DE4130391C2 - Verfahren zum selektiven entfernen einer schicht und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zum selektiven entfernen einer schicht und dessen verwendung

Info

Publication number
DE4130391C2
DE4130391C2 DE4130391A DE4130391A DE4130391C2 DE 4130391 C2 DE4130391 C2 DE 4130391C2 DE 4130391 A DE4130391 A DE 4130391A DE 4130391 A DE4130391 A DE 4130391A DE 4130391 C2 DE4130391 C2 DE 4130391C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
etching
plasma
layer
pressure
parameters
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4130391A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4130391A1 (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

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment 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
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical 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
    • H01L21/32136—Physical 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment 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
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32139—Physical 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 partielle Plasmaätzprozesse mit verschiedenen Ätzparametern nacheinander durchgeführt werden.
Das Plasmaätzen wird durchgeführt, indem Plasma mit niedriger Temperatur verwendet wird, das durch Anregung eines reaktionsfähigen Gases erzeugt wird. Das Plasmaätzen ist eine der Grundlagen der Fein- bzw. Mikrostrukturierung bei der hochentwickelten Fertigungstechnik, weil es das Ätzen einer Schicht mit vorgegebenen Abmessungen erlaubt. Wie aus der Druckschrift DD 2 12 992 bekannt, werden bei einem Plasmaätzverfahren im allgemeinen mindestens zwei bzw. mehrere partielle Plasmaätzprozesse mit verschiedenen Ätzparametern in Übereinstimmung mit den Eigenschaften jedes Bereichs der zu ätzenden Schicht durchgeführt.
Bei den Fig. 1A bis 2, auf die bereits hier Bezug genommen wird, sind die Fig. 1A bis 1E Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines dem obengenannten ähnlichen Plasmaätzverfahrens zeigen. Fig. 2 ist ein Diagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzparameter u. dgl. bei dem bekannten 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); Cl bezeichnet die Menge von Chlor oder gasförmiger Chlorverbindung, die der Kammer zugeführt wird, in Ncm³/min (d. h., cm³ im Normzustand/min); und V bezeichnet den Einschalt/Ausschalt-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 eine zu ätzende Al-Legierungsschicht 2, die ein Verdrahtungsmaterial ist, gebildet. Wenn die Al-Legierungsschicht 2 hergestellt wird, wird auf der Al-Legierungsschicht 2 durch Autoxidation eine Oxidschicht 3 gebildet. Auf der Oxidschicht 3 wird ein durch ein photolithographisches Verfahren strukturierter Photoresist 4 gebildet. Nachstehend wird das Ätzen der Al-Legierungsschicht 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 der Oxidschicht 3 dient, auf die Zielwerte von 40 hPa bzw. 50 Ncm³/min eingestellt. Wenn der Druck P und die Menge Cl die Zielwerte erreicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle eingeschaltet. Die Gasmoleküle in der Kammer werden angeregt und in angeregte Moleküle umgewandelt, die die Oxidschicht 3 ätzen. Zu dieser Zeit werden die Oberflächenbereiche der Al-Legierungsschicht 2 geätzt.
Dieser Prozeß wird in Fig. 3 näher erläutert. Die Gasmoleküle 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 der Al-Legierungsschicht 2, so daß Reaktionsprodukte 13 gebildet werden. Einige der Reaktionsprodukte 13 werden auf den Seitenflächen der Stufen abgeschieden, die durch das Ätzen in der Al-Legierungsschicht 2 gebildet worden sind, wodurch Seitenwand-Schutzschichten 15 (in Fig. 1B) gebildet werden. Die Seitenwand-Schutzschichten 15 können verhindern, daß die Al-Legierungsschicht 2 an den Seitenflächen geätzt wird. Die Seitenwand-Schutzschichten 15 sind demnach nützlich, um das anisotrope Verhalten des Plasmaätzens zu verbessern, so daß die Al-Legierungsschicht 2 nur senkrecht zu seiner Oberfläche geätzt wird.
Wenn der erste Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzparameter P und Cl geändert werden, um einen zweiten Plasmaätzprozeß durchzuführen, der hauptsächlich zum Ätzen der Al-Legierungsschicht 2 bestimmt ist. Zu diesem Zweck wird die Hochfrequenz-Stromquelle ausgeschaltet, um die Erzeugung von Plasma anzuhalten. Eine Ätzprozeß-Umschaltperiode T3 (10 s lang) beginnt.
Wenn der Druck P in der Kammer und die Menge Cl des zugeführten Gases 20 hPa bzw. 100 Ncm³/min erreicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle wieder eingeschaltet, und es beginnt eine zweite Plasmaätzperiode T4 (30 s lang). In der Periode T4 wird der zweite Plasmaätzprozeß mit der Al-Legierungsschicht 2 durchgeführt, wie es in Fig. 1C gezeigt ist, wodurch die Al-Legierungsschicht 2 vertikal geätzt wird, soweit sich die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 und die Seitenwand-Schutzschichten 15 entlang den Seitenflächen der stufenartigen Al-Legierungsschicht 2 nach unten erstrecken. Korrosionsbereiche 2A, die in der Al-Legierungsschicht 2 gebildet werden, werden nachstehend beschrieben.
Wenn der zweite Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzparameter P und Cl geändert werden, um einen dritten Plasmaätzprozeß durchzuführen. Zu diesem Zweck wird die Hochfrequenz-Stromquelle ausgeschaltet, um die Erzeugung von Plasma anzuhalten. Eine Ätzprozeß-Umschaltperiode T5 (10 s lang) beginnt.
Wenn der Druck P in der Kammer und die Menge Cl des zugeführten Gases 13 hPa bzw. 70 Ncm³/min erreicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle wieder eingeschaltet, und eine dritte Plasmaätzperiode 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 Teile der Al-Legierungsschicht 2, die gegebenenfalls nach der Strukturierung durch den ersten und den zweiten Plasmaätzprozeß zwischen den Verdrahtungen zurückgeblieben sind, werden weggeätzt. Als Folge sind die Verdrahtungen voneinander sicher isoliert.
Die Seitenwand-Schutzschichten 15 und der Photoresist 4 werden entfernt, so daß auf der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 die strukturierte Al-Legierungsschicht 2 zurückbleibt. Die Strukturierung der Al-Legierungsschicht 2 durch Plasmaätzen ist beendet.
Das übliche Plasmaätzverfahren besteht somit aus mindestens zwei bzw. mehreren partiellen Plasmaätzprozessen. Die Erzeugung von Plasma 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-Umschaltperiode T3 noch Teile der Al-Legierungsschicht 2, die weggeätzt werden müssen, vorhanden sind, reagieren die Gasmoleküle mit den Oberflächenbereichen der Al-Legierungsschicht 2, so daß die Al-Legierungsschicht 2 geätzt wird. Weil zu dieser Zeit kein Plasma erzeugt wird und folglich kein Ionenhüllen- bzw. Ionenschichtpotential vorhanden ist, wird die Al-Legierungsschicht 2 isotrop geätzt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Einzelheiten dieses Prozesses sind in Fig. 5A bis 5C erläutert. Teile der Al-Legierungsschicht 2 reagieren mit den Gasmolekülen 11 unter Bildung von Reaktionsprodukten 18. Weil diese Reaktion über den freiliegenden Flächen der Al-Legierungsschicht 2 isotrop vonstatten geht, werden Teile der Al-Legierungsschicht 2 unter den Seitenwänden des Photoresists 4 geätzt, wobei die Korrosionsbereiche 2A gebildet werden. Die Korrosionsbereiche 2A bleiben nach dem zweiten und dem dritten Plasmaätzprozeß teilweise auf den Seitenwänden der Al-Legierungsschicht 2 zurück, wie es in Fig. 1C bis 1E gezeigt ist. Das Vorhandensein der Korrosionsbereiche 2A verschlechtert die Langzeitverlässigkeit 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 darin, daß die Al-Legierungsschicht 2 durch das erzeugte HCl weiter korrodiert wird.
Die benötigte Ätzzeit ist die Summe der Perioden T1 bis T6 von Fig. 2. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Produktivität in einer Folge von Ätzprozessen wegen der verhältnismäßig langen Gesamtzeit nicht hoch ist.
Aus der Druckschrift DE 30 30 814 C2 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem ein mit einer Aluminiumschicht und einer Resistmaske versehenes Siliziumsubstrat geätzt wird, wobei die Ätzparameter ohne Unterbrechung des Ätzvorganges geändert werden. Von den Ätzparametern werden geändert das Verhältnis des Partialdruckes des Ätzgases zum Gesamtdruck bei konstanter Hochfrequenz und konstantem Druck, der Ätzdruck bei konstantem Verhältnis von Partialdruck zu Gesamtdruck und konstanter Hochfrequenz, die Hochfrequenz bei konstantem Verhältnis von Partialdruck zu Gesamtdruck und konstantem Ätzdruck oder das Verhältnis von Partialdruck zu Gesamtdruck bei konstantem Ätzdruck und konstanter Hochfrequenz. Bei allen diesen Änderungen bleibt der Ätzdruck im Bereich von 0,13 bis 1,3 Pa. Mit diesem bekannten Verfahren können die oben dargelegten Probleme auch nicht zufriedenstellend gelöst werden.
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 Schicht gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Bei diesem Verfahren wird die Schicht mit Gasplasma in zwei Plasmazuständen behandelt, wobei eine Hochfrequenzspannung angelegt ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gasplasma in einen weiteren dritten Plasmazustand übergeführt, ohne daß die Erzeugung von Gasplasma unterbrochen wird.
Der erste, der zweite und der dritte Plasmazustand unterscheiden sich voneinander in der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz des Ätzgases und in dem Druck des Ätzgases.
Weil die Erzeugung des Plasmas auch in den Perioden für die Umänderung des Plasmazustands nicht unterbrochen wird, wird ein isotroper Ätzvorgang, der in der zu behandelnden Schicht einen Korrosionsbereich verursacht, wirksam verhindert.
Ferner wird die Gesamtzeit bis zur Beendigung des Ätzens vermindert, weil das Plasmaätzen ohne Unterbrechung durchgeführt wird, so daß die Produktivität verbessert wird.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1A bis 1E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines üblichen Plasmaätzverfahrens erläutern.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzparameter bei dem üblichen Plasmaätzverfahren zeigt.
Fig. 3 ist eine Schnittzeichnung, die das Prinzip des Plasmaätzverfahrens 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 Ätzparameter 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 bereitgestellt, die der unteren Elektrode 21 entspricht. Die obere Elektrode 24 ist geerdet. Zwischen der oberen Elektrode 24 und der unteren Elektrode 21 ist ein Hochfrequenz-Stromquelle 25 angeschlossen.
Fig. 7A bis 7E sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Stufen eines Plasmaätzverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutern. Fig. 8 ist ein Kurvenformdiagramm, das schrittweise Änderungen der Ätzparameter bei dem Plasmaätzverfahren erläutert. Die Bezugszeichen P, Cl und V von Fig. 8 bezeichnen dieselben Parameter wie die Bezugszeichen von Fig. 2.
Eine in Fig. 7A gezeigte, zu ätzende Al-Legierungsschicht 2, die ein Verdrahtungsmaterial ist, ist auf dem Substrat aus der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 gebildet. Auf der Al-Legierungsschicht 2 ist durch Autoxidation eine "spontane" Oxidschicht 3 gebildet worden. Auf der Oxidschicht 3 ist ein durch ein photolithographisches 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 hauptsächlich zum Ätzen der Oxidschicht 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 Cl von Chlor oder gasförmiger Chlorverbindung, auf die Zielwerte von 50 hPa bzw. 50 Ncm³/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 Cl die Zielwerte erreicht haben, wird die Hochfrequenz-Stromquelle 25 eingeschaltet. Zwischen der oberen Elektrode 24 und der unteren Elektrode 21 wird eine Hochfrequenzspannung angelegt, und in der Kammer 20 wird Plasma erzeugt. Kationische angeregte Moleküle des Ätzgases werden durch ein Ionenhüllen- bzw. Ionenschichtpotential, das in der Nähe der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 gebildet wird, beschleunigt. Die angeregten Moleküle oder Ätzspezies reagieren mit den Oberfächenbereichen der Al-Legierungsschicht 2 unter Bildung von Reaktionsprodukten. Die Oxidschicht 3 und die Oberflächenbereiche der Al-Legierungsschicht 2 werden vertikal geätzt. Ähnlich wie bei den bekannten Plasmaätzverfahren werden Seitenwand-Schutzschichten 15 (in Fig. 7B) gebildet.
Wenn der erste Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzparameter P und Cl geändert werden, um einen zweiten Plasmaätzprozeß durchzuführen, der hauptsächlich zum Ätzen der Al-Legierungsschicht 2 bestimmt ist. Zu diesem Zweck beginnt eine Ätzprozeß-Umschaltperiode T3′ (10 s lang). Anders als bei den bekannten Plasmaätzverfahren wird jedoch die Hochfrequenz-Stromquelle 25 in der Periode T3′ gemäß der bevorzugten Ausführungsform im eingeschalteten Zustand gehalten.
Weil die Erzeugung von Plasma in der Ätzprozeß-Umschaltperiode T3′ fortgesetzt wird, wird das Plasmaätzen kontinuierlich durchgeführt, während die Ätzparameter umgeändert werden. Die Al-Legierungsschicht 2 wird ähnlich wie bei dem ersten Plasmaätzprozeß senkrecht zu seiner Oberfläche geätzt, während sich die Seitenwand-Schutzschichten 15 entlang den Seitenflächen der stufenartigen Al-Legierungsschicht 2 erstrecken.
Wenn der Druck P in der Kammer 20 und die Menge Cl des zugeführten Gases 20 hPa bzw. 100 Ncm³/min erreicht haben, beginnt eine zweite Plasmaätzperiode T4′ (20 s lang). In der Periode T4′ wird die Al-Legierungsschicht 2 durch Plasmaätzen geätzt, soweit sich die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, und die Seitenwand-Schutzschichten 15 weiter entlang den Seitenflächen der stufenartigen Al-Legierungsschicht 2 erstrecken.
Wenn der zweite Plasmaätzprozeß beendet ist, müssen die Ätzparameter P und Cl geändert werden, um einen dritten Plasmaätzprozeß 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 Cl des zugeführten 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 der Al-Legierungsschicht 2 durchgeführt. Wie in Fig. 7D gezeigt ist, wird die Oberfläche der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 weiter partiell geätzt. Ätzrückstände und Teile der Al-Legierungsschicht 2, die gegebenenfalls nach der Strukturierung durch den ersten und den zweiten Plasmaätzprozeß zwischen den Verdrahtungen zurückgeblieben sind, werden weggeätzt. Als Folge sind die Verdrahtungen voneinander sicher isoliert.
Die Seitenwand-Schutzschichten 15 und der Photoresist 4 werden entfernt, so daß auf der Si-Scheibe bzw. -Wafer 1 die strukturierte Al-Legierungsschicht 2 zurückbleibt, wie es in Fig. 7E gezeigt ist. Die Strukturierung der Al-Legierungsschicht 2 durch Plasmaätzen 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 Bereitschafts- bzw. Ruheperiode T1 kontinuierlich durchgeführt. Weil es keine Periode gibt, in der ein isotropes Plasmaätzen durchgeführt wird, wird die Al-Legierungsschicht 2 seitlich nicht korrodiert. Als Ergebnis ist bei der Al-Legierungsschicht 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 Plasmaätzprozeß 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 deshalb 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 Magnetfeldes bereitgestellt wird und wo Plasma durch Mikrowellen oder Laserstrahlen erzeugt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum selektiven Entfernen einer auf einem Substrat ausgebildeten Schicht, die mit einem strukturierten Photoresist maskiert ist, durch anisotropes Plasmaätzen, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) zum selektiven Entfernen eines Oberflächenteils der zu behandelnden Schicht ein Plasma erzeugt wird, indem unter Anlegen einer elektromagnetischen Hochfrequenzspannung der Druck in der Ätzkammer und die zugeführte Ätzgasmenge auf vorbestimmte Zielwerte eingestellt werden und nach vorbestimmter Zeit und ohne Unterbrechung
  • b) zum selektiven Entfernen eines zurückgebliebenen Teils der zu behandelnden Schicht unter Beibehaltung der Hochfrequenzspannung ein Plasma erzeugt wird, indem die Ätzparameter hinsichtlich Druck und Ätzgasmenge auf einen geänderten Wert eingestellt und für vorbestimmte Zeit beibehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • c) zum selektiven Entfernen von Ätzrückständen und Resten der zu behandelnden Schicht unter Beibehaltung der Hochfrequenzspannung ein Plasma erzeugt wird, indem die Parameter auf einen weiteren geänderten Wert eingestellt und für vorbestimmte Zeit beibehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) der Druck in der Kammer auf 40 hPa und die Durchflußmenge des Ätzgases auf 50 Ncm³/min eingestellt wird und nach Erreichen der Zielparameter für 30 sec. aufrechterhalten wird und im Schritt b) der Druck auf 20 hPa und die Durchflußmenge des Ätzgases auf 100 Ncm³/min geändert und nach Erreichen der Zielparameter für 20 sec. aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in Schritt c) auf 13 hPa und die Durchflußmenge des Ätzgases auf 70 Ncm³/min eingestellt und nach Erreichen der Zielparameter für 20 sec. aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Umschaltperioden zwischen den Schritten a) und b) sowie b) und c) die Änderung der Ätzparameter kontinuierlich innerhalb von jeweils 10 sec. durchgeführt wird und daß während der Umschaltperioden die angelegte Hochfrequenzspannung unverändert bleibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzgas Chlor oder Chlorverbindungen verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Parallelplatten-Reaktor durchgeführt wird.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum anisotropen, selektiven Plasmaätzen einer Metallschicht auf einem Halbleitersubstrat, wobei die Metallschicht an der Oberfläche eine Oxidschicht aufweist und mit einer Resiststruktur versehen ist.
9. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 8 zum Ätzen einer Aluminium-Legierungsschicht auf einem Silicium-Wafer.
10. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9 zur Seitenwandpassivierung der geätzten Strukturen.
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 DE4130391A1 (de) 1992-03-26
DE4130391C2 true 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)

Families Citing this family (17)

* 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
WO1994014198A1 (en) * 1992-12-11 1994-06-23 Intel Corporation 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
JPH0786244A (ja) * 1993-09-13 1995-03-31 Sony Corp ドライエッチング方法
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
US5702564A (en) * 1995-01-03 1997-12-30 Advanced Micro Devices, Inc. Method of etching conductive lines without undercutting
JPH09509017A (ja) * 1995-03-08 1997-09-09 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン 酸化物／ポリサイド構造をプラズマ・エッチングするための方法
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

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341593A (en) * 1979-08-17 1982-07-27 Tokuda Seisakusyo, Ltd. Plasma etching method for aluminum-based films
JPS6056431B2 (ja) * 1980-10-09 1985-12-10 三菱電機株式会社 プラズマエツチング装置
DD212992A1 (de) * 1982-12-30 1984-08-29 Mikroelektronik Zt Forsch Tech Verfahren und vorrichtung zum plasmachemischen mehrschritt-aetzen
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

Also Published As

Publication number Publication date
US5236549A (en) 1993-08-17
JPH04125924A (ja) 1992-04-27
DE4130391A1 (de) 1992-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4130391C2 (de) Verfahren zum selektiven entfernen einer schicht und dessen verwendung
DE69628358T2 (de) Plasmaätzmethode
DE69909248T2 (de) Verfahren zur verminderung der erosion einer maske während eines plasmaätzens
DE68927699T2 (de) Trockenätzverfahren
DE69033615T2 (de) Ätzen von Kontaktlöchern in einer dielektrischen Doppelschicht mit einer einzigen Ätzkammer
EP0015403B1 (de) Verfahren zum reaktiven Ionenätzen von Silicium
DE69724192T2 (de) Verfahren zum Ätzen von Polyzidstrukturen
DE68929503T2 (de) Veraschungsverfahren zum Entfernen einer organischen Schicht auf einer Halbleiteranordnung während ihrer Herstellung
DE10305602B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Gasplasmas und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE69935100T2 (de) Verfahren zur Ätzung einer Metallisierung mittels einer harten Maske
DE68923305T2 (de) Elektrische Leitungen für elektronische Bauelemente.
EP0057258B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Polysiliziumstrukturen im 1/um-Bereich auf integrierte Halbleiterschaltungen enthaltenden Substraten durch Plasmaätzen
DE69409347T2 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen
DE10101766A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer dünnen Schicht auf einem Substrat
DE3140890C2 (de) Photolithographisches Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltungsvorrichtung
DE2720893A1 (de) Verfahren zur herstellung einer metall-halbleiter-grenzflaeche
DE3326929A1 (de) Bauelement-herstellungsverfahren mit plasmaaetzen
DE69819023T2 (de) Methode, eine leitende schicht zu ätzen
DE3925070A1 (de) Verfahren zum erhalt einer sauberen siliziumoberflaeche
DE19746425A1 (de) Heliconwellenerregung zum Erzeugen energiereicher Elektronen zur Herstellung von Halbleitern
DE10340848A1 (de) Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung
DE4039853A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur oberflaechenreinigung
EP0126969B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Strukturen von aus Metallsiliziden bzw. Silizid-Polysilizium bestehenden Schichten für integrierte Halbleiterschaltungen durch reaktives Ionenätzen
DE19943175B4 (de) Ätzverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung des Ätzverfahrens
DE69325604T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Trockenätzung

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