JPS594857B2 - Method for forming electrodes and wiring layers of semiconductor devices - Google Patents

Method for forming electrodes and wiring layers of semiconductor devices

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JPS594857B2
JPS594857B2 JP12704478A JP12704478A JPS594857B2 JP S594857 B2 JPS594857 B2 JP S594857B2 JP 12704478 A JP12704478 A JP 12704478A JP 12704478 A JP12704478 A JP 12704478A JP S594857 B2 JPS594857 B2 JP S594857B2
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JP
Japan
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photosensitive resin
thin film
etching
forming
film layer
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JP12704478A
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淑希 鈴木
照彦 山崎
純 宇野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置の電極、配線層形成方法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming electrodes and wiring layers of a semiconductor device.

10半導体装置の製造に際しては、電極およびこの電極
に連なる配線層を形成することは必要不可欠のものであ
る。
10 In manufacturing a semiconductor device, it is essential to form an electrode and a wiring layer connected to the electrode.

従来、この種の電極、配線層は、半導体基板上に絶縁膜
を施すと共に、この絶縁膜の所定部分を15穴あけして
半導体活性領域の一部を露出させておき、この半導体活
性領域を含む絶縁膜の全表面にアルミニウム層を、蒸着
法あるいはスパッタ法などによつて形成させ、かつこの
アルミニウム層をフォトエッチング技術により選択的に
除去して形20成する。
Conventionally, this type of electrode and wiring layer is formed by forming an insulating film on a semiconductor substrate, and drilling 15 holes in a predetermined portion of the insulating film to expose a part of the semiconductor active region. An aluminum layer is formed on the entire surface of the insulating film by a vapor deposition method or a sputtering method, and this aluminum layer is selectively removed by a photoetching technique to form a shape 20.

しカルて前記フォトエッチング法は、まずアルミニウム
層上に感光性樹脂膜を塗布した上で、別に用意した所定
のフォトマスクを介して感光性樹脂膜を部分的に露光、
現像し、一旦、感光性樹脂25によるパターンを形成す
る。
In the photo-etching method, first, a photosensitive resin film is coated on the aluminum layer, and then the photosensitive resin film is partially exposed through a predetermined photomask prepared separately.
After development, a pattern is formed using the photosensitive resin 25.

ついでこのパターニングされた感光性樹脂膜をマスクと
して、リン酸、硝酸および酢酸などを主成分とするエッ
チング溶液により、露出されているアルミニウム層部分
をエッチング除去し、続いてパターニングされた感n光
性樹脂膜を除去することによつて、残されたアルミニウ
ム層で電極、配線パターンを得るのである。こゝで近年
は、半導体素子の高密度化、高性能化が進むにつれて、
よりー層微細なパターンの必35要性が強く要請されて
いるのであるが、前記したような従来の方法では、ネガ
タイプの感光性樹脂を使用した場合には、ネガレジスト
のメインポリ8F)−マ一がポジ型に比較して一桁以上
大きいために、鮮明なネガ像を得ることができず、微細
パターンの形成が不可能であり、一方、ポジレジストの
場合は、感光性樹脂膜の微細パターン形成こそ可能では
あるが、下地金属であるアルミニウム層との接着強度が
低く、パターニングされた感光性樹脂膜の剥離とか、あ
るいはエツチング時のアンダカツトがはげしくて、同様
に微細な電極、配線パターンの形成が極めて困難なもの
であつた。
Next, using this patterned photosensitive resin film as a mask, the exposed portion of the aluminum layer is etched away using an etching solution mainly composed of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, etc., and then the patterned photosensitive resin film is etched away. By removing the resin film, electrodes and wiring patterns are obtained from the remaining aluminum layer. In recent years, as the density and performance of semiconductor devices have increased,
There is a strong demand for finer patterns, but in the conventional method described above, when a negative type photosensitive resin is used, the main polyurethane (8F) of the negative resist is 1 is more than an order of magnitude larger than that of a positive resist, making it impossible to obtain a clear negative image and making it impossible to form a fine pattern.On the other hand, in the case of a positive resist, the fine Although it is possible to form patterns, the adhesive strength with the underlying aluminum layer is low, and the patterned photosensitive resin film may peel off or undercuts may occur during etching, making it difficult to form fine electrodes or wiring patterns. It was extremely difficult to form.

この発明は従来のこのような不都合を改善しようとする
ものであつて、その目的とするところは、簡単な工程に
よつて微細パターンのアルミニウム電極、配線層を容易
に形成するための方法を提供することである。
This invention aims to improve these conventional disadvantages, and its purpose is to provide a method for easily forming finely patterned aluminum electrodes and wiring layers through simple steps. It is to be.

