DE4201661A1 - Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung, z. B. einer integrierten
Halbleiterschaltung, insbesondere ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem ver
besserten Trockenätzschritt.
In den letzten Jahren sind im Zuge der Fortschritte auf
dem Gebiet integrierter Halbleiterschaltungen auch
Fortschritte bezüglich der Mikromusterung von (Schalt
kreis-)Elementen erreicht worden, wofür Musterabmessun
gen hoher Genauigkeit gefordert werden. Im allgemeinen
kann eine integrierte Halbleiterschaltung durch Stapeln
oder Übereinanderlegen eines isolierenden Dünnfilms,
z. B. eines Siliziumoxidfilms mit einem vorbestimmten
Muster ("Bild"), und eines leitfähigen Dünnfilms aus
z. B. Polysilizium, Aluminium, Kupfer, Wolfram oder
einem Silicid auf einem Halbleitersubstrat, z. B. einem
Siliziumsubstrat, hergestellt werden.
Als Techniken zur Bearbeitung des Dünnfilms zwecks Bil
dung eines vorbestimmten Musters werden Lithographie-,
Trockenätz- und Abtragtechniken angewandt. Beim litho
graphischen Verfahren wird nach dem Auftragen eines
lichtempfindlichen Resists auf den Dünnfilm das Resist
in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Muster mit
einem Lichtstrahl oder einem Ultraviolettstrahl belich
tet, wobei ein belichteter oder nichtbelichteter Be
reich durch Entwicklung selektiv entfernt wird, um ein
Resistmuster zu formen. Beim Trockenätzverfahren wird
der unten liegende Dünnfilm unter Benutzung des Resist
musters als Maske geätzt. Beim Abtragverfahren
(removing technique) wird das Resist entfernt.
Mit zunehmendem Integrationsgrad von Halbleiterelemen
ten wird (werden) jedoch die erforderliche Mindestgröße
bzw. -abmessungen sehr klein, wobei sich die Anforde
rungen an die Maßgenauigkeit eines Musters erhöhen.
Neuerdings wird ein Mikromuster einer Größe von 0,5 µm
oder weniger gefordert. Um ein solches Muster in einem
kleinen Bereich (auf einer kleinen Fläche) zu gewähr
leisten, müssen die bisherigen Techniken bzw. Verfahren
für Mustererzeugung beträchtlich verbessert werden,
weil ihnen bisher noch verschiedene Probleme anhaften.
Die Probleme sind nachstehend im einzelnen erläutert.
Als Methode zum Behandeln bzw. Bearbeiten eines unten
liegenden Dünnfilms unter Verwendung eines kleinen Re
sistmusters wird verbreitet eine mit einem Plasma ar
beitende RIE-Methode (reaktive Ionenätz-Methode) ange
wandt. Dabei wird ein Substrat, auf dem ein Target-
oder Zielfilm angeordnet ist, in ein mit zwei paralle
len Plattenelektroden versehenes Vakuumgefäß geladen;
nach dem Evakuieren des Gefäßes wird ein reaktives Gas
mit einem Halogenelement o. dgl. in das Gefäß einge
speist. Mittels einer durch Anlegung von Hochfrequenz
energie herbeigeführten Entladung wird mittels des Ga
ses ein Plasma erzeugt, durch das der Zielfilm geätzt
wird.
Bei dieser Ätzmethode werden Ionen verschiedener Teil
chen im Plasma durch ein elektrisches Gleichspannungs
feld, das an einer Ionenumhüllung an den Oberflächen
der Elektroden erzeugt wird, beschleunigt, wobei die
Ionen hoher Energie auf den Zielfilm auftreffen und
dabei eine ionenunterstützte chemische Reaktion herbei
führen. Aus diesem Grund erfolgt das Ätzen in Richtung
der einfallenden bzw. auftreffenden Ionen, so daß ein
gerichtetes Ätzen ohne Unterätzung durchgeführt werden
kann.
Da alle Materialien durch diese Ionenkollision angeregt
oder aktiviert werden, lassen sich bei diesem Ätzvor
gang im Vergleich zu dem nur Radikale verwendenden Ätz
vorgang nicht ohne weiteres Unterschiede zwischen den
den Materialien eigenen Reaktionsfähigkeiten
(reactivities) erreichen; zudem ist dabei das Verhält
nis der Ätzgrade bzw. -raten verschiedener Materialien
bzw. Werkstoffe, d. h. das Selektionsverhältnis, allge
mein niedrig. Da beispielsweise die Ätzrate eines Re
sists gegenüber Al hoch ist, kann aufgrund einer großen
Musterumwandlungsdifferenz ein Muster nicht mit hoher
Genauigkeit erzeugt werden. Da zudem die Dicke eines
Resists in einem abgestuften Abschnitt klein ist, wird
in nachteiliger Weise auch ein Verdrahtungsabschnitt
unter Unterbrechung der Verdrahtungsleitungen geätzt.
Zur Lösung des obigen Problems wird beim Ätzen eines
Al-Films das folgende Ätzverfahren angewandt: Auf dem
Al-Film wird ein mehrlagiges Resist geformt; es wird
ein Muster eines hohen Geometrieverhältnisses erzeugt;
und der Al-Film wird unter Benutzung des Musters als
Maske geätzt.
Im Falle eines mehrlagigen Resists, z. B. in einem Drei
lagen-Resistprozeß, wird auf ein Substrat mit Vorsprün
gen ein organischer Dünnfilm zum Einebnen des Substrats
aufgetragen, wobei ein organischer Dünnfilm, z. B. ein
Siliziumoxidfilm, durch oder als eine Zwischenschicht
geformt wird. Auf die Zwischenschicht wird ein oberes
Resist aufgetragen, und ein oberstes Resistmuster wird
auf herkömmliche lithographische Weise erzeugt. Nach
der Ausbildung des dreilagigen Resists auf die beschrie
bene Weise wird die Zwischenschicht unter Heranziehung
des obersten Resistmusters als Maske mittels eines an
isotropen Ätzvorgangs, wie reaktives Ionenätzen unter
Verwendung eines ein Halogenelement enthaltenden Gases
als Ätzgas, geätzt, während die untere Einebnungs
schicht mittels eines Sauerstoff enthaltenden Gases
geätzt wird, um das Resistmuster zu übertragen.
Beim obigen Dreilagen-Resistprozeß wird das Substrat
durch das (die) untere Resist(schicht) eingeebnet, d. h.
flachgemacht oder egalisiert, und das untere Resist
wird unter Verwendung des eine hohe Auflösung aufwei
senden oberen Resists gemustert (patterned), so daß
eine Belichtung vorteilhaft ohne Einfluß der Vorsprünge
oder Erhebungen des als Unterschicht dienenden Sub
strats stattfinden kann. Infolgedessen kann ein Resist
muster hoher Auflösung und ausgezeichneter Maßgenauig
keit erzeugt werden. Der Dreilagen-Resistprozeß bein
haltet jedoch eine große Zahl von Arbeitsgängen, welche
die Kosten des Prozesses in die Höhe treiben. Beim
Ätzen der Zielschicht tritt aufgrund eines hohen Geo
metrieverhältnisses ein Mikroaufladeeffekt (micro
loading effect) auf; zudem hängt der (die) Ätzgrad-
oder -rate erheblich von der Musterlinienbreite ab.
Das größte Problem bei mehrlagigen Resists besteht
darin, daß eine Maske, wie ein anorganischer Dünnfilm
in der mehrlagigen Resiststruktur nicht ohne weiteres
entfernt oder abgetragen werden kann.
In einem herkömmlichen Vorgang zum Entfernen einer
Maske wird ein Resist - je nach dem darunterliegenden
Material - mittels einer Schwefelsäure- oder Wasser
stoffperoxidlösung aufgelöst, oder das Resist wird nach
einer Plasmaveraschungsmethode unter Verwendung von
gasförmigem Sauerstoff entfernt. Die nach der angege
benen Mehrlagen-Resistmethode erzeugte Maske enthält
jedoch einen anorganischen Dünnfilm aus z. B. Silizium
oxid. Aus diesem Grund wird mit der genannten Masken
entfernungsmethode nur ein organischer Dünnfilm ent
fernt, während die anorganische Maske nicht ohne weite
res entfernt werden kann.
Obgleich die anorganische Maske durch Trockenätzen un
ter Verwendung eines Gases mit einem Halogenelement,
wie Fluor oder Chlor, entfernt werden kann, werden in
diesem Fall nicht nur der Oxidfilm des unten liegenden
Ziel-Substrats, sondern auch Silizium und Al in nach
teiliger Weise beschädigt.
Bei Verwendung eines isolierenden Dünnfilms als Maske
treffen zudem bei einer ein Plasma verwendenden Ätz
methode im Plasma enthaltene Ionen und Elektronen (auf
den Film) auf. Die auftreffenden Ionen und Elektronen
verursachen eine Ladungsaufspeicherung (Aufladung) in
der Maske. Wenn beispielsweise Elektronen aus einer
diagonalen Richtung auf ein Maskenmuster auftreffen,
werden deshalb, weil Elektronen auf sowohl rechte als
auch linke Wände oder Flanken aufprallen, die in den
rechten und linken Wänden des Maskenmusters aufgespei
cherten Ladungsmengen voneinander verschieden. Ein auf
grund der Asymmetrie der Ladungsmengen in Rechts- und
Linksrichtung der Wände neu erzeugtes elektrisches Feld
wirkt auf Ionen unter Krümmung (Ablenkung) ihrer Bewe
gungsrichtung bzw. -bahn ein und verschlechtert damit
die Anisotropie der Form des Maskenmusters. Das Mikro
muster kann dabei nicht ohne weiteres mit hoher Ge
nauigkeit geätzt werden.
Wenn ein Metallwerkstoff, insbesondere AlSiCu o. dgl.,
geätzt werden soll, tritt in diesem Metallwerkstoff
Korrosion auf, nachdem ein als Ätzmaske dienender Re
sistfilm entfernt worden ist und der Werkstoff an der
Luft belassen wird. Hierdurch werden die Eigenschaften
der Anordnung beeinträchtigt, so daß es nicht ohne wei
teres möglich ist, eine höchst zuverlässige Anordnung
zu bilden.
Es wurde bereits eine Trockenätzmethode unter Verwen
dung eines Kohlenstoffilms als Maskenmaterial vorge
schlagen (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patent
anmeldung Nr. 58-2 12 136). Bei diesem Verfahren wird un
ter Verwendung eines Kohlenstoffilms einer hohen Ätz
beständigkeit als Ätzmaske ein Al-Film trockengeätzt.
Aufgrund eines niedrigen Ätzselektionsverhältnisses
eines Resists zum Kohlenstoffilm läßt sich letzterer
jedoch nicht einfach bearbeiten.
Um zukünftigen Mikromusterungs-Anforderungen bei Halb
leiterelementen zu entsprechen, wird eine lithographi
sche Technik benötigt, nach der durch Verkürzung der
Belichtungswellenlänge ein Mikromuster so erzeugt wird,
daß seine Auflösung erhöht ist. Da sich bei dieser
lithographischen Technik jedoch die Brennweite mit der
Verkleinerung der Belichtungswellenlänge verkürzt, muß
auch die Dicke eines Resists oder Resistfilms verklei
nert werden. Aus diesem Grund kann ein eine ausreichen
de Dicke besitzender Kohlenstoffilm unter Verwendung
eines Resistmusters als Maske nicht ohne weiteres oder
einfach bearbeitet werden. Wenn daher ein Kohlenstoff
film mittels einer Trockenätztechnik unter Verwendung
eines Resistmusters als Maske bearbeitet und ein Al-
Film unter Verwendung des resultierenden Kohlenstoffilm
musters als Maske trockengeätzt wird, ist (muß) der Koh
lenstoffilm ausreichend dünner (sein) als das Resist
muster. Bei Verwendung des Kohlenstoffilms als Maske
ist eine zwischen das Substrat und das Plasma angelegte
Gleichspannung (Vdc) hoch, und der Kohlenstoffilm wird
durch herkömmliches reaktives Ionenätzen (an)geätzt,
bevor der Al-Film vollständig geätzt ist. Der Al-Film
kann daher nicht ohne weiteres mit hoher Genauigkeit
geätzt werden.
Zur weiteren Vergrößerung eines Selektivitäts- oder Se
lektionsverhältnisses eines Kohlenstoffilms zu einem
Al- oder Si-Film wird dann, wenn der Druck erhöht und
die Spannung Vdc verkleinert wird, der (die) Ätzgrad
oder -rate des Kohlenstoffilms vergrößert. Da jedoch Al
oder Si leicht mit Chlor- oder Brommolekülen oder -ato
men, die als Ätzspezien bzw. -stoffe dienen, reagiert,
tritt ein Seitenätzen an einer Seitenwand oder Flanke
des Musters auf; ein Muster mit einer (einem) sich ver
jüngenden Form bzw. Profil oder lotrechten Flanken läßt
sich nicht einfach bearbeiten. Die Musterdimensionsab
hängigkeit (Mikroaufladeeffekt) der Ätzrate ist auffäl
lig groß, und das Ätzen kann dabei nicht ohne weiteres
mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Wenn der
Ätzdruck herabgesetzt wird, um die Reaktionen zwischen
Al oder Si und Chlor- oder Brommolekülen oder -atomen
an der Seitenwand des Musters zu unterdrücken, erhöht
sich die Spannung Vdc, verringert sich das Ätzselek
tionsverhältnis, kann die Ätzrate von Al oder Si ab
nehmen und kann möglicherweise eine Entladung nicht
aufrechterhalten werden. Dieses Verfahren läßt sich
daher in der Praxis nicht durchführen.
Wenn - wie beschrieben - ein Dünnfilm aus Al, Al-Legie
rung oder Si durch reaktives Ionenätzen anisotrop ge
ätzt wird, ergeben sich die folgenden Probleme:
Da ein Trockenätz-Selektionsverhältnis einer Resist
maske aus einem organischen Material zum Dünnfilm aus
Al, Al-Legierung oder Si niedrig ist, verringert sich
die Dicke der Resistmaske im Laufe des Ätzvorgangs be
trächtlich, so daß ein Muster hoher Genauigkeit nicht
erzielbar ist.
In der Resistmaske vergrößert sich das Geometriever
hältnis, und die Musterdimensionsabhängigkeit (Mikro
aufladeeffekt) der Ätzrate ist auffällig groß, so daß
das Ätzen nicht mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.
Außerdem kann das Resistmuster nicht ohne weiteres ent
fernt werden, nachdem das Resistmuster als Ätzmaske be
nutzt worden ist.
Im Fall einer Maske aus einem organischen Material wird
ein Maskenmuster entsprechend der Menge der in der Mas
ke durch ein Gleichgewicht oder einen Ausgleich zwi
schen Ionen und Elektronen, die in einem Plasma auf den
Dünnfilm auftreffen, aufgespeicherten Ladungen aufge
laden. Die Einfallsrichtung bzw. -bahn der Ionen ist
daher gekrümmt, so daß ein Mikromuster nicht mit hoher
Genauigkeit bearbeitet, d. h. erhalten werden kann.
Da bei Verwendung eines organischen Dünnfilms als Maske
der Dünnfilm eine Verunreinigung enthält, vermischt
sich diese beim reaktiven Ionenätzen mit dem Plasma
unter Erhaltung des Dünnfilms aus Al, Al-Legierung oder
Si. Insbesondere tritt aufgrund dieser Verunreinigung
Korrosion auf.
Wenn ein Dünnfilm aus Al oder Al-Legierung unter Ver
wendung eines eine hohe Ätzbeständigkeit aufweisenden
Kohlenstoffilms als Maske trockengeätzt werden soll,
kann deshalb, weil das Ätzselektionsverhältnis des Re
sists zum Kohlenstoffilm niedrig ist, ein Kohlenstoff
film einer ausreichenden Dicke nicht mit hoher Genauig
keit bearbeitet werden. Wenn der Ätzdruck zur Vergröße
rung des Selektionsverhältnisses (selection ratio) des
Kohlenstoffilms zu Al oder Si erhöht wird, tritt ein
Seitenätzen an der Seitenwand oder Flanke des Musters
auf. Ein Muster mit einer (einem) sich verjüngenden
Form bzw. Profil oder mit lotrechten Seitenwänden kann
nicht einfach bearbeitet werden, und der Mikroauflade
effekt ist dabei auffällig stark. Wenn dagegen der Ätz
druck verringert wird, kann die Ätzrate des Al- oder
Si-Dünnfilms abnehmen, und eine Entladung kann mögli
cherweise nicht aufrechterhalten werden.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines
Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiteranordnung,
mit dem ein Muster in höchst zuverlässiger Weise er
zeugt und verschiedene Probleme, die durch eine Resist
maske beim anisotropen Ätzen eines Al-haltigen Films
oder Si-Films hervorgerufen werden, gelöst werden kön
nen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Her
stellung einer Halbleiteranordnung, umfassend die fol
genden Schritte: Erzeugen eines Kohlenstoffilms auf
einer Oberfläche eines Ziel-Substrats; Ausbilden eines
Maskenmusters auf dem Kohlenstoffilm; Ätzen des Kohlen
stoffilms längs des Maskenmusters zur Bildung eines Koh
lenstoffilmmusters; und anisotropes Trockenätzen des
Ziel-Substrats längs des bzw. durch das Kohlenstoffilm
muster(s) mittels eines hochdichten Plasmas, erzeugt
durch Anlegung von Hochfrequenz und eines Magnetfelds,
Anlegung einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elek
tronenstrahl, Anlegung von Hochfrequenz von nicht unter
27 MHz oder Anlegung einer induktionsgekoppelten Hoch
frequenz.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiteranordnung, umfassend die
folgenden Schritte: Erzeugen eines Kohlenstoffilms auf
einer Oberfläche eines Ziel-Substrats mit einer alumi
niumhaltigen Schicht auf einer Oberfläche desselben;
Ausbilden eines Maskenmusters auf dem Kohlenstoffilm;
Ätzen des Kohlenstoffilms längs des Maskenmusters
zwecks Ausbildung eines Kohlenstoffilmmusters; und an
isotropes Trockenätzen des Ziel-Substrats längs des
bzw. durch das Kohlenstoffilmmuster(s) mittels eines
hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegung von Hochfre
quenz und eines Magnetfelds, Anlegung einer Mikrowelle,
Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, Anlegung von
Hochfrequenz von nicht unter 27 MHz oder Anlegung einer
induktionsgekoppelten Hochfrequenz unter einer Bedin
gung, daß eine Gleichspannung über das Plasma und das
Ziel-Substrat auf weniger als 200 V eingestellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiteranordnung, umfassend die
folgenden Schritte: Erzeugen eines Kohlenstoffilms auf
einer Oberfläche eines Ziel-Substrats mit einer
Schicht, die Silizium als Hauptbestandteil enthält, auf
seiner einen Oberfläche; Ausbilden eines Maskenmusters
auf dem Kohlenstoffilm; Ätzen des Kohlenstoffilms längs
des bzw. durch das Maskenmuster(s) zur Ausbildung eines
Kohlenstoffilmmusters; und anisotropes Trockenätzen des
Ziel-Substrats längs des Kohlenstoffilmmusters mittels
eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegung von
Hochfrequenz und eines Magnetfelds, Anlegung einer
Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl,
Anlegung von Hochfrequenz von nicht unter 27 MHz oder
Anlegung einer induktionsgekoppelten Hochfrequenz unter
einer Bedingung, daß eine Gleichspannung über das Plas
ma und das Ziel-Substrat auf nicht mehr als 100 V ein
gestellt ist.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei
gen
Fig. 1A bis 1G Schnittansichten zur Darstellung der
gemäß Beispiel 1 der Erfindung angewandten
Schritte zur Erzeugung eines Musters
("Bilds"),
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung
einer in Beispiel 1 verwendeten Ätzvorrich
tung,
Fig. 3A und 3B Schnittansichten von Änderungen der
(des) Musterform bzw. -profils gemäß Beispiel
1 der Erfindung,
Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einer (einem) Ätzrate bzw. -grad und
einem Ätzselektivitäts- oder -selektionsver
hältnis bei Änderung einer (angelegten) Hoch
frequenzenergie,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Abstrom-
Ätzvorrichtung zur Verwendung bei einem Ver
fahren gemäß Beispiel 1,
Fig. 6A bis 6H Schnittansichten zur Darstellung der
gemäß Beispiel 2 der Erfindung angewandten
Schritte zur Erzeugung eines Musters,
Fig. 7A und 7B Schnittansichten von Mustern zur
Erläuterung einer Aufladeerscheinung,
Fig. 8 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einer Gleichspannung und einem Ab
schrägungs- oder Verjüngungswinkel eines ge
ätzten Musters,
Fig. 9 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einem Geometrieverhältnis und einer
Ätzrate (oder auch -geschwindigkeit),
Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einer Lufteinwirkzeit (air exposure
time) und einem Korrosionsgrad,
Fig. 11 eine graphische Darstellung eines Vergleichs
zwischen (verschiedenen) Verunreinigungen bei
Verwendung eines Kohlenstoffilmmusters und
eines Resistmusters als Masken,
Fig. 12 eine graphische Darstellung von Werten, die
erhalten wurden durch Messung einer Ätzrate
und einer geätzten Form bei Änderung der
Strömungsmenge eines als Ablagerungsgas ver
wendeten CO-Gases,
Fig. 13 eine graphische Darstellung von Werten, die
erhalten wurden durch Messung der Ätzraten
eines AlSiCu-Films und eines Kohlenstoffilms
sowie eines Verjüngungswinkels eines AlSiCu-
Filmmusters bei einer Änderung des Drucks,
Fig. 14A bis 14G Schnittansichten zur Darstellung
der gemäß Beispiel 4 der Erfindung angewand
ten Schritte zur Erzeugung eines Si-Film
musters,
Fig. 15 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einer Ätzrate und einem Selektions
verhältnis (bzw. einer Selektivität) bei Än
derung einer Hochfrequenz-Spannung unter Ver
wendung von gasförmigem Cl2 als Ätzgas und
Fig. 16 eine graphische Darstellung einer Beziehung
zwischen einer Ätzrate und einem Selektions
verhältnis (bzw. einer Selektivität) bei Än
derung einer Hochfrequenz-Spannung unter Ver
wendung von gasförmigem HBr als Ätzgas.
Erfindungsgemäß wird ein Kohlenstoffilmmuster als Ätz
maske für Trockenätzung auf einem Zielfilm erzeugt, und
letzterer wird mittels eines hochdichten Plasmas unter
Verwendung des Kohlenstoffilmmusters als Maske aniso
trop trockengeätzt.
Die Erfindung umfaßt die folgenden bevorzugten Ausfüh
rungsformen:
- 1. Zum Ätzen eines Kohlenstoffilms wird ein Gas aus der Gruppe gasförmiger Sauerstoff, Halogengas, Inertgas wie Neon-, Argon-, Krypton- und Xenongas, gasförmi ger Stickstoff und Halogengas wie SF6 und CF4 als Ätzgas benutzt.
- 2. Die Temperatur eines Ziel-Substrats wird innerhalb eines Bereichs von -100° bis 50°C geregelt oder ein gestellt.
- 3. Ein Kohlenstoffilm wird nach einem Zerstäubungs bzw. Sputterverfahren, einem Vakuumaufdampfverfahren oder einem CVD-Verfahren erzeugt.
- 4. Nach dem anisotropen Ätzen eines Ziel-Substrats wird dieses in ein Vakuumgefäß geladen, und der Kohlen stoffilm wird unter Verwendung eines gasförmigen Sauerstoff enthaltenden Ätzgases entfernt.
- 5. Nach dem Entfernen eines Resists unter Verwendung eines aluminiumhaltigen Metall- oder Metallegie rungs-Dünnfilms als ein Ziel-Substrat wird dieses unter Verwendung eines Chlor- oder Bromgas enthal tenden Gases als Ätzgas anisotrop geätzt.
- 6. Vor der Ausbildung eines Kohlenstoffilms unter Ver wendung eines aluminiumhaltigen Metall- oder Metal legierungsfilms als Ziel-Substrat wird dieses einer Plasmabehandlung unter Verwendung von gasförmigem Sauerstoff unterworfen.
- 7. Ein Ziel-Substrat wird in ein Vakuumgefäß als Ein richtung zum Entfernen eines Resistmusters geladen oder eingebracht; ein Gasgemisch aus gasförmigem Sauerstoff und einem zumindest Fluor enthaltenden Gas wird in einem vom Gefäß verschiedenen Bereich angeregt; und durch diese Anregung erzeugte aktive Spezien oder Stoffe werden in das Vakuumgefäß einge speist, um damit ein Abstromätzen (down-flow etching) durchzuführen.
- 8. In einem durch einen organischen Dünnfilm gebildeten vorbestimmten Maskenmuster enthält der organische Dünnfilm (ein) Halogen.
Zur Untersuchung der Trockenätzbeständigkeit eines Koh
lenstoffilms wurden die Ätzraten des Kohlenstoffilms,
eines AlSiCu-Films und eines Si-Films mittels einer
bzw. in einer reaktiven Ionenätzvorrichtung gemessen,
die zwei parallele Plattenelektroden in einem herkömm
lichen Vakuumgefäß aufweist, und auch in einer reakti
ven Ionenätzvorrichtung mit zwei parallelen Platten
elektroden mit einem Magnetron unter Verwendung eines
Gasgemisches aus Chlor und Bortrichlorid, Chlorgas oder
Wasserstoffbromidgas, wobei ein Ätzgasdruck, eine Hoch
frequenzenergiedichte und eine Substrattemperatur je
weils geändert wurden.
Aufgrund dieser Untersuchung wurden folgende Ergebnisse
erzielt: Die Ätzraten des Kohlenstoffilms und des Re
sists wurden dem Ätzgasdruck umgekehrt proportional
oder proportional zur Hochfrequenzenergiedichte erhöht,
wobei die Substrattemperaturabhängigkeit der Ätzraten
gering war. Die Ätzraten des AlSiCu-Films und des Si-
Films wurden proportional zum Ätzdruck erhöht. Obgleich
bezüglich der Hochfrequenzenergiedichte keine große Än
derung im AlSiCu-Film festgestellt werden konnte, er
höht sich die Ätzrate des Si-Films in Abhängigkeit von
der Hochfrequenzleistungsdichte. Als Ergebnis kann so
mit ein Ätzselektionsverhältnis des AlSiCu-Films oder
Si-Films zum Kohlenstoffilm und Resist vergrößert wer
den, wenn die Hochfrequenzleistungsdichte mit zunehmen
dem Ätzdruck verringert wird.
Zur genaueren Untersuchung der Ätzeigenschaften wurde
außerdem eine Beziehung zwischen einer Ätzrate und
einer an ein Plasma und ein Substrat angelegten Gleich
spannung bei Änderung einer Hochfrequenzenergiedichte
untersucht. Hierbei ergab sich folgendes: Der Kohlen
stoffilm wird durch Chlor oder Brom nicht geätzt, wenn
der Gleichstrom bzw. die Gleichspannung innerhalb eines
Bereichs von 0 bis 100 V liegt. Die Ätzrate des Kohlen
stoffilms erhöht sich proportional zum Gleichstrom,
wenn dieser auf 100 V oder höher eingestellt ist. Die
Ätzrate des Resists oder des Si-Films steigt mit einer
Erhöhung des Gleichstroms linear an. Im Fall eines Gas
gemisches aus Chlor und Bortrichlorid wird der Kohlen
stoffilm durch dieses Gasgemisch nicht geätzt, wenn der
Gleichstrom bzw. die Gleichspannung innerhalb eines Be
reichs von 0 bis 70 V eingestellt ist. Die Ätzrate des
Kohlenstoffilms erhöht sich proportional zum Gleich
strom, wenn dieser auf 70 V oder höher eingestellt ist.
Die Ätzrate des AlSiCu-Films ändert sich nicht wesent
lich mit dem Gleichstrom.
Wenn daher der Gleichstrom bzw. die Gleichspannung in
nerhalb eines Bereichs von 0 bis 250 V und ein Selek
tionsverhältnis des AlSiCu-Films oder des Si-Films zum
Resist konstant, d. h. auf etwa 1,5 bis 3, eingestellt
sind, kann ein Selektionsverhältnis (bzw. die Selek
tivität) des AlSiCu-Films oder des Si-Films zum Kohlen
stoffilm auf 5 bis unendlich eingestellt werden.
Da beim herkömmlichen reaktiven Ionenätzen unter Ver
wendung von zwei parallelen Plattenelektroden die
Gleichspannung mit zunehmendem Druck verringert wurde,
erhöhte sich ein Selektionsverhältnis des AlSiCu-Films
zum Kohlenstoffilm. Da jedoch die Reaktion bzw. Umset
zung zwischen dem Al- oder Si-Film (einerseits) und
Chlor- oder Brommolekülen oder -atomen (andererseits)
als Ätzstoffe leicht bzw. einfach abläuft, trat ein
Seitenätzen an einer Seitenwand bzw. Flanke des Musters
auf, so daß ein Muster mit einer sich verjüngenden Form
oder mit lotrechten Seitenwänden nicht erhalten werden
konnte.
Darüber hinaus ist dabei die Musterdimensionsabhängig
keit (Mikroaufladeeffekt) einer Ätzrate auffällig groß,
wobei das Ätzen nicht mit hoher Genauigkeit durchge
führt werden konnte. Der Ätzdruck muß daher verringert
werden, um die Reaktion von Chlor- oder Brommolekülen
oder -atomen mit dem Si- oder Al-Film an der Seitenwand
bzw. Flanke des Musters zu unterdrücken.
Beim reaktiven Ionenätzen unter Verwendung zweier pa
ralleler Plattenelektroden mit einem Magnetron konnte
im Gegensatz dazu auch bei einer Senkung des Ätzdrucks
eine Entladung aufrechterhalten werden, so daß damit
ein hohes Selektionsverhältnis erreicht werden konnte.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen
näher beschrieben.
Die Fig. 1A bis 1G veranschaulichen im Schnitt
Schritte zur Erzeugung eines Al-Legierungsfilmmusters
gemäß einem Beispiel der Erfindung.
Gemäß Fig. 1A wird ein SiO2-Film 12 auf einem Si-
Substrat 11 erzeugt, und auf dem SiO2-Film 12 wird ein
AlSiCu-Dünnfilm 13 (Si-Konzentration = 1 Gew.%; Co-Kon
zentration = 0,5 Gew.%, Dicke = 0,8 µm) abgelagert.
Gemäß Fig. 1B wird ein Kohlenstoffilm 14 einer Dicke
von 300 nm auf dem Dünnfilm 13 erzeugt.
Dabei wird der Kohlenstoffilm 14 mittels einer Magne
tronzerstäubungsvorrichtung abgelagert. Vor der Zer
stäubung wird der Vakuumgrad auf etwa 10-8 Torr einge
stellt. Nach der Zuspeisung von Ar-Gas als Zerstäu
bungsgas zwecks Einstellung des Vakuums auf 5×10-3 Torr
wird ein Kohlenstofftarget durch Ar-Ionen bei einer
Hochfrequenzleistung von 1 kW zerstäubt, um damit den
Kohlenstoffilm abzulagern. Die Dicke des abgelagerten
Films kann durch Änderung der Zerstäubungszeit gesteu
ert werden. Wenn der Kohlenstoffilm 14 nach der obigen
Methode auf dem AlSiCu-Dünnfilm 13 erzeugt wird, schält
sich jedoch der Kohlenstoffilm 14 teilweise vom Si-Sub
strat ab.
Zur Verbesserung der Hafteigenschaft zwischen AlSiCu-
Dünnfilm 13 und Kohlenstoffilm 14 wird die Oberfläche
des AlSiCu-Dünnfilms 13 vor der Ablagerung des Kohlen
stoffilms einem Plasma unter Verwendung von gasförmi
gem Sauerstoff unterworfen, um damit einen modifizier
ten AlSiCu-Dünnfilm 13 zu erhalten. Bei Untersuchung
des mit einem Sauerstoffgasplasma behandelten AlSiCu-
Dünnfilms und eines nicht behandelten AlSiCu-Dünnfilms
nach einer Auger AES-Elektronenspektroskopie- bzw. AES-
Methode wird eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration
an der Oberfläche des mit dem Plasma behandelten
AlSiCu-Films festgestellt.
Der Kohlenstoffilm 14 (Dicke = 300 nm) wird unter den
gleichen Bedingungen, wie oben beschrieben, auf einem
mit dem Sauerstoffgasplasma behandelten AlSiCu-Dünnfilm
13 abgelagert. Eine Untersuchung des Abschälens des ab
gelagerten Kohlenstoffilms 14 ergibt, daß kein Abschälen
des Kohlenstoffilms 14 über das gesamte Si-Substrat 11
hinweg festzustellen ist. Wenn der Kohlenstoffilm 14
zur Klärung seiner Kristallstruktur nach einer Rönt
genbeugungs- bzw. XRD-Methode untersucht wird, ergibt
sich eine amorphe Struktur für diesen Film. Eine Un
tersuchung des Kohlenstoffilms 14 nach einer Sekundär
ionenmassenspektroskopie- bzw. SIMS-Methode zeigt, daß
die Menge an von Kohlenstoffatomen verschiedenen Verun
reinigungs- oder Fremdatomen unterhalb der Meßbarkeits
grenze nach der AES-Methode liegt.
Gemäß Fig. 1C wird ein Photoresist 15 (Dicke = 1,3 µm)
aus Novolakharz auf den Kohlenstoffilm 14 aufgetragen
und nach herkömmlicher lithographischer Technik belich
tet. Anschließend wird gemäß Fig. 1D das Resist 15 ent
wickelt, um ein Resistmuster 15a mit Linien und Lücken
von 0,5 µm zu erzeugen. Obgleich beim Schritt gemäß
Fig. 1D eine organische Alkalilösung als Entwickler
verwendet wird, wird während der Entwicklung keine Elu
tion oder Abschälen des Kohlenstoffilms 14 festge
stellt.
Gemäß den Fig. 1E und 1F werden der Kohlenstoffilm 14
und der AlSiCu-Dünnfilm 13 unter Heranziehung des Re
sistmusters 15a als Maske nach der RIE-Methode selek
tiv geätzt, um ein Kohlenstoffilmmuster 14a und ein
AlSiCu-Filmmuster 13a auszubilden. Die Schritte gemäß
den Fig. 1E und 1F sind nachstehend näher erläutert.
Zunächst ist anhand von Fig. 2 eine bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel verwendete Trockenätzvorrichtung be
schrieben.
Diese Vorrichtung besteht aus einer Ätzkammer 20, einer
Ladevorkammer 30 und einer Entladevorkammer 40. Die
Ätzkammer 20, die Ladevorkammer 30 und die Entlade
vorkammer 40 sind durch Ventile bzw. Schieber 31 bzw.
41 voneinander getrennt. Die Ätzkammer 20 wird in einem
evakuierten Zustand gehalten; ein Target- oder Ziel-
Substrat wird über einen in der Ladevorkammer 30 ange
ordneten Schieber 32 geladen und über einen Schieber 42
in der Entladevorkammer 40 entladen bzw. ausgetragen,
wodurch eine ungünstige Beeinflussung des Substrats
durch z. B. Luftfeuchtigkeit oder -sauerstoff vermieden
wird. In den Vorkammern 30 und 40 sind außerdem Sub
strathalte-Tische 33 bzw. 43 angeordnet. Die Ätzkammer
20 umfaßt eine erste Elektrode 22 zum Auflegen oder An
bringen eines Target-Substrats 21 in einem Vakuumgefäß
20a, eine über einen Koppelkondensator 29 geschaltete
Hochfrequenzenergie- oder -stromquelle 24 zur Anlegung
von Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz an die erste
Elektrode 22 sowie ein Kühlrohr 25 zum Kühlen der er
sten Elektrode 22 und Einstellen der Substrattempera
tur des Ziel-Substrats 21 auf eine vorbestimmte Größe.
Wenn das Ziel-Substrat erwärmt werden muß, strömt Heiz
fluid durch das Rohr.
Während dem Vakuumgefäß 20a Cl2, BCl3, HBr, O2, H2
und He (Ar oder Kr) über eine Chlorgas- bzw. Cl2 Spei
seleitung 28a, eine Bortrichlorid- bzw. BCl3-Speise
leitung 28b, eine Wasserstoffbromid bzw. HBr-Speise
leitung 28c, eine Sauerstoffgas- bzw. O2-Speiseleitung
28d, eine Inertgas-(He, Ar oder Kr)-Speiseleitung 28e
bzw. eine Wasserstoffgas- oder H2-Speiseleitung 28f zu
gespeist werden, wird eine Hochfrequenzspannung über
die erste Elektrode 22 und die als zweite Elektrode
dienende Innenwand (obere Wand) des Vakuumgefäßes 20a
angelegt.
Das Vakuumgefäß 20a ist dabei geerdet bzw. liegt an
Masse. Die Gasspeiseleitungen 28a bis 28f enthalten
Ventile und Strömungsmengenregler 29a bis 29f zur Ein
stellung der jeweiligen Strömungsmengen und Gasdrücke
auf vorbestimmte Größen.
Oberhalb des zweiten Elektrodenteils des Vakuumgefäßes
20a ist ein Dauermagnet 26 aus Sm-Co angeordnet, der
durch einen Motor um eine Welle 27 exzentrisch bzw.
außermittig in Drehung versetzbar ist. Durch ein Ma
gnetfeld von 50 bis 500 Gauß, das durch den Dauerma
gneten 26 auch in einem hohen Vakuum von 10-3 Torr oder mehr
erzeugt wird, kann ein hochdichtes Plasma erzeugt und
aufrechterhalten werden. Aus dem auf diese Weise er
zeugten hochdichten Plasma wird eine große Menge oder
Zahl von Ionen für die Aufstrahlung auf das Ziel-Sub
strat 21 ausgezogen (extracted), wodurch das Ziel-Sub
strat 21 geätzt wird. Im vorliegenden Fall beträgt der
Abstand zwischen dem Ziel-Substrat 21 und dem Dauer
magneten 26 28 mm, und die Magnetfeldstärke auf der
Oberfläche des Ziel-Substrats 21 ist auf 150 Gauß ein
gestellt. Eine Kathodenabfallspannung Vdc von 30 V läßt
sich ohne weiteres realisieren.
Im folgenden ist anhand von Fig. 1E ein Fall beschrie
ben, bei dem der als zu ätzendes Material dienende Koh
lenstoffilm 14 in der oben beschriebenen Trockenätzvor
richtung unter Verwendung von gasförmigem O2 oder H2
als Ätzgas und unter Verwendung des Resistmusters 15a
als Maske geätzt wird.
Gemäß Fig. 1E wird der Kohlenstoffilm 14 mit gasförmi
gem O2 als Ätzgas unter Änderung der Substrattemperatur
geätzt. Bezüglich der Ätzbedingungen wurde der Druck
von gasförmigem O2 (Strömungsmenge: 100 Sccm bzw. Stan
dard-cm3) auf 1,5 Pa bei Anlegung einer Hochfrequenz
leistung oder -energie von 1,7 W/cm2 eingestellt.
Obgleich dann, wenn die Substrattemperatur bei -50°C
gehalten wird, der Kohlenstoffilm 14 mit einer Rate
oder Geschwindigkeit von etwa 300 nm/min geätzt wird,
wird das Resist 15a mit einer Geschwindigkeit von
1 µm/min geätzt, wobei das Selektionsverhältnis von Koh
lenstoffilm 14 zum Resistmuster 15a etwa 0,3 beträgt.
Eine Betrachtung des Kohlenstoffilmmusters 14a nach der
SEM-Methode zeigt eine Form mit im wesentlichen lot
rechten Seitenwänden bzw. Flanken (vgl. Fig. 3A).
Wenn die Substrattemperatur auf 70°C gehalten wird,
beträgt das Selektionsverhältnis des Kohlenstoffilms 14
zum Resistmuster 15 etwa 0,3, d. h., es entspricht prak
tisch dem, das bei einer Substrattemperatur von -50°C
erzielt wird. Eine Betrachtung der Form des geätzten
Kohlenstoffilmmusters 14a nach der SEM-Methode zeigt,
daß das Kohlenstoffilmmuster 14a eine sich verjüngende
bzw. konische Form gemäß Fig. 3B aufweist.
Gemäß Fig. 3B wird das auf dem Kohlenstoffilmmuster 14a
verbleibende Resistmuster 15a unter Verdünnung dessel
ben seitlich geätzt (side-etched). Da bei niedriger Sub
strattemperatur der Seitenätzungsgrad erheblich verrin
gert ist, kann somit der Kohlenstoffilm 14 im wesent
lichen lotrecht bzw. mit einer lotrechten Form geätzt
werden.
Der Seitenätzgrad des Resistmusters 15a bestimmt sich
durch die Zahl der Sauerstoffionen, die beim RIE-Vor
gang bzw. reaktiven Ionenätzen unter Verwendung von
gasförmigem O2 auf die Seitenwände bzw. Flanken des Re
sistmusters abgestrahlt werden, die Reaktionsrate zwi
schen Sauerstoffradikalen und dem Resist und eine Elu
iergröße (eluting amount) der Reaktionsprodukte. Er
sichtlicherweise wird der Seitenätzgrad durch eine Ver
ringerung der Reaktionsrate, einer Verkleinerung der
Eluiergröße der Reaktionsprodukte von den Seitenwänden
und Bildung von Seiten- oder Flankenschutzfilmen, die
durch Einstellung der Substrattemperatur auf einen
niedrigen Wert hervorgerufen werden, unterdrückt. Das
Resist wird daher unter Verwendung verschiedener Gase
geätzt. Als Ergebnis zeigt es sich, daß das Selektions
verhältnis des Kohlenstoffilms zum Resist bei Verwen
dung von gasförmigem H2 auch bei vergleichsweise hoher
Temperatur vergrößert wird.
Bei der beschriebenen Trockenätzvorrichtung werden gas
förmiges H2 (Gesamtmenge: 100 Sccm) als Ätzgas verwen
det, der Druck von 1,5 Pa eingestellt, die Hochfre
quenzleistung auf 1,7 W/cm2 geregelt und die Substrat
temperatur auf 25°C eingestellt. Unter diesen Bedingun
gen wird der Kohlenstoffilm 14 unter Verwendung des Re
sists 15a als Maske selektiv geätzt. Während dabei der
Kohlenstoffilm 14 mit einer Rate oder Geschwindigkeit
von 33 nm/min geätzt wird, wird das Resistmuster 15a
mit einer Rate von 67 nm/min geätzt. Das Selektions
verhältnis von Kohlenstoffilm 14 zu Resistmuster 15a
beträgt daher etwa 0,5. Bei Betrachtung der Musterform
nach einer SEM-Methode zeigt es sich weiterhin, daß das
Resistmuster 15a nicht seitlich geätzt ist und das Koh
lenstoffilmmuster 14a gemäß Fig. 3a im wesentlichen
lotrecht geätzt ist.
Im folgenden ist ein Fall beschrieben, in welchem ein
Inertgas als Ätzgas verwendet und der Kohlenstoffilm 14
mittels eines Zerstäubungseffekts geätzt wird. Bei der
oben beschriebenen Trockenätzvorrichtung werden Ar-Gas
(Gesamtmenge: 100 Sccm) als Ätzgas verwendet, der Druck
auf 1,5 Pa eingestellt, eine Hochfrequenzleistung von
1,7 W/cm2 angewandt und die Substrattemperatur auf 25°C
eingestellt. Unter diesen Bedingungen wird der Kohlen
stoffilm 14 unter Heranziehung des Resistmusters 15a
als Maske geätzt.
Während dabei der Kohlenstoffilm 14 durch Zerstäubung
mit einer Rate von 40 nm/min geätzt wird, erfolgt das
Ätzen des Resistmusters 15a mit einer Rate (oder Ge
schwindigkeit)von 100 nm/min Das Selektionsverhältnis
vom Kohlenstoffilm 14 zum Resistmuster 15a beträgt
daher 0,4. Bei Betrachtung der Musterform nach diesem
Ätzvorgang nach einer SEM-Methode zeigt es sich außer
dem, daß das Resistmuster 15a nicht seitlich geätzt
ist, während der Kohlenstoffilm 14 lotrecht geätzt war.
Dies ist vermutlich auf folgendes zurückzuführen: Da
das Ätzen bei Verwendung eines Inertgases durch einen
Zerstäubungseffekt erfolgt, kann ein Kohlenstoffilm 14
mit lotrechten Seitenwänden bzw. Flanken erhalten wer
den.
Beim vorliegenden Beispiel wird daher der Kohlenstof
film 14 durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung von
gasförmigem O2, welches Kohlenstoff mit hoher Ätzrate
zu ätzen vermag, behandelt, um das Kohlenstoffilm
muster 14a zu bilden.
Bei Verwendung des genannten gasförmigen O2 beträgt die
Ätzrate des Kohlenstoffilms etwa das 0,3-fache der Ätz
rate des Resists. Wenn daher ein Überätzen aufgrund
eines Mikroaufladeeffekts o. dgl. verur
sacht durch das erwähnte reaktive Ionenätzen, im Fall
einer Kohlenstoffilmdicke von 1,3 µm und einer Resist
filmdicke von 1,3 µm auftritt, besitzt das restliche
oder verbleibende Resist eine Dicke von etwa 0,5 µm.
Gemäß Fig. 1F wird der AlSiCu-Film 13 unter Verwendung
des Resistmusters 15a und des Kohlenstoffilmmusters 14a
als Masken selektiv geätzt. Dieses Ätzen des AlSiCu-
Films 13 erfolgt in der Trockenätzvorrichtung gemäß
Fig. 2. Bezüglich der Ätzbedingungen wird eine Sub
strattemperatur von 50°C eingehalten; als Ätzgas wird
ein Gasgemisch (Strömungsmenge: 100 Sccm) aus Cl2-Gas
und BCl3-Gas verwendet. Der Ätzdruck beträgt 4,0 Pa
oder weniger, im vorliegenden Fall 2,0 Pa, und die
Hochfrequenzleistung oder -energie wird von 0,8 W/cm2
auf 3 W/cm2 geändert.
Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Werte, die
durch Messung einer Beziehung zwischen einer Ätzrate
und einer Kathodenabfallspannung, d. h. einer über ein
Plasma und das Substrat angelegten Gleichspannung
(Vdc), beim Ätzen verschiedener Filme unter Änderung
der Hochfrequenzenergiedichte erhalten werden.
Aus Fig. 4 geht folgendes hervor: Wenn die Hochfrequenz
leistung oder -energie auf 0,8 W/cm2 (Vdc = 100 V) ein
gestellt wird, lassen sich die folgenden Ergebnisse
bzw. Werte erzielen: Der AlSiCu-Dünnfilm 13 wird mit
einer Rate von etwa 330 nm/min geätzt; die Ätzrate des
Kohlenstoffilms 14 beträgt etwa 25 nm/min; das Selek
tionsverhältnis von AlSiCu-Dünnfilm 13 zu Kohlenstof
film 14 beträgt etwa 13. Andererseits beträgt das Se
lektionsverhältnis des AlSiCu-Dünnfilms 13 zum Resist
15 etwa 3.
Eine Untersuchung der Form des geätzten AlSiCu-Dünn
filmmusters 13a nach einer SEM-Methode zeigt, daß sich
die Muster-Form mit einem Verjüngungswinkel von 88°
(konisch) verjüngt. Außerdem wird dabei festgestellt,
daß sich die Größe der Verjüngungsform vergrößert (der
Verjüngungswinkel abnimmt), wenn die Hochfrequenzener
giedichte erhöht ist oder wird.
Auf dieselbe Weise wird nach der SEM-Methode bestätigt
oder festgestellt, daß nach einem Überätzen von 20%
das Resistmuster 15a nicht auf dem AlSiCu-Dünnfilm
muster 13a zurückbleibt, das durch Ätzen des AlSiCu
Dünnfilms 13 mit einer Hochfrequenzleistung von
1,3 W/cm2 (Vdc = 150 V) oder mehr und Verwendung des
Resistmusters 15a als Maske nach erfolgtem Ätzen erhal
ten wird.
In einem Vergleichsbeispiel wird anstelle eines Kohlen
stoffilms der Resistfilm 15 (Filmdicke = 1,3 µm) auf
dem AlSiCu-Dünnfilm 13 erzeugt und einer Belichtung und
Entwicklung unterworfen, wobei ein Muster von 0,4 µm
L/S (Linien und Lücken) gebildet wird. Unter Verwendung
der Trockenätzvorrichtung mit dem Magnetron wird der
AlSiCu-Dünnfilm 13 unter Heranziehung des Resistmusters
15a als Maske bei Änderung einer Gleichspannung (Vdc)
geätzt.
Es sei angenommen, daß sich im Bearbeitungsschritt am
Kohlenstoffilm 14 die Dicke tR des Resistfilms 15 um
tC/k verringert, wobei mit tC die Dicke des Kohlen
stoffilms 14 und mit k das Ätzselektions- bzw. -selek
tivitätsverhältnis von Kohlenstoffilm 14 zu Resistfilm
15 bezeichnet sind. Aufgrund der erwähnten Abnahme der
Dicke tC wird der verbleibende Resistfilm im Vergleichs
beispiel, bei welchem ein Resistmuster als Maske be
nutzt wird, dicker. Hieraus folgt, daß bei gleicher
Dicke des Resistfilms die Maskierungseigenschaft oder
-fähigkeit im Falle der Verwendung eines zwischengefüg
ten Kohlenstoffilms verbessert ist, wenn beim Ätzvor
gang am AlSiCu-Film 13 die folgende Bedingung
tC · SC < tC · 1/k · SR, d. h. SC < 1/k · SR,
erfüllt ist, in welcher SC das Ätzselektivitätsver
hältnis des AlSiCu-Films 13 zum Kohlenstoffilm 14 und
mit SR das Selektivitätsverhältnis des AlSiCu-Films 13
zum Resistfilm 15 bezeichnet sind.
Bei der Behandlung oder Bearbeitung des Kohlenstoffilms
14 durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung von gas
förmigem O2 beträgt die Ätzrate des Kohlenstoffilms
etwa das 0,3-fache der Ätzrate des Resists. Daraus er
gibt sich, daß ein Kohlenstoffilm als Ätzmaske für den
AlSiCu-Dünnfilm 13 vorteilhafter ist als das Resist,
wenn dabei eine Gleichspannung (unter 200 V) angewandt
wird, bei welcher ein Selektions- oder Selektivitätsver
hältnis von AlSiCu-Dünnfilm 13 zu Kohlenstoffilm 14
mehr als das 3-fache des Selektionsverhältnisses von
AlSiCu-Dünnfilm 13 zu Resist 15 beträgt.
Wenn in einer herkömmlichen Trockenätzvorrichtung mit
zwei parallelen Plattenelektroden, aber ohne Magnetron,
die Gleichspannung geändert oder variiert und (unter
diesen Bedingungen) der AlSiCu-Dünnfilm 13 geätzt wur
de, ließ sich bei niedrigem Druck und einer Gleichspan
nung von unter 200 V keine stabile Entladung erzielen.
Schließlich werden (beim beschriebenen Ausführungsbei
spiel) gemäß Fig. 1 das Resistmuster 15a und das Kohlen
stoffilmmuster 14a entfernt. Als Ätzvorrichtung wird
eine herkömmliche Tonnen- oder Zylinder-Plasmaätzvor
richtung benutzt. Durch Veraschung des Resistmusters
15a und des Kohlenstoffilmmusters 14a in dieser Vor
richtung unter Verwendung eines normalen Sauerstoff
plasmas lassen sich das Resistmuster 15a und das Kohlen
stoffilmmuster 14a einfach beseitigen.
Als andere Möglichkeit steht eine Abtragungs- oder Ent
fernungsmethode zum Beseitigen des Kohlenstoffilmmu
sters 14a nach dem selektiven Entfernen des Resistmu
sters 15a in bezug auf das Kohlenstoffilmmuster 14a zur
Verfügung. Die vollständige Entfernung des Resistmu
sters 15a erfolgt in einer Abstrom-Ätzvorrichtung gemäß
Fig. 5. Fig. 5 veranschaulicht schematisch die bei die
sem Ausführungsbeispiel verwendete Abstrom-Ätzvorrich
tung zum selektiven Beseitigen des Resistmusters 15a in
bezug auf das Kohlenstoffilmmuster 14a.
Der Hauptteil dieser Vorrichtung besteht aus einem Va
kuumgefäß 50, einem in diesem angeordneten Probentisch
52, auf dem eine Probe 51 montiert ist, einem Gaszu
laß 53, über den Gas zugespeist wird, einem Quarz-Ent
ladungsrohr 54 zum Entladen des über den Gaszulaß 53 ein
gespeisten Gases und einem Gasauslaß 55 zum Ausströmen
lassen des in das Gefäß eingespeisten Gases. Von einer
Mikrowellenenergiequelle 57 wird eine Mikrowelle einer
Frequenz von 2,45 GHz an das Entladungsrohr 54 über
einen Wellenleiter 56 angelegt, um eine elektrodenfreie
Entladung herbeizuführen und damit das über den Gaszu
laß 53 zugespeiste Gas zu zersetzen.
Mittels dieser Ätzvorrichtung wurde ein Resistmuster
von der Probe entfernt. Die Probe 51 mit einer Struk
tur (Resist/Kohlenstoff/AlSiCu/SiO2), bei welcher ein
Kohlenstoffilm nach der RIE-Methode unter Verwendung
des Resistmusters als Maske lotrecht geätzt wurde, um
einen darunter liegenden AlSiCu-Dünnfilm in einem Mu
steröffnungsbereich freizulegen, wird in die Abstrom-
Ätzvorrichtung gemäß Fig. 5 eingebracht und am Pro
bentisch 52 fixiert. Nachdem die Vorrichtung über den
Gasauslaß 55 auf ein Vakuum bzw. einen Unterdruck von
10-3 Torr evakuiert worden ist, wird der Vorrichtung
als Ätzgas ein CF4/O2-Gasgemisch zugespeist. Die Strö
mungsmengen von CF4 und O2-Gas werden konstant auf
15 Sccm bzw. 500 Sccm gehalten, und es wird ein Druck
von 0,3 Torr aufrechterhalten. Die Temperatur in der
Vorrichtung wird auf Raumtemperatur gehalten. Zur Her
beiführung einer Entladung wird eine Mikrowelle ange
legt, so daß damit ein Ätzvorgang erfolgt.
Wenn in obigem Vorgang das Veraschen in der Abstrom-
Ätzvorrichtung bei einem Druck von 0,3 Torr und unter
Verwendung des Gasgemisches aus Kohlenstofftetrafluorid
(CF4) und Sauerstoff als Ätzgas durchgeführt wird, kann
das Resistmuster ohne jeden Rückstand beseitigt werden.
Eine Untersuchung des Ätzgrades des Kohlenstoffilmmu
sters nach vollständiger Beseitigung des Resistmusters
zeigt, daß die Ätzrate des Kohlenstoffilmmusters
1,6 nm/min im Vergleich zu einer Ätzrate von 1 µm/min
des Resistfilms beim Abstromätzen beträgt, wobei der
Kohlenstoffilm nicht wesentlich geätzt worden war. Bei
einem Beseitigungsvorgang für das Maskenmuster bei zu
rückbleibendem Resistmuster kann somit bestätigt wer
den, daß das Kohlenstoffilmmuster mittels normaler O2-
Plasmaveraschung in der beschriebenen Zylinder-Ätzvorrich
tung beseitigt werden kann, nachdem das Resist durch
Abstrom-Ätzung mittels eines Gasgemisches aus CF4 und
O2 entfernt oder abgetragen worden war. Nach der Ent
fernung des Kohlenstoffilmmusters ergibt eine Bewertung
des AlSiCu-Dünnfilmmusters, daß in vorteilhafter Weise
ein AlSiCu-Dünnfilm einer sich verjüngenden Form und
mit Linien/Lückenbreiten von 0,4 µm/10,4 µm geformt
werden kann.
Der Kohlenstoffilm wurde auch einer Trockenätzung
unter Verwendung eines Gases, wie H2-Gas, eines Inert
gases (Ne, Ar, Kr oder Xe) N2, Halogengas (SF6, CF4)
oder eines Gasgemisches aus diesen Gasen (als Resist
maske) unterworfen. Der Kohlenstoffilm läßt sich vor
teilhaft mit gasförmigem O2 oder einem dieser Gase oder
dem Gasgemisch ätzen, wobei auf diese Weise ein AlSiCu-
Dünnfilmmuster einer bevorzugten Form und ohne jeden
Rückstand hergestellt werden kann.
Im folgenden ist als zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung eine Ätzmethode für einen AlSiCu-Dünnfilm
unter Anwendung einer Zweilagen-Resistmethode be
schrieben. Die Fig. 6A bis 6H zeigen im Schnitt die
Schritte bei der Herstellung eines Musters gemäß diesem
Ausführungsbeispiel.
Gemäß Fig. 6A wird auf einem Si-Substrat 11 ein SiO2-
Film 12 erzeugt, auf dessen Oberfläche ein AlSiCu-
Dünnfilm 13 (Si-Konzentration = 1 Gew.%, Co-Konzentra
tion = 0,5 Gew.%) abgelagert wird. Anschließend wird
die Oberfläche dieses Dünnfilms 13 mittels eines O2-
Plasmas modifiziert.
Gemäß Fig. 6B wird auf dem Dünnfilm 13 ein Kohlenstoff
film 14 (Dicke = 200 nm) erzeugt. Gleichzeitig wird als
Vergleichsbeispiel eine Probe, auf welcher, durch Zer
stäubung ein Siliziumoxid- bzw. SiO₂-Film 14′ einer Dicke
von 200 nm erzeugt worden ist geformt. In die
sem Fall wird der Kohlenstoffilm 14 auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 1 abgelagert.
Gemäß Fig. 6C wird auf dem Kohlenstoffilm 14 und dem
SiO2-Film ein 1,3 µm dicker Resistfilm 15 abgelagert,
der als Ganzes nach herkömmlicher lithographischer
Technik zur Ausbildung eines Resistmusters 15a (vgl.
Fig. 6D) belichtet und entwickelt wird. Im Verfah
rensschritt gemäß Fig. 6D treten keinerlei Probleme,
wie Elution oder Abschälen des SiO2-Films, auf.
Gemäß Fig. 6E wird der Kohlenstoffilm 14 nach einer
RIE-Methode unter Verwendung des Resistmusters 15a als
Maske gemustert. Bei diesem Musterungsvorgang wird eine
RIE-Vorrichtung mit einem Magnetron als Trockenätzvor
richtung verwendet. Wie im Beispiel 1 wird der Kohlen
stoffilm 14 unter Verwendung des Resistmusters 15a als
Maske unter folgenden Bedingungen geätzt: O2-Gasströ
mungsmenge = 100 Sccm; Druck = 1,5 Pa; Hochfrequenzlei
stung oder -energie = 1,7 W/cm2; Substrattemperatur =
-50°C. Hierdurch wird der Kohlenstoffilm 14 auf die in
Fig. 6E gezeigte Weise gemustert. Das Resistmuster 15a
verbleibt dabei auf dem Kohlenstoffilmmuster 14a.
Unter Verwendung der vorher beschriebenen Ätzvorrich
tung wird der SiO2-Film 14′ unter Heranziehung des Re
sistmusters 15a als Maske gemustert. Dabei wird der
SiO2-Film 14′ unter Verwendung des Resistmusters als
Maske unter folgenden Bedingungen geätzt: CF4/O2-Gas
strömungsmenge = 70/30 Sccm; Druck = 1,5 Pa; Hochfre
quenzleistung = 1,7 W/cm2; Substrattemperatur = 25°C.
Hierdurch wird der SiO2-Film 14′ auf die in Fig. 6E ge
zeigte Weise gemustert. Das Resistmuster bleibt auf dem
SiO2-Film 14′ zurück.
Gemäß Fig. 6F wird anschließend zur Entfernung des auf
diesen Dünnfilmen verbleibenden Resistmusters 15a die
ses unter Verwendung von CF4/O2-Gas auf die im Beispiel
1 beschriebene Weise mittels einer Abstrom-Veraschungs
vorrichtung (down-flow ashing apparatus) abgetragen.
Hierbei wird das auf dem Kohlenstoffilmmuster 14a und
dem SiO2-Film 14′ befindliche Resistmusters 15a je
weils vollständig entfernt, so daß ein Ätzmaskenmuster
aus dem Kohlenstoffilmmuster 14a bzw. ein Ätzmasken
muster aus dem SiO2-Film 14′ entsteht. Anschließend
wird das Substrat in reinem Wasser gewaschen.
Gemäß Fig. 6G werden die jeweiligen AlSiCu-Dünnfilme 13
unter Verwendung des Kohlenstoffilms 14 als Ätzmaske
geätzt. Die AlSiCu-Dünnfilme 13 werden in einer Magne
tron-Trockenätzvorrichtung unter Verwendung eines Gas
gemisches aus Cl2 und BCl3 als Ätzgas geätzt, wobei
eine Gleichspannung bei einem Ätzdruck 2,0 Pa geändert
bzw. variiert wird. Dabei beträgt ein Ätz-Selektivi
tätsverhältnis von Kohlenstoffmaske zu AlSiCu-Film etwa
5 bei einer Gleichspannung von 250 V, während das Ätz
selektivitätsverhältnis dieser Elemente bei einer
Gleichspannung von 200 V oder weniger 6,5 oder mehr
beträgt.
Die AlSiCu-Filme 13 werden jeweils unter Verwendung des
Kohlenstoffilmmusters 14a bzw. des SiO2-Filmmusters 14′
als Maske mit einem Gasgemisch aus Cl2 und BCl3 als
Ätzgas bei einem Ätzdruck von 0,5 Pa und einer Hoch
frequenzleistung von 0,8 W/cm2 geätzt.
Dabei werden der AlSiCu-Dünnfilm 13 mit einer Rate bzw.
Geschwindigkeit von etwa 300 nm/min das Kohlenstoffilm
muster 14a mit einer Rate von etwa 35 nm/min und das
SiO2-Filmmuster 14′ mit einer Rate von etwa 40 nm/min
geätzt. Ein Selektionsverhältnis von AlSiCu zu Kohlen
stoff beträgt etwa 9, während ein Selektionsverhältnis
von AlSiCu zu SiO2 etwa 8,5 beträgt.
Eine Prüfung auf eine Rückstandsgröße unter diesen Be
dingungen ergibt, daß bei Verwendung des Kohlenstoffilm
musters 14a als Maske keinerlei Rückstand festgestellt
werden kann. Wenn dagegen das SiO2-Filmmuster 14′ als
Maske verwendet wird, kann eine kleine Rückstandsgröße
festgestellt werden. Die Differenz zwischen den Rück
standsgrößen beruht auf folgendem Grund: Da bei Verwen
dung der SiO2-Maske durch diese aufgrund von Ionen
kollision beim reaktiven Ionenätzvorgang Sauerstoff
freigesetzt wird, vergrößert sich die Menge an Rest
sauerstoff unter Erzeugung eines Al-Oxids.
Eine Untersuchung der Form des auf oben beschriebene
Weise geätzten AlSiCu-Dünnfilms 13 zeigt, daß ein Mu
ster mit im wesentlichen lotrechten Seitenwänden bzw.
Flanken in einem Zeilen- und Lückenabschnitt (L/S-Ab
schnitt) des Musters bei Verwendung des Kohlenstoffilm
musters 14a als Maske erzielt werden kann (vgl. Fig.
7A). Bei Verwendung des SiO2-Filmmusters 14′ oder des
Resistmusters 15 als Maske zeigt es sich dagegen, daß
die Endabschnitte des Linien- und Lückenmusters bzw.
L/S-Musters an der einen Seite (an welcher ein solches
Muster fehlt) eine stark verjüngte bzw. abgeschrägte
Form aufweisen. Bei Verwendung des Kohlenstoffilmmu
sters 14a als Maske ist eine Erscheinung, bei welcher
das Muster extrem asymmetrisch ist, nicht zu beobach
ten.
Es wird angenommen, daß dies auf folgendem beruht: Beim
Ätzen treffen Elektronen und Ionen, die durch ein in
einer Ionenumhüllung erzeugtes elektrisches Feld be
schleunigt werden, auf das Maskenmuster auf. Wenn ein
zu ätzendes Objekt (Maskenmaterial) ein Isolator ist,
werden im Isolator durch die auftreffenden oder ein
fallenden Ionen oder Elektronen Ladungen aufgespei
chert (Aufladung). Wenn dagegen das zu ätzende Objekt
aus einem leitfähigen Material besteht, tritt keine
Aufladung auf.
Gemäß obigen Ausführungen tritt somit eine Aufladung in
der Seitenwand oder Flanke des SiO2-Filmmusters 14′
oder des Resistmusters 15a, das als Isolator wirkt,
durch die aus einer Diagonalrichtung auf das Masken
muster auftreffenden aufgeladenen Teilchen unter gleich
zeitiger Ladungsaufspeicherung auf. Da in beiden Seiten
des Musters gleiche Ladungsmengen aufgespeichert wer
den, werden Ionen im Mittelbereich des L/S-Musters sym
metrisch gekrümmt bzw. abgelenkt, so daß ein Ätzen in
lotrechter Richtung erfolgt. Da sich jedoch in den End
bereichen des L/S-Musters das SiO2-Filmmuster 14′ nur
am einen Ende bzw. einer Seite des L/S-Musters befin
det, werden die Ionen bzw. ihre Bahnen durch eine auf
geladene SiO2-Maske gekrümmt und damit ein asymmetri
sches Muster gebildet.
Wenn andererseits das Kohlenstoffilmmuster 14a als Ätz
maske benutzt wird, besitzt der aus einem leitfähigen
Material bestehende Kohlenstoffilm einen spezifischen
Widerstand von nur 10-4 cm (Ohm×cm). Da in diesem
Fall die Maske nicht aufgeladen wird, ist die Ätzform
gemäß Fig. 7A symmetrisch und auch an den Enden des
L/S-Musters in lotrechter Richtung gerade.
Wenn beim Trockenätzen eine Vorspannung (Kathodenab
fallspannung), durch ein Plasmapotential und eine Elek
trode, an welcher eine Probe montiert ist, erzeugt, ge
ändert wird und AlSiCu-Dünnfilme unter Verwendung des
SiO2-Films und des Kohlenstoffilms als Ätzmasken ge
ätzt werden, werden anschließend die Musterformen an
den Enden bzw. in den Endbereichen des L/S-Musters un
tersucht. Wie oben erwähnt, werden sich verjüngende
bzw. abgeschrägte Musterformen erhalten, wenn der Ein
fluß der Aufladewirkung groß ist, während ein Muster
mit lotrechten Seitenwänden oder Flanken erhalten wird,
wenn der Einfluß des Aufladeeffekts klein ist.
Die Form eines mit variierender Vorspannung geätzten
AlSiCu-Dünnfilms wird nach einer SEM-Methode unter
sucht; die Verjüngungs- oder Abschrägungswinkel an den
Enden eines Linien- und Lückenmusters bzw. L/S-Musters
werden gemessen. Die hierbei ermittelten Werte finden
sich in Fig. 8. Da bei Verwendung eines Kohlenstoffilms
als Maske das Maskenmuster nicht aufgeladen wird, kann
gemäß Fig. 8 das Ätzen auch dann mit hoher Genauigkeit
erfolgen, wenn die Vorspannung niedrig eingestellt
wird.
Gemäß Fig. 9 wurde eine Ätzratenabhängigkeit (Mikroauf
ladeeffekt) einer Öffnungsgröße (Geometrieverhältnis)
von einer Resistfilmdicke untersucht. Bei Verwendung
einer Maske aus einem Kohlenstoffilmmuster kann in
diesem Fall mit kleinem Mikroaufladeeffekt ein höchst
genauer Ätzvorgang durchgeführt werden.
Gemäß Fig. 6H werden das Kohlenstoffilmmuster 14a und
das SiO2-Filmmuster 14′ entfernt. Wie im Beispiel 1 er
folgt das Entfernen oder Abtragen des Kohlenstoffilm
musters 14a mittels einer herkömmlichen O2-Plasmaätz
vorrichtung. In diesem Fall kann das Kohlenstoffilm
muster 14a ohne weiteres (vollständig) entfernt wer
den.
Im Gegensatz dazu wird das SiO2-Filmmuster 14′ durch
den O2-Plasmaätzprozeß überhaupt nicht angeätzt. Das
SiO2-Filmmuster 14′ kann aus diesem Grund durch Ätzen
in einer Abstrom-Vorrichtung mittels eines Gasgemi
sches aus CF4 und O2 entfernt werden. Beim Entfernen
oder Abtragen des SiO2-Filmmusters 14′ in der Abstrom-
Vorrichtung tritt jedoch auf dem AlSiCu-Dünnfilm 13
starke Korrosion auf. Da außerdem auch der als Unter
schicht dienende SiO2-Film gleichzeitig geätzt wird,
ist das AlSiCu-Muster hinterschnitten.
Bei Verwendung des Kohlenstoffilms 14 als Maske kann
nach dessen Entfernung durch O2-Plasmaätzen keinerlei
Korrosion auf dem AlSiCu-Dünnfilm 13 festgestellt wer
den. Auch wenn das Entfernen des SiO2-Films 14′ mit
verschiedenen Naßätzlösungen, wie HF-Lösung durchge
führt wird, kann der SiO2-Film 14′ nicht ohne Be
schädigung des AlSiCu-Dünnfilms 13 und des darunter
liegenden SiO2-Films 12 entfernt werden.
Die Korrosion der nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1
und 2 erzeugten AlSiCu-Dünnfilme wird bewertet. Eine
für diese Bewertung benutzte Probe besitzt folgende Aus
gestaltung: Auf einem Si-Substrat ist ein SiO2-Film er
zeugt; ein Ti-Dünnfilm (Filmdicke = 20 nm), ein TiN-
Dünnfilm (Filmdicke = 70 nm) und ein AlSiCu-Dünnfilm
(Si-Konzentration = 1 Gew.%; Co-Konzentration = 0,5
Gew.%) sind aufeinanderfolgend auf der Oberfläche des
SiO2-Films abgelagert. Außerdem ist oder wird dabei auf
die in Fig. lB gezeigte Weise die Oberfläche des
AlSiCu-Dünnfilms mittels des O2-Plasmaprozesses modi
fiziert.
Die nach dem obigen Prozeß erhaltenen mehrlagigen
AlSiCu/TiN/Ti/SiO2-Dünnfilmstrukturen werden in den
Schritten gemäß Fig. 1B bis 1G von Beispiel 1 und den
Schritten nach Fig. 6B bis 6H hergestellt.
Bei diesem Prozeß werden die TiN/Ti-Dünnfilme unter den
gleichen Bedingungen wie beim Ätzen des AlSiCu-Films
geätzt, nachdem letzterer geätzt worden war. Eine Un
tersuchung der Formen der geätzten Proben (oder Prüf
linge) nach der SEM-Methode zeigt, daß die AlSiCu/TiN/
Ti-Strukturen bei jedem der beiden Verfahren gemäß Bei
spiel 1 und 2 jeweils im wesentlichen lotrecht geätzt
waren.
Nach dem Ätzen dieser Proben werden deren Substrate
2 Minuten lang bei einer Temperatur von 200°C in einer
N2-Atmosphäre angelassen oder geglüht, worauf die
Proben an der Luft stehengelassen werden. In diesem
Zustand werden die Proben mittels eines optischen
Mikroskops auf Korrosion untersucht. Die durch Bewer
tung der in Chips entstandenen Korrosion ermittelten
Werte sind in Fig. 10 zusammengefaßt. Aus Fig. 10 geht
folgendes hervor: Wenn das Ätzen unter Verwendung des
Resists als Maske durchgeführt wird, ist eine Korro
sion an der Probe nach deren 24-stündigem Verweilen an
der Luft festzustellen. Bei Durchführung des Ätzprozes
ses unter Verwendung des Kohlenstoffilms als Maske ist
andererseits auch nach einwöchigem Verweilen der Probe
an der Luft keinerlei Korrosion festzustellen. Dabei
ist festzustellen, daß auch nach langzeitigem Verweilen
der Probe an der Luft keinerlei Korrosion an der Probe
entsteht, weil der Kohlenstoffilm nahezu keine Verun
reinigung, wie Halogen enthält (wie erwähnt, ist die
Menge an Verunreinigung (impurity) kleiner als die Meß
empfindlichkeitsgrenze bei der SIMS-Analyse).
Zur Untersuchung der Ursache hierfür wird ein geätztes
Plättchen in destilliertes Wasser getaucht und mittels
Ionenchromatographie untersucht. Hierbei werden gemäß
Fig. 11 Cl und F als Verunreinigungen festgestellt. Da
bei sind insbesondere die ermittelten Cl- und F-Mengen
im Falle der Verwendung des Resists als Maske größer
als im Fall der Verwendung des Kohlenstoffilms als Mas
ke.
Wenn nämlich das Plättchen an der Luft stehengelassen
wird, entsteht F⁻ oder Cl⁻ aufgrund dar im AlSiCu-
Film und seiner Oberfläche vorhandenen Verunreinigun
gen und der Feuchtigkeit der Luft. F⁻ oder Cl⁻ enthal
tendes Wasser bildet einen Elektrolyten, so daß ohne
weiteres die folgenden Reaktionen auftreten können:
Al + 3Cl⁻ → AlCl3 + 3e⁻,
2AlCl3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H⁺ + 6Cl⁻.
Wenn diese Reaktionen auftreten, verstärkt sich die
Korrosion des AlSiCu-Films aufgrund der bei diesen
Reaktionen erzeugten Cl-Ionen.
Als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im
folgenden ein Verfahren zum Steuern einer Ätzmuster
form beim Ätzen eines AlSiCu-Films unter Verwendung
einer Kohlenstoffilmmaske erläutert.
Gemäß den Schritten nach den Fig. 6A bis 6F von Bei
spiel 2 wird ein Kohlenstoffilmmuster 14a auf einem
AlSiCu-Film 13 erzeugt. Gemäß Fig. 6B wird dieser Film
13 unter Verwendung des Kohlenstoffilmmusters als Maske
selektiv geätzt. Für diesen Ätzvorgang an diesem Film
13 wird eine Trockenätzvorrichtung mit einem Magnetron
verwendet.
Bezüglich der Ätzbedingungen wird die Substrattempera
tur auf 50°C gehalten; ein Gasgemisch (Strömungsmenge =
100 Sccm) aus Cl2 und BCl3 oder ein Gasgemisch (Strö
mungsmenge = 100 Sccm) aus Cl2 und BBr3 wird als Ätzgas
benutzt, während gasförmiges CO (Strömungsmenge = 0 bis
100 Sccm) als Ablagerungsgas verwendet wird.
Das Ätzen erfolgt unter einem Ätzdruck von 2,0 Pa und
bei einer Hochfrequenzspannungsdichte von 0,8 W/cm2.
Fig. 12 veranschaulicht die Meßwerte bei der Bestimmung
der Ätzrate und der Form eines Ätzfilms bzw. geätzten
Films im Falle einer Änderung der Strömungsmenge des
als Ablagerungsgas dienenden gasförmigen CO. Dabei ist
oder wird der Druck auf 2,0 Pa eingestellt. Die Hoch
frequenzleistung wird auf 0,8 W/cm2 eingestellt. Als
Ätzgas wird ein Gasgemisch aus (gasförmigem) Cl2 und
BCl3 verwendet; die Substrattemperatur beträgt 50°C.
Mit einer Erhöhung der CO-Strömungsmenge ändert sich
der Verjüngungs- oder Abschrägungswinkel des AlSiCu-
Filmmusters 13a von 90° auf 77°. Hierdurch wird belegt,
daß die Musterform durch die CO-Strömungsmenge gesteu
ert werden kann. Obgleich die Ätzrate von Kohlenstoff
unabhängig von der CO-Strömungsmenge konstant bleibt,
verringert sich die Ätzrate am AlSiCu-Film 13 mit zu
nehmender CO-Strömungsmenge geringfügig.
Das Ätzselektionsverhältnis von AlSiCu zu Kohlenstoff
beträgt jedoch 10, auch wenn die CO-Strömungsmenge auf
100 Sccm eingestellt wird. Es zeigt sich also, daß ein
hohes Selektionsverhältnis erzielbar ist.
Nach dem Ätzvorgang unter Erhöhung der CO-Strömungs
menge auf (um) 50% kann mit einem optischen Mikroskop
keinerlei Rückstand festgestellt werden. Wenn dagegen
die CO-Strömungsmenge 50% übersteigt, ist ein Rück
stand festzustellen.
Es ist somit zweckmäßig, daß die CO-Strömungsmenge
50 Sccm oder weniger, bezogen auf die Strömungsmenge
des Ätzgases, beträgt.
Der Ätzdruck wird von 1,0 Pa auf 10 Pa geändert; die
Hochfrequenzenergiedichte und die Substrattemperatur
werden auf 0,8 W/cm2 bzw. 50°C gehalten; und ein Gas
gemisch aus Cl2 und BCl3, dem gasförmiges CO in einer
Menge von etwa 30 Sccm zugesetzt worden war, wird als
Ätzgas benutzt. Der Ätzvorgang erfolgt unter diesen
Bedingungen.
Fig. 13 veranschaulicht die Meßwerte der Bestimmung der
Ätzraten von AlSiCu und Kohlenstoff bei Druckänderung
sowie den Verjüngungs- oder Abschrägungswinkel des
AlSiCu-Filmmusters 13a bei Einstellung der CO-Strömungs
menge auf 0%, 30% und 50%, bezogen auf die Strömungs
menge von Cl2 + BCl3.
Während mit einer Druckerhöhung die Ätzrate an AlSiCu
ansteigt, nimmt die Kohlenstoff-Ätzrate ab. Es zeigt
sich somit, daß ein Selektionsverhältnis durch Druck
erhöhung vergrößert werden kann. Bei einer Druckerhö
hung auf 6,0 Pa oder mehr wird jedoch etwas Rückstand
nach dem Ätzen festgestellt. Wenn kein gasförmiges CO
zugesetzt wird, tritt in dem bei einem Druck von 3,0 Pa
oder mehr geätzten AlSiCu-Filmmuster 13a seitliches An
ätzen auf, wobei das AlSiCu-Filmmuster 13a eine sich
umgekehrt verjüngende Form aufweist. Aus diesem Grund
erfolgt der Ätzvorgang unter Zugabe von gasförmigem CO
zum Ätzgas in einer Menge von 0 bis 50%. Dabei zeigt
es sich, daß bei einer CO-Strömungsmenge von unter 50%
und einem Druck von 7 Pa oder weniger ein seitliches
Ätzen stattfindet, so daß ein Muster mit einer sich
normal verjüngenden Form erhalten wird.
In den Schritten nach den Fig. 6A bis 6H von Beispiel 2
wird ein Gasgemisch aus Cl2 und HBr (Cl2/HBr = 50/50
Sccm) als Ätzgas benutzt. Der Ätzgasdruck wird von
1,0 Pa auf 10 Pa geändert; Hochfrequenzenergiedichte
und Substrattemperatur werden auf 2,5 W/cm2 bzw. 70°C
gehalten. Das Ätzen erfolgt unter diesen Bedingungen.
Dabei wird festgestellt, daß bei einem Ätzdruck von
6 Pa der AlSiCu-Film 13 mit einer Rate oder Geschwin
digkeit von 70 nm/min, der Kohlenstoffilm 14 mit einer
Rate von 70 nm/min geätzt wird und der AlSiCu-Film 13
ohne jeden Rückstand zur Erzielung einer sich verjün
genden Form bzw. eines sich verjüngenden Profils ge
ätzt werden kann.
Wenn andererseits der Ätzdruck auf 7 Pa oder mehr ein
gestellt wird, wird die Oberfläche des geätzten AlSiCu-
Filmmusters 13a angerauht, so daß das Ätzen nicht mit
hoher Genauigkeit erfolgen kann. Aus diesem Grund wer
den unter diesen Bedingungen gasförmiges CO in einer
Menge von etwa 30 % der Gesamtgasströmungsmenge von Cl2
+ HBr zugesetzt und (darauf) der Ätzvorgang durchge
führt. Als Ergebnis zeigt die Ätzmusterform ein sich
verjüngendes Profil (shape) mit einem Verjüngungs- oder
Abschrägungswinkel von 85°. Bei Untersuchung des Zu
stands der Seitenwand oder Flanke des geätzten Musters
nach einer SEM-Methode kann an der Oberfläche kein rau
her Abschnitt festgestellt werden, vielmehr wird eine
glatte Oberfläche erhalten. Bei der genannten CO-Strö
mungsmenge ist keinerlei Rückstand festzustellen.
Nach Durchführung des Ätzvorgangs wird das AlSiCu-
Filmmuster 13a nach einer SEM-Methode untersucht. Wie
aus Fig. 6G hervorgeht, wird dabei ein vorteilhaft ge
ätztes Linien- und Lückenmuster bzw. L/S-Muster von
0,4 µm Weite festgestellt. Am einen Endbereich dieses
Musters wird außerdem der Verjüngungs- oder Abschrä
gungswinkel gemessen. Dabei wird festgestellt, daß sich
die Verjüngungs- oder Abschrägungswinkel im Zentrum und
an den Endbereichen des L/S-Musters nicht verändern
bzw. nicht voneinander unterscheiden, so daß auf diese
Weise eine symmetrische Ätzform erreicht werden kann.
Schließlich wird gemäß Fig. 6H das Kohlenstoffilmmuster
14a entfernt. Das Kohlenstoffilmmuster 14a wird (zu
diesem Zweck) einer Plasmaveraschung in einer herkömm
lichen Zylinder-Plasmaätzvorrichtung unter Verwendung
von gasförmigem O2 als Ätzgas unterworfen. Hierbei
zeigt es sich, daß das Kohlenstoffilmmuster 14a ohne
weiteres entfernt oder abgetragen werden kann.
Nach dem Entfernen des Kohlenstoffilmmusters 14a wird
das AlSiCu-Muster nach einer SEM-Methode untersucht.
Als Ergebnis zeigt es sich, daß ein Linien/Lücken-
AlSiCu-Filmmuster 13a von 0,4 µm/0,4 µm mit einem sich
verjüngenden Profil auf zweckmäßige Weise auch dann ge
formt werden kann, wenn ein Gasgemisch aus Cl2 und BCl3
oder ein Gasgemisch aus Cl2 und HBr verwendet wird.
Nach dem Ätzen eines als Ätzprobe oder -prüfling die
nenden Dünnfilms einer mehrlagigen Struktur aus AlSiCu/
TiN/Ti/SiO2 unter den angegebenen Bedingungen, bei de
nen dem Ätzgas gasförmiges CO zugesetzt worden war,
wird die Probe, deren Kohlenstoffilmmuster entfernt
worden war, an der Luft stehengelassen, worauf der
Korrosionszustand mittels eines optischen Mikroskops
geprüft wird. Dabei war auch nach einwöchigem Stehen
lassen der Probe an der Luft keinerlei Korrosion fest
zustellen.
Als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach
stehend ein Verfahren zum Erzeugen eines N⁺-Typ-Si-
Filmmusters anhand der Fig. 14A bis 14G beschrieben.
Diese Figuren veranschaulichen im Schnitt die Schritte bei
der Erzeugung eines N⁺-Typ-Si-Filmmusters nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren.
Gemäß Fig. 14A wird ein SiO2-Film 22 einer Dicke von
10 nm (100 A) auf einem Si-Substrat 21 erzeugt, worauf
auf dem SiO2-Film nach einem CVD-Verfahren ein Poly
siliziumfilm 23 einer Dicke von 300 nm (3000 Å) abge
lagert wird. In den Polysiliziumfilm 23 wird Phosphor
zur Bildung eines N⁺-Typ-Polysiliziumfilms 23 eindif
fundiert.
Gemäß Fig. 14B wird ein Kohlenstoffilm 24 (Dicke =
150 nm) nach einer Zerstäubungsmethode erzeugt.
Gemäß Fig. 14C wird ein Photoresist 25 von 1,3 µm Dicke
auf den Kohlenstoffilm 24 aufgetragen und nach her
kömmlicher lithographischer Technik belichtet. Anschlie
ßend wird gemäß Fig. 14D das Photoresist 25 zur Bildung
eines Resistmusters 25a entwickelt. Obgleich im Schritt
gemäß Fig. 14D eine Alkalilösung als Entwickler verwen
det wird, tritt keinerlei Problem, wie Elution oder Ab
schälung des Kohlenstoffilms 24, auf.
Gemäß den Fig. 14E und 14F wird der Kohlenstoffilm 24
unter Verwendung des Resistmuster 25a als Maske mittels
der beschriebenen Trockenätzvorrichtung zur Erzeugung
eines Kohlenstoffilmmusters 24a durch reaktives Ionen
ätzen selektiv geätzt. Anschließend wird der N⁺-Si-Film
23 unter Heranziehung des Kohlenstoffilmmusters 24a als
Maske zur Erzeugung eines N⁺-Si-Filmmusters 23a selek
tiv geätzt.
Beim Ätzen des Kohlenstoffilmmusters 24 wird gasförmi
ger O2 als Ätzgas verwendet, und die Substrattempera
tur wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise her
abgesetzt. Auf diese Weise kann der Kohlenstoffilm 24
so gemustert werden, daß er lotrechte Seitenwände oder
Flanken aufweist.
Zum Ätzen des N⁺-Si-Films 23 wird die vorher beschrie
bene Trockenätzvorrichtung mit Magnetron verwendet. Be
züglich der Ätzbedingungen wird der Druck auf 11 Pa ge
halten; die Gesamtgasströmungsmenge wird konstant, d. h.
auf 100 Sccm, eingestellt; gasförmiges Cl2 und HBr wer
den benutzt, und die Hochfrequenzspannung wird geän
dert bzw. variiert.
Die Fig. 15 und 16 veranschaulichen eine Beziehung zwi
schen einer Ätzrate und einer Gleichspannung (Vdc), die
über ein Plasma und ein Substrat angelegt ist, bei Ver
wendung von gasförmigem Cl2 und HBr und bei Durchfüh
rung des Ätzens mit Änderung einer Hochfrequenzlei
stungs- oder -energiedichte.
Aus den Ergebnissen gemäß den Fig. 15 und 16 geht fol
gendes hervor: Während sich die Ätzraten oder -ge
schwindigkeiten des SiO2-Films 22, des N⁺-Si-Films 23
und des Kohlenstoffilms 24 mit einer Erhöhung der Span
nung Vdc proportional erhöhen, verringern sich die
Si/SiO2- und Si/Kohlenstoff-Selektionsverhältnisse.
Außerdem wird dabei festgestellt, daß der Kohlenstoff
film 24 kaum geätzt wird, sofern nicht die Gleichspan
nung dicht an 100 V liegt, und daß der Kohlenstoffilm
24 bei einer Spannung Vdc von 100 V oder mehr geätzt
wird. Hierbei wird somit festgestellt, daß Si mit hohem
Selektionsverhältnis von Si zur Kohlenstoffmaske ge
ätzt werden kann, wenn die Gleichspannung Vdc auf 100 V
oder darunter gehalten wird.
Bei der Spannung Vdc von 100 V wird die Substrattempe
ratur auf -30°C verringert, wobei der N⁺-Si-Film 23 un
ter Verwendung von gasförmigem Cl2 und Heranziehung des
Kohlenstoffilmmusters als Maske geätzt wird. Wenn dabei
der N⁺-Si-Film 23 mit einer Rate oder Geschwindigkeit
von etwa 240 nm/min und der Kohlenstoffilm 24 mit einer
Rate von etwa 2 nm/min geätzt werden, beträgt das Se
lektionsverhältnis von N⁺-Si-Film 23 und (zu) Kohlen
stoffilm 24 etwa 120. Dabei wird SiO2 mit einer Rate
von etwa 12 nm/min geätzt, wobei das Selektionsver
hältnis von N⁺-Si-Film 23 zu SiO2-Film 22 etwa 20 be
trägt. Die Form (oder das Profil) des geätzten N⁺-Si-
Films 23 wird nach einer SEM-Methode untersucht, wobei
es sich zeigt, daß das geätzte Muster lotrechte Sei
tenwände bzw. Flanken aufweist.
Wenn andererseits der N⁺-Si-Film 23 unter den oben an
gegebenen Bedingungen unter Verwendung eines Resistmu
sters als Maske geätzt wird, erfolgt das Ätzen des Re
sistfilms mit einer Rate von etwa 25 nm/min. Das Selek
tionsverhältnis von N⁺-Si-Film 23 zu Resistfilm be
trägt daher etwa 3. Hierbei wird jedoch der SiO2-Film
22 mit einer Rate von etwa 20 nm/min geätzt; das Selek
tionsverhältnis von N⁺-Si-Film 23 zu SiO2-Film 22 be
trägt etwa 12. Hierbei zeigt es sich, daß das Selek
tionsverhältnis von N⁺-Si-Film 23 zu SiO2-Film 22 bei
Verwendung des Kohlenstoffilmmusters 24a erhöht bzw.
vergrößert werden kann.
Im nächsten Schritt wird der N⁺-Si-Film 23 unter Ver
wendung des gemusterten Kohlenstoffilms 24 als Maske
bei einer Substrattemperatur von 60°C geätzt. Hierbei
wird gasförmiges HBr verwendet, während die Gleichspan
nung Vdc auf 100 V eingestellt wird. Die Ätzraten des
N -Si-Films 23 und des Kohlenstoffilms 24 werden zu
etwa loo nm/min bzw. 1 nm/s (1 nm/min) ermittelt. Dies
bedeutet, daß das Selektivitätsverhältnis des N⁺-Si-
Films zum Kohlenstoffilm etwa 100 beträgt. Hierbei be
trägt die Ätzrate des SiO2-Films 22 etwa 4 nm/min; das
Ätz-Selektivitätsverhältnis von N -Si-Film 23 zu SiO2-
Film 22 liegt daher bei etwa 25. Eine Untersuchung nach
der SEM-Methode ergibt, daß der N⁺-Si-Film 23 im we
sentlichen lotrecht geätzt worden ist.
Wenn die Ätzmaske aus einem Kohlenstoffilmmuster 24a
besteht, kann somit der N⁺-Si-Film 23 mit hohem Selek
tions- oder Selektivitätsverhältnis geätzt werden.
Außerdem kann dabei ein N⁺-Si/SiO2-Selektionsverhältnis
erhöht sein.
Wenn schließlich gemäß Fig. 14G das Kohlenstoffilmmu
ster 24a mittels herkömmlicher O2-Plasmaveraschung ent
fernt wird, läßt sich das Kohlenstoffilmmuster 24a ohne
jeden Rückstand entfernen oder abtragen. Die herge
stellte Struktur ist für eine polykristalline Verdrah
tung und einen MOS-Kondensator verwendbar.
Während bei den beschriebenen Beispielen eine Magne
tron-Ätzvorrichtung für reaktives Ionenätzen mit pa
rallelen Plattenelektroden benutzt wird, können als
Ätzvorrichtung auch eine reaktive Ionenätzvorrichtung
mit ECR-Entladung aufgrund einer Anlegung einer Mikro
welle, mit welcher ein hochdichtes Plasma erzeugbar
ist, oder eine reaktive Ionenätzvorrichtung verwendet
werden, bei der eine Spannung an ein zu ätzendes Sub
strat in einem Entladungsplasma, das durch Anlegung
einer Mikrowelle oder eines Elektronenstrahls erzeugt
wird, angelegt oder das Substrat mit einem Elektronen
strahl bestrahlt wird (vgl. z. B.
J. Vac. Sci. Technol. B5 (1) Jan./Feb. 1987,
S. 366 bis 368).
Als Ätzvorrichtung ist auch eine reaktive Ionenätzvor
richtung einsetzbar, bei welcher ein Entladungsplasma
durch Anlegung einer Hochfrequenz von 27 MHz oder mehr,
z. B. 27,12 MHz an parallele Plattenelektroden erzeugt
wird und ein Ziel-Substrat an einer Kathode montiert
ist, oder eine reaktive Ionenätzvorrichtung (vgl. z. B.
J. Vac. Sci. Technol. B 912, März/April 1991, S. 310
bis 317),
bei welcher eine induktionsgekoppelte Hochfrequenz an
das Ziel-Substrat angelegt wird.
Bei den beschriebenen Beispielen werden BCl3, Cl2, HBr
und BBr3 jeweils allein oder in Kombination miteinander
als Ätzgas benutzt; neben diesen Gasen kann auch ein
Br-haltiges Gas, wie Br2-Gas, oder ein Cl-haltiges Gas,
wie HCl-Gas, als Ätzgas benutzt werden.
Die obigen Beispiele beziehen sich auf das Ätzen eines
AlSiCu- oder Si-Films. Auf die gleiche Weise ist jedoch
auch das Ätzen von Al, AlSi, AlCu, SiO2, eines feuer
festen Metalls (z. B. Wolfram oder Molybdän) oder eines
feuerfesten Metallsilicids möglich.
Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß bei
einem Verfahren, bei dem ein Kohlenstoffilm als Masken
muster beim Trockenätzen benutzt wird, das Selektions
verhältnis einer Ätzmaske zu einem zu ätzenden Material
beim Trockenätzen erhöht werden. Da außerdem ein leit
fähiger Dünnfilm als Maskenmaterial benutzt wird, wird
das Maskenmuster auch beim Aufstrahlen von Ladungsteil
chen auf dieses nicht aufgeladen. Da hierbei ein nied
riges Geometrieverhältnis erzielbar ist, wird ein Mikro
aufladeeffekt verringert. Aus diesem Grund läßt sich
eine höchst genaue Mikromusterung realisieren.
Da außerdem ein Kohlenstoffilm mit hoher Reinheit her
gestellt werden kann, enthalten durch auftreffende
hochenergetische Teilchen, z. B. eines Plasmas auf den
Kohlenstoffilm zersetzte Ätzprodukte keine Verunrei
nigung (z. B. Schwermetalle, Halogen oder dergleichen),
welche die Halbleiteranordnung ungünstig beeinflussen
könnten. Aus diesem Grund tritt auch keine Korrosion
der Metall-Leiterzüge auf. Ein N⁺-Si-Film kann mit
hohem Selektions- bzw. Selektivitätsverhältnis gegen
über einem Si-Film geätzt werden.
Da ein Kohlenstoffilm durch Plasmaätzen mit gasförmigem
O2 ohne weiteres selektiv entfernt oder abgetragen wer
den kann, werden bei diesem Vorgang andere Materialien
nicht beeinträchtigt.
Mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines in
tegrierten Halbleiterschaltkreises lassen sich mithin
ein Mikromuster mit hoher Genauigkeit erzeugen und
höchst zuverlässige Verdrahtungsleitungen bzw. Leiter
züge, Gateelektroden oder dergleichen ausbilden.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranord
nung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (14) auf einer Oberfläche eines Substrats (13),
Ausbilden eines Maskenmusters (15a) auf dem Koh lenstoffilm (14),
Ätzen des Kohlenstoffilms (14) längs des Masken musters (15a) zwecks Ausbildung eines Kohlenstof filmmusters (14a) und
reaktives Ionenätzen des Substrats (13) längs des bzw. durch das Kohlenstoffilmmuster (14a) mit tels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch An legen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, An legen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elek tronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv ge koppelten Hochfrequenz.
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (14) auf einer Oberfläche eines Substrats (13),
Ausbilden eines Maskenmusters (15a) auf dem Koh lenstoffilm (14),
Ätzen des Kohlenstoffilms (14) längs des Masken musters (15a) zwecks Ausbildung eines Kohlenstof filmmusters (14a) und
reaktives Ionenätzen des Substrats (13) längs des bzw. durch das Kohlenstoffilmmuster (14a) mit tels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch An legen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, An legen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elek tronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv ge koppelten Hochfrequenz.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des reaktiven Ionenätzens unter
Verwendung eines Ätzgases mit Atomen aus der Gruppe
Sauerstoff, Wasserstoff, Inertgaselement(e), Stick
stoff und Halogen durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kohlenstoffilm (14) nach einer Methode aus
der Gruppe Zerstäubung, Vakuumaufdampfung und che
mische Aufdampfung erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Substrats (13) innerhalb
eines Bereichs von -100° bis 50°C eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen weiteren Schritt des Entfernens (Abtragens)
des Kohlenstoffilms (14) mittels eines sauerstoff
haltigen Ätzgases nach dem Schritt des Entfernens
des Maskenmusters.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Maskenmuster (15a) ein Photoresistmuster
ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
einen weiteren Schritt eines Entfernens des Photo
resistmusters (15a) vor der Durchführung des reak
tiven Ionenätzens.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des Entfernens des Photoresists
unter Verwendung eines durch Anregung eines Sauer
stoffatome enthaltenden Gases erhaltenen Ätzgases
erfolgt.
9. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranord
nung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (14) auf einer Oberfläche eines Substrats (13) mit einer Aluminium als Hauptbestandteil enthaltenden Schicht,
Ausbilden eines Maskenmusters (15a) auf dem Koh lenstoffilm (14),
Ätzen des Kohlenstoffilms (14) längs des Masken musters zwecks Ausbildung eines Kohlenstoffilm musters (14a) und
reaktives Ionenätzen der Schicht längs des Koh lenstoffilmmusters (14a) mittels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, Anlegen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv gekoppelten Hochfre quenz unter einer Bedingung, bei welcher eine Gleichspannung über das Plasma und das Target- oder Ziel-Substrat (13) auf weniger als 200 V einge stellt ist.
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (14) auf einer Oberfläche eines Substrats (13) mit einer Aluminium als Hauptbestandteil enthaltenden Schicht,
Ausbilden eines Maskenmusters (15a) auf dem Koh lenstoffilm (14),
Ätzen des Kohlenstoffilms (14) längs des Masken musters zwecks Ausbildung eines Kohlenstoffilm musters (14a) und
reaktives Ionenätzen der Schicht längs des Koh lenstoffilmmusters (14a) mittels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, Anlegen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv gekoppelten Hochfre quenz unter einer Bedingung, bei welcher eine Gleichspannung über das Plasma und das Target- oder Ziel-Substrat (13) auf weniger als 200 V einge stellt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der reaktive Ionenätzschritt unter Verwendung
eines chlorhaltigen Gases als Ätzgas durchgeführt
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannung auf nicht weniger als 30 V
eingestellt wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines (einer) Halbleiter
substrats oder -anordnung, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (24) auf einer Oberfläche eines Substrats (23) mit einer Silizium als Hauptbestandteil enthaltenden Schicht,
Ausbilden eines Maskenmusters (25a) auf dem Koh lenstoffilm (24),
Ätzen des Kohlenstoffilms (24) längs des Masken musters (25a) zwecks Ausbildung eines Kohlenstof filmmuster (24a) und
reaktives Ionenätzen der Schicht längs des Koh lenstoffilmmusters (24a) mittels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, Anlegen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv gekoppelten Hochfrequenz unter einer Bedingung, daß eine Gleichspannung über das Plasma und das Substrat (23) auf nicht mehr als 100 V eingestellt ist.
Erzeugen eines Kohlenstoffilms (24) auf einer Oberfläche eines Substrats (23) mit einer Silizium als Hauptbestandteil enthaltenden Schicht,
Ausbilden eines Maskenmusters (25a) auf dem Koh lenstoffilm (24),
Ätzen des Kohlenstoffilms (24) längs des Masken musters (25a) zwecks Ausbildung eines Kohlenstof filmmuster (24a) und
reaktives Ionenätzen der Schicht längs des Koh lenstoffilmmusters (24a) mittels eines hochdichten Plasmas, erzeugt durch Anlegen einer Hochfrequenz und eines Magnetfelds, Anlegen einer Mikrowelle, Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, Anlegen einer Hochfrequenz von nicht weniger als 27 MHz oder Anlegen einer induktiv gekoppelten Hochfrequenz unter einer Bedingung, daß eine Gleichspannung über das Plasma und das Substrat (23) auf nicht mehr als 100 V eingestellt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der reaktive Ionenätzschritt unter Verwendung
eines chlor- oder bromhaltigen Gases als Ätzgas
durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannung auf weniger als 30 V einge
stellt wird.
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Also Published As
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| KR960000372B1 (ko) | 1996-01-05 |
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| JPH0590224A (ja) | 1993-04-09 |
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