JP2590471B2 - エツチング方法 - Google Patents
エツチング方法Info
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- JP2590471B2 JP2590471B2 JP62071893A JP7189387A JP2590471B2 JP 2590471 B2 JP2590471 B2 JP 2590471B2 JP 62071893 A JP62071893 A JP 62071893A JP 7189387 A JP7189387 A JP 7189387A JP 2590471 B2 JP2590471 B2 JP 2590471B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属のエッチング方法に関する。本発明の
エッチング方法は、例えば半導体装置の製造の際の、ア
ルミニウムやアルミニウム合金等の金属膜をエッチング
する場合などに利用することができる。
エッチング方法は、例えば半導体装置の製造の際の、ア
ルミニウムやアルミニウム合金等の金属膜をエッチング
する場合などに利用することができる。
本発明は、下地上に金属が形成された被エッチング材
について、該金属上にマスク層を形成して、該金属をエ
ッチングガスを用いて選択的に気相エッチングする際、
エッチングガスとして上記金属と下地とがエッチング選
択性をもつガス系を用いるとともに、上記金属が形成さ
れている下地が露出した時点で、上記金属を酸化し得る
酸化性のガスを上記金属に触れさせ、これにより、上記
金属の側壁に酸化膜を形成して該金属の側壁を保護し、
上記金属のエッチング形状が逆テーパ形状となることを
回避しつつ、さらに、上記被エッチング材について、上
記エッチングガスによるエッチングを行うことによっ
て、エッチング形状の改善を達成したものである。
について、該金属上にマスク層を形成して、該金属をエ
ッチングガスを用いて選択的に気相エッチングする際、
エッチングガスとして上記金属と下地とがエッチング選
択性をもつガス系を用いるとともに、上記金属が形成さ
れている下地が露出した時点で、上記金属を酸化し得る
酸化性のガスを上記金属に触れさせ、これにより、上記
金属の側壁に酸化膜を形成して該金属の側壁を保護し、
上記金属のエッチング形状が逆テーパ形状となることを
回避しつつ、さらに、上記被エッチング材について、上
記エッチングガスによるエッチングを行うことによっ
て、エッチング形状の改善を達成したものである。
従来の金属のエッチング方法にあっては、例えば電子
材料の分野においてVLSIの配線材料として多用されるア
ルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエッチングする
場合は、等方性エッチングまたは異方性エッチング技術
が用いられるが、異方性エッチング技術が用いられるこ
とが多い。アルミニウムのエッチングには主に塩素（Cl
2）を含むガス、またはClを発生するガス系が用いられ
ており、基本的にはアルミニウムとClの化学反応を利用
しているが、その為、表面のアルミニウムの酸化膜層を
除去すればアルミニウムとClは自発的に反応し、形状と
しては等方性となる。しかしながら配線の微細化には、
この様な等方性のプロセスでは対応が困難であるので、
RIE等の異方性エッチング技術が用いられることが多く
なるのである。異方性エッチングを用いる場合は、側壁
保護効果を利用し異方性の形状が得られるようにする
が、そのような形状保護は、主にレジストからの物質の
付着による側壁保護効果を利用するものである。即ち、
一般に側壁保護効果はレジストからのスパッタ分解物が
Alの側壁に付着する事で達成されるが、このためそのエ
ッチング形状制御は、他の半導体材料（例えば二酸化ケ
イ素やポリシリコンなど）に比べ、容易でないという問
題がある。例えば側壁保護効果に寄与するレジスト分解
物が不十分で側壁保護効果が不足だったり、アルミニウ
ムのエッチャントである塩素の濃度が過剰な時は、側壁
が保護されずここがエッチングされて、アルミニウムの
断面形状が逆テーパになり易い。このように逆テーパー
になった場合の断面形状を第３図に示す。図中ａが逆テ