この目的を達成するためにこの発明では、半導体活性領
域に接続され、かつ半導体基板上に絶縁膜を介しでアル
ミニウム表面層を形成させたのち、このアルミニウム表
面層上にタングステン、モリブデン、アンチモン、チタ
ンなどのアルミニウムに比してその酸化物がガスプラズ
マエツチングに対して選択性を有しかつその塩化物が低
沸点である元素、あるいはそれらの酸化物からなる薄膜
層を形成させ、さらにこの薄膜層の表面に感光性樹脂に
よるパターンを形成し、ついでこのパターニングされた
感光性樹脂で覆われている部分の薄膜層およびアルミニ
ウム表面層をガスプラズマによりエツチング除去して電
極、配線層を得るものであり、以下この発明方法の一実
施例につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
In order to achieve this object, in the present invention, an aluminum surface layer is formed on the semiconductor substrate via an insulating film and is connected to the semiconductor active region, and then tungsten, molybdenum, antimony, titanium, A thin film layer is formed of an element whose oxide has selectivity to gas plasma etching compared to aluminum, and whose chloride has a low boiling point, or an oxide thereof. A pattern is formed using a photosensitive resin on the surface of the substrate, and then the thin film layer and the aluminum surface layer covered with the patterned photosensitive resin are etched away using gas plasma to obtain electrodes and wiring layers. Hereinafter, one embodiment of the method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

添付図面はこの実施例による電極、配線層の形成方法を
、工程順に示した断面図であり、まず図aに示したよう
に、半導体活性領域4を形成したシリコン半導体基板1
の表面にシリコン酸化膜による絶縁膜2を形成させると
共に、その活性領域上の一部を穴あけし、この穴あけに
よつて露出した活性領域4を含む絶縁膜2の全表面に、
例えばスパツタ法によりアルミニウム表面層3を形成す
る。
The attached drawings are cross-sectional views showing the method of forming electrodes and wiring layers according to this embodiment in the order of steps. First, as shown in FIG.
An insulating film 2 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the insulating film 2, and a hole is formed in a part of the active region.
For example, the aluminum surface layer 3 is formed by a sputtering method.

ついで図bにみられるように、このアルミニウム表面層
3の表面に、例えばスパツタ法によりタングステンから
なる薄膜層5を、この例では200λの厚さに形成する
。次に図cに示したように、前記のタングステンからな
る薄膜層5上に、感光性樹脂、例えば米国シツプレ一社
製商品名AZ−1350を塗布し、別に用意したフオト
マスクを介して感光性樹脂を部分的に露光、現像するこ
とにより、感光性樹脂によるパターン6を形成する。
Next, as shown in FIG. b, a thin film layer 5 made of tungsten is formed on the surface of the aluminum surface layer 3 by, for example, sputtering, to a thickness of 200λ in this example. Next, as shown in FIG. By partially exposing and developing, a pattern 6 made of photosensitive resin is formed.

さらにこれを高周波出力160W(13.56MHz)
、ガス圧0.3T0rr1ガス組成がCCl4:N2:
02=1:2:7の条件によりガスプラズマエツチング
して、感光性樹脂パターン6に覆われた部分の前記薄膜
層5およびアルミニウム表面層3を除去して、図dに示
すように残されたアルミニウム表面層3による電極、配
線層を得ることができた。こ\で前記ガスプラズマによ
り、感光性樹脂パターン6に覆われた薄膜層、アルミニ
ウム表面層の部分のエツチングのみが進み、覆われてい
なぃ、すなわち露出されている部分のエツチングが進ま
門 ない理由については、次のように考えることができ
る。
Furthermore, this has a high frequency output of 160W (13.56MHz)
, gas pressure 0.3T0rr1 gas composition CCl4:N2:
The thin film layer 5 and the aluminum surface layer 3 in the portion covered with the photosensitive resin pattern 6 were removed by gas plasma etching under the conditions of 0.02=1:2:7, leaving the remaining portion as shown in Figure d. Electrodes and wiring layers made of the aluminum surface layer 3 could be obtained. The reason why the gas plasma etches only the portions of the thin film layer and aluminum surface layer covered by the photosensitive resin pattern 6, and the etching of the exposed portions that are not covered does not proceed. You can think about it as follows.

すなわち、タングステンからなる薄膜層5の表面では、
タングステンがNaturaIOxid必して融点の極
めて高いWO3(融点1,473℃)を形成し、この表
面を頗るエツチングし難い状態とするが、感光性樹脂に
覆われている部分では、この樹脂の分解生成物であるC
Oなどの還元性物質によつて、同表面のWO3の還元反
応が進み、WはClと反応してWOCl4(融点209
゜C)、WCl5(融点248OC)、WCl6(融点
275℃)などの揮発性物質を生成し、このためにエツ
チングが進行するのである。そしてこのような作用は、
前記タングステンのほかに、モリブデン、アンチモン、
チタンなどの酸化物として高融点化合物を構成する元素
、あるいはそれらの酸化物によつても同様な結果を得ら
れるものである。
That is, on the surface of the thin film layer 5 made of tungsten,
Tungsten naturally forms WO3 with an extremely high melting point (melting point 1,473°C), making this surface extremely difficult to etch, but in areas covered with photosensitive resin, decomposition of this resin occurs. C that is a thing
Due to reducing substances such as O, the reduction reaction of WO3 on the same surface progresses, and W reacts with Cl to form WOCl4 (melting point 209
℃), WCl5 (melting point: 248°C), WCl6 (melting point: 275°C), and other volatile substances are generated, and because of this, etching progresses. And this kind of effect is
In addition to the tungsten, molybdenum, antimony,
Similar results can be obtained using elements constituting high melting point compounds as oxides such as titanium, or oxides thereof.

従つてこの発明方法では、通常、マスク材として使用さ
れる感光性樹脂膜が、反対にエツチングを促進させる材
料となるのである。
Therefore, in the method of this invention, the photosensitive resin film that is normally used as a mask material becomes a material that promotes etching.

そしてまたこの発明方法によるときは、感光性樹脂塗布
層と下地薄膜層との接着強度は、感光性樹脂の露光、現
像処理に耐え得る強度をもてば充分であり、このために
感光性樹脂としては、一般に接着強度の弱いポジ型レジ
ストで充分にその効果を得られるもので、ポジ型レジス
トに特有の高解像度パターンの形成が可能であり、かつ
アルミニウム表面層上に高融点薄膜層が形成されている
ために、エツチング時のアンダカツトが少なく、これに
よつてアルミニウム表面層の微細パターン形成が可能と
なるほか、感光性樹脂膜はエツチング時に分解されてし
まうために、エツチング終了後にあらためて感光性樹脂
の除去をなす必要がなく、従来のフオトエツチング法に
比較して工程を簡略化し得るなどの特長を有するもので
ある。
Furthermore, when using the method of the present invention, it is sufficient that the adhesive strength between the photosensitive resin coating layer and the underlying thin film layer is strong enough to withstand exposure and development of the photosensitive resin. In general, positive-type resists with weak adhesive strength are sufficient to achieve this effect, and it is possible to form high-resolution patterns unique to positive-type resists, and a high-melting point thin film layer is formed on the aluminum surface layer. Because of this, there are fewer undercuts during etching, which makes it possible to form fine patterns on the aluminum surface layer.In addition, since the photosensitive resin film is decomposed during etching, it is necessary to make it photosensitive again after etching is completed. This method has the advantage that there is no need to remove the resin, and the process can be simplified compared to conventional photoetching methods.

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

添付図面aないしdは、この発明方法の一実施例を工程
順に示す断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・絶縁膜、3
・・・・・・アルミニウム表面層、4・・・・・・半導
体活性領域、5・・・・・・酸化物として高融点化合物
を構成する元素、あるいはその酸化物からなる薄膜層、
6・・・・・・感光性樹脂パターン。
The attached drawings a to d are cross-sectional views showing an embodiment of the method of the present invention in the order of steps. 1... Semiconductor substrate, 2... Insulating film, 3
... Aluminum surface layer, 4 ... Semiconductor active region, 5 ... Thin film layer consisting of an element constituting a high melting point compound as an oxide or its oxide,
6...Photosensitive resin pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体活性領域に接続され、かつ半導体基板上に絶
縁膜を介してアルミニウム表面層を形成する工程と、ア
ルミニウム表面層上にタングステン、モリブデン、アン
チモン、チタンなどアルミニウムに比してその酸化物が
ガスプラズマエッチングに対して選択性を有しかつその
塩化物が低沸点である元素、あるいはそれらの酸化物か
らなる薄膜層を形成する工程と、薄膜層の表面に感光性
樹脂によるパターンを形成する工程と、この感光性樹脂
を被着した薄膜層およびアルミニウム表面層にガスプラ
ズマエッチングを施す工程とからなり、上記薄膜層のう
ち感光性樹脂により被覆されていない領域の上記元素を
酸化しもしくはその含有酸化物を維持せしめてプラズマ
エッチングのマスクとするとともに、感光性樹脂により
被覆された領域を当該感光性樹脂のエッチングの際の還
元性分解生成物による還元性条件下でプラズマガス中の
塩素により上記元素もしくはその酸化物を低沸点の塩化
物として揮発せしめて除去し下層のアルミニウム表面層
をエッチング除去することを特徴とする半導体装置の電
極、配線層形成方法。
1. A process of forming an aluminum surface layer connected to a semiconductor active region and on a semiconductor substrate via an insulating film, and oxides of tungsten, molybdenum, antimony, titanium, etc. A process of forming a thin film layer made of an element or an oxide thereof that is selective to plasma etching and whose chloride has a low boiling point, and a process of forming a pattern with a photosensitive resin on the surface of the thin film layer. and a step of gas plasma etching the thin film layer covered with the photosensitive resin and the aluminum surface layer, which oxidizes or removes the above elements in the areas of the thin film layer that are not covered with the photosensitive resin. In addition to maintaining the oxide and using it as a mask for plasma etching, the area covered with the photosensitive resin is treated with chlorine in the plasma gas under reducing conditions due to reductive decomposition products during etching of the photosensitive resin. A method for forming electrodes and wiring layers for a semiconductor device, characterized in that an element or its oxide is removed by volatilization as a low-boiling chloride, and an underlying aluminum surface layer is removed by etching.
JP12704478A 1978-10-16 1978-10-16 Method for forming electrodes and wiring layers of semiconductor devices Expired JPS594857B2 (en)

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