JP3077224B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JP3077224B2 JP03059878A JP5987891A JP3077224B2 JP 3077224 B2 JP3077224 B2 JP 3077224B2 JP 03059878 A JP03059878 A JP 03059878A JP 5987891 A JP5987891 A JP 5987891A JP 3077224 B2 JP3077224 B2 JP 3077224B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に関し、特にアルミニウム系材料のエッチング方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to an etching method for an aluminum-based material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ULSIの微細化に伴ない配線ル
ールは益々細くなり、加工精度は益々厳しくなってきて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of ULSI, wiring rules have become finer and processing accuracy has become increasingly severe.

【0003】特に、アルミニウム配線においては異方性
はレジスト分解物による側壁保護により達成しているた
め、イオン入射エネルギーはある程度より下げることは
できず、対レジスト,対下地選択比はあまり大きくな
い。そこで、対レジスト,対下地選択比を向上するに
は、イオンの入射エネルギーを低下させ、レジストのス
パッタ量を低下させるか、塩素ラジカルの発生量を増大
させ、アルミニウムのエッチングレートを大きくするこ
とが、効果的であるとされている。
In particular, in the case of aluminum wiring, since the anisotropy is achieved by protecting the side walls with the decomposition product of the resist, the ion incident energy cannot be reduced to a certain extent, and the selectivity with respect to resist and base is not so large. Therefore, in order to improve the selectivity with respect to the resist and the base, it is necessary to reduce the incident energy of ions and reduce the amount of sputtering of the resist or increase the amount of chlorine radicals generated and increase the etching rate of aluminum. , Is said to be effective.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、レジストのスパッタ量を低下させたり、塩素ラジ
カルの発生量を増大させ、アルミニウムのエッチングレ
ートの増大を図った場合、アルミニウムの側壁保護に供
されるレジストのスパッタ物が少なく、通常は形状が悪
化し、アンダーカットが入ってしまうという問題があ
る。
However, when the amount of resist sputter is reduced or the amount of chlorine radicals generated is increased in order to increase the etching rate of aluminum, it is necessary to protect the aluminum sidewalls. There is a problem in that the amount of resist spatter is small, the shape usually deteriorates, and an undercut occurs.

【0005】従って、ある程度のイオンの入射エネルギ
ーは必要であり、そのため、イオンのスパッタリング
で、レジスト,下地のスパッタは防止できず、結局選択
比を大きくすることができなかった。例えば、CCD
(固体撮像素子)等においては、下地段差が非常に大き
く(1.5〜2.0μm)、オーバーエッチングは他の
デバイスに比べ、かなりの量(100〜200%)が必
要となる。このときに対下地選択比が大きくないと、下
地絶縁膜がエッチングされてしまうという問題が生じて
いた。
[0005] Therefore, a certain amount of incident energy of ions is required. Therefore, sputtering of the resist and the base cannot be prevented by ion sputtering, and the selectivity cannot be increased after all. For example, CCD
In a (solid-state imaging device) or the like, the underlying step is very large (1.5 to 2.0 μm), and overetching requires a considerable amount (100 to 200%) as compared with other devices. At this time, if the selectivity with respect to the base is not large, there has been a problem that the base insulating film is etched.

【0006】本発明は、アルミニウム系材料の低イオン
エネルギー領域での異方性加工が可能となり、対レジス
ト,対下地との選択比を高くとれるドライエッチング方
法を得んとするものである。
An object of the present invention is to provide a dry etching method which enables anisotropic processing of an aluminum-based material in a low ion energy region and which can increase the selectivity between a resist and a base.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、アル
ミニウム系材料のドライエッチング方法において、塩素
系ガスに硫化水素を添加したガスを用いてエッチングを
行なうことを、その解決方法としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method of dry etching an aluminum-based material, wherein the etching is performed using a gas obtained by adding hydrogen sulfide to a chlorine-based gas.

【0008】[0008]

【作用】硫化水素(H2S)中のイオン(S)は、エッ
チングガス中に添加することにより低温において堆積作
用があり、アルミニウム系膜の側壁に堆積して側壁保護
作用を奏する。また、硫化水素(H2S)中の水素は、
レジスト分解物と反応して側壁に付着し、上記イオン
(S)の作用に加えて、側壁保護作用を奏する。さら
に、塩素系ガス中の塩素(Cl)も、エッチングガス中
へ過剰添加することにより、側壁保護作用を奏する。こ
のように、塩素系ガス及び、水素(H)とイオン(S)
を含む硫化水素(H2S)を添加することで、レジスト
分解物が側壁保護に有効に寄与し、且つイオウ(S)の
側壁保護が利用できるため、低イオンエネルギー領域で
異方性加工が可能となる。
The ion (S) in the hydrogen sulfide (H 2 S) has a depositing function at a low temperature by being added to the etching gas, and deposits on the side wall of the aluminum-based film to provide a side wall protecting function. The hydrogen in hydrogen sulfide (H 2 S)
It reacts with the resist decomposed substance and adheres to the side wall to exert a side wall protecting effect in addition to the action of the ions (S). Further, chlorine (Cl) in a chlorine-based gas also exerts a sidewall protecting effect by being excessively added to the etching gas. Thus, chlorine-based gas, hydrogen (H) and ion (S)
By adding hydrogen sulfide (H 2 S) containing, the resist decomposition product effectively contributes to side wall protection, and the side wall protection of sulfur (S) can be used, so that anisotropic processing can be performed in a low ion energy region. It becomes possible.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明に係るドライエッチング方法の
詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the dry etching method according to the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

【0010】本実施例においては、先ず、シリコン基板
1上にSiO2で成る絶縁膜2を形成し、この絶縁膜2
上にバリヤメタル層として、チタン(Ti)膜3とチタ
ンオキシナイトライド(TiON)膜4を順次形成し、
さらに、チタンオキシナイトライド膜4上にアルミニウ
ム(Al−Si)配線5を形成する(図1)。
[0010] In this embodiment, first, an insulating film 2 made of SiO 2 on the silicon substrate 1, the insulating film 2
A titanium (Ti) film 3 and a titanium oxynitride (TiON) film 4 are sequentially formed as barrier metal layers thereon,
Further, an aluminum (Al-Si) wiring 5 is formed on the titanium oxynitride film 4 (FIG. 1).

【0011】次に、アルミニウム配線5の上にレジスト
6を塗布し、リソグラフィー法を用いて所望のパターン
に形成する。
Next, a resist 6 is applied on the aluminum wiring 5 and formed into a desired pattern by lithography.

【0012】そして、このレジスト6をマスクとしてド
ライエッチングを行なう。本実施例においては、ドライ
エッチングをRFバイアス印加型のECRエッチング装
置を用いて行なった。以下にエッチング条件を示す。
Then, dry etching is performed using the resist 6 as a mask. In this embodiment, the dry etching is performed using an RF bias application type ECR etching apparatus. The etching conditions are shown below.

【0013】○エッチング時のウエハ温度…−20℃ ○エッチングガス及びその流量 三塩化ホウ素(BCl3)…20SCCM 塩素(Cl2)…50SCCM 流化水素(H2S)…50SCCM ○雰囲気圧力…10mTorr ○μ波出力…300mA ○RFバイアス…20W 斯る条件でエッチングを行なうと、図2に示すように、
異方性加工が達成される。このとき、アルミニウム膜5
等の被エッチング膜の側壁には、同図に示したように、
側壁保護膜7が形成される。
○ Wafer temperature during etching: -20 ° C. Etching gas and its flow rate Boron trichloride (BCl 3 ): 20 SCCM Chlorine (Cl 2 ): 50 SCCM Hydrogen (H 2 S): 50 SCCM ○ Atmosphere Pressure: 10 mTorr O μ-wave output: 300 mA O RF bias: 20 W When etching is performed under such conditions, as shown in FIG.
Anisotropic processing is achieved. At this time, the aluminum film 5
Etc. on the side wall of the film to be etched as shown in FIG.
The sidewall protection film 7 is formed.

【0014】この側壁保護膜7は、硫化水素(H2S)
中の水素(H)がレジスト分解物と反応した物と、硫化
水素(H2S)中のイオウ(S)とが堆積して形成され
たものである。このように、低イオンエネルギー領域で
のエッチングを行なっても、容易に側壁保護膜7が形成
され、側壁保護作用を奏するため、異方性加工が可能と
なる。
The side wall protective film 7 is made of hydrogen sulfide (H 2 S)
It is formed by depositing a substance in which hydrogen (H) contained therein has reacted with a resist decomposition product and sulfur (S) in hydrogen sulfide (H 2 S). As described above, even when etching is performed in the low ion energy region, the side wall protective film 7 is easily formed and has a side wall protective effect, so that anisotropic processing can be performed.

【0015】従って、本実施例においては、イオンエネ
ルギーを従来より下げることが可能となり、対レジス
ト,対下地との選択比を大きくすることが可能となっ
た。
Therefore, in this embodiment, it is possible to lower the ion energy as compared with the prior art, and it is possible to increase the selection ratio between the resist and the base.

【0016】また、このようにして側壁に付着したイオ
ウ(S)は、例えば酸素(O2)アッシングを行なうこ
とにより、容易に除去することができる。
The sulfur (S) thus adhered to the side wall can be easily removed by, for example, performing oxygen (O 2 ) ashing.

【0017】以上、実施例について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の設計変更が可能である。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various design changes accompanying the gist of the configuration are possible.

【0018】例えば、上記実施例においては、塩素系ガ
スとして三塩化ホウ素(BCl3)及び塩素(Cl2)を
用いたが、他の塩素系ガスでもよく、又、これらのガス
は複数の種類を用いても単独のガスを用いてもどちらで
もよい。特に、これらの塩素系ガスは、エッチングガス
中に10〜50%程度の割合で添加するのが好ましい。
For example, in the above embodiment, boron trichloride (BCl 3 ) and chlorine (Cl 2 ) were used as the chlorine-based gas. However, other chlorine-based gas may be used. Or a single gas may be used. In particular, these chlorine-based gases are preferably added to the etching gas at a rate of about 10 to 50%.

【0019】また、上記実施例においては、アルミニウ
ム系材料としてAl−Siを用いたが、Al,Al−C
u等を適用しても勿論よい。
In the above embodiment, Al-Si was used as the aluminum-based material, but Al, Al-C
Of course, u may be applied.

【0020】さらに、上記実施例においては、エッチン
グ時のウエハ温度を−20℃に設定したが、室温以下の
温度に冷却することにより、イオウ(S)の堆積が可能
である。
Further, in the above embodiment, the wafer temperature at the time of etching was set to -20 ° C., but it is possible to deposit sulfur (S) by cooling to a temperature below room temperature.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るドライエッチング方法によれば、アルミニウム系
材料の低イオンエネルギー領域での異方性加工が可能に
なり、対レジスト,対下地との選択比を高くできる効果
がある。
As is apparent from the above description, according to the dry etching method of the present invention, anisotropic processing of an aluminum-based material in a low ion energy region becomes possible, and a resist and a base can be used. This has the effect of increasing the selectivity of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process of an embodiment.

【図2】実施例の工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the steps of the embodiment.

【符号の説明】 5…アルミニウム膜、6…レジスト、7…側壁保護膜。[Description of Signs] 5 ... aluminum film, 6 ... resist, 7 ... sidewall protective film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アルミニウム系材料のドライエッチング
方法において、塩素系ガスに硫化水素を添加したガスを
用いてエッチングを行なうことを特徴とするドライエッ
チング方法。
1. A dry etching method for an aluminum-based material, wherein etching is performed using a gas obtained by adding hydrogen sulfide to a chlorine-based gas.
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