(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層上にフォトレジスト層を設ける工程と、
前記フォトレジスト層を露光、現像して、フォトレジスト層に上層の開口幅が短く下層の開口幅が長い開口部を形成する工程と、
前記フォトレジスト層をマスクとして、前記半導体層に対して垂直方向にイオン注入を行って不純物領域を形成する工程と、
前記フォトレジスト層をレジスト剥離液を用いて剥離する工程と、
前記露光は前記フォトレジスト層の表面側に第１のフォトマスクを配置し、かつ前記半導体層の裏面側に第２のフォトマスクを配置して、両面側から前記半導体層表面に対して垂直をなす露光用光を照射することを特徴とする不純物領域の形成方法。
【請求項２】
前記第２のフォトマスクの前記開口部に対応する第２マスクパターンの幅は、前記第１のフォトマスクの前記開口部に対応する第１マスクパターンの幅より長く、かつ前記第１のフォトマスクの第１マスクパターンは、形成する前記不純物領域表面と合同に形成されていることを特徴とする請求項１記載の不純物領域の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不純物領域（拡散層）の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体層へ不純物を導入する不純物領域の形成方法としては、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような方法が知られている。例えば、液晶表示装置（以下、ＬＣＤという）の製造ではガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン層、各種半導体装置の製造であればシリコンウェハなどへ、イオン注入するを行う場合、半導体層１上にフォトレジスト層２を塗布して形成し、このフォトレジスト層２に露光装置を用いて露光を行い、その後、現像を行ってフォトレジスト層にパターンを形成する。そして、このフォトレジスト層２をマスクとして用いて、図４（Ａ）に示すように、例えばｎ型の不純物であるリン（Ｐ）イオンを、半導体層１へイオン注入して不純物領域１Ａを形成している。このイオン注入により、フォトレジスト層２の表層には不純物イオンが打ち込まれた変質層２Ａが形成される。次に、レジスト剥離工程を行う訳であるが、まず、図４（Ｂ）に示すように、Ｏ2プラズマアッシングを行って表層の変質層２Ａを除去しておく。その後、図４（Ｃ）に示すように、レジスト剥離液を用いて変質していないフォトレジスト層２を除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した不純物領域の形成方法では、レジスト除去のために、変質層２ＡのＯ2プラズマアッシングを行う工程と、レジスト剥離液で非変質層（フォトレジスト層２）を除去する工程と、の２工程がある。このため、レジスト除去に要する処理時間が長くなってしまい、スループットが低下してしまうという問題があった。また、Ｏ2プラズマアッシングを行うため、不純物領域に導入する不純物が酸素と反応生成物を形成することにより、図４（Ｃ）に示すように、レジスト除去後も半導体層１上に残渣３が付着するという問題がある。さらに、Ｏ2プラズマアッシング工程においては、プラズマ中の荷電粒子の影響によりチャージアップが生じ、例えばゲート絶縁膜の耐圧劣化が生じるなどの問題がある。特に、このチャージアップの影響は、ガラス基板を用いたＬＣＤの製造において顕著になる。なお、このような問題点の発生は、オゾンプラズマアッシングや、Ｏ2＋ＣＦ4プラズマアッシングや、Ｏ2＋Ｈ2Ｏプラズマアッシングなどを行っても同様であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体層上にフォトレジスト層を設ける工程と、前記フォトレジスト層を露光、現像して、フォトレジスト層に上層の開口幅が短く下層の開口幅が長い開口部を形成する工程と、前記フォトレジスト層をマスクとして、前記半導体層に対して垂直方向にイオン注入を行って不純物領域を形成する工程と、
前記フォトレジスト層をレジスト剥離液を用いて剥離する工程と、前記露光は前記フォトレジスト層の表面側に第１のフォトマスクを配置し、かつ前記半導体層の裏面側に第２のフォトマスクを配置して、両面側から前記半導体層表面に対して垂直をなす露光用光を照射することを特徴としている。請求項１記載の発明においては、フォトレジスト層に上層の開口幅が短く下層の開口幅が長い開口部を形成して、この開口部を介してイオン注入を行うことにより、開口部側壁の下部ではイオンが打ち込まれない非変質部を残すことができる。このため、この発明では、レジスト開口部側壁表面に非変質部が存在するため、この部分からレジスト剥離液を作用させることができる。よって請求項１記載の発明では、Ｏ２プラズマアッシングを行うことなく、レジスト剥離液で一括してレジスト除去を行うことができ、プラズマアッシングに伴う残渣の発生の問題やチャージアップの問題が発生するのを回避することができるとともに、スループットの向上を図ることができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記第２のフォトマスクの前記開口部に対応する第２マスクパターンの幅は、前記第１のフォトマスクの前記開口部に対応する第１のフォトマスクの前記開口部に対応する第１マスクパターンの幅より長く、かつ前記第１のフォトマスクの第１マスクパターンは形成する前記不純物領域表面と合同に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１及び２に記載の発明では、フォトレジスト層の上層には第１のフォトマスクで露光されることにより開口径の短い幅の開口が形成され、フォトレジスト層の下層には第２のフォトマスクで露光されることにより開口径の長い幅の開口が形成される。このため、Ｏ２プラズマアッシングを行うことなく、レジスト剥離液で一括してレジストを除去できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る不純物領域の形成方法の詳細を実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態１を示す工程断面図である。まず、本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、半導体層１１の上に、例えばノボラック樹脂系のポジ型のフォトレジストを例えばスピンコーティングで塗布し、その後、プリベークを行ってフォトレジスト層１２を形成する。そして、露光用の光を透過させる光透過部１３Ａを有する露光用マスク１３をフォトレジスト層１２の上方に配置し、フォトレジスト層１２に対して所定の入射角を維持して入射する平行光を照射する。このとき、半導体層１１側または光学系側を回転させて、斜め回転露光を行う。図１（Ａ）中１２Ａは、斜め回転露光により露光されて感光した感光領域を示している。なお、この露光工程において、フォトレジスト層１２の感光領域１２Ａ表面と、後記するように、半導体層１１に形成される不純物領域（不純物拡散層）１１Ａの表面と、の形状と大きさを一致させるために、露光用の光の入射角度や露光用マスク１３のマスクパターンやその配置位置などが適宜設定されている。
【００１０】
次に、現像液を用いてフォトレジスト層１２の現像を行い、図１（Ｂ）に示すようなレジストパターンを形成する。この現像により、フォトレジスト層１２には、同図に示すように、開口部１２Ｂが形成される。この開口部１２Ｂは、側壁１２Ｂが逆テーパ状になるように形成されている。すなわち、この開口部１２Ｂは、開口縁部から下方にいくに従い広がるようになっている。また、この開口縁部は、上記したように、不純物領域１１Ａの表面領域を規定する形状および寸法となっている。
【００１１】
その後、このフォトレジスト層１２をマスクとして半導体層１１に対して垂直にイオンビームが入射するイオン注入を行う。本実施形態では、ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）を半導体層１１へ導入してｎ型の不純物領域１１Ａを形成する例である。このようなイオン注入を行うと、直接イオンビームが入射するフォトレジスト層１２の表層には、リンイオンが打ち込まれてレジスト変質層１２Ｃが形成される。しかし、フォトレジスト層１２の開口部１２Ｂは下方にいくほど広がっているため、開口部１２Ｂの側壁１２Ｃの下部はイオンビームが打ち込まれずレジスト変質層１２Ｄが形成されない。このため、次に行うレジスト剥離工程で、レジスト剥離液が側壁１２Ｃの下部からレジスト溶解させるため、レジスト変質層１２Ｄをリフトオフすることでフォトレジスト層１２全体を容易に除去することができる。図１（Ｄ）は、フォトレジスト層１２を除去した半導体層１１を示している。
【００１２】
本実施形態では、レジスト変質層１２Ｄをプラズマアッシングする必要がないため、レジスト剥離液で速やかにレジスト除去を行うことができるとともに、プラズマアッシングに伴うチャージアップの発生を回避でき、また酸素系のプラズマとドーパントとの反応生成物でなる残渣などのコンタミネーションの発生を防止することができる。
【００１３】
（実施形態２）
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態２を示す工程断面図である。なお、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、便宜的にガラス基板１４上に直接、半導体層１１を形成した例を用いて説明する。また、本実施形態においては、フォトレジスト層１２のプリベーク工程やポストベーク工程の説明も省略する。
【００１４】
まず、本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、ポジ型のフォトレジスト層１２を半導体層１１上に塗布して形成する。その後、フォトレジスト層１２の上方に第１露光用マスク１５を配置し、ガラス基板１４の下方（裏面側）に第２露光用マスク１６を配置する。第１露光用マスク１５のマスクパターンである光透過部１５Ａは、イオン注入を行う範囲と同じ形状および大きさに設定されている。また、第２露光用マスク１６の光透過部１６Ａは、第１露光用マスク１５の光透過部１５Ａより大きく形成され、両マスクを重ね合わせると光透過部１６Ａの輪郭が光透過部１５Ａの輪郭より外側にあるように設定されている。そして、同時にそれぞれ第１、第２露光用マスク１５、１６を用いて、両面側からそれぞれ露光を行う。なお、第２露光用マスク１６を介して入射させる露光用光は、第１露光用マスク１５を介して入射させる露光用光より光強度が弱く設定され、フォトレジスト層１２の上層まで露光しないように調整されている。このような両面露光を行うと、図２（Ａ）に示すように、フォトレジスト層１２に感光領域１２Ａが形成される。この感光領域１２Ａは、上部が第１露光用マスク１５の光透過部１５Ａの形状、面積を反映して細く、下部が第２露光用マスク１６の光透過部１６Ａの形状、面積を反映して幅広く形成される。
【００１５】
次に、フォトレジスト層１２の現像を行って開口部１２Ｂを形成した後、このフォトレジスト層１２をマスクとしてリンイオンの注入を行う。この結果、図２（Ｂ）に示すような不純物領域１１Ａが形成される。このとき、フォトレジスト層１２には、イオンビームが入射する表層にドーパントが打ち込まれてレジスト変質層１２Ｃが形成される。開口部の下部は、径寸法が開口縁部より大きいため、開口縁部が庇状になっている。このため、側壁下部１２Ｅは、この庇があるためイオンビームが直接当たらず変質を起こさない。このように変質していないフォトレジストが露出しているため、レジスト剥離工程において、フォトレジスト層１２をレジスト剥離液で容易に剥離することができ、レジスト変質層１２Ｄはリフトオフされる。
【００１６】
本実施形態においても、レジスト変質層１２Ｄをプラズマアッシングする必要がないため、レジスト剥離液で速やかにレジスト除去を行うことができるとともに、プラズマアッシングに伴うチャージアップの発生を回避でき、また酸素系のプラズマとドーパントとの反応生成物でなる残渣などのコンタミネーションの発生を防止することができる。
【００１７】
（実施形態３）
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態３を示す工程断面である。本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板１４上の半導体層１１の上に、順次、感光剤を多く含む第１フォトレジスト層１７と通常の量の感光剤が配合された第２フォトレジスト層１８とを積層する。その後、上方に第１露光用マスク１５を配置し、ガラス基板１４の下方（裏面側）に第２露光用マスク１６を配置して露光を行う。この露光によって、第２フォトレジスト層１８には、第１露光用マスク１５の光透過部１５Ａと平面形状が同一の感光領域１８Ａが形成され、第１フォトレジスト層１７では露光感度がよいため、ガラス基板１４及び半導体層１１により裏面からの露光が減衰しても感光領域１８Ａより輪郭の大きい感光領域１７Ａが裏面露光により確実に形成される。次に、現像液で現像を行うと、図３（Ｂ）に示すような形状の開口部１９が形成される。この開口部１９は、上部が第２フォトレジスト層１８で囲まれ、下部が第１フォトレジスト層１７で囲まれている。開口部１９の下部の方が径寸法が長いため、第２フォトレジスト層１８が開口部１９内へ庇状に突出した構造となっている。このようなレジスト構造をマスクとして用いて、リンをイオン注入すると、開口部１９の上部の形状、大きさを反映した領域の半導体層１１中にリンが注入され、不純物領域１１Ａが形成される。このとき、第２フォトレジスト層１８の表層には、レジスト変質層１８Ａが形成される。次のレジスト剥離工程では、開口部１９の下部の変質していない第１フォトレジスト層１７が露出しているため、この部分からレジスト剥離液がレジスト溶解を行うため、レジスト変質層１８Ａをリフトオフすることができる。
【００１８】
本実施形態においても、レジスト変質層１２をプラズマアッシングする必要がないため、レジスト剥離液で速やかにレジスト除去を行うことができるとともに、プラズマアッシングに伴うチャージアップの発生を回避でき、また酸素系のプラズマとドーパントとの反応生成物でなる残渣などのコンタミネーションの発生を防止することができる。
【００１９】
以上、実施形態１〜実施形態３について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態では、フォトレジストとしてポジ型のものを用いたが、ネガ型のフォトレジストを用いることも可能であり、要は不純物領域を形成するためのレジスト開口部の下部側壁が上部側壁より平面輪郭が外側にあるようにレジストを加工できればよい。また、フォトレジストの材料もノボラック系樹脂に限定されるものではなく、各種の材料でなるレジストを選択することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、半導体層に不純物領域を形成するに際し、レジスト剥離が速やかに行えると共に、残渣などのコンタミネーションの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態１を示す工程断面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態２を示す工程断面図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る不純物領域の形成方法の実施形態３を示す工程断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の不純物領域の形成方法を示す工程断面図。
【符号の説明】
１１  半導体層
１１Ａ  不純物領域
１２  フォトレジスト層
１２Ａ  感光領域
１２Ｂ  開口部
１２Ｃ  側壁
１２Ｄ  レジスト変質層
１３  露光用マスク
１３Ａ  光透過部
１４  ガラス基板
１５  第１露光用マスク
１６  第２露光用マスク
１７  第１フォトレジスト層
１８  第２フォトレジスト層
【図１】
0004000626.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004000626.tif 000004
【図４】
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