JP2643812B2 - 電界効果型トランジスタのゲート電極形成方法 - Google Patents

電界効果型トランジスタのゲート電極形成方法

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JP2643812B2 JP5326672A JP32667293A JP2643812B2 JP 2643812 B2 JP2643812 B2 JP 2643812B2 JP 5326672 A JP5326672 A JP 5326672A JP 32667293 A JP32667293 A JP 32667293A JP 2643812 B2 JP2643812 B2 JP 2643812B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果型トランジス
タのゲート電極形成方法に関し、特に微細かつ低寄生抵
抗であり、しかも形状の均一性が良い電界効果型トラン
ジスタのゲート電極の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】GaAsなどの化合物半導体を用いた電
界効果型トランジスタ(FET)では、ゲート長の短縮
と、ゲート抵抗の低減の両立を図ることが、高周波特性
の向上に最も効果的である。
【0003】従来では、この両立を実現するために、例
えば1987年、アイ・イー・イー・イー・トランザク
ションズ・オン・エレクトロン・デバイス(IEEE
Trans. on Elect. Dev.)、Vo
l.ED−34、No.4、1987, P753にある
ように、多層レジスト膜の感度差を利用して、電子ビー
ム露光でレジスト膜の断面をT字型に加工し、蒸着とリ
フトオフ工程を行って、T型構造(または、マッシュル
ーム型構造と呼ばれる)のゲート電極を形成する方法が
記載されている。また、その他の方法としては、例えば
特開昭61−8976号公報にあるように、異方性ドラ
イエッチングにより誘電体膜の開孔内に内側壁を形成
し、下地金属膜を形成した後に、開孔部以外の領域をレ
ジストで覆って、電解金メッキにて金属形成を行い、T
型構造のゲート電極を形成する方法が記載されている。
【0004】ここで、先述の多層レジスト膜によるゲー
ト電極形成方法について、図5の工程断面図を用いて、
説明する。
【0005】まず、化合物半導体よりなる動作層501
上に第1の低感度なレジスト膜502を形成し、その上
に第1のレジスト膜に比べ、高感度な感度特性を持つ第
2のレジスト膜503を形成する。次に、このレジスト
膜を電子線504により描画する(図5(a))。次
に、この描画された第1、第2レジスト膜を同時に現像
し、断面がT型形状の開口を持つレジストパターン50
5を得る(図5(b))。最後に、この開口されたレジ
スト膜を利用して金属を蒸着して、リフトオフし、T型
形状のゲート電極506を形成する(図5(c))。
【0006】次に、後述の電解金メッキによるゲート電
極形成方法について、図6の工程断面図を用いて説明す
る。
【0007】まず、化合物半導体よりなる動作層601
上に第1の誘電体膜602を形成し、光学露光法を用い
てフォトレジスト(PR)603をパターンニングした
後、ドライエッチングにて開孔604を形成する(図6
(a))。次に、PR603を除去し、開孔604を含
めた全面に、第2の誘電体膜605を形成する(図6
(b))。次に、第2の誘電体膜605の異方性ドライ
エッチングを行い、開孔604内に側壁606を形成す
る(図6(c))。次に、全面にチタン・金などの金属
膜607を形成し、さらに光学露光法により開孔604
上に開口を持つPRパターン608を形成した後、電解
金メッキを施す(図6(d))。最後に、PRパターン
608、及びその下の金属膜607を除去してT型形状
のゲート電極610を形成する(図6(e))。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の多層レジスト膜
を用いたゲート電極形成方法では、ゲート金属を上方よ
り全面に蒸着しているため、レジスト開口部の端や側面
にも金属が付着し、開孔内に対して陰を作る。従って、
ゲート電極の下の部分に蒸着金属が十分入り込まず、ゲ
ート電極中に鬆が入ったり、電極の下の部分と広がった
上の部分とが繋がらず断線するといった問題が発生して
いた(図7(a))。
【0009】また、電解金メッキを用いたゲート電極形
成方法では、微細な誘電体膜の開孔部と、T型構造の電
極の上の部分を、光学露光による目合わせで位置決めし
ているため、ゲート電極の下の部分と広がった上の部分
との位置関係がウェハー面内でばらつくという問題があ
った。このことは、各素子の寄生容量にばらつきを与え
たり、T型構造のゲート電極を利用して自己整合的にオ
ーミック電極を形成する場合、ソース抵抗にばらつきを
与えたりし、均一な特性を持つ素子を形成すること妨げ
ていた(図7(b))。
【0010】以上何れの形成方法を用いても、微細かつ
低寄生抵抗であり、しかも形状の均一性が良いゲート電
極を形成することは困難であった。
【0011】本発明の目的は、このような従来の問題を
解決し、低寄生抵抗で、微細であり、しかも形状が均一
な電界効果型トランジスタのゲート電極形成方法を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果型トラ
ンジスタのゲート電極の形成方法では、動作層を有する
半導体基板上に、ゲート電極形成部位に微細な開孔を持
つ誘電体膜を形成する工程と、この誘電体膜上に、少な
くとも1種類以上の金属からなる第1の金属膜を形成す
る工程と、第1の金属膜の全面に有機膜を形成し、平坦
化する工程と、この有機膜をエッチングし、開孔内の有
機膜のみを残存させる工程と、この開孔内に残存した有
機膜をマスクとして、開孔内以外の第1の金属膜を除去
する工程と、開孔内に残存した有機膜を除去する工程
と、開孔内の第1の金属上に、少なくとも1種類以上の
無電解メッキにより、前記誘電体膜の厚さ以上まで、第
2の金属膜を形成する工程を少なくとも含む。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
【0014】図1(a)〜(d)及び図2(a)〜
(d)は、本発明の一実施例を示す電界効果型トランジ
スタの一連の製造工程図である。
【0015】図1(a)に示すように、動作層を有する
GaAs化合物半導体101にAuGe/Ni/Auか
らなるソース・ドレイン電極102を形成し、プラズマ
CVD法にて、約150nmのSiNX 膜103を形成
する。
【0016】次に、図1(b)に示すように、約450
nmのPMMA(ポリメチルメタクリレート)レジスト
104を形成し、電子線露光法によってゲート形成部位
を開口する。
【0017】次に、図1(c)に示すように、CF4
2 の混合ガス105を用いて、SiNX 膜103のド
ライエッチングを行い、幅約0.15μmの開孔106
を形成する。
【0018】次に、PMMAレジスト104を除去した
後、図1(d)に示すように、ゲート電極となる第1の
金属Ti107を真空蒸着法にて厚さ約30nm堆積
し、さらにレジスト108を全面に塗布し、平坦化を行
う。
【0019】次に、図2(a)に示すように、CF4
2 の混合ガス201を用いて、開孔106内にあるレ
ジスト108以外をドライエッチングで除去する。
【0020】次に、図2(b)に示すように、開孔10
6内に残存したレジスト108をマスクとして、SF6
ガス202により第1の金属Ti107をドライエッチ
ングで除去する。
【0021】次に、開孔106内に残存したレジスト1
08を除去し、図2(c)に示すように、無電解白金メ
ッキにより、開孔106内の第1の金属Ti107に選
択的にPt膜203を形成し、さらに無電解金メッキに
より、形成したPt膜203上に選択的にAu膜204
を形成し、第2の金属膜を完成する。
【0022】この時、無電解メッキによる金属成長は、
全ての方向に対して均一である。従って、第1の金属T
i107、第2の金属のPt膜203及びAu膜204
の合計膜厚が、SiNX 膜103の膜厚よりも厚けれ
ば、ゲート金属はSiNX 膜103上で横に張り出し、
自動的にT型構造となる。
【0023】最後に、図2(d)に示すように、SiN
X 膜103上で横に張り出した第2の金属をマスクとし
て、CF4 ガスにてSiNX 膜103をドライエッチン
グにて除去し、本実施例の電界効果型トランジスタのゲ
ート電極を完成する。
【0024】次に、本発明の第2の実施例について図面
を参照して詳細に説明する。
【0025】図3(a)〜(d)及び図4(a)〜
(e)は、本発明の別の実施例を示す電界効果型トラン
ジスタの一連の製造工程図である。
【0026】まず図3(a)に示すように、動作層を有
するGaAs化合物半導体301上に、熱CVD法にて
厚さ約300nmのSiO2 膜302を形成し、光学露
光法を用いてフォトレジスト膜303をパターンニング
する。
【0027】次に、図3(b)に示すように、CF4
ス304を用いてSiO2 膜302のドライエッチング
を行い、幅約0.5μmの開孔305を形成する。
【0028】次に、フォトレジスト膜303を除去した
後、図3(c)に示すように、熱CVD法にて約200
nmのSiO2 膜306形成する。
【0029】次に、図3(d)に示すように、CF4
ス307を用いてSiO2 膜306の異方性ドライエッ
チングを行い、開孔305内に側壁(厚さ約150n
m)を形成する。
【0030】次に、図4(a)に示すように、第1の金
属として、WSi膜401とAu膜402をスパッタ法
にてそれぞれ約35nm、約15nmの厚さだけ堆積
し、さらに、レジスト403を塗布して平坦化する。
【0031】次に、図4(b)に示すように、CF4
2 の混合ガス404を用いて、開孔305内にあるレ
ジスト403以外をドライエッチングで除去する。
【0032】次に、図4(c)に示すように、開孔30
5内に残存したレジスト403をマスクとして、Arガ
スを用いたスパッタエッチングでAu膜402を除去
し、さらにSF6 ガス405を用いた反応性ドライエッ
チングでWSi膜401を除去する。
【0033】次に、開孔305内に残存したレジスト4
03を除去し、図4(d)に示すように、無電解金メッ
キにより、開孔305内のAu膜402上に、選択的に
Au膜406を形成し、第2の金属膜を完成する。
【0034】この時、無電解金メッキによる金属成長
は、全ての方向に対して均一であるため、第1の金属の
WSi膜401およびAu膜402と、第2の金属のA
u膜406との合計膜厚を、SiO2 膜302の膜厚よ
りも厚くすれば、ゲート金属はSiO2 膜302上で横
に張り出し、自動的にT型構造となる。
【0035】最後に、図4(i)に示すように、SiO
2 膜302上で横に張り出したAu膜406をマスクと
して、CF4 ガスにてSiO2 膜302をドライエッチ
ングにて除去し、さらにAu/Ge/Niのオーミック
金属407を蒸着して、本発明の電界効果型トランジス
タのゲート電極を完成する。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、ゲート金属の大部分をT型構造の微細な下の部分か
ら成長させているため、電極内に鬆や断線が発生しな
い。また、本発明の方法では、ゲート電極が無電解メッ
キ成長により自動的にT型構造となるため、光学露光法
などによる目合わせが必要無く、ゲート形状のウェハー
面内均一性が著しく向上する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の電界効果型トランジスタの
製造工程を示す要素工程図である。
【図2】本発明の実施例1の電界効果型トランジスタの
製造工程を示す要素工程図である。
【図3】本発明の実施例2の電界効果型トランジスタの
製造工程を示す要素工程図である。
【図4】本発明の実施例2の電界効果型トランジスタの
製造工程を示す要素工程図である。
【図5】従来例の電界効果型トランジスタの製造工程を
示す要素工程図である。
【図6】他の従来例の電界効果型トランジスタの製造工
程を示す要素工程図である。
【図7】従来例の問題点を示す工程断面図である。
【符号の説明】
101 動作層を有するGaAs化合物半導体 102 ソース・ドレイン電極 103 SiNX 膜 104 PMMAレジスト 105 CF4 とH2 の混合ガス 106 開孔 107 Ti 108、403 レジスト 201、404 CF4 とO2 の混合ガス 202、405 SF6 ガス 203 Pt膜 204、402、406 Au膜 301 動作層を有するGaAs化合物半導体 302、306 SiO2 膜 303、603 フォトレジスト膜 304、307 CF4 ガス 305、604 開孔 401 WSi膜 407 オーミック金属 501 化合物半導体よりなる動作層 502 第1のレジスト膜 503 第2のレジスト膜 504 電子線 505 レジストパターン 506 ゲート電極 601 化合物半導体よりなる動作層 602 第1の誘電体膜 605 第2の誘電体膜 606 側壁 607 金属膜 608 フォトレジストパターン 609 金メッキ膜 610 ゲート電極 701 蒸着金属 702 ゲート電極の断線部分 703 位置ずれしたゲート金属

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動作層を有する半導体基板上に、ゲート電
    極形成部位に開孔を持つ誘電体膜を形成する工程と、 この開孔内を含めて、前記の誘電体膜上に、少なくとも
    1種類以上の金属からなる第1の金属膜を形成する工程
    と、 この第1の金属膜の全面に有機膜を形成し、平坦化する
    工程と、 この有機膜をエッチングし、前記開孔内にのみ有機膜を
    残存させる工程と、 この開孔内に残存した有機膜をマスクとして、開孔内以
    外の前記第1の金属膜を除去する工程と、 前記開孔内に残存した有機膜を除去する工程と、 この開孔内の第1の金属上の全面に、少なくとも1種類
    以上の無電解メッキにより、前記誘電体膜の厚さ以上ま
    で、第2の金属膜を選択的に成長することで、前記ゲー
    ト電極形成部位の開孔に対して自己整合的にT字型のゲ
    ート電極を形成する工程とを含むことを特徴とする電界
    効果型トランジスタのゲート電極形成方法。
  2. 【請求項2】 誘電体膜に形成するゲート電極形成部位
    の開孔は、 動作層を有する半導体基板上に、第1の誘電体膜を堆積
    し、開孔を形成する工程と、 この開孔内を含めて、前記第1の誘電体膜上に第2の誘
    電体膜を堆積する工程と、 この第2の誘電体膜に異方性ドライエッチングを施し、
    前記開孔の内側壁にのみ前記第2の誘電体膜を残すこと
    により、前記開孔の幅を狭める工程を含む請求項1に記
    載の電界効果型トランジスタのゲート電極形成方法。
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JP5983999B2 (ja) * 2012-06-29 2016-09-06 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4213840A (en) * 1978-11-13 1980-07-22 Avantek, Inc. Low-resistance, fine-line semiconductor device and the method for its manufacture
JPS618976A (ja) * 1984-06-23 1986-01-16 Mitsubishi Electric Corp 電界効果トランジスタのゲ−ト電極形成方法
JPS62177920A (ja) * 1986-01-31 1987-08-04 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH01253915A (ja) * 1988-04-01 1989-10-11 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH03109725A (ja) * 1989-09-25 1991-05-09 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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