JPH10335351A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH10335351A
JPH10335351A JP9140385A JP14038597A JPH10335351A JP H10335351 A JPH10335351 A JP H10335351A JP 9140385 A JP9140385 A JP 9140385A JP 14038597 A JP14038597 A JP 14038597A JP H10335351 A JPH10335351 A JP H10335351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal film
film
schottky
forming
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9140385A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3120754B2 (ja
Inventor
Naoki Sakura
直喜 佐倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP09140385A priority Critical patent/JP3120754B2/ja
Priority to US09/086,723 priority patent/US5925902A/en
Publication of JPH10335351A publication Critical patent/JPH10335351A/ja
Priority to US09/304,520 priority patent/US6372613B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3120754B2 publication Critical patent/JP3120754B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/061—Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates
    • H10D30/0612—Manufacture or treatment of FETs having Schottky gates of lateral single-gate Schottky FETs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01—Manufacture or treatment
    • H10D64/012—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
    • H10D64/0124—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01—Manufacture or treatment
    • H10D64/012—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
    • H10D64/0124—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors
    • H10D64/0125—Manufacture or treatment of electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor to Group III-V semiconductors characterised by the sectional shape, e.g. T or inverted T
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
    • H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 GaAsFET等において、メタル埋め込み法
により形成するT型電極の信頼性を向上させた半導体装
置およびその製造方法の提供。 【解決手段】 GaAs基板上に成膜した絶縁膜の開口パ
ターン内に、ショットキー金属層、バリア金属層、低抵
抗金属層を順次積層するT型ゲートの製造において、シ
ョットキー金属層、もしくはバリア金属層のいずれか一
方を側壁に被着しやすい方法により成膜することによ
り、上下で閉じた空洞を生じさせ、ショットキー界面と
低抵抗金属層との距離を大きくする。これにより、低抵
抗金属層がGaAs基板に拡散することによって、FET
の信頼性の低下することが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造法に関し、特に、微細電極を有する半導体装置
およびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、GaAsFET(電界効果トラ
ンジスター)のゲート電極を形成する工程においては、
ゲート抵抗およびゲート基板間の容量を低くしつつ、ゲ
ート長を微細化するために、酸化膜開口パターンに金属
層を埋め込むことによりT型の断面形状を有するゲート
