JP2000058507A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP2000058507A
JP2000058507A JP10230735A JP23073598A JP2000058507A JP 2000058507 A JP2000058507 A JP 2000058507A JP 10230735 A JP10230735 A JP 10230735A JP 23073598 A JP23073598 A JP 23073598A JP 2000058507 A JP2000058507 A JP 2000058507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hard mask
film
etched
etching
mask
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
Application number
JP10230735A
Other languages
English (en)
Inventor
Kaoru Hanada
薫 花田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10230735A priority Critical patent/JP2000058507A/ja
Publication of JP2000058507A publication Critical patent/JP2000058507A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被エッチング物のパターンの側壁に形成され
る保護膜が除去されるのを防止し、ノッチの発生や側壁
の荒れを防止することができる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】 Si基板1上に層間絶縁膜2およびAl
膜3を順次形成した後、プラズマCVD法によりSi3
4 膜からなるハードマスク4を形成する。ハードマス
ク4上に配線形状のレジストパターン5を形成する。レ
ジストパターン5をマスクとしてハードマスク4をエッ
チングした後、Si基板1をECRプラズマエッチング
装置の反応室内に搬入し、反応室にBCl3 およびCl
2 の混合ガスを供給して、レジストパターン5およびハ
ードマスク4をマスクとしてAl膜3をエッチングす
る。このとき、Al配線3aの側壁には側壁保護膜6が
形成される。エッチング後、ウェットエッチング法によ
り側壁保護膜6を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、電子サイクロトロン共鳴プラズマ
エッチング法によるアルミニウム膜のエッチングに適用
して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、アルミニウム(Al)配線の
加工においては、加工形状、対レジスト選択比などの特
性を得るために、一般的に、三塩化ホウ素(BCl3
および塩素(Cl2 )を主成分としたエッチングガスを
用いている。それらの加工形状や対レジスト選択比のう
ち、対レジスト選択比においては、高選択比を実現する
必要がある。
【0003】さて、Al配線の加工においては、具体的
には、Al膜のエッチングと同時にレジストパターンを
スパッタエッチングしている。そして、このレジストパ
ターンのスパッタエッチングにより発生する炭素(C)
系の生成物を、被エッチング物のAl膜の側壁に堆積さ
せ、これにより側壁保護効果を維持している。
【0004】また、近年、Al配線の微細化に伴い、リ
ソグラフィー工程においては、レジストパターンの薄膜
化が要求されてきている。ところが、現在のAl配線の
加工プロセスでは、レジストパターンの薄膜化に対応す
ることができない。そこで、一般的に、レジストパター
ンと酸化膜からなるハードマスクとを組み合わせて使用
している。
【0005】また、このようにレジストパターンとハー
ドマスクとを組み合わせて使用する以外にも、ハードマ
スクを単独で使用することも可能である。ただし、Al
膜のエッチングの際にハードマスクを単独で使用する場
合、側壁保護膜を形成するために、エッチングガスのほ
かに三フッ化メタン(CHF3 )などの堆積ガス(デポ
ジションガス)を添加しなければならない。しかしなが
ら、このようなデポジションガスによる堆積物は、レジ
ストパターンのスパッタエッチングにより発生する炭素
系の生成物による堆積物と比較して、エッチング後に行
われる側壁保護膜の除去処理での除去が困難である。そ
のため、側壁保護膜の除去が不十分になってしまうの
で、側壁保護膜の内部に塩素(Cl)が残留してしま
い、この残留塩素によってAl配線が腐食してしまうと
いった新たな問題が生じてしまう。
【0006】したがって、ハードマスクを単独で使用す
る加工プロセスでは、良好なAl配線の形成は困難であ
るため、Al配線の加工プロセスにおいては、やはり、
ハードマスクとレジストパターンとを合わせて使用して
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Al配
線の形成において、レジストパターンと酸化膜からなる
ハードマスクとを組み合わせて使用する場合であって
も、上述の、従来から使用しているハードマスクでは、
Al配線の加工形状に大きな影響を及ぼしてしまう。こ
の従来のハードマスクにおけるAl配線の加工形状への
影響について、以下に図面を参照して説明する。
【0008】すなわち、図5に示すように、まず、トラ
ンジスタなどの素子や素子分離領域(いずれも図示せ
ず)が形成されたSi基板101上に、ホウ素リンシリ
ケートガラス(BPSG)膜からなる層間絶縁膜102
およびAl膜103を順次形成する。次に、Al膜10
3上に、テトラエトキシシラン(TEOS)を原料とし
て用いたプラズマ化学気相成長(プラズマCVD)法に
より酸化シリコン(SiO2 )膜からなるハードマスク
104を形成する。次に、リソグラフィー工程により、
ハードマスク104上に配線形状のレジストパターン1
05を形成する。
【0009】次に、レジストパターン105をマスクと
して、ハードマスク104をエッチングすることによ
り、レジストパターン105およびハードマスク104
からなるマスクを形成する。次に、このレジストパター
ン105およびハードマスク104をマスクとして、電
子サイクロトロン共鳴プラズマエッチング(ECRプラ
ズマエッチング)法により、Al膜103をエッチング
する。このとき、図6に示すように、Al膜103のエ
ッチングの進行とともに、レジストパターン105のス
パッタエッチングも進行する。このようにレジストパタ
ーン105がエッチングされることにより、炭素系の生
成物が発生する。この炭素系の生成物はAl膜103か
らなるAl配線103aの側壁に堆積し、そこに側壁保
護膜106を形成する。
【0010】その後、エッチングを続けると、図7に示
すように、レジストパターン105は、その薄膜化の影
響もあり、スパッタエッチングによってほとんど除去さ
れてしまう。そして、今度はハードマスク104がエッ
チングされ始める。これに伴って、炭素系の生成物から
なる堆積物が供給されなくなるとともに、側壁保護膜1
06においては側壁保護効果が低下し、破れてしまう。
これによって、図8に示すように、Al配線106aの
側壁にエッチングが進行し、その側壁が荒れてしまった
り、ハードマスク104とAl配線106aとの界面の
近傍のAl配線103aの部分にサイドエッチングが進
行し始め、ノッチ107が形成されてしまう。
【0011】そのため、上述のAl膜などの被エッチン
グ物をエッチングする際に、被エッチング物からなるパ
ターンの側壁に形成される保護膜が除去されるのを防止
し、そのパターンの側壁を良好な状態に保ち、ノッチの
発生や側壁の荒れを防止することができる技術の開発が
強く望まれている。
【0012】したがって、この発明の目的は、被エッチ
ング物をエッチングしてパターンを形成する際に、その
パターンの側壁に形成される保護膜が除去されるのを防
止し、ノッチの発生や側壁の荒れを防止することができ
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要を説明する。
【0014】本発明者の知見によれば、上述したよう
に、エッチング時のAl配線におけるノッチの発生は、
側壁保護膜の破れによる側壁保護効果の低下が根本的な
原因である。また、この側壁保護膜は、レジストパター
ンがほとんど除去されてしまうことにより炭素系の生成
物の供給がなくなり、さらにオーバーエッチングを行う
と除去されてしまう。この現象はハードマスクとして使
用している膜の種類によっても、大きく影響される。
【0015】そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結
果、レジストパターンとハードマスクとを用いたエッチ
ングにおいて側壁保護膜が除去されてしまうのは、次の
ような理由によることを想起するに至った。
【0016】すなわち、従来から、ハードマスクとして
はSiO2 膜などの酸化膜が用いられている。そのた
め、堆積物の供給源であるレジストパターンがほとんど
除去されると、ハードマスクが露出しはじめ、続いてハ
ードマスクがエッチングされると、そこから酸素
(O2 )が放出される。この放出されたO2 は側壁保護
膜中の炭素と反応し、この反応が進んでしまうことによ
って側壁保護効果が低下し、結果的に側壁保護膜がエッ
チングされ破れてしまう。
【0017】したがって、レジストパターンとハードマ
スクとを用いたエッチングの際に、ハードマスクから酸
素が放出しないようにすれば、酸素による側壁保護膜の
エッチングを抑えることができ、Al配線の加工プロセ
スにおいて、Al配線におけるノッチの発生や側壁の荒
れを防止することができる。
【0018】そして、そのためには、ハードマスクを、
構成元素として酸素を含まない材料から構成するのが望
ましく、好適には、ハードマスクをSi3 4 膜などの
窒化膜から構成するのが好ましい。
【0019】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明は、被エッチング物上にハードマスクを形成し、
ハードマスク上にレジストパターンを形成し、レジスト
パターンをマスクとして、ドライエッチング法によりハ
ードマスクおよび被エッチング物を順次エッチングして
パターンを形成するとともに、パターンの側壁に保護膜
を形成するようにした半導体装置の製造方法において、
ハードマスクが、構成元素として酸素を含まない材料か
らなることを特徴とするものである。
【0020】この発明において、ドライエッチング法
は、典型的には、反応性イオンエッチング(RIE)法
である。また、この発明において、好適には、被エッチ
ング物のエッチングは、マイクロ波(μ波)によるアシ
スト機構を有する電子サイクロトロン共鳴(ECR)プ
ラズマエッチング装置において行われる。また、この発
明において、典型的には、レジストパターンをマスクと
したハードマスクのエッチングと、ハードマスクおよび
レジストパターンをマスクとした被エッチング物のエッ
チングとは、異なったドライエッチング装置において連
続的に行われる。また、この発明において、典型的に
は、被エッチング物のエッチングに用いられるガスは、
少なくとも三塩化ホウ素(BCl3 )ガスおよび塩素
(Cl2 )ガスを含む。
【0021】この発明において、典型的には、構成元素
として酸素を含まない材料は窒化物であり、好適には、
窒化シリコン(Si3 4 、SiN)である。また、こ
の発明において、典型的には、ハードマスクは、層間絶
縁膜として用いられる材料からなる。
【0022】この発明において、被エッチング物は、典
型的にはアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金
であるが、その他の材料であってもよく、例えば、銅
(Cu)、銅合金、またはシリコン(Si)などであっ
てもよい。
【0023】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、ハードマスクを構成元素として酸素を含まない材料
から構成していることにより、マスクとしてレジストパ
ターンとハードマスクとを用いて被エッチング物をエッ
チングする際、レジストパターンのほとんどが除去され
ハードマスクがエッチングされても、ハードマスクから
酸素が放出しないため、被エッチング物からなるパター
ンの側壁に形成される保護膜がエッチングされるのを防
止することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
【0025】この発明の一実施形態による半導体装置の
製造方法においては、まず、図1に示すように、例えば
トランジスタなどの素子や素子分離領域(いずれも図示
せず)などが形成されたSi基板1上に、例えばBPS
G膜からなる層間絶縁膜2、およびAl膜3を順次形成
する。次に、Al膜3上に例えばプラズマCVD法によ
り、Si3 4 膜からなるハードマスク4を形成し、こ
のハードマスク4上に配線形状のレジストパターン5を
形成する。なお、レジストパターン5は構成元素として
Cを含むものである。
【0026】次に、Si基板1を、平行平板型の電極を
有するドライエッチング装置(図示せず)の反応室内に
搬入し、レジストパターン5をマスクとしてハードマス
ク4の異方性エッチングを行う。これにより、レジスト
パターン5およびハードマスク4からなるマスクが形成
される。続けて、Si基板1をECRプラズマエッチン
グ装置(図示せず)の反応室内に搬入する。その後、こ
の反応室内に、エッチングガスとしてBCl3 ガスとC
2 ガスとの混合ガスを供給し、レジストパターン5お
よびハードマスク4をマスクとして、Al膜3をエッチ
ングする。
【0027】このAl膜3のエッチングが進むととも
に、レジストパターン5のスパッタエッチングも進み、
これによって炭素系の生成物が発生する。そして、図2
に示すように、この炭素系の生成物はAl膜3から形成
されたAl配線3aの側壁に堆積し、側壁保護膜6が形
成される。
【0028】さらにエッチングを続けると、図3に示す
ように、レジストパターン5のほとんどはエッチング除
去され、続いてハードマスク4がエッチングされはじめ
る。このとき、ハードマスク4はSi3 4 膜からなる
ため、エッチングされても酸素が放出することはないの
で、側壁保護膜6はエッチングされず、Al配線3aの
側壁保護効果は維持される。
【0029】Al膜3のエッチングが終了した後、図4
に示すように、例えば有機系の溶液を用いたウェットエ
ッチング法により側壁保護膜6を除去する。
【0030】その後、上述と同様にして、層間絶縁膜や
Al配線(いずれも図示せず)を所望の回数だけ順次繰
り返して形成する。これにより多層配線が形成される。
【0031】以上説明したように、この一実施形態によ
れば、レジストパターン5とハードマスク4とを用いて
Al膜3をエッチングしAl配線3aを形成する際に、
ハードマスク4として、酸素を構成元素として含まない
Si3 4 膜を用いていることにより、レジストパター
ン5がほとんど除去されハードマスク4がエッチングさ
れたとしても、ハードマスク4から酸素の放出がないた
め、側壁保護膜の破れを未然に防止することができる。
これにより、側壁保護効果を維持することができるの
で、Al配線3aにおけるノッチの発生や側壁の荒れを
防止することができる。また、オーバーエッチングによ
るAl配線の形状におけるマージンを広くすることがで
きる。
【0032】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定
されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各
種の変形が可能である。
【0033】例えば、上述の一実施形態において挙げ
た、層間絶縁膜および被エッチング物はあくまでも例に
過ぎず、必要に応じてこれと異なるものを用いてもよ
い。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ハードマスクを構成元素として酸素を含まない材料
から構成していることにより、エッチングの際にハード
マスクから酸素が放出されないので、被エッチング物か
らパターンを形成する際に、そのパターンの側壁に形成
される保護膜が除去されるのを防止することができ、ノ
ッチの発生や側壁の荒れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
【図2】この発明の一実施形態による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
【図3】この発明の一実施形態による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
【図4】この発明の一実施形態による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
【図5】従来技術によるエッチング方法の問題点を説明
するための断面図である。
【図6】従来技術によるエッチング方法の問題点を説明
するための断面図である。
【図7】従来技術によるエッチング方法の問題点を説明
するための断面図である。
【図8】従来技術によるエッチング方法の問題点を説明
するための断面図である。
【符号の説明】
1・・・Si基板、2・・・層間絶縁膜、3・・・Al
膜、3a・・・Al配線、4・・・ハードマスク、5・
・・レジストパターン、6・・・側壁保護膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被エッチング物上にハードマスクを形成
    し、 上記ハードマスク上にレジストパターンを形成し、 上記レジストパターンをマスクとして、ドライエッチン
    グ法により上記ハードマスクおよび上記被エッチング物
    を順次エッチングしてパターンを形成するとともに、上
    記パターンの側壁に保護膜を形成するようにした半導体
    装置の製造方法において、 上記ハードマスクが、構成元素として酸素を含まない材
    料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記ドライエッチング法が反応性イオン
    エッチング法であることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記ドライエッチング法が電子サイクロ
    トロン共鳴プラズマエッチング法であることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記エッチングに用いられるガスが、少
    なくとも三塩化ホウ素ガスおよび塩素ガスを含むことを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記構成元素として酸素を含まない材料
    が、窒化物であることを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記被エッチング物がアルミニウムまた
    はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
JP10230735A 1998-08-17 1998-08-17 半導体装置の製造方法 Pending JP2000058507A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10230735A JP2000058507A (ja) 1998-08-17 1998-08-17 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10230735A JP2000058507A (ja) 1998-08-17 1998-08-17 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000058507A true JP2000058507A (ja) 2000-02-25

Family

ID=16912489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10230735A Pending JP2000058507A (ja) 1998-08-17 1998-08-17 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000058507A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727438B1 (ko) * 2001-06-28 2007-06-13 주식회사 하이닉스반도체 디엘씨 유기절연막을 이용한 금속배선 형성 방법
JP2015046459A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 ソニー株式会社 エッチング方法、電子デバイスの製造方法および偏光板の製造方法
JP2016225432A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システムおよび光電変換装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727438B1 (ko) * 2001-06-28 2007-06-13 주식회사 하이닉스반도체 디엘씨 유기절연막을 이용한 금속배선 형성 방법
JP2015046459A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 ソニー株式会社 エッチング方法、電子デバイスの製造方法および偏光板の製造方法
JP2016225432A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システムおよび光電変換装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101064244B (zh) 形成用于高孔径比应用的各向异性特征图形的蚀刻方法
JP4579611B2 (ja) ドライエッチング方法
US6177353B1 (en) Metallization etching techniques for reducing post-etch corrosion of metal lines
US6090718A (en) Dry etching method for semiconductor substrate
US5188704A (en) Selective silicon nitride plasma etching
US6008139A (en) Method of etching polycide structures
CN101800175B (zh) 一种含硅绝缘层的等离子刻蚀方法
CN107735851A (zh) 在先进图案化工艺中用于间隔物沉积与选择性移除的设备与方法
JPH0982687A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07335612A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US11335565B2 (en) Systems and methods to form airgaps
JP3318801B2 (ja) ドライエッチング方法
JP4184851B2 (ja) プラズマ処理方法
JP2019204815A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
TW200305216A (en) Method of etching and etching apparatus
US6756314B2 (en) Method for etching a hard mask layer and a metal layer
TWI636121B (zh) 乾式蝕刻方法及乾式蝕刻劑
JP2023159347A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
US5968278A (en) High aspect ratio contact
JPH10178014A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20010021311A (ko) 연속 플라즈마를 사용하여 고융점 금속층위의알루미늄층을 에칭하기 위한 방법
JP2650178B2 (ja) ドライエッチング方法及び装置
JP2000058507A (ja) 半導体装置の製造方法
JP5642427B2 (ja) プラズマ処理方法
US20120122310A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device