JPH0665753B2 - プラズマエッチングしたアルミニウム膜のエッチング処理後の侵食を防止するプラズマパッシベ−ション技術 - Google Patents

プラズマエッチングしたアルミニウム膜のエッチング処理後の侵食を防止するプラズマパッシベ−ション技術

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JPH0665753B2
JPH0665753B2 JP62159932A JP15993287A JPH0665753B2 JP H0665753 B2 JPH0665753 B2 JP H0665753B2 JP 62159932 A JP62159932 A JP 62159932A JP 15993287 A JP15993287 A JP 15993287A JP H0665753 B2 JPH0665753 B2 JP H0665753B2
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムの気体プラズマエツチング技術に
関するもので、特にプラズマエツチングされたアルミニ
ウム膜のエツチング処理後の侵食を防止する方法に関す
るものである。
半導体装置を製造する一般的な方法においては、シリコ
ンウエハ基板上に形成した二酸化シリコン層上にアルミ
ニウムの薄膜を付着形成させる。このアルミニウム薄膜
をホトレジストでマスクした後に塩素化プラズマでエツ
チング処理して電極ないしは導電パターンを形成する。
この様にしてエツチング処理されたアルミニウム膜は、
膜が空気に露呈された後の短時間で発生する膜の微細侵
食によつて像忠実度を失う欠点がある。この様な微細侵
食が起こるには２つのメカニズムがあると考えられてい
る。１つのメカニズムにおいては、エツチング処理中に
塩素がホトレジスト膜に吸収されて塩素化合物を形成
し、これら塩素化合物が湿つた空気に触れると塩化水素
を遊離させて、この遊離した塩化水素がエツチング処理
によつて露呈されたアルミニウム表面を侵食する。もう
１つのメカニズムは、多分、より破壊的なものと思われ
るが、エツチング処理中の真空中で形成されたアルミニ
ウム塩化物が空気中の水分と反応して塩化水素を生成
し、これがアルミニウム膜を侵食するものである。上述
した機構によつてアルミニウム膜が微細侵食されると導
電体パターンに断絶部が形成され、その結果、製品歩留
りに悪影響を与える。
上述した問題を解決する為の試みが過去幾つかなされて
いる完全に満足のいくものではない。その内の１方法
は、塩素化プラズマエツチングの直後に半導体ウエハ全
体を水中に浸漬させるというものである。この方法の目
的は、遊離した塩化水素を十分に希釈させて侵食を防止
せんとするものである。然しながら、アルミニウム膜の
侵食は極めて短時間空気に露呈させるだけで発生するの
でこの方法は不完全である。従つて、侵食を防止するの
に十分な短時間の内にエツチング室内の真空空間からプ
ラズマエツチングされたウエハを取り出して適当な水槽
内に移すことは実際上不可能である。
上述した問題を解決する第２の方法は、プラズマエツチ
ング完了後でエツチング室からウエハを取り出す前にア
ルミニウム膜からホトレジスト層を取り除くというもの
である。この方法の目的は、吸収した塩素及び塩素化合
物を取り除くことによつて遊離塩化水素の生成を防止せ
んというものである。然しながら、この方法では、塩化
アルミニウムの反応を通して塩化水素が継続して生成さ
れるので問題の部分的解決にしかならないということ
と、アルミニウム膜の表面が露呈されるという問題があ
る。アルミニウム膜表面を露呈するということは爾後の
プロセス段階における適用性を欠如させることになる。
例えば、プラズマエツチング処理後に用いられる湿潤化
学エツチング方法をもはや適用できなくなる。
更に別の方法は、米国特許第4,073,669号に開示される
様に、エツチング処理に用いられる塩素化プラズマ内に
15容量％迄のアンモニアを含有させる方法がある。アン
モニアは、エツチング雰囲気中に存在する遊離塩素と結
合するので塩化水素の生成を防止する。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであつて、上述
した従来技術の欠点を解消し、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金膜のエツチング処理後の侵食を防止する改良
された方法を提供することを目的とする。本発明におい
ては、アルミニウム膜を塩素化プラズマエツチング処理
した直後に、エツチングしたアルミニウム膜を空気に露
呈させる前に弗素化パッシベーシヨン用プラズマに露呈
させることを特徴とするものである。エツチング処理し
たアルミニウム膜を弗素化プラズマに露呈させることに
よつてエツチング処理後の侵食を防止するものである。
アルミニウム及びアルミニウム合金膜のプラズマエツチ
ングへの本発明の適用は、上述した従来技術の方法と比
べ幾つかの重要な効果を有するものである。例えば、プ
ラズマエツチング装置の自動プロセス手順中にパツシベ
ーシヨンのステツプを容易に組み込むことが可能である
ので、プロセスを複雑化させることはない。又、弗素化
したパツシベーシヨン用プラズマを使用することによつ
て、半導体装置からホトレジストを取り除く必要性が除
去されている。このことは、全ウエハ処理時間を著しく
減少することを意味する。更に、ホトレジストを除去し
ないので、本発明によれば、爾後に、所望により化学的
エッチングを行なうことも可能である。又、弗素化プラ
ズマは、アルミニウムをパツシベートするだけでなく、
アルミニウムとシリコンの合金のエツチング処理後に残
される可能性のあるシリコンを除去するという２重の目
的を果す。更に、別の利点としては、エツチング処理後
に侵食の可能性がないので、像忠実度を確保する為にエ
ッチング処理後に何等特別の注意を払う必要がない。
以下、本発明の具体的実施の態様に付き説明する。先
ず、半導体装置の典型的な製造工程に付き説明すると、
半導体装置の下地層を被覆するアルミニウム又はアルミ
ニウム合金の薄層をエツチング処理して導電体パターン
を形成する。この下地層は二酸化シリコン又は窒化シリ
コンで構成すると良い。アルミニウム膜からエツチング
形成されるべき導電体パターンは、アルミニウム膜上に
ホトレジストマスキング層を形成しホトレジストでマス
クされていない領域のみをエツチング除去することによ
つて構成される。満足のいく結果を得る為には、アルミ
ニウム層を過度にアンダーカツトすることなしにアルミ
ニウム層と下地層との間の境界に迄エツチングが進行す
ることが必要である。塩素化プラズマエツチングはこの
様な結果を与えるものである。
従来のアルミニウムエツチングプロセスにおいては、四
塩化炭素の様な適当な塩素化エツチング気体を、半導体
装置を収容する反応室内に導入する。機械的真空ポンプ
によつて反応室を空にし該反応室を所望の低圧状態に維
持する。該反応室内に取り付けた電極に高周波電力を印
加して反応室内に塩素化プラズマを生成する。典型的に
は、10乃至500ワツトの電力レベルを用いる。高周波電
力が印加されると、塩素化プラズマによるアルミニウム
膜のエツチングが開始される。
本発明によれば、アルミニウム膜を塩素化プラズマでエ
ツチング処理した直後に、反応室から塩素化プラズマを
排出させ、弗素化ガスを反応室内に導入する。適当なレ
ベルの高周波電力を印加して弗素化パツシベーシヨンプ
ラズマを生成する。この場合、エツチング工程と半導体
装置を弗素化パツシベーシヨンプラズマに露呈する工程
との間に真空状態を断絶させることはない。
本発明の好適実施例によれば、塩素化プラズマエツチン
グ直後に反応室内に導入する弗素化ガスは６弗化いお
う、即ちSF6である。このSF6を導入して約200ミリトー
ルの圧力状態とする。反応室は室温に維持し、例えば約
20℃とする。高周波電流は約0.5アンペアとする。実験
の結果、アルミニウム膜を約1.5分間弗素化プラズマに
露呈することにより満足のいく結果が得られることが分
かつた。然しながら、本発明はこの露呈時間に限定され
るべきものではなく、この露呈時間よりも長くても短か
くても本発明は実施可能である。
実験室において、４ケの試験資料につき実験を行なつ
た。これらの資料は、二酸化シリコン層上にスパツタ膜
形成された8,000Åの厚さのアルミニウム・シリコン合
金層（1.5％シリコン）を有するものであつた。これら
の資料を部分的に15,000Åの厚さのホトレジストでマス
クした。テストパターンは、3.0ミクロン幅の線群から
構成されるものであつた。これらの各資料を、マスクさ
れていないアルミニウム・シリコン膜を除去するのに十
分な時間に渡り、四塩化炭素と、塩素ガスと、窒素とを
含有するガスプラズマ中で別個にエツチング処理した。
下表Ｉに示す如く、エツチング処理後に採用した処理ス
テツプは４ケの各資料毎に異なつたものであつた。
各資料共、上掲のステツプ終了後20時間の間空気に露呈
した。高能力光学顕微鏡を使用して視覚観察を行なつ
た。資料Ａ及びＤの場合には微細侵食が発生しており、
従つて、エツチング処理後に否反応性窒素プラズマ（資
料Ｄ）に露呈することによつては問題は解決されないこ
とが分かつた。資料Ｂ及びＣの場合、即ち弗素化プラズ
マに露呈した資料の場合には、微細侵食の徴候は見出さ
れなかつた。その後に資料Ｂ及びＣからホトレジストを
除去したところ、3.0ミクロン幅を有するアルミニウム
・シリコン線群の像忠実度が得られていることが分かつ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アシヨク エル．ナラムワー アメリカ合衆国，カリフォルニア 95035, ミルピタス，シングレイ ドライブ 645 (56)参考文献 特開 昭50−61982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−158275（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−9948（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3971684（ＵＳ，Ａ) 半導体・集積回路技術第17回シンポジウ ム講演論文集（昭54、11月29、30日）坂本 充外２名「Ａｌ合金膜のプラズマエッチン グ」Ｐ．36〜41

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】塩素化プラズマを収容する反応室内でエッ
    チング処理したアルミニウム又はアルミニウム合金膜の
    エッチング処理後の侵食を防止する方法において、 （ａ）エッチング用の塩素化プラズマを前記反応室から
    除去し、 （ｂ）前記反応室の真空状態を維持しながら弗素化ガス
    を前記反応室内へ導入し、 （ｃ）前記反応室に適宜の高周波エネルギを与えて前記
    弗素化ガスから弗素化プラズマを発生させて前記発生さ
    れた弗素化プラズマによって前記エッチング処理した膜
    をパッシベーションさせる、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記弗素
    化ガスは６弗化いおうであることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項において、前記６弗
    化いおうが前記反応室内に導入されて該反応室内に約20
    0ミリトールの圧力を発生させることを特徴とする方
    法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記反応
    室が室温であることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第３項において、前記反応
    室が約20℃に維持されることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第４項において、弗素化プ
    ラズマパッシベーションのために前記反応室に与える高
    周波電流は約0.5アンペアであることを特徴とする方
    法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項において、前記膜を
    ６弗化いおうプラズマに約1.5分間露呈させることを特
    徴とする方法。
JP62159932A 1980-07-28 1987-06-29 プラズマエッチングしたアルミニウム膜のエッチング処理後の侵食を防止するプラズマパッシベ−ション技術 Expired - Lifetime JPH0665753B2 (ja)

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