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JPH0831437B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JPH0831437B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0831437B2
JPH0831437B2 JP60122210A JP12221085A JPH0831437B2 JP H0831437 B2 JPH0831437 B2 JP H0831437B2 JP 60122210 A JP60122210 A JP 60122210A JP 12221085 A JP12221085 A JP 12221085A JP H0831437 B2 JPH0831437 B2 JP H0831437B2
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Japan
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film
etching
reactive ion
photoresist
ion etching
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昭一 小倉
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板上にアルミニウム(Al)膜もしく
はAl合金膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を利用
してフォトレジストで所望のパターンを作った後、それ
をマスクとしてこの膜をエッチングする半導体装置の製
造方法の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention forms an aluminum (Al) film or an Al alloy film on a semiconductor substrate, and forms a desired pattern with a photoresist using a photolithography technique. After that, the present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a semiconductor device in which this film is etched using it as a mask.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の半導体装置の製法として従来第4図に示すよ
うに、半導体基板上に形成したAl膜3の上にフォトレジ
スト4を塗布し、所望するパターンのマスクと投影露光
装置を用いて焼き付けを行ない、現像後、そのフォトレ
ジストをマスクとしてリン酸(H3PO4)系のエッチング
液例えば、リン酸,酢酸,硝酸の混合液等に浸漬又はそ
のエッチング液を露状にして噴きつける等の方法でAl膜
をエッチングする方法が行なわれていた。
As a conventional method for manufacturing a semiconductor device of this type, as shown in FIG. 4, a photoresist 4 is coated on an Al film 3 formed on a semiconductor substrate and baked using a mask having a desired pattern and a projection exposure apparatus. After the development and development, the photoresist is used as a mask to immerse in a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) -based etching solution, for example, a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid, or to spray the etching solution by exposing A method of etching an Al film has been performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

然しながら上述した従来の液体によるエッチング(以
下ウェットエッチと呼ぶ)では第4図に示すように、表
面から内部に向かうエッチング、いわゆる縦方向のエッ
チングを行なおうとすると、同時に、横方向のエッチン
グも進んでしまう(以下サイドエッチと呼ぶ)。その
為、この種のエッチングを行なう場合は、所望するパタ
ーンにこのサイドエッチ量を見込んだパターニングをし
なければならず、すなわち、パターンの微細化の大きな
障害となっていた。尚、1は表面絶縁膜も含む半導体基
板である。これに対し近年開発された反応性イオンエッ
チングなどの高周波電圧(多くは13.56MHzが用いられて
いる)と反応性ガス(フレオンガスやハロゲンガス等が
用いられている)により、密閉容器内を低圧(1〜50P
a)にし、グロー放電を発生させるという、プラズマ放
電中でのガス反応を利用した物理的,化学的なエッチン
グ技術により、第5図に示すようなサイドエッチのない
エッチング形状が得られるようになっている。但し、こ
の反応性イオンエッチングも、プラズマ放電の活性イオ
ンによる衝撃効果を利用している為反応容器内壁がスパ
ッタされデバイスの重金属汚染と損傷が誘起されること
が知られている(秋季応用物理学会連合講演会予稿集7a
−H−10 1981)。又、プラズマ放電に直接さらされる
為紫外線,電子とX線による照射損傷を受けるという重
大な欠点もあった。特に、撮像素子のような電荷結合素
子においては、表面電荷に影響を及ぼし、歩留を著しく
低下させる原因となっていた。尚、第5図において第4
図と同じ機能のところは同一の符号で示している。
However, in the above-described conventional liquid etching (hereinafter referred to as wet etching), as shown in FIG. 4, when the etching from the surface to the inside, that is, the so-called vertical etching is attempted, the horizontal etching also progresses at the same time. (It is called side etch below). Therefore, when performing this kind of etching, it is necessary to perform patterning in which a desired pattern has this side-etching amount taken into consideration, that is, it has been a major obstacle to pattern miniaturization. Incidentally, 1 is a semiconductor substrate including a surface insulating film. On the other hand, high pressure voltage (mostly 13.56MHz is used) such as reactive ion etching developed in recent years and reactive gas (freon gas or halogen gas is used) causes low pressure ( 1-50P
In a), a glow discharge is generated, and a physical and chemical etching technique utilizing gas reaction in plasma discharge is used to obtain an etching shape without side etching as shown in FIG. ing. However, this reactive ion etching also utilizes the impact effect of active ions of plasma discharge, and it is known that the inner wall of the reaction vessel is sputtered and heavy metal contamination and damage of the device are induced (Autumn Society of Applied Physics). Joint Lecture Proceedings 7a
-H-10 1981). Further, since it is directly exposed to plasma discharge, there is a serious drawback that it is damaged by irradiation with ultraviolet rays, electrons and X-rays. Particularly, in a charge-coupled device such as an image pickup device, it has an influence on the surface charge and has been a cause of remarkably reducing the yield. Incidentally, in FIG.
The same functions as those in the figure are denoted by the same reference numerals.

本発明は、上記欠点を解消してよりパターンの微細化
を推進させ半導体装置の高集積化を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks and to promote further miniaturization of patterns to provide high integration of semiconductor devices.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にAl
膜もしくはAl合金膜を形成し、フォトリングラフィー技
術を利用して、フォトレジストで所望のパターンを作っ
た後、それをマスクにして反応性イオンエッチング技術
によりこの膜の厚さ方向の一部をエッチングする第1の
工程と、次にこの反応性イオンエッチング中に発生する
有機的付着物(Anisotropic Etching of Al−Si Films
1983 Dry Process Symposium,II−1,P14及びJpn.J.App
l.Phys.19:1405,1980)を除去する為の酸素(O2)ガス
プラズマなる第2の工程と、次に前述のフォトレジスト
をマスクとしてウェットエッチにより残りの膜をエッチ
ングするという3つの工程を有している。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is
After forming a film or Al alloy film and using photoresist to form a desired pattern with photoresist, using this as a mask, part of this film in the thickness direction is formed by reactive ion etching. The first step of etching and then the organic deposits generated during this reactive ion etching (Anisotropic Etching of Al-Si Films).
1983 Dry Process Symposium, II-1, P14 and Jpn.J.App
l.Phys.19: 1405,1980) to remove oxygen (O 2 ) gas plasma in the second step, and then the remaining film is etched by wet etching using the photoresist as a mask. Have a process.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図から第3図は、本発明の実施例の縦継面図であ
る。
1 to 3 are vertical joint views of an embodiment of the present invention.

シリコン基板1の表面に例えば水蒸気雰囲気中での高
温酸化(約1000℃)等によりシリコン酸化膜である保護
膜2を例えば約1μmの厚さで形成する。この保護膜2
の表面はAl膜3をスパッタ法(約300℃)等によって、
例えば約1μmの厚さで形成する。次にフォトレジスト
4を例えば約1.5μmの厚さになるように塗布する。そ
して第2図に示すように所定のパターンが形成されてい
るフォトマスクを用いて露光及び現像によりフォトレジ
スト4をパターニングし、このレジストパターンをマス
クにして、四塩化炭素(CCl4)や三塩化ホウ素(BCl3
などの反応性ガスと高周波電圧、例えば13.56MHzにより
低圧(1〜50Pa)の密閉容器内で反応性イオンエッチン
グを行なう。この反応性イオンエッチングにより除去す
るAl膜厚を、例えば0.7μmとすると、残りのAl膜厚は
0.3μmとなる。この残膜は少ない方が好ましいが反応
性イオンエッチング時の同一基板内及び基板間でのエッ
チレートのバラツキを考慮して決定すべきである。
A protective film 2 which is a silicon oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 1 by, for example, high temperature oxidation (about 1000 ° C.) in a water vapor atmosphere to a thickness of about 1 μm. This protective film 2
The surface of the Al film 3 is formed by the sputtering method (about 300 ° C), etc.
For example, it is formed with a thickness of about 1 μm. Next, the photoresist 4 is applied so as to have a thickness of, for example, about 1.5 μm. Then, as shown in FIG. 2, the photoresist 4 is patterned by exposure and development using a photomask on which a predetermined pattern is formed. Using this resist pattern as a mask, carbon tetrachloride (CCl 4 ) or trichloride is formed. Boron (BCl 3 )
Reactive ion etching is performed in a low-pressure (1 to 50 Pa) closed container with a reactive gas such as the above and a high-frequency voltage, for example, 13.56 MHz. If the Al film thickness removed by this reactive ion etching is, for example, 0.7 μm, the remaining Al film thickness is
It becomes 0.3 μm. This residual film is preferably as small as possible, but should be determined in consideration of variations in the etching rate within the same substrate and between substrates during reactive ion etching.

このように反応イオンエッチングを中断した後、密閉
容器内の未反応の四塩化炭素(CCl4)や三塩化ホウ素
(BCl3)などのエッチングガス及び三塩化アルミ(AICI
3)反応生成物を真空ポンプで十分に排気する。この
時、密閉容器内の圧力が5×10-1Pa以下になるように十
分に排気することが重要である。
After interrupting the reactive ion etching in this way, the etching gas such as unreacted carbon tetrachloride (CCl 4 ) and boron trichloride (BCl 3 ) in the sealed container and aluminum trichloride (AICI
3 ) Evacuate the reaction product with a vacuum pump. At this time, it is important to sufficiently exhaust the pressure in the closed container so that the pressure is 5 × 10 -1 Pa or less.

次に同一密閉容器内を低圧(1〜50Pa)にし酸素
(O2)ガスと高周波電圧、例えば13.56MHzにより前記反
応性イオンエッチング中に発生したレジストが主体とな
った有機的付着物を灰化除去する。この有機的付着物
は、非常に薄膜ではあるがリン酸(H3PO4)系のエッチ
ング液に対しては大きなマスク性を持つ為、もし、この
酸素(O2)ガスプラズマによる除去を怠るとエッチング
不足やエッチングむら等を生じてしまうのである。また
この酸素(O2)ガスプラズマはフォトレジストをも同時
にエッチングしてしまうが例えばRF、Power 200〜300W
処理時間5〜10分でレジストのエッチレートは0.1μm
以下と初期のフォトレジストの膜厚1.5μmから考えて
無視できる量であり、その後使用するエッチング液に対
するマスク性も十分確保できることは言うまでもない。
Next, low pressure (1 to 50 Pa) is applied to the inside of the same closed container, and oxygen (O 2 ) gas and high frequency voltage, for example, 13.56 MHz, is used to incinerate organic deposits mainly composed of the resist generated during the reactive ion etching. Remove. Although this organic deposit is a very thin film, it has a great masking property against a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) -based etching solution, so if it is neglected to be removed by this oxygen (O 2 ) gas plasma. Therefore, insufficient etching or uneven etching occurs. This oxygen (O 2 ) gas plasma also etches the photoresist at the same time, but RF, Power 200-300W
Etching rate of resist is 0.1μm in 5-10 minutes
It is needless to say that the amount is negligible considering the following and the initial photoresist film thickness of 1.5 μm, and sufficient masking property for an etching solution used thereafter can be secured.

以上、Alの反応性イオンエッチングと有機的付着物の
除去という2つの工程を同一の密閉容器内で連続処理し
た後、エッチング装置より取り出し水洗する(これは、
レジストに付着した塩化物が大気中の水分と反応してで
きる塩酸(HCl)によりAl配線が腐食されるのを防止す
る為である)。その後リン酸(H3PO4)系のエッチング
液、例えばリン酸,酢酸,硝酸の混合液を加熱(約50
℃)し、霧状にして噴きつけ、残りのAl膜をエッチング
する(第3図)。
As described above, the two steps of reactive ion etching of Al and removal of organic deposits are continuously processed in the same closed container, and then taken out from the etching apparatus and washed with water.
This is to prevent Al wiring from being corroded by hydrochloric acid (HCl) formed by the reaction of the chloride adhering to the resist with the moisture in the atmosphere). Then, a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) based etching solution, for example, a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid is heated (about 50
C.), atomize and spray it to etch the remaining Al film (FIG. 3).

本実施例では、反応性イオンエッチングとウェットエ
ッチングを酸素(O2)ガスプラズマという工程を追加す
ることにより、両者の持つ利点を十分に出し形状も良い
しかも損傷もないエッチングを行なうことができる。
In this embodiment, by adding a step of oxygen (O 2 ) gas plasma to the reactive ion etching and the wet etching, the advantages of both can be sufficiently exhibited and etching having a good shape and without damage can be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明においては、Al等の膜の一部を除いて反応性イ
オンエッチングによりエッチングし、残りをウェットエ
ッチングにより除去することにより、反応性イオンエッ
チングの持つエッチング形状の良さを維持しながら、最
後は、ウェットエッチを行なうことにより、基板に与え
る損傷がないエッチングが可能となるという効果があ
る。
In the present invention, by removing a part of the film such as Al by reactive ion etching, by removing the rest by wet etching, while maintaining the good etching shape of reactive ion etching, at the end By performing wet etching, there is an effect that etching without damage to the substrate becomes possible.

また本発明ではAl膜を除去する、反応性イオンエッチ
ングと、次の酸素ガスプラズマを同一装置内で連続して
行なうことができる為、本発明を実施する為に新たに装
置を購入する必要はない。
Further, in the present invention, the reactive ion etching for removing the Al film and the subsequent oxygen gas plasma can be continuously performed in the same apparatus, so that it is not necessary to purchase a new apparatus in order to carry out the present invention. Absent.

さらに反応性イオンエッチング時の同一基板内及び基
板間でのエッチレートのバラツキを抑えることにより最
後のウェットエッチの比を小さくでき、反応性イオンエ
ッチングのみでエッチングしたとほぼ同じパターン寸法
を得ることができるのである。これによって高集積化及
び高速化を実現できる半導体装置を製造できる。
Furthermore, by suppressing variations in the etch rate within the same substrate and between substrates during reactive ion etching, the ratio of the final wet etch can be reduced, and the same pattern size can be obtained when etching is performed only by reactive ion etching. You can do it. As a result, a semiconductor device capable of achieving high integration and high speed can be manufactured.

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

第1図から第3図は本発明の一実施例を工程順に示す断
面図である。第4図は従来のウェットエッチングを行な
った場合の断面図である。第5図は従来の反応性イオン
エッチングを行なった場合の断面図である。 1……シリコン基板、2……フィールド酸化膜、3……
Al膜、4……フォトレジスト。
1 to 3 are sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of steps. FIG. 4 is a cross-sectional view when conventional wet etching is performed. FIG. 5 is a cross-sectional view when conventional reactive ion etching is performed. 1 ... Silicon substrate, 2 ... Field oxide film, 3 ...
Al film, 4 ... Photoresist.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/88 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/88 D

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板にアルミニウム膜又はアルミニ
ウム合金膜を形成し、フォトレジストをマスクとし選択
的に該膜の表面から内部に向かって反応性イオンエッチ
ングを施して該膜の厚さ方向の一部を残す工程と、RF出
力を200〜300Wとして前記フォトレジストを残存させな
がら前記反応性イオンエッチングにより生じた有機的付
着物をガスプラズマにより灰化し除去する工程と、前記
残ったフォトレジストをマスクとして酸系のエッチング
液で残りの該膜を除去してパターニングする工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An aluminum film or an aluminum alloy film is formed on a semiconductor substrate, and a photoresist is used as a mask to selectively carry out reactive ion etching from the surface to the inside of the film to form a film in the thickness direction of the film. Part, a step of ashing and removing organic deposits generated by the reactive ion etching by gas plasma while leaving the photoresist with RF output of 200 to 300 W, and masking the remaining photoresist. And a step of patterning by removing the remaining film with an acid-based etching solution.
JP60122210A 1985-06-05 1985-06-05 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Lifetime JPH0831437B2 (en)

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JPS61280620A JPS61280620A (en) 1986-12-11
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