JPH06181224A - 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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JPH06181224A
JPH06181224A JP35370592A JP35370592A JPH06181224A JP H06181224 A JPH06181224 A JP H06181224A JP 35370592 A JP35370592 A JP 35370592A JP 35370592 A JP35370592 A JP 35370592A JP H06181224 A JPH06181224 A JP H06181224A
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JP
Japan
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insulating film
metal
gate electrode
film
entire surface
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Application number
JP35370592A
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English (en)
Inventor
Yasutoshi Tsukada
安利 塚田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界効果トランジスタを含む半導体装置の高
集積化を実現する一方で、特性の改善及び信頼性の向上
を図る。 【構成】 半導体基板(1〜4)上に第1の絶縁膜6を
形成し、そのゲート形成部分を開口した後、全面に第2
の絶縁膜7を形成し、これを異方性エッチングして第1
の絶縁膜の開口内の側面に第2の絶縁膜7を残す。次い
で、全面にWSi等の高融点金属8と、Au等の低抵抗
金属9を順次積層し、この多層金属膜を選択エッチング
してゲート電極を形成する。その上で、第1の絶縁膜6
を除去し、第2の絶縁膜は残し(第2の絶縁膜もエッチ
ングする場合もある)、全面に第3の絶縁膜10を被着
した上で、ソース・ドレイン形成部分の半導体基板上に
オーミック電極11を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界効果トランジスタを
備える半導体装置に関し、特にゲート電極の微細化と高
信頼化を図った半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年における半導体装置の高集積化に伴
い、電界効果トランジスタのゲート長の微細化が進めら
れており、種々の半導体装置及び製造方法が提案されて
いる。例えば、特開昭62−243371号公報、特開
昭61−73377号公報、特開昭62−177973
号公報等に開示されたものが挙げられる。図4はその一
例であり、図4(a)のように、イオン注入法によりG
aAs基板21に選択的に低不純物濃度のn型活性層2
2を形成し、その表面に第1の絶縁膜23を形成し、ゲ
ート部の第1の絶縁膜23のエッチングを行ない開口す
る。次に、図4(b)のように、第2の絶縁膜24を全
面に成長し、異方性ドライエッチング法により第1の絶
縁膜23のエッチングした開口内の側面に第2の絶縁膜
24を残す。その後、WSiをスパッタ法により堆積
し、これを所要パターンにエッチングすることによって
ゲート電極25を形成する。
【0003】その後、図4(c)のように、第2の絶縁
膜24を残したまま、フォトレジスト26を用いて選択
的に第1の絶縁膜23をエッチングし、しかる上で前記
フォトレジスト26をマスクにしてオーミック領域にシ
リコンイオンを選択的に注入してソース・ドレイン高濃
度領域27を形成する。次いで、図4(d)のように、
熱処理を行って活性化させ、オーミック電極28を形成
してショットキ型電界効果トランジスタを形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような電界効果ト
ランジスタ及びその製造方法では、第1の絶縁膜23の
開口内の側面に第2の絶縁膜24を形成し、この第2の
絶縁膜24で挟まれた領域にゲート電極25を形成する
ため、ゲート長を第1の絶縁膜23の開口寸法よりも第
2の絶縁膜24の膜厚分だけ短くでき、ゲート電極25
を微細化して高集積化が実現できる。しかしながら、図
4に示したものは、ゲート電極を高融点金属であるWS
iの単層金属膜で形成しているため、ゲート抵抗が大き
くなり、特にゲート長の微細化に伴ってゲート抵抗の増
加率が著しく増大し、高周波特性が劣化されるという問
題がある。
【0005】この点において、前記した他の従来技術の
うちには、ゲート電極をTi/Pt/Auの多層金属膜
で構成したものがあるが、GaAs基板とゲート電極と
がTiのような低融点の金属で接すると、特性変動が発
生して著しく信頼度が低下されるという問題がある。本
発明の目的は、高集積化を実現する一方で、特性の改善
及び信頼性の向上を図った半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、半
導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、そのゲート形成部
分を開口する工程と、全面に第2の絶縁膜を形成し、こ
れを異方性エッチングして第1の絶縁膜の開口内の側面
に第2の絶縁膜を残す工程と、全面に高融点金属と低抵
抗金属を順次積層し、この多層金属膜を選択エッチング
してゲート電極を形成する工程と、第1及び第2の絶縁
膜を除去する工程と、全面に第3の絶縁膜を被着し、か
つそのソース・ドレイン形成部分を除去する工程と、露
呈された半導体基板上にオーミック電極を形成する工程
とを含んでいる。また、本発明の他の製造方法は、半導
体基板上に第1の絶縁膜を形成し、そのゲート形成部分
を開口する工程と、全面に第2の絶縁膜を形成し、これ
を異方性エッチングして第1の絶縁膜の開口内の側面に
第2の絶縁膜を残す工程と、全面に高融点金属と低抵抗
金属を順次積層し、この多層金属膜を選択エッチングし
てゲート電極を形成する工程と、第1の絶縁膜を除去す
る一方、第2の絶縁膜をゲート電極の両側に残す工程
と、全面に第3の絶縁膜を被着し、かつそのソース・ド
レイン形成部分を除去する工程と、露呈された半導体基
板上にオーミック電極を形成する工程とを含んでいる。
前記高融点金属として例えばWSiが採用され、低抵抗
金属として例えばAuが用いられる。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1及び図2は本発明の第1実施例を製造工程順に
示す断面図である。先ず、図1(a)に示すように、半
絶縁性GaAs基板1にアンドープGaAs層2と、高
不純物濃度の第1のN型GaAs層3と、この第1のN
型GaAs層3よりも高不純物濃度の第2のGaAs層
4を順次堆積し、かつ所要領域にボロンイオンを選択的
に注入して素子分離領域5を形成し、素子領域を画成す
る。その後、図1(b)のように、前記第2のN型Ga
As層4及び第1のN型GaAs層3のゲート部を形成
する領域をエッチングしてリセスを形成する。更に、全
面に第1の絶縁膜6としてSiO2 を5000Åの厚さ
に成長する。
【0008】次に、図1(c)のように、前記リセス領
域内の第1の絶縁膜6の一部をフォトリソグラフィ技術
により選択エッチングして開口部を形成する。更に、こ
の上の全面に第2の絶縁膜7としてSiNを1000〜
3000Åの厚さに成長する。しかる上で、図1(d)
のように、前記第2の絶縁膜7を異方性エッチングによ
り除去し、前記第1の絶縁膜6の開口部内の側面にのみ
前記第2の絶縁膜7を残す。
【0009】次いで、図2(a)のように、WSi8
と、Au9をそれぞれ500〜1000Å、2000Å
の厚さにスパッタ法により堆積する。そして、図2
(b)のように、フォトリソグラフィ技術により前記W
Si8とAu9をドライエッチングしてゲート電極を形
成する。ここでは、ゲート長が0.3〜0.5μmに形成す
る例を示しており、ゲート長が0.5μmより大きい場合
にはAu9の膜厚を前記以上に厚くすることができる。
更に、図2(c)のように、希HFにより第1の絶縁膜
6をエッチング除去し、続いてHFにより第2の絶縁膜
7をエッチング除去する。しかる上で、図2(d)のよ
うに、SiO2 10を全面に成長し、ゲート電極を挟む
両側のソース・ドレイン領域に対応する領域をエッチン
グ除去し、かつ露呈された第2のN型GaAs層4の表
面にオーミック電極11を形成する。
【0010】このようにして製造される電界効果トラン
ジスタでは、第1の絶縁膜6の開口内の側面に第2の絶
縁膜7を形成し、この第2の絶縁膜7で挟まれた領域に
ゲート電極を形成するため、ゲート長は第1の絶縁膜6
の開口寸法よりも第2の絶縁膜7の膜厚の2倍だけ小さ
くでき、微細化が可能となる。これに加えて、ゲート電
極の主体は低抵抗なAuで構成され、かつこのAuとG
aAs基板との間にWSiのような高融点金属が介在さ
れることになるため、125℃における寿命が1×10
7 時間となり、従来技術で用いられていたTiを界面に
用いたゲート電極の場合に比較して寿命を約2倍にする
ことができる。また、AuとWSiとの多層構造とする
ことで、ゲート長の短縮によるゲート抵抗の増大率がW
Siの単層構造の場合よりも20〜50%程度低減で
き、電界効果トランジスタの動作速度の向上が可能とな
る。
【0011】図3は本発明の第2実施例を製造工程順に
示す断面図である。前記した第1実施例と同様に図1
(a)〜図1(d)の工程が完了した後、図3(a)の
ように、WSi8とAu9をそれぞれ500〜1000
Å、2000Åの厚さにスパッタ法により堆積する。そ
の上で、図3(b)のように、フォトリソグラフィ技術
によりAu9とWSi8を選択エッチングしてゲート電
極を形成する。続いて、希HFにより前記第1の絶縁膜
6を選択的にエッチングする。但し、この実施例では第
2の絶縁膜7をゲート電極の両側に残しておく。しかる
上で、図3(c)のように、SiO2 10を全面に成長
し、ソース・ドレイン領域に対応する領域をエッチング
除去し、かつ露呈された第2のN型GaAs層4の表面
にオーミック電極11を形成する。
【0012】このようにして製造される電界効果トラン
ジスタでは、前記第1実施例と同様にゲート電極の微細
化と低抵抗化が可能となり、かつ寿命を長くすることが
できる。これに加えて、ゲート長の寸法縮小に伴って金
属の開口部への埋込みを改善するためにWSiの薄膜化
を行った場合においても、ゲート電極の側面にはWSi
に密接した状態で第2の絶縁膜7が残されているので、
WSiの機械的な強度が増大され、かつWSiが薬品に
触れることがないためにWSiに欠陥が生じることがな
く、その信頼性が向上されることになる。
【0013】なお、前記各実施例において、ゲート電極
のエッチング形成時に、WSi上にAuを1000Å成
長し、フォトリソグラフィ技術によりこのAuを選択エ
ッチングし、このエッチングされたAuをマスクにして
WSiをエッチングするようにしてもよい。また、第1
の絶縁膜としてAlN膜を気相成長法により堆積しても
よく、第2の絶縁膜としてSiO2 膜やSiON膜を利
用することができる。第1の絶縁膜にAlN膜を用いた
場合には、選択エッチングには60℃の燐酸を用いれば
よい。更に、ゲート電極は高融点金属と低抵抗金属の多
層膜であれば、前記した実施例の金属に限定されるもの
ではない。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1の絶
縁膜に設けた開口内の側面に第2の絶縁膜を形成し、こ
の第2の絶縁膜間にゲート電極を形成しているので、ゲ
ート電極の微細化が実現でき、かつゲート電極は高融点
金属と低抵抗金属の多層金属で構成しているので、ゲー
ト電極の寿命を長くしてその信頼性を高めることができ
ると共に、その低抵抗化を図ることができる。また、ゲ
ート電極の側面に第2の絶縁膜を残すことにより、高融
点金属の薄膜化を行った場合でも、この高融点金属が第
2の絶縁膜により機械的、化学的に保護されるため、そ
の損傷が防止でき、高信頼度の電界効果トランジスタを
高歩留りで製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の製造工程の前半を工程順
に示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例の製造工程の後半を工程順
に示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施例の製造工程の後半を工程順
に示す断面図である。
【図4】従来の製造方法の一例を工程順に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 2 アンドープGaAs層 3 第1のN型GaAs層 4 第2のN型GaAs層 5 ボロン注入領域 6 第1の絶縁膜 7 第2の絶縁膜 8 WSi 9 Au 10 第3の絶縁膜 11 オーミック電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 S 7738−4M

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、
    そのゲート形成部分を開口する工程と、全面に第2の絶
    縁膜を形成し、これを異方性エッチングして前記第1の
    絶縁膜の開口内の側面に第2の絶縁膜を残す工程と、全
    面に高融点金属と低抵抗金属を順次積層し、この多層金
    属膜を選択エッチングしてゲート電極を形成する工程
    と、前記第1及び第2の絶縁膜を除去する工程と、全面
    に第3の絶縁膜を被着し、かつそのソース・ドレイン形
    成部分を除去する工程と、露呈された半導体基板上にオ
    ーミック電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、
    そのゲート形成部分を開口する工程と、全面に第2の絶
    縁膜を形成し、これを異方性エッチングして前記第1の
    絶縁膜の開口内の側面に第2の絶縁膜を残す工程と、全
    面に高融点金属と低抵抗金属を順次積層し、この多層金
    属膜を選択エッチングしてゲート電極を形成する工程
    と、前記第1の絶縁膜を除去する一方、第2の絶縁膜を
    ゲート電極の両側に残す工程と、全面に第3の絶縁膜を
    被着し、かつそのソース・ドレイン形成部分を除去する
    工程と、露呈された半導体基板上にオーミック電極を形
    成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 高融点金属がWSiであり、低抵抗金属
    がAuである請求項1又は2の半導体装置の製造方法。
JP35370592A 1992-12-15 1992-12-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH06181224A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60198869A (ja) * 1984-03-23 1985-10-08 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPS6173377A (ja) * 1984-09-18 1986-04-15 Sony Corp Fetの製造方法
JPS62177973A (ja) * 1986-01-31 1987-08-04 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPS62186568A (ja) * 1986-02-12 1987-08-14 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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