JPS6059994B2 - アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜の微細パタ−ン形成方法 - Google Patents
アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜の微細パタ−ン形成方法Info
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- JPS6059994B2 JPS6059994B2 JP54130391A JP13039179A JPS6059994B2 JP S6059994 B2 JPS6059994 B2 JP S6059994B2 JP 54130391 A JP54130391 A JP 54130391A JP 13039179 A JP13039179 A JP 13039179A JP S6059994 B2 JPS6059994 B2 JP S6059994B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレジストを用いないで、アルミニウム膜（
以下Ａｌ膜と称する）またはアルミニウム合金膜（以下
Ｎ合金膜と称する）に微細パターンを形成する方法に関
するものである。
以下Ａｌ膜と称する）またはアルミニウム合金膜（以下
Ｎ合金膜と称する）に微細パターンを形成する方法に関
するものである。
従来、例えは大規模半導体集積回路（以下ＬＳＩと称
する）においては内部配線材料としてアルミニウムが広
く用いられてきている。
する）においては内部配線材料としてアルミニウムが広
く用いられてきている。
このＡｌ膜を ついて第１図を用いて説明する。第１図
はＬＳＩの部分断面図であり、１は５１基板、２は５１
基板１上の酸化膜、３は酸化膜２上のＡｌ膜、４はレジ
ストである。従来方法では、先ず第１図ａの如く、レジ
スト４を通常の写真製版技術により、所望の形状に形成
する。その後、このレジスト４をマスクとしてＡｌ膜３
をエッチングして、第１図をのように所望のＮ膜３のパ
ターンを得る方法がとられている。このような従来方法
による場合、レジストの塗布、露光、現像、ベーキング
、レジスト除去という煩雑な工程を要するだけでなく、
Ｎ膜３の加工精度がレジスト４の解像力にも依存するの
で微細加工上における限界がある。また、レジスト除去
の際にレジスト残渣がある場合、歩留り低下をもたらす
等の欠点があつた。 また、レジストを用いることなく
パターン形成のできる従来例として、特開昭５３−１０
２８４５号公報に記載されているように、被加工物の表
面に選択的に電荷を蓄積し、この電荷の有無によるマス
ク”作用を利用してイオンエッチングによりパターン形
成するようにしたものがあつたが、この従来方法では、
Ａ１膜のような導電性金属の表面には電荷を蓄積できず
、従つてＡ１膜のパターン形成はできないという欠点が
あつた。本発明は、上記従来の欠点を除く為になされた
ものであり、Ｎ膜、Ｎ合金膜のパターン形成領域に酸素
イオンビームを照射して該領域のアルミナ膜を他の領域
より厚くし、この厚いアルミナ膜をマスクとしてプラズ
マエッチングを行なうという全く新規な方法により、Ａ
１膜またはＡ１合金膜に微細パターン形成を行う方法を
提供せんとするものである。
はＬＳＩの部分断面図であり、１は５１基板、２は５１
基板１上の酸化膜、３は酸化膜２上のＡｌ膜、４はレジ
ストである。従来方法では、先ず第１図ａの如く、レジ
スト４を通常の写真製版技術により、所望の形状に形成
する。その後、このレジスト４をマスクとしてＡｌ膜３
をエッチングして、第１図をのように所望のＮ膜３のパ
ターンを得る方法がとられている。このような従来方法
による場合、レジストの塗布、露光、現像、ベーキング
、レジスト除去という煩雑な工程を要するだけでなく、
Ｎ膜３の加工精度がレジスト４の解像力にも依存するの
で微細加工上における限界がある。また、レジスト除去
の際にレジスト残渣がある場合、歩留り低下をもたらす
等の欠点があつた。 また、レジストを用いることなく
パターン形成のできる従来例として、特開昭５３−１０
２８４５号公報に記載されているように、被加工物の表
面に選択的に電荷を蓄積し、この電荷の有無によるマス
ク”作用を利用してイオンエッチングによりパターン形
成するようにしたものがあつたが、この従来方法では、
Ａ１膜のような導電性金属の表面には電荷を蓄積できず
、従つてＡ１膜のパターン形成はできないという欠点が
あつた。本発明は、上記従来の欠点を除く為になされた
ものであり、Ｎ膜、Ｎ合金膜のパターン形成領域に酸素
イオンビームを照射して該領域のアルミナ膜を他の領域
より厚くし、この厚いアルミナ膜をマスクとしてプラズ
マエッチングを行なうという全く新規な方法により、Ａ
１膜またはＡ１合金膜に微細パターン形成を行う方法を
提供せんとするものである。
先す、第２図及び第３図を用いて本発明の元となる原理
について説明する。
について説明する。
第２図は、Ａｌ膜を例えばＣＣｌ４のようなガスを用い
てプラズマエッチングする場合のエッチング時間と、エ
ッチング深さの関係を示した特性図である。この第２図
から明らかなように、エッチングを時点０から開始する
にもか）わらず、ＡＩ膜が実際にエッチングされ始める
のは時点Ｔ。からである。このためエッチングが終了す
る時点をＴ１とすると、全体のエッチング時間中のかな
りの部分を実際のエッチング開始時点までに費している
ことが本発明者等の実験によつて確認されている。具体
的には、例えばＡ１膜の厚みが１μｍの場合、実際のエ
ッチング開始時点Ｔ。までに４分、全体のエッチング終
了時点Ｔ１までに１吟程度必要である。この理由は、第
３図に示すように、Ｎ膜３の表面にアルミナ５が膜状に
形成されていることによるもので、先述の実際のエッチ
ングが開始されるまでの時間はこのアルミナ５を除去す
る為に費される時間である。このアルミナ５はＡ１膜３
が大気に触れることにより、大気中の酸素と結合して自
然に形成されるものであり、通常膜厚は３０Ａ以下であ
ると言われている。しかし、第２図の特性図から．明ら
かなように、Ａ１膜のプラズマエッチングに際しては非
常に強固な阻止作用を有することになる。本発明は、こ
のアルミナによる阻止作用を積極的に導入することによ
り、Ｎ膜のパターン形成，をレジストなしで行うとする
ものである。
てプラズマエッチングする場合のエッチング時間と、エ
ッチング深さの関係を示した特性図である。この第２図
から明らかなように、エッチングを時点０から開始する
にもか）わらず、ＡＩ膜が実際にエッチングされ始める
のは時点Ｔ。からである。このためエッチングが終了す
る時点をＴ１とすると、全体のエッチング時間中のかな
りの部分を実際のエッチング開始時点までに費している
ことが本発明者等の実験によつて確認されている。具体
的には、例えばＡ１膜の厚みが１μｍの場合、実際のエ
ッチング開始時点Ｔ。までに４分、全体のエッチング終
了時点Ｔ１までに１吟程度必要である。この理由は、第
３図に示すように、Ｎ膜３の表面にアルミナ５が膜状に
形成されていることによるもので、先述の実際のエッチ
ングが開始されるまでの時間はこのアルミナ５を除去す
る為に費される時間である。このアルミナ５はＡ１膜３
が大気に触れることにより、大気中の酸素と結合して自
然に形成されるものであり、通常膜厚は３０Ａ以下であ
ると言われている。しかし、第２図の特性図から．明ら
かなように、Ａ１膜のプラズマエッチングに際しては非
常に強固な阻止作用を有することになる。本発明は、こ
のアルミナによる阻止作用を積極的に導入することによ
り、Ｎ膜のパターン形成，をレジストなしで行うとする
ものである。
以下、第４図の実施例を用いて説明する。第４図ａは、
酸化膜２を有するＳｉ基板１上にＡｌ膜３を形成した後
の状態を示しており、Ａｌ膜３の表面は３０Ａ以下の厚
みのアルミナ５で覆われている。
酸化膜２を有するＳｉ基板１上にＡｌ膜３を形成した後
の状態を示しており、Ａｌ膜３の表面は３０Ａ以下の厚
みのアルミナ５で覆われている。
次いで、第４図ｂに示すように、酸素イオンビーム６を
Ｎ膜３の所望の形状のパターン形成領域のみに照射して
、酸素イオンの注入領域７を形成する。注入された酸素
イオンはＡ１膜３と反応してアルミナに変化するので、
第４図ｂの注入領域７で示すように酸素イオンビーム６
で照射した部分のみアルミナを厚くすることができる。
次いで、例えばＣＣｌ４のようなガス中でプラズマエｊ
ツチングすることにより、第４図ｃで示すように、アル
ミナ７をマスクとしてＮ膜３をエッチング除去すること
ができる。酸素イオン注入によつて形成されるアルミナ
７の厚みは、エッチングされるＮ膜３の厚みとのかね合
いで決まるが、一例えばＡ１膜３の膜厚が１μｍの場合
、約１００Ａあれば十分である。上記の方法によれば、
レジストが全く不要であるだけでなく、酸素イオンビー
ムを電磁レンズで微少に絞つて酸素イオンを注入し、マ
スク用のパ”ターンとなるアルミナを形成するので、微
細パターンの形成も容易となる利点がある。
Ｎ膜３の所望の形状のパターン形成領域のみに照射して
、酸素イオンの注入領域７を形成する。注入された酸素
イオンはＡ１膜３と反応してアルミナに変化するので、
第４図ｂの注入領域７で示すように酸素イオンビーム６
で照射した部分のみアルミナを厚くすることができる。
次いで、例えばＣＣｌ４のようなガス中でプラズマエｊ
ツチングすることにより、第４図ｃで示すように、アル
ミナ７をマスクとしてＮ膜３をエッチング除去すること
ができる。酸素イオン注入によつて形成されるアルミナ
７の厚みは、エッチングされるＮ膜３の厚みとのかね合
いで決まるが、一例えばＡ１膜３の膜厚が１μｍの場合
、約１００Ａあれば十分である。上記の方法によれば、
レジストが全く不要であるだけでなく、酸素イオンビー
ムを電磁レンズで微少に絞つて酸素イオンを注入し、マ
スク用のパ”ターンとなるアルミナを形成するので、微
細パターンの形成も容易となる利点がある。
尚、上述のマスクとして使用するアルミナ７（第４図ｃ
）は、リン酸もしくはクロム酸のエッチング液で容易に
除去可能であり、Ｎ膜のエッチング後に除去しても、こ
の後必要なプロセス、例えば保護膜形成工程を経て電極
取出部の穴開け工程後に除去しても何ら支障はない。
）は、リン酸もしくはクロム酸のエッチング液で容易に
除去可能であり、Ｎ膜のエッチング後に除去しても、こ
の後必要なプロセス、例えば保護膜形成工程を経て電極
取出部の穴開け工程後に除去しても何ら支障はない。
本実施例ではＡｌ膜のエッチング例について述べたが、
この発明はこれに限らず、Ａｌ−Ｓｉ，．Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ，．Ａｌ−Ｃｕ，．，Ａｌ−Ｍｎ等のＡｌ合金にっ
いても適用できることは勿論、ＬＳＩ以外の個別半導装
置、混成集積回路等においてＡｌ膜もしくはＡ１合金膜
を微細加工して用いる装置もしくは素子であれば適用で
きる。
この発明はこれに限らず、Ａｌ−Ｓｉ，．Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ，．Ａｌ−Ｃｕ，．，Ａｌ−Ｍｎ等のＡｌ合金にっ
いても適用できることは勿論、ＬＳＩ以外の個別半導装
置、混成集積回路等においてＡｌ膜もしくはＡ１合金膜
を微細加工して用いる装置もしくは素子であれば適用で
きる。
また、Ａｌ膜のプラズマエッチング方法としてＣｃｌ，
を用いた例について述べたが、ＢｒＣｌ３あるいはトリ
クレン等のエッチングガスを用いてもよい。
を用いた例について述べたが、ＢｒＣｌ３あるいはトリ
クレン等のエッチングガスを用いてもよい。
即ち、Ａ１膜もしくはＡＩ合金膜がエッチング可能で、
アルミナとの選択比が高いエッチングガスであればよい
。以上の様に、この発明方法はＡｌ膜またはＡ１合金膜
に選択的に酸素イオンビームを照射し酸素イオンの注入
領域を形成し、この注入領域をマスクとしてに膜または
Ａ１合金膜をプラズマエツチングするものであり、レジ
ストを用いないで、且つアルミナのエッチング阻止作用
を積極的に利用しているので、製造工程を著しく簡略化
でき、微細パターンを容易に形成できる効果がある。
アルミナとの選択比が高いエッチングガスであればよい
。以上の様に、この発明方法はＡｌ膜またはＡ１合金膜
に選択的に酸素イオンビームを照射し酸素イオンの注入
領域を形成し、この注入領域をマスクとしてに膜または
Ａ１合金膜をプラズマエツチングするものであり、レジ
ストを用いないで、且つアルミナのエッチング阻止作用
を積極的に利用しているので、製造工程を著しく簡略化
でき、微細パターンを容易に形成できる効果がある。
第１図は従来のＡ１膜のエッチング方法を説明するため
の断面図、第２図はＡ１膜をプラズマエッチングする場
合のエッチング深さとエッチング時間の関係を示す特性
図、第３図はに膜表面がアルミナで被覆されていること
を示す断面図、第４図は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図である。 図中、同一符号もしくは同一記号は同一もしくは相当部
分を示す。 １・・・・・基板、３・・・・・・Ａｌ膜、５・・・・
・・アルミナ、６・・・・・・酸素イオンビーム、７・
・・・・・注入領域。
の断面図、第２図はＡ１膜をプラズマエッチングする場
合のエッチング深さとエッチング時間の関係を示す特性
図、第３図はに膜表面がアルミナで被覆されていること
を示す断面図、第４図は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図である。 図中、同一符号もしくは同一記号は同一もしくは相当部
分を示す。 １・・・・・基板、３・・・・・・Ａｌ膜、５・・・・
・・アルミナ、６・・・・・・酸素イオンビーム、７・
・・・・・注入領域。
Claims (1)
- １ 基板の一主面表面上にアルミニウム膜またアルミニ
ウム合金膜を形成する工程、上記アルミニウム膜または
アルミニウム合金膜に選択的に酸素イオンビームを照射
して上記両膜上のアルミナ膜が他の領域より厚い酸素イ
オン注入領域を形成する工程、上記注入領域のアルミナ
膜をマスクとして上記アルミニウム膜またはアルミニウ
ム合金膜をプラズマエッチングする工程を含んでなるア
ルミニウム膜またはアルミニウム合金膜の微細パターン
形成方法。
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| JP54130391A JPS6059994B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜の微細パタ−ン形成方法 |
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| JP54130391A JPS6059994B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜の微細パタ−ン形成方法 |
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