JPH023940A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH023940A JPH023940A JP63153820A JP15382088A JPH023940A JP H023940 A JPH023940 A JP H023940A JP 63153820 A JP63153820 A JP 63153820A JP 15382088 A JP15382088 A JP 15382088A JP H023940 A JPH023940 A JP H023940A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、例えば電界効果トランジスタ(以下、単に
F E T(Field Effect Transi
stor)と称する。)を始めとする半導体素子の製造
方法に関するものであり、特に基板汚染を回避し、かつ
低抵抗な電極を形成することが容易な方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to, for example, a field effect transistor (hereinafter simply FET).
stor). ), and particularly relates to a method that avoids substrate contamination and easily forms low-resistance electrodes.
(従来の技術)
従来、電子機器を構成する半導体素子として、FET素
子が広く用いられている。(Prior Art) Conventionally, FET elements have been widely used as semiconductor elements constituting electronic devices.
これらFET素子により種々の機能を有する電子機器を
構成するに当って、当該機器の小型化、高速化及び低電
力化といった要求に応じで、超高記度集積回路(VLS
I)を達成するための研究開発が進められている。この
FET素子では、ゲート電極を構成する材料に耐熱性金
属を用い、この電極に対してセルファラインでソース活
性領域及びトレイン活性領域を形成する技術か広く知ら
れている。When configuring electronic equipment with various functions using these FET elements, ultra-high-performance integrated circuits (VLS
Research and development to achieve I) is underway. In this FET element, a technique is widely known in which a heat-resistant metal is used as the material constituting the gate electrode, and a source active region and a train active region are formed with a self-line on this electrode.
このような技術として、例えば文献:“Inter −
national 5olid−3tate C1
rcuits ConferenceDiqest
Of 丁echnical Papers (インター
ナショナル ソリッドステート サー主ツッ カンファ
レンス ダイジェスト オブ テクニカル ベバーズ)
(横山他、第218〜219頁、 1981年2月20
日発表)に開示された、砒化ガリウム(GaAs)から
成る半絶縁性基板を用いたGaAs−MES(Meta
lSemiconductor)FET素子の製造方法
が知られている。As such a technique, for example, the literature: “Inter-
national 5olid-3tate C1
rcuits Conference Diquest
Of technical papers (International Solid State Certification Conference Digest of Technical Papers)
(Yokoyama et al., pp. 218-219, February 20, 1981
GaAs-MES (Meta
2. Description of the Related Art A method of manufacturing an FET device (1 Semiconductor) is known.
以下、従来知られでいる半導体素子の製造技術の一例と
して、上述した文献に開示されるGaAs−MESFE
T素子の製造技術につき図面を参照して説明する。Hereinafter, as an example of a conventionally known semiconductor device manufacturing technology, the GaAs-MESFE disclosed in the above-mentioned document will be described.
The manufacturing technology of the T element will be explained with reference to the drawings.
第2図(A)〜(D)は、上述した素子の製造方法を説
明するための、基板の概略的断面により各製造工程を示
す説明図である。尚、これら図中、断面を示すハツチン
グ等は一部省略する。FIGS. 2(A) to 2(D) are explanatory diagrams showing each manufacturing process using a schematic cross section of a substrate for explaining the method for manufacturing the above-described element. Note that in these figures, hatching and the like indicating cross sections are partially omitted.
また、以下の説明の理解を容易とするため、この明細書
では熱処理による活性化を行なう前の構成成分を不純物
領域と称し、当該処理を行なった後を活゛i領域として
表わすこととする。Furthermore, in order to facilitate understanding of the following explanation, in this specification, the component before being activated by heat treatment will be referred to as an impurity region, and the component after the treatment will be referred to as an active i region.
まず始めに、半絶縁性のGaAsから成る基板11の表
面に、電界効果トランジスタの活性層を構成する領域(
以下、素子領域と称する。)13を露出させ他の領域を
覆うレジストパターン15を形成する。然る後、このレ
ジストパターン15をイオン注入マスクとして、例えば
珪素イオン(Si”)またはその他のn型不純物(図中
、一連の矢印aを付しで示す、)を、加速エネルギーが
約30〜60(KeV)及び面2度が10′2−10”
(cm−2)程度の条件でイオン注入することにより
チャネル不純物領域17を形成する(第2図(A) )
。First, on the surface of a substrate 11 made of semi-insulating GaAs, a region (
Hereinafter, this will be referred to as an element region. ) 13 is exposed and a resist pattern 15 is formed to cover other areas. Thereafter, using this resist pattern 15 as an ion implantation mask, for example, silicon ions (Si'') or other n-type impurities (indicated by a series of arrows a in the figure) are implanted at an acceleration energy of about 30 to 60 (KeV) and plane 2 degree is 10′2-10”
A channel impurity region 17 is formed by ion implantation under conditions of approximately (cm-2) (Fig. 2(A)).
.
次1こ、上述のレジストパターン15を除去した後、基
板11のゲート電極形成領域19に、例えばチタン−タ
ングステン(Ti−W)合金のように、耐熱性を有し、
かつ基板11との間でショット主障壁を形成する金属か
ら成るゲート電極21を、5000 (λ)程度の膜厚
で被着形成する(第2図(B))。Next, after removing the resist pattern 15 described above, a material having heat resistance, such as titanium-tungsten (Ti-W) alloy, for example, is applied to the gate electrode forming region 19 of the substrate 11.
A gate electrode 21 made of metal and forming a main shot barrier with the substrate 11 is deposited to a thickness of about 5000 (λ) (FIG. 2(B)).
このゲート電極21は、上述した耐熱性金属を基板11
の全面に堆積した後、例えば四フッ化炭素(CF4)と
酸素(0□)とをエツチングガスに用いてプラズマエツ
チングしてパターンニングしたり、或いはエツチング処
理を行なうことなくリフトオフ技術によって形成する場
合も有る。This gate electrode 21 is made of the above-mentioned heat-resistant metal on the substrate 11.
After depositing on the entire surface, patterning is performed by plasma etching using carbon tetrafluoride (CF4) and oxygen (0□) as an etching gas, or by lift-off technology without performing an etching process. There is also
続いて、前述した素子領域13を露出させて他の領iF
!iを覆うレジストパターン23ヲ形成した後、当該レ
ジストパターン23と前述のゲート電極21とをイオン
注入マスクとして用い、前述と同様なn型不純物at注
入することによってソース・ドレイン不純物領域25が
形成される(第2図(C))。Subsequently, the above-described element region 13 is exposed and other regions iF are formed.
! After forming a resist pattern 23 covering the region i, using the resist pattern 23 and the aforementioned gate electrode 21 as an ion implantation mask, the source/drain impurity regions 25 are formed by implanting n-type impurities at in the same manner as described above. (Figure 2 (C)).
このソース・ドレイン不純物領域25は、前述したチャ
ネル不純物領域17に比べて高濃度の不純物が深く注入
され、−例として加速エネルギーが約45−100(に
eV)及び面密度がto+3(cm−2)程度の条件で
形成される。This source/drain impurity region 25 is deeply implanted with a higher concentration of impurity than the channel impurity region 17 described above, and has an acceleration energy of about 45-100 (eV) and an areal density of to+3 (cm-2). ) is formed under the conditions of degree.
次に、上述のレジストパターン23ヲ除去した後、基板
11の上側全面に二酸化珪素(SiO□)を充分な膜厚
で堆積し、アニール保護膜277&形成する。Next, after removing the resist pattern 23 described above, silicon dioxide (SiO□) is deposited to a sufficient thickness on the entire upper surface of the substrate 11 to form an annealing protective film 277&.
然る後、例えば750〜900(”C)の範囲内の任意
好適な温度で所定時間に亙って熱処理を行ない、前述し
たチャネル不純物領域17とソース・ドレイン不純物領
域25とを活性化して、第2図(D)に示すように、チ
ャネル活性領域29とソース・ドレイン活性層tii3
1とが形成される。尚、同図中、熱処理工程を明示する
ため、第2図(A)〜(C)において図示したチャネル
不純物領域17の界面を一部変更して示しである。Thereafter, heat treatment is performed for a predetermined period of time at any suitable temperature within the range of, for example, 750 to 900 ("C) to activate the aforementioned channel impurity region 17 and source/drain impurity region 25, As shown in FIG. 2(D), the channel active region 29 and the source/drain active layer tii3
1 is formed. In this figure, the interface of the channel impurity region 17 shown in FIGS. 2(A) to 2(C) is shown with some changes in order to clarify the heat treatment process.
このような工程を経た後、図示しでいない工程により、
ソース電極及びトレイン電極、またはその他、設計に応
じた構成成分を配設して、GaAs−MESFET %
完成する。After going through these steps, a step not shown in the diagram
By arranging source electrodes and train electrodes, or other components according to the design,
Complete.
上述した従来の半導体素子の製造方法によれば、アニー
ル保護膜27により基板を被覆した状態で不純物領域を
活性化する。これがため、この活性化を目的とした熱処
理時に、GaAs基板を構成する^S成分がガス化して
表面から脱離することを回避し、ざらに、ゲート電極に
対して活性領域をセルファラインで形成することができ
る。According to the conventional semiconductor device manufacturing method described above, the impurity region is activated while the substrate is covered with the annealing protective film 27. For this reason, during heat treatment for the purpose of activation, the S component constituting the GaAs substrate is prevented from being gasified and desorbed from the surface, and the active region is roughly formed in the self-line with respect to the gate electrode. can do.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上述した従来の半導体素子の製造方法で
は、次のような種々の問題点か有った。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device has various problems as described below.
■チャネル不!に!物領域やソース・ドレイン不純物領
域のイオン注入、及びゲート電極の被着形成に当り、基
板表面に対するレジスト材の塗布形成と除去を目的とし
た基板洗浄とを必要とする。■No channel! To! In order to implant ions into the impurity regions and source/drain impurity regions and to form the gate electrode, it is necessary to apply a resist material to the surface of the substrate and clean the substrate for the purpose of removing it.
これがため、レジスト材の残存や洗浄に用いた薬剤によ
って基板表面が汚染され、この汚染物質が残存した状態
でアニール保護膜を被着させて熱処理を行なった場合、
当該物質の基板中への拡散を生しる。従って、ゲート(
こおけるショットキ特性の劣化(例えばビルトインポテ
ンシャルφ8の低下、理想因子nの増大)やFET特牲
の劣化(例えば相互コンダクタンス9.、、の低下、ド
レイン飽和電流I ddsの減少、寄生抵抗日、の増大
)を生ずる場合が有る。For this reason, if the substrate surface is contaminated by residual resist material or chemicals used for cleaning, and an annealing protective film is applied and heat treatment is performed with these contaminants remaining,
This causes diffusion of the substance into the substrate. Therefore, the gate (
deterioration of Schottky characteristics (e.g., decrease in built-in potential φ8, increase in ideality factor n) and deterioration of FET characteristics (e.g., decrease in mutual conductance, decrease in drain saturation current Idds, decrease in parasitic resistance, etc.). (increase).
このような汚染は基板表面のみならず、ゲート電極の表
面1こも生し、上述と同様な汚染物質の拡散につながる
という問題が有る。Such contamination occurs not only on the substrate surface but also on the surface of the gate electrode, leading to the same problem as the above-mentioned diffusion of contaminants.
さらに、前述したGaAsにより基板を構成して半導体
素子を製造する場合には、上述の熱処理に起因する砒素
の脱M(ガス化)が知られており、素子特性のばらつき
や劣化をもたらす場合が有る。Furthermore, when semiconductor devices are manufactured using GaAs as a substrate, it is known that arsenic is removed (gasified) due to the heat treatment described above, which can lead to variations in device characteristics and deterioration. Yes.
■ゲート電極と基板との間に安定なショットキ障壁を形
成する目的で、前述したチタン−タングステン(T 1
−W)合金、タングステン−アルミニウム(W−Au)
合金、タングステンシリサイド(W−Si)、窒化タン
グステン(WN)またはその他の耐熱性金属が用いられ
ている。しかしながら、これら金属は抵抗率が高く、−
例としてW−S iの場合180〜200(UΩ・cm
)、WNの場合60〜140(uΩ−cm)程度の高抵
抗率である。■For the purpose of forming a stable Schottky barrier between the gate electrode and the substrate, titanium-tungsten (T1
-W) alloy, tungsten-aluminum (W-Au)
Alloys, tungsten silicide (W-Si), tungsten nitride (WN) or other refractory metals are used. However, these metals have high resistivity and -
For example, in the case of W-Si, it is 180 to 200 (UΩ・cm
), WN has a high resistivity of about 60 to 140 (uΩ-cm).
従って、これら耐熱性金属のみでゲート電極を構成する
場合、ゲート電極の低抵抗化を図る必要が有る。このよ
うな要求に対してゲート電極の膜厚を大きく採る手段が
考えられるが、半導体材料と耐熱性金属との組み合わせ
によっては、例えば熱膨張係数の違いにより応力が発生
し、ゲート電極の剥離をもたらすという問題点が有った
。Therefore, when the gate electrode is composed only of these heat-resistant metals, it is necessary to reduce the resistance of the gate electrode. One way to meet these demands is to increase the thickness of the gate electrode, but depending on the combination of semiconductor materials and heat-resistant metals, stress may occur due to differences in thermal expansion coefficients, which may cause peeling of the gate electrode. There was a problem with bringing it.
ざらに、上述したゲート電極を構成する耐熱性金属の厚
膜化は、当該電極形成における寸法・形状の再現性とい
ったエツチング加工時の制約が有り、このような厚膜化
によって低抵抗化を図るには限界を主じるという問題も
有る。In general, increasing the thickness of the heat-resistant metal that constitutes the gate electrode mentioned above has limitations during etching processing such as the reproducibility of dimensions and shapes in forming the electrode, and it is necessary to reduce the resistance by increasing the thickness. There is also the problem of having limitations.
この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、種々
の半導体材料から構成される半導体素子に広く適用して
、製造工程における汚染を回避し、かつ低抵抗な電極を
実現することにより、優れた特性を有する半導体素子を
歩留り良く製造することか可能な方法を提供することに
有る。In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to widely apply it to semiconductor elements made of various semiconductor materials, avoid contamination in the manufacturing process, and realize a low-resistance electrode. An object of the present invention is to provide a method that allows semiconductor devices having excellent characteristics to be manufactured with high yield.
(課題を解決するための手段)
この目的の達成を図るため、この発明の半導体素子の製
造方法によれば、
ゲート電極構成層を被着させ、チャネル不純物領域を形
成した基板のゲート電極形成領域上に、絶縁マスク層を
被着形成する工程と、
少なくとも上述した!縁マスク層をイオン注入マスクと
し、かつ前述したゲート電極構成層を介して、ソース・
ドレイン不純物領域を形成した後、熱処理してチャネル
活性領域及びソース・ドレイン活性領域を形成する工程
と、
上述したゲート電極構成層に電解めっきしてめっきパタ
ーン層を被着した後、前述した絶縁マスク層を除去して
、前述のゲート電極形成領域に第一の開口を形成する工
程と、
上述のめっきパターン金属層上に、上述した第一の開口
に連通して第二の開口を形成するレジストバクーンを形
成する工程と、
少なくとも上述した第一の開口を埋め戻す低抵抗層を電
解めっきで形成する工程と、前述した第二の開口を形成
するレジストバタンと上述のめっきパターン層とを除去
した後、前述した低抵抗層をエツチングマスクとして前
述のゲート電極構成層をパターン金属層し、セルファラ
インでゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴と
しでいる。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode forming region of a substrate is formed, on which a gate electrode constituent layer is deposited and a channel impurity region is formed. depositing an insulating mask layer thereon; and at least as described above! The edge mask layer is used as an ion implantation mask, and the source and
After forming the drain impurity region, heat treatment is performed to form a channel active region and source/drain active region, and after electrolytic plating is applied to the gate electrode constituent layer to deposit a plating pattern layer, the above-mentioned insulating mask is applied. forming a first opening in the gate electrode formation region by removing the layer; and forming a second opening in communication with the first opening on the plated patterned metal layer. a step of forming a back-filling layer, a step of forming a low resistance layer by electrolytic plating to backfill at least the first opening described above, and a step of removing the resist batten forming the second opening described above and the plating pattern layer described above. After that, using the aforementioned low resistance layer as an etching mask, the aforementioned gate electrode constituting layer is patterned into a metal layer, and the gate electrode is formed in a self-aligned manner.
(作用)
この発明に係る半導体素子の製造方法の構成によれば、
ゲート電極構成層が基板の汚染に対する保護膜としで機
能する。また、このゲート電極構成層は基板との間でシ
ョットキ障壁を形成する耐熱性金属で構成される。(Function) According to the configuration of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The gate electrode constituent layer functions as a protective film against contamination of the substrate. Further, this gate electrode constituent layer is made of a heat-resistant metal that forms a Schottky barrier with the substrate.
ざらに、この発明の方法では上述したように保護膜とし
て機能するゲート電極構成層が、前述した低抵抗層を電
解めっきによっで被着させるための下地としでも作用す
る。詳述すれば、予め、ゲート電極形成領域のゲート電
極構成層を絶縁マスク層で被覆し、この状態で露出した
ゲート電極構成層にのみ選択的に電解めっきを行ない、
めっきパターン金属層が形成される。このめっきパター
ン金属層とレジストパターンとによって、自己整合的(
こ低抵抗層が形成される。然る後、この低抵抗層をエツ
チングマスクとして、ゲート電極構成層と低抵抗層との
2層から成るゲート電極かセルファラインで形成される
。Roughly speaking, in the method of the present invention, the gate electrode constituting layer that functions as a protective film as described above also acts as a base for depositing the aforementioned low resistance layer by electrolytic plating. Specifically, the gate electrode constituent layer in the gate electrode formation region is covered in advance with an insulating mask layer, and in this state, electrolytic plating is selectively performed only on the exposed gate electrode constituent layer,
A plated patterned metal layer is formed. This plating pattern metal layer and resist pattern create a self-aligned (
A low resistance layer is formed. Thereafter, using this low-resistance layer as an etching mask, a gate electrode consisting of two layers, a gate electrode constituent layer and a low-resistance layer, is formed as a self-line.
(実施例)
以下、図面ヲ参照して、この発明の半導体素子の製造方
法の実施例につき説明する。尚、以下の説明で参照する
図面は、この発明の理解が容易となる程度に概略的に示
しであるに過ぎず、この発明は、これら図示例にのみ限
定されるものではない。また、この実施例では、この発
明の方法をGaAs−MESFET素子の製造に適用し
た場合につき例示して説明する。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings referred to in the following description are merely schematic illustrations to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to these illustrated examples. In addition, in this embodiment, the method of the present invention will be explained by exemplifying the case where it is applied to manufacturing a GaAs-MESFET device.
第1図(A)〜(J)は、第2図(A)〜(D)と同様
に、各製造工程′@概略的な基板断面により示す説明図
である。また、これら図中、既に説明した構成成分と同
一の機能を有する構成成分には同一の符号を付して示す
。FIGS. 1A to 1J are explanatory diagrams showing each manufacturing process'@schematic cross-section of a substrate, similar to FIGS. 2A to 2D. Furthermore, in these figures, components having the same functions as those already described are designated by the same reference numerals.
まず始めに、基板11の上側全面に、約500〜200
0 (λ)の範囲内の所定の膜厚を以って、例えばW−
A’lを堆積してゲート電極構成層33を形成する(第
1図(A))。First, about 500 to 200
For example, with a predetermined film thickness within the range of 0 (λ),
A'l is deposited to form a gate electrode constituent layer 33 (FIG. 1(A)).
続いて、従来と同様、素子領域13ヲ露出させ他の領域
を覆うレジストパターン15を形成した後、n型不純物
であるSiをイオン注入してチャネル不純物領域17を
形成する(第1図(B))。Next, as in the conventional case, after forming a resist pattern 15 that exposes the element region 13 and covers other regions, Si, which is an n-type impurity, is ion-implanted to form a channel impurity region 17 (see FIG. 1(B)). )).
ここで、上述したチャネル不純物領域17の形成条件に
つき説明する。Here, the conditions for forming the above-mentioned channel impurity region 17 will be explained.
上述の説明からも理解できるように、基板11の表面に
ゲート電極構成層33を被着し、当該構成層33ヲ介し
てイオン注入が行なわれる。これがため、第2図(ハ)
を参照して説明した従来の方法に比して加速エネルギー
を高くし、100〜400(にeV)程度の範囲内の所
定の加速エネルギーによって約1013(1013(の
面密度でチャネル不純物領域17を形成する。As can be understood from the above description, the gate electrode constituent layer 33 is deposited on the surface of the substrate 11, and ions are implanted through the constituent layer 33. For this reason, Figure 2 (c)
The channel impurity region 17 is formed with an areal density of about 1013 (1013) using a predetermined acceleration energy in the range of about 100 to 400 eV. Form.
次に、上述のレジストパターン15ヲ除去した後、ゲー
ト電極形成領域19上に相当するゲート電極構成層33
の表面に約10000C人)の膜厚で例えば二酸化ケイ
素(SiO□)またはその他任意好適な絶縁材料から成
る絶縁マスク層35を被着形成する(第1図(C))。Next, after removing the resist pattern 15 described above, the gate electrode forming layer 33 corresponding to the gate electrode forming region 19 is removed.
An insulating mask layer 35 made of, for example, silicon dioxide (SiO□) or any other suitable insulating material is deposited on the surface of the substrate to a thickness of about 10,000 cm (FIG. 1C).
この絶縁マスク層35の形成に当っては、ゲート電極構
成層33の全面にSiO□を被着した後、ホトリソ技術
及びエツチング技術により行なったり、或いはリフトオ
フ技術によって形成することもできる。The insulating mask layer 35 can be formed by depositing SiO□ on the entire surface of the gate electrode forming layer 33, and then by photolithography and etching techniques, or by lift-off technique.
続いて、素子領域13に対応する領域のみに開口を有す
るレジストパターン23ヲ形成した後、当該パターン2
3及び絶縁マスク層35ヲイオン注入用のマスクとしで
用い、一連の矢印a8付しで示すSiをイオン注入して
ソース・ドレイン領域25ヲ形成する(第1図CD))
。Subsequently, after forming a resist pattern 23 having an opening only in a region corresponding to the element region 13, the pattern 23 is
3 and the insulating mask layer 35 as a mask for ion implantation, Si is ion-implanted as indicated by a series of arrows a8 to form the source/drain region 25 (FIG. 1 CD))
.
第1図(B)を参照して既に説明したように、この発明
の方法では、少なくともゲート電極構成層33ヲ介して
イオン注入を行なう必要が有る。As already explained with reference to FIG. 1(B), in the method of the present invention, it is necessary to perform ion implantation through at least the gate electrode forming layer 33.
これがため、ソース・ドレイン不純物領域25を形成す
るに当り、加速エネルギーが150〜450(にeV)
程度の範囲内の所定の値、面密度か約5 X 1013
(1013(の条件でSiを注入した。Therefore, when forming the source/drain impurity regions 25, the acceleration energy is 150 to 450 (eV).
A predetermined value within the range of approximately 5 x 1013 areal density
(Si was implanted under the conditions of (1013).
次に、上述のレジストパターン23ヲ除去した後、約8
00(’C)の温度で約20分間に亙って熱処理を行な
い、チャネル活性領域29とソース・ドレイン活性領域
31とを形成する(第1図(E))。Next, after removing the above-mentioned resist pattern 23, about 8
A heat treatment is performed for about 20 minutes at a temperature of 0.00°C to form a channel active region 29 and source/drain active regions 31 (FIG. 1(E)).
上述した説明及び第1図(B)〜(D)からも理解でき
るように、この実施例の方法によれば、少なくともチャ
ネル不純物領域17の形成(第1図(B)参照)及びソ
ース・ドレイン不純物領域25の形成(第1図(D)参
照)に関して、イオン注入用マスクに用いるレジストパ
ターン15及び25かゲート電極構成層33表面(こ形
成される。これがため、第1図(E)を参照して説明し
た熱処理において、レジスト材のような不純物や洗浄に
係る薬剤の、基板11に対する拡散を回避することか可
能である。また、このゲート電極構成層33によつ基板
11が被覆された状態で熱処理を行なうことにより、基
板を構成する材料の脱離を回避することもできる。As can be understood from the above explanation and FIGS. 1(B) to (D), the method of this embodiment allows at least the formation of the channel impurity region 17 (see FIG. 1(B)) and the formation of the source/drain regions. Regarding the formation of the impurity region 25 (see FIG. 1(D)), the resist patterns 15 and 25 used for the ion implantation mask are formed on the surface of the gate electrode constituting layer 33. Therefore, FIG. In the heat treatment described with reference to this, it is possible to avoid diffusion of impurities such as a resist material and chemicals related to cleaning into the substrate 11.Furthermore, it is possible to prevent the substrate 11 from being covered with the gate electrode constituent layer 33. By performing the heat treatment in a state where the substrate is in a state where the substrate is heated, detachment of the material constituting the substrate can also be avoided.
次(こ、上述したゲート電極構成層33を電解めっきの
電極として用い、ゲート電極形成領域19を除く当該構
成層33の表面に、例えばニッケル(Ni)のような金
属を約5000〜+0000C人)の範囲内の所定の膜
厚でめっきし、第1図(F)に示すようなめっきパター
ン金属層37ヲ形成する。Next (Use the above-mentioned gate electrode constituent layer 33 as an electrode for electrolytic plating, and apply a metal such as nickel (Ni) to about 5,000 to +0,000 C on the surface of the constituent layer 33 excluding the gate electrode forming region 19) The metal layer 37 is plated to a predetermined thickness within the range shown in FIG. 1(F) to form a plating pattern metal layer 37.
この図からも理解できるように、ゲート電極構成層33
のうち、ゲート電極形成領域19(こ相当する部分は絶
縁マスク層35によって被覆されており、電解めっきで
用いるめっき液が接触できない。また、この絶縁マスク
層35は絶縁材料で構成されており、当該層35には電
流が流れず、めっき層か成長しない。従って、ゲート電
極構成層33表面のうち、ゲート電極形成領域19を除
く部分にのみ、めっきパターン金属層37が選択的に被
着形成されることとなる。As can be understood from this figure, the gate electrode constituent layer 33
Of these, a portion corresponding to the gate electrode formation region 19 is covered with an insulating mask layer 35 and cannot be contacted by the plating solution used in electrolytic plating. Furthermore, this insulating mask layer 35 is made of an insulating material, No current flows through the layer 35, and the plating layer does not grow.Therefore, the plating pattern metal layer 37 is selectively deposited only on the surface of the gate electrode forming layer 33, excluding the gate electrode formation region 19. It will be done.
次に、例えばフッ酸などを用いて絶縁マスク層35ヲ除
去し、第一の開口39を形成する。この説明からも理解
できるように、めっきパターン金属層37の膜厚を絶縁
マスク層35の膜厚よつも小さな値としで配設すること
により、絶縁マスク層35の除去が容易となる。然る後
、上述しためっきパターン金R層37上に、レジストパ
ターン41を形成することにより、第一の開口39よつ
も広い開口幅を有し、第一の開口39に連通する第二の
開口43が形成される(第1図(G))。Next, the insulating mask layer 35 is removed using, for example, hydrofluoric acid, and a first opening 39 is formed. As can be understood from this explanation, by providing the plating pattern metal layer 37 with a thickness smaller than that of the insulating mask layer 35, the insulating mask layer 35 can be easily removed. Thereafter, by forming a resist pattern 41 on the above-mentioned plating pattern gold R layer 37, a second opening having a wider opening width than the first opening 39 and communicating with the first opening 39 is formed. 43 is formed (FIG. 1(G)).
この図からも理解できるように、第一の開口391こ比
して第二の開口43の開口幅を大きく採ることにより、
第一の開口39による、ゲート電極構成層33の露出を
確実に維持するのが好適である。As can be understood from this figure, by making the opening width of the second opening 43 larger than that of the first opening 391,
It is preferable to reliably maintain exposure of the gate electrode constituent layer 33 through the first opening 39.
次に、上述した状態のゲート電極構成層33を電極とし
て、例えば金(Au)!始めとする低抵抗材料を電解め
っきし、第1図(H)に示すような低抵抗層45が形成
される。Next, the gate electrode constituent layer 33 in the above-mentioned state is used as an electrode, for example, made of gold (Au!). A low-resistance material is electrolytically plated to form a low-resistance layer 45 as shown in FIG. 1(H).
上述した説明からも理解できるように、この発明の方法
によれば、めっきパターン金属層37によつ画成される
第一の開口39と、レジストパターン41により画成さ
れる第二の開口43とにより、上述の低抵抗層45を自
己整合的に電解めっきで形成することができる。ます、
ゲート電極構成層33に電流を流して電解めっきを行な
うことにより、第一の開口39ヲ介してめっき液と接触
するめっきパターン金属層37と、ゲート電極形成領域
19に露出するゲート電極構成層33とに低抵抗層45
を成長させて第一の開口39が埋め戻される。この後、
低抵抗層の成長により第二の開口43が埋め戻される前
に電解めっき処理を停止する。然る後、レジストパター
ン41及びめっきパターン金属層37を従来周知の技術
により、夫々除去することによって、第1図(I)に示
す状態が得られる。As can be understood from the above description, according to the method of the present invention, the first opening 39 defined by the plating pattern metal layer 37 and the second opening 43 defined by the resist pattern 41 are formed. Accordingly, the above-described low resistance layer 45 can be formed by electrolytic plating in a self-aligned manner. Masu,
By applying an electric current to the gate electrode forming layer 33 and performing electrolytic plating, the plating pattern metal layer 37 that comes into contact with the plating solution through the first opening 39 and the gate electrode forming layer 33 that is exposed to the gate electrode forming region 19 are formed. Toni low resistance layer 45
is grown to backfill the first opening 39. After this,
The electrolytic plating process is stopped before the second opening 43 is backfilled by the growth of the low resistance layer. Thereafter, the resist pattern 41 and the plating pattern metal layer 37 are removed using conventionally known techniques, thereby obtaining the state shown in FIG. 1(I).
この説明からも理解できるように、第二の開口43か埋
め戻される前に低抵抗層45のめっき成長を停止させる
ことにより、レジストパターン41及びめっきパターン
金属層37の除去を容易とする構成となっている。As can be understood from this explanation, the structure facilitates the removal of the resist pattern 41 and the plating pattern metal layer 37 by stopping the plating growth of the low resistance layer 45 before the second opening 43 is backfilled. It has become.
次に、例えば六フッ化硫黄(SFe) tエツチングガ
スとしたプラズマエツチング技術(条件の一例として印
加電力が100(W)、反応室内の圧力が3(Pa))
により、上述した低抵抗層45をエツチングマスクとし
て、第1図(I)に示す状態のゲ上電極構成層33のみ
を選択的にエツチング除去する。このようにして、低抵
抗層45及びゲート電極構成層33の2層から成るゲー
ト電極47がセルファラインで形成されることとなる(
第1図(J))。Next, plasma etching technology using, for example, sulfur hexafluoride (SFe) etching gas (as an example of conditions, the applied power is 100 (W) and the pressure inside the reaction chamber is 3 (Pa)).
By using the above-mentioned low resistance layer 45 as an etching mask, only the upper electrode constituting layer 33 in the state shown in FIG. 1(I) is selectively etched away. In this way, the gate electrode 47 consisting of two layers, the low resistance layer 45 and the gate electrode constituent layer 33, is formed in a self-aligned manner (
Figure 1 (J)).
このような工程を経た後、従来と同様な種少の構成成分
(図示省略)を形成しでGaAs−MESFETが完成
する。After passing through these steps, a small number of constituent components (not shown) are formed as in the conventional method, and the GaAs-MESFET is completed.
上述した説明からも理解できるように、この発明の実施
例の方法によれば、第1図(B)〜第1図(I)に示す
各工程が、基板11の表面をゲート電極構成層33で彼
方した状態として実施することができる。また、この間
に露出状態1こ有ったゲート電極構成層33は上述した
ゲート電極47の形成により除去されるため、前述した
汚染による半導体素子に対しての影響を低減し得ること
が理解できる。As can be understood from the above description, according to the method of the embodiment of the present invention, each step shown in FIGS. It can be implemented as a remote state. Furthermore, since the gate electrode forming layer 33 that has been exposed during this period is removed by forming the gate electrode 47 described above, it can be understood that the influence of the aforementioned contamination on the semiconductor element can be reduced.
以上、この発明の実施例につき詳細に説明したが、この
発明は、この実施例にのみ限定されるものではないこと
明らかである。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, it is clear that the present invention is not limited only to these embodiments.
例えば、上述した実施例ではGaAs基板を用いでME
SFETを作製する場合につき説明した。しかしながら
、この発明は上述の実施例にのみ限定されるものではな
く、シリコン(Sl)、インジウム−1ノン(InP)
またはその他の半導体材料から成る基板を用いた製造プ
ロセスでも、上述と同様の効果を得ることかできる。特
に、酸化シリコン等の絶縁材料を用いたゲート酸化膜を
配設して電界効果トランジスタを構成するMIS (M
etal InsulatorSemiconduct
or)FETであっても、例えば第1図(A)に示す状
態の基板11とゲート電極構成層33との門に絶縁膜を
挟設することによって、同様な工程で半導体素子を得る
ことができる。For example, in the embodiment described above, a GaAs substrate is used and ME
The case of manufacturing an SFET has been explained. However, the present invention is not limited only to the above-mentioned embodiments, and silicon (Sl), indium-1 non-(InP)
Alternatively, the same effect as described above can be obtained by a manufacturing process using a substrate made of other semiconductor materials. In particular, MIS (M
etal Insulator Semiconductor
or) Even in the case of a FET, a semiconductor element can be obtained in a similar process by sandwiching an insulating film between the substrate 11 and the gate electrode forming layer 33 in the state shown in FIG. 1(A), for example. can.
また、例えば絶縁マスク層とし7:SiO□の代わりに
SiN 、めっきパターン金属層としてAuの代わりに
銀(A9)や白金(Pt)W用いる場合など、半導体素
子の設計に応じて、種々の材料を用いることができる。In addition, various materials can be used depending on the design of the semiconductor element, for example, when using SiN instead of 7:SiO□ as an insulating mask layer, or using silver (A9) or platinum (Pt)W instead of Au as a plating pattern metal layer. can be used.
これら材料、寸法、形状、配百関係、数値的条件及びそ
の他特定の条件は、この発明の目的の範囲内で、設計の
変更及び変形を行ない得ること明らかである。It is clear that these materials, dimensions, shapes, distribution relationships, numerical conditions, and other specific conditions may be modified and modified within the scope of the invention.
(発明の効果)
上述した説明からも明らかなように、この発明の半導体
素子の製造方法によれば、ゲート電極構成層を基板の汚
染に対する保護膜として用いると共に、低抵抗層を電解
めっきによっで被着させるための下地としでも作用する
。また、絶縁マスク層によってゲート電極形成領域のゲ
ート電極構成層を被覆した状態でめっきパターン金属層
とレジストパターンとを形成し、自己整合的に低抵抗層
を形成する。然る後、この低抵抗層をエツチングマスク
として、ゲート電極構成層と低抵抗層との2層から成る
ゲート電極をセルファラインで形成する。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the gate electrode constituent layer is used as a protective film against contamination of the substrate, and the low resistance layer is formed by electrolytic plating. It also acts as a base for coating. Further, a plating pattern metal layer and a resist pattern are formed with the gate electrode constituent layer in the gate electrode formation region covered with an insulating mask layer, and a low resistance layer is formed in a self-aligned manner. Thereafter, using this low resistance layer as an etching mask, a gate electrode consisting of two layers, a gate electrode constituent layer and a low resistance layer, is formed by self-line.
これがため、この発明の方法を種々の半導体材料から構
成される半導体素子に広く適用して、製造工程における
汚染を回避し、かつ低抵抗な電極を具えることによって
、優れた特性を有する半導体素子P8f′留り良く製造
することができる。Therefore, by widely applying the method of the present invention to semiconductor devices made of various semiconductor materials, it is possible to avoid contamination during the manufacturing process and to provide semiconductor devices with excellent characteristics by providing low-resistance electrodes. P8f' can be easily manufactured.
第1図(A)〜(J)は、この発明の詳細な説明するた
め、各製造工程毎に概略的な基板断面により示す説明図
、
第2図(A)〜(D)は、従来の技術を説明するため、
第1図(A)〜(J)と同様にしで示す説明図である。
11°・・・・基板、13・・・・素子領域+5.23
.41・・・・レジストパターン17・・・・チャネル
不純物領域
19・・・・ゲート電極形成領域
21.47・・・・・ゲート電極
25・・・・ソース・ドレイン不純物M域27・・・・
アニール保護膜、29・・・・チャネル活性領域31・
・・・ソース・ドレイン活性領域33・・・・ゲート電
極構成層、35・・・・絶縁マスク層37・・・・めっ
きパターン金属層、39・・・・第一の開口43・・・
・第二の開口、45・・・・低抵抗層a・・・・イオン
注入に用いる不純物。
(A)
1、基板
33:ゲート電極構成層
特
許
出
願
人
沖電気工業株式会社
19:ゲート電極形成9IA域
35、絶縁マスク層
実施例の説明図
第1図
ゲート電極
実施例の説明図
第1図
第2
図1 (A) to (J) are explanatory diagrams showing schematic cross sections of the substrate for each manufacturing process in order to explain the present invention in detail, and FIG. 2 (A) to (D) are explanatory diagrams showing the conventional To explain the technology,
FIG. 1 is an explanatory diagram similar to FIGS. 1(A) to (J) shown in FIGS. 11°...Substrate, 13...Element area +5.23
.. 41...Resist pattern 17...Channel impurity region 19...Gate electrode formation region 21.47...Gate electrode 25...Source/drain impurity region M region 27...
Annealing protective film, 29...channel active region 31...
...Source/drain active region 33...Gate electrode constituent layer, 35...Insulating mask layer 37...Plating pattern metal layer, 39...First opening 43...
-Second opening, 45...Low resistance layer a...Impurity used for ion implantation. (A) 1. Substrate 33: Gate electrode constituent layer Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. 19: Gate electrode formation 9 IA area 35, Insulating mask layer Explanatory diagram of an embodiment Fig. 1 An explanatory diagram of a gate electrode embodiment Fig. 1 Figure 2
Claims (1)
域を形成した基板のゲート電極形成領域上に、絶縁マス
ク層を被着形成する工程と、 少なくとも前記絶縁マスク層をイオン注入 マスクとし、かつ前記ゲート電極構成層を介してソース
・ドレイン不純物領域を形成した後、熱処理してチャネ
ル活性領域及びソース・ドレイン活性領域を形成する工
程と、 前記ゲート電極構成層に電解めっきしでめっきパターン
層を被着した後、前記絶縁マスク層を除去して、前記ゲ
ート電極形成領域に第一の開口を形成する工程と、 前記めっきパターン金属層上に、前記第一の開口に連通
して第二の開口を形成するレジストパターンを形成する
工程と、 少なくとも前記第一の開口を埋め戻す低抵抗層を電解め
っきで形成する工程と、 前記レジストパターンと前記めっきパターン層とを除去
した後、前記低抵抗層をエッチングマスクとして前記ゲ
ート電極構成層をパターンニングし、セルファラインで
ゲート電極を形成する工程と を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。(1) A step of depositing an insulating mask layer on the gate electrode formation region of the substrate on which the gate electrode constituent layer is deposited and the channel impurity region is formed, and at least the insulating mask layer is used as an ion implantation mask, and forming a source/drain impurity region through the gate electrode constituent layer, and then performing heat treatment to form a channel active region and a source/drain active region; and forming a plating pattern layer on the gate electrode constituent layer by electrolytic plating. After depositing, removing the insulating mask layer to form a first opening in the gate electrode formation region; and forming a second opening on the plating pattern metal layer in communication with the first opening. a step of forming a resist pattern for forming an opening; a step of forming a low resistance layer by electrolytic plating to backfill at least the first opening; and after removing the resist pattern and the plating pattern layer, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of patterning the gate electrode constituent layer using the layer as an etching mask and forming a gate electrode with a self-alignment line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63153820A JPH023940A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63153820A JPH023940A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH023940A true JPH023940A (en) | 1990-01-09 |
Family
ID=15570807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63153820A Pending JPH023940A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH023940A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111226304A (en) * | 2017-12-22 | 2020-06-02 | 雷声公司 | Method for controlling the amount of radiation having a predetermined wavelength to be absorbed by a structure disposed on a semiconductor |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63153820A patent/JPH023940A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111226304A (en) * | 2017-12-22 | 2020-06-02 | 雷声公司 | Method for controlling the amount of radiation having a predetermined wavelength to be absorbed by a structure disposed on a semiconductor |
| JP2020537354A (en) * | 2017-12-22 | 2020-12-17 | レイセオン カンパニー | A method for controlling the amount of radiation having a predetermined wavelength to be absorbed by a structure arranged on a semiconductor. |
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