(57)【要約】【課題】本発明は、金属膜の種類に関わらず、簡単な方法で金属膜の一部を除去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。【解決手段】半導体基板の上に第１酸化膜を形成する工程と、該第１酸化膜の上に第２酸化膜を形成する工程と、該第２酸化膜の上にパターニングされたフォトレジストを形成する工程と、該フォトレジストをマスクとして、該第２酸化膜と該第１酸化膜に対し等方性ウェットエッチングを施し、該半導体基板を露出させる工程と、該フォトレジストを除去し、該半導体基板に対しスパッタ法で金属膜を形成する工程と、該第１酸化膜と該第２酸化膜を除去する工程と、を備え、該等方性ウェットエッチングでは、該第１酸化膜のエッチングレートが該第２酸化膜のエッチングレートより大きいことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に第１酸化膜を形成する工程と、
前記第１酸化膜の上に第２酸化膜を形成する工程と、
前記第２酸化膜の上にパターニングされたフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストをマスクとして、前記第２酸化膜と前記第１酸化膜に対し等方性ウェットエッチングを施し、前記半導体基板を露出させる工程と、
前記フォトレジストを除去し、前記半導体基板に対しスパッタ法で金属膜を形成する工程と、
前記第１酸化膜と前記第２酸化膜を除去する工程と、を備え、
前記等方性ウェットエッチングでは、前記第１酸化膜のエッチングレートが前記第２酸化膜のエッチングレートより大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１酸化膜と前記第２酸化膜の少なくとも一方に不純物をドープし、前記第１酸化膜と前記第２酸化膜の不純物ドープ量を相違させることで、前記等方性ウェットエッチングでは前記第１酸化膜のエッチングレートが前記第２酸化膜のエッチングレートより大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１酸化膜を形成するときの前記半導体基板の温度と、前記第２酸化膜を形成するときの前記半導体基板の温度とを相違させることで、前記等方性ウェットエッチングでは前記第１酸化膜のエッチングレートが前記第２酸化膜のエッチングレートより大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１酸化膜を形成するときの材料ガスと、前記第２酸化膜を形成するときの材料ガスとを相違させることで、前記等方性ウェットエッチングでは前記第１酸化膜のエッチングレートが前記第２酸化膜のエッチングレートより大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１酸化膜と前記第２酸化膜を除去した後に、前記半導体基板と前記金属膜の上に層間膜を形成する工程と、
前記層間膜の一部に前記金属膜をエッチングストッパとするエッチングを施し、前記金属膜が露出したコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールを埋め込むコンタクトメタルを形成する工程と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板にはトランジスタのゲート、ソース及びドレインが形成され、
前記金属膜は前記ゲート、ソース又はドレインに接することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはＴ型ゲート電極の作製において、薄いレジストを可能にし、レジストの２重露光を避ける技術が開示されている。具体的には、２層のマスク膜内にアンダーカットされた開口を最初に形成し、レジストの薄い層を設け、パターニングして、狭いゲートフットプリントを画成する。レジストがマスク膜内のアンダーカットされた開口に沿って保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３５６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トランジスタなどのデバイス（素子）を構成する半導体基板表面に形成された不純物領域などと、その不純物領域と電気的コンタクトをとるコンタクトメタルとのコンタクト抵抗を低減することが好ましい。コンタクト抵抗を低減するために、不純物領域とコンタクトメタルの接触部分に金属膜を介在させることがある。この金属膜の材料には例えば合金などを含め様々な材料が用いられている。
【０００５】
そのような金属膜が予め定められた形状になるように金属膜の一部をドライエッチングで除去すると、金属膜と半導体基板がダメージを受けたり、プラズマ放電によりゲート酸化膜がダメージを受けたりする。その結果、デバイスに悪影響が及ぶ可能性がある。そこで、金属膜の一部をウェットエッチングすることでデバイスへの悪影響を最小限に抑えることができる。
【０００６】
しかしながら、今後、コンタクト抵抗の低減を進めるためにさまざまな種類の金属膜を使うことが予測される。金属膜の種類が変わるたびに、金属膜に応じたウェットエッチングの設備と薬液が必要となる。つまり、新たな金属膜を採用する度に新規設備投資と薬液の開発が必要となり、開発時間と開発コストがかかる問題があった。金属膜の種類に関わらず、簡単な方法で金属膜の一部を除去する方法が求められていた。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、金属膜の種類に関わらず、簡単な方法で金属膜の一部を除去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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に第１酸化膜を形成する工程と、該第１酸化膜の上に第２酸化膜を形成する工程と、該第２酸化膜の上にパターニングされたフォトレジストを形成する工程と、該フォトレジストをマスクとして、該第２酸化膜と該第１酸化膜に対し等方性ウェットエッチングを施し、該半導体基板を露出させる工程と、該フォトレジストを除去し、該半導体基板に対しスパッタ法で金属膜を形成する工程と、該第１酸化膜と該第２酸化膜を除去する工程と、を備え、該等方性ウェットエッチングでは、該第１酸化膜のエッチングレートが該第２酸化膜のエッチングレートより大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下層にエッチングレートが高い酸化膜を形成し上層にエッチングレートが低い酸化膜を形成し、１回の等方性ウェットエッチングで当該２層の酸化膜に開口を形成し、その開口に露出した基板に金属膜を形成し、余分な金属膜は当該酸化膜とともにリフトオフで除去する。そのため、金属膜の種類に関わらず、簡単な方法で金属膜の一部を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１酸化膜と第２酸化膜等を示す半導体装置の断面図である。
【図２】フォトレジスト等を示す半導体装置の断面図である。
【図３】第１酸化膜と第２酸化膜の開口等を示す半導体装置の断面図である。
【図４】金属膜等を示す半導体装置の断面図である。
【図５】ウェットエッチング後の半導体装置の断面図である。
【図６】層間膜等を示す半導体装置の断面図である。
【図７】コンタクトメタル等を示す半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の最初の工程を説明する図である。まず、半導体基板１０の上に第１酸化膜１２を形成する。次いで、第１酸化膜１２の上に第２酸化膜１４を形成する。図１は半導体基板１０上に第１酸化膜１２と第２酸化膜１４が形成された状態を示す断面図となる。半導体基板１０の材料は例えばＳｉ又はＳｉＣとすることができる。半導体基板１０には例えばトランジスタのゲート、ソース及びドレインが形成されている。半導体基板１０には半導体プロセスによりトランジスタ以外の周知のデバイスを形成することができる。
【００１４】
第１酸化膜１２と第２酸化膜１４には、後続の工程である等方性ウェットエッチングにより開口が形成される。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４は、その等方性エッチングを行うためのウェットエッチング液に対して、第１酸化膜１２のエッチングレートが第２酸化膜１４のエッチングレートより大きくなるように形成する。したがって第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の膜質は相違している。第１酸化膜１２のエッチングレートを第２酸化膜１４のエッチングレートより大きくすることができれば、第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の形成方法は特に限定されない。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４は、例えば、周知のＣＶＤ技術等により形成することができる。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４はウェットエッチングプロセスで広く使用されているフッ酸で除去できる材料とすることが好ましい。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の形成方法を以下に例示する。
【００１５】
（第１の方法）
第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の少なくとも一方に不純物をドープし、第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の不純物ドープ量を相違させる。これにより、等方性ウェットエッチングで第１酸化膜１２のエッチングレートを第２酸化膜１４のエッチングレートより大きくすることができる。なお、不純物ドープ量以外の形成条件が同じであれば不純物ドープ量が多くなるほどエッチングレートは大きくなる傾向にあると言える。
【００１６】
（第２の方法）
第１酸化膜１２を形成するときの半導体基板１０の温度と、第２酸化膜１４を形成するときの半導体基板１０の温度とを相違させる。これにより、等方性ウェットエッチングで第１酸化膜１２のエッチングレートを第２酸化膜１４のエッチングレートより大きくすることができる。なお、温度以外の形成条件が同じであれば温度が高くなるほどエッチングレートは小さくなる傾向にあると言える。
【００１７】
（第３の方法）
酸化膜は、材料ガスを用いて成膜することが一般的である。酸化膜を形成するための材料ガスとして例えばＳｉＨ４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＳｉＨ２Ｃｌ２などを使うことができる。第３の方法では、第１酸化膜１２を形成するときの材料ガスと、第２酸化膜１４を形成するときの材料ガスとを相違させる。これにより、等方性ウェットエッチングで第１酸化膜１２のエッチングレートを第２酸化膜１４のエッチングレートより大きくすることができる。例えば、減圧ＣＶＤにおける材料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を用いる場合より、ＳｉＨ２Ｃｌ２を用いる場合の方が、エッチングレートが小さくなると言える。このエッチングレートの大小関係を実現できる限り、周知のあらゆる材料ガスを利用することができる。
【００１８】
第１酸化膜１２と第２酸化膜１４を形成した後、第２酸化膜１４の上にパターニングされたフォトレジストを形成する。図２は、パターニングされたフォトレジスト１６が形成された状態を示す断面図である。フォトレジスト１６は、レジスト塗布後、そのレジストに対して露光処理と現像処理を行うことで形成することができる。
【００１９】
次いで、等方性ウェットエッチングを行う工程に処理を進める。図３は、等方性ウェットエッチング後の第１酸化膜１２と第２酸化膜１４の状態を示す断面図である。この工程では、フォトレジスト１６をマスクとして、第２酸化膜１４と第１酸化膜１２に対し等方性ウェットエッチングを施す。ウェットエッチングで用いる薬液は特に限定されないが例えばフッ酸である。これにより、第１酸化膜１２に開口１２ａが形成され、第２酸化膜１４に開口１４ａが形成され、半導体基板１０が露出する。
【００２０】
等方性ウェットエッチングでは、第１酸化膜１２のエッチングレートが第２酸化膜１４のエッチングレートより大きいので、第１酸化膜１２のエッチング量の方が、第２酸化膜１４のエッチング量よりも大きくなる。その結果、開口１２ａの開口幅は開口１４ａの開口幅よりも大部分において大きい。開口１２ａの開口幅は第２酸化膜１４側よりも半導体基板１０側で大きくなっている。言い換えれば、第１酸化膜１２の側面は逆テーパ形状を呈している。逆テーパとは、相対する面が対称的に傾斜しており、面間の距離が下方にいくほど大きくなることを意味する。
【００２１】
次いで、フォトレジスト１６を除去し、金属膜を形成する工程に処理を進める。図４は、金属膜１５が形成された状態を示す断面図である。例えば、半導体基板１０に対しスパッタ法で金属膜１５を形成することができる。金属膜１５は、例えばニッケル又はコバルトなどで、一種類の金属で構成してもよいし合金としてもよい。金属膜１５は、半導体基板１０の上に形成された金属膜１５ａと、第２酸化膜１４の側面に形成された側面部分１５ｂと、第２酸化膜１４の上面に形成された上面部分１５ｃを備えている。上述のとおり第１酸化膜１２は逆テーパ形状を呈しているため、スパッタで成膜される粒子は第１酸化膜１２の側面には付着しない。よって、第１酸化膜１２の側面には金属膜１５が形成されない。そのため、金属膜１５ａは、側面部分１５ｂと上面部分１５ｃから離れている。
【００２２】
幾つかの実施形態では、半導体基板１０に形成されたトランジスタのゲート、ソース又はドレインに直接又は電気的に接触するように、金属膜１５ａを形成することができる。金属膜１５ａは、トランジスタなどのデバイスを構成する半導体基板表面に形成された不純物領域などと、その不純物領域と電気的コンタクトをとるコンタクトメタルとのコンタクト抵抗を低減するために形成される。幾つかの実施形態では、ＩＧＢＴ又はパワーＭＯＳＦＥＴなどの電力半導体素子のコンタクトとして金属膜１５ａを用いることができる。
【００２３】
次いで、第１酸化膜１２と第２酸化膜１４を除去する。図５は、第１酸化膜１２と第２酸化膜１４が除去された状態を示す断面図である。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４を除去することで、金属膜１５の側面部分１５ｂと上面部分１５ｃも除去される。このような処理はリフトオフと呼ばれる。第１酸化膜１２と第２酸化膜１４を除去すると半導体基板１０の上に金属膜１５ａが残る。金属膜１５ａは、側面部分１５ｂと上面部分１５ｃから離れているので、側面部分１５ｂと上面部分１５ｃが除去されるときにこれらの一部が金属膜１５ａのバリとして残ることはない。
【００２４】
次いで、半導体基板１０と金属膜１５ａの上に層間膜を形成し、その層間膜にコンタクトホールを形成する。図６は、層間膜２０と共にコンタクトホールが形成された状態を示す断面図である。まず層間膜２０を形成し、その層間膜２０の一部に金属膜１５ａをエッチングストッパとするエッチングを施し、金属膜１５ａが露出したコンタクトホール２０ａを形成する。層間膜２０は例えばシリコン酸化膜などの絶縁膜である。層間膜２０のエッチング時に金属膜１５ａをエッチングストッパとすることで、金属膜１５ａでエッチングをストップし半導体基板１０へのダメージを抑制することができる。
【００２５】
次いで、コンタクトホール２０ａを埋め込むコンタクトメタルを形成する。図７は、コンタクトメタル３０が形成された状態を示す断面図である。コンタクトメタル３０の材料は例えばタングステン又は銅である。コンタクトメタル３０は、金属膜１５ａに接触している。こうして、半導体基板１０とコンタクトメタル３０が金属膜１５ａにより電気的に接続された半導体装置を製造することができる。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、金属膜１５ａを形成したときに不可避的に形成される側面部分１５ｂと上面部分１５ｃを、第１酸化膜１２と第２酸化膜１４と一緒に除去することができる。したがって、どのような材料で金属膜１５を形成しても、新規設備および新規薬液を導入することなく予め定められた形状の金属膜１５ａを形成することができる。つまり、既存の酸化膜エッチング装置と、ウェットエッチングで金属膜１５ａを形成することができる。また、第１酸化膜１２は逆テーパ形状を呈していることで、金属膜１５ａにバリが生じることを防止できる。
【００２７】
第１酸化膜１２と第２酸化膜１４は両方とも酸化膜であるから、１回の等方性ウェットエッチングで図３に示す開口１２ａ、１４ａを形成することができる。つまり、予め定められた一種類の薬液で第１酸化膜１２と第２酸化膜１４をエッチングできるので、２つの異なる膜を別々の薬液でエッチングするよりも処理時間を短くできる。
【００２８】
金属膜１５ａは、コンタクト抵抗を低減するためのあらゆる用途に利用することができる。したがって金属膜１５ａは、トランジスタのゲート、ソース又はドレインに直接又は電気的に接触させるだけでなく、別のデバイスと直接又は電気的に接触させてもよい。本発明の実施の形態で説明した半導体装置の製造方法はその特徴を失わない範囲で変形することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  半導体基板、  １２  第１酸化膜、  １４  第２酸化膜、  １５ａ  金属膜、  １６  フォトレジスト、  ２０  層間膜、  ３０  コンタクトメタル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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