JPH04111422A - 半導体装置の製造方法 - 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】 ［概要］ ２層ホトレジストを用いた半導体装置の製造方法に関し
、 金属層の形成の前後における制約の少ないメタライゼー
ションを含む半導体装置の製造方法を提供することを目
的とし、 半導体基板表面上に、遠紫外光感応ホトレジスト層と−
その上に近紫外光感応ホトレジスト層を積層する工程と
、近紫外光感応ホトレジスト層を所望のパターンに近紫
外光で露光する工程と、パターン露光した近紫外光感応
ホトレジスト層を現像する工程と、遠紫外光感応ホトレ
ジスト層を遠紫外光で全面露光する工程と、現像した近
紫外光感応ホトレジスト層と、その下の遠紫外光感応ホ
トレジスト層をクロロベンゼン中で現像してオーバーハ
ングのレジストマスクを形成する工程とを含むように構
成する。

夕、ヘテロバイポーラトランジスタ、レーザタイオード
等の半導体装置に広く用いることかできる。

なお、「２層」は２層か必要であることを意味し、３層
以上を排除するものではない。

［従来の技術］ メタライゼーション技術の１つとして、半導体基板表面
上にマスクを形成し、その上に金属層を抵抗加熱蒸着、
ＥＢ蒸着等によって堆積し、その後マスク上に堆積した
金属膜をマスクごとリフトオフする技術が知られている
０種々のりフトオフの方法が確立されているが、その多
くは工程が複雑であり、蒸着前後の工程に制約が多い。

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に２層ホト
レジストを用いた半導体装置の製造方法に関する。

この２層ホトレジスト技術は、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦ
ＥＴ−ＨＥＭＴ、バイポーラトランジス［発明が解決し
ようとする課Ｍ］ 以上説明したように、従来の技術によるメタライゼーシ
ョンのリフトオフにおいては、金属層の形成の前後にお
ける制約が強かった。

本発明の目的は、金属層の形成の前後における制約の少
ないメタライゼーションを含む半導体装置の製造方法を
提供することである。

本発明の他の目的は、安定で丈夫なオーバーハングのマ
スクを形成する半導体装置の製造方法を提供することで
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、２層ホトレジストを用いて、金属層の
リフトオフを行なうマスクを形成する。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板表面上に
、遠紫外光感応ホトレジスト層と、その上に近紫外光感
応ホトレジスト層を積層する工程と、近紫外光感応ホト
レジスト層を所望のパターンに近紫外光で露光する工程
と、遠紫外光感応ホトレジスト層を遠紫外光で全面露光
する工程と、パターン露光した近紫外光感応ホトレジス
ト層を現像する工程と、現像した近紫外光感応ホトレジ
スト層と、その下の遠紫外光感応ホトレジスト層をり四
日ベンゼン中で現像してオーバーハングのレジストマス
クを形成する工程とを含む。

［作用］ 積層ホトレジスト層の上層に形成された近紫外光感応ホ
トレジストは、通常のホトリソグラフィ技術によって形
成され、露光、現像される。下層に形成した遠紫外光感
応ホトレジストは、その全面を遠紫外光で露光され、ク
ロロベンゼンで現像可能な状態にされる。

上層の近紫外光感応ホトレジストを、近紫外光で選択的
に露光し、現像することによって、近紫外光感応ホトレ
ジスト層に開口が形成される。この状態でクロロベンゼ
ンに浸漬すると、上層の近紫外光感応ホトレジストは、
硬化し、一方その下に露出された連票外向感応ホトレジ
ストは、エツチングされる。このエツチング時間を適当
に制御することにより、近紫外光感応ホトレジストの下
にサイドエッチされた遠紫外光感応ホトレジスト層を得
ることができる。

［実施例］ 半導体装置製造の重要な部分として、オーミツクコンタ
クト、ショットキコンタクト、ホンディングパッドや相
互接続線等の金属層の形成（メタライゼーション）かあ
る、メタライゼーション工程は、種々の方法で実施され
る。たとえば、１層のホトレジスト層を用いたパターニ
ング、誘電体堆積とホトレジスト層との組合わせ、複数
層ホトレジストの使用等が行なわれる。

リフトオフを行なうには、好ましくはマスクはオーバー
ハングする形状を有する。すなわち、上方から金属層を
堆積した時、マスクがオーバーハングしていると、堆積
した金属層とマスクとの間に隙間が形成され、金属層堆
８ｉ後のリフトオフ工程において、溶剤が浸透しやすい
。

以下、説明する実線例においては、近紫外光感応ホトレ
ジスト層と、遠紫外光感応ホトレジスト層の２層ホトレ
ジストを使用し、さらに、遠紫外光感応ホトレジスト層
の現像剤として、クロロベンゼンを用いる。

第１図（Ａ）を参照して説明すると、ＧａＡｓ等の半導
体基板１の上に、たとえば、東京応化工業より入手でき
る０ＥＢＲ等の遠紫外光感応ホトレジスト層２を形成し
、その上にたとえば、シプレー社より入手できるＡＺ等
の近紫外光感応ホトレジスト層３を形成する。

次に第１図（Ｂ）に示すように、積層ホトレジスト層の
上層に配置された近紫外光感応ホトレジスト３を通常の
手段によって選択的に露光し、現像する。すなわち、水
銀ランプから発する約４００ｎｍ付近の光によって露光
し、現像液で現像する。さらに、ドライ現像を行なう、
このようにして、近紫外光感応ホトレジスト層３の選択
露光領域４が除去され、開口が形成される。

その後、遠紫外光で全面を露光する。近紫外光感応ホト
レジスト層３は、遠紫外光を透過するので、遠紫外光感
応ホトレジスト層２はその全面か露光される。たとえば
、波長２５０〜２９０　ｎｍの遠紫外光によって露光す
る。

なお、この遠紫外光露光工程は、たとえば、遠紫外光感
応ホトレジスト層２を形成した直後等に行なってもよい
。

このようにして、全面を露光した遠紫外光感応ホトレジ
スト層２の上に、開口を形成した近紫外光感応ホトレジ
スト層３の積層構造を準備する。

次に第１図（Ｃ）に示すように、積層ホトレジストをク
ロロベンゼンで現像する。クロロベンゼンは、露光され
た遠紫外光感応ホトレジスト層をエツチングする。一方
、近紫外光感応ホトレジスト層３３は、クロロベンゼン
によってエッチされず、逆に硬化する。すなわち、クロ
ロベンゼンで処理すると、上層に形成された近紫外光感
応ホトレジスト層３は硬化するので、その端部が丈夫に
なる。下層に配置された遠紫外光感応ホトレジスト層は
、その上面からエッチされ、サイドエッチ領域６が生じ
ることによって、上層の近紫外光感応ホトレジスト層３
よりも大きな開口部を有するようになる。すなわち、オ
ーバーハングのホトレジストマスクが形成される。

このようにして、オーバーハングのマスクを形成した後
、第１図（Ｄ）に示すように金属層７を堆積する。金属
層７は、マスク上面から上に堆積されるにしたかって横
方向にも張出して、次第に開口の幅を狭める。これに伴
ない、半導体基板１上に堆積される金属層７ａは、上方
に向かうにしたかって幅か狭くなる断面形状を有する。

その後、積層ホトレジスト層２．３をリフトオフするこ
とによって、第１図（Ｅ）に示すような半導体基板１上
に金属層７ａか形成された構造を得る。このような金属
層形成は、たとえば、電界効果型トランジスタのショッ
トキゲート電極の作成や、種々のトランジスタの電流重
子の作成等に利用することができる。

以下、上述の実施例の例について説明する。

まず、半導体ウェハを約１８０℃で５分間プリベークす
る。

このグリベークした半導体ウェハの１表面上に遠紫外光
感応ホトレジスト（ＯＥＢＲ−１０００）を、約６００
０ｒｐｍのスピナー回転によって塗布する。

半導体ウェハ上に塗布した０ＥＢＲ−１０００の遠紫外
光感応ホトレジスト層を、約１８０℃で約６０分間ベー
クする。

遠紫外光感応ホトレジスト層の上に、近紫外光感応ホト
レジスト層（ＡＺ−１３００−３１（３：１））を約４
０００ｒｐｍのスピナー回転によって塗布する。

近紫外光感応ホトレジスト層の厚さは、遠紫外光感応ホ
トレジスト層の厚さより小さくする。厚さを減少して所
望の寸法精度を得やすくする。遠紫外光感応ホトレジス
ト層の厚さは十分なオーバーハングが得られるように選
ぶ。

半導体ウェハ上に塗布したＡＺ−１３００−３１ホトレ
ジスト層を、約９０℃で約１０分間ベークする。

このように、作成した積層ホトレジストレジスト層に対
して、約４００ｎｍを中心とする近紫外光によって選択
的パターンを露光する。

露光した近紫外光感応ホトレジスト層をマイクロプロジ
ットデベロッパーによって現像する。

続いて、灰化装置において、０２１００Ｗプラズマで約
１分間アッシングする。

次に半導体ウェハ全面を遠紫外光（波長２５０〜２９０
ｎｍ）で露光する。

このように全面を遠紫外光で露光した半導体ウェハを、
クロロベンゼンで現像する。

現像後の半導体ウェハを、Ｎ２カスで軟焼する。

さらに、残存するホトレジスト層があれは、それを除去
するため、０２５０Ｗプラズマで約１分間の処理を行な
う、その前の工程において、現像か完全に行なわれてい
れば、この工程は省略することができる。

このように作成しなホトレジストマスクの上から、金属
を蒸着する。たとえば、電子ビームによるＥＢ蒸着を行
なう。

アセトンでホトレジスト層を溶解することにより、金属
層をリフトオフする。

なお、遠紫外光の露光は、たとえば３０分以上というよ
うに十分長時間行なうのがよい。

半導体装置の小形化と共に、微細な金属配線層の作成に
おいて、リフトオフを行なうのが容易でなくなる。特に
、線幅的０．５μｍ以下の配線層を形成する際には、堆
積した金属層とマスクとの間に隙間が形成されることが
望ましい、上述の製造方法によれば、簡単な工程によっ
て確実に所望寸法のオーバーハングのマスクを形成でき
、金属層堆積後、金属層とマスクとの間に隙間を残すこ
とができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない、たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

装置の断面図である。

半導体基板 遠紫外光感応ホトレジスト層 近紫外光感応ホトレジスト層 選択露光領域 サイドエッチ領域 金属層 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、オーバーハング
のホトレジストマスクを形成し、金属層堆積後マスク上
の金属層を確実にリフトオフすることができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、半導体基板表面上に、遠紫外光感応ホトレジス
   ト層と、その上に近紫外光感応ホトレジスト層を積層す
   る工程と、 前記近紫外光感応ホトレジスト層を所望のパターンに近
   紫外光で露光する工程と、 前記パターン露光した近紫外光感応ホトレジスト層を現
   像する工程と、 前記遠紫外光感応ホトレジスト層を遠紫外光で全面露光
   する工程と、 前記現像した近紫外光感応ホトレジスト層と、その下の
   遠紫外光感応ホトレジスト層をクロロベンゼン中で現像
   してオーバーハングのレジストマスクを形成する工程と を含む半導体装置の製造方法。
2. （２）、さらに、前記オーバーハングのレジストマスク
   の上から金属層を堆積する工程と、 レジストマスク上に堆積した金属膜をレジストマスクと
   共にリフトオフする工程と を含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）、前記近紫外光は、波長約４００ｎｍの光であり
   、前記遠紫外光は、波長約２５０〜２９０ｎｍの範囲の
   光である請求項１ないし２記載の半導体装置の製造方法
   。
4. （４）、前記近紫外光感応ホトレジスト層は、ＡＺ型ホ
   トレジストである請求項１〜３のいずれかに記載の半導
   体装置の製造方法。
5. （５）、前記遠紫外光ホトレジスト層は、ＥＢレジスト
   である請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製
   造方法。