JPH0218578B2 - - Google Patents
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- JPH0218578B2 JPH0218578B2 JP57044766A JP4476682A JPH0218578B2 JP H0218578 B2 JPH0218578 B2 JP H0218578B2 JP 57044766 A JP57044766 A JP 57044766A JP 4476682 A JP4476682 A JP 4476682A JP H0218578 B2 JPH0218578 B2 JP H0218578B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
- H01L21/02071—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers the processing being a delineation, e.g. RIE, of conductive layers
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- H—ELECTRICITY
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
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- H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
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- Y10S438/963—Removing process residues from vertical substrate surfaces
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Description
【発明の詳細な説明】
反応性イオン（スパツタ）エツチングによる層
又は薄膜のエツチングは、各種の分野より具体的
には半導体集積回路製造の技術分野において、有
用である。“スパツタ”という用語は化学的な反
応性プロセスに加え、エツチングを助ける物理的
プロセスを示すためにつけ加えられる。
又は薄膜のエツチングは、各種の分野より具体的
には半導体集積回路製造の技術分野において、有
用である。“スパツタ”という用語は化学的な反
応性プロセスに加え、エツチングを助ける物理的
プロセスを示すためにつけ加えられる。
たとえば、ザ ベル・システム・テクニカル・
ジヤーナル（The Bell System Technical
Journal）、第58巻、1027−1036頁（1979）に発表
されたジエイ．エム．モーラン（J.M.Moran）
及びデイー・メイダン（D.Maydan）による“高
分解能、急峻プロフイル、レジストパターン”と
題する論文は、比較的厚い（2.6ミクロン）有機
薄膜又は層すなわち化学的有機材料中に（マスク
部分及び窓部分の）所望のパターンを生成するた
めの“三レベル”プロセスについて述べている。
有機物層の底面は、選択エツチングマスクとし
て、パターン成形した後有機物層を用いて選択エ
ツチすべきVLSIウエハの最上主表面上の段差と
一致している。
ジヤーナル（The Bell System Technical
Journal）、第58巻、1027−1036頁（1979）に発表
されたジエイ．エム．モーラン（J.M.Moran）
及びデイー・メイダン（D.Maydan）による“高
分解能、急峻プロフイル、レジストパターン”と
題する論文は、比較的厚い（2.6ミクロン）有機
薄膜又は層すなわち化学的有機材料中に（マスク
部分及び窓部分の）所望のパターンを生成するた
めの“三レベル”プロセスについて述べている。
有機物層の底面は、選択エツチングマスクとし
て、パターン成形した後有機物層を用いて選択エ
ツチすべきVLSIウエハの最上主表面上の段差と
一致している。
“VLSIウエハ”というのは、その主表面に
“非常に大規模な集積回路”を含む半導体基体を
意味する。有機物層をパターン形成する目的は、
VLSIウエハの下部物質又は材料を、窓の底部で
選択的にエツチングするためのマスクとして、得
られたパターン形成有機物層を用いるようにする
ことである。
“非常に大規模な集積回路”を含む半導体基体を
意味する。有機物層をパターン形成する目的は、
VLSIウエハの下部物質又は材料を、窓の底部で
選択的にエツチングするためのマスクとして、得
られたパターン形成有機物層を用いるようにする
ことである。
パターン形成前の有機物層の最上面は、VLSI
ウエハの最終的なエツチングパターンの解像度を
よくするために、平坦である。有機物層の化学組
成は、典型的な場合フオトレジスト材料のそれで
ある。この有機物層のパターン形成は、二酸化シ
リコンの比較的薄い（約0.12ミクロン）中間層
と、Ｘ線、電子、イオン又は光放射に対し敏感な
比較的薄いレジストの最上部層をそれに被覆する
ことにより実現される。
ウエハの最終的なエツチングパターンの解像度を
よくするために、平坦である。有機物層の化学組
成は、典型的な場合フオトレジスト材料のそれで
ある。この有機物層のパターン形成は、二酸化シ
リコンの比較的薄い（約0.12ミクロン）中間層
と、Ｘ線、電子、イオン又は光放射に対し敏感な
比較的薄いレジストの最上部層をそれに被覆する
ことにより実現される。
二酸化シリコンの中間層及びレジストの最上部
層とともに、有機物層は“三レベル”系を構成す
る。最上部レジスト層をＸ線、電子又は光のパタ
ーンに露出し、続いてパターン（マスク部分で約
0.4ミクロンの厚さ、窓部分でゼロ）に従いこの
最上部レジスト層を現像した後、このようにして
パターン形成された最上部レジスト層を、エツチ
ングに対する選択マスクとして用いて、CHF3又
は反応性イオンエツチングにより、パターンに従
つて二酸化シリコンの中間層が選択エツチされ
る。次に、厚い有機物層はこのようにパターン形
成された二酸化シリコンの中間層を選択マスクと
して用いて、純粋な酸素ガス中での反応性酸素イ
オン非等方性（垂直壁）スパツタエツチングによ
り、パターン形成された有機物層（すなわち、孔
又は窓がその中にあるパターン）を形成するた
め、選択的にエツチングされる。（最上部レジス
ト材料は反応性イオンエツチングにより、通常完
全に除去される）それにより、VLSIウエハはこ
のようにしてパターン形成された有機物層を選択
マスクとして用いて、ウエハの主表面に集積回路
を製作するために必要なように、エツチング、注
入、堆積等により更に処理される。
層とともに、有機物層は“三レベル”系を構成す
る。最上部レジスト層をＸ線、電子又は光のパタ
ーンに露出し、続いてパターン（マスク部分で約
0.4ミクロンの厚さ、窓部分でゼロ）に従いこの
最上部レジスト層を現像した後、このようにして
パターン形成された最上部レジスト層を、エツチ
ングに対する選択マスクとして用いて、CHF3又
は反応性イオンエツチングにより、パターンに従
つて二酸化シリコンの中間層が選択エツチされ
る。次に、厚い有機物層はこのようにパターン形
成された二酸化シリコンの中間層を選択マスクと
して用いて、純粋な酸素ガス中での反応性酸素イ
オン非等方性（垂直壁）スパツタエツチングによ
り、パターン形成された有機物層（すなわち、孔
又は窓がその中にあるパターン）を形成するた
め、選択的にエツチングされる。（最上部レジス
ト材料は反応性イオンエツチングにより、通常完
全に除去される）それにより、VLSIウエハはこ
のようにしてパターン形成された有機物層を選択
マスクとして用いて、ウエハの主表面に集積回路
を製作するために必要なように、エツチング、注
入、堆積等により更に処理される。
通常、集積回路の完成よりある程度前に、パタ
ーン形成された有機物層は、たとえば適当な有機
溶媒により層を溶かすことがより除去される。有
機溶媒はたとえば、本発明の発明者の一人が共通
であるイー・キンスブロン（E.Kinsbron）及び
エフ・ブライトニイ（F.Vratny）（ケース１−
14）により1980年12月８日に申請された集積回路
製作中における硬化した有機物材料の除去”と題
する特許第214171号に詳細に述べられているよう
に、ジメチルスルフオオキサイド及びアニヒドラ
ス・ヒドラジンである。
ーン形成された有機物層は、たとえば適当な有機
溶媒により層を溶かすことがより除去される。有
機溶媒はたとえば、本発明の発明者の一人が共通
であるイー・キンスブロン（E.Kinsbron）及び
エフ・ブライトニイ（F.Vratny）（ケース１−
14）により1980年12月８日に申請された集積回路
製作中における硬化した有機物材料の除去”と題
する特許第214171号に詳細に述べられているよう
に、ジメチルスルフオオキサイド及びアニヒドラ
ス・ヒドラジンである。
典型的な場合、パターン形成された有機物層中
の窓の底部に位置したVLSIウエハの材料又は物
質はVLSIウエハ上の各種集積回路要素を相互接
続するため、本質的に金属アルミニウムである。
そのような場合、このアルミニウムはパターン形
成された有機物層をエツチングマスクとして用い
て、三塩化ホウ素（BCl3）及び塩素（Cl2）のイ
オンとヘリウムを添加又は添加しない混合物によ
る反応性イオンエツチングによつて、次に選択的
に非等方性エツチングされる。そのような反応性
エツチングはまた、“三レベル”系の中間二酸化
物層もとり除く。いずれの場合も、このエツチン
グはパターン形成された有機物層中の窓の底部に
おいてのみ、アルミニウムを選択的に除去する。
アルミニウムのこの選択エツチングの後、“ビル
ドアツプ”として知られる材料の盛り上がりが、
パターン形成された有機物層の側壁上に残ること
が、当業者により観測されている。これらの盛り
上り又はビルドアツプはパターン形成された有機
物層を溶解させるために用いられる有機溶媒には
溶けない。従つて、パターン形成された有機物層
が溶解される時、VLSIウエハの表面上に破片と
なつてこわれ、こわれた破片は窒化シリコンの
VLSI回路を包んでしまうといつた後続のVLSI製
工程の妨害となるだけでなく、機械的な摩耗や傷
の原因となる。
の窓の底部に位置したVLSIウエハの材料又は物
質はVLSIウエハ上の各種集積回路要素を相互接
続するため、本質的に金属アルミニウムである。
そのような場合、このアルミニウムはパターン形
成された有機物層をエツチングマスクとして用い
て、三塩化ホウ素（BCl3）及び塩素（Cl2）のイ
オンとヘリウムを添加又は添加しない混合物によ
る反応性イオンエツチングによつて、次に選択的
に非等方性エツチングされる。そのような反応性
エツチングはまた、“三レベル”系の中間二酸化
物層もとり除く。いずれの場合も、このエツチン
グはパターン形成された有機物層中の窓の底部に
おいてのみ、アルミニウムを選択的に除去する。
アルミニウムのこの選択エツチングの後、“ビル
ドアツプ”として知られる材料の盛り上がりが、
パターン形成された有機物層の側壁上に残ること
が、当業者により観測されている。これらの盛り
上り又はビルドアツプはパターン形成された有機
物層を溶解させるために用いられる有機溶媒には
溶けない。従つて、パターン形成された有機物層
が溶解される時、VLSIウエハの表面上に破片と
なつてこわれ、こわれた破片は窒化シリコンの
VLSI回路を包んでしまうといつた後続のVLSI製
工程の妨害となるだけでなく、機械的な摩耗や傷
の原因となる。
これらの側壁のビルドアツプはアルミニウムの
反応性イオンエツチング中、そのエツチングの最
終生成物として形成されると、当業者は信じてき
た。従つて、これらのビルドアツプはパターン形
成された有機物層をマスクとして用いたアルミニ
ウムのエツチングで得られる解像度を損うととも
に、VLSIウエハを更に処理する際におけるパタ
ーン化された有機物層の除去の妨げになることが
認識されていなかつた。
反応性イオンエツチング中、そのエツチングの最
終生成物として形成されると、当業者は信じてき
た。従つて、これらのビルドアツプはパターン形
成された有機物層をマスクとして用いたアルミニ
ウムのエツチングで得られる解像度を損うととも
に、VLSIウエハを更に処理する際におけるパタ
ーン化された有機物層の除去の妨げになることが
認識されていなかつた。
本発明の出願人はパターン形成された有機物層
中の窓側壁上の好ましくないビルドアツプは、ア
ルミニウム又は他の下の物質に配置された窓の底
部において、有機物層の反応性イオンエツチング
中に形成され、従つてこれらのビルドアツプは、
それらが余分の予期されないマスクとして働くた
め、後続のアルミニウムのエツチングに対し、有
機物層により作られるマスクパターンの輪隔を、
好ましくないように変更する可能性があることを
見出した。本発明に従うと、これらの側壁のビル
ドアツプは有機物層の反応性イオンスパツタエツ
チング後に除去される。更に何らかの製造工程の
前に除去されるのが有利であり、どのような場合
でも、これらのビルドアツプが好ましくない効果
を生ずる可能性のあるアルミニウム又は他の下の
物質のエツチング前が有利である。より具体的に
は、ビルドアツプはそれらを適当な溶媒中に溶解
させることにより除去される。この溶解用溶媒の
選択は、パターン形成された有機物層の窓の底部
に配置された下の物質の性質を依存する。その理
由は、有機物層のスパツタエツチングが進み下の
物質が露出されたときこの露出された下の物質と
イオンとの反応によりビルドアツプが形成される
からである。すなわち、下の物質がイオンに露さ
れる段階で形成される。従つて、ビルドアツプは
この下の物質とイオンとの混合物から成り、通常
は有機物層と混つている。そのため、ビルドアツ
プを除去するための溶媒は、選択する必要があ
る。いずれにしても、ビルドアツプは反応性イオ
ンエツチングのような乾式エツチングでは除去さ
れにくい傾向があるので、有機物層の反応性イオ
ンエツチング中通常形成され存続する。
中の窓側壁上の好ましくないビルドアツプは、ア
ルミニウム又は他の下の物質に配置された窓の底
部において、有機物層の反応性イオンエツチング
中に形成され、従つてこれらのビルドアツプは、
それらが余分の予期されないマスクとして働くた
め、後続のアルミニウムのエツチングに対し、有
機物層により作られるマスクパターンの輪隔を、
好ましくないように変更する可能性があることを
見出した。本発明に従うと、これらの側壁のビル
ドアツプは有機物層の反応性イオンスパツタエツ
チング後に除去される。更に何らかの製造工程の
前に除去されるのが有利であり、どのような場合
でも、これらのビルドアツプが好ましくない効果
を生ずる可能性のあるアルミニウム又は他の下の
物質のエツチング前が有利である。より具体的に
は、ビルドアツプはそれらを適当な溶媒中に溶解
させることにより除去される。この溶解用溶媒の
選択は、パターン形成された有機物層の窓の底部
に配置された下の物質の性質を依存する。その理
由は、有機物層のスパツタエツチングが進み下の
物質が露出されたときこの露出された下の物質と
イオンとの反応によりビルドアツプが形成される
からである。すなわち、下の物質がイオンに露さ
れる段階で形成される。従つて、ビルドアツプは
この下の物質とイオンとの混合物から成り、通常
は有機物層と混つている。そのため、ビルドアツ
プを除去するための溶媒は、選択する必要があ
る。いずれにしても、ビルドアツプは反応性イオ
ンエツチングのような乾式エツチングでは除去さ
れにくい傾向があるので、有機物層の反応性イオ
ンエツチング中通常形成され存続する。
本発明の具体的な実施例において、VLSIウエ
ハ上の有機物レジスト層は、反応性酸素イオン非
等方性スパツタエツチングすなわち酸素イオンを
用いて、パターン形成される。パターン形成され
た有機物層中の得られる窓の底部には、金属アル
ミニウムが置かれる。反応性イオンエツチング中
形成される有機物レジストと組合わされたアルミ
ニウムの酸化物の側壁ビルドアツプは、開口の底
部におけるアルミニウムのエツチングに先立ち除
去される。たとえば、これらの側壁ビルドアツプ
は、フツ化アンモニウム（NH4F）を緩衝剤とし
たエチレングリコールとフツ化水素酸（HF）の
ような液体溶媒により、除去できる。ビルドアツ
プの除去後、窓の底におけるアルミニウムは、パ
ターン形成された有機物層をエツチングに対する
マスクとして用いて、たとえばBCl3及びCl2イオ
ンで選択的にエツチングされる。次に、パターン
形成された有機物層はもう１回の（今度は等方
的）反応性酸素イオンエツチング工程で除去でき
るが、有利に行うためには、アルミニウムがエツ
チングされた同じ容器中で、アルミニウムの選択
エツチングとパターン形成された有機物層の除去
の間、この容器からVLSIウエハを除去すること
なくその場所で行う。
ハ上の有機物レジスト層は、反応性酸素イオン非
等方性スパツタエツチングすなわち酸素イオンを
用いて、パターン形成される。パターン形成され
た有機物層中の得られる窓の底部には、金属アル
ミニウムが置かれる。反応性イオンエツチング中
形成される有機物レジストと組合わされたアルミ
ニウムの酸化物の側壁ビルドアツプは、開口の底
部におけるアルミニウムのエツチングに先立ち除
去される。たとえば、これらの側壁ビルドアツプ
は、フツ化アンモニウム（NH4F）を緩衝剤とし
たエチレングリコールとフツ化水素酸（HF）の
ような液体溶媒により、除去できる。ビルドアツ
プの除去後、窓の底におけるアルミニウムは、パ
ターン形成された有機物層をエツチングに対する
マスクとして用いて、たとえばBCl3及びCl2イオ
ンで選択的にエツチングされる。次に、パターン
形成された有機物層はもう１回の（今度は等方
的）反応性酸素イオンエツチング工程で除去でき
るが、有利に行うためには、アルミニウムがエツ
チングされた同じ容器中で、アルミニウムの選択
エツチングとパターン形成された有機物層の除去
の間、この容器からVLSIウエハを除去すること
なくその場所で行う。
本発明の別の実施例において、アルミニウム以
外の他の物質が、反応性酸素イオン非等方性エツ
チング工程によりパターン形成されている有機物
層中の窓の底部におけるVLSIウエハ表面上に配
置される。反応性イオン非等方性エツチング工程
の後、これらの物質のエツチングの前に、窓の側
壁からこれら物質の酸化物を適当な溶媒でとり除
く。更に別の実施例においては、有機物層の反応
性イオンエツチングは、塩素のような酸素以外の
イオンで行われる。
外の他の物質が、反応性酸素イオン非等方性エツ
チング工程によりパターン形成されている有機物
層中の窓の底部におけるVLSIウエハ表面上に配
置される。反応性イオン非等方性エツチング工程
の後、これらの物質のエツチングの前に、窓の側
壁からこれら物質の酸化物を適当な溶媒でとり除
く。更に別の実施例においては、有機物層の反応
性イオンエツチングは、塩素のような酸素以外の
イオンで行われる。
説明を簡単にするため、図面は比率通りの寸法
には描いていない。
には描いていない。
第１図は本質的な絶縁層１１及びアルミニウム
層１２が配置されている最上部主表面２０を有す
るVLSIウエハから成るプロセス途中の構造を示
す。絶縁層１１は典型的な場合、窒化シリコン又
は他の絶縁体の被膜（図示されていない）を含む
か又は含まない本質的な二酸化シリコンである。
この層１１は典型的な場合にはまたその内側に、
VLSIウエハ１０の集積回路中のVLSIトランジス
タ（図示されていない）用のゲート電極とするた
めの、多結晶シリコンストライプ（図示されてい
ない）のような非絶縁性要素を含む。しかし、こ
の層１１の露出した表面は通常絶縁性である。ア
ルミニウム層１２はたとえばVLSIトランジスタ
のソース及びドレイン領域（図示されていない）
への電極を作るため、絶縁層１１中の窓を通し
て、VLSIウエハ１０の最上面１０と接触する。
アルミニウム層１２は通常絶縁層１１の表面及び
VLSIウエハ１０の露出された部分全体を被覆す
る。
層１２が配置されている最上部主表面２０を有す
るVLSIウエハから成るプロセス途中の構造を示
す。絶縁層１１は典型的な場合、窒化シリコン又
は他の絶縁体の被膜（図示されていない）を含む
か又は含まない本質的な二酸化シリコンである。
この層１１は典型的な場合にはまたその内側に、
VLSIウエハ１０の集積回路中のVLSIトランジス
タ（図示されていない）用のゲート電極とするた
めの、多結晶シリコンストライプ（図示されてい
ない）のような非絶縁性要素を含む。しかし、こ
の層１１の露出した表面は通常絶縁性である。ア
ルミニウム層１２はたとえばVLSIトランジスタ
のソース及びドレイン領域（図示されていない）
への電極を作るため、絶縁層１１中の窓を通し
て、VLSIウエハ１０の最上面１０と接触する。
アルミニウム層１２は通常絶縁層１１の表面及び
VLSIウエハ１０の露出された部分全体を被覆す
る。
ここで述べている（第１図乃至第５図）プロセ
スにおいて、パターン形成されたアルミニウム金
属層２２（第５図）を形成するために、選択され
た部分でアルミニウム層１２をエツチングするこ
とが必要である。この目的のため、比較的厚い有
機物層１３（第１図）がアルミニウム層１２の露
出した表面を被覆し、比較的薄い二酸化シリコン
層１４が有機物層１３の露出した表面を被覆し、
パターン形成されたフオトレジスト層１５がフオ
トレジスト層１５中の窓の位置を除いて、二酸化
シリコン層１４を被覆する。これらの窓はアルミ
ニウム層１２中のエツチすべき所望の部分上に
（それと位置を合せて）配置されている。
スにおいて、パターン形成されたアルミニウム金
属層２２（第５図）を形成するために、選択され
た部分でアルミニウム層１２をエツチングするこ
とが必要である。この目的のため、比較的厚い有
機物層１３（第１図）がアルミニウム層１２の露
出した表面を被覆し、比較的薄い二酸化シリコン
層１４が有機物層１３の露出した表面を被覆し、
パターン形成されたフオトレジスト層１５がフオ
トレジスト層１５中の窓の位置を除いて、二酸化
シリコン層１４を被覆する。これらの窓はアルミ
ニウム層１２中のエツチすべき所望の部分上に
（それと位置を合せて）配置されている。
有機物層１３は典型的な場合、厚さ約1.8ミク
ロンのポリマ層である。有機物層１３として適し
たポリマは、ヒタチ（株式会社）により製作され
ているPIQと称するポリイミド、イー・アイ・デ
ユポン・ド、又モラス社、ウイルミントン・デラ
ウエアにより製作されているピラリンと称するポ
リイミド又はフイリツプ エイ・ハントケミカル
社、パリサデス パーク、ニユージヤージイによ
り製作されているHPRと称するノボラク型レジ
ストの種類である。層１３として適当な有機材料
としては、KPR、KMER、AZ1350及びポリクロ
ムレジストのような標準的な製品も更に含まれ
る。有機材料を硬化させ、その中のパターンをプ
ラズマエツチングなどの後のプロセス工程に耐え
うるようにさせるため、有機物層のパターン形成
に先だち、典型的な場合約200ないし300℃におい
て約30ないし180分間、この層を高温ベークにす
ることが望ましい。
ロンのポリマ層である。有機物層１３として適し
たポリマは、ヒタチ（株式会社）により製作され
ているPIQと称するポリイミド、イー・アイ・デ
ユポン・ド、又モラス社、ウイルミントン・デラ
ウエアにより製作されているピラリンと称するポ
リイミド又はフイリツプ エイ・ハントケミカル
社、パリサデス パーク、ニユージヤージイによ
り製作されているHPRと称するノボラク型レジ
ストの種類である。層１３として適当な有機材料
としては、KPR、KMER、AZ1350及びポリクロ
ムレジストのような標準的な製品も更に含まれ
る。有機材料を硬化させ、その中のパターンをプ
ラズマエツチングなどの後のプロセス工程に耐え
うるようにさせるため、有機物層のパターン形成
に先だち、典型的な場合約200ないし300℃におい
て約30ないし180分間、この層を高温ベークにす
ることが望ましい。
二酸化シリコン層１４はたとえば標準的なプラ
ズマ堆積による生成物として、約0.12ミクロンの
厚さである。この二酸化シリコン層１４の目的
は、反応性酸素イオン非等方性エツチングによ
り、パターン形成された有機物層２３（第２図）
を形成するための後続のパターン形成に有用なパ
ターン形成後の中間パターンマスク層２４（（第
２図）として働かすことである。
ズマ堆積による生成物として、約0.12ミクロンの
厚さである。この二酸化シリコン層１４の目的
は、反応性酸素イオン非等方性エツチングによ
り、パターン形成された有機物層２３（第２図）
を形成するための後続のパターン形成に有用なパ
ターン形成後の中間パターンマスク層２４（（第
２図）として働かすことである。
パターン形成されたフオトレジスト層１５は典
型的な場合約1.0ミクロンの厚さで、たとえば標
準的なフオトリソグラフイプロセスにより、その
中に窓が形成されている。
型的な場合約1.0ミクロンの厚さで、たとえば標
準的なフオトリソグラフイプロセスにより、その
中に窓が形成されている。
第１図に示された構造を第２図中に示された段
階まで進めるには、次の工程を経る。第１に、た
とえばパターン形成されたフオトレジスト層１５
をエツチング用のマスクとして用いて、二酸化シ
リコン層１４をCHF3による反応性イオンエツチ
ングする。それによつて、二酸化シリコン層１４
は二酸化シリコンのパターン形成された中間マス
ク層２４となる。次に、（硬化した）有機物層１
３を反応性酸素イオン非等方性エツチングする。
このエツチングはまた、パターン形成されたフオ
トレジスト層１５を完全に除去し、それにより残
つた中間二酸化シリコン層２４は、有機物層１３
の酸素イオンエツチングに対する実効的なマスク
として用いられる。
階まで進めるには、次の工程を経る。第１に、た
とえばパターン形成されたフオトレジスト層１５
をエツチング用のマスクとして用いて、二酸化シ
リコン層１４をCHF3による反応性イオンエツチ
ングする。それによつて、二酸化シリコン層１４
は二酸化シリコンのパターン形成された中間マス
ク層２４となる。次に、（硬化した）有機物層１
３を反応性酸素イオン非等方性エツチングする。
このエツチングはまた、パターン形成されたフオ
トレジスト層１５を完全に除去し、それにより残
つた中間二酸化シリコン層２４は、有機物層１３
の酸素イオンエツチングに対する実効的なマスク
として用いられる。
有機物層１３の反応性酸素イオンエツチング
は、エツチングにおいて非等方性を良くするた
め、以下で詳細に述べるように、比較的低圧及び
比較的高RFパワーにおいて、純粋な酸素ガス
（一部がイオン化）又は酸素及び容積で0.5ないし
1.0％の四フツ化炭素の混合ガス（一部がイオン
化）を用いて行われる。非等方性を良くするとい
うことは、すなわち有機物層１３中の窓の壁を確
実に急峻にすることである。このようにして、有
機物層１３はパターン形成された有機物層２３と
なる。同時に、酸素を用いたエツチングの通常の
“過剰エツチング”中又は終了時に、パターン形
成された有機物層２３の窓の底部における露出し
たアルミニウム層１２上に酸化イオンが当ること
により、これら窓の側壁に、側壁ビルドアツプ３
１，３２，３３が生じる。典型的な場合、アルミ
ニウムを十分露出するため、有機物層中の窓を完
全に形成するように、50％過剰のエツチング
（“オーバーエツチング”）時間が加えられる。こ
れら側壁ビルドアツプ３１，３２，３３はまた側
壁全体に渡り、パターン形成された中間マスク層
２４の表面部へと延びる。
は、エツチングにおいて非等方性を良くするた
め、以下で詳細に述べるように、比較的低圧及び
比較的高RFパワーにおいて、純粋な酸素ガス
（一部がイオン化）又は酸素及び容積で0.5ないし
1.0％の四フツ化炭素の混合ガス（一部がイオン
化）を用いて行われる。非等方性を良くするとい
うことは、すなわち有機物層１３中の窓の壁を確
実に急峻にすることである。このようにして、有
機物層１３はパターン形成された有機物層２３と
なる。同時に、酸素を用いたエツチングの通常の
“過剰エツチング”中又は終了時に、パターン形
成された有機物層２３の窓の底部における露出し
たアルミニウム層１２上に酸化イオンが当ること
により、これら窓の側壁に、側壁ビルドアツプ３
１，３２，３３が生じる。典型的な場合、アルミ
ニウムを十分露出するため、有機物層中の窓を完
全に形成するように、50％過剰のエツチング
（“オーバーエツチング”）時間が加えられる。こ
れら側壁ビルドアツプ３１，３２，３３はまた側
壁全体に渡り、パターン形成された中間マスク層
２４の表面部へと延びる。
本発明に従うと、これらのビルドアツプ３１，
３２，３３は、アルミニウム層１２（第４図）の
選択エツチングに先だち除去すべきである。（第
３図） ビルドアツプ３１，３２，３３を除去するた
め、第２図中に示された構造は、これらのビルド
アツプがその上に構成された層１２から、アルミ
ニウム（又は本発明の他の実施例においては他の
物質）の酸化物を溶解させるため、適当な溶媒で
処理される。具体的には、層１２がアルミニウム
の場合、適当な溶媒はエチレングリコール及び緩
衝フツ化水素酸の典型的には約２：１のモル比の
液体混合物である。緩衝フツ化水素酸は典型的な
場合、フツ化アンモニウム（NH4F）及びフツ化
水素酸（HF）の約10：１のモル比のものであ
る。室温でこの液体混合物を用いた約２ないし５
分間の処理は、側壁ビルドアツプ３１，３２，３
３を除去する典型的なものである。同時に、中間
層２４の上部部分（厚さ全体の50％又はそれ以
上）もまた、緩衝HFにより除去される。
３２，３３は、アルミニウム層１２（第４図）の
選択エツチングに先だち除去すべきである。（第
３図） ビルドアツプ３１，３２，３３を除去するた
め、第２図中に示された構造は、これらのビルド
アツプがその上に構成された層１２から、アルミ
ニウム（又は本発明の他の実施例においては他の
物質）の酸化物を溶解させるため、適当な溶媒で
処理される。具体的には、層１２がアルミニウム
の場合、適当な溶媒はエチレングリコール及び緩
衝フツ化水素酸の典型的には約２：１のモル比の
液体混合物である。緩衝フツ化水素酸は典型的な
場合、フツ化アンモニウム（NH4F）及びフツ化
水素酸（HF）の約10：１のモル比のものであ
る。室温でこの液体混合物を用いた約２ないし５
分間の処理は、側壁ビルドアツプ３１，３２，３
３を除去する典型的なものである。同時に、中間
層２４の上部部分（厚さ全体の50％又はそれ以
上）もまた、緩衝HFにより除去される。
第３図は側壁ビルドアツプの除去直後処理され