電極を形成する方法が用いられている。
【0003】以下に、電極を埋め込む方法によりゲート
電極を形成する従来の半導体装置の構造および、従来の
製造方法の工程について説明する。図7(e)および図
8に、従来の半導体装置におけるゲート電極の構造の一
例を示す。
【0004】幅0.2μmの開口パターン内に、下層か
ら順にショットキー金属膜76、バリア金属膜77、低
抵抗金属膜78が成膜されている。開口パターン外の平
坦部において、ショットキー金属膜76の膜厚は100
nm、バリア金属膜77の膜厚は2000nmであるの
に対して、開口パターン内の底部において、ショットキ
ー金属膜76の膜厚は10nm、バリア金属膜77の膜
厚は僅かに20nmしかない。
【0005】さらに、低抵抗金属膜78は、ゲート垂直
部82内に進入しており、ショットキー金属膜76と基
板動作層72との間で形成されるショットキー界面から
の距離は、30nm程度と接近している。これは、微細
開口パターン内には金属の被膜厚が少なくなるためであ
る。
【0006】図7は、従来の半導体装置におけるゲート
電極の製造方法の一例を示す工程図である。まず、半絶
縁性基板71上に動作層72を形成した後、第1の絶縁
膜73を成膜する。次に、第1の絶縁膜73上にレジス
ト膜74を塗布し、露光、現像して、開口パターン80
を形成する(図7(a)参照)。
【0007】そして、レジスト膜74の開口パターンを
マスクとして、異方性ドライエッチング法により、第1
の絶縁膜73を選択的に除去し、ゲート開口パターンを
形成した後、レジスト膜74を除去する(図7(b)参
照)。
【0008】次に、第1の絶縁膜73上に、第2の絶縁
膜75を全面的に成膜する。このとき、開口部側壁にも
第2の絶縁膜75が被着するため、開口部の寸法は狭く
なる(図7(c)参照)。
【0009】そして、全面にドライエッチング法により
エッチバックして動作層72を露出させ、ゲート開口パ
ターンを形成する(図7(d)参照)。
【0010】次に、全面にショットキー金属膜76、バ
リア金属膜77、低抵抗金属膜78を順次成膜した後、
ゲート開口パターン上に形成したレジストパターンをマ
スクとして、イオンミリング法、ドライエッチング法に
より前記金属膜76、77、78を選択的に除去して、
T型ゲート電極81を得る(図7(e)および図8参
照)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
ショットキーメタルと低抵抗金属膜との間に、十分な膜
厚のバリア金属膜を挿入する必要がある。しかし、開口
パターン内においてバリア金属の膜厚が十分な厚さとな
らず、低抵抗金属膜の金属がショットキー界面を通じて
基板中に拡散して、ショットキー特性の悪化によりFE
Tの信頼性上の問題が生じる。
【0012】その理由は、スパッタ法等により被着した
バリア金属膜の膜厚は、溝構造を有するゲート開口パタ
ーン内の底部において、既に被着した金属膜の遮蔽効果
によって、パターン外部の平坦部における膜厚よりも薄
くなるためである。
【0013】低抵抗金属膜がショットキー界面から離れ
た構造となるため、低抵抗金属の拡散によりFETのシ
ョットキー特性が悪化する可能性が低減され、信頼性が
向上する。
【0014】また、バリア金属膜の被着膜厚を薄膜化で
きる、あるいは省略できるため、工程を短縮することが
でき、生産性が向上する。
【0015】高アスペクト比に対応した金属埋め込みを
行う必要がないため、従来から一般的に用いられてい
て、装置のコストも低い金属膜成膜法である、スパッタ
法、蒸着法を用いてゲート金属を成膜することができ
る。
【0016】本発明の目的は、半導体装置の製造におい
て上記のような問題のない、FETのショットキー特性
が悪化する可能性が低減され、工程を短縮することがで
き、スパッタ法、蒸着法を用いてゲート金属を成膜する
ことができる半導体装置ならびに該半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の課題・目的は以下
に示す本発明によって解決・達成される。すなわち本発
明は、半導体装置において、ゲート電極が下層から順に
ショットキー金属膜、バリア金属膜および低抵抗金属膜
により構成され、該ショットキー金属膜もしくはバリア
金属膜が、ゲート下部の垂直部分において空隙を有し、
且つ空隙の下部と上部とが閉じており、上層の低抵抗金
属膜がゲート下部の垂直部に進入して成膜されていない
構造を有することを特徴とする半導体装置、ならびに該
装置の製造方法を開示するものである。
【0018】また本発明は、半導体装置において、ゲー
ト電極が下層から順にショットキー金属膜および低抵抗
金属膜により構成され、前記ショットキー金属膜が、ゲ
ート下部の垂直部分において空隙を有し、且つ該空隙の
下部と上部とが閉じており、上層の低抵抗金属膜がゲー
ト下部の垂直部に進入して成膜されていない構造を有す
ることをを特徴とする半導体装置、ならびに該装置の製
造方法を開示するものである。
【0019】本発明の半導体装置は、ショットキー金属
膜および低抵抗金属膜からなる電解効果トランジスタの
ゲート電極において、ゲート下部の垂直部にショットキ
ー金属膜に囲まれた空隙が存在し、該空隙の上部がショ
ットキー金属膜により閉じられているため、上層のバリ
ア金属膜および低抵抗金属膜がゲート垂直部に進入して
いない構造を有する。
【0020】あるいは、ショットキー金属膜およびバリ
ア金属膜および低抵抗金属膜からなる電解効果トランジ
スタのゲート電極において、ゲート下部の垂直部にショ
ットキー金属膜およびバリア金属膜に囲まれた空隙が存
在し、空隙の上部がバリア金属膜により閉じられている
ため、上層の低抵抗金属膜がゲート垂直部に進入してい
ない構造を有する。
【0021】本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート
の形成工程において、半絶縁性基板上に形成した動作層
上に絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜をレジストパ
ターンをマスクとして選択的にドライエッチング加工し
てアスペクト比の高い開口パターンを形成する工程と、
ショットキー金属膜を成膜する工程と、パリア金属膜を
成膜する工程と、低抵抗金属膜を成膜する工程とを有す
る。
【0022】下部に垂直部分を有するゲート開口パター
ンに金属膜を埋め込みゲート電極を形成する工程におい
て、ショットキー金属膜を、開口パターン側壁部、底部
共に均一な膜厚で成膜される方法により成膜した後、バ
リア金属膜を、開口パターン側壁部に特に多く被着する
方法により成膜することにより、開口上部において開口
パターンを開じて、ゲート垂直部に空隙を有するバリア
金属膜を形成する。
【0023】もしくは、ショットキー金属膜を、開口パ
ターン側壁部に特に多く被着する方法により成膜するこ
とにより、開口上部において開口パターンを閉じて、ゲ
ート垂直部に空隙を有するショットキー金属膜を形成す
る。
【0024】この、バリア金属膜中もしくはショットキ
ー金属膜中の空隙により、GaAs基板と低抵抗金属膜と
の間に距離が確保され、低抵抗金属がショットキー界面
に拡散することを抑制できるため、FETの特性が劣化
し難い構造となる。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の態様につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の第1の最良
の実施の態様は、図1(a)に示すように、半絶縁性基
板1上に動作層2を形成した後、レジストパターンをマ
スクとして動作層2を選択的に除去して、適度な厚さに
調節し、リセス段差9を形成する。次に第1の絶縁膜3
を順次成膜して、さらに、レジスト膜4により開口パタ
ーン10を形成する。
【0026】次に、図1(b)に示すように、レジスト
膜4をマスクとして、第1の絶縁膜3をドライエッチン
グ法により選択的に加工して、開口パターン10を転写
した後、レジスト膜4を除去する。次に、図1(c)に
示すように、全面に第2の絶縁膜5を成膜し、開口部の
側壁に第2の絶縁膜5が成膜されることを利用して、開
口パターン10の寸法を細くする。
【0027】次に、図1(d)に示すように、ドライエ
ッチング法によりウェハー全面にわたって第2の絶縁膜
5をエッチバックし、開口パターン内底部の動作層2を
露出させる。次に、ゲート電極の構成材料となる、ショ
ットキー金属膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8を
全面にスパッタ法により順次成膜する。
【0028】ここで、ショットキー金属膜6は、熱的に
安定で基板の動作層2と相互拡散を起こさないことが要
求される。この、ショットキー金属膜6を成膜する方法
は、溝構造のゲート開口パターン内の底部、側壁部共に
同程度の膜厚となるような成膜方法を用いる。
【0029】また、ショットキー金属膜6の上層となる
バリア金属膜7は、さらに上層の低抵抗金属膜8が、シ
ョットキー金属膜6および動作層2に拡散するのを防ぐ
役割を有する。この、バリア金属膜7を成膜する方法
は、溝構造のゲート開口パターンの側壁上部において特
に膜厚が厚くなり、開口幅が狭まり完全に閉じるような
成膜方法を用いる。
【0030】低抵抗金属膜8は、ゲート抵抗を低減させ
るために用いるもので、十分低い電気的抵抗特性と厚さ
を持たなければならない。また、ゲート垂直部12に
は、ショットキー金属膜6およびバリア金属膜7のみが
成膜されており、中心部には空隙が生じている。且つ、
空隙13の上部はバリア金属膜7により閉じられてお
り、その上層の低抵抗金属膜8は、ゲート垂直部に進入
していない構造ができる。
【0031】次に、レジストパターンをマスクとして、
ショットキー金属膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜
8の不要部をエッチングにより順次選択的に除去して、
図1(e)に示すように、T型ゲート電極11を得る。
【0032】本発明の第2の最良の実施の態様は、図3
(a)に示すように、半絶縁性基板31上に動作層32
を形成した後、レジストパターンをマスクとして動作層
32を選択的に除去して、適度な厚さに調節し、リセス
段差39を形成する。次に第1の絶縁膜33を順次成膜
して、さらに、レジスト膜34により開口パターン40
を形成する。
【0033】次に、図3(b)に示すように、レジスト
膜34をマスクとして、第1の絶縁膜33をドライエッ
チング法により選択的に加工して、開口パターン40を
転写した後、レジスト膜34を除去する。
【0034】次に、図3(c)に示すように、全面に第
2の絶縁膜35を成膜し、開口部の側壁に第2の絶縁膜
35が成膜されることを利用して、開口パターン40の
寸法を細くする。
【0035】次に、図3(d)に示すように、ドライエ
ッチング法によりウェハー全面にわたって第2の絶縁膜
35をエッチバックし、開口パターン内底部の動作層3
2を露出させる。次に、ゲート電極の構成材料となる、
ショットキー金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金
属膜38を全面にスパッタ法により順次成膜する。
【0036】ここで、ショットキー金属膜36は、熱的
に安定で基板の動作層32と相互拡散を起こさないこと
が要求される。この、ショットキー金属膜36を成膜す
る方法は、溝構造のゲート開口パターンの側壁上部にお
いて特に膜厚が厚くなり、開口幅が狭まり完全に閉じる
ような成膜方法を用いる。
【0037】また、ショットキー金属膜36の上層とな
るバリア金属膜37は、さらに上層の低抵抗金属膜38
が、ショットキー金属膜36および動作層32に拡散す
るのを防ぐ役割を有する。この、バリア金属膜37を成
膜する方法は、溝構造のゲート開口パターン内の底部、
側壁部共に同程度の膜厚となるような成膜方法を用い
る。
【0038】低抵抗金属膜38は、ゲート抵抗を低減さ
せるために用いるもので、十分低い電気的抵抗特性と厚
さを持たなければならない。また、ゲート垂直部42に
は、ショットキー金属膜36およびバリア金属膜37の
みが成膜されており、中心部には空隙43が生じてい
る。且つ、空隙43の上部はバリア金属膜37により閉
じられており、その上層の低抵抗金属膜38は、ゲート
垂直部42に進入していない構造ができる。
【0039】次に、レジストパターンをマスクとして、
ショットキー金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金
属膜38の不要部をエッチングにより順次選択的に除去
して、図1(e)に示すように、T型ゲート電極41を
得る。
【0040】
【実施例】以下、図面に基づいて実施例により本発明を
詳細に説明するが、本発明がこれらによって何ら限定さ
れるものではない。
【0041】[実施例1]次に、本発明の第1の実施例
について図面を参照して詳細に説明する。本発明の第1
の実施例は、図1(a)に示すように、GaAsの半絶縁
性基板1上にエピタキシャル成長法またはイオン注入法
により形成した動作層2を形成した後、レジストパター
ンをマスクとしてウェットエッチング法により動作層2
を選択的に除去して、適度な厚さに調節し、リセス段差
9を形成する。このリセス段差19の深さは、例えば1
00nmである。
【0042】次に、SiO2膜からなる第1の絶縁膜3を
40nm程度成膜して、さらに、レジスト膜4を塗布、
露光、現像して開口パターン10を形成する。この、開
口パターン10の寸法は、例えば0.5μmである。
【0043】次に、図1(b)に示すように、レジスト
膜4をマスクとして、第1の絶縁膜3をSF6ガス等を
用いたドライエッチング法により選択的に加工して、開
口パターン10を転写した後、レジスト膜4を除去す
る。
【0044】次に、図1(c)に示すように、全面にS
iO2膜からなる第2の絶縁膜5を40nm程度成膜し、
開口部の側壁に第2の絶縁膜5が成膜されることを利用
して、開口パターン10の寸法を細くする。このとき、
本実施例における開口パターン10の寸法は、0.2μ
m程度となる。
【0045】次に、図1(d)に示すように、ドライエ
ッチング法によりウェハー全面にわたって第2の絶縁膜
5をエッチバックし、開口パターン内底部の動作層2を
露出させる。次に、ゲート電極の構成材料となる、ショ
ットキー金属膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8を
全面にスパッタ法により順次成膜する。
【0046】本実施例では、ショットキー金属膜6に
は、WSi膜を厚さ100nmに成膜する。このショッ
トキー金属膜6を成膜する方法は、溝構造の開口パター
ン内の底部、側壁部共に同程度の膜厚となるような成膜
方法を用いる。例えば、真空度の低い条件でのスパッタ
法による。
【0047】また、バリア金属膜7には、TiN膜を厚
さ200nmに成膜する。この、バリア金属膜7を成膜
する方法は、溝構造のゲート開口パターンの側壁上部に
おいて特に膜厚が厚くなり、開口幅が狭まるような成膜
方法を用いる。例えば、被着されるウェハーとスパッタ
源との距離を小さくして、スパッタ粒子の中に浅い角度
でウェハーに入射する成分を増加させたスパッタ法を用
いる。
【0048】低抵抗金属膜7には、Auを用い、スパッ
タ法もしくはメッキ法により厚さ500nmに成膜す
る。
【0049】次に、レジストパターンをマスクとして、
イオンミリング、ドライエッチング法により、ショット
キー金属膜6、バリア金属膜7、低抵抗金属膜8の不要
部を順次選択的に除去して、図1(e)および図2に示
すように、T型ゲート電極11を得る。
【0050】以上の製造法により形成された電極の構造
の実施例は、図1(e)および図2に示すとおりであ
る。ゲート垂直部12は、本実施例では、ゲート長は2
00nm、垂直部の高さ200nmで、アスペクト比は
1:1程度となっている。ゲート垂直部12内には、シ
ョットキー金属膜6およびバリア金属膜7のみが成膜さ
れており、中心部には幅70nm高さ150nmの空隙
13が生じている。且つ、空隙13の下部および上部は
バリア金属膜7により閉じられており、その上層の低抵
抗金属膜8は、ゲート垂直部12に進入していない構造
となる。
【0051】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
について図面を参照して詳細に説明する。本発明の製造
方法の第2の実施例は、図3(a)に示すように、Ga
Asの半絶縁性基板31上にエピタキシャル成長法また
はイオン注入法により形成した動作層32を形成した
後、レジストパターンをマスクとしてウェットエッチン
グ法により動作層32を選択的に除去して、適度な厚さ
に調節し、リセス段差39を形成する。このリセス段差
39の深さは、例えば100nmである。
【0052】次に、SiO2膜からなる第1の絶縁膜33
を40nm程度成膜して、さらに、レジスト膜34を塗
布、露光、現像して開口パターン40を形成する。この
開口パターン40の寸法は、例えば0.5μmである。
【0053】次に、図3(b)に示すように、レジスト
膜34をマスクとして、第1の絶縁膜33をSF6ガス
等を用いたドライエッチング法により選択的に加工し
て、開口パターン40を転写した後、レジスト膜34を
除去する。
【0054】次に、図3(c)に示すように、全面にS
iO2膜からなる第2の絶縁膜35を40nm程度成膜
し、開口部の側壁に第2の絶縁膜35が成膜されること
を利用して、開口パターン40の寸法を細くする。この
とき、本実施例における開口パターン40の寸法は、
0.2μm程度となる。
【0055】次に、図3(d)に示すように、ドライエ
ッチング法によりウェハー全面にわたって第2の絶縁膜
35をエッチバックし、開口パターン内底部の動作層3
2を露出させる。次に、ゲート電極の構成材料となる、
ショットキー金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金
属膜38を全面にスパッタ法により順次成膜する。
【0056】本実施例では、ショットキー金属膜36に
は、WSi膜を厚さ200nmに成膜する。このショッ
トキー金属膜36を成膜する方法は、溝構造のゲート開
口パターンの側壁上部において特に膜厚が厚くなり、開
口幅が狭まるような成膜方法を用いる。例えば、被着さ
れるウェハーとスパッタ源との距離を小さくして、スパ
ッタ粒子の中に浅い角度でウェハーに入射する成分を増
加させたスパッタ法を用いる。
【0057】また、バリア金属膜37には、TiN膜を
例えばスパッタ法等により厚さ100nmに成膜する。
なお、本実施例の場合、このバリア金属膜37は、さら
に薄膜化が可能でであり、成膜自体を省略することもま
た可能である。低抵抗金属膜38には、Auを用い、ス
パッタ法もしくはメッキ法により厚さ500nmに成膜
する。
【0058】次に、レジストパターンをマスクとして、
イオンミリング、ドライエッチング法により、ショット
キー金属膜36、バリア金属膜37、低抵抗金属膜38
の不要部を順次選択的に除去して、図3(e)および図
4に示すように、T型ゲート電極41を得る。
【0059】以上の製造法により形成された電極の構造
の実施例は、図3(e)および図4に示すとおりであ
る。ゲート垂直部42は、本実施例では、ゲート長は2
00nm、垂直部の高さは200nmで、アスペクト比
は1:1程度となっている。
【0060】ゲート垂直部42内には、ショットキー金
属膜36のみが成膜されており、中心部には幅100n
m、高さ150nmの空隙43が生じている。且つ、空
隙43の下部および上部はショットキー金属膜36によ
り閉じられており、その上層のバリア金属膜37、低抵
抗金属膜38は、ゲート垂直部42に進入していない構
造となる。
【0061】[実施例3]次に、本発明の第3の実施例
について図面を参照して詳細に説明する。本発明の製造
方法の第3の実施例は、図5(a)に示すように、Ga
Asの半絶縁性基板51上にエピタキシャル成長法また
はイオン注入法により形成した動作層52を形成した
後、レジストパターンをマスクとしてウェットエッチン
グ法により動作層52を選択的に除去して、適度な厚さ
に調節し、リセス段差58を形成する。このリセス段差
58の深さは、例えば100nmである。
【0062】次に、SiO2膜からなる絶縁膜53を40
nm程度成膜して、さらに、ポジ型のレジスト膜54を
塗布し、電子描画露光装置等により露光し、現像して開
口パターン59を形成する。この、開口パターン59の
寸法は、例えば0.15μmである。
【0063】次に、図5(b)に示すように、レジスト
膜54をマスクとして、第1の絶縁膜53をSF6ガス
等を用いたドライエッチング法により選択的に加工し
て、開口パターン59を転写した後、レジスト膜54を
除去する。このとき、本実施例における開口パターン5
9の寸法は、0.2μm程度となる。 次に、ゲート電
極の構成材料となる、ショットキー金属膜55、バリア
金属膜56、低抵抗金属膜57を全面にスパッタ法によ
り順次成膜する。
【0064】本実施例では、ショットキー金属膜55に
は、WSi膜を厚さ200nmに成膜する。この、ショ
ットキー金属膜55を成膜する方法は、溝構造のゲート
開口パターンの側壁上部において特に膜厚が厚くなり、
開口幅が狭まるような成膜方法を用いる。例えば、被着
されるウェハーとスパッタ源との距離を小さくして、ス
パッタ粒子の中に浅い角度でウェハーに入射する成分を
増加させたスパッタ法を用いる。
【0065】また、バリア金属膜56には、TiN膜を
例えばスパッタ法等により厚さ100nmに成膜する。
なお、本実施例の場合、このバリア金属膜56は、さら
に薄膜化が可能であり、成膜自体を省略することもまた
可能である。低抵抗金属膜57には、Auを用い、スパ
ッタ法もしくはメッキ法により厚さ500nmに成膜す
る。
【0066】次に、レジストパターンをマスクとして、
イオンミリング、ドライエッチング法により、ショット
キー金属膜55、バリア金属膜56、低抵抗金属膜57
の不要部を順次選択的に除去して、図5(c)および図
6に示すように、T型ゲート電極60を得る。
【0067】以上の製造法により形成された電極の構造
の実施例は、図5(c)および図6に示すとおりであ
る。ゲート垂直部61は、本実施例では、ゲート長は2
00nm、垂直部の高さは200nmで、アスペクト比
は1:1程度となっている。ゲート垂直部61内には、
ショットキー金属膜55のみが成膜されており、中心部
には幅100nm、高さ150nmの空隙62が生じて
いる。且つ、空隙62の下部および上部はショットキー
金属膜55により閉じられており、その上層のバリア金
属膜56、低抵抗金属膜57は、ゲート垂直部61に進
入していない構造となる。
【0068】
【発明の効果】本発明による第1の効果は、FET素子
の信頼性が向上することである。その理由は、低抵抗金
属膜のAuが、ショットキー金属膜とGaAs基板との界
面から十分大きな距離を持った構造となっているため、
AuがGaAs中に拡散してショットキー特性が悪化する
ことがなくなるからである。
【0069】また第2の効果は、Auが拡散するのを防
止するために用いているバリアメタル膜の膜厚を薄膜化
あるいは、省略できるため、バリアメタル膜の成膜およ
び加工に要する工程時間を短縮することができる。その
理由は、第1の効果の項と同様に、Auの拡散を抑制す
る構造となっているためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における主要工程を示す
摸式断面図。
【図2】本発明の第1の実施例を示す摸式平面図。
【図3】本発明の第2の実施例における主要工程を示す
摸式断面図。
【図4】本発明の第2の実施例を示す摸式平面図。
【図5】本発明の第3の実施例における主要工程を示す
摸式断面図。
【図6】本発明の第3の実施例を示す摸式平面図。
【図7】従来例における主要工程を示す摸式断面図。
【図8】従来例を示す摸式平面図。
【符号の説明】
1,31,51,71 半絶縁性基板 2,32,52,72 動作層 3,33,53,73 第1の絶縁膜 4,34,54,74 フォトレジスト膜 5,35,75 第2の絶縁膜 6,36,55,76 ショットキー金属膜 7,37,56,77 バリア金属膜 8,38,57,78 低抵抗金属膜 9,39,58,79 リセス段差 10,40,59,80 開口パターン 11,41,60,81 T型ゲート電極 12,42,61,82 ゲート垂直部 13,43,62 空隙

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置において、ゲート電極が下層
    から順にショットキー金属膜、バリア金属膜および低抵
    抗金属膜により構成され、該ショットキー金属膜もしく
    はバリア金属膜が、ゲート下部の垂直部分において空隙
    を有し、且つ該空隙の下部と上部とが閉じており、上層
    の低抵抗金属膜がゲート下部の垂直部に進入して成膜さ
    れていない構造を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体装置を製造する方法において、半
    絶縁性基板上に形成された動作層上に絶縁膜を成膜する
    工程、該絶縁膜をレジストパターンをマスクとして選択
    的にエッチング加工して開口パターンを形成する工程、
    ショットキー金属膜を成膜する工程、バリア金属膜を成
    膜する工程、低抵抗金属膜を成膜する工程、および前記
    金属膜をレジストパターンをマスクとして選択的にエッ
    チング加工して電極を形成する工程、の各工程を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体装置において、ゲート電極が下層
    から順にショットキー金属膜および低抵抗金属膜により
    構成され、前記ショットキー金属膜が、ゲート下部の垂
    直部分において空隙を有し、且つ該空隙の下部と上部と
    が閉じており、上層の低抵抗金属膜がゲート下部の垂直
    部に進入して成膜されていない構造を有することをを特
    徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体装置を製造する方法において、半
    絶縁性基板上に形成された動作層上に絶縁膜を成膜する
    工程、該絶縁膜をレジストパターンをマスクとして選択
    的にエッチング加工して開口パターンを形成する工程、
    ショットキー金属膜を成膜する工程、低抵抗金属膜を成
    膜する工程、および前記金属膜をレジストパターンをマ
    スクとして選択的にエッチング加工して電極を形成する
    工程、の各工程を有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
JP09140385A 1997-05-29 1997-05-29 半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP3120754B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09140385A JP3120754B2 (ja) 1997-05-29 1997-05-29 半導体装置およびその製造方法
US09/086,723 US5925902A (en) 1997-05-29 1998-05-29 Semiconductor device having a schottky film with a vertical gap formed therein
US09/304,520 US6372613B2 (en) 1997-05-29 1999-05-04 Method of manufacturing a gate electrode with low resistance metal layer remote from a semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09140385A JP3120754B2 (ja) 1997-05-29 1997-05-29 半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10335351A true JPH10335351A (ja) 1998-12-18
JP3120754B2 JP3120754B2 (ja) 2000-12-25

Family

ID=15267591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09140385A Expired - Fee Related JP3120754B2 (ja) 1997-05-29 1997-05-29 半導体装置およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US5925902A (ja)
JP (1) JP3120754B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059949A (ja) * 2001-08-20 2003-02-28 Nec Corp 電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法
JP2020513688A (ja) * 2016-11-21 2020-05-14 フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウForschungsverbund Berlin e.V. ゲート構造とその製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124540A (ja) * 1998-10-16 2000-04-28 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体発光素子
US6455403B1 (en) * 1999-01-04 2002-09-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Shallow trench contact structure to solve the problem of schottky diode leakage
JP4589787B2 (ja) * 2005-04-04 2010-12-01 パナソニック株式会社 半導体装置
JP2013258368A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Toshiba Corp 半導体装置
US9202880B1 (en) * 2013-04-23 2015-12-01 Hrl Laboratories, Llc Etch-based fabrication process for stepped field-plate wide-bandgap

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5294773A (en) 1976-02-05 1977-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor element and its manufacture
JPS55134979A (en) 1979-04-09 1980-10-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacturing of field-effect transistor
US4375643A (en) * 1980-02-14 1983-03-01 Xerox Corporation Application of grown oxide bumper insulators to a high-speed VLSI SASMESFET
US4618510A (en) * 1984-09-05 1986-10-21 Hewlett Packard Company Pre-passivated sub-micrometer gate electrodes for MESFET devices
JPH04130619A (ja) * 1990-09-20 1992-05-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JPH0786310A (ja) * 1993-09-20 1995-03-31 Mitsubishi Electric Corp 高融点金属ゲート電極の形成方法
JP3047832B2 (ja) * 1996-10-03 2000-06-05 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059949A (ja) * 2001-08-20 2003-02-28 Nec Corp 電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法
JP2020513688A (ja) * 2016-11-21 2020-05-14 フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウForschungsverbund Berlin e.V. ゲート構造とその製造方法
US11127863B2 (en) 2016-11-21 2021-09-21 Forschungsverbund Berlin E.V. Gate structure and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP3120754B2 (ja) 2000-12-25
US20010046759A1 (en) 2001-11-29
US6372613B2 (en) 2002-04-16
US5925902A (en) 1999-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0063916B1 (en) Semiconductor intregrated circuits and manufacturing process thereof
JP3249524B2 (ja) 局部相互接続によるcmos技術の半導体装置製造方法
US5766823A (en) Method of manufacturing semiconductor devices
JPS5933880A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06268055A (ja) 凹部酸化絶縁を形成する方法
JP2780162B2 (ja) 半導体デバイスの製造方法
JP3120754B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
EP0704906A2 (en) Electrode of semiconductor device and method of fabricating thereof
JP3612533B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2742432B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100191710B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 방법
JPH0653160A (ja) セルフアラインコンタクト形成法
JP2569336B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2002110965A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2597703B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06196497A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05343515A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS5950540A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07109885B2 (ja) Mis半導体素子とその製造方法
JPS58207676A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02138751A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0745704A (ja) コンタクトの形成方法
JPH06140516A (ja) コンタクト形成方法
JPH01248566A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
JPH02177336A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 10

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131020

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees