JPH1041248A - 非プレーナ面を有するウエハのパターン形成による半導体デバイス製造方法 - Google Patents
非プレーナ面を有するウエハのパターン形成による半導体デバイス製造方法Info
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- JPH1041248A JPH1041248A JP9107989A JP10798997A JPH1041248A JP H1041248 A JPH1041248 A JP H1041248A JP 9107989 A JP9107989 A JP 9107989A JP 10798997 A JP10798997 A JP 10798997A JP H1041248 A JPH1041248 A JP H1041248A
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- H10W20/031—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P76/00—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography
- H10P76/20—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising organic materials
- H10P76/204—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising organic materials of organic photoresist masks
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/692—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses
- H10P14/6921—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溝がある半導体ウエハの表面に適切に画定さ
れたパターンをリソグラフィー法により形成する。 【解決手段】 特定の蒸着／エッチングのシーケンスに
より、多層の金属被覆組織が、半導体ウエハの非プレー
ナ上面に形成される。次に、電気泳動法による蒸着工程
により、相似的な均一厚さのレジスト材料の層が、金属
被覆組織の上面に形成される。次に、レジスト材料の層
は、リソグラフィー法によりパターン形成されて、下層
の金属被覆組織内に布置を画定するためのエッチングマ
スクとなる。
れたパターンをリソグラフィー法により形成する。 【解決手段】 特定の蒸着／エッチングのシーケンスに
より、多層の金属被覆組織が、半導体ウエハの非プレー
ナ上面に形成される。次に、電気泳動法による蒸着工程
により、相似的な均一厚さのレジスト材料の層が、金属
被覆組織の上面に形成される。次に、レジスト材料の層
は、リソグラフィー法によりパターン形成されて、下層
の金属被覆組織内に布置を画定するためのエッチングマ
スクとなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの製
造に関し、特に、デバイスをその上に作成する半導体ウ
エハの非プレーナ面にパターン形成を施す方法に関す
る。
造に関し、特に、デバイスをその上に作成する半導体ウ
エハの非プレーナ面にパターン形成を施す方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】実用面で重要な各種用途には、非プレー
ナ面のトポロジーを有する基板をリソグラフィー加工
し、ウエハの表面にパターンを画定する必要がある。従
って、例えば、光通信システムに使用するデバイスを作
成するためには、表面にＶ字形の溝を刻んだ半導体ウエ
ハ上にパターンを画定しなければならない。特に、ウエ
ハ表面のＶ溝内と互いに隣接するプレーナ部のいずれ
も、同時にパターンを画定しなければならない。
ナ面のトポロジーを有する基板をリソグラフィー加工
し、ウエハの表面にパターンを画定する必要がある。従
って、例えば、光通信システムに使用するデバイスを作
成するためには、表面にＶ字形の溝を刻んだ半導体ウエ
ハ上にパターンを画定しなければならない。特に、ウエ
ハ表面のＶ溝内と互いに隣接するプレーナ部のいずれ
も、同時にパターンを画定しなければならない。
【０００３】ウエハの非プレーナ面のパターン付けに従
来のスパンオンレジストを使用することについては、か
なりの困難があることが周知である。特に、このような
表面にＶ溝が存在すると、標準的なスピンオンレジスト
技術で均一にコートできないようなウエハ全体のトポロ
ジーができる。実際、スパンオンレジストは、このよう
な溝の縁に沿って規定の名目コーティング厚よりも相対
的に薄いコーティングを形成するとともに、溝の低い領
域に規定よりもかなり厚いコーティングを形成する傾向
がある。
来のスパンオンレジストを使用することについては、か
なりの困難があることが周知である。特に、このような
表面にＶ溝が存在すると、標準的なスピンオンレジスト
技術で均一にコートできないようなウエハ全体のトポロ
ジーができる。実際、スパンオンレジストは、このよう
な溝の縁に沿って規定の名目コーティング厚よりも相対
的に薄いコーティングを形成するとともに、溝の低い領
域に規定よりもかなり厚いコーティングを形成する傾向
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｖ溝があるウエハの表
面上を覆うスパンオンレジストの前述した不均一な分布
が好ましくないことは、明らかである。こうした不均一
な分布によって、ウエハ加工シーケンスでは、必然的
に、ウエハの溝の内部と互いに隣接するプレーナ表面部
の両方に対して同時に適切な画定がなされ首尾一貫した
レジストパターンをリソグラフィーにより形成すること
が、不可能ではないにしても、困難なものとなる。
面上を覆うスパンオンレジストの前述した不均一な分布
が好ましくないことは、明らかである。こうした不均一
な分布によって、ウエハ加工シーケンスでは、必然的
に、ウエハの溝の内部と互いに隣接するプレーナ表面部
の両方に対して同時に適切な画定がなされ首尾一貫した
レジストパターンをリソグラフィーにより形成すること
が、不可能ではないにしても、困難なものとなる。
【０００５】従って、半導体デバイスの製造シーケンス
を考案するために、当業者によって、これまでかなりの
努力がなされてきており、その中には、半導体ウエハの
非プレーナ面に小機能サイズのパターンを形成するのに
適したレジストによるリソグラフィー工程などがある。
このような成果が現れた場合、これまでウエハの非プレ
ーナ面に製造することがあまりにも困難で複雑だと思わ
れていた半導体デバイスの歩留りを改良し、コストを削
減し、さらに、その性能と信頼性を高めることが、明ら
かになった。
を考案するために、当業者によって、これまでかなりの
努力がなされてきており、その中には、半導体ウエハの
非プレーナ面に小機能サイズのパターンを形成するのに
適したレジストによるリソグラフィー工程などがある。
このような成果が現れた場合、これまでウエハの非プレ
ーナ面に製造することがあまりにも困難で複雑だと思わ
れていた半導体デバイスの歩留りを改良し、コストを削
減し、さらに、その性能と信頼性を高めることが、明ら
かになった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
半導体ウエハの非プレーナ面に形成した二酸化珪素の層
