JPH02216836A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02216836A
JPH02216836A JP3884989A JP3884989A JPH02216836A JP H02216836 A JPH02216836 A JP H02216836A JP 3884989 A JP3884989 A JP 3884989A JP 3884989 A JP3884989 A JP 3884989A JP H02216836 A JPH02216836 A JP H02216836A
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JP
Japan
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pattern
section
photoresist
dummy pattern
opening
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Application number
JP3884989A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirozo Takano
高野 博三
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent fuzz generation of a gate electrode at the bottom of the upper part in the case of deposition of a metallic film and to suppress rush-down of metallic particles at the eaves part of the lower part so as to enable accurate dimension control of the gate length by forming an eaves in each of the upper and lower parts of the inner face of the opening of a photoresist which has a hexagonal inversed pattern opening. CONSTITUTION:A thin first insulating film 15 to become a base layer is overlaid on the whole faces of an N layer 12 and an N<+> layer 13 which are formed on the main face of an semiinsulating GaAs substrate 11, and after application of first photoresist 16 on this insulating film 15 a reversely tapered pattern opening 17 is formed by patterning according to the formative position of a gate electrode, and the inside of this opening is filled up with a second insulating film so as to flatten it, whereby an inversed pattern 18 which is trapezoid in cross section is formed. Thereafter, a second photoresist 20, a metallic film 19, and a remaining resist are removed so as to form an inversed pattern 22 which is hexagonal in cross section. Next, by removing this pattern 22 by etching, eaves 23a and 23b are formed respectively at the upper and lower parts of the inner face of the opening. And by these eaves fuzz generation at the gate electrode 25 and rush-down of metallic particles are suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の製造方法に関し、さらに詳し
くは、化合物半導体基板1例えば、半絶縁性GaAs基
板などを用いて構成される電界効果トランジスタ(FE
T)において、信頼性が高くかつ寸法精度に優れたゲー
ト電極を形成するための方法に係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a field effect transistor constructed using a compound semiconductor substrate 1, such as a semi-insulating GaAs substrate. (FE
T) relates to a method for forming a gate electrode with high reliability and excellent dimensional accuracy.

(従来の技術) この種のGaAs IGでの基板材料であるGaAs結
晶は、これをSi結晶に比較するとき、耐酸性において
著しく劣ることが知られており、このためにGaAs 
FETの製造に際し、そのゲート電極の形成には、一般
にリフトオフ法が広く採用されている。
(Prior art) GaAs crystal, which is the substrate material for this type of GaAs IG, is known to be significantly inferior in acid resistance when compared to Si crystal.
In manufacturing FETs, the lift-off method is generally widely used to form gate electrodes.

こ工で、このリフトオフ法は、写真製版技術によるフォ
トレジストのパターン形成後、蒸着金属膜を被着させた
上で、有機溶剤を用い、不要部分の金属膜をフォトレジ
ストパターンと一緒に、リフトオフして除去することに
より、所要部分にあって、例えば、ゲート電極などの任
意の金属膜を形成し得るようにした極めて簡便な技術手
段であるが、一方、この手段においては、フォトレジス
トパターンをマスク材としているために、形成される金
属膜、つまり、 GaAs FETであれば、そのゲー
ト電極の断面形状、ならびに寸法精度などの諸元が、こ
のパターニングされるフォトレジストのプロファイルに
強く依存することになるものであった。
In this lift-off method, after forming a photoresist pattern using photolithography, a vapor-deposited metal film is deposited, and then an organic solvent is used to remove unnecessary parts of the metal film along with the photoresist pattern. This is an extremely simple technical means that allows the formation of any metal film, such as a gate electrode, in a required area by removing the photoresist pattern. Since it is used as a mask material, the metal film to be formed, that is, in the case of a GaAs FET, specifications such as the cross-sectional shape and dimensional accuracy of the gate electrode strongly depend on the profile of the patterned photoresist. It was something that would become.

次に、前記リフトオフ法を採用した従来の一例によるG
aAs FETにおけるゲート電極形成のための主要な
製造工程を、第2図(a)ないしくd)について述べる
Next, we will discuss a conventional example of G
The main manufacturing steps for forming a gate electrode in an aAs FET will be described with reference to FIGS. 2(a) to 2(d).

すなわち、この従来例方法においては、まず、半絶縁性
GaAs基板lの主面上にあって、イオン注入法により
、 N層2およびN1層3を形成させると共に、このN
0層3上には、オーミック電極4を選択的に形成させ(
第2図(a))、かつ写真製版技術によって、フォトレ
ジスト5の塗布、それに、ゲート電極形成位置に対応し
たこのフォトレジスト5での逆テーパ状をしたダミーパ
ターン(反転パターン)となるパターン開口部6の選択
的な形成を行なう(同図(b))。
That is, in this conventional method, first, an N layer 2 and an N1 layer 3 are formed on the main surface of a semi-insulating GaAs substrate 1 by ion implantation, and this N layer 2 and an N1 layer 3 are formed by ion implantation.
An ohmic electrode 4 is selectively formed on the 0 layer 3 (
As shown in FIG. 2(a)), by photolithography, a photoresist 5 is coated, and a pattern opening corresponding to the gate electrode formation position becomes a dummy pattern (inverted pattern) with a reverse tapered shape. The portion 6 is selectively formed (FIG. 6(b)).

ついで、これらのN層2とN1層3.およびオーミック
電Vj!4の全面に、金属蒸着手段によって、金属膜7
aを被着させるが、このとき、前記パターニングされた
フォトレジスト5がマスクとして作用し、そのパターン
開口部も内、つまり、前記ダミーパターン(反転パター
ン)を開口形成したN”層3上の所定位置にあって、ゲ
ート電極7を形成し得るものて(同図(C))、その後
、有機溶剤を用いて、不要部分となる金属wA7aをフ
ォトレジスト5と一緒に、前記リフトオフ法によって除
去することにより(同図(d))、所期通りにGaAs
 FETでのゲート電極形成をなすのである。
Next, these N layer 2 and N1 layer 3. and ohmic electric Vj! A metal film 7 is formed on the entire surface of 4 by metal vapor deposition means.
At this time, the patterned photoresist 5 acts as a mask, and the pattern opening also forms a predetermined area on the N'' layer 3 in which the dummy pattern (inverted pattern) is formed. Then, using an organic solvent, the unnecessary part of the metal wA7a is removed together with the photoresist 5 by the lift-off method described above. As a result ((d) in the same figure), the GaAs
This forms the gate electrode of the FET.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

こ\で、前記した従来例による通常のリフトオフ法にお
いては、ゲート電極7の形成時のケバの発生などを良好
に抑制するために、第2図(b)に示されているように
、フォトレジスト5でのパターン開口部6.つまり、ダ
ミーパターンとなる反転パターンのプロファイルを逆テ
ーパ状に仕上げるようにしている。
In the normal lift-off method according to the conventional example described above, in order to suppress the generation of fluff during the formation of the gate electrode 7, a photo film is used as shown in FIG. 2(b). Pattern openings in resist 5 6. In other words, the profile of the inverted pattern serving as the dummy pattern is finished in an inverted tapered shape.

しかしながら一方で、 GaAs FETのゲート電極
形成のために、このような手法を採用する場合には、形
成されるゲート電極7の断面形状が、蒸着時の金属粒子
の最大入射角度、ならびにフォトレジストパターン開口
部6のオーバーハング角度によって決定されるために、
次のような問題点を生ずる。
However, on the other hand, when adopting such a method for forming a gate electrode of a GaAs FET, the cross-sectional shape of the gate electrode 7 to be formed depends on the maximum incident angle of metal particles during vapor deposition and the photoresist pattern. Because it is determined by the overhang angle of the opening 6,
This causes the following problems.

すなわち、まず第1に、ゲート電極形成のための金属蒸
着の際、その金属粒子の廻り込みに伴なう実質的なゲー
ト長の増加であって、この点については、この種のGa
As FET−の高性能化にとって致命的な欠陥となる
。また、第2には、ゲート電極が多層電極構造である場
合、最上層電極の金属粒子のGaAs表面(実際はN層
)へのなだれ落ちを挙げることができ、これは、GaA
s FETの動作中に、ゲート耐圧の低下をもたらすな
ど、その(g顕性の根幹に関係する重大な欠点である。
That is, first of all, there is a substantial increase in the gate length due to the penetration of metal particles during metal vapor deposition for forming a gate electrode.
This is a fatal flaw in improving the performance of AsFET. Second, when the gate electrode has a multilayer electrode structure, the metal particles of the top layer electrode run down onto the GaAs surface (actually, the N layer);
This is a serious drawback related to the basis of its (g-sensitivity), such as a drop in gate breakdown voltage during operation of the s FET.

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、ゲート電極
形成の際のゲート長の寸法精度の制御を正確かつ確実に
行ない得て、信頼性確保をなし得るようにした。この種
の半導体装置の製造方法、こ\では、ゲート電極の形成
方法を提供することである。
This invention was made to solve these conventional problems, and its purpose is to accurately and reliably control the dimensional accuracy of the gate length when forming the gate electrode. Reliability can be ensured. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device of this type, in particular a method for forming a gate electrode.

〔課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
の製造方法は、化合物半導体基板の主面上にあって、動
作層、ならびにオーミック電極を選択的に形成させ、こ
れらの全面に第1の絶M膜を被着させる工程と、前記第
1の絶縁膜上に第1のフォトレジストを塗布し、かつそ
の所定位置に逆テーパ状のパターン開口部を形成させる
工程と、前記パターン開口部の内部を低温CVD法など
により、第2の絶縁膜で埋め込み、かつこれを平坦化し
て断面台形状をしたダミーパターンを形成させる工程と
、これらの全面に金属薄膜を被着させた上で、この金属
薄膜上に第2のフォトレジストを塗布し、かつこの第2
のフォトレジストを前記断面台形状のダミーパターン上
にのみ選択的に残すようにパターニングする工程と、前
記パターニングされた第2のフォトレジスト、金属薄膜
をマスクに、所定の照射角度を与えた指向性の強い荷電
粒子ビームにより、前記断面台形状のダミーパターンの
下半裾部な、斜め内側へ選択的に除去成形して断面六角
形状のダミーパターンとした後、そのマスクを除去する
工程と、前記オーミック電極、および断面六角形状のダ
ミーパターンを含む上部の全面に、第3のフォトレジス
トを塗布し、エッチバックしてダミーパターンを露出さ
せた上で、この断面六角形状のダミーパターンを除去し
、同一断面の反転パターン開口部を形成して、前記動作
層の所定部分を選択的に露出させる工程と、これらの全
面に蒸着金属膜を被着させ、かつこれをリフトオフして
前記露出された動作層上にゲート電極を形成する工程と
を含むことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes selectively forming an active layer and an ohmic electrode on the main surface of a compound semiconductor substrate. and applying a first insulating film on the first insulating film, and forming an opening in a reverse tapered pattern at a predetermined position. filling the inside of the pattern opening with a second insulating film by low-temperature CVD or the like, and flattening this to form a dummy pattern having a trapezoidal cross section; and filling the entire surface of these with a metal thin film. A second photoresist is applied on this metal thin film, and a second photoresist is applied on this metal thin film.
a step of patterning the photoresist so as to selectively leave it only on the dummy pattern having a trapezoidal cross-section; and a step of patterning the patterned second photoresist, using the metal thin film as a mask, to give a predetermined irradiation angle. A step of selectively removing and forming the lower hem of the dummy pattern having a trapezoidal cross section diagonally inward using a strong charged particle beam to form a dummy pattern having a hexagonal cross section, and then removing the mask; A third photoresist is applied to the entire upper surface including the ohmic electrode and the dummy pattern with a hexagonal cross section, and the dummy pattern is exposed by etching back, and the dummy pattern with a hexagonal cross section is removed. forming an inverted pattern opening with the same cross section to selectively expose a predetermined portion of the operating layer; depositing a vapor-deposited metal film on the entire surface of the opening; and lifting it off to expose the exposed operating layer. The method is characterized in that it includes a step of forming a gate electrode on the layer.

〔作   用〕[For production]

すなわち、この発明方法においては、化合物半導体基板
の主面上の所定位置に、逆テーパ状のパターン開口部を
形成させ、かつこのパターン開口部の内部を絶縁膜で埋
め込み平坦化して、断面台形状をしたダミーパターンを
形成させた後、この断面台形状のダミーパターンをフォ
トレジストのマスクで、所定の照射角度を与えた指向性
の強い荷電粒子ビームにより、その下半裾部を斜め内側
へ選択的に除去成形して、断面六角形状のダミーパター
ンとし、また、その後、この断面六角形状のダミーパタ
ーンを含んでフォトレジストを塗布しエッチバックして
ダミーパターンを露出させ、さらに、この断面六角形状
のダミーパターンを除去して、フォトレジストに断面が
反転された六角形状の反転パターン開口部を形成させて
おき、この反転パターン開口部を形成したフォトレジス
トマスクにして、金属膜の蒸着、およびリフトオフをな
し、これによってゲート電極を形成するようにしたから
、マスクとしての開口部断面が反転された六角形状の反
転パターン開口部をもつフォトレジストには、その開口
内面の上部、および下部のそれぞれに庇部が形成され、
金属膜の蒸着に際しては、上部の庇部によりゲート電極
でのケバの発生が防止され、また、下部の庇部により蒸
着時の金属粒子のなだれ蕗ちが抑制されて5ゲート長の
正確な寸法制御をなし得るのである。
That is, in the method of the present invention, an inverted tapered pattern opening is formed at a predetermined position on the main surface of a compound semiconductor substrate, and the inside of this pattern opening is filled with an insulating film and flattened to form a trapezoidal cross section. After forming a dummy pattern with a trapezoidal cross section, the lower half of the dummy pattern is selected diagonally inward using a highly directional charged particle beam at a predetermined irradiation angle using a photoresist mask. Then, a photoresist is applied including the dummy pattern with a hexagonal cross section and etched back to expose the dummy pattern. The dummy pattern is removed to form a hexagonal inverted pattern opening in the photoresist, and this inverted pattern opening is used as a photoresist mask for metal film evaporation and lift-off. Since the gate electrode is formed by forming a gate electrode, the photoresist which has a hexagonal inverted pattern opening with an inverted opening cross section serves as a mask. The eaves are formed,
When depositing a metal film, the upper eave prevents fuzz from forming on the gate electrode, and the lower eave prevents avalanche of metal particles during vapor deposition, allowing accurate dimensions of 5 gate lengths. It is possible to control it.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
につき、第1図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図(a)ないしく■)はこの実施例方法を適用した
GaAs FETにおけるゲート電極の形成方法の主要
な工程を順次模式的に示したそれぞれに断面図である。
FIGS. 1(a) to 1) are cross-sectional views sequentially showing the main steps of a method for forming a gate electrode in a GaAs FET to which the method of this embodiment is applied.

すなわち、この実施例方法においては、まず、半絶縁性
GaAs基板(第1図(a) > 11の主面上にあっ
て、イオン注入法により、動作層となる8層12および
N+層13をそれぞれに形成させると共に(同図(b)
)、このN′″層1層上3上−ミック電極14を選択的
に形成させ、また、これらのN@12およびN′″層1
3の全面に、下敷層となる薄い第1の絶縁膜15を被着
させる(同図(C))。
That is, in this embodiment method, first, on the main surface of a semi-insulating GaAs substrate (FIG. 1(a) > 11), 8 layers 12 and an N+ layer 13, which will become active layers, are formed by ion implantation. (Figure (b))
), selectively form a microelectrode 14 on the top layer 3 of this N'' layer 1, and also
A thin first insulating film 15 serving as an underlayer is deposited on the entire surface of the substrate 3 (FIG. 3(C)).

ついで、前記第1の絶縁膜15上には、写真製版技術に
より、第1のフォトレジスト16を塗布した上で、所定
のゲート電極形成位置に対応して 逆テーパ状のパター
ン開口部17をパターニング形成させておき(同図(d
))、かつこのパターン開口部17の内部を、例えば、
低温CVD(Chemical VaporDepos
ition)法などにより、第2の絶縁膜で埋め込み、
かつこれを平坦化させることによって、断面台形状をし
たダミーパターン(反転パターン)18を形成しく同図
(e))、また引続き、これらの第1のフォトレジスト
16.およびダミーパターン18の全面に、金属薄11
ij19を被着形成させ、さらに、この金属薄膜19上
にあって、同様に、写真製版技術により、第2のフォト
レジスト20を塗布した上で(同図(f))、この第2
のフォトレジスト20を前記断面台形状をしたダミーパ
ターン(反転パターン)18上にのみ選択的に残すよう
にしてパターニング成形させ、かつ前記金属fit膜!
9についても、このパターン成形された第2のフォトレ
ジスト20をマスクにして選択的にエツチング除去する
(同図(g))。
Next, a first photoresist 16 is applied onto the first insulating film 15 by photolithography, and an inversely tapered pattern opening 17 is patterned corresponding to a predetermined gate electrode formation position. Let it form (see figure (d)
)), and the inside of this pattern opening 17, for example,
Low temperature CVD (Chemical Vapor Depos)
tion) method, etc., to fill with a second insulating film,
By flattening this, a dummy pattern (inverted pattern) 18 having a trapezoidal cross section is formed (FIG. 2(e)), and subsequently, these first photoresists 16. and a metal thin layer 11 on the entire surface of the dummy pattern 18.
ij 19 is deposited, and a second photoresist 20 is applied on this metal thin film 19 by the same photolithography technique (FIG. 1(f)).
The photoresist 20 is patterned and formed so as to selectively remain only on the dummy pattern (inverted pattern) 18 having a trapezoidal cross section, and the metal fit film!
9 is also selectively removed by etching using the patterned second photoresist 20 as a mask (FIG. 9(g)).

こ)で、前記金属薄膜19の役割は、前記第1のフォト
レジスト16と、第2のフォトレジスト20との相互の
ミキシング(混ざり込み)を避けるためである。
In this case, the role of the metal thin film 19 is to prevent the first photoresist 16 and the second photoresist 20 from mixing with each other.

次に、この実施例方法での重要なポイントであるところ
の、前記断面台形状をしたダミーパターン(反転パター
ン)+8での下半裾部を、それぞれ斜め内側方向に選択
的に除去して所期通りの断面六角形状に成形する。そし
て、この成形のためには、定められた照射角度を有する
指向性の強い荷電粒子ビームを用い、前記パターニング
成形された第2のフォトレジスト20.およびその下部
の金属薄膜I9をマスクにし、その荷電粒子の衝突エネ
ルギによって行なう。
Next, the bottom half of the dummy pattern (reversed pattern) +8 having a trapezoidal cross section, which is an important point in the method of this embodiment, is selectively removed diagonally inward. Form into the desired hexagonal cross section. For this shaping, a highly directional charged particle beam having a predetermined irradiation angle is used to cover the patterned second photoresist 20. This is carried out using the metal thin film I9 below it as a mask and using the collision energy of the charged particles.

つまり、この実施例方法の場合、具体的には、こ)での
前記断面台形状をしたダミーパターン(反転パターン)
18の成形手段として、例えば。
In other words, in the case of this embodiment method, specifically, the dummy pattern (inverted pattern) having the trapezoidal cross section in
As the molding means of No. 18, for example.

アルゴン(^「0) イオンによるイオンミリングを利
用し、前記半絶縁性GaAs基板11に対して、そのイ
オンビーム21の照射角度を、前記成形角度に合せて一
定に保持した状態で、前記したようにパターニング成形
された第2のフォトレジスト20と、その下部の金属薄
膜19との2層膜をマスクにして行なうもので、その成
形加工の途上において、前記第1のフォトレジスト16
と、その下部第1の絶縁11i15とは、ダミーパター
ン18でのイオンビーム21の照射角度外に相当するそ
れぞれの上半部に、僅かなフォトレジスト16部分を残
すのみで、全て除去されることになり(同図(h))、
その後、これらのマスクに用いた第2のフオトレジス1
−20.および金属薄膜19ど、残存されたフォトレジ
スト16部分とをそれぞわに除去して、所期通りに断面
六角形状に成形されたダミーパターン(反転パターン)
22を形成し得るのである(同図(i))。
Using ion milling using argon (^"0) ions, the semi-insulating GaAs substrate 11 is irradiated with the ion beam 21 at a constant irradiation angle in accordance with the shaping angle, as described above. This is done by using a two-layer film as a mask, consisting of the second photoresist 20 patterned and formed and the metal thin film 19 underneath.
and the lower first insulator 11i15 are completely removed, leaving only a small portion of the photoresist 16 in the upper half of each corresponding to the area outside the irradiation angle of the ion beam 21 on the dummy pattern 18. ((h) in the same figure),
After that, the second photoresist 1 used for these masks
-20. The remaining photoresist 16 portions, such as the metal thin film 19, are removed respectively, and a dummy pattern (reversed pattern) is formed into a hexagonal cross-section as expected.
22 can be formed ((i) in the same figure).

続いて、前記オーミック電極14.および断面六角形状
をしたダミーパターン(反転パターン)22をそれぞれ
に含む上部の全面にあって、前記と同様に、雰真製版技
術により、第3のフォトレジスト23を塗布し、かつこ
れをエッチバックしてダミーパターン22部分の頭出し
をなしく同図(j))、ついで、弗酸系のエツチング液
により、この断面六角形状をしたダミーパターン(反転
パターン)22と、その下部の第1の絶縁膜15とをそ
れぞれにエツチング除去することで、この断面六角形状
をしたダミーパターン22の反転パターン開口部24を
開口形成して、前記N+層13の所定部分を選択的に露
出させ(同図(k))、さらに、これらの全面にあって
、金属蒸着手段により、金属膜25aを被着させること
によって、その反転パターン開口部24内。
Subsequently, the ohmic electrode 14. and a dummy pattern (reversed pattern) 22 each having a hexagonal cross section, a third photoresist 23 is applied using the atmosphere plate making technique as described above, and this is etched back. Then, using a hydrofluoric acid etching solution, this dummy pattern (reversed pattern) 22 with a hexagonal cross section and the first pattern below it are removed using a hydrofluoric acid etching solution. By etching and removing the insulating film 15, an inverted pattern opening 24 of the dummy pattern 22 having a hexagonal cross section is formed, and a predetermined portion of the N+ layer 13 is selectively exposed (as shown in the figure). (k)) Furthermore, by depositing a metal film 25a on these entire surfaces by metal vapor deposition means, the inside of the inverted pattern opening 24 is formed.

つまり、前記断面六角形状のダミーパターン22の反転
パターン開口部24の開口で露出されたN“層13上に
、目的とするゲート電極25を形成し得るのであり(同
図(1))、その後、有機溶剤を用いて、不要部分とな
る金属膜25aを第3のフォトレジスト23と一緒に、
こぎでも、前記したりフトオフ法によって除去するもの
で(同図(II+) )、このようにして、所期通りに
GaAs FETでのゲート電極形成を行なうことがで
きるのである。
In other words, the intended gate electrode 25 can be formed on the N'' layer 13 exposed through the opening of the inverted pattern opening 24 of the dummy pattern 22 having a hexagonal cross section ((1) in the figure), and then , using an organic solvent, remove the unnecessary portion of the metal film 25a together with the third photoresist 23,
Even with a saw, it is removed by the above-mentioned foot-off method ((II+) in the same figure), and in this way, the gate electrode of the GaAs FET can be formed as expected.

なお、前記(k)工程においては、説明を簡略化するた
めに、いわゆる、ドレイン電流を所望値に調整するりセ
ス構造の形成についての説明を省略した。
In the step (k), in order to simplify the explanation, explanations about so-called adjusting the drain current to a desired value and forming the groove structure are omitted.

従って、前記した実施例方法においては、断面六角形状
をしたダミーパターン22をエツチング除去することに
より、反転パターン開口部24を開口形成して得た第3
のフォトレジスト23の開口部。
Therefore, in the method of the embodiment described above, the third pattern obtained by etching and removing the dummy pattern 22 having a hexagonal cross section to form the inverted pattern opening 24
an opening in the photoresist 23.

つまり、目的とするゲート電極25を形成するためのマ
スクとなる開口部断面が、反転された六角形状を呈して
、その開口内面の上部、および下部にそれぞれの庇(ひ
さし)部23a、J3よび23bを形成することになり
、ゲート電極25の形成のための金属WA25aの蒸着
に際し、上部の庇部23aによっては、従来例方法の場
合と同様に、ゲート電極25におけるケバの発生を防止
でき、下部の庇部23bによっては、従来例方法の場合
では得られなかった金属粒子のなだれ落ちの抑制、ひい
ては、ゲート長の正確な寸法制御をなし得るのである。
In other words, the cross section of the opening that serves as a mask for forming the intended gate electrode 25 has an inverted hexagonal shape, and the eaves 23a, J3 and 23b is formed, and when the metal WA 25a is deposited for forming the gate electrode 25, the upper eave portion 23a can prevent the formation of fuzz on the gate electrode 25, as in the case of the conventional method. Depending on the lower eaves portion 23b, it is possible to suppress the avalanche of metal particles, which could not be achieved with the conventional method, and to achieve accurate dimensional control of the gate length.

なお、前記実施例方法においては、半絶縁性GaAs基
板を用いた電界効果トランジスタについて述べたが、そ
の他の化合物半導体基板1例えば、半絶縁性1nP基板
を用いた電界効果トランジスタの場合にも適用でき、同
様な作用、効果を得られる。
In the above embodiment method, a field effect transistor using a semi-insulating GaAs substrate was described, but it can also be applied to a field-effect transistor using other compound semiconductor substrates 1, for example, a semi-insulating 1nP substrate. , similar actions and effects can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明方法によれば、化合物半
導体基板の主面上の所定位置にあって、逆テーパ状のパ
ターン開口部を形成させ、かつこのパターン開口部の内
部を絶縁膜で埋め込み平坦化して、断面台形状をしたダ
ミーパターンを形成させた後、この断面台形状のダミー
パターンをフォトレジストのマスクで、所定の照射角度
を与えた指向性の強い荷電粒子ビームにより、その下半
裾部を斜め内側へ選択的に除去成形して、断面六角形状
のダミーパターンとし、また、その後、この断面六角形
状のダミーパターンを含んでフォトレジストを塗布しエ
ッチバックしてダミーパターンを露出させた上で、この
断面六角形状のダミーパターンを除去して、フォトレジ
ストに断面が反転された六角形状の反転パターン開口部
を形成させておき、この反転パターン開口部を形成した
フォトレジストをマスクに用いて、金属膜の蒸着。
As detailed above, according to the method of the present invention, an inverted tapered pattern opening is formed at a predetermined position on the main surface of a compound semiconductor substrate, and the inside of this pattern opening is covered with an insulating film. After embedding and flattening to form a dummy pattern with a trapezoidal cross section, the dummy pattern with a trapezoidal cross section is exposed underneath using a photoresist mask with a highly directional charged particle beam given a predetermined irradiation angle. The half hem part is selectively removed diagonally inward to form a dummy pattern with a hexagonal cross section, and then photoresist is applied including the dummy pattern with a hexagonal cross section and etched back to expose the dummy pattern. Then, this dummy pattern with a hexagonal cross section is removed to form an inverted hexagonal pattern opening in the photoresist, and the photoresist with the inverted pattern opening is masked. Used for vapor deposition of metal films.

およびリフトオフをなすようにし、これによって所期通
りのゲート電極を形成させるようにしだから、金属蒸着
時におけるマスクとしての、開口部断面が反転された六
角形状の反転パターン開口部をもつフォトレジストは、
その開口内面の上部。
The photoresist, which has a hexagonal inverted pattern opening with an inverted opening cross section, is used as a mask during metal vapor deposition to form a gate electrode as expected.
The upper part of the inner surface of the opening.

および下部のそれぞれに庇部が形成されており、金属膜
の蒸着に際して、この上部の底部によっては、形成され
るゲート電極でのケバの発生が良好に防止され、また、
下部の庇部によっては、蒸暑時での金属粒子のなだれ落
ちが効果的に抑制されて、そのゲート長の正確な寸法制
御を行なうことができ、結果的には、寸法精度の向上に
伴なうより以上のゲート長の微細化、ひいては、高密度
集積化が可能になり、併せて、装置の信頼性を格段に向
上し得るなどの優れた特長を有するものである。
An eaves portion is formed on each of the upper and lower portions, and during vapor deposition of the metal film, depending on the bottom portion of the upper portion, generation of fluff on the gate electrode to be formed is well prevented.
Depending on the lower eaves, the avalanche of metal particles can be effectively suppressed in hot and humid conditions, allowing accurate dimensional control of the gate length, resulting in improved dimensional accuracy. It has excellent features such as making it possible to miniaturize the gate length even more than that, making it possible to achieve high-density integration, and at the same time, greatly improving the reliability of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)ないしくm)はこの発明の一実施例方法を
適用したGaAs FETにおけるゲート電極の形成方
法の主要な工程を順次模式的に示したそれぞれに断面図
であり、また、第2図(a)ないしくd)社従来例によ
るGaAs FETにおけるゲート電極の形成方法の主
要な工程を順次模式的に示したそれぞれに断面図である
。 11・・・・半絶縁性GaAs基板、12・・・・N層
、13・・・・N3層、14・・・・オーミック電極、
15・・・・第1の絶縁膜、16・・・・第1のフォト
レジスト、17・・・・パターン開口部、】8・・・・
断面台形状をしたダミーパターン、19・・・・金属薄
膜、20・・・・第2のフォトレジスト、2!・・・・
アルゴン(Ar”)イオンビーム、22・・・・断面六
角形状をしたダミーパターン、23・・・・第3のフォ
トレジスト、23a、23b・・・・第3のフォトレジ
スト開口内面の上部、下部底部、24・・・・断面六角
形状をした反転パターン開口部、25a・・・・金属膜
、25・・・・ゲート電極。 代理人  大  岩  増  雄 第 図 ((の12 16:嗜4の7fトレシスト 17、ノー・ターシPF′1t15七9毬i)配Iニろ
〈Σ(2ダミーノJターン第 図 (イク3) 23・鴻3aフ1トレシ゛スト 250:奮鳥腰 2ら ヶ°−ト1電千〜
1(a) to 1(m) are cross-sectional views sequentially schematically showing the main steps of a method for forming a gate electrode in a GaAs FET to which an embodiment of the method of the present invention is applied, and FIG. 2(a) to 2(d) are cross-sectional views sequentially schematically illustrating the main steps of a method for forming a gate electrode in a GaAs FET according to a conventional example of the company. 11... Semi-insulating GaAs substrate, 12... N layer, 13... N3 layer, 14... Ohmic electrode,
15...first insulating film, 16...first photoresist, 17...pattern opening, ]8...
Dummy pattern with trapezoidal cross section, 19...Metal thin film, 20...Second photoresist, 2!・・・・・・
Argon (Ar") ion beam, 22...Dummy pattern with a hexagonal cross section, 23...Third photoresist, 23a, 23b...Third photoresist upper and lower portions of the inner surface of the opening Bottom, 24... Inverted pattern opening with hexagonal cross section, 25a... Metal film, 25... Gate electrode. 7f Tresist 17, No Tashi PF'1t1579 ball i) Arrangement I Niro〈Σ(2 Damino J turn figure (Iku 3) 1 den ~

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 化合物半導体基板の主面上にあつて、動作層、ならびに
オーミック電極を選択的に形成させ、これらの全面に第
1の絶縁膜を被着させる工程と、前記第1の絶縁膜上に
第1のフォトレジストを塗布し、かつその所定位置に逆
テーパ状のパターン開口部を形成させる工程と、前記パ
ターン開口部の内部を低温CVD法などにより、第2の
絶縁膜で埋め込み、かつこれを平坦化して断面台形状を
したダミーパターンを形成させる工程と、これらの全面
に金属薄膜を被着させた上で、この金属薄膜上に第2の
フォトレジストを塗布し、かつこの第2のフォトレジス
トを前記断面台形状のダミーパターン上にのみ選択的に
残すようにパターニング除去する工程と、前記パターニ
ングされた第2のフォトレジスト、金属薄膜をマスクに
、所定の照射角度を与えた指向性の強い荷電粒子ビーム
により、前記断面台形状のダミーパターンの下半裾部を
、斜め内側へ選択的に除去成形して断面六角形状のダミ
ーパターンとした後、そのマスクを除去する工程と、前
記オーミック電極、および断面六角形状のダミーパター
ンを含む全面に、第3のフォトレジストを塗布し、かつ
エッチバックしてダミーパターンを露出させた上で、こ
の断面六角形状のダミーパターンを除去し、同一断面の
反転パターン開口部を形成して、前記動作層の所定部分
を選択的に露出させる工程と、これらの全面に蒸着金属
膜を被着させ、かつこれをリフトオフして前記露出され
た動作層上にゲート電極を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of selectively forming an active layer and an ohmic electrode on the main surface of the compound semiconductor substrate, and depositing a first insulating film on the entire surface thereof; and a step of depositing a first insulating film on the first insulating film. A process of coating a photoresist and forming an inversely tapered pattern opening at a predetermined position, filling the inside of the pattern opening with a second insulating film by low-temperature CVD, and flattening this. a step of forming a dummy pattern having a trapezoidal cross-section; depositing a metal thin film on the entire surface of the pattern; applying a second photoresist on the metal thin film; selectively leaving only on the dummy pattern having a trapezoidal cross-section; A step of selectively removing and molding the lower half of the dummy pattern having a trapezoidal cross-section obliquely inward using a charged particle beam to form a dummy pattern having a hexagonal cross-section, and then removing the mask; , and the entire surface including the dummy pattern with a hexagonal cross section, and after etching back to expose the dummy pattern, the dummy pattern with a hexagonal cross section is removed, and the dummy pattern with the same cross section is removed. forming an inverted pattern opening to selectively expose a predetermined portion of the active layer; depositing a vapor-deposited metal film on the entire surface thereof; and lifting it off onto the exposed active layer. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a gate electrode.
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