CN102646582B - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于,提供能够相对于绝缘膜的开口中心无偏差地形成场电极构造的半导体装置的制造方法。本申请的发明的半导体装置的制造方法的特征在于,具备:在半导体层的表面形成绝缘膜的工序;在该绝缘膜的表面形成具有开口的抗蚀剂的工序;使与该抗蚀剂进行交联反应的图案收缩剂附着在该抗蚀剂、在该抗蚀剂的内周形成硬化层的工序;以该抗蚀剂及该硬化层作为掩模蚀刻该绝缘膜的工序;除去该硬化层的工序;在该半导体层、该绝缘膜以及该抗蚀剂的表面形成金属层的工序;以及通过剥离法除去该抗蚀剂及该抗蚀剂的表面的该金属层的工序。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及具有场电极(field plate)构造的半导体装置的制造方法。
背景技术
专利文献1公开了在半导体层的表面的一部分形成绝缘膜,并在半导体层及绝缘膜的表面整体形成金属层的半导体装置的制造方法。在该半导体装置的制造方法中,实施用于使绝缘膜为期望的形状的曝光及显影处理,以及用于使金属层为期望的形状的曝光及显影处理(以下称为金属膜用曝光处理)。而且,在金属层之中半导体层上的部分作为栅极电极起作用,绝缘膜上的部分作为场电极起作用。
专利文献1:日本特开2005-093864号公报
专利文献2:日本特开2007-005379号公报
专利文献3:日本特开平08-148508号公报
发明内容
为了形成场电极,在绝缘膜形成开口并在该开口及绝缘膜的表面形成金属层。优选作为绝缘膜上的金属层的场电极相对于开口中心形成于既定位置。然而,由于金属膜用曝光处理的偏差,相对于开口中心的场电极构造位置存在偏差。因此,半导体装置的特性存在偏差。
本发明是为了解决如上所述的课题而做出的,其目的在于,提供能够相对于绝缘膜的开口中心无偏差地形成场电极构造的半导体装置的制造方法。
本申请的发明的半导体装置的制造方法的特征在于,具备:在半导体层的表面形成绝缘膜的工序;在该绝缘膜的表面形成具有开口的抗蚀剂的工序;使与该抗蚀剂进行交联反应的图案收缩剂附着在该抗蚀剂、在该抗蚀剂的内周形成硬化层的工序;以该抗蚀剂及该硬化层作为掩模蚀刻该绝缘膜的工序;除去该硬化层的工序;在该半导体层、该绝缘膜以及该抗蚀剂的表面形成金属层的工序;以及通过剥离法(lift-off)除去该抗蚀剂及该抗蚀剂的表面的该金属层的工序。
依据本发明,不进行金属膜用曝光处理,就能够相对于绝缘膜的开口中心无偏差地形成场电极构造。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法的流程图。
图2是示出在半导体层的表面形成有绝缘膜的图。
图3是示出在绝缘膜的表面形成有抗蚀剂的图。
图4是示出在抗蚀剂形成有开口的图。
图5是示出通过RELACS处理形成有硬化层的图。
图6是示出已蚀刻绝缘膜的图。
图7是示出已除去硬化层的图。
图8是示出形成有金属层的图。
图9是示出通过剥离法形成有具备场电极构造的栅极电极的图。
图10是示出本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法的变形例的图。
图11是示出本发明的实施方式2的半导体装置的制造方法的流程图。
图12是示出在半导体层的表面形成有第1绝缘膜、在第1绝缘膜的表面形成有第2绝缘膜的图。
图13是示出通过蚀刻形成有具有开口的第1绝缘膜和具有开口的第2绝缘膜的图。
图14是示出已选择蚀刻第2绝缘膜的图。
图15是示出具备多级形状的场电极构造的栅极电极的图。
标号说明
30衬底;32半导体层;34绝缘膜;36抗蚀剂;38a、38b硬化层;40金属层;40a具备场电极构造的栅极电极。
具体实施方式
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法的流程图。沿着图1对本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法进行说明。首先,在半导体层的表面形成绝缘膜(步骤10)。参照图2说明步骤10。图2是示出在半导体层32的表面形成有绝缘膜34的图。半导体层32形成于衬底30的表面。衬底30用SiC形成,半导体层32用GaN/AlGaN形成。而且,在半导体层32的表面用SiN形成绝缘膜34。
接着,在绝缘膜34的表面形成抗蚀剂(步骤12)。参照图3说明步骤12。图3是示出在绝缘膜34的表面形成有抗蚀剂36的图。抗蚀剂36包含因感光而向酸性变化的材料。
接着,在抗蚀剂36形成开口(步骤14)。参照图4说明步骤14。图4是示出在抗蚀剂形成有开口的图。在步骤14中,使抗蚀剂之中在本工序后应开口的部分曝光并实施显影处理,形成具有开口的抗蚀剂36a(以下称为抗蚀剂36a)。通过显影处理除去抗蚀剂的感光部分,但在抗蚀剂36a的内周部残留有限的酸成分。
接着,通过RELACS(化学收缩辅助的分辨率增强光刻:ResolutionEnhanced Lithography Assistedby Chemical Shrink)处理形成硬化层(步骤16)。参照图5说明步骤16。图5是示出通过RELACS处理形成有硬化层38a及38b的图。通过使以抗蚀剂36a的酸成分作为催化剂进行交联反应的图案收缩剂附着在抗蚀剂36a而形成硬化层38a及38b。交联反应通过加热处理而发生。通过在抗蚀剂36a的内周形成硬化层38a及38b,开口宽度(绝缘膜34露出的宽度)相比抗蚀剂36a的开口宽度收缩硬化层38a及38b的量。
接着,蚀刻绝缘膜34(步骤18)。参照图6说明步骤18。图6是示出已蚀刻绝缘膜的图。以抗蚀剂36a以及硬化层38a和38b作为掩模蚀刻绝缘膜。用利用氟基的干法蚀刻、氟酸类湿法蚀刻或并用两者的蚀刻来进行该蚀刻。通过该蚀刻形成具有开口的绝缘膜34a。
接着,除去硬化层(步骤20)。参照图7说明步骤20。图7是示出已除去硬化层的图。通过强碱药液(強アルカリ薬液)除去硬化层。通过除去硬化层,位于硬化层之下的“具有开口的绝缘膜34a”的一部分露出于表面。
接着,形成金属层(步骤22)。参照图8说明步骤22。图8是示出形成有金属层40的图。金属层40在半导体层32、具有开口的绝缘膜34a以及抗蚀剂36a的表面形成。
接着,通过剥离法形成具备场电极构造的栅极电极(步骤24)。参照图9说明步骤24。图9是示出通过剥离法形成有具备场电极构造的栅极电极40a的图。用剥离法除去抗蚀剂36a及其表面的金属层,在半导体层32和具有开口的绝缘膜34a的表面残余金属层。残余的金属层成为具备场电极构造的栅极电极40a。此外,场电极构造是在具有开口的绝缘膜34a的表面残余的金属层。本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法具备上述的工序。
依据本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法,形成硬化层38a及38b,在使开口宽度收缩的状态下蚀刻绝缘膜,在除去硬化层38a及38b而扩大开口宽度的状态下形成具备场电极构造的栅极电极40a。因此,不需要金属膜用曝光处理,能够相对于绝缘膜的开口中心无偏差地形成场电极构造。另外,不需要金属膜用曝光处理,因而能够简化工序。
图10是示出本发明的实施方式1的半导体装置的制造方法的变形例的图。如该图所示,也可以使绝缘膜作为由具有开口的绝缘膜34a及用SiOx形成的绝缘膜33的层叠构造。也可以这样地层叠2种以上的膜而形成绝缘膜。
实施方式2.
图11是示出本发明的实施方式2的半导体装置的制造方法的流程图。在该流程图之中,标记与图1相同标号的工序如上所述,因而省略其说明。
首先,在半导体层的表面形成第1绝缘膜及第2绝缘膜(步骤10a)。参照图12说明步骤10a。图12是示出在半导体层32的表面形成有第1绝缘膜50、在第1绝缘膜50的表面形成有第2绝缘膜52的图。第1绝缘膜50用SiN形成,第2绝缘膜52用SiOx形成。
接着,步骤12、14及16结束时,以抗蚀剂54和硬化层56a及56b为掩模,蚀刻第1绝缘膜50及第2绝缘膜52(步骤18a)。参照图13说明步骤18a。图13是示出通过蚀刻形成有具有开口的第1绝缘膜50a(以下称为第1绝缘膜50a)及具有开口的第2绝缘膜52a(以下称为第2绝缘膜52a)的图。
接着,选择蚀刻第2绝缘膜52a(步骤19)。参照图14说明步骤19。图14是示出已选择蚀刻第2绝缘膜52a的图。用利用氟基的干法蚀刻、氟酸类湿法蚀刻或者并用两者来蚀刻第2绝缘膜52a。通过该蚀刻,第2绝缘膜52b的开口宽度变得比第1绝缘膜50a的开口宽度宽。此外,第2绝缘膜52b的开口宽度比抗蚀剂54的开口宽度窄。
接着,对步骤20、22及24进行处理,形成具备多级形状的场电极构造的栅极电极。图15是示出具备多级形状的场电极构造的栅极电极60的图。场电极构造通过具有置于第1绝缘膜50a的部分和具有置于第2绝缘膜52b的部分而成为多级形状。这样使场电极构造为多级形状,能够提高半导体装置的耐压。
这样,依据本发明的实施方式2的半导体装置的制造方法,通过使第2绝缘膜52为能相对于第1绝缘膜50选择蚀刻的材料,能够形成具备多级形状的场电极构造的栅极电极60。另外,在选择蚀刻第2绝缘膜52a时不蚀刻第1绝缘膜50a,因而能够抑制栅极开口部的侧面蚀刻。
本发明的实施方式2的半导体装置的制造方法的特征在于,使用多种膜作为绝缘膜而使场电极构造为多级形状。因此,只要能够选择蚀刻,绝缘膜的种类也可为2种以上。
另外,也可以除去硬化层后进行选择蚀刻,也可以多次进行选择蚀刻来调整绝缘膜的开口宽度。

Claims (4)

1.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,具备:
在半导体层的表面形成绝缘膜的工序;
在所述绝缘膜的表面形成具有开口的抗蚀剂的工序;
使与所述抗蚀剂进行交联反应的图案收缩剂附着在所述抗蚀剂的内周、在所述抗蚀剂的内周形成硬化层的工序;
以所述抗蚀剂及所述硬化层作为掩模蚀刻所述绝缘膜的工序;
除去所述硬化层的工序;
在所述半导体层、所述绝缘膜以及所述抗蚀剂的表面形成金属层的工序;以及
通过剥离法除去所述抗蚀剂及所述抗蚀剂的表面的所述金属层的工序。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
所述抗蚀剂用因感光而向酸变化的材料形成,
在形成所述硬化层的工序之前使所述抗蚀剂感光,
所述交联反应以所述酸为催化剂、通过对所述图案收缩剂进行加热处理而发生,
所述硬化层的除去用强碱药液进行。
3.如权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
所述绝缘膜层叠有不同的2种以上的膜。
4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
所述绝缘膜层叠有能选择蚀刻的2种以上的膜,
在形成所述金属层的工序之前,具备对所述2种以上的膜之中的至少1个膜以开口宽度比另外的膜宽的方式进行选择蚀刻的工序。
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