(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一主面上にタンタル合金膜を形成する工程と、
上記タンタル合金膜上に上記タンタル合金膜の酸化を防止するための酸化防止膜を形成する工程と、
上記酸化防止膜上に所定のパターンを有するマスク層を形成する工程と、
上記マスク層をマスクとして上記酸化防止膜及び上記タンタル合金膜をエッチングして所定のパターンを有するタンタル合金膜を形成する工程と、
上記マスク層及び上記酸化防止膜を除去する工程と、
を有し、所定のパターンを有する上記タンタル合金膜の表層部が酸化されている半導体装置を製造する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記タンタル合金膜が、鉄、ニッケル又はクロムの少なくとも１種類の元素を含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
上記酸化防止膜が、ＴｉＷ膜又はアルミニウム膜である請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
上記酸化防止膜及び上記タンタル合金膜のエッチングがフッ酸と硝酸との混合液により行われる請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
上記混合液が塩化物を含む請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にタンタル合金膜を有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置において、タンタル膜は、例えばインクジェットプリンタにおけるプリンタヘッドの最上層に形成され、耐化学薬品性および耐衝撃性を有する保護膜として用いられている。
【０００３】
図３は、上記のようにパターン形成されたタンタル膜を有する半導体装置の製造方法において、タンタル膜をパターン形成する工程を示す断面図である。
例えば、図３（ａ）に示すように、トランジスタなどの種々の半導体素子やヒーターなどが形成され、その上層に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により全面に窒化シリコンなどからなるパッシベーション膜が形成された基板１０上に、例えばスパッタリング法によりタンタル膜１１を形成する。
次に、タンタル膜１１の上層に、フォトリソグラフィー工程により、タンタル膜１１を保護するパターンのレジスト膜Ｒを形成する。
【０００４】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜Ｒをマスクとして、例えばフッ酸と硝酸の混合液を用いるウェットエッチングにより、タンタル膜１１をパターン加工して、所定のパターンのタンタル膜１１ａとする。
【０００５】
次に、図３（ｃ）に示すように、例えば有機溶剤を用いてレジスト膜Ｒを除去する。
以上のようにして、所望のパターンに加工されたタンタル膜を基板上に形成することができる。
【０００６】
上記のようなタンタル膜は、例えばインクジェットプリンタにおけるプリンタヘッドに用いられる場合には、上記のタンタル膜上に、定着剤や発色剤などの様々な化学薬品を混合して形成されたインクが接触して供給される。
上記の状態で、タンタル膜の下層に設けられたヒーターにより例えば６００℃程度に加熱されると、インクがバブルとなって押し出され、被印刷物上に飛ばされて印刷することができる。
【０００７】
上記のタンタル膜は、インクによりプリンタヘッド内部が侵されること、あるいは、インクがバブルとなって押し出されるときに受ける衝撃によりプリンタヘッドが破壊されることを防止する保護膜として機能する。
従って、保護膜を構成する材料としては、耐化学薬品性および耐衝撃性を有する材料を用いる必要があり、例えばタンタルが用いられてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリンタの印字品質を向上させるためにインクの化学組成を変更すると、インクの腐食性が高くなってしまい、タンタル膜では保護しきれなくなってしまう。また、インクがバブルとなって押し出されるときに受ける衝撃はますます大きくなってきている。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従って、本発明の目的は、プリンタヘッドの保護膜などに用いることが可能な耐化学薬品性および耐衝撃性を高めた膜を有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置は、その表層部が酸化されたタンタル合金膜を有する。
【００１１】
上記の半導体装置は、好適には、上記タンタル合金膜が、鉄、ニッケル又はクロムの少なくとも１種類の元素を含む。
【００１２】
鉄、ニッケル又はクロムの少なくとも１種類の元素を含む上記タンタル合金膜は、大気（又は、酸素を含む雰囲気）中で加熱処理されると、その表層部が酸化されて、酸化鉄、酸化ニッケル又は酸化クロムが形成され、この酸化膜はその内部のタンタル合金よりもエッチングされにくい強固な膜であり、その酸化膜により耐化学薬品性及び耐衝撃性が高められることになる。これら各酸化膜は、不働態化膜とも呼ばれる。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るインクを加熱するためのヒータを有するプリンタヘッド用の半導体装置の製造方法は、ヒータが形成された構造体の一主面上にタンタル合金膜を形成する工程と、上記タンタル合金膜上に上記タンタル合金膜の酸化を防止するための酸化防止膜を形成する工程と、上記酸化防止膜上に所定のパターンを有するマスク層を形成する工程と、上記マスク層をマスクとして上記酸化防止膜及び上記タンタル合金膜をエッチングして所定のパターンを有するタンタル合金膜を形成する工程と、上記マスク層及び上記酸化防止膜を除去する工程とを有し、所定のパターンを有する上記タンタル合金膜の表層部が酸化されている。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、上記タンタル合金膜が、鉄、ニッケル又はクロムの少なくとも１種類の元素を含む。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、上記酸化防止膜が、ＴｉＷ膜又はアルミニウム膜である。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、上記酸化防止膜及び上記タンタル合金膜のエッチングがフッ酸と硝酸との混合液により行われる。更に、好適には、上記混合液が塩化物を含む。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法において、形成されるタンタル合金膜は、例えばレジスト膜の形成工程など、大気（又は、酸素を含む雰囲気）中で２００℃程度に加熱処理されると、その表層部が酸化されて酸化ニッケルや酸化クロムなどの酸化膜（不働態化膜）が形成される。
この酸化膜がタンタル合金膜のパターニングの前に形成されてしまうと、図４に示すように、酸化膜１１ｂが基板１０上に形成されたタンタル合金膜１１を保護することになり、レジスト膜Ｒをマスクとして、フッ酸と硝酸との混合液、又はフッ酸と硝酸と塩酸との混合液によりタンタル合金膜をエッチングした場合、そのエッチング速度が４００オングストローム／分以下となり、実用的なエッチング速度、例えば５００オングストローム／分以上の速度が得られない。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法においては、タンタル合金膜上にタンタル合金膜の酸化を防止する酸化防止膜を形成し、その酸化防止膜上にレジスト膜などのマスク層をパターン形成するので、タンタル合金膜のパターニングの前に当該タンタル合金膜の表層部に酸化膜が形成されることがなく、タンタル合金膜のエッチング速度として実用的な５００オングストローム／分以上の速度を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。
トランジスタなどの種々の半導体素子やヒーターなどが形成され、その上層に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により全面に窒化シリコンなどからなるパッシベーション膜が形成された基板１０上に、例えば鉄、ニッケルおよびクロムから１種類以上選ばれた元素を含むタンタル合金膜１１ａが、半導体装置の最上層にパターン加工されて形成されている。
【００２１】
上記のようなタンタル合金膜を有する半導体装置としては、例えばインクジェットプリンタにおけるプリンタヘッドに用いることができる。
上記のタンタル合金膜１１ａ上に、定着剤や発色剤などの様々な化学薬品を混合して形成されたインクが接触して供給され、タンタル合金膜１１ａの下層に設けられたヒーターにより例えば６００℃程度に加熱されると、インクがバブルとなって押し出され、被印刷物上に飛ばされて印刷することができる。
【００２２】
上記のタンタル合金は、大気（酸素）中で加熱処理されると、表層部が酸化されて酸化クロムや酸化ニッケルなどの酸化膜が形成され、この酸化膜の内部部分のタンタル合金よりもエッチングされにくい強固な酸化被膜となり、耐化学薬品性および耐衝撃性が高められている。
上記の本実施形態の半導体装置をインクジェットプリンタにおけるプリンタヘッドに採用した場合には、プリンタの印字品質を向上させるために用いられる腐食性の高いインクや、インクがバブルとなって押し出されるときに受ける衝撃などから半導体装置を保護することが可能となる。
【００２３】
次に、本実施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。
図２は、上記の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、トランジスタなどの種々の半導体素子やヒーターなどが形成され、その上層に、例えばＣＶＤ法により全面に窒化シリコンなどからなるパッシベーション膜が形成された基板１０上に、例えばスパッタリング法により例えば鉄、ニッケルおよびクロムから１種類以上選ばれた元素を含むタンタル合金膜１１を形成する。
次に、例えばスパッタリング法により、タンタル合金膜１１の上層に、ＴｉＷ膜、アルミニウム膜、またはこれらの合金膜（例えばアルミニウム銅あるいはアルミニウムシリサイド）、酸化膜（例えば酸化アルミニウム）あるいは窒化膜など、タンタル合金膜１１の酸化を防止する酸化防止膜１２を形成する。
次に、酸化防止膜１２の上層に、フォトリソグラフィー工程により、タンタル合金膜１１および酸化防止膜１２を保護するパターンのレジスト膜Ｒを形成する。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜Ｒをマスクとして、例えばフッ酸と硝酸の混合液、あるいはフッ酸、硝酸および塩酸（あるいは塩化ナトリウムまたは塩化アルミニウムなどの塩化物イオンを供給する化合物）の混合液を用いるウェットエッチングにより、酸化防止膜１２およびタンタル合金膜１１を連続的にパターン加工して、所定のパターンの酸化防止膜１２ａおよびタンタル合金膜１１ａとする。
上記のウェットエッチングにおいては、必ずしも酸化防止膜１２およびタンタル合金膜１１を連続的に加工する必要はないが、酸化防止膜１２の加工後にはタンタル合金膜１１が露出し、このタンタル合金膜１１の表層部に酸化膜が形成されると加工が困難となってしまうので、上記のように連続的にエッチング処理することが好ましい。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示すように、例えば有機溶剤を用いて、あるいはアッシングにより、レジスト膜Ｒを除去する。
酸化防止膜１２を除去しにくくしないようにするため、アッシングよりは有機溶剤を用いる方が好ましい。
【００２６】
次に、酸化防止膜１２ａとしてＴｉＷ膜を形成した場合には、適当な触媒を含む過酸化水素系エッチング液を用いて、あるいは、アルミニウム系の酸化防止膜を形成した場合には、リン酸系エッチング液を用いて、酸化防止膜１２ａを除去する。
以上のようにして、所望のパターンに加工されたタンタル合金膜を基板上に形成することができる。
【００２７】
本実施形態の半導体装置の製造方法においては、タンタル合金膜の上層に、タンタル合金膜の酸化を防止する酸化防止膜を形成してから、その上層にレジスト膜などのマスク層をパターン形成するので、上記酸化膜がタンタル合金膜の表面にパターン加工工程の前に形成されることがなく、タンタル合金膜のエッチング速度として実用的な５００オングストローム／分以上の速度を得ることができる。
従って、耐化学薬品性および耐衝撃性が高められるタンタル合金膜を所定のパターンに加工して、所望の半導体装置を製造することができる。
【００２８】
本発明の半導体装置としては、インクジェットプリンタのプリンタヘッドとして好ましく適用することができるが、上記以外の半導体装置に適用することも可能である。
【００２９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、タンタル合金の組成としては、上記で例示した組成のものに限定されず、表層部にエッチングされにくい酸化膜（不働態化膜）を形成することができるものであれば何にでも適用することができる。
また、半導体装置の製造方法としては、タンタル合金膜や酸化防止膜の形成方法など、上記の実施形態には限定されない。
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、例えば鉄、ニッケルおよびクロムから１種類以上選ばれた元素などを含み、表層部に酸化膜が形成されており、当該酸化膜がその内部部分よりもエッチングされにくいことを特徴とするタンタル合金膜が、半導体装置の最上層などに形成されている。このタンタル合金は、大気（酸素）中で加熱処理されると、表層部が酸化されて酸化クロムや酸化ニッケルなどの酸化膜が形成され、この酸化膜の内部部分のタンタル合金よりもエッチングされにくい強固な酸化被膜となることから、耐化学薬品性および耐衝撃性が高められる。
【００３１】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、タンタル合金膜の上層に、タンタル合金膜の酸化を防止する酸化防止膜を形成してから、その上層にレジスト膜などのマスク層をパターン形成するので、上記酸化膜がタンタル合金膜の表面にパターン加工工程の前に形成されることがなく、タンタル合金膜のエッチング速度として実用的な５００オングストローム／分以上の速度を得ることができる。
従って、耐化学薬品性および耐衝撃性が高められるタンタル合金膜を所定のパターンに加工して、所望の半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る半導体装置の断面図である。
【図２】図２は本発明に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図であり、（ａ）はレジスト膜の形成工程まで、（ｂ）はパターン加工工程まで、（ｃ）はレジスト膜の除去工程までを示す。
【図３】図３は従来例に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図であり、（ａ）はレジスト膜の形成工程まで、（ｂ）はパターン加工工程まで、（ｃ）はレジスト膜の除去工程までを示す。
【図４】図４は従来例に係る半導体装置の製造方法における問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０…基板、１１，１１ａ…タンタル（合金）膜、１１ｂ…酸化膜、１２，１２ａ…酸化防止膜、Ｒ…レジスト膜。
【図１】
0004323036.tif 000002
【図２】
0004323036.tif 000003
【図３】
0004323036.tif 000004
【図４】
0004323036.tif 000005