JP6337766B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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本発明の第1の形態は、
スパッタリングにより金属膜を形成する第1の工程と、
前記金属膜の上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程と、
前記フォトリソグラフィ工程の後に行うエッチング工程と、を含む、半導体装置の製造方法であって、
前記第1の工程において、
成膜速度は、7nm/min以上51nm/min以下であり、
放電用ガス流量は10sccmより大きく、100sccm以下であり、
前記金属膜は、主に、アルミニウムから形成されており、
前記放電用ガスは、アルゴンガスであり、
測定波長405nmにおける前記金属膜の反射率は、30%以下であり、
前記金属膜の表面粗さは、4.08nm以上7.54nm以下である、
半導体装置の製造方法である。また、本発明は以下の形態として実現することもできる。
A1.半導体装置100の構成:
図1は、第1実施形態における半導体装置100の構成を模式的に示す断面図である。図1には、本実施形態における半導体装置100の断面の一部を示している。図1は、半導体装置100の技術的特徴をわかりやすく示すための図であり、各層の厚さを正確に示すものではない。また、図1には、説明を容易にするために、相互に直行するXYZ軸が図示されている。なお、本明細書において、層の厚さとは、X軸方向の厚みをいう。
nmとすることができる。本実施形態において、カソード電極層50の厚さは100nmとする。
図2は、第1実施形態における半導体装置100の製造方法を示すフローチャートである。ステップS100において、製造者は、半導体基板10(半導体層10)を用意する。
図3は、異なる成膜条件で製造した半導体装置の測定結果を示す図である。本評価は、試作例1から試作例8を作製した上で、測定結果として、反射率(%)、表面粗さ(nm)、抵抗率(μΩcm)を測定し、パターン崩れの有無を観察した。「パターン崩れ」の項目において、「○」はパターン崩れがなかったことを示し、「×」はパターン崩れがあったことを示す。パターン崩れの有無の判定方法は、後に詳述する。
[試作例1]
印加電力:500W 放電用ガス流量:29sccm 背圧:8.00×10−5Pa
[試作例2]
印加電力:200W 放電用ガス流量:29sccm 背圧:8.00×10−5Pa
[試作例3]
印加電力:800W 放電用ガス流量:29sccm 背圧:8.00×10−5Pa
[試作例4]
印加電力:500W 放電用ガス流量:10sccm 背圧:8.00×10−5Pa
[試作例5]
印加電力:500W 放電用ガス流量:100sccm 背圧:8.00×10−5Pa
[試作例6]
印加電力:500W 放電用ガス流量:29sccm 背圧:3.00×10−5Pa
[試作例7]
EB蒸着により成膜(成膜速度:30.0nm/min)
[試作例8]
印加電力:1500W 放電用ガス流量:29sccm 背圧:8.00×10−5Pa
左側に示すレジスト形状が、設計どおりのレジスト形状F1を示す。右側に示すレジスト形状はレジストパターン崩れがあったレジスト形状F2を示す。レジストパターンの端部(「パターンエッジ」とも呼ぶ)が波状に形成された場合であって、波の振幅wが0.15μmより大きい場合、レジストパターン崩れがあった(図3において「×」と記載する)と判定し、それ以外の場合をレジストパターン崩れがなかった(図3において「○」と記載する)と判定した。
図8は、表面粗さが大きい場合に、反射光によるパターン崩れが発生する様子を示す模式図である。図8(A)は、表面粗さが大きい金属膜40へフォトレジスト60を介して光(入射光)があたる様子を示し、図8(B)は、入射光が金属膜表面で乱反射する様子を示し、図8(C)は、反射光の影響によりフォトレジストの側面が垂直ではなく傾いている様子を示す。図8に示されるように、表面粗さが大きい場合に、反射光によるパターン崩れが発生することが分かる。
この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本実施形態において、半導体として窒化ガリウム(GaN)を用いている。しかし、本発明は、これに限定されない。半導体としては、例えば、シリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)などのIV族半導体を用いてもよく、亜鉛セレン(ZnSe)やカドミウム硫黄(CdS)などのII―VI族半導体を用いても良く、ガリウム砒素(GaAs)やインジウムリン(InP)などのIII―V族半導体を用いても良く、シリコンカーバイト(SiC)やシリコンゲルマニウム(SiGe)などのIV族化合物半導体などを用いてもよい。
本実施形態において、半導体装置はSBDとしている。しかし、本発明はこれに限らない。半導体装置としては、例えば、FET(Field Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、PIN(p-intrinsic-n)ダイオードなどの金属膜を備える全ての半導体装置に本発明を適用することができる。
本実施形態において、配線電極層40の形成(ステップS140)後に、カソード電極層50を形成している(ステップS150)。しかし、本発明は、これに限られない。例えば、カソード電極層50を形成後、絶縁層30を形成してもよい。
本実施形態において、配線電極層40は単層により形成されている。しかし、本発明は、これに限られない。配線電極層40は、複数層により形成されていてもよい。配線電極層40としては、例えば、窒化チタン(TiN)上に、アルミニウム(Al)を形成してもよい。また、窒化チタン(TiN)の代わりに、例えば、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)や、それらの酸化物や窒化物を用いても良く、上記したものを組み合わせて用いてもよい。
20…アノード電極層
30…絶縁層
40…配線電極層(金属膜)
50…カソード電極層
60…フォトレジスト
62…フォトレジスト
100…半導体装置
200…半導体基板
210…金属膜
220…反射防止膜
230…レジストパターン
300…半導体基板
310…金属膜
320…レジストパターン
t…厚さ
w…振幅
F1…レジスト形状
F2…レジスト形状
Claims (4)
- スパッタリングにより金属膜を形成する第1の工程と、
前記金属膜の上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程と、
前記フォトリソグラフィ工程の後に行うエッチング工程と、を含む、半導体装置の製造方法であって、
前記第1の工程において、
成膜速度は、7nm/min以上51nm/min以下であり、
放電用ガス流量は10sccmより大きく、100sccm以下であり、
前記金属膜は、主に、アルミニウムから形成されており、
前記放電用ガスは、アルゴンガスであり、
測定波長405nmにおける前記金属膜の反射率は、30%以下であり、
前記金属膜の表面粗さは、4.08nm以上7.54nm以下である、
半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属膜の材料であるバルク金属の反射率が50%以上である、
半導体装置の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属膜の抵抗率が3.45μΩcm以上6.32μΩcm以下である、
半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1の工程において、
背圧は、8.00×10−5Pa以下である、半導体装置の製造方法。
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