JPH03196574A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH03196574A
JPH03196574A JP1223908A JP22390889A JPH03196574A JP H03196574 A JPH03196574 A JP H03196574A JP 1223908 A JP1223908 A JP 1223908A JP 22390889 A JP22390889 A JP 22390889A JP H03196574 A JPH03196574 A JP H03196574A
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JP
Japan
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electrode
gate
drain electrode
layer
active layer
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Pending
Application number
JP1223908A
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English (en)
Inventor
Masahisa Suzuki
雅久 鈴木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置及びその製造方法、特にGaAs等の化合物
半導体系の半導体装置及びその製造方法に関し、 ソース抵抗を増大させることなくゲート電極の断面積を
増大させた半導体装置及びその製造方法を提供すること
を目的とし、 半導体基板上の活性層上に、ゲート電極を挟んでソース
電極及びドレイン電極が相対して形成された半導体装置
において、前記ゲート電極が、前記ソース電極及びドレ
イン電極間の前記活性層にコンタクトするゲートコンタ
クト部と、前記ゲートコンタクト部の上部に接続され、
少なくとも前記ソース電極又はドレイン電極上方まで延
びるオーバゲート部とを有するように構成し、半導体基
板上の素子形成領域に活性層を形成する工程と、前記活
性層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と
、前記ソース電極及びドレイン電極間の活性層にコンタ
クトし、前記ソース電極及びドレイン電極より高い位置
まで述するゲート電極のゲートコンタクト部を形成する
工程と、前記ソース電極、ドレイン電極、及びゲートコ
ンタクト部を埋込み平坦化する平坦化層を形成する工程
と、前記平坦化層をエツチングして前記ゲートコンタク
ト部上端を露出する工程と、エツチングされた前記平坦
化層上に、前記ゲートコンタクト部の上部に接続され、
少なくとも前記ソース電極又はドレイン電極上方まで延
びるオーバゲート部を形成する工程とを有するように構
成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置及びその製造方法、特にGaAs等
の化合物半導体系の半導体装置及びその製造方法に関す
る。
化合物半導体系の半導体装置は、シリコン系のMO3半
導体装置に比べて、高速性能において優れているため活
発に開発が進められている。ゲート長を短くして高速化
すると共に、素子を微細化して高集積化することが開発
の主たる目標である。
[従来の技術7 従来のGaAs系FETを第4図に示す。
半絶縁性GaAs基板10上にi型層aAsバッファ層
12が形成され、i型層aAsバッファ層12上にn型
GaAs活性層14が形成されている。素子形成領域は
酸素イオンを注入した不活性領域16により定められて
いる。n型GaAs活性層14上にはソース電極18と
ドレイン電極20が形成され、これらソース電極18及
びドレイン電ei20間にゲート電!f!22が形成さ
れている。n型GaAs活性層14のゲート電極22下
の部分はエツチングされてリセスゲート構造をしている
。
ゲート長を短くするためにゲート電極22は細く形成さ
れて断面積が小さくなっている。しかも、デジタル回路
において高速化、高集積化が実現できるD CF L 
(Direct Coupled FET Logic
)回路では、ゲート電極22に比較的大きな電流が流れ
る。
このため、高速化及び高集積化を実現しようとすると、
ゲート電fli22に流れる電流密度が非常に増大し、
素子の信顆性が損なわれるという問題があった。
このような問題を解決すべく、ゲート長の短いゲート電
極の断面積を増大させる試みがなされている。
第5図にゲート電極の断面積を増大させたGaAs系F
ETの一例を示す、この例では、ゲート電極22を断面
T字型形状にして、n型GaAs活性層14にコンタク
トするゲートコンタクト部22aを狭くしてゲート長を
短く構成し、ゲート長に影響しないオーバゲート部22
bを広く形成する。これによりゲート電極22の断面積
は増大し、電流密度が減少する。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のGaAs系FETでは、ゲート電
極22のオーバゲート部22bを広くしようとすると、
第5図に示すように、ソース電極18とゲート電極22
の間が離れ過ぎて、ソース抵抗が増大して、素子特性が
劣化するという問題があった0、tな、ゲート電極22
のオーバゲート部22bを形成するエツチング時におけ
る合わせ余裕も小さく製造が困難であるという問題があ
った。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ソース抵
抗を増大させることなくゲート電極の断面積を増大させ
た半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。
[課題を解決するための手段] 上記目的は、半導体基板上の活性層上に、ゲート電極を
挟んでソース電極及びドレイン電極が相対して形成され
た半導体装置において、前記ゲート電極が、少なくとも
前記ソース電極又はドレイン電極間の前記活性層にコン
タクトするゲートコンタクト部と、前記ゲートコンタク
ト部の上部に接続され、前記ソース電極及びドレイン電
極上方まで延びるオーバゲート部とを有することを特徴
とする半導体装置によって達成される。
また、上記目的は、半導体基板上の素子形成領域に活性
層を形成する工程と、前記活性層上にソース電極及びド
レイン電極を形成する工程と、前記ソース電極及びドレ
イン電極間の活性層にコンタクトし、前記ソース電極及
びドレイン電極より高い位置まで達するゲート電極のゲ
ートコンタクト部を形成する工程と、前記ソース電極、
ドレイン電極、及びゲートコンタクト部を埋込み平坦化
する平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層をエツチ
ングして前記ゲートコンタクト部上端を露出する工程と
、エツチングされた前記平坦化層上に、前記ゲートコン
タクト部の上部に接続され、少なくとも前記ソースis
又はドレイン電極上方まで延びるオーバゲート部を形成
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法によって達成される。
[作用] 本発明によれば、ゲート電極のオーバゲート部がソース
電極及びドレイン電極上方に延びているため、ソースt
[1及びドレイン電極をゲートコンタクト部に近づける
ことができ、オーバゲート部を設けて断面積を大きくし
ても、ソース抵抗が増大して素子特性が劣化することが
ない。
[実施例] 本発明の一実施例による半導体装置を第1図を用いて説
明する。従来の半導体装置と同一の構成要素には同一の
符号を付して説明を省略又は簡略にする。
本実施例においても、従来と同様に半絶縁性GaAs基
板10上にi型層aAsバッファ層12、n型GaAs
活性層14が形成され、素子形成領域は不活性領域16
により画定されている。n型GaAs活性層14は、例
えば厚さ2000人で不純物濃度が5.0XIO”cm
−’である。
n型GaAs活性層14上のソース電極18とドレイン
塩[20間に本実施例の特徴であるゲート電極30が形
成されている。
ゲート電[i30はゲートコンタクト部30aとオーバ
ゲート部30bにより構成され、断面T字型形状をして
いる。ゲートコンタクト部30aはソース電極18及び
ドレイン電#120間のn型GaAs活性層14にコン
タクトしている。ゲートコンタクト部30aの幅は約0
.2μmで、ゲートコンタクト部30aとソース電極1
8及びドレイン電極20との距離は約0.4μmである
。
オーバゲート部30bは、ゲートコンタクト部30aの
上部に接続し、絶縁層32を介してソース電極18及び
ドレイン電極20上方まで左右に延びている。オーバゲ
ート部30bは、約0.3μm厚のソース電極18及び
ドレイン電極20上面から約0.3μm厚の絶縁層32
を介して形成されている。オーバゲート部30bの幅は
約2゜0μmあり、ゲート電極30として十分な断面積
を確保するようにしている。
このように本実施例によれば、ゲート電極のオーバゲー
ト部がソース電極及びドレインt’Fkの上層であるた
め、オーバゲート部と接触することを考慮することなく
、ソース電極及びドレイン電極をゲートコンタクト部に
近づけることができる。
したがって、オーバゲート部を設けて断面積を大きくし
ても、ソース抵抗が増大して素子特性が劣化することが
ない。
本発明の一実施例による半導体装置の製造方法を第2図
を用いて説明する。
まず、半絶縁性G a A s基板10上に、厚さ約1
0000人のi型層aAsバッファ層12、不純物濃度
が5.0XI017cm””で厚さ約2000へのn型
GaAs活性層14を順番にエピタキシャル成長させる
。次に、素子形成領域を約1゜5μm厚のレジスト層3
4でマスクして、酸素イオンを2.OXIO12cm−
,150keVの条件でイオン注入し、素子形成領域外
に不活性領域16を形成して素子分離を行う(第2図(
a))。
次に、フォトレジストスはEBレジストを塗布してレジ
スト層36を形成した後、所定形状にパターニングして
、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのマスク
を形成し、約3000へのA u G e / A u
層38を真空蒸着する(第2図(b))。蒸着後にレジ
スト層36を除去して不要なAu G e / A u
層38をリフトオフする。その後、450℃で約1分間
加熱してA u G e / A u層38を合金化し
、n型GaAs活性層14にオーミック接触したソース
電極18及びドレイン電極20を形成する。
次に、EBレジストを塗布してレジスト層4゜を形成し
、ゲート電極形成のなめに約0.2μm幅のパターンを
開口する。その後、HF、H,0、、H2Oをエッチャ
ントとしてn型G a A s活性層14を約1000
人だけリセスエッチングして、ゲート電極が形成される
部分に凹み(リセス)を形成する(第2図(C))、な
お、フロン12(Ccl、F2)をエッチャントとする
RIEによってリセスエッチングしてもよい。
次に、レジスト層40をマスクとして例えばアルミニウ
ム層42を約10000人着する。レジスト層40上と
共にn型GaAs活性層14のリセス部分にもアルミニ
ウム層42が形成される(第2図(d))。本実施例で
は、アルミニウム層42を約6000人と、約1000
0人のソース電極18及びドレイン電極20より厚く形
成している点に特徴がある。
次に、レジスト層40を除去すると、不用部分のアルミ
ニウム層42がリフトオフにより除去され、ソース電極
18及びドレイン電極20より先端が高い位置まで達す
るゲートコンタクト部30aが形成される(第2図(e
))。
次に、CVD法によりS i O2膜44を形成し、S
 i O2H44上にレジスト層46を形成して平坦化
する(第2図(f))。
次に、CF、と02の混合ガスをエツチングガスとして
用い、SiO□膜44とレジスト層46のエツチングレ
ートが同じになるエツチング条件で、ゲートコンタクト
部30aの先端のみが露出するまでエッチバックする(
第2図(g))。
次に、レジスト層46のみを除去すると、ゲートコンタ
クト部30aの先端のみが露出し、ソース電極18及び
ドレイン電極20がSin、膜44で覆われた形状とな
る(第2図(h))。
次に、例えばアルミニウムを厚さ約2000人だけ蒸着
又はスパッタし、全面にアルミニウム層46を形成する
。jlO代わりにT i / P t / AUを蒸着
又はスパッタしてもよい。続いて、アルミニウム層46
上にオーバゲート部30bの形成領域をパターニングし
たレジスト層48を形成する(第2図(i))。
次に、レジスト層48をマスクとしてアルミニウム層4
6をエツチングしてレジスト層48を除去すると、ゲー
トコンタクト部30a上部に接続され、5iOz層44
上にソース電極18及びドレイン電@20上方まで延び
るオーバゲート部30bが形成される(第2図[m。
このように本実施例によれば、オーバゲート部がソース
電極及びドレイン電極の上層であるなめ、合わせ余裕を
十分に保つことができ、極めて簡単に製造することがで
きる。
本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法を第3
図に示す。上述の製造方法とは第2図(f)以下の工程
が異なる。
ゲートコンタクト部30aを形成した(第2図(e))
後、S i O2膜44を形成する代わりに、スビン塗
布により例えばOCDの樹脂膜50を形成する(第3図
(a))、塗布後は図示のように表面が平坦化される。
次に、樹脂ff50をゲートコンタクト部30aの先端
のみが露出するまでエッチバックする(第3図(b))
。 次に、例えばアルミニウムを厚さ約200〇八だけ
蒸着又はスパッタし、全面にアルミニウム層46を形成
する。AJの代わりにTi/ P t / A uを蒸
着又はスパッタしてもよい。続いて、アルミニウム層4
6−Eにオーバゲート部30bの形成領域をパターニン
グしたレジスト層48を形成する(第3図(C))。
次に、レジスト層48をマスクとしてアルミニウム層4
6をエツチングしてレジスト層48を除去すると、ゲー
トコンタクト部30a上部に接続され、樹脂層50上に
ソース電極18及びドレイン電極20上方まで延びるオ
ーバゲート部30bが形成される(第3図(d))。
なお、上述の製造方法におて、平坦化のために用いた樹
脂層50の代わりにレジストを用いて平坦化してもよい
。レジストを用いた場合、最終工程終了後には除去され
る。
本発明の上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例では、オーバゲート部をソース電極
