JPH10313112A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JPH10313112A
JPH10313112A JP9137904A JP13790497A JPH10313112A JP H10313112 A JPH10313112 A JP H10313112A JP 9137904 A JP9137904 A JP 9137904A JP 13790497 A JP13790497 A JP 13790497A JP H10313112 A JPH10313112 A JP H10313112A
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JP
Japan
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electron beam
opening
beam resist
resist
metal wiring
Prior art date
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Application number
JP9137904A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Yoneda
豊 米田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆テーパ状の微細な開口部をもつ電子ビーム
レジスト(レジストパターン)を形成できて、微細ゲート
長パターンを信頼性良く形成することの可能な半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 2層の電子ビームレジスト4,5に対し
て電子ビーム露光を行ない、次いで第2の電子ビームレ
ジスト5を現像して、これに所定の開口幅w1の第1の
開口部6を形成し、次いで、第1の開口部6を通して上
記第1の電子ビームレジスト4を現像して、上記第1の
開口部6よりも開口幅w2の大きな第2の開口部7を形
成する。しかる後、上記2つの開口部6,7の形成され
たレジスト5,4をマスクとして、半導体基板20にリ
セス溝8を形成する。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming an electron beam resist (resist pattern) having a reverse tapered fine opening and forming a fine gate length pattern with high reliability. I will provide a. An subjected to electron beam exposure to the electron beam resist 4, 5 of the two layers, then by developing the second electron beam resist 5, which in the first opening 6 having a predetermined opening width w 1 It is formed and then, through the first opening 6 by developing the first electron beam resist 4, forming the first major second opening 7 of the opening width w 2 from the opening 6 . Thereafter, a recess groove 8 is formed in the semiconductor substrate 20 using the resists 5 and 4 in which the two openings 6 and 7 are formed as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、HEMT(High El
ectron Mobility Transistor:高電子移動度トランジス
タ)のゲート電極の形成工程などに使用される半導体装
置の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a HEMT (High El
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device used in a step of forming a gate electrode of an ectron mobility transistor (high electron mobility transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、HEMTでは遮断周波数の高周
波化、雑音指数を小さくするために、ゲート電極のゲー
ト長を短かくすることが要求されている。この要求のた
め、HEMTのゲート電極の形成を行なうのに、微細パ
ターンの形成が可能な電子ビーム露光が一般に用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Generally, in a HEMT, it is required to shorten a gate length of a gate electrode in order to increase a cutoff frequency and reduce a noise figure. Due to this requirement, electron beam exposure capable of forming a fine pattern is generally used for forming a gate electrode of a HEMT.

【0003】なお、ここで、HEMT(High Electron M
obility Transistor:高電子移動度トランジスタ)は、電
子親和力が小さいn型半導体(例えば、n−AlGaA
s)と、電子親和力の大きい高純度半導体(例えば、アン
ドープのGaAs)とを接合(ヘテロ接合)するときに、
伝導体の底に生ずるバンドの不連続部分のフェルミレベ
ルよりも低いエネルギーレベルのところ(高純度半導体
側のところ)に溜まる移動度が非常に高い電子(2次元電
子ガス)を使ってFET動作を行なうトランジスタであ
る。
[0003] Here, HEMT (High Electron M
obility Transistor: a high electron mobility transistor is an n-type semiconductor having a small electron affinity (for example, n-AlGaAs).
s) and a high-purity semiconductor with a high electron affinity (for example, undoped GaAs) when joining (heterojunction)
FET operation is performed by using electrons (two-dimensional electron gas) with very high mobility that accumulate at the energy level lower than the Fermi level (at the high-purity semiconductor side) at the discontinuity of the band generated at the bottom of the conductor. Transistor.

【0004】図3(a)乃至(c),図4(d)乃至(f)はH
EMTのゲート電極を形成するための従来の形成工程を
説明するための図である。先ず、図3(a)に示すよう
に、チャネル層となるGaAs層1,2次電子供給層と
なるAlGaAs層2、ソース・ドレインのオーミック
コンタクト層となる高濃度GaAs層3が順次に形成さ
れたHEMT基板上にポジ型の電子ビームレジスト4を
塗布しベーキングを行なう。
FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIGS. 4 (d) to 4 (f)
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional forming process for forming a gate electrode of an EMT. First, as shown in FIG. 3A, a GaAs layer serving as a channel layer, an AlGaAs layer 2 serving as a secondary electron supply layer, and a high-concentration GaAs layer 3 serving as ohmic contact layers for source and drain are sequentially formed. A positive type electron beam resist 4 is applied on the HEMT substrate thus baked.

【0005】次に、ゲート形成部分を開口するために、
図3(b)に示すように、ゲート形成領域に対応する部分
に電子ビーム露光BMを行なう。これにより、電子ビー
ムレジスト4において、ゲート形成領域に対応する部分
だけが感光される。次に、図3(c)に示すように、現
像,水洗,乾燥を行ない、電子ビームレジスト4のゲー
ト形成領域に対応する部分に開口6を形成する。
Next, in order to open a gate forming portion,
As shown in FIG. 3B, an electron beam exposure BM is performed on a portion corresponding to the gate formation region. Thus, only a portion of the electron beam resist 4 corresponding to the gate forming region is exposed. Next, as shown in FIG. 3C, development, washing, and drying are performed, and an opening 6 is formed in a portion of the electron beam resist 4 corresponding to the gate forming region.

【0006】次に図4(d)に示すように、開口6が形成
された電子ビームレジスト4(すなわち、レジストパタ
ーン)をマスクに、リセスエッチングを行ない基板(高濃
度GaAs層3)にリセス溝8を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, recess etching is performed on the substrate (high-concentration GaAs layer 3) using the electron beam resist 4 (that is, the resist pattern) in which the opening 6 is formed as a mask. 8 is formed.

【0007】次に、図4(e)に示すように、基板全体に
ゲート電極用の金属配線層10を堆積する。これによ
り、金属配線層10は、リセス溝8の底部9上(図4
(e)の例では、リセス溝8によって露出しているAlG
aAs層2上)と、電子ビームレジスト4上とに、堆積
される。
Next, as shown in FIG. 4E, a metal wiring layer 10 for a gate electrode is deposited on the entire substrate. As a result, the metal wiring layer 10 is located on the bottom 9 of the recess groove 8 (FIG. 4).
In the example of (e), the AlG exposed by the recess groove 8 is formed.
(on the aAs layer 2) and the electron beam resist 4.

【0008】しかる後、図4(f)に示すように、上記金
属配線層10のうちでリセス溝8の底部9に堆積した金
属配線層10を残して、電子ビームレジスト4およびそ
の上の金属配線層10をリフトオフ法で除去する。この
ようにして、ゲート電極としての金属配線層10が形成
された半導体装置を作製することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (f), the electron beam resist 4 and the metal on the electron beam resist 4 are left except for the metal wiring layer 10 deposited on the bottom 9 of the recess groove 8 in the metal wiring layer 10. The wiring layer 10 is removed by a lift-off method. Thus, a semiconductor device in which the metal wiring layer 10 as the gate electrode is formed can be manufactured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した半
導体装置の製造方法では、文献「Modern GaAs Processi
ng Methods; Palph Williams著 p143〜p14
5」に記されているように、例えば図3(b),(c)の工
程で、電子ビームレジスト4に約0.3μm以下の微細
な開口6を形成しようとすると、電子ビーム露光の露光
条件,現像条件を調整しても、電子ビームレジスト4の
開口6のパターン(レジストパターン)は図3(c)に示す
ように逆テーパー状とはならず(すなわち図5に示すよ
うな逆テーパー状のパターンとはならず)、さらに、電
子ビーム露光の次工程のリセス溝8を形成するリセスエ
ッチングの工程(図4(d)の工程)で開口6の形成された
レジスト4(レジストパターン)がエッチング液にダメー
ジを受けて膜減りして開口6の形状が順テーパーとなり
(例えば、図6に示すような順テーパー状のパターンと
なり)、上記製造工程の最期のリフトオフ工程(図4(f)
の工程)で不要金属とともにリセス溝8の底部9に形成
された金属配線層10も除去され易くなり、製造歩留ま
りが非常に悪いという問題があった。
By the way, in the above-mentioned method of manufacturing a semiconductor device, the literature "Modern GaAs Processi
ng Methods; Palph Williams p143-p14
As described in “5”, for example, in the process shown in FIGS. 3B and 3C, when an attempt is made to form a fine opening 6 of about 0.3 μm or less in the electron beam resist 4, the exposure of the electron beam exposure is performed. Even if the conditions and the development conditions are adjusted, the pattern (resist pattern) of the opening 6 of the electron beam resist 4 does not have a reverse tapered shape as shown in FIG. 3C (that is, a reverse tapered shape as shown in FIG. 5). The resist 4 (resist pattern) in which the opening 6 is formed in the recess etching step (step of FIG. 4D) for forming the recess groove 8 following the electron beam exposure. Is damaged by the etchant and the film is reduced, and the shape of the opening 6 becomes a forward taper.
(For example, a forward tapered pattern as shown in FIG. 6), the final lift-off step of the above manufacturing process (FIG. 4F)
In the step (2), the metal wiring layer 10 formed on the bottom 9 of the recess groove 8 is easily removed together with the unnecessary metal, and there is a problem that the production yield is very poor.

【0010】すなわち、例えば、開口径が約0.3μm
以下の微細な開口6を形成し、約0.3μm以下の微細
なゲート長パターンを形成しようとする場合、上述の従
来の製造方法では、リセス溝8の底部9に形成された金
属配線層10も除去され易くなり、製造歩留まりが非常
に悪いという問題があった。
That is, for example, the opening diameter is about 0.3 μm
In the case where a fine gate length pattern of about 0.3 μm or less is to be formed by forming the following fine opening 6, the metal wiring layer 10 formed in the bottom 9 of the recess groove 8 is formed by the above-described conventional manufacturing method. Is also easily removed, and the production yield is very poor.

【0011】本発明は、逆テーパ状の微細な開口部をも
つ電子ビームレジスト(レジストパターン)を形成でき
て、微細ゲート長パターンを信頼性良く形成することの
可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とし
ている。
The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming an electron beam resist (resist pattern) having an inverse tapered fine opening and forming a fine gate length pattern with high reliability. It is intended to be.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板上に第1の電子
ビームレジストを塗布してベーキングを行ない、さらに
その上に、第2の電子ビームレジストを塗布してベーキ
ングを行なう工程と、上記第1および第2の電子ビーム
レジストに対して電子ビーム露光を行なう工程と、前記
第2の電子ビームレジストを現像して前記第2の電子ビ
ームレジストに所定の開口幅の第1の開口部を形成する
工程と、前記第1の開口部を通して上記第1の電子ビー
ムレジストを現像して上記第1の開口部より開口幅の大
きな第2の開口部を第1の電子ビームレジストに形成す
る工程と、上記第1,第2の開口部がそれぞれ形成され
た第1,第2の電子ビームレジストをマスクとして半導
体基板にリセス溝を形成する工程と、半導体基板全面に
ゲート電極用の金属配線層を堆積する工程と、上記金属
配線層のうちでリセス溝に堆積した金属配線層を残し
て、前記第1および第2の電子ビームレジストおよびそ
の上の不要な金属配線層をリフトオフ法により除去する
工程とを備えていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first electron beam resist is applied on a semiconductor substrate and baked, and further a second electron beam resist is applied thereon. Applying an electron beam resist and baking; performing an electron beam exposure on the first and second electron beam resists; and developing the second electron beam resist to form the second electron beam resist. Forming a first opening having a predetermined opening width in the electron beam resist; developing the first electron beam resist through the first opening to develop a first opening having a larger opening width than the first opening; Forming a second opening in the first electron beam resist; and forming a recess in the semiconductor substrate using the first and second electron beam resists in which the first and second openings are respectively formed as a mask. Forming, depositing a metal wiring layer for a gate electrode over the entire surface of the semiconductor substrate, and leaving the first and second electron beams while leaving the metal wiring layer of the metal wiring layer deposited in the recess groove. Removing the resist and unnecessary metal wiring layers thereon by a lift-off method.

【0013】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体装置の製造方法において、前記第2の電子ビ
ームレジストの現像に少なくとも有機現像液を用い、前
記第1の電子ビームレジストの現像に少なくともアルカ
リ現像液を用いることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, at least an organic developer is used for developing the second electron beam resist, and the first electron beam resist is developed. It is characterized in that at least an alkaline developer is used for development.

【0014】また、請求項3記載の発明は、請求項1記
載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極用
の金属配線層の厚さを少なくとも第1の電子ビームレジ
ストの厚さ以下にすることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the thickness of the metal wiring layer for the gate electrode is made at least equal to or less than the thickness of the first electron beam resist. It is characterized by:

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1(a)乃至(d),図2(e)乃至
(h)は本発明に係る半導体装置の製造方法を説明するた
めの図である。図1(a)乃至(d),図2(e)乃至(h)を
参照すると、先ず、半導体基板20(例えばHEMT基
板1,2,3)上にポジ型の第1の電子ビームレジスト
4を塗布してベーキングを行ない(図1(a))、さらにそ
の上にポジ型の第2の電子ビームレジスト5を塗布して
ベーキングを行なう(図1(b))。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (d), 2 (e) to 2 (e)
(h) is a diagram for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention. Referring to FIGS. 1A to 1D and 2E to 2H, first, a positive first electron beam resist 4 is formed on a semiconductor substrate 20 (for example, HEMT substrates 1, 2, 3). Is applied and baked (FIG. 1A), and a positive second electron beam resist 5 is applied thereon and baked (FIG. 1B).

【0016】次いで、上記2層の電子ビームレジスト
4,5に対して電子ビーム露光BMを行なう(図1
(c))。そして、第2の電子ビームレジスト5を所定の
現像液(例えば有機現像液)で現像して第2の電子ビーム
レジスト5に所定の開口幅(開口径)w1の第1の開口部
6を形成する(図1(d))。次いで、第1の開口部6を通
して上記第1の電子ビームレジスト4を所定の現像液
(例えばアルカリ現像液)で現像し、上記第1の開口部6
よりも開口幅(開口径)w2の大きな第2の開口部7を形
成する(図2(e))。
Next, electron beam exposure BM is performed on the two layers of electron beam resists 4 and 5 (FIG. 1).
(c)). Then, the second electron beam resist 5 is developed with a predetermined developing solution (for example, an organic developing solution) to form a first opening 6 having a predetermined opening width (opening diameter) w 1 in the second electron beam resist 5. It is formed (FIG. 1D). Next, the first electron beam resist 4 is passed through the first opening 6 with a predetermined developing solution.
(For example, an alkali developing solution), and the first opening 6
Forming a large second opening 7 of the opening width (opening diameter) w 2 than (Fig. 2 (e)).

【0017】しかる後、上記2つの開口部6,7の形成
されたレジスト5,4(レジストパターン)をマスクとし
て、半導体基板20(HEMT基板)にリセス溝8を形成
する(図2(f))。しかる後、基板全面にゲート電極用の
金属配線層10を堆積する(図2(g))。なお、このと
き、ゲート電極用の金属配線層の厚さを少なくとも第1
の電子ビームレジストの厚さ以下にするのが良い。すな
わち、ゲート電極用の金属配線層の厚さを第1の電子ビ
ームレジストの厚さよりも薄くすることで、リセス溝8
上のゲート電極と上層である第2の電子ビームレジスト
との間に空隙ができるので、リフトオフ工程で不要金属
とともに除去されにくくなる。
Thereafter, a recess groove 8 is formed in the semiconductor substrate 20 (HEMT substrate) using the resists 5 and 4 (resist pattern) in which the two openings 6 and 7 are formed as a mask (FIG. 2F). ). Thereafter, a metal wiring layer 10 for a gate electrode is deposited on the entire surface of the substrate (FIG. 2G). At this time, the thickness of the metal wiring layer for the gate electrode should be at least the first.
The thickness is preferably equal to or less than the thickness of the electron beam resist. That is, by making the thickness of the metal wiring layer for the gate electrode smaller than the thickness of the first electron beam resist, the recess groove 8 is formed.
Since a gap is formed between the upper gate electrode and the upper layer of the second electron beam resist, it is difficult to remove the unnecessary metal together with the unnecessary metal in the lift-off process.

【0018】そして、上記金属配線層10のうちでリセ
ス溝8の底部(底面)9に堆積した金属配線層10を残し
て、第1,第2の電子ビームレジスト4,5およびその
上の不要な金属配線層10をリフトオフ法により除去す
る(図2(h))。このようにして、ゲート電極としての金
属配線層10が形成された半導体装置を作製することが
できる。
Then, the first and second electron beam resists 4 and 5 and the unnecessary portions on the first and second electron beam resists 5 and 5 are left, leaving the metal wiring layer 10 deposited on the bottom (bottom) 9 of the recess groove 8 in the metal wiring layer 10. The unnecessary metal wiring layer 10 is removed by a lift-off method (FIG. 2 (h)). Thus, a semiconductor device in which the metal wiring layer 10 as the gate electrode is formed can be manufactured.

【0019】ところで、上述した本発明の製造方法で
は、上層である第2のレジスト5に形成される第1の開
口部6の開口径w1よりも、下層にある第1のレジスト
4に形成される第2の開口部7の開口径w2の方が大き
く、従って、第1の開口部6,第2の開口部7によっ
て、上層から見て、実質的に逆テーパー状の開口部6,
7が形成されたレジスト(レジストパターン)(実質的に
図5に示したと同様の開口が形成されたレジスト)を得
ることができる。
In the above-described manufacturing method of the present invention, the first resist 4 formed in the lower layer is smaller than the opening diameter w 1 of the first opening 6 formed in the second resist 5 which is the upper layer. The opening diameter w2 of the second opening 7 is larger than the opening diameter w2. Therefore, the first opening 6 and the second opening 7 allow the opening 6 having a substantially reverse tapered shape as viewed from the upper layer. ,
It is possible to obtain a resist (resist pattern) in which 7 is formed (resist in which an opening substantially similar to that shown in FIG. 5 is formed).

【0020】この場合、微細ゲート長パターンを形成す
るため、第1の開口部6の開口径w1,第2の開口部7
の開口径w2を微細なもの(例えば、約0.3μm以下の
もの)とするときにも、第1の開口部6,第2の開口部
7の開口パターン形状をこのような逆テーパー状のもの
にすることができる。従って、このとき、図2(h)のリ
フトオフ工程を行なう場合にも、レジスト4,5には逆
テーパー状の微細な開口(レジストパターン)6,7が形
成されていることによって、リセス溝8の底部9に堆積
している微細な(例えば、約0.3μm以下のゲート長
の)金属配線層10は除去されにくくなり、製造歩留ま
りを向上させることができる。
In this case, in order to form a fine gate length pattern, the opening diameter w 1 of the first opening 6 and the second opening 7
When the opening diameter w 2 of the first opening 6 and the second opening 7 is small (for example, about 0.3 μm or less), the opening pattern shape of the first opening 6 and the second opening 7 is such an inverted taper shape. Things. Therefore, at this time, even when the lift-off step shown in FIG. 2H is performed, the recesses 8 are formed by forming the inverse tapered fine openings 6 and 7 in the resists 4 and 5. The fine (for example, a gate length of about 0.3 μm or less) metal wiring layer 10 deposited on the bottom 9 of the substrate is hardly removed, and the manufacturing yield can be improved.

【0021】また、ゲート電極用の金属配線層の厚さを
少なくとも第1の電子ビームレジストの厚さ以下にする
ことで、リセス溝8上のゲート電極と上層である第2の
電子ビームレジストとの間に空隙ができるので、リフト
オフ工程で不要金属とともに除去されにくくなり、製造
歩留りを向上させることができる。
By making the thickness of the metal wiring layer for the gate electrode at least equal to or less than the thickness of the first electron beam resist, the gate electrode on the recess groove 8 and the second electron beam resist as the upper layer can be formed. Since there is a gap between them, it is difficult to remove them together with unnecessary metals in the lift-off step, and the production yield can be improved.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明の一実施例について説明する。
先ず、図1(a)に示すように、チャネル層となるGaA
s層1,2次電子供給層となるAlGaAs層2,ソー
ス・ドレインのオーミックコンタクト層となる高濃度G
aAs層3が順次に形成されたHEMT基板20上に、
第1の電子ビームレジスト4,例えばマイクロリソグラ
フィー・ケミカル・コーポレーション(MCC社;米国)
製のPMGI−SF8を、4500Å程度の厚さに塗布
し、これを200℃の温度で30分間、窒素雰囲気中で
ベーキングした。次に、図1(b)に示すように、第2の
電子ビームレジスト5,例えば、日本ゼオン社製のZE
P520−12を、3000Å程度の厚さに塗布し、こ
れを200℃の温度で30分間、窒素雰囲気中でベーキ
ングした。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
First, as shown in FIG.
s layer, AlGaAs layer 2 serving as a secondary electron supply layer, high concentration G serving as an ohmic contact layer for source and drain
On the HEMT substrate 20 on which the aAs layer 3 is sequentially formed,
First electron beam resist 4, for example, Microlithography Chemical Corporation (MCC, USA)
PMGI-SF8 was applied to a thickness of about 4500 ° and baked at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Next, as shown in FIG. 1B, a second electron beam resist 5, for example, ZEON manufactured by Zeon Corporation
P520-12 was applied to a thickness of about 3000 ° and baked at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.

【0023】しかる後、図1(c)に示すように電子ビー
ム露光BMを行なう。次に、図1(d)に示すように第1
層のレジスト4を日本ゼオン社製の有機現像液ZED−
50Nで現像し、第1層のレジスト4に開口部6を形成
した。なお、このときの現像時間は約3分程度であっ
た。その後、イソプロピルアルコールでリンスを約1分
間程度行ない、次に図2(e)に示すように、第2層目の
レジスト5を例えば東京応化社製のアルカリ現像液NM
D−Wで現像し、第2層のレジスト5に開口部7を形成
した。なお、このときの現像時間は約45秒であった。
次に、図2(f)に示すように、上記開口部6,7を通し
てクエン酸系のエッチャントでリセス溝形成用のリセス
エッチングを行ない、基板表面にAlGaAs層9を露
出させた。すなわち、高濃度GaAs層3にリセス溝8
を形成した。
Thereafter, an electron beam exposure BM is performed as shown in FIG. Next, as shown in FIG.
Layer of resist 4 was applied to an organic developer ZED- manufactured by Zeon Corporation.
Development was carried out at 50 N to form openings 6 in the first layer of resist 4. The development time at this time was about 3 minutes. Thereafter, rinsing is performed for about 1 minute with isopropyl alcohol, and then, as shown in FIG.
By developing with DW, an opening 7 was formed in the resist 5 of the second layer. The development time at this time was about 45 seconds.
Next, as shown in FIG. 2 (f), recess etching for forming a recess groove was performed with a citric acid-based etchant through the openings 6 and 7 to expose the AlGaAs layer 9 on the substrate surface. That is, the recess groove 8 is formed in the high-concentration GaAs layer 3.
Was formed.

【0024】次に、図2(g)に示すように、全面にゲー
ト電極形成用の金属配線層10として、Ti/Auを約
3000Å程度の厚さに堆積した。その後、図2(h)に
示すように、リセス溝8の底面9に堆積されている金属
配線層10のみを残して、リフトオフした。
Next, as shown in FIG. 2G, Ti / Au was deposited on the entire surface as a metal wiring layer 10 for forming a gate electrode to a thickness of about 3000 °. Thereafter, as shown in FIG. 2H, the lift-off was performed while leaving only the metal wiring layer 10 deposited on the bottom surface 9 of the recess groove 8.

【0025】この実施例の方法によれば、1回の電子ビ
ーム露光と2回に分割した現像工程とにより、確実に逆
テーパ形状を有する微細な(開口径が0.3μm以下の)
開口部6,7をレジスト5,4に形成でき、逆テーパ状
の微細な開口が形成されたレジストパターンによって、
微細な(約0.3μm以下の)ゲート長のゲート電極10
を信頼性良く形成することができた。
According to the method of this embodiment, one electron beam exposure and a development process divided into two steps ensure that a fine (aperture diameter of 0.3 μm or less) having a reverse tapered shape is obtained.
The openings 6 and 7 can be formed in the resists 5 and 4, and the resist pattern in which the fine openings in the reverse taper shape are formed,
A gate electrode 10 having a fine (about 0.3 μm or less) gate length
Was formed with high reliability.

【0026】なお、上述の実施例では、半導体基板20
がAlGaAs/GaAsのHEMT基板であるとした
が、半導体基板20が、InAlAs/InGaAsの
HEMT基板であっても、あるいは、AlGaAs/I
nGaAsPのHEMT基板であっても、全く同様にし
て本発明を適用でき、同様の効果を得ることができる。
さらに、半導体基板20が、HEMT基板以外の基板,
例えば、GaAs系MESFET基板やInP系MES
FETなどであっても、全く同様にして本発明を適用で
き、同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the semiconductor substrate 20
Is an AlGaAs / GaAs HEMT substrate, but the semiconductor substrate 20 may be an InAlAs / InGaAs HEMT substrate, or alternatively, an AlGaAs / I HEMT substrate.
The present invention can be applied in exactly the same manner to an HEMT substrate of nGaAsP, and the same effect can be obtained.
Further, when the semiconductor substrate 20 is a substrate other than the HEMT substrate,
For example, a GaAs-based MESFET substrate or an InP-based MES
The present invention can be applied to FETs and the like in exactly the same manner, and the same effects can be obtained.

【0027】また、上述の実施例では、第1の電子ビー
ムレジスト4としてPMGI−SF8を用い、第2の電
子ビームレジスト5としてZEP520−12を用いた
が、第1の電子ビームレジスト4として例えば東京応化
社製のOEBR2000や、シプレーファーイースト社
製のSAL−101などを用いることもでき、また、第
2の電子ビームレジスト5として東京応化社製のOEB
R1000や東レ社製のEBR9などを用いることもで
き、この場合にも、前述したと同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, PMGI-SF8 is used as the first electron beam resist 4 and ZEP520-12 is used as the second electron beam resist 5. However, as the first electron beam resist 4, for example, OEBR2000 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. or SAL-101 manufactured by Shipley Far East Co., Ltd. can also be used.
R1000 or EBR9 manufactured by Toray Co., Ltd. can also be used. In this case, the same effect as described above can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1乃至請
求項3記載の発明によれば、半導体基板上に第1の電子
ビームレジストを塗布してベーキングを行ない、さらに
その上に、第2の電子ビームレジストを塗布してベーキ
ングを行なう工程と、上記第1および第2の電子ビーム
レジストに対して電子ビーム露光を行なう工程と、前記
第2の電子ビームレジストを現像して前記第2の電子ビ
ームレジストに所定の開口幅の第1の開口部を形成する
工程と、前記第1の開口部を通して上記第1の電子ビー
ムレジストを現像して上記第1の開口部より開口幅の大
きな第2の開口部を第1の電子ビームレジストに形成す
る工程と、上記第1,第2の開口部がそれぞれ形成され
た第1,第2の電子ビームレジストをマスクとして半導
体基板にリセス溝を形成する工程と、半導体基板全面に
ゲート電極用の金属配線層を堆積する工程と、上記金属
配線層のうちでリセス溝に堆積した金属配線層を残し
て、前記第1および第2の電子ビームレジストおよびそ
の上の不要な金属配線層をリフトオフ法により除去する
工程とを備えているので、逆テーパー状の微細な開口を
もつレジストパターンを形成することができ、微細なゲ
ート電極のリフトオフ工程の製造歩留まりを飛躍的に向
上させることができる。
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, a first electron beam resist is applied to a semiconductor substrate and baked, and further, a first electron beam resist is applied to the semiconductor substrate. Applying a second electron beam resist and baking; performing an electron beam exposure on the first and second electron beam resists; and developing the second electron beam resist to form the second electron beam resist. Forming a first opening having a predetermined opening width in the electron beam resist, and developing the first electron beam resist through the first opening to have a larger opening width than the first opening. Forming a second opening in the first electron beam resist; and forming a recess in the semiconductor substrate using the first and second electron beam resists in which the first and second openings are respectively formed as a mask. Forming, depositing a metal wiring layer for a gate electrode over the entire surface of the semiconductor substrate, and removing the first and second electron beams while leaving the metal wiring layer of the metal wiring layer deposited in the recess groove. Removing the resist and the unnecessary metal wiring layer thereon by a lift-off method, so that a resist pattern having a fine opening in a reverse taper shape can be formed, and the lift-off process of the fine gate electrode can be performed. The production yield can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図5】電子ビームレジストの逆テーパー状の開口パタ
ーンを説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a reverse tapered opening pattern of an electron beam resist.

【図6】電子ビームレジストの順テーパー状の開口パタ
ーンを説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a forward tapered opening pattern of an electron beam resist.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs層 2 AlGaAs層 3 高濃度GaAs層 4 第1の電子ビームレジスト 5 第2の電子ビームレジスト 6 開口部 7 開口部 8 リセス溝 9 リセス溝の底部 20 半導体基板 Reference Signs List 1 GaAs layer 2 AlGaAs layer 3 High concentration GaAs layer 4 First electron beam resist 5 Second electron beam resist 6 Opening 7 Opening 8 Recessed groove 9 Recessed groove bottom 20 Semiconductor substrate

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 29/80 F 29/417 Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/027 H01L 29/80 F 29/417

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1の電子ビームレジス
トを塗布してベーキングを行ない、さらにその上に、第
2の電子ビームレジストを塗布してベーキングを行なう
工程と、上記第1および第2の電子ビームレジストに対
して電子ビーム露光を行なう工程と、前記第2の電子ビ
ームレジストを現像して前記第2の電子ビームレジスト
に所定の開口幅の第1の開口部を形成する工程と、前記
第1の開口部を通して上記第1の電子ビームレジストを
現像して上記第1の開口部より開口幅の大きな第2の開
口部を第1の電子ビームレジストに形成する工程と、上
記第1,第2の開口部がそれぞれ形成された第1,第2
の電子ビームレジストをマスクとして半導体基板にリセ
ス溝を形成する工程と、半導体基板全面にゲート電極用
の金属配線層を堆積する工程と、上記金属配線層のうち
でリセス溝に堆積した金属配線層を残して、前記第1お
よび第2の電子ビームレジストおよびその上の不要な金
属配線層をリフトオフ法により除去する工程とを備えて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of applying a first electron beam resist on a semiconductor substrate to perform baking, and further applying a second electron beam resist thereon to perform baking; Performing an electron beam exposure on the electron beam resist, and developing the second electron beam resist to form a first opening having a predetermined opening width in the second electron beam resist; Developing the first electron beam resist through the first opening to form a second opening having a larger opening width in the first electron beam resist than the first opening; , Second opening formed with the first and second openings, respectively.
Forming a recess groove in a semiconductor substrate using the electron beam resist as a mask, depositing a metal wiring layer for a gate electrode over the entire surface of the semiconductor substrate, and forming a metal wiring layer deposited in the recess groove among the metal wiring layers. Removing the first and second electron beam resists and unnecessary metal wiring layers thereon by a lift-off method.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第2の電子ビームレジストの現像に少なく
とも有機現像液を用い、前記第1の電子ビームレジスト
の現像に少なくともアルカリ現像液を用いることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least an organic developer is used for developing the second electron beam resist, and at least an alkali developer is used for developing the first electron beam resist. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記ゲート電極用の金属配線層の厚さを少なく
とも第1の電子ビームレジストの厚さ以下にすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the metal wiring layer for the gate electrode is at least equal to or less than the thickness of the first electron beam resist. Production method.
JP9137904A 1997-05-12 1997-05-12 Method for manufacturing semiconductor device Pending JPH10313112A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003066619A (en) * 2001-08-30 2003-03-05 Fujitsu Ltd Method of forming resist pattern
CN116206953A (en) * 2022-11-25 2023-06-02 陕西光电子先导院科技有限公司 Metal stripping method for one-time exposure and one-time development of three-layer adhesive of wafer with groove

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