JP2991177B2 - 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
- JP2991177B2 JP2991177B2 JP9345217A JP34521797A JP2991177B2 JP 2991177 B2 JP2991177 B2 JP 2991177B2 JP 9345217 A JP9345217 A JP 9345217A JP 34521797 A JP34521797 A JP 34521797A JP 2991177 B2 JP2991177 B2 JP 2991177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- gas
- film
- bias power
- plasma
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 189
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 38
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 33
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 117
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 8
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910003691 SiBr Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- SYZHAGPAUUOSEZ-UHFFFAOYSA-N iodosilicon Chemical compound I[Si] SYZHAGPAUUOSEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- YXPHMGGSLJFAPL-UHFFFAOYSA-J tetrabromotungsten Chemical compound Br[W](Br)(Br)Br YXPHMGGSLJFAPL-UHFFFAOYSA-J 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
- H01L21/32137—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas of silicon-containing 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、詳しくは、基板上にポリシリコン膜とチ
タンシリサイド膜とが積層されてなるチタンポリサイド
膜をエッチングする工程に特徴を有する半導体装置の製
造方法に関する。
造方法に係り、詳しくは、基板上にポリシリコン膜とチ
タンシリサイド膜とが積層されてなるチタンポリサイド
膜をエッチングする工程に特徴を有する半導体装置の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴い、集積
回路の高速性を保持するために、ゲート電極及び配線材
料の低抵抗化が必要となっている。ゲート電極や配線と
して、リンやホウ素をドープした低抵抗のポリシリコン
膜のみが用いられていたが、さらなる微細化の進展によ
り一層低抵抗化が要求され、ポリシリコン膜上に金属シ
リサイド膜を積層させた金属ポリサイド膜が現在の主流
となってきている。金属ポリサイド膜は、ポリシリコン
膜と下地のゲート酸化膜との成膜、化学的安定性、加工
性及び電気的特性等に関する従来の蓄積した技術を生か
しつつ、低抵抗化が可能であるため、ゲート電極や配線
に用いて、大変効果的である。
回路の高速性を保持するために、ゲート電極及び配線材
料の低抵抗化が必要となっている。ゲート電極や配線と
して、リンやホウ素をドープした低抵抗のポリシリコン
膜のみが用いられていたが、さらなる微細化の進展によ
り一層低抵抗化が要求され、ポリシリコン膜上に金属シ
リサイド膜を積層させた金属ポリサイド膜が現在の主流
となってきている。金属ポリサイド膜は、ポリシリコン
膜と下地のゲート酸化膜との成膜、化学的安定性、加工
性及び電気的特性等に関する従来の蓄積した技術を生か
しつつ、低抵抗化が可能であるため、ゲート電極や配線
に用いて、大変効果的である。
【０００３】高融点金属ポリサイド膜のエッチング方法
は、数多くの報告がある。例えば、特開平３−１４１６
４１号公報に記載されているように、ＨＢｒ単体で高融
点金属ポリサイド膜のエッチングが可能としており、同
公報には、図７に示すように、シリコン基板１上のゲー
ト酸化膜２の上に順にポリシリコン膜３、タングステン
シリサイド膜４を成膜して得られたタングステンポリサ
イド膜５を、バイアス電力でプラズマのイオンを加速し
てエッチングする方法が開示されている。このエッチン
グ方法では、エッチング装置として平行平板型ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）装置を用いている。
は、数多くの報告がある。例えば、特開平３−１４１６
４１号公報に記載されているように、ＨＢｒ単体で高融
点金属ポリサイド膜のエッチングが可能としており、同
公報には、図７に示すように、シリコン基板１上のゲー
ト酸化膜２の上に順にポリシリコン膜３、タングステン
シリサイド膜４を成膜して得られたタングステンポリサ
イド膜５を、バイアス電力でプラズマのイオンを加速し
てエッチングする方法が開示されている。このエッチン
グ方法では、エッチング装置として平行平板型ＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）装置を用いている。
【０００４】同公報記載のエッチング条件は、下記の通
りである。 ＨＢｒガスの流量：１０ｓｃｃｍ(ｓｃｃｍ；standard
cubic centimeter per minute) ガス圧力：１Ｐａ（７.５mTorr） ＲＦ電力：３００Ｗ エッチング温度：１５℃ バイアス電圧（イオン加速電圧）Ｖｄｃ：：３００Ｖ
りである。 ＨＢｒガスの流量：１０ｓｃｃｍ(ｓｃｃｍ；standard
cubic centimeter per minute) ガス圧力：１Ｐａ（７.５mTorr） ＲＦ電力：３００Ｗ エッチング温度：１５℃ バイアス電圧（イオン加速電圧）Ｖｄｃ：：３００Ｖ
【０００５】同公報記載の技術にあっては、同図（ａ）
に示すように、ＨＢｒガスはプラズマ化され、プラズマ
中のイオン種が、シリコン基板１に印加されたバイアス
電力で加速されて、ホトレジスト膜６で被覆されていな
い領域のタングステンポリサイド膜５を選択エッチング
する。タングステンの臭化物は蒸気圧が低いので、高い
バイアス電圧によるスパッタによってエッチングが進行
する。この処理では、臭素原子（Ｂｒ）は、フッ素
（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）等の原子よりも反応性が低いた
め、サイドエッチングが生じ難い上、同図（ｂ）に示す
ように、エッチングによる反応生成物のうち、結合が不
安定なＳｉＢｒxとエッチング装置に付属のカソードカ
バー（ＳｉＯ2）等から出てくる酸素とが反応して、よ
り安定なＳｉxＯyという副反応生成物が形成されて、側
壁保護膜７となるので、さらに、サイドエッチングが生
じ難いとしている。
に示すように、ＨＢｒガスはプラズマ化され、プラズマ
中のイオン種が、シリコン基板１に印加されたバイアス
電力で加速されて、ホトレジスト膜６で被覆されていな
い領域のタングステンポリサイド膜５を選択エッチング
する。タングステンの臭化物は蒸気圧が低いので、高い
バイアス電圧によるスパッタによってエッチングが進行
する。この処理では、臭素原子（Ｂｒ）は、フッ素
（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）等の原子よりも反応性が低いた
め、サイドエッチングが生じ難い上、同図（ｂ）に示す
ように、エッチングによる反応生成物のうち、結合が不
安定なＳｉＢｒxとエッチング装置に付属のカソードカ
バー（ＳｉＯ2）等から出てくる酸素とが反応して、よ
り安定なＳｉxＯyという副反応生成物が形成されて、側
壁保護膜７となるので、さらに、サイドエッチングが生
じ難いとしている。
【０００６】しかしながら、タングステンシリサイドの
比抵抗は約８０μΩｃｍであるのに対して、同じ高融点
金属のチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）の比抵抗は約２０
μΩｃｍとタングステンシリサイドの比抵抗の約１／４
となるため、最近では、金属シリサイドとしてチタンシ
リサイドを用いることが望まれている。
比抵抗は約８０μΩｃｍであるのに対して、同じ高融点
金属のチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）の比抵抗は約２０
μΩｃｍとタングステンシリサイドの比抵抗の約１／４
となるため、最近では、金属シリサイドとしてチタンシ
リサイドを用いることが望まれている。
【０００７】そこで、特開平６−２９２５７号公報に
は、ＨＢｒガスと塩素系ガス（Ｃｌ2，ＢＣｌ3，ＨＣｌ
等）との混合ガスを用いてチタンシリサイド層をエッチ
ングする例が記載されている。この公報記載の技術で
は、エッチング装置としてマグネトロンＲＩＥ装置を用
い、エッチングの際には、シリコン酸化膜又はシリコン
窒化膜をセルフアラインマスクとして用いている。ＨＢ
ｒガスと塩素系ガスの混合比を１：１〜１：９とし、ガ
ス圧力３０mTorr以下でエッチングしている。ここでの
ＨＢｒガスは、チタンシリサイド層のサイドエッチング
を防止するための側壁保護膜の形成に寄与している。
は、ＨＢｒガスと塩素系ガス（Ｃｌ2，ＢＣｌ3，ＨＣｌ
等）との混合ガスを用いてチタンシリサイド層をエッチ
ングする例が記載されている。この公報記載の技術で
は、エッチング装置としてマグネトロンＲＩＥ装置を用
い、エッチングの際には、シリコン酸化膜又はシリコン
窒化膜をセルフアラインマスクとして用いている。ＨＢ
ｒガスと塩素系ガスの混合比を１：１〜１：９とし、ガ
ス圧力３０mTorr以下でエッチングしている。ここでの
ＨＢｒガスは、チタンシリサイド層のサイドエッチング
