JPH06244214A - 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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JPH06244214A
JPH06244214A JP2462293A JP2462293A JPH06244214A JP H06244214 A JPH06244214 A JP H06244214A JP 2462293 A JP2462293 A JP 2462293A JP 2462293 A JP2462293 A JP 2462293A JP H06244214 A JPH06244214 A JP H06244214A
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JP
Japan
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film
gate electrode
gate
opening
mask
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Application number
JP2462293A
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English (en)
Inventor
Masayuki Yokoi
正幸 横井
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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】ゲート長を短縮化すると同時に、ゲート・ドレ
イン容量を低減して、電界効果型半導体装置の高周波特
性の向上を図る。 【構成】GaAs基板1上に、SiO2 膜3を形成した
後にゲート位置に窓をもつフォトレジスト膜4を形成す
る。次に斜め方向よりTi膜6を蒸着してフォトレジス
ト膜4とTi膜6よりなるゲート電極用の開口パターン
を形成する。次にSiO2 膜3をエッチングしてゲート
電極形成用の開口部5Bを形成したのち、リフトオフに
よりTi膜6を除去する。次にPt膜7を蒸着して開口
部5Bを埋めたのち、SiO2 膜3を除去してゲート電
極7A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、特に電界効果トランジスタのゲート電極の形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】GaAsを半導体材料とする電界効果ト
ランジスタ(FET)の特性向上のために、ゲート長の
短縮化が行われており、種々の製造方法が検討されてい
る。
【0003】それらの製造方法の1つとしてT形ゲート
電極を形成する特開昭58−153375号公報に記載
の製造方法が知られている。以下図4を用いこの従来技
術によるFETの製造方法を説明する。
【0004】まず図4(a)に示すように、半絶縁性の
GaAs基板1の表面上に選択イオン注入及びアニール
処理によってN型導電層2を形成する。次でリソグラフ
ィ技術により、このN型導電層2上のゲート電極形成位
置に開口部5を持つフォトレジスト膜4を形成する。続
いて、一方の斜め上方の矢印Aで示す方向より、Ti等
の金属膜6Aを0.1〜0.3μmの厚さに被着する。
この金属膜を絶縁膜に置換しても問題はない。この時、
一部の金属膜6Aが半絶縁性のGaAs基板1と接触す
る程度の角度によって行う。
【0005】次に図4(b)に示すように、さらにもう
一方の斜め上方向(図4(a)の矢印A方向とは逆方
向)より、金属膜6B(あるいは絶縁膜)の蒸着を行
う。このときも、一部の金属膜6BがGaAs基板1と
接触する程度の角度で行うと、フォトレジスト膜4の開
口部5の中心部に金属膜6A,6Bで包囲されたゲート
電極形成用の開口部を形成することができる。続いて垂
直上方よりゲート電極形成用の白金(Pt)膜7を蒸着
する。
【0006】次に図4(c)に示すように、フォトレジ
スト膜4によってリフトオフを行い、さらに残存する金
属膜6A,6Bを除去することにより、T形断面構造の
ゲート電極7Cを形成することができる。
【0007】次に図4(d)に示すように、リフトオフ
法により、Au−Geのようなオーミック金属でソース
及びドレイン電極8A,8Bを形成し、FETを完成さ
せる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般に半導体基板表面
に保護膜を形成した場合、保護膜が誘電体層であること
に起因してゲート・ドレイン容量が大きくなる。特にT
形ゲート電極の場合、左右に張り出した部分とGaAs
基板1の表面との間の部分が保護膜によって埋め込まれ
るため、ゲート電極の張り出した部分とGaAs基板表
面との距離が小さいと、ゲート・ドレイン容量がさらに
増大する。ところがFETの高周波化のためには、ゲー
ト・ドレイン容量を低減する必要がある。
【0009】上述した従来の技術では、斜めの角度で蒸
着する金属あるいは絶縁物の形状が、T形ゲート電極の
形状を規定してる。そのためT形ゲート電極の張り出し
た部分とGaAs基板表面との距離は斜め蒸着された金
属の膜厚に一致している。そしてゲート電極の形状およ
び寸法精度の上から、斜め蒸着する金属の膜厚に制限が
あり、膜厚を大きくできない。そのためT形ゲート電極
の張り出した部分とGaAs基板表面との距離が小さく
なる。そして保護膜を形成するとゲート・ドレイン容量
が増大し、FETの高周波特性に悪影響を与えてしま
う。このように、ゲート長の短縮化と、ゲート・ドレイ
ン容量の低減を併せて実現することは困難で未だ実現さ
れていなかった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜を覆い選択的に開口部が形成されたフォトレジ
スト膜を形成する工程と、前記半導体基板の表面に対し
て斜め方向からマスク用の膜を堆積して前記フォトレジ
スト膜の上面および前記開口部の側面の一部および底面
の一部にマスク用の膜を選択的に堆積する工程と、堆積
した前記マスク用の膜をマスクとして前記絶縁膜を選択
的にエッチングし開口部を形成する工程と、全面に金属
膜を被着したのち前記開口部を埋めるゲート電極を形成
する工程とを有するものである。
【0011】
【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の実施例を
より具体的に説明する。図1(a)〜(d)は本発明の
第1の実施例を説明するための半導体チップの断面図で
ある。
【0012】図1(a)に示すように、従来例と同じよ
うに、半絶縁性のGaAs基板1上に、N型導電層2を
形成し、さらにその上に、絶縁膜として例えばSiO2
膜3をCVD法で1μmの厚さに形成する。次にこのS
iO2 膜3上のゲート電極形成位置に開口部5Aを持つ
フォトレジスト膜4(例えば東京応化製のTSMR−8
900,1μm膜厚,開口幅1μm)を形成する。
【0013】次に図1(b)に示すように、フォトレジ
スト膜4の一方の斜め上方の矢印Aで示す方向より、例
えばチタン(Ti)を50nm蒸着してTi膜6を形成
する。金属膜としてはWやAl等の他の金属でもよく、
また窒化シリコン等の絶縁膜でもよい。この時、一部の
Ti膜6が、SiO2 膜3と接触する程度の角度で蒸着
すると、フォトレジスト膜4の開口部5A内に、Ti膜
6とフォトレジスト膜4で形成されたゲート電極用開口
パターンを形成することができる。例えばTi膜6をG
aAs基板1に対して70度の角度で入射すると、ゲー
ト電極用パターンの開口部分は0.36μmとなる。次
に、このTi膜6をマスクとし、SiO2 膜3を例えば
CF4 ガスを用いた異方性ドライエッチング法により選
択的にエッチングしゲート電極用の開口部5Bを形成す
る。
【0014】次に図1(c)に示すように、フォトレジ
スト膜4によってリフトオフを行い、残存するTi膜6
を除去する。そして全面に、例えば白金(Pt)膜7を
200nmの厚さに蒸着して開口部5Bを埋めるゲート
電極7Aを形成する。
【0015】次に図1(d)に示すように、SiO2
3をフッ酸系の溶液で除去したのち、リフトオフ法によ
り、Au−Geのようなオーミック金属でソース電極8
A及びドレイン電極8Bを形成し、FETを完成させ
る。
【0016】このように第1の実施例によれば、ゲート
長の短いゲート電極を形成でき、しかもその形状は従来
のようにT形をしていないため、絶縁膜によりゲート・
ドレイン容量が増加することもなくなる。
【0017】図2(a)〜(d)は本発明の第2の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。
【0018】まず図2(a)に示すように、図1
(a),(b)により説明した第1の実施例と同じ工程
を用い、GaAs基板1上のSiO2 膜3Aのゲート電
極形成部に開口部5Cを形成したのち、フォトレジスト
膜によってリフトオフを行い、マスクとして用いたTi
膜を除去する。
【0019】次に図2(b)に示すように、SiO2
3A上にPt膜17をスパッタ法により被着する。さら
にゲート電極形成領域上のPt膜17上にフォトレジス
ト膜4Aを形成する。
【0020】次に図2(c)に示すように、例えばSF
6 ガスを用いた異方性ドライエッチングにより、フォト
レジスト膜4AをマスクとしてPt膜17を選択的にエ
ッチングしてゲート電極17Aを形成する。
【0021】次に図2(d)に示すように、SiO2
3Aを除去したのち、ソース電極8A,ドレイン電極8
Bを形成してFETを完成させる。
【0022】図4で説明した従来技術では、T形ゲート
電極7Bの張り出した部分とGaAs基板1の表面との
距離を0.1〜0.3μmと大きくすることができなか
ったので、ゲート・ドレイン容量が増大していた。本第
2の実施例では、SiO2 膜3Aの形状がT形ゲート電
極の張り出した部分の形状となっており、このSiO2
膜3は、ゲート電極用の開口部の寸法に影響されること
なく膜厚を自由に、例えば0.5μm以上に変更できる
ので、従来技術におけるよりもT形ゲート電極の張り出
した部分とGaAs基板表面との間の距離を大きくする
ことができる。このため、ゲート・ドレイン容量を低減
できると同時に、ゲート長も短縮化できる。
【0023】さらに従来技術では、ゲート電極をリフト
オフ法で形成しているため、ゲート電極用のPt等の金
属を蒸着のみでしか被着することができなかったが、本
第2の実施例では、スパッタ法等によってもゲート電極
用の金属を被着することができる。
【0024】図3(a)〜(c)は本発明の第3の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。
【0025】まず図3(a)に示すように、図1
(a),(b)により説明した第1の実施例と同じ工程
を用い、SiO2 膜3Bにフォトレジスト膜4,Ti膜
6等をマスクとしてゲート電極用の開口部を形成し、さ
らにその上にゲート電極用金属としてPt膜7を蒸着す
る。
【0026】次に図3(b)に示すように、リフトオフ
法によりフォトレジスト膜4上のPt膜7を除去し、さ
らにSiO2 膜3Bを除去し、非対称なゲート電極7A
を形成する。
【0027】次に図3(c)に示すように、ソース電極
8A、ドレイン電極8Bを形成する。以下窒化シリコン
膜等をCVD法で100nm形成して保護膜としFET
を完成させる。
【0028】本第3の実施例では、マスクの目合せ精度
を必要とすることなく、ソース電極側の長い非対称ゲー
ト電極を形成できるため、半導体表面に保護膜を形成し
た場合、第1の実施例と同様に保護膜が誘電体層となる
ことに起因するゲート・ドレイン容量の低減が可能とな
り、高周波特性を向上させることができると共に、ゲー
ト電極の抵抗を下げることができるという利点がある。
【0029】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、斜
めの角度で蒸着する金属によってできるゲート電極用開
口パターンを利用して、ゲート電極の開口部分の寸法を
短縮化できるので、ゲート長の短縮化が可能となる。ま
た同時に、T形ゲート電極を形成する場合においても、
ゲート電極の形状および寸法精度に関係なく、T形ゲー
ト電極の張り出した部分のGaAs基板との距離を大き
くすことができるので、保護膜が誘電体層であることに
起因するゲート・ドレイン容量の低減が可能となり、最
大電力利得が大きくなり、電界効果型半導体装置の高周
波特性の向上が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図3】本発明の第3の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
半導体チップの断面図。
【符号の説明】 1 GaAs基板 2 N型導電層 3,3A,3B SiO2 膜 4,4A フォトレジスト膜 5,5A,5B 開口部 6 Ti膜 6A,6B 金属膜 7,17 Pt膜 7A〜7C,17A ゲート電極 8A ソース電極 8B ドレイン電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
    と、前記絶縁膜を覆い選択的に開口部が形成されたフォ
    トレジスト膜を形成する工程と、前記半導体基板の表面
    に対して斜め方向からマスク用の膜を堆積して前記フォ
    トレジスト膜の上面および前記開口部の側面の一部およ
    び底面の一部にマスク用の膜を選択的に堆積する工程
    と、堆積した前記マスク用の膜をマスクとして前記絶縁
    膜を選択的にエッチングし開口部を形成する工程と、全
    面に金属膜を被着したのち前記開口部を埋めるゲート電
    極を形成する工程とを有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】 マスク用の膜は金属膜または絶縁膜であ
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP2462293A 1993-02-15 1993-02-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH06244214A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6297333A (ja) * 1985-10-23 1987-05-06 Sharp Corp 半導体装置のパタ−ン形成方法
JPH0414840A (ja) * 1990-05-08 1992-01-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6297333A (ja) * 1985-10-23 1987-05-06 Sharp Corp 半導体装置のパタ−ン形成方法
JPH0414840A (ja) * 1990-05-08 1992-01-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19950808