KR20190105641A - 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체층(2) 상에, 반도체층(2)에 접하는 최하층(6a)과, 최하층(6a) 상에 형성된 상층(6b)을 적어도 갖는 게이트 전극(6)이 형성되어 있다. 상층(6b)이 최하층(6a)에 응력을 발생시켜서 최하층(6a)의 양단부가 반도체층(2)으로부터 컬 업되고 있다.

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 간편하게 게이트 길이를 짧게 하여 고주파 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 더욱 소형화와 고성능화의 요구에 답하기 위해서, 반도체 장치를 구성하는 전극과 배선 등의 미세화가 진행되어 왔다. 트랜지스터의 고주파 특성을 향상시키는 방법 중 하나로서, 전자의 채널(channel) 주행 시간을 짧게 하기 위해서 게이트 길이를 짧게 하는 수법이 취해진다. 트랜지스터를 동작시키는 주파수 대역이 트랜지스터의 변환 주파수(fK)를 넘는 경우, 트랜지스터의 이득은 -6㏈/oct의 급격한 저하를 볼 수 있다. 따라서, 주파수 의존성이 작게 안정하게, 또한 충분히 큰 이득을 갖는 트랜지스터를 얻기 위해서는, 게이트 길이를 짧게 하여 게이트-소스 간의 용량 성분(Cgs)을 저감시켜서 fK를 향상시키는 것이 유효하다. 특히, 화합물 반도체의 분야에서는, 재료가 갖는 뛰어난 고주파 특성을 살리기 위해서, 게이트 길이를 짧게 하는 것이 강하게 요구되어져 왔다. 그 때문에, 예를 들면, 노광 광원의 단파장화, 전자선 묘화(lithography), 전면(全面) 슬리밍법 등이 실행되어져 왔다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제 2001-265011 호 공보
종래의 반도체 장치에서는, 게이트 길이는 게이트 전극을 형성할 때의 전사(轉寫) 치수에 따른 제약을 받고 있었다. 따라서, 충분히 짧은 게이트 길이를 갖는 반도체 장치를 얻기 위해서는, 고가의 노광 장치의 도입, 고도의 전사 기술의 개발, 치밀한 공정 관리가 필요하였다. 이들을 실현하기 위해서는 다대한 시간적, 비용적 코스트를 소비할 필요가 있다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은 간편하게 게이트 길이를 짧게 하여 고주파 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치 및 그 제조 방법을 얻는 것이다.
본 발명에 따른 반도체 장치는 반도체층과, 상기 반도체층 상에 형성되고, 상기 반도체층에 접하는 최하층과, 상기 최하층 상에 형성된 상층을 적어도 갖는 게이트 전극을 구비하고, 상기 상층이 상기 최하층에 응력을 발생시켜서 상기 최하층의 양단부가 상기 반도체층으로부터 컬 업(curl up)되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 게이트 전극의 상층이 최하층에 응력을 발생시켜서 최하층의 양단부가 반도체층으로부터 컬 업되고 있다. 이에 의해, 고가의 노광 장치의 도입, 고도의 전사 기술의 개발, 치밀한 공정 관리를 실행하지 않아도 게이트 길이를 전사 치수 이하로 할 수 있다. 따라서, 간편하게 게이트 길이를 짧게 하여 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 반도체 장치 및 그 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 부호를 부여하여, 설명의 반복을 생략하는 경우가 있다.
실시형태 1.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다. 반도체 기판(1) 상에 GaAs 등의 화합물 반도체로 이루어지는 반도체층(2)이 형성되어 있다. 소스 전극(3) 및 드레인 전극(4)이 반도체층(2) 상에 형성되고, 반도체층(2)에 옴 접합(ohmic contact)하고 있다. 소스 전극(3)과 드레인 전극(4) 사이에 있어서 반도체층(2)의 표면에 리세스 구조(5)가 형성되어 있다. 그 리세스 구조(5) 내에 있어서 반도체층(2) 상에 T자형의 게이트 전극(6)이 형성되어 있다.
게이트 전극(6)은 반도체층(2)에 직접적으로 접하여 쇼트키 접합하고 있는 최하층(6a)과, 최하층(6a) 상에 형성된 상층(6b)을 적어도 갖는다. 게이트 전극(6)은 2층 이상의 금속층이며, 여기에서는 아래로부터 순서대로 Pt/Ti/Pt/Au층을 적층한 것이다. 상층(6b)이 최하층(6a)에 응력을 발생시켜서 최하층(6a)의 양단부가 반도체층(2)으로부터 컬 업되고 있다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 우선, 도 2에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(1) 상에 반도체층(2)을 형성하고, 반도체층(2) 상에 1층째의 레지스터(7)를 도포한다. 전자선 노광 및 현상에 의해 레지스터(7)를 패터닝한다. 다음에, 도 3에 도시되는 바와 같이, 2층째의 레지스터(8)를 도포하고, 전자선 노광 및 현상에 의해 레지스터(8)를 패터닝한다. 다음에, 도 4에 도시되는 바와 같이, 레지스터(7, 8)를 마스크로서 이용해서 반도체층(2)을 에칭하여 리세스 구조(5)를 형성한다.
다음에, 도 5에 도시되는 바와 같이, 전면(全面)에 최하층(6a)과 상층(6b)을 순서대로 증착시킨다. 다음에, 도 6에 도시되는 바와 같이, 레지스터(7, 8)와 함께 그 위의 최하층(6a)과 상층(6b)도 제거하는 리프트 오프(lift-off)에 의해 게이트 전극(6)을 형성한다.
다음에, 도 7에 도시되는 바와 같이, 열처리를 실행하는 것에 의해 상층(6b)으로부터 최하층(6a)에 응력을 발생시켜서 최하층(6a)의 양단부를 반도체층(2)으로부터 컬 업되게 한다. 단, 열처리에 의해서 상층(6b)이 최하층(6a)에 응력을 발생시키도록, 최하층(6a)과 상층(6b)의 금속의 조합을 선택할 필요가 있다. 또한, 게이트 길이 및 전극의 두께 등에 따라, 최하층(6a)의 양단부가 컬 업되도록 열처리 시간 및 온도 등을 설정한다. 실제의 실험에서는, 게이트 전극(6)의 최하층(6a)이 두께 5㎚ 이하의 Pt층, 상층(6b)이 두께 80㎚ 이상의 Ti층인 경우에 360℃에서 2분간의 열처리를 실행함으로써 최하층(6a)의 양단부의 컬링 업을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는 게이트 전극(6)의 상층(6b)이 최하층(6a)에 응력을 발생시켜서 최하층(6a)의 양단부가 반도체층(2)으로부터 컬 업되고 있다. 이에 의해, 고가의 노광 장치의 도입, 고도의 전사 기술의 개발, 치밀한 공정 관리를 실행하지 않아도 게이트 길이를 전사 치수보다 짧게 할 수 있다. 따라서, 간편하게 게이트 길이를 짧게 하여 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.
실시형태 2.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다. 최하층(6a)은 예를 들면, GaAs의 반도체층(2)에 대해서 고상 반응(固相反應)하는 Pt 등의 금속이다. 이 경우, 게이트 전극(6)의 형성 후의 입열(入熱)에 의해 최하층(6a)의 중앙부는 반도체층(2)과 고상 반응하여 합금화한다. 이에 의해, 최하층(6a)의 양단부가 컬 업되어서 반도체층(2)과의 접촉 면적이 작아져도, 충분한 접착 강도가 얻어진다. 이 결과, 후속 공정에서의 리프트 오프 또는 다이싱(dicing)시의 수류에 의한 게이트 전극(6)의 탈락을 막을 수 있어서, 수율의 향상이 예상된다. 그 외의 구성 및 효과는 실시형태 1과 같다.
실시형태 3.
도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 장치를 도시하는 단면도이다. 보호막(9)이, 컬 업된 최하층(6a)의 양단부를 피복하고 있다. 단, 일반적인 반도체 장치 제조 프로세스에서 보호막으로서 사용되는 SiO2 또는 Si3N4 등의 p-CVD막으로는 게이트 전극(6)의 컬 업 부분의 커버리지가 어렵다. 이에 대해, 보호막(9)은 충분히 커버리지성이 뛰어난 절연막이며, 예를 들면, 원자층 퇴적(ALD; Atomic layer deposition)법에 의해 형성되고, 원자층이 교호 배열된 원자층 퇴적막이다.
보호막(9)이 컬 업된 최하층(6a)의 양단부를 피복함으로써, 반도체 장치의 내습성을 향상시킬 수 있다. 또한, 오버랩 게이트 구조가 실현되기 때문에, 전기장의 피크가 반도체층(2)에 접한 게이트 전극(6)의 단부(端部)와 보호막(9)의 전극단에 분산한다. 이 결과, 전기장 집중이 완화하여 속도 오버슈트(overshoot)가 경감하고, 드레인 컨덕턴스가 향상한다. 그 외의 구성 및 효과는 실시형태 2와 같다.
2 : 반도체층 6 : 게이트 전극
6a : 최하층 6b : 상층
9 : 보호막

Claims (8)

  1. 반도체층과,
    상기 반도체층 상에 형성되고, 상기 반도체층에 접하는 최하층과, 상기 최하층 상에 형성된 상층을 적어도 갖는 게이트 전극을 구비하고,
    상기 상층이 상기 최하층에 응력을 발생시켜서 상기 최하층의 양단부가 상기 반도체층으로부터 컬 업(curl up)되고 있는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최하층은 Pt층이며, 상기 상층은 Ti층인 것을 특징으로 하는
    반도체 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 최하층의 중앙부는 상기 반도체층과 고상 반응(固相反應)하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컬 업된 상기 최하층의 상기 양단부를 피복하는 보호막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호막은 원자층이 교호 배열된 원자층 퇴적막인 것을 특징으로 하는
    반도체 장치.
  6. 반도체층 상에, 상기 반도체층에 접하는 최하층과, 상기 최하층 상에 형성된 상층을 적어도 갖는 게이트 전극을 형성하는 공정과,
    열처리를 실행하는 것에 의해, 상기 상층으로부터 상기 최하층에 응력을 발생시켜서 상기 최하층의 양단부를 상기 반도체층으로부터 컬 업되게 하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열처리에 의해 상기 최하층의 중앙부를 상기 반도체층과 고상 반응시키는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    컬 업된 상기 최하층의 상기 양단부를 피복하는 보호막을 원자층 퇴적법에 의해 형성하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    반도체 장치의 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57106080A (en) * 1980-12-23 1982-07-01 Toshiba Corp Manufacture of gaas field effect transistor
JPH04245444A (ja) * 1991-01-30 1992-09-02 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH10177967A (ja) * 1996-12-16 1998-06-30 Murata Mfg Co Ltd 電界効果トランジスタ
JP2001265011A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60254666A (ja) * 1984-05-31 1985-12-16 Fujitsu Ltd Ｆｅｔの製造方法
JPS6216574A (ja) * 1985-07-15 1987-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界効果トランジスタの製造方法
JPH10173166A (ja) * 1996-12-05 1998-06-26 Murata Mfg Co Ltd 電界効果トランジスタ及びその製造方法
US6087207A (en) * 1998-09-29 2000-07-11 Raytheon Company Method of making pseudomorphic high electron mobility transistors
JP2003007726A (ja) * 2001-06-18 2003-01-10 New Japan Radio Co Ltd ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP2003133333A (ja) 2001-10-25 2003-05-09 Murata Mfg Co Ltd ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP2007027232A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法
DE102006012369A1 (de) * 2006-03-17 2007-09-20 United Monolithic Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer metallischen Steuerelektrode und Halbleiterbauelement
JP5358893B2 (ja) * 2007-04-03 2013-12-04 三菱電機株式会社 トランジスタ
JP5417700B2 (ja) 2007-10-22 2014-02-19 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2013229486A (ja) 2012-04-26 2013-11-07 Mitsubishi Electric Corp ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57106080A (en) * 1980-12-23 1982-07-01 Toshiba Corp Manufacture of gaas field effect transistor
JPH04245444A (ja) * 1991-01-30 1992-09-02 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH10177967A (ja) * 1996-12-16 1998-06-30 Murata Mfg Co Ltd 電界効果トランジスタ
JP2001265011A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法

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