本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別地，涉及一種伴有使用了正型光致抗蝕劑的濕式蝕刻的半導(dǎo)體裝置制造方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體裝置的制造中，常常進行在半導(dǎo)體襯底之上配置的金屬膜的圖案化。作為典型的圖案化方法，存在將抗蝕層作為掩模的濕式蝕刻?？刮g層通常由光致抗蝕劑的涂敷、曝光以及顯影形成。

在保存使用前的光致抗蝕劑以及未曝光的抗蝕層時，歷來需要提起注意。例如根據(jù)日本特開平5－323589號公報，提出了保存穩(wěn)定性優(yōu)異的感光性樹脂組成物。根據(jù)該公報，即使將該感光性樹脂組成物作為干膜在未曝光狀態(tài)下進行保存，也能夠長期地防止感光。

專利文獻1：日本特開平5－323589號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

如上所述，對于曝光前的干膜(抗蝕層)，通常要留意防止感光。相反，以往認(rèn)為，在曝光以及隨后的顯影結(jié)束后，不需要特別留意防止感光。但是，本發(fā)明人新發(fā)現(xiàn)，在使用正型抗蝕劑的情況下，如果并未對顯影結(jié)束后的抗蝕層也留意防止感光，則通過濕式蝕刻進行的圖案化的精度容易下降。

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置的制造方法能夠提高通過濕式蝕刻進行的圖案化的精度。

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有下述工序。在配置于半導(dǎo)體襯底之上的金屬膜之上，使用針對至少一個波長具有感光性的正型光致抗蝕劑涂敷出抗蝕層。由含有一個波長區(qū)域的光對抗蝕層進行曝光。對曝光后的抗蝕層進行顯影。在對抗蝕層進行顯影的工序之后，在蝕刻裝置中，將抗蝕層用作掩模對金屬膜進行濕式蝕刻。蝕刻裝置設(shè)置于由照明裝置進行照明的環(huán)境下，該照明裝置發(fā)出小于或等于一個波長的波長被截去后的光。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，蝕刻裝置設(shè)置于由照明裝置進行照明的環(huán)境下，該照明裝置發(fā)出小于或等于一個波長的波長被截去后的光。由此，抑制由正型光致抗蝕劑形成的抗蝕層的端部處的、抗蝕層和金屬膜的界面處的金屬膜的腐蝕。由此，能夠提高通過濕式蝕刻進行的圖案化的精度。

附圖說明

圖1是概略地表示本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。

圖2是概略地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第1工序的局部剖視圖。

圖3是概略地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的結(jié)構(gòu)的流程圖。

圖4是概略地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第2工序的局部剖視圖。

圖5是概略地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第3工序的局部剖視圖。

圖6是表示對比例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的濕式蝕刻后的狀態(tài)的、利用掃描型電子顯微鏡得到的局部剖面照片。

圖7是表示對比例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的去除抗蝕層后的情況的、利用掃描型電子顯微鏡得到的局部平面照片。

圖8是表示對比例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的去除抗蝕層后的情況的、利用掃描型電子顯微鏡得到的局部剖面照片。

圖9A是表示對比例的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的、光向顯影后的抗蝕層入射的情況的局部剖視圖。

圖9B是表示對比例的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的濕式蝕刻的進展的局部剖視圖。

圖10A是表示本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的、光向顯影后的抗蝕層的入射的情況的局部剖視圖。

圖10B是表示本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的濕式蝕刻的進展的局部剖視圖。

具體實施方式

下面，基于附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，在以下附圖中，對相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注同一參照編號，不重復(fù)其說明。

（半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)）

圖1概略地表示本實施方式的功率設(shè)備100（半導(dǎo)體裝置）的一部分（圖中右端部）的結(jié)構(gòu)。功率設(shè)備100是肖特基勢壘二極管，具有碳化硅襯底10（半導(dǎo)體襯底）、層間絕緣膜30、陽極電極40、陰極電極51和保護膜52。

碳化硅襯底10是所謂的外延襯底，具有單晶襯底11及外延層20。單晶襯底為n型（第1導(dǎo)電型）。外延層20為n型，具有比單晶襯底11的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度。在外延層20的表面之上作為終端構(gòu)造而設(shè)置有p型（第2導(dǎo)電型）的保護環(huán)21及22。在最內(nèi)側(cè)配置的保護環(huán)、即保護環(huán)21包含：低濃度區(qū)域21a，其具有相對較低的雜質(zhì)濃度；以及高濃度區(qū)域21b，其具有相對較高的雜質(zhì)濃度。高濃度區(qū)域21b通過低濃度區(qū)域21a而與外延層20的n型部分、換言之漂移層隔開。

層間絕緣膜30由二氧化硅制成，在本實施方式中是TEOS（正硅酸乙酯）膜，即，使用TEOS形成的膜。層間絕緣膜30沿碳化硅襯底10的表面外周配置。換言之，層間絕緣膜30在中央部具有開口。

陽極電極具有：作為肖特基電極的Ti膜41（金屬膜）；以及焊盤電極42，其設(shè)置于Ti膜41之上。作為典型的厚度，Ti膜的厚度大于或等于150nm且小于或等于250nm。Ti膜41在層間絕緣膜30的開口處與外延層20接觸。Ti膜41與外延層20中的n型的漂移層的部分形成肖特基結(jié)。另外，Ti膜41與保護環(huán)21的高濃度區(qū)域21b接觸。Ti膜41及焊盤電極42各自的邊緣配置于層間絕緣膜30之上。焊盤電極42是例如Al層。

陰極電極51和陽極電極40一起夾持碳化硅襯底10。即，陰極電極51配置于單晶襯底11的、與設(shè)置了陽極電極40的面相反的面。

保護膜52在碳化硅襯底10之上覆蓋陽極電極40的端部。保護膜52具有將焊盤電極42露出的開口部。保護膜52由絕緣體制成，例如由聚酰亞胺制成。

(制造方法)

參照圖2，在碳化硅襯底10的外延層20形成保護環(huán)21及22。然后，在外延層20之上形成層間絕緣膜30。即，進行TEOS膜的成膜及其圖案化。然后，在設(shè)置了層間絕緣膜30的外延層20之上堆積Ti膜41。

然后，進行以Ti膜41的圖案化為目的的光刻工序。具體地說，首先，使用針對g線(436nm的譜線)的波長(一個波長)具有感光性的正型光致抗蝕劑，在配置于碳化硅襯底10之上的Ti膜41之上涂敷出抗蝕層60(圖3：步驟S10)。優(yōu)選正型光致抗蝕劑含有酚醛類材料。

然后，使用光掩模，由含有g(shù)線(一個波長區(qū)域)的光對抗蝕層60進行曝光(圖3：步驟S20)。例如能夠使用高壓水銀燈作為光源。

然后，對曝光后的抗蝕層60進行顯影(圖3：步驟S30)。由此，光掩模的圖案被轉(zhuǎn)印至抗蝕層60。即，得到圖2所示的半成品襯底100W。

在正型光致抗蝕劑針對g線的波長具有感光性的情況下，在所謂黃色房(yellow room)那樣的、由黃色燈進行照明的環(huán)境下進行上述光刻工序。黃色燈是為了防止不期望的感光而截去了小于或等于g線波長的波長的發(fā)光后的燈具，優(yōu)選是為了更可靠地防止感光而截去了小于或等于500nm左右的波長的光后的燈具。

參照圖4，通過對抗蝕層60進行顯影得到的半成品襯底100W也可以在后述的濕式蝕刻之前保管于具有遮光性的暗箱70(容器)內(nèi)(圖3：步驟S40)。此外，能夠省略該步驟S40。

并且，參照圖5，在蝕刻裝置80中，對半成品襯底100W(圖2)進行蝕刻。具體地說，將抗蝕層60用作掩模對Ti膜41進行濕式蝕刻(圖3：步驟S50)。

蝕刻裝置80設(shè)置于黃色房YR的環(huán)境下、即由發(fā)出小于或等于g線波長的波長被截去后的光YL的黃色燈90(照明裝置)進行照明的環(huán)境下。該照明通常是為了確保作業(yè)者OP的視野而設(shè)置的。

蝕刻裝置80具有框體部81及槽82。在槽82中保持有用于濕式蝕刻的蝕刻液89。蝕刻液89是含有過氧化氫的水溶液。為了提高蝕刻率，優(yōu)選該水溶液除過氧化氫以外還含有氨。

在濕式蝕刻之后，去除抗蝕層60。然后，再次參照圖1，形成陰極電極51、焊盤電極42以及保護膜52。由此得到功率設(shè)備100。

下面，進行對比例的說明。在本對比例中，取代黃色燈90(圖5)而使用通常的白色熒光燈。其結(jié)果，在抗蝕層的端部，抗蝕層和Ti膜的界面處的Ti膜發(fā)生腐蝕，Ti膜的厚度變小(參照圖6)。另外，Ti膜的表面中的、抗蝕層端部所在的部分(圖7中的區(qū)域RG)變得粗糙。如圖8所示，變得粗糙的部分的厚度變小25％左右(50nm左右)。關(guān)于這些現(xiàn)象發(fā)生的原因，下面對本發(fā)明人的推測進行說明。

在對比例中，顯影后的抗蝕層60接受來自通常的白色熒光燈的光FL(圖9A)。雖然抗蝕層60已經(jīng)受到過顯影處理，但是光FL引起在抗蝕層60端部的抗蝕層60和Ti膜41的界面處發(fā)生少許感光。由此，由抗蝕層60生成羧酸。該羧酸與蝕刻液中的過氧化氫反應(yīng)而產(chǎn)生過羧酸69(圖9B)。由于過羧酸具有高氧化能力，因此在產(chǎn)生了過羧酸的部位，Ti膜41被腐蝕。即，在抗蝕層60端部的抗蝕層60和Ti膜41的界面處，Ti膜41被腐蝕。其結(jié)果，發(fā)生Ti膜41的表面變得粗糙以及厚度減小、即濕式蝕刻的圖案化的精度降低。

對此，根據(jù)本實施方式，蝕刻裝置80(圖5)設(shè)置于黃色房YR的環(huán)境下。由此，在作業(yè)者OP將半成品襯底100W收容于蝕刻裝置80或者從蝕刻裝置80取出時，半成品襯底100W接受的光是小于或等于g線波長的波長被截去后的光YL(圖10A)。另外，只要框體部81不具有完全的遮光性，則在濕式蝕刻中，半成品襯底100W也接受到來自作業(yè)環(huán)境的光，該光也是小于或等于g線波長的波長被截去后的光YL。由此，與對比例不同，不會產(chǎn)生由感光引起的不期望的羧酸。由此，不會產(chǎn)生由羧酸和蝕刻液89(圖5)的反應(yīng)所引起的過羧酸69(圖9B)(參照圖10B)。由此，抑制由正型光致抗蝕劑形成的抗蝕層60的端部處的、抗蝕層60和Ti膜41的界面處的Ti膜41的腐蝕。由此，能夠提高通過濕式蝕刻進行的圖案化的精度。

優(yōu)選在抗蝕層60的顯影后且在濕式蝕刻前，將半成品襯底100W保管于暗箱70(圖4)內(nèi)。由此，進一步抑制由正型光致抗蝕劑形成的抗蝕層60的端部處的、抗蝕層60和Ti膜41的界面處的Ti膜41的腐蝕。由此，能夠進一步提高通過濕式蝕刻進行的圖案化的精度。

在使用含有過氧化氫的水溶液作為蝕刻液89的情況下，由于過氧化氫的原因，特別容易發(fā)生由正型光致抗蝕劑形成的抗蝕層60的端部處的、抗蝕層60和Ti膜41的界面處的Ti膜41的腐蝕。根據(jù)本實施方式，能夠抑制上述腐蝕。

在使用Ti膜41作為被蝕刻的金屬膜的情況下，由于Ti容易被氧化這一原因，特別容易發(fā)生由正型光致抗蝕劑形成的抗蝕層60的端部處的、抗蝕層60和金屬膜的界面處的金屬膜的腐蝕。根據(jù)本實施方式，能夠抑制上述腐蝕。

在使用碳化硅襯底10作為半導(dǎo)體襯底的情況下，半導(dǎo)體襯底及Ti膜41形成肖特基結(jié)，從而能夠?qū)⒆鳛楣β试O(shè)備來說有用性高的SiC/Ti肖特基結(jié)設(shè)置于功率設(shè)備100。根據(jù)本實施方式，對于上述設(shè)備，能夠提高作為肖特基電極的Ti膜41的圖案化精度。

在由含有酚醛類材料的正型光致抗蝕劑形成抗蝕層60的情況下，由于從酚醛類材料產(chǎn)生羧酸這一原因，特別容易發(fā)生抗蝕層60端部處的、抗蝕層60和Ti膜41的界面處的Ti膜41的腐蝕。特別地，在使用含有過氧化氫的水溶液進行濕式蝕刻的情況下，由于來自酚醛類材料的羧酸和過氧化氫的反應(yīng)，容易產(chǎn)生過羧酸。根據(jù)本實施方式，能夠抑制上述腐蝕。

關(guān)于本發(fā)明，在其發(fā)明的范圍內(nèi)能夠?qū)嵤┓绞竭m當(dāng)?shù)剡M行變形、省略。例如，金屬膜不限定于僅由Ti膜構(gòu)成，也可以除Ti膜以外還含有其他膜，或者也可以是除Ti膜以外的金屬膜。半導(dǎo)體裝置不限定于肖特基勢壘二極管，也可以是PiN二極管等其他二極管，或者也可以是MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等晶體管。半導(dǎo)體襯底不限定于由碳化硅制成，也可以由除碳化硅以外的寬帶隙半導(dǎo)體制成，或者也可以由硅制成。蝕刻裝置不限定于將半導(dǎo)體襯底向保持于槽中的蝕刻液浸漬的蝕刻裝置，也可以是向半導(dǎo)體襯底之上供給蝕刻液的蝕刻裝置。正型光致抗蝕劑不限定于針對g線波長而具有感光性的光致抗蝕劑，是針對至少一個波長具有感光性的光致抗蝕劑即可，例如也可以是針對h線或者i線的波長具有感光性的光致抗蝕劑。根據(jù)上述一個波長的選擇的不同，照明裝置不限定于進行被感知為黃色的發(fā)光的照明裝置，例如可以是通過將被截去的波長實質(zhì)上限于紫外線區(qū)域，從而進行被感知為大致白色的發(fā)光的照明裝置。層間絕緣膜不限定于TEOS膜，也可以是由除TEOS以外的材料制成的二氧化硅膜，或者也可以是由除二氧化硅膜以外的材料制成的絕緣膜。半導(dǎo)體襯底向蝕刻裝置的輸送或者半導(dǎo)體襯底從蝕刻裝置向外的輸送不限定于由作業(yè)者進行，也可以由機器人等機械進行。第1及第2導(dǎo)電型也可以彼此調(diào)換。

詳細地說明了本發(fā)明，但上述說明在所有方面均為例示，本發(fā)明不限定于此?？梢岳斫鉃椋幻撾x本發(fā)明的范圍而能夠想到未例示的無數(shù)變形例。

標(biāo)號的說明

10碳化硅襯底(半導(dǎo)體襯底)，11單晶襯底，20外延層，30層間絕緣膜，40陽極電極，41Ti膜，42焊盤電極，51陰極電極，52保護膜，60抗蝕層，70暗箱(容器)，80蝕刻裝置，81框體部，82槽，89蝕刻液，90黃色燈(照明裝置)，100功率設(shè)備(半導(dǎo)體裝置)。