JPH05136103A - エツチング方法 - Google Patents
エツチング方法Info
- Publication number
- JPH05136103A JPH05136103A JP29877891A JP29877891A JPH05136103A JP H05136103 A JPH05136103 A JP H05136103A JP 29877891 A JP29877891 A JP 29877891A JP 29877891 A JP29877891 A JP 29877891A JP H05136103 A JPH05136103 A JP H05136103A
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- Japan
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- etching
- mask
- aspect ratio
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】Ａｌドライエッチングにおいて、高アスペクト
比に伴う側壁保護膜不足によるサイドエッチを防止す
る。 【構成】塩素を含むガスによるドライエッチングでは、
Ａｌ４との選択比が極めて高いＷ５をエッチングマスク
とすることにより、マスクの薄膜化が図られる。 【効果】マスクの薄膜化により、パターンのアスペクト
比を下げ、微細パターンの加工側壁を保護できるので、
サイドエッチを防ぐことができる。
比に伴う側壁保護膜不足によるサイドエッチを防止す
る。 【構成】塩素を含むガスによるドライエッチングでは、
Ａｌ４との選択比が極めて高いＷ５をエッチングマスク
とすることにより、マスクの薄膜化が図られる。 【効果】マスクの薄膜化により、パターンのアスペクト
比を下げ、微細パターンの加工側壁を保護できるので、
サイドエッチを防ぐことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に微細Ａｌ配線のエッチング方法に関する。
に係り、特に微細Ａｌ配線のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌのドライエッチングでは、一般に塩
素系ガスが使用される。ＡｌとＣｌは反応性が非常に高
いため、反応生成物などで加工側壁を保護しないとサイ
ドエッチが生じ、良好なパターン形成ができない。高集
積化に伴いパターンスペースが狭くなると同時に、膜厚
の厚い多層レジストなどの使用により、パターンのアス
ペクト比が高くなっている。このため、図５に示すよう
に、高アスペクト比パターン底部では側壁保護膜が十分
に形成されず、サイドエッチが発生する。
素系ガスが使用される。ＡｌとＣｌは反応性が非常に高
いため、反応生成物などで加工側壁を保護しないとサイ
ドエッチが生じ、良好なパターン形成ができない。高集
積化に伴いパターンスペースが狭くなると同時に、膜厚
の厚い多層レジストなどの使用により、パターンのアス
ペクト比が高くなっている。このため、図５に示すよう
に、高アスペクト比パターン底部では側壁保護膜が十分
に形成されず、サイドエッチが発生する。
【０００３】サイドエッチの発生を抑止するには、Ａｌ
の加工側壁全面に保護膜を形成することが必要である。
高アスペクト比パターンの底部まで保護膜を形成しよう
とすると、低アスペクト比のパターンには過剰に被膜が
形成され、エッチング後、除去しきれず、不良の原因に
なる。レジストマスクを薄膜化することにより、アスペ
クト比を下げることができるが、一般にＡｌの反応性イ
オンエッチング法では、Ａｌとレジストのエッチング速
度比（選択比）が１〜３と低く、薄膜化には限界があ
る。また、ＳｉＯ2 などをエッチングマスクとして用
い、保護膜残渣による不良を防止する方法が、特公平1
−23944 号公報に開示されている。
の加工側壁全面に保護膜を形成することが必要である。
高アスペクト比パターンの底部まで保護膜を形成しよう
とすると、低アスペクト比のパターンには過剰に被膜が
形成され、エッチング後、除去しきれず、不良の原因に
なる。レジストマスクを薄膜化することにより、アスペ
クト比を下げることができるが、一般にＡｌの反応性イ
オンエッチング法では、Ａｌとレジストのエッチング速
度比（選択比）が１〜３と低く、薄膜化には限界があ
る。また、ＳｉＯ2 などをエッチングマスクとして用
い、保護膜残渣による不良を防止する方法が、特公平1
−23944 号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の問
題点は、エッチングマスクであるレジストやＳｉＯ2 に
対するＡｌの選択比が低いことである。Ａｌエッチング
の加工精度を上げるために、反応性イオンのエネルギの
高い条件を用いることが多くなり、また高い下地段差の
ため、実質的なＡｌの膜厚は増えている。このため、厚
膜のＳｉＯ2 マスクを必要とし、高アスペクト比に伴う
サイドエッチの問題は解決できない。さらに多層Ａｌ配
線を形成する際、このＡｌ上の絶縁膜は、その上のスル
ーホールを深くする原因となる。従って、マスク材料
は、導電性があり、高い選択比の得られる材料を用いる
必要がある。
題点は、エッチングマスクであるレジストやＳｉＯ2 に
対するＡｌの選択比が低いことである。Ａｌエッチング
の加工精度を上げるために、反応性イオンのエネルギの
高い条件を用いることが多くなり、また高い下地段差の
ため、実質的なＡｌの膜厚は増えている。このため、厚
膜のＳｉＯ2 マスクを必要とし、高アスペクト比に伴う
サイドエッチの問題は解決できない。さらに多層Ａｌ配
線を形成する際、このＡｌ上の絶縁膜は、その上のスル
ーホールを深くする原因となる。従って、マスク材料
は、導電性があり、高い選択比の得られる材料を用いる
必要がある。
【０００５】本発明の目的は、微細Ａｌ配線パターンを
寸法精度良く形成することにある。
寸法精度良く形成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、塩素ガスを
用いたＡｌのドライエッチングにおいて、Ａｌに対して
極めて高いエッチング速度比（選択比）の得られるＷを
エッチングマスクとすることにより達成される。Ｗの膜
厚はＡｌの１／１０以下でよく、また、Ａｌのエッチン
グ後、Ｗを除去する必要はない。
用いたＡｌのドライエッチングにおいて、Ａｌに対して
極めて高いエッチング速度比（選択比）の得られるＷを
エッチングマスクとすることにより達成される。Ｗの膜
厚はＡｌの１／１０以下でよく、また、Ａｌのエッチン
グ後、Ｗを除去する必要はない。
【０００７】
【作用】エッチングマスクをＷとすることにより、Ａｌ
エッチング時のアスペクト比を下げ、微細なスペース部
の加工側壁も保護できるため、サイドエッチのない寸法
精度の高いＡｌ配線形成ができる。
エッチング時のアスペクト比を下げ、微細なスペース部
の加工側壁も保護できるため、サイドエッチのない寸法
精度の高いＡｌ配線形成ができる。
【０００８】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
る。
【０００９】＜実施例１＞図１，図２に本発明の一実施
例を示す。Ｓｉ基板１上に常圧ＣＶＤ法により厚さ０.
３μｍ のリンガラス（ＰＳＧ）２を被着堆積する。次
に、Ｔｉをターゲットで、Ｎ2 雰囲気でアルゴン（Ａ
ｒ）ガスを用いたスパッタ法で厚さ０.１μｍのＴｉＮ
３を被着堆積後、アルゴンガスを用いたスパッタ法によ
り、厚さ０.９μｍの１％Ｓｉを含有するＡｌ膜４を被
着堆積する。さらに、Ａｌ４上に水素（Ｈ2）とアルゴ
ン（Ａｒ）と六フッ化タングステン（ＷＦ6）を１００
対５対２の割合で減圧ＣＶＤ法により厚さ０.１μｍ の
Ｗ膜５を被着堆積後、ホトリソグラフィ法でレジストパ
ターン６を形成する（図１(ａ)）。
例を示す。Ｓｉ基板１上に常圧ＣＶＤ法により厚さ０.
３μｍ のリンガラス（ＰＳＧ）２を被着堆積する。次
に、Ｔｉをターゲットで、Ｎ2 雰囲気でアルゴン（Ａ
ｒ）ガスを用いたスパッタ法で厚さ０.１μｍのＴｉＮ
３を被着堆積後、アルゴンガスを用いたスパッタ法によ
り、厚さ０.９μｍの１％Ｓｉを含有するＡｌ膜４を被
着堆積する。さらに、Ａｌ４上に水素（Ｈ2）とアルゴ
ン（Ａｒ）と六フッ化タングステン（ＷＦ6）を１００
対５対２の割合で減圧ＣＶＤ法により厚さ０.１μｍ の
Ｗ膜５を被着堆積後、ホトリソグラフィ法でレジストパ
ターン６を形成する（図１(ａ)）。
【００１０】基板１を平行平板反応性イオンエッチング
装置で六フッ化イオウ(ＳＦ6）の流量５０sccmで、圧力
０.２Torrの下、０.２Ｗ／cm2 の高周波パワーを印加し
てＷをエッチングし、形状図１（ｂ）を得る。図３にレ
ジストとＷのエッチング速度の高周波パワー依存性を示
す。この０.２Ｗ／cm2でレジストのエッチング速度は、
Ｗの１／５となる。Ｗの加工精度は、室温でエッチング
すると０.０５μｍ の細り程度であり、さらに基板を０
℃から−５０℃の範囲に冷却するとサイドエッチがな
く、ほぼマスク寸法どおりにエッチングできた。また、
下地のＡｌ４は、表面にＡｌのフッ化物が形成されるた
め、ほとんどエッチングされない。Ｏ2 プラズマにより
レジストを除去し図１（ｃ）の形状を得る。
装置で六フッ化イオウ(ＳＦ6）の流量５０sccmで、圧力
０.２Torrの下、０.２Ｗ／cm2 の高周波パワーを印加し
てＷをエッチングし、形状図１（ｂ）を得る。図３にレ
ジストとＷのエッチング速度の高周波パワー依存性を示
す。この０.２Ｗ／cm2でレジストのエッチング速度は、
Ｗの１／５となる。Ｗの加工精度は、室温でエッチング
すると０.０５μｍ の細り程度であり、さらに基板を０
℃から−５０℃の範囲に冷却するとサイドエッチがな
く、ほぼマスク寸法どおりにエッチングできた。また、
下地のＡｌ４は、表面にＡｌのフッ化物が形成されるた
め、ほとんどエッチングされない。Ｏ2 プラズマにより
レジストを除去し図１（ｃ）の形状を得る。
【００１１】次に、三塩化ホウ素(ＢＣｌ3），塩素（Ｃ
ｌ2）及び四塩化炭素（ＣＣｌ4）のガス流量をそれぞれ
８０sccm，２０sccm，３５sccmとし、圧力を０.２Torr
の下、１.３Ｗ／cm2の高周波パワーを印加して、Ａｌ４
をエッチングすると図２(ａ)に示す形状となる。ＷとＡ
ｌのエッチング速度の高周波パワーの依存性を図４に示
す。高周波パワーを増加しても、Ｗのエッチング速度
は、Ａｌの１／１００以下である。これは、ＷとＣｌの
反応生成物のＷＣｌx の蒸気圧が低く、例えば、ＷＣｌ
5，ＷＣｌ6はいずれも室温で約１０-6Torrの蒸気圧であ
りドライエッチング反応が進行しないためである。この
結果からエッチングマスクとなるＷの膜厚は、最低Ａｌ
の膜厚の１／１００あればよい。
ｌ2）及び四塩化炭素（ＣＣｌ4）のガス流量をそれぞれ
８０sccm，２０sccm，３５sccmとし、圧力を０.２Torr
の下、１.３Ｗ／cm2の高周波パワーを印加して、Ａｌ４
をエッチングすると図２(ａ)に示す形状となる。ＷとＡ
ｌのエッチング速度の高周波パワーの依存性を図４に示
す。高周波パワーを増加しても、Ｗのエッチング速度
は、Ａｌの１／１００以下である。これは、ＷとＣｌの
反応生成物のＷＣｌx の蒸気圧が低く、例えば、ＷＣｌ
5，ＷＣｌ6はいずれも室温で約１０-6Torrの蒸気圧であ
りドライエッチング反応が進行しないためである。この
結果からエッチングマスクとなるＷの膜厚は、最低Ａｌ
の膜厚の１／１００あればよい。
【００１２】最後に三塩化ホウ素（ＢＣｌ3），四塩化
炭素（ＣＣｌ4）のそれぞれの流量を８０sccm，３５scc
mとし、圧力を０.２Torrの下０.２Ｗ／cm2 の高周波パ
ワーを印加してＴｉＮ膜をエッチングすると図２（ｂ）
となり、さらにＯ2 プラズマ及びスルファミン酸（ＨＳ
Ｏ3ＮＨ2）溶液で側壁保護膜を除去すると図２（ｃ）と
なる。
炭素（ＣＣｌ4）のそれぞれの流量を８０sccm，３５scc
mとし、圧力を０.２Torrの下０.２Ｗ／cm2 の高周波パ
ワーを印加してＴｉＮ膜をエッチングすると図２（ｂ）
となり、さらにＯ2 プラズマ及びスルファミン酸（ＨＳ
Ｏ3ＮＨ2）溶液で側壁保護膜を除去すると図２（ｃ）と
なる。
【００１３】Ｗのエッチングは、ＳＦ6 の他にＣＦ4，
ＮＦ3など他のＦを含むガスでもよい。また、Ｃｌ2にＯ
2を１０％から５０％程度含有した混合ガスでも、ＷＯ
Ｃｌ4 となって反応するため可能であった。Ｏ2 の含有
が１０％以上で下地のＡｌは表面に酸化物が形成されエ
ッチングされなかった。Ａｌ及びＴｉＮのエッチングに
おいて、側壁を保護するためカーボン源としてＣＣｌ4
を混合したが、これはＣＨＣｌ3，ＣＨ3Ｃｌなどでもよ
い。また、基板温度を約０℃に下げるとＡｌのＣｌによ
るエッチングが抑制され、Ｃｌ2とＢＣｌ3のみで良好な
異方性エッチングが達成された。
ＮＦ3など他のＦを含むガスでもよい。また、Ｃｌ2にＯ
2を１０％から５０％程度含有した混合ガスでも、ＷＯ
Ｃｌ4 となって反応するため可能であった。Ｏ2 の含有
が１０％以上で下地のＡｌは表面に酸化物が形成されエ
ッチングされなかった。Ａｌ及びＴｉＮのエッチングに
おいて、側壁を保護するためカーボン源としてＣＣｌ4
を混合したが、これはＣＨＣｌ3，ＣＨ3Ｃｌなどでもよ
い。また、基板温度を約０℃に下げるとＡｌのＣｌによ
るエッチングが抑制され、Ｃｌ2とＢＣｌ3のみで良好な
異方性エッチングが達成された。
【００１４】本実施例によれば、Ａｌに対する選択比の
高いＷをエッチングマスクに用いることにより、マスク
を薄膜化できるため、高アスペクト比に起因したサイド
エッチを防止できる。また、被加工材料はＡｌの他にＡ
ｌ−Ｓｉ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金やＡｌとＴｉ，ＴｉＮな
どＷ以外の他の金属との積層膜であっても構わない。ま
た、ここでは、平行平板型反応性スパッタエッチングを
用いたが、マイクロ波プラズマエッチングやマグネトロ
ンプラズマエッチングなどの装置を用いても同様の結果
が得られる。マスクのＷは、下地のＡｌをエッチングし
ないＦ系またはＯ2 を添加したＣｌ系のガスでエッチン
グし、Ａｌ系膜はＷをエッチングしにくいＣｌ系ガスで
エッチングする方式であればよい。また、マスク材料と
して、Ｗの他に、Ａｌに対して高選択比の得られるＭｏ
などでもよい。
高いＷをエッチングマスクに用いることにより、マスク
を薄膜化できるため、高アスペクト比に起因したサイド
エッチを防止できる。また、被加工材料はＡｌの他にＡ
ｌ−Ｓｉ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金やＡｌとＴｉ，ＴｉＮな
どＷ以外の他の金属との積層膜であっても構わない。ま
た、ここでは、平行平板型反応性スパッタエッチングを
用いたが、マイクロ波プラズマエッチングやマグネトロ
ンプラズマエッチングなどの装置を用いても同様の結果
が得られる。マスクのＷは、下地のＡｌをエッチングし
ないＦ系またはＯ2 を添加したＣｌ系のガスでエッチン
グし、Ａｌ系膜はＷをエッチングしにくいＣｌ系ガスで
エッチングする方式であればよい。また、マスク材料と
して、Ｗの他に、Ａｌに対して高選択比の得られるＭｏ
などでもよい。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｌドライエッチング
において、高アスペクト比に起因したサイドエッチを防
止し、寸法精度の高いＡｌ配線加工が可能である。
において、高アスペクト比に起因したサイドエッチを防
止し、寸法精度の高いＡｌ配線加工が可能である。
【図１】本発明の一実施例の工程を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例の工程を示す断面図。
【図３】Ｗのエッチング速度の高周波パワー依存性の説
明図。
明図。
【図４】ＡｌとＷのエッチング速度の高周波パワー依存
性の説明図。
性の説明図。
【図５】従来の技術を示す断面図。
１…Ｓｉ基板、２…ＰＳＧ、３…ＴｉＮ、４…Ａｌ、５
…Ｗ、６…レジスト、７…側壁保護膜、８…サイドエッ
チ。
…Ｗ、６…レジスト、７…側壁保護膜、８…サイドエッ
チ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 忠雄 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 久▲礼▼ 得男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】塩素または、塩素を含むガスを用いてＡ
ｌ，Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕなどの単層膜もしくは
これらとＴｉ，ＴｉＮなどの金属の積層膜をドライエッ
チングする方法において、エッチングマスクにＷもしく
はＭｏを用いることを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】請求項１のＷを塩素と酸素の混合ガスまた
はフッ素を含むガスによる低温ドライエッチング方法を
用いて加工するエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29877891A JPH05136103A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | エツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29877891A JPH05136103A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | エツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136103A true JPH05136103A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17864097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29877891A Withdrawn JPH05136103A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | エツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05136103A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036954A1 (fr) * | 1998-01-20 | 1999-07-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
| WO2001009937A1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-02-08 | Infineon Technologies North America Corp. | Tungsten hard mask for dry etching aluminum-containing layers |
| US7894020B2 (en) | 2007-06-05 | 2011-02-22 | Seiko Epson Corporation | Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device |
| JP2016184660A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP29877891A patent/JPH05136103A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999036954A1 (fr) * | 1998-01-20 | 1999-07-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
| WO2001009937A1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-02-08 | Infineon Technologies North America Corp. | Tungsten hard mask for dry etching aluminum-containing layers |
| US6420099B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-07-16 | Infineon Technologies Ag | Tungsten hard mask for dry etching aluminum-containing layers |
| US7894020B2 (en) | 2007-06-05 | 2011-02-22 | Seiko Epson Corporation | Polarizing device, method for manufacturing the same, liquid crystal device, and projection display device |
| JP2016184660A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |