JPH01303725A - ウエットエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用性Ｉｎ］ 本発明はウェットエツチング方法、とくに半導体素子の
製造におけるウェットエツチングの方法に関する。

［従来の技術］ ＩＣの製造工程において、たとえばシリコンウェハ上に
形成された素子の表面を被覆するＳ　＋　０２の絶縁層
を所望のパターンにエツチングすることが要求される。

この場合には、５１０２の絶縁層上にフォトレジストを
塗布し、パターンが作成されているガラスマスクをフォ
トレジストに密着させ、紫外線で露光した後、フォトレ
ジストの不要の部分を除去する。このように形成された
フォトレジストのパターンに従い、エツチング液によっ
てＳ　ｒ　０２の絶縁層をエツチングすることが知られ
ている。

このようなウェットエツチングは上記のように、Ｓ　＋
　０２の絶縁層上にフォトレジストのパターンを形成し
た後、たとえばフッ酸系のエツチング液ヲ用イテ、パタ
ーンに従い、Ｓ　ｉＯ２の絶縁層を溶解し、Ｓ　ｉＯ２
の絶縁層の下部の層を露出させることにより行われる。

したがって、このエツチングにおいてはＳ　ｉＯ２の絶
縁層が残らないように完全に除去する必要があり、しか
もＳ　ｉ　Ｄ　２の絶縁層の下部の層をエツチングによ
り除去しないよう、Ｓ　ｓ　Ｏ２の絶縁層のエツチング
の終点を正確に判断することが要求される。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、Ｓ　ｉＯ２の絶縁層は透明な膜であるため、エ
ツチングの進行状態を目視することは困難である。すな
わち、ａ察者はエツチングの途中と終了時との差異を視
認することができないため、エツチングが終了したか否
かの判断をすることが困難であった。

そこで従来は、Ｓ　ｉｏ　２層を形成する際に膜厚が均
一になるように成膜し、エツチング時間を一定にしてエ
ツチングを行うことにより、エツチングの終点を調節し
ていた。しかし、ＳｉＯ２層の膜厚を精密に均一化する
ことは困難である。したがって、エツチング時間を一定
にしてもエツチングを所定の深さとし、Ｓ　ｒ　０２層
を正確に除去することはできない。そのため、エツチン
グの不足によりＳ　ｉ　０２層が残ったり、あるいは過
剰なエツチングによって絶縁層の下部の層をエツチング
され、またはＳ　ｒ　０２層にアンダーカットが発生し
て、製造したＩＣが必要な特性を出せなくなり、また動
作不良となるといった問題が発生していた。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、エツチン
グの終了の判断を容易に行うことができるウエットエ・
ンチング方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、基板の主表面に所望の材料によって第
１の層が形成され、第１の層の表面に無色透明な材料に
よって第２の層が形成された素子の第２の層をエツチン
グ液でエツチングし、第１の層の表面を露出するウェッ
トエツチング方法は、第１の層の表面に、着色された第
３の層を形成する工程と、第３の層の表面に第２の層を
形成する工程と、エンチング液によって第２の層および
第３の層をエツチングする工程とを有し、着色された第
３の層がエツチングによって除去されることを視認する
ことにより、エツチングの終点を確認することを特徴と
する。

また、本発明によれば、基板の主表面に所望の材料によ
って第１の層が形成され、第１の層の表面に第４の層が
形成された素子の第４の層をエツチング液でエツチング
し、第１の層の表面を露出するウェットエツチング方法
は、第４の層として着色された層を用い、着色された第
４の層がエツチングによって除去されることを視認する
ことにより、エツチングの終点を確認することを特徴と
する。

［作　用］ 本発明によれば、エツチングされる層の下部に着色され
た層を形成し、この着色された層をエツチングされる層
とともにエツチングする。または、エツチングされる層
を着色層としている。したがって、エツチングの終点に
おいて、着色層の除去による色彩の変化が視認されるた
め、エツチングの終点を判断することができる。

［実施例コ 次に添付図面を参照して本発明によるウェットエツチン
グ方法の実施例を詳細に説明する。

第１Ａ図〜第１Ｃ図、および第２Ａ図〜第２Ｃ図を参照
すると、いわゆるＭＲ素子の製造に本発明のウェットエ
ツチングの方法を適用した場合の工程が示されている。

製造されるＭＲ素子は、第２Ｃ図に示されるように１表
面に厚さが約１ｇｍのＳ　＋　０２層１１が形成された
Ｓｉ基板１０の主表面に５１０２層１２、ＮｉＦｅ　（
パーマロイ）層１４、Ｓｉ０層１５、およびＡｌ２Ｏ３
層１８が順次積層されている。Ａ】２０３層１Ｂおよび
Ｓ　ｉｏ　２層１１の表面にはＳ　ｉｏ　２層１８が形
成されている＊５ｉ０２５層０２Ａｌ２Ｏ３層１Ｂ、お
よびＳ　ｉＯ２層１５にはＳ　＋　０２層１日の表面か
ら旧Ｆｅ層１４の表面に達する窓１００が形成されてお
り、窓１００、およびＳ　ｉｏ　２層１８の表面の一部
にはアルミニウム電極２０が形成されている。

アルミニウム電極２０の表面には黄褐色のＳｉＯからな
る着色層２６がアルミニウム電極２０と位置整合するよ
うに形成されている０着色層２６、およびＳｉ０層１８
の表面にはＳ　＋　０２層２４が素子全体を覆うように
形成されている。また、Ｓ　＋　０２層２４および着色
層２Ｂの一部にはアルミニウム電極２０に達するポンデ
ィングパッド２００が形成されている。

以下、本発明によるウェットエツチング方法を用いて磁
気抵抗（ＭＲ）素子を製造する方法について説明する。

第１Ａ図に示すように、Ｓｉ基板１０の主表面に熱酸化
により厚さ約１ｇｍのＳ　＋　０２層１１を形成し、　
ＳｉＯ□層１１上に電子ビーム蒸着法によって、Ｓ　ｉ
　０２層１２、ＮｉＦｅ　（パーマロイ）層１４、Ｓ　
＋　０２層１５、およびＡｌ２Ｏ，３層１６を順次形成
させる。なお、各層の厚さは、たとえばＳｉＯ２層１２
が約２０００オングストローム、ＮｉＦｅ層１４が約３
００〜５００オングストローム、Ｓ　＋　０２層１５が
約１０００オングストローム、Ａｌ２Ｏ３層１８が約２
００オングストロームになるように形成する。

次に、Ａｌ２Ｏ３層１６上にフォトレジスト液を塗布し
、所定のパターンを有するマスクをかぶせて露光し、露
光後不要部分のフォトレジストを除去することにより、
フォトレジストのパターン（図示せず）を形成する。　
Ａｒガスを使用したスパッタエツチングにより、層１２
．１４．１５．１Ｂからなる積層部５０を第１Ｂ図に示
すようにフォトレジストのパターンに応じてエツチング
する。

所定の形にエツチングした積層部５０およびＳｉ基板ｌ
Ｏの表面に、マグネトロンスパッタ法によって、第１Ｃ
図に示すように５１０２層１８を約３ｇｍの厚さに形成
する。Ｓ　＋　０２層１８を形成した後、ＣＦ４ガスを
使用するプラズマエツチング（ＲＩＥ）によって、５１
０２層１８の表面の所定の位置をエツチングし、Ａｌ２
Ｏ３層１８、Ｓ　＋　０２層１５を合せてエツチングし
、第１Ｃ図に示すように、ＮｉＦｅ層１４に達する窓１
００を形成する。

次に、ＥＢ蒸着法を使用して、第２Ａ図に示すように、
Ｓ＋０２Ｆ　１８の表面、および窓１００の内部にアル
ミニウム層２０４を形成する。アルミニウム層２０を形
成した後、アルミニウム層２０の表面に黄褐色のＳｉＯ
からなる着色層２６を約０．１〜０．３７ｚｍの厚さに
形成する。さらに、着色層２日の上に、アルミニウム層
２０を所望のパターンにエツチングするためのフォトレ
ジスト３０をフォトエツチングにより形成する。

フォトレジスト３０を形成した後、リン酸を主とするリ
ン酸系エツチング液によるウェットエツチングにより、
第２Ｂ図に示すようにアルミニウム層２０を所望の電極
パターンにエツチングする。

次に、マグネトロンスパッタ法によって、着色層２６お
よびＳ　＋　０２層１８の表面に、Ｓ　＋　０２層２４
を約５μｍの厚さに形成する。その後、Ｓ　ｉｏ　２層
２４上にフォトレジストパターンを形成し、フッ化アン
モニウム等のフッ酸系エツチング液を用いたウェットエ
ツチングによりＳ　＋　０２層２４の所定の位置に、第
２Ｃ図に示すようにその表面からアルミニウム電極２０
に達するポンディングパッド２００を形成させる。

ポンディングパッド２００の形成においては、Ｓ　＋　
０２層２４をエツチングした後、着色層２６をエツチン
グする。したがって、着色層２８が除去された時がエツ
チングの終点である。エツチングの終点を判断する観察
者は、エツチングの途中においては着色層２Ｂの存在に
より黄褐色の色彩を視認し、エツチング終了時には黄褐
色の色彩の消失を視認する。したがって、色彩の変化に
よりエツチングの終点を判断することができる。

以上の製造方法によって、ＭＲ素子を得た場合には、ポ
ンディングパッド２００の形成において、Ｓ　ｉ　０２
層２４を正確にエツチングし、アルミニウム電極２０の
表面を適切に露出させることができる。

なお１本実施例で説明したポンディングパッド２００の
形成以外の各層の形成方法、およびエツチング方法は、
以上に示した方法以外の他の方法によっても行い得るこ
とはいうまでもない。

従来は、ＭＲ素子の製造においては、５１０２層２４が
アルミニウム電極２０の上に直接形成され、着色層２Ｂ
は設けられていない。

前述したように、ポンディングパッド２００を形成する
工程においては、フッ酸系エツチング液のウェットエツ
チングによりＳ　ｉｏ　２層２４の所定の位置をＡ１電
極２０の表面に達するまでエツチングする。

しかし、Ｓ　＋　０２は透明な物質であるため、エツチ
ングの進行状態を目視することかでＳなかった。すなわ
ち、エツチングの途中においても透明なＳ＋０２層２４
を通して下部の層が目視され、エツチングの終了時との
間で色彩の変化がないため、エツチングが終了したか否
かの判断をすることが困難であった。そのため、エツチ
ングがＡＩ電極２０の表面に達する前に終了し、エツチ
ング不足となったり、また過剰にエツチングが行われる
ことによって下部層の除去やＳ　＋　０２層のアンダー
カットが発生することがあった。

これに対して１本実施例の方法によれば、アルミニウム
電極２０の上に５１０２層２４を形成させる前に、着色
層２６を形成させる。したがって、フン酸系エツチング
液のウェフトエツチングを行う際、Ｓ　＋　０２層２４
のエツチングが終了すると黄褐色の着色層２Ｂが露出す
る。これによって、エツチングの終了点が近いことを知
ることができる。さらにエツチングが進行し、着色層２
Ｂの色が目視できなくなると、エツチングがＡＩ電極２
０の表面に達したこと、つまりエツチングが終了点に達
したことを知ることができる。

このように、着色層２６をアルミニウム電極２０上に形
成させることによって、エツチングの終了点を知ること
ができる。したがって、従来のようにエツチングの終了
点を予測、あるいは勘で行うことかないため、エツチン
グが足りなくなるといった問題、あるいは過剰なエツチ
ングによってアンダーカットが発生するといった問題が
なくなり、所望の特性を発揮できるＩＣを製造すること
が可使になる。

なお、本実施例では着色層２６としてＳｉＯを使用した
が、ＳｉＯ以外のガラス系の有色性の絶縁材料を使用す
ることも可能である。

また、着色層２Ｂは、本実施例ではＡＩ電極２０の表面
全体に形成させたが、Ａ１電極２０の表面全体でなく　
、　５１０２層２４のエツチングされる部分の下部に対
応するＡ１電極２０の表面の領域のみに形成させること
も可能である。

さらに、上記の実施例においては、アルミニウム電極２
０の上に着色層２Ｂを設け、その上にＳ　＋　０２層２
４を形成しているが、Ｓ　ｒ　０２層２４に換えて着色
層２６を設けるようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、ウェットエツチングの技術を用いて所
定の層をレジストパターンに従って所定の深さまでエツ
チングする際、あらかじめ着色層を形成するため、着色
層の除去による色彩の変化によってエツチングの終了時
点を知ることができる。したがって、エツチングの過不
足がなくなり、エツチングを所定の深さにおいて終了さ
せることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｃ図、および第２Ａ図〜第２Ｃ図は本発
明によるウェットエツチングの方法をＭＲ素子の製造方
法に適用した製造工程を説明する断面図である。 主要部分の符号の説明 １０、、、基板 １４、　、　、　ＮｉＦｅ層 ２０、、、アルミニウム電極 ２８、、、着色層 ２００　　、　、ポンディングパッド 底７Ａ図 ／Ａ 尾／Ｂ図 尾／Ｃ図 勇２Ａ図 尾２Ｂ図 罵２Ｃ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の主表面に所望の材料によって第１の層が形成
   され、該第１の層の表面に無色透明な材料によって第２
   の層が形成された素子の該第２の層をエッチング液でエ
   ッチングし、前記第１の層の表面を露出するウェットエ
   ッチング方法において、該方法は、 前記第１の層の表面に、着色された第３の層を形成する
   工程と、 該第３の層の表面に前記第２の層を形成する工程と、 前記エッチング液によって該第２の層および第３の層を
   エッチングする工程とを有し、 前記着色された第３の層がエッチングによって除去され
   ることを視認することにより、前記エッチングの終点を
   確認することを特徴とするウェットエッチング方法。 ２、基板の主表面に所望の材料によって第１の層が形成
   され、該第１の層の表面に第４の層が形成された素子の
   該第４の層をエッチング液でエッチングし、前記第１の
   層の表面を露出するウェットエッチング方法において、
   該方法は、 前記第４の層として着色された層を用い、該着色された
   第４の層がエッチングによって除去されることを視認す
   ることにより、前記エッチングの終点を確認することを
   特徴とするウェットエッチング方法。