JPH10223617A - ＴｉｘＮｙの選択的除去 - Google Patents
ＴｉｘＮｙの選択的除去Info
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- JPH10223617A JPH10223617A JP9370076A JP37007697A JPH10223617A JP H10223617 A JPH10223617 A JP H10223617A JP 9370076 A JP9370076 A JP 9370076A JP 37007697 A JP37007697 A JP 37007697A JP H10223617 A JPH10223617 A JP H10223617A
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- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャップスペーサを必要とせず、ゲート酸化
物を損傷することなくＴｉＮを除去する方法を提供す
る。 【解決手段】 遠隔プラズマを使用することにより、酸
素＋ふっ素のソースガス混合物を励起し、他の材料への
影響を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする活性種
を発生することにより、ＴｉｘＮｙ膜（２２０）を除去
するドライエッチング方法。特に、等方性ドライエッチ
ングを使用して、ゲート酸化物の損傷無しにＷ／ＴｉＮ
ゲート構造の中のＴｉＮ（２２０）を選択的に除去する
ことができる。このエッチングによって、けい化プロセ
スで窒化チタン（３５０）を選択的にはがすことも可能
になる。
物を損傷することなくＴｉＮを除去する方法を提供す
る。 【解決手段】 遠隔プラズマを使用することにより、酸
素＋ふっ素のソースガス混合物を励起し、他の材料への
影響を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする活性種
を発生することにより、ＴｉｘＮｙ膜（２２０）を除去
するドライエッチング方法。特に、等方性ドライエッチ
ングを使用して、ゲート酸化物の損傷無しにＷ／ＴｉＮ
ゲート構造の中のＴｉＮ（２２０）を選択的に除去する
ことができる。このエッチングによって、けい化プロセ
スで窒化チタン（３５０）を選択的にはがすことも可能
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積回路構造および
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
【０００２】
−ＴｉｘＮｙ膜の除去− 窒化チタン（ＴｉｘＮｙ）は集積回路処理において非常
に有用な材料であり、接点、バイア、およびトレンチ、
そして相互接続スタックにおける拡散バリヤとして一般
に使用される。窒化チタン（ＴｉｘＮｙ）はまた、化学
蒸着された（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ
ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）タングステンに対する「接着層」
としての役目を果たし、またＣＶＤタングステンおよび
ＣＶＤアルミニウムに対する核形成層としての役目を果
たす。しかし、ウェーハ表面から他の材料に対する影響
を最小限にして高アスペクト比の構造からのＴｉｘＮｙ
膜の除去は困難であることが過去にわかっていた。たと
えば、Ｗ／ＴｉＮゲートでは、「スマイル酸化（Ｓｍｉ
ｌｉｎｇ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を行って隅の損傷を焼
きなますのは容易でない。タングステン自体が酸化しが
ちであるからである。したがって、ゲート酸化物を損傷
しないでＴｉＮを切り取るか、またはそれを除去する必
要がある。
に有用な材料であり、接点、バイア、およびトレンチ、
そして相互接続スタックにおける拡散バリヤとして一般
に使用される。窒化チタン（ＴｉｘＮｙ）はまた、化学
蒸着された（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ
ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）タングステンに対する「接着層」
としての役目を果たし、またＣＶＤタングステンおよび
ＣＶＤアルミニウムに対する核形成層としての役目を果
たす。しかし、ウェーハ表面から他の材料に対する影響
を最小限にして高アスペクト比の構造からのＴｉｘＮｙ
膜の除去は困難であることが過去にわかっていた。たと
えば、Ｗ／ＴｉＮゲートでは、「スマイル酸化（Ｓｍｉ
ｌｉｎｇ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を行って隅の損傷を焼
きなますのは容易でない。タングステン自体が酸化しが
ちであるからである。したがって、ゲート酸化物を損傷
しないでＴｉＮを切り取るか、またはそれを除去する必
要がある。
【０００３】現在、ＴｉＮを切り取るためにウェットプ
ロセスが使用される。これらのプロセスにはタングステ
ン（Ｗ）に対する必要な選択性が無いので、切り取りプ
ロセスを続ける前にゲート構造にスペーサをかぶせる必
要がある。これにより、デバイスの製造プロセスが複雑
になり、プロセス「窓」（すなわち、プロセスの変動に
対する許容範囲）が小さくなる。切り取りの量はスペー
サの厚さによって左右されるからである。
ロセスが使用される。これらのプロセスにはタングステ
ン（Ｗ）に対する必要な選択性が無いので、切り取りプ
ロセスを続ける前にゲート構造にスペーサをかぶせる必
要がある。これにより、デバイスの製造プロセスが複雑
になり、プロセス「窓」（すなわち、プロセスの変動に
対する許容範囲）が小さくなる。切り取りの量はスペー
サの厚さによって左右されるからである。
【０００４】−ポリフリー（Ｐｏｌｙ−Ｆｒｅｅ）トラ
ンジスタゲート− ＭＯＳＦＥＴゲート構造が（特にＤＲＡＭに対して）提
案された。このＭＯＳＦＥＴゲート構造では、拡散バリ
ヤ層は直接、ゲート酸化物の上に重なり、（ポリシリコ
ンでなく）金属の層は拡散バリヤの上に重なる。たとえ
ば、この構造の例はＷ／ＴｉＮゲート構造である。これ
については、１９９５年ＶＬＳＩテクノロジーシンポジ
ウムダイジェスト、リー他、「スパッタ付着されたＷ／
ＴｉＮスタックゲートのあるＣＭＯＳＦＥＴの特性」
（Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ
ｉｃｓ ｏｆ ＣＭＯＳＦＥＴ’ｓ ｗｉｔｈ ｓｐｕ
ｔｔｅｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｗ／ＴｉＮ ｓｔａｃ
ｋ ｇａｔｅ，”１９９５Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ
ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．
１１９−２０，１９９５）または１９９６年ＶＬＳＩテ
クノロジーシンポジウムダイジェスト、リー他、「Ｗ／
ＴｉＮスタックゲートのあるＭＯＳトランジスタのゲー
ト酸化物の完全性」（Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｔ
ｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ （ＧＯＩ） ｏ
ｆ ＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｗｉｔｈ Ｗ／Ｔ
ｉＮ ｓｔａｃｋｅｄ ｇａｔｅ，”１９９６ Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｄｉｇｅｓｔ）に説明されている。この両者ともここ
に引用されている。
ンジスタゲート− ＭＯＳＦＥＴゲート構造が（特にＤＲＡＭに対して）提
案された。このＭＯＳＦＥＴゲート構造では、拡散バリ
ヤ層は直接、ゲート酸化物の上に重なり、（ポリシリコ
ンでなく）金属の層は拡散バリヤの上に重なる。たとえ
ば、この構造の例はＷ／ＴｉＮゲート構造である。これ
については、１９９５年ＶＬＳＩテクノロジーシンポジ
ウムダイジェスト、リー他、「スパッタ付着されたＷ／
ＴｉＮスタックゲートのあるＣＭＯＳＦＥＴの特性」
（Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ
ｉｃｓ ｏｆ ＣＭＯＳＦＥＴ’ｓ ｗｉｔｈ ｓｐｕ
ｔｔｅｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｗ／ＴｉＮ ｓｔａｃ
ｋ ｇａｔｅ，”１９９５Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ
ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．
１１９−２０，１９９５）または１９９６年ＶＬＳＩテ
クノロジーシンポジウムダイジェスト、リー他、「Ｗ／
ＴｉＮスタックゲートのあるＭＯＳトランジスタのゲー
ト酸化物の完全性」（Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｔ
ｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ （ＧＯＩ） ｏ
ｆ ＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｗｉｔｈ Ｗ／Ｔ
ｉＮ ｓｔａｃｋｅｄ ｇａｔｅ，”１９９６ Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｄｉｇｅｓｔ）に説明されている。この両者ともここ
に引用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような進
んだ構造では、処理に特別な難点が生じる。難点の一つ
は、正常なポリシリコンゲート構造では、ゲートの隅の
プロフィールに通常「スマイル」の要素があるという事
実からなっている。これは、ポリシリコンを従来通り短
時間、酸化して、その側壁を封止するときにポリシリコ
ンゲートの隅の下のゲート酸化物に、ある付加的な酸化
も生じるからである。これにより、隅の真下に少し厚い
ゲート酸化物が生じる。これにより、ゲート構造の完全
性が向上する。（そうでなければ、ゲートの隅での電界
の増強と、ここでホットキャリヤの損傷が起こる傾向に
より、ゲートの隅の下の酸化物が初期故障領域となり得
る。）
んだ構造では、処理に特別な難点が生じる。難点の一つ
は、正常なポリシリコンゲート構造では、ゲートの隅の
プロフィールに通常「スマイル」の要素があるという事
実からなっている。これは、ポリシリコンを従来通り短
時間、酸化して、その側壁を封止するときにポリシリコ
ンゲートの隅の下のゲート酸化物に、ある付加的な酸化
も生じるからである。これにより、隅の真下に少し厚い
ゲート酸化物が生じる。これにより、ゲート構造の完全
性が向上する。（そうでなければ、ゲートの隅での電界
の増強と、ここでホットキャリヤの損傷が起こる傾向に
より、ゲートの隅の下の酸化物が初期故障領域となり得
る。）
【０００６】
−ＴｉＮエッチングプロセス− 本発明者は、遠隔プラズマを使用することにより、ふっ
素化酸素ソースガス混合物を励起し、他の材料への影響
を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする活性種を発
生する方法を発見した。特に、等方性ドライエッチング
を使用して、Ｗ／ＴｉＮゲート構造の中のＴｉＮを選択
的に除去することによりＴｉＮ膜を切り取る。ゲート酸
化物およびタングステンの除去を最少限にするように最
適化したので、キャップスペーサは不要になる。
素化酸素ソースガス混合物を励起し、他の材料への影響
を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする活性種を発
生する方法を発見した。特に、等方性ドライエッチング
を使用して、Ｗ／ＴｉＮゲート構造の中のＴｉＮを選択
的に除去することによりＴｉＮ膜を切り取る。ゲート酸
化物およびタングステンの除去を最少限にするように最
適化したので、キャップスペーサは不要になる。
【０００７】本発明のＴｉＮ除去法は、ミクロンより小
さいデバイスプロセスに特に有益である。本発明の革新
的な方法により得られる利点には、次のものが含まれ
る。選択度の改善、化学消費量の低減、環境への影響の
低減、除去プロセスの制御の改善、ＴｉＮエッチングの
間のＷ保護のためのキャップスペーサが不要になるこ
と、プロセスの終点の制御が容易になり、プロセス窓が
より広くなること、ゲートエッチングプロセスをレジス
ト除去ステップと統合できるので、製造フローが簡略化
されること。
さいデバイスプロセスに特に有益である。本発明の革新
的な方法により得られる利点には、次のものが含まれ
る。選択度の改善、化学消費量の低減、環境への影響の
低減、除去プロセスの制御の改善、ＴｉＮエッチングの
間のＷ保護のためのキャップスペーサが不要になるこ
と、プロセスの終点の制御が容易になり、プロセス窓が
より広くなること、ゲートエッチングプロセスをレジス
ト除去ステップと統合できるので、製造フローが簡略化
されること。
【０００８】
【発明の実施の形態】開示される発明を付図を参照して
説明する。付図は本発明の重要な実施例を示すものであ
る。
説明する。付図は本発明の重要な実施例を示すものであ
る。
【０００９】現在好ましい実施例を特に参照して、本発
明の多数の革新的な教示を説明する。しかし、この種の
実施例は本明細書の革新的な教示の多数の有利な使用の
ごくわずかの例を示しているに過ぎないことが理解され
るべきである。一般に、本出願の明細書の記述は必ずし
も、特許請求の範囲に記載されている種々の発明のいず
れの限界をも定めるものではない。更に、記述によって
は、いくつかの発明の特徴には当てはまるが、他の特徴
には当てはまらない。
明の多数の革新的な教示を説明する。しかし、この種の
実施例は本明細書の革新的な教示の多数の有利な使用の
ごくわずかの例を示しているに過ぎないことが理解され
るべきである。一般に、本出願の明細書の記述は必ずし
も、特許請求の範囲に記載されている種々の発明のいず
れの限界をも定めるものではない。更に、記述によって
は、いくつかの発明の特徴には当てはまるが、他の特徴
には当てはまらない。
【００１０】現行の標準のプロセスではＴｉｘＮｙ除去
を遂行するために液体化学薬品を使用するのに対して、
本発明の革新的な方法では、（単原子の酸素およびふっ
素のような）プラズマ放電が発生する種がプロセスの主
要な活性構成要素である。Ｗ／ＴｉＮゲートの中のＴｉ
Ｎの除去のため、ウェットエッチング処理の代わりに、
最適化された等方性ドライエッチングを使用することが
できる。
を遂行するために液体化学薬品を使用するのに対して、
本発明の革新的な方法では、（単原子の酸素およびふっ
素のような）プラズマ放電が発生する種がプロセスの主
要な活性構成要素である。Ｗ／ＴｉＮゲートの中のＴｉ
Ｎの除去のため、ウェットエッチング処理の代わりに、
最適化された等方性ドライエッチングを使用することが
できる。
【００１１】−サンプル実施例：Ｗ／ＴｉＮゲートのエ
ッチング− 図１はトランジスタゲートの好ましい製造方法のプロセ
スのフローを示す。図２Ａ−２ＥはサンプルＷ／ＴｉＮ
ゲート構造の製造の相次ぐ段階を示す。
ッチング− 図１はトランジスタゲートの好ましい製造方法のプロセ
スのフローを示す。図２Ａ−２ＥはサンプルＷ／ＴｉＮ
ゲート構造の製造の相次ぐ段階を示す。
【００１２】図２Ａに示すように、窒化チタンバリヤ層
２２０の堆積に先立って、シリコン基板２００上にゲー
ト酸化物層２１０（たとえば、ＳｉＯ２）が形成され
る。
２２０の堆積に先立って、シリコン基板２００上にゲー
ト酸化物層２１０（たとえば、ＳｉＯ２）が形成され
る。
【００１３】ＴｉＮ層を堆積するために、物理的蒸着
（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）プロセスおよび有機金属化学蒸着（ＭＯＣ
ＶＤ：ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスを使用
することができる。更に堆積は、それぞれＰＶＤプロセ
スおよびＭＯＣＶＤプロセスに対する応用材料エンドラ
５５００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＥＮ
ＤＵＲＡ５５００）および応用材料Ｐ５０００（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００）リアクタ
で行うことができる。
（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）プロセスおよび有機金属化学蒸着（ＭＯＣ
ＶＤ：ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスを使用
することができる。更に堆積は、それぞれＰＶＤプロセ
スおよびＭＯＣＶＤプロセスに対する応用材料エンドラ
５５００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＥＮ
ＤＵＲＡ５５００）および応用材料Ｐ５０００（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐ５０００）リアクタ
で行うことができる。
【００１４】次に、ＴｉＮ層の上にタングステン層２３
０が堆積され、タングステン層２３０はホトレジスト２
４０でコーティングされる。次に、ホトレジスト２４０
はパターン形成される（ステップ１１０）。
０が堆積され、タングステン層２３０はホトレジスト２
４０でコーティングされる。次に、ホトレジスト２４０
はパターン形成される（ステップ１１０）。
【００１５】選択自由のステップ１２０では、（デザイ
ヤ［ＤＥＳＩＲＥ］プロセスを使用して）ホトレジスト
２４０がけい化されて、ハードマスク層２５０が形成さ
れる。タングステンエッチング（ステップ１３０）は通
常のふっ素に基づくエッチング化学作用を使用してお
り、その結果、図２Ｂの構造が得られる。注意すべきこ
とは、タングステンエッチングの過エッチング部分がＴ
ｉＮ層２２０を少し冒しているが、食い込むことはなか
ったということである。
ヤ［ＤＥＳＩＲＥ］プロセスを使用して）ホトレジスト
２４０がけい化されて、ハードマスク層２５０が形成さ
れる。タングステンエッチング（ステップ１３０）は通
常のふっ素に基づくエッチング化学作用を使用してお
り、その結果、図２Ｂの構造が得られる。注意すべきこ
とは、タングステンエッチングの過エッチング部分がＴ
ｉＮ層２２０を少し冒しているが、食い込むことはなか
ったということである。
【００１６】タングステン層２３０の限定後の洗浄プロ
セスは、ホトレジスト２４０と、構造相互の間にある残
りのＴｉＮ２２０とを除去しはければならない。こと洗
浄プロセスでは、使用される基板の温度およびガスは、
タングステン層およびＳｉＯ２に対する選択度が高くな
るように選択される。ドライプロセスを使用してレジス
ト２４０およびＴｉＮ層２２０がはがされ、ＴｉＮの切
り取りは小さく、酸化物の喪失は無視できる。イオン射
突を使用する必要はないので、スマイル酸化プロセスは
不要になる。更に、構造を保護するために、ＴｉＮ除去
プロセスの間、グリッドを使用することができる。
セスは、ホトレジスト２４０と、構造相互の間にある残
りのＴｉＮ２２０とを除去しはければならない。こと洗
浄プロセスでは、使用される基板の温度およびガスは、
タングステン層およびＳｉＯ２に対する選択度が高くな
るように選択される。ドライプロセスを使用してレジス
ト２４０およびＴｉＮ層２２０がはがされ、ＴｉＮの切
り取りは小さく、酸化物の喪失は無視できる。イオン射
突を使用する必要はないので、スマイル酸化プロセスは
不要になる。更に、構造を保護するために、ＴｉＮ除去
プロセスの間、グリッドを使用することができる。
【００１７】次に、Ｏ２およびＣ２Ｆ６ソースガスによ
る遠隔プラズマ放電を使用して、エッチングステップ
（ステップ１４０）が行われる。図２でわかるようにこ
のステップでは、ハードマスク２５０が除去され、バル
クレジスト２４０が露出され、ゲートの下に無いＴｉＮ
２２０の一部またはすべてがはがされる。この例では約
３．０ｎｍの厚さしかない、下に横たわっている薄いゲ
ート酸化物層２１０を損傷することを避けるために、タ
ングステンエッチングはＴｉＮ層２２０で停止しなけれ
ばならない。
る遠隔プラズマ放電を使用して、エッチングステップ
（ステップ１４０）が行われる。図２でわかるようにこ
のステップでは、ハードマスク２５０が除去され、バル
クレジスト２４０が露出され、ゲートの下に無いＴｉＮ
２２０の一部またはすべてがはがされる。この例では約
３．０ｎｍの厚さしかない、下に横たわっている薄いゲ
ート酸化物層２１０を損傷することを避けるために、タ
ングステンエッチングはＴｉＮ層２２０で停止しなけれ
ばならない。
【００１８】次にアッシングステップ（ステップ１５
０）が行われて、図２Ｄに示すように残りのレジスト２
４０がはがされる。このステップでも遠隔プラズマ励起
が使用されるが、ソースガスはふっ素の無い純粋な酸素
である。
０）が行われて、図２Ｄに示すように残りのレジスト２
４０がはがされる。このステップでも遠隔プラズマ励起
が使用されるが、ソースガスはふっ素の無い純粋な酸素
である。
【００１９】最後に、選択自由なステップ１６０で（厚
いＴｉＮ層の場合）、Ｏ２／Ｃ２Ｆ６から供給される遠
隔プラズマによるもう一つのエッチングステップ（ステ
ップ１６０）により、残っているＴｉＮ残留物２２０が
除去される。その結果、図２Ｅの構造が得られる。
いＴｉＮ層の場合）、Ｏ２／Ｃ２Ｆ６から供給される遠
隔プラズマによるもう一つのエッチングステップ（ステ
ップ１６０）により、残っているＴｉＮ残留物２２０が
除去される。その結果、図２Ｅの構造が得られる。
【００２０】サンプルテストランでは、活性種を発生す
るために誘導結合されたプラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃ
ｔｉｖｅｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）ソース
を使用するマットソンアスペン（Ｍａｔｔｓｏｎ ＡＳ
ＰＥＮ）ＩＩアッシャ内で、ドライ洗浄プロセスが行わ
れた。テストはパターン形成された構造上で行われ、点
検はＴＥＭにより行われた。このテストランの間に、三
つのゲートスタックが試験された。
るために誘導結合されたプラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃ
ｔｉｖｅｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）ソース
を使用するマットソンアスペン（Ｍａｔｔｓｏｎ ＡＳ
ＰＥＮ）ＩＩアッシャ内で、ドライ洗浄プロセスが行わ
れた。テストはパターン形成された構造上で行われ、点
検はＴＥＭにより行われた。このテストランの間に、三
つのゲートスタックが試験された。
【００２１】第一のゲートスタックには、上から下に、
３０ｎｍのＳｉ３Ｎ４の層、８０ｎｍのＷの層、３．０
ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、スタックの下にＳｉが設
けられた。第二のゲートスタックには、３０ｎｍのＳｉ
Ｏ２の層、８０ｎｍのＷの層、２０ｎｍのＴｉＮの層、
３ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、スタックの下にＳｉが
設けられた。第三のゲートスタックには、３０ｎｍのＳ
ｉ３Ｎ４の層、８０ｎｍのＷの層、１０ｎｍのＴｉＮの
層、３ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、下にＳｉが設けら
れた。サンプルテストランで使用された特定のパラメー
タは次の通りであった。Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃ
ｍ、Ｃ２Ｆ６フロー：６ｓｃｃｍ、圧力：１．３Ｔｏｒ
ｒ、パワー：９７５Ｗ、温度：室温、ＴｉＮエッチング
速度：０．６４ｎｍ／ｓｅｃ、Ｗエッチング速度：０．
２７ｎｍ／ｓｅｃ、時間２５ｓｅｃ。
３０ｎｍのＳｉ３Ｎ４の層、８０ｎｍのＷの層、３．０
ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、スタックの下にＳｉが設
けられた。第二のゲートスタックには、３０ｎｍのＳｉ
Ｏ２の層、８０ｎｍのＷの層、２０ｎｍのＴｉＮの層、
３ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、スタックの下にＳｉが
設けられた。第三のゲートスタックには、３０ｎｍのＳ
ｉ３Ｎ４の層、８０ｎｍのＷの層、１０ｎｍのＴｉＮの
層、３ｎｍのＳｉＯ２の層が含まれ、下にＳｉが設けら
れた。サンプルテストランで使用された特定のパラメー
タは次の通りであった。Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃ
ｍ、Ｃ２Ｆ６フロー：６ｓｃｃｍ、圧力：１．３Ｔｏｒ
ｒ、パワー：９７５Ｗ、温度：室温、ＴｉＮエッチング
速度：０．６４ｎｍ／ｓｅｃ、Ｗエッチング速度：０．
２７ｎｍ／ｓｅｃ、時間２５ｓｅｃ。
【００２２】次に、純粋な酸素の中でのアッシングステ
ップを行って、残っているバルクレジストを除去するこ
とが好ましい。酸化物を損傷することなく、３ｎｍのＳ
ｉＯ２層上の２０ｎｍのＴｉＮ層の完全な除去が行われ
た。キャップ層はプロセスには影響を及ぼさなかった。
２０ｎｍのＴｉＮ層の場合には、残留物除去ステップを
使用しなければならなかった。しかし、１０ｎｍのＴｉ
Ｎ層の場合には、切り取りを最小限にするために、この
除去ステップは必要でなかった。プロセス時間は、Ｔｉ
Ｎ層の初期厚さ、およびタングステンエッチングの間の
過エッチングの量に応じて、２０秒から３０秒まで変わ
り得る。
ップを行って、残っているバルクレジストを除去するこ
とが好ましい。酸化物を損傷することなく、３ｎｍのＳ
ｉＯ２層上の２０ｎｍのＴｉＮ層の完全な除去が行われ
た。キャップ層はプロセスには影響を及ぼさなかった。
２０ｎｍのＴｉＮ層の場合には、残留物除去ステップを
使用しなければならなかった。しかし、１０ｎｍのＴｉ
Ｎ層の場合には、切り取りを最小限にするために、この
除去ステップは必要でなかった。プロセス時間は、Ｔｉ
Ｎ層の初期厚さ、およびタングステンエッチングの間の
過エッチングの量に応じて、２０秒から３０秒まで変わ
り得る。
【００２３】ウェーハの温度は選択度に大きな影響を及
ぼす。温度を下げる、好ましくは室温（すなわち、５０
°Ｃより下）に下げることにより、酸化物のエッチング
速度は下がり、ＴｉＮエッチング速度は同じままとな
る。温度を下げることにより、選択度を２０より高くす
ることができる。これにより、次のデータに示すよう
に、ＴｉＮのウェット除去を上記のドライプロセスに置
き換える可能性が開かれる。 １）ウェーハ温度：２５０°Ｃ、ＴｉＮエッチング速
度：０．５５８ｎｍ／ｓｅｃ、ＳｉＯ２エッチング速
度：０．０７０ｎｍ／ｓｅｃ、選択度：７．９７。 ２）ウェーハ温度：室温、ＴｉＮエッチング速度：０．
６３６ｎｍ／ｓｅｃ、ＳｉＯ２エッチング速度：０．０
３０ｎｍ／ｓｅｃ、選択度：２１．２０。
ぼす。温度を下げる、好ましくは室温（すなわち、５０
°Ｃより下）に下げることにより、酸化物のエッチング
速度は下がり、ＴｉＮエッチング速度は同じままとな
る。温度を下げることにより、選択度を２０より高くす
ることができる。これにより、次のデータに示すよう
に、ＴｉＮのウェット除去を上記のドライプロセスに置
き換える可能性が開かれる。 １）ウェーハ温度：２５０°Ｃ、ＴｉＮエッチング速
度：０．５５８ｎｍ／ｓｅｃ、ＳｉＯ２エッチング速
度：０．０７０ｎｍ／ｓｅｃ、選択度：７．９７。 ２）ウェーハ温度：室温、ＴｉＮエッチング速度：０．
６３６ｎｍ／ｓｅｃ、ＳｉＯ２エッチング速度：０．０
３０ｎｍ／ｓｅｃ、選択度：２１．２０。
【００２４】窒化チタンは通常一塩素に基づくエッチン
グ液を使用してエッチングされる。二酸化チタンは極め
て非揮発性（本当は耐火性）であり、ふっ化チタンも正
常状態では非揮発性と考えられる。（ＴｉＦ４は１気圧
の大気圧で２８４°Ｃで昇華する。）したがって、本実
施例のように酸素／ふっ素のエッチングのＯ／Ｆ比が高
い状態で、窒化チタン切り取りのエッチングが適切に行
われるということは非常に驚くべきことである。しか
し、この化学作用は適切なエッチング速度を与えること
が見出され、またけい化チタンに対して高い選択度を持
つという特別の利点をそなえている。
グ液を使用してエッチングされる。二酸化チタンは極め
て非揮発性（本当は耐火性）であり、ふっ化チタンも正
常状態では非揮発性と考えられる。（ＴｉＦ４は１気圧
の大気圧で２８４°Ｃで昇華する。）したがって、本実
施例のように酸素／ふっ素のエッチングのＯ／Ｆ比が高
い状態で、窒化チタン切り取りのエッチングが適切に行
われるということは非常に驚くべきことである。しか
し、この化学作用は適切なエッチング速度を与えること
が見出され、またけい化チタンに対して高い選択度を持
つという特別の利点をそなえている。
【００２５】−代替実施例：ＳｉＯ２上のＴｉＮの選択
的エッチング− 本出願は、ＳｉＯ２に対して高い選択度でＴｉＮをエッ
チングするためのプロセスをも開示する。ＳｉＯ２層上
のＴｉＮ層の実際のテストランエッチングから次の結果
が得られた。１０ｎｍのＳｉＯ２上に５０ｎｍのＴｉＮ
が堆積されたウェーハをマットソンアスペン（Ｍａｔｔ
ｓｏｎ ＡＳＰＥＮ）ＩＩアッシャ内で種々の時間の
間、処理した。基板から離れた誘導結合されたプラズマ
放電中で、励起された種を発生した。基板は加熱された
チャックにより２５０°Ｃの温度に維持された。プロメ
トリックスオムニマップ（Ｐｒｏｍｅｔｒｉｘ−Ｏｍｎ
ｉＭａｐ）Ｒ５５５／ｔｃツールで測定された膜のシー
ト抵抗の変化からＴｉＮの喪失が計算された。 Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｆ６フロー：６ｓｃｃｍ、 圧力：１．３Ｔｏｒｒ、 パワー：９７５Ｗ、 温度：室温、 ＴｉＮエッチング速度：０．６４ｎｍ／ｓｅｃ、 ＳｉＯ２エッチング速度：０．０３ｎｍ／ｓｅｃ。
的エッチング− 本出願は、ＳｉＯ２に対して高い選択度でＴｉＮをエッ
チングするためのプロセスをも開示する。ＳｉＯ２層上
のＴｉＮ層の実際のテストランエッチングから次の結果
が得られた。１０ｎｍのＳｉＯ２上に５０ｎｍのＴｉＮ
が堆積されたウェーハをマットソンアスペン（Ｍａｔｔ
ｓｏｎ ＡＳＰＥＮ）ＩＩアッシャ内で種々の時間の
間、処理した。基板から離れた誘導結合されたプラズマ
放電中で、励起された種を発生した。基板は加熱された
チャックにより２５０°Ｃの温度に維持された。プロメ
トリックスオムニマップ（Ｐｒｏｍｅｔｒｉｘ−Ｏｍｎ
ｉＭａｐ）Ｒ５５５／ｔｃツールで測定された膜のシー
ト抵抗の変化からＴｉＮの喪失が計算された。 Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｆ６フロー：６ｓｃｃｍ、 圧力：１．３Ｔｏｒｒ、 パワー：９７５Ｗ、 温度：室温、 ＴｉＮエッチング速度：０．６４ｎｍ／ｓｅｃ、 ＳｉＯ２エッチング速度：０．０３ｎｍ／ｓｅｃ。
【００２６】電気特性表示の示すところによれば、ゲー
ト酸化物の完全性（ＧＯＩ：Ｇａｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉ
ｎｔｅｇｒｉｔｙ）および静電容量／電圧曲線はＴｉＮ
エッチングによって変化しなかった（エッチングの前後
で目立った差は生じなかった）。このように、これらの
結果は、ＴｉＮエッチング後に薄いゲート酸化物は完全
に損傷していないということを示している。
ト酸化物の完全性（ＧＯＩ：Ｇａｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉ
ｎｔｅｇｒｉｔｙ）および静電容量／電圧曲線はＴｉＮ
エッチングによって変化しなかった（エッチングの前後
で目立った差は生じなかった）。このように、これらの
結果は、ＴｉＮエッチング後に薄いゲート酸化物は完全
に損傷していないということを示している。
【００２７】−代替実施例：酸化窒化物ゲート誘電体− この代替実施例では、ゲート誘電体は単なる成長した酸
化物ではなくて、通常の酸化窒化シリコンゲート構造で
ある。開示された酸化ふっ化ＴｉＮエッチングも窒化シ
リコンに対しても選択的であるということを、本発明は
実験的に確かめた。したがって、どのような酸化窒化物
ゲート誘電体を使用してもゲート誘電体に対する窒化チ
タンエッチングの選択度は更に大きくなると予想され
る。
化物ではなくて、通常の酸化窒化シリコンゲート構造で
ある。開示された酸化ふっ化ＴｉＮエッチングも窒化シ
リコンに対しても選択的であるということを、本発明は
実験的に確かめた。したがって、どのような酸化窒化物
ゲート誘電体を使用してもゲート誘電体に対する窒化チ
タンエッチングの選択度は更に大きくなると予想され
る。
【００２８】−代替実施例：ＴｉＳｉ２上のＴｉＮの選
択的エッチング− Ｏ２＋Ｃ２Ｆ６プラズマ中でのＴｉＳｉ２のエッチング
速度を評価するために、同様の実験を行った。この場
合、ＳｉＯ２上に非晶質ＴｉＳｉ２がスパッタ堆積され
た。次のデータはＴｉＳｉ２層上のＴｉＮ層の実際のテ
ストランエッチングから得られた結果を示す。 Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｆ６フロー：３０ｓｃｃｍ、 圧力：１．３Ｔｏｒｒ、 パワー：９７５Ｗ、 温度：室温、 ＴｉＮエッチング速度：１．８２ｎｍ／ｓｅｃ、 ＴｉＳｉ２エッチング速度：０．４ｎｍ／ｓｅｃ。
択的エッチング− Ｏ２＋Ｃ２Ｆ６プラズマ中でのＴｉＳｉ２のエッチング
速度を評価するために、同様の実験を行った。この場
合、ＳｉＯ２上に非晶質ＴｉＳｉ２がスパッタ堆積され
た。次のデータはＴｉＳｉ２層上のＴｉＮ層の実際のテ
ストランエッチングから得られた結果を示す。 Ｏ２フロー：３０００ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｆ６フロー：３０ｓｃｃｍ、 圧力：１．３Ｔｏｒｒ、 パワー：９７５Ｗ、 温度：室温、 ＴｉＮエッチング速度：１．８２ｎｍ／ｓｅｃ、 ＴｉＳｉ２エッチング速度：０．４ｎｍ／ｓｅｃ。
【００２９】次のデータは、膜の喪失および選択度を０
２＋Ｃ２Ｆ６内での処理時間の関数として示す。 １０秒後：ＴｉＮ喪失４．３ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪失
２．４ｎｍ、選択度（ＴｉＮ／ＴｉＳｉ２）１．８ ２０秒後：ＴｉＮ喪失１０．５ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪
失４．１ｎｍ、選択度２．６ ６０秒後：ＴｉＮ喪失３２．３ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪
失１１．６ｎｍ、選択度２．８ １２０秒後：ＴｉＮ喪失６５．９ｎｍ（推定）、α−Ｔ
ｉＳｉ２喪失２３．８ｎｍ、選択度２．８ １８０秒後：ＴｉＮ喪失９９．４ｎｍ（推定）、α−Ｔ
ｉＳｉ２喪失３８．１ｎｍ、選択度２．６。
２＋Ｃ２Ｆ６内での処理時間の関数として示す。 １０秒後：ＴｉＮ喪失４．３ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪失
２．４ｎｍ、選択度（ＴｉＮ／ＴｉＳｉ２）１．８ ２０秒後：ＴｉＮ喪失１０．５ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪
失４．１ｎｍ、選択度２．６ ６０秒後：ＴｉＮ喪失３２．３ｎｍ、α−ＴｉＳｉ２喪
失１１．６ｎｍ、選択度２．８ １２０秒後：ＴｉＮ喪失６５．９ｎｍ（推定）、α−Ｔ
ｉＳｉ２喪失２３．８ｎｍ、選択度２．８ １８０秒後：ＴｉＮ喪失９９．４ｎｍ（推定）、α−Ｔ
ｉＳｉ２喪失３８．１ｎｍ、選択度２．６。
【００３０】スパッタリングされたＴｉＳｉ２の除去に
対する結果は、選択度の予想からの最悪の場合のシナリ
オを表す。非晶質であるスパッタリングされたＴｉＳｉ
２膜は、ＴｉとＳｉとの反応によって形成された結晶質
のＴｉＳｉ２膜より早くエッチングされる。これはＣ５
４フェーズでのＴｉＳｉ２のエッチングの場合について
はっきりとわかる。
対する結果は、選択度の予想からの最悪の場合のシナリ
オを表す。非晶質であるスパッタリングされたＴｉＳｉ
２膜は、ＴｉとＳｉとの反応によって形成された結晶質
のＴｉＳｉ２膜より早くエッチングされる。これはＣ５
４フェーズでのＴｉＳｉ２のエッチングの場合について
はっきりとわかる。
【００３１】しかし、本明細書に開示された方法に従っ
て、Ｏ２＋Ｃ２Ｆ６プラズマに２０秒間さらすと、Ｔｉ
Ｓｉ２（Ｃ５４）の０．７ｎｍしか除去されないので、
ＴｉＮ／ＴｉＳｉ２（Ｃ５４）の選択度は１４．８とな
る。これは、スパッタリングされたＴｉＳｉ２について
観測された結果に対して著しい改善であり、形成された
ＴｉＳｉ２層に目立って影響を及ぼすことなく二酸化シ
リコン領域から反応していないＴｉｘＮｙ膜を除去する
ことができる。
て、Ｏ２＋Ｃ２Ｆ６プラズマに２０秒間さらすと、Ｔｉ
Ｓｉ２（Ｃ５４）の０．７ｎｍしか除去されないので、
ＴｉＮ／ＴｉＳｉ２（Ｃ５４）の選択度は１４．８とな
る。これは、スパッタリングされたＴｉＳｉ２について
観測された結果に対して著しい改善であり、形成された
ＴｉＳｉ２層に目立って影響を及ぼすことなく二酸化シ
リコン領域から反応していないＴｉｘＮｙ膜を除去する
ことができる。
【００３２】プラズマソースによって励起されたふっ素
化ガスの希釈された混合物を使用することにより、Ｔｉ
Ｓｉ２およびＳｉＯ２をあまり除去することなくＴｉｘ
Ｎｙ膜を選択的にエッチングするための種が得られる。
化ガスの希釈された混合物を使用することにより、Ｔｉ
Ｓｉ２およびＳｉＯ２をあまり除去することなくＴｉｘ
Ｎｙ膜を選択的にエッチングするための種が得られる。
【００３３】−サンプルけい化プロセス実施例− けい化プロセスでは、図３Ａ−３Ｃに示すように、ウェ
ーハ上にブランケット膜としてチタン層３４０が堆積さ
れる。ウェーハには代表的に、浅いトレンチ分離３１０
（たとえばＳｉＯ２）の位置をそなえたシリコン基板３
００、および側壁スペーサ３３０をそなえたポリシリコ
ンで構成されるゲート電極３２０が含まれている。次
に、応用材料エンドラ５５００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ ＥＮＤＵＲＡ５５００）システム内
で、約４０ｎｍのチタンが堆積される。
ーハ上にブランケット膜としてチタン層３４０が堆積さ
れる。ウェーハには代表的に、浅いトレンチ分離３１０
（たとえばＳｉＯ２）の位置をそなえたシリコン基板３
００、および側壁スペーサ３３０をそなえたポリシリコ
ンで構成されるゲート電極３２０が含まれている。次
に、応用材料エンドラ５５００（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ ＥＮＤＵＲＡ５５００）システム内
で、約４０ｎｍのチタンが堆積される。
【００３４】次に、Ｎ２周囲プラズマソースを使用して
ウェーハをアニーリングする。これにより、チタン３４
０がゲート３２０、ソースおよびドレーン領域の中のシ
リコンと反応して、図３Ｂに示されるようにＴｉＳｉ２
の３６０が形成される。反応は相互接続ポリシリコン線
上でも生じる。しかし、二酸化シリコン３１０の上にチ
タン３４０がある領域では、ＴｉＳｉ２が形成されず、
チタンがＴｉｘＮｙ３５０に変化する。Ｎ２で約７００
°Ｃで約６０秒間、ＥＮＤＵＲＡ５５００システム内で
高速熱処理（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）によりけい化層の形成を行うこと
ができる。ＴｉｘＮｙ膜３５０の除去はＳＩＬＩＣＩＤ
Ｅプロセスの非常に重要な部分である。というのは、Ｓ
ｉＯ２３１０の喪失が最小であることだけでなく、形成
されたＴｉＳｉ２の３６０に対する損傷が最小であるこ
とも要求されるからである。
ウェーハをアニーリングする。これにより、チタン３４
０がゲート３２０、ソースおよびドレーン領域の中のシ
リコンと反応して、図３Ｂに示されるようにＴｉＳｉ２
の３６０が形成される。反応は相互接続ポリシリコン線
上でも生じる。しかし、二酸化シリコン３１０の上にチ
タン３４０がある領域では、ＴｉＳｉ２が形成されず、
チタンがＴｉｘＮｙ３５０に変化する。Ｎ２で約７００
°Ｃで約６０秒間、ＥＮＤＵＲＡ５５００システム内で
高速熱処理（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）によりけい化層の形成を行うこと
ができる。ＴｉｘＮｙ膜３５０の除去はＳＩＬＩＣＩＤ
Ｅプロセスの非常に重要な部分である。というのは、Ｓ
ｉＯ２３１０の喪失が最小であることだけでなく、形成
されたＴｉＳｉ２の３６０に対する損傷が最小であるこ
とも要求されるからである。
【００３５】本発明の一実施例に従って、Ｏ２＋Ｃ２Ｆ
６遠隔プラズマエッチングを使用することにより、図３
Ｃに示すように両方の要求条件が満たされる。次に、ウ
ェーハはＥＮＤＵＲＡ５５００システム内で約８５０°
Ｃで約３０秒間、最終アニーリングを受ける。（Ｃ５
４）ＴｉＳｉ２フェーズに対するＴｉＮの除去について
１０より高い選択度が得られる。
６遠隔プラズマエッチングを使用することにより、図３
Ｃに示すように両方の要求条件が満たされる。次に、ウ
ェーハはＥＮＤＵＲＡ５５００システム内で約８５０°
Ｃで約３０秒間、最終アニーリングを受ける。（Ｃ５
４）ＴｉＳｉ２フェーズに対するＴｉＮの除去について
１０より高い選択度が得られる。
【００３６】革新的な実施例の一つの開示された種類に
よれば、窒化チタンを含む層をエッチングする方法であ
って、酸素とふっ素を含むソースガス混合物の電磁的励
起により気相エッチング剤を発生し、構造のイオン射突
無しに前記層を前記気相エッチング剤にさらすステップ
からなるエッチング方法が提供される。
よれば、窒化チタンを含む層をエッチングする方法であ
って、酸素とふっ素を含むソースガス混合物の電磁的励
起により気相エッチング剤を発生し、構造のイオン射突
無しに前記層を前記気相エッチング剤にさらすステップ
からなるエッチング方法が提供される。
【００３７】革新的な実施例のもう一つの開示された種
類によれば、露出したシリコン領域を含む部分的に製造
された集積回路構造をけい化する方法であって、チタン
を含む金属のブランケット層を全体に堆積し、前記構造
を窒素の入っている雰囲気中でアニールすることにより
前記露出したシリコン領域上に支配的にけい化チタンを
含む第一の化合物を形成し、他の領域には支配的に窒化
チタンを含む第二の化合物を形成し、酸素とふっ素を含
みふっ素原子に対する酸素原子の原子比が少なくとも１
０：１であるソースガス混合物の電磁的励起により発生
した気相エッチング剤にさらすことにより前記第一の化
合物のすべてを除去することなく前記第二の化合物を除
去するステップからなり、前記除去ステップは前記構造
のイオン射突無しに行われるけい化方法が提供される。
類によれば、露出したシリコン領域を含む部分的に製造
された集積回路構造をけい化する方法であって、チタン
を含む金属のブランケット層を全体に堆積し、前記構造
を窒素の入っている雰囲気中でアニールすることにより
前記露出したシリコン領域上に支配的にけい化チタンを
含む第一の化合物を形成し、他の領域には支配的に窒化
チタンを含む第二の化合物を形成し、酸素とふっ素を含
みふっ素原子に対する酸素原子の原子比が少なくとも１
０：１であるソースガス混合物の電磁的励起により発生
した気相エッチング剤にさらすことにより前記第一の化
合物のすべてを除去することなく前記第二の化合物を除
去するステップからなり、前記除去ステップは前記構造
のイオン射突無しに行われるけい化方法が提供される。
【００３８】革新的な実施例のもう一つの開示された種
類によれば、ゲート構造の製造方法であって、薄いゲー
ト誘電体を形成し、その上に窒化チタンを含む拡散バリ
ヤ層を形成し、前記拡散バリヤ層の上に重なるパターン
化された金属層を形成し、酸素とふっ素を含み、ふっ素
原子に対する酸素原子の原子比が少なくとも１０：１で
あるソースガス混合物の電磁的励起により発生した気相
エッチング剤にさらすことにより前記薄いゲート誘電体
に対して選択的にイオン射突無しに前記拡散バリヤ層の
一部を除去するステップからなり、これにより前記薄い
ゲート誘電体に対する損傷を最小限にして前記拡散バリ
ヤ層が除去されるゲート構造製造方法が提供される。
類によれば、ゲート構造の製造方法であって、薄いゲー
ト誘電体を形成し、その上に窒化チタンを含む拡散バリ
ヤ層を形成し、前記拡散バリヤ層の上に重なるパターン
化された金属層を形成し、酸素とふっ素を含み、ふっ素
原子に対する酸素原子の原子比が少なくとも１０：１で
あるソースガス混合物の電磁的励起により発生した気相
エッチング剤にさらすことにより前記薄いゲート誘電体
に対して選択的にイオン射突無しに前記拡散バリヤ層の
一部を除去するステップからなり、これにより前記薄い
ゲート誘電体に対する損傷を最小限にして前記拡散バリ
ヤ層が除去されるゲート構造製造方法が提供される。
【００３９】−変形および変更一 熟練した当業者には了解されるように、本出願に説明さ
れた革新的な概念は本出願の途方もなく大きい範囲にわ
たって変形および変更することができる。したがって、
発明の主題の範囲は、示した特定の教示のいずれによっ
ても制限されるものではない。
れた革新的な概念は本出願の途方もなく大きい範囲にわ
たって変形および変更することができる。したがって、
発明の主題の範囲は、示した特定の教示のいずれによっ
ても制限されるものではない。
【００４０】もちろん、ゲートの金属層（一つまたは複
数）を具体化するために種々の構造を使用することがで
きる。代替実施例では、金属層（一つまたは複数）を具
体化するために、さまざまの材料および材料の組み合わ
せを使用することができる。
数）を具体化するために種々の構造を使用することがで
きる。代替実施例では、金属層（一つまたは複数）を具
体化するために、さまざまの材料および材料の組み合わ
せを使用することができる。
【００４１】もちろん、与えられた特定のエッチングの
化学作用、層の組成、および層の厚さは単に説明のため
のものであり、いかなる点でも特許請求の範囲に記載さ
れた発明の範囲を限定するものではない。
化学作用、層の組成、および層の厚さは単に説明のため
のものであり、いかなる点でも特許請求の範囲に記載さ
れた発明の範囲を限定するものではない。
【００４２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）窒化チタンを含む層をエッチングする方法であっ
て、（ａ）酸素とふっ素を含むソースガス混合物の電磁
的励起により気相エッチング剤を発生し、（ｂ）構造の
イオン射突無しに、前記層を前記気相エッチング剤にさ
らす、ステップからなる、エッチング方法。
る。 （１）窒化チタンを含む層をエッチングする方法であっ
て、（ａ）酸素とふっ素を含むソースガス混合物の電磁
的励起により気相エッチング剤を発生し、（ｂ）構造の
イオン射突無しに、前記層を前記気相エッチング剤にさ
らす、ステップからなる、エッチング方法。
【００４３】（２）第１項記載のエッチング方法であっ
て、前記ソースガス混合物のふっ素原子に対する酸素原
子の原子比が少なくとも１０：１である、エッチング方
法。 （３）第１項記載のエッチング方法であって、前記ソー
スガス混合物がＣ２Ｆ６とＯ２との混合物で構成され
る、エッチング方法。 （４）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）が１００°Ｃ未満の温度で行われる、エッチ
ング方法。 （５）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）でイオン射突を防止するためにグリッドが使
用される、エッチング方法。
て、前記ソースガス混合物のふっ素原子に対する酸素原
子の原子比が少なくとも１０：１である、エッチング方
法。 （３）第１項記載のエッチング方法であって、前記ソー
スガス混合物がＣ２Ｆ６とＯ２との混合物で構成され
る、エッチング方法。 （４）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）が１００°Ｃ未満の温度で行われる、エッチ
ング方法。 （５）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）でイオン射突を防止するためにグリッドが使
用される、エッチング方法。
【００４４】（６）第１項記載のエッチング方法であっ
て、前記窒化チタンを含む層がＳｉＯ２の層の上に重な
り、前記ステップ（ｂ）で前記ＳｉＯ２の表面から前記
窒化チタンを含む層が選択的に除去される、エッチング
方法。 （７）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）でけい化チタンも前記気相エッチング剤にさ
らされ、前記窒化チタンを含む層がけい化チタンに対し
て選択的に除去される、エッチング方法。
て、前記窒化チタンを含む層がＳｉＯ２の層の上に重な
り、前記ステップ（ｂ）で前記ＳｉＯ２の表面から前記
窒化チタンを含む層が選択的に除去される、エッチング
方法。 （７）第１項記載のエッチング方法であって、前記ステ
ップ（ｂ）でけい化チタンも前記気相エッチング剤にさ
らされ、前記窒化チタンを含む層がけい化チタンに対し
て選択的に除去される、エッチング方法。
【００４５】（８）露出したシリコン領域を含む部分的
に製造された集積回路構造をけい化する方法であって、
（ａ）チタンを含む金属のブランケット層を全体に堆積
し、（ｂ）前記構造を窒素の入っている雰囲気中でアニ
ールすることにより前記露出したシリコン領域上に、支
配的にけい化チタンを含む第一の化合物を形成し、他の
領域には、支配的に窒化チタンを含む第二の化合物を形
成し、（ｃ）酸素とふっ素を含み、ふっ素原子に対する
酸素原子の原子比が少なくとも１０：１であるソースガ
ス混合物の電磁的励起により発生した気相エッチング剤
にさらすことにより、前記第一の化合物のすべてを除去
することなく前記第二の化合物を除去する、ステップか
らなり、前記除去ステップは前記構造のイオン射突無し
に行われる、けい化方法。
に製造された集積回路構造をけい化する方法であって、
（ａ）チタンを含む金属のブランケット層を全体に堆積
し、（ｂ）前記構造を窒素の入っている雰囲気中でアニ
ールすることにより前記露出したシリコン領域上に、支
配的にけい化チタンを含む第一の化合物を形成し、他の
領域には、支配的に窒化チタンを含む第二の化合物を形
成し、（ｃ）酸素とふっ素を含み、ふっ素原子に対する
酸素原子の原子比が少なくとも１０：１であるソースガ
ス混合物の電磁的励起により発生した気相エッチング剤
にさらすことにより、前記第一の化合物のすべてを除去
することなく前記第二の化合物を除去する、ステップか
らなり、前記除去ステップは前記構造のイオン射突無し
に行われる、けい化方法。
【００４６】（９）第８項記載のけい化方法であって、
前記ソースガス混合物は酸素とふっ素を含み、ふっ素原
子に対する酸素原子の原子比が少なくとも３０：１であ
る、けい化方法。 （１０）第８項記載のけい化方法であって、前記窒化チ
タンの層を除去する前記ステップが１００°Ｃ未満で行
われるけい化方法。
前記ソースガス混合物は酸素とふっ素を含み、ふっ素原
子に対する酸素原子の原子比が少なくとも３０：１であ
る、けい化方法。 （１０）第８項記載のけい化方法であって、前記窒化チ
タンの層を除去する前記ステップが１００°Ｃ未満で行
われるけい化方法。
【００４７】（１１）ゲート構造の製造方法であって、
（ａ）薄いゲート誘電体を形成し、その上に窒化チタン
を含む拡散バリヤ層を形成し、（ｂ）前記拡散バリヤ層
の上に重なるパターン化された金属層を形成し、（ｃ）
酸素とふっ素を含み、ふっ素原子に対する酸素原子の原
子比が少なくとも１０：１であるソースガス混合物の電
磁的励起により発生した気相エッチング剤にさらすこと
により、前記薄いゲート誘電体に対して選択的に、イオ
ン射突無しに前記拡散バリヤ層の一部を除去する、ステ
ップからなり、これにより前記薄いゲート誘電体に対す
る損傷を最小限にして前記拡散バリヤ層が除去されるゲ
ート構造製造方法。
（ａ）薄いゲート誘電体を形成し、その上に窒化チタン
を含む拡散バリヤ層を形成し、（ｂ）前記拡散バリヤ層
の上に重なるパターン化された金属層を形成し、（ｃ）
酸素とふっ素を含み、ふっ素原子に対する酸素原子の原
子比が少なくとも１０：１であるソースガス混合物の電
磁的励起により発生した気相エッチング剤にさらすこと
により、前記薄いゲート誘電体に対して選択的に、イオ
ン射突無しに前記拡散バリヤ層の一部を除去する、ステ
ップからなり、これにより前記薄いゲート誘電体に対す
る損傷を最小限にして前記拡散バリヤ層が除去されるゲ
ート構造製造方法。
【００４８】（１２）第１１項記載のゲート構造製造方
法であって、前記除去ステップ（ｃ）の後に、更に、ふ
っ素原子に対する酸素原子の原子比が１０００：１と無
限大との間にあるソースガス混合物の電磁的励起により
発生した気相エッチング剤にさらすことによりホトレジ
ストを除去する次のステップも含まれるゲート構造製造
方法。 （１３）第１１項記載のゲート構造製造方法であって、
前記金属層が単一のタングステンの層で構成されるゲー
ト構造製造方法。
法であって、前記除去ステップ（ｃ）の後に、更に、ふ
っ素原子に対する酸素原子の原子比が１０００：１と無
限大との間にあるソースガス混合物の電磁的励起により
発生した気相エッチング剤にさらすことによりホトレジ
ストを除去する次のステップも含まれるゲート構造製造
方法。 （１３）第１１項記載のゲート構造製造方法であって、
前記金属層が単一のタングステンの層で構成されるゲー
ト構造製造方法。
【００４９】（１４）遠隔プラズマを使用することによ
り、酸素＋ふっ素のソースガス混合物を励起し、他の材
料への影響を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする
活性種を発生することによる、ＴｉｘＮｙ膜を除去する
ドライエッチング方法。特に、等方性ドライエッチング
を使用して、ゲート酸化物の損傷無しにＷ／ＴｉＮゲー
ト構造の中のＴｉＮを選択的に除去することができる。
このエッチングによって、けい化プロセスで窒化チタン
を選択的にはがすことも可能になる。
り、酸素＋ふっ素のソースガス混合物を励起し、他の材
料への影響を最少限にしてＴｉｘＮｙをエッチングする
活性種を発生することによる、ＴｉｘＮｙ膜を除去する
ドライエッチング方法。特に、等方性ドライエッチング
を使用して、ゲート酸化物の損傷無しにＷ／ＴｉＮゲー
ト構造の中のＴｉＮを選択的に除去することができる。
このエッチングによって、けい化プロセスで窒化チタン
を選択的にはがすことも可能になる。
【図１】ＴｉＮを選択的に除去するためのプロセスのフ
ロー図。
ロー図。
【図２】Ｗ／ＴｉＮゲート構造のエッチングを示す図。
【図３】けい化構造からのＴｉＮの選択的除去を示す
図。
図。
２１０ ゲート酸化物層 ２２０ 窒化チタンバリヤ層 ２３０ タングステン層 ３４０ チタン層 ３５０ ＴｉｘＮｙ膜 ３６０ ＴｉＳｉ２
Claims (1)
- 【請求項１】 窒化チタンを含む層をエッチングする方
法であって、該方法は、 （ａ）酸素とふっ素を含むソースガス混合物の電磁的励
起により気相エッチング剤を発生し、 （ｂ）構造のイオン射突無しに、前記層を前記気相エッ
チング剤にさらす、ステップからなる、エッチング方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3350596P | 1996-12-19 | 1996-12-19 | |
| US033505 | 1996-12-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223617A true JPH10223617A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=21870784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9370076A Pending JPH10223617A (ja) | 1996-12-19 | 1997-12-19 | ＴｉｘＮｙの選択的除去 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5948702A (ja) |
| EP (1) | EP0849377A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10223617A (ja) |
| KR (1) | KR19980064255A (ja) |
| TW (1) | TW388082B (ja) |
Families Citing this family (139)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020008257A1 (en) * | 1998-09-30 | 2002-01-24 | John P. Barnak | Mosfet gate electrodes having performance tuned work functions and methods of making same |
| US6281143B1 (en) * | 1999-06-17 | 2001-08-28 | United Microelectronics Corp. | Method of forming borderless contact |
| US6221708B1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-04-24 | Micron Technology, Inc. | Field effect transistor assemblies, integrated circuitry, and methods of forming field effect transistors and integrated circuitry |
| US6395639B1 (en) * | 1999-09-16 | 2002-05-28 | Agere Systems Guardian Corporation | Process for improving line width variations between tightly spaced and isolated features in integrated circuits |
| KR100583098B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2006-05-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 게이트 형성방법 |
| JP2001274138A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-10-05 | Koninkl Philips Electronics Nv | 半導体装置及びエッチング方法 |
| EP1303917B1 (en) * | 2000-07-17 | 2011-11-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Unequal error protection for packets with variable length |
| US7125809B1 (en) | 2000-08-31 | 2006-10-24 | Micron Technology, Inc. | Method and material for removing etch residue from high aspect ratio contact surfaces |
| US6953724B2 (en) * | 2003-09-25 | 2005-10-11 | International Business Machines Corporation | Self-limited metal recess for deep trench metal fill |
| US20060016783A1 (en) * | 2004-07-22 | 2006-01-26 | Dingjun Wu | Process for titanium nitride removal |
| US7323403B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-01-29 | Texas Instruments Incroporated | Multi-step process for patterning a metal gate electrode |
| US9324576B2 (en) | 2010-05-27 | 2016-04-26 | Applied Materials, Inc. | Selective etch for silicon films |
| US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
| US8999856B2 (en) | 2011-03-14 | 2015-04-07 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of sin films |
| US9064815B2 (en) | 2011-03-14 | 2015-06-23 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of metal and metal-oxide films |
| US8808563B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-08-19 | Applied Materials, Inc. | Selective etch of silicon by way of metastable hydrogen termination |
| US9267739B2 (en) | 2012-07-18 | 2016-02-23 | Applied Materials, Inc. | Pedestal with multi-zone temperature control and multiple purge capabilities |
| US9373517B2 (en) | 2012-08-02 | 2016-06-21 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing with DC assisted RF power for improved control |
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| US9390937B2 (en) | 2012-09-20 | 2016-07-12 | Applied Materials, Inc. | Silicon-carbon-nitride selective etch |
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