JPH09260351A - 多層Ａｌ配線のエッチング方法 - Google Patents
多層Ａｌ配線のエッチング方法Info
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- JPH09260351A JPH09260351A JP8062492A JP6249296A JPH09260351A JP H09260351 A JPH09260351 A JP H09260351A JP 8062492 A JP8062492 A JP 8062492A JP 6249296 A JP6249296 A JP 6249296A JP H09260351 A JPH09260351 A JP H09260351A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のＢＣｌ3／Ｃｌ2系エッチングガスでは、
ＴｉＮ膜合金とレジスト膜の選択比は１〜２と低い。従
って、ＴｉＮ／Ａｌ−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線をエッ
チングするときのレジスト膜厚はＴｉＮ膜のエッチング
中に顕著に低減する課題が有る。 【解決手段】半導体基板１００上に堆積した絶縁膜１０
１，ＴｉＮバリア層１０２，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０３，
及びＴｉＮキャップ層１０４よりなる多層Ａｌ配線のエ
ッチングにおいて，ＴｉＮバリア層１０２及びＴｉＮキ
ャップ層１０４をエッチングするとき、ＢＣｌ3／Ｃｌ2
ガスと希ガスを用いてエッチングする。その際のガス流
量比は、［ＢＣｌ3＋希ガス］／Ｃｌ2比が０．２〜０．
５の範囲にあり，希ガス／［ＢＣｌ3＋希ガス］比が
０．２〜０．８の範囲に設定する。
ＴｉＮ膜合金とレジスト膜の選択比は１〜２と低い。従
って、ＴｉＮ／Ａｌ−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線をエッ
チングするときのレジスト膜厚はＴｉＮ膜のエッチング
中に顕著に低減する課題が有る。 【解決手段】半導体基板１００上に堆積した絶縁膜１０
１，ＴｉＮバリア層１０２，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０３，
及びＴｉＮキャップ層１０４よりなる多層Ａｌ配線のエ
ッチングにおいて，ＴｉＮバリア層１０２及びＴｉＮキ
ャップ層１０４をエッチングするとき、ＢＣｌ3／Ｃｌ2
ガスと希ガスを用いてエッチングする。その際のガス流
量比は、［ＢＣｌ3＋希ガス］／Ｃｌ2比が０．２〜０．
５の範囲にあり，希ガス／［ＢＣｌ3＋希ガス］比が
０．２〜０．８の範囲に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ等で用いら
れる多層Ａｌ配線のエッチング方法に係り、特にＴｉＮ
膜を含む多層構造のＡｌ配線の加工に好適な多層Ａｌ配
線のエッチング方法に関する。
れる多層Ａｌ配線のエッチング方法に係り、特にＴｉＮ
膜を含む多層構造のＡｌ配線の加工に好適な多層Ａｌ配
線のエッチング方法に関する。
【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。また、例えばＪｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｕｕｍ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａ１０
巻，第４号，ｐｐ．１２３２−１２３７に記載されてい
るように，ＢＣｌ3／Ｃｌ2系のガスにＮ2を添加して形
状を改善しようとする試みがある。
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。また、例えばＪｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｕｕｍ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａ１０
巻，第４号，ｐｐ．１２３２−１２３７に記載されてい
るように，ＢＣｌ3／Ｃｌ2系のガスにＮ2を添加して形
状を改善しようとする試みがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したＢＣｌ3／Ｃ
ｌ2系エッチングガス及びＢＣｌ3／Ｃｌ2系エッチング
ガスにＮ2を添加する方法では、Ａｌ−Ｃｕ合金とレジ
スト膜の選択比は２〜４と高いが，ＴｉＮ膜合金とレジ
スト膜の選択比は１〜２と低い。従って，ＴｉＮ／Ａｌ
−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線をエッチングするときのレ
ジスト膜厚はＴｉＮ膜のエッチング中に顕著に低減する
ことになる。前記多層Ａｌ配線エッチングのプロセス・
マージンを拡大するためには、ＴｉＮ膜合金とレジスト
膜の選択比を向上させる必要がある。
ｌ2系エッチングガス及びＢＣｌ3／Ｃｌ2系エッチング
ガスにＮ2を添加する方法では、Ａｌ−Ｃｕ合金とレジ
スト膜の選択比は２〜４と高いが，ＴｉＮ膜合金とレジ
スト膜の選択比は１〜２と低い。従って，ＴｉＮ／Ａｌ
−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線をエッチングするときのレ
ジスト膜厚はＴｉＮ膜のエッチング中に顕著に低減する
ことになる。前記多層Ａｌ配線エッチングのプロセス・
マージンを拡大するためには、ＴｉＮ膜合金とレジスト
膜の選択比を向上させる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために，前記ＴｉＮ／Ａｌ−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線
のエッチングする工程において，ＴｉＮ膜エッチングす
るときにＢＣｌ3／Ｃｌ2ガスに希ガスを添加してドライ
エッチングを行う工程を含ませる。その時のＢＣｌ3／
Ｃｌ2ガスと希ガスとの流量の関係が［ＢＣｌ3＋希ガ
ス］／Ｃｌ2比を０．２〜０．５の範囲に設定し，希ガ
ス／［ＢＣｌ3＋希ガス］比を０．２〜０．８の範囲に
設定する。
ために，前記ＴｉＮ／Ａｌ−Ｃｕ合金／ＴｉＮ多層配線
のエッチングする工程において，ＴｉＮ膜エッチングす
るときにＢＣｌ3／Ｃｌ2ガスに希ガスを添加してドライ
エッチングを行う工程を含ませる。その時のＢＣｌ3／
Ｃｌ2ガスと希ガスとの流量の関係が［ＢＣｌ3＋希ガ
ス］／Ｃｌ2比を０．２〜０．５の範囲に設定し，希ガ
ス／［ＢＣｌ3＋希ガス］比を０．２〜０．８の範囲に
設定する。
【０００５】ＢＣｌ3／Ｃｌ2ガスに希ガスを添加してＴ
ｉＮ膜のエッチング特性を評価した結果、図３に示すガ
ス比とエッチング速度の関係から分かるように上述した
ガス比でエッチングを行うことによりＴｉＮエッチング
速度が増大し、レジストとの選択比が向上することがを
実験的に確認した。
ｉＮ膜のエッチング特性を評価した結果、図３に示すガ
ス比とエッチング速度の関係から分かるように上述した
ガス比でエッチングを行うことによりＴｉＮエッチング
速度が増大し、レジストとの選択比が向上することがを
実験的に確認した。
【０００６】
【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ＢＣｌ3２０scc
m，Ｃｌ2７０sccm，Ａｒ２０sccm，全ガス圧２Pa，μ波
出力８００W，ＲＦパワー６０W，基板温度４０℃であ
る。前記塩素系ガス及びＡｒ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。
ここで、ＢＣｌ3，Ｃｌ2，及びＡｒの流量の関係は，
［ＢＣｌ3＋Ａｒ］／Ｃｌ2比が０．２〜０．５の範囲に
あり，Ａｒ／［ＢＣｌ3＋Ａｒ］比が０．２〜０．８の
範囲にあれば良い。また、全ガス圧も０．５〜５Ｐａの
範囲であれば構わない。引続き，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０
３を前記塩素系ガスによりエッチングした（図１
（ｃ））。次いで、ＴｉＮバリア層１０２を上述した塩
素系ガスとＡｒの混合ガスによりエッチングした（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ＢＣｌ3２０scc
m，Ｃｌ2７０sccm，Ａｒ２０sccm，全ガス圧２Pa，μ波
出力８００W，ＲＦパワー６０W，基板温度４０℃であ
る。前記塩素系ガス及びＡｒ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。
ここで、ＢＣｌ3，Ｃｌ2，及びＡｒの流量の関係は，
［ＢＣｌ3＋Ａｒ］／Ｃｌ2比が０．２〜０．５の範囲に
あり，Ａｒ／［ＢＣｌ3＋Ａｒ］比が０．２〜０．８の
範囲にあれば良い。また、全ガス圧も０．５〜５Ｐａの
範囲であれば構わない。引続き，Ａｌ−Ｃｕ合金層１０
３を前記塩素系ガスによりエッチングした（図１
（ｃ））。次いで、ＴｉＮバリア層１０２を上述した塩
素系ガスとＡｒの混合ガスによりエッチングした（図１
（ｄ））。
【０００７】本発明では、ＴｉＮキャップ層１０４及び
ＴｉＮバリア層１０２をエッチングするとき，ＢＣｌ3
／Ｃｌ2ガスにＡｒを添加することによりレジストとの
選択比を高めている。これにより、多層Ａｌ配線エッチ
ングにおけるレジスト選択比を上げ、プロセス・マージ
ンの拡大が図れる。例えば、前記ＴｉＮ層のエッチング
時のＲＦバイアスを高くすることが可能であり、エッチ
ング速度の向上及びエッチング残渣及びエッチング残り
の低減を図ることができる。
ＴｉＮバリア層１０２をエッチングするとき，ＢＣｌ3
／Ｃｌ2ガスにＡｒを添加することによりレジストとの
選択比を高めている。これにより、多層Ａｌ配線エッチ
ングにおけるレジスト選択比を上げ、プロセス・マージ
ンの拡大が図れる。例えば、前記ＴｉＮ層のエッチング
時のＲＦバイアスを高くすることが可能であり、エッチ
ング速度の向上及びエッチング残渣及びエッチング残り
の低減を図ることができる。
【０００８】本実施例では希ガスとしてＡｒを添加して
いるが、他のＨｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等でも同様の効果があ
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、本実
施例ではＴｉＮのエッチングとＡｌ−Ｃｕ合金のエッチ
ング条件を変えているが、同一条件でもエッチングが可
能であることは言うまでもない。また、本実施例は多層
Ａｌ配線エッチングに関するものであるが、ＴｉＮ単層
或いはＡｌ−Ｃｕ合金以外の金属、例えばＣｕ膜とＴｉ
Ｎ膜の多層膜であっても同様の効果がある。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ＩＣＰ(Inductively C
oupled Plasma)エッチング装置を用いても同様の効果が
ある。
いるが、他のＨｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等でも同様の効果があ
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、本実
施例ではＴｉＮのエッチングとＡｌ−Ｃｕ合金のエッチ
ング条件を変えているが、同一条件でもエッチングが可
能であることは言うまでもない。また、本実施例は多層
Ａｌ配線エッチングに関するものであるが、ＴｉＮ単層
或いはＡｌ−Ｃｕ合金以外の金属、例えばＣｕ膜とＴｉ
Ｎ膜の多層膜であっても同様の効果がある。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ＩＣＰ(Inductively C
oupled Plasma)エッチング装置を用いても同様の効果が
ある。
【０００９】
【発明の効果】本発明を用いるとＴｉＮキャップ層１０
４及びＴｉＮバリア層１０２を通常の塩素系エッチング
に比べてレジストとの選択比が高い状態でエッチングで
きる。その為、多層Ａｌ配線エッチングにおけるレジス
ト選択比を向上させ、プロセス・マージンの拡大が図る
ことが可能になる。
４及びＴｉＮバリア層１０２を通常の塩素系エッチング
に比べてレジストとの選択比が高い状態でエッチングで
きる。その為、多層Ａｌ配線エッチングにおけるレジス
ト選択比を向上させ、プロセス・マージンの拡大が図る
ことが可能になる。
【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】ガス比とエッチング速度の関係を示す図。
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。
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。
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板上に積層された第１のＴｉＮ
膜，Ａｌ−Ｃｕ合金膜，及び第２のＴｉＮ膜を含む多層
Ａｌ配線をエッチングする工程において，塩素系ガス及
び一種類以上の希ガスの混合ガスにより第１のＴｉＮ膜
及び第２のＴｉＮ膜をエッチングする工程を含むことを
特徴とする多層Ａｌ配線のエッチング方法。 - 【請求項２】半導体基板上に積層された第１のＴｉＮ
膜，Ａｌ−Ｃｕ合金膜，及び第２のＴｉＮ膜を含む多層
Ａｌ配線をエッチングする工程において，塩素系ガス及
び一種類以上の希ガスの混合ガスにより第１のＴｉＮ膜
及び第２のＴｉＮ膜をエッチングする工程及び塩素系ガ
スによりＡｌ−Ｃｕ合金膜をエッチングする工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載した多層Ａｌ配線のエ
ッチング方法。 - 【請求項３】上述した塩素系ガス及び一種類以上の希ガ
スの混合ガスにより第１のＴｉＮ膜及び第２のＴｉＮ膜
をエッチングするときの試料に印加するＲＦバイアスを
塩素系ガスによりＡｌ−Ｃｕ合金膜をエッチングすると
きのＲＦバイアスよりも相対的に高くすることを特徴と
する請求項２に記載した多層Ａｌ配線のエッチング方
法。 - 【請求項４】上述した塩素系ガスがＢＣｌ3，Ｃｌ2，Ｓ
ｉＣｌ4，ＣＣｌ4の内の一種類以上を含んでいることを
特徴とする請求項１に記載した多層Ａｌ配線のエッチン
グ方法。 - 【請求項５】上述した第１のＴｉＮ膜及び第２のＴｉＮ
膜をエッチングする工程に用いる塩素系ガスがＢＣｌ3
及びＣｌ2であり，前記した希ガスとの流量の関係が
［ＢＣｌ3＋希ガス］／Ｃｌ2比が０．２〜０．５の範囲
にあり，希ガス／［ＢＣｌ3＋希ガス］比が０．２〜
０．８の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載し
た多層Ａｌ配線のエッチング方法。 - 【請求項６】上述した第１のＴｉＮ膜及び第２のＴｉＮ
膜をエッチングする工程に用いる塩素系ガス及び一種類
以上の希ガスの混合ガスの圧力が０．５〜５Ｐａの範囲
にあることを特徴とする請求項１に記載した多層Ａｌ配
線のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8062492A JPH09260351A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 多層Ａｌ配線のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8062492A JPH09260351A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 多層Ａｌ配線のエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260351A true JPH09260351A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13201732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8062492A Pending JPH09260351A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 多層Ａｌ配線のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260351A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343771A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Tokyo Electron Ltd | ドライエッチング方法 |
| KR100418120B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2004-02-14 | 동부전자 주식회사 | 반도체소자의 제조방법 |
| JP2011009485A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Nec Corp | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP8062492A patent/JPH09260351A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343771A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Tokyo Electron Ltd | ドライエッチング方法 |
| JP4546667B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2010-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | ドライエッチング方法 |
| KR100418120B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2004-02-14 | 동부전자 주식회사 | 반도체소자의 제조방법 |
| JP2011009485A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Nec Corp | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |