(57)【要約】【課題】半導体素子の特性を向上させることができるフォトマスク、半導体装置の製造方法、及び半導体装置を提供する。【解決手段】基板２１上に半導体膜２３を形成する工程と、半導体膜２３上にレジスト前駆体膜を形成する工程と、レジスト前駆体膜の上方に、露光光１５を遮断する遮光膜１４と、遮光膜１４に隣接して設けられ露光光１５の光の強度を制御すると共に露光光１５を位相が異なる露光光に変える半透過膜１３と、を有するハーフトーンマスク１１を配置し、ハーフトーンマスク１１を介してレジスト前駆体膜に露光光１５を照射する工程と、レジスト前駆体膜を現像してレジスト膜２５を形成する工程と、レジスト膜２５を介して半導体膜２３に処理を施す工程と、を有する。【選択図】図５
2010087333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を遮断する遮光部と、
前記遮光部と隣接して設けられ、前記第１の光の強度を制御すると共に前記第１の光と位相が異なる第２の光に変える光強度差部と、
を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法であって、
基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上にレジスト前駆体膜を形成する工程と、
前記フォトマスクを介して前記レジスト前駆体膜に露光光を照射する工程と、
前記レジスト前駆体膜を現像してレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を介して前記半導体膜に処理を施す工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記露光光は、水銀ランプの波長である３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、エキシマレーザーの波長である１９３ｎｍ、２４８ｎｍのいずれか１つ又は２つ以上の組み合わせにより構成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、
基板上に形成された半導体膜において、前記フォトマスクの光強度差部に相当する高濃度不純物が注入されたソース領域及びドレイン領域と、
前記半導体膜において、前記フォトマスクの遮光部に相当するチャネル領域と、
前記半導体膜における前記ソース領域と前記フォトマスクにおける透過領域との境界に形成された第１領域と、
前記半導体膜における前記ドレイン領域と前記透過領域との境界に形成された第２領域と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階調差の領域を有するフォトマスク、このフォトマスクを用いて製造する半導体装置の製造方法、及び半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した半導体装置の製造方法は、例えば、基板上に半導体膜を形成し、その上にレジスト膜を形成する。次に、例えば、特許文献１に記載のように、階調差を有するフォトマスクを利用して、レジスト膜を段差状に形成する。
【０００３】
具体的には、フォトマスクは、露光光を完全に遮断する遮光部と、光の強度を弱くする光強度差部とを有する。それ以外の領域は、光が通過する透過領域となる。そして、上記フォトマスクを用いてレジスト膜を露光することにより、例えば、チャネル領域に相当する部分（遮光部）が厚く形成され、ソース領域及びドレイン領域に相当する部分（光強度差部）が薄く形成される。
【０００４】
次に、この段差状のレジスト膜をマスクとして半導体膜をパターンニングする。更に、このレジスト膜の膜厚差を利用して、半導体膜のソース領域とドレイン領域とに、不純物を注入する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５４４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フォトマスクを用いて段差状のレジスト膜を形成する際、半透過領域と透過領域との境界のレジスト膜に、透過領域から半透過領域に光が漏れたり周囲から反射したりして入り込むことから、境界付近のレジスト膜が正規の光強度より強い光強度で露光される。よって、レジスト膜を現像した際、境界部分のレジスト膜が余分に除去されて更に薄くなったり無くなったりする。つまり、レジスト膜の線幅及び膜厚の均一性が低下する。これにより、このレジスト膜をマスクとして半導体膜をエッチングした際、半導体膜の線幅（ソース領域からドレイン領域までの幅）の均一性が低下し、エッチングのマージンが少なくなり、半導体素子の特性がばらつく。また、パターンエッジのラフネスが増大し絶縁膜のカバレッジ不良から半導体素子の耐圧が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係るフォトマスクは、第１の光を遮断する遮光部と、前記遮光部と隣接して設けられ、前記第１の光の強度を制御すると共に前記第１の光と位相が異なる第２の光に変える光強度差部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、フォトマスクを介してレジスト膜を露光する際、フォトマスクの光強度差部と光を透過する透過領域との境界において、透過領域を透過した第１の光が光強度差部の方向に漏れた場合でも、第１の光と、光強度差部を透過した位相差の異なる第２の光と干渉し合う（相殺する）ことによって、光の透過を抑える（光の強度を弱める）ことができる。言い換えれば、光強度差部と透過領域との境界である光強度差部の周囲に遮光の機能を有する遮光領域を設けることが可能となる。よって、境界部分のレジスト膜が余分に除去されて薄くなったり無くなったりすることを防ぐことができ、レジスト膜の線幅及び膜厚の均一性を向上させることができる。これにより、レジスト膜をマスクとして、その下に形成された半導体膜をパターンニングした際、半導体膜をマージンを含む正規の幅に形成することが可能となり、半導体素子の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、半導体素子の耐圧を確保することができる。また、レジスト膜の線幅を均一に形成できるので、例えば、半導体膜の正規の位置に不純物を注入することが可能となり、ＬＤＤ構造を形成することができる。
【００１０】
［適用例２］本適用例に係る半導体装置の製造方法は、上記したフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法であって、基板上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜上にレジスト前駆体膜を形成する工程と、前記フォトマスクを介して前記レジスト前駆体膜に露光光を照射する工程と、前記レジスト前駆体膜を現像してレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を介して前記半導体膜に処理を施す工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、フォトマスクに露光光を照射してレジスト膜を形成する際、透過領域と半透過領域との露光光の位相差によって、レジスト膜における半透過領域と透過領域との境界に半透過領域の膜厚より厚いレジスト膜を形成することができる。よって、レジスト膜における透過領域と半透過領域との境界の膜が薄くなったり無くなったりすることを防ぐことが可能となる。そして、半導体膜に処理を施す工程において、例えば、上記レジスト膜を介して半導体膜をエッチングするので、半導体膜を正規の幅にパターンニングすることが可能となり、半導体素子の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、半導体素子の耐圧を確保することができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記露光光は、水銀ランプの波長である３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、エキシマレーザーの波長である１９３ｎｍ、２４８ｎｍのいずれか１つ又は２つ以上の組み合わせにより構成されていることが好ましい。
【００１３】
