JPH10178018A

JPH10178018A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10178018A
Application number: JP33785796A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsuda; 亮津田
Original assignee: Asahi Kasei Microsystems Co Ltd; Asahi Kasei Microdevices Corp
Current assignee: Asahi Kasei Microsystems Co Ltd; Asahi Kasei Microdevices Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】半導体基板の上に金属膜を堆積し、この金属
膜の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジス
ト膜をフォトマスクにより選択的に露光してフォトレジ
スト膜に配線パターンを形成し、このパターン化フォト
レジスト膜をマスクとして前記金属膜をエッチングし
て、金属配線を形成する半導体装置の製造方法におい
て、工程を複雑にすることなく、安定した寸法の金属配
線パターンを得る。【解決手段】金属膜２を半導体基板１上に形成した
後、該半導体基板をプラズマ処理することにより前記金
属膜の表面を２０Åから１００Åの膜厚だけ酸化３し、
その後、前記フォトレジスト膜４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】半導体装置の製造方法におい
て、該半導体装置におけるＡｌ等の金属配線をフォトリ
ソグラフィー技術による選択エッチングによって形成す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造方法において、フォト
リソグラフィー技術を用いて金属配線を選択エッチング
して形成する方法は、広く実施されている。つまり、半
導体基板の上に金属配線とする金属膜を堆積し、この金
属膜の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジ
スト膜をフォトマスクにより選択的に露光してフォトレ
ジスト膜に配線パターンを形成し、このパターン化フォ
トレジスト膜をマスクとして配線として不要な部分の金
属膜をエッチングにより除去し、金属配線を形成してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
金属配線の金属表面の反射度が高いため、ハレーション
によってホトマスク通りの寸法の金属配線が得られない
という問題があった。ここでいうハレーションとは、露
光時に下地膜からの反射によって、狙いよりもパターン
が細かくなる現象である。このような反射により露光が
過剰となり、この過剰な露光が原因となって、フォトマ
スクの実際に硬化する部分の寸法が不正確になり、その
結果、形成される金属配線の寸法にずれが生じていた。
また、金属膜形成装置の状態などにより金属の表面の状
態が変動し、安定した寸法の金属配線が得られないとい
う問題もあった。その対策として、金属配線を構成する
金属膜の表面に、例えば、ＭｏＳｉ等の別の膜を形成
し、これを反射防止膜として用いる方法の検討が行われ
てきた。しかし、この方法においては、反射防止膜を構
成する金属の電気抵抗値が高いため、ボンディング時に
抵抗値の高い反射防止膜を除去する必要が生じ、この反
射防止膜の除去のために、工程が複雑化するという大き
な欠点があった。

【０００４】したがって、本発明の課題は、工程を複雑
にすることなく、安定した寸法の金属配線パターンを得
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、鋭意、実験、検討を重ねたところ、半
導体基板上に堆積した金属膜の上にフォトレジスト膜を
形成する前に、半導体基板をプラズマ処理に曝すと、金
属膜の表面に光の反射度の小さな酸化膜が形成できるこ
とを知見するに至った。そして、このように、金属膜を
堆積した半導体基板をプラズマ処理することによって金
属膜上に光の反射度の小さな酸化膜を形成すれば、この
酸化膜が反射防止膜となって、レジストへの露光時の金
属膜によるハレーションを防止することができ、それに
より金属配線の寸法の細りを大幅に低減化することが可
能になることが判明した。さらに、形成された酸化膜
は、ワイヤボンディング時、ボンディング特性への影響
が問題にならない程に薄いことも知り得た。そして、こ
の時の効果的な酸化膜厚は、２０Åから１００Åの範囲
内であることも判明した。本発明は、これらの知見に基
づいて成されたものである。

【０００６】すなわち、本発明の請求項１の半導体装置
の製造方法は、半導体基板の上に金属膜を堆積し、この
金属膜の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレ
ジスト膜をフォトマスクにより選択的に露光してフォト
レジスト膜に配線パターンを形成し、このパターン化フ
ォトレジスト膜をマスクとして前記金属膜をエッチング
して、金属配線を形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記金属膜を半導体基板上に形成した後、該半導体
基板をプラズマ処理することにより前記金属膜の表面を
２０Åから１００Åの膜厚だけ酸化し、その後、前記フ
ォトレジスト膜を形成することを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項２の半導体装置の製
造方法は、前記請求項１の半導体装置の製造方法におい
て、前記プラズマ処理が酸化プラズマの条件であること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明は以下の実施の形態例に限定されるもの
ではない。本発明の具体的な実施の形態として、以下
に、図１から図５を参照して説明する。

【０００９】半導体基板１の上に金属膜２が堆積されて
おり、この金属膜２を選択的にエッチングする場合を考
える。

【００１０】図１は、半導体基板１の上に金属膜２が蒸
着された状態を示す図である。半導体基板１は、Ｓｉ基
板でも、ＧａＡｓ基板でも、その他の半導体基板でもよ
い。また、この基板に酸化膜があってもよい。金属膜２
は、Ａｌでも、Ａｌ−Ｓｉでも、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕで
も、その他の金属膜でもよい。この図１の半導体基板１
にプラズマ処理を施す。プラズマ処理のガスは酸化性の
ガスであればよい。酸化性のガスとしては、例えば、酸
素ガス、オゾンガス、Ｎ₂ Ｏガス等がある。酸素プラズ
マ処理の装置は、酸化性のプラズマを発生させることの
できるものであれば、何でもよい。また、方法も特に限
定されない。

【００１１】酸素プラズマ処理により、図２に示すよう
に、金属膜２の表面に薄い酸化膜層３が形成される。こ
の時の酸化膜層３は、金属膜２の反射度が低減し、露光
時のハレーション防止に有効な２０Åの膜厚からボンデ
ィングに支障のない１００Åの範囲であることが望まし
い。酸素プラズマ処理を行った後、洗浄を行ってもよ
い。洗浄液、方法等は、特に限定されない。

【００１２】図３に示すように、前記酸化膜層３の上に
フォトレジスト層４を塗布により形成する。フォトレジ
スト層４に用いるレジスト材はネガ型またはポジ型いず
れでもよい。また、フォトレジスト層４を形成する前に
酸化膜層３に前処理を施してもよい。

【００１３】図４に示すように、前記フォトレジスト層
４に対して、フォトマスクを用いて、選択的に露光し、
これを現像して、フォトレジスト層４に配線パターンを
形成する。

【００１４】最後に、図５に示すように、前記パターン
化したフォトレジスト層４をマスクとして、前記金属膜
２の選択的エッチングを行う。エッチングはドライエッ
チングまたはウェットエッチングのいずれでもよい。方
法も特に限定しない。エッチングの後、前記パターン化
フォトレジスト層４を除去するが、その除去方法も特に
限定しない。

【００１５】図２の工程で形成した薄い酸化膜層３によ
り、金属膜２の表面での反射度が低減し、図４の工程で
行われる露光において、ハレーションが大幅に低減さ
れ、それに伴い、エッチングされて残る金属配線の細り
が少なくなり、フォトマスクの寸法に、より近い寸法の
金属配線を得ることができる。

【００１６】

【実施例】続いて、本発明の実施例を示す。以下の実施
例は、本発明を具体的に説明する例にすぎず、本発明を
限定するものではない。

【００１７】（実施例１）まず、スパッタリング法によ
り形成したＡｌ−１％Ｓｉ膜をつけたＳｉ基板を、フォ
トレジスト灰化装置（東京応化社製ＯＰＭ−ＥＭ−１０
００）にて、酸素ガス圧０．８Ｔｏｒｒ、基板温度は常
温、出力６００Ｗの条件で得られる酸素プラズマに、５
分間曝した。その結果、２０Å程度の膜厚の酸化膜が生
じた。

【００１８】次に、レジストと基板との密着性を上げて
現像時のレジストパターンのはがれを防止する公知のＨ
ＭＤＳ(Hexamethyldisilazane)による前処理を、前記酸
化膜に施し、その上にフォトレジストを２．３μｍの厚
さで塗布した。

【００１９】その後、このフォトレジストをフォトマス
クを用いて選択的に露光し、これを現像して、フォトレ
ジストを配線パターン化した。この配線パターン化フォ
トレジストをマスクとして、Ｃｌ₂ 、ＣＦ₄ 、ＢＣｌ₃
の混合ガスにより、前記Ａｌ−１％Ｓｉ膜を選択的にエ
ッチングし、金属配線パターンを形成した。

【００２０】金属配線パターンの寸法測定は、走査型電
子顕微鏡を用いて行った。図６に、比較例として酸素プ
ラズマ処理を施さなかった場合と、酸素プラズマ処理を
５分間行った場合、酸素プラズマ処理を３０分間行った
場合、４５分間、６０分間、そして、１００分間行った
場合での、それぞれの金属配線パターンの寸法を示し
た。フォトマスクの寸法が３．８μｍであるのに対し、
酸素プラズマ処理を施さなかったものでは、金属配線パ
ターンの寸法は約３．２５μｍであり、５分間以上酸素
プラズマ処理したものでは、約３．４μｍとなり、酸素
プラズマ処理を施した方が明らかにフォトマスクに近い
寸法が得られることが確認された。この時の酸化膜厚
は、５分間で２０Åであり、１００分間で約５０Åであ
った。

【００２１】（実施例２）金属膜にＡｌ−１％Ｓｉ−
０．５％Ｃｕを用い、同様にして金属配線パターンを形
成した場合の結果を、図７に示した。フォトマスクの寸
法が３．８μｍであるのに対し、酸素プラズマ処理を施
さなかったものでは、金属配線パターンの寸法は約３．
０μｍであり、５分間行ったものは約３．１μｍ、３０
分間行ったものは約３．２μｍとなり、実施例１の場合
と同様、酸素プラズマ処理を施した方が明らかにフォト
マスクに近い寸法の金属配線パターンが得られた。この
時の酸化膜厚は、５分間で２０Åであり、３０分間で約
５０Åであった。

【００２２】（比較例１）実施例２と同様な金属膜に同
様な酸素プラズマ処理を２００分間施し、酸化膜厚を約
２００Åとした場合のボンディング性は、酸化膜厚が２
０Åの場合と比較してボンディングパワーを上げなけれ
ばならず、ボンディング特性が明らかに低下した。

【００２３】

【発明の効果】金属配線とする金属膜上にフォトレジス
トを塗布する前に、金属膜を堆積した基板に酸素プラズ
マ処理を施すことにより、金属膜の表面に薄い酸化膜が
形成され、それが反射防止膜として働くことにより、フ
ォトレジストを露光する際のハレーションによる影響を
小さくし、フォトマスクと金属配線パターンとの寸法差
を小さくすることができる。また、別個の膜を反射防止
膜として堆積することなく、金属膜表面に反射防止膜を
形成でき、ワイヤボンディング強度の低下もないことか
ら、プロセスを複雑化する必要がない。さらに、酸素プ
ラズマ処理には、例えば、通常のフォトレジスト灰化装
置が使用できるため、新たな設備投資を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の製造方法の工程を説明するためのもの
で、製造過程にある半導体装置の断面構成図である。

【図２】発明の製造方法の工程を説明するためのもの
で、製造過程にある半導体装置の断面構成図である。

【図３】発明の製造方法の工程を説明するためのもの
で、製造過程にある半導体装置の断面構成図である。

【図４】発明の製造方法の工程を説明するためのもの
で、製造過程にある半導体装置の断面構成図である。

【図５】発明の製造方法の工程を説明するためのもの
で、製造の完了した半導体装置の断面構成図である。

【図６】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、金属膜にＡｌ−１％Ｓｉを用いた場合の金属配線パ
ターン寸法と酸素プラズマ処理時間の相関を示すグラフ
である。

【図７】本発明の第２の実施例を説明するためのもの
で、金属膜にＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕを用いた場
合の金属配線パターン寸法と酸素プラズマ処理時間の相
関を示すグラフである。

【符号の説明】

１半導体基板２金属膜３金属膜表面の酸化膜４フォトレジスト層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の上に金属膜を堆積し、この
金属膜の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレ
ジスト膜をフォトマスクにより選択的に露光してフォト
レジスト膜に配線パターンを形成し、このパターン化フ
ォトレジスト膜をマスクとして前記金属膜をエッチング
して、金属配線を形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記金属膜を半導体基板上に形成した後、該半導体基板
をプラズマ処理することにより前記金属膜の表面を２０
Åから１００Åの膜厚だけ酸化し、その後、前記フォト
レジスト膜を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項２】前記プラズマ処理が酸化プラズマの条件
下で行われることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置の製造方法。