JPH09298202A

JPH09298202A - 配線パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH09298202A
Application number: JP10950096A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Yamamori; 秋喜山守
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】工程を追加することなく、配線パターンの縁
部のみを確実に丸めることで歩留まりの向上を図り得る
配線パターンの形成方法を提供する。【解決手段】アルミニウム膜２を成膜した後、フェノ
ール・ノボラック樹脂系のフォトレジストからなるレジ
ストパターン４をマスクとし、ＴＭＡＨ水溶液をエッチ
ング液としてアルミニウム膜２のウェットエッチングを
行う。すると、アルミ配線パターン５の形成と同時に、
レジストパターン４とアルミニウム膜２の界面でレジス
トパターン４の密着性が低下し、その界面でレジストパ
ターン４が浮き上がるため、ＴＭＡＨ水溶液が染み込
み、アルミ配線パターン５の縁部角がエッチングされて
丸められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
等における配線パターンの形成方法に関し、特に多層配
線構造にとって好適な配線パターンの形成方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示装置の駆動素子であ
る薄膜トランジスタ等、種々の半導体装置にアルミ配線
が用いられている。このアルミ配線パターンを形成する
方法の一例を図３を用いて説明する。

【０００３】まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基
板１上に膜厚１００〜３００ｎｍ程度のアルミニウム膜
２をスパッタ法により成膜し、その上にポジ型のフォト
レジスト３をスピンコータにより１．５〜２．０μｍ厚
に塗布する。次に、フォトマスク（図示せず）を用いた
露光、現像を行い、図３（ｂ）に示すように、アルミニ
ウム膜２上に所望のレジストパターン４を形成する。そ
の後、レジストパターン４をマスクとして燐酸、硝酸、
酢酸からなる混酸を用いてウェットエッチングを行い、
エッチングマスクとしたレジストパターン４を剥離液に
より剥離すると、図３（ｃ）に示すような第１のアルミ
配線パターン５が完成する。

【０００４】次に、図３（ｄ）に示すように、第１のア
ルミ配線パターン５上に層間絶縁膜６となる膜厚５００
ｎｍ程度の酸化膜を成膜し、さらに、層間絶縁膜６上に
第２の配線パターンとなる膜厚１００〜３００ｎｍ程度
のアルミニウム膜７をスパッタ法により成膜する。そし
て、第１のアルミ配線パターン５と同様、通常のフォト
リソグラフィー、エッチング技術を用いてアルミニウム
膜７のパターニングを行うことによって、図３（ｅ）に
示すような第２のアルミ配線パターン８が完成する。

【０００５】この場合、アルミニウム膜のウェットエッ
チングで用いるエッチャントとしては、特開昭６３−９
４６３２号公報に記載されているように、有機アルカリ
系の現像液がアルミニウムをエッチングすることが知ら
れているが、燐酸、硝酸、酢酸からなる混酸を用いるの
が一般的である。ところが、この混酸を用いてレジスト
パターンをマスクとしてエッチングを行った場合、アル
ミ配線パターンにテーパ形状が付きにくく、アルミ配線
パターン上部の縁部の角が直角か鋭角になる、という傾
向があった。

【０００６】ところが、アルミ配線パターンの上を層間
絶縁膜で覆う構造の薄膜トランジスタを形成する場合、
アルミ配線パターンの縁部角が直角かまたは鋭角に尖っ
ていると、構造的に縁部で電界集中が起こりやすく、ま
た、縁部における層間絶縁膜の被覆性が悪くなるため、
層間絶縁膜の膜厚が局部的に薄くなり、層間ショート等
の不良が発生する確率が増加する。そのため、アルミ配
線パターン上部の縁部角を丸める必要があった。

【０００７】そこで、配線層の縁部角を丸める技術とし
て、特開昭６２−２１１９３５号公報には、アルミ配線
パターン形成後、酸処理を行うことにより縁部角を除去
する方法が開示されている。酸処理としては、硝酸また
は燐酸等の酸を含む希釈溶液中で基板をディップするこ
とにより縁部角を除去している。この方法により、縁部
を丸めることができるため、電界集中や局所的な層間絶
縁膜の薄膜化に起因する層間ショート不良の発生率は確
かに低減する。しかしながら、アルミ配線パターン形成
後、縁部角を丸めるための酸処理工程が新たに必要とな
るため、製造コストが増加することになる。また、酸処
理時に、縁部だけでなく、アルミ配線パターン全体が酸
で溶けるため、膜厚が薄くなるという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の配線パターン形成法に関する第１の問題点は、配線パ
ターン上を絶縁膜で覆う構造の配線パターンを形成する
場合、配線パターンの縁部角が直角や鋭角であると、電
界集中や層間絶縁膜の局所的な薄膜化に起因する層間シ
ョート不良が発生するため、トランジスタの歩留まりが
低下する、という点である。これを防ぐためには配線パ
ターン形成後に縁部を丸める必要があるが、その場合、
酸処理工程を新たに追加する必要があり、工程数の増加
と新たな設備費のために製造コストが高くなる。

【０００９】第２の問題点は、配線パターン形成後の酸
処理では、縁部だけでなく、配線パターン全体が酸に晒
されて溶けてしまうため、配線層の膜厚が全体的に薄く
なることである。そして、これらの問題点は、アルミ配
線に限るものではなく、モリブデン、タングステン、あ
るいはこれらの合金からなる配線材料にも共通の問題で
ある。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、工程を新たに追加することなく、
配線パターンの縁部のみを確実に丸めることで層間ショ
ート不良等の発生を防ぎ、歩留まりの向上を図り得る配
線パターンの形成方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の配線パターンの形成方法は、アルミニウ
ム、モリブデン、タングステン、あるいはこれらの合金
からなる配線材料膜を成膜した後、フォトレジストをマ
スクとして配線材料膜のエッチングを行うことにより配
線パターンを形成する方法であって、配線材料膜のエッ
チングを行う際に、アルカリ性のエッチング液に溶解す
る性質を持つフォトレジストをマスクとして用い、アル
カリ性のエッチング液を用いてウェットエッチングを行
うことにより、配線パターンを形成すると同時にその縁
部を丸めることを特徴とするものである。また、前記フ
ォトレジストとして、フェノール・ノボラック樹脂を母
体とするフォトレジストを用いることが望ましい。

【００１２】本発明は、配線パターンの縁部角を丸める
ために、従来の酸処理工程のように新たに工程を追加す
るのではなく、エッチングマスクとしてアルカリ性のエ
ッチング液に溶解する性質を持つフォトレジスト、例え
ばフェノール・ノボラック樹脂系のフォトレジストを用
い、アルカリ性のエッチング液を用いてウェットエッチ
ングを行うと、アルカリ性エッチング液はフォトレジス
ト、配線材料膜の双方を溶解することになる。すると、
ウェットエッチング時にフォトレジストと配線材料膜と
の密着性が悪くなるため、パターン端部でフォトレジス
トが浮き上がった状態となってパターン縁部のエッチン
グが進行し、アルミ配線パターンの縁部角が丸められ
る。

【００１３】また、従来のように、レジスト剥離後に酸
の溶液で縁部角の丸め処理を行うと、配線パターン全体
が酸に晒されるため、配線パターン全体がエッチングさ
れ、膜厚が薄くなってしまう。これに対して、上記のよ
うなフォトレジストとアルカリ性のエッチング液を用い
ると、フォトレジストが徐々に溶解して配線パターンの
縁部角を丸めながらエッチングが進行するので、配線パ
ターン全体がエッチング液に晒されることがなく、膜厚
が薄くなることがない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施
の形態の配線パターンの形成方法の手順を示すプロセス
フロー図である。

【００１５】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基
板１上に膜厚１００〜３００ｎｍ程度のアルミニウム膜
２（配線材料膜）をスパッタ法により成膜した後、その
上にポジ型のフォトレジスト（図示略）をスピンコータ
により１．５〜２．０μｍ厚に塗布し、１００〜１２０
℃程度でベークを行う。この際、フォトレジストとし
て、アルカリ性のエッチング液に対して溶解する性質を
持つフェノール・ノボラック樹脂を母体とするフォトレ
ジストを使用する。そして、フォトマスクを用いた露
光、現像を行い、アルミニウム膜２上に所望のレジスト
パターン４を形成する。

【００１６】次に、一般にはフォトレジストの現像液と
して用いられている有機アルカリ溶液であるテトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド（以下、ＴＭＡＨと
記す）水溶液をエッチャントとし、レジストパターン４
をマスクとしてアルミニウム膜２のウェットエッチング
を行う。図１（ｂ）はウェットエッチングの途中の状態
を示す図であるが、ＴＭＡＨ水溶液はフォトレジストを
溶解する性質があるため、アルミニウム膜２がエッチン
グされるのと同時にレジストパターン４も若干エッチン
グされ、レジストパターン４とアルミニウム膜２の界面
でレジストパターン４の密着性が低下する。その結果、
レジストパターン４とアルミニウム膜２の界面でレジス
トパターン４が浮き上がるため、ＴＭＡＨ水溶液が界面
に染み込み、パターン縁部でのエッチングが進んでアル
ミ配線パターン５の縁部が丸められる。

【００１７】そこで、エッチングが完了すると、図１
（ｃ）に示すように、縁部が丸められたアルミ配線パタ
ーン５が得られ、レジストパターン４は膜厚が０．５〜
１μｍ程度にまで薄くはなるものの、アルミ配線パター
ン５上に依然として残る。したがって、アルミ配線パタ
ーン５全体がＴＭＡＨ水溶液に晒されることがなく、ア
ルミ配線パターン５の膜厚は変化しない。最後に、レジ
ストパターン４をレジスト剥離液で剥離することによっ
て、図１（ｄ）に示すように、縁部角が丸まった所望の
アルミ配線パターン５が完成する。

【００１８】なお、エッチング条件を、液温４０〜５０
℃程度、アルカリ濃度０．５〜２．０ｗｔ％とすると、
数百ｎｍ／分のエッチングレートが得られ、最も効率良
くパターン形成を行うことができる。この時のｐＨは１
１．５〜１２程度である。図２は、エッチャントとして
用いるＴＭＡＨ水溶液のアルカリ濃度とアルミニウムの
エッチングレートの関係を示すものである。この図に示
すように、アルカリ濃度を０．５〜２．０ｗｔ％とした
場合、１７０〜４２０ｎｍ／分程度のエッチングレート
を得ることができる。また、液温をさらに上げるとエッ
チングレートは速くなるが液の寿命が短くなり、アルカ
リ濃度を上げてもエッチングレートが飽和するので効率
的でなく、結果的にＴＭＡＨ水溶液の使用量が増加して
エッチング液のコストが上がる。これらの点から、エッ
チング条件を上記の範囲内に設定することが望ましい。

【００１９】従来のパターン形成法のように、フォトレ
ジストをマスクとし、燐酸、硝酸、酢酸の混酸系のエッ
チャントによるウェットエッチングでアルミ配線パター
ンを形成する場合、液の粘度が高いため、テーパ形状が
付きにくく、アルミ配線パターン上部の縁部角が直角か
鋭角になる傾向があった。パターン縁部が直角や鋭角に
なると絶縁耐圧の低下が問題となるため、縁部の丸め処
理が必要であった。それに対して、本実施の形態の配線
パターンの形成方法によれば、新たに工程を追加するこ
となく、アルミニウム膜２のエッチャントにＴＭＡＨ水
溶液を用いることでレジストパターン４が若干エッチン
グされて密着性が低下し、アルミ配線パターン５の縁部
が丸められる。したがって、従来プロセスと工程数が同
じで、かつ層間ショート不良等の発生のない、より信頼
性の高い薄膜トランジスタを実現することができる。そ
の結果、製品の歩留まりが約２〜３％向上し、製造コス
トを低減することができる。また、ＴＭＡＨ水溶液は、
従来の丸め処理に用いていた酸よりも取り扱いが容易で
ある、という利点も持っている。

【００２０】そして、ウェットエッチング工程では、ア
ルミ配線パターン５がレジストパターン４によってマス
クされながら縁部の丸めエッチングが進行するため、ア
ルミ配線パターン５全体がエッチャントに晒されること
もなく、アルミ配線パターン５の膜厚が薄くなる、とい
う問題が生じることもない。

【００２１】なお、本実施の形態では、エッチング液と
して有機アルカリ系のＴＭＡＨ水溶液を用いたが、その
代わりに、無機アルカリ系の溶液を用いても同様な効果
を得ることができる。以下、本発明の第２の実施の形態
を説明するが、本実施の形態の配線パターンの形成方法
は、手順としては第１の実施の形態と同様であり、エッ
チング液に無機アルカリ系溶液を用いた点のみが第１の
実施の形態と異なるものである。

【００２２】まず、ガラス基板上に膜厚１００〜３００
ｎｍ程度のアルミニウム膜（配線材料膜）をスパッタ法
により成膜した後、その上にポジ型のフォトレジストを
スピンコータにより１．５〜２．０μｍ厚に塗布し、１
００〜１２０℃程度でベークを行う。この際、フォトレ
ジストとして、アルカリ性のエッチング液に対して溶解
する性質を持つフェノール・ノボラック樹脂を母体とす
るフォトレジストを使用する。そして、フォトマスクを
用いた露光、現像を行い、アルミニウム膜上にレジスト
パターンを形成する。

【００２３】次に、水酸化ナトリウム（以下、ＮａＯＨ
と記す）水溶液をエッチャントとし、レジストパターン
をマスクとしてアルミニウム膜のウェットエッチングを
行う。ＮａＯＨ水溶液はフォトレジストを溶解する性質
があるため、アルミニウム膜がエッチングされるのと同
時に、フォトレジストとアルミニウム膜の界面でフォト
レジストの密着性が低下する。したがって、フォトレジ
ストとアルミニウム膜の界面でフォトレジストが浮き上
がるため、ＮａＯＨ水溶液が染み込み、パターン縁部で
のエッチングが進んでアルミ配線パターンの縁部が丸め
られる。なお、エッチング条件としては、室温で充分な
エッチングレートが得られ、１％水溶液の場合にはｐＨ
＝１３．１である。また、無機アルカリ系のエッチング
液として、ＮａＯＨの代わりに、炭酸ナトリウム（Ｎａ
₂ＣＯ₃）、水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）、燐酸ナ
トリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）
等の水溶液を用いてもよい。

【００２４】エッチングが完了すると、縁部が丸められ
たアルミ配線パターンが得られ、レジストパターンは膜
厚が０．５〜１μｍ程度にまで薄くなるものの、アルミ
配線パターン上に依然として残る。したがって、アルミ
配線パターン全体がＮａＯＨ水溶液に晒されることがな
く、アルミ配線パターンの膜厚は変化しない。最後に、
レジストパターンをレジスト剥離液で剥離することによ
って、縁部角が丸まったアルミ配線パターンが完成す
る。

【００２５】本実施の形態の配線パターンの形成方法に
おいても、新たに工程を追加することなく、配線パター
ンの縁部のみを確実に丸めて層間ショート等の不良原因
を排除することで歩留まりの向上が図れる、といった第
１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

【００２６】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記第１、第２の実施の形態では、アルミ配線パタ
ーンの場合について説明したが、配線材料としてはアル
ミニウムに限ることなく、モリブデン、タングステン、
あるいはこれらの合金に対しても上記実施の形態と全く
同一の方法を採ることができる。また、配線材料膜の膜
厚、フォトレジストの膜厚等の具体的な数値に関しても
適宜変更が可能である。そして、薄膜トランジスタ以外
に、例えばシリコン基板上に配線パターンを形成するＬ
ＳＩ等の一般の半導体装置にも本発明を適用し得ること
は勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
配線パターンの形成方法によれば、新たに工程を追加す
ることなく、アルカリ性のエッチング液に溶解する性質
を持つフォトレジストをマスクとして用い、アルカリ性
エッチング液を用いてウェットエッチングを行うだけで
配線パターンの縁部を丸めることができるので、従来プ
ロセスと工程数が同じで、かつ層間ショート等の不良の
発生のない、より信頼性の高い半導体装置を実現するこ
とができる。その結果、製品歩留まりが向上し、製造コ
ストを低減することができる。また、配線パターンがフ
ォトレジストによってマスクされながら、縁部の丸めエ
ッチングが進行するため、配線パターンの膜厚が薄くな
る、という問題が生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である配線パターン
の形成方法の手順を示すプロセスフロー図である。

【図２】同方法に用いるレジスト剥離装置の概略構成図
である。

【図３】従来の配線パターンの形成方法の手順を示すプ
ロセスフロー図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２アルミニウム膜（配線材料膜）３フォトレジスト４レジストパターン５アルミ配線パターン（第１のアルミ配線パターン）６層間絶縁膜７アルミニウム膜８第２のアルミ配線パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム、モリブデン、タングステ
ン、あるいはこれらの合金からなる配線材料膜を成膜し
た後、フォトレジストをマスクとして該配線材料膜のエ
ッチングを行うことにより配線パターンを形成する方法
であって、前記配線材料膜のエッチングを行う際に、アルカリ性の
エッチング液に溶解する性質を持つフォトレジストをマ
スクとして用い、前記アルカリ性エッチング液を用いて
ウェットエッチングを行うことにより、配線パターンを
形成すると同時に該配線パターンの縁部を丸めることを
特徴とする配線パターンの形成方法。
【請求項２】請求項１に記載の配線パターンの形成方
法において、前記フォトレジストとして、フェノール・ノボラック樹
脂を母体とするフォトレジストを用いることを特徴とす
る配線パターンの形成方法。