半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠利用簡(jiǎn)單的方法降低對(duì)基板的損傷并且能夠使電極的寬度變短。在形成于基板（10）的半導(dǎo)體層（10a）上形成第一層（12），在該第一層上形成第二層（14），在該第二層的上方形成被構(gòu)圖后的掩模（16），對(duì)該第二層的未被該掩模覆蓋的部分進(jìn)行刻蝕，實(shí)施對(duì)該第一層進(jìn)行濕法刻蝕而使該第一層的寬度比該掩模的寬度短的濕法刻蝕工序，在該濕法刻蝕工序之后，在該半導(dǎo)體層上形成絕緣層（20），將該第一層（12A）和該第二層（14A）除去，在該絕緣層形成開口（20A），在該半導(dǎo)體層的表面的從該開口露出的部分形成電極（22A）。該第一層（12）的在該濕法刻蝕工序中的刻蝕速度比該第二層（14）的在該濕法刻蝕工序中的刻蝕速度快。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如以高頻的工作頻率進(jìn)行工作的HFET (hetero-FET)或HEMT (HighElectron Mobility Transistor)等半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中公開了如下技術(shù):在基板上的SiO2層形成開口，對(duì)在該開口露出的基板形成柵極電極。SiO2層的開口是按照被構(gòu)圖后的抗蝕劑的圖案形成的。因此，抗蝕劑圖案的寬度和柵極電極的寬度相等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平2-012838號(hào)公報(bào)。
[0004]在半導(dǎo)體層上形成柵極電極的工藝優(yōu)選是如下工藝:能夠降低對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷并且能夠使柵極長(zhǎng)度變短。為了使柵極長(zhǎng)度變短，必須使柵極電極的寬度變短。在該情況下，一般利用干法刻蝕來(lái)形成用于形成柵極電極的絕緣層圖案。
[0005]但是，存在如下問(wèn)題:由于與干法刻蝕相伴的等離子體而對(duì)半導(dǎo)體層表面造成損傷。另一方面，存在如下問(wèn)題:當(dāng)利用濕法刻蝕形成用于形成柵極電極的絕緣層圖案時(shí)，能夠降低對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷，但是細(xì)微加工變得困難。
[0006]在專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)中存在如下問(wèn)題:由于抗蝕劑圖案的寬度和柵極電極的寬度相等，所以，為了使柵極電極的寬度變短而需要高性能的曝光裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明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，能夠利用簡(jiǎn)單的方法降低對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷，并且能夠使電極的寬度變短。
[0008]本申請(qǐng)發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備:在形成于基板的半導(dǎo)體層上形成第一層的工序；在該第一層上形成第二層的工序；在該第二層的上方形成被構(gòu)圖后的掩模的工序；對(duì)該第二層的未被該掩模覆蓋的部分進(jìn)行刻蝕的工序；對(duì)該第一層進(jìn)行濕法刻蝕，使該第一層的寬度比該掩模的寬度短的濕法刻蝕工序；在該濕法刻蝕工序之后，在該半導(dǎo)體層上形成絕緣層的工序；將該第一層和該第二層除去，在該絕緣層形成開口的工序；在該半導(dǎo)體層的從該開口露出的部分形成電極的工序。并且，其特征在于，該第一層的在該濕法刻蝕工序中的刻蝕速度比該第二層的在該濕法刻蝕工序中的刻蝕速度快。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，由于利用濕法刻蝕形成用于形成電極的絕緣層圖案，所以，能夠利用簡(jiǎn)單的方法降低對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷，并且能夠使電極的寬度變短。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式I中在半導(dǎo)體層表面形成了第一層和第二層的剖面圖。[0011]圖2是示出形成了掩模的剖面圖。
[0012]圖3是示出對(duì)第二層的未被掩模覆蓋的部分進(jìn)行了刻蝕的剖面圖。
[0013]圖4是濕法刻蝕工序后的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0014]圖5是示出除去了掩模的剖面圖。
[0015]圖6是示出形成了絕緣層的剖面圖。
[0016]圖7是示出在絕緣層形成了開口的剖面圖。
[0017]圖8是示出電極形成方法的一例的剖面圖。
[0018]圖9是示出電極形成方法的一例的剖面圖。
[0019]圖10是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式2中形成了 Si氧化物的剖面圖。
[0020]圖11是示出形成了被構(gòu)圖后的掩模的剖面圖。
[0021]圖12是示出對(duì)Si氧化物實(shí)施了灰化處理的剖面圖。
[0022]圖13是示出除去了掩模的剖面圖。
[0023]圖14是濕法刻蝕工序后的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0024]圖15是示出形成了絕緣層的剖面圖。
[0025]圖16是示出除去了 Si氧化物和富氧部(oxygen-rich portion)的剖面圖。
[0026]圖17是示出電極形成方法的一例的剖面圖。
[0027]圖18是示出電極形成方法的一例的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)相同或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，有時(shí)省略重復(fù)說(shuō)明。
[0029]實(shí)施方式I
參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在半導(dǎo)體層上形成絕緣膜。圖1是示出在基板10上形成了由絕緣膜構(gòu)成的第一層和第二層的剖面圖?；?0由例如SiC形成。在基板10的表面?zhèn)韧庋由L(zhǎng)有由例如GaN或AlGaN等構(gòu)成的半導(dǎo)體層10a。并且，在半導(dǎo)體層IOa上形成SiO的第一層12。之后，在第一層12上形成SiN的第二層14。
[0030]接著，在第二層14的上方形成被構(gòu)圖后的掩模。圖2是示出形成了掩模的剖面圖。掩模16由抗蝕劑掩?；蚪饘傺谀Ｐ纬?。掩模16的寬度是W1。
[0031]接著，對(duì)第二層14的未被掩模16覆蓋的部分進(jìn)行刻蝕。圖3是示出對(duì)第二層的未被掩模覆蓋的部分進(jìn)行了刻蝕的剖面圖。通過(guò)該刻蝕，第二層14成為具有與掩模16的寬度Wl相同的寬度的第二層14A。該刻蝕可以是濕法刻蝕，也可以是干法刻蝕，例如使用利用氟自由基進(jìn)行的干法刻蝕。
[0032]接著，對(duì)第一層12進(jìn)行濕法刻蝕，使第一層12的寬度比掩模16的寬度短。將該工序稱為濕法刻蝕工序。圖4是濕法刻蝕工序后的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。在濕法刻蝕工序中，使用含有氫氟酸的藥液進(jìn)行第一層12的刻蝕。
[0033]此處，由SiO形成的第一層12的在濕法刻蝕工序中的刻蝕速度比由SiN形成的第二層14A的在濕法刻蝕工序中的刻蝕速度快。因此，第一層12的刻蝕比第二層14A的刻蝕進(jìn)行得快。濕法刻蝕工序后的第一層12A的寬度最終成為柵極電極的寬度，所以，實(shí)施濕法刻蝕，直到第一層12A的寬度變得充分短。具體地說(shuō)，濕法刻蝕工序后的第一層12A的寬度W2比掩模16的寬度Wl短。
[0034]接著，將掩模16除去。圖5是示出除去了掩模的剖面圖。接著，在半導(dǎo)體層IOa以及第二層14A上形成絕緣層。圖6是示出形成了絕緣層的剖面圖。絕緣層20由例如SiN形成。
[0035]接著，將第一層12A和第二層14A除去，在絕緣層20形成開口。圖7是示出在絕緣層形成了開口的剖面圖。利用使用了含有氫氟酸的藥液的濕法刻蝕將第一層12A和第二層14A除去。由此，在絕緣層20形成寬度W2的開口 20A。
[0036]接著，在半導(dǎo)體層IOa的表面的從開口 20A露出的部分形成柵極電極。柵極電極利用例如蒸鍍剝離法形成。參照?qǐng)D8、9，對(duì)利用蒸鍍剝離法形成柵極電極的情況進(jìn)行說(shuō)明。在該情況下，如圖8所示，形成柵極電極形成部分開口了的抗蝕劑圖案21。之后，在該開口部分之下的半導(dǎo)體層IOa以及絕緣層20之上、以及抗蝕劑圖案21之上形成電極材料22。在形成了電極材料22之后，將抗蝕劑圖案21除去，由此，形成圖9所示的柵極長(zhǎng)度為W2的柵極電極22A。此外，柵極電極22A的形成不限于上述的方法。例如，也可以根據(jù)需要將絕緣層20除去。
