JPH07307349A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH07307349A
JPH07307349A JP12202994A JP12202994A JPH07307349A JP H07307349 A JPH07307349 A JP H07307349A JP 12202994 A JP12202994 A JP 12202994A JP 12202994 A JP12202994 A JP 12202994A JP H07307349 A JPH07307349 A JP H07307349A
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gate
layer
insulating film
forming
gate electrode
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圭一 星
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Abstract

PURPOSE:To prevent generation of voids due to gate metal material, in a gate aperture, and reduce stress in a Schottky gate, in an MESFET. CONSTITUTION:An interlayer insulating film 4 is deposited on a semiconductor substratum having a GaAs substrate 1, an operating layer 2, and a contact layer 3, and a gate aperture is formed. A first gate metal layer 6a forming a Schottky junction and a second gate metal layer 6b containg barrier metal are formed. A gate wiring 8 is formed by electrolytic plating using photoresist as a mask. The gate metal layers 6a, 6b are patterned in a gate electrode form, by using new photoresist as a mask. The interlayer insulating film 4 is etched by a wet method (a). The resist 9 is eliminated, and a protective film 10 is formed. Source-drain electrodes 11a, 11b are formed by selectively eliminating the protective film 10.

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、半導体装置およびその
製造方法に関し、特にゲート電極がソース側およびドレ
イン側に張り出す形状に形成された電界効果トランジス
タを備えた半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device including a field effect transistor having a gate electrode formed in a shape projecting toward a source side and a drain side.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、GaAsショットキー障壁ゲ
ート型電界効果トランジスタ(以下、MESFETとい
う)において、ミリ波帯での増幅素子として実用化する
ために、ゲート電極をT字型あるいはY字型の形状とす
ることにより電極の一部がソース側およびドレイン側へ
「ひさし」状に張り出すようにして、微細化されたゲー
ト電極のゲート抵抗を低減化することが行なわれてき
た。この場合に、T字型・Y字型ゲート電極(以下、張
り出し型ゲート電極という)の「張り出し部」乃至「ひ
さし」部を、ドレイン側をソース側より短くした非対称
構造としてゲート電極とドレイン電極間の寄生容量を低
減することが、MESFETの高周波特性の改善に有効
であることが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a GaAs Schottky barrier gate type field effect transistor (hereinafter referred to as MESFET), in order to put it into practical use as an amplifying element in the millimeter wave band, the gate electrode has a T shape or a Y shape. It has been attempted to reduce the gate resistance of the miniaturized gate electrode by forming a part of the electrode so as to project like a "visor" toward the source side and the drain side by forming the shape. In this case, the T-shaped / Y-shaped gate electrode (hereinafter, referred to as “overhanging gate electrode”) has an asymmetric structure in which the “overhanging portion” to the “overhanging portion” have a drain side shorter than the source side, and thus the gate electrode and the drain electrode. It is known that reducing the parasitic capacitance between them is effective in improving the high frequency characteristics of the MESFET.

【0003】この種非対称構造の張り出し型ゲート電極
の半導体装置およびその製造方法に関しては特開平3−
66136号公報により公知となっている。以下に、こ
の公報に記載された従来技術について図10および図1
1を参照して説明する。なお、図10(a)〜(d)お
よび図11(a)〜(c)は、この従来技術における金
属電極の形成方法を説明するための工程順断面図であ
る。
A semiconductor device having a protruding gate electrode having an asymmetrical structure of this kind and a method of manufacturing the same are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-113.
It is known from Japanese Patent No. 66136. The prior art described in this publication will be described below with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 10A to 10D and 11A to 11C are cross-sectional views in order of the steps for explaining the method of forming the metal electrode in this conventional technique.

【0004】この従来技術では、まず、GaAs基板1
上に分子線エピタキシャル法により動作層2およびコン
タクト層3を成長させた基板を作製し、この半導体基板
上に、CVD法などにより膜厚300nm程度の層間絶
縁膜4を成膜する。次に、通常のリソグラフィ技術によ
って、開口線幅0.4μm程度のゲート開口パターン1
01aを有する第1のフォトレジスト膜5を形成する。
次に、第1のフォトレジスト膜5をマスクとして層間絶
縁膜4の選択的エッチングを行って、ゲート開口パター
ン101aの形状にコンタクト層3の表面を露出させる
〔図10(a)〕。
In this prior art, first, the GaAs substrate 1
A substrate on which the operating layer 2 and the contact layer 3 have been grown is prepared by the molecular beam epitaxial method, and the interlayer insulating film 4 having a film thickness of about 300 nm is formed on the semiconductor substrate by the CVD method or the like. Next, the gate opening pattern 1 having an opening line width of about 0.4 μm is formed by an ordinary lithography technique.
The first photoresist film 5 having 01a is formed.
Next, the interlayer insulating film 4 is selectively etched using the first photoresist film 5 as a mask to expose the surface of the contact layer 3 in the shape of the gate opening pattern 101a [FIG. 10 (a)].

【0005】次に、第1のフォトレジスト膜5を除去
し、層間絶縁膜4をマスクとしてコンタクト層3を選択
的にエッチングしてリセス部を形成する。続いて、CV
D法によって膜厚300nm程度の絶縁膜を成膜し、こ
れをエッチバックしてゲート開口幅を0.2〜0.25
μm程度に規制する側壁絶縁膜4aを形成する〔図10
(b)〕。
Next, the first photoresist film 5 is removed, and the contact layer 3 is selectively etched using the interlayer insulating film 4 as a mask to form a recess portion. Then, CV
An insulating film having a film thickness of about 300 nm is formed by the D method, and this is etched back to make the gate opening width 0.2 to 0.25.
A side wall insulating film 4a that regulates the thickness to about μm is formed [FIG.
(B)].

【0006】次に、半導体基板1の上方より、スパッタ
法および蒸着法等により、全面にWSixおよびTi/
Auを膜厚それぞれ200nm程度に堆積して、第1の
ゲート金属層6c、第2のゲート金属層6dを形成する
〔図10(c)〕。次いで、ゲート電極パターンの第3
のフォトレジスト膜9を形成し〔図10(d)〕、これ
をマスクとして、イオンミリング法およびMIE(Magn
etoron IonEtching)法によって、第1のゲート金属層
6c、第2のゲート金属層6dをそれぞれ選択的に除去
してこれらの金属層をゲート電極形状に加工する〔図1
1(a)〕。
Next, from above the semiconductor substrate 1, WSix and Ti /
Au is deposited to a film thickness of about 200 nm to form a first gate metal layer 6c and a second gate metal layer 6d [FIG. 10 (c)]. Then, the third of the gate electrode pattern
Photoresist film 9 is formed [FIG. 10 (d)], and this is used as a mask for ion milling and MIE (Magnes
Etoron Ion Etching) method is used to selectively remove the first gate metal layer 6c and the second gate metal layer 6d to process these metal layers into gate electrode shapes [FIG.
1 (a)].

【0007】次に、第3のフォトレジスト膜9の除去
し、ドレイン電極パターン、ソース電極パターンおよび
ゲート電極パターン形状に開口部を有する第4のフォト
レジスト膜(図示なし)を形成し、この第4のフォトレ
ジスト膜をマスクとして層間絶縁膜4、側壁絶縁膜4a
を選択的にエッチングして、コンタクト層3の表面を選
択的に露出させる〔図11(b)〕。
Next, the third photoresist film 9 is removed, and a fourth photoresist film (not shown) having openings in the drain electrode pattern, the source electrode pattern and the gate electrode pattern is formed. With the photoresist film of No. 4 as a mask, the interlayer insulating film 4 and the sidewall insulating film 4a
Are selectively etched to selectively expose the surface of the contact layer 3 [FIG. 11 (b)].

【0008】次に、オーミック金属(AuGe−Ni−
Au;合計の膜厚は200nm程度)の堆積と、上述し
た第4のフォトレジスト膜を利用したリフトオフ法によ
りソース電極11a、ドレイン電極11bおよび第3の
ゲート金属層6eを形成する〔図11(c)〕。
Next, ohmic metal (AuGe-Ni-
Au; total film thickness is about 200 nm) and the source electrode 11a, the drain electrode 11b, and the third gate metal layer 6e are formed by the lift-off method using the above-mentioned fourth photoresist film [FIG. c)].

【0009】この構造の電界効果トランジスタでは、ゲ
ート長(ゲート開口幅)に対してゲート金属層6c、6
d、6eの断面積を大きくとることができることからゲ
ート抵抗を低減化することができる。さらに、ゲート金
属層のドレイン側への張り出し部分が削減されたことに
より、ゲート・ドレイン間寄生容量を低減化することが
でき、高周波特性を向上させることができる。
In the field effect transistor having this structure, the gate metal layers 6c and 6 are different from the gate length (gate opening width).
Since the cross-sectional areas of d and 6e can be made large, the gate resistance can be reduced. Further, since the protruding portion of the gate metal layer to the drain side is reduced, the gate-drain parasitic capacitance can be reduced and the high frequency characteristics can be improved.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この種トランジスタに
おいては、高周波化のためゲート開口幅が微細化されて
おり(上述の例では0.2〜0.25μm)、さらにリ
セス部を設けることが多いため、ここでのアスペクト比
が悪化し段差が急峻になる。一方で、ゲート抵抗低減化
のためにゲート金属層は一定以上の膜厚に形成する必要
があるため、ゲート開口を完全に埋め込むように金属層
を形成することになる。しかし、ステップカバレッジ性
の低いスパッタや蒸着では開口内を完全に埋め込むこと
は困難で、図12に示されるように、開口内にボイド1
2が発生しやすい。また、ボイドにならないまでも開口
内ではバリア層が極めて薄くなり、バリア機能を果たし
得ない事態が発生するようになってきており、信頼性の
低下を招いている。
In this type of transistor, the gate opening width is made fine for higher frequencies (0.2 to 0.25 .mu.m in the above example), and a recess portion is often provided. Therefore, the aspect ratio here becomes worse and the step becomes steep. On the other hand, in order to reduce the gate resistance, the gate metal layer needs to be formed to have a certain thickness or more, so that the metal layer is formed so as to completely fill the gate opening. However, it is difficult to completely fill the inside of the opening by sputtering or vapor deposition having a low step coverage, and as shown in FIG.
2 easily occurs. Further, the barrier layer becomes extremely thin in the opening even if it does not become a void, and a situation in which the barrier function cannot be fulfilled is occurring, resulting in deterioration of reliability.

