JP3142343B2

JP3142343B2 - マスクパターン形成方法

Info

Publication number: JP3142343B2
Application number: JP1310392A
Authority: JP
Inventors: 修河井; 恵一小屋; 則夫中島; 康宏津野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH05206516A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤ素子の発光部の
製造に必要な拡散マスクなどのマスクパターンの形成方
法に関し、特にホトリソ欠陥を防止する製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のマスクパターンの形成方法
を、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子の発光部の製造工程
図を用いて示す。ここでは１つの例として半導体基板の
一つであるＮ形ウェハーにＰ形不純物を拡散させて、Ｌ
ＥＤ素子を製造する工程について説明する。

【０００３】まず、図３（ａ）に示すように、Ｎ形ウェ
ハー１に拡散マスク２を膜付けする。この膜２は後で述
べる拡散工程で不純物を通さない役割りをはたすもので
あり、一般には窒化膜（ＳｉＮ）かアルミナ（Ａｌ₂Ｏ
₃）が用いられる。次に図３（ｂ）のように、レジスト
４をスピンナー等によって前記拡散マスク２上にコーテ
ィングする。ネガ形のレジストの場合、エッチングした
い部分が影になるホトリソグラフィ用（以下ホトリソと
略す）マスク５を使用し、図３（ｃ）のように、マスク
合わせを行い、露光する。それを現像すると図３（ｄ
１）のように、光のあたった部分だけレジスト４が残
り、エッチングしたい部分の拡散マスク２は露出され
る。これをエッチングすると、図３（ｅ１）のようにレ
ジスト４が無い部分がエッチングされ拡散マスク２のマ
スクパターンが形成される。次にレジストをハクリ（除
去）し、Ｐ形不純物を拡散し、図３（ｆ１）のようにエ
ッチングされた部分にＰ層９を形成する。次に図３（ｇ
１）のように、Ｐ層９に電極１０を該Ｐ層９の一部に接
触させるよう形成する。この電極１０から電流を流すこ
とにより、Ｎ形ウェハー１とＰ層９とのＰＮ接合部が発
光の役割をするＬＥＤ素子の発光部ができあがる。

【０００４】図３（ｄ２）ないし（ｇ２）に示す工程は
ホトリソグラフィ（以下ホトリソと称す）工程で欠陥が
ある場合を示すもので、次項で説明する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べた方
法では、ホトリソマスクの傷や、ごみ，汚れ等がある場
合、エッチングしたい場所以外に影ができ、現像した時
に、エッチングしたい場所以外にレジストが残らない部
分（ホトリソ欠陥）８ができる場合がある（図３（ｄ
２））。この場合、このホトリソ欠陥の部分８は次のエ
ッチング工程でエッチングされ本来のマスクパターンと
は形状の異なるマスクパターンが形成されてしまう（図
３（ｅ２））。この結果、例えば前記したＬＥＤ素子の
場合、拡散工程で不純物が拡散されこの部分にもＰ層９
ができてしまう（図３（ｆ２））。そして、次の電極付
け工程で、この上に電極９がつけられた場合、電流を流
すと、このホトリソ欠陥８部分にも電流が流れて（図３
（ｇ２））、本来発光させたい部分が暗くなったり、他
の部分が発光したりするという問題点があった。

【０００６】本発明は、以上述べたホトリソ欠陥によっ
てマスクパターンの形状に欠陥が生じ、本来発光させた
い部分が暗くなり、他の部分が光ったり、誤った領域に
不純物の拡散が行なわれたり、不正な短絡が発生したり
するという問題点を除去するため、レジストコート，マ
スク合わせ，露光，現像，エッチング等をそれぞれ２回
以上行い、ホトリソ欠陥が悪影響を及ぼさずかつ、マス
クの合わせずれも悪影響を及ぼさないマスクパターンの
形成方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的のた
めに、マスクパターンの形成方法において、第１の実施
例としては、マスク層を２層以上設け、第２、第３の実
施例としてはマスク層は１層にして、レジストコート，
マスク合わせ，露光，現像，エッチング等の工程を２度
以上行うようにしたものである。

【０００８】

【作用】本発明は前述のような方法としたので、１回目
の現像時に、ホトリソ欠陥があって上層のマスク層或い
は１回目のレジストがエッチングされても、２回目の現
像時には、その部分は２回目のレジストで覆うので、２
回目のエッチング時には、マスク層はエッチングされな
い。また２回目の現像時にホトリソ欠陥ができても、マ
スク層はエッチングされない。従って、どちらのホトリ
ソ欠陥部もマスクパターンの形状に影響を与えない。

【０００９】

【実施例】図１、図２に本発明の第１の実施例の製造工
程を示し以下に説明する。なお、従来技術の説明ための
図３と同じ性質の箇所には同じ符号を付してある（以
下、第２、第３の実施例も同様である）。

【００１０】本実施例も従来技術説明の場合と同様、Ｎ
形ウェハ（基板）にＰ形不純物を拡散させてＬＥＤ素子
の発光部を作る例について説明する。また、レジストも
従来同様ネガ形とする。

【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、Ｎ形ウェ
ハ１上に第１の拡散マスク２（これが下層となる）を成
膜し、次いでその上に第２の拡散マスク３（これが上層
となる）を成膜する。この拡散マスク２および３は従来
同様、アルミナや窒化膜であり、後述のエッチングの条
件のために異なる材料にすることが望ましい。

【００１２】次ぎに図１（ｂ）のように、前記第２の拡
散マスク３上に第１のレジスト４を塗布し、図１（ｃ）
に示すように、発光部形成予定部のパターニングのため
の第１のホトリソマスク５をセットして（マスク合わ
せ）露光する。そして現像すると、図１（ｄ１）のよう
に第１のレジスト４がパターニングされる。即ち、これ
が発光部形成予定の場所のパターンとなる。その第１の
レジスト４のパターンをマスクにして、エッチングする
と、図１（ｅ１）のように上層の第２の拡散マスク３が
パターニングされる。言いかえれば、第１の拡散マスク
２まではエッチングされない条件でエッチングする。

【００１３】次いで、図１（ｆ１）に示すように、前記
までに形成された構造の上に再度第２のレジスト６を塗
布し、図１（ｇ１）のように再度発光部形成のための第
２のホトリソマスク７をセットして露光する。この第２
のホトリソマスク７は、前述したように発光部形成のた
めのものであるから、第１のホトリソマスク５と同じパ
ターンであるが、本実施例では、光を遮る部分（影の部
分とも言う。つまりレジストをネガ形としたために、発
光部形成予定部に当たる箇所に光が当たらないようにす
るいわばパターン部である）の大きさを、第２のホトリ
ソマスク７の方を第１のホトリソマスク５より大きくし
た。即ち、図１（ｃ１）に示す第１のホトリソマスク５
の影部の大きさＷと図１（ｇ１）に示す第２のホトリソ
マスク７の影部の大きさＷ′との関係はＷ′＞Ｗとな
る。これは２回のマスク合わせによるパターン誤差を防
ぐためである。

【００１４】前記露光した後、現像すれば、図２（ｈ
１）のように第２のレジスト６のパターンが形成され
る。そうすると図２（ｈ１）に示すように、第２の拡散
マスク３と第２のレジスト６のパターンが重なって形成
された構造となる。

【００１５】次いで、前記までの構造をマスクとしてエ
ッチングを行ない、第２のレジスト６を除去すると、図
２（ｉ１）に示すように下層の第１の拡散マスク２まで
パターン化された構造となる。前記エッチングでは、上
層の第２の拡散マスク３は全くエッチングされないか、
されても僅かである。それは、第１のホトリソマスク５
と第２のホトリソマスク７との影部の大きさに前述した
差Ｗ′＞Ｗがあるとは言え、前述したようにパターン誤
差を防ぐ目的のためであるので、その差は微小であるか
らである。自明のことではあるが、エッチングされる第
１の拡散マスク２は、第２の拡散マスク３がエッチング
されている部分で、かつ第２のレジスト６が残っていな
い部分であり、エッチング後は図２（ｉ１）のように、
第１、第２の拡散マスク２、３の２層のパターンができ
る。

【００１６】次いで図２（ｊ１）に示すように、前記ま
でに形成された構造をマスクにして、前記エッチングさ
れた部分つまり発光部にＰ形不純物を従来同様注入して
Ｐ層９を形成し、それに接触するように電極１０をこれ
も従来同様形成して図２（ｋ１）の構造、即ちＬＥＤ素
子の発光部を得る。

【００１７】以上の説明は、従来技術の課題の項で説明
したホトリソ欠陥がない場合の工程である。

【００１８】そのホトリソ欠陥がある場合の本実施例
が、図１（ｄ２）ないし図２（ｋ２）であり、以下に説
明する。

【００１９】図１（ｄ２）に示すように、１回目の現像
時にホトリソ欠陥（以下、単に欠陥と称す）８がある
と、エッチング工程で図１（ｅ２）のように上層の第２
の拡散マスク３の欠陥部もエッチングされる。

【００２０】しかし、本実施例ではその後、前述したよ
うに図１（ｆ２）のように第２のレジスト６を塗布し
て、図１（ｇ２）のように第２のホトリソマスク７をセ
ットして露光し、現像（図２（ｈ２））するので、この
２回目の現像時には、欠陥部８に第２のレジスト６が残
っている。即ち、第１、第２のホトリソマスク５、７に
全く同じ箇所に欠陥がある確率は殆ど０と言ってよいほ
ど極めて小さいからである。従って、前記２回目のエッ
チング時（図２（ｉ２））には第１の拡散マスク２はエ
ッチングされない。そのことは、その後の工程であるＰ
層９形成（図２（ｊ２））で欠陥部８にＰ層が形成され
ることもないし、電極１０形成（図２（ｋ２））にも何
等支障はない。

【００２１】また、２回目の現像（図２（ｈ２））時に
欠陥１８ができても（勿論、１回目の現像時の欠陥とは
別の場所）、２回目のエッチング（図２（ｉ２））では
第１の拡散マスクをエッチングする条件なので、第２の
拡散マスク３はエッチングされない。よしんばエッチン
グされたにしても第１の拡散マスク２までエッチングさ
れることはない。

【００２２】従って、いずれの欠陥部もＰ層９が形成さ
れることはないので、発光部としての悪影響は生じな
い。

【００２３】なお、本実施例は拡散マスクを２層とした
が、それ以上の積層にしてもよいことは言うまでもな
い。要は欠陥の確率と工程数との兼ね合いである。そし
て２回にわたるホトリソマスクの使用において、その影
部の大きさを２回目のマスクの方を大きくしたので、１
回目と２回目のマスク合わせがずれても、下層の第１の
拡散マスクがエッチングされる部分は、１回目のマスク
合わせで決定され（逆の場合は２回目のマスクで決ま
る）、製造上歩留まりもよくなり効率化が図れる。

【００２４】以上説明した第１の実施例でホトリソ欠陥
の悪影響を十分除去できるが、この実施例では拡散マス
クを２層以上形成することが主眼であり、製造工数と製
造装置が増えることは否めない。そこで、拡散マスクを
１層にしても同様の効果を得られる方法を第２の実施例
として、図４ないし図５に示し以下に説明する。

【００２５】本実施例においても、第１の実施例同様基
板はＮ形ウェハにＰ形不純物を拡散させたものであり、
レジストはネガ形である。

【００２６】先ず、図４（ａ）に示すように、Ｎ形ウェ
ハ１上に拡散マスク２を成膜する。この膜２は後述する
拡散工程で不純物を通さない役割を果たす。次いで、そ
の上に図４（ｂ）のように第１のレジスト４を塗布す
る。

【００２７】レジスト４は前述したようにネガ形である
ので、レジストを取り除きたい部分が影になる第１のホ
トリソマスク５を使用し、図４（ｃ）のようにマスク合
わせを行ない露光する。そして現像すると図４（ｄ１）
に示すように、光があたった部分だけ残る。即ち発光部
形成予定の場所がパターニングされる。この工程におけ
るそのパターンの大きさＷを後述のＰ形不純物９を拡散
させる部分の大きさと同じにしておく。このとき第１の
ホトリソマスク５の傷やごみ、汚れなどのために露出さ
せたくない部分も露出してしまう箇所が生じる場合があ
る。これがいわゆるホトリソ欠陥であり、図４（ｄ２）
に示す８であり、これがある場合の説明は後述する。従
ってその説明までは、ホトリソ欠陥のない正常な場合の
工程の説明である。

【００２８】前記工程に続いて、図４（ｅ１）のように
第２のレジスト６を塗布し、次いで図４（ｆ１）のよう
に第２のホトリソマスク７（パターンは第１のホトリソ
マスク５と同様）をセットして露光する。このときのパ
ターンの大きさは第１の実施例同様前述したＷより大き
くする。現像すると、図５（ｇ１）のようにパターニン
グされる。このときも前述同様のホトリソ欠陥１８（後
述）が生じるが、１回目のホトリソ欠陥と同じ場所に生
じる確率は極めて低い。また、前述したように第１の実
施例同様Ｗ＜Ｗ′となっているので、１回目と２回目の
マスク合わせが多少ずれても、拡散マスク２が露出され
る部分は１回目のマスク５で決まってしまう。もっとも
この関係はＷ＞Ｗ′としてもよく、その場合拡散マスク
２の露出部分は２回目のマスク７で決まる。

【００２９】次ぎに、前記パターンをマスクにして、図
５（ｈ１）のように拡散マスク２をエッチングし、レジ
スト４、６を除去する。

【００３０】そして、第１の実施例同様、図５（ｉ１）
のように拡散マスク２に開けられた窓からＰ形不純物９
を拡散し、図５（ｊ１）のように電極１０を形成してＬ
ＥＤ素子の発光部が完成する。

【００３１】次ぎに前述したホトリソ欠陥（以下単に欠
陥と称する場合あり）がある場合について、図４（ｄ
２）〜図５（ｊ２）に示し説明する。図４（ｄ２）に示
すように、１回目の現像時にホトリソ欠陥８があって
も、それは第２のレジスト６で覆われ（図４（ｅ
２））、２回目のパターニングでは図５（ｇ２）に示す
ように、その欠陥部８には前記レジスト６が残ってお
り、その部分の拡散マスク２がエッチングされることは
ない。また、２回目のホトリソマスクによる欠陥１８が
図５（ｇ２）のように生じた場合（前述したようにこれ
が１回目の欠陥８と同じ箇所に生じる確率は極めて低
い）、その下層に第１のレジスト４があるのでこれもそ
の部分の拡散マスク２がエッチングされることはない。
従って不要な部分にＰ形拡散層が形成されることはな
い。

【００３２】以上説明した実施例では、１回目と２回目
のホトリソ欠陥が同じ場所に生じる確率が極めて低いこ
とを前提としたものであるが、もしそれが生じる場合、
あるいはウェハを取り扱うときの治具などがあたった場
合など２層のレジストを通して欠陥が生じる。その場合
当然その部分の拡散マスクがエッチングされる。

【００３３】このような欠陥による影響まで除去する方
法を、第３の実施例として図６ないし図７に示し以下に
説明する。基板、レジストなどの条件は第１、第２の実
施例と同様である。

【００３４】Ｎ形ウェハ１に拡散マスク２を形成し（図
６（ａ））、その上に第１のレジスト４を塗布し（図６
（ｂ））、第１のホトリソマスク５（パターンの大きさ
Ｗの条件は第２の実施例と同じ）（図６（ｃ））でパタ
ーニングする（図６（ｄ１））までは、第２の実施例と
同様である。以下欠陥のない場合の工程を先ず説明す
る。

【００３５】次いで、図６（ｅ１）に示すように、パタ
ーニングされた第１のレジストをマスクにして、拡散マ
スク２をエッチングする。このときのエッチングの深さ
は、図に示すように拡散マスク２の厚さＴより浅く
（ｔ）する。

【００３６】次いで、図６（ｆ１）のように、再度第２
のレジストを塗布し、図７（ｇ１）のように第２のホト
リソマスクを使用し露光する。パターンの大きさＷ′は
第２の実施例同様前述のＷより大きくしておく。現像す
ると図７（ｈ１）のように、レジスト６がパターニング
される。

【００３７】次ぎに、図７（ｉ１）のように前記パター
ニングされたレジスト４、６をマスクにして拡散マスク
２の２度目のエッチングを行なう。このときのエッチン
グの深さは、１回目のエッチングで残った拡散マスク２
の厚さＴ−ｔより大きく、拡散マスク２の厚さＴより小
さくなるようにする。

【００３８】その後のＰ層９、電極１０の形成（図７
（ｊ１）（ｋ１））は第１、第２の実施例と同じであ
る。

【００３９】この実施例において１回目のホトリソ欠陥
８が生じた場合、第２の実施例同様その部分は第２のレ
ジスト６で覆われるので、図６（ｄ２）ないし図７（ｈ
２）に示すように悪影響は妨げる。

【００４０】２回目の欠陥１８が図７（ｈ２）に示すよ
うに、２層のレジスト４、６を通して生じた場合、その
後のエッチングは前述したように、拡散マスクの厚さＴ
−ｔより大きく、Ｔより小さくするので、欠陥１８部分
は基板１の表面が露出されるまではエッチングされない
（図７（ｉ２）以下）。つまりその部分の拡散マスク２
は基板１表面に残る。従って、その部分の基板１にＰ層
が形成されることはない。

【００４１】以上の実施例は、ＬＥＤ素子の拡散マスク
としてマスクパターンを用いているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他の半導体素子においても、
誤った領域への不純物拡散や短絡の発生を防止すること
ができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の形成方
法によれば、ホトリソ欠陥があってもそれがマスクパタ
ーンに悪影響（不要な拡散層などができてしまう）を及
ぼすことはない。従って、極めて信頼性の高い半導体素
子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例（その１）。

【図２】本発明の第１の実施例（その２）。

【図３】従来例。

【図４】本発明の第２の実施例（その１）。

【図５】本発明の第２の実施例（その２）。

【図６】本発明の第３の実施例（その１）。

【図７】本発明の第３の実施例（その２）。

【符号の説明】

１Ｎ形ウェハ２第１の拡散マスク３第２の拡散マスク４第１のレジスト５第１のホトリソマスク６第２のレジスト７第２のホトリソマスク８，１８ホトリソ欠陥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者津野康宏東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−162370（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−165473（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/3065

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（a）半導体基板上にマスク層を少なく
とも２層積層する工程と、（b）前記マスク層上に第１のレジスト層を塗布し、該
第１のレジスト層を、所定のパターンを有する第１のマ
スクパターンを用いて選択的に除去することにより第１
のレジストパターンを形成する工程と、（c）前記第１のレジストパターンを用いて、上層にあ
たる前記マスク層の所定部分を選択的に除去することに
より第２のマスクパターンを形成する工程と、（d）前記第２のマスクパターン上に第２のレジスト層
を塗布し、該第２のレジスト層を、前記所定のパターン
を有する第３のマスクパターンを用いて選択的に除去す
ることにより第２のレジストパターンを形成する工程
と、（e）前記第２のレジストパターンを用いて、下層にあ
たる前記マスク層の所定部分を選択的に除去することに
より第４のマスクパターンを形成する工程とを有するこ
とを特徴とするマスクパターン形成方法。
【請求項２】前記第３のマスクパターンにおける所定
のパターンの大きさは、前記第１のマスクパターンにお
ける所定のパターンの大きさよりも大きいことを特徴と
する請求項１記載のマスクパターン形成方法。
【請求項３】（a）半導体基板上にマスク層を形成す
る工程と、（b）前記マスク層上に第１のレジスト層を塗布し、該
第１のレジスト層を、所定のパターンを有する第１のマスクパターンを用いて
選択的に除去することにより第１のレジストパターンを
形成する工程と、（c）前記第１のレジストパターン上に第２のレジスト
層を塗布し、該第２のレジスト層を、前記所定のパター
ンを有する第２のマスクパターンを用いて選択的に除去
することにより第２のレジストパターンを形成する工程
と、（d）前記第１および第２のレジストパターンを用い
て、前記マスク層を選択的に除去することにより第３の
マスクパターンを形成する工程とを有することを特徴と
するマスクパターン形成方法。
【請求項４】前記第２のマスクパターンにおける所定
のパターンの大きさは、前記第１のマスクパターンにお
ける所定のパターンの大きさよりも大きいことを特徴と
する請求項３記載のマスクパターン形成方法。
【請求項５】請求項１ないし４記載のマスクパターン
形成方法において、前記マスク層は、発光ダイオード素
子の発光部を形成するための拡散マスクとして用いられ
ることを特徴とするマスクパターン形成方法。