JP2002329714A - エッチング中にガスを切り替えてエッチングの特性を調節する方法 - Google Patents
エッチング中にガスを切り替えてエッチングの特性を調節する方法Info
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- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
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- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
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- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチング処理中に処理用ガスを切り替え
て、エッチングの特性を調節する方法を開示する。 【解決手段】 エッチング処理は、少なくとも１回繰り
返す第１のステップと、第２のステップを含む。例え
ば、第１のステップは、酸化物１０８のエッチング速度
を速くし、第２のステップは、酸化物のエッチング速度
を遅くして他の材料１１４のエッチング速度を速くす
る。
て、エッチングの特性を調節する方法を開示する。 【解決手段】 エッチング処理は、少なくとも１回繰り
返す第１のステップと、第２のステップを含む。例え
ば、第１のステップは、酸化物１０８のエッチング速度
を速くし、第２のステップは、酸化物のエッチング速度
を遅くして他の材料１１４のエッチング速度を速くす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体デバ
イス製造の分野に関し、より詳細には、２重線幅微細化
処理によるトレンチ・エッチング（dual damascene tre
nch etching）に関する。
イス製造の分野に関し、より詳細には、２重線幅微細化
処理によるトレンチ・エッチング（dual damascene tre
nch etching）に関する。
【０００２】
【発明の背景】半導体デバイスの集積度が増大するのに
伴って、半導体デバイスを相互に接続するための接続層
に関する要求も高まっている。したがって、従来のアル
ミニウム金属接続から銅接続に切り替えたいという要望
がある。しかしながら、半導体製造環境に適当な銅エッ
チングは、すぐには利用できない。銅エッチングの課題
を克服するために、線幅微細化処理（damascene proces
s）が開発されている。
伴って、半導体デバイスを相互に接続するための接続層
に関する要求も高まっている。したがって、従来のアル
ミニウム金属接続から銅接続に切り替えたいという要望
がある。しかしながら、半導体製造環境に適当な銅エッ
チングは、すぐには利用できない。銅エッチングの課題
を克服するために、線幅微細化処理（damascene proces
s）が開発されている。
【０００３】従来の接続処理では、アルミニウム（と何
らかの障壁材料（barrier material））を堆積させ、パ
ターン形成しエッチングして、接続線を形成する。次に
レベル間誘電体（ＩＬＤ）が堆積して平滑化される。線
幅微細化処理では、最初にＩＬＤが形成される。次にＩ
ＬＤがパターン形成されてエッチングされる。次に、こ
の構造体の上に金属が堆積し化学金属的に研磨される
と、ＩＬＤ上から金属が除去され、金属の接続線が残
る。これによって金属のエッチングが回避される。
らかの障壁材料（barrier material））を堆積させ、パ
ターン形成しエッチングして、接続線を形成する。次に
レベル間誘電体（ＩＬＤ）が堆積して平滑化される。線
幅微細化処理では、最初にＩＬＤが形成される。次にＩ
ＬＤがパターン形成されてエッチングされる。次に、こ
の構造体の上に金属が堆積し化学金属的に研磨される
と、ＩＬＤ上から金属が除去され、金属の接続線が残
る。これによって金属のエッチングが回避される。
【０００４】図１Ａから図１Ｅを参照しつつ、従来技術
による線幅微細化処理、２重線幅微細化処理を説明す
る。図１Ａを参照すると、半導体ボディ１０の上に窒化
ケイ素層１２が堆積する。半導体ボディ１０は、第１の
金属接続層を通して処理済みになっている。窒化ケイ素
層１２の上にバイア・レベル誘電体１４が堆積する。バ
イア・レベル誘電体１４は、ＦＳＧ（fluorine-doped s
ilicate glass:フッ素がドーピングされたケイ酸塩ガラ
ス）を含む。バイア・レベル誘電体１４の上に別の窒化
ケイ素層１８が堆積し、窒化ケイ素層１８の上に第２の
トレンチ・レベル誘電体２０が堆積する。バイア２２は
パターン形成され、トレンチ・レベル誘電体２０、窒化
ケイ素層１８およびバイア・レベル誘電体１４を通して
エッチングされるのが普通である。窒化ケイ素層１２
は、エッチング停止（etch-stop）として使用される。
による線幅微細化処理、２重線幅微細化処理を説明す
る。図１Ａを参照すると、半導体ボディ１０の上に窒化
ケイ素層１２が堆積する。半導体ボディ１０は、第１の
金属接続層を通して処理済みになっている。窒化ケイ素
層１２の上にバイア・レベル誘電体１４が堆積する。バ
イア・レベル誘電体１４は、ＦＳＧ（fluorine-doped s
ilicate glass:フッ素がドーピングされたケイ酸塩ガラ
ス）を含む。バイア・レベル誘電体１４の上に別の窒化
