JP2003179079A - Field effect semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Field effect semiconductor device and its manufacturing method

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JP2003179079A
JP2003179079A JP2001377469A JP2001377469A JP2003179079A JP 2003179079 A JP2003179079 A JP 2003179079A JP 2001377469 A JP2001377469 A JP 2001377469A JP 2001377469 A JP2001377469 A JP 2001377469A JP 2003179079 A JP2003179079 A JP 2003179079A
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gate electrode
semiconductor device
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field effect
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JP2001377469A
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Toshiki Ieyumi
俊樹 家弓
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a baking residue due to a double exposure from occurring at the junction between a T-gate electrode and a gate pad. <P>SOLUTION: The field effect transistor comprises a T-gate electrode 20 first formed by a 2-layer resist process using a resistor film for an electron beam and a photoresist film, and a gate pad 22 formed by using a resist pattern formed newly after the gate electrode 20 is formed. In this, the pad 22 has a gate pad connector 22a to be partly superposed on the end of the gate electrode 20. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】この発明は、電界効果型半導
体装置およびその製造方法に係り、特にT型ゲート電極
のゲートパッド部に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a gate pad portion of a T-type gate electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体を用いた電界効果型トラン
ジスタ、例えばHEMT(High Electron Mobility Tra
nsistor)など、は高速あるいは高周波動作に適したト
ランジスタとして開発され、低雑音増幅器素子として高
性能化が図られ、さらに高出力増幅器素子として開発さ
れている。電界効果型トランジスタの高出力化を図るた
めには、最大ドレイン電流を増大させることが必要で、
このために総ゲート幅を増大させることが必要となる。
この総ゲート幅を増大させるための構造として、複数の
単位FETを並列に接続する、一般にマルチフィンガー
とよばれる構造をとる。これはソース電極、ドレイン電
極が寸法縮小のために共用され、ゲートフィンガーとよ
ばれる各ゲート電極がゲートパッド部に接続された構造
である。
2. Description of the Related Art A field effect transistor using a compound semiconductor, such as HEMT (High Electron Mobility Tra)
nistors) have been developed as transistors suitable for high-speed or high-frequency operation, have been improved in performance as low-noise amplifier elements, and have been developed as high-power amplifier elements. In order to increase the output of the field effect transistor, it is necessary to increase the maximum drain current,
Therefore, it is necessary to increase the total gate width.
As a structure for increasing the total gate width, a structure generally called a multi-finger in which a plurality of unit FETs are connected in parallel is adopted. This is a structure in which a source electrode and a drain electrode are shared for size reduction, and each gate electrode called a gate finger is connected to a gate pad portion.

【0003】さらに、電界効果型トランジスタはゲート
長を短くするとトランジスタの高性能化が図られるが、
ゲート長の短縮を図るとゲート断面積が低下し、これに
起因してゲート抵抗が増大する。このゲート抵抗の増大
を補うため断面T字型のT型ゲート電極が採用される。
このT型ゲート電極の形成には電子ビーム露光法および
下層レジストと上層レジストとを利用する2層レジスト
プロセスによりT型ゲート電極を形成し、同じ工程でゲ
ートパッド部も形成している。2層レジストプロセスに
おいて、上層レジスト膜により形成される上層レジスト
パターンはT型ゲート電極の断面T字の頭部に対応する
帯状領域とゲートパッド部とに対応する領域を除去した
レジストパターンであるが、この上層レジストパターン
の形成は縮小投影露光装置による露光を用いて行ってい
る。
Further, in the field effect transistor, if the gate length is shortened, the performance of the transistor can be improved.
When the gate length is shortened, the gate cross-sectional area is reduced, which causes the gate resistance to increase. To compensate for this increase in gate resistance, a T-shaped gate electrode having a T-shaped cross section is adopted.
To form the T-shaped gate electrode, the T-shaped gate electrode is formed by an electron beam exposure method and a two-layer resist process using a lower layer resist and an upper layer resist, and a gate pad portion is also formed in the same step. In the two-layer resist process, the upper-layer resist pattern formed by the upper-layer resist film is a resist pattern in which the strip-shaped region corresponding to the head of the T-shaped cross section of the T-shaped gate electrode and the region corresponding to the gate pad portion are removed. The formation of this upper layer resist pattern is performed by using the exposure by the reduction projection exposure apparatus.

【0004】一方下層レジスト膜により形成される下層
レジストパターンはT型ゲート電極の断面T字の脚部に
対応する帯状領域とゲートパッド部とに対応する領域を
除去したレジストパターンである。この下層レジストパ
ターンを形成する際、T型ゲート電極の断面T字の脚部
に対応する帯状領域はゲート長が0.2μm程度となる
ために電子ビーム露光装置により露光されるが、ゲート
パッド部をも電子ビーム露光装置による電子ビーム12
8の照射により露光すると、電子ビームの口径が小さ
く、ゲートパッド部の描画に1枚当たり十数時間要する
ので、スループットが非常に悪くなるので、ゲートパッ
ド部はコンタクトアライナー等で露光してパターンを形
成するのが通常の形成方法である。
On the other hand, the lower layer resist pattern formed by the lower layer resist film is a resist pattern obtained by removing the band-shaped region corresponding to the leg portion of the T-shaped cross section of the T-shaped gate electrode and the region corresponding to the gate pad portion. When forming this lower layer resist pattern, the band-shaped region corresponding to the leg portion of the T-shaped cross section of the T-shaped gate electrode is exposed by the electron beam exposure apparatus because the gate length is about 0.2 μm, but the gate pad portion is exposed. The electron beam 12 by the electron beam exposure apparatus
When the exposure is performed by irradiation of No. 8, the aperture of the electron beam is small and it takes a dozen hours to draw each gate pad portion, so the throughput is extremely poor. Therefore, the gate pad portion is exposed by a contact aligner or the like to form the pattern. Forming is a normal forming method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図15は従来の電界効
果型トランジスタ(以下FETと表記する)の一部平面
図である。図16は図15のXVI−XVI断面におけ
るFETの一部断面図、図17は図15のXVII−X
VII断面におけるFETの一部断面図、図18は図1
5のXVIII−XVIII断面におけるFETの一部
断面図である。なお各図面において同じ符号は同一のも
のか相当のものを表す。これは以下の図面においても同
様である。
FIG. 15 is a partial plan view of a conventional field effect transistor (hereinafter referred to as FET). 16 is a partial cross-sectional view of the FET in the XVI-XVI cross section of FIG. 15, and FIG. 17 is the XVII-X of FIG.
FIG. 18 is a partial cross-sectional view of the FET in the VII cross section.
5 is a partial cross-sectional view of the FET in the XVIII-XVIII cross section of FIG. In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. This also applies to the following drawings.

【0006】図15、図16、図17および図18にお
いて、100はFET、102はGaAs基板、104
はエピタキシャル成長法等により形成された能動層、1
04aは能動層104の一部である活性領域である。1
06は素子分離層、108はリセス溝、110はゲート
電極、110aはゲート電極110の頭部、110bは
ゲート電極110の脚部、112はゲートパッド、11
2aはゲートパッド接続部、114はソース電極、11
6はドレイン電極である。
In FIGS. 15, 16, 17, and 18, 100 is a FET, 102 is a GaAs substrate, and 104.
Is an active layer formed by an epitaxial growth method or the like, 1
An active region 04a is a part of the active layer 104. 1
Reference numeral 06 is an element isolation layer, 108 is a recess groove, 110 is a gate electrode, 110a is a head portion of the gate electrode 110, 110b is a leg portion of the gate electrode 110, 112 is a gate pad, 11
2a is a gate pad connecting portion, 114 is a source electrode, 11
6 is a drain electrode.

【0007】つぎに従来のFETの製造方法、特にT型
ゲート電極とゲートパッドの形成方法について説明す
る。図19,図20,図21,および図22は従来のF
ETの製造方法の一工程におけるFETの一部断面図、
図23は図22のXXIII−XXIII断面における
FETの一部断面図、図24は図22のXXIV−XX
IV断面におけるFETの一部断面図である。まず、G
aAs基板102にエピタキシャル成長法等により能動
層104を形成し、さらに水素等を注入することにより
素子分離領層106を形成し、光リソグラフィ技術およ
び金属膜形成技術により能動層104表面にソース電極
114およびドレイン電極116を形成する。
Next, a conventional FET manufacturing method, particularly a method of forming a T-type gate electrode and a gate pad will be described. FIG. 19, FIG. 20, FIG. 21, and FIG.
A partial cross-sectional view of the FET in one step of the method for manufacturing the ET,
23 is a partial cross-sectional view of the FET in the XXIII-XXIII cross section of FIG. 22, and FIG. 24 is XXIV-XX of FIG.
It is a partial cross-sectional view of the FET in the IV cross section. First, G
An active layer 104 is formed on the aAs substrate 102 by an epitaxial growth method or the like, and then an element isolation layer 106 is formed by implanting hydrogen or the like, and a source electrode 114 and a source electrode 114 are formed on the surface of the active layer 104 by a photolithography technique and a metal film forming technique. The drain electrode 116 is formed.

【0008】図19を参照して、次にGaAs基板10
2上に電子ビーム用レジスト膜118およびフォトレジ
スト膜120を順次形成し、ゲート電極110の断面T
字の頭部110aに対応する帯状領域とゲートパッド1
12とに対応する領域を遮蔽する遮蔽膜122aをガラ
ス基板122bに形成したフォトレジスト膜120用の
フォトマスク122を用いて、縮小投影露光装置(図示
せず)を使用し、単波長の露光光124によりフォトレ
ジスト膜120を露光する。
Referring to FIG. 19, next, the GaAs substrate 10 will be described.
A resist film 118 for electron beam and a photoresist film 120 are sequentially formed on the gate electrode 2, and the cross section T of the gate electrode 110 is
Band-shaped region corresponding to the head portion 110a of the character and the gate pad 1
12 using a reduction projection exposure apparatus (not shown) using a photomask 122 for a photoresist film 120 in which a shielding film 122a that shields a region corresponding to 12 is formed on a glass substrate 122b. The photoresist film 120 is exposed with 124.

【0009】図20を参照し、次にフォトレジスト膜1
20を現像し、フォトレジスト膜120の未露光領域を
除去し、ゲート電極110の断面T字の頭部110aに
対応する帯状領域とゲートパッド112とに対応する開
口126aを有する第1レジストパターン126を形成
する。さらに第1レジストパターン126の開口126
aで露呈した電子ビーム用レジスト膜118において、
T型ゲート電極110の断面T字の脚部110bに対応
する帯状領域に電子ビーム128を照射する。この電子
ビーム128の照射領域は、次の工程の露光領域を形成
するためのフォトマスクとの重ね合わせマージンを考慮
して、次の露光領域と重なるように少し長めに照射され
る。
Referring to FIG. 20, next, the photoresist film 1 is formed.
20 is developed to remove an unexposed region of the photoresist film 120, and a first resist pattern 126 having a band-shaped region corresponding to the head 110a of the T-shaped cross section of the gate electrode 110 and an opening 126a corresponding to the gate pad 112. To form. Further, the opening 126 of the first resist pattern 126.
In the electron beam resist film 118 exposed in a,
An electron beam 128 is applied to a strip-shaped region of the T-shaped gate electrode 110 corresponding to the leg portion 110b having a T-shaped cross section. The irradiation area of the electron beam 128 is irradiated a little longer so as to overlap with the next exposure area in consideration of the overlapping margin with the photomask for forming the exposure area of the next step.

【0010】図21を参照して、次に電子ビーム用レジ
スト膜118の露呈面のうち電子ビーム128の照射領
域を含むT型ゲート電極110の頭部110aに対応す
る部分を、ゲートパッド接続部112aを除いて遮蔽
し、電子ビーム128の照射領域と少し重なる領域(ゲ
ートパッド接続部112a)を含むゲートパッド112
に対応する開口130aを有する遮蔽膜130bをガラ
ス基板130cに形成したフォトマスク122を用い
て、コンタクトアライナー(図示せず)を使用し、g,
h,i線などの領域の波長によるブロードバンドの露光
光132により、露呈している電子ビーム用レジスト膜
118を露光する。
Referring to FIG. 21, next, a portion of the exposed surface of the electron beam resist film 118 corresponding to the head portion 110a of the T-type gate electrode 110 including the irradiation region of the electron beam 128 is changed to a gate pad connecting portion. The gate pad 112 including a region (gate pad connecting portion 112a) that is shielded except for 112a and slightly overlaps with the irradiation region of the electron beam 128.
Using a contact mask (not shown) using a photomask 122 in which a shielding film 130b having an opening 130a corresponding to is formed on a glass substrate 130c.
The exposed electron beam resist film 118 is exposed with a broadband exposure light 132 having a wavelength in a region such as h or i line.

【0011】図22,図23,および図24を参照し
て、次に露呈している電子ビーム用レジスト膜118に
対して現像を行い、電子ビーム128の照射領域および
ブロードバンドの露光光132の照射領域を除去し、T
型ゲート電極110の脚部110bおよびゲートパッド
112に対応した開口134aを有する第2レジストパ
ターン134を形成し、第2レジストパターン134を
マスクとしてウエットエッチングを行い、能動層104
の表面の一部である活性領域104aのリセス溝108
およびゲートパッド112のリセス溝136を形成す
る。さらにGaAs基板102上全面にゲート電極11
0用の金属を蒸着した後、リフトオフすることにより図
15,図16,および図17に示したゲート電極110
およびゲートパッド112が形成される。
22, 23, and 24, the electron beam resist film 118 exposed next is developed to irradiate the electron beam 128 irradiation region and the broadband exposure light 132. Remove the area, T
A second resist pattern 134 having an opening 134a corresponding to the leg portion 110b of the mold gate electrode 110 and the gate pad 112 is formed, and wet etching is performed using the second resist pattern 134 as a mask to form the active layer 104.
Recesses 108 in the active region 104a, which is a part of the surface of the
And the recessed groove 136 of the gate pad 112 is formed. Further, the gate electrode 11 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 102.
After depositing a metal for 0, the gate electrode 110 shown in FIGS.
And the gate pad 112 is formed.

【0012】従来のゲート電極110およびゲートパッ
ド112は上記に示したような製造方法で形成される。
この製造方法では、ゲート電極110の断面T字の脚部
110bに対応する帯状領域の露光は電子ビーム128
の照射で行われ、ゲートパッド112の露光はブロード
バンドの露光光132により行われる。このためゲート
パッド112を露光するときのフォトマスク134との
重ね合わせマージンを考慮して、電子ビーム128の照
射領域は、ゲートパッド112を露光するときの露光領
域と少し重なるように長めに設定される。
The conventional gate electrode 110 and gate pad 112 are formed by the manufacturing method as described above.
In this manufacturing method, the exposure of the strip-shaped region corresponding to the leg 110b having the T-shaped cross section of the gate electrode 110 is performed by the electron beam 128.
The exposure of the gate pad 112 is performed by the broadband exposure light 132. Therefore, in consideration of the overlapping margin with the photomask 134 when the gate pad 112 is exposed, the irradiation region of the electron beam 128 is set to be slightly longer than the exposure region when the gate pad 112 is exposed. It

【0013】このため、ゲート電極110とゲートパッ
ド112との接続部分112aにおける電子ビーム用レ
ジスト膜118は電子ビーム128とブロードバンドの
露光光132との2重露光となる。さらに現行のコンタ
クトアライナーのg,h,i線の領域の波長の光子では
電子ビーム用レジストへの感度が悪く一枚当たりの露光
に十数分の露光時間が必要になる。
Therefore, the electron beam resist film 118 in the connection portion 112a between the gate electrode 110 and the gate pad 112 is double-exposed with the electron beam 128 and the broadband exposure light 132. Further, the photons having wavelengths in the g, h, and i lines of the current contact aligner have poor sensitivity to the electron beam resist and require exposure time of more than ten minutes per sheet.

【0014】従って場合によってはこの接続部分の電子
ビーム用レジスト膜118が焼き付く可能性がある。電
子ビーム用レジスト膜118が焼き付いた場合、アッシ
ャーを用いて除くこともできるが、アッシャーを使用す
ると高温で加熱されるために、ゲート電極が変形し、所
期のゲート幅からずれる場合があるために、所定の電気
的特性が期待できない場合が発生し電気的特性にばらつ
きが生じる。また焼き付いたレジストをそのまま放置す
ると後のプロセスに悪影響を与えるとともに、できあが
ったFETに電気的特性に悪影響を与え歩留まりが低く
なる。さらにはFETの信頼性が低下する結果になると
いう問題点があった。
Therefore, in some cases, the electron beam resist film 118 at this connection portion may be burned. When the resist film 118 for electron beam is burned, it can be removed by using an asher, but when the asher is used, it is heated at a high temperature, so that the gate electrode may be deformed and deviated from a desired gate width. In addition, there are cases in which predetermined electrical characteristics cannot be expected, and variations occur in the electrical characteristics. Further, if the baked resist is left as it is, it has an adverse effect on the subsequent process and also has an adverse effect on the electrical characteristics of the resulting FET, resulting in a low yield. Further, there is a problem that the reliability of the FET is lowered.

【0015】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第1の目的は、歩留まりが高く信頼性
が高い電界効果型半導体装置を提供することであり、第
2の目的は歩留まりが高く信頼性の高い電界効果型半導
体装置を簡単な工程で製造することができる製造方法を
提供することである。なお公知文献としては、特開平9
−186189号公報がある。この公報はゲート電極の
ボンディングパッドの形成方法に関するもので、第1層
電極パターンと第2層電極パターンとの導通不良を解消
するために、第1層電極パターンをTi/Al層で形成
し、第1層電極パターン表面にTi/Au層を設けたも
のが開示されている。
The present invention has been made to solve the above problems, and a first object thereof is to provide a field effect semiconductor device having a high yield and a high reliability, and a second object thereof. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a field-effect semiconductor device having a high yield and a high reliability in a simple process. As a known document, Japanese Patent Laid-Open No.
There is a publication of -186189. This publication relates to a method of forming a bonding pad of a gate electrode, and in order to eliminate a conduction failure between the first layer electrode pattern and the second layer electrode pattern, the first layer electrode pattern is formed of a Ti / Al layer, It is disclosed that a Ti / Au layer is provided on the surface of the first layer electrode pattern.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電界効果
型半導体装置は、半導体基板上に配設された能動層表面
上に配設され、能動層の一部に配設された活性領域を介
して互いに並置されたソース電極およびドレイン電極
と、このソース電極とドレイン電極との間に介在し、活
性領域上に配設された断面T字型のゲート電極と、その
一部がゲート電極の端部表面を覆うとともに能動層表面
上に配設されたゲート引出電極部と、を備えたもので、
ゲート電極の端部とゲート引出電極部との接続領域で、
レジストの焼き付き残渣が無く、電気的特性を安定させ
ることができる。
A field effect semiconductor device according to the present invention has an active region provided on a surface of an active layer provided on a semiconductor substrate and having an active region provided on a part of the active layer. A source electrode and a drain electrode arranged side by side with each other, a gate electrode having a T-shaped cross section disposed on the active region and interposed between the source electrode and the drain electrode, and a part of the gate electrode And a gate extraction electrode portion disposed on the active layer surface while covering the end surface,
In the connection area between the end of the gate electrode and the gate extraction electrode,
There are no resist burn-in residues, and electrical characteristics can be stabilized.

【0017】さらに活性領域表面にリセス溝が配設され
ゲート電極が上記リセス溝に配設されたもので、T型ゲ
ート電極抵抗を低抵抗化することができる。また耐圧を
高くすることができる。
Further, since the recess groove is provided on the surface of the active region and the gate electrode is provided in the recess groove, the T-type gate electrode resistance can be reduced. Also, the breakdown voltage can be increased.

【0018】さらにゲート電極がソース電極またはドレ
イン電極を介して複数個並置されるとともにそれぞれが
ゲート引出電極部と接続されたもので、ゲート電極がマ
ルチフィンガー構成とされた場合において、それぞれの
ゲート電極の端部とゲート引出電極部との接続領域で、
レジストの焼き付き残渣が無く、電気的特性を安定させ
ることができる。
Further, a plurality of gate electrodes are juxtaposed via a source electrode or a drain electrode and each is connected to a gate lead electrode portion. When the gate electrodes have a multi-finger structure, each gate electrode is In the connection area between the end of and the gate extraction electrode,
There are no resist burn-in residues, and electrical characteristics can be stabilized.

【0019】さらに、能動層が化合物半導体で形成され
たもので、化合物半導体の電界効果型半導体装置におい
てゲート電極の端部とゲート引出電極部との接続領域
で、レジストの焼き付き残渣が無く、電気的特性を安定
させることができる。
Further, the active layer is formed of a compound semiconductor, and in the field effect type semiconductor device of the compound semiconductor, there is no resist burn-in residue in the connection region between the end of the gate electrode and the gate extraction electrode, and the electric field is reduced. The physical characteristics can be stabilized.

【0020】またこの発明に係る電界効果型半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に形成された能動層表面上
に第1のレジスト膜と第2のレジスト膜とを順次形成す
る第1の工程と、断面T字型のゲート電極の断面T字の
頭部に対応する帯状の遮蔽膜を有するフォトマスクを用
いて第1のレジスト膜を露光し、帯状の遮蔽膜に対応し
た第1の開口部を有する第1のレジストパターンを形成
する第2の工程と、第1のレジストパターンの第1の開
口部により露呈した第2のレジスト膜の、ゲート電極の
断面T字の脚部に対応する第1の開口部より幅の狭い帯
状の領域を電子ビームを用いて露光し、この露光領域に
第2の開口を有する第2のレジストパターンを形成する
第3の工程と、第1、第2のレジストパターンをマスク
として金属膜を被覆し、リフトオフすることによりゲー
ト電極を形成する第4の工程と、第1、第2のレジスト
パターンを除去し、ゲート電極を覆い能動層上に第3の
レジスト膜を形成する第5の工程と、ゲート電極の端部
を一部覆うとともに能動層の一部を覆う遮蔽膜を有する
フォトマスクを用いて第3のレジスト膜を露光し、この
遮蔽膜に対応した第3の開口部を有する第3のレジスト
パターンを形成する第6の工程と、第3のレジストパタ
ーンをマスクとして金属膜を被覆し、リフトオフするこ
とによりゲート引出電極部を形成する第7の工程とを含
むもので、ゲート引出電極部の形成に際して、ゲート電
極とゲート引出電極部との接続部におけるレジスト膜の
2重露光を無くすことができ、レジスト膜の焼き付きを
防止できる。
In the method of manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention, the first step of sequentially forming the first resist film and the second resist film on the surface of the active layer formed on the semiconductor substrate. And exposing the first resist film using a photomask having a strip-shaped shielding film corresponding to the head of the T-shaped section of the gate electrode having a T-shaped section, and exposing the first opening corresponding to the strip-shaped shielding film. Corresponding to a second step of forming a first resist pattern having a portion and a leg portion having a T-shaped cross section of the gate electrode of the second resist film exposed by the first opening portion of the first resist pattern. A third step of exposing a strip-shaped region narrower than the first opening with an electron beam to form a second resist pattern having a second opening in the exposure region; Using the resist pattern of And a fourth step of forming a gate electrode by lift-off, and a fifth step of removing the first and second resist patterns and forming a third resist film on the active layer to cover the gate electrode. Exposing the third resist film using a photomask having a shielding film that partially covers the end of the gate electrode and partially covers the active layer, and has a third opening corresponding to the shielding film. And a seventh step of forming a gate lead electrode portion by covering the metal film with the third resist pattern as a mask and lifting off the gate lead electrode portion. When forming the electrode portion, double exposure of the resist film at the connecting portion between the gate electrode and the gate lead electrode portion can be eliminated, and the resist film can be prevented from being burned.

【0021】さらに、第4の工程において第2のレジス
トパターンをマスクとしてリセス溝を形成し、次いで第
1、第2のレジストパターンをマスクとして金属膜を被
覆するもので、ゲート抵抗が低く耐圧の高いT型ゲート
電極を形成することができる。
Further, in the fourth step, the recess groove is formed by using the second resist pattern as a mask, and then the metal film is covered by using the first and second resist patterns as a mask, which has a low gate resistance and a high breakdown voltage. A high T-shaped gate electrode can be formed.

【0022】さらに、第2の工程のフォトマスクがゲー
ト電極の断面T字の頭部に対応する複数個の帯状の遮蔽
膜を有するとともに、第6の工程のフォトマスクがゲー
ト電極のそれぞれの端部を一部覆いかつ能動層の一部を
覆う遮蔽膜を有するもので、ゲート電極がマルチフィン
ガー構成とされた場合において、ゲート引出電極部の形
成に際して、それぞれのゲート電極とゲート引出電極部
との接続部におけるレジスト膜の2重露光を無くすこと
ができ、レジスト膜の焼き付きを防止できる。
Further, the photomask of the second step has a plurality of strip-shaped shielding films corresponding to the head of the gate electrode having a T-shaped cross section, and the photomask of the sixth step has each end of the gate electrode. When a gate electrode has a multi-finger structure and has a shielding film that partially covers the gate electrode and a part of the active layer, when forming the gate extraction electrode portion, each gate electrode and the gate extraction electrode portion are formed. Double exposure of the resist film at the connection part can be eliminated, and the resist film can be prevented from burning.

【0023】さらに、基板上に形成された能動層が化合
物半導体であるもので、化合物半導体の電界効果型半導
体装置のゲート引出電極部の形成に際して、ゲート電極
とゲート引出電極部との接続部におけるレジスト膜の2
重露光を無くすことができ、レジスト膜の焼き付きを防
止できる。
Further, the active layer formed on the substrate is a compound semiconductor, and in forming the gate extraction electrode portion of the field effect semiconductor device of the compound semiconductor, in the connection portion between the gate electrode and the gate extraction electrode portion. 2 of resist film
Double exposure can be eliminated, and image sticking of the resist film can be prevented.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の一つの実施の形態に係る電界効果型半導体装置の一部
平面図である。図2は図1のII−II断面における電
界効果型半導体装置の一部断面図、図3は図1のIII
−III断面における電界効果型半導体装置の一部断面
図、図4は図1のIV−IV断面における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. FIG. 1 is a partial plan view of a field effect semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 2 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in the −III cross section, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in the IV-IV cross section of FIG. 1.

【0025】図1、図2、図3および図4において、1
0はFETで、複数の単位FET10aが並列に接続さ
れたマルチフィンガー構造である。このマルチフィンガ
ー構造はソース電極、ドレイン電極が寸法縮小のために
共用され、ゲートフィンガーとよばれる各ゲート電極が
ゲートパッド部に接続されている。12はGaAs基
板、14はGaAs基板12上にエピタキシャル成長法
等により形成された能動層、14aは能動層14の一部
である活性領域である。16は素子分離層で能動層14
に水素等を注入することにより絶縁領域を形成し、素子
領域の周囲を取り囲んでいる。18は活性領域14aの
表面の一部に形成されたリセス溝である。
In FIGS. 1, 2, 3, and 4, 1
Reference numeral 0 is an FET, which has a multi-finger structure in which a plurality of unit FETs 10a are connected in parallel. In this multi-finger structure, a source electrode and a drain electrode are commonly used for size reduction, and each gate electrode called a gate finger is connected to a gate pad portion. Reference numeral 12 is a GaAs substrate, 14 is an active layer formed on the GaAs substrate 12 by an epitaxial growth method, and 14a is an active region which is a part of the active layer 14. 16 is an element isolation layer, which is an active layer 14
An insulating region is formed by injecting hydrogen or the like into and surrounding the element region. Reference numeral 18 is a recess groove formed in a part of the surface of the active region 14a.

【0026】20はゲート電極で、例えばAl系金属に
より形成されている。このゲート電極20は断面T字型
をしており、活性領域14aの表面の一部に形成された
リセス溝18の表面上に配設されている。リセス溝18
にゲート電極20が配設されることにより、ゲート電極
抵抗を低抵抗化できる。またリセス溝18を形成するこ
とにより、電界を集中させることができゲート電極20
のI−V特性が格段に向上する。つまり耐圧を高くする
ことができる。20aはゲート電極20の断面T字の頭
部、20bはゲート電極20の断面T字の脚部である。
この脚部20bの幅がゲート長になり、ゲート長は0.
2μm程度である。22はゲート引出電極部としてのゲ
ートパッドで、例えばAl系金属により形成され、単位
FET10aが並列する方向に延在し、各ゲート電極2
0はゲートパッド接続部22aを介してゲートパッド2
2に接続されている。ゲートパッド接続部22aは各ゲ
ート電極20の端部表面上に一部重なるように配設され
る。図1ではゲートパッド接続部22aがゲートパッド
22から突出して描かれているが、各ゲート電極20と
ゲートパッド22とが一部重なるように配設されれば、
ゲートパッド接続部22aを必ずしも突出して形成する
必要はない。
Reference numeral 20 denotes a gate electrode, which is made of, for example, an Al-based metal. The gate electrode 20 has a T-shaped cross section, and is disposed on the surface of the recess groove 18 formed in a part of the surface of the active region 14a. Recess groove 18
By disposing the gate electrode 20 on the gate electrode, the resistance of the gate electrode can be reduced. Further, by forming the recessed groove 18, the electric field can be concentrated and the gate electrode 20 can be formed.
I-V characteristics are markedly improved. That is, the breakdown voltage can be increased. Reference numeral 20a denotes a T-shaped section head of the gate electrode 20, and 20b denotes a T-shaped section leg of the gate electrode 20.
The width of the leg portion 20b becomes the gate length, and the gate length is 0.
It is about 2 μm. Reference numeral 22 denotes a gate pad as a gate lead electrode portion, which is made of, for example, an Al-based metal and extends in the direction in which the unit FETs 10a are arranged in parallel with each other.
0 is the gate pad 2 via the gate pad connecting portion 22a
Connected to 2. The gate pad connecting portion 22a is arranged so as to partially overlap the end surface of each gate electrode 20. In FIG. 1, the gate pad connecting portion 22a is drawn to project from the gate pad 22, but if each gate electrode 20 and the gate pad 22 are arranged so as to partially overlap each other,
It is not always necessary to form the gate pad connecting portion 22a so as to project.

【0027】24はソース電極、26はドレイン電極で
活性領域14aを挟んで並置される。そして素子の寸法
を縮小するために、ソース電極24およびドレイン電極
26はそれぞれのソース電極24、ドレイン電極26を
挟んで配設されたゲート電極20により共用されてい
る。
Reference numeral 24 is a source electrode, and 26 is a drain electrode, which are juxtaposed with the active region 14a interposed therebetween. In order to reduce the size of the device, the source electrode 24 and the drain electrode 26 are shared by the gate electrodes 20 arranged so as to sandwich the source electrode 24 and the drain electrode 26, respectively.

【0028】次にFETの製造方法、特にT型ゲート電
極とゲートパッドの形成方法について説明する。図5,
図6,図8,図10,図12,および図13はこの発明
の一つの実施の形態に係る電界効果型半導体装置の製造
方法の一工程における電界効果型半導体装置の一部断面
図、図7は図6のVII−VII断面における電界効果
型半導体装置の一部断面図、図9は図8のIX−IX断
面における電界効果型半導体装置の一部断面図、図11
は図10のXI−XI断面における電界効果型半導体装
置の一部断面図、および図14は図13のXIV−XI
V断面における電界効果型半導体装置の一部断面図であ
る。
Next, a method of manufacturing an FET, particularly a method of forming a T-type gate electrode and a gate pad will be described. Figure 5,
6, FIG. 8, FIG. 10, FIG. 12, and FIG. 13 are partial cross-sectional views of the field-effect semiconductor device in one step of the method of manufacturing a field-effect semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 7 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device in the VII-VII cross section of FIG. 6, FIG. 9 is a partial cross sectional view of the field effect semiconductor device in the IX-IX cross section of FIG. 8,
13 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line XI-XI in FIG. 10, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line XIV-XI in FIG.
It is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device in the V cross section.

【0029】まず、GaAs基板12にエピタキシャル
成長法等により能動層14を形成し、さらに水素等を注
入することにより素子分離層16を形成し、光リソグラ
フィ技術および金属膜形成技術により能動層14表面に
ソース電極24およびドレイン電極26を形成する。図
5を参照して、次にGaAs基板12上に第1のレジス
ト膜としての電子ビーム用レジスト膜30を1000〜
2000オングストロームの膜厚で形成し、電子ビーム
用レジスト膜30の上に第2のレジスト膜としてのフォ
トレジスト膜32を5000〜20000オングストロ
ームの膜厚で順次形成する。フォトレジスト膜32に
は、イメージリバーサルレジストあるいはネガ型フォト
レジストを使用する。
First, the active layer 14 is formed on the GaAs substrate 12 by the epitaxial growth method or the like, and then the element isolation layer 16 is formed by injecting hydrogen or the like, and the active layer 14 is formed on the surface of the active layer 14 by the photolithography technique and the metal film forming technique. The source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed. Referring to FIG. 5, an electron beam resist film 30 as a first resist film is then formed on the GaAs substrate 12 at a thickness of 1000 to 1000.
The film thickness is 2000 angstroms, and the photoresist film 32 as the second resist film is sequentially formed on the electron beam resist film 30 to have a film thickness of 5000 to 20000 angstroms. An image reversal resist or a negative photoresist is used for the photoresist film 32.

【0030】つぎにゲート電極20の断面T字の頭部2
0aに対応する帯状領域を遮蔽するCrからなる遮蔽膜
34aをガラス基板34bに形成したフォトマスク34
を用いて、縮小投影露光装置(図示せず)を使用し、単
波長の光、例えばi線の露光光36によりフォトレジス
ト膜32を露光する。図6および図7を参照し、次にフ
ォトレジスト膜32を現像し、フォトレジスト膜32の
未露光領域を除去し、ゲート電極20の断面T字の頭部
20aに対応する帯状の開口38aを有する第1レジス
トパターン38を形成する。図7に示されるようにVI
I−VII断面における第1レジストパターン38の断
面形状はゲート電極20の断面T字の頭部20aに対応
した形状になっている。さらに第1レジストパターン3
8の開口38aで露呈した電子ビーム用レジスト膜30
において、T型ゲート電極20の断面T字の脚部20b
に対応する帯状領域に電子ビーム40を照射する。
Next, the head 2 having a T-shaped cross section of the gate electrode 20.
Photomask 34 in which a shielding film 34a made of Cr that shields a strip-shaped region corresponding to 0a is formed on a glass substrate 34b.
Using a reduction projection exposure apparatus (not shown), the photoresist film 32 is exposed to light of a single wavelength, for example, i-line exposure light 36. Referring to FIGS. 6 and 7, next, the photoresist film 32 is developed, the unexposed region of the photoresist film 32 is removed, and a strip-shaped opening 38a corresponding to the head 20a having a T-shaped cross section of the gate electrode 20 is formed. A first resist pattern 38 having is formed. VI as shown in FIG.
The cross-sectional shape of the first resist pattern 38 in the I-VII cross section corresponds to the T-shaped head 20 a of the gate electrode 20. Further, the first resist pattern 3
Electron beam resist film 30 exposed through the opening 38a of FIG.
In, the leg portion 20b having a T-shaped cross section of the T-type gate electrode 20
The electron beam 40 is applied to the strip-shaped region corresponding to.

【0031】図8,および図9を参照して、次に露呈し
ている電子ビーム用レジスト膜30に対して現像を行
い、電子ビーム40の照射領域を除去し、T型ゲート電
極20の脚部20bの帯状領域に対応した開口42aを
有する第2レジストパターン42を形成し、第2レジス
トパターン42をマスクとしてウエットエッチングを行
い、能動層14の表面の一部である活性領域14aにリ
セス溝18を形成する。図9に示されるようにIX−I
X断面における第2レジストパターン42の断面形状は
ゲート電極20の断面T字の脚部20bに対応した形状
になっている。さらにGaAs基板12上全面にゲート
電極20用のAl系金属を蒸着する。
Referring to FIGS. 8 and 9, the exposed electron beam resist film 30 is developed to remove the irradiation region of the electron beam 40, and the leg of the T-shaped gate electrode 20 is removed. A second resist pattern 42 having an opening 42a corresponding to the strip-shaped region of the portion 20b is formed, wet etching is performed using the second resist pattern 42 as a mask, and a recess groove is formed in the active region 14a which is a part of the surface of the active layer 14. 18 is formed. IX-I as shown in FIG.
The sectional shape of the second resist pattern 42 in the X section corresponds to the T-shaped leg portion 20b of the gate electrode 20. Further, an Al-based metal for the gate electrode 20 is deposited on the entire surface of the GaAs substrate 12.

【0032】図10および図11を参照して、Al系金
属を蒸着した後、リフトオフすることにより活性領域1
4aに設けられたリセス溝18の表面上にゲート電極2
0が形成される。図12を参照して、次にゲート電極2
0を覆い、GaAs基板12上全面に第3のレジスト膜
としてのフォトレジスト膜44が形成される。このフォ
トレジスト膜44はイメージリバーサルレジストあるい
はネガ型フォトレジストが使用される。次にゲート電極
20の端部と一部重なるゲートパッド接続部22aを含
むゲートパッド22の領域を遮蔽したCrの遮蔽膜46
aをガラス基板46bに形成したフォトマスク46を用
いて、縮小投影露光装置(図示せず)を使用し、単波長
の光、例えばi線の露光光36によりフォトレジスト膜
46を露光する。
Referring to FIGS. 10 and 11, active region 1 is formed by lift-off after depositing an Al-based metal.
4a on the surface of the recess groove 18 provided in the gate electrode 2
0 is formed. Referring to FIG. 12, next, the gate electrode 2
A photoresist film 44 as a third resist film is formed on the entire surface of the GaAs substrate 12 so as to cover 0. As the photoresist film 44, an image reversal resist or a negative type photoresist is used. Next, the Cr shielding film 46 that shields the region of the gate pad 22 including the gate pad connecting portion 22a that partially overlaps the end portion of the gate electrode 20.
The photoresist film 46 is exposed to light of a single wavelength, for example, i-line exposure light 36, using a reduction projection exposure apparatus (not shown) using the photomask 46 having a formed on the glass substrate 46b.

【0033】図13および図14を参照して、次にフォ
トレジスト膜44を現像し、フォトレジスト膜44の未
露光領域を除去し、ゲートパッド22の領域に対応する
開口48aを有する第3レジストパターン48を形成す
る。図13に示されるように開口48aにはゲートパッ
ド接続部22aと重なるゲート電極20の端部が露呈し
ている。また図14に示されるようにXIV−XIV断
面における第3レジストパターン48の断面形状はゲー
トパッド接続部22aに対応した形状になっている。さ
らにGaAs基板12全面にAl系金属を蒸着した後、
リフトオフすることによりゲートパッド接続部22aを
有するゲートパッド22が形成され、図1,図2,図
3,および図4に示されるFET10が形成される。
Referring to FIGS. 13 and 14, the photoresist film 44 is then developed to remove the unexposed region of the photoresist film 44 and a third resist having an opening 48a corresponding to the region of the gate pad 22. A pattern 48 is formed. As shown in FIG. 13, the opening 48a exposes the end of the gate electrode 20 overlapping the gate pad connecting portion 22a. Further, as shown in FIG. 14, the cross-sectional shape of the third resist pattern 48 in the XIV-XIV cross section has a shape corresponding to the gate pad connecting portion 22a. After depositing Al-based metal on the entire surface of the GaAs substrate 12,
By lift-off, the gate pad 22 having the gate pad connecting portion 22a is formed, and the FET 10 shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4 is formed.

【0034】以上のような工程で形成されたFET10
では、電子ビーム用レジスト膜とフォトレジスト膜を使
用する2層レジストプロセスにより形成したレジストパ
ターンを介して金属蒸着し、リフトオフすることにより
T型ゲート電極を形成した後、新たにレジスト膜を形成
し、T型ゲート電極の端部と一部重なるゲートパッド接
続部を有するゲートパッドの領域に対応した開口を有す
るレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
介してAl系金属の蒸着を行ってゲートパッドを形成し
ている。このためこの製造方法ではレジスト膜の2重露
光を行う工程が排除されている。
The FET 10 formed by the above steps
Then, metal is vapor-deposited through a resist pattern formed by a two-layer resist process using an electron beam resist film and a photoresist film, and lift-off is performed to form a T-shaped gate electrode, and then a new resist film is formed. Forming a resist pattern having an opening corresponding to a region of the gate pad having a gate pad connecting portion partially overlapping the end of the T-shaped gate electrode, and depositing an Al-based metal through the resist pattern to form a gate pad Is formed. Therefore, in this manufacturing method, the step of performing double exposure of the resist film is eliminated.

【0035】従って、T型ゲートとゲートパッドを備え
た電界効果型半導体装置の製造方法において、上述のよ
うな簡単な工程を採用することにより、レジスト膜の焼
き付きが防止され、電気的特性のばらつきの少ない電界
効果型半導体装置を製造することができる。また焼き付
き残渣が発生しないので電界効果型半導体装置の信頼性
の低下を防止することができる。さらにまたレジスト膜
の焼き付き残渣を除く工程、例えばアッシャー工程が不
要となり、熱変形に基づくゲート長さのばらつきによる
FETの歩留まり低下を除くことができる。延いてはT
型ゲートとゲートパッドを備えた電界効果型半導体装置
を、歩留まりが高く信頼性の高い構成とすることができ
るとともに、この製造方法によれば信頼性の高い半導体
装置を安価に提供することができる。
Therefore, in the method of manufacturing the field effect semiconductor device having the T-type gate and the gate pad, by adopting the above-described simple process, the resist film is prevented from being burned and the electric characteristics are dispersed. It is possible to manufacture a field effect type semiconductor device with less power consumption. Further, since no seizure residue is generated, it is possible to prevent the reliability of the field effect semiconductor device from lowering. Furthermore, a step of removing the burn-in residue of the resist film, for example, an asher step is not required, and the yield reduction of the FET due to the variation of the gate length due to thermal deformation can be eliminated. By the way, T
A field-effect semiconductor device including a gate and a gate pad can have a high yield and high reliability, and according to this manufacturing method, a highly reliable semiconductor device can be provided at low cost. .

【0036】なお、この実施の形態の説明では、一般的
にFETとして説明してきたが、HEMTやMESFE
T(MEtal Semiconductor Field Effect Transistor)な
ど、T型ゲート電極を使用する素子に適用できることは
もちろん、T型ゲート電極を使用するIC、MMIC(M
onolithic Microwave IC)およびモジュールなどの半導
体装置およびその製造方法に適用し、同様の効果を奏す
ることは言うまでもない。
In the description of this embodiment, the FET is generally described, but the HEMT or MESFE is used.
Not only can it be applied to an element using a T-type gate electrode, such as a T (MEtal Semiconductor Field Effect Transistor), but an IC or MMIC (M
It goes without saying that the same effects can be obtained by applying to semiconductor devices such as onolithic Microwave ICs) and modules, and manufacturing methods thereof.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明に係る電界効果型半導体装置お
よびその製造方法は以上に説明したような構成、工程を
備えているので、以下のような効果を有する。この発明
に係る電界効果型半導体装置においては、半導体基板上
に配設された能動層表面上に配設され、能動層の一部に
配設された活性領域を介して互いに並置されたソース電
極およびドレイン電極と、このソース電極とドレイン電
極との間に介在し、活性領域上に配設された断面T字型
のゲート電極と、その一部がゲート電極の端部表面を覆
うとともに能動層表面上に配設されたゲート引出電極部
と、を備えたもので、ゲート電極の端部とゲート引出電
極部との接続領域で、レジストの焼き付き残渣が無く、
電界効果型半導体装置の電気的特性を安定させることが
できる。延いてはT型ゲートとゲートパッドを備えた電
界効果型半導体装置を、歩留まりが高く信頼性の高い構
成とすることができる。
The field effect semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects because they have the above-described configurations and steps. In the field effect semiconductor device according to the present invention, source electrodes are provided on a surface of an active layer provided on a semiconductor substrate and are juxtaposed to each other via an active region provided in a part of the active layer. And a drain electrode, a gate electrode having a T-shaped cross section disposed on the active region and interposed between the source electrode and the drain electrode, and a part thereof covers an end surface of the gate electrode and an active layer. With a gate extraction electrode portion disposed on the surface, there is no resist burning residue in the connection region between the end of the gate electrode and the gate extraction electrode portion,
The electrical characteristics of the field effect semiconductor device can be stabilized. As a result, the field-effect semiconductor device having the T-type gate and the gate pad can have a high yield and high reliability.

【0038】さらに活性領域表面にリセス溝が配設され
ゲート電極が上記リセス溝に配設されたもので、T型ゲ
ート電極抵抗を低抵抗化することができる。また耐圧を
高くすることができる。延いては電気的特性のよい電界
効果型半導体装置を構成することができる。
Further, since the recess groove is provided on the surface of the active region and the gate electrode is provided in the recess groove, the resistance of the T-type gate electrode can be reduced. Also, the breakdown voltage can be increased. As a result, a field effect semiconductor device having good electric characteristics can be formed.

【0039】さらに、ゲート電極がソース電極またはド
レイン電極を介して複数個並置されるとともにそれぞれ
がゲート引出電極部と接続されたもので、ゲート電極が
マルチフィンガー構成とされた場合において、それぞれ
のゲート電極の端部とゲート引出電極部との接続領域
で、レジストの焼き付き残渣が無く、電気的特性を安定
させることができ、単位FETの特性の特性の均一化を
図ることができる。延いてはマルチフィンガー構成のT
型ゲートとゲートパッドを備えた電界効果型半導体装置
を、歩留まりが高く信頼性の高い構成とすることができ
る。
Further, a plurality of gate electrodes are juxtaposed via a source electrode or a drain electrode and each is connected to a gate lead electrode portion. When the gate electrodes have a multi-finger structure, each gate electrode is In the connection region between the end portion of the electrode and the gate extraction electrode portion, there is no resist burn-in residue, the electrical characteristics can be stabilized, and the characteristics of the unit FET can be made uniform. By the way, T with multi-finger configuration
A field effect semiconductor device including a mold gate and a gate pad can have a high yield and high reliability.

【0040】さらに、能動層が化合物半導体で形成され
たもので、化合物半導体の電界効果型半導体装置におい
てゲート電極の端部とゲート引出電極部との接続領域
で、レジストの焼き付き残渣が無く、電気的特性を安定
させることができる。延いてはT型ゲートとゲートパッ
ドを備えた化合物半導体の電界効果型半導体装置を、歩
留まりが高く信頼性の高い構成とすることができる。
Further, the active layer is formed of a compound semiconductor, and in the field effect type semiconductor device of the compound semiconductor, there is no resist burn-in residue in the connection region between the end of the gate electrode and the gate extraction electrode, and the The physical characteristics can be stabilized. As a result, a compound semiconductor field effect semiconductor device having a T-type gate and a gate pad can be configured to have a high yield and high reliability.

【0041】またこの発明に係る電界効果型半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に形成された能動層表面上
に第1のレジスト膜と第2のレジスト膜とを順次形成す
る第1の工程と、断面T字型のゲート電極の断面T字の
頭部に対応する帯状の遮蔽膜を有するフォトマスクを用
いて第1のレジスト膜を露光し、帯状の遮蔽膜に対応し
た第1の開口部を有する第1のレジストパターンを形成
する第2の工程と、第1のレジストパターンの第1の開
口部により露呈した第2のレジスト膜の、ゲート電極の
断面T字の脚部に対応する第1の開口部より幅の狭い帯
状の領域を電子ビームを用いて露光し、この露光領域に
第2の開口を有する第2のレジストパターンを形成する
第3の工程と、第1、第2のレジストパターンをマスク
として金属膜を被覆し、リフトオフすることによりゲー
ト電極を形成する第4の工程と、第1、第2のレジスト
パターンを除去し、ゲート電極を覆い能動層上に第3の
レジスト膜を形成する第5の工程と、ゲート電極の端部
を一部覆うとともに能動層の一部を覆う遮蔽膜を有する
フォトマスクを用いて第3のレジスト膜を露光し、この
遮蔽膜に対応した第3の開口部を有する第3のレジスト
パターンを形成する第6の工程と、第3のレジストパタ
ーンをマスクとして金属膜を被覆し、リフトオフするこ
とによりゲート引出電極部を形成する第7の工程とを含
むもので、ゲート引出電極部の形成に際して、ゲート電
極とゲート引出電極部との接続部におけるレジスト膜の
2重露光を無くすことができ、レジスト膜の焼き付きを
防止できる。従って電気的特性のばらつきの少ない電界
効果型半導体装置を製造することができる。また焼き付
き残渣が発生しないので電界効果型半導体装置の信頼性
の低下を防止することができる。さらにまたレジスト膜
の焼き付き残渣を除く工程、例えばアッシャー工程が不
要となり、熱変形に基づくゲート長さのばらつきによる
FETの歩留まり低下を除くことができる。延いては信
頼性の高いT型ゲートとゲートパッドを備えた電界効果
型半導体装置を安価に提供することができる。
In the method of manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention, the first step of sequentially forming the first resist film and the second resist film on the surface of the active layer formed on the semiconductor substrate. And exposing the first resist film using a photomask having a strip-shaped shielding film corresponding to the head of the T-shaped section of the gate electrode having a T-shaped section, and exposing the first opening corresponding to the strip-shaped shielding film. Corresponding to a second step of forming a first resist pattern having a portion and a leg portion having a T-shaped cross section of the gate electrode of the second resist film exposed by the first opening portion of the first resist pattern. A third step of exposing a strip-shaped region narrower than the first opening with an electron beam to form a second resist pattern having a second opening in the exposure region; Using the resist pattern of And a fourth step of forming a gate electrode by lift-off, and a fifth step of removing the first and second resist patterns and forming a third resist film on the active layer to cover the gate electrode. Exposing the third resist film using a photomask having a shielding film that partially covers the end of the gate electrode and partially covers the active layer, and has a third opening corresponding to the shielding film. And a seventh step of forming a gate lead electrode portion by covering the metal film with the third resist pattern as a mask and lifting off the gate lead electrode portion. When forming the electrode portion, double exposure of the resist film at the connecting portion between the gate electrode and the gate lead electrode portion can be eliminated, and the resist film can be prevented from being burned. Therefore, it is possible to manufacture a field effect semiconductor device with less variation in electrical characteristics. Further, since no seizure residue is generated, it is possible to prevent the reliability of the field effect semiconductor device from lowering. Furthermore, a step of removing the burn-in residue of the resist film, for example, an asher step is not required, and the yield reduction of the FET due to the variation of the gate length due to thermal deformation can be eliminated. As a result, it is possible to inexpensively provide a field effect semiconductor device including a highly reliable T-type gate and a gate pad.

【0042】さらに第4の工程において第2のレジスト
パターンをマスクとしてリセス溝を形成し、次いで第
1、第2のレジストパターンをマスクとして金属膜を被
覆するもので、ゲート抵抗が低く耐圧の高いT型ゲート
電極を形成することができる。延いては電気的特性のよ
い電界効果型半導体装置を簡単な工程で形成することが
できる。
Further, in the fourth step, the recess groove is formed by using the second resist pattern as a mask, and then the metal film is covered by using the first and second resist patterns as a mask, which has a low gate resistance and a high breakdown voltage. A T-type gate electrode can be formed. As a result, a field effect semiconductor device having good electric characteristics can be formed by a simple process.

【0043】さらに、第2の工程のフォトマスクがゲー
ト電極の断面T字の頭部に対応する複数個の帯状の遮蔽
膜を有するとともに、第6の工程のフォトマスクがゲー
ト電極のそれぞれの端部を一部覆いかつ能動層の一部を
覆う遮蔽膜を有するもので、ゲート電極がマルチフィン
ガー構成とされた電界効果型半導体装置において、ゲー
ト引出電極部を形成する際に、それぞれのゲート電極と
ゲート引出電極部との接続部におけるレジスト膜の2重
露光を無くすことができ、レジスト膜の焼き付きを防止
できる。従って特性の均一化が図られた電気的特性のば
らつきの少ないマルチフィンガー構成の電界効果型半導
体装置を製造することができる。延いては信頼性が高く
マルチフィンガー構成のT型ゲートとゲートパッドを備
えた電界効果型半導体装置を安価に提供することができ
る。
Further, the photomask of the second step has a plurality of band-shaped shielding films corresponding to the head of the gate electrode having a T-shaped cross section, and the photomask of the sixth step has each end of the gate electrode. In a field effect semiconductor device having a multi-fingered gate electrode, which has a shielding film that partially covers the gate electrode and a part of the active layer, each gate electrode is formed when the gate extraction electrode portion is formed. It is possible to eliminate double exposure of the resist film at the connection portion between the gate lead electrode portion and the gate lead electrode portion, and prevent the resist film from being burned. Therefore, it is possible to manufacture a field effect semiconductor device having a multi-finger structure in which the characteristics are made uniform and the variation in the electric characteristics is small. As a result, a highly reliable field effect semiconductor device having a multi-fingered T-shaped gate and a gate pad can be provided at low cost.

【0044】さらに、基板上に形成された能動層が化合
物半導体であるもので、化合物半導体の電界効果型半導
体装置のゲート引出電極部の形成に際して、ゲート電極
とゲート引出電極部との接続部におけるレジスト膜の2
重露光を無くすことができ、レジスト膜の焼き付きを防
止できる。従って電気的特性のばらつきの少ない化合物
半導体の電界効果型半導体装置を製造することができ
る。延いては信頼性が高くT型ゲートとゲートパッドを
備えた化合物半導体の電界効果型半導体装置を安価に提
供することができる。
Further, the active layer formed on the substrate is a compound semiconductor, and in forming the gate lead-out electrode portion of the field effect semiconductor device of the compound semiconductor, at the connecting portion between the gate electrode and the gate lead-out electrode portion. 2 of resist film
Double exposure can be eliminated, and image sticking of the resist film can be prevented. Therefore, it is possible to manufacture a compound semiconductor field effect semiconductor device with less variation in electrical characteristics. Consequently, a highly reliable compound semiconductor field effect semiconductor device having a T-type gate and a gate pad can be provided at low cost.

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

【図1】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効果
型半導体装置の一部平面図である。
FIG. 1 is a partial plan view of a field effect semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1のII−II断面における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line II-II in FIG.

【図3】 図1のIII−III断面における電界効果
型半導体装置の一部断面図である。
3 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line III-III in FIG.

【図4】 図1のIV−IV断面における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
4 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効果
型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field-effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効果
型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field-effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図7】 図6のVII−VII断面における電界効果
型半導体装置の一部断面図である。
7 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line VII-VII in FIG.

【図8】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効果
型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field-effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図9】 図8のIX−IX断面における電界効果型半
導体装置の一部断面図である。
9 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line IX-IX in FIG.

【図10】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効
果型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型
半導体装置の一部断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field-effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図11】 図10のXI−XI断面における電界効果
型半導体装置の一部断面図である。
11 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line XI-XI in FIG.

【図12】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効
果型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型
半導体装置の一部断面図である。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図13】 この発明の一つの実施の形態に係る電界効
果型半導体装置の製造方法の一工程における電界効果型
半導体装置の一部断面図である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the field-effect semiconductor device in a step of the method for manufacturing the field-effect semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図14】 図13のXIV−XIV断面における電界
効果型半導体装置の一部断面図である。
14 is a partial cross-sectional view of the field effect semiconductor device taken along the line XIV-XIV in FIG.

【図15】 従来の電界効果型トランジスタの一部平面
図である。
FIG. 15 is a partial plan view of a conventional field effect transistor.

【図16】 図15のXVI−XVI断面におけるFE
Tの一部断面図である。
16 is an FE in the XVI-XVI cross section of FIG.
It is a partial cross section figure of T.

【図17】 図15のXVII−XVII断面における
FETの一部断面図である。
FIG. 17 is a partial cross-sectional view of the FET in the XVII-XVII cross section of FIG.

【図18】 図15のXVIII−XVIII断面にお
けるFETの一部断面図である。
FIG. 18 is a partial cross-sectional view of the FET in the XVIII-XVIII cross section of FIG. 15.

【図19】 従来のFETの製造方法の一工程における
FETの一部断面図である。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view of the FET in one step of the conventional FET manufacturing method.

【図20】 従来のFETの製造方法の一工程における
FETの一部断面図である。
FIG. 20 is a partial cross-sectional view of the FET in one step of the conventional FET manufacturing method.

【図21】 従来のFETの製造方法の一工程における
FETの一部断面図である。
FIG. 21 is a partial cross-sectional view of the FET in one step of the conventional FET manufacturing method.

【図22】 従来のFETの製造方法の一工程における
FETの一部断面図である。
FIG. 22 is a partial cross-sectional view of the FET in one step of the conventional FET manufacturing method.

【図23】 図22のXXIII−XXIII断面にお
けるFETの一部断面図である。
FIG. 23 is a partial cross-sectional view of the FET in the XXIII-XXIII cross section of FIG. 22.

【図24】 図22のXXIV−XXIV断面における
FETの一部断面図である。
FIG. 24 is a partial cross-sectional view of the FET in the XXIV-XXIV cross section of FIG. 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 GaAs基板、 14 能動層、 14a
活性領域、 24ソース電極、 26 ドレイン電
極、 20 ゲート電極、 22 ゲートパッド、
18 リセス溝。
12 GaAs substrate, 14 active layer, 14a
Active region, 24 source electrode, 26 drain electrode, 20 gate electrode, 22 gate pad,
18 Recessed groove.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に配設された能動層表面上
に配設され、上記能動層の一部に配設された活性領域を
介して互いに並置されたソース電極およびドレイン電極
と、 このソース電極とドレイン電極との間に介在し、上記活
性領域上に配設された断面T字型のゲート電極と、 その一部が上記ゲート電極の端部表面を覆うとともに上
記能動層表面上に配設されたゲート引出電極部と、を備
えた電界効果型半導体装置。
1. A source electrode and a drain electrode which are disposed on the surface of an active layer disposed on a semiconductor substrate and which are juxtaposed to each other via an active region disposed in a part of the active layer, A gate electrode having a T-shaped cross section disposed between the source electrode and the drain electrode and disposed on the active region, and a part of the gate electrode covers an end surface of the gate electrode and is formed on the active layer surface. A field effect semiconductor device comprising: a gate extraction electrode portion provided.
【請求項2】 活性領域表面にリセス溝が配設され、ゲ
ート電極が上記リセス溝に配設されたことを特徴とする
請求項1記載の電界効果型半導体装置。
2. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein a recess groove is provided on the surface of the active region, and a gate electrode is provided in the recess groove.
【請求項3】 ゲート電極がソース電極またはドレイン
電極を介して複数個並置されるとともにそれぞれがゲー
ト引出電極部と接続されたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の電界効果型半導体装置。
3. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of gate electrodes are juxtaposed via a source electrode or a drain electrode and each is connected to a gate lead electrode portion. .
【請求項4】 能動層が化合物半導体で形成されたこと
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
電界効果型半導体装置。
4. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the active layer is made of a compound semiconductor.
【請求項5】 半導体基板上に形成された能動層表面上
に第1のレジスト膜と第2のレジスト膜とを順次形成す
る第1の工程と、 断面T字型のゲート電極の断面T字の頭部に対応する帯
状の遮蔽膜を有するフォトマスクを用いて第1のレジス
ト膜を露光し、上記帯状の遮蔽膜に対応した第1の開口
部を有する第1のレジストパターンを形成する第2の工
程と、 第1のレジストパターンの第1の開口部により露呈した
第2のレジスト膜の、ゲート電極の断面T字の脚部に対
応する第1の開口部より幅の狭い帯状の領域を電子ビー
ムを用いて露光し、この露光領域に第2の開口を有する
第2のレジストパターンを形成する第3の工程と、 第1、第2のレジストパターンをマスクとして金属膜を
被覆し、リフトオフすることによりゲート電極を形成す
る第4の工程と、 第1、第2のレジストパターンを除去し、ゲート電極を
覆い能動層上に第3のレジスト膜を形成する第5の工程
と、 ゲート電極の端部を一部覆うとともに能動層の一部を覆
う遮蔽膜を有するフォトマスクを用いて第3のレジスト
膜を露光し、この遮蔽膜に対応した第3の開口部を有す
る第3のレジストパターンを形成する第6の工程と、 第3のレジストパターンをマスクとして金属膜を被覆
し、リフトオフすることによりゲート引出電極部を形成
する第7の工程とを含む電界効果型半導体装置の製造方
法。
5. A first step of sequentially forming a first resist film and a second resist film on a surface of an active layer formed on a semiconductor substrate, and a T-shaped section of a gate electrode having a T-shaped section. Forming a first resist pattern having a first opening corresponding to the band-shaped shielding film by exposing the first resist film using a photomask having a band-shaped shielding film corresponding to the head of the 2 step, and a band-shaped region of the second resist film exposed by the first opening of the first resist pattern, which is narrower than the first opening corresponding to the leg of the gate electrode having a T-shaped cross section. Is exposed using an electron beam to form a second resist pattern having a second opening in the exposed region, and a metal film is coated using the first and second resist patterns as a mask, Gate electrode is formed by lift-off A fourth step of removing the first and second resist patterns, and a fifth step of forming a third resist film on the active layer so as to cover the gate electrode, and partially covering the end of the gate electrode. A third resist film is exposed by using a photomask having a shielding film that covers a part of the active layer, and a third resist pattern having a third opening corresponding to the shielding film is formed. A method of manufacturing a field effect semiconductor device, comprising: a step of forming a gate lead electrode portion by covering a metal film with a third resist pattern as a mask and lifting off.
【請求項6】 第4の工程において第2のレジストパタ
ーンをマスクとしてリセス溝を形成し、次いで第1、第
2のレジストパターンをマスクとして金属膜を被覆する
ことを特徴とする請求項5記載の電界効果型半導体装置
の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein in the fourth step, the recess groove is formed by using the second resist pattern as a mask, and then the metal film is covered by using the first and second resist patterns as a mask. Of manufacturing a field effect semiconductor device of.
【請求項7】 第2の工程のフォトマスクがゲート電極
の断面T字の頭部に対応する複数個の帯状の遮蔽膜を有
するとともに、第6の工程のフォトマスクがゲート電極
のそれぞれの端部を一部覆いかつ能動層の一部を覆う遮
蔽膜を有することを特徴とした請求項5または6に記載
の電界効果型半導体装置の製造方法。
7. The photomask of the second step has a plurality of strip-shaped shielding films corresponding to the head of the gate electrode having a T-shaped cross section, and the photomask of the sixth step has each end of the gate electrode. 7. The method for manufacturing a field effect semiconductor device according to claim 5, further comprising a shielding film that partially covers the part and partially covers the active layer.
【請求項8】 基板上に形成された能動層が化合物半導
体であることを特徴とする請求項5ないし7のいずれか
1項に記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a field effect semiconductor device according to claim 5, wherein the active layer formed on the substrate is a compound semiconductor.
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