JP2953866B2 - Dry etching method - Google Patents
Dry etching methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイス等のドラ
イエッチング方法に関する。The present invention relates to a dry etching method for electronic devices and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの微細化に伴い、配線材
料であるA1の加工はウェットエッチングからドライエ
ッチングに移行してきた。A1エッチングガスには、表
面の自然酸化膜を効果的に除去できるCCl4 、SiC
l4 、BCl3 、の還元性ガスが用いられた。表面の自
然酸化膜が除去されると、AlはCl原子やCl2 分子
と自然に反応するため、異方性エッチングを行うために
は、側壁保護膜が必要である。そこで、積極的に側壁膜
を保護できるようにCHCl3 やCHF3 ガス等を添加
するケースも増えてきた。用いられているレジストマス
クは、酸化膜マスクや窒化膜と比較して、レジストから
のカーボンポリマーによる保護で、サイドエッチングを
抑制することが明らかにされ、(I.Hasegawa
etal.:Proc. Symp. Dry. p
rocess, 126 (1985))Alエッチン
グにとってレジストマスクは常識となった。2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor devices, the processing of A1 as a wiring material has shifted from wet etching to dry etching. A1 etching gas includes CCl 4 , SiC which can effectively remove a natural oxide film on the surface.
l 4, BCl 3, a reducing gas is used for. When the natural oxide film on the surface is removed, Al reacts spontaneously with Cl atoms and Cl 2 molecules. Therefore, a sidewall protective film is necessary for performing anisotropic etching. Therefore, the number of cases where CHCl 3 or CHF 3 gas is added so as to actively protect the side wall film has been increased. It has been clarified that the resist mask used suppresses side etching by protecting the carbon polymer from the resist, as compared with an oxide film mask or a nitride film (I. Hasegawa).
et al. : Proc. Symp. Dry. p
process, 126 (1985)) A resist mask has become common sense for Al etching.
【0003】しかし、更に微細化が進む中で側壁膜によ
る寸法シフトや再現性が重要視されてきている。また、
この側壁膜は、エッチング後に除去する必要があるが、
除去処理により寸法シフトを生じたり、完全に除去がで
きずアフターコロージョンを生じたり、配線の上に層間
膜を形成する場合に平坦性が悪くなる等の問題が起き
る。更に、側壁保護膜を形成するためにレジストを積極
的にエッチングするため、Alに対するレジストマスク
のエッチング選択比が低くなる。最近のメモリのデバイ
ス構造は、容量部がスタックト型の場合が多く、Al配
線の下地は1μm近い段差を有することも少なくない。
従って、Al配線を加工する場合、オーバーエッチング
を施す必要があり、マスクの選択比が低いと、マスクが
耐えられなくなるという問題を生じる。However, with further miniaturization, importance has been placed on the dimensional shift and reproducibility due to the side wall film. Also,
This sidewall film needs to be removed after etching,
Problems such as dimensional shifts due to the removal process, after-corrosion due to the inability to completely remove, and poor flatness when an interlayer film is formed on the wiring occur. Further, since the resist is positively etched to form the side wall protective film, the etching selectivity of the resist mask to Al becomes low. In recent memory device structures, the capacitance portion is often of a stacked type, and the base of the Al wiring often has a step near 1 μm.
Therefore, when processing the Al wiring, it is necessary to perform over-etching, and if the selection ratio of the mask is low, there arises a problem that the mask cannot withstand.
【0004】また、1980年後半から、エッチング時
の基板を低温化(0℃以下)することで、ラジカルによ
るサイド方向のエッチングを抑制する技術が、ポリシリ
コンや有機膜のエッチングで用いられるようになってき
た。(K. Tsujimoto et al.:Pr
oc. Symp. Dry. Process,42
(1988)) 一方、微細な配線では、電流密度の増大が不可避とな
り、エレクトロマイグレーション、ストレスマイグレー
ションの問題が顕在化してきた。配線の信頼性を向上す
るためにSi、Cuの添加、バリヤメタルの利用がなさ
れた。ところが、これらの処理に伴い多くの問題がエッ
チング工程の前後で発生した。すなわち、残渣の発生や
レジストの選択比の低下、アフターコロジョンの発生で
ある。Further, since the latter half of 1980, a technique of suppressing the etching in the side direction due to radicals by lowering the temperature of the substrate at the time of etching (0 ° C. or lower) has been used in the etching of polysilicon and organic films. It has become. (K. Tsujimoto et al .: Pr.
oc. Symp. Dry. Process, 42
(1988)) On the other hand, in fine wiring, an increase in current density is inevitable, and the problems of electromigration and stress migration have become apparent. In order to improve the reliability of wiring, addition of Si and Cu and use of barrier metal have been made. However, with these processes, many problems occurred before and after the etching step. That is, generation of residues, reduction in the selectivity of the resist, and generation of after-collision.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】配線材料膜のドライエ
ッチング工程において、パターン寸法の高精度制御性、
マスク耐性及び下地膜との選択比向上、レジストや即壁
膜残渣の解消、アフターコロージョン及びマイクロロー
ディング効果の抑制が必要となる。本発明の目的は、上
記の内容を解決するためのエッチング方法を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION In a dry etching process of a wiring material film, high-precision controllability of pattern dimensions,
It is necessary to improve the mask resistance and the selectivity with the underlying film, to eliminate the residue of the resist and the immediate wall film, and to suppress the after-corrosion and micro-loading effects. An object of the present invention is to provide an etching method for solving the above contents.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明はパターニングさ
れた無機絶縁膜をマスクとして、少なくとも臭化水素を
含有するガスを用いて、Al合金積層膜を室温以下の基
板温度にてドライエッチングすることを特徴とするドラ
イエッチング方法である。使用する無機絶縁膜として
は、通常半導体プロセスで用いられている酸化膜が好適
に用いられる。According to the present invention, an Al alloy laminated film is dry-etched at a substrate temperature equal to or lower than room temperature using a patterned inorganic insulating film as a mask and using a gas containing at least hydrogen bromide. A dry etching method characterized by the following. As the inorganic insulating film to be used, an oxide film usually used in a semiconductor process is preferably used.
【0007】[0007]
【実施例】図1(a)に示す下地酸化膜1上に、スパッ
タ法または、蒸着法により、Al合金積層膜2を形成す
る。このAl合金積層膜2は、厚さ0.05μmのTi
膜、0.1μmのTiN膜、0.3μmのAl−Si−
Cu膜、0.25μmのTiN膜を順次形成したもので
ある。このAl合金積層膜2上に、0.2μm酸化膜3
をプラズマCDV法により形成する。この膜上にフォト
レジストを塗布し、通常のフォトレジスト工程によりレ
ジストマスク4を形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An Al alloy laminated film 2 is formed on a base oxide film 1 shown in FIG. 1A by a sputtering method or a vapor deposition method. This Al alloy laminated film 2 is made of Ti having a thickness of 0.05 μm.
Film, 0.1 µm TiN film, 0.3 µm Al-Si-
A Cu film and a 0.25 μm TiN film are sequentially formed. On this Al alloy laminated film 2, a 0.2 μm oxide film 3
Is formed by a plasma CDV method. A photoresist is applied on this film, and a resist mask 4 is formed by a normal photoresist process.
【0008】次に、図1(b)に示すように、レジスト
4をマスクに、酸化膜3をCF4 とCHF3 の混合ガス
によってドライエッチングする。このとき、ドライエッ
チングには、RIE(Reactive Ion Et
ching )または、ECR(Electron C
ylotron Resonance)エッチング装置
を用いる。酸化膜2をエッチング後、O2 プラズマにし
てレジストを剥離し、図1(c)に示すようにパターニ
ングされた酸化膜3のみをマスクとして残す。Next, as shown in FIG. 1B, using the resist 4 as a mask, the oxide film 3 is dry-etched with a mixed gas of CF 4 and CHF 3 . At this time, the dry etching includes RIE (Reactive Ion Et).
Ching) or ECR (Electron C)
(ytrontron Resonance) etching apparatus is used. After the oxide film 2 is etched, the resist is removed by using O 2 plasma, and only the patterned oxide film 3 is left as a mask as shown in FIG.
【0009】次いで、低圧力(10-4Torr〜10-3
Torr)下で、高密度プラズマ(1010〜11個/cm
3 )を形成できるECRエッチング装置を用い、少なく
ともHBrを含有するガスを用いて、Al合金積層膜2
を図1(d)に示すようにエッチングする。この場合の
エッチング条件は、エッチングガス圧力が10-3Tor
r、マイクロ波パワーは300W、RFパワーは150
W、基板温度は−30℃〜20℃である。Next, a low pressure (10 −4 Torr to 10 −3 Torr)
Torr) under, high-density plasma (10 10 to 11 / cm
3) using an ECR etching apparatus capable of forming less
Al alloy laminated film 2 using a gas containing HBr
Is etched as shown in FIG. The etching conditions in this case are such that the etching gas pressure is 10 −3 Torr.
r, microwave power is 300 W, RF power is 150
W, the substrate temperature is −30 ° C. to 20 ° C.
【0010】エッチング後、アフターコロージョン抑制
のため、アッシング用反応室に真空搬送し、O2 ガスに
NH3 ガスまたはCH3 OHガスを添加してアッシング
を行なう。After the etching, in order to suppress after-corrosion, the wafer is vacuum-transferred to an ashing reaction chamber, and ashing is performed by adding NH 3 gas or CH 3 OH gas to O 2 gas.
【0011】上記のマスク形成には、多層レジストマス
クを用いてもよく、EB(Electron Bea
m)による露光工程を用いても良い。In the above mask formation, a multilayer resist mask may be used, and EB (Electron Beam) is used.
The exposure step according to m) may be used.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明における配線材料膜のドライエッ
チング方法は、以下の様な効果がある。 1)パターン寸法の高精度制御性。レジストマスクから
のカーボンポリマーによる側壁保護では、数十nm以下
の寸法制御が困難となる。これに対し、酸化膜マスクを
用いて低温でエッチングする方法は、サイドエッチング
の量を抑制し、40nm以下の寸法制御が可能となる。
また、基板温度によりテーパー角の制御も容易にでき
る。 2)マスク耐性。マスクとの選択比は(40℃)、Al
/レジスト:2倍からAl/プラズマ酸化膜:5〜7倍
に向上、更に低温化(−50℃)によって10倍以上に
なる。 3)下地膜との選択比向上。選択比(Al/熱酸化膜)
は、レジストマスクでは、6〜7倍に対し、酸化膜マス
クを用いた低温エッチングでは、15倍以上になる。 4)レジストや側壁膜残渣の解消。酸化マスクをパター
ニングした後、レジストを除去しているため、Alエッ
チング後には、レジストや側壁膜の残渣は生じない。 5)アフターコロジョンの抑制。酸化膜マスクを用いる
ことにより、レジスト残渣内に含まれた残留塩素の問題
が解消されるため、コロージョンを抑制できる。また、
酸化膜マスクで低温(−50℃)エッチングすること
は、常温エッチングに比べ、水洗処理後のアフターコロ
ージョンの数を30%以下に抑制することができる。 6)マイクロローティング効果の抑制。酸化膜マスクで
は2)に述べたようにマスク耐性が高いためマスクを薄
くすることができる。従って、同じ寸法のスペースを加
工する場合、マスクのアスペクト比を低減できる。0.
3μmスペースの加工を1.2μm厚のレジストマスク
で行った場合50%以上のマイクロローティング効果を
生じる。これに対し、0.3μm厚の酸化膜マスクで
は、29%(40℃)に低減、更に−50℃では18%
に低減できる。The dry etching method for a wiring material film according to the present invention has the following effects. 1) High precision control of pattern dimensions. In the side wall protection by the carbon polymer from the resist mask, it is difficult to control the size to several tens nm or less. On the other hand, the method of performing etching at a low temperature using an oxide film mask suppresses the amount of side etching and enables dimensional control of 40 nm or less.
Further, the control of the taper angle can be easily performed by the substrate temperature. 2) Mask resistance. Selectivity with mask (40 ° C), Al
/ Resist: improved from 2 times to Al / plasma oxide film: 5 to 7 times, and further increased by 10 times or more by lowering the temperature (-50 ° C). 3) Improve the selectivity with the underlying film. Selectivity (Al / thermal oxide film)
Is 15 times or more by low-temperature etching using an oxide film mask, compared with 6 to 7 times by a resist mask. 4) Elimination of resist and sidewall film residues. Since the resist is removed after patterning the oxidation mask, no residue of the resist or the sidewall film occurs after Al etching. 5) Suppression of after collision. By using the oxide film mask, the problem of residual chlorine contained in the resist residue is solved, so that corrosion can be suppressed. Also,
Low-temperature (−50 ° C.) etching with an oxide film mask can reduce the number of after-corrosion after water-washing treatment to 30% or less as compared with normal-temperature etching. 6) Suppression of micro-rotating effect. As described in 2), the oxide film mask has high mask resistance, so that the thickness of the mask can be reduced. Therefore, when processing a space of the same size, the aspect ratio of the mask can be reduced. 0.
When processing the 3 μm space with a 1.2 μm thick resist mask, a micro-rotating effect of 50% or more is produced. On the other hand, in the case of an oxide film mask having a thickness of 0.3 μm, it is reduced to 29% (40 ° C.), and further, at -50 ° C., 18%.
Can be reduced to
【図1】(a)〜(b)は本発明ドライエッチング方法
を工程順に示す断面図である。FIGS. 1A and 1B are sectional views showing a dry etching method of the present invention in the order of steps.
1 下地酸化膜 2 Al合金積層膜 3 マスク酸化膜 4 レジストマスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base oxide film 2 Al alloy laminated film 3 Mask oxide film 4 Resist mask
Claims (4)
として、少なくとも臭化水素を含有するガスを用いて、
Al合金積層膜を室温以下の基板温度にてドライエッチ
ングすることを特徴とするドライエッチング方法。Claims: 1. Using a patterned inorganic insulating film as a mask and using a gas containing at least hydrogen bromide,
A dry etching method, wherein an Al alloy laminated film is dry-etched at a substrate temperature equal to or lower than room temperature.
する請求項1記載のドライエッチング方法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the inorganic insulating film is an oxide film.
l合金膜を積層したものであることを特徴とする請求項
1記載のドライエッチング方法。3. An Al alloy laminated film comprising TiN, Ti and A
Claims: 1. An aluminum alloy film is laminated.
2. The dry etching method according to 1 .
とCuを含有する合金膜を含むことを特徴とする請求項
1または3記載のドライエッチング方法。4. The method according to claim 1, wherein the Al alloy laminated film comprises at least Al.
And an alloy film containing Cu and Cu.
4. The dry etching method according to 1 or 3 .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4169053A JP2953866B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Dry etching method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169053A JP2953866B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Dry etching method |
Related Child Applications (1)
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| JP9054507A Division JPH104086A (en) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | Dry etching method |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06302561A JPH06302561A (en) | 1994-10-28 |
| JP2953866B2 true JP2953866B2 (en) | 1999-09-27 |
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Family Applications (1)
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| JP4169053A Expired - Lifetime JP2953866B2 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Dry etching method |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (4)
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| JPS5496363A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Electrode forming method for semiconductor device |
| JP2656479B2 (en) * | 1987-01-14 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | Dry etching method |
| JPH04100225A (en) * | 1990-08-20 | 1992-04-02 | Toshiba Corp | Dry-etching device |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4169053A patent/JP2953866B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06302561A (en) | 1994-10-28 |
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Legal Events
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