JPH04177738A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04177738A
JPH04177738A JP30470990A JP30470990A JPH04177738A JP H04177738 A JPH04177738 A JP H04177738A JP 30470990 A JP30470990 A JP 30470990A JP 30470990 A JP30470990 A JP 30470990A JP H04177738 A JPH04177738 A JP H04177738A
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JP
Japan
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resist
gate
electron beam
section
pattern
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JP30470990A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Minami
巳浪 裕之
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、高電
子移動トランジスタ(HEMT)等の高周波電界効果型
半導体装置の低抵抗微細ゲートの形成方法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
カリウム砒素(GaAs)の高周波電界効果型トランジ
スタにおいては、特性を向上させるために、特にゲート
電極か短いゲート長でかつ低抵抗なものが要求され、そ
のため断面T字型のゲート電極形成技術の研究がなされ
ている。
第4図は例えば特開昭6177370号公報に示された
従来の断面T字型ゲート電極の形成方法である。図にお
いて、21は半絶縁性GaAs基板、22はノンドープ
GaAsバッファ層、23はn−GaAs活性層(n−
1×1017〜2×10 ”/cnf) 、24は下層
レジスト膜、25は」二層レジスト膜、26はゲートパ
ターン電子ビーム露光を示す線、27は電子ビーム補助
露光を示す線、28は上層レジストの開口、29は下層
レジストの開口、30はケートリセス、31はゲートメ
タル材料、32はゲートをそれぞれ示す。
以下、この第4図を参照して従来の製造方法を説明する
ます、第4図(a)に示すように、半絶縁性基板2■上
にノンドープGaAsバッファ層22、n−GaAs活
性層23を順にエピタキシャル成長し、更にレジスl−
CMR(CMRは特開昭54−66829号公報記載の
レジスl−)の下層レジスト膜24、レジストEBR=
9(東しく掬製レジストの商品名)の上層レジスト25
を塗布形成する。次にこれらのレジストに第4図(b)
に示す照射量となるように電子ビームを照射する。この
グラフにおいて、横軸は上層レジスト膜25の位置、縦
軸は照射量強度を示しており、27で示される照射量D
aは上層レジスト25のみを露光する補助露光、26で
示される照射量DOは下層レジストまて露光する照射量
をそれぞれ示している。
この第4図(b)に示す照射量で電子ビーム露光を行い
、次にメチルイソブチルケトン(MIBK)とイソプロ
ピルアルコール(IPA)の混合液でレジスト膜を現像
し、第4図(C)に示されるパターンを得る。
次に、第4図(d)で示されるように開口29′のレジ
スト膜をマスクとし、ウェットエツチングによりゲート
リセス30を形成する。このゲートリセスはn−GaA
s活性層23を流れる電流をしゃ断しうる適当な厚さの
層を残すように形成する。
次にAff、Ti、 またはAuの如きゲートメタル材
料31を蒸着し、リフトオフによってゲート32以下の
ゲートメタル材料31を除去すると、第4図(e)に示
されるゲート長Lg、上部寸法Lhを有する断面T字型
のゲート32が得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の断面T字型ゲートの製造方法は、二層レジスト構
造を用いて、電子ビーム露光で上部および下部レジスト
に開口を形成するが、電子ビーム露光でパターンを形成
すると、レジスト断面形状が逆テーパー状にならず、ゲ
ートメタルをリフトオフすることか困難であり、また2
回も電子ビーム露光技術をもちいなければならず、量産
性か低く歩留りが低下するなどの問題があった。
また、下層にポジ型のレジストを使用しているため、ゲ
ートリセスを形成するためのウェットエツチングに耐性
が乏しく、ゲートリセスの形状および制御性か悪く、高
性能化への妨げとなっていた。
また、単層レジスI−構造を用いて、電子ビーム露光技
術で、上部および下部ゲート電極部の照射量を変えて開
口を形成する方法も提案されているが、前記方法と同様
に上部ゲート電極に対応するレジスト形状の再現性か悪
く、また、下部ゲート電極部の照射量が上部の照射量よ
り大てあり、露光時間が長く、また前述と同様に、上部
電極の開口のパターン形状が逆テーパー状にならないた
め、リフトオフ法で断面T字型ゲートが安定に形成され
ないなどの問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電子ビーム露光の露光時間を短縮すること
ができ、上部開口のレジストパターンを安定に逆テーパ
状にてき、リフトオフ法で安定的に断面T字型ゲートの
微細ゲートを形成することができる半導体装置の製造方
法を得ることを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記の課題を解決するため、本発明は、二層レジスト構
造を用い、まず、下層となる電子ビーム用のネガ型レジ
ストで、ゲートフィンガー部の両側にゲート長の幅だけ
離れ上部電極を支えるためのある幅をもつ領域を電子ビ
ーム露光で形成し、その後全面にレジストを塗布形成し
、上部電極に対応する開口を前記レジストパターン上に
光学露光で形成することにより断面T字型のレジスト形
状を形成し、ゲート電極材料を蒸着し、リフトオフ法に
より断面T字型の微細ゲートを形成するようにしたもの
である。
〔作用〕
この発明における半導体装置の製造方法は、低抵抗な微
細ゲートを形成するため、ネガ型レジストを用いてゲー
トフィンガー部の両側にゲート長の幅だけ離れ、上部電
極を支えるための、ある幅をもつ領域を電子ビーム露光
し、次に全面にレジス1へを塗布し、光学露光を使い上
部ゲート電極に対応するパターンを前記のネガレジスト
のゲートフィンガー部の両側に形成した」一部電極を支
えるためのパターン上に形成するようにしたので、」二
部寸法は逆テーパ状に大きくゲート長にあたる下部寸法
は小さい断面T字型のレジストパターンを形成でき、ゲ
ートリセス形成後、ゲートメタル材料を蒸着し、リフト
オフを行なうことにより断面T字型の微細ゲートを再現
性よく、安価で高精度に形成できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図は本発明の実施例方法によって形成された半導体
装置の断面図を示す。図において、1は半絶縁性GaA
a基板(半導体基板)、2は活性層、3はソース電極、
4はドレイン電極、5はゲ−1−リセス、6はゲート電
極を示す。
電流は活性層3を図中左右の横方向に流れ、それを制御
するゲート電極5の活性層2と接している部分の長さ、
即ち、グー1〜長か小である方か特性の良い半導体か得
られる。
第2図は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示すプロセスフロー図であり、図において、1は半絶
縁性GaAa基板、2は活性層、5はゲートリセス、6
はゲート電極、7は電子ビーム用ネガレジスト、8はレ
ジスI・、9はゲート電極材料、10は下部開口、11
は」二部開口をそれぞれ示す。
また第3図は、電子ビーム露光を行うパターンの位置と
その照射量を示すグラフを示し、図中、12は電子ビー
ム露光部、グラフの縦軸は、照射量の強度、横軸は電子
ビーム用ネガレジスト7の位置をそれぞれ示す。
以下、その製造方法を第2図を用いて説明する。
まず、第2図(a)に示すように、半絶縁性GaAS基
板1の上に、エピタキシャル成長で活性層2を形成した
後、電子ビーム用ネガレジスl−7、例えば、5AL6
01ER7(シプレー、ファーイース)・銖)のレジス
)・の商品名)て膜厚を0.  ]〜0.3μm塗布形
成する。次に、電子ビーム用ネガレジスト7を電子ビー
ム露光で、第3図に示すグラフの照射ff1o+で、ゲ
ートフィンガー部の両側に幅L bを例えは1μmとし
、グー1〜長となる幅Laを例えば0.2μmとし、ゲ
ート長の幅たけ離れ」一部電極を支えるためのある幅を
もつ領域である電子ビーム露光部12を露光し、アルカ
リ現像液で現像し第2図(b)の状態を得る。その照射
量D1は例えば5〜20μC/cn?で行い、下部開口
10は0.2μmで形成する。
次に、第2図FC)に示すように、全面にレジスト8を
塗布形成する。この時のレジストはポジ型。
ネガ型のどちらでも良く、厚さ1μmで形成する。
次に」二部電極のパターンを前記レジストパターン上に
、例えば幅0.8μmとし光学露光で露光し現像して上
部開口11を形成し、第2図(d)の状態を得る。この
時、電子ビーム用ネガ型しジスI〜7はネガ化されてい
るため、現像によってほとんど溶解することはない。こ
のようにゲートフィンガー部は断面T字型のレジストパ
ターンが形成でき、ゲー)・パッド部は、レジスト8を
用いて形成できる。
次に、下部開010を通し、電子ビーム用ネガレジスト
7をマスクとし、ウェットエツチングでゲートリセス5
を形成し、全面にゲート金属材料9、例えばAj?、T
iおよびAuなどを蒸着し、第2図(e)の状態を得る
。そして第2図げ)のように、必要のないゲート金属相
料9.レジスト8.電子ビーム用ネガ型レジスI−7を
リフトオフ法で除去し、断面T字型微細ゲート電極を形
成する。
本発明により、従来の、電子ビーム用ポジ型レジストの
2層レジスト構造で形成した場合、0゜2μmのゲート
長を得るために照射量200〜300μC/crdで行
っていたのが、照射量5〜20μC/cnrて行えるた
め、従来の露光時間の1/2〜1/3で形成でき、量産
に有効である。なお、第2図ではソース、ドレイン電極
は省略した。
このように、本実施例によれば、ウェブI・エツチング
耐性に優れている電子ビーム用ネガ型レジストを塗布形
成し電子ビーム露光すべき面積を減らすため、ゲーI・
フィンガ一部の両側にゲート長の幅だけ離れ、上部電極
を支えるためのあらゆる幅をもつ領域たけ露光し、現像
し、次に全面にレジスト膜を塗布し、上部電極を支える
ためのある幅をもつ領域たけ露光し、現像し、次に全面
にレジスト膜を塗布し、」二部電極に対応する開口を前
記レジストパターン上に光学露光で形成するようにした
ので、電子ビーム露光の露光時間を短縮することかでき
、上部開口のレジスI・パターンを安定に逆テーパ状に
てき、リフトオフ法で安定的に断面T字型ゲートの微細
ゲートを有する半導体装置を製造することかてき、Ga
As  MESFET、GaAs低雑音HEMTなとの
製造に有効である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る半導体装置の製造方法に
よれば、電子ビーム用ネガ型レジストを塗布し、電子ビ
ーム露光を用いて、ゲートフィンガー部の両側にゲート
長の幅だけ離れ、上部電極を支えるためのある幅をもつ
領域を露光し、現像し、上部電極を支えるパターンと微
細なゲーI・どなる開口を形成し、次に全面にレジスト
膜を塗布し、光学露光により前記レジストパターン上に
上部電極の開口を形成するため、電子ビーム用ネガレジ
ストを用いることにより、電子ビーム露光時間か大幅に
短縮することができ、またウェットエツチング耐性も優
れているためゲートリセス形成か容易にできる。また上
部電極の開口を光学露光で形成するため、レジスト断面
形状を逆テーパー状にすることか容易であり、安定的に
量産性に優れた微細なゲートを低抵抗にすることかでき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による製造方法で形成される
GaAs  FETの断面図、第2図は本発明の一実施
例の工程図、第3図は電子ビーム露光を行うパターンの
位置と照射量との関係を示す図、第4図は従来の製造方
法を示す図である。 図において、Iは半絶縁性GaAs基板、2は活性層、
3はソース電極、4はドレイン電極、5はゲートリセス
、7は電子ビーム用ネガ型レジスト、8はレジスト、9
はゲート金属材料、1oは下部開口、11は上部開口、
12は電子ビーム露光部、21は半絶縁性GaAs基板
、22はノンドープGaAsバッファ層、23はn−G
aAs活性層、24は下層レジスト膜、25は上層レジ
スト膜、26はゲートパターン電子ビーム露光を示す線
、27は電子ビーム補助露光を示す線、28は上層レジ
スト膜の開口、29は下層レジスト膜の開口、30はゲ
ートリセス、31はゲートメタル材料、32はゲートで
ある。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に断面T字型の微細ゲートを有する
    半導体装置の製造方法において、ネガ型の電子ビーム用
    レジストを基板上に塗布形成する工程と、 ゲートフィンガー部の両側にゲート長に相当する幅だけ
    離れかつ上部電極を支えるための幅をもつ上記レジスト
    の領域を電子ビームにより露光する工程と、 電子ビーム露光により露光されていないレジストを現像
    し取り除く工程と、 全面にレジスト膜を形成し光学露光で前記レジストパタ
    ーン上に上部電極の開口を形成する工程と、 ゲートリセスを形成しゲート金属材料を蒸着しリフトオ
    フ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。
JP30470990A 1990-11-09 1990-11-09 半導体装置の製造方法 Pending JPH04177738A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5679497A (en) * 1995-03-24 1997-10-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Resist material and method for forming resist pattern
US6881688B2 (en) 2002-02-05 2005-04-19 Bernd E. Maile Method of fabricating a vertically profiled electrode and semiconductor device comprising such an electrode
JP2012094726A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタ及びその製造方法
CN102569046A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 中国科学院微电子研究所 在磷化铟衬底上制备t型栅的方法
CN105789295A (zh) * 2015-10-21 2016-07-20 西安电子科技大学 一种基于GaN异质结材料的Fin-HEMT器件及其制备方法

Cited By (6)

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