JPS5891171A - アルミニウムおよびアルミニウム合金のプラズマエツチング方法 - Google Patents

アルミニウムおよびアルミニウム合金のプラズマエツチング方法

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JPS5891171A
JPS5891171A JP19028381A JP19028381A JPS5891171A JP S5891171 A JPS5891171 A JP S5891171A JP 19028381 A JP19028381 A JP 19028381A JP 19028381 A JP19028381 A JP 19028381A JP S5891171 A JPS5891171 A JP S5891171A
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JP
Japan
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etching
gas
alloy
aluminum
binary alloy
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Pending
Application number
JP19028381A
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English (en)
Inventor
Shinya Iida
飯田 進也
Masatoshi Abe
阿部 雅敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタ、集積回路(IC)などの半導体
素子のアルミニウム(At)またはA7合金の配線1弾
性穴面波素子のAt電極の形成をガスプラズマを用いた
ドライエツチングにより行なう加工方法に関するもので
ある。
従来AtまたはAt合金のガスプラズマによるエツチン
グ加工ではエツチングガスとして四塩化炭素(CC14
)や三塩化硼素(BCl2)が用いられてきた。CCt
4ガスを用いた場合、AtまたはAt合金のエッチ速度
は約150〜200 nm/分 と比較的大きい。しか
しエツチングのためのマスクとなるホトレジスト膜やA
lまたはAt合金のエツチング終了後に露出してくる下
地の二酸化シリコン(Si02)膜やシリコン(St 
)膜に対するエソチ速度比(選択性)はあま9大きくな
いの、でAtまたはAt合金のみをエツチングし、下地
の5j02やSiはエツチングしないために実用上使い
にくい欠点がある。これらの欠点を解消するためにCC
44に塩素(C12”)ガスやヘリウム(He)ガスを
添加することが試みられており、多少の改善は見られる
がまだ不充分である。その他にもh CCl4ガスを用
いるとエッチした後、下地の面にポリマーが堆積したシ
エッチ残渣が生じることが多い。
ざらにCC44を主成分にしたガスを用いたエツチング
室内ではC2C46の固体が生成され、とのC2Ct6
は悪臭がひどく、かつ猛毒であるという新たな欠点が発
生する。
またBCl3ガスを用いた場合、 CCl4ガスを用い
た場合に比較して、AtまたはA7合金と他のSi 0
2 s  St %ホトレノスト膜に対するエツチング
の選択性はやや大きく、この点での実用上の問題は少な
いが、AtまたはAt合金のエッチ速度が50 nm7
分以下と小さいことが大きな問題である。
BCl3カスに四77化炭素(CF4)や酸素(o2)
の添加も試みられているが、エッチ速度が2〜3倍にな
る程度で、エツチングの選択性はあまり向上しない。
本発明は上記の欠点をすべて解消する新しい混合ガスを
使用したドライエツチングによる加工方法を提供するも
のである。すなわちAtのエッチ速度を大にしてゾロセ
ス処理時間を短縮すると共に、ホトレジスF *  5
t02 s  Slに対するAtま゛たはAt合金のエ
ッチ速度比を充分大きくすることによシエッチングの安
定性を得ることである。また、エツチング後の下地面に
ポリマーの堆積や、残渣も見られない。もちろん上記の
目的を達成した上で、さらにAtiたはAt合金の微細
な加工性がそこなわれていないことも必要条件である。
以下本発明を実施例により詳細に説明する。まず最初に
