JPH0684953A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0684953A
JPH0684953A JP26074292A JP26074292A JPH0684953A JP H0684953 A JPH0684953 A JP H0684953A JP 26074292 A JP26074292 A JP 26074292A JP 26074292 A JP26074292 A JP 26074292A JP H0684953 A JPH0684953 A JP H0684953A
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JP
Japan
Prior art keywords
pattern
source
gate
drain
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP26074292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Onishi
一 大西
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP26074292A priority Critical patent/JPH0684953A/en
Publication of JPH0684953A publication Critical patent/JPH0684953A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make characteristics of a MISFET uniform by eliminating irregularities in mutual positional relationship between a gate electrode and source, drain electrodes. CONSTITUTION:A gate pattern 2a, a source pattern 2b and a drain pattern 2c are simultaneously opened in a photoresist film 2 formed on a semiconductor substrate 1. An entire surface is covered with an insulating film 3 to cover the entire patterns 2a, 2b, 2c. The film 3 covering the pattern 2a is removed to form a gate electrode 6, the film 3 covering the patterns 2b, 2c is removed to form a source electrode 7b and a drain electrode 7c.

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、半導体装置の製造方法
に関する。具体的にいうと、本発明は、MESFETや
HEMT等の電界効果型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. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a field effect semiconductor device such as MESFET or HEMT.

【0002】[0002]

【背景技術】従来のMESFETの製造方法において
は、ゲート電極(ショットキー電極)の電極材料とソー
ス・ドレイン電極(オーミック電極)の電極材料が異な
るため、ゲート電極とソース・ドレイン電極は別な工程
で形成している。
2. Description of the Related Art In a conventional MESFET manufacturing method, the gate electrode (Schottky electrode) and the source / drain electrode (ohmic electrode) have different electrode materials, so that the gate electrode and the source / drain electrode are formed in different steps. It is formed by.

【0003】すなわち、ソース・ドレイン電極を形成す
る工程においては、ソース・ドレイン電極形成用の別な
フォトマスクを使用して別途形成したフォトレジスト膜
にソース・ドレインパターンを開口し、オーミック電極
材料を蒸着してソース・ドレインパターン内にソース・
ドレイン電極を形成する。
That is, in the step of forming the source / drain electrodes, the source / drain pattern is opened in the photoresist film separately formed by using another photomask for forming the source / drain electrodes, and the ohmic electrode material is formed. Evaporate the source and source in the drain pattern
A drain electrode is formed.

【0004】また、ゲート電極を形成する工程において
は、半導体基板上に形成したフォトレジスト膜上にゲー
ト電極形成用のフォトマスクを位置合わせして重ね、露
光・現像してフォトレジスト膜にゲートパターンを開口
し、ショットキー電極材料を蒸着してゲートパターン内
にゲート電極を形成する。
In the step of forming the gate electrode, a photomask for forming the gate electrode is aligned and superposed on the photoresist film formed on the semiconductor substrate, exposed and developed to form a gate pattern on the photoresist film. And a Schottky electrode material is vapor-deposited to form a gate electrode in the gate pattern.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
MESFETの製造方法にあっては、ゲートパターンと
ソース・ドレインパターンを別なフォトマスクを使用し
て露光していたので、ゲートパターンとソース・ドレイ
ンパターン相互の位置関係がマスク合わせの精度に応じ
てばらつき易いという問題があった。そのため、均一な
特性のMESFETを得ることが難しかった。MESF
ETの特性改善のため、ゲート長を短くし、ゲート電極
とソース・ドレイン電極間の距離を短くする場合は、マ
スク合わせの精度の影響がより大きくなるので、尚更特
性がばらつき易かった。
However, in the conventional MESFET manufacturing method, since the gate pattern and the source / drain pattern are exposed by using different photomasks, the gate pattern and the source / drain are exposed. There is a problem that the positional relationship between the patterns tends to vary depending on the mask alignment accuracy. Therefore, it is difficult to obtain a MESFET having uniform characteristics. MESF
When the gate length is shortened and the distance between the gate electrode and the source / drain electrodes is shortened in order to improve the ET characteristics, the influence of the mask alignment accuracy becomes larger, so that the characteristics are more likely to vary.

