JPS58181869A - Etching method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable the etching of a desired pattern in high preciseness within a short time, by a method wherein an etching constitution layer is formed while an easily etchable layer is provided on the surface of said constitution layer to prevent said constitution layer from being deteriorated into a hardly etchable layer. CONSTITUTION:For example, an Al layer 2 for being subjected to the formation of a predetermined pattern by dry etching is formed on the surface of an Si wafer by a vapor deposition method or a sputtering method and a metal layer 3 comprising Mo, Ti or Ta is directly formed on said Al layer 2 in a same vacuum tank. That is, before the surface of the Al layer is converted to an oxide film, the metal layer 3 is provided on the surface of the layer 2. An element constituting the metal layer 3 is selected from one easily subjected to dry etching due to a chlorine radical and hardly subjected to the formation of the oxide film but forming an easily dry ethable oxide film. In the next step, dry etching is carried out by generating plasma reaction in a gaseous atmosphere containing halide by high frequency discharge.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエツチング法に係り、例えばアルミニウム又は
アルミニウム合金のエツチングを行なうに際して、アル
ミニウム又はアルミニウム合金表面が酸化されてエツチ
ングの困難な酸化膜になる前に、例えばＭｏ、Ｔｉ、Ｔ
ａ等の薄膜層を形成しておき、その後所定のエツチング
を行なうものとすることによって、エツチングがスムー
ズに行なえ、例えばエツチングに要する時間が短縮でき
、しかもエツチングによってできる所定のバター／が高
精度なものとなるエツチング法を提供することを目的と
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an etching method, for example, when etching aluminum or an aluminum alloy, before the surface of the aluminum or aluminum alloy is oxidized and becomes an oxide film that is difficult to etch, it is necessary to , T
By forming a thin film layer such as a and then performing a prescribed etching, etching can be carried out smoothly, for example, the time required for etching can be shortened, and the prescribed butter/pattern formed by etching can be made with high precision. The purpose of this study is to provide an etching method that will become a reality.

ＶＬＳＩ等の半導体デバイスの高密度化に伴ない、配線
材料としてのアルミニウム又はアルミニウム合金（以下
単にアルミニウム）膜をドライエツチングによって微細
加工することが行なわれている。このドライエツチング
は、ＣＣｌ４又はＢＣｌ３等の塩化物気体の雰囲気下に
おいて高周波放電を行ない、この高周波放電によって得
られる塩素ラディカルによるプラズマ反応を利用して行
なうものである。BACKGROUND OF THE INVENTION With the increasing density of semiconductor devices such as VLSIs, fine processing of aluminum or aluminum alloy (hereinafter simply referred to as aluminum) films as wiring materials has been carried out by dry etching. This dry etching is performed by performing high frequency discharge in an atmosphere of chloride gas such as CCl4 or BCl3, and utilizing a plasma reaction caused by chlorine radicals obtained by this high frequency discharge.

しかし、ドライエツチングに際して、アルミニウムが大
気中の酸素に触れたり、あるいはエツチング初期のプラ
ズマ中の酸素に触れたりすると、アルミニウム表面には
極くわずかではあるが酸化膜が生成し、この酸化膜がド
ライエツチングに大きな悪影響を生じさせるものである
ことを見い出した。すなわち、アルミニウムの酸化膜は
、プラズマ中のイオ／による物理的反応によって除去さ
れ得るものではあるが、ドライエツチングの雰囲気■に
おけるイオンエツチングによる除去効果は弱く、酸化膜
の除去が不充分であったり、あるいは除去に要する時間
が一定せず、再現性に極めて乏しいエツチングしか行な
えていない。又、酸化膜の除去効果を上げる為にイオン
の加速電圧を増すような手段をとると、イオン衝撃によ
るダメージが大きく、デバイスに大きな損傷を及ぼし、
好ましくない。However, during dry etching, if aluminum comes into contact with oxygen in the atmosphere or oxygen in the plasma in the early stages of etching, an oxide film is formed on the aluminum surface, albeit a very small one, and this oxide film becomes dry. It has been found that this has a large negative effect on etching. In other words, although the aluminum oxide film can be removed by a physical reaction with ions in the plasma, the removal effect by ion etching in the dry etching atmosphere is weak, and the removal of the oxide film may be insufficient. Otherwise, the time required for removal is not constant, and etching can only be performed with extremely poor reproducibility. Furthermore, if measures are taken to increase the ion accelerating voltage in order to increase the effectiveness of removing the oxide film, the damage caused by ion bombardment will be large, causing significant damage to the device.
Undesirable.

本発明は上記欠点を除去したものであり、以Ｆその実施
例について説明する。The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and embodiments thereof will now be described.

すなわち、第１図に示す如く、ンリコ／ウェハー１面上
に、ドライエツチングによって所定のパターンを形成す
る為のアルミニウム層２を蒸着又はスパッタ法等で形成
した後、直ちに同一真空槽内においてＭｏ、Ｔｉ、Ｔａ
等の金属膜３を蒸着又はスパッタ法で約５００Ｘ厚形成
する。すなわち、アルミニウム層２を形成した後、この
アルミニウム層表面が酸化膜となる前にアルミニウム層
２表面に金属膜３を設けたものである。That is, as shown in FIG. 1, after forming an aluminum layer 2 on a substrate/wafer 1 surface by vapor deposition or sputtering to form a predetermined pattern by dry etching, Mo. Ti, Ta
A metal film 3 of approximately 500× thickness is formed by vapor deposition or sputtering. That is, after forming the aluminum layer 2, the metal film 3 is provided on the surface of the aluminum layer 2 before the surface of the aluminum layer becomes an oxide film.

この金属膜３を構成する元素は、すなわち例えげＭｏ、
Ｔｉ、Ｔａ　等の元素は、大気中における自然雰囲気下
においては塩素ラディカル等のプラズマによるドライエ
ツチングが困難なものとなる酸化膜を作りにくいもので
あり、又、酸化膜ができたとしても塩素ラディカルによ
って容易に除去できるものであり、さらにこれらの元素
は塩素ラディカルによってドライエツチングが容易なも
のである。すなわち、アルミニウム層の表面がドライエ
ノチノダ困難な酸化膜となるのを防ぐ保護膜としての機
能を有すると共に、ドライエツチングによって簡単にエ
ツチングされる性質を有する膜を設けたものである。The elements constituting this metal film 3 are, for example, Mo,
Elements such as Ti and Ta are difficult to form an oxide film that is difficult to dry-etch with plasma such as chlorine radicals in the natural atmosphere, and even if an oxide film is formed, chlorine radicals Furthermore, these elements can be easily removed by dry etching using chlorine radicals. That is, a film is provided which functions as a protective film to prevent the surface of the aluminum layer from becoming an oxidized film that is difficult to dry-etch, and which also has the property of being easily etched by dry etching.

そして、アルミニウム層上に酸化防止及びドライエツチ
ング容易な膜を形成したものを、ドライエツチングの装
置に配し、例えばＣＣｌ４又はＢＣｌ３等の・・ロゲ／
化物を含む気体雰囲気下において高周波放電等によって
プラズマ反応を起こさせ、ドライエツチングを行ない、
所定のバター／を形成する。Then, a film formed on the aluminum layer that prevents oxidation and is easy to dry-etch is placed in a dry-etching device, and etched using, for example, CCl4 or BCl3.
A plasma reaction is caused by high frequency discharge in a gas atmosphere containing compounds, and dry etching is performed.
Form the prescribed butter/.

このようにして行なわれるドライエツチングは、例えば
塩素ラデイカルによるプラズマエツチングの困難な層は
形成されていないので、極めてスムーズに進行する。す
なわち、上記のようにして行なわれるドライエツチング
は、エツチング時間とエツチング深さとの関係を第２図
の実線で示すようにエツチングのデッドタイムはなく、
エツチングの再現性に富んだものであり、加工寸法精度
は著しく向上したものである。とれに対して、本発明の
ようにアルミニウム層表面に酸化膜生成防止膜を形成し
ていない場合には、所定深さのエツチングが開始される
までにある程度の時間、すなわちデッドタイムがあり、
しかもこのデッドタイムは第２図中一点鎖線、二点鎖線
又は三点鎖線で示すように一定したものでなく、再現性
に乏しく、エツチング精度に劣ったものである。The dry etching carried out in this manner proceeds extremely smoothly since no layer is formed that is difficult to be plasma etched using, for example, chlorine radicals. That is, in the dry etching performed as described above, there is no etching dead time, as shown by the solid line in FIG. 2, which shows the relationship between etching time and etching depth.
The etching is highly reproducible, and the processing dimensional accuracy is significantly improved. In contrast, when an oxide film formation prevention film is not formed on the surface of the aluminum layer as in the present invention, there is a certain amount of time, that is, dead time, until etching to a predetermined depth starts.
Moreover, this dead time is not constant as shown by the dashed-dotted line, dashed-double-dot line, or dashed-three-dot line in FIG. 2, resulting in poor reproducibility and poor etching accuracy.

又、アルミニウムのドライエツチングに際して用いられ
るエツチング装置は、常に大気と遮断されたロードロッ
ク方式の犬がかりな装置でなく、その都度大気にさらさ
れるバッチ方式の装置でも行なえるので、極めて簡単に
行なえるものとなる。In addition, the etching equipment used for dry etching aluminum is not a load-lock system that is always isolated from the atmosphere, but a batch system that is exposed to the atmosphere each time, making the process extremely easy. Become something.

上述の如く１本発明に係るエツチング法は、エツチング
構成層を形成した後、該エツチング構成層表面がエツチ
ング困難層に変質する前にエツチング困難層に変質する
ことを防止するエツチング容易層をエツチング構成層上
に設け、しかる後エツチングを行なって所定のパター／
を形成するものであるので、エツチングに際してのデッ
ドタイムがなく、再現性に優れたエツチングが行なえ、
微細加工精度に優れたエツチングがスムーズに行なえ、
しかもエツチング装置は大がかりなものでなく、例えば
バッチ方式の装置ででも行なえるようになり、極めて簡
単に実施できる等の特長を有する。As described above, in the etching method according to the present invention, after forming an etching constituent layer, the etching composition layer is etched to prevent the surface of the etching constituent layer from being transformed into a difficult to etch layer before the surface of the etching constituent layer is transformed into a difficult to etch layer. It is placed on the layer and then etched to form a predetermined putter/
, there is no dead time during etching, and etching can be performed with excellent reproducibility.
Etching can be performed smoothly with excellent microfabrication accuracy,
Moreover, the etching apparatus is not large-scale, and can be carried out using, for example, a batch-type apparatus, and has the advantage of being extremely easy to carry out.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係るエツチングの行なわれる基板の説
明図、第２図はエツチング時間とエツチング深さとの関
係を示すグラフである。 １−７１）コノウエノ・−１２・アルミニウム、代　理
　人　　宇　　　高　　　克　　ｉ巳第　　　１　　　
図 第　　　２　　　図 二工FIG. 1 is an explanatory diagram of a substrate to be etched according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between etching time and etching depth. 1-71) Konoueno-12 Aluminum, Agent Utaka Katsu Imi 1st
Figure 2 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エツチング構成層を形成した後、該エツチング構成層表
面がエツチング困難層に変質する前にエツチング困難層
に変質することを防止するエツチング容易層をエツチン
グ構成層上に設け、しかる後エツチングを行なって所定
のバター／を形成することを特徴とするエツチング法。After forming the etching constituent layer, an easily etched layer is provided on the etching constituent layer to prevent the etching constituent layer from changing into a difficult to etch layer before the surface of the etching constituent layer changes into a difficult to etch layer. An etching method characterized by forming a butter.