JPH06275652A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06275652A
JPH06275652A JP4834693A JP4834693A JPH06275652A JP H06275652 A JPH06275652 A JP H06275652A JP 4834693 A JP4834693 A JP 4834693A JP 4834693 A JP4834693 A JP 4834693A JP H06275652 A JPH06275652 A JP H06275652A
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JP
Japan
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electrode
semiconductor substrate
hole
resist
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP4834693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Sonobe
雅之 園部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP4834693A priority Critical patent/JPH06275652A/en
Publication of JPH06275652A publication Critical patent/JPH06275652A/en
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form an elecrode in contact with a semiconductor substrate, the contact width or length being very small, by a method wherein the semiconductor surface is gradually exposed from a position corresponding with a recess, by etching an upper layer film having the recess in the vicinity of the central part of a hole for forming an electrode, and the exposed region is made smaller than the size of the hole for forming the electrode. CONSTITUTION:A lower layer film 41 is formed on the surface of a semiconductor substrate 21. A hole 45 for forming an electrode is formed in a specific position of the lower layer film 41. An upper layer film 42 which has a recess 40 in the vicinity of the central part of the hole 45 is formed only on the semiconductor substrate 21 in the hole 45. By etching the upper layer 42, the surface of the semiconductor substrate 21 is gradually exposed from the position corresponding to the recess 40. Hence the region where the semiconductor substrate 21 is exposed is smaller than the hole 45. Metal for an electrode is deposited in contact with the exposed substrate surface, and an electrode 49 is formed. Thereby the contact of the semiconductor substrate and the electrode can be made smaller than the hole for forming the electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ショットキゲート型電
界効果トランジスタなどのように半導体基板上に電極が
設けられる構成の半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a Schottky gate type field effect transistor in which electrodes are provided on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAs化合物半導体は、電子の移動度やド
リフト速度がSiの数倍大きいため、高速スイッチング
デバイスなどの材料に適している。このGaAs化合物半導
体を用いた装置のうちで、現在最も研究が進んでおり、
実用に供されているのは、ショットキゲート型電界効果
トランジスタ(MESFET:MEtal Semiconductor Fi
eld Effect Transistor )である。
2. Description of the Related Art GaAs compound semiconductors have electron mobility and drift velocity several times higher than Si, and are therefore suitable as materials for high-speed switching devices. Of these devices using GaAs compound semiconductors, the most advanced research is currently underway,
A Schottky gate type field effect transistor (MESFET: MEtal Semiconductor Fifo) is put into practical use.
eld Effect Transistor).

【0003】このGaAsMESFETの基本的な構成は、
図5に示されている。半絶縁性GaAs基板1の表面付近の
所定領域にはSiなどのN型不純物を拡散して形成した
N型活性領域2が形成されている。N型活性領域2上に
は、GaAs基板1にショットキ接触するショットキゲート
電極3が形成されている。ショットキゲート電極3を挟
んで、SiなどのN型不純物を高濃度に拡散した一対の
+ 型高濃度不純物領域4,5がGaAs基板1内に形成さ
れている。この一対のN+ 型高濃度不純物領域4,5上
にはソースおよびドレイン用の電極6,7が形成されて
いる。この電極6,7は、N+ 型高濃度不純物領域4,
5にオーミック接触するものである。8は、GaAs基板1
の表面の変質を防止するための表面保護膜であり、たと
えば、SiO2 やSiONで構成されている。
The basic structure of this GaAs MESFET is
It is shown in FIG. An N-type active region 2 formed by diffusing N-type impurities such as Si is formed in a predetermined region near the surface of the semi-insulating GaAs substrate 1. A Schottky gate electrode 3 which is in Schottky contact with the GaAs substrate 1 is formed on the N-type active region 2. A pair of N + -type high-concentration impurity regions 4 and 5 in which N-type impurities such as Si are diffused at a high concentration are formed in the GaAs substrate 1 with the Schottky gate electrode 3 interposed therebetween. Source and drain electrodes 6 and 7 are formed on the pair of N + -type high-concentration impurity regions 4 and 5. The electrodes 6 and 7 are N + type high concentration impurity regions 4 and
5 is in ohmic contact. 8 is a GaAs substrate 1
Is a surface protective film for preventing alteration of the surface of, and is made of, for example, SiO 2 or SiON.

【0004】この構成では、ショットキゲート電極3に
印加される電圧により、ショットキゲート電極3とGaAs
基板1との界面付近に形成される空乏層9の広がりを制
御できる。これにより、ソース−ドレイン間に流れる電
流が制御される。図6は、ショットキゲート電極3の形
成方法を説明するための図である。まず、図6(a) に示
すように、GaAs基板1の表面に、ショットキゲート電極
3の形成位置に対応した窓10を有するレジスト11
が、フォトリソグラフィ技術を適用してパターン形成さ
れる。窓10は、断面が逆テーパー形状を有している。
In this configuration, the voltage applied to the Schottky gate electrode 3 causes the Schottky gate electrode 3 and the GaAs to move.
The spread of the depletion layer 9 formed near the interface with the substrate 1 can be controlled. This controls the current flowing between the source and the drain. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of forming the Schottky gate electrode 3. First, as shown in FIG. 6A, a resist 11 having a window 10 corresponding to the formation position of the Schottky gate electrode 3 on the surface of the GaAs substrate 1.
Are patterned by applying a photolithography technique. The window 10 has a reverse tapered shape in cross section.

【0005】次に、図6(b) に示すように、GaAs基板1
に対して垂直にゲート金属12が蒸着され、GaAs基板1
にショットキ接触するショットキゲート電極3が形成さ
れる。そして、図6(c) に示すように、レジスト11上
の金属12がレジスト11とともにリフトオフされ、基
板1上にはショットキゲート電極3が残される。
Next, as shown in FIG. 6B, the GaAs substrate 1
The gate metal 12 is vapor-deposited perpendicularly to the GaAs substrate 1
A Schottky gate electrode 3 is formed which is in Schottky contact with. Then, as shown in FIG. 6C, the metal 12 on the resist 11 is lifted off together with the resist 11, and the Schottky gate electrode 3 is left on the substrate 1.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】GaAsMESFETの動
作速度を向上して高周波特性等の静特性を高めるために
は、ゲート長の短縮が必須の課題である。ところが、上
述のようなフォトリソグラフィ技術によってパターン形
成したレジスト11をマスクとしてゲート金属を垂直蒸
着してショットキゲート電極3を形成する方法では、レ
ジスト11を露光するとき露光源の波長によってゲート
長の短縮化が制限を受ける。具体的には、ゲート長を
0.3μm以下にすることができない。
In order to improve the operating speed of GaAs MESFETs and enhance static characteristics such as high frequency characteristics, it is essential to shorten the gate length. However, in the method of forming the Schottky gate electrode 3 by vertically depositing the gate metal by using the resist 11 patterned by the photolithography technique as a mask as described above, when the resist 11 is exposed, the gate length is shortened depending on the wavelength of the exposure source. There are restrictions on conversion. Specifically, the gate length cannot be 0.3 μm or less.

【0007】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、極めて微細な幅または長さで半導体基板に
接触する電極を形成することができる半導体装置の製造
方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above technical problems and to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming an electrode in contact with a semiconductor substrate with an extremely fine width or length. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表
面に下層膜を形成する工程と、この下層膜の所定位置に
電極形成用孔を開孔する工程と、少なくとも上記電極形
成用孔内の上記半導体基板上に、上記電極形成用孔の中
央部付近に窪みを有する上層膜を形成する工程と、この
上層膜をエッチングし、上記窪みに対応する位置で上記
半導体基板の表面を露出させる工程と、上記電極形成用
孔の中央部付近において露出している上記半導体基板の
表面に接触するように電極用金属を堆積させて電極を形
成する工程とを含むことを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises a step of forming an underlayer film on a surface of a semiconductor substrate and an electrode forming step at a predetermined position of the underlayer film. A step of forming a hole, at least on the semiconductor substrate in the electrode forming hole, a step of forming an upper layer film having a depression near the central portion of the electrode forming hole, and etching the upper layer film, A step of exposing the surface of the semiconductor substrate at a position corresponding to the recess; and a step of depositing a metal for an electrode so as to contact the surface of the semiconductor substrate exposed in the vicinity of the central portion of the electrode forming hole to form an electrode. And a step of forming.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、半導体基板の表面には、先
ず、下層膜が形成され、この下層膜の所定位置に電極形
成用孔が開孔される。そして、この電極形成用孔内に、
その中央部付近に窪みを有する上層膜が形成される。こ
の上層膜をエッチングすると、窪みに対応する位置から
徐々に半導体基板の表面が露出する。この露出した半導
体基板の表面に接触するように電極用金属が堆積され、
電極が形成される。
According to the present invention, the lower layer film is first formed on the surface of the semiconductor substrate, and the electrode forming hole is formed at a predetermined position of the lower layer film. Then, in the electrode forming hole,
An upper layer film having a depression is formed near the central portion. When the upper layer film is etched, the surface of the semiconductor substrate is gradually exposed from the position corresponding to the depression. A metal for an electrode is deposited so as to contact the exposed surface of the semiconductor substrate,
Electrodes are formed.

【0010】上層膜は電極形成用孔の中央部付近に窪み
を有しており、上層膜をエッチングすると窪みに対応す
る位置から徐々に半導体基板の表面が露出する。そのた
め、半導体基板が露出する領域は、電極形成用孔の大き
さよりも小さくすることができる。その結果、半導体基
板と電極との接触部分の幅または長さを、電極形成用孔
の幅または長さよりも小さくすることができる。
The upper layer film has a recess near the center of the electrode forming hole. When the upper layer film is etched, the surface of the semiconductor substrate is gradually exposed from the position corresponding to the recess. Therefore, the area where the semiconductor substrate is exposed can be made smaller than the size of the electrode forming hole. As a result, the width or length of the contact portion between the semiconductor substrate and the electrode can be made smaller than the width or length of the electrode forming hole.

【0011】[0011]

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図1、図2および図3は本発明
の一実施例の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面
図である。本実施例では、GaAsショットキゲート型電界
効果トランジスタ(以下「GaAsMESFET」とい
う。)が作成され、特に、ショットキゲート電極の形成
のために本発明の一実施例に係る製造方法が適用され
る。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1, 2 and 3 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention in the order of steps. In this embodiment, a GaAs Schottky gate type field effect transistor (hereinafter referred to as "GaAs MESFET") is manufactured, and in particular, the manufacturing method according to one embodiment of the present invention is applied for forming the Schottky gate electrode.

【0012】先ず、図1(a) に示すように、半絶縁性Ga
As基板21の表面に、所定の間隔を開けて一対の窓2
2,23を有するレジスト24がパターン形成される。
そして、このレジスト24をマスクとしてN型不純物と
してのSiイオンがGaAs基板21に高濃度に注入され
る。さらに、レジスト24が剥離された後に、図1(b)
に示すように、素子を形成すべき活性領域に対応した窓
25を有するレジスト26がパターン形成される。そし
て、このレジスト26をマスクとしてSiイオンが低濃
度で注入される。このイオン注入の後には、レジスト2
6が剥離され、さらに、アルシン雰囲気中において78
0℃〜800℃の高温下でアニール処理が行われる。こ
れにより、図1(c) に示すように、注入されたSiイオ
ンが活性化され、N型活性領域27および一対のN+
高濃度不純物領域28,29が形成される。
First, as shown in FIG. 1 (a), semi-insulating Ga
A pair of windows 2 are formed on the surface of the As substrate 21 with a predetermined space.
A resist 24 having 2, 23 is patterned.
Then, Si ions as N-type impurities are implanted into the GaAs substrate 21 at high concentration using the resist 24 as a mask. Furthermore, after the resist 24 is peeled off, as shown in FIG.
A resist 26 having a window 25 corresponding to an active region where an element is to be formed is patterned as shown in FIG. Then, Si ions are implanted at a low concentration using the resist 26 as a mask. After this ion implantation, the resist 2
6 was peeled off, and further 78 in the arsine atmosphere.
Annealing is performed at a high temperature of 0 ° C to 800 ° C. As a result, as shown in FIG. 1C, the implanted Si ions are activated and an N-type active region 27 and a pair of N + -type high-concentration impurity regions 28 and 29 are formed.

【0013】この状態から、図1(c) に示すように、レ
ジスト30がパターン形成される。このレジスト30
は、N+ 型高濃度不純物領域28,29の直上の位置
に、窓31,32を有している。これらの窓31,32
は、GaAs基板21に近づくほど断面積が漸増するような
逆テーパー形状を有している。このような逆テーパー形
状の窓31,32は、いわゆる画像反転法によって形成
することができる。この画像反転法については後述す
る。
From this state, a resist 30 is patterned as shown in FIG. 1 (c). This resist 30
Has windows 31 and 32 at positions immediately above the N + type high concentration impurity regions 28 and 29. These windows 31, 32
Has an inverse taper shape in which the cross-sectional area gradually increases as it approaches the GaAs substrate 21. Such inversely tapered windows 31 and 32 can be formed by a so-called image inversion method. This image inversion method will be described later.

【0014】さらに、GaAs基板21に向けて、垂直にオ
ーミック金属が蒸着されてオーミック金属層33が形成
され、図1(c) の状態となる。金属を垂直に蒸着させる
には、たとえば、電子ビーム加熱式蒸着法や抵抗加熱式
蒸着法を用いればよい。オーミック金属層33は、たと
えば下層側にAuGe(たとえば4000Å)を堆積させ、
上層側にNi(たとえば50Å)を堆積させた2層構造の
膜である。
Further, an ohmic metal is vertically vapor-deposited toward the GaAs substrate 21 to form an ohmic metal layer 33, and the state shown in FIG. 1 (c) is obtained. In order to vertically evaporate the metal, for example, an electron beam heating evaporation method or a resistance heating evaporation method may be used. For the ohmic metal layer 33, for example, AuGe (for example, 4000 Å) is deposited on the lower layer side,
This is a two-layer structure film in which Ni (for example, 50Å) is deposited on the upper layer side.

【0015】図1(c) の状態から、リフトオフ法によっ
てレジスト30とともにレジスト30上のオーミック金
属層33が除去される。そして、GaAs基板21上に残さ
れたオーミック金属層33にアロイ処理が施され、図2
(d) に示すように、N+ 型高濃度不純物領域28,29
にオーミック接触するソース電極35およびドレイン電
極36が形成される。アロイ処理は、たとえば、N2
囲気中で450℃程度の温度下で5分〜10分間熱処理
することにより行える。
From the state shown in FIG. 1C, the resist 30 and the ohmic metal layer 33 on the resist 30 are removed by the lift-off method. Then, the ohmic metal layer 33 left on the GaAs substrate 21 is alloyed,
As shown in (d), N + -type high-concentration impurity regions 28 and 29
A source electrode 35 and a drain electrode 36, which are in ohmic contact with, are formed. The alloy treatment can be performed, for example, by performing a heat treatment in a N 2 atmosphere at a temperature of about 450 ° C. for 5 minutes to 10 minutes.

【0016】この状態から、次に、図2(d) に示されて
いるように、GaAs基板1の表面を覆うように下層膜とし
てのSiON膜41がCVD法(化学的気相成長法)に
よって形成される。SiON膜41の膜厚はたとえば2
000Å程度とされる。このSiON膜41の表面に
は、フォトリソグラフィ技術によって、一対のN+ 型高
濃度不純物領域28,29の間のショットキゲート電極
を形成すべき位置に窓43を有するレジスト44がパタ
ーン形成される。窓43のゲート長方向(図2の左右方
向)の幅xは、0.4μm程度とされる。この幅xの最
小値は、レジスト44を露光する際に用いられる露光源
から発生される光の波長(たとえば0.36μm)より
も小さい値をとることはできない。
From this state, next, as shown in FIG. 2D, a SiON film 41 as a lower layer film is formed by a CVD method (chemical vapor deposition method) so as to cover the surface of the GaAs substrate 1. Formed by. The thickness of the SiON film 41 is, for example, 2
It is said to be about 000Å. A resist 44 having a window 43 at a position where a Schottky gate electrode is to be formed between the pair of N + type high concentration impurity regions 28 and 29 is patterned on the surface of the SiON film 41 by photolithography. The width x of the window 43 in the gate length direction (horizontal direction in FIG. 2) is about 0.4 μm. The minimum value of the width x cannot be smaller than the wavelength (for example, 0.36 μm) of the light generated from the exposure source used when exposing the resist 44.

【0017】この状態から、RIE(反応性イオンエッ
チング)法によって、SiON膜41の異方性エッチン
グが行われる。そして、レジスト44を剥離すると、図
2(e) の状態となる。すなわち、SiON膜41は、シ
ョットキゲート電極を形成すべき位置に幅xの電極形成
用孔45が形成された状態となる。次に、図2(f) に示
されているように、SiON膜41上および電極形成用
孔45から露出しているGaAs基板21の表面を被覆する
ように、上層膜としてのSiN膜42が形成される。こ
のSiN膜42は、電極形成用孔45の中央部付近に窪
み46を有するように形成される。具体的には、SiN
膜42の膜厚tを、電極形成孔45のゲート長方向の幅
xの1/2程度に選択すればよい。たとえば、幅xが
0.4μm程度であれば、膜厚tは2000Å〜300
0Åとされる。
From this state, the SiON film 41 is anisotropically etched by RIE (reactive ion etching). Then, when the resist 44 is peeled off, the state shown in FIG. That is, the SiON film 41 is in a state where the electrode forming hole 45 having the width x is formed at the position where the Schottky gate electrode is to be formed. Next, as shown in FIG. 2F, a SiN film 42 as an upper layer film is formed so as to cover the surface of the GaAs substrate 21 exposed from the SiON film 41 and the electrode forming holes 45. It is formed. The SiN film 42 is formed to have a recess 46 near the center of the electrode forming hole 45. Specifically, SiN
The film thickness t of the film 42 may be selected to be about ½ of the width x of the electrode forming hole 45 in the gate length direction. For example, if the width x is about 0.4 μm, the film thickness t is 2000Å to 300.
It is set to 0Å.

【0018】この状態から、図3(g) に示すように、レ
ジスト38がパターン形成される。このレジスト38も
上述の画像反転法によりパターニングされたもので、電
極形成用孔45の直上の位置に形成された逆テーパー形
状の窓39を有している。さらに、レジスト38をマス
クとしてRIE法による異方性エッチングが行われる。
この異方性エッチングによって、窓39から露出してい
るSiN膜42がエッチングされる。エッチングの進行
に伴い、図3(g) において参照符号40で示すように、
窪み46の部分からGaAs基板21が露出することにな
る。この段階で、異方性エッチングは終了させられる。
From this state, a resist 38 is patterned as shown in FIG. 3 (g). This resist 38 is also patterned by the above-mentioned image inversion method, and has an inversely tapered window 39 formed immediately above the electrode forming hole 45. Further, anisotropic etching is performed by the RIE method using the resist 38 as a mask.
By this anisotropic etching, the SiN film 42 exposed from the window 39 is etched. As the etching progresses, as indicated by reference numeral 40 in FIG.
The GaAs substrate 21 is exposed from the recess 46. At this stage, anisotropic etching is completed.

【0019】次に、図3(h) に示すように、垂直蒸着法
により、ゲート金属層47が堆積させられる。ゲート金
属層47は、たとえば、下層をTi層(1000Å)、
中層をPt層(500Å)、上層をAu(2500Å)
などとした3層構造の膜である。この後に、図3(i) に
示すように、レジスト38とともにその上のゲート金属
層47がリフトオフされ、電極形成用孔45内のSiN
膜42に形成された孔48内には、N型活性領域27に
ショットキ接触するショットキゲート電極49が形成さ
れる。この状態から、全面に保護膜65が形成され、さ
らに、ソース電極35およびドレイン電極36の上方に
コンタクト孔66,67がそれぞれ形成される。そし
て、コンタクト孔66,67に金属配線68,69が埋
め込まれて、GaAsMESFETが完成する。
Next, as shown in FIG. 3H, a gate metal layer 47 is deposited by vertical vapor deposition. The gate metal layer 47 has, for example, a Ti layer (1000 Å) as a lower layer,
The middle layer is Pt layer (500 Å), the upper layer is Au (2500 Å)
It is a film with a three-layer structure. After this, as shown in FIG. 3I, the resist 38 and the gate metal layer 47 thereon are lifted off, and the SiN in the electrode forming hole 45 is lifted off.
A Schottky gate electrode 49 which is in Schottky contact with the N-type active region 27 is formed in the hole 48 formed in the film 42. From this state, a protective film 65 is formed on the entire surface, and contact holes 66 and 67 are formed above the source electrode 35 and the drain electrode 36, respectively. Then, the metal wirings 68, 69 are buried in the contact holes 66, 67 to complete the GaAs MESFET.

【0020】このようにして作成されたGaAsMESFE
Tでは、ショットキゲート電極49がGaAs基板21と接
触している幅、すなわちゲート長Lgは、フォトリソグ
ラフィ技術を適用して形成された電極形成用孔45の幅
xよりも極めて短くなっている(たとえば、Lgを0.
2μm程度とすることができる。)。したがって、フォ
トリソグラフィによるレジスト44(図2(d) )のパタ
ーニングの際に用いる露光源からの光の波長よりも、ゲ
ート長Lgを短くすることができる。すなわち、露光源
の波長によって制限される微細化の限界を超えて、ゲー
ト長Lgの短縮を達成できる。
GaAs MESFE prepared in this way
At T, the width at which the Schottky gate electrode 49 is in contact with the GaAs substrate 21, that is, the gate length Lg is extremely shorter than the width x of the electrode forming hole 45 formed by applying the photolithography technique ( For example, if Lg is 0.
It can be about 2 μm. ). Therefore, the gate length Lg can be made shorter than the wavelength of the light from the exposure source used when patterning the resist 44 (FIG. 2 (d)) by photolithography. That is, the gate length Lg can be shortened beyond the limit of miniaturization limited by the wavelength of the exposure source.

【0021】しかも、図3(i) に示されているように、
ショットキゲート電極49の断面形状は略T字状である
から、このショットキゲート電極49は充分に大きな断
面積を有することができる。すなわち、低抵抗に形成で
きる。このようにして、低抵抗でかつゲート長Lgが極
めて短いショットキゲート電極49をGaAs基板21の表
面に形成することができるから、本実施例の方法に従っ
て作成されたGaAsMESFETは、良好な静特性を有す
ることができる。すなわち、高周波特性が良好になり、
また、ゲート電圧の変動に対するソース・ドレイン間電
流の変化率に対応したいわゆるK値を大きくすることが
できるから、高速動作を実現できるとともに、ノイズを
抑制することができる。
Moreover, as shown in FIG. 3 (i),
Since the Schottky gate electrode 49 has a substantially T-shaped cross-section, the Schottky gate electrode 49 can have a sufficiently large cross-sectional area. That is, it can be formed with low resistance. In this way, the Schottky gate electrode 49 having a low resistance and an extremely short gate length Lg can be formed on the surface of the GaAs substrate 21, so that the GaAs MESFET manufactured according to the method of this embodiment has good static characteristics. Can have. That is, the high frequency characteristics become good,
Further, since the so-called K value corresponding to the rate of change of the source-drain current with respect to the fluctuation of the gate voltage can be increased, high-speed operation can be realized and noise can be suppressed.

【0022】図4は上述の画像反転法を説明するための
簡略化した断面図である。まず、図4(a) に示すように
基板51の表面にポジ型レジスト60を塗布し、図4
(b) に示すように窓開けすべき領域にマスク52を配置
して露光する。この状態で現像処理を行うと、図4(f)
のように断面が台形状のレジストパターンが得られる。
画像反転法では、図4(b) の状態から直ちに現像処理を
行うのではなく、この状態から熱処理(たとえば、11
5℃で90秒間)が施される。この処理により、図4
(b) の工程で露光された領域53のレジスト60は、そ
の後に露光および現像処理を受けても溶解しにくい物質
に変化する。
FIG. 4 is a simplified sectional view for explaining the above-mentioned image inversion method. First, as shown in FIG. 4A, a positive resist 60 is applied to the surface of the substrate 51,
As shown in (b), a mask 52 is arranged in a region where a window is to be opened and exposure is performed. When the development process is performed in this state, Fig. 4 (f)
Thus, a resist pattern having a trapezoidal cross section can be obtained.
In the image inversion method, the development process is not performed immediately from the state shown in FIG. 4B, but the heat treatment (for example, 11
At 5 ° C for 90 seconds). By this processing, FIG.
The resist 60 in the region 53 exposed in the step (b) is changed to a substance that is difficult to dissolve even if it is subjected to the subsequent exposure and development processes.

【0023】そこで、図4(d) に示すように、全面露光
が施される。そして、その後に現像処理を行うと、図4
(e) に示すように、図4(b) の露光工程では遮蔽されて
いた領域54のレジスト60が溶解する。すなわち、図
4(f) の場合とは全く逆の状態のレジストパターンが得
られる。このレジストパターンは、最初の露光工程にお
いてマスク52で遮蔽された部分に逆テーパー形状の窓
55を有することになる。
Therefore, as shown in FIG. 4D, the entire surface is exposed. Then, when development processing is performed after that, as shown in FIG.
As shown in (e), the resist 60 in the shielded region 54 is dissolved in the exposure step of FIG. 4 (b). That is, a resist pattern in the completely opposite state to the case of FIG. 4 (f) is obtained. This resist pattern has an inversely tapered window 55 in the portion shielded by the mask 52 in the first exposure step.

【0024】本発明の実施例の説明は以上のとおりであ
るが、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。たとえば、上記の実施例では、上層膜としてのSi
N膜42はGaAs基板21の全面にわたる領域に形成され
ているが、SiN膜42を電極形成用孔45の付近の領
域のみに形成してもよい。また、上記の実施例では、Ga
AsMESFETのショットキゲート電極49の形成のた
めに本発明が適用されているが、本発明は、GaAsMES
FETに限らず任意の半導体装置の製造に適用すること
ができる。すなわち、半導体基板表面に微小な幅または
長さで接触させるべき電極を形成する場合に対して広く
適用可能であり、とりわけ、フォトリソグラフィにおい
て使用される露光源の光の波長よりも微細な電極をパタ
ーン形成したい場合に有効に適用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, Si as the upper layer film
Although the N film 42 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 21, the SiN film 42 may be formed only on the region near the electrode forming hole 45. Also, in the above embodiment, Ga
The present invention is applied for forming the Schottky gate electrode 49 of AsMESFET.
The present invention can be applied not only to the FET but also to the manufacture of any semiconductor device. That is, it is widely applicable to the case of forming an electrode to be contacted with a minute width or length on the surface of a semiconductor substrate, and in particular, an electrode finer than the wavelength of light of an exposure source used in photolithography is used. It can be effectively applied when pattern formation is desired.

【0025】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことができる。
In addition, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体基
板の表面に電極形成用孔を有する下層膜が形成され、少
なくとも電極形成用孔内に上層膜が形成される。この上
層膜は電極形成用孔の中央部付近に窪みを有しているの
で、上層膜をエッチングすると窪みに対応する位置から
徐々に半導体基板の表面が露出する。そのため、半導体
基板が露出する領域は、電極形成用孔の大きさよりも小
さくすることができ、半導体基板と電極との接触部分の
幅または長さを、電極形成用孔の幅または長さよりも小
さくすることができる。
As described above, according to the present invention, the lower layer film having the electrode forming holes is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the upper layer film is formed at least in the electrode forming holes. Since this upper layer film has a recess near the center of the hole for electrode formation, when the upper layer film is etched, the surface of the semiconductor substrate is gradually exposed from the position corresponding to the recess. Therefore, the region where the semiconductor substrate is exposed can be made smaller than the size of the electrode forming hole, and the width or length of the contact portion between the semiconductor substrate and the electrode can be made smaller than the width or length of the electrode forming hole. can do.

【0027】このようにして、たとえば、電極形成用孔
を可能な限り微細に形成しておけば、それよりもさらに
微小な幅または長さで半導体基板に接触する電極を形成
することができる。
In this way, for example, if the electrode forming holes are formed as fine as possible, it is possible to form electrodes that are in contact with the semiconductor substrate with a width or length that is even smaller than that.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法を工
程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】図1の工程つづく製造工程を工程順に示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows the step of FIG.

【図3】図2の工程に続く製造工程を工程順に示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step in order of steps, which follows the step of FIG.

【図4】逆テーパー形状の窓を有するレジストを形成す
るためのいわゆる画像反転法を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a so-called image inversion method for forming a resist having an inversely tapered window.

【図5】GaAsショットキゲート型電界効果トランジスタ
の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a GaAs Schottky gate type field effect transistor.

【図6】ショットキゲート電極を形成するための従来の
方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming a Schottky gate electrode in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 半絶縁性GaAs基板 41 SiON膜(下層膜) 42 SiN膜(上層膜) 44 レジスト 45 電極形成用孔 46 窪み 49 ショットキゲート電極 21 semi-insulating GaAs substrate 41 SiON film (lower layer film) 42 SiN film (upper layer film) 44 resist 45 electrode forming hole 46 recess 49 Schottky gate electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の表面に下層膜を形成する工程
と、 この下層膜の所定位置に電極形成用孔を開孔する工程
と、 少なくとも上記電極形成用孔内の上記半導体基板上に、
上記電極形成用孔の中央部付近に窪みを有する上層膜を
形成する工程と、 この上層膜をエッチングし、上記窪みに対応する位置で
上記半導体基板の表面を露出させる工程と、 上記電極形成用孔の中央部付近において露出している上
記半導体基板の表面に接触するように電極用金属を堆積
させて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。
1. A step of forming an underlayer film on a surface of a semiconductor substrate, a step of forming an electrode forming hole at a predetermined position of the underlayer film, and at least on the semiconductor substrate in the electrode forming hole,
A step of forming an upper layer film having a depression near the center of the electrode forming hole; a step of etching the upper layer film to expose the surface of the semiconductor substrate at a position corresponding to the depression; And a step of depositing an electrode metal so as to contact the surface of the semiconductor substrate exposed in the vicinity of the central portion of the hole to form an electrode.
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