JPH0567612A - 配線層形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上に酸化物でなる絶縁膜を形成し、その
絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする層を有する配線
層用層を形成し、その配線層用層に対する有機高分子材
料でなるマスク層を用いたエッチング処理によって、配
線層用層から配線層を形成する配線層形成法において、
配線層用層から配線層を形成するエッチング処理を、配
線層がサイドエッチングを伴っていないものとして形成
されるように且つ絶縁膜上に配線層用層を構成している
アルミニウム以外の他の元素による粒が残渣物として残
らないように行わせる。 【構成】 配線層用層から配線層を形成するエッチング
処理において、塩素と硼素とを含むがシリコンを含まな
いガスのプラズマを用いた第１のエッチング処理を、絶
縁膜が配線層用層が予定の厚さを有している領域下にお
いて丁度露呈するまで行い、引続いて、塩素とシリコン
を含むガスのプラズマを用いた第２のエッチング処理を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に酸化物でなる
絶縁膜を形成し、その絶縁膜上にアルミニウムを主成分
とする層を有する配線層を形成する配線層形成法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３及び図４を伴って次に述べる
配線層形成法が提案されている。

【０００３】すなわち、半導体素子乃至回路を形成して
いる例えばシリコンでなる、予め用意された基板１上
に、シリコン酸化物、ボロンフォスフォラスシリケイト
ガラス（ＢＰＳＧ）、テトラエチルオ―ソシリケ―ト
（ＴＥＯＳ）などの酸化物でなる絶縁膜２を形成する
（図３Ａ）。

【０００４】次に、基板１上に、アルミニウムと他の元
素とを含むアルミニウムを主成分とする層を有する、爾
後配線層５になる配線層用層３を、例えばスパッタリン
グ法によって、予定の厚さになるように絶縁膜２上に延
長して形成する（図３Ｂ）。なお、図においては、配線
層用層３が絶縁膜２上にのみ延長しているように示され
ているが、配線層用層３は、基板１の絶縁膜２が形成さ
れていない領域にも延長している。

【０００５】この場合、配線層用層３は、アルミニウム
を主成分とする層だけの単層構造、または、バリア層上
にアルミニウムを主成分とする層が積層されている積層
構造を有する。ここで、アルミニウムを主成分とする層
は、アルミニウムとシリコンとを含むアルミニウム・シ
リコン合金、アルミニウムと銅とを含むアルミニウム・
銅合金、アルミニウムとシリコンと銅とを含むアルミニ
ウム・シリコン・銅合金などでなる。さらに、バリア層
は、基板１からそれを構成している元素がアルミニウム
を主成分とする層内に侵入するのを阻止する層で、例え
ばチタン層の単層構造、チタン層上に窒化チタン層が形
成されている積層構造、チタン層上に窒化チタン層が形
成され、その窒化チタン層上にさらに他のチタン層が形
成されている積層構造などでなる。

【０００６】次に、配線層用層３上に、爾後形成される
配線層５のパタ―ンに対応しているパタ―ンを有するマ
スク層４を形成する（図３Ｃ）。

【０００７】この場合、マスク層４は、例えばフォトレ
ジスト、ポリイミド樹脂などで、リソグラフィ法によっ
て形成され、従って、炭素、水素及び酸素を含んでいる
有機高分子材料で形成されている。

【０００８】次に、配線層用層３に対するマスク層４を
マスクとする、エッチング用プラズマを用いたエッチン
グ処理によって、配線層用層３から、配線層５を形成す
る（図４Ｄ、図４Ｅ）。

【０００９】この場合、エッチング処理は、絶縁膜２
が、配線層用層３の予定の厚さを有している領域下にお
いて、丁度露呈するまでの第１のエッチング処理（図４
Ｄ）と、それに間断なく続く第２のエッチング処理（図
４Ｅ）とを有し、そして、それら第１及び第２のエッチ
ング処理に、同じ、塩素と硼素とを含むガスのプラズマ
を、エッチング用プラズマとして用いられている。ここ
で、塩素と硼素とを含むガスのプラズマは、例えば塩素
ガスと三塩化硼素ガスとの混合ガスのプラズマでなる。

【００１０】次に、配線層５上から、マスク層３を除去
する（図４Ｆ）。

【００１１】以上が、従来提案されている配線層形成法
である。

【００１２】また、従来、図５及び図６を伴って次に述
べる配線層形成法も提案されている。

【００１３】すなわち、図３及び図４で上述し従来の配
線層形成法の場合と同様に、同様の基板１上に、同様の
酸化物でなる絶縁膜２を、同様に形成する（図５Ａ）。

【００１４】次に、基板１上に、図３及び図４で上述し
従来の配線層形成法の場合と同様に、同様の配線層用層
３を同様に絶縁膜２上に延長して形成する（図５Ｂ）。

【００１５】次に、図３及び図４で上述した従来の配線
層形成法の場合と同様に、配線層用層３上に、同様のマ
スク層４を同様に形成する（図５Ｃ）。

【００１６】次に、図３及び図４で上述した従来の配線
層形成法の場合と同様に、配線層用層３に対するマスク
層４をマスクとする、エッチング用プラズマを用いたエ
ッチング処理によって、配線層用層３から、配線層５を
形成する（図６Ｄ、図６Ｅ）。

【００１７】この場合、エッチング処理は、図３及び図
４で上述した従来の配線層形成法の場合と同様に、絶縁
膜２が、配線層用層３の予定の厚さを有する領域下にお
いて、丁度露呈するまでの第１のエッチング処理（図６
Ｄ）と、それに間断なく続く第２のエッチング処理とを
有するが、それら第１及び第２のエッチング処理（図６
Ｅ）に、図３及び図４で上述した従来の配線層形成法の
場合とは異なり、同じ塩素とシリコンとを含むガスのプ
ラズマを、エッチング用プラズマとして用いる。ここ
で、塩素とシリコンとを含むガスのプラズマは、例えば
四塩化珪素ガスのプラズマでなる。

【００１８】次に、配線層５上から、マスク層４を除去
する（図６Ｆ）。

【００１９】以上が、従来提案されている他の配線層形
成法である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図３及び図４で上述し
た従来の配線層形成法の場合、配線層用層３から配線層
５を形成する工程（図４Ｄ、図４Ｅ）におけるエッチン
グ処理が有する第１のエッチング処理に、エッチング用
プラズマとして、塩素と硼素とを含むプラズマを用いて
おり、そして、そのようなプラズマによれば、配線層用
層３に対する縦方向のエッチング速度が、横方向のエッ
チング速度に比し十分高く得られる。また、配線層５が
形成される過程で、有機高分子材料でなるマスク層４の
表面側がエッチングされるので、いま形成されつつある
配線層５の側面上に、有機物膜でなる保護膜６が形成さ
れる（図４Ｄ）。

【００２１】このため、配線層用層３から配線層５を形
成する工程における第２のエッチング処理の直前におい
て、配線層５が、サイドエッチングを実質的に伴ってい
ないものとして形成されている（図２Ｄ）。

【００２２】また、配線層用層３から半導体層５を形成
する工程における第１のエッチング処理にエッチング用
プラズマとして用いている、塩素と硼素とを含むプラズ
マによれば、配線層用層３を構成しているアルミニウム
以外の他の元素に対するエッチング速度が、配線層用層
３を構成しているアルミニウムに対するエッチング速度
とほぼ等しいか遅いとしてもわずかしか遅くないので、
配線層用層３から配線層５を形成する工程における第２
のエッチング処理の直前において、絶縁膜２の外部に露
呈している領域上に、配線層用層３を構成しているアル
ミニウム以外の他の元素による粒が残渣物として残され
ていない。

【００２３】しかしながら、配線層用層３から配線層５
を形成する工程における第２のエッチング処理におい
て、酸化物でなる絶縁膜２の表面が、エッチング用プラ
ズマによって、エッチングされ、それにもとずき、酸素
が放出され、その酸素のプラズマが生じ、それによっ
て、第１のエッチング処理時に形成されていた有機物で
なる保護膜６がエッチングされる。

【００２４】このため、配線層５に、図４Ｅに示すよう
に、サイドエッチングが施される。

【００２５】以上のことから、図３及び図４で上述した
従来の配線層形成法の場合、配線層５が、図４Ｆに示す
ように、サイドエッチングの伴ったものとして形成さ
れ、従って、配線層５が、マスク層４に対応した予定の
幅で形成されず、また、ある場合は、断線を伴ったもの
として形成される、という欠点を有していた。

【００２６】また、図５及び図６で上述した従来の配線
層形成法の場合、配線層用層３から配線層５を形成する
工程（図５Ｄ）におけるエッチング処理が有する第１の
エッチング処理において、エッチング用プラズマとし
て、塩素とシリコンとを含むガスのプラズマを用いてお
り、そして、そのプラズマによって、マスク層４の表面
側がエッチングされるので、第１のエッチング処理にお
いて形成されつつある配線層５の側面上に、酸素を含ん
だ有機物でなる保護膜７が形成される。