を防止するための側壁保護膜の形成に寄与している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２９２５７号公報に記載の従来技術にあっては、Ｈ
Ｂｒと塩素系ガス、例えばＣｌ2との混合ガスを用いて
チタンシリサイド膜をエッチングする場合、残さやサイ
ドエッチングが発生する、という問題がある。すなわ
ち、チタンシリサイドをスパッタする時のターゲットの
組成がＳｉリッチ（ＴｉＳｉ2・4）である場合、チタン
シリサイド膜を形成した後の熱処理により余剰のＳｉが
凝集し、ノジュール（小塊）が形成される。この後、Ｈ
Ｂｒと塩素系ガスＨＢｒガスとの混合ガスでチタンシリ
サイド膜をエッチングした場合、Ｔｉ＞ＴｉＳｉ2＞Ｓ
ｉというようなエッチングレートの大小関係があるた
め、チタンシリサイド膜中に存在するシリコンノジュー
ルが残さとなるためである。
６−２９２５７号公報に記載の従来技術にあっては、Ｈ
Ｂｒと塩素系ガス、例えばＣｌ2との混合ガスを用いて
チタンシリサイド膜をエッチングする場合、残さやサイ
ドエッチングが発生する、という問題がある。すなわ
ち、チタンシリサイドをスパッタする時のターゲットの
組成がＳｉリッチ（ＴｉＳｉ2・4）である場合、チタン
シリサイド膜を形成した後の熱処理により余剰のＳｉが
凝集し、ノジュール（小塊）が形成される。この後、Ｈ
Ｂｒと塩素系ガスＨＢｒガスとの混合ガスでチタンシリ
サイド膜をエッチングした場合、Ｔｉ＞ＴｉＳｉ2＞Ｓ
ｉというようなエッチングレートの大小関係があるた
め、チタンシリサイド膜中に存在するシリコンノジュー
ルが残さとなるためである。
【０００９】また、ＨＢｒと塩素系ガス、例えばＢＣｌ
3との混合ガスを用い、マスクとしてホトレジスト膜を
用いた場合、残さの生成の抑制に一定の効果があるが、
反面、ホトレジスト膜の膜減りが多くてチタンシリサイ
ド膜の側壁にホトレジストの反応生成物が付着し、この
結果、パターン幅が設計値よりも太くなる、という問題
もある。
3との混合ガスを用い、マスクとしてホトレジスト膜を
用いた場合、残さの生成の抑制に一定の効果があるが、
反面、ホトレジスト膜の膜減りが多くてチタンシリサイ
ド膜の側壁にホトレジストの反応生成物が付着し、この
結果、パターン幅が設計値よりも太くなる、という問題
もある。
【００１０】とは言え、タングステンシリサイドのエッ
チング条件（特開平３−１４１６４１号公報に記載の技
術）を、同じく高融点金属シリサイドであるチタンシリ
サイドに、そのまま適用することはできない。何故な
ら、ＨＢｒに対して、タングステンシリサイドとチタン
シリサイの反応性やこれらの反応生成物の間の蒸気圧が
異なるからである。すなわち、ＨＢｒ単体では、タング
ステンシリサイドよりチタンシリサイドの方がエッチン
グレートが大きく、反応性が高い。また、タングステン
シリサイドとチタンシリサイドそれぞれの反応生成物の
蒸気圧は、ＳｉＢｒx＞ＴｉＢｒx＞ＷＢｒxのような関
係があり、ＴｉＢｒxの方がＷＢｒxよりも蒸気圧が高い
ため、チタンシリサイドの方が反応生成物の体積による
側壁保護効果が減少する。参考までに、図８に、エッチ
ングによる反応生成物の蒸気圧曲線を示す。したがっ
て、上述したタングステンシリサイドのエッチング条件
をチタンシリサイドにそのまま適用すると、サイドエッ
チングが生じ易くなるので、不都合である。
チング条件（特開平３−１４１６４１号公報に記載の技
術）を、同じく高融点金属シリサイドであるチタンシリ
サイドに、そのまま適用することはできない。何故な
ら、ＨＢｒに対して、タングステンシリサイドとチタン
シリサイの反応性やこれらの反応生成物の間の蒸気圧が
異なるからである。すなわち、ＨＢｒ単体では、タング
ステンシリサイドよりチタンシリサイドの方がエッチン
グレートが大きく、反応性が高い。また、タングステン
シリサイドとチタンシリサイドそれぞれの反応生成物の
蒸気圧は、ＳｉＢｒx＞ＴｉＢｒx＞ＷＢｒxのような関
係があり、ＴｉＢｒxの方がＷＢｒxよりも蒸気圧が高い
ため、チタンシリサイドの方が反応生成物の体積による
側壁保護効果が減少する。参考までに、図８に、エッチ
ングによる反応生成物の蒸気圧曲線を示す。したがっ
て、上述したタングステンシリサイドのエッチング条件
をチタンシリサイドにそのまま適用すると、サイドエッ
チングが生じ易くなるので、不都合である。
【００１１】さらに、低抵抗化のためのアニールではア
ニール後の膜抵抗を安定化させるために、チタンシリサ
イドを構成するチタンに対するシリコンの理論原子数を
２よりも大きくする必要がある。この場合、チタンシリ
サイドをアニール処理したときに、余剰シリコンによる
ノジュール（小塊）が生成し、膜組成はＴｉＳｉ2とシ
リコンノジュールの２種類の混合物となる。ＴｉＳｉ2
とシリコンノジュールのエッチングレートは通常異なる
ため、残さが発生する。
ニール後の膜抵抗を安定化させるために、チタンシリサ
イドを構成するチタンに対するシリコンの理論原子数を
２よりも大きくする必要がある。この場合、チタンシリ
サイドをアニール処理したときに、余剰シリコンによる
ノジュール（小塊）が生成し、膜組成はＴｉＳｉ2とシ
リコンノジュールの２種類の混合物となる。ＴｉＳｉ2
とシリコンノジュールのエッチングレートは通常異なる
ため、残さが発生する。
【００１２】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、チタンポリサイド膜をゲート電極等として用い
る半導体装置の製造方法において、残さやサイドエッチ
ングが発生せず、寸法制御性に優れる異方性エッチング
方法を提供することを目的としている。
もので、チタンポリサイド膜をゲート電極等として用い
る半導体装置の製造方法において、残さやサイドエッチ
ングが発生せず、寸法制御性に優れる異方性エッチング
方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、基板上にポリシリコン膜とチ
タンシリサイド膜とがこの順に積層されてなるチタンポ
リサイド膜を、上記基板にバイアス電力を印加した状態
でエッチングガスのプラズマにより異方性エッチングす
る半導体装置の製造方法に係り、ＨＢｒガスを全成分又
は主成分とする上記エッチングガスを用い、ガス圧力を
０.５〜２mTorrの範囲に保持した状態で、上記エッチン
グガスをプラズマ化する工程と、上記プラズマを用い、
上記バイアス電力を１５０〜３００Ｗの範囲に保持した
状態で、上記チタンシリサイド膜と上記ポリシリコン膜
を連続してエッチングする工程とを含むことを特徴とし
ている。
に請求項１記載の発明は、基板上にポリシリコン膜とチ
タンシリサイド膜とがこの順に積層されてなるチタンポ
リサイド膜を、上記基板にバイアス電力を印加した状態
でエッチングガスのプラズマにより異方性エッチングす
る半導体装置の製造方法に係り、ＨＢｒガスを全成分又
は主成分とする上記エッチングガスを用い、ガス圧力を
０.５〜２mTorrの範囲に保持した状態で、上記エッチン
グガスをプラズマ化する工程と、上記プラズマを用い、
上記バイアス電力を１５０〜３００Ｗの範囲に保持した
状態で、上記チタンシリサイド膜と上記ポリシリコン膜
を連続してエッチングする工程とを含むことを特徴とし
ている。
【００１４】また、請求項２記載の発明は、基板上にポ
リシリコン膜とチタンシリサイド膜とがこの順に積層さ
れてなるチタンポリサイド膜を、上記基板にバイアス電
力を印加した状態でエッチングガスのプラズマにより異
方性エッチングする半導体装置の製造方法に係り、ＨＢ
ｒガスを全成分又は主成分とする第１のエッチングガス
を用い、そのガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保持し
た状態で、上記第１のエッチングガスをプラズマ化する
工程と、上記第１のエッチングガスのプラズマを用い、
上記バイアス電力を１５０〜３００Ｗの範囲に保持した
状態で、上記チタンシリサイド膜をエッチングする工程
と、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とする第２のエッチ
ングガスを用いて、そのガス圧力を５〜１０mTorrの範
囲に保持した状態で、上記第２のエッチングガスをプラ
ズマ化する工程と、上記第２のエッチングガスのプラズ
マを用い、上記バイアス電力を１０〜１００Ｗの範囲に
保持した状態で、上記ポリシリコン膜をエッチングする
工程とを有することを特徴としている。
リシリコン膜とチタンシリサイド膜とがこの順に積層さ
れてなるチタンポリサイド膜を、上記基板にバイアス電
力を印加した状態でエッチングガスのプラズマにより異
方性エッチングする半導体装置の製造方法に係り、ＨＢ
ｒガスを全成分又は主成分とする第１のエッチングガス
を用い、そのガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保持し
た状態で、上記第１のエッチングガスをプラズマ化する
工程と、上記第１のエッチングガスのプラズマを用い、
上記バイアス電力を１５０〜３００Ｗの範囲に保持した
状態で、上記チタンシリサイド膜をエッチングする工程
と、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とする第２のエッチ
ングガスを用いて、そのガス圧力を５〜１０mTorrの範
囲に保持した状態で、上記第２のエッチングガスをプラ
ズマ化する工程と、上記第２のエッチングガスのプラズ
マを用い、上記バイアス電力を１０〜１００Ｗの範囲に
保持した状態で、上記ポリシリコン膜をエッチングする
工程とを有することを特徴としている。
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の半
導体装置の製造方法に係り、上記基板が、半導体基板上
に絶縁膜が形成されてなることを特徴としている。
導体装置の製造方法に係り、上記基板が、半導体基板上
に絶縁膜が形成されてなることを特徴としている。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エッチング
ガス又は上記第１のエッチングガスが、ＨＢｒガスとＣ
Ｆ4ガスとの混合ガスであることを特徴としている。
３記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エッチング
ガス又は上記第１のエッチングガスが、ＨＢｒガスとＣ
Ｆ4ガスとの混合ガスであることを特徴としている。
【００１７】請求項５記載の発明は、請求項４記載の半
導体装置の製造方法に係り、上記ＨＢｒガスとＣＦ4ガ
スとの混合ガスにおいて、該ＣＦ4ガスの混合比が、０.