[0037]在使用了化合物半導(dǎo)體的HFET或HEMT等半導(dǎo)體裝置中，為了使工作頻率高頻化，存在將柵極長(zhǎng)度變短而降低柵極電容的情況。在該情況下，使柵極電極的寬度變短。但是，若將在基板上形成的絕緣層的不需要的部分除去得到用于形成柵極電極的開口部的“圖案除去”的工藝中將柵極電極的寬度變短，則需要高性能的曝光裝置。此外，也存在在干法刻蝕中對(duì)半導(dǎo)體層表面造成損傷的情況。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法，使用如下的“圖案殘留”的工藝:在形成柵極電極的部分形成第一層12A，由此，不在該部分形成絕緣層。即，柵極電極22A的寬度由第一層12A的寬度決定。并且，第一層12A的寬度在濕法刻蝕工序中變短，所以，通過(guò)調(diào)整濕法刻蝕條件，能夠?qū)⒌谝粚?2A的寬度W2變短到所希望的程度。因此，能夠?qū)艠O電極22A的寬度變短。
[0039]并且，在本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在將與半導(dǎo)體層表面相接的層(第一層12、絕緣層20)除去時(shí)利用濕法刻蝕，所以，與干法刻蝕的情況相比較，能夠抑制對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷。因此，能夠利用簡(jiǎn)單的方法降低對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷，并且能夠使柵極電極的寬度變短。
[0040]此處，對(duì)在掩模之下形成兩層絕緣膜(第一層12和第二層14)的意義進(jìn)行說(shuō)明。在形成絕緣層20時(shí)，若基板10上的絕緣層20和第二層14A上的絕緣層20相連接，則不能進(jìn)行第一層12A的濕法刻蝕。為了避免這種情況，必須使第一層12和第二層14的厚度之和為一定以上(稱為預(yù)定厚度)?？墒?，在濕法刻蝕工序中，能夠?qū)Φ谝粚?2進(jìn)行刻蝕即可，不需要刻蝕第二層14A。在本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的濕法刻蝕工序中，第二層14A幾乎不被刻蝕，實(shí)質(zhì)上起到掩模的作用。因此，能夠避免不必要的刻蝕而進(jìn)行有效的處理。
[0041]在本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法中形成了柵極電極22A，但是，該方法也能夠應(yīng)用于其他的電極的制造。此外，在以下的實(shí)施方式中也能夠進(jìn)行該變形。
[0042]此外，在半導(dǎo)體層IOa上形成了第一層12和第二層14，但是，也可以在基板上形成具有更多層的復(fù)合層。復(fù)合層中的與基板相接的層在復(fù)合層中在濕法刻蝕工序中的刻蝕速度最快。
[0043]實(shí)施方式2
參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在半導(dǎo)體層IOa上形成Si氧化物。圖10是示出形成了 Si氧化物的剖面圖。Si氧化物50由SiO形成。
[0044]接著，在Si氧化物50上形成被構(gòu)圖后的掩模。圖11是示出形成了被構(gòu)圖后的掩模的剖面圖。掩模52以具有寬度W3的開口的方式形成。
[0045]接著，對(duì)Si氧化物50實(shí)施灰化處理。圖12是示出對(duì)Si氧化物實(shí)施了灰化處理的剖面圖。在該工序中，對(duì)從掩模52露出的Si氧化物50實(shí)施灰化處理。所謂灰化處理是對(duì)處理對(duì)象進(jìn)行氧化的灰化處理。由此，在Si氧化物50中形成富氧部50A。富氧部50A不到達(dá)Si氧化物50的底面。即，在富氧部50A的下方殘留Si氧化物50。
[0046]接著，將掩模52除去。圖13是示出除去了掩模的剖面圖。接著，實(shí)施濕法刻蝕工序。圖14是濕法刻蝕工序后的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。在濕法刻蝕工序中，使用含有氫氟酸的藥液。Si氧化物50由SiO形成，所以，利用比富氧部50A容易進(jìn)行刻蝕的性質(zhì)，使富氧部50A殘留并且進(jìn)行Si氧化物50的濕法刻蝕。并且，使富氧部50A的正下方的Si氧化物50B的寬度W4比富氧部50A的寬度W3短。
[0047]接著，在半導(dǎo)體層IOa上形成絕緣層。圖15是示出形成了絕緣層的剖面圖。絕緣層54由例如SiN形成。接著，通過(guò)使用了含有氫氟酸的藥液的濕法刻蝕將Si氧化物50B和富氧部50A除去。圖16是示出除去了 Si氧化物和富氧部的剖面圖。通過(guò)該工序，在絕緣層54形成寬度W4的開口 54A。
[0048]接著，在半導(dǎo)體層IOa的表面的從開口 54A露出的部分形成柵極電極。柵極電極利用例如蒸鍍剝離法形成。參照?qǐng)D17、18，對(duì)通過(guò)蒸鍍剝離法形成柵極電極的情況進(jìn)行說(shuō)明。在該情況下，如圖17所示，形成柵極電極形成部分開口了的抗蝕劑圖案55。之后，在該開口部分之下的半導(dǎo)體層IOa及絕緣層54上以及抗蝕劑圖案55上形成電極材料60。在形成電極材料60之后，將抗蝕劑圖案55除去，由此，形成圖18所示的柵極長(zhǎng)度為W4的柵極電極60A。并且，柵極電極60A的形成不限于上述的方法。例如可以根據(jù)需要將絕緣層54除去。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過(guò)濕法刻蝕工序，能夠使Si氧化物50B的寬度比富氧部50A的寬度短。并且，通過(guò)調(diào)整濕法刻蝕工序的處理內(nèi)容，能夠使Si氧化物50B的寬度非常短。因此，能夠使柵極電極的寬度變短。
[0050]此外，在工藝中對(duì)以與半導(dǎo)體層表面上相接的方式形成的層(Si氧化物50、絕緣層54)進(jìn)行了濕法刻蝕，所以，與干法刻蝕比較，能夠抑制對(duì)半導(dǎo)體層表面的損傷。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法與實(shí)施方式I不同，不需要在半導(dǎo)體層上形成多個(gè)層。
[0051]在本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，Si氧化物50由SiO形成，但是，如果能夠利用灰化處理形成富氧部并且能夠利用濕法處理除去，則不限于SiO。
[0052]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
10基板IOa半導(dǎo)體層
12、12A 第一層14U4A第二層16掩模20絕緣層20A 開口22電極材料22A柵極電極50 Si氧化物50A富氧部50B Si氧化物52掩模54絕緣層54A 開口60電極材料60A柵極電極。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具備: 在形成于基板的半導(dǎo)體層上形成第一層的工序； 在所述第一層上形成第二層的工序； 在所述第二層的上方形成被構(gòu)圖后的掩模的工序； 對(duì)所述第二層的未被所述掩模覆蓋的部分進(jìn)行刻蝕的工序； 對(duì)所述第一層進(jìn)行濕法刻蝕，使所述第一層的寬度比所述掩模的寬度短的濕法刻蝕工序; 在所述濕法刻蝕工序之后，在所述半導(dǎo)體層上形成絕緣層的工序； 將所述第一層和所述第二層除去，在所述絕緣層形成開口的工序；以及 在所述半導(dǎo)體層的表面的從所述開口露出的部分形成電極的工序， 所述第一層的在所述濕法刻蝕工序中的刻蝕速度比所述第二層的在所述濕法刻蝕工序中的刻蝕速度快。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第一層由SiO形成， 所述第二層由SiN形成， 在所述濕法刻蝕工序中使用含有氫氟酸的藥液。
3.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具備: 在形成有半導(dǎo)體層的基板上形成Si氧化物的工序； 在所述Si氧化物上形成被構(gòu)圖后的掩模的工序； 對(duì)從所述掩模露出的所述Si氧化物實(shí)施灰化處理，在所述Si氧化物中以不到達(dá)所述Si氧化物的底面的方式形成富氧部的工序； 在形成所述富氧部之后將所述掩模除去的工序； 使所述富氧部殘留并且對(duì)所述Si氧化物進(jìn)行濕法刻蝕，使所述富氧部的正下方的所述Si氧化物的寬度比所述富氧部的寬度短的濕法刻蝕工序； 在所述濕法刻蝕工序之后，在所述半導(dǎo)體層上形成絕緣層的工序； 將所述Si氧化物和所述富氧部除去，在所述絕緣層形成開口的工序；以及 在所述半導(dǎo)體層的表面的從所述開口露出的部分形成電極的工序。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述Si氧化物由SiO形成， 在所述濕法刻蝕工序中使用含有氫氟酸的藥液。
【文檔編號(hào)】H01L21/335GK103811337SQ201310558981
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】倉(cāng)橋健一郎, 加茂宣卓, 山本佳嗣 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社