半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

在半导体层(2)之上形成有栅极电极(6)，该栅极电极(6)至少具有最下层(6a)和上层(6b)，该最下层(6a)与半导体层(2)接触，该上层(6b)形成于最下层(6a)之上。上层(6b)向最下层(6a)产生应力而导致最下层(6a)的两端部从半导体层(2)翘起。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及能够简便地使栅极长度变短而使高频特性提高的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
为了响应半导体装置的进一步的小型化和高性能化的要求，推进了构成半导体装置的电极和配线等的微细化。作为使晶体管的高频特性提高的方法之一，为了缩短电子的沟道移动时间而采用缩短栅极长度的方法。在使晶体管动作的频带超过晶体管的转换频率(fK)的情况下，晶体管的增益出现－6dB/oct的急剧的降低。因此，为了得到频率依赖性小、稳定并且具有足够大的增益的晶体管，有效的是缩短栅极长度，使栅极-源极之间的电容成分(Cgs)降低而提高fK。特别地，在化合物半导体的领域中，为了有效利用材料所具有的优良的高频特性，强烈要求缩短栅极长度。为此，进行了例如曝光光源的短波长化、电子束绘图、整面瘦身(slimming)法等(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本特开2001-265011号公报
技术实现思路
就以往的半导体装置而言，栅极长度受到由形成栅极电极时的转印尺寸带来的制约。因此，为了得到具有足够短的栅极长度的半导体装置，需要高价的曝光装置的引入、先进的转印技术的开发以及精细的工序管理。存在为了实现上述目标而需要耗费大量的时间、费用成本的问题。本专利技术就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于得到能够简便地缩短栅极长度而使高频特性提高的半导体装置及其制造方法。本专利技术涉及的半导体装置的特征在于，具备：半导体层；以及栅极电极，其形成于所述半导体层之上，至少具有最下层和上层，该最下层与所述半导体层接触，该上层形成于所述最下层之上，所述上层向所述最下层产生应力而导致所述最下层的两端部从所述半导体层翘起。专利技术的效果在本专利技术中，栅极电极的上层向最下层产生应力而导致最下层的两端部从半导体层翘起。由此，即使不进行高价的曝光装置的引入、先进的转印技术的开发以及精细的工序管理，也能够使栅极长度小于或等于转印尺寸。因此，能够简便地缩短栅极长度而使高频特性提高。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖面图。图2是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。图3是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。图4是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。图5是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。图6是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。图7是表示本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的剖面图。图8是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的剖面图。具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式涉及的半导体装置及其制造方法进行说明。对相同或者相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖面图。在半导体衬底1之上形成有由GaAs等化合物半导体构成的半导体层2。源极电极3以及漏极电极4形成于半导体层2之上，与半导体层2形成欧姆结。在源极电极3与漏极电极4之间，在半导体层2的表面形成有凹陷构造5。在该凹陷构造5内，在半导体层2之上形成有T字型的栅极电极6。栅极电极6至少具有：最下层6a，其与半导体层2直接接触而形成肖特基结；以及上层6b，其形成于最下层6a之上。栅极电极6是大于或等于2层的金属层，这里，是从下依次层叠Pt/Ti/Pt/Au层而成的金属层。上层6b向最下层6a产生应力而导致最下层6a的两端部从半导体层2翘起。图2至图6是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的制造方法的剖面图。首先，如图2所示，在半导体衬底1之上形成半导体层2，在半导体层2之上涂敷第1层的抗蚀层7。通过电子束曝光以及显影而将抗蚀层7图案化。接下来，如图3所示，涂敷第2层的抗蚀层8，通过电子束曝光以及显影而将抗蚀层8图案化。接下来，如图4所示，将抗蚀层7、8用作掩模对半导体层2进行蚀刻而形成凹陷构造5。接下来，如图5所示，整面地依次蒸镀最下层6a和上层6b。接下来，如图6所示，通过将抗蚀层7、8以及它们之上的最下层6a和上层6b去除的剥离而形成栅极电极6。接下来，如图7所示，通过进行热处理而从上层6b向最下层6a产生应力而使最下层6a的两端部从半导体层2翘起。但是，需要对最下层6a和上层6b的金属的组合进行选择，以使得通过热处理而使上层6b向最下层6a产生应力。另外，对应于栅极长度以及电极的厚度等，对最下层6a的两端部翘起这样的热处理时间以及温度等进行设定。在实际的实验中，在栅极电极6的最下层6a为厚度小于或等于5nm的Pt层，上层6b为厚度大于或等于80nm的Ti层的情况下，通过在360℃下进行2分钟的热处理，由此能够确认最下层6a的两端部的翘起。如上所述，在本实施方式中，栅极电极6的上层6b向最下层6a产生应力而导致最下层6a的两端部从半导体层2翘起。由此，即使不进行高价的曝光装置的引入、先进的转印技术的开发以及精细的工序管理也能够使栅极长度比转印尺寸短。因此，能够简便地缩短栅极长度而使高频特性提高。实施方式2.图7是表示本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的剖面图。最下层6a例如是与GaAs的半导体层2进行固相反应的Pt等金属。在该情况下，通过形成栅极电极6后的加热，最下层6a的中央部与半导体层2固相反应而合金化。由此，即使最下层6a的两端部翘起而使得与半导体层2之间的接触面积变小，也能得到足够的粘接强度。其结果，能够防止由后续工序中的剥离或者切割时的水流导致的栅极电极6的脱落，可以预见到成品率的提高。其它的结构以及效果与实施方式1相同。实施方式3.图8是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的剖面图。保护膜9对翘起的最下层6a的两端部进行包覆。但是，通过在通常的半导体装置制造工艺中用作保护膜的SiO2或者Si3N4等p-CVD膜难以覆盖栅极电极6的翘曲部分。与此相对，保护膜9是覆盖性足够优良的绝缘膜，例如是通过原子层沉积(ALD:Atomiclayerdeposition)法形成，原子层交替排列的原子层沉积膜。通过保护膜9对翘起的最下层6a的两端部进行包覆，从而能够使半导体装置的耐湿性提高。另外，由于实现了重叠栅极构造，因此电场的峰值分散至与半导体层2接触的栅极电极6的端部和保护膜9的电极端。其结果，电场集中得到缓和，速度过冲减轻，漏极电导提高。其它的结构以及效果与实施方式2相同。标号的说明2半导体层，6栅极电极，6a最下层，6b上层，9保护膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体层；以及栅极电极，其形成于所述半导体层之上，至少具有最下层和上层，该最下层与所述半导体层接触，该上层形成于所述最下层之上，所述上层向所述最下层产生应力而导致所述最下层的两端部从所述半导体层翘起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体层；以及栅极电极，其形成于所述半导体层之上，至少具有最下层和上层，该最下层与所述半导体层接触，该上层形成于所述最下层之上，所述上层向所述最下层产生应力而导致所述最下层的两端部从所述半导体层翘起。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述最下层是Pt层，所述上层是Ti层。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述最下层的中央部与所述半导体层固相反应。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，还具备保护膜，该保护膜对翘起的所述最下层的所述两端部进行包覆。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：角野翼，日坂隆行，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP