JPH0812872B2 - 微細電極の形成法 - Google Patents

微細電極の形成法

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JPH0812872B2
JPH0812872B2 JP25999089A JP25999089A JPH0812872B2 JP H0812872 B2 JPH0812872 B2 JP H0812872B2 JP 25999089 A JP25999089 A JP 25999089A JP 25999089 A JP25999089 A JP 25999089A JP H0812872 B2 JPH0812872 B2 JP H0812872B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は微細電極の形成法に関し、特に抵抗の低減化
された断面T字型微細電極の形成法に関する。
[従来の技術] 従来、微細電極の抵抗を下げる電極の形成方法とし
て、特公昭61−77370号公報「パターン形成法」に記載
の方法が知られている。前記公報記載の形成法を第4図
(a)〜(c)に示す。即ち、まず第4図(a)に示す
ように低感度のポジ型レジスト51を半導体基板50上に塗
布し、次いで高感度のポジ型レジスト52を上記低感度ポ
ジ型レジスト51上に塗布し、電子線53により露光する。
次いで現像して、T字型のレジストパターンを得た後、
第4図(b)に示すように金属54を蒸着し、有機洗浄に
よりレジスト51,52およびレジスト52上の蒸着金属54を
除去することによって、第4図(c)に示すようにT字
型の電極55が形成され、電極抵抗の低減化が図られてい
る。
[発明が解決しようとする課題] 以上述べた形成法は、電極の抵抗が小さくできる点で
従来の単層レジストによって形成された電極に比べて改
善されているものの、電極長は下層レジスト開口幅で決
定されるため、レジスト厚が厚くなるに従って、0.2μ
m以下の電極長を得ることが困難となる。
また、半導体基板上に直接レジストが塗布形成されて
いるため、下層レジストの開口寸法が小さくなるにつれ
て、該開口部にレジスト残りが存在しやすくなり、この
ため0.2μm以下の電極長の形成においては、電極と半
導体基板の接触が悪く、電気的特性の劣化や歩留まりの
悪化が生じるという問題点があった。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめ
て、抵抗の低減化された微細電極を歩留まりよく形成す
る方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、第1には、半導体基板上にSi含有のネガ型
レジストを形成し、該ネガ型レジストに電子線を照射し
て電極下部に相当する所望寸法を有するネガ型レジスト
パターンを形成する工程と、該ネガ型レジストパターン
を含む基板上に第1のポジ型レジストを前記ネガ型レジ
ストパターンの上部が露呈するように形成した後、該第
1のポジ型レジストを覆うように前記第1のポジ型レジ
ストより高感度の第2のポジ型レジストを形成する工程
と、前記第1のポジ型レジストを開口させるには不十分
であるが、前記第2のポジ型レジストに開口を形成する
には十分な露光量によって、前記ネガ型レジストパター
ンを含む領域を電子線により露光し、前記第2のポジ型
レジストに開口パターンを形成して、前記ネガ型レジス
トパターンの上部を露呈させる工程と、エッチングによ
り、前記ネガ型レジストパターンを除去する工程と、電
極金属を蒸着する工程と、前記第2のポジ型レジストお
よび該レジスト上の不要金属を除去して断面T字型の金
属パターンを形成する工程とを備えてなることを特徴と
する微細電極の形成法である。
また、第2には、半導体基板上にSi含有のネガ型レジ
ストを形成し、該ネガ型レジストに電子線を照射して電
極下部に相当する所望寸法を有するネガ型レジストパタ
ーンを形成する工程と、該ネガ型レジストパターンに再
度電子線を照射する工程と、前記ネガ型レジストパター
ンを含む基板上に第1のポジ型レジストを前記ネガ型レ
ジストパターンの上部が露呈するように形成した後、該
第1のポジ型レジストを覆うように前記第1のポジ型レ
ジストより高感度の第2のポジ型レジストを形成する工
程と、前記第1のポジ型レジストを開口させるには不十
分であるが、前記第2のポジ型レジストに開口を形成す
るには十分な露光量によって、前記ネガ型レジストパタ
ーンを含む領域を電子線により露光し、前記第2のポジ
型レジストに開口パターンを形成して、前記ネガ型レジ
ストパターンの上部を露呈させる工程と、エッチングに
より、前記ネガ型レジストパターンを除去する工程と、
電極金属を蒸着する工程と、前記第2のポジ型レジスト
および該レジスト上の不要金属を除去して断面T字型の
金属パターンを形成する工程とを備えてなることを特徴
とする微細電極の形成法である。
また、第3には、半導体基板上に絶縁膜によるパター
ンを形成する工程と、該絶縁膜を含む基板上にSi含有の
ネガ型レジストを形成し、該ネガ型レジストに電子線を
照射して電極下部に相当する所望寸法を有するネガ型レ
ジストパターンを前記絶縁膜上に形成する工程と、該ネ
ガ型レジストパターンを含む基板上に第1のポジ型レジ
ストを前記ネガ型レジストパターンの上部が露呈するよ
うに形成した後、該第1のポジ型レジストを覆うように
前記第1のポジ型レジストより高感度の第2のポジ型レ
ジストを形成する工程と、前記第1のポジ型レジストを
開口させるには不十分であるが、前記第2のポジ型レジ
ストに開口を形成するには十分な露光量によって、前記
ネガ型レジストパターンを含む領域を電子線により露光
し、前記第2のポジ型レジストに開口パターンを形成し
て、前記ネガ型レジストパターンの上部を露呈させる工
程と、エッチングにより、前記ネガ型レジストパターン
および前記絶縁膜を除去する工程と、電極金属を蒸着す
る工程と、前記第2のポジ型レジストおよび該レジスト
上の不要金属を除去して断面工学型の金属パターンを形
成する工程とを備えてなることを特徴とする微細電極の
形成法である。
ここでSi含有のネガ型レジストとしては、例えば、ポ
リオルガノシロキサン が挙げられる。
[作用] 本発明においては、電極下部に相当する部分のパター
ニングをエッチング除去可能なネガ型レジストを用いて
行っているため、開口部でのレジスト残りが発生せず、
電気的特性の劣化や歩留まりの悪化が生じる問題がな
い。また、下層レジストの開口幅を決定するのは、ネガ
型レジストの寸法であり、このネガ型レジストは、エッ
チング可能であるため、露光装置の形成可能最小寸法が
大きくとも、エッチングによりレジスト寸法の縮小を容
易に図ることができるので、微細加工が装置による限界
とならない。また、得られるT字型電極のゲート長寸法
と上部電極寸法とは各々単独に露光され、その寸法は別
々に制御されているので、任意の値に設定することがで
きる。
また、ネガ型のレジストパターンを形成した後、この
レジストパターンに再度電子線を照射しておくと、第1
のポジ型レジストを形成した時に発生するレジストパタ
ーンのパターン崩れが防止される。
さらに下部電極パターンであるネガ型レジストパター
ンの下部に絶縁膜をパターニングしておくと、エッチン
グ時に、絶縁膜と共にその下の基板がエッチングされ、
溝の中に形成された電極が得られる。
[実施例] 次に図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。
実施例1 第1図(a)〜(e)は、本発明の第1の実施例を工
程順に示す電極部の概略断面図である。まず、第1図
(a)に示すように、半導体基板10上にポリオルガノシ
ロキサンレジスト11を塗布形成し、次いで電子線21を照
射した後、現像して所望のレジストパターン12を形成す
る。
次いで第1図(b)に示すように、第1のポジ型レジ
スト13(例えば、ポリメチルメタアクリレート PMMA)
を半導体基板10上に塗布形成し、その厚さは、レジスト
パターン12の高さよりも薄いものとする。この後、第1
のポジ型レジスト13上に該レジスト13よりも高感度の第
2のポジ型レジスト14(例えば、PMMA)を塗布形成す
る。
次いで第1図(c)に示すように、電子線22により、
第2のポジ型レジスト14のみ開口が形成できる露光量で
レジストパターン12を含む領域を露光した後、現像し
て、レジストパターン12の一部を露呈させる。次いで第
1図(d)に示すように、エッチング(バッファード弗
酸)により、露呈したレジストパターン12を除去した
後、電極金属15、例えばアルミニウム(Al)を蒸着す
る。次いで第1図(e)に示すように、有機洗浄あるい
は酸素(O2)プラズマによって、前記ポジ型レジスト13
と14および該レジスト14上の不要電極金属15を除去する
ことによって、断面T字型低抵抗電極16を得ることがで
きる。
実施例2 第2図は本発明の第2の実施例を示したものである。
本実施例の方法は、形成されたポリオルガノシロキサ
ンレジストのパターン12の寸法が例えば0.15μm以下の
ような細いものである場合に特に好ましい方法で、実施
例1における工程中、レジストパターン12を形成した
後、パターン12の強度を増すために、第2図に示すよう
に、再度、電子線23によりパターン12上を走査する。こ
の時の電子線23の露光量は25keVにおいて、100〜600μC
/cm2が好ましい。この操作により、第1のポジ型レジス
ト13の塗布時に発生するパターン12のパターン崩れを回
避することができる。その他の工程は実施例1と同様に
して微細電極を形成する。
実施例3 第3図は本発明の第3の実施例を示したものである。
第3図(a)に示すように、予め半導体基板10上に絶
縁膜(例えば二酸化珪素 SiO2)のパターン20を形成し
ておき、次いで半導体基板10上にポリオルガノシロキサ
ンレジスト11を塗布形成し、次いで電子線21を照射した
後、現像して所望のレジストパターン12を前記絶縁膜の
パターン20上の任意の位置に形成する。
次いで第3図(b)に示すように、第1のポジ型レジ
スト13(例えば、ポリメチルメタアクリレート PMMA)
を半導体基板10上に塗布形成し、その厚さはレジストパ
ターン12の高さよりも薄いものとする。この後、第1の
ポジ型レジスト13上にこのレジスト13よりも高感度の第
2のポジ型レジスト14(例えば、PMMA)を塗布形成す
る。
次いで第3図(c)に示すように、電子線22により、
第2のポジ型レジスト14のみに開口が形成できる露光量
でレジストパターン12を含む領域を露光した後、現像し
て、レジストパターン12の一部を露呈させる。次いで第
3図(d)に示すように、エッチング(バッファード弗
酸)により、露呈したレジストパターン12および絶縁膜
パターン20を除去し、露呈した半導体基板10をエッチン
グした後、電極金属15、例えばアルミニウム(Al)を蒸
着する。次いで第3図(e)に示すように、有機洗浄あ
るいは酸素(O2)プラズマによって、前記ポジ型レジス
ト13と14および該レジスト14上の不要電極金属15を除去
することによって、半導体基板10のエッチングされた溝
の中に形成された断面T字型低抵抗電極16を得ることが
できる。
以上述べた実施例の電極金属は、アルミニウム(Al)
に限定されるものではなく、チタン(Ti)/アルミニウ
ム(Al),チタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)の層構
造、あるいはタングステン(W)などの高融点金属でも
よい。また、第1のポジ型レジストおよび第2のポジ型
レジストを各々感度の異なるPMMAレジストとしたが、電
子線用のレジストで、層の混合が生じないレジストであ
れば使用可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の方法によれば開口部で
のレジスト残りが発生しないので、電気的特性の劣化や
歩留まりの悪化が生じる問題がない。また、下層レジス
トの開口幅は任意に決定することができ、露光装置の形
成可能最小寸法に左右されない。また、得られるT字型
電極の下部電極寸法と上部電極寸法とは、各々単独に露
光され、その寸法は別々に制御されているので、任意の
値に設定することができ、十分な低抵抗の電極形成が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は本発明の方法を工程順に示す電極部
の概略断面図、第4図は従来例による微細電極の形成法
を工程順に示す電極部の概略断面図である。 10,50……半導体基板 11……ポリオルガノシロキサンレジスト 12……レジストパターン 13……第1のポジ型レジスト 14……第2のポジ型レジスト 15……電極金属 16,55……電極 20……絶縁膜パターン 21,22,23,53……電子線 51……低感度ポジ型レジスト 52……高感度ポジ型レジスト 54……蒸着金属

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上にSi含有のネガ型レジストを
    形成し、該ネガ型レジストに電子線を照射して電極下部
    に相当する所望寸法を有するネガ型レジストパターンを
    形成する工程と、該ネガ型レジストパターンを含む基板
    上に第1のポジ型レジストを前記ネガ型レジストパター
    ンの上部が露呈するように形成した後、該第1のポジ型
    レジストを覆うように前記第1のポジ型レジストより高
    感度の第2のポジ型レジストを形成する工程と、前記第
    1のポジ型レジストを開口させるには不十分であるが、
    前記第2のポジ型レジストに開口を形成するには十分な
    露光量によって、前記ネガ型レジストパターンを含む領
    域を電子線により露光し、前記第2のポジ型レジストに
    開口パターンを形成して、前記ネガ型レジストパターン
    の上部を露呈させる工程と、エッチングにより、前記ネ
    ガ型レジストパターンを除去する工程と、電極金属を蒸
    着する工程と、前記第2のポジ型レジストおよび該レジ
    スト上の不要金属を除去して断面T字型の金属パターン
    を形成する工程とを備えてなることを特徴とする微細電
    極の形成法。
  2. 【請求項2】半導体基板上にSi含有のネガ型レジストを
    形成し、該ネガ型レジストに電子線を照射して電極下部
    に相当する所望寸法を有するネガ型レジストパターンを
    形成する工程と、該ネガ型レジストパターンに再度電子
    線を照射する工程と、前記ネガ型レジストパターンを含
    む基板上に第1のポジ型レジストを前記ネガ型レジスト
    パターンの上部が露呈するように形成した後、該第1の
    ポジ型レジストを覆うように前記第1のポジ型レジスト
    より高感度の第2のポジ型レジストを形成する工程と、
    前記第1のポジ型レジストを開口させるには不十分であ
    るが、前記第2のポジ型レジストに開口を形成するには
    十分な露光量によって、前記ネガ型レジストパターンを
    含む領域を電子線により露光し、前記第2のポジ型レジ
    ストに開口パターンを形成して、前記ネガ型レジストパ
    ターンの上部を露呈させる工程と、エッチングにより、
    前記ネガ型レジストパターンを除去する工程と、電極金
    属を蒸着する工程と、前記第2のポジ型レジストおよび
    該レジスト上の不要金属を除去して断面T字型の金属パ
    ターンを形成する工程とを備えてなることを特徴とする
    微細電極の形成法。
  3. 【請求項3】半導体基板上に絶縁膜によるパターンを形
    成する工程と、該絶縁膜を含む基板上にSi含有のネガ型
    レジストを形成し、該ネガ型レジストに電子線を照射し
    て電極下部に相当する所望寸法を有するネガ型レジスト
    パターンを前記絶縁膜上に形成する工程と、該ネガ型レ
    ジストパターンを含む基板上に第1のポジ型レジストを
    前記ネガ型レジストパターンの上部が露呈するように形
    成した後、該第1のポジ型レジストを覆うように前記第
    1のポジ型レジストより高感度の第2のポジ型レジスト
    を形成する工程と、前記第1のポジ型レジストを開口さ
    せるには不十分であるが、前記第2のポジ型レジストに
    開口を形成するには十分な露光量によって、前記ネガ型
    レジストパターンを含む領域を電子線により露光し、前
    記第2のポジ型レジストに開口パターンを形成して、前
    記ネガ型レジストパターンの上部を露呈させる工程と、
    エッチングにより、前記ネガ型レジストパターンおよび
    前記絶縁膜を除去する工程と、電極金属を蒸着する工程
    と、前記第2のポジ型レジストおよび該レジスト上の不
    要金属を除去して断面T字型の金属パターンを形成する
    工程とを備えてなることを特徴とする微細電極の形成
    法。
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