(57)【要約】【課題】通常の電子線描画により形成した開口を厚肉化して開口寸法を縮小することにより、微細ゲート電極を効率的に製造可能な方法の提供。【解決手段】ゲート電極形成面上に、最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程、最下層以外の層に開口を形成する開口形成工程、最下層にゲート電極用開口を形成するゲート電極用開口形成工程、ゲート電極用開口を選択的に縮小させるゲート電極用開口縮小工程、ゲート電極用開口にゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含むゲート電極の製造方法。ゲート電極用開口縮小工程が、最下層の表面にレジストパターン厚肉化材料を塗付してゲート電極用開口の開口寸法を縮小させる処理を少なくとも１回行う工程である態様、ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる電子線入射工程を含む態様等が好ましい。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極形成面上に、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程と、前記最下層以外の層に開口を形成する開口形成工程と、前記開口から露出する前記最下層にゲート電極用開口を形成するゲート電極用開口形成工程と、該ゲート電極用開口を選択的に縮小させるゲート電極用開口縮小工程と、該ゲート電極用開口にゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含むことを特徴とするゲート電極の製造方法。
【請求項２】
ゲート電極用開口縮小工程が、最下層の表面にレジストパターン厚肉化材料を塗付して該最下層に形成されたゲート電極用開口の開口寸法を縮小させる処理を少なくとも１回行う工程である請求項１に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項３】
ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる電子線入射工程を含む請求項１又は２に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項４】
電子線入射工程において、ゲート電極用開口の近傍に対称に電子線を入射させる請求項３に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項５】
電子線入射工程において、ゲート電極用開口の近傍に非対象に電子線を入射させる請求項３に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項６】
電子線入射工程における電子線の入射量を変化させることにより、ゲート電極用開口縮小工程におけるゲート電極用開口の開口寸法の縮小量を調整する請求項３から５のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
【請求項７】
ゲート電極用開口形成工程の後、ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口をマスクとして用いてゲート電極形成面を掘り込むゲート電極形成面掘り込み工程を含む請求項１から６のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
【請求項８】
積層レジストが３層からなり、最下層がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストで形成され、該最下層の直上の中間層がポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）系レジストで形成され、該中間層の直上の最上層がポリスチレン重合体含有レジストで形成された請求項１から７のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
【請求項９】
レジストパターン厚肉化材料が、樹脂と、架橋剤と、界面活性剤とを含有する請求項１から８のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のゲート電極の製造方法により製造されることを特徴とするゲート電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常の電子線描画により形成したゲート電極用レジスト開口を厚肉化して開口寸法を縮小することにより、微細なゲート電極を効率的に製造可能なゲート電極の製造方法、該ゲート電極の製造方法により製造され、高周波特性の優れ、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用な電界効果トランジスタに好適なゲート電極、並びに、該デート電極を用いた半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波特性の優れた電界効果トランジスタは、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用デバイス乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用である。これらの中でも特に優れた高周波特性が要求させるデバイスに使用されるゲート電極の開発においては、電子線描画を利用してゲート形成用開口を微細に形成し、ゲート長を可能な限り短縮することが盛んに行われてきている。
従来、電子線描画を利用してゲート形成用開口を微細に形成するのに、（１）描画に用いる電子ビームの大きさ自体を微細化し描画を微細に行うこと、（２）前記ゲート形成用開口を形成するレジストに対して熱処理を行って熱軟化させて開口寸法を縮小させること、などが考えられてきた。
【０００３】
しかし、これらの場合には、以下のような問題がある。即ち、前記（１）の場合、既存技術では電子ビーム径を０．０４μｍ程度まで微細化させることができるものの、数千ものトランジスタを集積化させた場合の製造安定性等を考慮すると未だ十分な技術とは言い難い。また、前記（２）の場合、安定に得られる開口寸法の縮小量が０．０４μｍ以内程度であり、これを超える大幅な開口寸法の縮小を行うことは、均一性の点で問題があり量産に向かない。また、同一の開口を、開口寸法差の大きなリセス形成用開口とゲート電極形成用開口とに使用することはそもそも難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、通常の電子線描画により形成したゲート電極用レジスト開口を厚肉化して開口寸法を縮小することにより、微細なゲート電極を効率的に製造可能なゲート電極の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該ゲート電極の製造方法により製造され、高周波特性の優れ、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用な電界効果トランジスタに好適なゲート電極を提供することを目的とする。さらに、本発明は、該デート電極を用いた高性能な半導体装置及びその効率的な製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のゲート電極の製造方法は、ゲート電極形成面上に、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程と、前記最下層以外の層に開口を形成する開口形成工程と、前記開口から露出する前記最下層にゲート電極用開口を形成するゲート電極用開口形成工程と、該ゲート電極用開口を選択的に縮小させるゲート電極用開口縮小工程と、該ゲート電極用開口にゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含むことを特徴とする。
本発明のゲート電極の製造方法においては、前記積層レジスト形成工程において、ゲート電極形成面上に、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストが形成される。前記開口形成工程において、前記最下層以外の層に開口が形成される。前記ゲート電極用開口形成工程において、前記開口から露出する前記最下層にゲート電極用開口が形成される。前記ゲート電極用開口縮小工程において、前記ゲート電極用開口が選択的に縮小される。前記ゲート電極形成工程において、前記ゲート電極用開口にゲート電極が形成される。以上により、高性能で微細なゲート電極が製造される。
なお、前記ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる電子線入射工程を含む場合には、該電子線の入射量を変化させることにより、前記ゲート電極用開口縮小工程におけるゲート電極用開口の開口寸法の縮小量が調整される。
また、前記ゲート電極用開口形成工程の後、前記ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口をマスクとして用いてゲート電極形成面を掘り込むゲート電極形成面掘り込み工程を含む場合には、ゲート電極用開口形成工程において形成したゲート電極用開口をそのままマスクとして用いてリセス領域を形成することにより、ゲート電極がリセス領域内で位置ズレを起こすことなく容易に所定の位置に形成される。
【０００６】
本発明のゲート電極は、前記ゲート電極の製造方法により製造されることを特徴とする。該ゲート電極は、ゲート長が短く微細な構造を有するので、高周波特性に優れ、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用な電界効果トランジスタに好適に使用することができる。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記ゲート電極の製造方法を含むことを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法においては、微細なゲート電極を形成できるため、該ゲート電極を用いた電界効果トランジスタを安定に多数集積化させて高性能な半導体装置を効率よく製造することができる。また、前記ゲート電極の製造方法により、微細化度の異なる複数のゲート電極を形成することができ、任意にオフセット量を調整した複数のオフセットゲートも形成することができるため、多機能でかつ高性能の半導体装置が効率よくかつ簡便に製造される。
【０００８】
本発明の半導体装置は、前記半導体装置の製造方法により製造されることを特徴とする。本発明の半導体装置は、電界効果トランジスタ等に好適な微細なゲート電極を有するので、高性能である。また、微細化度の異なる複数のゲート電極を備える場合や、任意にオフセット量が調整された複数のオフセットゲートを備える場合には、多機能でかつ高性能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（ゲート電極及びその製造方法）
本発明のゲート電極の製造方法は、積層レジスト形成工程と、開口形成工程と、ゲート電極用開口形成工程と、ゲート電極用開口縮小工程と、ゲート電極形成工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。
本発明のゲート電極は、本発明のゲート電極の製造方法により製造される。以下、本発明のゲート電極の製造方法の説明を通じて本発明のゲート電極の内容をも明らかにする。
【００１０】
−積層レジスト形成工程−
前記積層レジスト形成工程は、ゲート電極形成面上に、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストを形成する工程である。
【００１１】
前記ゲート電極形成面としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種半導体装置におけるゲート電極形成面などが挙げられるが、これらの中でも、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用な電界効果トランジスタのゲート電極形成面が特に好適に挙げられる。
【００１２】
前記ゲート電極形成面には、オーミック電極などが形成されているのが好ましい。該オーミック電極としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、バッファ層、ＩｎＧａＡｓ電子走行層、ＡｌＧａＡｓ電子供給層、ＧａＡｓ低抵抗層を積層形成させたものなどが挙げられる。該オーミック電極における各層の積層は、例えば、ＭＯＣＶＤ法などにより行うことができる。素子同士を電気的に分離するには、酸素注入を行うことにより活性領域を形成することができる。
なお、前記ゲート電極用形成面上には、該ゲート電極用形成面と前記積層レジストとの接着性を向上させる等の目的で、ＳｉＮ等の窒化膜を形成してもよい。また、前記ゲート電極用形成面に低抵抗層が形成されていてもよく、該低抵抗層部分をエッチング処理等により除去してリセス領域を形成してもよい。
【００１３】
前記積層レジストとしては、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含むこと以外は特に制限はなく、目的に応じてその積層数、レジストの種類、各層の厚み、開口径などを適宜選択することができる。
【００１４】
前記積層レジストの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ゲート電極の根元部分を形成するためのゲート電極用開口が形成される最下層と、リフトオフ容易性を達成するための中間層と、最上層とからなる３層構造、などが好適に挙げられる。
【００１５】
前記最下層の材料としては、電子線レジストである限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、前記レジストパターン厚肉化材料により厚肉化可能であるものが好ましく、例えば、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストが特に好ましい。
前記最下層が前記ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストである場合には、前記レジストパターン厚肉化材料による厚肉化効果に優れる点で有利である。
【００１６】
前記中間層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記レジストパターン厚肉化材料により厚肉化されない材料が好ましく、前記ゲート電極のオーバーゲート部の効率的な形成の観点からは、サイドエッチング可能な材料であるのがより好ましく、例えば、ポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）系レジストなどが好ましい。
【００１７】
前記最上層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記ゲート電極用開口が形成される前記最下層よりも、前記レジストパターン厚肉化材料により厚肉化される程度が低い材料が好ましく、公知の電子線レジスト、フォトレジストなどの中から適宜選択することができるが、ポリスチレン重合体とアクリル樹脂とを含有するポリスチレン重合体含有レジストなどが好ましい。
【００１８】
前記積層レジストにおける各層の材料としては、適宜、市販品を使用することができる。
前記積層レジストにおける各層は、該各層のレジスト材料等を塗布、乾燥等することにより形成することができる。なお、前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法などが挙げられる。
【００１９】
本発明においては、前記積層レジストとして、前記最下層が前記ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストで形成され、前記中間層が前記ポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）系レジストで形成され、前記最上層が前記ポリスチレン重合体含有レジストで形成された３層構造であるのが、前記ゲート電極用開口（ファインゲート開口）を安定に形成することができ、前記ゲート電極を安定にかつ効率よく製造可能である点で好ましい。
【００２０】
−開口形成工程−
前記開口形成工程は、前記最下層以外の層に開口を形成する工程である。
【００２１】
前記最下層以外の層に開口を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記積層レジストが、前記最下層、前記中間層及び前記最上層からなる３層構造を有する場合には、該最上層を電子線描画により該最上層に最上層開口を形成し、前記最上層開口から前記中間層をアルカリ現像処理をして該中間層に中間層開口を形成すると共に該中間層開口をサイドエッチング（セットバック形成）する方法が好適に挙げられる。
【００２２】
なお、前記電子線描画は、公知の電子線描画装置を用いて行うことができる。また、前記アルカリ現像処理は、公知のアルカリ現像液を用いて公知の条件等に従って行うことができる。
なお、前記中間層開口をサイドエッチング（セットバック形成）すると、ゲート電極のオーバーゲート部を形成するための空間を形成することができ、また、リフトオフが容易になる点で好ましい。
【００２３】
前記積層レジストにおける前記最上層に形成する最上層開口の開口寸法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．２０〜１．００μｍ程度であるのが好ましい。
【００２４】
−ゲート電極用開口形成工程−
ゲート電極用開口形成工程は、前記最下層にゲート電極用開口（ファインゲート開口）を形成する工程である。
前記ゲート電極用開口（ファインゲート開口）は、前記最下層に電子線描画を行うことにより、形成することができる。
前記電子線描画の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の条件に従い、公知の電子線描画装置等を用いて行うことができる。
前記電子線描画によって形成されるゲート電極用開口の開口寸法は、０．１〜０．２μｍ程度である。
【００２５】
−ゲート電極用開口縮小工程−
前記ゲート電極用開口縮小工程は、前記ゲート電極用開口を選択的に縮小させる工程である。
【００２６】
前記ゲート電極用開口の大きさを縮小させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、レジストパターン厚肉化材料を前記ゲート電極用開口に塗付することによりその開口寸法（径）を縮小させる処理を少なくとも１回行う方法が特に好ましい。
前記レジストパターン厚肉化材料は、前記最下層が前記ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジスト等の中性レジスト材料であっても、厚肉化効果に優れ、効率よく該最下層に形成された前記ゲート電極用開口を厚肉化することができる点で好ましい。
【００２７】
前記ゲート電極用開口縮小工程では、前記レジストパターン厚肉化材料を好適に用いることができ、この場合には、前記ゲート電極用開口に該レジストパターン厚肉化材料が塗布され架橋されると、該ゲート電極用開口が厚肉化され、該ゲート電極用開口上に表層が形成され、該最上層開口の開口寸法（大きさ）が縮小される。その結果、前記最上層開口を形成する際に用いた電子線による照射限界を超えて、より微細なゲート電極用開口が形成される。
【００２８】
なお、このとき、前記ゲート電極用開口の厚肉化量、即ち前記ゲート電極用開口の開口寸法の縮小量は、前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該レジストパターン厚肉化材料における水以外の成分の総含有量が、５〜４０質量％であるのが、前記ゲート電極用開口の厚肉化量、即ち前記ゲート電極用開口の開口寸法の縮小量の制御の観点から好ましい。なお、前記開口寸法の縮小量は、前記レジストパターン厚肉化材料における樹脂、界面活性剤、架橋剤等の濃度等によっても調整することができる。
【００２９】
−−レジストパターン厚肉化材料−−
前記レジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、架橋剤と、界面活性剤とを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、水溶性芳香族化合物、芳香族化合物を一部に有してなる樹脂、有機溶剤、その他の成分などを含有してなる。
【００３０】
前記レジストパターン厚肉化材料は、水溶性乃至アルカリ可溶性である。
前記レジストパターン厚肉化材料の態様としては、水溶液状あるが、コロイド液状、エマルジョン液状などの態様であってもよいが、水溶液状であるのが好ましい。
【００３１】
前記樹脂としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性乃至アルカリ可溶性であるのが好ましく、架橋反応を生ずることが可能あるいは架橋反応を生じないが水溶性架橋剤と混合可能であるのがより好ましい。
【００３２】
前記樹脂が水溶性樹脂である場合、該水溶性樹脂としては、２５℃の水に対し０．１ｇ以上溶解する水溶性を示すものが好ましい。
前記水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂などが挙げられる。
【００３３】
前記樹脂がアルカリ可溶性である場合、該アルカリ可溶性樹脂としては、２５℃の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対し、０．１ｇ以上溶解するアルカリ可溶性を示すものが好ましい。
前記アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリｐ−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリｐ−ヒドロキシフェニルメタクリラート、これらの共重合体などが挙げられる。
【００３４】
前記樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテートなどが好ましい。
【００３５】
前記樹脂の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記架橋剤等の種類・含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【００３６】
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱又は酸によって架橋を生じる水溶性のものが好ましく、例えば、アミノ系架橋剤が好適に挙げられる。
前記アミノ系架橋剤としては、例えば、メラミン誘導体、ユリア誘導体、ウリル誘導体などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記ユリア誘導体としては、例えば、尿素、アルコキシメチレン尿素、Ｎ−アルコキシメチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、これらの誘導体などが挙げられる。
前記メラミン誘導体としては、例えば、アルコキシメチルメラミン、これらの誘導体などが挙げられる。
前記ウリル誘導体としては、例えば、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、これらの誘導体などが挙げられる。
【００３７】
前記架橋剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂の種類・含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【００３８】
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属イオンを含有しない点で非イオン性界面活性剤が好ましい。
【００３９】
前記非イオン性界面活性剤としては、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、及びエチレンジアミン系界面活性剤から選択されるものが好適に挙げられる。なお、これらの具体例としては、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、ノニルフェノールエトキシレート系、オクチルフェノールエトキシレート系、ラウリルアルコールエトキシレート系、オレイルアルコールエトキシレート系、脂肪酸エステル系、アミド系、天然アルコール系、エチレンジアミン系、第２級アルコールエトキシレート系などが挙げられる。
【００４０】
前記カチオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型４級カチオン系界面活性剤、エステル型４級カチオン系界面活性剤などが挙げられる。
【００４１】
前記両性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミンオキサイド系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤などが挙げられる。
【００４２】
以上の界面活性剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて異なり一概に規定することはできないが、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４３】
前記レジストパターン厚肉化材料が水溶性芳香族化合物を含有していると、前記ゲート電極用開口のエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記水溶性芳香族化合物としては、芳香族化合物であって水溶性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５℃の水１００ｇに対し１ｇ以上溶解する水溶性を示すものが好ましく、２５℃の水１００ｇに対し３ｇ以上溶解する水溶性を示すものがより好ましく、２５℃の水１００ｇに対し５ｇ以上溶解する水溶性を示すものが特に好ましい。
【００４４】
前記水溶性芳香族化合物としては、例えば、ポリフェノール化合物、芳香族カルボン酸化合物、ナフタレン多価アルコール化合物、ベンゾフェノン化合物、フラボノイド化合物、ポルフィン、水溶性フェノキシ樹脂、芳香族含有水溶性色素、これらの誘導体、これらの配糖体、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
前記ポリフェノール化合物及びその誘導体としては、例えば、カテキン、アントシアニジン（ペラルゴジン型（４’−ヒドロキシ），シアニジン型（３’，４’−ジヒドロキシ），デルフィニジン型（３’，４’，５’−トリヒドロキシ））、フラバン−３，４−ジオール、プロアントシアニジン、レゾルシン、レゾルシン［４］アレーン、ピロガロール、没食子酸、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【００４６】
前記芳香族カルボン酸化合物及びその誘導体としては、例えば、サリチル酸、フタル酸、ジヒドロキシ安息香酸、タンニン、これらの誘導体又は配糖体、などが挙げられる。
【００４７】
前記ナフタレン多価アルコール化合物及びその誘導体としては、例えば、ナフタレンジオール、ナフタレントリオール、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【００４８】
前記ベンゾフェノン化合物及びその誘導体としては、例えば、アリザリンイエローＡ、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【００４９】
前記フラボノイド化合物及びその誘導体としては、例えば、フラボン、イソフラボン、フラバノール、フラボノン、フラボノール、フラバン−３−オール、オーロン、カルコン、ジヒドロカルコン、ケルセチン、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【００５０】
前記水溶性芳香族化合物の中でも、水溶性に優れる点で、極性基を２以上有するものが好ましく、３個以上有するものがより好ましく、４個以上有するものが特に好ましい。
前記極性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基などが挙げられる。
【００５１】
前記水溶性芳香族化合物の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【００５２】
前記レジストパターン厚肉化材料が芳香族化合物を一部に有してなる樹脂を含有していると、前記最上層開口のエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、架橋反応を生ずることができるのが好ましく、例えば、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、ポリビニルアリールエステル樹脂、これらの誘導体などが好適に挙げられ、これらの中から選択される少なくとも１種であるのが好ましく、適度な水溶性乃至アルカリ可溶性を示す点でアセチル基を有するものがより好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５３】
前記ポリビニルアリールアセタール樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、β−レゾルシンアセタール、などが挙げられる。
前記ポリビニルアリールエーテル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、４−ヒドロキシベンジルエーテル、などが挙げられる。
前記ポリビニルアリールエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安息香酸エステル、などが挙げられる。
【００５４】
前記ポリビニルアリールアセタール樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知のポリビニルアセタール反応を利用した製造方法などが好適に挙げられる。該製造方法は、例えば、酸触媒下、ポリビニルアルコールと、該ポリビニルアルコールと化学量論的に必要とされる量のアルデヒドとをアセタール化反応させる方法であり、具体的には、ＵＳＰ５，１６９，８９７、同５，２６２，２７０、特開平５−７８４１４号公報等に開示された方法が好適に挙げられる。
【００５５】
前記ポリビニルアリールエーテル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、対応するビニルアリールエーテルモノマーとビニルアセテートとの共重合反応、塩基性触媒の存在下、ポリビニルアルコールとハロゲン化アルキル基を有する芳香族化合物とのエーテル化反応（Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎのエーテル合成反応）などが挙げられ、具体的には、特開２００１−４００８６号公報、特開２００１−１８１３８３号、特開平６−１１６１９４号公報等に開示された方法などが好適に挙げられる。
【００５６】
前記ポリビニルアリールエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、対応するビニルアリールエステルモノマーとビニルアセテートとの共重合反応、塩基性触媒の存在下、ポリビニルアルコールと芳香族カルボン酸ハライド化合物とのエステル化反応などが挙げられる。
【００５７】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単環性芳香族のベンゼン誘導体、ピリジン誘導体等、芳香族環が複数個連結した化合物（ナフタレン、アントラセン等の多環性芳香族）、などが好適に挙げられる。
【００５８】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物は、例えば、水酸基、シアノ基、アルコキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシアルキル基、スルホニル基、酸無水物基、ラクトン基、シアネート基、イソシアネート基、ケトン基等の官能基や糖誘導体を少なくとも１つ有するのが適当な水溶性の観点からは好適であり、水酸基、アミノ基、スルホニル基、カルボキシル基、及びこれらの誘導体による基から選択される官能基を少なくとも１つ有するのがより好ましい。
【００５９】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物のモル含有率としては、エッチング耐性に影響がない限り特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、高いエッチング耐性を必要とする場合には５ｍｏｌ％以上であるのが好ましく、１０ｍｏｌ％以上であるのがより好ましい。
なお、前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物のモル含有率は、例えば、ＮＭＲ等を用いて測定することができる。
【００６０】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【００６１】
前記有機溶剤は、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させることにより、該レジストパターン厚肉化材料における、前記樹脂、前記架橋剤等の溶解性を向上させることができる。
【００６２】
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール系有機溶剤、鎖状エステル系有機溶剤、環状エステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、鎖状エーテル系有機溶剤、環状エーテル系有機溶剤、などが挙げられる。
【００６３】
前記アルコール系有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどが挙げられる。
前記鎖状エステル系有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などが挙げられる。
前記環状エステル系有機溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン系有機溶剤などが挙げられる。
前記ケトン系有機溶剤としては、例えば、アセトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン系有機溶剤、などが挙げられる。
前記鎖状エーテル系有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、などが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、などが挙げられる。
【００６４】
これらの有機溶剤は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、厚肉化を精細に行うことができる点で、８０〜２００℃程度の沸点を有するものが好ましい。
【００６５】
前記有機溶剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤、前記界面活性剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【００６６】
前記その他の成分としては、本発明の効果を害しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の各種添加剤、例えば、熱酸発生剤、アミン系、アミド系、アンモニウム塩素等に代表されるクエンチャーなどが挙げられる。
前記その他の成分の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【００６７】
前記レジストパターン厚肉化材料を前記ゲート電極用開口に塗布し架橋させると、該ゲート電極用開口が厚肉化され、該ゲート電極用開口上に表層が形成され、該ゲート電極用開口の開口寸法（径）が縮小される。前記ゲート電極用開口を形成する際に用いた電子線描画装置における電子線の照射限界を超えて、より微細なゲート電極用開口が形成される。
【００６８】
なお、このとき、前記ゲート電極用開口の厚肉化量、即ち前記ゲート電極用開口の開口寸法（径）の縮小量は、前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該レジストパターン厚肉化材料における水以外の成分の総含有量が、５〜４０質量％であるのが、前記ゲート電極用開口の厚肉化量、即ち前記ゲート電極用開口の開口寸法（径）の縮小量の制御の観点から好ましい。
【００６９】
前記塗布後に現像処理を行うことができる。該現像処理を行うと、前記最下層との間でミキシング層を形成しなかった余分な前記レジストパターン厚肉化材料を除去することができる。
前記現像処理は、水現像であってもよいし、弱アルカリ水溶液による現像であってもよいが、低コストで効率的に現像処理を行うことができる点で水現像が好ましい。
【００７０】
なお、前記ゲート電極用開口縮小工程において、以上の前記塗布から前記現像までの処理を少なくとも１回行うことにより、必要に応じて複数回行うことにより、前記ゲート電極用開口の開口寸法を所望の程度に制御することができる。
【００７１】
なお、前記レジストパターン厚肉化材料の塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の塗布方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法などが好適に挙げられる。該スピンコート法の場合、その条件としては例えば、回転数が１００〜１００００ｒｐｍ程度であり、８００〜５０００ｒｐｍが好ましく、時間が１秒〜１０分程度であり、１秒〜９０秒が好ましい。前記塗布の際の塗布厚みとしては、通常、１００〜１００００Å程度であり、２０００〜５０００Å程度が好ましい。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【００７２】
前記塗布の際乃至その後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料をプリベーク（加温・乾燥）するのが、前記最下層と前記レジストパターン厚肉化材料との界面において該レジストパターン厚肉化材料の前記最下層へのミキシング（含浸）を効率良く生じさせることができる等の点で好ましい。
なお、前記プリベーク（加温・乾燥）の条件、方法等にとしては、前記最下層を軟化させない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、温度が４０〜１２０℃程度であり、７０〜１００℃が好ましく、時間が１０秒〜５分程度であり、４０秒〜１００秒が好ましい。
【００７３】
また、前記プリベーク（加温・乾燥）の後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料を架橋ベーク（架橋反応）を行うのが、前記最下層とレジストパターン厚肉化材料との界面において前記ミキシング（含浸）した部分の架橋反応を効率的に進行させることができる等の点で好ましい。
なお、前記架橋ベーク（架橋反応）の条件、方法等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記プリベーク（加温・乾燥）よりも通常高い温度条件が採用される。前記架橋ベーク（架橋反応）の条件としては、例えば、温度が７０〜１５０℃程度であり、９０〜１３０℃が好ましく、時間が１０秒〜５分程度であり、４０秒〜１００秒が好ましい。
【００７４】
更に、前記架橋ベーク（架橋反応）の後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料に対し、現像処理を行うのが好ましい。この場合、塗布したレジストパターン厚肉化材料の内、前記最下層と架橋していない部分乃至架橋が弱い部分（水溶性の高い部分）を溶解除去し、厚肉化レジストパターンを現像する（得る）ことができる点で好ましい。
【００７５】
−ゲート電極形成工程−
前記ゲート電極形成工程は、前記ゲート電極用開口にゲート電極を形成する工程である。
前記ゲート電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、蒸着法などが好適に挙げられる。
前記蒸着法により蒸着させる金属材料としては、電極材料として公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、これらの金属は、積層されて前記Ｔ型電極を形成してもよく、この場合、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜により前記Ｔ型電極を形成する態様などが好適に挙げられる。
【００７６】
また、前記ゲート電極形成後においては、前記積層レジストを除去することが必要であるが、該積層レジストの除去方法としては、例えば、リフトオフ法、エッチング法などが挙げられ、これらの中でもリフトオフ法が好適に挙げられる。これらの方法の条件等については、特に制限はなく、公知の条件等の中から適宜選択することができる。
【００７７】
前記ゲート電極形成工程においては、前記積層レジストを貫通して形成された開口部に、Ｔ型電極が形成される。具体的には、前記ゲート電極用開口の部分で前記ゲート電極の根元部分が形成され、サイドエッチングされて形成された前記開口において、前記ゲート電極におけるオーバーゲート部が形成される。そして、前記積層レジストが除去されて、ゲート電極が得られる。
【００７８】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記最下層における前記ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる電子線入射工程、前記ゲート電極用開口をマスクとして用いてゲート電極形成面を掘り込むゲート電極形成面掘り込み工程、などが好適に挙げられる。
なお、前記ゲート電極形成面掘り込み工程により掘り込まれた前記ゲート電極形成面部分を「リセス領域」と称し、該「リセス領域」における端部壁面を「リセス端」と称することがある。
【００７９】
−電子線入射工程−
前記電子線入射工程は、前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行われ、前記最下層における前記ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる工程である。
前記電子線入射工程は、前記開口形成工程の前後、前記ゲート電極用開口形成工程の前後、のいずれの時に行ってもよい。
【００８０】
前記電子線入射工程における前記最下層への電子線の入射量としては、現像Ｅｔｈ以下のドーズ量であるのが好ましい。前記入射量が前記現像Ｅｔｈ以下であると、前記最下層をパターニングさせることなく、該最下層を効率よく厚肉化させることができる点で好ましい。
【００８１】
本発明においては、前記電子線入射工程において、電子線を前記最下層に照射すると、該電子線が入射された前記最下層部分が、前記レジストパターン厚肉化材料により厚肉化され易くなる。図１に示すように、前記電子線の前記最下層への入射量と、前記レジストパターン厚肉化材料による厚肉化量とは略比例関係にある。したがって、前記電子線入射工程における電子線の入射量を適宜変化させることにより、ゲート電極用開口縮小工程における前記ゲート電極用開口の開口寸法の縮小量を任意に調整することができ、前記最下層に前記電子線描画により形成した複数のゲート電極用開口のうち、その開口寸法が異なるものを形成させることができ、微細化度の異なるゲート電極を同じゲート電極形成面上に任意に作り分けることができる点で有利である。
【００８２】
前記電子線入射工程における前記最下層への電子線の入射は、前記ゲート電極用開口の近傍に電子線を、均一乃至対称に入射させることにより行ってもよいし、不均一乃至非対称に入射させることにより行ってもよい。
【００８３】
前記ゲート電極用開口の近傍に電子線を均一乃至対称に入射させる場合は、前記ゲート電極用開口の近傍をほぼ均一乃至対称に厚肉化でき、前記ゲート電極形成工程が行われる際、前記開口と前記ゲート電極用開口とが同心に位置することになり、得られるゲート電極と共にソース電極及びドレイン電極を設けてトランジスタを設計した場合には、ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが同一になるようにすることができる。
【００８４】
前記ゲート電極用開口の近傍に電子線を不均一乃至非対称に入射させる場合には、前記ゲート電極用開口の近傍を不均一乃至非対称に厚肉化することができ、前記ゲート電極形成工程が行われる際、前記開口形成工程において形成した開口と、ゲート電極用開口とが同心に位置せず、得られるゲート電極と共にソース電極及びドレイン電極を設けてトランジスタを設計した場合には、ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが異なるようにする（いわゆるオフセットゲートあるいはオフセットリセスを製造する）ことができる。
【００８５】
ここで、前記オフセットゲートの製造について詳述すると、例えば、ドレイン電極側における、ゲート電極端及びリセス領域におけるリセス端間の距離を長くしたい場合、即ち、ソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるリセス端間の距離が、該ゲート電極が形成されたリセス領域（低抵抗層除去領域）におけるドレイン電極側リセス端、及び前記ドレイン電極側端間の距離よりも短くしたい場合には、前記ゲート電極用開口形成工程により、前記ゲート電極用開口を形成した後、前記ゲート電極用開口縮小工程の前に、前記ゲート電極用開口における、ドレイン電極側周辺に対し、ソース電極側周辺よりも多く電子線入射（ドーズ）を行う電子線入射工程を行う。
次に、低抵抗層除去領域（リセス領域）長を決定する前記ゲート電極用開口をマスクとして、前記ゲート電極形成面の近傍に存在する低抵抗層を掘り込み、除去し、低抵抗層除去領域（リセス領域）を形成するゲート電極形成面掘り込み工程を行う。
【００８６】
そして、続いて前記レジストパターン厚肉化材料を用いて前記ゲート電極用開口縮小工程を行うと、前記ゲート電極開口におけるドレイン電極側の方がソース電極側よりもより厚肉化され、該ドレイン電極側における開口寸法の縮小量の方が、ソース電極側における開口寸法の縮小量よりも大きくなり、前記リセス領域内に開口寸法が非対称に縮小され、前記リセス領域内で前記ゲート電極開口が前記ソース電極側にズレた位置に形成される（変位する）。
次に、前記ゲート電極形成工程において、前記ゲート電極を形成すると、前記オフセットゲートが製造される。
【００８７】
−ゲート電極形成面掘り込み工程−
前記ゲート電極形成面掘り込み工程は、前記ゲート電極用開口をマスクとして用いてゲート電極形成面を掘り込む工程である。
前記ゲート電極形成面掘り込み工程は、例えば、エッチング処理により好適に行うことができ、該エッチング処理としては、特に制限はなく、例えば、ドライエッチングなどが好ましい。
前記エッチング処理の条件等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００８８】
前記ゲート電極形成面掘り込み工程は、前記ゲート電極用開口形成工程の後、前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行われるのが好ましく、前記電子線入射工程が行われる場合には、前記ゲート電極用開口形成工程の後、前記ゲート電極用開口縮小工程及び前記電子線入射工程の前に行われるのが特に好ましい。
前記ゲート電極形成面掘り込み工程を前記ゲート電極用開口形成工程の後であって前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行う場合、従来においては、リセス領域形成開口を形成しリセス領域を形成した後でゲート電極用開口を形成する方式では実現し得なかった極微細で高精度のオフセットゲート（オフセットリセス）の形成を、リセス領域形成用開口とゲート電極用開口との２つの開口を用いることなく、１つの開口を用いて行うことができる。
【００８９】
前記ゲート電極形成面掘り込み工程を前記ゲート電極用開口形成工程の後であって前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行う場合、まず、前記ゲート電極用開口を形成し、これをマスクとして前記リセス領域を掘り込み形成した後で、該ゲート電極用開口を縮小し、この縮小されたゲート電極用開口をマスクとして、ゲート電極を形成する。したがって、前記リセス領域と前記ゲート電極（ファインゲート電極）との位置ズレは生じない。ゲート電極が形成されるリセス領域（低抵抗層除去領域）を形成するためのパターニングと、前記ゲート電極用開口を形成するためのパターニングとを一度に行うので、パターニング時の開口位置合わせが不要である。この開口位置合わせが必要な場合には、その位置合わせ精度によってゲート電極の周辺構造の形成精度が決定され、制限されてしまい、該位置合わせ精度が十分ではなく位置ズレがある場合には、前記リセス領域と、形成するゲート電極との間で位置ズレが発生してしまうという問題がある。超高周波デバイスでは、前記ゲート電極（ファインゲート電極）端から前記リセス領域におけるリセス端までの距離は０．１μｍ以下程度であり、前記位置ズレに基づき該距離にばらつきがあると、デバイスとしての均一性が低下し、回路動作の周波数低下の原因となり、デバイス特性にバラツキが生ずるという問題がある。しかし、前記ゲート電極形成面掘り込み工程を前記ゲート電極用開口形成工程の後であって前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行う場合には、位置合わせが不要であり、電子線描画装置のレイヤ重ね合わせの必要がなく、上述のような問題がない。
【００９０】
なお、１つの開口を用いてリセス領域の形成とゲート電極用開口の形成とを行うには、前記リセス領域形成用の開口の開口寸法を０．２μｍ程度にした後、該開口の開口寸法を０．１μｍ程度にまで縮小させる必要があるが、本発明では、前記ゲート電極用開口縮小工程において、前記レジストパターン厚肉化材料を用い、０．２μｍ程度の開口寸法を有するゲート電極用開口を厚肉化することにより該デート電極用開口の開口寸法を０．１μｍ程度にまで容易に縮小させることができる。
【００９１】
また、前記ゲート電極用開口の開口寸法の縮小量は、製造するトランジスタ等の半導体装置の機能・役割により異なることがあるが、本発明では、前記電子線入射工程において、前記ゲート電極用開口毎に前記電子線の入射量を適宜変化させることにより、所望の程度に容易に制御することができる。
【００９２】
また、任意の位置にのみオフセットゲートを形成することができると、デバイス設計上有利であるが、本発明では、前記電子線入射工程において、前記ゲート電極用開口毎に独立して、不均一乃至非対称に前記電子線を入射させることにより、オフセット量を任意に所望の程度に変化させることができる。このため、製造するデバイス回路内において、オフセット量の異なるオフセットゲートを多数作り分けることもできる。
【００９３】
本発明のゲート電極の製造方法により製造される本発明のゲート電極は、オフセットゲートであってもよいし、そうでなくてもよく、各種の半導体装置等に好適に使用することができ、例えば、電界効果トランジスタに好適に使用することができ、本発明の半導体装置に特に好適に使用することができる。
【００９４】
（半導体装置及びその製造方法）
本発明の半導体装置の製造方法は、上述した本発明のゲート電極の製造方法を少なくとも含み、適宜選択したその他の工程を含む。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、製造する半導体装置に応じて、公知の工程の中から適宜選択することができる。
また、本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置の製造方法により製造される。本発明の半導体装置は、電界効果トランジスタとして、あるいはその集積回路等として好適に使用することができる。
【００９５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００９６】
（実施例１）
半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、バッファ層、ＩｎＧａＡｓ電子走行層、ＡｌＧａＡｓ電子供給層、及びＧａＡｓ低抵抗層を順次、ＭＯＣＶＤ法により積層形成させ、また、酸素注入により活性領域を形成した後、ＡｕＧｅ（２０ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）電極を用いてオーミック電極を形成した。この半絶縁性ＧａＡｓ基板の表面を、図２に示すようにゲート電極形成面１とした。
【００９７】
次に、ゲート電極形成面１における前記活性領域において、ファインゲート（ゲート電極）を形成する部位の両端であって、幅が０．１μｍ程度の領域における低抵抗層部分を掘り込み、除去することにより、リセス領域を形成した。以上が、前記ゲート電極形成面掘り込み工程である。
【００９８】
次に、図２に示すように、ゲート電極形成面１上に、ＰＭＭＡ系レジスト（ＺＥＰ２０００、日本ゼオン社製）を厚みが３００ｎｍとなるようにスピンコート法により塗布し、１８０℃で５分間熱処理することにより最下層２を形成した。その上に、ＰＭＧＩ（ＭＣＣ社製）を厚みが５００ｎｍとなるようにスピンコート法により塗布し、１８０℃で３分間熱処理することにより中間層３を形成した。その上に、ポリスチレン重合体含有レジスト（ＺＥＰ５２０−Ａ７、日本ゼオン社製）を厚みが３００ｎｍとなるようにスピンコート法により塗布し、１８０℃で３分間熱処理することにより最上層４を形成した。以上により、３層構造の積層レジスト５を形成した。以上が、前記積層レジスト形成工程である。
【００９９】
次に、図２に示すように、積層レジスト５における最上層４に対し、電子線描画を行い、最上層４に、電流方向に０．７μｍ幅の開口を形成した。続いて、該開口から露出する中間層３に対し、アルカリ現像液を用いてサイドエッチング処理を行った。以上が、前記開口形成工程である。
【０１００】
次に、前記開口形成工程により形成した開口から露出する最下層２に対し、電子線描画を行い、電流方向に０．１２μｍ幅のゲート電極用開口を形成した。以上が、前記ゲート電極用開口形成工程である。
【０１０１】
次に、形成した該ゲート電極用開口の周辺近傍に、最下層２が現像されるドーズ量である現像Ｅｔｈ以下のドーズ（６０μＣ）を入射し、電子線入射領域７を形成した。以上が、前記電子線入射工程である。
なお、実施例１におけるドーズ量は６０μＣであるが、最下層２が露出しておらず、中間層３及び最上層４と共に積層レジスト５を形成している状態において、積層レジスト５上から前記電子線を入射させることもでき、例えば、図３に示すように、積層レジスト５の上から積層レジスト５に対し、電子線入射量を変化させて、電子線入射領域７ａ、７ｂ及び７ｃを形成してもよく、この場合のドーズ量としては９０μＣ程度が好ましい。この場合には、一度に現像処理を行うだけでパターニングを完了させることができる。
【０１０２】
次に、前記ゲート電極用開口縮小工程を行った。まず、レジストパターン厚肉化材料を調製した。即ち、前記樹脂としてのポリビニルアセタール樹脂（積水化学社製、ＫＷ−３）１６質量部と、前記架橋剤としてのテトラメトキシメチルグリコールウリル（積水化学社製）１質量部と、前記界面活性剤としてのポリオキシエチレンモノアルキルエーテル系界面活性剤（旭電化社製、ＴＮ−８０、非イオン性界面活性剤）０．０６２５質量部とを含有する。また、前記樹脂、前記架橋剤及び前記界面活性剤を除いた主溶剤成分として、純水（脱イオン水）とイソプロピルアルコールとの混合液（質量比が純水（脱イオン水）：イソプロピルアルコール＝８２．６：０．４）を使用した。次に、図４に示すように、このレジストパターン厚肉化材料をスピンコート法により、３０００ｒｐｍ、６０秒間塗布した後、プリベークを８５℃、７０秒間行い、前記ゲート電極用開口と前記レジストパターン厚肉化材料とをミキシングさせ、図２に示すように、ミキシング層６を形成させた。その後、９５℃、７０秒間の架橋ベークを行い、ミキシング層６を架橋させて架橋ミキシング層２０を形成した。そして、水を用いて６０秒間現像処理することにより、架橋した部分以外のレジストパターン厚肉化材料を溶解除去させた。
その結果、前記レジストパターン厚肉化材料を前記ゲート電極用開口に塗布するだけで容易にかつ効率よく、前記ゲート電極用開口のうちの特定のもの、即ち前記電子線入射工程において、より多くのドーズが入射された開口では、開口寸法が０．０８μｍまで微細に縮小され、その他のものの開口寸法も０．１μｍまで微細に縮小された。なお、前記ゲート電極用開口縮小工程の間、中間層３及び最上層４における開口の開口寸法は変化しなかった。
【０１０３】
次に、前記ゲート電極形成工程を行った。即ち、高真空蒸着装置を用いて、Ｔｉの厚みが１０ｎｍ、Ｐｔの厚みが１０ｎｍ、Ａｕの厚みが３００ｎｍである電極を蒸着形成した。その後、リフトオフ法（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、７５℃、６０分）により、前記積層レジストを除去することにより、微細Ｔ型ゲート電極を形成した。
【０１０４】
（実施例２）
実施例１において、前記ゲート電極形成面掘り込み工程を前記ゲート電極用開口形成工程の後であって前記電子線入射工程及び前記ゲート電極用開口縮小工程の前に行った以外は実施例１と同様にした。
即ち、具体的には、図４（ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板の表面にソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが一定間隔で形成され、ＳｉＮ膜が形成された。そして、前記積層レジスト形成工程により、該ＳｉＮ膜上に、最下層２、中間層３及び最上層４からなる積層レジスト５が形成された。次に、前記開口形成工程により、積層レジスト５における最上層４及び中間層３に開口が形成された。そして、前記ゲート電極用開口形成工程により、開口寸法が０．２μｍであるゲート電極用開口１０が形成された。
【０１０５】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記ゲート電極形成面掘り込み工程により、ゲート電極用開口１０をマスクとして用いて前記半絶縁性ＧａＡｓ基板の表面における低抵抗層部分を掘り込み除去することにより、リセス領域（低抵抗層除去領域）１０ａを形成した。
【０１０６】
次に、実施例１と同様にして、前記電子線入射工程及び前記ゲート電極縮小工程を行い、図４（ｃ）に示すように、開口寸法が０．２μｍであるゲート電極用開口１０の開口寸法を０．１μｍまで縮小させた。次に、実施例１と同様にして、前記ゲート電極形成工程を行い、図４（ｄ）に示すようにゲート電極３０を形成した。そして、リフトオフ法により積層レジスト５を溶解除去し、ゲート電極形成面上に微細なゲート電極（マッシュルームゲート電極）３０を形成した。
なお、実施例２においては、前記プリベークを９５℃、７０秒間行い、前記架橋ベークを１０５℃、７０秒間行った。また、実施例２におけるドーズ量は、実施例１と同様に６０μＣであるが、最下層２が露出しておらず、中間層３及び最上層４と共に積層レジスト５を形成している状態において、積層レジスト５上から前記電子線を入射させることもでき、例えば、積層レジスト５の上から積層レジスト５に対し、電子線入射量を変化させて、電子線入射領域７ａ、７ｂ及び７ｃを形成してもよく、この場合のドーズ量としては９０μＣ程度が好ましい。この場合には、一度に現像処理を行うだけでパターニングを完了させることができる。
【０１０７】
以上により、微細なゲート電極を備えた電界効果型トランジスタが得られた。該電界効果型トランジスタにおいては、ゲート電極３０に対し、ソース電極Ｓ側のリセス長及びドレイン電極Ｄ側のリセス長が互いに同じであった。
【０１０８】
（実施例３）
実施例２において、前記電子入射工程において、ゲート電極開口におけるドレイン電極Ｄ側を選択的にその開口寸法を縮小させるため、該ドレイン電極Ｄ側にのみ、現像Ｅｔｈ以下のドーズ（６０μＣ）を入射させた（図５（ａ）〜（ｃ）参照）。
その結果、図５（ｄ）に示すように、ゲート電極３０に対し、ソース電極Ｓ側のリセス長よりもドレイン電極Ｄ側のリセス長の方が０．０４μｍ長い、オフセットゲートを備えた電界効果トランジスタが得られた。
【０１０９】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）　ゲート電極形成面上に、少なくとも最下層に電子線レジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程と、前記最下層以外の層に開口を形成する開口形成工程と、前記開口から露出する前記最下層にゲート電極用開口を形成するゲート電極用開口形成工程と、該ゲート電極用開口を選択的に縮小させるゲート電極用開口縮小工程と、該ゲート電極用開口にゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含むことを特徴とするゲート電極の製造方法。
（付記２）　ゲート電極用開口縮小工程が、最下層の表面にレジストパターン厚肉化材料を塗付して該最下層に形成されたゲート電極用開口の開口寸法を縮小させる処理を少なくとも１回行う工程である付記１に記載のゲート電極の製造方法。
（付記３）　ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口の近傍に電子線を入射させる電子線入射工程を含む付記１又は２に記載のゲート電極の製造方法。
（付記４）　電子線の入射量が現像Ｅｔｈ以下のドーズ量である付記３に記載のゲート電極の製造方法。
（付記５）　電子線入射工程において、ゲート電極用開口の近傍に対称に電子線を入射させる付記３又は４に記載のゲート電極の製造方法。
（付記６）　電子線入射工程において、ゲート電極用開口の近傍に非対象に電子線を入射させる付記３又は４に記載のゲート電極の製造方法。
（付記７）　電子線入射工程における電子線の入射量を変化させることにより、ゲート電極用開口縮小工程におけるゲート電極用開口の開口寸法の縮小量を調整する付記３から６のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記８）　ゲート電極用開口形成工程の後、ゲート電極用開口縮小工程の前に、ゲート電極用開口をマスクとして用いてゲート電極形成面を掘り込むゲート電極形成面掘り込み工程を含む付記１から７のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記９）　ゲート電極形成面掘り込み工程が、ドライエッチング及びウェットエッチングのいずれかにより行われる付記８に記載のゲート電極の製造方法。
（付記１０）　最下層が、レジストパターン厚肉化材料により厚肉化可能な材料で形成された付記１から９のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１１）　最下層が電子線レジストで形成された付記１から１０のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１２）　最下層がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストで形成された付記１から１１のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１３）　最下層の直上の中間層がサイドエッチング可能である付記１から１２のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１４）　最下層の直上の中間層がフォトレジストで形成された付記１から１３のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１５）　最下層の直上の中間層がポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）系レジストで形成された付記１から１４のいずれかで形成されたゲート電極の製造方法。
（付記１６）　最上層が電子線レジストで形成された付記１から１５のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１７）　最上層がポリスチレン重合体含有レジストで形成された付記１から１６のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１８）　積層レジストが３層からなり、最下層がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストで形成され、該最下層の直上の中間層がポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）系レジストで形成され、該中間層の直上の最上層がポリスチレン重合体含有レジストで形成された付記１から１７のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記１９）　ゲート電極形成工程が行われる際、開口とゲート電極用開口とが同心に位置しない付記１から１８のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２０）　ゲート電極形成工程が、蒸着法によりゲート電極を形成した後、積層レジストの除去が行われる付記１から１９のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２１）　積層レジストの除去がリフトオフ法により行われる付記２０に記載のゲート電極の製造方法。
（付記２２）　レジストパターン厚肉化材料が、樹脂と、架橋剤と、界面活性剤とを含有する付記１から２１のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２３）　レジストパターン厚肉化材料が、水溶性乃至アルカリ可溶性である付記２２に記載のゲート電極の製造方法。
（付記２４）　界面活性剤が非イオン性界面活性剤である付記２２又は２３に記載のゲート電極の製造方法。
（付記２５）　樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール及びポリビニルアセテートから選択される少なくとも１種である付記２２から２４のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２６）　架橋剤が、メラミン誘導体、ユリア誘導体及びウリル誘導体から選択される少なくとも１種である付記２２から２５のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２７）　水溶性芳香族化合物及び芳香族化合物を一部に有してなる樹脂から選択される少なくとも１種を含有する付記２２から２６のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記２８）　水溶性芳香族化合物が、ポリフェノール化合物、芳香族カルボン酸化合物、ナフタレン多価アルコール化合物、ベンゾフェノン化合物、フラボノイド化合物、これらの誘導体及びこれらの配糖体から選択され、芳香族化合物を一部に有してなる樹脂が、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、及びポリビニルアリールエステル樹脂から選択される付記２７に記載のゲート電極の製造方法。
（付記２９）　有機溶剤を含む付記２２から２８のいずれかに記載のゲート電極の製造方法。
（付記３０）　有機溶剤が、アルコール系溶剤、鎖状エステル系溶剤、環状エステル系溶剤、ケトン系溶剤、鎖状エーテル系溶剤、及び環状エーテル系溶剤から選択される少なくとも１種である付記２９に記載のゲート電極の製造方法。
（付記３１）　付記１から３０のいずれかに記載のゲート電極の製造方法により製造されることを特徴とするゲート電極。
（付記３２）　ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが同一である付記３１に記載のゲート電極。
（付記３３）　ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが異なる付記３１に記載のゲート電極。
（付記３４）　電界効果トランジスタに用いられる付記３１から３３のいずれかに記載のゲート電極。
（付記３５）　付記１から３０のいずれかに記載のゲート電極の製造方法を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記３６）　付記３５に記載の半導体装置の製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置。
（付記３７）　ソース電極及びドレイン電極を有してなり、ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが同一である付記３６に記載の半導体装置。
（付記３８）　ソース電極及びドレイン電極を有してなり、ゲート電極におけるソース電極側端、及び前記ゲート電極が形成されたリセス領域におけるソース電極側リセス端間の距離と、該ゲート電極が形成されたリセス領域におけるドレイン電極側リセス端、及びゲート電極におけるドレイン電極側端間の距離とが異なる付記３６に記載の半導体装置。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、通常の電子線描画により形成したゲート電極用レジスト開口を厚肉化して開口寸法を縮小することにより、微細なゲート電極を効率的に製造可能なゲート電極の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該ゲート電極の製造方法により製造され、高周波特性の優れ、準ミリ・ミリ波帯電波の送受信用乃至高速信号処理用（光通信用）デバイスとして有用な電界効果トランジスタに好適なゲート電極を提供することを目的とする。さらに、本発明は、該デート電極を用いた高性能な半導体装置及びその効率的な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、電子線入射量とレジスト厚肉化量との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明のゲート電極の製造方法の一例を説明するための概略説明図である。
【図３】図３は、本発明のゲート電極の製造方法における電子線入射工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図４】図４は、本発明のゲート電極の製造方法により、本発明のゲート電極を製造する一例（１つの開口を用い、開口位置合わせが不要な例）を説明するための概略説明図である。
【図５】図５は、本発明のゲート電極の製造方法により、本発明のゲート電極（オフセットゲート）を製造する一例を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
１　　　　ゲート電極の形成面
２　　　　最下層（ＰＭＭＡ系レジスト）
３　　　　中間層（ＰＭＧＩ系レジスト）
４　　　　最上層（ポリスチレン重合体含有レジスト）
５　　　　積層レジスト
６　　　　ミキシング層
７　　　　電子線入射領域
７ａ　　　第１の電子線入射領域
７ｂ　　　第２の電子線入射領域
７ｃ　　　第３の電子線入射領域
１０　　　ゲート電極用開口
１０ａ　　リセス領域
２０　　　架橋ミキシング層
３０　　　ゲート電極
５０　　　電子線
Ｓ　　　　ソース電極
Ｄ　　　　ドレイン電極
【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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