JPH06283524A - Ｌｓｉ配線膜およびその製造方法 - Google Patents
Ｌｓｉ配線膜およびその製造方法Info
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- JPH06283524A JPH06283524A JP6817293A JP6817293A JPH06283524A JP H06283524 A JPH06283524 A JP H06283524A JP 6817293 A JP6817293 A JP 6817293A JP 6817293 A JP6817293 A JP 6817293A JP H06283524 A JPH06283524 A JP H06283524A
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- wiring
- wiring film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体装置における配線膜（アル
ミニウムあるいはその合金など）の構造と製法に関する
もので、その形状を改善して、配線剥離、オーバーエッ
チによる断線、ストレスマイグレーション（ＳＭ）寿命
の問題を解消し、ひいては集積度を向上を図ることを目
的とする。 【構成】 本発明は、前記配線膜３の構造を、その製造
時におけるエッチング条件により、中細り（糸巻き形
状、本要約書ではこちら）か中太り（ビア樽形状）の形
状にしたものである。
ミニウムあるいはその合金など）の構造と製法に関する
もので、その形状を改善して、配線剥離、オーバーエッ
チによる断線、ストレスマイグレーション（ＳＭ）寿命
の問題を解消し、ひいては集積度を向上を図ることを目
的とする。 【構成】 本発明は、前記配線膜３の構造を、その製造
時におけるエッチング条件により、中細り（糸巻き形
状、本要約書ではこちら）か中太り（ビア樽形状）の形
状にしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム（Ａｌ）あ
るいはアルミニウム合金膜からなるサブミクロンクラス
のＬＳＩ配線膜に関するものである。
るいはアルミニウム合金膜からなるサブミクロンクラス
のＬＳＩ配線膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの配線材料として、現在アルミニ
ウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金膜が用いられてい
る。従来この様な配線膜においてはエレクトロマイグレ
ーションとストレスマイグレーション（以下ＥＭ・ＳＭ
と略す。）による配線の断線がよく知られている。この
うちＥＭの平均寿命ＭＴＴＦはＢｌａｃｋのモデルの式
よりＭＴＴＦ＝ＡＪ-n・ＥＸＰ（Ｅａ／ｋＴ）で説明さ
れていて、配線幅が１．５μｍまでは粒界構造の理由で
この式に良く合致していて、電流一定なら配線幅が細る
と共にＭＴＴＦは低下していた。ところがサブミクロン
幅においてはアルミ粒界がバンブー状粒界構造となるた
め、第１８回ＶＬＳＩ Ｆｏｒｕｍ「メタライゼーショ
ンの最新動向」講演予稿集（１９８９−１２−１５）プ
レスジャーナル社ｐ．１９−３７（文献１）のｐ．２１
の新宮原正三氏によって説明されているように、逆にＭ
ＴＴＦは向上する。一方ＳＭにおいては同文献のｐ．３
６に甲藤久郎氏によって説明されているように、ＳＭ寿
命は配線幅の３乗で低下している。結果としてサブミク
ロン幅の寿命はＳＭで決定されている。ＬＳＩ配線膜の
従来技術として、特開平１−３０５５３５号公報（文献
２）に開示されるものがあり、図３に示すように、シリ
コン基板（半導体基板）１上に形成された絶縁膜２の上
に逆テーパ形状のアルミニウム配線３とパッシベーショ
ン膜４を形成し、アルミニウム配線３の逆テーパ状立ち
上がり部とその側方のパッシベーション膜との間に空隙
５を設けたものであり、この公報ではこの空隙で配線膜
にかかる応力を低減させると説明している。図３では、
その上にパッシベーション膜（絶縁膜）４を形成した構
造を示しているが、これはこの発明に直接関係するもの
ではない。
ウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金膜が用いられてい
る。従来この様な配線膜においてはエレクトロマイグレ
ーションとストレスマイグレーション（以下ＥＭ・ＳＭ
と略す。）による配線の断線がよく知られている。この
うちＥＭの平均寿命ＭＴＴＦはＢｌａｃｋのモデルの式
よりＭＴＴＦ＝ＡＪ-n・ＥＸＰ（Ｅａ／ｋＴ）で説明さ
れていて、配線幅が１．５μｍまでは粒界構造の理由で
この式に良く合致していて、電流一定なら配線幅が細る
と共にＭＴＴＦは低下していた。ところがサブミクロン
幅においてはアルミ粒界がバンブー状粒界構造となるた
め、第１８回ＶＬＳＩ Ｆｏｒｕｍ「メタライゼーショ
ンの最新動向」講演予稿集（１９８９−１２−１５）プ
レスジャーナル社ｐ．１９−３７（文献１）のｐ．２１
の新宮原正三氏によって説明されているように、逆にＭ
ＴＴＦは向上する。一方ＳＭにおいては同文献のｐ．３
６に甲藤久郎氏によって説明されているように、ＳＭ寿
命は配線幅の３乗で低下している。結果としてサブミク
ロン幅の寿命はＳＭで決定されている。ＬＳＩ配線膜の
従来技術として、特開平１−３０５５３５号公報（文献
２）に開示されるものがあり、図３に示すように、シリ
コン基板（半導体基板）１上に形成された絶縁膜２の上
に逆テーパ形状のアルミニウム配線３とパッシベーショ
ン膜４を形成し、アルミニウム配線３の逆テーパ状立ち
上がり部とその側方のパッシベーション膜との間に空隙
５を設けたものであり、この公報ではこの空隙で配線膜
にかかる応力を低減させると説明している。図３では、
その上にパッシベーション膜（絶縁膜）４を形成した構
造を示しているが、これはこの発明に直接関係するもの
ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の配線膜では逆テーパ形状のアルミニウム配線膜を絶
縁膜上に形成していることから、以下の問題点がある。
成の配線膜では逆テーパ形状のアルミニウム配線膜を絶
縁膜上に形成していることから、以下の問題点がある。
【０００４】 配線膜と下地絶縁膜との接着面積が減
少しており、配線膜の剥離が起きやすい。
少しており、配線膜の剥離が起きやすい。
【０００５】 配線膜とコンタクトホールの寸法上の
マージンを現行の垂直または若干の順テーパ形状の配線
膜より多く必要とし、集積度が低下する。
マージンを現行の垂直または若干の順テーパ形状の配線
膜より多く必要とし、集積度が低下する。
【０００６】 逆テーパ形状の形成には一般的にドラ
イエッチの際、オーバーエッチを使用するが、配線膜が
段差等で膜厚が薄くなっている場合その部分の逆テーパ
の度合いが進み断線の確率が増加する。
イエッチの際、オーバーエッチを使用するが、配線膜が
段差等で膜厚が薄くなっている場合その部分の逆テーパ
の度合いが進み断線の確率が増加する。
【０００７】 配線膜の側壁の空隙により配線幅方向
の応力σY は効果がみられ減少するが、σY と同程度の
応力を有しＳＭの発生の主原因とされている配線方向の
応力σX については、変化が無くむしろ空隙のため配線
方向に配線膜のアルミニウムが移動しやすいことから、
ＳＭ寿命は悪化する。前記項はＶＬＳＩ Ｆｏｒｕｍ
講演予稿集（Ｐ３４）で説明されている様に、膜ストレ
ス（応力）の大きいＰ−ＳｉＮ（プラズマ励起生成窒化
膜）パッシベーション配線膜が逆にＳＭ寿命が長い事よ
り応力以外の因子である配線膜の移動容易度（配線膜と
