JPH10308381A

JPH10308381A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10308381A
Application number: JP11809597A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Oda; 拓嗣小田; Toshiaki Kitano; 俊明北野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】リセスエッチングにおいてエッチング量の面
内均一性に優れたウェットエッチングができ、電気特性
の良好な半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】ノズル４ａ，４ｂ，４ｃから平均粒子径
が１００μｍ以下のエッチャント２１を基板１表面に噴
霧する。また、表面積がＳcm² の基板１をエッチングす
る際、噴霧により基板１表面に到達するエッチャント２
１の量を０．３Ｓcm³ 以下とし、かつ、そのエッチャン
トの供給速度を０．１Ｓ cm³／sec 以上とする。また、
平均粒子径が１００μｍ以下の緩衝剤をエッチャントと
共に噴霧して、エッチングレートを可変にする。また、
平均粒子径が１００μｍ以下の酸化剤をエッチャントと
共に噴霧して、エッチングレートを可変にする。また、
エッチング中に半導体基板１を５０ｒｐｍ以下の回転数
で回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の表面
を精密にウェットエッチングして微細なパターンを形成
する半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置として、例えばＧａＡｓを用
いる電界効果型トランジスタ（以下、ＦＥＴと記す）や
高電子移動度トランジスタ（以下、ＨＥＭＴと記す）の
チャネル部には、ソース・ドレイン間の高耐圧化やソー
ス抵抗の低減を目的として、ＧａＡｓ動作層をエッチン
グにより堀込み、その堀込んだ部分（リセス部）の中に
ゲート電極を設けるリセス構造が多く採用されている。

【０００３】図８は例えばＦＥＴのゲートリセス構造の
形成工程を工程順に示す断面図である。図において、４
１は半絶縁性ＧａＡｓ基板で、基板４１の表面上にはア
ンドープＧａＡｓ層４２と、ｎ−ＧａＡｓ動作層４３が
エピタキシャル成長により連続して形成される。次に、
動作層４３上に蒸着とフォトエッチングなどの工程によ
りソース電極４４とドレイン電極４５が設けられ、さら
に、図８（ａ）に示すようにレジストの塗布、露光、現
像の処理によりゲート電極の幅に対応した開口部を有す
るレジストパターン４６が形成される。その後、図８
（ｂ）に示すようにレジストパターン４６をマスクとし
て動作層４３をエッチングし、リセス部４７を形成す
る。これをリセスエッチングと称する。次に、電極材の
蒸着、レジスト除去によるリフトオフを実施してリセス
部４７にゲート電極４８が形成されて図８（ｃ）に示す
ようなリセス構造のチャネル部が得られる。この製造工
程において、リセス部４７のエッチング深さや形状とト
ランジスタの電気特性には密接な関係がある。即ち、ト
ランジスタのソース・ドレイン間の飽和電流（以下Ｉｄ
ｓｓという）は、リセスエッチングの深さを制御するこ
とにより、調整される。このため、数十Å程度のエッチ
ング精度と優れた面内均一性がリセスエッチングには求
められている。

【０００４】リセスエッチングの方法としては、プラズ
マ中のイオンやラジカルを用いるドライエッチング法、
またはエッチャント中に基板を浸漬、若しくは基板表面
にエッチャントをスプレー噴射して化学的に除去するウ
ェットエッチング法が用いられている。図９は基板浸漬
による従来のウェットエッチング法の一例を示す概略構
成図である。図９において、１は被加工物である基板、
２１はエッチャント、３０はエッチャント２１を貯留し
て実際に基板１のエッチングを行うためのエッチング
槽、３１はエッチャント２１に対して耐性のある材料で
構成され、基板１をエッチャント２１に浸漬するために
用いる基板浸漬治具である。また、６はエッチャント２
１を貯留するためのエッチャントタンク、７はエッチャ
ント２１の温度を制御するための熱交換器、８は薬液チ
ューブ５を介してエッチング槽３０にエッチャント２１
を圧送するポンプである。

【０００５】まず、所望のエッチングレートになるよう
に調整されたエッチャント２１がエッチャントタンク６
内に貯留される。次に、エッチャント２１は熱交換器７
を介して所望の温度に制御された後、ポンプ８によって
薬液チューブ５からエッチング槽３０に送られる。次
に、表面に所望のレジストパターンを形成した基板１を
基板浸漬治具３１に保持した後、エッチング槽３０内に
貯留したエッチャント２１中に所定の時間浸漬すること
によりエッチングが行われる。その後、基板１は別に用
意した水洗槽内でリンスされてエッチングは完了する。

【０００６】また、図１０は特開平８−３５０７８号公
報に開示された、スプレー噴射よる従来のウェットエッ
チング法の一例を示す概略構成図である。図１０におい
て、２はチャック機構を有する基板ホルダで、基板１が
基板ホルダ２に固定して設置される。３は回転軸と回転
駆動系からなる回転機構で、基板ホルダ２は回転機構３
と連結され所定の速度で矢印のように基板１を回転させ
ることができる。４はエッチャント２１が噴射されるノ
ズルで、回動アーム３２の先端部に設置されている。ま
た、９は排気ダクト、１０は加工チャンバーである。

【０００７】エッチャント２１は熱交換器７によって温
度制御されており、ノズル４からレジストパターンが設
けられた基板１表面に所定の時間噴射される。エッチャ
ント２１の噴射に際しては、基板１の回転動作と回動ア
ーム３２の回動動作を同時に行うことにより、基板１表
面の各部に噴射されるエッチャント２１の液量が均等に
なるとされている。所定の時間エッチャント２１を噴射
して基板１をエッチングした後、基板１を回転させつつ
純水などを基板１表面に噴射してリンスし、エッチング
は終了する。この後、基板１を乾燥させるため、基板１
を２０００ｒｐｍ程度で回転させて遠心力によりリンス
液を基板１表面より取り除く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のドライエッチン
グ法による半導体装置の製造方法でＧａＡｓ表面をエッ
チングすると、エッチング時のイオン衝撃により動作層
４３に結晶欠陥が生じ、半導体装置としての信頼性が低
下するという問題があった。さらに、エッチング装置内
で発生するプロセス異物による不良や異物吸着などのた
めに歩留りが低下するという問題があった。

【０００９】また、従来のウェットエッチング法による
半導体装置の製造方法では、所定の時間だけ基板１をエ
ッチャント２１に浸漬するのであるが、この浸漬に起因
する薬液の揺らぎや気泡の巻き込みが生じたり、エッチ
ャント２１と反応生成物の比重差に起因する濃度ムラな
どが生じるため、エッチング量の基板面内均一性が悪い
という問題があった。また、Ｉｄｓｓの微調整のために
１秒程度の厳密なエッチング時間が求められるにもかか
わらず、基板１をエッチャント２１に浸漬している時間
以外の、エッチング槽３０から水洗槽に基板１を移動す
る間にもエッチングが進行するため、エッチングの制御
性が悪いという問題もあった。

【００１０】また、エッチャント２１を基板１表面にス
プレー噴射するウェットエッチング法では、ノズル４か
ら直接エッチャント２１が噴射されてエッチングされる
部分と、基板１の表面を広がってきたエッチャント２１
に覆われてエッチングされる部分とでは加工断面形状に
差が生じるという問題があった。具体的に比較すると、
エッチング深さに対するサイドエッチング量の比は、後
者の方が前者より大きくなり、従って得られる半導体装
置の特性に差が生じてしまう。また、エッチングマスク
に供する基板１の表面に設けられたレジストパターンの
開口形状や面積は多様である。このため、基板１の表面
におけるエッチャント２１の流れは、基板１の表面にお
いて局所的にエッチャント２１の交換頻度が高い、即ち
エッチングレートが高い領域を局所的に生みだし、結果
的に加工量のバラツキ要因となって半導体装置の歩留り
を低下させるという問題があった。

【００１１】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、半導体装置の電気特性を決定するリセ
スエッチングを行う際に、エッチングの面内均一性や再
現性に優れたウェットエッチングができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る半導体装置の製造方法は、平均粒子径が１００μｍ以
下のエッチャントを半導体基板の表面に噴霧してエッチ
ングすることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の第２の構成による半導体装
置の製造方法は、第１の構成において、表面積がＳcm²
の基板をエッチングする際、噴霧により基板表面に到達
するエッチャント量を０．３Ｓcm³ 以下とし、かつ、そ
のエッチャントの供給速度を０．１Ｓ cm³／sec 以上と
したものである。

【００１４】また、本発明の第３の構成による半導体装
置の製造方法は、第１の構成において、平均粒子径が１
００μｍ以下の緩衝剤をエッチャントと共に半導体基板
の表面に噴霧して、エッチングレートを可変にしたもの
である。

【００１５】また、本発明の第４の構成による半導体装
置の製造方法は、第１の構成において、平均粒子径が１
００μｍ以下の酸化剤をエッチャントと共に半導体基板
の表面に噴霧して、エッチングレートを可変にしたもの
である。

【００１６】また、本発明の第５の構成による半導体装
置の製造方法は、第１の構成において、エッチング中に
半導体基板を５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させるよう
にしたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１による半導
体装置の製造方法に係わるウェットエッチング装置を示
す構成図である。図１において、１は被加工物であり半
導体装置となる基板、２は基板１を固定するチャック機
構を有し、回転軸と回転駆動系からなる回転機構３に連
結されている基板ホルダである。エッチングに際し基板
１はチャック機構により基板ホルダ２に固定設置され、
回転機構３により基板１を所望の速度で回転させること
ができる。４ａ，４ｂ，４ｃはエッチャント２１を基板
表面に噴霧するために基板１の上方に設置されるノズル
で、この場合は例えば３つ設けられている。６はエッチ
ャント２１を貯留するためのエッチャントタンク、７は
エッチャント２１の温度を制御するための熱交換器、８
は薬液チューブ５を介してノズル４にエッチャント２１
を圧送するポンプ、９ａ，９ｂはエッチャント２１や洗
浄液の廃液および加工チャンバー内の排気をするための
ダクト、１０は周囲へのエッチャント２１の飛散を防ぐ
加工チャンバーである。また、１１はエッチング終了後
の基板１表面に純水を噴射してリンスするためのリンス
液供給ノズルである。なお、ＧａＡｓ動作層をウェット
エッチングするエッチャント２１として、例えば、特開
昭６３−６８４６号公報に開示された酒石酸と過酸化水
素を主成分とする水溶液を用いた。さらに、例えばエッ
チャント２１の平均粒子径が１００μｍ以下となるよう
なスプレーノズル４ａ，４ｂ，４ｃを用いる。

【００１８】上記のように構成されたウェットエッチン
グ装置において、まず、酒石酸水溶液と過酸化水素水を
所望のエッチングレート、例えば５０Å／sec のエッチ
ングレートになるように１０：１の混合比率で混ぜ合わ
せてエッチャント２１とし、エッチャントタンク６内に
貯留する。次に、熱交換器７を介してエッチャント２１
の液温を所望の温度、例えば２３℃に制御した後、ポン
プ８によってエッチャント２１を圧送し、薬液チューブ
５を経由してノズル４ａ，４ｂ，４ｃから基板１の表面
に向けて噴霧する。

【００１９】従来のスプレー噴射によるウェットエッチ
ングでは、エッチャント２１の粒子に関する考慮は全く
なされておらず、単にシャワー状に噴射しているので、
液滴状を形成していないか、または液滴状になっている
としてもその平均粒子径は２００〜７０００μｍ程度で
あると考えられる。このような大きさのエッチャント粒
子を用いると、液噴射による衝撃が高く、レジストパタ
ーンの開口部内においてエッチャントの液流動や循環を
誘起する。しかも、その衝撃の大きさや作用する向きが
基板１の面内では均一ではない。このために、新鮮なエ
ッチャント２１の供給と反応生成物の排除が活発でエッ
チングレートが高くなる部分とその逆の部分とが基板１
の表面に生じ、これが局所的にエッチング量のばらつく
原因となっていた。

【００２０】これに対し、本実施の形態では、ノズル４
から基板１の表面に噴霧するエッチャント２１の平均粒
子径を１００μｍ以下としているので、小さな粒子径の
液滴を噴霧することにより、基板１表面がエッチャント
２１から受ける衝撃はほとんど無視できるほど軽微なも
のとなる。従って、基板１表面に到達したエッチャント
粒子はその到達地点からほとんど移動せず、後から順次
基板１の表面に到達する別のエッチャント粒子と凝集を
繰り返していき、最終的には基板１表面に均一なエッチ
ャント２１の皮膜を形成できる。このため、エッチング
のバラツキの主要因であるレジストパターン開口部内の
液流動を抑制できる。

【００２１】また、複数のノズル４ａ，４ｂ，４ｃを基
板１上方に配置したので、基板１表面へ到達するエッチ
ャント２１の単位面積当たりの液量を均一化できる。こ
のため、基板１表面におけるエッチングレートのバラツ
キの大幅な低減が図られた。

【００２２】また本実施の形態では、エッチング量の面
内均一性を図り、基板１に噴霧するエッチャント量と、
その供給速度の適正化を行っている。以下に、エッチャ
ント量の適正化について説明する。例えば、基板１の表
面積をＳcm² としたとき、ノズル４ａ，４ｂ，４ｃから
基板１表面に噴霧するエッチャント量を０．３Ｓcm³ 以
下とした。この条件下では、噴霧されたエッチャント２
１の大部分はその表面張力によって基板１表面上に拘束
されてエッチャント２１の液溜まりを形成し、基板１の
端からエッチャント２１はほとんど流れ落ちない。エッ
チングは基板１上に溜まったエッチャント２１により行
われるが、このときエッチャント２１は基板１上で静止
した状態であるため、従来のような基板１表面における
エッチャント２１の流れに起因するレジストパターン開
口部内の液流動の問題を解決することができる。さら
に、必要最小限のエッチャント量でエッチングが可能と
なるため、エッチャント２１の消費量を削減できる。

【００２３】次に、エッチャントの供給速度の適正化に
ついて説明する。例えば、エッチャントの供給速度を
０．１Ｓ cm³／sec 以上とした。このため、１秒以内に
基板１の表面全面をエッチャント２１で均一に覆うこと
が可能となり、基板１の表面全体で同時にエッチングが
始まるために、エッチング量の制御性や面内均一性が改
善される。

【００２４】エッチャント２１を基板１に噴霧して所定
の時間のエッチングを実施した後、基板１は水洗、乾燥
される。水洗は、基板１を回転機構３により回転させつ
つリンス液供給ノズル１１から純水を基板１表面に噴射
してリンスを行なう。乾燥は、基板１を回転機構３によ
り２０００ｒｐｍ程度で回転させることにより行なう。
この後、ドレイン電流を測定し、必要に応じてエッチン
グ、水洗、乾燥のシーケンスを繰り返して半導体装置の
電流調整を行う。

【００２５】本実施の形態で製造したＦＥＴのＩｄｓｓ
分布と、従来のリセスエッチングで得られたＦＥＴのＩ
ｄｓｓ分布とを比較した。その結果、前者が２．０ｍＡ
であったのに対して後者は３．４ｍＡとなり、エッチン
グ量の面内分布の改善が図られたことがわかる。

【００２６】実施の形態２．図２は、本発明の実施の形
態２による半導体装置の製造方法に係わるウェットエッ
チング装置を示す構成図である。図２において、２２は
緩衝剤でこの場合は緩衝液であり、１２は緩衝液２２を
貯留するための緩衝液タンク、１３は緩衝液２２を基板
１表面に噴霧するために基板１の上方に設置された緩衝
液供給ノズルである。その他の構成及び動作はエッチャ
ントと緩衝液の違いを除けば図１のものと共通であるた
め説明は省略する。

【００２７】実施の形態１では、エッチングレートが５
０Å／sec のエッチャントを使用する例について説明し
たが、リセスエッチングが半導体装置の電流調整工程で
あるために数十Å程度のエッチング精度が求められてい
ることを勘案すると、よりエッチングレートの低いエッ
チャントを用いて時間をかけてエッチングすることがエ
ッチング量の制御性を向上させる上で望ましい。しか
し、リセスエッチングにおけるＧａＡｓ動作層のエッチ
ング深さは３０００〜４０００Åにも達するため、低レ
ートのエッチャントの使用は生産性の向上を阻害する要
因となる。従って、リセスエッチングの初期は生産性向
上を目的に、なるべくエッチングレートの高いエッチャ
ントを用いて所望のエッチング深さの例えば７割程度の
深さになる迄エッチングを行い、次に加工精度の向上を
目的に、徐々にエッチングレートの低いエッチャントに
切り替えてエッチングを繰り返し電流調整することが、
生産性向上かつ歩留り向上の観点から望ましい。

【００２８】ところが、エッチャントの種類が増すとそ
れぞれに温度調節機構やノズルなどが必要になるため、
製造装置のコストが高騰すると共に、それらのエッチャ
ントを調整、管理する負担が急増する。従って、簡便に
エッチングレートの異なるエッチャントを利用できる方
法が強く望まれている。一般に、ＧａＡｓのウェットエ
ッチングで用いるエッチャントは、ＧａＡｓ表面を酸化
する過酸化水素などの酸化剤、その酸化物を溶解する酒
石酸や硫酸などの溶解剤、および水などの緩衝剤の３要
素で構成されている。これらの３要素の内、エッチャン
ト中で緩衝剤の占める比率を高めるとエッチングレート
を低下できる。

【００２９】図３に本実施の形態で係わるエッチングレ
ートの変化を示す。図における横軸はエッチング開始か
らの時間を示し、縦軸はエッチング深さ（％）を示す。
縦軸のエッチング深さは、目標とするエッチング深さを
１００％として表している。本実施の形態では、エッチ
ングレートが５０Åとなるように調整したエッチャント
２１をノズル４から基板１表面に噴霧して、エッチング
深さが例えば７０％程度になるまでエッチングする。図
３に示したグラフでは、エッチング開始から時間ｔ1 後
のエッチング深さが７０％になるまでは、エッチングレ
ートを５０Å／sec とし、生産性の向上を図っている。

【００３０】エッチング深さが７０％に達した後、平均
粒子径が１００μｍ以下の緩衝液２２を緩衝液供給ノズ
ル１３から供給し、緩衝液２２とエッチャント２１とを
基板１表面に同時に噴霧してエッチングする。この際、
エッチャント２１と緩衝液２２の平均粒子径が各々１０
０μｍ以下となるように、例えばエッチャント供給ノズ
ル４と緩衝液供給ノズル１３として液を加圧して噴霧す
るスプレーノズルを用いた。エッチャント２１と緩衝液
２２の平均粒子径をそれぞれ１００μｍ以下の微細なも
のとしたため、エッチングのバラツキ要因となる液の濃
度ムラを生じることなく基板１表面でエッチャント２１
と緩衝液２２は容易に混ざり合い、エッチャント２１の
エッチングレートよりも小さいエッチングレートでのエ
ッチングが可能となる。

【００３１】図４は、エッチングレートが約５０Å／se
c になるように酒石酸水溶液と過酸化水素水を１０：１
で調合したエッチャントを基板表面に噴霧する際に、緩
衝液として純水を同時に噴霧した場合における、液量比
（純水の噴霧液量／エッチャントの噴霧液量）とエッチ
ングレートの関係を示す。図４に示したように、基板１
表面に噴霧するエッチャント２１と緩衝液２２の液量の
比率を変化させると、連続的にエッチングレートを変化
させることができる。このため、エッチング量の制御性
が向上して電流調整が容易になり、半導体装置の製造に
おける歩留りが向上する。図３に示したグラフでは、時
間ｔ1 から時間ｔ2 の間はエッチングレートを１０Å／
sec とし、エッチング量の制御性の向上を図っている。

【００３２】なお、上記では図３に示したように、エッ
チング深さが目標深さの７０％になった時間ｔ1 の時点
で、エッチングレートを５０Å／sec から１０Å／sec
へと急変させた例を示したが、これに限るものではなく
徐々に変化させてもよい。但し、前半では高レートでエ
ッチングを行い、終了前には低レートでエッチングを行
うように制御する。また、上記では、高レートの部分で
は緩衝剤を噴霧せず、低レートの部分では緩衝剤を噴霧
する構成としたが、これに限るものではなく、常に緩衝
剤を噴霧する構成としてもよい。その場合には、噴霧す
る緩衝剤の量を制御する。

【００３３】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３による半導体装置の製造方法に係わるウェットエッチ
ング装置を示す構成図である。図５において、２３は酸
化作用のある酸化剤でこの場合は酸化液、１４は酸化液
２３を貯留するための酸化液タンク、１５は酸化液２３
を基板１表面に噴霧するために基板１の上方に設置され
る酸化液供給ノズルである。なお、その他の構成および
動作は酸化液と緩衝液の違いを除けば図２のものと共通
であるため、説明を省略する。

【００３４】実施の形態２では、エッチャント２１を基
板１表面に噴霧してエッチングする際に、緩衝液２２を
エッチャント２１と同時に噴霧することにより、エッチ
ングレートを下げてエッチングの制御性を改善する例に
ついて説明した。本実施の形態では、エッチャントを構
成する溶解剤、酸化剤、緩衝剤の３要素の内、酸化剤に
よってエッチングの生産性を改善するものである。

【００３５】エッチャント中に占める酸化剤の比率を高
めると、エッチングレートを大きくできる。従って、エ
ッチャント供給ノズル４からはエッチングの制御性に富
む数Å／sec 程度の低レートのエッチャント２１を噴霧
するように構成する。一方酸化液供給ノズル１５からは
平均粒子径が１００μｍ以下の酸化液２３を供給するの
であるが、図３に示すように、エッチング開始から例え
ばエッチング深さが７０％程度になるまで、酸化液２３
をエッチャント２１と共に基板１表面に同時に噴霧して
エッチングレートを５０Å／sec 程度とする。この際、
エッチャント２１と酸化液２３の平均粒子径をがれぞれ
１００μｍ以下になるようなエッチャント供給ノズル４
および酸化液供給ノズル１５を用いると、基板１表面で
エッチャント２１と酸化液２３は濃度ムラを生じること
なく容易に混ざり合う。このため、エッチャント２１の
エッチングレートよりも大きいエッチングレートでのエ
ッチングが可能となる。

【００３６】エッチング深さが７０％に達した後、酸化
液２３の供給を例えば停止すると、エッチャント２１の
みが噴霧され、エッチャント２１のエッチングレート、
この場合は数Å／sec でのエッチングが可能となる。こ
のため、エッチング量の制御性の向上を図ることができ
る。

【００３７】図６は、エッチングレートが約２Å／sec
になるように酒石酸水溶液と過酸化水素水を２００：１
で調合したエッチャントを基板１表面に噴霧する際に、
酸化液として過酸化水素水を同時に噴霧した場合におけ
る、液量比（過酸化水素水の噴霧液量／エッチャントの
噴霧液量）とエッチングレートの関係を示す。図６に示
したように、基板１表面に噴霧するエッチャント２１と
酸化液２３の液量の比率を変化させれば連続的にエッチ
ングレートを変化させることができる。従って、リセス
エッチングの初期では、噴霧する酸化液の比率を高める
ことで所望の高レートのエッチングが容易に可能となる
ため、生産性の向上が図られる。

【００３８】また、上記では、高レートの部分では酸化
剤を噴霧し、低レートの部分では酸化剤を噴霧する構成
としたが、これに限るものではなく、常に酸化剤を噴霧
する構成としてもよい。その場合には、噴霧する酸化剤
の量を制御する。

【００３９】実施の形態４．実施の形態１では、噴霧さ
れたエッチャントがその表面張力によって基板表面上に
拘束されてエッチャントの液溜まりを形成し、エッチン
グはその静止状態の基板上に溜まったエッチャントによ
り行われる例を示した。ところが、レジストパターンの
開口部が局部的に密集しているエッチング領域では、エ
ッチングの進行に伴い発生する反応性生成物がその領域
の中心部では滞留するのに対し、その外周部では拡散し
やすいため、密集領域内ではパターン形状が同一であっ
ても、中心部と外周部でそのエッチングレートに差が生
じる場合がある。例えば、高出力型のＦＥＴのチャネル
部では、溝状のリセス部が数十μｍのピッチで約百本並
んだ構造であるため、浸漬法によりウェットエッチング
した場合、最端部のリセスエッチング量は中心部より高
くなる。したがって、エッチングのバラツキの主要因で
あるレジストパターン開口部内の液流動を抑制しつつ、
エッチング領域の中央部と外周部におけるエッチャント
中の反応性生成物の濃度差を軽減できるエッチャントの
揺動手段が必要になる。

【００４０】そこで本実施の形態では、エッチャントを
揺動させるために、エッチャント２１を基板１表面に噴
霧して所定の時間エッチングしている間、基板１を回転
機構３を用いて回転するようにした。ただし、回転速度
が大きくなると遠心力の作用で基板１表面に溜めたエッ
チャント２１が基板１の外周方向に飛散することから、
基板ホルダ２は液の飛散を防止しできるカップ状のもの
とする。図７にはエッチング中の基板回転数（ｒｐｍ）
と得られたＦＥＴのＩｄｓｓの分布、σＩｄｓｓ（ｍ
Ａ）との関係を示す。図７から基板回転数が５０ｒｐｍ
以下の範囲でＩｄｓｓのバラツキが減少し、歩留りの向
上が達成できることがわかる。

【００４１】なお、ノズルから噴霧するエッチャントや
緩衝剤の拡散を抑制するために、基板ホルダ脇には流路
となる空間を確保すると共に、基板ホルダ脇の排液／排
気ダクト９ａ，９ｂにより余分なエッチャントミストを
吸引することが望ましい。エッチャントなどが固化、再
析出して発生する異物がチャンバー内壁にあると、エッ
チング中の基板１表面に落下してエッチング不良を引き
起こすことがあるが、余分なエッチャントミストを吸引
することにより、エッチング不良の発生をある程度防止
できる。

【００４２】また、エッチング後の基板の水洗・乾燥工
程において、基板１表面へのリンス液の供給を停止した
段階で、基板１表面にレジストパターンに熱的な損傷を
与えない９０℃程度迄の温度の窒素などの不活性ガスを
噴射すると、エッチング量の面内均一性を向上させるこ
とができる。これは、微細なレジストパターン開口部に
残留した水分を急速に除去できるためで、水洗が不十分
な場合でもエッチングを面内で均一に、かつ急速に停止
させることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、平均粒子径が１００μｍ以下のエッチャントを半
導体基板の表面に噴霧してエッチングすることにより、
面内均一性に優れたエッチングを可能とし、電気特性の
良好な半導体装置の製造方法が得られる。

【００４４】また、本発明の第２の構成によれば、第１
の構成において、表面積がＳcm² の基板をエッチングす
る際、噴霧により基板表面に到達するエッチャント量を
０．３Ｓcm³ 以下とし、かつ、そのエッチャントの供給
速度を０．１Ｓ cm³／sec 以上としたことにより、さら
にエッチャント量の面内均一性を図ることができ、電気
特性の良好な半導体装置の製造方法が得られる。

【００４５】また、本発明の第３の構成によれば、第１
の構成において、平均粒子径が１００μｍ以下の緩衝剤
をエッチャントと共に半導体基板の表面に噴霧して、エ
ッチングレートを可変にしたことにより、生産性を向上
でき、かつ歩留りを向上できる半導体装置の製造方法が
得られる。

【００４６】また、本発明の第４の構成によれば、第１
の構成において、平均粒子径が１００μｍ以下の酸化剤
をエッチャントと共に半導体基板の表面に噴霧して、エ
ッチングレートを可変にしたことにより、生産性を向上
でき、かつ歩留りを向上できる半導体装置の製造方法が
得られる。

【００４７】また、本発明の第５の構成によれば、第１
の構成において、エッチング中に半導体基板を５０ｒｐ
ｍ以下の回転数で回転させることにより、面内均一性を
向上できる半導体装置の製造方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造方法に係わるウェットエッチング装置を示す構成図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態２による半導体装置の製
造方法に係わるウェットエッチング装置を示す構成図で
ある。

【図３】実施の形態２に係わり、時間に対するエッチ
ング深さ（％）の関係によってエッチングレートを示す
グラフである。

【図４】実施の形態２に係わり、エッチャントと緩衝
液の液量比と、エッチングレート（Å／sec ）の関係を
示すグラフである。

【図５】本発明の実施の形態３による半導体装置の製
造方法に係わるウェットエッチング装置を示す構成図で
ある。

【図６】実施の形態３に係わり、エッチャントと酸化
液の液量比と、エッチングレート（Å／sec ）の関係を
示すグラフである。

【図７】本発明の実施の形態４に係わり、エッチング
中の基板回転数（ｒｐｍ）とσＩｄｓｓ（ｍＡ）の関係
を示すグラフである。

【図８】一般的なＦＥＴのゲートリセス構造の形成工
程を工程順に示す断面図である。

【図９】従来の基板浸漬によるウェットエッチング装
置の概略構成図である。

【図１０】従来のスプレー噴霧によるウェットエッチ
ング装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１基板、２基板ホルダ、３回転機構、４ａ，４
ｂ，４ｃエッチャント供給ノズル、５薬液チュー
ブ、６エッチャントタンク、７熱交換器、８ポン
プ、９ａ，９ｂ排液／排気ダクト、１０加工チャン
バー、１１リンス液供給ノズル、２１エッチャン
ト、２２緩衝液、２３酸化液。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径が１００μｍ以下のエッチャ
ントを半導体基板の表面に噴霧してエッチングすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】表面積がＳcm² の基板をエッチングする
際、噴霧により基板表面に到達するエッチャント量を
０．３Ｓcm³ 以下とし、かつ、そのエッチャントの供給
速度を０．１Ｓ cm³／sec 以上としたことを特徴とする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】平均粒子径が１００μｍ以下の緩衝剤を
エッチャントと共に半導体基板の表面に噴霧して、エッ
チングレートを可変にしたことを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】平均粒子径が１００μｍ以下の酸化剤を
エッチャントと共に半導体基板の表面に噴霧して、エッ
チングレートを可変にしたことを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】エッチング中に半導体基板を５０ｒｐｍ
以下の回転数で回転させることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。