ーパ状になった金属（アルミニウムやその合金など）で
ある。ｆはシリコンなどの基板、ｇはレジストを示す。
アルミニウムの断面形状が逆テーパーになると 配線抵抗値がその分大きくなってしまう。
材料の分野においてVLSIの配線材料として多用されるア
ルミニウムまたはアルミニウム合金膜をエッチングする
場合は、等方性エッチングまたは異方性エッチング技術
が用いられるが、異方性エッチング技術が用いられるこ
とが多い。アルミニウムのエッチングには主に塩素（Cl
2）を含むガス、またはClを発生するガス系が用いられ
ており、基本的にはアルミニウムとClの化学反応を利用
しているが、その為、表面のアルミニウムの酸化膜層を
除去すればアルミニウムとClは自発的に反応し、形状と
しては等方性となる。しかしながら配線の微細化には、
この様な等方性のプロセスでは対応が困難であるので、
RIE等の異方性エッチング技術が用いられることが多く
なるのである。異方性エッチングを用いる場合は、側壁
保護効果を利用し異方性の形状が得られるようにする
が、そのような形状保護は、主にレジストからの物質の
付着による側壁保護効果を利用するものである。即ち、
一般に側壁保護効果はレジストからのスパッタ分解物が
Alの側壁に付着する事で達成されるが、このためそのエ
ッチング形状制御は、他の半導体材料（例えば二酸化ケ
イ素やポリシリコンなど）に比べ、容易でないという問
題がある。例えば側壁保護効果に寄与するレジスト分解
物が不十分で側壁保護効果が不足だったり、アルミニウ
ムのエッチャントである塩素の濃度が過剰な時は、側壁
が保護されずここがエッチングされて、アルミニウムの
断面形状が逆テーパになり易い。このように逆テーパー
になった場合の断面形状を第３図に示す。図中ａが逆テ
ーパ状になった金属（アルミニウムやその合金など）で
ある。ｆはシリコンなどの基板、ｇはレジストを示す。
アルミニウムの断面形状が逆テーパーになると 配線抵抗値がその分大きくなってしまう。
層間絶縁膜及びパッシベーション膜のカバレッジ（被
覆性）が悪くなり、平坦化が困難となる。
覆性）が悪くなり、平坦化が困難となる。
コンタクトホール上のアルミニウムの加工時に断面形
状が逆テーパーになると、第２図に示すように、アルミ
ニウムａの逆テーパー部ｂのために、矢印ｃで示す如く
下の拡散層ｄまでエッチングされる可能性がある。
状が逆テーパーになると、第２図に示すように、アルミ
ニウムａの逆テーパー部ｂのために、矢印ｃで示す如く
下の拡散層ｄまでエッチングされる可能性がある。
という欠点を有する。（なお第２図中、ｅは絶縁膜、
ｆはSi基板、ｇはレジストである。） またこの逆テーパーを防止するために、塩素の添量濃
度を十分低くしたり、または側壁保護効果を増大するよ
うなガスを添加する方法では イ．エッチレートが低下し、スループットが低下して生
産性が悪くなる。
ｆはSi基板、ｇはレジストである。） またこの逆テーパーを防止するために、塩素の添量濃
度を十分低くしたり、または側壁保護効果を増大するよ
うなガスを添加する方法では イ．エッチレートが低下し、スループットが低下して生
産性が悪くなる。
ロ．マスク材料との選択比がとりにくい。
ハ．ガス添加、例えばデポ（堆積）ガス添加による方法
では、ダスト発生がもたらされる原因となり易く、継続
性が低下することがある。
では、ダスト発生がもたらされる原因となり易く、継続
性が低下することがある。
という問題点が発生する。
上述の如く従来の金属エッチング方法にあっては、エ
ッチングの際金属に逆テーパー形状が生じ、それに伴っ
て不都合が生じたり、またかかる逆テーパー形状の発生
を抑えようとすると、新たな問題が生じてしまうという
ことがあった。具体的には例えば、上記の如くアルミニ
ウムの異方性エッチングでは、従来形状制御は主にレジ
スト分解物による側壁保護効果により達成されるが、ア
ルミニウムのエッチャントが過剰な場合（特にオーバー
エッチング時における場合）には、断面形状が逆テーパ
ーとなり易かった。これはレジスト分解物を主とする側
壁保護膜が過剰の塩素ラジカルと反応するからと考えら
れるが、いずれにしても逆テーパー形状が発生し易く、
これに伴う問題が生じることがあり、またこの逆テーパ
ー形状を他の悪影響なく解決することは困難であった。
ッチングの際金属に逆テーパー形状が生じ、それに伴っ
て不都合が生じたり、またかかる逆テーパー形状の発生
を抑えようとすると、新たな問題が生じてしまうという
ことがあった。具体的には例えば、上記の如くアルミニ
ウムの異方性エッチングでは、従来形状制御は主にレジ
スト分解物による側壁保護効果により達成されるが、ア
ルミニウムのエッチャントが過剰な場合（特にオーバー
エッチング時における場合）には、断面形状が逆テーパ
ーとなり易かった。これはレジスト分解物を主とする側
壁保護膜が過剰の塩素ラジカルと反応するからと考えら
れるが、いずれにしても逆テーパー形状が発生し易く、
これに伴う問題が生じることがあり、またこの逆テーパ
ー形状を他の悪影響なく解決することは困難であった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決して、不都合を
生じることなく被エッチング金属の断面形状を良好に制
御できるエッチング方法を提供せんとするものである。
生じることなく被エッチング金属の断面形状を良好に制
御できるエッチング方法を提供せんとするものである。
上記問題点を解決するため、本発明は、下地上に金属
が形成された被エッチング材について、該金属上にマス
ク層を形成して、該金属をエッチングガスを用いて選択
的にエッチングする気相でのエッチング方法において、
上記マスク層をマスクとして上記金属をエッチングする
際、エッチングガスとして上記金属と下地とがエッチン
グ選択性をもつガス系を用いるとともに、上記金属が形
成されている下地が露出した時点で、上記金属を酸化し
得る酸化性のガスを上記金属に触れさせ、これにより、
上記金属の側壁に酸化膜を形成して該金属の側壁を保護
し、上記金属のエッチング形状が逆テーパ形状となるこ
とを回避しつつ、さらに、上記被エッチング材につい
て、上記エッチングガスによるエッチングを行う構成と
する。
が形成された被エッチング材について、該金属上にマス
ク層を形成して、該金属をエッチングガスを用いて選択
的にエッチングする気相でのエッチング方法において、
上記マスク層をマスクとして上記金属をエッチングする
際、エッチングガスとして上記金属と下地とがエッチン
グ選択性をもつガス系を用いるとともに、上記金属が形
成されている下地が露出した時点で、上記金属を酸化し
得る酸化性のガスを上記金属に触れさせ、これにより、
上記金属の側壁に酸化膜を形成して該金属の側壁を保護
し、上記金属のエッチング形状が逆テーパ形状となるこ
とを回避しつつ、さらに、上記被エッチング材につい
て、上記エッチングガスによるエッチングを行う構成と
する。
本発明のエッチング方法について、後記詳述する本発
明の一実施例を示す第１図を用いて説明すると、次のと
おりである。
明の一実施例を示す第１図を用いて説明すると、次のと
おりである。
即ち本発明においては、第１図（ａ）に例示する如
く、下地３上に金属１が形成された被エッチング材につ
いて、該金属１上にマスク層２を形成して、該金属１を
エッチングガスを用いて選択的に気相エッチングする場
合、上記マスク層２をマスクとして上記金属１をエッチ
ングする際、エッチングガスとして上記金属１と下地３
とがエッチング選択性をもつガス系を用いるとともに、
第１図（ｂ）の例示のように上記金属１が形成されてい
る下地３が露出した時点で、上記金属１を酸化し得る酸
化性ガス（酸素など）を上記金属１に触れさせ、これに
より、上記金属１の側壁に酸化膜を形成して該金属１の
側壁を保護し、上記金属１のエッチング形状が逆テーパ
形状となることを回避しつつ、さらに、上記被エッチン
グ材について、上記エッチングガスによるエッチングを
行うようにする。
く、下地３上に金属１が形成された被エッチング材につ
いて、該金属１上にマスク層２を形成して、該金属１を
エッチングガスを用いて選択的に気相エッチングする場
合、上記マスク層２をマスクとして上記金属１をエッチ
ングする際、エッチングガスとして上記金属１と下地３
とがエッチング選択性をもつガス系を用いるとともに、
第１図（ｂ）の例示のように上記金属１が形成されてい
る下地３が露出した時点で、上記金属１を酸化し得る酸
化性ガス（酸素など）を上記金属１に触れさせ、これに
より、上記金属１の側壁に酸化膜を形成して該金属１の
側壁を保護し、上記金属１のエッチング形状が逆テーパ
