JPH08316209A - 積層絶縁膜のプラズマエッチング方法 - Google Patents
積層絶縁膜のプラズマエッチング方法Info
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- JPH08316209A JPH08316209A JP12268295A JP12268295A JPH08316209A JP H08316209 A JPH08316209 A JP H08316209A JP 12268295 A JP12268295 A JP 12268295A JP 12268295 A JP12268295 A JP 12268295A JP H08316209 A JPH08316209 A JP H08316209A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機高分子系絶縁膜上に酸化シリコン系絶縁
膜が形成された、低誘電率の積層絶縁膜に接続孔を開口
する際の、エッチングレートの低下と加工形状の劣化を
防止しうるプラズマエッチング方法を提供する。 【構成】 第１の発明では、酸化シリコン系絶縁膜をパ
ターニング後、この酸化シリコン系絶縁膜パターンをマ
スクに下層の有機高分子系絶縁膜をＯ系ガスでプラズマ
エッチングする。第２の発明では、下層のシロキサン結
合を有する有機高分子絶縁膜を、プラズマ中のＣ／Ｆ比
を低下させたエッチング条件でプラズマエッチングす
る。 【効果】 下層の有機高分子系絶縁膜のパターニング時
にエッチング条件を切り替えることにより、有機高分子
系絶縁膜表面に炭素系堆積膜が形成されてエッチングレ
ートが低下したり、加工形状が劣化する現象を防止でき
る。い。
膜が形成された、低誘電率の積層絶縁膜に接続孔を開口
する際の、エッチングレートの低下と加工形状の劣化を
防止しうるプラズマエッチング方法を提供する。 【構成】 第１の発明では、酸化シリコン系絶縁膜をパ
ターニング後、この酸化シリコン系絶縁膜パターンをマ
スクに下層の有機高分子系絶縁膜をＯ系ガスでプラズマ
エッチングする。第２の発明では、下層のシロキサン結
合を有する有機高分子絶縁膜を、プラズマ中のＣ／Ｆ比
を低下させたエッチング条件でプラズマエッチングす
る。 【効果】 下層の有機高分子系絶縁膜のパターニング時
にエッチング条件を切り替えることにより、有機高分子
系絶縁膜表面に炭素系堆積膜が形成されてエッチングレ
ートが低下したり、加工形状が劣化する現象を防止でき
る。い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の層間絶縁膜
等に用いられる積層絶縁膜のプラズマエッチング方法に
関し、さらに詳しくは、低誘電率の有機高分子層を含む
積層絶縁膜に接続孔を開口する際に、エッチングレート
の低下や加工形状の劣化を防止することが可能な積層絶
縁膜のプラズマエッチング方法に関する。
等に用いられる積層絶縁膜のプラズマエッチング方法に
関し、さらに詳しくは、低誘電率の有機高分子層を含む
積層絶縁膜に接続孔を開口する際に、エッチングレート
の低下や加工形状の劣化を防止することが可能な積層絶
縁膜のプラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなっている。かか
る配線間隔の減少により、配線間容量の上昇が問題とな
りつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積度半導体
装置の高速動作、低消費電力および低発熱の諸要請に応
えるためには、是非とも解決しなければならない要素技
術の１つである。
するに伴い、多層配線構造においては同一配線層内の隣
り合う配線間の層間絶縁膜の幅が狭まるとともに、異な
る配線層間の層間絶縁膜の厚さも薄くなっている。かか
る配線間隔の減少により、配線間容量の上昇が問題とな
りつつある。配線間容量の上昇防止は、高集積度半導体
装置の高速動作、低消費電力および低発熱の諸要請に応
えるためには、是非とも解決しなければならない要素技
術の１つである。
【０００３】配線間容量の低減方法として、例えば特開
昭６３−７６５０号公報に開示されているように、低誘
電率材料の層間絶縁膜への採用が有効である。低誘電率
材料としては、フッ素を含む酸化シリコン（ＳｉＯＦ）
等の無機系材料と、シロキサン結合を有する有機高分子
材料である有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
や、ポリイミド、ポリパラキシリレン（商品名パリレ
ン）、ポリナフタレン、フレア（アライドシグナル社商
品名）あるいはフッ素樹脂等の有機高分子材料がある。
これら比誘電率が３以下の低誘電率材料層を、隣り合う
配線間はもとより、異なるレベルの配線層間にも適用
し、しかも低誘電率材料層をＳｉＯ2 （比誘電率４）、
ＳｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ3 Ｎ4 （比誘電率
６）等の膜質に優れた絶縁膜により挟み込む構造の積層
絶縁膜を、本願出願人は特願平７−３７２７号明細書に
提案し、低誘電率と高信頼性を合わせ持つ半導体装置の
可能性を示した。
昭６３−７６５０号公報に開示されているように、低誘
電率材料の層間絶縁膜への採用が有効である。低誘電率
材料としては、フッ素を含む酸化シリコン（ＳｉＯＦ）
等の無機系材料と、シロキサン結合を有する有機高分子
材料である有機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）
や、ポリイミド、ポリパラキシリレン（商品名パリレ
ン）、ポリナフタレン、フレア（アライドシグナル社商
品名）あるいはフッ素樹脂等の有機高分子材料がある。
これら比誘電率が３以下の低誘電率材料層を、隣り合う
配線間はもとより、異なるレベルの配線層間にも適用
し、しかも低誘電率材料層をＳｉＯ2 （比誘電率４）、
ＳｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ3 Ｎ4 （比誘電率
６）等の膜質に優れた絶縁膜により挟み込む構造の積層
絶縁膜を、本願出願人は特願平７−３７２７号明細書に
提案し、低誘電率と高信頼性を合わせ持つ半導体装置の
可能性を示した。
【０００４】かかる積層絶縁膜により、多層配線を採用
した実際の半導体装置を製造する場合には、上層配線と
下層配線間との電気的接続を得るために、積層絶縁膜に
接続孔を開口する必要がある。通常、酸化シリコン系絶
縁膜からなる層間絶縁膜に接続孔を開口する場合には、
ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強いプラ
ズマエッチングが施される。したがって、低誘電率材料
層がＳｉＯＦ等の無機系材料の場合には、何ら問題なく
これら低誘電率材料を用いた積層絶縁膜のプラズマエッ
チングが従来技術の延長線上で可能である。
した実際の半導体装置を製造する場合には、上層配線と
下層配線間との電気的接続を得るために、積層絶縁膜に
接続孔を開口する必要がある。通常、酸化シリコン系絶
縁膜からなる層間絶縁膜に接続孔を開口する場合には、
ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強いプラ
ズマエッチングが施される。したがって、低誘電率材料
層がＳｉＯＦ等の無機系材料の場合には、何ら問題なく
これら低誘電率材料を用いた積層絶縁膜のプラズマエッ
チングが従来技術の延長線上で可能である。
【０００５】しかしながら、上述した有機ＳＯＧ、ポリ
イミド、ポリパラキシリレンあるいはフッ素樹脂等の有
機高分子系材料を低誘電率材料層として用いる場合に
は、ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強い
プラズマエッチングを用いても、パターニングが不可能
であることが判明した。この問題を図４（ａ）〜（ｂ）
を参照して説明する。
イミド、ポリパラキシリレンあるいはフッ素樹脂等の有
機高分子系材料を低誘電率材料層として用いる場合に
は、ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強い
プラズマエッチングを用いても、パターニングが不可能
であることが判明した。この問題を図４（ａ）〜（ｂ）
を参照して説明する。
【０００６】図４（ａ）〜（ｂ）は、有機高分子系絶縁
膜上に酸化シリコン系絶縁膜を形成した積層絶縁膜に接
続孔を開口するプロセスにおける問題点を説明する概略
断面図である。同図においては、下層配線として半導体
基板の不純物拡散層領域を想定している。まず図４
（ａ）に示すように、シリコン等の半導体基板１上に有
機高分子系材料からなる低誘電率膜８、酸化シリコン系
絶縁膜３を形成し、積層絶縁膜を形成した後、接続孔開
口用のレジストマスク４を形成する。この状態から、Ｃ
Ｆ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強いプラズ
マエッチングを施すと、酸化シリコン系絶縁膜３は異方
的にエッチングが進行する。しかしパターニングが低誘
電率膜８の表面に達した段階で、エッチングレートは極
端に低下またはゼロとなり、接続孔のパターニングは不
可能となる。
膜上に酸化シリコン系絶縁膜を形成した積層絶縁膜に接
続孔を開口するプロセスにおける問題点を説明する概略
断面図である。同図においては、下層配線として半導体
基板の不純物拡散層領域を想定している。まず図４
（ａ）に示すように、シリコン等の半導体基板１上に有
機高分子系材料からなる低誘電率膜８、酸化シリコン系
絶縁膜３を形成し、積層絶縁膜を形成した後、接続孔開
口用のレジストマスク４を形成する。この状態から、Ｃ
Ｆ系あるいはＣＨＦ系ガスによるイオン性の強いプラズ
マエッチングを施すと、酸化シリコン系絶縁膜３は異方
的にエッチングが進行する。しかしパターニングが低誘
電率膜８の表面に達した段階で、エッチングレートは極
端に低下またはゼロとなり、接続孔のパターニングは不
可能となる。
【０００７】この現象は、従来用いられてきた酸化シリ
コン系層間絶縁膜のプラズマエッチング条件をそのまま
有機高分子からなる低誘電率膜８の加工に適用したため
に生じるものと考えられる。ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガ
スによるプラズマエッチングにおいては、プラズマ中に
フッ素系化学種であるＦ* （Ｆラジカル）と炭素系化学
種である遊離のＣ等が生成する。したがって、酸化シリ
コン系絶縁膜のプラズマエッチングにおいては、構成成
分中のＳｉはＦ* と反応し、また他の構成成分であるＯ
はＣと反応し、ＳｉＦ4 やＣＯ等の蒸気圧の高い反応生
成物となる。これらの反応生成物は、ＣＦ3 + 等のイオ
ンの入射エネルギにもアシストされて被エッチング基板
表面から脱離し、下式のようにエッチング反応が進む。 Ｓｉ ＋ ４Ｆ → ＳｉＦ4 ↑ Ｏ ＋ Ｃ → ＣＯ↑
コン系層間絶縁膜のプラズマエッチング条件をそのまま
有機高分子からなる低誘電率膜８の加工に適用したため
に生じるものと考えられる。ＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガ
スによるプラズマエッチングにおいては、プラズマ中に
フッ素系化学種であるＦ* （Ｆラジカル）と炭素系化学
種である遊離のＣ等が生成する。したがって、酸化シリ
コン系絶縁膜のプラズマエッチングにおいては、構成成
分中のＳｉはＦ* と反応し、また他の構成成分であるＯ
はＣと反応し、ＳｉＦ4 やＣＯ等の蒸気圧の高い反応生
成物となる。これらの反応生成物は、ＣＦ3 + 等のイオ
ンの入射エネルギにもアシストされて被エッチング基板
表面から脱離し、下式のようにエッチング反応が進む。 Ｓｉ ＋ ４Ｆ → ＳｉＦ4 ↑ Ｏ ＋ Ｃ → ＣＯ↑
【０００８】一方、有機ＳＯＧは〔化１〕に示されるよ
うに炭素原子を多く含んでいる。また〔化２〕に示され
るポリイミド、〔化３〕に示されるポリパラキシリレ
ン、〔化４〕に示されるポリナフタレン、そして〔化
５〕に示されるフレアのごときは炭素が分子構造中の大
部分を占めている。
うに炭素原子を多く含んでいる。また〔化２〕に示され
るポリイミド、〔化３〕に示されるポリパラキシリレ
ン、〔化４〕に示されるポリナフタレン、そして〔化
５〕に示されるフレアのごときは炭素が分子構造中の大
部分を占めている。
【０００９】
【化１】
【００１０】
【化２】
【００１１】
【化３】
【００１２】
【化４】
【００１３】
【化５】
【００１４】このように炭素の構成比が大きい有機高分
子からなる低誘電率膜８をＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガス
によりプラズマエッチングしようとすると、プラズマ雰
囲気中あるいは被エッチング基板面上ににおける炭素系
化学種が過剰となり、Ｃ／Ｆ比が増大する。このため、
過剰となった炭素成分により、図４（ｂ）に示すように
有機高分子からなる低誘電率膜８の表面、すなわちイオ
ン入射面ですら炭素系堆積膜９が形成され、この炭素系
堆積膜９がエッチングストッパとなって有機高分子から
なる低誘電率膜８のエッチングレートが低下するものと
考えられる。なお、ここで述べたＣ／Ｆ比については、
例えばＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，１６−
（２），３９１（１９７９）にその概念が詳述されてい
るが、プラズマ雰囲気中あるいは被エッチング基板面上
ににおける、炭素系化学種あるいは炭素系ポリマと、フ
ッ素系化学種との原子数の比のことである。すなわち、
堆積性因子とエッチング性因子との比とも言える。
子からなる低誘電率膜８をＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガス
によりプラズマエッチングしようとすると、プラズマ雰
囲気中あるいは被エッチング基板面上ににおける炭素系
化学種が過剰となり、Ｃ／Ｆ比が増大する。このため、
過剰となった炭素成分により、図４（ｂ）に示すように
有機高分子からなる低誘電率膜８の表面、すなわちイオ
ン入射面ですら炭素系堆積膜９が形成され、この炭素系
堆積膜９がエッチングストッパとなって有機高分子から
なる低誘電率膜８のエッチングレートが低下するものと
考えられる。なお、ここで述べたＣ／Ｆ比については、
例えばＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，１６−
（２），３９１（１９７９）にその概念が詳述されてい
るが、プラズマ雰囲気中あるいは被エッチング基板面上
ににおける、炭素系化学種あるいは炭素系ポリマと、フ
ッ素系化学種との原子数の比のことである。すなわち、
堆積性因子とエッチング性因子との比とも言える。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
の酸化シリコン系絶縁膜と有機高分子系絶縁膜が積層さ
れた低誘電率積層絶縁膜のプラズマエッチングにおける
問題点を解決することを目的とする。すなわち本発明の
課題は、有機高分子系絶縁膜またはシロキサン結合を有
する有機高分子系絶縁膜上に、酸化シリコン系絶縁膜が
積層された構造を有する低誘電率の積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、エッチングレートの低下を
防止し、またエッチングにより得られるパターンの形状
制御性に優れた積層絶縁膜のプラズマエッチング方法を
提供することである。
の酸化シリコン系絶縁膜と有機高分子系絶縁膜が積層さ
れた低誘電率積層絶縁膜のプラズマエッチングにおける
問題点を解決することを目的とする。すなわち本発明の
課題は、有機高分子系絶縁膜またはシロキサン結合を有
する有機高分子系絶縁膜上に、酸化シリコン系絶縁膜が
積層された構造を有する低誘電率の積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、エッチングレートの低下を
防止し、またエッチングにより得られるパターンの形状
制御性に優れた積層絶縁膜のプラズマエッチング方法を
提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の積層絶縁膜のプ
ラズマエッチング方法は、上述の課題を解決するために
提案するもである。すなわち、請求項１の発明において
は、有機高分子系絶縁膜上に酸化シリコン系絶縁膜が積
層された構造を有する積層絶縁膜のプラズマエッチング
方法において、この酸化シリコン系絶縁膜を、レジスト
マスクを用いてパターンに形成するプラズマエッチング
工程と、下層の有機高分子系絶縁膜を、酸素系化学種を
発生しうるガスを含むエッチングガスを用いてプラズマ
エッチングする工程とをこの順の施すことを特徴とする
ものである。この際、酸化シリコン系絶縁膜のパターニ
ングにおいては従来と同様にＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガ
スによるプラズマエッチングを用いてよい。
ラズマエッチング方法は、上述の課題を解決するために
提案するもである。すなわち、請求項１の発明において
は、有機高分子系絶縁膜上に酸化シリコン系絶縁膜が積
層された構造を有する積層絶縁膜のプラズマエッチング
方法において、この酸化シリコン系絶縁膜を、レジスト
マスクを用いてパターンに形成するプラズマエッチング
工程と、下層の有機高分子系絶縁膜を、酸素系化学種を
発生しうるガスを含むエッチングガスを用いてプラズマ
エッチングする工程とをこの順の施すことを特徴とする
ものである。この際、酸化シリコン系絶縁膜のパターニ
ングにおいては従来と同様にＣＦ系あるいはＣＨＦ系ガ
スによるプラズマエッチングを用いてよい。
【００１７】この有機高分子系絶縁膜は、フッ素原子を
含むことが望ましい。また有機高分子系絶縁膜をプラズ
マエッチングする工程においては、酸化シリコン系絶縁
膜に形成されたパターンをエッチングマスクとして用い
ることが望ましい。
含むことが望ましい。また有機高分子系絶縁膜をプラズ
マエッチングする工程においては、酸化シリコン系絶縁
膜に形成されたパターンをエッチングマスクとして用い
ることが望ましい。
【００１８】また有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチ
ングする工程においては、被エッチング基板の温度を室
温以下に制御するか、あるいはこの有機高分子系絶縁膜
パターンの側壁に炭素系ポリマを堆積しつつプラズマエ
ッチングすることが望ましい。
ングする工程においては、被エッチング基板の温度を室
温以下に制御するか、あるいはこの有機高分子系絶縁膜
パターンの側壁に炭素系ポリマを堆積しつつプラズマエ
ッチングすることが望ましい。
【００１９】つぎに請求項６の発明においては、シロキ
サン結合を有する有機高分子系絶縁膜上に酸化シリコン
系絶縁膜が積層された構造を有する積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、この酸化シリコン系絶縁膜
を、レジストマスクを用いるとともに、プラズマ中に炭
素系化学種とフッ素系化学種とを発生しうるガスを含む
第１のエッチングガスを用いてプラズマエッチングする
工程と、下層のシロキサン結合を有する有機高分子系絶
縁膜を、プラズマ中に炭素系化学種とフッ素系化学種と
を発生しうるとともに、この炭素系化学種と前記フッ素
系化学種の比が前記第１のエッチングガスより小さい第
２のエッチングガスを用いてプラズマエッチングする工
程とをこの順の施すことを特徴とするものである。
サン結合を有する有機高分子系絶縁膜上に酸化シリコン
系絶縁膜が積層された構造を有する積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、この酸化シリコン系絶縁膜
を、レジストマスクを用いるとともに、プラズマ中に炭
素系化学種とフッ素系化学種とを発生しうるガスを含む
第１のエッチングガスを用いてプラズマエッチングする
工程と、下層のシロキサン結合を有する有機高分子系絶
縁膜を、プラズマ中に炭素系化学種とフッ素系化学種と
を発生しうるとともに、この炭素系化学種と前記フッ素
系化学種の比が前記第１のエッチングガスより小さい第
２のエッチングガスを用いてプラズマエッチングする工
程とをこの順の施すことを特徴とするものである。
【００２０】シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁
膜は、有機ＳＯＧからなる塗布絶縁膜であってよい。
膜は、有機ＳＯＧからなる塗布絶縁膜であってよい。
【００２１】
【作用】請求項１の発明においては、低誘電率膜である
有機高分子系絶縁膜はその組成の大部分を炭素原子が占
めているので、酸素系化学種を発生しうるガスを含むエ
ッチングガスに切り替えてこの有機高分子系絶縁膜をプ
ラズマエッチングすればパターニングはスムーズに続行
され、エッチングレートの低下ないしはエッチングの停
止を防止できる。この際、酸素系化学種を発生しうるガ
スを含むエッチングガスは、レジストマスクをも同時に
エッチングするので、エッチング選択比は１に近く、レ
ジストマスクは大きく後退または消失する。そこですで
にパターニングされている酸化シリコン系絶縁膜パター
ンをエッチングマスクとして用いる。酸化シリコン系絶
縁膜は、酸素プラズマでは全くエッチングされないの
で、有機高分子系絶縁膜のエッチングマスクとして用い
ることが可能である。有機高分子系絶縁膜は、フッ素原
子を含む構造、すなわちＣ−Ｈ結合の１部または全部が
Ｃ−Ｆ結合に置換された構造を有していれば一層の低誘
電率化が図れるが、かかる構造を有する有機高分子系絶
縁膜であっても、酸素系化学種を発生しうるガスを含む
エッチングガスによるプラズマエッチングが可能であ
る。
有機高分子系絶縁膜はその組成の大部分を炭素原子が占
めているので、酸素系化学種を発生しうるガスを含むエ
ッチングガスに切り替えてこの有機高分子系絶縁膜をプ
ラズマエッチングすればパターニングはスムーズに続行
され、エッチングレートの低下ないしはエッチングの停
止を防止できる。この際、酸素系化学種を発生しうるガ
スを含むエッチングガスは、レジストマスクをも同時に
エッチングするので、エッチング選択比は１に近く、レ
ジストマスクは大きく後退または消失する。そこですで
にパターニングされている酸化シリコン系絶縁膜パター
ンをエッチングマスクとして用いる。酸化シリコン系絶
縁膜は、酸素プラズマでは全くエッチングされないの
で、有機高分子系絶縁膜のエッチングマスクとして用い
ることが可能である。有機高分子系絶縁膜は、フッ素原
子を含む構造、すなわちＣ−Ｈ結合の１部または全部が
Ｃ−Ｆ結合に置換された構造を有していれば一層の低誘
電率化が図れるが、かかる構造を有する有機高分子系絶
縁膜であっても、酸素系化学種を発生しうるガスを含む
エッチングガスによるプラズマエッチングが可能であ
る。
【００２２】酸素系化学種を発生しうるガスを含むエッ
チングガスによるプラズマエッチングの場合には、Ｏ*
による等方的なエッチング反応、すなわち有機高分子系
絶縁膜のサイドエッチングが発生する。したがって、か
かるラジカル反応を抑制するために、被エッチング基板
の温度を室温以下、望ましくは０℃以下に制御し、低温
エッチングを施すことにより、異方性を確保する。
チングガスによるプラズマエッチングの場合には、Ｏ*
による等方的なエッチング反応、すなわち有機高分子系
絶縁膜のサイドエッチングが発生する。したがって、か
かるラジカル反応を抑制するために、被エッチング基板
の温度を室温以下、望ましくは０℃以下に制御し、低温
エッチングを施すことにより、異方性を確保する。
【００２３】有機高分子系絶縁膜のサイドエッチングを
防止するために、炭素系ポリマによる側壁保護膜を形成
しつつプラズマエッチングしてもよい。この場合にも被
エッチング基板を室温以下に制御することは、炭素系ポ
リマによる側壁保護膜の消失を防止し、少量の炭素系ポ
リマの堆積で異方性を確保し、パーティクル汚染を防止
する観点から望ましい。
防止するために、炭素系ポリマによる側壁保護膜を形成
しつつプラズマエッチングしてもよい。この場合にも被
エッチング基板を室温以下に制御することは、炭素系ポ
リマによる側壁保護膜の消失を防止し、少量の炭素系ポ
リマの堆積で異方性を確保し、パーティクル汚染を防止
する観点から望ましい。
【００２４】つぎに請求項６の発明においては、低誘電
率膜であるシロキサン結合を有する有機高分子絶縁膜は
化学的構造がＳｉＯ2 に近いので、基本的なエッチング
反応は酸化シリコン系絶縁膜と同様であり、炭素系化学
種とフッ素系化学種を発生しうるエッチングガスによる
プラズマエッチングは可能である。しかしながら、構成
成分中に有機基に基づく炭素原子を含んでいるので、上
層の酸化シリコン系絶縁膜と同じエッチング条件を採用
した場合には炭素系化学種が過剰となり、エッチングレ
ートは極端に低下する。そこで酸化シリコン系絶縁膜を
プラズマエッチングするエッチング条件と比較して、Ｃ
／Ｆ比を下げたエッチング条件に切り替えて、シロキサ
ン結合を有する有機高分子絶縁膜をプラズマエッチング
するのである。これにより、被エッチング基板上への炭
素系堆積膜の形成が防止され、プラズマエッチングはス
ムーズに続行される。
率膜であるシロキサン結合を有する有機高分子絶縁膜は
化学的構造がＳｉＯ2 に近いので、基本的なエッチング
反応は酸化シリコン系絶縁膜と同様であり、炭素系化学
種とフッ素系化学種を発生しうるエッチングガスによる
プラズマエッチングは可能である。しかしながら、構成
成分中に有機基に基づく炭素原子を含んでいるので、上
層の酸化シリコン系絶縁膜と同じエッチング条件を採用
した場合には炭素系化学種が過剰となり、エッチングレ
ートは極端に低下する。そこで酸化シリコン系絶縁膜を
プラズマエッチングするエッチング条件と比較して、Ｃ
／Ｆ比を下げたエッチング条件に切り替えて、シロキサ
ン結合を有する有機高分子絶縁膜をプラズマエッチング
するのである。これにより、被エッチング基板上への炭
素系堆積膜の形成が防止され、プラズマエッチングはス
ムーズに続行される。
【００２５】Ｃ／Ｆ比を下げる具体的方法は各種可能で
あるが、最も一般的な酸化シリコン系絶縁膜のエッチン
グガスであるＣＦ4 ／Ｏ2 混合ガスを例にとれば、Ｏ2
の混合比を増やす方法があげられる。Ｏ2 は、ＣＦ4 の
解離により生成する炭素系化学種を消費してＣＯx とし
てエッチング反応系外に除去し、フッ素系化学種の濃度
を高める役割を果たす。また後の実施例で述べるよう
に、酸化シリコン系絶縁膜のプラズマエッチングにおい
てプラズマ中の過剰なＦ* を制御する目的でＣＯやＨ2
等のＦ* 消費ガスを添加する場合には、これらのＦ* 消
費ガスの混合比を下げればよい。
あるが、最も一般的な酸化シリコン系絶縁膜のエッチン
グガスであるＣＦ4 ／Ｏ2 混合ガスを例にとれば、Ｏ2
の混合比を増やす方法があげられる。Ｏ2 は、ＣＦ4 の
解離により生成する炭素系化学種を消費してＣＯx とし
てエッチング反応系外に除去し、フッ素系化学種の濃度
を高める役割を果たす。また後の実施例で述べるよう
に、酸化シリコン系絶縁膜のプラズマエッチングにおい
てプラズマ中の過剰なＦ* を制御する目的でＣＯやＨ2
等のＦ* 消費ガスを添加する場合には、これらのＦ* 消
費ガスの混合比を下げればよい。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面
を参照しつつ説明する。なお実施例の説明で参照する図
面中で、従来技術の説明で参照した図４の中の構成要素
部分と同様の構成要素部分には同じ参照符号を付すもの
とする。
を参照しつつ説明する。なお実施例の説明で参照する図
面中で、従来技術の説明で参照した図４の中の構成要素
部分と同様の構成要素部分には同じ参照符号を付すもの
とする。
【００２７】実施例１ 本実施例は、本発明の請求項１を適用し、有機高分子系
絶縁膜としてポリイミド膜上に酸化シリコン系絶縁膜が
積層された層間絶縁膜にプラズマエッチングを施して接
続孔を形成した例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）に
示す概略断面図を参照して説明する。
絶縁膜としてポリイミド膜上に酸化シリコン系絶縁膜が
積層された層間絶縁膜にプラズマエッチングを施して接
続孔を形成した例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）に
示す概略断面図を参照して説明する。
【００２８】まず図１（ａ）に示すように、シリコン等
の半導体基板１上に、ポリイミド前駆体を含む溶液を塗
布し、乾燥、熱処理の工程を経てポリイミド膜からなる
有機高分子系絶縁膜２を形成する。ポリイミド膜の塗布
はスピンコータを使用し、３０００ｒｐｍでポリイミド
前駆体を含む溶液をスピンコーティングした後、２００
℃で１分間乾燥し、次いで４００℃で１０分間アニール
してポリイミド膜とした。ポリイミド膜からなる有機高
分子系絶縁膜２の厚さは例えば１００ｎｍである。
の半導体基板１上に、ポリイミド前駆体を含む溶液を塗
布し、乾燥、熱処理の工程を経てポリイミド膜からなる
有機高分子系絶縁膜２を形成する。ポリイミド膜の塗布
はスピンコータを使用し、３０００ｒｐｍでポリイミド
前駆体を含む溶液をスピンコーティングした後、２００
℃で１分間乾燥し、次いで４００℃で１０分間アニール
してポリイミド膜とした。ポリイミド膜からなる有機高
分子系絶縁膜２の厚さは例えば１００ｎｍである。
【００２９】有機高分子系絶縁膜２の上層の酸化シリコ
ン系絶縁膜３は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏ
ｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ2 を原料ガスとするプ
ラズマＣＶＤにより、一例として被処理基板温度３７５
℃、２００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３００Ｗの条件で２
００ｎｍの厚さに形成した。このようにして得られた積
層絶縁膜上に、例えば０．２μｍの開口径を有するレジ
ストマスク４を形成する。
ン系絶縁膜３は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏ
ｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ2 を原料ガスとするプ
ラズマＣＶＤにより、一例として被処理基板温度３７５
℃、２００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３００Ｗの条件で２
００ｎｍの厚さに形成した。このようにして得られた積
層絶縁膜上に、例えば０．２μｍの開口径を有するレジ
ストマスク４を形成する。
【００３０】図１（ａ）に示す被エッチング基板をマグ
ネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上にセッティング
し、一例として下記プラズマエッチング条件により、ま
ず酸化シリコン系絶縁膜６をパターニングする。 ＣＨＦ3 ４０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２６０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング工程においては、添加ガスのＣＯはプラズ
マ中に発生する過剰のフッ素系化学種をＣＯＦx の形で
エッチングチャンバ外に除去し、Ｃ／Ｆ比を高く維持す
ることにより対レジストマスク選択比を向上する役割を
担っている。本エッチング工程では、下層のポリイミド
からなる有機高分子系絶縁膜２はエッチングされず、あ
るいは極端にエッチングレートが小さいので、有機高分
子系絶縁膜２の表面が露出した時点で停止する。この状
態が図１（ｂ）である。
ネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上にセッティング
し、一例として下記プラズマエッチング条件により、ま
ず酸化シリコン系絶縁膜６をパターニングする。 ＣＨＦ3 ４０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２６０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング工程においては、添加ガスのＣＯはプラズ
マ中に発生する過剰のフッ素系化学種をＣＯＦx の形で
エッチングチャンバ外に除去し、Ｃ／Ｆ比を高く維持す
ることにより対レジストマスク選択比を向上する役割を
担っている。本エッチング工程では、下層のポリイミド
からなる有機高分子系絶縁膜２はエッチングされず、あ
るいは極端にエッチングレートが小さいので、有機高分
子系絶縁膜２の表面が露出した時点で停止する。この状
態が図１（ｂ）である。
【００３１】つぎにエッチング条件を切り替え、一例と
して下記プラズマエッチング条件により下層の有機高分
子系絶縁膜２のプラズマエッチングを施す。 Ｏ2 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 −８０ ℃ 本エッチング条件では、レジストマスク４も同時にエッ
チングされて大きく後退するが、有機高分子系絶縁膜２
はパターニングされた酸化シリコン系絶縁膜３パターン
をマスクとして進行する。本エッチング条件によって
は、酸化シリコン系絶縁膜３がエッチングされることは
ない。
して下記プラズマエッチング条件により下層の有機高分
子系絶縁膜２のプラズマエッチングを施す。 Ｏ2 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 −８０ ℃ 本エッチング条件では、レジストマスク４も同時にエッ
チングされて大きく後退するが、有機高分子系絶縁膜２
はパターニングされた酸化シリコン系絶縁膜３パターン
をマスクとして進行する。本エッチング条件によって
は、酸化シリコン系絶縁膜３がエッチングされることは
ない。
【００３２】また、被エッチング基板を−８０℃の低温
に冷却していることから、Ｏ* によるラジカル反応は抑
制され、イオン入射が原理的に少ない有機高分子系絶縁
膜２パターンの側面ではエッチング反応は進行しない。
したがって、図１（ｃ）に示すように、垂直なパターン
側面を有する接続孔５が異方性良く開口される。
に冷却していることから、Ｏ* によるラジカル反応は抑
制され、イオン入射が原理的に少ない有機高分子系絶縁
膜２パターンの側面ではエッチング反応は進行しない。
したがって、図１（ｃ）に示すように、垂直なパターン
側面を有する接続孔５が異方性良く開口される。
【００３３】本実施例によれば、ポリイミドからなる有
機高分子系絶縁膜を酸素系化学種を発生しうるガスを用
い、ラジカル反応を抑制しつつ、さらに酸化シリコン系
絶縁膜のパターンをマスクとしてプラズマエッチングす
ることにより、エッチングレートが低下することなく、
形状に優れた接続孔のパターニングが可能となる。
機高分子系絶縁膜を酸素系化学種を発生しうるガスを用
い、ラジカル反応を抑制しつつ、さらに酸化シリコン系
絶縁膜のパターンをマスクとしてプラズマエッチングす
ることにより、エッチングレートが低下することなく、
形状に優れた接続孔のパターニングが可能となる。
【００３４】実施例２ 本実施例も本発明の請求項１を適用し、有機高分子系絶
縁膜としてポリパラキシリレン膜上に酸化シリコン系絶
縁膜が積層された層間絶縁膜にプラズマエッチングを施
して接続孔を形成した例であり、これを図２（ａ）〜
（ｃ）に示す概略断面図を参照して説明する。
縁膜としてポリパラキシリレン膜上に酸化シリコン系絶
縁膜が積層された層間絶縁膜にプラズマエッチングを施
して接続孔を形成した例であり、これを図２（ａ）〜
（ｃ）に示す概略断面図を参照して説明する。
【００３５】まず図２（ａ）に示すように、シリコン等
の半導体基板１上に、減圧ＣＶＤによりポリパラキシリ
レンからなる有機高分子系絶縁膜２を１５０ｎｍ形成す
る。減圧ＣＶＤ条件としては、一例としてｐ−キシレン
を１７０℃、１Ｔｏｒｒで気化し、予備分解室で６５０
℃、０．５Ｔｏｒｒで熱分解してｐ−キシレンラジカル
を主体とする中間生成物とする。つぎにこの中間生成物
をＣＶＤチャンバに輸送し、０．１Ｔｏｒｒの減圧雰囲
気中で３５℃に制御された半導体基板１上に重合させて
堆積し、ポリパラキシリレン膜を得る。得られたポリパ
ラキシリレンの融点は４００℃であった。
の半導体基板１上に、減圧ＣＶＤによりポリパラキシリ
レンからなる有機高分子系絶縁膜２を１５０ｎｍ形成す
る。減圧ＣＶＤ条件としては、一例としてｐ−キシレン
を１７０℃、１Ｔｏｒｒで気化し、予備分解室で６５０
℃、０．５Ｔｏｒｒで熱分解してｐ−キシレンラジカル
を主体とする中間生成物とする。つぎにこの中間生成物
をＣＶＤチャンバに輸送し、０．１Ｔｏｒｒの減圧雰囲
気中で３５℃に制御された半導体基板１上に重合させて
堆積し、ポリパラキシリレン膜を得る。得られたポリパ
ラキシリレンの融点は４００℃であった。
【００３６】上層の酸化シリコン系絶縁膜３およびレジ
ストマスク４の形成工程は、実施例１と同様であるので
重複する説明を省略する。また次工程の酸化シリコン系
絶縁膜３のプラズマエッチング条件も実施例１と同様で
あるので、ここでも重複する説明は省略する。
ストマスク４の形成工程は、実施例１と同様であるので
重複する説明を省略する。また次工程の酸化シリコン系
絶縁膜３のプラズマエッチング条件も実施例１と同様で
あるので、ここでも重複する説明は省略する。
【００３７】酸化シリコン系絶縁膜２のパターニングが
終了し、有機高分子系絶縁膜３の表面が露出した段階で
エッチングは停止する。ここでエッチング条件を切り替
え、一例として下記プラズマエッチング条件により下層
の有機高分子系絶縁膜２のプラズマエッチングを施す。 Ｏ2 ８０ ｓｃｃｍ ＣＯ2 ４０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 −２０ ℃ 本エッチング条件では、レジストマスク４も同時にエッ
チングされて大きく後退または消失するが、有機高分子
系絶縁膜２はパターニングされた酸化シリコン系絶縁膜
３パターンをマスクとして進行する。本エッチング条件
によっては、酸化シリコン系絶縁膜３がエッチングされ
ることはない。
終了し、有機高分子系絶縁膜３の表面が露出した段階で
エッチングは停止する。ここでエッチング条件を切り替
え、一例として下記プラズマエッチング条件により下層
の有機高分子系絶縁膜２のプラズマエッチングを施す。 Ｏ2 ８０ ｓｃｃｍ ＣＯ2 ４０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 −２０ ℃ 本エッチング条件では、レジストマスク４も同時にエッ
チングされて大きく後退または消失するが、有機高分子
系絶縁膜２はパターニングされた酸化シリコン系絶縁膜
３パターンをマスクとして進行する。本エッチング条件
によっては、酸化シリコン系絶縁膜３がエッチングされ
ることはない。
【００３８】また、被エッチング基板は冷却されている
とは言え実施例１の場合よりは高温であるので、Ｏ* の
アタックを完全の防止することはできない。しかしなが
ら、イオン照射が原理的に少ない有機高分子系絶縁膜２
パターン側面には、炭素ポリマ系側壁保護膜６が堆積
し、有機高分子系絶縁膜２パターンのサイドエッチング
を防止する。この炭素ポリマ系側壁保護膜６は、エッチ
ングの反応生成物であるＣＯが再解離した炭素、および
エッチングガスとして供給されたＣＯ2 の解離生成物を
に由来するものであるが、その堆積量は僅かであるの
で、接続孔５がテーパ形状化したりパーティクルレベル
が悪化することはない。積層絶縁膜の接続孔５が開口さ
れた状態を図２（ｃ）に示す。
とは言え実施例１の場合よりは高温であるので、Ｏ* の
アタックを完全の防止することはできない。しかしなが
ら、イオン照射が原理的に少ない有機高分子系絶縁膜２
パターン側面には、炭素ポリマ系側壁保護膜６が堆積
し、有機高分子系絶縁膜２パターンのサイドエッチング
を防止する。この炭素ポリマ系側壁保護膜６は、エッチ
ングの反応生成物であるＣＯが再解離した炭素、および
エッチングガスとして供給されたＣＯ2 の解離生成物を
に由来するものであるが、その堆積量は僅かであるの
で、接続孔５がテーパ形状化したりパーティクルレベル
が悪化することはない。積層絶縁膜の接続孔５が開口さ
れた状態を図２（ｃ）に示す。
【００３９】本実施例によれば、有機高分子系絶縁膜２
は酸素系化学種を生成しうるガスを用い、パターン側面
に炭素ポリマ系側壁保護膜を堆積するとともに、酸化シ
リコン系絶縁膜パターンをマスクとしてプラズマエッチ
ングすることにより、異方性形状に優れた接続孔をエッ
チングレートの低下なく形成することが可能となる。
は酸素系化学種を生成しうるガスを用い、パターン側面
に炭素ポリマ系側壁保護膜を堆積するとともに、酸化シ
リコン系絶縁膜パターンをマスクとしてプラズマエッチ
ングすることにより、異方性形状に優れた接続孔をエッ
チングレートの低下なく形成することが可能となる。
【００４０】実施例３ 本実施例は、本発明の請求項６を適用し、シロキサン結
合を有する有機高分子系絶縁膜としての有機ＳＯＧ膜上
に酸化シリコン系絶縁膜が積層された層間絶縁膜にプラ
ズマエッチングを施して接続孔を形成した例であり、こ
れを図３（ａ）〜（ｃ）に示す概略断面図を参照して説
明する。
合を有する有機高分子系絶縁膜としての有機ＳＯＧ膜上
に酸化シリコン系絶縁膜が積層された層間絶縁膜にプラ
ズマエッチングを施して接続孔を形成した例であり、こ
れを図３（ａ）〜（ｃ）に示す概略断面図を参照して説
明する。
【００４１】まず図１（ａ）に示すように、シリコン等
の半導体基板１上に、有機ＳＯＧ溶液を塗布し、乾燥、
熱処理の工程を経て有機ＳＯＧ膜からなるシロキサン結
合を有する有機高分子系絶縁膜７を形成する。有機ＳＯ
Ｇ溶液の塗布はスピンコータを使用し、３０００ｒｐｍ
で有機ＳＯＧ溶液をスピンコーティングした後、２００
℃で１分間乾燥し、次いで４００℃で１０分間アニール
して有機ＳＯＧ膜とした。有機ＳＯＧ膜からなるシロキ
サン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の厚さは例えば
１００ｎｍである。
の半導体基板１上に、有機ＳＯＧ溶液を塗布し、乾燥、
熱処理の工程を経て有機ＳＯＧ膜からなるシロキサン結
合を有する有機高分子系絶縁膜７を形成する。有機ＳＯ
Ｇ溶液の塗布はスピンコータを使用し、３０００ｒｐｍ
で有機ＳＯＧ溶液をスピンコーティングした後、２００
℃で１分間乾燥し、次いで４００℃で１０分間アニール
して有機ＳＯＧ膜とした。有機ＳＯＧ膜からなるシロキ
サン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の厚さは例えば
１００ｎｍである。
【００４２】シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁
膜７の上層の酸化シリコン系絶縁膜３およびレジストマ
スク４の形成工程は、前実施例１と同様であるので重複
する説明を省略する。図３（ａ）に示す被エッチング基
板をマグネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上にセッテ
ィングし、一例として下記プラズマエッチング条件によ
り、まず酸化シリコン系絶縁膜６をパターニングする。 ＣＨＦ3 ４０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２６０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング条件は、実施例１における酸化シリコン系
絶縁膜のエッチング条件と同様であり、添加ガスのＣＯ
はプラズマ中に発生する過剰のフッ素系化学種をＣＯＦ
x の形でチャンバ外に除去し、Ｃ／Ｆ比を高く維持する
ことにより対レジストマスク選択比を向上する役割を担
っている。本エッチング条件では、下層の有機ＳＯＧか
らなるシロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の
エッチングレートは極端に小さく、またはエッチングさ
れず、シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の
表面が露出した時点でエッチングは停止する。この状態
が図３（ｂ）である。
膜７の上層の酸化シリコン系絶縁膜３およびレジストマ
スク４の形成工程は、前実施例１と同様であるので重複
する説明を省略する。図３（ａ）に示す被エッチング基
板をマグネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上にセッテ
ィングし、一例として下記プラズマエッチング条件によ
り、まず酸化シリコン系絶縁膜６をパターニングする。 ＣＨＦ3 ４０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２６０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング条件は、実施例１における酸化シリコン系
絶縁膜のエッチング条件と同様であり、添加ガスのＣＯ
はプラズマ中に発生する過剰のフッ素系化学種をＣＯＦ
x の形でチャンバ外に除去し、Ｃ／Ｆ比を高く維持する
ことにより対レジストマスク選択比を向上する役割を担
っている。本エッチング条件では、下層の有機ＳＯＧか
らなるシロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の
エッチングレートは極端に小さく、またはエッチングさ
れず、シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜７の
表面が露出した時点でエッチングは停止する。この状態
が図３（ｂ）である。
【００４３】つぎにエッチング条件を切り替え、一例と
して下記プラズマエッチング条件により下層のシロキサ
ン結合を有する有機高分子系絶縁膜７のプラズマエッチ
ングを施す。 ＣＨＦ3 ８０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング条件は、混合ガス中のＣＯの流量を減ら
し、ＣＨＦ3 の流量を増加している。したがって、ＣＨ
Ｆ3 の解離により生成するフッ素系化学種がＣＯにより
捕獲され、ＣＯＦx の形でエッチング反応系外に除去さ
れる機会は減少する。このため、プラズマ中のフッ素系
化学種が増え、Ｃ／Ｆ比は小さくなる。
して下記プラズマエッチング条件により下層のシロキサ
ン結合を有する有機高分子系絶縁膜７のプラズマエッチ
ングを施す。 ＣＨＦ3 ８０ ｓｃｃｍ ＣＯ ２２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．３ Ｐａ ＲＦパワー １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２０ ℃ 本エッチング条件は、混合ガス中のＣＯの流量を減ら
し、ＣＨＦ3 の流量を増加している。したがって、ＣＨ
Ｆ3 の解離により生成するフッ素系化学種がＣＯにより
捕獲され、ＣＯＦx の形でエッチング反応系外に除去さ
れる機会は減少する。このため、プラズマ中のフッ素系
化学種が増え、Ｃ／Ｆ比は小さくなる。
【００４４】Ｃ／Ｆ比の減少の結果、シロキサン結合を
有する有機高分子絶縁膜７表面に炭素系ポリマが過剰に
堆積してエッチングレートが低下する現象はない。また
イオン入射の少ないパターン側面には炭素ポリマ系側壁
保護膜（図示せず）が薄く堆積し、異方性加工に寄与す
る。レジストマスク４が後退することもない。この結
果、図３（ｃ）に示すように、良好な異方性形状を示す
接続孔が形成される。
有する有機高分子絶縁膜７表面に炭素系ポリマが過剰に
堆積してエッチングレートが低下する現象はない。また
イオン入射の少ないパターン側面には炭素ポリマ系側壁
保護膜（図示せず）が薄く堆積し、異方性加工に寄与す
る。レジストマスク４が後退することもない。この結
果、図３（ｃ）に示すように、良好な異方性形状を示す
接続孔が形成される。
【００４５】本実施例によれば、炭素系化学種とフッ素
系化学種の比を制御することにより、シロキサン結合を
有する有機高分子系絶縁膜と酸化シリコン系絶縁膜の積
層絶縁膜を高スループットで形状よくプラズマエッチン
グすることが可能である。
系化学種の比を制御することにより、シロキサン結合を
有する有機高分子系絶縁膜と酸化シリコン系絶縁膜の積
層絶縁膜を高スループットで形状よくプラズマエッチン
グすることが可能である。
【００４６】以上、本発明を３種の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
【００４７】例えば、有機高分子系絶縁膜としてポリイ
ミドとポリパラキシリレンを例示したが、ポリエチレン
やポリプロピレン等他の低誘電率の有機高分子を用いて
もよい。またこれら有機高分子を構成するＣ−Ｈ結合の
１部または全部をＣ−Ｆ結合に置換したフッ素系高分子
を採用すれば、低誘電率化に一層の寄与がある。もちろ
ん、比誘電率が２程度のフッ化炭素系高分子であるテフ
ロンＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ
Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、テフロンＦＥＰ（Ｆｌｏｒｉｎａ
ｔｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）ある
いはテフロンＰＦＡ（Ｐｅｒ Ｆｌｕｏｒｏ Ａｌｋｏ
ｋｙ）を用いれば、低誘電率と低吸湿性を共に満たす積
層絶縁膜が形状できる。これらフッ化炭素系高分子はプ
ラズマ重合や、ドライパウダやエマルジョンの塗布焼成
で形成できる。ただしテフロンＰＴＦＥの場合には、接
着性に注意を払う必要がある。
ミドとポリパラキシリレンを例示したが、ポリエチレン
やポリプロピレン等他の低誘電率の有機高分子を用いて
もよい。またこれら有機高分子を構成するＣ−Ｈ結合の
１部または全部をＣ−Ｆ結合に置換したフッ素系高分子
を採用すれば、低誘電率化に一層の寄与がある。もちろ
ん、比誘電率が２程度のフッ化炭素系高分子であるテフ
ロンＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ
Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、テフロンＦＥＰ（Ｆｌｏｒｉｎａ
ｔｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）ある
いはテフロンＰＦＡ（Ｐｅｒ Ｆｌｕｏｒｏ Ａｌｋｏ
ｋｙ）を用いれば、低誘電率と低吸湿性を共に満たす積
層絶縁膜が形状できる。これらフッ化炭素系高分子はプ
ラズマ重合や、ドライパウダやエマルジョンの塗布焼成
で形成できる。ただしテフロンＰＴＦＥの場合には、接
着性に注意を払う必要がある。
【００４８】シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁
膜として有機ＳＯＧを例示したが、他のシリコンダラー
ポリマ、例えばポリフェニルシルセスキオキサン等を用
いることも可能である。
膜として有機ＳＯＧを例示したが、他のシリコンダラー
ポリマ、例えばポリフェニルシルセスキオキサン等を用
いることも可能である。
【００４９】上層に形成する酸化シリコン系絶縁膜とし
て、プラズマＣＶＤによるＳｉＯ2を例示したが、Ｓｉ
ＯＮやＳｉＯＦ、あるいはＰＳＧやＢＰＳＧ等不純物を
含むシリケートガラスであってもよい。
て、プラズマＣＶＤによるＳｉＯ2を例示したが、Ｓｉ
ＯＮやＳｉＯＦ、あるいはＰＳＧやＢＰＳＧ等不純物を
含むシリケートガラスであってもよい。
【００５０】積層絶縁膜の層構成として低誘電率膜上に
酸化シリコン系絶縁膜が積層された２層構造に限らず、
低誘電率膜と酸化シリコン系絶縁膜が交互に積層された
多層絶縁膜においても本発明が適用できることは明白で
ある。また半導体基板上に形成するコンタクトホールに
限らず、多結晶シリコン等の下層配線上の層間絶縁膜に
開口するビアホールエッチングに適用してもよい。
酸化シリコン系絶縁膜が積層された２層構造に限らず、
低誘電率膜と酸化シリコン系絶縁膜が交互に積層された
多層絶縁膜においても本発明が適用できることは明白で
ある。また半導体基板上に形成するコンタクトホールに
限らず、多結晶シリコン等の下層配線上の層間絶縁膜に
開口するビアホールエッチングに適用してもよい。
【００５１】さらに、積層絶縁膜のプラズマエッチング
時に使用するエッチング装置としてマグネトロンＲＩＥ
装置を採り上げたが、通常の平行平板型ＲＩＥ装置、Ｅ
ＣＲプラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッ
チング装置、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッ
チング装置、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma)エ
ッチング装置等、各種エッチング装置を使用可能である
ことは言うまでもない。
時に使用するエッチング装置としてマグネトロンＲＩＥ
装置を採り上げたが、通常の平行平板型ＲＩＥ装置、Ｅ
ＣＲプラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッ
チング装置、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッ
チング装置、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma)エ
ッチング装置等、各種エッチング装置を使用可能である
ことは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば有機高分子系絶縁膜またはシロキサン結合を有
する有機高分子系絶縁膜上に、酸化シリコン系絶縁膜が
積層された構造を有する低誘電率の積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、エッチングレートの低下を
防止し、またエッチングにより得られるパターンの形状
制御性に優れた積層絶縁膜のプラズマエッチング方法を
提供することが可能となる。したがって、多層配線を用
いた高集積度半導体装置の配線間容量の低減が信頼性高
く実現でき、半導体装置の高速動作、低消費電力および
低発熱等に寄与することができる。
によれば有機高分子系絶縁膜またはシロキサン結合を有
する有機高分子系絶縁膜上に、酸化シリコン系絶縁膜が
積層された構造を有する低誘電率の積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法において、エッチングレートの低下を
防止し、またエッチングにより得られるパターンの形状
制御性に優れた積層絶縁膜のプラズマエッチング方法を
提供することが可能となる。したがって、多層配線を用
いた高集積度半導体装置の配線間容量の低減が信頼性高
く実現でき、半導体装置の高速動作、低消費電力および
低発熱等に寄与することができる。
【図１】本発明を適用した実施例１を、その工程順に説
明する概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上に有機
高分子系絶縁膜（ポリイミド）と酸化シリコン系絶縁膜
およびレジストマスクを形成した状態であり、（ｂ）は
酸化シリコン系絶縁膜をプラズマエッチングした状態、
（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜パターンをマスクとして
有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチングして接続孔を
開口した状態である。
明する概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上に有機
高分子系絶縁膜（ポリイミド）と酸化シリコン系絶縁膜
およびレジストマスクを形成した状態であり、（ｂ）は
酸化シリコン系絶縁膜をプラズマエッチングした状態、
（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜パターンをマスクとして
有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチングして接続孔を
開口した状態である。
【図２】本発明を適用した実施例２を、その工程順に説
明するための概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上
に有機高分子系絶縁膜（ポリパラキシリレン）と酸化シ
リコン系絶縁膜およびレジストマスクを形成した状態で
あり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜をプラズマエッチ
ングした状態、（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜パターン
をマスクとして有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチン
グして接続孔を開口した状態である。
明するための概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上
に有機高分子系絶縁膜（ポリパラキシリレン）と酸化シ
リコン系絶縁膜およびレジストマスクを形成した状態で
あり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜をプラズマエッチ
ングした状態、（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜パターン
をマスクとして有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチン
グして接続孔を開口した状態である。
【図３】本発明を適用した実施例３を、その工程順に説
明するための概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上
にシロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜（有機Ｓ
ＯＧ）と酸化シリコン系絶縁膜およびレジストマスクを
形成した状態であり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜を
プラズマエッチングした状態、（ｃ）はシロキサン結合
を有する有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチングして
接続孔を開口した状態である。
明するための概略断面図であり、（ａ）は半導体基板上
にシロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜（有機Ｓ
ＯＧ）と酸化シリコン系絶縁膜およびレジストマスクを
形成した状態であり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜を
プラズマエッチングした状態、（ｃ）はシロキサン結合
を有する有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチングして
接続孔を開口した状態である。
【図４】従来の低誘電率積層絶縁膜のプラズマエッチン
グにおける問題点をその工程順に説明するための概略断
面図であり、（ａ）は半導体基板上に有機高分子系絶縁
膜と酸化シリコン系絶縁膜およびレジストマスクを形成
した状態であり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜をプラ
ズマエッチングし、有機高分子系絶縁膜の表面が露出し
た段階でエッチングがストップした状態である。
グにおける問題点をその工程順に説明するための概略断
面図であり、（ａ）は半導体基板上に有機高分子系絶縁
膜と酸化シリコン系絶縁膜およびレジストマスクを形成
した状態であり、（ｂ）は酸化シリコン系絶縁膜をプラ
ズマエッチングし、有機高分子系絶縁膜の表面が露出し
た段階でエッチングがストップした状態である。
１ 半導体基板 ２ 有機高分子系絶縁膜 ３ 酸化シリコン系絶縁膜 ４ レジストマスク ５ 接続孔 ６ 炭素ポリマ系側壁保護膜 ７ シロキサン結合を有する有機高分子絶縁膜 ８ 低誘電率膜 ９ 炭素系堆積膜
Claims (7)
- 【請求項１】 有機高分子系絶縁膜上に、酸化シリコン
系絶縁膜が積層された構造を有する、積層絶縁膜のプラ
ズマエッチング方法において、 前記酸化シリコン系絶縁膜を、レジストマスクを用いて
パターンに形成するプラズマエッチング工程と、 前記有機高分子系絶縁膜を、酸素系化学種を発生しうる
ガスを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチング
する工程と、 をこの順の施すことを特徴とする、積層絶縁膜のプラズ
マエッチング方法。 - 【請求項２】 有機高分子系絶縁膜は、フッ素原子を含
むことを特徴とする、請求項１記載の積層絶縁膜のプラ
ズマエッチング方法。 - 【請求項３】 有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチン
グする工程においては、 酸化シリコン系絶縁膜に形成
されたパターンをエッチングマスクとして用いることを
特徴とする、請求項１記載の積層絶縁膜のプラズマエッ
チング方法。 - 【請求項４】 有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチン
グする工程においては、被エッチング基板の温度を室温
以下に制御することを特徴とする、請求項１記載の積層
絶縁膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項５】 有機高分子系絶縁膜をプラズマエッチン
グする工程においては、前記有機高分子系絶縁膜パター
ンの側壁に炭素系ポリマを堆積しつつプラズマエッチン
グすることを特徴とする、請求項１記載の積層絶縁膜の
プラズマエッチング方法。 - 【請求項６】 シロキサン結合を有する有機高分子系絶
縁膜上に、酸化シリコン系絶縁膜が積層された構造を有
する、積層絶縁膜のプラズマエッチング方法において、 前記酸化シリコン系絶縁膜を、レジストマスクを用いる
とともに、プラズマ中に炭素系化学種とフッ素系化学種
とを発生しうるガスを含む第１のエッチングガスを用い
てプラズマエッチングする工程と、 前記シロキサン結合を有する有機高分子系絶縁膜を、プ
ラズマ中に炭素系化学種とフッ素系化学種とを発生しう
るとともに、前記炭素系化学種と前記フッ素系化学種と
の比が前記第１のエッチングガスより小さい第２のエッ
チングガスを用いてプラズマエッチングする工程と、 をこの順の施すことを特徴とするプラズマエッチング方
法。 - 【請求項７】 シロキサン結合を有する有機高分子系絶
縁膜は、有機ＳＯＧからなる塗布絶縁膜であることを特
徴とする、請求項６記載のプラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12268295A JP3399154B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 積層絶縁膜のプラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12268295A JP3399154B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 積層絶縁膜のプラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316209A true JPH08316209A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3399154B2 JP3399154B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=14842023
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12268295A Expired - Fee Related JP3399154B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 積層絶縁膜のプラズマエッチング方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399154B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232237B1 (en) | 1997-12-12 | 2001-05-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| US6384483B1 (en) | 1997-02-06 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Manufacturing method for semiconductor device |
| US6514872B1 (en) | 1999-10-07 | 2003-02-04 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US6632746B2 (en) | 2000-04-19 | 2003-10-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Etching method, semiconductor and fabricating method for the same |
| JP2004512668A (ja) * | 2000-03-10 | 2004-04-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | フルオロカーボンのエッチングガスを用いた磁気的に増強されたプラズマエッチング方法 |
| US6812127B2 (en) | 2000-11-29 | 2004-11-02 | Renesas Technology Corp. | Method of forming semiconductor device including silicon oxide with fluorine, embedded wiring layer, via holes, and wiring grooves |
| US6987066B2 (en) | 1999-12-28 | 2006-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dry etching method and semiconductor device manufacturing method |
| US7419902B2 (en) | 1999-06-24 | 2008-09-02 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacture of semiconductor integrated circuit |
| US7790049B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Production process of structure |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP12268295A patent/JP3399154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6232237B1 (en) | 1997-12-12 | 2001-05-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| US7737023B2 (en) | 1999-06-24 | 2010-06-15 | Renesas Technology Corporation | Method of manufacture of semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device |
| US7419902B2 (en) | 1999-06-24 | 2008-09-02 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacture of semiconductor integrated circuit |
| US6514872B1 (en) | 1999-10-07 | 2003-02-04 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US7732339B2 (en) | 1999-11-16 | 2010-06-08 | Panasonic Corporation | Etching method, semiconductor and fabricating method for the same |
| US6987066B2 (en) | 1999-12-28 | 2006-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dry etching method and semiconductor device manufacturing method |
| JP2004512668A (ja) * | 2000-03-10 | 2004-04-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | フルオロカーボンのエッチングガスを用いた磁気的に増強されたプラズマエッチング方法 |
| US7282452B2 (en) | 2000-04-19 | 2007-10-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Etching method, semiconductor and fabricating method for the same |
| US6632746B2 (en) | 2000-04-19 | 2003-10-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Etching method, semiconductor and fabricating method for the same |
| US7985691B2 (en) | 2000-04-19 | 2011-07-26 | Panasonic Corporation | Etching method, semiconductor and fabricating method for the same |
| US6812127B2 (en) | 2000-11-29 | 2004-11-02 | Renesas Technology Corp. | Method of forming semiconductor device including silicon oxide with fluorine, embedded wiring layer, via holes, and wiring grooves |
| US7790049B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Production process of structure |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3399154B2 (ja) | 2003-04-21 |
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