JPH05218095A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH05218095A JPH05218095A JP4297128A JP29712892A JPH05218095A JP H05218095 A JPH05218095 A JP H05218095A JP 4297128 A JP4297128 A JP 4297128A JP 29712892 A JP29712892 A JP 29712892A JP H05218095 A JPH05218095 A JP H05218095A
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- mask
- exposure
- forming
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 T字型ゲート電極を有する半導体素子の生産
性を向上する。
【構成】 レジスト52を介し下層マスク48をエッチ
ングし下層マスク48にゲート電極形成用窓48aを形
成する。次に下層マスク48上に他のレジスト54を形
成し、上述の露光マスクを用いてレジスト54を露光す
る。然る後レジスト54を現像しゲート電極形成用の他
の窓をレジスト54に形成する。共通の露光マスクを用
いてもレジスト54の露光量をレジスト52よりも少な
くすることにより、ゲート電極形成用の他の窓を窓48
aよりも幅広く形成できる。従ってEB直接描画法を用
いなくとも縮小投影露光法で露光量を制御することによ
りゲート電極形成用の幅狭な窓48aと幅広な他の窓と
を形成できる。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] To improve the productivity of semiconductor devices having T-shaped gate electrodes. A lower layer mask 48 is etched through a resist 52 to form a gate electrode forming window 48a in the lower layer mask 48. Next, another resist 54 is formed on the lower layer mask 48, and the resist 54 is exposed using the above-mentioned exposure mask. After that, the resist 54 is developed and another window for forming a gate electrode is formed in the resist 54. Even if the common exposure mask is used, the exposure amount of the resist 54 is made smaller than that of the resist 52, so that another window for forming the gate electrode is formed as the window 48.
It can be formed wider than a. Therefore, the narrow window 48a for forming the gate electrode and another wide window can be formed by controlling the exposure amount by the reduced projection exposure method without using the EB direct writing method.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は断面形状がT字形状の
電極を形成する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an electrode having a T-shaped cross section.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロ波回路に用いるMESFET、
HEMT等のFETでは、低雑音化のためにゲート長を
短縮することが望まれる。しかしゲート長の短縮に伴っ
てゲート抵抗が増大する。ゲート抵抗の増大は低雑音化
を妨げるものである。そこでゲート長の短縮とともにゲ
ート抵抗を低減できるT字型ゲート電極が提案されてい
る。T字型ゲート電極の形成方法として、例えば文献
1:電子情報通信学会技術報告ED90−92、pp3
7〜43に開示されている方法がある。2. Description of the Related Art MESFETs used in microwave circuits,
In FETs such as HEMTs, it is desired to shorten the gate length in order to reduce noise. However, the gate resistance increases as the gate length decreases. An increase in gate resistance hinders noise reduction. Therefore, a T-shaped gate electrode that can reduce the gate resistance as well as the gate length has been proposed. As a method of forming the T-shaped gate electrode, for example, Document 1: Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers ED90-92, pp3
7-43.
【0003】図10(A)〜(B)及び図11(A)〜
(B)は上記文献に開示されている従来のT字型電極の
形成工程の説明に供する断面図である。FIG. 10 (A)-(B) and FIG. 11 (A)-
FIG. 3B is a cross-sectional view for explaining a conventional process for forming a T-shaped electrode disclosed in the above document.
【0004】従来の形成方法にあっては、まず、図10
(A)にも示すように、GaAs基板10上に、低感度
で高分解能な下層レジスト12と高感度な上層レジスト
14とを順次に積層する。In the conventional forming method, first, as shown in FIG.
As shown in (A), a low-sensitivity and high-resolution lower-layer resist 12 and a high-sensitivity upper-layer resist 14 are sequentially laminated on the GaAs substrate 10.
【0005】次に図10(B)にも示すように、電子ビ
ーム直接描画装置を用いて、上層レジスト14及び下層
レジスト12を露光し、然る後、上層レジスト14及び
下層レジスト12を現像し、これらレジスト14及び1
2にGaAs基板10を露出する窓16を形成する。同
じ露光量で上層レジスト14及び下層レジスト12を露
光しても、上層レジスト14は下層レジスト12よりも
現像液に解ける部分が多くなるので、断面T字形状の窓
16を形成出来る。Next, as shown in FIG. 10B, the upper layer resist 14 and the lower layer resist 12 are exposed using an electron beam direct writing apparatus, and then the upper layer resist 14 and the lower layer resist 12 are developed. , These resists 14 and 1
2, a window 16 exposing the GaAs substrate 10 is formed. Even if the upper layer resist 14 and the lower layer resist 12 are exposed with the same amount of exposure, the upper layer resist 14 has a larger portion that is soluble in the developing solution than the lower layer resist 12, so that the window 16 having a T-shaped cross section can be formed.
【0006】次に図11(A)にも示すように、ゲート
電極形成用の材料層18を窓16を介し露出する基板1
0面及び下層レジスト12上に積層させる。Next, as shown in FIG. 11A, the substrate 1 in which the material layer 18 for forming the gate electrode is exposed through the window 16
It is laminated on the 0 surface and the lower layer resist 12.
【0007】次に図11(B)にも示すように、下層レ
ジスト12及び上層レジスト14を除去し、断面形状が
T字形状のゲート電極20を得る。ゲート電極20基部
の幅を狭くすることによってゲート長を実効的に短縮す
ることができ、またゲート電極20頭部の幅を広くする
ことによってゲート電極20の抵抗を低減することがで
きる。Next, as shown in FIG. 11B, the lower layer resist 12 and the upper layer resist 14 are removed to obtain a gate electrode 20 having a T-shaped cross section. The gate length can be effectively shortened by narrowing the width of the base of the gate electrode 20, and the resistance of the gate electrode 20 can be reduced by widening the width of the head of the gate electrode 20.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら電子ビー
ム直接描画装置を用いてレジストを露光する場合、電子
ビームでゲート電極形状を描くようにレジストを露光す
るので、描画に時間がかかり、このため生産性が低くな
る。However, when the resist is exposed by using the electron beam direct writing apparatus, the resist is exposed so that the gate electrode shape is drawn by the electron beam, so that the writing takes time, and therefore the productivity is improved. Will be lower.
【0009】この発明の目的は、上述した従来の問題点
を解決するため、投影露光法によりT字型の電極特にゲ
ート電極を形成できるようにした半導体装置の製造方法
に関する。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a T-shaped electrode, particularly a gate electrode, by a projection exposure method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の半導体装置の製造方法は、基材上に電極
形成用の下層マスクを形成する工程と、下層マスク上に
ネガ型の第一レジストを塗布する工程と、位相シフタを
備える露光用マスクを用いて第一レジストを露光し、位
相シフタのエッジに対応する細線状の第一未露光部分を
第一レジストに形成する工程と、第一レジストを現像し
て第一未露光部分を除去し、第一レジストパターンを形
成する工程と、下層マスクを第一レジストパターンを介
してエッチングし、下層マスクに基材を露出する細線状
の窓を形成する工程と、第一レジストパターンを除去
し、窓を形成した下層マスク上にネガ型の第二レジスト
を塗布する工程と、露光用マスク用い第一レジストの露
光量よりも少ない露光量で第二レジストを露光し、窓上
に配置され窓よりも広い細線状の第二未露光部分を第二
レジストに形成する工程と、第二レジストを現像して第
二未露光部分を除去し、電極形成用の上層マスクとして
の第二レジストパターンを形成する工程と、下層及び上
層マスクを介して基材上に電極材料を積層した後、これ
ら下層及び上層マスクを除去する工程とを含むことを特
徴とする。To achieve this object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a lower layer mask for forming an electrode on a base material, and a negative type mask on the lower layer mask. A step of applying a first resist, a step of exposing the first resist using an exposure mask having a phase shifter, and forming a fine line-shaped first unexposed portion corresponding to the edge of the phase shifter on the first resist , A step of developing the first resist to remove the first unexposed portion and forming a first resist pattern, and etching the lower layer mask through the first resist pattern to expose the base material to the lower layer mask. The step of forming the window, the step of removing the first resist pattern, the step of applying the negative second resist on the lower layer mask having the window formed thereon, and the exposure amount less than the exposure amount of the first resist using the exposure mask. Exposing the second resist in an amount, and forming a second unexposed portion of a fine line which is arranged on the window and wider than the window, and developing the second resist to remove the second unexposed portion. Then, a step of forming a second resist pattern as an upper layer mask for electrode formation, and a step of laminating an electrode material on the base material through the lower layer and the upper layer mask and then removing the lower layer and the upper layer mask It is characterized by
【0011】[0011]
【作用】このような製造方法によれば、露光用マスクの
位相シフタは光の位相をほぼ180°ずらし、従って露
光用マスクを位相シフタを介し透過した光の位相と露光
用マスクを位相シフタを介さないで透過した光の位相と
は、ほぼ180°ずれる。この露光用マスクを用いて投
影露光法によりネガ型レジストを露光すると、ネガ型レ
ジストの位相シフタエッジに対応する部分(以下、エッ
ジ対応部分と称す)に照射される光の強度は、光の干渉
により弱くなる。According to such a manufacturing method, the phase shifter of the exposure mask shifts the phase of light by approximately 180 °, so that the phase of light transmitted through the exposure mask and the phase shifter of the exposure mask are changed. The phase of light transmitted without passing through is shifted by about 180 °. When a negative resist is exposed by a projection exposure method using this exposure mask, the intensity of the light irradiated to the portion corresponding to the phase shifter edge of the negative resist (hereinafter referred to as the edge corresponding portion) depends on the light interference. become weak.
【0012】従ってエッジ対応部分を現像液に溶解する
性質が失われない程度に露光できるので、エッジ対応部
分に実質的に露光されていない未露光部分を形成でき
る。しかもこのエッジ対応部分に非常に幅狭い細線状の
未露光部分を形成できる。数値をこれに限定するもので
はないが例えば0.25μm以下の幅の未露光部分を形
成することが可能である。そしてエッジ対応部分に形成
される未露光部分の幅(或は面積)は露光量によって制
御できる。露光量を増加させると未露光部分の幅は減少
し、また露光量を減少させると未露光部分の幅は増加す
る。従って第一及び第二レジストの露光に共通の露光用
マスクを用いても、露光量を制御することによって、第
一レジストの未露光部分よりも広い幅を有する未露光部
分を第二レジストに形成できる。Therefore, the edge-corresponding portion can be exposed to the extent that the property of dissolving it in the developing solution is not lost, so that an unexposed portion that is not substantially exposed can be formed in the edge-corresponding portion. Moreover, a very narrow thin line-shaped unexposed portion can be formed at this edge-corresponding portion. Although the numerical value is not limited to this, it is possible to form an unexposed portion having a width of 0.25 μm or less, for example. The width (or area) of the unexposed portion formed in the edge corresponding portion can be controlled by the exposure amount. The width of the unexposed portion decreases as the exposure amount increases, and the width of the unexposed portion increases as the exposure amount decreases. Therefore, even if a common exposure mask is used for exposing the first and second resists, an unexposed portion having a wider width than the unexposed portion of the first resist is formed in the second resist by controlling the exposure amount. it can.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例につ
き一例を挙げて説明する。この実施例では、一例として
T字型のゲート電極とゲート電極パッドとを並行して形
成する例につき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an example in which a T-shaped gate electrode and a gate electrode pad are formed in parallel will be described as an example.
【0014】この実施例では、T字型のゲート電極の平
面形状を所望の電極パタン形状に形成するため、位相シ
フタを備える露光用マスク(以下、露光用第一マスクと
称す)に加え、位相シフタのエッジの電極パタン部分と
対応する位置に遮光部を備え位相シフタのエッジの非電
極パタン部分と対応する位置に光透過部を備える他の露
光用マスク(以下、露光用第二マスクと称す)を用い
る。In this embodiment, in order to form the planar shape of the T-shaped gate electrode into a desired electrode pattern shape, in addition to the exposure mask having a phase shifter (hereinafter referred to as the first exposure mask), the phase Another exposure mask (hereinafter referred to as the second exposure mask) that includes a light-shielding portion at a position corresponding to the electrode pattern portion at the edge of the shifter and a light-transmitting portion at a position corresponding to the non-electrode pattern portion at the edge of the phase shifter. ) Is used.
【0015】図1(A)はこの実施例で用いる露光用第
一マスクの構成を概略的に示す平面図、及び図1(B)
は図1(A)のIB−IB線に沿って取った断面図であ
る。この実施例の露光用第一マスク22は、図1にも示
すように、ゲート電極パッドを形成するのに用いる第一
遮光部24とT字型のゲート電極を形成するのに用いる
位相シフタ26とを第一の透光性基板の透光部28に設
けて成り、位相シフタ28のエッジ26aを第一遮光部
24から透光部28の第一遮光部24を設けていない領
域まで延在させて配置する。FIG. 1A is a plan view schematically showing the structure of the first exposure mask used in this embodiment, and FIG. 1B.
2 is a cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. As shown in FIG. 1, the first exposure mask 22 of this embodiment has a first light shielding portion 24 used to form a gate electrode pad and a phase shifter 26 used to form a T-shaped gate electrode. Are provided in the light transmitting portion 28 of the first light transmitting substrate, and the edge 26a of the phase shifter 28 extends from the first light shielding portion 24 to a region of the light transmitting portion 28 where the first light shielding portion 24 is not provided. Let me place it.
【0016】第一遮光部24の平面形状は矩形状であ
る。この遮光部24のY方向に延在する第一の辺の長さ
をW1 としまた第一の辺と直交してX方向に延在する第
二の辺の長さを例えばW2 +2WX としてある。W1 は
ゲート電極パッドのX方向に延在する辺の設計上の実寸
に投影露光装置の縮小比tの逆数を乗じた値、及びW2
はゲート電極パッドのY方向に延在する辺の設計上の実
寸に投影露光装置の縮小比tの逆数を乗じた値を示す。The planar shape of the first light shielding portion 24 is rectangular. The length of the first side of the light shielding portion 24 extending in the Y direction is W1, and the length of the second side orthogonal to the first side and extending in the X direction is, for example, W2 + 2WX. W1 is a value obtained by multiplying the design size of the side extending in the X direction of the gate electrode pad by the reciprocal of the reduction ratio t of the projection exposure apparatus, and W2
Indicates a value obtained by multiplying the designed actual size of the side extending in the Y direction of the gate electrode pad by the reciprocal of the reduction ratio t of the projection exposure apparatus.
【0017】またWX は露光用第一マスク22と後述す
る露光用第二マスク30との間のX方向における位置ず
れ予想量であり、図1(A)のX方向において、第一遮
光部24の左端位置を、露光用第一マスク22上でのゲ
ート電極パッド左端に対応する位置からWX だけ離間さ
せた位置とし、さらに図1のX方向において、第一遮光
部24の右端位置を、露光用第一マスク22上でのゲー
ト電極パッド右端に対応する位置からWX だけ離間させ
た位置としている。Further, WX is an estimated amount of positional deviation in the X direction between the first exposure mask 22 and the second exposure mask 30 which will be described later. In the X direction of FIG. Is set at a position separated by WX from the position corresponding to the left end of the gate electrode pad on the first exposure mask 22, and the right end position of the first light shielding portion 24 is exposed in the X direction of FIG. The position is separated from the position corresponding to the right end of the gate electrode pad on the first mask 22 by WX.
【0018】図2(A)はこの実施例で用いる露光用第
二マスクの構成を概略的に示す平面図、及び図2(B)
は図2(A)のIIB−IIB線に沿って取った断面図
である。この実施例の露光用第二マスク30は、図2に
も示すように、ゲート電極パッドを形成するのに用いる
第二遮光部32とT字型のゲート電極を形成するのに用
いる第三遮光部34とを第二透光性基板の透光部36に
設けて成る。第二遮光部32を露光用第一マスク22の
第一遮光部24と相対応する位置に配置し、さらに第三
遮光部34を露光用第一マスク22のエッジ26aのゲ
ート電極パタン部分と相対応させて配置し、これら遮光
部32及び34を結合させて設ける。そして露光用第一
マスク22のエッジ26aの非ゲート電極パタン部分と
対応する位置には、第二遮光部32及び第三遮光部34
を設けていない透光部36のみの領域を設ける。FIG. 2A is a plan view schematically showing the structure of the second exposure mask used in this embodiment, and FIG. 2B.
FIG. 3 is a sectional view taken along line IIB-IIB in FIG. As shown in FIG. 2, the second mask 30 for exposure of this embodiment has a second light-shielding portion 32 used for forming a gate electrode pad and a third light-shielding portion used for forming a T-shaped gate electrode. And the portion 34 are provided on the light transmitting portion 36 of the second light transmitting substrate. The second light-shielding portion 32 is arranged at a position corresponding to the first light-shielding portion 24 of the first exposure mask 22, and the third light-shielding portion 34 is aligned with the gate electrode pattern portion of the edge 26a of the first exposure mask 22. They are arranged corresponding to each other, and the light shielding parts 32 and 34 are combined and provided. The second light-shielding portion 32 and the third light-shielding portion 34 are provided at positions corresponding to the non-gate electrode pattern portion of the edge 26a of the first exposure mask 22.
A region of only the light transmitting portion 36 where no is provided is provided.
【0019】第二遮光部32の平面形状は矩形状であ
る。この遮光部32のX方向に延在する第二の辺の長さ
をW2 とし、また第二の辺と直交してY方向に延在する
第一の辺の長さをW1 +2WY としてある。WY は露光
用第一マスク22と露光用第二マスク30との間のY方
向における位置ずれ予想量であり、図2(A)のY方向
において、第二遮光部32の上端位置を、露光用第二マ
スク30上でのゲート電極パッド上端に対応する位置か
らWY だけ離間させた位置とし、さらに図2(A)のY
方向において、第二遮光部32の下端位置を、露光用第
二マスク30上でのゲート電極パッド下端に対応する位
置からWY だけ離間させた位置としている。The planar shape of the second light shielding portion 32 is rectangular. The length of the second side of the light shielding portion 32 extending in the X direction is W2, and the length of the first side orthogonal to the second side and extending in the Y direction is W1 + 2WY. WY is a predicted amount of positional deviation in the Y direction between the first exposure mask 22 and the second exposure mask 30, and the upper end position of the second light shielding portion 32 is exposed in the Y direction of FIG. The position on the second mask 30 for use, which is separated from the position corresponding to the upper end of the gate electrode pad by WY, and further, Y in FIG.
In the direction, the lower end position of the second light shielding portion 32 is a position separated by WY from the position corresponding to the lower end of the gate electrode pad on the second exposure mask 30.
【0020】次に、上述した露光用第一マスク22及び
第二マスク30を用いた2度の露光により、レジストに
形成される未露光部分(潜像)につき説明する。Next, an unexposed portion (latent image) formed on the resist by two exposures using the above-described first exposure mask 22 and second exposure mask 30 will be described.
【0021】レジストを露光用第一マスク22を用いて
露光し(第1回目の露光)、次いで露光用第二マスク3
0を用いて露光する(第2回目の露光)場合を考える。
図3(A)及び(B)は第1回目及び第2回目の露光に
より形成されるレジストの未露光部分の様子を示す平面
図である。The resist is exposed using the first exposure mask 22 (first exposure), and then the second exposure mask 3 is used.
Consider a case where 0 is used for exposure (second exposure).
FIGS. 3A and 3B are plan views showing the state of the unexposed portion of the resist formed by the first and second exposures.
【0022】図3(A)にも示すように、第1回目の露
光では、レジスト38の第一遮光部24対応部分にパッ
ド形成用の未露光部分40が、またレジスト38の位相
シフタ26エッジ対応部分にゲート電極形成用の未露光
部分42が形成される。As shown in FIG. 3A, in the first exposure, an unexposed portion 40 for pad formation is formed in the portion of the resist 38 corresponding to the first light shielding portion 24, and an edge of the phase shifter 26 of the resist 38. An unexposed portion 42 for forming a gate electrode is formed on the corresponding portion.
【0023】そして第1回目の露光ののち露光用第二マ
スク30のマスク合わせを行って、第2回目の露光を行
う。この際、図3(A)にも示すように、露光用第二マ
スク30の第二遮光部32の左辺が露光用第一マスク2
2の第一遮光部24の左辺と重なるようにX方向に位置
ずれした状態でマスク合わせが行われたものとする。こ
の場合に、露光用第二マスク30の第二遮光部32及び
第三遮光部34によってレジスト38上に形成される光
の遮光領域を、図3(A)中、符号44に付して示す。
この場合でも、露光用第二マスク30が備える第二遮光
部32及び第三遮光部34のX方向における幅はマスク
合わせにおける位置ずれ予想量を考慮してあるので、図
3(B)にも示すように、第2回目の露光において、ゲ
ート電極形成用の未露光部分42のうちゲート電極パタ
ン部分を露光しないようにしながら非ゲート電極パタン
部分を露光できる。しかもパッド形成用の未露光部分の
X及びY方向における辺の長さを所定の設計寸法W1 ×
t及びW2 ×tとすることができる。露光用第二マスク
30及び露光用第一マスク22の順にこれらマスクを用
いて、2度の露光を行っても、図3(B)に示すと同様
のパターン形状を有する未露光部分40及び42を形成
できる。この実施例では、露光用第一マスク22及び露
光用第二マスク30を用いた2度の露光により、例えば
図3(B)に示す未露光部分40及び42と等価な平面
形状を有するゲート電極パッド及びゲート電極を形成す
る。After the first exposure, the second exposure mask 30 is aligned and the second exposure is performed. At this time, as shown in FIG. 3A, the left side of the second light shielding portion 32 of the second exposure mask 30 is the first exposure mask 2
It is assumed that the mask alignment is performed in a state of being displaced in the X direction so as to overlap with the left side of the second light-shielding portion 24. In this case, a light shielding region formed on the resist 38 by the second light shielding portion 32 and the third light shielding portion 34 of the second exposure mask 30 is indicated by reference numeral 44 in FIG. 3A. ..
Even in this case, the widths of the second light-shielding portion 32 and the third light-shielding portion 34 included in the second exposure mask 30 in the X-direction take into account the amount of misregistration expected during mask alignment. As shown, in the second exposure, the non-gate electrode pattern portion can be exposed while the gate electrode pattern portion of the unexposed portion 42 for forming the gate electrode is not exposed. Moreover, the length of the side of the unexposed portion for forming the pad in the X and Y directions is set to a predetermined design dimension W1 x
t and W2 xt. Even if two exposures are performed using the second exposure mask 30 and the first exposure mask 22 in this order, the unexposed portions 40 and 42 having the same pattern shape as shown in FIG. 3B. Can be formed. In this embodiment, the gate electrode having a planar shape equivalent to, for example, the unexposed portions 40 and 42 shown in FIG. 3B is obtained by performing two exposures using the first exposure mask 22 and the second exposure mask 30. A pad and a gate electrode are formed.
【0024】ここでは露光用第一マスク22及び露光用
第二マスク30のマスク合わせでこれらマスクの位置が
X方向にずれた場合の例を図3に示して説明したのみで
あるが、これらマスクの位置がX及び又はY方向に位置
ずれしても図3(B)に示す未露光部分40と面積及び
形状が等しいパッド形成用の未露光部分を形成すること
ができる。Here, only an example in which the positions of the first exposure mask 22 and the second exposure mask 30 are displaced in the X direction by the mask alignment of the exposure first mask 22 and the exposure second mask 30 has been described and shown. Even if the position of is shifted in the X and / or Y direction, it is possible to form an unexposed portion for pad formation having the same area and shape as the unexposed portion 40 shown in FIG.
【0025】次に上述した露光用第一マスク22及び露
光用第二マスク30を用いてT字型のゲート電極とゲー
ト電極パッドとを形成する工程につき説明する。図4〜
図6はこの実施例の説明図であり、T字型のゲート電極
の形成に着目して示す工程図である。これら図は、図3
(A)のIII−III線に沿って取った断面に対応す
る断面を示す。Next, a process of forming a T-shaped gate electrode and a gate electrode pad using the above-described first exposure mask 22 and second exposure mask 30 will be described. Figure 4-
FIG. 6 is an explanatory view of this embodiment, and is a process drawing showing the formation of the T-shaped gate electrode. These figures are shown in FIG.
The cross section corresponding to the cross section taken along the III-III line of (A) is shown.
【0026】まず、図4(A)にも示すように、T字型
の電極を形成すべき基材46を用意する。この実施例で
は、T字型電極としてゲート電極を形成するので基材4
6は電界効果トランジスタの能動層(図示せず)を備え
る。さらに基材46は、図示せずも、電界効果トランジ
スタの素子間分離に供するフィールド酸化膜と能動層上
に設けたソース電極(オーミック電極)及びドレイン電
極(オーミック電極)とを備える。First, as shown in FIG. 4A, a base material 46 on which a T-shaped electrode is to be formed is prepared. In this embodiment, since the gate electrode is formed as the T-shaped electrode, the substrate 4
6 includes an active layer (not shown) of a field effect transistor. Further, although not shown, the base material 46 includes a field oxide film used for element isolation of the field effect transistor, and a source electrode (ohmic electrode) and a drain electrode (ohmic electrode) provided on the active layer.
【0027】次に図4(B)にも示すように、基材46
上に電極形成用の下層マスク48を形成する。この実施
例では下層マスク48を膜厚1000Å(オングストロ
ーム)程度のSiN膜とする。例えばPCVD(pla
sma chemicalvapor deposit
ion)法により、SiN膜を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, the base material 46
A lower layer mask 48 for forming electrodes is formed thereon. In this embodiment, the lower mask 48 is a SiN film having a film thickness of about 1000 Å (angstrom). For example, PCVD (pla
sma chemical vapor deposit
ion) method to form a SiN film.
【0028】基材及び又は電極を実質的に損傷しないよ
うに下層マスク48をエッチング除去できるのであれ
ば、下層マスク48をSiN膜以外のものとしてもよ
い。例えば、下層マスク48として、SiO2 膜、Si
ON膜及びそのほかの無機絶縁膜や、ネガ型レジストと
混和せず従ってネガ型レジストを変質させないレジス
ト、ポリイミド及びそのほかの有機絶縁膜や、ポリシリ
コン膜及びそのほかの導電性膜であってもよい。The lower layer mask 48 may be other than the SiN film as long as the lower layer mask 48 can be removed by etching so as not to substantially damage the base material and / or the electrodes. For example, as the lower layer mask 48, a SiO 2 film, Si
It may be an ON film and other inorganic insulating films, a resist that is immiscible with the negative resist and thus does not deteriorate the negative resist, polyimide and other organic insulating films, a polysilicon film and other conductive films.
【0029】次に図4(C)にも示すように、下層マス
ク48上にネガ型の第一レジスト50を塗布する。この
実施例では、ネガ型の第一レジスト50としてFSMR
(冨士薬品工業(株)社製)を用い、第一レジスト50
を膜厚0.7μm程度に塗布する。Next, as shown in FIG. 4C, a negative first resist 50 is applied on the lower layer mask 48. In this embodiment, FSMR is used as the negative first resist 50.
(Manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd.) using the first resist 50
Is applied to a film thickness of about 0.7 μm.
【0030】次に図4(D)にも示すように、位相シフ
タ26を備える露光用第一マスク22を用いて第一レジ
スト50を露光し、位相シフタ26のエッジ26aに対
応する細線状の第一未露光部分50bを第一レジスト5
0に形成する。この実施例では、ステッパとしてi線投
影露光装置RA101VLII((株)日立製作所製)
を用い、第一レジスト50の露光量を250mJ・cm
-2程度とする。Next, as shown also in FIG. 4D, the first resist 50 is exposed by using the first exposure mask 22 having the phase shifter 26, and a fine line shape corresponding to the edge 26a of the phase shifter 26 is exposed. The first unexposed portion 50b is applied to the first resist 5
Form 0. In this embodiment, an i-ray projection exposure apparatus RA101VLII (manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as a stepper.
And the exposure amount of the first resist 50 is 250 mJ · cm.
-2 .
【0031】第一レジスト50には、例えば図3(A)
に示す未露光部分40及び42と同様にして、パッド形
成用の未露光部分(図示せず)及びゲート電極形成用の
未露光部分50bが形成される。また例えば位相シフタ
26の膜厚を制御することにより、露光用第一マスク2
2を位相シフタ26を介し透過する露光光の位相と露光
用第一マスク22を位相シフタ26を介さずに透過する
露光光の位相とを180°ずらせる。この結果、第一レ
ジスト50の位相シフタ26エッジ対応部分の露光量
は、このエッジ対応部分の現像液に対する溶解特性を変
化させない程度に減じられ、従って実質的に露光されて
いない細線状の未露光部分50bをこのエッジ対応部分
に形成できる。The first resist 50 has, for example, FIG.
Similarly to the unexposed portions 40 and 42 shown in FIG. 3, an unexposed portion (not shown) for forming a pad and an unexposed portion 50b for forming a gate electrode are formed. Further, for example, by controlling the film thickness of the phase shifter 26, the exposure first mask 2
The phase of the exposure light passing through 2 through the phase shifter 26 and the phase of the exposure light passing through the first exposure mask 22 without passing through the phase shifter 26 are shifted by 180 °. As a result, the exposure amount of the portion corresponding to the edge of the phase shifter 26 of the first resist 50 is reduced to such an extent that the dissolution characteristic of the edge corresponding portion with respect to the developing solution is not changed. The portion 50b can be formed at this edge corresponding portion.
【0032】次いでこの実施例では、露光用第二マスク
30を用いて第一レジスト50を露光し、第一レジスト
50に所定のパタン形状を有するパッド形成用の未露光
部分(図示せず)及びゲート電極形成用の未露光部分5
0bを形成する。この実施例では、例えば図3(B)に
示す未露光部分40及び42と同様にして、第一レジス
ト50に、所定形状を有するパッド形成用の未露光部分
と所定形状を有するゲート電極形成用の未露光部分50
bとを形成する。Next, in this embodiment, the first resist 50 is exposed by using the second exposure mask 30, and an unexposed portion (not shown) for forming a pad having a predetermined pattern is formed on the first resist 50. Unexposed part 5 for gate electrode formation
0b is formed. In this embodiment, for example, similarly to the unexposed portions 40 and 42 shown in FIG. 3B, the first resist 50 has an unexposed portion for forming a pad having a predetermined shape and a gate electrode for forming a predetermined shape. Unexposed part 50
and b.
【0033】次に図5(A)にも示すように、第一レジ
スト50を現像して未露光部分50bを除去し、第一レ
ジストパターン52を形成する。この実施例では、第一
レジスト50を現像してパッド形成用の未露光部分及び
ゲート電極形成用の未露光部分50bを除去し、第一レ
ジスト50にパッド形成用の窓(図示せず)及びゲート
電極形成用の窓52aを形成し、これら窓を有する第一
レジストパターン52を得る。第一レジストパターン5
2のパッド形成用及びゲート電極形成用の窓を介し下層
マスク48を部分的に露出する。Next, as shown in FIG. 5A, the first resist 50 is developed to remove the unexposed portion 50b, and a first resist pattern 52 is formed. In this embodiment, the first resist 50 is developed to remove the unexposed portion for pad formation and the unexposed portion 50b for gate electrode formation, and the first resist 50 has a pad formation window (not shown) and A window 52a for forming a gate electrode is formed, and a first resist pattern 52 having these windows is obtained. First resist pattern 5
The lower layer mask 48 is partially exposed through the windows for pad formation and gate electrode formation.
【0034】露光用第一マスク22を用いて第一レジス
ト50を露光する際の露光量を250mJ・cm-2程度
とした場合、窓52aのゲート電極長さ方向における開
口長H1を0.15μm程度とすることができる。ここ
では、ゲート電極長さ方向は位相シフタ26のエッジと
直交する方向とした。When the exposure amount when exposing the first resist 50 using the first exposure mask 22 is about 250 mJ · cm −2 , the opening length H1 of the window 52a in the gate electrode length direction is 0.15 μm. It can be a degree. Here, the gate electrode length direction is a direction orthogonal to the edge of the phase shifter 26.
【0035】次に図5(B)にも示すように、下層マス
ク48を第一レジストパターン52を介してエッチング
し、下層マスク48に基材46を露出する細線状の窓4
8aを形成する。この実施例では、下層マスク48を異
方性エッチング例えば反応性イオンエッチングによりエ
ッチングし、下層マスク48に、パッド形成用の窓(図
示せず)及びゲート電極形成用の窓48aを形成する。Next, as shown in FIG. 5B, the lower layer mask 48 is etched through the first resist pattern 52 to expose the base material 46 to the lower layer mask 48 in the fine line window 4.
8a is formed. In this embodiment, the lower layer mask 48 is etched by anisotropic etching such as reactive ion etching to form a window (not shown) for forming a pad and a window 48a for forming a gate electrode in the lower layer mask 48.
【0036】次に図5(C)にも示すように、第一レジ
ストパターン52を除去し、窓48aを形成した下層マ
スク48上にネガ型の第二レジスト54を塗布する。こ
の実施例では、ネガ型の第二レジスト54としてFSM
R(冨士薬品工業(株)社製)を用い、第二レジスト5
4を膜厚0.7μm程度に塗布する。Next, as shown in FIG. 5C, the first resist pattern 52 is removed, and a negative second resist 54 is applied on the lower layer mask 48 having the window 48a. In this embodiment, FSM is used as the negative second resist 54.
Second resist 5 using R (manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd.)
4 is applied to a film thickness of about 0.7 μm.
【0037】次に図5(D)にも示すように、露光用第
一マスク22を用い第一レジスト50の露光量よりも少
ない露光量で第二レジスト54を露光し、下層マスクの
窓48a上に配置されこの窓48aよりも広い細線状の
第二未露光部分54bを第二レジスト54に形成する。
この実施例では、第一レジスト50の露光に用いたステ
ッパを用い、第一レジスト50の露光量よりも少ない露
光量例えば100mJ・cm-2程度で、第二レジスト5
4を露光し、第二レジスト54に、パッド形成用の未露
光部分(図示せず)及びゲート電極形成用の未露光部分
54bを形成する。これら第二レジスト54のパッド形
成用の未露光部分及びゲート電極形成用の未露光部分5
4bを、平面的に見て、下層マスク48のパッド形成用
の窓及びゲート電極形成用の窓48aと重なり合うよう
に形成する。第二レジスト54の露光量を第一レジスト
50の露光量よりも少なくした場合、第二レジスト54
及び第一レジスト50の第一遮光部24に対応するパッ
ド形成用の未露光部分の平面形状はほぼ等しくなるが、
第二レジスト54及び第一レジスト50の位相シフタ2
6に対応するゲート電極形成用の未露光部分の平面形状
は第二レジスト54のほうがより広くなる。Next, as shown in FIG. 5D, the second resist 54 is exposed by using the exposure first mask 22 with an exposure amount smaller than that of the first resist 50, and the lower mask window 48a is exposed. A second unexposed portion 54b, which is arranged above and has a width wider than the window 48a, is formed on the second resist 54.
In this embodiment, the stepper used for exposing the first resist 50 is used, and the second resist 5 is exposed at an exposure amount smaller than that of the first resist 50, for example, about 100 mJ · cm −2.
4 is exposed to form an unexposed portion (not shown) for forming a pad and an unexposed portion 54b for forming a gate electrode on the second resist 54. Unexposed portions of the second resist 54 for pad formation and unexposed portions 5 for gate electrode formation
4b is formed so as to overlap the window for pad formation of the lower layer mask 48 and the window 48a for gate electrode formation when seen in a plan view. When the exposure amount of the second resist 54 is smaller than that of the first resist 50, the second resist 54
And the planar shape of the unexposed portion for pad formation corresponding to the first light shielding portion 24 of the first resist 50 is almost the same,
Phase shifter 2 of second resist 54 and first resist 50
The planar shape of the unexposed portion for forming the gate electrode corresponding to 6 is wider in the second resist 54.
【0038】従ってこの場合、現像によりゲート電極形
成用の未露光部分54bが除去されて第二レジスト54
に形成される窓の、ゲート電極長さ方向における開口長
H2は、第一レジスト50に形成されるゲート電極形成
用の窓52aの開口長H1よりも広くなる。第二レジス
ト54の露光量を100mJ・cm-2程度とした場合に
は、第二レジスト54の開口長H2を0.35μm程度
とすることができる。この点につき図7を参照し、説明
する。Therefore, in this case, the unexposed portion 54b for forming the gate electrode is removed by the development, and the second resist 54 is formed.
The opening length H2 of the window formed in the first electrode 50 in the gate electrode length direction is larger than the opening length H1 of the gate electrode forming window 52a formed in the first resist 50. When the exposure amount of the second resist 54 is about 100 mJ · cm −2 , the opening length H2 of the second resist 54 can be about 0.35 μm. This point will be described with reference to FIG. 7.
【0039】図7は位相シフタを備える露光用第一マス
クを用いてレジストを露光した場合において、レジスト
の露光量(ドーズ量)とレジストの位相シフタエッジ対
応部分に形成される窓の幅との関係を示す図である。図
7の縦軸に位相シフタエッジ対応部分の窓の、位相シフ
タエッジに直交する方向(この実施例ではゲート電極長
さ方向)における開口長H2(μm)を取り、及び横軸
にレジストの露光量(mJ・cm-2)を取って示した。
尚、これら未露光部分の幅及び露光量の関係の詳細につ
いては文献:1990 IEDM Technical
Digestp33.3.1〜33.3.4を参照さ
れたい。FIG. 7 shows the relationship between the exposure amount (dose amount) of the resist and the width of the window formed in the portion corresponding to the phase shifter edge of the resist when the resist is exposed using the first exposure mask having the phase shifter. FIG. The vertical axis of FIG. 7 represents the opening length H2 (μm) of the window corresponding to the phase shifter edge in the direction orthogonal to the phase shifter edge (gate electrode length direction in this embodiment), and the horizontal axis represents the resist exposure amount ( mJ · cm −2 ).
For the details of the relationship between the width of these unexposed portions and the amount of exposure, refer to: 1990 IEDM Technical.
See Digest tp 33.3.1-33.3.4.
【0040】図7からも理解できるように、露光用第一
マスク22を用いてレジストを露光した場合、現像によ
り位相シフタエッジ対応部分に形成れるレジストの窓の
開口長H2は、このレジストの露光量の減少と共に増加
する。As can be understood from FIG. 7, when the resist is exposed using the first exposure mask 22, the opening length H2 of the window of the resist formed in the portion corresponding to the phase shifter edge by development is the exposure amount of this resist. Increases with decreasing.
【0041】従って共通の露光用第一マスク22を用い
て第一レジスト50及び第二レジスト54を露光して
も、第二レジスト54の露光量を第一レジスト50の露
光量よりも少なくすることにより第二レジスト54の開
口長H2を第一レジスト50の開口長H1よりも広くす
ることができる。下層マスク48のゲート電極形成用窓
の、ゲート電極長さ方向における開口長H3は開口長H
1と等しいので、第二レジスト54の開口長H2は下層
マスク48の開口長H3よりも広くなる。Therefore, even if the first resist 50 and the second resist 54 are exposed by using the common first exposure mask 22, the exposure amount of the second resist 54 should be smaller than that of the first resist 50. Thus, the opening length H2 of the second resist 54 can be made wider than the opening length H1 of the first resist 50. The opening length H3 in the gate electrode length direction of the gate electrode forming window of the lower mask 48 is the opening length H.
Since it is equal to 1, the opening length H2 of the second resist 54 is wider than the opening length H3 of the lower layer mask 48.
【0042】次いでこの実施例では、露光用第二マスク
30を用いて第二レジスト54を露光し、第二レジスト
54に所定のパタン形状を有するパッド形成用の未露光
部分(図示せず)及びゲート電極形成用の未露光部分5
0bを形成する。この実施例では、例えば図3(B)に
示す未露光部分40及び42と同様にして、第二レジス
ト54に所定形状を有するパッド形成用の未露光部分と
所定形状を有するゲート電極形成用の未露光部分54b
とを形成する。Next, in this embodiment, the second resist 54 is exposed by using the second exposure mask 30, and the second resist 54 has an unexposed portion (not shown) for forming pads having a predetermined pattern shape. Unexposed part 5 for gate electrode formation
0b is formed. In this embodiment, for example, similarly to the unexposed portions 40 and 42 shown in FIG. 3B, an unexposed portion for forming pads having a predetermined shape on the second resist 54 and a portion for forming a gate electrode having a predetermined shape are formed. Unexposed portion 54b
To form.
【0043】次に図6(A)にも示すように、第二レジ
スト54を現像して第二未露光部分54bを除去し、電
極形成用の上層マスクとしての第二レジストパターン5
6を形成する。この実施例では、第二レジスト54を現
像してパッド形成用の未露光部分(図示せず)及びゲー
ト電極形成用の未露光部分54bを除去し、第二レジス
ト54にパッド形成用の窓(図示せず)及びゲート電極
形成用の窓56aを形成し、これら窓を有する第二レジ
ストパターン56を得る。第二レジストパターン56の
パッド形成用及びゲート電極形成用の窓と下層マスク4
8のパッド形成用及びゲート電極形成用の窓を介し基材
46を部分的に露出する。以下、第二レジストパターン
56を上層マスク56と称す。Next, as shown in FIG. 6A, the second resist 54 is developed to remove the second unexposed portion 54b, and the second resist pattern 5 as an upper mask for electrode formation is formed.
6 is formed. In this embodiment, the second resist 54 is developed to remove the unexposed portion (not shown) for pad formation and the unexposed portion 54b for gate electrode formation, and the second resist 54 is provided with a window for pad formation ( (Not shown) and a window 56a for forming a gate electrode are formed, and a second resist pattern 56 having these windows is obtained. Window for forming pad and gate electrode of second resist pattern 56 and lower mask 4
The base material 46 is partially exposed through the pad forming window and the gate electrode forming window 8. Hereinafter, the second resist pattern 56 is referred to as the upper layer mask 56.
【0044】次いでこの実施例では、上層マスク56及
び下層マスク48を介し露出する基材46部分にリセス
57を形成する。例えばウェットエッチングにより深さ
1000Å程度のリセス57を形成する。Next, in this embodiment, a recess 57 is formed in the portion of the base material 46 exposed through the upper mask 56 and the lower mask 48. For example, the recess 57 having a depth of about 1000 Å is formed by wet etching.
【0045】次に図6(B)〜(D)にも示すように、
下層マスク48及び上層マスク56を介して基材48上
に電極材料58を積層した後、これらマスク48及び5
6を除去する。この実施例では、電極材料58は基材4
6側から順次に設けたTi膜及びAl膜からなる2層構
造の膜であり、2層構造の電極材料58をゲート電極及
びパッド形成用の電極材料とする。そして電子ビーム蒸
着法により、膜厚200Å程度のTi膜及び膜厚500
0Å程度のAl膜を順次に電極材料58として積層させ
る(図6(B))。次いで有機溶剤を用いて上層マスク
56を除去することにより電極材料58をリフトオフす
る。基材46上に残存する電極材料48がゲート電極6
0及びパッド(図示せず)を構成する(図6(C))。
上層マスク56及び下層マスク48が備えるパッド形成
用窓の平面形状はほぼ等しいのでパッドの断面形状はほ
ぼ矩形状となるが、上層マスク56及び下層マスク48
が備えるゲート電極形成用窓の平面形状は上層マスク5
6のほうがより広いのでゲート電極60の断面形状はほ
ぼT字形状となる。次いで例えばプラズマエッチングに
より、下層マスク48を基材48から除去し(図6
(D))、ゲート電極60及びパッドの形成を終了す
る。ゲート電極60のゲート長は下層マスク48が備え
る窓48aの開口長H3(=H1)と等しく、例えば
0.15μm程度となる。Next, as shown in FIGS. 6B to 6D,
After the electrode material 58 is laminated on the base material 48 through the lower layer mask 48 and the upper layer mask 56, the masks 48 and 5 are formed.
Remove 6. In this embodiment, the electrode material 58 is the substrate 4
It is a film having a two-layer structure composed of a Ti film and an Al film sequentially provided from the 6 side, and an electrode material 58 having a two-layer structure is used as an electrode material for forming a gate electrode and a pad. Then, a Ti film having a film thickness of about 200 Å and a film thickness of 500 are formed by the electron beam evaporation method.
An Al film of about 0Å is sequentially laminated as the electrode material 58 (FIG. 6 (B)). Next, the electrode material 58 is lifted off by removing the upper mask 56 using an organic solvent. The electrode material 48 remaining on the base material 46 is the gate electrode 6
0 and pads (not shown) are formed (FIG. 6C).
Although the pad forming windows provided in the upper layer mask 56 and the lower layer mask 48 have substantially the same planar shape, the cross-sectional shape of the pad has a substantially rectangular shape, but the upper layer mask 56 and the lower layer mask 48 have the same shape.
The plane shape of the gate electrode forming window provided in the upper layer mask 5 is
Since 6 is wider, the gate electrode 60 has a substantially T-shaped cross section. Next, the lower layer mask 48 is removed from the substrate 48 by, for example, plasma etching (see FIG.
(D)), formation of the gate electrode 60 and the pad is completed. The gate length of the gate electrode 60 is equal to the opening length H3 (= H1) of the window 48a provided in the lower mask 48, and is about 0.15 μm, for example.
【0046】次に、この発明の半導体装置の製造方法を
適用したDCFL(DirectCoupled FE
T Logic)の製造工程について、図8、9を用い
て説明する。Next, DCFL of applying the semiconductor device manufacturing method of the present invention (D irect C oupled F E
For T L ogic) of the manufacturing process will be described with reference to FIGS.
【0047】先ず、O+ イオン注入により、素子間分離
領域70が形成されたGaAs基板71を準備する。こ
のGaAs基板71には、図示していないがエピタキシ
ャル成長法により能動層が形成されている。(図8
(A)参照)First, a GaAs substrate 71 having an element isolation region 70 formed therein is prepared by O + ion implantation. Although not shown, an active layer is formed on the GaAs substrate 71 by an epitaxial growth method. (Fig. 8
(See (A))
【0048】次に、ソース・ドレイン電極となるオーミ
ック電極72は、リフトオフ法を用いて形成する。ここ
で、オーミック電極72の間隔は3μmとする。(図8
(B)参照)Next, the ohmic electrodes 72 to be the source / drain electrodes are formed by the lift-off method. Here, the interval between the ohmic electrodes 72 is 3 μm. (Fig. 8
(See (B))
【0049】次に、GaAs基板71表面とオーミック
電極72を覆うようにプラズマCVD(Chemica
l Vapour Deposition)を用いて、
SiN膜73を1000Å堆積する。(図8(C)参
照)Next, to cover the GaAs substrate 71 surface and the ohmic electrode 72 Plasma CVD (C hemica
by using the l V apour D eposition),
The SiN film 73 is deposited to 1000 Å. (See FIG. 8C)
【0050】次に、レジストを全面に塗布した後、この
レジストをパターニングし、このパターニングされたレ
ジスト74をマスクとしてRIE(Reactive
Ion Etching)により、E−FET領域75
内のオーミック電極72上のSiN膜73を除去する。
(図8(D)参照)Next, after coating a resist on the entire surface, the resist is patterned, RIE (R eactive the resist 74 thus patterned as a mask
By I on E tching), E- FET region 75
The SiN film 73 on the ohmic electrode 72 inside is removed.
(See FIG. 8D)
【0051】次にレジスト74を除去後、E−FET領
域75及びD−FET領域76用ゲートパターン形成の
ためのレジストを全面に塗布した後、このレジストをパ
ターニングし、このパターニングされたレジスト77を
形成する。ここで、レジスト77はネガ型レジストであ
る。レジスト77はFSMR(冨士薬品工業(株)製)
のものを用い、レジスト厚は0.7μmとした。またレ
ジスト77の露光はi線ステッパを用い、位相シフト法
の1つであるPEL(Phase−shifter E
dge Line)法により行なう。露光条件として
は、E−FET領域75のレジストパターンがベストフ
ォーカスで露光されるようにフォーカス条件を設定す
る。この目的は、開口部を逆テーパ状にするためであ
る。また露光量は200mJ・cm-2とする。このと
き、D−FET領域76ではオーミック電極72上にS
iN膜73があるためE−FET領域75とはパターン
が形成される部分の光強度分布が異なり、E−FET領
域75のレジスト断面形状が逆テーパ状になるのに対
し、D−FET領域76は順テーパ形状となり、レジス
ト77上部よりもレジスト下部が狭い形状となる。(図
8(E)参照)このゲートパターン用レジスト77をマ
スクとしてRIEによりSiN膜73をエッチングす
る。ここでSiN膜73の開口幅は、E−FET領域7
5の方がD−FET領域76よりも広くなり、E−FE
T側で0.2μm、D−FET側で0.15μmとな
る。(図9(A)参照)Next, after removing the resist 74, a resist for forming a gate pattern for the E-FET region 75 and the D-FET region 76 is applied on the entire surface, this resist is patterned, and this patterned resist 77 is formed. Form. Here, the resist 77 is a negative resist. The resist 77 is FSMR (manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd.)
The resist thickness was 0.7 μm. The exposure of the resist 77 using an i-line stepper, which is one of the phase shift method PEL (P hase-shifter E
carried out by dge L ine) method. As the exposure condition, the focus condition is set so that the resist pattern in the E-FET region 75 is exposed with the best focus. The purpose is to make the opening inversely tapered. The exposure dose is 200 mJ · cm -2 . At this time, S is formed on the ohmic electrode 72 in the D-FET region 76.
Since the iN film 73 is provided, the light intensity distribution of the portion where the pattern is formed is different from that of the E-FET region 75, and the resist cross-sectional shape of the E-FET region 75 is inversely tapered, whereas the D-FET region 76 is. Has a forward tapered shape, and the resist lower portion is narrower than the resist 77 upper portion. (See FIG. 8E) The SiN film 73 is etched by RIE using the gate pattern resist 77 as a mask. Here, the opening width of the SiN film 73 is equal to the E-FET region 7
5 is wider than the D-FET region 76, and E-FE
The thickness is 0.2 μm on the T side and 0.15 μm on the D-FET side. (See FIG. 9 (A))
【0052】次に、レジスト75を除去後、ゲートリフ
トオフのためのパターンをレジスト78により形成す
る。ここでレジスト78はFSMRを用い、レジスト厚
は、0.7μmである。また、E−FET領域75とD
−FET領域76のレジスト78の開口部の形状が逆テ
ーパ状になる理由は、開口幅を広く設定するため、フォ
ーカスマージンが広くなり、下地形状の影響を受け難く
くなるからである。(図9(B)参照)Next, after removing the resist 75, a pattern for gate lift-off is formed by the resist 78. Here, FSMR is used as the resist 78, and the resist thickness is 0.7 μm. Also, E-FET region 75 and D
The reason why the shape of the opening of the resist 78 in the -FET region 76 is an inverse taper is that the opening width is set to be wide, so that the focus margin is wide and the influence of the base shape is less likely to occur. (See FIG. 9B)
【0053】さらに、レジスト78をマスクとしてGa
As基板71表面を1000Å深さでリセスエッチング
する。(図9(C)参照)Further, using the resist 78 as a mask, Ga
The surface of the As substrate 71 is recess-etched to a depth of 1000Å. (See FIG. 9C)
【0054】次に、E−FET領域75及びD−FET
領域76の各ゲートメタル79を形成するため、Ti/
Al=200Å/5000Åを電子ビーム蒸着法により
蒸着する。(図9(D)参照)Next, the E-FET region 75 and the D-FET
To form each gate metal 79 in the region 76, Ti /
Al = 200Å / 5000Å is deposited by the electron beam evaporation method. (See FIG. 9D)
【0055】次に、ゲートメタル79蒸着後、リフトオ
フ法により、つまりレジスト78を除去することによ
り、E−FET領域75及びD−FET領域76の各ゲ
ート電極80が形成される。さらにSiN膜73を除去
して、E−FETとD−FETが完成する。ここで、E
−FETのゲート長は、0.2μm、D−FETのゲー
ト長は0.15μmとなる。このように、この製造工程
によれば、ゲート長を変えて同一基板上にFETが作れ
るため、短チャネル効果により、同一のリセスエッチン
グであるにもかかわらず、E−FETとD−FETの作
り分けが可能となる。Next, after the gate metal 79 is vapor-deposited, the lift-off method, that is, the resist 78 is removed, so that each gate electrode 80 in the E-FET region 75 and the D-FET region 76 is formed. Further, the SiN film 73 is removed to complete the E-FET and D-FET. Where E
The gate length of the −FET is 0.2 μm, and the gate length of the D-FET is 0.15 μm. As described above, according to this manufacturing process, since the FETs can be formed on the same substrate by changing the gate length, the E-FET and the D-FET can be formed by the short channel effect even though the recess etching is the same. It becomes possible to divide.
【0056】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、従って各構成成分の構成、形状、形成
材料、形成方法、数値的条件、配設位置及びそのほかを
任意好適に変更できる。この発明の半導体装置の製造方
法により種々の電気回路素子のT字型電極を形成するこ
とができ、例えばこの発明のT字型電極の形成方法によ
りMESFET、HEMT、MOSFET、ダイオード
或はバイポーラトランジスタの制御電極を幅が微細なT
字型電極として形成するようにしてもよい。またゲート
電極及びパッドの形成方法を上述した実施例のものに限
定するものではない。従ってリセスを形成しないように
してもよいし、或はゲート電極及びパッドを並行して形
成せずにこれらゲート電極及びパッドをそれぞれ個別の
形成工程で形成するようにしゲート電極形成に用いる露
光用第一及び第二マスクからパッド形成用の遮光部を取
り除いてゲート電極を形成するようにしてもよいし、或
はゲート電極及びパッドをそれぞれ個別の形成工程で形
成するようにして基材のゲート電極形成領域にリセスを
形成するようにしてもよい。またゲート電極以外のT字
型電極を形成するようにしてもよく、従って露光用第二
マスクを用いずに露光用第一マスクのみを用いてT字型
電極を形成するようにしてもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and therefore, the constitution, shape, forming material, forming method, numerical conditions, disposition position and the like of each constituent can be arbitrarily changed. The semiconductor device manufacturing method of the present invention can form T-shaped electrodes of various electric circuit elements. For example, the T-shaped electrode forming method of the present invention can be used to form MESFETs, HEMTs, MOSFETs, diodes or bipolar transistors. The control electrode has a fine width T
It may be formed as a V-shaped electrode. Further, the method of forming the gate electrode and the pad is not limited to that of the above-mentioned embodiment. Therefore, the recess may not be formed, or the gate electrode and the pad may be formed in separate forming steps without forming the gate electrode and the pad in parallel, and the first exposure mask used for forming the gate electrode may be formed. The gate electrode may be formed by removing the light-shielding portion for forming the pad from the first and second masks, or the gate electrode of the base material may be formed by forming the gate electrode and the pad in separate steps. You may make it form a recess in a formation area. Further, a T-shaped electrode other than the gate electrode may be formed, and thus the T-shaped electrode may be formed using only the first exposure mask without using the second exposure mask.
【0057】[0057]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体装置の製造方法によれば、露光用マスク
を位相シフタを介し透過した光の位相と露光用マスクを
位相シフタを介さないで透過した光の位相とは、ほぼ1
80°ずれるので、この露光用マスクを用いて投影露光
法によりネガ型レジストを露光すると、ネガ型レジスト
の位相シフタエッジに対応する部分(エッジ対応部分)
に照射される光の強度は、光の干渉により弱くなる。従
ってエッジ対応部分を現像液に溶解する性質が失われな
い程度に露光できるので、エッジ対応部分に実質的に露
光されていない未露光部分を形成できる。しかもこのエ
ッジ対応部分に非常に幅狭い細線状の未露光部分を形成
できる。As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the phase of light transmitted through the exposure mask through the phase shifter and the exposure mask does not pass through the phase shifter. The phase of the light transmitted by is almost 1
Since it shifts by 80 °, when a negative resist is exposed by a projection exposure method using this exposure mask, the portion corresponding to the phase shifter edge of the negative resist (edge corresponding portion)
The intensity of the light radiated on the object becomes weak due to the interference of the light. Therefore, the edge-corresponding portion can be exposed to the extent that the property of dissolving it in the developing solution is not lost, so that the edge-corresponding portion can be formed as an unexposed portion that is not substantially exposed. Moreover, a very narrow thin line-shaped unexposed portion can be formed at this edge-corresponding portion.
【0058】さらにエッジ対応部分に形成される未露光
部分の幅(或は面積)は露光量によって制御できるの
で、第一及び第二レジストの露光に共通の露光用マスク
を用いても露光量を制御することによって、第一レジス
トの未露光部分よりも広い幅を有する未露光部分を第二
レジストに形成できる。従ってEB直接描画法を用いる
のではなく投影露光法特に縮小投影露光法により、T字
型電極を形成できるので、生産性を向上できる。また同
一の露光用マスクを用いても露光量を制御することによ
って第一レジストの未露光部分の幅を所望の幅に変更で
きるので、種々の幅を有するT字型電極を露光量の制御
という簡単な手法によって形成することができる。Furthermore, since the width (or area) of the unexposed portion formed in the edge corresponding portion can be controlled by the exposure amount, the exposure amount can be controlled even if a common exposure mask is used for exposing the first and second resists. By controlling, the unexposed portion having a width wider than the unexposed portion of the first resist can be formed in the second resist. Therefore, since the T-shaped electrode can be formed by the projection exposure method, particularly the reduced projection exposure method, instead of using the EB direct writing method, the productivity can be improved. Further, even if the same exposure mask is used, the width of the unexposed portion of the first resist can be changed to a desired width by controlling the exposure amount. Therefore, T-shaped electrodes having various widths are referred to as exposure amount control. It can be formed by a simple method.
【図1】(A)及び(B)はこの発明の実施例で用いる
露光用第一マスクの構成を概略的に示す平面図及び断面
図である。1A and 1B are a plan view and a sectional view schematically showing the structure of a first exposure mask used in an embodiment of the present invention.
【図2】(A)及び(B)はこの発明の実施例で用いる
露光用第二マスクの構成を概略的に示す平面図及び断面
図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing the configuration of a second exposure mask used in an embodiment of the present invention.
【図3】(A)及び(B)は露光用第一及び第二マスク
を用いた2度の露光でレジストに形成される未露光部分
の説明に供する平面図である。3 (A) and 3 (B) are plan views for explaining an unexposed portion formed on a resist by two exposures using the first and second exposure masks.
【図4】(A)〜(D)はこの発明の実施例で形成され
るT字型のゲート電極の形成工程を概略的に示す断面図
である。4 (A) to 4 (D) are cross-sectional views schematically showing a step of forming a T-shaped gate electrode formed in the embodiment of the present invention.
【図5】(A)〜(D)はこの発明の実施例で形成され
るT字型のゲート電極の形成工程を概略的に示す断面図
である。5A to 5D are cross-sectional views schematically showing a step of forming a T-shaped gate electrode formed in the embodiment of the present invention.
【図6】(A)〜(D)はこの発明の実施例で形成され
るT字型のゲート電極の形成工程を概略的に示す断面図
である。6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a step of forming a T-shaped gate electrode formed in the embodiment of the present invention.
【図7】露光用第一マスクを用いレジストを露光した場
合において、レジストに形成される窓の開口長とレジス
トの露光量との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an opening length of a window formed in the resist and an exposure amount of the resist when the resist is exposed using the first exposure mask.
【図8】(A)〜(E)は、この発明を適用した半導体
装置の製造工程を概略的に示す断面図である。8A to 8E are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of a semiconductor device to which the invention is applied.
【図9】(A)〜(E)は、この発明を適用した半導体
装置の製造工程を概略的に示す断面図である。9A to 9E are cross-sectional views schematically showing manufacturing steps of a semiconductor device to which the invention is applied.
【図10】(A)及び(B)は従来のT字型ゲート電極
の形成工程を概略的に示す断面図である。10A and 10B are cross-sectional views schematically showing a conventional process for forming a T-shaped gate electrode.
【図11】(A)及び(B)は従来のT字型ゲート電極
の形成工程を概略的に示す断面図である。11A and 11B are cross-sectional views schematically showing a conventional process for forming a T-shaped gate electrode.
22 露光用第一マスク(位相シフタを備える露光用
マスク) 24 第一遮光部 26 位相シフタ 26a 位相シフタのエッジ 28,36 透光部 30 露光用第二マスク(他の露光用マスク) 32 第二遮光部 34 第三遮光部 46 基材 48 下層マスク 50 第一レジスト 50b 第一未露光部分 52 第一レジストパターン 52a 窓 54 第二レジスト 54a 第二未露光部分 56 第二レジストパターン(上層レジスト)22 first exposure mask (exposure mask provided with a phase shifter) 24 first light-shielding portion 26 phase shifter 26a edge of phase shifter 28,36 light transmitting portion 30 second exposure mask (other exposure mask) 32 second Light-shielding portion 34 Third light-shielding portion 46 Base material 48 Lower layer mask 50 First resist 50b First unexposed portion 52 First resist pattern 52a Window 54 Second resist 54a Second unexposed portion 56 Second resist pattern (upper layer resist)
Claims (2)
する工程と、 前記下層マスク上にネガ型の第一レジストを塗布する工
程と、 位相シフタを備える露光用マスクを用いて前記第一レジ
ストを露光し、前記位相シフタのエッジに対応する細線
状の第一未露光部分を前記第一レジストに形成する工程
と、 前記第一レジストを現像して第一未露光部分を除去し、
第一レジストパターンを形成する工程と、 前記下層マスクを第一レジストパターンを介してエッチ
ングし、前記下層マスクに基材を露出する細線状の窓を
形成する工程と、 前記第一レジストパターンを除去し、前記窓を形成した
下層マスク上にネガ型の第二レジストを塗布する工程
と、 前記露光用マスクを用い前記第一レジストの露光量より
も少ない露光量で前記第二レジストを露光し、前記窓上
に配置され前記窓よりも広い細線状の第二未露光部分を
前記第二レジストに形成する工程と、 前記第二レジストを現像して第二未露光部分を除去し、
電極形成用の上層マスクとしての第二レジストパターン
を形成する工程と、 前記下層及び上層マスクを介して基材上に電極材料を積
層した後、これら下層及び上層マスクを除去する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A step of forming a lower layer mask for electrode formation on a substrate, a step of applying a negative first resist on the lower layer mask, and a step of using the exposure mask having a phase shifter to perform the first step. Exposing one resist, forming a thin line-shaped first unexposed portion corresponding to the edge of the phase shifter on the first resist; and developing the first resist to remove the first unexposed portion,
A step of forming a first resist pattern, a step of etching the lower layer mask through the first resist pattern to form a thin line window exposing the base material in the lower layer mask, and removing the first resist pattern Then, a step of applying a negative type second resist on the lower layer mask having the window formed thereon, and exposing the second resist with an exposure amount smaller than that of the first resist using the exposure mask, Forming a second fine line-shaped second unexposed portion on the second resist which is arranged on the window and is wider than the window; and developing the second resist to remove the second non-exposed portion,
A step of forming a second resist pattern as an upper layer mask for electrode formation, and a step of laminating an electrode material on the base material through the lower layer and the upper layer mask, and then removing the lower layer and the upper layer mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
に、前記位相シフタのエッジの電極パタン部分と対応す
る位置に遮光部を備え前記位相シフタのエッジの非電極
パタン部分と対応する位置に光透過部を備える他の露光
用マスクを用いて、第一及び第二レジストをそれぞれ露
光することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。2. Aside from the exposure using the exposure mask, a light-shielding portion is provided at a position corresponding to an electrode pattern portion of an edge of the phase shifter, and a position corresponding to a non-electrode pattern portion of an edge of the phase shifter is provided. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second resists are exposed using another exposure mask having a light transmitting portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297128A JPH05218095A (en) | 1991-11-27 | 1992-11-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31282191 | 1991-11-27 | ||
| JP3-312821 | 1991-11-27 | ||
| JP4297128A JPH05218095A (en) | 1991-11-27 | 1992-11-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218095A true JPH05218095A (en) | 1993-08-27 |
Family
ID=26561010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4297128A Pending JPH05218095A (en) | 1991-11-27 | 1992-11-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218095A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005236281A (en) * | 2004-01-29 | 2005-09-02 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | T-gate formation |
-
1992
- 1992-11-06 JP JP4297128A patent/JPH05218095A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005236281A (en) * | 2004-01-29 | 2005-09-02 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | T-gate formation |
| JP2012230408A (en) * | 2004-01-29 | 2012-11-22 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | T-gate formation |
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