JPH05136103A - Etching method - Google Patents
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- JPH05136103A JPH05136103A JP29877891A JP29877891A JPH05136103A JP H05136103 A JPH05136103 A JP H05136103A JP 29877891 A JP29877891 A JP 29877891A JP 29877891 A JP29877891 A JP 29877891A JP H05136103 A JPH05136103 A JP H05136103A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に微細Al配線のエッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for etching fine Al wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】Alのドライエッチングでは、一般に塩
素系ガスが使用される。AlとClは反応性が非常に高
いため、反応生成物などで加工側壁を保護しないとサイ
ドエッチが生じ、良好なパターン形成ができない。高集
積化に伴いパターンスペースが狭くなると同時に、膜厚
の厚い多層レジストなどの使用により、パターンのアス
ペクト比が高くなっている。このため、図5に示すよう
に、高アスペクト比パターン底部では側壁保護膜が十分
に形成されず、サイドエッチが発生する。2. Description of the Related Art In dry etching of Al, chlorine-based gas is generally used. Since Al and Cl have extremely high reactivity, unless the processed side wall is protected by a reaction product or the like, side etching occurs and a good pattern cannot be formed. Along with the high integration, the pattern space becomes narrower, and at the same time, the aspect ratio of the pattern becomes higher due to the use of a thick resist such as a multilayer resist. Therefore, as shown in FIG. 5, the sidewall protection film is not sufficiently formed at the bottom of the high aspect ratio pattern, and side etching occurs.
【0003】サイドエッチの発生を抑止するには、Al
の加工側壁全面に保護膜を形成することが必要である。
高アスペクト比パターンの底部まで保護膜を形成しよう
とすると、低アスペクト比のパターンには過剰に被膜が
形成され、エッチング後、除去しきれず、不良の原因に
なる。レジストマスクを薄膜化することにより、アスペ
クト比を下げることができるが、一般にAlの反応性イ
オンエッチング法では、Alとレジストのエッチング速
度比(選択比)が1〜3と低く、薄膜化には限界があ
る。また、SiO2 などをエッチングマスクとして用
い、保護膜残渣による不良を防止する方法が、特公平1
−23944 号公報に開示されている。To suppress the occurrence of side etching, Al
It is necessary to form a protective film on the entire processed side wall.
If an attempt is made to form a protective film up to the bottom of the high aspect ratio pattern, an excessive film is formed on the low aspect ratio pattern, which cannot be completely removed after etching, causing defects. Although the aspect ratio can be lowered by reducing the thickness of the resist mask, generally, in the reactive ion etching method of Al, the etching rate ratio (selection ratio) between Al and the resist is as low as 1 to 3, and it is necessary to reduce the thickness. There is a limit. In addition, a method of preventing defects caused by a protective film residue by using SiO 2 or the like as an etching mask is disclosed in
It is disclosed in Japanese Patent Publication No.-23944.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の問
題点は、エッチングマスクであるレジストやSiO2 に
対するAlの選択比が低いことである。Alエッチング
の加工精度を上げるために、反応性イオンのエネルギの
高い条件を用いることが多くなり、また高い下地段差の
ため、実質的なAlの膜厚は増えている。このため、厚
膜のSiO2 マスクを必要とし、高アスペクト比に伴う
サイドエッチの問題は解決できない。さらに多層Al配
線を形成する際、このAl上の絶縁膜は、その上のスル
ーホールを深くする原因となる。従って、マスク材料
は、導電性があり、高い選択比の得られる材料を用いる
必要がある。The problem of the above-mentioned conventional technique is that the selectivity of Al to the resist or SiO 2 which is an etching mask is low. In order to improve the processing accuracy of Al etching, the conditions under which the energy of reactive ions is high are often used, and due to the high step difference of the underlying layer, the substantial Al film thickness is increasing. Therefore, a thick SiO 2 mask is required, and the problem of side etching associated with a high aspect ratio cannot be solved. Further, when forming the multi-layered Al wiring, the insulating film on this Al causes the through holes thereabove to become deeper. Therefore, it is necessary to use, as the mask material, a material that is conductive and that can obtain a high selection ratio.
【0005】本発明の目的は、微細Al配線パターンを
寸法精度良く形成することにある。An object of the present invention is to form a fine Al wiring pattern with high dimensional accuracy.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的は、塩素ガスを
用いたAlのドライエッチングにおいて、Alに対して
極めて高いエッチング速度比(選択比)の得られるWを
エッチングマスクとすることにより達成される。Wの膜
厚はAlの1/10以下でよく、また、Alのエッチン
グ後、Wを除去する必要はない。The above object is achieved by using W, which has an extremely high etching rate ratio (selectivity ratio) with respect to Al, as an etching mask in dry etching of Al using chlorine gas. It The film thickness of W may be 1/10 or less of that of Al, and it is not necessary to remove W after etching Al.
【0007】[0007]
【作用】エッチングマスクをWとすることにより、Al
エッチング時のアスペクト比を下げ、微細なスペース部
の加工側壁も保護できるため、サイドエッチのない寸法
精度の高いAl配線形成ができる。Function: By setting the etching mask to W, Al
Since the aspect ratio at the time of etching can be lowered and the processed side wall of the fine space portion can be protected, Al wiring can be formed with high dimensional accuracy without side etching.
【0008】[0008]
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【0009】<実施例1>図1,図2に本発明の一実施
例を示す。Si基板1上に常圧CVD法により厚さ0.
3μm のリンガラス(PSG)2を被着堆積する。次
に、Tiをターゲットで、N2 雰囲気でアルゴン(A
r)ガスを用いたスパッタ法で厚さ0.1μmのTiN
3を被着堆積後、アルゴンガスを用いたスパッタ法によ
り、厚さ0.9μmの1%Siを含有するAl膜4を被
着堆積する。さらに、Al4上に水素(H2)とアルゴ
ン(Ar)と六フッ化タングステン(WF6)を100
対5対2の割合で減圧CVD法により厚さ0.1μm の
W膜5を被着堆積後、ホトリソグラフィ法でレジストパ
ターン6を形成する(図1(a))。<Embodiment 1> FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. The thickness of the Si substrate 1 is reduced to 0.1 by the atmospheric pressure CVD method.
Deposit 3 μm phosphorous glass (PSG) 2. Next, a Ti target, argon N 2 atmosphere (A
r) TiN having a thickness of 0.1 μm formed by a sputtering method using a gas
After depositing and depositing No. 3, an Al film 4 containing 1% Si having a thickness of 0.9 μm is deposited by a sputtering method using an argon gas. Further, 100 parts of hydrogen (H 2 ), argon (Ar) and tungsten hexafluoride (WF 6 ) are formed on Al 4.
After a W film 5 having a thickness of 0.1 μm is deposited and deposited at a ratio of 5: 2 by a low pressure CVD method, a resist pattern 6 is formed by a photolithography method (FIG. 1A).
【0010】基板1を平行平板反応性イオンエッチング
装置で六フッ化イオウ(SF6)の流量50sccmで、圧力
0.2Torrの下、0.2W/cm2 の高周波パワーを印加し
てWをエッチングし、形状図1(b)を得る。図3にレ
ジストとWのエッチング速度の高周波パワー依存性を示
す。この0.2W/cm2でレジストのエッチング速度は、
Wの1/5となる。Wの加工精度は、室温でエッチング
すると0.05μm の細り程度であり、さらに基板を0
℃から−50℃の範囲に冷却するとサイドエッチがな
く、ほぼマスク寸法どおりにエッチングできた。また、
下地のAl4は、表面にAlのフッ化物が形成されるた
め、ほとんどエッチングされない。O2 プラズマにより
レジストを除去し図1(c)の形状を得る。The substrate 1 is etched by a parallel plate reactive ion etching apparatus with a flow rate of sulfur hexafluoride (SF 6 ) of 50 sccm and a high frequency power of 0.2 W / cm 2 under a pressure of 0.2 Torr. Then, a shape drawing 1 (b) is obtained. FIG. 3 shows the high frequency power dependence of the etching rates of the resist and W. At this 0.2 W / cm 2 , the resist etching rate is
It becomes 1/5 of W. The processing accuracy of W is about 0.05 μm when etched at room temperature.
When cooled in the range from ℃ to -50 ℃, there was no side etching, and etching could be performed almost according to the mask dimensions. Also,
Al4, which is the base, is hardly etched because Al fluoride is formed on the surface. The resist is removed by O 2 plasma to obtain the shape shown in FIG.
【0011】次に、三塩化ホウ素(BCl3),塩素(C
l2)及び四塩化炭素(CCl4)のガス流量をそれぞれ
80sccm,20sccm,35sccmとし、圧力を0.2Torr
の下、1.3W/cm2の高周波パワーを印加して、Al4
をエッチングすると図2(a)に示す形状となる。WとA
lのエッチング速度の高周波パワーの依存性を図4に示
す。高周波パワーを増加しても、Wのエッチング速度
は、Alの1/100以下である。これは、WとClの
反応生成物のWClx の蒸気圧が低く、例えば、WCl
5,WCl6はいずれも室温で約10-6Torrの蒸気圧であ
りドライエッチング反応が進行しないためである。この
結果からエッチングマスクとなるWの膜厚は、最低Al
の膜厚の1/100あればよい。Next, boron trichloride (BCl 3 ) and chlorine (C
L 2 ) and carbon tetrachloride (CCl 4 ) gas flow rates of 80 sccm, 20 sccm and 35 sccm, respectively, and pressure of 0.2 Torr.
Underneath, applying a high frequency power of 1.3 W / cm 2 to Al4
Is etched into the shape shown in FIG. W and A
The dependence of the etching rate of l on the high frequency power is shown in FIG. Even if the high frequency power is increased, the etching rate of W is 1/100 or less of that of Al. This is because the vapor pressure of WCl x , which is a reaction product of W and Cl, is low.
This is because both 5 and WCl 6 have a vapor pressure of about 10 −6 Torr at room temperature and the dry etching reaction does not proceed. From this result, the film thickness of W that serves as an etching mask is at least Al.
1/100 of the film thickness of
【0012】最後に三塩化ホウ素(BCl3),四塩化
炭素(CCl4)のそれぞれの流量を80sccm,35scc
mとし、圧力を0.2Torrの下0.2W/cm2 の高周波パ
ワーを印加してTiN膜をエッチングすると図2(b)
となり、さらにO2 プラズマ及びスルファミン酸(HS
O3NH2)溶液で側壁保護膜を除去すると図2(c)と
なる。Finally, the flow rates of boron trichloride (BCl 3 ) and carbon tetrachloride (CCl 4 ) are set to 80 sccm and 35 sccc, respectively.
When the TiN film is etched by applying a high frequency power of 0.2 W / cm 2 under m and a pressure of 0.2 Torr, the TiN film is etched as shown in FIG.
In addition, O 2 plasma and sulfamic acid (HS
When the side wall protective film is removed with an O 3 NH 2 ) solution, the result is shown in FIG.
【0013】Wのエッチングは、SF6 の他にCF4,
NF3など他のFを含むガスでもよい。また、Cl2にO
2を10%から50%程度含有した混合ガスでも、WO
Cl4 となって反応するため可能であった。O2 の含有
が10%以上で下地のAlは表面に酸化物が形成されエ
ッチングされなかった。Al及びTiNのエッチングに
おいて、側壁を保護するためカーボン源としてCCl4
を混合したが、これはCHCl3,CH3Clなどでもよ
い。また、基板温度を約0℃に下げるとAlのClによ
るエッチングが抑制され、Cl2とBCl3のみで良好な
異方性エッチングが達成された。[0013] The etching of W, in addition to CF 4 of SF 6,
A gas containing other F such as NF 3 may be used. Also, O in Cl 2
Even with a mixed gas containing 2 to 10% to 50%, WO
It was possible because it became Cl 4 and reacted. When the content of O 2 was 10% or more, the underlying Al was not etched because an oxide was formed on the surface. In etching Al and TiN, CCl 4 was used as a carbon source to protect the sidewalls.
Were mixed, but this may be CHCl 3 , CH 3 Cl, or the like. Further, when the substrate temperature was lowered to about 0 ° C., the etching of Al with Cl was suppressed, and good anisotropic etching was achieved only with Cl 2 and BCl 3 .
【0014】本実施例によれば、Alに対する選択比の
高いWをエッチングマスクに用いることにより、マスク
を薄膜化できるため、高アスペクト比に起因したサイド
エッチを防止できる。また、被加工材料はAlの他にA
l−Si合金,Al−Cu合金やAlとTi,TiNな
どW以外の他の金属との積層膜であっても構わない。ま
た、ここでは、平行平板型反応性スパッタエッチングを
用いたが、マイクロ波プラズマエッチングやマグネトロ
ンプラズマエッチングなどの装置を用いても同様の結果
が得られる。マスクのWは、下地のAlをエッチングし
ないF系またはO2 を添加したCl系のガスでエッチン
グし、Al系膜はWをエッチングしにくいCl系ガスで
エッチングする方式であればよい。また、マスク材料と
して、Wの他に、Alに対して高選択比の得られるMo
などでもよい。According to this embodiment, by using W having a high selection ratio with respect to Al as the etching mask, the mask can be thinned, and therefore side etching due to the high aspect ratio can be prevented. The material to be processed is A in addition to Al.
It may be a 1-Si alloy, an Al-Cu alloy, or a laminated film of Al and a metal other than W such as Ti and TiN. Although parallel plate type reactive sputter etching is used here, similar results can be obtained by using an apparatus such as microwave plasma etching or magnetron plasma etching. The W of the mask may be etched by an F-based gas that does not etch the underlying Al or a Cl-based gas to which O 2 is added, and the Al-based film may be etched by a Cl-based gas that is difficult to etch W. Further, as the mask material, in addition to W, Mo that can obtain a high selection ratio with respect to Al
And so on.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明によれば、Alドライエッチング
において、高アスペクト比に起因したサイドエッチを防
止し、寸法精度の高いAl配線加工が可能である。According to the present invention, in Al dry etching, side etching due to a high aspect ratio can be prevented, and Al wiring can be processed with high dimensional accuracy.
【図1】本発明の一実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a process of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の工程を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a process of an embodiment of the present invention.
【図3】Wのエッチング速度の高周波パワー依存性の説
明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of the high frequency power dependence of the etching rate of W.
【図4】AlとWのエッチング速度の高周波パワー依存
性の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of high frequency power dependence of etching rates of Al and W.
【図5】従来の技術を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional technique.
1…Si基板、2…PSG、3…TiN、4…Al、5
…W、6…レジスト、7…側壁保護膜、8…サイドエッ
チ。1 ... Si substrate, 2 ... PSG, 3 ... TiN, 4 ... Al, 5
... W, 6 ... Resist, 7 ... Side wall protective film, 8 ... Side etch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 忠雄 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 久▲礼▼ 得男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tadao Morimoto 5-20-1 Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Hiritsu Cho-LS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Hisashi Hisashi Man 1-280, Higashikoigokubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (2)
l,Al−Si合金、Al−Cuなどの単層膜もしくは
これらとTi,TiNなどの金属の積層膜をドライエッ
チングする方法において、エッチングマスクにWもしく
はMoを用いることを特徴とするエッチング方法。1. A method using chlorine or a gas containing chlorine
1. An etching method, wherein W or Mo is used as an etching mask in a method of dry-etching a single-layer film of Al, Al-Si alloy, Al-Cu, or a laminated film of these and a metal such as Ti or TiN.
はフッ素を含むガスによる低温ドライエッチング方法を
用いて加工するエッチング方法。2. An etching method in which W of claim 1 is processed by a low temperature dry etching method using a mixed gas of chlorine and oxygen or a gas containing fluorine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29877891A JPH05136103A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29877891A JPH05136103A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05136103A true JPH05136103A (en) | 1993-06-01 |
Family
ID=17864097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29877891A Withdrawn JPH05136103A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05136103A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999036954A1 (en) * | 1998-01-20 | 1999-07-22 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
WO2001009937A1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-02-08 | Infineon Technologies North America Corp. | Tungsten hard mask for dry etching aluminum-containing layers |
US7894020B2 (en) | 2007-06-05 | 2011-02-22 | Seiko Epson Corporation | Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device |
JP2016184660A (en) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 豊田合成株式会社 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP29877891A patent/JPH05136103A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6420099B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-07-16 | Infineon Technologies Ag | Tungsten hard mask for dry etching aluminum-containing layers |
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