JPH05267350A - 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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JPH05267350A
JPH05267350A JP6483692A JP6483692A JPH05267350A JP H05267350 A JPH05267350 A JP H05267350A JP 6483692 A JP6483692 A JP 6483692A JP 6483692 A JP6483692 A JP 6483692A JP H05267350 A JPH05267350 A JP H05267350A
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JP
Japan
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film
dummy gate
gate
insulating film
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP6483692A
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English (en)
Inventor
Kenichiro Matsuzaki
賢一郎 松崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短いゲート長で、しかもゲート電極が絶縁膜
とオーバーラップせずに形成できる半導体装置の製造方
法を提供することにある。 【構成】 I型ダミーゲート4を用いて自己調整的にイ
オンを注入した後、I型ダミーゲート4に等方性エッチ
ングを施してゲート長を縮小する。次にI型ダミーゲー
ト4をマスクとして露出した窒化シリコン膜2上に絶縁
膜5、及びSOG膜7を形成する。次にI型ダミーゲー
ト4及びその直下の窒化シリコン膜2を除去したダミー
ゲート跡8にWSiを形成する。この後、電気メッキに
よってダミーゲート跡8に選択的にAn膜を析出させゲ
ート電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にショットキーゲートを有する電界効果トラ
ンジス(FET)の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】FET、特にGaAsを用いたMESF
ETでは、ソース抵抗低減のため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調
整的に形成する方法が一般的に採用される。このような
構造を実現するための方法として、ダミーゲートを用い
たイオン注入法により高濃度不純物領域を形成するSA
INT(Self-aligned Implantation for n + -layer T
echnology )というプロセス技術が下記文献において提
案されている。 文献 「IEEE TRANSACTIOS ON ELECTRON DEVICES VOL.E
D-29.NO.11 NOV 1982 」
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このSAIN
Tで形成されたMESFETは、図7に示すように、ゲ
ート金属70が絶縁膜71にオーバーラップする構造に
なっているので、このオーバーラップ分は、金属−絶縁
物−高濃度半導体といういわゆるMIS構造となり、余
分な寄生容量(MIS容量)Cが生じ、MESFETの
高周波特性を劣化させる原因となっていた。
【0004】また、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
は、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、0.5μm以下
の短いゲート長でも確実に製造できる半導体装置の製造
方法が望まれていた。
【0005】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、短いゲート長で、しかもゲート電極が
絶縁膜とオーバーラップせずに形成できる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、上記目的に鑑みてなされたものであ
り、ショットキーゲートを有する半導体装置の製造方法
であって、表面にアニール用の保護膜を形成した半導体
基板上に、ソース領域及びドレイン領域を形成するた
め、I型ダミーゲートを用いて自己調整的に不純物をイ
オン注入する第1工程と、I型ダミーゲートに等方性エ
ッチングを施すことによりゲート長を縮小する第2工程
と、縮小したI型ダミーゲートをマスクとして、露出し
た保護膜上に第1の絶縁膜を形成する第3工程と、形成
した第1の絶縁膜上に、この第1の絶縁膜に比べて大な
る膜厚を有する第2の絶縁膜を形成する第4工程と、I
型ダミーゲート及びその直下の保護膜を除去する第5工
程と、I型ダミーゲートを除去した箇所に形成されたダ
ミーゲート跡に、半導体基板とショットキー接合する耐
熱性金属膜を形成する第6工程と、半導体基板に選択的
に電気メッキを施し、ダミーゲート跡にゲート金属材料
を析出させる第7工程とを備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】I型ダミーゲートを除去した箇所にダミーゲー
ト跡が形成されるが、このダミーゲート跡は、第1の絶
縁膜上に大なる膜厚を有する第2の絶縁膜を積層させて
形成しているため、十分な高さが確保される。
【0008】また、このダミーゲート跡を形成する第1
及び第2の絶縁膜の側面は、半導体基板表面に対して略
垂直に形成される。このダミーゲート跡は、電気メッキ
