JP2002237485A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2002237485A
JP2002237485A JP2001032098A JP2001032098A JP2002237485A JP 2002237485 A JP2002237485 A JP 2002237485A JP 2001032098 A JP2001032098 A JP 2001032098A JP 2001032098 A JP2001032098 A JP 2001032098A JP 2002237485 A JP2002237485 A JP 2002237485A
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JP
Japan
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etching
gas
wiring layer
wiring
semiconductor device
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Application number
JP2001032098A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuharu Matsumoto
一治 松本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the quantity of side etching of a wiring layer and to suppress the narrowing of the wiring width of the wiring layer and an irregularity in the wiring width in a method of manufacturing a semiconductor device. SOLUTION: In the method of manufacturing the semiconductor device, a first etching gas is used to etch the wiring layer by a first etching process, the etching of the wiring layer is performed until the wiring layer on a wiring region, where a required etching quantity is minimum, comes just-etched and when the wiring layer is in the state of overetching, a second etching gas of which the etching speed is slower than that of the first etching gas is used to etch the wiring layer by a second etching process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配線層を有する半
導体装置の製造方法に関し、特に、膜厚配線層を有する
半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer having a large thickness.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSI(Large Scale Integrated
circuit:大規模集積回路)等の半導体デバイスの高周
波化に伴い、従来搭載されることがなかった誘電素子を
半導体装置内に搭載するケースが増加している。このよ
うな誘電素子としては、例えば、Al+Al合金の配線
層をスパイラル状に形成したスパイラルインダクタが、
製造面、コスト面から最も一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, LSIs (Large Scale Integrated
With the increase in the frequency of semiconductor devices such as circuits (large-scale integrated circuits), the number of cases in which a dielectric element that has not been mounted conventionally is mounted in a semiconductor device is increasing. As such a dielectric element, for example, a spiral inductor in which a wiring layer of an Al + Al alloy is formed in a spiral shape,
It is the most common in terms of manufacturing and cost.

【0003】このような誘電素子を半導体装置内に形成
した場合、その誘電素子の特性(Q値)は、誘電素子を
構成する配線層の膜厚、配線幅、配線スペース、半導体
基板の誘電率等に影響される。特に、配線層の膜厚は、
誘電素子のQ値に大きな影響をおよぼすこととなるた
め、高特性な(Q値が高い)誘電素子形成のためには、
配線層の膜厚を厚く構成することが望ましい。
When such a dielectric element is formed in a semiconductor device, the characteristic (Q value) of the dielectric element depends on the film thickness, wiring width, wiring space, and dielectric constant of the semiconductor substrate constituting the dielectric element. Etc. In particular, the thickness of the wiring layer is
Since the Q value of the dielectric element is greatly affected, in order to form a high-performance (high Q value) dielectric element,
It is desirable to configure the wiring layer to be thick.

【0004】また、シリコン基板を用いた半導体装置に
誘電素子を形成する場合、このシリコン基板は誘電体で
あるため、このシリコン基板及びそこに形成された誘電
素子間には、いわゆる相互誘電現象が生じ易い。この場
合、このシリコン基板を用いた半導体装置に形成された
誘電素子の特性は、この相互誘電現象に起因したエネル
ギー損失に影響されることとなり、結果的に、所望の特
性の誘電素子を構成することが困難となってしまう。こ
のような相互誘電現象を抑制するためには、誘電素子か
らの磁場の広がりを低減させる必要があるが、そのため
にも、誘電素子を構成する配線層の膜厚を厚くすること
が望ましい。
Further, when a dielectric element is formed on a semiconductor device using a silicon substrate, since the silicon substrate is a dielectric, a so-called mutual dielectric phenomenon occurs between the silicon substrate and the dielectric element formed thereon. Easy to occur. In this case, the characteristics of the dielectric element formed in the semiconductor device using the silicon substrate are affected by the energy loss caused by the mutual dielectric phenomenon, and as a result, a dielectric element having desired characteristics is formed. It becomes difficult. In order to suppress such a mutual dielectric phenomenon, it is necessary to reduce the spread of the magnetic field from the dielectric element. For this purpose, it is desirable to increase the thickness of the wiring layer forming the dielectric element.

【0005】また、このような誘電素子の形成は、例え
ば、Al+Al合金等の配線層を、塩素系ガスと塩素ガ
スとを混合したエッチングガス等によってドライエッチ
ングすることによって行われることが一般的である。
In general, such a dielectric element is formed by dry-etching a wiring layer of, for example, an Al + Al alloy with an etching gas obtained by mixing a chlorine-based gas and a chlorine gas. is there.

【0006】図11〜図13は、このような誘電素子の
形成を行うエッチング工程における半導体装置100を
例示した断面図である。なお、半導体装置100は、エ
ッチング所要量(配線層103a、103bを十分にエ
ッチングするために必要なエッチング量)が異なる配線
領域100a、100bを有しており、図11〜図13
の(a)は、配線層103aにおける断面図を、図11
〜図13の(b)は、配線層103bにおける断面図を
それぞれ例示している。
FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views illustrating the semiconductor device 100 in an etching step for forming such a dielectric element. Note that the semiconductor device 100 has wiring regions 100a and 100b having different etching amounts (etching amounts necessary for sufficiently etching the wiring layers 103a and 103b).
11A is a cross-sectional view of the wiring layer 103a, and FIG.
13B illustrate cross-sectional views of the wiring layer 103b.

【0007】誘電素子の形成を行う場合、まず、例え
ば、図11に示すように、半導体基板であるシリコン基
板101a、101b上に、熱酸化膜等の酸化シリコン
層102a、102bを形成し、さらにその上面に、A
l+Al合金等の配線層103a、103bを形成す
る。その後、この配線層103a、103bの上面にフ
ォトレジスト104a、104bを塗布し、さらに、そ
のフォトレジスト104a、104bをフォトリソグラ
フィ等の方法によって誘電素子の形状にパターニングす
る。
When forming a dielectric element, first, as shown in FIG. 11, for example, silicon oxide layers 102a and 102b such as thermal oxide films are formed on silicon substrates 101a and 101b, which are semiconductor substrates. A on the top
Wiring layers 103a and 103b of l + Al alloy or the like are formed. Thereafter, photoresists 104a and 104b are applied to the upper surfaces of the wiring layers 103a and 103b, and the photoresists 104a and 104b are patterned into a shape of a dielectric element by a method such as photolithography.

【0008】フォトレジスト104a、104bのパタ
ーニングが終了すると、次に、このフォトレジスト10
4a、104bをエッチングマスクとしたエッチングが
行われる。ここで、配線領域100aのエッチング所要
量は、配線領域100bのエッチング所要量よりも小さ
く、配線領域100aにおける配線層103aは、配線
領域100bにおける配線層103bよりも少ないエッ
チング量で、ジャストエッチング状態(配線層が十分に
エッチングされ、なおかつ過剰なエッチングが行われて
いない状態)に達する。図12は、このように配線層1
03aがジャストエッチング状態に達した状態を例示し
ており、図12の(b)に示すように、この状態では、
配線領域100bにおける配線層103bのエッチング
量は十分ではなく、エッチング領域における酸化シリコ
ン層102b上部には、エッチング残部103baが残
存する。
When the patterning of the photoresists 104a and 104b is completed, the photoresist 10
Etching is performed using 4a and 104b as an etching mask. Here, the required etching amount of the wiring region 100a is smaller than the required etching amount of the wiring region 100b, and the wiring layer 103a in the wiring region 100a has a smaller etching amount than the wiring layer 103b in the wiring region 100b, and the just-etched state ( (A state in which the wiring layer is sufficiently etched and excessive etching is not performed). FIG. 12 shows the wiring layer 1
03a illustrates a state in which the just-etched state has been reached. As shown in FIG. 12B, in this state,
The amount of etching of the wiring layer 103b in the wiring region 100b is not sufficient, and an etching residue 103ba remains above the silicon oxide layer 102b in the etching region.

【0009】また、エッチングガスに塩素系ガス+塩素
ガスの混合ガスを用いた場合、このエッチングガスが有
するClラジカルとフォトレジスト104a、104b
とが反応し、その反応物質である炭素系ポリマーが形成
されることとなる。このように形成された炭素系ポリマ
ーは、エッチング装置のチャンバ内に放出され、さらに
配線層103a、103bのエッチング側壁等に付着す
る。配線層103a、103bのエッチング側壁に付着
したこの炭素系ポリマーは、エッチングガスからエッチ
ング側壁を保護する側壁を保護する側壁保護膜105a
a、105ab、105ba、105bbとして機能
し、配線層103a、103bのサイドエッチングを抑
制する。
When a mixed gas of chlorine-based gas and chlorine gas is used as an etching gas, Cl radicals contained in the etching gas and photoresists 104a and 104b are used.
Reacts with each other to form a carbon-based polymer as a reactant. The carbon-based polymer thus formed is released into the chamber of the etching apparatus, and further adheres to the etching sidewalls of the wiring layers 103a and 103b. The carbon-based polymer adhered to the etched side walls of the wiring layers 103a and 103b is used to protect the side walls that protect the etched side walls from the etching gas.
a, 105ab, 105ba, 105bb and suppresses side etching of the wiring layers 103a, 103b.

【0010】ジャストエッチング状態に達した以降(オ
ーバーエッチング状態)も、配線層103a、103b
のエッチングは継続され、図13の(b)に示すよう
に、配線領域100bにおける配線層103bのエッチ
ングが完了した時点でエッチング処理を終了する。
After reaching the just-etched state (over-etched state), the wiring layers 103a, 103b
Is continued, and as shown in FIG. 13B, when the etching of the wiring layer 103b in the wiring region 100b is completed, the etching process ends.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このオーバー
エッチング状態では、配線領域100aにおけるエッチ
ング対象は、配線層103aのエッチング側壁以外には
存在しないこととなり、半導体装置100全体としての
エッチング対象も減少することとなる。そのため、エッ
チング対象である配線層103a、103bに対するエ
ッチングガス中の塩素ラジカルの分配量が増加し、結果
として、配線層103aのサイドエッチング量が増加
し、配線層103aの配線幅が狭くなり、また、その配
線幅のばらつきも大きくなってしまうという問題点があ
る。
However, in this over-etched state, the object to be etched in the wiring region 100a does not exist other than the etching side wall of the wiring layer 103a, and the object to be etched in the semiconductor device 100 as a whole also decreases. It will be. Therefore, the distribution amount of chlorine radicals in the etching gas to the wiring layers 103a and 103b to be etched increases, and as a result, the side etching amount of the wiring layer 103a increases, and the wiring width of the wiring layer 103a decreases. In addition, there is a problem that the variation in the wiring width becomes large.

【0012】また、上述のエッチング処理時、エッチン
グガスによるスパッタ性のエッチングによって酸化シリ
コン層102aが分解され、酸素ラジカルが生成される
ことが知られている。オーバーエッチング状態では、配
線領域100aにおける酸化シリコン層102aが表面
に露出されることとなるため、この酸素ラジカルの生成
量が増加し、この酸素ラジカルの増加は、側壁保護膜1
05aa、105ab、105ba、105bbの浸食
を促進することとなる。側壁保護膜105aa、105
ab、105ba、105bbの浸食は、配線層103
a、103bのサイドエッチング量を増加させ、結果と
して、配線層103a、103bの配線幅を狭くし、ま
た、その配線幅のばらつきを大きくしてしまうという問
題点がある。
It is also known that, during the above-described etching process, the silicon oxide layer 102a is decomposed by sputter etching using an etching gas to generate oxygen radicals. In the over-etched state, the silicon oxide layer 102a in the wiring region 100a is exposed on the surface, so that the amount of generated oxygen radicals increases.
The erosion of 05aa, 105ab, 105ba, 105bb will be promoted. Sidewall protective films 105aa, 105
The erosion of ab, 105ba, 105bb is caused by the wiring layer 103.
There is a problem that the side etching amount of the wiring layers 103a and 103b is increased, and as a result, the wiring width of the wiring layers 103a and 103b is reduced, and the variation of the wiring width is increased.

【0013】なお、以上のような問題は、配線層103
a、103bの膜厚を厚く構成した場合、特に顕著にな
る。これは、配線層103a、103bの膜厚が厚く、
エッチング側壁の面積が広い場合には、側壁保護膜10
5aa、105ab、105ba、105bbの膜厚が
薄くなり、その保護も弱くなってしまうからである。
[0013] The above-described problem is caused by the problem of the wiring layer 103.
This is particularly noticeable when the thicknesses of a and 103b are configured to be large. This is because the film thickness of the wiring layers 103a and 103b is large,
If the area of the etched side wall is large, the side wall protective film 10
This is because the thickness of 5aa, 105ab, 105ba, 105bb becomes thinner, and the protection thereof becomes weaker.

【0014】また、上述のような問題を解決する手段と
して、エッチングガスに保護膜堆積ガスとしての機能を
有するCH22等を添加し、これにより、エッチング側
壁に側壁保護膜を堆積させる方法がある。この方法で
は、配線層103a、103の膜厚等に左右されること
なく安定した側壁保護膜を形成することができるという
長所を有するが、半導体装置100の表面にパーティク
ル(表面に付着した異物微粒子)を発生させ、配線の短
絡等を発生させてしまうという問題点がある。さらに、
設備のメンテナンス期間を短縮しなければならないとい
う問題点もある。
Further, as a means for solving the above-mentioned problem, a method of adding CH 2 F 2 or the like having a function as a protective film deposition gas to an etching gas, thereby depositing a sidewall protective film on an etching sidewall. There is. This method has an advantage that a stable sidewall protective film can be formed without being affected by the film thickness of the wiring layers 103a and 103, but particles (foreign particles adhering to the surface) are formed on the surface of the semiconductor device 100. ) To cause short-circuiting of the wiring and the like. further,
There is also a problem that the maintenance period of the equipment must be shortened.

【0015】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、配線層のサイドエッチング量を減少させ、配
線層の配線幅の狭幅化を抑制することが可能な半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a point, and a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing a side etching amount of a wiring layer and suppressing a reduction in a wiring width of the wiring layer. The purpose is to provide.

【0016】また、本発明の他の目的は、配線層のサイ
ドエッチング量を減少させ、配線層の配線幅のばらつき
を低減させることが可能な半導体装置の製造方法を提供
することである。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the amount of side etching of a wiring layer and reducing variations in wiring width of the wiring layer.

【0017】さらに、本発明の他の目的は、エッチング
ガスに保護膜堆積ガスを添加することなく、配線層のサ
イドエッチング量を減少させることが可能な半導体装置
の製造方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the amount of side etching of a wiring layer without adding a protective film deposition gas to an etching gas. .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、配線層を有する半導体装置の製造方法に
おいて、第1のエッチングガスを用い、前記配線層のエ
ッチングを行う第1のエッチング工程と、前記第1のエ
ッチングガスよりもエッチング速度が遅い第2のエッチ
ングガスを用い、前記配線層のエッチングを行う第2の
エッチング工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer, the method comprising the steps of: first etching a wiring layer using a first etching gas; And a second etching step of etching the wiring layer using a second etching gas having an etching rate lower than that of the first etching gas. Is done.

【0019】ここで、第2のエッチング工程において、
第1のエッチングガスよりもエッチング速度が遅い第2
のエッチングガスを用いて配線層のエッチングを行うこ
とにより、オーバーエッチング状態におけるエッチング
速度を低下させ、配線層のサイドエッチング量を減少さ
せる。
Here, in the second etching step,
The second etching speed is lower than the first etching gas.
The etching rate of the over-etched state is reduced by etching the wiring layer using the etching gas described above, and the amount of side etching of the wiring layer is reduced.

【0020】また、本発明において、好ましくは、第2
のエッチングガスは、第1のエッチングガスに、第1の
エッチングガスよりもエッチング特性が低い添加ガスを
混合したガスである。
In the present invention, preferably, the second
Is a gas obtained by mixing an additive gas having lower etching characteristics than the first etching gas with the first etching gas.

【0021】また、本発明において、好ましくは、添加
ガスは、質量数が40以下のガスである。また、本発明
において、好ましくは、第1のエッチングガスは、塩化
物ガスと塩化ガスとの混合ガスである。
In the present invention, the additive gas is preferably a gas having a mass number of 40 or less. In the present invention, preferably, the first etching gas is a mixed gas of a chloride gas and a chloride gas.

【0022】また、本発明において、好ましくは、第2
のエッチングガスは、第1のエッチングガスに、質量数
が40以下の添加ガスを混合したガスである。また、本
発明において、好ましくは、添加ガスは、第2のエッチ
ングガスのトータル流量に対し、10%以上、50%以
下の割合で混合される。
In the present invention, preferably, the second
Is a gas obtained by mixing an additive gas having a mass number of 40 or less with the first etching gas. In the present invention, the additive gas is preferably mixed at a ratio of 10% or more and 50% or less with respect to the total flow rate of the second etching gas.

【0023】また、本発明において、好ましくは、添加
ガスは、アルゴンガスである。また、本発明において、
好ましくは、配線層の膜厚は、1.5μm以上、4.0
μm以下である。
In the present invention, preferably, the additive gas is an argon gas. In the present invention,
Preferably, the thickness of the wiring layer is not less than 1.5 μm and 4.0.
μm or less.

【0024】また、本発明において、好ましくは、配線
層は、誘電素子を構成する。また、本発明において、好
ましくは、配線層は、エッチング所要量が異なる2種類
以上の配線領域を有する。
In the present invention, preferably, the wiring layer forms a dielectric element. In the present invention, preferably, the wiring layer has two or more types of wiring regions having different etching amounts.

【0025】また、本発明において、好ましくは、第1
のエッチング工程は、最もエッチング所要量が小さい配
線領域である最小エッチング所要量配線領域における配
線層がジャストエッチング状態になるまで配線層のエッ
チングを行い、第2のエッチング工程は、最小エッチン
グ所要量配線領域における配線層がジャストエッチング
状態になった以降、配線層のエッチングを行う。
In the present invention, preferably, the first
In the etching step, the wiring layer is etched until the wiring layer in the minimum etching required wiring area, which is the wiring area where the required etching amount is the smallest, is in a just-etched state. After the wiring layer in the region has just been etched, the wiring layer is etched.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本形態における半導体装置の製造
方法は、第1のエッチングガスを用い、配線層のエッチ
ングを行う第1のエッチング工程、及び第1のエッチン
グガスよりもエッチング速度が遅い第2のエッチングガ
スを用い、配線層のエッチングを行う第2のエッチング
工程を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The method for manufacturing a semiconductor device in this embodiment mode uses a first etching gas, a first etching step of etching a wiring layer, and a second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas. There is a second etching step for etching the wiring layer.

【0027】まず、本形態における半導体装置の製造方
法の流れについて説明する。図1は、本形態における半
導体装置の製造方法を例示したフローチャートである。
First, the flow of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.

【0028】ステップS1:本ステップは、上述の第1
のエッチング工程を例示している。前述のように、半導
体装置は、例えば、配線層に対するエッチング所要量が
異なる2種類以上の配線領域を有している。第1のエッ
チング工程では、これらの配線領域のうち、例えば、エ
ッチング所要量が最も小さい配線領域(最小エッチング
所要量配線領域)における配線層がジャストエッチング
状態になるまで配線層のエッチングを行う。
Step S1: This step is performed in the first step.
Is illustrated. As described above, the semiconductor device has, for example, two or more types of wiring regions having different etching amounts for the wiring layers. In the first etching step, among these wiring regions, for example, the wiring layer is etched until the wiring layer in the wiring region having the smallest required etching amount (minimum etching required wiring region) is in the just-etched state.

【0029】本工程に用いるエッチング装置としては、
例えば、マイクロ波と電磁界との相互作用によってエッ
チングガスをプラズマ分解し、それによって生成された
ラジカルによってエッチングを行うエッチング装置であ
るRFバイアス印加型の有磁場マイクロ波エッチング装
置等、特に制限なく使用することができる。また、本工
程で使用するエッチングガス(第1のエッチングガス)
についても、例えば、塩化物ガスと塩化ガスとの混合ガ
ス、具体例としては、BCl3とCl2との混合ガス等、
特に制限なく使用することができる。
As an etching apparatus used in this step,
For example, an RF bias applying type magnetic field microwave etching apparatus, which is an etching apparatus that decomposes an etching gas into plasma by an interaction between a microwave and an electromagnetic field and performs etching by radicals generated by the plasma, can be used without any particular limitation. can do. Further, an etching gas used in the present step (first etching gas)
Also, for example, a mixed gas of a chloride gas and a chloride gas, as a specific example, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 ,
It can be used without particular limitation.

【0030】ステップ2:ステップS1の第1のエッチ
ング工程により、最小エッチング所要量配線領域におけ
る配線層がジャストエッチング状態に達したか否か判断
する。ここでの判断は、例えば、エッチングガスの種
類、エッチング装置内へのエッチングガス流量等のエッ
チング条件に対応したエッチング速度を予め求めてお
き、最小エッチング所要量配線領域における配線層の膜
厚に対するエッチング時間(ジャストエッチング所用時
間)を算出し、第1のエッチング工程におけるエッチン
グ時間が、ジャストエッチング所用時間に達したか否か
等によって行われる。
Step 2: In the first etching step of step S1, it is determined whether or not the wiring layer in the minimum etching required wiring area has reached the just-etched state. Here, for example, the etching rate corresponding to the etching conditions such as the type of the etching gas and the flow rate of the etching gas into the etching apparatus is determined in advance, and the etching for the film thickness of the wiring layer in the minimum required wiring area is performed. The time (just etching required time) is calculated, and the etching is performed depending on whether or not the etching time in the first etching step has reached the just etching required time.

【0031】ここで、最小エッチング所要量配線領域に
おける配線層がジャストエッチング状態に達したと判断
された場合、ステップS3に進む。一方、ジャストエッ
チング状態に達していないと判断された場合、ステップ
S1における第1のエッチング工程を継続する。
Here, if it is determined that the wiring layer in the minimum required etching amount wiring region has reached the just-etched state, the process proceeds to step S3. On the other hand, when it is determined that the state has not reached the just etching state, the first etching process in step S1 is continued.

【0032】ステップS3:本ステップは、上述の第2
のエッチング工程を例示している。第2のエッチング工
程では、例えば、上述の最小エッチング所要量配線領域
の配線層がジャストエッチング状態になった以降(オー
バーエッチング状態)における配線層のエッチングを行
う。
Step S3: This step is performed in the second
Is illustrated. In the second etching step, for example, the wiring layer is etched after the wiring layer in the above-described minimum etching required wiring area is brought into the just-etched state (over-etched state).

【0033】本工程に用いるエッチング装置としては、
例えば、第1のエッチング工程に使用したRFバイアス
印加型の有磁場マイクロ波エッチング装置等、特に制限
なく使用することができる。
As the etching apparatus used in this step,
For example, an RF bias application type magnetic field microwave etching apparatus used in the first etching step can be used without any particular limitation.

【0034】また、本工程では、エッチングガスとし
て、例えば、第1のエッチング工程で使用した第1のエ
ッチングガスよりもエッチング速度が遅いエッチングガ
ス(第2のエッチングガス)を使用する。第2のエッチ
ングガスとしては、第1のエッチングガスよりもエッチ
ング速度が遅いガスであれば、第1のエッチングガスに
第1のエッチングガスよりもエッチング特性が低い添加
ガスを混合したガス等、特に制限なく使用することがで
きる。また、第1のエッチングガスと添加ガスとの混合
ガスを第2のエッチングガスとする場合、この添加ガス
は、第2のエッチングガスのトータル流量(エッチング
装置への第2のエッチングガス導入量)に対し、10%
以上、50%以下の割合で混合されることが望ましい。
これは、添加ガスの混合比が低くなりすぎると、第2の
エッチングガスのエッチング速度が上昇し、オーバーエ
ッチング時における配線層のサイドエッチングが十分に
抑制できず、一方、添加ガスの混合比が高くなりすぎる
と、第2のエッチングガスのエッチング速度が低下し、
第2のエッチング工程における処理時間が増加してしま
うからである。
In this step, for example, an etching gas (second etching gas) having an etching rate lower than that of the first etching gas used in the first etching step is used. If the second etching gas is a gas having an etching rate lower than that of the first etching gas, a gas obtained by mixing the first etching gas with an additive gas having lower etching characteristics than the first etching gas, such as, in particular, Can be used without restriction. When a mixed gas of the first etching gas and the additional gas is used as the second etching gas, the additional gas is the total flow rate of the second etching gas (the amount of the second etching gas introduced into the etching apparatus). 10%
As described above, it is desirable to mix at a ratio of 50% or less.
This is because if the mixing ratio of the additive gas is too low, the etching rate of the second etching gas increases, and the side etching of the wiring layer during overetching cannot be sufficiently suppressed. If it is too high, the etching rate of the second etching gas decreases,
This is because the processing time in the second etching step increases.

【0035】また、第1のエッチングガスのトータル流
量と、第2のエッチングガスのトータル流量とは、同一
であることが望ましい。これは、例えば、エッチング装
置として有磁場マイクロ波エッチング装置等を用い、連
続プラズマで(第1のエッチング工程と第2のエッチン
グ工程との間で放電を中断しないで)エッチング処理を
行った場合、第1のエッチング工程と第2のエッチング
工程との間でエッチングガスの流量が異なると、これら
の工程間でエッチング装置内のガス圧が変動し、エッチ
ング装置内のプラズマ放電が不安定になってしまうから
である。このようにプラズマ放電が不安定になった場
合、エッチングレートがばらつき、配線層の配線幅等の
ばらつきも大きくなってしまうという問題が発生する。
It is desirable that the total flow rate of the first etching gas and the total flow rate of the second etching gas are the same. This is because, for example, when a magnetic field microwave etching apparatus or the like is used as an etching apparatus and an etching process is performed with continuous plasma (without interrupting the discharge between the first etching step and the second etching step), If the flow rate of the etching gas differs between the first etching step and the second etching step, the gas pressure in the etching apparatus fluctuates between these steps, and the plasma discharge in the etching apparatus becomes unstable. It is because. When the plasma discharge becomes unstable as described above, there arises a problem that the etching rate varies and the variation of the wiring width of the wiring layer also increases.

【0036】また、添加ガスは、質量数が小さいガス、
例えば、質量数が40以下のガスであることが望まし
い。これは、添加ガスの質量数が大きいと、前述した、
半導体基板上に構成された酸化シリコン層に対するエッ
チングガスによるスパッタ性のエッチング量が増加し、
この酸化シリコン層の分解によって生成される酸素ラジ
カル量が増加してしまい、前述の側壁保護膜の浸食量を
増加させてしまうからである。このような添加ガスの具
体例としては、例えば、アルゴン(Ar)ガス、窒素
(N2)ガス、ヘリウム(He)ガス等が挙げられる。
The additive gas is a gas having a small mass number,
For example, a gas having a mass number of 40 or less is desirable. This is because the mass number of the additive gas is large,
The amount of sputter etching by the etching gas on the silicon oxide layer formed on the semiconductor substrate increases,
This is because the amount of oxygen radicals generated by the decomposition of the silicon oxide layer increases, and the erosion amount of the sidewall protective film increases. Specific examples of such additional gas include, for example, argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, helium (He) gas, and the like.

【0037】次に、本形態における半導体装置の製造方
法の具体例について説明する。前述のように、本形態に
おける半導体装置の製造方法は、第1のエッチング工程
及び第2のエッチング工程を有している。以下、これら
の工程について順を追って説明していく。なお、以下の
具体例では、半導体装置1の上面にスパイラルインダク
タ等の誘電素子等を形成する。
Next, a specific example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment includes the first etching step and the second etching step. Hereinafter, these steps will be described step by step. In the following specific example, a dielectric element or the like such as a spiral inductor is formed on the upper surface of the semiconductor device 1.

【0038】図2〜図5は、本形態の半導体装置の製造
方法においてエッチング処理された半導体装置1を例示
した断面図である。なお、半導体装置1は、エッチング
所要量が異なる配線領域1a、1bを有しており、図2
〜図5の(a)は、配線層1aにおける断面図を、図2
〜図5の(b)は、配線層1bにおける断面図をそれぞ
れ例示している。また、以下では、配線領域1aを最小
エッチング所用量配線領域とする。
FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views illustrating the semiconductor device 1 etched in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. In addition, the semiconductor device 1 has wiring regions 1a and 1b having different etching amounts, and FIG.
5A are cross-sectional views of the wiring layer 1a, and FIG.
FIGS. 5A to 5B illustrate cross-sectional views of the wiring layer 1b. In the following, the wiring region 1a is defined as a minimum etching required wiring region.

【0039】誘電素子を形成する場合、例えば、まず、
図2の(a)、(b)に例示するように、半導体基板で
あるシリコン基板2a、2b上に、850℃、ドライ雰
囲気中における熱酸化膜等の酸化シリコン層3a、3b
を形成し、さらにその上面にAl+Al合金等の配線層
4a、4bを形成する。ここでの配線層4a、4bの形
成は、例えば、CVD(Chemical Vapor
Deposition)法、スパッタ法等によって配
線層4a、4bを、例えば1.5μm以上、4.0μm
以下の厚み程度に堆積させることによって行われる。
When forming a dielectric element, for example, first,
As illustrated in FIGS. 2A and 2B, silicon oxide layers 3a and 3b such as thermal oxide films in a dry atmosphere at 850 ° C. are formed on silicon substrates 2a and 2b as semiconductor substrates.
Are formed, and wiring layers 4a and 4b of Al + Al alloy or the like are formed on the upper surface. The formation of the wiring layers 4a and 4b here is performed, for example, by CVD (Chemical Vapor).
The wiring layers 4a and 4b are, for example, 1.5 μm or more and 4.0 μm by the Deposition method, the sputtering method or the like.
It is performed by depositing to the following thickness.

【0040】配線層4a、4bが形成されると、例え
ば、次に、第1のエッチング工程による配線層4a、4
bのエッチング処理が行われる。 (第1のエッチング工程)まず、例えば、エッチング処
理の前処理として、配線層の上面へのフォトレジスト5
a、5bの形成が行われる。
When the wiring layers 4a and 4b are formed, for example, the wiring layers 4a and
The etching process of b is performed. (First Etching Step) First, for example, as a pre-process of the etching process, a photoresist 5 is formed on the upper surface of the wiring layer.
a and 5b are formed.

【0041】フォトレジスト5a、5bの形成は、例え
ば、配線層4a、4bの上面にポジ型フォトレジスト等
であるフォトレジスト5a、5bを既知の方法によって
塗布し、さらに、そのフォトレジスト5a、5bを、例
えば、g線(波長436nm)ステッパー等のフォトリ
ソグラフィによって、誘電素子等の形状にパターニング
することによって行われる(図2の(a)、(b))。
The photoresists 5a and 5b are formed, for example, by applying photoresists 5a and 5b such as positive photoresists on the upper surfaces of the wiring layers 4a and 4b by a known method, and further applying the photoresists 5a and 5b. For example, by photolithography using a g-line (wavelength: 436 nm) stepper or the like to pattern it into a shape of a dielectric element or the like (FIGS. 2A and 2B).

【0042】フォトレジスト5a、5bが形成される
と、次に、第1のエッチング工程による配線層4a、4
bのエッチング処理が行われる。この第1のエッチング
工程における具体例では、例えば、図6の(a)に例示
するエッチング条件11によって半導体装置1のエッチ
ング処理を行う。具体的には、図6の(a)に例示する
ように、例えば、第1のエッチングガスとして、BCl
3とCl2との混合ガスを用い、そのエッチング装置内へ
の流量を、それぞれ、20sccm(BCl3)、60
sccm(Cl2)とし、また、そのガス圧を、例え
ば、1.07Pa(8mTorr)とする。また、エッ
チング装置として、例えば、RFバイアス印加型の有磁
場マイクロ波エッチング装置等を用い、例えば、そのマ
イクロ波が300mA、RF Powerが55W、エ
ッチング処理中の半導体装置の温度であるウエーハ温度
が35℃となるようにそれぞれ設定する。
After the photoresists 5a and 5b are formed, the wiring layers 4a and 4b are formed by the first etching process.
The etching process of b is performed. In a specific example of the first etching step, for example, the etching process of the semiconductor device 1 is performed under the etching conditions 11 illustrated in FIG. Specifically, as illustrated in FIG. 6A, for example, BCl is used as the first etching gas.
Using a mixed gas of 3 and Cl 2 , the flow rates into the etching apparatus were 20 sccm (BCl 3 ) and 60
sccm (Cl 2 ), and the gas pressure is, eg, 1.07 Pa (8 mTorr). As an etching apparatus, for example, an RF bias application type magnetic field microwave etching apparatus or the like is used. Set each to ℃.

【0043】第1のエッチング工程におけるエッチング
処理は、例えば、上記に例示したエッチング条件を一定
に保った状態で行われ、そのエッチング処理は、例え
ば、最小エッチング所要量配線領域である配線領域1a
における配線層4aがジャストエッチング状態になるま
で行われる。
The etching process in the first etching step is performed, for example, in a state where the above-mentioned etching conditions are kept constant. The etching process is performed, for example, in the wiring region 1a which is the minimum required wiring region.
Is performed until the wiring layer 4a is just etched.

【0044】図3は、第1のエッチング工程によって、
配線層4aがジャストエッチング状態になった様子を例
示した半導体装置1の断面図である。図3の(a)、
(b)に例示するように、この状態では、配線領域1a
における配線層4aは、十分エッチングされた状態とな
っているが、配線領域1bにおける配線層4bのエッチ
ングは十分ではなく、酸化シリコン層3bの上面に、エ
ッチング残部4baが残存した状態となっている。
FIG. 3 shows the result of the first etching step.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1 illustrating a state where the wiring layer 4a is in a just-etched state. FIG. 3 (a),
In this state, as illustrated in FIG.
Is sufficiently etched, but the etching of the wiring layer 4b in the wiring region 1b is not sufficient, and the etching residue 4ba remains on the upper surface of the silicon oxide layer 3b. .

【0045】また、前述のように、このエッチング処理
時、例えば、第1のエッチングガスが有するClラジカ
ルとフォトレジスト5a、5bとが反応し、その反応物
質である炭素系ポリマーが形成されることとなる。この
ように形成された炭素系ポリマーは、例えば、エッチン
グ装置のチャンバ内に放出され、さらに、図3の
(a)、(b)に例示するように配線層4a、4bのエ
ッチング側壁等に付着する。配線層4a、4bのエッチ
ング側壁に付着したこの炭素系ポリマーは、エッチング
ガスからエッチング側壁を保護する側壁を保護する側壁
保護膜6aa、6ab、6ba、6bbとして機能す
る。
As described above, during this etching process, for example, the Cl radicals contained in the first etching gas react with the photoresists 5a and 5b to form a carbon-based polymer as a reactant. Becomes The carbon-based polymer thus formed is released, for example, into the chamber of the etching apparatus, and further adheres to the etching side walls and the like of the wiring layers 4a, 4b as illustrated in FIGS. I do. The carbon-based polymer adhered to the etching side walls of the wiring layers 4a and 4b functions as side wall protection films 6aa, 6ab, 6ba and 6bb for protecting the side walls for protecting the etching side walls from the etching gas.

【0046】最小エッチング所要量配線領域である配線
領域1aにおける配線層4aがジャストエッチング状態
になると、次に、第2のエッチング工程に移る。 (第2のエッチング工程)この第2のエッチング工程に
おける具体例では、例えば、図6の(b)に例示するエ
ッチング条件12によって半導体装置1のエッチング処
理を行う。具体的には、図6の(b)に例示するよう
に、例えば、第2のエッチングガスとして、BCl3
Cl2との混合ガスに添加ガスであるアルゴン(Ar)
ガスを混合したガスを用い、そのエッチング装置内への
流量を、それぞれ、10sccm(BCl3)、60s
ccm(Cl2)、10sccm(Ar)とし、また、
そのガス圧を、例えば、1.07Pa(8mTorr)
とする。また、エッチング装置として、例えば、RFバ
イアス印加型の有磁場マイクロ波エッチング装置等を用
い、例えば、そのマイクロ波が300mA、RF Po
werが55W、エッチング処理中の半導体装置の温度
であるウエーハ温度が35℃となるようにそれぞれ設定
する。
When the wiring layer 4a in the wiring region 1a, which is the minimum required amount of wiring, is brought into the just-etched state, the process proceeds to the second etching step. (Second Etching Step) In a specific example of the second etching step, the semiconductor device 1 is etched under the etching conditions 12 illustrated in FIG. 6B, for example. Specifically, as exemplified in FIG. 6B, for example, as a second etching gas, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 is added to argon (Ar) as an additional gas.
Using a mixed gas, the flow rate into the etching apparatus was set to 10 sccm (BCl 3 ) and 60 s, respectively.
ccm (Cl 2 ), 10 sccm (Ar), and
The gas pressure is, for example, 1.07 Pa (8 mTorr)
And Further, as the etching apparatus, for example, an RF bias application type magnetic field microwave etching apparatus or the like is used, and for example, the microwave is 300 mA, and the RF Po is used.
The wafer temperature is set to 55 W, and the wafer temperature, which is the temperature of the semiconductor device during the etching process, is set to 35 ° C.

【0047】第2のエッチング工程におけるエッチング
処理は、例えば、上記に例示したエッチング条件を一定
に保った状態で行われ、そのエッチング処理は、例え
ば、配線領域1bにおけるエッチング残部4baが完全
にエッチングされるまで行われ、図4の(b)に示すよ
うに、このエッチング残部4baが完全にエッチングさ
れた状態で、その処理を終了する。
The etching process in the second etching step is performed, for example, in a state where the above-described etching conditions are kept constant. The etching process is performed, for example, by completely etching the remaining portion 4ba of the wiring region 1b. 4B, and the process is terminated in a state where the remaining etching portion 4ba is completely etched as shown in FIG. 4B.

【0048】ここで、第2のエッチング工程では、前述
のように第1のエッチングガスよりもエッチング速度が
遅い第2のエッチングガス、具体的には、例えば、第1
のエッチングガス(BCl3とCl2との混合ガス)を構
成するBCl3の一部を添加ガスであるアルゴン(A
r)ガスに置き換えた第2のエッチングガスによって、
エッチング処理を行うこととしたため、本工程における
塩素ラジカルを希釈させることが可能となる。これによ
り、半導体装置1全体としてのエッチング対象が減少し
ているオーバーエッチング状態であっても、エッチング
対象である配線層4a、4bに対するエッチングガス中
の塩素ラジカルの分配量が増加してしまうことを防止す
ることができ、結果として、配線層4aのサイドエッチ
ング量を低減させることが可能となる。このような効果
は、配線層4aの膜厚を厚くした場合、例えば、配線層
4aの膜厚を1.5μm以上、4.0μm以下とした場
合等、特に顕著に表れる。
Here, in the second etching step, as described above, the second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas, specifically, for example, the first etching gas is used.
A part of BCl 3 constituting the etching gas (mixed gas of BCl 3 and Cl 2 ) is added to argon (A
r) by the second etching gas replaced by gas,
Since the etching treatment is performed, chlorine radicals in this step can be diluted. Thereby, even in the over-etching state where the etching target of the semiconductor device 1 as a whole is decreasing, the distribution amount of chlorine radicals in the etching gas to the wiring layers 4a and 4b to be etched is increased. As a result, the amount of side etching of the wiring layer 4a can be reduced. Such an effect is particularly prominent when the thickness of the wiring layer 4a is increased, for example, when the thickness of the wiring layer 4a is 1.5 μm or more and 4.0 μm or less.

【0049】また、第2のエッチングガスに添加される
添加ガスとして質量数が40以下の、例えば、アルゴン
(Ar)ガスを用いることにより、エッチングガスによ
る酸化シリコン層3aに対するスパッタ性のエッチング
量を低減させることが可能となり、この酸化シリコン層
の分解によって生成される酸素ラジカル量を低減させる
ことが可能となる。これにより、側壁保護膜6aa、6
ab、6ba、6bbの浸食量を低減させることがで
き、配線層4aのサイドエッチングを抑制することが可
能となる。
Further, by using, for example, an argon (Ar) gas having a mass number of 40 or less as an additional gas to be added to the second etching gas, the amount of etching of the silicon oxide layer 3a by the etching gas can be reduced. It is possible to reduce the amount of oxygen radicals generated by the decomposition of the silicon oxide layer. Thereby, the side wall protective films 6aa, 6aa
The amount of erosion of ab, 6ba, 6bb can be reduced, and side etching of the wiring layer 4a can be suppressed.

【0050】図7は、BCl3とCl2との混合ガスに対
するArガスの混合比と、それらの混合ガスを用いて、
Al+Al合金の配線層をエッチングした場合のエッチ
ング速度との関係を例示したグラフである。
FIG. 7 shows the mixing ratio of Ar gas to the mixed gas of BCl 3 and Cl 2, and using the mixed gas,
5 is a graph illustrating the relationship between the etching rate when an Al + Al alloy wiring layer is etched.

【0051】図7に例示するように、Al+Al合金の
エッチング速度は、図6の(a)に例示した第1のエッ
チング工程のエッチング条件11では、2.64μm/
minであるのに対し、図6の(b)に例示した第2の
エッチング工程のエッチング条件12では、2.08μ
m/minとなっている。これにより、第2のエッチン
グ工程では、第1のエッチング工程に比べ、エッチング
速度が0.56μm低下していることがわかる。
As illustrated in FIG. 7, the etching rate of the Al + Al alloy is 2.64 μm / etching rate under the etching condition 11 of the first etching step illustrated in FIG.
In contrast, under the etching condition 12 of the second etching step illustrated in FIG.
m / min. This indicates that the etching rate in the second etching step is lower than that in the first etching step by 0.56 μm.

【0052】なお、図7に例示したエッチング速度は、
以下の方法によって算出した。図8は、このエッチング
速度の測定手順を例示したフローチャートであり、図9
及び図10は、その測定過程における半導体装置20を
例示した断面図である。
The etching rate illustrated in FIG.
It was calculated by the following method. FIG. 8 is a flowchart illustrating the procedure for measuring the etching rate.
10 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device 20 in the measurement process.

【0053】以下、図8〜図10を用い、エッチング速
度の算出手順を例示する。 ステップS10:まず、図9の(a)に例示したよう
に、シリコン基板22上に酸化シリコン層23を形成
し、さらにその上面に配線層24を形成する。また、配
線層24の上面に、誘電素子の形状がパターニングされ
たフォトレジスト25を形成する。
The procedure for calculating the etching rate will be described below with reference to FIGS. Step S10: First, as illustrated in FIG. 9A, a silicon oxide layer 23 is formed on a silicon substrate 22, and a wiring layer 24 is further formed on an upper surface thereof. Further, a photoresist 25 in which the shape of the dielectric element is patterned is formed on the upper surface of the wiring layer 24.

【0054】次に、図9の(b)に例示するように、配
線層24がジャストエッチング状態になるまでエッチン
グを行う。また、この工程によって、配線層24のエッ
チング側壁には、側壁保護膜26a、26bが形成され
る。
Next, as illustrated in FIG. 9B, etching is performed until the wiring layer 24 is in a just-etched state. Further, by this step, the side wall protective films 26a and 26b are formed on the etched side walls of the wiring layer 24.

【0055】ステップS11:図10の(a)に例示す
るように、既知の方法によって、フォトレジスト25を
剥離する。
Step S11: As illustrated in FIG. 10A, the photoresist 25 is removed by a known method.

【0056】ステップS12:初期膜厚として配線層2
4の膜厚t1を測定する(図10の(a))。 ステップS13:所定のエッチング条件により、図10
の(b)に例示するように、半導体装置20を全面エッ
チングする。
Step S12: Wiring layer 2 as initial film thickness
The thickness t1 of No. 4 is measured (FIG. 10A). Step S13: FIG.
(B), the entire surface of the semiconductor device 20 is etched.

【0057】ステップS14:ステップS13における
全面エッチング後における配線層24の膜厚t2を測定
する(図10の(b))。
Step S14: The film thickness t2 of the wiring layer 24 after the entire surface is etched in step S13 is measured (FIG. 10B).

【0058】ステップS15:ステップS12において
測定した初期膜厚t1と、ステップS14で測定した全
面エッチング後における膜厚t2との差を求め、これに
より、ステップS13におけるエッチング条件に対する
エッチング速度を求める。
Step S15: The difference between the initial film thickness t1 measured in step S12 and the film thickness t2 after the entire surface etching measured in step S14 is determined, and thereby the etching rate for the etching conditions in step S13 is determined.

【0059】このように求められた、エッチング速度
は、前述の第1のエッチング工程、及び第2のエッチン
グ工程における実際のエッチング速度とは相違するが、
この測定条件は、エッチング面積が小さいという点で、
半導体装置全体としてのエッチング対象が減少している
オーバーエッチング状態に近い状態であることがいえ、
その測定結果も実状に近いものと予測される。
The etching rate obtained in this way is different from the actual etching rate in the first etching step and the second etching step described above.
This measurement condition is that the etching area is small,
It can be said that the etching target of the semiconductor device as a whole is in a state close to the over-etching state where the number of etching targets is decreasing,
The measurement results are expected to be close to actual conditions.

【0060】エッチング残部4baのエッチングが完了
すると、次に、図5の(a)、(b)に例示するよう
に、側壁保護膜6aa、6ab、6ba、6bb及びフ
ォトレジスト5a、5bを既知の方法で除去し、誘電素
子の形成が終了する。
When the etching of the remaining etching portion 4ba is completed, next, as illustrated in FIGS. 5A and 5B, the side wall protective films 6aa, 6ab, 6ba, 6bb and the photoresists 5a, 5b are known. And the formation of the dielectric element is completed.

【0061】このように、本形態では、例えば、第1の
エッチング工程によって、第1のエッチングガスを用
い、最小エッチング所要量配線領域である配線領域1a
の配線層4aがジャストエッチング状態になるまで配線
層4a、4bのエッチングを行い、オーバーエッチング
時、第2のエッチング工程によって、第1のエッチング
ガスよりもエッチング速度が遅い第2のエッチングガス
を用いて配線層4a、4bのエッチングを行うこととし
たため、配線層4aのサイドエッチング量を減少させ、
配線層4aの配線幅の狭幅化を抑制することが可能とな
る。
As described above, in the present embodiment, for example, in the first etching step, the first etching gas is used to form the wiring region 1a which is the minimum required wiring region.
The wiring layers 4a and 4b are etched until the first wiring layer 4a is in the just-etched state. During over-etching, the second etching step uses a second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas. The wiring layers 4a and 4b are etched by reducing the side etching amount of the wiring layer 4a,
It is possible to suppress a reduction in the wiring width of the wiring layer 4a.

【0062】また、同様に、第1のエッチング工程によ
って、第1のエッチングガスを用い、最小エッチング所
要量配線領域である配線領域1aの配線層4aがジャス
トエッチング状態になるまで配線層4a、4bのエッチ
ングを行い、オーバーエッチング時、第2のエッチング
工程によって、第1のエッチングガスよりもエッチング
速度が遅い第2のエッチングガスを用いて配線層4a、
4bのエッチングを行うこととしたため、配線層4aの
サイドエッチング量を減少させ、配線層4aの配線幅の
ばらつきを抑制することが可能となる。
Similarly, in the first etching step, the first etching gas is used, and the wiring layers 4a and 4b in the wiring region 1a, which is the minimum required amount of wiring, are brought into the just-etched state. In the over-etching, in the second etching step, the wiring layer 4a is etched using a second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas.
Since the etching of the wiring layer 4b is performed, the amount of side etching of the wiring layer 4a can be reduced, and the variation in the wiring width of the wiring layer 4a can be suppressed.

【0063】さらに、同様に、第1のエッチング工程に
よって、第1のエッチングガスを用い、最小エッチング
所要量配線領域である配線領域1aの配線層4aがジャ
ストエッチング状態になるまで配線層4a、4bのエッ
チングを行い、オーバーエッチング時、第2のエッチン
グ工程によって、第1のエッチングガスよりもエッチン
グ速度が遅い第2のエッチングガスを用いて配線層4
a、4bのエッチングを行うこととしたため、エッチン
グガスに保護膜堆積ガスを添加することなく、配線層4
aのサイドエッチング量を減少させることが可能とな
る。
Similarly, in the first etching step, the first etching gas is used to form the wiring layers 4a, 4b until the wiring layer 4a in the wiring area 1a, which is the minimum required wiring area, is brought into the just-etched state. In the over-etching, the wiring layer 4 is formed by using a second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas in the second etching step.
a and 4b, the wiring layer 4 can be formed without adding a protective film deposition gas to the etching gas.
a can be reduced.

【0064】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、本形態では、エッチング所
要量が異なる配線領域を有する半導体装置に対して、本
発明を適用することとしたが、相互にエッチング所要量
が異なる配線層を有する数種類の半導体装置を同時にエ
ッチングする際に本発明を適用することとしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the present embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device having a wiring region having a different required etching amount, but several kinds of semiconductor devices having wiring layers having different required etching amounts are simultaneously etched. At this time, the present invention may be applied.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、第1の
エッチング工程によって、第1のエッチングガスを用
い、配線層のエッチングを行い、第2のエッチング工程
によって、第1のエッチングガスよりもエッチング速度
が遅い第2のエッチングガスを用い、配線層のエッチン
グを行うこととしたため、配線層のサイドエッチング量
を減少させ、配線層の配線幅の狭幅化を抑制することが
可能となる。
As described above, according to the present invention, in the first etching step, the first etching gas is used to etch the wiring layer, and in the second etching step, the wiring layer is etched more than the first etching gas. Since the wiring layer is etched using the second etching gas having a low etching rate, the amount of side etching of the wiring layer can be reduced, and the wiring width of the wiring layer can be suppressed from being reduced.

【0066】また、第1のエッチング工程によって、第
1のエッチングガスを用い、配線層のエッチングを行
い、第2のエッチング工程によって、第1のエッチング
ガスよりもエッチング速度が遅い第2のエッチングガス
を用い、配線層のエッチングを行うこととしたため、配
線層のサイドエッチング量を減少させ、配線層の配線幅
のばらつきを抑制することが可能となる。
Further, in the first etching step, the wiring layer is etched using the first etching gas, and in the second etching step, the second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas is used. Is used to etch the wiring layer, so that the amount of side etching of the wiring layer can be reduced and the variation in the wiring width of the wiring layer can be suppressed.

【0067】さらに、第1のエッチング工程によって、
第1のエッチングガスを用い、配線層のエッチングを行
い、第2のエッチング工程によって、第1のエッチング
ガスよりもエッチング速度が遅い第2のエッチングガス
を用い、配線層のエッチングを行うこととしたため、エ
ッチングガスに保護膜堆積ガスを添加することなく、配
線層のサイドエッチング量を減少させることが可能とな
る。
Further, by the first etching step,
The wiring layer is etched using the first etching gas, and the wiring layer is etched using the second etching gas having a lower etching rate than the first etching gas in the second etching step. In addition, the amount of side etching of the wiring layer can be reduced without adding a protective film deposition gas to the etching gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】半導体装置の製造方法を例示したフローチャー
トである。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device.

【図2】半導体装置の製造方法においてエッチング処理
された半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device that has been etched in a method for manufacturing a semiconductor device;

【図3】半導体装置の製造方法においてエッチング処理
された半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device that has been etched in a method for manufacturing a semiconductor device;

【図4】半導体装置の製造方法においてエッチング処理
された半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device that has been etched in a method for manufacturing a semiconductor device;

【図5】半導体装置の製造方法においてエッチング処理
された半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device that has been etched in a method for manufacturing a semiconductor device.

【図6】エッチング条件を例示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating etching conditions.

【図7】BCl3とCl2との混合ガスに対するArガス
の混合比と、それらの混合ガスを用いて、Al+Al合
金の配線層をエッチングした場合のエッチング速度との
関係を例示したグラフである。
FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the mixing ratio of Ar gas to the mixed gas of BCl 3 and Cl 2 and the etching rate when the Al + Al alloy wiring layer is etched using the mixed gas. .

【図8】エッチング速度の測定手順を例示したフローチ
ャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for measuring an etching rate.

【図9】エッチング速度の測定過程における半導体装置
を例示した断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in a process of measuring an etching rate.

【図10】エッチング速度の測定過程における半導体装
置を例示した断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in a process of measuring an etching rate.

【図11】誘電素子の形成を行うエッチング工程におけ
る半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device in an etching step for forming a dielectric element.

【図12】誘電素子の形成を行うエッチング工程におけ
る半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in an etching step for forming a dielectric element.

【図13】誘電素子の形成を行うエッチング工程におけ
る半導体装置を例示した断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in an etching step for forming a dielectric element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20、100…半導体装置、1a、1b、100
a、100b…配線領域、2a、2b、22、101
a、101b…シリコン基板、3a、3b、23、10
2a、102b…酸化シリコン層、4a、4b、24、
103a、103b…配線層、6aa、6ab、6b
a、6bb、26a、26b、105aa、105a
b、105ba、105bb…側壁保護膜、4ba、1
03ba…エッチング残部、11、12…エッチング条
1, 20, 100 ... Semiconductor devices, 1a, 1b, 100
a, 100b ... wiring area, 2a, 2b, 22, 101
a, 101b: silicon substrate, 3a, 3b, 23, 10
2a, 102b... Silicon oxide layers, 4a, 4b, 24,
103a, 103b ... wiring layer, 6aa, 6ab, 6b
a, 6bb, 26a, 26b, 105aa, 105a
b, 105ba, 105bb ... sidewall protective film, 4ba, 1
03ba: etching residue, 11, 12: etching conditions

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Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線層を有する半導体装置の製造方法に
おいて、 第1のエッチングガスを用い、前記配線層のエッチング
を行う第1のエッチング工程と、 前記第1のエッチングガスよりもエッチング速度が遅い
第2のエッチングガスを用い、前記配線層のエッチング
を行う第2のエッチング工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer, wherein: a first etching step of etching the wiring layer using a first etching gas; and an etching rate lower than that of the first etching gas. A second etching step of etching the wiring layer using a second etching gas.
【請求項2】 前記第2のエッチングガスは、 前記第1のエッチングガスに、前記第1のエッチングガ
スよりもエッチング特性が低い添加ガスを混合したガス
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。
2. The gas according to claim 1, wherein the second etching gas is a gas obtained by mixing the first etching gas with an additive gas having an etching characteristic lower than that of the first etching gas. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 前記添加ガスは、 質量数が40以下のガスであることを特徴とする請求項
2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the additional gas is a gas having a mass number of 40 or less.
【請求項4】 前記第1のエッチングガスは、 塩化物ガスと塩化ガスとの混合ガス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. The method according to claim 1, wherein the first etching gas is a mixed gas of a chloride gas and a chloride gas.
【請求項5】 前記第2のエッチングガスは、 前記第1のエッチングガスに、質量数が40以下の添加
ガスを混合したガスであることを特徴とする請求項4記
載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the second etching gas is a gas obtained by mixing an additional gas having a mass number of 40 or less with the first etching gas. .
【請求項6】 前記添加ガスは、 前記第2のエッチングガスのトータル流量に対し、10
%以上、50%以下の割合で混合されることを特徴とす
る請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the additive gas is 10% of a total flow rate of the second etching gas.
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the components are mixed at a ratio of not less than 50% and not more than 50%.
【請求項7】 前記添加ガスは、 アルゴンガスであることを特徴とする請求項5記載の半
導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 5, wherein the additive gas is an argon gas.
【請求項8】 前記配線層の膜厚は、 1.5μm以上、4.0μm以下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。
8. The method according to claim 1, wherein the thickness of the wiring layer is 1.5 μm or more and 4.0 μm or less.
【請求項9】 前記配線層は、 誘電素子を構成す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。
9. The method according to claim 1, wherein the wiring layer forms a dielectric element.
【請求項10】 前記配線層は、 エッチング所要量が異なる2種類以上の配線領域を有す
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。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer has two or more types of wiring regions having different etching amounts.
【請求項11】 前記第1のエッチング工程は、 前記エッチング所要量が最も小さい前記配線領域である
最小エッチング所要量配線領域における前記配線層がジ
ャストエッチング状態になるまで前記配線層のエッチン
グを行い、 前記第2のエッチング工程は、 前記最小エッチング所要量配線領域における前記配線層
がジャストエッチング状態になった以降、前記配線層の
エッチングを行うことを特徴とする請求項10記載の半
導体装置の製造方法。
11. The first etching step includes: etching the wiring layer until the wiring layer in the minimum etching required wiring area, which is the wiring area having the smallest required etching amount, is in a just-etched state; 11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the second etching step, the wiring layer is etched after the wiring layer in the minimum etching required amount wiring region is brought into a just-etched state. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110783260A (en) * 2018-07-26 2020-02-11 东京毅力科创株式会社 Etching method
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