專利名稱：柵電極及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種柵電極的制造方法、利用該柵電極的制造方法制造的柵電極、以及采用該柵電極的半導體裝置及其制造方法，該柵電極的制造方法通過對利用通常的電子束曝光形成的柵電極用保護膜開口進行增厚而縮小開口尺寸，可高效率地制造微細的柵電極，該柵電極高頻特性優(yōu)良、適用于作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用的場效應晶體管。
背景技術：
高頻特性優(yōu)良的場效應晶體管，作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用器件乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用。其中，在特別要求高頻特性優(yōu)良的器件所使用的柵電極的開發(fā)中，廣泛進行利用電子束曝光而微細地形成柵極形成用開口，且盡可能縮短柵極長度的研究。
以往，為了利用電子束曝光而微細地形成柵極形成用開口，認為需要(1)將用于曝光的電子束的尺寸本身微細化，微細地進行曝光；(2)對形成上述柵極形成用開口的保護膜進行熱處理，并使其熱軟化，使開口尺寸縮小，等。
但是，在上述情況下，存在如下問題。即，在上述(1)的情況下，雖能夠利用現(xiàn)有的技術將電子束直徑微細化到0.04μm程度，但如果考慮到集成幾千個晶體管時的制造穩(wěn)定性等，還難說是十分成熟的技術。此外，在上述(2)的情況下，穩(wěn)定地得到的開口尺寸的縮小量在0.04μm以內，進行超過此值的大幅度的開口尺寸的縮小，在均勻性方面還存在問題，不能面向批量生產(chǎn)。此外，本來相同的開口很難使用于開口尺寸差大的凹槽形成用開口和柵電極形成用開口中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種通過增厚利用通常的電子束曝光形成的開口而縮小開口尺寸，可高效率地制造微細柵電極的柵電極的制造方法。此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種利用該柵電極的制造方法制造的、高頻特性優(yōu)良的、適用于作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用的場效應晶體管的柵電極。另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種采用該柵電極的高性能的半導體裝置及其高效率的制造方法。
本發(fā)明的柵電極的制造方法，其特征在于包括在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層上形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
在本發(fā)明的柵電極的制造方法中，在前述疊層保護膜形成工序中，在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜。在前述開口形成工序中，在前述最下層以外的層形成開口。在前述柵電極用開口形成工序中，在從前述開口露出的前述最下層上形成柵電極用開口。在前述柵電極用開口縮小工序中，選擇性地縮小前述柵電極用開口。在前述柵電極形成工序中，在前述柵電極用開口形成柵電極。由此，制造高性能、微細的柵電極。
另外，在前述柵電極用開口縮小工序之前，包括使電子束入射在柵電極用開口的附近的電子束入射工序情況下，通過變化該電子束的入射量，能調節(jié)前述柵電極用開口縮小工序中的柵電極用開口的開口尺寸的縮小量。
此外，在前述柵電極用開口形成工序之后，在前述柵電極用開口縮小工序之前，包括以柵電極用開口作為掩模，掘進柵電極形成面的柵電極形成面掘進工序的情況下，直接以在柵電極用開口形成工序中形成的較寬的柵電極用開口作為掩模，形成凹槽區(qū)域，然后，將柵電極用開口縮小工序進行到所希望的柵電極用開口，由此容易地以在凹槽區(qū)域內不引起位置偏移的方式，在規(guī)定的位置上形成柵電極。
本發(fā)明的柵電極，其特征在于，通過本發(fā)明的柵電極的制造方法來制造。該柵電極，由于具有柵極長度短且微細的結構，因此高頻特性優(yōu)良、能夠適用于作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用的場效應晶體管。
本發(fā)明的半導體裝置的制造方法，其特征在于，包含本發(fā)明的柵電極的制造方法。在本發(fā)明的半導體裝置的制造方法中，由于能夠形成微細的柵電極，因此能夠穩(wěn)定地集成多個采用該柵電極的場效應晶體管，并高效率地制造高性能的半導體裝置。此外，由于通過前述柵電極的制造方法，能夠形成微細化度不同的多個柵電極，還能夠形成任意調節(jié)偏置量的多個偏置柵極，因此能夠高效率且簡便地制造多功能且高性能的半導體裝置。
本發(fā)明的半導體裝置，其特征在于，通過前述半導體裝置的制造方法來制造。本發(fā)明的半導體裝置，由于具有適合于場效應晶體管等的微細柵電極，因此是高性能的。此外，在具有微細化度不同的多個柵電極的情況下，或具有任意調節(jié)偏置量的多個偏置柵極的情況下，是多功能性且高性能的。


圖1是表示電子束入射量與保護膜增厚量的關系的曲線圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的柵電極的制造方法的一例的概略說明圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的柵電極的制造方法中的電子束入射工序的一例的概略說明圖。
圖4A、4B、4C及4D是用于說明通過本發(fā)明的柵電極的制造方法，來制造本發(fā)明的柵電極(采用1個開口，不需要開口位置對合的例子)的一例的概略說明圖。
圖5A、5B、5C及5D是用于說明通過本發(fā)明的柵電極的制造方法，來制造本發(fā)明的柵電極(偏置柵極)的一例的概略說明圖。
具體實施例方式
(柵電極及其制造方法)本發(fā)明的柵電極的制造方法，包括疊層保護膜形成工序、開口形成工序、柵電極用開口形成工序、柵電極用開口縮小工序、柵電極形成工序，此外還包括根據(jù)需要適宜選擇的其它工序。
本發(fā)明的柵電極，通過本發(fā)明的柵電極的制造方法來制造。以下，通過說明本發(fā)明的柵電極的制造方法，來闡明本發(fā)明的柵電極的內容。
—疊層保護膜形成工序—前述疊層保護膜形成工序，是在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的工序。
作為前述柵電極形成面，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例各種半導體裝置中的柵電極形成面等，但在這些中，特別舉例適合作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用的場效應晶體管的柵電極形成面。
優(yōu)選地，在前述柵電極形成面上，形成有歐姆電極等。作為該歐姆電極，不特別限定，可從公知的歐姆電極中適宜選擇，例如，可舉例在半絕緣性GaAs基板上，層疊形成緩沖層、InGaAs電子移動層、AlGaAs電子供給層、GaAs低電阻層的電極等。該歐姆電極中的各層的疊層，例如，可利用真空蒸鍍法等來進行。為了電分離元件彼此，可通過注入氧來形成活性區(qū)域。
另外，也可以在前述柵電極用形成面上，形成SiN等氮化膜，以提高該柵電極用形成面與前述疊層保護膜的接合性。
