JPH05234993A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05234993A
JPH05234993A JP29536391A JP29536391A JPH05234993A JP H05234993 A JPH05234993 A JP H05234993A JP 29536391 A JP29536391 A JP 29536391A JP 29536391 A JP29536391 A JP 29536391A JP H05234993 A JPH05234993 A JP H05234993A
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plating
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Hiroyuki Okumura
裕行 奥村
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Abstract

PURPOSE:To prevent a short circuit due to peeling of deposited substance at the time of etching or insufficient etching without reducing a processing accuracy when an unnecessary part of a metal film for an electrode is removed by etching with a metal-plated film as a mask after plating is finished in the formation of metal wiring by a plating method. CONSTITUTION:After unnecessary parts of a gold film 4 and a TiW film 3 are just etched by magnetron reactive ion etching advantageous at a point of miniaturization after plating is finished, a polyimide film 2 is etched by chemical ion etching.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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
関し、特に金属メッキ膜を配線材料として用いる半導体
装置の製造方法に関する。
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 manufacturing a semiconductor device using a metal plating film as a wiring material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体基板上にメッキ法により金
属配線を形成する方法について図2を用いて説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method of forming metal wiring on a semiconductor substrate by plating will be described with reference to FIG.

【0003】まずシリコン等の半導体基板1上に絶縁膜
2Aを形成したのち、バリア及び密着用の金属としてチ
タンやチタンタングステン(TiW)膜3をスパッタ法
等により形成し、続いて給電用及びメッキが容易に行な
えるように金又は銅等の金属膜4Aを形成する。次にフ
ォトレジストプロセスにより、配線を形成する以外の箇
所にフォトレシストパターンを形成する。その後、メッ
キ液中で基板に定電流が流れるように負の電圧をかける
ことにより、フォトレジストパターン以外の箇所に、液
中で正イオンとなっている金又は銅等の金属を析出させ
所望の金属メッキ膜6Aを後工程でエッチングされるこ
とを計算し少し厚目に形成する。
First, an insulating film 2A is formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like, and then a titanium or titanium tungsten (TiW) film 3 is formed as a barrier and a metal for adhesion by a sputtering method or the like, followed by power supply and plating. The metal film 4A made of gold or copper is formed so that the process can be performed easily. Next, a photoresist process is used to form a photoresist pattern at a location other than where the wiring is to be formed. After that, by applying a negative voltage so that a constant current flows through the substrate in the plating solution, a metal such as gold or copper, which is a positive ion in the solution, is deposited on a portion other than the photoresist pattern to obtain a desired voltage. It is calculated that the metal plating film 6A will be etched in a later step, and the metal plating film 6A is formed to be slightly thicker.

【0004】次にフォトレジストパターンを剥離した
後、金属メッキ膜6Aをマスクとして、加工精度の良い
マグネトロンリアクティブイオンエッチングのみ又は1
部ウェットエッチングを用いて金属膜4A及びTiW膜
3をエッチング除去し、金属メッキ膜6Aを主とする金
属配線を形成する。この時、下層の絶縁膜2Aが一部エ
ッチングされる。
Next, after the photoresist pattern is stripped off, only the magnetron reactive ion etching with good processing accuracy or 1 is performed using the metal plating film 6A as a mask.
Partial wet etching is used to etch away the metal film 4A and the TiW film 3 to form metal wiring mainly composed of the metal plating film 6A. At this time, the lower insulating film 2A is partially etched.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
メッキ法による金属配線の形成方法では、マグネトロン
リアクティブイオンエッチングのみを用いて金属膜及び
TiW膜をエッチングする場合、オーバーエッチング率
が20〜30%以下であると、配線間隔の狭い箇所でバ
リア膜としてのTiW膜のエッチング残りや、下地の絶
縁膜の表面変質によるショート不良が発生しやすい。ま
たオーバーエッチング率が30〜40%以上で、絶縁膜
に有機塗布膜を使用していると、エッチングされた金属
及び有機塗布膜の混合デポジション物質が配線の側部に
付着し、後工程で剥られることによるショート不良が発
生しやすいという問題点がある。また、デポジション物
質の剥れ対策としてウェットエッチングを用いた場合、
仮にそのウェットエッチングがリアクティブイオンエッ
チングとの併用であったとしても、加工精度が落ちると
いう問題点があった。
However, in the conventional method of forming a metal wiring by the plating method, when the metal film and the TiW film are etched using only magnetron reactive ion etching, the overetching rate is 20 to 30%. If it is below, etching shortage of the TiW film as a barrier film and short-circuit defects due to surface alteration of the underlying insulating film are likely to occur in a place where the wiring interval is narrow. Further, when the over-etching rate is 30 to 40% or more and the organic coating film is used as the insulating film, the mixed deposition material of the etched metal and the organic coating film adheres to the side portion of the wiring, and the post-process may occur. There is a problem that a short circuit defect due to peeling is likely to occur. In addition, when wet etching is used as a measure against peeling of the deposition material,
Even if the wet etching is also used in combination with the reactive ion etching, there is a problem that the processing accuracy is lowered.

【0006】本発明の目的は上記欠点を克服し、ショー
ト不良の発生率が少なく、加工精度の良い金属配線を有
する半導体装置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having metal wiring which overcomes the above-mentioned drawbacks, has a low rate of occurrence of short circuit defects, and has a high processing accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に絶縁膜を介してバリア用の第
1の金属膜と給電用の第2の金属膜とを順次形成する工
程と、フォトレジスト膜をマスクとし前記第2の金属膜
上にメッキ法により金属メッキ膜を形成する工程と、こ
の金属メッキ膜をマスクとし異方性及び等方性ドライエ
ッチング法により前記第2の金属膜及び第1の金属膜を
エッチングする工程とを含むものである。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first metal film for a barrier and a second metal film for power supply are sequentially formed on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween. A step of forming a metal plating film on the second metal film by a plating method using a photoresist film as a mask; and a second step of anisotropic and isotropic dry etching using the metal plating film as a mask. And a step of etching the first metal film.

【0008】[0008]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1(a)〜(c)は本発明の第1の実施例
を説明するための半導体チップの断面図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1A to 1C are sectional views of a semiconductor chip for explaining a first embodiment of the present invention.

【0009】まず図1(a)に示すように、半導体基1
上に絶縁膜としてシリコン含有のポリイミド膜2を形成
する。次でバリア膜としてTiW膜3を100nm,さ
らに給電用及びメッキされやすいように金膜4を100
nmスパッタ法で形成する。次でフォトレジスト膜5を
マスクとして用いて電解メッキ法により選択的に配線用
の金メッキ膜6を6μmの厚さに形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 1
A polyimide film 2 containing silicon is formed thereon as an insulating film. Next, the TiW film 3 is used as a barrier film with a thickness of 100 nm, and the gold film 4 is further used with a thickness of 100 nm for power supply and easy plating.
nm sputtering method. Next, using the photoresist film 5 as a mask, a gold plating film 6 for wiring is selectively formed to a thickness of 6 μm by electrolytic plating.

【0010】次に、図1(b)に示すように、微細加工
上有利な異方性のマグネトロンリアクティブイオンエッ
チングにより、金メッキ膜6をマスクとして、金膜4と
TiW膜3をポリイミド膜2の界面までエッチングす
る。金膜4及びTiW膜3各々のエッチングガスとして
は、アルゴンと酸素及びアルゴンと6弗化イオウを用い
る。そして共に光学的エンドポイントモニターでエッチ
ング終了時を判断させる。
Next, as shown in FIG. 1B, by anisotropic magnetron reactive ion etching which is advantageous in fine processing, the gold film 4 and the TiW film 3 are connected to the polyimide film 2 by using the gold plating film 6 as a mask. Etch up to the interface. Argon and oxygen, and argon and sulfur hexafluoride are used as etching gases for the gold film 4 and the TiW film 3, respectively. Then, the optical end point monitor is used to judge the end of etching.

【0011】次に図1(c)に示すように、ポリイミド
膜2の一部をエッチングガストして酸素を使用し、金を
エッチングせずウェットエッチングよりも微細加工上有
利な等方性のケミカルイオンエッチングによってエッチ
ングして、金メッキ膜6を主成分とする金配線を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 1 (c), a part of the polyimide film 2 is gasified by etching, oxygen is used, and gold is not etched. Etching is performed by ion etching to form a gold wiring containing the gold plating film 6 as a main component.

【0012】このように第1の実施例によれば、金膜4
とTiW膜3をマグネトロンイオンエッチングによりエ
ッチングし、ポリイミド膜をケミカルイオンエッチング
によりエッチングするため、TiW膜の残りもなく、し
かも従来のショートの原因となった金属膜との混合デポ
ジション物質をほとんどなくすことができる。
As described above, according to the first embodiment, the gold film 4
Since the TiW film 3 and the TiW film 3 are etched by magnetron ion etching and the polyimide film is etched by chemical ion etching, there is no remaining TiW film, and the mixed deposition material with the metal film that causes the conventional short circuit is almost eliminated. be able to.

【0013】次に、第2の実施例について説明する。こ
の場合も図1(c)に示すように、マグネトロンリアク
ティブイオンエッチングにより、金メッキ膜6をマスク
として金膜4とTiW膜3をエッチングするが、TiW
膜3をエッチングする時は、10〜20%程度オーバー
エッチングしポリイミド膜2もエッチングする。このT
iW膜3のエッチングの場合は、6弗化イオウとアルゴ
ン流量比を第1の実施例の30%よりも高い50%程度
にし、RFパワーを第1の実施例1.3KWよりも低い
1.0KW程度でエッチングする。次に、ポリイミド膜
の一部をケミカルイオンエッチングによりエッチングい
て金配線を形成する。
Next, a second embodiment will be described. Also in this case, as shown in FIG. 1C, the gold film 4 and the TiW film 3 are etched by magnetron reactive ion etching using the gold plating film 6 as a mask.
When the film 3 is etched, it is over-etched by about 10 to 20% and the polyimide film 2 is also etched. This T
In the case of etching the iW film 3, the flow rate ratio of sulfur hexafluoride to argon is set to about 50%, which is higher than 30% in the first embodiment, and the RF power is lower than 1.3 KW in the first embodiment. Etching is performed at about 0 kW. Next, a part of the polyimide film is etched by chemical ion etching to form gold wiring.

【0014】第1の実施例の場合、TiW膜3をマグネ
トロンリアクティブイオンエッチングによりジャストエ
ッチングしているが、配線間隔幅の狭いところにわずか
に残るTiWの量によっては、後でポリイミド膜をケミ
カルイオンエッチングすることが困難になる。このよう
に第2の実施例は、TiW膜のマグネトロンリアクティ
ブイオンエッチング条件を変えることにより、TiW膜
/金メッキ膜,TiW膜/ポリイミド膜の選択比を高く
し、デポジション物質の剥れによるショートの原因を減
少させる分10〜20%程オーバーエッチングさせ、T
iW膜の残りを防止できるという利点がある。
In the case of the first embodiment, the TiW film 3 is just-etched by magnetron reactive ion etching. However, depending on the amount of TiW slightly left in the place where the wiring interval width is narrow, the polyimide film may be chemically removed later. Ion etching becomes difficult. As described above, in the second embodiment, by changing the magnetron reactive ion etching conditions of the TiW film, the selection ratio of TiW film / gold plating film, TiW film / polyimide film is increased, and the deposition material is short-circuited due to peeling. To reduce the cause of
There is an advantage that the remaining iW film can be prevented.

【0015】尚、上記実施例においてはバリア用の金属
膜としてTiW膜を用いた場合について説明したが、T
i膜であってもよい。又メッキ膜として金メッキ膜を用
いたが、銅メッキ膜であってもよく、この場合、給電用
の金属膜としては銅膜が適当である。
Although a TiW film is used as the barrier metal film in the above embodiment, T
It may be an i film. Although the gold plating film is used as the plating film, it may be a copper plating film. In this case, a copper film is suitable as the metal film for power supply.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、メッキ法
により金属配線を形成する場合、下層の給電用の第2の
金属膜とバリア用の第1の金属膜とをエッチングする際
に、異方性及び等方性のドライエッチング法を用いるこ
とにより、配線のショートの原因となるデポジション物
質をなくすことができるため、ショート不良の発生率が
少く、加工精度の良い金属配線を形成できるという効果
を有する。
As described above, according to the present invention, when the metal wiring is formed by the plating method, when etching the lower second metal film for power supply and the first metal film for barrier, By using the anisotropic and isotropic dry etching method, it is possible to eliminate the deposition material that causes the short circuit of the wiring, so that the occurrence rate of the short circuit defect is small and the metal wiring with the good processing accuracy can be formed. Has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を説明するための半導体チップ
の断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor chip for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
半導体チップの断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ポリイミド膜 2A 絶縁膜 3 TiW膜 4 金膜 4A 金属膜 5 フォトレジスト膜 6 金メッキ膜 6A 金属メッキ膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Polyimide film 2A Insulating film 3 TiW film 4 Gold film 4A Metal film 5 Photoresist film 6 Gold plating film 6A Metal plating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/28 F 7738−4M 21/288 E 7738−4M 21/302 N 7353−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/28 F 7738-4M 21/288 E 7738-4M 21/302 N 7353-4M

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介してバリア用
の第1の金属膜と給電用の第2の金属膜とを順次形成す
る工程と、フォトレジスト膜をマスクとし前記第2の金
属膜上にメッキ法により金属メッキ膜を形成する工程
と、この金属メッキ膜をマスクとし異方性及び等方性ド
ライエッチング法により前記第2の金属膜及び第1の金
属膜をエッチングする工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
1. A step of sequentially forming a first metal film for a barrier and a second metal film for power supply on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and the second metal using a photoresist film as a mask. A step of forming a metal plating film on the film by a plating method, and a step of etching the second metal film and the first metal film by an anisotropic and isotropic dry etching method using the metal plating film as a mask A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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