JPH04324932A - Cu膜のエッチング方法 - Google Patents
Cu膜のエッチング方法Info
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Landscapes
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- Weting (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等で用いるC
u膜の加工方法に関するものである。
u膜の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSIにいおいてAl配線が使用されて
きたのは、Alの塩化物の蒸気圧が高く、塩素系のガス
でエッチングが容易にできることが大きな要因であった
。しかしながらAl配線は、信頼性に課題があり、Si
やCuの不純物を添加しなければ断線等の問題を生ずる
(J.Klema et al,Proc.198
4Int Reli. Phys. Symp.
, p.1、 S. Mayumi et
al, Proc. 1987 IEEE I
nt. ReliaPhys. Symp.,
p.15)。この結果配線抵抗の増加を生じ、微細配線
には大きな問題となっている。次世代の配線としてCu
が取り上げられているが、Cu膜はエッチングが困難で
あり、配線への加工が問題となっている。この理由は、
従来Al配線に加工する場合用いられてきたハロゲン系
のガスでは、エッチング生成物の蒸気圧が低いため、例
えば、星野ほか、電子情報通信学会誌、SDM89−8
5(1989),p.25、にある様に基板温度を上昇
させなければCuがエッチングされないためである。配
線に加工する工程は、配線膜上に感光膜を塗布し、露光
・現像処理を行い配線形状を感光膜状に転写する。配線
部分以外の膜はガスまたは溶液を用いてエッチングされ
る。このエッチングに例えばCCl4 のガスを用いた
場合では、エッチング生成物であるCuCl2 を脱離
するために、基板温度を350℃以上に上げる事が必要
である。
きたのは、Alの塩化物の蒸気圧が高く、塩素系のガス
でエッチングが容易にできることが大きな要因であった
。しかしながらAl配線は、信頼性に課題があり、Si
やCuの不純物を添加しなければ断線等の問題を生ずる
(J.Klema et al,Proc.198
4Int Reli. Phys. Symp.
, p.1、 S. Mayumi et
al, Proc. 1987 IEEE I
nt. ReliaPhys. Symp.,
p.15)。この結果配線抵抗の増加を生じ、微細配線
には大きな問題となっている。次世代の配線としてCu
が取り上げられているが、Cu膜はエッチングが困難で
あり、配線への加工が問題となっている。この理由は、
従来Al配線に加工する場合用いられてきたハロゲン系
のガスでは、エッチング生成物の蒸気圧が低いため、例
えば、星野ほか、電子情報通信学会誌、SDM89−8
5(1989),p.25、にある様に基板温度を上昇
させなければCuがエッチングされないためである。配
線に加工する工程は、配線膜上に感光膜を塗布し、露光
・現像処理を行い配線形状を感光膜状に転写する。配線
部分以外の膜はガスまたは溶液を用いてエッチングされ
る。このエッチングに例えばCCl4 のガスを用いた
場合では、エッチング生成物であるCuCl2 を脱離
するために、基板温度を350℃以上に上げる事が必要
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、Cu膜上の感光膜が350℃の温度まで保持でき
ずなくなってしまうという問題が生じる。感光膜が保持
できる130℃以下ではCu膜のエッチングができない
。
では、Cu膜上の感光膜が350℃の温度まで保持でき
ずなくなってしまうという問題が生じる。感光膜が保持
できる130℃以下ではCu膜のエッチングができない
。
【0004】本発明の目的は、基板温度を上昇させる事
なくCu膜を加工することにある。
なくCu膜を加工することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のCu膜のエッチ
ング方法は、感光膜パターンをマスクにしてCu膜にイ
オン注入を行って注入種とCuの化合物を形成し、ガス
または溶液を用いて感光膜パターンが保持できる範囲の
温度でCuの化合物をエッチングすることを特徴とする
。
ング方法は、感光膜パターンをマスクにしてCu膜にイ
オン注入を行って注入種とCuの化合物を形成し、ガス
または溶液を用いて感光膜パターンが保持できる範囲の
温度でCuの化合物をエッチングすることを特徴とする
。
【0006】
【作用】LSI等で用いられている配線は現在Alまた
はAl合金が主流であるが、集積化に伴う微細化により
、Al合金系の配線抵抗が増加し、信頼性の点からも問
題となりつつある。配線抵抗の低下を目指し、次世代配
線としてAlに比べて配線抵抗が小さく、信頼性に優れ
たCuが検討されている。しかし、Cu膜はその塩化物
の蒸気圧が低いため、配線に加工する事が困難であった
。塩素系のガスを用いてCu膜をエッチングする場合に
は、基板温度を350℃以上に上昇させなければならな
い。この様な温度では、Cu膜上の感光膜(フォトレジ
スト等)が保持できないという問題点があった。我々は
、基板温度を上げる事なくCu膜のエッチングを可能に
することを考えている。この時、Cu膜をそれ自身を塩
素系のガスでエッチングするのではなく、Cu膜上の感
光膜をマスクにしてイオン注入を行い、Cuの化合物を
形成し、これをハロゲン系のガスまたは溶液を用いてエ
ッチングする方法を用いる。この方法によりLSI等に
おけるCu配線の実用性を見い出した。
はAl合金が主流であるが、集積化に伴う微細化により
、Al合金系の配線抵抗が増加し、信頼性の点からも問
題となりつつある。配線抵抗の低下を目指し、次世代配
線としてAlに比べて配線抵抗が小さく、信頼性に優れ
たCuが検討されている。しかし、Cu膜はその塩化物
の蒸気圧が低いため、配線に加工する事が困難であった
。塩素系のガスを用いてCu膜をエッチングする場合に
は、基板温度を350℃以上に上昇させなければならな
い。この様な温度では、Cu膜上の感光膜(フォトレジ
スト等)が保持できないという問題点があった。我々は
、基板温度を上げる事なくCu膜のエッチングを可能に
することを考えている。この時、Cu膜をそれ自身を塩
素系のガスでエッチングするのではなく、Cu膜上の感
光膜をマスクにしてイオン注入を行い、Cuの化合物を
形成し、これをハロゲン系のガスまたは溶液を用いてエ
ッチングする方法を用いる。この方法によりLSI等に
おけるCu配線の実用性を見い出した。
【0007】
(実施例1)図1(a)〜(e)は、本発明を説明する
ためにLSIにおけるCu配線形成方法を示す断面図で
ある。1000℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μ
mの厚さの酸化膜(12)を上面に有するSi基板(1
1)上にCu膜(13)をスパッタリング法で0.5μ
mの厚さまで堆積する。Cu膜上にフォトレジスト(1
4)を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジストを配
線形状にする(図1(a))。次にこのフォトレジスト
をマスクとして酸素イオン(15)を1×1018〜1
×1019cm−2、100kevで注入する(図1(
b))。Cuと酸素は反応性が高く、CuO(16)を
形成する(図1(c))。このCuOをヨウ化アンモニ
ウム溶液にてエッチングする。Cu膜(13)及び酸化
膜(12)はこの溶液ではエッチングされず、CuOの
み選択的にエッチングされる(図1(d))。エッチン
グのときは基板は加熱せず室温である。フォトレジスト
(14)を剥離するとCu配線が形成される(図1(e
))。
ためにLSIにおけるCu配線形成方法を示す断面図で
ある。1000℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μ
mの厚さの酸化膜(12)を上面に有するSi基板(1
1)上にCu膜(13)をスパッタリング法で0.5μ
mの厚さまで堆積する。Cu膜上にフォトレジスト(1
4)を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジストを配
線形状にする(図1(a))。次にこのフォトレジスト
をマスクとして酸素イオン(15)を1×1018〜1
×1019cm−2、100kevで注入する(図1(
b))。Cuと酸素は反応性が高く、CuO(16)を
形成する(図1(c))。このCuOをヨウ化アンモニ
ウム溶液にてエッチングする。Cu膜(13)及び酸化
膜(12)はこの溶液ではエッチングされず、CuOの
み選択的にエッチングされる(図1(d))。エッチン
グのときは基板は加熱せず室温である。フォトレジスト
(14)を剥離するとCu配線が形成される(図1(e
))。
【0008】(実施例2)実施例1と同様に、1000
℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μmの厚さの酸化
膜(12)を上面に有するSi基板(11)上にCu膜
(13)をスパッタリング法で0.5μmの厚さまで堆
積する。Cu膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Siをイオン注入する。CuとSiはシ
リサイドCu3 Siを形成し、Cu3 SiはCuに
比べてCCl4 で容易にエッチングできるため、これ
をCCl4 ガスでエッチングし配線に加工する。エッ
チングのとき基板を100℃に加熱する。この温度であ
ればフォトレジスト膜は保持できる。
℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μmの厚さの酸化
膜(12)を上面に有するSi基板(11)上にCu膜
(13)をスパッタリング法で0.5μmの厚さまで堆
積する。Cu膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Siをイオン注入する。CuとSiはシ
リサイドCu3 Siを形成し、Cu3 SiはCuに
比べてCCl4 で容易にエッチングできるため、これ
をCCl4 ガスでエッチングし配線に加工する。エッ
チングのとき基板を100℃に加熱する。この温度であ
ればフォトレジスト膜は保持できる。
【0009】(実施例3)実施例1と同様に、1000
℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μmの厚さの酸化
膜(12)を上面に有するSi基板(11)上にCu膜
(13)をスパッタリング法で0.5μmの厚さまで堆
積する。Cu膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Siをイオン注入する。CuとSiはシ
リサイドCu3 Siを形成する。その後、酸素をイオ
ン注入する。Cuと酸素は反応性が高いので、シリサイ
ドCu3 Siは、CuOとSiO2 のまざりあった
ものになる。CuOをヨウ化アンモニウム溶液にてエッ
チングし、SiO2 はフッ酸にてエッチングする。フ
ォトレジストを剥離するとCu配線が形成される。エッ
チングのとき基板は加熱せず室温である。
℃で水蒸気雰囲気中で形成した0.5μmの厚さの酸化
膜(12)を上面に有するSi基板(11)上にCu膜
(13)をスパッタリング法で0.5μmの厚さまで堆
積する。Cu膜上にフォトレジストを塗布し、露光・現
像を行った後、Siをイオン注入する。CuとSiはシ
リサイドCu3 Siを形成する。その後、酸素をイオ
ン注入する。Cuと酸素は反応性が高いので、シリサイ
ドCu3 Siは、CuOとSiO2 のまざりあった
ものになる。CuOをヨウ化アンモニウム溶液にてエッ
チングし、SiO2 はフッ酸にてエッチングする。フ
ォトレジストを剥離するとCu配線が形成される。エッ
チングのとき基板は加熱せず室温である。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明のCu膜のエ
ッチング方法は、基板温度を上昇させる事なく配線に加
工する事ができる。
ッチング方法は、基板温度を上昇させる事なく配線に加
工する事ができる。
【図1】本発明の方法を説明する断面図である。
11 Si基板
12 酸化膜
13 Cu膜
14 フォトレジスト
15 酸素イオン
16 酸化銅
Claims (3)
- 【請求項1】 感光膜のパターンをマスクにしてCu
膜にイオン注入を行って注入種とCuの化合物を形成し
、ガスまたは溶液を用いてこの化合物をエッチングする
ことを特徴とするCu膜のエッチング方法。 - 【請求項2】 注入イオンとして酸素イオンを用い、
エッチング溶液としてヨウ化アンモニウム溶液を用いた
事を特徴とする請求項1のCu膜のエッチング方法。 - 【請求項3】 注入イオンとしてSiイオンと酸素イ
オンの少なくとも一方を用い、SiとCuまたはSiと
酸素またはSiと酸素とCuの化合物を形成し、これを
ハロゲン系のガスでエッチングすることを特徴とする請
求項1のCuのエッチング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3095272A JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Cu膜のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3095272A JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Cu膜のエッチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04324932A true JPH04324932A (ja) | 1992-11-13 |
JP3016270B2 JP3016270B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=14133141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3095272A Expired - Fee Related JP3016270B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Cu膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3016270B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5736002A (en) * | 1994-08-22 | 1998-04-07 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Methods and equipment for anisotropic, patterned conversion of copper into selectively removable compounds and for removal of same |
WO2012029474A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びエッチングシステム |
CN104078340A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜金属层图形化方法、铜插塞、栅极和互连线的形成方法 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3095272A patent/JP3016270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5736002A (en) * | 1994-08-22 | 1998-04-07 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Methods and equipment for anisotropic, patterned conversion of copper into selectively removable compounds and for removal of same |
WO2012029474A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びエッチングシステム |
CN104078340A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 铜金属层图形化方法、铜插塞、栅极和互连线的形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3016270B2 (ja) | 2000-03-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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