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

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JP2002043283A JP2000210306A JP2000210306A JP2002043283A JP 2002043283 A JP2002043283 A JP 2002043283A JP 2000210306 A JP2000210306 A JP 2000210306A JP 2000210306 A JP2000210306 A JP 2000210306A JP 2002043283 A JP2002043283 A JP 2002043283A
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polysilicon
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチングによるゲートオキサイドの破損を
防止する。 【解決手段】 NFまたはSF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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハの
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。
【0002】
【従来の技術】集積回路は、夥しい数のトランジスタ、
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。
【0003】このタングステンは、一般に、ゲートオキ
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。
【0004】タングステン/ポリシリコンゲートのエッ
チングを行うためのエッチングガスとしては、SF
NF,CF等が知られており、一般には、その経済
性等の理由からSFが使用されている。しかしなが
ら、SF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、CF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。
【0005】そこで、適度のエッチング速度を有し、か
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NF/Cl
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。NF/Cl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。
【0006】例として、エッチングガスNF/Cl
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NF/Cl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、
NF:Cl=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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タング
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。
【0008】タングステンの表面が平滑にエッチングさ
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。
【0009】また、タングステン/ポリシリコンの選択
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。
【0010】特に、上述したように、集積密度の向上が
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。
【0011】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
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。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、NFまたはSF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
,C,C,C,C,CHF
,CH,CHF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。
【0013】
【作用】本発明に係るタングステン/ポリシリコンゲー
トのエッチング方法によれば、NFまたはSF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。
【0014】これにより、タングステン表面において
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、CF
,C ,C,C,CHF
CH,CHF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。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタングステン
/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
/Cl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。
【0016】ここで、CF系ガスとは、炭素およびフッ
素原子を含むガスであって、例えば、CF,C
,C,C,C,CHF,C
,CHF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、CFを使用している。混合比
率は、例えば、NF:Cl:CF=5:5:3で
ある。
【0017】このようにして構成したエッチングガスを
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。
【0018】また、本実施形態に係るエッチング方法に
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。
【0019】このように、本実施形態に係るエッチング
方法によれば、NF/Clからなるベースエッチン
グガスにCFを添加することにより、NF/Cl
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、CF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。
【0020】また、CFの添加により、タングステン
/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。
【0021】したがって、タングステンの表面の平滑な
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。
【0022】なお、本実施形態においては、NF/C
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、SF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、NF/Clをベ
ースエッチングガスとする場合よりもCFの混合比率
を高める必要がある。
【0023】また、CF系ガスとしてCFを使用した
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。
【0024】さらに、本実施形態では、NFとCl
とCF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。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るタン
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。
【0026】したがって、本発明のエッチング方法によ
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るエッチング法によ
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。
【図2】 従来のエッチング法によるタングステン/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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釘宮 克尚 千葉県成田市新泉14−3 野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Fターム(参考) 4K057 DA12 DB08 DD01 DD08 DE06 DE07 DE08 DE09 DG12 DN01 4M104 BB01 CC05 DD67 FF13 GG09 GG10 GG14 HH14 5F004 AA05 CB01 DA01 DA02 DA15 DA16 DA17 DA18 DA30 DB10 EB02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NFまたはSF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。
  2. 【請求項2】 前記CF系ガスが、CF,C
    ,C,C,CHF,CH
    ,CHF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 examiner, † Cited by third party
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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

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