JPH10270415A - エッチング方法および装置 - Google Patents
エッチング方法および装置Info
- Publication number
- JPH10270415A JPH10270415A JP9071689A JP7168997A JPH10270415A JP H10270415 A JPH10270415 A JP H10270415A JP 9071689 A JP9071689 A JP 9071689A JP 7168997 A JP7168997 A JP 7168997A JP H10270415 A JPH10270415 A JP H10270415A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- etching solution
- liq
- etched
- aerosol
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- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Weting (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＭＰ工程を用いることなく、半導体ウェハ
に形成された溝やビアをＣｕで埋め込む。 【解決手段】 エッチング液をエアロゾル化し、エッチ
ングしようとする材料、特に表面の微細な凹部を埋めて
Ｃｕ薄膜が形成された半導体ウェハに、この霧状のエッ
チング液を吹きつける。
に形成された溝やビアをＣｕで埋め込む。 【解決手段】 エッチング液をエアロゾル化し、エッチ
ングしようとする材料、特に表面の微細な凹部を埋めて
Ｃｕ薄膜が形成された半導体ウェハに、この霧状のエッ
チング液を吹きつける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造に
利用する。特に、次世代ＬＳＩにおける配線材料として
注目されている銅（Ｃｕ）のエッチングに関する。
利用する。特に、次世代ＬＳＩにおける配線材料として
注目されている銅（Ｃｕ）のエッチングに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の集積度が高くなるにつ
れ、配線パターンが微細になるとともに、多層配線構造
が多く利用されている。また、配線材としては、マイグ
レーション耐性が高く低抵抗材料であるＣｕが注目され
ている。
れ、配線パターンが微細になるとともに、多層配線構造
が多く利用されている。また、配線材としては、マイグ
レーション耐性が高く低抵抗材料であるＣｕが注目され
ている。
【０００３】配線パターンを形成する場合に、従来のア
ルミニウム配線であれば、Ａｌを堆積させた後に、反応
性イオンエッチングなどのドライエッチングにより不要
部分を取り除いている。しかし、Ｃｕ配線については、
Ｃｕのハロゲン化物の蒸気圧が非常に高いために基板の
加熱が必要となることや、半導体への拡散を防止するた
めにＣｕの下地に用いるバリアメタルとの選択性の問題
から、ドライエッチングの技術はまだ確立されていな
い。そこで従来から、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing ）と組み合わせてＣｕ配線を埋め込み型に形成
するダマシン（Damascene ）法が利用されている。
ルミニウム配線であれば、Ａｌを堆積させた後に、反応
性イオンエッチングなどのドライエッチングにより不要
部分を取り除いている。しかし、Ｃｕ配線については、
Ｃｕのハロゲン化物の蒸気圧が非常に高いために基板の
加熱が必要となることや、半導体への拡散を防止するた
めにＣｕの下地に用いるバリアメタルとの選択性の問題
から、ドライエッチングの技術はまだ確立されていな
い。そこで従来から、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing ）と組み合わせてＣｕ配線を埋め込み型に形成
するダマシン（Damascene ）法が利用されている。
【０００４】ダマシン法では、層間絶縁膜に溝を設けて
Ｃｕを堆積させ、その後に溝に堆積したＣｕを残して表
面をＣＭＰにより平坦化する。これにより、溝以外の部
分の平坦な部分ではＣｕが取り除かれ、層間絶縁膜に埋
め込まれたＣｕ配線が得られる。また、多層配線構造の
層間を接続するビアの埋め込みも同様に行うことができ
る。
Ｃｕを堆積させ、その後に溝に堆積したＣｕを残して表
面をＣＭＰにより平坦化する。これにより、溝以外の部
分の平坦な部分ではＣｕが取り除かれ、層間絶縁膜に埋
め込まれたＣｕ配線が得られる。また、多層配線構造の
層間を接続するビアの埋め込みも同様に行うことができ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＭＰ工程に
は従来から用いられている装置に加えて特別の装置が必
要となり、しかもその工程に時間を要する問題がある。
は従来から用いられている装置に加えて特別の装置が必
要となり、しかもその工程に時間を要する問題がある。
【０００６】本発明は、このような課題を解決し、エッ
チングにより溝あるいはビアに埋め込まれたＣｕ配線を
形成することのできる方法およびそのための装置を提供
することを目的とする。
チングにより溝あるいはビアに埋め込まれたＣｕ配線を
形成することのできる方法およびそのための装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、エッチング液をエアロゾル化してエッチングしよう
とする材料に吹きつけることを特徴とする。このエッチ
ング方法は、半導体ウェハの表面に形成されたＣｕ薄膜
のエッチングに適しているが、半導体以外の材料に形成
されたＣｕ以外の材料のエッチングなど、半導体プロセ
ス以外のエッチングにも利用することができる。
は、エッチング液をエアロゾル化してエッチングしよう
とする材料に吹きつけることを特徴とする。このエッチ
ング方法は、半導体ウェハの表面に形成されたＣｕ薄膜
のエッチングに適しているが、半導体以外の材料に形成
されたＣｕ以外の材料のエッチングなど、半導体プロセ
ス以外のエッチングにも利用することができる。
【０００８】半導体ウェハの表面に形成されたＣｕ薄膜
をエッチングする場合には、半導体ウェハにエアロゾル
化されたエッチング液の粒子が入り込むことのできない
ほどの微細な凹部を設け、この凹部内を含む半導体ウェ
ハの表面にＣｕ薄膜を形成し、エアロゾル化されたエッ
チング液を吹きつけることにより凹部内のＣｕを残して
他の部分のＣｕを除去する。これにより、高アスペクト
比の溝やビアにＣｕ配線を埋め込むことができる。本明
細書において「半導体ウェハ」とは、少なくとも一部に
半導体層が形成されたものをいい、絶縁基板に半導体層
が形成されたウェハを含む。
をエッチングする場合には、半導体ウェハにエアロゾル
化されたエッチング液の粒子が入り込むことのできない
ほどの微細な凹部を設け、この凹部内を含む半導体ウェ
ハの表面にＣｕ薄膜を形成し、エアロゾル化されたエッ
チング液を吹きつけることにより凹部内のＣｕを残して
他の部分のＣｕを除去する。これにより、高アスペクト
比の溝やビアにＣｕ配線を埋め込むことができる。本明
細書において「半導体ウェハ」とは、少なくとも一部に
半導体層が形成されたものをいい、絶縁基板に半導体層
が形成されたウェハを含む。
【０００９】本発明のエッチング装置はこの方法を実施
する装置であり、エッチング液をキャリアガスによりエ
アロゾル化する手段と、エアロゾル化されたエッチング
液をエッチングしようとする材料に吹きつける手段とを
備えたことを特徴とする。
する装置であり、エッチング液をキャリアガスによりエ
アロゾル化する手段と、エアロゾル化されたエッチング
液をエッチングしようとする材料に吹きつける手段とを
備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明を実施するエッチン
グ装置の構成例を示す。このエッチング装置は、容器１
内のエッチング液をキャリアガスによりエアロゾル化す
るためにガス導入部２、オリフィス部３およびオリフィ
ス出口部４を備え、エアロゾル化されたエッチング液を
エッチングしようとする材料に吹きつけるために噴霧ノ
ズル５を備える。ガス導入部２からはキャリアガスとし
てＡｒあるいはＮ2 を導入する。このキャリアガスをオ
リフィス部３に流し、容器１内のエッチング液を気化さ
せてこのオリフィス部３に導入する。これによりオリフ
ィス出口部４では、断熱膨張によりエッチング液がエア
ロゾル化する。このエアロゾル化した霧状のエッチング
液を噴霧ノズル５から半導体ウェハ６に吹きつける。図
１には噴霧ノズル５を１個用いた例を示したが、複数設
けることもできる。また、エアロゾル化の方法として
は、断熱膨張によるものだけでなく、超音波ネブライザ
を用いる方法や、振動オリフィス型分散法を用いてもよ
い。
グ装置の構成例を示す。このエッチング装置は、容器１
内のエッチング液をキャリアガスによりエアロゾル化す
るためにガス導入部２、オリフィス部３およびオリフィ
ス出口部４を備え、エアロゾル化されたエッチング液を
エッチングしようとする材料に吹きつけるために噴霧ノ
ズル５を備える。ガス導入部２からはキャリアガスとし
てＡｒあるいはＮ2 を導入する。このキャリアガスをオ
リフィス部３に流し、容器１内のエッチング液を気化さ
せてこのオリフィス部３に導入する。これによりオリフ
ィス出口部４では、断熱膨張によりエッチング液がエア
ロゾル化する。このエアロゾル化した霧状のエッチング
液を噴霧ノズル５から半導体ウェハ６に吹きつける。図
１には噴霧ノズル５を１個用いた例を示したが、複数設
けることもできる。また、エアロゾル化の方法として
は、断熱膨張によるものだけでなく、超音波ネブライザ
を用いる方法や、振動オリフィス型分散法を用いてもよ
い。
【００１１】図２は霧状のエッチング液によるＣｕのエ
ッチングを説明する図である。半導体ウェハ６の下地層
１０には溝やビアホールなどの微細な凹部１１が設けら
れ、この凹部１１内を含む表面にＣｕ薄膜１２が形成さ
れている。凹部１１にＣｕを残してエッチングを行う
（平坦化する）ことができ、結果的にＣｕの埋め込みが
行われる。Ｃｕのエッチング液としては、塩化第二鉄が
用いられる。エッチングのメカニズムは通常のＣｕのウ
ェットエッチングと同等であり、微視的には微粒子がＣ
ｕを溶かす。一般にＣｕ配線の下地にはバリアメタルが
挿入されるが、図２では省略する。
ッチングを説明する図である。半導体ウェハ６の下地層
１０には溝やビアホールなどの微細な凹部１１が設けら
れ、この凹部１１内を含む表面にＣｕ薄膜１２が形成さ
れている。凹部１１にＣｕを残してエッチングを行う
（平坦化する）ことができ、結果的にＣｕの埋め込みが
行われる。Ｃｕのエッチング液としては、塩化第二鉄が
用いられる。エッチングのメカニズムは通常のＣｕのウ
ェットエッチングと同等であり、微視的には微粒子がＣ
ｕを溶かす。一般にＣｕ配線の下地にはバリアメタルが
挿入されるが、図２では省略する。
【００１２】図３は溝やビアホール内のＣｕがエッチン
グされずに残ることを説明する図である。マイグレーシ
ョン耐性に優れた低抵抗材料のＣｕ配線が必要とされて
いる次世代ＬＳＩでは、配線のための溝やビアホールの
幅ｄが１／４μｍ程度となる。このように溝やビアホー
ルの幅ｄが微細になると、エアロゾル化された微粒子の
直径ｘに対して、ｄ＜ｘが成り立つようになる。このた
め、この微粒子は溝やビアホールの上部に入り込むこと
がなく、その内側のＣｕはエッチングされずに残る。し
たがって、表面のＣｕだけがエッチングされて平坦化さ
れる。
グされずに残ることを説明する図である。マイグレーシ
ョン耐性に優れた低抵抗材料のＣｕ配線が必要とされて
いる次世代ＬＳＩでは、配線のための溝やビアホールの
幅ｄが１／４μｍ程度となる。このように溝やビアホー
ルの幅ｄが微細になると、エアロゾル化された微粒子の
直径ｘに対して、ｄ＜ｘが成り立つようになる。このた
め、この微粒子は溝やビアホールの上部に入り込むこと
がなく、その内側のＣｕはエッチングされずに残る。し
たがって、表面のＣｕだけがエッチングされて平坦化さ
れる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダマシン法によるＣｕ配線パターンの形成と比較して、
大がかりな装置は必要とせず、設備投資費用を削減する
ことができる。また、溝やビアホールへＣｕを埋め込む
ための平坦化Ｃｕエッチングに要する時間も、大幅に短
縮される。
ダマシン法によるＣｕ配線パターンの形成と比較して、
大がかりな装置は必要とせず、設備投資費用を削減する
ことができる。また、溝やビアホールへＣｕを埋め込む
ための平坦化Ｃｕエッチングに要する時間も、大幅に短
縮される。
【００１４】本発明によれば、Ｃｕ以外の材料の薄膜に
対しても、所望の選択性をもったウェットエッチングが
可能などの条件が満たされれば、溝やビア内へ埋め込ん
で平坦化することができる。また、半導体プロセス以外
でも本発明を利用することができる。
対しても、所望の選択性をもったウェットエッチングが
可能などの条件が満たされれば、溝やビア内へ埋め込ん
で平坦化することができる。また、半導体プロセス以外
でも本発明を利用することができる。
【図１】本発明を実施するエッチング装置の構成例を示
す図。
す図。
【図２】霧状のエッチング液によるＣｕのエッチングを
説明する図。
説明する図。
【図３】溝やビアホール内のＣｕがエッチングされずに
残ることを説明する図。
残ることを説明する図。
１ 容器 ２ ガス導入部 ３ オリフィス部 ４ オリフィス出口部 ５ 噴霧ノズル ６ 半導体ウェハ １０ 下地層 １１ 凹部 １２ Ｃｕ薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 忠重 東京都武蔵野市中町二丁目11番13号 株式 会社テラテック内 (72)発明者 三浦 明 東京都武蔵野市中町二丁目11番13号 株式 会社テラテック内
Claims (4)
- 【請求項１】 エッチング液をエアロゾル化してエッチ
ングしようとする材料に吹きつけることを特徴とするエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 前記エッチングしようとする材料は半導
体ウェハの表面に形成された銅薄膜である請求項１記載
のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記半導体ウェハにはエアロゾル化され
たエッチング液の粒子が入り込むことのできないほどの
微細な凹部が設けられ、前記銅薄膜はこの凹部内を含む
前記半導体ウェハの表面に形成され、エアロゾル化され
たエッチング液を吹きつけることにより前記凹部内の銅
を残して他の部分の銅を除去する請求項２記載のエッン
チング方法。 - 【請求項４】 エッチング液をキャリアガスによりエア
ロゾル化する手段と、エアロゾル化されたエッチング液
をエッチングしようとする材料に吹きつける手段とを備
えたエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9071689A JPH10270415A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | エッチング方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9071689A JPH10270415A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | エッチング方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270415A true JPH10270415A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13467779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9071689A Pending JPH10270415A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | エッチング方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270415A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319919A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法及び処理装置 |
| KR100452422B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-10-12 | 동부전자 주식회사 | 가스분사식 평탄화장치 |
| CN105702606A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种气液喷雾刻蚀设备及方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP9071689A patent/JPH10270415A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319919A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法及び処理装置 |
| KR100452422B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-10-12 | 동부전자 주식회사 | 가스분사식 평탄화장치 |
| CN105702606A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种气液喷雾刻蚀设备及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081113 |
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