JP2535524B2 - プラズマエツチング方法 - Google Patents
プラズマエツチング方法Info
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- JP2535524B2 JP2535524B2 JP62028727A JP2872787A JP2535524B2 JP 2535524 B2 JP2535524 B2 JP 2535524B2 JP 62028727 A JP62028727 A JP 62028727A JP 2872787 A JP2872787 A JP 2872787A JP 2535524 B2 JP2535524 B2 JP 2535524B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ストレスマイグレーション防止のために上面に窒化チ
タン層が被着された単体若しくは合金からなるアルミニ
ウム配線上の絶縁層にコンタクト窓を形成する際に、弗
素原子を含有する炭化水素系ガスと弗化硫黄系のガスと
の混合ガスをプラズマ励起して該絶縁層と窒化チタン層
とをエッチングすることによってエッチング時間を短縮
すると同時に、コンタクト窓内に表出する金属配線面へ
の有機物ポリマーの付着を防止する。
タン層が被着された単体若しくは合金からなるアルミニ
ウム配線上の絶縁層にコンタクト窓を形成する際に、弗
素原子を含有する炭化水素系ガスと弗化硫黄系のガスと
の混合ガスをプラズマ励起して該絶縁層と窒化チタン層
とをエッチングすることによってエッチング時間を短縮
すると同時に、コンタクト窓内に表出する金属配線面へ
の有機物ポリマーの付着を防止する。
本発明はプラズマエッチング方法に係り、特にシリコ
ン酸化物系絶縁層と窒化チタン層とを連続的にエッチン
グするプラズマエッチング方法の改良に関する。
ン酸化物系絶縁層と窒化チタン層とを連続的にエッチン
グするプラズマエッチング方法の改良に関する。
LSI等半導体ICが高集積化されるに伴って該IC内に配
設されるアルミニウム（Al）配線（Al合金配線も含む）
の幅も大幅に縮小されてきている。
設されるアルミニウム（Al）配線（Al合金配線も含む）
の幅も大幅に縮小されてきている。
この配線幅の縮小に伴って配線の剛性が弱くなり、温
度変化等で生ずる応力によって配線はその都度変形を繰
り返し、それによって生ずるストレスマイグレーション
のために配線が局部的に細くなって断線を誘発するとい
う問題を生ずる。
度変化等で生ずる応力によって配線はその都度変形を繰
り返し、それによって生ずるストレスマイグレーション
のために配線が局部的に細くなって断線を誘発するとい
う問題を生ずる。
そこで該Al配線上に窒化チタン（TiN）層を被着し、
該TiN層によってAl配線の変形を強固に押さえ込むこと
によってストレスマイグレーションを防止する構造が提
案されている。
該TiN層によってAl配線の変形を強固に押さえ込むこと
によってストレスマイグレーションを防止する構造が提
案されている。
しかしこの構造においては、プラズマエッチング手段
により、配線上の絶縁層にTiN層を貫通してコンタクト
窓を形成するのに長時間を要し、且つコンタクト窓形成
に際してコンタクト窓内に表出するAl配線面が有機物ポ
リマーにより汚染されて上層の配線とのコンタクト不良
を発生し易いという問題があり、コンタクト窓形成に際
してのプラズマエッチング方法の改善が要望されてい
る。
により、配線上の絶縁層にTiN層を貫通してコンタクト
窓を形成するのに長時間を要し、且つコンタクト窓形成
に際してコンタクト窓内に表出するAl配線面が有機物ポ
リマーにより汚染されて上層の配線とのコンタクト不良
を発生し易いという問題があり、コンタクト窓形成に際
してのプラズマエッチング方法の改善が要望されてい
る。
ストレスマイグレーション防止用のTiN層を有する単
体若しくは合金よりなるAl配線は、１μｍ程度の厚みを
有するAl配線パターン上にTiN層が500Å程度の厚さに被
着される。
体若しくは合金よりなるAl配線は、１μｍ程度の厚みを
有するAl配線パターン上にTiN層が500Å程度の厚さに被
着される。
そして該配線と上層配線とのコンタクトをとるため
に、第３図（ａ）に示すように、下層絶縁層51上に配設
された上記TiN層53を上部に有するAl配線パターン52の
上部を覆って形成された厚さ6000Å程度のシリコン（S
i）酸化物系の絶縁層例えば燐珪酸ガラス（PSG）層54
を、第３図（ｂ）に示すように、その上部に形成したレ
ジストマスク層55の開孔56に整合してエッチングして該
