JPH07201826A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH07201826A JPH07201826A JP35039993A JP35039993A JPH07201826A JP H07201826 A JPH07201826 A JP H07201826A JP 35039993 A JP35039993 A JP 35039993A JP 35039993 A JP35039993 A JP 35039993A JP H07201826 A JPH07201826 A JP H07201826A
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- 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
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/44—Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition
-
- 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
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/14—Aqueous compositions
- C23F1/16—Acidic compositions
- C23F1/30—Acidic compositions for etching other metallic material
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＴｉＮ膜のエッチング速度の高速化を図ると
ともに、ＴｉＮ膜を有する積層配線におけるスルーホー
ルの形成を好適に行うドライエッチング方法を得る。 【構成】 ＴｉＮ膜１０３，１０５を有する積層金属配
線をエッチングする際に、エッチングチャンバにＳＦ6
とフルオロカーボン系ガスの混合ガスを導入し、かつＴ
ｉＮ膜を有する半導体基板を載置した電極間にＲＦ電力
を供給してＴｉＮ膜のエッチングを行う。ＳＦ6 の流量
が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカーボン系ガスとして
ＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃｍ、圧力が２０〜６０
Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 であ
ることが好ましい。ＴｉＮ膜のエッチング速度が高速化
され、かつスルーホールの内側壁に除去不可能な堆積物
が生成されることが防止される。
ともに、ＴｉＮ膜を有する積層配線におけるスルーホー
ルの形成を好適に行うドライエッチング方法を得る。 【構成】 ＴｉＮ膜１０３，１０５を有する積層金属配
線をエッチングする際に、エッチングチャンバにＳＦ6
とフルオロカーボン系ガスの混合ガスを導入し、かつＴ
ｉＮ膜を有する半導体基板を載置した電極間にＲＦ電力
を供給してＴｉＮ膜のエッチングを行う。ＳＦ6 の流量
が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカーボン系ガスとして
ＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃｍ、圧力が２０〜６０
Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 であ
ることが好ましい。ＴｉＮ膜のエッチング速度が高速化
され、かつスルーホールの内側壁に除去不可能な堆積物
が生成されることが防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスに用いら
れるＴｉＮ（窒化チタン）膜のドライエッチング方法に
関する。
れるＴｉＮ（窒化チタン）膜のドライエッチング方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＴｉＮ膜は半導体デバイスにお
いてアルミニウム等の金属配線のマイグレーション対策
として金属配線の上層や下層に用いられている。例え
ば、図５（ａ）に示す金属配線では、シリコン酸化膜５
０１上にＴｉ膜５０２、ＴｉＮ膜５０３、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜５０４、ＴｉＮ膜５０５をスパッタ技術を用いて
順に成膜を行い、その上でフォトレジスト５０６を塗布
し、リソグラフィ技術を用いてパターンを形成する。こ
の半導体基板を一般的なリアクティブイオンエッチング
装置により、Ｃｌ2、ＢＣｌ3 等の塩素系ガスを用いて
図５（ｂ）に示すようにＴｉＮ膜５０５、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜５０４、ＴｉＮ膜５０３、Ｔｉ膜５０２のエッチ
ングを行い配線を形成する。
いてアルミニウム等の金属配線のマイグレーション対策
として金属配線の上層や下層に用いられている。例え
ば、図５（ａ）に示す金属配線では、シリコン酸化膜５
０１上にＴｉ膜５０２、ＴｉＮ膜５０３、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜５０４、ＴｉＮ膜５０５をスパッタ技術を用いて
順に成膜を行い、その上でフォトレジスト５０６を塗布
し、リソグラフィ技術を用いてパターンを形成する。こ
の半導体基板を一般的なリアクティブイオンエッチング
装置により、Ｃｌ2、ＢＣｌ3 等の塩素系ガスを用いて
図５（ｂ）に示すようにＴｉＮ膜５０５、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜５０４、ＴｉＮ膜５０３、Ｔｉ膜５０２のエッチ
ングを行い配線を形成する。
【０００３】しかしこのエッチング方法では、Ｔｉ膜、
ＴｉＮ膜のエッチングにおいて、フォトレジスト５０６
に対し選択性を有し、かつ量産性を高めるために高速エ
ッチングを行おうとしてもエッチング速度は１００Å／
ｍｉｎ程度しか得られないという問題があった。この問
題を解決する方法として特開平３−２３９３２３号公報
では、ＣＦ4 とＮ2 、またはＳＦ6 とＮ2 の混合ガスを
用いてＴｉＮ膜のエッチングをすることによりＴｉＮ膜
の高速エッチングが可能となることが示されている。
ＴｉＮ膜のエッチングにおいて、フォトレジスト５０６
に対し選択性を有し、かつ量産性を高めるために高速エ
ッチングを行おうとしてもエッチング速度は１００Å／
ｍｉｎ程度しか得られないという問題があった。この問
題を解決する方法として特開平３−２３９３２３号公報
では、ＣＦ4 とＮ2 、またはＳＦ6 とＮ2 の混合ガスを
用いてＴｉＮ膜のエッチングをすることによりＴｉＮ膜
の高速エッチングが可能となることが示されている。
【０００４】近年、半導体デバイスの高集積化、高速化
に対応するために配線の多層構造化が求められている。
ここでも配線はストレスマイグレーション、エレクトロ
マイグレーションの防止対策として積層構造の金属配線
が適用されているが、このような積層構造では上下の各
金属配線を相互に接続するためのスルーホールを形成す
ることが要求される。図６はその工程の一部を示す図で
あり、先ず、図６（ａ）に示すようにシリコン酸化膜６
０１上にＴｉ膜６０２、ＴｉＮ膜６０３、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜６０４、ＴｉＮ膜６０５からなる積層構造の金属
配線を一般的なリソグラフィ技術、エッチング技術によ
り形成した後、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜６０６を
成膜し、フォトレジスト６０７を塗布し、リソグラフィ
技術によりスルーホールのパターンを形成する。
に対応するために配線の多層構造化が求められている。
ここでも配線はストレスマイグレーション、エレクトロ
マイグレーションの防止対策として積層構造の金属配線
が適用されているが、このような積層構造では上下の各
金属配線を相互に接続するためのスルーホールを形成す
ることが要求される。図６はその工程の一部を示す図で
あり、先ず、図６（ａ）に示すようにシリコン酸化膜６
０１上にＴｉ膜６０２、ＴｉＮ膜６０３、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜６０４、ＴｉＮ膜６０５からなる積層構造の金属
配線を一般的なリソグラフィ技術、エッチング技術によ
り形成した後、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜６０６を
成膜し、フォトレジスト６０７を塗布し、リソグラフィ
技術によりスルーホールのパターンを形成する。
【０００５】続いて、図６（ｂ）に示すように、一般的
なＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を用い
てＣＦ4 ，ＣＨＦ3 等のフルオロカーボン系のガスにＯ
2 ，Ａｒ等の不活性ガスを添加したエッチングガスを用
いて層間絶縁膜６０６をエッチングし、スルーホール６
０８を形成する。このとき次工程で形成を行う上層部の
配線と、下層の配線間の抵抗を抑えるために、下層配線
上部のＴｉＮ膜６０５も同時にエッチングを行う。最後
に、図６（ｃ）に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６０
９、ＴｉＮ膜６１０を順に成膜し、一般的なリソグラフ
ィ、エッチング技術を用いて上層の配線を形成し、多層
配線が完成する。
なＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を用い
てＣＦ4 ，ＣＨＦ3 等のフルオロカーボン系のガスにＯ
2 ，Ａｒ等の不活性ガスを添加したエッチングガスを用
いて層間絶縁膜６０６をエッチングし、スルーホール６
０８を形成する。このとき次工程で形成を行う上層部の
配線と、下層の配線間の抵抗を抑えるために、下層配線
上部のＴｉＮ膜６０５も同時にエッチングを行う。最後
に、図６（ｃ）に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６０
９、ＴｉＮ膜６１０を順に成膜し、一般的なリソグラフ
ィ、エッチング技術を用いて上層の配線を形成し、多層
配線が完成する。
【０００６】しかし、このスルーホールの形成方法で
は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６０９を成膜する際に段切れが
生じ易く、配線間で短絡してしまうという問題があっ
た。またスルーホール６０８の形成のために層間絶縁膜
６０６をエッチングし、引き続きＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６
０４上のＴｉＮ膜をエッチングする際に、ＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 またはこれらにＯ2 を添加したエッチングガスによ
るエッチングでは、ＴｉＮ膜のエッチング速度は２００
Å／ｍｉｎ程度しか得られず量産性に問題があった。ま
たエッチング速度を増加させる方法としてＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 にＡｒを添加したエッチングガスによるエッチング
ではＴｉＮ膜のエッチング速度は約５００Å／ｍｉｎに
増加するが、ＴｉＮ膜が除去されるとともにＡｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜もスパッタエッチングされて、スルーホール側
壁にアルミニウム系の堆積物が付着する。この堆積物は
プラズマや薬液等の処理を行っても除去することは不可
能であり、スルーホール内に堆積物を残したままで上層
の配線を形成した場合、デバイスの信頼性が低下すると
いう問題があった。
は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６０９を成膜する際に段切れが
生じ易く、配線間で短絡してしまうという問題があっ
た。またスルーホール６０８の形成のために層間絶縁膜
６０６をエッチングし、引き続きＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜６
０４上のＴｉＮ膜をエッチングする際に、ＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 またはこれらにＯ2 を添加したエッチングガスによ
るエッチングでは、ＴｉＮ膜のエッチング速度は２００
Å／ｍｉｎ程度しか得られず量産性に問題があった。ま
たエッチング速度を増加させる方法としてＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 にＡｒを添加したエッチングガスによるエッチング
ではＴｉＮ膜のエッチング速度は約５００Å／ｍｉｎに
増加するが、ＴｉＮ膜が除去されるとともにＡｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜もスパッタエッチングされて、スルーホール側
壁にアルミニウム系の堆積物が付着する。この堆積物は
プラズマや薬液等の処理を行っても除去することは不可
能であり、スルーホール内に堆積物を残したままで上層
の配線を形成した場合、デバイスの信頼性が低下すると
いう問題があった。
【０００７】この問題を解決する方法として特開平４−
１０２３３１号公報にスルーホールの形成方法が示され
ている。図７はその工程の一部を示す図であり、先ず、
図７（ａ）に示すように、シリコン酸化膜７０１上にＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜７０２を７０００Å、続いてＴｉＮ膜
７０３を７００Å成膜する。これを一般的なリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術により配線の形成を行う。次
いで、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜７０４を成長し、
フォトレジストを塗布し露光技術によりフォトレジスト
にスルーホールパターンの形成を行い、エッチングガス
に層間絶縁膜７０４とＴｉＮ膜７０３との間でエッチン
グの選択性が得られるＣＨＦ3 等のフッ素ガスを用いて
エッチングを行いスルーホール７０５を形成する。
１０２３３１号公報にスルーホールの形成方法が示され
ている。図７はその工程の一部を示す図であり、先ず、
図７（ａ）に示すように、シリコン酸化膜７０１上にＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜７０２を７０００Å、続いてＴｉＮ膜
７０３を７００Å成膜する。これを一般的なリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術により配線の形成を行う。次
いで、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜７０４を成長し、
フォトレジストを塗布し露光技術によりフォトレジスト
にスルーホールパターンの形成を行い、エッチングガス
に層間絶縁膜７０４とＴｉＮ膜７０３との間でエッチン
グの選択性が得られるＣＨＦ3 等のフッ素ガスを用いて
エッチングを行いスルーホール７０５を形成する。
【０００８】フォトレジストを除去した後、層間絶縁膜
７０４の表面をＲＩＥ装置を用い、Ａｒによるスパッタ
エッチングを行う。この結果、図７（ｂ）に示すように
スルーホール開口部にほぼ４５°のテーパー状側壁面が
形成される。最後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜７０２との間で
エッチングの選択性の得られるＳＦ6 等のフッ素系ガス
によりエッチングを行うことにより、図７（ｃ）に示す
ようにスルーホール７０５の底面にはＴｉＮ膜及び堆積
物の無いＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ面を表出することが可能とな
る。また、スルーホール７０５の開口部をＡｒスパッタ
エッチングによりテーパー形状としているので次工程の
配線形成において段切れ無い配線の形成が可能となる。
７０４の表面をＲＩＥ装置を用い、Ａｒによるスパッタ
エッチングを行う。この結果、図７（ｂ）に示すように
スルーホール開口部にほぼ４５°のテーパー状側壁面が
形成される。最後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜７０２との間で
エッチングの選択性の得られるＳＦ6 等のフッ素系ガス
によりエッチングを行うことにより、図７（ｃ）に示す
ようにスルーホール７０５の底面にはＴｉＮ膜及び堆積
物の無いＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ面を表出することが可能とな
る。また、スルーホール７０５の開口部をＡｒスパッタ
エッチングによりテーパー形状としているので次工程の
配線形成において段切れ無い配線の形成が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平３−２
３９３２３号公報に示されているＣＦ4 ，Ｎ2 によるＴ
ｉＮ膜のエッチングでは２００〜２５０Å／ｍｉｎ程度
しかエッチング速度は得られないため、ＣＦ4 ，ＣＨＦ
3 によるＴｉＮ膜のエッチングと同様に量産性に問題が
あった。またＳＦ6 ，Ｎ2 によるＴｉＮ膜のエッチング
ではＴｉＮ膜が基板に対し平行方向にもエッチングが進
行してしまうためにストレスマイグレーション、エレク
トロマイグレーション耐性が低下するという問題があっ
た。
３９３２３号公報に示されているＣＦ4 ，Ｎ2 によるＴ
ｉＮ膜のエッチングでは２００〜２５０Å／ｍｉｎ程度
しかエッチング速度は得られないため、ＣＦ4 ，ＣＨＦ
3 によるＴｉＮ膜のエッチングと同様に量産性に問題が
あった。またＳＦ6 ，Ｎ2 によるＴｉＮ膜のエッチング
ではＴｉＮ膜が基板に対し平行方向にもエッチングが進
行してしまうためにストレスマイグレーション、エレク
トロマイグレーション耐性が低下するという問題があっ
た。
【００１０】また、特開平４−１０２３３１号公報に示
されているスルーホールの形成方法では、ＲＩＥ装置に
よるＡｒスパッタエッチングを行った場合、陰極降下電
圧によりＡｒはエネルギを有するため、基板面に対して
垂直方向のエッチング速度が殆ど０となることはない。
つまりＡｒスパッタエッチングにより層間絶縁膜と共に
ＴｉＮ膜もエッチングされてしまい、最後にはＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ膜もスパッタエッチングされてスルーホール側
壁に堆積し、この堆積物７０６はいかなる処理を施して
も除去できないために、デバイスの信頼性を低下させる
という問題があった。またＴｉＮ膜のエッチングをＳＦ
6 単独で行った場合、ＴｉＮ膜が基板に対し平行方向に
もエッチングが進行してしまい、スルーホールを開口す
る以外のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ配線上のＴｉＮ膜もエッチン
グしてしまうために、ストレスマイグレーション、エレ
クトロマイグレーション耐性が低下するという問題があ
った。本発明の目的は、エッチング速度の高速化を図る
とともに、スルーホールの形成時においてもその側壁に
除去不可能な反応生成物を堆積させることがないドライ
エッチング方法を提供することにある。
されているスルーホールの形成方法では、ＲＩＥ装置に
よるＡｒスパッタエッチングを行った場合、陰極降下電
圧によりＡｒはエネルギを有するため、基板面に対して
垂直方向のエッチング速度が殆ど０となることはない。
つまりＡｒスパッタエッチングにより層間絶縁膜と共に
ＴｉＮ膜もエッチングされてしまい、最後にはＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ膜もスパッタエッチングされてスルーホール側
壁に堆積し、この堆積物７０６はいかなる処理を施して
も除去できないために、デバイスの信頼性を低下させる
という問題があった。またＴｉＮ膜のエッチングをＳＦ
6 単独で行った場合、ＴｉＮ膜が基板に対し平行方向に
もエッチングが進行してしまい、スルーホールを開口す
る以外のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ配線上のＴｉＮ膜もエッチン
グしてしまうために、ストレスマイグレーション、エレ
クトロマイグレーション耐性が低下するという問題があ
った。本発明の目的は、エッチング速度の高速化を図る
とともに、スルーホールの形成時においてもその側壁に
除去不可能な反応生成物を堆積させることがないドライ
エッチング方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、ＴｉＮ膜をＳＦ6 とフルオロカーボン系ガス
の混合ガスを用いてエッチングする。この場合、ＴｉＮ
膜を含む積層膜の金属配線をエッチングする際、或いは
ＴｉＮ膜を含む積層膜の配線間の接続部を形成するに際
して、層間膜をエッチングし、続いて積層膜の上層を形
成しているＴｉＮ膜をエッチングする際に適用される。
例えば、本発明のドライエッチング方法は、チャンバ内
に一対の電極を有し、このチャンバ内にＳＦ6 とフルオ
ロカーボン系ガスの混合ガスを導入し、一方の電極にＴ
ｉＮ膜を有する半導体基板が載置され、かつ両電極間に
ＲＦ電力を供給してＴｉＮ膜のエッチングを行う。この
場合、ＳＦ6 の流量が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカ
ーボン系ガスとしてＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃ
ｍ、圧力が２０〜６０Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜
４．４Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。
グ方法は、ＴｉＮ膜をＳＦ6 とフルオロカーボン系ガス
の混合ガスを用いてエッチングする。この場合、ＴｉＮ
膜を含む積層膜の金属配線をエッチングする際、或いは
ＴｉＮ膜を含む積層膜の配線間の接続部を形成するに際
して、層間膜をエッチングし、続いて積層膜の上層を形
成しているＴｉＮ膜をエッチングする際に適用される。
例えば、本発明のドライエッチング方法は、チャンバ内
に一対の電極を有し、このチャンバ内にＳＦ6 とフルオ
ロカーボン系ガスの混合ガスを導入し、一方の電極にＴ
ｉＮ膜を有する半導体基板が載置され、かつ両電極間に
ＲＦ電力を供給してＴｉＮ膜のエッチングを行う。この
場合、ＳＦ6 の流量が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカ
ーボン系ガスとしてＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃ
ｍ、圧力が２０〜６０Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜
４．４Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明のドライエッチング方法を積層構造の
金属配線の形成に適用したときの半導体基板の模式断面
図である。まず、図１（ａ）に示すようにシリコン酸化
膜１０１上に、３００Åの膜厚のＴｉ膜１０２と、１０
００Åの膜厚のＴｉＮ膜１０３と、５０００Åの膜厚の
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０４と、２５０Åの膜厚のＴｉＮ
膜１０５を順次スパッタ法により成膜を行なう。そし
て、フォトレジスト１０６を塗布し、リソグラフィ技術
によりパターンを形成する。
る。図１は本発明のドライエッチング方法を積層構造の
金属配線の形成に適用したときの半導体基板の模式断面
図である。まず、図１（ａ）に示すようにシリコン酸化
膜１０１上に、３００Åの膜厚のＴｉ膜１０２と、１０
００Åの膜厚のＴｉＮ膜１０３と、５０００Åの膜厚の
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０４と、２５０Åの膜厚のＴｉＮ
膜１０５を順次スパッタ法により成膜を行なう。そし
て、フォトレジスト１０６を塗布し、リソグラフィ技術
によりパターンを形成する。
【００１３】続いて、この半導体基板を図２に示すカソ
ードカップル型ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行う。
このＲＩＥ装置は、上部にガス供給を有するチャンバ２
０１の内部に上部電極２０２と下部電極２０３を備え、
下部電極２０３にはマッチングボックス２０４を介して
ＲＦ電源２０５が接続されている。そして、半導体基板
Ｗは下部電極２０３上に載置する。
ードカップル型ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行う。
このＲＩＥ装置は、上部にガス供給を有するチャンバ２
０１の内部に上部電極２０２と下部電極２０３を備え、
下部電極２０３にはマッチングボックス２０４を介して
ＲＦ電源２０５が接続されている。そして、半導体基板
Ｗは下部電極２０３上に載置する。
【００１４】このエッチングに際しては、初めに、エッ
チングガスとして、ＳＦ6 （流量１０ｓｃｃｍ）とＣＦ
4 （流量２０ｓｃｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密
度３．３Ｗ／ｃｍ2 の条件でＴｉＮ膜１０５のエッチン
グを行う。続いて、Ｃｌ2 （流量３０ｓｃｃｍ）とＢＣ
ｌ3 （流量７０ｓｃｃｍ）、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー
密度３．８Ｗ／ｃｍ2 の条件でＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０
４のエッチングを行う。更に、ＴｉＮ膜１０３はＴｉＮ
膜１０５と同じエッチング条件で、最後にＴｉＮ膜１０
２はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０４と同じエッチング条件で
それぞれエッチングを行う。これにより、図１（ｂ）の
ように所要パターンの金属配線が形成される。
チングガスとして、ＳＦ6 （流量１０ｓｃｃｍ）とＣＦ
4 （流量２０ｓｃｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密
度３．３Ｗ／ｃｍ2 の条件でＴｉＮ膜１０５のエッチン
グを行う。続いて、Ｃｌ2 （流量３０ｓｃｃｍ）とＢＣ
ｌ3 （流量７０ｓｃｃｍ）、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー
密度３．８Ｗ／ｃｍ2 の条件でＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０
４のエッチングを行う。更に、ＴｉＮ膜１０３はＴｉＮ
膜１０５と同じエッチング条件で、最後にＴｉＮ膜１０
２はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０４と同じエッチング条件で
それぞれエッチングを行う。これにより、図１（ｂ）の
ように所要パターンの金属配線が形成される。
【００１５】図３は前記したＴｉＮ膜のエッチングに際
しての、エッチング速度のＣＦ4 流量依存性を示してい
るが、エッチング速度は２０００〜３０００Å／ｍｉｎ
となっており、従来技術に比べて１０倍以上のエッチン
グ速度が得られていることが分かる。ここで、本発明者
の検討によれば、ＴｉＮ膜を高速のエッチング速度でエ
ッチング可能な条件は、上記のエッチング条件に限ら
ず、ＳＦ6 （流量１０〜３０ｓｃｃｍ）、ＣＦ4 （流量
２０〜６０ｓｃｃｍ）、圧力２０〜６０Ｐａ、ＲＦパワ
ー密度２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 の範囲の適当な組み合
わせにより、エッチング速度１５００Å／ｍｉｎ以上の
ＴｉＮ膜のエッチングが可能であることが確認されてい
る。また、ＣＦ4 の他にＣＨＦ3 を用いても同等の性能
を得ることが可能である。
しての、エッチング速度のＣＦ4 流量依存性を示してい
るが、エッチング速度は２０００〜３０００Å／ｍｉｎ
となっており、従来技術に比べて１０倍以上のエッチン
グ速度が得られていることが分かる。ここで、本発明者
の検討によれば、ＴｉＮ膜を高速のエッチング速度でエ
ッチング可能な条件は、上記のエッチング条件に限ら
ず、ＳＦ6 （流量１０〜３０ｓｃｃｍ）、ＣＦ4 （流量
２０〜６０ｓｃｃｍ）、圧力２０〜６０Ｐａ、ＲＦパワ
ー密度２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 の範囲の適当な組み合
わせにより、エッチング速度１５００Å／ｍｉｎ以上の
ＴｉＮ膜のエッチングが可能であることが確認されてい
る。また、ＣＦ4 の他にＣＨＦ3 を用いても同等の性能
を得ることが可能である。
【００１６】図４は本発明のドライエッチング方法をス
ルーホールの形成に適用したときの半導体基板の模式断
面図である。先ず、図４（ａ）に示すように、シリコン
酸化膜４０１上にＴｉ膜４０２、ＴｉＮ膜４０３、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ膜４０４、ＴｉＮ膜４０５をスパッタによ
り成膜を行い、リソグラフィ技術及びエッチング技術に
より積層構造の配線を形成する。次にシリコン酸化膜等
の層間絶縁膜４０４を成膜し、フォトレジスト４０７を
塗布してリソグラフィ技術によりスルーホールパターン
を形成する。そして、ＨＦ液等により層間絶縁膜４０６
の膜厚の４０〜６０％を等方的にエッチングを行う。こ
のときのエッチングはＨＦ液等のウェットエッチングの
他に、ＣＦ4 、Ｏ2 によるＲＩＥ処理でも可能である。
ルーホールの形成に適用したときの半導体基板の模式断
面図である。先ず、図４（ａ）に示すように、シリコン
酸化膜４０１上にＴｉ膜４０２、ＴｉＮ膜４０３、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ膜４０４、ＴｉＮ膜４０５をスパッタによ
り成膜を行い、リソグラフィ技術及びエッチング技術に
より積層構造の配線を形成する。次にシリコン酸化膜等
の層間絶縁膜４０４を成膜し、フォトレジスト４０７を
塗布してリソグラフィ技術によりスルーホールパターン
を形成する。そして、ＨＦ液等により層間絶縁膜４０６
の膜厚の４０〜６０％を等方的にエッチングを行う。こ
のときのエッチングはＨＦ液等のウェットエッチングの
他に、ＣＦ4 、Ｏ2 によるＲＩＥ処理でも可能である。
【００１７】この半導体基板を図２に示したカソードカ
ップル型ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行う。即ち、
図４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜４０６をＴｉＮ膜
４０５に対し選択的にエッチングすることが可能な条件
であるＣＦ4 （流量２０ｓｃｃｍ）、ＣＨＦ3 （流量４
０ｓｃｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密度５．５Ｗ
／cm2 でエッチングを行う。引き続き、ＴｉＮ膜４０５
をＳＦ6 （流量１０ｓｃｃｍ）、ＣＦ4 （流量２０ｓｃ
ｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密度３．３Ｗ／ｃｍ
2 の条件でエッチングを行う。
ップル型ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行う。即ち、
図４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜４０６をＴｉＮ膜
４０５に対し選択的にエッチングすることが可能な条件
であるＣＦ4 （流量２０ｓｃｃｍ）、ＣＨＦ3 （流量４
０ｓｃｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密度５．５Ｗ
／cm2 でエッチングを行う。引き続き、ＴｉＮ膜４０５
をＳＦ6 （流量１０ｓｃｃｍ）、ＣＦ4 （流量２０ｓｃ
ｃｍ）、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー密度３．３Ｗ／ｃｍ
2 の条件でエッチングを行う。
【００１８】しかる後、フォトレジスト４０７を除去し
た後、図４（ｃ）に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４
０９、ＴｉＮ膜４１０を順に成膜し、一般的なリソグラ
フィ、エッチング技術を用いて上層の配線を形成し、多
層配線が完成する。この実施例では、スルーホール４０
８の形成において初めに等方性エッチングを行っている
ので上層の配線を形成する際に段切れが生じないこと。
またスルーホール４０８の形成により露出するＴｉＮ膜
４０５を従来に比べて高速でエッチングを行い、かつス
ルーホール４０８の側壁に反応生成物を堆積させること
がないので、デバイスの信頼性を従来よりも大幅に向上
することが可能である。
た後、図４（ｃ）に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜４
０９、ＴｉＮ膜４１０を順に成膜し、一般的なリソグラ
フィ、エッチング技術を用いて上層の配線を形成し、多
層配線が完成する。この実施例では、スルーホール４０
８の形成において初めに等方性エッチングを行っている
ので上層の配線を形成する際に段切れが生じないこと。
またスルーホール４０８の形成により露出するＴｉＮ膜
４０５を従来に比べて高速でエッチングを行い、かつス
ルーホール４０８の側壁に反応生成物を堆積させること
がないので、デバイスの信頼性を従来よりも大幅に向上
することが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＴｉＮ
膜、或いはＴｉＮ膜を含む金属配線の積層膜をＳＦ6 と
フルオロカーボン系ガスの混合ガスを用いてエッチング
することにより、高速のエッチングが実現できる効果が
ある。特に、積層構造の配線間の接続部であるスルーホ
ールの形成においてＴｉＮ膜をエッチングする際に、ス
ルーホール側壁に除去することが不可能な反応生成物を
堆積させることがないので、従来に比べてデバイスの信
頼性を大幅に向上することが可能であるという効果もあ
る。また、チャンバ内に一対の電極を有し、このチャン
バ内にＳＦ6 とフルオロカーボン系ガスの混合ガスを導
入し、一方の電極にＴｉＮ膜を有する半導体基板が載置
され、かつ両電極間にＲＦ電力を供給してＴｉＮ膜のエ
ッチングを行うドライエッチングに際し、ＳＦ6 の流量
が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカーボン系ガスとして
ＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃｍ、圧力が２０〜６０
Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 に設
定することにより、高速でかつ除去不可能な反応生成物
を堆積することがないエッチングが実現できる。
膜、或いはＴｉＮ膜を含む金属配線の積層膜をＳＦ6 と
フルオロカーボン系ガスの混合ガスを用いてエッチング
することにより、高速のエッチングが実現できる効果が
ある。特に、積層構造の配線間の接続部であるスルーホ
ールの形成においてＴｉＮ膜をエッチングする際に、ス
ルーホール側壁に除去することが不可能な反応生成物を
堆積させることがないので、従来に比べてデバイスの信
頼性を大幅に向上することが可能であるという効果もあ
る。また、チャンバ内に一対の電極を有し、このチャン
バ内にＳＦ6 とフルオロカーボン系ガスの混合ガスを導
入し、一方の電極にＴｉＮ膜を有する半導体基板が載置
され、かつ両電極間にＲＦ電力を供給してＴｉＮ膜のエ
ッチングを行うドライエッチングに際し、ＳＦ6 の流量
が１０〜３０ｓｃｃｍ、フルオロカーボン系ガスとして
ＣＦ4 の流量が２０〜６０ｓｃｃｍ、圧力が２０〜６０
Ｐａ、ＲＦパワー密度が２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 に設
定することにより、高速でかつ除去不可能な反応生成物
を堆積することがないエッチングが実現できる。
【図１】本発明のエッチング方法を工程順に示す模式的
な断面図である。
な断面図である。
【図２】本発明方法を実施するためのＲＩＥ装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図３】本発明方法におけるＴｉＮのエッチング速度と
ガス流量との関係を示す図である。
ガス流量との関係を示す図である。
【図４】本発明のエッチング方法によりスルーホールを
形成する工程を示す断面図である。
形成する工程を示す断面図である。
【図５】従来のエッチング方法を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来のスルーホールの形成方法を工程順に示す
断面図である。
断面図である。
【図７】従来の改善されたスルーホールの形成方法を工
程順に示す断面図である。
程順に示す断面図である。
１０１ シリコン酸化膜 １０２ Ｔｉ膜 １０３ ＴｉＮ膜 １０４ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 １０５ ＴｉＮ膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｅ 8417−4Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】 ＴｉＮ膜をＳＦ6 とフルオロカーボン系
ガスの混合ガスを用いてエッチングすることを特徴とす
るドライエッチング方法。 - 【請求項２】 ＴｉＮ膜を含む積層膜の金属配線をエッ
チングする請求項１のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 ＴｉＮ膜を含む積層膜の配線間の接続部
を形成するに際して、層間膜をエッチングし、続いて積
層膜の上層を形成しているＴｉＮ膜をＳＦ6とフルオロ
カーボン系ガスの混合ガスを用いてエッチングすること
を特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 チャンバ内に一対の電極を有し、このチ
ャンバ内にＳＦ6 とフルオロカーボン系ガスの混合ガス
を導入し、一方の電極にＴｉＮ膜を有する半導体基板が
載置され、かつ両電極間にＲＦ電力を供給してＴｉＮ膜
のエッチングを行うドライエッチング方法。 - 【請求項５】 ＳＦ6 の流量が１０〜３０ｓｃｃｍ、フ
ルオロカーボン系ガスとしてＣＦ4 の流量が２０〜６０
ｓｃｃｍ、圧力が２０〜６０Ｐａ、ＲＦパワー密度が
２．２〜４．４Ｗ／ｃｍ2 である請求項４のドライエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35039993A JP3202466B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35039993A JP3202466B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201826A true JPH07201826A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3202466B2 JP3202466B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=18410234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35039993A Expired - Fee Related JP3202466B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3202466B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09162287A (ja) * | 1995-12-11 | 1997-06-20 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH09232424A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Nec Kyushu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2003347276A (ja) * | 2003-06-30 | 2003-12-05 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法、および半導体装置の製造方法 |
| KR20040001487A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 금속막 식각 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6783635B2 (en) | 1999-12-09 | 2004-08-31 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor free layer structure with a cobalt based layer that promotes magnetic stability and high magnetoresistance |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35039993A patent/JP3202466B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09162287A (ja) * | 1995-12-11 | 1997-06-20 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH09232424A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Nec Kyushu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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| JP2003347276A (ja) * | 2003-06-30 | 2003-12-05 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法、および半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3202466B2 (ja) | 2001-08-27 |
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