JPH0574817A - 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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JPH0574817A
JPH0574817A JP23266391A JP23266391A JPH0574817A JP H0574817 A JPH0574817 A JP H0574817A JP 23266391 A JP23266391 A JP 23266391A JP 23266391 A JP23266391 A JP 23266391A JP H0574817 A JPH0574817 A JP H0574817A
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JP
Japan
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insulating film
film
layer
gate
etching
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Withdrawn
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JP23266391A
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English (en)
Inventor
Hidenori Hirano
英則 平野
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Quantum Devices Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Quantum Devices Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に関し,ゲート長の短
いT型或いはY型のゲート電極を精度よく形成する方法
の提供を目的とする。 【構成】 半導体基体の動作半導体層3のゲート電極形
成領域に開孔を有する第1の絶縁膜5を形成し,全面に
第1の絶縁膜5とエッチング選択性のある第2の絶縁膜
6を堆積し,全面に第3の絶縁膜7を堆積した後それを
エッチバックして,開孔部の第2の絶縁膜6を露出しか
つその周囲に第3の絶縁膜7を残し,第3の絶縁膜7を
マスクにして第2の絶縁膜6をエッチングし動作半導体
層3を露出した後第3の絶縁膜7を除去し,全面にゲー
ト金属層8, 9を堆積し,ゲート金属層8, 9上に少なくと
も開孔部を覆うオーバーゲート金属層10を形成し, オー
バーゲート金属層10をマスクにしてゲート金属層8, 9及
び第2の絶縁膜6を除去し,湿式エッチングにより第1
の絶縁膜5を選択的にエッチングして除去するように構
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
係り,特に,T型或いはY型のゲート電極を有する半導
体装置の製造方法に関する。
【0002】近年の半導体装置は高周波化が進められ,
マイクロ波通信や衛星通信等にも多数使用され,より利
得が高く,より出力の高い特性が求められている。更
に,高信頼性が求められている。
【0003】そのため,ゲート長を短くし,寄生容量を
小さくして特性を向上することが必要とされ,更に,ゲ
ート電極形成時に形状不良の低減が必要とされる。
【0004】
【従来の技術】図3(a), (b), (c1), (c2)はT型或いは
Y型のゲート電極を有する半導体装置として,例えばM
ESFETを製造する従来例を示す工程順断面図であ
る。
【0005】以下,これらの図を参照しながら,従来例
について説明する。 図3(a) 参照 1はGaAs基板,2はi−GaAsバッファ層,2aは
i−AlGaAsバッファ層,3はn−GaAs動作半
導体層,4はn+ −GaAsコンタクト層である。
【0006】全面に絶縁膜5としてSiO2 膜を堆積し
た後,ゲート電極形成領域に開孔5aを形成する。 図3(b) 参照 ショットキー金属となるWSi層8を全面に堆積し,つ
づいてTi/Au層9を堆積する。
【0007】ゲート電極形成領域に開孔をもつレジスト
マスク11を形成し, Ti/Au層9上にAuめっき層10
を形成する。 図3(c1), (c2)参照 Auめっき層10をマスクにしてTi/Au層9及びWS
i層8を異方性エッチングによりエッチング除去し,つ
づいて湿式エッチングによりSiO2膜5をエッチング
除去する。
【0008】このようにして,T型或いはY型のゲート
電極が形成される。ところで,WSi層8はゲート電極
形状の一部の組成が若干変化してしまう部分があり,S
iO2 膜5のエッチング液に溶解する組成に変化するこ
とがある。SiO2 膜5のエッチングの際,特に,WS
i層8の側面が腐食する傾向がみられ,図3(c1)に示す
ような形状となる。このような形状になると,電界集中
による特性劣化が起こったり,ゲート長が不安定になる
といった問題を生じる。
【0009】WSi層8の側面を腐食させないようにS
iO2 膜5のエッチングを加減しなければならないが,
この場合は寄生容量の低下が望めず,高周波領域での利
得が低下するといった問題を生じる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,ゲート長を短く精度よく形成し,しかも寄生容量
を小さくできるT型或いはY型のゲート電極の形成方法
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1,図2は本発明の実
施例を示す工程順断面図(その1),(その2)であ
る。
【0012】上記課題は,半導体基体の動作半導体層3
のゲート電極形成領域に開孔を有する第1の絶縁膜5を
形成する工程と,次いで,全面に該第1の絶縁膜5とエ
ッチング選択性のある第2の絶縁膜6を堆積する工程
と,次いで,全面に第3の絶縁膜7を堆積した後該第3
の絶縁膜7をエッチバックして,開孔部の該第2の絶縁
膜6を露出しかつその周囲に該第3の絶縁膜7を残す工
程と,次いで,該第3の絶縁膜7をマスクにして該第2
の絶縁膜6をエッチングし,該動作半導体層3を露出し
た後該第3の絶縁膜7を除去する工程と,次いで,全面
にゲート金属層8,9を堆積する工程と,次いで,該ゲ
ート金属層8,9上に少なくとも前記開孔部を覆うオー
バーゲート金属層10を形成する工程と, 次いで,該オー
バーゲート金属層10をマスクにして該ゲート金属層8,
9及び該第2の絶縁膜6を除去する工程と,次いで,湿
式エッチングにより該第1の絶縁膜5を選択的にエッチ
ングして除去する工程とを有し,該動作半導体層3に接
触する面積より上部の面積が大きいゲート電極8,9,
10を形成する半導体装置の製造方法によって解決され
る。
【0013】また,前記第1の絶縁膜5が酸化シリコン
膜であり,前記第2の絶縁膜6が窒化シリコン膜であ
り,前記第3の絶縁膜7が酸化シリコン膜である半導体
装置の製造方法によって解決される。
【0014】
【作用】本発明のようにすれば,第1の絶縁膜5とゲー
ト金属層8,9の間には第2の絶縁膜6が介在すること
になり,第1の絶縁膜5をエッチングして除去する際,
第2の絶縁膜6がゲート金属層8,9を保護する。した
がって,第1の絶縁膜5のみを選択的にエッチングして
完全に除去することができる。
【0015】また,本発明では第3の絶縁膜7をエッチ
バックして,開孔部の第2の絶縁膜6を露出しかつその
周囲に第3の絶縁膜7を残し,次いで,第3の絶縁膜7
をマスクにして第2の絶縁膜6をエッチングし,動作半
導体層3を露出している。露出した動作半導体層3の幅
がゲート長となるが,上記のようにすればゲート長を短
く形成し,しかも精度良く形成することができる。
【0016】また,第1の絶縁膜5を酸化シリコン膜,
第2の絶縁膜6を窒化シリコン膜,第3の絶縁膜7を酸
化シリコン膜とすることにより,本発明の方法を効果的
に行うことができる。
【0017】
【実施例】図1(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面図
(その1),図2(e), (f)は実施例を示す工程順断面図
(その2)であり,MESFETのゲート電極を形成す
る例を示す。以下,これらの図を参照しながら,実施例
について説明する。
【0018】図1(a) 参照 ゲート電極を形成しようとする半導体基体の形成を示す
図である。MOCVD法により, GaAs基板1上に,
厚さ5000Åのi−GaAsバッファ層2と,厚さ 1.5μ
mのi−AlGaAsバッファ層2aと,厚さ2000Åのn
−GaAs動作半導体層3と,厚さ1000Åのn+ −Ga
Asコンタクト層4を連続成膜する。
【0019】マスクを用いてコンタクト層4をパターニ
ング・エッチングする。ゲート電極形成領域の動作半導
体層3が露出する。 図1(b) 参照 プラズマCVD法により,全面に厚さ3000Åの酸化シリ
コン(SiO2 )膜5を堆積した後,マスクを用いて酸
化シリコン膜5を湿式エッチ及び低ダメージのドライエ
ッチによりエッチングし,ゲート電極形成領域に開孔を
形成して動作半導体層3を露出する。
【0020】次いでプラズマCVD法により,全面に厚
さ 500Åの窒化シリコン(SiN)膜6及び厚さ3000Å
の酸化シリコン(SiO2)膜7を連続堆積する。開孔
部は微細な凹部となっているため,酸化シリコン膜7の
厚さはそこでは他の部分より薄く形成される。
【0021】図1(c) 参照 酸化シリコン膜7を6フッ化硫黄(SF6 )ガスを用い
てエッチバックすることにより,開孔部の窒化シリコン
膜6を露出しかつその周囲に酸化シリコン膜7を残すよ
うにする。
【0022】酸化シリコン膜7をマスクにして,露出す
る窒化シリコン膜6をフロン23(CHF3 )とフロン14
(CF4 )の混合のガスを用いてエッチングし,動作半
導体層3を露出させる開孔7aを形成する。露出した動作
半導体層3の幅により実際のゲート長が決まる。
【0023】その後,フッ酸とアンモニアの混合液によ
り酸化シリコン膜7をエッチングして除去する。この
時,窒化シリコン膜6は除去されない。 図1(d) 参照 スパッタ法により,全面にショットキー金属となる厚さ
2000Åのタングステンシリサイド(WSi)層8を形成
し,つづいて,全面に厚さ50ÅのTi膜と厚さ1500Å
のAu膜からなる金属層9を形成する。
【0024】金属層9の上に前述の開孔部を覆う領域に
オーバーゲート開孔を有するレジストマスク11を形成し
た後,オーバーゲート開孔部の金属層9の上に厚さ8000
Åの金めっき層10を形成する。
【0025】図2(e) 参照 レジストマスク11を剥離した後,金めっき層10をマスク
にして,イオンミリングにより金属層9とタングステン
シリサイド層8を除去する。つづいて6フッ化硫黄(S
6 )ガスを用いる異方性エッチングにより窒化シリコ
ン膜6をエッチングする。
【0026】つづいて,フッ酸とアンモニアの混合液に
よりSiO2 膜5をエッチングして除去する。この時,
窒化シリコン膜6は除去されずにタングステンシリサイ
ド層8を保護し,ゲート長が安定して確保される。
【0027】かくして,タングステンシリサイド層8,
金属層9,金めっき層10からなるT型あるいはY型のゲ
ート電極が形成される。 図2(f) 参照 コンタクト層4を露出するレジストマスク(図示せず)
を形成し,リフトオフ法によりAuGe/Ni/Au層
からなる厚さ2000Åのソース電極12, ドレイン電極13を
形成する。
【0028】このようにして,高利得,高出力,さらに
高信頼性のT型あるいはY型ゲート電極を有する半導体
装置が実現する。なお,実施例はMESFETの一例に
ついて示したが,本発明の方法はそれに限らず,例えば
HEMTその他の高周波デバイスにも適用できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
高利得,高出力,さらに高信頼性のT型あるいはY型ゲ
ート電極を有する半導体装置が実現する。
【0030】ショットキー金属の腐食を防止する寄生容
量の小さい絶縁膜(SiN膜)を用いることにより,従
来問題となっていた寄生容量の大きい絶縁膜を残さずに
ゲート電極の形状を安定に確保することができる。
【0031】さらに,エッチバック法によりゲート長を
短く形成することができる。本発明は,特に,マイクロ
波帯域の半導体装置の特性向上,信頼性向上に寄与する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面図(その
1)である。
【図2】(e), (f)は実施例を示す工程順断面図(その
2)である。
【図3】(a), (b), (c1), (c2)は従来例を示す工程順断
面図である。
【符号の説明】 1は半導体基体であってGaAs基板 2は半導体基体でありバッファ層であってi−GaAs 2aは半導体基体でありバッファ層であってi−AlGa
As 3は半導体基体であり動作半導体層であってn−GaA
s 4は半導体基体でありコンタクト層であってn+ −Ga
As 5は第1の絶縁膜であってSiO2 膜 5aは開孔 6は第2の絶縁膜であってSiN膜 7は第3の絶縁膜であってSiO2 膜 7aは開孔 8はゲート電極でありゲート金属層であってWSi 9はゲート電極でありゲート金属層であってTi/Au 10はゲート電極でありオーバーゲート金属層であってA
uめっき層 11はマスクであってレジストマスク 12はソース電極であってAuGe/Ni/Au 13はドレイン電極であってAuGe/Ni/Au

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体の動作半導体層(3) のゲート
    電極形成領域に開孔を有する第1の絶縁膜(5) を形成す
    る工程と, 次いで,全面に該第1の絶縁膜(5) とエッチング選択性
    のある第2の絶縁膜(6) を堆積する工程と, 次いで,全面に第3の絶縁膜(7) を堆積した後該第3の
    絶縁膜(7) をエッチバックして,開孔部の該第2の絶縁
    膜(6) を露出しかつその周囲に該第3の絶縁膜(7) を残
    す工程と, 次いで,該第3の絶縁膜(7) をマスクにして該第2の絶
    縁膜(6) をエッチングし,該動作半導体層(3) を露出し
    た後該第3の絶縁膜(7) を除去する工程と, 次いで,全面にゲート金属層(8, 9)を堆積する工程と, 次いで,該ゲート金属層(8, 9)上に少なくとも前記開孔
    部を覆うオーバーゲート金属層(10)を形成する工程と, 次いで,該オーバーゲート金属層(10)をマスクにして該
    ゲート金属層(8, 9)及び該第2の絶縁膜(6) を除去する
    工程と, 次いで,湿式エッチングにより該第1の絶縁膜(5) を選
    択的にエッチングして除去する工程とを有し, 該動作半導体層(3) に接触する面積より上部の面積が大
    きいゲート電極(8, 9,10)を形成することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第第1の絶縁膜(5) が酸化シリコン
    膜であり,前記第2の絶縁膜(6) が窒化シリコン膜であ
    り,前記第3の絶縁膜(7)が酸化シリコン膜であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP23266391A 1991-09-12 1991-09-12 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0574817A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07273128A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Nec Corp 電界効果型トランジスタ
US5922623A (en) * 1995-05-09 1999-07-13 Nec Corporation Hydrogen fluoride vapor phase selective etching method for fabricating semiconductor devices

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JPH07273128A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Nec Corp 電界効果型トランジスタ
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Effective date: 19981203