JPH0513534B2 - - Google Patents
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- JPH0513534B2 JPH0513534B2 JP12412486A JP12412486A JPH0513534B2 JP H0513534 B2 JPH0513534 B2 JP H0513534B2 JP 12412486 A JP12412486 A JP 12412486A JP 12412486 A JP12412486 A JP 12412486A JP H0513534 B2 JPH0513534 B2 JP H0513534B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
アルミニウム（Al）合金層、例えばアルミニ
ウム銅（Al−Cu）合金層のパターニングに際し、
通常Al単体のときと同様に塩素（Cl）系ガスを
用いたドライエツチングを行うが、このときCuX
ClYの形で塩素分が残りその除去が困難であり、
Al−Cu合金層のコロージヨン（腐食）が発生す
る。その抑止のために、Al−Cu層をパターニン
グした後、コリン、もしくはその誘導体中に浸漬
する方法を提起する。
ウム銅（Al−Cu）合金層のパターニングに際し、
通常Al単体のときと同様に塩素（Cl）系ガスを
用いたドライエツチングを行うが、このときCuX
ClYの形で塩素分が残りその除去が困難であり、
Al−Cu合金層のコロージヨン（腐食）が発生す
る。その抑止のために、Al−Cu層をパターニン
グした後、コリン、もしくはその誘導体中に浸漬
する方法を提起する。
本発明はコロージヨンの発生を抑制した、Al
合金層、例えばAl−Cu合金層のエツチング方法
に関する。
合金層、例えばAl−Cu合金層のエツチング方法
に関する。
一般に半導体デバイスの配線層にはAl層、ま
たは珪素（Si）を数％混入したAl−Si合金層が
用いられているが、エレクトロマイグレーシヨン
により配線層を消滅することがある。
たは珪素（Si）を数％混入したAl−Si合金層が
用いられているが、エレクトロマイグレーシヨン
により配線層を消滅することがある。
これを抑止するため、バイポーラデバイス、と
くに高速ロジツク用大電流デバイスの配線層に、
Cuを２〜４％混入したAl−Cu合金層が用いられ
るようになつた。
くに高速ロジツク用大電流デバイスの配線層に、
Cuを２〜４％混入したAl−Cu合金層が用いられ
るようになつた。
Cl系ガスを用いたAl、またはその合金のドラ
イエツチングにおいて、残留塩素分によるAl、
またはその合金のコロージヨンが問題となつてい
る。
イエツチングにおいて、残留塩素分によるAl、
またはその合金のコロージヨンが問題となつてい
る。
つぎに、参考のためにコロージヨンの発生機構
を考える。
を考える。
いま、エツチングガスのプラズマにより生成し
た塩素ラジカルをCl*で表すと、次式のように、
AlはCl*と反応してAlCl3、あるいはAl2Cl6とな
つて昇華することによりエツチングは進む。
た塩素ラジカルをCl*で表すと、次式のように、
AlはCl*と反応してAlCl3、あるいはAl2Cl6とな
つて昇華することによりエツチングは進む。
Al＋Cl*→AlCl3↑、Al2Cl6↑．
このとき生じたAlCl3等がエツチングされたAl
層の側壁やレジスト表面に付着したまま大気中に
取り出されると、大気中の水分と反応しての次式
ように塩酸（HCl）等を生じる。
層の側壁やレジスト表面に付着したまま大気中に
取り出されると、大気中の水分と反応しての次式
ように塩酸（HCl）等を生じる。
AlCl3＋H2O→HCl、Al（OH）3.
そうすると、次式のようにHClはAlと反応し
て、またAlCl3を生ずる。
て、またAlCl3を生ずる。
Al＋HCl→AlCl3＋H2↑．
このようにして反応は循環的に繰り返して行わ
れ、コロージヨンは際限なく進行してゆく。
れ、コロージヨンは際限なく進行してゆく。
そのため、通常のAl、Al−Si合金、アルミニ
ウムチタン（Al−Ti）合金では、これらのドラ
イエツチング後、つぎのような対策を行つてい
る。
ウムチタン（Al−Ti）合金では、これらのドラ
イエツチング後、つぎのような対策を行つてい
る。
エツチング後、真空を破らないでレジストを
剥離する。
剥離する。
とくに、酸素（O2）と四弗化炭素（CF4）を
用いたμ波ダウンフローアツシングが有効であ
る。
用いたμ波ダウンフローアツシングが有効であ
る。
これは、プラズマ発生室でμ波によりO2＋
CF4のプラズマをつくり、活性種を試料室に導
入してアツシングを行うもので、試料室には通
常のリアクテイブイオンエツチング（RIE）の
ようにイオンや電子を含まない。従つて被エツ
チング物のこれらの衝撃による損傷がなく、純
粋に活性種によるアツシングのみが行われる。
CF4のプラズマをつくり、活性種を試料室に導
入してアツシングを行うもので、試料室には通
常のリアクテイブイオンエツチング（RIE）の
ようにイオンや電子を含まない。従つて被エツ
チング物のこれらの衝撃による損傷がなく、純
粋に活性種によるアツシングのみが行われる。
熱窒素（Hot N2）でブローした後、水洗す
る。
る。
水洗後、O2中で350℃でベーキングする。
CF4、SF4、CHF3等の弗素系ガスでプラズ
マ処理をする。
マ処理をする。
この場合は、弗素プラズマにより生じた弗素
ラジカル（F*）がClと置換し、Al表面に安定
なAlFが生成する。
ラジカル（F*）がClと置換し、Al表面に安定
なAlFが生成する。
AlFはAlF3の完全な形になるまで反応が進
まない途中の組成でも、水分と反応しない。
まない途中の組成でも、水分と反応しない。
H2でプラズマ処理をする。
以上のような処理により、安定してコロージヨ
ンを防ぐことができる。
ンを防ぐことができる。
しかしながら、Al−Cu合金、Al−Cu−Si合金
等のエツチングではCuXClYの形で塩素分が残り、
その除去が困難で、上記の処理を行つてもコロー
ジヨンが発生することがあつた。
等のエツチングではCuXClYの形で塩素分が残り、
その除去が困難で、上記の処理を行つてもコロー
ジヨンが発生することがあつた。
そのために、パターニング後、硝酸（HNO3）
中に基板を浸漬して残留塩素分を除去していた。
中に基板を浸漬して残留塩素分を除去していた。
エレクトロマイグレーシヨン防止のためにCu
等の重金属を少量混合したAl合金のパターニン
グでは残留塩素分の除去が困難で、コロージヨン
が発生することがあつた。
等の重金属を少量混合したAl合金のパターニン
グでは残留塩素分の除去が困難で、コロージヨン
が発生することがあつた。
また、そのためパターニングの終わつた基板を
HNO3中に浸漬する方法があるが、HNO3は強酸
であるためプロセスの自動化が困難である等の問
題があつた。
HNO3中に浸漬する方法があるが、HNO3は強酸
であるためプロセスの自動化が困難である等の問
題があつた。
第１図１〜３は本発明を工程順に説明する基板
断面図である。
断面図である。
上記問題点の解決は、基板１上にアルミニウム
合金層２を被着し、その上にレジストパターン３
を形成し、該レジストパターン３をマスクにして
該アルミニウム合金層２を塩素（Cl）系ガスを用
いてドライエツングして該アルミニウム合金層の
パターン２Ａを形成し、該レジストパターン３を
除去後、該基板１をコリン、もしくはその誘導体
中に浸漬することを特徴とするエツチング方法に
より達成される。
合金層２を被着し、その上にレジストパターン３
を形成し、該レジストパターン３をマスクにして
該アルミニウム合金層２を塩素（Cl）系ガスを用
いてドライエツングして該アルミニウム合金層の
パターン２Ａを形成し、該レジストパターン３を
除去後、該基板１をコリン、もしくはその誘導体
中に浸漬することを特徴とするエツチング方法に
より達成される。
本発明者は、前記のコロージヨン防止のため
種々な方法を実験したが、本発明の方法がとくに
顕著な効果があることを見出した。
種々な方法を実験したが、本発明の方法がとくに
顕著な効果があることを見出した。
すなわち、重金属を少量混合したAl合金層、
例えばAl−Cu合金層をパターニングした後、基
板をコリン、もしくはその誘導体中に浸漬する
と、残留塩素分が極めて少なくなることを螢光Ｘ
線測定を用いて確かめ、かつコロージヨンが発生
しないことを実験的に確かめた。
例えばAl−Cu合金層をパターニングした後、基
板をコリン、もしくはその誘導体中に浸漬する
と、残留塩素分が極めて少なくなることを螢光Ｘ
線測定を用いて確かめ、かつコロージヨンが発生
しないことを実験的に確かめた。
コリンの構造式を第２図に示す。CuXClYは
Cu+Cl-の形で結合しており、Cl-はコリンのOH-
より電気的陰性度が強いためOH-に置換される
ことにより、CuXClYがコリン、もしくはその誘
導体中によく溶解されると考えられる。
Cu+Cl-の形で結合しており、Cl-はコリンのOH-
より電気的陰性度が強いためOH-に置換される
ことにより、CuXClYがコリン、もしくはその誘
導体中によく溶解されると考えられる。
本発明の実施例を第１図を用いて説明する。
第１図１において、基板１として表面に燐珪酸
ガラス（PSG）層等の絶縁層を被着した珪素
（Si）基板を用い、この上にAl合金層２として厚
さ8000ÅのAl−Cu（４％）層をスパツタ法で被着
し、この上に通常のリングラフイを用いてレジス
トパターン３を形成する。
ガラス（PSG）層等の絶縁層を被着した珪素
（Si）基板を用い、この上にAl合金層２として厚
さ8000ÅのAl−Cu（４％）層をスパツタ法で被着
し、この上に通常のリングラフイを用いてレジス
トパターン３を形成する。
第１図２において、RIE法によりレジストパタ
ーン３をマスクにしてAl合金層２をパターニン
グしてAl合金層のパターン２Ａを形成する。
ーン３をマスクにしてAl合金層２をパターニン
グしてAl合金層のパターン２Ａを形成する。
RIEは、エツチングガスとしてCl2（24SCCM）、
SiCl4（40SCCM）を用い、これを0.02Torrに減圧
して周波数13.56MHzの電力を250W5分間印加し
て行つた。
SiCl4（40SCCM）を用い、これを0.02Torrに減圧
して周波数13.56MHzの電力を250W5分間印加し
て行つた。
第１図３において、基板１を真空を破らないで
搬送してμ波ダウンフローアツシヤ中に置きアツ
シングした。
搬送してμ波ダウンフローアツシヤ中に置きアツ
シングした。
アツシングは、基板温度は室温で、反応ガスと
してCF4（100SCCM）、O2（1500SCCM）を用い、
これを1Torrに減圧して周波数2.45GHzのμ波電
力を1KW2分間印加して行つた。
してCF4（100SCCM）、O2（1500SCCM）を用い、
これを1Torrに減圧して周波数2.45GHzのμ波電
力を1KW2分間印加して行つた。
つぎに、基板を大気中に取り出し、そのままの
ものと、HNO3に５秒浸漬したものと、コリンの
５％の水溶液（商品名 TMK、関東化学製）に
30秒浸漬したものについて、つぎのテストを行つ
た。
ものと、HNO3に５秒浸漬したものと、コリンの
５％の水溶液（商品名 TMK、関東化学製）に
30秒浸漬したものについて、つぎのテストを行つ
た。
この後、基板を大気中で７日間放置してコロー
ジヨンの発生を観察し、また、螢光Ｘ線分析で残
留塩素量を測定した。
ジヨンの発生を観察し、また、螢光Ｘ線分析で残
留塩素量を測定した。
これらの結果をつぎに示す。
(a) 処理方法
(b) コロージヨン発生の有無
(c) 残留塩素量（cps、count per sec.）
とすると、
(a) 処理なし HNO3浸漬 コリン浸漬
(b) あり なし なし
(c) 141.1 11.8 1.7
上記の結果より、HNO3浸漬処理より残留塩素
量が減少し、勿論コロージヨンの発生は認められ
なくなる。
量が減少し、勿論コロージヨンの発生は認められ
なくなる。
実施例ではコリンを用いたがこれの代わりに、
コリンの誘導体、例えば第３図にその構造式を示
すTMAHO（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）を用いてもコリンと全く同等の効果
が得られる。
コリンの誘導体、例えば第３図にその構造式を示
すTMAHO（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）を用いてもコリンと全く同等の効果
が得られる。
TMAHOの2.5％水溶液として、
関東化学の TMA、
東京応化工業の NMD、
長瀬産業の932デイベロツパー、
シプレイ・フアーイーストのマイクロポジツト
MF314デイベロツパー、MF312デイベロツパー 等がある（以上いずれも商品名）。
MF314デイベロツパー、MF312デイベロツパー 等がある（以上いずれも商品名）。
以上詳細に説明したように本発明によれば、エ
レクトロマイグレーシヨン防止のための配線層で
あるAl−Cu層等のAl合金層のパターニングにお
いて、残留塩素分を除去し、配線層にコロージヨ
ンが発生することを抑止する。
レクトロマイグレーシヨン防止のための配線層で
あるAl−Cu層等のAl合金層のパターニングにお
いて、残留塩素分を除去し、配線層にコロージヨ
ンが発生することを抑止する。
また、本発明の処理を採用することによりプロ
セスの自動化が容易となる。
セスの自動化が容易となる。
第１図１〜３は本発明を工程順に説明する基板
断面図、第２図はコリンの構造式を示す図、第３
図はTMAHOの構造式を示す図である。 図において、１は基板、２はAl合金層でAl−
Cu層、２ＡはAl合金層のパターン、３レジスト
パターンである。
断面図、第２図はコリンの構造式を示す図、第３
図はTMAHOの構造式を示す図である。 図において、１は基板、２はAl合金層でAl−
Cu層、２ＡはAl合金層のパターン、３レジスト
パターンである。
Claims (1)
- １ 基板１上にアルミニウム合金層２を被着し、
その上にレジストパターン３を形成し、該レジス
トパターン３をマスクにして該アルミニウム合金
層２を塩素（Cl）系ガスを用いてドライエツチン
グして該アルミニウム合金層のパターン２Ａを形
成し、該レジストパターン３を除去後、該基板１
をコリン、もしくはその誘導体中に浸漬すること
を特徴とするエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12412486A JPS62281332A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | エツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12412486A JPS62281332A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | エツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62281332A JPS62281332A (ja) | 1987-12-07 |
| JPH0513534B2 true JPH0513534B2 (ja) | 1993-02-22 |
Family
ID=14877518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12412486A Granted JPS62281332A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | エツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62281332A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2906590B2 (ja) * | 1990-06-14 | 1999-06-21 | 三菱瓦斯化学株式会社 | アルミニウム配線半導体基板の表面処理剤 |
| JP2510053B2 (ja) * | 1990-06-27 | 1996-06-26 | 富士通株式会社 | 半導体集積回路の製造方法およびそれに用いる製造装置 |
| JP3200528B2 (ja) * | 1995-01-19 | 2001-08-20 | 三菱電機株式会社 | ドライエッチングの後処理方法 |
| TW402738B (en) * | 1998-04-24 | 2000-08-21 | United Microelectronics Corp | Method of residues removing |
| US7547669B2 (en) | 1998-07-06 | 2009-06-16 | Ekc Technology, Inc. | Remover compositions for dual damascene system |
| US6506684B1 (en) * | 2000-05-24 | 2003-01-14 | Lsi Logic Corporation | Anti-corrosion system |
| JP3962919B2 (ja) * | 2002-11-12 | 2007-08-22 | 栗田工業株式会社 | 金属防食剤、金属防食方法、原油常圧蒸留装置における塩化水素発生防止剤および塩化水素発生防止方法 |
-
1986
- 1986-05-29 JP JP12412486A patent/JPS62281332A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62281332A (ja) | 1987-12-07 |
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