５〜１０％に設定されていることを特徴としている。
導体装置の製造方法に係り、上記ＨＢｒガスとＣＦ4ガ
スとの混合ガスにおいて、該ＣＦ4ガスの混合比が、０.
５〜１０％に設定されていることを特徴としている。
【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の
何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エ
ッチングが、減圧可能なチャンバ内で行われ、少なくと
も該チャンバの容積，該チャンバ内の排気速度、ガス圧
力及び該チャンバ内に導入されるエッチングガスの流量
から決定される、上記エッチングガス、上記第１のエッ
チングガス又は第２のエッチングガスの上記チャンバ内
の滞在時間が０.００１〜０.０２秒であることを特徴と
している。
何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エ
ッチングが、減圧可能なチャンバ内で行われ、少なくと
も該チャンバの容積，該チャンバ内の排気速度、ガス圧
力及び該チャンバ内に導入されるエッチングガスの流量
から決定される、上記エッチングガス、上記第１のエッ
チングガス又は第２のエッチングガスの上記チャンバ内
の滞在時間が０.００１〜０.０２秒であることを特徴と
している。
【００１９】請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の
何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エ
ッチングの際のマスクとして上記チタンシリサイド膜上
に形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用い
ることを特徴としている。
何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、上記エ
ッチングの際のマスクとして上記チタンシリサイド膜上
に形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用い
ることを特徴としている。
【００２０】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至７の何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、
上記エッチングの際の基板温度を、２０〜６０℃に設定
したことを特徴としている。
至７の何れか１に記載の半導体装置の製造方法に係り、
上記エッチングの際の基板温度を、２０〜６０℃に設定
したことを特徴としている。
【００２１】
【作用】この出願に係る発明者が行った実験によれば、
ＨＢｒガスでチタンシリサイド膜をエッチングした場
合、ガス圧力を低くすること、基板へのバイアス電力を
高くすること、エッチングの温度を低くすることによっ
て、Ｔｉ、ＴｉＳｉ2、Ｓｉ間のエッチングレート差が
低減することをつき止めた。これは、ガス圧力を低くす
ることで、イオンの平均自由行程を長くして異方性を向
上させ、さらに、バイアス電力を高くすることで、イオ
ンの入射エネルギーを高くして強制的にシリコンノジュ
ールを除去することができるからであると考える。ま
た、ＴｉＳｉ2とＢｒラジカルの反応性、ＳｉとＢｒラ
ジカルの反応性の温度に対する依存性を比較した場合、
ＴｉＳｉ2の場合の方が温度依存性が大きいために、高
温ではＴｉＳｉ2とＳｉのエッチングレート差が顕著に
なる。それゆえ、エッチング温度が低いほど、残さが発
生し難い。
ＨＢｒガスでチタンシリサイド膜をエッチングした場
合、ガス圧力を低くすること、基板へのバイアス電力を
高くすること、エッチングの温度を低くすることによっ
て、Ｔｉ、ＴｉＳｉ2、Ｓｉ間のエッチングレート差が
低減することをつき止めた。これは、ガス圧力を低くす
ることで、イオンの平均自由行程を長くして異方性を向
上させ、さらに、バイアス電力を高くすることで、イオ
ンの入射エネルギーを高くして強制的にシリコンノジュ
ールを除去することができるからであると考える。ま
た、ＴｉＳｉ2とＢｒラジカルの反応性、ＳｉとＢｒラ
ジカルの反応性の温度に対する依存性を比較した場合、
ＴｉＳｉ2の場合の方が温度依存性が大きいために、高
温ではＴｉＳｉ2とＳｉのエッチングレート差が顕著に
なる。それゆえ、エッチング温度が低いほど、残さが発
生し難い。
【００２２】上記実験結果を踏まえてなされた、この発
明の構成では、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とするエ
ッチングガスを低圧（０.５〜２mTorr）に保持してプラ
ズマ化し、生成されたイオンを高いバイアス電力（１５
０〜３００Ｗ）で加速して、チタンポリサイド膜をエッ
チングするので、ＴｉＳｉ2とシリコンノジュールのエ
ッチングレート差が小さくなる。この結果、エッチング
時に生成される残さが低減する。
明の構成では、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とするエ
ッチングガスを低圧（０.５〜２mTorr）に保持してプラ
ズマ化し、生成されたイオンを高いバイアス電力（１５
０〜３００Ｗ）で加速して、チタンポリサイド膜をエッ
チングするので、ＴｉＳｉ2とシリコンノジュールのエ
ッチングレート差が小さくなる。この結果、エッチング
時に生成される残さが低減する。
【００２３】また、ＴｉＳｉ2とＢｒとの反応性は比較
的高いが、低いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバ
イアス電力（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速するこ
とで、エッチングの異方性特性を向上させて、サイドエ
ッチングを抑制する。さらに、エッチング温度（基板温
度）を低くすることで、サイドエッチングをより一層抑
制する。エッチング温度を２０〜６０℃とすることが好
ましい。
的高いが、低いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバ
イアス電力（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速するこ
とで、エッチングの異方性特性を向上させて、サイドエ
ッチングを抑制する。さらに、エッチング温度（基板温
度）を低くすることで、サイドエッチングをより一層抑
制する。エッチング温度を２０〜６０℃とすることが好
ましい。
【００２４】また、この発明の別の構成では、まず、低
いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバイアス電力
（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速して、チタンポリ
サイド膜の上層部分（ポリシリコン膜を含む層）のエッ
チングを行い、次に、比較的高いガス圧力（５〜１０mT
orr）と、低いバイアス電力（１０〜１００Ｗ）でイオ
ンを加速して、残りのポリシリコン膜をエッチングす
る。この２段階エッチングは、特に、チタンポリサイド
膜の下地が、シリコン酸化膜等の絶縁膜である場合に適
用して効果的である。すなわち、低いガス圧力、高いバ
イアス電力の下で、チタンシリサイド膜をエッチングす
ることで、残さの生成を抑制でき、次に、高いガス圧
力、低いバイアス電力の下で、残りのポリシリコン膜の
エッチングを行えば、ポリシリコン膜と下地の絶縁膜と
の高い選択比を維持できるので、オーバエッチングを軽
減できる。
いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバイアス電力
（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速して、チタンポリ
サイド膜の上層部分（ポリシリコン膜を含む層）のエッ
チングを行い、次に、比較的高いガス圧力（５〜１０mT
orr）と、低いバイアス電力（１０〜１００Ｗ）でイオ
ンを加速して、残りのポリシリコン膜をエッチングす
る。この２段階エッチングは、特に、チタンポリサイド
膜の下地が、シリコン酸化膜等の絶縁膜である場合に適
用して効果的である。すなわち、低いガス圧力、高いバ
イアス電力の下で、チタンシリサイド膜をエッチングす
ることで、残さの生成を抑制でき、次に、高いガス圧
力、低いバイアス電力の下で、残りのポリシリコン膜の
エッチングを行えば、ポリシリコン膜と下地の絶縁膜と
の高い選択比を維持できるので、オーバエッチングを軽
減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。 ◇第１の実施の形態 図１は、この発明の第１の実施の形態に係る成膜プロセ
スを工程順に示す断面図、また、図２は、同第１の実施
の形態に係るエッチング方法を説明するための断面図で
ある。この実施の形態は、シリコン基板（半導体基板）
上に成膜されたチタンポリサイド膜を、ＨＢｒガスのプ
ラズマで、２段階エッチングして、ゲート電極や配線等
を形成する方法に係り、上記従来技術と大きく異なると
ころは、まず、第１のエッチングステップとして、ＨＢ
ｒガス（第１のエッチングガス）を低圧（略２mTorr）
に保持してプラズマ化し、生成されたプラズマを高いバ
イアス電力（略１５０Ｗ）で加速して、低温（略２０
℃）下のチタンポリサイド膜の上層（チタンシリサイド
膜）部分をエッチングし、次いで、第２のエッチングス
テップとして、ＨＢｒガス（第２のエッチングガス）を
比較的高圧（略５mTorr）に保持してプラズマ化し、生
成されたプラズマを低いバイアス電力（略５０Ｗ）で加
速して、低温（略２０℃）下のチタンポリサイド膜の下
層（ポリシリコン膜）部分をエッチングするようにした
点である。
の実施の形態について説明する。 ◇第１の実施の形態 図１は、この発明の第１の実施の形態に係る成膜プロセ
スを工程順に示す断面図、また、図２は、同第１の実施
の形態に係るエッチング方法を説明するための断面図で
ある。この実施の形態は、シリコン基板（半導体基板）
上に成膜されたチタンポリサイド膜を、ＨＢｒガスのプ
ラズマで、２段階エッチングして、ゲート電極や配線等
を形成する方法に係り、上記従来技術と大きく異なると
ころは、まず、第１のエッチングステップとして、ＨＢ
ｒガス（第１のエッチングガス）を低圧（略２mTorr）
に保持してプラズマ化し、生成されたプラズマを高いバ
イアス電力（略１５０Ｗ）で加速して、低温（略２０
℃）下のチタンポリサイド膜の上層（チタンシリサイド
膜）部分をエッチングし、次いで、第２のエッチングス
テップとして、ＨＢｒガス（第２のエッチングガス）を
比較的高圧（略５mTorr）に保持してプラズマ化し、生
成されたプラズマを低いバイアス電力（略５０Ｗ）で加
速して、低温（略２０℃）下のチタンポリサイド膜の下
層（ポリシリコン膜）部分をエッチングするようにした
点である。
【００２６】図１及び図２を参照して、この実施の形態
についてさらに詳述する。まず、図１（ａ）に示すよう
に、シリコン基板８上に熱酸化により膜厚略７ｎｍのゲ
ート酸化膜（シリコン酸化膜）９を形成する。次に、ゲ
ート酸化膜９上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により膜厚略１００ｎｍのポリシリコン膜１０を
堆積させる（同図（ｂ））。次いで、堆積したポリシリ
コン膜１０上に、スパッタ法により、膜厚略１００ｎｍ
のチタンシリサイド膜１１を形成する（同図（ｃ））。
これにより、チタンポリサイド膜１２が形成される。
についてさらに詳述する。まず、図１（ａ）に示すよう
に、シリコン基板８上に熱酸化により膜厚略７ｎｍのゲ
ート酸化膜（シリコン酸化膜）９を形成する。次に、ゲ
ート酸化膜９上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により膜厚略１００ｎｍのポリシリコン膜１０を
堆積させる（同図（ｂ））。次いで、堆積したポリシリ
コン膜１０上に、スパッタ法により、膜厚略１００ｎｍ
のチタンシリサイド膜１１を形成する（同図（ｃ））。
これにより、チタンポリサイド膜１２が形成される。
【００２７】次に、チタンポリサイド膜１２の低抵抗化
を行うため、温度８００〜９５０℃、好ましくは、８５
０℃の温度環境下で熱処理を行う。ここで、チタンシリ
サイド膜１１をスパッタする際のターゲットの組成がＳ
ｉリッチ（ＴｉＳｉ2・4）であるときは、熱処理により
余剰のＳｉが凝集して、ノジュールが形成されるので、
熱処理は、チタンシリサイド膜１１の形成後でエッチン
グ前に行うことが大事である。何故なら、この熱処理を
エッチング後に行えば、チタンシリサイド膜１１の配線
抵抗のばらつきが大きくなるからである。熱処理の後、
チタンシリサイド膜１１の上にシリコン酸化膜１３を形
成した後（同図（ｄ））、シリコン酸化膜をパターニン
グして、酸化膜マスク１３を形成する（同図（ｅ））。
を行うため、温度８００〜９５０℃、好ましくは、８５
０℃の温度環境下で熱処理を行う。ここで、チタンシリ
サイド膜１１をスパッタする際のターゲットの組成がＳ
ｉリッチ（ＴｉＳｉ2・4）であるときは、熱処理により
余剰のＳｉが凝集して、ノジュールが形成されるので、
熱処理は、チタンシリサイド膜１１の形成後でエッチン
グ前に行うことが大事である。何故なら、この熱処理を
エッチング後に行えば、チタンシリサイド膜１１の配線
抵抗のばらつきが大きくなるからである。熱処理の後、
チタンシリサイド膜１１の上にシリコン酸化膜１３を形
成した後（同図（ｄ））、シリコン酸化膜をパターニン
グして、酸化膜マスク１３を形成する（同図（ｅ））。
【００２８】次に、シリコン酸化膜１３をセルフアライ
ンメントマスクとしてチタンポリサイド膜１２のエッチ
ングを行う。エッチングは、２段階に分けて行うが、例
えば誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて、減圧
可能なチャンバ内のプラズマ生成電極上にシリコン基板
８を置いて連続的に行う。ここで、各エッチングステッ
プにおいて、プラズマ密度の制御は、プラズマ生成電極
に供給されるソース電力を調整することで、また、イオ
ンの入射エネルギーは、シリコン基板８に供給されるバ
イアス電力を調整することで、それぞれ行われる。ま
た、ＨＢｒガス（第１，第２のエッチングガス）のチャ
ンバ内の滞在時間を０．００１〜０.０２秒に設定す
る。チャンバ内のＨＢｒガス滞在時間は、チャンバの容
積、チャンバ内の排気速度、チャンバ内のガス圧力及び
チャンバ内に導入されるエッチングガスの流量等から決
定される。チャンバ内のＨＢｒガス滞在時間を、０．０
０１〜０.０２秒に設定したのは、チャンバ内に０．０
２秒以上滞在すると、エッチング中に、チタンポリサイ
ド膜１２の側壁にＴｉxＢｒyやＳｉxＢｒy等の反応生成
物が付着する余裕を与え、これがマスクとなって、ゲー
ト電極等のパターニング寸法精度を悪化させるからであ
り、さりとて、０．００１秒以下では、エッチングに長
時間を要することになるからである。
ンメントマスクとしてチタンポリサイド膜１２のエッチ
ングを行う。エッチングは、２段階に分けて行うが、例
えば誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて、減圧
可能なチャンバ内のプラズマ生成電極上にシリコン基板
８を置いて連続的に行う。ここで、各エッチングステッ
プにおいて、プラズマ密度の制御は、プラズマ生成電極
に供給されるソース電力を調整することで、また、イオ
ンの入射エネルギーは、シリコン基板８に供給されるバ
イアス電力を調整することで、それぞれ行われる。ま
た、ＨＢｒガス（第１，第２のエッチングガス）のチャ
ンバ内の滞在時間を０．００１〜０.０２秒に設定す
る。チャンバ内のＨＢｒガス滞在時間は、チャンバの容
積、チャンバ内の排気速度、チャンバ内のガス圧力及び
チャンバ内に導入されるエッチングガスの流量等から決
定される。チャンバ内のＨＢｒガス滞在時間を、０．０
０１〜０.０２秒に設定したのは、チャンバ内に０．０
２秒以上滞在すると、エッチング中に、チタンポリサイ
ド膜１２の側壁にＴｉxＢｒyやＳｉxＢｒy等の反応生成
物が付着する余裕を与え、これがマスクとなって、ゲー
ト電極等のパターニング寸法精度を悪化させるからであ
り、さりとて、０．００１秒以下では、エッチングに長
時間を要することになるからである。
【００２９】第１のエッチングステップでは、チタンシ
リサイド膜１１の全部及びポリシリコン膜１０の途中ま
でをエッチングする（図２（ｆ））。
リサイド膜１１の全部及びポリシリコン膜１０の途中ま
でをエッチングする（図２（ｆ））。
【００３０】第１のエッチングステップにおける好まし
いエッチング条件の一例は、以下の通りである。 ガス圧 略２mTorr ソース電力 略２５０Ｗ バイアス電力 略１５０Ｗ ＨＢｒ流量 略５０ｓｃｃｍ 基板温度 略２０℃
いエッチング条件の一例は、以下の通りである。 ガス圧 略２mTorr ソース電力 略２５０Ｗ バイアス電力 略１５０Ｗ ＨＢｒ流量 略５０ｓｃｃｍ 基板温度 略２０℃
【００３１】第２のエッチングステップでは、第１のエ
ッチングステップでは除去されなかったポリシリコン膜
１０の残り部分及びゲート酸化膜９の表層部に対してオ
ーバエッチングを行う（図２（ｇ））。このようにし
て、チタンポリサイド膜１２からなるゲート電極や配線
パターンが完成する（同図（ｇ））。
ッチングステップでは除去されなかったポリシリコン膜
１０の残り部分及びゲート酸化膜９の表層部に対してオ
ーバエッチングを行う（図２（ｇ））。このようにし
て、チタンポリサイド膜１２からなるゲート電極や配線
パターンが完成する（同図（ｇ））。
【００３２】なお、第２のエッチングステップにおける
好ましいエッチング条件の一例は、以下の通りである。 ガス圧 略５mTorr ソース電力 略２００Ｗ バイアス電力 略５０Ｗ ＨＢｒ流量 略１３０ｓｃｃｍ 基板温度 略２０℃
好ましいエッチング条件の一例は、以下の通りである。 ガス圧 略５mTorr ソース電力 略２００Ｗ バイアス電力 略５０Ｗ ＨＢｒ流量 略１３０ｓｃｃｍ 基板温度 略２０℃
【００３３】この実施の形態によれば、第１のエッチン
グステップにおいて、低いガス圧力（略２mTorr）と、
高いバイアス電力（略１５０Ｗ）でイオンを加速して、
チタンポリサイド膜１２の上層部分（ポリシリコン膜１
０を含む層）の異方性エッチングを行うので、残さの生
成とサイドエッチングを抑制でき、また、第２のエッチ
ングステップにおいて、比較的高いガス圧力（略５mTor
r）と、低いバイアス電力（略５０Ｗ）でイオンを加速
して、残りのポリシリコン膜１０をエッチングするの
で、ポリシリコン膜１０と下地のゲート酸化膜９との高
い選択比を維持でき、このため、オーバエッチングを軽
減できるしたがって、この２段階エッチングは、特に、
チタンポリサイド膜１２の下地が、ゲート酸化膜９等の
絶縁膜である場合に適用して効果的である。
グステップにおいて、低いガス圧力（略２mTorr）と、
高いバイアス電力（略１５０Ｗ）でイオンを加速して、
チタンポリサイド膜１２の上層部分（ポリシリコン膜１
０を含む層）の異方性エッチングを行うので、残さの生
成とサイドエッチングを抑制でき、また、第２のエッチ
ングステップにおいて、比較的高いガス圧力（略５mTor
r）と、低いバイアス電力（略５０Ｗ）でイオンを加速
して、残りのポリシリコン膜１０をエッチングするの
で、ポリシリコン膜１０と下地のゲート酸化膜９との高
い選択比を維持でき、このため、オーバエッチングを軽
減できるしたがって、この２段階エッチングは、特に、
チタンポリサイド膜１２の下地が、ゲート酸化膜９等の
絶縁膜である場合に適用して効果的である。
【００３４】また、上述の２段階エッチングの際のマス
クとして、ゲート酸化膜９を、セルフアラインメントマ
スクとして用いるので、良好なパターニング寸法精度を
確保できる。また、ＨＢｒガス（第１，第２のエッチン
グガス）のチャンバ内の滞在時間を０．００１〜０.０
２秒に設定したので、エッチング中に、チタンポリサイ
ド膜１２の側壁にＴｉxＢｒyやＳｉxＢｒy等の反応生成
物が付着せず、それゆえ、より一層、高精度なパターニ
ング寸法精度を確保できる。
クとして、ゲート酸化膜９を、セルフアラインメントマ
スクとして用いるので、良好なパターニング寸法精度を
確保できる。また、ＨＢｒガス（第１，第２のエッチン
グガス）のチャンバ内の滞在時間を０．００１〜０.０
２秒に設定したので、エッチング中に、チタンポリサイ
ド膜１２の側壁にＴｉxＢｒyやＳｉxＢｒy等の反応生成
物が付着せず、それゆえ、より一層、高精度なパターニ
ング寸法精度を確保できる。
【００３５】上述の好ましいエッチング条件は、この出
願に係る発明者が行った、チタンポリサイド膜１２に対
するエッチング実験により得られた。図３は、この第１
の実施の形態の効果をサポートするエッチング実験結果
を示すグラフであり、ガス圧力（mTorr）、バイアス電
力（Ｗ）、温度（℃）に対する残さ発生度を示すグラフ
である。通常のエッチング条件では、Ｔｉ＞ＴｉＳｉ2
＞Ｓｉのようにエッチングレートに大小関係があるた
め、チタンシリサイド膜１１中に存在するシリコンノジ
ュールが残さの原因となる。ところが、図３によれば、
ガス圧力を低くするほど、バイアス電力を高くするほ
ど、また、エッチング温度を低くするほど、残さの発生
度が低減できることが分かる。これは、ガス圧力を低く
すると、イオンの平均自由行程が長くなるので、エッチ
ング異方性を向上させることができ、さらに、バイアス
電力を高くすれば、イオンの入射エネルギーが高くなる
ので、シリコンノジュールを強制除去できるからであ
る。また、エッチング温度を低くければ、残さの発生度
が低減できるのは、ＴｉＳｉ2とＢｒラジカル、Ｓｉと
Ｂｒラジカルの反応性の温度に対する依存性を比較した
場合、ＴｉＳｉ2の方がＳｉに比べて温度依存性が大き
いために、高温では、ＴｉＳｉ2とＳｉのエッチングレ
ート差が顕著になるが、低温では、エッチングレート差
が低減するからである。
願に係る発明者が行った、チタンポリサイド膜１２に対
するエッチング実験により得られた。図３は、この第１
の実施の形態の効果をサポートするエッチング実験結果
を示すグラフであり、ガス圧力（mTorr）、バイアス電
力（Ｗ）、温度（℃）に対する残さ発生度を示すグラフ
である。通常のエッチング条件では、Ｔｉ＞ＴｉＳｉ2
＞Ｓｉのようにエッチングレートに大小関係があるた
め、チタンシリサイド膜１１中に存在するシリコンノジ
ュールが残さの原因となる。ところが、図３によれば、
ガス圧力を低くするほど、バイアス電力を高くするほ
ど、また、エッチング温度を低くするほど、残さの発生
度が低減できることが分かる。これは、ガス圧力を低く
すると、イオンの平均自由行程が長くなるので、エッチ
ング異方性を向上させることができ、さらに、バイアス
電力を高くすれば、イオンの入射エネルギーが高くなる
ので、シリコンノジュールを強制除去できるからであ
る。また、エッチング温度を低くければ、残さの発生度
が低減できるのは、ＴｉＳｉ2とＢｒラジカル、Ｓｉと
Ｂｒラジカルの反応性の温度に対する依存性を比較した
場合、ＴｉＳｉ2の方がＳｉに比べて温度依存性が大き
いために、高温では、ＴｉＳｉ2とＳｉのエッチングレ
ート差が顕著になるが、低温では、エッチングレート差
が低減するからである。
【００３６】次に、図４は、ソース電力（Ｗ）、基板温
度（℃）に対する残さ発生度を示すグラフである。図４
によれば、ソース電力が増大するほど、イオン密度が増
大し、残さをスパッタ除去する確率が高くなる。
度（℃）に対する残さ発生度を示すグラフである。図４
によれば、ソース電力が増大するほど、イオン密度が増
大し、残さをスパッタ除去する確率が高くなる。
【００３７】実験によれば、残さが発生しない低いガス
圧力（０.５〜２mTorr）、高いバイアス電力（１５０〜
３００Ｗ）、低温（２０〜６０℃）の条件下では、チタ
ンシリサイド膜１１にサイドエッチングは発生しない。
しかしながら、このような条件を下層のポリシリコン膜
１０及びゲート酸化膜９の表出後のオーバエッチングに
適用する場合には、エッチングはシリコン基板８にまで
達するので、シリコン基板８にダメージが生じる。
圧力（０.５〜２mTorr）、高いバイアス電力（１５０〜
３００Ｗ）、低温（２０〜６０℃）の条件下では、チタ
ンシリサイド膜１１にサイドエッチングは発生しない。
しかしながら、このような条件を下層のポリシリコン膜
１０及びゲート酸化膜９の表出後のオーバエッチングに
適用する場合には、エッチングはシリコン基板８にまで
達するので、シリコン基板８にダメージが生じる。
【００３８】図５は、ポリシリコン膜１０に対するサイ
ドエッチング量とガス圧力及び基板温度との関係を示す
グラフである。図５より明らかなように、基板温度が高
ければ、側壁保護膜が形成され難く、また、ＴｉＳｉ2
とＢｒとの反応性が高くなるため、サイドエッチング量
が増えるが、基板温度が低いと、サイドエッチング量は
抑制される。また、ガス圧力が低いほど、イオンの直進
性が増してエッチング異方性が向上するので、サイドエ
ッチングが抑制でき、また、ガス圧５mTorrでは、ポリ
シリコン膜１０対ゲート酸化膜９のエッチングの選択比
は９４もあり、高選択比が得られるが、ガス圧５mTorr
以下では、ポリシリコン膜１０とゲート酸化膜９とのエ
ッチングの選択比が低下する。
ドエッチング量とガス圧力及び基板温度との関係を示す
グラフである。図５より明らかなように、基板温度が高
ければ、側壁保護膜が形成され難く、また、ＴｉＳｉ2
とＢｒとの反応性が高くなるため、サイドエッチング量
が増えるが、基板温度が低いと、サイドエッチング量は
抑制される。また、ガス圧力が低いほど、イオンの直進
性が増してエッチング異方性が向上するので、サイドエ
ッチングが抑制でき、また、ガス圧５mTorrでは、ポリ
シリコン膜１０対ゲート酸化膜９のエッチングの選択比
は９４もあり、高選択比が得られるが、ガス圧５mTorr
以下では、ポリシリコン膜１０とゲート酸化膜９とのエ
ッチングの選択比が低下する。
【００３９】このように、チタンポリサイド膜１２の上
層を構成するチタンシリサイド膜１１に対する好適なエ
ッチング条件と、下層を構成するポリシリコン膜１０に
対する好適なエッチング条件とは、異なるので、２段階
エッチングを行うのが、得策である。それゆえ、この実
施の形態では、第１のエッチングステップにおいて、低
いガス圧力（略２mTorr）と、高いバイアス電力（略１
５０Ｗ）でイオンを加速して、チタンポリサイド膜１２
の上層部分（ポリシリコン膜１０を含む層）の異方性エ
ッチングを行うこととし、第２のエッチングステップに
おいて、比較的高いガス圧力（略５mTorr）と、低いバ
イアス電力（略５０Ｗ）でイオンを加速して、残りのポ
リシリコン膜１０をエッチングし、さらに、ゲート酸化
膜９の表層部に対してオーバエッチングすることとし
た。
層を構成するチタンシリサイド膜１１に対する好適なエ
ッチング条件と、下層を構成するポリシリコン膜１０に
対する好適なエッチング条件とは、異なるので、２段階
エッチングを行うのが、得策である。それゆえ、この実
施の形態では、第１のエッチングステップにおいて、低
いガス圧力（略２mTorr）と、高いバイアス電力（略１
５０Ｗ）でイオンを加速して、チタンポリサイド膜１２
の上層部分（ポリシリコン膜１０を含む層）の異方性エ
ッチングを行うこととし、第２のエッチングステップに
おいて、比較的高いガス圧力（略５mTorr）と、低いバ
イアス電力（略５０Ｗ）でイオンを加速して、残りのポ
リシリコン膜１０をエッチングし、さらに、ゲート酸化
膜９の表層部に対してオーバエッチングすることとし
た。
【００４０】しかしながら、上記のエッチング条件は、
好適な条件の一例に過ぎず、これに限定されないこと
は、上述の説明から明かである。すなわち、図３乃至図
５より明らかなように、第１のエッチングステップとし
て、ＨＢｒガス（第１のエッチングガス）を低圧（０.
５〜２mTorr）に保持してプラズマ化し、生成されたプ
ラズマを高いバイアス電力（１５０〜３００Ｗ）で加速
して、低温（２０〜６０℃）下のチタンポリサイド膜の
上層（チタンシリサイド膜）部分をエッチングし、次い
で、第２のエッチングステップとして、ＨＢｒガス（第
２のエッチングガス）を比較的高圧（５〜１０mTorr）
に保持してプラズマ化し、生成されたプラズマを低いバ
イアス電力（１０〜１００Ｗ）で加速して、低温（２０
〜６０℃）下のチタンポリサイド膜の下層（ポリシリコ
ン膜）部分をエッチングするようにしても、上述したと
略同様の効果が得られる。
好適な条件の一例に過ぎず、これに限定されないこと
は、上述の説明から明かである。すなわち、図３乃至図
５より明らかなように、第１のエッチングステップとし
て、ＨＢｒガス（第１のエッチングガス）を低圧（０.
５〜２mTorr）に保持してプラズマ化し、生成されたプ
ラズマを高いバイアス電力（１５０〜３００Ｗ）で加速
して、低温（２０〜６０℃）下のチタンポリサイド膜の
上層（チタンシリサイド膜）部分をエッチングし、次い
で、第２のエッチングステップとして、ＨＢｒガス（第
２のエッチングガス）を比較的高圧（５〜１０mTorr）
に保持してプラズマ化し、生成されたプラズマを低いバ
イアス電力（１０〜１００Ｗ）で加速して、低温（２０
〜６０℃）下のチタンポリサイド膜の下層（ポリシリコ
ン膜）部分をエッチングするようにしても、上述したと
略同様の効果が得られる。
【００４１】◇第２の実施の形態 次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
図６は、この発明の第２の実施の形態に係る異方性エッ
チング方法について示す断面図である。この第２の実施
の形態が、上述の第１の実施の形態と大きく異なるとこ
ろは、同図（ａ）に示すように、第１のエッチングステ
ップにおいては、エッチングガスとして、ＨＢｒとＣＦ
4の混合ガスを用いるようにした点である。なお、第２
のエッチングステップにおいては、上述の第１の実施の
形態と同様に、ＨＢｒガスのみを用いるようにした（同
図（ｂ））。第１のエッチングステップにおいては、Ｃ
Ｆ4ガスを混合することにより、プラズマ中にシリコン
のエッチング種であるＦラジカルが生成されると同時
に、フロロカーボン系のデポジション種も生成される。
図６は、この発明の第２の実施の形態に係る異方性エッ
チング方法について示す断面図である。この第２の実施
の形態が、上述の第１の実施の形態と大きく異なるとこ
ろは、同図（ａ）に示すように、第１のエッチングステ
ップにおいては、エッチングガスとして、ＨＢｒとＣＦ
4の混合ガスを用いるようにした点である。なお、第２
のエッチングステップにおいては、上述の第１の実施の
形態と同様に、ＨＢｒガスのみを用いるようにした（同
図（ｂ））。第１のエッチングステップにおいては、Ｃ
Ｆ4ガスを混合することにより、プラズマ中にシリコン
のエッチング種であるＦラジカルが生成されると同時
に、フロロカーボン系のデポジション種も生成される。
【００４２】この第２の実施の形態において、生成され
るエッチング種とデポジション種の役割について説明す
る。まず、エッチング種の役割について述べる。エッチ
ング残さの発生原因は、上記したように、ＴｉＳｉ2と
シリコンとに対するエッチングレート差、つまり、シリ
コンのエッチングレートが遅いことにより生じる。とこ
ろで、シリコンとハロゲン元素との反応性を比較した場
合、ＳｉＦ＞ＳｉＣｌ＞ＳｉＢｒであるので、Ｆラジカ
ルを添加すれば、ＨＢｒガスだけの場合に比べてシリコ
ンのエッチングレートが増大する。これに対して、Ｔｉ
Ｓｉ2中のＴｉはＦラジカルによりほとんどエッチング
されない。したがって、ＴｉＳｉ2のエッチングレート
はシリコンほど増大しない。
るエッチング種とデポジション種の役割について説明す
る。まず、エッチング種の役割について述べる。エッチ
ング残さの発生原因は、上記したように、ＴｉＳｉ2と
シリコンとに対するエッチングレート差、つまり、シリ
コンのエッチングレートが遅いことにより生じる。とこ
ろで、シリコンとハロゲン元素との反応性を比較した場
合、ＳｉＦ＞ＳｉＣｌ＞ＳｉＢｒであるので、Ｆラジカ
ルを添加すれば、ＨＢｒガスだけの場合に比べてシリコ
ンのエッチングレートが増大する。これに対して、Ｔｉ
Ｓｉ2中のＴｉはＦラジカルによりほとんどエッチング
されない。したがって、ＴｉＳｉ2のエッチングレート
はシリコンほど増大しない。
【００４３】このため、Ｆラジカル量、すなわち、ＣＦ
4の混合比を制御することで残さの発生を制御できる。
ＨＢｒガス単体でエッチングを行う場合には、残さの発
生を抑制するためには、上記したように、２mTorr以下
のガス圧力、１５０Ｗ以上のバイアス電力が必要である
のに対して、ＨＢｒガスにＣＦ4を混合すると、ガス圧
力を略１０mTorrまで高めることができ、また、バイア
ス電力を１００Ｗまで下げることができるので、この第
２の実施の形態によれば、ガス圧力及びバイアス電力に
対するマージンを広げることができ、それゆえ、ガス圧
の安定性、制御性も一段と向上する。何故なら、２mTor
r以下のガス圧力では、ガス圧力の安定性、制御性に支
障が生じる虞があるからである。
4の混合比を制御することで残さの発生を制御できる。
ＨＢｒガス単体でエッチングを行う場合には、残さの発
生を抑制するためには、上記したように、２mTorr以下
のガス圧力、１５０Ｗ以上のバイアス電力が必要である
のに対して、ＨＢｒガスにＣＦ4を混合すると、ガス圧
力を略１０mTorrまで高めることができ、また、バイア
ス電力を１００Ｗまで下げることができるので、この第
２の実施の形態によれば、ガス圧力及びバイアス電力に
対するマージンを広げることができ、それゆえ、ガス圧
の安定性、制御性も一段と向上する。何故なら、２mTor
r以下のガス圧力では、ガス圧力の安定性、制御性に支
障が生じる虞があるからである。
【００４４】次に、デポジション種の役割について述べ
る。ＨＢｒガスにＣＦ4ガスを混合すると、フロロカー
ボン系のデポジション種が生成され、このデポジション
種が、同図（ａ），（ｂ）に示すように、チタンポリサ
イド膜１２の側壁に付着して側壁保護膜１４を形成す
る。これに対して、ＨＢｒガス単体で行うエッチングで
は、このような側壁保護膜は形成されない。それゆえ、
この第２の実施の形態とれば、サイドエッチングを一段
と抑制でき、このため、パターンの寸法制御性が向上す
るので、サイドエッチングに対してもマージンを拡大で
きる。
る。ＨＢｒガスにＣＦ4ガスを混合すると、フロロカー
ボン系のデポジション種が生成され、このデポジション
種が、同図（ａ），（ｂ）に示すように、チタンポリサ
イド膜１２の側壁に付着して側壁保護膜１４を形成す
る。これに対して、ＨＢｒガス単体で行うエッチングで
は、このような側壁保護膜は形成されない。それゆえ、
この第２の実施の形態とれば、サイドエッチングを一段
と抑制でき、このため、パターンの寸法制御性が向上す
るので、サイドエッチングに対してもマージンを拡大で
きる。
【００４５】以上、この発明の実施の形態を図面により
詳述してきたが、具体的な構成は、上記実施の形態に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても、この発明に含まれる。例え
ば、ゲート酸化膜（シリコン酸化膜）９に代えて、ゲー
ト窒化膜（シリコン窒化膜）でも良い。また、上記実施
の形態では、２段階エッチングを行う場合について述べ
たが、チタンポリサイド膜１２の下地がゲート酸化膜９
等の絶縁膜でなければ、同一のエッチング条件で異方性
エッチングを行うようにしても良い。すなわち、ＨＢｒ
ガスを全成分又は主成分とするエッチングガスを用い、
ガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保持した状態で、こ
のエッチングガスをプラズマ化して、バイアス電力を１
５０〜３００Ｗの範囲に保持した状態で、チタンシリサ
イド膜とポリシリコン膜とを連続エッチングするように
しても良い。
詳述してきたが、具体的な構成は、上記実施の形態に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても、この発明に含まれる。例え
ば、ゲート酸化膜（シリコン酸化膜）９に代えて、ゲー
ト窒化膜（シリコン窒化膜）でも良い。また、上記実施
の形態では、２段階エッチングを行う場合について述べ
たが、チタンポリサイド膜１２の下地がゲート酸化膜９
等の絶縁膜でなければ、同一のエッチング条件で異方性
エッチングを行うようにしても良い。すなわち、ＨＢｒ
ガスを全成分又は主成分とするエッチングガスを用い、
ガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保持した状態で、こ
のエッチングガスをプラズマ化して、バイアス電力を１
５０〜３００Ｗの範囲に保持した状態で、チタンシリサ
イド膜とポリシリコン膜とを連続エッチングするように
しても良い。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したのように、この発明の構成
によれば、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とするエッチ
ングガスを低圧（０.５〜２mTorr）に保持してプラズマ
化し、生成されたイオンを高いバイアス電力（１５０〜
３００Ｗ）で加速して、チタンポリサイド膜をエッチン
グするので、ＴｉＳｉ2とシリコンノジュールのエッチ
ングレート差が小さくなる。それゆえ、エッチング時に
生成される残さを一段と低減できる。また、ＴｉＳｉ2
とＢｒとの反応性は比較的高いが、低いガス圧力（０.
５〜２mTorr）と、高いバイアス電力（１５０〜３００
Ｗ）でイオンを加速するので、エッチングの異方性特性
が向上し、このため、サイドエッチングを一段と抑制で
きる。
によれば、ＨＢｒガスを全成分又は主成分とするエッチ
ングガスを低圧（０.５〜２mTorr）に保持してプラズマ
化し、生成されたイオンを高いバイアス電力（１５０〜
３００Ｗ）で加速して、チタンポリサイド膜をエッチン
グするので、ＴｉＳｉ2とシリコンノジュールのエッチ
ングレート差が小さくなる。それゆえ、エッチング時に
生成される残さを一段と低減できる。また、ＴｉＳｉ2
とＢｒとの反応性は比較的高いが、低いガス圧力（０.
５〜２mTorr）と、高いバイアス電力（１５０〜３００
Ｗ）でイオンを加速するので、エッチングの異方性特性
が向上し、このため、サイドエッチングを一段と抑制で
きる。
【００４７】また、この発明の別の構成によれば、ま
ず、低いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバイアス
電力（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速して、チタン
ポリサイド膜の上層部分（ポリシリコン膜を含む層）の
エッチングを行い（第１段階のエッチング）、次に、比
較的高いガス圧力（５〜１０mTorr）と、低いバイアス
電力（１０〜１００Ｗ）でイオンを加速して、残りのポ
リシリコン膜をエッチングするため（第２段階のエッチ
ング）、特に、チタンポリサイド膜の下地が、シリコン
酸化膜等の絶縁膜である場合に適用して効果的である。
すなわち、低いガス圧力、高いバイアス電力の下で、チ
タンシリサイド膜をエッチングすることで、残さの生成
を抑制でき、次に、高いガス圧力、低いバイアス電力の
下で、残りのポリシリコン膜のエッチングを行えば、ポ
リシリコン膜と下地の絶縁膜との高い選択比を維持でき
るので、オーバエッチングを軽減できる。
ず、低いガス圧力（０.５〜２mTorr）と、高いバイアス
電力（１５０〜３００Ｗ）でイオンを加速して、チタン
ポリサイド膜の上層部分（ポリシリコン膜を含む層）の
エッチングを行い（第１段階のエッチング）、次に、比
較的高いガス圧力（５〜１０mTorr）と、低いバイアス
電力（１０〜１００Ｗ）でイオンを加速して、残りのポ
リシリコン膜をエッチングするため（第２段階のエッチ
ング）、特に、チタンポリサイド膜の下地が、シリコン
酸化膜等の絶縁膜である場合に適用して効果的である。
すなわち、低いガス圧力、高いバイアス電力の下で、チ
タンシリサイド膜をエッチングすることで、残さの生成
を抑制でき、次に、高いガス圧力、低いバイアス電力の
下で、残りのポリシリコン膜のエッチングを行えば、ポ
リシリコン膜と下地の絶縁膜との高い選択比を維持でき
るので、オーバエッチングを軽減できる。
【００４８】なお、上記２段階エッチングにおいては、
上層のチタンシリサイド膜のエッチング（第１段階のエ
ッチング）時に、ＨＢｒガスとＣＦ4ガスの混合ガスを
用いるようにすれば、エッチング残さ及びサイドエッチ
ングに対するマージンを拡大できる。
上層のチタンシリサイド膜のエッチング（第１段階のエ
ッチング）時に、ＨＢｒガスとＣＦ4ガスの混合ガスを
用いるようにすれば、エッチング残さ及びサイドエッチ
ングに対するマージンを拡大できる。
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る成膜プロセ
スを工程順に説明するための断面である。
スを工程順に説明するための断面である。
【図２】同第１の実施の形態に係るエッチング方法を説
明するための断面図である。
明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態の効果をサポート
するエッチング実験結果を示すグラフであり、ガス圧力
（mTorr）、バイアス電力（Ｗ）、温度（℃）に対する
残さ発生度を示すグラフである。
するエッチング実験結果を示すグラフであり、ガス圧力
（mTorr）、バイアス電力（Ｗ）、温度（℃）に対する
残さ発生度を示すグラフである。
【図４】同第１の実施の形態の効果をサポートするエッ
チング実験結果を示すグラフであり、ソース電力
（Ｗ）、基板温度（℃）に対する残さ発生度を示すグラ
フである。
チング実験結果を示すグラフであり、ソース電力
（Ｗ）、基板温度（℃）に対する残さ発生度を示すグラ
フである。
【図５】同第１の実施の形態の効果をサポートするエッ
チング実験結果を示すグラフであり、ポリシリコン膜に
対するサイドエッチング量とガス圧力及び基板温度との
関係を示すグラフである。
チング実験結果を示すグラフであり、ポリシリコン膜に
対するサイドエッチング量とガス圧力及び基板温度との
関係を示すグラフである。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係る異方性エッ
チング方法について示す断面図である。
チング方法について示す断面図である。
【図７】従来技術の説明に用いられる図で、タングステ
ンポリサイド膜を異方性エッチングする方法を説明する
ための断面図である。
ンポリサイド膜を異方性エッチングする方法を説明する
ための断面図である。
【図８】従来技術の説明に用いられる図で、異方性エッ
チング方法においてエッチング反応生成物の蒸気圧曲線
を示すグラフである。
チング方法においてエッチング反応生成物の蒸気圧曲線
を示すグラフである。
８ シリコン基板（基板、半導体基板） ９ ゲート酸化膜（絶縁膜） １０ ポリシリコン膜 １１ チタンシリサイド膜 １２ チタンポリサイド膜 １３ 酸化膜マスク １４ 側壁保護膜
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にポリシリコン膜とチタンシリサ
イド膜とがこの順に積層されてなるチタンポリサイド膜
を、前記基板にバイアス電力を印加した状態でエッチン
グガスのプラズマにより異方性エッチングする半導体装
置の製造方法において、 ＨＢｒガスを全成分又は主成分とする前記エッチングガ
スを用い、ガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保持した
状態で、前記エッチングガスをプラズマ化する工程と、 前記プラズマを用い、前記バイアス電力を１５０〜３０
０Ｗの範囲に保持した状態で、前記チタンシリサイド膜
と前記ポリシリコン膜を連続してエッチングする工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 基板上にポリシリコン膜とチタンシリサ
イド膜とがこの順に積層されてなるチタンポリサイド膜
を、前記基板にバイアス電力を印加した状態でエッチン
グガスのプラズマにより異方性エッチングする半導体装
置の製造方法において、 ＨＢｒガスを全成分又は主成分とする第１のエッチング
ガスを用い、そのガス圧力を０.５〜２mTorrの範囲に保
持した状態で、前記第１のエッチングガスをプラズマ化
する工程と、 前記第１のエッチングガスのプラズマを用い、前記バイ
アス電力を１５０〜３００Ｗの範囲に保持した状態で、
前記チタンシリサイド膜をエッチングする工程と、 ＨＢｒガスを全成分又は主成分とする第２のエッチング
ガスを用いて、そのガス圧力を５〜１０mTorrの範囲に
保持した状態で、前記第２のエッチングガスをプラズマ
化する工程と、 前記第２のエッチングガスのプラズマを用い、前記バイ
アス電力を１０〜１００Ｗの範囲に保持した状態で、前
記ポリシリコン膜をエッチングする工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記基板は、半導体基板上に絶縁膜が形
成されてな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】 前記エッチングガス又は前記第１のエッ
チングガスは、ＨＢｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスで
あることを特徴とする請求項１，２又は３記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記ＨＢｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガ
スにおいて、該ＣＦ4ガスの混合比を、０.５〜１０％に
設定したことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項６】 前記エッチングは、減圧可能なチャンバ
内で行われ、少なくとも該チャンバの容積，該チャンバ
内の排気速度、ガス圧力及び該チャンバ内に導入される
エッチングガスの流量から決定される、前記エッチング
ガス、前記第１のエッチングガス又は第２のエッチング
ガスの前記チャンバ内の滞在時間が０.００１〜０.０２
秒であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記エッチングの際のマスクとして前記
チタンシリサイド膜上に形成されたシリコン酸化膜又は
シリコン窒化膜を用いることを特徴とする請求項１乃至
６の何れか１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記エッチングの際の基板温度を、２０
〜６０℃に設定したことを特徴とする請求項１乃至７の
何れか１に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9345217A JP2991177B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 半導体装置の製造方法 |
| TW087120351A TW417191B (en) | 1997-12-15 | 1998-12-08 | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR1019980054455A KR100280866B1 (ko) | 1997-12-15 | 1998-12-11 | 반도체장치의 제조방법 |
| US09/211,112 US6103631A (en) | 1997-12-15 | 1998-12-14 | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN98125282A CN1220485A (zh) | 1997-12-15 | 1998-12-15 | 半导体器件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9345217A JP2991177B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176804A JPH11176804A (ja) | 1999-07-02 |
| JP2991177B2 true JP2991177B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=18375099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9345217A Expired - Lifetime JP2991177B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6103631A (ja) |
| JP (1) | JP2991177B2 (ja) |
| KR (1) | KR100280866B1 (ja) |
| CN (1) | CN1220485A (ja) |
| TW (1) | TW417191B (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052749A1 (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-08 | Applied Materials, Inc. | Method for enhancing etching of titanium silicide |
| JP2001156045A (ja) | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Kawasaki Steel Corp | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
| US6617257B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-09-09 | Lam Research Corporation | Method of plasma etching organic antireflective coating |
| CN1956618B (zh) * | 2001-06-15 | 2013-06-12 | 东京毅力科创株式会社 | 干蚀刻方法 |
| JP2006086295A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7341951B2 (en) * | 2005-12-27 | 2008-03-11 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor constructions |
| US7758929B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-07-20 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and method |
| US7807581B2 (en) * | 2007-03-07 | 2010-10-05 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US20090242512A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Dalsa Semiconductor Inc. | Deep reactive ion etching |
| JP2011100760A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Ulvac Japan Ltd | エッチング方法 |
| CN102087970B (zh) * | 2009-12-03 | 2012-08-01 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 刻蚀多晶硅层的工艺、mos晶体管的形成方法 |
| JP6153755B2 (ja) * | 2013-04-03 | 2017-06-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| CN110047801B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-11-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板制备方法及阵列基板 |
| US11373877B2 (en) | 2020-04-13 | 2022-06-28 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for in-situ protection liners for high aspect ratio reactive ion etching |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3222453B2 (ja) * | 1989-10-26 | 2001-10-29 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2591209B2 (ja) * | 1990-01-22 | 1997-03-19 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JPH03241829A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US5160407A (en) * | 1991-01-02 | 1992-11-03 | Applied Materials, Inc. | Low pressure anisotropic etch process for tantalum silicide or titanium silicide layer formed over polysilicon layer deposited on silicon oxide layer on semiconductor wafer |
| JPH04294533A (ja) * | 1991-03-25 | 1992-10-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0817172B2 (ja) * | 1992-05-08 | 1996-02-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | ゲート構造のプロファイルを制御する方法 |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP9345217A patent/JP2991177B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-12-08 TW TW087120351A patent/TW417191B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-12-11 KR KR1019980054455A patent/KR100280866B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-12-14 US US09/211,112 patent/US6103631A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-15 CN CN98125282A patent/CN1220485A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6103631A (en) | 2000-08-15 |
| KR19990063000A (ko) | 1999-07-26 |
| JPH11176804A (ja) | 1999-07-02 |
| KR100280866B1 (ko) | 2001-06-01 |
| CN1220485A (zh) | 1999-06-23 |
| TW417191B (en) | 2001-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3210359B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2991177B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20030066673A (ko) | 반도체 구조에서 텅스텐 또는 질화 텅스텐 전극 게이트식각 방법 | |
| JPH0621018A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH0493022A (ja) | シリコン系被エッチング材のエッチング方法 | |
| KR100747671B1 (ko) | 드라이 에칭 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP3160961B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH10178014A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2727966B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07202189A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR101057726B1 (ko) | 반도체 장치 제조방법 | |
| JP3116276B2 (ja) | 感光膜のエッチング方法 | |
| JP3277414B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2591209B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3108929B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2907314B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3353462B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3371180B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| JP3225559B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3238563B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04234116A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH08274077A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
| JPH11162941A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH07263406A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3187020B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |