JP2624181B2 - タングステンのパターン形成方法 - Google Patents
タングステンのパターン形成方法Info
- Publication number
- JP2624181B2 JP2624181B2 JP6163073A JP16307394A JP2624181B2 JP 2624181 B2 JP2624181 B2 JP 2624181B2 JP 6163073 A JP6163073 A JP 6163073A JP 16307394 A JP16307394 A JP 16307394A JP 2624181 B2 JP2624181 B2 JP 2624181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tungsten
- forming
- pattern
- selectively removing
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 36
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims description 36
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 title claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- 150000003658 tungsten compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 7
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 6
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3215—Doping the layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32139—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer using masks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タングステンのパター
ンを形成する方法に関し、特に、半導体基板の絶縁膜上
に成膜されたタングステンの微細加工を制御性良く行う
ことができるパターン形成する方法に関する。
ンを形成する方法に関し、特に、半導体基板の絶縁膜上
に成膜されたタングステンの微細加工を制御性良く行う
ことができるパターン形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のタングステン（以下「Ｗ」と略
す）のパターン形成について、図４、図５、図６で説明
する。図４（ａ）においては、レジスト（１１）をマス
クとして弗素系ガスを用いたドライエッチング技術が用
いられている。しかし、これらの方法では、Ｗ（１２）
と弗素ラジカル（Ｆ＊）の反応のためにＷ（１２）にサ
ンドエッチが入ってしまい配線形状の制御が困難であっ
た。
す）のパターン形成について、図４、図５、図６で説明
する。図４（ａ）においては、レジスト（１１）をマス
クとして弗素系ガスを用いたドライエッチング技術が用
いられている。しかし、これらの方法では、Ｗ（１２）
と弗素ラジカル（Ｆ＊）の反応のためにＷ（１２）にサ
ンドエッチが入ってしまい配線形状の制御が困難であっ
た。
【０００３】そこで、サンドエッチを制御するために弗
素系のガスに塩素系のガスを添加し、蒸気圧の低いＷの
塩化物（ＷＣｌｘ）によってＷの側壁を保護する方法
（特開平２−３４９２０）や、ＣＨＦ3 を添加し、ＣＨ
Ｆ3 から生ずるポリマーによって保護する方法（特開平
３−２０１５２９）が考えられている。しかし、これら
の方法は、堆積物（４１）により側壁保護しているた
め、堆積物（４１）自身がパーティクル（４２）となっ
たり（図４（ｂ））、また、弗素によって変質したレジ
ストや、前述の堆積物（４１）がエッチング後のレジス
ト剥離工程で剥離しきれず、パーティクルとなることが
多かった（図４（ｃ））。
素系のガスに塩素系のガスを添加し、蒸気圧の低いＷの
塩化物（ＷＣｌｘ）によってＷの側壁を保護する方法
（特開平２−３４９２０）や、ＣＨＦ3 を添加し、ＣＨ
Ｆ3 から生ずるポリマーによって保護する方法（特開平
３−２０１５２９）が考えられている。しかし、これら
の方法は、堆積物（４１）により側壁保護しているた
め、堆積物（４１）自身がパーティクル（４２）となっ
たり（図４（ｂ））、また、弗素によって変質したレジ
ストや、前述の堆積物（４１）がエッチング後のレジス
ト剥離工程で剥離しきれず、パーティクルとなることが
多かった（図４（ｃ））。
【０００４】これらの問題を解決する為に、ドライエッ
チング技術を用いず、Ｗ（１２）にイオンを注入し、イ
オン注入領域のタングステンを選択的にエッチング除去
する方法が提案されている（特開平３−１４９８３
７）。この方法では、集束イオンビームを走査しなが
ら、Ｗ（１２）にリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモ
ン（Ｓｂ）、ホウ素（Ｂ）等のイオンを注入し、アモル
ファス化する（図５（ａ））。その後、希塩酸、リン酸
等でアモルファスＷ（５１）を選択除去し、パターンを
形成する。
チング技術を用いず、Ｗ（１２）にイオンを注入し、イ
オン注入領域のタングステンを選択的にエッチング除去
する方法が提案されている（特開平３−１４９８３
７）。この方法では、集束イオンビームを走査しなが
ら、Ｗ（１２）にリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモ
ン（Ｓｂ）、ホウ素（Ｂ）等のイオンを注入し、アモル
ファス化する（図５（ａ））。その後、希塩酸、リン酸
等でアモルファスＷ（５１）を選択除去し、パターンを
形成する。
【０００５】しかし、提案されている技術では、集束イ
オンビームを走査しながら、イオン注入を行うため、ス
ループットが著しく低下する。また、Ｗ（１２）に直接
イオン注入した場合には、イオンビームの強度がガウス
分布を有することから、横方向（半導体基板に水平方
向）のイオンの濃度の分布が、図５（ｂ）に示すよう
に、Ｗ（１２）内部で不純物濃度に濃淡が生じてしまう
（図５（ｂ）で、不純物濃度の濃い順に、（５２）＞
（５３）＞（５４）＞（５５）である）。
オンビームを走査しながら、イオン注入を行うため、ス
ループットが著しく低下する。また、Ｗ（１２）に直接
イオン注入した場合には、イオンビームの強度がガウス
分布を有することから、横方向（半導体基板に水平方
向）のイオンの濃度の分布が、図５（ｂ）に示すよう
に、Ｗ（１２）内部で不純物濃度に濃淡が生じてしまう
（図５（ｂ）で、不純物濃度の濃い順に、（５２）＞
（５３）＞（５４）＞（５５）である）。
【０００６】このため、不純物濃度が異なる領域でのア
モルファスＷ（５１）と溶液との反応速度が、溶液の濃
度や温度、または処理時間等の僅かな変化により大きく
ばらついてしまう。即ち、所望の形状及び寸法が得られ
ない（図５（ｃ））という問題がある。更に、イオン注
入されたＷ（５１）を除去する際に塩酸：水＝１：１０
の希塩酸を用いている。このように酸性溶液を用いてい
るのでＷ（１２）の下層の窒化チタン（ＴｉＮ）等のバ
リアメタル（６３）の溶出（６２）、著しくはＷ（１
２）自身が溶出してしまうという問題がある（図６）。
モルファスＷ（５１）と溶液との反応速度が、溶液の濃
度や温度、または処理時間等の僅かな変化により大きく
ばらついてしまう。即ち、所望の形状及び寸法が得られ
ない（図５（ｃ））という問題がある。更に、イオン注
入されたＷ（５１）を除去する際に塩酸：水＝１：１０
の希塩酸を用いている。このように酸性溶液を用いてい
るのでＷ（１２）の下層の窒化チタン（ＴｉＮ）等のバ
リアメタル（６３）の溶出（６２）、著しくはＷ（１
２）自身が溶出してしまうという問題がある（図６）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のドライエッチング技術では、（イ）マスク（レジスト
（１１））に対する寸法の制御が困難、（ロ）堆積物
（４１）によるパーティクル（４２）の発生、（ハ）レ
ジスト剥離工程で堆積物（４１）が剥離しきれない、と
いう問題がある。また、以上の問題を解決するために提
案されているイオン注入による技術では、（ニ）イオン
ビーム自身を走査するためにスループットが著しく低
い、（ホ）イオンビームが横方向で強度分布を有するた
めに寸法及び形状の制御が困難、（ヘ）イオン注入後の
酸性溶液による処理時のバリアメタル（５２）、若しく
はＷ（１２）の溶出、という問題がある。
のドライエッチング技術では、（イ）マスク（レジスト
（１１））に対する寸法の制御が困難、（ロ）堆積物
（４１）によるパーティクル（４２）の発生、（ハ）レ
ジスト剥離工程で堆積物（４１）が剥離しきれない、と
いう問題がある。また、以上の問題を解決するために提
案されているイオン注入による技術では、（ニ）イオン
ビーム自身を走査するためにスループットが著しく低
い、（ホ）イオンビームが横方向で強度分布を有するた
めに寸法及び形状の制御が困難、（ヘ）イオン注入後の
酸性溶液による処理時のバリアメタル（５２）、若しく
はＷ（１２）の溶出、という問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面上にタン
グステンを成膜する工程と、前記タングステン表面上に
酸化膜、窒化膜、有機材料のうちの少なくとも一種から
なる、若しくは二種以上の積層構造からなるマスク層を
形成する工程と、前記マスク層を用いて前記タングステ
ンに選択的に不純物イオンを注入してタングステン化合
物を形成する工程と、前記タングステンと前記タングス
テン化合物とで溶解度が異なる溶液で、前記タングステ
ン若しくは前記タングステン化合物を選択的に除去する
工程を有することを特徴とするタングステンのパターン
形成方法である。
に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面上にタン
グステンを成膜する工程と、前記タングステン表面上に
酸化膜、窒化膜、有機材料のうちの少なくとも一種から
なる、若しくは二種以上の積層構造からなるマスク層を
形成する工程と、前記マスク層を用いて前記タングステ
ンに選択的に不純物イオンを注入してタングステン化合
物を形成する工程と、前記タングステンと前記タングス
テン化合物とで溶解度が異なる溶液で、前記タングステ
ン若しくは前記タングステン化合物を選択的に除去する
工程を有することを特徴とするタングステンのパターン
形成方法である。
【０００９】またタングステンを成膜する工程が、スパ
ッタリング法若しくは化学的気相成長法で成膜されるこ
とを特徴とするタングステンのパターン形成方法であ
る。また、タングステン化合物を形成する工程において
注入するイオンが、塩素であることを特徴とするタング
ステンのパターン形成方法である。また、選択的に除去
する工程において用いる溶液が、エーテル、クロロホル
ム、四塩化炭素、または二硫化炭素のいずれかであるこ
とを特徴とするタングステンのパターン形成方法であ
る。
ッタリング法若しくは化学的気相成長法で成膜されるこ
とを特徴とするタングステンのパターン形成方法であ
る。また、タングステン化合物を形成する工程において
注入するイオンが、塩素であることを特徴とするタング
ステンのパターン形成方法である。また、選択的に除去
する工程において用いる溶液が、エーテル、クロロホル
ム、四塩化炭素、または二硫化炭素のいずれかであるこ
とを特徴とするタングステンのパターン形成方法であ
る。
【００１０】また、タングステン化合物を形成する工程
において注入するイオンが臭素であり、選択的に除去す
る工程において用いる溶液が水であることを特徴とする
タングステンのパターン形成方法である。また、タング
ステン化合物を形成する工程において注入するイオンが
酸素であり、選択的に除去する工程において用いる溶液
がアルカリ溶液であることを特徴とするタングステンの
パターン形成方法である。さらにまた、選択的に除去す
る工程において用いる溶液は、非酸性であることを特徴
とするタングステンのパターン形成方法である。
において注入するイオンが臭素であり、選択的に除去す
る工程において用いる溶液が水であることを特徴とする
タングステンのパターン形成方法である。また、タング
ステン化合物を形成する工程において注入するイオンが
酸素であり、選択的に除去する工程において用いる溶液
がアルカリ溶液であることを特徴とするタングステンの
パターン形成方法である。さらにまた、選択的に除去す
る工程において用いる溶液は、非酸性であることを特徴
とするタングステンのパターン形成方法である。
【００１１】
【作用】本発明のタングステンのパターン形成方法は、
タングステンのパターンを形成する工程において、マス
ク層をマスクとして不純物をイオンに注入することでパ
ターン寸法の精度を上げ、かつ、注入されたイオン種に
対応する非酸性の溶液で処理することでタングステン自
身、もしくは下地のバリアメタル等の溶出を防ぐことが
できるものである。そして、従来例ではマスク層を用い
ずに、直接集束イオンビームを照射するものであるが、
本発明では、マスク層を用いてイオン注入することによ
り、イオンビームが有する横方向（半導体基板に水平方
向）の強度分布の影響を受けず、マスク寸法に対してイ
オン注入領域を精度良く形成できる。また、イオン注入
領域をウェット処理する際に、非酸性溶液を用いるの
で、タングステンや下地のバリアメタル、絶縁膜等への
影響がないものである。
タングステンのパターンを形成する工程において、マス
ク層をマスクとして不純物をイオンに注入することでパ
ターン寸法の精度を上げ、かつ、注入されたイオン種に
対応する非酸性の溶液で処理することでタングステン自
身、もしくは下地のバリアメタル等の溶出を防ぐことが
できるものである。そして、従来例ではマスク層を用い
ずに、直接集束イオンビームを照射するものであるが、
本発明では、マスク層を用いてイオン注入することによ
り、イオンビームが有する横方向（半導体基板に水平方
向）の強度分布の影響を受けず、マスク寸法に対してイ
オン注入領域を精度良く形成できる。また、イオン注入
領域をウェット処理する際に、非酸性溶液を用いるの
で、タングステンや下地のバリアメタル、絶縁膜等への
影響がないものである。
【００１２】
【実施例】本発明の好適な実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【実施例１】第１の実施例について図１（ａ）〜（ｃ）
に示す。まず図１（ａ）に示すように、半導体基板（１
４）上に厚さ８００ｎｍの熱酸化膜（１３）を成長し、
熱酸化膜（１３）上に厚さ５００ｎｍのタングステン
（以下Ｗと略す）（１２）をスパッタリング法により堆
積させ、Ｗ（１２）上に厚さ２．５μｍのレジスト（１
１）を塗布し、レジスト（１１）をステッパーでパター
ニングしてからイオン注入を行う。
に示す。まず図１（ａ）に示すように、半導体基板（１
４）上に厚さ８００ｎｍの熱酸化膜（１３）を成長し、
熱酸化膜（１３）上に厚さ５００ｎｍのタングステン
（以下Ｗと略す）（１２）をスパッタリング法により堆
積させ、Ｗ（１２）上に厚さ２．５μｍのレジスト（１
１）を塗布し、レジスト（１１）をステッパーでパター
ニングしてからイオン注入を行う。
【００１３】不純物イオンは塩素イオンＣｌ- とし、イ
オン注入時の加速電圧は６００ｋｅＶとする。ここで加
速電圧を６００ｋｅＶとする理由は、Ｗ（１２）に塩素
イオンを注入したときのＲｐ（Projection range；投影
飛程）を、Ｗ（１２）の膜厚５００ｎｍの半分（２５０
ｎｍ）より大きくするためである。ＲｐをＷ（１２）の
膜厚の半分より大きくすることで、Ｗ（１２）中に、均
一にＷ化合物が形成される。この結果、図１（ｂ）に示
すように、レジスト（１１）の寸法に忠実にＷと塩素の
化合物である塩化Ｗ（１２ａ）が形成される。
オン注入時の加速電圧は６００ｋｅＶとする。ここで加
速電圧を６００ｋｅＶとする理由は、Ｗ（１２）に塩素
イオンを注入したときのＲｐ（Projection range；投影
飛程）を、Ｗ（１２）の膜厚５００ｎｍの半分（２５０
ｎｍ）より大きくするためである。ＲｐをＷ（１２）の
膜厚の半分より大きくすることで、Ｗ（１２）中に、均
一にＷ化合物が形成される。この結果、図１（ｂ）に示
すように、レジスト（１１）の寸法に忠実にＷと塩素の
化合物である塩化Ｗ（１２ａ）が形成される。
【００１４】次に、イオン注入を行ったウェハを、エー
テルを用いてウェット処理する。この結果、図１（ｃ）
に示すように、塩化Ｗ（１２ａ）はエーテルに溶出し、
エーテルに不溶なＷ（１２）が残り、パターンが形成さ
れる。エーテルの他、クロロホルム、四塩化炭素、二硫
化炭素が使える。
テルを用いてウェット処理する。この結果、図１（ｃ）
に示すように、塩化Ｗ（１２ａ）はエーテルに溶出し、
エーテルに不溶なＷ（１２）が残り、パターンが形成さ
れる。エーテルの他、クロロホルム、四塩化炭素、二硫
化炭素が使える。
【００１５】
【実施例２】第２実施例について図２（ａ）〜（ｃ）に
示す。図２（ａ）に示すように、堆積した膜構造は既述
の図１と同じである。注入するイオン種は臭素イオンＢ
ｒ- とし、注入時の加速電圧は９００ｋｅＶとする。９
００ｋｅＶという値は、第１実施例と同様にＲｐ＞２５
０ｎｍとなるように設定したものである。注入した結
果、図２（ｂ）に示すようにＷ（１２）の臭化物である
臭化Ｗ（１２ｂ）が形成される。
示す。図２（ａ）に示すように、堆積した膜構造は既述
の図１と同じである。注入するイオン種は臭素イオンＢ
ｒ- とし、注入時の加速電圧は９００ｋｅＶとする。９
００ｋｅＶという値は、第１実施例と同様にＲｐ＞２５
０ｎｍとなるように設定したものである。注入した結
果、図２（ｂ）に示すようにＷ（１２）の臭化物である
臭化Ｗ（１２ｂ）が形成される。
【００１６】次に、イオン注入を行ったウェハを、水を
用いてウェット処理する。この結果、図２（ｃ）に示す
ように、臭化Ｗ（１２ｂ）は水に溶出し、水に不溶なＷ
（１２）が残り、パターンが形成される。実施例１に比
べ、イオン注入後のウェット処理に水を用いている為、
取り扱いが容易であるという利点がある。
用いてウェット処理する。この結果、図２（ｃ）に示す
ように、臭化Ｗ（１２ｂ）は水に溶出し、水に不溶なＷ
（１２）が残り、パターンが形成される。実施例１に比
べ、イオン注入後のウェット処理に水を用いている為、
取り扱いが容易であるという利点がある。
【００１７】
【実施例３】第３実施例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
図３（ａ）に示すように、堆積する膜構造は既述の図
１、図２と同じである。注入するイオン種は酸素イオン
Ｏ2-とし、注入時の加速電圧は３００ｋｅＶとする。３
００ｋｅＶという値は、第１実施例、第２実施例と同様
にＲｐ＞２５０ｎｍとなるように設定したものである。
注入した結果、図３（ｂ）に示すようにＷ（１２）の酸
化物である酸化Ｗ（１２ｃ）が形成される。
図３（ａ）に示すように、堆積する膜構造は既述の図
１、図２と同じである。注入するイオン種は酸素イオン
Ｏ2-とし、注入時の加速電圧は３００ｋｅＶとする。３
００ｋｅＶという値は、第１実施例、第２実施例と同様
にＲｐ＞２５０ｎｍとなるように設定したものである。
注入した結果、図３（ｂ）に示すようにＷ（１２）の酸
化物である酸化Ｗ（１２ｃ）が形成される。
【００１８】次に、イオン注入を行ったウェハを、アル
カリ溶液、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム
ヒドラオキサイド）の水溶液を用いてウェット処理す
る。この結果、図３（ｃ）に示すように、酸化Ｗ（１２
ｃ）はアルカリ溶液に溶出し、アルカリ溶液に不溶なＷ
（１２）が残り、パターンが形成される。また、アルカ
リ溶液で処理することで、イオン注入時にマスクとして
用いたレジスト（１１）も同時に除去でき、レジスト剥
離工程の削減も可能となる。なお、上述いずれの実施例
においても、イオン注入時のマスクにレジストを用いて
いるが酸化膜、窒化膜等の他のマスク層を使用すること
もできる。また、実施例３におけるアルカリ溶液にＴＭ
ＡＨの水溶液を用いたが、他のアルカリ溶液を使用する
こともできる。
カリ溶液、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム
ヒドラオキサイド）の水溶液を用いてウェット処理す
る。この結果、図３（ｃ）に示すように、酸化Ｗ（１２
ｃ）はアルカリ溶液に溶出し、アルカリ溶液に不溶なＷ
（１２）が残り、パターンが形成される。また、アルカ
リ溶液で処理することで、イオン注入時にマスクとして
用いたレジスト（１１）も同時に除去でき、レジスト剥
離工程の削減も可能となる。なお、上述いずれの実施例
においても、イオン注入時のマスクにレジストを用いて
いるが酸化膜、窒化膜等の他のマスク層を使用すること
もできる。また、実施例３におけるアルカリ溶液にＴＭ
ＡＨの水溶液を用いたが、他のアルカリ溶液を使用する
こともできる。
【００１９】
【発明の効果】この様に本発明によれば、マスク層を用
いてイオン注入を行ってＷ化合物を形成し、非酸性溶液
でＷ化合物を除去し、パターンを形成することで、マス
クに対して急峻な不純物濃度分布が得られるため、マス
クに対して精密なタングステン化合物が形成でき、微細
で正確な寸法制御が可能となる。また、Ｗのパターンは
マスク形成時に決定されるため、イオン注入に要する時
間は極短時間であり、スループットは従来行われている
イオン注入工程と同じである。更に、イオン注入と溶液
処理でパターンを形成するため、パーティクルの発生は
なく、マスク層の剥離も容易であり、かつ、用いる溶液
は非酸性であるため、Ｗやバリアメタルの溶出、その他
半導体基板へのダメージ等の問題はないという効果を奏
するものである。
いてイオン注入を行ってＷ化合物を形成し、非酸性溶液
でＷ化合物を除去し、パターンを形成することで、マス
クに対して急峻な不純物濃度分布が得られるため、マス
クに対して精密なタングステン化合物が形成でき、微細
で正確な寸法制御が可能となる。また、Ｗのパターンは
マスク形成時に決定されるため、イオン注入に要する時
間は極短時間であり、スループットは従来行われている
イオン注入工程と同じである。更に、イオン注入と溶液
処理でパターンを形成するため、パーティクルの発生は
なく、マスク層の剥離も容易であり、かつ、用いる溶液
は非酸性であるため、Ｗやバリアメタルの溶出、その他
半導体基板へのダメージ等の問題はないという効果を奏
するものである。
［図１］（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施例の効果を
示す断面図。 ［図２］（ａ）〜（ｃ）は第２実施例の効果を示す断面
図。 ［図３］（ａ）〜（ｃ）は第３実施例の効果を示す断面
図。 ［図４］（ａ）〜（ｃ）は従来のドライエッチング技術
によるＷのパターン形成方法を示す断面図。 ［図５］（ａ）〜（ｃ）は従来のイオン注入技術による
Ｗのパターン形成方法を示す断面図。 ［図６］従来のイオン注入後に酸性溶液で半導体基板を
処理した場合の断面図。
示す断面図。 ［図２］（ａ）〜（ｃ）は第２実施例の効果を示す断面
図。 ［図３］（ａ）〜（ｃ）は第３実施例の効果を示す断面