此外，也可以在前述柵電極用形成面上形成有低電阻層，也可以通過蝕刻處理等去除該低電阻層部分而形成凹槽區(qū)域。
作為前述疊層保護膜，除至少在最下層包含電子束保護層外，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇其層疊數(shù)、保護膜種類、各層的厚度、開口的口徑等。
作為前述疊層保護膜的結構，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但特別適合舉例，由形成用于形成柵電極的基礎部分的柵電極用開口的最下層、實現(xiàn)剝離容易性的中間層、和最上層構成的3層結構等。
作為前述最下層的材料，只要是電子束保護膜，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選的為能夠通過前述保護膜圖形增厚材料來增厚的材料，例如，更優(yōu)選的為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜。
在前述最下層是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜的情況下，優(yōu)點是由前述保護膜圖形增厚材料產(chǎn)生的增厚效果優(yōu)良。
作為前述中間層的材料，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選的為通過前述保護膜圖形增厚材料而不能增厚的材料，從有效地形成前述柵電極的頂柵部的觀點考慮，更優(yōu)選的為可側向蝕刻的材料，例如，優(yōu)選的為聚甲基戊二酰亞胺(PMGI)類保護膜等。
作為前述最上層的材料，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，與形成前述柵電極用開口的前述最下層相比，優(yōu)選的為通過前述保護膜圖形增厚材料來增厚的程度低的材料，可從公知的電子束保護膜、光保護膜等中適宜選擇，但優(yōu)選的為含有聚苯乙烯聚合物和丙烯樹脂的含聚苯乙烯聚合物的保護膜等。
作為前述疊層保護層中的各層的材料，可適宜采用市場上銷售的產(chǎn)品。
前述疊層保護層中的各層，能夠通過進行涂布、干燥該層的保護膜材料等來形成。另外，作為前述涂布的方法，不特別限定，可根據(jù)目的從公知的方法中適宜選擇，例如，可舉例旋涂法等。
在本發(fā)明中，作為前述疊層保護層，優(yōu)選的是前述最下層由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜形成，前述中間層由前述聚甲基戊二酰亞胺(PMGI)類保護膜形成，前述最上層由含前述聚苯乙烯聚合物的保護膜形成的3層結構，以能夠穩(wěn)定地形成前述柵電極用開口(微細柵極開口)，能夠穩(wěn)定且高效率地制造前述柵電極。
—開口形成工序—前述開口形成工序，是在前述最下層以外的層上形成開口的工序。
作為在前述最下層以外的層形成開口的方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，在前述疊層保護層具有由前述最下層、前述中間層及前述最上層構成的3層結構的情況下，可舉例，對該最上層，通過電子束曝光，在最上層上形成最上層開口，從前述最上層開口，對前述中間層進行堿性顯影處理，并在該中間層形成中間層開口，同時側向蝕刻(形成收進部分)該中間層開口的方法。
另外，前述電子束曝光，可采用公知的電子束曝光裝置來進行。此外，前述堿性顯影處理，可采用公知的堿性顯影液，按照公知的條件等來進行。
另外，如果側向蝕刻(形成收進部分)前述中間層開口，能夠形成用于形成柵電極的頂柵部的空間，此外，容易進行剝離，所以是優(yōu)選的。
作為在前述疊層保護膜中的前述最上層形成的最上層開口的開口尺寸，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但是，例如，優(yōu)選在0.20～1.00μm程度。
—柵電極用開口形成工序—柵電極用開口形成工序，是在前述最下層形成柵電極用開口(微細柵極開口)的工序。
前述柵電極用開口(微細柵極開口)，可通過在前述最下層進行電子束曝光來形成。
作為前述電子束曝光的方法，不特別限定，可根據(jù)目的，按照公知的條件，采用公知的電子束曝光裝置等來進行。
通過前述電子束曝光形成的柵電極用開口的開口尺寸，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但例如，在0.1～0.2μm程度。
—柵電極用開口縮小工序—前述柵電極用開口縮小工序，是選擇性地使前述柵電極用開口縮小的工序。
作為使前述柵電極用開口的尺寸縮小的方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但特別優(yōu)選地，例如，至少進行一次通過在前述柵電極用開口涂布·顯影(開口形成)保護膜圖形增厚材料，來使該開口尺寸(口徑)縮小的處理的方法。
前述保護膜圖形增厚材料，即使前述最下層是前述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜等的中性保護膜材料，增厚效果也優(yōu)良，能夠高效率地增厚形成在該最下層的前述柵電極用開口，所以是優(yōu)選的。
在前述柵電極用開口縮小工序中，能夠適合采用前述保護膜圖形增厚材料，在這種情況下，如果在前述柵電極用開口涂布、交聯(lián)該保護膜圖形增厚材料，該柵電極用開口被增厚，在該柵電極用開口上形成表層，而縮小該最上層開口的開口尺寸(大小)。其結果，超過在形成前述最上層開口時采用的電子束的解像界限，形成更微細的柵電極用開口。
另外，此時，前述柵電極用開口的增厚量，即前述柵電極用開口的開口尺寸的縮小量，可通過適宜調節(jié)前述保護膜圖形增厚材料的組成、組成比、配合量、濃度、粘度、涂布厚度、烘烤溫度、烘烤時間等，控制在所希望的范圍內。
作為前述保護膜圖形增厚材料的組成、組成比、配合量、濃度、粘度等，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但從前述柵電極用開口的增厚量，即前述柵電極用開口的開口尺寸的縮小量的控制的觀點考慮，優(yōu)選的是該保護膜圖形增厚材料中的水以外的成分的總含量在5～40質量％。另外，前述開口尺寸的縮小量，也可以通過前述保護膜圖形增厚材料中的樹脂、表面活性劑、交聯(lián)劑等的濃度等來進行調節(jié)。
——保護膜圖形增厚材料——前述保護膜圖形增厚材料，含有樹脂、交聯(lián)劑、表面活性劑而成，另外還含有根據(jù)需要適宜選擇的水溶性芳香族化合物、部分含有芳香族化合物的樹脂、有機溶劑、其它成分等而成。
前述保護膜圖形增厚材料，是水溶性乃至堿可溶性。
作為前述保護膜圖形增厚材料的形態(tài)，可以是水溶液、膠體液、乳膠液等中的任何一種，但優(yōu)選的是水溶液。
作為前述樹脂，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選的是水溶性乃至堿可溶性的樹脂，更優(yōu)選的是可產(chǎn)生交聯(lián)反應的，或雖不產(chǎn)生交聯(lián)反應但能與水溶性交聯(lián)劑混合的樹脂。
在前述樹脂是水溶性樹脂的情況下，作為該水溶性樹脂，優(yōu)選的是對25℃的水100g顯示溶解0.1g以上的水溶性的樹脂。
作為前述水溶性樹脂，例如，可列舉聚乙烯醇、聚乙烯縮醛、聚乙烯乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷、苯乙烯—馬來酸共聚物、聚乙烯基胺、聚烯丙基胺、含噁唑啉基水溶性樹脂、水溶性蜜胺樹脂、水溶性尿素樹脂、醇酸樹脂、磺酰胺樹脂等。
在前述樹脂是堿可溶性的情況下，作為該堿水溶性樹脂，優(yōu)選的是對于25℃的2.38％TMAH水溶液100g顯示溶解0.1g以上的堿可溶性的樹脂。
作為前述堿可溶性樹脂，例如，可列舉酚醛清漆樹脂、乙烯基苯酚樹脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚對羥基苯基丙烯酸酯、聚對羥基苯基甲基丙烯酸酯、它們的共聚物等。
前述樹脂，可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。其中，優(yōu)選的是聚乙烯醇、聚乙烯基乙縮醛、聚乙烯乙烯酯等。
作為前述樹脂的前述保護膜圖形增厚材料中的含量，因前述交聯(lián)劑等的種類·含量等而異，不能一概規(guī)定，可根據(jù)目的適宜確定。
作為前述交聯(lián)劑，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選的是通過熱或酸產(chǎn)生交聯(lián)的水溶性的交聯(lián)劑，例如，優(yōu)選地舉例氨基類交聯(lián)劑。
作為前述氨基類交聯(lián)劑，例如，優(yōu)選地舉例蜜胺衍生物、尿素衍生物、聯(lián)脲(ウリル)衍生物等。這些，可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。
作為前述尿素衍生物，例如，可舉例尿素、烷氧基亞甲基尿素、N-烷氧基亞甲基尿素、亞乙基尿素、亞乙基尿素羧酸、它們的衍生物等。
作為前述蜜胺衍生物，例如，可舉例烷氧基甲基蜜胺、它們的衍生物等。
作為前述聯(lián)脲衍生物，例如，可舉例苯并鳥糞胺、乙二醇聯(lián)脲、它們的衍生物等。
作為前述交聯(lián)劑的前述保護膜圖形增厚材料中的含量，因前述樹脂的種類·含量等而異，不能一概規(guī)定，可根據(jù)目的適宜確定。
作為前述表面活性劑，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，可舉例非離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑、陰離子性表面活性劑、兩性表面活性劑等。這些既可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。其中，從不含有金屬離子的觀點考慮，優(yōu)選的是非離子性表面活性劑。
作為前述非離子性表面活性劑，可適合舉例選自烷氧基金屬類表面活性劑、脂肪酸酯類表面活性劑、酰胺類表面活性劑、醇類表面活性劑及乙二胺類表面活性劑的表面活性劑。另外，作為它們的具體例，可舉例，聚氧乙烯-聚氧丙烯縮合物化合物、聚氧亞烷基烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨糖醇酐脂肪酸酯化合物、丙三醇脂肪酸酯化合物、一級醇乙醇鹽化合物、苯酚乙醇鹽化合物、壬基苯酚乙醇鹽化合物類、辛基苯酚乙醇鹽化合物類、月桂醇乙醇鹽化合物類、油醇乙醇鹽化合物類、脂肪酸酯類、酰胺類、天然醇類、乙二胺類、二級醇的乙醇鹽化合物類等。
作為前述陽離子性表面活性劑，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例烷基陽離子性表面活性劑、酰胺型四級陽離子性表面活性劑、酯型四級陽離子性表面活性劑等。
作為前述兩性表面活性劑，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如可舉例氧化胺類表面活性劑、甜菜堿類表面活性劑等。
作為以上表面活性劑在前述保護膜圖形增厚材料中的含量，因前述樹脂、前述交聯(lián)劑等的種類·含量等而異，不能一概規(guī)定，可根據(jù)目的適宜選擇。
如果前述保護膜圖形增厚材料含有水溶性芳香族化合物，則能夠顯著提高前述柵電極用開口的耐蝕刻性，所以是優(yōu)選的。
作為前述水溶性芳香族化合物，只要是芳香族化合物，具有水溶性，則不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選的是對于25℃的水100g顯示溶解1g或其以上的水溶性的，更優(yōu)選的是對于25℃的水100g顯示溶解3g或其以上的水溶性的，最優(yōu)選的是對于25℃的水100g顯示溶解5g或其以上的水溶性的芳香族化合物。
作為前述水溶性芳香族化合物，例如，可舉例多酚化合物、芳香族羧酸化合物、萘多元醇化合物、二苯甲酮化合物、類黃酮化合物、卟吩、水溶性苯氧樹脂、含芳香族的水溶性色素、它們的衍生物、它們的配糖物等。這些可以1種單獨使用，也可以2種以上并用。
作為前述多酚化合物及其衍生物，例如，可舉例兒茶酚、花色素(花葵素型(4’-羥基)，花青素(3’，4’-二羥基)，花翠素型(3’，4’，5’-三羥基))、黃烷-3，4-二醇、呋喃花色素、間苯二酚、間苯二酚[4]芳烴、鄰苯三酚、沒食子酸、它們的衍生物或配糖物等。
作為前述芳香族羧酸化合物及其衍生物，例如，可舉例水楊酸、酞酸、二羥基安息香酸、丹寧、它們的衍生物或配糖物等。
作為前述萘多元醇化合物及其衍生物，例如，可舉例萘二醇、萘三醇、它們的衍生物或配糖物等。
作為前述二苯甲酮化合物及其衍生物，例如，可舉例茜素黃A、它們的衍生物或配糖物等。
作為前述類黃酮化合物及其衍生物，例如，可舉例黃酮、異黃酮、黃烷醇、黃烷酮、黃酮醇、黃酮-3-醇、噢龍(オ一ロン)、芳基丙烯酰芳烴、二羥基芳基丙烯酰芳烴、槲皮黃素、它們的衍生物或配糖物等。
即使在前述水溶性芳香族化合物中，從水溶性優(yōu)良的角度考慮，優(yōu)選的是具有2個或其以上極性基的，更優(yōu)選的是具有3個或其以上極性基的，最優(yōu)選的是具有4個或其以上極性基的水溶性芳香族化合物。
關于前述極性基，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例羥基、羧基、羰基、磺?；?。
作為前述水溶性芳香族化合物在保護膜圖形增厚材料中的含量，可根據(jù)前述樹脂、前述交聯(lián)劑等的種類·含量等，適宜確定。
如果前述保護膜圖形增厚材料含有部分含有芳香族化合物的樹脂，則能夠顯著提高前述最上層開口的耐蝕刻性，所以是優(yōu)選的。
作為前述部分含有芳香族化合物而成的樹脂，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但優(yōu)選能夠產(chǎn)生交聯(lián)反應的，例如，可適合舉例聚乙烯基芳基乙縮醛樹脂、聚乙烯基芳基醚樹脂、聚乙烯基芳基酯樹脂、它們的衍生物等，優(yōu)選的是從它們中選擇的至少1種，基于具有適度的水溶性乃至堿可溶性這一點，更優(yōu)選的是具有乙酰基的樹脂。這些可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。
作為前述聚乙烯基芳基乙縮醛樹脂，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例β-間苯二酚乙縮醛等。
作為前述聚乙烯基芳基醚樹脂，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例4-羥基芐基醚等。
作為前述聚乙烯基芳基酯樹脂，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例安息香酸酯等。
作為前述聚乙烯基芳基乙縮醛樹脂的制造方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，適合舉例采用公知的聚乙烯基乙縮醛反應的制造方法等。該制造方法，例如，是在酸催化劑下，使聚乙烯醇和、與聚乙烯醇化學計量所需的量的甲醛發(fā)生乙縮醛化反應的方法，具體，適合舉例在USP5、169、897；USP5、262、270；日本專利特開平5-78414號公報等中公開的方法。
作為前述聚乙烯基芳基醚樹脂的制造方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例在存在對應的乙烯基芳基醚單體和乙烯基乙酸酯的聚合反應、堿性催化的條件下，聚乙烯醇和具有鹵代烷基的芳香族化合物的醚化反應(Williamson的醚合成反應)等，具體地，適合舉例在日本專利特開2001-40086號公報、特開2001-181383號公報、特開平6-116194號公報等中公開的方法。
作為前述聚乙烯基芳基酯樹脂的制造方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例在存在對應的乙烯基芳基酯單體和乙烯基乙酸酯的聚合反應、堿性催化的條件下，聚乙烯醇和芳香族羧酸鹵化物的酯化反應等。
作為部分具有前述芳香族化合物而成的樹脂中的芳香族化合物，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，適合舉例單環(huán)性芳香族的苯衍生物、吡啶衍生物等、多個芳香族環(huán)連結成的化合物(萘、蒽等多環(huán)性芳香族)等。
部分具有前述芳香族化合物而成的樹脂中的芳香族化合物，例如，從具有適當?shù)乃苄缘挠^點考慮，適合至少具有1個羥基、氰基、烷氧基、羧基、氨基、酰胺基、烷氧基羰基、羥基烷基、羰基、酸酐基、內酯基、氰酸酯基、異氰酸酯基、酮基等官能團或糖衍生物的芳香族化合物，更優(yōu)選地至少具有1個從羥基、氨基、羰基、羧基、及它們的衍生物構成的基選擇的官能基。
作為在部分具有前述芳香族化合物而成的樹脂中的芳香族化合物的摩爾含有率，只要不影響耐蝕刻性，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，在需要高的耐蝕刻性的情況下，優(yōu)選地在5mol％或其以上，更優(yōu)選地在10mol％或其以上。
另外，在部分具有前述芳香族化合物而成的樹脂中的芳香族化合物的摩爾含有率，例如，可采用NMR等來測定。
作為部分具有前述芳香族化合物而成的樹脂在前述保護膜圖形增厚材料中的含量，可根據(jù)前述樹脂、交聯(lián)劑等的種類·含量等，適宜確定。
前述有機溶劑，通過使其含在前述保護膜圖形增厚材料內，可提高前述樹脂、交聯(lián)劑等在該保護膜圖形增厚材料中的溶解性。
作為前述有機溶劑，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可舉例醇類有機溶劑、鏈狀酯類有機溶劑、環(huán)狀酯類有機溶劑、酮類有機溶劑、鏈狀醚類有機溶劑、環(huán)狀醚類有機溶劑等。
作為前述醇類有機溶劑，例如，可舉例甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等。
作為鏈狀酯類有機溶劑，例如，可舉例乳酸乙酯、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)等。
作為環(huán)狀酯類有機溶劑，例如，可舉例γ-丁內酯等內酯類有機溶劑等。
作為酮類有機溶劑，例如，可舉例丙酮、環(huán)己酮、戊酮等酮類有機溶劑等。
作為鏈狀醚類有機溶劑，例如，可舉例乙二醇二甲醚等。
作為環(huán)狀醚類有機溶劑，例如，可舉例四氫呋喃、二噁烷等。
這些有機溶劑，可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。其中，基與能夠微細進行增厚化這一點，優(yōu)選的是具有80～200℃程度的沸點的有機溶劑。
作為前述有機溶劑在前述保護膜圖形增厚材料中的含量，可根據(jù)前述樹脂、前述交聯(lián)劑、前述表面活性劑等的種類·含量等，適宜確定。
作為前述其它成分，只要不損害本發(fā)明的效果，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，可舉例公知的各種添加劑，例如，熱酸發(fā)生劑、胺類、酰胺類、以氯化銨等為代表的猝熄物等。
作為前述其它成分在前述保護膜圖形增厚材料中的含量，可根據(jù)前述樹脂、前述交聯(lián)劑等的種類·含量等，適宜確定。
如果在前述柵電極用開口涂布、交聯(lián)前述保護膜圖形增厚材料，則增厚該柵電極用開口，在該柵電極用開口上形成表層，從而使該柵電極用開口的開口尺寸(大小)縮小。可超過在形成前述柵電極用開口時采用的電子束曝光裝置中的電子束的解像界限，形成更加微細的柵電極用開口。
另外，此時，前述柵電極用開口的增厚量，即前述柵電極用開口的開口尺寸(大小)的縮小量，可通過適宜調節(jié)前述保護膜圖形增厚材料的組成、組成比、配合量、濃度、粘度、涂布厚度、烘烤溫度、烘烤時間等，控制在所希望的范圍內。
作為前述保護膜圖形增厚材料的組成、組成比、配合量、濃度、粘度等，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但從前述柵電極用開口的增厚量，即前述柵電極用開口的開口尺寸(口徑)的縮小量的控制的觀點考慮，優(yōu)選的是該保護膜圖形增厚材料中的水以外的成分的總含量在5～40質量％。
在前述涂布后，可進行顯影處理。如果進行該顯影處理，則能夠去除在與前述最下層的之間未形成有混合層的多余的前述保護膜圖形增厚材料。
前述顯影處理，可以是水顯影，也可以是利用弱堿水溶液的顯影，但從能夠低成本、高效率地進行顯影處理這一點考慮，優(yōu)選的是水顯影。
另外，在前述柵電極用開口縮小工序中，通過至少進行1次從以上的前述涂布到前述顯影的處理，或根據(jù)需要進行多次，能夠將前述柵電極用開口的開口尺寸控制在所希望的程度。
另外，作為前述保護膜圖形增厚材料的涂布的方法，不特別限定，可根據(jù)目的，從公知的涂布方法中適宜選擇，例如，可適合舉例旋涂法等。在該旋涂法的情況下，關于其條件，例如，轉數(shù)為100～10000rpm程度，優(yōu)選為800～5000rpm，時間為1秒～10分程度，優(yōu)選為1秒～90秒。
作為前述涂布時的涂布厚度，一般為100～10,000(10～1,000nm)程度，優(yōu)選為2,000～5,000(200～500nm)的范圍。
另外，在前述涂布時，關于前述表面活性劑，也可以不在前述保護膜圖形增厚材料中含有，而在涂布該保護膜圖形增厚材料之前，另外進行涂布。
從能夠在前述最下層和前述保護膜圖形增厚材料的界面上，高效率產(chǎn)生該保護膜圖形增厚材料向前述最下層混合(含浸)等的角度考慮，優(yōu)選的是在前述涂布時乃至其后，對涂布的前述保護膜圖形增厚材料進行預烘(加熱·干燥)。
另外，作為前述預烘(加熱·干燥)的條件、方法等，只要不使前述最下層軟化，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，溫度為40～120℃程度，優(yōu)選為70～100℃，時間為10秒～5分程度，優(yōu)選為40秒～100秒。
此外，從能夠在前述最下層和前述保護膜圖形增厚材料的界面上，高效率進行前述混合(含浸)的部分的交聯(lián)反應等的角度考慮，優(yōu)選的是在前述預烘(加熱·干燥)之后，對涂布的前述保護膜圖形增厚材料，進行交聯(lián)烘烤(交聯(lián)反應)。
另外，作為前述交聯(lián)烘烤(交聯(lián)反應)的條件、方法等，只要不使前述最下層軟化，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，但通?？刹捎帽惹笆鲱A烘(加熱·干燥)高的溫度條件。作為前述交聯(lián)烘烤(交聯(lián)反應)的條件，例如，溫度為70～150℃程度，優(yōu)選為90～130℃，時間為10秒～5分程度，優(yōu)選為40秒～100秒。
另外，優(yōu)選在前述交聯(lián)烘烤(交聯(lián)反應)之后，對涂布的前述保護膜圖形增厚材料，進行顯影處理。在這種情況下，能夠溶解去除涂布的前述保護膜圖形增厚材料內的、未與前述最下層交聯(lián)的部分乃至交聯(lián)弱的部分(水溶性高的部分)，且顯影(得到)增厚的保護膜圖形，所以是優(yōu)選的。
—柵電極形成工序—前述柵電極形成工序，是在前述柵電極用開口形成柵電極的工序。
作為前述柵電極的形成方法，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可適合舉例蒸鍍法等。
作為利用前述蒸鍍法蒸鍍的金屬材料，能夠從作為電極材料而公知的材料中適宜選擇，例如，適合舉例Al、Ti、Pt、Au等。這些可以1種單獨使用，也可以2種或其以上并用。此外，也可以通過層疊這些金屬來形成前述T型電極，在這種情況下，例如，適合舉例由Ti、Pt、Au的疊層膜來形成前述T型電極的方式。
此外，在前述柵電極形成后，需要去除前述疊層保護膜，作為該疊層保護膜的去除方法，例如，或舉例剝離法、蝕刻法等，其中適合舉例剝離法。關于這些方法的條件等，不特別限定，能夠從作為公知的條件等中適宜選擇。
在前述柵電極形成工序中，在貫通前述疊層保護膜形成的開口部，形成T型電極。具體地，在前述柵電極用開口的部分，形成前述柵電極的基礎部分，在側向蝕刻而形成的前述開口中，形成前述柵電極中的頂柵部。然后，去除前述疊層保護膜，可得到柵電極。
—其它工序—作為前述其它工序，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇，例如，可適合舉例在前述最下層中的前述柵電極用開口的附近入射電子束的電子束入射工序、以前述柵電極用開口作為掩模并掘進柵電極形成面的柵電極形成面掘進工序等。
另外，有時將通過前述柵電極形成面掘進工序而掘進的前述柵電極形成面部分，稱為“凹槽區(qū)域”，將該“凹槽區(qū)域”中的端部壁面稱為“凹槽端”。
—電子束入射工序—前述電子束入射工序，是在前述柵電極用開口縮小工序之前進行的、將電子束入射在前述最下層中的前述柵電極用開口的附近的工序。
前述電子束入射工序，可以在前述開口形成工序的前后進行，也可以在前述柵電極用開口形成工序的前后進行。
作為前述電子束入射工序中的電子束向前述最下層的入射量，優(yōu)選的是顯影Eth(保護膜對顯影液不呈現(xiàn)溶解性的最大劑量)或其以下的劑量。如果前述入射量在前述顯影Eth或其以下，就能夠在不使前述最下層制成圖形的情況下，高效率地增厚該最下層，所以是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，在前述電子束入射工序中，如果向前述最下層照射電子束，則該電子束入射的前述最下層部分，容易由前述保護膜圖形增厚材料而增厚。圖1表示增厚溫度95℃時的電子束的入射量和保護膜圖形的增厚量的關系，如圖1所示，前述電子束向前述最下層的入射量和由前述保護膜圖形增厚材料的增厚量，大致具有比例關系。因此，通過適宜變化前述電子束入射工序中的電子束的入射量，能夠任意調節(jié)柵電極用開口縮小工序中的前述柵電極用開口的開口尺寸的縮小量，能夠在通過前述電子束曝光形成在前述最下層的多個柵電極用開口之中，形成其開口尺寸不同的開口，能夠在同一柵電極形成面上任意分開制作微細化度不同的柵電極，所以是有利的。
前述電子束入射工序中的電子束向前述最下層的入射，可以通過使電子束均勻乃至對稱地、或不均勻乃至非對稱地入射在前述柵電極用開口的附近來進行。
在使電子束均勻乃至對稱地入射在前述柵電極用開口的附近的情況下，能夠均勻乃至對稱地增厚前述柵電極用開口的附近，在進行前述柵電極形成工序時，前述開口和前述柵電極用開口位于同心，在采用前述柵電極用開口形成凹槽區(qū)域的情況下，并且在與得到的柵電極一同設置源電極及漏電極，而設計晶體管的情況下，能夠使柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端之間的距離，與形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端之間的距離相同。
在使電子束非均勻乃至非對稱地入射在前述柵電極用開口的附近的情況下，能夠非均勻乃至非對稱地增厚前述柵電極用開口的附近，在進行前述柵電極形成工序時，在前述開口形成工序中形成的開口和柵電極用開口不位于同心，且采用前述柵電極用開口來形成凹槽區(qū)域的情況下，并且在與得到的柵電極一同設置源電極及漏電極，而設計晶體管的情況下，能夠使柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端間的距離，與形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端間的距離不同(制造所謂的偏置柵極或偏置凹槽)。
此處，如果詳細敘述前述偏置柵極的制造，例如，在想延長漏電極側的柵電極端以及凹槽區(qū)域中的凹槽端間的距離的情況下，即，在想使源電極側中的柵電極端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的凹槽端之間的距離，短于形成該柵電極的凹槽區(qū)域(低電阻層去除區(qū)域)中的漏電極側凹槽端及前述漏電極側端之間的距離的情況下，在通過前述柵電極用開口形成工序，形成前述柵電極用開口后，在前述柵電極用開口縮小工序之前，對前述柵電極用開口中的漏電極側周邊，進行與源電極側周邊相比，多進行電子束入射(劑量)的電子束入射工序。
然后，以決定低電阻層去除區(qū)域(凹槽區(qū)域)長度的前述柵電極用開口作為掩模，掘進、去除存在于前述柵電極形成面附近的低電阻層，形成低電阻層去除區(qū)域(凹槽區(qū)域)，進行這樣的柵電極形成面掘進工序。
另外，如果接著采用前述保護膜圖形增厚材料，進行前述柵電極用開口縮小工序，則與源電極側相比，前述柵電極開口中的漏電極側的一方更增厚，該漏電極側中的開口尺寸的縮小量大于源電極側中的開口尺寸的縮小量，在前述凹槽區(qū)域內，非對稱地縮小開口尺寸，在前述凹槽區(qū)域內，在前述源電極側偏移的位置上形成前述柵電極開口(變位)。
然后，在前述柵電極形成工序中，如果形成前述柵電極，就可制造前述偏置柵極。
—柵電極形成面掘進工序—前述柵電極形成面掘進工序，是以前述柵電極用開口作為掩模，掘進柵電極形成面的工序。
前述柵電極形成面掘進工序，例如，能夠適合通過蝕刻處理來進行，作為該蝕刻處理，不特別限定，例如，優(yōu)選為干式蝕刻等。
作為前述蝕刻處理的條件等，不特別限定，可根據(jù)目的適宜選擇。
前述柵電極形成面掘進工序，優(yōu)選地在前述柵電極用開口形成工序后、前述柵電極用開口縮小工序前進行，在進行前述電子束入射工序的情況下，特別優(yōu)選地在前述柵電極用開口形成工序后、前述柵電極用開口縮小工序及前述電子束入射工序前進行。
在前述柵電極用開口形成工序后、前述柵電極用開口縮小工序前，進行前述柵電極形成面掘進工序的情況下，使在以往，按照在形成凹槽區(qū)域用形成開口，形成凹槽區(qū)域后，形成柵電極用開口的方式而不能實現(xiàn)的極微細高精度的偏置柵極(偏置凹槽)的形成，能夠在不采用凹槽區(qū)域形成用開口和柵電極用開口兩個開口的情況下，采用1個開口來進行。
在前述柵電極用開口形成工序后、前述柵電極用開口縮小工序前，進行前述柵電極形成面掘進工序的情況下，首先，形成前述柵電極用形成開口，在以此為掩模掘進形成前述凹槽區(qū)域后，縮小該柵電極用開口，以該縮小的柵電極用開口作為掩模，形成柵電極。因此，不產(chǎn)生前述凹槽區(qū)域和前述柵電極(微細柵電極)的位置偏移。由于1次進行用于形成柵電極的凹槽區(qū)域(低電阻層去除區(qū)域)的圖形形成和用于形成前述柵電極用開口的圖形形成，所以不需要制成圖形時的開口位置對合。在需要該開口位置對合的情況下，根據(jù)其位置對合精度來決定并限制柵電極的周邊結構的形成精度，在該位置對合精度不足而出現(xiàn)位置偏移的情況下，存在前述凹槽區(qū)域和形成的柵電極之間產(chǎn)生位置偏移的問題。在超高頻器件中，從前述柵電極(微細柵電極)端到前述凹槽區(qū)域中的凹槽端的距離為0.1μm或其以下程度，如果基于前述位置偏移，該距離存在偏差，則存在作為器件的均勻性降低，成為造成電路工作頻率降低的原因，器件特性上產(chǎn)生波動的問題。但是，在前述柵電極用開口形成工序后、前述柵電極用開口縮小工序前，進行前述柵電極形成面掘進工序的情況下，不需要位置對合，不需要電子束曝光裝置的層間重合，也就不存在上述的問題。
另外，在采用1個開口進行凹槽區(qū)域的形成和柵電極用開口的形成時，需要將前述凹槽區(qū)域形成用的開口的開口尺寸設成0.2μm程度后，將該開口的開口尺寸縮小到0.1μm程度，但在本發(fā)明中，在前述柵電極用開口縮小工序中，通過采用前述保護膜圖形增厚材料，對具有0.2μm程度的開口尺寸的柵電極用開口進行增厚，能夠容易地將該柵電極用開口的開口尺寸縮小到0.1μm程度。
此外，前述柵電極用開口的開口尺寸的縮小量，因制造的晶體管等半導體裝置的功能·作用而異，但在本發(fā)明中，在前述電子束入射工序中，通過按每一個前述柵電極用開口而適宜變化前述電子束的入射量，能夠容易地將縮小量控制在所希望的程度。
此外，如果能夠只在任意的位置上形成偏置柵極，有利于器件的設計，但在本發(fā)明中，在前述電子束入射工序中，通過每一個前述柵電極用開口獨立地、非均勻乃至非對稱地入射前述電子束，能夠在所希望的程度內任意變化偏置量。因此，在制造的器件電路中，還能夠分開制作多個偏置量不同的偏置柵極。
通過本發(fā)明的柵電極的制造方法而制造的本發(fā)明的柵電極，可以是偏置柵極，也可以不是，能夠適合用于各種半導體裝置等，例如適合于場效應晶體管中使用，特別適合在本發(fā)明的半導體裝置中使用。
(半導體裝置及其制造方法)本發(fā)明的半導體裝置的制造方法，至少包括上述的本發(fā)明的柵電極的制造方法，包括適宜選擇的其它工序。
作為前述其它工序，不特別限定，可根據(jù)制造的半導體裝置，從公知的工序中適宜選擇。
此外，本發(fā)明半導體裝置，通過本發(fā)明的半導體裝置的制造方法來制造。本發(fā)明的半導體裝置，適合作為場效應晶體管，或作為其集成電路等而使用。
以下，具體說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不限定于這些實施例。
(實施例1)
在半絕緣性GaAs基板上，通過MOCVD法，依次層疊形成緩沖層、InGaAs電子移動層、AlGaAs電子供給層、及GaAs低電阻層，此外，在通過注入氧而形成活性區(qū)域后，采用AuGe(20nm)/Au(200nm)電極，形成歐姆電極。
其次，在柵電極形成區(qū)域中的前述活性區(qū)域中，在形成微細柵極(柵電極)的部位的兩端，通過掘進、去除寬0.2μm程度的區(qū)域中的低電阻層部分，形成凹槽區(qū)域。
其次，如圖2所示，在形成柵電極的基板1上，通過旋涂法，以厚度達到300nm的方式涂布PMMA類保護膜(ZEP2000，日本ゼオン(公司名)公司制造)，在180℃熱處理5分鐘，由此形成最下層2。在其上面，通過旋涂法，以厚度達到500nm的方式涂布PMGI(MCC公司制造)，在180℃熱處理3分鐘，由此形成中間層3。在其上面，通過旋涂法，以厚度達到300nm的方式涂布含聚苯乙烯聚合物的保護膜(ZEP520-A7，日本ゼオン公司制造)，在180℃熱處理3分鐘，由此形成最上層4。通過以上，形成3層結構的疊層保護層5。以上是前述疊層保護層形成工序。
其次，如圖2所示，對疊層保護層5中的最上層4，進行電子束曝光，在最上層4上，沿電流方向形成0.7μm寬的開口。接著，對從該開口露出的中間層3，采用堿性顯影液，進行側向蝕刻。以上是前述開口形成工序。
其次，對從通過前述開口形成工序形成的開口露出的最下層2，進行電子束曝光，沿電流方向形成0.12μm寬的柵電極用開口。以上是前述柵電極用開口形成工序。
其次，對形成的該柵電極用開口的周邊附近，對稱地入射顯影最下層2的劑量即顯影Eth或其以下的劑量(60μC)，形成電子束入射區(qū)域7。以上是前述電子束入射工序。
另外，實施例1中的劑量為60μC，但在不露出最下層2，與中間層3及最上層4一同形成疊層保護層5的狀態(tài)下，也能夠從疊層保護層5入射前述電子束，例如，如圖3所示，也可以通過從疊層保護層5上面，對于疊層保護層5，變化電子束50的入射量，形成電子束入射區(qū)域7a、7b及7c，作為此時的劑量，優(yōu)選為90μC程度。在這種情況下，只通過進行一次電子束曝光處理，就能夠完成圖形形成。
其次，進行前述柵電極用開口縮小工序。首先，調制保護膜圖形增厚材料。即，含有作為前述樹脂的聚乙烯縮醛樹脂(積水化學公司制造，KW-3)16重量份、作為前述交聯(lián)劑的四甲氧基丙二醇脲(積水化學公司制造)1重量份、作為前述表面活性劑的聚環(huán)氧乙烷單烷基醚表面活性劑(旭電化公司制造，TN-80，非離子表面活性劑)0.0625重量份。此外，作為除前述樹脂、前述交聯(lián)劑及前述表面活性劑以外的主溶劑成分，使用純水(脫離子水)和異丙醇的混合液(質量比為純水(脫離子水)∶異丙醇＝82.6∶0.4)。其次，如圖2所示，通過旋涂法，以3000rpm、60秒鐘涂布該保護膜圖形增厚材料后，在85℃70秒進行預烘，使前述柵電極用開口和前述保護膜圖形增厚材料混合，如圖2所示，形成混合層6。然后，進行在95℃70秒鐘的交聯(lián)烘烤，使混合層6交聯(lián)，并形成交聯(lián)混合層20。然后，通過用水進行60秒鐘顯影處理，溶解去除交聯(lián)部分以外的保護膜圖形增厚材料。
其結果，只通過在前述柵電極用開口涂布前述保護膜圖形增厚材料，就能夠容易且高效率地，在前述柵電極用開口中的特定的開口，即在前述電子束入射工序中入射了劑量的開口中，將開口尺寸微細地縮小到0.08μm，將其它開口的開口尺寸也微細地縮小到0.1μm。另外，在前述柵電極用開口縮小工序之間，中間層3及最上層4中的開口的開口尺寸不變化。
其次，進行前述柵電極形成工序。即，采用高真空蒸鍍裝置，蒸鍍形成Ti厚10nm、Pt厚10nm、Au厚300nm的電極。之后，通過剝離法(N-甲基-2-吡咯烷基，75℃、60分鐘)，去除前述疊層保護層，由此形成微細T型柵電極。
(實施例2)在實施例1中，除在前述柵電極用開口形成工序后、前述電子束入射工序及前述柵電極用開口縮小工序前進行前述柵電極形成面掘進工序外，與實施例1相同。
即，具體地，如圖4A所示，在半導體基板的表面，按一定間隔，形成源電極S及漏電極D，并形成SiN膜。然后，通過前述疊層保護層形成工序，在該SiN膜上，形成由最下層2、中間層3及最上層4構成的疊層保護層5。接著，通過前述開口形成工序，在疊層保護層5中的最上層4及中間層3形成開口。然后，通過前述柵電極用開口形成工序，形成開口尺寸為0.2μm的柵電極用開口10。
其次，如圖4B所示，通過前述柵電極形成面掘進工序，以柵電極用開口10作為掩模，掘進去除前述半導體基板的表面中的低電阻層部分，由此形成凹槽區(qū)域(低電阻層去除區(qū)域)10a。
其次，與實施例1同樣，進行前述電子束入射工序及前述柵電極縮小工序，如圖4C所示，將開口尺寸0.2μm的柵電極用開口10的開口尺寸縮小到0.1μm。其次，與實施例1同樣，進行柵電極形成工序，如圖4D所示，形成柵電極30。另外，通過剝離法，溶解去除疊層保護層5，在柵電極形成面上形成微細的柵電極(蘑菇狀柵電極)30。
另外，在實施例2中，在95℃進行70秒鐘前述預烘，在105℃進行70秒鐘前述交聯(lián)烘烤。此外，實施例2中的電子束入射工序中的劑量，與實施例1同樣，為60μC，但在不露出最下層2，與中間層3及最上層4一同形成疊層保護層5的狀態(tài)下，也能夠從疊層保護層5上面入射前述電子束，例如，也可以通過從疊層保護層5的上面，對于疊層保護層5，變化電子束50的入射量，來形成電子束入射區(qū)域7a、7b及7c，作為此時的電子束入射工序中的劑量，優(yōu)選為90μC程度。在這種情況下，只通過進行一次電子束曝光處理，就能夠完成圖形形成。
通過以上，可得到具有微細柵電極的場效應型晶體管。在該場效應型晶體管中，相對于柵電極30，源電極S側的凹槽長度及漏電極D側的凹槽長度相同。
(實施例3)在實施例2中，在前述電子束入射工序中，由于將柵電極開口中的漏電極D側，選擇性地縮小其開口尺寸，因此，只在該漏電極D側，入射顯影Eth或其以下的劑量(60μC)(參照圖5A～C)。
結果，如圖5D所示，對于柵電極30，漏電極D側的凹槽長度比源電極S側的凹槽長度長0.04μm，得到具有偏置柵極的場效應晶體管。
在此，若附注本發(fā)明的優(yōu)選方式，則如下(附注1)一種柵電極的制造方法，其特征在于包括在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層，形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
(附注2)如附注1所述的柵電極的制造方法，其中，柵電極用開口縮小工序，是至少進行一次在最下層的表面涂布保護膜圖形增厚材料，并使形成在該最下層的柵電極用開口的開口尺寸縮小的處理的工序。
(附注3)如附注1～2中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，包括在柵電極用開口縮小工序之前，使電子束入射到柵電極用開口的附近的電子束入射工序。
(附注4)如附注3所述的柵電極的制造方法，其中，電子束的入射量為顯影Eth或其以下的劑量。
(附注5)如附注3～4中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，在電子束入射工序中，使電子束對稱地入射到柵電極用開口的附近。
(附注6)如附注3～4中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，在電子束入射工序中，使電子束非對稱地入射到柵電極用開口的附近。
(附注7)如附注3～6中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，通過變化電子束入射工序中的電子束的入射量，來調節(jié)柵電極用開口縮小工序中的柵電極用開口的開口尺寸的縮小量。
(附注8)如附注1～5中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，包括在柵電極用開口形成后、柵電極用開口縮小工序前，以柵電極用開口作為掩模，掘進柵電極形成面的柵電極形成面掘進工序。
(附注9)如附注8所述的柵電極的制造方法，其中，柵電極形成面掘進工序通過干式蝕刻及濕式蝕刻中的任意一種來進行。
(附注10)如附注1～9中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層由通過保護膜圖形增厚材料可增厚的材料形成。
(附注11)如附注1～10中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層由電子束保護膜形成。
(附注12)如附注1～11中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜形成。
(附注13)如附注1～12中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層的正上方的中間層可進行側向蝕刻。
(附注14)如附注1～13中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層的正上方的中間層由光保護膜形成。
(附注15)如附注1～14中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最下層的正上方的中間層由聚甲基戊二酰亞胺(PMGI)類保護膜形成。
(附注16)如附注1～15中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最上層由電子束保護膜形成。
(附注17)如附注1～16中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，最上層由含有聚苯乙烯聚合物的保護膜形成。
(附注18)如附注1～17中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，疊層保護層由3層構成，最下層由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜形成，該最下層的正上方的中間層由聚甲基戊二酰亞胺(PMGI)類保護膜形成，該中間層的正上方的最上層由含有聚苯乙烯聚合物的保護膜形成。
(附注19)如附注1～18中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，在進行柵電極形成工序時，開口和柵電極用開口不位于同心。
(附注20)如附注1～19中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，柵電極形成工序，在通過蒸鍍法形成柵電極后，進行疊層保護層的去除。
(附注21)如附注20所述的柵電極的制造方法，其中，疊層保護層的去除通過剝離法來進行。
(附注22)如附注1～21中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，保護膜圖形增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和表面活性劑。
(附注23)如附注22所述的柵電極的制造方法，其中，保護膜圖形增厚材料是水溶性乃至堿可溶性。
(附注24)如附注22～23中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，表面活性劑是非離子表面活性劑。
(附注25)如附注22～25中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，樹脂是選自聚乙烯醇、聚乙烯縮醛及聚乙烯乙酸酯中的至少一種。
(附注26)如附注22～26中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，交聯(lián)劑是選自蜜胺衍生物、尿素衍生物、聯(lián)脲衍生物中的至少一種。
(附注27)如附注22～26中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，保護膜圖形增厚材料含有從部分具有水溶性芳香族化合物及芳香族化合物而成的樹脂中選擇的至少一種。
(附注28)如附注27所述的柵電極的制造方法，其中，水溶性芳香族化合物，從多酚化合物、芳香族羧酸化合物、萘多價醇化合物、苯酮化合物、類黃酮化合物、它們的衍生物及它們的配糖物中選擇，部分具有芳香族化合物而成的樹脂，從聚乙烯烯丙縮醛樹脂、聚乙烯烯丙醚樹脂及聚乙烯烯丙酯樹脂中選擇。
(附注29)如附注22～28中任意一項所述的柵電極的制造方法，其中，保護膜圖形增厚材料含有有機溶劑。
(附注30)如附注29所述的柵電極的制造方法，其中，有機溶劑是從醇類溶劑、鏈狀酯類溶劑、環(huán)狀酯類溶劑、酮類溶劑、鏈狀醚類溶劑、環(huán)狀醚類溶劑中選擇的至少一種。
(附注31)一種柵電極，其特征在于通過附注1～30中任意一項所述的柵電極的制造方法來制造，該柵電極的制造方法制造包括在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
(附注32)如附注31所述的柵電極，其中，柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端之間的距離，與在形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端之間的距離相同。
(附注33)如附注31所述的柵電極，其中，柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端之間的距離，與在形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端之間的距離不相同。
(附注34)如附注31～33中任意一項所述的柵電極，可用于場效應晶體管。
(附注35) 一種半導體裝置的制造方法，其特征在于包括附注1～30中任意一項所述的柵電極的制造方法，即包括下述工序的柵電極制造方法在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
(附注36)一種半導體裝置，其特征在于通過附注35所述的半導體裝置的制造方法來制造，即，通過包括柵電極的制造方法的半導體裝置的制造方法來制造，該柵電極的制造方法包括在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
(附注37)如附注36所述的半導體裝置，其具有源電極及漏電極而成，柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端之間的距離，與在形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端之間的距離相同。
(附注38)如附注36所述的柵電極，其具有源電極及漏電極而成，柵電極中的源電極側端及形成前述柵電極的凹槽區(qū)域中的源電極側凹槽端之間的距離，與在形成該柵電極的凹槽區(qū)域中的漏電極側凹槽端及柵電極中的漏電極側端之間的距離不相同。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種增厚通過通常的電子束曝光形成的柵電極用保護層開口并縮小開口尺寸，由此能夠高效率地制造微細柵電極的柵電極的制造方法。此外，本發(fā)明能夠提供一種通過該柵電極的制造方法而制造的、高頻特性優(yōu)良的、適合作為亞毫米·毫米波段電波的收發(fā)用乃至高速信號處理用(光通信用)器件而有用的的場效應晶體管的柵電極。此外，本發(fā)明能夠提供一種采用該柵電極的高性能的半導體裝置及其高效率的制造方法。
權利要求
1.一種柵電極的制造方法，其特征在于包括在柵電極形成面上，形成至少在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在前述最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在從前述開口露出的前述最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小該柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在該柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。
2.如權利要求1所述的柵電極的制造方法，其特征在于，柵電極用開口縮小工序是至少進行一次在最下層的表面涂布保護膜圖形增厚材料，并使形成在該最下層的柵電極用開口的開口尺寸縮小的處理的工序。
3.如權利要求1所述的柵電極的制造方法，其特征在于，包括在柵電極用開口縮小工序之前，使電子束入射到柵電極用開口的附近的電子束入射工序。
4.如權利要求3所述的柵電極的制造方法，其特征在于，在電子束入射工序中，使電子束對稱地入射到柵電極用開口的附近。
5.如權利要求3所述的柵電極的制造方法，其特征在于，在電子束入射工序中，使電子束非對稱地入射到柵電極用開口的附近。
6.如權利要求3所述的柵電極的制造方法，其特征在于，通過變化電子束入射工序中的電子束的入射量，來調節(jié)柵電極用開口縮小工序中的柵電極用開口的開口尺寸的縮小量。
7.如權利要求1所述的柵電極的制造方法，其特征在于，包括在柵電極用開口形成后、柵電極用開口縮小工序前，以柵電極用開口作為掩模，掘進柵電極形成面的柵電極形成面掘進工序。
8.如權利要求1所述的柵電極的制造方法，其特征在于，疊層保護膜由3層構成，最下層由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)類保護膜形成，該最下層的正上方的中間層由聚甲基戊二酰亞胺(PMGI)類保護膜形成，該中間層的正上方的最上層由含有聚苯乙烯聚合物的保護膜形成。
9.如權利要求1所述的柵電極的制造方法，其特征在于，保護膜圖形增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和表面活性劑。
10.一種柵電極，其特征在于，通過權利要求1～9中任意一項所述的柵電極的制造方法來制造。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種增厚通過通常的電子束曝光形成的開口并縮小開口尺寸，由此可高效率地制造微細柵電極的方法。本發(fā)明的柵電極的制造方法包括在柵電極形成面上，形成在最下層包含電子束保護層的疊層保護膜的疊層保護膜形成工序；在最下層以外的層形成開口的開口形成工序；在最下層形成柵電極用開口的柵電極用開口形成工序；選擇性地縮小柵電極用開口的柵電極用開口縮小工序；在柵電極用開口形成柵電極的柵電極形成工序。優(yōu)選方式為，柵電極用開口縮小工序是至少進行一次在最下層的表面涂布保護膜圖形增厚材料，并使柵電極用開口的開口尺寸縮小的處理的工序，包括在柵電極用開口縮小工序之前，使電子束入射到柵電極用開口的附近的電子束入射工序等。
文檔編號H01L21/28GK1679173SQ0381998
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月4日 優(yōu)先權日2002年8月28日
發(fā)明者牧山剛三, 野崎耕司 申請人:富士通株式會社