutting line, BB ′ in FIG. 29 (k).
FIG. 29 is a cross-sectional view taken along the cutting line. As shown in FIG. 29 (l), a second insulating film 1508 is present below the gate electrode 1513 and covers the first insulating film 1503. be able to. At the position shown in FIG.
The first insulating film 1503 and the second insulating film 1508 can be provided below the gate electrode 1513 as a layered structure. Subsequently, the first insulating film 1503 is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid, thereby forming the second insulating film 1508 as shown in FIG.
A void 1515 can be formed therein, and FIG.
As shown in (o), the first insulating film 1503 below the second insulating film 1508 can be removed. Gate electrode 1
At the same time, the first insulating film 150 is partially retained.
3, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the effect of improving the high-frequency characteristics is brought about. By such a process, as shown in FIG. A gate cross-sectional structure can be formed.

【0028】(第13の実施の形態)次に、本発明の第
13の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
31乃至図36は本発明の第13の実施の形態にかかる
半導体装置製造方法を説明するための工程図である。図
31(a)に示すように、トランジスタ動作のために必
要なGaAs能動層1602(例えば、1×10−17
cm−3のn層を厚さ100nm)が形成された半導体
基板1601上に第1の絶縁膜1603(例えば、厚さ
200nmのSiO)を形成し、続いて、第1のレジ
ストを塗布形成した後、露光現像することにより所望の
位置に第1のレジストマスク1604を形成し、第1の
絶縁膜1603を露呈する。続いて、図31(b)に示
すように、第1のレジストマスク1604により露呈し
た第1の絶縁膜1603をエッチング除去した後、不要
の第1のレジストマスク1604を除去する。続いて、
図31(c)に示すように第2のレジストを塗布形成
し、露光現像によりマスク1605を形成し、第1の絶
縁膜1603上所望の位置にレジスト開口1606を形
成する。次いで図32(d)に示すように、レジスト開
口1606を通して露呈した第1の絶縁膜1603をエ
ッチングし、ゲート絶縁膜開口1607を形成し、能動
層1602を露呈させる。続いて、図32(e)に示す
ように、残余の第2のレジストマスク1605を除去し
た後、第1の絶縁膜1603より比誘電率の小さい第2
の絶縁膜1608を形成した後、第3のレジスト膜を塗
布形成し、次いでゲート絶縁膜開口1607直上に第3
のレジストマスク1609による開口を形成する。続い
て、図32(f)に示すように、第3のレジストマスク
1609を通して第3の絶縁膜をエッチングしてゲート
開口1610を形成し、能動層1602を露呈させる。
露呈した能動層1602を所望の閾値になるように、所
望の深さエッチングし、続いて、図33(g)に示すよ
うに、残余の第3のレジストマスク1609を除去した
後、ゲート金属1611(例えば、WSi/Pt/Au
の層構造)を全面にスパッタ蒸着を行う。続いて、図3
3(h)に示すように、ゲート金属1611上に、ゲー
ト開口1610を含んで所望の大きさになるように第4
のレジスト膜を塗布形成した後、露光現像して不要部の
レジストを除去し、ゲート金属1611を露呈するよう
に、第4のレジストマスク1612を形成する。続い
て、図33(i)に示すように、第4のレジストマスク
1612により露呈したゲート金属1611をドライエ
ッチングし、ゲート電極1613を形成し、第2の絶縁
膜1608を露呈させる。続いて、図34(j)および
図34(k)の上面図に示すように、ストライプ状にゲ
ート電極1613をカバーする第5のレジストマスク1
614を形成する。続いて、図35(l)の上面図に示
すように第5のレジストマスク1614により露呈した
第2の絶縁膜1608とゲート電極1613下の第2の
絶縁膜1608を除去する。すなわち、図35(m)、
図35(n)は、図35(l)のA−A’切断線、B−
B’切断線のそれぞれに沿った断面図であるが、図35
(m)に示すように、第2の絶縁膜1608が、ゲート
電極1613下に存在し、なおかつ、第1の絶縁膜16
03を覆うようにすることができる。また、図35
(n)に示す部分では、ゲート電極1613の根元部分
だけを第1の絶縁膜1603が保持するようにできる。
また、続いて、第1の絶縁膜1603をバッファードフ
ッ酸でウエットエッチング除去することにより、図36
(o)に示すように、第2の絶縁膜1608中に空隙1
615を形成することができる。また、図36(p)で
は、第1の絶縁膜1603が除去されている。このよう
にゲート電極1613を保持すると同時に部分的に絶縁
膜が除去されているため、ゲート電極形成時におけるゲ
ート歩留まりが向上し、ゲート寄生容量が低減され、高
周波特性を向上させる効果がもたらされ、このようなプ
ロセスにより、図6に示されるようなゲート断面構造が
形成できる。
(Thirteenth Embodiment) Next, a thirteenth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 31 to 36 are process charts for explaining a semiconductor device manufacturing method according to the thirteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 31A, a GaAs active layer 1602 (for example, 1 × 10 −17 ) necessary for transistor operation is provided.
A first insulating film 1603 (for example, SiO 2 having a thickness of 200 nm) is formed over a semiconductor substrate 1601 on which an n layer having a thickness of cm −3 and a thickness of 100 nm are formed, and then a first resist is applied and formed. After that, a first resist mask 1604 is formed at a desired position by performing exposure and development, and the first insulating film 1603 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 31B, after the first insulating film 1603 exposed by the first resist mask 1604 is removed by etching, the unnecessary first resist mask 1604 is removed. continue,
As shown in FIG. 31C, a second resist is applied and formed, a mask 1605 is formed by exposure and development, and a resist opening 1606 is formed at a desired position on the first insulating film 1603. Next, as shown in FIG. 32D, the first insulating film 1603 exposed through the resist opening 1606 is etched to form a gate insulating film opening 1607, and the active layer 1602 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 32E, after removing the remaining second resist mask 1605, the second insulating film 1603 has a lower relative dielectric constant than the first insulating film 1603.
After forming the insulating film 1608, a third resist film is applied and formed, and then the third resist film is formed immediately above the gate insulating film opening 1607.
An opening is formed by the resist mask 1609. Subsequently, as shown in FIG. 32F, the third insulating film is etched through the third resist mask 1609 to form a gate opening 1610, and the active layer 1602 is exposed.
The exposed active layer 1602 is etched to a desired depth to a desired threshold, and then, as shown in FIG. 33 (g), after removing the remaining third resist mask 1609, the gate metal 1611 is removed. (For example, WSi / Pt / Au
Layer structure) is sputter-deposited on the entire surface. Subsequently, FIG.
As shown in FIG. 3 (h), a fourth metal is formed on the gate metal 1611 so as to have a desired size including the gate opening 1610.
After applying and forming the resist film, the resist in an unnecessary portion is removed by exposure and development, and a fourth resist mask 1612 is formed so as to expose the gate metal 1611. Subsequently, as shown in FIG. 33I, the gate metal 1611 exposed by the fourth resist mask 1612 is dry-etched to form a gate electrode 1613, and the second insulating film 1608 is exposed. Subsequently, as shown in the top views of FIGS. 34 (j) and 34 (k), a fifth resist mask 1 covering the gate electrode 1613 in a stripe shape.
614 are formed. Subsequently, as shown in the top view of FIG. 35L, the second insulating film 1608 exposed by the fifth resist mask 1614 and the second insulating film 1608 below the gate electrode 1613 are removed. That is, FIG.
FIG. 35 (n) is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 35 is a sectional view taken along each of the B ′ cutting lines, and FIG.
As shown in (m), the second insulating film 1608 exists under the gate electrode 1613 and the first insulating film 16
03 can be covered. FIG.
In the portion shown in FIG. 3N, only the base portion of the gate electrode 1613 can be held by the first insulating film 1603.
Next, the first insulating film 1603 is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid to obtain a structure shown in FIG.
As shown in (o), a gap 1 is formed in the second insulating film 1608.
615 can be formed. In FIG. 36 (p), the first insulating film 1603 has been removed. Since the insulating film is partially removed at the same time as holding the gate electrode 1613, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the effect of improving high-frequency characteristics is brought about. By such a process, a gate sectional structure as shown in FIG. 6 can be formed.

【0029】(第14の実施の形態)次に、本発明の第
14の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
37乃至図42は本発明の第14の実施の形態にかかる
半導体装置製造方法を説明するための工程図である。図
37(a)に示すように、トランジスタ動作のために必
要なGaAs能動層1702(例えば、1×10−17
cm−3のn層を厚さ100nm)が形成された半導体
基板1701上に第1の絶縁膜1703(例えば、厚さ
200nmのSiO)を形成し、続いて、第1のレジ
ストを塗布形成した後、露光現像することにより所望の
位置に第1のレジストマスク1704を形成し、第1の
絶縁膜1703を露呈する。続いて、図37(b)に示
すように、第1のレジストマスク1704により露呈し
た第1の絶縁膜1703をバッファードフッ酸によりウ
エットエッチング除去した後、不要の第1のレジストマ
スクを除去する。続いて、図37(c)に示すように第
2の絶縁膜1705を形成する。次いで図38(d)に
示すように、第2のレジストを塗布形成した後、第1の
絶縁膜1703直上の所望の位置に第2のレジストマス
ク1706を用いた露光現像により、レジスト開口17
07を形成する。続いて、図38(f)に示すように、
レジスト開口1707を通して露呈した第2の絶縁膜1
705(例えば、FPI膜)および第1の絶縁膜170
3を連続してエッチング除去し、ゲート絶縁膜開口17
08を形成し、能動層1702を露呈させる。続いて、
図38(g)に示すように、露呈した能動層1702を
所望の閾値になるように、所望の深さエッチングしてゲ
ート開口1709を形成し、続いて、図39(h)に示
すように、残余の第2のレジストマスク1706を除去
した後、ゲート金属1710(例えば、WSi/Pt/
Auの層構造)を全面にスパッタ蒸着を行う。続いて、
図39(i)に示すように、ゲート金属1710上に、
ゲート開口1709を含んで所望の大きさになるように
第3のレジスト膜を塗布形成した後、露光現像して不要
部のレジストを除去し、ゲート金属1710を露呈する
ように、第3のレジストマスク1711を形成する。続
いて、図39(j)に示すように、第3のレジストマス
ク1711により露呈したゲート金属1710をドライ
エッチングし、ゲート電極1712を形成し、第2の絶
縁膜1705を露呈させる。続いて、残余の第3のレジ
ストマスク1711を除去した後、図40(k)の上面
図に示すように、第3の絶縁膜1713を形成した後、
第4のレジスト膜を塗布形成し、図40(k)の上面図
およびそのA―A’線断面図の図40(l)に示される
ような第4のレジストマスク1714を形成する。続い
て、図40(k)のA−A’切断線およびB−B’切断
線の図41(m)、図41(n)に示すように、バッフ
ァードフッ酸で第4のレジストマスク1714により露
呈している第3の絶縁膜1713を除去し、第2の絶縁
膜1705を露呈させる。続いて、図41(o)、図4
2(p)に示すように、酸素プラズマにより残余の第4
のレジストマスク1714および第2の絶縁膜1705
を除去し、第1の絶縁膜1703を露呈させる。続い
て、図42(q)および図42(r)に示すように、バ
ッファードフッ酸によって第1の絶縁膜1703を除去
することにより、ゲート金属1710の片側を保持し、
空隙1715が存在する構造を形成することができる。
このようにゲート金属1710を保持すると同時に部分
的に絶縁膜が除去されているため、ゲート電極形成時に
おけるゲート歩留まりが向上し、ゲート寄生容量が低減
され、高周波特性を向上させる効果がもたらされ、この
ようなプロセスにより、図8に示されるゲート断面構造
が形成される。
(Fourteenth Embodiment) Next, a fourteenth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 37 to 42 are process charts for explaining a semiconductor device manufacturing method according to the fourteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 37A, a GaAs active layer 1702 (for example, 1 × 10 −17 ) necessary for transistor operation is provided.
A first insulating film 1703 (for example, SiO 2 having a thickness of 200 nm) is formed on a semiconductor substrate 1701 on which an n-layer of cm −3 has a thickness of 100 nm, and then a first resist is applied and formed. After that, the first resist mask 1704 is formed at a desired position by performing exposure and development, and the first insulating film 1703 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 37B, after the first insulating film 1703 exposed by the first resist mask 1704 is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid, the unnecessary first resist mask is removed. . Subsequently, a second insulating film 1705 is formed as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 38D, after a second resist is applied and formed, the resist opening 17 is formed at a desired position immediately above the first insulating film 1703 by exposure and development using a second resist mask 1706.
