JPH10116823A - メタルポリサイド構造体のエッチング方法 - Google Patents
メタルポリサイド構造体のエッチング方法Info
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- JPH10116823A JPH10116823A JP9196305A JP19630597A JPH10116823A JP H10116823 A JPH10116823 A JP H10116823A JP 9196305 A JP9196305 A JP 9196305A JP 19630597 A JP19630597 A JP 19630597A JP H10116823 A JPH10116823 A JP H10116823A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】メタルシリサイド層とポリシリコン層とを備え
るポリサイド構造体を、実質的に異方的に且つ高いエッ
チング選択性でエッチングする。 【解決手段】基板をプラズマ領域に配置し、このプラズ
マ領域に、塩素と、酸素とを備え、随意ヘリウム等の不
活性ガスを備えるプロセスガスを導入する。このプロセ
スガスからプラズマを生成し、ポリシリコン層に対する
メタルシリサイド層のエッチング選択性を高く与え、且
つ、メタルシリサイド層とポリシリコン層に対して実質
的に異方的なエッチングを与える。
るポリサイド構造体を、実質的に異方的に且つ高いエッ
チング選択性でエッチングする。 【解決手段】基板をプラズマ領域に配置し、このプラズ
マ領域に、塩素と、酸素とを備え、随意ヘリウム等の不
活性ガスを備えるプロセスガスを導入する。このプロセ
スガスからプラズマを生成し、ポリシリコン層に対する
メタルシリサイド層のエッチング選択性を高く与え、且
つ、メタルシリサイド層とポリシリコン層に対して実質
的に異方的なエッチングを与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上のポ
リサイド構造体をエッチングするための方法に関する。
リサイド構造体をエッチングするための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造工程では、高融点金属の
珪化物（シリサイド）、例えば、タングステンシリサイ
ド、タンタルシリサイド、チタンシリサイドやモリブデ
ンシリサイド等を用いて、半導体基板上に形成されたデ
バイス同士を電気的に接続するための、高密度、高速、
高電導のインターコネクト（相互接続）の表面形状部や
ラインを形成する。例えば、ＷＳｉX層を二酸化珪素の
上に堆積し、集積回路のためのゲート電極として機能さ
せることができる。しかし、珪化物（シリサイド）と酸
化物（オキサイド）の界面では、ＳｉＯ2層から金属珪
化物（メタルシリサイド）へ珪素が拡散することによ
り、許容できない程度の高い電気抵抗を有するようにな
る。メタルシリサイド層に対する拡散の問題を低減する
ために、「ポリサイド」スタックが開発された。図１ａ
〜図１ｄを参照すれば、代表的な半導体基板２０は、高
融点金属珪化物層２２又は２２ａ、２２ｂ（これらを互
換的に用いて金属珪化物層を示すことにする）を備え、
これらは、ドープポリシリコン層ないしノンドープポリ
シリコン層２４又は２４ａ、２４ｂ（これらを互換的に
用いてポリシリコン層を示すことにする）の上に堆積し
たものである。ポリサイド構造体は、基板２０上の二酸
化珪素層２６又は２６ａ、２６ｂ（これらを互換的に用
いて二酸化珪素層を示すことにする）の上に形成され、
優れた界面特性を有する低電気抵抗の相互接続部（イン
ターコネクト）を提供する。
珪化物（シリサイド）、例えば、タングステンシリサイ
ド、タンタルシリサイド、チタンシリサイドやモリブデ
ンシリサイド等を用いて、半導体基板上に形成されたデ
バイス同士を電気的に接続するための、高密度、高速、
高電導のインターコネクト（相互接続）の表面形状部や
ラインを形成する。例えば、ＷＳｉX層を二酸化珪素の
上に堆積し、集積回路のためのゲート電極として機能さ
せることができる。しかし、珪化物（シリサイド）と酸
化物（オキサイド）の界面では、ＳｉＯ2層から金属珪
化物（メタルシリサイド）へ珪素が拡散することによ
り、許容できない程度の高い電気抵抗を有するようにな
る。メタルシリサイド層に対する拡散の問題を低減する
ために、「ポリサイド」スタックが開発された。図１ａ
〜図１ｄを参照すれば、代表的な半導体基板２０は、高
融点金属珪化物層２２又は２２ａ、２２ｂ（これらを互
換的に用いて金属珪化物層を示すことにする）を備え、
これらは、ドープポリシリコン層ないしノンドープポリ
シリコン層２４又は２４ａ、２４ｂ（これらを互換的に
用いてポリシリコン層を示すことにする）の上に堆積し
たものである。ポリサイド構造体は、基板２０上の二酸
化珪素層２６又は２６ａ、２６ｂ（これらを互換的に用
いて二酸化珪素層を示すことにする）の上に形成され、
優れた界面特性を有する低電気抵抗の相互接続部（イン
ターコネクト）を提供する。
【０００３】ポリサイドインターコネクトを作製する従
来からの方法では、ポリシリコン層２４の上に金属珪化
物層２２を堆積させる。例えば、Telford らの米国特許
第５，５００，２４９号では、六弗化タングステンとジ
クロロシランのプラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶ
Ｄ：plasma enhanced chemical vapor deposition）に
より、ポリシリコン上にＷＳｉXを堆積させる化学気相
堆積（ＣＶＤ）プロセスが開示されている。金属珪化物
層２２を堆積させた後、従来からのフォトリソグラフィ
ープロセスを用いて、ポリサイド層の上にフォトレジス
ト層を塗布し、光に曝露して所望のインターコネクト表
面形状のパターンを形成する。パターニングされたレジ
スト３０は、従来のエッチングプロセスで用いるポリサ
イド構造体のエッチングのためのマスクとして機能し、
図１ｂに示されるように、所望の形状にエッチングされ
た表面形状４０を与える。その後、堆積プロセスとエッ
チングプロセスを繰り返すことにより、図１ｃ、図１ｄ
に示されるように、更にポリサイドスタックの各層を形
成することができる。
来からの方法では、ポリシリコン層２４の上に金属珪化
物層２２を堆積させる。例えば、Telford らの米国特許
第５，５００，２４９号では、六弗化タングステンとジ
クロロシランのプラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶ
Ｄ：plasma enhanced chemical vapor deposition）に
より、ポリシリコン上にＷＳｉXを堆積させる化学気相
堆積（ＣＶＤ）プロセスが開示されている。金属珪化物
層２２を堆積させた後、従来からのフォトリソグラフィ
ープロセスを用いて、ポリサイド層の上にフォトレジス
ト層を塗布し、光に曝露して所望のインターコネクト表
面形状のパターンを形成する。パターニングされたレジ
スト３０は、従来のエッチングプロセスで用いるポリサ
イド構造体のエッチングのためのマスクとして機能し、
図１ｂに示されるように、所望の形状にエッチングされ
た表面形状４０を与える。その後、堆積プロセスとエッ
チングプロセスを繰り返すことにより、図１ｃ、図１ｄ
に示されるように、更にポリサイドスタックの各層を形
成することができる。
【０００４】従来からのエッチングプロセスでは、ハロ
ゲン含有ガスの、マイクロ波又は容量によるプラズマを
用いて、ポリサイドスタック層をエッチングしている。
通常用いられる弗素化エッチャントガスにはＣＦ4、Ｓ
Ｆ6及びＮＦ3が含まれ、塩素含有エッチャントガスには
Ｃｌ2やＢＣｌ3が含まれ、臭素含有ガスにはＨＢｒが含
まれる。従来からのエッチングプロセスの問題点の１つ
に、メタルシリサイドをエッチングする場合に、ポリシ
リコンに対する選択性を高めつつ同時に、良好なプロフ
ァイルマイクロローディングを有する異方的エッチング
表面形状を形成することが、比較的困難なことがある。
エッチングにより形成した表面形状（エッチング表面形
状）４０の断面プロファイルが、エッチング表面形状４
０同士間の間隔に応じて変化する場合に、高いプロファ
イルマイクロローディングがもたらされる。これは、狭
い間隔で形成されるパッシベーション堆積物（即ち、表
面形状の側壁に堆積し側壁がエッチングされるのを低減
する複合ポリマー副生成物）又は「高密度」の表面形状
が除去される際、比較的大きな距離で隔てられた表面形
状に対するエッチング速度よりも高い速度で除去される
場合に生じる。それが生じるのは、プラズマイオンが、
狭い間隔の表面形状の側壁と側壁の間にチャンネリング
されて側壁に反射し、この上にあるパッシベーション層
を過剰にエッチングするからである。これとは対称的
に、間隔が広い表面形状の側壁上にあるパッシベーショ
ン層のエッチングはこれほど高くはなく、それはチャン
ネリング効果が低いからである。これにより、プロファ
イルマイクロローディングが高くなり、表面形状４０の
断面形状が表面形状間の間隔に関して変化するようにな
る。
ゲン含有ガスの、マイクロ波又は容量によるプラズマを
用いて、ポリサイドスタック層をエッチングしている。
通常用いられる弗素化エッチャントガスにはＣＦ4、Ｓ
Ｆ6及びＮＦ3が含まれ、塩素含有エッチャントガスには
Ｃｌ2やＢＣｌ3が含まれ、臭素含有ガスにはＨＢｒが含
まれる。従来からのエッチングプロセスの問題点の１つ
に、メタルシリサイドをエッチングする場合に、ポリシ
リコンに対する選択性を高めつつ同時に、良好なプロフ
ァイルマイクロローディングを有する異方的エッチング
表面形状を形成することが、比較的困難なことがある。
エッチングにより形成した表面形状（エッチング表面形
状）４０の断面プロファイルが、エッチング表面形状４
０同士間の間隔に応じて変化する場合に、高いプロファ
イルマイクロローディングがもたらされる。これは、狭
い間隔で形成されるパッシベーション堆積物（即ち、表
面形状の側壁に堆積し側壁がエッチングされるのを低減
する複合ポリマー副生成物）又は「高密度」の表面形状
