JPH01243476A - 電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の電極形成方法に関し、特に高周波
電界効果トランジスタ等における低抵抗微細化構造のゲ
ート電極、例えば断面Ｔ字型、断面Ｙ字型等の電極形成
方法に関する。

［従来の技術］ 高周波電界効果トランジスタ、例えばＧａＡＳ　ＨＥＳ
ＦＥＴ　、ｎ−ＭＧａＡｓ／ＧａＡｓ選択ドープ構造Ｆ
ＥＴ等においては、特性の向上をめざすうえでゲート長
の短縮とゲート抵抗の低減を同時に達成することが要求
される。ゲート抵抗を低減するためにはゲートの断面積
を大きくすることが必要となり、短ゲート長の達成とは
相反する要求となる。最近ではこの２つの要求を同時に
満たすものとして断面Ｔ字型あるいは断面Ｙ字型と呼ば
れる構造のゲート形成技術が注目され、様々な方法が試
みられている。

これらはゲート長に相当するゲートの下部寸法に比べて
ゲートの上部寸法が大きく上回るような構造を有してお
り、その断面形状からこのような呼称で呼ばれている。

断面Ｔ字型あるいは断面Ｙ字型のゲートを形成するに際
し、従来は特開昭６１−７７３７０号公報に示されてい
るような方法、すなわち基板上に順に下層レジスト膜と
該下層レジスト膜よりも感度の大なる上層レジスト膜を
形成し、電子ビームの照射量を変更することにより、上
図レジスト膜と下層レジスト膜にゲート電極の上部寸法
と下部寸法にそれぞれ対応する開口を形成し、これらの
開口を通して電極金属材料を蒸着し、リフトオフ法によ
り電極以外の金属材料を除去する方法や、あるいは特開
昭５５−６７１７２号公報に示されているような方法、
すなわち基板表面にレジストの第１層を塗布してゲート
電極の下部寸法に対応する開口を形成し、次いでこの開
口を通して電極金属材料の第１層を蒸着した後、該第１
電極金属層上に第２レジスト層を塗布して、ゲート電極
の上部寸法に対応する開口を形成し、次いでこの開口を
通して電極金属の第２層を蒸着した後、第１および第２
のレジスト層の残余のすべて、ならびに第２電極金属層
の下にある部分を除く第１電極金属層のすべてを除去す
る方法がとられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来例に示したような断面Ｔ字型ゲート
形成法によると、通常のゲート形成法に比ベプロセス工
程数が大幅に増加したり、あるいは条件設定が複雑化す
る。また、レジストの上部開口と下部開口を同時に決定
するような電子ビーム露光の際は、下部開口を決定する
露光時は少なくとも作成しようと意図しているゲートの
高さ以上の膜厚をもったレジストを完全に感光させる必
要があるためビーム量を増加させざるをえず、結果的に
形成しうる最短ゲート長に限界がある。

本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたもので、より簡略化された操作で高度に微細
なパターンを形成することのできる電極形成方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、素子領域が形成された基板上に断面Ｔ字型の
電極を形成する方法において、基板上に荷電粒子線露光
用レジスト膜および光学露光用レジスト膜を順次形成す
る工程と、前記光学露光用レジスト膜のパターニングを
行う工程と、前記パターニングにより基板表面上に露呈
した前記荷電粒子線露光用レジスト膜をドライエツチン
グして前記レジスト膜を所望の厚さにする工程と、荷電
粒子線露光によって、前記荷電粒子線露光用レジスト膜
のパターニングを行う工程と、パターニングにより形成
された開口部を含めて電極金属材料を蒸着すると共に、
リフトオフ法により前記レジスト膜およびレジスト膜上
の電極金属を除去する工程とを備えてなることを特徴と
する電４へ形成方法である。

本発明における荷電粒子線としては、電子ビームまたは
その他のイオンビームを用いることかできる。

［作用］ 本発明においては、まず下層に荷電粒子線露光用レジス
ト膜、上層に光学露光用レジスト膜を形成し、上層光学
露光用レジストを感光パターニングし、そのパターンを
マスクとして下層荷電粒子線露光用レジストをドライエ
ツチングする。レジスト膜に対するドライエツチングの
時間を多くしたり、少なくしたりすることによりレジス
ト膜の厚みを薄クシたり厚くしたりすることができるの
で、ドライエツチングの時間を制御することにより、所
望の■層荷電粒子線露光用レジスト膜厚が得られる。こ
のように、レジスト膜を薄くすることにより、荷電粒子
線露光の際のビーム量を小さく設定することが可能とな
る。また、ドライエツチング時のエツチングガスの選択
により、前記レジスト膜の耐熱性を向上させ、電極金属
蒸着時におけるレジストからのガスの噴出を抑える。次
いで、荷電粒子線露光によりゲート長に相当する感光部
を形成した後、この感光部を除去してこの部分に電極用
金属を蒸着させることにより、微細パターンを有する所
定形状の電極が簡単な操作で得られる。

［実施例］ 次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明の一実施例を形成工程順
に示した半導体チップの断面図である。第１図において
は、ＧａＡｓバッファ層２、ＭＧａＡＳＧａＡｓ活性層
３子領域が形成された半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に断面
Ｔ字型のゲート電極１３を形成する場合か示されている
。

まず第１図（ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板
１上に例えば有機金属化学堆積法により不純物無添加の
ＧａＡｓバッファ層２を、その上に高濃度に不純物を添
加した。ＱＧａＡｓ活性層３を成長させ、更にその上に
ＰＨＨＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌ
ａｔｅ）等の荷電粒子線露光用レジスト膜（下層レジス
ト膜）４を、例えば約４０００人の厚さで塗イ［形成１
）、その上にＡｚ１３５０ＳＦ等の光学露光用レジスト
膜（上層レジスト膜）５を、例えば５０００人の厚さで
塗布形成する。

次に第１図（ｂ）に示すように、上層レジスト膜５を形
成しようとする電極を上から見た形状の描画パターンで
露光・感光させて光学露光感光部６を形成した後、現像
して第１図（Ｃ）に示すように、第１の開口部７を形成
する。つづいて第１図（ｄ）に示すようにパターニング
された上層レジスト膜５ａをマスクとして下層レジスト
膜４を、例えば０２　ＲＩＥ　（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉ
ｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）により適当な厚みになるまでエ
ツチングを行う。これによって形成される第２の開口部
８の幅、例えば約１問が最終的に１字型電極の上部幅寸
法を決定する。

次に第１図（ｅ）に示すように、Ｔ字型の縦棒に相当す
る部分を形成するために、ドライエツチングにより厚み
を調整された荷電粒子線露光用レジスト４ａに、例えば
電子ビーム照射・描画を行い、荷電粒子線感光部９を形
成する。この感光部９の幅がそのままゲート長を決定す
る。

次に第１図（ｆ）に示すように、メチルイソブチルケト
ン（）ＪＩＢＫ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
の混合液によって下層レジスト膜４ａを現像して感光部
９を除去し、この部分に第３の開口部１０を形成する。

次に第１図（ｇ）に示すようにレジスト膜４ａ、　５ａ
をマスクとしてＭＧａＡｓ活性層３上にゲートリセス１
１を形成する。このゲートリセス１１はｑＧａＡｓ活性
層３下の２次元電子の流量を調整するものでリセスエッ
チング工程によりその深さ等を調整する。

次いでＭ等の電極用金属１２を所定の厚さに蒸着する。

そしてリフトオフ法によってレジスト膜４ａ、　５ａと
共に不要なレジスト膜４ａ、　５ａ上の電極用金属１２
を除去することにより第１図（ｈ）に示すような断面Ｔ
字型構造のゲート電極１３を得ることができる。

なお、この実施例においては、レジスト材料としてＰＭ
ＨＡならびにＡＺ１３５０ＳＦを用いたが、本発明に用
い得るレジスト材料はこれらに限定されるものではない
。また、レジスト材料が異なればドライエツチングの条
件、荷電粒子線のビーム照射量も変更を必要とする。さ
らに、蒸着する電極用金属としてＮを用いたが、この他
に１ｉ、　Ｐｔ、　Ａｕ等であっても本発明を適用する
ことができる。

第２図は以上のようにして得られた半導体チップの断面
図である。第２図においてゲート電極１３のＴ字型の下
の部分の縦棒の幅Ｌ（ｌｂがゲート長を示し、Ｔ字型の
上の部分の幅ＬＣＩＬＩを大きくすることがゲート幅方
向に対する抵抗値を低減することになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、荷電粒子線露光
用レジスト膜と光学露光用レジスト膜を組合わせて、そ
れぞれにパターニングを行うことにより断面Ｔ字型電極
の形成を容易な条件設定で行うことができる。また、下
層の荷電粒子線露光用レジストの膜厚をドライエツチン
グ時間の制御により自由に設定することができるので、
荷電粒子線露光の際のビーム量を小さく設定することが
可能となり、微細パターンの形成が達成できる。

さらに、エツチングガスの選択により前記レジスト膜の
耐熱性を向上させることが可能となるので、電極金属蒸
着時におけるレジストからのガスの噴出を抑えることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を形成工程順に示した半導体
チップの断面図、第２図は本発明方法により得られた半
導体チップの一例を示す断面図である。 １・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板　　２・・・ＧａＡＳバ
ッファ層３・・・ＭＧａＡｓ活性層 ４・・・荷電粒子線露光用レジスト膜 ５・・・光学露光用レジスト膜 ６・・・光学露光感光部　　　７，８．１０・・・開目
部９・・・荷電粒子線感光部　　１１・・・ゲートリセ
ス１２・・・電極用金属　　　　　１３・・・ゲート電
極１４・・・ソース電極　　　　　１５・・・ドレイン
電極１６・・・２次元電子ガス層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）素子領域が形成された基板上に断面Ｔ字型の電極
   を形成する方法において、基板上に荷電粒子線露光用レ
   ジスト膜および光学露光用レジスト膜を順次形成する工
   程と、前記光学露光用レジスト膜のパターニングを行う
   工程と、前記パターニングにより基板表面上に露呈した
   前記荷電粒子線露光用レジスト膜をドライエッチングし
   て前記レジスト膜を所望の厚さにする工程と、荷電粒子
   線露光によって、前記荷電粒子線露光用レジスト膜のパ
   ターニングを行う工程と、パターニングにより形成され
   た開口部を含めて電極金属材料を蒸着すると共に、リフ
   トオフ法により前記レジスト膜およびレジスト膜上の電
   極金属を除去する工程とを備えてなることを特徴とする
   電極形成方法。