(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電線の稠密なアレイを有する半導体装置を製造する方法であって、絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層上に導電性材料の層を形成するステップと、
前記導電層上に、空いたフィールドによって境界付けられる導電線の稠密なアレイを含むパターンを含むマスクを形成するステップと、
第１のエッチングステップにおいて、前記導電性材料が前記空いたフィールドの前記導電線間からは完全に除去され前記稠密なアレイの前記導電線間には残る状態になるまで、前記導電層を、前記マスクを通して、第１の塩素ガス流量で発生される塩素の高密度プラズマでエッチングするステップと、
前記導電性材料が前記空いたフィールドからは除去されるが前記稠密なアレイの前記導電線間には残る状態になると、前記第１の塩素ガス流量を第２の塩素ガス流量に減ずるステップと、
第２のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの導電線間の導電性材料が完全に除去されるまで、前記低減された第２の塩素ガス流量でエッチングを行なうステップと、
第３のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの導電線間において生じた残渣を完全に除去し、前記稠密なアレイおよび空いたフィールドから下にある絶縁層の部分を除去するよう、エッチングを行なうステップとを含む、導電線の稠密なアレイを有する半導体装置を製造する方法。
【請求項２】
前記第２の塩素ガス流量は、前記第１の塩素ガス流量だと生ずるであろう導電線のアンダーカットを回避するよう選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３のエッチングステップは前記第１の塩素ガス流量で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記絶縁層は酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記導電性材料は金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記絶縁層上に第１の金属バリア層を形成するステップと、前記バリア層上に第２の金属層を形成するステップとをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の金属はチタニウムである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の金属は、チタニウム、銅およびシリコンを含むアルミニウム合金である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の金属層上に反射防止膜を形成するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属層上に反射防止膜を形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射防止膜は窒化チタニウムである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の塩素ガス流量は約５０ｃｃ／ｍｉｎ〜約１００ｃｃ／ｍｉｎである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の塩素ガス流量は約４０ｃｃ／ｍｉｎ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の塩素ガス流量は約１０〜約４０ｃｃ／ｍｉｎである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の塩素ガス流量は約３０ｃｃ／ｍｉｎである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記稠密なアレイの導電線間の距離は約１．０ミクロン未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記稠密なアレイの導電線間の距離は約０．７ミクロン未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記空いたフィールドの導電線間の距離は少なくとも約２ミクロンである、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
空いたフィールドにより境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するために絶縁層上の導電性材料の層をエッチングするステップを含む半導体装置の製造方法において、前記エッチングステップは第１の塩素ガス流量で発生される塩素の高密度プラズマで行なわれ、
前記導電性材料が前記空いたフィールドの前記導電線間からは完全に除去され前記稠密なアレイの前記導電線間には残る状態になると、前記塩素ガス流量を第２の塩素ガス流量に減ずるステップと、
第２のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの前記導電線間の前記導電性材料が完全に除去されるまで、前記低減された第２の塩素ガス流量でエッチングを行なうステップと、
第３のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの前記導電線間において生じた残渣を完全に除去し、前記稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去するよう、エッチングを行なうステップとを含み、それによって、低減されない塩素ガス流量では起こるであろう前記稠密なアレイの前記導電線のアンダーカットを回避する、方法。
【請求項２２】
前記第３のエッチングステップにおいて前記第１の塩素ガス流量でエッチングするステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記稠密なアレイの前記導電線間の距離は約１．０ミクロン未満である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記稠密なアレイの前記導電線間の距離は約０．７ミクロン未満である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記空いたフィールドの導電線間の距離は少なくとも約２ミクロンである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
空いたフィールドによって境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するために、絶縁層上の導電性材料の層を、最初のエッチング強度を達成するための第１の条件の組の下でエッチングするステップを含む半導体装置の製造方法において、
前記導電性材料が前記空いたフィールドの前記導電線間からは完全に除去され前記稠密なアレイの前記導電線間には残る状態になったときに前記最初のエッチング強度を第２の低減されたエッチング強度に減ずるために前記第１のエッチング条件のうちの１つ以上を変更するステップと、
第２のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの前記導電線間の前記導電性材料が完全に除去されるまで、前記第２の低減された強度でエッチングを行なうステップと、
第３のエッチングステップにおいて、前記稠密なアレイの前記導電線間において生じた残渣を完全に除去し、前記稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去するよう、エッチングを行なうステップとを含み、
それによって、前記最初のエッチング強度では生ずるであろう前記稠密なアレイの前記導電線間のアンダーカットを実質的に回避する、方法。
【請求項２７】
前記第３のエッチングステップにおいて前記最初のエッチング強度でエッチングするステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記稠密なアレイの前記導電線間の距離は約１．０ミクロン未満である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記稠密なアレイの前記導電線間の距離は約０．７ミクロン未満である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記空いたフィールドの導電線間の距離は少なくとも約２ミクロンである、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３のエッチングステップは前記第２の低減された塩素ガス流量で行なわれる、請求項１、２１または２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、導電線をアンダーカットすることなしに導電線の稠密なアレイがエッチングされる半導体装置の製造方法に関する。この発明は、高密度塩素プラズマエッチングを用いてサブミクロン回路を製造することにおいて特定的な適用例を有する。
背景技術
超大規模集積に関連する高密度および高性能に対する増大する要件は、超大規模集積技術の最も要求の大きい側面の１つと考えられる、導電パターンにおける、その要件に応える変化を必要としている。超大規模集積半導体配線に対する高密度要求は、導電線間の間隔が最小限である、ますます稠密となるアレイを必要とする。ハイスピードでの製造に対する経済的なプレッシャーを考えると、この目的の達成は特に難しい。こうして、ハイスピードと高密度導電線パターンとの要件の組合せは、今日まで十分達成されていない問題を提起している。
導電線の稠密なアレイを形成するための伝統的な方法は、主要な金属パターニング技法としてサブトラクティブエッチバックステップの使用を含む。この伝統的な技法は、基本的には、単結晶シリコン等の基板上に絶縁層を形成するステップと、アルミニウム、タングステン、ポリシリコン、タングステンシリサイドまたはチタニウムシリサイド等の金属層を堆積するステップと、導電線間の距離が稠密なアレイの導電線間の距離よりもかなり大きい空いたフィールドで境界付けられる導電線の稠密なアレイを規定するパターンを有するフォトレジストマスクを形成するステップと、マスクを通してエッチングするステップとを含む。通常、エッチングは、変換器結合型プラズマ（ＴＣＰ）ソース型装置等のエッチング装置に三塩化ホウ素とともに塩素ガスを送るステップを伴う、高密度塩素プラズマ等の高密度プラズマを発生するエッチング装置を利用することによるように製造速度を最適化するために行なわれる。カリフォルニア（California）、フレモント（Fremont）のラム・リサーチ・コープ（Lam Research Corp．）から市場で入手可能なモデル９６００が好適であることがわかっている。高密度プラズマはＣｌ-をエッチング種として発生される。エッチングは、形成されているかもしれない残渣とともに金属が稠密なアレイの導電線間から実質的に取除かれるまで行なわれ、下にある酸化物は導電線間の生成物の完全な除去を保証するようエッチングされる。他の高密度プラズマソース型の装置等の、他のタイプのエッチング装置が用いられ得る。たとえば、エッチングは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型装置またはヘリコン（Helicon）共鳴誘導結合型プラズマソース型装置で行なうこともできる。
導電線の稠密なアレイを形成するための従来的なエッチング技法が図１（ａ）から図１（ｄ）に示される。図１（ａ）に示されるように、二酸化シリコン等の酸化物層１０が半導体基板（図示せず）上に形成される。次いで金属層がその酸化物層１０の上に形成される。図示される先行技術の実施例では、チタニウム、窒化チタニウムまたはチタニウムタングステン等のバリア層１１がまず酸化物層１０上に形成される。アルミニウムまたはアルミニウム合金等の第２の金属層１２がバリア金属層１１上に形成される。窒化チタニウム、アモルファスシリコンまたはＳｉＯＮ等の反射防止膜１３が第２の金属層１２上に形成される。反射防止膜に好適な、市場で入手可能ないくつかの有機材料を用いてもよい。そのような有機反射防止膜は、第２の金属層１２に直接適用されるか、または次に適用されるフォトレジスト層１４上に適用され得る。バリア層と第２の金属層と反射防止膜との使用は種々の層を堆積するための技法にあるように従来的である。したがって、そのような既知の構成要素および堆積技術の機能および記述はここでは詳細には述べない。
フォトレジストマスク１４が次に反射防止膜１３の表面上に形成され、このフォトレジストマスクは空いたフィールド（図示せず）によって境界付けられる導電線の稠密なアレイを規定するパターン１５を含む。図１（ｂ）を参照して、エッチングは、塩素ガスが約５０ｃｃ／ｍｉｎ〜約１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給されるエッチング装置により発生される高密度塩素プラズマ１６を用いて行なわれる。図１（ｃ）に示されるように、高密度塩素プラズマエッチング１６は導電線間のすべての金属および残渣が取除かれるまで続けられる。そのような残渣は、たとえば、半導体産業において導電線を形成するために用いられる通常のアルミニウム合金に普通は存在するシリコンおよび銅、またはバリア層からのＴｉもしくはＴｉＮを含むかもしれない。エッチングは、下にある酸化物層１０の部分が図１（ｄ）に示されるように取除かれるまで続けられる。
従来的なエッチングの実施によって発生する問題は、図１（ｃ）の１７で示される、稠密なアレイの導電線のアンダーカットである。アンダーカットは、窒化チタニムバリア層が用いられる場合よりも、チタニウムバリア層がある場合またはバリア層が全く用いられない場合の方がより深刻であることが認められた。しかしながら、窒化チタニウム層を用いると、アンダーカットは厄介な問題をさらに引き起こす。
アンダーカットの結果、導電線間の間隔を充填することが非常に困難となり、これによって、湿気が徐々に入り込む空隙が生じる。さらに、線は徐々に細くなるにつれ線抵抗が増す。アンダーカットは線破損の危険性を増し、それにより、付随する高い不合格率で装置の信頼性を低減する。このアンダーカットの問題を解決する先行技術の試みはエッチング方法の調整を含むが、その結果は、特に、速い製造速度で高密度アレイを形成する際には十分ではないことが示されている。
発明の開示
この発明の目的は、導電線のアンダーカットが回避される導電線のエッチングによって、導電線の稠密なアレイを有する半導体装置を製造する方法である。
この発明のさらなる目的、利点および他の特徴は、一部は後の記載中に述べられ、一部は以下を調べれば当業者には明らかとなり、またはこの発明の実施から理解されるだろう。この発明の目的および利点は、添付の請求の範囲に特に指摘されるように実現され得られるだろう。
この発明に従うと、上記および他の目的は、絶縁層を形成するステップと、その絶縁層上に導電性材料の層を形成するステップと、その導電層上に、空いた領域で境界付けられる導電線の稠密なアレイを含むパターンを含むマスクを形成するステップと、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になるまで、第１の塩素ガス流量で発生される塩素の高密度プラズマでマスクを通して導電性をエッチングするステップと、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去され稠密なアレイの導電線間には残る状態になると、第１の塩素ガス流量を第２の塩素ガス流量に減ずるステップと、第２のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間の導電性材料が実質的に完全に除去されるまで、先の減じられた第２の塩素ガス流量でエッチングを行なうステップと、第３のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間に生じた残渣を完全に除去し、稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去するようエッチングを行なうステップとを含む、半導体装置を製造する方法によって部分的に達成される。
この発明のさらなる局面は、空いたフィールドによって境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するために絶縁層上の導電性材料の層をエッチングする従来の方法における改良であり、このエッチングは第１の塩素ガス流量で発生される塩素の高密度プラズマで行なわれ、この改良点は、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になると第１の塩素ガス流量を第２の塩素ガス流量に減ずるステップと、第２のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間の導電性材料が実質的に完全に除去されるまで、先の減じられた第２の塩素ガス流量でエッチングを行なうステップと、第３のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間において生じた残渣を完全に除去し、稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去するよう、エッチングを行なうステップとを含み、それによって、減じられない塩素ガス流量だと生じてしまうであろう稠密なアレイの導電線のアンダーカットを実質的に回避する。
この発明の別の局面は、空いたフィールドによって境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するために絶縁層上の導電性材料の層をエッチングする従来的な方法における改良であって、このエッチングは最初のエッチング強度を達成するために第１の条件の組の下で行なわれ、この改良点は、空いたフィールドの導電線間の導電性材料は完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間の導電性材料は残る状態になると最初のエッチング強度を第２の減じられたエッチング強度に減ずるよう第１のエッチング条件の１つ以上を変更するステップと、第２のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間の導電性材料が実質的に完全に除去されるまで、先の第２の減じられた強度でエッチングを行なうステップと、第３のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線間において生じた残渣を完全に除去し、稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去するよう、エッチングを行なうステップとを含み、それによって、最初のエッチング強度なら起こるであろう稠密なアレイの導電線間のアンダーカットを実質的に回避する。
この発明のさらなる目的および利点は、単にこの発明を実施することを目的としたベストモードの例示によってこの発明の好ましい実施例のみが図示され説明される以下の詳細な説明から、当業者には容易に明らかとなるであろう。この発明は他の異なる実施例が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべてこの発明から逸脱することのない、種々の明らかな面での修正が可能であることがわかるだろう。したがって、本図面および記載は性質上例示的なものであると見なされるべきであり、限定的なものであると見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）ないし図１（ｄ）は、稠密なアレイを形成するための先行技術のエッチングプロセスを概略的に示す。
図２（ａ）ないし図２（ｄ）は、アンダーカットが回避されるこの発明の実施例を概略的に示す。
発明の説明
この発明は、高密度塩素プラズマエッチング等の従来的なエッチング技法を利用して１．０ミクロン未満、好ましくは０．７ミクロン未満の距離で分離される導電線の稠密なアレイを形成するために金属層等の導電層をエッチングする場合に生ずるアンダーカットの問題を解決することに向けられる。図１（ｃ）に示されるように、導電（金属）層１２のアンダーカットは１７で生ずる。この発明は、エッチングプロセスの戦略的なポイントで最初のエッチング条件のうちの１つ以上を変更することにより最初のエッチング強度を減ずることによってアンダーカットの問題を回避する。当業者は、本発明を実施するに当り稠密なアレイの導電線のアンダーカットを回避するべく第２の低減されたエッチング強度を得るために、エッチングプロセスの積極性または強度に影響する種々のエッチング条件のうちのどれでもを調整することを知っており行なうことができる。高密度塩素プラズマエッチング技法を用いる好ましい実施例においては、エッチング装置への塩素ガスの最初の流量はエッチングプロセスの戦略的なポイントで減じられる。
この発明は、空いたフィールドにおける金属等の導電性材料のエッチングレートは稠密なアレイにおける導電性材料のエッチングレートよりも速いという発見に端を発する。この出願全体に用いられているように、「空いたフィールド」という表現は導電線が少なくとも２ミクロンの距離で分離されている領域を示し、一方「稠密なアレイ」という表現は１．０ミクロン未満の距離で分離される導電線のパターンを示す。
さらなる調査で、稠密なアレイの導電線のアンダーカットは、空いたフィールドの導電線間の導電性材料が完全に除去されて、空いたフィールドにおいて下にある酸化物の部分のエッチングが開始される頃に始まることが発見された。この発明の好ましい実施例に従うと、エッチングは高密度プラズマエッチング装置への第１の塩素ガス流量で行なわれ、この第１の塩素ガス流量は通常は速度に対して最適化される。エッチングプロセスは、好ましくは金属である導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になるまで、光スペクトルモニタによるように従来の態様でモニタされる。稠密なアレイの導電線のアンダーカットが始まるのは大凡この時点である。ゆえに、導電性材料が空いた領域の導電線間からは実質的に完全に除去されるが、稠密なアレイの導電線間には残る状態になる頃に、第１の塩素ガス流量は第２の低減された塩素ガス流量に減じられる。次いで、第２のエッチングステップにおいて、第２の低減された塩素ガス流量でエッチングが行なわれて、稠密なアレイの導電線をアンダーカットすることなくそれら導電線間の残りの導電性材料を実質的に完全に除去する。次いで、第３のエッチングステップにおいて、稠密なアレイの導電線をアンダーカットすることなく、稠密なアレイの導電線間において生じた残渣を完全に除去し、空いたフィールドの稠密なアレイにおいて下にある酸化物の部分を除去するよう、エッチングが行なわれる。塩素がエッチング種であるので、高密度プラズマエッチング装置への塩素ガス流量を減ずることによって、高密度塩素プラズマエッチングの強度が第２のエッチングステップにおいて低減される。第３のエッチングステップにおけるエッチングは、第２の低減された塩素ガス流量で行なわれる必要はないが、好ましくは最適な製造効率性のため第１の塩素ガス流量で行なわれる。しかしながら、第３のエッチングステップは第２の低減された塩素ガス流量でも行なわれ得る。
基本的に、この発明の方法は、導電線の稠密なアレイを形成するために導電層をエッチングする従来の方法と、材料、装置および基本的な操作上のステップにおいて同様である。この発明は、とりわけ、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に取除かれるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になったときに、最初のエッチング条件のうちの１つ以上を変更して最初のエッチング強度を減ずるということによって、従来の実施からは逸脱する。好ましい高密度塩素プラズマエッチングプロセスでは、高密度プラズマエッチング装置への最初の塩素ガス流量は、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になったときに低減される。
したがって、この発明は、半導体基板上に形成される絶縁層上における、好ましくは金属を含む導電線の稠密なアレイの形成に一般に適用可能である。基板は単結晶シリコン等の任意の従来の半導体基板であってもよい。絶縁層は、化学蒸着またはスパッタ法等の任意の従来の堆積技術で形成され得、酸化物、好ましくは二酸化シリコン等、半導体装置の製造に通常用いられる任意の絶縁材料を含み得る。導電層は、化学蒸着またはスパッタ法等の任意の従来の堆積技術で形成され得、アルミニウム、もしくは合金、好ましくはチタニウム、銅およびシリコンを含む合金、タングステン、タングステンシリサイド、または多結晶シリコン等の、半導体装置を製造するのに通常用いられる任意の従来的な導電性材料を含み得る。
この発明は、空いたフィールドの導電性材料のエッチングレートが稠密なアレイにおける導電性材料のエッチングレートよりも大きい、空いたフィールドにより境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するための任意の従来的なエッチング技術に適用可能である。好ましい実施例では、高密度塩素プラズマエッチングは、カリフォルニア、フレモントのラム・リサーチ・コープから市場で入手可能なモデル９６００等の従来的な高密度塩素プラズマエッチング装置を用いて行なわれ得る。
この発明の好ましい局面では、導電性バリア層がまず下にある絶縁層上に堆積され、好ましくはアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属である第２の導電性材料がそのバリア層上に堆積される。このバリア層は、化学蒸着または物理蒸着等の任意の従来的な技術で堆積され得、チタニウム等の、その目的で従来的に用いられる任意の材料を含み得る。
この発明の別の好ましい局面は、第２の金属上における反射防止膜の形成を含む。反射防止膜は、化学蒸着または物理蒸着等の任意の従来の技術で堆積され得、窒化チタニウム等の、その目的で従来用いられる任意の材料を含み得る。
この発明の好ましい実施例を実施するにおいて、第１の塩素ガス流量は、典型的には約５０ｃｃ／ｍｉｎ〜約１００ｃｃ／ｍｉｎの最適速度に対し導電パターンをエッチングするために従来用いられる流量である。導電層のエッチングは、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になるまで第１の塩素ガス流量で高密度エッチング装置に塩素ガスおよび通常は三塩化ホウ素を供給することによって発生される高密度塩素プラズマで行なわれ、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になった時点で、第１の塩素ガス流量は第２の塩素ガス流量に低減される。次いで、第２のエッチングステップで、高密度塩素プラズマエッチングが、第２塩素ガス流量で、稠密なアレイの導電線間の導電性材料が実質的に完全に除去されるまで行なわれる。次いで、第３のエッチングステップで、好ましくは最初の塩素ガス流量でエッチングを行なって、稠密なアレイの導電線間に生じた残渣を完全に除去し、稠密なアレイおよび空いたフィールドにおいて下にある絶縁層の部分を除去する。最適な低減された第２の塩素ガス流量は、稠密なアレイの導電線のアンダーカットを回避しながら所望のレートで所望の材料を除去するよう選択される。約５０ｃｃ／ｍｉｎ未満、好ましくは約１０〜約４０ｃｃ／ｍｉｎの間、最も好ましくは約３０ｃｃ／ｍｉｎである低減された第２の塩素ガス流量がこの目的を達成することがわかっている。
典型的には、反射防止膜は１１００Åまでの厚みを有し、バリア層は約２５０〜約１０００Åの厚みを有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の第２の金属層は約４０００〜約１５０００Åの厚みを有する。
チタニウムと窒化チタニウムとの複合バリア膜を用いることもこの発明の範囲内にある。このような実施例では、チタニウムバリア層は約２５０Åの厚みを有し得、窒化チタニウムは約６００Åの厚みを有し得る。
実施例
この発明の実施例は図２（ａ）ないし図２（ｄ）に示され、図２（ａ）は空いたフィールド２６が図示されることを除いて図１（ａ）と同様である。二酸化シリコン層２０は半導体基板（図示せず）上に形成され、チタニウムバリア層２１は二酸化シリコン層２０上に形成される。アルミニウム合金層２２はチタニウムバリア層２１上に形成され、窒化チタニウム反射防止膜２３はアルミニウム合金層２２上に形成される。フォトレジストマスク２４は、導電線の稠密なアレイを規定するパターン２５を含んで反射防止膜上に形成される。稠密なアレイは矢印Ａの方向に延び、空いたフィールドは、矢印Ｂの方向に延び、概して参照番号２６で示される。チタニウム層２０は３００Åの厚みを有し、アルミニウム合金層２２は約６５００Åの厚みを有する。アルミニウム合金は、導電線を製造するために従来用いられる、銅とシリコンとを含む従来のアルミニウム合金である。窒化チタニウム反射防止膜は約３５０Åの厚みを有する。
従来の高密度塩素プラズマエッチングプロセスにあるように、エッチングは、まず、図２（ｂ）において参照番号２７で示される約６０ｃｃ／ｍｉｎの第１の塩素ガス流量で高密度プラズマ装置に塩素ガスを供給することによって行なわれる。
図２（ｂ）に示されるように、空いたフィールドの導電性材料のエッチングレートは、稠密なアレイにおける導電性材料のエッチングレートよりも速い。この発明に従うと、ポイント２８に示されるように導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去されるが稠密なアレイの導電線間には残る状態になると、高密度プラズマエッチング装置への第１の塩素ガス流量は約３０ｃｃ／ｍｉｎに減じられる。図２（ｃ）に示されるように、第２のエッチングステップで高密度塩素プラズマエッチングが第２の低減された塩素ガス流量で行なわれて、ポイント３０にあるように稠密なアレイの導電線間の導電性材料を実質的に完全に取除く。次いで、第３のステップにおいて６０ｃｃ／ｍｉｎの第１の塩素ガス流量でエッチングが行なわれて、図２（ｄ）のポイント３１および空いたフィールド２６におけるポイント３２にあるように、稠密なアレイの導電線間において生じた残渣を完全に除去し、稠密なアレイ２５の導電線間において下にある酸化物の部分を除去する。
結果として生じたエッチングされた稠密なアレイを顕微鏡で検査した結果、導電線は実質的にいかなるアンダーカットもないことが認められた。したがって、この発明に従うと、導電線が少なくとも約２ミクロンの距離で分離される空いたフィールドで境界付けられる稠密なアレイ内において１．０ミクロン未満の距離で分離される導電線のアンダーカットは、高速・高密度塩素プラズマエッチング中において、導電性材料が空いたフィールドの導電線間からは実質的に完全に除去され稠密なアレイの導電線間には残る状態になったときに高密度プラズマエッチング装置への塩素ガス流量を減ずることによって回避される。
この発明は、約１．０ミクロン未満、好ましくは０．７ミクロン未満の距離で分離され、かつ少なくとも約２ミクロンの距離で分離される導電線を有する空いたフィールドによって境界付けられる、導電線の稠密なアレイの形成を含む、半導体装置の製造における種々の面に適用可能である。この発明は、稠密なアレイの導電性材料のエッチングレートよりもその導電性材料のエッチングレートが大きい空いたフィールドによって境界付けられる導電線の稠密なアレイを形成するための任意のエッチング技術に適用可能である。この発明は先に述べまたは例示された特定の材料に限定されず、導電線を含む任意のタイプの稠密なアレイの形成における有用性を享受する。
この発明の好ましい実施例およびその用途の広さの一例のみを本開示に図示し記載した。この発明は、種々の他の組合せおよび環境においての使用が可能であり、ここに表わされる発明的概念の範囲内で変更および修正が可能である。
【図１（ａ）】
0003682067.tif 000002
【図１（ｂ）】
0003682067.tif 000003
【図１（ｃ）】
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【図１（ｄ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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