DE4130391A1 - Verfahren zum plasmaaetzen - Google Patents

Verfahren zum plasmaaetzen

Info

Publication number
DE4130391A1
DE4130391A1 DE4130391A DE4130391A DE4130391A1 DE 4130391 A1 DE4130391 A1 DE 4130391A1 DE 4130391 A DE4130391 A DE 4130391A DE 4130391 A DE4130391 A DE 4130391A DE 4130391 A1 DE4130391 A1 DE 4130391A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treated
gas
plasma
layer
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4130391A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4130391C2 (de
Inventor
Kenji Shirakawa
Hidenori Sekiya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE4130391A1 publication Critical patent/DE4130391A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4130391C2 publication Critical patent/DE4130391C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32139Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer using masks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plasmaätzen einer auf einem Substrat gebildeten Schicht, bei dem mindestens zwei par­ tielle Plasmaätzprozesse mit verschiedenen Ätzparametern nach­ einander durchgeführt werden.
Das Plasmaätzen wird durchgeführt, indem Plasma mit niedriger Temperatur verwendet wird, das durch Anregung eines reaktions­ fähigen Gases erzeugt wird. Das Plasmaätzen ist eine der Grund­ lagen der Fein- bzw. Mikrostrukturierung bei der hochentwickel­ ten Fertigungstechnik gewesen, weil es das Ätzen einer Schicht mit vorgegebenen Abmessungen erlaubt. Beim Plasmaätzverfahren werden im allgemeinen mindestens zwei bzw. mehrere partielle Plasmaätzprozesse mit verschiedenen Atzparametern in Überein­ stimmung mit den Eigenschaften jedes Bereichs der zu ätzenden Schicht durchgeführt.
Fig. 1A bis 1E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines üblichen Plasmaätzverfahrens erläutern. Fig. 2 ist ein Diagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzparameter u.dgl. bei dem Verfahren zeigt. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen P den Druck in einer Kammer, die dazu dient, darin ein Substrat aufzubewahren, auf dem die zu ätzende Schicht gebildet ist (in hPa); C1 bezeichnet die Menge von Chlor oder gasförmiger Chlor­ verbindung, die der Kammer zugeführt wird, in Ncm3 min (d. h., cm3 im Normzustand/min); und V bezeichnet den Einschalt/Aus­ schalt-Zustand einer Hochfrequenz-Stromquelle für die Erzeugung von Plasma in der Kammer. Wenn die Hochfrequenz-Stromquelle eingeschaltet ist, wird in der Kammer Entladungsplasma erzeugt.
Wie in Fig. 1A gezeigt ist, ist auf einem Substrat aus einer Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 ein zu ätzender Al-Legierungsfilm 2, der ein Verdrahtungsmaterial ist, gebildet. Wenn der Al-Legie­ rungsfilm 2 hergestellt wird, wird auf dem Al-Legierungsfilm 2 durch Äutoxidation ein spontaner Oxidfilm 3 gebildet. Auf dem spontanen Oxidfilm 3 wird ein durch ein photolithographisches Verfahren strukturierter Photoresist 4 gebildet. Nachstehend wird das Atzen des Al-Legierungsfilms 2 unter Anwendung des Photoresists 4 als Maske erörtert.
Nach einer Bereitschafts- bzw. Ruheperiode T1, die in Fig. 2 gezeigt ist, werden der Druck P in der Kammer und die Menge Cl des zugeführten Gases in einer ersten Plasmaätzperiode T2 (30 s lang), die hauptsächlich zum Ätzen des spontanen Oxidfilms 3 dient, auf die Zielwerte von 40 hPa bzw. 50 N-cm3/min einge­ stellt. Wenn der Druck P und die Menge Cl die Zielwerte er­ reicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle eingeschaltet. Die Gasmoleküle in der Kammer werden angeregt und in angeregte Moleküle umgewandelt, die den spontanen Oxidfilm 3 ätzen. Zu dieser Zeit werden die Oberflächenbereiche des Al-Legierungs­ films 2 geätzt.
Dieser Prozeß wird in Fig. 3 näher erläutert. Die Gasmolekü­ le 11 werden in die angeregten Moleküle 12 umgewandelt, die in Fig. 3 durch das Ionenhüllen- bzw. Ionenschichtpotential nach unten beschleunigt werden. Die angeregten Moleküle 12 reagieren mit den Oberflächenbereichen des Al-Legierungsfilms 2, so daß Reaktionsprodukte 13 gebildet werden. Einige der Reaktionspro­ dukte 13 werden auf den Seitenflächen der Stufen abgeschieden, die durch das Ätzen in dem Al-Legierungsfilm 2 gebildet worden sind, wodurch Seitenwand-Schutzfilme 15 (in Fig. 1B) gebildet werden. Die Seitenwand-Schutzfilme 15 können verhindern, daß der Al-Legierungsfilm 2 an den Seitenflächen geätzt wird. Die Seitenwand-Schutzfilme 15 sind demnach nützlich, um das aniso­ trope Verhalten des Plasmaätzens zu verbessern, so daß der Al-Legierungsfilm 2 nur senkrecht zu seiner Oberfläche geätzt wird.
Wenn der erste Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzpara­ meter P und C1 geändert werden, um einen zweiten Plasmaätzpro­ zeß durchzuführen, der hauptsächlich zum Ätzen des Al-Legie­ rungsfilms 2 bestimmt ist. Zu diesem Zweck wird die Hochfre­ quenz-Stromquelle ausgeschaltet, um die Erzeugung von Plasma anzuhalten. Eine Ätzprozeß-Umschaltperiode T3 (10 s lang) be­ ginnt.
Wenn der Druck P in der Kammer und die Menge Cl des zugeführten Gases 20 hPa bzw. 100 Ncm3/min erreicht haben, wird die Hoch­ frequenz-Stromquelle wieder eingeschaltet, und es beginnt eine zweite Plasmaätzperiode T4 (30 s lang). In der Periode T4 wird der zweite Plasmaätzprozeß mit dem Al-Legierungsfilm 2 durchge­ führt, wie es in Fig. 1C gezeigt ist, wodurch der Al-Legie­ rungsfilm 2 vertikal geätzt wird, soweit sich die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 und die Seitenwand-Schutzfilme 15 entlang den Seitenflächen des stufenartigen Al-Legierungsfilms 2 nach unten erstrecken. Korrosionsbereiche 2A, die in dem Al- Legierungsfilm 2 gebildet werden, werden nachstehend beschrie­ ben.
Wenn der zweite Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzpa­ rameter P und C1 geändert werden, um einen dritten Plasmaätz­ prozeß durchzuführen. Zu diesem Zweck wird die Hochfrequenz- Stromquelle ausgeschaltet, um die Erzeugung von Plasma anzuhal­ ten. Eine Ätzprozeß-Umschaltperiode T5 (10 s lang) beginnt.
Wenn der Druck P in der Kammer und die Menge C1 des zugeführten Gases 13 hPa bzw. 70 Ncm3/min erreicht haben, wird die Hochfre­ quenz-Stromquelle wieder eingeschaltet, und eine dritte Plasma­ ätzperiode T6 (30 s lang) beginnt. In der Periode T6 wird die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 partiell geätzt (durch Überätzung), wie in Fig. 1D gezeigt ist. Ätzrückstände und Tei­ le des Al-Legierungsfilms 2, die gegebenenfalls nach der Struk­ turierung durch den ersten und den zweiten Plasmaätzprozeß zwi­ schen den Verdrahtungen zurückgeblieben sind, werden weggeätzt. Als Folge sind die Verdrahtungen voneinander sicher isoliert.
Die Seitenwand-Schutzfilme 15 und der Photoresist 4 werden ent­ fernt, so daß auf der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 der strukturier­ te Al-Legierungsfilm 2 zurückbleibt. Die Strukturierung des Al- Legierungsfilms 2 durch Plasmaätzen ist beendet.
Das übliche Plasmaätzverfahren besteht aus mindestens zwei bzw. mehreren partiellen Plasmaätzprozessen. Die Erzeugung von Plas­ ma wird in den Ätzprozeß-Umschaltperioden, die dazu dienen, die Ätzparameter für einen der partiellen Plasmaätzprozesse durch die Ätzparameter für den nächsten partiellen Plasmaätzprozeß zu ersetzen, angehalten.
