JPH03116839A - サブミクロン長のゲートを備えるマイクロ波fetの製法 - Google Patents

サブミクロン長のゲートを備えるマイクロ波fetの製法

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JPH03116839A
JPH03116839A JP2181366A JP18136690A JPH03116839A JP H03116839 A JPH03116839 A JP H03116839A JP 2181366 A JP2181366 A JP 2181366A JP 18136690 A JP18136690 A JP 18136690A JP H03116839 A JPH03116839 A JP H03116839A
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photoresist
layer
gate
photoresist layer
metal
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JP2181366A
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Walter A Strifler
ワルター エイ ストリフラー
Brad D Cantos
ブラッド ディー カントス
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Watkins Johnson Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に半導体デバイスの製法に関するもの、
さらに言えばサブミクロン長のゲートを備えるマイクロ
波電界効果トランジスタ(FET)の製法に関する。
マイクロ波集積回路に用いられるFETの動作周波数は
、FETのソースとドレイン間のゲート電極の長さに依
存する。さらに言えば、0.1〜0.5ミクロンのゲー
ト長が、高マイクロ波周波数でのデバイス動作には必要
とされる。
今までは、サブミクロンの範囲で−様なゲート長を達成
するために、電子ビームリソグラフィイが必要とされて
きた。Eビーム処理は、比較的遅く、そして高価な装置
が必要とされた。本発明は、電子ビームリトログラフィ
イやそれに伴う付随するコストを必要とすることなく、
−様なサブミクロン長ゲートを製法するための処理に関
する。
発明の概要 故に、本発明の目的は、電子ビームリソグラフイイ(e
lectron beam lithography)
を使用することな(、マイクロ波FET内に−様にサブ
ミクロンゲートを製造する方法に関する。
本発明の特徴は、金属プラズマエッチマスクの付与のた
めのマスクパターンを形成するのに、マルチホトレジス
ト層を使用することである。
本発明の他の特徴は、マスクとしてホトレジストプラグ
を使用するということであり、金属プラズマエッチマス
クを付与するときに、それによりゲート領域は付与され
た金属からマスクされるのである。
詳細に言えば、本発明では、ホトレジスト層の−様な厚
さが、金属付与のための−様なマスクを形成するのに利
用されるということである。ホトレジストの第1の層が
、金属ゲートが形成される半導体本体の表面上に形成さ
れる。ホトレジストの第2の層が、第1の層上に形成さ
れ、そして第2の層はその後、ホトレジストパターン即
ちプラグを電界効果トランジスタゲートの部分に近接さ
せて形成するために、選択的に取り除かれる。その後、
アルミニウムのような適当な金属が、半導体本体の表面
に対してある角度で付与され、それによりプラグはFE
Tゲートが形成されるべき表面をシールドする。付与さ
れた金属はその後プラズマエッチマスクとして働くので
、ゲートが配置されるべき第1の層のさらされたホトレ
ジストは、プラズマエッチにより取り除かれる。
より好ましい実施例では、拡張されたゲートコンタクト
がゲート電極製造と同時に製造されつるように、第3の
ホトレジストが、利用される。
それゆえに、本発明、その目的、特徴は、図も参照する
ことにより、以下の詳細な説明や請求項から、すぐに明
らかになるであろう。
実施例 図を参照すると、第1A図には、一般にガリウムヒ化物
(gallium arsenide)のようなm−V
:]ンパウンド半導体物質(compound sem
iconductormaterial)で形成される
マイクロ波FETの形態が示されており、第1B図は線
B−Hに沿った断面図である。デバイスは、ソース領域
lO、ドレイン領域12、それにゲート金属コンタクト
を有し、ゲート金属コンタクトはソース領域IOとドレ
イン領域12の間でゲートコンタクト14から延びるゲ
ート電極を備えている。ソースとドレインは、第1のド
ープされた( doped)領域(例えば、n−typ
e)の両端にあり、第1のドープされた領域は、逆の導
伝性タイプ(例えば、p−typeや真性)の上に存在
する。ゲートは電圧バイアスされ、それによりソースか
らドレインへの電流の流れが制御される。上で述べたよ
うに、マイクロ波での扱いでは、ゲート電極16は、長
さをサブミクロンにされていなければならない(例えば
、0.1〜0.5ミクロン)。さらに言えば、最適な電
気特性にするには、ゲート電極は長さを一様にしなけれ
ばならない。
今まで、マイクロ波回路で用いる、必要な一様性をもつ
サブミクロン長ゲート電極の製造には、電子ビームリソ
グラフィイが必要とされてきた。
しかしながら、電子ビームリソグラフィイは高価な装置
を必要とし、そのためマイクロ波集積回路の製造コスト
は増加する。
Can tosやRembaは、Eビーム技術を使用し
ないサブミクロンゲートFETの製造のための技術を、
[光学リングラフィイによる1/4マイクロメ一タゲー
ト長GaAsMESFET製造のための改良した技術J
、5PIFの会報、Vol、773 、pp、 61−
67.1987や、[光学ホトリソグラフィイを用いる
0、25−ミクロン ゲート MESFET製造のため
の確実な方法」、電気化学会の雑誌、Vol、 135
、No、 5、pp、 1311−1312.5月19
88内に開示した。
ここで述べられている技術は、ポジティブホトレジスト
での画像反転処理(imafe−reversa!pr
ocess )に利用するものである。
半導体デバイス製造でマスクを形成するために利用され
るホトレジスト物質の厚さは、ウェーハで、プラスある
いはマイナス200オングストロームの厚さの変動が保
たれることができるということはよく知られている。本
発明では、ホトレジストの厚さの正確な制御に、−様な
厚さのゲート電極の製造が利用されている。例えば、 
0.1〜0.5ミクロンの長さを備えるゲート電極の一
様性は、±200人に保つことが出来る。なぜなら、ホ
トレジストの厚さが、±200人の変動に保たれること
が可能だからである。
第2A〜2G図は、第1A図のデバイスの部分の遠近図
であり、細長いゲート電極16やゲートコンタクト14
の製造段階を示している。はじめに、ガリウムヒ化素基
層(gallium arsenidesubstar
ate)20の表面が、ガリウムヒ化素基層20内のF
ETソースやドレインを形成するために選択的にドープ
される。その後、第2A図に示すように、第1のホトレ
ジスト層22がガリウムヒ化素20の表面上に形成され
、そして、ホトレジスト層24の第2の層が第1のホト
レジスト層22の上に形成され、そして、細長いゲート
電極のための場所に隣接している、細長いパターン、即
ちプラグを形成するために選択的に処理される。好まし
くは、第2のホトレジスト層の付与の前に、第1の層は
、ホトレジスト層の表面が低い表面エネルギを示すフッ
素化ポリv (fluorinated polyme
r)になるよう、フッ素化される。この処理は、Dob
kinやCantosにより、「マルチ層レジスト構造
のためのバッファ層のプラズマ形態J 、IBEE E
lectronDevice Letters、 Vo
l、 EDL−2、No、 9.7月1981年に開示
されている。その結果、第2のホトレジスト層を第1の
層から容易に取り除くことができる。
なるべくなら、第2のホトレジスト24の細長いパター
ンは、パターン24の頂部がパターンの低部より幅が広
い、逆行する輪郭を持っているのがよい。そのような輪
郭は、画像反転(imagereversal)により
達成することができ、それは、上記したCantOSや
Rembaが述べたように、ネガティブ極性がポジティ
ブホトレジスト内に形成されることによる。
その後、第2B図に示されているように、アルミニウム
層28が、ある角度をなしてホトレジスト層22の表面
上に付与され、それは第2の層内のホトレジストパター
ン即ちプラグ24が、領域26内のアルミニウム付与を
シールドしまた妨害する働きをするというものによるの
であり、ここで領域26は、FETのためのゲート電極
が配置されるプラグ24のベースに隣接しているという
ものである。
シールドされた領域26の幅は、プラグ24の厚さとア
ルミニウムソースに対する基層表面の傾斜角度に依存し
ている。
その後、第2C図に示すように、ホトレジスト30の第
3の層が、FET構造の上の初めの2つのホトレジスト
層の上方に形成され、そしてFET構造に近接したホト
レジスト層から取り除かれる。
再び、第1のホトレジスト層22や第2のホトレジスト
層24の表面が、その表面にフッ素化ポリマーを有する
ように処理され、その結果第3のホトレジスト層を結果
的にそこから持ち上げることができる。
その後、第2D図に示すように、さらされたアルミニウ
ムはウェットエッチ液(wet etch)により取り
除かれ、さらされた第1のホトレジスト物質の層が、垂
直プラズマエッチ(vertical plasmae
tch)により取り除かれる゛。プラズマエッチは、ホ
トレジスト層30が完全に取り除かれる前には終了せず
、そしてその結果、第1のホトレジスト層の部分が、ア
ルミニウム物質が取り除かれた、ガリウムヒ化素基層の
表面上に残る。
次に、ホトレジスト層30は、第2E図に示すように客
側によりさらされ、そして取り除かれ、それにより第1
のホトレジスト層22や第2のホトレジスト層24上の
アルミニウム層28がさらされる。
プラズマエッチとしてアルミニウム層を用いると、第1
のホトレジスト層22の領域26は、プラズマエッチ(
第2F図)により取り除かれ、それによりガリウムヒ素
化基層の表面がさらされるこになり、そこはゲート電極
とゲートコンタクトが形成されるべき場所である。ガリ
ウムヒ素化の部分もまた取り除かれることができ、それ
によりゲートは基層ないに掘り下げられることになるで
あろう。
その後、アルミニウムのような適当な金属がガリウムヒ
素化表面上に付与され、そしてその後ホトレジスト層が
取り除かれ、第2G図のようにゲートコンタクト34と
ゲート電極36だけが残される。
ゲートコンタクト34や電極は、第1図のゲートコンタ
クト14やゲート電極16に相当する。デバイスは、金
属ソースやドレインコンタクトを形成することにより完
成する。
本発明は、高マイクロ波周波数で使用する、マイクロ波
FET内の−様な長さをもつゲート電極の製造に有用で
あるということが判明した。本発明は、特別な実施例を
参照して述べたが、この記述は本発明の例示であり、本
発明を限定するものと解すべきものではない。請求項で
述べたような、本発明が真に意図するところや範囲から
逸脱することなく、様々な変形や適応を当業者は行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は、マイクロ波FETの形態の平面図であり、
そして第1B図は、第1A図中の線B−Bに沿った断面
図であり、さらにFETのゲートを示している。 第2A−2G図は、半導体ウェーハの部分の遠近図であ
り、本発明による第1図のマイクロ波FETのためのゲ
ー 階を示している。 図において、 O 2 4 6 24,22、 0 8 6 36゜ 4 ト電極やコンタク トの製造の段 ソース領域 ドレイン領域 ・ゲート金属コンタク ・ゲート電極 30・ホトレジスト層 ・ガリウムヒ素化基層 ・アルミニウム層 ・領域 ・電極 ・ゲートコンタクト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マイクロ波電界トランジスタのためのゲート電極
    やコンタクトの製法において、 (a)主要な表面を有する半導体本体のその主要な表面
    に、電界効果トランジスタのソース、チャネルそれにド
    レイン要素を形成するドープされた領域を設け、 (b)前記ドープされた領域を覆うようにして前記主要
    な表面上に、第1のホトレジスト層を形成し、 (c)ゲート電極のための場所に隣接した前記ドープさ
    れた領域の中間部分上で且つ細長いプラグを備える第2
    のホトレジスト層を、前記第1のホトレジスト層上に形
    成し、 (d)前記細長いプラグがゲート電極のための前記場所
    をシールドするように、前記第1と第2のホトレジスト
    層上に、前記主要な表面に対してある角度をなして、第
    1の金属層を付与し、(e)前記ドープされた領域を覆
    う第3のホトレジスト層を、前記第1と第2のホトレジ
    スト層上に形成し、 (f)前記ドープされた領域に隣接しているがその領域
    から離れている前記第1と第2のホトレジスト層上の前
    記金属層を露出させるように前記第3のホトレジスト層
    をパターン化し、 (g)前記露出された金属層、その露出された金属層の
    下方にある第2のホトレジスト層及び前記露出された金
    属層の下にある前記第1のホトレジストの少なくとも一
    部分を取り除き、 (i)プラズマシールドとして前記金属で覆われたプラ
    グ及び金属で覆われた第1のホトレジスト層を使用して
    、前記ゲート電極のための場所の上の前記第1のホトレ
    ジストをプラズマエッチングし、また、このプラズマエ
    ッチングにより前記ドープされた領域に隣接した前記第
    1のホトレジスト層の残りの物質をすべて取り除き、(
    j)前記金属で覆われたプラグ上や前記ゲート電極のた
    めの前記場所及び前記コンタクト上に、前記第1のホト
    レジスト層を覆うようにして第2の金属層を付与し、 (k)前記主要な表面上の前記ゲート電極やコンタクト
    を残すようにして、前記第1のホトレジスト層及び前記
    プラグを取り除く段階を備えることを特徴とする製造方
    法。
JP2181366A 1989-08-01 1990-07-09 サブミクロン長のゲートを備えるマイクロ波fetの製法 Pending JPH03116839A (ja)

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US388627 1989-08-01

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