【0011】さらに、ゲート電極の線幅の微細化が進ん
だため、ゲート金属層のショットキー接合部分(特に側
壁絶縁膜4aに接する端部)に応力が集中する問題が、
近年、顕在化してきてる。この「ゲート電極端への応力
集中」問題は、特に、ゲート電極が厚膜に形成されたと
きに、また、ゲート電極が非対称に形成されたときに顕
著となる。この応力集中が発生した状態で長時間(例え
ば1000時間)動作させた場合、ショットキー接合部
分の半導体層の結晶性が低下して、gm の低下やドレイ
ン電流の変動等の特性劣化が起こる。
Further, since the line width of the gate electrode has been miniaturized, stress is concentrated on the Schottky junction portion of the gate metal layer (in particular, the end portion in contact with the sidewall insulating film 4a).
It has become apparent in recent years. The problem of "stress concentration on the edge of the gate electrode" becomes remarkable especially when the gate electrode is formed in a thick film and when the gate electrode is formed asymmetrically. When the semiconductor layer is operated for a long time (for example, 1000 hours) in the state where the stress concentration occurs, the crystallinity of the semiconductor layer in the Schottky junction portion deteriorates, resulting in deterioration of characteristics such as reduction of gm and fluctuation of drain current.

【0012】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、第1に、ゲー
ト開口内のゲート電極にボイドの発生することのないよ
うにすることであり、第2に、良導電性金属に対するシ
ョットキー金属へのバリア性を高めることであり、第3
に、ショットキーゲート端部に対する応力集中を緩和す
ることである。そして、これらを達成することにより、
ゲート抵抗が低く高周波特性に優れた電界効果トランジ
スタを歩留り高く製造しうるようにするとともに製品の
信頼性を高めようとするものである。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to firstly prevent generation of voids in the gate electrode in the gate opening. Secondly, it is to enhance the barrier property to the Schottky metal against the good conductive metal, and the third is
First, the stress concentration on the end of the Schottky gate is relaxed. And by achieving these,
It is intended to manufacture a field-effect transistor having a low gate resistance and an excellent high-frequency characteristic with a high yield, and also to improve the reliability of the product.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体基板(1、2、3)上の活
性層(2)とショットキー接合を形成するゲート電極
(6a、6b)と、前記活性層と電気的に接続されたソ
ース電極(11a)およびドレイン電極(11b)とを
有する電界効果トランジスタを備えてなり、前記ゲート
電極(6a、6b)は概略γ字型でドレイン側張り出し
部よりソース側張り出し部が大きい形状に形成されてお
り、かつ、前記ゲート電極のソース側張り出し部上には
ゲート配線(8)が形成されていることを特徴とする半
導体装置、が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a gate electrode (6a, 6a, which forms a Schottky junction with an active layer (2) on a semiconductor substrate (1, 2, 3). 6b) and a field-effect transistor having a source electrode (11a) and a drain electrode (11b) electrically connected to the active layer, the gate electrode (6a, 6b) having a substantially γ shape. A semiconductor device, characterized in that the source-side overhang is formed to be larger than the drain-side overhang, and a gate wiring (8) is formed on the source-side overhang of the gate electrode. Provided.

【0014】また、本発明によれば、(1)活性層を有
する半導体基板(1、2、3)上に絶縁膜(4)を形成
する工程と、(2)前記絶縁膜にゲート開口(101)
を開孔する工程と、(3)前記活性層(3)とショット
キー接合を形成する金属層(6a、6b)を、前記絶縁
膜の膜厚よりも薄い膜厚に形成する工程と、(4)前記
金属層(6a、6b)上に選択メッキ法によりゲート配
線(8)を形成する工程と、(5)前記金属層をパター
ニングしてゲート電極(6)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、が提供され
る。
According to the invention, (1) a step of forming an insulating film (4) on a semiconductor substrate (1, 2, 3) having an active layer, and (2) a gate opening () in the insulating film. 101)
And (3) forming the metal layers (6a, 6b) forming a Schottky junction with the active layer (3) to a film thickness smaller than that of the insulating film. 4) A step of forming a gate wiring (8) on the metal layer (6a, 6b) by a selective plating method, and (5) a step of patterning the metal layer to form a gate electrode (6). A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

【0015】[0015]

【作用】本発明の電界効果トランジスタにおいて特徴的
な点は、ゲート電極のソース側張り出し部上にゲート配
線を形成した点である。このような構成をとることによ
り、ゲート抵抗の増大を抑えつつゲート電極の薄膜化が
可能となる。そして、ゲート電極の膜厚をゲート開口の
形成された絶縁膜の膜厚より十分に薄くすることによ
り、ゲート開口内におけるゲート金属層のボイドの発生
を防止することができるようになるとともに、ショット
キー接合部における応力の緩和を実現することができ
る。さらに、ゲート配線をゲート電極の張り出し部に形
成するようにしたので、すなわち、良導電性金属膜をバ
リア金属を厚く形成できる領域に形成するようにしたの
でゲート配線に対するバリア性を十分に確保することが
できるようになる。
A characteristic point of the field effect transistor of the present invention is that the gate wiring is formed on the protruding portion of the gate electrode on the source side. With such a configuration, it is possible to reduce the thickness of the gate electrode while suppressing an increase in gate resistance. Then, by making the film thickness of the gate electrode sufficiently smaller than the film thickness of the insulating film in which the gate opening is formed, it becomes possible to prevent the generation of voids in the gate metal layer in the gate opening, and Relief of stress at the key joint can be realized. Further, since the gate wiring is formed on the protruding portion of the gate electrode, that is, the good conductive metal film is formed in the region where the barrier metal can be formed thickly, so that the barrier property against the gate wiring is sufficiently secured. Will be able to.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1〜図7は、本発明の第1の実施例
における金属電極の形成工程を説明するための工程順に
示した図面であって、各図中の(a)図は、平面図であ
り、(b)図は、(a)図のA−A′線断面での工程断
面図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1 to 7 are views showing the steps of forming a metal electrode in the first embodiment of the present invention in the order of steps, and are views (a) in each drawing. FIG. 4B is a plan view, and FIG. 6B is a process sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【0017】この第1の実施例の電界効果トランジスタ
の製造方法では、まず、GaAs基板1上に分子線エピ
タキシャル法により動作層2およびコンタクト層3を成
長させた半導体基板を作製する。次に、この半導体基板
にフォトリソグラフィ技術とウエットエッチング法を適
用して半導体基板上のコンタクト層3を幅1.3μm程
度に選択的にエッチングし、続いて、LP−CVD法に
よりSiO2 を膜厚500nm程度に成膜して層間絶縁
膜4を形成する。次いで、化学増幅型レジストを500
nm程度の膜厚にスピン塗布し、エッジ透過型と呼ばれ
る位相シフトマスク法を用いたi線(波長365nm)
リソグラフィにより、開口線幅0.25μmのゲート開
口パターン101aを有する第1のフォトレジスト膜5
を形成する〔図1(a)、(b)〕。
In the method of manufacturing the field effect transistor of the first embodiment, first, a semiconductor substrate in which the operating layer 2 and the contact layer 3 are grown on the GaAs substrate 1 by the molecular beam epitaxial method is manufactured. Next, a photolithography technique and a wet etching method are applied to this semiconductor substrate to selectively etch the contact layer 3 on the semiconductor substrate to a width of about 1.3 μm, and then a SiO 2 film is formed by the LP-CVD method. The interlayer insulating film 4 is formed by forming a film with a thickness of about 500 nm. Then, a chemically amplified resist is applied to 500
i line (wavelength 365 nm) using spin-coating with a film thickness of about nm and using a phase shift mask method called edge transmission type
A first photoresist film 5 having a gate opening pattern 101a with an opening line width of 0.25 μm is formed by lithography.
Are formed (FIGS. 1A and 1B).

【0018】次に、第1のフォトレジスト膜5とマスク
として、CHF3 /O2 の混合ガスを用いたMIE(Ma
gnetoron Ion Etching)により、層間絶縁膜4の選択的
エッチングを行って、動作層2の一部を露出させるゲー
ト開口101を形成し、さらに第1のフォトレジスト膜
5をアッシング除去する〔図2(a)、(b)〕。
Next, the first photoresist film 5 and MIE (Ma) using a mixed gas of CHF 3 / O 2 as a mask are used.
Selective etching of the interlayer insulating film 4 is performed by gnetoron Ion etching to form a gate opening 101 that exposes a part of the operating layer 2, and the first photoresist film 5 is removed by ashing [FIG. a), (b)].

【0019】次に、半導体基板の全面に、スパッタ法に
よりWSixを100nm程度の膜厚に堆積して第1の
ゲート金属層6aを形成し、続いて、スパッタ法によ
り、TiNを80nm程度の膜厚に、さらにPtを10
nm程度の膜厚にそれぞれ堆積して第2のゲート金属層
6bを形成する。次に、i線用のフォトレジストを約1
μmの厚さに形成し、逆テーパ状の断面形状に開口の形
成されるリソグラフィ技術を利用して、ゲート配線パタ
ーン形状の開口部を有する第2のフォトレジスト膜7を
形成する。次いで、、第2のフォトレジスト膜7をマス
クとし、第1、第2のゲート金属層6a、6bを給電層
として金(Au)を選択的にメッキして、膜厚600n
m程度のゲート配線8形成する〔図3(a)、
(b)〕。
Next, WSix is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate by a sputtering method to a film thickness of about 100 nm to form a first gate metal layer 6a, and subsequently, TiN is deposited by a sputtering method to a film thickness of about 80 nm. Thicker, more Pt 10
The second gate metal layer 6b is formed by depositing each to a thickness of about nm. Next, apply about 1 photo resist for i-line.
A second photoresist film 7 having a gate wiring pattern-shaped opening is formed by utilizing a lithography technique in which the opening is formed in a reverse tapered cross-sectional shape with a thickness of μm. Next, gold (Au) is selectively plated using the second photoresist film 7 as a mask and the first and second gate metal layers 6a and 6b as power feeding layers to form a film having a thickness of 600 n.
A gate wiring 8 of about m is formed [FIG.
(B)].

【0020】次に、第2のフォトレジスト膜7を除去
し、新たにフォトレジストを塗布した後、i線のリソグ
ラフィ技術によりゲート電極の形状にパターン化して第
3のフォトレジスト膜9を形成する。次いで、第3のフ
ォトレジスト膜9をマスクとして、第2ゲート金属層6
b(TiN−Pt)をアルゴン(Ar)ガスを用いたイ
オンミリング法で、また、第1のゲート金属層6a(W
Six)をSF6 等のガスを用いたMIE法で、それぞ
れ選択的にエッチングしてゲート電極6を形成する。こ
の時、層間絶縁膜4も若干エッチングされる〔図4
(a)、(b)〕。
Next, the second photoresist film 7 is removed, a new photoresist is applied, and then patterned into the shape of the gate electrode by the i-line lithography technique to form the third photoresist film 9. . Then, using the third photoresist film 9 as a mask, the second gate metal layer 6 is formed.
b (TiN-Pt) is formed by an ion milling method using argon (Ar) gas, and the first gate metal layer 6a (W
The Six) in MIE method using gas such as SF 6, are selectively etched to form a gate electrode 6. At this time, the interlayer insulating film 4 is also slightly etched [see FIG.
(A), (b)].

【0021】さらに、第3のフォトレジスト膜9をマス
クとして、ウエットエッチング法を用いて層間絶縁膜4
を選択的にエッチングする。この工程において、層間絶
縁膜4は、ゲート電極6のソース側張り出し部側にのみ
残存し、ドレイン側張り出し部下からは完全に除去され
る〔図5(a)、(b)〕。
Further, using the third photoresist film 9 as a mask, the interlayer insulating film 4 is formed by the wet etching method.
Are selectively etched. In this step, the interlayer insulating film 4 remains only on the source-side protruding portion side of the gate electrode 6, and is completely removed from under the drain-side protruding portion [FIGS. 5A and 5B].

【0022】さらに、第3のフォトレジスト膜9を除去
し、半導体基板の上方より、LP−CVD法によりSi
2 を100nm程度の膜厚に堆積して保護膜10を形
成する〔図6(a)、(b)〕。次に、ソース開口およ
びドレイン開口のパターンの開口部を有する第4のフォ
トレジスト膜(図示しない)を形成し、これをマスクと
してウエットエッチング法を用いて保護膜8を選択的に
エッチングして、コンタクト層3の表面を露出させるソ
ース開口102、ドレイン開口103を形成する。次い
で、オーミック金属としてAuGe−Ni−Auの金属
層を200nm程度の合計膜厚に堆積し、図外第4のフ
ォトレジスト膜を用いたリフトオフ法により、ソース電
極11a、ドレイン電極11bを形成する〔図7
(a)、(b)〕。
Further, the third photoresist film 9 is removed, and Si is formed by LP-CVD from above the semiconductor substrate.
O 2 is deposited to a film thickness of about 100 nm to form the protective film 10 (FIGS. 6A and 6B). Next, a fourth photoresist film (not shown) having openings having a pattern of source openings and drain openings is formed, and the protective film 8 is selectively etched using this as a mask by a wet etching method. A source opening 102 and a drain opening 103 that expose the surface of the contact layer 3 are formed. Then, a metal layer of AuGe-Ni-Au as an ohmic metal is deposited to a total film thickness of about 200 nm, and a source electrode 11a and a drain electrode 11b are formed by a lift-off method using a fourth photoresist film (not shown) [ Figure 7
(A), (b)].

【0023】図8は、このようにして形成した電界効果
トランジスタの全体の構成を示す平面図である。同図に
おいて、図1(a)〜図7(a)に示された部分が破線
で囲まれている。図8に示されるように、2本のゲート
配線8は、ゲートパッド8aから引き出される形状に形
成されている。なお、図示された例では、ゲートパッド
8aからから引き出されるゲート配線は2本であるが、
より多くのゲート配線を櫛歯状に配置することができ
る。
FIG. 8 is a plan view showing the overall structure of the field effect transistor thus formed. In the figure, the portions shown in FIGS. 1A to 7A are surrounded by broken lines. As shown in FIG. 8, the two gate wirings 8 are formed so as to be drawn out from the gate pad 8a. In the illustrated example, the number of gate wirings drawn from the gate pad 8a is two,
More gate wirings can be arranged in a comb shape.

【0024】なお、通常のGaAsMESFETにおい
ては、ゲート電極とソース電極との間隔は2乃至3μm
程度であるため、上述した実施例においてゲート配線8
は線幅を1μm程度に形成することが可能である。そし
て、このゲート配線には、ボイド問題やゲート端部にお
ける応力集中問題が生じることがないので十分に厚く形
成することができ、ゲート抵抗の低減化に資することが
できる。而して、低抵抗のゲート配線8からショットキ
ーゲートまでは薄膜のゲート金属層6a、6bであるの
で、この部分については高抵抗化するが、比較的短距離
であるため影響は軽微である。さらに、本実施例では、
ゲート電極のドレイン側の張り出し部を短くしたことに
加え、ドレイン側コンタクト層3とゲート電極6との間
の層間絶縁膜4を完全に除去したことにより、ゲート−
ドレイン間寄生容量の一層の低減化を実現している。
In a normal GaAs MESFET, the distance between the gate electrode and the source electrode is 2 to 3 μm.
Therefore, in the above-described embodiment, the gate wiring 8
Can have a line width of about 1 μm. Further, since the void problem and the stress concentration problem at the gate end portion do not occur in this gate wiring, it can be formed sufficiently thick, which can contribute to the reduction of the gate resistance. Since the low-resistance gate wiring 8 to the Schottky gate are the thin-film gate metal layers 6a and 6b, the resistance is increased in this portion, but the influence is minor because the distance is relatively short. . Furthermore, in this embodiment,
In addition to shortening the protruding portion of the gate electrode on the drain side, by completely removing the interlayer insulating film 4 between the drain side contact layer 3 and the gate electrode 6, the gate-
The parasitic capacitance between drains is further reduced.

【0025】[第2の実施例]次に、図9を参照して本
発明の第2の実施例について説明する。なお、図9
(a)〜(c)は、本発明の第2の実施例における金属
電極の形成方法を説明するため工程順断面図である。本
実施例においては、図1〜図4に示した第1の実施例の
工程と同一の工程を行った後、第1の実施例の図5に示
した層間絶縁膜4に対するエッチング工程において、そ
のエッチング時間を短くすることにより、図9(a)に
示すように、ゲート電極(6a、6b)のドレイン側の
張り出し部に接する層間絶縁膜4の一部を残すようにエ
ッチングを行う。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG.
(A)-(c) is process order sectional drawing for demonstrating the formation method of the metal electrode in the 2nd Example of this invention. In this embodiment, after performing the same steps as the steps of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, in the etching step for the interlayer insulating film 4 shown in FIG. 5 of the first embodiment, By shortening the etching time, as shown in FIG. 9A, etching is performed so as to leave a part of the interlayer insulating film 4 in contact with the overhanging portion on the drain side of the gate electrodes (6a, 6b).

【0026】この後、第1の実施例の場合と同様の工程
を用いて、第3のフォトレジスト膜9を除去し、LP−
CVD法によりSiO2 を100nm程度の膜厚に堆積
して全面を被覆する保護膜10を形成する〔図9
(b)〕。次いで、形成すべきソース開口およびドレイ
ン開口の形状に開口部を有する第4のフォトレジスト膜
(図示なし)を形成し、これをマスクとしてウエットエ
ッチング法により保護膜10を選択的にエッチングし、
さらにオーミック金属膜の堆積とこの第4のフォトレジ
スト膜を用いたリフトオフによりソース電極11aおよ
びドレイン電極11bを形成する〔図9(c)〕。
Thereafter, the third photoresist film 9 is removed by the same process as in the first embodiment, and LP-
SiO 2 is deposited by CVD to a thickness of about 100 nm to form a protective film 10 covering the entire surface [FIG.
(B)]. Then, a fourth photoresist film (not shown) having openings in the shape of the source opening and the drain opening to be formed is formed, and the protective film 10 is selectively etched by the wet etching method using this as a mask.
Further, a source electrode 11a and a drain electrode 11b are formed by depositing an ohmic metal film and lift-off using this fourth photoresist film [FIG. 9 (c)].

【0027】本実施例においては、図9(c)に示すよ
うに、ゲート電極のドレイン側の張り出し部に接する層
間絶縁膜4の一部を残すため、この部分の層間絶縁膜4
を完全に除去した第1の実施例の場合〔図7の(b)〕
と比較すると、ゲート電極とドレイン電極間の寄生容量
の低減効果は低下するが、製造工程中に動作層2の表面
を露出させることがないため、露出させたことによって
起こりうる特性劣化を防止できる利点がある。さらに、
ゲート電極のドレイン側にも層間絶縁膜4があってこれ
がゲート電極を支えるため、ゲート電極のドレイン側端
部の応力を第1の実施例の場合よりも低下させることが
できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9C, since a part of the interlayer insulating film 4 which is in contact with the protruding portion of the gate electrode on the drain side is left, the interlayer insulating film 4 in this portion is left.
In the case of the first embodiment in which the above is completely removed [(b) of FIG. 7]
Compared with, the effect of reducing the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode is reduced, but since the surface of the operating layer 2 is not exposed during the manufacturing process, it is possible to prevent the characteristic deterioration that may occur due to the exposure. There are advantages. further,
Since the interlayer insulating film 4 is provided also on the drain side of the gate electrode and supports the gate electrode, the stress at the drain side end of the gate electrode can be reduced as compared with the case of the first embodiment.

【0028】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本願発明の要旨内において各種
の変更が可能である。例えば、実施例において用いられ
た材料、寸法等は適宜変更しうるものである。また、実
施例では、リセス部をもつトランジスタについて説明し
たが、この方式に代え、半導体基板表面を平坦化するよ
うにしてもよい。また、本発明は、通常のMESFET
に有利に適用されるがこれに限定されるものではなく、
動作層2がヘテロ接合を含むトランジスタであってもよ
い。
The preferred embodiment has been described above.
The present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims. For example, the materials, dimensions, etc. used in the embodiments can be changed appropriately. Further, in the embodiment, the transistor having the recessed portion has been described, but instead of this method, the surface of the semiconductor substrate may be flattened. In addition, the present invention is an ordinary MESFET.
However, the present invention is not limited to this.
The operating layer 2 may be a transistor including a heterojunction.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電界
効果トランジスタは、ゲート電極を概略γ字型でソース
側張り出し部がドレイン側より長くなるようにし、か
つ、ソース側張り出し部上にゲート配線を形成したもの
であるので、以下の効果を享受することができる。
As described above, in the field effect transistor according to the present invention, the gate electrode has a substantially γ shape, and the source side projecting portion is longer than the drain side, and the gate wiring is provided on the source side projecting portion. Since it is formed, the following effects can be enjoyed.

【0030】 ゲート電極を薄く形成してもゲート抵
抗を低く抑えることができるようになるので、ゲート開
口内をゲート金属材料によって埋め込まないようにする
ことができ、開口内にゲート電極材料のボイドの発生が
起こらないようにすることができる。 ゲート配線がバリア金属を厚く成膜することのでき
る平坦部に形成されるので、十分のバリア性を確保する
ことができる。 ショットキー接合を形成する部分の金属層を薄く形
成することができるので、ゲート端部に生じる応力を緩
和することができる。 ゲート電極を非対称としたことに加え、ドレイン側
の層間絶縁膜を除去した場合には、より一層のゲート−
ドレイン間寄生容量の削減を果たすことができる。
Since the gate resistance can be suppressed to a low level even if the gate electrode is formed thin, it is possible to prevent the gate opening from being filled with the gate metal material, and the void of the gate electrode material can be filled in the opening. Occurrences can be prevented. Since the gate wiring is formed on the flat portion where the barrier metal can be formed thickly, sufficient barrier property can be secured. Since the metal layer for forming the Schottky junction can be thinly formed, the stress generated at the gate end can be relieved. In addition to making the gate electrode asymmetrical, if the interlayer insulating film on the drain side is removed, a further gate-
The drain-to-drain parasitic capacitance can be reduced.

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

【図1】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための一製造工程段階における平面図と断面図。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view in one manufacturing process stage for explaining a manufacturing process of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図1の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 1 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図2の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 3 is a plan view and a sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 2 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図3の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 4 is a plan view and a sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 3 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図4の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 5 is a plan view and a sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 4 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図5の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 6 is a plan view and a sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 5 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第1の実施例の製造工程を説明する
ための、図6の工程に続く製造工程における平面図と断
面図。
FIG. 7 is a plan view and a sectional view in a manufacturing process that follows the process of FIG. 6 for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第1の実施例による電界効果トラン
ジスタの平面図。
FIG. 8 is a plan view of the field effect transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第2の実施例を説明するための工程
順断面図。
9A to 9C are sectional views in order of the processes, for illustrating a second embodiment of the present invention.

【図10】 従来例を説明するための工程順断面図の一
部。
FIG. 10 is a part of a sectional view in order of steps for explaining a conventional example.

【図11】 従来例を説明するための、図10の工程に
続く工程での工程順断面図。
11A to 11C are sectional views in order of the processes in the process following the process of FIG. 10 for explaining the conventional example.

【図12】 従来例の問題点を説明するための断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the problems of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 動作層 3 コンタクト層 4 層間絶縁膜 4a 側壁絶縁膜 5 第1のフォトレジスト膜 6 ゲート電極 6a、6c 第1のゲート金属層 6b、6d 第2のゲート金属層 6e 第3のゲート金属層 7 第2のフォトレジスト膜 8 ゲート配線 8a ゲートパッド 9 第3のフォトレジスト膜 10 保護膜 11a ソース電極 11b ドレイン電極 12 ボイド 101 ゲート開口 101a ゲート開口パターン 102 ソース開口 103 ドレイン開口 1 GaAs substrate 2 operation layer 3 contact layer 4 interlayer insulating film 4a sidewall insulating film 5 first photoresist film 6 gate electrodes 6a, 6c first gate metal layers 6b, 6d second gate metal layer 6e third gate Metal layer 7 Second photoresist film 8 Gate wiring 8a Gate pad 9 Third photoresist film 10 Protective film 11a Source electrode 11b Drain electrode 12 Void 101 Gate opening 101a Gate opening pattern 102 Source opening 103 Drain opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/872 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/872

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上の活性層とショットキー接
合を形成するゲート電極と、前記活性層と電気的に接続
されたソース電極およびドレイン電極とを有する電界効
果トランジスタを備えた半導体装置において、前記ゲー
ト電極は概略γ字型でドレイン側張り出し部よりソース
側張り出し部が大きい形状に形成されており、かつ、前
記ゲート電極のソース側張り出し部上にゲート配線が形
成されていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a field effect transistor having a gate electrode forming a Schottky junction with an active layer on a semiconductor substrate, and a source electrode and a drain electrode electrically connected to the active layer, The gate electrode is generally γ-shaped, and the source-side overhang is larger than the drain-side overhang, and a gate wiring is formed on the source-side overhang of the gate electrode. Semiconductor device.
【請求項2】 前記ゲート電極の膜厚が、ゲート開口の
形成された層間絶縁膜の膜厚より薄いことを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the film thickness of the gate electrode is smaller than the film thickness of the interlayer insulating film in which the gate opening is formed.
【請求項3】 前記ゲート電極のドレイン側張り出し部
の下からは層間絶縁膜が完全に若しくはその大半が除去
されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is completely or almost entirely removed from under the drain side protruding portion of the gate electrode.
【請求項4】 前記ゲート電極が、活性層とショットキ
ー接合を形成する第1層の金属層と、該第1層の金属層
と前記ゲート配線との間のバリアとなる第2層の金属層
とを有することを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
4. The metal of the first layer, wherein the gate electrode forms a Schottky junction with an active layer, and the metal of the second layer, which serves as a barrier between the metal layer of the first layer and the gate wiring. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a layer.
【請求項5】 (1)活性層を有する半導体基板上に絶
縁膜を形成する工程と、(2)前記絶縁膜にゲート開口
を開孔する工程と、(3)前記活性層とショットキー接
合を形成する金属層を、前記絶縁膜の膜厚よりも薄い膜
厚に形成する工程と、(4)前記金属層の、前記絶縁膜
上に延在する部分上に選択メッキ法によりゲート配線を
形成する工程と、(5)前記金属層をパターニングして
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。
5. A step of (1) forming an insulating film on a semiconductor substrate having an active layer, (2) a step of forming a gate opening in the insulating film, and (3) a Schottky junction with the active layer. Forming a metal layer having a thickness smaller than that of the insulating film, and (4) forming a gate wiring on the portion of the metal layer extending above the insulating film by selective plating. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and (5) a step of patterning the metal layer to form a gate electrode.
【請求項6】 (1)活性層を有する半導体基板上にコ
ンタクト層を形成する工程と、(2)前記コンタクト層
に、後に形成されるゲート開口より大きい形状の開口を
開ける工程と、(3)活性層およびコンタクト層を有す
る前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、(4)
前記絶縁膜の、前記コンタクト層の前記開口上の部分に
ゲート開口を開孔して前記活性層の一部表面を露出させ
る工程と、(5)前記活性層とショットキー接合を形成
する金属層を、前記絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚に形成
する工程と、(6)前記金属層の、前記絶縁膜上に延在
する部分上に選択メッキ法によりゲート配線を形成する
工程と、(7)前記金属層をパターニングしてゲート電
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。
6. A step of (1) forming a contact layer on a semiconductor substrate having an active layer, and (2) a step of forming an opening larger than a gate opening to be formed later in the contact layer. ) Forming an insulating film on the semiconductor substrate having an active layer and a contact layer, and (4)
A step of exposing a part of the surface of the active layer by forming a gate opening in a portion of the insulating film above the opening of the contact layer; and (5) a metal layer forming a Schottky junction with the active layer. And (6) forming a gate wiring on the portion of the metal layer extending over the insulating film by a selective plating method. (7) a step of patterning the metal layer to form a gate electrode, the method for manufacturing a semiconductor device.
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