JPH05283440A - 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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JPH05283440A
JPH05283440A JP7986492A JP7986492A JPH05283440A JP H05283440 A JPH05283440 A JP H05283440A JP 7986492 A JP7986492 A JP 7986492A JP 7986492 A JP7986492 A JP 7986492A JP H05283440 A JPH05283440 A JP H05283440A
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JP
Japan
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film
metal film
gate
semiconductor device
dummy gate
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JP7986492A
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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】 光学露光装置を用いて、0.5μm以下の短
いゲート長を形成すると共に、ドレイン耐圧の高い半導
体装置の製造方法を提供することにある。 【構成】 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、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を形成す
る。次にドレイン領域6側に傾斜した方向からAu膜8
を堆積させた後、Au膜8及びレジスト膜9をマスクと
して、絶縁膜7、窒化シリコン膜2を除去しゲート電極
の形成予定領域10を形成する。次に、この形成予定領
域10にGaAs基板1とショットキー接合するWSi
を形成する工程を備える。

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、このような従
来の製造プロセスで作製したFETは、図7に示すよう
に、ゲート電極70とドレイン領域71が近接していた
のでドレイン耐圧が低いという問題点があった。
【0004】また、FETの性能を向上させるためゲー
ト長を短く形成することが必要であるが、光学露光装置
を用いた場合には光の回折などにより、1.0μm以下
の微細な加工が困難であった。
【0005】そこで、0.5μm以下の短いゲート長を
形成する方法としては、電子ビーム露光装置による電子
ビーム(EB)を用いたパターニング法が用いられてい
るが、電子ビーム露光装置自体が非常に高価であり、近
接効果防止のために露光量を加減するなどの処理が必要
となり、加工のスループットが上昇しないという欠点が
あった。
【0006】そこで本発明は、光学露光装置を用いて、
0.5μm以下の短いゲート長を形成すると共に、ドレ
イン耐圧の高い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、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、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、半導体基板の法線
方向に対してドレイン領域側に傾斜した方向から、第1
の絶縁膜上に第1の金属膜を堆積させる第4工程と、堆
積させた第1の金属膜をマスクとして、第1の絶縁膜及
びその下層の保護膜に対し、半導体基板の法線方向にエ
ッチングを施し、ゲート電極の形成予定領域を形成する
第5工程と、ゲート電極の形成予定領域に半導体基板と
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
とを備えることを特徴とする。
【0008】
【作用】第4工程において、ドレイン領域側に傾斜した
方向から第1の金属膜を堆積させるので、ダミーゲート
に隣接したソース領域側には、ダミーゲートによって遮
られて第1の金属膜が形成されない箇所が生じる。従っ
て、この箇所にゲート電極の形成予定領域が形成される
ことになり、これによってゲート電極はドレイン領域と
離隔した状態に形成される。
【0009】また、ゲート電極の形成予定領域における
ゲート長は、第2工程におけるダミーゲートの等方性エ
ッチング量と、第4工程において第1金属膜を堆積させ
る際の傾斜角度とを調節することによって、所望の短い
長さに制御される。
【0010】
【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。
【0011】まず、n型動作層を形成したGaAs基板
1の表面にプラズマCVD法により窒化シリコン膜(S
iNx )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GaAs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を全面に塗布
した後、パターニングしてダミーゲート4を形成する。
なお、それ以外の箇所にはフォトレジスト3が残存す
る。この後、フォトレジスト3及びダミーゲート4をマ
スクとして、Si+ のイオン注入によってソース領域5
及びドレイン領域6となるべきn+ 層を形成する(図1
(a))。
【0012】次に、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。これによってダミーゲ
ート4のゲート長が縮小される(図1(b))。なお、
この際、フォトレジスト3も縮小される。
【0013】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7を堆積させる(図1(c))。なお、絶縁膜7はS
iNであってもよい。
【0014】次に、GaAs基板1の法線方向に対して
ドレイン領域6側に傾斜した方向から、斜め蒸着によっ
てAu膜8を蒸着する(図2(d))。斜め蒸着される
Au膜8は、ダミーゲート4或いはフォトレジスト3に
よって一部が遮へいされるため、その影になる箇所には
Au膜8は形成されず、絶縁膜7が露出した状態となっ
ている。
【0015】次に、ダミーゲート4のソース領域5側の
絶縁膜7が露出した箇所を除き、他の露出した絶縁膜7
