JP3205103B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、単結晶からなる半導体基板の異方性エッ
チングプロセスに関するものである。
に係り、特に、単結晶からなる半導体基板の異方性エッ
チングプロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、単結晶基板の面方位により各
面のもつ活性化エネルギーが異なることを利用して、面
方位によりエッチングレートを異なるような溶液を用い
て、単結晶基板を非等方的にエッチングするいわゆる異
方性エッチングは、単結晶からなる半導体基板の製造工
程において、広く用いられている。
面のもつ活性化エネルギーが異なることを利用して、面
方位によりエッチングレートを異なるような溶液を用い
て、単結晶基板を非等方的にエッチングするいわゆる異
方性エッチングは、単結晶からなる半導体基板の製造工
程において、広く用いられている。
【０００３】かかる半導体基板の異方性エッチングにつ
いて、従来のプロセスの一例を図３の工程断面図に示
す。
いて、従来のプロセスの一例を図３の工程断面図に示
す。
【０００４】図３（ａ）に示すように、面方位が（１０
０）であるベアシリコン基板１を準備し、該ベアシリコ
ンであるシリコン基板１の表面を熱酸化して、ＳｉＯ2
膜２を形成する（同図（ｂ）参照）。そして、ＳｉＯ2
膜２の上に第１フォトレジスト３を塗布し（同図（ｃ）
参照）、第１フォトレジスト３の一部に所定の開口部Ａ
を形成するパタニングを行って（同図（ｄ）参照）、そ
の開口部ＡのＳｉＯ2膜２をエッチングにより除去した
後（同図（ｅ）参照）、第１フォトレジスト３を除去す
る（同図（ｆ）参照）。
０）であるベアシリコン基板１を準備し、該ベアシリコ
ンであるシリコン基板１の表面を熱酸化して、ＳｉＯ2
膜２を形成する（同図（ｂ）参照）。そして、ＳｉＯ2
膜２の上に第１フォトレジスト３を塗布し（同図（ｃ）
参照）、第１フォトレジスト３の一部に所定の開口部Ａ
を形成するパタニングを行って（同図（ｄ）参照）、そ
の開口部ＡのＳｉＯ2膜２をエッチングにより除去した
後（同図（ｅ）参照）、第１フォトレジスト３を除去す
る（同図（ｆ）参照）。
【０００５】次に、基板全体に第１回目の異方性エッチ
ングを施し、ＳｉＯ2 膜２の開口部Ａのシリコン基板１
を掘り下げて、所定の段差をもって凹んだ第１異方性エ
ッチング領域４を形成する（同図（ｇ）参照）。
ングを施し、ＳｉＯ2 膜２の開口部Ａのシリコン基板１
を掘り下げて、所定の段差をもって凹んだ第１異方性エ
ッチング領域４を形成する（同図（ｇ）参照）。
【０００６】その場合、シリコン基板１の異方性エッチ
ング溶液としては、エチレンジアミン・水酸化カリウム
水溶液・ピロカテコール等が知られており、これらの溶
液に溶解しないエッチングマスクとして、一般にＳｉＯ
2 膜が用いられている。
ング溶液としては、エチレンジアミン・水酸化カリウム
水溶液・ピロカテコール等が知られており、これらの溶
液に溶解しないエッチングマスクとして、一般にＳｉＯ
2 膜が用いられている。
【０００７】すなわち、この従来例は、まずエッチング
マスクとなる酸化膜をシリコン基板を熱酸化することに
より形成し、その熱酸化膜を通常のフォトリソグラフィ
技術でパタニングし、最後に、異方性エッチング溶液に
浸してエッチングを行うという技術である。ちなみに、
このエッチングにおいて、ＳｉＯ2 パタンとして＜１１
０＞方向を辺とする窓領域を設けた場合、（１００）シ
リコン基板を用いているので（１１１）面（基板主面に
対して５４゜の角をなす。）を４つの斜面とする四角錐
台状あるいは四角錐状の異方性エッチング領域４が得ら
れる。
マスクとなる酸化膜をシリコン基板を熱酸化することに
より形成し、その熱酸化膜を通常のフォトリソグラフィ
技術でパタニングし、最後に、異方性エッチング溶液に
浸してエッチングを行うという技術である。ちなみに、
このエッチングにおいて、ＳｉＯ2 パタンとして＜１１
０＞方向を辺とする窓領域を設けた場合、（１００）シ
リコン基板を用いているので（１１１）面（基板主面に
対して５４゜の角をなす。）を４つの斜面とする四角錐
台状あるいは四角錐状の異方性エッチング領域４が得ら
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術の第１
の問題点は、２回以上異方性エッチング工程を繰り返す
場合に発生する。
の問題点は、２回以上異方性エッチング工程を繰り返す
場合に発生する。
【０００９】すなわち、図５に示すように、１回目の異
方性エッチングを行った後、シリコン基板１は凹凸のあ
る表面になるため、第２フォトレジスト８を改めてスピ
ンコートにより塗布しようとすると第１異方性エッチン
グ領域４のエッジ部６において第２フォトレジスト８の
段切れが生じ易くなる。この段切れは、第２フォトレジ
スト８をスピンコートする際に遠心力を利用して塗り広
げるためにエッジ部６のフォトレジスト厚が薄くなり、
ついには段切れとなってしまうものである。
方性エッチングを行った後、シリコン基板１は凹凸のあ
る表面になるため、第２フォトレジスト８を改めてスピ
ンコートにより塗布しようとすると第１異方性エッチン
グ領域４のエッジ部６において第２フォトレジスト８の
段切れが生じ易くなる。この段切れは、第２フォトレジ
スト８をスピンコートする際に遠心力を利用して塗り広
げるためにエッジ部６のフォトレジスト厚が薄くなり、
ついには段切れとなってしまうものである。
【００１０】この段切れは、スピンコートの回転速度に
よりある程度回避できるが、異方性エッチング深さが数
１０μｍに達すると、段切れを起こさないようにするた
めには、回転数を１０００ｒｐｍ程度に低下させなけれ
ばならない。しかし、このように回転数を低下させる
と、エッジ部６における段切れが起こらなくなる反面、
第２フォトレジスト８を十分に塗り広げられなくなった
り、またフォトレジスト厚に大きなムラが発生し、微細
なフォトリソグラフィが行えないなどの問題があるた
め、段切れをなくすことは困難であった。
よりある程度回避できるが、異方性エッチング深さが数
１０μｍに達すると、段切れを起こさないようにするた
めには、回転数を１０００ｒｐｍ程度に低下させなけれ
ばならない。しかし、このように回転数を低下させる
と、エッジ部６における段切れが起こらなくなる反面、
第２フォトレジスト８を十分に塗り広げられなくなった
り、またフォトレジスト厚に大きなムラが発生し、微細
なフォトリソグラフィが行えないなどの問題があるた
め、段切れをなくすことは困難であった。
【００１１】一方、第２回目の異方性エッチングは、図
６の工程断面図に示す手順で行われる。
６の工程断面図に示す手順で行われる。
【００１２】すなわち、第１回目の異方性エッチングが
終了したシリコン基板１上の第１エッチングマスクとな
ったＳｉＯ2 膜２を除去した後（図５の（ａ）参照）、
改めてシリコン基板１全体を熱酸化して、ＳｉＯ2 膜１
５からなる第２エッチングマスク用を形成し（同図
（ｂ）参照）、その上に第２フォトレジスト８を塗布
し、第２の開口部Ｂを設けたパタニングを行う（同図
（ｃ）参照）。しかし、この段階で、上述のような第１
異方性エッチング領域４のエッジ部６における第２フォ
トレジスト８の段切れが生じている。
終了したシリコン基板１上の第１エッチングマスクとな
ったＳｉＯ2 膜２を除去した後（図５の（ａ）参照）、
改めてシリコン基板１全体を熱酸化して、ＳｉＯ2 膜１
５からなる第２エッチングマスク用を形成し（同図
（ｂ）参照）、その上に第２フォトレジスト８を塗布
し、第２の開口部Ｂを設けたパタニングを行う（同図
（ｃ）参照）。しかし、この段階で、上述のような第１
異方性エッチング領域４のエッジ部６における第２フォ
トレジスト８の段切れが生じている。
【００１３】そして、このエッジ部６における段切れが
あるままに２回目の異方性エッチングを行うとすると、
ＳｉＯ2 膜１５のパタンエッチングを行った後（同図
（ｄ）参照）、第２フォトレジスト８を除去し（同図
（ｅ）参照）、異方性エッチングにより開口部Ｂのシリ
コン基板１を掘り下げてなる第２異方性エッチング領域
１０を形成する（同図（ｆ）参照）。
あるままに２回目の異方性エッチングを行うとすると、
ＳｉＯ2 膜１５のパタンエッチングを行った後（同図
（ｄ）参照）、第２フォトレジスト８を除去し（同図
（ｅ）参照）、異方性エッチングにより開口部Ｂのシリ
コン基板１を掘り下げてなる第２異方性エッチング領域
１０を形成する（同図（ｆ）参照）。
【００１４】その場合、同図（ｆ）に示すように、第１
異方性エッチング領域４のエッジ部６のシリコン基板１
も同時に異方性エッチングされ、第１異方性エッチング
領域４の形状が乱れてしまうという問題があった。
異方性エッチング領域４のエッジ部６のシリコン基板１
も同時に異方性エッチングされ、第１異方性エッチング
領域４の形状が乱れてしまうという問題があった。
【００１５】すなわち、第１異方性エッチング領域４の
エッジ部６における第２フォトレジスト８の段切れがあ
るままにパタニングしたのち第２エッチングマスク７を
パタンエッチングすると、マスクとなるべきエッジ部６
のＳｉＯ2 膜自体がエッチングにより除去されてしまう
ために、つぎの異方性エッチングプロセスにおいてエッ
ジ部６が異方性エッチングされ、第１異方性エッチング
領域４の形状が乱れてしまうというものである。
エッジ部６における第２フォトレジスト８の段切れがあ
るままにパタニングしたのち第２エッチングマスク７を
パタンエッチングすると、マスクとなるべきエッジ部６
のＳｉＯ2 膜自体がエッチングにより除去されてしまう
ために、つぎの異方性エッチングプロセスにおいてエッ
ジ部６が異方性エッチングされ、第１異方性エッチング
領域４の形状が乱れてしまうというものである。
【００１６】さらに、上記問題点以外に第２の問題点と
して、図３に示されるような断面構造のシリコン基板を
得るために、第１異方性エッチング領域４の内部に第２
異方性エッチング領域９を形成する場合にも、上述と同
様の過程により、第１異方性エッチング領域４の形状が
乱れるという問題が生じる。
して、図３に示されるような断面構造のシリコン基板を
得るために、第１異方性エッチング領域４の内部に第２
異方性エッチング領域９を形成する場合にも、上述と同
様の過程により、第１異方性エッチング領域４の形状が
乱れるという問題が生じる。
【００１７】このような構造を実現する場合、図７の工
程断面図に示すように、第１回目エッチングを終了した
シリコン基板１（同図（ａ）参照）を熱酸化してＳｉＯ
2 膜２０を形成し（同図（ｂ）参照）、第１異方性エッ
チング領域４のエッジ６ａを左端とする第２の開口部Ｂ
を有する第２フォトレジスト（図示せず）を形成し、第
２フォトレジストをフォトマスクとしてＳｉＯ2 膜２０
をパタンエッチングし、第２エッチングマスクを形成す
る（同図（ｃ）参照）。
程断面図に示すように、第１回目エッチングを終了した
シリコン基板１（同図（ａ）参照）を熱酸化してＳｉＯ
2 膜２０を形成し（同図（ｂ）参照）、第１異方性エッ
チング領域４のエッジ６ａを左端とする第２の開口部Ｂ
を有する第２フォトレジスト（図示せず）を形成し、第
２フォトレジストをフォトマスクとしてＳｉＯ2 膜２０
をパタンエッチングし、第２エッチングマスクを形成す
る（同図（ｃ）参照）。
【００１８】このとき、第２フォトレジスト８にエッジ
部６における段切れがなく塗布できたとしても、エッジ
６ａにおけるマスク精度が完全であれば問題無いが、通
常は幅Δｄのマスクずれが発生してエッジ６ａとマスク
端は完全には一致しない。そして、このような状態で２
回目の異方性エッチングを行うと、エッジ６ａの近傍つ
まり上記図４（ｆ）と同様のエッジ部６がエッチングさ
れて形状が乱れてしまう（図６（ｄ）参照）という問題
が発生する。
部６における段切れがなく塗布できたとしても、エッジ
