(57)【要約】  本発明は、少なくとも第１と第２のガスを含むプラズマを基板（202）に導くことを含む技術に関する。基板（202）は、少なくとも第１の層（206）と第２の層（204）によって少なくとも部分的に覆われている。第１のガスのイオンは、基板（202）に向かって静電的に引きつけられる。第２のガスは、第１の層（206）を第２の層（204）に対して選択的にエッチングする。【選択図】  図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング方法であって、
少なくとも第１の層206と第２の層204によって少なくとも部分的に覆われている基板202に、少なくとも第１及び第２のガスを含むプラズマを導き、
前記第１のガスのイオンを前記基板202に向けて静電的に引きつけ、前記第２のガスが、前記第１の層206を前記第２の層204に対して選択的にエッチングすることを含む方法。
【請求項２】
前記第１のガスが少なくとも三塩化ホウ素（BCl3）を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のガスが、SF6、NF3、CF4、CHF3、C3F8よりなる群から選択されている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層206がシリコンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の層204が導電性材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のガスがフッ素前駆物質を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板202を接地することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板202に電気的バイアスを適用することをさらに含む請求項１に記載の方法
【請求項９】
前記第１のガスが塩素化物質を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の層204にまで延在する金属ビア24を形成するためにエッチングによって前記第１の層206に形成された開口212を金属化することをさらに含み、前記第２の層204が導電性材料であり、前記シリコンが、前記導電層と電気的に接触する金属ビア24を形成した後、除去される犠牲シリコンである請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のガスのイオンを前記基板202に向けて静電的に引きつけることが、エッチングの異方性をもたらす請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
マイクロミラー装置を製造する方法であって、
少なくとも第１の層206と第２の層204を有する基板202に少なくとも第１と第２のガスを含むプラズマを導き、
前記基板202に向けて前記第１の層内に前記第１のガスのイオンを静電的に引きつけることによってシリコン層をエッチングし、前記第２のガスが、前記第１の層206を前記第２の層204に対して選択的にエッチングし、前記第１の層206が、前記第２の層204と電気的に接触する金属ビア24の形成後に除去される犠牲層であり、
前記第１の層206を金属化し、エッチングの際に形成された開口212内に、前記第１の層206を貫通して前記第２の層204に接続される金属ビア24を形成し、
前記金属ビア24に物理的に取り付けられる反射板を形成し、前記金属ビア24が、前記第２の層204と前記反射板を物理的に接続して電気的に結合することを含む方法。
【請求項１３】
前記第１のガスが少なくとも三塩化ホウ素（BCl3）を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のガスが、SF6、NF3、CF4、CHF3、C3F8よりなる群から選択される請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の層206がシリコンを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の層204が導電性材料を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のガスがフッ素前駆物質を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板202を接地することをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板202に電気バイアスを適用することをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のガスが塩素化物質を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板202に向けて前記第１のガスのイオンを静電的に引きつけることが、エッチングの異方性をもたらす請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
