JPH02275627A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02275627A
JPH02275627A JP1311343A JP31134389A JPH02275627A JP H02275627 A JPH02275627 A JP H02275627A JP 1311343 A JP1311343 A JP 1311343A JP 31134389 A JP31134389 A JP 31134389A JP H02275627 A JPH02275627 A JP H02275627A
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JP
Japan
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etching
film
layer
pattern
semiconductor device
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Application number
JP1311343A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Takeuchi
寛 竹内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a residual foreign film to be eliminated selectively by using a corrosive atmosphere by eliminating an organic film master pattern by the oxygen ashing method after etching a substance layer to be machined by the reactive ion etching method. CONSTITUTION:An oxidation silicon film 2 and a polycrystal silicon film 3 are laminated in sequence on a silicon substrate 1 and a mask pattern 4 of an organic photo resist is formed on it, thus eliminating one part of the polycrystal silicon film 3 up to the oxidation silicon film 2 by reactive ion etching. At this time, a protruding foreign object 5 is adhered to the polycrystal silicon pattern side wall but an organic substance constituent within the foreign object 5 is simultaneously ashed and eliminated when eliminating the photo resist 4 by the oxygen plasma ashing method, thus enabling the residual foreign object be porous. Then, the entire substrate is dipped into the mixed liquid of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid, thus eliminating only the protruding foreign object 5 selectively and obtaining a fine pattern.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法、特に微細パターン形
成に反応性イオンエツチング法を用いた半導体装置の製
造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a semiconductor device using a reactive ion etching method for forming a fine pattern.

(従来の技術及びその課題) 近年、半導体装置の特性向上と高集積化が計られている
。高集積化を達成する手段としては、縮小投影露光装置
とフォトレジストとを用いて、任意のパターンを被加工
物層である披エツチング層上に形成し反応性イオンエツ
チング法により、この層を選択エツチングするようにし
た微細加工技術が主流である。
(Prior Art and its Problems) In recent years, efforts have been made to improve the characteristics and increase the integration of semiconductor devices. As a means of achieving high integration, an arbitrary pattern is formed on the etching layer, which is the workpiece layer, using a reduction projection exposure device and a photoresist, and this layer is selected by reactive ion etching. Microfabrication technology using etching is the mainstream.

例えば、先端製品の一例である4 Mbit DRAM
(ダイナミックランダムアクセスメモリ)では0.7μ
m (サブミクロン)のライン幅の寸法が採用されてい
る。このサブミクロンパターン層を形成する為に、エツ
チングのマスクであるフォトレジスト・パターンは、エ
ツチング時マスクパターン横方向の膜ベリによる仕上が
り寸法誤差を無くする為に、より急峻なパターン側面を
有する。また、エツチングは披エツチング層の主面に対
して垂直方向に気状イオンを入射させて加工を行う反応
性イオンエツチングを用いる。エツチングの進行は、被
エツチング層と反応性イオンとの化学反応に加え、入射
されたイオンによるスパッタリングによっても同時に進
行する。このスパッタリングは、マスク材であるフォト
レジストの側壁だけではなくエツチングされた被エツチ
ング層の側壁にも同時に進行する。旧来の半導体装置で
はフォトレジストマスクのパターン側面が急峻でなかっ
た為に、この側面に付着した被スパツタリング異物はエ
ツチングにより除去されるか、また例え除去されなくて
もパターン側面から特に上面(主面)より突出すること
がなく比較的問題にならなかった。しかし、急峻なパタ
ーン側面を使用した場合の反応性イオンエツチングにお
いては、パターン側面に付着した被スパツタリング異物
は、エツチング除去されず、このため側面をおおう層と
して残ってしまう。この被スパツタリング異物膜、弓き
続き行うフォトレジストの酸素プラズマ灰化(アッシン
グ)工程でも除去されずに突起状異物として、加工され
た被エツチング層上に残留する。
For example, 4 Mbit DRAM, which is an example of a cutting-edge product,
(dynamic random access memory) is 0.7μ
A line width dimension of m (submicron) is adopted. In order to form this submicron pattern layer, the photoresist pattern serving as an etching mask has steeper pattern side surfaces in order to eliminate finished dimensional errors due to film burrs in the lateral direction of the mask pattern during etching. For etching, reactive ion etching is used in which gaseous ions are applied perpendicularly to the main surface of the etching layer. Etching progresses not only by chemical reaction between the layer to be etched and reactive ions, but also by sputtering by incident ions. This sputtering progresses not only on the sidewalls of the photoresist, which is the mask material, but also on the sidewalls of the layer to be etched. In conventional semiconductor devices, the side surfaces of the pattern of the photoresist mask were not steep, so the foreign matter to be sputtered adhering to this side surface was removed by etching, or even if it was not removed, it was removed from the side surface of the pattern, especially on the top surface (main surface). ) and was relatively unproblematic. However, in reactive ion etching when a steep pattern side surface is used, sputtering foreign matter adhering to the pattern side surface is not removed by etching, and therefore remains as a layer covering the side surface. This film of foreign matter to be sputtered is not removed even in the subsequent oxygen plasma ashing process of the photoresist, and remains as protruding foreign matter on the processed layer to be etched.

残留した突起状異物(被スパツタリング異物膜)は続い
て実施される半導体装置製造のための層形成工程によっ
ても除去されず形成された層内に取り込まれる。この問
題を第3A図ないし第3C図により半導体装置のゲート
電極に用いるポリシリコン膜のエツチングについて詳細
に説明する。第3A図に示すように、シリコン基板31
上には、この上に成長した厚さ200Aのシリコン熱酸
化膜32と、この上に更に減圧CVD法で成長した、厚
さ3000Aの多結晶シリコン膜33と、この上に、こ
の膜33を選択エツチングするためのフォトレジストパ
ターン34とが順次形成されている。平行平板型反応性
イオンエツチング装置によりエツチングガスとしてCC
j74とHeとを夫々1、00 cc/ minの流量
で用い、エツチング室内の圧力を0.2torrとし、
電極にかける高周波電力を0.5/cdとして、50秒
間多結晶シリコン膜33をエツチングする。この時エツ
チングと同時に生じるスパッタリングによりフォトレジ
ストパターン33とポリシリコンパターン側壁に彼スパ
ッタリング異物35が、第3B図に示すように、付着す
る。しかしながら、ポリシリコンパターン側壁に付着し
た披スパッタリング異物35は除去されず、第3C図に
示すごとく多結晶シリコン膜33上面より突出するよう
に残留する。
The remaining protruding foreign matter (foreign matter film to be sputtered) is not removed in the subsequent layer forming step for manufacturing a semiconductor device, but is incorporated into the formed layer. This problem will be explained in detail with reference to FIGS. 3A to 3C regarding etching of a polysilicon film used for a gate electrode of a semiconductor device. As shown in FIG. 3A, a silicon substrate 31
On top of this, there is a silicon thermal oxide film 32 with a thickness of 200 Å grown on this, a polycrystalline silicon film 33 with a thickness of 3000 Å grown on top of this by the low pressure CVD method, and this film 33 on top of this. A photoresist pattern 34 for selective etching is sequentially formed. CC is used as an etching gas using a parallel plate type reactive ion etching device.
J74 and He were each used at a flow rate of 1,00 cc/min, and the pressure in the etching chamber was set to 0.2 torr.
The polycrystalline silicon film 33 is etched for 50 seconds with the high frequency power applied to the electrode set to 0.5/cd. At this time, due to the sputtering that occurs simultaneously with etching, sputtered foreign matter 35 adheres to the sidewalls of the photoresist pattern 33 and the polysilicon pattern, as shown in FIG. 3B. However, the sputtering foreign matter 35 attached to the side wall of the polysilicon pattern is not removed and remains so as to protrude from the upper surface of the polycrystalline silicon film 33, as shown in FIG. 3C.

同様の問題がAΩ (Ag合金の場合も含む、以下同様
)多層配線J+i造を形成した半導体装置の場合にも起
こる。
A similar problem also occurs in the case of a semiconductor device formed with an AΩ (including the case of Ag alloy, hereinafter the same) multilayer wiring J+i structure.

即ち、第2層目のAg配線層を精度良く形成するだめに
は、層間絶縁膜の平坦化が要請され、その平坦化技術と
してレジストエツチング法、或いはS OG (Spi
n on Grass))法が知られているが、上述の
被スパツタリング異物が存在する場合には平坦化が妨げ
られるという問題があった。
In other words, in order to form the second Ag wiring layer with high precision, it is necessary to planarize the interlayer insulating film, and the planarization technique is resist etching or SOG (SPI).
Although the non-on-grass method is known, there is a problem in that flattening is hindered when the above-mentioned foreign matter to be sputtered is present.

この問題をレジストエツチング法を適用した場合につい
て第4八図ないし第4E図を参照して説明する。
This problem will be explained in the case where the resist etching method is applied with reference to FIGS. 48 to 4E.

第4A図は第1層目の配線パターン47を形成した直後
の状態を示している。なお、本図中、符号41はP型シ
リコン基板、42はフィールド酸化膜、43はゲート酸
化膜、44はポリシリコンゲート電極、45a、45b
はソース及びドレイン拡散層、46は第1の層間絶縁膜
を夫々示す。
FIG. 4A shows the state immediately after the first layer wiring pattern 47 is formed. In this figure, 41 is a P-type silicon substrate, 42 is a field oxide film, 43 is a gate oxide film, 44 is a polysilicon gate electrode, 45a, 45b
4 indicates source and drain diffusion layers, and 46 indicates a first interlayer insulating film.

第1層目の配線パターン47はAp合金膜を1μm前後
の膜厚で蒸着させ、フォトレジストマスクパターンをそ
の上に形成させた後、CN2系ガスを用いて反応性イオ
ンエツチングを行う。こ−の時、第3B図の例の場合と
同様に異方性エツチング作用により一部が突出した異物
膜48が第1層目の配線パターン47の急峻な側壁に付
着する。
For the first layer wiring pattern 47, an Ap alloy film is deposited to a thickness of about 1 μm, a photoresist mask pattern is formed thereon, and then reactive ion etching is performed using CN2 gas. At this time, as in the case of the example shown in FIG. 3B, the foreign substance film 48 with a partially protruding part adheres to the steep sidewall of the first layer wiring pattern 47 due to the anisotropic etching action.

この異物膜48はアルミニウム化合物から形成されてい
るためフォトレジストの酸素灰化除去時に除去されず、
配線パターン41の側壁に一部が上方に突出した状態で
残留する。引き続いて純水処理を行った後、第4図に示
す如(、第1の層間絶縁膜49を施し、さらにその上に
フォトレジスト層50を第4C図に示す如くスピンコー
ティングする。次いで、第4D図に示す如く、エツチン
グ法により、第1の層間絶縁膜49の平坦化を行う。
Since this foreign matter film 48 is formed from an aluminum compound, it is not removed when the photoresist is removed by oxygen ashing.
A portion remains on the side wall of the wiring pattern 41 in an upwardly protruding state. Subsequently, after performing a pure water treatment, a first interlayer insulating film 49 is applied as shown in FIG. 4, and a photoresist layer 50 is spin-coated thereon as shown in FIG. 4C. As shown in FIG. 4D, the first interlayer insulating film 49 is planarized by an etching method.

次ぎに、第4E図に示す如く、絶縁耐圧を保持するため
第2の層間絶縁膜51を被覆し、さらに、第1層1」の
配線パターン41へ接続する連通孔を開口した後、第2
層目のA11)配線パターン52を形成し、所定の半導
体装置を製造する。
Next, as shown in FIG. 4E, a second interlayer insulating film 51 is coated to maintain the dielectric strength, and a communication hole is opened to connect to the wiring pattern 41 of the first layer 1.
Layer A11) A wiring pattern 52 is formed, and a predetermined semiconductor device is manufactured.

しかし、mdA図に示すとうり、配線パターン47の側
壁に異物膜48が突出した状態で残るため、第1の層間
絶縁膜49を形成したとき第4B図に示す如く、その膜
内部に空洞49a並びに/または細溝49bが形成され
ることになり、エツチング工程後も第4D図に示すごと
く表面部に溝が形成された状態となる。したがって、そ
のままの状態で、第2の層間絶縁膜51及び第2の配線
パターン52が形成された場合、第4E図に示す如く第
2層目の配線パターン52に断線部52aが生じる他、
第2層目の配線パターン間の短絡(図示せず)が発生す
るなどの問題が生じる。
However, as shown in FIG. And/or narrow grooves 49b are formed, and even after the etching process, grooves remain formed on the surface as shown in FIG. 4D. Therefore, if the second interlayer insulating film 51 and the second wiring pattern 52 are formed in the same state, a disconnection portion 52a will occur in the second layer wiring pattern 52 as shown in FIG. 4E.
Problems such as a short circuit (not shown) occurring between the second layer wiring patterns occur.

この異物膜の付着を除去する方法として、特公昭54−
18973に一つの提案が成されている。
As a method for removing this foreign matter film,
One proposal was made in 18973.

この方法はマスクパターンを披エツチング層物上に形成
した後、イオンエツチングを行い、その結果、マスクパ
ターン又は被エツチング物の側壁に付着形成された異物
膜を無機酸を用いてのウェット方式で化学エツチングし
て除去し、しかるのちにプラズマ灰化によりマスクパタ
ーンを除去する方法である。
In this method, after a mask pattern is formed on the etching layer, ion etching is performed, and as a result, the foreign material film that is formed on the side wall of the mask pattern or the object to be etched is chemically etched using a wet method using an inorganic acid. In this method, the mask pattern is removed by etching and then by plasma ashing.

しかし、この方法の欠点は、この化学エツチングにより
被エツチング物自体が影響を受け、局部的に著しくエツ
チングされてしまい、多くの製品不良を発生させること
である。これは化学エツチングがレジスト剥離前に行わ
れるため、レジスト内に微量に存在する塩素など(エツ
チングガスなどに由来するもの)が触媒的に働き被エツ
チング物のエツチングを促進させることによるものと思
われる。
However, a drawback of this method is that the object to be etched is affected by this chemical etching, resulting in significant local etching, resulting in many product defects. This is thought to be because chemical etching is performed before resist stripping, so the trace amount of chlorine (derived from etching gas, etc.) present in the resist acts as a catalyst and promotes the etching of the object to be etched. .

(発明が解決しようとする課題) 以上のように半導体装置では、高JJ!積化にともなっ
゛C1微細パターンの形成が必須条件となっており、こ
のため急峻なパターン側面のフォトレジストマスクと反
応性イオンエツチング法による微細加工が主流となって
きているが、エツチング時に生じるパターン側壁の突起
状異物が原因となり半導体装置の絶縁不良や形状不良か
ら性能劣化などの不具合を引起こしており、そのためこ
の突起状異物を除去する有効な方法の開発が望まれてい
た。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in semiconductor devices, high JJ! With the increase in the number of semiconductor devices, the formation of C1 fine patterns has become an essential condition, and for this reason, microfabrication using a photoresist mask with steep pattern sides and reactive ion etching has become mainstream. Protruding foreign matter on the sidewalls has been causing problems such as poor insulation and poor shape of semiconductor devices, resulting in performance deterioration.Therefore, there has been a desire to develop an effective method for removing these protruding foreign matter.

本発明は、上記事情を鑑みて成されたもので、反応性イ
オンエツチングを用いたサブミクロン領域の微細加工を
高精度で達成し半導体装置の信頼性向上を図り得る半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for manufacturing a semiconductor device that can achieve microfabrication in the submicron region with high precision using reactive ion etching and improve the reliability of the semiconductor device. The purpose is to

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するため、半導体基板上に被加
工物層を形成する工程と、この被加工物層上に、これを
加工する為の有機膜マスクパターンを形成する工程と、
該被加工物層を反応性イオンエツチング法により加工す
る工程と、該有機膜マスクパターンを、少なくも酸素分
子を含む酸素灰化法を用いて除去す・る工程とからなる
半導体装置の製造方法において、前記有機膜マスクパタ
ーンを除去した後、被加工物部を少なくとも前記被加工
物層並びに/もしくは該被加工物層の下地層をエツチン
グせしめる腐蝕媒体に曝すという手段を講じた。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention includes a step of forming a workpiece layer on a semiconductor substrate, and processing the workpiece layer on the workpiece layer. a step of forming an organic film mask pattern for
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of processing the workpiece layer using a reactive ion etching method, and removing the organic film mask pattern using an oxygen ashing method containing at least oxygen molecules. In this method, after removing the organic film mask pattern, the workpiece is exposed to an etching medium that etches at least the workpiece layer and/or the underlying layer of the workpiece layer.

なお、腐蝕媒体は、液状のものでもガス状のものでも良
い。上記被加工物の種類についてとくに制限はな(、シ
リコン半導体、アルミニウム合金等の配線層など任意の
ものに対し適用し得る。なお、アルミニウム、アルミニ
ウム合金が被加工物の場合、腐蝕媒体としてリン酸とフ
ッ酸とアルコールとを主成分とする混合溶液からなる溶
体か望ましい。
Note that the corrosive medium may be liquid or gaseous. There are no particular restrictions on the type of workpiece mentioned above (it can be applied to any type of workpiece, such as wiring layers made of silicon semiconductors, aluminum alloys, etc.).If the workpiece is aluminum or aluminum alloy, phosphoric acid is used as the corrosion medium. A solution consisting of a mixed solution mainly consisting of hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, and alcohol is preferable.

(作用) 反応性イオンエツチング法により波加工物質層をエツチ
ングした後、酸素分子を含む酸素灰化法により有機膜マ
スクパターンを除去することにより、被加工物側壁に付
着した異物膜中の有機質成分も同時に灰化除去されるた
め、残留異物膜が多孔質化し、その結果、被加工物及び
その下地層に対し悪影響を及ぼすことのない条件下で、
適当な腐蝕媒体を用いて簡単に残留異物膜を選択的に除
去することが可能となる。
(Function) After etching the corrugated material layer using a reactive ion etching method, the organic film mask pattern is removed using an oxygen ashing method containing oxygen molecules, thereby removing organic components in the foreign material film attached to the side wall of the workpiece. is also removed by ashes at the same time, so the residual foreign matter film becomes porous, and as a result, under conditions that will not have a negative effect on the workpiece and its underlying layer,
It becomes possible to easily and selectively remove the residual foreign matter film using an appropriate corrosive medium.

(実施例) 以下、本発明の第1の実施例を第1A図ないし第1C図
を参照して説明する。
(Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.

シリコン基板(1)上に酸化シリコン膜(2)を厚さ2
00Aに、熱酸化法により形成し、引続き不純物リンを
I X 102】atoms/cii含有した多結晶シ
リコン膜(3)を酸化シリコン膜(2)上の全面に減圧
CVD法によって、厚さ4000Aに、堆積する。次い
で115縮小投影露光装置により0.7μ印ライン&ス
ペースの何機フォトレジストのマスクパターン(4)を
多結晶シリコン膜(3〕上に形成する。続いてcB、、
ガス100 cc/m1n−Heガス100 cc/m
ln ・圧力0.2torr ・印加高周波電力0.5
W/cdの条件で70秒間反応性イオンエツチングし、
第1A図に示すように多結晶シリコン膜(3)の一部を
酸化シリコン膜(2)の所まで除去する。引続き、第1
B図に示すように、この基板全体を酸素圧力1 tor
r・印加高周波電力3 W / c−の条件で酸素プラ
ズマ灰化を30分間行い、フォトレジストマスクを多結
晶シリコン膜(3)の上面より除去する。この後、半導
体基板全体をフッ酸、硝酸、酢酸(重量比−5: 20
 ニア00)の混合液からなるエツチング液に30秒間
浸漬する。この混合比によれば、被加工物である多結晶
シリコン膜(3)のエツチング速度は毎分100Aと低
く、シたがってほとんどエツチングされず加工したパタ
ーンの精度を左右するものではなく、多結晶シリコンパ
ターン側壁に付着した突起状異物(5)のみを選択的に
第1C図に示すように除去することができた。
A silicon oxide film (2) is deposited on a silicon substrate (1) to a thickness of 2
A polycrystalline silicon film (3) containing impurity phosphorous (I x 102] atoms/cii was formed on the entire surface of the silicon oxide film (2) to a thickness of 4000 A using a low pressure CVD method. ,accumulate. Next, a photoresist mask pattern (4) with 0.7μ lines and spaces is formed on the polycrystalline silicon film (3) using a 115 reduction projection exposure apparatus.Subsequently, cB,...
Gas 100 cc/m1n-He gas 100 cc/m
ln ・Pressure 0.2 torr ・Applied high frequency power 0.5
Reactive ion etching for 70 seconds under W/cd conditions,
As shown in FIG. 1A, a portion of the polycrystalline silicon film (3) is removed up to the silicon oxide film (2). Continuing, the first
As shown in Figure B, the entire substrate is exposed to an oxygen pressure of 1 tor.
Oxygen plasma ashing is performed for 30 minutes under the conditions of applied high-frequency power of 3 W/c-, and the photoresist mask is removed from the upper surface of the polycrystalline silicon film (3). After this, the entire semiconductor substrate was soaked in hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid (weight ratio -5:20).
It is immersed in an etching solution consisting of a mixed solution of Nia 00) for 30 seconds. According to this mixture ratio, the etching rate of the polycrystalline silicon film (3), which is the workpiece, is as low as 100 A per minute, so the etching rate is as low as 100 A per minute. Only the protruding foreign matter (5) attached to the side wall of the silicon pattern could be selectively removed as shown in FIG. 1C.

この多結晶シリコンパターン側壁に付着した突起状異物
(5)のみを選択的に除去することか出来る原理は、反
応性イオンエツチング時に付着する突起状異物(5)が
フォトレジスト彼加工物である多結晶シリボン膜、並び
に/もしくは、下層+4であるシリコン酸化膜の混合物
と考えられており、エツチングのマスク+イであるフォ
トレジストを酸素灰化法により除去する際に側壁異物中
の有機物成分も同時に灰化除去される。この結果、残留
した側壁異物は多孔質化し表面積が増大して居るために
続いて行うフッ酸、硝酸、酢酸(重量比−5・20ニア
00)の混合液によるエツチングにおいて選択的にエツ
チングされるものと理解する。
The principle by which only the protruding foreign matter (5) attached to the side wall of the polycrystalline silicon pattern can be selectively removed is that the protruding foreign matter (5) attached during reactive ion etching is a photoresist processed material. It is thought to be a mixture of a crystalline silicon film and/or a silicon oxide film, which is the lower layer, and when the photoresist, which is the etching mask, is removed by oxygen ashing, the organic components in the sidewall foreign matter are also removed at the same time. Ashed and removed. As a result, the remaining side wall foreign matter becomes porous and has an increased surface area, so it is selectively etched in the subsequent etching with a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid (weight ratio -5.20Nia00). Understand it as a thing.

この実施例によれば、0.7μmのライン&スペースの
微細パターンでも側壁の異物を除去した良好なエツチン
グが可能なことが分かる。更に、本発明をM OS型ト
ランジスタのゲート電極材である多結晶シリコン膜の微
細加工に応用すれば、サブミクロン・ゲート・トランジ
スタを有する半導体装置の製造が可能である。
According to this example, it can be seen that even with a fine pattern of lines and spaces of 0.7 .mu.m, it is possible to perform good etching with foreign matter removed from the side walls. Furthermore, if the present invention is applied to microfabrication of a polycrystalline silicon film that is a gate electrode material of a MOS type transistor, it is possible to manufacture a semiconductor device having a submicron gate transistor.

次ぎに、第2の実施例を第2A図ないし第2F図を参照
して説明する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2F.

この実施例はAI−5i−Cu合金による多層配線構造
を半導体装置に形成する場合の例を示す。
This embodiment shows an example in which a multilayer wiring structure made of an AI-5i-Cu alloy is formed in a semiconductor device.

第2A図は、第1層目の配線パターン17を形成した直
後の状態を示している。なお、本図中、符号11はシリ
コン基板、12はフィールド酸化膜、13はゲート酸化
膜、14はポリシリコンゲート電極、15a、15bは
ソース及びドレイン拡散層、そして16は第1の層間絶
縁膜を示す。この第1層目の配線パターン17は以下の
ようにして形成した。まずAI −31−Cu(Si:
10%、Cu:0.5%)合金膜を膜厚0.8μmによ
り形成し、所定のフォトレジストマスクパターンをその
上に形成した後、エツチングガス(Cfz :CC,Q
、+  :N2−20:20:1000cc/分)を用
い、圧力(1,otorr)、高周波電力(13,5(
iMIIz : 3 W / c+T ) 、の工、ソ
チング条件で70秒間合金膜を選択エツチングした。つ
いで、酸素ガス50 cc/分、圧力0.9torr高
周波電力13.5MIIz : 0.4 W/c−の条
件下での酸素プラズマ灰化法によりフォトレジストマス
クパターンを灰化除去し、上記第2A図に示す如く第1
層目の配線パターン17の側壁に異物膜18が残留、突
出した状態のものを得た。
FIG. 2A shows the state immediately after the first layer wiring pattern 17 is formed. In this figure, reference numeral 11 is a silicon substrate, 12 is a field oxide film, 13 is a gate oxide film, 14 is a polysilicon gate electrode, 15a and 15b are source and drain diffusion layers, and 16 is a first interlayer insulating film. shows. This first layer wiring pattern 17 was formed as follows. First, AI-31-Cu(Si:
10%, Cu: 0.5%) alloy film is formed to a thickness of 0.8 μm, and a predetermined photoresist mask pattern is formed thereon, and then etching gas (Cfz: CC, Q) is formed.
, + :N2-20:20:1000cc/min), pressure (1, otorr), high frequency power (13,5(
The alloy film was selectively etched for 70 seconds under soching conditions of iMIIz: 3 W/c+T). Next, the photoresist mask pattern was ashed and removed by an oxygen plasma ashing method under the conditions of oxygen gas 50 cc/min, pressure 0.9 torr, high frequency power 13.5 MIIz: 0.4 W/c-, and the photoresist mask pattern was removed by ashing. As shown in the figure, the first
A foreign substance film 18 remained and protruded on the side wall of the wiring pattern 17 of each layer.

ついで、第2B図に示す如く全体をリン酸:フッ酸:ア
ルコール(100: 1 : 100の体積比)の溶液
19に1分間浸漬した後、純水で洗浄した。
Then, as shown in FIG. 2B, the whole was immersed in a solution 19 of phosphoric acid:hydrofluoric acid:alcohol (100:1:100 volume ratio) for 1 minute, and then washed with pure water.

その結果、第2C図に示す如く異物膜18が選択的に除
去された正常な配線パターン17を得ることができた。
As a result, a normal wiring pattern 17 from which the foreign material film 18 was selectively removed could be obtained as shown in FIG. 2C.

ついて通常の製造工程に従って、第2D図に示す如く、
第2の第1層目の層間絶縁膜20をシランガスと亜酸化
窒素ガス(N20)を用いたプラズマCVD法により厚
さ1.2μ僧に堆積した。引き続きレジストエッチバッ
ク法を実施するため、フォトレジスト21を絶縁膜20
表面に全面塗布した。この状態でエツチバ・ツク処理を
おこない絶縁膜20の表面を平坦化したのち、第2E図
に示す如く、第2の、第2層目の層間絶縁膜22を第1
層目の絶縁膜20上に形成し、ついでこれら絶縁膜20
.22の適当箇所を開口させ、さらに第2層目の1合金
配線パターン23を形成し、第2F図に示す如き半導体
装置を得た。このようにして得られた半導体装置は第2
層目のA47合金配線パターン23の断線あるいは配線
パターン間の短絡は全く認められなかった。
According to the usual manufacturing process, as shown in FIG. 2D,
A second first interlayer insulating film 20 was deposited to a thickness of 1.2 μm by plasma CVD using silane gas and nitrous oxide gas (N20). In order to subsequently perform a resist etchback method, the photoresist 21 is removed from the insulating film 20.
It was applied to the entire surface. After flattening the surface of the insulating film 20 by performing an etching process in this state, the second interlayer insulating film 22 is deposited on the first layer as shown in FIG. 2E.
The first insulating film 20 is formed on the second insulating film 20, and then these insulating films 20 are
.. Openings were made at appropriate locations in 22, and a second layer of 1-alloy wiring pattern 23 was formed to obtain a semiconductor device as shown in FIG. 2F. The semiconductor device thus obtained is the second
No disconnections in the A47 alloy wiring patterns 23 or short circuits between the wiring patterns were observed.

第3の実施例を以下に説明する。A third embodiment will be described below.

(100)面のシリコン基板表面に温度900℃で厚さ
100OAの熱酸化膜を形成し、ついでスパッタリング
によりAΩ−5i−Cu膜を厚さ10000Aで熱酸化
膜上に形成した。ついで配線パターンが線+lt、線間
ともに0.8μm、配線長12mとなるようにしてポジ
型レジストによるマスクパターンを厚さ1.5μmでA
、17−5i−Cu膜上に形成し、さらにエツチングガ
ス(BCΩ3 :C12:CO:He−1000cc/
分:50cc/分+50cc/分:2000cc/分)
を用い、圧力100 PaS高周波電力500Wの条件
下で100秒間A、Q−5i−Cu膜の選択エツチング
をおこない第1層目の配線パターンを形成した。この時
、配線パターンの側壁部には第2A図に示すものと同t
、Iの異物膜が付着した。
A thermal oxide film with a thickness of 100 Å was formed on the surface of a (100) plane silicon substrate at a temperature of 900° C., and then an AΩ-5i-Cu film with a thickness of 10000 Å was formed on the thermal oxide film by sputtering. Next, the wiring pattern is line + lt, the line spacing is 0.8 μm, and the wiring length is 12 m, and a mask pattern is formed using a positive resist with a thickness of 1.5 μm.
, 17-5i-Cu film, and etching gas (BCΩ3:C12:CO:He-1000cc/
Min: 50cc/min + 50cc/min: 2000cc/min)
The A, Q-5i-Cu films were selectively etched for 100 seconds under the conditions of a pressure of 100 PaS and a high frequency power of 500 W to form a first layer wiring pattern. At this time, the side wall of the wiring pattern has the same tightness as shown in FIG. 2A.
, a foreign material film of I was attached.

次に、02.100cc/分、圧力130Pa−高周波
電力500W、時間30分の条件で酸素プラズマ灰化処
理をおこないフォトレジストマスクを除去した。
Next, the photoresist mask was removed by oxygen plasma ashing treatment under the conditions of 02.100 cc/min, pressure of 130 Pa, high frequency power of 500 W, and time of 30 minutes.

ついで、全体をリン酸:フッ酸:アルコール(100:
 1 : 100の体積比)の溶液に1分間浸漬した後
純水で洗浄した。
Then, the whole was mixed with phosphoric acid:hydrofluoric acid:alcohol (100:
After being immersed in a solution with a volume ratio of 1:100 for 1 minute, it was washed with pure water.

以降、実施例2と同様の処理により第2層[]の配線パ
ターンを上記第1層[」の配線パターンと同様の線+l
J、線間及び線長で形成し、その短絡、断線の発生確立
を7111j定した。その結果、歩留まりは99.4%
であった。
Thereafter, by the same process as in Example 2, the wiring pattern of the second layer [] is changed to the same line +l as the wiring pattern of the first layer [''.
J, line spacing and line length, and the probability of occurrence of short circuits and disconnections was determined in 7111j. As a result, the yield was 99.4%
Met.

比較例 第3の実施例に於いて、酸素プラズマ灰化処理と、リン
酸:フッ酸:アルコールの混合溶液中への浸漬処理の順
序を逆にした以外はすべて実施例3と同様に処理し、多
層配線を形成した。ついで第2層目の配線パターンの短
絡、断線の発生確立を測定したところ、歩留まりは13
%であった。
Comparative Example In the third example, all treatments were carried out in the same manner as in Example 3, except that the order of the oxygen plasma ashing treatment and the immersion treatment in a mixed solution of phosphoric acid: hydrofluoric acid: alcohol was reversed. , a multilayer wiring was formed. Next, when we measured the probability of occurrence of short circuits and disconnections in the second layer wiring pattern, the yield was 13.
%Met.

上記突起状異物(5)を除去するためのエツチングは、
リン酸、フッ酸、アルコールの混合液に限られることは
ない。例えば、フッ酸、硝酸、酢酸(5: 20 + 
700の重量比)でも、1%コリン水溶液でも良い。
The etching for removing the protruding foreign matter (5) is as follows:
The liquid mixture is not limited to phosphoric acid, hydrofluoric acid, and alcohol. For example, hydrofluoric acid, nitric acid, acetic acid (5: 20 +
700 (weight ratio) or a 1% choline aqueous solution.

上記実施例では、いずれも突起状異物(5)を除去する
ために溶液エツチングを使用したが、他のエツチングを
も採用し得る。以下にその例を述べる。
In the above embodiments, solution etching was used to remove the protruding foreign matter (5), but other etching methods may also be used. An example is given below.

1゜半導体基板全体を三フッ化窒素ガス(NF3 : 
100cc/分)と塩素(Cρ2:150 cc/分)
、圧力20 torrのもとで、水銀光源としてHg−
Xeランプを用いて0.5W/cdの光励起条件で40
秒間のエツチングをおこなう光エッチング。
1゜The entire semiconductor substrate is heated with nitrogen trifluoride gas (NF3:
100 cc/min) and chlorine (Cρ2: 150 cc/min)
, Hg- as a mercury light source under a pressure of 20 torr.
40 at a photoexcitation condition of 0.5 W/cd using a Xe lamp.
Optical etching that performs etching in seconds.

水銀光に代えてエキシマレーザ−光を用いたエツチング
装置によっても同様の効果が得られる。
Similar effects can be obtained by using an etching device that uses excimer laser light instead of mercury light.

その他、一般的な光励起エツチング装置(微細加工)に
用いる平行光線、或いは平行集束光線に代えて散乱光を
用いても同様の結果を得ることができる。
In addition, similar results can be obtained by using scattered light in place of the parallel light beams or parallel focused light beams used in general photoexcitation etching equipment (microfabrication).

2、半導体基板全体をプラズマ発生室内にて、四フッ化
炭素ガス(CF4  : 200cc/分)と酸素(0
2:50cc/分)、圧力1.Otorr、高周波電力
(0,1W/ c4 : 13.56MIIz)の条件
で40秒間エツチングをおこなったプラズマエツチング
2. The entire semiconductor substrate is heated in a plasma generation chamber with carbon tetrafluoride gas (CF4: 200 cc/min) and oxygen (0
2:50cc/min), pressure 1. Plasma etching was carried out for 40 seconds under the conditions of Otorr and high frequency power (0.1 W/c4: 13.56 MIIz).

なお、上記高周波電力に代えてマイクロ波電力を用いた
プラズマ発生室とエツチング室分離型のエツチング装置
によっても、上記同様の効果が得られる。
Note that the same effect as described above can be obtained by using an etching apparatus in which the plasma generation chamber and the etching chamber are separated, using microwave power instead of the high frequency power.

[発明の効果〕 以上詳述した如く、本発明の方法によれば急峻な断面形
状の微細パターンを−Hし、しかも信頼性の高い高集積
度の半導体装置を高歩留まりで製造することが可能とな
る。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the method of the present invention, it is possible to -H a fine pattern with a steep cross-sectional shape, and to manufacture a highly reliable and highly integrated semiconductor device at a high yield. becomes.

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

は本発明の他の実施例を工程順に説明するだめの断面図
、第3A図ないし第3C図は従来方法を工程順に示す断
面図、そして第4A図ないし第4E図は従来の異なる方
法を工程順に説明する断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・酸化シリコン膜、3・
・・多結晶シリコン膜、4・・・マスクパターン、5・
・・突起状異物、11・・・P型シリコン基板、12・
・・フィールド酸化膜、13・・・ゲート酸化膜、14
・・・ポリシリコンゲート電極、15a、15b・・・
ソース及びドレイン拡散層、16・・・第1の層間絶縁
膜、]7・・・第2の配線パターン、18・・・異物膜
、19・・・リン酸とフッ酸とアルコールとの混合液、
21・・・フォトレジスト、22・・・第2層目の層間
絶縁膜、23・・・第2層r1の配線パターン。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1A図 第2A目 慎 IB  Fj 第28゛コ ° 1C 1:、っ 2C 第 2D 図 へ亨 1イコ A 図 第 4B  図 ′4C フ2 第 A 図 第 B 図 ぐ 4E r=
3A to 3C are sectional views illustrating a conventional method in the order of steps, and FIGS. 4A to 4E are sectional views illustrating a different conventional method in the order of steps. It is sectional drawing explained in order. 1... Silicon substrate, 2... Silicon oxide film, 3.
... Polycrystalline silicon film, 4... Mask pattern, 5.
...Protruding foreign matter, 11...P-type silicon substrate, 12.
...Field oxide film, 13...Gate oxide film, 14
...Polysilicon gate electrodes, 15a, 15b...
Source and drain diffusion layer, 16... first interlayer insulating film, ] 7... second wiring pattern, 18... foreign matter film, 19... mixed solution of phosphoric acid, hydrofluoric acid, and alcohol ,
21... Photoresist, 22... Second layer interlayer insulating film, 23... Wiring pattern of second layer r1. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1A Figure 2A IB Fj 28゛゛゛゛ 1C 1:, 2C 2D To Figure 1 Iko A Figure 4B Figure '4C F2 Figure A Figure B Gu 4E r=

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に被加工物層を形成する工程と、こ
の被加工物層上に、これを加工する為の有機膜マスクパ
ターンを形成する工程と、該被加工物層を反応性イオン
エッチング法により加工する工程と、該有機膜マスクパ
ターンを、少なくとも酸素分子を含む酸素灰化法を用い
て除去する工程と、この除去工程の後、少なくとも前記
被加工物層或いは該被加工物層の下地層をエッチングせ
しめる腐蝕媒体に曝す工程とを具備してなる半導体装置
の製造方法。
(1) A step of forming a workpiece layer on a semiconductor substrate, a step of forming an organic film mask pattern for processing this workpiece layer, and a step of forming a workpiece layer on the workpiece layer using reactive ions. a step of processing by an etching method, a step of removing the organic film mask pattern using an oxygen ashing method containing at least oxygen molecules, and after this removal step, at least the workpiece layer or the workpiece layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing the underlayer to a corrosive medium that etches the underlying layer.
(2)前記腐蝕媒体が溶体ある請求項1記載の半導体装
置の製造方法。
(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the corrosive medium is a solution.
(3)前記被加工物層がアルミニウム又はアルミニウム
合金であって、前記溶体がリン酸とフッ酸を含む溶液で
ある請求項2記載の半導体装置の製造方法。
(3) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the workpiece layer is aluminum or an aluminum alloy, and the solution is a solution containing phosphoric acid and hydrofluoric acid.
(4)前記溶体がガス状のものである請求項2記載の半
導体装置の製造方法。
(4) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the solution is gaseous.
(5)前記ガス状溶体が光により励起されたものである
請求項4記載の半導体装置の製造方法。
(5) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the gaseous solution is excited by light.
(6)前記ガス状溶体が高周波又はマイクロ波により励
起されたものである請求項4記載の半導体装置の製造方
法。
(6) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the gaseous solution is excited by high frequency or microwave.
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JP959589 1989-01-18
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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