JP3016270B2 - Ｃｕ膜のエッチング方法 - Google Patents
Ｃｕ膜のエッチング方法Info
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- JP3016270B2 JP3016270B2 JP3095272A JP9527291A JP3016270B2 JP 3016270 B2 JP3016270 B2 JP 3016270B2 JP 3095272 A JP3095272 A JP 3095272A JP 9527291 A JP9527291 A JP 9527291A JP 3016270 B2 JP3016270 B2 JP 3016270B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等で用いるＣ
ｕ膜の加工方法に関するものである。
ｕ膜の加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩにいおいてＡｌ配線が使用されて
きたのは、Ａｌの塩化物の蒸気圧が高く、塩素系のガス
でエッチングが容易にできることが大きな要因であっ
た。しかしながらＡｌ配線は、信頼性に課題があり、Ｓ
ｉやＣｕの不純物を添加しなければ断線等の問題を生ず
る（Ｊ．Ｋｌｅｍａ ｅｔ ａｌ，Ｐｒｏｃ．１９８４
Ｉｎｔ Ｒｅｌｉ． Ｐｈｙｓ． Ｓｙｍｐ．， ｐ．
１、 Ｓ． Ｍａｙｕｍｉ ｅｔ ａｌ， Ｐｒｏｃ．
１９８７ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ． ＲｅｌｉａＰｈｙ
ｓ． Ｓｙｍｐ．， ｐ．１５）。この結果配線抵抗の
増加を生じ、微細配線には大きな問題となっている。次
世代の配線としてＣｕが取り上げられているが、Ｃｕ膜
はエッチングが困難であり、配線への加工が問題となっ
ている。この理由は、従来Ａｌ配線に加工する場合用い
られてきたハロゲン系のガスでは、エッチング生成物の
蒸気圧が低いため、例えば、星野ほか、電子情報通信学
会誌、ＳＤＭ８９−８５（１９８９），ｐ．２５、にあ
る様に基板温度を上昇させなければＣｕがエッチングさ
れないためである。配線に加工する工程は、配線膜上に
感光膜を塗布し、露光・現像処理を行い配線形状を感光
膜状に転写する。配線部分以外の膜はガスまたは溶液を
用いてエッチングされる。このエッチングに例えばＣＣ
ｌ4 のガスを用いた場合では、エッチング生成物である
ＣｕＣｌ2 を脱離するために、基板温度を３５０℃以上
に上げる事が必要である。
きたのは、Ａｌの塩化物の蒸気圧が高く、塩素系のガス
でエッチングが容易にできることが大きな要因であっ
た。しかしながらＡｌ配線は、信頼性に課題があり、Ｓ
ｉやＣｕの不純物を添加しなければ断線等の問題を生ず
る（Ｊ．Ｋｌｅｍａ ｅｔ ａｌ，Ｐｒｏｃ．１９８４
Ｉｎｔ Ｒｅｌｉ． Ｐｈｙｓ． Ｓｙｍｐ．， ｐ．
１、 Ｓ． Ｍａｙｕｍｉ ｅｔ ａｌ， Ｐｒｏｃ．
１９８７ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ． ＲｅｌｉａＰｈｙ
ｓ． Ｓｙｍｐ．， ｐ．１５）。この結果配線抵抗の
増加を生じ、微細配線には大きな問題となっている。次
世代の配線としてＣｕが取り上げられているが、Ｃｕ膜
はエッチングが困難であり、配線への加工が問題となっ
ている。この理由は、従来Ａｌ配線に加工する場合用い
られてきたハロゲン系のガスでは、エッチング生成物の
蒸気圧が低いため、例えば、星野ほか、電子情報通信学
会誌、ＳＤＭ８９−８５（１９８９），ｐ．２５、にあ
る様に基板温度を上昇させなければＣｕがエッチングさ
れないためである。配線に加工する工程は、配線膜上に
感光膜を塗布し、露光・現像処理を行い配線形状を感光
膜状に転写する。配線部分以外の膜はガスまたは溶液を
用いてエッチングされる。このエッチングに例えばＣＣ
ｌ4 のガスを用いた場合では、エッチング生成物である
ＣｕＣｌ2 を脱離するために、基板温度を３５０℃以上
に上げる事が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、Ｃｕ膜上の感光膜が３５０℃の温度まで保持でき
ずなくなってしまうという問題が生じる。感光膜が保持
できる１３０℃以下ではＣｕ膜のエッチングができな
い。
では、Ｃｕ膜上の感光膜が３５０℃の温度まで保持でき
ずなくなってしまうという問題が生じる。感光膜が保持
できる１３０℃以下ではＣｕ膜のエッチングができな
い。
【０００４】本発明の目的は、基板温度を上昇させる事
なくＣｕ膜を加工することにある。
なくＣｕ膜を加工することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明のＣｕ膜のエッ
チング方法は、Ｃｕ膜に酸素のイオン注入を行ってＣｕ
の酸化物を形成し、ヨウ化アンモニウム溶液を用いて前
記Ｃｕの酸化物をエッチングする、またはＣｕ膜にＳｉ
のイオン注入を行ってＣｕのシリサイドを形成し、ハロ
ゲン系のガスを用いて前記Ｃｕのシリサイドをエッチン
グする、またはＣｕ膜にＳｉおよび酸素のイオン注入を
行ってＣｕとＳｉと酸素の化合物を形成し、ヨウ化アン
モニウム溶液およびフッ酸を用いて前記ＣｕとＳｉと酸
素の化合物をエッチングすることを特徴とする。このイ
オン注入およびエッチングの際に感光膜のパターンをマ
スクとして用いることが出来る。
チング方法は、Ｃｕ膜に酸素のイオン注入を行ってＣｕ
の酸化物を形成し、ヨウ化アンモニウム溶液を用いて前
記Ｃｕの酸化物をエッチングする、またはＣｕ膜にＳｉ
のイオン注入を行ってＣｕのシリサイドを形成し、ハロ
ゲン系のガスを用いて前記Ｃｕのシリサイドをエッチン
グする、またはＣｕ膜にＳｉおよび酸素のイオン注入を
行ってＣｕとＳｉと酸素の化合物を形成し、ヨウ化アン
モニウム溶液およびフッ酸を用いて前記ＣｕとＳｉと酸
素の化合物をエッチングすることを特徴とする。このイ
オン注入およびエッチングの際に感光膜のパターンをマ
スクとして用いることが出来る。
【０００６】
【作用】ＬＳＩ等で用いられている配線は現在Ａｌまた
はＡｌ合金が主流であるが、集積化に伴う微細化によ
り、Ａｌ合金系の配線抵抗が増加し、信頼性の点からも
問題となりつつある。配線抵抗の低下を目指し、次世代
配線としてＡｌに比べて配線抵抗が小さく、信頼性に優
れたＣｕが検討されている。しかし、Ｃｕ膜はその塩化
物の蒸気圧が低いため、配線に加工する事が困難であっ
た。塩素系のガスを用いてＣｕ膜をエッチングする場合
には、基板温度を３５０℃以上に上昇させなければなら
ない。この様な温度では、Ｃｕ膜上の感光膜（フォトレ
ジスト等）が保持できないという問題点があった。我々
は、基板温度を上げる事なくＣｕ膜のエッチングを可能
にすることを考えている。この時、Ｃｕ膜をそれ自身を
塩素系のガスでエッチングするのではなく、Ｃｕ膜上の
感光膜をマスクにしてイオン注入を行い、Ｃｕの化合物
を形成し、これをハロゲン系のガスまたは溶液を用いて
エッチングする方法を用いる。この方法によりＬＳＩ等
におけるＣｕ配線の実用性を見い出した。
はＡｌ合金が主流であるが、集積化に伴う微細化によ
り、Ａｌ合金系の配線抵抗が増加し、信頼性の点からも
問題となりつつある。配線抵抗の低下を目指し、次世代
配線としてＡｌに比べて配線抵抗が小さく、信頼性に優
れたＣｕが検討されている。しかし、Ｃｕ膜はその塩化
物の蒸気圧が低いため、配線に加工する事が困難であっ
た。塩素系のガスを用いてＣｕ膜をエッチングする場合
には、基板温度を３５０℃以上に上昇させなければなら
ない。この様な温度では、Ｃｕ膜上の感光膜（フォトレ
ジスト等）が保持できないという問題点があった。我々
は、基板温度を上げる事なくＣｕ膜のエッチングを可能
にすることを考えている。この時、Ｃｕ膜をそれ自身を
塩素系のガスでエッチングするのではなく、Ｃｕ膜上の
感光膜をマスクにしてイオン注入を行い、Ｃｕの化合物
を形成し、これをハロゲン系のガスまたは溶液を用いて
エッチングする方法を用いる。この方法によりＬＳＩ等
におけるＣｕ配線の実用性を見い出した。
【０００７】
（実施例１）図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明を説明する
ためにＬＳＩにおけるＣｕ配線形成方法を示す断面図で
ある。１０００℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μ
ｍの厚さの酸化膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１
１）上にＣｕ膜（１３）をスパッタリング法で０．５μ
ｍの厚さまで堆積する。Ｃｕ膜上にフォトレジスト（１
４）を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジストを配
線形状にする（図１（ａ））。次にこのフォトレジスト
をマスクとして酸素イオン（１５）を１×１０18〜１×
１０19ｃｍ-2、１００ｋｅｖで注入する（図１
（ｂ））。Ｃｕと酸素は反応性が高く、ＣｕＯ（１６）
を形成する（図１（ｃ））。このＣｕＯをヨウ化アンモ
ニウム溶液にてエッチングする。Ｃｕ膜（１３）及び酸
化膜（１２）はこの溶液ではエッチングされず、ＣｕＯ
のみ選択的にエッチングされる（図１（ｄ））。エッチ
ングのときは基板は加熱せず室温である。フォトレジス
ト（１４）を剥離するとＣｕ配線が形成される（図１
（ｅ））。
ためにＬＳＩにおけるＣｕ配線形成方法を示す断面図で
ある。１０００℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μ
ｍの厚さの酸化膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１
１）上にＣｕ膜（１３）をスパッタリング法で０．５μ
ｍの厚さまで堆積する。Ｃｕ膜上にフォトレジスト（１
４）を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジストを配
線形状にする（図１（ａ））。次にこのフォトレジスト
をマスクとして酸素イオン（１５）を１×１０18〜１×
１０19ｃｍ-2、１００ｋｅｖで注入する（図１
（ｂ））。Ｃｕと酸素は反応性が高く、ＣｕＯ（１６）
を形成する（図１（ｃ））。このＣｕＯをヨウ化アンモ
ニウム溶液にてエッチングする。Ｃｕ膜（１３）及び酸
化膜（１２）はこの溶液ではエッチングされず、ＣｕＯ
のみ選択的にエッチングされる（図１（ｄ））。エッチ
ングのときは基板は加熱せず室温である。フォトレジス
ト（１４）を剥離するとＣｕ配線が形成される（図１
（ｅ））。
【０００８】（実施例２）実施例１と同様に、１０００
℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μｍの厚さの酸化
膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１１）上にＣｕ膜
（１３）をスパッタリング法で０．５μｍの厚さまで堆
積する。Ｃｕ膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Ｓｉをイオン注入する。ＣｕとＳｉはシ
リサイドＣｕ3 Ｓｉを形成し、Ｃｕ3 ＳｉはＣｕに比べ
てＣＣｌ4 で容易にエッチングできるため、これをＣＣ
ｌ4 ガスでエッチングし配線に加工する。エッチングの
とき基板を１００℃に加熱する。この温度であればフォ
トレジスト膜は保持できる。
℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μｍの厚さの酸化
膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１１）上にＣｕ膜
（１３）をスパッタリング法で０．５μｍの厚さまで堆
積する。Ｃｕ膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Ｓｉをイオン注入する。ＣｕとＳｉはシ
リサイドＣｕ3 Ｓｉを形成し、Ｃｕ3 ＳｉはＣｕに比べ
てＣＣｌ4 で容易にエッチングできるため、これをＣＣ
ｌ4 ガスでエッチングし配線に加工する。エッチングの
とき基板を１００℃に加熱する。この温度であればフォ
トレジスト膜は保持できる。
【０００９】（実施例３）実施例１と同様に、１０００
℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μｍの厚さの酸化
膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１１）上にＣｕ膜
（１３）をスパッタリング法で０．５μｍの厚さまで堆
積する。Ｃｕ膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Ｓｉをイオン注入する。ＣｕとＳｉはシ
リサイドＣｕ3 Ｓｉを形成する。その後、酸素をイオン
注入する。Ｃｕと酸素は反応性が高いので、シリサイド
Ｃｕ3 Ｓｉは、ＣｕＯとＳｉＯ2 のまざりあったものに
なる。ＣｕＯをヨウ化アンモニウム溶液にてエッチング
し、ＳｉＯ2 はフッ酸にてエッチングする。フォトレジ
ストを剥離するとＣｕ配線が形成される。エッチングの
とき基板は加熱せず室温である。
℃で水蒸気雰囲気中で形成した０．５μｍの厚さの酸化
膜（１２）を上面に有するＳｉ基板（１１）上にＣｕ膜
（１３）をスパッタリング法で０．５μｍの厚さまで堆
積する。Ｃｕ膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Ｓｉをイオン注入する。ＣｕとＳｉはシ
リサイドＣｕ3 Ｓｉを形成する。その後、酸素をイオン
注入する。Ｃｕと酸素は反応性が高いので、シリサイド
Ｃｕ3 Ｓｉは、ＣｕＯとＳｉＯ2 のまざりあったものに
なる。ＣｕＯをヨウ化アンモニウム溶液にてエッチング
し、ＳｉＯ2 はフッ酸にてエッチングする。フォトレジ
ストを剥離するとＣｕ配線が形成される。エッチングの
とき基板は加熱せず室温である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＣｕ膜のエ
ッチング方法は、基板温度を上昇させる事なく配線に加
工する事ができる。
ッチング方法は、基板温度を上昇させる事なく配線に加
工する事ができる。
【図１】本発明の方法を説明する断面図である。
１１ Ｓｉ基板 １２ 酸化膜 １３ Ｃｕ膜 １４ フォトレジスト １５ 酸素イオン １６ 酸化銅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−283936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−161717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−117113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−85171（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/306,21/3065 H01L 21/308 C23F 1/00 - 4/04
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃｕ膜に酸素のイオン注入を行ってＣｕの
酸化物を形成し、ヨウ化アンモニウム溶液を用いて前記
Ｃｕの酸化物をエッチングすることを特徴とするＣｕ膜
のエッチング方法。 - 【請求項２】Ｃｕ膜にＳｉのイオン注入を行ってＣｕの
シリサイドを形成し、ハロゲン系のガスを用いて前記Ｃ
ｕのシリサイドをエッチングすることを特徴とするＣｕ
膜のエッチング方法。 - 【請求項３】Ｃｕ膜にＳｉおよび酸素のイオン注入を行
ってＣｕとＳｉと酸素の化合物を形成し、ヨウ化アンモ
ニウム溶液およびフッ酸を用いて前記ＣｕとＳｉと酸素
の化合物をエッチングすることを特徴とするＣｕ膜のエ
ッチング方法。 - 【請求項４】 感光膜のパターンをマスクにして前記イオ
ン注入および前記エッチングを行うことを特徴とする請
求項１または請求項２または請求項３に記載のＣｕ膜の
エッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095272A JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Ｃｕ膜のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095272A JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Ｃｕ膜のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324932A JPH04324932A (ja) | 1992-11-13 |
| JP3016270B2 true JP3016270B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=14133141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3095272A Expired - Fee Related JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Ｃｕ膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016270B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5736002A (en) * | 1994-08-22 | 1998-04-07 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Methods and equipment for anisotropic, patterned conversion of copper into selectively removable compounds and for removal of same |
| JP2012054305A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Tokyo Electron Ltd | エッチング方法及びエッチングシステム |
| CN104078340A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜金属层图形化方法、铜插塞、栅极和互连线的形成方法 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3095272A patent/JP3016270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04324932A (ja) | 1992-11-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991124 |
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