パッシベーション膜の密着性）が推測できる。以上述べ
たように、単純に配線膜のストレス減少のみでは改善で
きない問題があり、技術的に満足できるものは得られな
かった。
の応力σY は効果がみられ減少するが、σY と同程度の
応力を有しＳＭの発生の主原因とされている配線方向の
応力σX については、変化が無くむしろ空隙のため配線
方向に配線膜のアルミニウムが移動しやすいことから、
ＳＭ寿命は悪化する。前記項はＶＬＳＩ Ｆｏｒｕｍ
講演予稿集（Ｐ３４）で説明されている様に、膜ストレ
ス（応力）の大きいＰ−ＳｉＮ（プラズマ励起生成窒化
膜）パッシベーション配線膜が逆にＳＭ寿命が長い事よ
り応力以外の因子である配線膜の移動容易度（配線膜と
パッシベーション膜の密着性）が推測できる。以上述べ
たように、単純に配線膜のストレス減少のみでは改善で
きない問題があり、技術的に満足できるものは得られな
かった。
【０００８】この発明は、以上述べた配線膜剥離と配線
膜の集積度の低下とオーバーエッチによる断線とＳＭ寿
命の悪化の問題点を除去するため、配線膜の断面形状を
改善し、ＳＭ寿命の優れたＳＬＩ配線膜を提供すること
を目的とする。
膜の集積度の低下とオーバーエッチによる断線とＳＭ寿
命の悪化の問題点を除去するため、配線膜の断面形状を
改善し、ＳＭ寿命の優れたＳＬＩ配線膜を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
配線膜構造においてアルミニウム配線膜の断面形状を、
トップ部（上部）（ａ）をミドル部（中間部）（ｂ）に
対し太く仕上げ、かつ、ボトム部（下部）（ｃ）をミド
ル部（ｂ）よりも太くする様に仕上げたもの（中細り、
糸巻き形状と表現）、もしくは、ミドル部（ｂ）をトッ
プ部（ａ）、ボトル部（ｃ）より太くしたもの（中太
り、ビア樽形状と表現）である。
配線膜構造においてアルミニウム配線膜の断面形状を、
トップ部（上部）（ａ）をミドル部（中間部）（ｂ）に
対し太く仕上げ、かつ、ボトム部（下部）（ｃ）をミド
ル部（ｂ）よりも太くする様に仕上げたもの（中細り、
糸巻き形状と表現）、もしくは、ミドル部（ｂ）をトッ
プ部（ａ）、ボトル部（ｃ）より太くしたもの（中太
り、ビア樽形状と表現）である。
【００１０】
【作用】前述したように、本発明は、配線膜の断面形状
を糸巻き状またはビア樽形状としたため、下層の絶縁膜
との接触面積を増加させる事ができ、ＳＭの発生の主原
因とされている配線方向の応力σX に対して、絶縁膜と
の接触面積が増加することから、Ａｌの移動を妨げるこ
とに効果がある。
を糸巻き状またはビア樽形状としたため、下層の絶縁膜
との接触面積を増加させる事ができ、ＳＭの発生の主原
因とされている配線方向の応力σX に対して、絶縁膜と
の接触面積が増加することから、Ａｌの移動を妨げるこ
とに効果がある。
【００１１】従って、配線膜の剥離、オーバエッチによ
る断線、ＳＭ寿命の悪化を改善でき、かつ集積度を向上
できる。
る断線、ＳＭ寿命の悪化を改善でき、かつ集積度を向上
できる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例に用いた試料の
断面形状を示す。
断面形状を示す。
【００１３】図１の構造の製法としては、シリコン（Ｓ
ｉ）基板１上に酸化膜からなる絶縁膜２、従来同様、熱
酸化法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法で形成する。次に
スパッタ法を用いて、配線膜としてアルミニウム膜（又
はアルミニウム合金膜）３を全面に付着させた後、通常
のレジスト工程を用いたホトリソ（ホトリソグラフ
ィ）、エッチング技術でアルミニウム膜３をパターニン
グする。アルミニウム膜３はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてエッチングを行な
って、アルミニウム配線膜３を中細り、つまり糸巻形状
に形成する。以下に詳細にそのエッチング条件を記す。
ｉ）基板１上に酸化膜からなる絶縁膜２、従来同様、熱
酸化法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法で形成する。次に
スパッタ法を用いて、配線膜としてアルミニウム膜（又
はアルミニウム合金膜）３を全面に付着させた後、通常
のレジスト工程を用いたホトリソ（ホトリソグラフ
ィ）、エッチング技術でアルミニウム膜３をパターニン
グする。アルミニウム膜３はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてエッチングを行な
って、アルミニウム配線膜３を中細り、つまり糸巻形状
に形成する。以下に詳細にそのエッチング条件を記す。
【００１４】条件（１．１） 本パターンを形成する為に、ホトリソ・エッチング工程
にてレジスト膜（図示せず。以下同じ）をマスクとし、
高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴｏ
ｒｒ（以下ｍＴと記載）、ＢＣｌ3 ガス４８ｓｃｃｍ及
びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの条件下において、アルミ
ニウム膜（アルミニウム合金膜ふくむ）３を６０００Å
／ｍｉｎにてオーバーエッチ１００％でドライエッチン
グする。そして、レジスト膜をＯ2及びＣＦ4 により除
去する事により、図１の中細り（糸巻き）形状が得られ
る。この時のトップ部ａの寸法は、１．２μｍ、ミドル
部ｂの寸法は１．０２５μｍ、ボトム部ｃの寸法は１．
０５μｍとなり中細り、糸巻き形状いわばくびれ形状が
得られる。
にてレジスト膜（図示せず。以下同じ）をマスクとし、
高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴｏ
ｒｒ（以下ｍＴと記載）、ＢＣｌ3 ガス４８ｓｃｃｍ及
びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの条件下において、アルミ
ニウム膜（アルミニウム合金膜ふくむ）３を６０００Å
／ｍｉｎにてオーバーエッチ１００％でドライエッチン
グする。そして、レジスト膜をＯ2及びＣＦ4 により除
去する事により、図１の中細り（糸巻き）形状が得られ
る。この時のトップ部ａの寸法は、１．２μｍ、ミドル
部ｂの寸法は１．０２５μｍ、ボトム部ｃの寸法は１．
０５μｍとなり中細り、糸巻き形状いわばくびれ形状が
得られる。
【００１５】条件（１．２） 高周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１００ｍＴ、
ＢＣｌ3 ガス１０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ガス１０ｓｃｃｍ、
ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス８０ｓｃｃｍの条
件下において、３０００Å／ｍｉｎにてオーバーエッチ
１００％でドライエッチングする事によってもくびれ形
状を形成する事ができた。
ＢＣｌ3 ガス１０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ガス１０ｓｃｃｍ、
ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス８０ｓｃｃｍの条
件下において、３０００Å／ｍｉｎにてオーバーエッチ
１００％でドライエッチングする事によってもくびれ形
状を形成する事ができた。
【００１６】この時のトップ部ａ寸法は１．１５μｍ、
ミドル部ｂ寸法は１．０７５μｍ、ボトム部ｃ寸法は
１．２２５μｍのくびれ形状ができる。
ミドル部ｂ寸法は１．０７５μｍ、ボトム部ｃ寸法は
１．２２５μｍのくびれ形状ができる。
【００１７】条件（１．３） 高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、
ＢＣｌ3 ４８ｓｃｃｍ及びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、Ｃ
ＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの条
件下において、アルミニウム膜（アルミニウム合金膜ふ
くむ）３を６０００Å／ｍｉｎにてジャストエッチ（オ
ーバーエッチ０％）する。その後オーバーエッチングと
して、０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3
８ｓｃｃｍ及びＣｌ2 １５ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １６ｓ
ｃｃｍ、Ｎ2 ガス１１３ｓｃｃｍの条件下において、８
０秒エッチングする事により、くびれ形状となる。この
時のトップ部ａ寸法は１．１５μｍ、ミドル部ｂ寸法は
０．９０μｍ、ボトム部ｃ寸法は１．００μｍとなる。
つまり、２ステップエッチングとするのである。
ＢＣｌ3 ４８ｓｃｃｍ及びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、Ｃ
ＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの条
件下において、アルミニウム膜（アルミニウム合金膜ふ
くむ）３を６０００Å／ｍｉｎにてジャストエッチ（オ
ーバーエッチ０％）する。その後オーバーエッチングと
して、０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3
８ｓｃｃｍ及びＣｌ2 １５ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １６ｓ
ｃｃｍ、Ｎ2 ガス１１３ｓｃｃｍの条件下において、８
０秒エッチングする事により、くびれ形状となる。この
時のトップ部ａ寸法は１．１５μｍ、ミドル部ｂ寸法は
０．９０μｍ、ボトム部ｃ寸法は１．００μｍとなる。
つまり、２ステップエッチングとするのである。
【００１８】条件（１．４） 高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、
ＢＣｌ3 ４８ｓｃｃｍ、及びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、
ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの
条件下において、６０００Å／ｍｉｎにてジャストエッ
チングする。その後、同一条件にて１０秒オーバーエッ
チングした後、高周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス
圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3 ９０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １０
ｓｃｃｍ、Ｎ2 ４０ｓｃｃｍにてドライエッチングを第
１ステップに対し、１００％のオーバーエッチングを行
なう事により、トップ部ａ寸法１．１５μｍ、ミドル部
ｂ寸法１．０７５μｍ、ボトム部ｃ寸法１．１５μｍの
くびれ形状が得られる。
ＢＣｌ3 ４８ｓｃｃｍ、及びＣｌ2 ガス３２ｓｃｃｍ、
ＣＨＣｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍの
条件下において、６０００Å／ｍｉｎにてジャストエッ
チングする。その後、同一条件にて１０秒オーバーエッ
チングした後、高周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス
圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3 ９０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １０
ｓｃｃｍ、Ｎ2 ４０ｓｃｃｍにてドライエッチングを第
１ステップに対し、１００％のオーバーエッチングを行
なう事により、トップ部ａ寸法１．１５μｍ、ミドル部
ｂ寸法１．０７５μｍ、ボトム部ｃ寸法１．１５μｍの
くびれ形状が得られる。
【００１９】条件（１．５） 高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧力１００ｍ
Ｔ、ＢＣｌ3 １０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ２０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｃｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍ、の条
件下において、Ａｌ膜厚に対し６０％エッチングを行な
う（この時のＡｌ膜のエッチングレートは４０００Å／
ｍｉｎ）。
Ｔ、ＢＣｌ3 １０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ２０ｓｃｃｍ、ＣＨ
Ｃｌ3 ガス５ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガス１２０ｓｃｃｍ、の条
件下において、Ａｌ膜厚に対し６０％エッチングを行な
う（この時のＡｌ膜のエッチングレートは４０００Å／
ｍｉｎ）。
【００２０】その後、高周波電力密度０．６Ｗ／ｃ
ｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ
2 １０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １５ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０
ｓｃｃｍにて、ジャストエッチまでエッチングし、その
後、第１、第２ステップジャストエッチまでの時間に対
し１００％オーバエッチを行なう事によりくびれ形状が
できる。
ｍ2 、ガス圧１５０ｍＴ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ
2 １０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 １５ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０
ｓｃｃｍにて、ジャストエッチまでエッチングし、その
後、第１、第２ステップジャストエッチまでの時間に対
し１００％オーバエッチを行なう事によりくびれ形状が
できる。
【００２１】以上のように、アルミニウム配線膜の断面
形状を糸巻き形にすると、上層の絶縁膜４との接触面積
を増加させることができ、Ａｌの移動を防げることがで
きる。
形状を糸巻き形にすると、上層の絶縁膜４との接触面積
を増加させることができ、Ａｌの移動を防げることがで
きる。
【００２２】このことを、文献１中の図Ｍｅｔａｌ Ｔ
ｈｉｃｋｎｅｓｓ／Ｍｅｔａｌ Ｌｉｆｅｔｉｍｅ（Ｐ
３６右上）とＭｅｔａｌ Ｗｉｄｔｈ／Ｍｅｔａｌ Ｌ
ｉｆｅｔｉｍｅ（Ｐ３６左中）及び、配線応力の線幅依
存性の計算機シミュレーション結果（Ｐ２６図１０）を
用いて簡単に説明する。Ｍｅｔａｌ ＷｉｄｔｈとＭｅ
ｔａｌ ＴｈｉｃｋｎｅｓｓとのＭｅｔａｌ Ｌｉｆｅ
ｔｉｍｅの関係は、τ∞Ｗ3.2 ・Ｔ2.8 ・ｅｘｐ（０．
６ｅＶ／ｋＴ）と説明されており、つまり配線寿命はほ
ぼ配線幅と配線膜厚の３乗で決定されているわけであ
り、例えば配線幅が半分の場合、膜厚を倍とすれば配線
寿命は同等となるわけである。しかし配線応力の配線幅
依存性のシミュレーション結果によると、配線応力は配
線幅の減少とともに増加するとあり、断面積あたりの応
力は増加しているはずである。以上のことから配線側面
の面積つまり絶縁膜との接触面積の効果が配線寿命に表
れていると考えられる。更に、配線膜を糸巻き形状とし
たので上方エッヂが廂構造となるため、配線膜の応力緩
和の効果も見られる。文献１９８７ＩＥＥＥ／ＩＲＰＳ
（１９８７−７）（米）Ｐ．４のＦｉｇｕｒｅ７の配線
断面の応力分布の計算結果によれば、配線膜の上方エッ
ヂに応力の集中が見られ一般にＳＭの原因となると言わ
れている。従って、本実施例のように配線膜の上方エッ
ヂを廂構造とすると、廂部分により応力の集中が緩和さ
れるからでありＳＭ寿命がさらに向上することが見込め
るのである。
ｈｉｃｋｎｅｓｓ／Ｍｅｔａｌ Ｌｉｆｅｔｉｍｅ（Ｐ
３６右上）とＭｅｔａｌ Ｗｉｄｔｈ／Ｍｅｔａｌ Ｌ
ｉｆｅｔｉｍｅ（Ｐ３６左中）及び、配線応力の線幅依
存性の計算機シミュレーション結果（Ｐ２６図１０）を
用いて簡単に説明する。Ｍｅｔａｌ ＷｉｄｔｈとＭｅ
ｔａｌ ＴｈｉｃｋｎｅｓｓとのＭｅｔａｌ Ｌｉｆｅ
ｔｉｍｅの関係は、τ∞Ｗ3.2 ・Ｔ2.8 ・ｅｘｐ（０．
６ｅＶ／ｋＴ）と説明されており、つまり配線寿命はほ
ぼ配線幅と配線膜厚の３乗で決定されているわけであ
り、例えば配線幅が半分の場合、膜厚を倍とすれば配線
寿命は同等となるわけである。しかし配線応力の配線幅
依存性のシミュレーション結果によると、配線応力は配
線幅の減少とともに増加するとあり、断面積あたりの応
力は増加しているはずである。以上のことから配線側面
の面積つまり絶縁膜との接触面積の効果が配線寿命に表
れていると考えられる。更に、配線膜を糸巻き形状とし
たので上方エッヂが廂構造となるため、配線膜の応力緩
和の効果も見られる。文献１９８７ＩＥＥＥ／ＩＲＰＳ
（１９８７−７）（米）Ｐ．４のＦｉｇｕｒｅ７の配線
断面の応力分布の計算結果によれば、配線膜の上方エッ
ヂに応力の集中が見られ一般にＳＭの原因となると言わ
れている。従って、本実施例のように配線膜の上方エッ
ヂを廂構造とすると、廂部分により応力の集中が緩和さ
れるからでありＳＭ寿命がさらに向上することが見込め
るのである。
【００２３】以下に、前記各条件（１．１）ないし
（１．５）のそれぞれの特徴とエッチングメカニズムを
述べておく。
（１．５）のそれぞれの特徴とエッチングメカニズムを
述べておく。
【００２４】条件（１．１）は０．８Ｗ／ｃｍ2 と比較
的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガスにほぼ等量の
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保護としてデポガス
であるＣＨＣｌ3 の小量使用と、１００％の追加エッチ
ングを行っているため、結果として１ステップで高速の
エッチングにおいて糸巻き型の断面形状の配線膜が得ら
れる特徴がある。
的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガスにほぼ等量の
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保護としてデポガス
であるＣＨＣｌ3 の小量使用と、１００％の追加エッチ
ングを行っているため、結果として１ステップで高速の
エッチングにおいて糸巻き型の断面形状の配線膜が得ら
れる特徴がある。
【００２５】詳細なエッチングメカニズムは不明である
が、以下のように推定される。
が、以下のように推定される。
【００２６】まず、下地酸化膜が露出するまでは、約６
０００Å毎分と高速のエッチングでほぼ垂直な側壁形状
でエッチングされる。（実際その後のエッチング（追加
エッチング）無しでは垂直な形状であることを確認して
いる。）次に、追加エッチング過程では配線膜側壁上部
において、初期のエッチングで配線膜上のレジストより
供給されてカーボン系の保護膜が形成されている点と、
下地酸化膜が露出されるとエッチングされ、酸素が供給
され酸化物系の保護膜（例えばＢ2 Ｏ3 ）などが配線膜
側壁下部に形成されることより、配線膜側壁中央部が選
択的にエッチングされると考られる。また、デポ（デポ
ジション）ガスの小量の使用は追加エッチングでのエッ
チングの抑制と、側壁下部の保護膜の保護として機能し
ていると考えられる。
０００Å毎分と高速のエッチングでほぼ垂直な側壁形状
でエッチングされる。（実際その後のエッチング（追加
エッチング）無しでは垂直な形状であることを確認して
いる。）次に、追加エッチング過程では配線膜側壁上部
において、初期のエッチングで配線膜上のレジストより
供給されてカーボン系の保護膜が形成されている点と、
下地酸化膜が露出されるとエッチングされ、酸素が供給
され酸化物系の保護膜（例えばＢ2 Ｏ3 ）などが配線膜
側壁下部に形成されることより、配線膜側壁中央部が選
択的にエッチングされると考られる。また、デポ（デポ
ジション）ガスの小量の使用は追加エッチングでのエッ
チングの抑制と、側壁下部の保護膜の保護として機能し
ていると考えられる。
【００２７】条件（１．２）は０．６Ｗ／ｃｍ2 と比較
的Ｐｏｗｅｒ密度が低く、エッチングガスにほぼ等量の
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保護としてデポガス
であるＣＨＣｌ3 の小量使用と、１００％の追加エッチ
ングを行っているため、結果としてエッチング速度は３
０００Å毎分と低いが、ワンステップで、糸巻き型の断
面形状で全体として若干順テーパ型の配線膜が得られる
特徴がある。順テーパが得られるエッチングメカニズム
として、Ｐｏｗｅｒ密度が低いためイオン衝撃の低下が
考えられ、側壁下部の保護効果が増加したものと思われ
る。
的Ｐｏｗｅｒ密度が低く、エッチングガスにほぼ等量の
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保護としてデポガス
であるＣＨＣｌ3 の小量使用と、１００％の追加エッチ
ングを行っているため、結果としてエッチング速度は３
０００Å毎分と低いが、ワンステップで、糸巻き型の断
面形状で全体として若干順テーパ型の配線膜が得られる
特徴がある。順テーパが得られるエッチングメカニズム
として、Ｐｏｗｅｒ密度が低いためイオン衝撃の低下が
考えられ、側壁下部の保護効果が増加したものと思われ
る。
【００２８】条件（１．３）はＯＮＥステップ目に０．
８Ｗ／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチン
グガスにはほぼ等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側
壁保護としてデポ（デポジション）ガスであるＣＨＣｌ
3 の小量使用して、下地酸化膜が露出するまでエッチン
グし２ステップ目エッチングガスはＣｌ2 ／ＢＣｌ3比
を２とし、デポガスのＣＨＣｌ3 はＣｌ2 とほぼ等量と
して追加エッチングを１００％行ったもので、２ステッ
プのエッチングとなるが追加エッチング時間でミドル部
ｂ寸法が制御でき、糸巻き型断面形状の配線膜が高速の
エッチングで得られる特徴がある。エッチングメカニズ
ムとしては、１ステップ目に等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 と
小量のＣＨＣｌ3 を使用し下地酸化膜が露出するまでエ
ッチングしているため、配線膜側壁上部にはレジストか
ら供給され形成した保護膜と側壁下部には下地酸化膜の
エッチング生成物による保護膜（例えば酸化物系のＢ2
Ｏ3 ）が形成されている状態となっていて、２ステップ
目にＣｌ2 リッチのエッチングガスで１００％の追加エ
ッチングを行っているため、塩素エッチング種は酸化膜
と反応が少ないため大部分が反射し配線膜側壁中央部を
選択的にエッチングすると考えられる。デポガスである
ＣＨＣｌ3 がＣｌ2 と等量必要とするのは側壁下部の保
護膜が下地酸化膜より供給されないため保護膜の保護効
果に必要であるからと思われる。
８Ｗ／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチン
グガスにはほぼ等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側
壁保護としてデポ（デポジション）ガスであるＣＨＣｌ
3 の小量使用して、下地酸化膜が露出するまでエッチン
グし２ステップ目エッチングガスはＣｌ2 ／ＢＣｌ3比
を２とし、デポガスのＣＨＣｌ3 はＣｌ2 とほぼ等量と
して追加エッチングを１００％行ったもので、２ステッ
プのエッチングとなるが追加エッチング時間でミドル部
ｂ寸法が制御でき、糸巻き型断面形状の配線膜が高速の
エッチングで得られる特徴がある。エッチングメカニズ
ムとしては、１ステップ目に等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 と
小量のＣＨＣｌ3 を使用し下地酸化膜が露出するまでエ
ッチングしているため、配線膜側壁上部にはレジストか
ら供給され形成した保護膜と側壁下部には下地酸化膜の
エッチング生成物による保護膜（例えば酸化物系のＢ2
Ｏ3 ）が形成されている状態となっていて、２ステップ
目にＣｌ2 リッチのエッチングガスで１００％の追加エ
ッチングを行っているため、塩素エッチング種は酸化膜
と反応が少ないため大部分が反射し配線膜側壁中央部を
選択的にエッチングすると考えられる。デポガスである
ＣＨＣｌ3 がＣｌ2 と等量必要とするのは側壁下部の保
護膜が下地酸化膜より供給されないため保護膜の保護効
果に必要であるからと思われる。
【００２９】従って、本実施例は追加エッチングでの酸
化膜の目減りがすくない特徴を持っている。
化膜の目減りがすくない特徴を持っている。
【００３０】条件（１．４）は１ステップ目に０．８Ｗ
／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガ
スにはほぼ等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保
護としてデポガスであるＣＨＣｌ3 の小量使用して、下
地酸化膜が露出するまでエッチングし、２ステップ目エ
ッチングガスはＢＣｌ3 のみとし、デポガスのＣＨＣｌ
3 は小量で追加エッチングを１００％行ったもので、２
ステップのエッチングとなるが追加エッチング時間でミ
ドル部ｂ寸法が制御でき、糸巻き型断面形状の配線膜が
高速のエッチングで得られる特徴がある。
／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガ
スにはほぼ等量のＢＣｌ3 とＣｌ2 を用い、また側壁保
護としてデポガスであるＣＨＣｌ3 の小量使用して、下
地酸化膜が露出するまでエッチングし、２ステップ目エ
ッチングガスはＢＣｌ3 のみとし、デポガスのＣＨＣｌ
3 は小量で追加エッチングを１００％行ったもので、２
ステップのエッチングとなるが追加エッチング時間でミ
ドル部ｂ寸法が制御でき、糸巻き型断面形状の配線膜が
高速のエッチングで得られる特徴がある。
【００３１】エッチングメカニズムとしては、ＯＮＥス
テップ目に等量のＢＣｌ3 とＣｌ2と小量のＣＨＣｌ3
を使用し下地酸化膜が露出するまでエッチングしている
ため、配線膜側壁上部にはレジストから供給され形成し
た保護膜と側壁下部には下地酸化膜のエッチング生成物
による保護膜（例えば酸化物系のＢ2 Ｏ3 ）が形成され
ている状態となっていて、そして２ステップ目にＢＣｌ
3 のみのエッチングガスで１００％の追加エッチングを
行っているため、等方エッチング成分で配線膜側壁中央
部を選択的にエッチングすると考えており、デポガスで
あるＣＨＣｌ3は等方エッチングの抑制と側壁下部の保
護膜の保護に機能していると思われる。
テップ目に等量のＢＣｌ3 とＣｌ2と小量のＣＨＣｌ3
を使用し下地酸化膜が露出するまでエッチングしている
ため、配線膜側壁上部にはレジストから供給され形成し
た保護膜と側壁下部には下地酸化膜のエッチング生成物
による保護膜（例えば酸化物系のＢ2 Ｏ3 ）が形成され
ている状態となっていて、そして２ステップ目にＢＣｌ
3 のみのエッチングガスで１００％の追加エッチングを
行っているため、等方エッチング成分で配線膜側壁中央
部を選択的にエッチングすると考えており、デポガスで
あるＣＨＣｌ3は等方エッチングの抑制と側壁下部の保
護膜の保護に機能していると思われる。
【００３２】また追加エッチングにエッチングガスとし
てＢＣｌ3 のみ使用しているため追加エッチング中に配
線側壁下部に保護膜が形成される特性があり、本条件は
１ステップ目のエッチングにおいて側壁下部に保護膜の
形成のないエッチングガスの使用も可能である特徴もあ
る。
てＢＣｌ3 のみ使用しているため追加エッチング中に配
線側壁下部に保護膜が形成される特性があり、本条件は
１ステップ目のエッチングにおいて側壁下部に保護膜の
形成のないエッチングガスの使用も可能である特徴もあ
る。
【００３３】条件（１．５）は１ステップ目に０．８Ｗ
／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガ
スはＣｌ2 ／ＢＣｌ3 比を２とし、また側壁保護として
デポガスであるＣＨＣｌ3 の小量使用して、配線膜の６
０％までエッチングし、２ステップ目エッチングガスは
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を等量とし、デポガスのＣＨＣｌ3は
ＯＮＥステップ目より増量して引き続きエッチングを行
ったもので、２ステップのエッチングとなるが追加エッ
チング時間を大幅に増やす必要無く、１ステップ目のエ
ッチング時間でミドル部ｂ寸法が制御でき糸巻き型断面
形状の配線膜がさらに高速のエッチングで得られる特徴
がある。
／ｃｍ2 と比較的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガ
スはＣｌ2 ／ＢＣｌ3 比を２とし、また側壁保護として
デポガスであるＣＨＣｌ3 の小量使用して、配線膜の６
０％までエッチングし、２ステップ目エッチングガスは
ＢＣｌ3 とＣｌ2 を等量とし、デポガスのＣＨＣｌ3は
ＯＮＥステップ目より増量して引き続きエッチングを行
ったもので、２ステップのエッチングとなるが追加エッ
チング時間を大幅に増やす必要無く、１ステップ目のエ
ッチング時間でミドル部ｂ寸法が制御でき糸巻き型断面
形状の配線膜がさらに高速のエッチングで得られる特徴
がある。
【００３４】エッチングメカニズムとしては、１ステッ
プ目にＣｌ2 リッチのエッチングガスと小量のＣＨＣｌ
3 を使用しエッチングしているため、比垂直成分（等方
エッチ成分ではない。）のエッチング種により配線膜が
逆テーパ形状に形成され、２ステップ目にデポガスを増
量しているので配線膜側壁が保護されながら配線残膜を
エッチングしているため、糸巻き型の形状が得られると
考えられる。
プ目にＣｌ2 リッチのエッチングガスと小量のＣＨＣｌ
3 を使用しエッチングしているため、比垂直成分（等方
エッチ成分ではない。）のエッチング種により配線膜が
逆テーパ形状に形成され、２ステップ目にデポガスを増
量しているので配線膜側壁が保護されながら配線残膜を
エッチングしているため、糸巻き型の形状が得られると
考えられる。
【００３５】従って、原理的に１ステップと２ステップ
を繰り返すことは可能であり、単純な糸巻き型だけでな
く配線膜側壁を波型に形成できる特徴をもっている。
を繰り返すことは可能であり、単純な糸巻き型だけでな
く配線膜側壁を波型に形成できる特徴をもっている。
【００３６】図２は本発明の第２実施例に用いた試料の
断面形状を示す。同図の製法としては、従来例、第１の
実施例同様、まず、シリコン基板１上に酸化膜からなる
絶縁膜２を形成する。次にスパッタ法にてアルミニウム
膜（以下Ａｌ膜と略す）、Ａｌ合金膜、Ａｌ合金膜＋異
種金属膜（Ｔｉ，ＴｉＮ，ＷＳｉｘ，ＭｏＳｉｘ等）３
を全面に蒸着させた後、通常のレジスト膜パターニング
工程にて、Ａｌ膜３をパターニングする。Ａｌ膜３はＲ
ＩＥ法にてエッチングを行ない、Ａｌ配線膜３をビア樽
形状に形成する。以下に詳細にエッチング条件を記す。
断面形状を示す。同図の製法としては、従来例、第１の
実施例同様、まず、シリコン基板１上に酸化膜からなる
絶縁膜２を形成する。次にスパッタ法にてアルミニウム
膜（以下Ａｌ膜と略す）、Ａｌ合金膜、Ａｌ合金膜＋異
種金属膜（Ｔｉ，ＴｉＮ，ＷＳｉｘ，ＭｏＳｉｘ等）３
を全面に蒸着させた後、通常のレジスト膜パターニング
工程にて、Ａｌ膜３をパターニングする。Ａｌ膜３はＲ
ＩＥ法にてエッチングを行ない、Ａｌ配線膜３をビア樽
形状に形成する。以下に詳細にエッチング条件を記す。
【００３７】条件（２．１） 本パターンを形成する為にレジスト膜をマスクとし、高
周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧力１００ｍＴ、
ＢＣｌ3 １３ｓｃｃｍ、Ｎ2 ８０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ７ｓ
ｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍの条件下において、Ａｌ
膜を５０００Å／ｍｉｎにてオーバーエッチを１００％
行なう。その後、レジスト膜を除去する事により、ミド
ル部ｂに対し、トップ、ボトム部ａ，ｃの寸法をミドル
寸法０．９５μｍ、トップ寸法０．５０μｍ、ボトム寸
法０．５０μｍの寸法の様に細くできる。
周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧力１００ｍＴ、
ＢＣｌ3 １３ｓｃｃｍ、Ｎ2 ８０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2 ７ｓ
ｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍの条件下において、Ａｌ
膜を５０００Å／ｍｉｎにてオーバーエッチを１００％
行なう。その後、レジスト膜を除去する事により、ミド
ル部ｂに対し、トップ、ボトム部ａ，ｃの寸法をミドル
寸法０．９５μｍ、トップ寸法０．５０μｍ、ボトム寸
法０．５０μｍの寸法の様に細くできる。
【００３８】条件（２．２） 高周波電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧力１００ｍ
Ｔ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ
2 １０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍの条件下におい
て、Ａｌ膜３を５２００Å／ｍｉｎ、にてオーバーエッ
チ１００％行なう事により、ミドル部ｂ寸法０．８０μ
ｍ、トップ部ａ寸法０．６５μｍ、ボトム部ｃ寸法０．
６５μｍの形状が得られる。
Ｔ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ
2 １０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍの条件下におい
て、Ａｌ膜３を５２００Å／ｍｉｎ、にてオーバーエッ
チ１００％行なう事により、ミドル部ｂ寸法０．８０μ
ｍ、トップ部ａ寸法０．６５μｍ、ボトム部ｃ寸法０．
６５μｍの形状が得られる。
【００３９】条件（２．３） 高周波電力密度０．８Ｗ／ｃｍ2 、ガス圧力１００ｍ
Ｔ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ７０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2
１０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍにてＡｌ膜３を３
３００Å／ｍｉｎにて１００％オーバーエッチする事に
より、ミドル部ｂ寸法０．８５μｍ、トップ部ａ寸法
０．７μｍ、ボトム部ｃ寸法０．７μｍの断面形状が得
られる。
Ｔ、ＢＣｌ3 ２０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ７０ｓｃｃｍ、Ｃｌ2
１０ｓｃｃｍ、ＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍにてＡｌ膜３を３
３００Å／ｍｉｎにて１００％オーバーエッチする事に
より、ミドル部ｂ寸法０．８５μｍ、トップ部ａ寸法
０．７μｍ、ボトム部ｃ寸法０．７μｍの断面形状が得
られる。
【００４０】条件（２．４） Ａｌ配線形成後、Ａｒガスにて、Ａｌ膜３のスパッタエ
ッチを行なう事により、ミドル部ｂ寸法に対し、トップ
部ａ寸法を小さくする事ができる。
ッチを行なう事により、ミドル部ｂ寸法に対し、トップ
部ａ寸法を小さくする事ができる。
【００４１】以上のように、配線膜をビア樽形状にして
も、上層の絶縁膜４との接触面積を増加させることがで
き、第１の実施例同様の効果がある。
も、上層の絶縁膜４との接触面積を増加させることがで
き、第１の実施例同様の効果がある。
【００４２】以下に、第２の実施例の各条件（２．１）
ないし（２．４）のそれぞれの特徴とエッチングメカニ
ズムについて述べておく。
ないし（２．４）のそれぞれの特徴とエッチングメカニ
ズムについて述べておく。
【００４３】条件（２．１）は０．６Ｗ／ｃｍ2 と比較
的Ｐｏｗｅｒ密度が低くエッチングガスとし、流量比
２：１のＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 ガスを用い、又、側壁保護膜
としＣＨＣｌ3 ガスを小量使用、Ｃｌｘの活性化エネル
ギーを得る為の助材としＮ2 ガスを使用し、１００％の
追加エッチングを行なう事によりビア樽型の断面形状を
得られるものであるが、そのエッチングメカニズムにつ
いては以下のように考えられる。
的Ｐｏｗｅｒ密度が低くエッチングガスとし、流量比
２：１のＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 ガスを用い、又、側壁保護膜
としＣＨＣｌ3 ガスを小量使用、Ｃｌｘの活性化エネル
ギーを得る為の助材としＮ2 ガスを使用し、１００％の
追加エッチングを行なう事によりビア樽型の断面形状を
得られるものであるが、そのエッチングメカニズムにつ
いては以下のように考えられる。
【００４４】上記エッチング条件下においてＲＦ Ｐｏ
ｗｅｒ０．５Ｗ／ｃｍ2 、０．８Ｗ／ｃｍ2 にてエッチ
ングを行なった時０．５Ｗ／ｃｍ2 では断面形状が逆テ
ーパー（オーバーエッチ１００％）、０．８Ｗ／ｃｍ2
ではオーバーエッチ１００％で順テーパーエッチとな
り、ＲＦ Ｐｏｗｅｒにより断面形状は左右されやすい
事がわかっている。
ｗｅｒ０．５Ｗ／ｃｍ2 、０．８Ｗ／ｃｍ2 にてエッチ
ングを行なった時０．５Ｗ／ｃｍ2 では断面形状が逆テ
ーパー（オーバーエッチ１００％）、０．８Ｗ／ｃｍ2
ではオーバーエッチ１００％で順テーパーエッチとな
り、ＲＦ Ｐｏｗｅｒにより断面形状は左右されやすい
事がわかっている。
【００４５】又、本エッチング条件にてジャストエッチ
時での断面形状は若干のテーパーエッチングとなってい
る事から又レジスト膜との選択比２．０以下（通常２．
５〜３．０）である事から、配線膜側壁上部はレジスト
から供給された保護膜が形成され側壁下部に行くにした
がい保護膜量は少なくなっていると考えられる。
時での断面形状は若干のテーパーエッチングとなってい
る事から又レジスト膜との選択比２．０以下（通常２．
５〜３．０）である事から、配線膜側壁上部はレジスト
から供給された保護膜が形成され側壁下部に行くにした
がい保護膜量は少なくなっていると考えられる。
【００４６】下地が露出されてからは、ＢＣｌ3 ガス流
量がＣｌ2 ガス流量より多い事、下地膜がエッチングさ
れている事から又、ＢＣｌ3 ガスはＣｌ2 ガスに対し等
方エッチング成分が大きい事から下地酸化膜が等方的に
エッチングされかつＡｌ側壁下部の保護膜が上部に対し
少ない事から、Ａｌ下部のエッチングが上部に対しすす
んだ事によりビア樽形状となると推定される。
量がＣｌ2 ガス流量より多い事、下地膜がエッチングさ
れている事から又、ＢＣｌ3 ガスはＣｌ2 ガスに対し等
方エッチング成分が大きい事から下地酸化膜が等方的に
エッチングされかつＡｌ側壁下部の保護膜が上部に対し
少ない事から、Ａｌ下部のエッチングが上部に対しすす
んだ事によりビア樽形状となると推定される。
【００４７】条件（２．２）は条件（２．１）と同様に
０．６Ｗ／ｃｍ2 、圧力１００ｍＴエッチングガス流量
２：１（ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 ）の２０ｓｃｃｍ、１０ｓｃ
ｃｍにてかつＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０ｓｃｃ
ｍにて１００％の追加エッチングを行なう事により、ビ
ア樽形状が得られる特徴がある。
０．６Ｗ／ｃｍ2 、圧力１００ｍＴエッチングガス流量
２：１（ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 ）の２０ｓｃｃｍ、１０ｓｃ
ｃｍにてかつＣＨＣｌ3 ５ｓｃｃｍ、Ｎ2 １２０ｓｃｃ
ｍにて１００％の追加エッチングを行なう事により、ビ
ア樽形状が得られる特徴がある。
【００４８】上記条件にて圧力のみ１５０ｍＴと真空度
を下げエッチングした場合、断面形状は逆テーパとなる
事を確認している。
を下げエッチングした場合、断面形状は逆テーパとなる
事を確認している。
【００４９】エッチングメカニズムとし、条件（２．
１）同様に、レジスト膜との選択比２．０以下である事
から、配線膜側壁上部はレジスト膜から供給された保護
膜が形成されＡｌ側壁下部は、下地ＳｉＯ2 膜が等方的
にエッチングされている事から、Ａｌ側壁下部のエッチ
ング量がＡｌ側壁上部より進んだ事により、ビア樽形状
となったものと考えられる。
１）同様に、レジスト膜との選択比２．０以下である事
から、配線膜側壁上部はレジスト膜から供給された保護
膜が形成されＡｌ側壁下部は、下地ＳｉＯ2 膜が等方的
にエッチングされている事から、Ａｌ側壁下部のエッチ
ング量がＡｌ側壁上部より進んだ事により、ビア樽形状
となったものと考えられる。
【００５０】条件（２．３）は０．８Ｗ／ｃｍ2 と比較
的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガス流量、圧力は
Ｎ2 ガス流量７０ｓｃｃｍと実施例２に対し少なめで他
エッチング条件は条件（２．２）と同じ条件にてエッチ
ングを行なっている。エッチング速度は３０００Å／ｍ
ｉｎと低速であるがビアだる形状が得られる特徴があ
る。
的Ｐｏｗｅｒ密度が高く、エッチングガス流量、圧力は
Ｎ2 ガス流量７０ｓｃｃｍと実施例２に対し少なめで他
エッチング条件は条件（２．２）と同じ条件にてエッチ
ングを行なっている。エッチング速度は３０００Å／ｍ
ｉｎと低速であるがビアだる形状が得られる特徴があ
る。
【００５１】エッチングメカニズムとしては、まず、前
記条件では以下の条件で行なっていることを再掲する。
記条件では以下の条件で行なっていることを再掲する。
【００５２】１．条件（２．１）の製造方法の効果にお
いて０．８Ｗ／ｃｍ2 にてエッチングを１００％オーバ
ーエッチする事により、順テーパー形状となると記して
いる。
いて０．８Ｗ／ｃｍ2 にてエッチングを１００％オーバ
ーエッチする事により、順テーパー形状となると記して
いる。
【００５３】２．条件（２．２）のエッチング条件と異
なる点とし、ＲＦ Ｐｏｗｅｒ ０．６Ｗ／ｃｍ2 に対
し０．８Ｗ／ｃｍ2 、Ｎ2 流量とし１２０ｓｃｃｍに対
し７０ｓｃｃｍと流量を少なくしエッチングを行なって
いる。
なる点とし、ＲＦ Ｐｏｗｅｒ ０．６Ｗ／ｃｍ2 に対
し０．８Ｗ／ｃｍ2 、Ｎ2 流量とし１２０ｓｃｃｍに対
し７０ｓｃｃｍと流量を少なくしエッチングを行なって
いる。
【００５４】３．下地ＳｉＯ2 のエッチング量は断面形
状は条件（２．１）（２．２）に対し大きく下地ＳｉＯ
2 との選択比は悪くなっている。
状は条件（２．１）（２．２）に対し大きく下地ＳｉＯ
2 との選択比は悪くなっている。
【００５５】この事より、ジャストエッチまではＡｌ膜
上層レジスト膜からの側壁保護膜の影響によりテーパエ
ッチとなっており、下地ＳｉＯ2 が露出（オーバーエッ
チ）してからは下地ＳｉＯ2 膜のエッチングがすすんだ
為、Ａｌ側壁下部は下地酸化膜のエッチング生成物によ
る保護膜（例えばＢ2 Ｏ3 ）が形成される。これをエッ
チング条件がＢＣｌ3 がＣｌ2 に対し多い事より、ＢＣ
ｌ3 はＢ2 Ｏ3 等のエッチングに寄与しやすい事がわか
っている為、Ａｌ側壁下部のエッチングがすすんだ為ビ
ア樽形状となったと考えられる。
上層レジスト膜からの側壁保護膜の影響によりテーパエ
ッチとなっており、下地ＳｉＯ2 が露出（オーバーエッ
チ）してからは下地ＳｉＯ2 膜のエッチングがすすんだ
為、Ａｌ側壁下部は下地酸化膜のエッチング生成物によ
る保護膜（例えばＢ2 Ｏ3 ）が形成される。これをエッ
チング条件がＢＣｌ3 がＣｌ2 に対し多い事より、ＢＣ
ｌ3 はＢ2 Ｏ3 等のエッチングに寄与しやすい事がわか
っている為、Ａｌ側壁下部のエッチングがすすんだ為ビ
ア樽形状となったと考えられる。
【００５６】前記までの条件と異なり、Ａｌ膜の形成
後、Ａｒガスにてスパッタエッチを行なう事により、Ａ
ｌ膜上層エッジ部がエッチングされビア樽形状となる事
を特徴とする。
後、Ａｒガスにてスパッタエッチを行なう事により、Ａ
ｌ膜上層エッジ部がエッチングされビア樽形状となる事
を特徴とする。
【００５７】エッチングメカニズムとし、ＡｒガスはＳ
ｉＯ2 等のスパッタエッチング用に用いられることが知
られている。今回Ａｒガスにてエッチングを行なったと
ころ、Ａｌ上部エッヂがエッチングされている事がわか
った為、以下の事が考えられる。即ち、Ａｌエッチング
後、Ａｌ上層レジスト膜の除去をＯ2 プラズマにより除
去し、かつウェットにて完全に除去を行なうとＡｌ膜表
面は酸化されＡｌｘＯｘとなる。ＡｒガスはＳｉＯ2 エ
ッチング用ガスである為、Ａｌ表面をエッチングする
と、ＡｌｘＯｘとなっている所がエッチングされる為ビ
ア樽形状となる。
ｉＯ2 等のスパッタエッチング用に用いられることが知
られている。今回Ａｒガスにてエッチングを行なったと
ころ、Ａｌ上部エッヂがエッチングされている事がわか
った為、以下の事が考えられる。即ち、Ａｌエッチング
後、Ａｌ上層レジスト膜の除去をＯ2 プラズマにより除
去し、かつウェットにて完全に除去を行なうとＡｌ膜表
面は酸化されＡｌｘＯｘとなる。ＡｒガスはＳｉＯ2 エ
ッチング用ガスである為、Ａｌ表面をエッチングする
と、ＡｌｘＯｘとなっている所がエッチングされる為ビ
ア樽形状となる。
【００５８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の第
１の実施例では、配線膜は断面形状をミドル部の配線幅
に対しトップ部とボトム部の寸法を太くした糸巻き形状
もしくは、細くビア樽形状としたため、下層の絶縁膜と
の接触面積を増加させる事ができ、配線膜の剥離が低減
され、コンタクトホールのマージンを従来より少くでき
るので集積度は向上し、ＳＭの発生の主原因とされてい
る、配線方向の応力σXに対して、絶縁膜との接触面積
が増加することから、Ａｌの移動を妨げることに効果が
ある。また、従来のような逆テーパ状ではないので、断
線の確率も低減し、信頼性が高くＳＭ寿命の優れたＬＳ
Ｉ配線膜を提供できる。
１の実施例では、配線膜は断面形状をミドル部の配線幅
に対しトップ部とボトム部の寸法を太くした糸巻き形状
もしくは、細くビア樽形状としたため、下層の絶縁膜と
の接触面積を増加させる事ができ、配線膜の剥離が低減
され、コンタクトホールのマージンを従来より少くでき
るので集積度は向上し、ＳＭの発生の主原因とされてい
る、配線方向の応力σXに対して、絶縁膜との接触面積
が増加することから、Ａｌの移動を妨げることに効果が
ある。また、従来のような逆テーパ状ではないので、断
線の確率も低減し、信頼性が高くＳＭ寿命の優れたＬＳ
Ｉ配線膜を提供できる。
【図１】本発明の第１の実施例。
【図２】本発明の第２の実施例。
【図３】従来例。
１ Ｓｉ基板 ２ 絶縁膜 ３ アルミニウム膜 ４ パッシベーション膜
Claims (4)
- 【請求項１】 ＬＳＩにおける半導体基板上に設けられ
た配線膜の断面形状として、該配線膜の上部および下部
の幅が、中間部の幅より大きいことを特徴とするＬＳＩ
配線膜。 - 【請求項２】 ＬＳＩにおける半導体基板上に設けられ
た配線膜の断面形状として、該配線膜の上部および下部
の幅が、中間部の幅より小さいことを特徴とするＬＳＩ
配線膜。 - 【請求項３】 半導体基板上に、配線膜を形成するエッ
チング工程において、少なくともＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 ，Ｃ
ＨＣｌ3 ガスを用い、ガス圧力１００ないし１５０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力密度０．６ないし０．８Ｗ／ｃｍ2
にて、前記配線膜の断面形状がその上部と下部の幅が中
間部の幅より大きくなるよう形成することを特徴とする
ＬＳＩ配線膜の製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板上に、配線膜を形成するエッ
チング工程において、少なくともＢＣｌ3 ，Ｃｌ3 ，Ｃ
ＨＣｌ3 ガスを用い、ガス圧力１００ないし１５０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力密度０．６ないし０．８Ｗ／ｃｍ2
にて、前記配線膜の断面形状がその上部と下部の幅が中
間部の幅より小さくなるよう形成することを特徴とする
ＬＳＩ配線膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6817293A JPH06283524A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Ｌｓｉ配線膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6817293A JPH06283524A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Ｌｓｉ配線膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283524A true JPH06283524A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13366093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6817293A Pending JPH06283524A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Ｌｓｉ配線膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06283524A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612252A (en) * | 1994-05-11 | 1997-03-18 | United Microelectronics Corporation | Method of forming metallization to improve electromigration resistance |
| US5851923A (en) * | 1996-01-18 | 1998-12-22 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit and method for forming and integrated circuit |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6817293A patent/JPH06283524A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612252A (en) * | 1994-05-11 | 1997-03-18 | United Microelectronics Corporation | Method of forming metallization to improve electromigration resistance |
| US5851923A (en) * | 1996-01-18 | 1998-12-22 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit and method for forming and integrated circuit |
| US5936308A (en) * | 1996-01-18 | 1999-08-10 | Micron Technology, Inc. | Interlocking conductive plug for use with an integrated circuit |
| US6107196A (en) * | 1996-01-18 | 2000-08-22 | Micron Technology, Inc. | Integrated circuit, and method for forming an integrated circuit |
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