JPH0621018A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0621018A JPH0621018A JP4194866A JP19486692A JPH0621018A JP H0621018 A JPH0621018 A JP H0621018A JP 4194866 A JP4194866 A JP 4194866A JP 19486692 A JP19486692 A JP 19486692A JP H0621018 A JPH0621018 A JP H0621018A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 側壁保護膜が生成してこれを後に除去する必
要がある場合も、下地に悪影響(例えばゲート酸化膜へ
のダメージ)を及ぼさないようにして、生産性や歩留り
を高めることができるドライエッチング方法を提供す
る。 【構成】 酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点
金属シリサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を
該ポリサイド層上に選択的に形成されたレジストパター
ン1をマスクにエッチングするドライエッチング方法に
おいて、レジストパターン1に接する高融点金属シリサ
イド層2等にアンダカット6を入れた後、高融点金属シ
リサイド層2とポリシリコン層3を異方性エッチングす
るドライエッチング方法。
要がある場合も、下地に悪影響(例えばゲート酸化膜へ
のダメージ)を及ぼさないようにして、生産性や歩留り
を高めることができるドライエッチング方法を提供す
る。 【構成】 酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点
金属シリサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を
該ポリサイド層上に選択的に形成されたレジストパター
ン1をマスクにエッチングするドライエッチング方法に
おいて、レジストパターン1に接する高融点金属シリサ
イド層2等にアンダカット6を入れた後、高融点金属シ
リサイド層2とポリシリコン層3を異方性エッチングす
るドライエッチング方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に関する。特に、酸化膜下地上にポリシリコン層と高融
点金属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を
該ポリサイド層上に選択的に形成されたレジストパター
ンをマスクにエッチングするドライエッチング方法に関
するものである。本発明は、例えば、電子材料(半導体
装置等)の製造の分野で利用することができる。例え
ば、高速・高密度半導体装置の製造における側壁保護膜
を利用するドライエッチング技術として、具体化でき
る。
に関する。特に、酸化膜下地上にポリシリコン層と高融
点金属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を
該ポリサイド層上に選択的に形成されたレジストパター
ンをマスクにエッチングするドライエッチング方法に関
するものである。本発明は、例えば、電子材料(半導体
装置等)の製造の分野で利用することができる。例え
ば、高速・高密度半導体装置の製造における側壁保護膜
を利用するドライエッチング技術として、具体化でき
る。
【0002】
【従来の技術】近年、各種電子材料等について、その微
細化・高密度化がますます進行している。このように、
近年のVLSI,ULSI等にみられるように、半導体
装置等のデザイン・ルールが高度に微細化されるに伴
い、ドライエッチングの分野においても、対下地選択性
の高い条件で被エッチング材料層をエッチングすること
が極めて重要な技術となっている。
細化・高密度化がますます進行している。このように、
近年のVLSI,ULSI等にみられるように、半導体
装置等のデザイン・ルールが高度に微細化されるに伴
い、ドライエッチングの分野においても、対下地選択性
の高い条件で被エッチング材料層をエッチングすること
が極めて重要な技術となっている。
【0003】例えば、MOS−FETのゲート電極加工
においては、酸化シリコン(SiO2 )からなる薄いゲ
ート絶縁膜に対して高選択比がとれる条件で多結晶シリ
コン層やポリサイド膜等のシリコン(Si)系材料層を
エッチングすることが必要となる。
においては、酸化シリコン(SiO2 )からなる薄いゲ
ート絶縁膜に対して高選択比がとれる条件で多結晶シリ
コン層やポリサイド膜等のシリコン(Si)系材料層を
エッチングすることが必要となる。
【0004】また半導体基板内に形成された不純物拡散
領域や、SRAMの抵抗負荷素子として用いられるPM
OSトランジスタのソース・ドレイン領域等にコンタク
トを形成しようとする場合等には、シリコン基板や多結
晶シリコン層等のSi系材料層に対して高選択比がとれ
る条件でSiO2 層間絶縁膜をエッチングすることが必
要となる。
領域や、SRAMの抵抗負荷素子として用いられるPM
OSトランジスタのソース・ドレイン領域等にコンタク
トを形成しようとする場合等には、シリコン基板や多結
晶シリコン層等のSi系材料層に対して高選択比がとれ
る条件でSiO2 層間絶縁膜をエッチングすることが必
要となる。
【0005】しかし、ドライエッチングにおいて対下地
選択性、異方性、エッチング速度、低汚染性、低ダメー
ジ性等の諸条件は、相互にトレードオフの関係(相反す
る関係)にあるため、実際のプロセスではこれらの条件
を実用レベルで許容できる範囲に適宜調整しながらエッ
チングを行っているのが実情である。
選択性、異方性、エッチング速度、低汚染性、低ダメー
ジ性等の諸条件は、相互にトレードオフの関係(相反す
る関係)にあるため、実際のプロセスではこれらの条件
を実用レベルで許容できる範囲に適宜調整しながらエッ
チングを行っているのが実情である。
【0006】従来、単結晶シリコン、多結晶シリコン、
高融点金属シリサイド、ポリサイド等のSi系材料層の
エッチングには、フロン113(C2 Cl3 F3 )等に
代表されるフロン(クロロフルオロカーボン)系ガスが
エッチングガスとして広く用いられてきた。フロン系ガ
スは1分子内にFとClとを構成元素として有するた
め、ラジカル反応とイオン・アシスト反応の両方の寄与
によるエッチングが可能であり、かつ気相中から堆積す
る炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら高異方性を達
成することができるからである。
高融点金属シリサイド、ポリサイド等のSi系材料層の
エッチングには、フロン113(C2 Cl3 F3 )等に
代表されるフロン(クロロフルオロカーボン)系ガスが
エッチングガスとして広く用いられてきた。フロン系ガ
スは1分子内にFとClとを構成元素として有するた
め、ラジカル反応とイオン・アシスト反応の両方の寄与
によるエッチングが可能であり、かつ気相中から堆積す
る炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら高異方性を達
成することができるからである。
【0007】しかしながら、Si系材料層の代表的なエ
ッチングガスであるフロン系ガスは、周知のように地球
のオゾン層破壊の元凶であることが指摘されており、近
い将来に製造及び使用が禁止される運びである。従っ
て、ドライエッチングの分野においても、これらの堆積
性カーボン系ガスの代替品となり得るエッチングガス、
及びその使用技術の開発が検討されている。例えば、臭
素ガス(Br2 )や臭化水素系ガス(HBr)によるエ
ッチング技術が開発されている(例えば、特開平2−8
9310号公報参照)。
ッチングガスであるフロン系ガスは、周知のように地球
のオゾン層破壊の元凶であることが指摘されており、近
い将来に製造及び使用が禁止される運びである。従っ
て、ドライエッチングの分野においても、これらの堆積
性カーボン系ガスの代替品となり得るエッチングガス、
及びその使用技術の開発が検討されている。例えば、臭
素ガス(Br2 )や臭化水素系ガス(HBr)によるエ
ッチング技術が開発されている(例えば、特開平2−8
9310号公報参照)。
【0008】臭化水素系ガスを用いたSi系材料層のエ
ッチングにおいては、高異方性を達成するために、フォ
トレジストとBrとの反応生成物や、SiとBrとの反
応生成物等で、側壁保護を行っている。また、オーバー
エッチング時には対下地選択性が優先されるため、対下
地選択性とトレードオフの関係にある異方性は低下す
る。従って、より強固な側壁保護膜、例えばSiO2 膜
を用いて異方性の低下を補償するプロセス条件によるエ
ッチングが行われる場合がある。
ッチングにおいては、高異方性を達成するために、フォ
トレジストとBrとの反応生成物や、SiとBrとの反
応生成物等で、側壁保護を行っている。また、オーバー
エッチング時には対下地選択性が優先されるため、対下
地選択性とトレードオフの関係にある異方性は低下す
る。従って、より強固な側壁保護膜、例えばSiO2 膜
を用いて異方性の低下を補償するプロセス条件によるエ
ッチングが行われる場合がある。
【0009】一方、エッチング工程終了後、通常はエッ
チングマスクとして使われているレジスト層を酸素(O
2 )ガスプラズマによってアッシング除去しなければな
らない。このとき、Si系材料層のエッチング時に利用
した側壁保護膜は、マスクであるレジスト層の側壁にも
付着しているため、酸素プラズマによってはエッチング
除去できないこの側壁保護膜だけが、レジスト層のアッ
シング除去後も帯状に残ってしまう。
チングマスクとして使われているレジスト層を酸素(O
2 )ガスプラズマによってアッシング除去しなければな
らない。このとき、Si系材料層のエッチング時に利用
した側壁保護膜は、マスクであるレジスト層の側壁にも
付着しているため、酸素プラズマによってはエッチング
除去できないこの側壁保護膜だけが、レジスト層のアッ
シング除去後も帯状に残ってしまう。
【0010】帯状に残った側壁保護膜は、次工程以降で
積層される層間膜の平坦性等に悪影響を及ぼすため、層
間膜積層前に除去する必要がある。従来の技術では、側
壁保護膜を利用した異方性加工後、フッ酸水溶液でウエ
ットエッチングにより該側壁保護膜を除去していたが、
フッ酸水溶液によるウエットエッチングでは、ゲート酸
化膜も同時にエッチングされてしまう。最小加工線幅
が、充分に大きく、ゲート酸化膜も充分に厚い場合は問
題無かったが、ゲート酸化膜が加速度的に薄くなってい
く現状では、被エッチング部分のゲート酸化膜に影響が
及ぼされ、場合によってはゲート酸化膜にダメージが与
えられる可能性が出て来る。
積層される層間膜の平坦性等に悪影響を及ぼすため、層
間膜積層前に除去する必要がある。従来の技術では、側
壁保護膜を利用した異方性加工後、フッ酸水溶液でウエ
ットエッチングにより該側壁保護膜を除去していたが、
フッ酸水溶液によるウエットエッチングでは、ゲート酸
化膜も同時にエッチングされてしまう。最小加工線幅
が、充分に大きく、ゲート酸化膜も充分に厚い場合は問
題無かったが、ゲート酸化膜が加速度的に薄くなってい
く現状では、被エッチング部分のゲート酸化膜に影響が
及ぼされ、場合によってはゲート酸化膜にダメージが与
えられる可能性が出て来る。
【0011】
【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、側壁保護膜が生成して、これを後に除去する必要が
ある場合も、下地に悪影響を及ぼすことなく、即ち例え
ばゲート酸化膜にダメージを与えない、あるいはダメー
ジを抑制できるようにして、もって生産性や歩留りを高
めることができるドライエッチング方法を提供しようと
するものである。
で、側壁保護膜が生成して、これを後に除去する必要が
ある場合も、下地に悪影響を及ぼすことなく、即ち例え
ばゲート酸化膜にダメージを与えない、あるいはダメー
ジを抑制できるようにして、もって生産性や歩留りを高
めることができるドライエッチング方法を提供しようと
するものである。
【0012】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金属シリ
サイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポリサイ
ド層上に選択的に形成されたレジストパターンをマスク
にエッチングするドライエッチング方法において、前記
レジストパターンに接する前記高融点金属シリサイド層
にアンダカットを入れた後、前記高融点金属シリサイド
層と前記ポリシリコン層を異方性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であって、これにより
上記目的を達成するものである。
明は、酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金属シリ
サイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポリサイ
ド層上に選択的に形成されたレジストパターンをマスク
にエッチングするドライエッチング方法において、前記
レジストパターンに接する前記高融点金属シリサイド層
にアンダカットを入れた後、前記高融点金属シリサイド
層と前記ポリシリコン層を異方性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であって、これにより
上記目的を達成するものである。
【0013】本出願の請求項2の発明は、酸化膜下地上
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、前記高融点金属シリサイ
ド層上部に高濃度不純物含有ポリサイド薄層を形成し、
該高濃度不純物含有ポリサイド薄層にアンダカットを入
れた後、前記高融点金属シリサイド層と前記ポリシリコ
ン層を異方性エッチングすることを特徴とするドライエ
ッチング方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、前記高融点金属シリサイ
ド層上部に高濃度不純物含有ポリサイド薄層を形成し、
該高濃度不純物含有ポリサイド薄層にアンダカットを入
れた後、前記高融点金属シリサイド層と前記ポリシリコ
ン層を異方性エッチングすることを特徴とするドライエ
ッチング方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0014】本出願の請求項3の発明は、酸化膜下地上
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、異方性エッチングを達成
するための側壁保護膜が被エッチング層側面と前記レジ
ストパターン側面に形成され、かつ被エッチング層側面
に形成された第1の側壁保護膜と前記レジストパターン
側面に形成された第2の側壁保護膜とはエッチング終了
時点において分断されていることを特徴とするドライエ
ッチング方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、異方性エッチングを達成
するための側壁保護膜が被エッチング層側面と前記レジ
ストパターン側面に形成され、かつ被エッチング層側面
に形成された第1の側壁保護膜と前記レジストパターン
側面に形成された第2の側壁保護膜とはエッチング終了
時点において分断されていることを特徴とするドライエ
ッチング方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0015】本出願の請求項4の発明は、酸化膜下地上
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、異方性エッチングを達成
するための側壁保護膜が被エッチング層側面と前記レジ
ストパターン側面に形成され、かつ被エッチング層側面
に形成された第1の側壁保護膜と前記レジストパターン
側面に形成された第2の側壁保護膜とはエッチング終了
時点において分断されており、エッチング終了後側壁保
護膜を除去することを特徴とするドライエッチング方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
にポリシリコン層と高融点金属シリサイド層とが順次形
成されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形
成されたレジストパターンをマスクにエッチングするド
ライエッチング方法において、異方性エッチングを達成
するための側壁保護膜が被エッチング層側面と前記レジ
ストパターン側面に形成され、かつ被エッチング層側面
に形成された第1の側壁保護膜と前記レジストパターン
側面に形成された第2の側壁保護膜とはエッチング終了
時点において分断されており、エッチング終了後側壁保
護膜を除去することを特徴とするドライエッチング方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【0016】本出願の請求項5の発明は、側壁保護膜除
去を、アッシング技術により行うことを特徴とする請求
項4に記載のドライエッチング方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
去を、アッシング技術により行うことを特徴とする請求
項4に記載のドライエッチング方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
【0017】本出願の請求項6の発明は、側壁保護膜除
去を、水洗洗浄により行うことを特徴とする請求項4に
記載のドライエッチング方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
去を、水洗洗浄により行うことを特徴とする請求項4に
記載のドライエッチング方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【0018】本出願の請求項7の発明は、被エッチング
部がシリコン系材料電極層形成用の積層構造であること
を特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載のドライ
エッチング方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
部がシリコン系材料電極層形成用の積層構造であること
を特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載のドライ
エッチング方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0019】
【作用】本出願の発明によれば、高融点金属シリサイド
層にアンダカットを入れ、例えば高融点金属シリサイド
層の上部にアンダカットを入れ、あるいは高濃度不純物
含有ポリサイド薄層にアンダカットを入れたので、側壁
保護膜が形成される条件で良好なエッチング形状を得る
エッチングを行っても、レジストマスク側壁部分に付着
した側壁保護膜と被エッチング部(例えばゲート電極)
側壁部分に付着した側壁保護膜とが、上記アンダカット
部分において分断されることになり、よってその除去を
きわめて容易に行うことができ、例えば、フッ酸水溶液
によるウエットエッチングを要することなく、例えば容
易な水洗により、後工程で邪魔になるレジストマスク側
壁に付着した側壁保護膜を簡便に除去することが可能に
なる。この結果、下地にダメージを与えるおそれはきわ
めて小さくなり、かつ、生産性、歩留りを高めることが
できる。
層にアンダカットを入れ、例えば高融点金属シリサイド
層の上部にアンダカットを入れ、あるいは高濃度不純物
含有ポリサイド薄層にアンダカットを入れたので、側壁
保護膜が形成される条件で良好なエッチング形状を得る
エッチングを行っても、レジストマスク側壁部分に付着
した側壁保護膜と被エッチング部(例えばゲート電極)
側壁部分に付着した側壁保護膜とが、上記アンダカット
部分において分断されることになり、よってその除去を
きわめて容易に行うことができ、例えば、フッ酸水溶液
によるウエットエッチングを要することなく、例えば容
易な水洗により、後工程で邪魔になるレジストマスク側
壁に付着した側壁保護膜を簡便に除去することが可能に
なる。この結果、下地にダメージを与えるおそれはきわ
めて小さくなり、かつ、生産性、歩留りを高めることが
できる。
【0020】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し、当然のことではあるが、本発明は以
下の実施例により限定を受けるものではない。
て説明する。但し、当然のことではあるが、本発明は以
下の実施例により限定を受けるものではない。
【0021】実施例1 本実施例は、ゲート酸化膜上に形成したポリサイド層を
エッチングして、ゲート電極を形成する場合に、本出願
の発明を適用したものである。特に、微細化・高密度化
した半導体装置について、そのゲート電極を加工形成す
る場合に具体化したものである。
エッチングして、ゲート電極を形成する場合に、本出願
の発明を適用したものである。特に、微細化・高密度化
した半導体装置について、そのゲート電極を加工形成す
る場合に具体化したものである。
【0022】本実施例は、ポリサイドエッチング後の工
程(製造工程の後半)を示す図1のように、酸化膜4
(本例ではゲート酸化膜)下地上にポリシリコン層3と
高融点金属シリサイド層2(本例ではWSix層)とが
順次形成されたポリサイド層を、該ポリサイド層上に選
択的に形成されたレジストパターン1をマスクにドライ
エッチングする際、レジストパターン1に接する高融点
金属シリサイド層2にアンダカット6を入れた後、図1
(c)に示す如く高融点金属シリサイド層2とポリシリ
コン層3を異方性エッチングして、図1(d)の構造を
得るものである。
程(製造工程の後半)を示す図1のように、酸化膜4
(本例ではゲート酸化膜)下地上にポリシリコン層3と
高融点金属シリサイド層2(本例ではWSix層)とが
順次形成されたポリサイド層を、該ポリサイド層上に選
択的に形成されたレジストパターン1をマスクにドライ
エッチングする際、レジストパターン1に接する高融点
金属シリサイド層2にアンダカット6を入れた後、図1
(c)に示す如く高融点金属シリサイド層2とポリシリ
コン層3を異方性エッチングして、図1(d)の構造を
得るものである。
【0023】また本実施例は、同じく図1に示すよう
に、酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点金属シ
リサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を該ポリ
サイド層上に選択的に形成されたレジストパターン1を
マスクにドライエッチングする際、異方性エッチングを
達成するための側壁保護膜7が被エッチング層2,3側
面とレジストパターン1側面に形成され、かつ被エッチ
ング層2,3側面に形成された第1の側壁保護膜71とレ
ジストパターン1側面に形成された第2の側壁保護膜72
とは、図1(c)に示す如くエッチング終了時点におい
て分断されているドライエッチング方法である。なお、
各図中、側壁保護膜7,71,72は図示の明瞭のため、や
や極端に示してある。
に、酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点金属シ
リサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を該ポリ
サイド層上に選択的に形成されたレジストパターン1を
マスクにドライエッチングする際、異方性エッチングを
達成するための側壁保護膜7が被エッチング層2,3側
面とレジストパターン1側面に形成され、かつ被エッチ
ング層2,3側面に形成された第1の側壁保護膜71とレ
ジストパターン1側面に形成された第2の側壁保護膜72
とは、図1(c)に示す如くエッチング終了時点におい
て分断されているドライエッチング方法である。なお、
各図中、側壁保護膜7,71,72は図示の明瞭のため、や
や極端に示してある。
【0024】更に詳しくは、本実施例では次の工程をと
ることによって、所望のドライエッチングを行った。
ることによって、所望のドライエッチングを行った。
【0025】図2(a)に示すように、Si基板1上に
ゲート酸化膜となる酸化膜4(SiO2 )が形成され、
その上にポリSi層3と高融点金属シリサイド層2(タ
ングステンシリサイド層)が形成されてポリサイド層を
なしている構造の半導体ウェハーに、所定のパターニン
グによりレジストパターン1を形成した。
ゲート酸化膜となる酸化膜4(SiO2 )が形成され、
その上にポリSi層3と高融点金属シリサイド層2(タ
ングステンシリサイド層)が形成されてポリサイド層を
なしている構造の半導体ウェハーに、所定のパターニン
グによりレジストパターン1を形成した。
【0026】これを、ECRプラズマエッチング装置
で、図2(b)のように等方性エッチングをする。これ
により、高融点金属シリサイド層2のマスクであるレジ
ストパターン1の下部に該当する部分にアンダカット6
を故意に作り出す。このときのエッチング条件は、以下
のように等方性モードの強いガスを用い、低RF下で行
った。 (第1ステップエッチング) SF6 =50sccm RF :20W 圧力 :1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
で、図2(b)のように等方性エッチングをする。これ
により、高融点金属シリサイド層2のマスクであるレジ
ストパターン1の下部に該当する部分にアンダカット6
を故意に作り出す。このときのエッチング条件は、以下
のように等方性モードの強いガスを用い、低RF下で行
った。 (第1ステップエッチング) SF6 =50sccm RF :20W 圧力 :1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
【0027】続いて、残っている高融点金属シリサイド
層2(WSix層)及びポリSi層3を、異方性加工し
て、かつオーバーエッチング時に下地との選択比をとれ
る条件で、図1(c)に示すようにエッチングする。エ
ッチングは、下記条件の2段階エッチングで行った。 (第2ステップエッチング) SF6 /HBr=20/30sccm RFパワー:100W 圧力 :1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃ この第2ステップエッチングは、ジャストエッチングま
で行う。
層2(WSix層)及びポリSi層3を、異方性加工し
て、かつオーバーエッチング時に下地との選択比をとれ
る条件で、図1(c)に示すようにエッチングする。エ
ッチングは、下記条件の2段階エッチングで行った。 (第2ステップエッチング) SF6 /HBr=20/30sccm RFパワー:100W 圧力 :1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃ この第2ステップエッチングは、ジャストエッチングま
で行う。
【0028】(第3ステップエッチング) O2 /HBr=5/45sccm RFパワー:30W 圧力 :1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃ この第3ステップエッチングは、オーバーエッチングで
ある。
ある。
【0029】最後にマスクとしたレジストパターンをO
2 プラズマアッシャーで取り除き、図1(d)の構造を
得る。
2 プラズマアッシャーで取り除き、図1(d)の構造を
得る。
【0030】最終的な洗浄は、スプレー式スピン洗浄装
置またはディップ式洗浄装置を用いての洗浄で行い、乾
燥させる。
置またはディップ式洗浄装置を用いての洗浄で行い、乾
燥させる。
【0031】洗浄には、脱イオン水を用いることがで
き、また、超音波洗浄を用いることができる。これによ
り、側壁保護膜が、下地にダメージ等の悪影響を何ら与
えることなく、良好に除去される。
き、また、超音波洗浄を用いることができる。これによ
り、側壁保護膜が、下地にダメージ等の悪影響を何ら与
えることなく、良好に除去される。
【0032】上記第2ステップエッチングでは、SF6
/HBrに加えて、Cl2 /O2 ガス系を用いることも
できる。
/HBrに加えて、Cl2 /O2 ガス系を用いることも
できる。
【0033】第3ステップのガス中のO2 はポリSi層
3のアンダカットを防ぎ、HBrは酸化膜4に対して選
択比をかせぐ役割を果たす。
3のアンダカットを防ぎ、HBrは酸化膜4に対して選
択比をかせぐ役割を果たす。
【0034】実施例2 本例でも、図2(a)のように成膜、パターニングした
半導体ウェハーを用い、ここでは中低温マルチチェンバ
ーECRプラズマエッチング装置の常温のチェンバー
で、図2(b)の如く等方性にエッチングを行う。これ
によりレジストパターン1の下部シリサイド層2(WS
i)にアンダカット6を故意に作り出す。このときのエ
ッチング条件を下に示す。 (第1ステップエッチング) SF6 =50sccm RF:20W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
半導体ウェハーを用い、ここでは中低温マルチチェンバ
ーECRプラズマエッチング装置の常温のチェンバー
で、図2(b)の如く等方性にエッチングを行う。これ
によりレジストパターン1の下部シリサイド層2(WS
i)にアンダカット6を故意に作り出す。このときのエ
ッチング条件を下に示す。 (第1ステップエッチング) SF6 =50sccm RF:20W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
【0035】続いてシリサイド2及びポリSi層3を異
方性加工するために、被エッチングウェハーをステージ
が冷却されているチェンバーに搬送し、以下の条件でオ
ーバーエッチングまで行う。 (第2ステップエッチング) Cl2 /HBr=30/20 RF:60W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:−30℃
方性加工するために、被エッチングウェハーをステージ
が冷却されているチェンバーに搬送し、以下の条件でオ
ーバーエッチングまで行う。 (第2ステップエッチング) Cl2 /HBr=30/20 RF:60W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:−30℃
【0036】最後にレジストパターンを実施例1と同様
に取り除き、洗浄・乾燥させる。
に取り除き、洗浄・乾燥させる。
【0037】本実施例でも、実施例1と同様、メインエ
ッチング、オーバーエッチングで側壁保護膜7(71,7
2)を利用しているが、ステップ1でレジスト下部にア
ンダカット6を故意に作っているので、洗浄乾燥後に角
状にレジスト側壁部の側壁保護膜が残ることなくエッチ
ング除去できる。
ッチング、オーバーエッチングで側壁保護膜7(71,7
2)を利用しているが、ステップ1でレジスト下部にア
ンダカット6を故意に作っているので、洗浄乾燥後に角
状にレジスト側壁部の側壁保護膜が残ることなくエッチ
ング除去できる。
【0038】実施例3 本実施例は、図3に示すように、酸化膜4下地上にポリ
シリコン層3と高融点金属シリサイド層2とが順次形成
されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形成
されたレジストパターン1をマスクにエッチングする
際、高融点金属シリサイド層2上部に高濃度不純物含有
ポリサイド薄層8を形成し、該高濃度不純物含有ポリサ
イド薄層8にアンダカット6を入れた後、図3(c)に
示すように高融点金属シリサイド層2とポリシリコン層
3を異方性エッチングするドライエッチング方法であ
る。
シリコン層3と高融点金属シリサイド層2とが順次形成
されたポリサイド層を該ポリサイド層上に選択的に形成
されたレジストパターン1をマスクにエッチングする
際、高融点金属シリサイド層2上部に高濃度不純物含有
ポリサイド薄層8を形成し、該高濃度不純物含有ポリサ
イド薄層8にアンダカット6を入れた後、図3(c)に
示すように高融点金属シリサイド層2とポリシリコン層
3を異方性エッチングするドライエッチング方法であ
る。
【0039】また本実施例は、同じく図3に示すよう
に、酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点金属シ
リサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を該ポリ
サイド層上に選択的に形成されたレジストパターン1を
マスクにドライエッチングする際、異方性エッチングを
達成するための側壁保護膜7が被エッチング層2,3側
面とレジストパターン1側面に形成され、かつ被エッチ
ング層2,3側面に形成された第1の側壁保護膜71とレ
ジストパターン1側面に形成された第2の側壁保護膜72
とは、図3(c)に示す如くエッチング終了時点におい
て分断されているドライエッチング方法である。
に、酸化膜4下地上にポリシリコン層3と高融点金属シ
リサイド層2とが順次形成されたポリサイド層を該ポリ
サイド層上に選択的に形成されたレジストパターン1を
マスクにドライエッチングする際、異方性エッチングを
達成するための側壁保護膜7が被エッチング層2,3側
面とレジストパターン1側面に形成され、かつ被エッチ
ング層2,3側面に形成された第1の側壁保護膜71とレ
ジストパターン1側面に形成された第2の側壁保護膜72
とは、図3(c)に示す如くエッチング終了時点におい
て分断されているドライエッチング方法である。
【0040】本実施例はゲート電極形成用層の最上層
に、下層よりも高濃度に不純物をドープしたポリSi8
を成膜することにより、ゲート電極のドライエッチング
時に最上層にアンダカットが発生し易くしたものであ
る。これにより、エッチング加工時にレジストマスク側
壁部分に付着する反応生成物からなる側壁保護膜を、レ
ジストのアッシング除去,洗浄,乾燥時に、脱離除去し
易くしたのである。
に、下層よりも高濃度に不純物をドープしたポリSi8
を成膜することにより、ゲート電極のドライエッチング
時に最上層にアンダカットが発生し易くしたものであ
る。これにより、エッチング加工時にレジストマスク側
壁部分に付着する反応生成物からなる側壁保護膜を、レ
ジストのアッシング除去,洗浄,乾燥時に、脱離除去し
易くしたのである。
【0041】本実施例では、はじめに図4(a)に示す
ように、基板1(Siウェハー基板)をバッチ式熱拡散
炉によって熱酸化し、Siウェハー基板上にゲート酸化
膜4を成膜する。ゲート酸化膜4の厚さは、例えば10
nmとする。ゲート酸化膜4上に、n+ poly Si
層3をLPCVD装置で、例えば100nm成膜する。
この時の成膜条件を下に示す。 (CVD成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):100sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
ように、基板1(Siウェハー基板)をバッチ式熱拡散
炉によって熱酸化し、Siウェハー基板上にゲート酸化
膜4を成膜する。ゲート酸化膜4の厚さは、例えば10
nmとする。ゲート酸化膜4上に、n+ poly Si
層3をLPCVD装置で、例えば100nm成膜する。
この時の成膜条件を下に示す。 (CVD成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):100sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
【0042】次にゲート酸化膜/n+ poly Si上
に、重金属シリサイド層2として、WSix膜を例えば
100nm成膜する。この時の成膜条件を下に示す。 (WSix膜成膜条件) SiH4 =1000sccm WF6 :10sccm 圧力:26.6Pa 温度:360℃
に、重金属シリサイド層2として、WSix膜を例えば
100nm成膜する。この時の成膜条件を下に示す。 (WSix膜成膜条件) SiH4 =1000sccm WF6 :10sccm 圧力:26.6Pa 温度:360℃
【0043】ゲート酸化膜4、下層ポリシリコン層3、
WSix層2を成膜後、下層ポリシリコン層3よりも高
濃度にドープした上層ポリシリコン層8を、例えば50
nm、以下の条件で成膜する。成膜装置はLPCVD装
置を用いる。 SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):200sccm 圧力:300mTorr(40Pa) 温度:550℃
WSix層2を成膜後、下層ポリシリコン層3よりも高
濃度にドープした上層ポリシリコン層8を、例えば50
nm、以下の条件で成膜する。成膜装置はLPCVD装
置を用いる。 SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):200sccm 圧力:300mTorr(40Pa) 温度:550℃
【0044】次に上層高濃度不純物ドープポリシリコン
層8の上に、パターン形成用レジスト層を例えばポジ型
レジストにより形成して、光,電子あるいはX線により
露光処理を施し、その後現像する。これによりフォトレ
ジストパターン1が形成される。なお、この時上層ポリ
シリコン層8をi線,G線エキシマレーザー光等露光装
置の光源に対して適当な厚さに成膜すれば、微細なパタ
ーンを形成する際の反射防止膜としての機能を兼ねるこ
ともできる。
層8の上に、パターン形成用レジスト層を例えばポジ型
レジストにより形成して、光,電子あるいはX線により
露光処理を施し、その後現像する。これによりフォトレ
ジストパターン1が形成される。なお、この時上層ポリ
シリコン層8をi線,G線エキシマレーザー光等露光装
置の光源に対して適当な厚さに成膜すれば、微細なパタ
ーンを形成する際の反射防止膜としての機能を兼ねるこ
ともできる。
【0045】続いて、ECRプラズマエッチング装置に
おいて、上層ポリシリコン層8を以下の条件でドライエ
ッチングする。 (高濃度不純物含有ポリSi層エッチング条件) SF6 /HBr:20/30sccm RF出力:70W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
おいて、上層ポリシリコン層8を以下の条件でドライエ
ッチングする。 (高濃度不純物含有ポリSi層エッチング条件) SF6 /HBr:20/30sccm RF出力:70W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
【0046】上層ポリシリコン層2には高濃度のPが例
えば2.5wt%ドープしてあるため、エッチングが容
易に進行し、図4(b)に示すようにアンダカット6が
形成される。
えば2.5wt%ドープしてあるため、エッチングが容
易に進行し、図4(b)に示すようにアンダカット6が
形成される。
【0047】上層の高濃度不純物含有ポリSi層8をエ
ッチング後、エッチング条件を変更し、シリサイド層2
(WSix層)、下層ポリシリコン層3をエッチングす
る。条件は以下のとおりとした。 (エッチング条件) SF6 /HBr=20/30sccm RF出力:100W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
ッチング後、エッチング条件を変更し、シリサイド層2
(WSix層)、下層ポリシリコン層3をエッチングす
る。条件は以下のとおりとした。 (エッチング条件) SF6 /HBr=20/30sccm RF出力:100W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
【0048】更に、段差部分のオーバーエッチングとし
て、以下の条件で連続エッチングを行った。 HBr=50sccm RF出力:30W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
て、以下の条件で連続エッチングを行った。 HBr=50sccm RF出力:30W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W ステージ温度:20℃
【0049】これにより、図3(c)に示すように、シ
リサイド層2、ポリシリコン層3が異方性加工される。
この時、エッチング中に発生した反応生成物、例えばS
iBrxやWBrx等が側壁保護膜7として、レジスト
マスク側壁部分、ゲート電極側壁部分に付着する。
リサイド層2、ポリシリコン層3が異方性加工される。
この時、エッチング中に発生した反応生成物、例えばS
iBrxやWBrx等が側壁保護膜7として、レジスト
マスク側壁部分、ゲート電極側壁部分に付着する。
【0050】最後にエッチング加工後、不用になったフ
ォトレジストマスクをプラズマ・アッシング装置によっ
て、以下に示す条件でアッシング除去する。 O2 =300sccm 圧力:160Pa μ波パワー:850W
ォトレジストマスクをプラズマ・アッシング装置によっ
て、以下に示す条件でアッシング除去する。 O2 =300sccm 圧力:160Pa μ波パワー:850W
【0051】このとき、上層高濃度不純物含有ポリSi
8をアンダカットが生じるように既にエッチングしてあ
るため、純水洗浄、乾燥を行うことで、図3(d)に示
すような形状に加工することができる。
8をアンダカットが生じるように既にエッチングしてあ
るため、純水洗浄、乾燥を行うことで、図3(d)に示
すような形状に加工することができる。
【0052】実施例4 本実施例では、はじめに図4(a)に示すようにSiウ
ェハー基板5をバッチ式熱拡散炉によって熱酸化し、S
iウェハー基板上にゲート酸化膜4を成膜する。この時
のゲート酸化膜4の厚さは、例えば10nmとする。ゲ
ート酸化膜上にn+ ポリシリコンをLPCVD装置で例
えば100nm成膜する。この時の成膜条件を下に示
す。 (Si層成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):100sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
ェハー基板5をバッチ式熱拡散炉によって熱酸化し、S
iウェハー基板上にゲート酸化膜4を成膜する。この時
のゲート酸化膜4の厚さは、例えば10nmとする。ゲ
ート酸化膜上にn+ ポリシリコンをLPCVD装置で例
えば100nm成膜する。この時の成膜条件を下に示
す。 (Si層成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):100sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
【0053】次にこの下層ポリシリコン層3の上にシリ
サイド層2としてWSix膜を例えば100nm成膜す
る。この時の成膜条件を下に示す。 (WSi層成膜条件) SiH4 =1000sccm WF6 :10sccm 圧力:26.6Pa 温度:360℃
サイド層2としてWSix膜を例えば100nm成膜す
る。この時の成膜条件を下に示す。 (WSi層成膜条件) SiH4 =1000sccm WF6 :10sccm 圧力:26.6Pa 温度:360℃
【0054】ゲート酸化膜4、下層ポリシリコン層3、
シリサイド上層2を成膜後、下層ポリシリコン層3より
も高濃度にドープした上層ポリシリコン層8を、例えば
50nm、LPCVD装置で以下の条件で成膜する。 (高濃度不純物含有ポリSi層成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):300sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
シリサイド上層2を成膜後、下層ポリシリコン層3より
も高濃度にドープした上層ポリシリコン層8を、例えば
50nm、LPCVD装置で以下の条件で成膜する。 (高濃度不純物含有ポリSi層成膜条件) SiH4 =400sccm PH3 (SiH4 ベース0.5%):300sccm 圧力:40Pa 温度:550℃
【0055】次に上層ポリシリコン層8上に、実施例3
と同様にフォトレジストパターン1を形成する。
と同様にフォトレジストパターン1を形成する。
【0056】続いて、ECRプラズマエッチング装置に
おいて、上層ポリシリコン層8、WSix層2、下層ポ
リシリコン層3を、以下の条件でエッチングする。 (エッチング条件) Cl2 =35sccm HBr:15sccm RFパワー:50W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W
おいて、上層ポリシリコン層8、WSix層2、下層ポ
リシリコン層3を、以下の条件でエッチングする。 (エッチング条件) Cl2 =35sccm HBr:15sccm RFパワー:50W 圧力:1.3Pa μ波パワー:850W
【0057】このとき上層ポリシリコン層8には、3.
0wt%以上のPがドープされているのでエッチングが
容易に進行し、エッチング中にアンダカット6が発生す
る。これに対し、下層ポリシリコン層3のドープ量は
1.2wt%前後であるため、上層ポリシリコン層8の
ようにアンダカットは生じない。従って、エッチング中
の側壁保護膜7は、図3(c)に示すように付着する。
0wt%以上のPがドープされているのでエッチングが
容易に進行し、エッチング中にアンダカット6が発生す
る。これに対し、下層ポリシリコン層3のドープ量は
1.2wt%前後であるため、上層ポリシリコン層8の
ようにアンダカットは生じない。従って、エッチング中
の側壁保護膜7は、図3(c)に示すように付着する。
【0058】最後に実施例3と同様にO2 プラズマアッ
シングでフォトレジストマスクをアッシング除去し、洗
浄乾燥する。
シングでフォトレジストマスクをアッシング除去し、洗
浄乾燥する。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、側壁保護膜を形成して
良好な形状のエッチングを行うとともに、該側壁保護膜
を後に除去する必要がある場合も、下地に悪影響を及ぼ
すことなく、即ち例えばゲート酸化膜にダメージを与え
ない、更にはダメージを抑制できるようにして、もって
生産性や歩留りを高め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。
良好な形状のエッチングを行うとともに、該側壁保護膜
を後に除去する必要がある場合も、下地に悪影響を及ぼ
すことなく、即ち例えばゲート酸化膜にダメージを与え
ない、更にはダメージを抑制できるようにして、もって
生産性や歩留りを高め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。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の工程(ポリサイドエッチング後)を
示す図である。
示す図である。
【図2】実施例1の工程(ポリサイドエッチング前)を
示す図である。
示す図である。
【図3】実施例3の工程(ポリサイドエッチング後)を
示す図である。
示す図である。
【図4】実施例3の工程(ポリサイドエッチング前)を
示す図である。
示す図である。
1 レジストパターン 2 高融点金属シリサイド層 3 ポリシリコン層 4 酸化膜 5 基板 6 アンダカット 7 側壁保護膜 71 第1の側壁保護膜 72 第2の側壁保護膜 8 上層高濃度不純物含有層
Claims (7)
- 【請求項1】酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金
属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポ
リサイド層上に選択的に形成されたレジストパターンを
マスクにエッチングするドライエッチング方法におい
て、 前記レジストパターンに接する前記高融点金属シリサイ
ド層にアンダカットを入れた後、前記高融点金属シリサ
イド層と前記ポリシリコン層を異方性エッチングするこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項2】酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金
属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポ
リサイド層上に選択的に形成されたレジストパターンを
マスクにエッチングするドライエッチング方法におい
て、 前記高融点金属シリサイド層上部に高濃度不純物含有ポ
リサイド薄層を形成し、該高濃度不純物含有ポリサイド
薄層にアンダカットを入れた後、前記高融点金属シリサ
イド層と前記ポリシリコン層を異方性エッチングするこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項3】酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金
属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポ
リサイド層上に選択的に形成されたレジストパターンを
マスクにエッチングするドライエッチング方法におい
て、 異方性エッチングを達成するための側壁保護膜が被エッ
チング層側面と前記レジストパターン側面に形成され、
かつ被エッチング層側面に形成された第1の側壁保護膜
と前記レジストパターン側面に形成された第2の側壁保
護膜とはエッチング終了時点において分断されているこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項4】酸化膜下地上にポリシリコン層と高融点金
属シリサイド層とが順次形成されたポリサイド層を該ポ
リサイド層上に選択的に形成されたレジストパターンを
マスクにエッチングするドライエッチング方法におい
て、 異方性エッチングを達成するための側壁保護膜が被エッ
チング層側面と前記レジストパターン側面に形成され、
かつ被エッチング層側面に形成された第1の側壁保護膜
と前記レジストパターン側面に形成された第2の側壁保
護膜とはエッチング終了時点において分断されており、 エッチング終了後側壁保護膜を除去することを特徴とす
るドライエッチング方法。 - 【請求項5】側壁保護膜除去を、アッシング技術により
行うことを特徴とする請求項4に記載のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項6】側壁保護膜除去を、水洗洗浄により行うこ
とを特徴とする請求項4に記載のドライエッチング方
法。 - 【請求項7】被エッチング部がシリコン系材料電極層形
成用の積層構造であることを特徴とする請求項1ないし
6のいずれか記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4194866A JPH0621018A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ドライエッチング方法 |
US08/080,711 US5698072A (en) | 1992-06-29 | 1993-06-24 | Dry etching method |
US08/840,995 US5880035A (en) | 1992-06-29 | 1997-04-25 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4194866A JPH0621018A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0621018A true JPH0621018A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16331609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4194866A Pending JPH0621018A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ドライエッチング方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5698072A (ja) |
JP (1) | JPH0621018A (ja) |
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1993
- 1993-06-24 US US08/080,711 patent/US5698072A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-25 US US08/840,995 patent/US5880035A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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US5698072A (en) | 1997-12-16 |
US5880035A (en) | 1999-03-09 |
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