JP2667250B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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裕光 青木
正博 西馬
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法、特に化合物半導体装
置の製造方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a compound semiconductor device.

従来の技術 近年、化合物半導体装置は化合物半導体が有する高い
移動度のためにコンピュータなどの高速演算素子や衛星
放送および衛星通信などに使用される高周波低雑音の送
受信増幅素子として期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, compound semiconductor devices have been expected as high-speed operation elements such as computers and high-frequency low-noise transmission / reception amplification elements used for satellite broadcasting and satellite communication because of the high mobility of compound semiconductors.

以下、図面を参照しながら従来の化合物半導体装置の
製造方法について説明する。
Hereinafter, a conventional method for manufacturing a compound semiconductor device will be described with reference to the drawings.

第2図は従来の化合物半導体装置のショットキーゲー
ト形成工程を示した断面図である。第2図において、1
は電界効果トランジスタのチャンネル層となるガリウム
素n型活性層である。2はn型活性層1と密着性が優れ
ており電子ビームに対して弱い感度をもつPMGIレジスト
である。3は電子ビームに対して強い感度をもちサブミ
クロンパターンの形成に優れたPMMAレジストである。5
はショッキーゲートを形成するためのゲートメタルであ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a step of forming a Schottky gate of a conventional compound semiconductor device. In FIG. 2, 1
Is a gallium element n-type active layer which becomes a channel layer of the field effect transistor. Reference numeral 2 denotes a PMGI resist that has excellent adhesion to the n-type active layer 1 and has low sensitivity to an electron beam. Reference numeral 3 denotes a PMMA resist having a strong sensitivity to an electron beam and excellent in forming a submicron pattern. 5
Is a gate metal for forming a shocky gate.

次に、化合物半導体装置のショットキーゲート形成工
程について説明する。
Next, a Schottky gate forming step of the compound semiconductor device will be described.

第2図aにおいて、カリウム素n型活性層1の上に密
着性の優れたPMGIレジスト2を塗布乾燥する。次にPMGI
レジスト2の上に電子ビーム感度に優れたPMMAレジスト
3を塗布乾燥する。次に、電子ビームの選択照射を行っ
てPMMMAレジスト3にサブミクロンのゲートパターンを
現像によって形成する。第2図bにおいて、PMMAレジス
ト3に形成されたゲートパターンをマスクとしてPMGIレ
ジスト2を選択現像してゲートパターンを形成する。第
2図cにおいて、PMMAレジスト3とPMGIレジスト2のゲ
ートパターンをマスクとしてウエットエッチングしてn
型活性層1にリセス形状の開口部を形成する。第2図d
において、ゲートメタル5を全面蒸着する。第2図eに
おいて、PMGIレジスト2およびPMMAレジスト3を有機系
は離液を用いて溶解させてPMMAレジスト3の上のゲート
メタル5をいっしょに除去してn型活性層1の開口部の
みにゲートメタル5を選択的に残してショットキーゲー
トを形成する。
In FIG. 2a, a PMGI resist 2 having excellent adhesion is applied on the potassium n-type active layer 1 and dried. Next, PMGI
On the resist 2, a PMMA resist 3 having excellent electron beam sensitivity is applied and dried. Next, a submicron gate pattern is formed on the PMMMA resist 3 by development by performing selective irradiation with an electron beam. In FIG. 2B, the PMGI resist 2 is selectively developed using the gate pattern formed on the PMMA resist 3 as a mask to form a gate pattern. In FIG. 2c, wet etching is performed by using the gate patterns of the PMMA resist 3 and the PMGI resist 2 as a mask.
A recess-shaped opening is formed in the mold active layer 1. FIG. 2d
, A gate metal 5 is deposited on the entire surface. In FIG. 2e, the PMGI resist 2 and the PMMA resist 3 are dissolved using an organic solvent in the organic system, and the gate metal 5 on the PMMA resist 3 is removed together so that only the opening of the n-type active layer 1 is formed. A Schottky gate is formed leaving the gate metal 5 selectively.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では第2図eのよう
にn型活性層1の開口部に形成されたゲートメタル5
は、単純な台形となり、台形の断面積はゲートメタル5
の蒸着量とPMMAレジスト3のゲートパターン寸法で規定
されてしまうためにゲートパターンを微細化するに従っ
て台形の断面積が小さくなりゲートメタル5の電気抵抗
が増大するといった問題を有していた。
However, in the above configuration, the gate metal 5 formed in the opening of the n-type active layer 1 as shown in FIG.
Is a simple trapezoid, the cross-sectional area of which is gate metal 5
Therefore, there is a problem that the cross-sectional area of the trapezoid becomes smaller and the electric resistance of the gate metal 5 increases as the gate pattern is miniaturized, because it is determined by the amount of vapor deposition and the gate pattern size of the PMMA resist 3.

本発明は上記欠点に鑑み、n型活性層1の開口部に形
成されたゲートメタル5の断面形状をマッシュルーム型
にしてゲートメタル5の電気抵抗の低減を図ることがで
きる半導体装置の製造方法を提供するものである。
In view of the above-described disadvantage, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device in which the gate metal 5 formed in the opening of the n-type active layer 1 has a mushroom cross-sectional shape and can reduce the electrical resistance of the gate metal 5. To provide.

課題を解決するための手段 本発明の半導体装置の製造方法は、n型活性層の上に
第1の有機系薄膜を形成する工程と、第1の有機系薄膜
の上に電子ビームに対して感度をもつ第2の有機系薄膜
を形成する工程と、第2の有機系薄膜の上に光に対して
感度をもつ第3の有機系薄膜を形成する工程と、選択露
光によって第3の有機系薄膜に第1の開口部を形成する
工程と、第1の開口部の内側に選択電子ビーム照射を行
って第2の有機系薄膜に第1の開口部より小さい第2の
開口部を形成する工程と、第2の開口部を通して第2の
有機系薄膜に第3の開口部を寸法制御して形成する工程
と、第3の開口部を通してn型活性層に第4の開口部を
形成する工程と、第1、第2、第3、第4の開口部を通
してn型活性層に金属膜を形成する工程と、第1、第
2、第3の有機系薄膜を溶解することによって第3の有
機系薄膜の上の金属膜を除去する工程とを具備するもの
である。
Means for Solving the Problems A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first organic thin film on an n-type active layer, and a step of forming an electron beam on the first organic thin film. Forming a second organic thin film having sensitivity, forming a third organic thin film having sensitivity to light on the second organic thin film, and forming a third organic thin film by selective exposure. Forming a first opening in the system-based thin film, and irradiating the inside of the first opening with a selective electron beam to form a second opening smaller than the first opening in the second organic-based thin film Forming, forming a third opening in the second organic thin film through the second opening with dimensional control, and forming a fourth opening in the n-type active layer through the third opening. Forming a metal film on the n-type active layer through the first, second, third, and fourth openings; Removing the metal film on the third organic thin film by dissolving the second and third organic thin films.

作用 この構成によって、n型活性層の開口部に断面積を制
御して大きなマッシュルーム型のゲートメタルを形成す
ることができるために電気抵抗を大幅に低減させること
ができる。
Operation With this configuration, a large mushroom type gate metal can be formed by controlling the cross-sectional area in the opening of the n-type active layer, so that the electric resistance can be significantly reduced.

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における化合物半導体装置
のショットキーゲート形成工程を示した断面図である。
第1図において、1はガリウムヒ素n型活性層である。
2はn型活性層1と密着性が優れており電子ビームに対
して弱い感度をもつPMGIレジストである。3は電子ビー
ムに対して強い感度をもちサブミクロンパターンの形成
に優れたPMMAレジストである。4は紫外線に対して感度
をもつフォトレジストである。5はショットキーゲート
を形成するためのゲートメタルである。
FIG. 1 is a sectional view showing a step of forming a Schottky gate of a compound semiconductor device according to one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gallium arsenide n-type active layer.
Reference numeral 2 denotes a PMGI resist that has excellent adhesion to the n-type active layer 1 and has low sensitivity to an electron beam. Reference numeral 3 denotes a PMMA resist having a strong sensitivity to an electron beam and excellent in forming a submicron pattern. Reference numeral 4 denotes a photoresist having sensitivity to ultraviolet rays. Reference numeral 5 denotes a gate metal for forming a Schottky gate.

次に、化合物半導体装置のショットキーゲート形成工
程について以下その製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing a Schottky gate of a compound semiconductor device will be described below.

第1図aにおいて、ガリウムヒ素n型活性層1の上に
密着性の優れたPMGIレジスト2を塗布乾燥する。次に、
PMGIレジスト2の上に電子ビームに対して感度の優れた
PMMAレジスト3を塗布乾燥する。さらに、PMMAレジスト
3の上に紫外線に対して感度をもつフォトレジスト4を
塗布乾燥する。次に紫外線の選択露光と現像によってフ
ォトレジスト4にアンダーカット形状の第1の開口部を
有するゲートパターンを寸法制御して形成する。第1図
bにおいて、フォトレジスト4のゲートパターンの内側
に電子ビームの選択照射を行ってPMMAレジスト3にフォ
トレジスト4のゲートパターンよりも小さいサブミクロ
ンサイズの第2の開口部を有するゲートパターンを現像
によって形成する。第1図cにおいて、PMMAレジスト3
のゲートパターンをマスクとしてPMGIレジスト2を選択
現像によって寸法制御して第3の開口部を有するゲート
パターンを形成する。第1図dにおいて、PMGIレジスト
2のゲートパターンをマスクとしてウエットエッチング
を行ってn型活性層1にリセス形状の第4の開口部を形
成する。第1図eにおいて、ゲートメタル5を全面蒸着
してn型活性層1の第4の開口部上とPMMAレジスト3上
およびフォトレジスト4上に金属膜を形成する。第1図
fにおいて、PMGIレジスト2とPMMAレジスト3およびフ
ォトレジスト4を有機系はく離液に溶解してフォトレジ
スト4上のゲートメタル5を同時に除去してn型活性層
1の第4の開口部上のみにマッシュルーム型のゲートメ
タル5を形成する。
In FIG. 1A, a PMGI resist 2 having excellent adhesion is applied on a gallium arsenide n-type active layer 1 and dried. next,
Excellent sensitivity to electron beam on PMGI resist 2
A PMMA resist 3 is applied and dried. Further, a photoresist 4 having sensitivity to ultraviolet rays is applied on the PMMA resist 3 and dried. Next, a gate pattern having an undercut-shaped first opening is formed in the photoresist 4 by dimensional control by selective exposure to ultraviolet light and development. In FIG. 1B, the inside of the gate pattern of the photoresist 4 is selectively irradiated with an electron beam to form a gate pattern having a submicron-sized second opening in the PMMA resist 3 smaller than the gate pattern of the photoresist 4. It is formed by development. In FIG. 1c, the PMMA resist 3
Using the gate pattern as a mask, the PMGI resist 2 is dimensionally controlled by selective development to form a gate pattern having a third opening. In FIG. 1d, wet etching is performed using the gate pattern of the PMGI resist 2 as a mask to form a fourth recess-shaped opening in the n-type active layer 1. In FIG. 1e, a gate metal 5 is deposited on the entire surface to form a metal film on the fourth opening of the n-type active layer 1, on the PMMA resist 3, and on the photoresist 4. In FIG. 1f, the PMGI resist 2, the PMMA resist 3 and the photoresist 4 are dissolved in an organic release solution to remove the gate metal 5 on the photoresist 4 at the same time, and the fourth opening of the n-type active layer 1 is formed. A mushroom type gate metal 5 is formed only on the top.

以上のように本発明によれば、第1図a,第1図b,第1
図cのように、PMGIレジスト2、PMMAレジスト3および
フォトレジスト4の各層ごとに寸法制御を独立して行う
ことによってゲートパターンを任意に制御することがで
き、第1図fのように、n型活性層1の第4の開口部に
形成されたマッシュルーム型のゲートメタル5の断面積
を制御して大きくすることができるため電気抵抗の低減
を図ることができる。
As described above, according to the present invention, FIG. 1a, FIG.
As shown in FIG. C, the gate pattern can be arbitrarily controlled by independently performing dimensional control for each layer of the PMGI resist 2, the PMMA resist 3 and the photoresist 4, and as shown in FIG. Since the cross-sectional area of the mushroom-type gate metal 5 formed in the fourth opening of the mold active layer 1 can be controlled and increased, electric resistance can be reduced.

なお、実施例ではガリウム素n型活性層を用いたが活
性層はガリウム素に限定されるものではなく化合物半導
体であれば何でもよい。例えばアルミニウムガリウムヒ
素などが考えられる。
In the embodiment, the gallium element n-type active layer is used. However, the active layer is not limited to gallium element and may be any compound semiconductor. For example, aluminum gallium arsenide can be considered.

発明の効果 以上のように本発明は、PMGIレジスト2、PMMAレジス
ト3およびフォトレジスト4の各層のゲートパターンを
制御して第3の有機系薄膜のゲートパターンを第2の有
機系薄膜のゲートパターンよりも大きくすることによっ
て、n型活性層の第4の開口部にゲート長はサブミクロ
ンのままでゲートの断面積だけを大きくしたマッシュル
ーム型のゲートメタルを形成することができ、これによ
ってゲートメタルの電気抵抗を任意に低減することがで
き、その実用的効果は大なるものがある。
As described above, the present invention controls the gate pattern of each layer of the PMGI resist 2, the PMMA resist 3 and the photoresist 4 to change the gate pattern of the third organic thin film into the gate pattern of the second organic thin film. By increasing the width of the gate electrode, it is possible to form a mushroom-type gate metal in the fourth opening of the n-type active layer in which the gate length remains submicron and only the cross-sectional area of the gate is increased. Can be arbitrarily reduced, and its practical effect is significant.

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

第1図は本発明の一実施例における化合物半導体装置の
ショットキーゲート形成工程図、第2図は従来の化合物
半導体装置のショットキーゲート形成工程図である。 1……ガリウムヒ素n型活性層、2……PMGIレジスト、
3……PMMAレジスト、4……フォトレジスト、5……ゲ
ートメタル。
FIG. 1 is a view showing a process of forming a Schottky gate of a compound semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 ... gallium arsenide n-type active layer, 2 ... PMGI resist,
3 ... PMMA resist, 4 ... photoresist, 5 ... gate metal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/812 H01L 21/30 573 21/302 H ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 29/812 H01L 21/30 573 21/302 H

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】n型活性層の上に第1の有機系薄膜を形成
する工程と、前記第1の有機系薄膜の上に電子ビームに
対して感度をもつ第2の有機系薄膜を形成する工程と、
前記第2の有機系薄膜の上に光に対して感度をもつ第3
の有機系薄膜を形成する工程と、選択露光によって前記
第3の有機系薄膜に第1の開口部を形成する工程と、前
記第1の開口部の内側に選択電子ビーム照射を行って前
記第2の有機系薄膜に前記第1の開口部より小さい第2
の開口部を形成する工程と、前記第2の開口部を通して
前記第1の有機系薄膜に第3の開口部を寸法制御して形
成する工程と、前記第3の開口部を通して前記n型活性
層に第4の開口部を形成する工程と、前記第1、第2、
第3、第4の開口部を通して前記n型活性層に金属膜を
形成する工程と、前記第1、第2、第3の有機系薄膜を
溶解することによって前記第3の有機系薄膜の上の金属
膜を除去する工程とを具備する半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a first organic thin film on an n-type active layer, and forming a second organic thin film sensitive to an electron beam on the first organic thin film. The process of
A third light-sensitive layer on the second organic thin film;
Forming a first opening in the third organic thin film by selective exposure; and performing selective electron beam irradiation inside the first opening to form the first opening. A second organic thin film having a second thickness smaller than the first opening;
Forming an opening, forming a third opening in the first organic thin film by dimensional control through the second opening, and forming the n-type active layer through the third opening. Forming a fourth opening in the layer;
Forming a metal film on the n-type active layer through third and fourth openings; and dissolving the first, second, and third organic thin films to form a metal film on the third organic thin film. A step of removing the metal film.
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