JP3696655B2 - 配線形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置のゲート電極や内部配線等に用いる配線形成方法に関し、さらに詳しくは、異方性形状に優れ、パターンシフトの少ない微細幅の高融点金属ポリサイドからなる配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ等の半導体装置のゲート電極およびゲート電極から延在する配線材料としては、従来より多結晶シリコンが汎用されてきた。近年、半導体装置のデザインルールがハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微細化されつつあり、かつ高集積メモリ装置等、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約１桁小さい抵抗値を持つ、高融点金属シリサイドがゲート電極・配線材料として用いられるようになりつつある。高融点金属シリサイドを用いてゲート電極・配線を形成する場合には、高融点金属シリサイド層単独で用いられる場合もあるが、デバイス特性や信頼性に影響を与え易いゲート絶縁膜との界面特性を考慮して、まずゲート絶縁膜上に従来より実績のある不純物含有多結晶シリコン（ＤＯＰＯＳ； Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）層を形成し、この上部に高融点金属シリサイド層を積層する場合が多い。かかる積層構造はポリサイドと総称される。高融点金属シリサイドとしてはタングステンシリサイド（ＷＳｉ_x ）が一般的であり、このＷＳｉ_x を有するポリサイドを特にタングステンポリサイド（Ｗポリサイド）と称する。
【０００３】
高融点金属シリサイド層やポリサイド層をプラズマエッチングしてゲート電極・配線を形成するプロセスにおいては、Ｃｌ系ガスやＢｒ系ガス等、Ｆ系ガス以外のハロゲン系ガスを採用し、高選択比の異方性加工を施すことが一般的となりつつある。Ｆ系ガスを採用する場合には、反応性の高いＦ^* （Ｆラジカル）によるサイドエッチングを防止するために、ＣＦ系ポリマ等による側壁保護膜を厚く堆積する必要があり、寸法変換差やパーティクル汚染の問題を発生し、また下地ゲート酸化膜とのエッチング選択比が好ましくないためである。
【０００４】
また多層配線構造の多用により、下地の層間絶縁膜等に形成された高い段差を横断して配線をパターニングするデバイス構造が求められる。セルフアラインコンタクト（ＳＡＣ； Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）構造はその代表例である。セルフアラインコンタクトは、ゲート電極の側面にエッチバック技術により残置形成した絶縁性のサイドウォールを利用して、不純物拡散層等との接続孔を自己整合的に形成する方法であり、例えば特開平６−５８１４号公報にその一例が開示されている。実際のセルフアラインコンタクト構造においては、ゲート電極上に酸化シリコン系材料層等によるオフセット酸化膜を形成しておくことにより、接続孔の形状を制御することがおこなわれる。この場合には通常オフセット酸化膜をパターニング後、このオフセット酸化膜をマスクにして下層の高融点金属ポリサイド層等のゲート電極をパターニングすることが一般的である。
【０００５】
高段差を横断する高融点金属ポリサイド層のパターニングにおいては、段差部分に不可避的に形成されるエッチング残渣を取り除くために、例えば１００％におよぶ長時間のオーバーエッチングを施す場合がある。かかる長時間のオーバーエッチング期間中に、すでにパターニングされた高融点金属ポリサイドパターンのサイドエッチングを防止するためには、強固な側壁保護膜が必要である。
【０００６】
しかしながら、デザインルールとして例えば０．１８μｍを採用した微細な電極・配線加工においては、高融点金属ポリサイド層の膜厚そのものも薄膜化される上に、エッチングマスクから露出する被エッチング層の開口表面積も縮小される傾向にある。したがって、エッチング中に被エッチング層上に堆積する反応生成物の量は、より広いデザインルールの場合より相対的に減少する方向である。ここでいう反応生成物としては、Ｗシリサイド層／多結晶シリコン層からなるＷポリサイド層を酸化シリコンマスクを用いてＣｌ₂ ／Ｏ₂ 系の混合ガスでプラズマエッチングする場合には、ＷＣｌ_x およびＳｉＣｌ_x 、もしくはこれらの酸化物であるＷＯ_x Ｃｌ_y およびＳｉＯ_x Ｃｌ_y 等の混合物と考えられる。これら被エッチング層材料と反応ガスとの反応生成物の堆積は、被エッチング基板上の単位面積あたりの被エッチング層の露出面積あるいは体積が減少すればこれに比例して減少し、したがってこれに応じて側壁保護膜の厚さも薄くなる。
【０００７】
このように、デザインルールの微細化にともない低抵抗を目的として採用された高融点金属ポリサイド配線も、そのパターニングにおいては堆積性成分の減少による側壁保護膜の弱体化は避けられず、長時間のオーバーエッチングに対する耐性が低下する。この結果、高融点金属ポリサイド電極・配線に形状異常が発生し易くなる。この問題を図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【０００８】
図３（ａ）〜（ｃ）は高融点金属ポリサイド層をプラズマエッチングして高融点金属ポリサイド配線を形成する場合の問題点を説明する概略断面図である。まず図３（ａ）に示すように、酸化シリコン等からなり段差を有する下地材料層１上に多結晶シリコン層２、高融点金属シリサイド層３からなる高融点金属ポリサイド層および酸化シリコン系材料層パターン４を順次形成する。つぎにエッチングガスとしてＣｌ₂ ／Ｏ₂ 系の混合ガスにより、酸化シリコン系材料層パターン４をエッチングマスクとして高融点金属ポリサイド層をプラズマエッチングする。この際には先述したように反応生成物による薄い側壁保護膜（図示せず）が高融点金属ポリサイド層パターン側面に形成されつつ異方性エッチングが進行し、ジャストエッチングが終了した時点では、図３（ｂ）に示すように下地材料層１の段差部には多結晶シリコン層２の残渣２ａが残留する。残渣２ａはこのままでは配線短絡等の原因となる場合もあるので、オーバーエッチングにより除去するが、このオーバーエッチング工程では酸化シリコン系材料層パターン４から露出する被エッチング層の表面積が大幅に減少しているので、過剰となったラジカルにより図３（ｃ）に示すように高融点金属シリサイド層３にサイドエッチングが発生する虞れが多分にある。
【０００９】
この形状異常の理由は、薄い側壁保護膜が何らかの原因で一部破れた瞬間に、その破れ目から露出した高融点金属シリサイド層３パターンの側面に塩素および酸素のラジカルおよびイオンが集中し、反応生成物として蒸気圧が大きいオキシ塩化物であるＷＯ_x Ｃｌ_y を形成して横方向のエッチングが進行するためと考えられる。このサイドエッチングは、当然のことながら下地材料層１や酸化シリコン系材料層パターン４との選択比が大きいほど、また混合ガス中の酸素濃度が大きい程顕著に発生する。かかるオーバーエッチング中に発生する形状異常は、程度の差こそあれＨＢｒ／Ｏ₂ やＨＩ／Ｏ₂ 混合ガス等、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスと酸素系化学種を発生しうるガスとの混合ガスを用いた高融点金属ポリサイド層のプラズマエッチングでも見られる。なお、Ｃｌ₂ ／Ｏ₂ 系混合ガスによる高融点金属ポリサイド層のプラズマエッチングに関する機構については、１９９４ マイクロプロセコンファレンス予稿集、ｐ２２８に報告されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来の配線形成方法に付随する問題点を解決することを目的とする。すなわち本発明の課題は、高融点金属ポリサイド層上に形成された酸化シリコン系材料層パターンをエッチングマスクとするとともに、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスと、酸素系化学種を発生しうるガスを含む混合ガスにより高融点金属ポリサイド層をパターニングするにあたり、オーバーエッチング時に発生する高融点金属シリサイド層のサイドエッチング等の高融点金属ポリサイド層パターンの形状異常を防止しうる配線形成方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線形成方法は、上述の課題を解決するために提案するもである。すなわち、不純物を含む多結晶シリコン層上に高融点金属シリサイド層が形成された高融点金属ポリサイド層を、この高融点金属ポリサイド層上に選択的に形成された酸化シリコン系材料層パターンをエッチングマスクとして用いるとともに、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスと、酸素系化学種を発生しうるガスを含む混合ガスを用いてプラズマエッチングする工程を有する配線形成方法であって、このプラズマエッチング工程は、前述した混合ガスにより該高融点金属ポリサイド層をジャストエッチングする工程と、フッ素系化学種を添加した酸素系化学種を含むガスを用いてプラズマ処理を施す工程と、さらに前述した混合ガスにより該高融点金属ポリサイド層をオーバーエッチングする工程とをこの順に施すことを特徴とするものである。ここで述べるフッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスとは、Ｃｌ₂ やＨＣｌ等の塩素系化学種を発生しうるガス、ＨＢｒやＢｒ₂ 等の臭素系化学種を発生しうるガス、およびＨＩ等の沃素系化学種を発生しうるガスを表すものである。
【００１２】
上述したプラズマ処理においては、すくなくとも高融点金属シリサイド層パターン側面には酸化シリコンを主体とする酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
フッ素系化学種を添加した酸素系化学種を含むガス中の前記フッ素系化学種の添加量は、３％以下正確には３ｖｏｌ％以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】
オーバーエッチング工程において高融点金属シリサイド層にサイドエッチングが発生する原因は、エッチングの反応生成物による側壁保護膜の耐性が弱いことにある。そこで本発明では、高融点金属ポリサイド層のジャストエッチング工程終了後に、高融点金属シリサイド層パターンの側面をプラズマ酸化し、形成された酸化膜を新たに側壁保護膜として利用する。
【００１５】
ＷＳｉ_x 等高融点金属シリサイド層の酸化の機構については必ずしも明確ではない。基本的には酸素系プラズマ処理により酸化されるが、単にＯ₂ プラズマ処理を施した場合には形成される酸化膜の厚さは薄く、しかもＷＯ_x 等の不安定な化合物が形成され、側壁保護膜としてのエッチング耐性が得られないばかりか、配線抵抗値の増大等の副次的な悪影響が懸念される。そこで本発明においては、Ｏ₂ 等酸素系化学種を発生しうるガスに、Ｃ₂ Ｆ₆ やＣＦ₄ 等のフッ素系化学種を発生しうるガスを少量添加したガスによるプラズマ処理を施すことにより、安定な酸化シリコンを主体とする酸化膜を高融点金属シリサイド層パターンの側壁保護膜として形成する。
【００１６】
安定な酸化シリコンを主体とする酸化膜が形成される理由として、上述したプラズマ処理により高融点金属シリサイド層または高融点金属シリサイド層の表面酸化物中からＷのみがＷＯ_x Ｆ_y を形成して選択的に除去され、表面酸化物の大半がＳｉＯ₂ の組成となるためと考えられる。Ｗのオキシフッ化物の代表例であるＷＯＦ₄ の沸点は１８７．５℃と比較的低く、蒸気圧が大きいことがＷの選択的除去を可能とする。したがって、Ｗのみが除去されＳｉが残った高融点金属シリサイド層パターン側面には充分に側壁保護効果を発揮する厚い酸化膜が形成される。発明者の実験によれば、ＷＳｉ_x 層表面を単なるＯ₂ プラズマ処理した場合に形成される酸化膜の厚さ３〜４ｎｍであるが、Ｏ₂ にＣ₂ Ｆ₆ を少量添加し、他は同一条件でプラズマ処理した場合には１０ｎｍ以上、例えば１３ｎｍ程度の酸化膜が形成されることがオージェ電子分光分析により確認されている。このように、フッ素系化学種を発生しうるガスを少量添加した場合のみに特異的に形成される厚い酸化膜により、高融点金属シリサイド層側面は長時間のオーバーエッチングに曝されてもサイドエッチング等の形状異常を発生することはない。
【００１７】
フッ素系化学種を発生しうるガスの添加量は、極く微量で充分その目的を達成するが、下地のゲート酸化膜やエッチングマスクである酸化シリコン系材料層パターンとの選択比が劣化しない３％程度を上限とする。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例につき添付図面を参照しつつ説明する。なお実施例の説明で参照する図面中で、従来技術の説明で参照した図３中の構成要素部分と同様の構成要素部分には同じ参照符号を付すものとする。
【００１９】
実施例１
本実施例は段差を有する下地材料層上の高融点金属ポリサイド層を、酸化シリコン系材料層パターンをマスクにプラズマエッチングして高融点金属ポリサイド配線を形成した例であり、このプロセスを図１を参照して説明する。
【００２０】
まず段差を有する酸化シリコン等からなる下地材料層１上に減圧ＣＶＤにより不純物を含む多結晶シリコン層２、ＷＳｉ_x からなる高融点金属シリサイド層３を各７０ｎｍの厚さに形成し、高融点金属ポリサイド構造層を形成する。次に高融点金属シリサイド層４上に、セルフアラインコンタクト形成時のオフセット酸化膜となる酸化シリコン系材料層を下記減圧ＣＶＤ条件により例えば５０ｎｍの厚さに形成する。
ＴＥＯＳ ５００ ｓｃｃｍ
Ｏ₂ １０００ ｓｃｃｍ
ガス圧力 １００ Ｐａ
基板温度 ５００ ℃
酸化シリコン系材料層５上に化学増幅型レジストを塗布し、ＫｒＦエキシマレーザリソグラフィ等により露光、現像して０．１８μｍ幅のレジストマスク（図示せず）を形成する。このレジストマスクをエッチングマスクとし、下記ＲＩＥ条件で酸化シリコン系材料層をパターニングする。
ＣＨＦ₃ ２６０ ｓｃｃｍ
ＣＯ ４０ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ５ Ｐａ
ＲＦ電力 １４５０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
基板温度 −５０ ℃
レジストマスクをアッシング除去し、酸化シリコン系材料層パターン４が形成された状態を図１（ａ）に示す。
【００２１】
図１（ａ）に示す被エッチング基板を基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージにセッティングし、一例として下記条件により高融点金属シリサイド層３と多結晶シリコン層２を同一条件により連続的にプラズマエッチングする。この工程は下地材料層が露出する直前あるいは一部が露出するまで施すジャストエッチング工程である。
Ｃｌ₂ ７５ ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ５ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ４００ ｍＰａ
マイクロ波 ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
基板バイアス ８０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃
本エッチング工程においては、先述したＷＣｌ_x およびＳｉＣｌ_x 、もしくはこれらの酸化物であるＷＯ_x Ｃｌ_y およびＳｉＯ_x Ｃｌ_y 等の混合物からなる反応生成物がパターニングされた高融点金属ポリサイドパターンの側面に薄く堆積し、これが側壁保護膜となって異方性エッチングが進行する。ジャストエッチング終了後の状態を図１（ｂ）に示す。下地材料層の段差部には、多結晶シリコン層２の残渣２ａが残存する。
【００２２】
つぎに被エッチング基板を平行平板型のアッシング装置に搬送し、下記プラズマ処理条件によりフッ素系化学種を発生しうるガスを添加した酸素系化学種を発生しうるガスを含むガスによるプラズマ処理を施す。
Ｏ₂ １２０００ ｓｃｃｍ
Ｃ₂ Ｆ₆ ６０ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ２．７ ｋＰａ
ＲＦ電力 ７００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
基板温度 ２５０ ℃
本プラズマ処理工程により、高融点金属シリサイド層３パターンの側面には、酸化シリコンを主体とする酸化膜５が１０ｎｍ以上の厚さに形成される。無論、多結晶シリコン層２パターンの側面や残渣２ａの表面にも酸化膜５は形成される。この状態を図１（ｃ）に示す。
【００２３】
この後、被エッチング基板を基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置に戻し、一例として下記プラズマエッチング条件で１００％のオーバーエッチングを施す。
Ｃｌ₂ ７５ ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ５ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ４００ ｍＰａ
マイクロ波 ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
基板バイアス ８０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃
本エッチング条件は、先のジャストエッチング工程における条件と同一である。このオーバーエッチングにより、イオン入射に直接曝される段差部の残渣２ａは残渣２ａ上の酸化膜５を含めて完全に除去される。しかしながら、高融点金属シリサイド層３パターン側面には厚い酸化膜５が形成されており、しかもイオン入射に直接曝されることは少ないので、長時間におよぶオーバーエッチング工程中に高融点金属シリサイド層３パターンにサイドエッチングが入ることはない。オーバーエッチング後の高融点金属ポリサイド層パターンの状態を図１（ｄ）に示す。
【００２４】
本実施例によれば、高融点金属ポリサイド層をオーバーエッチングする前に、Ｏ₂ ／Ｃ₂ Ｆ₆ ガスを用いたプラズマ処理を施すことにより、高融点金属シリサイド層パターン側面に安定な厚い酸化膜を形成することができ、高融点金属シリサイド層パターンのサイドエッチング等の形状異常を防止することが可能となる。
【００２５】
実施例２
本実施例はエッチングマスクであるとともにＳＡＣのオフセット酸化膜でもある酸化シリコン系材料層パターン下に、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈからなる反射防止層を形成しておき、酸化シリコン系材料層パターンと反射防止層をともにエッチングマスクとして高融点金属ポリサイド層をプラズマエッチングした例であり、これを図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００２６】
本実施例で採用した被エッチング基板は、図２（ａ）に示すように基本的には前実施例で用いたものと同様であるが、高融点金属シリサイド層３上に接してＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６を形成し、この上に酸化シリコン系材料層パターン４を形成した点のみが異なる。ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６は、Ｓｉ₂ Ｈ₆ 、Ｏ₂ およびＮＨ₃ を原料ガスとしたプラズマＣＶＤにより、一例として２５ｎｍの厚さに形成したものである。このようにＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６を形成しておくことにより、酸化シリコン系材料層パターン４をパターニングする際のレジストマスク（図示せず）はより容易かつ高精度に形成することができる。しかしながら、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６の採用は、高融点金属ポリサイド層のパターニング時に下記のような影響を与える。すなわち、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６はＣｌ₂ ／Ｏ₂ 系の混合ガスでエッチング中に容易に酸素を放出し、高融点金属シリサイド層３パターン近傍のＯ^* 濃度を高める。このため、高融点金属シリサイド層３パターン側面では蒸気圧の大きいＷＯ_x Ｃｌ_y の生成が盛んとなり、特にオーバーエッチング工程でのサイドエッチングが一層生じ易い。
【００２７】
図２（ａ）に示す被エッチング基板を、基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ上にセットし、酸化シリコン系材料層パターン４とＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６をエッチングマスクとして、一例として下記条件により高融点金属シリサイド層３と多結晶シリコン層２を同一条件により連続的にプラズマエッチングする。この工程は下地材料層が露出する直前あるいは一部が露出するまで施すジャストエッチング工程である。
Ｃｌ₂ ７５ ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ５ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ４００ ｍＰａ
マイクロ波 ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
基板バイアス ８０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃
本エッチング工程においては、先述したＷＣｌ_x およびＳｉＣｌ_x 、もしくはこれらの酸化物であるＷＯ_x Ｃｌ_y およびＳｉＯ_x Ｃｌ_y 等の混合物からなる反応生成物がパターニングされた高融点金属ポリサイドパターンの側面に薄く堆積し、これが側壁保護膜となって異方性エッチングが進行する。本実施例ではＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６から酸素が放出されるので、側壁保護膜中に占めるＷＯ_x Ｃｌ_y およびＳｉＯ_x Ｃｌ_y 系酸化物の割り合いは大きく、膜質はやや弱く、オーバーエッチングにおける耐性は劣る。ジャストエッチング終了後の状態を図１（ｂ）に示す。下地材料層の段差部には、多結晶シリコン層２の残渣２ａが残存する。
【００２８】
つぎに被エッチング基板を平行平板型のアッシング装置に搬送し、下記プラズマ処理条件によりフッ素系化学種発生しうるガスを添加した酸素系化学種を発生しうるガスを用いてプラズマ処理を施す。
Ｏ₂ １２０００ ｓｃｃｍ
Ｃ₂ Ｆ₆ ６０ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ２．７ ｋＰａ
ＲＦ電力 ７００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
基板温度 ２５０ ℃
本プラズマ処理工程により、高融点金属シリサイド層３パターンの側面には、酸化シリコンを主体とする酸化膜５が１０ｎｍ以上の厚さに形成される。無論、多結晶シリコン層２パターンの側面や残渣２ａ表面にも酸化膜５は形成される。この状態を図２（ｃ）に示す。
【００２９】
この後、被エッチング基板を基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置に戻し、一例として下記プラズマエッチング条件で１００％のオーバーエッチングを施す。
Ｃｌ₂ ７５ ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ５ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ４００ ｍＰａ
マイクロ波 ８５０ Ｗ（２．４５ＧＨｚ）
基板バイアス ８０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃
本エッチング条件は、先のジャストエッチング工程における条件と同一である。このオーバーエッチング工程中にも、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層６からは酸素が放出されるので、高融点金属シリサイド層３パターンはサイドエッチングされやすい条件が揃っているが、先のプラズマ処理により厚い酸化膜５により保護されているため、形状異常は防止されるとともに、段差部の残渣２ａは完全に除去される。オーバーエッチング後の高融点金属ポリサイド層パターンの状態を図２（ｄ）に示す。
【００３０】
本実施例によれば、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層の採用により非常に形状異常が発生しやすいケースであるが、高融点金属ポリサイド層をオーバーエッチングする前に、Ｏ₂ ／Ｃ₂ Ｆ₆ ガスによるプラズマ処理を施すことにより、高融点金属シリサイド層パターン側面に安定な厚い酸化膜を形成することができ、高融点金属シリサイド層パターンのサイドエッチング等の形状異常を防止することが可能となる。
【００３１】
以上、本発明を２種の実施例により説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】
例えば、フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるエッチングガスとして、Ｃｌ₂ を例示したが他のＣｌ系ガスを用いてもよい。またＨＢｒやＢｒ₂ のようなＢｒ系ガスや、ＨＩのようなＩ系ガスを用いてもよい。
【００３３】
また酸素系化学種を発生しうるガスとしてＯ₂ を採り上げたが、ＮＯ_x 系ガスやＣＯ_x 系ガス、Ｈ₂ Ｏ等プラズマ中でＯ^* を発生しうるガスを適宜使用できる。さらに混合ガス中にＨｅやＡｒ等の希ガスを添加してもよい。
【００３４】
エッチングマスク層としてに酸化シリコン系材料層としてＳｉＯ₂ を例示したが、ＰＳＧやＢＰＳＧ等の不純物含有酸化シリコンや、ＳｉＯＮであってもよい。特にプラズマＣＶＤにより低温形成され、膜質が弱く酸素を放出しやすい酸化シリコン系材料層を含むエッチングマスクであっても、本発明は好適にサイドエッチングを防止する。
【００３５】
プラズマ処理を施す際に添加するフッ素系化学種を発生するガスとしてＣ₂ Ｆ₆ を例示したが、ＣＦ₄ やＣ₃ Ｆ₈ 、あるいはＳＦ₆ やＮＦ₃ 等のプラズマ中にＦ^* を発生しうるガスを適宜用いてよい。
【００３６】
配線の形成例として、多結晶シリコンとＷＳｉ_x の積層構造のＷポリサイド配線を例示したが、ＭｏＳｉ_x やＴｉＳｉ_x 等、他の高融点金属シリサイドを用いたポリサイド構造であってもよい。高融点金属シリサイド層単層の配線にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【００３７】
高融点金属ポリサイド層の下層としては多結晶シリコンを用いるのが通常であるが、本出願人が先に出願した特開昭６３−１６３号公報で開示したように、非晶質シリコンを用いてもよい。非晶質シリコンのエッチング特性は多結晶シリコンとほぼ同一である。この非晶質シリコンも、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極・配線として最終的に機能する段階では、注入不純物の活性化熱処理工程により多結晶シリコンに変換されるので、ポリサイド構造となる。
【００３８】
さらに、高融点金属ポリサイド層のパターニング時に使用するエッチング装置として基板バイアス印加型のＥＣＲプラズマエッチング装置を採り上げたが、平行平板型ＲＩＥ装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)エッチング装置、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma) エッチング装置等、各種エッチング装置を使用可能であることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によればセルフアラインコンタクトプロセスをはじめとする高段差上の高融点金属ポリサイド層を、サイドエッチング等の形状異常を発生することなくプラズマエッチングし、微細で低抵抗の高融点金属ポリサイド配線を信頼性高く形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例１を工程順に説明する概略断面図であり、（ａ）は段差を有する下地材料層上に多結晶シリコン層と高融点金属シリサイド層からなる高融点金属ポリサイド層を形成し、さらに酸化シリコン系材料層パターンを形成した状態であり、（ｂ）は高融点金属ポリサイド層をジャストエッチングした状態、（ｃ）はプラズマ処理により高融点金属ポリサイド層側面に酸化膜を形成した状態、（ｄ）はオーバーエッチングにより残渣を除去し高融点金属ポリサイド配線が完成した状態である。
【図２】本発明を適用した実施例２を工程順に説明する概略断面図であり、（ａ）は段差を有する下地材料層上に多結晶シリコン層と高融点金属シリサイド層からなる高融点金属ポリサイド層を形成し、さらにＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層と酸化シリコン系材料層パターンを形成した状態であり、（ｂ）は高融点金属ポリサイド層をジャストエッチングした状態、（ｃ）はプラズマ処理により高融点金属ポリサイド層側面に酸化膜を形成した状態、（ｄ）はオーバーエッチングにより残渣を除去し高融点金属ポリサイド配線が完成した状態である。
【図３】従来の配線形成方法の問題点を説明するための概略断面図であり、（ａ）は段差を有する下地材料層上に多結晶シリコン層と高融点金属シリサイド層からなる高融点金属ポリサイド層を形成し、さらに酸化シリコン系材料層パターンを形成した状態であり、（ｂ）は高融点金属ポリサイド層をジャストエッチングした状態、（ｃ）はオーバーエッチングにより残渣を除去し高融点金属ポリサイド配線にサイドエッチングが発生した状態である。
【符号の説明】
１ 下地材料層
２ 多結晶シリコン層
２ａ 残渣
３ 高融点金属シリサイド層
４ 酸化シリコン系材料層パターン
５ 酸化膜
６ ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈ反射防止層

Claims (3)

1. 不純物を含む多結晶シリコン層上に高融点金属シリサイド層が形成された高融点金属ポリサイド層を、
   該高融点金属ポリサイド層上に選択的に形成された酸化シリコン系材料層パターンをエッチングマスクとして用いるとともに、
   フッ素系化学種以外のハロゲン系化学種を発生しうるガスと、酸素系化学種を発生しうるガスを含む混合ガスを用いてプラズマエッチングする工程を有する配線形成方法であって、
   前記プラズマエッチング工程は、
   前記混合ガスにより該高融点金属ポリサイド層をジャストエッチングする工程と、
   フッ素系化学種を発生しうるガスを添加した酸素系化学種を発生しうるガスを含むガスによるプラズマ処理を施すことで、該高融点金属ポリサイド層のエッチング側壁に酸化膜を形成する工程と、
   前記酸化膜を側壁保護膜として、前記混合ガスを用いて該高融点金属ポリサイド層をオーバーエッチングする工程と、
   をこの順に施すことを特徴とする配線形成方法。
2. プラズマ処理により、すくなくとも高融点金属シリサイド層パターン側面に酸化シリコンを主体とする酸化膜を形成することを特徴とする、請求項１記載の配線形成方法。
3. フッ素系化学種を添加した酸素系化学種を含むガス中の前記フッ素系化学種の添加量は、３％以下であることを特徴とする、請求項１記載の配線形成方法。

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