【0006】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、ゲート電
極と、ソース電極及びドレイン電極の相互の位置関係の
ばらつきをなくし、MESFETの特性の均一化を図る
ことにある。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the above conventional examples, and an object of the present invention is to eliminate variations in the positional relationship between the gate electrode and the source and drain electrodes, and to eliminate the MESFET. The aim is to make the characteristics uniform.

【0007】[0007]

【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、動作層を持つ半導体基板上にフォトレジスト
膜を形成し、当該フォトレジスト膜にソースパターン、
ゲートパターン及びドレインパターンを同時に開口する
工程と、当該ソースパターン、ゲートパターン及びドレ
インパターンを絶縁膜によって覆う工程とを備えてい
る。次いで、これらの工程の後、当該ゲートパターンを
覆った絶縁膜を除去し、当該ゲートパターンから露出し
た半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、当該ソ
ースパターン及びドレインパターンを覆った絶縁膜を除
去し、当該ソースパターン及びドレインパターンから露
出した半導体基板上にソース電極及びドレイン電極を形
成する工程とが実施される。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a photoresist film is formed on a semiconductor substrate having an operating layer, and a source pattern is formed on the photoresist film.
The method includes a step of simultaneously opening the gate pattern and the drain pattern, and a step of covering the source pattern, the gate pattern, and the drain pattern with an insulating film. Next, after these steps, the step of removing the insulating film covering the gate pattern and forming a gate electrode on the semiconductor substrate exposed from the gate pattern, and the step of removing the insulating film covering the source pattern and the drain pattern are performed. And a step of forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor substrate exposed from the source pattern and the drain pattern.

【0008】[0008]

【作用】本発明の半導体装置の製造方法にあっては、1
回のリソグラフィー工程でフォトレジスト膜にゲートパ
ターン、ソースパターン及びドレインパターンを同時に
開口し、絶縁膜で被覆して一旦全パターンを覆った後、
ゲートパターンを覆った絶縁膜を除去してゲート電極を
形成し、ソースパターン及びドレインパターンを覆った
絶縁膜を除去してソース電極及びドレイン電極を形成す
る。したがって、ゲートパターンと、ソースパターン及
びドレインパターンとを別々のリソグラフィー工程で形
成していた従来例のようにゲートパターンと、ソースパ
ターン及びドレインパターンの相互の位置関係がマスク
の位置合わせ精度に影響されることがなく、そのばらつ
きを小さくすることができる。よって、ゲート電極と、
ソース電極及びドレイン電極の相互の位置関係のばらつ
きをなくすことができ、特性が均一な電界効果型の半導
体装置を提供することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, 1
After opening the gate pattern, the source pattern, and the drain pattern in the photoresist film at the same time in the lithography process once, and covering the entire pattern once with the insulating film,
The insulating film covering the gate pattern is removed to form a gate electrode, and the insulating film covering the source pattern and the drain pattern is removed to form a source electrode and a drain electrode. Therefore, the positional relationship between the gate pattern, the source pattern and the drain pattern is affected by the alignment accuracy of the mask as in the conventional example in which the gate pattern and the source pattern and the drain pattern are formed by separate lithography processes. And the variation can be reduced. Therefore, with the gate electrode,
It is possible to eliminate variations in the positional relationship between the source electrode and the drain electrode, and to provide a field-effect semiconductor device having uniform characteristics.

【0009】[0009]

【実施例】図1(a)ないし(f)に本発明の一実施例
によるMESFET11の製造方法を示す。このMES
FET11の製造方法にあっては、図1(a)に示すよ
うに、表面に動作層1aを形成された半導体基板1上に
フォトレジスト膜2を形成し、その上にフォトマスクを
重ねて露光し、現像してフォトレジスト膜2にゲートパ
ターン2a、ソースパターン2b及びドレインパターン
2cを開口する。このとき、ゲートパターン2aの幅d
0は、例えばフォトリソグラフィー法によって精度良く
形成できる下限である0.5μmとする。
1 (a) to 1 (f) show a method for manufacturing a MESFET 11 according to an embodiment of the present invention. This MES
In the method of manufacturing the FET 11, as shown in FIG. 1A, a photoresist film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 having an operating layer 1a formed on the surface thereof, and a photomask is overlaid thereon for exposure. Then, the photoresist film 2 is developed to open the gate pattern 2a, the source pattern 2b, and the drain pattern 2c. At this time, the width d of the gate pattern 2a
0 is, for example, 0.5 μm, which is the lower limit that can be accurately formed by the photolithography method.

【0010】次いで、例えばスパッタリング法によって
ウェハの表面全体を覆うようにして絶縁膜3を堆積させ
る。絶縁膜3は各パターン2a,2b,2cの内壁にも
堆積するので、ゲートパターン2aは内壁に堆積させた
絶縁膜3の膜厚Δdの2倍だけ狭くなり、幅d(=d0
−2Δd)となる。なお、この幅dが後述するゲート電
極6のゲート長となるので、所望のゲート長が得られる
ように絶縁膜3の膜厚Δdを設定する。
Then, an insulating film 3 is deposited so as to cover the entire surface of the wafer by, for example, a sputtering method. Since the insulating film 3 is also deposited on the inner wall of each pattern 2a, 2b, 2c, the gate pattern 2a is narrowed by twice the film thickness Δd of the insulating film 3 deposited on the inner wall, and the width d (= d 0
-2Δd). Since this width d becomes the gate length of the gate electrode 6 described later, the film thickness Δd of the insulating film 3 is set so as to obtain a desired gate length.

【0011】次いで、図1(b)に示すように、絶縁膜
3の上にフォトレジスト膜4を形成し、フォトリソグラ
フィー法によってゲートパターン2aを含む領域の上方
に幅D(但し、D>d0>d)の開口部4aを開口し、
絶縁膜3で覆われたゲートパターン2aを露出させる。
この開口部4aの幅Dが後述するゲート電極6の電極幅
D(上部の幅)となるので、所望の電極幅Dが得られる
ように開口部4aの幅Dを設定する。
Then, as shown in FIG. 1B, a photoresist film 4 is formed on the insulating film 3, and a width D (where D>d>D> d) is provided above the region including the gate pattern 2a by photolithography. 0 > d) opening 4a,
The gate pattern 2a covered with the insulating film 3 is exposed.
Since the width D of the opening 4a becomes the electrode width D (width of the upper portion) of the gate electrode 6 described later, the width D of the opening 4a is set so that the desired electrode width D can be obtained.

【0012】次に、例えばリアクティブイオンエッチン
グ(RIE)法による異方性エッチングを施し、図1
(c)に示すように、ゲートパターン2aの両側のフォ
トレジスト膜2及び絶縁膜3が所定の膜厚tになるまで
エッチングする。これによりゲートパターン2aの両側
に絶縁膜3及びフォトレジスト膜2からなる厚さtの段
部5,5が形成される。この段部5,5の厚さtが後述
するゲート電極6の下部の高さになるので、所望の高さ
が得られるように段部5,5の厚さtを設定する。ま
た、このとき同時にゲートパターン2a内において幅d
にわたって絶縁膜3がエッチングされ、段部5,5間に
幅dのゲートパターン2aが開口する。次いで、例えば
ウエットエッチングを施して露出させた半導体基板1の
ダメージ層を除去し、リセス領域1bを形成する。
Next, anisotropic etching is performed by, for example, the reactive ion etching (RIE) method, as shown in FIG.
As shown in (c), etching is performed until the photoresist film 2 and the insulating film 3 on both sides of the gate pattern 2a have a predetermined thickness t. As a result, the step portions 5 and 5 of the thickness t formed of the insulating film 3 and the photoresist film 2 are formed on both sides of the gate pattern 2a. Since the thickness t of the step portions 5 and 5 becomes the height of the lower portion of the gate electrode 6 described later, the thickness t of the step portions 5 and 5 is set so as to obtain a desired height. At the same time, the width d in the gate pattern 2a
The insulating film 3 is etched over, and the gate pattern 2a having the width d is opened between the step portions 5 and 5. Next, for example, wet etching is performed to remove the exposed damaged layer of the semiconductor substrate 1 to form the recess region 1b.

【0013】次に、表面全体にゲートメタルを蒸着し、
リフトオフ法によってフォトレジスト膜4及びゲートメ
タルを除去すると、図1(d)に示すように、半導体基
板1のリセス領域1bから段部5,5の上方にかけて、
下部の幅d、下部の高さが略t、上部の幅Dのマッシュ
ルーム型のゲート電極6が形成される。
Next, a gate metal is vapor-deposited on the entire surface,
When the photoresist film 4 and the gate metal are removed by the lift-off method, as shown in FIG. 1D, from the recess region 1b of the semiconductor substrate 1 to above the step portions 5 and 5,
A mushroom-type gate electrode 6 having a lower width d, a lower height of approximately t, and an upper width D is formed.

【0014】絶縁膜3をエッチング除去してソースパタ
ーン2b及びドレインパターン2cから半導体基板1を
露出させた後、図1(e)に示すように、表面全体にオ
ーミックメタル7を蒸着する。このときソースパターン
2bから露出した半導体基板1上にはソース電極7bが
形成され、ドレインパターン2cから露出した半導体基
板1上にはドレイン電極7cが形成される。なお、ゲー
ト電極6上にもオーミックメタル7が積層される。最後
に、フォトレジスト膜2及びオーミックメタル7を除去
してMESFET11が完成する〔図1(f)〕。
After the insulating film 3 is removed by etching to expose the semiconductor substrate 1 from the source pattern 2b and the drain pattern 2c, an ohmic metal 7 is deposited on the entire surface as shown in FIG. 1 (e). At this time, the source electrode 7b is formed on the semiconductor substrate 1 exposed from the source pattern 2b, and the drain electrode 7c is formed on the semiconductor substrate 1 exposed from the drain pattern 2c. The ohmic metal 7 is also stacked on the gate electrode 6. Finally, the photoresist film 2 and the ohmic metal 7 are removed to complete the MESFET 11 [FIG. 1 (f)].

【0015】このように本実施例においては、1回のリ
ソグラフィー工程でフォトレジスト膜2にゲートパター
ン2a、ソースパターン2b及びドレインパターン2c
を同時に開口するので、ゲートパターン2aと、ソース
パターン2b及びドレインパターン2cとを別々のリソ
グラフィー工程で形成していた従来例のようにパターン
相互の位置関係がマスクの位置合わせ精度に影響される
ことがない。したがって、ゲート電極6と、ソース電極
7b及びドレイン電極7cの相互の位置関係のばらつき
をなくすことができ、特性が均一なMESFET11を
提供することができる。
As described above, in this embodiment, the gate pattern 2a, the source pattern 2b and the drain pattern 2c are formed on the photoresist film 2 by one lithography process.
Since the gate pattern 2a and the source pattern 2b and the drain pattern 2c are formed in separate lithography steps, the positional relationship between the patterns is affected by the mask alignment accuracy as in the conventional example. There is no. Therefore, it is possible to eliminate variations in the positional relationship between the gate electrode 6 and the source electrode 7b and the drain electrode 7c, and it is possible to provide the MESFET 11 having uniform characteristics.

【0016】また、ゲート長dは、フォトレジスト膜2
に開口したゲートパターン2aの幅d0よりも絶縁膜
3,3の膜厚Δdの2倍だけ小さくすることができる。
したがって、ゲートパターン2aの幅d0をフォトリソ
グラフィー法によって再現性良く形成できる下限の0.
5μmにすれば、それよりも絶縁膜3,3の膜厚Δdの
2倍だけ小さいゲート長dのゲート電極6を再現性良く
形成することができる。
The gate length d is the photoresist film 2
It can be made smaller than the width d 0 of the gate pattern 2a opened at 2 times by twice the film thickness Δd of the insulating films 3 and 3.
Therefore, the lower limit of the width d 0 of the gate pattern 2a that can be formed with good reproducibility by the photolithography method is 0.0.
When the thickness is 5 μm, the gate electrode 6 having the gate length d smaller than that by twice the film thickness Δd of the insulating films 3 and 3 can be formed with good reproducibility.

【0017】また、ゲート電極6をマッシュルーム型に
形成し、さらにオーミックメタル7を積層するので、ゲ
ート抵抗の低減を図ることができる。
Further, since the gate electrode 6 is formed in a mushroom type and the ohmic metal 7 is further laminated, the gate resistance can be reduced.

【0018】なお、上述の実施例では、ゲートパターン
2aを覆った絶縁膜3を先に除去してゲート電極6をソ
ース及びドレイン電極7b,7cよりも先に形成した
が、逆に、ソース及びドレインパターン2b,2cを覆
った絶縁膜3を先に除去してソース及びドレイン電極7
b,7cをゲート電極6よりも先に形成しても良い。
In the above-mentioned embodiment, the insulating film 3 covering the gate pattern 2a is removed first to form the gate electrode 6 before the source and drain electrodes 7b and 7c, but conversely, the source and drain electrodes 7b and 7c are formed. The source and drain electrodes 7 are formed by first removing the insulating film 3 covering the drain patterns 2b and 2c.
b and 7c may be formed before the gate electrode 6.

【0019】また、本発明は、イオン注入等によって半
導体基板の一部にソース及びドレイン領域(高濃度イオ
ン領域)を有するMESFETにも適用することができ
る。また、MESFETに限るものではなく、例えばH
EMTにも適用することができる。
The present invention can also be applied to a MESFET having source and drain regions (high concentration ion regions) in a part of a semiconductor substrate by ion implantation or the like. Further, it is not limited to MESFET, and for example, H
It can also be applied to EMT.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法にあって
は、1回のフォトリソグラフィー工程でフォトレジスト
膜にゲートパターン、ソースパターン及びドレインパタ
ーンを同時に開口するので、各パターン相互の位置関係
はマスクの位置合わせ精度によって影響されることな
く、マスクのパターン精度のみによって決まる。したが
って、ゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極の相
互の位置関係を精度良く得ることができ、特性の均一な
半導体装置を提供することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the gate pattern, the source pattern and the drain pattern are simultaneously opened in the photoresist film in one photolithography process, the mutual positional relationship between the patterns is different. It is determined only by the pattern accuracy of the mask without being affected by the mask alignment accuracy. Therefore, the positional relationship between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be accurately obtained, and a semiconductor device having uniform characteristics can be provided.

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

【図1】(a)(b)(c)(d)(e)(f)は本発
明の一実施例による半導体装置の製造方法を示す断面図
である。
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 1a 動作層 2 フォトレジスト膜 2a ゲートパターン 2b ソースパターン 2c ドレインパターン 3 絶縁膜 6 ゲート電極 7b ソース電極 7c ドレイン電極 1 semiconductor substrate 1a operating layer 2 photoresist film 2a gate pattern 2b source pattern 2c drain pattern 3 insulating film 6 gate electrode 7b source electrode 7c drain electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 動作層を持つ半導体基板上にフォトレジ
スト膜を形成し、当該フォトレジスト膜にソースパター
ン、ゲートパターン及びドレインパターンを同時に開口
する工程と、 当該ソースパターン、ゲートパターン及びドレインパタ
ーンを絶縁膜によって覆う工程と、 当該ゲートパターンを覆った絶縁膜を除去し、当該ゲー
トパターンから露出した半導体基板上にゲート電極を形
成する工程と、 当該ソースパターン及びドレインパターンを覆った絶縁
膜を除去し、当該ソースパターン及びドレインパターン
から露出した半導体基板上にソース電極及びドレイン電
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。
1. A step of forming a photoresist film on a semiconductor substrate having an operation layer and simultaneously opening a source pattern, a gate pattern and a drain pattern in the photoresist film, and a step of forming the source pattern, the gate pattern and the drain pattern. A step of covering with an insulating film, a step of removing the insulating film covering the gate pattern and forming a gate electrode on the semiconductor substrate exposed from the gate pattern, and a step of removing the insulating film covering the source pattern and the drain pattern. And a step of forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor substrate exposed from the source pattern and the drain pattern.
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