(57)【要約】【課題】フォトレジストを用いたエッチングにより直線部を有するパターンを形成する場合に、直線部の直線性が担保できるようにする。【解決手段】フォトレジスト２の熱収縮を緩和するために、フォトレジスト２のうちの直線部２ａ、２ｂに対して並列に複数の開口部２ｃを配置する。これにより、フォトレジスト２の露光、解像工程やエッチング工程等においてフォトレジスト２が熱収縮することを防止でき、フォトレジスト２をマスクとして用いてトレンチ３を形成したときの直線部３ａ、３ｂの直線性を確保することが可能となる。【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（１）のうちトレンチ形成領域以外を覆うようにフォトレジスト（２）を配置したのち、前記フォトレジスト（２）をマスクとしたエッチングを行うことで、前記フォトレジストで覆われていない領域に直線部（３ａ、３ｂ）を有するトレンチ（３）を形成するトレンチパターン形成工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板（１）上に前記フォトレジスト（２）を配置する工程と、
前記フォトレジスト（２）をパターニングし、前記トレンチ形成領域以外を前記フォトレジスト（２）で覆いつつ、かつ、該フォトレジスト（２）のうち前記直線部（３ａ、３ｂ）と対応する直線部（２ａ、２ｂ）から等距離離れた位置で、かつ、該フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と並列して複数の開口部（２ｃ）を形成する工程と、
前記フォトレジスト（２）をマスクとして用いたエッチングを行い、前記半導体基板（１）のうち前記トレンチ形成領域にトレンチ（３）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記開口部（２ｃ）のうち、前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と平行な寸法ａを３．５〜８．０μｍとする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】
前記開口部（２ｃ）のうち、前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と平行な寸法ａを５．０μｍ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記開口部（２ｃ）のうち、前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と垂直な寸法ｂを前記直線部（２ａ、２ｂ）と平行な前記寸法ａの１．０以上とすることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記開口部（２ｃ）のうち、前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と垂直な寸法ｂを前記直線部（２ａ、２ｂ）と平行な前記寸法ａの２．０以上とすることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記開口部（２ｃ）のうち、前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）と垂直な寸法ｂを１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記開口部（２ｃ）が前記フォトレジスト（２）の前記直線部（２ａ、２ｂ）から２．０〜５．０μｍ離れた位置に形成されるようにすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記開口部（２ｃ）それぞれの配置ピッチを２．０〜５．０μｍにすることを請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記開口部（２ｃ）を正方形もしくは長方形とすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記開口部（２ｃ）を円形、楕円もしくは多角形とすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つ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、レジストをマスクとして用いたエッチングを行うことにより直線部を構成する半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板に対してエッチングにてトレンチを形成する場合に、半導体基板のうちトレンチを形成しない領域を有機材料からなるフォトレジストで覆っておき、このフォトレジストをマスクとしたエッチングを行うことで、フォトレジストで覆われていない領域にトレンチが形成されるようにしている。
【特許文献１】特開平２００２−０７１７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、トレンチの端部を直線部にしようとする場合、フォトレジストが熱収縮することにより、フォトレジストをパターニングしたときのパターンと実際にエッチングして形成したトレンチのパターンに違いが生じるという問題がある。このため、トレンチの直線部の直線性を担保できず、完成した半導体装置にバラツキが生じる要因となっていた。特に、半導体装置として加速度センサやジャイロセンサのように可動部や固定部などの直線部の直線性がセンサ機能を実現する上で重要となるものにおいては、上記の機能面でのバラツキにより、機能面でのバラツキが生じることになる。また、センサ機能に直接関係無い部位であっても、半導体装置の完成後に行われる良不良判定において、センサ機能として問題がなくても外観から不良品に判別されてしまうという誤検出の原因となる。すなわち、良不良判定では、半導体装置の形状を画像認識し、良品形状と外観が一致しているか検査されることになるが、その良不良判定においてセンサ機能として問題がなくても外観から不良品に判別されてしまうのである。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、フォトレジストを用いたエッチングにより直線部を有するパターンを形成する場合に、直線部の直線性が担保できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、半導体基板（１）上にフォトレジスト（２）を配置する工程と、フォトレジスト（２）をパターニングし、トレンチ形成領域以外をフォトレジスト（２）で覆いつつ、かつ、該フォトレジスト（２）のうち直線部（３ａ、３ｂ）と対応する直線部（２ａ、２ｂ）から等距離離れた位置で、かつ、該フォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）と並列して複数の開口部（２ｃ）を形成する工程と、フォトレジスト（２）をマスクとして用いたエッチングを行い、半導体基板（１）のうちトレンチ形成領域にトレンチ（３）を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。
【０００６】
このように、フォトレジスト（２）の熱収縮を緩和するために、フォトレジスト（２）のうちの直線部（２ａ、２ｂ）に対して並列に複数の開口部（２ｃ）を配置している。このため、フォトレジスト（２９の露光、解像工程やエッチング工程等においてフォトレジスト（２）が熱収縮することを防止でき、フォトレジスト（２）をマスクとして用いてトレンチ（３）を形成したときの直線部（３ａ、３ｂ）の直線性を確保することが可能となる。
【０００７】
例えば、開口部（２ｃ）のうち、フォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）と平行な寸法ａを３．５〜８．０μｍとすることができる。この場合、寸法ａを５．０μｍ以下とすると好ましい。
【０００８】
一方、開口部（２ｃ）のうち、フォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）と垂直な寸法ｂを直線部（２ａ、２ｂ）と平行な寸法ａの１．０以上とすることができる。この場合、寸法ｂを寸法ａの２．０以上とすると好ましい。ただし、半導体装置が備えられるチップの面積拡大に繋がるため、寸法ｂを１０μｍ以下とすると好ましい。
【０００９】
また、開口部（２ｃ）がフォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）から２．０〜５．０μｍ離れた位置に形成されるようにすると好ましい。同様に、開口部（２ｃ）それぞれの配置ピッチを２．０〜５．０μｍにすると好ましい。
【００１０】
フォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）から開口部（２ｃ）までの距離をあまりに短くし過ぎるとトレンチ形成領域のようにフォトレジスト（２）が形成されていない部分と開口部（２ｃ）が繋がってしまうし、各開口部（２ｃ）の配置ピッチもあまりに短すぎると隣接する開口部（２ｃ）同士が繋がってしまうという問題が発生する。逆に、フォトレジスト（２）の直線部（２ａ、２ｂ）から開口部（２ｃ）までの距離や各開口部（２ｃ）の配置ピッチを長くし過ぎると、フォトレジスト（２）の熱収縮を緩和する効果が得られなくなる可能性がある。このため、上記距離とすることで、これらの問題を解消することができる。
【００１１】
このような開口部（２ｃ）の形状としては、正方形や長方形を採用できるが、その他、円形、楕円もしくは多角形とすることもできる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本実施形態の第１実施形態について説明する。本実施形態で説明するフォトレジストを用いた直線部を有するトレンチパターンの形成方法は、半導体装置の製造方法の一部であるが、その他の部分については従来と同様であるため、説明を省略する。なお、フォトレジストを用いて直線部を有するトレンチパターンを形成する半導体装置としては、加速度センサやジャイロセンサ等が挙げられ、例えば、これらようなセンサの可動部および固定部を形成するためのトレンチパターンが直線部を有するトレンチパターンに該当する。
【００１４】
図１および図２は、それぞれ、フォトレジストを用いた直線部を有するトレンチパターンの形成工程の一例を示した上面図および断面図である。なお、図１は、断面図ではないが、理解の容易の為に、便宜上一部ハッチングを示してある。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面に相当するものであり、図１と対応させた順番に記載されている。
【００１５】
まず、図１（ａ）、図２（ａ）に示す工程では、半導体基板１の表面に有機材料からなるフォトレジスト２を配置したのち、図示しないマスクを用いて露光、解像などを行うことで半導体基板１のうちのトレンチ形成領域以外の領域にフォトレジスト２を残すようにする（図１のハッチング部分参照）。このとき、フォトレジスト２の直線部２ａ、２ｂに対してフォトレジスト２のエッジ部から等距離（例えば２．０〜５．０μｍ）離れた位置において、直線部２ａ、２ｂの直線方向に対して並列に複数個の開口部２ｃが形成されるようにする。
【００１６】
図３は、図１（ａ）における直線部２ａを部分的に拡大した図である。この図に示すように、各開口部２ｃは、例えば半導体基板１の上面から見たときの形状が正方形もしくは長方形を為しており、直線部２ａと平行な辺の寸法ａが３．５〜８μｍ（好ましくは５μｍ以下）とされ、直線部２ａと垂直な辺の寸法ｂが寸法ａの１．０倍以上（好ましくは２倍以上）とされている。また、複数個の開口部２ｃの配置ピッチは、例えば２．０〜５．０μｍとされている。
【００１７】
このように開口部２ｃを直線部２ａ、２ｂに対して並列に配置することにより、フォトレジスト２が熱収縮しようとしても開口部２ｃにて熱収縮が緩和され、直線部２ａ、２ｂの直線性を確保することが可能となる。
【００１８】
続いて、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示す工程では、上記のような複数個の開口部２ｃが形成されたフォトレジスト２をマスクとしてエッチングを行い、半導体基板１のうちフォトレジスト２で覆われていない領域に対してトレンチ３を形成する。
【００１９】
その後、図１（ｃ）、図２（ｃ）に示す工程では、フォトレジスト２を除去する。このとき、フォトレジスト２が除去された後に露出するトレンチ３のエッジは、フォトレジスト２と対応する直線部３ａ、３ｂとなる。すなわち、上述したように、フォトレジスト２が熱収縮しようとしても開口部２ｃにて熱収縮が緩和されるようになっているため、フォトレジスト２の直線部２ａ、２ｂのパターンとフォトレジスト２を除去した後に、半導体基板１に形成されていたトレンチ３の直線部３ａ、３ｂのパターンをほぼ一致させることが可能となる。
【００２０】
なお、フォトレジスト２に複数の開口部２ｃが形成されていたため、直線部３ａ、３ｂと平行に開口部３ｃが複数個形成された状態になるが、直線部３ａ、３ｂのエッジ部の直線性が要求されるだけで、それより内側に開口部３ｃが形成されていてもいなくても機能上の問題は発生しない。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態のフォトレジスト２を用いた直線部３ａ、３ｂを有するトレンチパターンの形成方法によれば、フォトレジスト２の熱収縮を緩和するために、フォトレジスト２のうちの直線部２ａ、２ｂに対して並列に複数の開口部２ｃを配置している。このため、フォトレジスト２の露光、解像工程やエッチング工程等においてフォトレジスト２が熱収縮することを防止でき、フォトレジスト２をマスクとして用いてトレンチ３を形成したときの直線部３ａ、３ｂの直線性を確保することが可能となる。
【００２２】
そして、このような直線部３ａ、３ｂの直線性を確保するには、フォトレジスト２に対して開口部２ｃを形成するという工程が必要になるだけであり、開口部２ｃはフォトレジスト２のパターニングの際に同時に形成できるため、新たに別工程を追加しなくても良く、煩雑な製造条件制御が必要にならないという効果も得られる。
【００２３】
次に、フォトレジスト２の熱収縮を緩和するために形成した開口部２ｃの寸法ａ、ｂおよびフォトレジスト２の直線部２ａ、２ｂから開口部２ｃまでの距離や各開口部２ｃの配置ピッチの選択理由について説明する。
【００２４】
上述したように、直線部３ａ、３ｂの直線性を確保できると言えるには、例えば、図４に示す模式図のように、トレンチ３の直線部３ａ、３ｂのえぐれ量、つまり直線部３ａ、３ｂが本来あるべき位置からの後退量を定義したとすると、このえぐれ量が例えば０．１μｍ以下である必要がある。このため、寸法ａ、寸法ｂについてえぐれ量との関係について実験により調べたところ、寸法ａに対するえぐれ量の関係および寸法ｂ／寸法ａに対するえぐれ量の関係が次のようになった。図５、図６は、それぞれ、寸法ａに対するえぐれ量の関係および寸法ｂ／寸法ａに対するえぐれ量の関係を示したものである。
【００２５】
図５に示されるように、寸法ａが大きくなる程、えぐれ量が大きくなるが、寸法ａが３．５〜８．０μｍまではえぐれ量が０．１μｍ以下となっている。特に、寸法ａが５μｍ以下のときにはえぐれ量が小さく、０．１μｍの半分以下となる。このため、寸法ａを３．５〜８．０μｍ、好ましくは５μｍ以下としている。
【００２６】
また、図６に示されるように、寸法ｂ／寸法ａが大きくなる程えぐれ量が小さくなり、寸法ｂ／寸法ａが１．０以上になるとえぐれ量が０．１μｍ以下となり、２．０以上になるとえぐれ量がほぼなくなる。このため、寸法ｂが寸法ａに対して１．０倍以上、好ましくは２．０倍以上となるようにしている。ただし、寸法ｂを大きくし過ぎると、引いては半導体装置を構成するチップの面積拡大に繋がるため、好ましくは寸法ｂの最大長さが１０μｍ程度なるようにすると良い。
【００２７】
なお、フォトレジスト２の直線部２ａ、２ｂから開口部２ｃまでの距離をあまりに短くし過ぎるとトレンチ形成領域のようにフォトレジスト２が形成されていない部分と開口部２ｃが繋がってしまうし、各開口部２ｃの配置ピッチもあまりに短すぎると隣接する開口部２ｃ同士が繋がってしまうという問題が発生する。逆に、フォトレジスト２の直線部２ａ、２ｂから開口部２ｃまでの距離や各開口部２ｃの配置ピッチを長くし過ぎると、フォトレジスト２の熱収縮を緩和する効果が得られなくなる可能性がある。このため、これらのような問題が発生しない程度とすれば良く、実験では、２．０〜５．０μｍ程度とすれば良いことを確認している。
【００２８】
（他の実施形態）
上記実施形態では、フォトレジスト２に形成した開口部２ｃを正方形もしくは長方形としたが、四角形の各角部を丸めてＲを設けたような形状、楕円、円形、多角形など、他の形状であっても構わない。
【００２９】
なお、ここでは半導体基板１に対してトレンチ３を形成する場合について説明したが、下地となる基板に対してエピタキシャル成長させた半導体層が配置された半導体基板、加速度センサやジャイロセンサ等の形成に用いられる複数の基板が張り合わされた半導体基板も、本発明でいう半導体基板に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるフォトレジストを用いた直線部を有するトレンチパターンの形成工程の一例を示した上面図である。
【図２】図１に示すフォトレジストを用いた直線部を有するトレンチパターンの形成工程を示した断面図であって、図１におけるＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面と対応する断面図である。
【図３】図１（ａ）における直線部２ａを部分的に拡大した図である。
【図４】トレンチ３の直線部３ａ、３ｂのえぐれ量を示した模式図である。
【図５】寸法ａに対するえぐれ量の関係を示したグラフである。
【図６】寸法ｂ／寸法ａに対するえぐれ量の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１…半導体基板、２…フォトレジスト、２ａ、２ｂ…直線部、２ｃ…開口部、
３…トレンチ、３…トレンチパターン、３ａ、３ｂ…直線部、３ｃ…開口部。
【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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