この方法によれば、上記した単一波長を用いることにより、フォトマスクに露光光を照射する際、透過領域を通過した第１の光の位相と、半透過領域を通過した第２の光の位相とを干渉させることが可能となる。よって、レジスト前駆体膜における半透過領域と透過領域との境界に照射する光の強度を弱めることができる。これにより、レジスト前駆体膜からレジスト膜に形成する際、レジスト膜における透過領域と半透過領域との境界の膜が薄くなったり無くなったりすることを防ぐことができる。また、光の波長を２種類以上選ぶことにより、位相差の異なる２種類の波長の光を選ぶことができ、半透過領域と透過領域との境界に照射する光の強度が弱まる量を調節することができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例に係る半導体装置は、上記に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、基板上に形成された半導体膜において、前記フォトマスクの光強度差部に相当する高濃度不純物が注入されたソース領域及びドレイン領域と、前記半導体膜において、前記フォトマスクの遮光部に相当するチャネル領域と、前記半導体膜における前記ソース領域と前記フォトマスクにおける透過領域との境界に形成された第１領域と、前記半導体膜における前記ドレイン領域と前記透過領域との境界に形成された第２領域と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、半導体膜におけるソース領域と透過領域との境界に上記した位相差を利用して第１領域が形成され、ドレイン領域と透過領域との境界に上記した位相差を利用して第２領域が形成されているので、マージンを含んだソース領域とドレイン領域との幅である線幅を確実に確保（管理）することが可能となる。よって、半導体素子の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、半導体素子の耐圧を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、フォトマスクの構成を示す模式図である。（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクのＡ−Ａ'線に沿う模式断面図である。以下、フォトマスクの構成を、図１を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、フォトマスク１１は、マスク基材１２と、露光装置（図示せず）からの露光光の透過率を調整（制御）する光強度差部としての半透過膜１３と、略完全に光を遮断する遮光部としての遮光膜１４とを有する。具体的には、フォトマスク１１としてハーフトーンマスクを用いる。以下、フォトマスク１１を「ハーフトーンマスク１１」と称する。マスク基材１２は、ガラス等からなる透明部材で構成されている。
【００１８】
半透過膜１３は、マスク基材１２上に形成されており、例えば、酸化クロム（ＣｒＯ）やモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）である。半透過膜１３は、例えば、酸化クロムの膜厚を調整することによって、透過率（濃淡）を調整することが可能となっている。すなわち、半透過膜１３に光を通すことによって、光の強度を減衰させることができる。半透過膜１３の厚みは、例えば、１〜１００ｎｍである。
【００１９】
例えば、３６５ｎｍの波長光において、酸化タンタルの膜厚を所定値にすることで半透過膜１３の透過率を５０％に設定することができ、酸化タンタルの膜厚を所定値より薄くすることで半透過膜１３の透過率を５０％よりも大きくすることができる。
【００２０】
遮光膜１４は、例えばクロム（Ｃｒ）膜であり、半透過膜１３上に形成されている。遮光膜１４の厚みは、例えば、２００〜３００ｎｍである。
【００２１】
ハーフトーンマスク１１の遮光領域は、半透過膜１３と遮光膜１４とが重なった部分である。また、半透過領域は、遮光膜１４がなく半透過膜１３が露出している部分である。このハーフトーンマスク１１に第１の光としての露光光１５ａ（図２参照）を照射したとき、遮光膜１４に照射された露光光１５ａは、ハーフトーンマスク１１を通過しない。半透過膜１３に照射された露光光１５ａは、光強度が弱まった第２の光としての露光光１５ｂとしてハーフトーンマスク１１を通過する。
【００２２】
図２は、フォトマスクの部分（位置）と光強度との関係を示す図である。（ａ）は、フォトマスクの構成を示す模式断面図である。（ｂ）は、フォトマスクの部分と光強度との関係を示すグラフである。以下、フォトマスクの部分と光強度との関係を、図２を参照しながら説明する。
【００２３】
図２（ｂ）に示すグラフの横方向は、（ａ）に示すフォトマスクの部分と対応する位置を示している。グラフの縦方向は、ハーフトーンマスク１１を通過した露光光１５ａ，１５ｂ，１５ｃの光強度であり、図示下側にいくに従って光強度が弱くなることを示している。
【００２４】
ハーフトーンマスク１１の透過領域に照射された露光光１５ａは、透明部材であるマスク基材１２によって、照射した光強度を維持しながら通過する。半透過領域に照射された露光光１５ａは、半透過膜１３により透過率の調整が行われて、露光光１５ａより光強度が弱い露光光１５ｂとなる。遮光領域に照射された露光光１５ａは、遮光膜１４によって通過することができない。つまり、光強度が最も弱まっている。
【００２５】
ハーフトーンマスク１１の半透過領域と透過領域の境界１６の露光光１５ｃの光強度は、半透過領域を通過した露光光１５ｂの光強度より弱まる（Ｃ部）。詳述すると、透過領域と半透過領域との間において、露光光１５ａ，１５ｂが互いの領域に漏れてしまうという現象が生じる。このとき、漏れてしまった領域において、透過領域を通過した露光光１５ａの位相と、半透過領域を通過した露光光１５ｂの位相とがずれることによって（半透過膜１３に空気の位相と異なる位相の膜を用いることによって）、互いの位相が干渉し合い、漏れた露光光１５ａ，１５ｂの強度が相殺される（露光光１５ｃの強度が弱くなる）。
【００２６】
つまり、境界１６において、位相差の作用により、透過率を下げる効果が得られる。言い換えれば、境界１６において、遮光膜を設けたことと同じ機能を生じさせることができる。よって、境界１６の部分において、半透過領域の光強度より少しでも光強度が弱まっていれば、半透過膜より厚い膜を形成することができる。
【００２７】
以上により、透過領域と半透過領域との境界１６において互いの領域に光漏れが生じた場合でも、位相の違いを利用して光強度を弱めることが可能となる。これにより、ハーフトーンマスク１１を用いてレジスト膜を露光・現像した際、境界１６部分のレジスト膜が余分に除去されて薄くなったり無くなったりすることを防ぐことができる。その結果、レジスト膜をマスクとして半導体膜をエッチングした際、半導体膜の線幅を正規の幅に形成することが可能となり、半導体素子の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、半導体素子の耐圧を確保することができる。
【００２８】
図３は、半透過膜の膜厚と波長とを変えた場合における、位相差及び透過率を求めた図表である。以下、位相差及び透過率について、図３を参照しながら説明する。
【００２９】
図３（ａ）に示す図表は、半透過膜１３に照射する露光光１５ａの波長と半透過膜１３の膜厚とを可変させたときの位相差を求めたものである。ここで用いる半透過膜１３は、酸化クロムである。ここで求める位相差は、半透過膜１３のない部分（空気中）を通過した露光光１５ａの位相と、半透過膜１３を通過した露光光１５ｂの位相との差（°）である。
【００３０】
波長λは、２４８ｎｍと、３６５ｎｍと、４３６ｎｍとの３種類である。屈折率ｎは、光の波長依存性があり、上記波長λの順に、２．０９、２．４０、２．７０である。これらの屈折率ｎは、透過領域に存在する空気の屈折率ｎと異なっている（空気の屈折率：１．００）。つまり、空気の屈折率と異なる屈折率を有する膜（例えば、酸化クロム）を用いることにより、透過領域と半透過領域とにおいて露光光１５ａ，１５ｂの位相をずらすことができる。膜厚ｄは、２５ｎｍと、５０ｎｍと、７５ｎｍと、１００ｎｍとの４種類である。
【００３１】
例えば、波長λが２４８ｎｍ、半透過膜１３の膜厚ｄが２５ｎｍのときの位相差は、４０°である。また、波長λが４３６ｎｍ、膜厚ｄが１００ｎｍのときの位相差は、１４０°である。例えば、互いの位相が半波長（１８０°）ずれた場合、露光光１５ａ，１５ｂは、光の干渉によって互いに打ち消しあうことになる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示す図表は、半透過膜１３に照射する露光光１５ａの波長と半透過膜１３の膜厚とを可変させたときの透過率Ｔを求めたものである。ここで求める透過率Ｔは、半透過膜１３に照射した露光光１５ａの光強度を１．００としたときの、半透過膜１３を通過した後の露光光１５ｂの光強度の割合（％）である。なお、半透過膜１３の材質、使用する波長λ（屈折率ｎ）の種類、膜厚ｄの種類は、上記した位相差を求めた場合と同じである。
【００３３】
例えば、波長λが２４８ｎｍ、膜厚ｄが２５ｎｍのときの透過率Ｔは、１４％である。また、波長λが４３６ｎｍ、膜厚ｄが１００ｎｍのときの透過率Ｔは、７％である。
【００３４】
以上のように、波長λと膜厚ｄとを選択して組み合わせることによって、図表のように、位相をずらし、透過率Ｔを確保することができる。加えて、図表のような位相差が生じることによって、透過領域と半透過領域との境界１６で互いの領域に露光光１５ａ，１５ｂが漏れた場合でも、位相の違いを利用して露光光１５ｃの光強度を弱めることが可能となる。その結果、ハーフトーンマスク１１を用いてレジスト膜を露光・現像した際、境界１６部分のレジスト膜が余分に除去されて薄くなったり無くなったりすることを防ぐことができる。
【００３５】
また、露光光１５ａの波長λとしては、水銀ランプの波長である３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、エキシマレーザーの波長である１９３ｎｍ、２４８ｎｍ等が挙げられる。更に、上記波長λを２つ以上組み合わせて用いるようにしてもよい。これによれば、干渉した露光光１５ｃが最も弱められる波長λ（半波長）をつくり出せる割合が高くなる。また、光の波長を２種類以上選ぶことにより、位相差の異なる２種類の波長の光を選ぶことができ、半透過領域と透過領域との境界に照射する光の強度が弱まる量を調節することができる。
【００３６】
図４〜図１０は、上記フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図である。図４〜図１０の各図（ａ）は模式平面図であり、各図（ｂ）は各図（ａ）におけるＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図である。以下、半導体装置の製造方法を、図４〜図１０を参照しながら説明する。なお、本実施形態の半導体装置は、例えば、ＬＤＤ構造を有するｎチャネル型のＴＦＴである。
【００３７】
まず、図４に示すように、ガラスなどからなる基板２１上に、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により、シリコン酸化膜等からなる下地保護膜２２を成膜する。次に、下地保護膜２２の全面に、多結晶シリコン等の半導体膜２３を形成する。その後、半導体膜２３上にレジスト膜となるレジスト前駆体膜２４を成膜する。レジスト前駆体膜２４は、例えば、ポジ型である。これは、現像処理によって、露光光の照射量に応じて照射されたレジスト前駆体膜２４の部分が除去される。
【００３８】
次に、図５に示すように、レジスト前駆体膜２４をフォトリソグラフィ技術により所定形状にパターニングする。ここで行うフォトリソグラフィ技術は、レジスト前駆体膜２４に転写露光するマスクとして上記したハーフトーンマスク１１を使用する。
【００３９】
具体的には、まず、ハーフトーンマスク１１を介して、露光光１５ａをレジスト前駆体膜２４に照射する。露光光１５ａの波長は、例えば、３６５ｎｍである。ハーフトーンマスク１１の半透過膜１３は、例えば、厚みが２５ｎｍである。ハーフトーンマスク１１の遮光膜１４に照射された露光光１５ａは、透過することができずに遮断される。また、半透過膜１３に照射された露光光１５ａは、光の強度が減衰されて（透過率が加味されて）、透過する前より露光光１５ｂの光強度が弱くなって通過し（例えば、透過率３９％）、レジスト前駆体膜２４を露光する。半透過膜１３における境界１６に照射された露光光１５ａは、位相差の違い（例えば、３５°）によって、露光光１５ｂより光強度が弱い露光光１５ｃとなる。また、上記した遮光膜１４及び半透過膜１３以外の領域に照射された露光光１５ａは、そのままの光強度で通過する。
【００４０】
そして、露光されたレジスト前駆体膜２４を現像することにより、略露光前のレジスト前駆体膜２４の厚みが残った遮光領域に相当する部分２５ａと、レジスト前駆体膜２４が薄く残った半透過領域に相当する部分２５ｂと、半透過領域よりレジスト前駆体膜２４が多く残った透過領域と半透過領域との境界１６に相当する部分２５ｃと、を有するレジスト膜２５が完成する。つまり、段差状のレジスト膜２５が完成する。透過領域にあるレジスト前駆体膜２４は全て除去される。
【００４１】
レジスト膜２５における遮光領域の厚みは、例えば、１μｍである。レジスト膜２５における半透過領域の厚みは、例えば、０．４μｍである。透過領域と半透過領域との境界において形成されたレジスト膜２５の部分２５ｃの幅は、露光機の解像度によって決まるものであり、例えば２〜３μｍである。
【００４２】
上記したように、ハーフトーンマスク１１の半透過膜１３と透過領域との境界１６には、互いの位相が干渉し合ってできた露光光１５ｃの光強度が弱まっているので、ハーフトーンマスク１１を介してレジスト膜２５を形成した際、半透過領域のレジスト膜２５の部分２５ｂより厚いレジスト膜２５の部分２５ｃを形成することができる。この部分２５ｃが設けられることによって、透過領域から半透過領域に光が漏れることに起因するレジスト膜２５の膜減りを抑制することが可能となり、半透過領域のレジスト膜２５を、正規の形状で均一な膜厚に形成することができる。その結果、レジスト膜２５における半透過領域の線幅がばらつくことを抑えることができる。
【００４３】
次に、図６に示すように、段差状にパターニングされたレジスト膜２５をマスクとして、レジスト膜２５の下層に形成されている半導体膜２３を所定形状にエッチング処理する。半導体膜２３は、後の工程によって形成されるチャネル領域３３と、ソース領域３１と、ドレイン領域３２とを含むパターンに形成される。エッチング方法としては、ドライエッチング又はウエットエッチング等の各種方法が適用可能である。
【００４４】
このように、レジスト膜２５の線幅が均一かつ所定の幅に形成され、このレジスト膜２５を介して半導体膜２３をパターンニングするので、エッチングの際のマージンを確保することが可能となり、半導体素子の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、形成される半導体素子４５（図１０参照）の耐圧を確保することができる。
【００４５】
詳しくは、ソース領域３１及びドレイン領域３２の周囲に、レジスト膜２５の部分２５ｃ（境界１６）に相当する第１領域及び第２領域としての部分３４（図７参照）が形成されているので、エッチングのプロセスにマージンを持たせることが可能となる。更に、レジスト膜２５の線幅が正規の形状に形成されているので、半導体膜２３の形状にマージンを持たせることができる。
【００４６】
次に、図７に示すように、上記したレジスト膜２５をマスクとして、半導体膜２３に対して高濃度の不純物イオン（リンイオン）２６を、例えば、０．１×１０15〜１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で注入する。これにより、上記レジスト膜２５における半透過領域において、上記高濃度の不純物イオン２６が高濃度の状態でレジスト膜２５を通過し、半導体膜２３に注入される。
【００４７】
以上により、半導体膜２３にソース領域３１とドレイン領域３２とが形成される。また、ソース領域３１とドレイン領域３２との間の領域がチャネル領域３３となる。なお、注入された領域が、半透過領域と透過領域の境界１６に形成された半導体膜２３の部分３４によって狭くならないように、予め部分３４の領域を考慮して半透過領域を設定することが望ましい。
【００４８】
以上のように、レジスト膜２５をマスクとして、自己整合的（セルフアライメント）に半導体膜２３にソース側高濃度領域３１（後のソース側高濃度領域３１ａ）及びドレイン側高濃度領域３２（後のドレイン側高濃度領域３２ａ）を形成することができる。一方、上記レジスト膜２５の膜厚が厚い領域（遮光領域）については、上記高濃度不純物イオン２６がレジスト膜２５の領域内において遮断されるため、不純物イオン２６は半導体膜２３の領域には到達しない。このように所定濃度の不純物イオン２６が注入されなかった領域は、不純物が添加されない半導体膜２３から構成されるチャネル領域３３となる。なお、半導体膜２３のエッチングを不純物イオン２６の注入の後に実施する方法も好ましい。
【００４９】
次に、図８に示すように、半導体膜２３上に成膜されたレジスト膜２５を剥離し、半導体膜２３上を含む基板２１上の全面に、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により、例えば、酸化シリコン膜等からなるゲート絶縁膜３５を形成する。その後、ゲート絶縁膜３５上にゲート電極３６となる、例えば、多結晶シリコン等からなる導電膜３６ａを全面に形成する。
【００５０】
なお、これまでに形成した過程において、レジスト膜２５の半透過領域の部分が薄くなっていることから、レジスト膜２５を除去する際、膜厚の薄い半透過領域が無くなってしまい、その下側にある半導体膜２３のソース領域３１及びドレイン領域３２を削って膜厚を薄くする可能性がある。しかしながら、この部分の膜厚が薄くなることによって、周囲との間に傾斜が形成される。この傾斜によって、この半導体膜２３の上にゲート絶縁膜３５を形成した際、ゲート絶縁膜３５が切れることなく膜厚を維持することが可能となり、その結果、半導体素子４５の耐圧を確保することができる。
【００５１】
次に、図９に示すように、導電膜３６ａ上の全面にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術により上記レジスト膜を露光及び現像処理し、所定形状にパターニングする。パターンニングされた上記レジスト膜３７は、下層に形成されるチャネル領域３３の領域幅よりも狭く、かつ、チャネル領域３３の両端部にソース側低濃度領域３１ｂ及びドレイン側低濃度領域３２ｂ（図１０参照）が形成されるように位置合わせして形成されている。
【００５２】
次に、図１０に示すように、上記所定形状にパターニングしたレジスト膜３７をマスクとして導電膜３６ａをエッチングし、ゲート電極３６を形成する。続けて、ゲート電極３６をマスクとして、例えば、０．１×１０13〜１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で、半導体膜２３に低濃度の不純物イオン（リンイオン）３８を注入する。このようにして、半導体膜２３のチャネル領域３３の両端部に、ソース側低濃度領域３１ｂ及びドレイン側低濃度領域３２ｂを形成する。このようにして、いわゆるＬＤＤ構造を有する半導体装置４１が完成する。
【００５３】
図１１は、図１０（ａ）に示す半導体膜の構成を具体的に示す模式平面図である。以下、半導体膜の構成を、図１１を参照しながら説明する。なお、図１１に示す模式平面図は、半導体膜２３に注入された不純物の濃度分布を示すものであり、半導体膜２３のみを表している。
【００５４】
図１１に示すように、半導体膜２３は、上記したように、チャネル領域３３と、ソース領域３１（３１ａ，３１ｂ）と、ドレイン領域３２（３２ａ，３２ｂ）とを有する。
【００５５】
ソース領域３１及びドレイン領域３２は、それぞれの略中心が一番不純物濃度が高く、その周囲に向かって除々に不純物濃度が低くなっている。具体的には、ハーフトーンマスク１１において半透過領域と透過領域の境界１６の位相差の発生部分に相当するレジスト膜２５の部分が厚くなる。このようなレジスト膜２５を介して半導体膜２３に不純物を注入した際、半導体膜２３は、不純物濃度が一番高い領域４２と、不純物濃度がそれより低い領域４３と、不純物濃度が更に低いか注入されていない領域４４とを形成することが可能となっている。
【００５６】
つまり、図１１に示すように、ソース領域３１及びドレイン領域３２の略中心から、不純物の濃度領域が変わっていく。そして、ソース領域３１及びドレイン領域３２の周囲にいくに従って不純物濃度が低いことから、ゲート電極３６を形成した後、ＬＤＤ構造のチャネル領域３３の両端にソース側低濃度領域３１ｂ及びドレイン側低濃度領域３２ｂを形成することが可能となる。すなわち、チャネル領域３３と、高濃度領域３１ａ，３２ａとが接触することを防ぐことができ、低濃度の不純物イオン注入を別に行わなくてもＬＤＤ構造としての機能を果たすことができる。
【００５７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
【００５８】
（１）本実施形態によれば、ハーフトーンマスク１１における半透過膜１３と透過領域の境界１６に位相差が発生するので、ハーフトーンマスク１１を介してレジスト前駆体膜２４を露光した際、透過領域から半透過領域の方向に光が漏れても、半透過膜１３と透過領域のと境界１６部分で露光光１５ｃの光強度を弱める（相殺する）ことが可能となる。言い換えれば、レジスト膜２５における半透過領域の不純物注入領域に、余分な光が侵入することを防ぐことができる。よって、光の強さを変えることなく、半透過領域に相当するレジスト膜２５の部分２５ｂを露光することができ、正規の幅の線幅にパターンニングできる。また、線幅を管理することができる。これにより、レジスト膜２５をマスクとして、その下に形成された半導体膜２３をパターンニングした際、半導体膜２３をマージンを含む正規の幅に形成することが可能となり、半導体素子４５の特性を安定化させることができる。また、パターンエッジのラフネスを低減し、絶縁膜のカバレッジ不良を抑え、半導体素子４５の耐圧を確保することができる。
【００５９】
（２）本実施形態によれば、ハーフトーンマスク１１における透過領域と半透過領域との境界１６が位相差の発生領域となるので、このハーフトーンマスク１１を介してレジスト前駆体膜２４を露光した際、半透過領域にあるレジスト膜２５の周囲の膜厚が薄くなることを抑えることができる。よって、例えば、半導体膜２３の正規の位置に所定の量だけ不純物を注入することが可能となり、ＬＤＤ構造を形成することができる。
【００６０】
（３）本実施形態によれば、レジスト膜２５における半透過領域の周囲に、遮光領域に相当する部分３４が形成されるので、このレジスト膜２５をマスクとして半導体膜２３をエッチングする際、マージンを持ってパターンニングすることができる。よって、半導体素子４５の耐圧および線幅の均一性を確保することができる。
【００６１】
（４）本実施形態によれば、半導体製造において一般的に利用されているハーフトーンマスク１１を用いている。したがって、特別なマスク構成を用いていないので、一般的なフォトマスクの欠陥検査やリペア技術を用いてハーフトーンマスク１１を完成させることができる。
【００６２】
なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
【００６３】
（変形例１）
上記したように、ハーフトーンマスク１１において遮光膜１４を挟んで両サイドに半透過膜１３が配置されている構成に限定されず、例えば、図１２に示すハーフトーンマスク５１のように、遮光膜１４と透過領域との境界に半透過膜１３を配置するようにしてもよい。これによれば、遮光膜１４のある領域に透過領域から露光光１５ａが入り込んだとしても、その境界部分に半透過膜１３が存在するので、露光光１５ａの強度を弱めることができる。よって、レジスト膜を形成した際、遮光膜１４に相当するレジスト膜の側壁が余分に削られることを防ぐことができる。よって、正規の幅の半導体膜２３を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係るフォトマスクの構成を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う模式断面図。
【図２】フォトマスクの部分と光強度との関係を示す図であり、（ａ）は、フォトマスクの構成を示す模式断面図、（ｂ）はフォトマスクの部分と光強度との関係を示すグラフ。
【図３】半透過膜の膜厚と波長とを変えた場合における位相差及び透過率を求めた図表。
【図４】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図５】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図６】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図７】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図８】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図９】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図１０】半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う模式断面図。
【図１１】半導体膜の構成を具体的に示す模式平面図。
【図１２】フォトマスクの変形例を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う模式断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１１…ハーフトーンマスク（フォトマスク）、１２…マスク基材、１３…光強度差部としての半透過膜、１４…遮光部としての遮光膜、１５…第１の光としての露光光、１６…境界、２１…基板、２２…下地保護膜、２３…半導体膜、２４…レジスト前駆体膜、２５…レジスト膜、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…部分、２６，３８…不純物イオン、３１…ソース領域、３１ａ…ソース側高濃度領域、３１ｂ…ソース側低濃度領域、３２…ドレイン領域、３２ａ…ドレイン側高濃度領域、３２ｂ…ドレイン側低濃度領域、３３…チャネル領域、３４…部分、３５…ゲート絶縁膜、３６…ゲート電極、３６ａ…導電膜、３７…レジスト膜、４１…半導体装置、４２，４３，４４…領域、４５…半導体素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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