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JPH0621432A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH0621432A
JPH0621432A JP17211492A JP17211492A JPH0621432A JP H0621432 A JPH0621432 A JP H0621432A JP 17211492 A JP17211492 A JP 17211492A JP 17211492 A JP17211492 A JP 17211492A JP H0621432 A JPH0621432 A JP H0621432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask material
electrode
mask
etching
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP17211492A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirohiko Kobayashi
宏彦 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP17211492A priority Critical patent/JPH0621432A/ja
Publication of JPH0621432A publication Critical patent/JPH0621432A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小な電極を有する半導体装置の製造方法に
関し、セルフアライン法を用いてメサ構造の半導体表面
に再現性よく高精度の電極を形成することのできる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半導体ウエハ上に第1のマスク材を堆積後、
該第1のマスク材を所定の電極形状にパターニングする
工程と、パターニングされた前記第1のマスク材をマス
クとして前記半導体ウエハをメサエッチングする工程
と、前記第1のマスク材と剥離方法の異なる第2のマス
ク材で全面を覆う工程と、前記第1のマスク材が露出す
るまで前記第2のマスク材を選択的に除去して第1のマ
スク材の表面を露出させる工程と、表面が露出した前記
第1のマスク材を選択的にエッチオフする工程と、全面
に電極金属を堆積する工程と、前記第2のマスク材をエ
ッチオフすることにより前記半導体ウエハのメサ領域以
外の前記電極金属をリフトオフする工程を含む。

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
関し、特に微小な電極を有する半導体装置の製造方法に
関する。
【0002】近年、半導体装置の多機能化、大規模集積
化、微細化に伴って複雑なパターンや立体的構造を有す
る電極配線が求められている。
【0003】
【従来の技術】段差のあるテラス領域に金属電極を形成
する場合、ホトリソグラフィの技術を利用した加算的方
法による形成、いわゆるリフトオフ技術が用いられる。
【0004】図3は、集積回路素子で形成される2つの
典型的なメサ構造パターン例と、その上に形成された電
極を示す。図2(A)は、直線ストライプ型であり、光
電子集積回路の場合、レーザやFET等でよく用いられ
る。また、図2(B)は円形メサ型であり、受光素子等
でよく用いられる。
【0005】たとえば、図3で示したようなメサ構造の
段差を有する半導体層テラス領域への電極形成は、メサ
幅Wが比較的広い場合(>2μm)は、通常メサ作成時
に用いたレチクルと同一のレチクルを用い、ポジとネガ
を反転したマスクを形成することによって行なう。すな
わち、メサ構造のテラス以外の領域をレジストで覆い、
その上に金属膜の堆積を行なった後、リフトオフしてテ
ラス以外の領域の金属を除去する。
【0006】しかし、集積度が高まること等により、メ
サ幅がW<2μmとなった場合には、前記方法による位
置合わせは困難となる。この場合は、自己整合化(セル
フアライン)技術を活用したパターニングが行なわれて
きた。この工程を図4、5に示す。
【0007】まず、図4(A)に示すように、半導体ウ
エハ11上にホトレジスト膜12をスピン塗布する。続
いて、図4(B)に示すように、所定のメサパターンを
形成するために、通常のホトリソグラフィによってホト
レジスト膜12をパターニングし、レジストマスク12
aを残す。
【0008】次に、図4(C)に示すように、ウェット
エッチング(等方性エッチング)を行なえば、レジスト
マスク12a下に所定のメサ構造が形成される。表面の
レジストマスク12aを除去すれば、図4(D)に示す
ようにメサ構造が残る。
【0009】次に、図5(A)に示すように、再びホト
レジスト膜13を半導体ウエハ11全面にスピン塗布す
る。ホトレジスト膜13は、なだらかな表面を有し、メ
サ上部での厚さが薄くなる。
【0010】図5(B)に示すように、このホトレジス
ト膜13に対して酸素プラズマを用いた灰化(アッシン
グ)を行い、ホトレジスト膜13を削る。ホトレジスト
膜13はほぼ均一に削られ、厚さの薄いメサ部分でまず
消滅する。このように、メサ構造のテラスが露出した時
点でアッシングを停止する。この時、メサの外側部分
は、未だホトレジスト膜13aに覆われている。
【0011】次に、図5(C)に示すように、半導体ウ
エハ11全面に金属膜14を堆積する。メサ上では、金
属膜14は直接半導体ウエハ11上に形成されるが、メ
サより外側の部分では金属膜14は残ったホトレジスト
膜13a上に堆積する。
【0012】その後、図5(D)に示すように、ホトレ
ジスト膜13aを溶解してレジスト膜13a上に堆積し
た金属膜14をリフトオフすると、メサ構造電極14a
が形成される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図4、5に示した従来
のセルフアラインパターニングによる電極形成には2つ
の問題点がある。
【0014】その第1は、図5(B)におけるアッシン
グプロセスでストッパ層が半導体ウエハ11になる点で
ある。ホトレジストは有機物であるため、アッシングで
ホトレジスト膜13を除去し、半導体表面を露出する場
合、残存有機物の汚染が心配される。
【0015】このため、有機物が残らないようにアッシ
ングを完全に行なうと、オーバーアッシングになりやす
く、メサ構造以外の領域のホトレジスト膜13aも除去
される危険が大きい。このため、アッシングを極めて慎
重に行なう必要があり、工程管理が難しかった。
【0016】第2の問題点は、図5(C)の工程で金属
膜14が全面に亘って連続しているため、図5(D)の
工程でリフトオフしても、その側面(図5(D)のSで
示す面)が綺麗に仕上がらないことである。
【0017】また、図5(A)の工程によるホトレジス
ト膜13のスピン塗布は、ステップカバレージ特性が優
れているため、その上の金属膜14はホトレジスト膜1
3aを完全に覆い、一層リフトオフがうまく行かない原
因となる。この傾向は、図3(A)で示したストライプ
構造よりも図3(B)の円形構造においてより顕著に現
れる。
【0018】本発明の目的は、セルフアライン法を用い
てメサ構造の半導体表面に再現性よく高精度の電極を形
成することのできる半導体装置の製造方法を提供するこ
とである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体ウエハ上に第1のマスク材を堆積後、
該第1のマスク材を所定の電極形状にパターニングする
工程と、パターニングされた前記第1のマスク材をマス
クとして前記半導体ウエハをメサエッチングする工程
と、前記第1のマスク材と剥離方法の異なる第2のマス
ク材で全面を覆う工程と、前記第1のマスク材が露出す
るまで前記第2のマスク材を選択的に除去して第1のマ
スク材の表面を露出させる工程と、表面が露出した前記
第1のマスク材を選択的にエッチオフする工程と、全面
に電極金属を堆積する工程と、前記第2のマスク材をエ
ッチオフすることにより前記半導体ウエハのメサ領域以
外の前記電極金属をリフトオフする工程を含む。
【0020】
【作用】第2のマスク材の選択的除去の工程は、第1の
マスク材の表面を露出するのみであり、半導体表面は露
出しない。このため、半導体ウエハに直接影響を及ぼさ
ない。このため、アッシング条件設定は緩和される。
【0021】露出した第1のマスク材を選択的除去によ
ってエッチオフすると、その部分には段差が形成され
る。このため、次の電極金属堆積工程で、半導体ウエハ
のメサ上に形成される電極金属は、第2のマスク材上に
形成される電極金属と容易に離間する。このため、リフ
トオフが容易である。
【0022】以下、本発明を実施例に基づいてより詳し
く述べる。
【0023】
【実施例】図1、2は、本発明の実施例による半導体装
置の製造方法の工程を示す断面図である。
【0024】図1(A)においては、半導体ウエハ1と
して(100)面のp型InP単結晶ウエハを選び、そ
の上に第1のマスク材2として厚さ0.5μmのSiO
2 膜を形成する。
【0025】次に、SiO2 膜2上にホトレジスト膜を
塗布し、露光現像して<110>方向に幅2μmのホト
レジスト膜のストライプマスクを形成する。続いて、弗
酸水溶液中でSiO2 膜を選択エッチングしてストライ
プ状のSiO2 マスク2aを形成する。ホトレジスト膜
のストライプマスクを除去すると、図1(B)に示すよ
うな構造が得られる。
【0026】次に、図1(C)に示すように、SiO2
マスク2aをエッチングマスクとして半導体ウエハ1の
ウェットエッチングを行なう。すなわち、HCl系エッ
チング液中にp型InPの半導体ウエハを浸漬して、深
さ0.3μmのエッチングを行なう。
【0027】このエッチングは等方性エッチングのた
め、SiO2 マスク2a下のp型InP領域も一部エッ
チングされ、図に示すように、SiO2 マスク2aの
「ひさし」が形成される。
【0028】次に、図1(D)に示すように、半導体ウ
エハ1全面に第2のマスク材3としてポジレジストをス
ピン塗布する。ポジレジストとしては、たとえばヘキス
トジャパン社のAZ(商標)を用いることができる。ポ
ジレジスト層の厚みは、たとえば平坦部で0.7μmと
する。第2のマスク材3はなだらかな表面を有し、第1
のマスク材1上で薄く、メサ外側の領域上で厚くなる。
【0029】次に、図2(A)に示すように、酸素プラ
ズマアッシングを行なう。アッシングは一種の異方性ド
ライエッチングであり、全面でほぼ均一なエッチング速
度で行なうことができる。第1のマスク材2aであるS
iO2 膜表面が完全に露出するまでマッシングを行な
う。
【0030】ここで、ポジレジストとSiO2 とのエッ
チング選択比は3〜5倍である。このため、SiO2
をエッチングストッパとしてポジレジスト膜のエッチン
グ(アッシング)を行なうことができる。したがって、
第1のマスク材2aの外側部分にのみポジレジスト膜3
aが残る。
【0031】次に、図2(B)に示すように、表面の露
出した第1のマスク材2aであるSiO2 膜のエッチオ
フを行なう。半導体ウエハを弗酸水溶液に浸漬すると、
容易にSiO2 膜のエッチオフを行なうことができる。
このようにして、コンタクトホール5が形成される。第
1のマスク材2aの選択的エッチオフによってコンタク
トホール5の周囲には第2のマスク材3aの「ひさし」
が形成される。
【0032】次に、図2(C)に示すように、半導体ウ
エハ1全面に電極金属層4を堆積する。電極金属層4
は、たとえばAu/Zn/Auの3層構造とし、真空蒸
着法によって総厚さ0.2μmに形成する。
【0033】コンタクトホール5の部分では、十分な高
さを持つポジレジスト膜3aの段差が形成されているの
で、電極金属層4はコンタクトホール上の部分4aとポ
ジレジスト膜3a上の部分4bに分離する。このよう
に、コンタクトホール5の内外で電極金属4aと4bの
間に隙間が形成される。
【0034】次に、図2(D)に示すように、第2のマ
スク材3aをアセトン溶液中で剥離すると、第2のマス
ク材3a上の電極金属4bはリフトオフされて、メサ構
造上の金属電極4aのみが残る。
【0035】図1(B)でのストライプマスクの幅を2
μmとした時、図2(D)で残るメサ構造上部テラスの
電極幅は1.5μmであった。この方法では、メサ構造
がどのような形状でも容易に電極形成を行なうことがで
きる。
【0036】以上の実施例では、半導体ウエハ1のメサ
構造部に形成する第1のマスク材2aをSiO2 、第2
のマスク材3をポジレジストした。しかし、本発明は、
これに止まるものではない。要するに、第1のマスク材
2と第2のマスク材3のエッチング速度が大きく異なる
ように、異なる性質のマスク材を用いればよい。
【0037】たとえば、第1のマスク材2として、Si
2 に代えてSi3 4 を用いても同様の結果が得られ
る。また、別のマスク材の組み合わせは、ポジレジスト
とネガレジストである。
【0038】第1のマスク材2としてポジレジストを用
いるならば、第2のマスク材3としてはネガレジストを
用いる。ネガレジストには、たとえば東京応化社製のO
MR(商標)を用いることができる。このレジストはフ
ェノールで剥離することができる。
【0039】第1および第2のマスク材をこのようにネ
ガレジスト、ポジレジストで構成すると、それぞれホト
リソグラフィを用いたパターニングが一度で済む利点が
ある。また、膜形成がスピン塗布法によって行なえるた
め、無機質膜の場合に比べて製造工程がより簡便であ
る。
【0040】また、本発明は、化合物半導体以外の半導
体装置の製造、たとえばSiLSIの形成にも利用しう
ることはいうまでもない。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。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メサ構造に加工した半導体ウエハのテラス面に再現性よ
く微小サイズの電極を形成することができる。このた
め、特に半導体集積回路の歩留り向上が可能であり、複
雑な形状を有する微小電極の形成に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるメサ構造半導体の製造方
法における電極形成を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例によるメサ構造半導体の製造方
法における電極形成を示す断面図である。
【図3】本発明の対象である半導体装置のメサ構造パタ
ーン例を示す斜視図である。
【図4】従来技術によるメサ構造半導体の製造方法にお
ける電極形成工程を示す断面図である。
【図5】従来技術によるメサ構造半導体の製造方法にお
ける電極形成工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体ウエハ(p型InP) 2 第1のマスク材(SiO2 ) 3 第2のマスク材(ポジレジスト) 4 電極金属層(Au/Zn/Au) 5 コンタクトホール 11 半導体ウエハ 12、13 ホトレジスト膜 14 金属膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウエハ(1)上に第1のマスク材
    (2)を堆積後、該第1のマスク材(2)を所定の電極
    形状にパターニングする工程と、 パターニングされた前記第1のマスク材(2)をマスク
    として前記半導体ウエハ(1)をメサエッチングする工
    程と、 前記第1のマスク材と剥離方法の異なる第2のマスク材
    (3)で全面を覆う工程と、 前記第1のマスク材(2)が露出するまで前記第2のマ
    スク材(3)を選択的に除去して第1のマスク材(2)
    の表面を露出させる工程と、 表面が露出した前記第1のマスク材(2)を選択的にエ
    ッチオフする工程と、 全面に電極金属(4)を堆積する工程と、 前記第2のマスク材(3)をエッチオフすることにより
    前記半導体ウエハ(1)のメサ領域以外の前記電極金属
    (4)をリフトオフする工程を含む半導体装置の製造方
    法。
JP17211492A 1992-06-30 1992-06-30 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0621432A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

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Effective date: 19990831