JP3071481B2 - Method for forming GaAs device and T-shaped gate electrode - Google Patents
Method for forming GaAs device and T-shaped gate electrodeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
のゲート電極のように、Ｔ字型の足部の幅がＴ字型ゲー
トの上部はり出し部に比較して極めて狭いものであって
も構造上安定となるGaAsデバイス及びＴ字型ゲート電極
の作成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a field effect transistor having a T-shaped foot whose width is extremely narrower than that of an upper protruding portion of a T-shaped gate, such as a gate electrode of a field effect transistor. The present invention relates to a method for forming a GaAs device and a T-shaped gate electrode which are structurally stable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】化合物電界効果トランジスタの高周波
化、高性能化にはゲート長の短縮化とゲート抵抗の低減
化が有効であり、その両者を同時に改善する方法とし
て、Ｔ字型（マッシュルーム型）ゲート形成が各方面で
取り組まれている。2. Description of the Related Art Shortening of gate length and reduction of gate resistance are effective for increasing the frequency and increasing the performance of compound field effect transistors. As a method of simultaneously improving both, a T-shape (mushroom type) is used. Gate formation is being worked on in every direction.
【０００３】従来、Ｔ字型ゲートは、図２Ａに示すよう
に、まずGaAs基板１上に種類の異なるレジスト６，７を
重ねて塗布した後、図２Ｂに示すように上層レジスト７
をパターニングし、その後図２Ｃに示すように下層レジ
スト６をパターニングしてＴ字型の抜けパターンを形成
し、得られたパターンに図２Ｄに示すようにアルミニウ
ムからなる電極材料８を成膜し、その後図２Ｅに示すよ
うに下層レジスト６及び上層レジスト７をリフトオフす
ることによって形成されている。Conventionally, a T-shaped gate is formed by first applying different types of resists 6 and 7 on a GaAs substrate 1 as shown in FIG. 2A and then applying an upper resist 7 as shown in FIG. 2B.
Then, as shown in FIG. 2C, the lower layer resist 6 is patterned to form a T-shaped escape pattern, and an electrode material 8 made of aluminum is formed on the obtained pattern as shown in FIG. 2D. Thereafter, as shown in FIG. 2E, the lower resist 6 and the upper resist 7 are formed by lifting off.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、Ｔ字型ゲート９の足部１０幅Ｌg がゲート
上部のはり出し部分（ひさし部）１１に対して極度に細
くなると、ゲートが構造上不安定となり、その結果、リ
フトオフ工程等でゲート上部と下部がちぎれたり、ゲー
トが倒れてしまったり、ゲートと基板とが離れてしまっ
たりして、電極としての機能が低下してしまうという問
題点があった。[0007] However, as shown in FIG. 3, when the foot portion 10 width L g T-shaped gate 9 becomes extremely thin relative to beam out portion (eaves) 11 of the upper gate, The gate becomes unstable in structure, and as a result, the upper and lower parts of the gate are torn off in the lift-off process, etc., the gate falls, the gate and the substrate are separated, and the function as an electrode is reduced. There was a problem that it would.
【０００５】これに対して特開昭63−192277号公報には
図４に示すようにＴ字型ゲート電極９の足部１０の両側
に該足部を挟むようにゲート電極支持パターン１２を設
けることが提案されており、これによってＴ字型ゲート
電極の安定性を高めることができる。On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-192277, a gate electrode support pattern 12 is provided on both sides of a foot 10 of a T-shaped gate electrode 9 so as to sandwich the foot as shown in FIG. It has been proposed that the stability of the T-shaped gate electrode can be improved.
【０００６】本発明は図４に示す構造を更に発展させ、
Ｔ字型ゲート電極支持パターンを安定的に形成すること
ができるばかりでなく、不要なレジスト及びゲート電極
用金属を良好に除去することができるGaAsデバイス及び
Ｔ字型ゲート電極の作成方法を提供することを目的とす
るものである。The present invention further develops the structure shown in FIG.
Provided are a GaAs device and a method of manufacturing a T-shaped gate electrode capable of not only stably forming a T-shaped gate electrode support pattern but also excellently removing unnecessary resist and metal for a gate electrode. The purpose is to do so.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載のGaAsデバイスは、上部はり出し部
と、下部の足部とからなるＴ字型ゲート電極を有するＧ
ａＡｓデバイスであって、レジストからなるゲート電極
支持パターンが、前記足部を挟むように、且つその両外
端部の距離が前記Ｔ字型ゲート電極の上部はり出し部の
長さより大きく形成されてなることを特徴とする。請求
項２記載のＴ字型ゲート電極の作成方法は、基板上に所
定の厚さのレジスト膜を形成する第１の工程と、前記第
１の工程で形成したレジスト膜に、Ｔ字型ゲート電極の
足部を挟むように、且つその両外端部の距離がＴ字型ゲ
ート電極の上部はり出し部より大きい幅のラインパター
ンを描画し、露光し、その後ベークし、現像してゲート
電極支持パターンを形成する第２の工程と、前記ゲート
電極支持パターンの上に、Ｔ字型ゲート電極の上部はり
出し部形成用レジスト膜を所定の厚さに形成する第３の
工程と、前記第３の工程で形成したレジスト膜にＴ字型
ゲート電極のゲートパターンを露光し、現像する第４の
工程と、前記第４の工程で形成したＴ字型ゲート電極の
ゲートパターン上にＴ字型ゲート電極用金属を堆積し
て、Ｔ字型ゲート形成用金属層を成膜する第５の工程
と、前記第４の工程で形成したＴ字型ゲート電極のゲー
トパターンと、当該Ｔ字型ゲート電極のゲートパターン
上に前記第５の工程で成膜したＴ字型ゲート形成用金属
層を除去してＴ字型ゲート形成用金属層の足部をレジス
トで挟むように指示されたＴ字型ゲート電極を作成する
第６の工程とからなる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a GaAs device having a T-shaped gate electrode having an upper projection and a lower foot.
An aAs device, wherein a gate electrode support pattern made of a resist is formed so as to sandwich the foot, and a distance between both outer ends thereof is larger than a length of an upper protruding portion of the T-shaped gate electrode. It is characterized by becoming. 3. A method for forming a T-shaped gate electrode according to claim 2, wherein the first step of forming a resist film having a predetermined thickness on the substrate and the step of forming a T-shaped gate on the resist film formed in the first step. Draw a line pattern having a width larger than the upper protruding portion of the T-shaped gate electrode so as to sandwich the foot portion of the electrode and the distance between both outer ends thereof is exposed, then baked and developed, and then the gate electrode is developed. A second step of forming a support pattern, a third step of forming a resist film for forming an upper protrusion of a T-shaped gate electrode on the gate electrode support pattern to a predetermined thickness, and A fourth step of exposing and developing the gate pattern of the T-shaped gate electrode on the resist film formed in the step 3; and forming a T-shaped gate pattern on the gate pattern of the T-shaped gate electrode formed in the fourth step. Deposit metal for the gate electrode A fifth step of forming a forming metal layer; forming a gate pattern of the T-shaped gate electrode formed in the fourth step; and forming the gate pattern of the T-shaped gate electrode in the fifth step. A sixth step of removing the filmed T-shaped gate forming metal layer to form a T-shaped gate electrode instructed to sandwich the foot of the T-shaped gate forming metal layer with a resist.
【０００８】[0008]
【作用】本発明によれば、Ｔ字型ゲート電極の足部の両
側に該足部を挟むゲート支持パターンを安定的に形成す
ることができるので、リフトオフ等の工程においてレジ
スト及び不要な金属層を安定的に除去することができ、
以て構造上安定なＴ字型ゲート電極を作成することがで
きる。According to the present invention, a gate supporting pattern sandwiching the foot portion can be stably formed on both sides of the foot portion of the T-shaped gate electrode. Can be removed stably,
Thus, a T-shaped gate electrode that is structurally stable can be formed.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】GaAsウェーハ基板を用いたHEMT（高電子移
動度トランジスタ：High ElectronMobility Transisto
r）デバイスのＴ字型ゲート電極を以下の手順で作成し
た。An HEMT (High Electron Mobility Transistor) using a GaAs wafer substrate
r) A T-shaped gate electrode of the device was prepared according to the following procedure.
【００１１】図１Ａ〜Ｆは本発明によるHEMTデバイスの
製造工程を示す断面図であり、図中、１はHEMT用GaAs基
板、２はＴ字型ゲート下部形成用レジスト、３は光また
は電離放射線、４はＴ字型ゲート上部形成用レジスト、
５はＴ字型ゲート用金属を示す。FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views showing a manufacturing process of a HEMT device according to the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes a GaAs substrate for HEMT, 2 denotes a resist for forming a T-shaped gate lower portion, and 3 denotes light or ionizing radiation. 4 is a resist for forming a T-shaped gate upper portion,
Reference numeral 5 denotes a T-shaped gate metal.
