JPH04278535A - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JPH04278535A JPH04278535A JP4148791A JP4148791A JPH04278535A JP H04278535 A JPH04278535 A JP H04278535A JP 4148791 A JP4148791 A JP 4148791A JP 4148791 A JP4148791 A JP 4148791A JP H04278535 A JPH04278535 A JP H04278535A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線形成方法に関し、
特にアルミニウムに少量のシリコンと銅を含有する合金
属の配線を形成する配線形成方法に関する。
特にアルミニウムに少量のシリコンと銅を含有する合金
属の配線を形成する配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年において、半導体集積回路の高集積
化に伴い、アルミ配線技術においては、各種のマイグレ
ーションの発生が確認され、マイグレーション抑制効果
として、微量のシリコンや銅の添加が知られており、す
でに量産に導入されている。しかし、上記配線材料は微
細加工する上で数多くの問題をかかえており、その１つ
として、上記配線材料の微細パターニングに用いられる
ドライエッチングの際に発生する残渣がある。これは、
ドライエッチング中に、アルミ中に含まれる銅やシリコ
ンの塩化物の蒸気圧が低いために生じる。この残渣は配
線間のリークを引き起こし易く、半導体集積回路の信頼
性を低下させる原因にもなる。以下に、アルミニウムに
総重量比０．１〜０．５％のシリコンと、総重量比０．
１〜０．５％の銅をそれぞれ添加した配線材料（以下Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金と略す）を半導体集積回路の配線材
料に用いた場合の配線加工技術を図を参照して説明する
。
化に伴い、アルミ配線技術においては、各種のマイグレ
ーションの発生が確認され、マイグレーション抑制効果
として、微量のシリコンや銅の添加が知られており、す
でに量産に導入されている。しかし、上記配線材料は微
細加工する上で数多くの問題をかかえており、その１つ
として、上記配線材料の微細パターニングに用いられる
ドライエッチングの際に発生する残渣がある。これは、
ドライエッチング中に、アルミ中に含まれる銅やシリコ
ンの塩化物の蒸気圧が低いために生じる。この残渣は配
線間のリークを引き起こし易く、半導体集積回路の信頼
性を低下させる原因にもなる。以下に、アルミニウムに
総重量比０．１〜０．５％のシリコンと、総重量比０．
１〜０．５％の銅をそれぞれ添加した配線材料（以下Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金と略す）を半導体集積回路の配線材
料に用いた場合の配線加工技術を図を参照して説明する
。
【０００３】図２（ａ）〜（ｄ）は従来の配線形成方法
の一例を説明するための工程順に示す半導体チップの断
面図である。まず、図２（ａ）に示す様に、所定の拡散
層，絶縁膜等が形成された半導体基板１の表面にＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２をスパッタ蒸着法により約１．０μ
ｍ積層する。次に、図２（ｂ）に示すように、その上に
フォトリソグラフィ工程により微細なレジストパターン
３を厚さ約２．０μｍ形成する。ここで、図２（ｃ）に
示すようにレジストパターンの耐ドライエッチ性向上を
目的として紫外光（ＵＶ光）を照射する。次に、図２（
ｄ）に示すように、レジストパターン３をマスクとして
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金をリアクティブ・イオン・エッチ
ング（Ｒ．Ｉ．Ｅ．）法によりドライエッチングを行う
。ここで用いられるドライエッチングガスとしては、塩
素系ガス（三塩化ホウ素，塩素など）に、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ合金のサイドエッチ、及び腐食の防止を目的とした
フロン系ガス（四フッカ炭素など）を少量添加したガス
が一般に用いられる。Ａｌ系合金のドライエッチングは
ラジカル性が強いために、エッチャントである塩素系イ
オンの入射エネルギーにはあまり依存しない。しかし、
添加物のシリコンや銅はその塩化物の蒸気圧が低いため
に、主としてイオンのスパッタリングによりエッチング
が進行する。したがって、図２（ｄ）に示すように、こ
のシリコンや銅は残渣４として発生し易く、これはショ
ートの原因となり、半導体集積回路の製造上好ましくな
い。さて、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金のドライエッチングの
従来の実施例を具体的に示す。用いたガスは、塩素１０
〜３０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは、摂氏零度、１気圧の下で
１分間に何ｃｃ流れるかを示すｓｔａｎｄａｒｄ ｃ
ｃ／ｍｉｎｕｔｅの略）、三塩化ホウ素１００〜１５０
ｓｃｃｍ，四フッ化炭素１０〜２０ｓｃｃｍの混合ガス
である。１３．５６ＭＨｚの高周波電源からの出力は１
５００〜２０００Ｗ，エッチングの真空度は０．１３３
〜０．３９９Ｐａとし、２０分間のエッチングを行った
。装置はバッチ式のＲ．Ｉ．Ｅ．装置で、上部電極と下
部電極の間隔は約１０ｃｍである。エッチング終了後、
半導体基板を光学顕微鏡で観察したところ、半導体基板
全面に前述したような残渣が見られた。電極間隔を変化
させた場合、１０ｃｍより広げると残渣がより発生し易
くなり、逆に１０ｃｍより狭めると、残渣は減少するが
、サイドエッチが起り、好ましい形状は得られない。
の一例を説明するための工程順に示す半導体チップの断
面図である。まず、図２（ａ）に示す様に、所定の拡散
層，絶縁膜等が形成された半導体基板１の表面にＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２をスパッタ蒸着法により約１．０μ
ｍ積層する。次に、図２（ｂ）に示すように、その上に
フォトリソグラフィ工程により微細なレジストパターン
３を厚さ約２．０μｍ形成する。ここで、図２（ｃ）に
示すようにレジストパターンの耐ドライエッチ性向上を
目的として紫外光（ＵＶ光）を照射する。次に、図２（
ｄ）に示すように、レジストパターン３をマスクとして
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金をリアクティブ・イオン・エッチ
ング（Ｒ．Ｉ．Ｅ．）法によりドライエッチングを行う
。ここで用いられるドライエッチングガスとしては、塩
素系ガス（三塩化ホウ素，塩素など）に、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ合金のサイドエッチ、及び腐食の防止を目的とした
フロン系ガス（四フッカ炭素など）を少量添加したガス
が一般に用いられる。Ａｌ系合金のドライエッチングは
ラジカル性が強いために、エッチャントである塩素系イ
オンの入射エネルギーにはあまり依存しない。しかし、
添加物のシリコンや銅はその塩化物の蒸気圧が低いため
に、主としてイオンのスパッタリングによりエッチング
が進行する。したがって、図２（ｄ）に示すように、こ
のシリコンや銅は残渣４として発生し易く、これはショ
ートの原因となり、半導体集積回路の製造上好ましくな
い。さて、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金のドライエッチングの
従来の実施例を具体的に示す。用いたガスは、塩素１０
〜３０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは、摂氏零度、１気圧の下で
１分間に何ｃｃ流れるかを示すｓｔａｎｄａｒｄ ｃ
ｃ／ｍｉｎｕｔｅの略）、三塩化ホウ素１００〜１５０
ｓｃｃｍ，四フッ化炭素１０〜２０ｓｃｃｍの混合ガス
である。１３．５６ＭＨｚの高周波電源からの出力は１
５００〜２０００Ｗ，エッチングの真空度は０．１３３
〜０．３９９Ｐａとし、２０分間のエッチングを行った
。装置はバッチ式のＲ．Ｉ．Ｅ．装置で、上部電極と下
部電極の間隔は約１０ｃｍである。エッチング終了後、
半導体基板を光学顕微鏡で観察したところ、半導体基板
全面に前述したような残渣が見られた。電極間隔を変化
させた場合、１０ｃｍより広げると残渣がより発生し易
くなり、逆に１０ｃｍより狭めると、残渣は減少するが
、サイドエッチが起り、好ましい形状は得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に、アルミ
ニウムに微量のシリコンや銅が添加された配線材料のド
ライエッチングを行う場合、塩素系ガスにフロン系ガス
を少量添加したガスが一般に用いられるが、この場合、
シリコンや銅の反応生成物である塩化物は蒸気圧が低い
ため、このシリコンや銅がドライエッチング後に残渣と
して残り易いという問題点があった。
ニウムに微量のシリコンや銅が添加された配線材料のド
ライエッチングを行う場合、塩素系ガスにフロン系ガス
を少量添加したガスが一般に用いられるが、この場合、
シリコンや銅の反応生成物である塩化物は蒸気圧が低い
ため、このシリコンや銅がドライエッチング後に残渣と
して残り易いという問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、かかる問題を解消する配
線形成方法を提供することである。
線形成方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の配線形成方法は
、半導体基板に形成されるアルミニウムに少量のシリコ
ンと銅を含有する合金膜を２枚の電極を有するドライエ
ッチング装置により選択的にエッチングし、配線を形成
する配線形成方法において、塩素系ガスに少量のフロン
系ガスを添加した混合ガスを用いてドライエッチングす
る第１の工程と、この工程後に引続きフロン系ガスのみ
を用い、上記した２枚の電極の間隔を第１の工程の際の
４分の１以下にしてドライエッチングする第２の工程と
を含んで構成される。
、半導体基板に形成されるアルミニウムに少量のシリコ
ンと銅を含有する合金膜を２枚の電極を有するドライエ
ッチング装置により選択的にエッチングし、配線を形成
する配線形成方法において、塩素系ガスに少量のフロン
系ガスを添加した混合ガスを用いてドライエッチングす
る第１の工程と、この工程後に引続きフロン系ガスのみ
を用い、上記した２枚の電極の間隔を第１の工程の際の
４分の１以下にしてドライエッチングする第２の工程と
を含んで構成される。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００８】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線形成
方法の一実施例を説明するための工程順に示す半断面図
である。この配線形成方法は、先ず、図１（ａ）に示す
ように、拡散層及び絶縁膜等が形成された半導体基板１
の表面にスパッタ蒸着法により１％シリコン及び０．５
％の銅を添加したアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
合金）を被着して膜厚が約１．０μｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ合金膜２を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように
このＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２上にレジスト膜３を形成
した後に、フォトリソグラフィにより微細なレジストパ
ターン３を形成する。更に、図１（ｃ）に示すように基
板の全面に紫外（ＵＶ）光を照射することにより、レジ
スト膜３を硬化させてレジストパターンの耐ドライエッ
チング性を向上させる。次に、図１（ｄ）に示すように
、レジスト膜３をマスクとして、ＲＩＥ法によりＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２をドライエッチングすることにより
、所定の配線を形成する。この場合、エッチング装置と
しては、バッチ式ＲＩＥ装置を使用し、ドライエッチン
グガスとしては、１０ｓｃｃｍのフロン系ガスであるト
リフロウル水素化カーボンを、１００ｓｃｃｍの三塩化
ホウ素及び５０ｓｃｃｍの塩素系ガスに添加した混合ガ
スを使用すればよい。このとき、例えば、エッチング時
の圧力は２０〜４０ｍＴｏｒｒとし、高周波電源の出力
は１ｋｗとした。また、上部電極と下部電極との間隔は
１０ｃｍとする。
方法の一実施例を説明するための工程順に示す半断面図
である。この配線形成方法は、先ず、図１（ａ）に示す
ように、拡散層及び絶縁膜等が形成された半導体基板１
の表面にスパッタ蒸着法により１％シリコン及び０．５
％の銅を添加したアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
合金）を被着して膜厚が約１．０μｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ合金膜２を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように
このＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２上にレジスト膜３を形成
した後に、フォトリソグラフィにより微細なレジストパ
ターン３を形成する。更に、図１（ｃ）に示すように基
板の全面に紫外（ＵＶ）光を照射することにより、レジ
スト膜３を硬化させてレジストパターンの耐ドライエッ
チング性を向上させる。次に、図１（ｄ）に示すように
、レジスト膜３をマスクとして、ＲＩＥ法によりＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２をドライエッチングすることにより
、所定の配線を形成する。この場合、エッチング装置と
しては、バッチ式ＲＩＥ装置を使用し、ドライエッチン
グガスとしては、１０ｓｃｃｍのフロン系ガスであるト
リフロウル水素化カーボンを、１００ｓｃｃｍの三塩化
ホウ素及び５０ｓｃｃｍの塩素系ガスに添加した混合ガ
スを使用すればよい。このとき、例えば、エッチング時
の圧力は２０〜４０ｍＴｏｒｒとし、高周波電源の出力
は１ｋｗとした。また、上部電極と下部電極との間隔は
１０ｃｍとする。
【０００９】ドライエッチング終了後、エッチングチャ
ンバー内を十分に真空排気した後、電極間隔を１０→２
ｃｍへ変え、図１（ｅ）に示すようにフロン系ガスによ
るドライエッチングを行う。このドライエッチングは、
上記したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２のドライエッチング
の際に発生する残渣を除去することを、その目的として
いる。その際、例えばフロン系ガスとして四フッ化炭素
を２０〜３０ｓｃｃｍ流し、エッチング時の圧力は２０
０〜３００ｍＴｏｒｒ，高周波電源の出力は１ｋｗとす
れば良い。また、エッチング時間は３０秒程度で良い。 実際に上記条件下で半導体基板をドライエッチングした
結果、半導体基板上に形成された配線パターンを光学顕
微鏡で観察したところ、残渣は全く発生していないこと
が確認された。
ンバー内を十分に真空排気した後、電極間隔を１０→２
ｃｍへ変え、図１（ｅ）に示すようにフロン系ガスによ
るドライエッチングを行う。このドライエッチングは、
上記したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２のドライエッチング
の際に発生する残渣を除去することを、その目的として
いる。その際、例えばフロン系ガスとして四フッ化炭素
を２０〜３０ｓｃｃｍ流し、エッチング時の圧力は２０
０〜３００ｍＴｏｒｒ，高周波電源の出力は１ｋｗとす
れば良い。また、エッチング時間は３０秒程度で良い。 実際に上記条件下で半導体基板をドライエッチングした
結果、半導体基板上に形成された配線パターンを光学顕
微鏡で観察したところ、残渣は全く発生していないこと
が確認された。
【００１０】このフロン系ガスでのエッチングは、２０
秒以下では完全に残渣を除去することは出来ない。また
、３０秒より長い時間行った場合、残渣は完全に除去さ
れるが、下地絶縁膜のエッチング量が大きくなり、半導
体装置の信頼性を低下させるため、好ましくない。また
、電極間隔は３ｃｍ以上では、配線下の絶縁膜が等方的
にエッチングされてしまう。サイドエッチ現象を極力を
小さくすることで、電極間隔を２ｃｍ程度とする。この
ことによりプラズマ中のイオンの加速エネルギーが高ま
るため、半導体基板上でのスパッタリング効果が大きく
なり、その結果、短いエッチング時間でも、残渣除去に
十分な効果がある。勿論、この電極間隔は、１ｃｍ以下
にすることは、下地面を損傷することになり、この方法
では避けている。
秒以下では完全に残渣を除去することは出来ない。また
、３０秒より長い時間行った場合、残渣は完全に除去さ
れるが、下地絶縁膜のエッチング量が大きくなり、半導
体装置の信頼性を低下させるため、好ましくない。また
、電極間隔は３ｃｍ以上では、配線下の絶縁膜が等方的
にエッチングされてしまう。サイドエッチ現象を極力を
小さくすることで、電極間隔を２ｃｍ程度とする。この
ことによりプラズマ中のイオンの加速エネルギーが高ま
るため、半導体基板上でのスパッタリング効果が大きく
なり、その結果、短いエッチング時間でも、残渣除去に
十分な効果がある。勿論、この電極間隔は、１ｃｍ以下
にすることは、下地面を損傷することになり、この方法
では避けている。
【００１１】次に、本発明の配線形成方法の他の実施例
について説明する。この実施例は、前述の実施例の最終
工程のドライエッチの条件が異なるものである。すなわ
ち、本実施例においては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２の
ドライエッチング後、前述の実施例と同様にエッチング
チャンバ内を十分に真空に引いた後、電極間隔を１ｃｍ
とし、フロン系ガスとしてトリフロウル水素化カーボン
を用いたドライエッチングを行う。その際、例えばトリ
フロウル水素化カーボンを２０〜３０ｓｃｃｍ流し、エ
ッチング時の圧力は２００〜３００ｍＴｏｒｒ，高周波
電源の出力は１ｋｗとすれば良い。また、エッチング時
間は３０秒程度で良い。本実施例によれば、第１の実施
例と同様の効果を奏すると共に、ドライエッチングの際
、下地絶縁膜のエッチングレートが四フッ化炭素を用い
た場合０．０６μｍ／ｍｉｎであるのに対して、０．０
３５μｍ／ｍｉｎと低いため、エッチング時間に対して
広くマージンが持てることになる。また、本実施例にお
いても、実際に上記工程により半導体基板をドライエッ
チングした結果、半導体基板上に形成された配線パター
ンを光学顕微鏡で観察したところ、残渣は全く発生して
いないことが確認された。
について説明する。この実施例は、前述の実施例の最終
工程のドライエッチの条件が異なるものである。すなわ
ち、本実施例においては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜２の
ドライエッチング後、前述の実施例と同様にエッチング
チャンバ内を十分に真空に引いた後、電極間隔を１ｃｍ
とし、フロン系ガスとしてトリフロウル水素化カーボン
を用いたドライエッチングを行う。その際、例えばトリ
フロウル水素化カーボンを２０〜３０ｓｃｃｍ流し、エ
ッチング時の圧力は２００〜３００ｍＴｏｒｒ，高周波
電源の出力は１ｋｗとすれば良い。また、エッチング時
間は３０秒程度で良い。本実施例によれば、第１の実施
例と同様の効果を奏すると共に、ドライエッチングの際
、下地絶縁膜のエッチングレートが四フッ化炭素を用い
た場合０．０６μｍ／ｍｉｎであるのに対して、０．０
３５μｍ／ｍｉｎと低いため、エッチング時間に対して
広くマージンが持てることになる。また、本実施例にお
いても、実際に上記工程により半導体基板をドライエッ
チングした結果、半導体基板上に形成された配線パター
ンを光学顕微鏡で観察したところ、残渣は全く発生して
いないことが確認された。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればアル
ミニウムに少量のシリコンと銅とを含有する合金膜をド
ライエッチングする際に、塩素系ガスに少量のフロン系
ガスを添加した混合ガスを用いてドライエッチングする
第１の工程の後に、フロン系ガスのみを用いて２枚の電
極間隔を第１の工程での際の４分の１以下としてドライ
エッチングするので、より異方性エッチング度が強調さ
れ、発生した残渣を完全に除去することができ、信頼性
が高い配線形成方法が得られるという効果がある。
ミニウムに少量のシリコンと銅とを含有する合金膜をド
ライエッチングする際に、塩素系ガスに少量のフロン系
ガスを添加した混合ガスを用いてドライエッチングする
第１の工程の後に、フロン系ガスのみを用いて２枚の電
極間隔を第１の工程での際の４分の１以下としてドライ
エッチングするので、より異方性エッチング度が強調さ
れ、発生した残渣を完全に除去することができ、信頼性
が高い配線形成方法が得られるという効果がある。
【図１】本発明の配線形成方法の一実施例を説明するた
めの工程順に示す半導体チップの断面図である。
めの工程順に示す半導体チップの断面図である。
【図２】従来の配線形成方法の一例を説明するための工
程順に示す半導体チップの断面図である。
程順に示す半導体チップの断面図である。
１ 半導体基板
２ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜
３ レジストパターン
４ 残渣
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板に形成されるアルミニウム
に少量のシリコンと銅を含有する合金膜を２枚の電極を
有するドライエッチング装置により選択的にエッチング
し、配線を形成する配線形成方法において、塩素系ガス
に少量のフロン系ガスを添加した混合ガスを用いてドラ
イエッチングする第１の工程と、この工程後に引続きフ
ロン系ガスのみを用い、上記した２枚の電極の間隔を第
１の工程の際の４分の１以下にしてドライエッチングす
る第２の工程とを含んでいることを特徴とする配線形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148791A JPH04278535A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148791A JPH04278535A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04278535A true JPH04278535A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=12609711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4148791A Pending JPH04278535A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04278535A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5783459A (en) * | 1993-05-20 | 1998-07-21 | Fujitsu Limited | Method for fabricating a semiconductor device |
| KR100464660B1 (ko) * | 1997-10-29 | 2005-04-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 식각부산물 제거방법 |
| JP2011515828A (ja) * | 2008-02-08 | 2011-05-19 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムにおける面積比変更のための方法および装置 |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP4148791A patent/JPH04278535A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5783459A (en) * | 1993-05-20 | 1998-07-21 | Fujitsu Limited | Method for fabricating a semiconductor device |
| KR100464660B1 (ko) * | 1997-10-29 | 2005-04-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 식각부산물 제거방법 |
| JP2011515828A (ja) * | 2008-02-08 | 2011-05-19 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムにおける面積比変更のための方法および装置 |
| JP2014041827A (ja) * | 2008-02-08 | 2014-03-06 | Lam Research Corporation | プラズマ処理システムにおける面積比変更のための方法および装置 |
| US10161042B2 (en) | 2008-02-08 | 2018-12-25 | Lam Research Corporation | Apparatus for changing area ratio in a plasma processing system |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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