PSG層54にAl配線パターン52面を垂直に表出するコンタ
クト窓57が形成されるが、該コンタクト窓57を形成する
際のエッチング手段に従来は、反応ガス即ちエッチング
ガスに例えば４弗化炭素（CF4）、３弗化メタン（CH
F3）等の弗素を含む炭化水素系ガスを用いる平行平板型
のプラズマエッチング方法（リアクティブイオンエッチ
ング方法）が用いられており、特によく用いられたの
は、CF4とCHF3との混合ガス中における、エッチング圧
力0.1〜1Torr程度、高周波電力密度１〜10W/cm2程度の
条件によるプラズマエッチング方法であった。
に、第３図（ａ）に示すように、下層絶縁層51上に配設
された上記TiN層53を上部に有するAl配線パターン52の
上部を覆って形成された厚さ6000Å程度のシリコン（S
i）酸化物系の絶縁層例えば燐珪酸ガラス（PSG）層54
を、第３図（ｂ）に示すように、その上部に形成したレ
ジストマスク層55の開孔56に整合してエッチングして該
PSG層54にAl配線パターン52面を垂直に表出するコンタ
クト窓57が形成されるが、該コンタクト窓57を形成する
際のエッチング手段に従来は、反応ガス即ちエッチング
ガスに例えば４弗化炭素（CF4）、３弗化メタン（CH
F3）等の弗素を含む炭化水素系ガスを用いる平行平板型
のプラズマエッチング方法（リアクティブイオンエッチ
ング方法）が用いられており、特によく用いられたの
は、CF4とCHF3との混合ガス中における、エッチング圧
力0.1〜1Torr程度、高周波電力密度１〜10W/cm2程度の
条件によるプラズマエッチング方法であった。
しかし該従来方法によると、弗素を含む炭化水素系ガ
ス中に励起される活性種に対するTiNのエッチング耐性
が比較的大きいために、Al配線パターン52上のTiN層53
を完全に除去して上記コンタクト窓57を完成せしめるの
に例えば180秒以上の長時間を要し、スループットの減
少、ガス使用量の増大等の問題があった。
ス中に励起される活性種に対するTiNのエッチング耐性
が比較的大きいために、Al配線パターン52上のTiN層53
を完全に除去して上記コンタクト窓57を完成せしめるの
に例えば180秒以上の長時間を要し、スループットの減
少、ガス使用量の増大等の問題があった。
またエッチングに長時間を要することにより、コンタ
クト窓57内に表出するAlパターン52面にレジストマスク
55剥離の際に除去できない有機物ポリマーの被着残渣58
が発生し勝ちで、後の工程でコンタクト窓57上に形成さ
れる上層の配線と該Al配線52とのコンタクト不良が発生
し易いという問題もあった。
クト窓57内に表出するAlパターン52面にレジストマスク
55剥離の際に除去できない有機物ポリマーの被着残渣58
が発生し勝ちで、後の工程でコンタクト窓57上に形成さ
れる上層の配線と該Al配線52とのコンタクト不良が発生
し易いという問題もあった。
〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明が解決しようとする問題点は、ストレスマイグ
レーション防止用のTiN層を上面に有するAl配線の上部
に形成された絶縁層に上記TiN層を貫通するコンタクト
窓を形成する際に、従来のプラズマエッチング方法にお
いては非常に長時間を要することによる、スループット
の減少、ガス消費量の増大や、エッチング中に生成する
有機物ポリマーの付着による配線間のコンタクト不良を
生じていたことである。
レーション防止用のTiN層を上面に有するAl配線の上部
に形成された絶縁層に上記TiN層を貫通するコンタクト
窓を形成する際に、従来のプラズマエッチング方法にお
いては非常に長時間を要することによる、スループット
の減少、ガス消費量の増大や、エッチング中に生成する
有機物ポリマーの付着による配線間のコンタクト不良を
生じていたことである。
上記問題点は、TiN層を上面に有する単体もしくは合
金よりなるAlパターン上を覆うSi酸化物系の絶縁層に、
プラズマエッチングによって該TiN層を貫き該Alパター
ン面を表出するコンタクト窓を形成するに際して、 プラズマ励起された、弗素原子を含有する炭化水素系
ガスと弗化硫黄系ガスとの混合ガスを用い、該Si酸化物
系の絶縁層と該TiN層とを連続してエッチングする本発
明によるプラズマエッチング方法によって解決される。
金よりなるAlパターン上を覆うSi酸化物系の絶縁層に、
プラズマエッチングによって該TiN層を貫き該Alパター
ン面を表出するコンタクト窓を形成するに際して、 プラズマ励起された、弗素原子を含有する炭化水素系
ガスと弗化硫黄系ガスとの混合ガスを用い、該Si酸化物
系の絶縁層と該TiN層とを連続してエッチングする本発
明によるプラズマエッチング方法によって解決される。
即ち本発明のプラズマエッチング方法においては、Ti
N層を上面に有するAl配線パターン上に形成されたSi酸
化物系の絶縁層にTiN層を貫通してAl配線パターン面を
直に表出するコンタクト窓を形成するに際して、Si酸化
物系の絶縁層のプラズマエッチングに従来から用いられ
ている弗素原子を含有する炭化水素系の反応ガスに、Ti
Nに対して強いエッチング性を有する弗化硫黄系の反応
ガスを10％程度のごく少量混合することによって、Si酸
化物系の絶縁層のエッチングレートを損なわずにTiN層
のエッチングレートを大幅に増すと同時に、エッチング
中に被エッチング面に有機物ポリマーが付着するのを阻
止して有機物ポリマーによるエッチングレートの減少を
防止した。
N層を上面に有するAl配線パターン上に形成されたSi酸
化物系の絶縁層にTiN層を貫通してAl配線パターン面を
直に表出するコンタクト窓を形成するに際して、Si酸化
物系の絶縁層のプラズマエッチングに従来から用いられ
ている弗素原子を含有する炭化水素系の反応ガスに、Ti
Nに対して強いエッチング性を有する弗化硫黄系の反応
ガスを10％程度のごく少量混合することによって、Si酸
化物系の絶縁層のエッチングレートを損なわずにTiN層
のエッチングレートを大幅に増すと同時に、エッチング
中に被エッチング面に有機物ポリマーが付着するのを阻
止して有機物ポリマーによるエッチングレートの減少を
防止した。
かくて、上記コンタクト窓形成のためのプラズマエッ
チング時間は大幅に短縮されて、エッチング作業のスル
ープットが増大すると同時に、エッチングガスの消費量
も減少し、且つコンタクト窓形成後窓内に表出するアル
ミニウム配線表面に有機物ポリマーが残留することがな
くなるので、上層配線との間のコンタクト不良も防止さ
れる。
チング時間は大幅に短縮されて、エッチング作業のスル
ープットが増大すると同時に、エッチングガスの消費量
も減少し、且つコンタクト窓形成後窓内に表出するアル
ミニウム配線表面に有機物ポリマーが残留することがな
くなるので、上層配線との間のコンタクト不良も防止さ
れる。
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）〜（ｂ）は本発明の一実施例の工程断面
図で、第２図は本発明の方法に用いられるプラズマエッ
チング装置の一例の模式断面図である。
図で、第２図は本発明の方法に用いられるプラズマエッ
チング装置の一例の模式断面図である。
本発明の方法に用いられるプラズマエッチング装置
は、例えば第２図に示すように、真空排気装置（図示せ
ず）に接続された排気口２、及び流量制御装置（図示せ
ず）に接続されたガス流入口３とを有するエッチング容
器（真空容器）１と、該エッチング容器１内の下部に配
設され高周波電源４に接続された高周波電極５と、エッ
チング容器１内の上部に前記高周波電極４に平行して設
けられた対向電極６とによって構成され、エッチングす
べき被処理基板７を高周波電極５上に載置し、エッチン
グ容器１内を真空に排気した後、エッチングガスを導入
しながら排気を行って該容器１内の圧力を0.1〜1Torr程
度に保ち、高周波電極に所要電力密度の高周波電力を印
加することによりエッチングガス中にプラズマ放電を発
生させ、該プラズマによって励起されたエッチングガス
の活性分子（活性種）によってエッチングが行われる。
（図中、８は接地部） 実施例においては、第１図（ａ）に示すように、下層
の絶縁層51上に、上面にストレスマイグレーション防止
用の厚さ500Å程度のTiN層53を有するAl若しくはAl合金
よりなるAl配線パターン52が配設され、その上を覆って
Si酸化物系の絶縁層である例えば厚さ6000Å程度のPSG
層54が形成され、該PSG層54に所望の開孔56を有するレ
ジストマスク層55が被着されてなる被処理基板７を高周
波電極５上に載置し、エッチング容器１内を弗素原子を
含有する炭化水素系のガスと弗化硫黄系のガスの混合ガ
ス例えば４弗化炭素/3弗化メタン/6弗化硫黄（CF4/CHF3
/SF6＝4.5:4.5:1の混合ガスの例えば0.4Torr程度の圧力
に保った状態において、高周波電極５に１〜10W/cm2程
度の電力密度で例えば13.56MHzの高周波電力を印加し、
レジストマスク層55の開孔56を介してPSG層54とAl配線
パターン52上面のTiN層53を引き続いてエッチング除去
して、該PSG層54にTiN53を貫通し、Al配線パターン52の
上面を表出するコンタクト窓57を形成する。
は、例えば第２図に示すように、真空排気装置（図示せ
ず）に接続された排気口２、及び流量制御装置（図示せ
ず）に接続されたガス流入口３とを有するエッチング容
器（真空容器）１と、該エッチング容器１内の下部に配
設され高周波電源４に接続された高周波電極５と、エッ
チング容器１内の上部に前記高周波電極４に平行して設
けられた対向電極６とによって構成され、エッチングす
べき被処理基板７を高周波電極５上に載置し、エッチン
グ容器１内を真空に排気した後、エッチングガスを導入
しながら排気を行って該容器１内の圧力を0.1〜1Torr程
度に保ち、高周波電極に所要電力密度の高周波電力を印
加することによりエッチングガス中にプラズマ放電を発
生させ、該プラズマによって励起されたエッチングガス
の活性分子（活性種）によってエッチングが行われる。
（図中、８は接地部） 実施例においては、第１図（ａ）に示すように、下層
の絶縁層51上に、上面にストレスマイグレーション防止
用の厚さ500Å程度のTiN層53を有するAl若しくはAl合金
よりなるAl配線パターン52が配設され、その上を覆って
Si酸化物系の絶縁層である例えば厚さ6000Å程度のPSG
層54が形成され、該PSG層54に所望の開孔56を有するレ
ジストマスク層55が被着されてなる被処理基板７を高周
波電極５上に載置し、エッチング容器１内を弗素原子を
含有する炭化水素系のガスと弗化硫黄系のガスの混合ガ
ス例えば４弗化炭素/3弗化メタン/6弗化硫黄（CF4/CHF3
/SF6＝4.5:4.5:1の混合ガスの例えば0.4Torr程度の圧力
に保った状態において、高周波電極５に１〜10W/cm2程
度の電力密度で例えば13.56MHzの高周波電力を印加し、
レジストマスク層55の開孔56を介してPSG層54とAl配線
パターン52上面のTiN層53を引き続いてエッチング除去
して、該PSG層54にTiN53を貫通し、Al配線パターン52の
上面を表出するコンタクト窓57を形成する。
この実施例においては、上記コンタクト窓57の形成に
際してのプラズマエッチング処理は85〜90秒で完成し
た。
際してのプラズマエッチング処理は85〜90秒で完成し
た。
なおこのエッチング時間は、弗素を含有する炭化水素
系の混合ガスであるCF4/CHF3＝5:5混合ガスでほぼ同一
のエッチング条件で行われていた従来方法における所要
時間180秒に対し1/2以下に短縮された値である。
系の混合ガスであるCF4/CHF3＝5:5混合ガスでほぼ同一
のエッチング条件で行われていた従来方法における所要
時間180秒に対し1/2以下に短縮された値である。
またエッチングガス中に含まれるSF6によって形成さ
れる活性種が、炭化水素系のガスを用いるプラズマエッ
チングにおいて被エッチング面に付着する有機物ポリマ
ーの発生を阻止するため、第２図（ｂ）に示すように、
コンタクト窓57内に表出するAl配線パターン52の上面は
有機物ポリマーの残渣が付着残留しない清浄な面とな
る。
れる活性種が、炭化水素系のガスを用いるプラズマエッ
チングにおいて被エッチング面に付着する有機物ポリマ
ーの発生を阻止するため、第２図（ｂ）に示すように、
コンタクト窓57内に表出するAl配線パターン52の上面は
有機物ポリマーの残渣が付着残留しない清浄な面とな
る。
なお弗素を含む炭化水素系のガスには上記の他にC
2F6、C3F8等も用いられる。
2F6、C3F8等も用いられる。
以上説明のように本発明の方法によれば、上面にTiN
層を被着することによってストレスマイグレーション効
果による断線を防止したAl配線上に形成されるSi酸化物
系の絶縁層に、TiN層を貫通してAl配線の上面を直に表
出するコンタクト窓を形成するためのエッチング時間が
大幅に短縮され、且つ、コンタクト窓内に表出せしめら
れたAl配線の表面にウエット処理等で除去し難い高分子
ポリマーの残渣が残ることがない。
層を被着することによってストレスマイグレーション効
果による断線を防止したAl配線上に形成されるSi酸化物
系の絶縁層に、TiN層を貫通してAl配線の上面を直に表
出するコンタクト窓を形成するためのエッチング時間が
大幅に短縮され、且つ、コンタクト窓内に表出せしめら
れたAl配線の表面にウエット処理等で除去し難い高分子
ポリマーの残渣が残ることがない。
従って本発明によればコンタクト窓形成に際してのプ
ラズマエッチング工程のスループットが向上すると同時
にエッチングガスの削減が図れ、且つ配線間のコンタク
ト不良が減少する。
ラズマエッチング工程のスループットが向上すると同時
にエッチングガスの削減が図れ、且つ配線間のコンタク
ト不良が減少する。
第１図（ａ）〜（ｂ）は本発明の一実施例の工程断面
図、 第２図は本発明の実施例に用いたプラズマエッチング装
置の模式側断面図、 第３図（ａ）〜（ｂ）は従来方法の断面図である。 図において、 １はエッチング容器、 ２は排気口、 ３はガス流入口、 ４は高周波電源、 ５は高周波電極、 ６は対向電極、 ７は被処理基板、 ８は接地部、 51は下層絶縁層、 52はアルミニウム（Al）配線パターン、 53は窒化チタン（TiN）層、 54は燐珪酸ガラス（PSG）層、 55はレジストマスク層、 56は開孔、 57はコンタクト窓、 58は有機物ポリマー残渣 を示す。
図、 第２図は本発明の実施例に用いたプラズマエッチング装
置の模式側断面図、 第３図（ａ）〜（ｂ）は従来方法の断面図である。 図において、 １はエッチング容器、 ２は排気口、 ３はガス流入口、 ４は高周波電源、 ５は高周波電極、 ６は対向電極、 ７は被処理基板、 ８は接地部、 51は下層絶縁層、 52はアルミニウム（Al）配線パターン、 53は窒化チタン（TiN）層、 54は燐珪酸ガラス（PSG）層、 55はレジストマスク層、 56は開孔、 57はコンタクト窓、 58は有機物ポリマー残渣 を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化チタン層を上面に有する単体若しくは
合金よりなるアルミニウムパターン上を覆うシリコン酸
化物系の絶縁層に、プラズマエッチングによって該窒化
チタン層を貫き該アルミニウムパターン面を表出するコ
ンタクト窓を形成するに際して、 プラズマ励起された、弗素原子を含有する炭化水素系ガ
スと弗化硫黄系ガスとの混合ガスを用い、 該シリコン酸化物系の絶縁層と該窒化チタン層とを連続
してエッチングすることを特徴とするプラズマエッチン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028727A JP2535524B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | プラズマエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028727A JP2535524B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | プラズマエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63196039A JPS63196039A (ja) | 1988-08-15 |
| JP2535524B2 true JP2535524B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12256463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028727A Expired - Fee Related JP2535524B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | プラズマエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535524B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2009328656B2 (en) | 2008-12-19 | 2016-03-31 | Kaip Pty Limited | An air diffuser and an air circulation system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57124440A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-03 | Nec Corp | Compound etching method |
| JPS61242039A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-02-10 JP JP62028727A patent/JP2535524B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63196039A (ja) | 1988-08-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |