JPH07254604A - Method for forming copper thin film pattern - Google Patents
Method for forming copper thin film patternInfo
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- JPH07254604A JPH07254604A JP4456794A JP4456794A JPH07254604A JP H07254604 A JPH07254604 A JP H07254604A JP 4456794 A JP4456794 A JP 4456794A JP 4456794 A JP4456794 A JP 4456794A JP H07254604 A JPH07254604 A JP H07254604A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅薄膜パターンの形成方法に関し、腐食を伴
わない微細パターンの形成を目的とする。
【構成】 被処理基板1の上に銅または銅合金の薄膜3
を形成した後、この薄膜3を塩素系のエッチャントを用
いてドライエッチングを行なって銅または銅合金よりな
る薄膜パターン5の形成を行なった後、被処理基板1を
アンモニア水に浸漬し、薄膜パターン5の側壁6および
基板に付着している反応生成物7と吸着している塩素ガ
スを溶解除去することを特徴として銅薄膜パターンの形
成方法を構成する。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention relates to a method for forming a copper thin film pattern, which aims to form a fine pattern without corrosion. [Structure] Copper or copper alloy thin film 3 on substrate 1 to be processed
After forming the thin film 3, the thin film 3 is dry-etched using a chlorine-based etchant to form a thin film pattern 5 made of copper or a copper alloy, and then the substrate 1 to be processed is immersed in aqueous ammonia to form the thin film pattern. A method of forming a copper thin film pattern is characterized in that the reaction product 7 adhering to the side wall 6 of 5 and the substrate and the chlorine gas adsorbed thereto are removed by dissolution.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は銅(Cu) またはCu合金薄
膜パターンの形成方法に関する。大量の情報を迅速に処
理する必要から情報処理装置の主体を構成する半導体装
置は単位素子の小形化による集積化が進んでLSIやV
LSIが実用化されており、更に小形大容量化が進んで
ULSIが実用化されつゝある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a copper (Cu) or Cu alloy thin film pattern. Since it is necessary to process a large amount of information quickly, the semiconductor device that constitutes the main body of the information processing device is becoming more integrated due to the miniaturization of unit elements, and LSI and V
The LSI has been put to practical use, and the ULSI has been put to practical use as the size and capacity have been further increased.
【0002】こゝで、かゝる集積回路の製造には薄膜形
成技術,写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ),不純物
イオン注入技術などが用いられているが、これにより配
線パターンなどの最小線幅として1/4 μm (Quarter-mic
ron)の実用化が求められている。Here, thin film forming technology, photolithography technology (photolithography), impurity ion implantation technology and the like are used for manufacturing such integrated circuits. 1/4 μm (Quarter-mic
ron) is required for practical use.
【0003】[0003]
【従来の技術】LSIやVLSIなど従来の集積回路を
構成する配線パターンの形成に当たって高周波用のよう
な特殊の場合を除き、パターン形成材料としてアルミニ
ウム(Al) が使用されてきた。2. Description of the Related Art In forming a wiring pattern forming a conventional integrated circuit such as an LSI or VLSI, aluminum (Al) has been used as a pattern forming material except for a special case such as high frequency.
【0004】然し、集積度の向上に従って配線パターン
幅が縮小し、一方、集積回路は多層化が行なわれてお
り、パターン精度を保つためには基板面の平坦化が必要
であり、そのため、配線パターンの厚さについても制限
がある。However, as the degree of integration is improved, the width of the wiring pattern is reduced. On the other hand, the integrated circuit is multi-layered, and it is necessary to flatten the substrate surface to maintain the pattern accuracy. There is also a limit on the thickness of the pattern.
【0005】これらのことから、1/4 μm パターンを従
来のようにAlを用いて形成することは電流容量の面から
問題があり、これに代わってCuの使用が検討されてい
る。さて、当初、シリコン(Si)などの半導体基板(ウエ
ハ) 上に酸化膜(SiO2)を介して真空蒸着法やスパッタ
法を用いてCuの薄膜を形成し、レジストを使用する写真
蝕刻技術によりCuの薄膜を選択エッチングして配線など
微細パターンを形成する方法としてウェットエッチング
が用いられ、溶質として硫酸(H2SO4),硝酸(HNO3), 過硫
酸アンモニウム[(NH4)2S2O8], 塩化鉄(FeCl2) を含む塩
酸(HCl) などの各水溶液が使用されてきた。For these reasons, forming a 1/4 μm pattern using Al as in the prior art has a problem in terms of current capacity, and the use of Cu is being considered in place of this. Initially, a Cu thin film was formed on a semiconductor substrate (wafer) such as silicon (Si) through an oxide film (SiO 2 ) using a vacuum deposition method or a sputtering method, and a photo-etching technique using a resist was used. Wet etching is used as a method for selectively etching Cu thin films to form fine patterns such as wiring.Sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), ammonium persulfate [(NH 4 ) 2 S 2 O is used as a solute. 8 ], various aqueous solutions of hydrochloric acid (HCl) containing iron chloride (FeCl 2 ) have been used.
【0006】然し、これらの薬品を使用するウエットエ
ッチングでは、エッチングは等方的に行なわれ、そのた
めパターン側壁のサイドエッチングが避けられないため
にウエットエッチングは微細パターンの形成に適用する
ことはできない。However, in the wet etching using these chemicals, the etching is isotropic, so that the side etching of the pattern side wall cannot be avoided, and therefore the wet etching cannot be applied to the formation of a fine pattern.
【0007】そこで、反応性ガスを使用するイオンミー
リングが行なわれてきたが、この場合は垂直エッチング
が行なわれるものゝ、パターン側壁への生成物の付着が
生ずると云う問題がある。Therefore, ion milling using a reactive gas has been carried out. In this case, however, there is a problem that vertical etching is carried out and that the product adheres to the side wall of the pattern.
【0008】そこで、例えば特開平2-83930 では反応性
ガス( エッチャント) として四塩化炭素(CCl4)とアル
ゴン(Ar)との混合ガスを用いてイオンミーリングを行な
って後、パターンの側壁に付着している銅化合物をエチ
ルアルコールを用いて除去する方法が採られている。Therefore, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-83930, ion milling is performed using a mixed gas of carbon tetrachloride (CCl 4 ) and argon (Ar) as a reactive gas (etchant), and then deposited on the side wall of the pattern. The method of removing the existing copper compound using ethyl alcohol is adopted.
【0009】こゝで、CCl4 ガスとCuとの反応により生
ずる反応生成物としては第1塩化銅(CuCl) と第2塩化
銅(CuCl2)が挙げられるが、エチルアルコールの洗浄に
より溶解して除去されるのはCuCl2 のみであり、パター
ンの側壁にはCuClが残り、この残滓中に含まれる塩素イ
オン(Cl- )によりCu配線が腐食されると云う問題があ
った。The reaction products produced by the reaction between CCl 4 gas and Cu include first copper chloride (CuCl) and second copper chloride (CuCl 2 ), which are dissolved by washing with ethyl alcohol. being removed Te is only CuCl 2, remains CuCl in the side wall of the pattern, the chlorine ions contained in the residue - Cu wiring has a problem referred to be corroded by (Cl).
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ウエハ上に形成されて
いるCu薄膜をドライエッチングして微細パターンを形成
するのに塩素系のエッチャントが使用されており、これ
により垂直な側壁を有する微細パターンを形成すること
ができる。A chlorine-based etchant is used to form a fine pattern by dry-etching a Cu thin film formed on a wafer, whereby a fine pattern having vertical sidewalls is formed. Can be formed.
【0011】然し、エチルアルコール洗浄では反応生成
物の一部が残存し、Cl- を含む反応生成物によりCu配線
などが腐食されることが問題で、この解決が課題であ
る。However, in the cleaning with ethyl alcohol, there is a problem that a part of the reaction product remains and the reaction product containing Cl − corrodes Cu wiring and the like, and this solution is a problem.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の課題はウエハ上に
Cuの薄膜を形成した後、この薄膜を塩素系のエッチャン
トを用いてドライエッチングを行なってCuよりなる薄膜
パターンの形成を行なった後、ウエハをアンモニア水に
浸漬し、Cuよりなる薄膜パターンの側壁および基板に付
着している反応生成物と吸着しているCl2 ガスを溶解除
去することを特徴としてCu薄膜パターンの形成方法を構
成する。[Means for Solving the Problems]
After forming a thin film of Cu, this thin film is dry-etched using a chlorine-based etchant to form a thin film pattern of Cu, and then the wafer is immersed in aqueous ammonia to form a sidewall of the thin film pattern of Cu. A method of forming a Cu thin film pattern is characterized by dissolving and removing the reaction product adhering to the substrate and the Cl 2 gas adsorbed thereto.
【0013】[0013]
【作用】本発明はCuCl2 のみならずCuClもアンモニア水
(NH3水溶液) に溶解することを見出した結果なされたも
のである。[Function] The present invention applies not only CuCl 2 but also CuCl to ammonia water.
It was made as a result of the finding that it dissolves in (NH 3 aqueous solution).
【0014】発明者はCu薄膜のドライエッチングを行な
うエッチャントには塩素(Cl2) やCCl4 のような塩素系
ガスが適しているが、このような塩素系ガスとCuとの反
応生成物であるCuCl2 とCuClの内、CuClはCuCl2 に較べ
て反応しにくいが、アンモニア水に錯イオンを作って溶
解するを見出した。The inventor has preferred a chlorine-based gas such as chlorine (Cl 2 ) or CCl 4 as an etchant for dry-etching a Cu thin film, but it is a reaction product of such a chlorine-based gas and Cu. It was found that among certain CuCl 2 and CuCl, CuCl is less likely to react than CuCl 2 but it dissolves by forming complex ions in ammonia water.
【0015】なお、CuCl2 はアンモニア水と塩化銅アル
モニウム二水加物(CuCl2・2NH4Cl・2H2O) を作って溶解
する。こゝで、アンモニア水はNH3 を水に溶した溶液で
あり、市販の濃アンモニア水は28%溶液であるが、NH3
の水への溶解度は温度により次のように変化する。すな
わち、10℃で40.6重量%,20 ℃で34.6重量%,30 ℃で2
9.1重量%,40 ℃で24.0重量%,50 ℃で19.0重量%と温
度が上昇するに従って減少している。CuCl 2 is prepared by dissolving ammonia water and copper aluminium chloride dihydrate (CuCl 2 · 2NH 4 Cl · 2H 2 O). Thisゝa, aqueous ammonia is a solution dissolved the NH 3 in water, commercially available concentrated aqueous ammonia is 28% solution, NH 3
The solubility of water in water changes as follows depending on the temperature. That is, 40.6% by weight at 10 ° C, 34.6% by weight at 20 ° C, 2% at 30 ° C.
9.1% by weight, 24.0% by weight at 40 ° C, 19.0% by weight at 50 ° C, which decrease with increasing temperature.
【0016】そこで、本発明は塩素系ガスをエッチャン
トとしてCu薄膜のドライエッチングを行なった後、液温
を調節したアンモニア水に浸漬し、Cu薄膜パターンの側
壁に付着している反応生成物と反応させて溶解除去する
もので、一方、側壁に吸着しているCl2 はNH3 と容易に
反応するため除去される。Therefore, according to the present invention, after the Cu thin film is dry-etched by using a chlorine-based gas as an etchant, the Cu thin film is immersed in ammonia water whose liquid temperature is adjusted to react with the reaction product attached to the side wall of the Cu thin film pattern. However, Cl 2 adsorbed on the side wall is easily removed by reacting with NH 3 .
【0017】[0017]
実施例1:図1はSi基板1の上に熱酸化法により二酸化
シリコン(SiO2)よりなる酸化膜2を約5000Åの厚さに
形成し、次に、スパッタ法により約5000Åの厚さにCuの
薄膜3を成膜した後、Cuの薄膜3をドライエッチングし
て微細な薄膜パターン5を形成する場合を示すもので、
マスク4としては気相成長法(CVD法)によりSiO2膜
を約3000Åの厚さに形成した後、レジストを被覆する写
真蝕刻技術により形成した。Embodiment 1 FIG. 1 shows that an oxide film 2 made of silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on a Si substrate 1 by a thermal oxidation method to a thickness of about 5000Å, and then is sputtered to a thickness of about 5000Å. After forming the Cu thin film 3, the Cu thin film 3 is dry-etched to form a fine thin film pattern 5.
As the mask 4, a SiO 2 film having a thickness of about 3000 Å was formed by a vapor phase growth method (CVD method), and then formed by a photo-etching technique for coating a resist.
【0018】次に、Cuの薄膜3のドライエッチング法と
してはエッチャントとして流量をCl 2 :SiCl4 :N2:NH
3 =20:20:80:10ccに調整した混合ガスを用い、これ
を反応性イオンエッチング装置( 略称RIE装置)に供
給し、排気系を動作して反応室の圧力を30 mtorrに保っ
てドライエッチングを行なった。( 以上同図A) ドライエッチング終了の状態ではCuの薄膜よりなる薄膜
パターン5は垂直にエッチングされているが、この壁面
6とドライエッチングが行なわれた酸化膜2の上にはCu
ClとCuCl2 よりなる反応生成物7が付着しており、ま
た、Cl2 ガスが吸着されている。( 以上同図B) 次に、この基板1を常温で濃度28重量%のアンモニア水
に20秒間浸漬した結果、反応生成物7は完全に溶解して
いた。(以上同図C)次に、純水洗浄を2分間行い、乾
燥して導体線路を形成したが、一週間に亙って観察して
も腐食の発生は全く認められなかった。 実施例2:実施例1と全く同様にしてドライエッチング
を行い、Cuの薄膜3よりなる薄膜パターン5を形成した
後、市販の濃度28重量%のアンモニア水を50℃に保持し
て基板1を10秒間浸漬した。この場合、NH3 の溶解度は
19重量%になっているが、液温が高いために短時間でも
反応生成物7は完全に溶解していた。Next, the dry etching method for the Cu thin film 3 and
Then, the flow rate of Cl is used as an etchant. 2: SiClFour: N2: NH
3= Use a mixed gas adjusted to 20: 20: 80: 10cc
To a reactive ion etching device (abbreviated as RIE device)
Supply, and operate the exhaust system to keep the pressure in the reaction chamber at 30 mtorr.
Dry etching was performed. (A in the figure above) A thin film made of a Cu thin film when dry etching is completed.
Pattern 5 is etched vertically, but this wall
6 and Cu on the oxide film 2 which has been dry-etched
Cl and CuCl2The reaction product 7 consisting of
Cl2Gas is adsorbed. (Above B in the same figure) Next, this substrate 1 is treated with ammonia water having a concentration of 28% by weight at room temperature.
As a result of soaking for 20 seconds, reaction product 7 was completely dissolved
I was there. (Above C in the same figure) Next, wash with pure water for 2 minutes and dry.
I dried it and formed a conductor line, but I observed it for a week
However, no occurrence of corrosion was observed. Example 2: Dry etching is performed in the same manner as in Example 1.
Was performed to form a thin film pattern 5 composed of a Cu thin film 3.
Then, the commercially available ammonia water with a concentration of 28% by weight was kept at 50 ° C.
The substrate 1 was soaked for 10 seconds. In this case NH3The solubility of
It is 19% by weight, but the liquid temperature is high, so even in a short time
Reaction product 7 was completely dissolved.
【0019】次に、純水洗浄を2分間行い、乾燥して導
体線路を形成したが、一週間に亙って観察しても腐食の
発生は全く認められなかった。Next, pure water was washed for 2 minutes and dried to form a conductor line, but no corrosion was observed even after observing for one week.
【0020】[0020]
【発明の効果】Cuの薄膜を塩素系のエッチャントを用い
てドライエッチングを行い、次に、アンモニア水に浸漬
して反応生成物や吸着Cl2 ガスを溶解する本発明の実施
によりCuよりなる薄膜パターンを高い信頼性を保持して
形成することができる。The Cu thin film is dry-etched by using a chlorine-based etchant, and then the reaction product and the adsorbed Cl 2 gas are dissolved by immersing it in ammonia water to form a Cu thin film. The pattern can be formed with high reliability.
【図1】 本発明の実施法を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for carrying out the present invention.
1 Si基板( 被処理基板) 2 酸化膜 3 Cu薄膜 4 マスク 5 薄膜パターン 6 壁面 7 反応生成物 1 Si substrate (substrate to be processed) 2 Oxide film 3 Cu thin film 4 Mask 5 Thin film pattern 6 Wall surface 7 Reaction product
Claims (1)
の薄膜(3)を形成した後、該薄膜(3)を塩素系のエ
ッチャントを用いてドライエッチングを行なって銅また
は銅合金よりなる薄膜パターン(5)の形成を行なった
後、前記基板(1)をアンモニア水に浸漬し、前記薄膜
パターン(5)の側壁(6)に付着している反応生成物
(7)と吸着している塩素ガスを溶解除去することを特
徴とする銅薄膜パターンの形成方法。1. A copper or copper alloy is formed by forming a thin film (3) of copper or a copper alloy on a substrate (1) to be processed and then dry etching the thin film (3) using a chlorine-based etchant. After the formation of the thin film pattern (5) consisting of the above, the substrate (1) is immersed in aqueous ammonia to adsorb the reaction product (7) attached to the side wall (6) of the thin film pattern (5). A method for forming a copper thin film pattern, which comprises dissolving and removing chlorine gas that is being formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456794A JPH07254604A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method for forming copper thin film pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456794A JPH07254604A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method for forming copper thin film pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254604A true JPH07254604A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=12695084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4456794A Withdrawn JPH07254604A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method for forming copper thin film pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254604A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4456794A patent/JPH07254604A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
| US7524356B2 (en) | 2000-02-24 | 2009-04-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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