JPH07211697A - Formation of metal wiring and fabrication of semiconductor device - Google Patents

Formation of metal wiring and fabrication of semiconductor device

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JPH07211697A
JPH07211697A JP380094A JP380094A JPH07211697A JP H07211697 A JPH07211697 A JP H07211697A JP 380094 A JP380094 A JP 380094A JP 380094 A JP380094 A JP 380094A JP H07211697 A JPH07211697 A JP H07211697A
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JP
Japan
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metal
film
metal film
pattern
wiring
Prior art date
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Application number
JP380094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Fujikawa
徹也 藤川
Shiro Hirota
四郎 廣田
Mitsuaki Sugine
光晃 杉根
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07211697A publication Critical patent/JPH07211697A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase the fabrication yield while enhancing the reliability by preventing crack in the insulation film formed on a wiring and corrosion of wiring. CONSTITUTION:A first metal film 2 is deposited on an insulating substrate 1 and a second metal film 3, having the etching selectivity with respect to the first metal film, is deposited thereon. A resist pattern 4 corresponding to a wiring pattern is then formed on the second metal film 2 and the first and second metal films 2, 3 are subjected to collective patterning by a first anisotropic dry etching means thus forming a laminate pattern of first and second metal film patterns 2P, 3P matching the resist pattern 4. The side wall face of the second metal film pattern 3P is then etched into a forward tapered shape 7A while retreating the outer peripheral surface of the resist pattern by a second anisotropic dry etching means having selective etching properties with respect to the resist and the second metal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は金属配線形成方法及び該
金属配線形成方法を用いた半導体装置の製造方法に係
り、特に2種の金属による積層金属配線の形成方法及び
該積層配線の形成方法を用いた半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal wiring forming method and a semiconductor device manufacturing method using the metal wiring forming method, and more particularly to a method for forming a laminated metal wiring using two kinds of metals and a method for forming the laminated wiring. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】近年、半導体装置の高集積化により、それ
ら半導体装置に配設される金属配線は、微細且つ高密度
化され、且つ配線金属の拡散による素子劣化を防止する
ためバリアメタルを含んだ積層金属配線が多く用いられ
るようになっている。
In recent years, due to high integration of semiconductor devices, metal wirings arranged in these semiconductor devices have become finer and higher in density, and a laminated layer containing a barrier metal in order to prevent element deterioration due to diffusion of wiring metal. Metal wiring has been widely used.

【0003】そして、上記金属配線の微細且つ高密度化
に際しては、金属配線の低抵抗化及び断面形状の制御が
当該半導体装置の性能及び信頼性を高めるうえに重要な
課題となっている。
When the metal wiring is made fine and has a high density, it is important to reduce the resistance of the metal wiring and control the cross-sectional shape in order to improve the performance and reliability of the semiconductor device.

【0004】[0004]

【従来の技術】逆スタガード型薄膜トランジスタ(TF
T)に用いられるゲート配線(電極)には主たる導電金
属のアルミニウム(アルミニウムを主成分とする合金を
含む)(Al)膜上にバリアメタルとなるチタン(Ti)膜が積
層された2種金属の積層金属配線が用いられている。
2. Description of the Related Art Inverse staggered thin film transistors (TF)
The gate wiring (electrode) used for T) is a two-kind metal in which a titanium (Ti) film serving as a barrier metal is laminated on an aluminum (including an alloy containing aluminum as a main component) (Al) film which is a main conductive metal. Is used.

【0005】上記のように2種の金属が積層されてなる
2層金属ゲート配線は、従来、以下に図3を参照して述
べる方法により形成されていた。 図3(a) 参照 即ち、先ず、ガラス板等の絶縁性基体51上に主たる導電
金属の前記Al膜52をスパッタ法等で形成し、次いでこの
Al膜52上にバリアメタルとなる前記Ti膜53をスパッタ法
等で形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術を用い前
記Ti膜53上に前記ゲート配線に対応するパターン形状を
有するレジストパターン54を形成する。
The two-layer metal gate wiring formed by laminating two kinds of metals as described above has conventionally been formed by the method described below with reference to FIG. Refer to FIG. 3 (a) That is, first, the Al film 52 of the main conductive metal is formed on the insulating substrate 51 such as a glass plate by a sputtering method or the like.
The Ti film 53 serving as a barrier metal is formed on the Al film 52 by a sputtering method or the like, and then a resist pattern 54 having a pattern shape corresponding to the gate wiring is formed on the Ti film 53 using a photolithography technique. .

【0006】図3(b) 参照 次いで、上記レジストパターン54をマスクにし、エッチ
ングガスに塩素(Cl)系のガスを用いる異方性のリアクテ
ィブイオンエッチング(RIE) 手段によりTi膜53とAl膜52
を前記ゲート配線パターンの形状に一括パターニングす
る。52P 及び53P は前記パターニングがなされたAl膜パ
ターン及びTi膜パターンを示す。
Next, referring to FIG. 3B, the Ti film 53 and the Al film are formed by anisotropic reactive ion etching (RIE) using the resist pattern 54 as a mask and chlorine (Cl) -based gas as an etching gas. 52
Are collectively patterned into the shape of the gate wiring pattern. 52P and 53P indicate the Al film pattern and the Ti film pattern which have been patterned.

【0007】ここで、レジストパターン54、Ti膜パター
ン53P 、Al膜パターン521Pの表出面にはエッチングガス
に含まれるClが多量に吸着される。 図3(c) 参照 次いで、上記RIE 処理に際してレジストパターン54やAl
膜パターン52P 及びTi膜パターン53P の側壁面に吸着さ
れたClが加水分解して生ずる塩酸(HCl) によるAl膜パタ
ーン52P のコロージョンを防止するために、前記RIE 処
理と同一装置内で上記RIE 処理に引き続いて酸素(O2)プ
ラズマによるアッシング処理を行って、Clを吸着したレ
ジストパターン54を速やかに除去すると同時に、Al膜パ
ターン52P 及びTi膜パターン53P の側壁面に吸着された
Clを除去した後、装置から取り出して、Al膜パターン52
P 上にTi膜パターン53P が積層されてなる2層金属ゲー
ト配線55の形成が完了する方法であった。
Here, a large amount of Cl contained in the etching gas is adsorbed on the exposed surfaces of the resist pattern 54, the Ti film pattern 53P and the Al film pattern 521P. Next, refer to FIG. 3 (c).
In order to prevent corrosion of the Al film pattern 52P due to hydrochloric acid (HCl) generated by the hydrolysis of Cl adsorbed on the sidewalls of the film pattern 52P and the Ti film pattern 53P, the RIE treatment is performed in the same apparatus as the RIE treatment. Then, an ashing process using oxygen (O 2 ) plasma is performed to quickly remove the resist pattern 54 that adsorbed Cl, and at the same time, adsorbed on the side wall surfaces of the Al film pattern 52P and the Ti film pattern 53P.
After removing Cl, take it out from the device and
This is a method of completing the formation of the two-layer metal gate wiring 55 in which the Ti film pattern 53P is laminated on P.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の方法
によると、図3(b) を参照して述べたように上層のTi膜
52と下層のAl膜53とが共にレジストパターン54に整合し
てRIE 手段により一括パターニングされるので、形成さ
れる2層金属ゲート配線55はその側壁面がほぼ垂直に切
り立った断面形状になる。
However, according to the above-mentioned conventional method, as described with reference to FIG. 3 (b), the upper Ti film is formed.
Since both 52 and the lower Al film 53 are aligned with the resist pattern 54 and collectively patterned by the RIE means, the two-layer metal gate wiring 55 to be formed has a cross-sectional shape in which the side wall surface is substantially vertical.

【0009】そのために、問題点を示す図4のように、
上記2層金属ゲート配線55の形成面上を覆って気相成長
手段によりゲート絶縁膜56を形成した際、このゲート絶
縁膜56に前記配線55の急峻な段差部57に対応して逆テー
パ状の段差部58が形成され、この絶縁膜段差58のコーナ
部から配線段差のコーナ部に向かうクラック59が発生し
て、ゲート絶縁膜56の絶縁耐圧が劣化するという問題が
生じていた。
Therefore, as shown in FIG. 4 showing the problem,
When the gate insulating film 56 is formed by vapor phase growth means so as to cover the surface on which the above-mentioned two-layer metal gate wiring 55 is formed, an inverse taper shape is formed on the gate insulating film 56 corresponding to the steep step 57 of the wiring 55. The step 58 is formed, and a crack 59 is generated from the corner of the insulating film step 58 toward the corner of the wiring step, which causes a problem that the withstand voltage of the gate insulating film 56 deteriorates.

