JPH05136174A - Formation method of gate electrode - Google Patents

Formation method of gate electrode

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JPH05136174A
JPH05136174A JP29734691A JP29734691A JPH05136174A JP H05136174 A JPH05136174 A JP H05136174A JP 29734691 A JP29734691 A JP 29734691A JP 29734691 A JP29734691 A JP 29734691A JP H05136174 A JPH05136174 A JP H05136174A
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JP
Japan
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gate electrode
layer
vapor deposition
resist pattern
film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29734691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Omuro
和彦 大室
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH05136174A publication Critical patent/JPH05136174A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a method for manufacturing a gate electrode wherein its gate is short, its resistance is low and it has a structure which does not collapse not only during its manufacture but also after its manufacture. CONSTITUTION:A film formation layer 11 is formed on a substratum 10 by a method other than a coating method; after that, a resist pattern having an opening part 16 is formed in the formation region of a gate electrode. After that, a metal vapor-deposited layer 20 is formed in at least one part of the film formation layer by a directive vapor deposition operation. By making use of the metal vapor-deposited layer 20 as a mask, a directive etching operation is executed from the same side as its vapor deposition direction; a hole 40 is formed so as to be directed to the obliquely lower part from nearly the central part of the bottom of the opening part 16 in the resist pattern. The metal vapor-deposited layer is removed; after that, a groove 24 is dug in the substratum by making use of the hole; a gate electrode 46 is formed on the groove by a vapor deposition operation. The lower part of the gate electrode 46 is formed in the groove 24 and its upper part is formed so as to protrude on both sides of the film formation layer 14 in a well-balanced manner, As a result, there in no danger that the gate electrode collapses.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体等をも
ちいた半導体素子のゲート電極の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a gate electrode of a semiconductor device using a compound semiconductor or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路の超微細化に当り、レジストパ
ターンの微細加工化が進められている。しかしながら、
レジストの解像度にも限界があるため、この解像度の限
界を越えたチャネル方向に幅の狭い、いわゆる細い幅の
ゲート電極を形成する方法が提案されている。
2. Description of the Related Art In the miniaturization of integrated circuits, fine processing of resist patterns is being advanced. However,
Since the resolution of the resist is also limited, there has been proposed a method of forming a gate electrode having a narrow width, that is, a so-called narrow width in the channel direction exceeding the resolution limit.

【0003】第2図(A)〜(C)は、本出願人に係る
発明者等が特開平3−87036号公報で既に提案して
いる従来の細幅のゲート電極の形成方法を説明するため
の、ゲート電極の形成に着目して示す工程図である。
FIGS. 2 (A) to 2 (C) illustrate a conventional method of forming a narrow gate electrode, which has been proposed by the inventors of the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 3-87036. FIG. 6 is a process chart for focusing on the formation of the gate electrode.

【0004】この発明の説明に先立ち、この従来のゲー
ト電極形成方法につき簡単に説明する。この従来の形成
方法によれば、適当な材料からなる下地10の上面であ
ってチャネル形成予定領域12の上側に非塗布材料の成
膜層パターン14を設ける。ここで、非塗布材料とは、
レジストのような塗布によって成膜される材料ではな
く、CVD法、真空蒸着、スパッタ、熱酸化或いはその
他の手法で成膜出来る材料という意味である。また、こ
の成膜層14を、後工程で下地をエッチングしたとき、
このエッチングに耐える材料で形成するか、または、エ
ッチングされても残存する膜厚で形成する。
Prior to the description of the present invention, the conventional gate electrode forming method will be briefly described. According to this conventional forming method, the film-forming layer pattern 14 of the non-coating material is provided on the upper surface of the base 10 made of an appropriate material and above the channel formation region 12. Here, the non-coating material is
It does not mean a material such as a resist that is formed by coating, but a material that can be formed by a CVD method, vacuum deposition, sputtering, thermal oxidation, or another method. In addition, when the base of this film formation layer 14 is etched in a later step,
It is formed of a material that can withstand this etching, or has a film thickness that remains even after etching.