つつある構造を示す。次の工程は、アルミニウム
の選択エツチングすなわちパターン形成有機物層
２３中の窓の底部におけるアルミニウムの除去で
ある、この目的のために、典型的な場合、構造は
三酸化ホウ素及び塩素の非特方性イオンエツチン
グに露出される。たとえば20マイクロHg（残留圧
を含む）の全圧における三塩化ホウ素（流速約30
cm3／分）及び塩素（約10cm3／分）、約170ワツトの
RFパワー及び0.16ワツト／cm2のパワー密度を用
い、構造は約−270ボルスにDCバイアスされカソ
ード上にマウントされる。あるいは、三塩化ホウ
素及び塩素を用いたプラズマエツチングは、エイ
チ・ジエイ・ルビンスタイン（H.J.Levinstein）
らに1981年３月17日に承認された“プラズマエツ
チングによるデバイス製作”と題する米国特許第
4256534号中に、より詳細に述べられているよう
に用いられる。アルミニウム層１２のこのエツチ
ングにより、パターン形成されたアルミニウム金
属層２２が生じ、第４図に示されるように、パタ
ーン形成された中間二酸化シリコン２４が完全に
除去される。
つつある構造を示す。次の工程は、アルミニウム
の選択エツチングすなわちパターン形成有機物層
２３中の窓の底部におけるアルミニウムの除去で
ある、この目的のために、典型的な場合、構造は
三酸化ホウ素及び塩素の非特方性イオンエツチン
グに露出される。たとえば20マイクロHg（残留圧
を含む）の全圧における三塩化ホウ素（流速約30
cm3／分）及び塩素（約10cm3／分）、約170ワツトの
RFパワー及び0.16ワツト／cm2のパワー密度を用
い、構造は約−270ボルスにDCバイアスされカソ
ード上にマウントされる。あるいは、三塩化ホウ
素及び塩素を用いたプラズマエツチングは、エイ
チ・ジエイ・ルビンスタイン（H.J.Levinstein）
らに1981年３月17日に承認された“プラズマエツ
チングによるデバイス製作”と題する米国特許第
4256534号中に、より詳細に述べられているよう
に用いられる。アルミニウム層１２のこのエツチ
ングにより、パターン形成されたアルミニウム金
属層２２が生じ、第４図に示されるように、パタ
ーン形成された中間二酸化シリコン２４が完全に
除去される。
次に、パターン形成された有機物層２３それ自
身が連続処理エツチング工程により、完全に除去
される。すなわち、エツチングは処理されている
構造をこの容器からとり出すことなく、アルミニ
ウムの非等方性エツチングを行つた同じ容器中で
行われる。パターン形成された有機物層２３の連
続処理除去というこの目的のため、第２の反応性
酸素イオン非等方性エツチング工程が適用でき
る。しかし、今度は以下で詳細に述べるように、
比較的高い圧力及び比較的RFパワーを用いるこ
とにより、本質的に等方性エツチングである。こ
のようにして、第２の反応性イオンエツチング工
程により、有機物層２３は完全に除去される。処
理されている構造はそれによつて、第５図に示さ
れる状態になる。
身が連続処理エツチング工程により、完全に除去
される。すなわち、エツチングは処理されている
構造をこの容器からとり出すことなく、アルミニ
ウムの非等方性エツチングを行つた同じ容器中で
行われる。パターン形成された有機物層２３の連
続処理除去というこの目的のため、第２の反応性
酸素イオン非等方性エツチング工程が適用でき
る。しかし、今度は以下で詳細に述べるように、
比較的高い圧力及び比較的RFパワーを用いるこ
とにより、本質的に等方性エツチングである。こ
のようにして、第２の反応性イオンエツチング工
程により、有機物層２３は完全に除去される。処
理されている構造はそれによつて、第５図に示さ
れる状態になる。
上に示したように、第１の反応性酸素イオンエ
ツチング工程（第１図〜第２図）は、有機物層１
３の非等方性エツチングが行われるように、比較
的低圧及び比較的高RFパワー密度で実施される。
この目的のために有用な酸素イオン圧力は、約２
ないし４マイクロHgの範囲、典型的な場合約3.5
マイクロHgであり、有用なRFパワー密度は、約
0.25ないし0.75ワツト／cm2の範囲、典型的には約
0.5ワツト／cm2で、典型的な周波数は約13.56MHz
である。
ツチング工程（第１図〜第２図）は、有機物層１
３の非等方性エツチングが行われるように、比較
的低圧及び比較的高RFパワー密度で実施される。
この目的のために有用な酸素イオン圧力は、約２
ないし４マイクロHgの範囲、典型的な場合約3.5
マイクロHgであり、有用なRFパワー密度は、約
0.25ないし0.75ワツト／cm2の範囲、典型的には約
0.5ワツト／cm2で、典型的な周波数は約13.56MHz
である。
パターン形成された有機物層２３が等方的にエ
ツチングされるように、時にこの層２３をその側
面から浸食するように、第２の反応性イオンエツ
チング工程（第４〜第５図）が、比較的高圧及び
比較的低RFパワー密度で行われる。この目的に
適した酸素イオン圧は、約100ないし200マイクロ
Hgの範囲、典型的には約150マイクロHg、有用
なRFパワー密度は約0.1ないし0.3ワツト／cm2の範
囲、典型的な場合は約0.2ワツト／cm2典型的な周
波数は約13.56MHzである。
ツチングされるように、時にこの層２３をその側
面から浸食するように、第２の反応性イオンエツ
チング工程（第４〜第５図）が、比較的高圧及び
比較的低RFパワー密度で行われる。この目的に
適した酸素イオン圧は、約100ないし200マイクロ
Hgの範囲、典型的には約150マイクロHg、有用
なRFパワー密度は約0.1ないし0.3ワツト／cm2の範
囲、典型的な場合は約0.2ワツト／cm2典型的な周
波数は約13.56MHzである。
アルミニウムエツチングの前ではなく後に側壁
ビルドアツプを除去しようとする試みは、アルミ
ニウムの望ましくないアンダーカツトを生ずるこ
とを認識すべきである。
ビルドアツプを除去しようとする試みは、アルミ
ニウムの望ましくないアンダーカツトを生ずるこ
とを認識すべきである。
本発明について、具体的な実施例を参照して詳
細に述べてきたが、本発明の範囲から逸脱するこ
となく、種々の変更ができる。たとえば、側壁ビ
ルドアツプの溶解用に緩衝HFの液体混合物を用
いる代りに、他の液体混合物も使用でき、また乾
式（プラズマ又はイオン）エツチング技術も使用
できる。ビルドアツプを除去する際、そのための
乾式エツチングガスのタイプはビルドアツプの化
学的性質に依存する。これらのビルドアツプは第
１の層材料（A1）と第２の層をエツチングする
のに使用されるエツチング種（例えば酸素）の材
料との化合物である。従つて当業者は、ビルドア
ツプの化学的解析からビルドアツプの化学的性質
を確かめることができ、そのビルドアツプのエツ
チングのために適当なガスを選択することができ
る。例えばビルドアツプが酸化アルミニウムの場
合、用いることのできるエツチングガスはCHF3
（Freon−23）またはCH2ClF（Freon−31）であ
る。あるいはまた、酸素イオンエツチングにより
パターン形成された有機物層２３を除去する代り
に、約４：１のモル比の無水ヒドラジン及び
DMSO（ジメチルスルフオキシド）の混合物によ
る溶解のような他の技術も使用できる。
細に述べてきたが、本発明の範囲から逸脱するこ
となく、種々の変更ができる。たとえば、側壁ビ
ルドアツプの溶解用に緩衝HFの液体混合物を用
いる代りに、他の液体混合物も使用でき、また乾
式（プラズマ又はイオン）エツチング技術も使用
できる。ビルドアツプを除去する際、そのための
乾式エツチングガスのタイプはビルドアツプの化
学的性質に依存する。これらのビルドアツプは第
１の層材料（A1）と第２の層をエツチングする
のに使用されるエツチング種（例えば酸素）の材
料との化合物である。従つて当業者は、ビルドア
ツプの化学的解析からビルドアツプの化学的性質
を確かめることができ、そのビルドアツプのエツ
チングのために適当なガスを選択することができ
る。例えばビルドアツプが酸化アルミニウムの場
合、用いることのできるエツチングガスはCHF3
（Freon−23）またはCH2ClF（Freon−31）であ
る。あるいはまた、酸素イオンエツチングにより
パターン形成された有機物層２３を除去する代り
に、約４：１のモル比の無水ヒドラジン及び
DMSO（ジメチルスルフオキシド）の混合物によ
る溶解のような他の技術も使用できる。
更に、本発明はたとえば中間層２４を省いたい
わゆる“二レベル”プロセスのような“三レベ
ル”プロセス以外のパターン形成物質にも適用で
きる。一般に、有機物層の反応性酸素イオンエツ
チングの終了段階で、好ましくない酸化物又は下
の有機物層の他の化合物の側壁ビルドアツプが生
じる時はいつでも、本発明に従い、有機物層のこ
の反応性イオンエツチングの後、下の物質の選択
エツチングの前に、ビルドアツプは除去されると
有利である。また、より厚い中間層とともに、塩
素のような酸素以外の反応性酸素イオン非等方性
エツチング物質も、パターン形成された有機物層
の側壁上に、ビルドアツプを生じる可能性があ
る。そして、下の物質と反応性イオン物質の化合
物から成るこれらのビルドアツプは、本発明に従
い、この有機物層の反応性塩素イオンエツチング
の後除去される。最後に、有機物層中の窓の側壁
の底部におけるアルミニウム以外の物質が、側壁
上に好ましくない酸化物のビルドアツプをを同様
に同生じる可能性がある。たとえば、シリコンと
二酸化シリコンの物質は、シリコンの酸化物のビ
ルドアツプを生じ、それは約30：１のモル比のフ
ツ化アンモニウム（NH4F）及びフツ化水素酸
（HF）の液体混合物で除去でき、金は重量にし
て約40％のヨウ化カリウム（KI）と20％ヨウ素
（I2）の水溶液で除去できるビルドアツプを生成
する。物質がこのようにシリコン、二酸化シリコ
ン又は金である場合、パターン形成された有機物
層はモル比で５：１の硫酸と過酸化水素の溶液を
用いた処理で、完全に除去できる。
わゆる“二レベル”プロセスのような“三レベ
ル”プロセス以外のパターン形成物質にも適用で
きる。一般に、有機物層の反応性酸素イオンエツ
チングの終了段階で、好ましくない酸化物又は下
の有機物層の他の化合物の側壁ビルドアツプが生
じる時はいつでも、本発明に従い、有機物層のこ
の反応性イオンエツチングの後、下の物質の選択
エツチングの前に、ビルドアツプは除去されると
有利である。また、より厚い中間層とともに、塩
素のような酸素以外の反応性酸素イオン非等方性
エツチング物質も、パターン形成された有機物層
の側壁上に、ビルドアツプを生じる可能性があ
る。そして、下の物質と反応性イオン物質の化合
物から成るこれらのビルドアツプは、本発明に従
い、この有機物層の反応性塩素イオンエツチング
の後除去される。最後に、有機物層中の窓の側壁
の底部におけるアルミニウム以外の物質が、側壁
上に好ましくない酸化物のビルドアツプをを同様
に同生じる可能性がある。たとえば、シリコンと
二酸化シリコンの物質は、シリコンの酸化物のビ
ルドアツプを生じ、それは約30：１のモル比のフ
ツ化アンモニウム（NH4F）及びフツ化水素酸
（HF）の液体混合物で除去でき、金は重量にし
て約40％のヨウ化カリウム（KI）と20％ヨウ素
（I2）の水溶液で除去できるビルドアツプを生成
する。物質がこのようにシリコン、二酸化シリコ
ン又は金である場合、パターン形成された有機物
層はモル比で５：１の硫酸と過酸化水素の溶液を
用いた処理で、完全に除去できる。
第１図乃至第５図は本発明の具体的な実施例に
従う薄膜の処理の各種工程を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、第１の層……１２、
第２の層……１３。
従う薄膜の処理の各種工程を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、第１の層……１２、
第２の層……１３。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体上に第１の材料の第１の層を形成する
工程、該第１の層上に有機物材料の第２の層を形
成する工程、第２の層を選択的に反応性イオンエ
ツチングする工程及び第２の層を第１の層に対す
る選択エツチング用のマスクとして用いる工程か
ら成る半導体デバイスの製造方法において、 第２の層の反応性イオンエツチングの後で第１
の層の選択エツチングの前に、第２の層の反応性
イオンエツチングによつて露出された第１の層の
第１の材料と第２の層の反応性イオンエツチング
中のイオンとの反応によつて生成された化合物と
して該第２の層の選択的エツチング用マスクの窓
の側壁に形成されたビルドアツプを除去する工程
とを備えたことを特徴とする半導体デバイスの製
造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された方法にお
いて、 該第２の層のイオンエツチング工程は反応性酸
素イオンエツチングであることを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された方法にお
いて、 該第１の材料はアルミニウムであることを特徴
とする半導体デバイスの製造方法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載された方法にお
いて、 該ビルドアツプを除去する工程は、エチレング
リコールと緩衝フツ化水素酸の混合物を用いて、
ビルドアツプを処理することにより行なうことを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載された方法にお
いて、 該第１の材料はシリコンであることを特徴とす
る半導体デバイスの製造方法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載された方法にお
いて、 該ビルドアツプを除去する工程は、フツ化アン
モニウムとフツ化水素酸の液体混合物を用いてビ
ルドアツプを処理する工程を含むことを特徴とす
る半導体デバイスの製造方法。 ７ 特許請求の範囲第１項に記載された方法にお
いて、 該第１の材料は二酸化シリコンであることを特
徴とする半導体デバイスの製造方法。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載された方法にお
いて、 該ビルドアツプを除去する工程は、フツ化アン
モニウムとフツ化水素酸の液体混合物で、ビルド
アツプを処理する工程を含むことを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。 ９ 特許請求の範囲第１項に記載された方法にお
いて、 該第１の材料は金であることを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載された方法に
おいて、 該ビルドアツプを除去する工程は、ヨウ化カリ
ウムとヨウ素の水溶液を用いてビルドアツプを処
理する工程を含むことを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/246,690 US4343677A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Method for patterning films using reactive ion etching thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57169245A JPS57169245A (en) | 1982-10-18 |
| JPH0218578B2 true JPH0218578B2 (ja) | 1990-04-26 |
Family
ID=22931789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044766A Granted JPS57169245A (en) | 1981-03-23 | 1982-03-23 | Method of producing semiconductor device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4343677A (ja) |
| JP (1) | JPS57169245A (ja) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4372807A (en) * | 1982-03-25 | 1983-02-08 | Rca Corporation | Plasma etching of aluminum |
| US4471524A (en) * | 1982-06-01 | 1984-09-18 | At&T Bell Laboratories | Method for manufacturing an insulated gate field effect transistor device |
| JPS5982730A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-12 | Toshiba Corp | プラズマエツチング方法 |
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| JP7022651B2 (ja) * | 2018-05-28 | 2022-02-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 膜をエッチングする方法及びプラズマ処理装置 |
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-
1981
- 1981-03-23 US US06/246,690 patent/US4343677A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57044766A patent/JPS57169245A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4343677A (en) | 1982-08-10 |
| JPS57169245A (en) | 1982-10-18 |
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