[發明專利]場效應晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 200710102331.6
• 申請日: 2007-04-30
• 公開（公告）號: CN101162731A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 天清宗山;戶塚正裕
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L29/778;H01L29/423;H01L21/335;H01L21/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王岳;劉宗杰

技術領域

本發明主要涉及適用于1GHz以上的高頻帶使用的場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

利用1GHz以上的高頻帶的無線通信以近來便攜式電話的普及為首，正利用WiMAX等進行面向高頻帶的各種系統的開發和整備。此外，可以預想今后60GHz頻帶的高速大容量通信系統或70～80GHz頻帶的車載雷達系統等毫米波無線通信的市場也會更加擴大。在收發這些高頻帶無線信號的部分，主要使用化合物半導體、特別是以GaAs為襯底的稱之為MESFET、HFET或HEMT的場效應晶體管。一般，通信系統的普及必須降低終端系統的成本。

在硅處理工藝中，原來硅和作為表面絕緣膜使用的利用熱氧化形成的氧化硅膜非常穩定且防濕性好，此外，在半導體上層疊有夾著層間絕緣膜的多層布線，對于耐濕性也很有效。

但是，終端的收發模塊使用的化合物半導體場效應晶體管，因本來其化合物半導體本身的耐濕性就非常差，加之，層疊絕緣膜的耐濕性也并不好，如果膜厚很薄，則在100nm以下的臺階差下由于覆著膜的不良等原因水分容易進入，從而導致特性惡化的問題。因此，以往將其封裝在氣密密封封裝體中之后再使用。

但是，由于氣密密封封裝體其所花的成本比晶體管芯片還高，所以，為了采用簡易的封裝體以降低成本，迫切需要提高晶體管芯片單體的耐濕性。因此，為了提高耐濕性，提出了增加耐濕絕緣膜的膜厚的方案。

但是，因在高頻帶工作，所以當耐濕絕緣膜的膜厚變厚時，空間容量增大，存在特性下降的問題。特別是，對于經常在毫米頻帶使用的HEMT結構，若在柵極和半導體表面之間存在絕緣膜，則柵極電容大大增加，存在增益明顯下降的問題。

因此，為了防止空間電容的增大，提出了一種半導體裝置的制造方法，即，在n型活性層上覆著氧化硅膜，該氧化硅膜作為柵極隔離(gate?lift-off)的隔離子(spacer)，并在其上覆著比氧化膜更薄的氮化硅膜，在利用光致抗蝕劑對柵極形成部進行構圖之后，利用干蝕刻除去該氮化膜，然后，利用濕蝕刻只將氧化膜除去直至襯底，而幾乎不對氮化膜進行蝕刻，進而，進行側面蝕刻，在氮化膜下部設置空隙，其次，形成凹槽(recess)，蒸鍍柵極金屬，使用抗蝕劑進行隔離，形成柵極，填充氮化膜和柵極之間，并在凹槽內形成空洞(例如，參照專利文獻1)。

[專利文獻1]特開平5-63003號公報

但是，在形成凹槽之后形成柵極，將氮化硅膜和柵極之間填塞而在凹槽內形成空洞，因此為了形成凹槽，覆著氧化硅膜和氮化硅膜，并在氮化硅膜上設置開口，以便用來設置柵電極，從該開口將氧化硅膜除去直至n型活性層，且利用側面蝕刻在氮化硅膜的下部設置空隙，這需要很多道工序，因此，存在成本上升的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種價格低廉的場效應晶體管及其制造方法，通過耐濕絕緣膜的厚膜層疊對柵極周圍進行防濕處理，而且可以抑制柵極電容的增大。

本發明的場效應晶體管是在半導體層上配設有T型或Γ型柵電極、通過n型參雜的半導體區設置的漏電極和源電極的場效應晶體管，具有將上述柵電極的周圍和上述半導體層的表面覆蓋的膜厚為50nm以下的絕緣膜和以催化劑CVD法堆積而將上述絕緣膜覆蓋的氮化硅膜，利用上述氮化硅膜，在上述柵電極的相當于張開的傘罩的部分和上述半導體層之間形成空洞。

本發明的場效應晶體管具有如下效果：通過利用催化劑CVD法將具有防濕效果的氮化硅膜堆積成厚膜，可以在柵電極的相當于張開的傘罩的部分和半導體層之間形成空洞，因此，能夠省卻用于形成空洞的工序，降低制造成本。

附圖說明

圖1是本發明實施形態1的場效應晶體管的截面圖。

圖2是表示使空洞周圍的絕緣膜的膜厚可變、仿真求出的柵-漏間電容的曲線圖。

圖3是表示使柵電極的張開的傘罩和覆蓋層之間的距離可變、仿真求出的柵-漏間電容的曲線圖。

圖4是表示仿真柵-漏間電容時使用的計算器件模型的圖。

圖5是表示使用計算器件模型使柵極向漏極側延伸部分可變、仿真求出的柵-漏間電容的曲線圖。

圖6是本發明實施形態3的場效應晶體管的截面圖。

圖7是表示使從Γ型柵電極的相當于傘柄(shank)部分的側面向漏電極側延伸的絕緣膜的寬度可變、仿真求出的耐壓和柵-漏間電容的曲線圖。

具體實施方式

實施形態1.

圖1是本發明實施形態1的場效應晶體管的截面圖。