JPH0298147A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0298147A
JPH0298147A JP25108788A JP25108788A JPH0298147A JP H0298147 A JPH0298147 A JP H0298147A JP 25108788 A JP25108788 A JP 25108788A JP 25108788 A JP25108788 A JP 25108788A JP H0298147 A JPH0298147 A JP H0298147A
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JP
Japan
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thin film
photomask
light
photoresist
electrode
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Application number
JP25108788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanichiro Ikeda
池田 乾一郎
Takuji Sonoda
琢二 園田
Kazuo Hayashi
一夫 林
Iwao Hayase
早瀬 巌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simplify the formation of a T-shaped electrode by employing a photomask in which a shielding thin film varying in light permeability with thickness for forming an opening and a shielding thin film formed with a large opening are laminated. CONSTITUTION:A shielding thin film 2 varying in light permeability with thickness having an opening 3 of width lg and thickness T1 is formed on a transparent substrate 1. Then, a shielding thin film 4 having an opening of larger width lT than the width lg is laminated to form a photomask 10. On the other hand, a semiconductor substrate 11 is coated with positive type photoresist 12. Then, a mask 10 is superposed on the resist 12 with the substrate 1 disposed above, and radiated with an ultraviolet ray 15, and a T-shaped opening 13 is obtained at the resist 2. Subsequently, a metal electrode 14' is formed by a vacuum depositing, etc. Then, the electrode 14' on the resist 12 is removed together with the resist 12, and a T-shaped electrode 14 is formed. Thus, the resist of one layer is exposed at once to form a T-shaped electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に電界効
果型半導体装置における電極形成のためのマスクの形成
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming a mask for forming electrodes in a field effect semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、半導体装置の進歩は目覚ましく、その動作機能も
益々高速化が要求されてきているが、超高速で動作する
半導体装置は、半導体内部の電子穆動距離ができるだけ
短くなるような素子構造を採用する必要がある。その代
表的な例として、T型電極を用いた電界効果型半導体装
置がある。
In recent years, advances in semiconductor devices have been remarkable, and their operating functions are increasingly required to be faster.Semiconductor devices that operate at ultra-high speeds adopt element structures that minimize the electron mobility distance inside the semiconductor. There is a need to. A typical example is a field effect semiconductor device using a T-type electrode.

まず、このT型i極の形成工程を第8図について説明す
る。
First, the process of forming this T-type i-pole will be explained with reference to FIG.

第8図(a)において、半導体基板11の上に0.2μ
m程度の低感度ポジ型レジスト12a。
In FIG. 8(a), 0.2 μm is placed on the semiconductor substrate 11.
A low-sensitivity positive resist 12a of about m.

さらにその上に0.5μm程度の高感度ポジ型レジスト
12bを形成する。この2層のレジストは同じ現像液で
処理されるものである。次に、第8図(b)のように、
赤外線15を所望の位置に照射し、高感度ポジ型レジス
ト12bと低感度ポジ型レジスト12aを露光する。露
光後現像すると上層の高感度ポジ型レジスト12bは現
像液に対して溶解しやすく、一方、下層の低感度ポジ型
レジスト12aは高感度ポジ型レジスト12bに比べて
溶解しにくく、したがフて、第8図(e)のようなT型
形状開口部13のような、レジストパターンが形成され
る。次に、第8図(d)のように、真空蒸着法等によっ
て0.6μm程度の電極金属14′を形成する。最後に
、第8図(e)のように、高感度ポジ型レジスト12b
と低感度ポジ型レジスト12aを溶解させる薬液中に半
導体基板11全体を浸し、高感度ポジ型レジスト12b
上の電極金属14′を併せて除去してT型電極14を形
成する。
Furthermore, a high-sensitivity positive resist 12b having a thickness of about 0.5 μm is formed thereon. These two layers of resist are processed with the same developer. Next, as shown in Figure 8(b),
Infrared rays 15 are irradiated to desired positions to expose the high-sensitivity positive resist 12b and the low-sensitivity positive resist 12a. When developed after exposure, the upper layer high-sensitivity positive resist 12b is easily dissolved in the developer, while the lower layer low-sensitivity positive resist 12a is less soluble than the high-sensitivity positive resist 12b, but , a resist pattern such as a T-shaped opening 13 as shown in FIG. 8(e) is formed. Next, as shown in FIG. 8(d), an electrode metal 14' having a thickness of about 0.6 μm is formed by vacuum evaporation or the like. Finally, as shown in FIG. 8(e), a high-sensitivity positive resist 12b is applied.
The entire semiconductor substrate 11 is immersed in a chemical solution that dissolves the low-sensitivity positive resist 12a, and then the high-sensitivity positive resist 12b is dissolved.
The upper electrode metal 14' is also removed to form a T-shaped electrode 14.

第9図は従来のGaAsFET素子の写真製版工程にお
ける任意の段差をもったフォトレジストプロファイルの
形成方法の主要工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main steps of a method for forming a photoresist profile with arbitrary steps in a conventional photolithography process for a GaAsFET device.

この従来例におけるGaAsFET素子の写真製版工程
では、まず、半導体基板31に形成された活性層32上
の所定位置にソース電極33.ドレイン電8i34を形
成した後、ゲート′M、aパターン形成のための写真製
版を行う。すなわち、まず、第1層目のフォトレジスト
35aを塗布し、次に、第1層目のフォトレジスト35
Hに比べ感度の高い第2層目のフォトレジスト35bを
塗布する。その後、第2層目のフォトレジスト35bの
パターン形成のためのマスク37を用いて被露光部分3
5b′を露光する(第9図(a)。
In the photolithography process of the GaAsFET device in this conventional example, first, a source electrode 33. After forming the drain electrode 8i34, photolithography is performed to form the gate 'M, a pattern. That is, first, the first layer of photoresist 35a is applied, and then the first layer of photoresist 35a is applied.
A second layer of photoresist 35b having higher sensitivity than H is applied. Thereafter, the exposed portion 3 is exposed using a mask 37 for patterning the second layer of photoresist 35b.
5b' is exposed (FIG. 9(a)).

(b))。次に、第2層目のフォトレジスト35bの露
光用のマスク37に比べ、細いパターンのマスク38を
用いて、第1層目のフォトレジスト35aの被露光部分
35a′の露光を行う(第9図(C))。その後、現像
により第1層目、第2層目のフォトレジスト35a、3
5bの露光部分35a  、35b’ を除去し、フォ
トレジストのプロファイルにT型形状のパターンを形成
する(第9図(d))。
(b)). Next, the exposed portion 35a' of the first layer photoresist 35a is exposed using a mask 38 with a thinner pattern than the mask 37 for exposure of the second layer photoresist 35b (9th layer photoresist 35b). Figure (C)). After that, the first and second layer photoresists 35a and 3 are developed.
The exposed portions 35a and 35b' of 5b are removed to form a T-shaped pattern on the photoresist profile (FIG. 9(d)).

また、上記のようにフォトマスクを用いた光学露光法に
よらず、フォトレジスト35a、35bを塗布後、EB
(電子ビーム)露光を用いてパターン形成しても同様な
パターンが形成できる。
In addition, without using the optical exposure method using a photomask as described above, after coating the photoresists 35a and 35b, the EB
A similar pattern can be formed by pattern formation using (electron beam) exposure.

このように形成されたマスクを用いることによりT型状
の電極を形成することができる。
By using the mask thus formed, a T-shaped electrode can be formed.

(発明が解決しようとする課題) 第8図のような従来のT型電極14の形成方法では、2
層のフォトレジスト35a、35bを用いるためパター
ンの形成工程が複雑となり、また、電子線露光技術によ
る電子線の照射を所望のパターンごとに順次実施しなけ
ればならないため処理能力が低いという欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional method of forming the T-shaped electrode 14 as shown in FIG.
The use of photoresist layers 35a and 35b complicates the pattern formation process, and the electron beam irradiation technique must be sequentially applied to each desired pattern, resulting in low throughput. Ta.

また、第9図のようなフォトマスクの形成方法では、フ
ォトレジスト35a、35bを2層にしているため、フ
ォトレジスト厚が厚く、かつ厚さにばらつきがあるため
、微細パターンが形成しにくいという問題点があった。
In addition, in the method of forming a photomask as shown in FIG. 9, since the photoresists 35a and 35b are formed into two layers, the photoresist is thick and has variations in thickness, making it difficult to form fine patterns. There was a problem.

さらに、微細パターンのマスク合わせを2回行うため、
パターンのピッチずれ等が起きるなど、パターン形成方
法が困難であった。
Furthermore, in order to perform mask alignment of the fine pattern twice,
The method of forming the pattern was difficult because it caused pattern pitch deviations and the like.

また、パターン精度を向上させるため、EB露光を使用
した場合、パターン精度は高くなるが、装置が高価とな
るほか、1枚当りのパターン形成時間がかかるため量産
性が悪いという問題点があった。
In addition, when using EB exposure to improve pattern accuracy, the pattern accuracy becomes higher, but there are problems in that the equipment is expensive and the pattern formation time per sheet is poor, making it difficult to mass-produce. .

