JPH05217955A - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH05217955A
JPH05217955A JP1714992A JP1714992A JPH05217955A JP H05217955 A JPH05217955 A JP H05217955A JP 1714992 A JP1714992 A JP 1714992A JP 1714992 A JP1714992 A JP 1714992A JP H05217955 A JPH05217955 A JP H05217955A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
etching
tungsten silicide
flow rate
silicide layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP1714992A
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English (en)
Inventor
Yoichi Oikawa
洋一 及川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造工程においてタングステン
シリサイド層をエッチングする際のドライエッチング方
法に関し、シリコン酸化膜のエッチングを抑制すると共
にタングステンシリサイド層のアンダーカットの発生を
防止し、更に環境破壊を防止する。 【構成】 タングステンシリサイド層13上にフォトレ
ジスト14をパターン形成し、その後タングステンシリ
サイド層13を弗素以外のハロゲン元素(HBr、Cl
2 )と酸素ガスとの混合ガス又は前記混合ガスにHeを
添加した混合ガスを使用して、反応性イオンエッチング
によりエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タングステンシリサイ
ドのドライエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のLSIの高集積化及び高速化に伴
い、配線材料がポリシリコンからタングステンシリサイ
ドに変わってきている。これは、ポリシリコンに比べて
タングステンシリサイドは層抵抗が低く、コンタクト部
での抵抗も低いためである。
【0003】従来のタングステンシリサイドのエッチン
グには反応性イオンエッチング(以後、RIEという)
が主として使用されている。このエッチングに使用する
反応ガスとしては、(1)フロンガス(CF4 及びCC
22 等のように、C、H、Cl及びFを含む化合物
の総称)、(2)六弗化イオウ(SF6 )ガス、(3)
フロンガス及びSF6 ガスの混合ガス、(4)フロンガ
ス及び酸素(O2 )ガスの混合ガス(例えば、E.R.Whit
e et al,“Plasma Etching of Composite Silicide Gat
e Electrodes" J.Electrochem.Soc,Vol.129,1982,P1330
において、CF4 及びO2 の混合ガスが使用されてい
る。)、及び(5)HBr及びSF6 の混合ガス(辰巳
哲也他“フロンを用いないガス系によるWSix/n+ Poly-S
i の異方性エッチング”,1990年春応物予稿集28P-2F-
3)等がある。
【0004】上述のエッチング用反応ガス系において
は、弗素ラジカルによりシリサイドをWFx、WOFx
及びSiFxの化合物として揮発し、C及びHBrによ
り側壁を保護して異方性のエッチングを可能にしてい
る。
【0005】次に、従来のドライエッチング方法につい
て添付の図面を参照して説明する。図4は従来のドライ
エッチング方法において、タングステンシリサイドのエ
ッチングに弗素を含有した反応ガスを使用した場合の一
工程を示す断面図である。
【0006】先ず、シリコン基板21上の全面にシリコ
ン酸化膜22を形成し、このシリコン酸化膜22上に被
エッチング物であるタングステンシリサイド層23上を
スパッタリング法により形成する。次に、このタングス
テンシリサイド23上に、フォトリソグラフィ技術を使
用してフォトレジスト24を所定のパターンで形成す
る。次に、図4に示すように、タングステンシリサイド
層23を弗素を含有した反応ガスを使用したRIEによ
りエッチングして、フォトレジスト24に被覆されてい
ない部分のタングステンシリサイド層23を除去する。
【0007】図5は従来のドライエッチング方法におい
て、タングステンシリサイドのエッチングにフロンガス
及びO2 ガスの混合ガスを使用した場合の一工程を示す
断面図である。
【0008】シリコン基板31上の全面に、上述の図4
の場合と同様にしてシリコン酸化膜32、タングステン
シリサイド層33及び所定パターンのフォトレジスト3
4を形成する。次に、図5に示すように、タングステン
シリサイド層33を、フロンガス及びO2 ガスの混合ガ
スを使用したRIEによりエッチングして、タングステ
ンシリサイド層33をパターニングする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のタングステンシリサイドのエッチングにおいて
は、弗素を含有したガスを反応ガスとして使用した場合
には、タングステンシリサイド層23とシリコン酸化膜
22との選択比が低いため、図4に示すように、タング
ステンシリサイド層23の下層にあるシリコン酸化膜2
2がエッチングされてしまうという問題点がある。
【0010】また、エッチング用反応ガスとして、フロ
ンガスとO2 ガスとの混合ガスを使用した場合には、図
5に示すように、タングステンシリサイド層33にアン
ダーカット35が生じるという問題点がある。しかも、
上記フロンガスの中で、特定フロン(フロン11,1
2,113,114,115等のC,Cl,Fの3元素
を含むフロン)は成層圏にあるオゾン層を破壊して環境
破壊が生じるという問題点もある。
【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、シリコン酸化膜のエッチングを抑制し、ま
たタングステンシリサイド層のアンダーカットの発生を
防止し、更に、環境破壊の発生を防止できるドライエッ
チング方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るドライエッ
チング方法は、タングステンシリサイドを反応性イオン
エッチングによりドライエッチングする方法において、
エッチング用ガスとして、弗素元素以外のハロゲン元素
を1種又は2種以上含むガスとO2 ガスとの混合ガスを
使用することを特徴とする。
【0013】また、本発明に係るドライエッチング方法
は、前記弗素元素以外のハロゲン元素を1種又は2種以
上含むガスは臭化水素ガス(HBr)と塩素ガス(Cl
2 )とを1/5乃至2/1の流量比で混合した混合ガス
であり、O2 ガス流量が全ガス流量の5%以下であるこ
とが好ましい。
【0014】また、本発明に係るドライエッチング方法
は、前記エッチング用ガスに、ヘリウムガス(He)を
全ガス流量の50%以下添加することが好ましい。
【0015】
【作用】本発明は、チタンシリサイドのエッチング用ガ
スとして弗素元素以外のハロゲン元素を含むガスとO2
ガスとの混合ガスを使用している。これにより、チタン
シリサイドの選択比を高くすることができる。従って、
チタンシリサイド以外の領域のエッチングを防止するこ
とができる。
【0016】また、前記エッチング用ガスにHeガスを
添加することにより、エッチング速度を均一化すること
ができる。これにより、チタンシリサイドを均一にエッ
チングすることができ、部分的に過剰にエッチングされ
ることにより生じるアンダーカットの発生を防止するこ
とができる。
【0017】
【実施例】次に、本発明の実施例に係るドライエッチン
グ方法について添付の図面を参照して具体的に説明す
る。
【0018】先ず、第1の実施例に係るドライエッチン
グ方法について説明する。図1は、本発明の第1の実施
例に係るドライエッチング方法における一工程を示す断
面図、図2は本発明の第1の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、エッチング用混合ガスのO2 ガス流
量に対するエッチング速度及び選択比を示すグラフ図で
ある。
【0019】図1に示すように、シリコン基板11上の
全面にシリコン酸化膜12を形成する。また、このシリ
コン酸化膜12上に被エッチング物であるタングステン
シリサイド層13をスパッタリング法により形成する。
更に、このタングステンシリサイド層13上にフォトリ
ソグラフィ技術を使用してフォトレジスト14をパター
ン形成する。次に、このフォトレジスト14をマスクに
して、タングステンシリサイド層13を、HBr、Cl
2 及びO2 ガスを含む混合ガスを使用したRIEでエッ
チングし、フォトレジスト14に被覆されていない部分
のタングステンシリサイド層13を除去する。
【0020】このエッチング条件の一例は、例えば、圧
力が400mtorr、高周波(RF)パワーが300
Wである。また、HBrガスの流量は75sccm、C
2ガスの流量は100sccm、O2 ガスの流量は5
sccmである。この混合ガスにおいて、Cl2 ガス流
量に対するHBrガス流量の比(つまり、HBrガス流
量/Cl2 ガス流量)は1/5乃至2/1に設定するこ
とが好ましい。HBrガス流量の比率が1/5未満にな
ると、タングステンシリサイド層13にアンダーカット
が生じ、逆にHBrガス流量の比率が2/1を超えると
エッチング不足となる。このため、HBrガス流量/C
2 ガス流量を1/5乃至2/1に設定することが好ま
しい。
【0021】図2は横軸にO2 ガス流量をとり、縦軸に
エッチング速度及び混合ガスのSiO2 に対するタング
ステンシリサイドの選択比及びエッチング速度をとっ
て、エッチング速度及び選択比に対するO2 ガス流量の
影響を示すグラフ図である。この図2に示すように、全
流量が一定の場合、混合ガスのO2 ガス流量が増すにつ
れてタングステンシリサイドのエッチング速度及び選択
比が向上する。但し、O2 流量を増加し過ぎると、タン
グステンシリサイドのエッチング速度が減少し、エッチ
ング不足となって残渣が生じることから、O2 ガス流量
は混合ガス全流量の5%以下とする。
【0022】本実施例においては、タングステンシリサ
イドのエッチング用反応ガスとして弗素元素以外のハロ
ゲン元素であるHBr及びCl2 を含むガスとO2 ガス
の混合ガスを使用している。これにより、タングステン
シリサイドの選択比を35以上と高くすることができ
る。従って、タングステンシリサイドの下層に形成した
シリコン酸化膜12のエッチングを抑制することができ
る。
【0023】次に、本発明の第2の実施例に係るドライ
エッチング方法について説明する。この第2の実施例に
おいては、エッチング用混合ガスとして、第1の実施例
のHBr、Cl2 及びO2 ガスを含む混合ガスの代わり
に、HBr、Cl2 、O2 及びHeガスを含む混合ガス
を使用する。このエッチング条件は、例えば、圧力が4
00mtorr、RFパワーが300W、HBrガス流
量が75sccmとし、Cl2 ガス流量が100scc
m、O2 ガス流量が5sccm、Heガス流量が50s
ccmである。ここで、エッチング速度の最大値、最小
値及び平均値を夫々Rmax、Rmin及びRとする
と、エッチングの均一性を(Rmix―Rmin)/2
Rと定義する。
【0024】図3は、横軸にHeガス流量をとり、縦軸
にエッチング均一性をとって、Heガス流量とエッチン
グ均一性との関係を示すグラフ図である。この図3に示
すように、Heガス流量が増加することにより、エッチ
ング均一性が向上する。但しHeガス流量を過剰に添加
すると、他のガスの分圧が低下し、エッチング速度が低
下するので、Heガス流量は混合ガス全流量の50%以
下とする。
【0025】本実施例においては、タングステンシリサ
イドのエッチング用ガスとして、HBr、Cl2 、O2
及びHeガスを含む混合ガスを使用している。このエッ
チング用ガスを使用することにより、タングステンシリ
サイドのエッチング速度を均一化することができる。従
って、タングステンシリサイドを均一にエッチングする
ことができ、部分的に過剰にエッチングされることによ
り生じるアンダーカットの発生を防止することができ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればタン
グステンシリサイドのエッチング用ガスとして弗素元素
以外のハロゲン元素を一種又は2種以上を含むガス、例
えば、HBr、Cl2 と、O2 ガスとの混合ガス又はこ
れにHeを添加したガスを使用しているので、シリコン
酸化膜との高選択比(35以上)が可能になり、シリコ
ン酸化膜の減厚を防止することができる。また、前記エ
ッチング用ガスにHeを添加したものは、タングステン
シリサイドのエッチング速度を均一化することができ、
タングステンシリサイドを均一にエッチングすることが
できる。これにより、部分的に過剰にエッチングされる
ことにより生じるアンダーカットの発生を防止すること
ができる。
【0027】従って、シリコン酸化膜に対する選択比が
高く異方性のエッチングが可能で、タングステンシリサ
イドにアンダーカットを発生させることなく、均一にタ
ングステンシリサイドをエッチングすることができるド
ライエッチング方法を提供することができる。
【0028】更に、本発明方法で使用するエッチング用
ガスは、地球を囲むオゾン層を破壊するフロンガスが含
まれていないため、環境破壊の問題を発生させない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るドライエッチング
方法における一工程を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るドライエッチング
方法において、O2 ガス流量に対するタングステンシリ
サイドのエッチング速度及びシリコン酸化膜に対する選
択比を示すグラフ図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係るドライエッチング
方法において、Heガス流量に対するタングステンシリ
サイドのエッチング速度の均一性を示すグラフ図であ
る。
【図4】従来のドライエッチング方法における一工程を
示す断面図である。
【図5】従来のドライエッチング方法における一工程を
示す断面図である。
【符号の説明】
11,21,31;シリコン基板 12,22,32;シリコン酸化膜 13,23,33;タングステンシリサイド層 14,24,34;フォトレジスト 35;アンダーカット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タングステンシリサイドを反応性イオン
    エッチングによりドライエッチングする方法において、
    エッチング用ガスとして、弗素元素以外のハロゲン元素
    を1種又は2種以上含むガスと酸素ガスとの混合ガスを
    使用することを特徴とするドライエッチング方法。
  2. 【請求項2】 前記弗素元素以外のハロゲン元素を1種
    又は2種以上含むガスは臭化水素ガスと塩素ガスとを1
    /5乃至2/1の流量比で混合した混合ガスであり、酸
    素ガス流量が全ガス流量の5%以下であることを特徴と
    する請求項1に記載のドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】 前記エッチング用ガスに、ヘリウムガス
    を全ガス流量の50%以下添加することを特徴とする請
    求項1又は2に記載のドライエッチング方法。
JP1714992A 1992-01-31 1992-01-31 ドライエッチング方法 Pending JPH05217955A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981209