JPH04234116A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH04234116A
JPH04234116A JP41634990A JP41634990A JPH04234116A JP H04234116 A JPH04234116 A JP H04234116A JP 41634990 A JP41634990 A JP 41634990A JP 41634990 A JP41634990 A JP 41634990A JP H04234116 A JPH04234116 A JP H04234116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
high melting
melting point
point metal
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.)
Pending
Application number
JP41634990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Shinohara
啓二 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP41634990A priority Critical patent/JPH04234116A/en
Publication of JPH04234116A publication Critical patent/JPH04234116A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enable the etching of a high melting metal layer of W or the like or a high melting metal compound layer of WSix or the like to be improved in shape anisotropy and selectivity to resist and base. CONSTITUTION:Gas of WF6/SF6/N2, WF6/HBr, or WF6/HBr/SF6 type is used as a gas for etching a W layer. All gases contain high melting point metal halide (WF6), and the halide concerned is made to serve as a supply source which feeds etching seeds and to enable products of WN, WBr, and the like to be deposited from a vapor phase. The deposit concerned is made to serve as a side wall protection. As a conventional resist decomposition product is unneeded, ion implantation energy can be lessended and particle contamination can be also decreased. Furthermore, an undercut is prevented from occurring in over-etching.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
においてタングステン等の高融点金属、もしくはタング
ステン・シリサイド等の高融点金属化合物からなる材料
層をエッチングする方法に関し、特に異方性、対レジス
ト選択性、および対下地選択性の向上に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method of etching a material layer made of a high melting point metal such as tungsten or a high melting point metal compound such as tungsten silicide in the field of manufacturing semiconductor devices, etc. Related to improving resist selectivity and base selectivity.

【0002】0002

【従来の技術】近年のVLSI,ULSI等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進むに伴
い、配線のデザイン・ルールもサブミクロンからクォー
ターミクロンのレベルにまで微細化されようとしている
。従来主としてDOPOS(doped  polys
ilicon)層により形成されているゲート電極にお
いても、そのパターン幅が0.35μmあるいはそれ以
下に縮小されつつある。しかし、パターン幅の縮小に伴
う抵抗値の上昇がデバイスの高速化を図る上で障害とな
るため、DOPOSよりも抵抗値が約1桁低い高融点金
属シリサイドを用いたポリサイド配線、あるいはさらに
約1桁抵抗値の低い高融点金属配線が注目されている。 特に、代表的な高融点金属であるタングステン(W)は
、半導体装置の電極配線材料として従来から最も広く使
用されているアルミニウムよりも融点が高く、配線形成
後の各種熱処理が支障なく行えるというメリットを有す
る。
[Background Art] As semiconductor devices become more highly integrated and have higher performance, as seen in VLSI, ULSI, etc. in recent years, the design rules for wiring will become finer from submicron to quarter-micron levels. It is said that Conventionally, DOPOS (doped polys
The pattern width of gate electrodes formed from ilicon (Ilicon) layers is also being reduced to 0.35 μm or less. However, the increase in resistance value associated with the reduction in pattern width is an obstacle to speeding up devices, so polycide wiring using high-melting point metal silicide, which has a resistance value about one order of magnitude lower than that of DOPOS, or even more Refractory metal interconnects with an order of magnitude lower resistance are attracting attention. In particular, tungsten (W), a typical high-melting point metal, has a higher melting point than aluminum, which has traditionally been most widely used as an electrode wiring material for semiconductor devices, and has the advantage that various heat treatments after wiring formation can be performed without any problems. has.

【0003】ところで、タングステン層の異方性エッチ
ングを行う方法としては、■レジスト分解生成物を側壁
保護に利用する方法、■低温エッチング、■エッチング
・ガス中に予め高融点金属ハロゲン化物を添加する方法
等が提案されている。上記■のレジスト分解生成物を側
壁保護に利用する方法とは、たとえばSF6 とCl2
 の混合ガスを用い、レジスト・パターンをマスクとし
てタングステン層のエッチングを行うものである。この
方法によれば、SFx + ,Cl+ ,Cl2 + 
等のイオンによりレジスト材料がスパッタリングされて
生成する炭素系ポリマーがパターン側壁部に堆積し、側
壁保護が行われる。上記■の低温エッチングとは、エッ
チング中のウェハ温度を0℃以下に制御することにより
、深さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト反応に
より維持したまま、パターン側壁部におけるラジカル反
応を凍結または抑制してアンダカット等の形状不良を防
止しようとする技術である。タングステン層の異方性エ
ッチングは、ウェハ冷却温度を−50℃程度に設定すれ
ば実現される。 上記■の高融点金属ハロゲン化物を添加する方法とは、
たとえば特開平2−45927号公報に開示されるよう
に、SF6 を主体とするエッチング・ガス中にWF6
 等を予め添加しておくものである。この方法によれば
、上記■の炭素系ポリマーに代わり、タングステンを含
む揮発性の低い反応生成物を主体とする側壁保護膜が形
成される。
By the way, methods for anisotropically etching a tungsten layer include: (1) using resist decomposition products to protect the sidewalls, (2) low-temperature etching, and (2) adding a high-melting point metal halide to the etching gas in advance. Several methods have been proposed. The above method of using resist decomposition products for sidewall protection includes, for example, SF6 and Cl2.
In this method, the tungsten layer is etched using a mixed gas using the resist pattern as a mask. According to this method, SFx + , Cl+ , Cl2 +
A carbon-based polymer produced by sputtering of the resist material by ions such as the like is deposited on the sidewalls of the pattern, thereby protecting the sidewalls. The low-temperature etching described in (■) above refers to freezing or suppressing radical reactions on the pattern sidewalls while maintaining the etching rate in the depth direction through ion-assisted reactions by controlling the wafer temperature during etching to below 0°C. This technique attempts to prevent shape defects such as undercuts. Anisotropic etching of the tungsten layer can be achieved by setting the wafer cooling temperature to about -50°C. The method of adding high melting point metal halide mentioned in (■) above is as follows:
For example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-45927, WF6 is added to an etching gas mainly composed of SF6.
etc. are added in advance. According to this method, instead of the carbon-based polymer described in (1) above, a sidewall protective film is formed which is mainly composed of a low-volatility reaction product containing tungsten.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タングステン層のドライエッチング方法には、それぞれ
一長一短がある。まずレジスト分解生成物を側壁保護に
利用する方法では、比較的容易に高異方性が達成される
ものの、レジスト材料をスパッタリングするに十分なイ
オン入射エネルギーが必要であるため、本質的に高い対
レジスト選択性および対下地選択性を望むことはできな
い。低温エッチングについては、イオン入射エネルギー
が比較的低い条件にて異方性と選択性に優れたエッチン
グが可能となるものの、冷却設備の設置による装置の大
型化や高コスト化、大気中にウェハを取り出した際の結
露、冷却所要時間によるスループットの低下、冷却安定
性の不足、エッチング・チャンバ内の蓄熱等、実用化を
前に解決すべき問題が非常に多い。また、上述のエッチ
ング・ガス中に高融点金属ハロゲン化物を添加する方法
では、炭素系ポリマーを側壁保護に利用する方法よりは
パーティクル汚染の虞れが少ない点がメリットである。 しかし、WF6 のフラグメントであるWFx (x=
1〜5)は蒸気圧の比較的高いものが多く、効果的な側
壁保護を行うことは実際には難しい。十分な側壁保護効
果を得るためにはWF6 の添加量を相当増やす必要が
あり、このことがエッチング・チャンバ全体の汚染につ
ながる虞れがある。
However, each of the conventional dry etching methods for a tungsten layer has its advantages and disadvantages. First, in the method of using resist decomposition products for sidewall protection, high anisotropy can be achieved relatively easily, but since it requires sufficient ion incident energy to sputter the resist material, it inherently has high anisotropy. Resist selectivity and substrate selectivity cannot be expected. Regarding low-temperature etching, etching with excellent anisotropy and selectivity is possible under conditions where the ion incident energy is relatively low. There are many problems that need to be resolved before practical use, such as dew condensation when taken out, reduced throughput due to the time required for cooling, insufficient cooling stability, and heat accumulation in the etching chamber. Furthermore, the method of adding a high melting point metal halide to the etching gas described above has the advantage that there is less risk of particle contamination than the method of using a carbon-based polymer for sidewall protection. However, WFx (x=
1 to 5) have relatively high vapor pressures, and it is actually difficult to provide effective side wall protection. In order to obtain a sufficient sidewall protection effect, the amount of WF6 added must be increased considerably, which may lead to contamination of the entire etching chamber.

【0005】そこで本発明は、上述の諸問題を解決し、
高異方性と良好な対レジスト選択性および対下地選択性
が達成できるドライエッチング方法を提供することを目
的とする。
[0005] Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and
It is an object of the present invention to provide a dry etching method that can achieve high anisotropy and good resist selectivity and base selectivity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本発明の第1の発明にかかるドライ
エッチング方法は、高融点金属ハロゲン化物ガスとフッ
素系ガスと窒素系ガスとを含むエッチング・ガスを用い
て高融点金属またはその化合物からなる材料層をエッチ
ングすることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The dry etching method of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned objects. That is, the dry etching method according to the first aspect of the present invention etches a material layer made of a high melting point metal or a compound thereof using an etching gas containing a high melting point metal halide gas, a fluorine gas, and a nitrogen gas. It is characterized by etching.

【0007】本発明の第2の発明にかかるドライエッチ
ング方法は、高融点金属ハロゲン化物ガスと臭素系ガス
とを含むエッチング・ガスを用いて高融点金属またはそ
の化合物からなる材料層をエッチングすることを特徴と
するものである。
A dry etching method according to a second aspect of the present invention includes etching a material layer made of a high melting point metal or a compound thereof using an etching gas containing a high melting point metal halide gas and a bromine gas. It is characterized by:

【0008】さらに、本発明の第3の発明にかかるドラ
イエッチング方法は、高融点金属ハロゲン化物ガスと臭
素系ガスとフッ素系ガスとを含むエッチング・ガスを用
いて高融点金属またはその化合物からなる材料層をエッ
チングすることを特徴とするものである。
Furthermore, the dry etching method according to the third aspect of the present invention uses an etching gas containing a high melting point metal halide gas, a bromine gas, and a fluorine gas to remove a high melting point metal or a compound thereof. This method is characterized by etching a material layer.

【0009】[0009]

【作用】本願では、いずれの発明においてもエッチング
・ガス中に高融点金属ハロゲン化物ガスが含有されてい
る。高融点金属もしくはその化合物からなる材料層のエ
ッチングにはハロゲン系のガスが一般に使用されるので
、上記高融点金属ハロゲン化物はエッチング反応生成物
である。エッチング反応系において気相中に反応生成物
が存在すれば、その分圧に対応する分だけ被エッチング
材料層からの反応生成物の離脱は抑制される。この抑制
効果は、イオン入射を受ける水平面よりもイオン入射を
ほとんど受けないパターン側壁部において顕著に現れる
ので、サイドエッチングが抑制される。以上の効果は、
特開平2−45927号公報において既に知られている
とおりである。
[Operation] In all of the inventions of the present application, the etching gas contains a high melting point metal halide gas. Since a halogen gas is generally used for etching a material layer made of a high melting point metal or its compound, the high melting point metal halide is an etching reaction product. If a reaction product exists in the gas phase in the etching reaction system, separation of the reaction product from the layer of material to be etched is suppressed by an amount corresponding to the partial pressure. This suppressing effect is more pronounced on the pattern sidewall portions, which hardly receive ion incidence, than on the horizontal planes, which receive ion incidence, so that side etching is suppressed. The above effects are
This is already known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-45927.

【0010】本願は、さらにガス系の工夫により側壁保
護効果の向上を狙っている。本発明の第1の発明におい
て側壁保護膜を構成する成分は、主として高融点金属窒
化物である。この窒化物は、高融点金属ハロゲン化物ガ
スと窒素系ガスとが放電分解して気相中に生成された高
融点金属系化学種と窒素系化学種が反応することにより
形成される他、フッ素系ガスの放電分解により生成する
フッ素系化学種と被エッチング材料層との反応により生
成する高融点金属フッ化物がさらに気相中で窒素系ガス
と反応することによっても生成される。高融点金属窒化
物は一般に高い融点を有し、エッチング反応系中におけ
る蒸気圧は低いので、ウェハ表面に堆積する。このうち
、被エッチング面に堆積するものは入射イオンのスパッ
タリング作用により除去され、イオン入射の少ないパタ
ーン側壁部に堆積したものが側壁保護の役割を果たす。
[0010] The present application further aims at improving the side wall protection effect by devising the gas system. In the first aspect of the present invention, the components constituting the sidewall protective film are mainly high melting point metal nitrides. This nitride is formed by the reaction of high-melting point metal-based chemical species and nitrogen-based chemical species generated in the gas phase through discharge decomposition of high-melting point metal halide gas and nitrogen-based gas. The high melting point metal fluoride produced by the reaction between the fluorine-based chemical species produced by discharge decomposition of the system gas and the material layer to be etched is further produced by reacting with the nitrogen-based gas in the gas phase. Refractory metal nitrides generally have a high melting point and a low vapor pressure in the etching reaction system, so they are deposited on the wafer surface. Of these, those deposited on the surface to be etched are removed by the sputtering action of incident ions, and those deposited on the sidewalls of the pattern, where fewer ions are incident, play the role of protecting the sidewalls.

