JPH0766221A - 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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JPH0766221A
JPH0766221A JP20778193A JP20778193A JPH0766221A JP H0766221 A JPH0766221 A JP H0766221A JP 20778193 A JP20778193 A JP 20778193A JP 20778193 A JP20778193 A JP 20778193A JP H0766221 A JPH0766221 A JP H0766221A
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JP
Japan
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gate electrode
semiconductor device
shaped gate
spacer
electrode
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Application number
JP20778193A
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English (en)
Inventor
Kanichiro Ikeda
乾一郎 池田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細で、かつ断面積の大きいT字形ゲート電
極の機械的強度の向上、ゲート容量の低減を図って信頼
性の向上を目的とする。 【構成】 活性層を有する半導体基板1上にソース電極
2、ドレイン電極3とともに形成したゲート電極8の断
面積が大きい庇部の上面から側面にスペーサ9を断続的
に形成する。 【効果】 半導体装置におけるT字形ゲート電極を上記
のような構成とすることにより、ゲート電極の機械的強
度を高めることができ、断線、剥がれが少なくなり信頼
性の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に係り、特にT字形ゲート電極部の構造の改良に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、T型リセスゲート構造を有する半
導体装置としては、例えば図8(a)〜(d)に示すよ
うな製造工程によるものが知られている。即ち、半導体
基板21の活性層上にソース電極22およびドレイン電
極23を形成した後、下層レジスト24および上層レジ
スト25を順に塗布し、上層レジスト25の露光、現像
を行って図8(a)のようにゲート開口部26を形成す
る。
【0003】次に、図8(b)のように下層レジスト2
4をEB露光等でパターン形成を行い、ゲート開口部2
7を形成した後、この開口部27からウエットエッチン
グにて半導体基板21上の活性層の一部をエッチングし
て図8(c)のようにリセス部28を形成し、次いでゲ
ート金属を用い、リフトオフ法でT字形ゲート電極29
を形成することにより図8(d)に示す半導体装置が得
られる。
【0004】この工程による半導体装置の製造において
は、下層レジストパターンは装置の特性の向上を図るた
めに、EB露光等にて微細に形成し、かつ得られるゲー
ト電極の上部(庇部)と下部(足部)が剥がれないよう
にするために、下層のレジスト膜厚は薄く、かつリセス
エッチングの深さを浅くして、ゲート電極の下部を短く
する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は、上記のような工程で製造されていたので、下
層レジストの膜厚、およびリセスエッチングの深さのコ
ントロールが難しく、下層のレジストの膜厚が厚くなっ
たり、リセスエッチングが深かったりすると、得られる
ゲート電極の下部が長くなって、ゲート電極の上部と下
部が剥がれるという問題があった。
【0006】このような問題を打開するものとして、T
字形ゲート電極の下部あるいは下部を含む側面部に絶縁
膜を設けたもの(特開昭63−192277号、特開平
2−250335号、特開平3−241749号)やT
字形ゲート電極の全体を絶縁膜で覆ったもの(特開平1
−120073号)等が提案されてはいるが、何れもゲ
ート容量が増大して特性劣化を招くという欠点がある。
【0007】この発明は、上記のような問題点を解消す
るべく検討の結果なされたもので、微細パターンでかつ
断面積が大きく、しかも機械的強度の高いT字形ゲート
電極を精度よく得ることのできる半導体装置の製造方法
を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明の第1の
発明は、活性層を有する半導体基板上にT字形ゲート電
極とソース電極、ドレイン電極とを有する半導体装置に
おいて、上記T字形ゲート電極の断面積が大なる庇部の
上面から側面にスペーサを断続的に形成することを特徴
とし、第2の発明は上記T字形ゲート電極の断面積が大
なる庇部の上面から側面にスペーサを断続的に形成する
とともに、上記T字形ゲート電極を少なくとも2種のゲ
ート金属による積層構成とし、その積層界面がT字形ゲ
ート電極の庇部と足部との界面と一致しないようにする
ことを特徴とするものである。
【0009】また、第3の発明は、上記T字形ゲート電
極の断面積が大なる庇部の上面から側面にスペーサを断
続的に形成し、かつ該側面とスペーサとの間に空隙部を
設けるものであり、更に第4の発明は上記T字形ゲート
電極の断面積が大なる庇部の上面から側面にスペーサを
断続的に形成し、かつ該側面とスペーサとの間に空隙部
を設けるとともに、上記T字形ゲート電極を少なくとも
2種のゲート金属による積層構成とし、その積層界面が
T字形ゲート電極の庇部と足部との界面と一致しないよ
うにすることを特徴とするものである。
【0010】
【作用】この発明の半導体装置の製造方法では、上記の
ようにT字形ゲート電極(以下、単にゲート電極とい
う)の庇部の上面から側面にスペーサを設けて、断面積
の大きい庇部を側面から支えるようにしたもので、これ
によってゲート電極の安定性を高めるとともに、その機
械的強度を向上させることができ、また、このスペーサ
を断続的に、あるいはゲート電極庇部の側面との間に空
隙を設けて断続的に形成することによって、ゲート電極
に接するスペーサの面積をより小さくしてゲート電極容
量を低減させることができるのである。
【0011】さらに、ゲート電極を少なくとも2種のゲ
ート金属を用いた積層構造とすることによって、ゲート
電極の信頼性を高め、かつそれら金属の積層界面を、ゲ
ート断面積が最も小さくて応力が集中する部分、即ちゲ
ート電極の断面積の大きい庇部と断面積の小さい足部と
の界面以外に位置せしめるようにすることによって、ゲ
ート電極の機械的強度を向上させることができるのであ
る。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
【0013】実施例1 図1(a)〜(d)は、この発明の第1の実施例を示す
製造工程断面図である。図において、1は上面に活性層
を有する半導体基板、2はソース電極、3はドレイン電
極、4は下層レジスト、5は上層レジスト、6はゲート
電極開口部、7はリセス部、8はゲート電極、9はスペ
ーサである。まず、図1(a)に示すように、MBE法
等にて成長した活性層を有する半導体基板1上にソース
電極2およびドレイン電極3を形成した後、全面に下層
レジスト4、上層レジスト5を塗布し、露光、現像を行
いレジストパターンを形成してゲート電極開口部6を形
成する。
【0014】次いで、ウエットエッチングにてこのゲー
ト電極開口部6直下の活性層の一部をエッチングして、
リセス部7を形成する。次に、図1(a)のレジストパ
ターンにて全面にAl、Au等のゲート金属を蒸着し、
リフトオフ法により図1(b)のようにゲート電極8を
形成する。
【0015】次に、図1(c)のように、全面にSiN
のような誘電体膜よりなるスペーサ9をプラズマCVD
法等により形成する。次いで、このスペーサ9上にレジ
ストパターンを形成し、RIEによるエッチングを行
い、図1(d)のようにゲート電極8の上面から側面に
かけてのスペーサを残して、他の部分のスペーサを除去
する。図2は上記図1(d)の状態を示す半導体装置の
ゲート電極部分斜視図である。
【0016】次いで、図2のように形成されたスペーサ
9の所定の部分9a上にレジストパターンを形成した後
(図示せず)、レジストを塗布していない9b部分のス
ペーサをRIE法でエッチング除去することにより、図
3に示すようにゲート電極8の上面から側面にかけて断
続的にスペーサ9を有する装置が得られる。
【0017】かくして得られた図3の構造の装置ではス
ペーサが断続的に形成されているので、ゲート電極8と
スペーサ9の接する面積が小さく、ゲート電極容量を小
さくすることができる。
【0018】実施例2 上述した第1の実施例における図1(a)および(b)
に示す工程と同様にしてゲート電極を形成したのち、ゲ
ート電極8の庇部側面から足部にかけて、最終的には空
隙部を形成する部分に、図4(a)のように空隙用レジ
ストパターン10を形成し、次いで図4(b)のように
全面にSiNの誘電体膜よりなるスペーサ9をプラズマ
CVD法等によって形成する。次に、このスペーサ9上
にレジストパターンを形成し、RIEによるエッチング
を行って、図4(c)のようにゲート電極8の上面から
空隙用レジストパターンの側面にかけてのスペーサ9を
残して、他の部分のスペーサを除去する。図5は上記図
4(c)の状態を示す半導体装置のゲート電極部分斜視
図である。
【0019】次に、図5で得られた装置のスペーサ9の
うち9cの部分にレジストパターンを形成し(図示せ
ず)、レジストを塗布していない9d部分のスペーサと
該スペーサ9dとゲート電極8との間に形成されている
レジストパターン10をRIE法でエッチング除去した
のち、残ったスペーサ9cとゲート電極8との間の空隙
に形成されているレジストパターン10を、この基板1
を常温のアセトンに浸漬することで除去することによ
り、図6に示すようにゲート電極8の上面から側面にか
けて断続的にスペーサ9を有し、かつこれらのスペーサ
9がゲート電極8との間に空隙部11を有する装置が得
られる。
【0020】かくして得られた図6の構造の装置では、
スペーサが断続的に形成され、かつスペーサ9とゲート
電極8の側面から足部にかけて空隙部11を有している
ので、ゲート電極8とスペーサ9の接触面積が上記した
実施例1による図3の装置よりも更に小さくなり、ゲー
ト電極容量をより低減することができる。
【0021】上記した実施例1および実施例2は、ゲー
ト電極8の上面から側面にかけて形成するスペーサ9の
構造について説明したものであり、ゲート電極について
はAl、Auなど一種のゲート金属を用いた例を示した
が、この発明では図7(a)または(b)のようにゲー
ト電極8を少なくとも2種のゲート金属による8a、8
bの積層構造とすることにより、その機械的強度をさら
に向上させることができる。この場合、ゲート電極8
a、8bの積層界面を、得られるゲート電極8の断面積
の大きい上部の庇部と断面積の小さい下部の足部との界
面12、(即ち応力が集中する部分)と一致しないよう
にすることが必要である。これによってゲート電極が庇
部と足部との界面で剥離することを防止することができ
る。このような積層構造のゲート電極8を得るには、例
えばTiなどで下層の電極8aを形成したのち、その上
にTiより電気抵抗の小さいAl、Auなどのゲート金
属で上層の電極8bを庇部と足部との界面12にその積
層界面が来ないように形成すればよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
装置の製造方法は、T字形ゲート電極の上方から側面に
かけてスペーサを断続的に形成したこと、あるいはスペ
ーサを断続的に、かつゲート電極側面との間に空隙部を
設けるようにして形成したこと、あるいはさらにゲート
電極の庇部と足部の界面と積層界面が一致しないように
してゲート電極を少なくとも2種のゲート金属による積
層構造としたこと、などによりゲート電極の機械的強度
が向上し、該電極の断線、剥がれが少なくなり、素子の
歩留り、信頼性が向上するとともに、ゲート電極とスペ
ーサとの接触面積を少なくすることでゲート容量が小さ
くなって素子の性能をも向上せしめる効果を有するので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)乃至(d)はこの発明の方法の第1の実
施例を説明する製造工程断面図である。
【図2】図1(d)工程における半導体装置のゲート電
極部分斜視図である。
【図3】第1の実施例で得られる半導体装置のゲート電
極部分斜視図である。
【図4】(a)乃至(c)はこの発明の方法の第2の実
施例を説明する製造工程断面図である。
【図5】図4(c)工程における半導体装置のゲート電
極部分斜視図である。
【図6】第2の実施例で得られる半導体装置のゲート電
極部分斜視図である。
【図7】(a)および(b)はこの発明におけるゲート
電極の構造の他の例を示す断面図である。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す製造工程断
面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ソース電極 3 ドレイン電極 4 下層レジスト 5 上層レジスト 6 ゲート電極開口部 7 リセス部 8 ゲート電極 9 スペーサ 10 レジストパターン 11 空隙部 12 ゲート電極の庇部と足部との界面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層を有する半導体基板上にT字形ゲ
    ート電極とソース電極、ドレイン電極とを有する半導体
    装置において、上記T字形ゲート電極の断面積が大なる
    庇部の上面から側面にスペーサを断続的に形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 活性層を有する半導体基板上にT字形ゲ
    ート電極とソース電極、ドレイン電極とを有する半導体
    装置において、上記T字形ゲート電極の断面積が大なる
    庇部の上面から側面にスペーサを断続的に形成するとと
    もに、上記T字形ゲート電極を少なくとも2種のゲート
    金属による積層構成とし、その積層界面がT字形ゲート
    電極の庇部と足部との界面と一致しないようにすること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 活性層を有する半導体基板上にT字形ゲ
    ート電極とソース電極、ドレイン電極とを有する半導体
    装置において、上記T字形ゲート電極の断面積が大なる
    庇部の上面から側面にスペーサを断続的に形成し、かつ
    該側面とスペーサとの間に空隙部を設けることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 活性層を有する半導体基板上にT字形ゲ
    ート電極とソース電極、ドレイン電極とを有する半導体
    装置において、上記T字形ゲート電極の断面積が大なる
    庇部の上面から側面にスペーサを断続的に形成し、かつ
    該側面とスペーサとの間に空隙部を設けるとともに、上
    記T字形ゲート電極を少なくとも2種のゲート金属によ
    る積層構成とし、その積層界面がT字形ゲート電極の庇
    部と足部との界面と一致しないようにすることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
JP20778193A 1993-08-23 1993-08-23 半導体装置の製造方法 Pending JPH0766221A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505378B (zh) * 2013-02-21 2015-10-21 Univ Nat Cheng Kung 半導體元件之閘極半舉離製程

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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