JP2891952B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2891952B2 JP2891952B2 JP8336670A JP33667096A JP2891952B2 JP 2891952 B2 JP2891952 B2 JP 2891952B2 JP 8336670 A JP8336670 A JP 8336670A JP 33667096 A JP33667096 A JP 33667096A JP 2891952 B2 JP2891952 B2 JP 2891952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dry etching
- etching
- gas
- metal film
- film
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に半導体基板の層間絶縁膜に穿孔された
電極用の接続孔にタングステンなどの金属膜を埋設する
半導体装置の製造方法に関する。
方法に係り、特に半導体基板の層間絶縁膜に穿孔された
電極用の接続孔にタングステンなどの金属膜を埋設する
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、集積度の向上に伴い回路
線幅が益々微細化している。このため、電極コンタクト
・ホール、すなわち電極接続孔も小径化し、配線層の充
分なカバレイジを得るためにタングステンが電極接続孔
に埋設される。このタングステンの埋設は一般に以下の
ように行われる。すなわち、半導体基板の層間絶縁膜に
電極接続孔をドライエッチングによって形成して、その
後にバリアメタル膜としてチタン膜及びチタン化合物膜
をスパッタリングで成膜し、更にＣＶＤ法によって半導
体基板の全面にタングステン膜を成膜して電極接続孔に
タングステン膜を埋込み、その後に電極接続孔以外の領
域のタングステン膜をエッチングによって除去する。
線幅が益々微細化している。このため、電極コンタクト
・ホール、すなわち電極接続孔も小径化し、配線層の充
分なカバレイジを得るためにタングステンが電極接続孔
に埋設される。このタングステンの埋設は一般に以下の
ように行われる。すなわち、半導体基板の層間絶縁膜に
電極接続孔をドライエッチングによって形成して、その
後にバリアメタル膜としてチタン膜及びチタン化合物膜
をスパッタリングで成膜し、更にＣＶＤ法によって半導
体基板の全面にタングステン膜を成膜して電極接続孔に
タングステン膜を埋込み、その後に電極接続孔以外の領
域のタングステン膜をエッチングによって除去する。
【０００３】このようなバリアメタル膜上のタングステ
ンの除去は、バリアメタル膜上にタングステン残渣が残
存しないように行う必要があり、このためにオーバーエ
ッチングが行われている。
ンの除去は、バリアメタル膜上にタングステン残渣が残
存しないように行う必要があり、このためにオーバーエ
ッチングが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の半導体装置の製造方法は、オーバーエッチングによ
ってタングステン残渣を全て除去しようとすると、しば
しば電極接続孔のタングステン膜を掘り過ぎてしまうと
いった問題がある。これを詳述すると、一般にタングス
テン膜のエッチングは、半導体装置の生産のスループッ
トを高めるために出来るだけ高速で行われる。この高速
エッチングによってタングステン残渣を全て除去するよ
うにオーバーエッチングを行うと、電極接続孔のタング
ステン膜を掘り過ぎてしまう。
来の半導体装置の製造方法は、オーバーエッチングによ
ってタングステン残渣を全て除去しようとすると、しば
しば電極接続孔のタングステン膜を掘り過ぎてしまうと
いった問題がある。これを詳述すると、一般にタングス
テン膜のエッチングは、半導体装置の生産のスループッ
トを高めるために出来るだけ高速で行われる。この高速
エッチングによってタングステン残渣を全て除去するよ
うにオーバーエッチングを行うと、電極接続孔のタング
ステン膜を掘り過ぎてしまう。
【０００５】なお、特開平７−２２１１７８号公報は、
反応性イオンエッチング処理において、最初にフッ素系
のガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてタングステン膜
について第１のエッチングを行い、その後に、フッ素系
のガスと窒素ガスとの混合ガスを用いてタングステン残
渣を除去するオーバーエッチングを行う半導体装置の製
造方法を開示している。このようにエッチング処理を２
段階に別けて行うことによって、電極接続孔のタングス
テン膜を掘り過ぎないようにしながらタングステン残渣
を全て除去する。
反応性イオンエッチング処理において、最初にフッ素系
のガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてタングステン膜
について第１のエッチングを行い、その後に、フッ素系
のガスと窒素ガスとの混合ガスを用いてタングステン残
