JPH07201889A - 二重露光によるt形のゲートの製造方法 - Google Patents
二重露光によるt形のゲートの製造方法Info
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- JPH07201889A JPH07201889A JP6306543A JP30654394A JPH07201889A JP H07201889 A JPH07201889 A JP H07201889A JP 6306543 A JP6306543 A JP 6306543A JP 30654394 A JP30654394 A JP 30654394A JP H07201889 A JPH07201889 A JP H07201889A
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
用するT形のゲートの製造方法に関するものである。 【構成】 その方法は半絶縁のGaAs基板上に形成された
第1フォトレジスト膜に対して、フォトマスク位置をず
らせつつ2回の露光を行う。2回とも露光された領域、
1回のみ露光された領域23および2回とも露光されな
かった領域22では、現像工程における現像の程度が異
なってくる。これによってT形状の溝を効率的に形成で
きる。
Description
形状のフォトレジストのパターンを利用してT形のゲー
トを形成する製造方法に関するものである。
な線幅を形成することは素子の性能向上と集積度の向上
等において一番重要な要素として作用し、特に微細な線
幅をもつゲート電極としてT形のゲートを形成すること
は、その抵抗の減少のために効果的である。
電界効果トランジスター)の特性はゲートの長さによっ
て大幅に左右されるので、そのゲートの長さを減少させ
るための各種の製造方法が利用されてきた。
ーを使用するとマイクロメーター以下のゲートの長さを
もつMESFETの製作が可能でないし、これを克服するため
各種の方法を利用した。
ーの性能の改善や工程の効率化による従来の光学的なス
テッパーの適用の限界を克服する方法、または電子線を
利用した直記式方法(direct writing method)等があ
る。前記の光学的なステッパーにおける、光源としてエ
キシマレーザ(Excimer laser)等が利用されている
が、半導体の工程に、このようなレーザーを利用して基
板上に形成されたフォトレジスト膜を露光し現像して所
定形状のパターンを形成する。
さい領域とする場合には微細な形状を得ることができ
る。そのようなパターンの微細な程度は前記ステッパー
から使用される光源の波長とレンズの特性によって左右
される。
は365nm,または436nmのような短い波長の光
を利用し、そしてレンズは1.4程度の開口数をもつレ
ンズがビームの集束レンズとして利用される。微細なパ
ターンを形成するために一般的にUV光源と利用して0.
6〜0.7μm解像度をもつ光学的なステッパーを利用
する方法、コントラストを増加させる層を利用した方
法、多層のフォトレジストを利用する方法、位相転移の
方法等が適用されることができる。
た方法等が微細なパターンの形成に代表的に利用され
る。以外の方法としてX−線やE−ビームを光源として
利用した微細なパターンの形成方法を使用する場合には
0.1μm以下のパターンの形成も可能である。これら
の各種のパターンの形成方法はT形のゲートの形成に利
用されることもできる。
的なゲートの形成段階と臨時的なゲートの過度な蝕刻段
階およびこの過度に蝕刻された領域を絶縁膜等で満たし
た後に新たなゲートのパターンを形成する段階を包含す
るものである。他のT形のゲートの形成方法は、微細な
ゲートを形成してから、その上にフォトレジスト膜また
は絶縁膜によって平坦化させる工程と、イオンミーリン
グ等によってゲートを露出させてここに上層の金属膜を
蒸着する工程を包含するものである。
ストを電子線または光によって露光および現像してか
ら、その上にT形の金属を蒸着し、続いてパターンを形
成する方法もある。これらの方法はそれぞれ解像度や製
作可能なゲートの大きさに少し位いの差異点があるが、
すべて微細なパターンの形成方法として利用される場
合、素子の性能が大幅に向上された。
その製造工程が複雑であり、またその処理率においても
よくないので非効率的な問題点がある。
するために提案されたもので、前記各種の方法がもって
いる工程の複雑性を極めて単純化するために、光学的な
ステッパーの連続的な二重露光によるT形のゲートの製
造方法を提供することにその目的がある。
T形のゲートを使用してMESFET,HEMT等の特性を向上さ
せ、それによって超高速および低雑音素子の製作を可能
にすることにある。
は従来に提案された各種の方法と異なりに従来の光学的
なステッパーを利用して二重にフォトレジスト膜を露光
して微細なパターンを形成してから、微細なパターンが
形成された前記フォトレジスト膜を下層のフォトレジス
ト膜とし、そしてこの下層のフォトレジスト膜上に上層
のフォトレジスト膜を形成してから金属膜を塗布してT
形のゲートを形成することができる特徴がある。
されるパターンが大きい場合にもパターンの端部から光
の対比が大きくなって形状の形成が容易であり、現像後
にフォトレジストの模様は尖鋭な端部の模様を現わし、
そしてパターンの形成の余裕度が広範囲である。
状が大きなパターンをもつフォトレジストを露光してか
ら、基板の位置を移動させて、さらに露光すると、その
露光されなかった領域はマスクの不透明なパターンの形
状の大きさとマスクの移動距離(即ち、基板の移動距
離)によって定められるので、極めて微細なパターンを
形成することができる。
発明の一つの特徴によると、二重露光を利用するT形の
ゲートの製造方法は、半絶縁のGaAs基板を準備する工程
と、前記基板上に第1フォトレジスト膜を形成する工程
と、不透明の領域が具備されたフォトマスクを利用して
1次露光を実行して前記第1フォトレジスト膜内に第1
露光されなかった領域を形成する工程と、前記T形のゲ
ートの長さを考慮して少し位い移動された前記フォトマ
スクを使用して第2露光を実行して、前記第1露光され
なかった領域内に第2露光されなかった領域を形成し、
そして前記第2露光されなかった領域の両側には一回露
光された領域を形成する工程と、現像工程を実行して現
像されたT形の凹部分をもつ第1パターン化されたフォ
トレジスト膜を形成し、前記現像されたT形の凹部分は
前記第2露光されなかった領域と前記一回露光された領
域の一つの部分を除去することによって形成される工程
と、熱処理の工程を実行する工程と、前記第1パターン
化されたフォトレジスト膜上に第2パターン化されたフ
ォトレジスト膜を塗布し、前記第2パターン化されたフ
ォトレジスト膜が下の方向に広げられる開口部をもつ工
程と、前記第2パターン化されたフォトレジスト膜上に
そして前記基板の露出された表面上に金属層を塗布する
工程と、前記第2パターン化されたフォトレジストを除
去する工程とを包含する。
れたフォトレジスト膜はアセトン溶液によって除去され
る。この方法における、前記第2パターン化されたフォ
トレジスト膜の除去後に、前記第1パターン化されたフ
ォトレジスト膜を除去する工程を附加する。この方法に
おける、前記第1パターン化されたフォトレジスト膜が
酸素プラズマを利用するドライエッチング方法によって
除去される。
たとき、そのフォトレジスト膜が感光されるが、このと
き感光される程度によりフォトレジスト膜が現像液によ
って現像される状態が大きく異なるというフォトレジス
トの特性を利用した技術である。即ち、露光量により現
像される速度が異なるため、フォトレジスト膜に露光さ
れた量が異なる部位があるとき、現像程度により残留し
たフォトレジスト膜の形態を任意にすることができる。
的に露光し基板の位置を移動させて、さらに露光するこ
とによって三段階の露光領域にフォトレジスト膜を区分
して現像するので、微細なパターンのT形のゲートの形
成を可能するようにしたものである。
添附の図1〜図6に基づいて詳細に説明する。
T形のゲートを形成する方法を図示している断面図であ
る。まず、図1は基板上に塗布されたフォトレジスト膜
に一番目の露光工程を図示している断面図である。
上にフォトレジスト膜(20)を塗布し、その上部に不
透明の領域(31)をもつフォトマスク(30)を配列
してから、紫外線(32)の露光によってゲートの領域
を露光することを図示している。
ォトマスクの移動)による二重露光を遂行して前記フォ
トレジスト膜(20)の新たな露光領域を図示している
断面図であって、前記図1に図示の露光工程後に前記フ
ォトマスクを所定の距離を移動した状態で再次露光する
と、図2のように図1に図示の露光されなかった領域
(21)は再度露光されなかった領域(22)と一回露
光された領域(23)として区分され、それ以外の領域
は二回露光された領域(24)である。
現像時にフォトレジスト膜が除去される厚さはそのフォ
トマスクの特性により少し変化するが、露光エネルギー
が不足であるとフォトレジスト膜が完全に現像されな
い。
ターン化されたフォトレジスト膜(20a)を図示して
いる断面図であって、前記三つに区分された領域(2
2,23,24)を所定の現像方法によって現像したと
きに残留するフォトレジストの形状は、図3のように、
現像されたフォトレジスト膜(20a)が図1に図示の
露光されなかった微細な線幅よりもっと微細な幅をもつ
形状として形成されるのである。
ン化されたフォトレジスト膜(20a)に形成されたパ
ターンの大きさは二次露光を遂行するために移動された
前記基板(10)または前記フォトマスク(30)の移
動の距離によって決定される。二次露光時にパターンの
大きさより実際に形成しようとするパターンの大きさを
考慮して基板またはマスクを所定の距離程移動させて露
光することによって極めて微細な大きさのパターンの形
成が可能である。
きさは主に二次露光時に位置の移動によって定義される
ものであり、光源の波長等の光学的な要素により定めら
れるものではない。
細なパターンは基板(10)またはフォトマスク(3
0)の位置の移動の正確度に依存する。
(20a)の形状は開口部である微細なゲートの領域
と、その周囲の薄い厚さの被覆された領域、そして厚い
領域からなっている。
(20a)が形成された構造物は150℃以上の温度か
ら熱処理される。この熱処理の工程は上層のフォトレジ
スト塗布時に微細なパターンが損傷されないようにする
ために実行されるものである。
レジスト膜を塗布して、所定のパターンの上層のフォト
レジスター膜(40)が形成される。このフォトレジス
トパターン(40)は下層のフォトレジストパターン
(20a)と分離されることができる。
上層のフォトレジストパターン(40)が形成されたこ
とを図示している。即ち、前記構造物上に上層のフォト
レジスト膜(10)を塗布してから、マスクを使用して
前記塗布された上層のフォトレジスト層(10)を露光
および現像すると図4のようなパターン化された上層の
フォトレジストが形成される。このとき、上層のフォト
レジストのパターンは逆相の傾斜をもつので、即ち深さ
の方向に広げられる形状をもっているので、金属の方向
性の蒸着によるリフトオフが実行されることができる。
このようにすることによって上層のフォトレジストパタ
ーンはゲートの領域の大きさと無関に形成されることが
できる。
よるT形のゲートの金属(11)を図5に図示のように
形成することができる。前記ゲート金属(50)の蒸着
後に、上層のフォトレジスト膜(40)の除去の工程が
実行される。即ち、前記上層のフォトレジスト膜(20
a)は所定の有機溶媒であるアセトン等に容易に溶解さ
れてその上に形成された金属も除去される。しかし下層
の劣化されたフォトレジストパターン(20a)は場合
により容易に溶解されない。
a)は固着されたそのままに素子に適用されることがで
き、また前記フォトレジストパターン(20a)を除去
する場合には酸素プラズマを利用したドライエッチング
によって図6に図示のように除去してT形のゲート(5
1)が形成される。
状は従来の方法より次のような長所をもっている。ま
ず、微細な形状の形成における適用されるステッパーの
解像度よりもっと微細なパターンの形成が可能である。
次はリソグラフィーの工程の反復によってT−形状を作
ることができるので工程の段階の減少により効率的にT
形のゲートの形状を形成することができる。提案された
方法はT形のゲートの形成を必要とする素子の製作,即
ちMESFET,HEMT等に適用可能であり特性の向上を図るこ
とができる。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 二重露光を利用するT形のゲートの製造
方法において、 半絶縁のGaAs基板を準備する工程と、 前記基板上に第1フォトレジスト膜を形成する工程と、 不透明の領域が具備されたフォトマスクを利用して1次
露光を実行して前記第1フォトレジスト膜内に第1露光
されなかった領域を形成する工程と、 前記T形のゲートの長さを考慮して少し移動された前記
フォトマスクを使用して第2次露光を実行して、前記第
1露光されなかった領域内に第2露光されなかった領域
を形成し、そして前記第2露光されなかった領域の両側
には一回露光された領域を形成する工程と、 現像工程を実行して現像されたT形の凹部分をもつ第1
パターン化されたフォトレジスト膜を形成し、前記現像
されたT形の凹部分は前記第2露光されなかった領域と
前記一回露光された領域の一つの部分を除去することに
よって形成される工程と、 熱処理工程を実行する工程と、 前記第1パターン化されたフォトレジスト膜上に第2パ
ターン化されたフォトレジスト膜を塗布し、前記第2パ
ターン化されたフォトレジスト膜が下の方向に広げられ
る開口部をもつ工程と、 前記第2パターン化されたフォトレジスト膜上に、そし
て前記基板の露出された表面上に金属層を塗布する工程
と、 前記第2パターン化されたフォトレジストを除去する工
程とを包含することを特徴とするT形のゲートの製造方
法。 - 【請求項2】 前記第2パターン化されたフォトレジス
ト膜はアセトン溶液によって除去されることを特徴とす
る請求項1記載のT形のゲートの製造方法。 - 【請求項3】 前記第2パターン化されたフォトレジス
ト膜の除去後に、前記第1パターン化されたフォトレジ
スト膜を除去する工程を附加することを特徴とする請求
項1記載のT形のゲートの製造方法。 - 【請求項4】 前記第1パターン化されたフォトレジス
ト膜が酸素プラズマを利用するドライエッチング方法に
よって除去されることを特徴とする請求項2記載のT形
のゲートの製造方法。
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- 1993-12-10 KR KR1019930027214A patent/KR970007105B1/ko not_active Expired - Fee Related
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1994
- 1994-12-09 JP JP6306543A patent/JP2610402B2/ja not_active Expired - Fee Related
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