の上を覆うようにレジスト膜9をパターニングする(図
2(e))。このレジスト膜9は、この下層の絶縁膜7
が後の工程でエッチングされるのを避けるための保護膜
として機能する。
【0016】次に、GaAs基板1の法線方向に反応性
イオンエッチング(RIE)を施し、表面に露出した絶
縁膜7、及びその直下の窒化シリコン膜2を除去する
(図2(f))。これによって、ゲート電極の形成予定
領域10が形成される。
【0017】次に、レジスト膜9をアセトンなどを用い
て除去した後、この全表面を覆うように、高耐熱性金属
として例えばWSi11をスパッタ堆積させ、さらにこ
の上層にAu膜12をスパッタ堆積させる(図3
(g))。
【0018】次に、GaAs基板1の法線方向に対して
ドレイン領域6側に傾斜した方向から、形成したAu膜
12に対してイオンミリングを施して除去する(図3
(h))。さらに、残存するAu膜12をマスクとし
て、GaAs基板1の法線方向に反応性イオンエッチン
グ(RIE)を施し、WSi11を除去する(図3
(i))。なお、この際、ゲート電極の形成予定領域1
0の底部はWSi11で満たされた状態に残す。
【0019】次に、例えば反応性イオンエッチング(R
IE)などによって残存するAu膜8及び12を除去す
ることにより、残存するWSi11がゲート電極として
形成できる(図4(j))。
【0020】次に、アセトンなどの有機溶剤を用いてフ
ォトレジスト3、及びダミーゲート4を溶解し除去する
(図4(k))。この後、850℃、15分間程度のア
ニールを行ってソース領域5及びドレイン領域6のn+
層を活性化した後、各領域にオーミック電極13を形成
し製造工程は終了する(図4(l))。
【0021】ここまでの工程でFETは一応完成する
が、このままではWSi11などの高耐熱性金属の抵抗
値が高いので、さらに、抵抗値を下げるため以下の工程
を行う。
【0022】まず、表面の凹凸を覆うように、SOG
(spin-on-glass )膜14を形成し、表面を平坦化した
後(図5(m))、その上層にレジスト膜15、窒化シ
リコン膜(SiNx )16を順に形成する(図5
(n))。
【0023】次に、窒化シリコン膜16の所定の箇所を
エッチング除去し、開孔17を形成する。さらに、残存
する窒化シリコン膜16をマスクとして、その下層のレ
ジスト膜15に等方性エッチングを施して空洞18を形
成する。この後、RIEなどの異方性エッチングを施
し、WSi11の頭出しを行う(図5(o))。
【0024】次に、Au膜19をスパッタ法などにより
堆積させることにより、WSi11の上部にAu膜19
を形成する(図6(p))。最後に、レジスト膜15を
有機溶剤を用いて溶解し、リフトオフによって不要部分
の窒化シリコン膜16、Au膜19を除去し、製造工程
は全て終了する(図6(q))。
【0025】以上のような実施例によれば、ソース抵抗
を増大させることなくドレイン耐圧を高くすることがで
きる。また、高価でスループットの悪い電子ビーム露光
装置を用いることなく、従来の光学露光装置でも0.5
μm以下の短いゲート長を形成できるので、製造コスト
の低減や生産性の向上を図ることができる。さらに、こ
の方法によって製造されたFETは、高出力、高利得が
要求されるマイクロ波IC等に利用すると効果的であ
る。
【0026】
【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、ダミーゲートの等方性エ
ッチング量と、第1金属膜を堆積させる際の傾斜角度と
を調節することによって、形成するゲート電極のゲート
長を短く形成でき、この長さも微細に制御することが可
能となる。また、ドレイン領域側に傾斜した方向から第
1の金属膜を堆積させるため、ゲート電極の形成予定領
域はダミーゲートに隣接したソース領域側に形成される
ので、ドレイン領域のみをゲート電極から離隔して形成
することができる。
【0027】従って、ゲート長が短く、ソース抵抗を増
大させることなくドレイン耐圧の高い半導体装置を製造
することが可能となる。
【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…ダミーゲート、5…ソース領域、6…
ドレイン領域、7…絶縁膜(第1の絶縁膜)、8…Au
膜(第1の金属膜)、10…ゲート電極の形成予定領
域、11…WSi(耐熱性金属膜)、12…Au膜(第
2の金属膜)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/48 M 7738−4M

Claims (3)

    【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、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、 前記ダミーゲートに等方性エッチングを施すことにより
    このゲート長を縮小する第2工程と、 縮小した前記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、 前記半導体基板の法線方向に対してドレイン領域側に傾
    斜した方向から、前記第1の絶縁膜上に第1の金属膜を
    堆積させる第4工程と、 堆積させた前記第1の金属膜をマスクとして、前記第1
    の絶縁膜及びその下層の前記保護膜に対し、前記半導体
    基板の法線方向にエッチングを施し、ゲート電極の形成
    予定領域を形成する第5工程と、 前記ゲート電極の形成予定領域に、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、 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】 前記第3工程の第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】 前記第6工程は、 第5工程を経た前記半導体基板上に、一様に前記耐熱性
    金属膜を形成する工程と、 前記耐熱性金属膜の上に第2の金属膜を一様に形成する
    工程と、 前記半導体基板の法線方向に対してドレイン領域側に傾
    斜した方向から、形成した前記第2の金属膜にイオンミ
    リングを施す工程と、 前記工程を経て残存する第2金属膜をマスクとして、そ
    の下層の前記耐熱性金属膜に対し、前記半導体基板の法
    線方向にエッチングを施す工程と、 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。
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