DE10220586A1 - Process for removing resist layers from a tungsten-containing surface used in the microelectronics industry comprises using a plasma produced from a gas mixture containing an oxygen-containing gas and a fluorine-containing gas - Google Patents

Process for removing resist layers from a tungsten-containing surface used in the microelectronics industry comprises using a plasma produced from a gas mixture containing an oxygen-containing gas and a fluorine-containing gas

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Abstract

Process for removing resist layers from a tungsten-containing surface comprises using a plasma produced from a gas mixture containing an oxygen-containing gas and a fluorine-containing gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Resistschichten von einer Wolframoberfläche. The invention relates to a method for removing Resist layers from a tungsten surface.

Die Anforderungen an die Rechnerleistung und die Speicherkapazität von Mikrochips hat in den letzten Jahren beständig zugenommen. Es müssen ständig umfangreichere Programme und ständig steigende Datenmengen verarbeitet werden. Die Mikroelektronik hat inzwischen in verschiedensten Bereichen Einzug gehalten und ist selbstverständlicher Bestandteil des täglichen Lebens geworden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat die Integrationsdichte elektronischer Bauelemente, wie Transistoren oder Kondensatoren, stetig zugenommen. So gilt seit über 30 Jahren das sogenannte Moore'sche Gesetz, nach dem sich die Integrationsdichte von Mikrochips in einem Zeitraum von 18 Monaten jeweils verdoppelt. Auch für die Zukunft ist kein Ende dieser Entwicklung abzusehen, sodass ständig leistungsfähigere Mikrochips entwickelt werden müssen. The requirements for computing power and the Memory capacity of microchips has increased in recent years steadily increased. It always needs to be more extensive Programs and ever increasing amounts of data processed become. The microelectronics has meanwhile in various Areas and is a matter of course Become part of everyday life. To this The integration density has to meet requirements electronic components, such as transistors or Capacitors, steadily increasing. This has been the case for over 30 years the so-called Moore law, according to which the Integration density of microchips over a period of 18 Months doubled. Neither is for the future Foreseeable end of this development, so constantly more powerful microchips have to be developed.

Um den Integrationsgrad der Schaltkreise zu erhöhen stehen verschiedene Wege offen. So können die Abmessungen der mikroelektronischen Elemente verkleinert oder es kann die Chipfläche vergrößert werden, um eine größere Anzahl von Bauelementen auf einem Mikrochip unterbringen zu können. Die Integration der mikroelektronischen Bauelemente kann in mehreren Ebenen erfolgen, also die dritte Raumdimension in die Integration einbezogen werden, um auf einer gegebenen Chipoberfläche mehr Bauelemente unterbringen zu können. Es können neuartige Bauelemente entwickelt werden, in welchen mehrere Funktionen in einem einzigen Bauelement zusammengefasst sind, wie zum Beispiel bei Bipolar- Transistoren mit mehreren Emittern. Schließlich können platzsparende Schaltungen und Realisierungstechniken entwickelt werden, also das Chipdesign optimiert werden. To increase the degree of integration of the circuits different paths open. So the dimensions of the microelectronic elements downsized or it can Chip area can be increased to a larger number of To be able to accommodate components on a microchip. The Integration of the microelectronic components can be done in take place on several levels, i.e. the third spatial dimension in the integration to be included on a given Chip surface to accommodate more components. It new types of components can be developed, in which multiple functions in a single component are summarized, such as in bipolar Transistors with multiple emitters. Finally, you can space-saving circuits and implementation techniques be developed, i.e. the chip design can be optimized.

Im Wesentlichen wird eine höhere Integration durch eine weitere Verkleinerung der Abmessungen der mikroelektronischen Bauelemente erreicht. Dieser Weg führt vorteilhaft auch zu einer Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit. Essentially, a higher level of integration is achieved through a further reducing the dimensions of the microelectronic Components reached. This path also advantageously leads to an increase in working speed.

1960 waren die kleinsten Strukturen, die erzeugt werden konnten, etwa 20 Mikrometer breit. Heute werden in der industriellen Produktion Werte erreicht, die deutlich unter 1 µm liegen. Um Integrationsgrade bei oder über 107 erreichen zu können, müssen Strukturbreiten beherrscht werden, die weniger kleiner als 1 Mikrometer betragen. Beim 4-Mbit-DRAM mit etwa 107 Funktionselementen wird zum Beispiel eine minimale Strukturbreite von 0.8 µm gefordert. Zur Zeit werden bereits Mikrochips mit einer minimalen Strukturbreite von 140 nm bzw. 170 nm industriell hergestellt. Bauelemente mit einer minimalen Strukturbreite von 110 nm bzw. 90 nm stehen vor der Einführung in die industrielle Fertigung. In 1960, the smallest structures that could be created were about 20 microns wide. Today, industrial production achieves values that are well below 1 µm. In order to achieve degrees of integration at or above 10 7 , structure widths that are less than 1 micrometer must be mastered. With the 4 Mbit DRAM with about 10 7 functional elements, for example, a minimum structure width of 0.8 µm is required. Microchips with a minimum structure width of 140 nm or 170 nm are already being manufactured industrially. Components with a minimum structure width of 110 nm or 90 nm are about to be introduced into industrial production.

