JPH04162429A - 配線形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられる
配線形成法に関するものである。

［発明の概要］ この発明は、Ｓ１含有Ａｕ合金からなる下層の上にＳｉ
非含有Ａｊ２合金又はＡｊｌＬからなる上層を重ねて積
層を形成した後この積層を上層にサイドエッチが生ずる
ような条件で所望の配線パターンに従って選択的にドラ
イエッチすることにより上部両端の角を丸めた形の配線
層が得られるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、ＬＳＩ等の配線形成に際しては、ストレスマイグ
レーション耐性の向上、保護膜の被覆性の向上、上層配
線の断線又はショートの防止等の目的で配線層の断面形
状を上面に近づくほど幅が狭くなる形状（いわゆる順テ
ーパー状）とすることか知られている。

この種の配線形成法の一例は、特開昭６３−３０４６２
９号公報に示されており、次に第７図乃至第９図を参照
して略述する。

第７図の工程では、下地絶縁膜１ｏの上にＡｆ１層１２
及びポリＳｉ層１４を順次に被着する。この後、ポリＳ
ｉ層１４上には、レジストを被着して所望の配線パター
ンに従ってパターニングすることによりマスク用のレジ
スト層１６を形成する。

次に、第８図の工程では、レジスト層１６をマスクとし
てポリＳｉ層１４をプラズマエッチすることによりポリ
Ｓｉ層１４の一部１４Ａをレジスト層１６に対応したパ
ターンで残存させる。このときのプラズマエツチングを
等方性エツチング特性となるように実施することにより
レジスト層１６の下方でポリＳｉ層部分１４Ａがサイド
エッチ（アンダーカット）を受けるようにする。

次に、第９図の工程では、レジスト層１６及びポリＳｉ
層部分１４Ａをマスクとする反応性イオンエッヂング処
理によりＡｕ１１２を選択的にエッチ除去し、Ａｕ層１
２の一部１２Ａをレジスト層１６に対応したパターンで
残存させる。このときの反応性イオンエツチングを等方
性及び異方性のエツチング特性となるように実施するこ
とによりＡｊ２層部分１２Ａはその断面形状が上面に近
づくほど幅の狭い形状となり且つ底寸法Ｗ２がレジスト
寸法Ｗ。

とほぼ等しくなるようにする。

この後は、マスク用のレジスト層１６及びポリＳ１層部
分１４Ａを順次に除去し、Ａｎ層部分１２Ａを配線層と
して残存させる。Ａρ層部分１２Ａからなる配線層は、
断面形状がいわゆる順テーパー状であるため、その上に
保護膜を被着したときにストレスマイグレーション耐性
並びに被覆性が良好であり、さらに該保護膜を層間絶縁
膜としてその上に上層配線層を形成するときには配線材
の被覆性か良好であるため断線又はショート等を防止て
きる。

第１Ｏ図乃至第１２図は、他の従来例を示すものである
。

第１Ｏ図の工程では、下地絶縁膜１ｏの上に例えばＡＪ
２層１２を被着し、その上にマスク用のレジスト層１６
を形成する。

次に、第１１図の工程ては、例えばＣＦ系のポリマーか
らなるデポジション膜１８ａ、　１８ｂがパターンの両
側壁に生ずるような条件でレジスト層１６をマスクとし
て反応性イオンエツチングを実施することによりＡｆ１
層１２を選択的にエッチ除去する。

このとき、デポジション膜１８ａ、　１８ｂは、イオン
め入射方向に垂直な面においてイオンによりスパッタ除
去されるが、イオンの入射方向に平行な面では除去され
にくい。すなわち、デポジション膜１８ａ、　１８ｂは
サイドエッチに対するマスクとして作用するため、異方
性エツチングが達成される。ポリマーデポジションか垂
直なパターン形状を得るための分量より多くなれば、パ
ターン側壁には新たなデポジションが追加されていくの
で、第１１図に示すように断面形状が順テーパー状とな
るようにエツチングが進行する。

エツチングは、第１２図に示すようにＡＪ１層１２の一
部１２Ａがレジスト層１６に対応したパターンを有する
ようになるまで行なわれる。この後、レジスト層１６及
びデポジション膜１８ａ、１８ｂを除去し、順テーパー
状の断面形状を有するＡ１１層部分１２Ａを配線層とし
て残存させる。

［発明が解決しようとする課題］ 第７図乃至第９図に示した従来法によると、ボ！Ｊ　Ｓ
　ｉ　トＡＪｌのエツチング条件が異なるため、マルチ
ステップエツチングが必要となり、工程的に複雑化する
。特に単一の反応室しかもたないエラチャでマルチステ
ップエツチングを行なう場合には、ポリＳｉエツチング
時の残留ガスがＡｎのエツチング特性に悪影響を与える
ので、残留ガスを除去する処理が必要であり、工程数が
増加する。その上、ＡＪｌｊエツチングの後、レジスト
層１６の他にポリＳｉ層部分１４Ａも除去しなければな
らないので、工程数はさらに増加する。

また、第１０図乃至第１２図に示した従来法によると、
エラチャの反応室内壁にも多量のデポジション膜が付着
して発塵源となるため、歩留り低下を招くこと、第１２
図に示すようにＡｕパターンの低寸法Ｗ２がレジスト寸
法Ｗ１より大きくなるため、レジスト寸法に忠実な加工
かできないことなどの問題点がある。

この発明の目的は、これらの問題点を伴うことなく簡単
な工程て上部両端の角を丸めた形の配線層を得ることが
できる新規な配線形成法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明による配線形成法は、 （ａ）配線を形成すべき面の上にシリコン含有アルミニ
ウム合金からなる一比較的厚い第１の層を被・着する工
程と、 （ｂ）前記第１の層に重ねてシリコン非含有のアルミニ
ウム合金又はアルミニウムからなる比較的薄い第２の層
を被着する工程と、 （Ｃ）前記第２の層の上に所望の配線パターンに対応し
たパターンを有するマスク材層を配置する工程と、 （ｃｌ）前記第２の層にサイドエッチが生ずるような条
件で前記マスク材層をマスクとして前記第１及び第２の
層の積層をドライエッチした後該マスク材層を除去する
ことにより該積層の一部を該マスク材層に対応したパタ
ーンで配線層として残存させる工程と を含むものである。

このような配線形成法においては、前記第１の層をドラ
イエッチする際に前記マスク材層の裾部がエツチングに
より後退するようなエツチング条件を定めることができ
る。

［作用］ この発明の配線形成法によれば、第１及び第２の層の積
層をドライエッチする際に第２・の層にサイドエッチが
生ずるような条件でエツチングを行なうので、配線層の
上部両端の角がサイドエツチングにより丸められた形と
なり、しかも第１の層は実質的にサイドエッヂを受註プ
ず、マスク材層のパターンに忠実に加工される。

また、上記したようにマスク材層の裾部がエツチングに
より後退するような条件で第１の層をエッチすると、配
線層は第１の層で構成される部分で断面形状が順テーパ
ー状となる。

［実施例］　　。

第１図乃至第４図は、この発明の一実施例による配線形
成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（
４）を順次に説明する。

（１）例えばシリコンからなる半導体基板２０の表面を
覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜２２の上に比較的厚
いＳｉ含有ＡＪ１合金層２４及び比較的薄いＳｉ非非含
有Ａ４金合金２６をスパッタ法等により順次に形成する
。層２４の構成材料としては、Ａｕ−３ｉ合金、Ａｕ−
５ｉ−Ｃｕ合金等を用いることができ、層２６の構成材
料としては、Ａｎ−Ｃｕ合金等を用いることかてぎる。

また、ＡＪ１合金層２６の代りにＡｆｌ層を用いてもよ
い。

（２）ＡＪＺ合金層２６の上にマスク材層としてのレジ
スト層２８を所望の配線パターンに従ってフォトリング
ラフィ技術により形成する。

（３）例えばＢＣｕ３＋ＣＪＺ２などのガスを用いるト
ライエツチング処理によりレジスト層２８をマスクとし
てＡｊＺ合金層２６及び２４を選択的にエッチ除去する
。このとき、異方性が比較的低い工・ンチング条件にす
ると、第３図（Ａ）　に示すようにＡＪ２合金層２６の
残存部分２６ａにサイドエッチが生ずると共に、Ａｆｌ
、合金層２４の残存部分２４ａには反応生成物であるＳ
　ｉＣＡ　ｘが側壁に付着して側壁をエツチングから保
護するため殆どサイドエッチが生じない。すなわち、Ａ
ｕ合金層２６については等方性のエツチングとなり、Ａ
Ｊｌｊ合金層２４についてハ異方性のエツチングとなる
。残存するＡ　１１　合金層部分２４ａ及び２６ａが配
線層３０を構成する。

Ｓ１非含有のＡｆ！、合金層又はＡｕ層については、レ
ジストパターンの端部下方にサイドエッチが生ずるよう
な条件でドライエツチングを行なうと、第３図（Ｂ）に
示すようにＡｎ又はＡＪ２合金層２６Ａにレジスト層２
８の端部下方でサイドエ・ンチが生するだけてなく、Ａ
ｎ又はＡＪＺ合金層２６Ａの底部近傍ては側壁保護が不
足するためオーバーエツチングに弱くなり、エツチング
後の断面形状が逆テーパー状（レジスト寸法Ｗ１〉底部
寸法Ｗ２）となる。また、Ｓｉ含有Ａｕ合金層について
は、レジストパターンの端部下方にサイトエ・ソチが生
ずるよ、うな条件でドライエツチングを行なうのが困難
である。この発明では、Ｓ１含有Ａｕ合金からなる比較
的厚い下層２４の上にＳ１非含有Ａ氾合金又はＡｎから
なる比較的薄い上層２６を重ねて積層を形成したのて、
上層２６にサイドエ・ンチが生するような条件でドライ
エツチングを行なっても下層２４には殆どサイドエッチ
が生じず、下層２４の残存部分２４ａの断面形状がテー
パー状とならない利点がある。

（４）公知のプラズマアッシング法等によりレジスト層
２８を除去し、配線層３０を残存させる。

第４図の工程の後、ＣＶＤ注等により配線層３０を覆っ
てＰＳＧ　（リンケイ酸カラス）等の層間絶縁膜を堆積
形成し、さらに層間絶縁膜の上にＡｎ又はＡｕ合金等の
配線材を被着してバターニングすることにより２層目の
配線層を形成することかできる。この場合、配線層３０
が上方両端の角を丸めた形になっているため、エレクト
ロマイグレーション耐性及び絶縁膜被覆性が良好であり
、２層目の配線層において断線又はショート等の発生を
防止することかてきる。

Ｓ５図及び第６図は、この発明の他の実施例を示すもの
で、この実施例は、第１図乃至第４図に示した方法にお
いてドライエツチング中にレジストのエッチレートを変
更することを特徴とするものである。

第５図の工程では、第３図に関して前述したと同様にし
てトライエツチングを行ない、Ｓｉ非含有ＡＩ！、合金
層２６の残存部分２６ａにサイドエッチを生じさせる。

この後、レジスト層２８の裾部２８ａ。

２８ｂがエツチングにより後退するようにレジストのエ
ッチレートを高めた状態でドライエツチングを続行する
。レジストのエッチレートを高めるには、反応性イオン
エツチングの場合、イオンによるスパッタ効果を高める
へく高周波電力を大きくすればよい。

この結果、第６図に示すようにＳｉ含有Ａ文合金層２４
は、その残存部分２４ａの断面形状が順テーパー状とな
るようにエツチングされ、配線層３０は、残存するＡｆ
１合金層部分２４ａ及び２６ａにより構成される。この
後、レジスト層２８は除去される。

第６図の配線層３０は、Ａｆ１合金層部分２４ａの断面
形状が順テーパー状をなしているのて、第４図のものよ
りエレクトロマイグレーション耐性及び絶縁膜被覆性が
良好てあり、上層配線の断線又はショートの防止効果も
高いものである。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、上部両端の角を丸め
た形の配線層が得られ、所望によりこの配線層の断面形
状を順テーパー状にすることも簡単に行なえるので、Ｌ
ＳＩ等においてエレクトロマイグレーション耐性の向上
並びに保護膜の被覆性の向上を図ることかでき、しかも
上層配線の断線又はショート等の防止を図ることかでき
る。

また、この発明では、（イ）単一のステップでエツチン
グ可能であるため工程数が少なくて済むこと、（ロ）デ
ポジションの少ない条件てエツチング可能であるためエ
ラチャの反応室内部の汚れが少なく、高歩留りが得られ
ること、（ハ）レジスト寸法に忠実な加工を行なえるた
め微細な配線パターンが得られることなどの利点もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至８４図は、この発明の一実施例による配線形
成法を示す基板断面図、 第５図及び第６図は、他の実施例を示す基板断面図、 第７図乃至第９図は、従来の配線形成法の一例を示す断
面図、 第１０図乃至第１２図は、他の従来例を示す断面図であ
る。 ２０・・・半導体基板、２２・・・絶縁膜、２４・・・
Ｓｉ含有Ａｊｌｊ合金層、２６・・・Ｓｔ非含有ＡＩ合
金層、２８・・・レジスト層、３０・・・配線層。 第　１　図（Ａ）合金Ｎ形Ａ） 第４図（レジストＮ１１８去） 彫　と　囚（レジ７ト、壱ル爪） 第　３図（ドライエツチング） 第７図（−徒来ぞ！１） 第８図 第１０図Ｃ世の丈姉！ｌ） 第１１図 第９図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）配線を形成すべき面の上にシリコン含有アル
   ミニウム合金からなる比較的厚い第１の層を被着する工
   程と、 （ｂ）前記第１の層に重ねてシリコン非含有のアルミニ
   ウム合金又はアルミニウムからなる比較的薄い第２の層
   を被着する工程と、 （ｃ）前記第２の層の上に所望の配線パターンに対応し
   たパターンを有するマスク材層を配置する工程と、 （ｄ）前記第２の層にサイドエッチが生ずるような条件
   で前記マスク材層をマスクとして前記第１及び第２の層
   の積層をドライエッチした後該マスク材層を除去するこ
   とにより該積層の一部を該マスク材層に対応したパター
   ンで配線層として残存させる工程と を含む配線形成法。 ２、前記第１の層をドライエッチする際には、前記マス
   ク材層の裾部がエッチングにより後退するようなエッチ
   ング条件を設定することを特徴とする請求項１記載の配
   線形成法。