JP2000216169A - ゲ―ト電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＭＭＡ系レジストを用いてサブクォーター
ミクロンのＴ型ゲート電極を確実に形成できるようにす
る。 【解決手段】 基板１１の上にＭＭＡを含むレジストか
らなる下層レジスト膜１２、Ｐ（ＭＭＡ−ｃｏ−ＭＡ
Ａ）を含むレジストからなる上層レジスト膜１３及び下
層及び上層レジスト膜１２，１３よりも耐熱性が高いＰ
ＭＧＩを含むレジストからなる保護レジスト膜１４を順
次形成する。次に、保護レジスト膜１４に対してＥＢ露
光を行なって該保護レジスト膜１４におけるゲート電極
の頂部形成領域の上側部分に保護開口部を形成する。続
いて、上層レジスト膜１３にゲート電極の頂部形成領域
となる上層開口部１３ａを形成すると共に、下層レジス
ト膜１２にゲート電極の脚部形成領域となる下層開口部
１２ａを形成する。続いて、下層開口部１２ａ及び上層
開口部１３ａにゲート電極形成用の導体膜を蒸着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果型トラン
ジスタ（ＦＥＴ）のゲート電極形成方法に関し、特に、
超高周波用電界効果型トランジスタに用いられるゲート
長が０．１μｍ〜０．２μｍのＴ型のゲート電極形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＥＴの高周波動作を実現するにはゲー
ト長の短縮化が必須であり、無線ＬＡＮ又は自動車衝突
防止システム等への応用が期待されるミリ波帯、すなわ
ち、３０ＧＨｚ以上の周波数帯においては、ゲート長が
０．１μｍ〜０．２μｍのゲート形成技術が必須とな
る。

【０００３】現在、一般に、短ゲート長化を図る露光用
光源として電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）
が用いられており、この電子ビームを用いる露光法をＥ
Ｂ露光法と呼んでいる。

【０００４】しかしながら、単にゲート長のみを短縮す
ると、ゲート抵抗が上昇するため、ＦＥＴの高周波動作
におけるゲインの低下やノイズ特性の劣化の一因とな
る。この短ゲート長化と低ゲート抵抗化との両方を実現
する手段として、ゲートの基板面と接触する部分を微細
化し、接触部分から上方の部分は断面積を大きくした、
いわゆるＴ型ゲート又はマッシュルームゲート構造が有
効であり、超高周波ＦＥＴにおいては広く採用されてい
る。

【０００５】Ｔ型ゲート電極の形成には様々な方法が用
いられおり、以下、従来のＴ型ゲート電極の製造工程の
一例について図面を参照しながら説明する。

【０００６】図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）、
（ｂ）は従来のＥＢ露光法を用いたＴ型ゲート電極形成
方法の工程順の断面構成を示している。ここでは、ＥＢ
露光用のレジスト（ＥＢレジスト）として一般に用いら
れているポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙ−ｍｅｔ
ｈｙｌｍｅｔａｃｒｙｌａｔｅ、以下、ＰＭＭＡと略称
する。）を２層の積層構造としたレジストを用いた例を
示す。ＰＭＭＡは解像度に優れ、０．１μｍ以下のパタ
ーンをも安定に形成できることから、サブクォーターミ
クロンのゲート長を得られるＥＢレジストとして一般的
に用いられている。

【０００７】まず、図３（ａ）に示すように、ＧａＡｓ
からなる基板１０１上に、高分子量で且つ低感度のＰＭ
ＭＡからなる下層レジスト膜１０２、及び低分子量で且
つ高感度のＰＭＭＡからなる上層レジスト膜１０３を順
次形成する。

【０００８】その後、上層レジスト膜１０３におけるゲ
ート電極の頂部形成領域に１回目のＥＢ露光を行なうこ
とによりパターニングを行なう。

【０００９】次に、図３（ｂ）に示すように、所定の現
像液を用いて上層レジスト膜１０３の現像を行なうこと
により、上層レジスト膜１０３におけるゲート電極の頂
部形成領域に上層開口部１０３ａを形成する。続いて、
下層レジスト膜１０２の上面における上層開口部１０３
ａに露出する領域に対して２回目のＥＢ露光を行なうこ
とによりパターニングを行なう。

【００１０】次に、図３（ｃ）に示すように、所定の現
像液を用いて下層レジスト膜１０２の現像を行なうこと
により、下層レジスト膜１０２におけるゲート電極の脚
部形成領域に下層開口部１０２ａを形成する。このよう
に、上層レジスト膜１０３に頂部形成領域となる上層開
口部１０３ａを有し、下層レジスト膜１０２に脚部形成
領域となる下層開口部１０２ａを有するＴ型ゲートのレ
ジストパターンを得ることができる。

【００１１】次に、図４（ａ）に示すように、基板１０
１の上に全面にわたって金属膜１０４Ａを蒸着した後、
図４（ｂ）に示すように、下層レジスト膜１０２及び上
層レジスト膜１０３に対してリフトオフを行なうことに
より、金属膜１０４ＡからなるＴ型ゲート電極１０４Ｂ
を形成する。

【００１２】このように、上層レジスト膜１０３に低分
子量で且つ高感度のＰＭＭＡを用い、下層レジスト膜１
０２に高分子量で且つ低感度且つ高解像度のＰＭＭＡを
用いることにより、上層レジスト膜１０３を露光する際
に下層レジスト膜１０２に対する影響を低減しながら、
断面積が大きい頂部を有し且つサブクォーターミクロン
の脚部を有するＴ型ゲートのパターン形成を可能にして
いる。

【００１３】前記の従来例においては、ＥＢ露光を２回
行なう必要があるが、露光パターン及びドーズ量を最適
化することにより、１回のＥＢ露光でＴ型ゲートパター
ンを形成する方法も考えられている。

【００１４】また、上層レジスト膜１０３に、高感度Ｐ
ＭＭＡを用いる代わりに、メチルメタクリレート（ＭＭ
Ａ）とメタクリック酸（ＭＡＡ）との共重合体（Ｐ（Ｍ
ＭＡ−ｃｏ−ＭＡＡ））からなるレジストを用いても、
同様のＴ型ゲートを形成できる。以下、本明細書におい
ては、Ｐ（ＭＭＡ−ｃｏ−ＭＡＡ）からなる共重合体
を、単に、Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒと呼ぶ。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のゲート電極形成方法は、ゲート金属の蒸着時にＰＭ
ＭＡからなる上層レジスト膜１０３及び下層レジスト膜
１０２の表面が露出しているため、高温の金属膜１０４
Ａが下層レジスト膜１０２及び上層レジスト膜１０３の
表面に蒸着することにより該レジスト膜１０２，１０３
が変形し、蒸着中に金属膜１０４Ａが上層レジスト膜１
０３及び下層レジスト膜１０２の表面から剥離するとい
う問題がある。

【００１６】さらに、ゲート金属の蒸着に電子ビームを
用いる場合には、蒸発源の輻射熱が加わるため、この剥
離現象（膜剥がれ）が顕著になる。

【００１７】また、通常はゲート電極１４Ｂの頂部とな
る上層レジスト膜１０３のゲート長方向の断面形状が、
下方が広がる逆テーパー状となることにより、上層レジ
スト膜１０３上の全面に蒸着された金属膜１０４Ａと上
層開口部１０３ａに蒸着され充填された金属膜１０４Ａ
とが容易に分離でき、確実にリフトオフを行なえる。

【００１８】ところが、従来の形成方法によると、図４
（ａ）に示すように、本来は逆テーパー形状となる上層
レジスト膜１０３が熱変形により上層開口部１０３ａが
開く上に、上層レジスト膜１０３の上層開口部１０３ａ
の壁面に高温の蒸着金属が付着して、さらに上層開口部
が開くので、最終的には順テーパー形状となってしま
い、リフトオフができなくなるという問題が生ずる。

【００１９】本発明は、前記従来の問題を解決し、ＰＭ
ＭＡ系レジストを用いてサブクォーターミクロンのＴ型
ゲート電極を確実に形成できるようにすることを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、ＰＭＭ
Ａのガラス化温度が約１２０℃であり、１００℃を超え
る熱がＰＭＭＡを含むレジストに直接加わった場合に
は、該レジストが変形し始めることを確認しており、従
って、ＰＭＭＡは耐熱性が低いこと、特に、パターン形
成後は形状の変形が極めて容易に起こり得るということ
を突き止めている。

【００２１】前記従来の問題を解決するため、本発明
は、ＰＭＭＡを含むレジストからなるレジスト膜の上面
にＰＭＭＡよりも耐熱性が高いレジスト膜を形成する構
成とする。

【００２２】具体的に、本発明に係る第１のゲート電極
形成方法は、半導体基板の上に、頂部と該頂部から下方
に延びる脚部とからなるＴ型のゲート電極を形成するゲ
ート電極形成方法を対象とし、半導体基板の上にメチル
メタクリレート（ＭＭＡ）又はメタクリック酸（ＭＡ
Ａ）を含むレジストからなる下層レジスト膜を形成する
下層レジスト膜形成工程と、下層レジスト膜の上に該下
層レジスト膜よりも耐熱性が高い上層レジスト膜を形成
する上層レジスト膜形成工程と、上層レジスト膜を露光
することにより、上層レジスト膜におけるゲート電極の
頂部形成領域をパターニングした後、パターニングされ
た上層レジスト膜を現像することにより、上層レジスト
膜における頂部形成領域に上層開口部を形成する上層開
口部形成工程と、下層レジスト膜の上面における上層開
口部に露出する領域を露光することにより、下層レジス
ト膜におけるゲート電極の脚部形成領域をパターニング
した後、パターニングされた下層レジスト膜を現像する
ことにより、下層レジスト膜における脚部形成領域に下
層開口部を形成する下層開口部形成工程と、半導体基板
の上における下層開口部及び上層開口部にゲート電極形
成用の導体膜を充填することにより、導体膜からなるＴ
型のゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを備え
ている。

【００２３】第１のゲート電極形成方法によると、ＭＭ
Ａ又はＭＡＡを含むレジストからなる下層レジスト膜の
上に該下層レジスト膜よりも耐熱性が高い上層レジスト
膜を形成しておき、該上層レジスト膜に頂部形成用の上
層開口部を形成すると共に下層レジスト膜に脚部形成用
の下層開口部を形成する。これにより、ゲート電極用の
導体膜を各開口部に充填する際に、高温の導体膜が上層
レジスト膜に付着しても該上層レジスト膜はＭＭＡ又は
ＭＡＡを含む下層レジスト膜よりも耐熱性が高いため、
上層レジスト膜が熱変形しにくいので、頂部形成用の上
層開口部が変形しにくくなる。さらに、ＭＭＡ又はＭＡ
Ａを含む下層レジスト膜の表面における導体膜の蒸着源
からの輻射熱や飛来する高温物質に曝される領域が小さ
くなるため、レジストパターンの変形やガスの発生がほ
とんどなくなるので、ゲート用導体膜の膜剥がれが起こ
りにくくなる。

【００２４】第１のゲート電極形成方法において、上層
レジスト膜が電子ビームに対して反応する電子ビーム露
光用レジストからなることが好ましい。

【００２５】第１のゲート電極形成方法において、上層
レジスト膜がポリジメチルグルタルイミドを含むレジス
トからなることが好ましい。

【００２６】本発明に係る第２のゲート電極形成方法
は、半導体基板の上に、頂部と該頂部から下方に延びる
脚部とからなるＴ型のゲート電極を形成するゲート電極
形成方法を対象とし、半導体基板の上にメチルメタクリ
レート（ＭＭＡ）を含むレジストからなる下層レジスト
膜を形成する下層レジスト膜形成工程と、下層レジスト
膜の上にメチルメタクリレート（ＭＭＡ）を含むレジス
ト又はメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とメタクリック
酸（ＭＡＡ）との共重合体（Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を含
むレジストからなる上層レジスト膜を形成する上層レジ
スト膜形成工程と、上層レジスト膜の上に下層レジスト
膜及び上層レジスト膜よりも耐熱性が高い保護レジスト
膜を形成する保護レジスト膜形成工程と、保護レジスト
膜を露光することにより、保護レジスト膜におけるゲー
ト電極の頂部形成領域の上側部分をパターニングした
後、パターニングされた保護レジスト膜を現像すること
により、保護レジスト膜における頂部形成領域の上側に
保護開口部を形成する保護開口部形成工程と、上層レジ
スト膜を露光することによりゲート電極の頂部形成領域
をパターニングした後、パターニングされた第上層レジ
スト膜を現像することにより、上層レジスト膜における
頂部形成領域に上層開口部を形成する上層開口部形成工
程と、下層レジスト膜の上面における上層開口部に露出
する領域を露光することにより、下層レジスト膜におけ
るゲート電極の脚部形成領域をパターニングした後、パ
ターニングされた下層レジスト膜を現像することによ
り、下層レジスト膜における脚部形成領域に下層開口部
を形成する下層開口部形成工程と、半導体基板の上にお
ける保護開口部を通して下層開口部及び上層開口部にゲ
ート電極形成用の導体膜を充填することにより、導体膜
からなるＴ型のゲート電極を形成するゲート電極形成工
程とを備えている。

【００２７】第２のゲート電極形成方法によると、ＭＭ
Ａを含むレジストからなる下層レジスト膜、及びＭＭＡ
を含むレジスト又はＣｏｐｏｌｙｍｅｒを含むレジスト
からなる上層レジスト膜を順次積層し、該上層レジスト
膜の上に下層及び上層レジスト膜よりも耐熱性が高い保
護レジスト膜を形成しておき、保護レジスト膜における
ゲート電極の頂部形成領域の上側に保護開口部を形成す
る。続いて、上層レジスト膜に頂部形成用の上層開口部
を形成すると共に下層レジスト膜に脚部形成用の下層開
口部を形成する。これにより、ゲート電極用の導体膜を
各開口部に充填する際に、高温の導体膜が保護レジスト
膜に付着しても、該保護レジスト膜はＭＭＡを含む下層
レジスト膜、又はＣｏｐｏｌｙｍｅｒからなる上層レジ
スト膜よりも耐熱性が高いため、保護レジスト膜が熱変
形しにくいので、頂部形成用の上層開口部が変形しにく
くなる。さらに、下層レジスト膜及び上層レジスト膜の
表面における導体膜の蒸着源からの輻射熱や飛来する高
温物質に曝される領域が小さくなるため、レジストパタ
ーンの変形やガスの発生がほとんどなくなるので、膜剥
がれが起こりにくくなる。

【００２８】第２のゲート電極形成方法において、保護
レジスト膜が電子ビームに対して反応する電子ビーム露
光用レジストからなることが好ましい。

【００２９】第２のゲート電極形成方法において、保護
レジスト膜がポリジメチルグルタルイミドを含むレジス
トからなることが好ましい。

【００３０】第２のゲート電極形成方法において、下層
レジスト膜、上層レジスト膜及び保護レジスト膜に対す
る露光には電子ビームを用いることが好ましい。

【００３１】第２のゲート電極形成方法において、保護
開口部形成工程が、保護開口部を頂部形成領域における
ゲート長方向の寸法よりも小さくなるように形成する工
程を含むことが好ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照しながら説明する。

【００３３】図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）、
（ｂ）は本発明の一実施形態に係るゲート電極形成方法
の工程順の断面構成を示している。

【００３４】本実施形態においては、頂部と該頂部から
下方に延びる脚部とを有し、該脚部のゲート長がサブク
ォタ−ミクロンのＴ型ゲート電極を形成する際に、ＰＭ
ＭＡよりも耐熱性に優れる材料としてポリジメチルグル
タルイミド（Ｐｏｌｙ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｇｌｕｔａｒ
ｉｍｉｄｅ：以下、ＰＭＧＩと略称する。）を含むレジ
ストからなる保護レジスト膜を用いてＰＭＭＡを含むレ
ジスト膜を保護する例を説明する。

【００３５】まず、図１（ａ）に示すように、レジスト
膜形成工程において、ＧａＡｓからなる基板１１上に、
比較的低感度のＰＭＭＡを含むレジストからなる下層レ
ジスト膜１２を塗布し、その後、下層レジスト膜１２に
対して所定のベーキングを行なう。ここでは、ゲート金
属を蒸着する際に、頂部と脚部とが分離しないように、
下層レジスト膜１２の膜厚値を１５０ｎｍ〜３００ｎｍ
とする。但し、下層レジスト膜１２の膜厚を小さくし過
ぎるとゲート電極の頂部とＦＥＴの活性領域との間又は
オーミック電極との間の容量が増大するため、高周波特
性が劣化する。

【００３６】次に、ゲート電極の頂部となる比較的高感
度のＰＭＭＡ又はＣｏｐｏｌｙｍｅｒを含むレジストか
らなる上層レジスト膜１３を塗布し、その後、上層レジ
スト膜１３に対して所定のベーキングを行なう。続い
て、ＰＭＭＡよりも耐熱性が高いＰＭＧＩを含むＥＢレ
ジストからなる保護レジスト膜１４を塗布し、その後、
保護レジスト膜１４に対して所定のベーキングを行な
う。ここで、保護レジスト膜１４の膜厚値はゲート金属
の蒸着時にさらされる熱から上層レジスト膜１３及び下
層レジスト膜１２のＰＭＭＡを十分に保護できる２００
ｎｍ以上とする。

【００３７】このレジスト膜形成工程において、保護レ
ジスト膜１４と上層レジスト膜１３及び下層レジスト膜
１２とは、各レジストの溶剤がそれぞれ異なるため、互
いのミキシングはほとんど起こらない。ここで、上層レ
ジスト膜１３は、ゲート電極の頂部となる開口部を形成
するレジストであるため、ゲート金属の蒸着時に、蒸着
された金属膜の膜厚に対して、リフトオフが十分に可能
となる膜厚とし、例えば、本実施形態に係るゲート電極
の頂部の厚さは５００ｎｍ〜１０００ｎｍを想定してお
り、上層レジスト膜１３の膜厚値を１０００ｎｍ〜１５
００ｎｍとする。続いて、保護レジスト膜１４における
ゲート電極の頂部形成領域の上側の領域に対してＥＢ露
光を行なってパターニングする。ここで、上層レジスト
膜１３は高感度なＰＭＭＡ又はＣｏｐｏｌｙｍｅｒを含
むレジストからなるため、保護レジスト膜１４の露光時
に同時に露光される。従って、保護レジスト膜１４と上
層レジスト膜１３との電子ビームに対するレジストの感
度及び露光条件は、ゲート電極の頂部の形状及び寸法が
所定の値となるように選択する必要がある。

【００３８】次に、図１（ｂ）に示すように、保護レジ
スト膜開口工程において、保護レジスト膜１４に対して
現像を行なって、保護レジスト膜１４における頂部形成
領域の上側の領域に保護開口部１４ａを形成する。保護
レジスト膜１４の現像液には、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド（ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌａｍ
ｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、以下、ＴＭＡＨと
略称する。）と水との混合液、例えば、ＴＭＡＨと水と
の割合が１対３の溶液を用いる。一般に、ゲート電極の
頂部が大きくなり過ぎると基板１１との間の寄生容量が
増加して高周波特性が劣化するが、本実施形態において
はＴＭＡＨ溶液を現像液に用いているため、保護レジス
ト膜１４の開口部１４ａの寸法制御性が向上するので、
頂部形成領域を所定の大きさに確実に制御でき、優れた
高周波特性を得られる。その上、ＰＭＭＡ系の上層レジ
スト膜１３はＴＭＡＨ溶液には侵されないため、保護レ
ジスト膜１４の保護開口部１４ａの開口寸法は現像液の
濃度又は現像時間を変えることにより、上層レジスト膜
１３に対して独立に制御できる。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、上層レジ
スト膜開口工程において、上層レジスト膜１３に対して
現像を行なって、上層レジスト膜１３における頂部形成
領域に上層開口部１３ａを形成する。上層レジスト膜１
３の現像液には、メチルイソビチルケトン（ＭＩＢＫ）
とイソプロパノール（ＩＰＡ）の１：３〜１：１の割合
の混合液を用いる。ここで、上層レジスト膜１３の現像
の際には、保護レジスト膜１４はＭＩＢＫとＩＰＡとの
混合液にはほとんどエッチングされない。

【００４０】さらに、保護レジスト膜１４における保護
開口部１４ａのゲート長方向の開口寸法を、上層レジス
ト膜１３における上層開口部１３ａのゲート長方向の開
口寸法よりも小さくすることにより、保護レジスト膜１
４における保護開口部１４ａの両側部が上層開口部１３
ａの内側に張り出すように形成してオーバーハング形状
を形成している。これにより、ゲート金属が上層開口部
１３ａの壁面に付着しにくくなるため、リフトオフが容
易になる。

【００４１】続いて、下層レジスト膜１２の上面におけ
る上層開口部１３ａに露出する領域に対してＥＢ露光を
行なうことにより、下層レジスト膜１２におけるゲート
電極の脚部形成領域をパターニングする。

【００４２】次に、図２（ａ）に示すように、下層レジ
スト膜開口工程において、現像液に、保護レジスト膜１
４及び上層レジスト膜１３を侵さないＭＩＢＫとＩＰＡ
の１：３〜１：１の割合の混合液を用いて、下層レジス
ト膜１２に対して現像を行なうことにより、下層レジス
ト膜１２における脚部形成領域に下層開口部１２ａを形
成する。

【００４３】以上の工程により、再上層に耐熱性が優れ
るＰＭＧＩからなる保護レジスト膜１４を有するＴ型ゲ
ート電極形成用のレジストパターンを形成できる。

【００４４】次に、ゲート電極形成工程において、電子
ビーム（ＥＢ）蒸着機を用いて、基板１１の上に全面に
わたって導体膜としてのＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層
膜を蒸着することにより、保護開口部１４ａを通して上
層レジスト膜１３の上層開口部１３ａ及び下層レジスト
膜１２の下層開口部１２ａに積層膜を充填する。続い
て、図２（ｂ）に示すように、下層レジスト膜１２、上
層レジスト膜１３及び保護レジスト膜１４に対してリフ
トオフを行なうことにより、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜
からなるゲート長がサブクォーターミクロンのＴ型ゲー
ト電極１５を形成する。

【００４５】本実施形態によると、ゲート金属を蒸着す
る際に、基板１１上の全面に高耐熱のＰＭＧＩからなる
保護絶縁膜１４を設けるため、高温の金属蒸気が保護絶
縁膜１４の表面に付着しても該保護絶縁膜１４は変形し
ないため、ＰＭＭＡ系の上層レジスト膜１３及び下層レ
ジスト膜１２に熱の影響が及ばないので、ゲートのメタ
ル剥がれを抑制できる。

【００４６】さらに、保護レジスト膜１４における保護
開口部１４ａのゲート長方向の開口寸法を、頂部形成領
域となる上層レジスト膜１３における上層開口部１３ａ
のゲート長方向の開口寸法よりも小さくすることによ
り、保護レジスト膜１４における保護開口部１４ａの両
端部が上層開口部１３ａの壁面の上部を覆うオーバーハ
ング形状を形成するため、該壁面に導体膜が付着しにく
くなるので、ゲート金属のリフトオフを容易に行なえ
る。

【００４７】なお、本実施形態においては、上層レジス
ト膜１３の上にＰＭＧＩからなる保護レジスト膜１４を
形成したが、上層レジスト膜１３自体をＰＭＧＩとして
もよく、この場合は、下層レジスト１２との２層でＴ型
ゲート電極形成用のレジストパターンを形成できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明の第１のゲート電極形成方法によ
ると、ゲート電極用の導体膜を、頂部形成領域用の開口
部を持つ上層レジスト膜及び脚部形成領域用の開口部を
持つ下層レジスト膜の各開口部に充填する際に、高温の
導体膜が上層レジスト膜に付着しても該上層レジスト膜
はＭＭＡ又はＭＡＡを含むレジストからなる下層レジス
ト膜よりも耐熱性が高いため、上層レジスト膜が熱変形
しにくいので、頂部形成用の上層開口部が変形しにくく
なる。さらに、ＭＭＡ又はＭＡＡを含む下層レジスト膜
の表面における導体膜の蒸着源からの輻射熱や飛来する
高温物質に曝される領域が小さくなるため、レジストパ
ターンの変形やガスの発生がほとんどなくなるので、膜
剥がれが起こりにくくなる。このため、超高周波用ＦＥ
Ｔの用いるサブクォーターミクロンのＴ型ゲート電極を
確実に形成できる。

【００４９】第１のゲート電極形成方法において、上層
レジスト膜が電子ビームに対して反応する電子ビーム露
光用レジストからなると、下層レジストがＭＭＡ又はＭ
ＡＡを含むＥＢレジストであるため、上層レジスト膜の
露光工程においてもＥＢ露光装置を使用できるので、プ
ロセス的に都合がよい。

【００５０】第１のゲート電極形成方法において、上層
レジスト膜は、ポリジメチルグルタルイミドを含むレジ
ストからなると、ＰＭＭＡ系のレジストよりも高耐熱性
を有すると共に電子ビームに対して反応するＥＢレジス
トであるため、熱変形しにくい上層レジスト膜を確実に
得ることができる。

【００５１】本発明の第２のゲート電極形成方法による
と、ゲート電極用の導体膜を、頂部形成領域用の開口部
を持つ上層レジスト膜及び脚部形成領域用の開口部を持
つ下層レジスト膜の各開口部に充填する際に、高温の導
体膜が保護レジスト膜に付着しても、該保護レジスト膜
は、ＭＭＡ又はＣｏｐｏｌｙｍｅｒを含むレジストから
なる上層レジスト膜よりも耐熱性が高いため、保護レジ
スト膜が熱変形しにくいので、頂部形成用の上層開口部
が変形しにくくなる。さらに、下層レジスト膜及び上層
レジスト膜の表面における導体膜の蒸着源からの輻射熱
や飛来する高温物質に曝される領域が小さくなるため、
レジストパターンの変形やガスの発生がほとんどなくな
るので、膜剥がれが起こりにくくなる。これにより、超
高周波用ＦＥＴに用いるサブクォーターミクロンのＴ型
ゲート電極を確実に形成できる。

【００５２】第２のゲート電極形成方法において、保護
レジスト膜が、電子ビームに対して反応する電子ビーム
露光用レジストからなると、保護レジスト膜が電子ビー
ムに対して反応する電子ビーム露光用レジストからなる
と、下層レジストがＭＭＡを含むと共に上層レジストが
Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒからなり、共にＥＢレジストである
ため、保護レジスト膜の露光工程においてもＥＢ露光装
置を使用できるので、プロセス的に都合がよい。

【００５３】第２のゲート電極形成方法において、保護
レジスト膜がポリジメチルグルタルイミドを含むレジス
トからなると、ポリジメチルグルタルイミドは、ＰＭＭ
Ａ系のレジストよりも高耐熱性を有すると共に電子ビー
ムに対して反応するＥＢレジストであるため、熱変形し
にくい保護レジスト膜を確実に得ることができる。

【００５４】第２のゲート電極形成方法において、下層
レジスト膜、上層レジスト膜及び保護レジスト膜に対す
る露光に電子ビームを用いると、下層レジスト及び上層
レジストが共にＥＢレジストであるため、保護レジスト
膜の露光工程においてもＥＢ露光装置を使用できるの
で、プロセス的に都合がよい。

【００５５】第２のゲート電極形成方法において、保護
開口部形成工程が、保護開口部を頂部形成領域における
ゲート長方向の寸法よりも小さくなるように形成する工
程を含むと保護レジスト膜における保護開口部の両端部
が上層開口部の壁面の上部を覆うオーバーハング形状が
形成されるため、該壁面に導体膜が付着しにくくなるの
で、ゲート用の導体膜のリフトオフを容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施形態に係るゲ
ート電極形成方法を示す工程順の構成断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る
ゲート電極形成方法を示す工程順の構成断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は従来のゲート電極形成方法を
示す工程順の構成断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は従来のゲート電極形成方法
を示す工程順の構成断面図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 下層レジスト膜 １２ａ 下層開口部 １３ 上層レジスト膜 １３ａ 上層開口部 １４ 保護レジスト膜 １４ａ 保護開口部 １５ Ｔ型ゲート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 按田 義治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柳原 学 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田邊 充 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 広瀬 信光 東京都小金井市貫井北町４−２−１ 郵政 省通信総合研究所内 (72)発明者 松井 敏明 東京都小金井市貫井北町４−２−１ 郵政 省通信総合研究所内 Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 AC06 AD03 BF03 BF29 DA11 FA04 FA15 FA44 2H096 AA25 BA11 EA06 EA12 GA03 GA08 HA28 KA02 KA03 KA06 KA07 4M104 AA05 BB15 CC03 DD09 DD20 DD34 DD68 FF07 FF13 GG12 HH08 5F102 GJ05 GS02 GS04 GT03 HC11 HC15 HC19 HC29

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の上に、頂部と該頂部から下
   方に延びる脚部とからなるＴ型のゲート電極を形成する
   ゲート電極形成方法であって、 前記半導体基板の上にメチルメタクリレート又はメタク
   リック酸を含むレジストからなる下層レジスト膜を形成
   する下層レジスト膜形成工程と、 前記下層レジスト膜の上に該下層レジスト膜よりも耐熱
   性が高い上層レジスト膜を形成する上層レジスト膜形成
   工程と、 前記上層レジスト膜を露光することにより、前記上層レ
   ジスト膜における前記ゲート電極の頂部形成領域をパタ
   ーニングした後、パターニングされた前記上層レジスト
   膜を現像することにより、前記上層レジスト膜における
   前記頂部形成領域に上層開口部を形成する上層開口部形
   成工程と、 前記下層レジスト膜の上面における前記上層開口部に露
   出する領域を露光することにより、前記下層レジスト膜
   における前記ゲート電極の脚部形成領域をパターニング
   した後、パターニングされた前記下層レジスト膜を現像
   することにより、前記下層レジスト膜における前記脚部
   形成領域に下層開口部を形成する下層開口部形成工程
   と、 前記半導体基板の上における前記下層開口部及び上層開
   口部にゲート電極形成用の導体膜を充填することによ
   り、前記導体膜からなるＴ型のゲート電極を形成するゲ
   ート電極形成工程とを備えていることを特徴とするゲー
   ト電極形成方法。
2. 【請求項２】 前記上層レジスト膜は、電子ビームに対
   して反応する電子ビーム露光用レジストからなることを
   特徴とする請求項１に記載のゲート電極形成方法。
3. 【請求項３】 前記上層レジスト膜は、ポリジメチルグ
   ルタルイミドを含むレジストからなることを特徴とする
   請求項１に記載のゲート電極形成方法。
4. 【請求項４】 半導体基板の上に、頂部と該頂部から下
   方に延びる脚部とからなるＴ型のゲート電極を形成する
   ゲート電極形成方法であって、 前記半導体基板の上にメチルメタクリレートを含むレジ
   ストからなる下層レジスト膜を形成する下層レジスト膜
   形成工程と、 前記下層レジスト膜の上にメチルメタクリレートを含む
   レジスト又はメチルメタクリレートとメタクリック酸と
   の共重合体を含むレジストからなる上層レジスト膜を形
   成する上層レジスト膜形成工程と、 前記上層レジスト膜の上に前記下層レジスト膜及び上層
   レジスト膜よりも耐熱性が高い保護レジスト膜を形成す
   る保護レジスト膜形成工程と、 前記保護レジスト膜を露光することにより、前記保護レ
   ジスト膜における前記ゲート電極の頂部形成領域の上側
   部分をパターニングした後、パターニングされた前記保
   護レジスト膜を現像することにより、前記保護レジスト
   膜における前記頂部形成領域の上側に保護開口部を形成
   する保護開口部形成工程と、 前記上層レジスト膜を露光することにより前記ゲート電
   極の頂部形成領域をパターニングした後、パターニング
   された前記第上層レジスト膜を現像することにより、前
   記上層レジスト膜における前記頂部形成領域に上層開口
   部を形成する上層開口部形成工程と、 前記下層レジスト膜の上面における前記上層開口部に露
   出する領域を露光することにより、前記下層レジスト膜
   における前記ゲート電極の脚部形成領域をパターニング
   した後、パターニングされた前記下層レジスト膜を現像
   することにより、前記下層レジスト膜における前記脚部
   形成領域に下層開口部を形成する下層開口部形成工程
   と、 前記半導体基板の上における前記保護開口部を通して前
   記下層開口部及び上層開口部にゲート電極形成用の導体
   膜を充填することにより、前記導体膜からなるＴ型のゲ
   ート電極を形成するゲート電極形成工程とを備えている
   ことを特徴とするゲート電極形成方法。
5. 【請求項５】 前記保護レジスト膜は、電子ビームに対
   して反応する電子ビーム露光用レジストからなることを
   特徴とする請求項４に記載のゲート電極形成方法。
6. 【請求項６】 前記保護レジスト膜は、ポリジメチルグ
   ルタルイミドを含むレジストからなることを特徴とする
   請求項４に記載のゲート電極形成方法。
7. 【請求項７】 前記下層レジスト膜、上層レジスト膜及
   び保護レジスト膜に対する露光には電子ビームを用いる
   ことを特徴とする請求項４に記載のゲート電極形成方
   法。
8. 【請求項８】 前記保護開口部形成工程は、前記保護開
   口部を前記頂部形成領域におけるゲート長方向の寸法よ
   りも小さくなるように形成する工程を含むことを特徴と
   する請求項４に記載のゲート電極形成方法。