JPH06204208A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06204208A
JPH06204208A JP5001161A JP116193A JPH06204208A JP H06204208 A JPH06204208 A JP H06204208A JP 5001161 A JP5001161 A JP 5001161A JP 116193 A JP116193 A JP 116193A JP H06204208 A JPH06204208 A JP H06204208A
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秀行 中西
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明 上野
Hideo Nagai
秀男 永井
Akio Yoshikawa
昭男 吉川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単結晶基板に２回以上の異方性エッチングを
行うようにした半導体装置の製造工程において、２回目
の異方性エッチングによる１回目の異方性エッチング形
状の乱れを防止する。 【構成】 半導体基板１に対し、第１エッチングマスク
２を用いて１回目の異方性エッチングを行って、凹状の
第１異方性エッチング領域４を形成する。第１エッチン
グマスク４を残して、第２エッチングマスク７を形成
し、第２回異方性エッチングを行う。第１エッチングマ
スク２を第２エッチングマスク７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で構成する。これによ
り、第１エッチング領域４のエッジ部６を保護して、形
状を良好に保つ。例えば、各エッチングマスク２，７の
うち一方を酸化シリコン膜等の誘電体材料で他方をＡ
ｕ，Ｔｉ等の金属材料で構成し、異方性エッチング剤を
水酸化カリウム水溶液とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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）。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２
０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２０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。
【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。
【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。
【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）。
【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。
【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。
【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、１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】上記目的を達成するた
め、具体的に請求項１の発明の講じた手段は、半導体基
板上に光半導体デバイス等の半導体装置を形成するよう
にした半導体装置の製造方法として、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の少なくとも２回の異方性エッチ
ング工程を含むものとする。
【００２２】そして、上記第１エッチングマスクを、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するようにしたもの
である。
【００２３】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、素材となる半導体基板を、シリコ
ン単結晶で形成したものである。
【００２４】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１又は２の発明において、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を誘電体材料から
なる１層以上の膜で形成し、他方を金属材料からなる１
層以上の膜で形成するようにしたものである。
【００２５】請求項４の発明の講じた手段は、上記請求
項３の発明において、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よ
うにしたものである。
【００２６】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項１又は２の発明において、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を酸化シリコン膜
で形成し、他方をシリコン窒化膜で形成するようにした
ものである。
【００２７】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項１又は２の発明において、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を酸化アルミニウ
ム膜で形成し、他方を酸化シリコン膜で形成したもので
ある。
【００２８】請求項７の発明の講じた手段は、上記請求
項３，４５又は６の発明において、２回目異方性エッチ
ングを行うエッチング剤を、水酸化カリウム水溶液を主
成分とする溶液としたものである。
【００２９】請求項８の発明の講じた手段は、請求項１
又は２の発明において、第２異方性エッチングを第１異
方性エッチング領域の中で行うようにしたものである。
【００３０】請求項９の発明の講じた手段は、半導体装
置の製造方法として、１層以上の金属材料膜からなるエ
ッチングマスクを用いて、半導体基板に異方性エッチン
グを行う工程を含むようにしたものである。
【００３１】請求項１０の発明の講じた手段は、上記請
求項３，４又は９の発明において、金属材料で形成され
るエッチングマスクの材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又
はそれらを主成分として含有する材料としたものであ
る。
【００３２】
【作用】以上の方法により、請求項１の発明では、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。
【００３３】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。
【００３４】請求項２の発明では、特に半導体基板がシ
リコン単結晶で構成されている場合には、表面の（１０
０）面に対して一定の角度を有する（１１１）面を選択
的にエッチングして鏡面とすべく、異方性エッチングを
多数回施す場合があるが、かかる場合にも、第１エッチ
ング領域の形状が良好に保たれ、光半導体装置等に必要
な高精度が得られることになる。
【００３５】請求項３の発明では、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ので、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。
【００３６】請求項４の発明では、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場合、
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。
【００３７】請求項５の発明では、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。
【００３８】請求項６の発明では、酸化アルミニウムと
酸化シリコン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。
【００３９】請求項７の発明では、上記請求項３，４，
５又は６の発明において、２回目の異方性エッチングが
水酸化カリウム溶液を主成分とする溶液で行われるの
で、２回目の異方性エッチング中に、第１エッチングマ
スクを構成する誘電体材料又は金属材料の膜が破壊され
ることがない、したがって、２回目の異方性エッチング
中に、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。
【００４０】請求項８の発明では、特に第２異方性エッ
チングが第１異方性エッチング領域の中で行われること
から異方性エッチングを最小限２回行う必要が生じる
が、そのときにも、第１エッチング領域の形状が良好に
保たれることになる。
【００４１】請求項９の発明では、金属材料膜でエッチ
ングマスクが構成されていることで、真空蒸着法による
膜の形成が可能になる。そして、真空蒸着膜では、蒸着
条件の差に起因する耐薬品性の変化が小さくなり、エッ
チングマスクの形成が容易となるとともに、エッチング
マスクそのものが化学的に安定したものとなる。
【００４２】請求項１０の発明では、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。
【００４３】
【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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】
【表１】 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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、半導体装置の製造方法として、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。
【００５９】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、半導体基板をシリコン単結晶で構成した
ので、表面の（１００）面に対して一定の角度を有する
（１１１）面を選択的にエッチングして鏡面とすべく異
方性エッチングを多数回施す場合にも、第１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、光半
導体装置等に必要な高精度を得ることができる。
【００６０】請求項３の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、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。
【００６１】請求項４の発明によれば、上記請求項３の
発明において、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ようにしたの
で、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。
【００６２】請求項５の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、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。
【００６３】請求項６の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、各エッチングマスクのうち一方を
酸化アルミニウム膜とし、他方を酸化シリコン膜とした
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塩酸系溶液又は
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。
【００６４】請求項７の発明によれば、上記請求項３，
４，５又は６の発明において、２回目の異方性エッチン
グを水酸化カリウム溶液を主成分とする溶液で行うよう
にしたので、２回目の異方性エッチング中に、第１エッ
チングマスクを構成する誘電体材料又は金属材料の膜の
破壊を有効に防止することができ、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る。
【００６５】請求項８の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、第２異方性エッチングを第１異方
性エッチング領域の中で行うようにしたので、必然的に
行われる最小限２回の異方性エッチングにおいて、上記
各発明の効果を発揮することができる。
【００６６】請求項９の発明によれば、金属材料膜で異
方性エッチングのエッチングマスクを構成したので、真
空蒸着法による膜の形成が可能となり、真空蒸着膜の耐
薬品性の変化の小さい特性から、エッチングマスク形成
の容易化とエッチングマスクの安定化とを図ることがで
きる。
【００６７】請求項１０の発明によれば、上記請求項
３，４又は９の発明において、エッチングマスクをＡ
ｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又はそれらを主成分として含有する
材料で構成したので、異方性エッチング剤に対する良好
な耐性の発揮により、各発明の実効を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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 ２０ ＳｉＯ2 膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項６ 】 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エッチングマスク及び第２エッチングマスクの
うち一方は酸化アルミニウム膜により形成され、他方は
酸化シリコン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９】 請求項２，３，４又は８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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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）。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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。
【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。
【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。
【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）。
【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。
【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。
【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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、具体的に請求項１の発明の講じた手段は、半導体基
板上に光半導体デバイス等の半導体装置を形成するよう
にした半導体装置の製造方法として、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の少なくとも２回の異方性エッチ
ング工程を含むものとする。
【００２２】そして、上記第１エッチングマスクを、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するようにしたもの
である。
【００２３】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、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を誘電体材料からなる１
層以上の膜で形成し、他方を金属材料からなる１層以上
の膜で形成するようにしたものである。
【００２４】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項２の発明において、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よ
うにしたものである。
【００２５】請求項４の発明の講じた手段は、上記請求
項２又は３の発明において、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層膜としたものである。
【００２６】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、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を酸化シリコン膜で形成
し、他方をシリコン窒化膜で形成するようにしたもので
ある。
【００２７】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、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を酸化アルミニウム膜で
形成し、他方を酸化シリコン膜で形成したものである。
【００２８】請求項７の発明の講じた手段は、上記請求
項２，３，４，５又は６の発明において、２回目異方性
エッチングを行うエッチング剤を、水酸化カリウム水溶
液を主成分とする溶液としたものである。
【００２９】請求項８の発明の講じた手段は、請求項１
の発明において、第２異方性エッチングを第１異方性エ
ッチング領域の中で行うようにしたものである。
【００３０】請求項９の発明の講じた手段は、上記請求
項２，３，４又は８の発明において、金属材料で形成さ
れるエッチングマスクの材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ
又はそれらを主成分として含有する材料としたものであ
る。
【００３１】請求項１０の発明の講じた手段は、上記請
求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９の発明にお
いて、素材となる半導体基板を、シリコン単結晶で形成
したものである。
【００３２】
【作用】以上の方法により、請求項１の発明では、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。
【００３３】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。
【００３４】請求項２の発明では、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ので、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。
【００３５】請求項３の発明では、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場合、
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。
【００３６】請求項４の発明では、金属材料を２層に組
み合わせることで、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。
【００３７】請求項５の発明では、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。
【００３８】請求項６の発明では、酸化アルミニウムと
酸化シリコン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。
【００３９】請求項７の発明では、２回目の異方性エッ
チングが水酸化カリウム溶液を主成分とする溶液で行わ
れるので、２回目の異方性エッチング中に、第１エッチ
ングマスクを構成する誘電体材料又は金属材料の膜が破
壊されることがない、したがって、２回目の異方性エッ
チング中に、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。
【００４０】請求項８の発明では、特に第２異方性エッ
チングが第１異方性エッチング領域の中で行われること
から異方性エッチングを最小限２回行う必要が生じる
が、そのときにも、第１エッチング領域の形状が良好に
保たれることになる。
【００４１】請求項９の発明では、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。
【００４２】請求項１０の発明では、特に半導体基板が
シリコン単結晶で構成されている場合には、表面の（１
００）面に対して一定の角度を有する（１１１）面を選
択的にエッチングして鏡面とすべく、異方性エッチング
を多数回施す場合があるが、かかる場合にも、第１エッ
チング領域の形状が良好に保たれ、光半導体装置等に必
要な高精度が得られることになる。
【００４３】
【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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、半導体装置の製造方法として、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。
【００５９】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、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。
【００６０】請求項３の発明によれば、上記請求項２の
発明において、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ようにしたの
で、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。
【００６１】請求項４の発明によれば、上記請求項２又
は３の発明において、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
膜としたので、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。
【００６２】請求項５の発明によれば、上記請求項１の
発明において、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。
【００６３】請求項６の発明によれば、上記請求項１の
発明において、各エッチングマスクのうち一方を酸化ア
ルミニウム膜とし、他方を酸化シリコン膜としたので、
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塩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。
【００６４】請求項７の発明によれば、上記請求項２，
３，４，５又は６の発明において、２回目の異方性エッ
チングを水酸化カリウム溶液を主成分とする溶液で行う
ようにしたので、２回目の異方性エッチング中に、第１
エッチングマスクを構成する誘電体材料又は金属材料の
膜の破壊を有効に防止することができ、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
る。
【００６５】請求項８の発明によれば、上記請求項１の
発明において、第２異方性エッチングを第１異方性エッ
チング領域の中で行うようにしたので、必然的に行われ
る最小限２回の異方性エッチングにおいて、上記各発明
の効果を発揮することができる。
【００６６】請求項９の発明によれば、上記請求項２，
３，４又は８の発明において、エッチングマスクをＡ
ｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ又はそれらを主成分として含有する
材料で構成したので、異方性エッチング剤に対する良好
な耐性の発揮により、各発明の実効を得ることができ
る。
【００６７】請求項１０の発明によれば、上記請求項
１，２，３，４，５，６，７，８又は９の発明におい
て、半導体基板をシリコン単結晶で構成したので、表面
の（１００）面に対して一定の角度を有する（１１１）
面を選択的にエッチングして鏡面とすべく異方性エッチ
ングを多数回施す場合にも、第１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、光半導体装置等
に必要な高精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】 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
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に光半導体デバイス等の半
    導体装置を形成する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の少な
    くとも２回の異方性エッチング工程を含むとともに、 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
    質により構成されていることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【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、 素材となる半導体基板は、シリコン単結晶で形成されて
    いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２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。
  4. 【請求項４】 請求項３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。
  5. 【請求項５】 請求項１又は２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。
  6. 【請求項６】 請求項１又は２記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記第１エッチングマスク及び第２エッチングマスクの
    うち一方は酸化アルミニウム膜により形成され、他方は
    酸化シリコン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。
  7. 【請求項７】 請求項３，４，５又は６記載の半導体装
    置の製造方法において、 ２回目異方性エッチングを行うエッチング剤は、水酸化
    カリウム水溶液を主成分とする溶液であることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項１又は２記載の半導体装置の製造
    方法において、 第２異方性エッチングは、第１異方性エッチング領域の
    中で行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 １層以上の金属材料膜からなるエッチン
    グマスクを用いて、半導体基板に異方性エッチングを行
    う工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項３，４，５又は９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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