JP3445141B2 - アルミニウム合金配線の形成方法 - Google Patents
アルミニウム合金配線の形成方法Info
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Description
配線の形成方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に半導体装置のウエハプロセ
スにおける配線材料としては、アルミニウム（Ａｌ）合
金が広く用いられている。このＡｌ合金のパターン形成
はＣｌ系ガスを使ったエッチング装置で行っている。こ
のようなＡｌ合金のエッチング装置は、ウエハを１枚ず
つ処理する枚葉式と、複数のウエハを同時に処理するバ
ッチ式に分けられる。 【０００３】このうちバッチ式の製造装置は、処理能力
が高いという利点がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来のＡｌ合
金配線の形成方法では、Ａｌ合金配線幅が１．５μｍ以
上のデバイスやＡｌ合金の構造が単層構造の場合では、
加工形状に問題は発生していなかったが、デバイスの高
集積化に伴うＡｌ合金配線幅の微細化・多層化により、
加工形状に以下の問題が表面化してきた。 【０００５】図３はかかる従来技術の問題点（その１）
を示す断面図である。 【０００６】この図に示すように、下地膜１上にバリア
メタル２を介してＡｌ合金配線３が形成される場合、Ａ
ｌ合金配線３とバリアメタル２との界面に、アンダーカ
ット４が発生してしまう。 【０００７】図４は従来技術の問題点（その２）を示す
断面図である。 【０００８】この図に示すように、下地膜５上にバリア
メタル６を介してＡｌ合金配線７が形成される場合、Ａ
ｌ合金配線７中に含まれるＳｉ，Ｃｕ及びバリアメタル
６のＷＳｉｘ、ＴｉＮの残渣（フィラメント）８が発生
してしまう。 【０００９】本発明は、上記問題点を除去し、Ａｌ合金
配線とバリアメタルとの界面のアンダーカットや、Ａｌ
合金配線やバリアメタルの残渣（フィラメント）の発生
を防止することができるアルミニウム合金配線の形成方
法を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕アルミニウム合金配線の形成方法において、
（ａ）下地膜上にバリアメタル膜を形成する工程と、
（ｂ）前記バリアメタル膜上にアルミニウム合金膜を形
成する工程と、（ｃ）配線形成予定領域上にレジスト膜
を形成する工程と、（ｄ）前記レジスト膜をエッチング
マスクとし、第１の流量のＣｌ2 ガスを含むエッチング
ガスを使用して前記アルミニウム合金膜の一部を除去す
る工程と、（ｅ）前記Ｃｌ2 ガスの流量を前記第１の流
量よりも少ない第２の流量に変更して、残りの前記アル
ミニウム合金膜及び前記バリアメタル膜を除去する工程
とを施すとともに、前記（ｄ）及び（ｅ）工程において
使用する前記エッチングガスは更にＢＣｌ 3 ガスを含
み、前記（ｄ）工程においては第３の流量の前記ＢＣｌ
3 ガスを使用し、前記（ｅ）工程においては前記第３の
流量よりも少ない第４の流量の前記ＢＣｌ 3 ガスを使用
するようにしたものである。 【００１１】このように、第１の流量のＣｌ2 ガスを含
むエッチングガスを使用してアルミニウム合金膜の一部
をエッチングした後、少なくとも、Ｃｌ2 流量を減らし
た条件に切り替え、アルミニウム合金残膜とバリアメタ
ル膜を全てエッチングする。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。 【００１３】本発明の実施例を示すアルミニウム合金配
線の形成方法について説明する。 【００１４】図１は本発明の実施例を示すアルミニウム
合金配線の形成工程断面図である。 【００１５】（１）まず、図１（ａ）に示すように、下
地膜１１上にバリアメタルとして、例えば、ＴｉＮ膜１
２′を形成し（バリアメタルは、例えば、ＷＳｉx でも
良い。）、そのバリアメタルとしてのＴｉＮ膜１２′上
にＡｌ合金膜１３′を形成する。そのＡｌ合金膜１３′
をパターニングするために、レジストを塗布した後に、
このレジストをパターニングしてレジストパターン１４
を形成する。 【００１６】（２）次に、図１（ｂ）に示すように、レ
ジストパターン１４をマスクにして、Ａｌ合金膜１３′
の途中、例えば、Ａｌ合金膜１３′全体の厚さの６〜８
割までは第１のエッチング条件でエッチングする。 【００１７】ここで、第１のエッチング条件は、Ｃｌ2
流量５０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ3 流量１９０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｆ3 流量２０ｓｃｃｍ、圧力２０ｍＴｏｏｒ、ＲＦパワ
ー１２００である。 【００１８】（３）次に、図１（ｃ）に示すように、下
地膜１１が露出する時点（ジャスト・エッチング）まで
は、第２のエッチング条件でエッチングする。 【００１９】ここで、第２のエッチング条件は、Ｃｌ2
流量２０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ3 流量１５０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｆ3 流量２０ｓｃｃｍ、圧力２０ｍＴｏｏｒ、ＲＦパワ
ー１４００である。 【００２０】すなわち、Ａｌ合金膜１３′及びバリアメ
タル（ＴｉＮ）膜１２′を全てエッチングする場合に
は、少なくともＣｌ2 流量を減らした状態で処理を行
う。 【００２１】（４）次に、図１（ｄ）に示すように、残
渣（フィラメント）対策として、条件を変えずに、つま
り、第２のエッチング条件でオーバーエッチングし、バ
リアメタル（ＴｉＮ）配線１２とＡｌ合金配線１３とを
形成する。 【００２２】Ａｌ合金配線とバリアメタル配線界面にア
ンダーカットが発生する原因は、Ａｌ合金膜がエッチン
グされた（なくなった）時点で、活性種であるＣｌラジ
カルの供給量が多いために、配線側壁保護の弱い箇所
（Ａｌ合金配線とバリアメタル界面）がアタックされる
ものと考えられる。 【００２３】また、残渣（フィラメント）の発生原因
は、Ａｌ合金膜中に含まれるＳｉ，Ｃｕ及びバリアメタ
ルのＷＳｉｘ，ＴｉＮとＡｌとのエッチング速度に差が
あるためであると考えられる。 【００２４】したがって、上記したＡｌ合金配線の形成
工程で示したように、 （１）Ａｌ合金膜がエッチングされてなくなる前に活性
種であるＣｌラジカル量を減らす。 【００２５】（２）Ａｌのエッチング速度を下げ、Ｓ
ｉ，Ｃｕ，ＷＳｉｘ，ＴｉＮとのエッチング速度差をな
くすことが効果的である。 【００２６】これらの２つを両立するには、反応性ガス
であるＣｌ2 流量を減らせばよい。しかしながら、単に
Ｃｌ2 流量を減らしただけでは、Ａｌ合金膜とＡｌ合金
膜のマスクとなるレジストとの選択比も下がってしまう
（レジスト削れ量が多い）ため、ノッチといわれる形状
不良が発生してしまう。 【００２７】以下、その点について、詳細に説明する。 【００２８】図２はノッチといわれる形状不良の発生に
ついての説明図である。 【００２９】上記した本発明の条件で処理すると、Ａｌ
合金配線１３は、図２（ａ）に示すように、形成するこ
とができた。 【００３０】しかし、例えば、従来のメインエッチング
条件（第１のエッチング条件）であるＣｌ2 流量５０ｓ
ｃｃｍから、第２のエッチング条件へ移行する場合、単
にＣｌ2 流量のみを３０ｓｃｃｍ以下に落としただけで
は、図２（ｂ）に示すように、Ａｌ合金膜とＡｌ合金膜
のマスクとなるレジストとの選択比も下がってしまう
（レジスト削れ量が多い）ため、ノッチといわれる形状
不良が発生してしまう。つまり、Ｃｌ2 流量を３０ｓｃ
ｃｍ以下としただけで、ＢＣｌ3 流量１９０ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー１２００はそのままとすると、レジスト削れ
１４ａを起こし、ノッチが生じたＡｌ合金配線１３ａが
形成されてしまう。 【００３１】よって、上記したように、まずは、反応性
ガスであるＣｌ2 流量を減らせばよいが、Ｃｌ2 流量以
外にもＢＣｌ3 流量やＲＦパワーの条件を変えることで
より安定したＡｌ合金配線の加工を実現することができ
る。 【００３２】例えば、Ａｌ合金配線１３の加工形状を実
現するには、レジスト削れ量を少なくし、かつＡｌ合金
膜がエッチングされ、なくなる前にＣｌ2 流量を減らす
とともに、ＢＣｌ3 流量も低減し、ＲＦパワーを少し上
げるようにした条件設定が必要となる。 【００３３】より詳細には、上記実施例の各工程で示し
たように、Ｃｌ2 流量を減らすだけでなく、ＢＣｌ3 流
