JP2658860B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特に電界効果トランジスタの構造および
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置、特に高周波動作の半
導体装置の高利得化を図る為に、帰還容量の低減が試み
られている。MOSFETによる従来技術の一例を図4
を用いて説明する。半導体基板41上にゲート酸化膜4
2を介して、モリブデンシリサイドのゲート電極43が
形成されている。更にフィールド酸化膜44、絶縁酸化
膜45上にソース配線46およびゲート配線47が形成
されている。ゲート配線47の下方にはシールド板48
が酸化膜45を介して形成されており、シールド板48
は金属電極49によってソース配線46へ接続されてい
る。この構造によって、ゲート配線47と半導体基板4
1間の静電容量は、ゲート配線47とシールド板48間
の容量C1とシールド板48と半導体基板41間の容量
2が存在する。この構造の場合、帰還容量CgdとC1
比と、帰還容量CgdとC2の比との積をシールド板48
の抵抗値と相互コンダクタンスの積に等しくなるように
設計することによって入力コンダクタンスが負荷に依存
しない素子固有の値になり、負荷変動が有った場合も変
動率が小さく高利得の素子が得られる(特開昭60−2
62462号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例の構造では、シールド板48をゲート電極43と兼用
しているために、シールド板48の抵抗値はゲート電極
43の材質によって決まり、マスク設計時のマスクパタ
ーンにより所望の値に設定するか、またはイオン注入等
で材質の改変を行う必要がある。また、シールド板48
をゲート電極43と異なった金属で形成する場合には、
ゲート電極43を形成した後にシールド板を蒸着、スパ
ッタで形成し、更にリフトオフや反応性イオンエッチン
グ等の工程によりシールド板48の形成の工程が必要と
なり、工程数が増加するという欠点がある。また、従来
プロセスでは、GaAs電界効果トランジスタのT字型
ゲート構造の場合、ゲートメタルと同工程でシールド板
を形成した場合、T字型ゲート庇とGaAs基板間にシ
ールド板を設けることが出来ないという欠点がある。本
発明の目的は、高周波半導体素子の帰還容量を低減する
ためのシールド板を工程数を増やすことなく形成でき、
かつT字型ゲートの庇下にシールド板を形成することが
でき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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
では、上記目的を達成するために、半導体基板上にオー
バーハング部を有するゲート電極と、接地電極と、前記
オーバーハング部と前記半導体基板との間に形成された
絶縁膜と、前記オーバーハング部と前記半導体基板との
間に少なくとも設けられ、前記ゲート電極とは前記絶縁
膜によって絶縁され、かつ前記接地電極と接続された
属薄膜とを有することを特徴とする。またその半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜、金属薄膜およ
びフォトレジストを順次形成する工程と、次いで該金属
薄膜を反射膜として前記フォトレジストを露光・現像
し、所定のパターンを形成する工程と、次いで露呈した
金属薄膜を除去すると共に、さらにその下の絶縁膜を所
定の厚さまで除去してゲート開口を形成する工程と、次
いで前記フォトレジストを除去後、前記金属薄膜の露呈
面全面に絶縁膜を被着・形成して前記金属薄膜を絶縁膜
中に埋め込む工程とを備え、さらに前記金属薄膜を接地
電極と接続する後工程を有することを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、添付図面
を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施例に係るG
aAs電界効果トランジスタのゲート電極形成方法を示
す工程断面図である。まず、GaAs基板11上に膜厚
5000オングストロームで形成されたフィールド酸化
膜12の表面上に、タングステンシリサイド膜13をス
パッタ等の方法で膜厚1000オングストロームで形成
し、更にフィールド酸化膜12の一部をエッチングする
ためのマスクとして、フォトレジスト14aを塗布し
て、露光によりパターニングする(図1(a))。この
際、タングステンシリサイド膜13はフォトレジスト1
4a露光のための反射膜となり、パターニングサイズの
ばらつきは±0.05μm以下の精度になる。
【0006】次にパターニングした部分のタングステン
シリサイド膜13をSF6ガスでマグネトロンイオンエ
ッチングによって除去し、更にCF4またはCHF3ガス
で反応性イオンエッチングを行ってフィールド酸化膜1
2を膜厚1000オングストローム程度残して除去した
後、フォトレジスト14aを除去する(図1(b))。
【0007】次にシリコン酸化膜15を1000オング
ストロームの膜厚で成膜してタングステンシリサイド膜
13を埋め込む。次にエッチング部分の開口幅を狭くす
るため、上記のパターニングサイズより小さい開口幅に
パターニングされたフォトレジスト14bをマスクとし
て反応性イオンエッチングを行い、ゲート部分の開口を
行う(図1(c))。
【0008】この後フォトレジスト14bを除去して蒸
着あるいはスパッタでゲートメタルを被着後、フォトレ
ジストをマスクとして反応性イオンエッチングを行って
ゲート電極(ゲートメタル)16を形成する。次にフォ
トレジスト14cをマスクにソース、ドレイン電極部分
を形成する部分のシリコン酸化膜15、タングステンシ
リサイド膜13、フィールド酸化膜12をSF6ガス、
およびCH4あるいはCHF3ガスによって、マグネトロ
ンイオンエッチングあるいは反応性イオンエッチングで
エッチングする(図1(d))。
【0009】この後、ソース側のみ開口されたフォトレ
ジスト14dをマスクにして弗酸によるウェットエッチ
ングを行って、タングステンシリサイド膜13を埋め込
んでいるフィールド酸化膜12,シリコン酸化膜15を
サイドエッチングする(図1(e))。
【0010】次に、フォトレジスト14dを除去し、ソ
ース電極17およびドレイン電極18のAu−Ge−N
iを蒸着、リフトオフ法により6000オングストロー
ムの膜厚で形成する(図1(f))。
【0011】この際にドレイン側のタングステンシリサ
イド膜13は、図2にその平面図を示す様に、ゲート電
極16の周辺部でソース側のタングステンシリサイド膜
13と接続する。更に、タングステンシリサイド膜13
はソース電極17形成時にソース電極17と接続され接
地するため、ゲートメタル16とGaAs基板11間の
シールド板として作用する。この実施例ではゲートメタ
ル形成工程以外の工程で特にシールド板形成の為の工程
を設けることなくシールド板を形成することが可能であ
り、ゲート・ドレイン間の帰還容量をゲートメタル16
とタングステンシリサイド膜13間の容量、タングステ
ンシリサイド膜13とGaAs基板11間の容量に分け
ることが可能になる。なお、図1において、本発明の請
求項1にいう半導体基板はGaAs基板11、ゲート電
極はゲートメタル16、ゲート電極のオーバーハング部
はそのT字型ゲート電極の上部周辺部、接地電極はソー
ス電極17、絶縁膜はシリコン酸化膜15、金属電極は
タングステンシリサイド膜13にそれぞれ対応するもの
である。
【0012】次に本発明に係る他の実施例を図3を用い
て説明する。GaAs基板11上に形成されたフィール
ド酸化膜12上にタングステンシリサイド膜13を形成
し、フォトレジストをマスクにゲート開口を行った後、
シリコン酸化膜15を成膜し、フォトレジストをマスク
にゲート開口を行い、全面にゲートメタル16を被着、
加工してゲートを形成する(図3(a))。ここまでの
工程は上記の第一の実施例と同じ工程で行う。
【0013】次にフォトレジスト31aをマスクにし
て、シリコン酸化膜15、タングステンシリサイド膜1
3、フィールド酸化膜12を反応性イオンエッチングお
よびマグネトロンイオンエッチングでGaAs基板11
までエッチングし、ソース電極17およびドレイン電極
18を蒸着法により成膜し、リフトオフにより形成する
(図3(b))。
【0014】次にフォトレジスト31bをマスクにして
ソース側タングステンシリサイド膜13上のシリコン酸
化膜15の一部を除去する(図3(c))。この後、蒸
着法により金属電極33を成膜し、リフトオフを行っ
て、ソース電極17とタングステンシリサイド膜13を
接続する金属電極33を形成する(図3(d))。ドレ
イン側のタングステンシリサイド膜13は図2に示した
様な平面パターンにすることで接地する。この様な構造
にすることによりタングステンシリサイド膜13の接地
が確実になり、T字型ゲート電極庇下のシールド板とな
る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではゲート
開口フォトレジストの反射板およびゲート開口エッチン
グの際のマスク材である金属薄膜をゲート開口工程で形
成加工することで、工程数を増やすことなくT字型ゲー
ト庇下にシールド板を形成できるために、素子の帰還容
量Cgdが低減され、高性能化するという絶大な効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るGaAs電界効果トランジスタの
製造方法の一例の工程断面図である。
【図2】本発明に係るGaAs電界効果トランジスタの
平面図である。
【図3】本発明に係るGaAs電界効果トランジスタの
製造方法の別の一例を示す工程断面図である。
【図4】従来例によるMOSFETの一例の断面図であ
る。
【符号の説明】
11 GaAs基板 12 フィールド酸化膜 13 タングステンシリサイド膜 14a フォトレジスト 14b フォトレジスト 14c フォトレジスト 14d フォトレジスト 15 シリコン酸化膜 16 ゲートメタル 17 ソース電極 18 ドレイン電極 31a フォトレジスト 31b フォトレジスト 33 金属電極 41 半導体基板 42 ゲート酸化膜 43 ゲート電極 44 フィールド酸化膜 45 絶縁酸化膜 46 ソース配線 47 ゲート配線 48 シールド板 49 金属電極

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にオーバーハング部を有す
    ゲート電極と、接地電極と、前記オーバーハング部と
    前記半導体基板との間に形成された絶縁膜と、前記オー
    バーハング部と前記半導体基板との間に少なくとも設け
    られ、前記ゲート電極とは前記絶縁膜によって絶縁さ
    れ、かつ前記接地電極と接続された金属薄膜とを有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に絶縁膜、金属薄膜および
    フォトレジストを順次形成する工程と、次いで該金属薄
    膜を反射膜として前記フォトレジストを露光・現像し、
    所定のパターンを形成する工程と、次いで露呈した金属
    薄膜を除去すると共に、さらにその下の絶縁膜を所定の
    厚さまで除去してゲート開口を形成する工程と、次いで
    前記フォトレジストを除去後、前記金属薄膜の露呈面全
    面に絶縁膜を被着・形成して前記金属薄膜を絶縁膜中に
    埋め込む工程とを備え、さらに前記金属薄膜を接地電極
    と接続する後工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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