JP2523985B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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晋一 坂本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にGaAs
電界効果トランジスタ(FET),高電子移動度トランジ
スタ(HEMT)等のゲート電極を形成する方法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
一般に高周波電界効果トランジスタの高性能化のため
にはゲート長(Lg)の短縮,ゲート抵抗(Rg)の減少が
求められている。このため、ゲート電極の下部側を細く
上部側を広くした、いわゆるT形ゲート構造が考案され
ている。また、高耐圧の要求からゲートリセス構造も同
時に採用した構造が求められているが、その構造は困難
である。このため、ゲートリセス内にSiNまたはSiONの
スペーサ層を用いたT形ゲート化が試みられている。
第2図(a)〜(f)は従来の方法による、ゲートリ
セス内にT形ゲート電極を形成する工程を示す工程断面
図である。図において、1は基板、2は活性層、3はソ
ース電極、4はドレイン電極、5はゲート電極、6,12は
SiNまたはSiONのスペーサ層、6′,12′はSiNまたはSiO
Nのスペーサ層の残り、7,11はレジスト、9はゲートリ
セスである。
次に、従来方法による工程の説明を行う。
まず半導体基板1上に成長された活性層2上にソース
電極3およびドレイン電極4を形成し、ウェハ全面にSi
NまたはSiONのスペーサ層6を形成する。その後、ゲー
トリセス形成用レジストパターン7をマスターに前記ス
ペーサ層6をエッチング除去する(第2図(a))。次
に、前記開孔されたスペーサ層6をマスクとして活性層
2をエッチングし、ゲートリセス9を形成し(第2図
(b))、レジスト7を除去した後、ゲートリセス9が
埋まるようにSiNまたはSiONのスペーサ層12を形成する
(第2図(c))。ドライエッチングでスペーサ層12の
厚み分を除去すると、段差部にスペーサ層12の残り12′
が、ゲートリセス9の両隅に残る(第2図(d))。次
いで、ゲートリセス9部以外の部分にゲート電極形成用
レジストパターン11を形成し、ゲート電極用金属5,5′
を蒸着で形成する(第2図(e))。最後に、リフトオ
フ法により不要金属5′及びレジスト11を除去し、その
後ドライエッチングによりスペーサ層を除去してT形ゲ
ート電極5を得て、FET構造を形成する(第2図
(f))。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来、ゲートリセス構造でT形ゲートを形成するには
第2図のような工程で行われていたので、T形ゲート形
成後にスペーサ層12の残り12′がゲートリセス9内に残
り、ゲート電極とGaAs活性層の間のSiNまたはSiON等の
誘電体膜による寄生容量が増加してFET等の高周波特性
を損ね、ゲート長短縮の効果を低減するという問題点が
あった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、ゲートリセス内に残存量が形成されるこ
となく、ゲート長の短縮とゲート抵抗の減少が可能な半
導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエ
ハの一方の主面上にソース・ドレイン電極を形成する工
程と、該ソース・ドレイン電極を形成した側の主面全面
にSiNまたはSiONからなり上層の方が下層よりエッチン
グレートが遅い2層のスペーサ層を形成する工程と、前
記スペーサ層上にゲートリセス形成用のレジストパター
ンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクと
してエッチングを行うことにより2段のゲートリセスの
形成する工程と、前記レジストパターンを除去した後に
ダミー電極形成用の金属を蒸着する工程と、前記ゲート
リセス内を充填するとともに前記ダミー電極形成用の金
属上においては上部が下部より広く前記ゲートリセス形
成用のレジストパターンより開孔幅が広いゲート電極形
成用のレジストパターンを形成する工程と、前記ゲート
リセス内において前記ダミー電極形成用の金属上に存在
する前記レジストパターンを除去した後に前記ゲート電
極形成用のレジストパターンをマスクとして前記蒸着金
属および前記スペーサ層を除去する工程と、前記ゲート
電極形成用のレジストパターンを薄化した後にゲート電
極形成用の金属を蒸着する工程と、前記蒸着されたゲー
ト電極形成用の金属の不要部分をリフトオフした後にド
ライエッチングを行うことによりゲート電極周囲の前記
蒸着金属および前記スペーサ層を除去してゲート電極を
完成させる工程とを含み、電界効果トランジスタを製造
するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、上述のように、上層の方が下層
よりエッチングレートが遅い2層のスペーサ層を形成す
るようにしたので、この上に形成されるマスクを用いて
半導体ウエハをエッチングして形成されるリセスの構造
が制御され、これが2段になる。また、蒸着金属および
スペーサ層を除去した後にゲート電極形成用のレジスト
パターンを薄化するようにしたので、リセス内に存在す
るレジストが薄化され、これを用いて形成されるゲート
電極の橋脚部分が短くなる。さらに、ゲート電極形成用
のレジストパターンを上部が下部より広くなるように形
成しているので、ゲート電極を形成した後にドライエッ
チングを行うことによりゲート電極周囲の前記蒸着金属
および前記スペーサ層が除去される。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図(a)〜(h)は本発明の実施例による半導体
装置の製造方法を示す工程断面図であり、図において、
1は基板、2は活性層、3はソース電極、4はドレイン
電極、5はゲート電極、6はSiNまたはSiONのスペーサ
層、10はこのスペーサ層6よりエッチングレートの遅い
SiNまたはSiONのスペーサ層、7,11はレジスト、8はダ
ミーゲート形成用蒸着金属、9はゲートリセスである。
次に、この実施例による製造工程の説明を行う。
まず、半導体基板1上に成長された活性層2上にソー
ス電極3およびドレイン電極4を形成し、ウェハ全面に
SiNまたはSiONのスペーサ層6およびこれよりエッチン
グレートの遅いスペーサ層10をその上側に形成する(第
1図(a))。その後、スペーサ層6,10の加工用レジス
トパターン7を形成し、このレジストパターン7をマス
クに前記スペーサ層6,10をエッチング除去し、スペーサ
層10のサイドエッチングおよびGaAs基板のエッチングを
行って任意の形状のゲートリセス9を得る(第1図
(b))。その後、レジストパターン7を除去し、ウェ
ハ全面にダミーゲート形成用蒸着金属8を蒸着する(第
1図(c))。
ウェハ全面にレジスト11を塗布し、ゲートリセス9を
埋め戻しゲート電極形成用レジストパターン11を形成す
る。この時、蒸着金属8をマスクとしてゲートリセス内
のレジスト11を開孔する(第1図(d))。そして、レ
ジストパターン11をマスクとして蒸着金属8および前記
スペーサ層6,10をエッチング除去し、さらに、レジスト
11のエッチングバックを行い、酸素アッシング等により
ゲートリセス内レジストの薄膜化を行い、段差状に該レ
ジストを残す(第1図(e))。次いで、ゲート電極用
金属を蒸着し(第1図(f))、リフトオフ法により不
要金属5′およびレジスト11を除去する(第1図
(g))。最後にドライエッチングにより蒸着金属8及
びスペーサ層6,10を除去してT形ゲート電極5を得て、
FET構造を形成する(第1図(h))。
このように本実施例では、ゲートリセスを、誘電体層
を用いないでレジストを用いて埋め戻したので、リセス
構造でのT形ゲートの寄生容量の増加を抑制し、ゲート
長短縮とゲート抵抗の減少ができる。
また、上記実施例では、スペーサ層を2層にしたので
ゲートリセスが2段に形成され、ゲート抵抗の増加を抑
制し、耐圧を向上することができ、かつ、酸素アッシン
グ等によるゲートリセス内のレジストの薄膜化を行った
ので、橋脚部分、すなわちT形電極の下部電極を短くで
き、下部電極と上部電極の接続を容易にすることができ
る。
〔発明の効果〕 以上のように、この発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、半導体ウエハの一方の主面上にソース・ドレ
イン電極を形成する工程と、該ソース・ドレイン電極を
形成した側の主面全面にSiNまたはSiONからなり上層の
方が下層よりエッチングレートが遅い2層のスペーサ層
を形成する工程と、前記スペーサ層上にゲートリセス形
成用のレジストパターンを形成する工程と、前記レジス
トパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより
2段のゲートリセスの形成する工程と、前記レジストパ
ターンを除去した後にダミー電極形成用の金属を蒸着す
る工程と、前記ゲートリセス内を充填するとともに前記
ダミー電極形成用の金属上においては上部が下部より広
く前記ゲートリセス形成用のレジストパターンより開孔
幅が広いゲート電極形成用のレジストパターンを形成す
る工程と、前記ゲートリセス内において前記ダミー電極
形成用の金属上に存在する前記レジストパターンを除去
した後に前記ゲート電極形成用のレジストパターンをマ
スクとして前記蒸着金属および前記スペーサ層を除去す
る工程と、前記ゲート電極形成用のレジストパターンを
薄化した後にゲート電極形成用の金属を蒸着する工程
と、前記蒸着されたゲート電極形成用の金属の不要部分
をリフトオフした後にドライエッチングを行うことによ
りゲート電極周囲の前記蒸着金属および前記スペーサ層
を除去してゲート電極を完成させる工程とを含み、電界
効果トランジスタを製造するようにしたので、ゲート電
極直下の誘電体膜が存在せず、リセス構造でのT形ゲー
トで寄生容量の増加を抑制して、高耐圧でゲート長短と
ゲート抵抗の減少ができ、下部電極と上部電極の接続を
容易にすることができるので、高周波領域で高性能な電
界効果トランジスタの製造方法を得ることができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例による半導体装置の製造方法
を示す工程断面図、第2図は従来の半導体装置の製造方
法を示す工程断面図である。 図において、1は基板、2は活性層、3はソース電極、
4はドレイン電極、5はゲート電極、6,10はSiNまたはS
iONのスペーサ層、7,11はレジスト、8はダミーゲート
形成用蒸着金属、9はゲートリセスである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウエハの一方の主面上にソース・ド
    レイン電極を形成する工程と、 該ソース・ドレイン電極を形成した側の主面全面にSiN
    またはSiONからなり上層の方が下層よりエッチングレー
    トが遅い2層のスペーサ層を形成する工程と、 前記スペーサ層上にゲートリセス形成用のレジストパタ
    ーンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う
    ことにより2段のゲートリセスの形成する工程と、 前記レジストパターンを除去した後にダミー電極形成用
    の金属を蒸着する工程と、 前記ゲートリセス内を充填するとともに前記ダミー電極
    形成用の金属上においては上部が下部より広く前記ゲー
    トリセス形成用のレジストパターンより開孔幅が広いゲ
    ート電極形成用のレジストパターンを形成する工程と、 前記ゲートリセス内において前記ダミー電極形成用の金
    属上に存在する前記レジストパターンを除去した後に前
    記ゲート電極形成用のレジストパターンをマスクとして
    前記蒸着金属および前記スペーサ層を除去する工程と、 前記ゲート電極形成用のレジストパターンを薄化した後
    にゲート電極形成用の金属を蒸着する工程と、 前記蒸着されたゲート電極形成用の金属の不要部分をリ
    フトオフした後にドライエッチングを行うことによりゲ
    ート電極周囲の前記蒸着金属および前記スペーサ層を除
    去してゲート電極を完成させる工程とを含み、 電界効果トランジスタを製造することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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JP2940387B2 (ja) * 1994-02-22 1999-08-25 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
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