NL8600393A - Werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms. - Google Patents
Werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8600393A NL8600393A NL8600393A NL8600393A NL8600393A NL 8600393 A NL8600393 A NL 8600393A NL 8600393 A NL8600393 A NL 8600393A NL 8600393 A NL8600393 A NL 8600393A NL 8600393 A NL8600393 A NL 8600393A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- aluminum
- etching
- plasma
- copper
- chamber
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 54
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 50
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 29
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 23
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 12
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 27
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000637 aluminium metallisation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- OWPCZTKWTCZUQB-UHFFFAOYSA-N helium;tetrachloromethane Chemical compound [He].ClC(Cl)(Cl)Cl OWPCZTKWTCZUQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229960002415 trichloroethylene Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23F—NON-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
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
it * VO 8032
Werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms.
De uitvinding heeft betrekking op de vervaardiging van geïntegreerde ketens en andere halfgeleidende vaste-toestandsinrichtingen met metaalfilms als onderlinge verbindingslagen, en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het etsen van deze metaalfilms.
5 Normaliter worden geïntegreerde keteninrichtingen (IC-inrich- tingen) gevormd op silicium- of saffiersubstraten, welke meer in het bijzonder een cirkelvormige configuratie hebben en "plaatjes” of "chips" worden genoemd. In wezen omvat elk IC-fabricageproces (1) een metalliseringsstap, waarbij ten minste één film van een geleidend metaal, 10 zoals aluminium of een aluminiumlegering als een discrete laag op de substraat wordt gevormd en (2) een etsstap, waarbij één of meer patronen in de discrete metaallaag overeenkomstig een voorafbepaald beeld worden gevormd. Elke geëtste metaalfilm dient als een onderlinge verbindings-laag voor sommige of alle van de inrichtingen op de substraat. De metaal-15 lagen worden afgeheeld onder gebruik van fotogevoelige lakken, welke worden behandeld om als etsmaskers te dienen. Een ander maskeerproces, dat gebruikt wordt bij het etsen van uit aluminium en aluminiumlegeringen bestaande films is beschreven in het Amerikaanse octrooisclyrift 4314874, waarbij gekozen gebieden van de aluminium- of aluminiumlegeringsfilm 20 door een zuurstofionenbundel worden bestraald voor het vormen van met zuurstofionen geïmplanteerde gebieden. De geïmplanteerde gebieden dienen als een masker, waardoor niet-gelmplanteerde gebieden van de aluminium-film worden geëtst door de aluminiumfilm aan een plasma-etsing in een tetrachloorkoolstofgasatmosfeer of in een atmosfeer, welke andere ets-25 gassen, zoals broombichloride (BrCl2) of trichloorethyleen (C^HCl^) bevat, te onderwerpen. Metaalfilmlagen kunnen worden geëtst door middel van hetzij natte hetzij droge etsmiddelen bijvoorbeeld door de vrij liggende gedeelten van de film te bekleden met een vloeibare etsoplossing, door reactief ionenetsen, en door plasma-etsen.
30 In de laatste jaren vervangen plasma- en reactief ionenetsen op een snelle wijze het natte etsen in de IC-produktietechnologie, Er zijn verschillende typen plasma- enreactieve ionenetsstelsels ten gebruike bij de IC-produktie bekend, zoals wordt geïllustreerd door de Amerikaanse octrooischriften 4.255.230? 4.261.762; 4.353.777? 4.357.195; 4.376.672? 35 4.405.406 en 4.422.897.
i *1 ·"? -2-
Het etsen van aluminium en de legeringen daarvan wordt niet zo goed begrepen als het etsen van silicium. Het is bekend, dat het plasma-en reactief ionenetsen van aluminium kan worden uitgevoerd met verschillende gasvormige materialen waaronder Cl^/ Br2, HC1, HBr, CC14 en BCl^· 5 Aluminiumfilms kunnen evenwel niet worden geëtst met op fluor gebaseerde gassen tengevolge van het feit, dat aluminiumfluoridegas (het etsreactie-produkt) een betrekkelijk geringe dampdruk heeft, welke het verwijderen daarvan uit plasma- en reactieve ionenetsstelsels gecompliceerd maakt. Wanneer op chloor gebaseerde gassen voor reactief ionenetsen of plasma-10 etsen van aluminium worden gebruikt, wordt als een vluchtig etsreactie-produkt gasvormig aluminiumchloride (AlCl^) gevormd. Aluminiumchloride-gas heeft een betrekkelijk hoge dampdruk, welke het verwijderen daarvan uit het etsstelsel vereenvoudigt. Derhalve worden voor plasma- en reactief ionenetsen van aluminium meestal op chloor gebaseerde gassen ge-15 bruikt. Bij de meest gebruikelijke plasma-etsmethoden voor het etsen van aluminiumfilms op uit silicium bestaande IC-inrichtingen wordt gebruik gemaakt van een mengsel van CCl^-en Cl^gassen, gewoonlijk in de aanwezigheid van een inert gas, zoals argon of helium.
De stand der techniek schijnt aan te geven, dat een significant 20 ionenbombardement nodig is voor het met een plasma etsen van aluminium en aluminium-koperlegeringen. Vermoed wordt, dat het significante ionenbombardement dient om de aluminium/chloor-reactie te activeren of de uit — aluminiumoxyde bestaande oppervlaktebekleding te verwijderen. In elk geval kunnen aluminium en aluminium/silicium gemakkelijker worden ge-25 etst dan aluminiumlegeringen, welke koper bevatten, ofschoon legeringen van aluminium en koper met behulp van een plasma zijn geëtst onder gebruik van CC1 en Cl^.
Bij het plasma-etsen van aluminium/koper-legeringen, is één van de etsreactieprodukten koperchloride (CuCl en/of CuCl2). Omdat koper-30 chloriden een geringe vluchtigheid hebben is het gebruikelijk de plaatjes gedurende het etsen van koperbevattende aluminiumlegeringen tot ongeveer 200°C te verhitten. Het etsen van aluminium/koper-legeringen is evenwel verkregen zonder een opzettelijke verhitting van het plaatje.
Men heeft ook voorgesteld het etsen van aluminium/koper-legeringen te 35 verbeteren door een nabehandeling voor het verwijderen van koperresten.
"V * -3-
Men heeft voorgesteld, dat de rest (na het etsen) op gemetalliseerde aluminium-koper-siliciumplaatjes wordt verwijderd door afspoelen in salpeterzuur, een bevochtigingsmiddel en gedeïoniseerd water. Een ander voorstel is dat, waarbij gebruik wordt gemaakt van een plasma-etsmethode 5 onder gebruik van tetrachloorkoolstof-helium met een zuurstofplasma-reiniging in situ.
Op dit moment is de trend in de halfgeleiderindustrie het gebruik maken van enkelvoudige plaatjes-etsmachines met cassettes teneinde films van aluminium of aluminiumlegeringen op siliciumplaatjes te etsen.
10 Enkelvoudige-plaatjesmachines zijn plasma-etsmachines, waarin een enkel plaatje tegelijkertijd in een vacuümkamer aan een plasma-etsing wordt onderworpen, waarbij de enkelvoudige-plaatjesmachine is voorzien van organen om (a) automatisch plaatjes stuk voor stuk uit een ingangscas-sette naar de vacuümkamer te voeren, en (b) automatisch de plaatjes 15 êên voor ëên uit de vacuümkamer te verwijderen en deze naar een uitgangs-cassette te transporteren. Enkelvoudige-plaatjesplasma-etsmachines bezitten twee tegenover elkaar opgestelde, in verticale richting op een afstand van elkaar geplaatste elektroden in de vacuümkamer, welke elektroden met een RF-energiebron zijn verbonden. De onderste elektrode is ge-20 aard en de machine omvat meer in het bijzonder organen om het plaatje gedurende de tijd, dat het plaatje een etsing ondergaat, aan de geaarde elektrode te klemmen.
Enkelvoudige-plaatjesmachines hebben het voordeel, dat de gehele etshandeling automatisch verloopt en wordt uitgevoerd zonder tussenkomst 25 van een bedienende persoon. Omdat evenwel aluminium/koper-legeringen lastiger kunnen worden geëtst dan aluminiumfilms, is het in wezen onmogelijk aluminium/koper-legeringfilms op een bevredigende wijze in automatisch bestuurde enkelvoudige-plaatjesplasma-etsmachines te etsen om een produktiesnelheid te verkrijgen, welke vergelijkbaar is met de snelheid 30 waarmee de plaatjes, die aluminiumfilms bevatten, kunnen worden geëtst.
In plaats daarvan is in de industrie gebruik gemaakt van charge-etsen, waarbij 5 tot 30 plaatjes tegelijkertijd worden geëtst.
Het hoofddoel vein de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms onder gebruik 35 van plasma-etsmethoden.
—«m -4-
S’ *C
Een specifiek oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringfilms op half-geleiderplaatjes, welke werkwijze sneller verloopt dan de bekende plasma-. etsmethoden.
5 Deze en andere oogmerken van de uitvinding worden verkregen door het plasma-etsen van aluminium/koper-legeringen bij een betrekkelijk hoge druk en een betrekkelijk lage temperatuur in de etskamer uit te voeren.
Het etsen vindt plaats met een energiedichtheid, welke aanmerkelijk groter is dan die, welke gebruikelijk is bij het plasma-etsen van alu-10 minium/koper-legeringen.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij tonen de fig. 1A-1F schematisch een reeks conventionele aluminiumetsstappen.
De uitvinding is bestemd om te worden toegepast voor het ver-15 eenvoudigen van het etsen van aluminium/koper-legeringen bij verschillende halfgeleiderfabricageprocessen. De fig. 1A-1F illustreren de verschillende stappen van een typerende aluminiuxnmetalliserings- en etsmethode, welke in de halfgeleiderindustrie wordt toegepast en welke kan worden verbeterd door een etsen met de werkwijze volgens de uitvinding.
20 Verwijzende naar fig. IA bezit één oppervlak van een silicium- substraat of chip 2 gedeelten, welke zijn bekleed met eilanden 4 van SiO., en op hun beurt zijn gedeelten van de SiO -eilanden 4 bekleed met een glas 6. In fig. 1B is over het glas en de vrijliggende siliciumoppervlakken een laag 8 van aluminium aangebracht.
25 In fig. 1C is op de aluminiumlagen een fotolak 10 aangebracht.
In fig. 1D is de fotolak belicht en ontwikkeld tengevolge waarvan som mige gedeelten van de lak zijn verwijderd en andere gedeelten 10A van de lak zijn overgebleven.
In fig. IE zijn de vrij liggende gedeelten van het aluminium weg-30 geëtst. In fig. 1F is de fotolak verwijderd met het gevolg, dat gedeelten van de glaslaag 6 en de aluminiumlaag 8 vrij liggen.
Wanneer aluminium/koper-legeringen aan plasma-etsing worden onderworpen onder gebruik van chloorbevattende gassen, zoals boven is beschreven, zijn de normale reactieprodukten CuCl en CuC^· Deze beide 35 reactieprodukten hebben een zeer geringe dampdruk, welke het verwijderen van deze gassen uit de reactiekamer gecompliceerd maakt. Het probleem -5- van het verwijderen van deze reactieprodukten wordt opgelost door gebruik te maken van een lagere druk en een hogere temperatuur in de ets-kamer. Meer in het bijzonder wordt het etsen van aluminium/koper-lege-ringen onder gebruik van tetrachloorkoolstof of chloor uitgevoerd bij 5 een temperatuur tussen 70 en 100°C en een druk met een waarde tussen 1 en 20 millitorr. Zelfs onder deze omstandigheden verloopt evenwel het etsen van aluminium/koper-legeringen betrekkelijk traag. Derhalve geeft, zoals bovenvermeld, de industrie er de voorkeur aan het etsen uit te voeren op een chargebasis in plaats van gebruik te maken van een geauto-10 matiseerde enkelvoudige-plaatjesplasma-etsmachine.
Het is gebleken, dat het plasma-etsen van aluminium/koper-legeringsfilms onder gebruik van chloorbevattende gassen met een grotere snelheid kan plaatsvinden door (a) de druk in de vacuümkamer te verhogen tot een niveau, dat aanmerkelijk boven 20 millitorr· ligt, en (b) de tem-15 peratuur te verlagen tot een niveau, dat aanmerkelijk onder 70°C ligt.
Meer in het bijzonder is vastgesteld, dat betere etssnelheden kunnen worden verkregen indien aluminium/koper-legeringfilms worden geëtst onder gebruik van een mengsel van tetrachloorkoolstof en chloor indien de druk in de vacuümkamer wordt gehouden op een waarde tussen 20 3Q0 en 1500 millitorr, bij voorkeur tussen ongeveer 500 en ongeveer 900 millitorr en de temperatuur in de vacuümkamer (d.w.z. aan het oppervlak van de metaalfilm op de substraat) wordt gehouden op een waarde tussen -30eC en +15°C, bij voorkeur tussen ongeveer -5°C en ongeveer +10°C.
De bovenstaande omstandigheden zijn geschikt voor het etsen van aluminium/ 25 koper-legeringfilms, die maximaal 4% koper bevatten (en voor de rest aluminium). Als een verdere afwijking ten opzichte van de bekende methoden verdient het de voorkeur, dat de etsmethode wordt uitgevoerd onder gebruik van maximale energiedichtheden in het gebied van 1,5 tot 2 3,5 watt per cm . Men kan evenwel energiedichtheden tot ongeveer 1,0 watt 2 30 per cm gebruiken wanneer het maximaal maken van de produktiesnelheid niet kritisch is. Bij de bekende methoden is voorgesteld gebruik te maken 2 van maximale energiedichtheden van 1 watt per cm .
De samenstelling van het etsgasmengsel kan variëren. Bij voorkeur c ligt de verhouding van CCl^ tot Cl^ in het gebied van 3:1 tot 10:1 in 35 volume-eenheden, en varieert de verhouding van deze gassen tot het inerte diluent (gewoonlijk helium) van ongeveer 1:1 tot ongeveer 5:1 in volume- -6- · 5 ^ eenheden. Bij een typerende enkelvoudige-plaatjesetsmachine met cassettes worden de actieve gassen, dat wil zeggen het mengsel van CC14 en Cl2, aan de reactiekamer toegevoerd met stroomsnelheden tussen ongeveer 10 en 50 SCCM (standaard kubieke centimeters), bij voorkeur tussen ongeveer 25 5 en 35 SCCM, en wordt de instroomsnelheid van het inerte diluentgas, bijvoorbeeld helium op een waarde tussen ongeveer 50 en 500 SCCM gehouden.
Hierna volgt een specifiek voorbeeld ter illustratie van de voor-keursmethode volgens de uitvinding. Bij dit voorbeeld wordt de etsmethode uitgevoerd in een Balzers Model SWE 654 Cassette-To-Cassette Single Wafer 10 Etching Machine, vervaardigd en op de markt gebracht door Balzers AG uit Liechtenstein en Balzers of Hudson, NH 03051.
VOORBEELD
Een aantal siliciumplaatjes, bekleed met films van een aluminium/ koper-legering met een dikte van 1 micron, welke ongeveer 4% koper bevat-15 ten, werden in een zendcassette in de zendkamer van een Balzer SWE 654 single wafer plasma etching machine geplaatst en daar in een atmosfeer van helium onder een druk van ongeveer 0,5 tot ongeveer 1,5 torr gehouden. Vervolgens werd elk plaatje op zijn beurt uit de zendkamer verwijderd en naar de reactievacuumkamer getransporteerd, waar het plaatje werd onder-20 worpen aan een plasma-etsing onder de hierna te beschrijven omstandigheden, waarna het plaatje uit de reactiekamer werd verwijderd en naar de ontvangcassette in de ontvangkamer werd getransporteerd.
Bij het binnentreden van de reactiekamer, werd elk plaatje op de onderste elektrode geklemd en daar gedurende de etshandeling vastgehou-25 den. De reactiekamer werd tijdens het etsen op een druk van ongeveer 750 millitorr gehouden. Bovendien werd een warmte-uitwisselfluidum continu door een kronkelig kanaal in de onderste elektrode rondgevoerd om de onderste elektrode op een temperatuur van ongeveer +5°C te houden zolang als de machine in bedrijf was. Bij het aanbrengen van een plaatje op de 30 onderste elektrode, werd een RF-energiebron van 13,56 MHz, die over de elektroden was verbonden, bekrachtigd teneinde tussen de twee elektroden een RF-veld op te wekken, en tegelijkertijd werd een mengsel van helium, CC14 en Cl2 aan de reactiekamer via de bovenste elektrode toegevoerd met een snelheid van 125 SCCM voor helium, 25 CCM voor CC14 en 5 CCM voor Cl,,. 35 De twee elektroden bevonden zich op een afstand van elkaar, gelegen in het gebied van 7 tot 14 millimeter en de energiebron werd bedreven bij ^ » -7- een energieniveau van ongeveer 100 tot 250 watt. Dit energieniveau leidde 2 tot een energiedichtheid van ongeveer 2,8 tot 3,0 watt per cm . De energiebron en de gasstroom naar de reactiekamer werden na ongeveer 120 seconden uitgeschakeld, waarna het plaatje van de onderste elektrode werd los-5 gemaakt en naar de ontvangkamer werd getransporteerd, waar het plaatje door een ontvangcassette werd opgenomen. De energiebron en de gasstroom werden opnieuw ingeschakeld nadat het volgende plaatje aan de reactiekamer was toegevoerd en aan de onderste elektrode was vastgeklemd. Elk plaatje werd onder dezelfde omstandigheden en gedurende dezelfde periode 10 van 120 seconden aan het etsen blootgesteld. De ontvangcassette werd in een atmosfeer van helium onder een druk van ongeveer 0,5 tot ongeveer 1,5 torr gehouden.
Een daaropvolgend onderzoek van de plaatjes in de ontvangkamer onthulde, dat de aluminium/koper-legeringfilms op de plaatjes volledig doorgeëtst waren.
15 Onder gebruik van de bovenstaande bedrijfsomstandigheden was het mogelijk de machine zodanig te bedrijven, dat een minimaal aantal van 30 plaatjes per uur op een bevredigende wijze werd geëtst.
Een aantal verschillende experimentele tests hebben bevestigd, dat de werkwijze volgens de uitvinding even goed voldoet indien de be-20 drijfsomstandigheden binnen de bovenaangegeven grenzen worden gevarieerd en de samenstelling van het etsgas binnen de eveneens bovenaangegeven grenzen wordt gevarieerd. Bovendien kan het etsgas bijvoorbeeld te weinig of geen Cl^ bevatten of een broombevattend gas van het bovenbeschreven type, of ethyleentrichloride (C^HCLj) bevatten. Het heliumgas, dat als 25 een drager of diluent werkt, kan natuurlijk worden weggelaten of worden vervangen door een ander geschikt niet-reactief gas, zoals argon.
Een voordeel van de uitvinding is, dat het plasma-etsen van aluminium/koper-legeringfilms op halfgeleidersubstraten nauwkeurig en onder bestuur met een grotere snelheid kan worden uitgevoerd dan tot nu 30 toe mogelijk was, waardoor het gebruik van door een rekeninrichting bestuurde enkelvoudige-plaatjesmachines, zoals in de afgeleide industrie gewenst is, wordt vereenvoudigd.
Het is duidelijk, dat de uitvinding even goed voldoet indien de samenstelling van de aluminium/koper-legering wordt gevarieerd en de 35 hoeveelheid koper in de legering kan aanmerkelijk kleiner zijn dan de 4 gew.% van de legering, welke in het bovenstaande voorbeeld is gebruikt.
-8- > Λ
Derhalve kan de uitvinding worden toegepast voor het etsen van aluminium/ koper-legeringen, welke 2% koper omvatten.
Ofschoon de uitvinding is beschreven als een etsmethode voor films van aluminium/koper-legeringen, is het duidelijk, dat de uitvinding 5 even goed van toepassing is bij het etsen van aluminium of andere legeringen van aluminium, zoals alurainium/silicium/koper-legeringen, aluminium/mangaan-legeringen en dergelijke. In elk geval kan de uitvinding worden toegepast bij de vervaardiging van een aantal verschillende halfgeleiderinrichtingen, welke een plasma- of reactief ionenetsing vol-10 gens een bepaald patroon van een aluminiumlegeringsfilm kunnen vereisen.
' _ *
Claims (11)
1. Werkwijze voor het etsen van een aluminium/koper-legeringfilm op een halfgeleiderplaatje met het kenmerk, dat het halfgeleiderplaatje in een plasma-etskamer tussen een paar elektroden wordt geplaatst en het plaatje in de kamer wordt blootgesteld aan een chloorbevattend gas- 5 plasma, bij een druk tussen 300 en 1500 millitorr en een temperatuur tussen -30°C en +15°C gedurende een tijd, welke voldoende is om de film tot een gewenste diepte te etsen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gasplasma wordt gevormd door een mengsel vein CCl^ en Cl2 in een elektrisch energie- 10 veld te injecteren.
3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aluminium/ koper-legering maximaal 4 gew.% koper bevat.
4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektrische energie RF-energie is, welke met een waarde tussen 1,5 en 3,5 watt per 2 15 cm wordt toegevoerd.
5. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het mengsel een inert dragergas bevat.
6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dragergas uit helium bestaat.
7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de druk in de reactiekamer op ongeveer 500 tot 900 millitorr wordt gehouden en de temperatuur in de kamer op een waarde tussen ongeveer -5°C en +10°C wordt gehouden.
8- Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat CCl^ en 25 chloor aan de reactiekamer worden toegevoerd met. gecombineerde snelheden in het gebied van 10 tot 50 SCCM.
9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat CC14 aan de reactiekamer wordt toegevoerd met èen snelheid van ongeveer 25 SCCM.
10. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat Cl2 aan de 30 reactiekamer wordt toegevoerd met een snelheid van ongeveer 5 SCCM.
• 11. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat helium in bijmenging met CCl^ en Cl^ aan de reactiekamer wordt toegevoerd.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70249185A | 1985-02-19 | 1985-02-19 | |
| US70249185 | 1985-02-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8600393A true NL8600393A (nl) | 1986-09-16 |
Family
ID=24821430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8600393A NL8600393A (nl) | 1985-02-19 | 1986-02-17 | Werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61189643A (nl) |
| DE (1) | DE3603341A1 (nl) |
| FR (1) | FR2588279A1 (nl) |
| GB (1) | GB2171360A (nl) |
| IT (1) | IT1190491B (nl) |
| NL (1) | NL8600393A (nl) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5354416A (en) * | 1986-09-05 | 1994-10-11 | Sadayuki Okudaira | Dry etching method |
| DE3752140T2 (de) * | 1986-09-05 | 1998-03-05 | Hitachi Ltd | Trockenes Ätzverfahren |
| JPS63238288A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Fujitsu Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPH02210826A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法及び装置 |
| US5779926A (en) * | 1994-09-16 | 1998-07-14 | Applied Materials, Inc. | Plasma process for etching multicomponent alloys |
| US6780762B2 (en) | 2002-08-29 | 2004-08-24 | Micron Technology, Inc. | Self-aligned, integrated circuit contact and formation method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4226665A (en) * | 1978-07-31 | 1980-10-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Device fabrication by plasma etching |
| DE3140675A1 (de) * | 1980-10-14 | 1982-06-16 | Branson International Plasma Corp., 94544 Hayward, Calif. | Verfahren und gasgemisch zum aetzen von aluminium |
| JPS57170534A (en) * | 1981-04-15 | 1982-10-20 | Hitachi Ltd | Dry etching method for aluminum and aluminum alloy |
| US4468284A (en) * | 1983-07-06 | 1984-08-28 | Psi Star, Inc. | Process for etching an aluminum-copper alloy |
-
1986
- 1986-01-22 GB GB08601485A patent/GB2171360A/en not_active Withdrawn
- 1986-02-04 DE DE19863603341 patent/DE3603341A1/de not_active Withdrawn
- 1986-02-04 JP JP61022826A patent/JPS61189643A/ja active Pending
- 1986-02-11 IT IT47642/86A patent/IT1190491B/it active
- 1986-02-17 NL NL8600393A patent/NL8600393A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-02-18 FR FR8602146A patent/FR2588279A1/fr active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2171360A (en) | 1986-08-28 |
| IT8647642A0 (it) | 1986-02-11 |
| IT1190491B (it) | 1988-02-16 |
| GB8601485D0 (en) | 1986-02-26 |
| FR2588279A1 (fr) | 1987-04-10 |
| DE3603341A1 (de) | 1986-08-21 |
| JPS61189643A (ja) | 1986-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4444618A (en) | Processes and gas mixtures for the reactive ion etching of aluminum and aluminum alloys | |
| US4605479A (en) | In-situ cleaned ohmic contacts | |
| US4028155A (en) | Process and material for manufacturing thin film integrated circuits | |
| US5431774A (en) | Copper etching | |
| US4490211A (en) | Laser induced chemical etching of metals with excimer lasers | |
| JPH0665753B2 (ja) | プラズマエッチングし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プラズマパッシベ−ション技術 | |
| US5814238A (en) | Method for dry etching of transition metals | |
| EP0023429B1 (en) | Dry etching of metal film | |
| US6352081B1 (en) | Method of cleaning a semiconductor device processing chamber after a copper etch process | |
| EP0809283A2 (en) | Method of treating wafers | |
| US6184148B1 (en) | Method for stripping a photo resist on an aluminum alloy | |
| EP0219697A2 (en) | Laser induced halogen gas etching of metal substrates | |
| JPH08172077A (ja) | ビアのプラズマエッチング改良方法 | |
| EP0433983B1 (en) | Copper etch process using halides | |
| US4229247A (en) | Glow discharge etching process for chromium | |
| NL8600393A (nl) | Werkwijze voor het etsen van aluminium/koper-legeringsfilms. | |
| US5126008A (en) | Corrosion-free aluminum etching process for fabricating an integrated circuit structure | |
| US5830279A (en) | Device and method for improving corrosion resistance and etch tool integrity in dry metal etching | |
| US5344525A (en) | Process for etching semiconductor devices | |
| US5650015A (en) | Dry method for cleaning semiconductor substrate | |
| JP2001127050A (ja) | 連続プラズマによる高融点金属上のアルミニウムのエッチング | |
| JPH06177086A (ja) | ドライエッチング方法及び装置 | |
| JP3358808B2 (ja) | 基板から有機物質を灰化する方法 | |
| US7037832B1 (en) | Method of forming a conductive pattern by removing a compound with heat in a substantially inert atmosphere | |
| JPH0697127A (ja) | 配線形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BV | The patent application has lapsed |