FR2588279A1 - Procede de gravure de couches d'alliages aluminium/cuivre - Google Patents
Procede de gravure de couches d'alliages aluminium/cuivre Download PDFInfo
- Publication number
- FR2588279A1 FR2588279A1 FR8602146A FR8602146A FR2588279A1 FR 2588279 A1 FR2588279 A1 FR 2588279A1 FR 8602146 A FR8602146 A FR 8602146A FR 8602146 A FR8602146 A FR 8602146A FR 2588279 A1 FR2588279 A1 FR 2588279A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- aluminum
- etching
- enclosure
- plasma
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 53
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 41
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 8
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical compound BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXPQIWWTVVSVJJ-UHFFFAOYSA-N ClBrCl Chemical compound ClBrCl UXPQIWWTVVSVJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- IEPTVZPDPRCAKM-UHFFFAOYSA-N [He].Cl.Cl.Cl.Cl Chemical compound [He].Cl.Cl.Cl.Cl IEPTVZPDPRCAKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000637 aluminium metallisation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010603 pastilles Nutrition 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229960002415 trichloroethylene Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR GRAVER UNE COUCHE D'ALLIAGE ALUMINIUMCUIVRE SUR UNE PASTILLE A SEMI-CONDUCTEURS CONSISTANT A METTRE EN PLACE LA PASTILLE A SEMI-CONDUCTEURS ENTRE DEUX ELECTRODES DANS UNE ENCEINTE DE GRAVURE AU PLASMA; ET A EXPOSER LADITE PASTILLE A L'INTERIEUR DE LADITE ENCEINTE A UN PLASMA GAZEUX CONTENANT DU CHLORE, A UNE PRESSION COMPRISE ENTRE -30C ET 15C PENDANT UNE DUREE SUFFISANTE POUR GRAVER LADITE COUCHE A LA PROFONDEUR DESIREE.
Description
258827e roc^' de '-ra'ure de couches d'alliages aluminium/cuivre La
présente invention concerne la fabrication de circuits intégrés
et d'autres dispositifs à semiconducteur à l'état solide comportant des cou-
ches métalliques comme couches d'interconnexion, et plus particulièrement un procédé amélioré pour graver ces couches métalliques. Généralement, les circuits intégrés sont formés sur des substrats de silicium ou de saphir qui d'une manière caractéristique sont de forme circulaire et sont appelés "pastilles" ou "puces". De fait, tous les procédés de fabrication de circuits intégrés comportent une étape de métallisation au
cours de laquelle au moins une couche d'un métal conducteur tel que de l'alu-
minium ou un alliage d'aluminium est constituée sous la forme d'une couche discrète sur le substrat, et une étape de gravure au cours de laquelle un ou plusieurs motifs sont créés dans la couche métallique discrète suivant un
motif prédéterminé. Chaque couche métallique gravée sert de couche d'inter-
connexion pour certains ou pour la totalité des dispositifs placés sur le substrat. Les motifs dans les couches métalliques sont réalisés à l'aide de
photorésists qui sont traités pour servir de masques de gravure. Un autre pro-
cédé de masquage utilisé pour la gravure de couches d'aluminium ou d'alliage d'aluminium est décrit dans le brevet américain No. 4 314 874 dans lequel des zones sélectionnées de la couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium sont
irradiées par un faisceau d'ions oxygène pour constituer des zones d'implan-
tation d'ions oxygène. Les zones implantées servent de masque, les zones non implantées de la couche d'aluminium étant gravées en soumettant la couche à la gravure au plasma dans une atmosphère gazeuse de tétrachlorure de carbone, ou dans une atmosphère contenant d'autres gaz de gravure tels que dichlorure de brome (BrCl2) ou trichloréthylène (C2HC13). Des couches métalliques peuvent être gravées à l'aide d'agents de gravure humides ou secs, par exemple, par application d'une solution d'attaque liquide sur les parties non masquées de
la couche, par gravure par ions réactifs, et par gravure au plasma.
Ces dernières années, la gravure au plasma et la gravure par ions
réactifs ont rapidement supplanté la gravure par voie humide dans la techno-
logie de la production de circuits intégrés. On connaît plusieurs types dif-
férents de systèmes de gravure au plasma ou par ions réactifs utilisés dans
la production de circuits intégrés comme illustré par les brevets américains -
No. 4 255 230, 4 261 762, 4 353 777, 4 357 195, 4 376 672, 4 405 406, et 4 422 897.
La connaissance de la gravure de l'aluminium et de ses alliages n'est pas aussi avancée que celle de la gravure du silicium. On sait que la gravure au plasma et la gravure par ions réactifs de l'aluminium peut être effectuée par différentes substances gazeuses, y compris C12, Br2, HC1, HBr, CC14, BC13. Cependant, la gravure de couches d'aluminium avec des gaz à base de fluor n'est pas possible pour cette raison que le gaz fluorure d'aluminium (produit de réaction de gravure) présente une pression de vapeur relativement faible qui complique son évacuation des systèmes de gravure au plasma ou par ions réactifs. Lorsque des gaz à base de chlore sont utilisés pour la gravure d'aluminium par ions réactifs, il y a formation de chlorure d'aluminium gazeux (AlC13) en tant que produit volatil de réaction de gravure formé. Le gaz chlorure d'aluminium présente une pression de vapeur relativement élevée qui
facilite son évacuation des systèmes de gravure. Par conséquent, ce sont sur-
tout les gaz à base de chlore qui sont utilisés pour la gravure de l'aluminium au plasma et par ions réactifs. Les techniques de gravure au plasma les plus courantes pour la gravure de couches d'aluminium sur des circuits intégrés utilisent un mélange de gaz CC14 et C12, habituellement en présence d'un gaz
inerte tel qu'argon ou hélium.
L'art antérieur semble indiquer qu'un bombardement ionique impor-
tant est nécessaire pour la gravure au plasma d'aluminium et d'alliages alu-
minium/cuivre. On suppose que le bombardement ionique important sert à activer la réaction aluminium/chlore ou à éliminer le revêtement superficiel d'oxyde d'aluminium. En tout cas, l'aluminium et l'aluminium/silicium sont plus faciles
à graver que des alliages d'aluminium contenant du cuivre, bien que des allia-
ges d'aluminium et de cuivre aient été gravés au plasma à l'aide de CC14 et C12. Dans la gravure au plasma d'alliages aluminium/cuivre, l'un des
produits de réaction de gravure est du chlorure de cuivre (CuCl et/ou CuC12).
Parce que les chloruresde cuivre sont peu volatils, il est d'usage courant de chauffer les pastilles à environ 200 C pendant la gravure d'alliages d'aluminium contenant du cuivre. Cependant, la gravure d'alliages aluminium/ cuivre a été réalisée sans chauffage délibéré des pastilles. On a aussi suggéré que la gravure d'alliages aluminium/cuivre peut être améliorée par un post-traitement destiné à éliminer les résidus de cuivre. On a proposé que les résidus formés (après gravure) sur des pastilles métallisées à l'aluminium au cuivre, au silicium soient éliminés par rinçage dans de l'acide nitrique, un agent mouillant, et de l'eau désionisée. Une autre suggestion a proposé de faire suivre un procédé de gravure plasmique sous hélium-tétrachlorure de
carbone d'un lavage au plasma d'oxygène in situ.
Actuellement, dans l'industrie des semiconducteurs, la tendance est à l'utilisation de machines graveuses de pastilles unitaires dutype cassette à cassette pour graver des couches d'aluminium ou d'alliages d'aluminium sur des pastilles de silicium. Les graveuses de pastilles unitaires sont des machines à graver au plasma dans lesquelles on soumet une seule pastille à la fois à la gravure
au plasma dans une enceinte à vide, la graveuse de pastilles unitaires compre-
nant des moyens pour amener automatiquement des pastilles une par une depuis une cassette d'entrée dans une enceinte à vide, et pour sortir les pastilles
une par une de l'enceinte à vide et les transférer à une cassette de sortie.
Les machines graveuses à pastilles unitaires au plasma possèdent dans l'en-
ceinte à vide deux électrodes espacées verticalement et placées face à face, et reliées à une alimentation électrique HF. L'électrode inférieure est reliée à la terre et la machine comporte de manière caractéristique des moyens pour fixer par serrage la pastille à l'électrode de terre pendant que
la pastille est en cours de gravure.
Les graveuses de pastilles unitaires présentent cet avantage que la
totalité de l'opération de gravure est automatisée et réalisée sans l'inter-
vention d'un opérateur. Mais, en raison du fait que des alliages aluminium/ cuivre sont plus difficiles à graver que des couches d'aluminium, il s'est
avéré en fait impossible de graver correctement des couches d'alliages alu-
minium/cuivre en machine à graver au plasma des pastilles unitaires à commande automatique pour atteindre un taux de production comparable à celui obtenu pour la gravure de pastilles contenant des couches d'aluminium. Au lieu de
cela, l'industrie a utilisé la gravure par lot dans laquelle on grave n'im-
porte o de 5 à 30 pastilles à la fois.
Le premier but de l'invention est de proposer un procédé amélioré pour graver des couches d'alliages aluminium/cuivre utilisant des techniques
de la gravure au plasma.
Un but plus spécifique de l'invention est de proposer un procédé
pour graver des couches d'alliages aluminium/cuivre sur des pastilles à semi-
conducteurs plus rapide que des techniques de gravure au plasma de l'art
2588279:
antérieur. Ceci et d'autres buts de l'invention sont atteints en réalisant la gravure au plasma d'alliages aluminium/cuivre à une pression relativement
élevée et à une température relativement faible dans l'enceinte de gravure.
La gravure est réalisée avec une puissance par unité de surface sensiblement supérieure à celle habituellement utilisée pour la gravure au plasma d'alliages aluminium/cuivre. D'autres caractéristiques et bien des avantages de l'invention sont
présentés dans la description détaillée suivante de l'invention, donnée à
titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
les figures 1A-1F illustrent schématiquement une séquence de gravure d'alumi-
nium classique.
La présente invention est destinée à être utilisée pour faciliter la gravure d'alliages aluminium/cuivre dans différents procédés de fabrication de semiconducteurs. Les figures 1A à 1F illustrent les multiples étapes d'une
séquence type de métallisation et de gravure d'aluminium utilisée dans l'in-
dustrie des semiconducteurs qui peut être améliorée par une gravure selon le
procédé de la présente invention.
En référence à la figure 1A, un substrat de silicium ou puce 2 pré-
sente sur une de ses surfaces des parties recouvertes de SiO2 formant des flots 4 et, à leur tour, des parties des ilots 4 de SiO2 sont recouvertes d'un verre 6. Sur la figure lB, une couche 8 d'aluminium a été déposée sur le
verre et les surfaces de silicium nues.
Sur la figure 1C, un photorésist 10 a été déposé sur les couches d'aluminium. Sur la figure 1D, le photorésist a été déposé pour former un motif et développé, en conséquence de quoi, certaines parties du photorésist
ont été éliminées et d'autres parties 10OA de celui-ci restent.
Sur la figure 1E, les parties nues de l'aluminium ont été éliminées par gravure. Sur la figure 1F, le photorésist a été éliminé, ce qui a pour
effet de dénuder des portions de couche de verre 6 et de couche d'aluminium 8.
Lorsque l'on grave au plasma des alliages aluminium/cuivre en uti-
lisant des gaz contenant du chlore comme indiqué ci-dessus, les produits de
réaction normaux sont du CuCl et du CuC12. Ces deux produits de réaction pré-
sentent une pression de vapeur très faible qui complique leur évacuation de
l'enceinte de réaction. On s'est attaqué au problème d'évacuation de ces pro-
duits de réaction en ayant recours à l'utilisation d'unepressicn basse et d'une température élevée dans l'enceinte de gravure. De manière caractéristique, la gravure d'alliages aluminium/cuivre à l'aide de tétrachlorure de carbone et de chlore a été réalisée à une température comprise entre 70 et 100 C et à une pression comprise entre 1 et 20 millitorrs (0,1333 et 2,667 Pa). Cepen- dant, même dans ces conditions la gravure d'alliages aluminium/cuivre est
relativement lente. En conséquence de quoi, comme indiqué plus haut, on pré-
fère dans l'industrie réaliser la gravure par lot plutSt qu'à l'aide d'une
gravure au plasma de pastilles unitaires automatisée.
Nous avons découvert que la gravure au plasma de couches d'alliages aluminium/cuivre à l'aide de gaz contenant du chlore peut se faire à une cadence plus rapide en augmentant la pression de l'enceinte à vide jusqu'à
un niveau substantiellement supérieur à 20 millitorrs (2,667 Pa), et en rédui-
sans la température à un niveau substantiellement inférieur à 70 C. Plus particulièrement, nous avons déterminé qu'il est possible d'atteindre de meilleures cadences de gravure si les couches d'alliages aluminium/cuivre sont gravées à l'aide d'un mélange de tétrachlorure de carbone et de chlore, si la pression à l'intérieur de l'enceinte à vide est maintenue entre 300 et 1500 millitorrs (40 et 200 Pa), de préférence entre 500 et 900 millitorrs (66,7 et 120 Pa) environ, et si la température dans l'enceinte à vide (c'est-à-dire à la surface de la couche de métal déposée sur le substrat) est maintenue à une valeur comprise entre - 30 C et + 15 C, de préférence entre - 5 C et + 10 C environ. Les conditions ci-dessus sont
adaptées à la gravure de couches d'alliages aluminium/cuivre contenant jus-
qu'à 4 % de cuivre (le reste étant de l'aluminium). Une autre différence par rapport aux techniques antérieures consiste à réaliser de préférence le procédé de gravure en utilisant des puissances par unité de surface maximales comprises dans une plage de 1,5 à 3,5 Watts par centimètre carré. Des puissances par unité de surface tombant jusqu'à environ 1 Watt par centimètre carré peuvent cependant être utilisées lorsqu'une optimisation du taux de production n'est pas critique. Des procédés antérieurs connus ont proposé des puissances par
unité de surface maximales d'un Watt par centimètre carré.
La composition du mélange gazeux de gravure peut varier. De préfé-
rence, le rapport entre CCl4 et C12 se situe dans la plage allant de 3:1 à 10:1 en volume, et le rapport entre ces gaz et le diluant inerte (généralement
2588279:
de l'hélium) varie de 1:1 à 5:1 environ en volume. Dans une machine à graver des pastilles unitaires du type cassette à cassette, les gaz actifs, c'est-à-dire, le mélange de CCl14 et C12, sont introduits dans l'enceinte de réaction à des débits compris entre environ 10 et 50 SCCM (centimètres cubes standards), de préférence entre environ 25 et 35 SCCM, et l'arrivée du gaz diluant, par exemple, de l'hélium, est maintenue à un débit compris
entre environ 50 et 500 SCCM.
On donne ci-après un exemple particulier illustrant le mode de réalisation préféré de l'invention. Dans cet exemple, le procédé de gravure est mis en oeuvre dans une Machine à Graver des Pastilles Unitaires du type Cassette à Cassette Balzers Modèle SWE 654 fabriquée et vendue par
Balzers AG au Liechtenstein et Balzers à HUSTON, NH 03051.
EXEMPLE
Plusieurs pastilles de silicium recouvertes de couches de 1 micron d'épaisseur d'un alliage aluminium/cuivre contenant environ 4 % de cuivre ont été placées dans une cassette d'émission à l'intérieur de l'enceinte d'émission d'une machine de gravure au plasma de pastilles unitaires Balzers SWE 654, et y ont été maintenues dans une atmosphère d'hélium à une press sion d'environ 0,5 à 1,5 torr (66,7 à 200 Pa). Ensuite, chaque pastille a été à tour de rôle sortie de l'enceinte d'émission départ et transférée dans l'enceinte de réaction à vide o elle a été soumise à la gravure au plasma dans les conditions décrites ci-après, après quoi elle a été sortie de l'enceinte de réaction et transférée dans la cassette de réception à
l'intérieur de l'enceinte de réception.
Au moment de son introduction dans l'enceinte de réaction, chaque
pastille a été fixée par serrage sur l'électrode inférieure et y est main-
tenue pendant l'opération de gravure. L'enceinte de réaction a été main-
tenue à une pression d'environ 750 millitorrs (100 Pa) pendant l'opération
de gravure. De plus, on a fait circuler en continu dans l'électrode infé-
rieure un fluide d'échange thermique suivant un trajet tortueux afin de maintenir l'électrode inférieure à une température de l'ordre de +5 C pendant toute la durée de fonctionnement de la machine. Au moment de la mise en place d'une pastille sur l'électrode inférieure, une alimentation électrique HF de 13,56 MHz connectée entre les électrodes a été mise en
2588279.
service afin de créer un champ HF entre les deux électrodes, et simultané-
ment, un mélange d'hélium, de CC14 et de C12 a été introduit dans l'en-
ceinte de réaction par l'intermédiaire de l'électrode supérieure à un dé-
bit de 125 SCCM pour d'hélium, 25 SCCM pour le-CC14, et 5 SCCM pour le C12.
Les deux électrodes étaient placées à une distance de l'ordre de 7 à 14 millimètres l'une par rapport à l'autre et l'alimentation électrique était appliquée à un niveau de puissance de l'ordre de 100 à 250 Watts. Ce niveau
de puissance se traduisait par une puissance par unité de surface de l'or-
dre de 2,8-3 Watts par centimètre carré de pastilles. L'alimentation élec-
trique et l'arrivée de gaz dans l'enceinte de réaction ont été coupées au bout d'environ 120 secondes, après quoi la pastille a été détachée de l'électrode inférieure et transférée dans l'enceinte de réception o elle a été reçue par une cassette de réception. L'alimentation électrique et l'arrivée de gaz ont été rétablies une fois la pastille suivante introduite
dans l'enceinte de réaction et fixée par serrage sur l'électrode inférieure.
Chaque pastille a été soumise à la gravure dans les mêmes conditions et pendant la même période de temps de 120 secondes. La cassette de réception a été maintenue dans une atmosphère d'hélium à une pression de l'ordre de
0,5 à 1,5 torr (66,7 à 20 Pa).
Un examen ultérieur des pastilles dans l'enceinte de réception
a révélé que les couches d'alliage aluminium/cuivre déposées sur les pas-
tilles étaient totalement gravées sur toute leur épaisseur. Les conditions opératoires ci-dessus ont permis d'exploiter la machine de façon à réaliser
de manière satisfaisante la gravure d'au moins 30 pastilles à l'heure.
Divers essais expérimentaux ont confirmé que le procédé de cette invention fonctionne aussi bien si l'on modifie les conditions opératoires dans les limites précisées précédemment et si l'on change la composition du gaz de gravure dans les limites indiquées ci-dessus. En outre, le gaz de gravure par exemple, peut, contenir peu ou pas de C12 et comprendre un gaz contenant du brome du type mentionné ci-dessus, ou du trichlorure d'éthylène (C2HCt3). On peut, bien sûr, supprimer ou remplacer par un autre
gaz non réactif approprié, tel que l'argon, l'hélium qui sert de gaz por-
teur ou de gaz diluant.
Un avantage de l'invention réside dans le fait que la gravure
au plasma de couches d'alliages aluminium/cuivre sur des substrats semi-
2S88279,
conducteurs peut être réalisée avec précision et sous contr8le à une
cadence supérieure à celle permise antérieurement, facilitant ainsi l'uti-
lisation de machines à graver des pastilles unitaires commandées par or-
dinateur comme le souhaite l'industrie des semiconducteurs.
Il est aussi entendu que l'invention fonctionne aussi bien si
l'on fait varier la composition de l'alliage aluminium/cuivre, et la pro-
portion de cuivre dans l'alliage peut être substantiellement inférieure à
4 % en poids de l'alliage utilisé dans l'exemple ci-dessus. Ainsi, l'in-
vention peut-elle être utilisée pour graver des alliages aluminium/cuivre
contenant 2 % de cuivre.
Si l'invention a été décrite comme un procédé de gravure pour des couches d'alliages aluminium/cuivre, il est entendu que l'invention peut également s'appliquer à la gravure de l'aluminium ou d'autres alliages d'aluminium tels que des alliages aluminium/silicium/cuivre, aluminium/ manganèse etautres. En tout état de cause, l'invention peut être utilisée pour la fabrication d'un grand nombre de dispositifs à semiconducteurs nécessitant la gravure au plasma ou par ions réactifs de motifs dans une
couche d'alliage d'aluminium.
-88279
Claims (11)
1. Procédé pour graver une couche d'alliage aluminium/cuivre sur une pastille à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre
en place la pastille à semiconducteurs entre deux électrodes dans une en-
ceinte de gravure au plasma; et à exposer ladite pastille à l'intérieur de ladite enceinte à un plasma gazeux contenant du chlore, à une pression comprise entre 300 et 1500 millitorrs (40 et 200 Pa et à une temperature comprise entre -30 C et +15 C pendant une durée suffisante
pour graver ladite couche à la profondeur désirée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plasma gazeux est formé en injectant un mélange de CC14 et de C12 dans un
champ d'énergie électrique.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que
ledit alliage aluminium/cuivre contient jusqu'à 4 % en poids de cuivre.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'énergie électrique est un courant HF fourni à raison de 1,5 à 3,5
Watts par centimètre carré.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit
mélange contient un gaz porteur inerte.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit
gaz porteur est de l'hélium.
7. Procédé selon l'une des revendicationsl à 6, caractérisé en
ce que la pression à l'intérieur de ladite enceinte de réaction est main-
tenue à une valeur de l'ordre de 500 à 900 millitorrs (66,7 à 120 Pa) et la température à l'intérieur de ladite enceinte est maintenue à une valeur
comprise entre environ -5 et +10 C.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que du CCI4 et du chlore sont introduits dans ladite enceinte de réaction avec
un débit global de l'ordre de 10 à 50 SCCM.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que CCi4 est introduit dans ladite enceinte de réaction avec un débit de l'ordre
de 25 SCCM.
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que C12 est introduit dans ladite enceinte de réaction avec un débit de l'ordre
de SCCM.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'hélium est introduit dans ladite enceinte de réaction en mélange avec
du CC14 et du C12.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70249185A | 1985-02-19 | 1985-02-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2588279A1 true FR2588279A1 (fr) | 1987-04-10 |
Family
ID=24821430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8602146A Pending FR2588279A1 (fr) | 1985-02-19 | 1986-02-18 | Procede de gravure de couches d'alliages aluminium/cuivre |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61189643A (fr) |
| DE (1) | DE3603341A1 (fr) |
| FR (1) | FR2588279A1 (fr) |
| GB (1) | GB2171360A (fr) |
| IT (1) | IT1190491B (fr) |
| NL (1) | NL8600393A (fr) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5354416A (en) * | 1986-09-05 | 1994-10-11 | Sadayuki Okudaira | Dry etching method |
| DE3752140T2 (de) * | 1986-09-05 | 1998-03-05 | Hitachi Ltd | Trockenes Ätzverfahren |
| JPS63238288A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Fujitsu Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPH02210826A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法及び装置 |
| US5779926A (en) * | 1994-09-16 | 1998-07-14 | Applied Materials, Inc. | Plasma process for etching multicomponent alloys |
| US6780762B2 (en) | 2002-08-29 | 2004-08-24 | Micron Technology, Inc. | Self-aligned, integrated circuit contact and formation method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2026395A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-06 | Western Electric Co | Dry etching process using plasma |
| GB2087315A (en) * | 1980-10-14 | 1982-05-26 | Branson Int Plasma | Plasma etching of aluminium |
| EP0076860A1 (fr) * | 1981-04-15 | 1983-04-20 | Hitachi, Ltd. | Procede de gravure par voie seche d'un alliage d'aluminium |
| US4468284A (en) * | 1983-07-06 | 1984-08-28 | Psi Star, Inc. | Process for etching an aluminum-copper alloy |
-
1986
- 1986-01-22 GB GB08601485A patent/GB2171360A/en not_active Withdrawn
- 1986-02-04 DE DE19863603341 patent/DE3603341A1/de not_active Withdrawn
- 1986-02-04 JP JP61022826A patent/JPS61189643A/ja active Pending
- 1986-02-11 IT IT47642/86A patent/IT1190491B/it active
- 1986-02-17 NL NL8600393A patent/NL8600393A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-02-18 FR FR8602146A patent/FR2588279A1/fr active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2026395A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-06 | Western Electric Co | Dry etching process using plasma |
| GB2087315A (en) * | 1980-10-14 | 1982-05-26 | Branson Int Plasma | Plasma etching of aluminium |
| EP0076860A1 (fr) * | 1981-04-15 | 1983-04-20 | Hitachi, Ltd. | Procede de gravure par voie seche d'un alliage d'aluminium |
| US4468284A (en) * | 1983-07-06 | 1984-08-28 | Psi Star, Inc. | Process for etching an aluminum-copper alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8601485D0 (en) | 1986-02-26 |
| IT1190491B (it) | 1988-02-16 |
| JPS61189643A (ja) | 1986-08-23 |
| IT8647642A0 (it) | 1986-02-11 |
| NL8600393A (nl) | 1986-09-16 |
| GB2171360A (en) | 1986-08-28 |
| DE3603341A1 (de) | 1986-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0149779B1 (fr) | Décapage chimique de métaux induit par lasers eximères | |
| US4605479A (en) | In-situ cleaned ohmic contacts | |
| KR101737378B1 (ko) | 플라즈마 전해질 산화 코팅에서의 구리 또는 미량 금속 오염 물질의 감소 | |
| US4028155A (en) | Process and material for manufacturing thin film integrated circuits | |
| KR100661194B1 (ko) | 플라즈마 처리에 의한 기판으로부터의 산화물 또는 다른 환원가능한 오염물의 제거 방법 | |
| JPH0665753B2 (ja) | プラズマエッチングしたアルミニウム膜のエッチング処理後の侵食を防止するプラズマパッシベ−ション技術 | |
| JPH0881790A (ja) | プラズマ不活性カバー及びそれを使用するプラズマ洗浄方法及び装置 | |
| JPH0336300B2 (fr) | ||
| JPH07153746A (ja) | ドライエッチング室のクリーニング方法 | |
| FR2492591A1 (fr) | Procede de fabrication d'un circuit integre | |
| US4526644A (en) | Treatment device utilizing plasma | |
| EP0528713A1 (fr) | Procédé de contrôle du profil de gravure d'une couche d'un circuit intégré | |
| FR2588279A1 (fr) | Procede de gravure de couches d'alliages aluminium/cuivre | |
| EP1299902B1 (fr) | Procede de realisation d'une grille pour une structure de transistor cmos a canal de longueur reduite | |
| FR2789804A1 (fr) | Procede de gravure anisotrope par plasma gazeux d'un materiau polymere dielectrique organique et application a la microelectronique | |
| KR100751126B1 (ko) | 연속적으로 플라즈마를 사용하여 고융점 금속층 위의 알루미늄층을 에칭하는 방법 | |
| US5855689A (en) | Method for etching inside of tungsten CVD reaction room | |
| JPH01200628A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| US20050136662A1 (en) | Method to remove fluorine residue from bond pads | |
| JPH08111406A (ja) | 高密度集積回路の基板表面の再エッチング方法 | |
| FR2471045A1 (fr) | Procede de preparation de surface d'un corps semi-conducteur pour le depot sur cette surface d'une couche metallique | |
| KR100323442B1 (ko) | 반도체소자의제조방법 | |
| JPH07130712A (ja) | Ｐｔを主成分とする合金のエッチング方法 | |
| EP0012327B1 (fr) | Procédé lithographique de décapage par ions réactifs | |
| US10615035B2 (en) | Method of reducing lift-off related redeposit defects on semiconductor wafers |