JPS62281332A - エツチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔概要〕 アルミニウム（ＡＩ）合金層、例えばアルミニウム銅（
ＡＩ−Ｃｕ）合金層のバターニングに際し、通常ＡＩ単
体のときと同様に塩素（ＣＩ）系ガスを用いたドライエ
ツチングを行うが、このときＣｕｘＣＩｙの形で塩素骨
が残りその除去が困難であり、Ａｌ−Ｃｕ合金層のコロ
−ジョン（腐食）が発生する。その抑止のために、Ａｌ
−Ｃｕ層をパターニングした後、コリン、もしくはその
誘導体中に浸漬する方法を提起する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はコロ−ジョンの発生を抑制した、Ａ１合金層、
例えばＡｌ−Ｃｕ合金層のエツチング方法に関する。

一般に半導体デバイスの配線層にはＡ１層、または珪素
（Ｓｉ）を数％混入したＡｌ−５Ａ合金層が用いられて
いるが、エレクトロマイグレーションにより配線層が消
滅することがある。

これを抑止するため、バイポーラデバイス、とくに高速
ロジック用大電流デバイスの配線層に、Ｃｕを２〜４％
混入したＡｌ−Ｃｕ合金層が用いられるようになった。

〔従来の技術〕

Ｃｔ系ガスを用いたＡＩ、またはその合金のドライエツ
チングにおいて、残留塩素分によるＡＩ、またはその合
金のコロ−ジョンが問題となっている。

つぎに、参考のためにコロ−ジョンの発生機構を考える
。

いま、エツチングガスのプラズマにより生成した塩素ラ
ジカルを０１″″で表すと、次式のように、ＡＩはＣげ
と反応してＡＩＣｈ　、あるいはＡ１□Ｃ１ａとなって
昇華することによりエツチングは進む。

八１＋Ｃ１°　→　ＡｌＣｌ、↑、　　Ａｌ□Ｃ１６↑
　。

このとき生じたＡｌＣ１，１等がエツチングされた４１
層の側壁やレジスト表面に付着したまま大気中に取り出
されると、大気中の水分と反応しての次式ように塩酸（
ｌ（Ｃ１）等を生じる。

ＡＩＣｈ　＋ＨｚＯ→１（Ｃ１，Ａｌ（０）１）！。

そうすると、次式のようにＨＣｌ　はＡＩと反応して、
またＡＩＣｈを生ずる。

Ａｌ＋ＨＣｌ−４ＡＩＣＩ、＋　Ｈ２↑。

このようにして反応は循環的に繰り返して行われ、コロ
−ジョンは際限なく進行してゆく。

そのため、通常のＡｌ、　Ａｌ−５ｉ合金、アルミニウ
ムチタン（ＡＩ−Ｔｉ）合金では、これらのドライエツ
チング後、つぎのような対策を行っている。

■　エツチング後、真空を破らないでレジストを剥離す
る。

と（に、酸素（０□）と四弗化炭素（ＣＦａ）を用いた
μ波ダウンフローアフシングが有効である。

これは、プラズマ発生室でμ波によりＱ、＋　ＣＦ４の
プラズマをつくり、活性種を試料室に導入してアッシン
グを行うもので、試料室には通常のりアクティブイオン
エツチング（ＲＩＥ）のようにイオンや電子を含まない
。従って被・エツチング物のこれらの衝撃による損傷が
なく、純粋に活性種によるアフシチングのみが行われる
。

■　熱窒素（）ｌｏｔ　Ｎｚ）でブローした後、水洗す
る。

■　水洗後、０□中で３５０℃でベーキングする。

■　ＣＦ４　、ＳＦ４　、Ｃ）ＩＦ３等の弗素系ガスで
プラズマ処理をする。

この場合は、弗素プラズマにより生じた弗素ラジカル（
Ｆ“）が０１と置換し、Ａ１表面に安定なＡＩＦが生成
する。

ＡＩＦはＡｌＦ３の完全な形になるまで反応が進まない
途中の組成でも、水分と反応しない。

■　Ｈ２でプラズマ処理をする。

以上のような処理により、安定してコロ−ジョンを防ぐ
ことができる。

しかしながら、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ−５ｉ合金
等のエツチングではＣｕｘＣ１ｙＯ形で塩素骨が残り、
その除去が困難で、上記の処理を行ってもコロ−ジョン
が発生することがあった。

そのために、パターニング後、硝酸（ＨＮＯり中に基板
を浸漬して残留塩素分を除去していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

エレクトロマイグレーション防止のためにＣｕ等の重金
属を少量混合したＡ１合金のパターニングでは残留塩素
分の除去が困難で、コロ−ジョンが発生することがあっ
た。

また、そのためパターニングの終わった基板を）ＩＮＯ
，中に浸漬する方法があるが、ＨＮ（ｈは強酸であるた
めプロセスの自動化が困難である等の問題があった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図（１）〜（３）は本発明を工程順に説明する基板
断面図である。

上記問題点の解決は、基板１上にアルミニウム合金層２
を被着し、その上にレジストパターン３を形成し、該レ
ジストパターン３をマスクにして該アルミニウム合金層
２をエツチングして該アルミニウム合金層のパターン２
Ａを形成し、該レジストパターン３を除去後、該基板（
１）をコリン、もしくはその誘導体中に浸漬する本発明
によるエツチング方法により達成される。

〔作用１ 本発明者は、前記のコロ−ジョン防止のため種々な方法
を実験したが、本発明の方法がとくに顕著な効果がある
ことを見出した。

すなわち、重金属を少量混合したＡ１合金層、例えばＡ
ｌ−Ｃｕ合金層をパターニングした後、基板をコリン、
もしくはその誘導体中に浸漬すると、残留塩素分が極め
て少なくなることを螢光Ｘ線測定を用いて確かめ、かつ
コロ−ジョンが発生しないことを実験的に確かめた。

コリンの構造式を第２図に示す。（：ｕ、Ｃ１ｙはＣｕ
”ＣＩ−の形で結合しており、Ｃ１−はコリンのＯＨ−
より電気的陰性度が強いためＯＨ−に置換されることに
より、Ｃｕ、（Ｃ１ｙがコリン、もしくはその誘導体中
によく溶解されると考えられる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図を用いて説明する。

第１図（１）において、基板１として表面に燐珪酸ガラ
ス（ＰＳＧ）層等の絶縁層を被着した珪素（Ｓｔ）基板
を用い、この上にＡＩ合金層２として厚さ８０００人の
ＡＩ−Ｃｕ（４％）層をスバ・７タ法で被着し、この土
に通常のりソグラフィを用いてレジストパターン３を形
成する。

第１図（２）において、ＲＩＥ法によりレジストパター
ン３をマスクにしてＡＩ合金層２をパターニングしてＡ
１合金層のパターン２Ａを形成する。

ＲＩＥは、エツチングガスとしてＣｈ　（２４ＳＣＣＭ
）、Ｓ　ｉＣ１＊　（４０５ＣＣＭ）を用い、これを０
．０２Ｔｏｒｒに減圧して周波数１３．５６ＭＨｚの電
力を２５０Ｗ　５分間印加して行った＠ 第１図（３）において、基板１を真空を破らないで搬送
してμ波ダウンフローアフシャ中に置きアッシングした
。

アッシングは、基板温度は室温で、反応ガスとしてＣＰ
ｉ（１００ＳＣＣＭ）、０２　（１５００ＳＣＣＭ）を
用い、これをＩ　Ｔｏｒｒに減圧して周波数２．４５Ｇ
）Ｉｚのμ波型力をＩ　ＫＷ　２分間印加して行った。

つぎに、基板を大気中に取り出し、そのままのものと、
ＨＮＯｆｆに５秒浸漬したものと、コリンの５％の水溶
液（商品名ＴＭＫ、関東化学類）に３０秒浸漬したもの
について、つぎのテストを行った。

この後、基板を大気中で７日間放置してコロ−ジョンの
発生を観察し、また、螢光Ｘ線分析で残留塩素量を測定
した。

これらの結果をつぎに示す。

（ａ）　　処理方法 （ｂｌ　　コロ−ジョン発生の有無 （Ｃ１残留塩素量（ｃｐｓ、　ｃｏｕｎｔ　ｐｅｒ　ｓ
ｅｃ、）とすると、 （ａｌ　　　処理なし　ＨＮＯ，浸漬　コリン浸漬（ｂ
）　　　　あり　　　なし　　　なしくｃｌ　　　　１
４１．１　　１１．８　　　１．７上記の結果より、Ｈ
ＮＯ，浸漬処理より残留塩素量が減少し、勿論コロ−ジ
ョンの発生は認められなくなる。

実施例ではコリンを用いたがこれの代わりに、コリンの
誘導体、例えば第３図にその構造式を示すＴＭＡＨＯ（
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を用い
てもコリンと全く同等の効果が得られる。

ＴＭＡ）１０の２．５％水溶液として、関東化学のＴＭ
Ａ、 東京応化工業のＮＭＤ、 長潮産業の９３２ディベロツバ−、 シブレイ・ファーイーストの マイクロホシソ）ＭＦ３１４　ティベロツバ−１ＭＦ３
１２ディベロツバー 等がある（以上いずれも商品名）。

Ｃ発明の効果〕 以上詳細に説明したように本発明によれば、エレクトロ
マイグレーション防止のための配線層であるＡＬ−Ｃｕ
層等のＡ１合金層のパターニングにおいて、残留塩素分
を除去し、配線層にコロ−ジョンが発生することを抑止
する。

また、本発明の処理を採用することによりプロセスの自
動化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１１〜（３）は本発明を工程順に説明する基板
断面図、 第２図はコリンの構造式を示す図、 第３図はＴＭＡＨＯの構造式を示す図である。 図において、 １は基板、 ２はＡ１合金層でＡｌ−Ｃｕ層、 ２ＡはＡｔ合金層のパターン、 ３レジストパターン 第　　１　　図 Ｃ２Ｈ，○ ＣＨ。 ＴＭＡＨＯの構造式を示” ｒ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板（１）上にアルミニウム合金層（２）を被着し、そ
   の上にレジストパターン（３）を形成し、該レジストパ
   ターン（３）をマスクにして該アルミニウム合金層（２
   ）をエッチングして該アルミニウム合金層のパターン（
   ２Ａ）を形成し、該レジストパターン（３）を除去後、
   該基板（１）をコリン、もしくはその誘導体中に浸漬す
   ることを特徴とするエッチング方法。