JP2002043283A - タングステン/ポリシリコンゲートのエッチング方法 - Google Patents
タングステン/ポリシリコンゲートのエッチング方法Info
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Abstract
防止する。 【解決手段】 NF3またはSF6ベースのエッチング
ガスに、CF系ガスを添加したエッチングガスを使用し
てタングステンのエッチングを行う。
Description
ドライエッチング方法に関し、さらに詳細には、タング
ステン/ポリシリコンゲートのエッチング方法に関する
ものである。
キャパシタおよび抵抗を単一のチップ状に含めることが
できる複雑な装置として開発され、近年では、さらに高
い回路の動作速度および集積密度が要求されている。こ
れらの要求を満たす回路構成材料としては、抵抗が小さ
いタングステンが一般に使用されている。
サイドを被覆するポリシリコン層の上に、バリア層を介
して物理蒸着(PVD)または化学蒸着(CVD)によ
り堆積され、集積密度を高めるために、非常に薄く形成
される。そして、このタングステン層の上にマスク材料
を堆積して回路パターンを露光した後に、露光された部
分のタングステン、バリア層およびポリシリコンを、エ
ッチングを行って除去することによりゲートを形成する
こととしている。
チングを行うためのエッチングガスとしては、SF6,
NF3,CF4等が知られており、一般には、その経済
性等の理由からSF6が使用されている。しかしなが
ら、SF6は、ポリシリコンに対するエッチング速度が
タングステンに対するエッチング速度より速いため、タ
ングステン/ポリシリコンの選択比が低くなり、エッチ
ングを適正に制御することが困難であるという不都合が
ある。一方、CF4を用いた場合には、エッチングが緩
やかに行われるため、正確な形状を得ることができない
という不都合がある。
つ、タングステン/ポリシリコンの選択比を高めつつ、
所望の形状を達成することができるNF3/Cl2 を
エッチングガスとして使用することが好ましいと考えら
れている。NF3/Cl2をエッチングガスとして使用
する場合には、タングステンの表面をある程度平坦にエ
ッチングすることができ、ほぼマスクのパターン通りの
断面形状を達成することができるという利点がある。
によりエッチングされたタングステンの拡大写真を図2
に示す。このエッチングガスNF3/Cl2によれば、
タングステン/ポリシリコンゲートの断面形状が正確に
矩形状に形成されていることがわかる。図2の例では、
NF3:Cl2=5:5の混合比率のエッチングガスを
使用している。また、この場合のタングステン/ポリシ
リコンの選択比は0.48であった。
ステンの表面におけるエッチング速度は一定ではなく、
タングステンの粒界におけるエッチング速度は、それ以
外の部分におけるエッチング速度よりも速い。このため
に、エッチング中のタングステンの表面では、図2に示
されるように、タングステンの粒界におけるエッチング
が先に進行し、該表面を平滑にエッチングすることが困
難である。
れない場合には、その凹凸のある表面状態が、その後に
エッチングされることになるポリシリコンの表面にも転
写されてしまい、ひいては、ゲートオキサイドを破損す
ることにもなるという不都合が生ずる。
比が0.48では、ポリシリコンのエッチングがタング
ステンの2倍以上の速さで進行するため、ポリシリコン
を検出する終点検出直後にエッチングガスの供給を停止
しても、ポリシリコンのエッチングは急速にに進行し続
けることになる。このため、タングステンの表面に凹凸
があり、部分的に速くエッチングが進行する場合には、
エッチングガスが部分的にゲートオキサイドにまで達
し、該ゲートオキサイドを破損する可能性が高い。
要求されている今日においては、タングステン層のみな
らずポリシリコン層の膜厚も、さらに薄くなる傾向にあ
り、このために、上記不都合はさらに顕著になることが
考えられる。
たものであって、ゲートオキサイドに損傷を与える可能
性を低減したタングステン/ポリシリコンゲートのエッ
チング方法を提供することを目的としている。
に、この発明は、NF3またはSF6ベースのエッチン
グガスに、CF系ガスを添加したエッチングガスを使用
してタングステンのエッチングを行うタングステン/ポ
リシリコンゲートのエッチング方法を提案している。上
記エッチング方法においては、前記CF系ガスが、CF
4,C2F6,C3F6,C4F8,C5F8,CHF
3,CH2F2,CH3Fまたはこれらの組合せからな
る一群から選択されることとしてもよい。
トのエッチング方法によれば、NF3またはSF6をベ
ースエッチングガスとしているので、エッチング速度は
比較的速く、所望の断面形状を達成することが可能であ
る。また、CF系ガスを添加することにより、CF系ガ
スの特性、すなわち、緩やかなエッチング性能を加える
ことが可能となる。これはCF系ガスの炭素原子がタン
グステン表面に付着して、エッチングされ易い粒界を保
護するためであると考えられる。
は、粒界のみが先行してエッチングされることが防止さ
れ、平滑な表面状態を達成することが可能となる。CF
系ガスとしては、任意のものが考えられるが、CF4,
C2F6,C3F 6,C4F8,C5F8,CHF3,
CH2F2,CH3Fまたはこれらの組合せからなる一
群から選択することにより上記作用を達成することがで
きる。
/ポリシリコンゲートのエッチング方法の一実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。本実施形態に係るエ
ッチング方法は、従来使用されてきたエッチングガスN
F 3/Cl2をベースエッチングガスとし、これに、C
F系ガスを添加してエッチングを行うものである。
素原子を含むガスであって、例えば、CF4,C
2F6,C3F6,C4F8,C5F8,CHF3,C
H2F2,CH3Fまたはこれらの組合せが考えられ
る。本発明のCF系ガスは、これらのガスに限定される
ものではなく、炭素およびフッ素原子を含む任意の構成
のガスをも意味するものである。本実施形態では、CF
系ガスとして、例えば、CF4を使用している。混合比
率は、例えば、NF3:Cl2:CF4=5:5:3で
ある。
用いてエッチングした結果を図1に示す。この図によれ
ば、本実施形態のエッチング方法により、正確な矩形状
の断面形状を達成することができるとともに、タングス
テン表面の状態は、図2に示された従来のエッチング方
法による場合よりもきわめて平滑となっていることが示
されている。
よれば、タングステン/ポリシリコンの選択比は0.6
0であった。すなわち、図2に示した従来のエッチング
方法による選択比0.48と比較して大幅に向上されて
いることがわかる。
方法によれば、NF3/Cl2からなるベースエッチン
グガスにCF4を添加することにより、NF3/Cl2
本来のエッチング特性である、正確な断面形状を達成で
きるという特性に加えて、CF4によるエッチング表面
の保護を図り、全体として、正確な断面形状を達成しな
がら、平坦なタングステン表面を得ることができる。
/ポリシリコンの選択比を高めることができるので、ポ
リシリコンの検出による終点検出後のポリシリコンのエ
ッチング速度を抑え、エッチングを適正に制御すること
が容易になる。
エッチングと、タングステン/ポリシリコンの選択比の
向上とにより、タングステン/ポリシリコンゲートのエ
ッチングにおけるゲートオキサイドの健全性を維持する
ことができるという効果がある。
l2をベースエッチングガスとして使用したが、これに
代えて、SF6をベースエッチングガスとして使用する
ことにしてもよい。この場合には、NF3/Cl2をベ
ースエッチングガスとする場合よりもCF4の混合比率
を高める必要がある。
が、これに代えて、上述した他のCF系ガスを使用して
もよい。なお、CF系ガスの組成は、きわめて柔軟な組
合せが可能であるので、上記において示したもの以外の
ものを使用することもこの発明の範囲に含まれるもので
ある。
とCF4の混合比率を5:5:3としたが、これに限定
されるものではなく、任意の混合比率を採用することが
可能である。すなわち、炭素原子によるタングステン表
面の保護作用が生じる限り、CF系ガスの混合比率はき
わめて微細なものでも可能であると考えられる。
グステン/ポリシリコンゲートのエッチング方法によれ
ば、CF系ガスを添加することにより、所望の正確な断
面形状を達成しながら、タングステン表面を平滑な状態
にエッチングすることができるという効果を奏する。ま
た、CF系ガスの添加により、タングステン/ポリシリ
コンの選択比が向上され、エッチングの制御性を向上す
ることができる。
れば、これらの効果が相乗的に作用し、エッチングによ
りゲートオキサイドが破損することを確実に防止するこ
とができ、タングステンおよびポリシリコンの膜厚をさ
らに低減して、集積密度の向上を図ることができるとい
う効果を奏する。
るタングステン/ポリシリコンゲートの断面の顕微鏡写
真を示す図である。
リシリコンゲートの断面の顕微鏡写真を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 NF3またはSF6ベースのエッチング
ガスに、CF系ガスを添加したエッチングガスを使用し
てタングステンのエッチングを行うことを特徴とするタ
ングステン/ポリシリコンゲートのエッチング方法。 - 【請求項2】 前記CF系ガスが、CF4,C2F6,
C3F6,C4F8,C5F8,CHF3,CH
2F2,CH3Fまたはこれらの組合せからなる一群か
ら選択されることを特徴とする請求項1記載のエッチン
グ方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007266466A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0496223A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH06188224A (ja) * | 1992-12-16 | 1994-07-08 | Nippon Motorola Ltd | エッチングガス |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000210306A patent/JP4702983B2/ja not_active Expired - Fee Related
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