JP2805072B2 - Dry etching method for laminated film - Google Patents
Dry etching method for laminated filmInfo
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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、バリアメタル膜上にアルミ系金属膜を積層
して成る積層膜のドライエッチング方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for a laminated film formed by laminating an aluminum-based metal film on a barrier metal film.
［発明の概要］ 本発明は、高融点金属を含む配線層上に形成され、上
層アルミ系金属膜および下層バリアメタル膜を有した積
層膜のドライエッチング方法であって、前記アルミ系金
属膜を塩素系ガスを用いてエッチングし、前記バリアメ
タル膜を、フッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガスを用い
るとともに前記配線層との選択比をとりつつエッチング
することにより、 バリアメタル膜のエッチングレートを大きくすると共
に、下地（例えば二酸化ケイ素膜，タングステン配線膜
など）との選択比を大きくして下地がエッチングされる
度合を小さくしたものである。[Summary of the Invention] The present invention is a method for dry-etching a laminated film formed on a wiring layer containing a high melting point metal and having an upper aluminum-based metal film and a lower barrier metal film, wherein the aluminum-based metal film is Etching is performed using a chlorine-based gas, and the barrier metal film is etched while using a mixed gas of a fluorine-based gas and a chlorine-based gas while maintaining a selectivity with respect to the wiring layer. The degree of etching of the base is reduced by increasing the selectivity with respect to the base (for example, a silicon dioxide film, a tungsten wiring film, etc.).
［従来の技術］ 近年、集積回路における配線材料としては、例えば、
月刊Semiconductr World1987.3の第90頁〜第94頁に記載
されるように、エレクトロマイグレーションやシリコン
（Si）の析出によるコンタクト抵抗の増大を防止するた
めに、Al−Si/バリアメタル構造やAl−Cu−Si/バリアメ
タル構造などのものが用いられるようになっている。[Related Art] In recent years, as a wiring material in an integrated circuit, for example,
As described on pages 90 to 94 of the monthly Semiconductr World 1987.3, in order to prevent an increase in contact resistance due to electromigration and deposition of silicon (Si), an Al-Si / barrier metal structure or Al- Cu-Si / barrier metal structures and the like have come to be used.
また、このような配線の微細化が進むにすれて、拡散
層との接続をとるコンタクトホールや配線層どうしの接
続をとるビアホールにタングステン（Ｗ）の選択CVD技
術が用いられている。Further, as the miniaturization of such wiring progresses, tungsten (W) selective CVD technology is used for contact holes for connection with diffusion layers and via holes for connection between wiring layers.
このような、アルミ系金属膜／バリアメタル膜をドラ
イエッチングする方法としては、以下に説明するような
２つの方法が知られている。As a method of dry-etching such an aluminum-based metal film / barrier metal film, two methods described below are known.
（ｉ）アルミ系金属膜及びバリアメタル膜を共に三塩化
ホウ素（BCl3）系ガス等の塩素系ガスでエッチングす
る。(I) Both the aluminum-based metal film and the barrier metal film are etched with a chlorine-based gas such as boron trichloride (BCl 3 ) -based gas.
（ii）アルミ系金属膜を塩素系ガスでエッチングした
後、バリアメタル膜を四フッ化炭素（CF4），六フッ化
イオウ（SF6），三フッ化窒素（NF3）などのフッ素系ガ
スを用いてエッチングする。(Ii) After etching the aluminum-based metal film with a chlorine-based gas, the barrier metal film is made of a fluorine-based material such as carbon tetrafluoride (CF 4 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), or nitrogen trifluoride (NF 3 ). Etching is performed using gas.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の積層膜のドライエッ
チング方法のうち、上記（ｉ）の方法にあっては、バリ
アメタル膜のエッチングがイオン性の強い条件下でのエ
ッチングとなるため、エッチングレートが低下してオー
バーエッチが多くなる問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, among the conventional dry etching methods for a laminated film, in the method (i), the etching of the barrier metal film is performed under a condition of strong ionicity. Since the etching is performed, there is a problem that the etching rate is reduced and the overetch is increased.
また、上記（ii）の方法においては、バリアメタル膜
がフッ素ラジカル（Ｆ＊）でエッチングされるため、エ
ッチングレートが大きくなる。このため、下地のSiO2を
エッチングしてしまったり、第４図に示すように、例え
ばビアホールに形成したタングステン膜１に対してマス
クずれを起こしている場合は顕著にタングステン膜１の
エッチングが起こる問題点がある。なお、同図中、２は
バリアメタル膜、３はアルミニウム系金属膜、４はフォ
トレジストである。In the method (ii), the etching rate is increased because the barrier metal film is etched by fluorine radicals (F *). For this reason, when the underlying SiO 2 is etched or, as shown in FIG. 4, for example, the mask is shifted with respect to the tungsten film 1 formed in the via hole, the tungsten film 1 is significantly etched. There is a problem. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a barrier metal film, 3 denotes an aluminum-based metal film, and 4 denotes a photoresist.
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れたものであって、下地をエッチングすることなく積層
膜を制御性よくドライエッチングする方法を得んとする
ものである。The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its object to obtain a method of dry-etching a laminated film with good controllability without etching a base.
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、高融点金属を含む配線層上に形成
され、上層アルミ系金属膜および下層バリアメタル膜を
有した積層膜のドライエッチング方法であって、前記ア
ルミ系金属膜を塩素系ガスを用いてエッチングし、前記
バリアメタル膜を、フッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガ
スを用いるとともに前記配線層との選択比をとりつつエ
ッチングすることを、その解決手段としている。Means for Solving the Problems Accordingly, the present invention is a dry etching method for a laminated film formed on a wiring layer containing a high melting point metal and having an upper aluminum metal film and a lower barrier metal film, The aluminum-based metal film is etched using a chlorine-based gas, and the barrier metal film is etched using a mixed gas of a fluorine-based gas and a chlorine-based gas while maintaining a selectivity with the wiring layer. The solution.
［作用］ バリアメタル膜のエッチングに、フッ素系ガスと塩素
系ガスとの混合ガスを用いることにより、バリアメタル
膜のエッチングレートを、配線層、例えばタングステン
膜等の下地層に対して著しく高くし、選択比を高めるこ
とが可能となる。このため、バリアメタル膜のオーバー
エッチ時に下地層であるタングステン膜等のエッチング
を小さく抑えることが可能となる。[Function] By using a mixed gas of a fluorine-based gas and a chlorine-based gas for etching the barrier metal film, the etching rate of the barrier metal film is significantly increased with respect to a wiring layer, for example, an underlayer such as a tungsten film. , It is possible to increase the selectivity. For this reason, it is possible to suppress the etching of the tungsten film or the like which is the underlying layer at the time of overetching the barrier metal film.
［実施例］ 以下、本発明に係る積層膜のドライエッチング方法
を、タングステン膜上にバリアメタル膜，アルミ系金属
膜を順次積層した積層膜に適用した実施例に基づいて説
明する。第１図Ａ〜第１図Ｃは、本実施例の各工程を示
す断面図である。EXAMPLES Hereinafter, a dry etching method of a laminated film according to the present invention will be described based on an example in which a barrier metal film and an aluminum-based metal film are sequentially laminated on a tungsten film. FIG. 1A to FIG. 1C are cross-sectional views showing respective steps of the present embodiment.
図中10は、アルミニウム（Al）で形成された配線層で
ある。この配線層10上には絶縁膜であるSiO2膜11が形成
され、このSiO2膜11の所定位置には、配線用接続孔（ビ
アホール）が開設された後、該孔にタングステン膜12が
タングステン選択CVD法により埋め込み平坦化されてい
る。In the figure, reference numeral 10 denotes a wiring layer formed of aluminum (Al). An SiO 2 film 11 which is an insulating film is formed on the wiring layer 10. After a wiring connection hole (via hole) is opened at a predetermined position of the SiO 2 film 11, a tungsten film 12 is formed in the hole. It is buried and flattened by the tungsten selective CVD method.
次に、SiO2膜11及びタングステン膜12上に、下層のチ
タン（Ti）膜12及び上層のチタンナイトライド（TiN）
膜13を積層して成るバリアメタル膜14を形成した後、こ
のバリアメタル膜14の上に、アルミ系金属膜としてのAl
（Al−１％Si）膜15を積層して形成する。Next, on the SiO 2 film 11 and the tungsten film 12, a lower titanium (Ti) film 12 and an upper titanium nitride (TiN)
After forming a barrier metal film 14 formed by laminating a film 13, an Al-based metal film is formed on the barrier metal film 14.
(Al-1% Si) film 15 is formed by laminating.
さらに、Al膜15表面にフォトレジスト16を塗布し、フ
ォトリソグラフィー法を用いて、上記タングステン膜12
上方にレジスト16が残るようにパターニングを行う（第
１図Ａ）。Further, a photoresist 16 is applied on the surface of the Al film 15 and the tungsten film 12 is coated by photolithography.
Patterning is performed so that the resist 16 remains above (FIG. 1A).
次に、このレジスト16をマスクとして用いてAl膜15
を、塩素系ガスである三塩化ホウ素（BCl3）を主とする
エッチングガスとして反応性イオンエッチング（RIE）
して異方性加工する（第１図Ｂ）。Next, using this resist 16 as a mask, the Al film 15 is used.
Ion etching (RIE) using as an etching gas mainly chlorine-based boron trichloride (BCl 3 )
And anisotropic processing (FIG. 1B).
そして、バリアメタル膜14を、レジスト16をマスクと
して、フッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガスを用いて反
応性イオンエッチングを行う。この場合、エッチング条
件は、圧力6.7Pa,RFパワー密度0.08W/cm2であり、ま
た、フッ素系ガスとしては六フッ化イオウ（SF6）を用
い、塩素系ガスとしては塩素（Cl2）を用いた。さら
に、夫々のガスの流量は、SF6を30SCCMに、Cl2を2SCCM
に設定した。Then, reactive ion etching is performed on the barrier metal film 14 using a resist 16 as a mask and a mixed gas of a fluorine-based gas and a chlorine-based gas. In this case, the etching conditions are a pressure of 6.7 Pa, an RF power density of 0.08 W / cm 2 , sulfur hexafluoride (SF 6 ) as a fluorine-based gas, and chlorine (Cl 2 ) as a chlorine-based gas. Was used. Further, the flow rate of each of the gases, the SF 6 to 30 SCCM, a Cl 2 2 SCCM
Set to.
このような条件でバリアメタル膜14を完全にエッチン
グして、積層膜（Al/TiN,Ti）のドライエッチングが終
了する。Under these conditions, the barrier metal film 14 is completely etched, and the dry etching of the laminated film (Al / TiN, Ti) is completed.
上記のようなバリアメタル膜のエッチング条件でタン
グステン膜をエッチングした場合、そのエッチングレー
トは、300Å／分であるのに対し、バリアメタル膜のエ
ッチングレートはタングステン膜の数倍と高く、バリア
メタルとタングステンの選択化が大きくなっている。When the tungsten film is etched under the above-described barrier metal film etching conditions, the etching rate is 300 ° / min, whereas the etching rate of the barrier metal film is several times higher than that of the tungsten film. Tungsten is becoming more selective.
なお、第２図は、上記バリアメタル膜のエッチング条
件において、六フッ化イオウ（SF6）ガスの流量30SCCM
に対して添加する塩素（Cl2）ガスの流量を変えた場合
のタングステン膜のエッチングレートを示したグラフで
あり、六フッ化イオウと塩素との流量の比が（30:2）〜
（30〜40）でエッチングレートが30nm（300Å）／分と
著しく低下することが判る。特に、タングステンのエッ
チングレートはCl2を少量添加するだけで著しく低下す
る。これは、第３図のグラフが示すように、タングステ
ン（Ｗ）の塩化物の蒸気圧が、そのフッ化物に比較して
著しく低い為である。一方、バリアメタルの成分の主要
素をなすチタン（Ti）は、その塩化物の蒸気圧がタング
ステンに比較して十分高く、タングステンのようにエッ
チングレートが低下することはない。FIG. 2 shows a flow rate of sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas of 30 SCCM under the above-mentioned barrier metal film etching conditions.
FIG. 4 is a graph showing the etching rate of a tungsten film when the flow rate of chlorine (Cl 2 ) gas added to the silicon oxide is changed. The flow rate ratio of sulfur hexafluoride to chlorine is (30: 2) to
It can be seen that the etching rate was significantly reduced to 30 nm (300 °) / min at (30 to 40). In particular, the etching rate of tungsten is significantly reduced only by adding a small amount of Cl 2 . This is because, as shown in the graph of FIG. 3, the vapor pressure of the chloride of tungsten (W) is significantly lower than that of the fluoride. On the other hand, titanium (Ti), which is a main component of the component of the barrier metal, has a sufficiently high vapor pressure of chloride as compared with tungsten, and the etching rate is not lowered unlike tungsten.
このため、第１図Ｃに示すように、バリアメタル14の
オーバーエッチ時に、タングステン膜12が大きくエッチ
ングされるのを最小限に防ぐことが可能となる。Therefore, as shown in FIG. 1C, when the barrier metal 14 is over-etched, it is possible to prevent the tungsten film 12 from being largely etched.
以上、実施例について説明したが、本発明は上記実施
例に限られるものではなく、各種の設計変更が可能であ
る。Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes are possible.
例えば、上記実施例はタングステン膜12の上に、形成
したバリアメタルとアルミ系金属の積層膜に本発明を適
用した例であるが、タングステン膜に限られるものでは
なく、他の高融点金属でなる配線層や不純物拡散層など
の上に形成された積層膜にも本発明は適用可能である。For example, the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a laminated film of a barrier metal and an aluminum-based metal formed on a tungsten film 12, but the present invention is not limited to a tungsten film, and is not limited to a tungsten film. The present invention is applicable to a laminated film formed on a wiring layer, an impurity diffusion layer, or the like.
また、上記実施例においては、塩素系ガスとしてBCl3
及びCl2を用いたが、この他SiCl4,PCl3,HCl,CCl4やこれ
らに夫々Cl2を添加したガスを用いてもよい。In the above embodiment, BCl 3 was used as the chlorine-based gas.
And Cl 2 , but SiCl 4 , PCl 3 , HCl, CCl 4, or a gas obtained by adding Cl 2 to each of these may be used.
さらに、上記実施例においては、フッ素系ガスとして
SF6を用いたが、この他NF3,CF4,C2F6等のガスを用いる
ことも可能である。Further, in the above embodiment, as the fluorine-based gas
Although SF 6 was used, other gases such as NF 3 , CF 4 and C 2 F 6 can also be used.
また、アルミ系金属としては、上記実施例に用いたAl
（Al−１％Si）の他Al−Si−Cu合金などを用いても勿論
よい。Further, as the aluminum-based metal, Al used in the above example was used.
Of course, other than (Al-1% Si), an Al-Si-Cu alloy or the like may be used.
さらに、バリアメタルとしては、TiN/Tiの他、例えば
TiN,TiW,TiW/Tiなどを用いても本発明を適用することが
可能である。Further, as a barrier metal, in addition to TiN / Ti, for example,
The present invention can also be applied using TiN, TiW, TiW / Ti, and the like.
さらにまた、上記実施例においては、反応性イオンエ
ッチングを施したが、ECRプラズマエッチング、その他
のドライエッチングを施してもよい。Furthermore, in the above embodiment, reactive ion etching is performed, but ECR plasma etching or other dry etching may be performed.
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る積層膜
のドライエッチング方法に依れば、バリアメタル膜のオ
ーバーエッチ時に下地層、特にタングステン層などがエ
ッチングされるのを小さく抑えることが可能となる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the dry etching method for a laminated film according to the present invention, etching of a base layer, particularly a tungsten layer, etc. during overetching of a barrier metal film is reduced. It can be suppressed.
例えば、接続用開孔部上に形成された積層膜のエッチ
ングにおいてマスクずれが生じた場合においても、接続
用開孔部内の下地層をエッチングしてしまう不都合を防
止できる効果がある。For example, even when a mask shift occurs in the etching of the laminated film formed on the connection opening, there is an effect that the inconvenience of etching the underlying layer in the connection opening can be prevented.
第１図Ａ〜第１図Ｃは本発明に係る積層膜のドライエッ
チング方法を示す断面図、第２図はタングステンにおけ
る塩素ガスの流量とエッチングレートとの関係を示すグ
ラフ、第３図は各種化合物の蒸気圧と温度との関係を示
すグラフ、第４図は従来例を示す断面図である。 10……配線層、11……SiO2膜、12……タングステン膜、
12……チタン膜、13……チタンナイトライド膜、14……
バリアメタル膜、15……Al膜、16……フォトレジスト。1A to 1C are cross-sectional views showing a dry etching method for a laminated film according to the present invention, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of chlorine gas in tungsten and the etching rate, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the vapor pressure of the compound and the temperature, and FIG. 4 is a sectional view showing a conventional example. 10 ... wiring layer, 11 ... SiO 2 film, 12 ... tungsten film,
12 ... titanium film, 13 ... titanium nitride film, 14 ...
Barrier metal film, 15 ... Al film, 16 ... Photoresist.
Claims (1)
層アルミ系金属膜および下層バリアメタル膜を有した積
層膜のドライエッチング方法であって、前記アルミ系金
属膜を塩素系ガスを用いてエッチングし、前記バリアメ
タル膜を、フッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガスを用い
るとともに前記配線層との選択比をとりつつエッチング
することを特徴とする積層膜のドライエッチング方法。1. A dry etching method for a laminated film formed on a wiring layer containing a refractory metal and having an upper aluminum-based metal film and a lower barrier metal film, wherein the aluminum-based metal film is formed with a chlorine-based gas. And etching the barrier metal film while using a mixed gas of a fluorine-based gas and a chlorine-based gas while maintaining a selectivity with respect to the wiring layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63330218A JP2805072B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Dry etching method for laminated film |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63330218A JP2805072B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Dry etching method for laminated film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174122A JPH02174122A (en) | 1990-07-05 |
| JP2805072B2 true JP2805072B2 (en) | 1998-09-30 |
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ID=18230171
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP63330218A Expired - Fee Related JP2805072B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Dry etching method for laminated film |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63108776A (en) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63330218A patent/JP2805072B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH02174122A (en) | 1990-07-05 |
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