JPH07310191A - エッチング材料およびエッチング方法 - Google Patents

エッチング材料およびエッチング方法

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JPH07310191A
JPH07310191A JP6121954A JP12195494A JPH07310191A JP H07310191 A JPH07310191 A JP H07310191A JP 6121954 A JP6121954 A JP 6121954A JP 12195494 A JP12195494 A JP 12195494A JP H07310191 A JPH07310191 A JP H07310191A
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Japan
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acid
etching
aluminum
solution
oxide layer
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JP6121954A
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Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Akira Sugawara
彰 菅原
Yukiko Uehara
上原由起子
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウムの表面に形成された酸化アルミ
の層を選択的にエッチングするエッチャントを提供す
る。 【構成】 りん酸と酢酸と硝酸とを含み、かつクロム酸
が添加された溶液を用い、アルミニウムの表面に形成さ
れた酸化物層をエッチングする。この際、クロム酸の作
用でアルミニウムの表面にバリア層が形成され、アルミ
ニウムがエッチングされることを防ぐことができる。即
ち、アルミニウムの酸化物層のみを選択的にエッチング
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】半導体集積回路の配線にアルミニウムを
用いる技術が知られている。この技術の一例を図１に示
す。図１に示されるのは、絶縁体や絶縁膜、さらには半
導体等の適当の基体上に形成されたアルミニウムを主成
分とする電極または配線１０１の作製工程である。まず
（Ａ）において、基体１００上に電極または配線１０１
を形成する。この電極または配線１０１は、アルミニウ
ムを主成分とするものであり、蒸着法等によって形成さ
れる。そして、このアルミニウムを主成分とする電極ま
たは配線１０１を陽極として電解溶液中で陽極酸化を行
うことにより、酸化されたアルミの層（酸化物層）１０
２を形成する。この酸化物層１０２は、耐圧の向上を計
るためや、薄膜トランジスタのオフセットゲイト領域を
形成するために利用される。
【０００２】酸化物層１０２の形成後に、層間絶縁膜１
０３として、酸化珪素膜や窒化珪素膜が形成される。次
に、電極または配線１０１に対してコンタクト用の配線
を行う必要があるので、（Ｃ）に示すように、適当なマ
スク（普通レジストが用いられる）１０７を用いて、１
０４で示すようにエッチングを行い、孔開けを行う。
【０００３】この工程は、エッチャントとしてバッファ
フッ酸やフッ酸を用いて行われる。孔開けが終了した
ら、適当な金属配線を蒸着法やスパッタ法で施すことに
より、電極または配線１０１に対してコンタクトを形成
する。
【０００４】しかしながら、実際の作製工程において
は、図１（Ｄ）の１０６に示すような状態にエッチング
が進行してしまい、電極または配線１０１の一部が大き
くエッチングされてしまうという問題が生じる。
【０００５】上記の問題は、フッ酸系のエッチャントに
対して、アルミニウムの酸化物層１０２のエッチングレ
ートがアルミニウムを主成分とする電極または配線１０
１のエッチングレートに比較して、著しく小さいという
事実に起因する。
【０００６】上記の問題を解決するためには、アルミニ
ウムの酸化物層を選択的に取り除くことのできる技術が
必要とされる。例えば、アルミニウムの酸化物層を選択
的にエッチングすることのできるエッチャントを用いた
技術が必要とされる。アルミニウムを陽極とした陽極酸
化によって形成された酸化物層をエッチングするための
エッチャントとしては、リン酸と水の混合液中に無水ク
ロム酸と苛性ソーダとを数パーセント添加した溶液が知
られている。
【０００７】しかしこの溶液は水を多く含有するので、