に、この層に多層金属被覆組織を蒸着する前に、部分的
にエッチングを施す。次に電気泳動塗装工程で、レジス
ト材料の層を金属被覆組織にコーティングする。これに
より非プレーナ面に均一厚さのレジスト層が蒸着され
る。こうして形成されたレジスト層は、種々の半導体デ
バイス加工技法による金属被覆のパターン形成を行うた
めの基材となる。
半導体ウエハの非プレーナ面に形成した二酸化珪素の層
に、この層に多層金属被覆組織を蒸着する前に、部分的
にエッチングを施す。次に電気泳動塗装工程で、レジス
ト材料の層を金属被覆組織にコーティングする。これに
より非プレーナ面に均一厚さのレジスト層が蒸着され
る。こうして形成されたレジスト層は、種々の半導体デ
バイス加工技法による金属被覆のパターン形成を行うた
めの基材となる。
【０００７】また、本発明によれば、半導体ウエハのＶ
溝のある非プレーナ面に、特定の蒸着／エッチングシー
ケンスにより、多層の金属被覆組織を形成する。金属被
覆組織は次に電気泳動フォトレジストの均一厚さの層で
電気的にめっきされる。フォトレジストは次にリソグラ
フィ技法によりパターン形成され、下側の金属層の次の
処理のためのマスクを形成する。このように、適切に画
定された導電性パターンを、ウエハのＶ溝とプレーナ面
の両方に対して同時に形成できる。
溝のある非プレーナ面に、特定の蒸着／エッチングシー
ケンスにより、多層の金属被覆組織を形成する。金属被
覆組織は次に電気泳動フォトレジストの均一厚さの層で
電気的にめっきされる。フォトレジストは次にリソグラ
フィ技法によりパターン形成され、下側の金属層の次の
処理のためのマスクを形成する。このように、適切に画
定された導電性パターンを、ウエハのＶ溝とプレーナ面
の両方に対して同時に形成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の特定の実施例により、図
１は、例えば従来の半導体ウエハ１０から成る基板の一
部を示している。非プレーナの上面を有するものとして
示されているウエハ１０は、例えばモノクリスタル＜１
００＞シリコンによって形成され、約１２．７センチメ
ートルの直径と、約５０８マイクロメートルの厚み、す
なわちＹ方向の寸法を有している。
１は、例えば従来の半導体ウエハ１０から成る基板の一
部を示している。非プレーナの上面を有するものとして
示されているウエハ１０は、例えばモノクリスタル＜１
００＞シリコンによって形成され、約１２．７センチメ
ートルの直径と、約５０８マイクロメートルの厚み、す
なわちＹ方向の寸法を有している。
【０００９】例えば光通信方式用として、図１のウエハ
１０は、その上面にＶ溝１２を有するものとして示され
ている。このような溝は、技術上周知のように、例えば
光ファイバの一部を支持するのに使用される。このよう
な特定用途の一例を述べると、溝１２の幅、すなわちＸ
方向への広がりは約２７２マイクロメートルであり、溝
１２の深さ、すなわちＹ方向への広がりは約１５０マイ
クロメートルである。
１０は、その上面にＶ溝１２を有するものとして示され
ている。このような溝は、技術上周知のように、例えば
光ファイバの一部を支持するのに使用される。このよう
な特定用途の一例を述べると、溝１２の幅、すなわちＸ
方向への広がりは約２７２マイクロメートルであり、溝
１２の深さ、すなわちＹ方向への広がりは約１５０マイ
クロメートルである。
【００１０】実際には、図１のウエハ１０は、多数の溝
を有していてもよい。これらの溝の一部は、上記のよう
に、例えば光ファイバ部分を保持するのに使用される。
他のＶ溝で通常Ｚ方向の広がりの短かいものは、標準的
なボール型レンズ素子を保持するのによく用いられる。
こうしたレンズ素子により、関連するレーザデバイスか
ら放射する光を、光ファイバの保持された部分の入力端
に向けることが可能となり、一方、こうしたレンズ素子
を介して、保持された光ファイバーの出力端からの光を
関連する光検出器デバイスへ向けることが可能となる。
このような関連デバイスは、例えばウエハ１０の上面の
プレーナ部分に集積回路形式で形成される。このような
デバイスに電気的に接続するためには、ウエハのプレー
ナ部分に超小形属接点パッドを画定しなければならな
い。
を有していてもよい。これらの溝の一部は、上記のよう
に、例えば光ファイバ部分を保持するのに使用される。
他のＶ溝で通常Ｚ方向の広がりの短かいものは、標準的
なボール型レンズ素子を保持するのによく用いられる。
こうしたレンズ素子により、関連するレーザデバイスか
ら放射する光を、光ファイバの保持された部分の入力端
に向けることが可能となり、一方、こうしたレンズ素子
を介して、保持された光ファイバーの出力端からの光を
関連する光検出器デバイスへ向けることが可能となる。
このような関連デバイスは、例えばウエハ１０の上面の
プレーナ部分に集積回路形式で形成される。このような
デバイスに電気的に接続するためには、ウエハのプレー
ナ部分に超小形属接点パッドを画定しなければならな
い。
【００１１】さらに、図１のウエハ１０に形成されたＶ
溝の傾斜面にパターンを画定することが、実際には必要
になることが多い。従って、例えば、用途次第では、金
属製ミラーをＶ溝内に形成することにより、溝の中に保
持された光ファイバ部分の各端部から出入する光信号の
経路設定に役立つことがある。
溝の傾斜面にパターンを画定することが、実際には必要
になることが多い。従って、例えば、用途次第では、金
属製ミラーをＶ溝内に形成することにより、溝の中に保
持された光ファイバ部分の各端部から出入する光信号の
経路設定に役立つことがある。
【００１２】本発明の１態様によれば、前述の接点パッ
ドとミラーがその中に画定される多層の金属被覆組織
は、非プレーナ面のトポロジーを有するウエハの上面全
体に蒸着される。その後、更に本発明によれば、多層組
織の非プレーナ上面の全体は、電気泳動法によるレジス
ト材料の均一厚さの相似被覆によりオーバーレイされ
る。一方、この均一厚さのレジスト被覆は、ウエハのプ
レーナ部分（すなわち、図１に示されたＸ−Ｚ面にある
部分）と非プレーナ部分の両方に対し、リソグラフィ技
法によって正確にパターンを画定するための基材とな
る。
ドとミラーがその中に画定される多層の金属被覆組織
は、非プレーナ面のトポロジーを有するウエハの上面全
体に蒸着される。その後、更に本発明によれば、多層組
織の非プレーナ上面の全体は、電気泳動法によるレジス
ト材料の均一厚さの相似被覆によりオーバーレイされ
る。一方、この均一厚さのレジスト被覆は、ウエハのプ
レーナ部分（すなわち、図１に示されたＸ−Ｚ面にある
部分）と非プレーナ部分の両方に対し、リソグラフィ技
法によって正確にパターンを画定するための基材とな
る。
【００１３】本発明の諸原理を示す１製造シーケンスに
よれば、まず初めに二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の層が、図
１に示されたシリコンウエハ１０の非プレーナ上面全体
に生成される。一例として、この処理は標準的な高圧酸
化（ＨＩＰＯＸ）生長工程で行われ、例えば約１０マイ
クロメートルの厚さを有するＳｉＯ2 の層１４（図２）
がウエハの上面のプレーナ部と傾斜部の両方に形成され
る。
よれば、まず初めに二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）の層が、図
１に示されたシリコンウエハ１０の非プレーナ上面全体
に生成される。一例として、この処理は標準的な高圧酸
化（ＨＩＰＯＸ）生長工程で行われ、例えば約１０マイ
クロメートルの厚さを有するＳｉＯ2 の層１４（図２）
がウエハの上面のプレーナ部と傾斜部の両方に形成され
る。
【００１４】実際に、このような方法で生長したＳｉＯ
2 は、ウエハに形成されたＶ溝の底部に極端に狭い領域
となって形成されることが多い。このような狭い領域を
次に蒸着される金属被覆組織で確実に覆うことは非常に
困難である。
2 は、ウエハに形成されたＶ溝の底部に極端に狭い領域
となって形成されることが多い。このような狭い領域を
次に蒸着される金属被覆組織で確実に覆うことは非常に
困難である。
【００１５】従って、こうしたＶ溝の底部における金属
被覆を改良するには、金属被覆の蒸着を開始する前に、
生長したＳｉＯ2 の層にエッチングを施すと良いことが
明らかになった。例えば、これは、従来のエッチング工
程において、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）４９重量％
と水（Ｈ2 Ｏ）５１重量％を含むフッ化水素酸溶液の体
積１部に対して、フッ化アンモニウムの体積７部からな
る７：１の緩衝剤入り酸化エッチング剤を使用して行わ
れる。エッチングは通常約５分間実施される。上述した
エッチング工程の結果、約０．５〜１．０マイクロメー
トルのＨＩＰＯＸが層１４から除去される。また、エッ
チング工程中にＶ溝の底部が丸くなり、僅かに幅が広が
る点が重要である。この結果は図２に示されており、層
１４は、前記溝の底部に丸味を帯びた部分１６を有して
いる。前述したＳｉＯ2 層１４の全面を次に蒸着される
金属層で確実に覆う作業は、これによって一層確かなも
のになる。
被覆を改良するには、金属被覆の蒸着を開始する前に、
生長したＳｉＯ2 の層にエッチングを施すと良いことが
明らかになった。例えば、これは、従来のエッチング工
程において、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）４９重量％
と水（Ｈ2 Ｏ）５１重量％を含むフッ化水素酸溶液の体
積１部に対して、フッ化アンモニウムの体積７部からな
る７：１の緩衝剤入り酸化エッチング剤を使用して行わ
れる。エッチングは通常約５分間実施される。上述した
エッチング工程の結果、約０．５〜１．０マイクロメー
トルのＨＩＰＯＸが層１４から除去される。また、エッ
チング工程中にＶ溝の底部が丸くなり、僅かに幅が広が
る点が重要である。この結果は図２に示されており、層
１４は、前記溝の底部に丸味を帯びた部分１６を有して
いる。前述したＳｉＯ2 層１４の全面を次に蒸着される
金属層で確実に覆う作業は、これによって一層確かなも
のになる。
【００１６】集積回路とアセンブリにさまざまな金属被
覆組織を使用して、導体接点パッドやミラーなどの他の
素子が形成される。このような利点のある組織の一つで
あり、ここで注目したい一例として挙げるのは、通常、
下層から上層へ、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の層を順次含む従
来の四層型組織により構成されている素子である。
覆組織を使用して、導体接点パッドやミラーなどの他の
素子が形成される。このような利点のある組織の一つで
あり、ここで注目したい一例として挙げるのは、通常、
下層から上層へ、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の層を順次含む従
来の四層型組織により構成されている素子である。
【００１７】本発明の１態様によれば、例示した四層型
金属被覆組織から各々パターン形成された接点パッドと
ミラーは、まず初めに図２の連続する五層から成る金属
によるＳｉＯ2 層１４に蒸着することによって、ウエハ
の非プレーナ面に形成される（次に、後述するように、
それぞれＴｉとＴｉＮからなる上の二層が除去され、Ａ
ｕの層に置き換えられる）。図２では、混乱を避けるた
め、このような五層から成る金属被覆組織は、単一層１
８によって略図的に示されている。
金属被覆組織から各々パターン形成された接点パッドと
ミラーは、まず初めに図２の連続する五層から成る金属
によるＳｉＯ2 層１４に蒸着することによって、ウエハ
の非プレーナ面に形成される（次に、後述するように、
それぞれＴｉとＴｉＮからなる上の二層が除去され、Ａ
ｕの層に置き換えられる）。図２では、混乱を避けるた
め、このような五層から成る金属被覆組織は、単一層１
８によって略図的に示されている。
【００１８】図３において、図２の層１８の実際の多層
の性質が明示的に示されている。特に、図３は、図２の
参照線２６の近辺における図２の構造のプレーナ部分上
のＳｉＯ2 層１４の上に蒸着された五つの層２０ないし
２４を含んでなる金属被覆組織を示している。例えば、
図３の層２０ないし２４は、標準的なスパッタ技法によ
り一回の行程で連続的に蒸着される。
の性質が明示的に示されている。特に、図３は、図２の
参照線２６の近辺における図２の構造のプレーナ部分上
のＳｉＯ2 層１４の上に蒸着された五つの層２０ないし
２４を含んでなる金属被覆組織を示している。例えば、
図３の層２０ないし２４は、標準的なスパッタ技法によ
り一回の行程で連続的に蒸着される。
【００１９】図３に示す層２０ないし２４を含む金属被
覆組織は、例えば、下層から上層へ、Ｔｉの１００ナノ
メートル（ｎｍ）厚の層２０、ＴｉＮの２５ｎｍ厚の層
２１、Ｐｔの２００ｎｍ厚の層２２、ＴｉＮの２５ｎｍ
厚の犠牲防食層２３、Ｔｉの１００ｎｍ厚の犠牲防食層
２４を含む。図示されたウエハの上面全体は、プレーナ
面と傾斜面のいずれも、前述した五層（犠牲防食層２３
と２４を含む）から成る連続的な導電性被覆によって相
似的に覆われている。
覆組織は、例えば、下層から上層へ、Ｔｉの１００ナノ
メートル（ｎｍ）厚の層２０、ＴｉＮの２５ｎｍ厚の層
２１、Ｐｔの２００ｎｍ厚の層２２、ＴｉＮの２５ｎｍ
厚の犠牲防食層２３、Ｔｉの１００ｎｍ厚の犠牲防食層
２４を含む。図示されたウエハの上面全体は、プレーナ
面と傾斜面のいずれも、前述した五層（犠牲防食層２３
と２４を含む）から成る連続的な導電性被覆によって相
似的に覆われている。
【００２０】パターン形成後に、図３の上層のＴｉ層２
４は、その下のＰｔ層２２のエッチング用のマスクとし
て使用される。また、上層のＴｉＮ層２３は、Ｔｉ層２
４がＰｔ層２２に反応するのを防止する障壁としてはた
らく。ＴｉＮ層２３が無ければ、層２４からのＴｉがＰ
ｔ層２２へ拡散するため、マスクしているＴｉ層２４を
Ｐｔ層２２の表面から完全に取り去ることができない。
４は、その下のＰｔ層２２のエッチング用のマスクとし
て使用される。また、上層のＴｉＮ層２３は、Ｔｉ層２
４がＰｔ層２２に反応するのを防止する障壁としてはた
らく。ＴｉＮ層２３が無ければ、層２４からのＴｉがＰ
ｔ層２２へ拡散するため、マスクしているＴｉ層２４を
Ｐｔ層２２の表面から完全に取り去ることができない。
【００２１】図３のＴｉ層２０をＳｉＯ2 層１４上に蒸
着する前に、ＳｉＯ2 層１４の上面を洗浄するとよい。
例えば、この処理は、標準的なアルゴン（Ａｒ）／窒素
（Ｎ2 ）スパッタエッチング工程で行われる。この処理
により、通常、Ｔｉ層２０の下層ＳｉＯ2 層１４への付
着力が強くなる。
着する前に、ＳｉＯ2 層１４の上面を洗浄するとよい。
例えば、この処理は、標準的なアルゴン（Ａｒ）／窒素
（Ｎ2 ）スパッタエッチング工程で行われる。この処理
により、通常、Ｔｉ層２０の下層ＳｉＯ2 層１４への付
着力が強くなる。
【００２２】さらに、ここに説明する発明の手順によれ
ば、蒸着シーケンス全体にスパッタエッチング工程を散
在させることによって、Ｔｉマスク層２４（図３）の有
害なピンホールを防止できる。従って、例えばＴｉＮ層
２１を蒸着した後に、その表面を約５分間、ほぼ１０マ
イクロメートルの圧力と、ほぼ０．５キロワットの電力
で、アルゴンまたはアルゴン／窒素混合ガスにより、ス
パッタエッチングするのが好ましい。Ｐｔ層２２とＴｉ
Ｎ層２３をそれぞれ蒸着した後に、同様なスパッタエッ
チングをそれぞれ実行する。この順次行われる蒸着／エ
ッチング手順を追うことにより、薄くてピンホールの無
いＴｉ層２４が、図のウエハのプレーナ面と傾斜面の両
方に密着して形成される。
ば、蒸着シーケンス全体にスパッタエッチング工程を散
在させることによって、Ｔｉマスク層２４（図３）の有
害なピンホールを防止できる。従って、例えばＴｉＮ層
２１を蒸着した後に、その表面を約５分間、ほぼ１０マ
イクロメートルの圧力と、ほぼ０．５キロワットの電力
で、アルゴンまたはアルゴン／窒素混合ガスにより、ス
パッタエッチングするのが好ましい。Ｐｔ層２２とＴｉ
Ｎ層２３をそれぞれ蒸着した後に、同様なスパッタエッ
チングをそれぞれ実行する。この順次行われる蒸着／エ
ッチング手順を追うことにより、薄くてピンホールの無
いＴｉ層２４が、図のウエハのプレーナ面と傾斜面の両
方に密着して形成される。
【００２３】本発明の諸原理によれば、非プレーナ上面
全体に相似的に蒸着された多層金属被覆組織を有するウ
エハは、次にレジスト材から成る均等厚さの層でコーテ
ィングされる。こうした蒸着工程は、例えばレジスト溶
液２８を入れた石英タンク２６（図４）内で実行され
る。タンク２６内の溶液は、従来の市販の電気泳動法に
よるフォトレジスト、例えば、マナチューセッ州ニュー
トン市のシプレイ社が製造するイーグル２１００ＥＤフ
ォトレジスト（いわゆるネガティブ・フォトレジスト）
などである。
全体に相似的に蒸着された多層金属被覆組織を有するウ
エハは、次にレジスト材から成る均等厚さの層でコーテ
ィングされる。こうした蒸着工程は、例えばレジスト溶
液２８を入れた石英タンク２６（図４）内で実行され
る。タンク２６内の溶液は、従来の市販の電気泳動法に
よるフォトレジスト、例えば、マナチューセッ州ニュー
トン市のシプレイ社が製造するイーグル２１００ＥＤフ
ォトレジスト（いわゆるネガティブ・フォトレジスト）
などである。
【００２４】一例として、図４のタンク２６内のレジス
ト溶液２８は、体積でイーグル２１００ＥＤフォトレジ
スト１部に対して、水（Ｈ2 Ｏ）２部の比率により構成
される。溶液２８はほぼ摂氏３７度に維持されるのが好
ましい。フォトレジストでめっきされる金属被覆したウ
エハ３０が溶液２８に浸される。別の金属被覆したウエ
ハ３２が、レジストコーティング処理の間、溶液２８に
浸されて、対の電極として機能する。例えばレジストで
コーティングされるウエハ３０（図４）は、直流電源ユ
ニット３４の負の端子に接続され、対の電極３２は、直
流電源ユニット３４の正の端子に接続される。例えば、
直流電源ユニット３４は、約１１０ボルトの直流電圧を
供給する。
ト溶液２８は、体積でイーグル２１００ＥＤフォトレジ
スト１部に対して、水（Ｈ2 Ｏ）２部の比率により構成
される。溶液２８はほぼ摂氏３７度に維持されるのが好
ましい。フォトレジストでめっきされる金属被覆したウ
エハ３０が溶液２８に浸される。別の金属被覆したウエ
ハ３２が、レジストコーティング処理の間、溶液２８に
浸されて、対の電極として機能する。例えばレジストで
コーティングされるウエハ３０（図４）は、直流電源ユ
ニット３４の負の端子に接続され、対の電極３２は、直
流電源ユニット３４の正の端子に接続される。例えば、
直流電源ユニット３４は、約１１０ボルトの直流電圧を
供給する。
【００２５】実際には、均一厚さのレジストコーティン
グを生成するために、図４の電源３４にウエハを接続す
る前に、レジストでコーティングするウエハの金属被覆
面を充分に濡らしておくのがよいことがこれまでに明ら
かになっている。最初の金属被覆組織の最上層としてＡ
ｕを有していないウエハ（すなわち、例えば前述の図３
に示された五層組織のウエハ）では、少なくとも五回以
上続けて、ウエハをレジスト溶液２８に漬けたり出した
りすれば、塗布すべき表面を充分に濡らすことができ
る。最初の金属被覆組織の上層がＡｕでできているウエ
ハ（詳細は後述する）では、例えばウエハを約１０分間
水に浸してから、約１０回続けてレジスト溶液２８に漬
けたり出したりすることにより、ウエット処理が行われ
る。
グを生成するために、図４の電源３４にウエハを接続す
る前に、レジストでコーティングするウエハの金属被覆
面を充分に濡らしておくのがよいことがこれまでに明ら
かになっている。最初の金属被覆組織の最上層としてＡ
ｕを有していないウエハ（すなわち、例えば前述の図３
に示された五層組織のウエハ）では、少なくとも五回以
上続けて、ウエハをレジスト溶液２８に漬けたり出した
りすれば、塗布すべき表面を充分に濡らすことができ
る。最初の金属被覆組織の上層がＡｕでできているウエ
ハ（詳細は後述する）では、例えばウエハを約１０分間
水に浸してから、約１０回続けてレジスト溶液２８に漬
けたり出したりすることにより、ウエット処理が行われ
る。
【００２６】コーティングするウエハの金属被覆面をレ
ジスト溶液で濡らしてから、ウエハを図４に示す溶液２
８内に吊設する。ウエハ３０とその対の電極３２は、金
属被覆面が相対するように、溶液２８内に配置される。
相対する面の間は、例えば７．５センチメートル離して
ある。
ジスト溶液で濡らしてから、ウエハを図４に示す溶液２
８内に吊設する。ウエハ３０とその対の電極３２は、金
属被覆面が相対するように、溶液２８内に配置される。
相対する面の間は、例えば７．５センチメートル離して
ある。
【００２７】図４の電極３０と３２を上記のように配置
し、電源３４をオンにする。直流電圧１１０ボルトを加
えた場合、またここに例示する特定の処理条件下では、
均一厚さ５．５マイクロメートルのフォトレジストが、
ウエハ３０の非プレーナ金属被覆面の全体に、約５秒で
相似的に蒸着される。
し、電源３４をオンにする。直流電圧１１０ボルトを加
えた場合、またここに例示する特定の処理条件下では、
均一厚さ５．５マイクロメートルのフォトレジストが、
ウエハ３０の非プレーナ金属被覆面の全体に、約５秒で
相似的に蒸着される。
【００２８】電源３４のスイッチをオフにし、ウエハ３
０をレジスト溶液２８から取り出した後、ウエハは、通
常、イオン除去した水ですすぎ、旋回乾燥する。この時
点で、レジストコーティングしたウエハ３０は、図５の
ような状態となる（図５は図２とほぼ同じであるが、最
上部のレジスト層３６が加えられている）。次に、ネガ
ティブ・フォトレジストの均一厚さの層３６を有する図
５のウエハ３０は、前に説明した下層の金属被覆組織に
所定のパターンを画定するため、リソグラフィーにより
加工される。
０をレジスト溶液２８から取り出した後、ウエハは、通
常、イオン除去した水ですすぎ、旋回乾燥する。この時
点で、レジストコーティングしたウエハ３０は、図５の
ような状態となる（図５は図２とほぼ同じであるが、最
上部のレジスト層３６が加えられている）。次に、ネガ
ティブ・フォトレジストの均一厚さの層３６を有する図
５のウエハ３０は、前に説明した下層の金属被覆組織に
所定のパターンを画定するため、リソグラフィーにより
加工される。
【００２９】ここに説明する別に示されたタイプの非プ
レーナ・ウエハ表面の場合、図５に示す前述のフォトレ
ジストコーティング３６をソフトベーキングしない方が
一般的に好ましい（ソフトベーキングは、大部分の従来
のフォトレジスト加工シーケンスで通常行われてい
る。）。ソフトベーキングを回避する理由は、比較的低
い温度（例えば、摂氏約６０度の低さ）でも、こうした
ソフトベーキングが、前記したＶ溝の傾斜側面に沿って
レジストコーティングを流下させる原因になり得ること
が確認されたためである。一方、この流下は、Ｖ溝表面
のレジストのない部分を残すという好ましくない結果を
引き起こすことが多い。しかし、重要な点は、露光した
レジストコーティングを後でベーキングした場合、さら
に、露光以前に予めソフトべークをしなかった場合で
も、露光されたレジストの流動はＶ溝内で発生せず、ウ
エハを摂氏約１８０度まで上げて加熱処理した場合も、
同様の結果が得られることである。
レーナ・ウエハ表面の場合、図５に示す前述のフォトレ
ジストコーティング３６をソフトベーキングしない方が
一般的に好ましい（ソフトベーキングは、大部分の従来
のフォトレジスト加工シーケンスで通常行われてい
る。）。ソフトベーキングを回避する理由は、比較的低
い温度（例えば、摂氏約６０度の低さ）でも、こうした
ソフトベーキングが、前記したＶ溝の傾斜側面に沿って
レジストコーティングを流下させる原因になり得ること
が確認されたためである。一方、この流下は、Ｖ溝表面
のレジストのない部分を残すという好ましくない結果を
引き起こすことが多い。しかし、重要な点は、露光した
レジストコーティングを後でベーキングした場合、さら
に、露光以前に予めソフトべークをしなかった場合で
も、露光されたレジストの流動はＶ溝内で発生せず、ウ
エハを摂氏約１８０度まで上げて加熱処理した場合も、
同様の結果が得られることである。
【００３０】標準的なリソグラフィー法によれば、図５
に示された前記レジスト層３６は、選択的に光（また
は、他のタイプの放射に反応する電着された周知の他の
タイプのレジスト材を使用した場合は、電子ビーム、Ｘ
線等）に露光される。ネガのフォトレジスト材料の場
合、光に露光するレジスト部分が架橋結合していること
により不溶性が高くなっている。その結果、選択的に露
光したレジストをその後現像すると、レジスト層３６の
架橋結合していない部分が洗い流される。これにより、
図６に示すように、例えばレジスト部３８と４０から成
る所定のパターンがレジスト層３６に形成される。
に示された前記レジスト層３６は、選択的に光（また
は、他のタイプの放射に反応する電着された周知の他の
タイプのレジスト材を使用した場合は、電子ビーム、Ｘ
線等）に露光される。ネガのフォトレジスト材料の場
合、光に露光するレジスト部分が架橋結合していること
により不溶性が高くなっている。その結果、選択的に露
光したレジストをその後現像すると、レジスト層３６の
架橋結合していない部分が洗い流される。これにより、
図６に示すように、例えばレジスト部３８と４０から成
る所定のパターンがレジスト層３６に形成される。
【００３１】前に説明したイーグル２１００ＥＤフォト
レジストの場合、図５のレジスト層３６の所定のパター
ンを画定するには、約１５０ないし２００ミリジュール
の露光エネルギーが一般に妥当である。フォトレジスト
３６は選択的に露光された後に、現像処理される。この
特定のフォトレジストに好ましい現像剤は、例えばイー
グル２００５現像剤であり、これはシプレイ社から市販
されている。実際には、選択的に露光されたフォトレジ
ストの架橋結合されていない部分を除去するのに用いる
現像液は、体積でイーグル２００５現像剤１部に対し
て、非イオン化した水の体積２０部の割合で構成されて
いる。現像している間、現像液は、例えば摂氏約４０度
に加熱し、従来のスピンバーで絶えず混合する。ウエハ
の非プレーナ面全体から露光されてないレジストを除去
するには、約１．５分の現像時間があれば、一般に充分
である。続いて、このウエハを、通常、イオン除去した
水ですすぐが、これは例えば、イオン除去した水のタン
クに約２５回ないし３０回、このウエハを繰り返し浸し
たり引き上げたりすることによって行われる。
レジストの場合、図５のレジスト層３６の所定のパター
ンを画定するには、約１５０ないし２００ミリジュール
の露光エネルギーが一般に妥当である。フォトレジスト
３６は選択的に露光された後に、現像処理される。この
特定のフォトレジストに好ましい現像剤は、例えばイー
グル２００５現像剤であり、これはシプレイ社から市販
されている。実際には、選択的に露光されたフォトレジ
ストの架橋結合されていない部分を除去するのに用いる
現像液は、体積でイーグル２００５現像剤１部に対し
て、非イオン化した水の体積２０部の割合で構成されて
いる。現像している間、現像液は、例えば摂氏約４０度
に加熱し、従来のスピンバーで絶えず混合する。ウエハ
の非プレーナ面全体から露光されてないレジストを除去
するには、約１．５分の現像時間があれば、一般に充分
である。続いて、このウエハを、通常、イオン除去した
水ですすぐが、これは例えば、イオン除去した水のタン
クに約２５回ないし３０回、このウエハを繰り返し浸し
たり引き上げたりすることによって行われる。
【００３２】現像中に、上部のＴｉ層２４上に残ってい
る露光したレジスト部の下縁が僅かに持ち上がることが
ある。このような状態が見られた場合、対流式オーブン
の中で、約３０分間、例えば摂氏約１３０度でこのパタ
ーン付けしたレジストをベーキングするのが好ましい。
このような加熱によりレジスト材が僅かに流動し、これ
により、レジストパターンの持ち上がった縁はすべて、
Ｔｉ層２４の上面に再接着される。このベーキング処理
の後、ウエハは通常、従来の酸素プラズマによるスカム
除去処理を約２分間、例えば約１トールの圧力と約１０
０ワットの電力で、施される。こうした洗浄により、す
べての露光していない（架橋結合していない）レジスト
材料が、Ｔｉ層２４の表面から除去される。
る露光したレジスト部の下縁が僅かに持ち上がることが
ある。このような状態が見られた場合、対流式オーブン
の中で、約３０分間、例えば摂氏約１３０度でこのパタ
ーン付けしたレジストをベーキングするのが好ましい。
このような加熱によりレジスト材が僅かに流動し、これ
により、レジストパターンの持ち上がった縁はすべて、
Ｔｉ層２４の上面に再接着される。このベーキング処理
の後、ウエハは通常、従来の酸素プラズマによるスカム
除去処理を約２分間、例えば約１トールの圧力と約１０
０ワットの電力で、施される。こうした洗浄により、す
べての露光していない（架橋結合していない）レジスト
材料が、Ｔｉ層２４の表面から除去される。
【００３３】次に図６に示されたウエハ表面は、例示す
る湿式エッチング加工シーケンスによりエッチングが施
される。このシーケンスの最初の工程により、レジスト
マスクの保護部で覆われていないＴｉ層２４の露出部分
が除去される。例えば、これは、露出した金属に標準的
なＴｉ用湿式エッチング剤（例えば、体積でＨ2 Ｏ１０
０部に対して、４９重量％のＨＦと５１重量％のＨ2 Ｏ
から成る体積で１部のＨＦ溶液）を施すことにより行わ
れる。実際には、１００ナノメートル厚のＴｉ層の露出
部分は、これにより約１分間で除去される。その時点
で、加工される構造は、図７に示す状態となり、参照番
号４２と４４は、結果として得られたＴｉのパターン部
分を示している。
る湿式エッチング加工シーケンスによりエッチングが施
される。このシーケンスの最初の工程により、レジスト
マスクの保護部で覆われていないＴｉ層２４の露出部分
が除去される。例えば、これは、露出した金属に標準的
なＴｉ用湿式エッチング剤（例えば、体積でＨ2 Ｏ１０
０部に対して、４９重量％のＨＦと５１重量％のＨ2 Ｏ
から成る体積で１部のＨＦ溶液）を施すことにより行わ
れる。実際には、１００ナノメートル厚のＴｉ層の露出
部分は、これにより約１分間で除去される。その時点
で、加工される構造は、図７に示す状態となり、参照番
号４２と４４は、結果として得られたＴｉのパターン部
分を示している。
【００３４】次に、図７の部分３８および４０などのパ
ターン形成されたレジスト層の架橋結合部分が、従来の
剥離工程により除去される。前記の特別に例示したフォ
トレジストの場合、この処理は、例えばシプレイ社製の
商品イーグル２００９リムーバからなる溶液で行われ
る。その結果、図７のＴｉＮ層２３の上面には、パター
ン付けされたＴｉ層だけが残る。このパターン付けされ
たＴｉ層は、図７の４２と４４の部分から成り、後続の
加工の間、エッチングマスクとしてはたらく。
ターン形成されたレジスト層の架橋結合部分が、従来の
剥離工程により除去される。前記の特別に例示したフォ
トレジストの場合、この処理は、例えばシプレイ社製の
商品イーグル２００９リムーバからなる溶液で行われ
る。その結果、図７のＴｉＮ層２３の上面には、パター
ン付けされたＴｉ層だけが残る。このパターン付けされ
たＴｉ層は、図７の４２と４４の部分から成り、後続の
加工の間、エッチングマスクとしてはたらく。
【００３５】次に前述のＴｉパターンをマスクとして用
い、図７に示す構造体の下層にあるＴｉｎ層とＰｔ層を
選択的にエッチングする。例えば、この処理は、標準的
な王水溶液（例えば、体積で４部のＨ2 Ｏと、体積で３
部の塩酸（ＨＣＬ）と、体積で１部の硝酸（ＨＮＯ3
））で、摂氏約９０度で、約３分間行われる。この選
択的にエッチングされた構造体は、図８に示すような状
態となり、ここで４２と４４の部分はＴｉマスク層の一
部を示し、４６と４８の部分は、エッチングされたＴｉ
Ｎ層２３の残部を示し、５０と５２の部分は、エッチン
グされたＰｔ層２２の残部を示し、５４と５６の部分は
ＴｉＮ層２１の残部を示している。図示するように、最
初にＴｉマスク層内で画定されたパターンは、前述した
ＴｉＮ層とＰｔ層に転写される。さらに、このエッチン
グ工程中、前述したＴｉマスク層と、下部の連続的なＴ
ｉ層２０は、実質上そのまま残存している。
い、図７に示す構造体の下層にあるＴｉｎ層とＰｔ層を
選択的にエッチングする。例えば、この処理は、標準的
な王水溶液（例えば、体積で４部のＨ2 Ｏと、体積で３
部の塩酸（ＨＣＬ）と、体積で１部の硝酸（ＨＮＯ3
））で、摂氏約９０度で、約３分間行われる。この選
択的にエッチングされた構造体は、図８に示すような状
態となり、ここで４２と４４の部分はＴｉマスク層の一
部を示し、４６と４８の部分は、エッチングされたＴｉ
Ｎ層２３の残部を示し、５０と５２の部分は、エッチン
グされたＰｔ層２２の残部を示し、５４と５６の部分は
ＴｉＮ層２１の残部を示している。図示するように、最
初にＴｉマスク層内で画定されたパターンは、前述した
ＴｉＮ層とＰｔ層に転写される。さらに、このエッチン
グ工程中、前述したＴｉマスク層と、下部の連続的なＴ
ｉ層２０は、実質上そのまま残存している。
【００３６】さらに本湿式エッチングの手順によれば、
Ｔｉマスク部４２と４４（図８）、ＴｉＮ部４６と４
８、下部のＴｉ層２０の露出部分がエッチングにより除
去される。例えば、この処理は、ウエハ１０を、過酸化
水素の体積１部に対してＥＤＴＡ混合剤の体積３部の割
合により構成されるエッチング溶液に入れて行われ、こ
のＥＤＴＡ混合剤は、１８００ミリリットルのＨ2 Ｏと
４５グラムのＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸および
二水酸化ナトリウム塩）と１２０ミリリットルの水酸化
アンモニアを含んでいる。約１０分間で、このようなエ
ッチング溶液の効果により、Ｐｔ部５０および５２から
Ｔｉ（４２、４４）とＴｉＮ（４６、４８）の図示され
た部分が除去され、同様に、層２０の露出しているＴｉ
部分も除去される。この時点で、加工中のウエハは、図
９に示すような状態となる。
Ｔｉマスク部４２と４４（図８）、ＴｉＮ部４６と４
８、下部のＴｉ層２０の露出部分がエッチングにより除
去される。例えば、この処理は、ウエハ１０を、過酸化
水素の体積１部に対してＥＤＴＡ混合剤の体積３部の割
合により構成されるエッチング溶液に入れて行われ、こ
のＥＤＴＡ混合剤は、１８００ミリリットルのＨ2 Ｏと
４５グラムのＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸および
二水酸化ナトリウム塩）と１２０ミリリットルの水酸化
アンモニアを含んでいる。約１０分間で、このようなエ
ッチング溶液の効果により、Ｐｔ部５０および５２から
Ｔｉ（４２、４４）とＴｉＮ（４６、４８）の図示され
た部分が除去され、同様に、層２０の露出しているＴｉ
部分も除去される。この時点で、加工中のウエハは、図
９に示すような状態となる。
【００３７】次に図９に示す構造体は、標準的な方法で
洗浄された後、厚さ約１マイクロメートルの相似Ａｕ層
６０（図１０）がその表面全体にスパッタリングされ
る。次に、電気泳動法によるレジストの均一厚さの別の
層内での電着と画定の機能から成る第二のフォトリソグ
ラフィ法による処理において、前に詳しく説明した同じ
方法により、架橋結合されたレジスト部分６２と６４
（図１１）から成るレジストパターンがＡｕ層６０の上
に形成される。
洗浄された後、厚さ約１マイクロメートルの相似Ａｕ層
６０（図１０）がその表面全体にスパッタリングされ
る。次に、電気泳動法によるレジストの均一厚さの別の
層内での電着と画定の機能から成る第二のフォトリソグ
ラフィ法による処理において、前に詳しく説明した同じ
方法により、架橋結合されたレジスト部分６２と６４
（図１１）から成るレジストパターンがＡｕ層６０の上
に形成される。
【００３８】レジストマスクの部分６２と６４で保護さ
れていないＡｕ層６０の露出部分は、次に例えば薄めた
王水溶液（例えば体積で１２部のＨ2 Ｏと体積で３部の
ＨＣＬと体積で１部のＨＮＯ3 ）を摂氏約４８度の温度
で約４分間使用する湿式エッチング工程により除去され
る。この時点で、この構造体は図１２に示す状態とな
り、図示されているパターンの残存Ａｕ部分は、参照番
号６６と６８で示されている。最後に、レジスト部６２
と６４が前述した同様の標準的な方法で除去される。図
１３に示す最終的な構造体は、二つの多層接点パッド７
０と７２から成り、それぞれ下層から上層へ、Ｔｉ、Ｔ
ｉＮ、Ｐｔ、Ａｕの層をＳｉＯ2 層１４上に具備してい
る。
れていないＡｕ層６０の露出部分は、次に例えば薄めた
王水溶液（例えば体積で１２部のＨ2 Ｏと体積で３部の
ＨＣＬと体積で１部のＨＮＯ3 ）を摂氏約４８度の温度
で約４分間使用する湿式エッチング工程により除去され
る。この時点で、この構造体は図１２に示す状態とな
り、図示されているパターンの残存Ａｕ部分は、参照番
号６６と６８で示されている。最後に、レジスト部６２
と６４が前述した同様の標準的な方法で除去される。図
１３に示す最終的な構造体は、二つの多層接点パッド７
０と７２から成り、それぞれ下層から上層へ、Ｔｉ、Ｔ
ｉＮ、Ｐｔ、Ａｕの層をＳｉＯ2 層１４上に具備してい
る。
【００３９】本発明の原理によれば、多層接点パッドや
ミラーなど他の素子をウエハの非プレーナ表面に、単一
のフォトリソグラフィ段階を含む加工シーケンスにより
製造してもよい。この代替シーケンスにおいては、乾
式、湿式の両方のエッチング工程を含むが、図３の上部
のＴｉ層２３とＴｉＮ層２４が１マイクロメートル厚の
スパッタ処理された１Ａｕ層に置き代えられた場合を除
き、最初にスパッタ蒸着された金属は図３に示すような
状態となる。次に、電気泳動法によるレジスト材料の均
一厚さの層の電着とパターン形成について前記したのと
同じ技法により、Ａｕ層をオーバーレイするレジストマ
スクが形成される。エッチングマスクとして作用するこ
のパターン形成されたレジストにより、ウエハは、次に
稀薄王水溶液（例えば上記と同じタイプ）に入れられ
て、Ａｕ層の露出（保護されていない）部分が除去され
る。次に、下にあるＰｔ層とＴｉＮ層が標準的なイオン
ミリング技法でエッチングされるが、レジストは再びエ
ッチングマスクとして作用する。次にＴｉの底層が標準
的な１００：１ＨＦ溶液でエッチングされる。金属がエ
ッチングされた後で、レジスト材料がイーグル２００９
リムーバにより、例えば摂氏８２度で約１０分間で剥離
される。この代替方法により得られた多層パターンは、
いずれも下層から上層へ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｐｔ、Ａｕ層
により構成されている。
ミラーなど他の素子をウエハの非プレーナ表面に、単一
のフォトリソグラフィ段階を含む加工シーケンスにより
製造してもよい。この代替シーケンスにおいては、乾
式、湿式の両方のエッチング工程を含むが、図３の上部
のＴｉ層２３とＴｉＮ層２４が１マイクロメートル厚の
スパッタ処理された１Ａｕ層に置き代えられた場合を除
き、最初にスパッタ蒸着された金属は図３に示すような
状態となる。次に、電気泳動法によるレジスト材料の均
一厚さの層の電着とパターン形成について前記したのと
同じ技法により、Ａｕ層をオーバーレイするレジストマ
スクが形成される。エッチングマスクとして作用するこ
のパターン形成されたレジストにより、ウエハは、次に
稀薄王水溶液（例えば上記と同じタイプ）に入れられ
て、Ａｕ層の露出（保護されていない）部分が除去され
る。次に、下にあるＰｔ層とＴｉＮ層が標準的なイオン
ミリング技法でエッチングされるが、レジストは再びエ
ッチングマスクとして作用する。次にＴｉの底層が標準
的な１００：１ＨＦ溶液でエッチングされる。金属がエ
ッチングされた後で、レジスト材料がイーグル２００９
リムーバにより、例えば摂氏８２度で約１０分間で剥離
される。この代替方法により得られた多層パターンは、
いずれも下層から上層へ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｐｔ、Ａｕ層
により構成されている。
【００４０】実際には、イオン・ミリング機の中には、
一度に一つのウエハしか加工できないものもある。ま
た、イオン・ミリング作業の直接の結果として、レジス
ト剥離工程後にウエハ上に残留物として残ることが多い
フォトレジストのいわゆるストリンガーの除去が困難で
あることが明らかになった。
一度に一つのウエハしか加工できないものもある。ま
た、イオン・ミリング作業の直接の結果として、レジス
ト剥離工程後にウエハ上に残留物として残ることが多い
フォトレジストのいわゆるストリンガーの除去が困難で
あることが明らかになった。
【００４１】上記したように湿式エッチングのシーケン
スは、一般に代替湿式／乾式工程よりも複雑である。特
に、この湿式工程は、二つのフォトグラフィー段階を必
要とし、その一つはＴｉ／ＴｉＮ／Ｐｔ構造体にパター
ン付けする段階であり、もう一つは、最終的なＡｕ層に
パターン付けする段階である。それにもかかわらず、バ
ッチ処理で高いスループットが得られる有利な特徴によ
り、湿式エッチングのシーケンスは、一般に代替湿式／
乾式手順よりも好ましい。
スは、一般に代替湿式／乾式工程よりも複雑である。特
に、この湿式工程は、二つのフォトグラフィー段階を必
要とし、その一つはＴｉ／ＴｉＮ／Ｐｔ構造体にパター
ン付けする段階であり、もう一つは、最終的なＡｕ層に
パターン付けする段階である。それにもかかわらず、バ
ッチ処理で高いスループットが得られる有利な特徴によ
り、湿式エッチングのシーケンスは、一般に代替湿式／
乾式手順よりも好ましい。
【００４２】最後に、前述した技法は、本発明の原理の
例示にすぎないことは言うまでもない。以上の諸原理に
よれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、当業
者によって多数の修正と代案の工夫がなされてもよい。
従って、例えば前述した湿式エッチングのシーケンスに
おいて、Ｔｉは最上層２４（図３参照）と底部のＴｉ層
２０の両方に材料として用いるよう指示されているが、
最上層には、多くの場合、他の材料を用いた方が有利で
ある。層２４に用いる別の材料は、Ｔｉに対して特異な
エッチングの性格を示さなければならず、また、下層の
エッチングに有効なマスクとして機能しなければならな
い。例えば、図３に示す層２４にＴｉの代わりにクロム
を使用してもよい。その場合は、上記した湿式エッチン
グの手順を用いて、連続したＴｉ層２０の上に、パター
ン付けしたＴｉＮ／Ｐｔ／Ａｕ素子を形成してもよい。
Ｔｉ層２０をウエハ１０上の連続的な導電層として、一
時的にそのまま維持することにより、電気泳動法のレジ
ストでウエハ全体を電気めっきすることができ、これに
より電着したレジストを使用するもう一つの処理シーケ
ンスにおけるＡｕを頂部にした接点パッドのパターン付
けのための基材が形成される。この方法では、例えば、
いわゆるソルダダムは、Ａｕを頂部とするパッドにフォ
トリソグラフィー法により画定することができる。その
後に、連続的なＴｉ層２０の露出（マスクされていな
い）部分がエッチングにより除去され、これにより、複
数の接点パッドが互いに電気的に絶縁される。
例示にすぎないことは言うまでもない。以上の諸原理に
よれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、当業
者によって多数の修正と代案の工夫がなされてもよい。
従って、例えば前述した湿式エッチングのシーケンスに
おいて、Ｔｉは最上層２４（図３参照）と底部のＴｉ層
２０の両方に材料として用いるよう指示されているが、
最上層には、多くの場合、他の材料を用いた方が有利で
ある。層２４に用いる別の材料は、Ｔｉに対して特異な
エッチングの性格を示さなければならず、また、下層の
エッチングに有効なマスクとして機能しなければならな
い。例えば、図３に示す層２４にＴｉの代わりにクロム
を使用してもよい。その場合は、上記した湿式エッチン
グの手順を用いて、連続したＴｉ層２０の上に、パター
ン付けしたＴｉＮ／Ｐｔ／Ａｕ素子を形成してもよい。
Ｔｉ層２０をウエハ１０上の連続的な導電層として、一
時的にそのまま維持することにより、電気泳動法のレジ
ストでウエハ全体を電気めっきすることができ、これに
より電着したレジストを使用するもう一つの処理シーケ
ンスにおけるＡｕを頂部にした接点パッドのパターン付
けのための基材が形成される。この方法では、例えば、
いわゆるソルダダムは、Ａｕを頂部とするパッドにフォ
トリソグラフィー法により画定することができる。その
後に、連続的なＴｉ層２０の露出（マスクされていな
い）部分がエッチングにより除去され、これにより、複
数の接点パッドが互いに電気的に絶縁される。
【図１】上面にＶ溝を形成した半導体ウエハの一部分の
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の構造体の上面に形成された層を一般的な
方法で例示した図である。
方法で例示した図である。
【図３】図２に示した層の一部分を一層詳細に示した図
である。
である。
【図４】図１〜図３に示すタイプのウエハが、本発明の
諸原理に従って電気泳動法によるレジスト材による層で
コーティングされる方法を示す概略図である。
諸原理に従って電気泳動法によるレジスト材による層で
コーティングされる方法を示す概略図である。
【図５】図４に示す方法により電気泳動法によるレジス
トの均一厚さの層でコーティングされたウエハの一部分
を示す図である。
トの均一厚さの層でコーティングされたウエハの一部分
を示す図である。
【図６】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図７】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図８】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図９】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図１０】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図１１】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図１２】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
【図１３】図５のレジストでコーティングされたウエハ
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
を、例示したデバイス製造シーケンスの各種連続的な工
程において順次示した図である。
１０ 半導体ウエハ １２ Ｖ溝 １４ 二酸化珪素の層 １８ 金属被覆組織の層 ３６ レジスト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャセイ フランシス カーン アメリカ合衆国 07036 ニュージャーシ ィ，リンデン，イースト プライス スト リート 223 (72)発明者 ジョセフ シュムロヴィッチ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，マレイ ヒル，サガモア ドライヴ 82
Claims (16)
- 【請求項１】 非プレーナの上面を有する基板上にデバ
イスを作成する方法であって、前記基板の上面全体に二
酸化珪素の層を形成する工程と、前記二酸化珪素層を部
分的にエッチングする工程と、前記二酸化珪素の部分的
にエッチングされた層の上面全体に金属被覆組織を形成
する工程と、電気泳動蒸着工程において、前記金属被覆
組織上に相似的な均一厚さのレジスト材料の層を形成す
る工程と、前記レジスト材料の層をリソグラフィ法によ
りパターン形成してエッチングマスクを形成する工程
と、前記レジスト材から成るエッチングマスクを使用し
て、前記金属被覆組織にパターン形成する工程とから成
る方法。 - 【請求項２】 下層から上層へ、チタン、窒化チタン、
プラチナ、窒化チタン、およびチタンとクロムからなる
原子団から選択された材料による連続的な層から成る前
記基板の上面に前記金属被覆組織が形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 チタンとクロムからなる原子団から選択
された前記材料が、湿式エッチング工程によりパターン
付けされ、この湿式エッチング工程は、レジスト材から
成る前記層をエッチングマスクとして使用することによ
り、対応するパターンの金属性エッチングマスクを形成
することを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記金属性エッチングマスクを使用し、
その下にある窒化チタン、プラチナ、窒化チタンの各層
が湿式エッチング工程によりパターン付けされることを
特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記チタンおよび窒化チタンのパターン
付けされた層と前記チタンの連続層のマスクされていな
い部分が湿式エッチング工程により除去され、これによ
り下層から上層へ、それぞれチタン、窒化チタン、プラ
チナの層から成る画定パターンを前記基板上へ残存させ
ることを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 連続する相似的な金層が、前記画定パタ
ーンを被覆して蒸着されることを特徴とする請求項５に
記載の方法。 - 【請求項７】 第二の電気泳動蒸着工程において、レジ
スト材料の第二の均等厚さの層が、前記基板の上面全体
に形成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 レジスト材から成る前記第二の層がリソ
グラフィによりパターン付けされて、その下にある金層
のためのエッチングマスクを形成することを特徴とする
請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 レジスト材料の前記第二の層から形成さ
れたエッチングマスクを使用し、前記金層が湿式エッチ
ング工程によりパターン付けされ、次に、レジスト材か
ら成る前記第二の層から形成されたエッチングマスクを
除去することにより、前記基板上に画定された導電性パ
ターンを残し、この導電性パターンが、下層から上層
へ、それぞれチタン、窒化チタン、プラチナ、金層から
成ることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記部分的にエッチングされた二酸化
珪素の層の上面に形成された前記金属被覆組織が、下層
から上層へ、チタン、窒化チタン、プラチナ、金の連続
的な層から成ることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１１】 前記レジスト材料のパターン付けした
層をエッチングマスクとして使用し、前記金層を湿式エ
ッチング工程によりパターン付けすることを特徴とする
請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記レジスト材料のパターン付けした
層をエッチングマスクとして同じく使用し、前記窒化チ
タン層とプラチナ層を乾式エッチング工程によりパター
ン付けすることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記レジスト材から成るパターン付け
した層をエッチングマスクとしてやはり使用し、前記チ
タンの連続的な層が湿式エッチング工程によりパターン
付けされ、次にレジスト材料のパターン付けされた層が
除去されることにより、前記基板上に画定された導電性
パターンが残り、導電性の各パターンは、下層から上層
へ、チタン、窒化チタン、プラチナ、金層から成ること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 非プレーナの上面を有する基板上にデ
バイスを作成する方法であって、前記基板の上面全体に
導電性の層を順次蒸着して多層の金属被覆組織を形成す
る工程と、蒸着シーケンス中に前記導電性の一つまたは
それ以上の層をスパッタエッチングする工程と、電気泳
動蒸着工程において、前記金属被覆組織上に相似的な均
一厚さのレジスト材から成る層を形成する工程と、前記
レジスト材から成る層をリソグラフィ法によりパターン
形成してエッチングマスクを形成する工程と、前記レジ
スト材から成るエッチングマスクを使用して、前記金属
被覆組織にパターン形成する工程とから成る方法。 - 【請求項１５】 前記レジスト材から成る層が、露光完
了後にのみ加熱焼成されることを特徴とする請求項１４
に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記金属被覆組織上に前記レジスト材
から成る層を形成する前に、前記電気泳動蒸着工程で使
用するレジスト材溶液により前記金属被覆組織の表面を
湿らせることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
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