DE2922791C2 - Verfahren zum Trockenätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Verfahren zum Trockenätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen

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DE2922791C2 DE2922791A DE2922791A DE2922791C2 DE 2922791 C2 DE2922791 C2 DE 2922791C2 DE 2922791 A DE2922791 A DE 2922791A DE 2922791 A DE2922791 A DE 2922791A DE 2922791 C2 DE2922791 C2 DE 2922791C2
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

Description

in VoL-%, bezogen auf Bortrichlorid, angegeben). Vorzugsweise wird dieser Wert des Freons auf 10 bis 28 VoL-% eingestellt Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die zugesetzte Menge an Freon etwa 20 VoI-% beträgt. Wenn die Menge an Freon mehr als 32 Vol.-% beträgt kann durch die Zugabe von Freon kein wesentlicher zusätzlicher Effekt erreicht werden und die Ätzrate für Al oder Aluminiumlegierungen wird drastisch vermindert In diesem Fall können daher keine guten Ergebnisse erzielt werden. Selbst wenn die züge- ίο setzte Menge an Freon sehr klein ist, kann entsprechend ein gewisser Effekt erreicht werden. Im Fall von C2F6 oder C4F8 wird die zugesetzte Menge auf einen Wert von nicht mehr als etwa 14 bzw. nicht mehr als etwa 7 VoL-% eingestellt
Die zugesetzte Menge Sauerstoff wird auf einen Wert von nicht mehr als 6.5 VoL-%, vorzugsweise auf 2 bis 5,5 Vol.-°/o eingestellt Die besten Ergebnisse werden erzielt wenn Sauerstoff in einer Menge vonstwa 4 VoL-% zugegeben wird. Wie im Fall von Freon kann durch die Zugabe von Sauerstoff kein wesentlicher Effekt erzielt werden, wenn die zugesetzte Menge an Sauerstoff mehr als der obere Grenzwert, d. h. mehr als 6,5 VoL-% beträgt und die Ätzrate gegenüber Aluminium oder Aluminiumlegierungen wird drastisch vermindert, so daß keine guten Ergebnisse erzielt werden können. Auch wenn die zugesetzte Menge an Sauerstoff sehr klein ist kann in entsprechender Weise ein gewisser Effekt erreicht werden.
Die vorstehend erläuterte Menge für das zugesetzte Freon oder den zugesetzten Sauerstoff bezieht sich auf den Fall, wenn jeweils Freon oder Sauerstoff für sich dem Bortrichlorid zugesetzt wird. Wenn sowohl Freon, als auch Sauerstoff gleichzeitig dem Bortrichlorid zugefügt werden, kann das Trockenätzen mit weiter verbes- serter Selektivität durchgeführt werden. Im Fall dieser gleichzeitigen Zugabe können die zugesetzten Mengen an Freon und Sauerstoff die gleichen sein, wie sie vorstehend im Hinblick auf die einzelne Zugabe beschrieben wurden. Genauer ausgedrückt werden die Mengen an Freon und Sauerstoff, welche Bortrichlorid zugesetzt werden, auf Werte von nicht mehr als 32 Vol.-% bzw. nicht mehr als 6,5 Vol.-% eingestellt. In diesem Fall beträgt die Menge eines Freons, beispicbweise CF4, vorzugsweise 10 bis 28VoI.-% und insbesondere etwa 20 Vol.-% und die Sauerstoffmenge beträgt vorzugsweise 2 bis 54 VoL-% und insbesondere etwa 4 Vol.-%. Wenn die zugesetzte Meng« an Freon oder Sauerstoff mehr als 32 Vol.-% (für Freon) bzw. mehr als 6,5 Vol. -Vc (bei Sauerstoff beträgt, so kenn durch die Zugabe von Freon oder Sauerstoff kein wesentlicher Effekt mehr erzielt werden.
Das vorstehend beschriebene Mischgas wird einer Behandlung durch Plasmaentladung unterworfen und das Aluminium oder die Aluminiumlegierung wird durch Ionen oder Radikale, welche durch diese Entladungsbehandlung erzeugt werden, mit einem Muster versehen. Dies kann gemäß der bekannten Verfahrensweisen für das Plasmaätzen unter Verwendung einer bekannten Ätzvorrichtung des Paralleldioden-Typs unter Verwendung von Plasma erfolgen, die normalerweise auf dem Halbleitergebiet eingesetzt wird. Es kann jede beliebige Ätzvorrichtung angewendet werden, so lange mit ihrer Hilfe das Ätzen unter Verwendung von Plasma durchgeführt wird Mit Hilfe dieser bekannten Plasmaätzmethode kann ein vorbestimmtes Muster auf der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Schicht ausgebil.'ft werden. Für die beschrie bene Trockenptzmethode ist es kennzeichnend, daß für die Ausbildung eines vorbestimmten Musters auf einer Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gemäß dieser bekannten Plasmaätzmethode ein Mischgas der vorstehend genannten Zusammensetzung verwendet wird, wodurch die Ätzrate und die Selektivität der Ätzung der Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in bemerkenswerter Weise verbessert werden können.
Der Gasdruck während des Trockenätzens kann auf einen üblicherweise angewendeten Wert eingestellt werden; in vielen Fällen können jedoch sehr gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn der Gasdruck um einen Wert von einigen Pa oder mehr über den üblichen Wert erhöht wird. Da jedoch der optimale Gasdruck in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gases und der Hochfrequenz-Leistung der Zerstäubungsvorrichtung variiert, wird der optimale Gasdruck vorzugsweise entsprechend den tatsächlichen Beduv3ngen experimentell bestimmt Wenn die Frequenz de- Hochirequenzquelle 13,56 MHz beträgt und der Elektrodenabstand in der Zerstäubungsvorrichtung 80 mm beträgt so liegt der anwendbare Gasdruck im Bereich von 1 bis 150 Pa unc? der bevorzugte Gasdruck beträgt 20 bis 35Pa.
Wenn eine Zerstäubung in Freon-Gas nach der Beendigung des Trockenätzvorgangs durchgeführt wird, kann eine sehr hohe Wirksamkeit der K&rrosionsverhinderung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen erreicht werden. Beim Ätzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen unter Verwendung eines chlorierten Gases, wie CCU oder BCI3, wird häufig wegen des an der Oberfläche des Aluminiums oder der Substratoberfläche abgeschiedenen Cl die Korrosion von Al oder Aluminiumlegierungen, die zwingend vermieden werden sollte, verursacht. Um diese unerwünschte Korrosion zu verhindern, hat man bisher die Zerstäubung in Sauerstoff und Wasserwäsche durchgeführt, dabei konnte jedoch keine zufriedenstellende Wirkung erzieh werden.
Bei dem beschriebenen Verfahren kann eine zufriedenstellende Wirkung der Verhütung der Korrosion von Aluminium oder Aluminiumlegierungen erreicht werden, wenn nach der Beendigung des Trockenätzens die Zuführung des Bortrichlorids unterbrochen wird, während nur noch Freon zugeführt wird, und danach eine Zerstäubungsreinigung in Freon durchgeführt wird, das Material in eine schwach alkalische wäßrige Lösung eingetaucht und die Wasserwäsche durchgeführt wird. Als schwach alkalische wäßrige Lösung kann beispielsweise wäßriges Ammoniak oder eine wäßrige Lösung /OKi Hydrazin verwendet werden. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Zerstäubungsreinigung in Freon während etwa einer Minute durchgeführt wird.
Nach der Beendigung der vorstehend erwähnten Zerstäubungsreinigung können weitere Verfahrensstufen angewendet werden, in denen eine Zerstäubung in gasförmigen Ammoniak während 3 bis 5 Minuten und danach eine Zerstäubung in He- oder Ar-Gasplasma während 2 bis 5 Minuten vorgenommen wird, welch« die vorstehend erläuterte Naßwäsche ersetzen. In diesem Fall kann eine Antikorrosionswirkung erzielt werden, die vergleichbar der m't Hilfe der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise erreichten Antikorrosionswirkung oder dieser noch überlegen ist und das Ätzverfahren kann vollständig in einer trockenen Verfahrensweise durchgeführt werden. Das vorstehend beschriebene Zerstäuben in gasförmigen Ammoniak kann weggelas-
sen werden. Der vollständigste Antikorrosionseffekt kann aber erreicht werden, wenn das Zerstäuben in gasförmigen Ammoniak durchgeführt wird.
Die Antikorrosionsbehandlung einschließlich des vorstehend erwähnten Zerstäubungsreinigungsvorgangs in Freongas ist auch beim Trockenätzen von Aluminium, Aluminiumlegierungen o. dgl. unter Verwendung von CCl» wirksam, das etwa 5 VoI.-% CF4 enthält.
Beispiel 1
10
Bortrichlorid (BCb) wurde in einer Strömungsrate von 50 ml/min in eine Paralleldioden-Ätzvorrichtung eingeleitet, in der Hochfrequenzplasma angewendet wurde. Tetrafluorkohlenstoff (CF4) wurde gleichzeitig in is variierender Strömungsrate zugeleitet und die Ätzraten für Aluminium, eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt an 2 Gew.-% Si und 4 Gew.-% Cu, Si, SiO2 und ein positiv arbeitenden Photoresist (AZ-1350J der Shipley Co, USA) die jeweils auf einer Hochfrequenzelektrode angeordnet wurden, wurden gemessen. Der Gasdruck betrug 21 Pa (0,16 Torr), die Hochfrequenzleistung betrug 200W, die Frequenz betrug 1346 MHz und der Elektrodenabstand betrug 80 mm.
Die Ergebnisse der Messung sind in F i g. 1 gezeigt In F i g. 1 sind außerdem Ergebnisse dargestellt, die erhalten wurden wenn CjFe oder C4Fg zum Ätzen von Aluminium als Freon verwendet wurden. In F i g. 1 ist auf der Ordinate die Ätzrate (nm/sec) und auf der Abszisse die Strömungsrate (ml/min) des Freons angegeben. Die Kurven 1,2,3 und 4 zeigen Ergebnisse, die für Aluminium und die Al-Si-Cu-Legierung, Si, den Photoresist bzw. SiOj erhalten wurden. In jedem Fall wurde CF4 als Freon verwendet. Die Kurven 5 und 6 zeigen Ergebnisse, die beim Ätzen von Aluminium unter Verwendung von CjF6 bzw. C4F8 als Freon erhalten wurden.
Wie aus den in F i g. 1 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, sind die Ätzraten für Aluminium und die Al-Si-Cu-Legierung, die durch Trockenätzen in einem Mischgas aus BCb, zugeführt in einer Strömungsrate von 50 ml/min, und CF4, zugeführt in einer Strömungsrate von 10 ml/min (20 VoL-%), erreicht werden, etwa dreimal so hoch wie die Ätzraten, die durch das Trockenätzen in BCI3 für sich erzielt werden. Genauer gesagt wird das Ätzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen einer Dicke von 1 μιη innerhalb von 6 bis 8 Minuten beendet, wenn das Trockenätzen in dem Mischgas durchgeführt wird. Darüber hinaus sind die Ätzraten für SiOj, das Photorcjistmaterial und Si praktisch nicht unterschiedlich, gleichgültig ob das Trockenätzen in dem Mischgas oder in BCl3 allein durchgeführt wird. Beim Trockenätzen in dem Mischgas wird daher die Selektivität gegenüber der Selektivität verbessert, die beim Trockenätzen in BCI3 erreichbar ist und die Verhältnisse Al/SiOj, Al/Photoresistmaterial und ΑΙ/Si betragen etwa 18, etwa 5 bzw. etwa 6.
Wenn die zugesetzte Menge an CF4 mehr als 32 VoL-% beträgt (16 ml/min), so werden die Ätzraten für Aluminium und Aluminiumlegierungen drastisch vermindert und durch die Zugabe von CF4 können keine wesentlichen Wirkungen erreicht werden. Auch wenn die zugesetzte Menge an Freon klein ist, kann in entsprechender Weise ein gewisser Effekt erzieh werden.
Der Fall, in welchem CF4 als Freon verwendet wird (Kurve 1) ist vorteilhaft gegenüber dem Fall, in welchem C2F6 (Kurve 5) oder C4Fg (Kurve 6) als Freon verwendet werden, weil die maximale Ätzrate höher ist und die Änderung der Ätzrate bei Änderungen der Strömungsrate des Freons merklich vermindert wird. Es ist daher ersichtlich, daß bei Verwendung von CF4 als Freon besonders gute Ergebnisse erzielt werden können.
Beispiel 2
Eine Aluminiumlegierung, die 2 Gew.-% Si und 4 Gew.-% Cu enthielt und die auf einem Si-Plättchen mit einem Durchmesser von 76 mm angeordnet war, wurde der Trockenätzung durch Plasma bei einer Hochfrequenzleistung von 03 W/cm2 in einem Mischgas aus Bortrichlorid (BCb), zugeführt in einer Strömungsrate von 50 ml/min, und Tetrafluorkohlenstoff (CF4), zugeführt in einer Strömungsrate von 10 ml/min, unterworfen. Für den Ätzvorgang wurde ein positiv arbeitender Photoresist (AZ-1350J) einer Dicke von 0,9 μπι als Maske verwendet. Als Ätzvorrichtung wurde eine übliche Dioden-Zerstäubungsvorrichtung eingesetzt und der Gasdruck betrug 20 Pa. Die Dicke der Schicht aus Aluminiumlegierung betrug 1 μπι und das Ätzen der Al-Si-Cu-Legierung war in etwa 7 Minuten abgeschlossen. Sofort nach der Beendigung des Ätzens wurde die Zuführung des gasförmigen BCb unterbrochen, während nur noch CF4-GaS zugeleitet wurde, und die Zerstäubungsrtinigung wurde in einem Plasma aus CF4-GaS 1 Minute ,'feng durchgeführt. Die Probe wurde an die Luft herausgenommen und in schwach alkalische konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung oder eine wäßrige Lösung von Hydrazin während etwa 30 Sekunden eingetauchL An der so behandelten Al-Si-Cu-Legierungsschicht der Probe wurde keine Korrosion beobachtet.
Beispiel 3
Bortrichlorid (BCb) wurde in einer Strömungsrate von 50 ml/min in eine Paralleldioden-Ätzvorrichtung, die unter Verwendung von Hochfrequenzplasma arbeitet, eingeleitet. Gleichzeitig wurde Sauerstoff (O2) in variierender Strömungsrate zugeleitet, Aluminium eine 2 Gew.-% Si und 4 Gew.-% Cu enthaltende Aluminiumlegierung, Si, SiO2 und ein positiv arbeitender Photoresist (AZ 1350J), die jeweils auf einer Hochfrequenzelektrode angeordnet waren, wurden geätzt und die entsprechenden Ätzraten wurden gemessen. Der Gasdruck betrug 20 Pa, die Radiofrequenzleistung betrug 200 W. die Frequenz betrug 13,56 MHz und der Elektrodenabstand betrug 80 mm.
Die Ergebnisse der Messung sind in Fig.2 dargestellt In F i g. 2 gibt die Ordinate die Ätzrate (nr.i »min) an und die Abszisse zeigt die Strömungsrate (ml/min) des Sauerstoffes an. Die Kurven 11,12,13 und 14 zeigen Ergebnisse, die jeweils für Aluminium und die Al-Si-Cu-Legierung, Si, das Photoresistmaterial bzw. SiO2 erhalten wurden.
Wie aus den in F i g. 2 dargestellten Ergebnissen klar ersichtlich ist sind die für Aluminium und die Al-Si-Cu-Legierung erreichten Ätzraten etwa 5mal so hoch, wie die Ätzraten, die durch Trockenätzen nur in BCI5 erreicht werden können, wenn das Trockenätzen in einem Mischgas aus BCI3, das in einer Strömungsrate von 50 ml/min zugeleitet wird, und O2, das in einer Strömungsrate von 2 ml/min zugeleitet wird (4 VoL-% O2) erfolgt Dabei betragen speziell die Ätzraten für Aluminium und Aluminiumlegierung 340 nm/min und das Ätzen von Aluminium und der Aluminiumlegierung in einer Dicke von 1 μπι ist in 3 bis 5 Minuten vervollständigt
Darüber hinaus wird die Selektivität in diesem Fall
7 8
gegenüber der Selektivität verbessert, die durch Trok- nisse für Al, d. h., AI/S1O2, ΑΙ/Photoresist und Al/Si bekenätzen in BCIj allein erreicht wird und die Verhältnis- tragen nämlich jeweils 65,22 bzw. 16. se Al/SiOj, Al/Photoresistmaterial und Al/Si betragen Wenn der Druck des Mischgases im Bereich von 22 etwa 27, etwa 3,4 bzw. etwa 5,7. bis 33 Pa (0,18 bis 0,25 Torr) liegt, sollte natürlich der Wenn die zugesetzte Menge an Sauerstoff mehr als 5 Bereich der Hochfrequenzleistung, bei der Plasmaentla-6,5 VoI.-0^ beträgt (etwa 3,3 ml/min), werden die Ätzra- düngen verursacht werden, begrenzt sein und das Verten für Aluminium und Aluminiumlegierung drastisch fahren wird beträchtlich durch die Ätzvorrichtung bevermindert und durch die Zugabe von Sauerstoff kann einflußt.
kein wesentlicher Effekt erzielt werden. Auch wenn die Bei dem beschriebenen Verfahren durch Trockenätzugesetzte Menge an Sauerstoff sehr gering ist, kann ein 10 zen einer Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumentsprechender, gewisser Effekt erreicht werden, legierung unter Verwendung eines Mischgases, das
hauptsächlich aus Bortrichlorid (BCI3) besteht und das
Beispiel 4 eine geeignete Menge an Tetrafluorkohlenstoff (CF4)
und/oder Sauerstoff (O2) enthält, kann das Selektivitäts-Aluminium, eine 2 Gew.-% Si und 4 Gew.-% Cu ent- 15 problem, das bei der üblichen Verfahrensweise auftritt, haltende Aluminiumlegierung, Si, SiO2 und ein positiv in bemerkenswerter Weise verbessert werden und daarbe!ten<ier Photoresist (AZ-13501) wurden der bei kann speziell das Ätzratenverhältnis für Al/Si auf Trockenätzung in einem Mischgas aus Bortrichlorid etwa 16 erhöht werden. Auf diese Weise kann eine prak-(BCIj). das in einer Strömungsrate von 50 ml/min züge- tisch ausreichende Selektivität erzielt werden, führt wurde, und Sauerstoff, zugeführt in einer Strö- 20 Der durch die Zugabe von Freon erreichte Effekt mungsrate von 2 ml/min (4 Vol.-%) unter variierendem kommt dadurch zustande, daß F in BCl3 eingeführt wird. Gasdruck und variierender Hochfrequenzleistung un- ein gewisser Effekt kann auch durch Zugabe von C2F4 terworfen und die erreichten Ätzraten wurden gemes- oder C4Fi, erreicht werden, diese Wirkung ist aber gerinsen. Die Frequenz betrug 1336 MHz und der Elektro- ger als die durch Zugabe von CF4 erreichte Wirkung, denabstand betrug 80 mm. 25 weil die Menge an F, die im Plasma erzeugt wird, relativ Wenn die Hochfrequenzleistung 200 W betrug, waren gering ist Ein ähnlicher Effekt ist auch dann zu erreidie Ätzraten für Al, SiO2 bzw. das Photoresistmaterial chen, wenn F2 oder HF anstelle von Freon eingesetzt jeweils 0 unter einem Mischgasdruck von 27 Pa werden.
(0,2 Tor ). Bei einem Mischgasdruck von 13Pa Wenn darüber hinaus eine Zerstäubungsreinigung in (0,1 Torr) betrugen jedoch die Ätzraten für Aluminium 30 CF4-GaS, das Waschen mit einer schwach alkalischen und die Aluminiumlegierung 200 nm/min und die Ätzra- wäßrigen Lösung und die Wasserwäsche durchgeführt ten für das Photoresistmaterial 53 nm/min, für Si 12 nm/ werden, nachdem das beschriebene Verfahren zum min und für SiO2 81 nm/min. Trockenlitzen vorgenommen worden ist, so kann in Wenn der Druck des Mischgases auf 20 Pa (0,15 Torr), wirksamer Weise eine vollständige Verhinderung der eingestellt wurde, wurden Aluminium und die Alumini- 35 Korrosion von Schichten aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bei einer Hochfrequenzleistung von 160 W umiegierungen erreicht werden, was bei der üblichen nicht geätzt und bei einer Hochfrequenzleistung von Verfahrensweise nicht möglich ist
250 W betrugen die Ätzraten für Aluminium und Alumi-
niumlegierung 400 nm/min und die Selektivitätswerte Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Al/SiO2, Al/Photoresistmaterial und Al/Si betrugen 26, 40 4,8 bzw. 2,1.
Beispiel 5
Bortrichlorid (BCI3) wurde in einer Strömungsrate 45 von 50 ml/min in eine Paralleldioden-Ätzvorrichtung, die unter Verwendung von Hochfrequenzplasma arbeitet, eingeleitet Tetrafluorkohlenstoff (CF4) und Sauerstoff (O2) wurden gleichzeitig in Strömungsraten von 8,5 ml/min (17 VoL-% für CF4) und 2 ml/min (4 Vol.-%) 50 für O2 zugeleitet Aluminium, eine 2 Gew.-% Si und 4 Gew.-% Cu enthaltende Aluminiumlegierung, Si, SiO2 und ein positiv arbeitender Photoresist (AZ-1350J) wurden dem Trockenätzen unterworfen, bei dem die Hochfrequenzleistung auf 150 bis 250 W und der Mischgas- 55 druck im Bereich von 20 bis 33 Pa eingestellt wurden, so daß eine Plasmaentladung ermöglicht wurde.
Die Ergebnisse der Messung des Selektivitätsverhaltens sind in Fig.3 gezeigt Auf der Ordinate ist das Ätzratenverhältnis für Aluminium und Aluminiumlegie- 60 rung angegeben und die Abszisse gibt den Druck (Pa) des Mischgases an. Die Kurven 21,22 und 23 zeigen die Verhältnisse für Al/SiO2. Al/Si bzw. Al/Photoresistmaterial.
Wenn der Gasdruck 25,5 Pa beträgt, sind die Ätzraten 65 für Aluminium und Aluminiumlegierung etwa 140 nm/ min, wie aber aus F i g. 1 leicht ersichtlich ist, wird die Selektivität merklich verbessert Die Ätzratenverhält-

Claims (1)

1 2 der Ätzrate des als Maske verwendeten Photoresistma- Patentansprüche: terials und der Ätzrate von Al oder der AI-Legierung oder zwischen Si als Substrat für die Schicht aus Al oder
1. Verfahren zum Trockenätzen von aus Alumini- der Al-Legierung und dem Aluminium oder der Al-Leum oder Aluminiumlegierungen bestehenden s gierung, d. h. die Selektivität der Ätzrate, ist gering. Schichten mittels aufprallender Ionen einer durch Unter der Annahme, daß das Verhältnis der Ätzrate für Entladung ionisierten und eine Halogenverbindung das Material A zu der Ätzrate für das Material ß als A/B enthaltenden Gasatmosphäre, dadurch ge- ausgedrückt wird, beträgt bei Verwendung von Tetrakennzeichnet, daß als Entladungsgas eine Mi- Chlorkohlenstoff das Verhältnis für Al/Photoresistmateschung von Bortrichlorid und von mindestens einer io rial und Al/Si jeweils etwa 1. Um diesen Nachteil bei Verbindung aus der Gruppe Freon und Sauerstoff Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff zu beseitigen, verwendet wird. wird bekanntlich eine winzige Menge an He dem Tetra-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- tAlorkohlenstoff zugesetzt, um die Selektivität zu verzeichnet, daß man ein Mischgas verwendet, das Bor bessern. Selbst bei dieser Methode betragen die Vertrichlorid sowie Freon in einer Menge bis zu 15 hältnisse für Al/Photoresistmaterial und Al/Si jeweils 32 VoL-% enthält etwa 2 und sind somit immer noch unzureichend für die
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- praktische Anwendung. Wenn Bortrichlorid verwendet kennzeichnet daß man ein Mischgas verwendet, das wird, wird zwar die Selektivität gegenüber der Verwenzusätzlich Sauerstoff in einer Menge bis zu dung von Tetrachlorkohlenstoff verbessert und die Ve.r-6,5 VoL-% enthält 20 häitnisse für Äi/Photoresistmateriai und Ai/Si betragen
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, jeweils 3 und das Verhältnis für AI/S1O2 beträgt etwa 10. dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mischgas ver- Bei Verwendung von Bortrichlorid beträgt jedoch die wendet, dessen Gehalt an Freon 10 bis 28 VoL-% Ätzrate für Al nur 60 nm/min und ist somit niedrig und beträgt die Zeit, die zum Ätzen einer aus Al oder einer Al- Legie-
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 25 rung bestehenden Schicht einer Dicke voii 1,0 bis 1,5 μπι dadurch gekennzeichnet, daß der Freongehalt des erforderlich ist, wie sie normalerweise als Verdrah-Mischgases etwa 20 VoL-% beträgt tungsmaterial für eine Halbleitervorrichtung verwendet
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, werden, beträgt etwa 17 bis etwa 25 Minuten,
dadurch gekennzeichnet daß man ein Mischgas ver- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verwendet, dessei. Sauerstoffgehalt 2 bis 5,5 VoL-% be- 30 fahren zum Trockenätzen der eingangs genannten Art trägt hinsichtlich Selektivität und Ätzrate zu verbessern. Die-
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dadurch gekennzeichnet da3 als Freon CF* vorliegt als Entladungsgas eine Mischung von Bortrichchlorid
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und von mindestens einer Verbindung aus der Gruppe dadurch gekennzeichnet daß man das Aluminium 35 Freon und Sauerstoff verwendet wird.
oder die Aluminiumlegierung nach dem Trockenät- Im folgenden werden Anwendungs- und Ausfüh-
zen einer Zerstäubungsreinigung in Freon, der Alka- rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert
liwäsche und der Wasserwäsche unterwirft In diesen Zeichnungen ist F i g. 1 ev.ic graphische Dar
stellung, die den Zusammenhang zwischen der Ätzrate
40 und der Strömungsrate von CF4 beim Trockenätzen unter Verwendung von BCI3 zeigt, das zugesetztes CF4 enthält
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trockenät- F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Zuzen von aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen be- sammenhang zwischen der Ätzrate und der Strömungsstehenden Schichten mittels aufprallender Ionen einer 45 rate von O2 beim Trockenätzen mit Hilfe von BCIj mit durch Entladung ionisierten und eine Halogenverbin- einem Gehalt an zugesetztem O2 darstellt
dung enthaltenden Gasatmosphäre. F i g. 3 ist eine graphische Darstellung, weiche die Ab= Solche Verfahren, die sich zum Erzeugen von Ätzmu- hängigkeit des Verhältnisses der Ätzrate für Al von dem stern bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, Gasdruck zeigt
magnetischen Vorrichtungen und dielektrischen Vor- 50 Das beschriebene Trockenätzverfahren kann auf berichtungen eignen, sind bereits bekannt (Veröffentli- liebige Arten von Aluminium und Aluminiumlegierunchung von R. L. Bersin in »Solid State Technology«, gen angewendet werden, die bisher als Metallisiermate-4. April 1978, Seiten 117 bis 121); demnach wurde zum rialien für Halbleitervorrichtungen oder mit akustischen Trockenätzen von Aluminium ein Plasma angewendet Oberflächenwellen arbeitende Vorrichtung verwendet das aus gleichen Teilen Tetrachlorkohlenstoff und HeIi- 55 wurden.
um bestand. Bekanntlich ist Aluminium wegen seiner Als Verbindung der Freongruppe können beliebige
chemischen Reaktivität stets mit einer dichten passivie- Fluorkohlenstoffe bzw. Fluorkohlenwasserstoffe der
renden Oxidschicht bedeckt und es muß daher beim Freon-Gruppe, wie beispielsweise CF4, CiF6, C3F8, C4 F8,
Trockenätzvorgang zuerst die Oxidschicht beseitigt CHF3 und CCI2F2 verwendet werden; besonders gute
werden. 60 Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn CF4 eingesetzt
Als Möglichkeit zur Erzeugung einer dünnen Metall- wird.
schicht mit einem feineren Muster ist auch bereits ein Die Menge an Freon, die dem Bortrichlorid zugesetzt
Trockenätzverfahren bekannt, bei dem als reaktives wird, wird nachstehend anhand von CF4 als Beispiel er-
Gas zur Ausbildung der Atmosphäre Bortrichlorid läutert.
(BCI3) und Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) angewendet 65 Die zugesetzte Menge an Freon wird auf einen Wert
werden. Wenn Tetrachlorkohlenstoff verwendet wird, eingestellt, der nicht größer als 32 Vol.-%, bezogen auf
so wird eine relativ hohe Ätzrate für Al von etwa 120 bis Bortrichlorid ist (die Menge an Freon oder Sauerstoff,
etwa 150 nm/min erzielt, aber die Differenz zwischen die dem Bortrichlorid zugesetzt wird, wird nachstehend
DE2922791A 1978-06-05 1979-06-05 Verfahren zum Trockenätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen Expired DE2922791C2 (de)

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NL (1) NL178982C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0502523A2 (de) * 1991-03-05 1992-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum anisotropen Trockenätzen von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen enthaltenden Leiterbahnebenen in integrierten Halbleiterschaltungen

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55158275A (en) * 1979-05-28 1980-12-09 Hitachi Ltd Corrosion preventing method for al and al alloy
JPS5623276A (en) * 1979-07-31 1981-03-05 Fujitsu Ltd Dry etching method
DE3071299D1 (en) * 1979-07-31 1986-01-30 Fujitsu Ltd Dry etching of metal film
US4325984B2 (en) * 1980-07-28 1998-03-03 Fairchild Camera & Inst Plasma passivation technique for the prevention of post-etch corrosion of plasma-etched aluminum films
DE3140675A1 (de) * 1980-10-14 1982-06-16 Branson International Plasma Corp., 94544 Hayward, Calif. Verfahren und gasgemisch zum aetzen von aluminium
US4380488A (en) * 1980-10-14 1983-04-19 Branson International Plasma Corporation Process and gas mixture for etching aluminum
JPS57170534A (en) * 1981-04-15 1982-10-20 Hitachi Ltd Dry etching method for aluminum and aluminum alloy
US4368220A (en) * 1981-06-30 1983-01-11 International Business Machines Corporation Passivation of RIE patterned al-based alloy films by etching to remove contaminants and surface oxide followed by oxidation
US4351696A (en) * 1981-10-28 1982-09-28 Fairchild Camera & Instrument Corp. Corrosion inhibition of aluminum or aluminum alloy film utilizing bromine-containing plasma
JPS5887276A (ja) * 1981-11-19 1983-05-25 Matsushita Electronics Corp ドライエツチング後処理方法
JPS5891171A (ja) * 1981-11-27 1983-05-31 Kokusai Electric Co Ltd アルミニウムおよびアルミニウム合金のプラズマエツチング方法
US4412885A (en) * 1982-11-03 1983-11-01 Applied Materials, Inc. Materials and methods for plasma etching of aluminum and aluminum alloys
US4496419A (en) * 1983-02-28 1985-01-29 Cornell Research Foundation, Inc. Fine line patterning method for submicron devices
US4444618A (en) * 1983-03-03 1984-04-24 General Electric Company Processes and gas mixtures for the reactive ion etching of aluminum and aluminum alloys
US4505782A (en) * 1983-03-25 1985-03-19 Lfe Corporation Plasma reactive ion etching of aluminum and aluminum alloys
JPS59189633A (ja) * 1983-04-13 1984-10-27 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS60152031A (ja) * 1984-01-20 1985-08-10 Hitachi Ltd エツチング方法
US4547261A (en) * 1984-09-28 1985-10-15 Rca Corporation Anisotropic etching of aluminum
US4592800A (en) * 1984-11-02 1986-06-03 Oerlikon-Buhrle U.S.A. Inc. Method of inhibiting corrosion after aluminum etching
US4818488A (en) * 1987-02-25 1989-04-04 Adir Jacob Process and apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US4931261A (en) * 1987-02-25 1990-06-05 Adir Jacob Apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US5171525A (en) * 1987-02-25 1992-12-15 Adir Jacob Process and apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US4943417A (en) * 1987-02-25 1990-07-24 Adir Jacob Apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US5087418A (en) * 1987-02-25 1992-02-11 Adir Jacob Process for dry sterilization of medical devices and materials
US4976920A (en) * 1987-07-14 1990-12-11 Adir Jacob Process for dry sterilization of medical devices and materials
US4801427A (en) * 1987-02-25 1989-01-31 Adir Jacob Process and apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US4917586A (en) * 1987-02-25 1990-04-17 Adir Jacob Process for dry sterilization of medical devices and materials
US5200158A (en) * 1987-02-25 1993-04-06 Adir Jacob Process and apparatus for dry sterilization of medical devices and materials
US4836887A (en) * 1987-11-23 1989-06-06 International Business Machines Corporation Chlorofluorocarbon additives for enhancing etch rates in fluorinated halocarbon/oxidant plasmas
US4836886A (en) * 1987-11-23 1989-06-06 International Business Machines Corporation Binary chlorofluorocarbon chemistry for plasma etching
US5868854A (en) * 1989-02-27 1999-02-09 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for processing samples
US4919748A (en) * 1989-06-30 1990-04-24 At&T Bell Laboratories Method for tapered etching
US5202291A (en) * 1990-09-26 1993-04-13 Intel Corporation High CF4 flow-reactive ion etch for aluminum patterning
US5211804A (en) * 1990-10-16 1993-05-18 Oki Electric Industry, Co., Ltd. Method for dry etching
JP2663704B2 (ja) * 1990-10-30 1997-10-15 日本電気株式会社 Ａｌ合金の腐食防止法
US5532447A (en) * 1993-12-06 1996-07-02 Aluminum Company Of America Method of cleaning an aluminum surface by plasma treatment
US5533635A (en) * 1994-10-11 1996-07-09 Chartered Semiconductor Manufacturing Pte. Ltd. Method of wafer cleaning after metal etch
US7294578B1 (en) * 1995-06-02 2007-11-13 Micron Technology, Inc. Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device
US5780363A (en) * 1997-04-04 1998-07-14 International Business Machines Coporation Etching composition and use thereof
US5965465A (en) * 1997-09-18 1999-10-12 International Business Machines Corporation Etching of silicon nitride
US6150282A (en) * 1997-11-13 2000-11-21 International Business Machines Corporation Selective removal of etching residues
US6033996A (en) * 1997-11-13 2000-03-07 International Business Machines Corporation Process for removing etching residues, etching mask and silicon nitride and/or silicon dioxide
JP2985858B2 (ja) * 1997-12-19 1999-12-06 日本電気株式会社 エッチング方法
US6117796A (en) * 1998-08-13 2000-09-12 International Business Machines Corporation Removal of silicon oxide
US6200891B1 (en) 1998-08-13 2001-03-13 International Business Machines Corporation Removal of dielectric oxides
JP2002123907A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Tdk Corp 薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP4492413B2 (ja) * 2005-04-01 2010-06-30 セイコーエプソン株式会社 光半導体素子の製造方法および光半導体素子
US10916582B2 (en) 2017-12-30 2021-02-09 Spin Memory, Inc. Vertically-strained silicon device for use with a perpendicular magnetic tunnel junction (PMTJ)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3795557A (en) * 1972-05-12 1974-03-05 Lfe Corp Process and material for manufacturing semiconductor devices
US3951709A (en) * 1974-02-28 1976-04-20 Lfe Corporation Process and material for semiconductor photomask fabrication
JPS5287985A (en) * 1976-01-19 1977-07-22 Mitsubishi Electric Corp Plasma etching method
US4030967A (en) * 1976-08-16 1977-06-21 Northern Telecom Limited Gaseous plasma etching of aluminum and aluminum oxide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0502523A2 (de) * 1991-03-05 1992-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum anisotropen Trockenätzen von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen enthaltenden Leiterbahnebenen in integrierten Halbleiterschaltungen
EP0502523A3 (en) * 1991-03-05 1992-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for anisotropic dry etching of aluminium as well as aluminium alloys containing path levels in integrated semiconductor circuits

Also Published As

Publication number Publication date
NL178982C (nl) 1986-06-16
JPS54158343A (en) 1979-12-14
GB2022025A (en) 1979-12-12
FR2428080B1 (de) 1982-08-27
CA1116986A (en) 1982-01-26
FR2428080A1 (fr) 1980-01-04
NL178982B (nl) 1986-01-16
DE2922791A1 (de) 1979-12-06
US4267013A (en) 1981-05-12
GB2022025B (en) 1982-07-14
JPS559948B2 (de) 1980-03-13
NL7904410A (nl) 1979-12-07

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