渣を除去するオーバーエッチングを行う半導体装置の製
造方法を開示している。このようにエッチング処理を２
段階に別けて行うことによって、電極接続孔のタングス
テン膜を掘り過ぎないようにしながらタングステン残渣
を全て除去する。
【０００６】しかしながら、上述した特開平７−２２１
１７８号公報は、反応性イオンエッチング処理によって
タングステン残渣を除去することができる半導体装置の
製造方法を開示するものであって、ケミカルドライエッ
チング処理によってタングステン残渣を除去する方法に
ついてはなんら開示していない。
１７８号公報は、反応性イオンエッチング処理によって
タングステン残渣を除去することができる半導体装置の
製造方法を開示するものであって、ケミカルドライエッ
チング処理によってタングステン残渣を除去する方法に
ついてはなんら開示していない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ケミカルドライ
エッチングによって、半導体装置の製造のスループット
の低下を避けると共に電極接続孔の金属膜を掘り過ぎな
いようにしながら金属膜の残渣を実質的に全て除去する
ことができる半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
エッチングによって、半導体装置の製造のスループット
の低下を避けると共に電極接続孔の金属膜を掘り過ぎな
いようにしながら金属膜の残渣を実質的に全て除去する
ことができる半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載された発明は、半導体基板の層間絶縁
膜に電極用の接続孔を穿孔する工程と、上記電極用の接
続孔と上記層間絶縁膜との上にバリヤメタル膜を形成す
る工程と、上記電極用の接続孔を埋めるように上記電極
用の接続孔及び上記バリヤメタル膜の上に金属膜を形成
する工程と、ケミカルドライエッチングによって上記電
極用の接続孔以外の領域の上記金属膜を除去する工程と
を具備する半導体装置の製造方法において、上記ケミカ
ルドライエッチング工程は、フッ素原子を含むガスと塩
素原子を含むガスと酸素ガスとを混合した第１の反応性
ガスを用いた第１のドライエッチングと、上記第１のド
ライエッチングの後に行われ、フッ素原子を含むガスと
酸素ガスとを混合した第２の反応性ガスを用いた第２の
ドライエッチングとを含み、上記第２のドライエッチン
グは上記第１のドライエッチングよりも低いパワーで行
われ、上記第２の反応性ガスは上記フッ素原子を含むガ
スと上記酸素ガスとの比が１：（１．５〜１０）である
ことを特徴とするものである。
に請求項１に記載された発明は、半導体基板の層間絶縁
膜に電極用の接続孔を穿孔する工程と、上記電極用の接
続孔と上記層間絶縁膜との上にバリヤメタル膜を形成す
る工程と、上記電極用の接続孔を埋めるように上記電極
用の接続孔及び上記バリヤメタル膜の上に金属膜を形成
する工程と、ケミカルドライエッチングによって上記電
極用の接続孔以外の領域の上記金属膜を除去する工程と
を具備する半導体装置の製造方法において、上記ケミカ
ルドライエッチング工程は、フッ素原子を含むガスと塩
素原子を含むガスと酸素ガスとを混合した第１の反応性
ガスを用いた第１のドライエッチングと、上記第１のド
ライエッチングの後に行われ、フッ素原子を含むガスと
酸素ガスとを混合した第２の反応性ガスを用いた第２の
ドライエッチングとを含み、上記第２のドライエッチン
グは上記第１のドライエッチングよりも低いパワーで行
われ、上記第２の反応性ガスは上記フッ素原子を含むガ
スと上記酸素ガスとの比が１：（１．５〜１０）である
ことを特徴とするものである。
【０００９】第１のエッチングはフッ素原子を含むガス
と塩素原子を含むガスと酸素ガスとを混合した第１の反
応性ガスを用いて比較的高速度で行われ、従って、比較
的短時間でバリヤメタル膜上の金属膜のエッチング除去
が行われる。第２のエッチングはフッ素原子を含むガス
と酸素ガスとを混合した第２の反応性ガスを用いて行わ
れ、第１のエッチングよりも低いパワーであるため、比
較的低速度のエッチングによって第１のエッチングの際
に残存した金属膜残渣を除去する。
と塩素原子を含むガスと酸素ガスとを混合した第１の反
応性ガスを用いて比較的高速度で行われ、従って、比較
的短時間でバリヤメタル膜上の金属膜のエッチング除去
が行われる。第２のエッチングはフッ素原子を含むガス
と酸素ガスとを混合した第２の反応性ガスを用いて行わ
れ、第１のエッチングよりも低いパワーであるため、比
較的低速度のエッチングによって第１のエッチングの際
に残存した金属膜残渣を除去する。
【００１０】第１のエッチングは比較的高速度であるた
め半導体装置の製造のスループットの低下を回避する。
第２のエッチングは比較的低速度であるためその終了時
点の制御を比較的容易に行うことができ、従って、電極
接続孔の金属膜を掘り過ぎないようにしながら金属膜の
残渣を実質的に全て除去することができる。請求項２に
記載された発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造
方法において、上記フッ素原子を含むガスはＣＦ４とＣ
２Ｆ６とＣ３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６とから選択されたい
ずれかであり、上記塩素原子を含むガスはＣｌ２である
ことを特徴とするものである。
め半導体装置の製造のスループットの低下を回避する。
第２のエッチングは比較的低速度であるためその終了時
点の制御を比較的容易に行うことができ、従って、電極
接続孔の金属膜を掘り過ぎないようにしながら金属膜の
残渣を実質的に全て除去することができる。請求項２に
記載された発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造
方法において、上記フッ素原子を含むガスはＣＦ４とＣ
２Ｆ６とＣ３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６とから選択されたい
ずれかであり、上記塩素原子を含むガスはＣｌ２である
ことを特徴とするものである。
【００１１】フッ素原子を含むガスとしては、種々の組
成のガスを使用することができるが、ＣＦ４とＣ２Ｆ６
とＣ３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６が好ましい。請求項３に記
載された発明は、請求項２に記載の半導体装置の製造方
法において、上記第１及び第２のドライエッチングは放
電分離型のマイクロ波励起プラズマ方式ドライエッチン
グであり、上記第２のドライエッチングのマイクロ波パ
ワーは上記第１のドライエッチングのマイクロ波パワー
の約１／２以下であることを特徴とするものである。
成のガスを使用することができるが、ＣＦ４とＣ２Ｆ６
とＣ３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６が好ましい。請求項３に記
載された発明は、請求項２に記載の半導体装置の製造方
法において、上記第１及び第２のドライエッチングは放
電分離型のマイクロ波励起プラズマ方式ドライエッチン
グであり、上記第２のドライエッチングのマイクロ波パ
ワーは上記第１のドライエッチングのマイクロ波パワー
の約１／２以下であることを特徴とするものである。
【００１２】第２のドライエッチングのマイクロ波パワ
ーを第１のドライエッチングのマイクロ波パワーの約１
／２以下に選定することによって、第２のドライエッチ
ングは第１のドライエッチングに比べて充分に低速にす
ることができる。請求項４に記載された発明は、請求項
２に記載の半導体装置の製造方法において、上記ケミカ
ルドライエッチング工程は、上記金属膜を上記バリヤメ
タル膜に対して選択比が１００以上で選択的にエッチン
グすることを特徴とするものである。
ーを第１のドライエッチングのマイクロ波パワーの約１
／２以下に選定することによって、第２のドライエッチ
ングは第１のドライエッチングに比べて充分に低速にす
ることができる。請求項４に記載された発明は、請求項
２に記載の半導体装置の製造方法において、上記ケミカ
ルドライエッチング工程は、上記金属膜を上記バリヤメ
タル膜に対して選択比が１００以上で選択的にエッチン
グすることを特徴とするものである。
【００１３】第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスの
使用によって、金属膜をバリヤメタル膜に対して選択比
が１００以上で選択的にエッチングすることができる。
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の半導体
装置の製造方法において、上記第１及び第２のドライエ
ッチングは約４０℃以下の温度で行われることを特徴と
するものである。上述の選択比を１００以上とするため
には、温度を約４０℃以下に選定することが望ましい。
使用によって、金属膜をバリヤメタル膜に対して選択比
が１００以上で選択的にエッチングすることができる。
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の半導体
装置の製造方法において、上記第１及び第２のドライエ
ッチングは約４０℃以下の温度で行われることを特徴と
するものである。上述の選択比を１００以上とするため
には、温度を約４０℃以下に選定することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明による半導体装置の
製造方法の実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、本発明による半導体装置の製造方法の第１の実
施例を実施するために適した放電分離型のマイクロ波励
起ドライエッチング装置を示したものである。真空容器
１のエッチング室２内には、被処理物Ｗを載置する載置
台３が設置されている。この載置台３は温度調節機構を
有し、載置された被処理物Ｗの加熱温度を制御可能であ
る。真空容器１の上壁にはガス導入管４が連通し、この
ガス導入管４には放電管５が接続されている。この放電
管５にはそのガス導入口６から反応性ガスが導入され
る。放電管５にはマイクロ波導波管７が接続され、この
マイクロ波導波管７は放電管５にマイクロ波を印加し
て、放電管５内にプラズマを発生させる。また、真空容
器１の下壁には排気管８が接続されている。
製造方法の実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、本発明による半導体装置の製造方法の第１の実
施例を実施するために適した放電分離型のマイクロ波励
起ドライエッチング装置を示したものである。真空容器
１のエッチング室２内には、被処理物Ｗを載置する載置
台３が設置されている。この載置台３は温度調節機構を
有し、載置された被処理物Ｗの加熱温度を制御可能であ
る。真空容器１の上壁にはガス導入管４が連通し、この
ガス導入管４には放電管５が接続されている。この放電
管５にはそのガス導入口６から反応性ガスが導入され
る。放電管５にはマイクロ波導波管７が接続され、この
マイクロ波導波管７は放電管５にマイクロ波を印加し
て、放電管５内にプラズマを発生させる。また、真空容
器１の下壁には排気管８が接続されている。
【００１５】次に、載置台３に載置された被処理物Ｗの
構造について説明する。被処理物Ｗは、図２に示したよ
うにシリコン基板９と、この上に積層されたシリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜１０と、この層間絶縁膜１０に
穿孔された電極接続孔１１と、この電極接続孔１１内及
び層間絶縁膜１０の表面に形成されたバリヤメタル膜と
して機能するチタン膜１２及び窒化チタン膜１３と、電
極接続孔１１を埋めるようにシリコン基板９の全面に積
層されたタングステン膜１４とから構成される。なお、
このタングステン膜１４はタングステン合金膜やその他
の金属膜を使用することもできる。
構造について説明する。被処理物Ｗは、図２に示したよ
うにシリコン基板９と、この上に積層されたシリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜１０と、この層間絶縁膜１０に
穿孔された電極接続孔１１と、この電極接続孔１１内及
び層間絶縁膜１０の表面に形成されたバリヤメタル膜と
して機能するチタン膜１２及び窒化チタン膜１３と、電
極接続孔１１を埋めるようにシリコン基板９の全面に積
層されたタングステン膜１４とから構成される。なお、
このタングステン膜１４はタングステン合金膜やその他
の金属膜を使用することもできる。
【００１６】なお、電極接続孔１１は、層間絶縁膜１０
にレジストを塗布しそれをパターニングした後に、ドラ
イエッチングを行うことによって穿孔される。また、チ
タン膜１２及び窒化チタン膜１３はスパッタリングによ
って成膜され、タングステン膜１４はＣＶＤ（化学気相
成長）法によって成膜される。
にレジストを塗布しそれをパターニングした後に、ドラ
イエッチングを行うことによって穿孔される。また、チ
タン膜１２及び窒化チタン膜１３はスパッタリングによ
って成膜され、タングステン膜１４はＣＶＤ（化学気相
成長）法によって成膜される。
【００１７】図２に示した構成の被処理物Ｗが図１の載
置台３に載置されると、第１のエッチング処理が行われ
る。この第１のエッチング処理では、被処理物Ｗは載置
台３に内蔵された温度調節機構によって約２５℃に加熱
され、エッチング室２の圧力は３０Ｐａに選定され、マ
イクロ波パワーは７００Ｗに選定されている。この状態
で、ＣＦ４ガスとＣｌ２ガスとＯ２ガスとを混合した第
１の反応性ガスがガス導入口６から放電管５に導入され
ると共に、７００Ｗパワーのマイクロ波がマイクロ波導
波管７から放電管５に印加されてプラズマを発生させ
る。放電管５に導入された第１の反応性ガスは、プラズ
マによって活性化されてエッチング室２に流入し、載置
台３に載置された被処理物Ｗのタングステン膜１４をエ
ッチングして、排気管８から排出される。
置台３に載置されると、第１のエッチング処理が行われ
る。この第１のエッチング処理では、被処理物Ｗは載置
台３に内蔵された温度調節機構によって約２５℃に加熱
され、エッチング室２の圧力は３０Ｐａに選定され、マ
イクロ波パワーは７００Ｗに選定されている。この状態
で、ＣＦ４ガスとＣｌ２ガスとＯ２ガスとを混合した第
１の反応性ガスがガス導入口６から放電管５に導入され
ると共に、７００Ｗパワーのマイクロ波がマイクロ波導
波管７から放電管５に印加されてプラズマを発生させ
る。放電管５に導入された第１の反応性ガスは、プラズ
マによって活性化されてエッチング室２に流入し、載置
台３に載置された被処理物Ｗのタングステン膜１４をエ
ッチングして、排気管８から排出される。
【００１８】この第１のエッチング処理は比較的高速度
で被処理物Ｗのタングステン膜１４をエッチングし、こ
れによって図３に示したように電極接続孔１２以外の領
域のタングステン膜１４は僅かなタングステン残渣１５
を残して全て除去される。被処理物Ｗは、上述の第１の
エッチング処理を受けた後に、第２のエッチング処理を
受ける。この第２のエッチング処理では、被処理物Ｗの
加熱温度及びエッチング室２の圧力が第１のエッチング
処理の場合と同一の約２５℃及び３０Ｐａに夫々選定さ
れ、マイクロ波パワーが第１のエッチング処理の場合の
１／２以下の３００Ｗに選定されている。この状態で、
ＣＦ４ガスとＯ２ガスとを混合した第２の反応性ガスが
ガス導入口６から放電管５に導入されると共に、３００
Ｗパワーのマイクロ波がマイクロ波導波管７から放電管
５に印加されてプラズマを発生させる。放電管５に導入
された第２の反応性ガスは、プラズマによって活性化さ
れてエッチング室２に流入し、載置台３に載置された被
処理物Ｗのタングステン膜の残渣１５をエッチングし
て、排気管８から排出される。なお、第２の反応性ガス
は、ＣＦ４ガスとＯ２ガスとの比が１：（１．５〜１
０）に選定されている。この範囲に選定した理由はエッ
チング速度を低速に抑えることが主目的である。全反応
性ガスに対する酸素ガスの比率を５０％以上にした方が
エッチング速度を低く抑えられるからである。
で被処理物Ｗのタングステン膜１４をエッチングし、こ
れによって図３に示したように電極接続孔１２以外の領
域のタングステン膜１４は僅かなタングステン残渣１５
を残して全て除去される。被処理物Ｗは、上述の第１の
エッチング処理を受けた後に、第２のエッチング処理を
受ける。この第２のエッチング処理では、被処理物Ｗの
加熱温度及びエッチング室２の圧力が第１のエッチング
処理の場合と同一の約２５℃及び３０Ｐａに夫々選定さ
れ、マイクロ波パワーが第１のエッチング処理の場合の
１／２以下の３００Ｗに選定されている。この状態で、
ＣＦ４ガスとＯ２ガスとを混合した第２の反応性ガスが
ガス導入口６から放電管５に導入されると共に、３００
Ｗパワーのマイクロ波がマイクロ波導波管７から放電管
５に印加されてプラズマを発生させる。放電管５に導入
された第２の反応性ガスは、プラズマによって活性化さ
れてエッチング室２に流入し、載置台３に載置された被
処理物Ｗのタングステン膜の残渣１５をエッチングし
て、排気管８から排出される。なお、第２の反応性ガス
は、ＣＦ４ガスとＯ２ガスとの比が１：（１．５〜１
０）に選定されている。この範囲に選定した理由はエッ
チング速度を低速に抑えることが主目的である。全反応
性ガスに対する酸素ガスの比率を５０％以上にした方が
エッチング速度を低く抑えられるからである。
【００１９】この第２のエッチング処理は、第１のエッ
チング処理に比べて除去すべきタングステン膜、即ちタ
ングステン残渣１５が極めて少ないため、第１のエッチ
ング処理に比べてマイクロ波パワーを充分に低減するこ
とができ、エッチング処理速度を充分に下げることがで
きる。従って、電極接続孔１１に埋設されたタングステ
ン膜１４を殆ど掘り下げることなく、窒化チタン膜１３
上のタングステン膜１４をほぼ完全に除去することがで
きる。
チング処理に比べて除去すべきタングステン膜、即ちタ
ングステン残渣１５が極めて少ないため、第１のエッチ
ング処理に比べてマイクロ波パワーを充分に低減するこ
とができ、エッチング処理速度を充分に下げることがで
きる。従って、電極接続孔１１に埋設されたタングステ
ン膜１４を殆ど掘り下げることなく、窒化チタン膜１３
上のタングステン膜１４をほぼ完全に除去することがで
きる。
【００２０】このように、第１のエッチングと第２のエ
ッチングとの組み合わせによって、全体のエッチング時
間の増大を引き起こすことなく、電極接続孔１１に埋設
されたタングステン膜１４の掘れ量ｄを極めて小さくな
るように制御することができる。また、被処理物Ｗの加
熱温度を２５℃に選定したので、タングステン膜１４を
窒化チタン膜１３に対して選択比が１００以上でエッチ
ングすることができる。
ッチングとの組み合わせによって、全体のエッチング時
間の増大を引き起こすことなく、電極接続孔１１に埋設
されたタングステン膜１４の掘れ量ｄを極めて小さくな
るように制御することができる。また、被処理物Ｗの加
熱温度を２５℃に選定したので、タングステン膜１４を
窒化チタン膜１３に対して選択比が１００以上でエッチ
ングすることができる。
【００２１】図４は上述の第１及び第２のエッチング処
理におけるエッチング時間とタングステン膜のエッチン
グ量（厚さ）との関係を示したもので、直線Ａは第１の
エッチング処理の場合の関係を表し、直線Ｂは第１のエ
ッチング処理の場合の関係を表し、ハッチングした領域
はタングステン残渣が残り易い範囲を表している。直線
Ａと直線Ｂとを比較すると分かるように、第１のエッチ
ング処理のエッチング速度は第２のエッチング処理のエ
ッチング速度よりも非常に大きい。従って、第１のエッ
チング処理を、僅かにタングステン残渣が残る程度で、
例えば図４のＴ付近で終了し、その後に第２のエッチン
グ処理を行うと、全体のエッチング時間をできるだけ短
縮しながら、図３のタングステン膜１４の掘れ量ｄを極
めて小さく抑えることができる。特に、第２のエッチン
グ処理は比較的低速度で行われるため、その終了時点を
高精度に制御することができる。
理におけるエッチング時間とタングステン膜のエッチン
グ量（厚さ）との関係を示したもので、直線Ａは第１の
エッチング処理の場合の関係を表し、直線Ｂは第１のエ
ッチング処理の場合の関係を表し、ハッチングした領域
はタングステン残渣が残り易い範囲を表している。直線
Ａと直線Ｂとを比較すると分かるように、第１のエッチ
ング処理のエッチング速度は第２のエッチング処理のエ
ッチング速度よりも非常に大きい。従って、第１のエッ
チング処理を、僅かにタングステン残渣が残る程度で、
例えば図４のＴ付近で終了し、その後に第２のエッチン
グ処理を行うと、全体のエッチング時間をできるだけ短
縮しながら、図３のタングステン膜１４の掘れ量ｄを極
めて小さく抑えることができる。特に、第２のエッチン
グ処理は比較的低速度で行われるため、その終了時点を
高精度に制御することができる。
【００２２】上述の実施例では、第１及び第２の反応性
ガスはフッ素原子を含むガスとしてＣＦ４ガスを使用し
たが、しかしながら、ＣＦ４ガスの他に、Ｃ２Ｆ６とＣ
３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６などを使用することもできる。
また、塩素原子を含むガスもＣｌ２以外のガスを使用す
ることもできる。また、タングステン膜１４を窒化チタ
ン膜１３に対して選択比１００以上でエッチングするた
めには、上述の実施例では被処理物Ｗの加熱温度を２５
℃としたが、約４０℃以下の温度であれば、同様の効果
を得ることができる。
ガスはフッ素原子を含むガスとしてＣＦ４ガスを使用し
たが、しかしながら、ＣＦ４ガスの他に、Ｃ２Ｆ６とＣ
３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６などを使用することもできる。
また、塩素原子を含むガスもＣｌ２以外のガスを使用す
ることもできる。また、タングステン膜１４を窒化チタ
ン膜１３に対して選択比１００以上でエッチングするた
めには、上述の実施例では被処理物Ｗの加熱温度を２５
℃としたが、約４０℃以下の温度であれば、同様の効果
を得ることができる。
【００２３】更に、実施例は放電分離型のマイクロ波励
起プラズマ方式ケミカルドライエッチング方法を使用し
たが、自己バイアス効果の少ないＥＣＲやＩＣＰ等のド
ライエッチング方法も使用することができる。
起プラズマ方式ケミカルドライエッチング方法を使用し
たが、自己バイアス効果の少ないＥＣＲやＩＣＰ等のド
ライエッチング方法も使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、第１のエッチングは比較的高速度であるため半
導体装置の製造のスループットの低下を回避することが
できると共に、第２のエッチングは比較的低速度である
ためその終了時点の制御を比較的容易に行うことがで
き、従って、電極接続孔の金属膜を掘り過ぎないように
しながら金属膜の残渣を実質的に全て除去することがで
きる。
よれば、第１のエッチングは比較的高速度であるため半
導体装置の製造のスループットの低下を回避することが
できると共に、第２のエッチングは比較的低速度である
ためその終了時点の制御を比較的容易に行うことがで
き、従って、電極接続孔の金属膜を掘り過ぎないように
しながら金属膜の残渣を実質的に全て除去することがで
きる。
【図１】本発明による半導体装置の製造方法の実施例に
使用される放電分離型のマイクロ波励起プラズマ方式ケ
ミカルドライエッチング装置を示した概略図。
使用される放電分離型のマイクロ波励起プラズマ方式ケ
ミカルドライエッチング装置を示した概略図。
【図２】タングステン膜のエッチング前の被処理物を示
した断面図。
した断面図。
【図３】タングステン膜の残渣が残った被処理物を示し
た断面図。
た断面図。
【図４】第１及び第２のエッチング処理についてエッチ
ング時間とエッチング量との関係を示したグラフ。
ング時間とエッチング量との関係を示したグラフ。
９ 半導体基板 １０ 層間絶縁膜 １１ 電極接続孔 １２ 、１３ バリアメタル膜 １２ チタン膜 １３ 窒化チタン膜 １４ 金属膜（タングステン膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/302 H01L 21/3065
Claims (5)
- 【請求項１】半導体基板の層間絶縁膜に電極用の接続孔
を穿孔する工程と、上記電極用の接続孔と上記層間絶縁
膜との上にバリヤメタル膜を形成する工程と、上記電極
用の接続孔を埋めるように上記電極用の接続孔及び上記
バリヤメタル膜の上に金属膜を形成する工程と、ケミカ
ルドライエッチングによって上記電極用の接続孔以外の
領域の上記金属膜を除去する工程とを具備する半導体装
置の製造方法において、上記ケミカルドライエッチング
工程は、フッ素原子を含むガスと塩素原子を含むガスと
酸素ガスとを混合した第１の反応性ガスを用いた第１の
ドライエッチングと、上記第１のドライエッチングの後
に行われ、フッ素原子を含むガスと酸素ガスとを混合し
た第２の反応性ガスを用いた第２のドライエッチングと
を含み、上記第２のドライエッチングは上記第１のドラ
イエッチングよりも低いパワーで行われ、上記第２の反
応性ガスは上記フッ素原子を含むガスと上記酸素ガスと
の比が１：（１．５〜１０）であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】上記フッ素原子を含むガスはＣＦ４とＣ２
Ｆ６とＣ３Ｆ８とＮＦ３とＳＦ６とから選択されたいず
れかであり、上記塩素原子を含むガスはＣｌ２であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】上記第１及び第２のドライエッチングは放
電分離型のマイクロ波励起プラズマ方式ドライエッチン
グであり、上記第２のドライエッチングのマイクロ波パ
ワーは上記第１のドライエッチングのマイクロ波パワー
の約１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】上記ケミカルドライエッチング工程は、上
記金属膜を上記バリヤメタル膜に対して選択比が１００
以上で選択的にエッチングすることを特徴とする請求項
２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】上記第１及び第２のドライエッチングは約
４０℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項４
に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336670A JP2891952B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8336670A JP2891952B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178014A JPH10178014A (ja) | 1998-06-30 |
| JP2891952B2 true JP2891952B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18301591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8336670A Expired - Fee Related JP2891952B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891952B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8129270B1 (en) | 2008-12-10 | 2012-03-06 | Novellus Systems, Inc. | Method for depositing tungsten film having low resistivity, low roughness and high reflectivity |
| US9548228B2 (en) | 2009-08-04 | 2017-01-17 | Lam Research Corporation | Void free tungsten fill in different sized features |
| US8119527B1 (en) * | 2009-08-04 | 2012-02-21 | Novellus Systems, Inc. | Depositing tungsten into high aspect ratio features |
| US9034768B2 (en) | 2010-07-09 | 2015-05-19 | Novellus Systems, Inc. | Depositing tungsten into high aspect ratio features |
| US10256142B2 (en) | 2009-08-04 | 2019-04-09 | Novellus Systems, Inc. | Tungsten feature fill with nucleation inhibition |
| JP5713808B2 (ja) | 2010-07-09 | 2015-05-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及び半導体装置の製造方法 |
| CN113862634A (zh) | 2012-03-27 | 2021-12-31 | 诺发系统公司 | 钨特征填充 |
| US9082826B2 (en) | 2013-05-24 | 2015-07-14 | Lam Research Corporation | Methods and apparatuses for void-free tungsten fill in three-dimensional semiconductor features |
| US9972504B2 (en) | 2015-08-07 | 2018-05-15 | Lam Research Corporation | Atomic layer etching of tungsten for enhanced tungsten deposition fill |
| US9978610B2 (en) | 2015-08-21 | 2018-05-22 | Lam Research Corporation | Pulsing RF power in etch process to enhance tungsten gapfill performance |
| US10566211B2 (en) | 2016-08-30 | 2020-02-18 | Lam Research Corporation | Continuous and pulsed RF plasma for etching metals |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP8336670A patent/JP2891952B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10178014A (ja) | 1998-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3210359B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2003506866A (ja) | エッチングプロセス用側壁ポリマー形成ガス添加物 | |
| US6383942B1 (en) | Dry etching method | |
| KR100493486B1 (ko) | 개선된 전도층 엣칭방법 및 장치 | |
| JP2891952B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3318801B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2991177B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6277736B1 (en) | Method for forming gate | |
| US6756314B2 (en) | Method for etching a hard mask layer and a metal layer | |
| US6740598B2 (en) | Wiring layer dry etching method and semiconductor device manufacturing method | |
| US6057230A (en) | Dry etching procedure and recipe for patterning of thin film copper layers | |
| JP2727966B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07202189A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000164571A (ja) | コンタクトホール形成方法およびプラズマエッチング方法 | |
| JP3324466B2 (ja) | 金属配線のドライエッチング方法 | |
| JP3191344B2 (ja) | 銅膜のエッチング方法 | |
| JP3238563B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04350939A (ja) | 銅配線の形成方法 | |
| JPH10177997A (ja) | Ｂａｒｃおよび窒化物のその場エッチングプロセス | |
| JP2001077193A (ja) | コンタクトの形成方法 | |
| JP3440599B2 (ja) | ビアホール形成方法 | |
| JPH07263426A (ja) | 積層配線のドライエッチング方法 | |
| JPH11135481A (ja) | エッチング方法 | |
| JPH08339987A (ja) | 配線形成方法 | |
| JP3877461B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080226 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090226 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090226 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110226 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120226 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120226 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |