JPH07176501A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、基板上にレジスト残渣を残すこと
なく電極や配線等の金属蒸着膜が形成されるようにした
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】半導体基板21の面上に酸化珪素膜22を形成し、
その上に開口23を有するフォトレジストパターン24を形
成する。そして、開口23から酸化珪素膜22をエッチング
して、基板21面が露出する開口25を形成するもので、こ
のフォトレジストパターン24の上から電極材料261 、26
2 を蒸着し、その後フォトレジストパターン24を電極材
料261 と共にリフトオフし、さらに酸化珪素膜22をエッ
チングによって除去する。電極材料の蒸着に際して、フ
ォトレジストパターン24の開口23部分が変質しても、こ
のレジストパターン24と基板21との間に酸化珪素膜22が
介在されるため、基板21上にレジスト残渣は残らない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にメタルリフトオ
フによって半導体基板上に例えばＡｕのような金属材料
による電極や配線の層を形成する改良した半導体装置の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度化した半導体集積回路装置におい
て、特にＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）等を用いた
高周波回路の高速化と共に高周波化を図る技術の開発が
進められている。この様な集積回路において高速化並び
に高周波化を可能にするためには、集積回路を構成する
各デバイスの電極材料や、デバイス間を接続する金属配
線材料の低抵抗化が必要とされるものであり、この様な
目的のために配線金属材料としてＡｕのような低抵抗材
料が用いられ、これら材料を用いた配線の微細加工が必
要とされる。

【０００３】配線材料として用いられるＡｕ等の金属材
料は、低抵抗体であるため損失を効果的に低減できるも
のであるが、その反面エッチング等の方法によって容易
に加工することが困難である。したがって、Ａｕ等の難
エッチング材料を微細加工するために、メタルリフトオ
フ法が用いられている。

【０００４】すなわち、図４で示すように半導体基板11
の表面にフォトレジストを塗布し、このフォトレジスト
膜に配線を形成したい部分に対応して開口を形成したフ
ォトレジストパターン12を設定する。そして、このフォ
トレジストパターン12の表面上に、Ａｕ等の電極材料を
電子ビーム蒸着等によって被着し、フォトレジストパタ
ーン12の開口部に対応する基板11の表面、並びにフォト
レジスト膜の表面上に金属蒸着膜131 および132 を形成
する。

【０００５】その後、アセトンやレジスト剥離剤等のレ
ジストを溶かす溶剤に浸漬することにより、フォトレジ
ストパターン12と共に、このレジストパターン12の表面
上の金属蒸着膜132 を除去し、電極や配線等とされる金
属蒸着膜131 が基板11上に残されるようにする。

【０００６】しかし、金属蒸着膜131 および132 を形成
する電子ビームによる蒸着工程において、大きな熱がレ
ジストに対して作用し、この熱が原因で特にレジストパ
ターン12の開口部に周辺部分に変質部14が生ずる。この
様な変質部14が生ずると、レジストの基板11に対する付
着力が強く溶剤に溶け難い場合等において、レジストパ
ターン12を取り除くリフトオフ後において基板11上にレ
ジスト残渣が残る。したがって、その後工程において悪
影響が生ずる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、金属材料を蒸着した後フォ
トレジストパターンを除去するメタルリフトオフにおい
て、基板上にレジスト残渣が残らないようにして、後工
程の半導体デバイス製造工程において悪影響が残されな
いようにした半導体装置の製造方法を提供しようとする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の製造方法は、半導体基板の表面に酸化膜を形成した
後に、この酸化膜上に開口パターンを形成したフォトレ
ジストパターンを形成し、このフォトレジストパターン
の前記開口部分に対応する酸化膜を除去する。そして、
前記フォトレジストパターン上に、前記パターンの開口
部に対応する前記半導体基板表面部を含み金属材料の層
を蒸着して金属蒸着層を形成し、前記フォトレジストの
層をその上の金属材料の層を含み除去した後、半導体基
板上に残る酸化膜をエッチング除去する。

【０００９】ここで、適宜前記酸化膜層をフォトレジス
トパターンの開口よりも大きな面積範囲でサイドエッチ
ングし、あるいは前記エッチング工程においてフォトレ
ジストパターンの開口部分に対応して酸化膜層をエッチ
ングすると共に、さらに半導体基板の表面をエッチング
して凹部を形成することも行われ、この露出された基板
表面あるいは凹部に、前記フォトレジストパターンの開
口部に対応して金属材料の蒸着層が形成されるようにす
る。

【００１０】

【作用】この様な半導体装置の製造方法によれば、Ｇａ
Ａｓ等の半導体基板の表面に、例えば酸化珪素等の酸化
膜を形成した後にフォトレジストパターンを形成し、こ
のフォトレジストパターンに対応した金属配線層が形成
される。この金属配線層を形成するために、例えばＡｕ
等の金属材料がフォトレジストパターンの上に蒸着され
るものであり、この場合フォトレジストパターンの開口
部の付近に熱による変質部が生ずるものであるが、この
フォトレジストパターンと基板との間に酸化膜が介在さ
れているものであるため、このレジストパターンを除去
するに際して、基板上にこの変質部の残渣が残ることが
ない。したがって、フォトレジストパターンを除去した
後基板上の酸化膜をエッチング除去すれば、この基板表
面にレジスト残渣が残存することが確実に防止すること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は例えばＧａＡｓ等の半導体基板21上に
電極あるいは配線等の金属層を形成する工程を順次示し
ているもので、まず（Ａ）図で示すように半導体基板21
の表面にＰ−ＣＶＤ等の方法によって薄膜からなる酸化
珪素膜22を形成する。この様に酸化珪素膜22が形成され
たならば、この酸化珪素膜22の上にフォトレジストを塗
布し、（Ｂ）図で示すように、電極形成部位あるいは配
線形成部位に対応して開口23を形成したフォトレジスト
パターン24を形成する。そして、このフォトレジストパ
ターン24の開口23を介して露出されている酸化珪素膜22
をフッ酸等によってエッチングし、この酸化珪素膜22に
開口23の形状に一致した、半導体基板21の表面に至る開
口25を形成する。

【００１２】この様にして、フォトレジストパターン24
の開口23に対応した開口25が酸化珪素膜22に形成された
ならば、（Ｃ）図で示すようにフォトレジストパターン
24の上に、その開口23を介して露出される半導体基板21
の表面部を含み、電子ビーム蒸着法によってＡｕあるい
はＰｔ等の電極材料261 および262 を蒸着する。その
後、フォトレジストパターン24をレジストの溶剤によっ
て溶解除去するもので、このフォトレジストパターン24
の溶解除去によって、（Ｄ）図で示すようにフォトレジ
ストパターン24上の電極材料261 も同時に除去される、
いわゆるメタルリフトオフが行われる。

【００１３】この様にメタルリフトオフによってフォト
レジストパターン24および電極材料261 が除去されたな
らば、半導体基板21上に残る酸化珪素膜22を、希フッ酸
等のエッチング液によってエッチングし、（Ｅ）図で示
すように半導体基板21上に電極材料262 の層が残存され
る構造とする。この場合、電極材料262 の層は希フッ酸
等の酸化珪素のエッチング液に侵されないＡｕ等の材料
を用いて構成する必要がある。

【００１４】ここで、図４で示した従来例のようなメタ
ルリフトオフによると、フォトレジストパターン12が半
導体基板11の表面に直接塗布して形成されているもので
あるため、半導体基板11の上にレジスト残渣が発生す
る。

【００１５】しかし、実施例で示したように半導体基板
21の上に酸化珪素膜22を形成し、その上にフォトレジス
トパターン24を形成するようにしているため、電極材料
261および262 を蒸着するに際して発生する変質部によ
るレジスト残渣は、酸化珪素膜22の上に発生する。この
様に酸化珪素膜22上に発生したレジスト残渣は、この酸
化珪素膜22のエッチングと共に除去されるようになり、
したがってレジスト残渣による、例えば基板21のエッチ
ングむら等の後工程への悪影響の発生や信頼性の低下等
は確実に防止される。

【００１６】また、実施例に示したメタルリフト法によ
れば、レジストに対して電極材料の蒸着等によって熱を
加えてもレジスト残渣が生じないものであるため、レジ
ストパターンを形成するフォト工程においてレジストの
ベークを充分に行うことができ、電極材料の蒸着工程等
において加わる熱に対して、レジストパターンに変形が
生ずることがなく、安定した信頼性の高いメタルリフト
オフ工程とすることができる。

【００１７】図２はこの発明の第２の実施例を示すもの
で、（Ａ）図で示すように第１の実例と同様に半導体基
板21の上に酸化珪素膜22を形成し、この酸化珪素膜22の
上にフォトレジストパターン24を塗布形成する。この場
合、このフォトレジストパターン24には、電極形成部位
に対応して開口23が形成されている。

【００１８】この様にフォトレジストパターン24が形成
されたならば、ＣＦ₄ によるＲＩＥによるドライエッチ
ング、あるいはフッ酸等を用いたウエットエッチングに
よって酸化珪素膜22をエッチングし、（Ｂ）図で示すよ
うに酸化珪素膜22の開口251が形成されるようにする。

【００１９】ここで、この酸化珪素膜22のエッチング
は、サイドエッチングが行われる条件で実施する。した
がって、この酸化珪素膜22のエッチングによって形成さ
れた開口251 は、フォトレジストパターン24の開口23の
縁部よりも奥にまで入るようにエッチングされるもの
で、酸化珪素膜22に形成された基板21の表面を露出する
開口251 は、フォトレジストパターン24の開口23よりも
大きな径で構成される。

【００２０】この様に、フォトシレジストパターン24の
開口23に対応した大径の開口251 が酸化珪素膜22に形成
されたならば、（Ｃ）図で示すようにこのフォトレジス
トパターン24の上に、開口251 に対応して露出される半
導体基板21の表面部を含み、電子ビーム蒸着等の方法に
よってＡｕ等の電極材料261 および262 を蒸着する。そ
の後、（Ｄ）図で示すようにフォトレジスト24を所定の
溶剤によって溶解除去してメタルリフトオフを行い、さ
らに（Ｅ）図で示すように酸化珪素膜22をエッチング除
去して、半導体基板21の面上に電極材料261 のみが電極
等として残されるようにする。

【００２１】図４で示した従来のメタルリフトオフのレ
ジストパターン12は、リフトオフを容易に行わせるため
に、レジストフォト工程の現像前に、レジスト表面をモ
ノククロロベンゼン等に浸漬して変質させ、現像液によ
るレジストのエッチングレートを遅くし、レジストの開
口部の表面側が狭くなった形状とされるようにしてい
る。この様なレジスト開口部端部の逆テーパ形状を形成
しなければ、レジスト開口部に対応する半導体基板11上
の電極材料による蒸着膜131 と、レジスト12の上の電極
材料である蒸着膜132 との分離が行われず、リフトオフ
を容易に行うことができない。

【００２２】これに対して、この図２で示した第２の実
施例においては、酸化珪素膜22のサイドエッチングを行
うことによって、現像前のフォトレジストの表面処理を
行うことなしに、フォトレジストパターン24の開口23に
対応した半導体基板21上に電極材料262 と、レジストパ
ターン24上の電極材料261 とが分離される。したがっ
て、このままでメタルリフトオフが容易に行われる。

【００２３】図３は第３の実施例を示すもので、図２の
（Ａ）および（Ｂ）で示したと同様の工程によって、半
導体基板21の表面に酸化珪素膜22が形成され、さらにそ
の上にフォトレジストパターン24が形成される。そし
て、このフォトレジストパターン24の開口23から酸化珪
素膜22をサイドエッチングすることにより、開口23より
も大径の開口251 が形成される。

【００２４】この様にして半導体基板21上の酸化珪素膜
22に開口251 が形成されたならば、フォトレジストパタ
ーン24の開口23および酸化珪素膜22の開口251 を介し
て、図３の（Ａ）に示すように半導体基板21の表面をエ
ッチングし、この基板21の表面に凹部27を形成する。そ
して、（Ｂ）図で示すようにこの凹部27が形成された状
態で、フォトレジストパターン24上さらに開口23を介し
て凹部27内に、電子ビーム蒸着等によってＡｕ等の電極
材料281 および282 を蒸着する。続いて、（Ｃ）図で示
すようにフォトレジストパターン24を所定の溶剤によっ
て溶解除去してメタルリフトオフを行う。

【００２５】この実施例は、電界効果型トランジスタ
（ＦＥＴ）のショットキーリセスゲートプロセスに応用
したもので、フォトレジストパターン24の開口23および
酸化珪素膜22の開口251 を介して、半導体基板21の表面
のエッチングを行っている。ここで、図４の従来例のよ
うに半導体基板の上にフォトレジストパターンを直接塗
布して形成すると、現像後のレジスト開口部に残ったレ
ジスト残渣の影響によって、半導体基板の表面のエッチ
ングレートにばらつきが発生する。

【００２６】これに対してこの実施例に係る方法によれ
ば、半導体基板21上にレジスト残渣が存在せず、後工程
において半導体基板21のエッチングレートのばらつきが
生じない。また、酸化珪素膜22のオーバエッチングによ
り酸化珪素膜22のサイドエッチングが発生しても、電極
材料282 の形状はフォトレジストパターン24の開口23に
よって決まり、酸化珪素膜22の開口251 におけるサイド
エッチングの影響は受けない。

【００２７】特に、電界効果型トランジスタのショット
キーリセスゲートは微細構造であるため、フォトレジス
トパターン24の開口23にレジスト残渣が発生し易いもの
であり、また精密なエッチングが要求されるものである
が、実施例で示したような製造方法を採用することによ
り、精度並びに信頼性の高い電界効果型トランジスタが
容易に製造できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体装置
の製造方法によれば、半導体基板上に酸化珪素のような
酸化膜を形成した後に、その上にフォトレジストパター
ンを塗布形成し、電極や配線等の金属材料を蒸着するよ
うにした。したがって、この蒸着工程による熱によって
フォトレジストパターンの開口部等に変質が生じ、レジ
ジストパターンを除去した後に半導体基板上にレジスト
残渣が残るような状況は確実に回避できるものであり、
信頼性の高い後工程が実施可能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の一実施例に係る半
導体の製造方法を順次説明する断面構成図。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の第２の実施例を順
次説明する断面構成図。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はさらにこの発明の第３の実施
例を説明する図。

【図４】従来の半導体基板上に電極を形成する工程を説
明する図。

【符号の説明】

21…半導体基板、22…酸化珪素膜、23…開口、24…フォ
トレジストパターン、25、251 …開口、261 、262 、28
1 、282 …電極材料、27…凹部。

フロントページの続き (72)発明者 上野 祥樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面に酸化膜を形成する酸
   化膜形成工程と、 前記酸化膜上に配線部位に対応した開口を形成したフォ
   トレジストパターンを形成するパターン形成工程と、 前記フォトレジストパターンの前記開口部分に対応する
   前記酸化膜を除去するエッチング工程と、 前記フォトレジストパターン上に、前記パターンの開口
   部に対応する前記半導体基板表面部を含み導電性金属材
   料の層を蒸着する金属蒸着工程と、 前記フォトレジストの層を、その上の金属材料の層を含
   み除去するレジスト除去工程とを具備し、 前記半導体基板上に残る前記酸化膜は、その上の金属蒸
   着層と共にエッチング除去されるようにしたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記エッチング工程で、前記酸化膜層が
   前記フォトレジストパターンの開口よりも大きな面積範
   囲でエッチングされるようにした請求項１記載の半導体
   装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記エッチング工程で前記フォトレジス
   トパターンの開口部分に対応して前記酸化膜層をエッチ
   ングすると共に、さらに前記半導体基板の表面をエッチ
   ングして凹部を形成し、この凹部に前記フォトレジスト
   パターンの開口部に対応して前記金属材料の蒸着層が形
   成されるようにした請求項１記載の半導体装置の製造方
   法。