JPH0234920A - エッチング方法 - Google Patents

エッチング方法

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JPH0234920A
JPH0234920A JP18524488A JP18524488A JPH0234920A JP H0234920 A JPH0234920 A JP H0234920A JP 18524488 A JP18524488 A JP 18524488A JP 18524488 A JP18524488 A JP 18524488A JP H0234920 A JPH0234920 A JP H0234920A
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gas
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high melting
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願の発明は、高融点金属に対するエツチングガス及び
エツチング方法に関するものである。
〔発明の概要〕
本願の発明は、上記の様なエツチングガス及びエツチン
グ方法において、弗素系ガスと塩素系ガスとをエツチン
グガスに含ませ、°このエツチングガスを用いて高融点
金属をエツチングすることによって、複雑な装置やプロ
セスを用いることなく高い異方性でしかも効率的に高融
点金属をエツチングすることができる様にしたものであ
る。
〔従来の技術〕
VLS Iの配線抵抗を低くするために、W等の高融点
金属が配線材料として用いられつつある。
この高融点金属に対するエツチングとしては、微細加工
のニーズから、RIE等の異方性の高いエツチングを行
う必要がある。
高融点金属に対してRIEを行うときのエッチングガス
としては、弗素系ガスや塩素系ガスが従来から考えられ
ている。
しこの方法は、装置やプロセスが複雑であり、量産的な
技術とは言えない。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、塩素系ガスで例えばWをRIELようとしても
、Wと塩素系ガスとの反応生成物であるWCj2.の蒸
気圧が低いためにエツチング速度が遅く、エツチングを
効率的に行うことができない。
これに対して、SFb等の弗素系ガスでWをRIEする
と、エツチング速度は速いが、Wと弗素ラジカルとの反
応のために、Wがアンダカットされるのを避けることが
できない(例えば、電子情報通信学会技術報告5SD8
4−45、pp、1−8(1984))。
そこで、SF6によるアンダカットを抑制するために、
SF、によるエツチングとNHffによる堆積とを交互
に素速く繰り返す方法も考えられている(Extend
ed  Abstracts  of  the  1
8th  (1986Internati。
nal) Conference on 5olid 
5tate Devices andMate ria
ls、 Tokyo、 1986. pp、 229−
232) 、しか〔課題を解決するための手段〕 請求項1のエツチングガスは弗素系ガスSF、と塩素系
ガスC1□とを含んでいる。
請求項2のエツチング方法では、弗素系ガスSli+。
と塩素系ガスCe2とを含むガスsp6/c12によっ
て高融点金属12をエツチングする。
請求項3のエツチング方法では、弗素系ガスSF6によ
って高融点金属12をエツチングし、その後、弗素系ガ
スSF6と塩素系ガスC12とを含むガスSFi/cx
、によって前記高融点金属12をエツチングする。
請求項4のエツチング方法では、弗素系ガスSF。
と塩素系ガスCA2とを含むガスSF6/c7!2によ
って高融点金属12をエツチングし、その後、弗素系ガ
スSF、によって前記高融点金属12をオーバエツチン
グする。
〔作用〕
請求項1のエツチングガスでは、高融点金属12のアン
ダカットを抑制しつつ高速でエツチングを行うことがで
きる。
請求項2のエツチング方法では、高融点金属12の中括
れ状のアンダカットを抑制しつつ高速でエツチングを行
うことができる。
請求項3のエツチング方法では、エツチングマスク13
の直下における高融点金属12のアンダカットを抑制し
つつ高速でエツチングを行うことができる。
請求項4のエツチング方法では、高融点金属12の基底
部におけるアンダカソトを抑制しつつ高速でエツチング
を行うことができる。
〔実施例〕
以下、WのRIEに適用した本願の発明の第1〜第4実
施例を、第1図〜第4図を参照しながら説明する。
第1実施例では、第1図に示す様に、半導体基板11上
に厚さ300nmのW12を直流スパッタリングで堆積
させ、W12上に厚さ1.0μmのレジスト13を塗布
し、レジスト13をステッパでパターニングしてからR
IEを行った。
RIE装置としては、陰極結合方式で放電励起周波数が
13.56Ml1zの平行平板型装置を用い、ミノJを
0.O8Wcm−”とした。エツチングガスとしては、
SFbとCj22とが種々の比率を有している混合ガス
を用いた。
第1A図〜第1C図は、第1実施例の結果のうちで、S
F6 / cx2の供給流量を夫々30/28secm
、 30 / 15 secm、30 / 2 sec
mとした場合の結果を示しており、第1D図は30 /
 Osccmとした場合の結果を示している。なお、混
合ガスの供給流量は各々の場合で相違しているが、排気
ポンプによる排気量を調整することによって、ガス圧力
は6.7Paに維持されている。
これらの結果のうち、例えば第1A図の結果では、W1
2のうちでレジスト13直下の部分が多少アンダカソト
されているが、全体としてはやや順テーパの好適な形状
になっている。
これに対して第1D図の結果では、W12のうちでレジ
スト13直下の部分はアンダカットされていないものの
、中括れ状にアンダカットされて好ましくない形状とな
っている。
この様にSF6/ Cβ2のン昆合ガスをエツチングガ
スに用いた場合にW12のアンダカソトが抑制されるの
は、C12によって蒸気圧の低いW(J!。
がエツチングの進行と同時にW12の側壁に形成される
ためではないかと考えられる。
なお、エツチングガスとしてC12のみを供給するRI
Eも行ったが、エツチング速度が第1実施例に比べて著
しく遅く、エツチングの終了までレジスト13を保持す
ることができなかった。