【0011】本発明の第2の発明において側壁保護膜を
構成する成分は、主として高融点金属臭化物である。こ
の臭化物は、高融点金属ハロゲン化物ガスと臭素系ガス
とが放電分解して気相中に生成された高融点金属系化学
種と臭素系化学種が反応することにより形成される他、
臭素系ガスの放電分解により生成する臭素系化学種と被
エッチング材料層との反応によっても生成される。この
臭化物も蒸気圧が低いため、パターン側壁部に堆積して
側壁保護の役割を果たす。第2の発明の場合、上記高融
点金属ハロゲン化物ガスは被エッチング材料層の主エッ
チング種の供給源を兼ねている。
[0011] In the second aspect of the present invention, the components constituting the sidewall protective film are mainly high melting point metal bromides. This bromide is formed by the reaction between high melting point metal species and bromine species generated in the gas phase through discharge decomposition of high melting point metal halide gas and bromine gas.
It is also generated by the reaction between bromine-based chemical species generated by discharge decomposition of bromine-based gas and the material layer to be etched. Since this bromide also has a low vapor pressure, it accumulates on the sidewalls of the pattern and plays a role in protecting the sidewalls. In the case of the second invention, the high melting point metal halide gas also serves as a source for the main etching species of the material layer to be etched.

【0012】本発明の第3の発明で達成される側壁保護
効果は第2の発明と同様であるが、第2の発明で使用す
るガス系にさらにフッ素系ガスが添加されることにより
、エッチング速度の増大を図ることができる。
The side wall protection effect achieved in the third aspect of the present invention is similar to that in the second aspect, but by further adding a fluorine gas to the gas system used in the second aspect, the etching effect is improved. It is possible to increase the speed.

【0013】以上3発明における共通の効果としては、
(a)高融点金属ハロゲン化物ガスはエッチング種(ハ
ロゲン系化学種)の供給源でもあるため、高速なエッチ
ングが可能となること、(b)側壁保護をレジスト分解
生成物に頼らないのでイオン入射エネルギーを低減でき
、対レジスト選択性,対下地選択性が向上すること、(
c)側壁保護膜の構成成分が被エッチング材料層のみな
らずエッチング・ガス系からも供給されるので、効率良
い側壁保護が行え、しかも被エッチング層の大部分が消
失した後のオーバーエッチング時でも引き続き側壁保護
が可能であること、(d)上記側壁保護膜の主成分は被
エッチング材料層と共通の金属元素を含む化合物である
ため、炭素系ポリマー等のようにパーティクル汚染を惹
起する虞れが少ないこと、等が挙げられる。
[0013] The common effects of the above three inventions are as follows:
(a) High melting point metal halide gas is also a source of etching species (halogen-based chemical species), so high-speed etching is possible; (b) Sidewall protection does not rely on resist decomposition products, so ion incidence Energy can be reduced and resist selectivity and underlayer selectivity can be improved (
c) Since the constituent components of the sidewall protection film are supplied not only from the etching material layer but also from the etching gas system, sidewall protection can be performed efficiently, even during over-etching after most of the etching layer has disappeared. (d) Since the main component of the sidewall protective film is a compound containing the same metal element as the material layer to be etched, there is no risk of causing particle contamination like carbon-based polymers, etc. For example, there are few

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について説明す
る。
[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0015】実施例1 本実施例は、本発明の第1の発明を適用し、WF6 と
SF6 とN2 とを含む混合ガスを用いてW層のエッ
チングを行った例である。まず、一例として酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜上にW層が積層され、さらに該W
層の上にエッチング・マスクとして所定の形状にパター
ニングされたフォトレジスト・パターンが形成されてな
るウェハを用意した。このウェハを平行平板型RIE(
反応性イオン・エッチング)装置のウェハ載置電極上に
セットし、WF6 流量20SCCM,SF6 流量1
0SCCM,N2 流量10SCCM,ガス圧6.7P
a(50mTorr)、RFパワー密度0.5W/cm
2 (13.56MHz)の条件で上記W層のエッチン
グを行った。
Example 1 This example is an example in which the first aspect of the present invention is applied and a W layer is etched using a mixed gas containing WF6, SF6, and N2. First, as an example, a W layer is laminated on an interlayer insulating film made of silicon oxide, and then the W layer is stacked on an interlayer insulating film made of silicon oxide.
A wafer was prepared in which a photoresist pattern patterned into a predetermined shape was formed on the layer as an etching mask. This wafer was subjected to parallel plate RIE (
WF6 flow rate 20SCCM, SF6 flow rate 1
0SCCM, N2 flow rate 10SCCM, gas pressure 6.7P
a (50mTorr), RF power density 0.5W/cm
The above W layer was etched under the conditions of 2.2 (13.56 MHz).

【0016】このエッチング過程では、WF6 とSF
6 の両方から大量に供給されるF* (フッ素ラジカ
ル)、もしくはWFx + ,SFx + ,N+ ,
N2 + 等のイオンの作用により高速にエッチングが
進行した。その一方で、パターン側壁部には側壁保護膜
が形成され、該側壁部がF*による側方攻撃から保護さ
れることにより良好な異方性形状が達成された。この側
壁保護膜は、フォトレジスト材料に由来する炭素系ポリ
マーも若干量含むが、大部分はW2 N,WN2 ,W
2 N3 等の組成式で表される窒化タングステンWN
x からなるものである。上記WNx は、放電分解に
よりWF6 とN2 からそれぞれ生成するWとNとの
反応により気相中から形成される他、SF6 の放電分
解により生成するF* 等がW層と反応して生成したW
Fx がさらに気相中でN2 と反応することによって
も生成する。
In this etching process, WF6 and SF
6 F* (fluorine radicals) supplied in large quantities from both, or WFx + , SFx + , N+ ,
Etching progressed rapidly due to the action of ions such as N2 + . On the other hand, a sidewall protective film was formed on the sidewalls of the pattern, and a good anisotropic shape was achieved by protecting the sidewalls from side attack by F*. This sidewall protective film also contains a small amount of carbon-based polymer derived from the photoresist material, but mostly W2N, WN2, W
Tungsten nitride WN expressed by a composition formula such as 2N3
It consists of x. The above-mentioned WNx is formed from the gas phase by the reaction between W and N generated from WF6 and N2 by discharge decomposition, and also by the reaction of F* etc. generated by discharge decomposition of SF6 with the W layer.
It is also produced when Fx further reacts with N2 in the gas phase.

【0017】なお、上述の条件ではイオン入射エネルギ
ーが比較的小さいため、オーバーエッチング時に下地で
ある層間絶縁膜が過剰にエッチング除去されることはな
かった。しかも、オーバーエッチング時にはW層の大部
分が消失しているにも係わらず、気相中からのWNx 
の供給により引き続き側壁保護が行われた。また、エッ
チング・チャンバの内部が過剰のWFx で汚染される
こともなかった。さらに、従来のように炭素系ポリマー
により側壁保護膜が形成されるエッチング反応系ではパ
ターンの粗密に依存して炭素系ポリマーの堆積量が変動
し易かったが、本実施例ではかかる変動が顕著に抑制さ
れていた。
Note that under the above conditions, since the ion incident energy is relatively small, the underlying interlayer insulating film was not excessively etched away during over-etching. Moreover, even though most of the W layer disappears during over-etching, WNx from the gas phase
Side wall protection continued with the supply of Also, the interior of the etching chamber was not contaminated with excess WFx. Furthermore, in conventional etching reaction systems in which a sidewall protective film is formed using a carbon-based polymer, the amount of carbon-based polymer deposited tends to fluctuate depending on the density of the pattern, but in this example, such fluctuations were significantly reduced. It was suppressed.

【0018】実施例2 本実施例は、本発明の第2の発明を適用し、WF6 と
HBrとを含む混合ガスを用いてW層のエッチングを行
った例である。本実施例でエッチングを行うウェハは、
実施例1で使用したものと同じである。平行平板型RI
E装置を使用し、WF6 流量50SCCM,HBr流
量20SCCM,ガス圧6.7Pa(50mTorr)
、RFパワー密度0.5W/cm2 (13.56MH
z)の条件でW層のエッチングを行った。
Example 2 This example is an example in which the second aspect of the present invention is applied and a W layer is etched using a mixed gas containing WF6 and HBr. The wafer to be etched in this example is:
It is the same as that used in Example 1. Parallel plate type RI
Using E equipment, WF6 flow rate 50SCCM, HBr flow rate 20SCCM, gas pressure 6.7Pa (50mTorr)
, RF power density 0.5W/cm2 (13.56MH
The W layer was etched under the conditions of z).

【0019】このエッチング過程では、WF6 から供
給されるF* (フッ素ラジカル)、もしくはWFx 
+ ,Br+ ,Br2 + 等のイオンの作用により
エッチングが進行した。その一方で、パターン側壁部に
は側壁保護膜が形成されて良好な異方性形状が達成され
た。この側壁保護膜は、WBr2 ,WBr5,WBr
6 等の組成式で表される臭化タングステンWBrxを
主体としており、HBrとW層の反応により生成される
他、気相中においてもWF6 とHBrとの放電分解生
成物から生成されるものである。
In this etching process, F* (fluorine radicals) supplied from WF6 or WFx
Etching progressed due to the action of ions such as +, Br+, and Br2+. On the other hand, a sidewall protective film was formed on the sidewalls of the pattern, and a good anisotropic shape was achieved. This sidewall protective film includes WBr2, WBr5, WBr
It is mainly composed of tungsten bromide WBrx, which is represented by the composition formula be.

【0020】実施例3 本実施例は、本発明の第3の発明を適用し、WF6 ,
HBr,およびSF6 を含む混合ガスを用いてW層の
エッチングを行った例である。本実施例でエッチングを
行うウェハは、実施例1で使用したものと同じである。 有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置を使用し、
WF6 流量50SCCM,HBr流量50SCCM,
SF6 流量50SCCM,ガス圧1.3Pa(10m
Torr)、マイクロ波パワー850W,RFバイアス
・パワー40W(13.56MHz)の条件でW層のエ
ッチングを行った。
Embodiment 3 This embodiment applies the third aspect of the present invention and uses WF6,
This is an example in which the W layer was etched using a mixed gas containing HBr and SF6. The wafer to be etched in this example is the same as that used in Example 1. Using magnetic field microwave plasma etching equipment,
WF6 flow rate 50SCCM, HBr flow rate 50SCCM,
SF6 Flow rate 50SCCM, gas pressure 1.3Pa (10m
The W layer was etched under the following conditions: microwave power of 850 W, and RF bias power of 40 W (13.56 MHz).

【0021】このエッチング過程では、WF6 および
SF6 から供給される大量のF* (フッ素ラジカル
)、もしくはWFx + ,SFx + ,Br+ ,
Br2 + 等のイオンの作用により高速にエッチング
が進行した。その一方で、パターン側壁部には前述の実
施例と同様の機構にもとづき臭化タングステンWBrx
 を主体とする側壁保護膜が形成され、良好な異方性形
状が達成された。
In this etching process, a large amount of F* (fluorine radicals) supplied from WF6 and SF6, or WFx + , SFx + , Br+ ,
Etching progressed rapidly due to the action of ions such as Br2 + . On the other hand, tungsten bromide WBrx is attached to the pattern side wall part based on the same mechanism as in the above-mentioned embodiment.
A sidewall protective film mainly composed of was formed, and a good anisotropic shape was achieved.

【0022】実施例4 本実施例は、従来提案されているガス系によりW層のエ
ッチングをほぼその膜厚分だけ行った後、オーバーエッ
チング時に本発明の第3の発明を適用した例である。本
実施例でエッチングを行うウェハは、実施例1で使用し
たものと同じである。まず、第1のエッチング段階とし
て有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置を使用し
、SF6 流量50SCCM,HBr流量30SCCM
,ガス圧1.3Pa(10mTorr)、マイクロ波パ
ワー850W,RFバイアス・パワー40W(13.5
6MHz)の条件でW層のエッチングをほぼその膜厚分
だけ行った。この第1のエッチング段階では、SF6 
から供給されるF* (フッ素ラジカル)、もしくはS
Fx + ,Br+ ,Br2 + 等のイオンの作用
によりエッチングが進行した。その一方で、パターン側
壁部にはHBrとW層との反応により臭化タングステン
WBrx を主体とする側壁保護膜が形成され、良好な
異方性形状が達成された。
Embodiment 4 This embodiment is an example in which the third aspect of the present invention is applied during over-etching after etching the W layer by approximately the thickness thereof using a conventionally proposed gas system. . The wafer to be etched in this example is the same as that used in Example 1. First, a magnetic field microwave plasma etching system was used for the first etching step, with an SF6 flow rate of 50SCCM and an HBr flow rate of 30SCCM.
, gas pressure 1.3 Pa (10 mTorr), microwave power 850 W, RF bias power 40 W (13.5
The W layer was etched by approximately the thickness of the W layer under the condition of 6 MHz). In this first etching step, SF6
F* (fluorine radical) supplied from
Etching progressed due to the action of ions such as Fx + , Br + , Br2 + , etc. On the other hand, a sidewall protective film mainly composed of tungsten bromide WBrx was formed on the pattern sidewall by the reaction between HBr and the W layer, and a good anisotropic shape was achieved.

【0023】次に第2のエッチング段階として上述のガ
ス系にWF6 を添加し、W層のオーバーエッチングを
行った。ガス供給条件はSF6 流量50SCCM,H
Br流量50SCCM,WF6 流量50SCCMとし
、RFバイアス・パワーは対下地選択性を考慮して10
Wに低減した。ここで、仮に第1のエッチング段階にお
けるガス供給条件によりオーバーエッチングを行ったと
すると、ウェハ上に残存するW層が少ないためにWの供
給が不足してWBrx が十分に形成されず、形状異方
性が劣化する虞れがある。しかし、本実施例では上述の
ように第2のエッチング段階を設けた結果、オーバーエ
ッチング中にも気相中からWが供給され、良好な異方性
形状が維持された。
Next, as a second etching step, WF6 was added to the above gas system to over-etch the W layer. Gas supply conditions are SF6 flow rate 50SCCM, H
Br flow rate is 50SCCM, WF6 flow rate is 50SCCM, and RF bias power is 10 in consideration of substrate selectivity.
It was reduced to W. Here, if over-etching was performed under the gas supply conditions in the first etching step, there would be a small amount of W layer remaining on the wafer, so the supply of W would be insufficient and WBrx would not be sufficiently formed, resulting in shape anisotropy. There is a risk that the quality may deteriorate. However, in this example, as a result of providing the second etching step as described above, W was supplied from the gas phase even during over-etching, and a good anisotropic shape was maintained.

【0024】ところで、本発明は上述の各実施例に何ら
限定されるものではなく、たとえばフッ素系ガスとして
は上述のSF6 の他、F2 ,ClF3 ,CF4 
,NF3 等を使用することができる。臭素系ガスとし
ては上述のHBrの他、Br2 を不活性ガスを用いた
バブリング等により気化させたガスや、BBr3 等を
使用することができる。高融点金属ハロゲン化物ガスも
上述のWF6 に限定されるものではなく、気体状でエ
ッチング反応系に導入できるものであればTi,Mo,
Ta等の高融点金属とCl,F等のハロゲン原子が適宜
組み合わせられてなる化合物を用いても構わない。本発
明におけるエッチング・ガスには、エッチング速度の制
御や側壁保護効果の増強等を目的としてO2 ,N2 
O,N2 O3 ,NO2 等のように酸素を構成元素
として含むガスが適宜添加されていても良い。ただしこ
の場合、過剰な酸素は対レジスト選択性を劣化させるの
で、条件等については最適化が必要である。あるいは、
スパッリング効果, 希釈効果, 冷却効果等を期待す
る観点から、He,Ar等の希ガスが適宜添加されてい
ても良い。上述の各実施例では被エッチング材料層とし
てW層を例示したが、  Ti,Mo,Ta等の他の高
融点金属、もしくはこれらの高融点金属のシリサイド等
であっても良い。さらに、本発明をさらに低温エッチン
グと組み合わせれば、高融点金属ハロゲン化物ガスの添
加量を低減させても効果的な側壁保護を行うことが可能
となる。
By the way, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, the fluorine-based gas may include F2, ClF3, CF4 in addition to the above-mentioned SF6.
, NF3, etc. can be used. As the bromine-based gas, in addition to the above-mentioned HBr, a gas obtained by vaporizing Br2 by bubbling or the like using an inert gas, BBr3, etc. can be used. The high melting point metal halide gas is not limited to the above-mentioned WF6, but can include Ti, Mo, etc. as long as it can be introduced into the etching reaction system in gaseous form.
A compound formed by appropriately combining a high melting point metal such as Ta and a halogen atom such as Cl or F may also be used. The etching gas used in the present invention includes O2 and N2 for the purpose of controlling the etching rate and enhancing the side wall protection effect.
A gas containing oxygen as a constituent element, such as O, N2 O3, NO2, etc., may be added as appropriate. However, in this case, since excessive oxygen deteriorates the selectivity to resist, the conditions etc. need to be optimized. or,
From the viewpoint of expecting a sputtering effect, a dilution effect, a cooling effect, etc., a rare gas such as He or Ar may be added as appropriate. In each of the above-mentioned embodiments, the W layer is exemplified as the material layer to be etched, but other high melting point metals such as Ti, Mo, and Ta, or silicides of these high melting point metals may also be used. Furthermore, if the present invention is further combined with low-temperature etching, it becomes possible to effectively protect the sidewalls even if the amount of high-melting point metal halide gas added is reduced.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によればエッチング・ガスに高融点金属ハロゲン化物
ガスを添加することにより、気相中からもパーティクル
汚染の原因となりにくい堆積物を生成させることができ
る。レジスト分解生成物の供給を特に必要としないため
、対レジスト選択性と対下地選択性の向上を図ることが
でき、また低温エッチング等を行う必要もないので既存
のエッチング装置で対応できる。したがって本発明は、
従来のDOPOS配線に代わる高融点金属配線の実用化
を大きく前進させるものであり、産業上の利用価値は極
めて大きい。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, by adding high melting point metal halide gas to the etching gas, deposits that are less likely to cause particle contamination can be removed from the gas phase. can be generated. Since there is no particular need to supply resist decomposition products, resist selectivity and base selectivity can be improved, and there is no need to perform low-temperature etching, so existing etching equipment can be used. Therefore, the present invention
This will greatly advance the practical application of high-melting point metal interconnects to replace conventional DOPOS interconnects, and will have extremely high industrial value.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  高融点金属ハロゲン化物ガスとフッ素
系ガスと窒素系ガスとを含むエッチング・ガスを用いて
高融点金属またはその化合物からなる材料層をエッチン
グすることを特徴とするドライエッチング方法。
1. A dry etching method comprising etching a material layer made of a high melting point metal or a compound thereof using an etching gas containing a high melting point metal halide gas, a fluorine gas, and a nitrogen gas.
【請求項2】  高融点金属ハロゲン化物ガスと臭素系
ガスとを含むエッチング・ガスを用いて高融点金属また
はその化合物からなる材料層をエッチングすることを特
徴とするドライエッチング方法。
2. A dry etching method comprising etching a material layer made of a high melting point metal or a compound thereof using an etching gas containing a high melting point metal halide gas and a bromine gas.
【請求項3】  高融点金属ハロゲン化物ガスと臭素系
ガスとフッ素系ガスとを含むエッチング・ガスを用いて
高融点金属またはその化合物からなる材料層をエッチン
グすることを特徴とするドライエッチング方法。
3. A dry etching method comprising etching a material layer made of a high melting point metal or a compound thereof using an etching gas containing a high melting point metal halide gas, a bromine gas, and a fluorine gas.
JP41634990A 1990-12-28 1990-12-28 Dry etching method Pending JPH04234116A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41634990A JPH04234116A (en) 1990-12-28 1990-12-28 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41634990A JPH04234116A (en) 1990-12-28 1990-12-28 Dry etching method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04234116A true JPH04234116A (en) 1992-08-21

Family

ID=18524578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP41634990A Pending JPH04234116A (en) 1990-12-28 1990-12-28 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04234116A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907177A (en) * 1995-03-14 1999-05-25 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. Semiconductor device having a tapered gate electrode
JP2010225697A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Oki Semiconductor Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
US8729602B2 (en) 2010-09-02 2014-05-20 Ntt Electronics Corporation Avalanche photodiode
US9006854B2 (en) 2010-09-02 2015-04-14 Ntt Electronics Corporation Avalanche photodiode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907177A (en) * 1995-03-14 1999-05-25 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. Semiconductor device having a tapered gate electrode
JP2010225697A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Oki Semiconductor Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
US8729602B2 (en) 2010-09-02 2014-05-20 Ntt Electronics Corporation Avalanche photodiode
US9006854B2 (en) 2010-09-02 2015-04-14 Ntt Electronics Corporation Avalanche photodiode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2964605B2 (en) Dry etching method
JP3220992B2 (en) Dry etching method
JPH09148314A (en) Etching process of silicified titanium
US5314576A (en) Dry etching method using (SN)x protective layer
JPH0786244A (en) Dry etching method
JP2991177B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH04234116A (en) Dry etching method
JP3225532B2 (en) Dry etching method
JP3277414B2 (en) Dry etching method
JP2591209B2 (en) Dry etching method
JPH0794469A (en) Dry etching method
JPH1197428A (en) Method for dry etching metal wiring
JP3225559B2 (en) Dry etching method
JP3008543B2 (en) Dry etching method
JPH07335624A (en) Dry etching method
JPH06163479A (en) Dry etching method
JP4641573B2 (en) Dry etching method
JP2991171B2 (en) Dry etching method
JPH06314689A (en) Formation method of aluminum-based pattern
JPH08274077A (en) Plasma etching
JPH053177A (en) Dry etching method
JP3278924B2 (en) Dry etching method
JP3166242B2 (en) Dry etching method
JP2002530844A (en) Method for anisotropically etching aluminum and its alloys without leaving a residue
JP2855898B2 (en) Dry etching method