JPS5841766B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JPS5841766B2
JPS5841766B2 JP16497378A JP16497378A JPS5841766B2 JP S5841766 B2 JPS5841766 B2 JP S5841766B2 JP 16497378 A JP16497378 A JP 16497378A JP 16497378 A JP16497378 A JP 16497378A JP S5841766 B2 JPS5841766 B2 JP S5841766B2
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aluminum
copper
copper alloy
manufacturing
semiconductor device
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守孝 中村
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム・銅合金の電極・配線を有する
半導体装置を製造するのに好適な方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method suitable for manufacturing a semiconductor device having aluminum-copper alloy electrodes and wiring.

近年、純粋アルミニウム、アルミニウム・シリコン合金
、チタンを下地としたアルミニウム等は全て平行平板電
極を有する反応性スパッタ・エツチング装置にてパター
ニングできるようになった。
In recent years, pure aluminum, aluminum-silicon alloys, titanium-based aluminum, etc. can all be patterned using reactive sputter etching equipment with parallel plate electrodes.

しかしながら、アルミニウム・銅合金のみは困難であっ
て、未だ実用化例は殆んどない。
However, it is difficult to use aluminum-copper alloys alone, and there are still almost no examples of practical use.

一般にアルミニウム・銅合金をスパッタ・エツチングす
るには、エッチャントとしてB C73,CC74゜P
Cl3.BBr3等のガスを用いている。
Generally, when sputtering and etching aluminum and copper alloys, B C73, CC74°P is used as an etchant.
Cl3. A gas such as BBr3 is used.

その場合、アルミニウムはそれ等ガスと反応し、塩化物
又は臭化物となってエツチングされるが、銅はそのよう
にはならずに次第に濃縮されつつ残留する。
In that case, the aluminum reacts with the gases and becomes chloride or bromide and is etched away, but the copper does not do so and remains, becoming increasingly concentrated.

そこで、残留している銅は、エツチングif、HNO3
11液などで除去することが必要となる。
Therefore, the remaining copper is etched if HNO3
It is necessary to remove it with liquid No. 11 or the like.

ところが、前記のようにしてアルミニウム・銅合金をエ
ツチングすると、鋼中にCl、Br等がトラップされて
いたり、或いはCu CIXp Cu B rxの形に
なったりしているので、大気中に取出されると水分の存
在によってHCA、HBrなどを生じ、パターニングさ
れたアル□ニウム・銅合金は急速に腐食され、例えば水
などで洗滌する時間もない程である。
However, when aluminum/copper alloy is etched as described above, Cl, Br, etc. are trapped in the steel or in the form of Cu CIXp Cu Br rx, so they are taken out into the atmosphere. The presence of moisture produces HCA, HBr, etc., and the patterned aluminum-copper alloy is rapidly corroded, to the extent that there is no time to wash it with water, for example.

極く最近、アルミニウム・銅合金を温度250〔℃〕の
雰囲気中でスパッタ・エツチングすることが発表されて
いる。
Very recently, it has been announced that aluminum-copper alloys can be sputter etched in an atmosphere at a temperature of 250 degrees Celsius.

この場合、温度の関係でパターニング・マスクとしてフ
ォト・ンジストを使用することはできないから、例えば
燐硅酸ガラス膜、スパッタ酸化膜、アルミナ膜等をマス
クとする必要があると考えられ、従って、工程が増加す
ることは確実である。
In this case, it is not possible to use a photo resist as a patterning mask due to the temperature, so it is considered necessary to use, for example, a phosphosilicate glass film, a sputtered oxide film, an alumina film, etc. as a mask. is certain to increase.

前記例示したように、アルミニウム・銅合金のスパッタ
・エツチングに関しては、量産工程で容易に実施できる
技術は未だ確立されていないようであるが、このように
、アルミニウム・銅合金の使用が望1れるのは、その優
れた耐エレクトロマイグレーション性に依るところが大
である。
As exemplified above, regarding sputter etching of aluminum/copper alloys, it seems that a technology that can be easily implemented in a mass production process has not yet been established, but in this way, it is desirable to use aluminum/copper alloys. This is largely due to its excellent electromigration resistance.

即ち、アルミニウム・銅合金のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する耐性はアル□ニウムのそれに比較して10
0倍以上もある。
In other words, the electromigration resistance of aluminum-copper alloy is 10 times higher than that of aluminum.
There are more than 0 times.

従って、微細パターンに形成しても大きな電流を流すこ
とができるから、例えばバイポーラ・トランジスタの如
く、大電流を必要とする半導体装置の電極・配線として
好適であり、しかも、その半導体装置を高密度化する際
に有効である。
Therefore, even if formed into a fine pattern, a large current can flow, making it suitable for use as electrodes and wiring for semiconductor devices that require large currents, such as bipolar transistors. It is effective when converting

前記のような理由から、アルミニウム・銅合金を電極・
配線材料として用いる場合は微細パターン化することが
大きな狙いとなるので、実験室規模ではともかく、実用
上は〔2μ扉〕が限度であるウェット・エツチング法の
適用は困難である。
For the reasons mentioned above, aluminum and copper alloys are used as electrodes.
When using it as a wiring material, the main aim is to create a fine pattern, so it is difficult to apply the wet etching method, which has a practical limit of [2μ door], even on a laboratory scale.

また、ウェット・エツチング法より微細パターン形成に
有利であるリフト・オフ法は、下地の表面の段差がきり
立っていると断線をおこしやすいことや、下地との密着
をよくするための熱処理ができないなど適用範囲がかな
り限定される。
In addition, the lift-off method, which is more advantageous in forming fine patterns than the wet etching method, is prone to breakage if the surface of the substrate has sharp steps, and cannot be heat treated to improve adhesion to the substrate. The scope of application is quite limited.

従って、アルミニウム・銅合金のパターニングに於いて
、反応性スパッタ・エツチング法に期待するところは基
だ大きい。
Therefore, there are great expectations for the reactive sputter etching method in patterning aluminum/copper alloys.

本発明は、アルミニウム・銅合金のパターニングに反応
性スパッタ・エツチング法を適用し、微細パターンの電
極・配線を極めて容易に形成できるようにするものであ
り、以下これを詳細に説明する。
The present invention applies a reactive sputter etching method to patterning an aluminum/copper alloy, thereby making it possible to extremely easily form electrodes and interconnections with fine patterns, which will be described in detail below.

本発明では、図に見られる通常の平行平板電極型反応性
スパッタ・エツチング装置を用いてアルミニウム・銅合
金皮膜を通常の条件でパターニングした後、同装置内で
水素ガス・プラズマに曝すことが要件になっている。
In the present invention, it is required that the aluminum/copper alloy film be patterned under normal conditions using a conventional parallel plate electrode type reactive sputter etching device as shown in the figure, and then exposed to hydrogen gas plasma in the same device. It has become.

図に於いて、1は反応室、2は水冷式高周波電極、3は
接地電極、4は高周波電源、5は半導体ウニ・・、1a
は反応ガス送入管、1bは排気管をそれぞれ示す。
In the figure, 1 is a reaction chamber, 2 is a water-cooled high-frequency electrode, 3 is a ground electrode, 4 is a high-frequency power source, 5 is a semiconductor sea urchin..., 1a
1b shows a reaction gas inlet pipe, and 1b shows an exhaust pipe.

このような装置でアルミニウム・銅合金のパターニング
について実験しさところ次のような結果を得た。
We conducted experiments on patterning aluminum and copper alloys using such a device, and obtained the following results.

前記のようにしてエツチングを行なって、イ、)その1
1取出したところ、パターニングされたアルミニウム・
銅合金は急速に腐食され、断線を生じたが、口、)1
(Torr)、200 (W)の水素プラズマに5〔分
〕間曝してから取出したところ、銅は残っていたが、腐
食は生じなかった。
Perform etching as described above, a) Part 1
When I took it out, I found a patterned aluminum
The copper alloy corroded rapidly, causing wire breakage, but
(Torr), 200 (W) hydrogen plasma for 5 minutes and then removed, copper remained but no corrosion occurred.

そこで、口、)のような処理の後、濃硝酸中に30(秒
〕程度浸漬して残留している銅を除去し、目的とするア
ルミニウム・銅合金パターンを得ることができた。
Therefore, after the treatment as described in ), the remaining copper was removed by immersing it in concentrated nitric acid for about 30 seconds, and the desired aluminum-copper alloy pattern could be obtained.

前記のように、アルミニウム・銅合金をパターニング後
、水素プラズマに曝すと何故腐食が起きないか、その理
由は充分に解明されていないが、腐食を生じる原因が、
エッチャントの成分と銅の化合物が大気に触れて塩酸(
HCl)、臭酸(HBr)等になり、それがアルミニウ
ム・銅合金を腐食すると考えられるので、水素プラズマ
はエッチャントの成分と銅の化合物、例えば塩化銅を銅
に還元し、塩酸の生成源を断つ働きをしているものと考
えられる。
As mentioned above, the reason why corrosion does not occur when aluminum-copper alloy is exposed to hydrogen plasma after patterning is not fully understood, but the cause of corrosion is
When the etchant components and copper compounds come into contact with the atmosphere, hydrochloric acid (
Hydrogen plasma reduces etchant components and copper compounds, such as copper chloride, to copper and eliminates the source of hydrochloric acid. It is thought that it acts as a cutoff.

いずれにせよ、水素プラズマ処理後は大気中にて水洗或
いは銅の酵解除去等を行なうに充分な余裕が生1れる。
In any case, after the hydrogen plasma treatment, there is sufficient room for washing with water or removing copper by fermentation in the atmosphere.

同、プラズマは水素のみ有効で酸素アルゴン等は不可で
あった。
Similarly, only hydrogen was effective for plasma, and oxygen, argon, etc. were not effective.

以上の説明で判るように、本発明に依れば、反応性スパ
ッタ・エツチング装置を用いて、アルミニウム・銅合金
をパターニングするに際し、通常の技法に従ってパター
ニングした後、同じ装置内に於いて水素プラズマに曝す
ことに依り、大気中にウニ・・を取出してもアルミニウ
ム・銅合金は腐食することがないようにできるので、大
電流を必要とする半導体装置の電極・配線を微細化する
際に適用して有効である。
As can be seen from the above description, according to the present invention, when patterning an aluminum/copper alloy using a reactive sputter etching device, after patterning according to a conventional technique, hydrogen plasma is applied in the same device. By exposing the aluminum/copper alloy to the atmosphere, it is possible to prevent the aluminum/copper alloy from corroding even if the sea urchin is taken out into the atmosphere, so it can be applied when miniaturizing the electrodes and wiring of semiconductor devices that require large currents. It is valid.

また、本発明の実施には、従来のスパッタ・エツチング
工程に水素プラズマ浴工程が付加されるだけであり、そ
れも、装置に送入するガスの切替えで行なうことができ
るので、工程増力口は無いに等しい。
Furthermore, in carrying out the present invention, only a hydrogen plasma bath process is added to the conventional sputter etching process, and this can also be done by switching the gas fed into the apparatus, so the process intensifier port is It's like nothing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明を実施する装置の一例を表わす説明図である
。 図に於いて、1は反応室、2は電極、3は接地電極、4
は高周波電源、5はウェハ 1aは反応ガス送入管、1
bは排気管である。
The figure is an explanatory diagram showing an example of a device implementing the present invention. In the figure, 1 is the reaction chamber, 2 is the electrode, 3 is the ground electrode, and 4
is a high frequency power supply, 5 is a wafer, 1a is a reaction gas feed pipe, 1
b is an exhaust pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルミニウム・銅合金皮膜が形成された半導体ウェ
ハを反応性スパッタ・エツチング装置中にセットして前
記アルミニウム・銅合金皮膜のパターニングを行ない、
次に、同装置中に水素プラズマを発生させて前記パター
ニングされたアルミニウム・銅合金皮膜に浴せる工程が
含1れてなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor wafer on which an aluminum/copper alloy film is formed is set in a reactive sputter etching device, and the aluminum/copper alloy film is patterned,
Next, a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of generating hydrogen plasma in the same apparatus and bathing the patterned aluminum/copper alloy film.
JP16497378A 1978-12-28 1978-12-28 Manufacturing method of semiconductor device Expired JPS5841766B2 (en)

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JPS5830133A (en) * 1981-08-18 1983-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma etching treatment
JPH0746689B2 (en) * 1984-11-27 1995-05-17 松下電器産業株式会社 Aluminum-silicon-copper alloy dry etching method
DE69033663T2 (en) 1989-08-28 2001-06-21 Hitachi Ltd Process for treating a pattern containing aluminum

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