本実施例の試料について説明する。直径100fiのS
iウェハに厚さ約300 nmの4mot%ノリンヲ含
ムSiO2膜(PSG)  を形成し、その上にSi2
%を含むAt−St合金(以下At二元合金という)を
1μmの厚さにス・母ツタ蒸着によシ均一な膜を付着形
成したものを試料とした。・この試料に所望の形状のパ
ターンをホトレジス)(AZ1470を使用)で通常の
露光現像法によ多形成した。この時のホトレジストの厚
さは1.2μmである。
実施例1. 上記試料の1枚を平行平板型プラズマエツ
チング装置の円形のカソード電極上の中央部に載置する
。その後に上記電極を内蔵する室を密閉し、−たん室内
を0.1 Paまで排気したのち。
BCl3を160m172%)、CCl2を45m1(
20%)=CF4に5%の02を含んだ混合ガスを18
m/(8%)の組成の混合ガスを上記室内に導入し、排
気との均衡で12Paに保持し、直ちに周波数13.5
6MHz 12藺の電力をカソード。
アノード間に印加し、プラズマ放電を行わせる。
このときAAのエツチングの進行中にのみ発光するAt
の原子スペクトルである3 96.1 nmの波長の光
をモニターしているとエツチングの開始、終了が明瞭に
観測できる。このモニターによると約1分でAt二元合
金表面の自然酸化膜がエツチングで除去されてAt二元
合金のエツチングが開始する。前記1μmの厚さのAt
二元合金は約4分でエツチングが終了するので、そのエ
ッチ速度は約250 nm/分である。本実施例におけ
るエツチング特性と、従来ガスによるエツチング特性と
の比較は第1表の通りであり、本発明のがメでB C1
s十10 % CF4+0.5チ02の混合ガスに対す
るCCl2の混合比とこの混合ガスのエッチ速度との関
係は第1図の通シである。
実施例2.実際の生産規模による実験で平行平板型プラ
ズマエツチング装置の円形のカソード電極上に前記試料
10枚を電極と同心円状に配列載置した。その後は実施
例1の場合と同一の状態でエツチングを開始する。プラ
ズマ放電開始から約1分でAt二元合金表面の自然酸化
膜のエツチングが終了し、At二元合金のエツチングが
開始され、6.6分でA/=二元合金のエツチングが完
了した。さらにオーバーエツチング50%、すなわち3
.3分エツチングを行ってから高周波出力をとめ、エツ
チング室から試料を空気中に取り出して触針法により表
面の凹凸を記録し、赤外線の反、射を用いた厚さの測定
、屈折率を用い数十λの厚さの測定の結果、ホトレノス
トの膜べり量は合計10.9分のプラズマ露出に対して
約220 nmの膜ベシが観測された。一方5i02お
よびStの膜べり厚さはそれぞれ18 nmおよび45
 nmであった。この8j02およびSiの膜ベシは3
.3分のオーバーエッチ時に減少した量である。そこで
それぞれのエッチ速度を求めると A/=二元合金:150nm/分、  5iO2(PS
G):5.5nm/分*   St(#リシリコン):
15nm/分、  ホトレジスト 20.2 nm/分
この値から A2二元合金/5i02中27、 All二元合金/S
手中10%At二元合金/ホトレジストキ7のエッチ速
度比が得られる。
なおとの試料でAt二元合金のエツチングの様子を顕微
鏡で観察してもアンダーカットはなかった。また10枚
のウェハ間について同様の測定を行ったところ、その測
定結果のばらつきは±33分内で一致した。
実施例3.前記と同一仕様の試料を実施例2と同様に1
0枚を載置し、ガス圧を15Paとしてガス組成、流量
は同じとした。その結果At二元合金のエツチングは実
質的に5.7分で完了した。
この時のAt二元合金のエツチング速度は175nm/
分であシ、同様に各材料とのエッチ速度比を求めると At二元合金/5i02キ35.  At二斤合金ZS
i中11、 At二元合金/ホトレジストキ9が得られ
た。
実施例4.銅(Cu)2%を含むA4−Cu−Si合金
(以下At三元合金という)1μmの厚さの膜を表面に
付着させた直径76論のシリコンウェハ10枚を実施例
2と同様に載置し、ガス圧は10 Paとし、ガス組成
、流量とも実施例1と同一条件で、ホトレジストマスク
として微細パターンのエツチング加工を行なった。エツ
チングは5.5分で完了した。この時のAt三元合金の
エッチ速度は182 nm/分であり、同様に各材料と
のエッチ速度比を求めると A/=三元合金/ S i 02キ28S At三元合
金/Si:8:15% At三元合金/ホトレノストキ
10が得られた。
以上の実施例から明らかなように、本発明の効果を列挙
すると次のようになる。
1)直径1001rrInのSiウエノ・上のAt二元
合金のエッチ速度は250 nm/分で1μm厚のAt
二元合金は約4分で終了する0 2)上記ウェハ10枚を同一バッチでエッチ処理すると
、そのエッチ速度は約i 50 nm/分で、1μm厚
のAt二元合金は約7分でエッチ処理可能である。
3)前記実施例1でのウニ/%条件でのAt二元合金と
5i02% St、*トレジ2.ト(AZ1470)+
17)エッチ速度比は次の通りである。
At二元合金/ 5i02>25.  At三元合金/
Si>10.  At二元合金/ホトレジスト〉104
)前記実施例でのウエノ・条件で、ウェハ10枚を同時
処理した場合のエッチ速度比は次の通シであるO At二元合金/ S i 02 > 25、 At二元
合金/S 1 > 101  At二元合金/ホトレノ
スト〉75)ガス圧15’Pa以下で本発明の混合ガス
でAt二元合金をエッチした場合マスク・母ターンを正
確に転写したAt二元合金・ぐターンが得られ、サイド
エッチやアンダーカットは見られない06)  CCl
4ガスの混合比が20チと少いため。
CCl4ガスを多量に使用した場合の悪臭はない。  
 7)純At、At二元合金、At三元合金の範囲で本
発明のガスを用いて、上記特性が保持できる。
8)AtまたはAt合金表面の自然酸化膜の除去時間は
1分以内である。
9)エツチングした下地面にエッチ残漬やポリマーの形
成がな諭。
第1表は本発明のガスと従来ガスによるエツチング特性
の比較衣である0 以上のように、本発明は、エツチングの・正確さ、作業
環境の改善、プロセス処理時間の短縮など。
改善効果が大きく、実用上きわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
図面は89.5%BCt3+10チCF4+0.5%0
2の混合ガスに対するCC44の混合比とエッチ速度と
の特性曲線図である。 特許出願人 国際電気株式会社 代理人 弁理士 山 元 俊 仁 10    20    30    40    5
0CCL4  、!7合[l′(%)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 アルミニウムおよびアルミニウム合金のガスプラ
    ズマによるドライエツチングにおいて、エツチングガス
    として三塩化硼素と四塩化炭素の混合ガスに、さらに酸
    素および四7ツカ炭素のうち少くとも一種を加えたこと
    を特徴とするアルミニウムおよびアルミニウム合金のプ
    ラズマエツチング方法。 2、特許請求の範囲第1項記載のエツチングガスとして
    四塩化炭素の混合量が体積比で全体のガスの5〜30チ
    であることを特徴とする前記アルミニウムおよびアルミ
    ニウム合金のプラズマエツチング方法。 3、特許請求の範囲第2項記載のエツチングガスとして
    四フッ化炭素の混合量が体積比で全体のガスの10%以
    下であることを特徴とする前記アルミニウムおよびアル
    ミニウム合金のプラズマエツチング方法。 4、特許請求の範囲第2項記載のエツチングガスとして
    酸素の混合量が体積比で全体のガスの1%以下であるこ
    とを特徴とする前記アルミニウムおよびアルミニウム合
    金のプラズマエツチング方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58213877A (ja) * 1982-06-05 1983-12-12 Anelva Corp アルミニウムのドライエツチング方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54158343A (en) * 1978-06-05 1979-12-14 Hitachi Ltd Dry etching method for al and al alloy
JPS5623276A (en) * 1979-07-31 1981-03-05 Fujitsu Ltd Dry etching method

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