JP3237755B2 - 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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JP3237755B2 JP02882599A JP2882599A JP3237755B2 JP 3237755 B2 JP3237755 B2 JP 3237755B2 JP 02882599 A JP02882599 A JP 02882599A JP 2882599 A JP2882599 A JP 2882599A JP 3237755 B2 JP3237755 B2 JP 3237755B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳述すると、微細ゲート長のFETの
製造に好適に使用される半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】GaAs FETの製造に関する従来技
術について、工程断面図である図3を用いて説明する。
図3において、10はGaAs基板を示す。このGaA
s基板10上の酸化膜11には所望の場所に公知のドラ
イエッチング技術により形成されたゲート開口部分があ
り、この部分にはWSi等のショットキーメタル12が
成膜され、この上にスパッタリング等でゲートメタル1
3が形成されている。
【0003】まず、上記GaAs基板10において、公
知のリソグラフィ技術によりフォトレジストでパターニ
ングを行う。次に、ショットキーメタル12をSF6
のガスによりMIEでドライエッチングをし、所望の大
きさのゲート電極を形成する(図b〜c)。
【0004】この場合、ミリ波帯(30GHz以上)に
使用されるFETでは、従来、その遮断周波数や最大発
振周波数を向上させるために、基板上の酸化膜11をH
Fのウェットエッチング又はHFの蒸気エッチングによ
ってGaAs基板10の全面にわたって除去した後、ゲ
ートメタル13の保護のためにSiO2などの保護膜3
1を成膜している(図c)。そして、最後に公知のリソ
グラフィ技術によりソース及びドレイン電極を形成する
ために所望の領域にパターニングを行い、保護膜31を
ウェットエッチングでエッチングした後、蒸着リフトオ
フプロセスによりオーミック電極32を形成している
(図d)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の方法では、リフトオフ処理等のゲートメタル13に横
方向から力が加わる工程において、ゲートメタル13を
支えるものがないため、ゲートメタル13がショットキ
ーメタル12の部分から折れたり、剥がれたりするとい
う不良が発生していた。このような不良は、FETのゲ
ート長が小さくなるにしたがって発生し易くなってい
た。
【0006】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、微細ゲート長のFETの製造において、ゲート電極
が折れたり、剥がれたりすることを防ぐことができ半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために鋭意検討を行った結果、FETの製造に
おいて、基板上の酸化膜の除去、オーミック電極の形成
及び保護絶縁膜の成長を、ソース側、ドレイン側と片側
ずつ行った場合、ゲート電極を支える部分が形成される
ため、ゲート電極が折れたり、剥がれたりすることが効
果的に防止される上、FETのゲート・ソース間に存在
する寄生容量が低減し、FETの高周波特性が向上する
ことを知見し、本発明をなすに至った。
【0008】したがって、本発明は、FETの製造にお
いて、ゲート電極周辺における基板上の酸化膜の除去、
オーミック電極の形成及び保護絶縁膜の成長を、ソース
側、ドレイン側と片側ずつ行う半導体装置の製造方法と
して、下記(1)及び(2)に示す半導体装置の製造方
法を提供する。
【0009】(1)ゲート電極周辺における基板上の酸
化膜の除去、オーミック電極の形成及び保護絶縁膜の成
長を、ソース側、ドレイン側と片側ずつ行う半導体装置
の製造方法において、GaAs基板上にゲート開口部分
を有する酸化膜を形成し、前記ゲート開口部分を含んで
前記酸化膜上にショットキーメタルを成膜し、前記ゲー
ト開口部分の前記ショットキーメタルの上にゲート電極
を形成する工程と、ソース側の前記ショットキーメタル
で覆われた前記酸化膜上に第一の開口を有する第一フォ
トレジストを前記GaAs基板上に形成し、前記第一の
開口から露出した前記ショットキーメタルをエッチング
により除去するとともに、前記ショットキーメタル下の
前記酸化膜をソース側のゲート電極周辺における前記酸
化膜も含めてエッチングにより除去し、ソース側のGa
As基板の表面を露出させる工程と、前記ソース側の露
出したGaAs基板の表面の一部にソース電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極及び前記ソース電極を含めた
GaAs基板の全面に第一保護膜を成膜する工程と、ド
レイン側の前記第一保護膜で覆われた前記酸化膜上に第
二の開口を有する第二フォトレジストを前記GaAs基
板上に形成し、前記第二の開口から露出した前記第一保
護膜と前記第一保護膜下の前記ショットキーメタルをエ
ッチングにより除去するとともに、前記ショットキーメ
タル下の前記酸化膜をドレイン側のゲート電極周辺にお
ける前記酸化膜も含めてエッチングにより除去し、ドレ
イン側のGaAs基板の表面を露出させる工程と、前記
ドレイン側の露出したGaAs基板の表面の一部にドレ
イン電極を形成する工程と、前記ゲート電極、前記ソー
ス電極及び前記ドレイン電極を含めたGaAs基板の全
面に第二保護膜を成膜する工程とを行うことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【0010】(2)ゲート電極周辺における基板上の酸
化膜の除去、オーミック電極の形成及び保護絶縁膜の成
長を、ソース側、ドレイン側と片側ずつ行う半導体装置
の製造方法において、GaAs基板上にゲート開口部分
を有する酸化膜を形成し、前記ゲート開口部分を含んで
前記酸化膜上にショットキーメタルを成膜し、前記ゲー
ト開口部分の前記ショットキーメタルの上にゲート電極
を形成する工程と、ソース側の前記ショットキーメタル
で覆われた前記酸化膜上に第一の開口を有する第一フォ
トレジストを前記GaAs基板上に形成し、前記第一の
開口から露出した前記ショットキーメタルをエッチング
により除去するとともに、前記ショットキーメタル下の
前記酸化膜をソース側のゲート電極周辺における前記酸
化膜も含めてエッチングにより除去し、ソース側のGa
As基板の表面を露出させる工程と、前記ソース側の露
出したGaAs基板の表面の一部にソース電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極及び前記ソース電極を含めた
GaAs基板の全面に第一低誘電有機保護膜を成膜する
工程と、ドレイン側の前記第一低誘電有機保護膜で覆わ
れた前記酸化膜上に第二の開口を有する第二フォトレジ
ストを前記GaAs基板上に形成し、前記第二の開口か
ら露出した前記第一低誘電有機保護膜と前記第一低誘電
有機保護膜下の前記ショットキーメタルをエッチングに
より除去するとともに、前記ショットキーメタル下の前
記酸化膜をドレイン側のゲート電極周辺における前記酸
化膜も含めてエッチングにより除去し、ドレイン側のG
aAs基板の表面を露出させる工程と、前記ドレイン側
の露出したGaAs基板の表面の一部にドレイン電極を
形成する工程と、前記ゲート電極、前記ソース電極及び
前記ドレイン電極を含めたGaAs基板の全面に第二低
誘電有機保護膜を成膜する工程とを行うことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施例を工程断面
図である図1を用いて説明する。図1において、10は
GaAs基板を示す。このGaAs基板10上の酸化膜
11には所望の場所に公知のドライエッチング技術によ
り形成されたゲート開口部分があり、この部分にはWS
i等のショットキーメタル12が成膜され、この上にス
パッタリング等でゲートメタル13が形成されている。
【0012】まず、上記GaAs基板10において、公
知のリソグラフィ技術によりソース電極を形成する部分
のみフォトレジスト14でパターニングを行う(図
a)。次に、パターニングされた部分のショットキーメ
タル12及び基板上の酸化膜11を、基板上の酸化膜1
1の膜厚が約1000Å程度になるまで公知のドライエ
ッチング技術でエッチングして除去し、最後に基板上の
酸化膜11が無くなるまでウェットエッチングでエッチ
ングを行う。その後、Ni,AuGe等で蒸着リフトオ
フによりソース電極15を形成する。さらに、GaAs
基板10の全面にSiO2などの第一保護膜16を成膜
する(図b)。
【0013】次いで、公知のリソグラフィ技術によりド
レイン電極を形成する部分のみフォトレジスト14でパ
ターニングを行う(図c)。ここで、ソース電極15を
形成したのと同様に、パターニングされた部分の第一保
護膜16、ショットキーメタル12及び基板上の酸化膜
11を、基板上の酸化膜11の膜厚が約1000Å程度
になるまで公知のドライエッチング技術でエッチングし
て除去し、最後に基板上の酸化膜11が無くなるまでウ
ェットエッチングでエッチングを行う。その後、Ni,
AuGe等で蒸着リフトオフによりドレイン電極17を
形成する。さらに、GaAs基板10の全面にSiO2
などの第二保護膜18を成膜する(図d)。
【0014】上記のようにして、オーミック電極である
ソース電極15、ドレイン電極17を、基板上の酸化膜
11及び第一保護膜16が存在する状態で形成すること
で、従来から行われているリフトオフ処理の際の超音波
による処理等、ゲート電極に横方向の力が加わる工程に
おいても支えがあることから、ゲート電極が折れるよう
な不良を防止できる上に、基板上の酸化膜を取り除いて
いるためにFETのゲート・ソース間に存在する容量を
低減できるので、FETの遮断周波数等の性能を向上さ
せることができる。
【0015】本発明の第二の実施例を工程断面図である
図2を用いて説明する。図2において、10はGaAs
基板を示す。このGaAs基板10上の酸化膜11には
所望の場所に公知のドライエッチング技術により形成さ
れたゲート開口部分があり、この部分にはWSi等のシ
ョットキーメタル12が成膜され、この上にスパッタリ
ング等でゲートメタル13が形成されている。
【0016】まず、上記GaAs基板10において、公
知のリソグラフィ技術によりソース電極を形成する部分
のみフォトレジスト14でパターニングを行う(図
a)。次に、パターニングされた部分のショットキーメ
タル12及び基板上の酸化膜11を、基板上の酸化膜1
1の膜厚が約1000Å程度になるまで公知のドライエ
ッチング技術でエッチングして除去し、最後に基板上の
酸化膜11が無くなるまでウェットエッチングでエッチ
ングを行う。その後、Ni,AuGe等で蒸着リフトオ
フによりソース電極15を形成する。さらに、GaAs
基板10の全面に低誘電有機保護膜21を膜厚が約10
00Åになるようにスピン塗布した後、窒素雰囲気中に
おいて300℃で焼結する(図b)。
【0017】次いで、公知のリソグラフィ技術によりド
レイン電極を形成する部分のみフォトレジスト14でパ
ターニングを行う(図c)。ここで、ソース電極15を
形成したのと同様に、パターニングされた部分の低誘電
有機膜21をRIEによりエッチングし、ショットキー
メタル12をSF6等のガスでMIEによりエッチング
するとともに、基板上の酸化膜11を膜厚が約1000
Å程度になるまでMIEでエッチングして除去し、最後
に基板上の酸化膜11が無くなるまでウェットエッチン
グでエッチングを行う。その後、Ni,AuGe等で蒸
着リフトオフによりドレイン電極17を形成する。さら
に、GaAs基板10の全面に低誘電有機保護膜21を
膜厚が約1000Åになるようにスピン塗布した後、窒
素雰囲気中において300℃で焼結する(図d)。
【0018】上記のようにして、オーミック電極である
ソース電極15、ドレイン電極17を、基板上の酸化膜
11及び低誘電有機保護膜21が存在する状態で形成す
ることで、従来から行われているリフトオフ処理の際の
超音波による処理等、ゲート電極に横方向の力が加わる
工程においても支えがあることから、ゲート電極が折れ
るような不良を防止できる上に、基板上の酸化膜を取り
除き保護膜として低誘電有機膜21を用いているために
FETのゲート・ソース間に存在する容量のさらなる低
減が図れるので、FETの遮断周波数等の性能を大幅に
向上させることができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体装置
の製造方法によれば、FETの製造において、ゲート電
極が折れたり、剥がれたりすることを効果的に防止でき
る上、FETのゲート・ソース間に存在する寄生容量が
低減し、FETの高周波特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す工程断面図であ
る。
【図2】本発明の第二の実施例を示す工程断面図であ
る。
【図3】従来のGaAs FETの製造方法を示す工程
断面図である。
【符号の説明】
10 GaAs基板 11 基板上の酸化膜 12 ショットキーメタル 13 ゲートメタル 14 フォトレジスト 15 ソース電極 16 第一保護膜 17 ドレイン電極 18 第二保護膜 21 低誘電有機保護膜
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 21/28 H01L 29/812

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極周辺における基板上の酸化膜
    の除去、オーミック電極の形成及び保護絶縁膜の成長
    を、ソース側、ドレイン側と片側ずつ行う半導体装置の
    製造方法において、 GaAs基板上にゲート開口部分を有する酸化膜を形成
    し、前記ゲート開口部分を含んで前記酸化膜上にショッ
    トキーメタルを成膜し、前記ゲート開口部分の前記ショ
    ットキーメタルの上にゲート電極を形成する工程と、 ソース側の前記ショットキーメタルで覆われた前記酸化
    膜上に第一の開口を有する第一フォトレジストを前記G
    aAs基板上に形成し、前記第一の開口から露出した前
    記ショットキーメタルをエッチングにより除去するとと
    もに、前記ショットキーメタル下の前記酸化膜をソース
    側のゲート電極周辺における前記酸化膜も含めてエッチ
    ングにより除去し、ソース側のGaAs基板の表面を露
    出させる工程と、 前記ソース側の露出したGaAs基板の表面の一部にソ
    ース電極を形成する工程と、 前記ゲート電極及び前記ソース電極を含めたGaAs基
    板の全面に第一保護膜を成膜する工程と、 ドレイン側の前記第一保護膜で覆われた前記酸化膜上に
    第二の開口を有する第二フォトレジストを前記GaAs
    基板上に形成し、前記第二の開口から露出した前記第一
    保護膜と前記第一保護膜下の前記ショットキーメタルを
    エッチングにより除去するとともに、前記ショットキー
    メタル下の前記酸化膜をドレイン側のゲート電極周辺に
    おける前記酸化膜も含めてエッチングにより除去し、ド
    レイン側のGaAs基板の表面を露出させる工程と、 前記ドレイン側の露出したGaAs基板の表面の一部に
    ドレイン電極を形成する工程と、 前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極
    を含めたGaAs基板の全面に第二保護膜を成膜する工
    程とを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 ゲート電極周辺における基板上の酸化膜
    の除去、オーミック 電極の形成及び保護絶縁膜の成長
    を、ソース側、ドレイン側と片側ずつ行う半導体装置の
    製造方法において、 GaAs基板上にゲート開口部分を有する酸化膜を形成
    し、前記ゲート開口部分を含んで前記酸化膜上にショッ
    トキーメタルを成膜し、前記ゲート開口部分の前記ショ
    ットキーメタルの上にゲート電極を形成する工程と、 ソース側の前記ショットキーメタルで覆われた前記酸化
    膜上に第一の開口を有する第一フォトレジストを前記G
    aAs基板上に形成し、前記第一の開口から露出した前
    記ショットキーメタルをエッチングにより除去するとと
    もに、前記ショットキーメタル下の前記酸化膜をソース
    側のゲート電極周辺における前記酸化膜も含めてエッチ
    ングにより除去し、ソース側のGaAs基板の表面を露
    出させる工程と、 前記ソース側の露出したGaAs基板の表面の一部にソ
    ース電極を形成する工程と、 前記ゲート電極及び前記ソース電極を含めたGaAs基
    板の全面に第一低誘電有機保護膜を成膜する工程と、 ドレイン側の前記第一低誘電有機保護膜で覆われた前記
    酸化膜上に第二の開口を有する第二フォトレジストを前
    記GaAs基板上に形成し、前記第二の開口から露出し
    た前記第一低誘電有機保護膜と前記第一低誘電有機保護
    膜下の前記ショットキーメタルをエッチングにより除去
    するとともに、前記ショットキーメタル下の前記酸化膜
    をドレイン側のゲート電極周辺における前記酸化膜も含
    めてエッチングにより除去し、ドレイン側のGaAs基
    板の表面を露出させる工程と、 前記ドレイン側の露出したGaAs基板の表面の一部に
    ドレイン電極を形成する工程と、 前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極
    を含めたGaAs基板の全面に第二低誘電有機保護膜を
    成膜する工程とを行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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