07 is formed. Subsequently, as shown in FIG.
Second insulating film 1 exposed through resist opening 1707
705 (eg, FPI film) and first insulating film 170
3 is continuously removed by etching, and the gate insulating film opening 17 is removed.
08 to expose the active layer 1702. continue,
As shown in FIG. 38 (g), the exposed active layer 1702 is etched to a desired depth so as to have a desired threshold to form a gate opening 1709, and then as shown in FIG. 39 (h). After removing the remaining second resist mask 1706, the gate metal 1710 (for example, WSi / Pt /
Au layer structure) is sputter deposited on the entire surface. continue,
As shown in FIG. 39 (i), on the gate metal 1710,
After a third resist film is applied and formed to have a desired size including the gate opening 1709, the third resist film is exposed and developed to remove unnecessary portions of the resist and expose the gate metal 1710 so as to expose the gate metal 1710. A mask 1711 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 39 (j), the gate metal 1710 exposed by the third resist mask 1711 is dry-etched to form a gate electrode 1712, and the second insulating film 1705 is exposed. Subsequently, after removing the remaining third resist mask 1711, as shown in the top view of FIG. 40 (k), after forming the third insulating film 1713,
A fourth resist film is applied and formed to form a fourth resist mask 1714 as shown in FIG. 40 (k), which is a top view of FIG. 40 (k) and a sectional view taken along line AA ′ of FIG. Subsequently, as shown in FIGS. 41 (m) and 41 (n) along the AA ′ cutting line and the BB ′ cutting line in FIG. 40 (k), the fourth resist mask 1714 is formed with buffered hydrofluoric acid. Then, the third insulating film 1713 which is exposed is removed, and the second insulating film 1705 is exposed. Subsequently, FIG. 41 (o), FIG.
As shown in FIG. 2 (p), the remaining fourth
Resist mask 1714 and second insulating film 1705
Is removed, and the first insulating film 1703 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 42 (q) and FIG. 42 (r), one side of the gate metal 1710 is held by removing the first insulating film 1703 with buffered hydrofluoric acid,
A structure in which the void 1715 exists can be formed.
Since the insulating film is partially removed at the same time as holding the gate metal 1710 in this manner, the gate yield at the time of forming the gate electrode is improved, the gate parasitic capacitance is reduced, and the effect of improving high-frequency characteristics is brought about. By such a process, the gate sectional structure shown in FIG. 8 is formed.

【0030】以上説明したように上記各実施の形態によ
れば、ゲート電極と基板の間にゲートを支持するために
設けられた絶縁膜をゲート電極長手方向に少なくとも一
部を除去あるいは比誘電率3以下の低誘電率膜を含む絶
縁膜材料で埋め込むことにより、ゲート電極とソース電
極の間あるいはゲート電極とドレイン電極の間で発生す
る寄生容量を低減でき、ゲート電極形成時の歩留まり低
下を発生させることがなく、遮断周波数や最高発振周波
数を向上でき、さらに、高周波特性を向上できる半導体
装置および半導体装置製造方法を提供できるようになる
といった効果を奏する。
As described above, according to each of the above embodiments, at least a part of the insulating film provided between the gate electrode and the substrate for supporting the gate is removed in the longitudinal direction of the gate electrode, or the relative dielectric constant is reduced. By embedding with an insulating film material including a low dielectric constant film of 3 or less, a parasitic capacitance generated between a gate electrode and a source electrode or between a gate electrode and a drain electrode can be reduced, and a reduction in yield when forming a gate electrode occurs. There is an effect that a cutoff frequency and a maximum oscillation frequency can be improved, and a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device that can improve high-frequency characteristics can be provided.

【0031】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構
成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。また、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it is clear that the embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to numbers, positions, shapes, and the like suitable for carrying out the present invention. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、ゲート電極と基板の間にゲートを支持するために設
けられた絶縁膜をゲート電極長手方向に少なくとも一部
を除去あるいは比誘電率3以下の低誘電率膜を含む絶縁
膜材料で埋め込むことにより、ゲート電極とソース電極
の間あるいはゲート電極とドレイン電極の間で発生する
寄生容量を低減でき、ゲート電極形成時の歩留まり低下
を発生させることがなく、遮断周波数や最高発振周波数
を向上でき、さらに、高周波特性を向上できる半導体装
置および半導体装置製造方法を提供できるようになると
いった効果を奏する。
According to the present invention, as described above, at least a part of the insulating film provided between the gate electrode and the substrate for supporting the gate is removed in the longitudinal direction of the gate electrode. By embedding with an insulating film material including a low dielectric constant film having a dielectric constant of 3 or less, a parasitic capacitance generated between a gate electrode and a source electrode or between a gate electrode and a drain electrode can be reduced, and the yield at the time of gate electrode formation can be reduced. It is possible to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device that can increase cut-off frequency and maximum oscillation frequency without generating the same, and can further improve high-frequency characteristics.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施の形態にかかる半導体装置
のデバイス構造を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a sectional view for explaining a device structure of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention;

【図9】本発明の最終的にゲート保護用絶縁膜を形成し
た場合を示した断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a case where an insulating film for gate protection is finally formed according to the present invention.

【図10】本発明の最終的にゲート保護用絶縁膜を形成
した場合を示した断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a case where an insulating film for gate protection is finally formed according to the present invention.

【図11】本発明の第9の実施の形態にかかる半導体装
置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 11 is a process chart for explaining a semiconductor device manufacturing method according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第9の実施の形態にかかる半導体装
置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 12 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第9の実施の形態にかかる半導体装
置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 13 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第9の実施の形態にかかる半導体装
置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 14 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第10の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 15 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 16 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第10の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 17 is a process chart for explaining the semiconductor device manufacturing method according to the tenth embodiment of the present invention;

【図18】本発明の第10の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 18 is a process chart illustrating a semiconductor device manufacturing method according to a tenth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 19 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 20 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 21 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 22 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 23 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第11の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 24 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 25 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 26 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 27 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 28 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 29 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第12の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 30 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 31 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 32 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 33 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 34 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 35 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図36】本発明の第13の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 36 is a process chart illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention.

【図37】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 37 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図38】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 38 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図39】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 39 is a process chart illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention.

【図40】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 40 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図41】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 41 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図42】本発明の第14の実施の形態にかかる半導体
装置製造方法を説明するための工程図である。
FIG. 42 is a process chart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention;

【図43】従来の半導体装置のデバイス構造を説明する
ための断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30,40,70,80,90,100…
半導体基板 11,21,31,41,71,81,91,101…
ゲート電極 12,22,32,42,72,82,92,102…
絶縁膜 73,83,93,103…空隙 1101…ゲート電極 1102…保護膜 1103…半導体基板 1104,1105…絶縁膜 1106…空隙
10, 20, 30, 40, 70, 80, 90, 100 ...
The semiconductor substrates 11, 21, 31, 41, 71, 81, 91, 101 ...
Gate electrodes 12, 22, 32, 42, 72, 82, 92, 102 ...
Insulating films 73, 83, 93, 103 ... air gap 1101 ... gate electrode 1102 ... protective film 1103 ... semiconductor substrate 1104, 1105 ... insulating film 1106 ... air gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 洋一 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5F102 FA00 GB01 GC01 GD01 GJ05 GR04 GR09 GR11 GS02 GS04 GS07 GS09 GT03 GV01 GV05 HC15 HC18  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoichi Makino F-term (reference) 5F102 FA00 GB01 GC01 GD01 GJ05 GR04 GR09 GR11 GS02 GS04 GS07 GS09 GT03 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo GV01 GV05 HC15 HC18

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細ゲート電極形成時の歩留まり低下の
回避および高周波特性の向上の両立を図る半導体装置で
あって、 ゲート抵抗の低減された断面T字型ゲート電極を絶縁膜
材料にて保持するゲート支持パターンを有し、 前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極を支持
しない部分が当該ゲート電極のゲート幅方向に存在する
ように構成されていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device for avoiding a decrease in yield when forming a fine gate electrode and improving high-frequency characteristics at the same time, wherein a T-shaped gate electrode having a reduced gate resistance is held by an insulating film material. A semiconductor device having a gate support pattern, wherein a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode are configured to exist in a gate width direction of the gate electrode.
【請求項2】 前記ゲート電極のソース電極側および当
該ゲート電極のドレイン電極側の双方においてゲート幅
方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極
を支持しない部分が存在するとともに、当該ゲート電極
のドレイン電極側でのゲート支持位置と当該ゲート電極
のソース電極側でのゲート支持位置が当該ゲート電極を
中心軸として対称に存在するように構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. A portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction both on a source electrode side of the gate electrode and on a drain electrode side of the gate electrode. 2. The device according to claim 1, wherein the gate support position on the drain electrode side and the gate support position on the source electrode side of the gate electrode exist symmetrically about the gate electrode as a center axis. Semiconductor device.
【請求項3】 前記ゲート電極のソース電極側では、ゲ
ート幅方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲー
ト電極を支持しない部分が存在するとともに、当該ゲー
ト電極のドレイン電極側では、前記ゲート支持パターン
がゲート幅方向に切れ目無く存在するように構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
3. A part supporting the gate electrode and a part not supporting the gate electrode in a gate width direction on the source electrode side of the gate electrode, and the gate support part on the drain electrode side of the gate electrode. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pattern is configured so as to exist without a break in the gate width direction.
【請求項4】 前記ゲート電極のドレイン電極側では、
ゲート幅方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲ
ート電極を支持しない部分が存在し、 前記ゲート電極のソース電極側では、前記ゲート支持パ
ターンがゲート幅方向に切れ目無く存在するように構成
されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置。
4. On the drain electrode side of the gate electrode,
There is a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction, and on the source electrode side of the gate electrode, the gate support pattern is configured so as to exist continuously in the gate width direction. The semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記ゲート電極のソース電極側および当
該ゲート電極のドレイン電極側の双方においてゲート幅
方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極
を支持しない部分が存在するとともに、当該ゲート電極
のドレイン電極側でのゲート支持位置と当該ゲート電極
のソース電極側でのゲート支持位置が当該ゲート電極を
中心軸として非対称に存在するように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
5. A portion that supports the gate electrode in a gate width direction and a portion that does not support the gate electrode both on the source electrode side of the gate electrode and on the drain electrode side of the gate electrode. 2. The device according to claim 1, wherein the gate support position on the drain electrode side and the gate support position on the source electrode side of the gate electrode exist asymmetrically about the gate electrode as a center axis. 3. Semiconductor device.
【請求項6】 少なくとも前記ゲート電極の足部と基板
に接する部分に空隙を有する絶縁膜によって当該ゲート
電極を保持するように構成されていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is held by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate.
【請求項7】 少なくとも前記ゲート電極の足部と基板
に接する部分に空隙を有する絶縁膜によって当該ゲート
電極を保持する構成と、当該絶縁膜が当該ゲート電極を
保持するために存在しない構成を有することを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。
7. A structure in which the gate electrode is held by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate, and a structure in which the insulating film does not exist to hold the gate electrode. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項8】 前記ゲート電極の保持パターンが比誘電
率略3乃至略1の絶縁性膜を含んで形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the holding pattern of the gate electrode includes an insulating film having a relative dielectric constant of about 3 to about 1.
【請求項9】 前記ゲート電極を支持するために残存し
ている絶縁膜の面積のゲート上部面積に対する比率を、
0より大きくかつ0.75以下に設定するように構成さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置。
9. A ratio of the area of the insulating film remaining to support the gate electrode to the area above the gate,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is configured to be set to be larger than 0 and equal to or smaller than 0.75.
【請求項10】 微細ゲート電極形成時の歩留まり低下
の回避および高周波特性の向上の両立を図る半導体装置
製造方法であって、 ゲート抵抗の低減された断面T字型ゲート電極を絶縁膜
材料にて保持するゲート支持パターンを形成する工程
と、 前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電極を支持
しない部分を当該ゲート電極のゲート幅方向に形成する
工程を有することを特徴とする半導体装置製造方法。