エッチング工程中おける加熱（一般に６５℃程度に加熱
する）において、水分が蒸発し、その組成が変化し易
い。このため、数百Åレベルでの制御が必要とされる半
導体作製工程においては、再現性や安定性の点で問題が
あり、実用性が極めて低いという問題がある。
【０００８】また、アルミニウムを主成分とする電極ま
たは配線の周囲に緻密な酸化物層と多孔質状（ポーラス
状）の酸化物層とを形成し、後に多孔質状の酸化物層の
みを除去したい場合がある。この場合、多孔質の酸化物
層に対してより大きなエッチング速度を有するエッチャ
ントが必要とされる。
【０００９】従来より知られているリン酸と水の混合液
中に無水クロム酸を数パーセント添加したエッチャント
溶液は、ポーラス状の酸化物層（酸化アルミの層）に対
するエッチング速度と、緻密な酸化物層に対するエッチ
ング速度とがそれ程違わない。従って、工程条件がシビ
アとなり、作業の安定性や歩留りの点で問題があった。
即ち、実際問題としてポーラス状の酸化物層のみを選択
的に取り除くのは困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明が解決せんとする課題は、 （１）アルミニウムの酸化物層を選択的にエッチングで
きるエッチャントを提供する。 （２）上記（１）におけるエッチングを再現性良くしか
も制御性良く行うことができるエッチャントを提供す
る。 （３）ポーラス状のアルミニウムの酸化物層に対するエ
ッチング速度が、緻密なアルニウムの酸化物層に対する
エッチング速度に対して、できるだけ大きいエッチング
速度を有するエッチャントを提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する主要
な構成は、少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、か
つクロム酸が添加された溶液であることを特徴とする。
特に上記構成において、その容量混合比が、リン酸４０
〜９０に対して、酢酸１０〜１００、硝酸が１〜４０で
あることを特徴とする。まら上記構成において、溶液に
対してクロム酸が１〜１０重量％添加されていることを
特徴とする。
【００１２】上記構成を有する溶液をエッチャントとし
て用いると、アルミニウムを主成分とする材料表面に形
成されたアルミニウムの酸化物層を選択的にエッチング
することができる。クロム酸は、ＣｒＯ3 で示される酸
化剤である。
【００１３】このエッチングは、５０℃以上の温度で行
われることが望ましい。これは、一定以上のエッチング
速度を確保するためである。一般的には、５０℃〜２０
０℃の温度で行われることが望ましい。
【００１４】本明細書で開示する他の発明は、リン酸と
酢酸と硝酸とを含み、かつクロム酸が添加された溶液を
用いたエッチング方法であって、前記溶液を用い、ポー
ラス状のアルミニウムの酸化物を選択的にエッチングす
ることを特徴とする。
【００１５】上記の構成は、リン酸と酢酸と硝酸とを含
み、かつクロム酸が添加された溶液を用いてエッチング
を行った場合、ポーラス状のアルミニウムの酸化物に対
するエッチング速度が、緻密なアルミニウムの酸化物に
対するエッチング速度に比較して、１０倍以上あり、大
きな選択比が得られることを利用したものである。
【００１６】他の発明の構成は、リン酸と酢酸と硝酸と
を含み、かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチ
ング方法であって、前記溶液を用い、ポーラス状のアル
ミニウムの酸化物をエッチングすることを特徴とする。
【００１７】他の発明の構成は、リン酸と酢酸と硝酸と
を含み、かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチ
ング材料であって、該エッチング材料は、ポーラス状の
アルミニウムの酸化物に対するエッチング速度が、緻密
なアルミニウムの酸化物に対するエッチング速度に対し
て１０倍以上速いことを特徴とする。
【００１８】またクロム酸の代わりに一般に酸化剤と呼
ばれる材料を用いることができる。例えば、Ｆｅ2 Ｏ3
で示される材料を用いることができる。
【００１９】
【作用】リン酸、酢酸、硝酸を主成分とする溶液にクロ
ム酸が添加されたものをエッチャントとして用いること
で、６０℃以上の高い温度においてもその組成変化が起
こりにくく、再現性や安定性の高いエッチングを行うこ
とができる。
【００２０】また、クロム酸がアルミニウムの表面にバ
リア層を形成するので、アルミニウムまたはアルミニウ
ムを主成分とする材料の表面に形成された酸化物層（ア
ルミの酸化物）をエッチングする際に、酸化物層のみを
エッチングし、アルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料の表面部分でエッチングを停止させること
ができる。即ち、アルミニウムの酸化物層のみを選択的
に取り除くことができる。
【００２１】また、リン酸、酢酸、硝酸を主成分とする
溶液にクロム酸が添加されたエッチャントは、アルミニ
ウムまたはアルミニウムを主成分とするポーラス状の酸
化物に対して大きなエッチング速度を有しているので、
上記ポーラス状の酸化物を選択的にエッチングすること
のできるエチャントとして用いることができる。
【００２２】また酢酸と硝酸とを含有させることで、被
エッチング面の平滑性を向上させることができる。
【００２３】
【実施例】
〔実施例１〕以下において、本明細書で開示する発明を
利用してガラス基板上に薄膜トランジスタを作製する例
を示す。まず図２に示すようにガラス基板２０１上に下
地膜（図示せず）として酸化珪素膜または窒化珪素膜を
１０００〜２０００Å程度の厚さにプラズマＣＶＤ法ま
たはスパッタ法によって成膜する。
【００２４】次に非晶質珪素膜を１０００Åの厚さにプ
ラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法で成膜する。そし
て加熱あるいはレーザー光の照射または強光の照射によ
って、非晶質珪素膜を結晶化させる。こうして結晶性を
有する珪素薄膜を得る。勿論、結晶化を行わずに、非晶
質のままの珪素膜を用いるのでもよい。
【００２５】次に薄膜トランジスタの活性層の形に結晶
性珪素膜をパターニングし、図２（Ａ）の２０２に示す
ような活性層を得る。そしてゲイト絶縁膜２０３となる
酸化珪素膜を１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法また
はスパッタ法によって成膜する。（図２（Ａ））
【００２６】次にゲイト電極を構成するアルミニウムを
主成分とする膜２０４を５０００Åの厚さに蒸着法等で
成膜する。（図２（Ｂ））
【００２７】そしてこのアルミニウムの膜２０４を陽極
として電解溶液中で陽極酸化を行い、緻密な酸化物層２
０５を形成する。この酸化物層２０５は、１５０Å程度
の厚さに形成される。この工程は、電解溶液として３％
の酒石酸を含有するエチレングリコール溶液をアンモニ
ア水で中和したものを用い、１０Ｖの電圧を印加するこ
とによって行う。
【００２８】上記工程で形成される緻密な酸化物層は、
後の工程において形成されるポーラス状の酸化物層を形
成する際に大きな役割を果たす。（図２（Ｃ））
【００２９】次にレジスト２０６をマスクとしてエッチ
ングを行い、ゲイト電極２０７を形成する。この際、酸
化物層２０５のエッチングと、アルミニウムの膜２０４
とのエッチングを別工程で行う。即ち、酸化物層２０５
をエッチングするためのエッチングと、アルミニウムの
膜２０４をエッチングするためのエッチングとを行う。
アルニウムの酸化物層２０５をエッチングするために
は、エッチャントとして、リン酸、酢酸、硝酸を主成分
とし、クロム酸を添加した溶液を用いる。また、アルミ
ニウムの膜２０４をエッチングするためには、リン酸、
酢酸、硝酸を主成分とした溶液を用いる。
【００３０】酸化物層２０５をエッチングするためのエ
チャントとしては、容量比でリン酸７２％、硝酸９〜１
０％、酢酸２％、残り水でなる溶液にクロム酸を重量比
で３％添加したものを用いる。硝酸と酢酸は、被エッチ
ング界面を平滑にするために機能する。またクロム酸
は、アルミニウムの表面にバリア膜を形成し、アルミニ
ウムがエッチングされることを防ぐために機能する。即
ち、リン酸、酢酸、硝酸を主成分とした溶液にクロム酸
を添加したものをエッチャントとして用いることで、ア
ルミニウムの表面に形成された酸化物層（酸化アルミ）
２０５のみを選択的にエッチングすることがきる。
【００３１】上記のエッチング工程は、その温度を６５
℃に保つことによって行う。この温度はできるだけ高い
温度とすることが、エッチング速度を高めるためには重
要である。具体的には、６０℃以上の温度で行う必要が
ある。
【００３２】酸化物層２０５をエッチングした後、アル
ミニウムを主成分とする膜２０４をエッチングする。こ
のエッチングは、リン酸、酢酸、硝酸を主成分とした溶
液をエッチャントとして行う。ここでは、容量比でリン
酸７２％、硝酸９〜１０％、酢酸２％、残り水でなる溶
液を用いて、このエッチングを行う。
【００３３】こうして図２（Ｄ）に示すように、その上
部に緻密な酸化物層２０５が形成されたゲイト電極２０
７を得る。次にゲイト電極２０７の露呈した側面にポー
ラス状の酸化物層２０８を陽極酸化によって形成する。
この工程は、ゲイト電極２０７を陽極として電解溶液中
で行う。（図２（Ｅ））
【００３４】緻密な酸化物層の作り分けと、ポーラス状
の酸化物層の作り分けとは、陽極酸化時における印加電
圧を制御することによって行われる。
【００３５】このポーラス状の酸化物層２０８の形成の
際に、先の形成した緻密な酸化物層２０５の存在が重要
となる。緻密な酸化物層２０５が存在することで、側面
から横方向に酸化を進行させることができる。この緻密
な酸化物層２０５が無い場合、レジスト２０６とゲイト
電極２０７との界面に電解液が進入し、均一な酸化がで
きなくなってしまう。
【００３６】酸化物層２０８は、任意の厚さに形成する
ことが可能である。ここでは、１μｍの厚さに酸化物層
２０８を成長させる。酸化物層の厚さが、後の不純物の
イオン注入工程において、ライトドープ領域の長さにな
る。
【００３７】次にレジスト２０６を剥離し、その後緻密
な酸化物層２０９を陽極酸化工程で形成する。この酸化
物層２０９の厚さは２０００Å程度である。この酸化物
層２０９の厚さの分がオフセットゲイト領域となる。
【００３８】次にゲイト電極２０７とその周囲の緻密な
酸化物層２０９、さらにその周囲のポーラス状の酸化物
層２０８をマスクとして、酸化珪素膜２０３を除去す
る。（図３（Ａ））
【００３９】そして、ポーラス状の酸化物層２０８を選
択的に取り除く。この工程は、エッチャントとして、容
量比でリン酸７２％、硝酸９〜１０％、酢酸２％、残り
水でなる溶液にクロム酸を重量比で３％添加したものを
エッチャントとして用いる。このエッチングは、その温
度を６５℃に保って行う。
【００４０】上記組成のエッチャントは、ポーラス状の
酸化物層に対しては、およそ６０００Å／分のエッチン
グ速度を有し、緻密な酸化物層に対しては、およそ４５
０Å／分のエッチング速度を有している。従って、ポー
ラス状の酸化物層のみを選択的にエッチングすることが
できる。また、他の材料に対しては、ほとんどエッチン
グの作用がない。
【００４１】こうして、図３（Ｂ）に示すような状態を
得る。ここで、必要とする不純物イオンをイオン注入法
またはプラズマドーピング法で添加する。即ち、Ｎチャ
ネル型の薄膜トランスタを形成するのであれば、Ｐ（リ
ン）のイオンを、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタを形
成するのであれば、Ｂ（ボロン）のイオンを注入する。
この際、緻密な酸化物層２０９の厚さの分で、オフセッ
トゲイト領域２１２、２１４が形成される。また、２１
１と２１５で示される領域は、残存した酸化珪素膜２０
３がマスクとなり、ライトドープ領域として形成され
る。また、２１０と２１６の領域には、直接イオンが注
入され、ソース／ドレイン領域として形成される。
【００４２】不純物イオンの添加終了後にレーザー光ま
たは強光を照射し、添加された不純物の活性化と、イオ
ン注入またはプラズマドーピング時における損傷のアニ
ールを行う。
【００４３】次に層間絶縁層２１７を酸化珪素膜で形成
し、しかる後にコンタクトホール２１８〜２２０の形成
を行う。このコンタクトホールの形成は酸化珪素に対す
るエチャントであるバッファフッ酸を用いて行う。
【００４４】次にレジストマクス２２１を用いて、露呈
した酸化物層２０５と２０９とをエッチングする。この
エッチングは、リン酸、酢酸、硝酸を主成分とし、クロ
ム酸が添加された溶液をエチャントとして用いて行う。
具体的には、容量比でリン酸７２％、硝酸９〜１０％、
酢酸２％、残り水でなる溶液にクロム酸を重量比で３％
添加したものをエッチャントとして用い、６５℃の温度
でエッチングを行う。
【００４５】この時、クロム酸の作用で、アルミニウム
を主成分とするゲイト電極２０７の表面にバリア膜が形
成され、ゲイト電極２０７がエッチングされることが防
止される。即ち、酸化物層２０９のみを選択的にエッチ
ングすることができる。従って、ゲイト電極が不要にエ
ッチングされたりすることがない工程とすることができ
る。
【００４６】次ぎにレジスト２２１を取り除き、ソース
／ドレイン電極配線２２２、ドレイン／ソース電極配線
２２４、ゲイト電極配線２２３を適当な金属、例えばア
ルミニウムによって形成する。最後に水素雰囲気中にお
いて、３５０度の加熱処理を施すことにより、薄膜トラ
ンジスタを完成する。（図３（Ｅ））
【００４７】
【発明の効果】アルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする酸化物をエッチングするためのエッチャントと
して、リン酸、酢酸、硝酸を主成分とし、クロム酸が添
加された溶液を用いることで、アルミニウムをエッチン
グせずにアルミニウムの酸化物を選択的にエッチングす
ることができる。
【００４８】また、上記エッチャントを用いることで、
ポラース状を有したアルミニウムの酸化物を選択的にエ
ッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来におけるアルミニウムを用いた配線の状
態を示す。
【図２】 実施例におけるＴＦＴの作製工程を示す。
【図３】 実施例におけるＴＦＴの作製工程を示す。
【符号の説明】
１００・・・・・基体 １０１・・・・・アルミニウムの電極または配線 １０２・・・・・酸化物層 １０３・・・・・層間絶縁膜 １０４・・・・・開孔部 １０７・・・・・レジストマクス ２０１・・・・・ガラス基板 ２０２・・・・・活性層 ２０３・・・・・ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） ２０４・・・・・アルミニウムを主成分とする膜 ２０５・・・・・緻密な酸化物層 ２０６・・・・・レジストマクス ２０７・・・・・ゲイト電極 ２０８・・・・・ポーラス状の酸化物層 ２０９・・・・・緻密な酸化物層 ２１０・・・・・ソース／ドレイン領域 ２１１・・・・・ライトドープ領域 ２１２・・・・・オフセットゲイト領域 ２１３・・・・・チャネル形成領域 ２１４・・・・・オフセットゲイト領域 ２１５・・・・・ライトドープ領域 ２１６・・・・・ドレイン／ソース領域 ２１７・・・・・層間絶縁膜 ２１８〜２２０・開孔 ２２１・・・・・レジストマクス ２２２・・・・・ソース／ドレイン電極配線 ２２４・・・・・ドレイン／ソース電極配線 ２２３・・・・・ゲイト電極配線

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸を含む溶液であることを特徴とするエッチ
    ング材料。
  2. 【請求項２】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸が添加された溶液であって、 リン酸と酢酸と硝酸との容量混合比が、 リン酸４０〜９０に対して、酢酸１０〜１００、硝酸１
    〜４０であることを特徴とするエッチング材料。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、溶液に
    対してクロム酸が１〜１０重量％添加されていることを
    特徴とするエッチング材料。
  4. 【請求項４】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチング方法
    であって、 前記溶液を用い、アルミニウムを主成分とする材料表面
    に形成されたアルミニウムの酸化物層を選択的にエッチ
    ングすることを特徴とするエッチング方法。
  5. 【請求項５】請求項４において、エッチングは、５０℃
    〜２００℃の温度で行われることを特徴とするエッチン
    グ方法。
  6. 【請求項６】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチング方法
    であって、 前記溶液を用い、ポーラス状のアルミニウムの酸化物を
    選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方
    法。
  7. 【請求項７】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチング方法
    であって、 前記溶液を用い、ポーラス状のアルミニウムの酸化物を
    エッチングすることを特徴とするエッチング方法。
  8. 【請求項８】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含み、
    かつクロム酸が添加された溶液を用いたエッチング材料
    であって、 該エッチング材料は、ポーラス状のアルミニウムの酸化
    物に対するエッチング速度が、緻密なアルミニウムの酸
    化物に対するエッチング速度に対して１０倍以上速いこ
    とを特徴とするエッチング材料。
  9. 【請求項９】少なくともリン酸とクロム酸と他の一つの
    酸とを含む溶液であることを特徴とするエッチング材
    料。
  10. 【請求項１０】少なくともリン酸と酢酸と硝酸とを含
    み、かつ酸化剤を含む溶液であることを特徴とするエッ
    チング材料。
  11. 【請求項１１】請求項１０において、酸化剤としてＣｒ
    Ｏ3 が用いられることを特徴とするエッチング材料。
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