JPS5812343B2 - プラズマエツチングしたアルミニウム膜のエツチング処理後の侵食を防止するプラズマパツシベ−シヨン技術 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムの気体プラズマエッチング技術に
関するもので、特にプラズマエッチングされたアルミニ
ウム膜のエッチング処理後の侵食を防止する方法に関す
るものである。

半導体装置を製造する一般的な方法においては、シリコ
ンウエハ基板上に形成した二酸化シリコン層上にアルミ
ニウムの薄膜を付着形成させる。

このアルミニウム薄膜をホトレジストでマスクした後ｊ
塩素化プラズマでエッチング処理して電極ないしは導電
体パターンを形成する。

この様にしてエッチング処理されたアルミニウする膜の
微細侵食によって像忠実度を失う欠点がある。

この様な微細侵食が起こるには２つのメカニズムがある
と考えられている。

１つのメカニズムにおいては、エッチング処理中に塩素
がホトレジスト膜に吸収されて塩素化合物を形成し、こ
れら塩素化合物が湿った空気に触れると塩化水素を遊離
させて、この遊離した堪化水素がエッチング処理によっ
て露呈されたアルミニウム表面を侵食する。

もう１つのメカニズムは、多分、より破壊的なものと思
われるが、エッチング処理中の真空中で形成されたアル
ミニウム塩化物が空気中の水分と反応して塩化水素を生
成し、これがアルミニウム膜を侵食するものである。

上述した機構によってアルミニウム膜が微細侵雰される
と導電体パターンに断絶部が形成され、その結果、製品
歩留りに悪影響を与える。

上述した問題を解決する為の試みが過去蝉？かなされて
い名が完全に満足のいくもあではない。

その内の１方法は、塩素化プラズマエッチングの直後に
半導体ウエハ全体を水中に浸漬させるというものである
。

この方法の目的は、遊離した塩化水素を十分に希釈させ
て侵食を防止せんとするものである。

然しながら、アルミニウム膜の侵食は極めて短時間空気
に露呈させるだけで発生するのでこの方法は不完全であ
る。

従って、侵食を防止するのに十分な短時間の内にエッチ
ング室内の真空空間からプラズマエッチングされたウエ
ハを取り出して適当な水槽内に移すことは実際上不可能
である。

上述した問題を解決する第２の方法は、プラズマエッチ
ング完了後でエッチング室からウェハを取り出す前にア
ルミニウム膜からホトレジスト層を取り除くというもの
である。

この方法の目的は、吸収した塩素及び塩素化合物を取り
除くこてによって遊離塩化水素の生成を防止せんという
ものである。

然しなから、この方法では、塩化アルミニウムの反応を
通して塩化水素が継続して生成されるので問題の部分的
解決にしかならないということと、アルミニウム膜の表
面が露呈されるという問題がある。

アルミニウム藤表面を露呈するということは爾後のプロ
セス段階における適用性を欠如させることになや。

例えば、プラズマエッチング処理後に用１られる湿潤化
学エツチシグ方法をもはや適用できなくなる。

更に別の方法は、米国特許第４，０７３，６６９号に開
示される様に、エッチング処理に用いられる塩素化プラ
ズマ内に１５容量係迄のアンモニアを含有させる方法が
ある。

アンモニアは、エッチング雰囲気中に存在する遊離塩素
と結合するので塩化水素の生成を防止する。

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した従来技術の欠点を解消し、アレミニウム又はアルミ
ニウム合金膜のエッチング処理後の侵食を防止する改良
された方法を提供することを目的とする。

本発明においては、アルミニウム膜を塩素化プラズマで
エッナング処理した直後に、エッチングしたアルミ子ウ
ム膜を空気に露呈させる前に弗素化バツシベーション用
プラズマに露呈させることを特徴とするものである。

エッチング処理したアルミニウム膜を弗素化プラズマに
露呈させることによってエッチング処理後の侵食を堕止
するものである。

アルミニウム及びアルミニウム合金膜のプラズマエッチ
ングへの本発明の適用は、上述した従来技術の方法と比
〉幾つかの重要な効果を有するものである。

例えば、プラズマエッチング装置の自動プロセス手順中
にバツシベーションのステップを容易に組み込むことが
可能であるので、プロセスを複雑化させることはない。

又、弗素化したバツシベーション用プラズマを使用する
ことによって、半導体装置からホトレジストを取り除く
必要性が除去されている。

このことは、全ウエハ処理時間を著しく減少することを
意味する。

更に、ホトレジストを除去しないので、本発明によれば
、爾後に、所望により化学的エッチングを行なうことも
可能である。

又、弗素化プラズマは、アルミニウムをバツシベートす
るだけでなく、アルミニウムとシリコンの合金のエッチ
ング処理後に残される可能性のあるシリコンを除去する
という２重の目的を果す。

更に、別の利点としては、エッチング処理後に侵食の可
能性がないので、像忠実度を確保する為にエツチシグ処
理後に何等特別の注意を払う必要がない。

以下、本発明の具体的実施の態様に付き説明する。

先ず、半導体装置の典型的な製造工程に付き説明すると
、半導体装置の下地層を被覆するアルミニ？ム又はアル
ミニウム合金の薄層をエッチング処理して導電体パター
ンを形成する。

この下地層は二酸化シリコン又は窒化シリコンで構成す
ると良い。

アルミニウム膜からエッチング形成されるべき導電体パ
ターンは、アルミニウム膜上にホトレジストマスキング
層を形成しホトレジストでマスクされていない領域のみ
をエッチング除去することによって構成される。

満足のいく結果を得る為には、アルミニウム層を過度に
アンダーカットすることなしにアルミニウム層と下地層
との間の境界に迄エッチングが進行することが必要であ
る。

塩素化プラズマエッチングはこの様な結果を与えるもの
である。

従来のアルミニウムエッチングプロセスにおいては、四
塩化炭素の様な適当な塩素化エッチング気体を、半導体
装置を収容する反応室内に導入する。

機械的真空ポンプによって反応室を空にし該反応室を所
望の低圧状態に維持する。

該反応室内に取り付けた電極に高周波電力を印加して反
応室内に塩素化プラズマを生成する。

典型的には、１０乃至５００ワットの電力レベルを用い
る。

高周波電力が印加されると、塩素化プラズマによるアル
ミニウム膜のエッチングが開始される。

本発明によれば、アルミニウム膜を塩素化プラズマでエ
ッチング処理した直後に、反応室から塩素化プラズマを
排出させ、弗素化ガスを反応室内に導入する。

適当なレベルの高周波電力を印加して弗素化パツシベー
ションプラズマを生成する。

この場合に、エッチング工程と半導体装置を弗素化パツ
シベーションプラズマに露呈する工程との間に真空状態
を断絶させることはない。

本発明の好適実施例によれば、塩素化プラズマエッチン
グ直後に反応室内に導入する弗素化ガスは６弗化いおう
、即ちＳＦ６である。

このＳＦ６を導入して約２００ミリトールの圧力状態と
する。

反応室は室温に維持し、例えば約２０℃とする。

高周波電流は約０．５アンペアとする。

実験の結果、アルミニウム膜を約１．５分間弗素化プラ
ズマに露呈することにより満足のいく結果が得られるこ
とが分かった。

然しなから、本発明はこの露呈時間に限定されるべきも
のではなく、この露呈時間よりも長くても短かくても本
発明は実施可能である。

実験室において、４ヶの試験資料につき実験を行なった
。

これらの資料は、二酸化シリコン層上にスパツタ膜形成
されたｓ，ｏｏｏ人の厚さのアルミニウム・シリコン合
金層（１．５％シリコン）を有するものであった。

これらの資料を部分的に１５，０００人の厚さのホトレ
ジストでマスクした。

テストパターンは、３０ミクロン幅の線群から構成され
るものであった。

これらの各資料を、マスクされていないアルミニウム・
シリコン膜を除去するのに十分な時間に渡り、四塩化炭
素と、塩素ガスと、窒素とを含有するガスプラズマ中で
別個にエッチング処理した。

下表Ｉに示す如く、エッチング処理後に採用した処理ス
テップは４ヶの各資料毎に異なったものであった。

表Ｉ 資料 プラズマエッチング後のステップ Ａ 空気に露呈（エッチング後プラズマ無し）Ｂ １．
５分間弗素化したバツシベーションプラズマに露呈 Ｃ ５．０分間弗素化したパツシベーションプラズマに
露呈 Ｄ ５．０分間窒素プラズマに露呈 各資料共、上掲のステップ終了後２０時間の間空気に露
呈した。

高能力光学顕微鏡を使用して視覚観察を行なった。

資料Ａ及びＤの場合には微細侵食が発生しており、従っ
て、エッチング処理後に否反応性窒素プラズマ（資料Ｄ
）に露呈することによっては問題は解決されないことが
分かった。

資料Ｂ及びＣの場合、即ち弗素化プラズマに露呈した資
料の場合には、微細侵食の徴候は見出されなかった。

その後に資料Ｂ及びＣからホトレジストを除去したとこ
ろ、３．０ミクロン幅を有するアルミニウム・シリコン
線群の像忠実度が得られていることが分かった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩素化プラズマを用いてエッチング処理したアルミ
   ニウム又はアルミニウム合金膜のエッチング処理後の侵
   食を防止する方藻において、前記エッチング処理した膜
   を弗素化プラズマに露呈させるζとを特徴とする方法。 ２ 上記第１項において、前記郊氷化プラズマは６弗化
   いおうであることを特徴とする方法，３ 塩素化プラズ
   マを収容する反応寥内でエッチング処理したアルミニウ
   ム又はアルミニウム合金膜のエッチング処理後の侵食を
   防止する方法において、 ａ 塩素化プラズマを収容する反応室を空にし、ｂ 前
   記反応室の真空状態を維持しながら弗素化ガスを前記反
   応室内に導入し、 Ｃ 前記反応室に適宜の高周波を与えて前記エッチング
   処理した膜をパツシベーションする為に弗素化プラズマ
   を生成させる、 ことを特徴とする方法。 ４ 上記第３埠において，前記弗素化ガスは６元化いお
   うを有することを特徴とする方法。 ５ 上艷第３項において、前記弗素化ガスは６弗化いお
   うであることを特徴とする方法。 ６ 上記第５項において、前記６弗化いおうが前記反応
   室内に導入されて該反応室内に約２００ミリトールの圧
   力を生じることを特徴とする方法。 ７ Ｉ記第６項において、前記反応室が室温であること
   を特徴とする方法。 ８ 上記第６項において、前記反応室が約２０℃に維持
   されることを特徴とする方法。 ９ 上記第７項において、弗素化プラズマバツシベーシ
   ョンの為に前記反応室に与える高周波電流は約０．５ア
   ンペアであることを特徴とする方法。 １０ 上記第９項において、前記膜が６弗化いおうに約
   １．５分間露呈されることを特徴とする方法。