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JPH0251252B2 - - Google Patents
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JPH0251252B2 - - Google Patents

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JPH0251252B2
JPH0251252B2 JP25232184A JP25232184A JPH0251252B2 JP H0251252 B2 JPH0251252 B2 JP H0251252B2 JP 25232184 A JP25232184 A JP 25232184A JP 25232184 A JP25232184 A JP 25232184A JP H0251252 B2 JPH0251252 B2 JP H0251252B2
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wiring pattern
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造に関し、就中、金属
配線パターンを形成する方法の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to improvements in methods for forming metal wiring patterns.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

半導体装置は、シリコン等の半導体層に各種の
不純物領域を形成すると共に、これら不純物領域
間を配線層で接続して所定の機能を発揮するよう
に構成されている。その一例としてバイポーラ型
ICにおけるNPNトランジスタ部分の断面図を第
2図に示す。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices are configured to have various impurity regions formed in a semiconductor layer such as silicon, and to connect these impurity regions with a wiring layer to perform a predetermined function. For example, bipolar type
Figure 2 shows a cross-sectional view of the NPN transistor portion of the IC.

図示のように、P型シリコン基板1上に成長さ
れたN型エピタキシヤル層2には、P型ベース領
域3、N+型エミツタ領域4、P+型ベースコンタ
クト領域5、N+型コレクタコンタクト領域6が
形成され、更にN型コレクタ領域を分離するため
のP+型アイソレーシヨン拡散層7やN+型埋込領
域8等、種々の不純物領域が形成されている。こ
れらの不純物領域は夫々の機能に応じた導電型を
有し、また夫々異なつた不純物濃度および拡散深
さで形成されている。また、エピタキシヤル層の
表面はフイールド酸化膜9で覆われ、該フイール
ド酸化膜上には電極101〜104等のアルミニウ
ム配線層がパターンニングされている。
As shown in the figure, an N-type epitaxial layer 2 grown on a P-type silicon substrate 1 includes a P-type base region 3, an N + -type emitter region 4, a P + -type base contact region 5, and an N + -type collector contact. A region 6 is formed, and various impurity regions such as a P + type isolation diffusion layer 7 and an N + type buried region 8 for isolating the N type collector region are further formed. These impurity regions have conductivity types depending on their respective functions, and are formed with different impurity concentrations and diffusion depths. Further, the surface of the epitaxial layer is covered with a field oxide film 9, and aluminum wiring layers such as electrodes 10 1 to 10 4 are patterned on the field oxide film.

101はエミツタ電極、102はベース電極、1
3はコレクタ電極で、これらはコンタクトホー
ルを介して夫々対応する前記不純物領域にオーミ
ツクコンタクトされている。
10 1 is the emitter electrode, 10 2 is the base electrode, 1
0 3 is a collector electrode, which is in ohmic contact with the corresponding impurity region through a contact hole.

ところで、上記のような半導体装置におけるア
ルミミウム配線層は、フイールド酸化膜9を形成
してコンタクトホールを開孔した後、その上にア
ルミニウム膜を蒸着し、これを写真蝕刻法で選択
的にエツチングすることにより所定の形状にパタ
ーンニングして形成されている。この場合、アル
ミニウム等の金属膜を配線材料としたときのエツ
チング方法としては、エツチング液中に浸漬して
行なう湿式エツチングが主に採用されている。
By the way, the aluminum wiring layer in the above-mentioned semiconductor device is formed by forming a field oxide film 9 and opening a contact hole, then depositing an aluminum film thereon, and selectively etching this by photolithography. It is formed by patterning into a predetermined shape. In this case, as an etching method when a metal film such as aluminum is used as a wiring material, wet etching, which is performed by immersing the film in an etching solution, is mainly adopted.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

上述のように、半導体装置における各種の不純
物領域は夫々の機能に応じて異なつた導電型およ
び異なつた不純物濃度で形成されているため、こ
れらの不純物領域間には0.01mV程度の電位差が
存在している。その結果、湿式エツチングによる
従来の配線形成方法では次のような問題が発生し
ている。
As mentioned above, various impurity regions in a semiconductor device are formed with different conductivity types and different impurity concentrations depending on their functions, so there is a potential difference of about 0.01 mV between these impurity regions. ing. As a result, the following problems occur in the conventional wiring formation method using wet etching.