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、簡単で、かつ高精度の電極が形成できるフォトマ
スクの形成方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a method for forming a photomask that is simple and can form electrodes with high precision.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る請求項 (1)に記載の半導体装置の製
造方法は、透明基板上に所望の開口部が形成された透光
性薄膜と、前記開口部より大きい開口部が形成された厚
みに応じて透過光量を変化させる遮光性薄膜を順次積層
して、前記透明基板上に開口断面が丁字形状のパターン
が形成されたT型電極形成用のフォトマスクを形成し、
このフォトマスクを用いてT型電極を形成するものであ
る。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (1) of the present invention includes a transparent thin film having a desired opening formed on a transparent substrate, and a transparent thin film having a thickness such that an opening larger than the opening is formed on a transparent substrate. forming a photomask for forming a T-shaped electrode in which a pattern with a T-shaped opening cross section is formed on the transparent substrate by sequentially laminating light-shielding thin films that change the amount of transmitted light accordingly;
A T-type electrode is formed using this photomask.

また、この発明の請求項 (2)に記載の半導体装置の
製造方法は、透明基板と遮光性薄膜からなるフォトマス
クの前記遮光性薄膜のエツチング深さを変え、前記遮光
性薄膜に所要数の段差を設け、このフォトマスクを用い
て所要数の段差を有する電極を形成するものである。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to claim (2) of the present invention, the etching depth of the light-shielding thin film of a photomask including a transparent substrate and a light-shielding thin film is changed, and a required number of the light-shielding thin films are etched. Steps are provided, and this photomask is used to form an electrode having a required number of steps.

〔作用〕[Effect]

この発明の請求項 (1)に記載の発明においては、透
明基板上に所望の開口部が形成された透光性薄膜と、前
記開口部より大ぎい開口部が形成された遮光性薄膜を順
次積層して、透明基板に開口断面が丁字形状のパターン
が形成されたT型電極形成用のフォトマスクを形成し、
このフォトマスクを用いてT型電極を形成することから
、半導体基板上のフォトレジストが受ける光の照射量が
、フォトマスクを構成する透光性薄膜の作用で所望の位
置によって異なり、所望のフォトレジストの断面形状が
得られるので、この上に電極金属を形成してフォトレジ
ストを除去すれば所望のT型電極が得られる。
In the invention described in claim (1) of the invention, a transparent thin film in which a desired opening is formed on a transparent substrate and a light-shielding thin film in which an opening larger than the opening is formed are sequentially formed on a transparent substrate. Laminated to form a photomask for forming a T-shaped electrode in which a pattern with a T-shaped opening cross section is formed on a transparent substrate,
Since the T-shaped electrode is formed using this photomask, the amount of light that the photoresist on the semiconductor substrate receives varies depending on the desired position due to the effect of the transparent thin film that constitutes the photomask, and the amount of light that the photoresist on the semiconductor substrate receives varies depending on the desired position. Since the cross-sectional shape of the resist is obtained, a desired T-shaped electrode can be obtained by forming an electrode metal thereon and removing the photoresist.

また、この発明の請求項 (2)に記載の発明において
は、写真製版用のフォトマスクの遮光性薄膜に所要数の
段差を設けたことから、1回の露光で、フォトレジスト
への光の照射量が遮光性薄膜の段差部分で変わることに
なり、−層のフォトレジストのプロファイルに所要数の
段差のパターンが精度よく形成されたフォトマスクを形
成でき、このフォトマスクを用いることにより所要数の
段差を有する電極が得られる。
In addition, in the invention described in claim (2) of this invention, since the required number of steps are provided in the light-shielding thin film of the photomask for photolithography, light can be transmitted to the photoresist in one exposure. The amount of irradiation changes depending on the step part of the light-shielding thin film, and it is possible to form a photomask in which the required number of step patterns are accurately formed in the profile of the -layer photoresist. An electrode having a step difference of .

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の第1の発明のT型電極形成用のフォ
トマスク10を示す断面図である。この図において、1
は透明基板、2は赤外線を透過するAu203.CaO
等の透光性薄膜で、開口幅℃□、厚みT1の開口部3を
有している。4は赤外線を透過しないCr等の遮光性薄
膜で、開口幅1アの開口部5を有している。これら開口
幅JZ。
FIG. 1 is a sectional view showing a photomask 10 for forming a T-type electrode according to the first aspect of the present invention. In this figure, 1
2 is a transparent substrate, and 2 is Au203. which transmits infrared rays. CaO
The transparent thin film has an opening 3 having an opening width of .degree. C. and a thickness of T1. 4 is a light-shielding thin film made of Cr or the like that does not transmit infrared rays, and has an opening 5 with an opening width of 1A. These opening widths JZ.

を有する開口部3と開口幅℃7を有する開口部5により
T型形状開口部が形成される。
A T-shaped opening is formed by the opening 3 having an opening width of .degree. C. and the opening 5 having an opening width of .degree.

ここで、T型形状開口部に赤外線を照射すると、開口幅
J21.厚みT1の開口部3では工、の赤外線が透過し
、開口幅(lアー1□)/211みI2の開口部5では
I2の赤外線が透過し、厚みI2>TIより赤外線透過
量は、If>I2となり、透光性薄膜2の厚みに応じた
赤外線の強度、すなわち照射量が得られる。
Here, when the T-shaped opening is irradiated with infrared rays, the opening width J21. The infrared rays of I2 are transmitted through the opening 3 with the thickness T1, and the infrared rays of I2 are transmitted through the opening 5 with the opening width (l 1 □)/211 mm I2, and since the thickness I2>TI, the amount of infrared transmission is If >I2, and the intensity of infrared rays, that is, the irradiation amount, is obtained depending on the thickness of the transparent thin film 2.

第2図(a)〜(d)はこの発明のT型電極形成用のフ
ォトマスクの製造工程を示す断面図である。第2図にお
いて、第1図と同一符号は同じものを示し、6は前記遮
光性薄膜4の上に形成されたフォトレジストである。
FIGS. 2(a) to 2(d) are cross-sectional views showing the manufacturing process of a photomask for forming a T-type electrode according to the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts, and 6 is a photoresist formed on the light-shielding thin film 4. In FIG.

まず、第2図(a)のように、遮光性薄膜4に1□の開
口部を設けてレジストパターンの形成を行い、次に、第
2図(b)のように、ウェットエツチングによりCr等
の遮光性薄膜4を開口幅17までエツチングして開口部
5を形成する。次に、第2図(C)のように、ドライエ
ツチングでAJI20.、CaO等の透光性薄膜2をエ
ツチングして開口幅り、の開口部3を形成する。最後に
、フォトレジスト6を溶解性薬液で除去することによっ
て、第2図(d)のように、開口幅℃1およびATの開
口部3,5からなるT型形状開口部を有するT型電極形
成用のフォトマスク10を得る。第3図(a)〜(d)
はこの発明のT型電極形成用のフォトマスクの他の製造
工程を示す断面図である。このフォトマスクの形成は、
まず、第3図(a)のように、フォトレジスト6に℃1
の開口部を設けたレジストパターンの形成を行い、次に
、第3図(b)のように、AJ2203゜CaO等の透
光性薄膜2にT1の厚みを残して、開口幅℃、でCr等
の遮光性薄膜4とA℃203、CaO等の透光性薄膜2
をドライエツチングする。次に、第3図(C)のように
、Cr等の遮光性薄膜4を開口幅ITまでウェットエツ
チングでする。最後に、第3図(d)のように、フォト
レジスト6を溶解性薬液で除去することによって開口幅
11およびjZTの開口部3.5からなるT型形状開口
部を有するT型電極形成用のフォトマスク10を得る。
First, as shown in FIG. 2(a), a 1□ opening is formed in the light-shielding thin film 4 to form a resist pattern, and then, as shown in FIG. 2(b), Cr, etc. are etched by wet etching. The light-shielding thin film 4 is etched to an opening width 17 to form an opening 5. Next, as shown in FIG. 2(C), dry etching is performed to obtain an AJI of 20. , a transparent thin film 2 made of CaO or the like is etched to form an opening 3 having the width of the opening. Finally, by removing the photoresist 6 with a soluble chemical solution, a T-shaped electrode having an opening width ℃1 and a T-shaped opening consisting of AT openings 3 and 5 is formed, as shown in FIG. 2(d). A photomask 10 for formation is obtained. Figure 3(a)-(d)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another manufacturing process of a photomask for forming a T-type electrode according to the present invention. The formation of this photomask is
First, as shown in FIG. 3(a), the photoresist 6 is heated at 1°C.
Next, as shown in FIG. 3(b), a resist pattern with an opening of 200° C. is formed, leaving a thickness of T1 on the transparent thin film 2 made of AJ2203° CaO, etc. A light-shielding thin film 4 such as A203, a light-transmitting thin film 2 such as CaO, etc.
Dry etching. Next, as shown in FIG. 3(C), the light-shielding thin film 4 made of Cr or the like is wet-etched to the opening width IT. Finally, as shown in FIG. 3(d), the photoresist 6 is removed with a soluble chemical to form a T-shaped electrode having a T-shaped opening consisting of an opening width 11 and a JZT opening 3.5. A photomask 10 is obtained.

この発明のT型電極の形成方法は、ポジ型レジストの特
性を利用したものであり、以下、このフォトマスク10
を用いたT型電極の形成方法の一実施例について説明す
る。
The method for forming a T-type electrode of the present invention utilizes the characteristics of a positive resist.
An example of a method for forming a T-shaped electrode using the following will be described.

第4図(a)〜(e)はこの発明のT型電極の形成方法
の一実施例を示す工程断面図である。この図において、
10はこの発明によるT型電極形成用のフォトマスク、
11は半導体基板、12はこの半導体基板11の上に塗
布されたポジ型のフォトレジスト、13は前記ポジ型の
フォトレジスト12に形成されたT型形状開口部、14
はT型電極、14′は電極金属、15は赤外線である。
FIGS. 4(a) to 4(e) are process cross-sectional views showing one embodiment of the method for forming a T-type electrode of the present invention. In this diagram,
10 is a photomask for forming a T-type electrode according to the present invention;
11 is a semiconductor substrate; 12 is a positive photoresist coated on the semiconductor substrate 11; 13 is a T-shaped opening formed in the positive photoresist 12; 14;
is a T-type electrode, 14' is an electrode metal, and 15 is an infrared ray.

まず、第4図(a)のように、半導体基板11上にポジ
型のフォトレジスト12を塗布する。次に、第4図(b
)のように、ポジ型のフォトレジスト12の上にこの発
明による透明基板1.赤外線の透光性薄膜2および遮光
性薄膜4よりなるT型電極形成用のフォトマスク10を
透明基板1を上側にして重ね合せ、赤外線15を照射す
る。赤外線15の照射により透光性薄膜2の厚みT1と
I2の差によってII >I2の赤外線15をポジ型の
フォトレジスト12に照射する。この後、現像処理を施
すことによって、第4図(C)のように、ポジ型のフォ
トレジスト12にT型形状開口部13を得る。次に、真
空蒸着等によって、第4図(d)のように、電極金属1
4′を形成する。
First, as shown in FIG. 4(a), a positive type photoresist 12 is applied onto a semiconductor substrate 11. As shown in FIG. Next, Figure 4 (b
), a transparent substrate 1 according to the present invention is placed on a positive photoresist 12. A photomask 10 for forming a T-shaped electrode consisting of an infrared-transmitting thin film 2 and a light-shielding thin film 4 is stacked with the transparent substrate 1 facing upward, and infrared rays 15 are irradiated. By irradiating the infrared rays 15, the positive type photoresist 12 is irradiated with the infrared rays 15 of II>I2 depending on the difference between the thicknesses T1 and I2 of the transparent thin film 2. Thereafter, by performing a development process, a T-shaped opening 13 is obtained in the positive photoresist 12, as shown in FIG. 4(C). Next, as shown in FIG. 4(d), the electrode metal 1 is formed by vacuum evaporation or the like.
4' is formed.

最後に、ポジ型のフォトレジスト12を溶解させる薬液
中に半導体基板11全体を浸し、ポジ型のフォトレジス
ト12上の電極金属14′を併せて除去して、第4図(
e)のように、T型電極14を形成する。
Finally, the entire semiconductor substrate 11 is immersed in a chemical solution that dissolves the positive photoresist 12, and the electrode metal 14' on the positive photoresist 12 is also removed, as shown in FIG.
A T-shaped electrode 14 is formed as in e).

なお、上記実施例では透光性薄膜2の開ロ幅Il、、厚
みT1.遮光性薄膜3の開口幅℃アとしているが、これ
は要望形状によって任意に選択できる。例えば透光性薄
膜2の厚みT、=Oでもよい。
In the above embodiment, the opening width Il, the thickness T1. Although the opening width of the light-shielding thin film 3 is set to 0.degree. C., it can be arbitrarily selected depending on the desired shape. For example, the thickness of the transparent thin film 2 may be T, =O.

また、上記実施例では、ポジ型のフォトレジストについ
て述べているが、ネガ型のフォトレジストでもT型電極
形成用のフォトマスクをネガ型用マスクに反転すること
によって同様の効果を得る。
Further, in the above embodiments, a positive type photoresist is described, but the same effect can be obtained with a negative type photoresist by inverting the photomask for forming the T-type electrode to a negative type mask.

また、上記実施例では、T型電極14を半導体基板11
上に形成した場合について述べているが、半導体基板を
エツチングしたリセス構造の場合でも適用できる。
Further, in the above embodiment, the T-shaped electrode 14 is connected to the semiconductor substrate 11.
Although the case where the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate is described above, it can also be applied to a case where a recess structure is formed by etching the semiconductor substrate.

第5図はこの発明の第2の発明による写真製版用のフォ
トマスクを示す図で、透光性薄膜(ガラス部分)21a
と遮光性薄膜(メタル部分)21bからフォトマスク2
1が構成されている。このフォトマスク21は、遮光性
薄膜21bの光の透過部の厚さをエツチング量を変えて
多段に、この実施例では2段に形成し、その厚みを1.
.12としている。
FIG. 5 is a diagram showing a photomask for photolithography according to the second invention of the present invention, in which a light-transmitting thin film (glass portion) 21a
and the photomask 2 from the light-shielding thin film (metal part) 21b.
1 is configured. This photomask 21 is formed by changing the thickness of the light-transmitting portion of the light-shielding thin film 21b in multiple stages (in this embodiment, two stages) by changing the etching amount, and the thickness is set to 1.
.. It is set at 12.

次に、第6図、第7図を用いて、第5図のフォトマスク
21を用いたGaAsFET素子の電極形成工程の主要
部分について説明する。
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, the main part of the process of forming electrodes of a GaAsFET element using the photomask 21 shown in FIG. 5 will be explained.

まず、第6図(a)に示すように、半導体基板31の活
性層32上の所定位置にソース電極33、ドレイン電極
34を形成する。次いで写真製版のため、フォトレジス
ト35をスピンナ等により半導体基板31上に塗布する
。その後、第6図(b)に示すように、第5図のフォト
マスク21を用いて、すなわちフォトマスク21を半導
体基板31上に、フォトマスク21の透光性薄膜21a
を上側にして重ね合せ、パターン形成のための露光を行
う。この際、フォトマスク21の遮光性薄膜21bの厚
さが1..12のように異なっており、遮光性薄膜21
bの薄いt1部分の光の透過量は、遮光性薄膜21bの
厚いt2部分に比べ多くなるため、フォトレジスト35
は、t1部分がt2部分に比べ、深く感光される。35
a′はその露光部を示す。次いで現像を行い、フォトレ
シスト35の露光部35a′を除去することにより第6
図(C)に示すように、レジストプロファイルに任意の
段差を有するパターンが形成される。
First, as shown in FIG. 6(a), a source electrode 33 and a drain electrode 34 are formed at predetermined positions on the active layer 32 of the semiconductor substrate 31. Next, for photolithography, a photoresist 35 is applied onto the semiconductor substrate 31 using a spinner or the like. Thereafter, as shown in FIG. 6(b), using the photomask 21 shown in FIG.
They are stacked one on top of the other, and exposed to form a pattern. At this time, the thickness of the light-shielding thin film 21b of the photomask 21 is 1. .. 12, the light-shielding thin film 21
Since the amount of light transmitted through the thin t1 portion of b is greater than the thick t2 portion of the light-shielding thin film 21b, the photoresist 35
In this case, the t1 portion is more deeply exposed than the t2 portion. 35
a' indicates the exposed portion. Next, development is performed to remove the exposed portion 35a' of the photoresist 35, thereby forming the sixth
As shown in Figure (C), a pattern having arbitrary steps is formed in the resist profile.

次に、第6図の方法にて形成されたパターンによるゲー
ト電極の形成方法を第7図について説明する。
Next, a method for forming a gate electrode using the pattern formed by the method shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.

第6図(C)で得られたパターンをマスクにしてゲート
電極形成のためのりセスをエツチングにて形成しく第7
図(a))、その後、蒸着等によりゲート金属36′を
形成しく第7図(b))、次いで不要部分をリフトオフ
法で除去する。これにより、微細で、かつゲート断面積
が大きく、ゲート抵抗の低いゲート電極36が形成され
る。
Using the pattern obtained in FIG. 6(C) as a mask, a recess for forming a gate electrode is formed by etching.
7(a)), then a gate metal 36' is formed by vapor deposition or the like (FIG. 7(b)), and then unnecessary portions are removed by a lift-off method. As a result, a fine gate electrode 36 having a large gate cross-sectional area and low gate resistance is formed.

なお、上記実施例では、フォトマスク21の遮光性薄膜
21bの厚みを1..12と2段の段差にしたものを用
いたが、遮光性薄膜21bの厚みが3段以上の段差をも
つフォトマスクを用いてもよい。また、t+、t2は任
意の厚さであり、1、の遮光性薄膜21bの厚みはゼロ
であってもよい。
In the above embodiment, the thickness of the light-shielding thin film 21b of the photomask 21 is set to 1. .. Although a photomask having a step difference of two steps as shown in FIG. Moreover, t+ and t2 are arbitrary thicknesses, and the thickness of the light-shielding thin film 21b of 1 may be zero.

また、上記実施例では、フォトレジストに露光部が現像
により溶融するポジ型のフォトレジストを用いたが、未
露光部が現像により溶融するネガ型のフォトレジストと
、前記フォトマスク21の反転用(ネガ用マスク)のも
のを用いてもよい。
Further, in the above embodiment, a positive type photoresist in which the exposed area is melted by development is used, but a negative type photoresist in which the unexposed area is melted by development, and a ( A negative mask) may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明の請求項 (1)に記載
の発明は、透明基板上に所望の開口部が形成された透光
性薄膜と、前記開口部より大きい開口部が形成された遮
光性薄膜を順次積層して、透明基板に開口断面が丁字形
状のパターンが形成されたT型電極形成用のフォトマス
クを形成し、このフォトマスク用いてT型電極を形成す
るようにしたので、露光工程で一層のレジストを一括し
て露光することによってT型1i極を形成することがで
きる。したがって、電極形成工程が簡単になり、さらに
処理能力が向上するという効果がある。
As explained above, the invention described in claim (1) of the present invention provides a light-transmitting thin film in which a desired opening is formed on a transparent substrate, and a light-shielding thin film in which an opening larger than the opening is formed on a transparent substrate. A photomask for forming a T-shaped electrode, in which a pattern with a T-shaped opening cross section was formed on a transparent substrate, was formed by sequentially laminating the thin films, and this photomask was used to form a T-shaped electrode. A T-type 1i pole can be formed by exposing one layer of resist all at once in the exposure process. Therefore, the electrode forming process is simplified and processing capacity is further improved.

また、この発明の請求項 (2ンに記載の発明は、透光
性薄膜と遮光性薄膜とからなる写真製版用のフォトマス
クの前記透光性薄膜に、任意の段数の段差を設けたので
、このフォトマスクを用いることにより、1回の光学露
光により、フォトレジストのプロファイルに任意の段差
を形成できるため、従来方法で生じやすかったパターン
ずれもなく、容易に精度の高いパターン形成ができる。
In addition, the invention described in claim 2 of this invention provides an arbitrary number of steps in the light-transmitting thin film of a photomask for photolithography consisting of a light-transmitting thin film and a light-shielding thin film. By using this photomask, arbitrary steps can be formed in the profile of the photoresist by one optical exposure, so there is no pattern shift that is likely to occur with conventional methods, and a highly accurate pattern can be easily formed.

しかも露光にEBのように高価な装置を用いないので、
安価にパターン形成ができる。したがって、このフォト
マスクを用いることにより所要数の段差を有する電極形
成が可能となる。
Moreover, since it does not use expensive equipment like EB for exposure,
Patterns can be formed at low cost. Therefore, by using this photomask, it is possible to form an electrode having a required number of steps.

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

第1図はこの発明の第1の発明によるT型電極形成用の
フォトマスクとこのフォトマスクにおける赤外線照射量
を説明する断面図、第2図はこの発明の第1の発明によ
るT型電極形成用のフォトマスクの製造工程の一実施例
を示す断面図、第3図はこの発明によるフォトマスクの
他の製造工程の一実施例を示す断面図、第4図はこの発
明の第1の発明のT型電極形成用のフォトマスクを用い
たT型電極の形成工程の一実施例を示す断面図、第5図
はこの発明の第2の発明によるフォトマスクの断面図、
第6図、第7図は、第5図のフォトマスクを用いた電極
の形成工程を示す要部断面図、第8図は従来のT型電極
の形成工程を示す断面図、第9図は従来のGaAsFE
T素子の電極形成工程を示す要部断面図である。 図において、1は透明基板、2は透光性薄膜、3は開口
部、4は遮光性薄膜、5は開口部、10はT型電極形成
用のフォトマスク、11は半導体基板、12はポジ型の
フォトレジスト、13はT型形状開口部、14はT型電
極、14′は電極金属、15は赤外線、21はフォトマ
スク、21aは透光性薄膜、21bは遮光性薄膜、31
は半導体基板、32は活性層、33はソース電極、34
はドレイン電極、35はフォトレジスト、35a は露
光部、36はゲート電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄    (外2名)第 図 ]Q・T型電第4ル愚゛用のフォトマスク第 図 第 図 第 図 ↓ ト巧 14′ 14゛ 第 図 第 図 第 図 第 図 勺−−)1虜i 第 図 5b
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a photomask for forming a T-type electrode according to the first invention of the present invention and the amount of infrared rays irradiated in this photomask, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the formation of a T-type electrode according to the first invention of the present invention. 3 is a sectional view showing an embodiment of the manufacturing process of a photomask according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing an example of the manufacturing process of a photomask according to the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the process of forming a T-type electrode using a photomask for forming a T-type electrode, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a photomask according to the second aspect of the present invention.
6 and 7 are main part cross-sectional views showing the process of forming an electrode using the photomask shown in FIG. 5, FIG. 8 is a cross-sectional view showing the process of forming a conventional T-shaped electrode, and FIG. Conventional GaAsFE
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing a step of forming an electrode of a T element. In the figure, 1 is a transparent substrate, 2 is a transparent thin film, 3 is an opening, 4 is a light-shielding thin film, 5 is an opening, 10 is a photomask for forming a T-shaped electrode, 11 is a semiconductor substrate, and 12 is a positive 13 is a T-shaped opening, 14 is a T-shaped electrode, 14' is an electrode metal, 15 is an infrared ray, 21 is a photomask, 21a is a transparent thin film, 21b is a light-shielding thin film, 31
is a semiconductor substrate, 32 is an active layer, 33 is a source electrode, 34
35 is a drain electrode, 35 is a photoresist, 35a is an exposed portion, and 36 is a gate electrode. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent: Masuo Oiwa (2 others) Photomask for Q/T type 4th line --) 1 prisoner i Figure 5b

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明基板上に所望の開口部が形成された透光性薄
膜と、前記開口部より大きい関口部が形成された厚みに
応じて透過光量を変化させる遮光性薄膜を順次積層して
、前記透明基板上に開口断面がT字形状のパターンを形
成してT型電極形成用のフォトマスクを形成し、このフ
ォトマスクを半導体基板上に塗布されたフォトレジスト
上に前記透明基板を上側にして重ね合せ、前記フォトマ
スクを介して露光することによって前記フォトレジスト
を開口断面をT型形状にパターニングした後、全面に電
極金属を形成し、その後、前記フォトレジストとともに
不要な電極金属を除去してT型電極を形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
(1) A transparent thin film in which a desired opening is formed on a transparent substrate, and a light-shielding thin film in which the amount of transmitted light is changed according to the thickness, in which a gateway larger than the opening is formed, are sequentially laminated, A pattern with a T-shaped opening cross section is formed on the transparent substrate to form a photomask for forming a T-shaped electrode, and this photomask is placed on a photoresist coated on a semiconductor substrate with the transparent substrate facing upward. After patterning the photoresist into a T-shaped opening cross section by exposing the photoresist to light through the photomask, an electrode metal is formed on the entire surface, and then unnecessary electrode metal is removed together with the photoresist. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a T-shaped electrode.
(2)光を透過する透光性薄膜と、厚みに応じ透過光量
を変化させる遮光性薄膜部分とからなり、前記透光性薄
膜にその厚み方向に所要数の段差をつけてパターンを形
成してフォトマスクを形成し、このフォトマスクを半導
体基板上に塗布されたフォトレジスト上に、前記透光性
薄膜を上側にして重ね合せ、前記フォトマスクを介して
露光することにより前記フォトレジストを開口断面が所
要数の段差を有するようにパターニングした後、全面に
電極金属を形成し、その後、前記フォトレジストと共に
不要な電極金属を除去して所要数の段差を有する電極を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) It consists of a light-transmitting thin film that transmits light and a light-shielding thin film portion that changes the amount of transmitted light depending on the thickness, and a pattern is formed by adding a required number of steps in the thickness direction of the light-transmitting thin film. This photomask is placed on a photoresist coated on a semiconductor substrate with the transparent thin film facing upward, and the photoresist is opened by exposing it to light through the photomask. After patterning so that the cross section has a required number of steps, an electrode metal is formed on the entire surface, and then unnecessary electrode metal is removed together with the photoresist to form an electrode having a required number of steps. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449623A (en) * 1990-06-19 1992-02-19 Canon Inc Optical processing device
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WO2006096904A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Newsouth Innovations Pty Limited Photolithography method for contacting thin-film semiconductor structures

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