DE69419186T2

DE69419186T2 - Verfahren zur Ätzung eines halbleitenden Substrats

Info

Publication number: DE69419186T2
Application number: DE69419186T
Authority: DE
Inventors: Hideo Nagai; Hideyuki Nakanishi; Akira Ueno; Akio Yoshikawa
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1994-01-05
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH06204208A; EP0607808A3; US5478438A; EP0607808B1; DE69419186D1; JP3205103B2; EP0607808A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zum aniostropen Ätzen.
In einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines Einkristall-Halbleitersubstrats ist weit verbreitet eine sogenannte anisotrope Ätztechnik verwendet worden. Um ein Einkristall-Substrat nicht isotrop zu ätzen, verwendet diese Technik eine Lösung, bei der die individuellen Oberflächenbereiche des Einkristall-Substrats unter unterschiedlichen Raten in Abhängigkeit von deren jeweiligen Richtungen, basierend auf der Tatsache geätzt werden, daß jede Oberflächenebene eine unterschiedliche Aktivierungsenergie gemäß deren kristallographischer Richtung besitzt.
Die Fig. 4(a) bis 4(g) stellen ein Beispiel des herkömmlichen Verfahrens zum anisotropen Ätzen des Halbleitersubstrats dar.
Wie in Fig. 4(a) dargestellt ist, ist ein blankes Siliziumsubstrat 1, das eine Oberflächenebene (100) besitzt, präpariert. Zuerst wird die Oberfläche des Siliziumsubtrats 1, das aus blankem Silizium zusammengesetzt ist, thermisch oxidiert, um so einen SiO&sub2;-Film 2 (siehe Fig. 4(b)) zu bilden. Als nächstes wird ein erster Photoresist 3 auf den SiO&sub2;-Film 2 aufgebracht (siehe Fig. 4(c)). Der sich ergebende, erste Photoresist 3 wird dann gemustert, so daß eine spezifizierte Öffnung A in einem Teil des Photoresists 3 gebildet wird (siehe Fig. 4(d)). Nach einem Wegätzen des Teils des SiO&sub2;-Films 2, der die Öffnung A unterlegt (Fig. 4(e)), wird der erste Photoresist 3 entfernt (Fig. 4(f)).
Darauffolgend wird das gesamte Substrat einem erstmaligen, anisotropen Ätzen unterworfen, so daß das Silizium-Substrat 1, das die Öffnung A des SiO&sub2;-Films 2 unterlegt, vertieft bzw. genutet wird, um dadurch einen ersten, geätzten Bereich 4 zu bilden, der mit einer spezifizierten Differenz im Niveau hohl ist (siehe Fig. 4(g)). Als die Lösung zum anisotropen Ätzen des Silizium-Substrats 1 sind Ethylendiamin, Kaliumhydroxid, Pyrocatechin, und dergleichen, bekannt. Eine Ätzmaske, die nicht in diesen Lösungen gelöst wird, ist gewöhnlich aus einem SiO&sub2;-Film zusammengesetzt. Demzufolge weist das herkömmliche Verfahren die Schritte eines thermischen Oxidierens des Silizium-Substrats 1 auf, um so den SiO&sub2;-Film 2 zu bilden, der aus einem thermischen Oxidationsfilm zusammengesetzt ist, Bemustern des sich ergebenden SiO&sub2;-Films 2 unter Verwendung einer normalen, photolitographischen Technik, und schließlich Ätzten des Substrats mit dem gemusterten SiO&sub2;-Film, der als eine Ätzmaske dient, durch Eintauchen von diesem in die anisotrope Ätzmittellösung. Wenn der gemusterte SiO&sub2;-Film, der als eine Ätzmaske dient, mit einem Fensterbereich ausgebildet wird, der seine Seite der < 110> Richtung des Silizium-Substrats besitzt, liegt der sich ergebende, geätzte Bereich 4 in der Form eines Pyramidenstumpfs oder einer Pyramide, die eine (111) Ebene (die einen Winkel von 54º in Bezug auf die Hauptfläche des Substrats bildet) als ihre schrägen Flächen besitzt, vor, wobei dies für das (100)-Si-Substrat verwendet wird.
Ein erstes Problem des Stands der Technik, der vorstehend erwähnt ist, entsteht dann, wenn der anisotrope Ätzschritt mehr als einmal wiederholt wird.
Das bedeutet, daß nach einem Durchführen des ersten, anisotropen Ätzens die Oberfläche des Silizium-Substrats 1 zerklüftet wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist, so daß dann, wenn ein zweiter Photoresist 8 durch Schleuderbeschichten aufgebracht werden soll, eine Diskontinuität leicht in dem Photoresist 8 an dem Kantenbereich 6 des ersten, geätzten Bereichs 4 gebildet wird. Die Diskontinuität resultiert von der ansteigenden Verdünnung des Photoresists an dem Kantenbereich 6, was verursacht wird, während der zweite Photoresist 8 durch eine Schleuderbeschichtung aufgebracht wird, wobei der zweite Photoresist 8 unter Verwendung einer Zentrifugalkraft ausgebreitet wird. Die Erzeugung der Diskontinuität kann in einem gewissen Umfang durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit bei der Schleuderbeschichtung verhindert werden. Allerdings sollte, wenn die Tiefe der Vertiefung, die durch anisotropes Ätzen gebildet ist, einige 10 um erreicht, die Umdrehungszahlen auf eine Größenordnung von 1000 U/min reduziert werden. Wenn die Umdrehungszahlen so reduziert sind, wird die Diskontinuität nicht an dem Kantenbereich 6 erzeugt, wogegen andere Probleme, wie beispielsweise ein nicht zufriedenstellendes Ausbreiten des zweiten Photoresists 8, eine nicht gleichförmige Dicke des Photoresists und eine Unmöglichkeit, eine feine Photolitographie durchzuführen, auftreten können, so daß es schwierig war, die Diskontinuität zu eliminieren.
Andererseits wird das anisotrope Ätzen beim zweiten Mal gemäß den Schritten durchgeführt, die in den Fig. 6(a) bis 6(f) dargestellt sind, was nachfolgend beschrieben wird:
Wenn das erstmalige anisotrope Ätzen abgeschlossen ist, wird der SiO&sub2;-Film 2, der als die erste Ätzmaskierung dient, von der Oberfläche des Silizium-Substrats 1 (siehe Fig. 6(a)) entfernt, gefolgt durch die thermische Oxidation des gesamten Silizium-Substrats 1, um so einen SiO&sub2;-Film 15 zu bilden, der aus einem thermischen Oxidationsfilm zusammengesetzt ist, der als eine zweite Äztmaskierung (siehe Fig. 6(b)) dienen wird. Der zweite Photoresist 8 wird auf die Oberfläche des SiO&sub2;-Films 15 aufgebracht und dann zu einem Muster gebildet, das eine zweite Öffnung B (siehe Fig. 6(c)) besitzt. Bei dieser Stufe wurde allerdings die Kontinuität, die vorstehend erwähnt ist, bereits an dem Kantenbereich 6 des ersten, geätzten Bereichs 4 erzeugt.
Wenn das anisotrope Ätzen beim zweiten Mal durchgeführt wird, wobei die Diskontinuität an dem Kantenbereich 6 verbleibt, und zwar nach einem Durchführen des Ätzprozesses zum Mustern des SiO&sub2;-Films 15 (siehe Fig. 6(d)), wird der zweite Photoresist 8 entfernt (siehe Fig. 6(e)) und dann wird das Silizium-Substrat 1, das die Öffnung B unterlegt, durch anisotropes Ätzen vertieft, um so einen zweiten, geätzten Bereich 10 zu bilden (siehe Fig. 6(f)).
In diesem Verfahren wird allerdings das Silizium-Substrat 1 an dem Kantenbereich 6 des ersten, geätzten Bereichs 1 auch anisotrop geätzt, wie in Fig. 6(f) dargestellt ist, so daß der erste, geätzte Bereich 4 nachteilig deformiert wird.
Demzufolge wird, wenn der SiO&sub2;-Film 15 durch Ätzen so gemustert wird, um so ein zweites, geätztes Muster zu bilden, wobei die Diskontinuität des zweiten Photoresists 8 an dem Kantenbereich 6 des ersten, geätzten Bereichs 4 verbleibt, der SiO&sub2;-Film an dem Kantenbereich 6, der als die Maske dienen sollte, weggeätzt, so daß der Kantenbereich 6 einem anisotropen Ätzen in dem darauffolgenden anisotropen Ätzvorgang unterliegt, was zu der Deformation des ersten, geätzten Bereichs 4 führt. In dem Fall, bei dem der zweite, geätzte Bereich innerhalb des ersten, geätzten Bereichs 4 gebildet wird, um so ein Silizium-Substrat mit einer Querschnittsstruktur zu erhalten, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wird der erste, geätzte Bereich 4 auch durch denselben Vorgang, wie er vorstehend erwähnt ist, deformiert, was zu einem zweiten Problem führt.
Wie in den Fig. 7(a) bis 7(d) dargestellt ist, wird, um die Struktur, die in Fig. 3 dargestellt ist, zu realisieren, das Silizium-Substrat 1 (siehe Fig. 7(a)), das durch das erstmalige Ätzen gelaufen ist (siehe Fig. 4(a) bis 4(g)), thermisch oxidiert, um so einen SiO&sub2;-Film 20 (Fig. 7(b)) zu bilden. Dann wird der zweite Photoresist (nicht dargestellt), der die zweite Öffnung B besitzt, die sich von der linksseitigen Kante 6a des ersten, geätzten Bereichs 4 aus erstreckt, gebildet. Der sich ergebende zweite Photoresist wird als eine Photomaske beim Mustern des SiO&sub2;-Films 20 durch Ätzen verwendet, um dadurch die zweite Ätzmaske (siehe Fig. 7(c)) zu bilden.
Gerade wenn der zweite Photoresist ohne Erzeugen einer Diskontinuität an dem Kantenbereich 6 aufgebracht wird, paßt sich der Kantenbereich 6a nicht vollständig dem Endbereich der Maske an, da, in den meisten Fällen, dabei eine Verschiebung der Maske Δd aufgrund einer nicht perfekten Präzision verschoben wird, mit der die Maske in Bezug auf den Kantenbereich 6a ausgerichtet wird. Wenn ein anisotropes Ätzen mit einer solchen Masken-Verschiebung durchgeführt wird, wird auch die Umgebung bzw. Nähe der Kante 6a, die dem Kantenbereich 6 in der vorstehenden Fig. 4(f) entspricht, geätzt, so daß der erste, geätzte Bereich nachteilig deformiert wird (siehe Fig. 6(d)). In diesem Fall kann, gerade wenn die Breite Δd der Masken-Verschiebung auf z. B. 0,5 um reduziert werden kann, die Masken-Verschiebung nicht ignoriert werden, da eine flache Ebene auf dem Niveau der Wellenlänge des Lichts in dem Fall der Verwendung der schrägen Fläche des geätzten Bereichs, wie, z. B., ein reflektierender Spiegel, für Strahlen im nahen Infrarot erforderlich ist. Weiterhin besitzt ein realer Photoresistfilm eine große Welligkeit, so daß es schwierig in der Praxis ist, die Breite Δd der Masken-Verschiebung auf 0,5 um oder weniger zu reduzieren.
Eine Aufgabe der Erfindung, die in Anbetracht des vorstehenden gestellt ist, ist diejenige, effektiv und eventuell die Deformation des Halbleitersubstrats an der Kante des konkaven Bereichs zu verhindern, der bei dem ersten, anisotropen Ätzvorgang gebildet wurde, wenn das Substrat einem anisotropen Ätzen zumindest zweimal unterworfen wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß dem Ätzverfahren wird, bevor das anisotrope Ätzen ein zweites Mal durchgeführt wird, die Ätzmaske auf der Kante des ersten Ätzbereichs, der hohl ist, niedergeschlagen. Da die erste Ätzmaske in Bezug auf das Ätzmittel, das bei dem anisotropen Ätzen beim zweiten Mal verwendet ist, und in Bezug auf das Ätzmittel, das zum Bemustern der zweiten Ätzmaske verwendet ist, resistent ist, wird der Bereich des Silizium-Substrats, der der Kante des ersten, geätzten Bereichs entspricht, geschützt, ohne daß er weggeätzt wird. Demzufolge wird der erste, geätzte Bereich nicht durch das anisotrope Ätzen beim zweiten Mal deformiert und seine Konfiguration verbleibt ausgezeichnet.
Das Ätzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die folgende, bevorzugte Ausführungsform annehmen.
Vorzugsweise ist jede der ersten und der zweiten Ätzmasken aus einem Film zusammengesetzt, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, während die andere Ätzmaske aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist bzw. sind. Gemäß dem Verfahren unterscheiden sich die chemischen Eigenschaften der Ätzmasken gegenüber den Ätzmitteln, d. h. Widerstandsfähigkeiten, stark voneinander. Demzufolge wird es leicht, eine Lösung, die nicht die erste Ätzmaske auflöst, als das Ätzmittel zum Mustern der zweiten Ätzmaske auszuwählen.
Die erste Ätzmaske ist aus einem Oxidationsfilm eines Halbleitermaterials zusammengesetzt, das das Substrat bildet, während die zweite Ätzmaske aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem metallischem Material hergestellt ist (sind). Das Verfahren erleichtert die Bildung der ersten Ätzmaske.
Um eine ausgezeichnete Kombination der ersten und der zweiten Ätzmaske zu schaffen, wird irgendeine der zwei aus einem Siliziumdixoidfilm zusammengesetzt, während die andere aus einem Siliziumnitridfilm zusammengesetzt wird. Alternativ wird entweder die erste oder die zweite Ätzmaske aus einem Aluminiumoxidfilm zusammengesetzt, während die andere Ätzmaske aus einem Siliziumdixoidfilm zusammengesetzt wird. Das Verfahren erleichtert die Auswahl eines Ätzmittels, was verhindert, daß die erste Ätzmaske bei dem anisotropen Ätzen beim zweiten Mal geätzt wird.
Unter Verwendung einer Lösung, die Kaliumhydroxid als deren Hauptkomponente enthält, als das Ätzmittel, das bei dem anisotropen Ätzen beim zweiten Mal verwendet wird, kann das Auflösen der ersten Ätzmaske leicht vermieden werden.
Durch Zusammensetzen mindestens einer der zwei anisotropen Ätzmasken aus Au, Pt, Ti, W oder einem Material, das eine dieser Substanzen als ihre Komponente enthält, kann die Ätzmaske einfach durch Vakuumverdampfen gebildet werden, so daß die Ätzmaske, die chemisch stabil ist, leicht erhalten werden kann.
Die Ätzmaske kann aus einem metallischen Film zusammengesetzt sein, der aus zwei oder mehr Schichten besteht. Demzufolge wird die Ätzmaske mit einer verbesserten Adhäsion an dem Halbleitersubstrat und einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Ätzmittel, das beim anisotropen Ätzen verwendet wird, ausgestattet.
Die Fig. 1(a) bis 1(n) zeigen Querschnitte eines Halbleitersubstrats in individuellen Schritten beim Ätzen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des Substrats in dem Schritt eines Aufbringens des Photoresists zum Bilden einer zweiten Ätzmaske, dargestellt in Fig. 1(j);
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Halbleitersubstrats, wenn ein zweistufiges, anisotropes Ätzen der Ausführungsform ausgeführt wird;
Fig. 4(a) bis 4(g) zeigen Querschnitte des Halbleitersubstrats in individuellen Schritten des erstmaligen anisotropen Ätzens gemäß einem herkömmlichen Verfahren eines Ätzens;
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt zum Darstellen einer Diskontinuität des Photoresists, der beim Aufbringen des Photoresists auf das Halbleitersubstrat mit einem konkaven Bereich hervorgerufen wird;
Fig. 6(a) bis (f) zeigen Querschnitte des Halbleitersubstrats in individuellen Schritten des anisotropen Ätzens beim zweiten Mal, die in Bezug auf einen Bereich, der ein anderer als der erste, geätzte Bereich ist, durchgeführt werden; und
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Halbleitersubstrats in individuellen Schritten eines anisotropen Ätzens beim zweiten Mal, die in Bezug auf die Innenseite des ersten, geätzten Bereichs durchgeführt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform, die den ersten und zweiten anisotropen Ätzvorgang einsetzt, durchgeführt in Bezug auf das Silizium-Substrat, das die Richtung einer Oberflächenebene (100) besitzt, wird ein Verfahren zum Bilden des zweiten, geätzten Bereichs innerhalb des ersten, geätzten Bereichs unter Bezugnahme auf die Fig. 1(a) bis 1(n) beschrieben.
Zuerst wird ein Silizium-Substrat 1, das aus einem blanken Silizium (siehe Fig. 1(a)) zusammengesetzt ist, thermisch oxidiert, um so einen SiO&sub2;-Film (siehe Fig. 1(b)) zu bilden. Als nächstes wird ein erster Photoresist 3 (siehe Fig. 1(c)) aufgebracht, so daß der erste Photoresist 3 in einem Muster mit einer Öffnung A gebildet wird (siehe Fig. 1(d)), gefolgt durch ein Ätzen zum Bilden eines Musters aus dem SiO&sub2;-Film 2 heraus (siehe Fig. 1(e)). Das Ätzen kann leicht unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt werden, das HF als seine Hauptkomponente verwendet. Nach einem Entfernen des zweiten Photoresists 3 (siehe Fig. 1(f)) wird das gesamte Silizium-Substrat 1 einem erstmaligen, anisotropen Ätzen unterworfen, um so einen ersten, geätzten Bereich 4 in der Form eines Pyramidenstumpfs in der Öffnung A zu bilden (siehe Fig. 1(g)).
Darauffolgend wird beim Durchführen des anisotropen Ätzens beim zweiten Mal mit dem SiO&sub2;-Film 2, der verbleibt, ein Au-Film 7, der als eine zweite Ätzmaske dienen wird, durch Verdampfen auf der gesamten Oberfläche des Substrats niedergeschlagen (siehe Fig. 1(h)), gefolgt durch die Aufbringung eines zweiten Photoresists 8 darauf (siehe Fig. 1(i)). Nach dem Mustern des zweiten Photoresists 8 durch Photolithographie (siehe Fig. 1(j) wird der Au-Film 7 gemustert, um so eine zweite Ätzmaske zu bilden (siehe Fig. 1(k)). Das Ätzen kann einfach in einer Jod-Kalium-Jodit-Lösung durchgeführt werden. Dann wird, nach einem Entfernen des zweiten Photoresists 8 (siehe Fig. 1(l)) das zweite, anisotrope Ätzen durchgeführt, um so einen zweiten, geätzten Bereich 9 in dem ersten, geätzten Bereich 4 (siehe Fig. 1(m)) zu bilden, gefolgt durch das Entfernen des Au-Films 7 und des SiO&sub2;-Films 2, um so das Silizium-Substrat 1 einer Struktur, die in Fig. 3 dargestellt ist, zu erhalten.
Wenn eine Diskontinuität des zweiten Photoresists 8 an dem Kantenbereich 6 erzeugt wird, nachdem das erstmalige anisotrope Ätzen des Siliziums erzeugt ist oder wenn ein Bereich, der durch ein Resist-Muster abgedeckt werden sollte, nicht aufgrund der Verschiebung des Musters abgedeckt wird, wird in dem darauffolgenden Ätzvorgang zum Mustern des Au-Films 7, der als die zweite Ätzmaske dient, der Au-Film 7 an dem Kantenbereich 6 teilweise in einer Jod-Kalium-Jodit-Lösung aufgelöst, die als das zweite Ätzmittel zum Mustern dient. Allerdings verbleibt der unterlegende SiO&sub2;-Film 2, ohne daß er in der Jod-Kalium-Jodit-Lösung aufgelöst wird. Darauffolgend wird das Silizium-Substrat 1 an dem Kantenbereich 6 bei dem anisotropen Ätzen beim zweiten Mal geschützt, so daß die Deformation des geätzten Bereichs 4 in dem zweiten, anisotropen Ätzvorgang effektiv verhindert wird.
Demzufolge wird durch Zusammensetzen der ersten und der zweiten, anisotropen Ätzmaske aus einem Material, das nicht in einer anisotropen Ätzmittellösung aufgelöst wird, und durch Zusammensetzen der ersten, anisotropen Äztmaske aus einem Material, das nicht in einem Ätzmittel gelöst wird (die Jod-Kalium-Jodit-Lösung in der vorliegenden Ausführungsform), die zum Mustern der zweiten, anisotropen Ätzmaske 7 verwendet ist, der Kantenbereich 8 des Silizium-Substrats 1 gerade in dem Fall geschützt, wo eine Diskontinuität des zweiten Photoresists 8 an dem Kantenbereich des ersten, geätzten Bereichs beobachtet wird oder die Verschiebung des Resist-Musters nach dem erstmaligen, anisotropen Ätzen des Siliziums beobachtet wird, so daß das anisotrope Ätzen beim zweiten Mal ohne Deformieren des ersten, geätzten Bereichs 4 durchgeführt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung den SiO&sub2;-Film als die erste, anisotrope Ätzmaske und den Au-Film als die zweite, anisotrope Ätzmaske verwendete, sind sie nicht darauf beschränkt, vorausgesetzt, daß sie aus einer Kombination von dielektrischen oder metallischen Materialien zusammengesetzt sind, die unterschiedliche, chemische Lösungseigenschaften haben. Zum Beispiel sind mögliche Kombinationen von Materialien (zusammen mit deren Ätzmittellösungen zum Mustern) in dem Fall der Verwendung von Kaliumhydroxid als die anisotrope Ätzmittellösung in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Wie in der vorstehenden Tabelle 1 dargestellt ist, kann eine Kombination eines Siliziumdioxidfilms und eines Siliziumnitridfilms den vorstehenden Effekt eines Beibehaltens der Konfiguration des ersten, geätzten Bereichs unter Verwendung einer Lösung, die Essigsäure als ihre Hauptkomponente enthält, ausüben, als das Ätzmittel zum Mustern der zweiten Ätzmaske, wenn die erste Ätzmaske aus dem Siliziumdioxidfilm zusammengesetzt ist, und unter Verwendung einer Lösung, die Fluorwasserstoffsäure als ihre Hauptkomponente enthält, als das Ätzmittel zum Mustern der zweiten Ätzmaske, wenn die Ätzmaske aus dem Siliziumnitridfilm zusammengesetzt ist. Eine Kombination eines Siliziumdioxidfilms und eines Aluminiumoxidfilms kann einen ähnlichen Effekt unter Verwendung einer Lösung ausüben, die Fluorwasserstoffsäure als ihre Hauptkomponente enthält, als das Ätzmittel zum Mustern der zweiten Ätzmaske, wenn die erste Ätzmaske aus dem Siliziumdioxid zusammengesetzt ist, und unter Verwendung einer Lösung, die Fluorwasserstoffsäure als deren Hauptkomponente enthält, als das Ätzmittel zum Mustern der zweiten Ätzmaske, wenn die erste Ätzmaske aus dem Aluminiumoxidfilm zusammengesetzt ist.
Obwohl die vorliegende Auführungsform den Au-Film als ein metallisches Material verwendete, ist es möglich, Ti, Pt, W oder ähnliches Material anstelle davon zu verwenden, vorausgesetzt, daß es nicht in der anisotropen Ätzmittellösung aufgelöst wird.
Es ist auch möglich, eine besonders exzellente Ätzmaske durch Variieren der Kombination der metallischen Materialien zu erhalten. Zum Beispiel zeigt der Au-Film eine schlechte Adhäsion an dem Silizium-Substrat und ein Ti-Film zeigt eine geringere Widerstandsfähigkeit gegenüber Kaliumhydroxid, das als die anisotrope Ätzmittellösung dient, als dies der Au-Film tut. Allerdings kann, wenn ein zweischichtiger, metallischer Film, der aus einem Ti-Film/Au-Film besteht, präpariert wird, eine Ätzmaske, die sowohl in Bezug auf eine Adhäsion in Bezug auf Silizium als auch in der Widerstandsfähigkeit gegenüber Kaliumhydroxid exzellent ist, erhalten werden.
In dem Fall der Verwendung eines metallischen Materials für die Ätzmaske, kann sie vorteilhaft durch einen Vakuumdampfniederschlag gebildet werden, wie dies in der vorliegenden Ausführungsform dargestellt ist. Wenn der metallische Film durch einen Vakuumdampfniederschlag gebildet wird, ändert sich dessen Widerstandsfähigkeit gegen ein chemisches Mittel selten in Abhängigkeit von den Bedingungen des Dampfniederschlagens. Demzufolge ist die Ätzmaske, die aus einem metallischen Film zusammengesetzt ist, extrem effektiv dahingehend, daß sie einfacher und stabiler als eine dielektrische Maske gebildet werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung das Verfahren zeigt, bei dem ein anisotropes Ätzen zweimal durchgeführt wird, ist die Anzahl der Male eines anisotropen Ätzens nicht auf zweimal beschränkt. Gerade wenn ein anisotropes Ätzen eine größere Anzahl von Malen ausgeführt wird, zum Beispiel n-mal (n ist eine ganze Zahl größer als 2), kann ein ähnlicher Effekt durch Zusammensetzen der n-ten Ätzmaske aus einem Material, das gegenüber demjenigen unterschiedlich ist, das die vorherigen Ätzmasken zusammensetzt, erhalten werden.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform das Silizium-Substrat verwendete, kann ein ähnlicher Effekt erhalten werden, wenn ein Einkristall-Substrat, das aus einem anderen Material zusammengesetzt ist, anstelle davon verwendet wird.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform ein Naßätzverfahren beim anisotropen Ätzen oder beim Ätzen zum Mustern einer Ätzmaske verwendete, kann ein ähnlicher Effekt unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens anstelle davon erhalten werden. Obwohl die vorstehende Ausführungsform ein Verfahren verwendete, bei dem die zweite Ätzmaske (ein metallischer Film wird hier verwendet), die auf der gesamten Oberfläche des Substrats durch ein Dampfniederschlagen gebildet war, weggeätzt wird, mit Ausnahme des Bereichs, der durch den Photoresist geschützt ist, ist das Ätzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt. Es ist auch zum Beispiel möglich, die Erfindung auf ein Verfahren anzuwenden, bei dem, nachdem ein Photoresist-Muster entsprechend dem umgekehrten Muster der Maske gebildet ist, ein Material zum Bilden der zweiten Ätzmaske (ein metallischer Film wird hier verwendet) durch Verdampfen niedergeschlagen wird und dann ein Bereich entsprechend einer Öffnung zu der Ätzmaske zusammen mit dem Photoresist entfernt wird (allgemein als ein Lift-Off-Verfahren bezeichnet).

Claims

1. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats, das die Folge der Schritte aufweist:

Bilden einer ersten Ätzmaske (2) aus einem Material, das gegen ein Ätzmittel, das bei einem anisotropen Ätzen zum zweiten Mal verwendet wird, und ein Ätzmittel, das zum Mustern einer zweiten Ätzmaske (7) verwendet wird, resistent ist,

Durchführen eines anisotropen Ätzens zum ersten Mal des Halbleitersubstrats (1) unter Verwendung der ersten Ätzmaske (2), die eine spezifizierte Öffnung so besitzt, um einen ersten Ätzbereich (4) zu bilden, der in dem Halbleitersubstrat (1) ausgenommen ist, das die Öffnung der ersten Ätzmaske (2) unterlegt;

Niederschlagen eines Films für eine zweite Ätzmaske (7) über die erste Ätzmaske (2) und den ersten, geätzten Bereich (4);

selektives Ätzen des Films für die zweite Ätzmaske (7), um so die zweite Ätzmaske in einem spezifizierten Muster zu bilden;

Durchführen des anisotropen Ätzens zum zweiten Mal des Halbleitersubstrats unter Verwendung der ersten (2) und der zweiten Ätzmaske (7), wobei das anisotrope Ätzen beim zweiten Mal innerhalb des ersten, geätzten Bereichs durchgeführt wird.

2. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, wobei entweder die erste oder die zweite Ätzmaske (2, 7) aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem dielektrischen Material hergestellt ist (sind), und die andere Ätzmaske aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist (sind).

3. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 2, wobei die erste Ätzmaske (2) aus einem Oxidationsfilm eines Halbleitermaterials zusammengesetzt ist, das aus dem Halbleitersubstrat (1) besteht, und die zweite Ätzmaske (7) aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus einer oder mehreren Schicht(en) besteht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist (sind).

4. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mindestens eine der ersten und der zweiten Ätzmaske (2, 7) aus einem Film zusammengesetzt ist, der aus zwei oder mehr Schicht(en) besteht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist (sind).

5. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, wobei entweder die erste oder die zweite Ätzmaske (2, 7) aus einem Siliziumdioxidfilm zusammengesetzt ist und die andere Ätzmaske aus einem Siliziumnitridfilm zusammengesetzt ist.

6. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, wobei entweder die erste oder die zweite Ätzmaske (2, 7) aus einem Siliziumdioxidfilm zusammengesetzt ist.

7. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, 2, 3, 5 oder 6, wobei eine Lösung, die Kaliumhydroxid als ihre Hauptkomponente enthält, als ein Ätzmittel zum Durchführen des anisotropen Ätzens beim zweiten Mal verwendet wird.

8. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei mindestens eine der ersten und der zweiten Ätzmaske (2, 7) aus Au, Pt, Ti, W oder einem Material, das eine dieser Substanzen als ihre Hauptkomponente enthält, hergestellt ist.

9. Verfahren zum Ätzen eines Halbleitersubstrats nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das Halbleitersubstrat (1) aus einem Einkristall-Silizium zusammengesetzt ist.