従来の配線形成方法では、まず第3図Aに示す
ようにフイールド酸化膜9の上にアルミニウム蒸
着膜10を形成した後、その配線パターン予定部
を覆うレジストパターン11…を形成し、該レジ
ストパターン11…をマスクとしてアルミニウム
蒸着膜10に湿式エツチングを施す。なお、フイ
ールド酸化膜9下のシリコン基板には、内部電位
の高い不純物領域Aおよび内部電位の低い不純物
領域Bが形成され、アルミニウム蒸着膜10はコ
ンタクトホールを介して不純物領域A,Bの両者
にオーミツクコンタクトしている。この場合、第
3図Aのようにアルミニウム膜10が未だ個々の
パターンに分割されずに連続している状態におい
ては、アルミニウム膜10は均一な電位を有して
おり、従つてレジストパターン11…でマスクさ
れていない部分では均一な速度でエツチングが進
行する。
In the conventional wiring forming method, first, as shown in FIG. 3A, an aluminum evaporated film 10 is formed on the field oxide film 9, and then a resist pattern 11 is formed to cover the planned wiring pattern area. Wet etching is performed on the aluminum vapor deposited film 10 using 11 as a mask. Note that an impurity region A with a high internal potential and an impurity region B with a low internal potential are formed in the silicon substrate under the field oxide film 9, and the aluminum vapor deposited film 10 is applied to both the impurity regions A and B through the contact hole. We are in contact with each other. In this case, in a state where the aluminum film 10 is still continuous without being divided into individual patterns as shown in FIG. 3A, the aluminum film 10 has a uniform potential, and therefore the resist pattern 11... Etching progresses at a uniform speed in areas not masked.

然し乍ら、選択エツチングが進行し、アルミニ
ウム膜10が不純物領域Aにコンタクトした配線
部分10aと不純物領域Bにコンタクトした配線
部分10bに分割されると、両配線部分10a,
10bには不純物領域A,Bの内部電位に対応し
て電位差が生じ、電位の高い配線パターン10a
の方が速くエツチングされてしまう。その結果、
所定幅の配線パターンとするためにエツチングを
続行した場合、第3図Bに示すように配線パター
ン10bは所定の幅に形成される一方、配線パタ
ーン10aはこれよりも細くなつて配線パターン
の幅にバラツキを生じてしまう。
However, as selective etching progresses and the aluminum film 10 is divided into a wiring portion 10a in contact with impurity region A and a wiring portion 10b in contact with impurity region B, both wiring portions 10a,
A potential difference occurs in the wiring pattern 10b corresponding to the internal potential of the impurity regions A and B, and the wiring pattern 10a has a high potential.
will be etched faster. the result,
When etching is continued to form a wiring pattern with a predetermined width, the wiring pattern 10b is formed to have a predetermined width as shown in FIG. This will cause variations in the results.

この問題を湿式エツチングで形成されたアルミ
ニウム配線層の幅について具体的に検討したとこ
ろ、配線パターン10bの幅が3.477μであつたの
に対し、電位の高い配線パターン10aの幅は
3.13μで、0.34μの細りが発生していた。
When we specifically investigated this problem with respect to the width of the aluminum wiring layer formed by wet etching, we found that the width of the wiring pattern 10b was 3.477μ, while the width of the wiring pattern 10a, which has a high potential, was 3.477μ.
At 3.13μ, a thinning of 0.34μ occurred.

更に、素子の微細化が進行して配線パターンの
幅が著しく細くなつている最近の半導体装置にお
いて、上記の問題は配線のオープン不良、或いは
第4図に示したように配線パターンが完全に消失
してしまう(図中消失した配線のを破線で示す)
といつた重大な事態を招来することが明らかにな
つた。
Furthermore, in recent semiconductor devices where the width of wiring patterns has become significantly narrower due to the progress of miniaturization of elements, the above problem can be caused by open wiring defects or by complete disappearance of wiring patterns as shown in Figure 4. (The missing wiring is indicated by a broken line in the diagram)
It became clear that this would lead to a serious situation.

〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半
導体装置における金属配線パターンを湿式エツチ
ングにより形成する方法を改良し、異なつた内部
電位をもつた各種の不純物領域に接続された金属
配線パターンを均一な幅で形成することができる
半導体装置の金属配線パターン形成方法を提供す
るものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and improves the method of forming metal wiring patterns in semiconductor devices by wet etching. The present invention provides a method for forming a metal wiring pattern for a semiconductor device, which can form a metal wiring pattern with a uniform width.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明による半導体装置の金属配線パターン形
成方法は、各種の不純物領域が形成された半導体
層表面を覆つて形成された絶縁膜上に、該絶縁膜
に開孔されたコンタクトホールを介して前記各種
の不純物領域にオーミツクコンタクトした金属膜
を蒸着した後、該金属膜を選択的に湿式エツチン
グすることによりパターンニングし、相互に分離
され且つ所定の幅を有する複数の配線パターンと
する方法において、前記金属膜に対し、該金属膜
が少なくとも個々配線パターンに対応して分離さ
れた後、この分離された金属膜に略同一の電圧を
印加することを特徴とするものである。
A method for forming a metal wiring pattern for a semiconductor device according to the present invention includes forming a metal wiring pattern on an insulating film formed to cover a surface of a semiconductor layer in which various impurity regions are formed, through contact holes formed in the insulating film. A method of depositing a metal film in ohmic contact with an impurity region, and then patterning the metal film by selectively wet etching to form a plurality of interconnect patterns separated from each other and having a predetermined width, The method is characterized in that, after the metal film is separated corresponding to at least the individual wiring patterns, substantially the same voltage is applied to the separated metal films.

以下、第1図A〜Cを参照して本発明の方法を
説明する。
The method of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1A to 1C.

本発明はパターンニングすべき金属膜に一定の
電圧を印加することにより、分離された各パター
ン間に電位差が生じるのを防止したもので、第1
図Aはその原理を示している。同図は第3図Bに
対応して描かれており、Aは内部電位の高い不純
物領域、Bは内部電位の低い不純物領域である。
このため第3図Bの場合と同様、分割されたアル
ミニウム配線配線部分10aおよび10bの内部
電位は同様相違することになる。しかし、本発明
では両配線パターン10a,10bを外部電源1
2に接続することにより両者を等しい電位E0
固定しているから、配線パターン10a,10b
を均一な幅で形成することができる。
The present invention prevents potential differences from occurring between separated patterns by applying a constant voltage to a metal film to be patterned.
Figure A shows the principle. This figure is drawn corresponding to FIG. 3B, where A is an impurity region with a high internal potential, and B is an impurity region with a low internal potential.
Therefore, as in the case of FIG. 3B, the internal potentials of the divided aluminum wiring portions 10a and 10b are similarly different. However, in the present invention, both wiring patterns 10a and 10b are connected to the external power source 1.
2, the wiring patterns 10a and 10b are fixed at the same potential E0 .
can be formed with a uniform width.

上記のように分割された配線部分10a,10
bに同一の電位E0を印加する方法としては、例
えば第1図Bに示すように、エツチング液を満し
た石英ビーカ21に半導体ウエハー22を浸漬し
てエツチングを行なう際、ウエハー22を外部電
源12に接続すればよい。また、半導体ウエハー
を外部電源に接続する代りに、第1図Cに示すよ
うにエツチング液中に白金電極23を浸漬し、該
電極23を外部電源12に接続してもよい。
Wiring portions 10a, 10 divided as above
For example, as shown in FIG. 1B , when the semiconductor wafer 22 is immersed in a quartz beaker 21 filled with an etching solution to perform etching, the wafer 22 is connected to an external power supply. 12 should be connected. Furthermore, instead of connecting the semiconductor wafer to an external power source, a platinum electrode 23 may be immersed in an etching solution and connected to the external power source 12 as shown in FIG. 1C.

なお、外部電源12による電位E0の印加はエ
ツチングの当初から行なつてもよく、またアルミ
ニウム蒸着膜10が各配線パターン部分に分割さ
れた時点から印加するようにしてもよい。
Note that the application of the potential E 0 by the external power source 12 may be performed from the beginning of etching, or may be applied from the time when the aluminum deposited film 10 is divided into each wiring pattern portion.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

膜厚1.0μの配線用アルミニウム膜を蒸着し、且
つ所定のレジストパターンを形成した半導体ウエ
ハーに対し、第1図Bで説明した方法で湿式エツ
チングを施してアルミニウム配線層を形成した。
A semiconductor wafer on which a wiring aluminum film having a thickness of 1.0 .mu.m was deposited and a predetermined resist pattern formed thereon was subjected to wet etching by the method described with reference to FIG. 1B to form an aluminum wiring layer.

なお、エツチング液としてはオルト燐酸溶液を
用い、エツチング温度は50℃とした。また、外部
電源12の電圧E0を+0.6Vとした場合および−
0.6Vとした場合の両者について実施し、更に比
較例として外部電源を用いずに同じウエハーのエ
ツチングを行なつた。
Note that an orthophosphoric acid solution was used as the etching solution, and the etching temperature was 50°C. In addition, when the voltage E 0 of the external power supply 12 is +0.6V and -
Etching was conducted for both cases at 0.6 V, and as a comparative example, the same wafer was etched without using an external power source.

上記実施例の結果、外部電源12を用いなかつ
た比較例では内部電位の高い不純物領域にコンタ
クトした特殊配線パターンにオープン不良や細り
が発生したが、外部電源に接続して行なつた実施
例では何れも均一な酸線パターンが得られた。
As a result of the above example, in the comparative example in which the external power supply 12 was not used, open failures and thinning occurred in the special wiring pattern that contacted the impurity region with a high internal potential, but in the example in which it was connected to an external power supply, A uniform acid ray pattern was obtained in all cases.

なお、夫々の場合についてエツチング速度を測
定したところ、次に示す結果が得られた。
When the etching rate was measured in each case, the following results were obtained.

(1) 外部電源電位E0=+0.6Vの時 1368.25Å/min (2) 外部電源電位E0=−0.6Vの時 1046Å/min (3) 外部電源電位E0=0の時 1112.5Å/min このようにエツチンブ速度が相違する理由は、
下記に示すAlの溶解反応がエツチング溶液中の
電圧/電流によつて異なるからである。
(1) When external power supply potential E 0 = +0.6V: 1368.25Å/min (2) When external power supply potential E 0 = -0.6V: 1046Å/min (3) When external power supply potential E 0 = 0: 1112.5Å/min min The reason for this difference in etching speed is
This is because the Al dissolution reaction described below differs depending on the voltage/current in the etching solution.

H3PO43H++PO4 --- AlAl++++3e- 上記の結果は、既述したような配線パターン幅
の均一化と同時に、エツチング速度の制御を行え
ることを意味している。
H 3 PO 4 3H + +PO 4 --- AlAl +++ +3e -The above results mean that the etching speed can be controlled at the same time as making the wiring pattern width uniform as described above.

なお、外部電源の電圧は内部電位の電位差の
100倍以上とするのが望ましい。
Note that the voltage of the external power supply is the difference between the internal potentials.
It is desirable to make it 100 times or more.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明によれば半導体装
置における金属配線パターンを湿式エツチングに
より形成する際、異なつた内部電位をもつた各種
の不純物領域に接続された金属配線パターンを均
一な幅で形成することができ、またそのパターン
ニング速度を制御することができる等、顕著な効
果が得られるものである。
As detailed above, according to the present invention, when forming a metal wiring pattern in a semiconductor device by wet etching, the metal wiring pattern connected to various impurity regions having different internal potentials is formed with a uniform width. In addition, remarkable effects such as being able to control the patterning speed can be obtained.

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

第1Aは本発明による半導体装置の金属配線パ
ターン形成方法の原理を示す説明図であり、同図
B,Cは夫々本発明を実施する方法を示す説明
図、第2図は半導体装置における各種配線パター
ンの例を示す断面図、第3図A,Bは従来行なわ
れている配線パターン形成方法およびその問題点
を説明するための断面図であり、第4図は従来の
方法における問題点を具体的に示す配線パターン
図である。 10……アルミニウム蒸着膜、10a,10b
……配線パターン、11……レジストパターン、
12……外部電源、21……エツチンブ液を満し
た石英ビーカ、22……半導体ウエハー、23…
…白金電極。
1A is an explanatory diagram showing the principle of a method for forming a metal wiring pattern in a semiconductor device according to the present invention, FIG. 3A and 3B are cross-sectional views showing an example of a pattern, and FIG. 3A and B are cross-sectional views for explaining a conventional wiring pattern forming method and its problems, and FIG. It is a wiring pattern diagram shown in FIG. 10... Aluminum vapor deposited film, 10a, 10b
...Wiring pattern, 11...Resist pattern,
12... External power supply, 21... Quartz beaker filled with etching solution, 22... Semiconductor wafer, 23...
...Platinum electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 各種の不純物領域が形成された半導体層表面
を覆つて形成された絶縁膜上に、該絶縁膜に開孔
されたコンタクトホールを介して前記各種の不純
物領域にオーミツクコンタクトした金属膜を蒸着
した後、該金属膜を選択的に湿式エツチングする
ことによりパターンニングし、相互に分離され且
つ所定の幅を有する複数の配線パターンとする方
法において、前記金属膜に対し、該金属膜が少な
くとも個々配線パターンに対応して分離された
後、この分離された金属膜に略同一の電圧を印加
することを特徴とする半導体装置の金属配線パタ
ーン形成方法。
1. On an insulating film formed covering the surface of a semiconductor layer on which various impurity regions are formed, a metal film is vapor-deposited in ohmic contact with the various impurity regions through contact holes opened in the insulating film. After that, the metal film is patterned by selective wet etching to form a plurality of wiring patterns that are separated from each other and have a predetermined width. 1. A method for forming a metal wiring pattern for a semiconductor device, which comprises applying substantially the same voltage to the separated metal films after they are separated in accordance with the wiring pattern.
JP25232184A 1984-11-29 1984-11-29 Metallic wiring pattern formation for semiconductor device Granted JPS61129847A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8881086B2 (en) 2002-07-29 2014-11-04 Synopsys, Inc. Integrated circuit devices and methods and apparatuses for designing integrated circuit devices

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8881086B2 (en) 2002-07-29 2014-11-04 Synopsys, Inc. Integrated circuit devices and methods and apparatuses for designing integrated circuit devices

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