第１の層206を、当該第１の層206と帯電部材204の間に配置されている第２の層204に対して選択的にエッチングすることができる第１のガスと、
前記帯電部材204に向けて静電的に引きつけることができる第２のガスとを含むエッチング剤。
【請求項２３】
前記第１のガスが塩素化物質を有する請求項２２に記載のエッチング剤。
【請求項２４】
前記第１のガスが三塩化ホウ素（BCl3）を含む請求項２２に記載のエッチング剤。
【請求項２５】
前記第１のガスが三塩化ホウ素（BCl3）を含む請求項２２に記載のエッチング剤。
【請求項２６】
前記第２のガスが、SF6、NF3、CF4、CHF3、C3F8よりなる群から選択される請求項２２に記載のエッチング剤。
【請求項２７】
前記第１のガスが三塩化ホウ素（BCl3）を含み、前記第２のガスが、SF6、NF3、CF4、CHF3、C3F8よりなる群から選択される請求項２２に記載のエッチング剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電的に引きつけられるイオンによるエッチングに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンのような材料に開口部をエッチングするには、通常、エッチングの異方性がなく、それによってエッチングされるシリコン内のすべての方向に同じ速度でエッチングするエッチング剤が使用される。したがって、シリコンに高アスペクト比の開口部をエッチングすることは難しい。
【発明の開示】
【０００３】
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図面全体にわたって、類似の造作と構成要素を参照するために同じ番号を使用する。
【０００５】
本開示は、金属ビアを形成するいくつかの技術を提供する。本開示の中で、用語「金属ビア」は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄと関連して説明するような支持金属ビアと、図４に関して説明するような相互接続金属ビアを含む。金属ビアは、シリコン層702のビア開口内に形成される。相互接続金属ビアは、後の処理でもそのまま維持される犠牲層ではないシリコン層702を垂直方向に貫通する。その結果、最終の電子装置内に相互接続金属ビアのシリコン層702が存在する。
【０００６】
「支持金属ビア」は、犠牲層であるシリコン層に形成される。シリコン層内に形成された開口を金属化して支持金属ビアを形成した後、犠牲層であるシリコン層をエッチングによって除去する。支持金属ビアは、光変調器用の完全反射板や部分反射板のようなマイクロ電気機械（MEM）装置を支持する独立した金属化構造として残る。金属ビアを使用する光変調器及び/又はMEM装置は、表示装置、プロジェクタ装置、通信システムなどの種々な技術で使用することができる。
【０００７】
貫通し、少なくとも部分的にシリコン層（犠牲層が犠牲的か又は非犠牲的である）内に形成された任意の金属ビアは、その金属ビアが相互接続金属ビアか支持金属ビアか又は他の形式の金属ビアかに関係なく、本開示の１つの実施形態の意図された範囲内にある。シリコンウェハプロセスを使用して、基板を処理しシリコンに金属ビアを製造することができる。
【０００８】
本明細書に開示した金属ビアを形成する技術を使用して、マイクロミラー装置以外の装置を形成することもできる。
金属ビアの製造例
本開示は、図１ａ〜図１ｄに関して、シリコン層に高いアスペクト比のビア開口を形成するために使用される製造技術の１つの実施形態について説明する。この製造技術は、支持金属ビア、相互接続金属ビア及び何らかの他の形式のビアを形成するために使用することができる。シリコン層に形成された開口としてビア開口を形成した後、ビア開口のまわりの表面領域を金属化することによって、図１ｄの支持金属ビア24のようなビアを形成することができる。ビアの外周部は、ビア開口を形成する壁によって形成/画定される。図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄの実施形態は、支持金属ビアの製造に関して記載するが、これらの概念は、図４を参照して記載するような相互接続ビア又はシリコン層内のビア開口に形成される任意の他の金属ビアの製造にも適用可能である。
【０００９】
図１ａは、シリコン基板202、集積回路（IC）金属層204のような導電層、シリコン層206を含むいくつかの層からなるウェーハ200の断面図を示す。処理する際、金属層204は、シリコン基板202上の平面層として付着され、パターン形成された金属層204は、一般に超大規模集積回路（ULSI）において知られている技術を利用してIC回路を所望の構成で形成するようにエッチングされパターン形成される。金属層204は、導電性のパターン形成可能な層を構成するアルミニウム銅（AlCu）のような金属から形成される。この開示内で、金属層204は、プラズマによるエッチングに耐える任意の金属から形成され、プラズマはシリコンビア開口を形成するために使用される。
【００１０】
１つの実施形態において、各金属層204は、アルミニウム製の金属トレース、ポリシリコンゲート線、シリコンの組み合わせを製造する製造技術を利用して形成される。各金属層204は、金属層の選択された位置に対する形状、構造及び電気の印加の制御に基づいて電子的な動作を実行する。図示していない特定の実施形態において、ウェーハ200内には所望の位置にある１つ又は複数の相互接続金属ビアによって垂直方向に離間されたいくつかの金属層204が存在する。
【００１１】
１つの実施形態において、下側拡散障壁層220と上側拡散障壁層222はそれぞれ、窒化チタン（TiN）から製造される。最も上の金属層204を形成した後、金属層204上に下側拡散障壁層220を付着させる。下側拡散障壁層220は、シリコン層206と金属層204の間に配置される。上側拡散障壁層222は、シリコン層206のアモルファスシリコンの上に位置する。拡散障壁層220と222は任意選択であり、それぞれの金属層42及び204に含まれている金属（例えばアルミニウム）のシリコン層206内への拡散を低減するように機能する。図１ｄに示すような最終的なマイクロミラー装置10において、特定の処理により、拡散障壁層220と222のいずれか又は両方に以下の処理が残ることがある。
【００１２】
シリコン層206は、化学蒸着法（CVD）のような金属蒸着技術を利用して金属層204と下側拡散障壁層220の上に付着される。シリコン層206を付着させた後、化学的金属化研磨（CMP）などによってシリコン層206の上側面210を平坦化することができる。次に、上側拡散障壁層222が、シリコン層206の平坦化された上側面に付着される。シリコン層の平坦化された上側面210があるため、反射要素42の下側面41が平らになる。
【００１３】
１つの実施形態において、プラズマの化学作用は、金属層204に対する、ａ）上側拡散障壁層222、ｂ）シリコン層206、ｃ）下側拡散障壁層220を介するビア開口の選択的なエッチングを可能にする。本開示では、金属層に対するシリコン層の選択的なエッチングとは、プロセスがシリコン層全体をエッチングするが、金属層を少ない割合でしかエッチングしないということである。図１ｂの実施形態において、ビア開口212は、犠牲シリコン層206のシリコン内に形成される。本開示において、各ビア開口212は、シリコン基板にエッチングされた壁に取り囲まれた空間を表わす。任意のビア開口内にビアを形成するために、ビア開口への開口部を含む拡散障壁層220のような表面に金属が付着される。ビアの外側面は、ビア開口の壁の形状と一致する。支持金属ビア24が、犠牲シリコン層206内の金属化によって形成された後、犠牲シリコン層がエッチングされる。本開示は、特に、ビアを形成するために使用されるシリコン内のビア開口のエッチングついて開示するが、本明細書で記載する概念を使用して、シリコンに任意の開口をエッチングすることができる。
【００１４】
シリコン層206を貫通するこのエッチングにより、金属層のエッチングを比較的少なくして下の金属層204までビア開口を形成することができる。それにより、このエッチングにより、シリコン層206を介して下の金属層204まで延伸するビア開口212内に形成されたビアの外形を画定する。下の金属層204まで達するが金属層204を貫通しないビアを形成することによって、ビア開口を使用して形成された金属化ビアによる金属層からの導電経路が形成される。ビア開口212が金属化されると、金属ビア24を形成する金属は、上側面から（例えば図１ｄに示すような金属反射要素42から）金属層204に至る導電体を提供する。ビアの形成後にシリコン層206を除去する特定の実施形態において（例えばシリコン層が犠牲シリコン層である）、また、金属ビア24は、金属層204に対して反射要素42を支持する。金属ビアの導電性金属は、導電性ビアの機能を提供する。
【００１５】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄの金属層204を、連続部材と不連続部材のどちらとして形成することもできる。したがって、図１ｄに示すような２つの支持金属ビア24を金属層204の別個の部分と電気的に連通させることができ、金属層204の集積回路構造の結果として、短絡のない種々の電位で保持することができる。
【００１６】
BCl3のような塩素化合物は、TiN及びシリコンを良好にエッチングするが、しかしながら、このような化合物は、単独で使用されると、単独で作用するときに金属層204の金属を下方にオーバエッチングすることがある。図１ｂに関して説明したように、ビア開口212は、シリコン層206のシリコン内で主に垂直方向の下方に基板202の全方向において金属層204までエッチングされる。さらに、BCl3だけを使用するとき、金属層に至るまでエッチングするのに必要なエッチングの量が不確かなので、このエッチングは、低アスペクト比を有する比較的幅の広いビア開口をもたらすように水平方向により多くエッチングする。図１ｂのビア開口212は、図１ｄの金属ビア24の外側面を形成する輪郭を画定する。多くの例において、高アスペクト比（すなわち、ビアの高さを幅で割ったもの）及び/又はより均一な断面を有する金属ビア24を形成することが有益である。したがって、また、多くの例において、高アスペクト比及び/又はより均一な断面を有する金属ビアを形成するビア開口212を形成することが望ましい。
【００１７】
本開示の中で、用語「エッチングの異方性」とは、エッチングされる材料が、エッチング剤と接触する全ての方向にエッチングされるのではなく、エッチング剤が、エッチングされる材料（例えばシリコン層206）内の主に単一方向にエッチング可能であることを示す。より詳細には、図１ｂに示すようなビア開口212のエッチングは、実質的に、下方に引き付けられるエッチング剤に含まれているイオンの静電的な引きつけの結果として、下方向と水平方向の組み合わせの代わりに、基板に向かって実質的に下方に方向付けられる。１つの実施形態において、ビア開口212はより円筒形状に形成され、それによって、金属ビアは、開口の底部付近よりも開口の上部の近くで水平方向のエッチングがより多く行われるときに生じる円錐形と比べて、より均一な断面を有するようになる。より均一な断面によって、例えば、図１ｄに示すようなマイクロミラー装置10の傾きの結果生じるビアの曲げ操作が予測可能になり、様々な装置間でのばらつきを少なくすることができる。さらに、断面形状がそのように均一なため、ビア開口内に形成され、（構造寸法が異なる結果生じる）金属ビア24内に応力集中の高い領域が生じる原因になるビアの湾曲と肩部の形成が減少する。シリコン層206を高い異方性でエッチングするエッチング剤を使用することによって、高いアスペクト比で、シリコン層206を介するより均一な断面寸法のビア開口212を形成することができる。
【００１８】
１つの実施形態において、ビア開口212は、第１のガスと第２のガスを組み合わせた化学物質からなるプラズマを利用して、シリコン層206にエッチングされる。製造する際、第１のガスはイオンを含み、シリコンウェハ200又はシリコン基板202の逆極性に帯電した材料又は接地された材料に向かう方向へのエッチングの異方性を提供する。本開示において、第１のガスの特定の実施形態は、三塩化ホウ素（BCl3）又はアルゴンを含むがこれらに限定されない。プラズマの第２のガスは、エッチング剤が金属層に対してシリコンを選択的にエッチングし、１つの実施形態において、シリコンを介してビア開口212をエッチングし、このエッチングが、金属層を全くエッチングすることなく、又はわずかしかエッチングすることなく、金属層で止まる。第２のガスの特定の実施形態には、前駆物質としてフッ素を含むガス、フッ化炭素類のエッチングガス、より詳細には六フッ化硫黄（SF6）、NF3、CF4、CHF3、C3F8が含まれるが、これらに限定されない。本開示の中では、第１のガスをBCl3として示し、第２のガスをSF6として示すが、これらの他の任意のガスも本開示の意図された範囲内にある。
【００１９】
このプラズマの化学的性質は、塩素やBCl3の化学的性質と比較して、導電性層又は金属層204を形成するAlCuに対するシリコン層の選択性を改善する。したがって、BCl3とSF6からなるプラズマは、開口を形成するためにシリコン層206のシリコンをかなり効率よくエッチングするが、金属層204を迅速にはエッチングしない。この化学的性質により、TiN耐熱金属や類似の耐熱障壁材料とシリコン層206のシリコンとで構成された積層薄膜のエッチングが可能になる。エッチングプロセスにより、シリコン層を貫通するが金属層を貫通しない比較的迅速で効率的なエッチングが可能になるので、エッチングの持続時間を短縮し、その結果開口内の水平方向のエッチングを減少させることができる。水平方向のエッチングの減少により、得られるビアのアスペクト比が改善される。
