JPH0653246A - 電界効果トランジスタの製法 - Google Patents

電界効果トランジスタの製法

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JPH0653246A
JPH0653246A JP20000592A JP20000592A JPH0653246A JP H0653246 A JPH0653246 A JP H0653246A JP 20000592 A JP20000592 A JP 20000592A JP 20000592 A JP20000592 A JP 20000592A JP H0653246 A JPH0653246 A JP H0653246A
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JP
Japan
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gate electrode
film
resist film
passivation film
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP20000592A
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English (en)
Inventor
Satoru Takasugi
知 高杉
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 脚部が細く頂部が太い、断面がT字形のゲー
ト電極を有する高周波増幅器用のFETを安価に信頼性
高く製造する方法を提供する。 【構成】 動作層の形成された半導体基板1表面全体に
パッシベーション膜9を形成し、該パッシベーション膜
表面全体に第1のレジスト膜5を形成し、第1のレジス
ト膜にゲート電極の細い脚部8aを形成するための開口
部を設け、該開口部により露出したパッシベーション膜
9を第1のレジスト膜をマスクとしてエッチング除去
し、そこから露出した半導体基板に電極材料10を積層し
て第2のレジスト膜11でパターニングし、第1および第
2のレジスト膜を除去して細い脚部8aと太い頂部8b
を有する断面がT字形のゲート電極8を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界効果トランジスタ
(以下、FETという)の製法に関する。さらに詳しく
は、高周波で使用されるFETのゲート電極で半導体基
板側の下部が細く、上部が太い、T字形断面のゲート電
極を有するFETの製法に関する。ここにT字形とは、
マッシュルーム形をも含む意味である。
【0002】
【従来の技術】近年衛星放送が普及しつつあるが、衛星
放送受信機用コンバータにはマイクロ波帯の低雑音高利
得の増幅器が必要である。この高周波、とくにマイクロ
波帯で低雑音の増幅器を実現するため、ゲート長の短縮
とゲート抵抗の低減を同時に満たすFETが求められて
いる。そのため、この種のFETのゲート電極は半導体
基板側の下部を細くしてゲート長を短くすると共に、上
部を太くしてゲート抵抗を低減させる形状に形成され、
その断面形状はT字形になっている。
【0003】この断面がT字形のゲート電極を有する電
界効果トランジスタの従来の製法の一例を図2に基づい
て説明する。まず、半導体基板21上に形成された動作層
21aの上にプラズマCVD法などにより、SiNからな
るパッシベーション膜20を形成する。このパッシベーシ
ョン膜20上にたとえば、電子線ビーム(EB)用レジス
ト膜を塗布して電子ビームの直接描画によりパターニン
グし、SiN膜をエッチングしてゲート下部を形成する
ための溝22を形成する。このあとさらにエッチングし
て、リセス27を形成する(図2(a) 参照)。
【0004】つぎに、EB用レジスト膜を除去したのち
パッシベーション膜20の表面全体にフォトレジストの塗
布によりレジスト膜23を形成し、露光、現像によりゲー
ト電極25形成場所に開口部24を形成し、リセス27部分を
露出させる。そして、ゲートメタル26を全面に蒸着す
る。その結果、レジスト膜23に開口部24が形成された部
分はその開口部24内に、また開口部の形成されていない
部分にはレジスト膜23上にゲートメタル26が蒸着される
(図2(b) 参照)。そののち、たとえばアセトンでレジ
スト膜23を除去することによりレジスト膜23上のゲート
メタル26も除去され(リフトオフ)、ゲート電極25の下
部25a が細く、上部25b が太い、断面がT字形のゲート
電極が半導体基板21上に形成される。
【0005】一方、前述の溝22の形成と開口部24の形成
の2回のリソグラフィ工程を避けるため、パッシベーシ
ョン膜を形成せずにT字形ゲート電極を形成し、そのあ
とでパッシベーション膜を形成する方法も提案されてい
る。すなわち、図3(a) に示すように動作層21a の形成
された半導体基板21の表面に電子線レジストのようなレ
ジスト膜23を形成し、収束イオンビーム描画および電子
ビーム描画などで段付きの開口部24を形成し、ゲートメ
タル26を蒸着などで形成する。ついでレジスト膜23を除
去し、表面全面にパッシベーション膜20を形成する(図
3(b) )ものである。
【0006】なお、これらのいずれの方法においても、
ゲートとドレイン間の耐圧を向上させるため、半導体基
板21の動作層21a の表面でゲート電極の形成場所に、広
い凹部を予め形成するいわゆる広域リセスの方法も採用
されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の予めパッシベー
ション膜を形成する方法によれば、最初に半導体基板上
に形成されるパッシベーション膜の厚さによりゲート電
極の下部の高さが決まり、このパッシベーション膜の厚
さが厚いとゲート電極の上部に図4に示すように、深い
溝25c が形成され、段部の角25d と溝25c とのあいだに
段切れAが起り易い。またパッシベーション膜の厚さを
薄くするとゲート電極の上部25b で太く形成された部分
と半導体基板との間隔が狭くなり、容量が大きくなると
いう問題がある。
【0008】一方、T字形ゲート電極の形成のあとでパ
ッシベーション膜を形成する方法においては、パッシベ
ーション膜を形成する際、動作層およびT字形ゲート電
極の表面に与えるダメージが少なく、かつ、等方的な成
膜が可能である光CVDのような特殊な装置が必要にな
るという問題もある。
【0009】前記問題に鑑み、本発明は、ゲートとドレ
イン間の耐圧が高く、しかもT字形ゲート電極下方の動
作領域を含む、半導体基板の全面にパッシベーシヨン膜
が形成されたFETを特殊な装置を必要とせず、簡単な
プロセスで製造する方法を提供することを目的をする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの製法は、(a) 表面に動作層が形成された半導体
基板の表面全体にわたってパッシベーション膜を形成
し、(b) 該パッシベーション膜の表面全体に第1のレジ
スト膜を形成し、ついでゲート電極が形成される場所に
ゲート電極の細い脚部を形成するための開口部を設け、
(c) 前記開口部により露出した前記パッシベーション膜
を、前記レジスト膜をマスクとしてエッチング除去し、
(d) 前記半導体基板の表面全体にわたってゲート電極材
料を積層し、(e) 該電極材料層の上面に第2のレジスト
膜を形成してパターニングし、ついで第2のレジスト膜
をマスクとして前記電極材料層をエッチングしてゲート
電極の太い頂部を形成し、(f) 第1および第2のレジス
ト膜を除去して断面がT字形のゲート電極を形成せしめ
ることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、まず最初にパッシベーション
膜を形成し、ついでゲート電極形成用のレジスト膜パタ
ーンを利用して、前記パッシベーション膜をエッチング
しているため、ゲート電極形成後にパッシベーション膜
を形成する必要がなく簡単な工程で安価に周囲にパッシ
ベーション膜を有するゲート電極を形成できる。さら
に、ゲート電極の太い頂部の下面にパッシベーション膜
が接触していないため、ゲート容量を低減することがで
きる。
【0012】また、ゲート領域のリセスを形成したの
ち、リソグラフィ工程でリセス表面をレジストや現像液
にさらすことなく直ちにゲートメタルで覆うため、ゲー
ト電極と動作層界面およびゲート電極近傍のリセス底面
が洗浄に保たれる。
【0013】
【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の一実施
例である断面がT字形のゲート電極を有するFETの製
法について説明する。図1は本発明の一実施例であるF
ETの製造工程を示す断面説明図である。
【0014】まず、半導体基板表面に動作層とする不純
物含有半導体層を形成し、その両端にソース電極3およ
びドレイン電極4を形成し、さらに必要に応じて広域リ
セスを形成し、表面全面にパッシベーション膜を形成す
る(図1(a) 参照)。具体例としては、半絶縁性のGa
As基板1の表面に、n型のGaAs層2をエピタキシ
ャル成長し、その両端部をエッチングして断面が台形状
のメサ型の動作層を形成する。そののちAu−Ge膜を
用いてソース電極3およびドレイン電極4を形成する。
【0015】動作層としては、n型GaAs層の他にA
lGaAsとGaAsまたはInGaAsとのヘテロ接
合構造などを用いることもできる。
【0016】このn型GaAs層2のゲート電極形成場
所に必要に応じてフォトレジスト膜でパターニングして
エッチングし、広めの凹部である広域リセス12を形成す
る。この広域リセス12を形成することはゲートとドレイ
ン間の耐圧を向上させるのに好ましい。そしてこの上に
ECR法によりSiNなどからなるパッシベーション膜
9を形成する。
【0017】つぎに、パッシベーション膜9の上面に、
第1のレジスト膜を形成し、ゲート電極形成場所にゲー
ト電極の細い脚部を形成するための開口部を設ける。具
体例としてはパッシベーション膜上に電子線ビーム(E
B)用ポジ型レジストを塗布して第1のレジスト膜5を
形成し、ゲート電極形成場所のみに電子線ビームを照
射、現像して第1のレジスト膜5に開口部6を形成し、
パッシベーション膜9を露出させる。この第1のレジス
ト膜は電子線ビーム用レジストでなく、通常のフォトレ
ジストを用い、光露光と現像により開口部を形成するこ
ともできる。さらに引き続き、開口部6の形成されたレ
ジスト膜をマスクとして、露出したパッシベーション膜
9をリアクティブイオンエッチング(RIE)法により
エッチング除去する(図1(b) 参照)。
【0018】つぎに、全面にゲート電極材料を積層し、
前記開口部内および第1のレジスト膜上に電極材料層10
を形成する(図1(c) 参照)。具体例として、除去され
たパッシベーション膜9の下から露出した半導体層を、
ウェットエッチングしゲートリセス13を形成する。引き
続き蒸着法またはスパッタ法により電極材料としてのT
i、Pt、Auの各膜を積層し、電極材料層10を形成す
る。電極材料層10をTi、Pt、Auの3層で形成する
のは、Au膜を直接GaAs層上に形成すると、半導体
層と反応し易く、Ti膜は半導体層と安定した界面をう
るのに適し、Pt膜はAuがTi膜を介してGaAs層
に拡散するのを防ぐためである。この電極材料を蒸着に
より積層する際、第1のレジスト膜5に開口部6の形成
されているところは、ゲートリセス13上に積層されてT
字型断面のゲート電極の脚部8aの部分が形成され、開
口部6の形成されていないところは第1のレジスト膜5
上に積層される(図1(c) 参照)。
【0019】つぎに、ゲート電極材料層10の上に第2の
レジスト膜を形成してパターニングし、ついでパターニ
ングされた第2のレジスト膜11をマスクとして前記電極
材料層10をエッチングし、ゲート電極の太い頂部8bを
形成する。具体例としてはフォトレジストなどを塗布し
て第2のレジスト膜11を形成し、パターニングしてゲー
ト電極の頂部とする部分のみ第2のレジスト膜11を残し
(図1(c) 参照)、アルゴン原子などを照射するイオン
ミリングなどにより、第2のレジスト膜のない部分の電
極材料層10を除去する。この第2のレジスト膜11はフォ
トレジスト以外の電子ビーム用レジストなども使用でき
る。
【0020】つぎに、アセトンを用いて第1のレジスト
膜5および第2のレジスト膜11を除去する。この結果、
GaAs層2上に形成されたT字型断面のゲート電極8
だけが残る(図1(d) 参照)。
【0021】そののちソース電極3、ドレイン電極4上
のパッシベーション膜9をエッチングすることにより、
T字型断面のゲート電極を有するFETが構成される。
なお、この実施例では、最初にソース電極3とドレイン
電極4を形成する例で説明したが、最初に行わなくて
も、最後の工程で形成してもよい。
【0022】前述の実施例では動作層として、n型Ga
As層のみを用いる例で説明したが、ソース−ゲート電
極間、ドレイン−ゲート電極間の抵抗を低減させるため
に、n型層上にn型の高濃度領域層を形成してもよ
い。
【0023】さらに電極膜の材料も前述のTi、Pt、
Auの3層構造の例に限らず、他の金属で形成すること
もできる。
【0024】また、レジスト膜にEB用レジストとフォ
トレジストを使用する例で説明したが、それぞれ他のレ
ジストを使用しても同様にできる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板全面にパッ
シベーション膜を形成したのち、第1のレジスト膜にゲ
ート電極の細い脚部を形成するための開口部を形成し、
該開口部を形成したレジスト膜をマスクとして前記パッ
シベーション膜をエッチングし、半導体層を露出させて
ゲート電極材料を積層し、そののち第2のレジスト膜を
マスクとしてゲート電極の太い頂部を形成しているた
め、簡単な工程で、断面がT字形のゲート電極を形成で
きる。しかもゲート電極の太い頂部の下面にパッシベー
ション膜が接触していないため、ゲート容量を低減でき
ると共に、ゲート電極形成後パッシベーション膜を形成
する必要がないので、特殊な成膜設備を必要とせず、ま
た動作層表面にダメージを受けることもなくFETの信
頼性が向上する。さらに、広域リセスを形成することに
より、ドレインとゲート間の耐圧も向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電界効果トランジスタ
の製法の工程断面図である。
【図2】従来のT字形ゲート形成方法の工程断面図であ
る。
【図3】従来のT字形ゲート形成方法の他の例の工程断
面図である。
【図4】従来のT字形ゲートの段切れを説明する図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 5 第1のレジスト膜 8 ゲート電極 9 パッシベーション膜 10 電極材料層 11 第2のレジスト膜 12 広域リセス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 表面に動作層が形成された半導体基
    板の表面全体にわたってパッシベーション膜を形成し、 (b) 該パッシベーション膜の表面全体に第1のレジスト
    膜を形成し、ついでゲート電極が形成される場所にゲー
    ト電極の細い脚部を形成するための開口部を設け、 (c) 前記開口部により露出した前記パッシベーション膜
    を、前記レジスト膜をマスクとしてエッチング除去し、 (d) 前記半導体基板の表面全体にわたってゲート電極材
    料を積層し、 (e) 該電極材料層の上面に第2のレジスト膜を形成して
    パターニングし、ついで第2のレジスト膜をマスクとし
    て前記電極材料層をエッチングしてゲート電極の太い頂
    部を形成し、 (f) 第1および第2のレジスト膜を除去して断面がT字
    形のゲート電極を形成せしめることを特徴とする電界効
    果トランジスタの製法。
  2. 【請求項2】 前記パッシベーション膜を形成する前
    に、ゲート電極形成場所の前記半導体基板表面に幅の広
    い凹部である広域リセスを形成することを特徴とする請
    求項1記載の製法。
JP20000592A 1992-07-27 1992-07-27 電界効果トランジスタの製法 Pending JPH0653246A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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