JPH1187262A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH1187262A
JPH1187262A JP9238408A JP23840897A JPH1187262A JP H1187262 A JPH1187262 A JP H1187262A JP 9238408 A JP9238408 A JP 9238408A JP 23840897 A JP23840897 A JP 23840897A JP H1187262 A JPH1187262 A JP H1187262A
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JP
Japan
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titanium tungsten
semiconductor device
aluminum
processing
titanium
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JP9238408A
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Shizue Hori
志津江 堀
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薬液を確定した安価なウェット法によりチタン
タングステンの加工を可能とした半導体装置及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】本発明の半導体装置は、半導体基板上に生
成されたPN接合と、上記半導体基板の表面に形成さ
れ、その一部が部分的に除去された絶縁膜と、上記半導
体基板及び絶縁膜上に成膜されたチタンタングステン
と、上記チタンタングステン上に積層されたアルミニウ
ムと、を具備し、上記チタンタングステン及びアルミニ
ウムによる二層のメタルを選択的にパターン形成し、上
記アルミニウムをエッチングし、上記チタンタングステ
ンの加工薬液として、加熱した過酸化水素水を用いて加
工することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電極として
用いられる、チタンを5〜15%含むタングステンの混
合物膜の加工工程を用いて生成した半導体装置及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、タングステンやチタンタングステ
ンをウェットエッチングで加工する場合には、過酸化水
素水や過酸化水素水とアンモニア水の混合液等が用いら
れている。かかるウェットエッチングでは、ドライエッ
チングのように、エッチング室等のチタンの付着はな
く、パーティクルの発生も抑えられるといった利点があ
る。かかる点に鑑みて、トランジスタの形成工程等に汎
用されている。
【0003】例えば、特開平8−53781号公報で
は、チタンタングステン合金薄膜のエッチャントにED
TA及び硫酸カリウムを添加した40〜60℃の30%
の過酸化水素水を用いて化学的にエッチングする技術が
開示されている。
【0004】さらに、特開平8−250462号公報で
は、コンタクトホールにチタンタングステン膜をパター
ンニングする際、過酸化水素水又は混合液でウェットエ
ッチングした後、フッ酸系ガスでドライエッチングし、
エッチング時の導電性残査を除去し、配線間リークを低
減する技術が開示されている。
【0005】そして、特開平2−100376号公報で
は、コンタクトメタルにチタンタングステンを用い、レ
ジストマスクと過酸化水素水溶液によりエッチング除去
し、パターニングする技術が開示されている。
【0006】一方、シリコン基板の上に、チタンを5〜
15%含むタングステンの混合物膜を500〜5000
[オングストローム]と、アルミニウムを1〜5μm積
層した二層構造の電極を有する半導体装置のメタル工程
においては、その加工方法は、厚いアルミニウムをウェ
ット法にて加工した後、更にチタンタングステンを加工
する2段階エッチングを行うことが行われている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記チ
タンタングステンを加工する方法において、ウェット法
を用いることにより、ドライ法における反応性イオンエ
ッチング(RIE;ReactiveIon Etching) を用い枚葉処理
を行う為にコストがかかるといった問題点は解決できる
ものの、バッチ処理が可能なウェット法では、薬液の選
定が確定していないといった従来からの問題があった。
【0008】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、薬液を確定した安価なウ
ェット法によりAlと選択性のあるチタンタングステン
の加工を可能とした半導体装置及びその製造方法を提供
することができる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様による半導体装置は、半導体基
板と、半導体基板上に生成されたPN接合と、上記半導
体基板の表面に積層され、その一部が部分的に除去され
た絶縁膜と、上記半導体基板及び絶縁膜上に成膜された
チタンタングステンと、上記チタンタングステン上に積
層されたアルミニウムと、を具備し、上記チタンタング
ステン及びアルミニウムによる二層のメタルを選択的に
パターン形成し、上記アルミニウムをエッチングし、上
記チタンタングステンの加工薬液として、加熱した過酸
化水素水を用いて加工することを特徴とする。
【0010】第2の態様による半導体装置の製造方法
は、半導体基板上にPN接合を有する半導体装置におい
て、上記半導体基板の表面に絶縁膜を形成し、当該絶縁
膜を部分的に除去する第1の工程と、上記半導体基板の
全体にチタンタングステンを成膜する第2の工程と、上
記チタンタングステン上にアルミニウムを1〜5μm積
層する第3の工程と、上記チタンタングステン及びアル
ミニウムによる二層のメタルを選択的にパターン形成す
る第4の工程と、上記アルミニウムをエッチングする第
5の工程と、を有し、チタンタングステンの加工薬液と
して、加熱した過酸化水素水を用いて加工することを特
徴とする。
【0011】即ち、本発明の第1の態様による半導体装
置では、半導体基板上にPN接合が生成され、上記半導
体基板の表面に絶縁膜が形成され、その一部が部分的に
除去され、上記半導体基板及び絶縁膜上にチタンタング
ステンが成膜され、上記チタンタングステン上にアルミ
ニウムが積層され、特に上記チタンタングステン及びア
ルミニウムによる二層のメタルが選択的にパターン形成
され、上記アルミニウムがエッチングされ、上記チタン
タングステンの加工薬液として、加熱した過酸化水素水
を用いて加工される。
【0012】第2の態様による半導体装置の製造方法で
は、半導体基板上にPN接合を有する半導体装置におい
て、第1の工程では上記半導体基板の表面に絶縁膜が形
成され、当該絶縁膜が部分的に除去され、第2の工程で
は上記半導体基板の全体にチタンタングステンが成膜さ
れ、第3の工程では上記チタンタングステン上にアルミ
ニウムが1〜5μm積層され、第4の工程では上記チタ
ンタングステン及びアルミニウムによる二層のメタルが
選択的にパターン形成され、第5の工程では上記アルミ
ニウムがエッチングされ、特にチタンタングステンの加
工薬液として、加熱した過酸化水素水が用いられ加工さ
れる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。本発明は、電極として用
いられる、チタン(以下、Tiとする)を5〜15%含
むタングステン(以下、Wとする)の混合物膜(以下、
TiW)の加工工程に特徴を有し、当該TiWのエッチ
ング用の薬液としては、例えば30〜35wt%の過酸化
水素水を35〜80℃に加熱して用いる。
【0014】図1には、特徴のある加工方法により電極
を形成した本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造
工程を示し説明する。本発明の半導体装置では、先ずシ
リコン(以下、Siとする)基板1にPN接合2、酸化
膜3を形成した後(図1(a)参照)、フォトリソグラ
フィ法により当該酸化膜3を開口しコンタクトホールを
形成する。そして、フォトレジストを剥離した後、汚
染、自然酸化膜の除去を目的としたコリン系の処理、希
フッ酸(HF)による処理を実施する(図1(b)参
照)。
【0015】次いで、2000[オングストローム]の
TiW膜4を、次に3.8μmのAl5をスパッタす
る。このときのTiW膜4のターゲット組成としては、
Tiが10%、Wが90%のものを用いる。続いて、こ
れらはメタル加工である為、マスクパターンとしてのフ
ォトレジスト6をマスクにして、Al5をアンモニア、
過酸化水素、キレート剤、水の混合液によりエッチング
する。
【0016】さらに、その下層のTiW膜4を本方法を
用いてエッチングする。即ち、35wt%の過酸化水素水
を40,60,75+/−5℃に制御した薬液にて10
分間浸してTiW膜4をエッチングし、ゲートとエミッ
タを分離する。このときのマスク上の抜き寸法は5μm
幅のものである。その後、フォトレジストを剥離し、裏
面に電極を形成する(図1(c),(d)参照)。この
ようにして製造された本実施の形態に係る半導体装置の
構成は図2に示される通りである。
【0017】ここで、図2には、ドライ法又はウェット
法による端部の加工形状を示し説明する。同図に示され
るサンプルの電気的特性、耐圧特性を評価すると、図2
(b)に示される過酸化水素水によるウェット加工の特
性は、図2(a)に示されるドライ法によるRIEの加
工サンプルと比較し、耐圧低下(フィールド酸化膜上に
残るメタル起因)、G−Eショート(Siとメタルとの
コンタクト部上の残さが原因)は見られない。また、歩
留りは、ドライ、ウェット法いずれも67〜78、70
%で差がない。つまり、これにより、加工法起因の歩留
りの低下はないことは明らかである。
【0018】次に図3は薬液のエッチング温度とエッチ
ングレート、サイドエッチング量の関係を示す図であ
る。尚、同図において、白抜きの点で示したのはエッチ
ング温度とエッチングレートの関係に係る特性であり、
バツ印で示したのはエッチング温度とサイドエッチング
量の関係に係る特性である。
【0019】温度が低いとエッチングレートが非常に低
くなり、35℃以上での使用が必要であることが判る。
かかるエッチングレートは、500オングストローム/
分(40℃)程度だが、残差除去のためにエッチング時
間は、例えば膜厚2000オングストロームのTiWで
10分間程度は必要となる。
【0020】一方、過剰のエッチング時間によるサイド
エッチングの進行は、Al底部の捲れ、剥がれによるダ
ストが発生しショートの原因となる。これを抑えるため
には、エッチング温度が80℃以下であることが必要で
ある。このときの加工実績は、マスク寸法で線幅4μm
以上である。
【0021】以上説明したように、本発明では、電極の
加工工程において過酸化水素水を用いることで、パター
ニングのために用いるベースレジン、感光剤、溶剤(E
CA)を主成分とするレジストの劣化や、Alの大きな
後退の問題も生じない。そして、安価なウェット法によ
る加工を実現する。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
薬液を確定した安価なウェット法によりAlと選択性の
あるチタンタングステンの加工を可能とした半導体装置
及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の構造工
程を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の構造を
示す図である。
【図3】本発明の実施の形態によるドライ法とウェット
法の加工形状端部の構造を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るエッチング温度とエ
ッチングレート、サイドエッチング量の関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 PN接合 3 酸化膜 4 チタンタングステン 5 アルミニウム 6 レジスト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 上記半導体基板に生成されたPN接合と、 上記半導体基板の表面に積層され、その一部が部分的に
    除去された絶縁膜と、 上記半導体基板及び上記絶縁膜上に成膜されたチタンタ
    ングステンと、 上記チタンタングステン上に積層されたアルミニウム
    と、を具備し、上記チタンタングステン及びアルミニウ
    ムによる二層を選択的にパターン形成し、上記アルミニ
    ウムをエッチングし、上記チタンタングステンの加工薬
    液として加熱した過酸化水素水を用いて加工することを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記チタンタングステンの膜組成が、チ
    タンを5〜15%含み、その膜厚が500〜5000オ
    ングストロームであることを特徴とする請求項1に記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記薬液の過酸化水素水に関し、使用温
    度を35〜80℃、薬液濃度を30〜35wt%にて用い
    加工することを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 上記加工後の形状が、アルミニウムは台
    形且つ斜辺が丸みを帯びた形状であり、その下のチタン
    タングステンは当該台形底部の下からサイドエッチング
    量2μmの範囲を満たすことを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 上記チタンタングステンの抜きパターン
    の幅が4μm以上であることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板上にPN接合を有する半導体
    装置において、 上記半導体基板の表面に絶縁膜を形成し、当該絶縁膜を
    部分的に除去する第1の工程と、 上記半導体基板の全体にチタンタングステンを成膜する
    第2の工程と、 上記チタンタングステン上にアルミニウムを1〜5μm
    積層する第3の工程と、 上記チタンタングステン及びアルミニウムによる二層の
    メタルを選択的にパターン形成する第4の工程と、 上記アルミニウムをエッチングする第5の工程と、を有
    し、チタンタングステンの加工薬液として、加熱した過
    酸化水素水を用いて加工することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記チタンタングステンの膜組成が、チ
    タンを5〜15%含み、その膜厚が500〜5000オ
    ングストロームであることを特徴とする請求項6に記載
    の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記薬液の過酸化水素水に関し、使用温
    度を35〜80℃、薬液濃度を30〜35wt%にて用い
    加工することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 上記加工後の形状が、アルミニウムは台
    形且つ斜辺が丸みを帯びた形状で、その下のチタンタン
    グステンは当該台形底部の下からサイドエッチング量2
    μmの範囲を満たすことを特徴とする請求項6に記載の
    半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 上記チタンタングステンの抜きパター
    ンの幅が4μm以上であることを特徴とする請求項6に
    記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043201A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置

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