【００１２】まず、図１Ａに示すように、HEMT用GaAs基
板１上にネガ型ＥＢレジストSAL-601-ER7（シプレイ社
製）をスピンナー塗布したものを90℃で30分間プリベー
クし、厚さ 0.3μｍの均一なレジスト膜２を形成し、電
子線により0.25μｍ幅のＴ字型ゲート足部を挟むように
0.3μｍ幅のラインパターン２本が残るように描画した
後、110 ℃で 5分間露光後ベークを行い、アルカリ水溶
液で23℃、2 分間浸漬して現像し、純水で23℃、30秒間
リンスして、図１Ｂに示すような0.25μｍ離れた 0.3μ
ｍ幅のラインパターンを得た。なお、図１Ｂにおいて２
本のラインパターンの両外端部の距離ＬはＴ字型ゲート
のひさし部よりも大きくなされている。First, as shown in FIG. 1A, a negative EB resist SAL-601-ER7 (manufactured by Shipley Co.) is spin-coated on a GaAs substrate 1 for HEMT at 90 ° C. for 30 minutes to obtain a thickness of 0.3. A uniform resist film 2 of μm is formed, and a T-shaped gate foot having a width of 0.25 μm is sandwiched by electron beams.
After drawing so that two line patterns having a width of 0.3 μm remain, baking after exposure at 110 ° C. for 5 minutes, immersion in an alkaline aqueous solution at 23 ° C. for 2 minutes, development, and rinsing with pure water at 23 ° C. for 30 seconds And 0.3 μm apart by 0.25 μm as shown in FIG.
An m-width line pattern was obtained. Note that in FIG.
The distance L between both outer ends of the book line pattern is greater than the eaves of the T-shaped gate.
【００１３】次に、図１Ｃに示すように、ノボラック系
ポジ型フォトレジストAZ−1350（ヘキスト社製）をスピ
ンナー塗布したものを、90℃で30分間ベーキングし、膜
厚 0.8μｍのＴ字型ゲート上部形成用レジスト膜４を形
成した後、紫外線３により 0.8μｍ幅のゲートパターン
を露光し、その後、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドを主成分とするアルカリ水溶液に23℃で 1分
間浸漬して現像し、純水で 1分間リンスして図１Ｄに示
すようなレジストパターンを得た。Next, as shown in FIG. 1C, a novolak-based positive type photoresist AZ-1350 (manufactured by Hoechst) coated with a spinner was baked at 90 ° C. for 30 minutes to form a T-shaped 0.8 μm thick film. After forming a resist film 4 for forming a gate upper part, the gate pattern having a width of 0.8 μm is exposed to ultraviolet light 3 and then immersed in an aqueous alkaline solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component at 23 ° C. for 1 minute for development. And rinsed with pure water for 1 minute to obtain a resist pattern as shown in FIG. 1D.
【００１４】次に、図１Ｄに示すようなレジストパター
ンに紫外線３を全面露光した後、図１Ｅに示すように、
蒸着法によりAlを 0.6μｍ堆積させ、Ｔ字型ゲート形成
用金属層５を成膜した後、テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイドを主成分とするアルカリ水溶液を用い
てレジスト４を溶解させると同時に、レジスト４上のＴ
字型ゲート形成用金属層５を除去し、図１Ｆに示すよう
な、足部をレジスト２で挟むように支持された0.25μｍ
のゲート長を有するＴ字型ゲート電極を作成した。Next, after the entire surface of the resist pattern as shown in FIG. 1D is exposed to ultraviolet rays 3, as shown in FIG. 1E,
After depositing 0.6 μm of Al by vapor deposition and forming a metal layer 5 for forming a T-shaped gate, the resist 4 is dissolved using an alkaline aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component. T on
The metal layer 5 for forming the V-shaped gate was removed, and as shown in FIG. 1F, 0.25 μm supported so that the foot was sandwiched by the resist 2.
A T-shaped gate electrode having a gate length of was formed.
【００１５】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形が可能であり、特に商品名をあげたレジストに
ついては、使用できるレジストの一例として挙げたもの
であって、これに限定されるものではないことは銘記さ
れるべきものである。現像液、リンス液についても同様
である。Although an embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. Particularly, a resist having a trade name can be used. It should be noted that the resist is given as an example and is not limited to this. The same applies to the developing solution and the rinsing solution.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｔ字型ゲ
ート下部に設ける２本のラインパターンからなる支持パ
ターンの両外端部の距離をＴ字型ゲートのひさし部より
も大きくしたので、Ｔ字型ゲート上部形成用レジスト膜
４及びＴ字型ゲート形成用金属層５を良好にリフトオフ
することができ、以て支持パターンによりゲート長が0.
15μｍ以下のように小さくなった場合においてもＴ字型
ゲートの足部を安定的に支持することができるばかりで
なく、再現性よくＴ字型ゲートを作成できる効果があ
る。As described above, according to the present invention, the distance between both outer ends of the support pattern composed of two line patterns provided below the T-shaped gate is made larger than the eaves of the T-shaped gate. Therefore, the resist film 4 for forming the T-shaped gate upper part and the metal layer 5 for forming the T-shaped gate can be lifted off satisfactorily.
Even when the size is reduced to 15 μm or less, not only can the foot of the T-shaped gate be stably supported, but also the T-shaped gate can be formed with good reproducibility.
【図１】 本発明の一実施例によるHEMTデバイス用Ｔ字
型ゲートの製造工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a T-shaped gate for a HEMT device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 従来のHEMTデバイス用Ｔ字型ゲートの製造工
程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional T-shaped gate for a HEMT device.
【図３】 従来の方法で得られたＴ字型ゲートの断面図
である。FIG. 3 is a sectional view of a T-shaped gate obtained by a conventional method.
【図４】 ゲート電極支持パターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a gate electrode support pattern.
１…HEMT用GaAs基板、２…Ｔ字型ゲート下部形成用レジ
スト、３…光または電離放射線、４…Ｔ字型ゲート上部
形成用レジスト、５…Ｔ字型ゲート用金属。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... GaAs substrate for HEMT, 2 ... Resist for forming a T-shaped gate lower part, 3 ... Light or ionizing radiation, 4 ... Resist for forming a T-shaped gate upper part, 5 ... Metal for a T-shaped gate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/338 H01L 21/28 H01L 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 21/28 H01L 29/812
Claims (2)
Ｔ字型ゲート電極を有するＧａＡｓデバイスであって、 レジストからなるゲート電極支持パターンが、前記足部
を挟むように、且つその両外端部の距離が前記Ｔ字型ゲ
ート電極の上部はり出し部の長さより大きく形成されて
なることを特徴とするＧａＡｓデバイス。1. A GaAs device having a T-shaped gate electrode comprising an upper protruding portion and a lower foot portion, wherein a gate electrode support pattern made of a resist sandwiches said foot portion. A GaAs device, wherein a distance between both outer ends is formed larger than a length of an upper protruding portion of the T-shaped gate electrode.
る第１の工程と、 前記第１の工程で形成したレジスト膜に、Ｔ字型ゲート
電極の足部を挟むように、且つその両外端部の距離がＴ
字型ゲート電極の上部はり出し部より大きい幅のライン
パターンを描画し、露光し、その後ベークし、現像して
ゲート電極支持パターンを形成する第２の工程と、 前記ゲート電極支持パターンの上に、Ｔ字型ゲート電極
の上部はり出し部形成用レジスト膜を所定の厚さに形成
する第３の工程と、 前記第３の工程で形成したレジスト膜にＴ字型ゲート電
極のゲートパターンを露光し、現像する第４の工程と、 前記第４の工程で形成したＴ字型ゲート電極のゲートパ
ターン上にＴ字型ゲート電極用金属を堆積して、Ｔ字型
ゲート形成用金属層を成膜する第５の工程と、 前記第４の工程で形成したＴ字型ゲート電極のゲートパ
ターンと、当該Ｔ字型ゲート電極のゲートパターン上に
前記第５の工程で成膜したＴ字型ゲート形成用金属層を
除去してＴ字型ゲート形成用金属層の足部をレジストで
挟むように指示されたＴ字型ゲート電極を作成する第６
の工程とからなるＴ字型ゲート電極の作成方法。2. A first step of forming a resist film having a predetermined thickness on a substrate, and a step of sandwiching a foot of a T-shaped gate electrode between the resist film formed in the first step, and The distance between the two outer ends is T
A second step of drawing a line pattern having a width larger than that of the upper protruding portion of the V-shaped gate electrode, exposing, baking, and developing to form a gate electrode support pattern; A third step of forming a resist film for forming a protruding portion above the T-shaped gate electrode to a predetermined thickness, and exposing the gate pattern of the T-shaped gate electrode to the resist film formed in the third step. Forming a T-shaped gate electrode metal on the gate pattern of the T-shaped gate electrode formed in the fourth step, thereby forming a T-shaped gate forming metal layer. A fifth step of forming a film; a gate pattern of the T-shaped gate electrode formed in the fourth step; and a T-shaped gate formed in the fifth step on the gate pattern of the T-shaped gate electrode. Remove the forming metal layer A sixth step of forming a T-shaped gate electrode instructed to sandwich the foot portion of the T-shaped gate forming metal layer with a resist.
And forming a T-shaped gate electrode.
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