JPS5841766B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム・銅合金の電極・配線を有する
半導体装置を製造するのに好適な方法に関する。

近年、純粋アルミニウム、アルミニウム・シリコン合金
、チタンを下地としたアルミニウム等は全て平行平板電
極を有する反応性スパッタ・エツチング装置にてパター
ニングできるようになった。

しかしながら、アルミニウム・銅合金のみは困難であっ
て、未だ実用化例は殆んどない。

一般にアルミニウム・銅合金をスパッタ・エツチングす
るには、エッチャントとしてＢ Ｃ７３，ＣＣ７４゜Ｐ
Ｃｌ３．ＢＢｒ３等のガスを用いている。

その場合、アルミニウムはそれ等ガスと反応し、塩化物
又は臭化物となってエツチングされるが、銅はそのよう
にはならずに次第に濃縮されつつ残留する。

そこで、残留している銅は、エツチングｉｆ、ＨＮＯ３
１１液などで除去することが必要となる。

ところが、前記のようにしてアルミニウム・銅合金をエ
ツチングすると、鋼中にＣｌ、Ｂｒ等がトラップされて
いたり、或いはＣｕ ＣＩＸｐ Ｃｕ Ｂ ｒｘの形に
なったりしているので、大気中に取出されると水分の存
在によってＨＣＡ、ＨＢｒなどを生じ、パターニングさ
れたアル□ニウム・銅合金は急速に腐食され、例えば水
などで洗滌する時間もない程である。

極く最近、アルミニウム・銅合金を温度２５０〔℃〕の
雰囲気中でスパッタ・エツチングすることが発表されて
いる。

この場合、温度の関係でパターニング・マスクとしてフ
ォト・ンジストを使用することはできないから、例えば
燐硅酸ガラス膜、スパッタ酸化膜、アルミナ膜等をマス
クとする必要があると考えられ、従って、工程が増加す
ることは確実である。

前記例示したように、アルミニウム・銅合金のスパッタ
・エツチングに関しては、量産工程で容易に実施できる
技術は未だ確立されていないようであるが、このように
、アルミニウム・銅合金の使用が望１れるのは、その優
れた耐エレクトロマイグレーション性に依るところが大
である。

即ち、アルミニウム・銅合金のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する耐性はアル□ニウムのそれに比較して１０
０倍以上もある。

従って、微細パターンに形成しても大きな電流を流すこ
とができるから、例えばバイポーラ・トランジスタの如
く、大電流を必要とする半導体装置の電極・配線として
好適であり、しかも、その半導体装置を高密度化する際
に有効である。

前記のような理由から、アルミニウム・銅合金を電極・
配線材料として用いる場合は微細パターン化することが
大きな狙いとなるので、実験室規模ではともかく、実用
上は〔２μ扉〕が限度であるウェット・エツチング法の
適用は困難である。

また、ウェット・エツチング法より微細パターン形成に
有利であるリフト・オフ法は、下地の表面の段差がきり
立っていると断線をおこしやすいことや、下地との密着
をよくするための熱処理ができないなど適用範囲がかな
り限定される。

従って、アルミニウム・銅合金のパターニングに於いて
、反応性スパッタ・エツチング法に期待するところは基
だ大きい。

本発明は、アルミニウム・銅合金のパターニングに反応
性スパッタ・エツチング法を適用し、微細パターンの電
極・配線を極めて容易に形成できるようにするものであ
り、以下これを詳細に説明する。

本発明では、図に見られる通常の平行平板電極型反応性
スパッタ・エツチング装置を用いてアルミニウム・銅合
金皮膜を通常の条件でパターニングした後、同装置内で
水素ガス・プラズマに曝すことが要件になっている。

図に於いて、１は反応室、２は水冷式高周波電極、３は
接地電極、４は高周波電源、５は半導体ウニ・・、１ａ
は反応ガス送入管、１ｂは排気管をそれぞれ示す。

このような装置でアルミニウム・銅合金のパターニング
について実験しさところ次のような結果を得た。

前記のようにしてエツチングを行なって、イ、）その１
１取出したところ、パターニングされたアルミニウム・
銅合金は急速に腐食され、断線を生じたが、口、）１
（Ｔｏｒｒ）、２００ （Ｗ）の水素プラズマに５〔分
〕間曝してから取出したところ、銅は残っていたが、腐
食は生じなかった。

そこで、口、）のような処理の後、濃硝酸中に３０（秒
〕程度浸漬して残留している銅を除去し、目的とするア
ルミニウム・銅合金パターンを得ることができた。

前記のように、アルミニウム・銅合金をパターニング後
、水素プラズマに曝すと何故腐食が起きないか、その理
由は充分に解明されていないが、腐食を生じる原因が、
エッチャントの成分と銅の化合物が大気に触れて塩酸（
ＨＣｌ）、臭酸（ＨＢｒ）等になり、それがアルミニウ
ム・銅合金を腐食すると考えられるので、水素プラズマ
はエッチャントの成分と銅の化合物、例えば塩化銅を銅
に還元し、塩酸の生成源を断つ働きをしているものと考
えられる。

いずれにせよ、水素プラズマ処理後は大気中にて水洗或
いは銅の酵解除去等を行なうに充分な余裕が生１れる。

同、プラズマは水素のみ有効で酸素アルゴン等は不可で
あった。

以上の説明で判るように、本発明に依れば、反応性スパ
ッタ・エツチング装置を用いて、アルミニウム・銅合金
をパターニングするに際し、通常の技法に従ってパター
ニングした後、同じ装置内に於いて水素プラズマに曝す
ことに依り、大気中にウニ・・を取出してもアルミニウ
ム・銅合金は腐食することがないようにできるので、大
電流を必要とする半導体装置の電極・配線を微細化する
際に適用して有効である。

また、本発明の実施には、従来のスパッタ・エツチング
工程に水素プラズマ浴工程が付加されるだけであり、そ
れも、装置に送入するガスの切替えで行なうことができ
るので、工程増力口は無いに等しい。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を実施する装置の一例を表わす説明図である
。 図に於いて、１は反応室、２は電極、３は接地電極、４
は高周波電源、５はウェハ １ａは反応ガス送入管、１
ｂは排気管である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム・銅合金皮膜が形成された半導体ウェ
   ハを反応性スパッタ・エツチング装置中にセットして前
   記アルミニウム・銅合金皮膜のパターニングを行ない、
   次に、同装置中に水素プラズマを発生させて前記パター
   ニングされたアルミニウム・銅合金皮膜に浴せる工程が
   含１れてなることを特徴とする半導体装置の製造方法。