図。 ［図４］（ａ）〜（ｃ）は従来のドライエッチング技術
によるＷのパターン形成方法を示す断面図。 ［図５］（ａ）〜（ｃ）は従来のイオン注入技術による
Ｗのパターン形成方法を示す断面図。 ［図６］従来のイオン注入後に酸性溶液で半導体基板を
処理した場合の断面図。
１１． レジスト １２． Ｗ １２ａ．塩化Ｗ １２ｂ．臭化Ｗ １２ｃ．酸化Ｗ １３． 熱酸化膜 １４． 半導体基板 ４１． 堆積物 ４２． パーティクル ５１． アモルファスＷ（イオン注入されたＷ） ５２． タングステン中の不純物濃度 ５３． タングステン中の不純物濃度 ５４． タングステン中の不純物濃度 ５５． タングステン中の不純物濃度 ６１． 溶出したタングステン ６２． 溶出したバリアメタル ６３． バリアメタル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/28 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｍ 21/306 Ｆ 21/308 21/306 Ｆ
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層の表面上にタングステンを成膜する工程
と、前記タングステン表面上に酸化膜、窒化膜、有機材
料のうちの少なくとも一種からなる、若しくは二種以上
の積層構造からなるマスク層を形成する工程と、前記マ
スク層を用いて前記タングステンに選択的に不純物イオ
ンを注入してタングステン化合物を形成する工程と、前
記タングステンと前記タングステン化合物とで溶解度が
異なる溶液で、前記タングステン若しくは前記タングス
テン化合物を選択的に除去する工程を有することを特徴
とするタングステンのパターン形成方法。 - 【請求項２】 タングステンを成膜する工程が、スパッ
タリング法若しくは化学的気相成長法で成膜されること
を特徴とする請求項１に記載のタングステンのパターン
形成方法。 - 【請求項３】 タングステン化合物を形成する工程にお
いて注入するイオンが、塩素であることを特徴とする請
求項１または２に記載のタングステンのパターン形成方
法。 - 【請求項４】 選択的に除去する工程において用いる溶
液が、エーテル、クロロホルム、四塩化炭素、または二
硫化炭素のいずれかであることを特徴とする請求項３に
記載のタングステンのパターン形成方法。 - 【請求項５】 タングステン化合物を形成する工程にお
いて注入するイオンが臭素であり、選択的に除去する工
程において用いる溶液が水であることを特徴とする請求
項１または２に記載のタングステンのパターン形成方
法。 - 【請求項６】 タングステン化合物を形成する工程にお
いて注入するイオンが酸素であり、選択的に除去する工
程において用いる溶液がアルカリ溶液であることを特徴
とする請求項１または２に記載のタングステンのパター
ン形成方法。 - 【請求項７】 選択的に除去する工程において用いる溶
液は、非酸性であることを特徴とする請求項１または２
に記載のタングステンのパターン形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163073A JP2624181B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | タングステンのパターン形成方法 |
| KR1019950016955A KR960002707A (ko) | 1994-06-22 | 1995-06-22 | 반도체 기판상에 텅스텐 막의 패턴을 형성하는 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163073A JP2624181B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | タングステンのパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088196A JPH088196A (ja) | 1996-01-12 |
| JP2624181B2 true JP2624181B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=15766675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6163073A Expired - Lifetime JP2624181B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | タングステンのパターン形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2624181B2 (ja) |
| KR (1) | KR960002707A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349509B1 (ko) * | 1999-12-23 | 2002-08-21 | 삼성전기주식회사 | 모니터용 카메라 |
| JP5239570B2 (ja) | 2007-09-04 | 2013-07-17 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亜鉛系めっき鋼板 |
| KR101456346B1 (ko) | 2010-07-09 | 2014-11-03 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 용융 아연계 도금 강판 |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP6163073A patent/JP2624181B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-22 KR KR1019950016955A patent/KR960002707A/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960002707A (ko) | 1996-01-26 |
| JPH088196A (ja) | 1996-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5838055A (en) | Trench sidewall patterned by vapor phase etching | |
| JPH0412612B2 (ja) | ||
| EP0350997A2 (en) | Reactive ion etching of a silicon-bearing material with hydrobromic acid | |
| US20030049876A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor devices | |
| JPH08306672A (ja) | 垂直側壁を形成する方法 | |
| JPH021132A (ja) | 集積回路構造体の製造方法 | |
| US4468285A (en) | Plasma etch process for single-crystal silicon with improved selectivity to silicon dioxide | |
| JPS61194834A (ja) | ポリシリコンのエツチング方法 | |
| US4456501A (en) | Process for dislocation-free slot isolations in device fabrication | |
| JP2000091318A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3028312B2 (ja) | 半導体素子の多層膜の乾式エッチング方法 | |
| JP3248072B2 (ja) | 酸化膜エッチング方法 | |
| JP2624181B2 (ja) | タングステンのパターン形成方法 | |
| US5496438A (en) | Method of removing photo resist | |
| JPH0471334B2 (ja) | ||
| US6713397B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPS629673B2 (ja) | ||
| JP3109059B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3376348B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、及び半導体装置 | |
| JPS59124135A (ja) | 反応性イオンエツチング方法 | |
| KR19980067824A (ko) | 반도체장치의 제조공정에서 게이트 전극 형성방법 | |
| JP3550276B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0750284A (ja) | 半導体物質の非等方性エッチング方法 | |
| JP2882284B2 (ja) | 導電層形成法 | |
| JP2867890B2 (ja) | 導電層形成法 |