【0010】また、上記従来の方法においては、図3
(b) を参照して述べたように上層のTi膜53と下層のAl膜
52とがCl系のエッチングガスを用いて一括パターニング
された状態で2層金属ゲート配線55のパターニングが完
了するので、パターン形成が完了したゲート配線55の側
壁面には多量のClが吸着された状態で維持される。その
ため、上記パターニング完了後に行われる図3(c) で示
したO2プラズマによるアッシング処理のみでは上記2層
ゲート金属配線55の側壁面に吸着されたClが十分に除去
てきれず、残留したClによりゲート金属配線55を構成す
るAl膜パターン52にコロージョンが発生し、このAlのコ
ロージョンに起因して生ずるゲート金属配線55の欠陥に
より当該TFTの歩留りや信頼性が低下するという問題
があった。
Further, in the above conventional method, as shown in FIG.
As described with reference to (b), the upper Ti film 53 and the lower Al film
Since the patterning of the two-layer metal gate wiring 55 is completed in the state where 52 and 52 are collectively patterned using a Cl-based etching gas, a large amount of Cl is adsorbed on the side wall surface of the gate wiring 55 on which the pattern formation is completed. Maintained in a state. Therefore, the Cl adsorbed on the side wall surface of the double-layered gate metal wiring 55 cannot be sufficiently removed only by the ashing treatment with O 2 plasma shown in FIG. Corrosion occurs in the Al film pattern 52 forming the gate metal wiring 55, and there is a problem in that the yield and reliability of the TFT are reduced due to defects in the gate metal wiring 55 caused by the corrosion of Al.

【0011】そこで従来は、上記ゲート金属配線55のパ
ターニング後に直ちに水蒸気(H2O)によるプラズマ処理
や、水洗処理等を追加実施してゲート金属配線55の側壁
面に吸着されているClの除去がなされているが、この方
法でも上記Clの除去は十分ではなく、前記コロージョン
による歩留りや信頼性の低下を十分に防止することはで
きなかった。また上記工程を追加実施することによる工
程の複雑化も問題であった。
Therefore, conventionally, immediately after the patterning of the gate metal wiring 55, a plasma treatment with water vapor (H 2 O) or a washing treatment is additionally performed to remove Cl adsorbed on the side wall surface of the gate metal wiring 55. However, even with this method, the above-mentioned removal of Cl was not sufficient, and it was not possible to sufficiently prevent the yield and reliability from being deteriorated due to the corrosion. Further, there has been a problem that the process is complicated by adding the above process.

【0012】そこで本発明は、側壁面が順テーパを有し
て形成され、且つ工程を複雑化することなくコロージョ
ンの発生が防止される積層金属配線の形成方法を提供
し、積層金属配線が配設される半導体装置の性能及び信
頼性を向上することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a method for forming a laminated metal wiring in which the side wall surface is formed with a forward taper and the occurrence of corrosion is prevented without complicating the process. The purpose is to improve the performance and reliability of a semiconductor device provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、2種
の金属が積層された積層金属配線を形成するに際して、
絶縁性基体上に第1の金属膜を形成する工程と、該第1
の金属膜上に該第1の金属膜に対してエッチングの選択
性が得られる第2の金属膜を形成する工程と、該第2の
金属膜上に配線パターンに対応するパターン形状を有す
るレジストパターンを形成する工程と、該レジストパタ
ーンをマスクにし第1の異方性ドライエッチング手段に
より該第2、第1の金属膜を一括パターニングし、該レ
ジストパターンに整合する第1、第2の金属膜パターン
の積層パターンを形成する工程と、該レジストパターン
をマスクにし、該レジストと該第2の金属に対して選択
的にエッチング性を有する第2の異方性ドライエッチン
グ手段により該レジストパターンの外周面を後退させな
がら該第2の金属膜パターンの側壁面を順テーパ状にエ
ッチングする工程とを有する本発明による金属配線形成
方法、若しくは上記金属配線形成方法を積層配線の形成
に用いた本発明による半導体装置の製造方法によって達
成される。
The solution to the above problems is to form a laminated metal wiring in which two kinds of metals are laminated.
A step of forming a first metal film on an insulating substrate, and
A step of forming a second metal film on the second metal film, which has etching selectivity with respect to the first metal film, and a resist having a pattern shape corresponding to the wiring pattern on the second metal film. A step of forming a pattern, and the first and second metals matching the resist pattern by collectively patterning the second and first metal films by the first anisotropic dry etching means using the resist pattern as a mask. A step of forming a laminated pattern of film patterns, and a step of forming the resist pattern by a second anisotropic dry etching means having a selective etching property with respect to the resist and the second metal using the resist pattern as a mask. Or a step of etching the side wall surface of the second metal film pattern in a forward tapered shape while retreating the outer peripheral surface, or It is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention using a metal wiring forming method for forming a multilayer wiring.

【0014】[0014]

【作用】図1は本発明に係る金属配線形成方法の原理説
明用工程断面図である。本発明に係る2種の金属の積層
された積層金属配線の形成方法においては、図1(a) に
示すように、絶縁性基体1上に第1の金属膜2と該第1
の金属膜2に対してエッチングの選択性が得られる第2
の金属膜3を積層形成した後、この第2の金属膜3上に
配線パターンに対応するパターン形状を有するレジスト
パターン4を形成し、次いで、図1(b) に示すように、
前記レジストパターン4をマスクにし第2の金属膜3及
び第1の金属膜2の両方に対してエッチング性を有する
エッチングガスを用いた異方性のドライエッチング手段
により第2の金属膜3及び第1の金属膜2を一括パター
ニングして、側壁面がレジストパターン4の側壁面に整
合してほぼ垂直に形成された第1の金属膜パターン2Pと
第2の金属膜パターン3Pとの積層金属膜パターン5を形
成し、次いで、再度前記レジストパターン4をマスクに
し、レジストと第2の金属膜に対して選択的にエッチン
グ性を有し第1の金属に対してエッチング性を持たない
エッチングガスを用いた異方性のドライエッチング手段
により、図1(c) に示すように、前記レジストパターン
4の外周面をエッチング後退させながら第2の金属膜パ
ターン3Pのエッチングを行い、第2の金属膜パターン3P
の側壁面に順テーパ7Aを形成する。
1 is a process sectional view for explaining the principle of the metal wiring forming method according to the present invention. In the method for forming a laminated metal wiring in which two kinds of metals are laminated according to the present invention, as shown in FIG. 1 (a), a first metal film 2 and the first metal film 2 are formed on an insulating substrate 1.
A second etching selectivity with respect to the metal film 2 of
After the metal film 3 is formed, a resist pattern 4 having a pattern shape corresponding to the wiring pattern is formed on the second metal film 3, and then, as shown in FIG. 1 (b),
Using the resist pattern 4 as a mask, the second metal film 3 and the second metal film 3 are formed by anisotropic dry etching using an etching gas having etching properties for both the second metal film 3 and the first metal film 2. The first metal film 2 and the second metal film pattern 3P are formed by patterning the first metal film 2 in a lump and the side wall surfaces of the first metal film pattern 2P and the second metal film pattern 3P are formed substantially vertically so that the side wall surfaces thereof are aligned with the side wall surfaces of the resist pattern 4. A pattern 5 is formed, and then using the resist pattern 4 as a mask again, an etching gas that selectively etches the resist and the second metal film and does not etch the first metal is used. By the anisotropic dry etching means used, as shown in FIG. 1 (c), the second metal film pattern 3P is etched while the outer peripheral surface of the resist pattern 4 is being etched back. The second metal film pattern 3P
A forward taper 7A is formed on the side wall surface of.

【0015】このようにすることによって、図1(d) に
示すように、上記レジストパターン4を除去して得られ
る積層金属配線5Lは、ほぼ垂直な側壁面を有する第1の
金属膜パターン2Pと側壁面に順テーパ7Aを有する第2の
金属膜パターン3Pとが積層された構造となり、上部が順
テーパ7Aを有する山型に形成される。
By doing so, as shown in FIG. 1D, the laminated metal wiring 5L obtained by removing the resist pattern 4 has the first metal film pattern 2P having substantially vertical side wall surfaces. And a second metal film pattern 3P having a forward taper 7A on the side wall surface are laminated, and the upper portion is formed in a mountain shape having the forward taper 7A.

【0016】従って、図1(e) に示すように、この積層
金属配線5Lの配設面上に気相成長により絶縁膜6を形成
した際、その絶縁膜6に積層金属配線5Lの段差に対応し
て形成される段差部8は、前記第2の金属膜パターン3P
の側壁面の順テーパ7Aに沿った緩やかな順テーパ状の斜
面7Bを有する山型になり、該段差部8における絶縁膜6
のクラック発生は防止される。
Therefore, as shown in FIG. 1 (e), when the insulating film 6 is formed on the surface of the laminated metal wiring 5L by vapor phase growth, the insulating film 6 has a step of the laminated metal wiring 5L. The corresponding stepped portion 8 is formed by the second metal film pattern 3P.
Of the insulating film 6 in the step portion 8 having a gentle forward taper slope 7B along the forward taper 7A of the side wall surface of the
The generation of cracks is prevented.

【0017】また、本発明の方法においては、第1の金
属膜にAl(Al合金を含む) を第2の金属膜にTiをそれぞ
れ用いて積層金属配線を形成する際に、上層のTi膜をテ
ーパ状に選択エッチングするエッチングガスにレジスト
がエッチングされ且つAlがエッチングされないSF6 とO2
との混合ガスを用いることにより、先に上層のTi膜と下
層のAl膜とを一括パターニングした際にAl膜パターンの
側壁面に吸着されたClは、前記エッチングガス中のSF6
に含まれる弗素(F) によって置換除去される。従ってAl
膜パターンのコロージョンは防止され、配線形成の歩留
り及び配線の信頼性は向上する。
Further, in the method of the present invention, when a laminated metal wiring is formed by using Al (including an Al alloy) as the first metal film and Ti as the second metal film, respectively, the upper Ti film is formed. the resisted etching the etching gas is selectively etched in a tapered shape is and Al is not etched SF 6 and O 2
By using a mixed gas with Cl, Cl adsorbed on the side wall surface of the Al film pattern when the upper Ti film and the lower Al film are collectively patterned is SF 6 in the etching gas.
It is replaced by fluorine (F) contained in. Therefore Al
Corrosion of the film pattern is prevented, and the yield of wiring formation and the reliability of wiring are improved.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明に係る金属配線形成方法と該金属
配線形成方法を用いた半導体装置の製造方法を、該半導
体装置の製造方法のTFTを製造する際の一実施例につ
いて、図2の工程断面図を参照し具体的に説明する。な
お全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A metal wiring forming method according to the present invention and a method of manufacturing a semiconductor device using the metal wiring forming method will be described below with reference to FIG. A specific description will be given with reference to process cross-sectional views. Note that the same object is denoted by the same reference numeral throughout the drawings.

【0019】図2(a) 参照 本発明の方法により、例えば、主たる導電層のAl(Alを
主成分とする合金を含む)とバリアメタルのTiとが積層
された積層金属ゲート配線を有するTFTを形成するに
際しては、先ず、絶縁基体であるガラス板11上に上記配
線の主たる導電層となる厚さ 150nm程度のAl(Alを主成
分とする合金を含む)膜12をスパッタ法等により形成
し、次いでこのAl膜12上にスパッタ法等によりバリアメ
タルとなる厚さ100nm 程度のTi膜13を形成し、次いでこ
のTi膜13上に従来と同様のフォトリソグラフィ手段を用
いゲート配線パターンに対応するパターン形状を有する
レジストパターン14を形成する。
See FIG. 2A. According to the method of the present invention, for example, a TFT having a laminated metal gate wiring in which Al of a main conductive layer (including an alloy containing Al as a main component) and Ti of a barrier metal are laminated. In forming the film, first, an Al (including an alloy containing Al as a main component) film 12 having a thickness of about 150 nm, which is a main conductive layer of the wiring, is formed on a glass plate 11 which is an insulating substrate by a sputtering method or the like. Then, a Ti film 13 with a thickness of about 100 nm to be a barrier metal is formed on the Al film 12 by a sputtering method or the like, and then a photolithography method similar to the conventional one is used to correspond to the gate wiring pattern on the Ti film 13. A resist pattern 14 having a pattern shape to be formed is formed.

【0020】図2(b) 参照 次いで、上記レジストパターン14をマスクにし第1のRI
E 処理により上記Ti膜13とAl膜12を一括パターニング
し、側壁面が前記レジストパターン14の側壁面に整合し
てほぼ垂直なAl膜パターン12P とTi膜パターン13P との
積層パターン15を形成する。
Referring to FIG. 2B, the first RI is then formed using the resist pattern 14 as a mask.
The Ti film 13 and the Al film 12 are collectively patterned by the E treatment to form a laminated pattern 15 of the Al film pattern 12P and the Ti film pattern 13P whose sidewalls are aligned with the sidewalls of the resist pattern 14 and are substantially vertical. .

【0021】なお、上記Ti膜13とAl膜12とを一括パター
ニングする際の第1のRIE 処理の条件は、例えば次の通
りである。 ここで、レジストパターン14、Ti膜パターン13P 、Alパ
ターン12P の表出面には、エッチングガスに含まれるCl
が多量に吸着される。
The conditions of the first RIE process when the Ti film 13 and the Al film 12 are collectively patterned are as follows. Here, on the exposed surfaces of the resist pattern 14, the Ti film pattern 13P, and the Al pattern 12P, Cl contained in the etching gas is
Is adsorbed in large quantities.

【0022】図2(c) 参照 次いで、レジスト及びTiが選択的にエッチングされAlが
エッチングされない6弗化硫黄(SF6) とO2との混合ガス
をエッチングガスに用いた第2のRIE 処理により、前記
レジストパターン14を再度エッチングマスクに用いてTi
膜パターン13Pのエッチングを行う。このエッチングに
よって、レジストパターン14はエッチングされてその外
周面が順次後退し、それに伴って下部のTi膜パターン13
P は上面の周辺部から順次エッチングされ、Ti膜パター
ン13P の側壁面に順テーパ17A が形成される。エッチン
グ条件は例えば次の通りである。
Referring to FIG. 2 (c), a second RIE process using a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ) and O 2 as an etching gas in which the resist and Ti are selectively etched and Al is not etched is then performed. By using the resist pattern 14 as an etching mask again,
The film pattern 13P is etched. By this etching, the resist pattern 14 is etched, and the outer peripheral surface of the resist pattern 14 is sequentially receded.
P is sequentially etched from the peripheral portion of the upper surface, and a forward taper 17A is formed on the side wall surface of the Ti film pattern 13P. The etching conditions are as follows, for example.

【0023】 なおこの条件で、順テーパ17A の角度は60度前後に形成
される。
[0023] Under this condition, the angle of the forward taper 17A is formed around 60 degrees.

【0024】また、この第2のRIE 処理において、前記
第1のRIE 処理によりAl膜パターン12P 、Ti膜パターン
13P 及びレジストパターン14等の表出面に吸着されたCl
は、エッチングガスのプラズマ中に形成される弗素イオ
ン(F+ ) により置換されてエッチングガス中に放出さ
れ、エッチングガスと共に排出除去される。
In the second RIE process, the Al film pattern 12P and the Ti film pattern are formed by the first RIE process.
Cl adsorbed on the exposed surface of 13P and resist pattern 14, etc.
Is replaced by fluorine ions (F + ) formed in the plasma of the etching gas and is released into the etching gas, and is discharged and removed together with the etching gas.

【0025】図2(d) 参照 次いで、通常のO2プラズマを用いるアッシング処理等に
よりレジストパターン14を除去し、ほぼ垂直な側壁面を
有するAl膜パターン12P 上に約60度程度の立ち上がり角
度の順テーパ17A を有する斜面状の側壁面を備えたTi膜
パターン13P が積層された2層金属ゲート配線15L が形
成される。
Next, as shown in FIG. 2D, the resist pattern 14 is removed by an ashing process using a normal O 2 plasma or the like, and a rising angle of about 60 degrees is formed on the Al film pattern 12P having substantially vertical sidewall surfaces. A two-layer metal gate wiring 15L is formed by stacking the Ti film pattern 13P having a sloped side wall surface having a forward taper 17A.

【0026】なお、このゲート配線15L は前記のように
F+ との置換により表面に吸着されていたClが除去され
ているので、大気中に出しても急速にコロージョンが発
生するようなことはない。
The gate wiring 15L is as described above.
Since Cl adsorbed on the surface has been removed by the replacement with F + , even if it is exposed to the atmosphere, corrosion does not occur rapidly.

【0027】図2(e) 参照 次いで、上記2層金属ゲート配線15L を有するガラス板
11上に、通常のCVD 法により厚さ 400nm程度の例えば窒
化シリコン(Si3N4) からなるゲート絶縁膜16を形成し、
次いで上記ゲート絶縁膜16形成面上に通常のCVD 法によ
りチャネル層となる厚さ10nm程度のノンドープのアモル
ファスシリコン(a-Si)膜20を形成し、次いでこのa-Si膜
20上に通常のCVD 法により厚さ 150nm程度のSi3N4 膜を
形成し、次いでこのSi3N4 膜上に通常のリソグラフィ手
段により前記ゲート配線15L の上部をゲート配線15L に
沿って覆うレジストパターンを形成し、このレジストパ
ターンをマスクにし例えばウェットエッチング手段によ
り前記Si3N4 膜をパターニングし、マスクのレジストパ
ターンを除去し、前記チャネルになるa-Si膜20上にゲー
ト配線15L の上部をゲート配線15L にそって覆うSi3N4
保護パターン21を形成する。
2 (e) Next, a glass plate having the above-mentioned two-layer metal gate wiring 15L.
A gate insulating film 16 made of, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a thickness of about 400 nm is formed on 11 by a normal CVD method,
Next, a non-doped amorphous silicon (a-Si) film 20 having a thickness of about 10 nm to be a channel layer is formed on the surface on which the gate insulating film 16 is formed by a normal CVD method, and then this a-Si film is formed.
A Si 3 N 4 film with a thickness of about 150 nm is formed on 20 by a normal CVD method, and then the upper portion of the gate wiring 15L is covered along the gate wiring 15L by a normal lithography means on the Si 3 N 4 film. A resist pattern is formed, the resist pattern is used as a mask, and the Si 3 N 4 film is patterned by, for example, wet etching, the resist pattern of the mask is removed, and the gate wiring 15L on the a-Si film 20 to be the channel is formed. Si 3 N 4 covering the upper part along the gate wiring 15L
The protection pattern 21 is formed.

【0028】図2(f) 参照 次いで、上記工程を経た基板上にCVD 法によりコンタク
ト層となる60nm程度の厚さのn+ 型 a-Si 膜を形成し、
次いでスパッタ法等により前記n+ 型 a-Si 膜上に厚さ
80nm程度のTi膜及び厚さ50nm程度のAl膜を順次積層形成
し、次いで通常のレジストプロセス及びRIE 処理により
上記n+ 型 a-Si 膜を前記 Si3N4保護パターン21の上部
でソース領域側とドレイン領域側に分離すると共に周辺
部を画定除去し、前記ノンドープの a-Si 膜20からなる
チャネル層上に上記n+ 型 a-Si膜からなるソースコン
タクト層22S 若しくはドレインコンタクト層22D を介し
て上記Ti膜とAl膜との積層構造を有するソース電極23S
及びドレイン電極22D を形成し、本発明に係る金属配線
形成方法による2層金属ゲート配線15L を備えたTFT
が完成する。
Next, referring to FIG. 2 (f), an n + -type a-Si film having a thickness of about 60 nm to be a contact layer is formed on the substrate which has undergone the above steps by a CVD method,
Next, a thickness is formed on the n + type a-Si film by a sputtering method or the like.
A Ti film of about 80 nm and an Al film of about 50 nm in thickness are sequentially stacked, and then the n + type a-Si film is formed on the Si 3 N 4 protective pattern 21 by a normal resist process and RIE process. Side and the drain region side and the peripheral part is demarcated and removed, and the source contact layer 22S or the drain contact layer 22D made of the n + type a-Si film is formed on the channel layer made of the non-doped a-Si film 20. Via the source electrode 23S having a laminated structure of the Ti film and the Al film
And a drain electrode 22D, and a TFT having a two-layer metal gate wiring 15L formed by the metal wiring forming method according to the present invention.
Is completed.

【0029】なお、上記実施例においては、TFTの2
層金属ゲート配線をAl(Alを主成分とする合金を含む)
とTiにより構成し、第1のRIE 処理にCl系のエッチング
ガスをまた第2のRIE 処理に弗素化合物と酸素の混合ガ
スをそれぞれ用いたが、本発明の適用される積層金属配
線は上記構成に限られるものではなく、従って第1、第
2のRIE 処理に用いるエッチングガスも上記に限られる
ものではない。
In the above embodiment, the TFT 2
Layer metal gate wiring is Al (including alloy containing Al as the main component)
And Ti, and a Cl-based etching gas was used for the first RIE treatment and a mixed gas of a fluorine compound and oxygen was used for the second RIE treatment. The laminated metal wiring to which the present invention is applied has the above-mentioned constitution. Therefore, the etching gas used for the first and second RIE processes is not limited to the above.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る金属配
線形成方法によれば配線の側壁面を順テーパを有する斜
面状に形成することができるので、該金属配線上に形成
する絶縁膜の配線段差部におけるクラックの発生は回避
され、該絶縁膜の絶縁耐圧の劣化が防止される。また本
発明に係る金属配線形成方法によればパターニング完了
時の金属配線(例えばAl膜を含む配線)の表面に腐食性
ガス(例えばCl)が吸着されていることがなくなるの
で、該金属配線のコロージョンが防止される。
As described above, according to the metal wiring forming method of the present invention, since the side wall surface of the wiring can be formed in a sloped shape having a forward taper, the insulating film formed on the metal wiring can be formed. Generation of cracks in the wiring step portion is avoided, and deterioration of the withstand voltage of the insulating film is prevented. Further, according to the metal wiring forming method of the present invention, corrosive gas (for example, Cl) is not adsorbed on the surface of the metal wiring (for example, wiring including an Al film) at the time of completion of patterning. Corrosion is prevented.

【0031】従って、上記金属配線形成方法を用いる本
発明の半導体装置の製造方法によれば、配線上の絶縁膜
のクラックによる絶縁耐圧の劣化や金属配線のコロージ
ョンによる断線が防止されるので、2種金属積層構造の
電極配線を有する半導体装置の製造歩留り及び信頼性が
向上する。
Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention using the above-described method for forming a metal wiring, deterioration of withstand voltage due to cracks in the insulating film on the wiring and disconnection due to corrosion of the metal wiring can be prevented. The manufacturing yield and reliability of the semiconductor device having the electrode wiring of the seed metal laminated structure are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る金属配線形成方法の原理説明用
工程断面図
FIG. 1 is a process sectional view for explaining the principle of a metal wiring forming method according to the present invention.

【図2】 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施
例の工程断面図
FIG. 2 is a process sectional view of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】 従来の金属配線形成方法の工程断面図FIG. 3 is a process sectional view of a conventional metal wiring forming method.

【図4】 従来の問題点を示す模式断面図FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a conventional problem

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性基体 2 第1の金属膜 2P 第1の金属膜パターン 3 第2の金属膜 3P 第2の金属膜パターン 4 レジストパターン 5 積層金属膜パターン 5L 積層金属配線 6 絶縁膜 7A 順テーパ 7B 順テーパを有する斜面 1 Insulating Substrate 2 1st Metal Film 2P 1st Metal Film Pattern 3 2nd Metal Film 3P 2nd Metal Film Pattern 4 Resist Pattern 5 Laminated Metal Film Pattern 5L Laminated Metal Wiring 6 Insulating Film 7A Forward Taper 7B Order Slope with taper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 N ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area N

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2種の金属が積層された積層金属配線を
形成するに際して、 絶縁性基体(1) 上に第1の金属膜(2) を形成する工程
と、 該第1の金属膜(2) 上に該第1の金属膜に対してエッチ
ングの選択性が得られる第2の金属膜(2) を形成する工
程と、 該第2の金属膜(2) 上に配線パターンに対応するパター
ン形状を有するレジストパターン(4) を形成する工程
と、 該レジストパターン(4) をマスクにし第1の異方性ドラ
イエッチング手段により該第2、第1の金属膜(3,2) を
一括パターニングし、該レジストパターン(4)に整合す
る第1、第2の金属膜パターン(2P,3P) の積層パターン
を形成する工程と、 該レジストパターン(4) をマスクにし、該レジストパタ
ーン(4) を構成するレジストと該第2の金属に対して選
択的にエッチング性を有する第2の異方性ドライエッチ
ング手段により該レジストパターン(4) の外周面を後退
させながら該第2の金属膜パターン(3P)の側壁面を順テ
ーパ状(7A)にエッチングする工程とを有することを特徴
とする金属配線形成方法。
1. When forming a laminated metal wiring in which two kinds of metals are laminated, a step of forming a first metal film (2) on an insulating substrate (1) and the first metal film ( 2) a step of forming a second metal film (2) on which etching selectivity is obtained with respect to the first metal film, and a wiring pattern on the second metal film (2) Forming a resist pattern (4) having a pattern shape, and using the resist pattern (4) as a mask, the second and first metal films (3, 2) are collectively formed by a first anisotropic dry etching means. A step of patterning to form a laminated pattern of first and second metal film patterns (2P, 3P) matching the resist pattern (4); and using the resist pattern (4) as a mask, the resist pattern (4 ) And a second anisotropic having selective etching property with respect to the second metal. A step of etching the side wall surface of the second metal film pattern (3P) into a forward tapered shape (7A) while retreating the outer peripheral surface of the resist pattern (4) by dry etching means. Wiring formation method.
【請求項2】 前記第1の金属膜に塩素系のエッチング
ガスでエッチングされ弗素系のエッチングガスではエッ
チングされない金属膜を用い、前記第2の金属膜に塩素
系及び弗素系のエッチングガスでエッチングされる金属
膜を用いることを特徴とする請求項1記載の金属配線形
成方法。
2. A metal film that is etched by a chlorine-based etching gas and is not etched by a fluorine-based etching gas is used for the first metal film, and a chlorine-based and fluorine-based etching gas is used for the second metal film. The method for forming metal wiring according to claim 1, wherein a metal film formed by using the same is used.
【請求項3】 前記第1の金属膜がアルミニウム膜若し
くはアルミニウムを主成分とする合金膜からなり、前記
第2の金属膜がチタン膜よりなることを特徴とする請求
項1または2記載の金属配線形成方法。
3. The metal according to claim 1, wherein the first metal film is an aluminum film or an alloy film containing aluminum as a main component, and the second metal film is a titanium film. Wiring formation method.
【請求項4】 前記第1の異方性ドライエッチングにお
けるエッチングガスが3塩化硼素と塩素との混合ガスか
らなり、前記第2の異方性ドライエッチングにおけるエ
ッチングガスが6弗化硫黄と酸素との混合ガスからなる
請求項1、2または3記載の金属配線形成方法。
4. The etching gas in the first anisotropic dry etching is a mixed gas of boron trichloride and chlorine, and the etching gas in the second anisotropic dry etching is sulfur hexafluoride and oxygen. The method for forming metal wiring according to claim 1, 2 or 3, which comprises the mixed gas of.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の金属配
線形成方法を用いて金属配線を形成する工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a metal wiring by using the metal wiring forming method according to claim 1.
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