JPH1092824A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH1092824A JPH1092824A JP24742596A JP24742596A JPH1092824A JP H1092824 A JPH1092824 A JP H1092824A JP 24742596 A JP24742596 A JP 24742596A JP 24742596 A JP24742596 A JP 24742596A JP H1092824 A JPH1092824 A JP H1092824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- layer
- etching
- alloy layer
- side wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高い対レジスト選択比を確保しつ
つ、多層構造をもつＡｌ系配線を良好な形状にエッチン
グ加工することができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 レジスト２０をパターニングする際、通
常の場合の露光よりも不足気味の露光を行ってレジスト
下端部の形状をテーパー状に広がる裾引き形状とする。
このレジスト２０をマスクとし、ＴｉＮキャップメタル
層１８に及びＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッチング
を開始する。Ａｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に付着する炭素
系反応生成物はレジスト２０の上面からだけでなく、裾
引き形状にはみ出している部分からも供給されるため、
エッチング初期においても水平方向へのエッチングを抑
制するに十分な側壁保護膜２２がＡｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁に形成され、くびれ状のノッチの発生を防止して垂
直形状に加工される。
つ、多層構造をもつＡｌ系配線を良好な形状にエッチン
グ加工することができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 レジスト２０をパターニングする際、通
常の場合の露光よりも不足気味の露光を行ってレジスト
下端部の形状をテーパー状に広がる裾引き形状とする。
このレジスト２０をマスクとし、ＴｉＮキャップメタル
層１８に及びＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッチング
を開始する。Ａｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に付着する炭素
系反応生成物はレジスト２０の上面からだけでなく、裾
引き形状にはみ出している部分からも供給されるため、
エッチング初期においても水平方向へのエッチングを抑
制するに十分な側壁保護膜２２がＡｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁に形成され、くびれ状のノッチの発生を防止して垂
直形状に加工される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特にＡｌ（アルミニウム）系の多層配線の
加工方法に関するものである。
方法に係り、特にＡｌ（アルミニウム）系の多層配線の
加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の多層構造をもつＡｌ合金配線の加
工方法を、図５及び図６に示す工程断面図を用いて説明
する。先ず、図５に示されるように、半導体基板３０上
に、下地酸化膜３２を形成した後、この下地酸化膜３２
上に、例えばＴｉバリアメタル層３４、Ａｌ−Ｃｕ合金
層３６、及びＴｉＮキャップメタル層３８を順に積層す
る。続いて、ＴｉＮキャップメタル層３８上に、所定の
配線パターンにパターニングしたレジスト４０を形成す
る。
工方法を、図５及び図６に示す工程断面図を用いて説明
する。先ず、図５に示されるように、半導体基板３０上
に、下地酸化膜３２を形成した後、この下地酸化膜３２
上に、例えばＴｉバリアメタル層３４、Ａｌ−Ｃｕ合金
層３６、及びＴｉＮキャップメタル層３８を順に積層す
る。続いて、ＴｉＮキャップメタル層３８上に、所定の
配線パターンにパターニングしたレジスト４０を形成す
る。
【０００３】次いで、図６に示されるように、エッチン
グガスとしてＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合ガスを使用するドラ
イエッチングを行う。即ち、レジスト４０をマスクとし
て、先ずＴｉＮキャップメタル層３８をドライエッチン
グした後、続いてＡｌ−Ｃｕ合金層３６をドライエッチ
ングする。このドライエッチングにおいては、図中に模
式的に示すように、Ｃｌ* （塩素ラジカル）４２を主要
なエッチング種とするため、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６のＡ
ｌはＣｌ* ４２と化学反応して揮発性の化合物であるＡ
ｌx Ｃｌy ４４を生成して除去される。従って、このま
まではＡｌ−Ｃｕ合金層３６は等方的にエッチングさ
れ、エッチングされたＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁は垂直
形状とならない。
グガスとしてＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合ガスを使用するドラ
イエッチングを行う。即ち、レジスト４０をマスクとし
て、先ずＴｉＮキャップメタル層３８をドライエッチン
グした後、続いてＡｌ−Ｃｕ合金層３６をドライエッチ
ングする。このドライエッチングにおいては、図中に模
式的に示すように、Ｃｌ* （塩素ラジカル）４２を主要
なエッチング種とするため、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６のＡ
ｌはＣｌ* ４２と化学反応して揮発性の化合物であるＡ
ｌx Ｃｌy ４４を生成して除去される。従って、このま
まではＡｌ−Ｃｕ合金層３６は等方的にエッチングさ
れ、エッチングされたＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁は垂直
形状とならない。
【０００４】しかし、このＡｌ−Ｃｕ合金層３６のドラ
イエッチングにおいては、エッチングされるＡｌ−Ｃｕ
合金層３６側壁に側壁保護膜４６が形成される。この側
壁保護膜４６は、図中に模式的に示すように、レジスト
４０上面がイオン４８によりスパッタされ、それによっ
て分解されたレジスト分解生成物に由来するＣＣｌXポ
リマー等の炭素系反応生成物５０が再付着したものであ
る。そしてこのＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁に形成された
側壁保護膜４６がＡｌ−Ｃｕ合金層３６の水平方向への
エッチングの進行を抑制するため、疑似異方性のエッチ
ングとなり、垂直形状のＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁を得
ることが可能となる。
イエッチングにおいては、エッチングされるＡｌ−Ｃｕ
合金層３６側壁に側壁保護膜４６が形成される。この側
壁保護膜４６は、図中に模式的に示すように、レジスト
４０上面がイオン４８によりスパッタされ、それによっ
て分解されたレジスト分解生成物に由来するＣＣｌXポ
リマー等の炭素系反応生成物５０が再付着したものであ
る。そしてこのＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁に形成された
側壁保護膜４６がＡｌ−Ｃｕ合金層３６の水平方向への
エッチングの進行を抑制するため、疑似異方性のエッチ
ングとなり、垂直形状のＡｌ−Ｃｕ合金層３６側壁を得
ることが可能となる。
【０００５】こうして等方性エッチングにおける水平方
向へのエッチングを抑制する側壁保護膜４６を側壁に付
着させることによってＡｌ−Ｃｕ合金層３６を垂直形状
にエッチングした後、続いてＴｉバリアメタル層３４の
ドライエッチングを行う。次いで、図示はしないが、レ
ジスト４０を剥離して、半導体基板３０上に下地酸化膜
３２を介して順に積層されたＴｉバリアメタル層３４、
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６、及びＴｉＮキャップメタル層３
８からなる多層構造の配線を形成する。
向へのエッチングを抑制する側壁保護膜４６を側壁に付
着させることによってＡｌ−Ｃｕ合金層３６を垂直形状
にエッチングした後、続いてＴｉバリアメタル層３４の
ドライエッチングを行う。次いで、図示はしないが、レ
ジスト４０を剥離して、半導体基板３０上に下地酸化膜
３２を介して順に積層されたＴｉバリアメタル層３４、
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６、及びＴｉＮキャップメタル層３
８からなる多層構造の配線を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の多
層構造をもつＡｌ合金配線の加工方法においては、図６
に示されるように、ＴｉＮキャップメタル層３８直下の
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６にくびれ状のノッチ５２が形成さ
れ、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６全体が垂直形状に加工されな
いという問題がある。このくびれ状のノッチ５２が形成
されるメカニズムについて、図７を用いて説明する。な
お、上記図５及び図６に示す半導体装置の構成要素と同
一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
層構造をもつＡｌ合金配線の加工方法においては、図６
に示されるように、ＴｉＮキャップメタル層３８直下の
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６にくびれ状のノッチ５２が形成さ
れ、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６全体が垂直形状に加工されな
いという問題がある。このくびれ状のノッチ５２が形成
されるメカニズムについて、図７を用いて説明する。な
お、上記図５及び図６に示す半導体装置の構成要素と同
一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０００７】レジスト４０をマスクとしてＴｉＮキャッ
プメタル層３８をドライエッチングした後、Ａｌ−Ｃｕ
合金層３６のドライエッチングを開始した直後において
は、レジスト４０の高さが高く、図中の矢印に示される
ように、イオンのスパッタリングによってレジスト４０
上面で生成された炭素系反応生成物５０がＡｌ−Ｃｕ合
金層３６側壁に付着するまでの軌跡が長く、且つスッパ
ッタされるレジスト４０上面の面積が小さいことから、
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６側壁への炭素系反応生成物５０の
供給量が少ない。このため、エッチング初期におけるＡ
ｌ−Ｃｕ合金層３６側壁には、水平方向へのエッチング
を抑制するのに十分な側壁保護膜４６が形成されない。
また、このドライエッチングにおいて、Ａｌ−Ｃｕ合金
層３６のエッチング速度はＴｉＮキャップメタル層３８
のエッチング速度よりも遥かに大きい。従って、ＴｉＮ
キャップメタル層３８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層３６は等
方的にエッチング除去されることになる。
プメタル層３８をドライエッチングした後、Ａｌ−Ｃｕ
合金層３６のドライエッチングを開始した直後において
は、レジスト４０の高さが高く、図中の矢印に示される
ように、イオンのスパッタリングによってレジスト４０
上面で生成された炭素系反応生成物５０がＡｌ−Ｃｕ合
金層３６側壁に付着するまでの軌跡が長く、且つスッパ
ッタされるレジスト４０上面の面積が小さいことから、
Ａｌ−Ｃｕ合金層３６側壁への炭素系反応生成物５０の
供給量が少ない。このため、エッチング初期におけるＡ
ｌ−Ｃｕ合金層３６側壁には、水平方向へのエッチング
を抑制するのに十分な側壁保護膜４６が形成されない。
また、このドライエッチングにおいて、Ａｌ−Ｃｕ合金
層３６のエッチング速度はＴｉＮキャップメタル層３８
のエッチング速度よりも遥かに大きい。従って、ＴｉＮ
キャップメタル層３８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層３６は等
方的にエッチング除去されることになる。
【０００８】その後、レジスト４０をマスクとするＡｌ
−Ｃｕ合金層３６のドライエッチングを続行するが、こ
の段階においてはスパッタリングにより高さが次第に低
くなったレジスト４０上面からの炭素系反応生成物５０
の供給量が増大してくるため、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６側
壁にはその水平方向へのエッチングを抑制するに十分な
側壁保護膜４６が付着することによって疑似異方性のエ
ッチングとなり、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６は垂直形状に加
工される。
−Ｃｕ合金層３６のドライエッチングを続行するが、こ
の段階においてはスパッタリングにより高さが次第に低
くなったレジスト４０上面からの炭素系反応生成物５０
の供給量が増大してくるため、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６側
壁にはその水平方向へのエッチングを抑制するに十分な
側壁保護膜４６が付着することによって疑似異方性のエ
ッチングとなり、Ａｌ−Ｃｕ合金層３６は垂直形状に加
工される。
【０００９】従って、ＴｉＮキャップメタル層３８直下
のＡｌ−Ｃｕ合金層３６のみが等方的にエッチングされ
て、くびれ状のノッチ５２が形成されることになる。そ
してこのようなくびれ状のノッチ５２が形成されたＡｌ
合金配線であっては、半導体装置、特に高速デバイスに
おける信頼性の低下を招くおそれがある。
のＡｌ−Ｃｕ合金層３６のみが等方的にエッチングされ
て、くびれ状のノッチ５２が形成されることになる。そ
してこのようなくびれ状のノッチ５２が形成されたＡｌ
合金配線であっては、半導体装置、特に高速デバイスに
おける信頼性の低下を招くおそれがある。
【００１０】また、このくびれ状のノッチ５２の形成を
防止するため、ＲＦ（高周波）電源のパワーを大きく
し、レジスト４０上面をスパッタするイオンのエネルギ
ーを増大することにより、エッチング初期におけるＡｌ
−Ｃｕ合金層３６側壁への炭素系反応生成物５０の供給
量を増加し、水平方向へのエッチングを抑制するのに十
分な側壁保護膜４６を形成することが考えられる。しか
し、この場合には、ドライエッチングにおける対レジス
ト選択比が小さくなってしまうという別の問題が生じ
る。
防止するため、ＲＦ（高周波）電源のパワーを大きく
し、レジスト４０上面をスパッタするイオンのエネルギ
ーを増大することにより、エッチング初期におけるＡｌ
−Ｃｕ合金層３６側壁への炭素系反応生成物５０の供給
量を増加し、水平方向へのエッチングを抑制するのに十
分な側壁保護膜４６を形成することが考えられる。しか
し、この場合には、ドライエッチングにおける対レジス
ト選択比が小さくなってしまうという別の問題が生じ
る。
【００１１】そこで本発明は、上記問題を鑑みてなされ
たものであり、高い対レジスト選択比を確保しつつ、多
層構造をもつＡｌ系配線を良好な形状にエッチング加工
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
を課題とする。
たものであり、高い対レジスト選択比を確保しつつ、多
層構造をもつＡｌ系配線を良好な形状にエッチング加工
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体装置の製造方法により解決される。即
ち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、Ａｌ層又は
Ａｌ合金層上にキャップ層を有する多層構造の配線を加
工する半導体装置の製造方法であって、キャップ層上に
塗布したレジストを所定の形状にパターニングする際
に、キャップ層に接するレジスト下端部の形状を、レジ
スト幅が上端部よりもテーパー状に広がる裾引き形状と
する工程と、このレジスト下端部の形状が裾引き形状と
なるようにパターニングしたレジストをマスクとして、
キャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層をエッチングする
工程とを含むことを特徴とする。
明に係る半導体装置の製造方法により解決される。即
ち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、Ａｌ層又は
Ａｌ合金層上にキャップ層を有する多層構造の配線を加
工する半導体装置の製造方法であって、キャップ層上に
塗布したレジストを所定の形状にパターニングする際
に、キャップ層に接するレジスト下端部の形状を、レジ
スト幅が上端部よりもテーパー状に広がる裾引き形状と
する工程と、このレジスト下端部の形状が裾引き形状と
なるようにパターニングしたレジストをマスクとして、
キャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層をエッチングする
工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】また、このとき、レジストをマスクとする
キャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層のエッチングは、
塩素を構成元素とする塩素系エッチングガスを用いるド
ライエッチングであることを特徴とする。
キャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層のエッチングは、
塩素を構成元素とする塩素系エッチングガスを用いるド
ライエッチングであることを特徴とする。
【００１４】このように本発明に係る半導体装置の製造
方法においては、塩素を構成元素とするエッチングガス
を用いてキャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層をドライ
エッチングする際に、イオンによってスパッタされたレ
ジストの分解生成物に由来する炭素系反応生成物からな
る側壁保護膜がエッチング中のＡｌ層又はＡｌ合金層の
側壁に形成されるため、Ａｌ層又はＡｌ合金層の水平方
向へのエッチングの進行が抑制されて疑似異方性エッチ
ングとなり、Ａｌ層又はＡｌ合金層を垂直形状に加工す
ることが可能となる。
方法においては、塩素を構成元素とするエッチングガス
を用いてキャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層をドライ
エッチングする際に、イオンによってスパッタされたレ
ジストの分解生成物に由来する炭素系反応生成物からな
る側壁保護膜がエッチング中のＡｌ層又はＡｌ合金層の
側壁に形成されるため、Ａｌ層又はＡｌ合金層の水平方
向へのエッチングの進行が抑制されて疑似異方性エッチ
ングとなり、Ａｌ層又はＡｌ合金層を垂直形状に加工す
ることが可能となる。
【００１５】そしてこのドライエッチングに使用するレ
ジストを所定の配線パターンにパターニングする際に、
レジスト下端部の形状をレジスト幅が上端部よりもテー
パー状に広がる裾引き形状とし、このレジスト下端部の
形状が裾引き形状となるようにパターニングしたレジス
トをマスクとしてキャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層
をエッチングすることにより、Ａｌ層又はＡｌ合金層の
側壁に付着する炭素系反応生成物がレジスト上面からの
みならず裾引き形状にはみ出している部分のレジストか
らも供給される。従って、エッチング初期においても十
分な量の側壁保護膜を形成することができるため、キャ
ップ層直下のＡｌ層又はＡｌ合金層においても、その水
平方向へのエッチングの進行を抑制してくびれ状のノッ
チが発生することを防止し、Ａｌ層又はＡｌ合金層の側
壁全体が良好な垂直形状になるように加工することがで
きる。また、このＡｌ配線又はＡｌ合金配線を加工する
際、レジストの形状を改良した以外のエッチング条件は
従来の場合と同一条件とするため、このドライエッチン
グにおける対レジスト選択比は従来よりも低下すること
はなく、高い対レジスト選択比を確保することができ
る。
ジストを所定の配線パターンにパターニングする際に、
レジスト下端部の形状をレジスト幅が上端部よりもテー
パー状に広がる裾引き形状とし、このレジスト下端部の
形状が裾引き形状となるようにパターニングしたレジス
トをマスクとしてキャップ層及びＡｌ層又はＡｌ合金層
をエッチングすることにより、Ａｌ層又はＡｌ合金層の
側壁に付着する炭素系反応生成物がレジスト上面からの
みならず裾引き形状にはみ出している部分のレジストか
らも供給される。従って、エッチング初期においても十
分な量の側壁保護膜を形成することができるため、キャ
ップ層直下のＡｌ層又はＡｌ合金層においても、その水
平方向へのエッチングの進行を抑制してくびれ状のノッ
チが発生することを防止し、Ａｌ層又はＡｌ合金層の側
壁全体が良好な垂直形状になるように加工することがで
きる。また、このＡｌ配線又はＡｌ合金配線を加工する
際、レジストの形状を改良した以外のエッチング条件は
従来の場合と同一条件とするため、このドライエッチン
グにおける対レジスト選択比は従来よりも低下すること
はなく、高い対レジスト選択比を確保することができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は、それぞ
れ本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加工方法
を説明するための工程断面図である。先ず、図１に示さ
れるように、半導体基板１０上に、例えばプラズマＴＥ
ＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）プロセスを用いて
下地酸化膜１２を形成する。続いて、この下地酸化膜１
２上に、厚さ５０ｎｍのＴｉバリアメタル層１４、厚さ
５００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ合金層１６、及び厚さ１００ｎ
ｍのＴｉＮキャップメタル層１８を順に積層する。な
お、このＴｉＮキャップメタル層１８は、次のレジスト
のパターニング工程における露光の際の反射防止膜とし
て機能させるものである。
本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は、それぞ
れ本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加工方法
を説明するための工程断面図である。先ず、図１に示さ
れるように、半導体基板１０上に、例えばプラズマＴＥ
ＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）プロセスを用いて
下地酸化膜１２を形成する。続いて、この下地酸化膜１
２上に、厚さ５０ｎｍのＴｉバリアメタル層１４、厚さ
５００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ合金層１６、及び厚さ１００ｎ
ｍのＴｉＮキャップメタル層１８を順に積層する。な
お、このＴｉＮキャップメタル層１８は、次のレジスト
のパターニング工程における露光の際の反射防止膜とし
て機能させるものである。
【００１７】続いて、このＴｉＮキャップメタル層１８
上に、レジスト２０を塗布した後、フォトリソグラフィ
技術を用いて、所定の配線パターンにパターニングす
る。そしてこのパターニングにおいて、通常の場合の露
光よりも不足気味の露光を行うことにより、ＴｉＮキャ
ップメタル層１８に接するレジスト２０底面から１００
ｎｍ程度の高さまでの所謂レジスト２０下端部の形状
を、レジスト幅が上方から下方に向かってテーパー状に
広がる裾引き形状とすることに本実施形態の特徴があ
る。このため、レジスト２０上端部における線幅は設計
寸法通り例えば５００ｎｍであるのに対し、ＴｉＮキャ
ップメタル層１８に接するレジスト２０底面における線
幅は、パターニングプロセスによる寸法変換差を生じ
て、例えば５６０ｎｍになる。
上に、レジスト２０を塗布した後、フォトリソグラフィ
技術を用いて、所定の配線パターンにパターニングす
る。そしてこのパターニングにおいて、通常の場合の露
光よりも不足気味の露光を行うことにより、ＴｉＮキャ
ップメタル層１８に接するレジスト２０底面から１００
ｎｍ程度の高さまでの所謂レジスト２０下端部の形状
を、レジスト幅が上方から下方に向かってテーパー状に
広がる裾引き形状とすることに本実施形態の特徴があ
る。このため、レジスト２０上端部における線幅は設計
寸法通り例えば５００ｎｍであるのに対し、ＴｉＮキャ
ップメタル層１８に接するレジスト２０底面における線
幅は、パターニングプロセスによる寸法変換差を生じ
て、例えば５６０ｎｍになる。
【００１８】次いで、図２に示されるように、下端部の
形状が裾引き形状となるようにパターニングしたレジス
ト２０をマスクとして、ドライエッチングを行う。この
ときのエッチング装置としてはＥＣＲ（Electron Cyclo
tron Resonance；電子サイクロトロン共鳴）プラズマエ
ッチャを使用し、エッチングガスとしては塩素系ガス、
例えばＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合ガスを使用する。また、そ
の他のエッチング条件は従来の場合と同一条件とする。
従って、このドライエッチングにおける対レジスト選択
比は従来よりも低下することはなく、高い対レジスト選
択比を確保することができる。
形状が裾引き形状となるようにパターニングしたレジス
ト２０をマスクとして、ドライエッチングを行う。この
ときのエッチング装置としてはＥＣＲ（Electron Cyclo
tron Resonance；電子サイクロトロン共鳴）プラズマエ
ッチャを使用し、エッチングガスとしては塩素系ガス、
例えばＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 混合ガスを使用する。また、そ
の他のエッチング条件は従来の場合と同一条件とする。
従って、このドライエッチングにおける対レジスト選択
比は従来よりも低下することはなく、高い対レジスト選
択比を確保することができる。
【００１９】レジスト２０をマスクとして、先ずＴｉＮ
キャップメタル層１８のドライエッチングを行い、続い
て、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッチングを開始す
る。このとき、エッチングされるＡｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁には側壁保護膜２２が形成される。この側壁保護膜
２２は、レジスト２０がイオンによりスパッタされ、そ
れによって分解されたレジスト分解生成物に由来するＣ
ＣｌX ポリマー等の炭素系反応生成物が再付着したもの
である。
キャップメタル層１８のドライエッチングを行い、続い
て、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッチングを開始す
る。このとき、エッチングされるＡｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁には側壁保護膜２２が形成される。この側壁保護膜
２２は、レジスト２０がイオンによりスパッタされ、そ
れによって分解されたレジスト分解生成物に由来するＣ
ＣｌX ポリマー等の炭素系反応生成物が再付着したもの
である。
【００２０】従来の場合、この側壁保護膜２２はレジス
ト２０上面へのイオンによるスパッタリングによって供
給されるものに限られていた。このため、エッチング開
始直後においてはレジスト２０の高さが高く、且つレジ
スト２０上面の面積が小さいことにより、レジスト２０
上面からＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁への炭素系反応生成
物の供給量は未だ少なく、エッチング初期におけるＡｌ
−Ｃｕ合金層１６側壁には十分な側壁保護膜２２が形成
されなかった。従って、この不十分な側壁保護膜２２に
よってはＣｌ* を主要なエッチング種とするＡｌ−Ｃｕ
合金層１６の等方性エッチングによる水平方向へのエッ
チングを十分に抑制することができないため、ＴｉＮキ
ャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に
くびれ状のノッチが発生していた。
ト２０上面へのイオンによるスパッタリングによって供
給されるものに限られていた。このため、エッチング開
始直後においてはレジスト２０の高さが高く、且つレジ
スト２０上面の面積が小さいことにより、レジスト２０
上面からＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁への炭素系反応生成
物の供給量は未だ少なく、エッチング初期におけるＡｌ
−Ｃｕ合金層１６側壁には十分な側壁保護膜２２が形成
されなかった。従って、この不十分な側壁保護膜２２に
よってはＣｌ* を主要なエッチング種とするＡｌ−Ｃｕ
合金層１６の等方性エッチングによる水平方向へのエッ
チングを十分に抑制することができないため、ＴｉＮキ
ャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に
くびれ状のノッチが発生していた。
【００２１】しかし、本実施形態においては、ＴｉＮキ
ャップメタル層１８に接するレジスト２０下端部が裾引
き形状となっているため、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に
付着する炭素系反応生成物はレジスト２０上面へのスパ
ッタリングによって供給されるだけでなく、図中に破線
で示される裾引き形状にはみ出している部分のレジスト
２０へのスパッタリングによっても供給される。しか
も、図中の矢印に示されるように、レジスト２０下端部
の裾引き形状部分で生成された炭素系反応生成物がＴｉ
Ｎキャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に付着するまでの軌跡は、レジスト２０上面で生成さ
れた炭素系反応生成物が同じＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁
に付着するまでの軌跡よりも遥に短い。従って、エッチ
ング初期においても、十分な量の側壁保護膜２２がＴｉ
Ｎキャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に形成されるため、ＴｉＮキャップメタル層１８直下
のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁のみが等方的にエッチング
されてくびれ状のノッチが発生するということはなくな
り、疑似異方性のエッチングにより垂直形状に加工され
る。
ャップメタル層１８に接するレジスト２０下端部が裾引
き形状となっているため、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６側壁に
付着する炭素系反応生成物はレジスト２０上面へのスパ
ッタリングによって供給されるだけでなく、図中に破線
で示される裾引き形状にはみ出している部分のレジスト
２０へのスパッタリングによっても供給される。しか
も、図中の矢印に示されるように、レジスト２０下端部
の裾引き形状部分で生成された炭素系反応生成物がＴｉ
Ｎキャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に付着するまでの軌跡は、レジスト２０上面で生成さ
れた炭素系反応生成物が同じＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁
に付着するまでの軌跡よりも遥に短い。従って、エッチ
ング初期においても、十分な量の側壁保護膜２２がＴｉ
Ｎキャップメタル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に形成されるため、ＴｉＮキャップメタル層１８直下
のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁のみが等方的にエッチング
されてくびれ状のノッチが発生するということはなくな
り、疑似異方性のエッチングにより垂直形状に加工され
る。
【００２２】次いで、図３に示されるように、レジスト
２０をマスクとするＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッ
チングを続行するが、この段階においてはＡｌ−Ｃｕ合
金層１６側壁に付着する炭素系反応生成物は、レジスト
２０下端部の裾引き形状部分からの供給がなくなるもの
の、スパッタリングによって高さが次第に低くなったレ
ジスト２０上面からの供給量が増加してくる。従って、
Ａｌ−Ｃｕ合金層１６の水平方向へのエッチングを抑制
するに十分な側壁保護膜２２がＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に形成されるため、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６は垂直形状
にエッチングされる。そしてこうしたＡｌ−Ｃｕ合金層
１６のドライエッチングを行った後、続いてＴｉバリア
メタル層１４のドライエッチングを行う。
２０をマスクとするＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドライエッ
チングを続行するが、この段階においてはＡｌ−Ｃｕ合
金層１６側壁に付着する炭素系反応生成物は、レジスト
２０下端部の裾引き形状部分からの供給がなくなるもの
の、スパッタリングによって高さが次第に低くなったレ
ジスト２０上面からの供給量が増加してくる。従って、
Ａｌ−Ｃｕ合金層１６の水平方向へのエッチングを抑制
するに十分な側壁保護膜２２がＡｌ−Ｃｕ合金層１６側
壁に形成されるため、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６は垂直形状
にエッチングされる。そしてこうしたＡｌ−Ｃｕ合金層
１６のドライエッチングを行った後、続いてＴｉバリア
メタル層１４のドライエッチングを行う。
【００２３】次いで、図４に示されるように、例えばプ
ラズマアッシャを使用して、レジスト２０及び側壁保護
膜２２を剥離する。なお、この場合、残滓を残すことな
く効率的に側壁保護膜２２を剥離する方法として、弗素
系化合物と塩素系化合物とを含むエッチングガスを用い
て除去する方法が提案されており（特開平７−１２２５
４１号参照）、この方法を用いてもよい。こうして半導
体基板１０上に、下地酸化膜１２を介して順に積層され
たＴｉバリアメタル層１４、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６、及
びＴｉＮキャップメタル層１８からなる多層構造の配線
が形成される。
ラズマアッシャを使用して、レジスト２０及び側壁保護
膜２２を剥離する。なお、この場合、残滓を残すことな
く効率的に側壁保護膜２２を剥離する方法として、弗素
系化合物と塩素系化合物とを含むエッチングガスを用い
て除去する方法が提案されており（特開平７−１２２５
４１号参照）、この方法を用いてもよい。こうして半導
体基板１０上に、下地酸化膜１２を介して順に積層され
たＴｉバリアメタル層１４、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６、及
びＴｉＮキャップメタル層１８からなる多層構造の配線
が形成される。
【００２４】以上のように本実施形態によれば、レジス
ト２０を所定の配線パターンにパターニングする際に、
レジスト２０下端部の形状をレジスト幅が上方から下方
に向かってテーパー状に広がる裾引き形状とし、このレ
ジスト２０をマスクとしてＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドラ
イエッチングを行うことにより、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁に付着する炭素系反応生成物がレジスト２０上面か
らのみならず、裾引き形状にはみ出している部分のレジ
スト２０からも供給されるため、エッチング初期におい
ても、十分な量の側壁保護膜２２をＡｌ−Ｃｕ合金層１
６側壁に形成することができる。従って、この十分な量
の側壁保護膜２２によってＡｌ−Ｃｕ合金層１６の水平
方向へのエッチングの進行を抑制し、ＴｉＮキャップメ
タル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁のみが等方
的エッチングされてくびれ状のノッチが発生することを
防止して、垂直形状にエッチングすることができる。
ト２０を所定の配線パターンにパターニングする際に、
レジスト２０下端部の形状をレジスト幅が上方から下方
に向かってテーパー状に広がる裾引き形状とし、このレ
ジスト２０をマスクとしてＡｌ−Ｃｕ合金層１６のドラ
イエッチングを行うことにより、Ａｌ−Ｃｕ合金層１６
側壁に付着する炭素系反応生成物がレジスト２０上面か
らのみならず、裾引き形状にはみ出している部分のレジ
スト２０からも供給されるため、エッチング初期におい
ても、十分な量の側壁保護膜２２をＡｌ−Ｃｕ合金層１
６側壁に形成することができる。従って、この十分な量
の側壁保護膜２２によってＡｌ−Ｃｕ合金層１６の水平
方向へのエッチングの進行を抑制し、ＴｉＮキャップメ
タル層１８直下のＡｌ−Ｃｕ合金層１６側壁のみが等方
的エッチングされてくびれ状のノッチが発生することを
防止して、垂直形状にエッチングすることができる。
【００２５】なお、上記実施形態においては、Ａｌ合金
層としてＡｌ−Ｃｕ合金層１６を用いる場合について述
べたが、これに限定されることはなく、例えばＡｌ−Ｓ
ｉ合金層、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ
合金層等を用いる場合にも本発明を適用することができ
る。更に、Ａｌ合金層の代わりに、Ａｌ層を用いる場合
にも本発明を適用することができる。また、キャップ層
としてＴｉＮキャップメタル層１８を用いているが、メ
タル層の代わりに、例えばシリコン酸化膜等をキャップ
層として用いてもよい。
層としてＡｌ−Ｃｕ合金層１６を用いる場合について述
べたが、これに限定されることはなく、例えばＡｌ−Ｓ
ｉ合金層、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ
合金層等を用いる場合にも本発明を適用することができ
る。更に、Ａｌ合金層の代わりに、Ａｌ層を用いる場合
にも本発明を適用することができる。また、キャップ層
としてＴｉＮキャップメタル層１８を用いているが、メ
タル層の代わりに、例えばシリコン酸化膜等をキャップ
層として用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置の製造方法によれば、塩素を構成元素とす
るエッチングガスを用いてキャップ層及びＡｌ層又はＡ
ｌ合金層をドライエッチングする際に、所定の配線パタ
ーンにパターニングするレジストの下端部の形状をレジ
スト幅が上端部よりもテーパー状に広がる裾引き形状と
し、このレジスト下端部の形状が裾引き形状となるよう
にパターニングしたレジストをマスクとしてキャップ層
及びＡｌ層又はＡｌ合金層をエッチングすることによ
り、エッチング初期におけるＡｌ層又はＡｌ合金層の側
壁に十分な量の側壁保護膜を形成することができるた
め、キャップ層直下のＡｌ層又はＡｌ合金層において
も、その水平方向へのエッチングの進行を抑制してくび
れ状のノッチが発生することを防止し、Ａｌ層又はＡｌ
合金層の側壁全体が良好な垂直形状になるように加工す
ることができる。また、このＡｌ配線又はＡｌ合金配線
の加工において、レジストの形状を改良した以外のエッ
チング条件は従来の場合と同一条件とするため、このド
ライエッチングにおける対レジスト選択比は従来よりも
低下することはなく、高い対レジスト選択比を確保する
ことができる。
る半導体装置の製造方法によれば、塩素を構成元素とす
るエッチングガスを用いてキャップ層及びＡｌ層又はＡ
ｌ合金層をドライエッチングする際に、所定の配線パタ
ーンにパターニングするレジストの下端部の形状をレジ
スト幅が上端部よりもテーパー状に広がる裾引き形状と
し、このレジスト下端部の形状が裾引き形状となるよう
にパターニングしたレジストをマスクとしてキャップ層
及びＡｌ層又はＡｌ合金層をエッチングすることによ
り、エッチング初期におけるＡｌ層又はＡｌ合金層の側
壁に十分な量の側壁保護膜を形成することができるた
め、キャップ層直下のＡｌ層又はＡｌ合金層において
も、その水平方向へのエッチングの進行を抑制してくび
れ状のノッチが発生することを防止し、Ａｌ層又はＡｌ
合金層の側壁全体が良好な垂直形状になるように加工す
ることができる。また、このＡｌ配線又はＡｌ合金配線
の加工において、レジストの形状を改良した以外のエッ
チング条件は従来の場合と同一条件とするため、このド
ライエッチングにおける対レジスト選択比は従来よりも
低下することはなく、高い対レジスト選択比を確保する
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加
工方法を説明するための工程断面図（その１）である。
工方法を説明するための工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加
工方法を説明するための工程断面図（その２）である。
工方法を説明するための工程断面図（その２）である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加
工方法を説明するための工程断面図（その３）である。
工方法を説明するための工程断面図（その３）である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＡｌ系多層配線の加
工方法を説明するための工程断面図（その４）である。
工方法を説明するための工程断面図（その４）である。
【図５】従来のＡｌ系多層配線の加工方法を説明するた
めの工程断面図（その１）である。
めの工程断面図（その１）である。
【図６】従来のＡｌ系多層配線の加工方法を説明するた
めの工程断面図（その２）である。
めの工程断面図（その２）である。
【図７】従来のＡｌ系多層配線の加工方法におけるくび
れ状のノッチの形成について説明するための工程断面図
である。
れ状のノッチの形成について説明するための工程断面図
である。
１０……半導体基板、１２……下地酸化膜、１４……Ｔ
ｉバリアメタル層、１６……Ａｌ−Ｃｕ合金層、１８…
…ＴｉＮキャップメタル層、２０……レジスト、２２…
…側壁保護膜、３０……半導体基板、３２……下地酸化
膜、３４……Ｔｉバリアメタル層、３６……Ａｌ−Ｃｕ
合金層、３８……ＴｉＮキャップメタル層、４０……レ
ジスト、４２……Ｃｌ* 、４４……Ａｌx Ｃｌy 、４６
……側壁保護膜、４８……イオン、５０……炭素系反応
生成物、５２……くびれ状のノッチ。
ｉバリアメタル層、１６……Ａｌ−Ｃｕ合金層、１８…
…ＴｉＮキャップメタル層、２０……レジスト、２２…
…側壁保護膜、３０……半導体基板、３２……下地酸化
膜、３４……Ｔｉバリアメタル層、３６……Ａｌ−Ｃｕ
合金層、３８……ＴｉＮキャップメタル層、４０……レ
ジスト、４２……Ｃｌ* 、４４……Ａｌx Ｃｌy 、４６
……側壁保護膜、４８……イオン、５０……炭素系反応
生成物、５２……くびれ状のノッチ。
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム層又はアルミニウム合金層
上にキャップ層を有する多層構造の配線を加工する半導
体装置の製造方法であって、 前記キャップ層上に塗布したレジストを所定の形状にパ
ターニングする際に、前記キャップ層に接する前記レジ
スト下端部の形状を、レジスト幅が上端部よりもテーパ
ー状に広がる裾引き形状とする工程と、 前記レジスト下端部の形状が裾引き形状となるようにパ
ターニングした前記レジストをマスクとして、前記キャ
ップ層及び前記アルミニウム層又は前記アルミニウム合
金層をエッチングする工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記レジストをマスクとする前記キャップ層及び前記ア
ルミニウム層又は前記アルミニウム合金層のエッチング
が、塩素を構成元素とするエッチングガスを用いるドラ
イエッチングであることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24742596A JPH1092824A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24742596A JPH1092824A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092824A true JPH1092824A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17163255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24742596A Pending JPH1092824A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1092824A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016167509A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法およびプラズマエッチング装置 |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24742596A patent/JPH1092824A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016167509A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法およびプラズマエッチング装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6177353B1 (en) | Metallization etching techniques for reducing post-etch corrosion of metal lines | |
| JPH1171689A (ja) | プラズマ処理室中での積層物の選択された部分のエッチング法及びエッチングする間の側壁ポリマー堆積の低減法 | |
| US7537998B2 (en) | Method for forming salicide in semiconductor device | |
| JPH08321544A (ja) | 配線形成法 | |
| JPH07147271A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5773890A (en) | Semiconductor device that prevents peeling of a titanium nitride film | |
| US20040038547A1 (en) | Method of etching a metal layer using a mask, a metallization method for a semiconductor device, a method of etching a metal layer, and an etching gas | |
| JPH1027804A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH1092824A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3324466B2 (ja) | 金属配線のドライエッチング方法 | |
| JP3750231B2 (ja) | 積層配線の形成方法 | |
| US20180331044A1 (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
| JP2006228986A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2002169302A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07263425A (ja) | 積層配線のドライエッチング方法 | |
| US6998347B2 (en) | Method of reworking layers over substrate | |
| JP3956118B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及びその半導体装置 | |
| CN101290906A (zh) | 半导体器件的制造方法 | |
| JPH0864580A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05182937A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2000311885A (ja) | 金属積層配線を有する半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4620964B2 (ja) | 金属膜のパターン形成方法 | |
| JP3541329B2 (ja) | ドライ・エッチング方法 | |
| JPH05206125A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07111265A (ja) | 配線の形成方法 |