Die bisher für die Herstellung von Mikrochips verwendete Technologie ist inzwischen zum Teil bis an ihre prinzipiellen Grenzen ausgereizt worden. Um Bauelemente noch weiter miniaturisieren zu können, muss daher nach leistungsfähigeren Materialien gesucht werden und es müssen neue Technologien zu deren Verarbeitung entwickelt werden. The previously used for the production of microchips Technology is now partly up to its basic level Boundaries have been pushed. To components even further To be able to miniaturize must therefore be more powerful Materials are sought and new technologies have to be found their processing are developed.

So erfolgt eine Dotierung der Halbleitersubstrate inzwischen überwiegend durch Ionenimplantation mit anschließender Materialausheilung. Im Vergleich zur Diffusion liefert die Ionenimplantation schärfere Dotierungsprofile. Sie ermöglicht dadurch die Dotierung feinerer Strukturen. Außerdem entfallen die bei der Diffusion erforderlichen massiven thermischen Belastungen durch längeres Erhitzen der Siliziumscheiben auf Temperaturen von mehr als 1000°C. Besonders schonend kann vorgegangen werden, wenn zur thermischen Ausheilung nach der Implantation kurze Lichtimpulse einer Blitzlampe oder eines Lasers benutzt werden (Laserstrahl-Ausheilung). Durch die kleineren vertikalen Abmessungen der Funktionselemente bei hochintegrierten Schaltungen reichen die relativ geringen mit Ionenimplantation zugänglichen Dotierungstiefen aus. The semiconductor substrates have now been doped predominantly by ion implantation with subsequent Materialausheilung. In comparison to diffusion, the Ion implantation has sharper doping profiles. It enables thereby doping finer structures. Also eliminated the massive thermal diffusion required Exposure to prolonged heating of the silicon wafers Temperatures of more than 1000 ° C. Can be particularly gentle be used if thermal healing after the Implantation of short light pulses from a flash lamp or one Lasers are used (laser beam healing). Through the smaller vertical dimensions of the functional elements Highly integrated circuits are enough for the relatively small number Ion implantation accessible doping depths.

Ferner werden neue Materialien für die Herstellung von Mikrochips verwendet. So werden zur Passivierung, Maskierung und Isolation neben dem in älteren Chipgenerationen verwendeten Siliziumdioxid zunehmend auch andere Materialien verwendet, beispielsweise Siliziumnitrid. Furthermore, new materials for the production of Microchips used. So passivation, masking and isolation alongside that in older chip generations Silicon dioxide increasingly used other materials used, for example silicon nitride.

Siliziumnitrid weist im Vergleich zu Siliziumdioxid eine größere Dielektrizitätskonstante (7.5 statt 4) auf. Dadurch lassen sich Kondensatoren mit geringeren Abmessungen herstellen. Silicon nitride has one compared to silicon dioxide higher dielectric constant (7.5 instead of 4). Thereby capacitors with smaller dimensions produce.

Die Schichten aus diesen und anderen Materialien werden in wachsendem Maße durch Verfahren erzeugt, die mit relativ niedrigen Temperaturen auskommen. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Abscheidung von Schichten bei relativ niedriger Temperatur ist die chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD = Chemical Vapor Deposition). Durch eine elektrische Plasmaentladung oder die Strahlung eines Lasers können die bei der CVD ablaufenden chemischen Reaktionen beschleunigt oder bezüglich ihrer Endprodukte modifiziert werden. The layers of these and other materials are made in increasingly generated by methods using relatively low temperatures. An example of a Process for depositing layers at a relatively low level Temperature is the chemical separation from the gas phase (CVD = Chemical Vapor Deposition). Through an electrical Plasma discharge or the radiation from a laser can chemical reactions occurring during CVD are accelerated or modified with regard to their end products.

Allgemein versucht man bei der Herstellung von Mikrochips Hochtemperaturschritte und nasschemische Prozessschritte durch Niedertemperatur- und trockene Verfahren zu ersetzen. So werden Halbleitersubstrate im Allgemeinen nicht mehr nasschemisch geätzt sondern mit einem Plasma. Durch die Zusammensetzung des zur Erzeugung des Plasmas verwendeten Gases sowie die Bedingungen, unter denen das Plasma erzeugt wird, kann der Ätzvorgang sehr präzise und damit vergleichsweise schonend durchgeführt werden. Um die notwendige hohe Präzision der Verfahrensschritte gewährleisten zu können, müssen diese diagnostisch verfolgt und mit Hilfe von Computern präzise gesteuert werden. In general, attempts are being made to manufacture microchips High temperature steps and wet chemical process steps to be replaced by low-temperature and dry processes. In general, semiconductor substrates are no longer wet chemical etched but with a plasma. Through the Composition of the plasma used Gases and the conditions under which the plasma is generated the etching process can be very precise and therefore be carried out comparatively gently. To the necessary high precision of the process steps To be able to guarantee this must be followed up diagnostically and can be precisely controlled with the help of computers.

Um die Möglichkeiten zur Erhöhung des Integrationsgrades durch Verkleinerung der Abmessungen der Funktionselemente voll ausschöpfen zu können, müssen elektrisch leitfähige Bauelemente, wie Leiterbahnen oder Elektroden verkleinert, das heißt, schmaler und dünner gefertigt werden. Eine Verkleinerung des Querschnitts der Leiterbahnen bewirkt jedoch eine Erhöhung ihres Widerstandes. Dies führt wiederum zu kleineren Geschwindigkeiten für die Übertragung der elektrischen Signale zwischen den Bauelementen. Ferner treten bei sehr kleinen Leitungsquerschnitten extrem hohe Stromdichten auf. Dies führt zu einer Elektromigration der Atome der Leiterbahnen, wodurch es zu Materialzerstörungen kommen kann. Ähnliche Probleme treten z. B. bei Elektroden für Kondensatoren oder Transistoren auf, bei welchen mit abnehmender Schichtdicke nicht mehr eine ausreichende Ladungsträgerdichte im Polysilizium erzeugt werden kann. To the opportunities to increase the level of integration by reducing the dimensions of the functional elements To be able to make full use of them must be electrically conductive Components, such as conductor tracks or electrodes, that is, to be made narrower and thinner. A Reduction of the cross section of the conductor tracks causes however an increase in their resistance. This in turn leads at lower speeds for transferring the electrical signals between the components. Further kick extremely high with very small wire cross sections Current densities. This leads to electromigration Atoms of the conductor tracks, causing material destruction can come. Similar problems occur e.g. B. for electrodes for Capacitors or transistors on which with decreasing layer thickness is no longer sufficient Charge carrier density can be generated in polysilicon.

Anstelle der früher ausschließlich verwendeten Leiterbahnmaterialien Aluminium und Polysilizium werden daher zunehmend besser leitende und widerstandsfähigere Werkstoffe eingesetzt. So können Silizide von Schwermetallen wie zum Beispiel Titan, Wolfram oder Molybdän insbesondere für den Ersatz des Polysiliziums in den tieferliegenden Leiterbahnebenen verwendet werden. Auch für die obersten Leiterbahnen zeichnet sich die Ablösung des Aluminiums beziehungsweise der Aluminium-Kupferlegierungen durch Schwermetalle ab. Durch den Wechsel der Materialien treten jedoch Schwierigkeiten bei der Prozessierung auf, wenn diese alternativen Materialien mit den bisher verwendeten Verfahren bearbeitet werden. Instead of the previously used only Conductor materials aluminum and polysilicon are therefore increasing better conductive and more resistant materials used. So silicides of heavy metals such as Example titanium, tungsten or molybdenum especially for the Replacement of the polysilicon in the lower ones Track levels are used. For the top ones too Conductor traces the detachment of the aluminum or the aluminum-copper alloys Heavy metals. Step through the change of materials however, processing difficulties on if this alternative materials with the previously used methods to be edited.

In der bislang verwendeten DRAM-Technologie werden beispielsweise Gate-Stacks verwendet, die eine Schicht aus einem Gate-Oxid umfassen, auf welcher eine Polysiliziumschicht angeordnet ist. Auf dieser befindet sich eine Schicht aus Wolframsilizid (WSix), die zum Schutz vor Oxidation, Verunreinigung und anderen Umwelteinflüssen von einer Capnitridschicht abgedeckt ist. In the DRAM technology used hitherto, gate stacks are used, for example, which comprise a layer made of a gate oxide, on which a polysilicon layer is arranged. On top of this there is a layer of tungsten silicide (WSi x ), which is covered by a capnitride layer to protect it from oxidation, contamination and other environmental influences.

Die Herstellung derartiger Funktionselemente erfolgt schrittweise, indem zunächst eine Schicht des betreffenden Materials abgeschieden und diese dann mit lithographischen Verfahren strukturiert wird. Dazu wird auf der Schicht eine fotoempfindliche Schicht aufgetragen, die durch Belichtung selektiv in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften verändert werden kann. Um Fehlbelichtungen zu vermeiden, wird unter der fotoempfindlichen Schicht eine Antireflexschicht (ARC = Anti Reflex Coating) abgeschieden, die das einfallende Licht durch Interferenz auslöscht. Diese ARC-Schicht weist meist eine Dicke zwischen 75 bis 150 nm auf und besteht üblicherweise aus einem hochvernetzten organischen Material. Die fotoempfindliche Schicht wird nach der Belichtung entwickelt, wobei beispielsweise die belichteten Abschnitte abgelöst werden, sodass eine Maske mit Stegen aus dem Material der fotoempfindlichen Schicht sowie zwischen den Stegen angeordnete Gräben erhalten wird. Mit einem geeigneten Plasma wird zunächst die in den Gräben freiliegende ARC- Schicht entfernt und anschließend die unter der ARC-Schicht angeordnete Substratschicht, beispielsweise eine Schicht aus Polysilizium oder Wolframsilizid, geätzt. Nach der Strukturierung wird die Maske mit einem Plasma verascht, das aus Sauerstoff und einem Formiergas (Stickstoff/Wasserstoff- Gemisch) erzeugt wird. Die ARC-Schichten sind meist chemisch stabiler als der fotoempfindliche Film und deshalb schwerer zu entfernen. Aus diesem Grund wird nach Entfernen des fotoempfindlichen Films der ARC-Film mit einem kurzen Puls eines Plasmas entfernt, das aus reinem Sauerstoff erzeugt wird. Functional elements of this type are produced step by step, first adding a layer of the subject Material deposited and then with lithographic Procedure is structured. To do this, a photosensitive layer applied by exposure selective in their chemical and physical properties can be changed. To avoid incorrect exposures, an anti-reflective layer under the photosensitive layer (ARC = Anti Reflex Coating) deposited, which is the incident Extinguishes light by interference. This ARC layer points usually has a thickness between 75 and 150 nm and exists usually made of a highly cross-linked organic material. The photosensitive layer is after exposure developed, for example the exposed sections be removed so that a mask with webs from the Material of the photosensitive layer and between the Trenches arranged trenches is obtained. With a suitable one Plasma is first the ARC exposed in the trenches Layer removed and then the one under the ARC layer arranged substrate layer, for example a layer of Polysilicon or tungsten silicide, etched. After Structuring the mask is ashed with a plasma that from oxygen and a forming gas (nitrogen / hydrogen Mixture) is generated. The ARC layers are mostly chemical more stable than the photosensitive film and therefore heavier to remove. For this reason, after removing the photosensitive film the ARC film with a short pulse of a plasma that is generated from pure oxygen becomes.

Wolfram weist eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit auf und erscheint daher beispielsweise für die Herstellung von Elektroden sehr gut geeignet. Man hat daher versucht, im oben beschriebenen Gate-Stack die Polysilizium/Wolframsilizidschicht durch eine Wolframschicht zu ersetzen. Führt man die Strukturierung jedoch wie oben beschrieben durch, konnte die Wolframelektrode nicht erfolgreich elektrisch kontaktiert werden. Der Weg zu einem kleiner dimensionierten Gate-Stack durch Verwendung einer Wolframelektrode war daher versperrt. Die elektrische Kontaktierung der Wolframelektrode erfolgt nach der Entfernung der Maske und der ARC-Schicht. Die Erfinder gingen daher von der Annahme aus, dass die mangelnde Fähigkeit, einen elektrischen Kontakt zur Wolframelektrode herzustellen, durch die Entfernung der Resistschicht verursacht wird. Tungsten has a very high electrical conductivity and therefore appears, for example, for the production of Electrodes very well suited. One has therefore tried in the above described the gate stack Replace polysilicon / tungsten silicide layer with a tungsten layer. If you run the However, by structuring as described above, the Tungsten electrode not successfully contacted electrically become. The path to a smaller gate stack was therefore blocked by using a tungsten electrode. The tungsten electrode is electrically contacted after removing the mask and the ARC layer. The Inventors therefore assumed that the lack Ability to make electrical contact with the tungsten electrode by removing the resist layer is caused.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Entfernen von Resistschichten von einer wolframhaltigen Oberfläche zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine wolframhaltige Oberfläche erzeugt werden kann, zu der ein elektrischer Kontaktierung hergestellt werden kann, der einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. The object of the invention is therefore to provide a method for Removing resist layers from a tungsten-containing one To provide surface with which one tungsten-containing surface can be generated to which a electrical contact can be made that one has low electrical resistance.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Entfernen von Resistschichten von einer wolframhaltigen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resistschicht mit einem Plasma entfernt wird, das aus einem Gasgemisch erzeugt wird, das zumindest ein sauerstoffhaltiges Gas sowie zumindest ein fluorhaltiges Gas enthält. The object is achieved by a method for removing Resist layers from a surface containing tungsten, thereby characterized that the resist layer with a plasma is removed, which is generated from a gas mixture, the at least one oxygen-containing gas and at least one contains fluorine-containing gas.

Durch die Zugabe fluorhaltiger Verbindungen zum Sauerstoffplasma lässt sich der Resist bzw. eine ARC-Schicht problemlos vollständig entfernen. Es wird dabei eine wolframhaltige Oberfläche erhalten, zu der sich sehr gut ein elektrischer Kontakt herstellen lässt. Der Kontakt weist einen sehr geringen elektrischen Widerstand auf. Die Bedingungen für die Veraschung der Resistschicht lassen sich vom Fachmann sehr einfach empirisch bestimmen. Dazu werden z. B. entsprechende Wolframschichten auf einen Wafer aufgebracht und mit dem zu entfernenden Resistsystem beschichtet. Das Resistsystem wird dann erfindungsgemäß mit einem Plasma entfernt, das aus einer Mischung aus einem sauerstoffhaltigen Gas und einem fluorhaltigen Gas erzeugt worden ist. Dabei werden die Veraschungsbedingungen, beispielsweise das Verhältnis von sauerstoffhaltigem und fluorhaltigem Gas oder die Dauer, für welche das Plasma auf das Resistsystem einwirkt, systematisch variiert. Anschließend werden Brüche hergestellt und unter dem Elektronenmikroskop untersucht. Die Bedingungen werden so gewählt, dass die Wolframschicht möglichst wenig abgetragen wird. Neben dem geschilderten Verfahren können zur Ermittlung der Prozessparameter an sich auch andere Verfahren verwendet werden, die z. B. eine direkte Beobachtung der zu ätzenden Oberfläche ermöglichen. Diese Verfahren lassen sich apparativ aber nur sehr schwer verwirklichen. Die genauen Bedingungen für die Veraschung der Resistschicht werden z. B. von der Dicke der Resistschicht und vom Material beeinflusst, aus dem die Resistschicht aufgebaut ist. By adding fluorine-containing compounds to the The resist or an ARC layer can be oxygen plasma remove completely without any problems. It will be one preserve tungsten-containing surface, which is very good electrical contact can be made. The contact points a very low electrical resistance. The Conditions for ashing the resist layer can be determined empirically very easily by a specialist. To do this z. B. corresponding tungsten layers on a wafer applied and with the resist system to be removed coated. The resist system is then used according to the invention a plasma removed from a mixture of a generated oxygen-containing gas and a fluorine-containing gas has been. The ashing conditions, for example the ratio of oxygenated and fluorine gas or the duration for which the plasma is on the resist system acts, varies systematically. Then breaks are made and under the Examined electron microscope. The conditions are like this chosen that the tungsten layer removed as little as possible becomes. In addition to the described method, you can use it to determine the process parameter itself also uses other methods be the z. B. a direct observation of the to be etched Allow surface. These processes can be carried out by apparatus but very difficult to achieve. The exact conditions for the ashing of the resist layer z. B. from the Thickness of the resist layer and influenced by the material from which the resist layer is built up.

Vermutlich wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren während der Veraschung der Resistschicht die Oberfläche des Wolframs durch Sauerstoffradikale oxidiert und es bildet sich eine dünne Schicht aus Wolframoxiden, die zu undefinierten Kontaktflächen und hohen Kontaktwiderständen führt. Dies kann letztlich den Verlust der elektrischen Kontaktierungsfähigkeit zur Folge haben. Durch die Zugabe der fluorhaltigen Verbindung kann die Ausbildung einer Wolframoxidschicht wirksam unterdrückt werden bzw. kann entstandenes Wolframoxid wieder entfernt werden. Der genaue Mechanismus der Reaktionen, die sich auf der Oberfläche der Wolframschicht abspielen, ist jedoch noch nicht untersucht, sodass die oben abgegebenen Erklärungen lediglich Modellvorstellungen darstellen, die jedoch nicht durch experimentelle Daten gefestigt sind. Presumably, those known from the prior art Process during the ashing of the resist layer Surface of the tungsten oxidized by oxygen radicals and it forms a thin layer of tungsten oxides, which too undefined contact areas and high contact resistances leads. This can ultimately result in the loss of electrical Have the ability to make contact. By adding the fluorine-containing compound can form a Tungsten oxide layer can be effectively suppressed Tungsten oxide formed can be removed again. The exact one Mechanism of reactions that occur on the surface of the Play tungsten layer, but has not yet been investigated, so the explanations given above are only Represent models, but not through experimental data are established.

Das Plasma wird mit üblichen Verfahren erzeugt, beispielsweise durch Hochfrequenztechniken, Gasentladung oder thermische Verfahren. Ein Gasplasma kann dabei bis zu 90% freie Radikale enthalten. Als Radikale werden Atomgruppen bezeichnet, die aufgrund ihrer freien Wertigkeit (ungepaartes Elektron) eine sehr hohe Reaktionsfähigkeit aufweisen. Zur Erzeugung des Plasmas müssen die Bestandteile der erfindungsgemäß verwendeten Gasmischung in gasförmigem Zustand vorleigen. Ggf. müssen die sauerstoff- bzw. fluorhaltigen Verbindungen zunächst verdampft werden. Dies kann mit üblichen Verfahren erreicht werden, z. B. durch Erhitzen, ggf. unter reduziertem Druck, oder durch Durchleiten eines Schleppgases durch die flüssige Phase der verwendeten sauerstoff- bzw. fluorhaltigen Verbindung. Vorzugsweise werden sauerstoff- bzw. fluorhaltige Verbindung verwendet, die bereits bei Normalbedingungen gasförmig vorliegen. The plasma is generated using conventional methods, for example by high frequency techniques, gas discharge or thermal process. A gas plasma can be up to 90% contain free radicals. Atomic groups become radicals referred to because of their free value (unpaired Electron) have a very high reactivity. to Generation of the plasma must be the components of the Gas mixture used according to the invention in gaseous form Present condition. Possibly. the oxygen or fluorine-containing compounds are first evaporated. This can be achieved using conventional methods, e.g. B. by Heat, if necessary under reduced pressure, or by Passing a trailing gas through the liquid phase of the used oxygen or fluorine-containing compound. Oxygen or fluorine-containing compounds are preferred used, which is already gaseous under normal conditions available.

Die wolframhaltige Schicht, auf deren Oberfläche das zu veraschende Resistsystem angeordnet ist, besteht vorzugsweise aus reinem Wolfram, das jedoch übliche Verunreinigungen enthalten kann. Bezogen auf die gesamte wolframhaltige Schicht umfasst die wolframhaltige Schicht vorzugsweise mehr als 90 mol-% Wolfram, insbesondere bevorzugt mehr als 99,9 mol-% Wolfram. The tungsten-containing layer, on the surface of which ashing resist system is arranged, is preferably made of pure tungsten, but the usual impurities may contain. Based on the entire tungsten-containing Layer, the tungsten-containing layer preferably comprises more than 90 mol% tungsten, particularly preferably more than 99.9 mol% Tungsten.

Als sauerstoffhaltiges Gas können für die Erzeugung des Plasmas an sich alle sauerstoffliefernden Verbindungen verwendet werden, die sich unter industriell anwendbaren Bedingungen in einen Plasmazustand überführen lassen und eine ausreichend hohe Anzahl von Sauerstoffradikalen zur Verfügung stellen. Geeignet sind zum Beispiel Wasserstoffperoxid und Ozon. Besonders bevorzugt wird jedoch reiner Sauerstoff als sauerstoffhaltiges Gas verwendet, da mit diesem eine vollständige Oxidation der organischen Resistanteile bei geringem Kostenaufwand erreicht werden kann. Ferner sind die überwiegende Anzahl der kommerziell erhältlichen Plasmaanlagen auf reinen Sauerstoff als Sauerstoffquelle ausgelegt. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich daher in üblichen Plasmavorrichtungen durchführen, wie sie beispielsweise für die Veraschung von Resistschichten bereits genutzt werden. As an oxygen-containing gas for the generation of Plasmas in themselves all oxygen-supplying compounds are used, which are among industrially applicable Allow conditions to change to a plasma state and one sufficiently high number of oxygen radicals for Make available. For example, are suitable Hydrogen peroxide and ozone. However, it is particularly preferred pure oxygen is used as the oxygen-containing gas because with this a complete oxidation of the organic Resist shares can be achieved at low cost can. Furthermore, the vast majority are commercial available plasma systems on pure oxygen as Designed oxygen source. The method according to the invention can therefore be carried out in conventional plasma devices, as for example for the ashing of resist layers already used.

Dem zur Erzeugung des Plasmas verwendeten Gases wird erfindungsgemäß neben dem sauerstoffhaltigen Gas ein fluorhaltiges Gas beigemischt. Auch hier kann an sich jedes fluorhaltige Gas verwendet werden, das sich in einen Plasmazustand überführen lässt und eine ausreichend hohe Zahl von Fluorradikalen zur Verfügung stellt. Allerdings wird die Ätzwirkung des Plasmas sehr stark von der verwendeten fluorhaltigen Verbindung beeinflusst. Ist das Plasma sehr aggressiv, ist der Veraschungsprozess der Resistschicht unter Umständen nur sehr schwer zu steuern, sodass die freigelegte Wolframschicht teilweise mit abgetragen wird. The gas used to generate the plasma is according to the invention in addition to the oxygen-containing gas mixed with fluorine gas. Here too, everyone can fluorine-containing gas can be used, which is in a Plasma state can be transferred and a sufficiently high number of fluorine radicals. However, the Corrosivity of the plasma very much from that used fluorinated compound influenced. The plasma is very aggressive, the ashing process of the resist layer is under Under certain circumstances, very difficult to control, so that the exposed Tungsten layer is partially removed.

Die Ätzwirkung des Plasmas kann an die Erfordernisse beherrschbarer Prozesszeiten angepasst werden, wenn als fluorhaltiges Gas ein fluorhaltiger Kohlenwasserstoff verwendet wird. Bei den extremen Bedingungen während des Veraschungsprozesses (Plasmazustand, hohe Temperaturen, Hochfrequenztechnik) können fluorhaltige Kohlenwasserstoffe äußerst reaktive Fluorradikale und andere radikalische Molekülfragmente abspalten, welche z. B. mit den ggf. gebildeten Metalloxidanteilen reagieren und diese durch einen chemischen Ätzprozess entfernen können. Die fluorhaltigen Kohlenwasserstoffe umfassen bevorzugt 1 bis 10 Kohlenstoffatome und können linear, verzweigt oder zyklisch sein. Bevorzugt sind zumindest 50% der Wasserstoffatome des unfluorierten analogen Kohlenwasserstoffs durch Fluoratome ersetzt. The caustic effect of the plasma can meet the requirements manageable process times can be adjusted if as fluorine-containing gas is a fluorine-containing hydrocarbon is used. In the extreme conditions during the Ashing process (plasma state, high temperatures, High-frequency technology) can contain fluorine-containing hydrocarbons extremely reactive fluorine radicals and other radicals Split off molecular fragments, which e.g. B. with the possibly formed metal oxide react and this through a can remove chemical etching process. The fluorine Hydrocarbons preferably comprise 1 to 10 Carbon atoms and can be linear, branched or cyclic his. At least 50% of the hydrogen atoms of the unfluorinated analog hydrocarbon by fluorine atoms replaced.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von perfluorierten Kohlenwasserstoffen, da bei diesen Systemen der Fluoranteil maximal ist und somit pro Molekül die größtmögliche Menge an Fluorradikalen freigesetzt werden kann. Ein geeigneter perfluorierter Kohlenwasserstoff ist beispielsweise C4F8. The use of perfluorinated hydrocarbons is particularly advantageous since the fluorine content is maximum in these systems and the largest possible amount of fluorine radicals can be released per molecule. A suitable perfluorinated hydrocarbon is, for example, C 4 F 8 .

Schwierigkeiten mit einer Überätzung der Wolframschicht können weitgehend überwunden werden, wenn als fluorhaltiges Gas CF4 verwendet wird. Bei Verwendung von CF4 lässt sich die Ätzwirkung des Plasmas so einstellen, dass eine kontrollierte Veraschung der Resistschicht ohne Weiteres durchgeführt werden kann und eine genaue Prozesskontrolle möglich ist. Difficulties with overetching the tungsten layer can largely be overcome if CF 4 is used as the fluorine-containing gas. When using CF 4 , the etching effect of the plasma can be set so that a controlled ashing of the resist layer can be carried out without further ado and an exact process control is possible.

Die Zugabe von weiteren Komponenten zum Gasgemisch kann die Ätzwirkung des Plasmas erhöhen und unter Umständen die genaue Prozesskontrolle erschweren. So wurde experimentell beobachtet, dass die Ätzwirkung des Plasma bei Zugabe von Formiergas (Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch) ansteigt, der Ätzvorgang also schwerer beherrscht werden kann. Bevorzugt enthält das zur Plasmaerzeugung verwendete Gas daher neben dem sauerstoffhaltigen Gas und dem fluorhaltigen Gas im Wesentlichen keine weiteren Komponenten. Die bevorzugte Plasmazusammensetzung wird aus einem Gasgemisch erzeugt, welches ausschließlich O2 und CF4 als gasförmige Komponenten enthält. The addition of other components to the gas mixture can increase the etching effect of the plasma and, under certain circumstances, can make precise process control more difficult. It was experimentally observed that the etching effect of the plasma increases when forming gas (nitrogen / hydrogen mixture) is added, making the etching process more difficult to control. The gas used for generating the plasma therefore preferably contains essentially no further components apart from the oxygen-containing gas and the fluorine-containing gas. The preferred plasma composition is generated from a gas mixture which contains only O 2 and CF 4 as gaseous components.

Bevorzugt wird das fluorhaltige Gas, insbesondere CF4, in dem Gasgemisch in einem Gehalt von 0.1 bis 5 Vol.-% eingesetzt. The fluorine-containing gas, in particular CF 4 , is preferably used in the gas mixture in a content of 0.1 to 5% by volume.

Bei Anteilen von weniger als 0,1 Vol.-% ist der erfindungsgemäß erzeugte Effekt nicht ausreichend ausgeprägt, sodass sich die Wolframoberfläche nicht zufriedenstellend elektrisch kontaktieren lässt. Bei einem zu hohen Anteil des fluorhaltigen Gases bilden sich Verunreinigungen auf der Wolframoberfläche aus, weshalb sich der Endpunkt des Plasmaätzschrittes nur schwer bestimmt werden kann. If the proportion is less than 0.1% by volume, the effect produced according to the invention is not sufficiently pronounced, so that the tungsten surface is not satisfactory allows electrical contact. If the proportion of the fluorine-containing gas, impurities form on the Tungsten surface, which is why the end point of the Plasma etching step can be determined only with difficulty.

Ferner können bei zu hohen Konzentrationen des aggressiv wirkenden CF4 neben der Wolframoberfläche auch andere Bereiche des Mikrochips bzw. des Wafers korrosiv angegriffen und zerstört werden. Furthermore, if the concentrations of the aggressive CF 4 are too high, other areas of the microchip or the wafer can be attacked and destroyed in addition to the tungsten surface.

Besonders bevorzugt wird ein Gehalt an CF4 von 1,5-2 Vol.-% eingesetzt. A CF 4 content of 1.5-2% by volume is particularly preferably used.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren bei einer Temperatur von unter 300°C durchgeführt wird. Das Plasma zeigt bei diesen Temperaturen bereits eine ausreichende Ätzwirkung und die beim Ätzen entstehenden Reaktionsprodukte können ausreichend schnell von der Oberfläche des Substrats abdiffundieren, sodass der Mikrochip nur eine geringe thermische Belastung erfährt. It is for carrying out the method according to the invention advantageous if the process at a temperature of is carried out below 300 ° C. The plasma shows in these Temperatures already have a sufficient etching effect and reaction products formed during the etching can be sufficient quickly diffuse from the surface of the substrate, so that the microchip has a low thermal load experiences.

Die Prozesszeit wird bei diesem Verfahren der Temperatur angepasst und liegt in der Regel unter 1 min, vorzugsweise 0,1 s-30 s. The process time in this process is the temperature adjusted and is usually less than 1 min, preferably 0.1 s-30 s.

Das Zusammenspiel von Gasverhältnissen, Temperatur und Prozesszeit spielt eine wichtige Rolle bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da eine Oxidation des Wolfram durch das eingesetzte sauerstoffhaltige Gas vermieden werden soll und der Ätzangriff durch das fluorhaltige Gas auf das Wolfram minimiert werden soll, um eine saubere Wolframoberfläche zu gewährleisten. The interplay of gas ratios, temperature and Process time plays an important role in the implementation of the method according to the invention since an oxidation of Tungsten avoided by the oxygen-containing gas used and the etching attack by the fluorine-containing gas the tungsten should be minimized to a clean one To ensure tungsten surface.

Die Reaktionsbedingungen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen sorgfältig eingestellt werden, um eine Überätzung der Wolframschicht zu verhindern. Die nachfolgend genannten Bereiche für die verschiedenen Parameter wurden empirisch ermittelt, indem entsprechende Substrate unter verschiedenen Bedingungen geätzt wurden. Anschließend wurde ein Bruch hergestellt und elektronenmikroskopisch untersucht. Die genauen Bedingungen sind allerdings z. B. von der gewählten Plasmavorrichtung abhängig, beispielsweise von der Größe der Plasmakammer und der Anzahl der pro Charge zu ätzenden Wafer bzw. Mikrochips. Die für die einzelnen Parameter angegebenen Bereiche sollen daher eine bevorzugte Auswahl darstellen, innerhalb der die genauen Reaktionsbedingungen empirisch ermittelt werden können. Ätzbedingungen O2-Fluss: 3000-5000 sccm (bevorzugt 4000 sccm)
CF4-Fluss: 20-80 sccm (bevorzugt 60 sccm)
Temperatur: 195°-280°C (bevorzugt 250°C)
Druck: 0.8-1.5 Torr (bevorzugt 1.1 Torr)
Ätzdauer: 10 s-60 s (bevorzugt 30 s)
Leistung der Plasmaerzeugung: 700-1000 W The reaction conditions for carrying out the method according to the invention must be carefully adjusted in order to prevent overetching of the tungsten layer. The areas mentioned below for the different parameters were determined empirically by etching corresponding substrates under different conditions. A fracture was then made and examined by electron microscopy. However, the exact conditions are e.g. B. depending on the selected plasma device, for example on the size of the plasma chamber and the number of wafers or microchips to be etched per batch. The ranges given for the individual parameters should therefore represent a preferred selection within which the exact reaction conditions can be determined empirically. Etching conditions O 2 flow: 3000-5000 sccm (preferably 4000 sccm)
CF 4 flow: 20-80 sccm (preferably 60 sccm)
Temperature: 195 ° -280 ° C (preferably 250 ° C)
Pressure: 0.8-1.5 Torr (preferably 1.1 Torr)
Etching time: 10 s-60 s (preferably 30 s)
Power of plasma generation: 700-1000 W

Claims (9)

1. Verfahren zum Entfernen von Resistschichten von einer wolframhaltigen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resistschicht mit einem Plasma entfernt wird, das aus einem Gasgemisch erzeugt wurde, das zumindest ein sauerstoffhaltiges Gas sowie zumindest ein fluorhaltiges Gas enthält. 1. A method for removing resist layers from a tungsten-containing surface, characterized in that the resist layer is removed with a plasma that was generated from a gas mixture that contains at least one oxygen-containing gas and at least one fluorine-containing gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das sauerstoffhaltige Gas Sauerstoff ist. 2. The method of claim 1, wherein the oxygen-containing Gas is oxygen. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das fluorhaltige Gas ein fluorhaltiger Kohlenwasserstoff ist. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the fluorine-containing gas is a fluorine-containing hydrocarbon. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der fluorhaltige Kohlenwasserstoff ein perfluorierter Kohlenwasserstoff ist. 4. The method of claim 3, wherein the fluorine-containing Hydrocarbon is a perfluorinated hydrocarbon. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der perfluorierte Kohlenwasserstoff CF4 ist. 5. The method of claim 4, wherein the perfluorinated hydrocarbon is CF 4 . 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das fluorhaltige Gas in dem Gasgemisch in einem Gehalt von 0.1 bis 5 Vol.-% enthalten ist. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluorine-containing gas in the gas mixture in a content of 0.1 up to 5 vol .-% is included. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren bei einer Temperatur von weniger als 300°C durchgeführt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the Process at a temperature of less than 300 ° C is carried out. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasgemisch zur Erzeugung des Plasmas neben dem sauerstoffhaltigen Gas und dem fluorhaltigen Gas im Wesentlichen keine weiteren Komponenten aufweist. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the gas mixture to generate the plasma next to the oxygen-containing gas and the fluorine-containing gas in the Has essentially no other components. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wolframhaltige Oberfläche im Wesentlichen aus Wolfram aufgebaut ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the tungsten-containing surface consists essentially of tungsten is constructed.
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