量を１９０ｓｃｃｍから１５０ｓｃｃｍへ低減させると
ともに、ＲＦパワーを１２００から１４００へと上げる
ようにしている。 【００３４】このような工程をとることにより、より安
定したＡｌ合金配線の形状を得ることができる。 【００３５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。 【００３６】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 【００３７】（１）第１の流量のＣｌ2 ガスを含むエッ
チングガスを使用してＡｌ合金膜の一部を除去すること
により、レジスト選択比をかせぐことができ、その後、
Ａｌ合金残膜及びバリアメタル膜をＣｌ2 流量を下げた
条件（第２の流量）で処理することにより、Ｃｌラジカ
ル過剰によるアンダーカットを防止することができる。 【００３８】（２）更に、ノッチといわれる形状不良が
発生する恐れがない。
形成工程断面図である。 【図２】ノッチといわれる形状不良の発生についての説
明図である。 【図３】従来技術の問題点（その１）を示す断面図であ
る。 【図４】従来技術の問題点（その２）を示す断面図であ
る。 【符号の説明】 １１ 下地膜 １２ バリアメタル（ＴｉＮ）配線 １２′ バリアメタル（ＴｉＮ）膜 １３ Ａｌ合金配線 １３′ Ａｌ合金膜 １４ レジストパターン
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】（ａ）下地膜上にバリアメタル膜を形成す
る工程と、 （ｂ）前記バリアメタル膜上にアルミニウム合金膜を形
成する工程と、 （ｃ）配線形成予定領域上にレジスト膜を形成する工程
と、 （ｄ）前記レジスト膜をエッチングマスクとし、第１の
流量のＣｌ2 ガスを含むエッチングガスを使用して前記
アルミニウム合金膜の一部を除去する工程と、 （ｅ）前記Ｃｌ2 ガスの流量を前記第１の流量よりも少
ない第２の流量に変更して、残りの前記アルミニウム合
金膜及び前記バリアメタル膜を除去する工程とを施すと
ともに、 （ｆ）前記（ｄ）及び（ｅ）工程において使用する前記
エッチングガスは更にＢＣｌ 3 ガスを含み、前記（ｄ）
工程においては第３の流量の前記ＢＣｌ 3 ガスを使用
し、前記（ｅ）工程においては前記第３の流量よりも少
ない第４の流量の前記ＢＣｌ 3 ガスを使用する ことを特
徴とするアルミニウム合金配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09423298A JP3445141B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09423298A JP3445141B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297702A JPH11297702A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3445141B2 true JP3445141B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=14104573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09423298A Expired - Lifetime JP3445141B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3445141B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100418120B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2004-02-14 | 동부전자 주식회사 | 반도체소자의 제조방법 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP09423298A patent/JP3445141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11297702A (ja) | 1999-10-29 |
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