JP3077178B2 - 銅薄膜の選択的ドライエッチング方法 - Google Patents
銅薄膜の選択的ドライエッチング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術 D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は銅薄膜の選択的ドライエッチング方法、特に
パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を選択的にドライ
エッチングすることのできる銅薄膜の選択的ドライエッ
チング方法に関する。
パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を選択的にドライ
エッチングすることのできる銅薄膜の選択的ドライエッ
チング方法に関する。
（B.発明の概要） 本発明は、銅薄膜の選択的ドライエッチング方法にお
いて、 パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性を
もって選択的にドライエッチングできるようにするた
め、 臭素系のガスを含んだエッチングガスにより銅薄膜に
対して選択的ドライエッチングを行うものである。
いて、 パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性を
もって選択的にドライエッチングできるようにするた
め、 臭素系のガスを含んだエッチングガスにより銅薄膜に
対して選択的ドライエッチングを行うものである。
（C.従来技術） LSI、VLSIの集積度は高まる一方であり、それに伴う
素子の微細化によって配線パターンのルールも小さくな
る一方であり、現在DRAM等のメモリの配線幅は0.5μｍ
になりつつあるが、メモリの記憶容量の増大により将来
は配線幅を0.35μｍあるいはそれ以下にすることが必要
となる。
素子の微細化によって配線パターンのルールも小さくな
る一方であり、現在DRAM等のメモリの配線幅は0.5μｍ
になりつつあるが、メモリの記憶容量の増大により将来
は配線幅を0.35μｍあるいはそれ以下にすることが必要
となる。
ところで、現在配線材料として一般にアルミニウムが
使用されているが、アルミニウム配線の配線幅を0.5μ
ｍ、0.35μｍというように狭くすると配線抵抗が無視で
きない大きさになってくる。そこで、線幅を狭くしても
配線抵抗を所望値以下にするには配線を厚くする必要が
あるが、配線を厚くすると配線の断面のアスペクト比が
大きくなり、配線の加工性が悪くなる等種々の技術的問
題が生じてくる。また、アルミニウム配線にはエレクト
ロマイグレーションの問題がつきまとう。
使用されているが、アルミニウム配線の配線幅を0.5μ
ｍ、0.35μｍというように狭くすると配線抵抗が無視で
きない大きさになってくる。そこで、線幅を狭くしても
配線抵抗を所望値以下にするには配線を厚くする必要が
あるが、配線を厚くすると配線の断面のアスペクト比が
大きくなり、配線の加工性が悪くなる等種々の技術的問
題が生じてくる。また、アルミニウム配線にはエレクト
ロマイグレーションの問題がつきまとう。
そこで、最近注目を浴びているのは、例えば特開平１
−234578号公報に紹介されているように銅を配線材料と
して使用することである。というのは、銅の比抵抗は約
1.4μΩ・cmと低く、アルミニウムのそれ（約2.8μΩ・
cm）の約２分の１であり、従って、同じ線幅で形成した
場合配線の厚さは銅を用いた方がアルミニウムを用いた
よりも薄くて済み、加工し易くなるからである。
−234578号公報に紹介されているように銅を配線材料と
して使用することである。というのは、銅の比抵抗は約
1.4μΩ・cmと低く、アルミニウムのそれ（約2.8μΩ・
cm）の約２分の１であり、従って、同じ線幅で形成した
場合配線の厚さは銅を用いた方がアルミニウムを用いた
よりも薄くて済み、加工し易くなるからである。
また、銅を用いた場合エレクトロマイグレーションが
アルミニウムを用いた場合よりも少なく、信頼性が高い
という利点も注目される所以の一つである。
アルミニウムを用いた場合よりも少なく、信頼性が高い
という利点も注目される所以の一つである。
ところで、銅薄膜により配線を形成するには、銅薄膜
を選択的にドライエッチングをすることが必要であり、
そのドライエッチングにはエッチングガスとして塩素系
ガスが用いられている。そして、塩素系ガスを用いての
選択的ドライエッチングにおいて異方性を充分に得る方
法としては、塩素系のエッチングガス中にCCl4等炭素を
含んだガスを積極的に添加する方法のあることが知られ
ている。
を選択的にドライエッチングをすることが必要であり、
