DE4214091C2

DE4214091C2 -

Info

Publication number: DE4214091C2
Application number: DE4214091A
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Itami Hyogo Jp Ishida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1993-07-15
Also published as: JPH04329640A; DE4214091A1; US5240559A; KR960000950B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Trockenätzver fahren für eine auf einem Substrat gebildete Kupferschicht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit dem Fortschreiten von Integration, Leistung und Geschwin digkeit von Halbleitervorrichtungen werden Metallfilmverbindun gen in Halbleitervorrichtungen (beispielsweise LSI) zunehmend miniaturisiert. Mit der Miniaturisierung der Metallfilmverbin dung nimmt die in der Metallfilmverbindung fließende Strom dichte zu. Folglich müssen an die Zuverlässigkeit der Metall filmverbindung, also die Resistenz gegen Elektromigration (Electromigration) und Spannungsmigration (Stressmigration), extrem hohe Anforderungen bezüglich der Charakteristiken ge stellt werden. Folglich befinden sich die Materialien einer Me tallfilmverbindung ebenfalls in der Entwicklung.

Beispielsweise wurde bei einem dynamischen Speicher mit wahl freiem Zugriff (DRAM) vor der Entwicklung von 156 Kbit-Einhei ten eine Aluminium-Siliziumlegierung (AlSi) für die Metallfilm verbindung benutzt. Für die Generation der 1Mbit bis 16Mbit- Bausteine wurde zum Verbessern der Resistenz gegen Elektromi gration und Spannungsmigration eine AlSiCu-Legierung, der Kupfer hinzugefügt wurde, für die Metallfilmverbindung einge setzt. Unter diesen Bedingungen ist es für die Generation der 64Mbit oder größerer Bausteine fast sicher, daß, wegen des Be darfs nach weiterer Verbesserung der Zuverlässigkeit, Verbin dungen mit Kupfer oder Kupferlegierungen eingesetzt werden.

Folglich ist es zum Herstellen von DRAMs von 64Mbit oder größer nötig, daß die Feinverarbeitungstechnologie von Kupfer und Kupferlegierungsfilmen weiterentwickelt wird.

Allerdings ist die Feinverarbeitungstechnologie (Fine Proces sing Technology) von Kupfer und Kupferlegierungsfilmen, also die Trockenätztechnologie, nicht befriedigend. Obwohl ein Ku pfertrockenätzverfahren, das Methyliodid einsetzt, aus der EP 01 33 621 A1 bekannt ist, ist dieses, wie nachfolgend unter Bezug auf die Tabelle 1 beschrieben wird, nicht befriedigend.

Die Fig. 4 ist eine teilweise Schnittansicht einer Halbleiter vorrichtung in der Reihenfolge von aufeinanderfolgenden Schrit ten bei einem herkömmlichen Trockenätzverfahren für Cu- oder Cu-Legierungsfilme. Die Fig. 5 zeigt ein Schemadiagramm einer Reaktions-Ionenätzvorrichtung zum Realisieren des Trockenätzens (Dry Etching). Vor der Beschreibung des in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Trockenätzverfahrens wird nachfolgend der Aufbau der in Fig. 5 gezeigten Reaktions-Ionenätzvorrichtung beschrieben.

Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Reaktions-Ionenätzvorrich tung einen hohlen Verarbeitungsbehälter 1. Im Verarbeitungsbe hälter 1 sind eine obere, flache Hochfrequenzelektrode 2 und eine untere, flache Hochfrequenzelektrode 3 parallel zueinan der vorgesehen. Eine Auslaßöffnung 6 zum Auslassen von Gas aus dem Verarbeitungsbehälter 1 zum Realisieren einer Vakuumbedin gung innerhalb des Verarbeitungsbehälters 1 ist in einem unte ren Bereich des Verarbeitungsbehälters 1 vorgesehen. Eine Gas einlaßöffnung 5 ist an einem oberen Bereich des Verarbeitungs behälters 1 zum Einlassen von reagierendem Gas in den Verarbei tungsbehälter 1 vorgesehen, das Chlorgas als Hauptbestandteil enthält: ein Ausgang auf einer Seite einer Hochfrequenzlei stungsquelle ist direkt mit der oberen flachen Hochfrequenz elektrode 2 verbunden. Der andere seitliche Ausgang der Hoch frequenzleistungsquelle 7 ist mit der unteren flachen Hoch frequenzelektrode 3 über einen Kondensator 8 für die Hochfre quenzkopplung verbunden.

Nachfolgend wird unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 ein her kömmliches Trockenätzverfahren für Cu- oder Cu-Legierungsfilme beschrieben.

Wie in Fig. 4(a) gezeigt, wird ein zu verarbeitendes Substrat 4 (nachfolgend als Substrat 4 bezeichnet) vorbereitet. Das Sub strat 4 umfaßt ein Siliziumsubstrat 11, einen Siliziumoxidfilm 12 (Isolationszwischenschichtfilm), der auf dem Siliziumsub strat 11 vorgesehen ist, eine aus Cu- oder Cu-Legierungsfilm gebildete und auf dem Siliziumoxidfilm 12 vorgesehene Verbin dungsschicht 13 sowie ein Resistmuster 14 (Resiststruktur), die beispielsweise auf der Verbindungsschicht 13 aufgebracht ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird das Substrat 4 von der unteren flachen Hochfrequenzelektrode 3 gestützt. Anschließend wird ein reaktives, chlorbasiertes Gas (z. B. HCl) über die Gas-Einlaß öffnung 5 in den Verarbeitungsbehälter 1 geführt, und gleich zeitig wird das Gas aus der Auslaßöffnung 6 herausgeführt, um einen vorbestimmten Druck im Verarbeitungsbehälter 1 aufrecht zu erhalten. Eine Wärmevorrichtung 9 wird zum Halten der unte ren flachen Hochfrequenzelektrode 3 und des Substrates 4 auf einer vorbestimmten Temperatur von 200°C oder höher betrieben.

Der Zustand des Substrates 4 zu diesem Zeitpunkt wird in Fig. 4(b) gezeigt.

Von der Hochfrequenzleistungsquelle 7 abgegebene Hochfrequenz spannung wird zwischen der unteren flachen Hochfrequenzelektro de 3 und der oberen flachen Hochfrequenzelektrode 2 angelegt, um Plasma 10 des reaktiven Gases im Verarbeitungsbehälter 1 zu erzeugen.

Wenn das Plasma 10 im Verarbeitungsbehälter 1 erzeugt ist, wird die untere plattenförmige Hochfrequenzelektrode 3 auf negatives Potential geladen, und im Plasma 10 erzeugte reaktive Ionen werden durch das Potential beschleunigt, so daß sie auf das Substrat 4 auftreffen. Im Plasma 10 erzeugte neutrale Radikal moleküle verteilen sich ebenfalls im Plasma und erreichen die Oberfläche des Substrates 4. Die reaktiven Ionen vom Chlortyp und die die Oberfläche des Substrates 4 erreichenden neutralen Radikale reagieren mit Cu oder der Cu-Legierung auf einem Be reich, der nicht mit dem Resistmuster 14 bedeckt ist, und führen zu einem Reaktionsprodukt, welches hauptsächlich CuCl_x auf weist, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Das Substrat 4 wird auf eine Temperatur von 200°C oder höher erwärmt, und die Temperatur auf der Oberfläche des Substrates 4 beträgt bis zu mehreren 100°C, und das CuCl_x als Hauptkomponente enthaltende Reak tionsprodukt wird verdampft und damit von der Oberfläche des Substrates 4 entfernt. Auf diese Weise schreitet das Ätzen der Verbindungsschicht 13 mit einem Resist 14 als Maske fort.

Wie in den Fig. 4(b) und (c) gezeigt, wird durch Entfernen des Resistmusters 14 das Verbindungsmuster 13a des Cu oder der Cu-Legierung gebildet.

Das herkömmliche Trockenätzen von Cu oder Cu-Legierung ist, wie oben beschrieben, unter Einsatz eines Plasmas eines Gases vom Chlortyp durchgeführt worden. Folglich ist der Dampfdruck des erzeugten Reaktionsprodukts (CuCl_x) niedrig, und das Substrat 4 mußte auf 200°C oder höher erwärmt werden, um eine praktikable Ätzrate zu erzielen.

Wenn das zu verarbeitende Substrat auf 200°C oder höher er wärmt wird, entstand allerdings, wie in Fig. 4(b) gezeigt, das Problem, daß das Resistmuster 14 schmilzt und daher durch die Wärme deformiert wird. Wenn das Resistmuster 14 seine Form wie in der Figur gezeigt ändert, wie in Fig. 4(c) gezeigt, ist die Querschnittsform des Verbindungsmusters 13a nach oben konisch zulaufend, was im Hinblick auf die Zuverlässigkeit ein Problem darstellte. Außerdem entstand das Problem, daß das Entfernen des Resistmusters 14 nach dem Beenden des Ätzens unmöglich wurde.

Zum Lösen des Problems der Deformation des Resistmusters 14 durch Wärme wurde das Verfahren zum Ätzen von Cu oder Cu-Legie rung mit einem Siliziumoxidfilm als Maske bekannt, wie in Fig. 6 gezeigt.

Das bedeutet, wie in Fig. 6(a) gezeigt, daß ein Zwischenschicht isolationsfilm 12 und eine Cu- oder Cu-Legierungs-Verbindungs schicht 13 auf einem Siliziumsubstrat 11 gebildet sind. Ein Mu ster 15 aus einem Siliziumoxidfilm ist auf der Cu- oder Cu-Le gierungs-Verbindungsschicht 13 gebildet.

Wie in Fig. 6(b) gezeigt, während das Siliziumsubstrat 11 auf die Temperatur von 200°C oder höher erwärmt wird, wobei das Muster 15 des Siliziumoxidfilmes als Maske benutzt wird, wird die Cu- oder Cu-Legierungs-Verbindungsschicht 13 mit Plasma des Gases vom Chlortyp bemustert (strukturiert). Bei diesem Verfah ren ist die Wärmewiderstandsfähigkeit des Musters 15 gut, so daß die Form des Musters 15 sich nicht ändert, selbst wenn das Substrat auf 200°C oder höher erwärmt wird. Folglich kann ein Verbindungsmuster des Cu oder der Cu-Legierung mit hoher Genau igkeit erzielt werden, dessen Seitenwand senkrecht zum Substrat steht.

Allerdings benötigt dieses Verfahren einen Schritt zum Bilden des Musters 15 aus Siliziumoxidfilm, was zu Problemen durch An stieg der Zahl der Verfahrensschritte und entsprechendem An stieg der Herstellungskosten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Kupferverbindungsschicht oder eine Kupferlegierungsver bindungsschicht bei relativ niedriger Temperatur trockengeätzt werden kann. Dabei soll auch eine Verbindungsschicht mit geschich teter Struktur, die eine Kupferschicht umfaßt, geätzt werden, und das Trockenätzen soll ohne Erhöhung der Zahl der Herstel lungsschritte erfolgen.

Die Aufgabe wird durch das Trockenätzverfahren nach dem Patent anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be schrieben.

Beim Trockenätzverfahren einer Kupferverbindungsschicht wird das Trockenätzen mit Plasma eines Gemisches vom Jodtyp durch geführt. Der Dampfdruck des CuI_x, das durch die Reaktion einer Kupferverbindungsschicht und eines Gemisches vom Jodtyp erzeugt wird, ist höher als der vom CuCl_x, so daß das Trockenätzen bei einer Temperatur durchgeführt werden kann, die niedriger als die im herkömmlichen Trockenätzverfahren mit Gasplasma vom Chlortyp ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Trockenätzen einer Kupferlegierungsverbindungsschicht mit Plasma eines gemischten Gases durchgeführt, welches eine Jodtypverbindung und eine Chlortypverbindung enthält. Da der Dampfdruck des CuI_x, das durch die Reaktion der Kupferschicht und der Verbindung vom Jodtyp erzeugt wird, höher als der von CuCl_x ist, wie bei einer herkömmlichen Ätzmethode, die Plasma nur eines Gases vom Chlortyp einsetzt, kann das Trockenätzen bei einer niedrigeren Temperatur durchgeführt werden.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren.

Von den Figuren zeigt

Fig. 1 teilweise Schnittansichten einer Halbleitervor richtung in der Reihenfolge der jeweiligen Schritte eines Herstellungsverfahrens entspre chend einer Ausführungsform;

Fig. 2 ein Diagramm von Dampfdruckkurven von CuI, CuBr und CuCl;

Fig. 3 teilweise Schnittansichten einer Halbleitervor richtung in der Reihenfolge jeweiliger Schritte eines Herstellungsverfahrens entsprechend einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 4 teilweise Schnittansichten einer Halbleitervor richtung in der Reihenfolge der jeweiligen Schritte eines herkömmlichen Ätzverfahrens einer Kupfer-Verbindungsschicht;

Fig. 5 ein Schemadiagramm einer Reaktions-Ionenätzvor richtung;

Fig. 6 teilweise Schnittansichten einer Halbleitervor richtung in der Reihenfolge jeweiliger Schritte bei einem herkömmlichen Trockenätzverfahren für eine Kupfer-Verbindungsschicht mit einem Sili ziumoxidfilm als Maske; und

Fig. 7 ein Diagramm zum Verdeutlichen eines Falles, bei dem CH₃I als Ätzgas benutzt wird.

Eine Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezug auf die Figu ren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine teilweise Schnittansicht einer Halblei tervorrichtung in mehreren Schritten in der Reihenfolge eines Herstellungsverfahrens entsprechend einer Ausführungsform. Als Trockenätzvorrichtung ist die herkömmliche reaktive Ionenätz vorrichtung nach Fig. 5 eingesetzt.

Wie in Fig. 1(a) gezeigt, ist ein Isolationszwischenschicht film 12 auf einem Siliziumsubstrat 11 gebildet. Eine Kupferver bindungsschicht 20 ist auf dem Isolationszwischenschichtfilm 12 gebildet. Ein Resistmuster ist auf der Kupferverbindungsschicht 20 gebildet.

Das Substrat 4, auf dem das Resistmuster 14 gebildet ist, wird, wie in Fig. 5 gezeigt, auf eine untere flache Hochfrequenz elektrode 3 gebracht. Das Substrat 4 wird durch eine Wärm vorrichtung 9 auf eine vorbestimmte Temperatur von 100°C oder niedriger gewärmt. Dann wird ein Wasserstoff-Jodgas in den Ver arbeitungsbehälter 1 durch die Gaseinlaßöffnung 5 eingelassen, und gleichzeitig wird das Gas aus der Auslaßöffnung 6 ausgelas sen. Das Wasserstoff-Jodgas wird in den Verarbeitungsbehälter 1 mit einer Flußrate von 50-500 SCCM, vorzugsweise 300 SCCM, ein gelassen. Der Druck innerhalb des Verarbeitungsbehälters 1 wird auf 50 bis 400 mTorr, vorzugsweise 200 mTorr gesetzt. Bei diesen Bedingungen wird mit Hilfe einer Hochfrequenzleistungs quelle 7 eine Hochfrequenzspannung zwischen die untere flache Hochfrequenzelektrode 3 und die obere flache Hochfrequenzelek trode 2 angelegt. Die angelegte Hochfrequenzleistung beträgt 200 bis 600 W, vorzugsweise 400 W. Durch das Anlegen der Hoch frequenzspannung zwischen der unteren flachen Hochfrequenzelek trode 3 und der oberen flachen Hochfrequenzelektrode 2 wird Plasma 10 des Wasserstoff-Jodgases erzeugt, wie durch den un teren Ausdruck gezeigt:

HI → (HI)*.

Wenn das Plasma 10 zwischen der unteren flachen Hochfrequenz elektrode 3 und der oberen flachen Hochfrequenzelektrode 2 er zeugt wird, wird die untere flache Hochfrequenzelektrode 2 auf ein negatives Potential aufgeladen, und die reaktiven Jodionen, die im Plasma 10 erzeugt werden, werden durch das Potential be schleunigt, so daß sie auf das Substrat 4 auftreffen. Neutrale Radikalmoleküle vom Jodtyp, die im Plasma 10 erzeugt werden, verteilen sich ebenfalls im Plasma 10 und erreichen die Ober fläche des Substrates 4. Die reaktiven Ionen vom Jodtyp oder die die Oberfläche des Substrates 4 erreichenden neutralen Ra dikalen, wie in Fig. 1(a) gezeigt, reagieren mit dem Cu auf der Oberfläche der Kupferverbindungsschicht 20, die nicht mit dem Resistmuster 14 bedeckt ist, und erzeugen ein Reaktions produkt, das als Hauptkomponente CuI_x enthält.

Der Dampfdruck des Produktes CuI_x ist höher als der Dampfdruck eines Reaktionsproduktes CuCl_x entsprechend dem herkömmlichen Verfahren (siehe Fig. 2). Das Siliziumsubstrat 11 wird auf eine Temperatur von 100°C oder niedriger gehalten, aber die Oberfläche der Kupferverbindungsschicht 20 ist örtlich 600°C warm oder wärmer, durch den Aufprall der Ionen. Im Temperatur bereich von 600°C oder höher ist der Dampfdruck von CuI_x bei einer Temperatur von 600°C oder höher etwa derselbe wie der Dampfdruck von CuCl_x bei einer Temperatur, die um etwa 100°C über dieser bestimmten Temperatur liegt. Dies bedeutet, daß bei Benutzen eines Plasmas eines Wasserstoff-Jodgases zum Trocken ätzen von Kupferverbindungsschichten verglichen mit dem konven tionellen Trockenätzen mit Plasma eines Gases vom Chlortyp die Temperatur zum Erwärmen des Substrates um 100 bis 200°C nie driger gewählt werden kann.

Dies bedeutet, daß bei der Benutzung des Plasmas eines HI-Gases zum Trockenätzen einer Kupferverbindungsschicht die Wärmvor richtung 9 auf eine Temperatur von 200°C oder niedriger ge setzt werden kann, und eine ausreichende Ätzrate erzielt werden kann.

Ätzraten für verschiedene Gase sind in der Tabelle 1 aufge führt. In der Tabelle 1 ist das Trockenätzverfahren von Kupfer unter Benutzung von Methyliodid in der EP 01 33 621 A1 offenbart.

Ätzrate bei Einsatz von verschiedenen Gasarten
Gasart
Ätzrate (Å/min)
HCl
20
CH₃I	500
HI	3500
BI₃	2600
SiI₄	1800
I₂	3200

RF:\|13,56 MHz
Temperatur zum Erwärmen des Substrates:	100°C
RF-Leistung:	400 W
Gasflußrate:	300 SCCM
Druck:	200 mTorr

Wie klar in Tabelle 1 zu sehen, kann bei der Benutzung von HI, BI₃, SiI₄, I₂ Gasen eine vergleichsweise größere Ätzrate erreicht werden als bei Fällen, bei denen HCl oder CH₃I Gase benutzt wurden.

Der Grund dafür, daß bei der Benutzung von CH₃I keine hohe Ätz rate erreichbar ist, wird nachfolgend beschrieben.

Die Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht mit Trockenätzbedingungen eines Substrates 11 unter Benutzung eines Resists 14 als Maske und CH₃ I-Gas.

Wie in der Figur gezeigt, bleibt bei der Benutzung von CH₃ I-Gas ein Rest 14a des Resists auf der Oberfläche des Substrates 11.

Es wird berücksichtigt, daß beim Ätzen der Rest 14a den Ätzvor gang behindert und die Ätzrate vermindert.

Da HI, BI₃, SiI₄, I₂ keine Kohlenstoffatome enthalten, werden keine derartigen Resistreste erzeugt.

Außerdem führt, wie in Tabelle 1 deutlich zu sehen, ein Wasser stoff-Jodgas zu einer besonders großen Ätzrate, so daß dieses als Ätzgas bei der vorliegenden Erfindung vorzuziehen ist.

Wenn das Plasma eines Wasserstoff-Jodgases zum Trockenätzen von Kupferverbindungsschichten benutzt wird, kann eine hinreichende Ätzrate erreicht werden, selbst wenn die Wärmequelle 9 auf 200°C oder niedriger gesetzt wird.

Bei der Benutzung eines Wasserstoff-Jodgases muß das Substrat 11 nicht auf Temperaturen von 200°C oder höher erhitzt werden, so daß das Resistmuster 14 keinen thermischen Veränderungen un terliegt, wie diese in den Fig. 1(a) und (b) gezeigt sind.

Wie in Fig. 1(b) gezeigt, da das Trockenätzen einer Kupferver bindungsschicht davon abhängt, ob die Form des Resists 14 klar erhalten bleibt, ist die Genauigkeit der Strukturierung der Kupferverbindungsschicht 20 hoch.

Als Ergebnis ist, wie in Fig. 1(c) gezeigt, beim Entfernen des Resists 14 ein Kupferverbindungsmuster 20a mit großer Präzision der Abmessungen zu erhalten, dessen Seitenwände senkrecht auf dem Substrat stehen.

Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel Wasser stoff-Jodgas als Reaktionsgas benutzt wurde, ist die vorliegen de Erfindung nicht auf diese beschränkt, und I₂, BI₃, SiI₄ oder CI₄ können ebenfalls vorteilhaft genutzt werden.

Beim oben beschriebenen Fall wurde Wasserstoffiodid zum Ätzen einer Kupferverbindungsschicht benutzt, und wenn eine Verbin dungsschicht trockenzuätzen ist, die aus einer Kupferlegie rung wie Cu-Al oder Cu-Al-Si gebildet ist, wird ein Gasgemisch benutzt, das eine Verbindung vom Jodtyp enthält, die aus der Gruppe von HI, I₂, BI₃, SiI₄ und CI₄ ausgewählt wird, sowie eine Verbindung vom Chlortyp (z. B. HCl, Cl₂). 50 Volumenpro zent oder mehr einer Jodtypverbindung, vorzugsweise 50 bis 80 Volumenprozent, sind im Gasgemisch enthalten. Wenn die Cu-Al- Legierung mit Hilfe eines derartigen Gasgemisches geätzt wird, wird Cu durch die reaktiven Ionen des Jods geätzt, und Al wird durch die reaktiven Ionen des Chlors geätzt. Wie oben beschrie ben, wenn Cu mit Jod geätzt wird, findet das Ätzen bei einer niedrigeren Temperatur statt als beim Ätzen nur mit Chlor.

Die Fig. 3 zeigt eine teilweise Schnittansicht einer Halblei tervorrichtung mit verschiedenen Schritten in der Reihenfolge eines Trockenätzverfahrens einer Verbindungsschicht, die eine laminierte Filmstruktur mit einer Kupferschicht aufweist, ent sprechend einer weiteren Ausführungsform.

Wie in Fig. 3(a) gezeigt, ist eine Gateelektrode 23 auf einem Siliziumsubstrat 11 gebildet. Ein Source-Bereich 21 und ein Drain-Bereich 22 sind an beiden Seiten der Gateelektrode 23 auf eine Hauptoberfläche des Substrates 11 gebildet. Die Gateelek trode 23 bedeckend ist ein Zwischenschichtisolationsfilm 12 auf dem Substrat 11 gebildet. Eine Kontaktöffnung 12a ist zum Frei legen eines Teiles des Source-Bereiches 21 im Zwischenschicht isolationsfilm 12 gebildet. Ein Sperrmetall (Barrier) 24 ist die Flächen der Seitenwände und die Bodenfläche der Kontaktöff nung 12a bedeckend gebildet. Für das Sperrmetall 24 werden Ti, TiN, W, TiW usw. eingesetzt. Eine Kupfer- oder Kupferlegie rungsschicht 25 ist auf dem Sperrmetall 24 gebildet. Das Sperr metall 24 ist vorgesehen, um die Diffusion des Kupfers in den source-Bereich 21 zu verhindern.

Ein Resistmuster 14 mit vorbestimmter Form ist auf der Kupfer- oder Kupferlegierungsschicht 25 gebildet.

Wie in Fig. 3(b) gezeigt, werden unter Benutzung des Resist musters 14 als Maske die Metallsperrschicht 24 und die Kupfer- oder Kupferlegierungsschicht 25 mit dem Plasma eines gemisch ten Gases trockengeätzt, das eine Jodtypverbindung aus der Gruppe von HI, I₂, BI₃ und SiI₄ sowie eine Chlortypverbindung enthält. In diesem Fall wird das Siliziumsubstrat 11 auf eine vorbestimmte Temperatur von 200°C oder niedriger, vorzugswei se 100°C oder niedriger, gewärmt. Beim Durchführen des Trockenätzens mit einem derartigen gemischten Gas wird das Kupfer durch reaktive Ionen des Jods geätzt, und die Metall sperrschicht 24 wird durch Plasma der Verbindung vom Chlortyp geätzt. Wie oben beschrieben wird bei der Benutzung eines Jod typgases das Resistmuster 14 durch die Wärme nicht deformiert, da das Substrat 11 nicht auf Temperaturen von 200°C oder höher erwärmt werden muß. Das Trockenätzen schreitet fort, wobei die Form des Resistmusters 14 gut erhalten bleibt, so daß die Prä zision der Bemusterung (Strukturierung) der Kupfer- oder Kupferlegierungsverbindungsschicht und der Metallsperrschicht 24 hoch ist.

Als Ergebnis kann, wie in Fig. 3(c) gezeigt, nach dem Entfer nen des Resistmusters 14 ein Verbindungsmuster 30 mit hoher Ge nauigkeit der Abmessungen erzielt werden.

Durch das Trockenätzverfahren einer Kupferverbindungsschicht gemäß der Erfindung wird das Trockenätzen mit einem Plasma einer Jodverbindung durchgeführt. Das als Reaktion einer Kupferverbindungsschicht und einer Jodverbindung erzeugte CuI_x weist einen Dampfdruck auf, der höher als der von CuCl_x ist, so daß das Trockenätzen bei einer Temperatur durchgeführt werden kann, die niedriger als die beim herkömmlichen Ätzen unter Be nutzung eines Gasplasmas vom Chlortyp ist. Folglich muß das Substrat nicht auf Temperaturen von 200°C oder höher erwärmt werden. Daher schreitet das Trockenätzen fort und die Form des Resists bleibt erhalten, wodurch die Wirkung erzielt wird, daß die Genauigkeit der Strukturierung der Kupferverbindungsschicht erhöht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Kupferlegie rungsverbindungsschicht mit dem Plasma eines gemischten Gases trockengeätzt, das eine Jodtypverbindung und eine Chlortypver bindung enthält. Das durch die Reaktion des Kupfers und einer Jodtypverbindung erzeugte CuI_x weist einen Dampfdruck (Verdun stungsdruck) auf, der höher als der von CuCl_x ist, so daß das Trockenätzen bei einer niedrigeren Temperatur verglichen mit dem herkömmlichen Ätzen durchgeführt werden kann, das nur eine Chlortypverbindung benutzt. Folglich ist eine Kupferverbin dungsschicht mit hoher Abmessungsgenauigkeit erreichbar, mit derselben Wirkung, wie im Fall der oben beschriebenen Kupfer isolationsschicht.

Bei einem Trockenätzverfahren einer Verbindungsschicht mit einer eine Kupferschicht aufweisenden Laminatfilmstruktur ent sprechend einer weiteren Ausführungsform wird das Trockenätzen mit dem Plasma eines Gasgemisches durchgeführt, das eine Jod typverbindung und eine Chlortypverbindung enthält. Der Dampf druck des als Reaktion des Kupfers mit der Jodtypverbindung er zeugten CuI_x ist höher als der des CuCl_x, so daß das Trocken ätzen bei einer niedrigeren Temperatur verglichen mit einem herkömmlichen Trockenätzverfahren durchgeführt werden kann, das nur eine Chlortypverbindung einsetzt. Als Ergebnis kann durch dieselbe Wirkung, die oben für eine Kupferisolationsschicht be schrieben wurde, eine Laminat-Verbindungsstruktur mit hoher Ge nauigkeit der Abmessungen erzeugt werden.

Claims

1. Trockenätzverfahren für eine auf einem Substrat (11) gebildete Kupferschicht, mit den Schritten:

a) Bilden eines Resistmusters (14) auf der Kupfer- oder Kupferle gierungsschicht (20, 25) und
b1) Ätzen der Kupferschicht (20, 25) in einem Plasma eines Gasge mischs, das eine Verbindung vom Jodtyp aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

b2) daß die Verbindung vom Jodtyp aus der Gruppe Jodwasserstoff (HJ), Jod (J₂), Borjodid (BJ₃) und Siliziumjodid (SiJ₄) ausge wählt wird, während das Resistmuster (14) als Maske benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

c) daß das Ätzen durchgeführt wird, während die Temperatur des Substrates (11) auf 200°C oder niedriger gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

b3) daß das Gasgemisch außerdem eine Verbindung vom Chlortyp auf weist aber
b4) daß das Gasgemisch die Verbindung vom Jodtyp mit mindesteens 50 Vol.-% enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

d) daß die Kupferlegierung eine Cu-Al-Legierung oder eine Cu-Al- Si-Legierung ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

e) daß die Kupferschicht (20, 25) Bestandteil einer Verbindungs schicht mit Laminatstruktur (24, 25) ist, die eine Titan schicht (24), eine Titannitridschicht (TiN), eine Wolfram schicht oder eine Titan-Wolfram-Legierungsschicht zusätzlich zur Kupferschicht (25) aufweist.