JPH06122982A - アルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液組成物 - Google Patents
アルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液組成物Info
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- JPH06122982A JPH06122982A JP27400492A JP27400492A JPH06122982A JP H06122982 A JPH06122982 A JP H06122982A JP 27400492 A JP27400492 A JP 27400492A JP 27400492 A JP27400492 A JP 27400492A JP H06122982 A JPH06122982 A JP H06122982A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、多層配線を持つ半導体装置のアル
ミニウムを主成分とする下層配線にテーパーをつけるこ
とにより、上層配線の断線や上層配線との短絡を防止す
るエッチング液組成物を提供することを目的とする。 【構成】 燐酸、硝酸、酢酸および水の混合物で構成さ
れ、上記混合物の容量比が燐酸１６、硝酸４〜７、酢酸
４および水０〜３であるエッチング液組成物で構成され
る。
ミニウムを主成分とする下層配線にテーパーをつけるこ
とにより、上層配線の断線や上層配線との短絡を防止す
るエッチング液組成物を提供することを目的とする。 【構成】 燐酸、硝酸、酢酸および水の混合物で構成さ
れ、上記混合物の容量比が燐酸１６、硝酸４〜７、酢酸
４および水０〜３であるエッチング液組成物で構成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造に用
いられるアルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチ
ング液組成物に関するものである。
いられるアルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチ
ング液組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムもしくはアルミニウムにシ
リコンや銅のような不純物を添加した金属材料は抵抗が
非常に小さいので半導体装置の配線金属材料として最も
一般的に用いられているが、配線金属としての形成方法
はスパッタ法等の手段を用いて基板上に全面に堆積後、
フォトリソグラフィー法を用いて所望のフォトレジスト
・パターンを形成し、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）等の溶液を用い
たウエットエッチングもしくは三塩化ほう素（ＢＣ
ｌ3）や塩素（Ｃｌ2）を反応ガスとして用いたドライエ
ッチングにより露出したアルミニウムをエッチングし最
後にフォトレジストを除去することにより形成してい
た。
リコンや銅のような不純物を添加した金属材料は抵抗が
非常に小さいので半導体装置の配線金属材料として最も
一般的に用いられているが、配線金属としての形成方法
はスパッタ法等の手段を用いて基板上に全面に堆積後、
フォトリソグラフィー法を用いて所望のフォトレジスト
・パターンを形成し、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）等の溶液を用い
たウエットエッチングもしくは三塩化ほう素（ＢＣ
ｌ3）や塩素（Ｃｌ2）を反応ガスとして用いたドライエ
ッチングにより露出したアルミニウムをエッチングし最
後にフォトレジストを除去することにより形成してい
た。
【０００３】従来、燐酸等を用いたウェットエッチング
は等方エッチングであるため、その断面図は（図５）
（Ａ）に示すような形状となる。同図において、１は基
板、１２は燐酸を用いてウェットエッチングされたアル
ミニウム薄膜を示す。また、ドライエッチングでは、ガ
ス圧力やパワーにも依存するが一般的には異方エッチン
グが用いられており、その断面は（図５）（Ｂ）に示す
ような形状となる。同図において、１３はＢＣｌ3とＣ
ｌ2を用いてドライエッチングされたアルミニウム薄膜
を示す。
は等方エッチングであるため、その断面図は（図５）
（Ａ）に示すような形状となる。同図において、１は基
板、１２は燐酸を用いてウェットエッチングされたアル
ミニウム薄膜を示す。また、ドライエッチングでは、ガ
ス圧力やパワーにも依存するが一般的には異方エッチン
グが用いられており、その断面は（図５）（Ｂ）に示す
ような形状となる。同図において、１３はＢＣｌ3とＣ
ｌ2を用いてドライエッチングされたアルミニウム薄膜
を示す。
【０００４】一般にトランジスタ等の素子を形成した半
導体装置は二層以上の多層配線を行うことが多い。特に
スイッチング用トランジスタをマトリクス状に設けたア
クティブマトリクス型液晶表示装置の場合には、Ｘ方向
の及びＹ方向の配線が必須となり、しかも大画面を得る
ためには信号遅延を少なくするため可能な限り低抵抗の
配線が必要とされる。
導体装置は二層以上の多層配線を行うことが多い。特に
スイッチング用トランジスタをマトリクス状に設けたア
クティブマトリクス型液晶表示装置の場合には、Ｘ方向
の及びＹ方向の配線が必須となり、しかも大画面を得る
ためには信号遅延を少なくするため可能な限り低抵抗の
配線が必要とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最上層の配線ならば、
その断面形状は（図５）（Ａ）または（Ｂ）のどちらの
場合でも問題はない。しかしながら、信号遅延を少なく
するため下層の配線にアルミニウムを用いる場合には上
層と下層配線を電気的に絶縁するため下層のアルミニウ
ム配線上に絶縁層を何らかの手段で形成した後、上層と
なる配線を形成しなければならない。
その断面形状は（図５）（Ａ）または（Ｂ）のどちらの
場合でも問題はない。しかしながら、信号遅延を少なく
するため下層の配線にアルミニウムを用いる場合には上
層と下層配線を電気的に絶縁するため下層のアルミニウ
ム配線上に絶縁層を何らかの手段で形成した後、上層と
なる配線を形成しなければならない。
【０００６】すなわち、下層のアルミニウム配線の断面
形状が（図５）（Ａ）及び（Ｂ）に示すような形状の場
合には、絶縁層の堆積方法にもよるが絶縁層のアルミニ
ウム段差部へのステップ・カバレッジが（図６）（Ａ）
及び（Ｂ）にそれぞれ示すように悪くなるため、上層の
配線が断線したり、絶縁層のクラックから下層配線と短
絡するとういう問題点を有していた。同図において、１
４は絶縁層である。また、絶縁層を陽極酸化法により形
成する場合にも同様の問題点を有していた。
形状が（図５）（Ａ）及び（Ｂ）に示すような形状の場
合には、絶縁層の堆積方法にもよるが絶縁層のアルミニ
ウム段差部へのステップ・カバレッジが（図６）（Ａ）
及び（Ｂ）にそれぞれ示すように悪くなるため、上層の
配線が断線したり、絶縁層のクラックから下層配線と短
絡するとういう問題点を有していた。同図において、１
４は絶縁層である。また、絶縁層を陽極酸化法により形
成する場合にも同様の問題点を有していた。
【０００７】本発明はかかる点に鑑み、多層配線を有す
る半導体装置の上層配線の断線や短絡を防止し、歩留ま
りの高い信頼性に優れた半導体装置を得るため、段差形
状をテーパー形状に制御できるアルミニウムを主成分と
する金属薄膜のエッチング液組成物を提供することを目
的とする。
る半導体装置の上層配線の断線や短絡を防止し、歩留ま
りの高い信頼性に優れた半導体装置を得るため、段差形
状をテーパー形状に制御できるアルミニウムを主成分と
する金属薄膜のエッチング液組成物を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この問題点を解決するた
めに本発明のエッチング液組成物は、燐酸１６、硝酸４
〜７、酢酸４および水０〜３の混合物で構成されること
を要旨とするものである。
めに本発明のエッチング液組成物は、燐酸１６、硝酸４
〜７、酢酸４および水０〜３の混合物で構成されること
を要旨とするものである。
【０００９】
【作用】本発明のエッチング方法によれば、レジストの
密着性が硝酸濃度に依存するので断面のテーパー形状が
制御できるため、多層配線を有する半導体装置の上層配
線の断線や短絡を防止し、歩留まりの高い信頼性に優れ
た半導体装置を製造できることになる。
密着性が硝酸濃度に依存するので断面のテーパー形状が
制御できるため、多層配線を有する半導体装置の上層配
線の断線や短絡を防止し、歩留まりの高い信頼性に優れ
た半導体装置を製造できることになる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】（図１）は本発明の実施例を示す各工程毎
の断面図を示したものである。（図１）（Ａ）におい
て、基板として例えばガラス基板を用い、このガラス基
板１上にガラス基板１からの不純物原子の析出を防ぐた
めに常圧ＣＶＤ法により酸化珪素２を２００ｎｍの膜厚
で全面に堆積する。次に、酸化珪素２の上からタンタル
を１．５ａｔ％含んだＡｌ−Ｔａ薄膜３を３３０ｎｍの
膜厚で全面に堆積する。堆積方法としてはスパッタ法や
電子ビーム蒸着法などが用いられる。
の断面図を示したものである。（図１）（Ａ）におい
て、基板として例えばガラス基板を用い、このガラス基
板１上にガラス基板１からの不純物原子の析出を防ぐた
めに常圧ＣＶＤ法により酸化珪素２を２００ｎｍの膜厚
で全面に堆積する。次に、酸化珪素２の上からタンタル
を１．５ａｔ％含んだＡｌ−Ｔａ薄膜３を３３０ｎｍの
膜厚で全面に堆積する。堆積方法としてはスパッタ法や
電子ビーム蒸着法などが用いられる。
【００１２】そして、（図１）（Ｂ）に示すように通常
のフォトリソグラフィー法を用いて、Ａｌ−Ｔａ薄膜３
の上に所望のレジストパターン４を形成する。この時フ
ォトレジストのポストベーク温度もエッチング形状に大
きな影響を与えるが、ここでは１３５℃でポストベーク
を行った。
のフォトリソグラフィー法を用いて、Ａｌ−Ｔａ薄膜３
の上に所望のレジストパターン４を形成する。この時フ
ォトレジストのポストベーク温度もエッチング形状に大
きな影響を与えるが、ここでは１３５℃でポストベーク
を行った。
【００１３】そして、（図１）（Ｃ）に示すようにエッ
チング液として濃度８５％の燐酸（Ｈ3ＰＯ4）、濃度６
１％の硝酸（ＨＮＯ3）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、水
（Ｈ2Ｏ）をそれぞれ、１６、４、４、１に容量混合
し、４０℃にてＡｌ−Ｔａ薄膜をパターニングする。こ
の時のエッチング時間は、３３０ｎｍの膜厚のＡｌ−
１．５ａｔ％Ｔａ薄膜のエッチング終了時間はほぼ１分
４０秒で、３０秒のオーバーエッチング時間を加え２分
１０秒エッチングした。
チング液として濃度８５％の燐酸（Ｈ3ＰＯ4）、濃度６
１％の硝酸（ＨＮＯ3）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、水
（Ｈ2Ｏ）をそれぞれ、１６、４、４、１に容量混合
し、４０℃にてＡｌ−Ｔａ薄膜をパターニングする。こ
の時のエッチング時間は、３３０ｎｍの膜厚のＡｌ−
１．５ａｔ％Ｔａ薄膜のエッチング終了時間はほぼ１分
４０秒で、３０秒のオーバーエッチング時間を加え２分
１０秒エッチングした。
【００１４】最後にフォトレジストを除去すると、（図
１）（Ｄ）に示すように約６０度のテーパー角を持つＡ
ｌ−Ｔａ薄膜のパターン５が形成された。
１）（Ｄ）に示すように約６０度のテーパー角を持つＡ
ｌ−Ｔａ薄膜のパターン５が形成された。
【００１５】本実施例では、エッチング液として、Ｈ3
ＰＯ4（８５％）：ＨＮＯ3（６１％）：ＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ：Ｈ2Ｏ＝１６：４：４：１を用いたが、（図３）、
（図４）にそれぞれ８５％Ｈ3ＰＯ4（１６００ｍｌ）、
ＣＨ3ＣＯＯＨ（４００ｍｌ）、Ｈ2Ｏ（１００ｍｌ）か
ら構成されるベース液に、６１％ＨＮＯ3を１００、４
００、７００および１０００ｍｌ混合し、エッチング液
を４０℃とした場合のエッチングレートおよびテーパー
角を示す。尚、オーバーエッチング時間は３０秒とし
た。
ＰＯ4（８５％）：ＨＮＯ3（６１％）：ＣＨ3ＣＯＯ
Ｈ：Ｈ2Ｏ＝１６：４：４：１を用いたが、（図３）、
（図４）にそれぞれ８５％Ｈ3ＰＯ4（１６００ｍｌ）、
ＣＨ3ＣＯＯＨ（４００ｍｌ）、Ｈ2Ｏ（１００ｍｌ）か
ら構成されるベース液に、６１％ＨＮＯ3を１００、４
００、７００および１０００ｍｌ混合し、エッチング液
を４０℃とした場合のエッチングレートおよびテーパー
角を示す。尚、オーバーエッチング時間は３０秒とし
た。
【００１６】（図２）に本発明のエッチング液で処理し
たＡｌ−Ｔａ薄膜の硝酸容量比とエッチングレートの関
係を示す。同図より、Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜のエ
ッチングレートは、硝酸濃度により、１８０から２６０
ｎｍ／ｍｉｎまで制御することができる。
たＡｌ−Ｔａ薄膜の硝酸容量比とエッチングレートの関
係を示す。同図より、Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜のエ
ッチングレートは、硝酸濃度により、１８０から２６０
ｎｍ／ｍｉｎまで制御することができる。
【００１７】（図３）に本発明のエッチング液で処理し
たＡｌ−Ｔａ薄膜の硝酸容量比とテーパー角の関係を示
す。同図よりＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜は、レジスト
の密着性が硝酸の濃度に依存するので断面のテーパー形
状が１０度から６０度まで制御することができる。ま
た、同図で、硝酸の混合量が７００ｍｌおよび１０００
ｍｌの場合テーパー形状が２段階になった。これはＡｌ
−Ｔａ薄膜のテーパー角が、硝酸濃度によりレジストの
密着性が制御されている様子を示す。
たＡｌ−Ｔａ薄膜の硝酸容量比とテーパー角の関係を示
す。同図よりＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜は、レジスト
の密着性が硝酸の濃度に依存するので断面のテーパー形
状が１０度から６０度まで制御することができる。ま
た、同図で、硝酸の混合量が７００ｍｌおよび１０００
ｍｌの場合テーパー形状が２段階になった。これはＡｌ
−Ｔａ薄膜のテーパー角が、硝酸濃度によりレジストの
密着性が制御されている様子を示す。
【００１８】（図３）の硝酸混合量の異なるエッチング
液によるＡｌ−Ｔａ薄膜のテーパー形状を（図４）に示
す。
液によるＡｌ−Ｔａ薄膜のテーパー形状を（図４）に示
す。
【００１９】（図４）（Ａ）より、硝酸の容量比が１の
ときは、レジストはＡｌ−Ｔａ薄膜と十分に密着してい
るが、（図４）（Ｂ）に示す硝酸の容量比が４になる
と、レジストの密着性が悪くなりレジストは上側に反り
Ａｌ−Ｔａ薄膜は基板界面より、レジスト界面の横方向
へのエッチングが進行する。さらに、（図４）（Ｃ）の
硝酸の容量比が７になると、（図４）（Ｂ）よりもさら
に密着性が悪くなり、基板界面とレジスト界面のエッチ
ング速度に大きな差が生じ、２段階のテーパー形状にな
る。硝酸の容量比が１０になるとエッチング速度の差は
さらに大きくなり（図４（Ｄ））、オーバーエッチング
の時間を長くすると（図４）（Ｅ）に示すような１０度
程度の１段階のテーパー形状となる。また、硝酸の容量
比が７以上になると硝酸によるレジストダメージが生
じ、レジスト表面にヒビ割れが確認された。しかし、そ
の部分をレジスト除去後顕微鏡観察したが、Ａｌ−Ｔａ
表面にはエッチング痕が確認されなかったことより、ヒ
ビ割れはレジスト表面で抑えられている。
ときは、レジストはＡｌ−Ｔａ薄膜と十分に密着してい
るが、（図４）（Ｂ）に示す硝酸の容量比が４になる
と、レジストの密着性が悪くなりレジストは上側に反り
Ａｌ−Ｔａ薄膜は基板界面より、レジスト界面の横方向
へのエッチングが進行する。さらに、（図４）（Ｃ）の
硝酸の容量比が７になると、（図４）（Ｂ）よりもさら
に密着性が悪くなり、基板界面とレジスト界面のエッチ
ング速度に大きな差が生じ、２段階のテーパー形状にな
る。硝酸の容量比が１０になるとエッチング速度の差は
さらに大きくなり（図４（Ｄ））、オーバーエッチング
の時間を長くすると（図４）（Ｅ）に示すような１０度
程度の１段階のテーパー形状となる。また、硝酸の容量
比が７以上になると硝酸によるレジストダメージが生
じ、レジスト表面にヒビ割れが確認された。しかし、そ
の部分をレジスト除去後顕微鏡観察したが、Ａｌ−Ｔａ
表面にはエッチング痕が確認されなかったことより、ヒ
ビ割れはレジスト表面で抑えられている。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によりば、
レジストの密着性が硝酸濃度に依存するので断面のテー
パー形状が任意に制御できるため、多層配線を有する半
導体装置の上層配線の断線や短絡を防止し、歩留の高い
信頼性に優れた半導体装置を製造できる。
レジストの密着性が硝酸濃度に依存するので断面のテー
パー形状が任意に制御できるため、多層配線を有する半
導体装置の上層配線の断線や短絡を防止し、歩留の高い
信頼性に優れた半導体装置を製造できる。
【図１】本発明のエッチング液で処理したＡｌ−Ｔａ薄
膜の各工程毎の断面図
膜の各工程毎の断面図
【図２】本発明のエッチング液で処理したＡｌ−Ｔａ薄
膜の硝酸容量比とエッチングレートのグラフ
膜の硝酸容量比とエッチングレートのグラフ
【図３】本発明のエッチング液で処理したＡｌ−Ｔａ薄
膜の硝酸容量比とテーパー角のグラフ
膜の硝酸容量比とテーパー角のグラフ
【図４】本発明のエッチング液で処理した各硝酸容量比
によるＡｌ−Ｔａ薄膜のエッチング形状の断面図
によるＡｌ−Ｔａ薄膜のエッチング形状の断面図
【図５】（Ａ）は、従来のウェットエッチングの断面図 （Ｂ）は、従来のドライエッチングの断面図
【図６】（Ａ）は、従来のウェットエッチングでアルミ
ニウムをエッチングした後絶縁膜を堆積したときの断面
図 （Ｂ）は、従来のドライエッチングでアルミニウムをエ
ッチングした後絶縁膜を堆積したときの断面図
ニウムをエッチングした後絶縁膜を堆積したときの断面
図 （Ｂ）は、従来のドライエッチングでアルミニウムをエ
ッチングした後絶縁膜を堆積したときの断面図
１ 基板 ２ 全面に堆積された酸化珪素 ３ 全面に堆積されたＡｌ−Ｔａ薄膜 ４ フォトレジスト ５ Ａｌ−Ｔａ薄膜のパターン ６ 硝酸容量比１のエッチング液で処理されたＡｌ−Ｔ
ａ薄膜のパターン ７ 硝酸容量比４のエッチング液で処理されたＡｌ−Ｔ
ａ薄膜のパターン ８ 硝酸容量比７のエッチング液で処理されたＡｌ−Ｔ
ａ薄膜のパターン ９ 硝酸容量比１０のエッチング液で処理されたＡｌ−
Ｔａ薄膜のパターン １０ 硝酸容量比１０でオーバーエッチング時間を長く
したＡｌ−Ｔａ薄膜のパターン １１ Ａｌ−Ｔａ薄膜のテーパー角θ1 １２ Ａｌ−Ｔａ薄膜のテーパー角θ2 １３ 燐酸を用いてウェットエッチングされたアルミニ
ウム薄膜 １４ ＢＣｌ3とＣｌ2を用いてドライエッチングされた
アルミニウム薄膜 １５ 絶縁層
ａ薄膜のパターン ７ 硝酸容量比４のエッチング液で処理されたＡｌ−Ｔ
ａ薄膜のパターン ８ 硝酸容量比７のエッチング液で処理されたＡｌ−Ｔ
ａ薄膜のパターン ９ 硝酸容量比１０のエッチング液で処理されたＡｌ−
Ｔａ薄膜のパターン １０ 硝酸容量比１０でオーバーエッチング時間を長く
したＡｌ−Ｔａ薄膜のパターン １１ Ａｌ−Ｔａ薄膜のテーパー角θ1 １２ Ａｌ−Ｔａ薄膜のテーパー角θ2 １３ 燐酸を用いてウェットエッチングされたアルミニ
ウム薄膜 １４ ＢＣｌ3とＣｌ2を用いてドライエッチングされた
アルミニウム薄膜 １５ 絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】燐酸、硝酸、酢酸および水の混合物で構成
されることを特徴とするアルミニウムを主成分とする金
属薄膜のエッチング液組成物。 - 【請求項２】上記混合物の容量比が、燐酸１６、硝酸４
〜７、酢酸４および水０〜３で構成される請求項１記載
のアルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27400492A JPH06122982A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | アルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27400492A JPH06122982A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | アルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06122982A true JPH06122982A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17535613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27400492A Pending JPH06122982A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | アルミニウムを主成分とする金属薄膜のエッチング液組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06122982A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5756372A (en) * | 1994-05-27 | 1998-05-26 | Hitachi, Ltd. | Method of making liquid crystal display |
| US6136767A (en) * | 1997-03-03 | 2000-10-24 | Micron Technology, Inc. | Dilute composition cleaning method |
| US6333456B1 (en) | 1998-01-22 | 2001-12-25 | Citizen Watch Co., Ltd. | Solar cell device and method of producing the same |
| US6841525B2 (en) | 1997-03-03 | 2005-01-11 | Micron Technology, Inc. | Dilute cleaning composition and method for using same |
| JP2009266893A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Hirama Rika Kenkyusho:Kk | エッチング液調合装置及びエッチング液濃度測定装置 |
| US8545716B2 (en) | 2007-07-19 | 2013-10-01 | Hayashi Pure Chemical Ind., Ltd. | Etching liquid composition |
| US8557711B2 (en) | 2003-12-03 | 2013-10-15 | Kanto Kagaku Kabushiki Kaisha | Etching solution composition for metal films |
| JP2013246257A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Sharp Corp | 液晶表示パネル及びその製造方法 |
| JP2017098578A (ja) * | 2017-01-31 | 2017-06-01 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| US9704742B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-07-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Wiring film and active matrix substrate using the same, and method for manufacturing wiring film |
-
1992
- 1992-10-13 JP JP27400492A patent/JPH06122982A/ja active Pending
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