JPH01243478A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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、特に電
界効果トランジスタのゲート電極とその形成方法に関す
る。

〔従来の技術〕

マイクロ波用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と呼ぶ）の高周波特性は、ゲ
ート長がより短小なこと、且つゲート配線抵抗が小さい
程秀れた性能が得られる。このため現在ではゲート電極
の長さ０．５μｍ以下で、ゲート電極の膜厚０．５μｍ
のものが実用化されており、更にゲート電極の微細化が
進められている。

次に従来のＭＥＳＦＥＴの構造と、製造方法について第
４図（ａ＞、（ｂ）および第５図（ａ）〜（ｆ）を用い
て説明する。

第４図（ａ）は従来のＭＥＳＦＥＴの一例の斜視図であ
り、第４図（ｂ）はそのＹ−Ｙ’線断面図である。

従来のＭＥＳＦＥＴは、能動層が設けられた半導体基板
１上にソース電極４、ゲート電極２及びドレイン電極３
が設けられている。そして第４図（ｂ）に示すように、
ゲート電極２の先端２Ａは垂直の断面を有している。以
下その製造方法について説明する。

第５図（ａ）〜（Ｃ）は第４図（ａ）におけるｘ−ｘ’
線断面図、第５図（ｄ）〜（ｆ）はＹ−Ｙ′線断面図で
ある。

まずはじめに第５図（ａ）に示すように、半導体基板１
上にソース電極およびドレイン電極を設けるために、ホ
トレジストによりドレイン電極およびソース電極形成領
域が開口されたマスク８Ａを設ける。次に、例えば＾ｕ
−Ｇｅ／Ｎｉからなるオーミック用金属膜５を真空蒸着
方法により被着する。

次に第５図（ｂ）、（ｄ）に示すように、ホトレジスト
を溶剤で除去したのち、オーミック用金属膜５を水素（
Ｈ２）ガス中、４３０℃で熱処理して、オーム性のドレ
イン電極３およびソース電極４を形成する。次に、ゲー
ト電極を形成するために、垂直な断面を有したシリコン
酸化膜（Ｓｉ０２）からなる介在物７を高さ８０００人
にゲート電極領域に設ける。介在物７は、通常用いられ
るモノシラン（ＳｉＢ６）と酸素（０２）ガスによる気
相成長法によりＳｉＯ□膜を得たのち、ホトリソグラフ
ィーにより所定の領域をマスクし、異方性ドライエツチ
ング方法により不用な５ｉ０２膜を除去することにより
得られる。

次に介在物７および基板の全面に金属膜６をスパッター
により３０００人の厚さに被着する。金属膜６としては
、ゲート電極に適した金属、例えばタングステン・シリ
コン合金などを用いる。次にゲート電極と連なる配線部
分上にホトレジストからなるマスク８Ｂを設ける。

次に第５図（ｃ）、（ｅ）に示すように、基板に対して
垂直方向からの異方性ドライエツチング方法を用い、エ
ツチングガスに６フツ化イオウ（ＳＦ６）を用いて流量
１５０　ＳＣＣＭ、ガス圧８Ｐａの条件でエツチングし
、介在物７の側面とマスク下の金属膜６だけを残す。こ
のとき介在物７の側面はいずれの側面にも金属膜６が残
される。

次に第５図（ｆ）に示すように、介在物側面の一方の不
要な部分を除去するために、必要な側面にホトレジスト
からなるマスク８ｃを設け、まず介在物７を弗化水素酸
でエツチング除去し、つづいて異方性ドライエツチング
法により不用な側面の金属膜６Ａをエツチング除去する
。以上のようにして第４図に示す従来のＭＥＳＦＥＴが
得られる。

このようにして得られるゲート電極２は基板面から垂直
な方向、即ちゲート電極２の高さは介在物の高さに相当
し８０００人で、ゲート電極２のチャンネル長方向の長
さ、即ちゲート長は被着膜厚の約１／２の１５００人が
得られる。ここでゲート電［ｉ２は第４図（ｂ）に示す
如く、ゲート電極の先端２Ａは垂直である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来のＭ　Ｅ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ
は次のような問題点がある。

第１にゲート電極２の先端が垂直で直立しているため、
ゲート電ｆ！２の先端２Ａが損傷や破損を受は易く、歩
留り低下の原因となっている。第２に、介在物側面の不
用な金属膜を除去する工程が複雑であり且つ、ゲート電
極２を保護する面からは介在物は残しておいた方が望ま
しい。

本発明の第１の目的は、ゲート電極の先端の垂直性を緩
和し、ゲート電極の損傷を防止した半導体装置を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、ゲート電極の形成
工程を簡略化した半導体装置の製造方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、半導体基板に接して設けられ一
端が配線に接続しているゲート電極を有する電界効果ト
ランジスタを含む半導体装置において、前記ゲート電極
の他端が傾斜しているものである。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に少く
とも垂直面と傾斜面とを有する介在物を形成する工程と
、前記介在物を含む全面に金属膜を形成する工程と、前
記金属膜の配線形成領域をマスクしたのち異方性エツチ
ング法により該金属膜をエツチングし、マスク下及び前
記介在物の垂直面にのみ金属膜を残す工程とを含んで構
成される。

〔作用〕

本発明によればゲート電極の先端を、従来の垂直構造か
ら傾斜構造にしたためゲート電極の擦れによる損傷や破
損が防止できる。また形成方法は介在物に傾斜面を持た
せたため異方性ドライエッチによりゲート電極形成と同
時に不用な金属膜を除去することができる。

〔実施例〕

次に本発明を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の斜視図及び
Ａ−Ａ’線断面図である。

第１図（ａ）において半導体基板１上にはドレイン電極
３．ソース電ｆｉ４および一端が配線１０に接続された
ゲート電極２が設けられている。そしてゲート電極２は
第１図（ｂ）に示す如く、ゲート電極２の先端２Ａが傾
斜して形成されている。

次に本実施例の製造方法について第２図（ａ）〜（ｅ）
を併用して説明する。

第２図（ａ）〜（ｃ）は第１図（ａ）におけるＢ−Ｂ’
線断面図、第２図（ｄ）、（ｅ）はＡ−Ａ′線断面図で
ある。

まず、第２図（ａ）に示すように、半導体基板１上にソ
ース電極およびドレイン電極を形成する領域を開口した
ホトレジストからなるマスク８を設ける。次にオーム電
極となるオーミック用金属膜５を真空蒸着法により被着
する。

次に第２図（ｂ）、（ｄ）に示す如く、マスク８を除去
したのち４３０℃の水素雰囲気中で熱処理し、ドレイン
電極３及びソース電極４を形成する。次に、一方の辺が
傾斜面７Ａと垂直面とを有するシリコン酸化膜（Ｓｉ０
２）からなる介在物７を設ける。

この介在物７は半導体基板上に気相成長法により５ｉ０
２膜を８０００人設けたのち、ホトレジスト膜を介在物
領域に通常のりソグラフイにより形成し、次に１３０℃
以上の高温中でベークすることにより、レジストが流動
化してレジスト膜の先端にテーパーが形成され、その断
面は傾斜構造となる。例えば＾ｚ−１３７０（商品名）
によればベーク温度１３０℃で８０°、１６０℃で６５
°。

１９０℃で３９°のテーパ角度が得られた。このように
して得られたレジストによるマスクを用いて異方性ドラ
イエツチングすれば、マスクのテーパーが５ｉ０２膜に
転写されて傾斜面７Ａを有した介在物が得られる。その
他の傾斜面を得る方法としては、イオンミリングにより
ビーム光の斜め照射による斜めエツチング方法も有用で
ある。

以上のようにして傾斜面７Ａを有する介在物７を設けた
のち、金属膜６をスパッター法により、介在物７および
基板表面の全面に被着する。金属膜６としてはゲート電
極に適するタングステン・シリコン合金（ＷＳｉ）で、
膜厚３０００人である。

次に配線部分となる領域にホトレジストからなるマスク
８を設ける。

次に第２図（ｃ）、（ｅ）に示す如く、異方性ドライエ
ツチング方法、例えばエツチングガスにＳＦ６ガスを流
Ｊｉ　１００　ＳＣＣＭ、ガス圧８Ｐａで数分間のエツ
チングを行うことにより、基板および介在物７表面の金
属膜６をエツチング除去し、介在物７の垂直面とマスク
８下の金属膜６を残す。次で必要に応じて介在物を除去
する。このとき介在物７の斜面７Ａの金属膜もエツチン
グ除去されてゲート電８ｉ！２の先端２Ａは傾斜を有す
る。即ち、ゲート電極２が基板と垂直な方向に高くなる
に従　　゛って、ゲート電極のチャンネル幅方向に長さ
が小さくなるゲート電極が得られる。

以上述べたように本実施例によれば、介在物７の側面に
付着する不用な金属膜を除去するに、従来のようにホト
マスク工程、ドライエツチング工程等を必要としないた
め工程が著るしく簡略化される。またこのような介在物
に斜面を設けてゲート電極を形成する方法は、第３図に
示すように各種応用が可能である。

例えば第３図（ａ−１）に示す三方が斜面を有する介在
物７を用いれば第３図（ａ−２）に示す１本のゲート電
極が得られ、相対する三方が斜面を有する第３図（ｂ−
１）に示す介在物７であれば第３図（ｂ−２＞に示す２
本のゲート電極が同時に得られる。また第３図（ｃ−１
）に示す円型の介在物７であっても第３図（ｃ−２）に
示すゲート電極が形成できる。またゲート電極２に連な
る配線はいずれにも形成できる。尚、ゲート電極先端の
形状は円弧状または二段傾斜等であっても本発明の目的
を達成することが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、垂直面と傾斜面を
有する介在物を用いて一端が傾斜したゲート電極を形成
することにより、ゲート電極の損傷が起きにくくなり半
導体装置の特性の劣化が防止できると同時に、ゲート電
極の形成方法が従来に比べ簡略化され生産性が向上する
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および第２図（ａ）〜（ｅ）は本
発明の一実施例を説明するための斜視図および断面図、
第３図は本発明の一実施例に用いられる他の介在物及び
ゲート電極の形状を示す図、第４図および第５図は従来
の半導体装置の斜視図およびその形成方法を説明するた
めの断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・ゲート電極、３・・・ド
レイン電極、４・・・ソース電極、５・・・オーミック
用金属膜、６・・・金属膜、７・・・介在物、７Ａ・・
・傾斜面、８．８Ａ・・・マスク、１０・・・配線。 代理人　弁理士　　内　原　　音 翳　／ＩＩ （ａ、） 山） ｌ：手亡ψクトもＨ４−ソーズ電そ ２：）ｊ′−）電杢発　　　　　　ｎ：酒乙課３：丁■
し２号 第２　図 Ｓ　；オーミソ２片り多声−矩（７ν◇４±↑勿乙　ン
釦、馬取　　　　８　：７スフ ３：１Ｓ’Ｌ４↓極 ４：ソース１を不辷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板に接して設けられ一端が配線に接続し
   ているゲート電極を有する電界効果トランジスタを含む
   半導体装置において、前記ゲート電極の他端が傾斜して
   いることを特徴とする半導体装置。
2. （２）半導体基板上に少くとも垂直面と傾斜面とを有す
   る介在物を形成する工程と、前記介在物を含む全面に金
   属膜を形成する工程と、前記金属膜の配線形成領域をマ
   スクしたのち異方性エッチング法により該金属膜をエッ
   チングし、マスク下及び前記介在物の垂直面にのみ金属
   膜を残す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
   造方法。