上述の第1実施例の結果から、SF6 / (J’2の
好ましい混合比は3015〜30/45であり、30/
28程度が特に好ましいことが判明した。
第2図は、第2実施例の結果を示している。この第2実
施例は、RIBの最初の1分間は流量が3Qsccmの
SF6のみをエツチングガスとして用い、その後はRI
Eの終了まで流量が30 / 28secmであるSF
6/ Cβ2の混合ガスをエツチングガスとして用いる
ことを除いて、上述の第1実施例と同様の条件で実施し
た。
SF6のみを用いる最初の1分間のRIEによって、最
初の厚さが300nmであるW12の1/4程度の厚さ
分がエツチングされた。
第2図と第1A図との比較から明らかな様に、この第2
実施例ではレジスト13直下の部分におけるアンダカッ
トが第1実施例よりも少ない。
この第2実施例でレジスト13直下の部分におけるアン
ダカソトが少ないのは、SF6によるレジスト13の分
解物がW12の側壁を保護するためではないかと考えら
れる。
また、第2図と第1A図との比較からも明らかな様に、
この第2実施例の方がレジスト13の残り膜厚が厚く、
従ってレジスト13のマスク効果が大きい。これはSF
6 / i2の混合ガスよりもSF6のみの方がエツチ
ング速度が速く、全体のエツチング時間が少なくて済む
ためである。
次に、第3実施例を説明する。この第3実施例は2.厚
さ300 nmのW12を堆積させるために、最初の5
0nmの厚さ分のみを直流スパッタリングで堆積させ、
残りの250nmの厚さ分は高周波スパッタリングで堆
積させることを除いて、既述の第1A図の場合と同じ条
件で実施した。
この様な第3実施例でも、第2実施例による第2図の結
果と同様に、レジスト13直下の部分におけるアンダカ
ソトの少ないエツチングを行うことができる。
これは、第3図に示す様に直流スパッタリングによって
堆積させたWよりも高周波スパッタリングによって堆積
させたWの方がエツチング速度が速く、全体のエツチン
グ時間が少なくて済むことによると考えられる。
また、この様に全体のエツチング時間が少なくて済むの
で、第1A図の場合に比べてスループントも伏きい。
なお、この第3実施例におけるW12も第1実施例にお
けるW12も、比抵抗が殆んど同じであり、品質は同等
である。
一方、W12を全部の厚さに亘って高周波スパッタリン
グで堆積させると、このW12が半導体基板11から剥
離し易い。
これに対して、この第3実施例における様に直流スパッ
タリングで堆積させたW上に高周波スパッタリングで更
にWを堆積させれば、少なくとも高周波スパッタリング
によるWの厚さが250nm程度以下の場合は、高周波
スパッタリングによるWが直流スパッタリングによるW
から剥離することはない。
次に、第4実施例を説明する。この第4実施例は、W1
2のジャストエツチングまでは第1A図の場合と同じ条
件で実施し、その後に流量が30secmのSF、のみ
でオーバエツチングを行うものである。
第4A図及び第4B図は、この第4実施例で夫夫30%
及び60%のオーバエツチングを行った場合の結果を示
している。
これに対して第4C図及び第4D図は、ジャストエソチ
ングまでの条件と同じ条件で引き続いて夫々30%及び
60%のオーバエツチングを行った場合の結果を示して
いる。
第4B図から明らかな様に、この第4実施例では60%
のオーバエツチングを行ってもW12の基底部はアンダ
カソトされていない。
これに対して、第4C図から明らかな様に、ジャストエ
ツチングまでの条件と同じ条件でオーバエツチングを行
うと、30%のオーバエツチングを行った時点でもW1
2の基底部がアンダカットされている。
これは、ジャストエツチングまではW12の側壁保護膜
としての−C1,が形成されるが、オーバエツチング時
にはエツチングされるべきWが存在しておらず、逆に、
過剰になったF9によって、W(1! 、 + x F
” −WF、↑+x Cj!”の反応が起こり、W(l
Xが除去されるためであろうと考えられる。
一方、W12の側壁保護膜であるticz、のエツチン
グ速度はF“の量で決定されるので、SF6単独のガス
でもSF6/l12の混合ガスでも、WC&。
のエツチング速度は同じである。
そして、Wに対するエツチング速度が速いSF。
単独のガスの方が、SF、/ C12の混合ガスよりも
、同じ率のオーバエツチングに要する時間が少なくて済
む。
従って、SF6のみでオーバエツチングを行うとWCA
Xの除去量が少なく、この第4実施例ではW12の基底
部がアンダカットされないものと考えられる。
また、オーバエツチングに要する時間が上述の様に少な
くて済むので、このオーバエツチングを効率的に行うこ
とができる。
なお、上述の何れの実施例においてもSF6/ Cβ2
の混合ガスをエツチングガスとしてW12をエツチング
したが、他の弗素系ガス及び塩素系ガスを用いることも
でき、Mo−、Tis Ta等の他の高融点金属をエツ
チングすることもできる。
またエツチング装置として、平行平板型RIE装置以外
の装置を用いることもできる。
〔発明の効果〕
本願の発明によるエツチングガス及びエツチング方法で
は、高融点金属のアンダカットを抑制しつつ高速でエツ
チングを行うことができるので、複雑な装置やプロセス
を用いることな(高い異方性でしかも効率的に高融点金
属をエツチングすることができる。
13− ・・・・−・−・−・−レジストである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、弗素系ガスと塩素系ガスとを含む高融点金属用のエ
    ッチングガス。 2、弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによって高融
    点金属をエッチングするエッチング方法。 3、弗素系ガスによって高融点金属をエッチングし、そ
    の後、弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによって前
    記高融点金属をエッチングするエッチング方法。 4、弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによって高融
    点金属をエッチングし、その後、弗素系ガスによって前
    記高融点金属をオーバエッチングするエッチング方法。
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