(57)【要約】【課題】段差の境界部分に金属膜が意図せずに残留することを抑制できる半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１レジスト膜を形成する工程と、第１レジスト膜のうち少なくとも段差の境界部分を除いた領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、露光された領域に形成されている第１レジスト膜を除去する工程と、第２レジスト膜を形成する工程と、第２レジスト膜のうち少なくとも第１レジスト膜が形成されている領域を含む領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、第２レジスト膜における露光された領域の溶解度を低めた後、溶解度を低めた領域以外の領域の溶解度を高める工程と、溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜を除去する工程と、金属膜を形成する工程と、第２レジスト膜の上面に形成されている金属膜を第１レジスト膜及び第２レジスト膜とともに除去する工程と、をこの順に有する半導体素子の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの上面に形成された段差の上段及び下段の少なくとも一方に金属膜を形成する半導体素子の製造方法であって、
前記半導体ウエハの上面全面に第１レジスト膜を形成する工程と、
前記第１レジスト膜のうち少なくとも前記段差の境界部分を除いた領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、
前記露光された領域に形成されている第１レジスト膜を除去する工程と、
前記半導体ウエハの上面全面に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜のうち少なくとも前記第１レジスト膜が形成されている領域を含む領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、
前記半導体ウエハを加熱することにより前記第２レジスト膜における露光された領域の溶解度を低めた後、前記第２レジスト膜の全面を露光して前記溶解度を低めた領域以外の領域の溶解度を高める工程と、
前記溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜を除去する工程と、
前記半導体ウエハの上面全面に金属膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜の上面に形成されている金属膜を前記第１レジスト膜及び前記第２レジスト膜とともに除去する工程と、
をこの順に有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２レジスト膜は、前記第１レジスト膜と同じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記露光された領域に形成されている第１レジスト膜を除去した後、前記半導体ウエハを加熱する工程と、
前記溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜を除去した後、前記第１レジスト膜を除去した後の加熱よりも低い温度で前記半導体ウエハを加熱する工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジスト膜上の金属膜をリフトオフで精度よく除去できるよう、画像反転処理（イメージリバーサル処理）を利用してレジスト膜を逆テーパー形状に形成する方法が知られている（特許文献１参照）。これによれば、レジスト膜が形成されている領域上の金属膜とレジスト膜が形成されていない領域上の金属膜とをリフトオフに先がけてあらかじめ分離させておくことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−４６３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、半導体ウエハの上面に段差が形成されていると、この段差の上段及び下段の少なくとも一方に金属膜を形成する際に、段差の境界部分に金属膜が意図せずに残留してしまうことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、半導体ウエハの上面に形成された段差の上段及び下段の少なくとも一方に金属膜を形成する際に、段差の境界部分に金属膜が意図せずに残留することを抑制できる半導体素子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】
【０００６】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、半導体ウエハの上面に形成された段差の上段及び下段の少なくとも一方に金属膜を形成する半導体素子の製造方法であって、前記半導体ウエハの上面全面に第１レジスト膜を形成する工程と、前記第１レジスト膜のうち少なくとも前記段差の境界部分を除いた領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、前記露光された領域に形成されている第１レジスト膜を除去する工程と、前記半導体ウエハの上面全面に第２レジスト膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜のうち少なくとも前記第１レジスト膜が形成されている領域を含む領域を露光することにより、露光された領域の溶解度を高める工程と、前記半導体ウエハを加熱することにより前記第２レジスト膜における露光された領域の溶解度を低めた後、前記第２レジスト膜の全面を露光して前記溶解度を低めた領域以外の領域の溶解度を高める工程と、前記溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜を除去する工程と、前記半導体ウエハの上面全面に金属膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜の上面に形成されている金属膜を前記第１レジスト膜及び前記第２レジスト膜とともに除去する工程と、をこの順に有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体ウエハの上面に形成された段差の上段及び下段の少なくとも一方に金属膜を形成する際に、段差の境界部分に金属膜が意図せずに残留することを抑制できるため、段差の上段にのみ金属膜が形成される半導体素子や、段差の下段にのみ金属膜が形成される素子や、段差の上段と下段とに金属膜がそれぞれ形成される半導体素子などを歩留まり良く量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウエハなどの断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る半導体ウエハなどの断面を模式的に示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、半導体ウエハ１０の上面に形成された段差の上段１０ａ及び下段１０ｂの少なくとも一方に金属膜４０を形成する半導体素子の製造方法であって、第１工程から第９工程を有している。各工程は、第１工程から第９工程の順に行われる。
【００１１】
（第１工程）
まず、図１（ａ）に示すように、半導体ウエハ１０の上面全面に第１レジスト膜２０を形成する。半導体ウエハ１０は、例えば、ｎ型半導体層１１と、活性層１２と、ｐ型半導体層１３と、をこの順に有している。段差の上段１０ａの上面は、例えばｐ型半導体層１３の表面であり、段差の下段１０ｂの上面は、例えばｎ型半導体層１１の表面である。段差の境界部分１０ｃにおいては、例えば活性層１２が露出している。段差の境界部分１０ｃは、第１レジスト膜２０により覆われている。
【００１２】
（第２工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、露光用のマスク１００を用いて露光領域を制限し、第１レジスト膜２０のうち少なくとも段差の境界部分１０ｃを除いた領域を露光する。これにより、露光された領域に形成されている第１レジスト膜２０は、その溶解度が高められ、次の第３工程により除去することが容易になる。
【００１３】
（第３工程）
次に、図１（ｃ）に示すように、例えば半導体ウエハ１０を現像液に浸すことにより、露光された領域に形成されている第１レジスト膜２０を除去する。これにより、第１レジスト膜２０を、後述する第２レジスト膜３０によって完全に被覆される位置に残し、少なくとも、後の工程で金属膜４０と半導体ウエハ１０を接触させる位置には残さないようにする。
【００１４】
（第４工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、半導体ウエハ１０の上面全面に第２レジスト膜３０を形成する。これにより、第１レジスト膜２０が第２レジスト膜３０で覆われる。
【００１５】
（第５工程）
次に、図１（ｅ）に示すように、露光用のマスク２００を用いて露光領域を制限し、第２レジスト膜３０のうち少なくとも第１レジスト膜２０が形成されている領域を含む領域を露光する。これにより、露光された領域に形成されている第２レジスト膜３０の溶解度が露光された領域以外の領域に形成されている第２レジスト膜３０の溶解度よりも高くなる。
【００１６】
（第６工程）
次に、半導体ウエハ１０を加熱することにより第２レジスト膜３０における露光された領域の溶解度を低めた後、図１（ｆ）に示すように、第２レジスト膜３０の全面を露光して溶解度を低めた領域以外の領域の溶解度を高める。これにより、第２レジスト膜３０における溶解度の高低が反転する。すなわち、第５工程後に溶解度が相対的に高かった領域の溶解度が低くなる一方で、第５工程後に溶解度が相対的に低かった領域の溶解度が高くなる。
【００１７】
（第７工程）
次に、図１（ｇ）に示すように、例えば半導体ウエハ１０を現像液に浸すことにより、溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜３０を除去する。除去されずに残った第２レジスト膜３０は、前述した第６工程において加熱により溶解度が反転される方法により形成されており、その端面３１には現像液が回り込む。これにより、第２レジスト膜３０の端面３１は、逆テーパー状に形成される。
【００１８】
（第８工程）
次に、図１（ｈ）に示すように、半導体ウエハ１０の上面全面に金属膜４０を形成する。なお、金属膜４０は、半導体ウエハ１０の上面に直接形成してもよいし、第１レジスト膜２０や第２レジスト膜３０などの他の部材を介して形成してもよい。
【００１９】
（第９工程）
次に、図１（ｉ）に示すように、第２レジスト膜３０の上面に形成されている金属膜４０を第１レジスト膜２０及び第２レジスト膜３０とともに除去する。これにより、半導体ウエハ１０の上面に形成された段差の上段１０ａ及び下段１０ｂの少なくとも一方に金属膜４０が形成される。第２レジスト膜３０の端面３１が逆テーパー状に形成されていることで、第２レジスト膜３０と金属膜４０とが、リフトオフに先がけてあらかじめ分離されているため、第２レジスト膜３０を剥離し易い。なお、ここでは金属膜４０を段差の上段１０ａに形成する場合を例に挙げて説明したが、段差の下段１０ｂに形成する場合は、第１レジスト膜２０及び第２レジスト膜３０の開口部を下段１０ｂに設ければよい。
【００２０】
以上説明した本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、第２レジスト膜３０の下に第１レジスト膜２０が形成されているため、たとえ段差の境界部分１０ｃにおいて第２レジスト膜３０の一部が露光不良により意図せずに除去されてしまっても、段差の境界部分１０ｃにおける半導体ウエハ１０の上面は露出しない。また、第２レジスト膜３０と第１レジスト膜２０は、第２レジスト膜３０と半導体ウエハ１０よりも強く密着しているため、剥離しにくい。よって、本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、半導体ウエハ１０の上面に形成された段差の上段１０ａ及び下段１０ｂの少なくとも一方に金属膜４０を形成する際に、段差の境界部分１０ｃに金属膜４０が意図せずに残留することが抑制されることとなり、段差の上段１０ａにのみ金属膜４０が形成される半導体素子や、段差の下段１０ｂにのみ金属膜４０が形成される素子や、段差の上段１０ａと下段１０ｂとに金属膜４０がそれぞれ形成される半導体素子などを歩留まり良く量産することができるようになる。なお、第２レジスト膜３０が反転処理を経て形成される膜であるのに対し、第１レジスト膜２０は反転処理を経ずに形成される膜である。また、第１レジスト膜２０を形成する際には、段差の境界部分１０ｃは非露光領域として設定されている。したがって、第１レジスト膜２０については、段差の境界部分１０ｃにおける露光不良の問題は生じない。
【００２１】
なお、上記した各工程は、第１工程から第９工程の順に行われるが、各工程の間には、他の工程が行われてもよい。例えば、第３工程により露光された領域に形成されている第１レジスト膜２０を除去した後、第４工程を行う前に、半導体ウエハ１０を加熱する工程を行うとともに、第７工程により溶解度が高められた領域に形成されている第２レジスト膜３０を除去した後、第８工程を行う前に、第１レジスト膜２０を除去した後の加熱よりも低い温度で半導体ウエハ１０を加熱する工程を行ってもよい。このようにすれば、第１レジスト膜２０や第２レジスト膜３０の定着を良くすることができる。特に、第１レジスト膜２０を高温で熱処理することで、第１レジスト膜２０を半導体ウエハ１０に十分に定着させることができる。これによって、例えば、第２レジスト膜３０を現像する際に第１レジスト膜２０が除去されてしまうことを十分に抑制することができる。
【００２２】
以下、さらに説明を続ける。
【００２３】
（半導体ウエハ１０）
半導体ウエハ１０の上面に形成された段差の数や段差の境界部分１０ｃの形状などは限定されない。半導体ウエハ１０は、これを個片化することにより複数の半導体素子（例：発光ダイオード素子、レーザダイオード素子）が得られるものであればよい。例えば、ピーク波長４３０〜５４０ｎｍのレーザ光を発振する窒化ガリウム系レーザダイオード素子が得られるウエハを用いることができる。半導体ウエハは、例えば、基板上に、ｎ型半導体層１１、活性層１２、ｐ型半導体層１３がこの順に設けられる。また、段差は、例えば、ｎ型半導体層１１、活性層１２、ｐ型半導体層１３がこの順に設けられた半導体ウエハ１０において、ｐ型半導体層１３からｎ型半導体層１１までの一部が除去されて形成される段差である。段差の高さは、例えば、数μｍ程度である。図１（ａ）のように段差の境界部分１０ｃに活性層１２が位置する場合は、２〜５μｍ程度とすることができる。これらの半導体層の表面にはＳｉＯ２、ＺｒＯ２等の絶縁膜が形成されていてもよい。また、このような絶縁膜は、段差の境界部分１０ｃに形成されていてもよい。
【００２４】
（第１レジスト膜２０）
第１レジスト膜２０は、ポジ型、すなわち、露光により溶解度が高められるレジスト膜である。第１レジスト膜２０には、例えば、ｇ線レジスト、ｉ線レジスト、ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジストなどを用いることができる。
【００２５】
（第２レジスト膜３０）
第２レジスト膜３０は、反転処理に適したレジストを用いることができる。すなわち、露光後の加熱処理により露光領域の溶解度が低下するレジスト膜である。第２レジスト膜３０には、例えば、ノボラックベースのレジストなどを用いることができる。また、反転処理に適したものであれば、第１レジスト膜２０と同じ材料を用いてもよい。第２レジスト膜３０が第１レジスト膜２０と同じ材料からなる場合は、レジスト膜の材料が一種類で済むため管理しやすい。また、第２レジスト膜３０として、ネガ型のレジスト膜を用いることも考えられる。ネガ型の場合は、露光された領域に形成されている第２レジスト膜の溶解度が露光された領域以外の領域に形成されている第２レジスト膜の溶解度よりも低くなるので、現像液等に浸すことで露光領域以外が除去される。ネガ型の場合も反転処理型の場合と同様に、端面を逆テーパー状に形成することができるため金属膜をレジスト膜の上下で分離させ易い。なお、ネガ型のレジスト膜の形成方法は、第６工程がない他は反転処理型の場合と同様である。つまり、半導体ウエハの上面全面にネガ型の第２レジスト膜を形成する工程と、第２レジスト膜のうち少なくとも第１レジスト膜が形成されている領域を含む領域を露光し、溶解度を低くする工程と、溶解度を低くした領域以外に形成されている第２レジスト膜を除去する工程と、によって形成する。
【００２６】
（溶解度）
第１レジスト膜２０や第２レジスト膜３０の溶解度は、それぞれの工程で用いられる現像液への溶け易さを指す。
【００２７】
（現像液）
第１レジスト膜２０や第２レジスト膜３０の除去に用いる現像液には、現像液や除去液などを用いることができる。なお、第１レジスト膜２０や第２レジスト膜３０の除去は、現像液を用いる方法以外で除去することもできるが、典型的には現像液を用いて除去する。
【００２８】
（加熱）
半導体ウエハ１０を加熱する際の温度は、例えば８０℃〜２５０℃とする。特に、第１レジスト膜２０を現像した後であって第２レジスト膜３０を形成する前に加熱する際の温度は、１２０℃〜２００℃であることが好ましい。第２レジスト膜３０を現像した後に加熱する際の温度は、それよりも低い温度でよく、例えば８０℃〜１５０℃の範囲から第１レジスト膜２０を現像した後の温度よりも低温のものを選択する。
【００２９】
（金属膜４０）
金属膜４０には、本発明の実施形態で説明したようなリフトオフによる形成が可能なものを選択する。例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕから選択された一種からなるものや、これら２種以上が順に積層されたものを用いることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３１】
１０    半導体ウエハ
１０ａ  段差の上段
１０ｂ  段差の下段
１０ｃ  段差の境界部分
１１    ｎ型半導体層
１２    活性層
１３    ｐ型半導体層
２０    第１レジスト膜
３０    第２レジスト膜
３１    第２レジスト膜の端面
４０    金属膜
１００  マスク
２００  マスク
【図１】
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