JPH09232284A - Al配線のエッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents
Al配線のエッチング方法及びエッチング装置Info
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- JPH09232284A JPH09232284A JP3460096A JP3460096A JPH09232284A JP H09232284 A JPH09232284 A JP H09232284A JP 3460096 A JP3460096 A JP 3460096A JP 3460096 A JP3460096 A JP 3460096A JP H09232284 A JPH09232284 A JP H09232284A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】上述したBCl3/Cl2系エッチングガスにN
2を添加する方法では、該BN化合物を含む側壁保護膜
306は化学的に強い結合を有するため、エッチングに
引き続くアッシング工程により容易に除去できないとい
う課題がある。また、エッチング室内壁においてもBN
化合物の生成・堆積反応が起こるため,エッチング装置
内で異物が発生しやすくLSI量産適用の際には問題と
なる。 【解決手段】BCl3/Cl2ガスを用いてTiNキャッ
プ層104の一部をエッチングした後,所定の温度及び
圧力に保持されたガスタンク208から圧電素子弁20
9を介してN2を添加しながらTiNキャップ層104
の残りの一部とAl−Cu合金層103の一部をエッチ
ングする。その後、再び、BCl3/Cl2ガスを用いて
残りのAl−Cu合金層103をエッチングする。
2を添加する方法では、該BN化合物を含む側壁保護膜
306は化学的に強い結合を有するため、エッチングに
引き続くアッシング工程により容易に除去できないとい
う課題がある。また、エッチング室内壁においてもBN
化合物の生成・堆積反応が起こるため,エッチング装置
内で異物が発生しやすくLSI量産適用の際には問題と
なる。 【解決手段】BCl3/Cl2ガスを用いてTiNキャッ
プ層104の一部をエッチングした後,所定の温度及び
圧力に保持されたガスタンク208から圧電素子弁20
9を介してN2を添加しながらTiNキャップ層104
の残りの一部とAl−Cu合金層103の一部をエッチ
ングする。その後、再び、BCl3/Cl2ガスを用いて
残りのAl−Cu合金層103をエッチングする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等で用いら
れるAl配線のエッチング方法及びエッチング装置に係
り、特に多層構造のAl配線の加工形状制御に好適なA
l配線のエッチング方法及びエッチング装置に関する。
れるAl配線のエッチング方法及びエッチング装置に係
り、特に多層構造のAl配線の加工形状制御に好適なA
l配線のエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIのAl配線の多くはTiNキャッ
プ層/Al−Cu合金/TiNバリア層の3層構造が採
用されている。該配線のパターニングにはBCl3/C
l2ガスによるドライエッチングが広く用いられてい
る。BCl3/Cl2系のエッチングでは、Al−Cu合
金のエッチング速度の方がTiNのエッチング速度より
大きいため,図3の従来のAl配線加工形状図に示すよ
うにAl−Cu合金層303にサイドエッチングが生じ
る。該サイドエッチングはエッチング条件を最適化し、
側壁保護膜306を適度に形成することにより低減でき
る。しかし、TiNキャップ層303直下におけるAl
−Cu合金層303のノッチ307を低減することは困
難である。ノッチ307の低減方法としてBCl3/C
l2系のガスに加えてCHF3等の堆積性ガスを添加し、
側壁保護膜306を積極的に形成する方法があるが、A
l−Cu合金層303の異方性加工が困難になり、プロ
セス・マージンが小さい。Al−Cu合金層303の異
方性加工性に支障を与えることなく側壁保護膜306を
積極的形成する手段として,例えばJournal o
fVacuum Science & Technol
ogy,A10巻,第4号,pp.1232−1237
に記載されているように,N2をBCl3/Cl2系のガ
スに添加してノッチ307の低減及びAl−Cu合金層
303の異方性加工を同時に達成している。該手段によ
る側壁保護膜306はBCl3からのBとNの反応によ
るBN化合物を含んでいることが知られている。
プ層/Al−Cu合金/TiNバリア層の3層構造が採
用されている。該配線のパターニングにはBCl3/C
l2ガスによるドライエッチングが広く用いられてい
る。BCl3/Cl2系のエッチングでは、Al−Cu合
金のエッチング速度の方がTiNのエッチング速度より
大きいため,図3の従来のAl配線加工形状図に示すよ
うにAl−Cu合金層303にサイドエッチングが生じ
る。該サイドエッチングはエッチング条件を最適化し、
側壁保護膜306を適度に形成することにより低減でき
る。しかし、TiNキャップ層303直下におけるAl
−Cu合金層303のノッチ307を低減することは困
難である。ノッチ307の低減方法としてBCl3/C
l2系のガスに加えてCHF3等の堆積性ガスを添加し、
側壁保護膜306を積極的に形成する方法があるが、A
l−Cu合金層303の異方性加工が困難になり、プロ
セス・マージンが小さい。Al−Cu合金層303の異
方性加工性に支障を与えることなく側壁保護膜306を
積極的形成する手段として,例えばJournal o
fVacuum Science & Technol
ogy,A10巻,第4号,pp.1232−1237
に記載されているように,N2をBCl3/Cl2系のガ
スに添加してノッチ307の低減及びAl−Cu合金層
303の異方性加工を同時に達成している。該手段によ
る側壁保護膜306はBCl3からのBとNの反応によ
るBN化合物を含んでいることが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したBCl3/C
l2系エッチングガスにN2を添加する方法では、BN化
合物を含む側壁保護膜306が効率良く形成されること
によりノッチ307を低減している。しかし、該BN化
合物を含む側壁保護膜306は化学的に強い結合を有す
るため、エッチングに引き続くアッシング工程により容
易に除去できないという課題がある。また、エッチング
室内壁においてもBN化合物の生成・堆積反応が起こる
ため,エッチング装置内で異物が発生しやすくLSI量
産適用の際には問題となる。
l2系エッチングガスにN2を添加する方法では、BN化
合物を含む側壁保護膜306が効率良く形成されること
によりノッチ307を低減している。しかし、該BN化
合物を含む側壁保護膜306は化学的に強い結合を有す
るため、エッチングに引き続くアッシング工程により容
易に除去できないという課題がある。また、エッチング
室内壁においてもBN化合物の生成・堆積反応が起こる
ため,エッチング装置内で異物が発生しやすくLSI量
産適用の際には問題となる。
【0004】本発明の目的は、レジスト膜105の剥離
性を損なうことなく、TiNキャップ層104直下での
Al−Cu合金層103のノッチ発生を抑制するAl配
線のエッチング方法及び装置を提供することにある。
性を損なうことなく、TiNキャップ層104直下での
Al−Cu合金層103のノッチ発生を抑制するAl配
線のエッチング方法及び装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】半導体基板上のTiNキ
ャップ層/Al−Cu合金層/TiNバリア層をBCl
3/Cl2系ガスを用いてエッチングする際,TiNキャ
ップ層のエッチングの後半からAl−Cu合金層のエッ
チングの前半にかけての特定期間のみ,所定の温度及び
圧力に制御されたN2或いはN化合物ガスをコンピュー
タ制御されたバルブの瞬間的な開閉動作或いはその繰り
返し動作によりエッチング室に導入する工程を含ませる
ことにより,上述した課題を解決できる。
ャップ層/Al−Cu合金層/TiNバリア層をBCl
3/Cl2系ガスを用いてエッチングする際,TiNキャ
ップ層のエッチングの後半からAl−Cu合金層のエッ
チングの前半にかけての特定期間のみ,所定の温度及び
圧力に制御されたN2或いはN化合物ガスをコンピュー
タ制御されたバルブの瞬間的な開閉動作或いはその繰り
返し動作によりエッチング室に導入する工程を含ませる
ことにより,上述した課題を解決できる。
【0006】本発明を用いれば、ノッチの発生するTi
Nキャップ層の直下領域近傍にのみBN化合物を含む側
壁保護膜を形成するため、不必要なBN化合物を生成・
堆積することはない。また、BN化合物の原料となるN
2或いはN化合物ガスの供給がコンピュータ制御された
バルブの瞬間的な開閉動作或いはその繰り返し動作によ
り行われるため、該ガス供給の精度及び再現性が優れて
いる。
Nキャップ層の直下領域近傍にのみBN化合物を含む側
壁保護膜を形成するため、不必要なBN化合物を生成・
堆積することはない。また、BN化合物の原料となるN
2或いはN化合物ガスの供給がコンピュータ制御された
バルブの瞬間的な開閉動作或いはその繰り返し動作によ
り行われるため、該ガス供給の精度及び再現性が優れて
いる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1に示す工
程図及び図2に示すエッチング装置の概略図を用いて説
明する。図1(a)に示すように半導体基板100上に
堆積した絶縁膜101,TiNバリア層102,Al−
Cu合金層103,及びTiNキャップ層104上に所
望のパターンのレジスト膜105を具備した試料を有磁
場マイクロ波エッチング装置に投入した。該エッチング
装置では,図2に示すようにマグネトロン200で発生
したμ波が導波管201、導入窓202を経てエッチン
グ室203に伝わり、そこで磁場制御コイル204によ
り形成された磁場と電子サイクロトロン共鳴を起こし高
密度プラズマを生成している。また、試料ホルダ205
には高周波電源206が接続され、RFバイアスを独立
して印加することができる。該エッチング装置により、
前記レジスト膜105パターンをマスクにしてTiNキ
ャップ層104の一部をエッチングした(図1
(b))。このときの主なエッチング条件は、ガス流量
BCl330sccm,Cl270sccm,全ガス圧2Pa,μ波
出力800W,RFパワー60W,基板温度40℃であ
る。前記塩素系ガスの流量制御は何れもマスフロー制御
による流量コントローラ207を用いている。引続き,
所定の温度及び圧力に保持されたガスタンク208から
圧電素子弁209を介してN2を添加しながらTiNキ
ャップ層104の残りの一部とAl−Cu合金層103
の一部をエッチングした(図1(c))。このとき形成
される側壁保護膜106はBN化合物を含んだ安定な膜
である。前記圧電素子弁209はコンピュータ210か
らのパルス信号により瞬時に開閉するため、精度、再現
性良くガス供給時間を制御できる。また圧電素子弁20
9を数msecから数100msec程度の間隔で所定時間開閉
を繰り返すことにより、平均的なガス流量及び添加時間
を制御することができる。次いで、N2添加を止めて、
引続きBCl3ガスとCl2ガスを用いてAl−Cu合金
層103の残りとTiNバリア層102をエッチングし
た(図1(d))。
程図及び図2に示すエッチング装置の概略図を用いて説
明する。図1(a)に示すように半導体基板100上に
堆積した絶縁膜101,TiNバリア層102,Al−
Cu合金層103,及びTiNキャップ層104上に所
望のパターンのレジスト膜105を具備した試料を有磁
場マイクロ波エッチング装置に投入した。該エッチング
装置では,図2に示すようにマグネトロン200で発生
したμ波が導波管201、導入窓202を経てエッチン
グ室203に伝わり、そこで磁場制御コイル204によ
り形成された磁場と電子サイクロトロン共鳴を起こし高
密度プラズマを生成している。また、試料ホルダ205
には高周波電源206が接続され、RFバイアスを独立
して印加することができる。該エッチング装置により、
前記レジスト膜105パターンをマスクにしてTiNキ
ャップ層104の一部をエッチングした(図1
(b))。このときの主なエッチング条件は、ガス流量
BCl330sccm,Cl270sccm,全ガス圧2Pa,μ波
出力800W,RFパワー60W,基板温度40℃であ
る。前記塩素系ガスの流量制御は何れもマスフロー制御
による流量コントローラ207を用いている。引続き,
所定の温度及び圧力に保持されたガスタンク208から
圧電素子弁209を介してN2を添加しながらTiNキ
ャップ層104の残りの一部とAl−Cu合金層103
の一部をエッチングした(図1(c))。このとき形成
される側壁保護膜106はBN化合物を含んだ安定な膜
である。前記圧電素子弁209はコンピュータ210か
らのパルス信号により瞬時に開閉するため、精度、再現
性良くガス供給時間を制御できる。また圧電素子弁20
9を数msecから数100msec程度の間隔で所定時間開閉
を繰り返すことにより、平均的なガス流量及び添加時間
を制御することができる。次いで、N2添加を止めて、
引続きBCl3ガスとCl2ガスを用いてAl−Cu合金
層103の残りとTiNバリア層102をエッチングし
た(図1(d))。
【0008】本発明では、TiNキャップ層104とA
l−Cu合金層103の界面近傍をエッチングするとき
にBN化合物を含む側壁保護膜を効率良く形成するた
め、TiNキャップ層104直下のAl−Cu合金層1
03にノッチが発生しない。また、N2の添加が必要最
小限であるため、BN化合物を多量に生成・堆積してレ
ジスト剥離の障害になったり、異物が発生することはな
い。
l−Cu合金層103の界面近傍をエッチングするとき
にBN化合物を含む側壁保護膜を効率良く形成するた
め、TiNキャップ層104直下のAl−Cu合金層1
03にノッチが発生しない。また、N2の添加が必要最
小限であるため、BN化合物を多量に生成・堆積してレ
ジスト剥離の障害になったり、異物が発生することはな
い。
【0009】本実施例ではN2を添加しているが、NH3
等の他のNを含む化合物ガスを用いても同様の効果があ
る。また、本実施例ではBCl3/Cl2をエッチングガ
スとして用いているが、SiCl4,CCl4等の他の塩
素系ガスを用いることも可能である。また、本実施例で
はTiN/Al−Cu合金層/TiN積層膜をエッチン
グしているが、Al−Cu合金層の上下の膜がTi/T
iN膜或いはTiW膜であっても構わない。また、Al
−Cu合金層以外の他のAl合金層、例えばSi,Sc
等、或いはCu及び前記元素のうちの複数元素を含むA
l合金層であっても同様の効果があることは言うまでも
ない。また、本実施例ではECR型エッチング装置を用
いているが、他のプラズマエッチング装置、例えばIC
P(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置を用い
ても同様の効果がある。
等の他のNを含む化合物ガスを用いても同様の効果があ
る。また、本実施例ではBCl3/Cl2をエッチングガ
スとして用いているが、SiCl4,CCl4等の他の塩
素系ガスを用いることも可能である。また、本実施例で
はTiN/Al−Cu合金層/TiN積層膜をエッチン
グしているが、Al−Cu合金層の上下の膜がTi/T
iN膜或いはTiW膜であっても構わない。また、Al
−Cu合金層以外の他のAl合金層、例えばSi,Sc
等、或いはCu及び前記元素のうちの複数元素を含むA
l合金層であっても同様の効果があることは言うまでも
ない。また、本実施例ではECR型エッチング装置を用
いているが、他のプラズマエッチング装置、例えばIC
P(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置を用い
ても同様の効果がある。
【0010】
【発明の効果】本発明を用いるとTiNキャップ層10
4直下のAl−Cu合金層103にノッチが発生するこ
となく良好なAl配線のエッチングが行える。また、N
2の添加を短時間で制御性良く行えるため、BN化合物
を多量に生成・堆積してレジスト剥離の障害になった
り、異物が発生することはない。
4直下のAl−Cu合金層103にノッチが発生するこ
となく良好なAl配線のエッチングが行える。また、N
2の添加を短時間で制御性良く行えるため、BN化合物
を多量に生成・堆積してレジスト剥離の障害になった
り、異物が発生することはない。
【図1】本発明に係る実施例1の工程を示す図。
【図2】本発明に係る実施例1のエッチング装置の概略
を示す図。
を示す図。
【図3】従来のAl配線加工形状を示す図。
100…半導体基板、101…絶縁膜、102…TiN
バリア層、103…Al−Cu合金層、104…TiN
キャップ層、105…レジスト膜、106…側壁保護
膜、200…マグネトロン、201…導波管、202…
導入窓、203…エッチング室、204…磁場制御コイ
ル、205…試料ホルダ、206…高周波電源、207
…マスフローコントローラ、208…ガスタンク、20
9…圧電素子弁、210…コンピュータ。
バリア層、103…Al−Cu合金層、104…TiN
キャップ層、105…レジスト膜、106…側壁保護
膜、200…マグネトロン、201…導波管、202…
導入窓、203…エッチング室、204…磁場制御コイ
ル、205…試料ホルダ、206…高周波電源、207
…マスフローコントローラ、208…ガスタンク、20
9…圧電素子弁、210…コンピュータ。
Claims (6)
- 【請求項1】半導体基板上に形成されたAl配線を塩素
系ガスを用いてエッチングする工程において、該エッチ
ング中の特定時間のみ堆積性ガスを添加する工程を含む
ことを特徴とするAl配線のエッチング方法。 - 【請求項2】上記塩素系ガスがBCl3ガスを含み、堆
積性ガスがN2或いはN化合物ガスを含むことを特徴と
する請求項1記載のAl配線のエッチング方法。 - 【請求項3】前記Al配線が半導体基板側より第1のT
iN膜/Al−Cu合金層/第2のTiN膜からなり、
上述したエッチング中の特定時間が第2のTiN膜のエ
ッチングの後半からAl−Cu合金層のエッチングの前
半を含んでいることを特徴とする請求項1記載のAl配
線のエッチング方法。 - 【請求項4】上述したエッチング中の特定時間において
堆積性ガスを添加する工程が、所定の温度及び圧力に制
御された堆積性ガスをバルブの瞬間的な開閉動作或いは
その繰り返し動作によりエッチング室に導入する工程を
含むことを特徴とする請求項1記載のAl配線のエッチ
ング方法。 - 【請求項5】上述したAl配線のエッチング中の特定時
間に堆積性ガスを添加するエッチング装置として、堆積
性ガスの温度及び圧力の制御が可能なガス容器ユニット
及び該ガス容器に接続された瞬間的な弁開閉動作及び該
繰り返し動作可能なバルブユニットを具備した請求項1
記載のAl配線のエッチング方法のためのエッチング装
置。 - 【請求項6】上述した瞬間的な弁開閉動作及び該繰り返
し動作可能なバルブユニットがパルス駆動により開閉す
る圧電素子弁より構成されており、該圧電素子弁の開閉
のタイミングをコンピュータ制御により任意に設定する
ことが可能であることを特徴とする請求項5記載のAl
配線のエッチング方法のためのエッチング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3460096A JPH09232284A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | Al配線のエッチング方法及びエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3460096A JPH09232284A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | Al配線のエッチング方法及びエッチング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09232284A true JPH09232284A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12418849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3460096A Pending JPH09232284A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | Al配線のエッチング方法及びエッチング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09232284A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001516153A (ja) * | 1997-09-05 | 2001-09-25 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Cvdバリア層を有するボーダーレスバイア |
US6440865B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-08-27 | Winbond Electronics Corp. | Method of profile control in metal etching |
CN110783260A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-02-11 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法 |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP3460096A patent/JPH09232284A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001516153A (ja) * | 1997-09-05 | 2001-09-25 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Cvdバリア層を有するボーダーレスバイア |
US6440865B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-08-27 | Winbond Electronics Corp. | Method of profile control in metal etching |
CN110783260A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-02-11 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法 |
CN110783260B (zh) * | 2018-07-26 | 2023-07-14 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法 |
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