及びドレイン電極上方まで両側に延ばしたが、ソース電
極又はドレイン電極の一方の側のみに延ばしてもよい。
また、上記実施例では、リセスゲート構造のFETにつ
いて本発明を適用したが、他のMESFETやHEMT
 (高移動度トランジスタ)等の他のFETにも本発明
を適用できることは言うまでもない。
U発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、ソース抵抗を増大させる
ことなく短いゲート長のゲート電極の断面積を増大させ
ることができ、素子特性を劣化させることなく電流密度
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の断面図、 第2図は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
の工程断面図、 第3図は本発明の他の実施例による半導体装置の製造方
法の工程断面図、 第4図及び第5図は従来の半導体装置の断面図である。 図において、 10・・・半絶縁性GaAs基板 12・・・i型G a A sバフフッ層14・・・n
型GaAs活性層 16・・・不活性領域 18・・・ソース電極 20・・・ドレイン電極 22・・・ゲート電極 22a・・・ゲートコンタクト部 22b・・・オーバゲート部 30・・・ゲート電極 30a・・・ゲートコンタクト部 30b・・・オーバゲート部 32・・・絶縁層 34・・・レジスト層 36・・・レジスト層 38− A u G e / A u層40・・・レジ
スト層 42・・・アルミニウム層 44・・・S i O2M 46・・・レジスト層 48・・・レジスト層 50・・・樹脂膜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上の活性層上に、ゲート電極を挟んでソ
    ース電極及びドレイン電極が相対して形成された半導体
    装置において、 前記ゲート電極が、 前記ソース電極及びドレイン電極間の前記活性層にコン
    タクトするゲートコンタクト部と、前記ゲートコンタク
    ト部の上部に接続され、少なくとも前記ソース電極又は
    ドレイン電極上方まで延びるオーバゲート部とを有する
    ことを特徴とする半導体装置。 2、半導体基板上の素子形成領域に活性層を形成する工
    程と、 前記活性層上にソース電極及びドレイン電極を形成する
    工程と、 前記ソース電極及びドレイン電極間の活性層にコンタク
    トし、前記ソース電極及びドレイン電極より高い位置ま
    で達するゲート電極のゲートコンタクト部を形成する工
    程と、 前記ソース電極、ドレイン電極、及びゲートコンタクト
    部を埋込み平坦化する平坦化層を形成する工程と、 前記平坦化層をエッチングして前記ゲートコンタクト部
    上端を露出する工程と、 エッチングされた前記平坦化層上に、前記ゲートコンタ
    クト部の上部に接続され、少なくとも前記ソース電極又
    はドレイン電極上方まで延びるオーバゲート部を形成す
    る工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP1223908A 1989-08-30 1989-08-30 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH03196574A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7893462B2 (en) 2004-12-14 2011-02-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Transistor of semiconductor device and method of fabricating the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7893462B2 (en) 2004-12-14 2011-02-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Transistor of semiconductor device and method of fabricating the same
US8697507B2 (en) 2004-12-14 2014-04-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Transistor of semiconductor device and method of fabricating the same

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