JPH04340716A - Dry etching method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスで用いられるドライエッチング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method used in the manufacturing process of semiconductor devices.
【0002】0002
【従来の技術】近年、ULSI(ultra lar
ge scale integration)デバ
イスの高速化に伴ない、例えば、トランジスタのゲート
構造としてドープトポリシリコン(DOPOS)とその
上層のタングステンシリサイド(WSiX)との積層膜
でなるタングステンポリサイド(W−polycide
)の採用が図られている。[Prior Art] In recent years, ULSI (ultra lar
With the increase in speed of devices (ge scale integration), for example, tungsten polycide (W-polycide), which is a laminated film of doped polysilicon (DOPOS) and an upper layer of tungsten silicide (WSiX), is being used as a transistor gate structure.
) is being adopted.
【0003】斯るタングステンポリサイドのエッチング
方法としては、90年春;応用物理学会講演集28p−
ZF−3に記載された方法が知られている。この方法は
、フロンを用いないガス系によるエッチングであり、R
Fバイアス印加型ECRプラズマエッチャーを用い、六
フッ化イオウ(SF6)と臭化水素(HBr)を用いて
エッチングを行なうものであり、HBr添加に起因する
堆積物(SiBr4)により側壁保護が行なわれて、異
方性加工が可能となるというものである。[0003] As for the etching method of such tungsten polycide, the spring 1990; Proceedings of the Japan Society of Applied Physics, p. 28-
The method described in ZF-3 is known. This method is a gas-based etching process that does not use CFCs.
Etching is performed using sulfur hexafluoride (SF6) and hydrogen bromide (HBr) using an F bias application type ECR plasma etcher, and the sidewalls are protected by deposits (SiBr4) caused by the addition of HBr. This means that anisotropic processing becomes possible.
【0004】この他、タングステンシリサイド(WSi
X)をSF6+HBrを用いてエッチングした後、ドー
プトポリシリコン(DOPOS)をHBrでエッチング
するという2段階エッチングが知られている。In addition, tungsten silicide (WSi)
Two-step etching is known in which doped polysilicon (DOPOS) is etched using HBr after etching X) using SF6+HBr.
【0005】上記した従来技術は、例えば、図4に示す
ように、シリコン基板1表面に形成したSiO2膜2上
に、順次ドープトポリシリコン(DOPOS)膜3,タ
ングステンシリサイド(WSiX)膜4を積層して成る
タングステンポリサイド構造上に所望パターンのレジス
ト5をパターニングし、このレジストをマスクとして、
順次WSiX膜4,DOPOS膜3をSF6+HBr,
HBrを用いてエッチングしようというものである。[0005] In the above-mentioned conventional technology, for example, as shown in FIG. 4, a doped polysilicon (DOPOS) film 3 and a tungsten silicide (WSiX) film 4 are sequentially formed on a SiO2 film 2 formed on the surface of a silicon substrate 1. A resist 5 of a desired pattern is patterned on the laminated tungsten polycide structure, and this resist is used as a mask.
Sequentially WSiX film 4, DOPOS film 3, SF6+HBr,
The plan is to perform etching using HBr.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来方法を用いてエッチングを進めた場合、図5に
示すようなジャストエッチ状態までは、HBr添加に起
因して堆積されるSiBr4により側壁保護作用を受け
るものの、確実にDOPOS膜3の除去を行なうために
施すオーバーエッチングに際して、SiBr4を形成す
るSiの供給が無くなるため(DOPOS膜がなくなる
ためであり、下地SiO2膜からはSiBr4を形成す
るSiは供給されない)、図6に示すようにDOPOS
膜3にアンダーカットが入るという問題が生ずる。[Problems to be Solved by the Invention] However, when etching is proceeded using such a conventional method, until the just-etched state as shown in FIG. However, during over-etching to ensure the removal of the DOPOS film 3, the supply of Si that forms SiBr4 is lost (this is because the DOPOS film disappears, and the Si that forms SiBr4 is removed from the underlying SiO2 film). ), DOPOS as shown in Figure 6
The problem arises that the membrane 3 is undercut.
【0007】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、ポリサイド構造の膜及び
シリコン系薄膜のオーバーエッチング時にアンダーカッ
トの生じないドライエッチング方法を得んとするもので
ある。The present invention was devised in view of these conventional problems, and aims to provide a dry etching method that does not cause undercuts during overetching of polycide structured films and silicon-based thin films. It is something to do.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、シリ
コン系薄膜のドライエッチング方法において、オーバー
エッチングを少なくともSiBr4を含むガスを用いて
行なうことを、第1の解決手段とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the first means of the present invention is to perform over-etching using a gas containing at least SiBr4 in a dry etching method for a silicon-based thin film.
【0009】また、シリコン系薄膜と高融点金属シリサ
イド薄膜との積層膜のドライエッチング方法において、
オーバーエッチングを少なくともSiBr4を含むガス
を用いて行なうことを、第2の解決手段としている。[0009] Furthermore, in the dry etching method of a laminated film of a silicon-based thin film and a high melting point metal silicide thin film,
A second solution is to perform over-etching using a gas containing at least SiBr4.
【0010】0010
【作用】請求項1の発明は、シリコン系薄膜をオーバー
エッチングした際に、SiBr4を含むガスを供給する
ことにより、シリコン系薄膜の側壁にSiBr4が付着
しアンダーカットの発生が防止される。According to the first aspect of the invention, when a silicon-based thin film is over-etched, by supplying a gas containing SiBr4, SiBr4 adheres to the sidewalls of the silicon-based thin film, thereby preventing the occurrence of undercuts.
【0011】請求項2の発明においては、高融点金属シ
リサイド薄膜の下層膜であるシリコン系薄膜の側壁にも
、上記請求項1の発明と同様に、オーバーエッチング時
にSiBr4でなる保護膜が形成され、異方性加工が可
能となる。In the invention of claim 2, a protective film made of SiBr4 is also formed on the side wall of the silicon-based thin film that is the lower layer film of the high melting point metal silicide thin film during over-etching, as in the invention of claim 1. , anisotropic processing becomes possible.
【0012】0012
【実施例】以下、本発明に係るドライエッチング方法の
詳細を図1〜図3に示す実施例を基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the dry etching method according to the present invention will be explained below based on the embodiments shown in FIGS. 1 to 3.
【0013】先ず、図1に示すように、シリコン基板1
0上に形成されたSiO2膜11上にシリコン系薄膜と
してのドープトポリシリコン(DOPOS)膜12をC
VD法により堆積させた後、その上にタングステンシリ
サイド(WSiX)膜13を積層してタングステンポリ
サイド構造とする。そして、タングステンシリサイド膜
13上に、レジストをパターニングする。First, as shown in FIG.
A doped polysilicon (DOPOS) film 12 as a silicon-based thin film is deposited on the SiO2 film 11 formed on the
After deposition by the VD method, a tungsten silicide (WSiX) film 13 is laminated thereon to form a tungsten polycide structure. Then, a resist is patterned on the tungsten silicide film 13.
【0014】次に、タングステンシリサイド膜13を下
記のエッチング条件でエッチングする。Next, the tungsten silicide film 13 is etched under the following etching conditions.
【0015】○エッチングガス及びその流量六フッ化イ
オウ(SF6)…15SCCM臭化水素(HBr)…3
5SCCM
○圧力 5mTorr
○マイクロ波電流 250mA
○RFバイアス 150W
次いで、ドープトポリシリコン膜12を下記のエッチン
グ条件でエッチングする。○ Etching gas and its flow rate Sulfur hexafluoride (SF6)...15SCCM Hydrogen bromide (HBr)...3
5SCCM ○Pressure 5mTorr ○Microwave current 250mA ○RF bias 150W Next, the doped polysilicon film 12 is etched under the following etching conditions.
【0016】○エッチングガス及びその流量臭化水素(
HBr)…50SCCM
○圧力 5mTorr
○マイクロ波電流 250mA
○RFバイアス 200W
斯るドープトポリシリコン膜12のエッチングに際して
は、エッチングガスとしてHBr添加に起因してSiB
rXでなる側壁保護膜12aが形成される。○ Etching gas and its flow rate Hydrogen bromide (
HBr)...50SCCM ○Pressure 5mTorr ○Microwave current 250mA ○RF bias 200W When etching the doped polysilicon film 12, due to the addition of HBr as an etching gas, SiB
A sidewall protective film 12a made of rX is formed.
【0017】その後、下地であるSiO2膜11が露出
し始めた状態からは、下記のエッチング条件に切り換え
てオーバーエッチングを行なう。Thereafter, from the state where the underlying SiO2 film 11 begins to be exposed, over-etching is performed by switching to the etching conditions described below.
【0018】○エッチングガス及びその流量臭化水素(
HBr)…40SCCM
SiBr4…10SCCM
○圧力 5mTorr
○マイクロ波電流 250mA
○RFバイアス 200W
このように、オーバーエッチングに際してSiBr4を
エッチングガスに添加することにより、ドープトポリシ
リコン膜12の側壁にSiBr4が付着するため、アン
ダーカットの発生が防止される。SiBr4を添加せず
HBrのみでエッチングすると、上記側壁保護膜12a
を形成するSiBr4は側壁から脱離して、アンダーカ
ットが生じてしまう。また、下地のSiO2膜11中の
Siは酸素と強く結合しているため、HBr中のBrと
はSiBr4を形成しない。○ Etching gas and its flow rate Hydrogen bromide (
HBr)...40SCCM SiBr4...10SCCM ○Pressure 5mTorr ○Microwave current 250mA ○RF bias 200W In this way, by adding SiBr4 to the etching gas during over-etching, SiBr4 adheres to the sidewall of the doped polysilicon film 12. , the occurrence of undercuts is prevented. When etching is performed only with HBr without adding SiBr4, the sidewall protective film 12a
The SiBr4 forming the surface is detached from the side wall, resulting in an undercut. Furthermore, since Si in the underlying SiO2 film 11 is strongly bonded to oxygen, it does not form SiBr4 with Br in HBr.
【0019】以上、シリコン系薄膜と高融点金属シリサ
イド薄膜との積層膜であるタングステンポリサイド構造
に本発明を適用して説明したが、シリコン系薄膜をエッ
チングし、さらにオーバーエッチングを施す場合には、
本発明を広く適用することが可能である。The present invention has been explained above by applying the present invention to a tungsten polycide structure, which is a laminated film of a silicon-based thin film and a refractory metal silicide thin film, but when a silicon-based thin film is etched and further over-etched, ,
The invention can be widely applied.
【0020】また、上記実施例においては、タングステ
ンシリサイド膜13のエッチング,ドープトポリシリコ
ン膜12のエッチング及びオーバーエッチングと3段階
のエッチングとしたが、エッチング条件を単一にしてオ
ーバーエッチング時のみにSiBr4を添加しても良い
。In the above embodiment, etching was performed in three steps: etching of the tungsten silicide film 13, etching of the doped polysilicon film 12, and over-etching. SiBr4 may also be added.
【0021】さらに、側壁保護膜の形成を促進するため
に、オーバーエッチング時に酸素(O2),窒素(N2
)などを添加してSiOX,SiNなどを側壁に形成さ
せてもよい。Furthermore, in order to promote the formation of the sidewall protective film, oxygen (O2) and nitrogen (N2) are added during overetching.
) etc. may be added to form SiOX, SiN, etc. on the side walls.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るドライエッチング方法によれば、オーバーエッチ
ング時にシリコン系薄膜にアンダーカットが生ずるのを
防止でき、良好な異方性加工が行なえる効果がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, according to the dry etching method of the present invention, it is possible to prevent undercuts from occurring in silicon-based thin films during over-etching, and to perform good anisotropic processing. effective.
【図1】本発明の実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing steps in an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例の工程を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing steps in an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例の工程を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing steps in an embodiment of the present invention.
【図4】従来例の工程を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional process.
【図5】従来例の工程を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional process.
【図6】従来例の工程を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a process of a conventional example.
11…SiO2膜、12…ドープトポリシリコン膜、1
2a…側壁保護膜、13…タングステンシリサイド膜。11... SiO2 film, 12... Doped polysilicon film, 1
2a...Side wall protective film, 13...Tungsten silicide film.
Claims (2)
法において、オーバーエッチングを少なくともSiBr
4を含むガスを用いて行なうことを特徴とするドライエ
ッチング方法。1. In a dry etching method for a silicon-based thin film, over-etching is performed using at least SiBr.
A dry etching method characterized in that it is carried out using a gas containing 4.
ド薄膜との積層膜のドライエッチング方法において、オ
ーバーエッチングを少なくともSiBr4を含むガスを
用いて行なうことを特徴とするドライエッチング方法。2. A dry etching method for a laminated film of a silicon-based thin film and a refractory metal silicide thin film, characterized in that over-etching is performed using a gas containing at least SiBr4.
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