JPH05343363A - Dry etching method - Google Patents
Dry etching methodInfo
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- JPH05343363A JPH05343363A JP14716492A JP14716492A JPH05343363A JP H05343363 A JPH05343363 A JP H05343363A JP 14716492 A JP14716492 A JP 14716492A JP 14716492 A JP14716492 A JP 14716492A JP H05343363 A JPH05343363 A JP H05343363A
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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方法に
関するものであり、特に、金属薄膜のドライエッチング
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a dry etching method for a metal thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の電極配線形成工程において
は、種々の金属薄膜の選択的エッチング技術が重要な要
素となっている。特に、近年においては、LSIの高集
積化に伴い、配線パターンも、より微細なものが要求さ
れるようになってきている。そこで、各種金属薄膜の異
方性ドライエッチングの重要度もますます大きくなって
きている。2. Description of the Related Art In the process of forming electrode wiring of a semiconductor device, selective etching techniques for various metal thin films are important factors. In particular, in recent years, with higher integration of LSIs, finer wiring patterns have been required. Therefore, the importance of anisotropic dry etching of various metal thin films is also increasing.
【0003】金属薄膜の異方性ドライエッチングは、エ
ッチング断面形状を制御して、側壁が基板面に対し垂直
から正テーパになるようにするものであるが、例えばタ
ングステン金属薄膜、またはタングステンを含む合金膜
を寸法精度よくドライエッチングすることは容易でな
い。従来、タングステン金属薄膜、またはタングステン
を含む合金膜の異方性エッチングでは、形状制御は主に
レジストからのスパッタ分解物がタングステンの側壁に
付着することによる側壁保護効果を利用している。しか
し、側壁保護効果に寄与するレジスト分解物が不十分で
側壁保護効果が不足だったり、タングステンのエッチャ
ントが過剰な場合には、サイドエッチングが生じたり断
面形状が逆テーパになったりすることが多かった。サイ
ドエッチングが生じた場合のエッチング後の断面形状を
図2に示す。サイドエッチングが生じたり断面形状が逆
テーパになったりすると、金属配線そのものの信頼性が
劣化するのに加え、層間絶縁膜のカバレッジ(被覆性)
が悪くなり、平坦化が困難となる。Anisotropic dry etching of a metal thin film is to control the etching cross-sectional shape so that the side wall becomes a positive taper from the side perpendicular to the substrate surface. For example, a tungsten metal thin film or tungsten is included. It is not easy to dry-etch an alloy film with high dimensional accuracy. Conventionally, in anisotropic etching of a tungsten metal thin film or an alloy film containing tungsten, shape control has mainly utilized a side wall protection effect by deposition of sputter decomposition products from a resist on the side wall of tungsten. However, if the resist decomposition product that contributes to the side wall protection effect is insufficient and the side wall protection effect is insufficient, or if the tungsten etchant is excessive, side etching often occurs and the cross-sectional shape is inversely tapered. It was A cross-sectional shape after etching when side etching occurs is shown in FIG. If side etching occurs or the cross-sectional shape becomes an inverse taper, the reliability of the metal wiring itself deteriorates, and the coverage (coverability) of the interlayer insulating film is also increased.
Deteriorates, making it difficult to flatten.
【0004】この問題を解決する方法のひとつとして、
たとえば、タングステン金属薄膜のドライエッチングの
場合、エッチング用のガスとしてSF6を用い、基板の
温度を低温に保ってドライエッチングを行なうという方
法が提案されている。しかし、この方法では積層膜のド
ライエッチングに十分に対応することができないという
欠点がある。As one of the methods for solving this problem,
For example, in the case of dry etching of a tungsten metal thin film, a method has been proposed in which SF 6 is used as an etching gas and dry etching is performed while the substrate temperature is kept low. However, this method has a drawback that it cannot sufficiently cope with dry etching of the laminated film.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
金属薄膜のドライエッチング方法においては、サイドエ
ッチングが生じたりエッチング後の断面形状が逆テーパ
になったりすることが多く、これに伴う問題が生じるこ
とがあり、また、このサイドエッチングや逆テーパ形状
の発生を他の悪影響なく抑えることが困難であった。As described above, in the conventional dry etching method for a metal thin film, side etching often occurs or the cross-sectional shape after etching becomes an inverse taper, which causes problems. However, it is difficult to suppress the side etching and the occurrence of the inverse taper shape without other adverse effects.
【0006】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的は、金属薄膜、特に積層構造の膜
を、断面形状を良好に制御して、精度よく微細なパター
ンに加工することができるドライエッチング方法を提供
することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to process a metal thin film, particularly a film having a laminated structure, into a fine pattern with good precision by controlling the cross-sectional shape. It is to provide a dry etching method capable of performing the above.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、次のような手段を用いている。すなわ
ち、本発明に係るドライエッチング方法では、金属薄膜
をドライエッチングするに際して、ドライエッチングガ
スとして、N2、O2、HBrの中の少なくとも1つとC
lF3とを含むガスを用い、基板の温度を0℃以下に保
つこととしている。In order to achieve this object, the present invention uses the following means. That is, in the dry etching method according to the present invention, at the time of dry etching a metal thin film, at least one of N 2 , O 2 , and HBr and C are used as dry etching gas.
A gas containing 1F 3 is used and the temperature of the substrate is kept at 0 ° C. or lower.
【0008】[0008]
【作用】本発明では、上記の方法により、金属薄膜のド
ライエッチングの際、エッチングガスとして用いるCl
F3ガスが分解して生じるClとFのラジカルまたはイ
オンが金属薄膜のエッチャントとして作用し、エッチン
グが進行する。この時、基板の温度は0℃以下に保たれ
る。これにより、側壁保護作用が強まるとともに、金属
薄膜表面での横方向への反応が抑制される。また、添加
ガスとして使用するN2またはO2またはHBrにより、
金属薄膜側壁に窒化物または酸化物または臭化物が形成
され、側壁保護の働きをする。このためサイドエッチン
グが進行することはない。In the present invention, by the above method, Cl used as an etching gas in dry etching of a metal thin film is used.
The radicals or ions of Cl and F generated by the decomposition of F 3 gas act as an etchant for the metal thin film, and the etching proceeds. At this time, the temperature of the substrate is kept at 0 ° C. or lower. As a result, the side wall protection action is strengthened and the lateral reaction on the surface of the metal thin film is suppressed. Also, depending on N 2 or O 2 or HBr used as an additive gas,
Nitride or oxide or bromide is formed on the side wall of the metal thin film, and functions as a side wall protection. Therefore, side etching does not proceed.
【0009】以上により、高精度のエッチングパターン
が形成される。上記のように、本発明のドライエッチン
グ方法においては、サイドエッチングを効果的に防止す
ることができ、金属薄膜を、断面形状を良好に制御し
て、精度よく微細なパターンに加工することができる。As described above, a highly accurate etching pattern is formed. As described above, in the dry etching method of the present invention, side etching can be effectively prevented, and the metal thin film can be accurately processed into a fine pattern by controlling the cross-sectional shape well. .
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】(第1実施例)図1(a)〜(c)は、本
発明の第1実施例を示す工程順の断面図である。(First Embodiment) FIGS. 1A to 1C are sectional views in order of steps showing a first embodiment of the present invention.
【0012】まず、図1(a)において、半導体基板1
の上に二酸化シリコン(SiO2)膜2を形成し、次
に、この上に、膜厚25nmのチタン(Ti)膜3及び
膜厚100nmの窒化チタン(TiN)膜4をそれぞれ
スパッタ法により成長させる。次に、膜厚0.5μmの
タングステン(W)膜5をCVD法により形成する。さ
らにその上に、公知のフォトリソグラフィー技術によ
り、フォトレジスト6のパターン形成を行なう。First, referring to FIG. 1A, the semiconductor substrate 1
A silicon dioxide (SiO 2 ) film 2 is formed on top of this, and then a titanium (Ti) film 3 with a film thickness of 25 nm and a titanium nitride (TiN) film 4 with a film thickness of 100 nm are grown on each by sputtering. Let Next, a tungsten (W) film 5 having a thickness of 0.5 μm is formed by the CVD method. Further, a pattern of the photoresist 6 is formed thereon by a known photolithography technique.
【0013】次に、図1(b)のように、フォトレジス
ト6のパターンをエッチングマスクとして、ClF3と
N2の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング(RI
E)を行なう。N2の混合率は、体積で30%である。
エッチングの圧力は10Pa、RF電力密度は1W/cm
2である。この時、基板の温度は、−20℃に保ってお
く。ドライエッチング途中のタングステン(W)膜5及
び窒化チタン(TiN)膜4さらにチタン(Ti)膜3
の側壁表面には金属窒化物7が形成され、この部分に
は、エッチングガスプラズマ中のイオンのスパッタ作用
が及ばず、また、プラズマ中の反応性ラジカルとも反応
せず、側壁を保護したまま残る。なお、この作用は、基
板温度を0℃以下に保つことで発揮される。したがっ
て、サイドエッチングが進行することはない。そして、
図1(c)のように、エッチングは、SiO2膜2の表
面に達するまで行ない、エッチングパターンの形成が完
了する。Next, as shown in FIG. 1B, reactive ion etching (RI) using a mixed gas of ClF 3 and N 2 is performed using the pattern of the photoresist 6 as an etching mask.
Perform E). The mixing ratio of N 2 is 30% by volume.
Etching pressure is 10 Pa, RF power density is 1 W / cm
Is 2 . At this time, the temperature of the substrate is kept at -20 ° C. Tungsten (W) film 5 and titanium nitride (TiN) film 4 and titanium (Ti) film 3 during dry etching
A metal nitride 7 is formed on the surface of the side wall of the plasma, and the sputtering action of ions in the etching gas plasma does not act on this part, and it does not react with the reactive radicals in the plasma, and the side wall remains protected. . This effect is exhibited by keeping the substrate temperature at 0 ° C or lower. Therefore, the side etching does not proceed. And
As shown in FIG. 1C, the etching is performed until the surface of the SiO 2 film 2 is reached, and the formation of the etching pattern is completed.
【0014】こうして得られたエッチングパターンは、
サイドエッチングが防止されてマスクパターン通りの寸
法をもち、断面形状が逆テーパになることもない。The etching pattern thus obtained is
Side etching is prevented, the dimensions are the same as the mask pattern, and the cross-sectional shape does not become an inverse taper.
【0015】なお、本実施例では、エッチングガスとし
て、ClF3とN2の混合ガスを用いたが、ClF3とO2
の混合ガスあるいはClF3とHBrの混合ガスを用い
ることもできる。また、これらのガスを組み合わせたも
のをエッチングガスとして用いることもできる。さら
に、これらに、Ar、He等のガスを添加して用いるこ
ともできる。Although a mixed gas of ClF 3 and N 2 is used as the etching gas in this embodiment, ClF 3 and O 2 are used.
Alternatively, a mixed gas of ClF 3 and HBr may be used. Also, a combination of these gases can be used as an etching gas. Further, a gas such as Ar or He may be added to these and used.
【0016】また、本実施例では、被エッチング物とし
て、タングステンと窒化チタンとチタンの積層膜を選ん
だが、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデ
ン(Mo)、などの金属膜もしくはこれらの金属を含む
合金膜及びそれらからなる積層膜をドライエッチングす
る場合も同様の効果が得られる。In the present embodiment, a laminated film of tungsten, titanium nitride and titanium is selected as the object to be etched, but a metal film of tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo) or the like. Similar effects can be obtained when dry-etching an alloy film containing a metal and a laminated film made of them.
【0017】また、本実施例では、エッチングマスク材
料としてレジストを用いたが、マスク材料として、酸化
シリコンや窒化シリコン等の無機物質も用いることがで
きる。In this embodiment, the resist is used as the etching mask material, but an inorganic substance such as silicon oxide or silicon nitride can also be used as the mask material.
【0018】さらに、エッチングの方法も、RIEのほ
かに、マグネトロンRIEやECRエッチングなどを用
いてもよい。Further, as the etching method, magnetron RIE or ECR etching may be used in addition to RIE.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明は、半導体基板上の金属薄膜をド
ライエッチングするに際して、ドライエッチングガスと
して、N2、O2、HBrの中の少なくとも1つとClF
3とを含むガスを用い、基板の温度を0℃以下に保つこ
ととする、というものである。これにより、金属薄膜
を、断面形状を良好に制御して、精度よく微細なパター
ンに加工することができる。According to the present invention, when dry etching a metal thin film on a semiconductor substrate, at least one of N 2 , O 2 and HBr and ClF are used as dry etching gas.
The gas containing 3 and 3 is used, and the temperature of the substrate is kept at 0 ° C. or lower. As a result, the cross-sectional shape of the metal thin film can be controlled well, and the metal thin film can be processed into a fine pattern with high accuracy.
【0020】したがって、LSIの高集積化をさらに進
める上で、大きな効果をもたらす。Therefore, a great effect is brought about in further increasing the degree of integration of the LSI.
【図1】本発明の一実施例を示すドライエッチング工程
順の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view in the order of a dry etching process showing an embodiment of the present invention.
【図2】従来の問題点を説明するための断面図FIG. 2 is a sectional view for explaining a conventional problem.
1 半導体基板 2 二酸化シリコン(SiO2)膜 3 チタン(Ti)膜 4 窒化チタン(TiN)膜 5 タングステン(W)膜 6 フォトレジスト 7 金属窒化膜1 Semiconductor Substrate 2 Silicon Dioxide (SiO 2 ) Film 3 Titanium (Ti) Film 4 Titanium Nitride (TiN) Film 5 Tungsten (W) Film 6 Photoresist 7 Metal Nitride Film
Claims (3)
グするに際して、ドライエッチングガスとして、N2、
O2、HBrの中の少なくとも1つとClF3とを含むガ
スを用い、基板の温度を0℃以下に保つことを特徴とす
るドライエッチング方法。1. When dry etching a metal thin film on a semiconductor substrate, N 2 as a dry etching gas,
A dry etching method characterized in that a gas containing at least one of O 2 and HBr and ClF 3 is used and the temperature of the substrate is kept at 0 ° C. or lower.
はタングステンを含む合金の薄膜であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載のドライエッチング方
法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the metal thin film is a tungsten metal thin film or a thin film of an alloy containing tungsten.
タングステンを含む合金の薄膜と窒化チタン薄膜または
チタン金属薄膜との積層膜であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載のドライエッチング方法。3. The dry etching according to claim 1, wherein the metal thin film is a laminated film of a tungsten metal thin film or a thin film of an alloy containing tungsten and a titanium nitride thin film or a titanium metal thin film. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14716492A JPH05343363A (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14716492A JPH05343363A (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Dry etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05343363A true JPH05343363A (en) | 1993-12-24 |
Family
ID=15424037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14716492A Pending JPH05343363A (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Dry etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05343363A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5719068A (en) * | 1994-11-25 | 1998-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for anisotropic etching conductive film |
WO1999034428A1 (en) * | 1997-12-31 | 1999-07-08 | Alliedsignal Inc. | Method of etching and cleaning using interhalogen compounds |
US6451691B2 (en) | 2000-06-28 | 2002-09-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing a metal pattern of a semiconductor device which include forming nitride layer at exposed sidewalls of Ti layer of the pattern |
KR100445060B1 (en) * | 1997-06-30 | 2004-11-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming metal line of semiconductor device for securing process margin |
US8012782B2 (en) | 1995-03-18 | 2011-09-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing display device |
JP2011187557A (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14716492A patent/JPH05343363A/en active Pending
Cited By (7)
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