ケイ素層１８が堆積し、窒化ケイ素層１８の上に第２の
トレンチ・レベル誘電体２０が堆積する。バイア２２は
パターン形成され、トレンチ・レベル誘電体２０、窒化
ケイ素層１８およびバイア・レベル誘電体１４を通して
エッチングされるのが普通である。窒化ケイ素層１２
は、エッチング停止（etch-stop）として使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１Ｂを参照すると、
スピン・オン有機ＢＡＲＣ（spin-on organic bottom a
nti-reflection coating:最低部の反射防止コーティン
グ）２４が堆積してバイア２２の一部分を充填する。そ
の結果は、誘電体２０上の約６００ÅのＢＡＲＣであ
り、バイア２２の内側の約２０００〜２５００Åの厚さ
のＢＡＲＣである。ＢＡＲＣ２４は、後続のトレンチ・
エッチング中にバイア２２を保護する。次に図１Ｃに示
すように、構造体の上にトレンチ・パターン２６が形成
される。トレンチ・パターン２６は、（誘電体２０の最
上部に約６００ÅのＢＡＲＣがある）トレンチ・レベル
誘電体２０上の金属接続線が必要なエリアを露出する。
図１Ｄを参照すると、ＦＳＧ層２０の一部分を除くトレ
ンチ・エッチングが実行される。バイア２２のエッジに
不要な酸化物の突起２８が形成される。図１Ｅに示すよ
うに、パターン２６が除去される。金属障壁が酸化物の
突起を完全に遮蔽することを保証するのは困難なため、
酸化物の突起があるとデバイスの信頼性が損なわれる。
スピン・オン有機ＢＡＲＣ（spin-on organic bottom a
nti-reflection coating:最低部の反射防止コーティン
グ）２４が堆積してバイア２２の一部分を充填する。そ
の結果は、誘電体２０上の約６００ÅのＢＡＲＣであ
り、バイア２２の内側の約２０００〜２５００Åの厚さ
のＢＡＲＣである。ＢＡＲＣ２４は、後続のトレンチ・
エッチング中にバイア２２を保護する。次に図１Ｃに示
すように、構造体の上にトレンチ・パターン２６が形成
される。トレンチ・パターン２６は、（誘電体２０の最
上部に約６００ÅのＢＡＲＣがある）トレンチ・レベル
誘電体２０上の金属接続線が必要なエリアを露出する。
図１Ｄを参照すると、ＦＳＧ層２０の一部分を除くトレ
ンチ・エッチングが実行される。バイア２２のエッジに
不要な酸化物の突起２８が形成される。図１Ｅに示すよ
うに、パターン２６が除去される。金属障壁が酸化物の
突起を完全に遮蔽することを保証するのは困難なため、
酸化物の突起があるとデバイスの信頼性が損なわれる。
【０００６】新しい技術は、ＦＳＧの代わりに有機ケイ
酸塩ガラス（organo-silicate glass :ＯＳＧ））のよ
うなｋが小さい誘電体に切り替わりつつある。新しい誘
電体とともに機能する２重線幅微細化処理が必要であ
る。
酸塩ガラス（organo-silicate glass :ＯＳＧ））のよ
うなｋが小さい誘電体に切り替わりつつある。新しい誘
電体とともに機能する２重線幅微細化処理が必要であ
る。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明は、エッチング処理中に
ガス切り替えを使用して、エッチングの特性を調節す
る。エッチング処理は、少なくとも１回繰り返される第
１のステップと第２のステップを含む。例えば、第１の
ステップは、酸化物のエッチング速度を速くし、第２の
ステップは、酸化物のエッチング速度を遅くし他の材料
のエッチング速度を速くする。
ガス切り替えを使用して、エッチングの特性を調節す
る。エッチング処理は、少なくとも１回繰り返される第
１のステップと第２のステップを含む。例えば、第１の
ステップは、酸化物のエッチング速度を速くし、第２の
ステップは、酸化物のエッチング速度を遅くし他の材料
のエッチング速度を速くする。
【０００８】本発明の利点は、高速エッチング、良好な
ＣＤとプロフィールの制御、高選択性および良好な欠陥
管理を提供することである。
ＣＤとプロフィールの制御、高選択性および良好な欠陥
管理を提供することである。
【０００９】これらの各種利点は、図面とともに本明細
書を参照する当業者には明らかである。
書を参照する当業者には明らかである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、２重線幅微細化銅接続処理
に関連して本発明を説明する。本発明の利点が、ゲート
のエッチングやコンタクト／バイアのエッチングのよう
な、他のエッチングに応用されると、処理の余裕度を大
きくしたり、エッチングの結果を良くしたりすることが
できることは、図面とともに本明細書を参照する当業者
には明らかである。
に関連して本発明を説明する。本発明の利点が、ゲート
のエッチングやコンタクト／バイアのエッチングのよう
な、他のエッチングに応用されると、処理の余裕度を大
きくしたり、エッチングの結果を良くしたりすることが
できることは、図面とともに本明細書を参照する当業者
には明らかである。
【００１１】以下、図２Ａから図２Ｅを参照しつつ、本
発明の実施例による製造工程について考察する。半導体
ボディ１００は、当業者には公知のとおり、第１の接続
層１０２の形成を介して処理される。（ここでは第１の
接続層１０２と呼ばれているが、層１０２は、最上部の
接続層以外の接続層ならばどれでもよい。）バイア・エ
ッチング停止層１０４は、第１の接続層１０２の上に堆
積する。エッチング停止層１０４は、窒化ケイ素を含む
のが普通であるが、（例えばＳｉＣのような）他の適切
なエッチング停止層も当業者には公知である。一例とし
て、エッチング停止層１０４の厚さは、１０００Å（例
えば、３００Åから１０００Å）のオーダーでよい。
発明の実施例による製造工程について考察する。半導体
ボディ１００は、当業者には公知のとおり、第１の接続
層１０２の形成を介して処理される。（ここでは第１の
接続層１０２と呼ばれているが、層１０２は、最上部の
接続層以外の接続層ならばどれでもよい。）バイア・エ
ッチング停止層１０４は、第１の接続層１０２の上に堆
積する。エッチング停止層１０４は、窒化ケイ素を含む
のが普通であるが、（例えばＳｉＣのような）他の適切
なエッチング停止層も当業者には公知である。一例とし
て、エッチング停止層１０４の厚さは、１０００Å（例
えば、３００Åから１０００Å）のオーダーでよい。
【００１２】バイア・レベル誘電体１０６（レベル間誘
電体、ＩＬＤと呼ばれることがある）とトレンチ・レベ
ル誘電体１０８（金属間誘電体、ＩＭＤと呼ばれること
がある）は、エッチング停止層１０４上に形成される。
図２Ａに示すように、ＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０８は、
１つの層でよい。好適実施例では、ＯＳＧ（有機ケイ酸
塩ガラス）がＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０８に使用される
材料である。ＯＳＧは、誘電率が２．７から３．０の範
囲のｋが小さい材料である。代替方法として、ＩＬＤ１
０６とＩＭＤ１０８は、ｋが小さい（ｋ＜３．０）か、
ｋが極めて小さい（ｋ＜２．７）他の誘電体でもよい。
以下に説明するエッチングの化学反応は、ＯＳＧ誘電体
に対して最適化されている。ＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０
８を組み合わせた厚さは、約９０００Åでよい。
電体、ＩＬＤと呼ばれることがある）とトレンチ・レベ
ル誘電体１０８（金属間誘電体、ＩＭＤと呼ばれること
がある）は、エッチング停止層１０４上に形成される。
図２Ａに示すように、ＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０８は、
１つの層でよい。好適実施例では、ＯＳＧ（有機ケイ酸
塩ガラス）がＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０８に使用される
材料である。ＯＳＧは、誘電率が２．７から３．０の範
囲のｋが小さい材料である。代替方法として、ＩＬＤ１
０６とＩＭＤ１０８は、ｋが小さい（ｋ＜３．０）か、
ｋが極めて小さい（ｋ＜２．７）他の誘電体でもよい。
以下に説明するエッチングの化学反応は、ＯＳＧ誘電体
に対して最適化されている。ＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０
８を組み合わせた厚さは、約９０００Åでよい。
【００１３】ＩＬＤ１０６とＩＭＤ１０８の間のトレン
チ・エッチング停止層は、必ずしも必要ではない。しか
し、必要な場合は、どれか１つを含むことができる。Ｉ
ＬＤ１０６とＩＭＤ１０８の間にエッチング停止層を使
用しないことは、寄生容量（parasitic capacitance）
を小さくする利点がある。
チ・エッチング停止層は、必ずしも必要ではない。しか
し、必要な場合は、どれか１つを含むことができる。Ｉ
ＬＤ１０６とＩＭＤ１０８の間にエッチング停止層を使
用しないことは、寄生容量（parasitic capacitance）
を小さくする利点がある。
【００１４】ＩＭＤ１０８の上にカバー用の層を形成す
ることが多い。一例として、プラズマで強化されたテト
ラエチル酸化シラン（tetraethyoxysilane:ＰＥＴＥＯ
Ｓ）処理を使用して、酸化物のカバー層を堆積させても
よい。酸化物のカバー層の厚さは、約１５００Åであ
る。窒化ケイ素もカバー層として使用することができ
る。ＢＡＲＣ層は、バイアとトレンチのパターン双方の
ためのレジストの下に使用されることが多いことに注意
すべきである。好適実施例では、カバー層またはハード
マスクは使用されていない。
ることが多い。一例として、プラズマで強化されたテト
ラエチル酸化シラン（tetraethyoxysilane:ＰＥＴＥＯ
Ｓ）処理を使用して、酸化物のカバー層を堆積させても
よい。酸化物のカバー層の厚さは、約１５００Åであ
る。窒化ケイ素もカバー層として使用することができ
る。ＢＡＲＣ層は、バイアとトレンチのパターン双方の
ためのレジストの下に使用されることが多いことに注意
すべきである。好適実施例では、カバー層またはハード
マスクは使用されていない。
【００１５】図２Ａを参照すると、ＢＡＲＣ、ＩＭＤ１
０８およびＩＬＤ１０６を通してバイア１１２がエッチ
ングされる。バイアのエッチングは、エッチング停止層
１０４で停止する。バイア１１２は、２つの金属接続層
の間で接続が必要なエリアに形成される。ＩＬＤ１０６
とＩＭＤ１０８の間に追加エッチング停止層が含まれて
いた場合、バイア・エッチングは、この追加されたエッ
チング停止層を通してエッチングする。好適実施例にお
けるバイア・エッチングの化学反応には、Ｃ5Ｆ8、Ｎ2
またはＣＯが含まれる。
０８およびＩＬＤ１０６を通してバイア１１２がエッチ
ングされる。バイアのエッチングは、エッチング停止層
１０４で停止する。バイア１１２は、２つの金属接続層
の間で接続が必要なエリアに形成される。ＩＬＤ１０６
とＩＭＤ１０８の間に追加エッチング停止層が含まれて
いた場合、バイア・エッチングは、この追加されたエッ
チング停止層を通してエッチングする。好適実施例にお
けるバイア・エッチングの化学反応には、Ｃ5Ｆ8、Ｎ2
またはＣＯが含まれる。
【００１６】図２Ｂを参照すると、スピン・オンＢＡＲ
Ｃ（spin-on ＢＡＲＣ）１１４がコーティングされ、バ
イア１１２の少なくとも一部分を充填する。図２Ｂは、
完全に充填されたバイアを示す。その結果は、ＩＭＤ１
０８の上の約８５０ÅのＢＡＲＣであり、後続のトレン
チ・エッチング中のバイアの内側の約４５００Åから７
０００Åの厚さである。（バイアの内側のＢＡＲＣの厚
さは、バイアの密度に依存する。）ＢＡＲＣ１１４は、
後続のトレンチ・エッチング中、バイアの底部を保護す
る。
Ｃ（spin-on ＢＡＲＣ）１１４がコーティングされ、バ
イア１１２の少なくとも一部分を充填する。図２Ｂは、
完全に充填されたバイアを示す。その結果は、ＩＭＤ１
０８の上の約８５０ÅのＢＡＲＣであり、後続のトレン
チ・エッチング中のバイアの内側の約４５００Åから７
０００Åの厚さである。（バイアの内側のＢＡＲＣの厚
さは、バイアの密度に依存する。）ＢＡＲＣ１１４は、
後続のトレンチ・エッチング中、バイアの底部を保護す
る。
【００１７】さらに図２Ｂを参照すると、トレンチ・パ
ターン１２０が形成されている。トレンチ・パターン１
２０は、第２のまたは後続の金属接続層の金属接続線が
必要なエリアを露出する。
ターン１２０が形成されている。トレンチ・パターン１
２０は、第２のまたは後続の金属接続層の金属接続線が
必要なエリアを露出する。
【００１８】次に、図２Ｃに示すように、トレンチ・エ
ッチングが実行されて、ＩＭＤ１０８をエッチングす
る。トレンチ・エッチングはエッチングの特性を調節す
るガス切り替え処理である。ガス切り替え処理は、少な
くとも１回繰り返される少なくとも２つのステップ（例
えば、第１と第２のステップ）を交互に使用する。追加
ステップを含めて、少なくとも１回繰り返すことができ
る。第１と第２のステップは、各種の異なるエッチング
選択比（etch selectivity ratios）をとることができ
る。好適実施例における第１のステップは、ＩＭＤを優
先的にエッチングし、第２のステップは、ＢＡＲＣ充填
を優先的にエッチングして突起を除去する。各種の異な
るエッチング選択比をとることは、使用する１つまたは
それ以上のガスを変更するか、流量率を変更するか、ま
たは圧力を変更することによって達成される。残りの処
理パラメータ（例えば、電力、温度など）は、同じまま
であってもよいし、変更されてもよい。一例では、ＩＭ
Ｄ１０８上のＢＡＲＣ層の露出した部分（１１４ａ）を
除去する最初のエッチング・ステップの後に、第１のエ
ッチング・ステップが実行される。第１のエッチング・
ステップは、ＩＭＤのエッチング速度を速くするように
調整される。次に第２のエッチング・ステップが実行さ
れる。第２のエッチング・ステップは、異なるガスの化
学反応を使用し、第１のエッチング・ステップだけを使
用して生じる酸化物の突起の形成を防止するように最適
化されている。例えば、第２のステップは、ＩＭＤのエ
ッチング速度が遅くてＢＡＲＣのエッチング速度が速い
か、または不活性ガスの流量率が大きくてもよい。第１
と第２のステップは、少なくとも１回繰り返される。
ッチングが実行されて、ＩＭＤ１０８をエッチングす
る。トレンチ・エッチングはエッチングの特性を調節す
るガス切り替え処理である。ガス切り替え処理は、少な
くとも１回繰り返される少なくとも２つのステップ（例
えば、第１と第２のステップ）を交互に使用する。追加
ステップを含めて、少なくとも１回繰り返すことができ
る。第１と第２のステップは、各種の異なるエッチング
選択比（etch selectivity ratios）をとることができ
る。好適実施例における第１のステップは、ＩＭＤを優
先的にエッチングし、第２のステップは、ＢＡＲＣ充填
を優先的にエッチングして突起を除去する。各種の異な
るエッチング選択比をとることは、使用する１つまたは
それ以上のガスを変更するか、流量率を変更するか、ま
たは圧力を変更することによって達成される。残りの処
理パラメータ（例えば、電力、温度など）は、同じまま
であってもよいし、変更されてもよい。一例では、ＩＭ
Ｄ１０８上のＢＡＲＣ層の露出した部分（１１４ａ）を
除去する最初のエッチング・ステップの後に、第１のエ
ッチング・ステップが実行される。第１のエッチング・
ステップは、ＩＭＤのエッチング速度を速くするように
調整される。次に第２のエッチング・ステップが実行さ
れる。第２のエッチング・ステップは、異なるガスの化
学反応を使用し、第１のエッチング・ステップだけを使
用して生じる酸化物の突起の形成を防止するように最適
化されている。例えば、第２のステップは、ＩＭＤのエ
ッチング速度が遅くてＢＡＲＣのエッチング速度が速い
か、または不活性ガスの流量率が大きくてもよい。第１
と第２のステップは、少なくとも１回繰り返される。
【００１９】ＯＳＧにトレンチをエッチングするのに好
適なエッチング・パラメータが表１に与えられている。
不活性ガスは、ＢＡＲＣ１１４ａをエッチングするため
に使用される。第１と第２のステップは、総計４５秒間
に３回繰り返される。
適なエッチング・パラメータが表１に与えられている。
不活性ガスは、ＢＡＲＣ１１４ａをエッチングするため
に使用される。第１と第２のステップは、総計４５秒間
に３回繰り返される。
【表１】
【００２０】上に示した好適な例のように、第１と第２
のエッチング・ステップは、１つまたはそれ以上のガス
の種類、流量率、または圧力によって変わることがあ
る。残りの処理パラメータは、同じままであってもよい
し、変更されてもよい。上述の例では、ガスの種類を変
更することとともに、電力、流量率、および時間が変更
される。上記の第１のエッチングは、従来の「エッチン
グ」ステップにおけると同様、酸化物のエッチング速度
が速い。第２のエッチングは、バイアの内側の有機ＢＡ
ＲＣのエッチング速度を速くし酸化物のエッチング速度
を遅くしたアッシング（ashing）、および／または不活
性ガスの流量を大きくして突起物を除去するスパッタリ
ング以上のものでありうる。図３に示すように、調節さ
れた表１のエッチング処理は、バイアを完全にＢＡＲＣ
で充填して突起物を小さくするか、無くしてしまうこと
ができる。図４に示すように、上記エッチング処理は、
ＯＳＧのトレンチ・エッチングに対して良好な側壁のプ
ロフィールとＣＤ制御を達成することができる。
のエッチング・ステップは、１つまたはそれ以上のガス
の種類、流量率、または圧力によって変わることがあ
る。残りの処理パラメータは、同じままであってもよい
し、変更されてもよい。上述の例では、ガスの種類を変
更することとともに、電力、流量率、および時間が変更
される。上記の第１のエッチングは、従来の「エッチン
グ」ステップにおけると同様、酸化物のエッチング速度
が速い。第２のエッチングは、バイアの内側の有機ＢＡ
ＲＣのエッチング速度を速くし酸化物のエッチング速度
を遅くしたアッシング（ashing）、および／または不活
性ガスの流量を大きくして突起物を除去するスパッタリ
ング以上のものでありうる。図３に示すように、調節さ
れた表１のエッチング処理は、バイアを完全にＢＡＲＣ
で充填して突起物を小さくするか、無くしてしまうこと
ができる。図４に示すように、上記エッチング処理は、
ＯＳＧのトレンチ・エッチングに対して良好な側壁のプ
ロフィールとＣＤ制御を達成することができる。
【００２１】図２Ｄを参照すると、たとえば、アッシン
グによって、レジストとＢＡＲＣがトレンチ・パターン
１２０から除去される。次にエッチング停止のエッチン
グが実行されて、バイアの底部にあるエッチング停止層
を除去する。（カバー層が薄い（たとえば、５００Å以
下）場合は、エッチング停止層のエッチング中にカバー
層を除去することができる。しかし、カバー層が５００
Åより厚い場合は、金属のＣＭＰ中に除去される。）
グによって、レジストとＢＡＲＣがトレンチ・パターン
１２０から除去される。次にエッチング停止のエッチン
グが実行されて、バイアの底部にあるエッチング停止層
を除去する。（カバー層が薄い（たとえば、５００Å以
下）場合は、エッチング停止層のエッチング中にカバー
層を除去することができる。しかし、カバー層が５００
Åより厚い場合は、金属のＣＭＰ中に除去される。）
【００２２】図２Ｅに示すように、処理は第２の金属接
続層１２２の形成を続ける。（第２の金属接続層１２２
と呼ばれているが、層１２２は、最下部の接続層以外の
金属接続層ならばどれでもよい。）普通、窒化タンタル
（ＴａＮ）のような障壁層１２４が、最初に堆積する。
酸化物の突起がまったく形成されないため、トレンチ／
バイア中に連続障壁層（continuous barrier layer）１
２４を形成することがかなり容易になる。この利点によ
り、処理の余裕度が大きくなる。障壁層の目的は、引き
続いてＩＭＤ／ＩＬＤに形成される金属の拡散を防止す
ることである。障壁層に破壊箇所があると、金属の拡散
が可能になるので、歩留まりと信頼性が低くなる。この
ように、本発明は、酸化物の突起の形成を防止し、バイ
ア内の欠陥を少なくすることにより、歩留まりと信頼性
の双方を改善する。
続層１２２の形成を続ける。（第２の金属接続層１２２
と呼ばれているが、層１２２は、最下部の接続層以外の
金属接続層ならばどれでもよい。）普通、窒化タンタル
（ＴａＮ）のような障壁層１２４が、最初に堆積する。
酸化物の突起がまったく形成されないため、トレンチ／
バイア中に連続障壁層（continuous barrier layer）１
２４を形成することがかなり容易になる。この利点によ
り、処理の余裕度が大きくなる。障壁層の目的は、引き
続いてＩＭＤ／ＩＬＤに形成される金属の拡散を防止す
ることである。障壁層に破壊箇所があると、金属の拡散
が可能になるので、歩留まりと信頼性が低くなる。この
ように、本発明は、酸化物の突起の形成を防止し、バイ
ア内の欠陥を少なくすることにより、歩留まりと信頼性
の双方を改善する。
【００２３】障壁層１２４が堆積した後、銅のシード層
が形成されるのが普通である。この後に銅接続１２２と
最上部の窒化物（Ｓｉ3Ｎ4）のカバー層１２８の形成が
続く。上記処理を繰り返すと、後続の金属接続層を形成
することができる。
が形成されるのが普通である。この後に銅接続１２２と
最上部の窒化物（Ｓｉ3Ｎ4）のカバー層１２８の形成が
続く。上記処理を繰り返すと、後続の金属接続層を形成
することができる。
【００２４】例示した実施例を参照しつつ本発明を詳細
に説明してきたが、この説明は、限定の意味で解釈され
ることを考えていない。本発明の他の実施例とともに、
例示した実施例の各種の修正や組み合わせは、当業者が
本説明を参照すれば明らかであろう。たとえば、第１と
第２のステップのエッチングの化学反応は、第１のステ
ップが先にＢＡＲＣをエッチングし、第２のステップが
先にＯＳＧをエッチングするように逆の順番にしてもよ
い。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる修正
や実施例を含むものと考える。
に説明してきたが、この説明は、限定の意味で解釈され
ることを考えていない。本発明の他の実施例とともに、
例示した実施例の各種の修正や組み合わせは、当業者が
本説明を参照すれば明らかであろう。たとえば、第１と
第２のステップのエッチングの化学反応は、第１のステ
ップが先にＢＡＲＣをエッチングし、第２のステップが
先にＯＳＧをエッチングするように逆の順番にしてもよ
い。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる修正
や実施例を含むものと考える。
【００２５】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）集積回路を製造する方法であって、上に層が形成
される半導体ボディを用意するステップと、前記層に上
にパターンを形成するステップと、さらに少なくとも第
１のステップと第２のステップを含む処理を使用して前
記層をエッチングし、前記第１のステップと第２のステ
ップが少なくとも１回繰り返されるステップと、を含む
方法。
る。 （１）集積回路を製造する方法であって、上に層が形成
される半導体ボディを用意するステップと、前記層に上
にパターンを形成するステップと、さらに少なくとも第
１のステップと第２のステップを含む処理を使用して前
記層をエッチングし、前記第１のステップと第２のステ
ップが少なくとも１回繰り返されるステップと、を含む
方法。
【００２６】（２）第１項記載の方法において、前記第
１のステップは、第１のガス化学反応を使用し、前記第
２のステップは、第２の異なるガス化学反応を使用する
方法。
１のステップは、第１のガス化学反応を使用し、前記第
２のステップは、第２の異なるガス化学反応を使用する
方法。
【００２７】（３）第２項記載の方法において、前記第
１のガス化学反応は、前記層のエッチング速度を速く
し、前記第２のガス化学反応は、前記層のエッチング速
度を遅くする方法。
１のガス化学反応は、前記層のエッチング速度を速く
し、前記第２のガス化学反応は、前記層のエッチング速
度を遅くする方法。
【００２８】（４）第２項記載の方法において、前記第
１のステップは、第１の電力を使用し、前記第２ステッ
プは、第２の異なる電力を使用する方法。
１のステップは、第１の電力を使用し、前記第２ステッ
プは、第２の異なる電力を使用する方法。
【００２９】（５）第１項記載の方法において、前記第
１のステップは、処理用ガスの第１の流量率を含み、前
記第２ステップは、処理用ガスの第２の異なる流量率を
含む方法。
１のステップは、処理用ガスの第１の流量率を含み、前
記第２ステップは、処理用ガスの第２の異なる流量率を
含む方法。
【００３０】（６）第１項記載の方法において、前記第
１のステップは、第１の圧力のとき生起し、前記第２ス
テップは、第２の異なる圧力のとき生起する方法。
１のステップは、第１の圧力のとき生起し、前記第２ス
テップは、第２の異なる圧力のとき生起する方法。
【００３１】（７）第１項記載の方法において、前記エ
ッチング処理は、少なくとも１回繰り返される少なくと
も１つの追加ステップを含む方法。
ッチング処理は、少なくとも１回繰り返される少なくと
も１つの追加ステップを含む方法。
【００３２】（８）集積回路を製造する方法であって、
上にレベル間誘電体（ＩＬＤ）と金属間誘電体（ＩＭ
Ｄ）が形成される半導体ボディを用意するステップと、
前記ＩＬＤと前記ＩＭＤにバイアをエッチングするステ
ップと、前記バイアをＢＡＲＣ材料で充填するステップ
と、前記ＩＭＤ上にトレンチ・パターンを形成するステ
ップと、少なくとも第１のステップと第２のステップを
含む処理を使用して前記ＩＭＤにトレンチをエッチング
し、前記第１のステップと第２のステップが少なくとも
１回繰り返されるステップと、を含む方法。
上にレベル間誘電体（ＩＬＤ）と金属間誘電体（ＩＭ
Ｄ）が形成される半導体ボディを用意するステップと、
前記ＩＬＤと前記ＩＭＤにバイアをエッチングするステ
ップと、前記バイアをＢＡＲＣ材料で充填するステップ
と、前記ＩＭＤ上にトレンチ・パターンを形成するステ
ップと、少なくとも第１のステップと第２のステップを
含む処理を使用して前記ＩＭＤにトレンチをエッチング
し、前記第１のステップと第２のステップが少なくとも
１回繰り返されるステップと、を含む方法。
【００３３】（９）第８項記載の方法において、前記第
１のステップは、第１のガス化学反応を使用し、前記第
２のステップは、第２の異なるガス化学反応を使用する
方法。
１のステップは、第１のガス化学反応を使用し、前記第
２のステップは、第２の異なるガス化学反応を使用する
方法。
【００３４】（１０）第９項記載の方法において、前記
第１のガス化学反応は、前記ＩＭＤのエッチング速度を
速くし、前記第２のガス化学反応は、前記ＩＭＤのエッ
チング速度を遅くする方法。
第１のガス化学反応は、前記ＩＭＤのエッチング速度を
速くし、前記第２のガス化学反応は、前記ＩＭＤのエッ
チング速度を遅くする方法。
【００３５】（１１）第８項記載の方法において、前記
ＩＭＤとＩＬＤは、それぞれ有機ケイ酸塩ガラスを含む
方法。
ＩＭＤとＩＬＤは、それぞれ有機ケイ酸塩ガラスを含む
方法。
【００３６】（１２）第１４項記載の方法において、前
記第１のガス化学反応は、前記第２のガス化学反応より
速い速度で前記有機ケイ酸塩ガラスをエッチングし、前
記第１のガス化学反応は、前記有機ケイ酸塩ガラスより
先に前記ＢＡＲＣ材料をエッチングして、いかなる酸化
物の突起も除去する方法。
記第１のガス化学反応は、前記第２のガス化学反応より
速い速度で前記有機ケイ酸塩ガラスをエッチングし、前
記第１のガス化学反応は、前記有機ケイ酸塩ガラスより
先に前記ＢＡＲＣ材料をエッチングして、いかなる酸化
物の突起も除去する方法。
【００３７】（１３）第１４項記載の方法において、前
記第１のガス化学反応は、Ｃ4Ｆ8、窒素、およびアルゴ
ンを含み、前記第２のガス化学反応は、Ｏ2と、窒素と
アルゴンから構成されたグループから選択された１つか
それ以上のガスとを含む方法。
記第１のガス化学反応は、Ｃ4Ｆ8、窒素、およびアルゴ
ンを含み、前記第２のガス化学反応は、Ｏ2と、窒素と
アルゴンから構成されたグループから選択された１つか
それ以上のガスとを含む方法。
【００３８】（１４）第１４項記載の方法において、前
記第１のガス化学反応は、より速い速度で前記ＢＡＲＣ
材料をエッチングし、前記第２のガス化学反応は、前記
ＢＡＲＣ材料より先に前記有機ケイ酸塩ガラスをエッチ
ングする方法。
記第１のガス化学反応は、より速い速度で前記ＢＡＲＣ
材料をエッチングし、前記第２のガス化学反応は、前記
ＢＡＲＣ材料より先に前記有機ケイ酸塩ガラスをエッチ
ングする方法。
【００３９】（１５）エッチングの特性を調節するため
に、エッチング処理中にガス切り替えが使用される。エ
ッチング処理は、少なくとも１回繰り返される第１のス
テップと、第２のステップを含む。例えば、第１のステ
ップは、酸化物（１０８）のエッチング速度を速くし、
第２のステップは、酸化物のエッチング速度を遅くし他
の材料（１１４）のエッチング速度を速くする。
に、エッチング処理中にガス切り替えが使用される。エ
ッチング処理は、少なくとも１回繰り返される第１のス
テップと、第２のステップを含む。例えば、第１のステ
ップは、酸化物（１０８）のエッチング速度を速くし、
第２のステップは、酸化物のエッチング速度を遅くし他
の材料（１１４）のエッチング速度を速くする。
【図１】製造の各種段階における従来の技術による２重
線幅微細化処理の断面図を示す図であって、Ａは、半導
体ボディ１０の上に窒化ケイ素層１２が堆積した図、Ｂ
は、誘電体２０上の約６００ÅのＢＡＲＣとバイア２２
の内側に約２０００〜２５００Åの厚さのＢＡＲＣが堆
積した図、Ｃは、トレンチ・パターン２６が形成され、
トレンチ・レベル誘電体２０上の金属接続線が必要なエ
リアを露出する様子を示す図、Ｄは、層２０の一部分を
除くトレンチ・エッチングが実行され、バイア２２のエ
ッジに不要な酸化物の突起２８が形成される様子を示す
図、Ｅは、パターン２６が除去され、この処理が終わっ
た様子を示す図。
線幅微細化処理の断面図を示す図であって、Ａは、半導
体ボディ１０の上に窒化ケイ素層１２が堆積した図、Ｂ
は、誘電体２０上の約６００ÅのＢＡＲＣとバイア２２
の内側に約２０００〜２５００Åの厚さのＢＡＲＣが堆
積した図、Ｃは、トレンチ・パターン２６が形成され、
トレンチ・レベル誘電体２０上の金属接続線が必要なエ
リアを露出する様子を示す図、Ｄは、層２０の一部分を
除くトレンチ・エッチングが実行され、バイア２２のエ
ッジに不要な酸化物の突起２８が形成される様子を示す
図、Ｅは、パターン２６が除去され、この処理が終わっ
た様子を示す図。
【図２】製造の各種段階における本発明による２重線幅
微細化処理の断面図を示す図であって、Ａは、ＢＡＲ
Ｃ、ＩＭＤ１０８およびＩＬＤ１０６を通してバイア１
１２がエッチングされた様子を示す図、Ｂは、ＢＡＲＣ
１１４がコーティングされ、バイア１１２が完全に充填
され、トレンチ・パターン１２０が形成されている様子
を示す図、Ｃは、トレンチ・エッチングが実行され、Ｉ
ＭＤ１０８がエッチングされた様子を示す図、Ｄは、Ｅ
は、障壁層１２４が堆積し、第２の金属接続層１２２の
形成され、カバー層が堆積して、この処理が終わった様
子を示す図。
微細化処理の断面図を示す図であって、Ａは、ＢＡＲ
Ｃ、ＩＭＤ１０８およびＩＬＤ１０６を通してバイア１
１２がエッチングされた様子を示す図、Ｂは、ＢＡＲＣ
１１４がコーティングされ、バイア１１２が完全に充填
され、トレンチ・パターン１２０が形成されている様子
を示す図、Ｃは、トレンチ・エッチングが実行され、Ｉ
ＭＤ１０８がエッチングされた様子を示す図、Ｄは、Ｅ
は、障壁層１２４が堆積し、第２の金属接続層１２２の
形成され、カバー層が堆積して、この処理が終わった様
子を示す図。
【図３】本発明の実施例のとおりに、トレンチとバイア
がエッチングされた断面図であって、酸化物の突起が無
いことを示す図。
がエッチングされた断面図であって、酸化物の突起が無
いことを示す図。
【図４】本発明の実施例のとおりに、トレンチがエッチ
ングされた断面図であって、良好なＣＤとプロフィール
を示す図。
ングされた断面図であって、良好なＣＤとプロフィール
を示す図。
１０ 半導体ボディ １２ 窒化ケイ素層 １４ バイア・レベル誘電体 １８ 別の窒化ケイ素層 ２０ トレンチ・レベル誘電体 ２２ バイア ２４ スピン・オンＢＡＲＣ（最低部反射防止コーティ
ング） ２６ トレンチ・パターン ２８ 酸化物の突起 １００ 半導体ボディ １０２ 第１の接続層 １０４ バイア・エッチング停止層 １０６ レベル間誘電体 １０８ 金属間誘電体 １１２ バイア １１４ スピン・オンＢＡＲＣ １１４ａ ＢＡＲＣ層の露出した部分 １２０ トレンチ・パターン １２２ 第２の金属層 １２４ 障壁層 １２８ 窒化物のカバー層
ング） ２６ トレンチ・パターン ２８ 酸化物の突起 １００ 半導体ボディ １０２ 第１の接続層 １０４ バイア・エッチング停止層 １０６ レベル間誘電体 １０８ 金属間誘電体 １１２ バイア １１４ スピン・オンＢＡＲＣ １１４ａ ＢＡＲＣ層の露出した部分 １２０ トレンチ・パターン １２２ 第２の金属層 １２４ 障壁層 １２８ 窒化物のカバー層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA05 CA01 CA02 CA03 DA00 DA01 DA23 DA25 DA26 EA28 EA37 EA40 5F033 HH11 HH32 JJ11 JJ32 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 QQ04 QQ09 QQ11 QQ21 QQ25 QQ37 RR01 RR06 RR25 TT04
Claims (1)
- 【請求項１】 集積回路を製造する方法であって、 上に層が形成される半導体ボディを用意するステップ
と、 前記層に上にパターンを形成するステップと、さらに 少なくとも第１のステップと第２のステップを含む処理
を使用して前記層をエッチングし、前記第１のステップ
と第２のステップが少なくとも１回繰り返されるステッ
プと、を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US791050 | 2001-02-22 | ||
| US09/791,050 US20020139771A1 (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Gas switching during an etch process to modulate the characteristics of the etch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002329714A true JP2002329714A (ja) | 2002-11-15 |
Family
ID=25152524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002044118A Withdrawn JP2002329714A (ja) | 2001-02-22 | 2002-02-21 | エッチング中にガスを切り替えてエッチングの特性を調節する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020139771A1 (ja) |
| EP (1) | EP1235263A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002329714A (ja) |
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| US7238462B2 (en) | 2002-11-27 | 2007-07-03 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Undercoating material for wiring, embedded material, and wiring formation method |
| CN105336585A (zh) * | 2014-06-13 | 2016-02-17 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 刻蚀方法和互连结构的形成方法 |
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| US7202177B2 (en) * | 2003-10-08 | 2007-04-10 | Lam Research Corporation | Nitrous oxide stripping process for organosilicate glass |
| FI20031653A (fi) * | 2003-11-13 | 2005-05-14 | Modulight Inc | Menetelmä ja puolijohdesubstraatti kuvion siirtämiseksi vaihemaskista substraatille |
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| US9859156B2 (en) * | 2015-12-30 | 2018-01-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Interconnection structure with sidewall dielectric protection layer |
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|---|---|---|---|---|
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