Während beispielsweise in der in Fig. 2 gezeigten Ätzprozeß-Um­ schaltperiode T3 noch Teile des Al-Legierungsfilms 2, die weg­ geätzt werden müssen, vorhanden sind, reagieren die Gasmoleküle mit den Oberflächenbereichen des Al-Legierungsfilms 2, so daß der Al-Legierungsfilm 2 geätzt wird. Weil zu dieser Zeit kein Plasma erzeugt wird und folglich kein Ionenhüllen- bzw. Ionen­ schichtpotential vorhanden ist, wird der Al-Legierungsfilm 2 isotrop geätzt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Einzelheiten dieses Prozesses sind in Fig. 5A bis 5C erläu­ tert. Teile dea Al-Legierungsfilms 2 reagieren mit den Gasmole­ külen 11 unter Bildung von Reaktionsprodukten 18. Weil diese Reaktion über den freiliegenden Flächen des Al-Legierungsfilms 2 isotrop vonstatten geht, werden Teile des Al-Legierungsfilms 2 unter den Seitenwänden des Photoresists 4 geätzt, wobei die Korrosionsbereiche 2A gebildet werden. Die Korrosionsberei­ che 2A bleiben nach dem zweiten und dem dritten Plasmaätzprozeß teilweise auf den Seitenwänden des Al-Legierungsfilms 2 zurück, wie es in Fig. 1C bis 1E gezeigt ist. Das Vorhandensein der Korrosionsbereiche 2A verschlechtert die Langzeitzuverlässig­ keit bezüglich der Leitfähigkeit. Die Reaktionsprodukte 18 wie z. B. AlCl3, die in den Korrosionsbereichen 2A zurückgeblieben sind, reagieren in den späteren Schritten mit H2O u. dgl., so daß beispielsweise HCl gebildet wird. Ein Problem besteht dar­ in, daß der Al-Legierungsfilm 2 durch das erzeugte HCl weiter korrodiert wird.
Die Zeit, die für die Beendigung des Ätzens benötigt wird, ist die Summe der Perioden T1 bis T6 von Fig. 2. Ein weiteres Pro­ blem besteht darin, daß die Produktivität in einer Folge von Ätzprozessen wegen der verhältnismäßig langen Gesamtzeit nicht hoch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Plasmaätzen mit hoher Produktivität bereitzustellen, bei dem kein isotroper Ätzvorgang durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum selektiven Entfernen einer zu behandelnden Schicht bzw. Zielschicht, die auf einem Substrat gebildet ist, durch Plasmaätzen gelöst, wobei das Ver­ fahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines zu behandelnden Körpers bzw. Zielkörpers, bei dem die zu behan­ delnde Schicht auf dem Substrat gebildet ist und auf der zu be­ handelnden Schicht eine Resiststrukturschicht bereitgestellt ist, (b) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in einem ersten Plasmazustand zum selektiven Entfernen eines Oberflächenteils der zu behandelnden Schicht, (c) Umändern des ersten Plasmazustandes in einen zweiten Plasmazustand ohne Un­ terbrechung der Erzeugung von Gasplasma und (d) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in dem zweiten Plasma­ zustand zum selektiven Entfernen eines zurückgebliebenen Teils der zu behandelnden Schicht, der im Schritt (b) nicht entfernt worden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verfahren ferner die folgenden Schritte: e) Umändern des zweiten Plasma­ zustands in einen dritten Plasmazustand ohne Unterbrechung der Erzeugung von Gasplasma und (f) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in dem dritten Plasmazustand zum selek­ tiven Entfernen eines Oberflächenteils des Substrats.
Der erste, der zweite und der dritte Plasmazustand unterschei­ den sich voneinander vorzugsweise in der Strömungsgeschwindig­ keit bzw. dem Durchsatz des Ätzgases und in dem Druck des Ätz­ gases.
Weil die Erzeugung des Plasmas auch in den Perioden für die Um­ änderung des Plasmazustands nicht unterbrochen wird, wird ein isotroper Ätzvorgang, der in der zu behandelnden Schicht einen Korrosionsbereich verursacht, wirksam verhindert.
Ferner wird die Gesamtzeit, die für die Beendigung des Ätzens benötigt wird, vermindert, weil das Plasmaätzen durchgeführt wird, ohne daß es unterbrochen wird, so daß die Produktivität verbessert wird.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachste­ hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher er­ läutert.
Fig. 1A bis 1E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines üblichen Plasmaätzverfahrens erläutern.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzpa­ rameter bei dem üblichen Plasmaätzverfahren zeigt.
Fig. 3 ist eine Schnittzeichnung, die das Prinzip des Plasma­ ätzverfahrens erläutert.
Fig. 4 und Fig. 5A bis 5C sind Schnittzeichnungen, die Probleme des üblichen Plasmaätzverfahrens erläutern.
Fig. 6 ist eine Schnittzeichnung einer im Rahmen der Erfindung verwendeten Plasmaätzvorrichtung.
Fig. 7A bis 7E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines erfindungsgemäßen Plasmaätzverfahrens erläutern.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzpa­ rameter bei dem erfindungsgemäßen Plasmaätzverfahren zeigt.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittzeichnung einer im Rahmen der Erfindung verwendeten Plasmaätzvorrichtung. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist auf einer unteren Elektrode 21, die in einer Kammer 20 bereitgestellt ist, eine Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 aufgelegt bzw. angeordnet. Auf der oberen Hauptoberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 sind eine zu ätzende Schicht und eine Maskierungsschicht, die nachstehend beschrieben werden und in Fig. 6 nicht gezeigt sind, gebildet. Die Kammer 20 ist an einer ihrer Seitenflächen mit einer Tür 23 versehen, die geöffnet und geschlossen werden kann. Die Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 kann durch die Tür 23 hineingebracht und herausgenommen werden. Ein Ätzgas wird durch einen Einlaß 26 in die Kammer 20 eingeführt und durch einen Auslaß 27 aus der Kammer 20 ausgelassen.
Im oberen Teil der Kammer 20 ist eine obere Elektrode 24 be­ reitgestellt, die der unteren Elektrode 21 entspricht. Die obe­ re Elektrode 24 ist geerdet. Zwischen der oberen Elektrode 24 und der unteren Elektrode 21 ist eine Hochfrequenz-Stromquelle 25 angeschlossen.
Fig. 7A bis 7E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines Plasmaätzverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung erläutern. Fig. 8 ist ein Kurvenformdia­ gramm, das schrittweise Änderungen der Ätzparameter u.dgl. bei dem Plasmaätzverfahren erläutert. Die Bezugszeichen P, Cl und V von Fig. 8 bezeichnen dieselben Parameter wie die Bezugszeichen von Fig. 2.
Ein in Fig. 7A gezeigter, zu ätzender Al-Legierungsfilm 2, der ein Verdrahtungsmaterial ist, ist auf dem Substrat aus der Si- Scheibe bzw. -Wafer 1 gebildet. Auf dem Al-Legierungsfilm 2 ist durch Autoxidation ein "spontaner" Oxidfilm 3 gebildet worden. Auf dem spontanen Oxidfilm 3 ist ein durch ein photolithogra­ phisches Verfahren strukturierter Photoresist 4 gebildet, der als Maske wirkt. Der Anfangszustand in einer Bereitschafts­ bzw. Ruheperiode T1 von Fig. 8 ist in Fig. 7A veranschaulicht.
Eine erste Plasmaätzperiode T2 (30 s lang) beginnt, die haupt­ sächlich zum Ätzen des spontanen Oxidfilms 3 bestimmt ist. In der Periode T2 werden die Ätzparameter, nämlich der Druck P in der Kammer 20 und die der Kammer 20 zugeführte Menge C1 von Chlor oder gasförmiger Chlorverbindung, auf die Zielwerte von 40 hPa bzw. 50 N-cm3/min eingestellt. Das Gas wird durch den Einlaß 26 in die Kammer 20 eingeführt. Der Druck wird durch Einstellen bzw. Regulieren der Menge des durch den Auslaß 27 ausgelassenen Gases eingestellt. Wenn die Parameter P und C1 die Zielwerte erreicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle 25 eingeschaltet. Zwischen der oberen Elektrode 24 und der un­ teren Elektrode 21 wird eine Hochfrequenzspannung angelegt, und in der Kammer 20 wird Plasma erzeugt. Kationische angeregte Mo­ leküle des Ätzgases werden durch ein Ionenhüllen- bzw. Ionen­ schichtpotential, das in der Nähe der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 gebildet wird, beschleunigt. Die angeregten Moleküle oder Ätz­ spezies reagieren mit den Oberflächenbereichen des Al-Legie­ rungsfilms 2 unter Bildung von Reaktionsprodukten. Der spontane Oxidfilm 3 und die Oberflächenbereiche des Al-Legierungsfilms 2 werden vertikal geätzt. Ähnlich wie bei den bekannten Plasma­ ätzverfahren werden Seitenwand-Schutzfilme 15 (in Fig. 7B) ge­ bildet.
Wenn der erste Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzpara­ meter P und C1 geändert werden, um einen zweiten Plasmaätzpro­ zeß durchzuführen, der hauptsächlich zum Ätzen des Al-Legie­ rungsfilms 2 bestimmt ist. Zu diesem Zweck beginnt eine Ätzpro­ zeß-Umschaltperiode T3′ (10 s lang). Anders als bei den bekann­ ten Plasmaätzverfahren wird jedoch die Hochfrequenz-Stromquel­ le 25 in der Periode T3′ gemäß der bevorzugten Ausführungsform im eingeschalteten Zustand gehalten.
Weil die Erzeugung von Plasma in der Ätzprozeß-Umschaltperi­ ode T3′ fortgesetzt wird, wird das Plasmaätzen kontinuierlich durchgeführt, während die Ätzparameter umgeändert werden. Der Al-Legierungsfilm 2 wird ähnlich wie bei dem ersten Plasmaätz­ prozeß senkrecht zu seiner Oberfläche geätzt, während sich die Seitenwand-Schutzfilme 15 entlang den Seitenflächen des stufen­ artigen Al-Legierungsfilms 2 erstrecken.
Wenn der Druck P in der Kammer 20 und die Menge C1 des zuge­ führten Gases 20 hPa bzw. 100 Ncm3/min erreicht haben, beginnt eine zweite Plasmaätzperiode T4′ (20 s lang). In der Periode T4′ wird der Al-Legierungsfilm 2 durch Plasmaätzen geätzt, so­ weit sich die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, und die Seitenwand-Schutzfilme 15 wei­ ter entlang den Seitenflächen des stufenartigen Al-Legierungs­ films 2 erstrecken.
Wenn der zweite Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzpa­ rameter P und C1 geändert werden, um einen dritten Plasmaätz­ prozeß durchzuführen. Zu diesem Zweck beginnt eine Ätzprozeß- Umschaltperiode T5′ (10 s lang). Die Hochfrequenz-Stromquelle 25 wird in der Periode T5′ im eingeschalteten Zustand gehalten. Das Plasmaätzen wird kontinuierlich durchgeführt, während die Ätzparameter in der Periode T5′ umgeändert werden, so daß die Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 senkrecht zu ihrer Oberfläche (durch Überätzung) geätzt wird.
Wenn der Druck P in der Kammer 20 und die Menge C1 des zuge­ führten Gases 13 hPa bzw. 70 Ncm3/min erreicht haben, beginnt eine dritte Plasmaätzperiode T6′ (20 s lang). In der Periode T6′ wird das Plasmaätzen mit dem Al-Legierungsfilm 2 durchge­ führt. Wie in Fig. 7D gezeigt ist, wird die Oberfläche der Si- Scheibe bzw. -Wafer 1 weiter partiell geätzt. Ätzrückstände und Teile des Al-Legierungsfilmes 2, die gegebenenfalls nach der Strukturierung durch den ersten und den zweiten Plasmaätzprozeß zwischen den Verdrahtungen zurückgeblieben sind, werden wegge­ ätzt. Als Folge sind die Verdrahtungen voneinander sicher iso­ liert.
Die Seitenwand-Schutzfilme 15 und der Photoresist 4 werden ent­ fernt, so daß auf der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 der strukturier­ te Al-Legierungsfilm 2 zurückbleibt, wie es in Fig. 7E gezeigt ist. Die Strukturierung des Al-Legierungsfilms 2 durch Plasma­ ätzen ist beendet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Erzeugung von Plasma in den Perioden für die Umänderung der Ätzparameter, d. h., in den Ätzprozeß-Umschaltperioden zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Plasmaätzprozeß, fortgesetzt. Folglich wird das Plasmaätzen in allen Perioden T2 bis T6′ mit Ausnahme der Be­ reitschafts- bzw. Ruheperiode T1 kontinuierlich durchgeführt. Weil es keine Periode gibt, in der ein isotropes Plasmaätzen durchgeführt wird, wird der Al-Legierungsfilm 2 seitlich nicht korrodiert. Als Ergebnis ist bei dem Al-Legierungsfilm 2 die Zuverlässigkeit verbessert.
Weil das Plasmaätzen in den Ätzprozeß-Umschaltperioden T3′ und T5′ fortschreitet, können die jeweiligen folgenden Perioden T4′ und T6′ (in Fig. 8) für den zweiten und den dritten Plasmaätz­ prozeß um die Zeit, die den Ätzprozeß-Umschaltperioden T3′ und T5′ entspricht, kürzer sein als die üblichen Plasmaätzperioden T4 und T6 (in Fig. 2). Die gesamte Plasmaätzperiode kann des­ halb um etwa 20 s verkürzt werden.
Das Chlor oder die gasförmige Chlorverbindung, auf die bei der bevorzugten Ausführungsform Bezug genommen wird, ist z. B. Cl2, BCl3, CCl4 oder SiCl4. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird als Plasmaerzeugungsvorrichtung die Hochfrequenz-Stromquelle 25 angewendet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und ist auf die Fälle anwendbar, wo zusätzlich eine Quelle zur Erzeugung eines Magetfeldes bereitgestellt wird und wo Plasma durch Mikrowellen oder Laserstrahlen erzeugt wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum selektiven Entfernen einer zu behandelnden Schicht, die auf einem Substrat gebildet ist, durch Plasmaät­ zen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • a) Bereitstellen eines zu behandelnden Körpers, bei dem die zu behandelnde Schicht auf dem Substrat gebildet ist und auf der zu behandelnden Schicht eine Resiststrukturschicht bereitge­ stellt ist,
  • b) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in ei­ nem ersten Plasmazustand zum selektiven Entfernen eines Ober­ flächenteils der zu behandelnden Schicht,
  • c) Umändern des ersten Plasmazustandes in einen zweiten Plas­ mazustand ohne Unterbrechung der Erzeugung von Gasplasma und
  • d) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in dem zweiten Plasmazustand zum selektiven Entfernen eines zurückge­ bliebenen Teils der zu behandelnden Schicht, der im Schritt (b) nicht entfernt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die folgenden Schritte umfaßt:
  • e) Umändern des zweiten Plasmazustands in einen dritten Plas­ mazustand ohne Unterbrechung der Erzeugung von Gasplasma und
  • f) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper in dem dritten Plasmazustand zum selektiven Entfernen eines Oberflä­ chenteils des Substrats.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die folgenden Schritte umfaßt:
  • g) vor dem Schritt (a) Bereitstellen einer Kammer, die darin einen Innenraum abgrenzt und ein Paar Elektroden enthält, die einander über einen Zwischenraum gegenüberliegen, und
  • h) zwischen den Schritten (a) und (b) Einführen des zu behan­ delnden Körpers in den Innenraum der Kammer und Halten des zu behandelnden Körpers im Zwischenraum zwischen dem Paar Elektro­ den, wobei die Schritte (b) bis (f) durchgeführt werden, während zwischen dem Paar Elektroden kontinuierlich eine elektromagne­ tische Hochfrequenzspannung angelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (b-1) Einführen eines Ätzgases in den Innenraum der Kammer in einem ersten Gaszustand und
  • (b-2) Anlegen der elektrischen Hochfrequenzspannung zwischen dem Paar Elektroden, damit um den zu behandelnden Körper herum Gasplasma erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (c) den folgenden Schritt umfaßt:
(c-1) Umändern des ersten Gaszustandes in einen zweiten Gaszu­ stand ohne Unterbrechung des Anlegens der elektrischen Hochfre­ quenzspannung zwischen dem Paar Elektroden und der Schritt (d) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (d-1) Einführen des Ätzgases in den Innenraum der Kammer in dem zweiten Gaszustand und
  • (d-2) Anlegen der elektrischen Hochfrequenzspannung zwischen dem Paar Elektroden, damit um den zu behandelnden Körper herum Gasplasma erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) den folgenden Schritt umfaßt:
  • (e-1) Umändern des zweiten Gaszustandes in einen dritten Gaszu­ stand ohne Unterbrechung des Anlegens der elektrischen Hochfre­ quenzspannung zwischen dem Paar Elektroden und der Schritt (f) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (f-1) Einführen des Ätzgases in den Innenraum der Kammer in dem dritten Gaszustand und
  • (f-2) Anlegen der elektrischen Hochfrequenzspannung zwischen dem Paar Elektroden, damit um den zu behandelnden Körper herum Gasplasma erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b-1) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (b-1-1) Einführen einer ersten Menge je Sekunde des Ätzgases in den Innenraum der Kammer und
  • (b-1-2) Einstellen des Gasdrucks in dem Innenraum der Kammer auf einen ersten Druck, der Schritt (c-1) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (c-1-1) Umändern der Einführungsgeschwindigkeit des Ätzgases in den Innenraum in eine zweite Menge je Sekunde und
  • (c-1-2) Umändern des Gasdrucks in dem Innenraum der Kammer in einen zweiten Druck und der Schritt (d-1) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (d-1-1) Einführen der zweiten Menge je Sekunde des Ätzgases in den Innenraum der Kammer und
  • (d-1-2) Halten des Gasdrucks in dem Innenraum der Kammer bei dem zweiten Druck.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e-1) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (e-1-1) Umändern der Einführungsgeschwindigkeit des Ätzgases in den Innenraum in eine dritte Menge je Sekunde und,
  • (e-1-2) Umändern des Gasdrucks in dem Innenraum der Kammer in einen dritten Druck und
    der Schritt (f-1) die folgenden Schritte umfaßt:
  • (f-1-1) Einführen der dritten Menge je Sekunde des Ätzgases in den Innenraum der Kammer und
  • (f-1-2) Halten des Gasdrucks in dem Innenraum der Kammer bei dem dritten Druck.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) den folgenden Schritt umfaßt:
  • (a-1) Bereitstellen des zu behandelnden Körpers, bei dem die zu behandelnde Schicht eine Metallschicht ist, das Substrat ein Halbleitersubstrat ist und zwischen dem Halbleitersubstrat und der Metallschicht ein Oxid­ film gebildet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) ferner den folgenden Schritt umfaßt:
  • (b-3) Zuführen von Gasplasma zu dem zu behandelnden Körper im ersten Plasmazustand zum selektiven Entfernen des Oxidfilms zu­ sammen mit dem Oberflächenteil der zu behandelnden Schicht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) ferner die folgenden Schritte umfaßt:
  • (b-4) selektives Entfernen des Oberflächenteils der zu behan­ delnden Schicht durch Plasmaätzen, damit ein Metallhügel er­ halten wird, der ein nicht entfernter Teil der zu behandelnden Schicht ist, wobei der Hügel eine freiliegende Seitenwand hat, auf der sich keine korrodierten Bereiche befinden,
  • (b-5) Bereitstellen eines Reaktionsprodukts, das durch Reaktion des Gasplasmas und des Oberflächenteiles der zu behandelnden Schicht erzeugt wird, und
  • (b-6) Abscheiden des Reaktionsprodukts auf der Seitenwand des Metallhügels.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) ferner die folgenden Schritte umfaßt:
  • (d-3) selektives Entfernen des zurückgebliebenen Teils der zu behandelnden Schicht durch Plasmaätzen, damit die Höhe des Me­ tallhügels und der Seitenwand vergrößert wird,
  • (d-4) weiteres Bereitstellen des Reaktionsprodukts, das durch Reaktion des Gasplasmas und des zurückgebliebenen Teils der zu behandelnden Schicht erzeugt wird, und
  • (d-5) Abscheiden des im Schritt (d-4) erhaltenen Reaktionspro­ dukts auf der Seitenwand des Metallhügels.
DE4130391A 1990-09-17 1991-09-12 Verfahren zum selektiven entfernen einer schicht und dessen verwendung Expired - Fee Related DE4130391C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2248470A JPH04125924A (ja) 1990-09-17 1990-09-17 プラズマエッチング方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4130391A1 true DE4130391A1 (de) 1992-03-26
DE4130391C2 DE4130391C2 (de) 1993-11-04

Family

ID=17178627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4130391A Expired - Fee Related DE4130391C2 (de) 1990-09-17 1991-09-12 Verfahren zum selektiven entfernen einer schicht und dessen verwendung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5236549A (de)
JP (1) JPH04125924A (de)
DE (1) DE4130391C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0644582A2 (de) * 1993-09-13 1995-03-22 Sony Corporation Verfahren zur Trockenätzung
WO1996021243A1 (en) * 1995-01-03 1996-07-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method of etching conductive lines without undercutting
WO1996027899A1 (en) * 1995-03-08 1996-09-12 International Business Machines Corporation Method for plasma etching an oxide/polycide structure

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5352324A (en) * 1992-11-05 1994-10-04 Hitachi, Ltd. Etching method and etching apparatus therefor
SG43836A1 (en) * 1992-12-11 1997-11-14 Intel Corp A mos transistor having a composite gate electrode and method of fabrication
JP3181741B2 (ja) * 1993-01-11 2001-07-03 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
KR970000198B1 (en) * 1993-05-26 1997-01-06 Hyundai Electronics Ind Process for anisotropically etching semiconductor material
US5536202A (en) * 1994-07-27 1996-07-16 Texas Instruments Incorporated Semiconductor substrate conditioning head having a plurality of geometries formed in a surface thereof for pad conditioning during chemical-mechanical polish
JP2924723B2 (ja) * 1995-08-16 1999-07-26 日本電気株式会社 ドライエッチング方法
US5858865A (en) * 1995-12-07 1999-01-12 Micron Technology, Inc. Method of forming contact plugs
US5726102A (en) * 1996-06-10 1998-03-10 Vanguard International Semiconductor Corporation Method for controlling etch bias in plasma etch patterning of integrated circuit layers
US6417013B1 (en) 1999-01-29 2002-07-09 Plasma-Therm, Inc. Morphed processing of semiconductor devices
US6509219B2 (en) * 2001-03-19 2003-01-21 International Business Machines Corporation Fabrication of notched gates by passivating partially etched gate sidewalls and then using an isotropic etch
US6528363B2 (en) * 2001-03-19 2003-03-04 International Business Machines Corporation Fabrication of notched gates by passivating partially etched gate sidewalls and then using an isotropic etch
US6333271B1 (en) * 2001-03-29 2001-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multi-step plasma etch method for plasma etch processing a microelectronic layer
JP2005223218A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 不純物導入方法
JP5608384B2 (ja) 2010-02-05 2014-10-15 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法及びプラズマエッチング装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3030814C2 (de) * 1979-08-17 1983-06-16 Tokuda Seisakusyo, Ltd., Zama, Kanagawa Verfahren zum Plasmaätzen eines Werkstücks
DD212992A1 (de) * 1982-12-30 1984-08-29 Mikroelektronik Zt Forsch Tech Verfahren und vorrichtung zum plasmachemischen mehrschritt-aetzen
DE3140237C2 (de) * 1980-10-09 1985-06-05 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4528066A (en) * 1984-07-06 1985-07-09 Ibm Corporation Selective anisotropic reactive ion etching process for polysilicide composite structures
JP2679816B2 (ja) * 1988-06-24 1997-11-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
US4915779A (en) * 1988-08-23 1990-04-10 Motorola Inc. Residue-free plasma etch of high temperature AlCu
KR910008983B1 (ko) * 1988-12-20 1991-10-26 현대전자산업 주식회사 비등방성 식각을 이용한 잔유물 제거방법
US5035768A (en) * 1989-11-14 1991-07-30 Intel Corporation Novel etch back process for tungsten contact/via filling
US5013398A (en) * 1990-05-29 1991-05-07 Micron Technology, Inc. Anisotropic etch method for a sandwich structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3030814C2 (de) * 1979-08-17 1983-06-16 Tokuda Seisakusyo, Ltd., Zama, Kanagawa Verfahren zum Plasmaätzen eines Werkstücks
DE3140237C2 (de) * 1980-10-09 1985-06-05 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo Vorrichtung zum Plasmaätzen einer Probe
DD212992A1 (de) * 1982-12-30 1984-08-29 Mikroelektronik Zt Forsch Tech Verfahren und vorrichtung zum plasmachemischen mehrschritt-aetzen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0644582A2 (de) * 1993-09-13 1995-03-22 Sony Corporation Verfahren zur Trockenätzung
EP0644582A3 (de) * 1993-09-13 1996-03-20 Sony Corp Verfahren zur Trockenätzung.
US5994226A (en) * 1993-09-13 1999-11-30 Sony Corporation Dry etching method
WO1996021243A1 (en) * 1995-01-03 1996-07-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method of etching conductive lines without undercutting
US5702564A (en) * 1995-01-03 1997-12-30 Advanced Micro Devices, Inc. Method of etching conductive lines without undercutting
WO1996027899A1 (en) * 1995-03-08 1996-09-12 International Business Machines Corporation Method for plasma etching an oxide/polycide structure

Also Published As

Publication number Publication date
US5236549A (en) 1993-08-17
DE4130391C2 (de) 1993-11-04
JPH04125924A (ja) 1992-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4130391A1 (de) Verfahren zum plasmaaetzen
EP0015403B1 (de) Verfahren zum reaktiven Ionenätzen von Silicium
DE69312544T2 (de) Plasmaerzeugungsverfahren und dieses Verfahren verwendende Plasmaerzeugungsvorrichtung
DE69909248T2 (de) Verfahren zur verminderung der erosion einer maske während eines plasmaätzens
DE3609681C2 (de) Verfahren zur Dünnfilmerzeugung
DE3877085T2 (de) Entfernen von resistschichten.
DE4107329C2 (de)
DE69513758T2 (de) Ätzverfahren und Plasmareaktor zur Durchführung desselben
DE68923305T2 (de) Elektrische Leitungen für elektronische Bauelemente.
DE3913463C2 (de)
DE4105103C2 (de)
DE69229195T2 (de) Verfahren zum reaktiven Ionenätzen
DE69322058T2 (de) Plasma-Ätzverfahren
DE4039853C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenreinigung
DE2617483A1 (de) Reaktive ionenaetzung von halbleitern und metallen
DE3140890A1 (de) Verfahren zum herstellen einer integrierten schaltungsvorrichtung
DE69819023T2 (de) Methode, eine leitende schicht zu ätzen
DE10340848A1 (de) Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung
DE19746425A1 (de) Heliconwellenerregung zum Erzeugen energiereicher Elektronen zur Herstellung von Halbleitern
EP0090067B2 (de) Reaktor für das reaktive Ionenätzen und Ätzverfahren
DE69935994T2 (de) Plasmareaktor
DE4128779C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Feinstrukturen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung
DE10226603A1 (de) Verfahren zum Strukturieren einer Siliziumschicht sowie dessen Verwendung zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung
DE3140675A1 (de) Verfahren und gasgemisch zum aetzen von aluminium
DE3219284C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee