JPH06163479A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH06163479A JPH06163479A JP33255292A JP33255292A JPH06163479A JP H06163479 A JPH06163479 A JP H06163479A JP 33255292 A JP33255292 A JP 33255292A JP 33255292 A JP33255292 A JP 33255292A JP H06163479 A JPH06163479 A JP H06163479A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミ多層膜からなる配線のドライエッチン
グにおいて、良好なエッチング形状を確保し、半導体の
素子形成工程における歩留りを向上させる。 【構成】 アルミニウム（Ａｌ）合金層５の上層に、Ａ
ｌを含まない材料からなる反射防止膜６を形成させてな
るアルミ多層膜を、反応ガスの放電によって生成したプ
ラズマによってドライエッチングする方法において、前
記反応ガスに酸素を含むガス、またはフッ素を含むガス
を添加して、反射防止膜６とＡｌ合金層５の上部をエッ
チングした後、前記反応ガスとして、酸素及びフッ素を
含まない反応ガスを用いて、Ａｌ合金層５をエッチング
する。これによって、反射防止膜６直下のＡｌ合金層５
のエッチング側壁に、Ａｌ2 Ｏ3 またはＡｌＦ3 の保護
膜を形成しながら、エッチングが行なわれる。
グにおいて、良好なエッチング形状を確保し、半導体の
素子形成工程における歩留りを向上させる。 【構成】 アルミニウム（Ａｌ）合金層５の上層に、Ａ
ｌを含まない材料からなる反射防止膜６を形成させてな
るアルミ多層膜を、反応ガスの放電によって生成したプ
ラズマによってドライエッチングする方法において、前
記反応ガスに酸素を含むガス、またはフッ素を含むガス
を添加して、反射防止膜６とＡｌ合金層５の上部をエッ
チングした後、前記反応ガスとして、酸素及びフッ素を
含まない反応ガスを用いて、Ａｌ合金層５をエッチング
する。これによって、反射防止膜６直下のＡｌ合金層５
のエッチング側壁に、Ａｌ2 Ｏ3 またはＡｌＦ3 の保護
膜を形成しながら、エッチングが行なわれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関するものであり、特に半導体製造工程におけるアルミ
多層膜のドライエッチング方法に関するものである。
関するものであり、特に半導体製造工程におけるアルミ
多層膜のドライエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等に見られる
様に、半導体装置の高集積化、高密度化が進行する状況
下では、デバイスチップ上の配線幅は、益々微細になっ
てきている。上記配線材料としては、様々な材料が用い
られているが、中でもアルミニウムまたはアルミニウム
を主材とした合金（以下アルミニウム合金と記す）が多
用されている。そして、例えば上記アルミニウム合金を
配線材料として用いる場合には、アルミニウム合金層の
上層に反射防止膜としてチタン合金等の膜を、アルミニ
ウム合金層の下層にバリアメタルとしてチタン合金等の
膜を形成させた、所謂アルミ多層膜として用いる例が多
い。従って、半導体の配線形成工程においては、反応性
の異なる膜を次々とエッチングしていく技術が要求され
ている。
様に、半導体装置の高集積化、高密度化が進行する状況
下では、デバイスチップ上の配線幅は、益々微細になっ
てきている。上記配線材料としては、様々な材料が用い
られているが、中でもアルミニウムまたはアルミニウム
を主材とした合金（以下アルミニウム合金と記す）が多
用されている。そして、例えば上記アルミニウム合金を
配線材料として用いる場合には、アルミニウム合金層の
上層に反射防止膜としてチタン合金等の膜を、アルミニ
ウム合金層の下層にバリアメタルとしてチタン合金等の
膜を形成させた、所謂アルミ多層膜として用いる例が多
い。従って、半導体の配線形成工程においては、反応性
の異なる膜を次々とエッチングしていく技術が要求され
ている。
【０００３】上記アルミ多層膜の配線形成は、塩素系ま
たは臭素系のガスをエッチングガスとして用いたドライ
エッチングで行われている。このエッチング過程は、ア
ルミニウムと塩素系及び臭素系エッチング種との反応性
が極めて高く、しかも発熱反応である事から、イオン衝
撃を伴わなくとも容易に進行する。従って、このエッチ
ング過程は、アルミニウム合金層に対しては、基本的に
は等方性エッチングになる。しかし、エッチング種のイ
オン入射エネルギーを、上層のレジスト膜がスパッタリ
ングされる程度に高く設定することによって、エッチン
グ側壁にレジストの分解成分よりなる保護膜を形成し
て、アルミニウム合金層の異方性エッチングを実現して
いる。
たは臭素系のガスをエッチングガスとして用いたドライ
エッチングで行われている。このエッチング過程は、ア
ルミニウムと塩素系及び臭素系エッチング種との反応性
が極めて高く、しかも発熱反応である事から、イオン衝
撃を伴わなくとも容易に進行する。従って、このエッチ
ング過程は、アルミニウム合金層に対しては、基本的に
は等方性エッチングになる。しかし、エッチング種のイ
オン入射エネルギーを、上層のレジスト膜がスパッタリ
ングされる程度に高く設定することによって、エッチン
グ側壁にレジストの分解成分よりなる保護膜を形成し
て、アルミニウム合金層の異方性エッチングを実現して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エッチング方法では、ある程度の異方性エッチングは達
成されるものの、図２に示すように、反射防止膜６直下
のアルミニウム合金層５のエッチング側壁に、アンダー
カットＡが発生する。このアンダーカットＡには、エッ
チング生成物やエッチングガスが残留し易く、大気中に
取り出す前に後処理を行っても除去しにくい。この残留
物は、アフターコロージョンの発生原因となるばかりで
はなく、配線上部に絶縁膜を形成する際に、カバリッジ
が悪くなる原因ともなる。また、配線の微細化に従っ
て、上層の反射防止膜６とアルミ合金層５との接触面積
が小さくなる。このため、アンダーカットＡの発生によ
って、接触面積はさらに狭くなり、反射防止膜６が剥が
れ易くなる。
エッチング方法では、ある程度の異方性エッチングは達
成されるものの、図２に示すように、反射防止膜６直下
のアルミニウム合金層５のエッチング側壁に、アンダー
カットＡが発生する。このアンダーカットＡには、エッ
チング生成物やエッチングガスが残留し易く、大気中に
取り出す前に後処理を行っても除去しにくい。この残留
物は、アフターコロージョンの発生原因となるばかりで
はなく、配線上部に絶縁膜を形成する際に、カバリッジ
が悪くなる原因ともなる。また、配線の微細化に従っ
て、上層の反射防止膜６とアルミ合金層５との接触面積
が小さくなる。このため、アンダーカットＡの発生によ
って、接触面積はさらに狭くなり、反射防止膜６が剥が
れ易くなる。
【０００５】そして、上記のような原因となるアンダー
カットの発生は、反射防止膜６直下のアルミニウム合金
層５のエッチング側壁には、レジスト分解物の保護膜が
形成され難いためと思われ、これに対して、様々なアン
ダーカット防止対策が提案されているが、それぞれに問
題を残しているのが実情である。例えば、イオンの入射
エネルギーを増大させ、レジスト分解物の供給量を多く
する方法では、対レジスト選択比が低下する。また、オ
ーバーエッチング時に配線膜の下地層がエッチングされ
る。また、エッチング側壁に保護膜として炭素系のポリ
マーを形成させる方法では、エッチングチャンバー内に
前記ポリマーが付着して、パーティクル汚染が増大す
る。さらに、エッチング側壁に保護膜として蒸気圧の低
い反応生成物を形成させる方法では、レジストパターン
に前記反応生成物が付着して、後工程におけるレジスト
・アッシングを困難にする。
カットの発生は、反射防止膜６直下のアルミニウム合金
層５のエッチング側壁には、レジスト分解物の保護膜が
形成され難いためと思われ、これに対して、様々なアン
ダーカット防止対策が提案されているが、それぞれに問
題を残しているのが実情である。例えば、イオンの入射
エネルギーを増大させ、レジスト分解物の供給量を多く
する方法では、対レジスト選択比が低下する。また、オ
ーバーエッチング時に配線膜の下地層がエッチングされ
る。また、エッチング側壁に保護膜として炭素系のポリ
マーを形成させる方法では、エッチングチャンバー内に
前記ポリマーが付着して、パーティクル汚染が増大す
る。さらに、エッチング側壁に保護膜として蒸気圧の低
い反応生成物を形成させる方法では、レジストパターン
に前記反応生成物が付着して、後工程におけるレジスト
・アッシングを困難にする。
【０００６】本発明は、上記の課題を解決し、アルミ多
層膜からなる配線のドライエッチングにおいて、良好な
エッチング形状を確保し、半導体の配線形成工程におけ
る歩留りを向上させることを目的とする。
層膜からなる配線のドライエッチングにおいて、良好な
エッチング形状を確保し、半導体の配線形成工程におけ
る歩留りを向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる層の上層に、アルミニウムを含まない材料から
なる層を形成させてなる多層膜を、反応ガスの放電によ
って生成したプラズマによってドライエッチングする方
法において、先ず、前記反応ガスに酸素を含むガスを添
加して、前記アルミニウムを含まない材料からなる層と
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる層の上部
をエッチングする。酸素を含むガスとしては、酸素ガ
ス、酸化窒素ガス、酸化炭素ガスまたは酸素と水素から
なるガスを用いる。その後、前記反応ガスとして、酸素
を含まない反応ガスを用いて、前記アルミニウムまたは
アルミニウム合金からなる層をエッチングする。
めに、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる層の上層に、アルミニウムを含まない材料から
なる層を形成させてなる多層膜を、反応ガスの放電によ
って生成したプラズマによってドライエッチングする方
法において、先ず、前記反応ガスに酸素を含むガスを添
加して、前記アルミニウムを含まない材料からなる層と
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる層の上部
をエッチングする。酸素を含むガスとしては、酸素ガ
ス、酸化窒素ガス、酸化炭素ガスまたは酸素と水素から
なるガスを用いる。その後、前記反応ガスとして、酸素
を含まない反応ガスを用いて、前記アルミニウムまたは
アルミニウム合金からなる層をエッチングする。
【０００８】また、上記と同様に形成された多層膜を、
ドライエッチングする方法において、先ず、前記反応ガ
スにフッ素を含むガスを添加して、前記アルミニウムを
含まない材料からなる層とアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金からなる層の上部をエッチングする。その後、
前記反応ガスとして、フッ素を含まない反応ガスを用い
て、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
層をエッチングする。また、上記アルミニウムを含まな
い材料は、チタン系合金であり、アルミニウム合金は、
シリコン、銅、チタン、のうちの一種以上とアルミニウ
ムとの合金である。
ドライエッチングする方法において、先ず、前記反応ガ
スにフッ素を含むガスを添加して、前記アルミニウムを
含まない材料からなる層とアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金からなる層の上部をエッチングする。その後、
前記反応ガスとして、フッ素を含まない反応ガスを用い
て、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
層をエッチングする。また、上記アルミニウムを含まな
い材料は、チタン系合金であり、アルミニウム合金は、
シリコン、銅、チタン、のうちの一種以上とアルミニウ
ムとの合金である。
【０００９】
【作用】反応ガスに酸素を含むガスを添加したドライエ
ッチングでは、放電分解で生成した酸素ラジカルによっ
て、アルミニウムまたはアルミニウム合金層のエッチン
グ面は酸化されて、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）が
生成される。Ａｌ2 Ｏ3は非常に安定した物質であるた
め、エッチング側壁においては保護膜となり、エッチン
グ底面においては、エッチングを阻害する。その後、酸
素を含まない反応ガスに切り換えるため、エッチング底
面では新たにＡｌ2 Ｏ3 が生成されることはない。した
がって、エッチング底面ではＡｌ2 Ｏ3 によるエッチン
グの阻害は無くなり、アルミニウムまたはアルミニウム
合金層のエッチングレートが上昇する。また酸素ラジカ
ルによってレジスト膜がアッシングされないため、エッ
チング選択比も向上する。
ッチングでは、放電分解で生成した酸素ラジカルによっ
て、アルミニウムまたはアルミニウム合金層のエッチン
グ面は酸化されて、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）が
生成される。Ａｌ2 Ｏ3は非常に安定した物質であるた
め、エッチング側壁においては保護膜となり、エッチン
グ底面においては、エッチングを阻害する。その後、酸
素を含まない反応ガスに切り換えるため、エッチング底
面では新たにＡｌ2 Ｏ3 が生成されることはない。した
がって、エッチング底面ではＡｌ2 Ｏ3 によるエッチン
グの阻害は無くなり、アルミニウムまたはアルミニウム
合金層のエッチングレートが上昇する。また酸素ラジカ
ルによってレジスト膜がアッシングされないため、エッ
チング選択比も向上する。
【００１０】また、反応ガスにフッ素を含むガスを添加
したドライえッチングでは、放電分解で生成したフッ素
ラジカルによって、アルミニウムまたはアルミニウム合
金層のエッチング面に、フッ化アルミニウム（Ａｌ
Ｆ3 ）が生成される。ＡｌＦ3 は非常に安定した物質で
あり、上記Ａｌ2 Ｏ3 と同様にエッチング側壁において
は保護膜となるり、エッチング底面においては、エッチ
ングを阻害する。その後、フッ素を含まない反応ガスに
切り換えるため、エッチング底面では新たにＡｌＦ3 が
生成されることはない。したがって、エッチング底面で
はＡｌＦ3 によるエッチングの阻害は無くなり、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金層のエッチングレートが
上昇する。またフッ素ラジカルによって、レジスト膜が
アッシングされないため、エッチング選択比も向上す
る。
したドライえッチングでは、放電分解で生成したフッ素
ラジカルによって、アルミニウムまたはアルミニウム合
金層のエッチング面に、フッ化アルミニウム（Ａｌ
Ｆ3 ）が生成される。ＡｌＦ3 は非常に安定した物質で
あり、上記Ａｌ2 Ｏ3 と同様にエッチング側壁において
は保護膜となるり、エッチング底面においては、エッチ
ングを阻害する。その後、フッ素を含まない反応ガスに
切り換えるため、エッチング底面では新たにＡｌＦ3 が
生成されることはない。したがって、エッチング底面で
はＡｌＦ3 によるエッチングの阻害は無くなり、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金層のエッチングレートが
上昇する。またフッ素ラジカルによって、レジスト膜が
アッシングされないため、エッチング選択比も向上す
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を、図１に基づ
いて説明する。先ず、本発明のドライエッチングを適応
する、被エッチング基体の構成の一例を図１（１）に示
す。被エッチング基体としては、基板１上にアルミ多層
膜からなる配線層が形成されたものであり、このアルミ
多層膜は、二層のバリアメタル３、４とその上層に例え
ばアルミニウム合金層５またはアルミニウム層が形成さ
れ、さらにその上層に反射防止膜６が形成されたもので
ある。
いて説明する。先ず、本発明のドライエッチングを適応
する、被エッチング基体の構成の一例を図１（１）に示
す。被エッチング基体としては、基板１上にアルミ多層
膜からなる配線層が形成されたものであり、このアルミ
多層膜は、二層のバリアメタル３、４とその上層に例え
ばアルミニウム合金層５またはアルミニウム層が形成さ
れ、さらにその上層に反射防止膜６が形成されたもので
ある。
【００１２】上記バリアメタル３、４としては、チタ
ン、酸化窒化チタン（ＴｉＯＮ）、遷移金属、遷移金属
の窒化物または炭化物またはホウ化物、高融点金属とシ
リコンとの合金等が用いられる。上記アルミニウム合金
層５としては、アルミニウムとシリコン、銅、チタン等
との合金、例えばアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓ
ｉ）、アルミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等
が用いられる。上記反射防止膜６としては、酸化窒化チ
タン、窒化チタン（ＴｉＮ）等が用いられる。
ン、酸化窒化チタン（ＴｉＯＮ）、遷移金属、遷移金属
の窒化物または炭化物またはホウ化物、高融点金属とシ
リコンとの合金等が用いられる。上記アルミニウム合金
層５としては、アルミニウムとシリコン、銅、チタン等
との合金、例えばアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓ
ｉ）、アルミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等
が用いられる。上記反射防止膜６としては、酸化窒化チ
タン、窒化チタン（ＴｉＮ）等が用いられる。
【００１３】次に、上記の様に構成された被エッチング
基体における、アルミ多層膜３、４、５、６のドライエ
ッチングを説明する。先ず、上記被エッチング基体の表
面に、エッチングマスクとなるレジスト膜７のパターン
を形成する。そして、図１（２）に示すように、反射防
止膜６と、アルミニウム合金層５の上部を、酸素を含む
ガスを塩素系または臭素系ガスに添加した反応ガスを用
いてドライエッチングする。次いで、残りのアルミニウ
ム合金層５と、バリアメタル４と、バリアメタル３を、
塩素系または臭素系の反応ガスを用いてドライエッチン
グする。
基体における、アルミ多層膜３、４、５、６のドライエ
ッチングを説明する。先ず、上記被エッチング基体の表
面に、エッチングマスクとなるレジスト膜７のパターン
を形成する。そして、図１（２）に示すように、反射防
止膜６と、アルミニウム合金層５の上部を、酸素を含む
ガスを塩素系または臭素系ガスに添加した反応ガスを用
いてドライエッチングする。次いで、残りのアルミニウ
ム合金層５と、バリアメタル４と、バリアメタル３を、
塩素系または臭素系の反応ガスを用いてドライエッチン
グする。
【００１４】上記塩素系ガスとしては、塩素ガス（Ｃｌ
2 ）、塩化水素（ＨＣｌ）、四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）、
三塩化ほう素（ＢＣｌ3 ）等を用いる。また、臭素系ガ
スとしては、三臭化ほう素（ＢＢｒ3 ）、臭化水素（Ｈ
Ｂｒ）、四臭化炭素（ＣＢｒ4 ）、臭素ガス（Ｂｒ2 ）
等を用いる。そして、上記酸素を含むガスとしては、一
酸化窒素（ＮＯ），二酸化窒素（ＮＯ2 ），一酸化二窒
素（Ｎ2 Ｏ）等の酸化窒素ガス、一酸化炭素（ＣＯ），
二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の酸化炭素ガス、水（Ｈ
2 Ｏ），過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）等をガス状にしたも
の、または酸素ガス（Ｏ2 ）等を用いる。尚、上記アル
ミニウム合金層５は、アルミニウム層にしても良い。
2 ）、塩化水素（ＨＣｌ）、四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）、
三塩化ほう素（ＢＣｌ3 ）等を用いる。また、臭素系ガ
スとしては、三臭化ほう素（ＢＢｒ3 ）、臭化水素（Ｈ
Ｂｒ）、四臭化炭素（ＣＢｒ4 ）、臭素ガス（Ｂｒ2 ）
等を用いる。そして、上記酸素を含むガスとしては、一
酸化窒素（ＮＯ），二酸化窒素（ＮＯ2 ），一酸化二窒
素（Ｎ2 Ｏ）等の酸化窒素ガス、一酸化炭素（ＣＯ），
二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の酸化炭素ガス、水（Ｈ
2 Ｏ），過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）等をガス状にしたも
の、または酸素ガス（Ｏ2 ）等を用いる。尚、上記アル
ミニウム合金層５は、アルミニウム層にしても良い。
【００１５】以下、上記の様にして実際にドライエッチ
ングを行った結果を説明する。エッチングに用いた被エ
ッチング基体の材料構成を、図１（１）に基づいて説明
する。被エッチング基体は、シリコン基板１上に生成さ
れたシリコン酸化膜２の上層に、アルミ多層膜のバリア
メタル３となるチタンを３０ｎｍの厚さで形成し、さら
にその上層に、同じくバリアメタル４となる酸化窒化チ
タンを１００ｎｍの厚さで形成する。そして、アルミニ
ウム合金層５として、アルミニウムシリコンを５００ｎ
ｍの厚さで形成し、その上部に反射防止膜６として、酸
化窒化チタンを２５ｎｍの厚さで形成したものである。
ングを行った結果を説明する。エッチングに用いた被エ
ッチング基体の材料構成を、図１（１）に基づいて説明
する。被エッチング基体は、シリコン基板１上に生成さ
れたシリコン酸化膜２の上層に、アルミ多層膜のバリア
メタル３となるチタンを３０ｎｍの厚さで形成し、さら
にその上層に、同じくバリアメタル４となる酸化窒化チ
タンを１００ｎｍの厚さで形成する。そして、アルミニ
ウム合金層５として、アルミニウムシリコンを５００ｎ
ｍの厚さで形成し、その上部に反射防止膜６として、酸
化窒化チタンを２５ｎｍの厚さで形成したものである。
【００１６】そして、上記の様に形成された被エッチン
グ基体の表面に、ドライエッチングの保護膜となるレジ
スト膜７のパターンを形成し、アルミ多層膜３、４、
５、６のドライエッチングを行う。以下に、詳細を説明
する。尚、ドライエッチング装置としては、有磁場マイ
クロ波プラズマエッチング装置を用いたが、これに限る
ものではなく、リアクティブイオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）装置、マグネトロンＲＩＥ装置等を用いても良い。
グ基体の表面に、ドライエッチングの保護膜となるレジ
スト膜７のパターンを形成し、アルミ多層膜３、４、
５、６のドライエッチングを行う。以下に、詳細を説明
する。尚、ドライエッチング装置としては、有磁場マイ
クロ波プラズマエッチング装置を用いたが、これに限る
ものではなく、リアクティブイオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）装置、マグネトロンＲＩＥ装置等を用いても良い。
【００１７】先ず、反射防止膜６と、アルミニウム合金
層５の上層部から１００ｎｍを、酸素を含むガスを添加
した反応ガスを用いてドライエッチングする。用いた反
応ガスは、ＢＣｌ3 とＣｌ2 の混合ガスに、酸素を含む
ガスとしてＯ2 を添加したものを用い、ガス流量は、Ｂ
Ｃｌ3 ／Ｃｌ2 ＝４０ｓｃｃｍ／６０ｓｃｃｍ（Standa
rd cm2/min) 、Ｏ2 ＝２ｓｃｃｍに設定する。また、エ
ッチング条件は、エッチングチャンバ内ガス圧力＝１，
１Ｐａ、マイクロ波電力＝３００ｍＡ、高周波電力３０
Ｗに設定する。このエッチング条件は、上記レジスト膜
７が、スパッタリングされる程度である。
層５の上層部から１００ｎｍを、酸素を含むガスを添加
した反応ガスを用いてドライエッチングする。用いた反
応ガスは、ＢＣｌ3 とＣｌ2 の混合ガスに、酸素を含む
ガスとしてＯ2 を添加したものを用い、ガス流量は、Ｂ
Ｃｌ3 ／Ｃｌ2 ＝４０ｓｃｃｍ／６０ｓｃｃｍ（Standa
rd cm2/min) 、Ｏ2 ＝２ｓｃｃｍに設定する。また、エ
ッチング条件は、エッチングチャンバ内ガス圧力＝１，
１Ｐａ、マイクロ波電力＝３００ｍＡ、高周波電力３０
Ｗに設定する。このエッチング条件は、上記レジスト膜
７が、スパッタリングされる程度である。
【００１８】このエッチングにおいては、図１（２）に
示すように、良い異方性形状を保つことができ、反射防
止膜６直下のアルミニウム合金層５のエッチング側壁５
ａには、アンダーカットは発生しない。これは、アルミ
ニウム合金層５のエッチングが開始されると、放電分解
で生成した酸素ラジカルによって、アルミニウム合金層
５の表面は酸化され、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）
が生成されるためである。このＡｌ2 Ｏ3 は非常に安定
であり、イオン入射のないエッチング側壁５ａに生成さ
れたＡｌ2 Ｏ3 は、塩素ラジカルによってもエッチング
されることはない。したがって、反射防止膜６直下のア
ルミニウム合金層５のエッチング側壁５ａは、Ａｌ2 Ｏ
3 に保護されて、アンダーカットは発生しない。また、
エッチング底面５ｂにつては、入射イオンによってスパ
ッタエッチングが進み、良い異方性の形状を維持する。
示すように、良い異方性形状を保つことができ、反射防
止膜６直下のアルミニウム合金層５のエッチング側壁５
ａには、アンダーカットは発生しない。これは、アルミ
ニウム合金層５のエッチングが開始されると、放電分解
で生成した酸素ラジカルによって、アルミニウム合金層
５の表面は酸化され、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）
が生成されるためである。このＡｌ2 Ｏ3 は非常に安定
であり、イオン入射のないエッチング側壁５ａに生成さ
れたＡｌ2 Ｏ3 は、塩素ラジカルによってもエッチング
されることはない。したがって、反射防止膜６直下のア
ルミニウム合金層５のエッチング側壁５ａは、Ａｌ2 Ｏ
3 に保護されて、アンダーカットは発生しない。また、
エッチング底面５ｂにつては、入射イオンによってスパ
ッタエッチングが進み、良い異方性の形状を維持する。
【００１９】しかる後、上記反応ガスのうち、Ｏ2 ＝２
ｓｃｃｍの導入をストップし、エッチング条件は上記と
同様のまま、残りのアルミニウム合金層５と、バリアメ
タル４と、バリアメタル３のドライエッチングを続行し
た。
ｓｃｃｍの導入をストップし、エッチング条件は上記と
同様のまま、残りのアルミニウム合金層５と、バリアメ
タル４と、バリアメタル３のドライエッチングを続行し
た。
【００２０】このエッチングにおいても、引き続き図１
（３）に示すように、良い異方性形状を保つことができ
る。これは、反射防止膜６直下のアルミニウム合金層５
の側壁面５ａには、イオン入射もなく、上記エッチング
時に形成されたＡｌ2 Ｏ3 に保護され、アンダーカット
を発生しない。また、上記エッチング条件においては、
上層のレジスト膜７がスパッタリングされるため、エッ
チングの進行に伴って、エッチング側壁５ｃにレジスト
材料の分解成分よりなる保護膜が順次形成され、アルミ
ニウム合金膜５と、バリアメタル４とバリアメタル３が
異方性エッチングされる。また、このエッチングにおい
ては、反応ガスに酸素を含まないため、エッチング低面
５ｂにＡｌ2 Ｏ3 は生成されず、従ってエッチングレー
トが向上する。そして、酸素ラジカルによってレジスト
膜がアッシングされないため、エッチング選択比も向上
する。
（３）に示すように、良い異方性形状を保つことができ
る。これは、反射防止膜６直下のアルミニウム合金層５
の側壁面５ａには、イオン入射もなく、上記エッチング
時に形成されたＡｌ2 Ｏ3 に保護され、アンダーカット
を発生しない。また、上記エッチング条件においては、
上層のレジスト膜７がスパッタリングされるため、エッ
チングの進行に伴って、エッチング側壁５ｃにレジスト
材料の分解成分よりなる保護膜が順次形成され、アルミ
ニウム合金膜５と、バリアメタル４とバリアメタル３が
異方性エッチングされる。また、このエッチングにおい
ては、反応ガスに酸素を含まないため、エッチング低面
５ｂにＡｌ2 Ｏ3 は生成されず、従ってエッチングレー
トが向上する。そして、酸素ラジカルによってレジスト
膜がアッシングされないため、エッチング選択比も向上
する。
【００２１】次に、第２の実施例を説明する。第２の実
施例においては、上記の第１の実施例で反応ガスに添加
した酸素を含むガスを、フッ素を含むガスに変えたもの
である。エッチングに用いた被エッチング基体及びドラ
イエッチング装置は、上記実施例と同様であり、また、
被エッチング基体の上部には、上記と同様にレジスト膜
７を形成させる。上記フッ素を含むガスとしては、六フ
ッ化硫黄（ＳＦ6 ）、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）、二フッ
化二硫黄（Ｓ2 Ｆ2 ）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4 ）、
三フッ化窒素（ＮＦ3 ）等を用いる。
施例においては、上記の第１の実施例で反応ガスに添加
した酸素を含むガスを、フッ素を含むガスに変えたもの
である。エッチングに用いた被エッチング基体及びドラ
イエッチング装置は、上記実施例と同様であり、また、
被エッチング基体の上部には、上記と同様にレジスト膜
７を形成させる。上記フッ素を含むガスとしては、六フ
ッ化硫黄（ＳＦ6 ）、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）、二フッ
化二硫黄（Ｓ2 Ｆ2 ）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4 ）、
三フッ化窒素（ＮＦ3 ）等を用いる。
【００２２】以下、第１の実施例と同様のプロセスによ
って、実際にドライエッチングを行った結果を説明す
る。先ず、反射防止膜６と、アルミニウム合金層５の上
部から１００ｎｍを、フッ素を含むガスを添加した反応
ガスを用いてドライエッチングする。用いた反応ガス
は、ＢＣｌ3 とＣｌ2 の混合ガスに、フッ素を含むガス
としてＳＦ6 を添加したものを用い、ガス流量は、ＢＣ
ｌ2 ／Ｃｌ2 ＝４０ｓｃｃｍ／６０ｓｃｃｍ（Standard
cm2/min) 、ＳＦ6 ＝５ｓｃｃｍに設定する。また、エ
ッチング条件は、上記第１の実施例と同様であり、エッ
チングチャンバ内ガス圧力＝１，１Ｐａ、マイクロ波電
力＝３００ｍＡ、高周波電力３０Ｗに設定する。このエ
ッチング条件は、上記レジスト膜７が、スパッタリング
される程度である。
って、実際にドライエッチングを行った結果を説明す
る。先ず、反射防止膜６と、アルミニウム合金層５の上
部から１００ｎｍを、フッ素を含むガスを添加した反応
ガスを用いてドライエッチングする。用いた反応ガス
は、ＢＣｌ3 とＣｌ2 の混合ガスに、フッ素を含むガス
としてＳＦ6 を添加したものを用い、ガス流量は、ＢＣ
ｌ2 ／Ｃｌ2 ＝４０ｓｃｃｍ／６０ｓｃｃｍ（Standard
cm2/min) 、ＳＦ6 ＝５ｓｃｃｍに設定する。また、エ
ッチング条件は、上記第１の実施例と同様であり、エッ
チングチャンバ内ガス圧力＝１，１Ｐａ、マイクロ波電
力＝３００ｍＡ、高周波電力３０Ｗに設定する。このエ
ッチング条件は、上記レジスト膜７が、スパッタリング
される程度である。
【００２３】このエッチングにおいても、図１（２）に
示すように、良い異方性形状を保つことができ、反射防
止膜６直下のアルミニウム合金層５には、アンダーカッ
トは発生しない。これは、アルミニウム合金層５のエッ
チングが開始されると、放電分解で生成したフッ素ラジ
カルによって、アルミニウム合金層５の表面にフッ化ア
ルミニウム（ＡｌＦ3 ）が生成されるためである。この
ＡｌＦ3 も非常に安定であり、上記実施例のＡｌ2 Ｏ3
と同様の効果がある。
示すように、良い異方性形状を保つことができ、反射防
止膜６直下のアルミニウム合金層５には、アンダーカッ
トは発生しない。これは、アルミニウム合金層５のエッ
チングが開始されると、放電分解で生成したフッ素ラジ
カルによって、アルミニウム合金層５の表面にフッ化ア
ルミニウム（ＡｌＦ3 ）が生成されるためである。この
ＡｌＦ3 も非常に安定であり、上記実施例のＡｌ2 Ｏ3
と同様の効果がある。
【００２４】しかる後、上記反応ガスのうち、ＳＦ6 の
導入をストップし、エッチング条件は上記と同様のま
ま、残りのアルミニウム合金層５と、バリアメタル４
と、バリアメタル３のドライエッチングを続行する。
導入をストップし、エッチング条件は上記と同様のま
ま、残りのアルミニウム合金層５と、バリアメタル４
と、バリアメタル３のドライエッチングを続行する。
【００２５】このエッチングにおいても、（３）に示す
ように、第１の実施例と同様にして、良い異方性形状が
保たれる。
ように、第１の実施例と同様にして、良い異方性形状が
保たれる。
【００２６】以上示したように、上記二つの実施例にお
いては、エッチングによる結果は良好であり、反射防止
膜６直下のアルミニウム合金層５にアンダーカトが発生
することもなく、エッチング形状は良い異方性形状であ
る。また、下地のシリコン酸化膜２へのダメージもな
く、後工程であるレジスト・アッシングへの影響も見ら
れない。
いては、エッチングによる結果は良好であり、反射防止
膜６直下のアルミニウム合金層５にアンダーカトが発生
することもなく、エッチング形状は良い異方性形状であ
る。また、下地のシリコン酸化膜２へのダメージもな
く、後工程であるレジスト・アッシングへの影響も見ら
れない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸素を含むガスを反応ガスに添加してエッチングを行っ
た場合、フッ素を含むガスを反応ガスに添加してエッチ
ングを行った場合共に、上反射防止膜直下のアルミニウ
ム合金層にアンダーカットを発生することなく、アルミ
多層膜のエッチングに良い異方性形状を確保することが
できた。従って、アンダーカット部分に、エッチング生
成物やエッチングガスが残留することもなく、アフター
コロージョンや、配線上層に絶縁膜を形成する際の、カ
バレッジの悪化を防止することができた。また、エッチ
ング終了時の下地材料への影響や、後工程であるレジス
ト・アッシングへの影響も見られず、アルミ多層膜から
なる配線を用いた半導体装置の素子形成工程において、
歩留りの向上が期待できる。
酸素を含むガスを反応ガスに添加してエッチングを行っ
た場合、フッ素を含むガスを反応ガスに添加してエッチ
ングを行った場合共に、上反射防止膜直下のアルミニウ
ム合金層にアンダーカットを発生することなく、アルミ
多層膜のエッチングに良い異方性形状を確保することが
できた。従って、アンダーカット部分に、エッチング生
成物やエッチングガスが残留することもなく、アフター
コロージョンや、配線上層に絶縁膜を形成する際の、カ
バレッジの悪化を防止することができた。また、エッチ
ング終了時の下地材料への影響や、後工程であるレジス
ト・アッシングへの影響も見られず、アルミ多層膜から
なる配線を用いた半導体装置の素子形成工程において、
歩留りの向上が期待できる。
【図１】実施例のドライエッチング方法を説明する図で
ある。
ある。
【図２】従来のドライエッチング方法を説明する図であ
る。
る。
３ バリアメタル ４ バリアメタル ５ アルミニウム合金層 ６ 反射防止膜
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 21/3205 7514−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｑ
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる層の上層に、アルミニウムを含まない材料からな
る層を形成させてなる多層膜を、反応ガスの放電で生成
したプラズマによってドライエッチングする方法におい
て、 前記反応ガスに酸素を含むガスを添加して、前記アルミ
ニウムを含まない材料からなる層とアルミニウムまたは
アルミニウム合金からなる層の上部をエッチングする工
程と、 前記反応ガスとして、酸素を含まない反応ガスを用い
て、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
層をエッチングする工程とからなることを特徴とするド
ライエッチング方法。 - 【請求項２】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる層の上層に、アルミニウムを含まない材料からな
る層を形成させてなる多層膜を、反応ガスの放電で生成
したプラズマによってドライエッチングする方法におい
て、 前記反応ガスにフッ素を含むガスを添加して、前記アル
ミニウムを含まない材料からなる層とアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる層の上部をエッチングする
工程と、 前記反応ガスとして、フッ素を含まない反応ガスを用い
て、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
層をエッチングする工程からなることを特徴とするドラ
イエッチング方法。 - 【請求項３】 上記請求項１または２に記載のドライエ
ッチング方法において、アルミニウムを含まない材料
は、チタン系合金であることを特徴とするドライエッチ
ング方法。 - 【請求項４】 上記請求項１または３に記載のドライエ
ッチング方法において、酸素を含むガスは、酸素ガス、
酸化窒素ガス、酸化炭素または酸素と水素とからなるガ
スであることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項５】 上記請求項１〜４のいずれかに記載のド
ライエッチング方法のおいて、アルミニウム合金は、シ
リコン、銅、チタン、のうちの一種以上とアルミニウム
との合金であることを特徴とするドライエッチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33255292A JPH06163479A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33255292A JPH06163479A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163479A true JPH06163479A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18256202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33255292A Pending JPH06163479A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163479A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021745A1 (fr) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
| WO1998021748A1 (fr) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| KR100419786B1 (ko) * | 2001-05-11 | 2004-02-21 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| JP2009164626A (ja) * | 2002-06-27 | 2009-07-23 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP33255292A patent/JPH06163479A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021745A1 (fr) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
| WO1998021748A1 (fr) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| US6218299B1 (en) | 1996-11-14 | 2001-04-17 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and method for producing the same |
| US6727182B2 (en) | 1996-11-14 | 2004-04-27 | Tokyo Electron Limited | Process for the production of semiconductor device |
| KR100419786B1 (ko) * | 2001-05-11 | 2004-02-21 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| JP2009164626A (ja) * | 2002-06-27 | 2009-07-23 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
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