特許 7691505 非対称に傾斜したゲート構造及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-03

(45)【発行日】2025-06-11

(54)【発明の名称】非対称に傾斜したゲート構造及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10D 30/87 20250101AFI20250604BHJP

   H10D 30/01 20250101ALI20250604BHJP

   H10D 30/47 20250101ALI20250604BHJP

   H10D 64/20 20250101ALI20250604BHJP

【ＦＩ】

H10D30/87 F

H10D30/01 401

H10D30/47 201

H10D64/20 F

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023542849

(86)(22)【出願日】2022-01-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(86)【国際出願番号】 US2022012682

(87)【国際公開番号】W WO2022159354

(87)【国際公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-07-14

(31)【優先権主張番号】17/152,956

(32)【優先日】2021-01-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

【住所又は居所原語表記】１１００ Ｗｉｌｓｏｎ Ｂｌｖｄ Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ， Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２２２０９ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】デジャール，マシュー トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ベットンコート，ジョン ピー．

(72)【発明者】

【氏名】モルダワー，アダム ライル

(72)【発明者】

【氏名】ウィルソン，ケニース エイ．

【審査官】岩本 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０６０８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２６０５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８３６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１６００１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３３４６４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００５７２７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第００８０１４１８（ＥＰ，Ａ２）

【文献】韓国登録特許第１０－０２３９９９４（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｄ ３０／８７

Ｈ１０Ｄ ３０／４７

Ｈ１０Ｄ ６４／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電子移動度トランジスタであって、
基板と、
前記基板上のソースと、
前記ソースから離間して配置された前記基板上のドレインと、
前記ソースと前記ドレインとの間にあるゲートと、
を備え、
前記ゲートは、前記基板に接触するステムを有し、前記ステムは、ソース側表面と、ドレイン側表面とを有し、
ソース側角度は、前記ソース側表面と前記基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、前記ドレイン側表面と前記基板の前記上部平面との間で画定され、
前記ソース側角度と前記ドレイン側角度とは非対称であり、
前記ソース側表面は、前記ソースに向かって完全に凹状であるように、前記基板の前記上部平面との接点から延在し、前記ドレイン側表面は、前記ドレインに向かって完全に凹状であるように、前記基板の前記上部平面との接点から延在する、
トランジスタ。

【請求項2】

前記ソース側表面及び前記ドレイン側表面は、フィールドプレートにより画定される、請求項１に記載のトランジスタ。

【請求項3】

前記ソース側角度は、前記ドレイン側角度よりも大きい、請求項１に記載のトランジスタ。

【請求項4】

前記ソース側角度は２５°～９０°であり、前記ドレイン側角度は前記ソース側角度よりも小さい、請求項１に記載のトランジスタ。

【請求項5】

前記ソース側角度は、４５°～９０°である、請求項４に記載のトランジスタ。

【請求項6】

前記ソース側角度は、７０°～９０°である、請求項４に記載のトランジスタ。

【請求項7】

前記ドレイン側角度は、２５°～７０°である、請求項４に記載のトランジスタ。

【請求項8】

前記ドレイン側角度は、２５°～５０°である、請求項４に記載のトランジスタ。

【請求項9】

前記ゲートは、金、白金、ニッケル、ならびにこれらの組み合わせ及びこれらの合金からなる群から選択された１つ以上の金属で形成された金属構造である、請求項１に記載のトランジスタ。

【請求項10】

トランジスタの製造方法であって、
ソース及びドレインを画定するオーミック材料で被覆された基板に、フォトレジストの層を塗布するステップと、
第１のフォトレジストストリップと第２のフォトレジストストリップとの間に中央空間を画定するように、前記フォトレジストの部分を除去するステップであって、前記第１のフォトレジストストリップと前記第２のフォトレジストストリップとは異なる幅を有する、前記除去するステップと、
前記中央空間の両側にリフロー角度を形成するように、前記フォトレジストをリフローさせるステップであり、リフローされた前記第１のフォトレジストストリップ及び前記第２のフォトレジストストリップの夫々は、前記基板の上部平面から、前記中央空間から離れる方向に曲面状に延在し、前記リフロー角度は、前記基板の前記上部平面と前記第１のフォトレジストストリップ及び前記第２のフォトレジストストリップの各々の曲面との間で画定される、前記リフローさせるステップと、
前記中央空間にゲート金属を適用するステップと、
を含む、方法。

【請求項11】

前記方法は、さらに、
前記リフローさせるステップの後に、前記フォトレジストの層の上にさらなるフォトレジスト層を塗布するステップと、
前記中央空間を露出させるように、前記さらなるフォトレジスト層の一部を除去するステップと、
前記さらなるフォトレジスト層及び前記中央空間に、ゲート金属を適用するステップと、
前記ソース及び前記ドレインを有する基板と、ゲートとを作成するように、前記フォトレジストの層及び前記さらなるフォトレジスト層を除去するステップであって、前記ゲートは、前記基板と接触するステムと、ソース側フィールドプレートと、ドレイン側フィールドプレートとを有する、前記除去するステップと、
を含み、
前記ソース側フィールドプレート及び前記ドレイン側フィールドプレートは、非線形面により画定され、
ソース側角度は、前記ソース側フィールドプレートと前記基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、前記ドレイン側フィールドプレートと前記基板の前記上部平面との間で画定され、
前記ソース側角度と前記ドレイン側角度とは非対称である、
請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記除去するステップは、
前記中央空間を画定するように、前記フォトレジストの層の中央部分を除去することと、
第１の幅を有するソース側フォトレジストストリップを画定するように、前記フォトレジストの層のソース側部分を除去することと、
第２の幅を有するドレイン側フォトレジストストリップを画定するように、前記フォトレジストの層のドレイン側部分を除去することと、
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記フォトレジストは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された材料である、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記リフローさせるステップは、前記フォトレジストの層を１００℃～２００℃の温度に１分～１０分の期間さらすことを含み、前記フォトレジストは溶融して流れ、前記フォトレジストの表面張力に従った形を成す、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

トランジスタの製造方法であって、
ソース及びドレインを画定するオーミック材料で被覆され、かつ誘電体層で被覆された基板に、フォトレジストの層を塗布するステップと、
第１のフォトレジストストリップと第２のフォトレジストストリップとの間に中央空間を画定するように、前記フォトレジストの部分を除去するステップであって、前記第１のフォトレジストストリップと前記第２のフォトレジストストリップとは異なる幅を有する、前記除去するステップと、
前記中央空間の両側にリフロー角度を形成するように、前記フォトレジストをリフローさせるステップであり、リフローされた前記第１のフォトレジストストリップ及び前記第２のフォトレジストストリップの夫々は、前記誘電体層の上部平面から、前記中央空間から離れる方向に曲面状に延在し、前記リフロー角度は、前記誘電体層の前記上部平面と前記第１のフォトレジストストリップ及び前記第２のフォトレジストストリップの各々の曲面との間で画定される、前記リフローさせるステップと、
前記リフロー角度により画定された角度を成す側面を有する誘電体中央空間を画定するように、前記中央空間を通して前記誘電体層をエッチングするステップと、
前記誘電体中央空間にゲート金属を適用するステップと、
を含む、方法。

【請求項16】

前記リフローさせるステップの後に、前記フォトレジストの層の上にさらなるフォトレジスト層を塗布するステップと、
前記中央空間を露出させるように、前記さらなるフォトレジスト層の一部を除去するステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記方法は、さらに、
前記エッチングするステップの後に、前記誘電体層から前記さらなるフォトレジスト層及び前記フォトレジストの層を剥離するステップと、
前記誘電体層及び前記誘電体中央空間の上に追加フォトレジスト層を塗布するステップと、
前記誘電体中央空間を露出させるように、前記追加フォトレジスト層の一部を除去するステップと、
前記追加フォトレジスト層及び前記誘電体中央空間に追加層ゲート金属を適用するステップと、
前記ソース及び前記ドレインを有する基板と、ゲートとを作成するように、前記追加フォトレジスト層上の前記追加層ゲート金属を除去するステップであって、前記ゲートは、前記基板と接触するステムと、前記ステムのソース側表面と、前記ステムのドレイン側表面とを有する、前記除去するステップと、
を含み、
ソース側角度は、前記ソース側表面と前記基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、前記ドレイン側表面と前記基板の前記上部平面との間で画定され、
前記ソース側角度と前記ドレイン側角度とは非対称である、
請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記除去するステップは、
前記中央空間を画定するように、前記フォトレジストの層の中央部分を除去することと、
第１の幅を有するソース側フォトレジストストリップを画定するように、前記フォトレジストの層のソース側部分を除去することと、
第２の幅を有するドレイン側フォトレジストストリップを画定するように、前記フォトレジストの層のドレイン側部分を除去することと、
を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

トランジスタの製造方法であって、
ソース及びドレインを画定するオーミック材料で被覆され、かつ誘電体層で被覆された基板に、フォトレジストの層を塗布するステップと、
第１のフォトレジストストリップと第２のフォトレジストストリップとの間に中央空間を画定するように、前記フォトレジストの部分を除去するステップであって、前記第１のフォトレジストストリップと前記第２のフォトレジストストリップとは異なる幅を有する、前記除去するステップと、
前記中央空間の両側にリフロー角度を形成するように、前記フォトレジストをリフローさせるステップと、
前記リフロー角度により画定された角度を成す側面を有する誘電体中央空間を画定するように、前記中央空間を通して前記誘電体層をエッチングするステップと、
前記誘電体中央空間にゲート金属を適用するステップと、
を含み、
前記方法は、さらに、
前記リフローさせるステップの後に、前記フォトレジストの層の上にさらなるフォトレジスト層を塗布するステップと、
前記中央空間を露出させるように、前記さらなるフォトレジスト層の一部を除去するステップと、
前記エッチングするステップの後に、前記誘電体層から前記さらなるフォトレジスト層及び前記フォトレジストの層を剥離するステップと、
前記誘電体層及び前記誘電体中央空間の上に追加フォトレジスト層を塗布するステップと、
前記誘電体中央空間を露出させるように、前記追加フォトレジスト層の一部を除去するステップと、
前記追加フォトレジスト層及び前記誘電体中央空間に追加層ゲート金属を適用するステップと、
前記ソース及び前記ドレインを有する基板と、ゲートとを作成するように、前記追加フォトレジスト層上の前記追加層ゲート金属を除去するステップであって、前記ゲートは、前記基板と接触するステムと、前記ステムのソース側表面と、前記ステムのドレイン側表面とを有する、前記除去するステップと、
を含み、
ソース側角度は、前記ソース側表面と前記基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、前記ドレイン側表面と前記基板の前記上部平面との間で画定され、
前記ソース側角度と前記ドレイン側角度とは非対称である、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及び擬似格子整合型高電子移動度トランジスタ（ＰＨＥＭＴ）、ならびにこれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＨＥＭＴは、ヘテロ構造ＦＥＴ（ＨＦＥＴ）または変調ドープＦＥＴ（ＭＯＤＦＥＴ）としても知られ、異なるバンドギャップを有する２つの材料間の接合が組み込まれた電界効果トランジスタである。一般的に使用される材料の組み合わせは、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓであるが、デバイスの用途に応じて他の様々な材料が使用されてもよい。ＨＥＭＴは、例えばミリ波周波数までの高周波で作動し、携帯電話、衛星テレビ受信機、電圧変換器、及びレーダー機器などの高周波デバイスで使用され、衛星受信機、低電力増幅器、及び防衛産業においても応用されている。

【0003】

ＨＥＭＴ及びＰＨＥＭＴの設計の一態様は、ゲート形状であり、ゲートは通常、ソースとドレインとの間に配置されたＴ字形構造またはＶ字形構造のいずれかの形態である。特定の用途に基づいて静電容量及びゲート抵抗を最適化するために、ゲートプロファイルを定義する際には特別な注意が払われる。半導体に対するゲートの接触をできるだけ小さくし、半導体表面に隣接するゲートステム側壁の領域を垂直にすることにより、静電容量を最小限に抑えることができる。

【0004】

ゲートの上部は、抵抗に影響を与える寸法、幅及び高さを有する。しかし、完全に垂直なＴゲートでは、ゲートエッジで電界に大きなスパイクが発生することがあり、デバイスに壊滅的な影響を与える可能性がある。

【0005】

導電性金属プレートがステムに実装され得、これにより、静電容量の増加という代償を払って、電界が平滑化され得る。これらの導電性金属プレートは、フィールドプレートとして知られており、ゲートステムに直接組み込んでもよく、または完全に別の層として組み込んでもよい。

【0006】

傾斜したフィールドプレートをゲートステムに直接組み込む試みがなされてきた。しかし、既知のフォトレジストパターンの性質上、両側面の傾斜は対称である。これは、ドレイン側でフィールドプレート効果を実現するために、ソース側の静電容量を悪しくも増加させ得る。

【0007】

本開示は、これらの懸念に対処する。

【発明の概要】

【0008】

高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）が開示され、ＨＥＭＴは、基板と、基板上のソースと、ソースから離間して配置された基板上のドレインと、ソースとドレインとの間にあるゲートと、を備え、ゲートは、基板に接触するステムを有し、ステムは、ソース側表面と、ドレイン側表面とを有し、ソース側角度は、ソース側表面と基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、ドレイン側表面と基板の上部平面との間で画定され、ソース側角度とドレイン側角度とは非対称である。

【0009】

非限定的な一構成では、ソース側表面及びドレイン側表面は、非線形面である。

【0010】

別の非限定的な構成では、非線形面は、基板の上部平面との接点から非線形である。

【0011】

さらに別の非限定的な構成では、ソース側表面及びドレイン側表面は、フィールドプレートにより画定される。

【0012】

さらなる非限定的な構成では、ソース側角度はドレイン側角度よりも大きい。

【0013】

またさらなる非限定的な構成では、ソース側角度は２５°～９０°であり、ドレイン側角度はソース側角度よりも小さい。

【0014】

別の非限定的な構成では、ソース側角度は４５°～９０°である。

【0015】

またさらなる非限定的な構成では、ソース側角度は７０°～９０°である。

【0016】

さらなる非限定的な構成では、ドレイン側角度は２５°～７０°である。

【0017】

またさらなる非限定的な構成では、ドレイン側角度は２５°～５０°である。

【0018】

別の非限定的な構成では、ゲートは、金、白金、ニッケル、ならびにこれらの組み合わせ及びこれらの合金からなる群から選択された１つ以上の金属で形成された金属構造である。

【0019】

別の非限定的な構成では、トランジスタの製造方法が提供され、方法は、ソース及びドレインを画定するオーミック材料で被覆された基板に、フォトレジスト層を塗布するステップと、第１のフォトレジストストリップと第２のフォトレジストストリップとの間に中央空間を画定するように、フォトレジストの部分を除去するステップであって、第１のストリップと第２のストリップとは異なる幅を有する、当該除去するステップと、中央空間の両側にリフロー角度を形成するように、フォトレジストをリフローさせるステップと、中央空間にゲート金属を適用するステップと、を含む。

【0020】

非限定的な構成では、方法はさらに、リフローさせるステップの後に、フォトレジスト層の上にさらなるフォトレジスト層を塗布するステップと、中央空間を露出させるように、さらなる層の一部を除去するステップと、さらなる層及び中央空間に、ゲート金属を適用するステップと、ソース及びドレインを有する基板と、ゲートとを作成するように、フォトレジスト層及びさらなるフォトレジスト層を除去するステップであって、ゲートは、基板と接触するステムと、ソース側フィールドプレートと、ドレイン側フィールドプレートとを有する、当該除去するステップと、を含み、ソース側フィールドプレート及びドレイン側フィールドプレートは、非線形面により画定され、ソース側角度は、ソース側フィールドプレートと基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、ドレイン側フィールドプレートと基板の上部平面との間で画定され、ソース側角度とドレイン側角度とは非対称である。

【0021】

別の非限定的な構成では、除去するステップは、中央空間を画定するように、フォトレジスト層の中央部分を除去することと、第１の幅を有するソース側フォトレジストストリップを画定するように、フォトレジスト層のソース側部分を除去することと、第２の幅を有するドレイン側フォトレジストストリップを画定するように、フォトレジスト層のドレイン側部分を除去することと、を含む。

【0022】

さらに別の非限定的な構成では、フォトレジストは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された材料である。

【0023】

さらなる非限定的な構成では、リフローさせるステップは、フォトレジスト層を１００℃～２００℃の温度に１分～１０分の期間さらすことを含み、これにより、フォトレジストは溶融して流れ、フォトレジストの表面張力に従った形を成す。

【0024】

またさらなる非限定的な構成では、トランジスタの製造方法が提供され、方法は、ソース及びドレインを画定するオーミック材料で被覆され、かつ誘電体層で被覆された基板に、フォトレジスト層を塗布するステップと、第１のフォトレジストストリップと第２のフォトレジストストリップとの間に中央空間を画定するように、フォトレジストの部分を除去するステップであって、第１のストリップと第２のストリップとは異なる幅を有する、当該除去するステップと、中央空間の両側にリフロー角度を形成するように、フォトレジストをリフローさせるステップと、リフロー角度により画定された角度を成す側面を有する誘電体中央空間を画定するように、中央空間を通して誘電体層をエッチングするステップと、誘電体中央空間にゲート金属を適用するステップと、を含む。

【0025】

別の非限定的な構成では、方法はさらに、リフローさせるステップの後に、フォトレジスト層の上にさらなるフォトレジスト層を塗布するステップと、中央空間を露出させるように、さらなる層の一部を除去するステップと、を含む。

【0026】

さらに別の非限定的な構成では、方法はさらに、エッチングするステップの後に、誘電体層から、さらなるフォトレジスト層及びフォトレジスト層を剥離するステップと、誘電体層及び誘電体中央空間の上に追加フォトレジスト層を塗布するステップと、誘電体中央空間を露出させるように、追加フォトレジスト層の一部を除去するステップと、追加層及び誘電体中央空間にゲート金属を適用するステップと、ソース及びドレインを有する基板と、ゲートとを作成するように、追加層上の追加層ゲート金属を除去するステップであって、ゲートは、基板と接触するステムと、ステムのソース側表面と、ステムのドレイン側表面とを有する、当該除去するステップと、を含み、ソース側角度は、ソース側表面と基板の上部平面との間で画定され、ドレイン側角度は、ドレイン側表面と基板の上部平面との間で画定され、ソース側角度とドレイン側角度とは非対称である。

【0027】

さらなる非限定的な構成では、除去するステップは、中央空間を画定するように、フォトレジスト層の中央部分を除去することと、第１の幅を有するソース側フォトレジストストリップを画定するように、フォトレジスト層のソース側部分を除去することと、第２の幅を有するドレイン側フォトレジストストリップを画定するように、フォトレジスト層のドレイン側部分を除去することと、を含む。

【0028】

添付図面を参照して、本開示の１つ以上の実施形態の詳細な説明が下記に記される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】ＨＥＭＴの構成要素を概略的に示す。

【図2】非対称に傾斜したゲート構造を有するＰＨＥＭＴの非限定的な構成を示す。

【図3】本開示の特定の態様をより詳細に示す、図２の一部の拡大図である。

【図4】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図5】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図6】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図7】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図8】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図9】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図10】ＨＥＭＴの製造方法を示す。

【図11】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図12】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図13】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図14】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図15】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図16】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図17】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図18】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図19】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図20】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【図21】ＨＥＭＴの製造方法のさらなる非限定的な構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

様々な図面における同様の参照番号及び名称は、同様の要素を示す。

【0031】

本開示は、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及び擬似格子整合型高電子移動度トランジスタ（ＰＨＥＭＴ）、ならびにこれらの製造方法に関する。

【0032】

図１は、基板１２と、ソース１４と、ドレイン１６とを含むＰＨＥＭＴ構造１０を概略的に示す。当技術分野ではよく知られ理解されているように、ソース１４とドレイン１６との間にゲート１８は配置される。基板１２は、通常、異なるバンドギャップを有する２つの材料間の接合が組み込まれた多層構造である。基板１２に適した材料の非限定的な一例として、ガリウムアンチモン、すなわちＧａＡｓ材料が挙げられる。この材料は、材料間の接合に望ましい性能を生み出すために、例えばアルミニウムとの組み合わせ（ＡｌＧａＡｓ）、またはインジウムとの組み合わせ（ＩｎＧａＡｓ）など、様々な形態で利用することができる。本構造は、ヘテロ材料層が自身の結晶格子構造を維持できないほど薄いため、擬似格子整合型と称される。むしろ、これらの材料層は、周囲材料の構造を想定している。本明細書に記載の開示は、ＨＥＭＴ構造及びＰＨＥＭＴ構造の両方に適用可能である。さらに、他の関連のある理由または追加の理由で、多数の追加層を基板１２に組み込むことができ、このような複数の追加層構造はすべて、本明細書で使用される用語「基板」に含まれるものとみなされる。

【0033】

ソース１４は、オーミック金属層である。適切なオーミック金属の非限定的な例として、金、白金、ニッケル、タンタル、タンタル窒化物、タングステン、アルミニウム、及びこれらの関連合金が挙げられる。

【0034】

ドレイン１６も、オーミック金属層であり、例えばソースに適した金属と同じ種類の金属であり得る。よって、適切なオーミック金属の非限定的な例として、金、白金、ニッケル、タンタル、タンタル窒化物、タングステン、アルミニウム、及びこれらの関連合金が挙げられる。金属は、ソース及びドレインの両方で同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0035】

従来のＴ字形であるゲート１８が図１に示され、幅の狭いステム２０と、幅の広い上部２２とを有する。図１のステム２０は、等しく反対に傾斜した直線的側面２４、２６を有する。基板表面に対する側面２４、２６の位置、及び側面２４、２６の相対位置は、ゲートエッジにおける電界の大きなスパイクの可能性、ならびにゲートにわたる静電容量にも影響を与える。

【0036】

図示されるように、ゲート１８は上部２２を有し、上部２２の横方向寸法すなわち幅は、ステムの幅よりも大きく、垂直方向寸法すなわち高さは、幅よりも小さい。上部２２の幅及び高さは、全体の構成における抵抗に影響を与える。

【0037】

ステム２０の底面と基板１２の上面との接点２８は、通常、可能な限り小さいことが好ましい。さらに、基板１２との接点における側面２４、２６は、通常、可能な限り垂直に近い状態に保たれる。しかし、前述されたように、完全に垂直なＴ字形ゲートでは、ゲートエッジで電界に大きなスパイクが発生することがあり、この大きなスパイクは、デバイスに壊滅的な影響を与える可能性がある。

【0038】

図２及び図３は、本開示によるＰＨＥＭＴ１００の一部の非限定的な構成を示す。基板１０４上にゲート１０２が示されており、ソース対向側面１０６と、ドレイン対向側面１０８とを有する。側面１０６、１０８は非線形である。図２及び図３で示される構成では、側面１０６、１０８は、円弧に沿って湾曲している。

【0039】

側面１０６、１０８は、基板１０４に対して非対称に配置される。この事例では、ソース対向側面１０６は、ドレイン対向側面１０８よりも垂直に近い角度を有する。これにより、側面１０６がソース側で垂直に近い角度を有することが可能となり、静電容量が減少し、同時に側面１０８がドレイン側でより浅い角度を有するため、同様に所望通りに、平滑化フィールドプレート効果が生じる。従来の製造方法を利用してこの構成を達成することは、困難であり、その理由は、ゲートの空間またはギャップを画定するのに使用されるレジスト材料及びフォトレジスト材料では、図１に示されるような対照的な傾斜が生じるためである。

【0040】

図２及び図３は、フォトレジストストリップ１１０、１１２を有するゲート１０２を示し、下記でさらに説明される方法に従ってゲート１０２を形成するために、フォトレジストストリップ１１０、１１２が使用されることを、理解されたい。さらに、ゲート１０２の形成後に、フォトレジスト１１０、１１２は除去され得ることを理解されたい。

【0041】

図３は、図２の一部の拡大図であり、本開示によるゲートの一構成における側面１０６、１０８の構成、形状、及び角度の具体的な詳細をさらに示す。この構成における側面１０６は、非線形であり、具体的には全体的にソースに対向する凹形の曲面である。全体的に湾曲した面１０６は、基板１０４に対して、具体的には基板１０４の上部平面１１４に対して、角度をなしている、すなわち傾斜している。この実施形態における側面１０６、１０８は、隣接するフォトレジストの曲面の周りに形成されることから、側面１０６、１０８の角度は、側面の形状を画定するフォトレジストの接触角を測定することが最良であり得る。よって、表面１１４との接触角が８０°であるフォトレジスト上への堆積により側面１０６が形成される場合、基板１０４に対する側面１０６の角度Ａは、８０°であるとみなされる。同様に、側面１０８は、非線形であり、この構成では、全体的にドレインに対向する凹形の曲面である。側面１０８も、基板１０４の表面１１４との接触角を有するフォトレジスト上への堆積により、形成される。よって、側面１０８の角度Ｂは、側面１０８が堆積したフォトレジストの接触角であるとみなされる。例えば、このフォトレジストが４０°の接触角を有する／有した場合では、本明細書で言及される側面１０８の角度Ｂは、４０°であるとみなされる。図３の実施形態における接触角Ａ、Ｂは、線Ｘ、Ｙ及び面１１４に関して示される。

【0042】

非限定的な一構成では、ソース側角度Ａは、ドレイン側角度Ｂよりも大きい。角度Ａは、２５°～９０°であり得る。さらなる非限定的な構成では、角度Ａは、４５°～９０°であり得、さらには７０°～９０°であり得る。角度Ｂも、広義的には２５°～９０°であり得るが、一構成では２５°～７０°であり得、さらには２５°～５０°であり得る。これらの範囲内では、やはり、角度Ａは角度Ｂよりも大きい。前述のように、これは、望ましい低静電容量をもたらしながら、依然としてドレイン側ではフィールドプレート効果を達成するのに役立つ。

【0043】

この実施形態で言及される角度は接触角であるが、他の構成では側面１０６、１０８は直線であってもよく、この場合、角度は単に、基板の上面に対する直線側面の角度であることを、理解されたい。このような構成については、さらに下記で論述される。これらの構成のうちのいずれにおいても、ドレイン側角度Ｂは、９０°未満であることが有利である。

【0044】

図４～図１０は、図２及び図３で示されるゲート構造を形成することができる方法の非限定的な一例を示す。図４は、ソース１４及びドレイン１６となるものを形成するためのオーミック金属で予め被覆された基板すなわちウェハ１０４を示す。既知の技術に従って、レジストまたはフォトレジストの層１１６が、基板１０４の表面１１４上に塗布または回転塗布され、ソース１４及びドレイン１６上にも塗布され得る。

【0045】

次に、ステムチャネル１１８すなわち中央空間、及び少なくとも２つの外部チャネル１２０、１２２を作成するように、層１１６が露光されて造成される。チャネルのこの組み合わせにより、異なる幅を有するフォトレジストストリップ１１０、１１２が作成される。これらのストリップは、補助形体と称され、この構成は図５に示される。このステップは、レジスト材料またはフォトレジスト材料と、これらを除去する方法またはエッチングする方法との任意の既知の組み合わせを利用して、達成され得る。例えば、フォトレジストに適した材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。

【0046】

図６を参照すると、図５の構造は、例えばフォトレジストベーキングステップで熱にさらされて、フォトレジスト材料がリフローし、これにより図６に示されるようにチャネル間にストリップ１１０、１１２の形状が生成され得る。リフローしたフォトレジストで得られる形状は、材料の表面張力、またフォトレジストストリップの開始幅に依存する。この理由から、外側チャネル１２０、１２２は、ステムチャネル１１８の一方側に、他方側のフォトレジストストリップとは異なる幅を有するフォトレジストストリップを生成する外部補助形体として、形成される。フォトレジストストリップの幅がより狭いと、ステムチャネルに形成されるゲートステムの接触角はより急勾配になり、フォトレジストストリップの幅がより広いと、この方法で形成されるゲートステムの接触角はより浅くなる。よって、ドレイン側のフォトレジストストリップ１１２は、ソース側のフォトレジストストリップ１１０よりも幅を広く構成することが、有利であり得る。

【0047】

図７を参照すると、第１の層１１６の上部の上、及びチャネル１１８、１２０、１２２内に、第２のフォトレジスト層１２４が塗布または回転塗布され得る。第２の層１２４は、同じフォトレジスト材料から生成することができるが、第１の材料よりもエッチング力により敏感なフォトレジストから生成することが有利であり得る。これにより、下にある第１のフォトレジスト層１１６を除去することなく、第２の層１２４の一部すなわちチャネルを、望ましくあり得る程度まで除去すなわちエッチング除去することが可能となる。図８に示されるように、下にあるステムチャネル１１８と、ステムチャネル１１８を取り囲み画定する層１１６のフォトレジストストリップの部分とを露出する位置で、層１２４にチャネル１２６が形成すなわちエッチングされる。

【0048】

次いで、フォトレジスト層１２４上及びステムチャネル１１８内、ならびにチャネル１２６内で露出したフォトレジスト層１１６の表面上を含む構造全体上に、ゲート金属層１２８が堆積され得る。あるいは、ゲート金属は、ステムチャネル１１８の位置にのみ堆積させることもできる。このゲート金属は、例えば、蒸着すなわち蒸発を使用して、または他の既知の技術を使用して、堆積され得る。最終的に、図１０に示されるように、層１１６及び層１２４の余分な金属及びフォトレジストが、例えばウェハすなわち基板１０４から剥離されることにより除去され、図示のように非対称に傾斜した側面を有するゲート１０２が残る。図４～図１０の例示では、ゲート１０２のより急な角度が右向きに示されているが、これは、より狭いフォトレジストストリップが補助形体として右側で利用されたためであることを、理解されたい。よって、この構成では、この構造は、右側にソース、及び左側にドレインを有する。

【0049】

ステムのソース側角度及びドレイン側角度のいずれの組み合わせも、この方法に従って、ステムチャネルの両側の補助ストリップにおいて適切な幅の組み合わせを選択することにより、作成できることを理解されたい。

【0050】

図１１～図２１は、非対称に傾斜した側面を有するＨＥＭＴ用ゲートの別の製造方法を示す。

【0051】

図１１を参照すると、基板１０４は、ソース１４及びドレイン１６のためのオーミック材料が設けられ、次に、例えば炭化ケイ素または高誘電率材料などのゲート誘電体材料層１２８で被覆され得る。次に、第１のフォトレジスト層１３０が、誘電体層１２８の上に堆積され得る。

【0052】

図１２は、ステムチャネル１３２、及びステムチャネル１３２の両側に離間して配置された２つの外部チャネル１３４、１３６を形成するように、フォトレジスト層１３０を露光させた後の構造を示す。図４～図１０の実施形態と同様に、２つのフォトレジストストリップ１３８、１４０がステムチャネル１３２の両側に配置され、２つのストリップ１３８、１４０が異なる幅を有するように、チャネル１３４、１３６は、ステムチャネル１３２から異なる間隔で配置される。

【0053】

図１３は、ストリップ１３８、１４０がガラス転移温度に達し、リフローして材料の表面張力及び他の特性により生じる丸い形状をとるように、フォトレジストをベーキングした、あるいはリフローさせた後の構造を示す。示されるように、幅のより広いストリップは、幅のより狭いストリップよりも接触角がより小さい、すなわち接触角がより浅いリフロー形状を生成する。

【0054】

図１４は、リフローした第１の層１３０の上に第２のフォトレジスト層１４２が塗布された後の構造を示す。次に、図１５に示されるようにステムチャネル１３２を露出させるために、この第２の層１４２は、露光除去またはエッチング除去され得る。

【0055】

この段階で、誘電体層１２８内に中央チャネル１４４を形成するように、誘電体層１２８は、ステムチャネル１３２を通してエッチングされ得る。このエッチングは、ストリップ１３８、１４０の異なる角度の壁の間に画定された空間を通して達成されるため、中央チャネル１４４は、基板１０４に対して異なる角度の側面１４６、１４８を有する。これは、図１６に示される。

【0056】

図１７は、フォトレジスト層１１６、１２４が除去された後、中央チャネル１４４を有する誘電体が残った構造を示す。次に、図１８に示されるように、誘電体層１２８及び中央チャネル１４４の上に、第３のフォトレジスト層１４６が配置または堆積され得、次に、この第３の層１４６は、中央チャネル１４４上に開口部１４８を形成するように、エッチングまたは露光され得る。この露光またはエッチングは、マスク技術または任意の他の技術を使用して行われ得、中央チャネル１４４よりも広い開口部１４８が得られる。さらに、開口部１４８は、誘電体層１２８に近づくにつれて間隔が広がる壁１５０、１５２により、画定され得る（図１９を参照）。次に、図２０に示されるように、構造の上に、ならびに開口部１４８及び中央チャネル１４４内に、ゲート金属１５０が堆積され得る。結果、期待の形状を有するゲート１５２が形成されることが示される。最終的に、図２１に示されるように、第３のフォトレジスト層１４６ならびに余分なゲート金属１５０が除去されて、ＨＥＭＴ構造１００が残り得る。図から分かるように、ゲート１５２は、ステム１５４と、ステム１５４よりも広い上部１５６を有する。図２及び図３の構造と同様に、ステム１５４は、基板１０４に対して異なる角度をなす側面１５８、１６０により画定される。これらの側面の異なる角度は、前述の角度Ａ及び角度Ｂの範囲内であることが有利であり得る。ただし、この構成では、側面１５８、１６０は略線形である。さらに、この事例では、ゲート１５２は、基板内に画定されるのではなく、そのステムの両側が誘電体層１２８に接触するように形成される。

【0057】

本開示の１つ以上の実施形態について説明が行われた。しかしながら、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われてもよいことが、理解されよう。例えば、異なる材料及び構成が利用されてもよく、異なる形状または構成を有するトランジスタ構造も本開示の恩恵を受け得る。したがって、他の実施形態は、下記の特許請求の範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】