【0005】この成膜層パターン14の形成後、この成
膜層パターンの部分に開口部16を有するレジストパタ
ーン18を形成する。その後、このレジストパターン1
8側から、方向性蒸着技術を用いて、アルミニウム等と
いった、後工程でエッチングマスクとして使用可能な適
当な金属材料を金属蒸着層20を設ける。この時、レジ
ストパターン18上に設けられた金属蒸着層を20aと
し、開口部16内の成膜層パターン14の表面に設けら
れた金属蒸着層を20bで示す。このようにして、図2
の(A)に示すような構造体を得ている。
After forming the film forming layer pattern 14, a resist pattern 18 having an opening 16 is formed in the film forming layer pattern portion. After that, this resist pattern 1
From the 8 side, the metal vapor deposition layer 20 is provided by using a directional vapor deposition technique with a suitable metal material such as aluminum that can be used as an etching mask in a later step. At this time, the metal vapor deposition layer provided on the resist pattern 18 is shown as 20a, and the metal vapor deposition layer provided on the surface of the film formation layer pattern 14 in the opening 16 is shown as 20b. In this way, FIG.
A structure as shown in FIG.

【0006】次に、この金属蒸着層20をマスクとして
用いた、垂直方向からのエッチング技術により、成膜層
パターン14に対しエッチングを行なって成膜層パター
ン14に穴22を開け、この穴22の底に下地10の表
面部分を露出させる。その結果、図2の(B)示すよう
な構造体を得ている。この場合、上述した垂直方向から
のエッチングのとき、レジストパターン18の下側にア
ンダーエッチングが進み、そのため、チャネル方向に沿
う方向においてレジストパターン18の下側にまで成膜
層パターン14をエッチングして穴22が形成されてい
る。
Next, the film deposition layer pattern 14 is etched by a vertical etching technique using the metal deposition layer 20 as a mask to form a hole 22 in the film deposition layer pattern 14, and the hole 22 is formed. The surface portion of the base 10 is exposed at the bottom of the. As a result, a structure as shown in FIG. 2B is obtained. In this case, when the etching is performed from the vertical direction described above, under-etching proceeds to the lower side of the resist pattern 18, so that the film formation layer pattern 14 is etched to the lower side of the resist pattern 18 in the direction along the channel direction. The hole 22 is formed.

【0007】次に、金属蒸着層20を除去し、然る後、
穴22に露出した下地10の露出面に対してエッチング
を行なって、下地10にゲート電極形成用の溝24を形
成する。そして、この溝24に、ゲート金属を蒸着した
後、レジストパターン18を除去してゲート電極26を
形成し、その結果、図2の(C)に示す構造体を得る。
この場合、このゲート電極26は、下地面上に蒸着され
た部分28および成膜層上に蒸着されて部分28から突
出した部分30とからなる構造となっている。
Next, the metal vapor deposition layer 20 is removed, and thereafter,
The exposed surface of the base 10 exposed in the holes 22 is etched to form a groove 24 for forming a gate electrode in the base 10. Then, after depositing a gate metal in the groove 24, the resist pattern 18 is removed to form a gate electrode 26, and as a result, the structure shown in FIG. 2C is obtained.
In this case, the gate electrode 26 has a structure including a portion 28 vapor-deposited on the base surface and a portion 30 vapor-deposited on the film-forming layer and protruding from the portion 28.

【0008】この従来の形成方法であると、下地10の
上面に直交し、チャネル方向のゲート電極の幅が狭く、
チャネル方向に沿った方向の断面内でとったゲート電極
の断面積が大なる、低抵抗のゲート電極を得ることがで
きる。
According to this conventional forming method, the width of the gate electrode orthogonal to the upper surface of the base 10 and in the channel direction is narrow,
It is possible to obtain a low-resistance gate electrode in which the cross-sectional area of the gate electrode taken in the cross section along the channel direction is large.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来方法であると、ゲート電極の下部の下地に接する側の
部分のチャネル方向に沿う方向の長さは短いが、ゲート
電極の上部の、チャネル方向の長さが長くなっていしま
う。そのため、ゲート電極の形状は不安定形状となって
おり、ゲート電極形成工程中、或いは、その後の工程中
にゲート電極がその上部の張り出した方向に倒れてゲー
ト電極が破壊する恐れがあった。
However, according to this conventional method, although the length of the portion of the lower portion of the gate electrode which contacts the base is short in the direction of the channel, the portion of the upper portion of the gate electrode which is in the channel direction is short. Is getting longer. Therefore, the shape of the gate electrode is unstable, and there is a risk that the gate electrode may collapse in the direction in which the upper part of the gate electrode projects during the step of forming the gate electrode or in the subsequent steps to break the gate electrode.

【0010】この発明の目的は、従来方法で形成した場
合のゲート電極が有する利点を保持し、しかも、ゲート
電極の倒壊が起こりにくいようにした、ゲート電極の形
成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of forming a gate electrode, which retains the advantages of the gate electrode when formed by the conventional method and prevents collapse of the gate electrode.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この膜的の達成を図るた
め、この発明のゲート電極の形成方法によれば、 (a)下地上に非塗布材料の成膜層を設ける工程と、 (b)該成膜層の部分的な露出面を与える開口部を設け
る工程と、 (c)前記成膜層の露出面と、レジストパターンの上面
とに方向性蒸着技術を用いて金属蒸着層を設ける工程
と、 (d)該金属蒸着層をマスクとし前記成膜層に対して、
前記金属蒸着層の蒸着方向と同一側から、方向性エッチ
ングを行なって該成膜層に下地面を露出する、傾斜した
穴を設ける工程と、 (e)前記金属蒸着層を除去する工程と、 (f)前記穴に露出した、前記下地の露出面に対しエッ
チングを行なって該下地にゲート電極形成用の溝を設け
る工程と、 (g)該溝にゲート金属を蒸着してゲート電極を設ける
工程と、 (h)少なくとも前記レジストパターンを除去する工程
とを含むことを特徴とする。
In order to achieve this film-like purpose, according to the method of forming a gate electrode of the present invention, (a) a step of forming a film-forming layer of a non-coating material on a base, (b) ) A step of providing an opening for providing a partially exposed surface of the film forming layer, and (c) providing a metal vapor deposition layer on the exposed surface of the film deposition layer and the upper surface of the resist pattern by using a directional vapor deposition technique. And (d) using the metal vapor deposition layer as a mask,
A step of performing a directional etching from the same side as the vapor deposition direction of the metal vapor deposition layer to form an inclined hole for exposing the underlying surface in the film formation layer; and (e) a step of removing the metal vapor deposition layer, (F) etching the exposed surface of the base exposed in the hole to form a groove for forming a gate electrode in the base; and (g) depositing a gate metal in the groove to form a gate electrode. And (h) at least the step of removing the resist pattern.

【0012】[0012]

【作用】上述したこの発明の構成によれば、下地にゲー
ト電極形成用の溝を設けるための穴を成膜層に形成する
とき、次のような処理を行なっている。
According to the structure of the present invention described above, the following processing is performed when forming a hole for forming a groove for forming a gate electrode in a base film in a film forming layer.

【0013】方向性蒸着技術を用いて、成膜層の、チャ
ネル方向に沿う一方の側によせて金属蒸着層を形成して
から、金属蒸着の方向と同一の側から、この金属蒸着層
をマスクとして方向性エッチングを行なって成膜層に穴
を設けている。そのため、この穴は、傾斜した穴とな
り、しかも、この穴の、チャネル方向に沿う方向の一方
の端縁は金属蒸着層で決まり、他方の端縁はレジストパ
ターンの上端縁で決まる。従って、この穴は、成膜層の
表面ではレジストパターンの開口部の中央または中央よ
りに形成され、よって、チャネル方向に沿った方向の、
この穴の両側に成膜層部分を適当な長さにわたり残存さ
せることができる。そして、この傾斜した穴に露出した
下地面にゲート金属を蒸着すると、ゲート金属は、この
穴の底面に露出している下地面上からこの穴の両側の成
膜層部分へ適当な長さだけ張り出して蒸着される。この
ため、ゲート電極はバランスよい形状となっている。し
かも、このゲート電極のゲート長は短く、また、断面積
も大きくなっているので、低抵抗となっている。
Using the directional vapor deposition technique, a metal vapor deposition layer is formed on one side of the film formation layer along the channel direction, and then the metal vapor deposition layer is formed from the same side as the metal vapor deposition direction. Directional etching is performed as a mask to form holes in the film formation layer. Therefore, this hole becomes an inclined hole, and one edge of this hole in the direction along the channel direction is determined by the metal deposition layer, and the other edge is determined by the upper edge of the resist pattern. Therefore, this hole is formed at or near the center of the opening of the resist pattern on the surface of the film formation layer, and therefore, in the direction along the channel direction,
The film-forming layer portions can be left on both sides of this hole for an appropriate length. Then, when the gate metal is vapor-deposited on the underlying surface exposed in the inclined hole, the gate metal has an appropriate length from the underlying surface exposed on the bottom surface of the hole to the film forming layer portions on both sides of the hole. It is overhang and vapor deposited. Therefore, the gate electrode has a well-balanced shape. Moreover, since the gate length of this gate electrode is short and the cross-sectional area is large, the resistance is low.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明のゲート電
極の形成方法の実施例につき説明する。
Embodiments of the method of forming a gate electrode according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】第1図(A)〜(C)は、この発明のゲー
ト電極の形成方法の特色の説明に供する工程図である。
また、図3の(A)〜(D)および図4の(A)〜
(E)は、この発明のゲート電極の形成方法の一実施例
の説明に供する工程図である。各図は、この工程中の主
要段階で得られる構造体を、この発明が理解出来る程度
に、断面図で概略的に示してある。尚、この断面図は下
地の上面に直交しかつチャネル方向に平行に取った断面
の切口に注目して示してある。また、第1図、第3図お
よび第4図において、第2図に示したと同一の構成成分
については、特に言及する場合を除き、第2図の場合と
同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
FIGS. 1A to 1C are process drawings for explaining the features of the method for forming a gate electrode according to the present invention.
3A to 3D and FIG. 4A to
FIG. 3E is a process chart for explaining an embodiment of the method for forming a gate electrode according to the present invention. Each figure schematically shows the structure obtained in the main stage of this process in a sectional view to the extent that the present invention can be understood. Note that this cross-sectional view is shown by paying attention to the cross-section of the cross section taken perpendicular to the upper surface of the base and parallel to the channel direction. Further, in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals as those in FIG. 2 unless otherwise specified. Detailed description thereof will be omitted.

【0016】先ず、この発明の特色を図1の(A)〜
(D)を参照して説明する。先ず、下地10上に成膜層
14を形成し、その上側にレジストパターン18を設け
る。このとき、レジストパターン18の開口部16が下
地10のチャネル形成予定領域12が形成されるよう予
定領域上に位置するようにする。次に、このレジストパ
ターン18側から、その開口部16に露出している成膜
層14の表面部分に、方向性蒸着技術を用いて、金属蒸
着層20bを設ける。このとき、下地10の表面に立て
た垂線に対して、θだけ傾斜させた方向から蒸着する。
そのレジストパターン18上にも金属蒸着層20aが形
成される。この蒸着金属層を代表して20で示す。その
結果、図1の(A)に示す構造体を得る。
First, the features of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (D). First, the film formation layer 14 is formed on the base 10, and the resist pattern 18 is provided on the upper side thereof. At this time, the opening 16 of the resist pattern 18 is positioned on the planned region so that the channel formation planned region 12 of the base 10 is formed. Next, from the resist pattern 18 side, a metal vapor deposition layer 20b is provided on the surface portion of the film formation layer 14 exposed in the opening 16 by using a directional vapor deposition technique. At this time, vapor deposition is performed from a direction inclined by θ with respect to a vertical line standing on the surface of the base 10.
The metal vapor deposition layer 20a is also formed on the resist pattern 18. This vapor-deposited metal layer is represented by 20. As a result, the structure shown in FIG. 1A is obtained.

【0017】次に、この金属蒸着層の蒸着角度θとは異
なる角度であるが、その蒸着方向と同一側から、上述の
垂線に対してΨの角度で、方向性エッチングを行なう。
このエッチングによって、成膜層14に傾斜した穴40
を設け、図1の(B)に示すような構造体を得る。この
穴40の、チャネル方向に沿う方向の一方の端縁は金属
蒸着層20bで実質的に決まり、他方の端縁はレジスト
パターン18の上端縁で実質的に決まる。従って、角度
θおよびΨを適当に定めることによって、この穴40
を、成膜層14の表面ではレジストパターン18の開口
部16の中央または中央寄りに位置するように、形成す
ることが出来る。また、チャネル方向に沿った方向の、
この穴40の両側に成膜層部分が、適当な長さにわた
り、残存することとなる。この穴40のチャネル方向の
長さをW4として示してある。
Next, directional etching is performed at an angle of ψ with respect to the above-mentioned perpendicular line from the same side as the vapor deposition direction, which is different from the vapor deposition angle θ of the metal vapor deposition layer.
By this etching, the holes 40 inclined in the film forming layer 14 are formed.
Are provided to obtain a structure as shown in FIG. One edge of the hole 40 in the direction along the channel direction is substantially determined by the metal vapor deposition layer 20b, and the other edge is substantially determined by the upper edge of the resist pattern 18. Therefore, by appropriately setting the angles θ and Ψ, this hole 40
Can be formed on the surface of the film formation layer 14 so as to be located at or near the center of the opening 16 of the resist pattern 18. Also, in the direction along the channel direction,
The film forming layer portions are left on both sides of the hole 40 over an appropriate length. The length of the hole 40 in the channel direction is shown as W4.

【0018】次に、蒸着金属層20aおよび20bを除
去した後、この穴40側にゲート金属を蒸着すると、こ
の傾斜した穴40に露出した下地面にゲート金属層42
が形成されると共に、レジストパターン18上にゲート
金属層44が形成され、図1の(C)に示すような構造
体を得る。このとき、ゲート金属層42は、この穴40
の底面に露出している下地面上からこの穴40の両側の
成膜層14の露出した部分へ適当な長さだけ張り出して
蒸着される。
Next, after removing the vapor-deposited metal layers 20a and 20b, a gate metal is vapor-deposited on the hole 40 side, and the gate metal layer 42 is formed on the underlying surface exposed in the inclined hole 40.
And the gate metal layer 44 is formed on the resist pattern 18 to obtain a structure as shown in FIG. At this time, the gate metal layer 42 is formed in the hole 40.
From the underlying surface exposed at the bottom surface of the substrate, vapor deposition is performed by projecting an appropriate length to the exposed portions of the film forming layer 14 on both sides of the hole 40.

【0019】次に、リフトオフ技術によって、レジスト
パターン18を除去することによって、ゲート金属層4
4を除去し、続いて、所要に応じ成膜層14を除去し
て、ゲート電極46として供するゲート金属層42を残
存させる。その結果、ゲート電極46はバランスよい形
状となっている。
Next, the gate metal layer 4 is removed by removing the resist pattern 18 by a lift-off technique.
4 is removed, and subsequently, the film formation layer 14 is removed as required to leave the gate metal layer 42 serving as the gate electrode 46. As a result, the gate electrode 46 has a well-balanced shape.

【0020】次に、図3および図4を参照して、この発
明の好適実施例につき説明する。尚、ここで、下地10
としては、GaAsのような化合物半導体、Si(シリ
コン)或いはその他の通常の基板として用いられる材料
で形成してある。また、下地10として、いわゆる基板
自体、またはこの基板上にエピタキシャル層等といった
半導体素子を作り込める層を有するものを用いることが
できる。
A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. Here, the base 10
Is formed of a compound semiconductor such as GaAs, Si (silicon), or any other material used as a normal substrate. As the base 10, a so-called substrate itself or a substrate having a layer such as an epitaxial layer in which a semiconductor element can be formed can be used.

【0021】以下、この場合の形成工程につき説明す
る。先ず、下地10の上面に非塗布材料の成膜層14を
膜厚約1000A°(A°はオングストロームを表して
いる。)で形成する(図3の(A))。ここで、12は
既に説明したように、チャネル領域が形成される予定領
域とする。また、非塗布材料とは、レジストのような塗
布によって成膜される材料ではなく、CVD法、真空蒸
着、スパッタ、熱酸化或いはその他の手法で成膜できる
材料という意味である。またこの成膜層は、後工程で下
地をエッチングするとき、このエッチングに耐える材料
で形成されるか、またはエッチングされても残存する膜
厚で形成された膜であることが好ましい。この例では、
例えばSiN膜、SiO2 膜、またはその他の適当な絶
縁膜を用いるとする。
The forming process in this case will be described below. First, a film forming layer 14 of a non-coating material is formed on the upper surface of the base 10 with a film thickness of about 1000 A ° (A ° represents angstrom) ((A) of FIG. 3). Here, 12 is a planned region where the channel region is formed, as already described. Further, the non-coating material means not a material such as a resist that is formed by coating, but a material that can be formed by a CVD method, vacuum deposition, sputtering, thermal oxidation, or another method. Further, it is preferable that this film formation layer is formed of a material that can withstand the etching when the base is etched in a later step, or a film formed to have a film thickness that remains even after the etching. In this example,
For example, a SiN film, a SiO 2 film, or another suitable insulating film is used.

【0022】次に、成膜層14の部分的な露出面を与え
る開口部16を有するレジストパターン18を通常の方
法で設ける(図3の(B))。この開口部16の、チャ
ネル方向に沿う方向の幅Wを例えば0.5μmとする。
Next, a resist pattern 18 having an opening 16 for providing a partially exposed surface of the film forming layer 14 is provided by a usual method ((B) of FIG. 3). The width W of the opening 16 in the direction along the channel direction is, for example, 0.5 μm.

【0023】次に、レジストパターン18側から、この
レジストパターン18の上面と、成膜層14の露出面上
とに、方向性蒸着技術を用いて、後工程でエッチングマ
スクとして供する、例えばアルミニュム等の金属蒸着層
(代表して20で示す)を設ける(図3の(C))。こ
の場合、図中、金属蒸着層20のうち、成膜層14上に
形成された部分を20bで示し、レジストパターン18
上に形成された部分を20aで示す。また、方向性蒸着
すなわち斜め蒸着のための、下地面に立てた垂線に対す
る角度θは、ゲート長の決め方によって決まる。この金
属蒸着層20bは、開口部16をある程度埋め込むが、
レジストパターン18の存在により、蒸着方向θのかく
れた部分は埋め込まれずに開口したままスリット状に残
存し、成膜層14の一部分が尚も開口部16に露出す
る。
Next, from the resist pattern 18 side, the upper surface of the resist pattern 18 and the exposed surface of the film forming layer 14 are provided as an etching mask in a later step by using a directional evaporation technique, for example, aluminum or the like. A metal vapor deposition layer (typically indicated by 20) is provided ((C) in FIG. 3). In this case, in the figure, the portion of the metal vapor deposition layer 20 formed on the film formation layer 14 is indicated by 20b, and the resist pattern 18 is formed.
The portion formed above is shown at 20a. Further, the angle θ with respect to the vertical line standing on the base surface for the directional vapor deposition, that is, the oblique vapor deposition is determined by how to determine the gate length. The metal vapor deposition layer 20b fills the opening 16 to some extent,
Due to the existence of the resist pattern 18, the portion where the deposition direction θ is hidden is not embedded but remains as an opening and a part of the film forming layer 14 is still exposed in the opening 16.

【0024】次に、この開口部16を部分的に埋め込ん
だ金属蒸着層20bおよび、レジストパターン18上に
形成された金属蒸着層20aをマスクとして用いて、開
口部16に露出した、成膜層14の部分を方向性エッチ
ングによってエッチングする。この方向性エッチングを
行なう方向は、上述した方向性蒸着を行なった方向と同
一の側とする。そして、成膜層14の露出面に対して、
上述した垂線に対して角度Ψの方向から異方性角度エッ
チングを行なって、これに斜めの穴40を形成し下地1
0を部分的に露出させる(図3の(D))。
Next, using the metal vapor deposition layer 20b partially filling the opening 16 and the metal vapor deposition layer 20a formed on the resist pattern 18 as a mask, a film forming layer exposed in the opening 16 is formed. The portion 14 is etched by directional etching. The direction in which this directional etching is performed is the same as the direction in which the above-described directional vapor deposition is performed. Then, with respect to the exposed surface of the film formation layer 14,
Anisotropic angle etching is performed from the direction of the angle Ψ with respect to the above-described perpendicular line, and an oblique hole 40 is formed in this to form the base 1
0 is partially exposed ((D) of FIG. 3).

【0025】形成された穴40は、レジストパターン1
8の解像度よりも高い解像度を与える、幅狭の穴となっ
ている。この幅W4を、例えば、0.1μm程度とす
る。また、穴40のチャネル方向の大きさ(W4)およ
び開口部16の中での穴40の位置は、金属蒸着層20
の蒸着角度θおよび成膜層14のエッチング角度Ψによ
って決まる。この穴の成膜層14の表面での位置は、理
想的には、開口部16の底の中心となるようにするのが
良い。
The hole 40 formed is the resist pattern 1
It is a narrow hole that gives higher resolution than the resolution of 8. The width W4 is, for example, about 0.1 μm. The size of the hole 40 in the channel direction (W4) and the position of the hole 40 in the opening 16 are determined by the metal deposition layer 20.
Of the vapor deposition angle θ and the etching angle ψ of the film forming layer 14. Ideally, the position of this hole on the surface of the film forming layer 14 should be at the center of the bottom of the opening 16.

【0026】次に、金属蒸着層20を適当な方法を用い
て除去し、図4の(A)に示す構造体を得る。
Next, the metal vapor deposition layer 20 is removed by an appropriate method to obtain the structure shown in FIG.

【0027】次に、この穴40に露出した下地10の露
出面に対して異方性または等方性エッチング、或いは、
その両者の組み合わせによるエッチングを行なって、こ
の下地10にゲート電極形成用の溝24を設ける(図4
の(B))。この溝24の深さを、例えば、約1000
A°とする。
Next, anisotropic or isotropic etching is performed on the exposed surface of the base 10 exposed in the holes 40, or
Etching is performed by a combination of the two to form a groove 24 for forming a gate electrode in the base 10 (FIG. 4).
(B)). The depth of this groove 24 is, for example, about 1000.
Set to A °.

【0028】次に、溝が形成された構造体(図4の
(B)参照)の上側表面に、ゲート金属を蒸着して、溝
24にゲート電極46を形成する(図4の(C))。な
お、図中、この蒸着により、レジストパターン18上に
蒸着されたゲート金属層を44で示す。この場合、この
ゲート金属材料の蒸着により得られるゲート電極46
は、溝24に形成された蒸着層46aと、成膜層14上
に形成された蒸着層46bおよび46cとで形成され
る。成膜層14の膜厚と、溝24の深さと、ゲート金属
材料の蒸着厚とを適当に定めて蒸着層46aと蒸着層4
6bおよび46cとが連続してなる一体構造の層のゲー
ト電極46を得る。この場合のゲート電極46のチャネ
ル方向の幅すなわちゲート長は、成膜層14に設けた穴
40の両端縁(図4の(C)において、左側の成膜層部
分の下側端縁と右側の成膜層部分の上側端縁)の間の幅
W1によって決まり、これはつまりレジストパターン1
8の厚さと金属蒸着層20の蒸着角度θおよび成膜層1
4のエッチング角度Ψによって決まる。また、ゲート電
極46の上部のはり出し部分の長さW2およびW3はレ
ジストの厚みが決まれば、それぞれレジストパターン1
8の端縁と成膜層14のエッチング角度Ψ、レジストパ
ターン18の端縁と金属蒸着層20の蒸着角度θによっ
て決まる。この実施例では、このW2およびW3を、例
えば、0.2μm程度とすることが出来る。尚、これら
成膜層14の厚みとゲート電極46の厚みは、ゲート部
分での成膜層14上の蒸着層46bおよび46cと溝2
4に形成された蒸着層46aとが連絡して形成されるよ
うな厚みとすれば良い。例えば、下地10の溝24の深
さを1000A°とすれば、成膜層14の厚みを100
0A°およびゲート電極46の厚みを5000A°とす
れば良い。
Next, a gate metal is vapor-deposited on the upper surface of the structure (see FIG. 4B) in which the groove is formed to form the gate electrode 46 in the groove 24 (see FIG. 4C). ). In the drawing, the gate metal layer deposited on the resist pattern 18 by this deposition is indicated by 44. In this case, the gate electrode 46 obtained by vapor deposition of this gate metal material
Is formed of the vapor deposition layer 46 a formed in the groove 24 and the vapor deposition layers 46 b and 46 c formed on the film formation layer 14. The film thickness of the film forming layer 14, the depth of the groove 24, and the vapor deposition thickness of the gate metal material are appropriately determined to form the vapor deposition layer 46 a and the vapor deposition layer 4.
Thus, the gate electrode 46 of a monolithic layer in which 6b and 46c are continuous is obtained. In this case, the width of the gate electrode 46 in the channel direction, that is, the gate length, is determined by the both end edges of the hole 40 formed in the film formation layer 14 (in FIG. 4C, the lower edge of the film formation layer on the left side and the right side). Of the resist pattern 1
8 and the vapor deposition angle θ of the metal vapor deposition layer 20 and the film formation layer 1
It depends on the etching angle ψ of 4. Further, the lengths W2 and W3 of the protruding portion above the gate electrode 46 are respectively set to the resist pattern 1 if the thickness of the resist is determined.
8 and the etching angle ψ between the film formation layer 14 and the edge of the resist pattern 18 and the vapor deposition angle θ between the metal vapor deposition layers 20. In this embodiment, W2 and W3 can be set to about 0.2 μm, for example. The thicknesses of the film forming layer 14 and the gate electrode 46 are the same as those of the vapor deposition layers 46b and 46c and the groove 2 on the film forming layer 14 at the gate portion.
The thickness may be such that the vapor-deposited layer 46a formed in No. 4 is connected to and formed. For example, if the depth of the groove 24 of the base 10 is 1000 A °, the thickness of the film formation layer 14 is 100.
The thickness of 0 A ° and the thickness of the gate electrode 46 may be set to 5000 A °.

【0029】従って、このゲート電極46も、チャネル
方向の幅は狭く、しかも、断面積が拡がっているので、
ゲート電極46の抵抗値が小さくなる。
Therefore, the gate electrode 46 also has a narrow width in the channel direction and has a wide cross-sectional area.
The resistance value of the gate electrode 46 becomes smaller.

【0030】次に、リフトオフ工程によりレジストパタ
ーン18を除去する(図4の(D))。続いて、所要に
応じ、成膜層14を除去する(図4の(E))。その結
果、下地10の溝24に形成されているゲート電極46
が残存する(図4の(E))。
Next, the resist pattern 18 is removed by a lift-off process ((D) of FIG. 4). Then, the film formation layer 14 is removed as needed ((E) of FIG. 4). As a result, the gate electrode 46 formed in the groove 24 of the base 10 is formed.
Remain ((E) in FIG. 4).

【0031】なお、上述したようにゲート電極上部の両
側の張り出しの長さW2、W3は金属蒸着層20の蒸着
角度θおよび成膜層14のエッチング角度Ψによって決
まるため、ゲート形状を安定なものとするためにW2≒
W3となるようにθとΨを定めてやれば良い。
As described above, since the overhanging lengths W2 and W3 on both sides of the upper part of the gate electrode are determined by the vapor deposition angle θ of the metal vapor deposition layer 20 and the etching angle ψ of the film forming layer 14, the gate shape is stable. W2 ≈
It suffices to determine θ and Ψ so that W3 is obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によれば、下地上にトランジスタのゲート電極を、
チャネル方向に幅狭で、しかも、断面の大なる、低抵抗
のものとして形成できるということに追加して、下記の
点で従来の形成方法の改良を図ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the gate electrode of the transistor is formed on the base,
In addition to the fact that it can be formed as one having a narrow width in the channel direction and a large cross section and low resistance, the conventional forming method can be improved in the following points.

【0033】ゲート上部を、チャネル方向においてその
両側にはり出しを具える構造に形成することによって、
短ゲートかつ断面積の大なるゲート電極の不安定さをな
くし、ゲート電極形成工程およびその後の工程でゲート
電極が倒れるなどの問題を起こりにくくしたものであ
る。
By forming the upper part of the gate into a structure having protrusions on both sides in the channel direction,
The instability of the gate electrode having a short gate and a large cross-sectional area is eliminated, and problems such as collapse of the gate electrode in the gate electrode forming step and subsequent steps are less likely to occur.

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

【図1】(A)〜(D)は、この発明のゲート電極の形
成方法の特色を説明するための工程図である。
FIG. 1A to FIG. 1D are process drawings for explaining the features of the method for forming a gate electrode of the present invention.

【図2】従来のゲート電極の形成方法の説明に供する工
程図である。
FIG. 2 is a process diagram for explaining a conventional method of forming a gate electrode.

【図3】(A)〜(D)は、この発明のゲート電極の実
施例の説明に供する、工程前半の工程図である。
FIGS. 3A to 3D are process diagrams of the first half of the process, which are provided for explaining the embodiment of the gate electrode of the present invention.

【図4】(A)〜(E)は、この発明のゲート電極の実
施例の説明に供する、工程後半の工程図である。
4 (A) to 4 (E) are process diagrams of the latter half of the process for explaining the embodiment of the gate electrode according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:下地、 12:チャネル形成予定領域、 1
4:成膜層 16:開口部、 18:レジストパターン 20,20a,20b:金属蒸着層、 2
4:溝 40:穴 42、44:ゲート金属層、 4
6:ゲート金属
10: base, 12: planned channel formation region, 1
4: film forming layer 16: opening portion, 18: resist pattern 20, 20a, 20b: metal vapor deposition layer, 2
4: groove 40: hole 42, 44: gate metal layer, 4
6: Gate metal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)下地上に非塗布材料の成膜層を設
ける工程と、 (b)該成膜層の部分的な露出面を与える開口部を設け
る工程と、 (c)前記成膜層の露出面と、レジストパターンの上面
とに方向性蒸着技術を用いて金属蒸着層を設ける工程
と、 (d)該金属蒸着層をマスクとし前記成膜層に対して、
前記金属蒸着層の蒸着方向と同一側から、方向性エッチ
ングを行なって該成膜層に下地面を露出する、傾斜した
穴を設ける工程と、 (e)前記金属蒸着層を除去する工程と、 (f)前記穴に露出した、前記下地の露出面に対しエッ
チングを行なって該下地にゲート電極形成用の溝を設け
る工程と、 (g)該溝にゲート金属を蒸着してゲート電極を設ける
工程と、 (h)少なくとも前記レジストパターンを除去する工程
とを含むことを特徴とするゲート電極形成方法。
1. A step of: (a) providing a film-forming layer of a non-coating material on a base; (b) providing an opening for providing a partially exposed surface of the film-forming layer; A step of providing a metal vapor deposition layer on the exposed surface of the film layer and an upper surface of the resist pattern by using a directional vapor deposition technique, (d) using the metal vapor deposition layer as a mask,
A step of performing a directional etching from the same side as the vapor deposition direction of the metal vapor deposition layer to form an inclined hole for exposing the underlying surface in the film formation layer; and (e) a step of removing the metal vapor deposition layer, (F) etching the exposed surface of the base exposed in the hole to form a groove for forming a gate electrode in the base; and (g) depositing a gate metal in the groove to form a gate electrode. A method of forming a gate electrode, comprising: (h) at least removing the resist pattern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109103101A (en) * 2017-06-21 2018-12-28 清华大学 The preparation method of nano-micro structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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