【００２７】このため、配線層用層３から配線層５を形
成する工程における第２のエッチング処理の直前におい
て、配線層５が、図３及び図４で上述した従来の配線層
形成法の場合と同様に、サイドエッチングを伴っていな
いものとして形成されている。

【００２８】また、第２のエッチング処理において、酸
化物でなる絶縁膜２が、エッチング用プラズマによっ
て、エッチングされて、それにもとずき酸素が放出さ
れ、酸素のプラズマが生じ、それによって、配線層５の
側面上に形成されていた保護膜７上にシリコン酸化物を
主体とする材料でなる膜が形成されている保護膜７′が
形成される。

【００２９】このため、配線層５に、第２のエッチング
処理においても、サイドエッチングを伴わない。

【００３０】しかしながら、エッチング処理に用いてい
る塩素とシリコンとを含むガスのプラズマによれば、配
線層用層３を構成しているアルミニウム以外の他の元素
に対するエッチング速度が、配線層用層３を構成してい
るアルミニウムに対するエッチング速度に比し格段的に
遅いので、図６Ｄに示すように、第２のエッチング処理
の直前において、絶縁膜２の外部に露呈している領域上
に、配線層用層３を構成しているアルミニウム以外の他
の元素による粒が残渣物８として残る。

【００３１】また、マスク層４を除去する工程後におい
て、保護膜７′が残っている。

【００３２】以上のことから、図５及び図６で上述した
従来の配線層形成法の場合、配線層５が、予定の幅で形
成されるとしても、絶縁膜２の外部に露呈している領域
上に残渣物８を残し且つ配線層５上に突出している保護
膜７′を残して形成される、という欠点を有していた。

【００３３】また、第２のエッチング処理を十分長い時
間行えば、残渣物８をエッチング除去することができる
が、そのようにした場合、マスク層４が全くエッチング
除去され、次で配線層５がエッチングされ、よって、配
線層が予定の厚さよりも薄く形成されたりする、という
欠点を有していた。

【００３４】さらに、マスク層４を除去する工程前また
は後において、保護膜７′に対するエッチングを施せ
ば、保護膜７′を配線層５上から突出していないものと
したり、保護膜７′を全く除去したりすることができる
が、そのようにした場合、配線層５が予定の厚さよりも
薄くなったりする、という欠点を有していた。

【００３５】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な配線層形成法を提案せんとするものである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明による配線層形成
法は、図３及び図４で前述した従来の配線層形成法の場
合と同様に、（ｉ）基板上に、酸化物でなる絶縁膜を形
成する工程と、（ｉｉ）上記基板上に、アルミニウムと
他の元素とを含むアルミニウムを主成分とする層を有す
る、爾後配線層に形成される配線層用層を、予定の厚さ
になるように、上記絶縁膜上に延長して形成する工程
と、（ｉｉｉ）上記配線層用層上に、有機高分子材料で
なるマスク層を形成する工程と、（ｉｖ）上記配線層用
層に対する、上記マスク層をマスクとするエッチング用
プラズマを用いたエッチング処理によって、上記配線層
用層から、配線層を形成する工程とを有する。

【００３７】しかしながら、本発明による配線層形成法
は、このような配線層形成法において、上記配線層を形
成する工程におけるエッチング処理が、（ａ）塩素と硼
素とを含むがシリコンを含まないガスのプラズマを第１
のエッチング用プラズマとして用いた、上記絶縁膜が上
記配線層用層の上記予定の厚さを有している領域下にお
いて丁度露呈するまでの第１のエッチング処理と、
（ｂ）塩素とシリコンとを含むガスのプラズマを第２の
エッチング用プラズマとして用いた、上記第１のエッチ
ング処理に続く第２のエッチング処理とを有する。

【００３８】この場合、上記第１のエッチング用プラズ
マとしての塩素と硼素とを含むがシリコンを含まないガ
スのプラズマが、塩素と硼素と炭素とを含むがシリコン
を含まないガスのプラズマでなるのを可とする。

【００３９】

【作用・効果】本発明による配線層形成法によれば、配
線層用層から配線層を形成する工程におけるエッチング
処理が有する第１のエッチング処理に、図３及び図４で
前述した従来の配線層形成法の場合と同様に、エッチン
グ用プラズマとして、塩素と硼素とを含むプラズマを用
いているので、配線層が、第１のエッチング処理におい
て、図３及び図４で前述した従来の配線層形成法の場合
と同様に、配線層の側面上に有機物でなる保護膜を形成
しながら形成され、よって、第２のエッチング処理の直
前において、配線層が、エッチングを伴っていないもの
として形成されるとともに、絶縁膜の外部に露呈してい
る領域上に、配線層用層を構成しているアルミニウム以
外の他の元素による粒が残渣物として残ることがない。

【００４０】また、第２のエッチング処理に、図５及び
図６で前述した従来の配線層形成法の場合と同様に、エ
ッチング用プラズマとして、塩素とシリコンとを含むプ
ラズマを用いている。

【００４１】このため、第２のエッチング処理におい
て、有機物でなる保護膜が、絶縁膜がエッチングされる
ことにより放出される酸素にもとずくそのプラズマによ
って除去され、それに代え、シリコン酸化物を主体とす
る材料でなる保護膜が形成されるので、配線層に、第２
のエッチング処理においても、サイドエッチングを伴わ
ない。

【００４２】また、第２のエッチング処理において形成
される保護膜は、それが第２のエッチング処理時におい
て形成されるので薄くしか形成されず、このため、その
保護膜を、第２のエッチング処理後、容易に除去するこ
とができる。

【００４３】

【実施例１】次に、図１及び図２を伴って、本発明によ
る配線層形成法の実施例を述べよう。

【００４４】図１及び図２において、図３及び図４との
対応部分に同一符号を付し、詳細説明を省略する。

【００４５】図１及び図２に示す本発明による配線層形
成法の実施例は、次に述べる順次の工程をとって、配線
層を形成する。

【００４６】すなわち、図３及び図４で前述した従来の
配線層形成法の場合と同様に、同様の基板１上に、同様
の酸化物でなる絶縁膜２を、同様に形成する（図１
Ａ）。

【００４７】次に、基板１上に、図３及び図４で前述し
た従来の配線層形成法の場合と同様に、同様の配線層用
層３を、同様に絶縁膜２上に延長して形成する（図１
Ｂ）。

【００４８】次に、基板１上に、図３及び図４で前述し
た従来の配線層形成法の場合と同様に、配線層用層３上
に、同様のマスク層４を同様に形成する（図１Ｃ）。

【００４９】次に、図３及び図４で前述した従来の配線
層形成法の場合と同様に、配線層用層３に対するエッチ
ング用プラズマを用いたエッチング処理によって、配線
層用層４から、配線層５を形成する（図２Ｄ、図２
Ｅ）。

【００５０】この場合、エッチング処理は、図３及び図
４で前述した従来の配線層形成法の場合と同様に、絶縁
膜２が、配線層用層３の予定の厚さを有する領域下にお
いて、丁度露呈するまでの第１のエッチング処理（図２
Ｄ）と、それに続く（ただし、間断を有していてもよ
い）第２のエッチング処理（図２Ｆ）とを有するが、第
１のエッチング処理に、図３及び図４で前述した従来の
配線層形成法の第１のエッチング処理の場合と同様の、
塩素と硼素とを含むガスのプラズマを第１のエッチング
用プラズマとして用い、第２のエッチング処理に、図５
及び図６で前述した従来の配線層形成法の第２のエッチ
ング処理の場合と同様に塩素とシリコンとを含むガスの
プラズマを第２のエッチング用プラズマとして用いる。

【００５１】ここで、第１のエッチング処理に用いる第
１のエッチング用プラズマとしての塩素と硼素とを含む
ガスのプラズマは、塩素ガス（１５０ｓｅｃｍ）と三塩
化硼素ガス（６０ｓｅｃｍ）と三弗化メタンガス（１０
ｓｅｃｍ）との混合ガスを用いた。また、第２のエッチ
ング処理に用いる第２のエッチング用プラズマとしての
塩素とシリコンとを含むガスのプラズマは、四塩化珪素
ガス（５０ｓｅｃｍ）だけ、または四塩化硼素ガス（５
０ｓｅｃｍ）と三塩化硼素ガス（５０ｓｅｃｍ）と塩素
ガス（５０ｓｅｃｍ）との混合ガスを用いた。

【００５２】また、第１のエッチング処理から第２のエ
ッチング処理への移行を、第１のエッチング処理時、塩
化アルミニウムが生成し、その発光が認められるが、第
１のエッチング処理が正に終れば、塩化アルミニウムの
生成がなくなり、その発光が、認められないことから、
その発光の有無を検出して行った。

【００５３】以上が、本願第１番目の発明による配線層
形成法の第１の実施例である。

【００５４】このような本発明による配線層形成法によ
れば、配線層用層３から配線層５を形成する工程（図２
Ｄ、図２Ｅ）におけるエッチング処理が有する第１のエ
ッチング処理に、図３及び図４で前述した従来の配線層
形成法の場合と同様に、エッチング用プラズマとして、
塩素と硼素とを含むプラズマを用いているので、配線層
５が、第１のエッチング処理において、図３及び図４で
前述した従来の配線層形成法の場合と同様に、配線層５
の側面上に有機物でなる保護膜６を形成しながら形成さ
れ、よって、第２のエッチング処理の直前において、配
線層５が、エッチングを伴っていないものとして形成さ
れるとともに、絶縁膜２の外部に露呈している領域上
に、配線層用層３を構成しているアルミニウム以外の他
の元素による粒が残渣物として残ることがない。

【００５５】また、第２のエッチング処理に、図５及び
図６で前述した従来の配線層形成法の場合と同様に、エ
ッチング用プラズマとして、塩素とシリコンとを含むプ
ラズマを用いている。

【００５６】このため、第２のエッチング処理におい
て、有機物でなる保護膜６が、絶縁膜２がエッチングさ
れることにより放出される酸素にもとずくそのプラズマ
によって除去され、それに代え、シリコン酸化物を主体
とする材料でなる膜９が形成されるので、配線層５に、
第２のエッチング処理においても、サイドエッチングを
伴わない。

【００５７】また、第２のエッチング処理において形成
される保護膜９は、それが第２のエッチング処理時にお
いて形成されるので薄くしか形成されず、このため、そ
の保護膜９を、マスク層４を除去する工程後、またはそ
の工程前において、容易に除去することができる。

【００５８】以上のことから、図１及び図２に示す本発
明による配線層形成法によれば、配線層５を、予定の幅
と予定の厚さとを有するものとして、また、絶縁膜２の
外部に露呈している領域上に残渣物を残すことなしに且
つ配線層５上に突出している保護膜を残すことなしに、
容易に形成することができる。

【００５９】なお、上述においては、第２のエッチング
処理に用いる第２のエッチング用プラズマとしての塩素
とシリコンを含むガスのプラズマが、四塩化珪素ガスま
たはそれを含む混合ガスのプラズマである場合について
述べたが、四弗化珪素ガスまたはそれを含む混合ガスの
プラズマであっても、上述したと同様の優れた作用効果
が得られることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による配線層形成法の実施例を示す順次
の工程における略線的断面図である。

【図２】本発明による配線層形成法の実施例を示す図１
の順次の工程に続く順次の工程における略線的断面図で
ある。

【図３】従来の配線層形成法を示す順次の工程における
略線的断面図である。

【図４】従来の配線層形成法を示す、図３の順次の工程
に続く順次の工程における略線的断面図である。

【図５】従来の他の配線層形成法を示す、順次の工程に
続く順次の工程における略線的断面図である。

【図６】従来の他の配線層形成法を示す、図４の順次の
工程に続く順次の工程における略線的断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 配線層用層 ４ マスク層 ５ 配線層 ６、７、７′ 保護膜 ８ 残渣物 ９ 保護膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、酸化物でなる絶縁膜を形成す
   る工程と、 上記基板上に、アルミニウムと他の元素とを含むアルミ
   ニウムを主成分とする層を有する、爾後配線層に形成さ
   れる配線層用層を、予定の厚さになるように、上記絶縁
   膜上に延長して形成する工程と、 上記配線層用層上に、有機高分子材料でなるマスク層を
   形成する工程と、 上記配線層用層に対する、上記マスク層をマスクとする
   エッチング用プラズマを用いたエッチング処理によっ
   て、上記配線層用層から、配線層を形成する工程とを有
   する配線層形成法において、 上記配線層を形成する工程におけるエッチング処理が、
   （ａ）塩素と硼素とを含むがシリコンを含まないガスの
   プラズマを第１のエッチング用プラズマとして用いた、
   上記絶縁膜が上記配線層用層の上記予定の厚さを有して
   いる領域下において丁度露呈するまでの第１のエッチン
   グ処理と、（ｂ）塩素とシリコンとを含むガスのプラズ
   マを第２のエッチング用プラズマとして用いた、上記第
   １のエッチング処理に続く第２のエッチング処理とを有
   することを特徴とする配線層形成法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の配線層形成法において、 上記第１のエッチング用プラズマとしての塩素と硼素と
   を含むがシリコンを含まないガスのプラズマが、塩素と
   硼素と炭素とを含むがシリコンを含まないガスのプラズ
   マでなることを特徴とする配線層形成法。