JPH0381298B2 - - Google Patents
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- JPH0381298B2 JPH0381298B2 JP56055548A JP5554881A JPH0381298B2 JP H0381298 B2 JPH0381298 B2 JP H0381298B2 JP 56055548 A JP56055548 A JP 56055548A JP 5554881 A JP5554881 A JP 5554881A JP H0381298 B2 JPH0381298 B2 JP H0381298B2
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- H—ELECTRICITY
- 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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- H01L21/18—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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
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- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子、磁性体素子、誘電体素
子、半導体集積回路等の微細電子部品等の作成に
おけるAlおよびAl合金層の加工に関し、また、
上記微細電子部品等のAlおよびAl合金の微細配
線を形成するドライエツチング方法に関する。
子、半導体集積回路等の微細電子部品等の作成に
おけるAlおよびAl合金層の加工に関し、また、
上記微細電子部品等のAlおよびAl合金の微細配
線を形成するドライエツチング方法に関する。
従来、集積回路等のAl配線はリン酸系の溶液
による湿式エツチング法により加工されてきた
が、近年、集積回路の微細化、高集積化に対応し
て、より高精度な微細加工が実現できるグロー放
電プラズマを利用したドライエツチング方法が導
入されつつある。この方法は、プラズマ中に生成
される化学的活性に富む塩素イオン等が直進性を
有し、被エツチング試料表面に垂直に入射するこ
とを利用しているため、エツチング形状がマスク
パターンに忠実で、湿式のエツチング法で見られ
るマスク下部もエツチングされる所謂サイドエツ
チング現象が生じない特長を有すると言われてい
る。しかし、通常、気体プラズマ中には、イオン
化していないが励起状態にあつて強い化学的活性
を有する中性ラジカルが多量に存在し、電気的に
中正であるため試料表面への入射方向が等方的で
あり、このためしばしば湿式エツチングの場合と
同様なサイドエツチングの原因となる。従つて、
実際にドライエツチング法によつてサイドエツチ
ングのない微細加工を実現するにあたつては、中
性ラジカル濃度を低減することが非常に重要とな
る。この目的を達するため、通常プラズマの圧力
を低下させるか、プラズマを発生させる高周波の
電界強度を増大するかして、電子温度の増大によ
りイオン化率の増大を図るなどの方法がある。し
かし、これらの方法は、エツチング室に10〜100
ml／minの気体を流入させながら10-3〜10-4Torr
程度の真空度を維持するために、著しく大きな排
気速度を有する真空ポンプを必要とする、あるい
は、高出力の高周波電源を必要とするなどの装置
上の困難を伴う。さらに、電子温度の増大した状
態では、試料表面温度がしばしば数100℃以上に
上昇したり、エツチングしたい材料以外の材料の
エツチング速度が増大して所謂エツチングの選択
性が低下するなどの問題点が生じる。
による湿式エツチング法により加工されてきた
が、近年、集積回路の微細化、高集積化に対応し
て、より高精度な微細加工が実現できるグロー放
電プラズマを利用したドライエツチング方法が導
入されつつある。この方法は、プラズマ中に生成
される化学的活性に富む塩素イオン等が直進性を
有し、被エツチング試料表面に垂直に入射するこ
とを利用しているため、エツチング形状がマスク
パターンに忠実で、湿式のエツチング法で見られ
るマスク下部もエツチングされる所謂サイドエツ
チング現象が生じない特長を有すると言われてい
る。しかし、通常、気体プラズマ中には、イオン
化していないが励起状態にあつて強い化学的活性
を有する中性ラジカルが多量に存在し、電気的に
中正であるため試料表面への入射方向が等方的で
あり、このためしばしば湿式エツチングの場合と
同様なサイドエツチングの原因となる。従つて、
実際にドライエツチング法によつてサイドエツチ
ングのない微細加工を実現するにあたつては、中
性ラジカル濃度を低減することが非常に重要とな
る。この目的を達するため、通常プラズマの圧力
を低下させるか、プラズマを発生させる高周波の
電界強度を増大するかして、電子温度の増大によ
りイオン化率の増大を図るなどの方法がある。し
かし、これらの方法は、エツチング室に10〜100
ml／minの気体を流入させながら10-3〜10-4Torr
程度の真空度を維持するために、著しく大きな排
気速度を有する真空ポンプを必要とする、あるい
は、高出力の高周波電源を必要とするなどの装置
上の困難を伴う。さらに、電子温度の増大した状
態では、試料表面温度がしばしば数100℃以上に
上昇したり、エツチングしたい材料以外の材料の
エツチング速度が増大して所謂エツチングの選択
性が低下するなどの問題点が生じる。
本発明は、上記のような問題点がなく、プラズ
マ中の中性ラジカルによるサイドエツチングを発
生させないAlおよびAl合金のドライエツチング
方法を提供することを目的とする。
マ中の中性ラジカルによるサイドエツチングを発
生させないAlおよびAl合金のドライエツチング
方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のAlおよび
Al合金のドライエツチング方法は、塩化物ガス
を含むガスのグロー放電プラズマを利用して被加
工物を加工するドライエツチング方法において、
該ガスがさらに水素および水素化合物ガスから選
択した少なくとも一者を0.5〜10vol％、好ましく
は１〜4vol％含むものである。
Al合金のドライエツチング方法は、塩化物ガス
を含むガスのグロー放電プラズマを利用して被加
工物を加工するドライエツチング方法において、
該ガスがさらに水素および水素化合物ガスから選
択した少なくとも一者を0.5〜10vol％、好ましく
は１〜4vol％含むものである。
水素および／もしくは水素化合物ガスの含有量
が10vol％を超えるとAlおよびAl合金のエツチン
グ速度が著るしく低下し且つエツチングの選択性
も著るしく低下し特にSiとはほヾ同じエツチング
速度となり、0.5vol％未満であるとサイドエツチ
ングを抑制する本発明の効果が少なく、いずれも
好ましくない。また、この含有量が１〜4vol％の
場合にはサイドエツチングが充分抑制され、エツ
チング速度も高いので特に好ましい。
が10vol％を超えるとAlおよびAl合金のエツチン
グ速度が著るしく低下し且つエツチングの選択性
も著るしく低下し特にSiとはほヾ同じエツチング
速度となり、0.5vol％未満であるとサイドエツチ
ングを抑制する本発明の効果が少なく、いずれも
好ましくない。また、この含有量が１〜4vol％の
場合にはサイドエツチングが充分抑制され、エツ
チング速度も高いので特に好ましい。
上記水素化合物ガスとしては、例えば塩化水
素、メタン、エチレン、塩化メチルおよび塩化エ
チルから選択した少なくとも一者とすればよい。
素、メタン、エチレン、塩化メチルおよび塩化エ
チルから選択した少なくとも一者とすればよい。
上記塩化物ガスとしては、従来AlおよびAl合
金のドライエツチングに用いられていたものがす
べて使えるが、通常は三塩化ホウ素又は四塩化炭
素もしくはその混合ガスであり、特に三塩化ホウ
素がよく使われる。これら塩化物ガスを単独で水
素および／もしくは水素化合物ガスと混合しても
よいが、さらに他のガスを混入してもよい。すな
わち、従来、AlやAl合金のドライエツチングに
用いられていた、塩化物ガスを含む混合ガスをす
べて用いることができ、この混合ガスに所定量の
水素および／もしくは水素化合物ガスを加えれば
よい。例えば、三塩化ホウ素に32vol％以下のフ
レオンおよび／もしくは6.5vol％以下の酸素を混
合したガスを挙げることができる（詳細は特許公
報、特公昭55−9948号に記載されている）。
金のドライエツチングに用いられていたものがす
べて使えるが、通常は三塩化ホウ素又は四塩化炭
素もしくはその混合ガスであり、特に三塩化ホウ
素がよく使われる。これら塩化物ガスを単独で水
素および／もしくは水素化合物ガスと混合しても
よいが、さらに他のガスを混入してもよい。すな
わち、従来、AlやAl合金のドライエツチングに
用いられていた、塩化物ガスを含む混合ガスをす
べて用いることができ、この混合ガスに所定量の
水素および／もしくは水素化合物ガスを加えれば
よい。例えば、三塩化ホウ素に32vol％以下のフ
レオンおよび／もしくは6.5vol％以下の酸素を混
合したガスを挙げることができる（詳細は特許公
報、特公昭55−9948号に記載されている）。
以下、本発明の基礎となつた実験事実を説明す
る。通常、集積回路等のエツチング加工工程で
は、光露光、現像プロセスにより被エツチング物
質表面に形成されたホトレジスト（たとえば、
AZ1350J（米国、シプレー社の商品名））パターン
をエツチングマスクとする。比較のため被エツチ
ング材料のAl表面に、ホトレジストパターンを
形成した試料、酸化シリコン膜パターンを形成し
た試料、窒化シリコン膜パターンを形成した試料
を作成して、BCl3とCF4の混合気体（CF4が
10vol％）のプラズマにより同一のエツチング条
件のもとで、Alをドライエツチングした。その
結果、ホトレジストをマスクとした場合には、サ
イドエツチングは全く生じなかつたのに対し、酸
化シリコン、窒化シリコンをマスクとした試料で
は著しいサイドエツチングが生じた。さらに、ホ
トレジストをマスクとした場合にもAlとホトレ
ジストとのエツチングの選択性を増大して、ホト
レジストのエツチング速度を低減した場合にも同
様に著しいサイドエツチングが生じた。以上の結
果からホトレジストマスクが十分な速度でエツチ
ングされる場合にのみAlのサイドエツチングが
ない。したがつて、エツチング中ホトレジストか
ら発生する成分が、プラズマ中の中性ラジカルを
選択的に消費してAlのサイドエツチングを抑制
していると推測される。ホトレジストから発生す
る成分として考えられるのは、水素、炭化水素等
のラジカルであり、これらは塩素ラジカルと反応
して塩化物になる。酸化シリコンや窒化シリコン
をエツチングマスクにした場合に大きなサイドエ
ツチングが生じるのは、これらの材料中にプラズ
マ中の塩素ラジカルと反応する水素や炭化水素が
含有されないためであると推定される。
る。通常、集積回路等のエツチング加工工程で
は、光露光、現像プロセスにより被エツチング物
質表面に形成されたホトレジスト（たとえば、
AZ1350J（米国、シプレー社の商品名））パターン
をエツチングマスクとする。比較のため被エツチ
ング材料のAl表面に、ホトレジストパターンを
形成した試料、酸化シリコン膜パターンを形成し
た試料、窒化シリコン膜パターンを形成した試料
を作成して、BCl3とCF4の混合気体（CF4が
10vol％）のプラズマにより同一のエツチング条
件のもとで、Alをドライエツチングした。その
結果、ホトレジストをマスクとした場合には、サ
イドエツチングは全く生じなかつたのに対し、酸
化シリコン、窒化シリコンをマスクとした試料で
は著しいサイドエツチングが生じた。さらに、ホ
トレジストをマスクとした場合にもAlとホトレ
ジストとのエツチングの選択性を増大して、ホト
レジストのエツチング速度を低減した場合にも同
様に著しいサイドエツチングが生じた。以上の結
果からホトレジストマスクが十分な速度でエツチ
ングされる場合にのみAlのサイドエツチングが
ない。したがつて、エツチング中ホトレジストか
ら発生する成分が、プラズマ中の中性ラジカルを
選択的に消費してAlのサイドエツチングを抑制
していると推測される。ホトレジストから発生す
る成分として考えられるのは、水素、炭化水素等
のラジカルであり、これらは塩素ラジカルと反応
して塩化物になる。酸化シリコンや窒化シリコン
をエツチングマスクにした場合に大きなサイドエ
ツチングが生じるのは、これらの材料中にプラズ
マ中の塩素ラジカルと反応する水素や炭化水素が
含有されないためであると推定される。
本発明のAlドライエツチング方法は、本発明
者らによる上記発見のようにエツチングマスクか
ら水素もしくは炭化水素が発生する場合にサイド
エツチングを抑制できるのと同一の効果をエツチ
ングガスにあらかじめ水素もしくは炭化水素等の
水素化合物ガスを少量添加することで実現しよう
とするものである。この方法によれば、ホトレジ
ストなど水素を含有する有機物マスク以外の窒化
シリコン、酸化シリコン、多結晶シリコン、モリ
ブデン、タングステン、金、その他の金属材料等
の無機材料（ドライエツチングの雰囲気に耐え且
つドライエツチング中の被加工物の温度において
変形しない材料なら何でもよいが、所定のパタン
にし易い材料が望ましい）をエツチングマスクと
した場合にもサイドエツチングのない微細加工を
安定して実現できる。窒化シリコンや酸化シリコ
ンのエツチング速度はAlをドライエツチングす
る例えばBCl3とCF4との混合気体のプラズマ等の
もとでは非常に小さく５〜10nｍ／minであるた
め、Alエツチングのマスクとして非常に有効で
ある。とくに、Al配線を形成する基板表面が実
際の集積回路基板のように起伏凹凸がある場合、
粘性液を塗布して形成するホトレジストは基板表
面の起伏に応じて厚さが一様でなく局所的に薄い
ところが存在する。その部所では、Alエツチン
グ中ホトレジストマスクが消失して、Al配線の
断線や細りなどの不良が生じる。しかし、窒化シ
リコン、酸化シリコンなどをマスクとした場合に
は、エツチング速度が小さいのでこのような不良
は生じないという効果がある。
者らによる上記発見のようにエツチングマスクか
ら水素もしくは炭化水素が発生する場合にサイド
エツチングを抑制できるのと同一の効果をエツチ
ングガスにあらかじめ水素もしくは炭化水素等の
水素化合物ガスを少量添加することで実現しよう
とするものである。この方法によれば、ホトレジ
ストなど水素を含有する有機物マスク以外の窒化
シリコン、酸化シリコン、多結晶シリコン、モリ
ブデン、タングステン、金、その他の金属材料等
の無機材料（ドライエツチングの雰囲気に耐え且
つドライエツチング中の被加工物の温度において
変形しない材料なら何でもよいが、所定のパタン
にし易い材料が望ましい）をエツチングマスクと
した場合にもサイドエツチングのない微細加工を
安定して実現できる。窒化シリコンや酸化シリコ
ンのエツチング速度はAlをドライエツチングす
る例えばBCl3とCF4との混合気体のプラズマ等の
もとでは非常に小さく５〜10nｍ／minであるた
め、Alエツチングのマスクとして非常に有効で
ある。とくに、Al配線を形成する基板表面が実
際の集積回路基板のように起伏凹凸がある場合、
粘性液を塗布して形成するホトレジストは基板表
面の起伏に応じて厚さが一様でなく局所的に薄い
ところが存在する。その部所では、Alエツチン
グ中ホトレジストマスクが消失して、Al配線の
断線や細りなどの不良が生じる。しかし、窒化シ
リコン、酸化シリコンなどをマスクとした場合に
は、エツチング速度が小さいのでこのような不良
は生じないという効果がある。
窒化シリコンや酸化シリコン膜などをエツチン
グマスクに使用できることは、とくにAl中に少
量のCuを含有するAl−Cu−Si合金等のエツチン
グに極めて有利となる。その理由は、Al−Cu−
Si合金を三塩化ホウ素などの塩化物気体プラズマ
によりエツチングするとAl、SiはAlCl3、SiCl4の
塩化物を生成して揮発するが、Cuの塩化物
Cu2Cl2は蒸気圧が小さいためエツチング除去でき
ずに試料表面に残留するので、所謂Cu残渣を生
じて、Al表面を被覆するためエツチングの進行
が阻害される。実験の結果、Cu2Cl2も被加工物温
度を100℃以上に昇温すると蒸発して上記の問題
点は回避できることが判明した。ただし、上記の
温度以上ではホトレジストの耐熱限界を超えてい
てエツチングマスクとしては、上記のような酸化
シリコン、窒化シリコン等の耐熱性に優れた無機
物膜を使用する必要がある。したがつて本発明の
Alエツチング方法は窒化シリコン、酸化シリコ
ン等をエツチングマスクとせざるを得ないAl−
Cu−Si合金等のCuを含むAl合金のドライエツチ
ングにおいてサイドエツチングを防止するために
著効がある。
グマスクに使用できることは、とくにAl中に少
量のCuを含有するAl−Cu−Si合金等のエツチン
グに極めて有利となる。その理由は、Al−Cu−
Si合金を三塩化ホウ素などの塩化物気体プラズマ
によりエツチングするとAl、SiはAlCl3、SiCl4の
塩化物を生成して揮発するが、Cuの塩化物
Cu2Cl2は蒸気圧が小さいためエツチング除去でき
ずに試料表面に残留するので、所謂Cu残渣を生
じて、Al表面を被覆するためエツチングの進行
が阻害される。実験の結果、Cu2Cl2も被加工物温
度を100℃以上に昇温すると蒸発して上記の問題
点は回避できることが判明した。ただし、上記の
温度以上ではホトレジストの耐熱限界を超えてい
てエツチングマスクとしては、上記のような酸化
シリコン、窒化シリコン等の耐熱性に優れた無機
物膜を使用する必要がある。したがつて本発明の
Alエツチング方法は窒化シリコン、酸化シリコ
ン等をエツチングマスクとせざるを得ないAl−
Cu−Si合金等のCuを含むAl合金のドライエツチ
ングにおいてサイドエツチングを防止するために
著効がある。
このような耐熱性のエツチングマスク用の材料
としては、約100℃迄、好ましくは120℃迄昇温し
ても変形せず且つ上記ドライエツチングの雰囲気
に耐える材料を用いればよいが、通常は上記の窒
化シリコン、酸化シリコン、多結晶シリコン、モ
リブデン、タングステン、金等のような無機材料
とする。
としては、約100℃迄、好ましくは120℃迄昇温し
ても変形せず且つ上記ドライエツチングの雰囲気
に耐える材料を用いればよいが、通常は上記の窒
化シリコン、酸化シリコン、多結晶シリコン、モ
リブデン、タングステン、金等のような無機材料
とする。
Cu化合物を蒸発させ、Cu残渣を生じなくする
ため、被加工物温度を100〜250℃、好ましくは
120〜250℃とする。この温度範囲に達しない被加
工物温度ではCu残渣となるCu化合物が充分蒸発
せず、この温度範囲を越える被加工物温度では
AlもしくはAl合金からなる被加工物の表面にヒ
ロツクが発生し、いずれも好ましくない。また、
被加工物温度をあまり高温に加熱することは装置
的にも問題があり、この点からも上記温度範囲は
適当なものである。
ため、被加工物温度を100〜250℃、好ましくは
120〜250℃とする。この温度範囲に達しない被加
工物温度ではCu残渣となるCu化合物が充分蒸発
せず、この温度範囲を越える被加工物温度では
AlもしくはAl合金からなる被加工物の表面にヒ
ロツクが発生し、いずれも好ましくない。また、
被加工物温度をあまり高温に加熱することは装置
的にも問題があり、この点からも上記温度範囲は
適当なものである。
上記のCuを含むAl合金は、従来、微小配線材
料や微小電極材料等として知られているものはす
べて使えるが、通常Cu含有量は0.5〜4wt％とす
る。このようなCuを含むAl合金のドライエツチ
ングにおいて、前記窒化シリコン等で構成された
所定パタンで被加工物表面を部分的に被覆し、本
発明の方法でエツチングすると、Cu残渣を生ぜ
ず、またサイドエツチングもなく所定パタンの
Cu含有Al合金の層を得ることができる。
料や微小電極材料等として知られているものはす
べて使えるが、通常Cu含有量は0.5〜4wt％とす
る。このようなCuを含むAl合金のドライエツチ
ングにおいて、前記窒化シリコン等で構成された
所定パタンで被加工物表面を部分的に被覆し、本
発明の方法でエツチングすると、Cu残渣を生ぜ
ず、またサイドエツチングもなく所定パタンの
Cu含有Al合金の層を得ることができる。
本発明をAlからなる被加工物に適用できるこ
とは言うまでもないが、Al合金にも適用できる。
本発明を適用できるAl合金として、例えば、0.5
〜4wt％のCuおよび0.8〜2.3wt％のSiから選択し
た少なくとも一者を含むAl合金（すなわち、Al
−Si、Al−CuおよびAl−Cu−Si合金）を示すこ
とができる。このうち、Cuを含むAl合金のドラ
イエツチングについては、本発明は前記のような
顕著な効果を有するものである。
とは言うまでもないが、Al合金にも適用できる。
本発明を適用できるAl合金として、例えば、0.5
〜4wt％のCuおよび0.8〜2.3wt％のSiから選択し
た少なくとも一者を含むAl合金（すなわち、Al
−Si、Al−CuおよびAl−Cu−Si合金）を示すこ
とができる。このうち、Cuを含むAl合金のドラ
イエツチングについては、本発明は前記のような
顕著な効果を有するものである。
本発明のドライエツチング方法において、エツ
チングマスクや被加工物の厚さなどは従来技術と
同様でよく、また、上記に記載されていないその
他のエツチング条件についてもすべて従来技術を
踏襲すればよい。
チングマスクや被加工物の厚さなどは従来技術と
同様でよく、また、上記に記載されていないその
他のエツチング条件についてもすべて従来技術を
踏襲すればよい。
以下、本発明を実施例に基いてさらに詳細に説
明する。
明する。
実施例 １
第１図に示す、集積回路の能動部が形成された
シリコン基板１上に、所定の位置に開口部を有す
る酸化シリコン膜５を形成した後、その上にAl
−２％Si合金（添加元素量は重量％で示し、以下
同様とする）膜２を1μｍの厚さに被着し、その
上にプラズマCVD法（Chemical Vapour
Deposition）により窒化シリコン膜３を厚さ
500nｍで被着形成し、さらにその上にホトリソ
グラフイー工程によりホトレジストAZ1350Jのパ
ターン４を形成した。この試料を、反応性スパツ
タ型のドライエツチング装置内に収容し、まず、
周知のCF4ガスのプラズマで窒化シリコン膜３を
ドライエツチングしたのち、ホトレジスト４を
O2ガスのプラズマで灰化除去し、ひき続いて第
２図に示す窒化シリコンパターン３′をマスクと
してAl−２％Si合金膜のドライエツチングを行
つた。エツチングに用いた気体はBCl3、CF4、
H2を流量比100：10：２で混合した気体であり、
流量112c.c.／min、圧力23Pa、高周波電力密度
0.3W／cm2の放電条件のもとでプラズマを発生さ
せた。基板表面の温度は約50℃であつた。Al合
金のエツチングは約10分間で終了し、測定の結
果、サイドエツチングや断線短絡などの不良のな
いAl−２％Si合金配線２′が得られた。
シリコン基板１上に、所定の位置に開口部を有す
る酸化シリコン膜５を形成した後、その上にAl
−２％Si合金（添加元素量は重量％で示し、以下
同様とする）膜２を1μｍの厚さに被着し、その
上にプラズマCVD法（Chemical Vapour
Deposition）により窒化シリコン膜３を厚さ
500nｍで被着形成し、さらにその上にホトリソ
グラフイー工程によりホトレジストAZ1350Jのパ
ターン４を形成した。この試料を、反応性スパツ
タ型のドライエツチング装置内に収容し、まず、
周知のCF4ガスのプラズマで窒化シリコン膜３を
ドライエツチングしたのち、ホトレジスト４を
O2ガスのプラズマで灰化除去し、ひき続いて第
２図に示す窒化シリコンパターン３′をマスクと
してAl−２％Si合金膜のドライエツチングを行
つた。エツチングに用いた気体はBCl3、CF4、
H2を流量比100：10：２で混合した気体であり、
流量112c.c.／min、圧力23Pa、高周波電力密度
0.3W／cm2の放電条件のもとでプラズマを発生さ
せた。基板表面の温度は約50℃であつた。Al合
金のエツチングは約10分間で終了し、測定の結
果、サイドエツチングや断線短絡などの不良のな
いAl−２％Si合金配線２′が得られた。
参考例 １
Al合金のエツチングに用いた気体がBCl3と
CF4とを流量比100：10で混合（H2は加えない）
した気体であることを除いて、実施例１と同様に
してAl−２％Si合金配線を形成したところ、片
側1μｍ程度の著るしいサイドエツチングが認め
られた。
CF4とを流量比100：10で混合（H2は加えない）
した気体であることを除いて、実施例１と同様に
してAl−２％Si合金配線を形成したところ、片
側1μｍ程度の著るしいサイドエツチングが認め
られた。
実施例 ２
配線材料をAl−４％Cu−２％Si合金とし、ま
たAl合金のエツチング中に、被加工物を載置す
る台座を赤外線加熱もしくは内蔵ヒータによる加
熱により被加工物表面温度を160℃としたことを
除いて、実施例１と同様にしてAl合金配線を形
成した。その結果、100℃以下の低温でエツチン
グする場合に生じるCu残渣を発生することなく
良好なAl−４％Cu−２％Si合金配線を形成する
ことができた。また、サイドエツチングも認めら
れなかつた。
たAl合金のエツチング中に、被加工物を載置す
る台座を赤外線加熱もしくは内蔵ヒータによる加
熱により被加工物表面温度を160℃としたことを
除いて、実施例１と同様にしてAl合金配線を形
成した。その結果、100℃以下の低温でエツチン
グする場合に生じるCu残渣を発生することなく
良好なAl−４％Cu−２％Si合金配線を形成する
ことができた。また、サイドエツチングも認めら
れなかつた。
実施例 ３
Al合金のエツチングに用いた気体がCCl4で、
圧力を8Paとしたことを除いて、実施例１と同様
にしてAl−２％SI合金配線を形成したところ、
実施例１とほヾ同様の結果が得られた。
圧力を8Paとしたことを除いて、実施例１と同様
にしてAl−２％SI合金配線を形成したところ、
実施例１とほヾ同様の結果が得られた。
実施例 ４
Al合金のエツチングに用いた気体がBCl3、
CF4、CH3Clの混合ガスであること、すなわちH2
の代りにCH3Clを用いたことを除いて、実施例２
と同様にしてAl−４％Cu−２％Si合金配線を形
成したところ、実施例２とほヾ同様の結果が得ら
れた。
CF4、CH3Clの混合ガスであること、すなわちH2
の代りにCH3Clを用いたことを除いて、実施例２
と同様にしてAl−４％Cu−２％Si合金配線を形
成したところ、実施例２とほヾ同様の結果が得ら
れた。
なお、本実施例では上記のようなH2の代りに
塩化メチルCH3Clを用いたが、H2の代りに塩化
水素、メタン、エチレンもしくは塩化エチルを用
いても同様の結果が得られた。また、水素および
上記水素化合物ガスから選択した２種以上を混合
したガスを用いても同様の結果が得られた。
塩化メチルCH3Clを用いたが、H2の代りに塩化
水素、メタン、エチレンもしくは塩化エチルを用
いても同様の結果が得られた。また、水素および
上記水素化合物ガスから選択した２種以上を混合
したガスを用いても同様の結果が得られた。
実施例 ５
配線材料をAlとし、またAlのエツチングに用
いた気体中のH2含有量を０〜13vol％の範囲の各
種の値としたことを除いて、実施例１と同様にし
てAl配線を形成した。気体中のH2量（vol％）と
Al層のサイドエツチング量（μｍ）との関係を
第３図に示す。また、気体中のH2量（vol％）と
Al層のエツチング速度との関係を第４図に示す。
なお、第４図には参考のため同一条件における
Si、ホトレジスト（AZ1350J）およびSiO2のエツ
チング速度も示した。
いた気体中のH2含有量を０〜13vol％の範囲の各
種の値としたことを除いて、実施例１と同様にし
てAl配線を形成した。気体中のH2量（vol％）と
Al層のサイドエツチング量（μｍ）との関係を
第３図に示す。また、気体中のH2量（vol％）と
Al層のエツチング速度との関係を第４図に示す。
なお、第４図には参考のため同一条件における
Si、ホトレジスト（AZ1350J）およびSiO2のエツ
チング速度も示した。
第３図より明らかなように、ドライエツチング
装置の反応室内に供給する気体中のH2含有量が
増加するに従つて、被加工物（Al）のサイドエ
ツチング量は急減する。また、第４図より分るよ
うに、気体中のH2含有量の増加に伴なうエツチ
ング速度の低下はAlがもつとも著るしく、Si、
ホトレジストおよびSiO2のエツチング速度の低
下はAlほどではない。したがつて、Alを被加工
物とする場合のエツチングの選択性は（Si、ホト
レジストおよびSiO2に対する選択性）、エツチン
グに用いた気体中のH2含有量の高い程、低下す
ることになる。このような点から、エツチングに
用いる気体中のH2含有量が10vol％以上になると
実用性に乏しいことが分る。本実施例において
は、配線材がAlであつたが、Siおよび／もしく
はCuを含む前述のようなAl合金であつても、同
様の結果が得られた。また本実施例では、エツチ
ングに用いる気体中に含ませる塩化物ガスとして
BCl3を用いた場合について示したが、この他に、
CCl3ガスやBCl3ガスとCCl4ガスとの混合ガスな
ど他の塩化物ガスを用いた場合にも、第３図およ
び第４図と同様のH2混合率依存性が得られた。
装置の反応室内に供給する気体中のH2含有量が
増加するに従つて、被加工物（Al）のサイドエ
ツチング量は急減する。また、第４図より分るよ
うに、気体中のH2含有量の増加に伴なうエツチ
ング速度の低下はAlがもつとも著るしく、Si、
ホトレジストおよびSiO2のエツチング速度の低
下はAlほどではない。したがつて、Alを被加工
物とする場合のエツチングの選択性は（Si、ホト
レジストおよびSiO2に対する選択性）、エツチン
グに用いた気体中のH2含有量の高い程、低下す
ることになる。このような点から、エツチングに
用いる気体中のH2含有量が10vol％以上になると
実用性に乏しいことが分る。本実施例において
は、配線材がAlであつたが、Siおよび／もしく
はCuを含む前述のようなAl合金であつても、同
様の結果が得られた。また本実施例では、エツチ
ングに用いる気体中に含ませる塩化物ガスとして
BCl3を用いた場合について示したが、この他に、
CCl3ガスやBCl3ガスとCCl4ガスとの混合ガスな
ど他の塩化物ガスを用いた場合にも、第３図およ
び第４図と同様のH2混合率依存性が得られた。
第１図および第２図は本発明の一実施例におけ
るドライエツチングの工程を説明する断面図、第
３図はドライエツチングに用いる気体中のH2含
有量と被加工物のサイドエツチング量との関係を
示すグラフ、第４図はドライエツチングに用いる
気体中のH2含有量とAl、Si、ホトレジストおよ
びSiO2のエツチング速度との関係を示すグラフ
である。 １……シリコン基板、２……Al合金膜、２′…
…Al合金配線、３……窒化シリコン膜、３′……
窒化シリコンパターン、４……ホトレジストパタ
ン、５……酸化シリコン膜。
るドライエツチングの工程を説明する断面図、第
３図はドライエツチングに用いる気体中のH2含
有量と被加工物のサイドエツチング量との関係を
示すグラフ、第４図はドライエツチングに用いる
気体中のH2含有量とAl、Si、ホトレジストおよ
びSiO2のエツチング速度との関係を示すグラフ
である。 １……シリコン基板、２……Al合金膜、２′…
…Al合金配線、３……窒化シリコン膜、３′……
窒化シリコンパターン、４……ホトレジストパタ
ン、５……酸化シリコン膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 塩化物ガスを含むガスの高周波放電プラズマ
を利用してAlまたはAl合金からなる被加工物を
エツチング加工する方法において、該ガスが水素
ガスおよび水素化合物ガスからなる群より選択さ
れた少なくとも一者を0.5〜10vol％含むものであ
ることを特徴とするAlおよびAl合金のドライエ
ツチング方法。 ２ 上記ガスが、水素ガスおよび水素化合物ガス
からなる群より選択された少なくとも一者を１〜
4vol％含むものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のAlおよびAl合金のドライエ
ツチング方法。 ３ 上記ガスが、水素ガスを含むものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２
項記載のAlおよびAl合金のドライエツチング方
法。 ４ 上記ガスが、塩化水素、メタン、エチレン、
塩化メチルおよび塩化エチルからなる群より選択
された少なくとも一水素化合物ガスを含むもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項もし
くは第２項記載のAlおよびAl合金のドライエツ
チング方法。 ５ 前期被加工物の表面を、酸化シリコン、窒化
シリコン、多結晶シリコン、Mo、ＷおよびAuか
らなる群より選択された一材料で構成された所定
パタンのマスクで部分的に被覆してエツチングす
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
４項のいずれかの項に記載のAlおよびAl合金の
ドライエツチング方法。 ６ 上記被加工物が0.5〜4wt％のCuおよび0.8〜
2.3wt％のSiからなる群より選択された少なくと
も一者を含むAl合金であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかの項に
記載のAlおよびAl合金のドライエツチング方法。 ７ 上記被加工物が、0.5〜4wt％のCuを含むAl
合金であることを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載のAlおよびAl合金のドライエツチング方
法。 ８ 上記被加工物を100〜250℃に加熱することを
特徴とする特許請求の範囲第７項記載のAlおよ
びAl合金のドライエツチング方法。 ９ 上記被加工物表面を120〜250℃に加熱するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のAl
およびAl合金のドライエツチング方法。 １０ 上記塩化物が三塩化ホウ素および四塩化炭
素からなる群より選択された少なくとも一者であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
９項のいずれかの項に記載のAlおよびAl合金の
ドライエツチング方法。 １１ 上記塩化物が三塩化ホウ素であることを特
徴とする特許請求の範囲第１０項記載のAlおよ
びAl合金のドライエツチング方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56055548A JPS57170534A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Dry etching method for aluminum and aluminum alloy |
| US06/453,894 US4511429A (en) | 1981-04-15 | 1982-04-09 | Process for dry etching of aluminum and its alloy |
| DE8282901018T DE3274886D1 (en) | 1981-04-15 | 1982-04-09 | Process for dry-etching an aluminum alloy |
| EP82901018A EP0076860B1 (en) | 1981-04-15 | 1982-04-09 | Process for dry-etching an aluminum alloy |
| PCT/JP1982/000116 WO1982003636A1 (en) | 1981-04-15 | 1982-04-09 | Process for dry-etching aluminum or its alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56055548A JPS57170534A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Dry etching method for aluminum and aluminum alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57170534A JPS57170534A (en) | 1982-10-20 |
| JPH0381298B2 true JPH0381298B2 (ja) | 1991-12-27 |
Family
ID=13001754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56055548A Granted JPS57170534A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Dry etching method for aluminum and aluminum alloy |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4511429A (ja) |
| EP (1) | EP0076860B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57170534A (ja) |
| DE (1) | DE3274886D1 (ja) |
| WO (1) | WO1982003636A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169140A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| GB2171360A (en) * | 1985-02-19 | 1986-08-28 | Oerlikon Buehrle Inc | Etching aluminum/copper alloy films |
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