形状となることを回避しつつ、さらに、上記被エッチン
グ材について、上記エッチングガスによるエッチングを
行うようにする。
酸化性のガスの添加は、例えば、下地３の露出時点で
金属のエッチングを中断し、酸素ガス等酸化性ガスを流
すように行うことができ、その後さらにエッチングを行
って、たとえば所定のオーバーエッチを施すようにする
ことができる。エッチングを中断することなく、連続的
にエッチングしつつ酸化性ガスを流すようにしてもよ
い。なお酸化性のガスとは、酸化作用を呈し得ものであ
れば任意であり、酸素（O2）、オゾン（O3）その他酸化
性をもち、対象となる金属を酸化できるものならいずれ
も使用可能である。
金属のエッチングを中断し、酸素ガス等酸化性ガスを流
すように行うことができ、その後さらにエッチングを行
って、たとえば所定のオーバーエッチを施すようにする
ことができる。エッチングを中断することなく、連続的
にエッチングしつつ酸化性ガスを流すようにしてもよ
い。なお酸化性のガスとは、酸化作用を呈し得ものであ
れば任意であり、酸素（O2）、オゾン（O3）その他酸化
性をもち、対象となる金属を酸化できるものならいずれ
も使用可能である。
本発明のエッチング方法は、上記の如く下地３が露出
した時点で酸化性のガスを添加したことによって、逆テ
ーパー形状を改善できたものである。本方法によれば、
オーバーエッチング前に酸化性ガスを添加することで金
属１の側壁が酸化されることによって保護されるように
なると考えられ、これにより逆テーパー形状が回避され
るものと推定される。
した時点で酸化性のガスを添加したことによって、逆テ
ーパー形状を改善できたものである。本方法によれば、
オーバーエッチング前に酸化性ガスを添加することで金
属１の側壁が酸化されることによって保護されるように
なると考えられ、これにより逆テーパー形状が回避され
るものと推定される。
例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を被エッ
チング金属とし、塩素系のガスをエッチングガスとした
場合は、 2Al＋3/2O2→Al2O3 △Hf＝−404kcal/mol の式からも理解されるように、ジャストエッチ後つまり
丁度下地３の露出部分が現れた所で酸素ガスなどの酸化
性ガスを流すことでアルミニウムの側壁は容易に酸化さ
れる。そうすると、原理的にはアルミニウムの側壁には
イオンの入射がなく、アルミニウムの酸化膜は塩素ラジ
カルとは反応しないため、オーバーエッチング時の過剰
な塩素ラジカルによるサイドアタック反応が防止され、
従来生じていた逆テーパー形状が改善される。
チング金属とし、塩素系のガスをエッチングガスとした
場合は、 2Al＋3/2O2→Al2O3 △Hf＝−404kcal/mol の式からも理解されるように、ジャストエッチ後つまり
丁度下地３の露出部分が現れた所で酸素ガスなどの酸化
性ガスを流すことでアルミニウムの側壁は容易に酸化さ
れる。そうすると、原理的にはアルミニウムの側壁には
イオンの入射がなく、アルミニウムの酸化膜は塩素ラジ
カルとは反応しないため、オーバーエッチング時の過剰
な塩素ラジカルによるサイドアタック反応が防止され、
従来生じていた逆テーパー形状が改善される。
このように本発明を用いると、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金膜などの金属をエッチングする際、オー
バーエッチ時の過剰な塩素ラジカルによる逆テーパー形
状化を、オーバーエッチ前に酸素などの酸化性ガスを流
すことで防止し、回避することができる。
ルミニウム合金膜などの金属をエッチングする際、オー
バーエッチ時の過剰な塩素ラジカルによる逆テーパー形
状化を、オーバーエッチ前に酸素などの酸化性ガスを流
すことで防止し、回避することができる。
以下本発明の一実施例について、図面を参照しつつ説
明する。なお以下説明する実施例は本発明を好適に適用
したものではあるが、当然のことながら本発明は以下に
述べる実施例にのみ限定されるものではない。
明する。なお以下説明する実施例は本発明を好適に適用
したものではあるが、当然のことながら本発明は以下に
述べる実施例にのみ限定されるものではない。
この実施例は、本発明を半導体装置の製造におけるア
ルミニウム膜またはアルミニウム合金膜のエッチングに
具体化したもので、特にアルミニウム合金として、Siを
１％含有するアルミニウム合金Al−Si（１％）を用い、
この膜をエッチングする際、オーバーエッチの前に酸素
ガスを流し、オーバーエッチによる逆テーパーの断面形
状を改善するようにしたものである。
ルミニウム膜またはアルミニウム合金膜のエッチングに
具体化したもので、特にアルミニウム合金として、Siを
１％含有するアルミニウム合金Al−Si（１％）を用い、
この膜をエッチングする際、オーバーエッチの前に酸素
ガスを流し、オーバーエッチによる逆テーパーの断面形
状を改善するようにしたものである。
この実施例を、第１図を用いて説明する。
第１図（ａ）に示す如く下地３であるSi基板上に金属
１（ここでは上記のとおりAl−Si合金）を膜状に堆積さ
せ、その上にマスク２を形成する。
１（ここでは上記のとおりAl−Si合金）を膜状に堆積さ
せ、その上にマスク２を形成する。
次いで金属１のエッチングを開始する。本例ではアル
ミニウムエッチング条件として、エッチングガスにBCl3
/Cl2を主成分とする混合ガスを用い、圧力を4.7Pa、パ
ワー密度を0.21W/cm2として、エッチングを行った。
ミニウムエッチング条件として、エッチングガスにBCl3
/Cl2を主成分とする混合ガスを用い、圧力を4.7Pa、パ
ワー密度を0.21W/cm2として、エッチングを行った。
上記エッチングを開始した後、第１図（ｂ）の如く下
地３が露出した時点でエッチングを中断する。本例では
このようにエッチングを一時中断し、酸化性ガスとして
酸素ガスを流して、その後、前と同様の条件で所定のオ
ーバーエッチを行うようにする。本例での酸素ガスを流
す条件は、圧力26.6Paで、５分間とした。
地３が露出した時点でエッチングを中断する。本例では
このようにエッチングを一時中断し、酸化性ガスとして
酸素ガスを流して、その後、前と同様の条件で所定のオ
ーバーエッチを行うようにする。本例での酸素ガスを流
す条件は、圧力26.6Paで、５分間とした。
このようにして上記エッチング条件で下地が露出する
までエッチングを行い、その後酸素ガスを流し、引き続
き前記したエッチング条件で所定のオーバーエッチを行
うことにより、金属１が逆テーパー形状となることが防
止され、形状が改善された。
までエッチングを行い、その後酸素ガスを流し、引き続
き前記したエッチング条件で所定のオーバーエッチを行
うことにより、金属１が逆テーパー形状となることが防
止され、形状が改善された。
このように、オーバーエッチング前に酸素ガスを流す
処理を行うことにより、逆テーパー形状が改善されたの
であるが、それのみならず、本例により得られた配線の
抵抗値測定を行った所、下記表に示すように従来法に比
べ、抵抗値が低い配線が得られることも明らかになっ
た。
処理を行うことにより、逆テーパー形状が改善されたの
であるが、それのみならず、本例により得られた配線の
抵抗値測定を行った所、下記表に示すように従来法に比
べ、抵抗値が低い配線が得られることも明らかになっ
た。
このように本実施例の条件では、従来よりすぐれた配
線が得られるという効果もあるものである。
線が得られるという効果もあるものである。
なお上記実施例では金属としてAl−Si（１％）を用い
たが、被エッチング金属はこれに限られるものではな
く、アルミニウム、アルミニウム合金は勿論、他の金属
でもよく、他の元素（金属、非金属を含む）の２種以上
を含有する合金でも適用可能である。また酸化性ガス
も、前述の如く酸素に限られるものではない。
たが、被エッチング金属はこれに限られるものではな
く、アルミニウム、アルミニウム合金は勿論、他の金属
でもよく、他の元素（金属、非金属を含む）の２種以上
を含有する合金でも適用可能である。また酸化性ガス
も、前述の如く酸素に限られるものではない。
上述の如く本発明によれば、従来法においてはオーバ
ーエッチ時に発生するおそれのあった逆テーパーの形状
が防止でき、かつ金属例えばアルミニウムのエッチング
条件に全く影響しないのでマスク材料との選択比につい
ては従来と同じで特に考慮する必要はなく、しかも酸素
等の酸化性ガスを添加するだけでよいので装置の改善等
の必要もないという利点を有する。
ーエッチ時に発生するおそれのあった逆テーパーの形状
が防止でき、かつ金属例えばアルミニウムのエッチング
条件に全く影響しないのでマスク材料との選択比につい
ては従来と同じで特に考慮する必要はなく、しかも酸素
等の酸化性ガスを添加するだけでよいので装置の改善等
の必要もないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を工程順に示す
ものである。第２図及び第３図はそれぞれ従来技術を示
す。 １……金属（アルミニウム合金）、２……マスク、３…
…下地。
ものである。第２図及び第３図はそれぞれ従来技術を示
す。 １……金属（アルミニウム合金）、２……マスク、３…
…下地。
Claims (1)
- 【請求項１】下地上に金属が形成された被エッチング材
について、該金属上にマスク層を形成して、該金属をエ
ッチングガスを用いて選択的にエッチングする気相での
エッチング方法において、 上記マスク層をマスクとして上記金属をエッチングする
際、エッチングガスとして上記金属と下地とがエッチン
グ選択性をもつガス系を用いるとともに、上記金属が形
成されている下地が露出した時点で、上記金属を酸化し
得る酸化性のガスを上記金属に触れさせ、これにより、
上記金属の側壁に酸化膜を形成して該金属の側壁を保護
し、上記金属のエッチング形状が逆テーパ形状となるこ
とを回避しつつ、さらに、上記被エッチング材につい
て、上記エッチングガスによるエッチングを行うこと を特徴とするエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071893A JP2590471B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | エツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071893A JP2590471B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | エツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239950A JPS63239950A (ja) | 1988-10-05 |
| JP2590471B2 true JP2590471B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=13473669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62071893A Expired - Fee Related JP2590471B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | エツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590471B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3170791B2 (ja) * | 1990-09-11 | 2001-05-28 | ソニー株式会社 | Ａｌ系材料膜のエッチング方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57201126A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Electric spark method |
| JPS61247033A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | テ−パエツチング方法 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62071893A patent/JP2590471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63239950A (ja) | 1988-10-05 |
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