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JPS6159658B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6159658B2
JPS6159658B2 JP54098949A JP9894979A JPS6159658B2 JP S6159658 B2 JPS6159658 B2 JP S6159658B2 JP 54098949 A JP54098949 A JP 54098949A JP 9894979 A JP9894979 A JP 9894979A JP S6159658 B2 JPS6159658 B2 JP S6159658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
wiring layer
electrode
semiconductor substrate
electrode wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54098949A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5623752A (en
Inventor
Tooru Ookuma
Kenji Mitsui
Morio Inoe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP9894979A priority Critical patent/JPS5623752A/en
Publication of JPS5623752A publication Critical patent/JPS5623752A/en
Publication of JPS6159658B2 publication Critical patent/JPS6159658B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、とくに
ドライエツチング処理により半導体基板上へ電極
あるいは電極配線層を形成する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming an electrode or an electrode wiring layer on a semiconductor substrate by dry etching treatment.

半導体基板上への電極あるいは電極配線層の形
成は、通常半導体基板表面全体に金属被膜を形成
したのち、さらにこの上に、所定のパターン形状
を有するエツチングマスクを形成し、前記金属被
膜の不要部分を除去する選択エツチング処理を施
すことによつてなされる。
To form an electrode or an electrode wiring layer on a semiconductor substrate, usually a metal film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and then an etching mask having a predetermined pattern is formed on top of this to remove unnecessary parts of the metal film. This is done by performing a selective etching process to remove the .

かかる選択エツチング処理方法は、周知の金属
被膜用エツチング液によるウエツトエツチング方
法とプラズマエツチング法等のドライエツチング
方法とに大別される。
Such selective etching processing methods are broadly classified into wet etching methods using well-known etching solutions for metal films and dry etching methods such as plasma etching methods.

ドライエツチング法は、ウエツトエツチング法
のようにエツチング液を用いる必要がなく、排液
処理が不要であることに加えて、作業環境を清潔
なものとしうるため、近年ウエツトエツチングに
代わり広く採用されつつある。
Dry etching has been widely adopted in place of wet etching in recent years because it does not require the use of an etching solution unlike wet etching, does not require drainage treatment, and can keep the working environment clean. It is being done.

このドライエツチング法によるエツチングで
は、ウエツトエツチング法によるエツチングに比
べて垂直方向のエツチング速度が大きく、水平方
向のエツチング速度が小さい。したがつて、ドラ
イエツチング方法により、たとえば、半導体基板
上に形成された金属膜をエツチングして電極配線
層を形成した場合、第1図に示すように形成され
る電極金属層1のエツチング断面の形状は、半導
体基板2の表面に対してほぼ垂直となり、サイド
エツチングあるいはオーバーエツチングの影響に
対してもその断面形状は変化せずほぼ垂直な断面
形状で電極金属層のパターン幅のみが減少する。
In the dry etching method, the etching speed in the vertical direction is higher and the etching speed in the horizontal direction is lower than that in the wet etching method. Therefore, when an electrode wiring layer is formed by etching a metal film formed on a semiconductor substrate using a dry etching method, for example, the etched cross section of the electrode metal layer 1 formed as shown in FIG. The shape is substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 2, and its cross-sectional shape does not change even under the influence of side etching or over-etching, and only the pattern width of the electrode metal layer is reduced with a substantially perpendicular cross-sectional shape.

ところで、半導体装置の電極配線層としてこの
ように、半導体基板表面に対して垂直な断面形状
をもつ電極配線層を半導体基板上に形成した場
合、次のような不都合の生じることがある。たと
えば垂直な断面形状を有する配線パターンを有す
る半導体基板上に、二酸化硅素(SiO2)膜などの
保護被膜を形成する必要のある場合保護被膜の均
一な被着形成が困難であり、また多層配線を行う
必要のある場合には半導体基板表面に対してほぼ
垂直な断面形状を有する電極配線層の段差部分に
おいて、二層目以後の配線層が断線する、所謂段
切れが発生する場合がある。
By the way, when an electrode wiring layer having a cross-sectional shape perpendicular to the surface of the semiconductor substrate is formed on a semiconductor substrate as an electrode wiring layer of a semiconductor device, the following problems may occur. For example, when it is necessary to form a protective film such as a silicon dioxide (SiO 2 ) film on a semiconductor substrate that has a wiring pattern with a vertical cross-sectional shape, it is difficult to uniformly apply the protective film, and it is difficult to apply the protective film uniformly. When it is necessary to perform this, a so-called step disconnection may occur in the second and subsequent wiring layers at a stepped portion of the electrode wiring layer having a cross-sectional shape substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたも
ので、半導体基板表面上に形成された金属膜上
に、所定のレジストパターンを形成したのち、ハ
ロゲン系ガスを用いたドライエツチングによつて
電極および電極配線層を形成するにあたり、前記
ハロゲン系ガス中にハロゲンラジカル吸収基を有
するガスを添加することにより、エツチング断面
がテーパ状をなすような電極および電極配線層を
得ようとするものである。
The present invention was made in view of these problems, and after forming a prescribed resist pattern on a metal film formed on the surface of a semiconductor substrate, electrodes are etched by dry etching using a halogen gas. In forming the electrode wiring layer, a gas having a halogen radical absorbing group is added to the halogen-based gas to obtain an electrode and an electrode wiring layer in which the etched cross section has a tapered shape. .

次に本発明実施例の半導体基板への電極配線層
の形成方法について説明する。
Next, a method of forming an electrode wiring layer on a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention will be described.

まず、所定の領域形成のなされたシリコン基板
上に、高純度アルミニウムを1.5μmの厚さに形
成したのち、電極配線層形成時のエツチングマス
クとして、AZ−1350Jと称されるシツプレー社製
のポジ型フオトレジストを約1μm塗布し、周知
の写真食刻処理によりレジストパターンを形成す
る。このようにしてエツチングマスク形成のなさ
れた試料に対し、通常の方法すなわち平行平板型
電極構造のプラズマエツチング装置を用いエツチ
ングガスとして、CCl40.2torr,C2H40.095torr,
ヘリウム(He)0.17torrとよりなる混合ガスを流
しつつ、800Wの高周波電力を21分間印加した。
First, high-purity aluminum was formed to a thickness of 1.5 μm on a silicon substrate on which a predetermined area had been formed, and then a positive film manufactured by Shipley Co., Ltd. called AZ-1350J was used as an etching mask when forming an electrode wiring layer. A mold photoresist is applied to a thickness of about 1 μm, and a resist pattern is formed by a well-known photolithography process. The sample with the etching mask formed in this way was treated with CCl 4 0.2torr, C 2 H 4 0.095torr,
High frequency power of 800 W was applied for 21 minutes while flowing a mixed gas consisting of 0.17 torr of helium (He).

その結果の写真を第2図に示す。 A photograph of the results is shown in Figure 2.

この写真は走査電子顕微鏡を用いて撮影したも
ので、1はこの方法にて形成されたアルミニウム
配線層、2は半導体基板である。
This photograph was taken using a scanning electron microscope, and 1 is an aluminum wiring layer formed by this method, and 2 is a semiconductor substrate.

第1,2図の比較より明らかなように、エツチ
ングガス中にエチレンを添加することにより、断
面形状がテーパ状をなすアルミニウム配線層を形
成することができる。なお、第1,2図の倍率は
1万倍である。
As is clear from a comparison of FIGS. 1 and 2, by adding ethylene to the etching gas, an aluminum wiring layer having a tapered cross-sectional shape can be formed. Note that the magnification of FIGS. 1 and 2 is 10,000 times.

また、エツチングガス内の四塩化炭素分圧を
P1、エチレン分圧をP2としエチレンの四塩化炭素
に対する分圧比P2/P1を変化させていつたときの
断面テーパ角を測定したグラフを第3図に示す。
横軸はエチレンの分圧比P2/P1であり、縦軸はエ
ツチング断面の基板表面に対するテーパ角であ
る。エチレンの分圧比が増えるに従つてテーパ角
は減少し、60゜程度まで小さくすることができる
ことがわかる。第3図から明らかなように、エチ
レンの添加量によつてテーパ角を制御することが
できるがエチレンの分圧比は50%以下であること
が望ましい。それ以上になると、エツチング速度
に比べてレジストパターンの消耗がはげしくパタ
ーン精度の低下につながり、実用化できなくな
る。
In addition, the partial pressure of carbon tetrachloride in the etching gas is
FIG. 3 shows a graph of the cross-sectional taper angle measured when P 1 and ethylene partial pressure were P 2 and the partial pressure ratio of ethylene to carbon tetrachloride P 2 /P 1 was varied.
The horizontal axis is the ethylene partial pressure ratio P 2 /P 1 and the vertical axis is the taper angle of the etched cross section with respect to the substrate surface. It can be seen that as the partial pressure ratio of ethylene increases, the taper angle decreases and can be reduced to about 60°. As is clear from FIG. 3, the taper angle can be controlled by the amount of ethylene added, but it is desirable that the partial pressure ratio of ethylene is 50% or less. If the etching speed is higher than that, the wear of the resist pattern will be rapid compared to the etching speed, leading to a decrease in pattern accuracy, making it impossible to put it into practical use.

このように、ハロゲンラジカル吸収基を有する
物質を、エツチングガス中に添加することによ
り、エツチング断面の形状をテーパ状とすること
ができる。この理由は詳らかではないが、たとえ
ばアルミニウムをエツチングする塩素ラジカルの
量を減少させることにより、アルミニウムのエツ
チング速度が遅くなり、徐々にレジストパターン
もエツチングされるところとなり、アルミニウム
のエツチングの進行がレジストパターンのエツチ
ング断面の影響を受けるためと考えられる。
In this way, by adding a substance having a halogen radical absorbing group to the etching gas, the shape of the etched cross section can be made tapered. The reason for this is not clear, but for example, by reducing the amount of chlorine radicals that etch aluminum, the etching rate of aluminum slows down and the resist pattern is gradually etched. This is thought to be due to the influence of the etched cross section.

ここでは、塩素ラジカルを吸収するガスとして
C2H4を用いたが、この他、水素(H2)あるいはエ
タン(C2H6)等の炭化水素が有効である。
Here, as a gas that absorbs chlorine radicals,
Although C 2 H 4 was used, other hydrocarbons such as hydrogen (H 2 ) or ethane (C 2 H 6 ) are also effective.

またエツチングされる金属層としてはAlの
他、モリブデン(MO)、タングステン(W)、チ
タン(Ti)、クロムCr、金(Au)、プラチナ
(Pt)などについても同様の効果が得られる。
In addition to Al, the same effect can be obtained with molybdenum (MO), tungsten (W), titanium (Ti), chromium Cr, gold (Au), platinum (Pt), etc. as the metal layer to be etched.

以上説明してきたように、本発明の方法により
半導体基板上に形成される電極および電極配線層
の断面はテーパ状となり、多層配線層あるいは電
極配線層への絶縁被膜を段切れなく形成すること
ができ、工業的価値はすこぶる大である。
As explained above, the cross section of the electrode and electrode wiring layer formed on the semiconductor substrate by the method of the present invention becomes tapered, and it is possible to form an insulating coating on a multilayer wiring layer or an electrode wiring layer without interruption. It can be done, and the industrial value is extremely large.

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

第1図は従来の方法を用いてエツチングを行つ
た場合の電極配線層の電子顕微鏡写真、第2図は
本発明の方法を用いてエツチングを行つた場合の
電極配線層の電子顕微鏡写真、第3図はエチレン
分圧比と配線層のエツチング断面のテーパ角との
関係を示す図である。 2……半導体基板、1……アルミニウム配線
層。
FIG. 1 is an electron micrograph of an electrode wiring layer etched using the conventional method, and FIG. 2 is an electron micrograph of an electrode wiring layer etched using the method of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ethylene partial pressure ratio and the taper angle of the etched cross section of the wiring layer. 2...Semiconductor substrate, 1...Aluminum wiring layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一主面上に導体膜が形成され、さらに同導体
膜上に電極形成用あるいは電極配線層形成用のレ
ジストパターンが形成された半導体基板を、ハロ
ゲン系ガス中にハロゲンラジカル吸収基を有する
物質が添加されるとともに、前記ハロゲン系ガス
分圧に対する前記添加物質分圧の比率が50%以下
に選定されたエツチングガスでドライエツチング
し、電極あるいは電極配線層を形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor substrate on which a conductor film is formed on one principal surface and a resist pattern for forming an electrode or an electrode wiring layer is further formed on the conductor film, and a substance having a halogen radical absorbing group is placed in a halogen gas. is added, and dry etching is performed using an etching gas selected such that the ratio of the partial pressure of the additive substance to the partial pressure of the halogen-based gas is 50% or less to form an electrode or an electrode wiring layer. manufacturing method.
JP9894979A 1979-08-01 1979-08-01 Manufacture of semiconductor device Granted JPS5623752A (en)

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JPS5623752A JPS5623752A (en) 1981-03-06
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