JP2591209B2 - Dry etching method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高集積度を有する半導体装置の製造方法に関
し、特にゲート電極等に使用されるポリサイド膜をフロ
ン系ガスを使用せずに異方性エッチングを行う方法に関
する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a high degree of integration, and more particularly to a method of forming a polycide film used for a gate electrode or the like without using a chlorofluorocarbon-based gas. And a method for performing reactive etching.
本発明は、ゲート電極等を構成するポリサイド膜のエ
ッチングを行うドライエッチング方法において、エッチ
ングガスとしてフッ素系ガスに少なくともHBrを添加し
てなる混合ガスを用いることにより、フロン系ガスを使
用せずとも、主としてレジストとBrとの反応生成物によ
り側壁保護を行いながら異方性エッチングを実現するも
のである。The present invention provides a dry etching method for etching a polycide film constituting a gate electrode or the like, by using a mixed gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas as an etching gas, without using a chlorofluorocarbon-based gas. The purpose is to realize anisotropic etching while protecting the side wall mainly by a reaction product of a resist and Br.
さらに本発明は、上述の過程を第1のエッチング工程
とし、さらに第2のエッチング工程としてHBrを単独で
使用するオーバーエッチングを行うことにより、高速
性,高異方性,高選択性を維持しながらウェハ全体にわ
たる均一処理を実現するものである。Further, the present invention maintains the high speed, high anisotropy, and high selectivity by performing the above-described process as a first etching process and performing an over-etching process using HBr alone as a second etching process. However, uniform processing over the entire wafer is realized.
LSIのゲート配線材料としては従来、多結晶シリコン
が広く使用されてきたが、デバイスの高速化への要求が
高まるにつれ、多結晶シリコンよりも約1桁低い抵抗値
の得られる高融点金属シリサイドが用いられるようにな
っている。高融点金属シリサイドを用いてゲート配線層
を構成する場合、ゲート絶縁膜上に高融点金属シリサイ
ド層を直接に被着形成するのではなく、不純物を導入し
た多結晶シリコン層を介してこれを積層した、いわゆる
ポリサイド膜を採用することが主流となっている。これ
は、デバイス特性や信頼性に最も影響を与え易いゲート
絶縁膜との界面に従来のプロセスにおいて実績のある多
結晶シリコン層を配し、その上の高融点金属シリサイド
層で低抵抗化を図るためである。Conventionally, polycrystalline silicon has been widely used as a gate wiring material for LSI, but as the demand for higher speed of devices has increased, refractory metal silicide that can obtain a resistance value about one digit lower than that of polycrystalline silicon has been used. Is being used. When a gate wiring layer is formed using a refractory metal silicide, the refractory metal silicide layer is not deposited directly on the gate insulating film, but is stacked via an impurity-doped polycrystalline silicon layer. The use of a so-called polycide film has become mainstream. This is because a polycrystalline silicon layer proven in the conventional process is placed at the interface with the gate insulating film, which has the greatest influence on device characteristics and reliability, and a high-melting metal silicide layer on it is used to reduce resistance. That's why.
ところで、かかるポリサイド膜は、異なる2種類の材
料に対して共に異方性を実現しなければならないことか
ら、ドライエッチング技術に新たな困難をもたらした。
すなわち、ポリサイド膜のエッチングにおいては、生成
するハロゲン化合物の蒸気圧の差に起因して上層の高融
点金属シリサイド層よりも下層の多結晶シリコン層が速
くエッチングされること、あるいは多結晶シリコン層と
高融点金属シリサイド層の界面に反応層が形成されるこ
と等の理由により、パターンにアンダカットやくびれ等
が生じやすい。これらの形状異常は、ソース・ドレイン
領域を形成するためのイオン注入時に不純物の導入され
ないオフセット領域を発生させたり、LDD構造を実現す
るためのサイドウォール形成時の寸法精度を低下させる
こと等の原因となり、特にサブミクロンデバイスでは許
容されないものである。By the way, such a polycide film needs to realize anisotropy for two different kinds of materials, and thus brings new difficulties to the dry etching technique.
That is, in the etching of the polycide film, the lower polycrystalline silicon layer is etched faster than the upper refractory metal silicide layer due to the difference in vapor pressure of the generated halogen compound, or Undercuts, constrictions, and the like are likely to occur in patterns due to the formation of a reaction layer at the interface of the refractory metal silicide layer. These shape anomalies may cause offset regions in which impurities are not introduced during ion implantation for forming source / drain regions, or reduce dimensional accuracy when forming sidewalls for realizing an LDD structure. Which is unacceptable especially for submicron devices.
異方性エッチングを実現するためには、イオンエネ
ルギーを高めること、エッチングガス系に堆積性ガス
を添加して側壁保護を行うこと、被エッチング物とエ
ッチングガスとの反応生成物により側壁保護を行うこ
と、等が考えられるが、それぞれ解決すべき課題も多
い。すなわち、についてはレジストの後退やダメージ
の増加、についてはパーティクル汚染の発生、につ
いては側壁保護効果が被エッチング面積に依存して変化
するので均一なパターンが得られない等の問題があり、
これらがすべて解決されなければ実用的な異方性エッチ
ングを行うことはできない。In order to realize anisotropic etching, ion energy is increased, a deposition gas is added to an etching gas system to protect a side wall, and a side wall is protected by a reaction product between an etching target and an etching gas. However, there are many issues that need to be resolved. In other words, there is a problem that the recession of the resist and the increase in damage, the occurrence of particle contamination, and the uniformity of the sidewall protection effect vary depending on the area to be etched, so that a uniform pattern cannot be obtained.
Unless all these are solved, practical anisotropic etching cannot be performed.
従来、ポリサイド膜のエッチングガスとして最も広く
使用されているものは、たとえばセミコンダクター・ワ
ールド(プレスジャーナル社刊)1989年10月号126〜130
ページにも報告されているように、フロン113(C2Cl
3F3)に代表されるフロン系ガスを主体とするものであ
る。このガスは、分子中にフッ素原子と塩素原子を有す
るためにラジカル・モードおよびイオン・モードの双方
により効果的にエッチング反応を進行させ、かつ炭素系
ポリマーの堆積により側壁保護を行いながら高異方性エ
ッチングを可能とするものである。Conventionally, the most widely used etching gas for a polycide film is, for example, Semiconductor World (published by Press Journal), October 1989, 126-130.
As reported on the page, CFC 113 (C 2 Cl
It is essentially provided by a flon gas as typified by 3 F 3). Since this gas has fluorine and chlorine atoms in the molecule, it effectively promotes the etching reaction in both the radical mode and the ion mode. In addition, the gas is highly anisotropic while protecting the side wall by depositing a carbon-based polymer. This enables the reactive etching.
しかしながら、フロン系ガスは周知のように地球のオ
ゾン層破壊の元凶となることが指摘されており、今後は
使用が困難となることが予想される。したがって、ドラ
イエッチングの分野においてもフロン系ガスの代替品を
見出し、その効果的な利用方法を確立することが急務で
ある。However, as is well known, it has been pointed out that Freon-based gas causes ozone depletion on the earth, and it is expected that its use will be difficult in the future. Therefore, in the field of dry etching, it is urgently necessary to find a substitute for a chlorofluorocarbon-based gas and to establish an effective use method.
以上のようなデバイスの微細化要求および脱フロン対
策の観点から、近年HBrがエッチングガスとして注目さ
れている。たとえば、ダイジェスト・オブ・ペーパーズ
1989 セカンド・マイクロプロセス・コンファレンス
(Digest of Papers 1989 2nd MicroProcess Conferenc
e)第190ページには、n+型多結晶シリコン層に対してHB
rを使用した反応性イオンエッチングを行い、良好な異
方性形状を達成した例が報告されている。Brは原子半径
が大きく容易に被エッチング物の結晶格子内もしくは結
晶粒界内に侵入しないため、自発的なエッチング反応を
起こすことは困難であるが、イオン衝撃を伴った場合に
エッチング反応を起こすことができ、異方性の達成には
有利なエッチング種を提供することができる。したがっ
て、Br系のエッチング種を使用し、かつバイアスパワー
を最適に設定して下地であるゲート酸化膜との高選択比
を確保することにより、良好な異方性エッチングを行お
うとする試みが種々行われている。From the viewpoints of the above-described requirements for device miniaturization and measures against chlorofluorocarbons, HBr has recently attracted attention as an etching gas. For example, Digest of Papers
1989 Digest of Papers 1989 2nd MicroProcess Conferenc
e) On page 190, HB for n + type polysilicon layer
There has been reported an example in which reactive ion etching using r was performed to achieve a favorable anisotropic shape. Since Br has a large atomic radius and does not easily penetrate into the crystal lattice or grain boundaries of the object to be etched, it is difficult to cause a spontaneous etching reaction, but the etching reaction occurs when accompanied by ion bombardment. And can provide an advantageous etch species for achieving anisotropy. Therefore, various attempts have been made to perform good anisotropic etching by using a Br-based etching species and by setting the bias power optimally to ensure a high selectivity with respect to the underlying gate oxide film. Is being done.
ところが、上記HBrによるドライエッチングは、多結
晶シリコン層の異方性エッチングに関してはある程度の
成果を上げたものの、シリサイド膜のエッチングに適用
しようとすると次のような不都合が生ずることが明らか
となった。すなわち、高融点金属シリサイド層のエッチ
ング時にスパッタリング除去された高融点金属の臭化物
がエッチング室内を汚染すること、および、元来反応性
の低いBr系ラジカルをエッチング種とするために、従来
のフロン系ガスを使用するエッチングに比べてエッチン
グ速度が大幅に低下してしまうこと、等である。However, although the dry etching using HBr has achieved some results with respect to the anisotropic etching of the polycrystalline silicon layer, it has been clarified that the following inconvenience occurs when it is applied to the etching of the silicide film. . That is, in order to contaminate the etching chamber with bromide of the refractory metal sputtered during the etching of the refractory metal silicide layer, and to use the originally low-reactivity Br-based radical as an etching species, the conventional fluorocarbon-based radical is used. That is, the etching rate is significantly reduced as compared with the etching using a gas.
そこで本発明は、フロン系ガスを使用せずに、ポリサ
イド膜のエッチングを高速性,高選択性,高異方性,低
汚染性をもって実現することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to realize etching of a polycide film with high speed, high selectivity, high anisotropy, and low contamination without using a chlorofluorocarbon-based gas.
本発明者は、上述の目的を達成するために鋭意検討を
行った結果、フッ素系ガスに少なくともHBrを添加して
なるエッチングガスを使用すれば、フッ素系ラジカルに
より実用的な速度でエッチングが行われる一方で、主と
してレジスタ材料とBrとの反応生成物による側壁保護効
果が期待できるため高異方性も達成されることを見出し
た。The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above-mentioned object. As a result, if an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas is used, etching can be performed at a practical rate by fluorine-based radicals. On the other hand, it has been found that high anisotropy can be achieved mainly because the side wall protection effect by the reaction product of the resistor material and Br can be expected.
さらに本発明者らは、ポリサイド膜のエッチングがほ
ぼ終了した後のオーバーエッチングをHBr単独により行
えば、全体としてのエッチング速度を大幅に低下させる
ことなく、ゲート酸化膜との選択比を大きく維持したま
まウェハ全体にわたってポリサイド膜の完全な除去が可
能となることを見出した。Furthermore, the present inventors maintained the selectivity with the gate oxide film large without drastically lowering the overall etching rate by performing overetching with HBr alone after the etching of the polycide film was almost completed. It has been found that it is possible to completely remove the polycide film over the entire wafer as it is.
本発明は、上述の知見にもとづいて提案されるもので
ある。The present invention has been proposed based on the above findings.
すなわち、本発明の第1の発明にかかるドライエッチ
ング方法は、フッ素系ガスに少なくともHBrを添加して
なるエッチングガスを用いて高融点金属シリサイド層と
多結晶シリコン層からなるポリサイド膜のエッチングを
行うことを特徴とするものである。That is, in the dry etching method according to the first aspect of the present invention, a polycide film composed of a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer is etched using an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas. It is characterized by the following.
さらに、本発明の第2の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、フッ素系ガスに少なくともHBrを添加してな
るエッチングガスを用いて高融点金属シリサイド層と多
結晶シリコン層からなるポリサイド膜のエッチングを行
う第1のエッチング工程と、HBrを用いてオーバーエッ
チングを行う第2のエッチング工程を有することを特徴
とするものである。Further, in the dry etching method according to the second aspect of the present invention, the polycide film composed of the refractory metal silicide layer and the polycrystalline silicon layer is etched using an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas. The method is characterized by including a first etching step and a second etching step of over-etching using HBr.
本発明のドライエッチング方法によれば、高融点金属
シリサイド層と多結晶シリコン層とが積層されてなるポ
リサイド膜のエッチングを行うに際し、フッ素系ガスと
HBr各々の長所を活かしたエッチング反応を進行させる
ことができる。According to the dry etching method of the present invention, when etching a polycide film formed by laminating a high melting point metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer, a fluorine-based gas and
An etching reaction utilizing the advantages of HBr can be advanced.
仮に上記フッ素系ガスを単独で使用したとすると、多
結晶シリコン層の断面が露出した時点で該多結晶シリコ
ン層とフッ素系ラジカルの反応生成物がその高い蒸気圧
ゆえに速やかに除去されるようになるため、この層のエ
ッチング速度が高融点金属シリサイド層のエッチング速
度よりも相対的に速くなり、多くの場合は該多結晶シリ
コン層にアンダカットを生ずる。Assuming that the fluorine-based gas is used alone, the reaction product of the polycrystalline silicon layer and the fluorine-based radical is promptly removed due to its high vapor pressure when the cross section of the polycrystalline silicon layer is exposed. Therefore, the etching rate of this layer becomes relatively higher than the etching rate of the refractory metal silicide layer, and in many cases, the polycrystalline silicon layer is undercut.
またHBrを単独で使用したとすると、生成するBr系ラ
ジカルがが自発的には高融点金属シリサイド層,多結晶
シリコン層のいずれとも自発的には反応しにくい化学種
であることに加えて、レジスト材料とBrとの反応生成物
等が堆積するために、エッチング速度が大幅に低下す
る。また、高融点金属シリサイド層のエッチング時に高
融点金属の臭化物が生成してパーティクル汚染の原因と
もなり、実用的なプロセスとはならない。If HBr is used alone, in addition to the chemical species, the generated Br-based radicals are spontaneously difficult to react spontaneously with either the refractory metal silicide layer or the polycrystalline silicon layer. Since a reaction product or the like of the resist material and Br is deposited, the etching rate is significantly reduced. In addition, when the refractory metal silicide layer is etched, bromide of the refractory metal is generated, causing particle contamination, and is not a practical process.
しかし、本発明の第1の発明のごとく、少なくともこ
れらフッ素系ガスとHBrを適切な割合にて混合したエッ
チングガスによれば、これらの欠点が相補的にカバーさ
れる。すなわち、まず反応性の高いフッ素系ガスにより
実用レベルのエッチング速度が確保される。また、質量
の大きいBrが効果的にレジスト材料をスパッタリングし
て反応生成物を形成し、これがSiBrX等と共にポリサイ
ド膜の側壁部に堆積するする結果、多結晶シリコン層に
おけるアンダカットの発生が防止される。さらに、HBr
に含まれるHがレジスト材料の分解に寄与したり、系内
の過剰のフッ素系ラジカルを捕捉してフッ酸の形で除去
する効果もある。また、このエッチング系内では堆積性
ガスが使用されていないので、気相中からパーティクル
が発生してエッチング室内が汚染される虞れもない。し
たがって、第1の発明によれば、異方性エッチングが高
速にしかもクリーンな条件下で実現される。However, as in the first invention of the present invention, the etching gas in which at least the fluorine-based gas and HBr are mixed at an appropriate ratio covers these disadvantages complementarily. That is, first, a practical reactive etching rate is secured by the highly reactive fluorine-based gas. In addition, a large mass of Br effectively sputters the resist material to form a reaction product, which is deposited on the side wall of the polycide film together with SiBr X and the like, thereby preventing the occurrence of undercut in the polycrystalline silicon layer. Is done. In addition, HBr
H contributes to the decomposition of the resist material, and has the effect of removing excess fluorine radicals in the system and removing them in the form of hydrofluoric acid. Further, since no deposition gas is used in the etching system, there is no possibility that particles are generated from the gas phase and the etching chamber is contaminated. Therefore, according to the first aspect, anisotropic etching is realized at high speed and under clean conditions.
さらに、本発明の第2の発明では、上述のような過程
を第1のエッチング工程としてポリサイド膜のエッチン
グをほぼ終了した後、第2のエッチング工程としてHBr
単独によるオーバーエッチングを行うことにより、下地
であるゲート酸化膜との高選択比を維持したままポリサ
イド膜の除去を完全に終了させることができる。このオ
ーバーエッチングは、ウェハの中央部と周辺部との間の
エッチング速度の不均一さをカバーするために行われる
ものである。すなわち、ウェハの中央部でポリサイド膜
のエッチングが終了していても、多くの場合、周辺部に
は多結晶シリコン層が若干残存する領域も存在する。そ
こで、この残存した多結晶シリコン層を除去するため
に、反応性の低いHBrを単独で使用してこれを除去する
のである。この場合、大部分のエッチングは第1のエッ
チング工程において既に終了しているため、全体的なエ
ッチング速度を大きく低下させることはない。また、HB
rが単独で使用されることにより、一般に酸化シリコン
等から構成されるゲート絶縁膜に対する選択性も向上す
る。さらに、第2のエッチング工程が実施される段階で
は高融点金属シリサイド層は存在しないので、HBrが単
独で使用されたとしても高融点金属の臭化物によるパー
ティクル汚染を招く虞れもない。Further, in the second invention of the present invention, after the etching of the polycide film is substantially completed in the above-described process as a first etching process, HBr is used in a second etching process.
By performing the overetching alone, the removal of the polycide film can be completely completed while maintaining a high selectivity with respect to the gate oxide film as the base. This over-etching is performed to cover unevenness in the etching rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer. That is, even if the etching of the polycide film is completed at the center of the wafer, in many cases, there is also a region where the polycrystalline silicon layer slightly remains at the periphery. Therefore, in order to remove the remaining polycrystalline silicon layer, HBr having low reactivity is used alone and removed. In this case, since most of the etching has already been completed in the first etching step, the overall etching rate is not significantly reduced. Also, HB
By using r alone, selectivity to a gate insulating film generally made of silicon oxide or the like is also improved. Furthermore, since the refractory metal silicide layer does not exist at the stage when the second etching step is performed, even if HBr is used alone, there is no possibility of causing particle contamination by bromide of the refractory metal.
以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施例1 本実施例は、本発明の第1の発明をゲート電極となる
ポリサイド膜のエッチングに適用した例である。この工
程を第1図(A)および第1図(B)を参照しながら説
明する。Embodiment 1 This embodiment is an example in which the first invention of the present invention is applied to etching of a polycide film serving as a gate electrode. This step will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B).
まず第1図(A)に示すように、単結晶シリコン等か
らなる半導体基板(1)上にたとえば酸化シリコンから
なるゲート酸化膜(2)、ポリサイド膜(5)の下層に
相当し、n型不純物をドープした多結晶シリコン層
(3)、ポリサイド膜(5)の上層に相当するタングス
テンシリサイド層(4)を順次積層した後、上記タング
ステンシリサイド層の表面に、上記ポリサイド膜(5)
のエッチング用マスクとしてフォトレジスト層(6)を
選択的に形成した。First, as shown in FIG. 1A, on a semiconductor substrate (1) made of single-crystal silicon or the like, a gate oxide film (2) made of, for example, silicon oxide and a polycide film (5) correspond to an n-type layer. After sequentially laminating a polycrystalline silicon layer (3) doped with impurities and a tungsten silicide layer (4) corresponding to an upper layer of the polycide film (5), the polycide film (5) is formed on the surface of the tungsten silicide layer.
A photoresist layer (6) was selectively formed as an etching mask for (1).
次に、上記第1図(A)に示す基体を平行平板型RIE
(反応性イオンエッチング)装置内にセットし、SF6流
量20SCCM,HBr流量10SCCM,ガス圧1.0Pa(=7.5mTorr),R
F電力300Wの条件でエッチングを行った。この条件によ
り、ラジカル反応を主体とするエッチング反応が速やか
に進行し、第1図(B)に示すように、少なくともポリ
サイド膜(5)の側壁部において若干の側壁保護膜
(7)の形成を伴いながら、パターン幅0.35μmのゲー
ト電極が良好な異方性形状をもって形成された。この条
件によるイオン入射エネルギーは250V程度と比較的低い
ため、ダメージの発生は抑制された。ここで上記側壁保
護膜(7)は、フォトレジスト層(6)がBrによりスパ
ッタリングされて生成した炭素系ポリマーを主体とし、
これにSiBrX等が混在するものであると考えられる。上
記のエッチングガスは、堆積性ガスを含まないために気
相中においてほとんどパーティクルを生成せず、また高
融点金属臭化物による汚染も発生させないため、極めて
クリーンなプロセスを進行させることができた。Next, the substrate shown in FIG.
(Reactive ion etching) Set in the apparatus, SF 6 flow rate 20SCCM, HBr flow rate 10SCCM, gas pressure 1.0Pa (= 7.5mTorr), R
Etching was performed under the condition of F power of 300 W. Under these conditions, an etching reaction mainly comprising a radical reaction proceeds rapidly, and as shown in FIG. 1 (B), at least a side wall protective film (7) is formed at least on the side wall of the polycide film (5). Along with this, a gate electrode having a pattern width of 0.35 μm was formed with a favorable anisotropic shape. Since the ion incident energy under this condition was relatively low at about 250 V, the occurrence of damage was suppressed. Here, the sidewall protective film (7) is mainly composed of a carbon-based polymer formed by sputtering the photoresist layer (6) with Br,
It is considered that SiBr X and the like are mixed with this. Since the above-mentioned etching gas does not contain a deposition gas, it hardly generates particles in the gas phase and does not cause contamination by high-melting-point metal bromide, so that an extremely clean process can be advanced.
なお、上述の例ではフッ素系ガスとしてSF6を使用し
たが、他にもNF3,ClF3,F2,HF等を使用することができ
る。これらのフッ素系ガスに対するHBrの混合比は、1
〜50モル%程度とすることが望ましい。上記範囲よりも
少ない場合には側壁保護効果が不足し、上記範囲よりも
多い場合にはエッチング速度が低下する虞れがある。Although SF 6 is used as the fluorine-based gas in the above-described example, NF 3 , ClF 3 , F 2 , HF, and the like can be used. The mixing ratio of HBr to these fluorine gases is 1
It is desirably about 50 mol%. If it is less than the above range, the side wall protection effect is insufficient, and if it is more than the above range, the etching rate may be reduced.
さらに、上記エッチングガスにはN2やO2を適宜添加
し、これらのガスとSiとの反応生成物を側壁保護膜の構
成成分に加えて側壁保護効果を増強しても良い。また、
スパッタリング効果,希釈効果および冷却効果を期待す
る意味でアルゴン,ヘリウム等の希ガスを適宜混合して
も良い。Further, N 2 or O 2 may be appropriately added to the etching gas, and a reaction product of these gases and Si may be added to a component of the sidewall protection film to enhance the sidewall protection effect. Also,
A rare gas such as argon or helium may be appropriately mixed in order to expect a sputtering effect, a dilution effect, and a cooling effect.
また、上述の例ではポリサイド膜(5)の上層を構成
する高融点金属シリサイドとしてタングステンシリサイ
ドを使用したが、高融点金属シリサイドの種類はこれに
限られるものではなく、モリブデン,チタン,タンタル
等の他の高融点金属を含むものであっても良い。Further, in the above-described example, tungsten silicide was used as the refractory metal silicide constituting the upper layer of the polycide film (5), but the type of refractory metal silicide is not limited to this, and molybdenum, titanium, tantalum and the like are used. A material containing another high melting point metal may be used.
実施例2 本実施例は、上記実施例1で行ったエッチングに引き
続き、オーバーエッチングを行った例である。Example 2 This example is an example in which overetching is performed following the etching performed in Example 1 described above.
すなわち、実施例1に上述した条件により第1のエッ
チング工程を終了した後、SF6の供給を停止し、HBr流量
を30SCCMとして第2のエッチング(オーバーエッチン
グ)工程を実施した。第2のエッチング工程では、第1
のエッチング工程よりもゲート酸化膜(2)に対する選
択性が一層高くなっているために、下地にダメージを与
えることなく、残存する多結晶シリコン層(3)のみが
効果的に除去された。したがって、ウェハ内の全体にわ
たって均一なエッチングが達成された。また、第2のエ
ッチング工程によりパーティクル汚染が発生することは
なかった。さらに、上記第2のエッチングは短時間にて
終了し、トータルのエッチング時間を延長することもな
かった。That is, after the first etching step was completed under the conditions described in Example 1, the supply of SF 6 was stopped, and the HBr flow rate was set at 30 SCCM to perform the second etching (over-etching) step. In the second etching step, the first
Since the selectivity to the gate oxide film (2) was higher than that in the etching step, only the remaining polycrystalline silicon layer (3) was effectively removed without damaging the base. Therefore, uniform etching was achieved throughout the entire wafer. In addition, particle contamination did not occur in the second etching step. Furthermore, the second etching was completed in a short time, and did not extend the total etching time.
以上の説明からも明らかなように、フッ素系ガスに少
なくともHBrを添加してなるエッチングガスは、高異方
性,低汚染,高選択性,高速のエッチング反応を進行さ
せるため、従来ポリサイド膜のエッチングガスとして多
用されているフロン系ガスの代替品として極めて有望で
ある。さらに、上記エッチングガスによるエッチングと
HBr単独によるオーバーエッチングとを組み合わせるこ
とにより、ウェハ内における処理の均一性を高めること
ができる。本発明は、特に高い加工精度が要求されるゲ
ート電極等のドライエッチングに極めて好適である。As is clear from the above description, an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas promotes high anisotropy, low contamination, high selectivity, and high-speed etching reaction. It is very promising as a substitute for Freon-based gas, which is frequently used as an etching gas. Further, etching with the above etching gas and
By combining the over-etching with HBr alone, the uniformity of processing in the wafer can be improved. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly suitable for dry etching of a gate electrode or the like that requires particularly high processing accuracy.
第1図(A)および第1図(B)は本発明のドライエッ
チング方法をゲート電極の形成に適用した場合の一例を
その工程順にしたがって説明する概略断面図であり、第
1図(A)はゲート酸化膜,ポリサイド膜,フォトレジ
スト層の形成工程、第1図(B)はポリサイド膜のエッ
チング工程をそれぞれ示すものである。 1……半導体基板 2……ゲート酸化膜 3……多結晶シリコン層 4……タングステンシリサイド層 5……ポリサイド膜 6……フォトレジスト層 7……側壁保護膜FIGS. 1A and 1B are schematic cross-sectional views illustrating an example of a case where the dry etching method of the present invention is applied to the formation of a gate electrode, in the order of steps, and FIG. FIG. 1B shows a step of forming a gate oxide film, a polycide film, and a photoresist layer, and FIG. 1B shows an etching step of the polycide film. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Gate oxide film 3 ... Polycrystalline silicon layer 4 ... Tungsten silicide layer 5 ... Polycide film 6 ... Photoresist layer 7 ... Sidewall protective film
Claims (2)
なるエッチングガスを用いて高融点金属シリサイド層と
多結晶シリコン層からなるポリサイド膜のエッチングを
行うことを特徴とするドライエッチング方法。1. A dry etching method comprising etching a polycide film composed of a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer using an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas.
なるエッチングガスを用いて高融点金属シリサイド層と
多結晶シリコン層からなるポリサイド膜のエッチングを
行う第1のエッチング工程と、 HBrを用いてオーバーエッチングを行う第2のエッチン
グ工程を有することを特徴とするドライエッチング方
法。2. A first etching step for etching a polycide film comprising a refractory metal silicide layer and a polycrystalline silicon layer using an etching gas obtained by adding at least HBr to a fluorine-based gas; A dry etching method comprising a second etching step of performing over-etching.
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