JPH06287775A

JPH06287775A - Ｔｉのエッチング方法

Info

Publication number: JPH06287775A
Application number: JP9665793A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Yatani; 光芳八谷
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｔｉの微細なエッチングを室温下でフォトレ
ジストを使用して行う。【構成】図（Ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１上に
ｎ型ＧａＡｓ導電層２を形成し、その上に電極３ａ，３
ｂ，３ｃを設ける。そして、図（Ｂ）に示すように、Ｓ
ｉＮ膜４を成膜し、フォトリソグラフィー法及びドライ
エッチング法により、各電極３ａ，３ｂ，３ｃ上のＳｉ
Ｎ膜４をエッチングして、窓明けを行う。さらに、図
（Ｃ）に示すように、真空蒸着法によって、Ｔｉ層５及
びＡｕ層６を順次形成した後、フォトレジスト７を設け
て各電極３ａ，３ｂ，３ｃ上にボンディング電極用のパ
ターンを形成する。その後、図（Ｄ）に示すように、ヨ
ウ素系エッチング溶液でフォトレジスト７から露出して
いるＡｕ層６を除去し、さらに、液温２５℃、容量混合
比１：２０のアンモニア水と過酸化水素水の混合液をエ
ッチング溶液として、露出しているＴｉ層５をエッチン
グ除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｔｉ（チタン）もしく
はＴｉを多く含む無機物のエッチング方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】Ｔｉは、融点が高く、ＳｉＯ₂やＳｉＮ
などの無機絶縁膜との被着性も良く、耐性にも優れてい
るため、従来より、トランジスタやＩＣなどの半導体素
子のバリヤ金属、配線金属及びボンディング・パット金
属として広く使用されている。しかし、Ｔｉは不動態を
形成しやすい金属なので、硝酸や王水などの酸化性の酸
にはほとんど溶けず、塩酸等のフッ酸以外の酸やＫＯＨ
等のアルカリに対しても耐蝕性が強いので、Ｔｉを所望
の形状にエッチング加工するためには、以下のａ〜ｄに
示すような方法が採られていた。

【０００３】ａ：熱硫酸または熱燐酸を用いた化学エッ
チング。ｂ：フッ酸＋水、フッ酸＋硝酸＋水などのフッ酸系エッ
チング溶液を用いた化学エッチング。ｃ：過塩素酸系などの溶液を用いた電解エッチング。ｄ：炭化フッ素系などのガスを用いたプラズマエッチン
グ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｔｉをエッチング加工
しようとする場合、上記したａの方法では、通常使用さ
れるフォトレジストもエッチングしてしまうため、フォ
トレジストを使用することができず、ＳｉＯ₂やＡｌ₂
Ｏ₃などの無機絶縁膜をマスクとして使用する必要があ
る。しかしこの場合、真空装置などで無機絶縁膜を成長
させた後、フォトレジストによって無機絶縁膜自体をパ
ターニングしてからでないとＴｉをエッチングすること
ができず、工数が増大してしまうという課題があった。

【０００５】そして、ｂの方法の場合、フッ酸＋水
（１：２０）やフッ酸＋硝酸＋水（１：１：５０）など
の一般に使用されているフッ酸系エッチング溶液では、
Ｔｉに対して約０．５μｍ／ｍｉｎという比較的速いエ
ッチング速度を有しており、また、エッチング中に激し
く発泡する場合があるので、薄い層を精度良くエッチン
グすることはできなかった。さらに、Ｔｉを使用した半
導体素子などでは、Ｔｉの下地にＳｉＯ₂などのフッ酸
に可溶な無機絶縁膜で覆われていることが多く、この場
合は無機絶縁膜がＴｉと同時にエッチングされて半導体
層が露出してしまうので、やはり使用することはできな
かった。

【０００６】また、ｃの方法では、エッチングを行うた
めに、電極や電源等、特殊な装置を使用する必要があ
り、さらに、エッチングを行う試料一つ一つに通電する
ために電極配線を行わなければならず、大量生産を行う
ことができなかった。

【０００７】そして、ｄの方法では、ｂの方法と同様
に、無機絶縁膜をエッチングしてしまうという問題点が
あり、半導体素子に使用することができない。さらに、
このエッチングを行うためには、高額な真空装置が必要
となるという課題があった。そこで本発明は、上記課題
を解決し、精密なエッチングを行うことができるＴｉの
エッチング方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、主としてＴｉからなる無機物をエッチン
グするＴｉのエッチング方法であって、前記主としてＴ
ｉからなる無機物上に所望のパターンのレジストを形成
した後、アンモニアと酸化剤とを含むエッチング溶液を
用いて前記主としてＴｉからなる無機物をエッチングす
ることを特徴とするＴｉのエッチング方法を提供しよう
とするものである。

【０００９】

【実施例】本発明のＴｉのエッチング方法の第１の実施
例として、Ｓｉ半導体素子上に設けられたＴｉ層をエッ
チングしたときのエッチング速度及びエッチング液の混
合比の関係について説明する。

【００１０】図１はアンモニア水（３０重量パーセン
ト）と過酸化水素水（３０重量パーセント）との容量混
合比を１：５０とし、液温２５℃でＴｉ層のエッチング
を実施した際のエッチング時間とエッチング深さとの関
係を示すグラフである。グラフから判るように、エッチ
ング速度は、約０．０４μｍ／ｍｉｎであり、従来から
使用されているフッ酸系のエッチング溶液のエッチング
速度の約０．５μｍ／ｍｉｎよりもかなり遅い値となっ
ている。

【００１１】また、図２は液温２５℃でＴｉ層のエッチ
ングを実施した際にアンモニア水（３０重量パーセン
ト）と過酸化水素水（３０重量パーセント）との容量混
合比を変化させたときのエッチング速度を示すグラフで
あり、横軸は、ｌｏｇＫ（但し、Ｋ＝アンモニア水／過
酸化水素水）である。このグラフからは、Ｋ即ちアンモ
ニア水の混合比が大きくなるとエッチング速度が速くな
ることが判る。

【００１２】したがって、図１及び図２から、Ｋの値を
適宜変えることにより、室温でＴｉに対して任意のエッ
チング速度でエッチングすることができる。また、液温
２５℃でｌｏｇＫの値を０．１以下にすることにより、
０．１μｍ／ｍｉｎ以下の非常に低速度なエッチング速
度を得ることができるので、精密なエッチング制御が可
能となる。

【００１３】次に、本発明の第２の実施例として、Ｇａ
Ａｓショットキー型電界効果トランジスタの製造時に本
発明のＴｉのエッチング方法を使用した例を図３（Ａ）
〜（Ｅ）に示し、以下詳細に説明する。まず、同図
（Ａ）に示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上にキャ
リア濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3、厚さ０．４μｍのｎ型Ｇａ
Ａｓ導電層２を形成し、その上にドレイン電極３ａ、ゲ
ート電極３ｂ及びソース電極３ｃをそれぞれ所定位置に
設ける。

【００１４】そして、同図（Ｂ）に示すように、プラズ
マＣＶＤ法によって、厚さ０．５μｍのＳｉＮ膜４を成
膜し、フォトリソグラフィー法及びＣＦ4 ガスを用いた
ドライエッチング法により、ドレイン電極３ａ、ゲート
電極３ｂ及びソース電極３ｃ上のＳｉＮ膜４をエッチン
グして、窓明けを行う。さらに、同図（Ｃ）に示すよう
に、真空蒸着法によって、厚さ０．０５μｍのＴｉ層５
及び厚さ１μｍのＡｕ層６を順次形成した後、フォトリ
ソグラフィー法によりフォトレジスト７を設けて各電極
３ａ，３ｂ，３ｃ上にボンディング電極用のパターンを
形成する。なお、Ｔｉ層５は、ＳｉＮ膜４とＡｕ層６と
の密着性を良くするために形成されている。

【００１５】その後、同図（Ｄ）に示すように、ヨウ素
系エッチング溶液でフォトレジスト７から露出している
Ａｕ層６を除去し、さらに、液温２５℃、容量混合比
１：２０のアンモニア水（３０重量パーセント）と過酸
化水素水（３０重量パーセント）の混合液をエッチング
溶液として、この溶液に約５０秒間浸漬して、露出して
いるＴｉ層５をエッチング除去する。このときＳｉＮ膜
４の表面でエッチングが停止し、ＳｉＮ膜４表面の干渉
色が現れるのを目視することにより、終点を判別するこ
とができる。また、このエッチング溶液は、フォトレジ
スト７やＳｉＮ膜４をほとんどエッチングしないため、
Ｔｉ層５のエッチングを精度良く行うことができる。

【００１６】最後に、同図（Ｅ）に示すように、フォト
レジスト７を除去後、各電極３ａ，３ｂ，３ｃに設けら
れたボンディング電極用のパターン上にＡｕ線によるワ
イヤ配線８ａ，８ｃを施すことにより、ＧａＡｓショッ
トキー型電界効果トランジスタを製造することができ
る。

【００１７】なお、本発明は、上記した各実施例に限定
されず、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ等の単体半導体またはＧａＡ
ｓ等の化合物半導体からなるダイオード、トランジス
タ、ＩＣ等の各種半導体素子の製造、酸化ケイ素、チタ
ン酸バリウム等の強誘電体あるいは高温超伝導材料など
からなるセラミック素子の製造などＴｉの加工が必要な
電気・電子素子の製造方法であれば使用することができ
る。

【００１８】また、エッチングを行うＴｉの構造も上記
したＴｉ、Ｔｉ／Ａｕ構造に限らず、Ｔｉの上層または
下層に他の金属層や無機・有機の物質からなる層が積層
されていても良く、特に、上層に異なる物質の層がある
ときは、その層をエッチングしてから、アンモニアと酸
化剤とを含むエッチング溶液でＴｉをエッチングすれば
良い。さらに、ＴｉＮなどのＴｉ化合物やＴｉ合金など
のＴｉを含む物質でもエッチング可能である。そして、
Ｔｉ薄膜以外の例えば、バルクのＴｉ金属などからなる
機械部品のエッチングによる表面処理の方法としても使
用することができる。

【００１９】また、上記各実施例では、エッチング溶液
として、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を使用し
たが、アンモニアや水以外の成分は、過酸化水素水に限
らず、例えば、硝酸、重クロム酸、過マンガン酸などＴ
ｉを酸化させる作用のある酸化剤であれば良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明のＴｉのエッチング方法は、主と
してＴｉからなる無機物上に所望のパターンのレジスト
を形成した後、アンモニアと酸化剤とを含むエッチング
溶液を用いて主としてＴｉからなる無機物をエッチング
するようにしたので、室温下で溶液中に浸漬するだけ
で、Ｔｉ及びＴｉ化合物のエッチングを行うことがで
き、特殊な装置や温度管理は不要となる。

【００２１】そして、エッチング溶液の成分の混合比を
適宜変化させることにより、任意のエッチング速度を得
ることができる。さらに、エッチングマスクとして、フ
ォトレジストを使用することができるので、エッチング
工程が簡単になる。

【００２２】また、低速のエッチングが可能であるの
で、微細加工が容易にできる。そして、ＳｉＯ₂などの
無機絶縁膜に影響を与えずに主としてＴｉからなる無機
物のエッチングすることができるので、通常の半導体素
子の製造工程に容易に適用することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＴｉのエッチング方法の第１の実施例
におけるエッチング時間とエッチング深さとの関係を示
すグラフである。

【図２】本発明の第１の実施例におけるアンモニア水と
過酸化水素水との容量混合比を変化させたときのエッチ
ング速度を示すグラフである。

【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ本発明のＴｉのエ
ッチング方法の第２の実施例を示す工程図である。

【符号の説明】

１半絶縁性ＧａＡｓ基板２ｎ型ＧａＡｓ導電層３ａドレイン電極３ｂゲート電極３ｃソース電極４ＳｉＮ膜５Ｔｉ層６Ａｕ層７フォトレジスト８ａ，８ｃワイヤ配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主としてＴｉからなる無機物をエッチング
するＴｉのエッチング方法であって、前記主としてＴｉ
からなる無機物上に所望のパターンのレジストを形成し
た後、アンモニアと酸化剤とを含むエッチング溶液を用
いて前記主としてＴｉからなる無機物をエッチングする
ことを特徴とするＴｉのエッチング方法。