６ａにおけるマスク精度が完全であれば問題無いが、通
常は幅Δｄのマスクずれが発生してエッジ６ａとマスク
端は完全には一致しない。そして、このような状態で２
回目の異方性エッチングを行うと、エッジ６ａの近傍つ
まり上記図４（ｆ）と同様のエッジ部６がエッチングさ
れて形状が乱れてしまう（図６（ｄ）参照）という問題
が発生する。
【００１９】その場合、マスクずれの幅Δｄを仮に０．
５μｍまで短縮できたとしても、例えばこのエッチング
斜面を可視光や近赤外光の反射ミラーとして用いるとき
は光の波長レベルで平坦な面が要求されるため、無視で
きない問題である。しかも、実際に大きくうねりのある
フォトレジスト膜では、マスクずれの幅Δｄを０．５μ
ｍ以下に抑制することは困難である。
５μｍまで短縮できたとしても、例えばこのエッチング
斜面を可視光や近赤外光の反射ミラーとして用いるとき
は光の波長レベルで平坦な面が要求されるため、無視で
きない問題である。しかも、実際に大きくうねりのある
フォトレジスト膜では、マスクずれの幅Δｄを０．５μ
ｍ以下に抑制することは困難である。
【００２０】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、少なくとも２回の異方性エッチング
をシリコン単結晶との半導体基板に施す工程を含む半導
体装置の製造方法として、１回目の異方性エッチングの
マスクを残して、２回目の異方性エッチングを行うため
のマスクを形成してから、２回目異方性エッチングを行
うとともに、１回目の異方性エッチングのマスクを２回
目の異方性エッチングのマスクのパタンエッチングで侵
されない材料で構成することにより、凹状の第１異方性
エッチング領域のエッジ部における形状の乱れを有効に
防止することにある。
あり、その目的は、少なくとも２回の異方性エッチング
をシリコン単結晶との半導体基板に施す工程を含む半導
体装置の製造方法として、１回目の異方性エッチングの
マスクを残して、２回目の異方性エッチングを行うため
のマスクを形成してから、２回目異方性エッチングを行
うとともに、１回目の異方性エッチングのマスクを２回
目の異方性エッチングのマスクのパタンエッチングで侵
されない材料で構成することにより、凹状の第１異方性
エッチング領域のエッジ部における形状の乱れを有効に
防止することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に２回以上の異方性エッ
チングを行なうようにした半導体装置の製造方法であっ
て、素材となる半導体基板に対し、所定の開口部を有す
る第１エッチングマスクを用いて１回目の異方性エッチ
ングを行って、上記第１エッチングマスクの開口部に凹
状の第１異方性エッチング領域を形成する工程と、上記
第１エッチングマスクを残したままで、その上から第２
エッチングマスクを形成し、第２エッチングマスクを用
いて２回目の異方性エッチングを行う工程とを含むとと
もに、上記第１エッチングマスクは、上記第２エッチン
グマスクのパタニング用エッチング剤に対して耐性を有
する物質により構成され、上記第１エッチングマスク及
び第２エッチングマスクのうち一方は誘電体材料からな
る１層以上の膜により形成され、他方は金属材料からな
る１層以上の膜により形成されている。
置の製造方法は、半導体基板上に２回以上の異方性エッ
チングを行なうようにした半導体装置の製造方法であっ
て、素材となる半導体基板に対し、所定の開口部を有す
る第１エッチングマスクを用いて１回目の異方性エッチ
ングを行って、上記第１エッチングマスクの開口部に凹
状の第１異方性エッチング領域を形成する工程と、上記
第１エッチングマスクを残したままで、その上から第２
エッチングマスクを形成し、第２エッチングマスクを用
いて２回目の異方性エッチングを行う工程とを含むとと
もに、上記第１エッチングマスクは、上記第２エッチン
グマスクのパタニング用エッチング剤に対して耐性を有
する物質により構成され、上記第１エッチングマスク及
び第２エッチングマスクのうち一方は誘電体材料からな
る１層以上の膜により形成され、他方は金属材料からな
る１層以上の膜により形成されている。
【００２２】上記第１エッチングマスクを基板を構成す
る半導体材料の酸化膜で形成し、第２エッチングマスク
を金属材料からなる１層以上の膜で形成することができ
る。
る半導体材料の酸化膜で形成し、第２エッチングマスク
を金属材料からなる１層以上の膜で形成することができ
る。
【００２３】上記金属材料膜からなるエッチングマスク
を、２種類の相異なる金属材料で構成される２層膜とす
ることができる。
を、２種類の相異なる金属材料で構成される２層膜とす
ることができる。
【００２４】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に２回以上の異方性エッチングを行なうよ
うにした半導体装置の製造方法であって、素材となる半
導体基板に対し、所定の開口部を有する第１エッチング
マスクを用いて１回目の異方性エッチングを行って、上
記第１エッチングマスクの開口部に凹状の第１異方性エ
ッチング領域を形成する工程と、上記第１エッチングマ
スクを残したままで、その上から第２エッチングマスク
を形成し、第２エッチングマスクを用いて２回目の異方
性エッチングを行う工程とを含むとともに、上記第１エ
ッチングマスクは、上記第２エッチングマスクのパタニ
ング用エッチング剤に対して耐性を有する物質により構
成され、上記第１エッチングマスク及び第２エッチング
マスクのうち一方は酸化シリコン膜により形成され、他
方はシリコン窒化膜又は酸化アルミニウムにより形成さ
れている。
半導体基板上に２回以上の異方性エッチングを行なうよ
うにした半導体装置の製造方法であって、素材となる半
導体基板に対し、所定の開口部を有する第１エッチング
マスクを用いて１回目の異方性エッチングを行って、上
記第１エッチングマスクの開口部に凹状の第１異方性エ
ッチング領域を形成する工程と、上記第１エッチングマ
スクを残したままで、その上から第２エッチングマスク
を形成し、第２エッチングマスクを用いて２回目の異方
性エッチングを行う工程とを含むとともに、上記第１エ
ッチングマスクは、上記第２エッチングマスクのパタニ
ング用エッチング剤に対して耐性を有する物質により構
成され、上記第１エッチングマスク及び第２エッチング
マスクのうち一方は酸化シリコン膜により形成され、他
方はシリコン窒化膜又は酸化アルミニウムにより形成さ
れている。
【００２５】上記金属材料で形成されるエッチングマス
クの材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又はそれらを主成分
として含有する材料とすることができる。
クの材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又はそれらを主成分
として含有する材料とすることができる。
【００２６】
【作用】以上の方法により、第１の半導体装置の製造方
法では、２回目の異方性エッチングを行うに際し、第１
エッチングマスクが残された状態で第２エッチングマス
クが形成されるので、凹状の第１異方性エッチング領域
のエッジ部には、第１エッチングマスクが積層された状
態となっている。一方、第２エッチングマスクを形成す
るためのフォトレジストを塗布する際に、基板回転数と
凹部の深さとの関係で第１異方性エッチング領域のエッ
ジ部にフォトレジストの段切れが生じたり、各エッチン
グマスク間のずれが生じると、その部分の第２エッチン
グマスクが開口され、２回目の異方性エッチング作用を
受ける虞れがある。
法では、２回目の異方性エッチングを行うに際し、第１
エッチングマスクが残された状態で第２エッチングマス
クが形成されるので、凹状の第１異方性エッチング領域
のエッジ部には、第１エッチングマスクが積層された状
態となっている。一方、第２エッチングマスクを形成す
るためのフォトレジストを塗布する際に、基板回転数と
凹部の深さとの関係で第１異方性エッチング領域のエッ
ジ部にフォトレジストの段切れが生じたり、各エッチン
グマスク間のずれが生じると、その部分の第２エッチン
グマスクが開口され、２回目の異方性エッチング作用を
受ける虞れがある。
【００２７】ここで、本発明では、第１異方性エッチン
グ領域のエッジ部には第１エッチングマスクが残ってお
り、この第１エッチングマスクは第２エッチングマスク
をパタニングするためのエッチング剤に対して耐性を有
するので、２回目の異方性エッチングにおいてこの部分
の半導体基板がエッチングされることなく保護される。
したがって、２回目の異方性エッチングによって第１異
方性エッチング領域の形状が乱されることなく良好に保
たれることになる。
グ領域のエッジ部には第１エッチングマスクが残ってお
り、この第１エッチングマスクは第２エッチングマスク
をパタニングするためのエッチング剤に対して耐性を有
するので、２回目の異方性エッチングにおいてこの部分
の半導体基板がエッチングされることなく保護される。
したがって、２回目の異方性エッチングによって第１異
方性エッチング領域の形状が乱されることなく良好に保
たれることになる。
【００２８】しかも、第１エッチングマスクと第２エッ
チングマスクとは、一方が誘電体材料であり、他方が金
属材料であることにより、そのエッチング剤に対する化
学的性質が大きく異なる。したがって、第２エッチング
マスクのパタンエッチング剤として第１エッチングマス
クを侵さないものを選択することが容易となる。
チングマスクとは、一方が誘電体材料であり、他方が金
属材料であることにより、そのエッチング剤に対する化
学的性質が大きく異なる。したがって、第２エッチング
マスクのパタンエッチング剤として第１エッチングマス
クを侵さないものを選択することが容易となる。
【００２９】第１エッチングマスクが基板を構成する半
導体材料の酸化膜からなることにより、半導体基板の熱
酸化による酸化膜が利用可能となるので、製造が容易と
なる。
導体材料の酸化膜からなることにより、半導体基板の熱
酸化による酸化膜が利用可能となるので、製造が容易と
なる。
【００３０】金属材料を２層に組み合わせてエッチング
マスクを構成することにより、半導体基板への密着性と
エッチング剤に対する耐性とを共に確保するよう調整す
ることが可能となる。
マスクを構成することにより、半導体基板への密着性と
エッチング剤に対する耐性とを共に確保するよう調整す
ることが可能となる。
【００３１】本発明の第２の半導体装置の製造方法によ
り、酸化シリコン膜とシリコン窒化膜の化学的性質の差
異を利用して、例えば第１エッチングマスクが酸化シリ
コン膜からなる場合には、第２エッチングマスクのパタ
ンエッチング剤を酢酸系溶液とし、第１エッチングマス
クがシリコン窒化膜からなる場合には第２エッチングマ
スクのパタンエッチング剤をフッ酸系溶液とすることに
より、第１エッチングマスクが第２エッチングマスクの
パタンエッチングで除去されず、第１異方性エッチング
領域の形状が良好に保たれることになる。
り、酸化シリコン膜とシリコン窒化膜の化学的性質の差
異を利用して、例えば第１エッチングマスクが酸化シリ
コン膜からなる場合には、第２エッチングマスクのパタ
ンエッチング剤を酢酸系溶液とし、第１エッチングマス
クがシリコン窒化膜からなる場合には第２エッチングマ
スクのパタンエッチング剤をフッ酸系溶液とすることに
より、第１エッチングマスクが第２エッチングマスクの
パタンエッチングで除去されず、第１異方性エッチング
領域の形状が良好に保たれることになる。
【００３２】エッチングマスクがＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ
又はそれらを主成分として含有する材料で構成されるこ
とで、異方性エッチング剤に対する良好な耐性が得られ
ることになる。
又はそれらを主成分として含有する材料で構成されるこ
とで、異方性エッチング剤に対する良好な耐性が得られ
ることになる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図１に基づ
き説明する。
き説明する。
【００３４】本実施例では、面方位が（１００）である
シリコン基板に異方性エッチングを２回行う工程で、第
１異方性エッチング領域の中に第２異方性エッチング領
域を形成する場合について、図１の工程断面図に基づき
説明する。
シリコン基板に異方性エッチングを２回行う工程で、第
１異方性エッチング領域の中に第２異方性エッチング領
域を形成する場合について、図１の工程断面図に基づき
説明する。
【００３５】まず、ベアシリコンであるシリコン基板１
（同図（ａ）参照）を熱酸化することによりＳｉＯ2 膜
２を形成する（同図（ｂ）参照）。次に、第１フォトレ
ジスト３を塗布し（同図（ｃ）参照）、フォトリソグラ
フィにより第１フォトレジスト３に開口部Ａをパタニン
グした後（同図（ｄ）参照）、ＳｉＯ2 膜２をパタンエ
ッチングする（同図（ｅ）参照）。このエッチングはＨ
Ｆ系のエッチング液を用いることにより容易に実現可能
である。そして、第２フォトレジスト３を除去した後
（同図（ｆ）参照）、シリコン基板１全体に１回目の異
方性エッチングを施して、開口部Ａに四角錐台状の第１
異方性エッチング領域４を形成する。ここまでは従来技
術と同じである。
（同図（ａ）参照）を熱酸化することによりＳｉＯ2 膜
２を形成する（同図（ｂ）参照）。次に、第１フォトレ
ジスト３を塗布し（同図（ｃ）参照）、フォトリソグラ
フィにより第１フォトレジスト３に開口部Ａをパタニン
グした後（同図（ｄ）参照）、ＳｉＯ2 膜２をパタンエ
ッチングする（同図（ｅ）参照）。このエッチングはＨ
Ｆ系のエッチング液を用いることにより容易に実現可能
である。そして、第２フォトレジスト３を除去した後
（同図（ｆ）参照）、シリコン基板１全体に１回目の異
方性エッチングを施して、開口部Ａに四角錐台状の第１
異方性エッチング領域４を形成する。ここまでは従来技
術と同じである。
【００３６】次に、ＳｉＯ2 膜２を残したままで、２回
目の異方性エッチングを行う際には、第２エッチングマ
スクとなるＡｕ膜７を全面蒸着し（同図（ｈ）参照）、
この上に第２フォトレジスト８を塗布する（同図（ｉ）
参照）。この状態で、フォトリソグラフィにより第２フ
ォトレジスト８をパタニングした後（同図（ｊ）参
照）、Ａｕ膜のパタニングを行って、第２エッチングマ
スクを形成する（同図（ｋ）参照）。このエッチング
は、よう素よう化カリウム水溶液により、容易に行え
る。そして、第２フォトレジスト８を除去した後（同図
（ｌ）参照）、２回目異方性エッチングを行い、第１異
方性エッチング領域４の中に第２異方性エッチング領域
９を形成した後（同図（ｍ）参照）、最後にＡｕ膜７及
びＳｉＯ2 膜２を除去して、図３に示すような構造のシ
リコン基板１を得ることができる。
目の異方性エッチングを行う際には、第２エッチングマ
スクとなるＡｕ膜７を全面蒸着し（同図（ｈ）参照）、
この上に第２フォトレジスト８を塗布する（同図（ｉ）
参照）。この状態で、フォトリソグラフィにより第２フ
ォトレジスト８をパタニングした後（同図（ｊ）参
照）、Ａｕ膜のパタニングを行って、第２エッチングマ
スクを形成する（同図（ｋ）参照）。このエッチング
は、よう素よう化カリウム水溶液により、容易に行え
る。そして、第２フォトレジスト８を除去した後（同図
（ｌ）参照）、２回目異方性エッチングを行い、第１異
方性エッチング領域４の中に第２異方性エッチング領域
９を形成した後（同図（ｍ）参照）、最後にＡｕ膜７及
びＳｉＯ2 膜２を除去して、図３に示すような構造のシ
リコン基板１を得ることができる。
【００３７】このとき、図２に拡大詳示するごとく、１
回目シリコン異方性エッチング後の第２フォトレジスト
８のエッジ部６における段切れやパタニングずれが生じ
ると、その後Ａｕ膜７のパタンエッチングにより、この
エッジ部６において、第２エッチングマスクであるＡｕ
膜７が除去されてしまうが、その下の第１エッチングマ
スクであるＳｉＯ2 膜２は、よう素よう化カリウム水溶
液には溶けず残っている。従って、２回目異方性エッチ
ング時に、エッジ部６のシリコン基板１は保護され、２
回目異方性エッチング工程において、第１異方性エッチ
ング領域４の形状が乱されるのを有効に防止することが
できる。
回目シリコン異方性エッチング後の第２フォトレジスト
８のエッジ部６における段切れやパタニングずれが生じ
ると、その後Ａｕ膜７のパタンエッチングにより、この
エッジ部６において、第２エッチングマスクであるＡｕ
膜７が除去されてしまうが、その下の第１エッチングマ
スクであるＳｉＯ2 膜２は、よう素よう化カリウム水溶
液には溶けず残っている。従って、２回目異方性エッチ
ング時に、エッジ部６のシリコン基板１は保護され、２
回目異方性エッチング工程において、第１異方性エッチ
ング領域４の形状が乱されるのを有効に防止することが
できる。
【００３８】このように、１回目と２回目の異方性エッ
チングマスクとして、共に異方性エッチング溶液に溶解
せず、しかも１回目異方性エッチングマスク２が２回目
異方性エッチングマスク７のパタンエッチング液（本実
施例の場合はよう素よう化カリウム水溶液）に溶解しな
いような材料を用いることにより、１回目シリコン異方
性エッチング後の第２フォトレジスト８に段切れやレジ
ストパタン切れがある場合にも、２回目異方性エッチン
グにおいて、シリコン基板１のエッジ部６は保護され、
第１異方性エッチング領域４の形状が乱されずに２回目
異方性エッチングを行うことができる。
チングマスクとして、共に異方性エッチング溶液に溶解
せず、しかも１回目異方性エッチングマスク２が２回目
異方性エッチングマスク７のパタンエッチング液（本実
施例の場合はよう素よう化カリウム水溶液）に溶解しな
いような材料を用いることにより、１回目シリコン異方
性エッチング後の第２フォトレジスト８に段切れやレジ
ストパタン切れがある場合にも、２回目異方性エッチン
グにおいて、シリコン基板１のエッジ部６は保護され、
第１異方性エッチング領域４の形状が乱されずに２回目
異方性エッチングを行うことができる。
【００３９】本実施例では、１回目異方性エッチングマ
スクとしてＳｉＯ2 膜、２回目異方性エッチングマスク
としてＡｕ膜を用いたが、誘電体や金属材料等で化学的
溶解特性の異なる材料の組み合わせであれば、本実施例
の材料に限られない。例えば、異方性エッチング溶液と
して水酸化カリウム水溶液を用いる場合、表１のような
材料の組み合わせ（およびそれらのパタンエッチング溶
液）が考えられる。
スクとしてＳｉＯ2 膜、２回目異方性エッチングマスク
としてＡｕ膜を用いたが、誘電体や金属材料等で化学的
溶解特性の異なる材料の組み合わせであれば、本実施例
の材料に限られない。例えば、異方性エッチング溶液と
して水酸化カリウム水溶液を用いる場合、表１のような
材料の組み合わせ（およびそれらのパタンエッチング溶
液）が考えられる。
【００４０】上記表１に示されるように、例えば酸化シ
リコン膜とシリコン窒化膜との組み合わせでは、第１エ
ッチングマスクが酸化シリコン膜からなる場合には、第
２エッチングマスクのパタンエッチング剤を酢酸系溶液
とし、第１エッチングマスクがシリコン窒化膜からなる
場合には第２エッチングマスクのパタンエッチング剤を
フッ酸系溶液とすることで、上述のような第１異方性エ
ッチング領域４の形状維持効果が得られる。また、酸化
シリコン膜と酸化アルミニウム膜との組み合わせでは、
第１エッチングマスクが酸化シリコン膜からなる場合に
は、第２エッチングマスクのパタンエッチング剤を塩酸
系溶液とし、第１エッチングマスクが酸化アルミニウム
膜からなる場合には第２エッチングマスクのパタンエッ
チング剤をフッ酸系溶液とすることで、同様の効果が得
られる。
リコン膜とシリコン窒化膜との組み合わせでは、第１エ
ッチングマスクが酸化シリコン膜からなる場合には、第
２エッチングマスクのパタンエッチング剤を酢酸系溶液
とし、第１エッチングマスクがシリコン窒化膜からなる
場合には第２エッチングマスクのパタンエッチング剤を
フッ酸系溶液とすることで、上述のような第１異方性エ
ッチング領域４の形状維持効果が得られる。また、酸化
シリコン膜と酸化アルミニウム膜との組み合わせでは、
第１エッチングマスクが酸化シリコン膜からなる場合に
は、第２エッチングマスクのパタンエッチング剤を塩酸
系溶液とし、第１エッチングマスクが酸化アルミニウム
膜からなる場合には第２エッチングマスクのパタンエッ
チング剤をフッ酸系溶液とすることで、同様の効果が得
られる。
【００４１】また、本実施例では金属材料としてＡｕ膜
を用いているが、ＴｉやＰｔ，Ｗ等異方性エッチング溶
液に溶解しないものであれば構わない。
を用いているが、ＴｉやＰｔ，Ｗ等異方性エッチング溶
液に溶解しないものであれば構わない。
【００４２】特に、各金属材料の組み合わせにより、よ
り優れたエッチングマスクを得ることもできる。例え
ば、Ａｕ膜はシリコン基板との密着性が悪く、Ｔｉ膜は
異方性エッチング溶液である水酸化カリウム水溶液に対
する耐性がＡｕ膜ほどには良くない。そこで、Ｔｉ膜／
Ａｕ膜の２層金属膜にすることによりシリコンとの密着
性、水酸化カリウム水溶液に対する耐性ともに良好なエ
ッチングマスクが得られる。
り優れたエッチングマスクを得ることもできる。例え
ば、Ａｕ膜はシリコン基板との密着性が悪く、Ｔｉ膜は
異方性エッチング溶液である水酸化カリウム水溶液に対
する耐性がＡｕ膜ほどには良くない。そこで、Ｔｉ膜／
Ａｕ膜の２層金属膜にすることによりシリコンとの密着
性、水酸化カリウム水溶液に対する耐性ともに良好なエ
ッチングマスクが得られる。
【００４３】また、エッチングマスクとして金属材料を
用いる場合は、本実施例で示したように真空蒸着法によ
り容易に得ることができるという利点がある。金属膜を
真空蒸着法で得る場合、蒸着条件により耐薬品性が余り
変化することがないため、誘電体膜よりも簡便にしかも
安定にエッチングマスクを得ることができるという点
で、金属膜エッチングマスクは非常に有効である。
用いる場合は、本実施例で示したように真空蒸着法によ
り容易に得ることができるという利点がある。金属膜を
真空蒸着法で得る場合、蒸着条件により耐薬品性が余り
変化することがないため、誘電体膜よりも簡便にしかも
安定にエッチングマスクを得ることができるという点
で、金属膜エッチングマスクは非常に有効である。
【００４４】なお、本発明においては２回異方性エッチ
ングを行う工程を示したが、異方性エッチングの回数は
２回に限定されるものではない。より多くの異方性エッ
チングを行う場合でも、ｎ回目のエッチングマスクとそ
れまでのエッチングマスクの材料を変えることにより、
同様の効果を得ることができる。
ングを行う工程を示したが、異方性エッチングの回数は
２回に限定されるものではない。より多くの異方性エッ
チングを行う場合でも、ｎ回目のエッチングマスクとそ
れまでのエッチングマスクの材料を変えることにより、
同様の効果を得ることができる。
【００４５】また、本実施例ではシリコン基板を用いて
いるが、他の単結晶基板でも同様の効果を得ることがで
きる。
いるが、他の単結晶基板でも同様の効果を得ることがで
きる。
【００４６】また、本実施例では、異方性エッチング方
法やエッチングマスクのパタンエッチング方法として、
ウェットエッチング法を用いているが、ドライエッチン
グ法でも同様である。
法やエッチングマスクのパタンエッチング方法として、
ウェットエッチング法を用いているが、ドライエッチン
グ法でも同様である。
【００４７】また、本実施例では、エッチングマスクの
パタンエッチングに際して、２回目のエッチングマスク
（ここでは金属膜）を全面に蒸着した後でフォトレジス
トで保護されている領域以外の部分をエッチングする方
法を取っているが、逆に、フォトレジストパタンを形成
した後に全面で２回目のエッチングマスク材料（ここで
は金属膜）を蒸着し、フォトレジスト上のエッチングマ
スクをフォトレジストと共に除去する方法（一般にリフ
トオフ法と言われている方法）でも構わない。
パタンエッチングに際して、２回目のエッチングマスク
（ここでは金属膜）を全面に蒸着した後でフォトレジス
トで保護されている領域以外の部分をエッチングする方
法を取っているが、逆に、フォトレジストパタンを形成
した後に全面で２回目のエッチングマスク材料（ここで
は金属膜）を蒸着し、フォトレジスト上のエッチングマ
スクをフォトレジストと共に除去する方法（一般にリフ
トオフ法と言われている方法）でも構わない。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の半
導体装置の製造方法によれば、素材となる半導体基板に
対し、第１エッチングマスクを用いて凹状の第１異方性
エッチング領域を形成する１回目の異方性エッチング
と、第１エッチングマスクを残したままでその上から第
２エッチングマスクを形成して、第２エッチングマスク
を用いて第２回異方性エッチングを行う工程との少なく
とも２回の異方性エッチング工程を行うとともに、第１
エッチングマスクを第２エッチングマスクのパタニング
用エッチング剤に対して耐性を有する物質により構成す
るようにしたので、２回目の異方性エッチングにおい
て、第２エッチングマスクの塗布工程における第１異方
性エッチング領域のエッジ部の段切れや、第１エッチン
グマスクとのパタンずれによる影響を受けることなく、
２回目の異方性エッチングによって第１異方性エッチン
グ領域の形状を良好に保持することができ、よって、半
導体装置の精度の向上を図ることができる。
導体装置の製造方法によれば、素材となる半導体基板に
対し、第１エッチングマスクを用いて凹状の第１異方性
エッチング領域を形成する１回目の異方性エッチング
と、第１エッチングマスクを残したままでその上から第
２エッチングマスクを形成して、第２エッチングマスク
を用いて第２回異方性エッチングを行う工程との少なく
とも２回の異方性エッチング工程を行うとともに、第１
エッチングマスクを第２エッチングマスクのパタニング
用エッチング剤に対して耐性を有する物質により構成す
るようにしたので、２回目の異方性エッチングにおい
て、第２エッチングマスクの塗布工程における第１異方
性エッチング領域のエッジ部の段切れや、第１エッチン
グマスクとのパタンずれによる影響を受けることなく、
２回目の異方性エッチングによって第１異方性エッチン
グ領域の形状を良好に保持することができ、よって、半
導体装置の精度の向上を図ることができる。
【００４９】しかも、第１エッチングマスクと第２エッ
チングマスクのうち、一方を誘電体材料で、他方を金属
材料で構成したので、両者のエッチング剤に対する化学
的性質の大きな差異を利用して、第２エッチングマスク
のパタンエッチング剤として、第１エッチングマスクを
侵さないものを容易に選択することでき、よって、製造
の容易化を図ることができる。
チングマスクのうち、一方を誘電体材料で、他方を金属
材料で構成したので、両者のエッチング剤に対する化学
的性質の大きな差異を利用して、第２エッチングマスク
のパタンエッチング剤として、第１エッチングマスクを
侵さないものを容易に選択することでき、よって、製造
の容易化を図ることができる。
【００５０】第１エッチングマスクを基板を構成する半
導体材料の酸化膜で構成し第２エッチングマスクを金属
材料からなる１層以上の膜で構成することにより、半導
体基板の熱酸化による酸化膜の利用が可能となり、さら
に製造の容易化を図ることができる。
導体材料の酸化膜で構成し第２エッチングマスクを金属
材料からなる１層以上の膜で構成することにより、半導
体基板の熱酸化による酸化膜の利用が可能となり、さら
に製造の容易化を図ることができる。
【００５１】金属材料で構成されるエッチングマスク
を、２種類の相異なる金属材料で構成される２層膜とす
ることにより、半導体基板への密着性とエッチング剤に
対する耐性とを確保することができる。
を、２種類の相異なる金属材料で構成される２層膜とす
ることにより、半導体基板への密着性とエッチング剤に
対する耐性とを確保することができる。
【００５２】本発明の第１の半導体装置の製造方法によ
れば、素材となる半導体基板に対し、第１エッチングマ
スクを用いて凹状の第１異方性エッチング領域を形成す
る１回目の異方性エッチングと、第１エッチングマスク
を残したままでその上から第２エッチングマスクを形成
して、第２エッチングマスクを用いて第２回異方性エッ
チングを行う工程との少なくとも２回の異方性エッチン
グ工程を行うとともに、第１エッチングマスクを第２エ
ッチングマスクのパタニング用エッチング剤に対して耐
性を有する物質により構成するとともに、各エッチング
マスクのうち一方を酸化シリコン膜とし、他方をシリコ
ン窒化膜としたので、両者の化学的性質の差異を利用し
て、第２エッチングマスクのパタンエッチング剤として
酢酸系溶液又はフッ酸系溶液を選択することで、第１異
方性エッチング領域の形状を良好に保持することができ
る。
れば、素材となる半導体基板に対し、第１エッチングマ
スクを用いて凹状の第１異方性エッチング領域を形成す
る１回目の異方性エッチングと、第１エッチングマスク
を残したままでその上から第２エッチングマスクを形成
して、第２エッチングマスクを用いて第２回異方性エッ
チングを行う工程との少なくとも２回の異方性エッチン
グ工程を行うとともに、第１エッチングマスクを第２エ
ッチングマスクのパタニング用エッチング剤に対して耐
性を有する物質により構成するとともに、各エッチング
マスクのうち一方を酸化シリコン膜とし、他方をシリコ
ン窒化膜としたので、両者の化学的性質の差異を利用し
て、第２エッチングマスクのパタンエッチング剤として
酢酸系溶液又はフッ酸系溶液を選択することで、第１異
方性エッチング領域の形状を良好に保持することができ
る。
【００５３】エッチングマスクをＡｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ
又はそれらを主成分として含有する材料で構成すること
により、異方性エッチング剤に対する良好な耐性の発揮
により、第１の発明の実効を得ることができる。
又はそれらを主成分として含有する材料で構成すること
により、異方性エッチング剤に対する良好な耐性の発揮
により、第１の発明の実効を得ることができる。
【図１】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図２】上記図１の第２エッチングマスク形成用フォト
レジストの塗布工程における工程断面図の拡大詳示図で
ある。
レジストの塗布工程における工程断面図の拡大詳示図で
ある。
【図３】半導体基板の２段階の異方性エッチング終了後
の形状を示す断面図である。
の形状を示す断面図である。
【図４】従来の製造方法における１回目の異方性エッチ
ング終了までの工程を示す工程断面図である。
ング終了までの工程を示す工程断面図である。
【図５】凹部を有する半導体基板にフォトレジストを塗
布するときに生じる段切れ状態を説明するための断面図
である。
布するときに生じる段切れ状態を説明するための断面図
である。
【図６】従来の製造方法における２回目の異方性エッチ
ングを第１異方性エッチング領域とは別の箇所に施す場
合の工程断面図である。
ングを第１異方性エッチング領域とは別の箇所に施す場
合の工程断面図である。
【図７】従来の製造方法における２回目の異方性エッチ
ングを第１異方性エッチング領域の中に施す場合の工程
断面図である。
ングを第１異方性エッチング領域の中に施す場合の工程
断面図である。
１ シリコン基板、 ２ ＳｉＯ2 膜（第１エッチングマスク） ３ 第１フォトレジスト ４ 第１異方性エッチング領域 ６ エッジ部 ７ Ａｕ膜（第２エッチングマスク） ８ 第２フォトレジスト ９ 第２異方性エッチング領域 １０ 第２異方性エッチング領域 １５ ＳｉＯ2 膜 ２０ ＳｉＯ2 膜
フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−84341（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−271842（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−97037（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282835（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/306 - 21/308
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に２回以上の異方性エッチ
ングを行なうようにした半導体装置の製造方法であっ
て、 素材となる半導体基板に対し、所定の開口部を有する第
１エッチングマスクを用いて１回目の異方性エッチング
を行って、上記第１エッチングマスクの開口部に凹状の
第１異方性エッチング領域を形成する工程と、 上記第１エッチングマスクを残したままで、その上から
第２エッチングマスクを形成し、第２エッチングマスク
を用いて２回目の異方性エッチングを行う工程とを含む
とともに、 上記第１エッチングマスクは、上記第２エッチングマス
クのパタニング用エッチング剤に対して耐性を有する物
質により構成され、 上記第１エッチングマスク及び第２エッチングマスクの
うち一方は誘電体材料からなる１層以上の膜により形成
され、他方は金属材料からなる１層以上の膜により形成
されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第１エッチングマスクは基板を構成する半導体材料
の酸化膜により形成され、第２エッチングマスクは金属
材料からなる１層以上の膜により形成されていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 金属材料膜からなるエッチングマスクは、２つの相異な
る金属材料で構成される２層膜であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板上に２回以上の異方性エッチ
ングを行なうようにした半導体装置の製造方法であっ
て、 素材となる半導体基板に対し、所定の開口部を有する第
１エッチングマスクを用いて１回目の異方性エッチング
を行って、上記第１エッチングマスクの開口部に凹状の
第１異方性エッチング領域を形成する工程と、 上記第１エッチングマスクを残したままで、その上から
第２エッチングマスクを形成し、第２エッチングマスク
を用いて２回目の異方性エッチングを行う工程とを含む
とともに、 上記第１エッチングマスクは、上記第２エッチングマス
クのパタニング用エッチング剤に対して耐性を有する物
質により構成され、 上記第１エッチングマスク及び第２エッチングマスクの
うち一方は酸化シリコン膜により形成され、他方はシリ
コン窒化膜又は酸化アルミニウムにより形成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 金属材料で形成されるエッチングマスクの材料は、Ａ
ｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又はそれらを主成分として含有する
材料であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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-
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