JP2006210499A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which the problem of filler attack is solved and which has superior high-frequency characteristics, and to provide a manufacturing method of the device. <P>SOLUTION: A plurality of gate electrodes 4, a drain electrode 3, and a first source electrode 2 and a second source electrode 2' arranged on both sides of the drain electrode 3 across the gate electrodes 4, are formed on a GaAs substrate 1. An air bridge 5 is disposed between the first source electrode 2 and the second source electrode 2', and a part between the gate electrode 4 and the air bridge 5 is made hollow. A first opening part 14 is formed, in a region which does not overlap with the gate electrode 4 in the air bridge 5, as viewed in a plane. The first opening part 14 is plugged with a metal 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、より詳しくは、中空構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a hollow structure and a manufacturing method thereof.

高周波素子は寄生容量の増大によってその性能が低下することから、特に、高周波信号の入出力間の容量を低減することが必要となる。このため、従来は、エアブリッジを用いてゲート電極の周囲に中空構造を形成することによって、寄生容量を低減して高周波特性を低減する方法が採られていた(例えば、非特許文献1参照。)。   Since the performance of a high-frequency element is reduced due to an increase in parasitic capacitance, it is particularly necessary to reduce the capacitance between the input and output of a high-frequency signal. For this reason, conventionally, a method of reducing parasitic capacitance and reducing high-frequency characteristics by forming a hollow structure around the gate electrode using an air bridge has been adopted (see, for example, Non-Patent Document 1). ).

牧山剛三、外6名、「寄生容量低減によるHEMTIC動作速度の向上」、信学技報、社団法人 電子情報通信学会、TECHNICAL REPORT OF IEICE ED2003−214、MW2003−242(2004−1)、p.49‐53Gozo Makiyama, 6 others, “Improvement of HEMTIC operation speed by reducing parasitic capacitance”, IEICE Technical Report, IEICE, TECHNICAL REPORT OF IEICE ED2003-214, MW2003-242 (2004-1), p. 49-53

しかし、プラスチックパッケージなどに高周波素子を実装した場合には、中空構造の部分に高誘電率のプラスチックが入り込むことによって、寄生容量が増大して性能が低下するという問題があった。また、中空構造を介してプラスチックが半導体の表面に接することによって、高周波素子に内部応力が発生したり、高周波素子が機械的ダメージを受けたりするなどの問題もあった。   However, when a high-frequency element is mounted on a plastic package or the like, there is a problem in that a high dielectric constant plastic enters the hollow structure portion, thereby increasing parasitic capacitance and reducing performance. In addition, when the plastic contacts the surface of the semiconductor through the hollow structure, there is a problem that internal stress is generated in the high-frequency element or the high-frequency element is mechanically damaged.

こうした高周波素子をプラスチックパッケージに実装する際のフィラーアタックによる問題に対しては、半導体の表面にポリイミドなどを塗布する方法が知られている。しかしながら、この方法では、ポリイミドの寄生容量によって高周波特性が低下するという問題があった。また、半導体の表面に低誘電率の材料を塗布する方法では、耐熱性およびプロセス制御性の観点から実用化が困難であった。   A method of applying polyimide or the like to the surface of a semiconductor is known for the problem due to filler attack when mounting such a high-frequency element on a plastic package. However, this method has a problem that high-frequency characteristics are degraded due to the parasitic capacitance of polyimide. Also, the method of applying a low dielectric constant material to the semiconductor surface has been difficult to put into practical use from the viewpoint of heat resistance and process controllability.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、フィラーアタックの問題を解消して、優れた高周波特性を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having excellent high-frequency characteristics and a method for manufacturing the same by solving the problem of filler attack.

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本願第1の発明は、半導体基板の上に形成された複数のゲート電極を有する半導体装置であって、半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、このドレイン電極の両側にゲート電極を挟んで配置された第1のソース電極および第2のソース電極と、この第1のソース電極およびこの第2のソース電極を電気的に接続するエアブリッジとを備え、ゲート電極とエアブリッジとの間は中空となっていて、エアブリッジには、平面で見てゲート電極と重ならない領域に開口部が設けられており、この開口部が金属で塞がれていることを特徴とする半導体装置に関する。   A first invention of the present application is a semiconductor device having a plurality of gate electrodes formed on a semiconductor substrate, the drain electrode formed on the semiconductor substrate, and the gate electrode sandwiched between both sides of the drain electrode. A first source electrode and a second source electrode, and an air bridge that electrically connects the first source electrode and the second source electrode, and a gap between the gate electrode and the air bridge. The air bridge is provided with an opening in a region where the air bridge does not overlap with a gate electrode when seen in a plan view, and the opening is closed with a metal.

また、本願第2の発明は、半導体基板の上に形成されたゲート電極と、この半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、ゲート電極を挟んでこのドレイン電極と対向する位置に設けられたソース電極と、ドレイン電極からソース電極に向かって延びる第1の延出部と、ソース電極からドレイン電極に向かって延びるとともに、第1の延出部と溝部を挟んで対向する第2の延出部とを備え、溝部が、平面で見てゲート電極と重ならない領域に設けられているとともに、溝部が絶縁物で塞がれていることを特徴とする半導体装置に関する。   Further, the second invention of the present application is provided at a position facing the drain electrode across the gate electrode, the gate electrode formed on the semiconductor substrate, the drain electrode formed on the semiconductor substrate, and the gate electrode. A source electrode; a first extension extending from the drain electrode toward the source electrode; and a second extension extending from the source electrode toward the drain electrode and facing the first extension across the groove The present invention relates to a semiconductor device characterized in that a groove is provided in a region that does not overlap with a gate electrode when seen in a plan view, and the groove is closed with an insulator.

また、本願第3の発明は、半導体基板の上に形成されたゲート電極と、この半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、ゲート電極を挟んでこのドレイン電極と対向する位置に設けられたソース電極と、ゲート電極、ドレイン電極およびソース電極を埋め込むようにして半導体基板の上に形成された保護膜とを備え、ゲート電極が、半導体基板に接する基部と、この基部の上に形成されて電流方向の寸法が基部より大きい傘部とを有するマッシュルームゲートであり、半導体基板と傘部との間に空洞部が設けられていることを特徴とする半導体装置に関する。   The third invention of the present application is provided at a position facing the drain electrode across the gate electrode, the gate electrode formed on the semiconductor substrate, the drain electrode formed on the semiconductor substrate, and the gate electrode. A source electrode, and a protective film formed on the semiconductor substrate so as to embed the gate electrode, the drain electrode, and the source electrode, and the gate electrode is formed on the base and in contact with the semiconductor substrate The present invention relates to a semiconductor device that is a mushroom gate having an umbrella portion whose dimension in the current direction is larger than a base portion, and a cavity portion is provided between the semiconductor substrate and the umbrella portion.

また、本願第4の発明は、半導体基板の上にゲート電極を形成する工程と、半導体基板の上に、ドレイン電極と、このドレイン電極の両側にゲート電極を挟んで配置される第1のソース電極および第2のソース電極とを形成する工程と、第1のソース電極と第2のソース電極を電気的に接続するエアブリッジを形成する工程と、このエアブリッジの平面で見てゲート電極と重ならない領域に第1の開口部を設ける工程と、この第1の開口部を形成した後の半導体基板の全面に保護膜を形成する工程と、この保護膜の平面で見て第1の開口部と重なる位置に、第1の開口部より開口面積の大きい第2の開口部を形成する工程と、この第2の開口部を形成した後の半導体基板の全面にレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜の平面で見て第1の開口部および第2の開口部と重なる位置に、第2の開口部より開口面積の大きい第3の開口部を形成する工程と、この第3の開口部を形成した後のレジスト膜の上に金属を堆積し、第1の開口部をこの金属で塞ぐ工程と、レジスト膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate, a drain electrode on the semiconductor substrate, and a first source disposed on both sides of the drain electrode with the gate electrode interposed therebetween. A step of forming an electrode and a second source electrode; a step of forming an air bridge that electrically connects the first source electrode and the second source electrode; and a gate electrode as viewed in the plane of the air bridge; A step of providing a first opening in a non-overlapping region, a step of forming a protective film over the entire surface of the semiconductor substrate after the formation of the first opening, and a first opening when viewed in plan of the protective film Forming a second opening having a larger opening area than the first opening, and forming a resist film on the entire surface of the semiconductor substrate after forming the second opening; , Seeing in the plane of this resist film Forming a third opening having a larger opening area than the second opening at a position overlapping with the opening and the second opening, and on the resist film after forming the third opening The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing a metal on the first and closing a first opening with the metal; and removing a resist film.

さらに、本願第5の発明は、半導体基板の上に、ドレイン電極およびソース電極を形成する工程と、半導体基板の上に、ドレイン電極およびソース電極を被覆する第1のレジスト膜を形成する工程と、この第1のレジスト膜の上に第2のレジスト膜を形成する工程と、この第2のレジスト膜のドレイン電極とソース電極によって挟まれた部分に、第1のレジスト膜に至る第1の開口部を形成する工程と、第1のレジスト膜の平面で見て第1の開口部と重なる位置に、半導体基板に至り且つ電流方向の寸法が第1の開口部より小さい第2の開口部を形成する工程と、この第2の開口部を介して半導体基板を選択的にエッチングし、半導体基板に凹部を形成する工程と、第2のレジスト膜、第1の開口部および第2の開口部に金属を堆積する工程と、リフトオフ法により、金属膜、第2のレジスト膜および第1のレジスト膜を除去して、半導体基板に接する基部と、この基部の上に形成されて電流方向の寸法が基部より大きい傘部とを有するゲート電極を形成する工程と、半導体基板の上に、ドレイン電極、ソース電極およびゲート電極を埋め込むようにして保護膜を形成する工程と、この保護膜を露光する工程と、現像処理によって未硬化の保護膜を除去し、半導体基板と傘部との間に空洞部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。   Further, the fifth invention of the present application includes a step of forming a drain electrode and a source electrode on a semiconductor substrate, and a step of forming a first resist film covering the drain electrode and the source electrode on the semiconductor substrate. A step of forming a second resist film on the first resist film, and a first resist film reaching the first resist film at a portion sandwiched between the drain electrode and the source electrode of the second resist film. A step of forming an opening, and a second opening that reaches the semiconductor substrate and has a size in the current direction smaller than the first opening at a position overlapping the first opening as viewed in the plane of the first resist film A step of selectively etching the semiconductor substrate through the second opening to form a recess in the semiconductor substrate, a second resist film, a first opening, and a second opening Of depositing metal on the surface The metal film, the second resist film, and the first resist film are removed by a lift-off method, and a base portion that is in contact with the semiconductor substrate and an umbrella portion that is formed on the base portion and has a dimension in the current direction larger than the base portion A step of forming a gate electrode having a gate electrode, a step of forming a protective film on the semiconductor substrate so as to embed the drain electrode, the source electrode and the gate electrode, a step of exposing the protective film, and a development process. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, characterized by including a step of removing a protective protective film and forming a hollow portion between a semiconductor substrate and an umbrella portion.

この発明は以上説明したように、中空構造の中に、高周波特性に影響を与えるゲート電極を配置させるので、実装時にゲート電極の周囲に高誘電率のプラスチックが充填されるのを防ぐことができる。したがって、寄生容量の増大を低減できるとともに、高周波素子に内部応力が発生したり、高周波素子が機械的ダメージを受けたりするなどの問題も解消することが可能となる。   As described above, according to the present invention, since the gate electrode that affects the high frequency characteristics is arranged in the hollow structure, it is possible to prevent the periphery of the gate electrode from being filled with a plastic having a high dielectric constant during mounting. . Therefore, increase in parasitic capacitance can be reduced, and problems such as internal stress generated in the high-frequency element and mechanical damage to the high-frequency element can be solved.

また、本発明によれば、マッシュルームゲートの形状を利用してゲート電極の周囲に空洞部を形成するので、寄生容量の増大を抑制可能な半導体装置を簡便に製造することができる。   Further, according to the present invention, since the cavity is formed around the gate electrode using the shape of the mushroom gate, a semiconductor device capable of suppressing an increase in parasitic capacitance can be easily manufactured.

実施の形態1.
図1は、本実施の形態にかかる半導体装置の能動部の断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an active portion of the semiconductor device according to the present embodiment.

図1において、半導体基板としてのGaAs基板1の上には、第1のソース電極2、第2のソース電極2´、ドレイン電極3およびゲート電極4が設けられている。ここで、第1のソース電極2および第2のソース電極2´は、ゲート電極4を挟んでドレイン電極3の両側に配置されている。   In FIG. 1, a first source electrode 2, a second source electrode 2 ′, a drain electrode 3, and a gate electrode 4 are provided on a GaAs substrate 1 as a semiconductor substrate. Here, the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ are disposed on both sides of the drain electrode 3 with the gate electrode 4 interposed therebetween.

第1のソース電極2と第2のソース電極2´は、エアブリッジ5によって接続されている。また、エアブリッジ5と、ドレイン電極3およびゲート電極4との間は、空洞部6となっている。一方、エアブリッジ5の上には、感光性ポリイミドなどからなる保護膜7が形成されている。   The first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ are connected by an air bridge 5. A cavity 6 is formed between the air bridge 5 and the drain electrode 3 and the gate electrode 4. On the other hand, a protective film 7 made of photosensitive polyimide or the like is formed on the air bridge 5.

図1において、エアブリッジ5には第1の開口部14が設けられているが、第1の開口部14は金属9によって塞がれている。したがって、第1のソース電極2と第2のソース電極2´は、金属9を介しエアブリッジ5によって電気的に接続されている。また、第1の開口部14が金属9で塞がれていることによって、半導体装置は、密閉された中空構造を有することになる。そして、この中空構造の中に、高周波特性に影響を与えるゲート電極4を配置させることによって、実装時にゲート電極4の周囲に高誘電率のプラスチックが充填されるのを防ぐことができる。したがって、寄生容量の増大を低減できるとともに、高周波素子に内部応力が発生したり、高周波素子が機械的ダメージを受けたりするなどの問題も解消することが可能となる。   In FIG. 1, the air bridge 5 is provided with a first opening 14, but the first opening 14 is closed with a metal 9. Therefore, the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ are electrically connected by the air bridge 5 through the metal 9. In addition, since the first opening 14 is closed with the metal 9, the semiconductor device has a sealed hollow structure. By disposing the gate electrode 4 that affects the high frequency characteristics in this hollow structure, it is possible to prevent the periphery of the gate electrode 4 from being filled with a plastic having a high dielectric constant during mounting. Therefore, increase in parasitic capacitance can be reduced, and problems such as internal stress generated in the high-frequency element and mechanical damage to the high-frequency element can be solved.

次に、図2〜図12を用いて、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。尚、図2および図9〜図12において、(a)は半導体装置の平面図であり、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。また、図2〜図12において、図1と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 9 to 12, (a) is a plan view of the semiconductor device, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of (a). 2 to 12, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

まず、図2(a),(b)に示すように、GaAs基板1の活性領域上に、公知の方法を用いて、ソース電極2、ドレイン電極3およびゲート電極4を形成する。例えば、GaAs基板1の上にゲート電極4を形成した後、ドレイン電極3と、ドレイン電極3の両側にゲート電極4を挟んで配置する第1のソース電極2および第2のソース電極2´を形成する。   First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the source electrode 2, the drain electrode 3, and the gate electrode 4 are formed on the active region of the GaAs substrate 1 using a known method. For example, after the gate electrode 4 is formed on the GaAs substrate 1, the drain electrode 3, and the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ disposed on both sides of the drain electrode 3 with the gate electrode 4 interposed therebetween are arranged. Form.

次に、電界メッキ法を用いて、第1のソース電極2と第2のソース電極2´を接続するエアブリッジ5を形成する。エアブリッジ5は、例えば金(Au)からなるものとすることができ、例えば、次のようにして形成することができる。   Next, the air bridge 5 that connects the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ is formed by using an electroplating method. The air bridge 5 can be made of, for example, gold (Au), and can be formed as follows, for example.

まず、図2(a),(b)に示すGaAs基板1の上に、第1のレジスト膜10を形成した後、フォトリソグラフィ法によって、第1のレジスト膜10の一部に開口部8を形成して、第1のソース電極2および第2のソース電極2´を露出させる(図3)。次いで、第1のレジスト膜10と、露出したソース電極2との上にメッキ下地膜11を形成する(図4)。メッキ下地膜11は、例えば、膜厚50nm程度のTi膜の上に、膜厚200nm程度のAu膜が形成された積層膜とすることができる。この積層膜は、例えば、蒸着法またはスパッタ法によって形成することができる。   First, after forming the first resist film 10 on the GaAs substrate 1 shown in FIGS. 2A and 2B, an opening 8 is formed in a part of the first resist film 10 by photolithography. Then, the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′ are exposed (FIG. 3). Next, a plating base film 11 is formed on the first resist film 10 and the exposed source electrode 2 (FIG. 4). The plating base film 11 can be, for example, a laminated film in which an Au film having a thickness of about 200 nm is formed on a Ti film having a thickness of about 50 nm. This laminated film can be formed, for example, by vapor deposition or sputtering.

次に、メッキ下地膜11のエアブリッジ5を形成する領域以外の領域を第2のレジスト膜12で被覆する(図5)。そして、所定の濃度の金を含む金メッキ液の中にGaAs基板1を浸漬し、メッキ下地膜11に通電して電界メッキを行う。これにより、露出しているメッキ下地膜11の上にAuが析出して、金属層としてのAuメッキ層13が形成される(図6)。Auメッキ層13の膜厚は、例えば2μm〜8μm程度とすることができる。   Next, a region other than the region where the air bridge 5 of the plating base film 11 is formed is covered with the second resist film 12 (FIG. 5). Then, the GaAs substrate 1 is immersed in a gold plating solution containing a predetermined concentration of gold, and the plating base film 11 is energized to perform electroplating. As a result, Au is deposited on the exposed plating base film 11 to form an Au plating layer 13 as a metal layer (FIG. 6). The film thickness of the Au plating layer 13 can be, for example, about 2 μm to 8 μm.

次に、不要となった第2のレジスト膜12を除去した後、イオンミリング法によって露出したメッキ下地膜11を除去する(図7)。最後に、第1のレジスト膜10を除去することによって、ソース電極2同士を接続するエアブリッジ5を形成することができる(図8)。尚、図3〜図8の方法によって形成されたエアブリッジ5は、メッキ下地膜11とAuメッキ層13の2層からなっているが、図1および以下の図9(a),(b)〜図12(a),(b)では、簡単のために、エアブリッジ5を構成する各膜を特に区別しないものとする。   Next, after removing the unnecessary second resist film 12, the plating base film 11 exposed by the ion milling method is removed (FIG. 7). Finally, by removing the first resist film 10, the air bridge 5 connecting the source electrodes 2 can be formed (FIG. 8). The air bridge 5 formed by the method of FIGS. 3 to 8 is composed of two layers of a plating base film 11 and an Au plating layer 13, but FIG. 1 and the following FIGS. 9 (a) and 9 (b). 12A and 12B, for the sake of simplicity, the films constituting the air bridge 5 are not particularly distinguished.

エアブリッジ5を形成した後は、フォトリソグラフィ法により第1の開口部14を設けて図9(a),(b)に示す構造とする。ここで、第1の開口部14を設ける位置は、平面で見てゲート電極4と重ならない領域とする。これは、後工程で金属9を蒸着する際に、第1の開口部14を介してゲート電極4に金属9が付着するのを防ぐためである。特に、第1の開口部14を設ける際のマスク(図示せず)やレジスト膜(図示せず)の重ね合わせ精度を考慮すると、平面で見て、第1のソース電極2とドレイン電極3によって挟まれた部分と、第2のソース電極2´とドレイン電極3によって挟まれた部分と重なる領域以外の領域に第1の開口部14を設けることが好ましい。   After the air bridge 5 is formed, the first opening 14 is provided by a photolithography method so that the structure shown in FIGS. 9A and 9B is obtained. Here, the position where the first opening 14 is provided is a region that does not overlap the gate electrode 4 when seen in a plan view. This is to prevent the metal 9 from adhering to the gate electrode 4 through the first opening 14 when the metal 9 is deposited in a subsequent process. In particular, in consideration of the overlay accuracy of a mask (not shown) and a resist film (not shown) when the first opening 14 is provided, the first source electrode 2 and the drain electrode 3 are used in a plan view. It is preferable to provide the first opening 14 in a region other than the region sandwiched between the sandwiched portion and the portion sandwiched between the second source electrode 2 ′ and the drain electrode 3.

尚、図9(a),(b)の例では、第1のソース電極2および第2のソース電極2´の上方に第1の開口部14を設けているが、本実施の形態においてはドレイン電極3の上方に第1の開口部14を設けてもよい。   In the example of FIGS. 9A and 9B, the first opening 14 is provided above the first source electrode 2 and the second source electrode 2 ′. A first opening 14 may be provided above the drain electrode 3.

次に、GaAs基板1の全面に、保護膜7(例えば、ネガ型感光性ポリイミド膜などの感光性材料膜)を形成する。保護膜7は、エアブリッジ5の表面を物理的に保護するとともに、耐湿性を高める働きをも有している。   Next, a protective film 7 (for example, a photosensitive material film such as a negative photosensitive polyimide film) is formed on the entire surface of the GaAs substrate 1. The protective film 7 physically protects the surface of the air bridge 5 and also has a function of improving moisture resistance.

次いで、保護膜7について、平面で見て第1の開口部14と重なる位置に、第1の開口部14より大きい開口面積を有する第2の開口部15をフォトリソグラフィ法により形成する。このとき、光が照射された部分の保護膜8は、硬化して現像液に不要な膜となるが、エアブリッジ5の下方にある保護膜8は硬化しないので、現像処理を行うことによって溶解除去される。これにより、図10(a),(b)に示す構造を得ることができる。   Next, in the protective film 7, a second opening 15 having an opening area larger than the first opening 14 is formed by a photolithography method at a position overlapping the first opening 14 when seen in a plan view. At this time, the portion of the protective film 8 irradiated with light is cured and becomes an unnecessary film for the developing solution, but the protective film 8 below the air bridge 5 is not cured, so that it is dissolved by performing development processing. Removed. Thereby, the structure shown to Fig.10 (a), (b) can be obtained.

次に、GaAs基板1の全面に、ネガ型の第3のレジスト膜16を形成する。そして、第3のレジスト膜16について、保護膜6の場合と同様にして、平面で見て第1の開口部14および第2の開口部15と重なる位置に、第2の開口部15より大きい開口面積を有する第3の開口部17を形成する(図11(a),(b))。   Next, a negative third resist film 16 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 1. Then, the third resist film 16 is larger than the second opening 15 at a position overlapping the first opening 14 and the second opening 15 when viewed in plan, as in the case of the protective film 6. A third opening 17 having an opening area is formed (FIGS. 11A and 11B).

第3のレジスト膜16に第3の開口部17を形成した後は、蒸着リフトオフ法によって第1の開口部14を金属9で塞ぎ、図12(a),(b)の構造とする。具体的には、第3の開口部17を形成した後の第3のレジスト膜16の上に金属9を堆積する。この際、第3の開口部17を介して、第2の開口部15および第1の開口部14にも金属9が堆積する。そして、堆積した金属9が図の横方向へ成長することによって、第1の開口部14は金属9で塞がれる。その後、第3のレジスト膜16を除去することにより、図12(a),(b)の構造が得られる。   After the third opening 17 is formed in the third resist film 16, the first opening 14 is closed with the metal 9 by the vapor deposition lift-off method to obtain the structure shown in FIGS. Specifically, the metal 9 is deposited on the third resist film 16 after the third opening 17 is formed. At this time, the metal 9 is also deposited on the second opening 15 and the first opening 14 via the third opening 17. Then, the deposited metal 9 grows in the horizontal direction in the figure, whereby the first opening 14 is closed with the metal 9. Thereafter, the third resist film 16 is removed, whereby the structures shown in FIGS. 12A and 12B are obtained.

半導体素子の高周波特性は、ゲート電極とドレイン電極間の寄生容量と、ゲート電極とソース電極間の寄生容量の増大によって低下する。ここで、寄生容量は、電極構造(電極間の距離および面積)と比誘電率によって決定される。電極構造については、例えば、電極間の距離を大きくすると寄生容量を小さくすることができるが、一方で寄生抵抗が大きくなるなどのトレードオフが生じる。このため、電極構造を大幅に変更することは困難である。したがって、他の特性を低下させることなしに寄生容量を小さくするには、比誘電率を小さくすることが効果的である。   The high-frequency characteristics of the semiconductor element are degraded by an increase in parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode and parasitic capacitance between the gate electrode and the source electrode. Here, the parasitic capacitance is determined by the electrode structure (distance and area between the electrodes) and the relative dielectric constant. Regarding the electrode structure, for example, when the distance between the electrodes is increased, the parasitic capacitance can be reduced, but on the other hand, a trade-off such as an increase in parasitic resistance occurs. For this reason, it is difficult to significantly change the electrode structure. Therefore, to reduce the parasitic capacitance without degrading other characteristics, it is effective to reduce the relative dielectric constant.

半導体素子をプラスチックパッケージに実装すると、一般的には、比誘電率が4程度のプラスチックがゲート電極の周囲を覆うことになるため、半導体素子の高周波特性は大幅に低下してしまう。本実施の形態によれば、ゲート電極の周囲に中空部を設けるので、プラスチックパッケージに実装した後であっても、高周波特性が低下するのを効果的に抑制することが可能となる。尚、本実施の形態においては、ゲート電極の周囲に形成される材料の比誘電率は低いほど好ましく、理想的には比誘電率が1程度の材料を用いることが好ましい。   When a semiconductor element is mounted on a plastic package, generally, a plastic having a relative dielectric constant of about 4 covers the periphery of the gate electrode, so that the high frequency characteristics of the semiconductor element are greatly deteriorated. According to the present embodiment, since the hollow portion is provided around the gate electrode, it is possible to effectively suppress the deterioration of the high frequency characteristics even after being mounted on the plastic package. In the present embodiment, it is preferable that the relative dielectric constant of the material formed around the gate electrode is as low as possible. Ideally, a material having a relative dielectric constant of about 1 is preferably used.

また、プラスチックには、成型時の熱収縮による残留応力が生じている。このため、機械的強度に劣るゲート電極にプラスチックが直接接触すると、ゲート電極に変形や剥離などが起こるおそれがある。本実施の形態によれば、ゲート電極の周囲に中空部を設けることによって、プラスチックがゲート電極に接触するのを防ぐことが可能となるので、こうした問題を解消することができる。   Also, residual stress is generated in plastic due to thermal shrinkage during molding. For this reason, when plastic directly contacts the gate electrode having inferior mechanical strength, the gate electrode may be deformed or peeled off. According to the present embodiment, it is possible to prevent the plastic from coming into contact with the gate electrode by providing the hollow portion around the gate electrode, so that such a problem can be solved.

図13は、本実施の形態の変形例である。   FIG. 13 shows a modification of the present embodiment.

図13において、半導体基板としてのGaAs基板21の上には、ドレイン電極23と、ゲート電極24を挟んでドレイン電極23と対向する位置に設けられたソース電極22が形成されている。また、ソース電極22とドレイン電極23との間には、図1のエアブリッジ5と類似した構造の第1の延出部25aおよび第2の延出部25bが設けられている。第1の延出部25aは、ドレイン電極23からソース電極22に向かって延びており、一方、第2の延出部25bは、ソース電極22からドレイン電極23に向かって延びている。また、第1の延出部25aと第2の延出部25bとは、溝部27を挟んで互いに対向している。さらに、GaAs基板21の上には、第1の延出部25aおよび第2の延出部25bを埋め込むようにして、感光性材料膜(例えば、感光性ポリイミドなど)からなる保護膜26が形成されている。   In FIG. 13, a drain electrode 23 and a source electrode 22 provided at a position facing the drain electrode 23 with a gate electrode 24 interposed therebetween are formed on a GaAs substrate 21 as a semiconductor substrate. Further, between the source electrode 22 and the drain electrode 23, a first extending portion 25a and a second extending portion 25b having a structure similar to that of the air bridge 5 of FIG. 1 are provided. The first extension portion 25 a extends from the drain electrode 23 toward the source electrode 22, while the second extension portion 25 b extends from the source electrode 22 toward the drain electrode 23. Further, the first extension part 25a and the second extension part 25b are opposed to each other with the groove part 27 interposed therebetween. Further, a protective film 26 made of a photosensitive material film (for example, photosensitive polyimide) is formed on the GaAs substrate 21 so as to embed the first extending portion 25a and the second extending portion 25b. Has been.

図13に示すように、溝部27は、シリコン酸化物またはアルミナなどの絶縁物28によって塞がれている。そして、第1の延出部25aおよび第2の延出部25bと、ゲート電極24との間は空洞部29となっている。   As shown in FIG. 13, the groove 27 is closed by an insulator 28 such as silicon oxide or alumina. A cavity 29 is formed between the first extension part 25 a and the second extension part 25 b and the gate electrode 24.

第1の延出部25aと第2の延出部25bは、電界メッキ法により形成することができる。この場合、第1の延出部25aと第2の延出部25bは金属で構成されることになるが、溝部27を絶縁物28で塞ぐことによって、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に接続しない状態で、ゲート電極24の上に密閉された中空構造を形成することができる。   The first extension part 25a and the second extension part 25b can be formed by electroplating. In this case, the first extension part 25a and the second extension part 25b are made of metal, but the source electrode 22 and the drain electrode 23 are electrically connected by closing the groove part 27 with the insulator 28. Thus, a hermetically sealed hollow structure can be formed on the gate electrode 24 without being connected.

尚、図13では、溝部27はドレイン電極23の上方に形成されているが、本実施の形態においては、ソース電極22の上方に溝部27を形成してもよい。   In FIG. 13, the groove 27 is formed above the drain electrode 23, but the groove 27 may be formed above the source electrode 22 in the present embodiment.

図13の構造によっても、実装時にゲート電極24の周囲に高誘電率のプラスチックが充填されるのを防ぐことができる。したがって、寄生容量の増大を低減できるとともに、高周波素子に内部応力が発生したり、高周波素子が機械的ダメージを受けたりするなどの問題も解消することが可能となる。   The structure of FIG. 13 can also prevent the periphery of the gate electrode 24 from being filled with a high dielectric constant plastic during mounting. Therefore, increase in parasitic capacitance can be reduced, and problems such as internal stress generated in the high-frequency element and mechanical damage to the high-frequency element can be solved.

実施の形態3.
図14は、本実施の形態における半導体装置の断面図である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment.

図14において、半導体基板としてのGaAs基板31の上には、ドレイン電極33と、ゲート電極34を挟んでドレイン電極33と対向する位置に設けられたソース電極32とが形成されている。また、ソース電極32、ドレイン電極33およびゲート電極34を埋め込むようにして、GaAs基板31の上には保護膜35が形成されている。   In FIG. 14, a drain electrode 33 and a source electrode 32 provided at a position facing the drain electrode 33 across the gate electrode 34 are formed on a GaAs substrate 31 as a semiconductor substrate. A protective film 35 is formed on the GaAs substrate 31 so as to bury the source electrode 32, the drain electrode 33 and the gate electrode 34.

ゲート電極34はマッシュルームゲートであり、GaAs基板31に接する基部34aと、基部34aの上に形成されて電流方向の寸法が基部34aより大きい傘部34bとを有する。これにより、ゲート電極の抵抗を低減しつつゲート長を縮小化することが可能となる。   The gate electrode 34 is a mushroom gate, and has a base portion 34a that is in contact with the GaAs substrate 31 and an umbrella portion 34b that is formed on the base portion 34a and has a dimension in the current direction larger than that of the base portion 34a. This makes it possible to reduce the gate length while reducing the resistance of the gate electrode.

本実施の形態においては、ゲート電極34の傘部34bとGaAs基板31との間に空洞部36が設けられていることを特徴としている。このような構造とすることによって、寄生容量の増大を抑制することが可能となる。   The present embodiment is characterized in that a cavity portion 36 is provided between the umbrella portion 34 b of the gate electrode 34 and the GaAs substrate 31. With such a structure, an increase in parasitic capacitance can be suppressed.

図15〜図20は、本実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図である。尚、これらの図において、図14と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。   15 to 20 are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. In these drawings, the same reference numerals as those in FIG. 14 indicate the same parts.

まず、図15に示すように、GaAs基板31の活性領域上に、ソース電極32およびドレイン電極33を形成した後、第1のレジスト膜37および第2のレジスト膜38をこの順に形成する。ここで、第2のレジスト膜38は、第1のレジスト膜37より大きい膜厚で形成する。第2のレジスト膜38の膜厚を大きくするのは、ゲート電極34の断面積を大きくするためである。一方、第1のレジスト膜37の膜厚を小さくするのは、基部34aが電流方向に対して垂直方向に長くなると、傘部34bに近い部分における基部34aが細くなって歩留まりが低下するからである。尚、GaAs基板31は、半絶縁性のGaAs基板、i型InGaAs基板、n型AlGaAs基板およびn型GaAs基板がこの順に積層された基板とすることができる。 First, as shown in FIG. 15, after forming the source electrode 32 and the drain electrode 33 on the active region of the GaAs substrate 31, a first resist film 37 and a second resist film 38 are formed in this order. Here, the second resist film 38 is formed with a thickness larger than that of the first resist film 37. The reason for increasing the thickness of the second resist film 38 is to increase the cross-sectional area of the gate electrode 34. On the other hand, the reason why the film thickness of the first resist film 37 is reduced is that when the base portion 34a becomes longer in the direction perpendicular to the current direction, the base portion 34a near the umbrella portion 34b becomes thinner and the yield decreases. is there. The GaAs substrate 31 can be a substrate in which a semi-insulating GaAs substrate, an i-type InGaAs substrate, an n-type AlGaAs substrate, and an n + -type GaAs substrate are stacked in this order.

次に、第2のレジスト膜38をパターニングして、ソース電極32とドレイン電極33によって挟まれた部分(詳しくは、ゲート電極34を形成する部分)に、第1のレジスト膜37に至る第1の開口部39を形成する(図16)。   Next, the second resist film 38 is patterned, and the first resist film 37 that reaches the first resist film 37 is sandwiched between the source electrode 32 and the drain electrode 33 (specifically, a portion where the gate electrode 34 is formed). The opening 39 is formed (FIG. 16).

さらに、電子ビーム露光などを用いて第1のレジスト膜37をパターニングし、第1のレジスト膜37の平面で見て第1の開口部39と重なる位置(詳しくは、ゲート電極34の基部34aを形成する位置)に、GaAs基板31に至る第2の開口部40を形成する(図17)。ここで、第2の開口部40の電流方向の寸法(図17で横方向の寸法)は、第1の開口部39より小さいものとし、具体的には、基部34aの電流方向の寸法に対応する値に設定する。   Further, the first resist film 37 is patterned using electron beam exposure or the like, and overlaps with the first opening 39 as viewed in the plane of the first resist film 37 (specifically, the base 34a of the gate electrode 34 is formed). A second opening 40 that reaches the GaAs substrate 31 is formed at a position where it is to be formed (FIG. 17). Here, the dimension of the second opening 40 in the current direction (the dimension in the horizontal direction in FIG. 17) is smaller than that of the first opening 39, and specifically corresponds to the dimension of the base 34a in the current direction. Set to the value you want.

次に、クエン酸などを用いてGaAs基板31を選択的にエッチングし、図18に示すように凹部(リセス)41を形成する。凹部41は、本実施の形態における空洞部36が形成される部分に対応する。   Next, the GaAs substrate 31 is selectively etched using citric acid or the like to form recesses (recesses) 41 as shown in FIG. The concave portion 41 corresponds to a portion where the hollow portion 36 is formed in the present embodiment.

次いで、TiおよびAlなどの金属を蒸着すると、第2のレジスト膜38の上、第1の開口部39および第2の開口部40に金属が堆積して金属膜42を形成する(図19)。ここで、第1の開口部39の寸法は第2の開口部40の寸法より大きいので、ゲート電極34の基部34aおよび傘部34bを同時に形成して、マッシュルームゲートとすることができる。   Next, when a metal such as Ti and Al is vapor-deposited, the metal is deposited on the first opening 39 and the second opening 40 on the second resist film 38 to form a metal film 42 (FIG. 19). . Here, since the dimension of the first opening 39 is larger than the dimension of the second opening 40, the base part 34a and the umbrella part 34b of the gate electrode 34 can be formed simultaneously to form a mushroom gate.

最後に、不要の金属膜42、第2のレジスト膜38および第1のレジスト膜37をリフトオフ法によって除去することによって、図20に示す構造が得られる。   Finally, the unnecessary metal film 42, the second resist film 38, and the first resist film 37 are removed by a lift-off method to obtain the structure shown in FIG.

その後、GaAs基板31の上に、ソース電極32、ドレイン電極33およびゲート電極34を埋め込むようにして、保護膜35(例えば、ネガ型のポリイミド膜などの感光性材料膜)を形成する。保護膜35は、半導体装置の表面を物理的に保護するとともに、耐湿性を高める働きをも有している。   Thereafter, a protective film 35 (for example, a photosensitive material film such as a negative polyimide film) is formed on the GaAs substrate 31 so as to bury the source electrode 32, the drain electrode 33, and the gate electrode. The protective film 35 physically protects the surface of the semiconductor device and also has a function of improving moisture resistance.

次いで、所定の波長の光によって保護膜35を露光すると、傘部34bの下部を除いて保護膜35は硬化し現像液に不溶となる。次いで、現像処理を行うと、未硬化の傘部34bの下部が現像液に溶解して除去されて、GaAs基板31と傘部34bとの間に空洞部36が形成される(図14)。   Next, when the protective film 35 is exposed with light of a predetermined wavelength, the protective film 35 is cured except for the lower part of the umbrella part 34b and becomes insoluble in the developer. Next, when development processing is performed, the lower portion of the uncured umbrella portion 34b is dissolved and removed in the developer, and a cavity portion 36 is formed between the GaAs substrate 31 and the umbrella portion 34b (FIG. 14).

本実施の形態によれば、マッシュルームゲートの形状を利用してゲート電極の周囲に空洞部を形成するので、寄生容量の増大を抑制可能な半導体装置を簡便に製造することができる。   According to the present embodiment, since the cavity is formed around the gate electrode using the shape of the mushroom gate, a semiconductor device capable of suppressing an increase in parasitic capacitance can be easily manufactured.

実施の形態1における半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。2A and 2B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, in which FIG. 1A is a plan view, and FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図である。7 is an explanatory diagram of the method of manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。2A and 2B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, in which FIG. 1A is a plan view, and FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。2A and 2B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, in which FIG. 1A is a plan view, and FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。2A and 2B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, in which FIG. 1A is a plan view, and FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´線に沿う断面図である。2A and 2B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment, in which FIG. 1A is a plan view, and FIG. 実施の形態1における他の半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of another semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態2における半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device in the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31 GaAs基板
2 第1のソース電極
2´ 第2のソース電極
22,32 ソース電極
3,23,33 ドレイン電極
4,24,34 ゲート電極
5 エアブリッジ
6,26,35 保護膜
7,29,36 空洞部
8 開口部
9 金属
10 第1のレジスト膜
11 メッキ下地膜
12 第2のレジスト膜
13 Auメッキ層
14 第1の開口部
15 第2の開口部
16 第3のレジスト膜
25a 第1の延出部
25b 第2の延出部
27 溝部
28 絶縁物
34a 基部
35b 傘部
37 第1のレジスト膜
38 第2のレジスト膜
39 第1の開口部
40 第2の開口部
41 凹部
42 金属膜
1, 21, 31 GaAs substrate 2 First source electrode 2 ′ Second source electrode 22, 32 Source electrode 3, 23, 33 Drain electrode 4, 24, 34 Gate electrode 5 Air bridge 6, 26, 35 Protective film 7 , 29, 36 Cavity 8 Opening 9 Metal 10 First resist film 11 Plating underlayer 12 Second resist film 13 Au plating layer 14 First opening 15 Second opening 16 Third resist film 25a First extension portion 25b Second extension portion 27 Groove portion 28 Insulator 34a Base portion 35b Umbrella portion 37 First resist film 38 Second resist film 39 First opening portion 40 Second opening portion 41 Concave portion 42 Metal film

Claims (11)

半導体基板の上に形成された複数のゲート電極を有する半導体装置であって、
前記半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、
前記ドレイン電極の両側に前記ゲート電極を挟んで配置された第1のソース電極および第2のソース電極と、
前記第1のソース電極および前記第2のソース電極を電気的に接続するエアブリッジとを備え、
前記ゲート電極と前記エアブリッジとの間は中空となっていて、
前記エアブリッジには、平面で見て前記ゲート電極と重ならない領域に開口部が設けられており、該開口部が金属で塞がれていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a plurality of gate electrodes formed on a semiconductor substrate,
A drain electrode formed on the semiconductor substrate;
A first source electrode and a second source electrode disposed on both sides of the drain electrode with the gate electrode interposed therebetween;
An air bridge that electrically connects the first source electrode and the second source electrode;
Between the gate electrode and the air bridge is hollow,
The air bridge is provided with an opening in a region that does not overlap with the gate electrode when seen in a plan view, and the opening is closed with a metal.
前記ゲート電極と重ならない領域は、前記第1のソース電極と前記ドレイン電極によって挟まれた部分と、前記第2のソース電極と前記ドレイン電極によって挟まれた部分と重なる領域以外の領域である請求項1に記載の半導体装置。   The region that does not overlap with the gate electrode is a region other than a region that overlaps with a portion sandwiched between the first source electrode and the drain electrode and a portion sandwiched between the second source electrode and the drain electrode. Item 14. The semiconductor device according to Item 1. 前記開口部は、前記第1のソース電極および前記第2のソース電極の上方に設けられている請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the opening is provided above the first source electrode and the second source electrode. 前記開口部は、前記ドレイン電極の上方に設けられている請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the opening is provided above the drain electrode. 半導体基板の上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、
前記ゲート電極を挟んで前記ドレイン電極と対向する位置に設けられたソース電極と、
前記ドレイン電極から前記ソース電極に向かって延びる第1の延出部と、
前記ソース電極から前記ドレイン電極に向かって延びるとともに、前記第1の延出部と溝部を挟んで対向する第2の延出部とを備え、
前記溝部は、平面で見て前記ゲート電極と重ならない領域に設けられているとともに、前記溝部が絶縁物で塞がれていることを特徴とする半導体装置。
A gate electrode formed on a semiconductor substrate;
A drain electrode formed on the semiconductor substrate;
A source electrode provided at a position facing the drain electrode across the gate electrode;
A first extension extending from the drain electrode toward the source electrode;
A second extension part extending from the source electrode toward the drain electrode and facing the first extension part across the groove;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove is provided in a region that does not overlap with the gate electrode when viewed in plan, and the groove is closed with an insulator.
前記溝部は、前記ソース電極の上方に設けられている請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the groove is provided above the source electrode. 前記溝部は、前記ドレイン電極の上方に設けられている請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the groove is provided above the drain electrode. 半導体基板の上に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板の上に形成されたドレイン電極と、
前記ゲート電極を挟んで前記ドレイン電極と対向する位置に設けられたソース電極と、
前記ゲート電極、前記ドレイン電極および前記ソース電極を埋め込むようにして前記半導体基板の上に形成された保護膜とを備え、
前記ゲート電極は、前記半導体基板に接する基部と、該基部の上に形成されて電流方向の寸法が該基部より大きい傘部とを有するマッシュルームゲートであり、
前記半導体基板と前記傘部との間に空洞部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
A gate electrode formed on a semiconductor substrate;
A drain electrode formed on the semiconductor substrate;
A source electrode provided at a position facing the drain electrode across the gate electrode;
A protective film formed on the semiconductor substrate so as to embed the gate electrode, the drain electrode and the source electrode;
The gate electrode is a mushroom gate having a base portion in contact with the semiconductor substrate and an umbrella portion formed on the base portion and having a dimension in a current direction larger than the base portion,
A semiconductor device, wherein a cavity is provided between the semiconductor substrate and the umbrella.
半導体基板の上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板の上に、ドレイン電極と、該ドレイン電極の両側に前記ゲート電極を挟んで配置される第1のソース電極および第2のソース電極とを形成する工程と、
前記第1のソース電極と前記第2のソース電極を電気的に接続するエアブリッジを形成する工程と、
前記エアブリッジの平面で見て前記ゲート電極と重ならない領域に第1の開口部を設ける工程と、
前記第1の開口部を形成した後の前記半導体基板の全面に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の平面で見て前記第1の開口部と重なる位置に、前記第1の開口部より開口面積の大きい第2の開口部を形成する工程と、
前記第2の開口部を形成した後の前記半導体基板の全面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の平面で見て前記第1の開口部および前記第2の開口部と重なる位置に、前記第2の開口部より開口面積の大きい第3の開口部を形成する工程と、
前記第3の開口部を形成した後の前記レジスト膜の上に金属を堆積し、前記第1の開口部を該金属で塞ぐ工程と、
前記レジスト膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a drain electrode on the semiconductor substrate, and a first source electrode and a second source electrode disposed on both sides of the drain electrode with the gate electrode interposed therebetween;
Forming an air bridge that electrically connects the first source electrode and the second source electrode;
Providing a first opening in a region that does not overlap the gate electrode when viewed in the plane of the air bridge;
Forming a protective film on the entire surface of the semiconductor substrate after forming the first opening;
Forming a second opening having a larger opening area than the first opening at a position overlapping with the first opening as viewed in the plane of the protective film;
Forming a resist film on the entire surface of the semiconductor substrate after forming the second opening;
Forming a third opening having an opening area larger than that of the second opening at a position overlapping the first opening and the second opening as viewed in the plane of the resist film;
Depositing a metal on the resist film after forming the third opening, and closing the first opening with the metal;
And a step of removing the resist film.
前記エアブリッジを形成する工程は、
前記半導体基板の上に、前記ゲート電極、前記ドレイン電極、前記第1のソース電極および前記第2のソース電極を埋め込むようにして第1のレジスト膜を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜に、前記第1のソース電極と前記第2のソース電極に至る開口部を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜と、前記開口部から露出した前記第1のソース電極および前記第2のソース電極との上にメッキ下地膜を形成する工程と、
前記メッキ下地膜上の前記エアブリッジを形成する領域以外の領域を第2のレジスト膜で被覆する工程と、
電界メッキ法により露出している前記メッキ下地膜の上に金属層を形成する工程と、
前記第2のレジスト膜を除去する工程と、
露出した前記メッキ下地膜を除去する工程と、
前記第1のレジスト膜を除去する工程とを有する請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the air bridge includes:
Forming a first resist film on the semiconductor substrate so as to bury the gate electrode, the drain electrode, the first source electrode, and the second source electrode;
Forming an opening reaching the first source electrode and the second source electrode in the first resist film;
Forming a plating base film on the first resist film and the first source electrode and the second source electrode exposed from the opening;
Coating a region other than a region for forming the air bridge on the plating base film with a second resist film;
Forming a metal layer on the plating base film exposed by electroplating;
Removing the second resist film;
Removing the exposed plating underlayer; and
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of removing the first resist film.
半導体基板の上に、ドレイン電極およびソース電極を形成する工程と、
前記半導体基板の上に、前記ドレイン電極および前記ソース電極を被覆する第1のレジスト膜を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜の上に第2のレジスト膜を形成する工程と、
前記第2のレジスト膜の前記ドレイン電極と前記ソース電極によって挟まれた部分に、前記第1のレジスト膜に至る第1の開口部を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜の平面で見て前記第1の開口部と重なる位置に、前記半導体基板に至り且つ電流方向の寸法が前記第1の開口部より小さい第2の開口部を形成する工程と、
前記第2の開口部を介して前記半導体基板を選択的にエッチングし、前記半導体基板に凹部を形成する工程と、
前記第2のレジスト膜、前記第1の開口部および前記第2の開口部に金属を堆積する工程と、
リフトオフ法により、前記金属膜、前記第2のレジスト膜および前記第1のレジスト膜を除去して、前記半導体基板に接する基部と、該基部の上に形成されて電流方向の寸法が該基部より大きい傘部とを有するゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板の上に、前記ドレイン電極、前記ソース電極および前記ゲート電極を埋め込むようにして保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を露光する工程と、
現像処理によって未硬化の前記保護膜を除去し、前記半導体基板と前記傘部との間に空洞部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a drain electrode and a source electrode on a semiconductor substrate;
Forming a first resist film covering the drain electrode and the source electrode on the semiconductor substrate;
Forming a second resist film on the first resist film;
Forming a first opening reaching the first resist film in a portion sandwiched between the drain electrode and the source electrode of the second resist film;
Forming a second opening that reaches the semiconductor substrate and has a smaller dimension in the current direction than the first opening at a position overlapping the first opening as viewed in the plane of the first resist film; When,
Selectively etching the semiconductor substrate through the second opening to form a recess in the semiconductor substrate;
Depositing metal on the second resist film, the first opening, and the second opening;
The metal film, the second resist film, and the first resist film are removed by a lift-off method, and a base that is in contact with the semiconductor substrate and a dimension in the current direction that is formed on the base are larger than the base. Forming a gate electrode having a large umbrella portion;
Forming a protective film on the semiconductor substrate so as to bury the drain electrode, the source electrode, and the gate electrode;
Exposing the protective film;
And a step of removing the uncured protective film by a development process and forming a cavity between the semiconductor substrate and the umbrella.
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