そのドライエッチングにはエッチングガスとして塩素系
ガスが用いられている。そして、塩素系ガスを用いての
選択的ドライエッチングにおいて異方性を充分に得る方
法としては、塩素系のエッチングガス中にCCl4等炭素を
含んだガスを積極的に添加する方法のあることが知られ
ている。
また、SiCl4/N2系のガスをエッチングガスとして用い
てドライエッチングをすることによりSiNを側壁の保護
に用いて異方性を得るという方法も知られている。
てドライエッチングをすることによりSiNを側壁の保護
に用いて異方性を得るという方法も知られている。
（D.発明が解決しようとする問題点） ところが、上述した従来の各銅薄膜の選択的ドライエ
ッチング方法には気相中で堆積する物質があるためパー
ティクルが発生し、異方性が高くても半導体製造プロセ
スには用いることができないという問題があった。
ッチング方法には気相中で堆積する物質があるためパー
ティクルが発生し、異方性が高くても半導体製造プロセ
スには用いることができないという問題があった。
即ち、塩素系のエッチングガス中に炭素を含んだガス
を添加してエッチングする方法によれば、CClxがパーテ
ィクルとなってチェンバー内に堆積する。また、SiCl4/
N2系のガスをエッチングガスとして用いてドライエッチ
ングをすることによりSiNを側壁の保護に用いて異方性
を得るという方法によれば、SixNyがチェンバー内に堆
積する。従って、例え異方性が高くてもパーティクルが
半導体ウエハ表面を汚染するので半導体製造プロセスに
は用いることができないのである。
を添加してエッチングする方法によれば、CClxがパーテ
ィクルとなってチェンバー内に堆積する。また、SiCl4/
N2系のガスをエッチングガスとして用いてドライエッチ
ングをすることによりSiNを側壁の保護に用いて異方性
を得るという方法によれば、SixNyがチェンバー内に堆
積する。従って、例え異方性が高くてもパーティクルが
半導体ウエハ表面を汚染するので半導体製造プロセスに
は用いることができないのである。
そのため、現状では塩素系ガスによる選択的ドライエ
ッチングにおいて異方性を高める方法としてチェンバー
内を低圧にして高イオンエネルギー下でエッチングを行
うことによりイオンの方向性を強めるという方法しか採
り得ないのである。この方法は原理的には異方性を高め
ることできる方法であるといえるが、しかし、下地との
間の選択比をとることが難しくなる、下地がダメージを
受ける等の問題があり、得策とはいえない。
ッチングにおいて異方性を高める方法としてチェンバー
内を低圧にして高イオンエネルギー下でエッチングを行
うことによりイオンの方向性を強めるという方法しか採
り得ないのである。この方法は原理的には異方性を高め
ることできる方法であるといえるが、しかし、下地との
間の選択比をとることが難しくなる、下地がダメージを
受ける等の問題があり、得策とはいえない。
本発明はこのような問題を解決すべく為されたもの
で、パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性
をもって選択的にドライエッチングできるようにするこ
とを目的とする。
で、パーティクルの発生の虞れなく銅薄膜を高い異方性
をもって選択的にドライエッチングできるようにするこ
とを目的とする。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法は上記問
題点を解決するため、銅薄膜に対して臭素系のガスを含
んだ塩素系エッチングガスにより選択的ドライエッチン
グを行うことを特徴とする。
題点を解決するため、銅薄膜に対して臭素系のガスを含
んだ塩素系エッチングガスにより選択的ドライエッチン
グを行うことを特徴とする。
（F.作用） 本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法によれ
ば、エッチングガス中の塩素が銅薄膜と反応して蒸気圧
の高い塩化銅をつくり、この塩化銅の蒸発によりエッチ
ングが進行する。また、エッチングガス中に添加された
臭素系のガス中の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気
圧の低い臭化銅をつくるが、これはエッチング面上にお
いてはイオンのスパッタリングにより除去されるのでエ
ッチングの進行を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエッチ
ングマスク下の部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイ
オンによりスパッタリングされないので蒸気圧の低さに
よってその側壁に付着した状態のままになり、塩素によ
る銅のエッチングを阻む側壁保護膜としての働きをす
る。従って、異方性の高い選択的ドライエッチングが可
能になる。
ば、エッチングガス中の塩素が銅薄膜と反応して蒸気圧
の高い塩化銅をつくり、この塩化銅の蒸発によりエッチ
ングが進行する。また、エッチングガス中に添加された
臭素系のガス中の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気
圧の低い臭化銅をつくるが、これはエッチング面上にお
いてはイオンのスパッタリングにより除去されるのでエ
ッチングの進行を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエッチ
ングマスク下の部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイ
オンによりスパッタリングされないので蒸気圧の低さに
よってその側壁に付着した状態のままになり、塩素によ
る銅のエッチングを阻む側壁保護膜としての働きをす
る。従って、異方性の高い選択的ドライエッチングが可
能になる。
（G.実施例）［第１図］ 以下、本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法を
図示実施例に従って詳細に説明する。
図示実施例に従って詳細に説明する。
第１図は本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法
の一つの実施例を示す断面図である。
の一つの実施例を示す断面図である。
同図において、１は下地（例えばSiO2）、２は銅薄膜
（膜厚例えば5000Å）、３はエッチングマスクで、例え
ばTiN等の無機物（膜厚例えば1000Å）からなる。同図
は選択的ドライエッチングの途中の段階を示している。
（膜厚例えば5000Å）、３はエッチングマスクで、例え
ばTiN等の無機物（膜厚例えば1000Å）からなる。同図
は選択的ドライエッチングの途中の段階を示している。
本選択的ドライエッチングは、例えばRF印加型ECRエ
ッチャーを用い、エッチングガスがCl2（50SCCM）/HBr
（50SCCM）、チェンバー内圧力が10mTorr、μ波電流が3
00mA、RFパワーが500W、基板温度が400℃というエッチ
ング条件下で行う。
ッチャーを用い、エッチングガスがCl2（50SCCM）/HBr
（50SCCM）、チェンバー内圧力が10mTorr、μ波電流が3
00mA、RFパワーが500W、基板温度が400℃というエッチ
ング条件下で行う。
このような選択的ドライエッチングによれば、エッチ
ングガス中の塩素Cl2が銅薄膜２の表面の銅Cuと反応し
て塩化銅CuClをつくる。この塩化銅CuClは融点が425℃
と低く蒸気圧が高いのでエッチング面2aから蒸発する。
従って、塩素による選択的ドライエッチングが進行す
る。
ングガス中の塩素Cl2が銅薄膜２の表面の銅Cuと反応し
て塩化銅CuClをつくる。この塩化銅CuClは融点が425℃
と低く蒸気圧が高いのでエッチング面2aから蒸発する。
従って、塩素による選択的ドライエッチングが進行す
る。
一方、エッチング面2a上では臭化水素HBrが解離する
ことにより生じた臭素Brと銅Cuとによって臭化銅CuBrあ
るいはCuBr2を形成するという反応が生じ、この臭化銅C
uBrあるいはCuBr2は融点が高く従って蒸気圧は低い。具
体的にはCuBrの融点は504℃、CuBr2の融点は492℃であ
る。このように臭化銅は融点が高く蒸気圧が低いので簡
単に蒸発するというわけにはいかない。しかし、エッチ
ング面2a上にはイオンがあるエネルギーで衝突するので
エッチング面2a上の臭化銅はイオンによりスパッタされ
てエッチング面2a上から除去される。従って、エッチン
グ面2aのエッチングの進行は阻まない。
ことにより生じた臭素Brと銅Cuとによって臭化銅CuBrあ
るいはCuBr2を形成するという反応が生じ、この臭化銅C
uBrあるいはCuBr2は融点が高く従って蒸気圧は低い。具
体的にはCuBrの融点は504℃、CuBr2の融点は492℃であ
る。このように臭化銅は融点が高く蒸気圧が低いので簡
単に蒸発するというわけにはいかない。しかし、エッチ
ング面2a上にはイオンがあるエネルギーで衝突するので
エッチング面2a上の臭化銅はイオンによりスパッタされ
てエッチング面2a上から除去される。従って、エッチン
グ面2aのエッチングの進行は阻まない。
結局、エッチング面2aのエッチングは支障なく進行す
ることになる。
ることになる。
次に、マスク３下の銅薄膜２の側壁面2bに着目すると
該側壁面2b上にはエッチング面2aでスパッタされた臭化
銅CuBrあるいはCuBr2が堆積する。ところが、エッチン
グ面2a上の臭化銅とは異なり側壁面2b上の臭化銅はエッ
チング面2aに対して垂直方向に入射するイオンによって
はほとんどスパッタリングされない。そして、臭化銅は
もともと塩化銅に比較して蒸気圧が低いので側壁面2bに
付着したままになり塩素分子Cl2によるエッチングを阻
むもので側壁保護膜としての役割を果す。その結果、選
択的ドライエッチングの異方性を高いものとするのであ
る。
該側壁面2b上にはエッチング面2aでスパッタされた臭化
銅CuBrあるいはCuBr2が堆積する。ところが、エッチン
グ面2a上の臭化銅とは異なり側壁面2b上の臭化銅はエッ
チング面2aに対して垂直方向に入射するイオンによって
はほとんどスパッタリングされない。そして、臭化銅は
もともと塩化銅に比較して蒸気圧が低いので側壁面2bに
付着したままになり塩素分子Cl2によるエッチングを阻
むもので側壁保護膜としての役割を果す。その結果、選
択的ドライエッチングの異方性を高いものとするのであ
る。
即ち、本選択的ドライエッチングは、堆積性のガスを
用いず、塩素系のエッチングガスに臭素系のガスを添加
し、塩素と銅の反応により蒸気圧の高い塩化銅を生成せ
しめてエッチングを進行させると共に、臭素と銅の反応
により蒸気圧の低い臭化銅を生成せしめて側壁保護の役
割を担わせ、それによって異方性を得ようとするもので
あり、塩化銅と臭化銅の蒸気圧の差を利用できないよう
な基板温度、Cl2/HBrの流量比等の条件を選ばない限
り、相当に高い異方性を得ることができる。
用いず、塩素系のエッチングガスに臭素系のガスを添加
し、塩素と銅の反応により蒸気圧の高い塩化銅を生成せ
しめてエッチングを進行させると共に、臭素と銅の反応
により蒸気圧の低い臭化銅を生成せしめて側壁保護の役
割を担わせ、それによって異方性を得ようとするもので
あり、塩化銅と臭化銅の蒸気圧の差を利用できないよう
な基板温度、Cl2/HBrの流量比等の条件を選ばない限
り、相当に高い異方性を得ることができる。
尚、塩素系ガスとしてCl2に限らず分子中に塩素原子C
lを少なくとも１個含む他のガス、例えばHCl、BCl2、Si
Cl4、CClxを用いても良い。
lを少なくとも１個含む他のガス、例えばHCl、BCl2、Si
Cl4、CClxを用いても良い。
また、臭素系のガスとしてHBrに限らず分子中に臭素
原子Brを少なくとも１個含む他のガス、例えばBr2、BBr
3、SiBr4を用いても良い。
原子Brを少なくとも１個含む他のガス、例えばBr2、BBr
3、SiBr4を用いても良い。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明銅薄膜の選択的ドライエ
ッチング方法は、臭素系のガスを含んだ塩素系エッチン
グガスにより銅薄膜に対する選択的ドライエッチングを
行うことを特徴とするものである。
ッチング方法は、臭素系のガスを含んだ塩素系エッチン
グガスにより銅薄膜に対する選択的ドライエッチングを
行うことを特徴とするものである。
従って、本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法
によれば、エッチングガス中に添加された臭素系のガス
中の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気圧の低い臭化
銅をつくるが、これはエッチング面上においてはイオン
のスパッタリングにより除去されるのでエッチングの進
行を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエッチングマスク下
の部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイオンによりス
パッタリングされないので蒸気圧の低さによってその側
壁に付着した状態のままになり、塩素による銅のエッチ
ングを阻む側壁保護膜としての働きをする。従って、堆
積性のガスを用いることなく異方性の高い選択的ドライ
エッチングが可能になる。
によれば、エッチングガス中に添加された臭素系のガス
中の臭素が解離して銅薄膜と反応して蒸気圧の低い臭化
銅をつくるが、これはエッチング面上においてはイオン
のスパッタリングにより除去されるのでエッチングの進
行を妨げ得ない。しかし、銅薄膜のエッチングマスク下
の部分の側壁に生じた臭化銅はほとんどイオンによりス
パッタリングされないので蒸気圧の低さによってその側
壁に付着した状態のままになり、塩素による銅のエッチ
ングを阻む側壁保護膜としての働きをする。従って、堆
積性のガスを用いることなく異方性の高い選択的ドライ
エッチングが可能になる。
第１図は本発明銅薄膜の選択的ドライエッチング方法の
一つの実施例を説明するための断面図である。 符号の説明 ２……銅薄膜、 2a……エッチング面、 2b……側壁面。
一つの実施例を説明するための断面図である。 符号の説明 ２……銅薄膜、 2a……エッチング面、 2b……側壁面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 4/00 H01L 21/3065 H01L 21/3213 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (1)
- 【請求項１】臭素系のガスを含んだ塩素系エッチングガ
スにより銅薄膜に対して選択的ドライエッチングを行う ことを特徴とする選択的ドライエッチング方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02213186A JP3077178B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 銅薄膜の選択的ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02213186A JP3077178B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 銅薄膜の選択的ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499290A JPH0499290A (ja) | 1992-03-31 |
| JP3077178B2 true JP3077178B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=16634967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02213186A Expired - Fee Related JP3077178B2 (ja) | 1990-08-11 | 1990-08-11 | 銅薄膜の選択的ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077178B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344525A (en) * | 1991-01-29 | 1994-09-06 | Micron Technology, Inc. | Process for etching semiconductor devices |
| US6008140A (en) * | 1997-08-13 | 1999-12-28 | Applied Materials, Inc. | Copper etch using HCI and HBr chemistry |
| WO1999009587A2 (en) * | 1997-08-13 | 1999-02-25 | Applied Materials, Inc. | Method of etching copper for semiconductor devices |
| US6143476A (en) * | 1997-12-12 | 2000-11-07 | Applied Materials Inc | Method for high temperature etching of patterned layers using an organic mask stack |
| TWI246633B (en) | 1997-12-12 | 2006-01-01 | Applied Materials Inc | Method of pattern etching a low k dielectric layen |
| JP4593551B2 (ja) * | 2006-11-15 | 2010-12-08 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 電子機器用基板及びその製造方法と電子機器 |
| JP2015079797A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 銅層をエッチングする方法 |
-
1990
- 1990-08-11 JP JP02213186A patent/JP3077178B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0499290A (ja) | 1992-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |