JP3526961B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
電極を有する半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
にともない、配線、電極等の微細化がますます進んでき
ている。また、半導体装置の高速化の要求も厳しくな
り、配線材料として多結晶シリコン等に比べ低抵抗であ
り、比較的加工が容易なアルミニウム合金が用いられて
いる。
形成工程には、BCl3 やCl2 等のハロゲン系ガスを
使ったドライエッチングが用いられている。以下に従来
のアルミニウム合金のドライエッチング工程について説
明する。図7は従来のアルミニウム合金の配線のエッチ
ング工程の断面図を示している。すなわち、図7(a)
に示すように、シリコン基板71の主面上に形成された
シリコン酸化膜72上にアルミニウム合金膜73を形成
し、このアルミニウム合金膜73上にホトレジスト74
をパターンニングしている。
3 、Cl2 等の塩素等のガスを使いドライエッチングを
しパターンを形成する。このとき、アルミニウム合金膜
73の表面および側壁にCl2 、HCl等の残留塩素成
分75やAlCl3 等の反応生成物76が残っている。
最後に、図7(c)に示すように、アッシング、水洗等
によりホトレジスト74を除去する。
た従来の半導体装置の製造方法では、エッチング工程後
のアルミニウム合金膜73の配線、電極の表面および側
壁にCl2 、HCl等の塩素成分75が残留している。
この残留塩素成分75が空気中の酸素または水分と反応
し、さらにアルミニウ合金膜73の配線、電極と反応し
腐食が生じるという問題を有していた。
配線、電極に腐食の生じない半導体装置の製造方法を提
供することである。
半導体基板の主面上に形成された金属膜をハロゲン系の
ガスでドライエッチングする工程と、前記半導体基板を
炭素原子間の不飽和結合を有する有機化合物にて洗浄し
て前記エッチング工程後の前記金属膜に残留しているハ
ロゲン成分を前記有機化合物の炭素原子間の不飽和結合
に付加反応させて除去する工程とを含むものである。
請求項1において、金属膜としてアルミニウムまたはア
ルミニウム合金を用い、不飽和結合を有する有機化合物
としてオレフィン系炭化水素またはアセチレン系炭化水
素を用いるものである。請求項3記載の半導体装置の製
造方法は、半導体基板の主面上に形成された金属膜をハ
ロゲン系のガスでドライエッチングする工程と、半導体
基板をアルコールにて洗浄してエッチング工程後の金属
膜に残留しているハロゲン成分をアルコールの水酸化基
と置換反応させて除去する工程とを含むものである。
いたドライエッチング工程後、腐食の原因となる金属膜
の配線、電極の表面および側壁の残留している塩素、塩
化物等のハロゲン成分を炭素原子間の不飽和結合を有す
る有機化合物の炭素原子間の不飽和結合に付加反応させ
除去する。その結果、金属膜の配線、電極に腐食が生じ
ない半導体装置の製造方法を提供することができる。
ムまたはアルミニウム合金を用い、不飽和結合を有する
有機化合物としてオレフィン系炭化水素またはアセチレ
ン系炭化水素を用いることにより請求項1の作用を得る
ことができる。請求項3の構成によれば、ハロゲン系ガ
スを用いたドライエッチング工程後、腐食の原因となる
金属膜の配線、電極の表面および側壁の残留している塩
素、塩化物等のハロゲン成分をアルコールの水酸化基と
置換反応させ除去する。その結果、請求項1と同様に金
属膜の配線、電極に腐食が生じない半導体装置の製造方
法を提供することができる。
方法を図1および図2に基づいて説明する。図1(a)
に示すように、シリコン基板(半導体基板)11の主面
上に形成されたシリコン酸化膜12上に、スパッタによ
りアルミニウム合金(金属膜)13(Si:1.0%,
Cu:0.5%)を800nm形成している。このアル
ミニウム合金13上にはホトレジスト膜14を 約1.
7μmパターン形成してある。
ドライエッチングする。すなわち、図1(b)に示すよ
うに、アルミニウム合金13をBCl3 ガス、Cl2 ガ
スおよびN2 ガスを用いた反応性イオンエッチング装置
にてパターン形成する。このとき、以下の標準的なアル
ミニウム合金のエッチング条件を用いた。ガス流量はB
Cl3 ガスを60sccm、Cl2 ガスを30scc
m、N2 ガスを75sccmにし、ガス圧力を100m
Torrに、高周波出力(13.56MHz)を400
Wとした。また、このエッチング工程後では、ホトレジ
スト膜14およびアルミニウム合金13の側壁にCl
2 、HCl等の残留塩素成分15およびAlCl3 等の
反応生成物16が残っている。
機化合物としてエチレンを3分間導入する。エチレンは
沸点−104℃、融点−169℃の常温で気体の炭化水
素であり、分子内には炭素−炭素間の二重結合を持って
おり、ハロゲンおよびハロゲン化合物との強い反応性を
持っている。反応室の温度を150℃、エチレンの流量
を500sccm、ガス圧力を760Torrとした
時、化学反応式1および化学反応式2に示す反応が起こ
りホトレジスト膜14およびアルミニウム合金13の側
壁に残留していたCl2、HCl等のハロゲン成分であ
る残留塩素成分15が、図1(c)に示すように、エチ
レンの炭素−炭素間の二重結合に付加反応し除去され
る。
CH3 CH2 Cl 化学反応式2 CH2 =CH2 +Cl2 →CH2 ClC
H2 Cl 図2(a)は反応室の温度とアルミニウム合金13のエ
ッチング後の腐食との関係を示している。このとき、化
学反応式1および化学反応式2に示される反応は熱化学
反応であるため、反応室の温度が高いほど進行する。そ
の結果、図2(a)に示すとおり、反応室の温度が高い
ほどエッチング後の腐食が少なくなっている。
行い、残留しているエチレンを取り除く。最後に、図1
(d)に示すように、アッシング、水洗等によりホトレ
ジスト膜14を除去する。以上の工程により、残留塩素
成分15を除去することができ、アルミニウム合金13
のドライエッチング後の腐食を防ぐことができる。ま
た、反応生成物16も上記工程により除去される。
が、約2分でほぼ反応が終了するため、3分以上の時間
であればいずれでも良い。また、エチレンの代わりにプ
ロピレン等のオレフィン系炭化水素を用いても同様の結
果が得られる。また、上記した第1の実施例において、
不飽和結合を有する有機化合物として、分子内には炭素
−炭素間の三重結合をもつアセチレンを反応室中に導入
した場合もエチレンと同様に以下の通りとなる。アセチ
レンは沸点が−84℃、融点が−81℃の常温で気体の
炭化水素でありハロゲンおよびハロゲン化合物との強い
反応性を持っている。反応室の温度を150℃、アセチ
レンの流量を500sccm、ガス圧力を760Tor
rとした時、化学反応式3および化学反応式4に示す反
応が起こりホトレジスト膜14およびアルミニウム合金
13の側壁に残留していたCl2 、HCl等の残留塩素
成分15がアセチレンに付加反応し除去される。
l このとき、アセチレンの導入は3分間とした。図2
(b)は反応室の温度とアルミニウム合金13のエッチ
ング後の腐食との関係を示している。この時、化学反応
式3および化学反応式4に示される反応は熱化学反応で
あるため、反応室の温度が高いほど進行する。その結
果、図2(b)に示すとおり、反応室の温度が高いほど
エッチング後の腐食が少なくなっている。
行い、残留しているエチレンを取り除く。最後にアッシ
ング、水洗等によりホトレジスト膜14を除去する。以
上の工程により、同様に残留塩素成分15を除去するこ
とができ、アルミニウム合金13のドライエッチング後
の腐食を防ぐことができる。なお、アセチレンとの反応
時間を3分としたが、約2分でほぼ反応が終了するた
め、3分以上の時間であればいずれでも良い。また、ア
セチレンの代わりに他のアセチレン系炭化水素を用いて
も同様の結果が得られる。
3および図4に基づいて説明する。図3(a)に示すよ
うに、シリコン基板31の主面上に形成されたシリコン
酸化膜32上に、スパッタによりアルミニウム合金33
(Si:1.0%,Cu:0.5%)を800nm形成
している。このアルミニウム合金33上にはホトレジス
ト膜34を約1.7μmパターン形成してある。
ドライエッチングする。すなわち、図3(b)に示すよ
うに、このアルミニウム合金33をBCl3 ガス、Cl
2 ガスおよびN2 ガスを用いた反応性イオンエッチング
装置にてパターン形成した。このときのエッチングは、
以下の標準的なアルミニウム合金のエッチング条件を用
いた。ガス流量はBCl3 ガスを60sccm、Cl2
ガスを30sccm、N2 ガスを75sccmにし、ガ
ス圧力を100mTorrに、高周波出力(13.56
MHz)を400Wとした。また、このエッチング工程
後では、ホトレジスト膜34およびアルミニウム合金3
3の側壁にCl2 、HCl等の残留塩素成分35および
AlCl3 等の反応生成物36が残っている。
コールの液槽中にシリコン基板31を挿入する。n−ブ
チルアルコールは沸点が117℃、融点が−90℃で常
温で液体のアルコールである。このとき、n−ブチルア
ルコールの液槽の温度を70℃とし、化学反応式5に示
す反応を進行させる。しかしながら、通常、化学反応式
5に示す反応はこのままでは進行せず、ZnCl2 やA
lCl3 が反応槽中に存在すると触媒として働き反応が
進行することが一般的にわかっている。
一部残留している反応生成物36であるAlCl3 が触
媒となり反応が進行し、ホトレジスト膜33およびアル
ミニウム合金33の側壁に残留していたHCl等の残留
塩素成分35が、図3(c)に示すように、n−ブチル
アルコールの水酸化基(−OH)と置換反応し除去され
る。 化学反応式5 CH3 CH2 CH2 CH2 OH+HCl→CH3 CH2
CH2 CH2 Cl 図4は反応室の温度とアルミニウム合金33のエッチン
グ後の腐食との関係を示している。この時、化学反応式
5に示される反応は熱化学反応であるため、反応室の温
度が高いほど進行する。その結果、図4に示すように、
反応室の温度が高いほどエッチング後の腐食が少なくな
っている。その結果、アルミニウム合金33の表面の残
留塩素成分35を除去することができる。
物を半導体基板上31より取り除く。最後に、図3
(d)に示すように、アッシング、水洗等によりホトレ
ジスト膜34を除去する。以上の工程により、残留塩素
成分35を除去することができ、アルミニウム合金33
のドライエッチング後の腐食を防ぐことができる。な
お、n−ブチルアルコールとの反応時間を3分とした
が、約2分でほぼ反応が終了するため、3分以上の時間
であればいずれでも良い。また、n−ブチルアルコール
の代わりに第三ブチルアルコール等のアルコールを用い
ても同様の結果が得られる。また、第一アルコール、第
二アルコール、第三アルコールを比較した場合、第三ア
ルコール>第二アルコール>第一アルコールの順番で反
応性が高くなっていることは一般的に知られている。こ
のため、反応時間をそれぞれ最適化する必要がある。
6が少ない場合、反応槽中にZnCl2やAlCl3 の触
媒を添加すれば良い。本願発明ではないが他の例の半導
体装置の製造方法を図5および図6に基づいて説明す
る。図5(a)に示すように、シリコン基板51の主面
上に形成されたシリコン酸化膜52上に、スパッタによ
りアルミニウム合金53(Si:1.0%,Cu:0.
5%)を800nm形成している。このアルミニウム合
金53上にはホトレジスト膜54を約1.7μmパター
ン形成してある。
ドライエッチングする。すなわち、図5(b)に示すよ
うに、このアルミニウム合金53をBCl3 ガス、Cl
2 ガスおよびN2 ガスを用いた反応性イオンエッチング
装置にてパターン形成した。このときのエッチングは、
以下の標準的なアルミニウム合金のエッチング条件を用
いた。ガス流量はBCl3 ガスを60sccm、Cl2
ガスを30sccm、N2 ガスを75sccmにし、ガ
ス圧力を100mTorrに、高周波出力(13.56
MHz)を400Wとした。また、このエッチング工程
後では、ホトレジスト膜54およびアルミニウム合金5
3の側壁にCl2 、HCl等の残留塩素成分55および
AlCl3 等の反応生成物56が残っている。
槽中にシリコン基板51を3分間挿入する。トルエンは
沸点が80℃、融点が5℃の常温で液体の芳香族化合物
である。このとき、トルエンの液槽の温度を70℃とす
る。また、300nm〜400nmの波長の光を100
J照射することにより化学反応式6に示す反応が進行す
る。その結果、図5(c)に示すように、ホトレジスト
膜54およびアルミニウム合金53の側壁に残留してい
たCl2 等の残留塩素成分55がトルエンに置換反応
し、塩化ベンザル(C6 H5 CHCl2 )として除去さ
れる。
→C6 H5 CHCl2 図6は反応室の温度とアルミニウム合金53のエッチン
グ後の腐食との関係を示している。この時、化学反応式
5に示される反応は光化学反応であるため、光の照射量
が多いほど進行する。その結果、図6に示すように、光
の照射量が多いほどホトレジスト膜54およびアルミニ
ウム合金53の側壁の残留塩素成分55を除去すること
ができ、エッチング後の腐食が少なくなっている。
板上51より取り除く。最後に、図5(d)に示すよう
に、アッシング、水洗等によりホトレジスト膜54を除
去する。以上の工程により、残留塩素成分55を除去す
ることができ、アルミニウム合金53のドライエッチン
グ後の腐食を防ぐことができる。また、反応生成物56
も上記工程により除去される。
が、約2分でほぼ反応が終了するため、3分以上の時間
であればいずれでも良い。また、トルエンの代わりにト
ルエンの誘導体を用いても同様の結果が得られる。
ば、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチング工程後、
腐食の原因となる金属膜の配線、電極の表面および側壁
の残留している塩素、塩化物等のハロゲン成分を炭素原
子間の不飽和結合を有する有機化合物の炭素原子間の不
飽和結合に付加反応させ除去する。その結果、金属膜の
配線、電極に腐食が生じない半導体装置の製造方法を提
供することができる。
ムまたはアルミニウム合金を用い、不飽和結合を有する
有機化合物としてオレフィン系炭化水素またはアセチレ
ン系炭化水素を用いることにより請求項1の効果を得る
ことができる。請求項3の半導体装置の製造方法によれ
ば、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチング工程後、
腐食の原因となる金属膜の配線、電極の表面および側壁
の残留している塩素、塩化物等のハロゲン成分をアルコ
ールの水酸化基と置換反応させ除去する。その結果、請
求項1と同様に金属膜の配線、電極に腐食が生じない半
導体装置の製造方法を提供することができる。
法の工程説明図である。
たりの腐食数との関係を示し、(a)はエチレンを用い
た場合、(b)はアセチレンを用いた場合のグラフであ
る。
たりの腐食数との関係を示すグラフである。
腐食数との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板の主面上に形成された金属膜
をハロゲン系のガスでドライエッチングする工程と、前
記半導体基板を炭素原子間の不飽和結合を有する有機化
合物にて洗浄して前記エッチング工程後の前記金属膜に
残留しているハロゲン成分を前記有機化合物の炭素原子
間の不飽和結合に付加反応させて除去する工程とを含む
半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 金属膜としてアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を用い、不飽和結合を有する有機化合物とし
てオレフィン系炭化水素またはアセチレン系炭化水素を
用いる請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基板の主面上に形成された金属膜
をハロゲン系のガスでドライエッチングする工程と、前
記半導体基板をアルコールにて洗浄して前記エッチング
工程後の前記金属膜に残留しているハロゲン成分を前記
アルコールの水酸化基と置換反応させて除去する工程と
を含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP12507295A JP3526961B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12507295A JP3526961B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08321485A JPH08321485A (ja) | 1996-12-03 |
JP3526961B2 true JP3526961B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=14901133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12507295A Expired - Fee Related JP3526961B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3526961B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
KR101674538B1 (ko) * | 2011-03-24 | 2016-11-09 | 해성디에스 주식회사 | 금속 패턴 형성 방법 |
JP6521799B2 (ja) * | 2015-08-31 | 2019-05-29 | 東京エレクトロン株式会社 | ハロゲン除去方法および半導体装置の製造方法 |
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1995
- 1995-05-24 JP JP12507295A patent/JP3526961B2/ja not_active Expired - Fee Related
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