JP2001118859A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JP2001118859A
JP2001118859A JP29537799A JP29537799A JP2001118859A JP 2001118859 A JP2001118859 A JP 2001118859A JP 29537799 A JP29537799 A JP 29537799A JP 29537799 A JP29537799 A JP 29537799A JP 2001118859 A JP2001118859 A JP 2001118859A
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drain electrode
gate electrode
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Junko Kono
純子 河野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソース・ドレイン電極を引出すためのオーミ
ック部と基板上の絶縁層の接触を断ち、絶縁膜による誘
電体成分を排除して、さらに高周波利得,雑音指数を向
上させる。 【解決手段】 半導体基板1のチャネル層2から立上が
って形成されたゲート電極7の周囲をソース・ドレイン
電極12で取囲み、ソース・ドレイン電極12の開口1
2aを閉塞してゲート電極7と前記ソース・ドレイン電
極12との間に空隙14を確保し、さらにチャネル層2
とソース・ドレイン電極12とを結合するオーミック部
4を、半導体基板1上に形成される絶縁層から隔離す
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、特に
電界効果トランジスタ及びその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置、特に電界効果トラン
ジスタにおいては、デバイス特性の信頼性向上のため
に、外部からの水分等を吸着しないように、デバイスの
表面部からモールド樹脂を充填するモールド樹脂封止と
いう手段が採用されている。
【0003】従来の一般的な電界効果トランジスタのう
ち、基板上に形成されたチャネル層からソース・ドレイ
ン電極を引出す必要がある構造のものにあっては、前記
チャネル層上にオーミック部が形成され、前記オーミッ
ク部からソース・ドレイン電極を引出す構造になってい
るが、この種のものでは、モールド樹脂がソース・ドレ
イン電極とゲート電極の間に充填されるため、ゲート容
量Cgs、Cgdが大きくなり、誘電体損が増大して、
高周波利得,雑音指数を低下させる原因となっている。
【0004】そこで、特開昭56−032723号公
報,特開平3−206624号公報,特開平5−335
343号公報,特開平9−27505号公報,特許第2
921020号公報等では、ソース・ドレイン電極とゲ
ート電極の間に空隙を確保して、ゲート容量Cgs、C
gdを小さくし、誘電体損が減少させて、高周波利得,
雑音指数を向上させる工夫がされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
特開昭56−032723号公報等に開示された従来例
では、ソース・ドレイン電極とゲート電極の間に空隙を
確保して、ゲート容量Cgs、Cgdを小さくすること
ができるが、さらに高周波利得,雑音指数を向上させる
には、本発明者の研究の結果、ソース・ドレイン電極と
ゲート電極の間に空隙を確保するだけでは不十分である
ことが分かってきた。
【0006】本発明者の研究の結果では、高周波利得,
雑音指数の向上を妨げている原因は、ソース・ドレイン
電極を引出すためのオーミック部に基板上に形成した絶
縁層が接触して、その絶縁膜による誘電体の成分が影響
していることにあり、その誘電体成分を排除することが
さらに高周波利得,雑音指数を向上させることになると
いう知見を得ている。
【0007】本発明の目的は、ソース・ドレイン電極を
引出すためのオーミック部と基板上の絶縁層の接触を断
ち、絶縁膜による誘電体成分を排除して、さらに高周波
利得,雑音指数を向上させた半導体装置及びその製造方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、半導体基板のチャネル
層から立上がって形成されたゲート電極の周囲をソース
・ドレイン電極で取囲み、前記ソース・ドレイン電極の
開口を閉塞して前記ゲート電極と前記ソース・ドレイン
電極との間に空隙を確保し、さらに前記チャネル層と前
記ソース・ドレイン電極とを結合するオーミック部を、
前記半導体基板上に形成される絶縁層から隔離したもの
である。
【0009】また前記オーミック部を前記ソース・ドレ
イン電極で包囲して、該オーミック部を前記絶縁層から
隔離したものである。
【0010】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板のチャネル層から立上げてゲート電極を
形成する工程と、
【0011】前記半導体基板のチャネル層上にオーミッ
ク部を前記ゲート電極を取囲んで形成する工程と、
【0012】前記オーミック部からソース・ドレイン電
極を前記ゲート電極を越える高さに立上げ、かつ前記ゲ
ート電極を取囲んで形成する工程と、
【0013】前記ソース・ドレイン電極の開口を閉塞し
て前記ゲート電極と前記ソース・ドレイン電極との間に
空隙を確保する工程とを含むものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【0015】(実施形態1)図1〜図14は、本発明の
実施形態1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。
【0016】図14に示す本発明の実施形態1に係る半
導体装置は、半導体基板1のチャネル層2から立上がっ
て形成されたゲート電極7の周囲をソース・ドレイン電
極12で取囲み、ソース・ドレイン電極12の開口12
aを閉塞してゲート電極7と前記ソース・ドレイン電極
12との間に空隙14を確保し、さらにチャネル層2と
ソース・ドレイン電極12とを結合するオーミック部4
を、半導体基板1上に形成される絶縁層から隔離したこ
とを特徴するものである。
【0017】またオーミック部4をソース・ドレイン電
極12で包囲して、オーミック部4を絶縁層から隔離し
ている。
【0018】上述したように、高周波利得,雑音指数の
向上を妨げている原因は、ソース・ドレイン電極12を
引出すためのオーミック部4に基板上に形成した絶縁層
が接触して、その絶縁膜による誘電体の成分が影響して
いる。
【0019】しかしながら本発明では、オーミック部4
と基板上の絶縁層が接触するのを回避して、その絶縁膜
による誘電体成分が排除している。
【0020】そのため、本発明によれば、ソース・ドレ
イン電極12を引出すためのオーミック部12に、基板
上の絶縁層による誘電体成分が影響することがなく、さ
らに高周波利得,雑音指数を向上させることができる。
【0021】また上述した本発明の実施形態1に係る半
導体装置を製造するには、半導体基板1のチャネル層2
から立上げてゲート電極7を形成するゲート電極形成工
程と、半導体基板1のチャネル層2上にオーミック部4
をゲート電極7を取囲んで形成するオーミック形成工程
と、オーミック部4からソース・ドレイン電極12をゲ
ート電極7を越える高さに立上げ、かつゲート電極7を
取囲んで形成するソース・ドレイン電極形成工程と、ソ
ース・ドレイン電極12の開口12aを閉塞してゲート
電極7とソース・ドレイン電極12との間に空隙14を
確保する隔離工程とを順次行うことを特徴とするもので
ある。
【0022】次に、具体例を用いて本発明の実施形態1
に係る半導体装置を製造する方法を製造工程順に説明す
る。
【0023】まず図1に示すように、半絶縁体GaAs
基板1上にチャネル層2をエピ成長、もしくはイオン注
入法により形成し、その全面に酸化膜3を形成する。
【0024】次に図2に示すように、ソース・ドレイン
領域上の酸化膜3をパターンニングして、その位置にオ
ーミック層4aを蒸着リフトオフ法により形成する。
【0025】引続いて図3に示すように、アロイを行
い、下地の半絶縁体GaAs基板1中のGaAsとオー
ミック層4aのメタルとによるオーミック接合を形成さ
せる。さらに基板全面に絶縁層5を堆積し、かつ絶縁層
5をパターニングしてゲート電極7の形成位置に開口5
aを設ける。
【0026】さらに図3に示すように、基板全面に絶縁
層6を膜厚を厚くして堆積し、絶縁層5の開口5aを中
心として左右に拡大する錐形(傘形状)の開口6aを絶
縁層6にパターニングして設ける。
【0027】次に図5に示すように、開口5a,6aを
もつ絶縁層5,6をマスクとして、余分な酸化膜3をウ
エットエッチングにより除去し、さらに図5に示すよう
に、クエン酸や燐酸や過酸化水素水等を用いて半絶縁体
GaAs基板1をエッチングして、リセス2aを形成す
る。引続いて図7に示すように、開口5a,6aをもつ
絶縁層5,6をマスクとして、半絶縁体GaAs基板1
のリセス2a及び絶縁層5,6の開口5a,6a内にゲ
ートメタルを充填し、このゲートメタルを蒸着リフトオ
フすることにより傘状の頭部を備えたゲート電極7をチ
ャネル層2から立上げて形成する(ゲート電極形成工
程)。
【0028】次に図8に示すように、ゲート電極7を含
めて基板全面に窒化膜等のパッシベーション膜8を形成
し、オーミック層4上のパッシベーション膜8をパター
ンニングして、オーミック部4を露出させる(オーミッ
ク形成工程)。
【0029】次に図9に示すように、基板全面に絶縁層
9を堆積して、絶縁層9内にゲート電極7を埋設した
後、絶縁層9をゲート電極7の外形形状にパターニング
し、その後に図10に示すように、オーミック部4の全
面を含めて基板面に電極メッキのメッキパスとなる金属
層10をスパッタ法により蒸着させる。
【0030】さらに図11に示すように、ゲート電極7
のほぼ真上に位置させて軸部(絶縁層)11を形成す
る。このとき、軸部11の直径D1は、図12に示すソ
ース・ドレイン電極12の開口12aの直径D2がゲー
ト電極7の傘状頭部7aの直径D3よりも小さくなるよ
うに設定する。
【0031】次に図12に示すように、基板全面に金メ
ッキを施し、軸部11を利用してゲート電極7の周囲の
絶縁層9をリフトオフして除去した後、リフトオフに伴
ってソース・ドレイン電極12の開口12aから露出し
たメッキパスの金属層10をエッチングし、その後、前
記金メッキを再度PR剥離を行うことにより、ソース・
ドレイン電極12を得る。
【0032】この場合、ゲート電極7の外形に倣って盛
り上げて形成した絶縁層9上に金属層10及び金メッキ
を行って、ソース・ドレイン電極12を形成するため、
ソース・ドレイン電極12は、半導体基板1のチャネル
層2から立上がって形成されたゲート電極7の周囲を取
囲むように形成され、ゲート電極7のほぼ真上位置に開
口12aが形成されることとなる。またゲート電極7の
周囲の絶縁層9をリフトオフして除去することにより、
ゲート電極7とソース・ドレイン電極12との間には空
隙14が確保される。
【0033】ここに、図9〜図12までの製造工程は、
ソース・ドレイン電極形成工程を構成している。
【0034】引続いて図13に示すように、基板全面に
感光性ネガ型樹脂を塗布し、ソース・ドレイン電極12
の開口12aを充填している前記感光性ネガ型樹脂のみ
を露光、現像する。すると、その露光された部分以外の
前記感光性ネガ型樹脂は現像液に溶け出すために、図1
3に示すように、ソース・ドレイン電極12の開口12
aに前記感光性ネガ型樹脂による蓋13をした形状が得
られ、空隙14が外部から気密に隔離される。
【0035】最後に図14に示すように、通常のモール
ド樹脂封止を行うと、ソース・ドレイン電極12上にモ
ールド樹脂15が堆積して、半導体装置を気密封止す
る。
【0036】ここに、図13〜図14までの製造工程
は、隔離工程を構成している。
【0037】この場合、ゲート電極7の空隙にはモール
ド樹脂15が入り込まず、ゲート電極7の周囲には空隙
14が確保されるために、ゲート容量Cgs,Cgd等
を低減される。
【0038】したがって本発明の実施形態によれば、ソ
ース・ドレイン電極12とゲート電極7の間に空隙14
を確保しているため、ゲート容量Cgs,Cgd等を低
減することができるとともに、オーミック部4と基板上
の絶縁層が接触するのを回避して、その絶縁膜による誘
電体成分が排除しているため、ソース・ドレイン電極1
2を引出すためのオーミック部4に、基板上の絶縁層に
よる誘電体成分が影響することがなく、さらに高周波利
得,雑音指数を向上させることができる。
【0039】(実施形態2)図15〜図16は、本発明
の実施形態2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。
【0040】本発明の実施形態2は、図12に示すソー
ス・ドレイン電極12を形成する工程までは実施形態1
と同じであるが、図15に示すように、図12に示すソ
ース・ドレイン電極12を形成した後、粘性の高いポッ
ティング樹脂16を滴下し、基板全面をコートする。こ
れによりソース・ドレイン電極12の開口12aがポッ
ティング樹脂16により施蓋され、空隙14が外部から
気密に隔離される。
【0041】最後に図16に示すように、通常のモール
ド樹脂封止を行うと、ソース・ドレイン電極12上にモ
ールド樹脂15が堆積して、半導体装置を気密封止す
る。
【0042】本発明の実施形態2によれば、粘性の高い
ポッティング樹脂16を滴下して基板全面をコートし、
これによりソース・ドレイン電極12の開口12aをポ
ッティング樹脂16により施蓋するため、実施形態1と
比較して製造工程を簡略化することができるという利点
を有している。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ソ
ース・ドレイン電極とゲート電極の間に空隙を確保して
いるため、ゲート容量Cgs,Cgd等を低減すること
ができるとともに、オーミック部と基板上の絶縁層が接
触するのを回避して、その絶縁膜による誘電体成分が排
除しているため、ソース・ドレイン電極を引出すための
オーミック部に、基板上の絶縁層による誘電体成分が影
響することがなく、さらに高周波利得,雑音指数を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1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】本発明の実施形態1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3】本発明の実施形態1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4】本発明の実施形態1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】本発明の実施形態1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6】本発明の実施形態1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7】本発明の実施形態1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8】本発明の実施形態1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9】本発明の実施形態1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10】本発明の実施形態1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11】本発明の実施形態1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12】本発明の実施形態1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13】本発明の実施形態1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14】本発明の実施形態1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15】本発明の実施形態2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16】本発明の実施形態2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。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 チャネル層 7 ゲート電極 12 ソース・ドレイン電極 12a ソース・ドレイン電極の開口 14 空隙

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板のチャネル層から立上がって
    形成されたゲート電極の周囲をソース・ドレイン電極で
    取囲み、前記ソース・ドレイン電極の開口を閉塞して前
    記ゲート電極と前記ソース・ドレイン電極との間に空隙
    を確保し、 さらに前記チャネル層と前記ソース・ドレイン電極とを
    結合するオーミック部を、前記半導体基板上に形成され
    る絶縁層から隔離したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記オーミック部を前記ソース・ドレイ
    ン電極で包囲して、該オーミック部を、前記絶縁層から
    隔離したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 半導体基板のチャネル層から立上げてゲ
    ート電極を形成する工程と、 前記半導体基板のチャネル層上にオーミック部を前記ゲ
    ート電極を取囲んで形成する工程と、 前記オーミック部からソース・ドレイン電極を前記ゲー
    ト電極を越える高さに立上げ、かつ前記ゲート電極を取
    囲んで形成する工程と、 前記ソース・ドレイン電極の開口を閉塞して前記ゲート
    電極と前記ソース・ドレイン電極との間に空隙を確保す
    る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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