JPH10135160A - 半導体デバイスの形成方法 - Google Patents
半導体デバイスの形成方法Info
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- JPH10135160A JPH10135160A JP31451297A JP31451297A JPH10135160A JP H10135160 A JPH10135160 A JP H10135160A JP 31451297 A JP31451297 A JP 31451297A JP 31451297 A JP31451297 A JP 31451297A JP H10135160 A JPH10135160 A JP H10135160A
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- mask
- semiconductor device
- substrate
- semiconductor wafer
- forming
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
- B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/12—Production of screen printing forms or similar printing forms, e.g. stencils
-
- 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
- H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
- H01L21/3046—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting using blasting, e.g. sand-blasting
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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- Micromachines (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応性イオンエッチング（RIE）は、半導体
ウェハの多数の深いトレンチを形成するのが、比較的遅
く、”スピンエッチング”はRIE技術より早いのだが、
半導体ウェハに亘って不均一な寸法をもたらす。さらに
スピンエッチングは、非常に高価なハードマスクを必要
とする。従って、安価であり、高い処理能力を有し、結
果として半導体ウェハに亘って均一な寸法にし、並びに
安価なマスク技術を利用する、半導体成形技術が望まれ
る。 【解決手段】 半導体ウェハ（１１）の表面（１３）
が、物質を除去するために、並びにその表面（１３）内
にトレンチ（１９）を形成するために、りゅう体衝突処
理される。りゅう体衝突処理耐性マスク（１４）がりゅ
う体衝突処理中にその表面（１３）をマスキングするた
めに使用される。
ウェハの多数の深いトレンチを形成するのが、比較的遅
く、”スピンエッチング”はRIE技術より早いのだが、
半導体ウェハに亘って不均一な寸法をもたらす。さらに
スピンエッチングは、非常に高価なハードマスクを必要
とする。従って、安価であり、高い処理能力を有し、結
果として半導体ウェハに亘って均一な寸法にし、並びに
安価なマスク技術を利用する、半導体成形技術が望まれ
る。 【解決手段】 半導体ウェハ（１１）の表面（１３）
が、物質を除去するために、並びにその表面（１３）内
にトレンチ（１９）を形成するために、りゅう体衝突処
理される。りゅう体衝突処理耐性マスク（１４）がりゅ
う体衝突処理中にその表面（１３）をマスキングするた
めに使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体デバイスに
関し、特に半導体デバイスのりゅう体衝突（sandblasti
ng）処理によるトレンチ成形技術に関する。
関し、特に半導体デバイスのりゅう体衝突（sandblasti
ng）処理によるトレンチ成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体ウェハ上に構造をパターニングし、形成するために、
様々な技術が半導体産業によって利用されてきた。その
ような技術には一般的に、化学的または反応性イオンエ
ッチング技術を利用したウェハエッチング法を含む。反
応性イオンエッチング（RIE）は、半導体ウェハの多数
の深いトレンチを形成するのが比較的遅い。”スピンエ
ッチング（spin etching）”として知られる化学的エッ
チングの一典型例においては、RIE技術より早いのだ
が、しばしば半導体ウェハに亘って、不均一な寸法（di
mensions）をもたらしてしまう結果的となる。また、ス
ピンエッチングはオーバーエッチ（over-etches）し、
それにより四角に成形された特徴の辺（side）が丸みを
帯び、むしろ三角形のように見える特徴を作ってしま
う。さらにスピンエッチングは非常に高価なハードマス
ク（hard mask）（例えば、金属より成るマスク）を必
要とする。
体ウェハ上に構造をパターニングし、形成するために、
様々な技術が半導体産業によって利用されてきた。その
ような技術には一般的に、化学的または反応性イオンエ
ッチング技術を利用したウェハエッチング法を含む。反
応性イオンエッチング（RIE）は、半導体ウェハの多数
の深いトレンチを形成するのが比較的遅い。”スピンエ
ッチング（spin etching）”として知られる化学的エッ
チングの一典型例においては、RIE技術より早いのだ
が、しばしば半導体ウェハに亘って、不均一な寸法（di
mensions）をもたらしてしまう結果的となる。また、ス
ピンエッチングはオーバーエッチ（over-etches）し、
それにより四角に成形された特徴の辺（side）が丸みを
帯び、むしろ三角形のように見える特徴を作ってしま
う。さらにスピンエッチングは非常に高価なハードマス
ク（hard mask）（例えば、金属より成るマスク）を必
要とする。
【０００３】従って、安価であり、高い処理能力を有
し、結果として半導体ウェハに亘って均一な寸法にし、
並びに安価なマスク技術を利用する半導体成形技術が望
まれる。
し、結果として半導体ウェハに亘って均一な寸法にし、
並びに安価なマスク技術を利用する半導体成形技術が望
まれる。
【０００４】
【好適実施例の詳細な説明】図１に、所定の製造段階で
の半導体デバイス１０の拡大断面部分の図が示されてい
る。半導体デバイス１０は、アクティブ半導体デバイス
を形成するために、基板１１の表面上にアクティブ領域
１２を有する半導体ウェハまたは基板１１から構成され
る。典型的には、アクティブ領域１２は、その領域１２
を保護するために、ポリマ物質または他の封止物質（en
capsulant）（実体を図示せず）で被覆されている。以
下に示すように、パターンまたは特徴が、アクティブ領
域１２が形成される表面とは反対側の表面１３に形成さ
れる。表面１３をパターニングするために、光学的活性
材料（optically activated）または写真感光材料また
はフォトマスク材料が、表面１３に供給され、次に従来
技術として既知の標準的なフォトマスキング技術または
写真感光マスク処理技術（photosensitive mask making
techniques）を使用してパターニングされる。フォト
マスク材料のパターニングの結果が、表面１３上のマス
ク１４である。結果的には、マスク１４は、その下にあ
る表面１３の部分１６を露出するように表面１３上にパ
ターニングされる。以下に示すように、その材料は、マ
スク１４として使用される。そのマスク１４は、写真感
光になるだけでなく、表面１３の露出部分１６上に施さ
れるりゅう体衝突（sandblasting）処理に耐えられなけ
ればならない。（本明細書中にて”りゅう体”とは、粒
状体（個体、軟体など）または流状体（液体、流動体な
ど）を意味する。）マスク１４を形成するのに適切な物
質の一例としては、米国ミネソタ州ダルースのPhotoBra
sive Systemsによって製造されているSBX Liquid Emuls
ion（商標）が知られている。しばしば、ウェハ１１の
表面１３の反対側表面上の形状にマスク１４を位置合せ
することが必要とされる。そのような処理を施す方法の
１つとしては、当業界で既知の両面接続アライナ（fron
t-to-back contact aligner）を利用することである。
の半導体デバイス１０の拡大断面部分の図が示されてい
る。半導体デバイス１０は、アクティブ半導体デバイス
を形成するために、基板１１の表面上にアクティブ領域
１２を有する半導体ウェハまたは基板１１から構成され
る。典型的には、アクティブ領域１２は、その領域１２
を保護するために、ポリマ物質または他の封止物質（en
capsulant）（実体を図示せず）で被覆されている。以
下に示すように、パターンまたは特徴が、アクティブ領
域１２が形成される表面とは反対側の表面１３に形成さ
れる。表面１３をパターニングするために、光学的活性
材料（optically activated）または写真感光材料また
はフォトマスク材料が、表面１３に供給され、次に従来
技術として既知の標準的なフォトマスキング技術または
写真感光マスク処理技術（photosensitive mask making
techniques）を使用してパターニングされる。フォト
マスク材料のパターニングの結果が、表面１３上のマス
ク１４である。結果的には、マスク１４は、その下にあ
る表面１３の部分１６を露出するように表面１３上にパ
ターニングされる。以下に示すように、その材料は、マ
スク１４として使用される。そのマスク１４は、写真感
光になるだけでなく、表面１３の露出部分１６上に施さ
れるりゅう体衝突（sandblasting）処理に耐えられなけ
ればならない。（本明細書中にて”りゅう体”とは、粒
状体（個体、軟体など）または流状体（液体、流動体な
ど）を意味する。）マスク１４を形成するのに適切な物
質の一例としては、米国ミネソタ州ダルースのPhotoBra
sive Systemsによって製造されているSBX Liquid Emuls
ion（商標）が知られている。しばしば、ウェハ１１の
表面１３の反対側表面上の形状にマスク１４を位置合せ
することが必要とされる。そのような処理を施す方法の
１つとしては、当業界で既知の両面接続アライナ（fron
t-to-back contact aligner）を利用することである。
【０００５】マスク１４のパターニング後、表面ｌ３の
露出部分１６は、表面１３に溝またはトレンチ１９を形
成するために、りゅう体を衝突させる。トレンチ１９の
形成は、表面１３上に形状を施す結果となる。部分１６
のりゅう体衝突処理はまた、当業界で注目されている他
の構造または形状を形成するのに使用され得る。りゅう
体衝突処理は、表面１３および露出部分１６上にりゅう
体１８を衝突させるように、表面１３に向かってりゅう
体１８のストリーム（stream）を方向付けることによっ
て、処理される。りゅう体の衝突は、基板１１から材料
を除去し、その結果、トレンチ１９になる。好適には、
りゅう体１８は、表面１３に対して実質的に垂直に衝突
する（他の角度も使用され得るが）。典型的には、高圧
エア（high pressure air）（気体に限らず）が、表面
１３に向かう開口またはノズル１７を介して、りゅう体
１８を射出するのに使用される。りゅう体１８には、粒
状体または流状体（好適には、小さい酸化アルミニウム
球）が使用され、様々な物質が典型的にそのりゅう体と
して使用され得る。
露出部分１６は、表面１３に溝またはトレンチ１９を形
成するために、りゅう体を衝突させる。トレンチ１９の
形成は、表面１３上に形状を施す結果となる。部分１６
のりゅう体衝突処理はまた、当業界で注目されている他
の構造または形状を形成するのに使用され得る。りゅう
体衝突処理は、表面１３および露出部分１６上にりゅう
体１８を衝突させるように、表面１３に向かってりゅう
体１８のストリーム（stream）を方向付けることによっ
て、処理される。りゅう体の衝突は、基板１１から材料
を除去し、その結果、トレンチ１９になる。好適には、
りゅう体１８は、表面１３に対して実質的に垂直に衝突
する（他の角度も使用され得るが）。典型的には、高圧
エア（high pressure air）（気体に限らず）が、表面
１３に向かう開口またはノズル１７を介して、りゅう体
１８を射出するのに使用される。りゅう体１８には、粒
状体または流状体（好適には、小さい酸化アルミニウム
球）が使用され、様々な物質が典型的にそのりゅう体と
して使用され得る。
【０００６】基板１１の全表面を被覆するように、ノズ
ル１７は、矢印２１によって示されるように、基板１１
に亘って横方向に往復運動せられる。それによって、り
ゅう体１８のストリームをそこで往復運動させる。その
間に、基板１１は、表面１３に平行な面内を、矢印２１
に対して垂直方向に、移動せられる。例えば、基板１１
を図１のページ紙面の垂直方向に移動させる間、ノズル
１７は、矢印２１の方向に沿い基板１１に亘って、往復
運動せられる。この動きによって、基板１１の表面全体
がりゅう体１８によって覆われることが、確実にされ
る。１つの実施例としては、基板１１は、基板１１をノ
ズル１７の下に運搬するコンベヤベルト上に位置付けら
れ、コンベヤベルトの動きに対して垂直方向にノズル１
７を基板１１の表面に亘って往復運動させる。そのよう
なりゅう体衝突処理に適切な装置の一例としては、米国
カリフォルニア州グレンダルのCrystal Mark,Inc.によ
って製造されているSwam C-129（商標）という粒子放出
器がある。
ル１７は、矢印２１によって示されるように、基板１１
に亘って横方向に往復運動せられる。それによって、り
ゅう体１８のストリームをそこで往復運動させる。その
間に、基板１１は、表面１３に平行な面内を、矢印２１
に対して垂直方向に、移動せられる。例えば、基板１１
を図１のページ紙面の垂直方向に移動させる間、ノズル
１７は、矢印２１の方向に沿い基板１１に亘って、往復
運動せられる。この動きによって、基板１１の表面全体
がりゅう体１８によって覆われることが、確実にされ
る。１つの実施例としては、基板１１は、基板１１をノ
ズル１７の下に運搬するコンベヤベルト上に位置付けら
れ、コンベヤベルトの動きに対して垂直方向にノズル１
７を基板１１の表面に亘って往復運動させる。そのよう
なりゅう体衝突処理に適切な装置の一例としては、米国
カリフォルニア州グレンダルのCrystal Mark,Inc.によ
って製造されているSwam C-129（商標）という粒子放出
器がある。
【０００７】その開口は、りゅう体１８を放出するのに
使用され、りゅう体１８は、表面１３にトレンチ１９を
形成するのに必要な結果をもたらすのに十分な大きさで
なければならない。一実施例としては、トレンチ１９
は、深さおよび幅が100〜700ミクロンであって、最寄り
のトレンチ間の間隔が100〜700ミクロンであるように形
成される。そのような形状を形成するために、りゅう体
１８は、1〜25ミクロンの直径を有する酸化アルミニウ
ムセラミック（aluminium oxide ceramic）の粒状体で
あり、開口１７は、表面１３に向かってそのりゅう体を
放出するため、75〜890ミクロンの大きさを有する。よ
り幅の狭いトレンチには、その粒状体は1ミクロンより
小さな寸法を有し得る。この実施例において、約3〜10K
gf/cm sqの気圧が、そのりゅう体によって基板１１から
材料を確実に除去するために、利用される。その形状の
大きさを制御するために、その開口は、ウェハが10〜15
cm/minの速さで動いている間、30〜75ストローク／min
で往復運動する。
使用され、りゅう体１８は、表面１３にトレンチ１９を
形成するのに必要な結果をもたらすのに十分な大きさで
なければならない。一実施例としては、トレンチ１９
は、深さおよび幅が100〜700ミクロンであって、最寄り
のトレンチ間の間隔が100〜700ミクロンであるように形
成される。そのような形状を形成するために、りゅう体
１８は、1〜25ミクロンの直径を有する酸化アルミニウ
ムセラミック（aluminium oxide ceramic）の粒状体で
あり、開口１７は、表面１３に向かってそのりゅう体を
放出するため、75〜890ミクロンの大きさを有する。よ
り幅の狭いトレンチには、その粒状体は1ミクロンより
小さな寸法を有し得る。この実施例において、約3〜10K
gf/cm sqの気圧が、そのりゅう体によって基板１１から
材料を確実に除去するために、利用される。その形状の
大きさを制御するために、その開口は、ウェハが10〜15
cm/minの速さで動いている間、30〜75ストローク／min
で往復運動する。
【０００８】図２には、りゅう体衝突処理によって引き
起こされる従属表面（subsurface）の損傷を除去するた
めに、りゅう体衝突処理を施した後、典型的に利用され
る化学的エッチング処理が図示されている。一般に、NH
3,HF,H2SO4およびHPを利用するバルク化学的エッチング
（bulk chaemical etch）が、表面１３の露出部分を約3
0秒間、化学的にエッチングするために利用される。そ
の後、マスク１４が、当業界にて従来技術として既知の
フォトレジスト剥離技術を使用して除去される。
起こされる従属表面（subsurface）の損傷を除去するた
めに、りゅう体衝突処理を施した後、典型的に利用され
る化学的エッチング処理が図示されている。一般に、NH
3,HF,H2SO4およびHPを利用するバルク化学的エッチング
（bulk chaemical etch）が、表面１３の露出部分を約3
0秒間、化学的にエッチングするために利用される。そ
の後、マスク１４が、当業界にて従来技術として既知の
フォトレジスト剥離技術を使用して除去される。
【０００９】これにより、半導体デバイス上の構造また
は形状の形成の新規な方法が提供された。このりゅう体
衝突技術を利用することによって、結果的に反応性イオ
ンエッチングを使用するよりも高い処理能力および低費
用にすることができる。りゅう体衝突技術はまた、輪郭
がはっきりとした、大きさおよびエッジを上手く形成し
た形状を結果的にもたらす。従来の写真露光器およびマ
スク形成装置を利用することによって、結果として、高
価なハードマスクを使用するよりも低コストであり、そ
れによって製造コストが結果的に低くなる。
は形状の形成の新規な方法が提供された。このりゅう体
衝突技術を利用することによって、結果的に反応性イオ
ンエッチングを使用するよりも高い処理能力および低費
用にすることができる。りゅう体衝突技術はまた、輪郭
がはっきりとした、大きさおよびエッジを上手く形成し
た形状を結果的にもたらす。従来の写真露光器およびマ
スク形成装置を利用することによって、結果として、高
価なハードマスクを使用するよりも低コストであり、そ
れによって製造コストが結果的に低くなる。
【図１】本発明に従った、製造段階での半導体デバイス
の拡大断面図。
の拡大断面図。
【図２】本発明に従った、次の製造段階での図１におけ
る半導体デバイスの拡大断面図。
る半導体デバイスの拡大断面図。
１０ 半導体デバイス １１ 基板 １２ アクティブ領域 １３ 表面 １４ マスク １６ 露出部分 １７ 開口またはノズル １８ りゅう体 １９ トレンチ ２１ 矢印 ２６ 化学的エッチング溶剤
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体デバイスを形成する方法であっ
て：半導体デバイスの第１表面の一部を露出させるため
に前記第１表面上にマスクをパターニングする段階；お
よび前記第１表面の前記一部にりゅう体を衝突させる段
階；から構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 半導体デバイスを形成する方法であっ
て：第１表面を有する半導体ウェハであって、アクティ
ブ領域が前記半導体ウェハに形成され、第１表面に対し
て反対側にある第二表面を有する半導体ウェハを準備す
る段階；第二表面上にフォトマスクをパターニングする
段階であって、第二表面の一部が露出する段階；および
前記第二表面の前記一部にりゅう体を衝突させる段階；
から構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 半導体デバイスを形成する方法であっ
て：第１表面を有する半導体ウェハであって、アクティ
ブ領域が前記半導体ウェハに形成され、第１表面に対し
て反対側にある第二表面を有する半導体ウェハを準備す
る段階；第二表面上にフォトマスクをパターニングする
段階であって、第二表面の一部が露出する段階；および
第二表面内にトレンチを形成するために第二表面上へり
ゅう体のストリームを衝突させる段階；から構成される
ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US74052696A | 1996-10-30 | 1996-10-30 | |
| US740526 | 1996-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135160A true JPH10135160A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=24976879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31451297A Pending JPH10135160A (ja) | 1996-10-30 | 1997-10-29 | 半導体デバイスの形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0840364A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10135160A (ja) |
| KR (1) | KR19980032599A (ja) |
| CA (1) | CA2217084A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007283438A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Ntt Electornics Corp | ブラスト加工方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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