によって析出するゲート電極材料の型枠として機能する
ため、ゲート電極は半導体基板表面に対して略垂直に立
設する状態に形成される。
【0009】
【実施例】以下、本発明にかかる半導体装置の製造方法
を添付図面に基づいて工程順に説明する。
【0010】まず、GaAs基板1の表面にプラズマC
VD法により窒化シリコン膜(SiNx )2を一様に堆
積させる。この窒化シリコン膜2は、後のアニーリング
の保護膜であると共に、FET製造の全工程を通してG
aAs表面を保護するものである。次いで、この表面に
フォトレジスト3をパターンニングして、I型ダミーゲ
ート4を形成する。この後、フォトレジスト3及びI型
ダミーゲート4をマスクとして、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(図1(a))。
【0011】次に、フォトレジスト3及びI型ダミーゲ
ート4に、O2 プラズマによって等方性エッチングを施
す。これによってI型ダミーゲート4のゲート長が縮小
される(図1(b))。
【0012】次に、電子サイクロトロン共鳴気相成長法
(ECR−CVD)を用いて例えばSiO2 などの絶縁
膜5を一様に堆積させた後(図1(c))、この表面に
Au膜6をスパッタ堆積させる(図2(d))。
【0013】次に、Au膜6表面の凹凸を覆うように、
SOG(spin-on-glass )膜7を形成し、表面を平坦化
する(図2(e))。この後、SOG膜7に反応性イオ
ンエッチング(RIE)などのドライエッチングを施し
てエッチバックし、I型ダミーゲート4上部のAu膜6
を露出させる(図2(f))。
【0014】次に、露出したAu膜6をイオンミリング
によって除去した後(図3(g))、露出した絶縁膜
5、その直下のI型ダミーゲート4及びフォトレジスト
3を、その周囲のAu膜6、SOG膜7の上層部と共
に、O2 ガスを用いた反応性イオンエッチング(RI
E)によって除去する(図3(h))。これによってI
型ダミーゲート4を除去した箇所にはダミーゲート跡8
が形成される。
【0015】次に、ダミーゲート跡8の近傍を除いてG
aAs基板1の表面にレジスト膜9を形成し、表面に露
出した窒化シリコン膜2を保護する。これによって、G
aAs基板1の表面には、ダミーゲート跡8内にのみ窒
化シリコン膜2が露出した状態となる。この後、ダミー
ゲート跡8内に露出した窒化シリコン膜2を、反応性イ
オンエッチング(RIE)によって除去する(図3
(i))。
【0016】次に、この全表面を覆うように、高耐熱性
金属として例えばWSi10をスパッタ堆積させる(図
4(j))。これによって、ダミーゲート跡8の底部に
おいてWSi10とGaAs基板1とがショットキー接
合する(図4(j))。この後、GaAs基板1の法線
方向に対して傾斜した方向から、形成したWSi10に
対してイオンミリングを施して除去する。この際、ダミ
ーゲート跡8の底部にはイオンが侵入しないため、断面
がU字型のWSi10が除去されずに残る(図4
(k))。
【0017】次に、レジスト膜9をアセトンなどの有機
溶剤を用いて除去した後(図4(l))、GaAs基板
1の表面にAu膜11をスパッタ堆積させる。この後、
さらにダミーゲート跡8の近傍を除いてレジスト膜12
をパターン形成する(図5(m))。
【0018】次に、GaAs基板1の法線方向に対して
傾斜した方向から、露出したAu膜11に対してイオン
ミリングを施して除去する(図5(n))。この際、ダ
ミーゲート跡8の下部にはイオンが入り込まないため、
この下部のAu膜11が除去されずに残る。また、レジ
スト膜12で保護された箇所のAu膜11も、イオンが
衝突せず除去されずにそのまま残る。なお、この工程で
は、Au膜11の一部が除去されたのみで、その他の残
存するAu膜11は、残存するAu膜6、或いは図示さ
れていない周囲のAu膜11などによって依然として互
いに接続された状態である。
【0019】次に、この残存するAu膜11をメッキ電
極として電気メッキを施してゲート電極材料としてAu
を析出させる。この際、レジスト膜12によって保護さ
れたAu膜11には析出せず、WSi10の上層に残存
したAu膜11にのみAuが析出する。これによってダ
ミーゲート跡8にゲート電極13が形成される(図5
(o))。
【0020】次に、レジスト膜12をアセトンなどの有
機溶剤を用いて除去した後、SOG膜7、Au膜6、及
び11を反応性イオンエッチング(RIE)によって除
去する。この後、850℃、15分間程度のアニールを
行ってn+ 層を活性化する(図6(p))。
【0021】最後に、反応性イオンビームエッチング
(RIBE)によって絶縁膜5の一部を除去し、これに
よって表面に露出する窒化シリコン膜2をプラズマエッ
チングなどによって除去した後、それぞれソース電極及
びドレイン電極となるオーミック電極14を形成し、製
造工程は終了する(図6(q))。
【0022】以上のような実施例によれば、図6(q)
に明らかなようにゲート電極13が絶縁膜5とオーバー
ラップせずに形成できるためゲート部の寄生的なMIS
容量を著しく低減させることができる。また、図1
(b)などに示すようにダミーゲート4の断面形状か単
純な長方形状であるので、容易に0.5μm以下の短い
ゲート長が形成できる。従って、ゲート長が短く、しか
もゲート容量が小さいFETが製造できるので、高利得
で低雑音性に優れマイクロ波IC等に利用すると効果的
である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる半
導体装置の製造方法によれば、I型ダミーゲートを用い
て形成したダミーゲート跡に電気メッキを施してゲート
電極材料を析出させることによりゲート電極を形成する
方法を採用した。従って、このダミーゲート跡をいわば
型枠として利用し形成されるゲート電極は、半導体基板
表面に対して略垂直に立設する状態に形成できるため、
ゲート電極が絶縁膜とオーバーラップしない構造とな
り、余分な寄生容量(MIS容量)の発生を著しく低減
することができる。
【0024】また、形状が単純なI型のダミーゲートに
等方性エッチングを施してゲート長を縮小する方法を採
用したので、ゲート長の制御が容易であるため、ゲート
長の短い半導体装置を制御性よく製造することができ
る。
【0025】さらに、大なる膜厚を有する第2の絶縁膜
を第1の絶縁膜上に形成したので、形成されるダミーゲ
ート跡に十分な高さを確保でき、これによって背の高い
ゲート電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a),(b),(c)は本発明にかかる
半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図2】図2(d),(e),(f)は本発明にかかる
半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図3】図3(g),(h),(i)は本発明にかかる
半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図4】図4(j),(k),(l)は本発明にかかる
半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図5】図5(m),(n),(o)は本発明にかかる
半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図6】図6(p),(q)は本発明にかかる半導体装
置の製造工程を順に示す説明図である。
【図7】従来の半導体装置の構造を概略的に示す説明図
である。
【符号の説明】
1…GaAs基板(半導体基板)、2…窒化シリコン膜
(保護膜)、4…I型ダミーゲート、5…絶縁膜(第1
の絶縁膜)、7…SOG膜(第2の絶縁膜)、8…ダミ
ーゲート跡、10…WSi(耐熱性金属膜)、11…A
u膜(下地金属膜)、13…ゲート電極。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ショットキーゲートを有する半導体装置
    の製造方法であって、 表面にアニール用の保護膜を形
    成した半導体基板上に、ソース領域及びドレイン領域を
    形成するため、I型ダミーゲートを用いて自己調整的に
    不純物をイオン注入する第1工程と、 前記I型ダミーゲートに等方性エッチングを施すことに
    よりゲート長を縮小する第2工程と、 前記縮小したI型ダミーゲートをマスクとして、露出し
    た前記保護膜上に第1の絶縁膜を形成する第3工程と、 形成した前記第1の絶縁膜上に、この第1の絶縁膜に比
    べて大なる膜厚を有する第2の絶縁膜を形成する第4工
    程と、 前記I型ダミーゲート及びその直下の前記保護膜を除去
    する第5工程と、 前記I型ダミーゲートを除去した箇所に形成されたダミ
    ーゲート跡に、前記半導体基板とショットキー接合する
    耐熱性金属膜を形成する第6工程と、 前記半導体基板に選択的に電気メッキを施し、前記ダミ
    ーゲート跡にゲート金属材料を析出させる第7工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第3工程で形成する第1の絶縁膜は、電
    子サイクロトロン共鳴気相成長法によって、前記I型ダ
    ミーゲート及び露出した前記保護膜の上層に形成したも
    のである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。
  3. 【請求項3】 第4工程は、 第3工程を経た前記半導体基板の表面を金属膜で被覆す
    る工程と、形成した前記金属膜の凹凸を覆うように前記
    第2の絶縁膜を形成し平坦化する工程と、前記第2の絶
    縁膜をエッチバックし前記I型ダミーゲートの頭部に形
    成された前記金属膜を露出させる工程とを含むことを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第6工程は、 第5工程を経た前記半導体基板の表面に前記耐熱性金属
    膜を形成する工程と、 前記半導体基板表面の法線方向に対して傾斜した方向か
    ら、形成した前記耐熱性金属膜にイオンミリングを施す
    工程とを含む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。
  5. 【請求項5】 第7工程は、 第5工程を経た前記半導体基板の表面にメッキ電極とな
    る下地金属膜を形成する工程と、 前記ダミーゲート跡の近傍を除き、前記下地金属膜にレ
    ジスト膜をパターン形成する工程と、 前記半導体基板表面の法線方向に対して傾斜した方向か
    ら、露出した前記下地金属膜にイオンミリングを施す工
    程と、 残存した前記下地金属膜に電気メッキを施す工程とを含
    む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。
JP6483692A 1992-03-23 1992-03-23 半導体装置の製造方法 Pending JPH05267350A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8987125B2 (en) 2012-07-05 2015-03-24 Mitsubishi Electric Corporation Method for manufacturing semiconductor device
CN114121676A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 上海华力集成电路制造有限公司 金属栅制程下伪栅极的去除方法

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