JPS6174373A - 微細電極形成方法 - Google Patents
微細電極形成方法Info
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- JPS6174373A JPS6174373A JP19612684A JP19612684A JPS6174373A JP S6174373 A JPS6174373 A JP S6174373A JP 19612684 A JP19612684 A JP 19612684A JP 19612684 A JP19612684 A JP 19612684A JP S6174373 A JPS6174373 A JP S6174373A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特に高周波トランジスタにおけるゲート抵抗
の低減を図る微細電極形成方法に関するものである。
の低減を図る微細電極形成方法に関するものである。
近来、高周波トランジスタは動作周波数がＸ帯（８〜１
２ＧＨｚ ）からに帯（１８〜２６ＧＨｚ ） 、 Ｋ
ａ帯（２６〜４０ＧＨｚ）とより高周波域での高性能化
を目指しての研究開発が盛んに行なわれている。高性能
化（Ｉｌ−図るためには寄生抵抗の低減と共にゲート電
極の数細化、即ちサブミクロン以下ゲートの実現が必要
となってくる。従来、このようなサブミクロン以下ゲー
トの形成方法としては昭和５８年度電子Ａ信学会総合全
国大会において発明者らが報告しているが、これは第２
図（ａ）に示す様に、まず、半２重体基板３１上にゲー
ト金属であるＭ３２ Ｉｔ被着し、通常の写真蝕刻法に
より形成したフォトレジストパターン：３３ｆ：マスク
として、例えば熱リン酸により第２図（ｂ）のように該
Ｍ３２ ’にオーバエツチングし、第２図（ｃ）に示す
帆５ミクロンゲート３４を実現するものである。又、従
来の別の形成方法としては、１９７９年ＩＥＤＭにおい
て、Ｋ、 ０ｈａｔａらが報告しているが、これは、第
３図（ａ）に示す様に、半導体基板４１上にスペーサ３
ｉＱ、４２を設け、その上に形成したレジストパターン
４３ヲマスクトシてスペーサ５ｉＯｚ ４２ ｔオーバ
ーエツチングし、続いて該基板４１を掘り込んだ後、同
図（ｂ）のようにゲート金６Ｍ４４を被着し、次に同図
（ｃ）のようにレジストパターン４３を除去するリフト
オフ法により０．５ミクロンゲート４５を実現するもの
である。
２ＧＨｚ ）からに帯（１８〜２６ＧＨｚ ） 、 Ｋ
ａ帯（２６〜４０ＧＨｚ）とより高周波域での高性能化
を目指しての研究開発が盛んに行なわれている。高性能
化（Ｉｌ−図るためには寄生抵抗の低減と共にゲート電
極の数細化、即ちサブミクロン以下ゲートの実現が必要
となってくる。従来、このようなサブミクロン以下ゲー
トの形成方法としては昭和５８年度電子Ａ信学会総合全
国大会において発明者らが報告しているが、これは第２
図（ａ）に示す様に、まず、半２重体基板３１上にゲー
ト金属であるＭ３２ Ｉｔ被着し、通常の写真蝕刻法に
より形成したフォトレジストパターン：３３ｆ：マスク
として、例えば熱リン酸により第２図（ｂ）のように該
Ｍ３２ ’にオーバエツチングし、第２図（ｃ）に示す
帆５ミクロンゲート３４を実現するものである。又、従
来の別の形成方法としては、１９７９年ＩＥＤＭにおい
て、Ｋ、 ０ｈａｔａらが報告しているが、これは、第
３図（ａ）に示す様に、半導体基板４１上にスペーサ３
ｉＱ、４２を設け、その上に形成したレジストパターン
４３ヲマスクトシてスペーサ５ｉＯｚ ４２ ｔオーバ
ーエツチングし、続いて該基板４１を掘り込んだ後、同
図（ｂ）のようにゲート金６Ｍ４４を被着し、次に同図
（ｃ）のようにレジストパターン４３を除去するリフト
オフ法により０．５ミクロンゲート４５を実現するもの
である。
しかしながら、従来のこのようなサイドエツチング法お
よびリフトオフ法によりサブミクロン長以下のゲート電
極を形成する方法では、得られたゲート電極断面形状は
等方性エッチ−／グおよびレジストマスク側面にゲート
金ｔＡＡｌが被着するために矩形ではなく、台形状或い
は三角形状になり従ってゲート抵抗の増加をもたらす。
よびリフトオフ法によりサブミクロン長以下のゲート電
極を形成する方法では、得られたゲート電極断面形状は
等方性エッチ−／グおよびレジストマスク側面にゲート
金ｔＡＡｌが被着するために矩形ではなく、台形状或い
は三角形状になり従ってゲート抵抗の増加をもたらす。
特にトランジスタ特性の一層の高性能化の為に更にゲー
ト長を０．２ミクロンまで短縮した場合には、同一ゲー
ト抵抗を得るために２．５倍のゲート高さが必要となる
にも拘わらず、実際には前記口出に伴ない第４図（ａ）
、 （ｂ）中ゲート５１ 、５２の形状に示すように
ゲート高さを高くできず一層のゲート抵抗の増加をまね
き、従って、トランジスタの性能向上の面での大きな欠
点となっていた。
ト長を０．２ミクロンまで短縮した場合には、同一ゲー
ト抵抗を得るために２．５倍のゲート高さが必要となる
にも拘わらず、実際には前記口出に伴ない第４図（ａ）
、 （ｂ）中ゲート５１ 、５２の形状に示すように
ゲート高さを高くできず一層のゲート抵抗の増加をまね
き、従って、トランジスタの性能向上の面での大きな欠
点となっていた。
本発明はこのような従来の欠点を除去せしめて抵抗の低
減を図った微細電極形成方法を提供することにある。
減を図った微細電極形成方法を提供することにある。
本発明は、半導体基板上に設けられた中間層を微細寸法
にパターニングされた第１のマスクよりも広い寸法にエ
ツチング開口する工程と、該第１のマスクと同一寸法に
半導体基板に達するまで中間層をエツチング除去する工
程と、露出した基板上に第１の金晩層を被着する工程と
、第１のマスクを除去後、第２の金属層をゲート開口部
で該中間層よりも厚く被着する工程と、開口部よりも広
く第２の金＋？ｉ層を俊う第２のパターンをマスクとし
て第２の全４層および中間層をエツチング除去する工程
とを行うことを特徴とする微細電極形成方法である。
にパターニングされた第１のマスクよりも広い寸法にエ
ツチング開口する工程と、該第１のマスクと同一寸法に
半導体基板に達するまで中間層をエツチング除去する工
程と、露出した基板上に第１の金晩層を被着する工程と
、第１のマスクを除去後、第２の金属層をゲート開口部
で該中間層よりも厚く被着する工程と、開口部よりも広
く第２の金＋？ｉ層を俊う第２のパターンをマスクとし
て第２の全４層および中間層をエツチング除去する工程
とを行うことを特徴とする微細電極形成方法である。
本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を解決した。即ち、スペーサとなる中間層を、基板上の
開口幅はゲート寸法にして第１の薄いショットキ全域で
ゲート長を決め、マスク側はオーバーハング構造に広く
開口し、かつマスクを除去後、第２の金属層を被着する
ために、従来のようにマスク側面に被着して開口部がふ
さが９゜ある厚さ以上のゲート高さを得られないという
問題は解消され、ゲート抵抗の低減された高くて短いゲ
ート長のものが得られる。又、中間層に高謡ベークした
樹脂層を用いることにより制御性、に優れたドライエツ
チングのみにより上述の形状が得られ、更に、例えばプ
ラズマエツチングによって容易に除去でき、リフトオフ
のスペーサとしても良好である。一方、第１のマスクと
してスピン塗布、ベークした電気絶縁層を用いる小は、
中間層に用いた樹脂層のベーク温度よりも低温ベークで
形成でき、又耐スパツタ性がＧつ法により被着した杷し
膜に匹敵するもので１．かつ弱い化学エツチング液によ
り第１の金６層を侵す事なく、容易に除去でき、本発明
の実現にとって極めて有効である。
を解決した。即ち、スペーサとなる中間層を、基板上の
開口幅はゲート寸法にして第１の薄いショットキ全域で
ゲート長を決め、マスク側はオーバーハング構造に広く
開口し、かつマスクを除去後、第２の金属層を被着する
ために、従来のようにマスク側面に被着して開口部がふ
さが９゜ある厚さ以上のゲート高さを得られないという
問題は解消され、ゲート抵抗の低減された高くて短いゲ
ート長のものが得られる。又、中間層に高謡ベークした
樹脂層を用いることにより制御性、に優れたドライエツ
チングのみにより上述の形状が得られ、更に、例えばプ
ラズマエツチングによって容易に除去でき、リフトオフ
のスペーサとしても良好である。一方、第１のマスクと
してスピン塗布、ベークした電気絶縁層を用いる小は、
中間層に用いた樹脂層のベーク温度よりも低温ベークで
形成でき、又耐スパツタ性がＧつ法により被着した杷し
膜に匹敵するもので１．かつ弱い化学エツチング液によ
り第１の金６層を侵す事なく、容易に除去でき、本発明
の実現にとって極めて有効である。
以下、本発明の具体的一実施例としてガリウム砒素（以
下、Ｇ ａ Ａ ｓと称す）基板上に第１の金４層とし
てタングステン、第２の金訊層として金を用いた場合に
ついて図面を参照して詳細に説明する。第１図（ａ）〜
（ｇ）は本発明の実施例を工程順に示す町「面図である
つまず第１図（ａ）において、ＧａＡ ｓ基板ｌｌ上に
レジス） ＡＺ−２４００（商品名）全塗布し紫外光照
射後、窒素雰囲気中にて３００℃１時間ベークし中間層
としてバッファ層１２を形成する・次に、Ｓｉ５．９
（％） ＯＣＤフィルム（東京応化社製商品名）を塗布
し、２５０℃、３０分間窒素中でベークし、５ｉｎｓ膜
１３を形成し、続いてＰＭＭＡ （Ｐｏｌｙ ｍｅｔｈ
ｙｌ ｍｅｔｈ−ａｃｒｙｌａｔｅ ）レジスト１４を
塗布し、１７０℃、２０分間蒙素中でベークしたのち、
該ＰＭＭＡレジスト１４に０．３μｍにゲート開口部１
５を電子ビーム露光を用いて形成する。続いて、該レジ
ストパターンをマスクにＳｉＯ２膜１３にＣＦ４ガスを
用いた平行平板型反応性イオンエツチングにより開口部
１５を転写する。
下、Ｇ ａ Ａ ｓと称す）基板上に第１の金４層とし
てタングステン、第２の金訊層として金を用いた場合に
ついて図面を参照して詳細に説明する。第１図（ａ）〜
（ｇ）は本発明の実施例を工程順に示す町「面図である
つまず第１図（ａ）において、ＧａＡ ｓ基板ｌｌ上に
レジス） ＡＺ−２４００（商品名）全塗布し紫外光照
射後、窒素雰囲気中にて３００℃１時間ベークし中間層
としてバッファ層１２を形成する・次に、Ｓｉ５．９
（％） ＯＣＤフィルム（東京応化社製商品名）を塗布
し、２５０℃、３０分間窒素中でベークし、５ｉｎｓ膜
１３を形成し、続いてＰＭＭＡ （Ｐｏｌｙ ｍｅｔｈ
ｙｌ ｍｅｔｈ−ａｃｒｙｌａｔｅ ）レジスト１４を
塗布し、１７０℃、２０分間蒙素中でベークしたのち、
該ＰＭＭＡレジスト１４に０．３μｍにゲート開口部１
５を電子ビーム露光を用いて形成する。続いて、該レジ
ストパターンをマスクにＳｉＯ２膜１３にＣＦ４ガスを
用いた平行平板型反応性イオンエツチングにより開口部
１５を転写する。
次に、バッファ層１２を、１ず０２ガスを用いた円筒型
プラズマエツチングによりオーバーエツチングし、マス
クよりも広い開口部１６ヲ形成する（ｉｌ１図（ｂ）
） 、ひきつづき、バッファ層１２を０２ガスを用いた
平行平板型反応性イオンエツチングにより、ＧａＡｓ
ｇ板１１に到述するまでエツチングし、マスクと同一寸
法の開口部１７ヲ形成する（第１図（Ｃ））。
プラズマエツチングによりオーバーエツチングし、マス
クよりも広い開口部１６ヲ形成する（ｉｌ１図（ｂ）
） 、ひきつづき、バッファ層１２を０２ガスを用いた
平行平板型反応性イオンエツチングにより、ＧａＡｓ
ｇ板１１に到述するまでエツチングし、マスクと同一寸
法の開口部１７ヲ形成する（第１図（Ｃ））。
尚、この時最上層Ｐ思１Ａ １４はエツチング除去され
る。続いてスパッタ蒸着により第１の金回であるタング
ステン１８を被着する（ Ｆ １図（ｄ））。
る。続いてスパッタ蒸着により第１の金回であるタング
ステン１８を被着する（ Ｆ １図（ｄ））。
次に、５ｉｎｔ膜１３を弗酸＋水（１：ＬＯ）で除去し
た後、第２の金４である金１９ヲスバツタ蒸着によりゲ
ート開口部でバッファ層１２よりも厚く被着する（第１
図（ｅ） ） 、続いてゲート開口部１６よりも広く、
金１９を覆うように通常の写真蝕刻法により形成したレ
ジストパターン２０をマスクに金１９ヲイオンミリング
により、バッファ層Ｌ２に到遅するまでエツチングする
（第１図（ｆ） ） 、次に０２ガスを用いた円筒型プ
ラズマエツチングによりバッファ層目をエツチング除去
することによりＧａＡｓ基板１１上にゲート電極２１が
得られる（第１図（ｇ） ） 、尚、この時レジストパ
ターン２０はエツチング除去される。
た後、第２の金４である金１９ヲスバツタ蒸着によりゲ
ート開口部でバッファ層１２よりも厚く被着する（第１
図（ｅ） ） 、続いてゲート開口部１６よりも広く、
金１９を覆うように通常の写真蝕刻法により形成したレ
ジストパターン２０をマスクに金１９ヲイオンミリング
により、バッファ層Ｌ２に到遅するまでエツチングする
（第１図（ｆ） ） 、次に０２ガスを用いた円筒型プ
ラズマエツチングによりバッファ層目をエツチング除去
することによりＧａＡｓ基板１１上にゲート電極２１が
得られる（第１図（ｇ） ） 、尚、この時レジストパ
ターン２０はエツチング除去される。
本発明によって得られたゲート電極（第１図（ｇ）に示
すもの）と従来の形成方法によって侍られたもの（第４
図（ａ） 、 （ｂ）に示すもの）とを比較すると、本
発明のものは中間層に高温ベーク樹脂層を、ゲートマス
クとしてスピン塗布し樹脂層より低温ベークで耐スパツ
タ性に優れ、弱酸で腐喰される電気絶縁層を用いたため
、マスク側面にゲート金４が付着して断面形状が三角形
となったり或いは厚みに限界が生じたりすることはなく
、ゲート膜厚が厚く、アルファベートのＴ文字型で断面
担の大きいゲート電極を形成することが出来る・また、
中間層に樹脂層を用いる効果としては、例えば酸化膜ス
ペーサの様に弗酸系の化学エツチング銭を用いて金員層
を侵す恐れのあるものとは異なり、０２プラズマにより
容易にエツチング、ゲートリフトオフできる点が挙げら
れる。
すもの）と従来の形成方法によって侍られたもの（第４
図（ａ） 、 （ｂ）に示すもの）とを比較すると、本
発明のものは中間層に高温ベーク樹脂層を、ゲートマス
クとしてスピン塗布し樹脂層より低温ベークで耐スパツ
タ性に優れ、弱酸で腐喰される電気絶縁層を用いたため
、マスク側面にゲート金４が付着して断面形状が三角形
となったり或いは厚みに限界が生じたりすることはなく
、ゲート膜厚が厚く、アルファベートのＴ文字型で断面
担の大きいゲート電極を形成することが出来る・また、
中間層に樹脂層を用いる効果としては、例えば酸化膜ス
ペーサの様に弗酸系の化学エツチング銭を用いて金員層
を侵す恐れのあるものとは異なり、０２プラズマにより
容易にエツチング、ゲートリフトオフできる点が挙げら
れる。
この様にして得られたゲート電極は、従来のものに比ベ
ゲート抵抗が低減され、例えば超高周波電界効果トラン
ジスタに応用した場合にマイクロ波特性の向上を期待で
きる。なお、本発明の実施例の中では半導体基板として
、ＧａＡａを、第１の金６層としてタングステン、第２
の金属として金を用いた例を示したが、他の材料、例え
ばＳｉ＊ Ｉｎ−ＧａＡｓ及び第１の金礒層として良好
なショットキ接触が得られるモリプデ／、メンタルアル
ミニウム、モリブデン、タンタル及びタングステンのシ
リサイド膜、窒化膜、更に第２の金妨層としてはゲート
抵抗低減のための高導電率金属と金ｍ ｌａｊ反応のス
トッパ金属とを積層したチタン、白金と金の二層金６で
もよく、餌用材料は本発明を何ら限定するものではない
。
ゲート抵抗が低減され、例えば超高周波電界効果トラン
ジスタに応用した場合にマイクロ波特性の向上を期待で
きる。なお、本発明の実施例の中では半導体基板として
、ＧａＡａを、第１の金６層としてタングステン、第２
の金属として金を用いた例を示したが、他の材料、例え
ばＳｉ＊ Ｉｎ−ＧａＡｓ及び第１の金礒層として良好
なショットキ接触が得られるモリプデ／、メンタルアル
ミニウム、モリブデン、タンタル及びタングステンのシ
リサイド膜、窒化膜、更に第２の金妨層としてはゲート
抵抗低減のための高導電率金属と金ｍ ｌａｊ反応のス
トッパ金属とを積層したチタン、白金と金の二層金６で
もよく、餌用材料は本発明を何ら限定するものではない
。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明のゲート電極形状方法を
工程順に示す断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は従来のゲ
ート電極形成方法を工程題に示す断面図、第３図（ａ）
〜（Ｃ）は従来の別のゲート電極形成方法を工程順に示
す断面図、第４図（ａ） 、 （ｂ）は従来のゲート・
電極形成方法により得られたゲート電極の断面図である
。 １１− ＧａＡｓ基板、１２・・−バッファ層、１３−
Ｓｉｎ、、１４・・・ＰＭＭＡレジスト、１５・・・
ゲート開口部、１６・・・第１のバッファ層開口部、１
７・・・第２のバッファ層開口部、１８・・・タングス
テン、１９・・・金、２０．４３・・・レジストパター
ン、２１，３４，４５．５１．５２−・・ゲート電極、
３１ 、４１・・・半導体基板、３２ 、４４・・・Ｍ
、３３・・・フォトレジスト、４２・・・スペーサＳｉ
Ｏ□ 特許用１ｑ大 日本電気株式会社 第１図 （ｂ） 嘉１のハθファＭ開口部 （Ｃ） ）も２のバッファ層げ閘口忘じ 第１図 （ｅ） （ｆ） 第１図 第２図（Ｑ） ３３フ朴しシスト 第２図（ｂ） 嬰 第２図 第３図 第３図
工程順に示す断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は従来のゲ
ート電極形成方法を工程題に示す断面図、第３図（ａ）
〜（Ｃ）は従来の別のゲート電極形成方法を工程順に示
す断面図、第４図（ａ） 、 （ｂ）は従来のゲート・
電極形成方法により得られたゲート電極の断面図である
。 １１− ＧａＡｓ基板、１２・・−バッファ層、１３−
Ｓｉｎ、、１４・・・ＰＭＭＡレジスト、１５・・・
ゲート開口部、１６・・・第１のバッファ層開口部、１
７・・・第２のバッファ層開口部、１８・・・タングス
テン、１９・・・金、２０．４３・・・レジストパター
ン、２１，３４，４５．５１．５２−・・ゲート電極、
３１ 、４１・・・半導体基板、３２ 、４４・・・Ｍ
、３３・・・フォトレジスト、４２・・・スペーサＳｉ
Ｏ□ 特許用１ｑ大 日本電気株式会社 第１図 （ｂ） 嘉１のハθファＭ開口部 （Ｃ） ）も２のバッファ層げ閘口忘じ 第１図 （ｅ） （ｆ） 第１図 第２図（Ｑ） ３３フ朴しシスト 第２図（ｂ） 嬰 第２図 第３図 第３図
Claims (2)
- （１）半導体基板上に設けられた中間層を、微細寸法に
パターニングされた第１のマスクよりも広い寸法にエッ
チング開口する工程と、該第１のマスクと同一寸法に半
導体基板に達するまで中間層をエッチング除去する工程
と、露出した基板上に第１の金属層を被着する工程と、
第１のマスクを除去後、第２の金属層を電極開口部で該
中間層よりも厚く被着する工程と、開口部よりも広く第
２の金属層を覆う第２のパターンをマスクとして第２の
金属層および中間層をエッチング除去する工程を行うこ
とを特徴とする微細電極形成方法。 - （２）前記中間層として高温ベークした樹脂層を、第１
のマスクとしてスピン塗布、ベークした電気絶縁層を用
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細
電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19612684A JPS6174373A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 微細電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19612684A JPS6174373A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 微細電極形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174373A true JPS6174373A (ja) | 1986-04-16 |
Family
ID=16352675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19612684A Pending JPS6174373A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 微細電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6174373A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102683410A (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-19 | 索尼公司 | 场效应晶体管及其制造方法、固态成像装置和电子设备 |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP19612684A patent/JPS6174373A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102683410A (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-19 | 索尼公司 | 场效应晶体管及其制造方法、固态成像装置和电子设备 |
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