(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電極を形成する方法であって、
第１の樹脂材料としてのポジ型レジスト、および前記第１の樹脂材料と混合せずかつ前記第１の樹脂材料を選択的に除去可能とする第２の樹脂材料としてのネガ型レジストを用意し、
前記基板上の前記電極を形成すべき領域に、前記第１の樹脂材料からなるダミー電極を形成し、
次いで、前記基板上であって前記ダミー電極を覆うように、形成されるべき前記電極の反転パターンを与える、前記第２の樹脂材料からなる反転樹脂膜を形成し、
次いで、前記ダミー電極を前記反転樹脂膜の表面に露出させるように、前記反転樹脂膜の表面部分を除去し、
次いで、露光および現像処理することにより、前記ダミー電極を選択的に除去し、
次いで、前記基板上の前記ダミー電極が形成されていた領域に、電極を形成する、
各工程を備える、電極の形成方法。
【請求項２】
前記ダミー電極を選択的に除去する工程の後、前記反転樹脂膜を除去する工程をさらに備える、請求項１に記載の電極の形成方法。
【請求項３】
前記第２の樹脂材料は塗布性を有し、前記反転樹脂膜を形成する工程は、前記第２の樹脂材料をスピン塗布する工程を含む、請求項１または２に記載の電極の形成方法。
【請求項４】
前記反転樹脂膜の表面部分を除去する工程は、Ｏ2 、Ｎ2 およびＡｒからなる群から選ばれた少なくとも１種類のガスを含むプラズマに前記反転樹脂膜の表面を曝す工程を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電極の形成方法。
【請求項５】
前記基板は、半導体基板であり、前記電極は、前記半導体基板上に形成される電界効果トランジスタのためのゲート電極であり、前記電極を形成する工程は、前記反転樹脂膜の一部をも覆うように延びるＴ型ゲート電極を形成する工程を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の電極の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に電極を形成する方法に関するもので、特に、ダミーパターン法を用いた微細配線または微細コンタクトホールのような電極の形成方法に関するものである。この発明は、たとえば化合物半導体を用いた電界効果トランジスタのためのゲート電極の形成に有利に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＡｓ等からなる化合物半導体基板を用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のための微細ゲート電極の形成には、微細化が容易なダミーゲート法がしばしば用いられており、また、このダミーゲート法において、ダミーゲート材料としては、フォトレジストが広く用いられている。図２には、従来のダミーゲート法によるゲート電極の形成方法が示されている。
【０００３】
まず、図２（１）に示すように、ｎ型活性層１が形成されたＧａＡｓ基板２が用意される。次いで、ＧａＡｓ基板２上のゲート電極を形成すべき領域に、ダミー電極としてのダミーゲート３がフォトレジストをもって形成される。
次いで、図２（２）に示すように、形成されるべきゲート電極の反転パターンを与える、ＳｉＯ2 のような絶縁材料からなる反転絶縁膜４がＧａＡｓ基板２上に形成される。反転絶縁膜４は、たとえば、スパッタ法または真空蒸着法を用いてＳｉＯ2 を基板２上に堆積させることにより形成される。
【０００４】
次いで、図２（３）に示すように、ダミーゲート３が除去される。
次いで、図２（４）に示すように、ＧａＡｓ基板２上のダミーゲート３が形成されていた領域に、リセス５が形成されるとともに、ゲート電極６が形成される。ゲート電極６は、反転絶縁膜４の一部をも覆うように延びるＴ型の断面形状を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のゲート電極６の形成方法には、次のような解決されるべき問題がある。
すなわち、反転絶縁膜４の形成には、上述のように、スパッタ法または真空蒸着法が用いられるが、これらの方法には、いずれも大型設備を必要とするため、コストが高く、また処理能力も比較的低い。
【０００６】
また、上述のようなＴ型構造のゲート電極６の場合には、基板２とゲート電極６との間に形成される静電容量（ソース・ゲート間容量およびドレイン・ゲート間容量）が増大し、したがって高周波特性が劣化する。
そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る電極の形成方法を提供しようとすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板上に電極を形成する方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
すなわち、この発明では、第１の樹脂材料としてのポジ型レジストが用意されるとともに、この第１の樹脂材料と混合せずかつ第１の樹脂材料を選択的に除去可能とする第２の樹脂材料としてのネガ型レジストが用意される。そして、以下の工程、すなわち、基板上の電極を形成すべき領域に、第１の樹脂材料からなるダミー電極を形成する工程、基板上であってダミー電極を覆うように、形成されるべき電極の反転パターンを与える、第２の樹脂材料からなる反転樹脂膜を形成する工程、ダミー電極を反転樹脂膜の表面に露出させるように、反転樹脂膜の表面部分を除去する工程、露光および現像処理することにより、ダミー電極を選択的に除去する工程、および、基板上のダミー電極が形成されていた領域に、電極を形成する工程が、この順序で実施される。
【０００８】
上述の反転樹脂膜は、ダミー電極を選択的に除去する工程の後、最終的には除去することが好ましい。
【０００９】
上述したように、反転樹脂膜がダミー電極を覆うように形成されるとき、第２の樹脂材料として塗布性を有するものが用いられ、この反転樹脂膜を形成する工程において、第２の樹脂材料をスピン塗布するようにしてもよい。
また、上述したように、反転樹脂膜の表面部分を除去する場合、Ｏ２  、Ｎ２  およびＡｒからなる群から選ばれた少なくとも１種類のガスを含むプラズマに反転樹脂膜の表面を曝すことによって、反転樹脂膜の表面部分が有利に除去される。
【００１０】
この発明は、特に、次のような場合において、有利に実施される。すなわち、基板が半導体基板であり、電極は、この半導体基板上に形成されるＦＥＴのためのゲート電極であり、このゲート電極がＴ型の断面形状を有する場合である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による電極の形成方法に含まれる工程を順次示している。この実施形態は、ダミーゲート法を用いたＧａＡｓＦＥＴのゲート電極の形成に適用されたものである。
まず、図１（１）に示すように、ｎ型活性層１１および図示しないソース／ドレイン電極が形成されたＧａＡｓ基板１２を用意する。この基板１２上のゲート電極を形成すべき領域に、第１の樹脂材料からなるダミーゲート１３を形成する。
【００１２】
より具体的な実施例では、基板１２上に、第１の樹脂材料としてのポジ型レジスト（たとえば住友化学工業製「ＰＦｉ１５Ａ」…ベース樹脂：ノボラック樹脂、主溶媒：エチルセロソルブアセテート）をスピン塗布にて１μｍ厚に塗布し、９０℃でベークする。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、所望のパターンのダミーゲート１３を形成する。
【００１３】
次いで、図１（２）に示すように、第１の樹脂材料と混合しない第２の樹脂材料を用いて、基板１２上に、形成されるべきゲート電極の反転パターンを与える反転樹脂膜１４を形成する。この段階では、反転樹脂膜１４は、ダミーゲート１３をも覆うように形成されている。このように、反転樹脂膜１４がダミーゲート１３を覆うように形成することは、ダミーゲート１３を覆わないように形成することに比べて容易である。
【００１４】
より具体的な実施例では、第２の樹脂材料として、ポジ型レジストと混合しないネガ型レジスト（たとえば東京応化工業製「ＯＭＲ８３」…ベース樹脂：合成ゴム、主溶媒：キシレン）をスピン塗布にて１μｍ厚に塗布し、９０℃でベークすることによって、反転樹脂膜１４を形成する。このように、反転樹脂膜１４を形成する工程において、第２の樹脂材料としてのネガ型レジストをスピン塗布する方法を採用すれば、反転樹脂膜１４の形成を安価にかつ能率的に進めることができる。
【００１５】
次いで、図１（３）に示すように、反転樹脂膜１４の表面部分を除去し、ダミーゲート１３を反転樹脂膜１４の表面に露出させる。このようにして、反転樹脂膜１３で覆われたダミーゲート１３を除去可能な状態にする。
より具体的な実施例では、Ｏ２  ガスを用いた反応性イオンエッチング装置（ガス流量：１０ｓｃｃｍ、ガス圧：１３．３Ｐａ、ＲＦパワー：１００Ｗ）を用いて、当該反応性イオンエッチング装置において発生するプラズマに反転樹脂膜１４の表面を曝し、それによって、ダミーゲート１３の頭出しがされるまで、反転樹脂膜１４を除去する。このように、反転樹脂膜１４の表面部分を除去することは、プラズマエッチングを適用することによって能率的に行なえる。なお、上述の反応性イオンエッチング装置では、Ｏ２  ガスを用いたが、これに代えて、Ｎ２  ガスまたはＡｒガスを用いても、あるいはこれらの混合ガスを用いてもよい。
【００１６】
次いで、図１（４）に示すように、ダミーゲート１３を選択的に除去する。
より具体的な実施例では、頭出しされたダミーゲート１３の全面に紫外線を照射し、このダミーゲート１３を形成するポジ型レジストを十分に感光させた後、通常のアルカリ現像液（たとえば、トクソー製「ＳＤ−１」）を用いて現像する。このとき、反転樹脂膜１４を形成するネガ型レジストは、アルカリ現像液には溶解せず、また、ネガ型レジスト特有の膨潤もない。
【００１７】
このように、第１の樹脂材料としてポジ型レジストを用い、第２の樹脂材料としてネガ型レジストを用いるようにすれば、これらポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれもが入手容易であるという利点を期待できる。
【００１８】
次いで、図１（５）に示すように、基板１２上のダミーゲート１３が形成されていた領域に、リセス１５を形成するとともに、ゲート電極１６となるべき金属膜を形成する。このとき、ゲート電極１６となるべき部分は、反転樹脂膜１４の寸法が忠実に反転されて形成されることができる。また、ゲート電極１６となるべき部分は、反転樹脂膜１４の一部をも覆うように延びるＴ型の断面形状を有している。
【００１９】
より具体的な実施例では、湿式エッチングにより、リセス１５を形成し、次いで、真空蒸着法により、たとえばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を有するゲート電極１６となるべき金属膜を堆積させる。
次いで、図１（６）に示すように、ゲート電極１６となるべき金属膜の不要部分を除去するとともに、反転樹脂膜１４を除去する。
【００２０】
より具体的な実施例では、金属膜の不要部分および反転樹脂膜１４が、有機剥離液またはＯ２  プラズマを用いたアッシング装置によって除去される。
このように、上述の実施形態によって得られたＦＥＴによれば、反転樹脂膜１４が最終的には除去されるので、Ｔ型構造のゲート電極１６を形成したとき、基板１２とゲート電極１６との間に形成される寄生容量を小さく抑えることができ、したがって、高周波特性が劣化することを防止できる。
【００２１】
上述した実施形態では、ＦＥＴのためのゲート電極の形成に適用されたが、この発明は、これに限らず、他の半導体装置あるいは他の電子部品における、ダミーパターン法を用いたゲート電極以外の微細配線または微細コンタクトホールの形成にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、目的とする電極の反転パターンを与える反転樹脂膜が樹脂材料で構成され、この樹脂材料として、ダミー電極を構成する第１の樹脂材料と混合せずかつ第１の樹脂材料を選択的に除去可能とする第２の樹脂材料が選ばれるので、反転樹脂膜を形成するための設備が、スパッタ法や真空蒸着法を用いる場合に比べて、簡易なものでよく、したがって、反転樹脂膜の形成に要するコストを低減することができるとともに、形成の能率も高めることができる。
【００２３】
また、樹脂からなる反転樹脂膜は、必要に応じて、除去することが可能である。このように、反転樹脂膜が最終的に除去されたときには、たとえばＴ型構造の電極を形成する場合、基板とこのＴ型電極との間に形成されることのある寄生容量を小さく抑えることができ、したがって、高周波特性が劣化することを防止できる。
【００２４】
また、この発明によれば、上述した反転樹脂膜を形成する工程において、反転樹脂膜がダミー電極を覆うように形成されるが、ダミー電極を選択的に除去する工程の前に、ダミー電極を反転樹脂膜の表面に露出させるように、反転樹脂膜の表面部分を除去するようにしているので、ダミー電極を選択的に除去することが容易である。このように、反転樹脂膜がダミー電極を覆うように形成することは、ダミー電極を覆わないように形成することに比べて容易である。この場合、反転樹脂膜を構成する第２の樹脂材料として塗布性を有するものが用いられると、この反転樹脂膜を形成する工程において、第２の樹脂材料をスピン塗布する方法を採用することができ、反転樹脂膜の形成を安価にかつ能率的に進めることができる。
【００２５】
また、ダミー電極を反転樹脂膜の表面に露出させるように反転樹脂膜の表面部分を除去することは、Ｏ２  、Ｎ２  およびＡｒからなる群から選ばれた少なくとも１種類のガスを含むプラズマに反転樹脂膜の表面を曝すことによって能率的に行なえる。
また、一般に市販されているポジ型レジストおよびネガ型レジストは、ネガ型レジストがポジ型レジストと混合せずかつポジ型レジストを選択的に除去可能とするという条件を満たすので、第１の樹脂材料としてポジ型レジストを用い、第２の樹脂材料としてネガ型レジストを用いることができる。このように、ポジ型レジストおよびネガ型レジストを用いれば、いずれも入手容易であるので、安価に第１および第２の樹脂材料を用意することができる。
【００２６】
また、この発明がＦＥＴのためのゲート電極の形成に適用され、かつこのゲート電極がＴ型の断面形状を有する場合、反転樹脂膜が最終的に除去されれば、半導体基板とゲート電極との間に形成される寄生容量（ソース・ゲート間容量およびドレイン・ゲート間容量）が増大することがなく、したがって高周波特性の劣化も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるＦＥＴのためのゲート電極の形成方法に含まれる代表的な工程を順次示す図解的断面図である。
【図２】この発明にとって興味あるＦＥＴのためのゲート電極の従来の形成方法に含まれる代表的な工程を順次示す図解的断面図である。
【符号の説明】
１２  ＧａＡｓ基板
１３  ダミーゲート
１４  反転樹脂膜
１６  ゲート電極
【図１】
0003591155.tif 000002
【図２】
0003591155.tif 000003