10. A method of manufacturing a semiconductor device, which achieves both a reduction in yield when forming a fine gate electrode and an improvement in high-frequency characteristics, wherein a gate electrode having a reduced T-shaped gate electrode is made of an insulating film material. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate supporting pattern to be held; and forming a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction of the gate electrode.
【請求項11】 前記ゲート電極のソース電極側および
当該ゲート電極のドレイン電極側の双方においてゲート
幅方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電
極を支持しない部分を形成する工程と、 当該ゲート電極のドレイン電極側でのゲート支持位置と
当該ゲート電極のソース電極側での支持位置を当該ゲー
ト電極を中心軸として対称に形成する工程を有すること
を特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方法。
11. A step of forming a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction on both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode; 11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of forming a gate supporting position on the drain electrode side of the electrode and a supporting position on the source electrode side of the gate electrode symmetrically with respect to the gate electrode as a center axis. Production method.
【請求項12】 ゲート幅方向に前記ゲート電極を支持
する部分と前記ゲート電極を支持しない部分を前記ゲー
ト電極のソース電極側に形成する工程と、 前記ゲート支持パターンをゲート幅方向に切れ目無く当
該ゲート電極のドレイン電極側に形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方
法。
12. A step of forming a portion supporting the gate electrode in the gate width direction and a portion not supporting the gate electrode on the source electrode side of the gate electrode, wherein the gate support pattern is formed without a break in the gate width direction. The method according to claim 10, further comprising a step of forming the gate electrode on the drain electrode side.
【請求項13】 ゲート幅方向に前記ゲート電極を支持
する部分と前記ゲート電極を支持しない部分を前記ゲー
ト電極のドレイン電極側に形成する工程と、 前記ゲート支持パターンをゲート幅方向に切れ目無く前
記ゲート電極のソース電極側に形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方
法。
13. A step of forming a portion supporting the gate electrode in a gate width direction and a portion not supporting the gate electrode on a drain electrode side of the gate electrode; and forming the gate support pattern without a break in the gate width direction. The method according to claim 10, further comprising a step of forming the gate electrode on the source electrode side.
【請求項14】 前記ゲート電極のソース電極側および
当該ゲート電極のドレイン電極側の双方においてゲート
幅方向に前記ゲート電極を支持する部分と前記ゲート電
極を支持しない部分を形成する工程と、 当該ゲート電極のドレイン電極側でのゲート支持位置と
当該ゲート電極のソース電極側での支持位置を当該ゲー
ト電極を中心軸として非対称に形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項10に記載の半導体装置製造方
法。
14. A step of forming a portion supporting the gate electrode and a portion not supporting the gate electrode in a gate width direction on both the source electrode side of the gate electrode and the drain electrode side of the gate electrode; 11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising: asymmetrically forming a gate support position on the drain electrode side of the electrode and a support position on the source electrode side of the gate electrode with the gate electrode as a center axis. Production method.
【請求項15】 少なくとも前記ゲート電極の足部と基
板に接する部分に空隙を有する絶縁膜によって当該ゲー
ト電極を保持する工程を有することを特徴とする請求項
10に記載の半導体装置製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of holding the gate electrode by an insulating film having a gap at least in a portion in contact with a foot portion of the gate electrode and a substrate.
【請求項16】 前記ゲート電極の保持パターンを、比
誘電率略3乃至略1の絶縁性膜を用いて形成する工程を
有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置
製造方法。
16. The method according to claim 10, further comprising the step of forming the holding pattern of the gate electrode using an insulating film having a relative dielectric constant of about 3 to about 1.
【請求項17】 前記ゲート電極を支持するために残存
している絶縁膜を、ゲート上部面積に対する比率が0よ
り大きくかつ0.75以下となるように形成する工程を
有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置
製造方法。
17. The method according to claim 17, further comprising the step of forming an insulating film remaining to support the gate electrode so that a ratio of the insulating film to the gate upper area is larger than 0 and equal to or smaller than 0.75. Item 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 10.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059949A (en) * 2001-08-20 2003-02-28 Nec Corp Field effect transistor and production method therefor
JP2009524242A (en) * 2006-01-17 2009-06-25 クリー インコーポレイテッド Method of making a transistor with a supported gate electrode and associated device
US7973335B2 (en) 2002-12-16 2011-07-05 Nec Corporation Field-effect transistor having group III nitride electrode structure
TWI505378B (en) * 2013-02-21 2015-10-21 Univ Nat Cheng Kung Half lift-off processes to fabricate a gate electrode of a semiconductor component
CN112713185A (en) * 2020-12-21 2021-04-27 西安电子科技大学 T-shaped gate with supporting structure, preparation method thereof and semiconductor power device

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