JPH04332136A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH04332136A
JPH04332136A JP10148991A JP10148991A JPH04332136A JP H04332136 A JPH04332136 A JP H04332136A JP 10148991 A JP10148991 A JP 10148991A JP 10148991 A JP10148991 A JP 10148991A JP H04332136 A JPH04332136 A JP H04332136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
semiconductor device
dummy gate
manufacturing
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10148991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Matsuzaki
松崎 賢一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP10148991A priority Critical patent/JPH04332136A/en
Publication of JPH04332136A publication Critical patent/JPH04332136A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To form a semiconductor device having a short gate length with high controllability by using a process of SAINT. CONSTITUTION:In order to form a source region n<+> and a drain region n<+> on a substrate 2, it is ion implanted in a self-alignment manner by using a T-shaped dummy gate. Then, a head of the gate is removed, and an SiNx layer 8 in which the gate is inverted by using an ECR-CVD, is formed. Thereafter, a gate metal 18 is deposited from a direction inclined to a normal of the substrate 2. In this case, gate metal is not deposited on a shade of a part of a predetermined edge of an opening of the layer 8 in which the gate is inverted. Accordingly, if an inclining direction for depositing the metal, etc., is suitably adjusted, a semiconductor device having a short gate length can be formed with high controllability by a step similar to SAINT.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
(FET)等の半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing semiconductor devices such as field effect transistors (FETs).

【0002】0002

【従来の技術】FET、特にGaAsを用いたFETで
は、ソース抵抗低減のための高濃度不純物領域であるソ
ース及びドレイン領域をゲート電極に対して自己整合的
に形成する構造が一般に採用される。このような構造を
実現するための方法として、例えばT型ダミーゲートを
用いることによって高濃度不純物領域を形成するSAI
NT(Self−aligned Implantat
ion for n + −layer Techno
logy )と言うプロセス技術が存在する(文献「I
EEE TRANSACTIONS ON ELECT
RON DEVICES, VOL. ED−29. 
NO.11 NOV 1982 」参照)。
2. Description of the Related Art FETs, particularly FETs using GaAs, generally employ a structure in which source and drain regions, which are heavily doped impurity regions for reducing source resistance, are formed in self-alignment with a gate electrode. As a method for realizing such a structure, for example, SAI is used to form a high concentration impurity region by using a T-type dummy gate.
NT (Self-aligned implant)
ion for n + -layer Techno
There is a process technology called
EEE TRANSACTIONS ON ELECT
RON DEVICES, VOL. ED-29.
No. 11 NOV 1982).

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のプロセ
ス技術において、T型ダミーゲートのアンダーカット量
を大きくとったままで例えば0.5μm以下にゲート長
を短くすると、T型ダミーゲートが倒れてしまう等の問
題が発生し、プロセス条件の設定等が極めて困難となり
、さらにゲート長の精密な制御が困難となっていた。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in the above process technology, if the gate length is shortened to, for example, 0.5 μm or less while the undercut amount of the T-shaped dummy gate is kept large, the T-shaped dummy gate will collapse. Problems such as these have occurred, making it extremely difficult to set process conditions, and furthermore, making precise control of the gate length difficult.

【0004】そこで、本発明は、ゲート長の短いFET
等の半導体装置をSAINTと同様の行程を用いて制御
性よく形成することができる製造方法を提供することを
目的とする。
[0004] Therefore, the present invention aims to provide an FET with a short gate length.
It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that can form semiconductor devices such as SAINT with good controllability using the same process as SAINT.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)基板上
にソース領域及びドレイン領域を形成するため、T型ダ
ミーゲートを用いて自己整合的にイオン注入する工程と
、(b)T型ダミーゲートを反転した絶縁膜を形成する
工程と、(c)基板の法線方向に対して傾いた方向から
ゲート金属を堆積する工程とを備える。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes (a) using a T-shaped dummy gate to form a source region and a drain region on a substrate; (b) forming an insulating film that is an inversion of the T-type dummy gate; and (c) depositing gate metal from a direction tilted to the normal direction of the substrate. Equipped with

【0006】[0006]

【作用】上記の半導体装置の製造方法によれば、基板の
法線方向に対して傾いた方向からゲート金属を堆積する
こととしている。したがって、T型ダミーゲートを反転
した絶縁膜の開孔の所定の縁の部分の影にはゲート金属
が堆積されない。よって、ゲート金属を堆積する傾き方
向及び角度を適当に調節し、又は絶縁膜の厚みを適当に
調節すれば、ゲート長の短い半導体装置を制御性よく形
成することができる。また、ゲート金属を堆積するとき
の傾き方向をドレイン領域側とすれば、絶縁膜の影のゲ
ート金属が堆積されない領域によってゲート領域とドレ
イン領域とが分離されるので、ゲート・ドレイン耐圧を
向上させることもできる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device described above, the gate metal is deposited in a direction oblique to the normal direction of the substrate. Therefore, gate metal is not deposited in the shadow of the predetermined edge of the opening in the insulating film that is the inversion of the T-type dummy gate. Therefore, by appropriately adjusting the inclination direction and angle at which the gate metal is deposited, or by appropriately adjusting the thickness of the insulating film, a semiconductor device with a short gate length can be formed with good controllability. In addition, if the tilt direction when depositing the gate metal is on the drain region side, the gate region and the drain region are separated by the region in the shadow of the insulating film where the gate metal is not deposited, improving the gate-drain breakdown voltage. You can also do that.

【0007】また、上記半導体装置の製造方法において
、T型ダミーゲートの頭部をマスクとしてイオン注入を
行い、T型ダミーゲートの前記頭部を除去した部分をマ
スクとして絶縁膜を形成することとしてもよい。
[0007] Further, in the above method for manufacturing a semiconductor device, ion implantation is performed using the head of the T-type dummy gate as a mask, and an insulating film is formed using the portion from which the head of the T-type dummy gate is removed as a mask. Good too.

【0008】また、上記半導体装置の製造方法における
絶縁膜形成の行程にあって、電子サイクロトロン共鳴気
相成長法を用いてSiN層を積層する工程を含むことと
するならば、ゲート長の短い半導体装置をより精密に作
製することができる。
[0008] Furthermore, if the step of forming an insulating film in the above method for manufacturing a semiconductor device includes a step of stacking a SiN layer using electron cyclotron resonance vapor phase epitaxy, it is possible to use a semiconductor device with a short gate length. The device can be manufactured more precisely.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図1〜図3を参照して半導体装置であ
るMESFETの製造方法の実施例について説明する。
Embodiment An embodiment of a method for manufacturing a MESFET, which is a semiconductor device, will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

【0010】図1(a)は、T型ダミーゲート10形成
後の状態を示した断面図である。まず、T型ダミーゲー
ト10形成のためにGaAs(100)半導体基板2を
準備する。この場合、適当な基板上にGaAs半導体層
を結晶成長したものを準備してもよい。次に、下部レジ
スト層4、中間SiO2 層8及び上部レジスト層から
なる多層レジストを順次積層し、通常のSAINTの行
程にしたがって多層レジストを除去してT型ダミーゲー
ト10を形成する。その後、Si+ のイオン注入によ
ってソース及びドレイン領域となるべきn+ 層を形成
する。
FIG. 1(a) is a cross-sectional view showing the state after the T-type dummy gate 10 is formed. First, a GaAs (100) semiconductor substrate 2 is prepared for forming the T-type dummy gate 10. In this case, a crystal-grown GaAs semiconductor layer may be prepared on a suitable substrate. Next, a multilayer resist consisting of a lower resist layer 4, an intermediate SiO2 layer 8, and an upper resist layer is sequentially laminated, and the multilayer resist is removed according to a normal SAINT process to form a T-shaped dummy gate 10. Thereafter, an n+ layer which will become the source and drain regions is formed by Si+ ion implantation.

【0011】図1(b)は、次の行程を示した図である
。図1(a)のT型ダミーゲート10の頭部を弗酸系の
エチャントで除去する。
FIG. 1(b) is a diagram showing the next process. The head of the T-shaped dummy gate 10 shown in FIG. 1(a) is removed using a hydrofluoric acid-based etchant.

【0012】図1(c)は、その次の行程を示した図で
ある。電子サイクロトロン共鳴気相成長法(ECR−C
VD)を用いて窒化シリコン(SiNx )層8を一様
に堆積する。
FIG. 1(c) is a diagram showing the next step. Electron cyclotron resonance vapor phase epitaxy (ECR-C)
A silicon nitride (SiNx) layer 8 is uniformly deposited using VD).

【0013】図2(a)は、その次の行程を示した図で
ある。T型ダミーゲートの本体である下部レジスト層4
とその上部に堆積されたSiNx 層8とをリフトオフ
法によって除去し、下部レジスト層4を反転したSiN
x 層層8の反転ゲートパターンを得る。
FIG. 2(a) is a diagram showing the next step. Lower resist layer 4 which is the main body of the T-shaped dummy gate
and the SiNx layer 8 deposited on top thereof are removed by a lift-off method, and the lower resist layer 4 is replaced with an inverted SiNx layer 8.
Obtain the inverted gate pattern of the x layer layer 8.

【0014】図2(b)は、その次の行程を示した図で
ある。フォトレジスト14を用いてゲート金属形成のた
めのパターンニングを行う。
FIG. 2(b) is a diagram showing the next step. Patterning for gate metal formation is performed using photoresist 14.

【0015】図2(c)は、その次の行程を示した図で
ある。斜め蒸着によってゲート金属となるべきTi/P
t/Au層18を蒸着する。この場合、半導体基板2を
その法線が蒸着源に対して傾いた状態になるように配置
するが、その傾きの方向をゲート長の方向であってかつ
ドレイン側の方向とする。
FIG. 2(c) is a diagram showing the next step. Ti/P to become gate metal by oblique evaporation
A t/Au layer 18 is deposited. In this case, the semiconductor substrate 2 is arranged so that its normal line is inclined with respect to the evaporation source, and the direction of the inclination is the direction of the gate length and the direction on the drain side.

【0016】図3(a)は、その次の行程を示した図で
ある。リフトオフ法によって不要金属を除去し、ゲート
金属18aのみを残す。
FIG. 3(a) is a diagram showing the next step. Unnecessary metal is removed by a lift-off method, leaving only the gate metal 18a.

【0017】図3(b)は、その次の行程を示した図で
ある。リフトオフ法を用いてオーミック金属となるべき
AuGe/Ni層12を形成する。
FIG. 3(b) is a diagram showing the next step. An AuGe/Ni layer 12 to be an ohmic metal is formed using a lift-off method.

【0018】以上のような実施例によれば、ゲート長の
短い(0.5μm以下の)MESFETをSAINTを
用いて制御性よく製造することができる。したがって、
IC作製等にこの製造方法を応用するならば、歩留まり
を高める等、短いゲート長(0.5μm以下)の実現に
効果的である。また、SiNx 層8の反転ゲートパタ
ーンの影によってゲート金属18aが堆積されない領域
がドレイン領域との間に設けられているので、ゲート・
ドレイン耐圧を向上させることもできる。ゲート・ドレ
イン耐圧の向上は、低雑音用或いはパワー用FETに応
用すると効果的である。
According to the embodiments described above, a MESFET with a short gate length (0.5 μm or less) can be manufactured with good controllability using SAINT. therefore,
If this manufacturing method is applied to IC manufacturing etc., it will be effective in increasing the yield and achieving a short gate length (0.5 μm or less). In addition, a region where the gate metal 18a is not deposited is provided between the drain region and the gate metal 18a due to the shadow of the inverted gate pattern of the SiNx layer 8.
Drain breakdown voltage can also be improved. Improving gate-drain breakdown voltage is effective when applied to low-noise or power FETs.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、基板の法線に対して傾いた方向からゲ
ート金属を堆積することとしているので、ゲート長の短
い半導体装置をSAINTと同様の行程によって制御性
よく形成することができる。また、絶縁膜の影によって
ゲート領域とドレイン領域とを分離することができるの
で、半導体装置のゲート・ドレイン耐圧を向上させるこ
ともできる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since gate metal is deposited in a direction inclined to the normal line of the substrate, a semiconductor device with a short gate length can be manufactured. It can be formed with good controllability by the same process as SAINT. Further, since the gate region and the drain region can be separated by the shadow of the insulating film, the gate-drain breakdown voltage of the semiconductor device can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】実施例に係る半導体装置の製造方法の前段行程
を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first step of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】実施例に係る半導体装置の製造方法の中段行程
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a middle step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図3】実施例に係る半導体装置の製造方法の後段行程
を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the latter step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…基板 10…T型ダミーゲート 18a…ゲート金属 n+ …ソース領域及びドレイン領域 2...Substrate 10...T-type dummy gate 18a...Gate metal n+...source region and drain region

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  基板上にソース領域及びドレイン領域
を形成するため、T型ダミーゲートを用いて自己整合的
にイオン注入する工程と、前記T型ダミーゲートを反転
した絶縁膜を形成する工程と、前記基板の法線方向に対
して傾いた方向からゲート金属を堆積する工程と、を備
える半導体装置の製造方法。
1. A step of self-aligned ion implantation using a T-shaped dummy gate to form a source region and a drain region on a substrate, and a step of forming an insulating film with the T-shaped dummy gate inverted. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing a gate metal from a direction tilted with respect to the normal direction of the substrate.
【請求項2】  前記イオン注入の工程は、前記T型ダ
ミーゲートの頭部をマスクとして行い、前記絶縁膜形成
の工程は、前記T型ダミーゲートの前記頭部を除去した
部分をマスクとして行うことを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。
2. The ion implantation process is performed using the top of the T-shaped dummy gate as a mask, and the insulating film formation process is performed using a portion of the T-shaped dummy gate from which the top is removed as a mask. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】  前記絶縁膜を形成する工程は、電子サ
イクロトロン共鳴気相成長法を用いてSiN層を積層す
る工程を含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装
置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the insulating film includes the step of stacking a SiN layer using electron cyclotron resonance vapor phase epitaxy.
JP10148991A 1991-05-07 1991-05-07 Manufacture of semiconductor device Pending JPH04332136A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075262A (en) * 1995-09-21 2000-06-13 Fujitsu Limited Semiconductor device having T-shaped gate electrode

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