【００２０】
本明細書で説明するようなこのエッチングプロセスは、また、金属層204のような金属フィルム層に達したとき、エッチングを停止させることを可能にする。金属層204でエッチングが終わることにより、金属層より下の材料がエッチングされるオーバーエッチングが減少する。図２に関して説明するように高いエッチング速度によって検出されるような、金属層に達したときにエッチングを停止させることによって、金属層より上のビア開口212内での外方へのエッチングの量も減少する。
【００２１】
このエッチングプロセスによって、様々な寸法の金属ビアをより正確にエッチングすることができ、また金属層204を介してオーバーエッチングすることがほとんどなく、同じウェーハ上の様々な厚みのシリコンにビアをエッチングすることができる。このエッチングプロセスは、望ましいプロファイルを促進する真空状態の単一プラズマエッチングステップの間に行われ、残留塩化物による腐食の可能性を小さくする。また、説明したプロセスは、フォトレジストに対して優れた選択性を有し、その結果、後のスパッタ金属蒸着に望ましいプロファイルで小さな金属ビアをエッチングすることができる。
【００２２】
プラズマにBCl3を加えると、SF6だけを使用することと関連したエッチングに対する異方性がもたらされる。BCl3を使用するエッチングの異方性は、プラズマ内に陽イオンを形成することによって達成される。ガスSF6は、一般に、プラズマ中に陽イオンを形成せず、したがって、そのガスを使用するとき、エッチングは本質的に等方性すなわち異方性を示さない。プラズマにBCl3を加えると、陽イオンBCl3+とBCl2+が生成される。ウェーハ200又は基板材料は、エッチングの間、接地されるか又は負の電圧バイアスに保持されるので、そのような陽イオンは、ウェーハ200又は基板204の接地されるか又は電気的にバイアスされた材料に向かって、エッチングされるシリコン材料内に下方に加速される。物理的に、基板202の大部分はエッチングされているシリコン層206の材料の下にある。したがって、基板202にバイアスをかけることは、プラズマ中のイオンを、逆極性に帯電している基板、又は中性の基板に向かって概して下方に進めるように作用する。また、ウェーハ200のシリコン層206の下にある部分は、シリコン層206内でイオンを下方に駆動するためにプラズマに含まれるイオンに対して逆極性に帯電し又は中性であり、したがって、シリコン層をエッチングしてほぼ下方へのエッチングの異方性をもたらすのに使用される。したがって、本開示において参照番号202を付す用語「基板」は、ウェーハ200内のシリコン層206のほぼ下にある任意の要素に適用される。例えば、別の実施形態において、中心がシリコン層206の中心より下にある全ウェーハ200を、接地されるか又はプラズマ中のイオンに対して負の電圧バイアスに保持することができる。それにより、そのような支配的イオンからウェーハ200又は石英ガラスなどの適切な基板材料に向かって、エッチングの異方性を備えているイオン衝撃が生じ、SF6プラズマだけでは実現されないプラズマを使用するエッチングの異方性が得られる。したがって、SF6を含むプラズマにBCl3ガスのイオンを加えると、エッチング剤が、基板202の逆極性に帯電した又は中性の材料に向かって金属層204にまで下方にエッチングすることができるエッチングの異方性が提供されると考えられる。
【００２３】
基板202の材料は、プラズマ中のイオンを引きつけるように作用する。基板とプラズマ材料内の所与の１対の電荷に関して、間隔が近いほど増大した引力を結果生じる。基板202とウェーハ200の多くの部分が、プラズマによってエッチングされるシリコン層の部分の真下にないことは事実であるが、基板202（又はウェーハ）の反対側にある材料に対して幾らかの水平成分オフセット効果がある。基板内の横方向に等しくずらされた帯電又はアースされた材料は、プラズマ内のイオンに適用される力の水平成分を打ち消す傾向があり、それにより、シリコン層206内へのプラズマ内のイオンに概して下向きの力がもたらされる（ほぼ下方へのエッチングの異方性がもたらされる）。
【００２４】
本開示は、主にプラズマのエッチング剤に含まれるイオンの静電的な引きつけの結果としてエッチングの異方性が提供されるエッチングプロセスを提供する。さらに、このエッチングプロセスにより、金属層上でエッチングを停止することができる。SF6をBCl3と組み合わせることにより、BCl3単独によるエッチングで生じる金属層を介するエッチングの可能性が減少し、それによって、エッチング剤で金属層に対してシリコンを選択的にエッチングすることが検討される。
【００２５】
図１ｃは、犠牲シリコン層206の上に、図１ｂに関して記載したように形成した金属ビア24と電気的に接触した導電材料を付着させる１つの実施形態を示す。犠牲シリコン層206は、さらに、犠牲シリコン層206を使用して金属ビア24と反射要素42の両方が形成されるような位置にある。反射要素アレイ全体の反射要素は、所望の電気特性、反射特性、構造的特徴を備えている材料層を付着させることにより形成することができる。付着された平面層は、マイクロミラーのような反射要素の水平方向に延在するアレイを形成するようにパターン形成することによってエッチングされる。付着された材料層から形成された反射要素アレイの各反射要素42は、個別に作動させることができる。
【００２６】
図１ｄは、独立し完全に機能するマイクロミラー装置10を残すためにエッチングによって除去される犠牲シリコン層206を示す。製造の際、反射要素42には、各反射要素を他の反射要素に対して移動できる（多くの場合、電気的バイアスを使用して反射要素に力を加える）ようにする金属層204に対する柔軟性がもたらされる。反射要素42、金属ビア23、金属層204を形成する材料の付着層がそれぞれ金属である例において、金属をエッチングせずにシリコンをエッチングする任意のエッチング技術を利用して犠牲シリコン層を除去することができる。通常の動作中にミラーを保護するパッケージ部分として作用するガラス透明板（図示せず）を形成するために、さらに他の処理段階が利用される。
【００２７】
図２は、シリコン層内にビア開口212をエッチングするために使用される高い異方性のエッチングプロセス300の１つの実施形態を概説する。図２は、エンドポイントトレースとして公知であり、エッチングプロセス300の光学放射である。図２は、本質的に特定のプラズマとシリコン形状に基づく実例であり、範囲を制限するようには意図されていない。以下の表１に示すような特定のエッチング速度は、エッチングプロセス300に対する例である。高い異方性のエッチングプロセス300は、オングストローム/分で測定することができるある測定速度で、図１ａに関して記載したような上側拡散障壁層222を取り除くこと302から始まる。高い異方性のエッチングプロセス300は、304でエッチングを続け、シリコン層206を形成するアモルファスシリコンを除去する。高い異方性のエッチングプロセス300は、引き続き306で下側拡散障壁層220を除去する。306において、エッチング速度は、304のエッチング速度と異なる（エッチング速度を図２に示さないが、わずかに低い）。エッチング速度のこの変化は、熟練オペレータ及び/又はマイクロプロセッサ式制御装置によって検出可能である。したがって、検出したエッチング速度のわずかな変化を利用して、金属層に至るまでのエッチングが完了したことを判定することができる。下側拡散障壁層220のエッチングは、例えば光放射分光法を利用して、シリコン層206のものとわずかに異なることを検出することができる。金属層204内へのオーバーエッチングは、下側拡散障壁層220のエッチング速度より遅い速度で308で行われるが、エッチングはオーバーエッチング前に終了する。
【００２８】
したがって、光放射分光法によって決定されるように下側拡散障壁層220の後でエッチング速度が低下したときは、金属層204がビア開口から露出するので、エッチングプロセスを終了させなければならない。金属層が露出するとすぐに、高い異方性のエッチングプロセス300を終了し、さらに他の処理を実行することができる。
【００２９】
プロセスの１つの実施形態は、２つの異なる形式のエッチングツールを使用して、金属層204に至るまでシリコン層206内のエッチングの異方性の程度を改善することができるプラズマを形成することを必要とする。例えば、このプラズマは、BCl3の化学作用の異方性と共にCl2の化学作用のシリコン及び金属のエッチング特性を利用して、TiN障壁拡散層222、220とシリコン層206を金属層204に至るまでエッチングするために使用されるプラズマを形成する。この場合、金属に対する高い選択性を有する様々なエッチングツールが使用される。この技術は、図３の写真に示すように、金属層204内へのオーバーエッチングを最小にする。この技術により、金属層204の上側面に対して一貫したエッチング深さでエッチングプロセスを止めることができる。金属ビアの底部でのTiN拡散障壁層220を介するエッチング速度は遅く、深い金属ビアに対して十分な耐性を維持することは困難である。図３の写真に示すように、ビア開口212のエッチングされた側壁は、下方向へのエッチング剤の異方性の程度が相対的に高いので、ほとんど垂直な壁を有するようにエッチングされる。
【００３０】
本開示で提供するようなプラズマは、金属層204に対する優れた選択性を備えているシリコンとTiNや類似の屈折性金属障壁フィルムの相当に優れたエッチング速度を提供する。記載したようなプラズマは、１つのエッチングツールと連続エッチングプロセスを利用してシリコンをエッチングし、下にある一体化された金属層204で止まる。表１に関して記載する例示的なビアエッチングプロセスを図２に示す。一般に、BCl3とSF6が２対１の濃度が表１で適用され、また有効であることが分かった。BCl3とSF6の他の相対濃度も本開示の意図した範囲内である。SF6の相対濃度が上昇し及び/又はBCl3の相対濃度が低下すると、ビア開口212の壁は、概して、エッチングの異方性の低下によって垂直からの角度が小さくなり、開口の上部付近のエッチングが水平になる。表１に関して記載するようなプラズマを使用する本エッチング技術は、金属用のエッチング装置内でシリコンをエッチングする柔軟性を有する。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
相互接続金属ビアの例
図１ｄ、図２、図３に関して記載したような支持金属ビア24をエッチングするのに使用されるエッチング技術の実施形態を利用して、図４に関して記載する相互接続金属ビア700をエッチングすることもできる。図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄに関して記載したような支持金属ビア製造の実施形態では、支持金属ビアが形成される犠牲シリコン層は最終的に除去されるが、相互接続金属ビア700を形成するのに使用されるシリコン層は後処理の後にも残る。支持金属ビア24は、反射板に導電性をもたらし、また反射板を物理的に支持する構造要素である。図４の相互接続金属ビア700は、複数の金属層204aと204bの間だけを導通すればよく、代わりにシリコン層によってもたらされる支持体を提供する必要はない。前述のようなプラズマによるエッチングの結果として支持金属ビアがより均一な断面形状を有するビア開口のエッチングの均一性によって、相互接続金属ビアの電気特性の一貫性が高まり予測可能になる。
【００３３】
図４には、１つ又は複数の相互接続金属ビア700によって相互接続されている２つの金属層204aと204bを示すが、１つ又は複数の相互接続金属ビア700によって相互接続されている隣り合った層と互いに垂直の関係で形成されている多数の金属層があってもよいことが想起される。支持金属ビアに関して記載したように選択されたプラズマがオーバーエッチングを減少させる技術は、相互接続金属ビアのオーバーエッチングの減少に適用可能である。図１ｂに関して記載したような相互接続金属ビアのオーバーエッチングを減少させることによって、望ましくない電気接続を行うために相互接続金属ビアが複数の金属層を不本意に貫通する可能性が大幅に減少する。１つ又は複数の相互接続金属ビアを１つ又は複数の支持金属ビアと同じICに形成することができる。
結論
本発明を構造的特徴及び方法段階に対して固有の文言で説明したが、添付の特許請求の範囲に画定される本発明は、記載した特定の機能又は段階に必ずしも限定されないことを理解されたい。より正確に言うと、開示した特定の機能及び段階は、特許請求の範囲に記載した発明を実施する好ましい形態を表わす。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】１つ又は複数の金属ビアを製造する１つの実施形態を示す側面断面図である。
【図１ｂ】１つ又は複数の金属ビアを製造する１つの実施形態を示す側面断面図である。
【図１ｃ】１つ又は複数の金属ビアを製造する１つの実施形態を示す側面断面図である。
【図１ｄ】１つ又は複数の金属ビアを製造する１つの実施形態を示す側面断面図である。
【図２】例示的な実施形態による高い異方性のエッチングプロセスの１つの実施形態におけるエッチング速度と時間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の１つの実施形態のシリコン層に形成された金属ビアの１つの実施形態の写真である。
【図４】金属ビアの別の実施形態の１つの実施形態の側面断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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