が除去される際、比較的大きな距離で隔てられた表面形
状に対するエッチング速度よりも高い速度で除去される
場合に生じる。それが生じるのは、プラズマイオンが、
狭い間隔の表面形状の側壁と側壁の間にチャンネリング
されて側壁に反射し、この上にあるパッシベーション層
を過剰にエッチングするからである。これとは対称的
に、間隔が広い表面形状の側壁上にあるパッシベーショ
ン層のエッチングはこれほど高くはなく、それはチャン
ネリング効果が低いからである。これにより、プロファ
イルマイクロローディングが高くなり、表面形状４０の
断面形状が表面形状間の間隔に関して変化するようにな
る。
【０００５】エッチング選択比は、メタルシリサイド層
のエッチング速度の下方のポリシリコン層のエッチング
速度に対する比である。図１ｃに模式的に例示されてい
るような非平坦で非常に込み入った立体形状を有するポ
リサイド構造体に対して、エッチング選択比が高いこと
が特に望ましい。このような構造体では、共形なメタル
シリサイド層２２ｂのうち矢印Ａで示されるようなエッ
チング表面形状とエッチング表面形状の間の部分の方
が、メタルシリサイド層２２ｂのうち矢印Ｂで示される
ようなエッチング表面形状の上部上の部分よりも厚くな
っている。従って、エッチングプロセス中のある時刻で
は、部分Ｂにおいてはメタル層をエッチングで貫通して
その下のポリシリコン層のエッチングが開始している
が、そのとき部分Ａでは、厚いメタルシリサイド層２２
ｂはまだエッチングを受けている最中である。係る効果
を得るには、部分Ｂにおいてポリシリコン層２４ｂのエ
ッチングがシリサイド層のエッチング速度に較べて十分
ゆっくりと進み、部分Ａの込み入ったメタルシリサイド
層２２ｂの厚い部分のエッチングが完了する前に、部分
Ｂのポリシリコン層２４ｂ全部がエッチングされきって
いないことが要求される。従って、メタルシリサイド層
２２ｂのエッチングが、ポリシリコン層２４ｂのエッチ
ングに較べて速い速度で為されることが望ましい。
のエッチング速度の下方のポリシリコン層のエッチング
速度に対する比である。図１ｃに模式的に例示されてい
るような非平坦で非常に込み入った立体形状を有するポ
リサイド構造体に対して、エッチング選択比が高いこと
が特に望ましい。このような構造体では、共形なメタル
シリサイド層２２ｂのうち矢印Ａで示されるようなエッ
チング表面形状とエッチング表面形状の間の部分の方
が、メタルシリサイド層２２ｂのうち矢印Ｂで示される
ようなエッチング表面形状の上部上の部分よりも厚くな
っている。従って、エッチングプロセス中のある時刻で
は、部分Ｂにおいてはメタル層をエッチングで貫通して
その下のポリシリコン層のエッチングが開始している
が、そのとき部分Ａでは、厚いメタルシリサイド層２２
ｂはまだエッチングを受けている最中である。係る効果
を得るには、部分Ｂにおいてポリシリコン層２４ｂのエ
ッチングがシリサイド層のエッチング速度に較べて十分
ゆっくりと進み、部分Ａの込み入ったメタルシリサイド
層２２ｂの厚い部分のエッチングが完了する前に、部分
Ｂのポリシリコン層２４ｂ全部がエッチングされきって
いないことが要求される。従って、メタルシリサイド層
２２ｂのエッチングが、ポリシリコン層２４ｂのエッチ
ングに較べて速い速度で為されることが望ましい。
【０００６】異なる材料に対して、材料の相違に対する
プロセスガスの化学反応性の相違に応じて異なるエッチ
ング速度でエッチングするような組成のプロセスガスを
用いることにより、高いエッチング選択比が得られる。
しかし、ポリシリコンに対する高い選択比で、メタルシ
リサイドをエッチングすることは非常に困難であり、そ
れは、両方の材料とも珪素原子を含んでおり、従来から
用いられているほとんどのエッチャントプラズマがこの
珪素部分をエッチングしてガス状のＳｉＣｌXやＳｉＦX
を生成するからである。従って、エッチャントプラズマ
が、両者を化学的に区別しメタルシリサイド層２２の方
をポリシリコン層２４よりも高い速度で優先的にエッチ
ングすることは、困難である。また、ＥＣＲプロセスや
マイクロ波プラズマプロセス等のもっと化学反応性の高
いプラズマエッチングプロセスでは、エッチャントの分
離を更に進めて化学反応性を高くし、下記の如くシリサ
イド層を等方的にエッチングしてしまう。
プロセスガスの化学反応性の相違に応じて異なるエッチ
ング速度でエッチングするような組成のプロセスガスを
用いることにより、高いエッチング選択比が得られる。
しかし、ポリシリコンに対する高い選択比で、メタルシ
リサイドをエッチングすることは非常に困難であり、そ
れは、両方の材料とも珪素原子を含んでおり、従来から
用いられているほとんどのエッチャントプラズマがこの
珪素部分をエッチングしてガス状のＳｉＣｌXやＳｉＦX
を生成するからである。従って、エッチャントプラズマ
が、両者を化学的に区別しメタルシリサイド層２２の方
をポリシリコン層２４よりも高い速度で優先的にエッチ
ングすることは、困難である。また、ＥＣＲプロセスや
マイクロ波プラズマプロセス等のもっと化学反応性の高
いプラズマエッチングプロセスでは、エッチャントの分
離を更に進めて化学反応性を高くし、下記の如くシリサ
イド層を等方的にエッチングしてしまう。
【０００７】また、ポリサイドのスタックをエッチング
し異方的にエッチングした表面形状４０を形成すること
により、メタシリサイド層とポリシリコン層を実質的に
垂直にエッチングし、真っ直ぐな側壁４８を有する表面
形状を与えることが望ましい。エッチング表面形状の側
壁４８でエッチングが過剰に進むと、内向き又は外向き
に傾斜した壁となる有害な結果を与えることになる。あ
る種の異方性エッチングは、エッチャントガス中の分解
種同士が結合して複合的なポリマー副生成物を生成する
場合に生じ、これがエッチングされたばかりの表面形状
の４０の側壁にパッシベーション層として堆積し側壁４
８をこれ以上エッチングしないように制限する働きをす
る。更に代表的には、異方的エッチングを得るには、
（基板２０に対して垂直な電界にプラズマを作用させる
ことにより）指向性の強い運動エネルギーをエッチャン
トプラズマ内の荷電種に与え、これにより、プラズマ種
がエネルギーを得て縦のエッチング方向で入射し基板材
料を取り去る。しかし、異なる材料に対して高いエネル
ギーを与えられたプラズマにより同じエッチング速度で
スパッタエッチングをすれば、エッチング選択性を全く
又はほとんど制御できなくなる。このような理由から、
メタルシリサイドとポリシリコンのエッチングに関し
て、高いエッチング選択比で異方性エッチングを得るこ
とは困難である。
し異方的にエッチングした表面形状４０を形成すること
により、メタシリサイド層とポリシリコン層を実質的に
垂直にエッチングし、真っ直ぐな側壁４８を有する表面
形状を与えることが望ましい。エッチング表面形状の側
壁４８でエッチングが過剰に進むと、内向き又は外向き
に傾斜した壁となる有害な結果を与えることになる。あ
る種の異方性エッチングは、エッチャントガス中の分解
種同士が結合して複合的なポリマー副生成物を生成する
場合に生じ、これがエッチングされたばかりの表面形状
の４０の側壁にパッシベーション層として堆積し側壁４
８をこれ以上エッチングしないように制限する働きをす
る。更に代表的には、異方的エッチングを得るには、
（基板２０に対して垂直な電界にプラズマを作用させる
ことにより）指向性の強い運動エネルギーをエッチャン
トプラズマ内の荷電種に与え、これにより、プラズマ種
がエネルギーを得て縦のエッチング方向で入射し基板材
料を取り去る。しかし、異なる材料に対して高いエネル
ギーを与えられたプラズマにより同じエッチング速度で
スパッタエッチングをすれば、エッチング選択性を全く
又はほとんど制御できなくなる。このような理由から、
メタルシリサイドとポリシリコンのエッチングに関し
て、高いエッチング選択比で異方性エッチングを得るこ
とは困難である。
【０００８】ポリサイド構造のエッチングには、ＨＢｒ
を含有するガス組成もしばしば用いられる。例えば、１
９９３年３月９日発行の米国特許第５，１９２，７０２
号には、ＨＢｒ、Ｃｌ2及びＨｅ−Ｏ2を用いたポリシリ
コンの異方的エッチングの方法が開示されている。しか
し、ＨＢｒの蒸気圧が低いため、ＨＢｒ汚染物やＢｒ含
有粒子を基板２０の上に凝縮させてしまう。汚染粒子は
雰囲気の湿気を吸収して臭化水素種を生成し、これが集
積回路チップの性能に影響を及ぼす。更に、典型的なＨ
Ｂｒガス組成の多くは、ポリシリコンの方をメタルシリ
サイドよりも速くエッチングし、例えば、ＷＳｉXのポ
リシリコンに対するエッチング選択比は典型的には、約
０．７：１である。
を含有するガス組成もしばしば用いられる。例えば、１
９９３年３月９日発行の米国特許第５，１９２，７０２
号には、ＨＢｒ、Ｃｌ2及びＨｅ−Ｏ2を用いたポリシリ
コンの異方的エッチングの方法が開示されている。しか
し、ＨＢｒの蒸気圧が低いため、ＨＢｒ汚染物やＢｒ含
有粒子を基板２０の上に凝縮させてしまう。汚染粒子は
雰囲気の湿気を吸収して臭化水素種を生成し、これが集
積回路チップの性能に影響を及ぼす。更に、典型的なＨ
Ｂｒガス組成の多くは、ポリシリコンの方をメタルシリ
サイドよりも速くエッチングし、例えば、ＷＳｉXのポ
リシリコンに対するエッチング選択比は典型的には、約
０．７：１である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ポリサイド構造体を構
成する別々の層の材料をエッチングするために、別々の
プロセスガスを用いる多段階のプロセスを用いることも
あった。例えば、１９２年５月１０日発行の米国特許第
５，０９４，７１２号には、（ｉ）ＣＨＦ3、ＣＦ4及び
不活性ガスを用いて酸化物をエッチングするステップ
と、（ｉｉ）Ｈｅ、Ｏ2及びＳＦ6を用いてシリサイドを
エッチングするステップと、（ｉｉｉ）ＨＢｒとＣｌ2
を用いてポリシリコンをエッチングするステップとを用
いてポリサイド構造体をエッチングする方法が開示され
ている。しかし、このような多段階のプロセスではプロ
セスのスループットを低下させてしまい、何故なら、連
続するエッチングのステップ毎にプロセスチャンバから
残留プロセスガスを排気しなければならないからであ
る。また、プロセスチャンバに多数のガス源を接続すれ
ば比較的コストが高くなる。更に、多段階ステップのエ
ッチングプロセスでは、エッチングステップのそれぞれ
の終点を正確に制御する必要があり、シリサイドのエッ
チングステップとポリシリコンのエッチングステップが
連続している場合は特に正確に制御する必要がある。
成する別々の層の材料をエッチングするために、別々の
プロセスガスを用いる多段階のプロセスを用いることも
あった。例えば、１９２年５月１０日発行の米国特許第
５，０９４，７１２号には、（ｉ）ＣＨＦ3、ＣＦ4及び
不活性ガスを用いて酸化物をエッチングするステップ
と、（ｉｉ）Ｈｅ、Ｏ2及びＳＦ6を用いてシリサイドを
エッチングするステップと、（ｉｉｉ）ＨＢｒとＣｌ2
を用いてポリシリコンをエッチングするステップとを用
いてポリサイド構造体をエッチングする方法が開示され
ている。しかし、このような多段階のプロセスではプロ
セスのスループットを低下させてしまい、何故なら、連
続するエッチングのステップ毎にプロセスチャンバから
残留プロセスガスを排気しなければならないからであ
る。また、プロセスチャンバに多数のガス源を接続すれ
ば比較的コストが高くなる。更に、多段階ステップのエ
ッチングプロセスでは、エッチングステップのそれぞれ
の終点を正確に制御する必要があり、シリサイドのエッ
チングステップとポリシリコンのエッチングステップが
連続している場合は特に正確に制御する必要がある。
【００１０】従って、ポリサイド構造体を高いエッチン
グ選択比でエッチングするためのエッチングプロセスを
有することが望ましく、特に、メタルシリサイド層をポ
リシリコンよりも速いエッチング速度でエッチングする
ためのエッチングプロセスが望ましい。更に、このエッ
チングプロセスが実質的に異方的なエッチングを与え、
また、基板表面全面にわたって均一なエッチング速度を
与えることが望ましい。また更に、エッチャントガスか
ら実質的にＨＢｒを排除したエッチングガスを用い、ま
たシングルステップで行うことができることが望まし
い。
グ選択比でエッチングするためのエッチングプロセスを
有することが望ましく、特に、メタルシリサイド層をポ
リシリコンよりも速いエッチング速度でエッチングする
ためのエッチングプロセスが望ましい。更に、このエッ
チングプロセスが実質的に異方的なエッチングを与え、
また、基板表面全面にわたって均一なエッチング速度を
与えることが望ましい。また更に、エッチャントガスか
ら実質的にＨＢｒを排除したエッチングガスを用い、ま
たシングルステップで行うことができることが望まし
い。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、メタルシリサ
イド層とポリシリコン層とを備えるポリサイド構造体
を、実質的に異方的に且つ高いエッチング選択性でエッ
チングするための方法に関する。この方法では、基板を
プラズマ領域に配置し、このプラズマ領域に、塩素と、
酸素とを備え、随意ヘリウム等の不活性ガスを備えるプ
ロセスガスを導入する。このプロセスガスからプラズマ
を生成し、ポリシリコン層に対するメタルシリサイド層
のエッチング選択性を高く与え、且つ、メタルシリサイ
ド層とポリシリコン層に対して実質的に異方的なエッチ
ングを与える。
イド層とポリシリコン層とを備えるポリサイド構造体
を、実質的に異方的に且つ高いエッチング選択性でエッ
チングするための方法に関する。この方法では、基板を
プラズマ領域に配置し、このプラズマ領域に、塩素と、
酸素とを備え、随意ヘリウム等の不活性ガスを備えるプ
ロセスガスを導入する。このプロセスガスからプラズマ
を生成し、ポリシリコン層に対するメタルシリサイド層
のエッチング選択性を高く与え、且つ、メタルシリサイ
ド層とポリシリコン層に対して実質的に異方的なエッチ
ングを与える。
【００１２】エッチャントプラズマの形成には、誘導プ
ラズマ源（ソース）と容量プラズマ源（ソース）の組み
合わせを用いることが好ましく、例えば、インダクタコ
イルとプロセス電極とを備えたプロセスチャンバの如き
である。チャンバ内でプロセスガスはイオン化してプラ
ズマイオンを生成し、これは、（ｉ）ＲＦ電流をソース
電力レベルでインダクタコイルに印加し、（ｉｉ）ＲＦ
電圧をバイアス電力レベルでプロセス電極に印加するこ
とにより、エネルギーをもって基板上に入射する。ソー
ス電力レベルとバイアス電力レベルの比である電力比Ｐ
ｒを選択して、選択性の高いエッチング及び実質的に異
方的なエッチングとする。
ラズマ源（ソース）と容量プラズマ源（ソース）の組み
合わせを用いることが好ましく、例えば、インダクタコ
イルとプロセス電極とを備えたプロセスチャンバの如き
である。チャンバ内でプロセスガスはイオン化してプラ
ズマイオンを生成し、これは、（ｉ）ＲＦ電流をソース
電力レベルでインダクタコイルに印加し、（ｉｉ）ＲＦ
電圧をバイアス電力レベルでプロセス電極に印加するこ
とにより、エネルギーをもって基板上に入射する。ソー
ス電力レベルとバイアス電力レベルの比である電力比Ｐ
ｒを選択して、選択性の高いエッチング及び実質的に異
方的なエッチングとする。
【００１３】メタルシリサイドのエッチング速度がポリ
シリコンのエッチング速度の少なくとも０．５倍となる
ように、且つ、メタルシリサイド層とポリシリコン層が
エッチングを受けて形成された表面形状の側壁が、基板
表面に対して約８８゜、更に好ましくは約９０゜の角を
なすように、プラズマのガス組成と電力比Ｐｒを選択す
ることが好ましい。塩素のマスフローの酸素及びヘリウ
ムの合計のマスフローに対する比が、約３：１〜約２
０：１となることが好ましい。更に好ましくは、ソース
電力レベルとバイアス電力レベルの比である電力比Ｐｒ
を、少なくとも約２：１とする。
シリコンのエッチング速度の少なくとも０．５倍となる
ように、且つ、メタルシリサイド層とポリシリコン層が
エッチングを受けて形成された表面形状の側壁が、基板
表面に対して約８８゜、更に好ましくは約９０゜の角を
なすように、プラズマのガス組成と電力比Ｐｒを選択す
ることが好ましい。塩素のマスフローの酸素及びヘリウ
ムの合計のマスフローに対する比が、約３：１〜約２
０：１となることが好ましい。更に好ましくは、ソース
電力レベルとバイアス電力レベルの比である電力比Ｐｒ
を、少なくとも約２：１とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のエッチングプロセスは、
図１ａ〜１ｄに示されるようなメタルシリサイド層２２
ａ、２２ｂをその下のポリシリコン層２４ａ、２４ｂの
上に備えるポリサイドスタックを有する基板２０に対し
て、高いエッチング選択性、良好なエッチング速度及び
異方性エッチングでエッチングするために有用である。
基板２０は、あらゆる材料製であってよく、例えば、ガ
ラス、セラミック、メタル、ポリマー等、又はシリコン
ウエハやガリウム砒素ウエハ等の半導体ウエハであって
もよい。基板２０上のメタルシリサイド層２２は代表的
には、例えばタングステンシリサイド、タンタルシリサ
イド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを、厚
さ約５００オングストローム〜１００００オングストロ
ームで備えている。メタルシリサイド層２２の下のポリ
シリコン層２４も、代表的には厚さ約５００オングスト
ローム〜１００００オングストロームである。このポリ
サイドスタックは、厚さ約１０００オングストロームの
二酸化珪素層２６の上に堆積している。
図１ａ〜１ｄに示されるようなメタルシリサイド層２２
ａ、２２ｂをその下のポリシリコン層２４ａ、２４ｂの
上に備えるポリサイドスタックを有する基板２０に対し
て、高いエッチング選択性、良好なエッチング速度及び
異方性エッチングでエッチングするために有用である。
基板２０は、あらゆる材料製であってよく、例えば、ガ
ラス、セラミック、メタル、ポリマー等、又はシリコン
ウエハやガリウム砒素ウエハ等の半導体ウエハであって
もよい。基板２０上のメタルシリサイド層２２は代表的
には、例えばタングステンシリサイド、タンタルシリサ
イド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを、厚
さ約５００オングストローム〜１００００オングストロ
ームで備えている。メタルシリサイド層２２の下のポリ
シリコン層２４も、代表的には厚さ約５００オングスト
ローム〜１００００オングストロームである。このポリ
サイドスタックは、厚さ約１０００オングストロームの
二酸化珪素層２６の上に堆積している。
【００１５】メタルシリサイド層２２及びポリシリコン
層２４はエッチングを施されて、基板２０上に電気相互
接続（インターコネクト）ラインを形成する。代表的に
は、デュポン社の「ＲＩＳＴＯＮ」等のフォトレジスト
３０を、厚さ約０．４〜約１．３ミクロンでメタルシリ
サイド層２２の上に塗布し、従来からのリソグラフプロ
セス、即ち所望の表面形状４０の配置に応じたマスクを
介した光のパターンにレジスト３０を曝露して、メタル
シリサイド層及びポリシリコン層にエッチングで形成し
ようとする表面形状４０を画する。エッチング表面形状
４０のサイズは、代表的には、約０．１〜約１０ミクロ
ンであり、更に代表的には、約０．２〜１ミクロン、表
面形状間の間隔は代表的には約０．１〜１０ミクロンで
ある。エッチングプロセス中は、ポリマーパッシベーシ
ョン堆積物４４が、以下に説明するように、エッチング
表面形状４０の側壁４８上に形成する。
層２４はエッチングを施されて、基板２０上に電気相互
接続（インターコネクト）ラインを形成する。代表的に
は、デュポン社の「ＲＩＳＴＯＮ」等のフォトレジスト
３０を、厚さ約０．４〜約１．３ミクロンでメタルシリ
サイド層２２の上に塗布し、従来からのリソグラフプロ
セス、即ち所望の表面形状４０の配置に応じたマスクを
介した光のパターンにレジスト３０を曝露して、メタル
シリサイド層及びポリシリコン層にエッチングで形成し
ようとする表面形状４０を画する。エッチング表面形状
４０のサイズは、代表的には、約０．１〜約１０ミクロ
ンであり、更に代表的には、約０．２〜１ミクロン、表
面形状間の間隔は代表的には約０．１〜１０ミクロンで
ある。エッチングプロセス中は、ポリマーパッシベーシ
ョン堆積物４４が、以下に説明するように、エッチング
表面形状４０の側壁４８上に形成する。
【００１６】メタルシリサイド層２２及びポリシリコン
層２４のエッチングは、例えば図２に模式的に例示され
ているような、米国カリフォルニア州サンタクララのア
プライドマテリアルズ社から市販されているディカップ
ルドプラズマソース「ＤＰＳ」チャンバ等のプロセスチ
ャンバ５０において行われる。このプロセスチャンバ５
０は、１９９６年２月２日出願の米国特許出願第０８／
５９７，４４５号、標題「ハイブリッド形コンダクタ及
び多半径ドーム天井部を有するＲＦプラズマリアクタ」
や、１９９３年２月１５日出願の米国特許出願第０８／
３８９，８８９号にも記載されている。ここに示すプロ
セスチャンバ５０の特定の具体例は、半導体基板２０の
処理用に適したものであるが、発明を例示するためだけ
に与えられるものであり、本発明の範囲を制限するもの
ではない。例えば、本発明のエッチングプロセスは、あ
らゆる基板のエッチングに用いることができ、また、半
導体製造以外の製造プロセスに用いることができる。
層２４のエッチングは、例えば図２に模式的に例示され
ているような、米国カリフォルニア州サンタクララのア
プライドマテリアルズ社から市販されているディカップ
ルドプラズマソース「ＤＰＳ」チャンバ等のプロセスチ
ャンバ５０において行われる。このプロセスチャンバ５
０は、１９９６年２月２日出願の米国特許出願第０８／
５９７，４４５号、標題「ハイブリッド形コンダクタ及
び多半径ドーム天井部を有するＲＦプラズマリアクタ」
や、１９９３年２月１５日出願の米国特許出願第０８／
３８９，８８９号にも記載されている。ここに示すプロ
セスチャンバ５０の特定の具体例は、半導体基板２０の
処理用に適したものであるが、発明を例示するためだけ
に与えられるものであり、本発明の範囲を制限するもの
ではない。例えば、本発明のエッチングプロセスは、あ
らゆる基板のエッチングに用いることができ、また、半
導体製造以外の製造プロセスに用いることができる。
【００１７】本プロセスを行うに際し、チャンバ５０を
０．１ミリトール未満の圧力に脱気し、基板２０をチャ
ンバ内のプラズマ領域５５内に配置する。エッチングプ
ロセスの最中は、機械式チャックや静電チャックを用い
て基板２０を保持してもよく、このとき静電チャックで
はグルーブを備え、その中にヘリウム等のクーラントガ
スが保持され基板２０の温度を調節する。基板２０の温
度は約２０℃〜８０℃に保持される。支持体５２の少な
くとも一部は導電性であり、プロセスカソード電極６０
として作用する。カソード電極６０は、アノード電極６
５として作用するアースされたチャンバ５０の側壁と共
に、プラズマ領域６５内のプロセス電極を成す。
０．１ミリトール未満の圧力に脱気し、基板２０をチャ
ンバ内のプラズマ領域５５内に配置する。エッチングプ
ロセスの最中は、機械式チャックや静電チャックを用い
て基板２０を保持してもよく、このとき静電チャックで
はグルーブを備え、その中にヘリウム等のクーラントガ
スが保持され基板２０の温度を調節する。基板２０の温
度は約２０℃〜８０℃に保持される。支持体５２の少な
くとも一部は導電性であり、プロセスカソード電極６０
として作用する。カソード電極６０は、アノード電極６
５として作用するアースされたチャンバ５０の側壁と共
に、プラズマ領域６５内のプロセス電極を成す。
【００１８】プロセスガスが、基板２０の周りを囲むよ
うに配置されたガスディストリビュータ７０を介してチ
ャンバ５０内に導入され、チャンバの圧力は約０．１〜
約１００ミリトール、更に典型的には１〜５０ミリトー
ルに維持される。電界をプラズマ領域内に結合させるプ
ラズマジェネレータを用いて、プロセスガスからプラズ
マを生成させる。プラズマジェネレータは、インダクタ
コイル７５をプロセスチャンバ５０に隣接して備えてい
てもよく、これは、コイル電力供給器７６により供給さ
れるソース電力レベルの電流によって電力が与えられれ
ば、チャンバ内に誘導電界を形成する能力を有してい
る。好ましくは、ＲＦ電流がインダクタコイル７５に印
加され、このとき好ましくは約４００ワット〜約３００
０ワットのソース電力レベルで印加される。
うに配置されたガスディストリビュータ７０を介してチ
ャンバ５０内に導入され、チャンバの圧力は約０．１〜
約１００ミリトール、更に典型的には１〜５０ミリトー
ルに維持される。電界をプラズマ領域内に結合させるプ
ラズマジェネレータを用いて、プロセスガスからプラズ
マを生成させる。プラズマジェネレータは、インダクタ
コイル７５をプロセスチャンバ５０に隣接して備えてい
てもよく、これは、コイル電力供給器７６により供給さ
れるソース電力レベルの電流によって電力が与えられれ
ば、チャンバ内に誘導電界を形成する能力を有してい
る。好ましくは、ＲＦ電流がインダクタコイル７５に印
加され、このとき好ましくは約４００ワット〜約３００
０ワットのソース電力レベルで印加される。
【００１９】インダクタコイルに加えて、電極電力供給
器７８により電力が供給されるカソード電極６０及びア
ノード電極６５を用いて、プロセスチャンバ５０内に容
量電界を発生させる。代表的には約２０〜約１０００ワ
ットのバイアス電力レベルでＲＦ電圧をカソード電極６
０に印加し、アノード電極６５はアースされる。容量電
界は、基板２０の面に垂直であり、誘導により形成した
プラズマ種を基板の方へと加速して、垂直方向の指向性
高く異方性エッチングを基板に施す。プロセス電極６
０、６５及び／又はインダクタコイル７５に印加するＲ
Ｆ電圧の周波数は、代表的には、約５０ｋＨｚ〜約６０
ＭＨｚであり、更に代表的には約１３．５６ＭＨｚであ
る。
器７８により電力が供給されるカソード電極６０及びア
ノード電極６５を用いて、プロセスチャンバ５０内に容
量電界を発生させる。代表的には約２０〜約１０００ワ
ットのバイアス電力レベルでＲＦ電圧をカソード電極６
０に印加し、アノード電極６５はアースされる。容量電
界は、基板２０の面に垂直であり、誘導により形成した
プラズマ種を基板の方へと加速して、垂直方向の指向性
高く異方性エッチングを基板に施す。プロセス電極６
０、６５及び／又はインダクタコイル７５に印加するＲ
Ｆ電圧の周波数は、代表的には、約５０ｋＨｚ〜約６０
ＭＨｚであり、更に代表的には約１３．５６ＭＨｚであ
る。
【００２０】プロセスチャンバ５０のプラズマ領域５５
は、中心８８と、この中心８８を直に取り囲む少なくと
も１０，０００ｃｍ3、更に好ましくは１０，０００〜
約５０，０００ｃｍ3 の容量とを有している。チャンバ
５０の天井部８５は、平坦又は方形、弓形、円錐、ドー
ム状あるいは多半径ドーム状であってもよい。プロセス
チャンバ５０は、基板２０の上方の多半径ドーム状天井
部８５を有して、プラズマ領域５５の容量全体にわたっ
て均一なプラズマソース電力を与えることによりエッチ
ャントガスの分解を促進することが好ましく、これは例
えば、１９９６年２月５日出願の Ma らの米国特許出願
第０８／５９６，９６０号、標題「多成分合金のエッチ
ングのためのプラズマプロセス」に記載されている如き
である。ドーム状天井部８５は、基板近傍での分解イオ
ンの再結合による損失を、フラットな天井部における場
合に較べて低減するため、プラズマイオン密度は基板２
０全面に更に均一になる。これは、イオン再結合による
損失は天井部８５に近いことにより影響を受けるからで
あり、ドーム状天井部はフラットな天井部よりもその中
心では距離があるからである。
は、中心８８と、この中心８８を直に取り囲む少なくと
も１０，０００ｃｍ3、更に好ましくは１０，０００〜
約５０，０００ｃｍ3 の容量とを有している。チャンバ
５０の天井部８５は、平坦又は方形、弓形、円錐、ドー
ム状あるいは多半径ドーム状であってもよい。プロセス
チャンバ５０は、基板２０の上方の多半径ドーム状天井
部８５を有して、プラズマ領域５５の容量全体にわたっ
て均一なプラズマソース電力を与えることによりエッチ
ャントガスの分解を促進することが好ましく、これは例
えば、１９９６年２月５日出願の Ma らの米国特許出願
第０８／５９６，９６０号、標題「多成分合金のエッチ
ングのためのプラズマプロセス」に記載されている如き
である。ドーム状天井部８５は、基板近傍での分解イオ
ンの再結合による損失を、フラットな天井部における場
合に較べて低減するため、プラズマイオン密度は基板２
０全面に更に均一になる。これは、イオン再結合による
損失は天井部８５に近いことにより影響を受けるからで
あり、ドーム状天井部はフラットな天井部よりもその中
心では距離があるからである。
【００２１】プロセスチャンバ５０の側壁８０の周りを
取り囲むインダクタコイル７５は、多半径のドーム状イ
ンダクタコイルであることが好ましく、これは「平坦化
された」ドーム形状を有することで、プラズマソース電
力を更に有効利用せしめ、また、基板中心の真上プラズ
マイオン密度を増大させる。これは、イオン密度がイン
ダクタコイル７５近傍の局所的イオン化に影響を受ける
からであり、また、多半径インダクタコイルの方が、半
球コイルに較べて基板中心から近いからである。別の好
ましい具体例では、天井部８５は多半径のドーム形状を
有し、中心半径Ｒとこの中心半径Ｒよりも小さなコーナ
ー半径ｒとを少なくとも有し、Ｒ／ｒが約２〜約１０で
ある。
取り囲むインダクタコイル７５は、多半径のドーム状イ
ンダクタコイルであることが好ましく、これは「平坦化
された」ドーム形状を有することで、プラズマソース電
力を更に有効利用せしめ、また、基板中心の真上プラズ
マイオン密度を増大させる。これは、イオン密度がイン
ダクタコイル７５近傍の局所的イオン化に影響を受ける
からであり、また、多半径インダクタコイルの方が、半
球コイルに較べて基板中心から近いからである。別の好
ましい具体例では、天井部８５は多半径のドーム形状を
有し、中心半径Ｒとこの中心半径Ｒよりも小さなコーナ
ー半径ｒとを少なくとも有し、Ｒ／ｒが約２〜約１０で
ある。
【００２２】プラズマ領域５５内に形成されるプラズマ
を、磁気励起リアクタを用いて励起してもよく、そこで
は、永久磁石や電磁コイル等の磁界発生器を用いてプラ
ズマ領域５５内に磁界を印加し、プラズマの密度及び均
一性を高める。この磁界は、１９８９年６月２７日発行
の米国特許第４，８４２，６８３号に記載されているよ
うに、基板２０の面に平行に回転する磁界軸を有する回
転する磁界を備えていることが好ましい。チャンバ５０
内の磁界は、プラズマ中のイオン密度を高めるに十分強
くあるべきであり、また、ＣＭＯＳゲート等の表面形状
に対するチャージアップのダメージを低減する程度に十
分均一であるべきである。一般的には、基板表面上で測
定される磁界は、約５００ガウス未満であり、更に典型
的には約１０〜約１００ガウス、最も典型的には約１０
〜約３０ガウスである。
を、磁気励起リアクタを用いて励起してもよく、そこで
は、永久磁石や電磁コイル等の磁界発生器を用いてプラ
ズマ領域５５内に磁界を印加し、プラズマの密度及び均
一性を高める。この磁界は、１９８９年６月２７日発行
の米国特許第４，８４２，６８３号に記載されているよ
うに、基板２０の面に平行に回転する磁界軸を有する回
転する磁界を備えていることが好ましい。チャンバ５０
内の磁界は、プラズマ中のイオン密度を高めるに十分強
くあるべきであり、また、ＣＭＯＳゲート等の表面形状
に対するチャージアップのダメージを低減する程度に十
分均一であるべきである。一般的には、基板表面上で測
定される磁界は、約５００ガウス未満であり、更に典型
的には約１０〜約１００ガウス、最も典型的には約１０
〜約３０ガウスである。
【００２３】プロセスチャンバ５０内に最低圧力約１０
-3ミリトールを実現する能力を有する排気システム９５
を介して、プロセスチャンバ５０から、消費したプロセ
スガス及びエッチャント副生成物が排気される。チャン
バ５０内の圧力を調整するため、絞り弁１００が具備さ
れる。また、終点測定技術をしばしば用いて、検出すべ
きガス種に対応した特定の波長の発光の変化を計測し
て、特定の層のエッチングプロセスが完了したことを測
定する。検出種（例えばプロセスガスと二酸化珪素層２
６の反応により生じる珪素種等）が突然に減少又は増加
すれば、それは、メタルシリサイド層２２のエッチング
が完了しその下の層のエッチングが開始したことを示す
ものである。
-3ミリトールを実現する能力を有する排気システム９５
を介して、プロセスチャンバ５０から、消費したプロセ
スガス及びエッチャント副生成物が排気される。チャン
バ５０内の圧力を調整するため、絞り弁１００が具備さ
れる。また、終点測定技術をしばしば用いて、検出すべ
きガス種に対応した特定の波長の発光の変化を計測し
て、特定の層のエッチングプロセスが完了したことを測
定する。検出種（例えばプロセスガスと二酸化珪素層２
６の反応により生じる珪素種等）が突然に減少又は増加
すれば、それは、メタルシリサイド層２２のエッチング
が完了しその下の層のエッチングが開始したことを示す
ものである。
【００２４】本発明のエッチングプロセスは、高いエッ
チング速度を与え、また、ポリシリコンに対する高い選
択性をもってメタルシリサイドをエッチングする。この
エッチングプロセスで用いるプロセスガスは、（ｉ）塩
素と、（ｉｉ）酸素と、随意（ｉｉｉ）不活性ガスとを
備えており、また、更に好ましくはこれらから成る。塩
素ガスはイオン化して、原子塩素及び塩素含有種を生成
し、これらは基板２０条のメタルシリサイド２２層及び
ポリシリコン層２４をエッチングする。例えば、メタル
シリサイド層２２及びポリシリコン層２４は、塩素含有
イオン及び中性物によりエッチングを受けて、揮発性の
ＳｉＣｌXを生成することができ、これはチャンバ５０
から排気される。ここで塩素ガスは、Ｃｌ2を備えてい
てもよく、あるいは、塩素と等価な塩素含有ガス、例え
ばＨＣｌ、ＢＣｌ3やこれらの混合物を備えていてもよ
い。酸素ガスはイオン化により、酸素原子のイオンや励
起ラジカル並びに酸素含有種を生成し、これらは、メタ
ルシリサイド層２２のエッチング速度を高め、同時に、
ポリシリコン層２４及びレジスト層３０のエッチング速
度を低減する。これは、ポリシリコン又はレジストに対
するメタルシリサイドエッチングのエッチング選択比を
高める作用をする。適切な酸素ガスには、例えばＯ2、
Ｏ3、及びその他の等価な酸素含有ガスが含まれる。
チング速度を与え、また、ポリシリコンに対する高い選
択性をもってメタルシリサイドをエッチングする。この
エッチングプロセスで用いるプロセスガスは、（ｉ）塩
素と、（ｉｉ）酸素と、随意（ｉｉｉ）不活性ガスとを
備えており、また、更に好ましくはこれらから成る。塩
素ガスはイオン化して、原子塩素及び塩素含有種を生成
し、これらは基板２０条のメタルシリサイド２２層及び
ポリシリコン層２４をエッチングする。例えば、メタル
シリサイド層２２及びポリシリコン層２４は、塩素含有
イオン及び中性物によりエッチングを受けて、揮発性の
ＳｉＣｌXを生成することができ、これはチャンバ５０
から排気される。ここで塩素ガスは、Ｃｌ2を備えてい
てもよく、あるいは、塩素と等価な塩素含有ガス、例え
ばＨＣｌ、ＢＣｌ3やこれらの混合物を備えていてもよ
い。酸素ガスはイオン化により、酸素原子のイオンや励
起ラジカル並びに酸素含有種を生成し、これらは、メタ
ルシリサイド層２２のエッチング速度を高め、同時に、
ポリシリコン層２４及びレジスト層３０のエッチング速
度を低減する。これは、ポリシリコン又はレジストに対
するメタルシリサイドエッチングのエッチング選択比を
高める作用をする。適切な酸素ガスには、例えばＯ2、
Ｏ3、及びその他の等価な酸素含有ガスが含まれる。
【００２５】酸素に加えて、ヘリウム等の不活性ガスを
プロセスガスに加えてもよい。特に、ヘリウムを添加し
ても、ポリシリコンに対するメタルシリサイドのエッチ
ング選択性を変化させないようであることが見出されて
いる。しかし、ヘリウムのイオン化ポテンシャルが酸素
に較べて高いことにより、高い原子エネルギーをゆうす
る原子種を与え、これがエッチング速度を高め、異方性
エッチングを促進する。また、ヘリウムガスは希釈ガス
としての作用も有し、チャンバ内のプロセスガスの滞留
時間を低減して、プロファイルマイクロローディング効
果を著しく改善する。不活性ガスはヘリウムを備えてい
ることが好ましいが、他の不活性ガス、例えばキセノ
ン、アルゴン又はクリプトン等を備えていてもよい。
プロセスガスに加えてもよい。特に、ヘリウムを添加し
ても、ポリシリコンに対するメタルシリサイドのエッチ
ング選択性を変化させないようであることが見出されて
いる。しかし、ヘリウムのイオン化ポテンシャルが酸素
に較べて高いことにより、高い原子エネルギーをゆうす
る原子種を与え、これがエッチング速度を高め、異方性
エッチングを促進する。また、ヘリウムガスは希釈ガス
としての作用も有し、チャンバ内のプロセスガスの滞留
時間を低減して、プロファイルマイクロローディング効
果を著しく改善する。不活性ガスはヘリウムを備えてい
ることが好ましいが、他の不活性ガス、例えばキセノ
ン、アルゴン又はクリプトン等を備えていてもよい。
【００２６】塩素、酸素及び不活性ガス（ヘリウム等）
の組み合わせは、メタルシリサイド層２２のエッチング
速度を上げ且つその下のシリコン含有層（ポリシリコン
層２４等）のエッチング速度を下げるという、予期せぬ
事が見出され、これは、プラズマバイアス電力レベルが
低くプラズマソース電力レベルが高い場合に顕著であ
る。しかし、酸素とヘリウムガスの流量が過剰に高くバ
イアス電力レベルが高い（又はソース電力レベルが低
い）場合は、エッチング表面形状上に形成されたパッシ
ベーション堆積物４４を取り去ることにより、基板のエ
ッチングの等方性が高くなることがあり、また、ポリシ
リコンエッチング速度が過剰に低くなることがある。塩
素、酸素及びヘリウムガスから生成する、誘導及び容量
を組み合わせたプラズマにより、混合ガスをして、メタ
ルシリサイド層及びポリシリコン層をエッチングせし
め、材料の違いに応じて異なる速度で材料を除去すると
考えられている。これは、ポリシリコン層２４のエッチ
ング速度をメタルシリサイド層２２のエッチング速度に
較べて低下させる作用をする。このような理由から、酸
素とヘリウムガスの合計の流量を塩素ガスの流量よりも
低くすることにより、基板２０を迅速にエッチングする
塩素含有種を十分に与えると同時に、シリサイド対シリ
コンのエッチング選択比を高くし、エッチングの異方性
を高くする。
の組み合わせは、メタルシリサイド層２２のエッチング
速度を上げ且つその下のシリコン含有層（ポリシリコン
層２４等）のエッチング速度を下げるという、予期せぬ
事が見出され、これは、プラズマバイアス電力レベルが
低くプラズマソース電力レベルが高い場合に顕著であ
る。しかし、酸素とヘリウムガスの流量が過剰に高くバ
イアス電力レベルが高い（又はソース電力レベルが低
い）場合は、エッチング表面形状上に形成されたパッシ
ベーション堆積物４４を取り去ることにより、基板のエ
ッチングの等方性が高くなることがあり、また、ポリシ
リコンエッチング速度が過剰に低くなることがある。塩
素、酸素及びヘリウムガスから生成する、誘導及び容量
を組み合わせたプラズマにより、混合ガスをして、メタ
ルシリサイド層及びポリシリコン層をエッチングせし
め、材料の違いに応じて異なる速度で材料を除去すると
考えられている。これは、ポリシリコン層２４のエッチ
ング速度をメタルシリサイド層２２のエッチング速度に
較べて低下させる作用をする。このような理由から、酸
素とヘリウムガスの合計の流量を塩素ガスの流量よりも
低くすることにより、基板２０を迅速にエッチングする
塩素含有種を十分に与えると同時に、シリサイド対シリ
コンのエッチング選択比を高くし、エッチングの異方性
を高くする。
【００２７】Ｃｌ2−Ｏ2−Ｈｅプロセスガスで与えられ
る予期せぬ結果は、図３〜８に例証されており、これら
の図は、ＷＳｉXを含むメタルシリサイド層、ポリシリ
コン及び二酸化珪素のエッチング速度に対しての、酸素
及びヘリウムの流量、バイアス及びソース電力レベル及
び圧力の影響を示す。図３ａ〜３ｃは、プラズマバイア
ス電力レベルとＨｅ−Ｏ2流量を増加させたときの、Ｗ
ＳｉXエッチング速度、ポリシリコンエッチング速度及
びＷＳｉX対ポリシリコンのエッチング選択性を、順に
表している。酸素及びヘリウムの流量を上げることによ
り、プラズマバイアス電力レベルが低い場合でのＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を上昇させ、プラ
ズマバイアス電力レベルが高い場合でのエッチング選択
性を低下させることがことが観測される。図４ａ〜４ｃ
では、圧力及びソース電力を上げた場合のＷＳｉXのエ
ッチング速度、ポリシリコンエッチング速度及びＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を示す。バイアス
電力レベルの効果とは対称的に、ガス圧力を上げること
により、プラズマソース電力レベルが低い場合のＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を低下させること
が観測される。また、驚くべき事に、ソース電力レベル
が高い場合にシリサイド対ポリシリコンのエッチング選
択性は、圧力の増加に対して、増加するかあるいは一定
を維持する。従って、酸素及びヘリウムを塩素に加える
ことにより、両方の材料には、ＷＳｉXエッチング速度
を上げることができ、同時に、ポリシリコンエッチング
速度を下げることになる。これにより、ＷＳｉX のエッ
チングのポリシリコンに対するエッチング選択比を増加
させ、同時に、高いＷＳｉXエッチング速度を与えるこ
ととなり、この両者の組み合わせは非常に望ましい。
る予期せぬ結果は、図３〜８に例証されており、これら
の図は、ＷＳｉXを含むメタルシリサイド層、ポリシリ
コン及び二酸化珪素のエッチング速度に対しての、酸素
及びヘリウムの流量、バイアス及びソース電力レベル及
び圧力の影響を示す。図３ａ〜３ｃは、プラズマバイア
ス電力レベルとＨｅ−Ｏ2流量を増加させたときの、Ｗ
ＳｉXエッチング速度、ポリシリコンエッチング速度及
びＷＳｉX対ポリシリコンのエッチング選択性を、順に
表している。酸素及びヘリウムの流量を上げることによ
り、プラズマバイアス電力レベルが低い場合でのＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を上昇させ、プラ
ズマバイアス電力レベルが高い場合でのエッチング選択
性を低下させることがことが観測される。図４ａ〜４ｃ
では、圧力及びソース電力を上げた場合のＷＳｉXのエ
ッチング速度、ポリシリコンエッチング速度及びＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を示す。バイアス
電力レベルの効果とは対称的に、ガス圧力を上げること
により、プラズマソース電力レベルが低い場合のＷＳｉ
X対ポリシリコンのエッチング選択性を低下させること
が観測される。また、驚くべき事に、ソース電力レベル
が高い場合にシリサイド対ポリシリコンのエッチング選
択性は、圧力の増加に対して、増加するかあるいは一定
を維持する。従って、酸素及びヘリウムを塩素に加える
ことにより、両方の材料には、ＷＳｉXエッチング速度
を上げることができ、同時に、ポリシリコンエッチング
速度を下げることになる。これにより、ＷＳｉX のエッ
チングのポリシリコンに対するエッチング選択比を増加
させ、同時に、高いＷＳｉXエッチング速度を与えるこ
ととなり、この両者の組み合わせは非常に望ましい。
【００２８】図５ａ〜６ｂは、二酸化珪素エッチング速
度と、ポリシリコン対二酸化珪素のエッチング選択性
を、バイアス電力及びＨｅ−Ｏ2流量の上昇（図５ａ〜
５ｂ）、圧力及びソース電力の上昇（図６ａ〜６ｂ）に
対して表す。一般には、プラズマバイアス電力レベルを
上げれば二酸化珪素のエッチング速度は下がる。更に、
二酸化珪素エッチング速度は、低圧ではプラズマソース
電力レベルを上げれば上昇し、高圧ではプラズマソース
電力レベルを上げれば低下する。ポリシリコン対二酸化
珪素のエッチング選択性は、約５：１〜約１６０：１で
ある。
度と、ポリシリコン対二酸化珪素のエッチング選択性
を、バイアス電力及びＨｅ−Ｏ2流量の上昇（図５ａ〜
５ｂ）、圧力及びソース電力の上昇（図６ａ〜６ｂ）に
対して表す。一般には、プラズマバイアス電力レベルを
上げれば二酸化珪素のエッチング速度は下がる。更に、
二酸化珪素エッチング速度は、低圧ではプラズマソース
電力レベルを上げれば上昇し、高圧ではプラズマソース
電力レベルを上げれば低下する。ポリシリコン対二酸化
珪素のエッチング選択性は、約５：１〜約１６０：１で
ある。
【００２９】図７ａ〜８ｂは、フォトレジストエッチン
グ速度と、ポリシリコン対フォトレジストのエッチング
選択性を、バイアス電力及びＨｅ−Ｏ2流量の上昇（図
７ａ〜７ｂ）、圧力及びソース電力の上昇（図８ａ〜８
ｂ）に対して表す。ポリシリコン対フォトレジストのエ
ッチング選択性は、プラズマバイアス電力レベルを上げ
れば低下し、プラズマソースレベルを上げれば上昇す
る。この現象が生じるのは、プラズマバイアス電力レベ
ルが高い場合にスパッタエッチング効果が大きくなるこ
とにより、フォトレジストの除去速度が上昇し、同時
に、プラズマソース電力のレベルが高い場合に化学的エ
ッチングの効果が大きくなることにより、この化学的エ
ッチング効果が更に大きくなりエッチング選択性が大き
くなるからであると、考えられる。平均のポリシリコン
対フォトレジストのエッチング選択性は、約１：１〜約
３：１である。
グ速度と、ポリシリコン対フォトレジストのエッチング
選択性を、バイアス電力及びＨｅ−Ｏ2流量の上昇（図
７ａ〜７ｂ）、圧力及びソース電力の上昇（図８ａ〜８
ｂ）に対して表す。ポリシリコン対フォトレジストのエ
ッチング選択性は、プラズマバイアス電力レベルを上げ
れば低下し、プラズマソースレベルを上げれば上昇す
る。この現象が生じるのは、プラズマバイアス電力レベ
ルが高い場合にスパッタエッチング効果が大きくなるこ
とにより、フォトレジストの除去速度が上昇し、同時
に、プラズマソース電力のレベルが高い場合に化学的エ
ッチングの効果が大きくなることにより、この化学的エ
ッチング効果が更に大きくなりエッチング選択性が大き
くなるからであると、考えられる。平均のポリシリコン
対フォトレジストのエッチング選択性は、約１：１〜約
３：１である。
【００３０】従って、様々なプロセスガスの構成の組成
及びマスフロー比を選択して、メタルシリサイド層２２
の方をポリシリコン層２４よりも速くエッチングできる
ようにし、好ましくはエッチング選択比を少なくとも約
１：１、更に好ましくは少なくとも約１：２となるよう
にする。また、プロセスガスのマスフロー比を選択し
て、異方的エッチングにより形成した表面形状の側壁４
８が、スムーズな面を有し且つ基板２０の面と少なくと
も約８８゜の角度（α）（更に好ましい角度は約８８゜
〜約９０゜）をなすようにする。プロセスガス中の酸素
及びヘリウムの含有量が過剰になれば、エッチングの等
方性が高くなって、エッチング表面形状がアンダーカッ
ト部分を有するようになり、また、酸素及びヘリウムの
含有量が低くなれば、且つ圧力が低くなれば、エッチン
グ表面形状にテーパー状のプロファイルを与えてしま
う。塩素のマスフロー対酸素とヘリウムの合計のマスフ
ローの比は、好ましくは約３：１〜約２０：１，更に好
ましくは約７：１〜約１３：１である。ヘリウム対酸素
のマスフロー比は、好ましくは約０．２５：１〜約１
５：１、更に好ましくは約１：１〜約５：１である。市
販のヘリウムと酸素のプリミックス混合ガス（ヘリウム
対酸素の比は約３：１）を用いることが好ましい。
及びマスフロー比を選択して、メタルシリサイド層２２
の方をポリシリコン層２４よりも速くエッチングできる
ようにし、好ましくはエッチング選択比を少なくとも約
１：１、更に好ましくは少なくとも約１：２となるよう
にする。また、プロセスガスのマスフロー比を選択し
て、異方的エッチングにより形成した表面形状の側壁４
８が、スムーズな面を有し且つ基板２０の面と少なくと
も約８８゜の角度（α）（更に好ましい角度は約８８゜
〜約９０゜）をなすようにする。プロセスガス中の酸素
及びヘリウムの含有量が過剰になれば、エッチングの等
方性が高くなって、エッチング表面形状がアンダーカッ
ト部分を有するようになり、また、酸素及びヘリウムの
含有量が低くなれば、且つ圧力が低くなれば、エッチン
グ表面形状にテーパー状のプロファイルを与えてしま
う。塩素のマスフロー対酸素とヘリウムの合計のマスフ
ローの比は、好ましくは約３：１〜約２０：１，更に好
ましくは約７：１〜約１３：１である。ヘリウム対酸素
のマスフロー比は、好ましくは約０．２５：１〜約１
５：１、更に好ましくは約１：１〜約５：１である。市
販のヘリウムと酸素のプリミックス混合ガス（ヘリウム
対酸素の比は約３：１）を用いることが好ましい。
【００３１】ここに記載したプロセスチャンバのサイズ
に対しては、プロセスガスの総流量は代表的には約１〜
約１０００ｓｃｃｍ、更に代表的には約２５〜約３００
ｓｃｃｍである。Ｃｌ2の流量は約２０〜約５００ｓｃ
ｃｍであることが好ましく、Ｏ2の流量は約２〜約１０
０ｓｃｃｍであることが好ましく、Ｈｅの流量は約２〜
約１００ｓｃｃｍであることが好ましい。好ましくは、
プレミックスの酸素及びヘリウムガスを、流量約２ｓｃ
ｃｍ〜６０で用いる。ここで、流量はプロセスチャンバ
のサイズに依存し、異なるサイズのプロセスチャンバに
対する等価な流量は本発明の範囲の中にまで及ぶと理解
されるべきである。
に対しては、プロセスガスの総流量は代表的には約１〜
約１０００ｓｃｃｍ、更に代表的には約２５〜約３００
ｓｃｃｍである。Ｃｌ2の流量は約２０〜約５００ｓｃ
ｃｍであることが好ましく、Ｏ2の流量は約２〜約１０
０ｓｃｃｍであることが好ましく、Ｈｅの流量は約２〜
約１００ｓｃｃｍであることが好ましい。好ましくは、
プレミックスの酸素及びヘリウムガスを、流量約２ｓｃ
ｃｍ〜６０で用いる。ここで、流量はプロセスチャンバ
のサイズに依存し、異なるサイズのプロセスチャンバに
対する等価な流量は本発明の範囲の中にまで及ぶと理解
されるべきである。
【００３２】また、（インダクタコイル７５への）ソー
ス電流電力レベルと（プロセス電極６０、６５への）バ
イアス電圧電力レベルとの電力比Ｐｒを選択して、エッ
チャントプラズマがメタルシリサイド層２２に対して、
ポリシリコン層２４、二酸化珪素層２６及びレジスト層
３０に対する選択性が高く異方的にエッチングを行える
ようにする。インダクタコイル７５に印加するソース電
力レベルを上げれば、分解エッチャント種の量を増加さ
せ、エッチングの等方性を高くしてしまう。対称的に、
プロセス電極６０、６５に印加するバイアス電力レベル
を上げれば、プラズマへの運動衝突エネルギー成分が高
くなることから、エッチングの異方性が高くなる。更
に、電力比がＰｒが過剰に高くなれば、基板のスパッタ
リングが生じる結果、基板のエッチングが非均一とな
る。逆に、電力比が低い場合は、エッチャントガスの分
解イオンへの分解が不充分になる結果、エッチング速度
とエッチング選択性が低くなる。好ましい電力比Ｐｒ
は、少なくとも約２：１、更に好ましくは約２：１〜約
２０：１であることが見出された。更に好ましくは、プ
ラズマの生成は、プラズマ領域５５を取り囲むインダク
タコイル７５に、約４００〜３０００ワットのソース電
力レベルで電流を印加することにより行われ、プラズマ
は、プラズマ領域内のプロセス電極６０、６５に約２０
〜１０００ワットの電力レベルの電圧を印加することに
より、基板２０に引きつけられる。
ス電流電力レベルと（プロセス電極６０、６５への）バ
イアス電圧電力レベルとの電力比Ｐｒを選択して、エッ
チャントプラズマがメタルシリサイド層２２に対して、
ポリシリコン層２４、二酸化珪素層２６及びレジスト層
３０に対する選択性が高く異方的にエッチングを行える
ようにする。インダクタコイル７５に印加するソース電
力レベルを上げれば、分解エッチャント種の量を増加さ
せ、エッチングの等方性を高くしてしまう。対称的に、
プロセス電極６０、６５に印加するバイアス電力レベル
を上げれば、プラズマへの運動衝突エネルギー成分が高
くなることから、エッチングの異方性が高くなる。更
に、電力比がＰｒが過剰に高くなれば、基板のスパッタ
リングが生じる結果、基板のエッチングが非均一とな
る。逆に、電力比が低い場合は、エッチャントガスの分
解イオンへの分解が不充分になる結果、エッチング速度
とエッチング選択性が低くなる。好ましい電力比Ｐｒ
は、少なくとも約２：１、更に好ましくは約２：１〜約
２０：１であることが見出された。更に好ましくは、プ
ラズマの生成は、プラズマ領域５５を取り囲むインダク
タコイル７５に、約４００〜３０００ワットのソース電
力レベルで電流を印加することにより行われ、プラズマ
は、プラズマ領域内のプロセス電極６０、６５に約２０
〜１０００ワットの電力レベルの電圧を印加することに
より、基板２０に引きつけられる。
【００３３】また、基板２０の温度もメタルシリサイド
対ポリシリコンのエッチング選択性に影響を与え、高温
ではエッチング選択性を高める。従って、基板を保持す
る支持体は、約２０℃〜８０℃の範囲の温度に維持され
ることが好ましい。
対ポリシリコンのエッチング選択性に影響を与え、高温
ではエッチング選択性を高める。従って、基板を保持す
る支持体は、約２０℃〜８０℃の範囲の温度に維持され
ることが好ましい。
【００３４】以下の例は、本発明を半導体基板上のメタ
ルシリサイド層のエッチングに用いることを例示するも
のである。しかし、この装置と方法は、当業者に自明で
あるような他の用途にも使用可能であり、本発明の範囲
を、ここに与えられる例示のための実施例に制限するべ
きではない。
ルシリサイド層のエッチングに用いることを例示するも
のである。しかし、この装置と方法は、当業者に自明で
あるような他の用途にも使用可能であり、本発明の範囲
を、ここに与えられる例示のための実施例に制限するべ
きではない。
【００３５】ここでの実施例では、直径２００ｍｍ（８
インチ）のシリコン基板に対してエッチングプロセスを
行った。基板はそれぞれ、（ｉ）厚さ２０００オングス
トロームのＷＳｉXの上層と、（ｉｉ）厚さ２０００オ
ングストロームのリンドープポリシリコン層と、（ｉｉ
ｉ）単結晶シリコン基板上に堆積した１０００オングス
トロームのゲート酸化物ＳｉＯ2の下層とを備えてい
た。基板上のＷＳｉX層は、Ｓｉ：Ｗの比が約２．１：
１又は約２．９６：１のいずれかであり、ポリシリコン
層又はノンドープポリシリコン層の何れかを備えてい
た。Ｓｉ：Ｗの比を変えることにより、Ｓｉ：Ｗの比を
変えた場合のエッチング速度の変化を測定した。基板の
エッチングは、上述の構成を有する「ＤＰＳ」プロセス
チャンバにおいて行われ、このチャンバの支持体５２は
温度６５℃に維持された。
インチ）のシリコン基板に対してエッチングプロセスを
行った。基板はそれぞれ、（ｉ）厚さ２０００オングス
トロームのＷＳｉXの上層と、（ｉｉ）厚さ２０００オ
ングストロームのリンドープポリシリコン層と、（ｉｉ
ｉ）単結晶シリコン基板上に堆積した１０００オングス
トロームのゲート酸化物ＳｉＯ2の下層とを備えてい
た。基板上のＷＳｉX層は、Ｓｉ：Ｗの比が約２．１：
１又は約２．９６：１のいずれかであり、ポリシリコン
層又はノンドープポリシリコン層の何れかを備えてい
た。Ｓｉ：Ｗの比を変えることにより、Ｓｉ：Ｗの比を
変えた場合のエッチング速度の変化を測定した。基板の
エッチングは、上述の構成を有する「ＤＰＳ」プロセス
チャンバにおいて行われ、このチャンバの支持体５２は
温度６５℃に維持された。
【００３６】エッチングを行ったウエハのＳＥＭ写真を
用いて、（ｉ）メタルシリサイド又はポリシリコンのエ
ッチング速度、（ｉｉ）メタルシリサイドのポリシリコ
ンに対するエッチング選択比、（ｉｉｉ）側壁４８のプ
ロファイル角、を測定した。エッチング速度の算出は、
ＳＥＭ写真で観測したエッチング表面形状４０の高さ又
は深さを測定して行った。エッチング選択比の算出は、
メタルシリサイド層のエッチング速度とポリシリコン層
２４のエッチング速度の比から行った。
用いて、（ｉ）メタルシリサイド又はポリシリコンのエ
ッチング速度、（ｉｉ）メタルシリサイドのポリシリコ
ンに対するエッチング選択比、（ｉｉｉ）側壁４８のプ
ロファイル角、を測定した。エッチング速度の算出は、
ＳＥＭ写真で観測したエッチング表面形状４０の高さ又
は深さを測定して行った。エッチング選択比の算出は、
メタルシリサイド層のエッチング速度とポリシリコン層
２４のエッチング速度の比から行った。
【００３７】実施例１及び２では、Ｃｌ2を１２８ｓｃ
ｃｍとＨｅ−Ｏ2を１３ｓｃｃｍとを備えたプロセスガ
スを用いて、従来技術のエッチングプロセスのエッチン
グ性能を例証した。これら実施例の双方では、インダク
タコイルに印加した電流の電力レベルは６８５ワットで
あり、プロセス電極に印加したバイアス電圧の電力レベ
ルは８０ワットであり、電力比Ｐｒは少なくとも８：１
で与えられる。実施例１では圧力は９ミリトールに維持
され、実施例２では圧力は４ミリトールに維持された。
また、実施例１では、基板上のＷＳｉX層のＳｉ：Ｗの
比は約２．１：１であり、実施例２では、基板上のＷＳ
ｉX層のＳｉ：Ｗの比は約２．９８：１であった。
ｃｍとＨｅ−Ｏ2を１３ｓｃｃｍとを備えたプロセスガ
スを用いて、従来技術のエッチングプロセスのエッチン
グ性能を例証した。これら実施例の双方では、インダク
タコイルに印加した電流の電力レベルは６８５ワットで
あり、プロセス電極に印加したバイアス電圧の電力レベ
ルは８０ワットであり、電力比Ｐｒは少なくとも８：１
で与えられる。実施例１では圧力は９ミリトールに維持
され、実施例２では圧力は４ミリトールに維持された。
また、実施例１では、基板上のＷＳｉX層のＳｉ：Ｗの
比は約２．１：１であり、実施例２では、基板上のＷＳ
ｉX層のＳｉ：Ｗの比は約２．９８：１であった。
【００３８】図９は、実施例１及び２のＷＳｉX膜のＳ
ｉ：Ｗの比を上げた場合の、ＷＳｉX膜のドープポリシ
リコンに対するエッチング選択比を示す。Ｃｌ2／Ｏ2／
Ｈｅのプロセスガスが、Ｓｉ：Ｗの化学量論比の全範囲
にわたって、エッチング選択比約０．５〜０．７の比較
的均一なエッチング選択比を与えることが観測された。
図１０は、実施例１及び２に対して、ＷＳｉX膜のＳ
ｉ：Ｗの比を上げた場合のＷＳｉX膜のノンドープポリ
シリコンに対するエッチング選択比を示す。Ｃｌ2／Ｏ2
／Ｈｅのプロセスガスが、Ｓｉ：Ｗの化学量論比の全範
囲にわたって、エッチング選択比約１〜２の比較的均一
なエッチング選択比を与えることが観測された。ドープ
ポリシリコン及びノンドープポリシリコンの双方におい
て、広い範囲のＳｉ：Ｗにわたってエッチング選択比を
均一にすることにより、Ｓｉ：Ｗの比を変化する場合に
対しても、ＷＳｉX層のエッチングに対してプロセスの
再現性を与える。
ｉ：Ｗの比を上げた場合の、ＷＳｉX膜のドープポリシ
リコンに対するエッチング選択比を示す。Ｃｌ2／Ｏ2／
Ｈｅのプロセスガスが、Ｓｉ：Ｗの化学量論比の全範囲
にわたって、エッチング選択比約０．５〜０．７の比較
的均一なエッチング選択比を与えることが観測された。
図１０は、実施例１及び２に対して、ＷＳｉX膜のＳ
ｉ：Ｗの比を上げた場合のＷＳｉX膜のノンドープポリ
シリコンに対するエッチング選択比を示す。Ｃｌ2／Ｏ2
／Ｈｅのプロセスガスが、Ｓｉ：Ｗの化学量論比の全範
囲にわたって、エッチング選択比約１〜２の比較的均一
なエッチング選択比を与えることが観測された。ドープ
ポリシリコン及びノンドープポリシリコンの双方におい
て、広い範囲のＳｉ：Ｗにわたってエッチング選択比を
均一にすることにより、Ｓｉ：Ｗの比を変化する場合に
対しても、ＷＳｉX層のエッチングに対してプロセスの
再現性を与える。
【００３９】ここまで好ましい具体例に関して詳細に本
発明を説明してきたが、他の態様も可能である。従っ
て、特許請求の範囲はここに含まれる好ましい態様の説
明に制限されるべきではない。
発明を説明してきたが、他の態様も可能である。従っ
て、特許請求の範囲はここに含まれる好ましい態様の説
明に制限されるべきではない。
【図１】１ａは、半導体基板上のポリシリコン層の上に
堆積したメタルシリサイド層を備えるポリサイドスタッ
クの縦断面図であり、１ｂは、メタルシリサイド層とポ
リシリコン層をエッチングした後の実質的に異方的なエ
ッチング表面形状を示す、図１ａの基板の縦断面図であ
り、１ｃは、基板上のポリシリコン層の上に堆積したメ
タルシリサイド層の非平坦で非常に込み入った立体形状
をの縦断面図であり、１ｄは、メタルシリサイド層とポ
リシリコン層をエッチングした後の実質的に異方的なエ
ッチング表面形状を示す、図１ｃの基板の縦断面図であ
る。
堆積したメタルシリサイド層を備えるポリサイドスタッ
クの縦断面図であり、１ｂは、メタルシリサイド層とポ
リシリコン層をエッチングした後の実質的に異方的なエ
ッチング表面形状を示す、図１ａの基板の縦断面図であ
り、１ｃは、基板上のポリシリコン層の上に堆積したメ
タルシリサイド層の非平坦で非常に込み入った立体形状
をの縦断面図であり、１ｄは、メタルシリサイド層とポ
リシリコン層をエッチングした後の実質的に異方的なエ
ッチング表面形状を示す、図１ｃの基板の縦断面図であ
る。
【図２】本発明のエッチプロセスの実行に適するプロセ
スチャンバの縦断面図である。
スチャンバの縦断面図である。
【図３】３ａ〜３ｃは、バイアス電力とＨｅ−Ｏ2流量
を上げた場合の、ＷＳｉXエッチング速度（３ａ）、ポ
リシリコンエッチング速度（３ｂ）及びＷＳｉX対ポリ
シリコンのエッチング選択比（３ｃ）を示すグラフであ
る。
を上げた場合の、ＷＳｉXエッチング速度（３ａ）、ポ
リシリコンエッチング速度（３ｂ）及びＷＳｉX対ポリ
シリコンのエッチング選択比（３ｃ）を示すグラフであ
る。
【図４】４ａ〜４ｃは、圧力とソース電力を上げた場合
の、ＷＳｉXエッチング速度（４ａ）、ポリシリコンエ
ッチング速度（４ｂ）及びＷＳｉX対ポリシリコンのエ
ッチング選択比（４ｃ）を示すグラフである。
の、ＷＳｉXエッチング速度（４ａ）、ポリシリコンエ
ッチング速度（４ｂ）及びＷＳｉX対ポリシリコンのエ
ッチング選択比（４ｃ）を示すグラフである。
【図５】５ａ〜５ｂは、バイアス電力とＨｅ−Ｏ2流量
を上げた場合の、二酸化珪素エッチング速度（５ａ）、
二酸化珪素対ポリシリコンのエッチング選択比（５ｂ）
を示すグラフである。
を上げた場合の、二酸化珪素エッチング速度（５ａ）、
二酸化珪素対ポリシリコンのエッチング選択比（５ｂ）
を示すグラフである。
【図６】６ａ〜６ｂは、圧力とソース電力を上げた場合
の、二酸化珪素エッチング速度（６ａ）、二酸化珪素対
ポリシリコンのエッチング選択比（６ｂ）を示すグラフ
である。
の、二酸化珪素エッチング速度（６ａ）、二酸化珪素対
ポリシリコンのエッチング選択比（６ｂ）を示すグラフ
である。
【図７】７ａ〜７ｂは、バイアス電力とＨｅ−Ｏ2流量
を上げた場合の、フォトレジストエッチング速度（７
ａ）、ポリシリコン対フォトレジストのエッチング選択
比（７ｂ）を示すグラフである。
を上げた場合の、フォトレジストエッチング速度（７
ａ）、ポリシリコン対フォトレジストのエッチング選択
比（７ｂ）を示すグラフである。
【図８】８ａ〜８ｂは、圧力とソース電力を上げた場合
の、フォトレジストエッチング速度（８ａ）、ポリシリ
コン対フォトレジストのエッチング選択比（８ｂ）を示
すグラフである。
の、フォトレジストエッチング速度（８ａ）、ポリシリ
コン対フォトレジストのエッチング選択比（８ｂ）を示
すグラフである。
【図９】ＷＳｉX膜のＳｉ：Ｗの比を上げた場合の、Ｗ
ＳｉX膜のドープポリシリコンに対するエッチング選択
比を示すグラフである。
ＳｉX膜のドープポリシリコンに対するエッチング選択
比を示すグラフである。
【図１０】ＷＳｉX膜のＳｉ：Ｗの比を上げた場合のＷ
ＳｉX膜のノンドープポリシリコンに対するエッチング
選択比を示すグラフである。
ＳｉX膜のノンドープポリシリコンに対するエッチング
選択比を示すグラフである。
【符号の説明】 ２２…シリサイド層、２４…ポリシリコン層、２６…二
酸化珪素層、３０…フォトレジスト、４０…表面形状、
４４…パッシベーション層、５０…チャンバ、５２…支
持体、５５…プラズマ領域、６０…プロセスカソード電
極、６５…プロセスアノード電極、７５…インダクタコ
イル、８０…側壁、８５…天井部、９５…排気システ
ム、１００…絞り弁。
酸化珪素層、３０…フォトレジスト、４０…表面形状、
４４…パッシベーション層、５０…チャンバ、５２…支
持体、５５…プラズマ領域、６０…プロセスカソード電
極、６５…プロセスアノード電極、７５…インダクタコ
イル、８０…側壁、８５…天井部、９５…排気システ
ム、１００…絞り弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ソングリン シュー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， カントリーブルック スト リート 2443
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコンウエハ又はその他の基板により
支持されるメタルシリサイド層又はポリシリコン層を選
択的にエッチングするための方法であって、該方法は、
プロセス電極とインダクタコイルとを有するプロセスチ
ャンバ内に基板を配置するステップと、塩素と酸素とヘ
リウムとを備えるプロセスガスをプロセスチャンバ内に
導入するステップと、該プロセスガスからプラズマを発
生させるステップとを備え、 ４００〜３０００ワットのソース電力レベルでＲＦ電流
をインダクタコイルに印加することにより、また、ソー
ス電力レベル対バイアス電力レベルの電力比Ｐｒが少な
くとも２：１として、該バイアス電力レベルでＲＦ電圧
をプロセス電極に印加することにより、プロセスガスを
イオン化してプラズマイオンを生成し、これがエネルギ
ーをもって基板に入射し、基板に支持される層を選択的
にエッチングする方法。 - 【請求項２】 該電力比Ｐｒが２０：１未満である請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 該電力比Ｐｒが少なくとも８：１である
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 プロセスガスが本質的に、Ｃｌ2と、Ｏ2
と、Ｈｅとから成る請求項１〜３のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項５】（１）プロセスチャンバが圧力０．１〜１
００ミリトールに維持され、又は （２）ヘリウム対酸素のマスフロー比が０．２５：１〜
１５：１であり、又は、 （３）塩素対酸素のマスフロー比が３：１〜２０：１で
ある請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 ４００〜３０００ワットの電力レベルで
電流をインダクタコイルに印加することにより、また、
２０〜１０００ワットの電力レベルで電圧をプロセス電
極に印加することにより、プラズマを生成する請求項１
〜５のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/665,657 US6008139A (en) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | Method of etching polycide structures |
| US08/665657 | 1996-06-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116823A true JPH10116823A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=24671017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9196305A Withdrawn JPH10116823A (ja) | 1996-06-17 | 1997-06-17 | メタルポリサイド構造体のエッチング方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6008139A (ja) |
| EP (1) | EP0814500B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10116823A (ja) |
| KR (1) | KR980005800A (ja) |
| DE (1) | DE69724192T2 (ja) |
| TW (1) | TW345682B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532899A (ja) * | 1998-12-17 | 2002-10-02 | ラム リサーチ コーポレイション | 損傷の少ないトランジスタデバイスを達成する高密度プラズマエッチング装置の稼働方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100440418B1 (ko) | 1995-12-12 | 2004-10-20 | 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 | 저압,저온의반도체갭충전처리방법 |
| WO1999067817A1 (en) | 1998-06-22 | 1999-12-29 | Applied Materials, Inc. | Silicon trench etching using silicon-containing precursors to reduce or avoid mask erosion |
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| KR100643570B1 (ko) * | 2005-06-28 | 2006-11-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 제조 방법 |
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| JP2015079793A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
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