(57)【要約】【課題】Ａｕめっき層により形成された引出し電極のアウトガスが原因で発生する表面保護膜の膨れや剥がれを防止したＧａＡｓ電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ１は、半絶縁性ＧａＡｓ基板２上に形成された活性領域３と、その活性領域３と接続するように形成された櫛状のソース電極４、ドレイン電極５、ゲート電極６と、各電極４〜６に接続するようにして引出されたソース引出し電極７、ドレイン引出し電極８、ゲート引出し電極９と、さらに全面に形成された表面保護膜１０と、表面保護膜１０の所定部を開口して形成された外部接続のためのソース電極パッド１１、ドレイン電極パッド１２、ゲート電極パッド１３から構成される。さらに、ソース引出し電極７及びドレイン引出し電極８上に形成された表面保護膜１０に、ガス抜き用の貫通孔１０ａが多数形成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成した活性領域と、前記活性領域上に形成されたソース、ドレイン、ゲートの各電極と、前記各電極に接続して引出されるソース、ドレイン、ゲートの各引出し電極と、前記各引出し電極上に形成された表面保護膜を有するＧａＡｓ電界効果トランジスタにおいて、前記ソース引出し電極と前記ドレイン引出し電極をＡｕめっき層により形成するとともに、前記表面保護膜にガス抜きのための貫通孔を多数設けたことを特徴とするＧａＡｓ電界効果トランジスタ。
【請求項２】
半絶縁性ＧａＡｓ基板上に活性領域を形成する工程と、前記活性領域上にソース、ドレイン、ゲートの各電極を形成する工程と、前記各電極に接続して引出されるソース、ドレイン、ゲートの各引出し電極を形成する工程と、前記各引出し電極上に表面保護膜を形成する工程と、前記表面保護膜を開口してソース、ドレイン、ゲートの各電極パッドを形成する工程とを有するＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法において、前記ソース引出し電極と前記ドレイン電極をＡｕめっき層により形成するとともに、前記表面保護膜にガス抜きのための貫通孔を前記各電極パッドの開口部と同時に形成することを特徴とするＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＧａＡｓ電界効果トランジスタ及びその製造方法に関し、特に電極層のアウトガスが原因で発生する表面保護膜のふくれや剥がれを防止した櫛型電極構造を有するＧａＡｓ電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＡｓ基板は、Ｓｉ基板に比べて（１）電子移動度が５〜６倍高い、（２）飽和ドリフト速度のピーク値が約２倍である、（３）半絶縁性基板が得られるなどの特徴がある。これらの特徴を生かして、ＧａＡｓ電界効果トランジスタは、Ｓｉ電界効果トランジスタでは実現困難なマイクロ波帯の能動素子として、４ＧＨｚ以上のマイクロ波帯におけるＲＦ増幅、発振、電力増幅などに使用されている。
【０００３】
このような技術は、例えば、特開平８−２０３９２８号公報に開示されている。従来のＧａＡｓ電界効果トランジスタについて、図面を参照して説明する。図５（ａ）は従来の電界効果トランジスタ５１の構成を示す平面図、図５（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ拡大断面図である。
【０００４】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、電界効果トランジスタ５１は、半絶縁性ＧａＡｓ基板５２上に矩形状の活性領域５３が形成されている。この活性領域５３は、ソース電極５４、ドレイン電極５５、ゲート電極５６に櫛状に並列接続され、図５（ｂ）に示す複数の櫛形の単位トランジスタが形成されている。この単位トランジスタの数は、所要出力電力により決定される。また、各電極５４〜５６に接続するようにソース引出し電極５７、ドレイン引出し電極５８、ゲート引出し電極５９が形成され、さらに全面を表面保護膜６０で覆った後、表面保護膜６０の所定部を開口し、外部接続のためのソース電極パッド６１、ドレイン電極パッド６２、ゲート電極パッド６３が形成される。また、２つのソース電極パッド６１は、ドレイン電極パッド６２に対向するように配置され、２つのソース電極パッド６１の間にはゲート電極パッド６３が配置されている。各電極パッド６１〜６３は、外部基板とボンディングワイヤにより接続される。
【０００５】
また、図５（ｂ）に示すように、各電極５４〜５６及び各引出し電極５７〜５９は、ＳｉＯ２などからなる第１〜第３層間絶縁膜６４〜６６を隔てて絶縁が保たれている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０３９２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような問題があった。従来の電界効果トランジスタ５１では、高周波帯における伝達ロスを少なくするために、ソース電極５４やドレイン電極５５などのオーミック電極をＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕで形成した後、各電極５４、５５に接続するソース引出し電極５７やドレイン引出し電極５８を比抵抗の小さいＡｕめっき層で形成し、かつ厚みを厚くしてＯＮ抵抗を小さくしている。
【０００８】
さらに、その上にＳｉ３Ｎ４などからなる表面保護膜６０を形成しているが、後工程の処理中に、この表面保護膜６０に膨れや剥がれが発生する。
【０００９】
発明者が、この表面保護膜６０の膨れや剥がれの原因を詳細に調査した結果、以下のことが判明した。この膨れや剥がれは、ソース引出し電極５７及びドレイン引出し電極５８と表面保護膜６０との界面で起こり、熱が加わる工程で発生する。このことから、Ａｕめっき層からなるソース引出し電極５７及びドレイン引出し電極５８中に取り込まれた水素（Ｈ２）などのアウトガスが次工程での熱履歴により発生し、表面保護膜６０を上に押し上げるものと考えられる。
【００１０】
Ｓｉ電界効果トランジスタの場合は、通常、Ａｕめっき層により各引出し電極を形成した後、Ｓｉ３Ｎ４からなる表面保護膜を形成する前に、約４００℃の熱処理を行い、Ａｕめっき層の脱ガス処理を行っている。
【００１１】
しかしながら、ＧａＡｓ電界効果トランジスタ５１では、ＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕからなるソース電極５４及びドレイン電極５５は、ＧａＡｓ基板と反応しやすく、容易に両者が相互拡散し、オーミックコンタクトの劣化を起こしてしまう。例えば４００℃の熱処理で、接触抵抗が３桁も増大してしまう。そのため、各電極５４、５５を形成し、ＧａＡｓ基板とオーミックコンタクトをとった後は、安全を加味して、後工程における素子の熱処理温度を３２０℃以下に設定している。
【００１２】
その結果、Ａｕめっき層の脱ガス処理が不十分になり、このことが原因で、Ａｕめっき層から水素（Ｈ２）ガスが発生し、表面保護膜６０を局部的に押上げ、膨れや剥がれが生じるものと考えられる。
【００１３】
図６は、表面保護膜６０の膨れ・剥がれ６７の発生場所を示す平面図である。図６に示すように、このような表面保護膜６０の膨れ・剥がれ６７は、各引出し電極５７、５８の面積の広い部分に発生しやすい。この原因としては、次のことが考えられる。基本的にＡｕめっき層からなる各引出し電極５７、５８とＳｉ３Ｎ４からなる表面保護膜６０は反応しないために密着性が悪い。逆に、Ｓｉ３Ｎ４からなる表面保護膜６０とＳｉＯ２からなる第３層間絶縁膜６６とは密着性がよい。従って、各引出し電極５７、５８は、両端の表面保護膜６０と第３層間絶縁膜６６とが接着して支えられているため、電極面積の広い部分は剥がれやすくなる。また、軽度の膨れであっても、後の組立工程で進行して、最終的には剥がれに至る場合が多い。このような膨れ・剥がれ６７は、大きさが約３０μｍくらいになり、活性領域５３に再付着してショートを引き起こしたり、製品の信頼性を低下させる原因となる。
【００１４】
このような膨れ・剥がれ６７を防止するために、従来は、３２０℃以下の低温で長時間の脱ガスを行なったり、Ａｕめっき条件を厳格に管理したり、スパッタ条件を変更して低応力表面保護膜の成長を行っているが、いずれもプロセス条件の余裕度が狭くなるとともに、生産時間が非常に長くなるという問題があり、歩留りの低下や生産コストの増加を招いていた。
【００１５】
本発明は、上記の問題を解決するために考えられたもので、その目的は、Ａｕめっき層により形成された引出し電極のアウトガスが原因で発生する表面保護膜の膨れや剥がれを防止したＧａＡｓ電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載のＧａＡｓ電界効果トランジスタは、半導体基板上に形成した活性領域と、前記活性領域上に形成されたソース、ドレイン、ゲートの各電極と、前記各電極に接続して引出されるソース、ドレイン、ゲートの各引出し電極と、前記各引出し電極上に形成された表面保護膜を有するＧａＡｓ電界効果トランジスタにおいて、前記ソース引出し電極と前記ドレイン引出し電極をＡｕめっき層により形成するとともに、前記表面保護膜にガス抜きのための貫通孔を多数設けたことを特徴とする。この構成によれば、引出し電極内に取り込まれた水素（Ｈ２）ガスを表面保護膜に形成した多数の貫通孔から外部へ放出できるので、表面保護膜の膨れや剥がれは発生しない。従って、活性領域に再付着してショートになることもなく、製品の信頼性を低下させることもない。
【００１７】
また、請求項２記載のＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法は、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に活性領域を形成する工程と、前記活性領域上にソース、ドレイン、ゲートの各電極を形成する工程と、前記各電極に接続して引出されるソース、ドレイン、ゲートの各引出し電極を形成する工程と、前記各引出し電極上に表面保護膜を形成する工程と、前記表面保護膜を開口してソース、ドレイン、ゲートの各電極パッドを形成する工程とを有するＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法において、前記ソース引出し電極と前記ドレイン電極をＡｕめっき層により形成するとともに、前記表面保護膜にガス抜きのための貫通孔を前記各電極パッドの開口部と同時に形成することを特徴とするＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法である。この方法によれば、表面保護膜にガス抜き用の貫通孔と開口部を同時に形成するようにしたので、製造工程を増やすことなく、高品質の製品を製造できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ１の構成を示す平面図、図１（ｂ）はＹ−Ｙ拡大断面図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ１は、半絶縁性ＧａＡｓ基板２上の中央にイオン注入法などにより形成された矩形状の活性領域３と、その活性領域３と接続するように形成された櫛状のソース電極４、ドレイン電極５、ゲート電極６と、各電極４〜６に接続するようにして引出されたソース引出し電極７、ドレイン引出し電極８、ゲート引出し電極９と、さらに全面に形成されたＳｉ３Ｎ４などの表面保護膜１０と、表面保護膜１０の所定部を開口して形成された外部接続のためのソース電極パッド１１、ドレイン電極パッド１２、ゲート電極パッド１３から構成される。また、ソース引出し電極７とゲート引出し電極９の交差部上には、絶縁のためのＳｉＯ２などの層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、各電極４〜６及び各引出し電極７〜９は、ＳｉＯ２などからなる第１〜第３層間絶縁膜１４〜１６を隔てて絶縁が保たれている。
【００２０】
さらに、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ１においては、ソース引出し電極７及びドレイン引出し電極８上に形成された表面保護膜１０に、ガス抜き用の貫通孔１０ａが多数形成されている。
【００２１】
次に、製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ１の製造方法を説明する断面図であり、図１（ａ）におけるＹ−Ｙ拡大断面図である。
【００２２】
先ず、図２（ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１の上に、イオン注入法などにより活性領域２２を形成し、さらにその上にＳｉＯ２膜などからなる第１層間絶縁膜２３を形成する。次に、層間絶縁膜２３の上にフォトレジスト膜２４を塗布してパターニングし、このフォトレジスト膜２４をマスクとして第１層間絶縁膜２３をエッチング除去し、ソース電極及びドレイン電極用の開口部２５を形成する。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、開口部２５を含むフォトレジスト膜２４の上にＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕからなる金属膜２６を堆積する。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示すように、リフトオフ法により、フォトレジスト膜２４及びフォトレジスト膜２４上の金属膜２６を除去した後、約４５０℃で熱処理して活性領域２２とオーミックコンタクトを有するソース電極２７及びドレイン電極２８を形成する。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、全面にＳｉＯ２膜からなる第２層間絶縁膜２９を堆積した後、第２層間絶縁膜２９、第１層間絶縁膜２３を順次エッチングしてゲート電極用の開口部を形成する。次に、この開口部を含む第２層間絶縁膜２９の表面にＷＳｉ膜とＡｕ膜を積層した金属膜を堆積してパターニングし、図１（ａ）に示した開口部に露出された活性領域２２とショットキー接合を形成するゲート電極３０及びゲート電極３０を連結するゲート引出し電極３１を形成する。
【００２６】
次に、図３（ｅ）に示すように、ゲート引出し電極３１を含む第２層間絶縁膜２９の上に、ＳｉＯ２膜からなる第３層間絶縁膜３２とフォトレジスト膜３３を形成した後、フォトレジスト膜３３、第３層間絶縁膜３２、第２層間絶縁膜２９を選択的に順次エッチングしてソース電極２７、ドレイン電極２８上を開口する。
【００２７】
次に、図３（ｆ）に示すように、フォトレジスト膜３３を除去し、ＴｉとＰｔの積層膜からなる配線下地層３４を形成する。さらにソース電極２７及びドレイン電極２８の形成領域上に開口を有するフォトレジスト膜３５を形成し、これをマスクにして、電界めっき法によりＡｕめっき層３６を形成する。
【００２８】
次に、図３（ｇ）に示すように、フォトレジスト膜３５を除去し、Ａｕめっき層３６をマスクとして、配線下地層３４を選択的に除去し、図１（ａ）に示した、ソース電極２７に接続して引き出されたソース引出し電極３７とドレイン電極２８に接続して引き出されたドレイン引出し電極３８を形成する。
【００２９】
最後に、図３（ｈ）に示すように、全面にＳｉ３Ｎ４などからなる表面保護膜３９を形成した後、フォトレジスト膜を塗布してパターニングし、このフォトレジスト膜をマスクとして表面保護膜３９をエッチング除去し、ガス抜き用の貫通孔３９ａを形成する。
【００３０】
このとき、同時に図１（ａ）に示したソース電極パッド１１、ドレイン電極パッド１２、ゲート電極パッド１３の開口部も形成する。このように、各電極パッド１１〜１３形成と同時に、ガス抜き用の貫通孔３９ａ（図１では１０ａ）を形成するので、製造工程を増やすことがない。
【００３１】
以上、表面保護膜に形成する貫通孔の形状として円形の例について説明したが、これに限定されるものではなく、図４（ａ）〜（ｄ）の平面図に示すように、表面保護膜４１に形成される貫通孔４１ａ〜４１ｄの形状は、四角形、十字形、横ストライプ形、縦ストライプ形にしたものでもよい。表面保護膜４１が、第３層間絶縁膜と接着する部分を有する構造であれば、任意に形状を選択できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタによれば、引出し電極層上に形成した表面保護膜に多数のガス抜き用の貫通孔を形成したので、Ａｕめっき層からなる引出し電極層内に取り込まれたアウトガスが熱履歴によって発生しても、この貫通孔を通って素子外に放出することができる。従って、表面保護膜がアウトガスによって膨れたり、剥がれることがない。これにより、剥がれた表面保護膜が異物となってショートを引き起こしたり、製品の信頼性を低下させることがない。
【００３３】
また、本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法によれば、表面保護膜に形成するガス抜き用の貫通孔を、各電極パッド用の開口部と同時に形成するようにしたので、製造工程を増やすことなく、高品質の電界効果トランジスタを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタの構成を示す平面図及びＹ−Ｙ断面図
【図２】本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法を説明する断面図
【図３】本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタの製造方法を説明する断面図
【図４】本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタの表面保護膜に形成される貫通孔の形状を示す平面図
【図５】従来のＧａＡｓ電界効果トランジスタの構成を示す平面図及びＸ−Ｘ断面図
【図６】従来のＧａＡｓ電界効果トランジスタの表面保護膜の膨れ・剥がれの発生場所を示す平面図
【符号の説明】
１　本発明のＧａＡｓ電界効果トランジスタ
２　半絶縁性ＧａＡｓ基板
３　活性領域
４　ソース電極
５　ドレイン電極
６　ゲート電極
７　ソース引出し電極
８　ドレイン引出し電極
９　ゲート引出し電極
１０　表面保護膜
１０ａ　貫通孔
１１　ソース電極パッド
１２　ドレイン電極パッド
１３　ゲート電極パッド
１４　第１層間絶縁膜
１５　第２層間絶縁膜
１６　第３層間絶縁膜
２１　半絶縁性ＧａＡｓ基板
２２　活性領域
２３　第１層間絶縁膜
２４　フォトレジスト膜
２５　開口部
２６　金属膜
２７　ソース電極
２８　ドレイン電極
２９　第２層間絶縁膜
３０　ゲート電極
３１　ゲート引出し電極
３２　第３層間絶縁膜
３３　フォトレジスト膜
３４　配線下地層
３５　フォトレジスト膜
３６　Ａｕめっき層
３７　ソース引出し電極
３８　ドレイン引出し電極
３９　表面保護膜
３９ａ　貫通孔
４１　表面保護膜
４１ａ〜４１ｄ　貫通孔
５１　従来のＧａＡｓ電界効果トランジスタ
５２　半絶縁性ＧａＡｓ基板
５３　活性領域
５４　ソース電極
５５　ドレイン電極
５６　ゲート電極
５７　ソース引出し電極
５８　ドレイン引出し電極
５９　ゲート引出し電極
６０　表面保護膜
６１　ソース電極パッド
６２　反れイン電極パッド
６３　ゲート電極パッド
６４　第１層間絶縁膜
６５　第２層間絶縁膜
６６　第３層間絶縁膜
６７　膨れ・剥がれ
【図１】
2004119791.tif 000003
【図２】
2004119791.tif 000004
【図３】
2004119791.tif 000005
【図４】
2004119791.tif 000006
【図５】
2004119791.tif 000007
【図６】
2004119791.tif 000008