JPH1064889A - 半導体装置のエッチング方法 - Google Patents
半導体装置のエッチング方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ポリシリコンに対して選択的で、制御し易い金
属シリサイドのエッチング用プロセスを得る。 【解決手段】ＨＣｌ：Ｃｌ2 の容積流量比率が３：１乃
至５：１の範囲内を呈示するＨＣｌとＣｌ2 の混合ガス
で生成したプラズマを用いた金属シリサイドとポリシリ
コンとの複合材のドライエッチングにおいて、金属シリ
サイドがポリシリコンよりも速い割合で除去されるよう
になる。
属シリサイドのエッチング用プロセスを得る。 【解決手段】ＨＣｌ：Ｃｌ2 の容積流量比率が３：１乃
至５：１の範囲内を呈示するＨＣｌとＣｌ2 の混合ガス
で生成したプラズマを用いた金属シリサイドとポリシリ
コンとの複合材のドライエッチングにおいて、金属シリ
サイドがポリシリコンよりも速い割合で除去されるよう
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコン膜を
覆う金属シリサイドの複合材をエッチングするプロセス
に関するものである。
覆う金属シリサイドの複合材をエッチングするプロセス
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、その速度や性能を向上す
るためより小型、より薄くなるように強いられてきた。
このサイズに対する要求は、製造者にその技術の向上を
挑むものである。一般に５０〜３００ｎｍの膜厚の金属
シリサイド（例えば、ＴｉＳｉｘ、ＴａＳＩｘ、ＭｏＳ
ｉｘ、又はＷＳｉｘ）は、５０〜４００ｎｍのポリシリ
コン表面層上に形成される。この膜は、シリカ（ＳｉＯ
2 ）膜により先に形成された膜から絶縁されている。シ
リカ膜は比較的薄く、例えば約１０〜３０ｎｍである。
重要なことの１つは、パターンを表面に転写するような
エッチングを行なうことである。エッチングにおいて重
要なことは、（ａ）異方性のプロファイルを備えた所望
のパターンを形成する（すなわち、スムーズな垂直のエ
ッチング面を生成する）；（ｂ）エッチングした表面を
汚染しない；（ｃ）オーバーエッチングの際シリカ層に
損傷を与えない；（ｄ）エッチングされる表面の全面に
亘って均一にエッチングされることである。
るためより小型、より薄くなるように強いられてきた。
このサイズに対する要求は、製造者にその技術の向上を
挑むものである。一般に５０〜３００ｎｍの膜厚の金属
シリサイド（例えば、ＴｉＳｉｘ、ＴａＳＩｘ、ＭｏＳ
ｉｘ、又はＷＳｉｘ）は、５０〜４００ｎｍのポリシリ
コン表面層上に形成される。この膜は、シリカ（ＳｉＯ
2 ）膜により先に形成された膜から絶縁されている。シ
リカ膜は比較的薄く、例えば約１０〜３０ｎｍである。
重要なことの１つは、パターンを表面に転写するような
エッチングを行なうことである。エッチングにおいて重
要なことは、（ａ）異方性のプロファイルを備えた所望
のパターンを形成する（すなわち、スムーズな垂直のエ
ッチング面を生成する）；（ｂ）エッチングした表面を
汚染しない；（ｃ）オーバーエッチングの際シリカ層に
損傷を与えない；（ｄ）エッチングされる表面の全面に
亘って均一にエッチングされることである。
【０００３】いくつかのタイプのエッチング方式と、多
数のエッチング化学的手法がある。最も一般的な２つの
ドライエッチングプロセスは、プラズマエッチング及び
反応性イオンエッチングである。これらの中で、反応性
イオンエッチングは、高分解能なフォトレジスト・パタ
ーンを導電物質内に転写できるため一般的に好ましい。
これは荷電性イオンがマスク表面に垂直に影響を及ぼし
てエッチングされるため、パターンに対して極めて効果
的な異方性制御を可能とするためである。反応性イオン
のエッチングは、通常、以下のような条件下で行われ
る：すなわち、３０〜２００ｍＴｏｒｒのエッチングガ
ス圧、２０〜１００ｓｃｃｍのエッチングガス流量比
率、−１０℃〜−１２０℃範囲内の低温度（米国特許第
５，２５９，９２３号参照）又は、５０℃〜１３０℃範
囲内の比較的高温度（米国特許第５，３５４，４１６号
参照）。
数のエッチング化学的手法がある。最も一般的な２つの
ドライエッチングプロセスは、プラズマエッチング及び
反応性イオンエッチングである。これらの中で、反応性
イオンエッチングは、高分解能なフォトレジスト・パタ
ーンを導電物質内に転写できるため一般的に好ましい。
これは荷電性イオンがマスク表面に垂直に影響を及ぼし
てエッチングされるため、パターンに対して極めて効果
的な異方性制御を可能とするためである。反応性イオン
のエッチングは、通常、以下のような条件下で行われ
る：すなわち、３０〜２００ｍＴｏｒｒのエッチングガ
ス圧、２０〜１００ｓｃｃｍのエッチングガス流量比
率、−１０℃〜−１２０℃範囲内の低温度（米国特許第
５，２５９，９２３号参照）又は、５０℃〜１３０℃範
囲内の比較的高温度（米国特許第５，３５４，４１６号
参照）。
【０００４】この技術分野で用いるエッチングガスの組
成は変更されるが、一般には、フッ素又は塩素の化学的
性質に基づいている。米国特許第５，１１０，４０８号
は、プラズマをＳＦ6 、ＣＨ2 Ｆ2 、Ｃｌ2 のガスで生
成したプラズマエッチング・プロセスについて述べてい
る。塩素は、反応生成物による堆積物を除去し、かつエ
ッチング・プロセスの選択性を増すことによってシリカ
の薄膜を保護するとされている。
成は変更されるが、一般には、フッ素又は塩素の化学的
性質に基づいている。米国特許第５，１１０，４０８号
は、プラズマをＳＦ6 、ＣＨ2 Ｆ2 、Ｃｌ2 のガスで生
成したプラズマエッチング・プロセスについて述べてい
る。塩素は、反応生成物による堆積物を除去し、かつエ
ッチング・プロセスの選択性を増すことによってシリカ
の薄膜を保護するとされている。
【０００５】米国特許第５，２００，０２８号では、類
似の組成のガスを使用しているが、シリサイド膜及びポ
リシリコン膜のエッチング用としてＨＢｒ：Ｆ＊比率の
異なる割合を用いている。
似の組成のガスを使用しているが、シリサイド膜及びポ
リシリコン膜のエッチング用としてＨＢｒ：Ｆ＊比率の
異なる割合を用いている。
【０００６】米国特許第５，２１９，４８５号では、シ
リサイド層のエッチングにＨＣｌ，ＢＣｌ3 及びＣｌ2
の混合物を使用している。ＨＣｌ：ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 の
容積流量比率は７５：（３０〜４０）：（２５〜４０）
の範囲内である。ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 の比率は少なくとも
１：１とされている。ポリシリコン層はＢＣｌ3 を用い
ないでエッチングされる。必要であれば、ＮＦ3 を添加
してエッチング速度を加速することができる。シリサイ
ド：ポリシリコンの（１〜２）：１、好ましくは、ほぼ
２：１のエッチング速度比率（Ｒ）を達成するようにプ
ロセスを実施することが全般に指摘されている。この明
細書において、除去速度はおよそ９０−１１０ｎｍ/ 分
（例えばｃｏｌ．８，ｌｉｎｅ８）台と引用されてい
る。
リサイド層のエッチングにＨＣｌ，ＢＣｌ3 及びＣｌ2
の混合物を使用している。ＨＣｌ：ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 の
容積流量比率は７５：（３０〜４０）：（２５〜４０）
の範囲内である。ＢＣｌ3 ：Ｃｌ2 の比率は少なくとも
１：１とされている。ポリシリコン層はＢＣｌ3 を用い
ないでエッチングされる。必要であれば、ＮＦ3 を添加
してエッチング速度を加速することができる。シリサイ
ド：ポリシリコンの（１〜２）：１、好ましくは、ほぼ
２：１のエッチング速度比率（Ｒ）を達成するようにプ
ロセスを実施することが全般に指摘されている。この明
細書において、除去速度はおよそ９０−１１０ｎｍ/ 分
（例えばｃｏｌ．８，ｌｉｎｅ８）台と引用されてい
る。
【０００７】米国特許第５，２２３，０８５号には、流
量３０〜２００ｓｃｃｍ、圧力０．１〜１Ｐａ、５０〜
５００Ｗのマイクロ波電力で、ＨＣｌとＣｌ2 を用いた
プラズマ・エッチングが開示されている。Ｃｌ2 ：ＨＣ
ｌの比率は２：１（すなわちＨＣｌの比率はＣｌ2 の
０．５である）。
量３０〜２００ｓｃｃｍ、圧力０．１〜１Ｐａ、５０〜
５００Ｗのマイクロ波電力で、ＨＣｌとＣｌ2 を用いた
プラズマ・エッチングが開示されている。Ｃｌ2 ：ＨＣ
ｌの比率は２：１（すなわちＨＣｌの比率はＣｌ2 の
０．５である）。
【０００８】米国特許第５，２５９，９２３号には、２
つ、場合により３つのエッチングガスの使用について記
載されている。最初のガスはＦ、ＳＦ6 、又はＮＦ3 か
ら選択される。オプションの２番目のガスは、ＨＣｌ，
ＨＢｒ，Ｃｌ2 ，Ｂｒ，又はＣＣｌ4 から選択される。
３番目のガスは、２番目のガスと不活性ガス、窒素、酸
素、四塩化シリコン、又は一酸化炭素の組合わせであ
る。ＳＦ6 ：Ｃｌ2 の比率は、流量２０〜１５０ｓｃｃ
ｍ、温度−１０℃〜−１２０℃、圧力５〜１５０ｍＴｏ
ｒｒにて４：６乃至７：３以内である。シリカに対する
１００％塩化ガスを用いたエッチング速度は１２ｎｍ／
分と報告されている。２０％のＳＦ6 及び８０％のＣｌ
2 の使用によって、シリカのエッチング速度が３６ｎｍ
／分に加速された。ＷＳｉｘについてのエッチング速度
は、対応するシリカのエッチング速度の７０ｎｍ／分に
対して、２５℃で３５０ｎｍ／分であった。温度を−３
０℃に下げると、シリサイドのエッチング速度は３００
ｎｍ／分に下がり、シリカのエッチング速度も６０ｎｍ
／分とわずかに低減した。
つ、場合により３つのエッチングガスの使用について記
載されている。最初のガスはＦ、ＳＦ6 、又はＮＦ3 か
ら選択される。オプションの２番目のガスは、ＨＣｌ，
ＨＢｒ，Ｃｌ2 ，Ｂｒ，又はＣＣｌ4 から選択される。
３番目のガスは、２番目のガスと不活性ガス、窒素、酸
素、四塩化シリコン、又は一酸化炭素の組合わせであ
る。ＳＦ6 ：Ｃｌ2 の比率は、流量２０〜１５０ｓｃｃ
ｍ、温度−１０℃〜−１２０℃、圧力５〜１５０ｍＴｏ
ｒｒにて４：６乃至７：３以内である。シリカに対する
１００％塩化ガスを用いたエッチング速度は１２ｎｍ／
分と報告されている。２０％のＳＦ6 及び８０％のＣｌ
2 の使用によって、シリカのエッチング速度が３６ｎｍ
／分に加速された。ＷＳｉｘについてのエッチング速度
は、対応するシリカのエッチング速度の７０ｎｍ／分に
対して、２５℃で３５０ｎｍ／分であった。温度を−３
０℃に下げると、シリサイドのエッチング速度は３００
ｎｍ／分に下がり、シリカのエッチング速度も６０ｎｍ
／分とわずかに低減した。
【０００９】米国特許第５，３５４，４１６号にも同様
に、フッ素、塩素、ＳＦ6 又はＮＦ3 をエッチングガス
として使用した結果、エッチングプロセス中における反
応生成物の堆積が減少したことについて記述してある。
除去速度は、温度−６０℃〜−１５０℃，ガス圧１〜１
０ｍＴｏｒｒにおいて約３００ｎｍ／分であった。
に、フッ素、塩素、ＳＦ6 又はＮＦ3 をエッチングガス
として使用した結果、エッチングプロセス中における反
応生成物の堆積が減少したことについて記述してある。
除去速度は、温度−６０℃〜−１５０℃，ガス圧１〜１
０ｍＴｏｒｒにおいて約３００ｎｍ／分であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のエッチング
ガスの組成とエッチングプロセスについては、製造プロ
セスを加速するためエッチング速度を上げることが要望
される。塩素をベースとする代表的なエッチング方式は
約５００ｎｍ／分のエッチング速度を有している。この
ようなプロセスは、金属シリサイド層が相当厚く、その
ため、エッチング時間が長くなるような場合には有効で
あった。しかしながら、最新の膜は一層薄くなってい
る。最新の金属シリサイド層は厚さが約３０〜７５ｎｍ
である。従来のエッチングプロセスは、ポリシリコン層
に対するシリサイド層のエッチング選択性が低いため、
この膜厚ではあまりにもエッチング速度が速すぎる。ま
た、このエッチング時間は最新の膜からなるデバイスに
要求される高度の正確さでの制御には余りにも短かすぎ
る。
ガスの組成とエッチングプロセスについては、製造プロ
セスを加速するためエッチング速度を上げることが要望
される。塩素をベースとする代表的なエッチング方式は
約５００ｎｍ／分のエッチング速度を有している。この
ようなプロセスは、金属シリサイド層が相当厚く、その
ため、エッチング時間が長くなるような場合には有効で
あった。しかしながら、最新の膜は一層薄くなってい
る。最新の金属シリサイド層は厚さが約３０〜７５ｎｍ
である。従来のエッチングプロセスは、ポリシリコン層
に対するシリサイド層のエッチング選択性が低いため、
この膜厚ではあまりにもエッチング速度が速すぎる。ま
た、このエッチング時間は最新の膜からなるデバイスに
要求される高度の正確さでの制御には余りにも短かすぎ
る。
【００１１】したがって、ポリシリコンに対してシリサ
イドが選択的で一層制御し易い金属シリサイドのエッチ
ングプロセスは有用と考えられる。
イドが選択的で一層制御し易い金属シリサイドのエッチ
ングプロセスは有用と考えられる。
【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、金属シリサ
イドとポリシリコンの複合材中の金属シリサイド層にパ
ターンをエッチングするための選択的プロセスを提供す
ることにある。
れたものであり、その目的とするところは、金属シリサ
イドとポリシリコンの複合材中の金属シリサイド層にパ
ターンをエッチングするための選択的プロセスを提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によるプロセス
は、金属シリサイドとポリシリコンの複合材中のポリシ
リコン層よりも速いレートで、金属シリサイド層をエッ
チングすることを含み、同エッチング・プロセスには、
前記金属シリサイド膜を、ＨＣｌ：Ｃｌ2 の容積流量比
率が３：１乃至６：１の範囲内で設定されたＨＣｌとＣ
ｌ2 の混合ガス流で生成したプラズマに接触させること
を含んでいる。
は、金属シリサイドとポリシリコンの複合材中のポリシ
リコン層よりも速いレートで、金属シリサイド層をエッ
チングすることを含み、同エッチング・プロセスには、
前記金属シリサイド膜を、ＨＣｌ：Ｃｌ2 の容積流量比
率が３：１乃至６：１の範囲内で設定されたＨＣｌとＣ
ｌ2 の混合ガス流で生成したプラズマに接触させること
を含んでいる。
【００１４】本発明のプロセスは、金属シリサイドとポ
リシリコンの複合材中の金属シリサイドを選択的にエッ
チングを行なうため容易に制御可能なプロセスを提供す
るものである。このような選択性は、設計者に従来実現
されなかったプロファイルと可能性を提供する。
リシリコンの複合材中の金属シリサイドを選択的にエッ
チングを行なうため容易に制御可能なプロセスを提供す
るものである。このような選択性は、設計者に従来実現
されなかったプロファイルと可能性を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、金属シリサイドとポリ
シリコンの複合材中の金属シリサイド膜に対して、ＨＣ
ｌと塩素（Ｃｌ2 ）を含むエッチングガスを用いて選択
的エッチングを行なうためのプロセスに関し、ＨＣｌ：
Ｃｌ2 の容積流量比率は３：１乃至５：１の範囲内であ
る。なるべくなら、容積流量比率は３：１乃至４：１の
範囲内であり、エッチングガスにはＢＣｌ3 は含まれ
ず、また米国特許第５，２１９，４８５号におけるよう
な必要もないことが好ましい。このエッチングガスは、
金属シリサイドがポリシリコンに対し選択的であり（す
なわち、金属シリサイドをポリシリコンよりも高速度で
除去する）かつ、通常のエッチング条件の下で、ゆっく
りと一層制御し易い速度で物質を除去するようにする。
実効的な効果は、金属シリサイドとポリシリコンの複合
材中の金属シリサイドの薄膜に対して損傷の危険性が極
力低く、制御が容易で、効率的なプロセスである。
シリコンの複合材中の金属シリサイド膜に対して、ＨＣ
ｌと塩素（Ｃｌ2 ）を含むエッチングガスを用いて選択
的エッチングを行なうためのプロセスに関し、ＨＣｌ：
Ｃｌ2 の容積流量比率は３：１乃至５：１の範囲内であ
る。なるべくなら、容積流量比率は３：１乃至４：１の
範囲内であり、エッチングガスにはＢＣｌ3 は含まれ
ず、また米国特許第５，２１９，４８５号におけるよう
な必要もないことが好ましい。このエッチングガスは、
金属シリサイドがポリシリコンに対し選択的であり（す
なわち、金属シリサイドをポリシリコンよりも高速度で
除去する）かつ、通常のエッチング条件の下で、ゆっく
りと一層制御し易い速度で物質を除去するようにする。
実効的な効果は、金属シリサイドとポリシリコンの複合
材中の金属シリサイドの薄膜に対して損傷の危険性が極
力低く、制御が容易で、効率的なプロセスである。
【００１６】いったん、金属シリサイド層が除去される
と、エッチングされた表面をさらにプロセスすることが
できる。ポリシリコン層のさらなるエッチングが必要な
場合は、エッチングガスの相対比率を３未満のＨＣｌ：
Ｃｌ2 比率に調整すればよい。エッチングされた表面に
は、同一又は異なるパターンでマスクされた他の物質
（導通性又は絶縁性）による中間コーティングを与える
ことができ、３未満のＨＣｌ対Ｃｌ2 比率でエッチング
することが可能になる。
と、エッチングされた表面をさらにプロセスすることが
できる。ポリシリコン層のさらなるエッチングが必要な
場合は、エッチングガスの相対比率を３未満のＨＣｌ：
Ｃｌ2 比率に調整すればよい。エッチングされた表面に
は、同一又は異なるパターンでマスクされた他の物質
（導通性又は絶縁性）による中間コーティングを与える
ことができ、３未満のＨＣｌ対Ｃｌ2 比率でエッチング
することが可能になる。
【００１７】一般に、本発明によってエッチングした導
電性の複合材は、ポリシリコンの第２層の上に金属シリ
サイドを含有する第１層を有している。金属シリサイド
膜は、チタン（ＴｉＳｉｘ）タンタル（ＴａＳｉｘ）モ
リブデン（ＭｏＳｉｘ）又はタングステン（ＷＳｉｘ）
をベースにしており、適当な堆積方法、例えば、ＣＶＤ
（化学気相成長）、蒸着、イオンガス、又はスパッター
・コーティングによってポリシリコンの膜上に堆積され
る。
電性の複合材は、ポリシリコンの第２層の上に金属シリ
サイドを含有する第１層を有している。金属シリサイド
膜は、チタン（ＴｉＳｉｘ）タンタル（ＴａＳｉｘ）モ
リブデン（ＭｏＳｉｘ）又はタングステン（ＷＳｉｘ）
をベースにしており、適当な堆積方法、例えば、ＣＶＤ
（化学気相成長）、蒸着、イオンガス、又はスパッター
・コーティングによってポリシリコンの膜上に堆積され
る。
【００１８】通常、金属シリサイド膜は約２０〜２００
ｎｍ、好ましくは約５０〜１５０ｎｍの範囲内の膜厚を
呈示する。下層ポリシリコンの層は約２０〜２００ｎ
ｍ、好ましくは約５０〜１５０ｎｍの範囲内の膜厚を呈
示する。いくつかの複合材の中で、ポリシリコン層は、
約５〜５０ｎｍ範囲内の膜厚を有する絶縁層（例えば、
シリカ）の上に堆積される。
ｎｍ、好ましくは約５０〜１５０ｎｍの範囲内の膜厚を
呈示する。下層ポリシリコンの層は約２０〜２００ｎ
ｍ、好ましくは約５０〜１５０ｎｍの範囲内の膜厚を呈
示する。いくつかの複合材の中で、ポリシリコン層は、
約５〜５０ｎｍ範囲内の膜厚を有する絶縁層（例えば、
シリカ）の上に堆積される。
【００１９】複合材は、時には、自然酸化物によってコ
ーティングされている。このような場合、自然酸化物層
は、最初のエッチング用ガス流にエッチング・アクセラ
レータとしてのＮＦ3 などを添加することによって除去
できる。ＮＦ3 の量は、少量、例えば約０．０１〜１０
ｖｏｌ％、好ましくは１〜６ｖｏｌ％でよい。ＮＦ3は
エッチング速度を加速し、かつ自然酸化物の膜を迅速に
除去する。しかし、エッチング・アクセラレータの追加
使用は、自然酸化物のコーティングを除去する必要があ
る場合だけに限るよう注意する必要がある。
ーティングされている。このような場合、自然酸化物層
は、最初のエッチング用ガス流にエッチング・アクセラ
レータとしてのＮＦ3 などを添加することによって除去
できる。ＮＦ3 の量は、少量、例えば約０．０１〜１０
ｖｏｌ％、好ましくは１〜６ｖｏｌ％でよい。ＮＦ3は
エッチング速度を加速し、かつ自然酸化物の膜を迅速に
除去する。しかし、エッチング・アクセラレータの追加
使用は、自然酸化物のコーティングを除去する必要があ
る場合だけに限るよう注意する必要がある。
【００２０】反応生成物がエッチングした表面内又はエ
ッチングチャンバ内に堆積した場合、ＮＦ3 又は酸素
（Ｏ2 ）のような類似の少量のエッチング・アクセラレ
ータを、時折エッチング用ガス流に添加すればよい。Ｎ
Ｆ3 と酸素は、ポリマーの堆積物と反応して、加工物や
チャンバーから容易に流出する揮発性の化合物を生成す
る。
ッチングチャンバ内に堆積した場合、ＮＦ3 又は酸素
（Ｏ2 ）のような類似の少量のエッチング・アクセラレ
ータを、時折エッチング用ガス流に添加すればよい。Ｎ
Ｆ3 と酸素は、ポリマーの堆積物と反応して、加工物や
チャンバーから容易に流出する揮発性の化合物を生成す
る。
【００２１】本発明のプロセスによりエッチングされる
導電性金属シリサイドとポリシリコンの複合材は、相当
数の用途を持ついくつかの物理的形状を呈示する。複合
材の好対象例として、バイポーラ、ＣＩＳＦＥＴ（密着
型イメージセンサ電界効果トランジスタ）集積回路、ゲ
ート電極、単一レベル多層配線、抵抗、埋設端子、自己
整合エミッタ・自己整合エミッタ−コンタクト構造、Ｍ
ＯＳＦＥＴ集積回路が含まれる。本発明の選択エッチン
グ・プロセスは、ＣＭＯＳの製造時に特に有効である。
導電性金属シリサイドとポリシリコンの複合材は、相当
数の用途を持ついくつかの物理的形状を呈示する。複合
材の好対象例として、バイポーラ、ＣＩＳＦＥＴ（密着
型イメージセンサ電界効果トランジスタ）集積回路、ゲ
ート電極、単一レベル多層配線、抵抗、埋設端子、自己
整合エミッタ・自己整合エミッタ−コンタクト構造、Ｍ
ＯＳＦＥＴ集積回路が含まれる。本発明の選択エッチン
グ・プロセスは、ＣＭＯＳの製造時に特に有効である。
【００２２】この種の技術分野において、マスキング物
質が金属シリサイド層上に所定パターンで被覆される。
次いで、プラズマ又は反応性イオンストリーム形状のエ
ッチングガスがマスクされた表面に照射される。エッチ
ングガスはエッチャントが無くなるまで、マスキング物
質によって保護されない物質の除去を続ける。本発明
は、マスキング材を特定するものではない。
質が金属シリサイド層上に所定パターンで被覆される。
次いで、プラズマ又は反応性イオンストリーム形状のエ
ッチングガスがマスクされた表面に照射される。エッチ
ングガスはエッチャントが無くなるまで、マスキング物
質によって保護されない物質の除去を続ける。本発明
は、マスキング材を特定するものではない。
【００２３】プラズマ又は反応性イオンエッチングの生
成に使用するいかなる方法や装置はすべて、本発明のプ
ロセスに用いることができる。エッチングを実施するた
めの特に好ましい方法は、誘導的に結合された高密度プ
ラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＨＤＰＲＩＥ）を
用いる手法である。
成に使用するいかなる方法や装置はすべて、本発明のプ
ロセスに用いることができる。エッチングを実施するた
めの特に好ましい方法は、誘導的に結合された高密度プ
ラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＨＤＰＲＩＥ）を
用いる手法である。
【００２４】本発明によるエッチングプロセスは、マス
クの寸法を大幅に変更することなく金属シリサイド層の
プラズマエッチングに適した条件で行われる。このＩＣ
ＨＤＰＲＩＥ用として、適切なエッチング条件を表１に
示す。
クの寸法を大幅に変更することなく金属シリサイド層の
プラズマエッチングに適した条件で行われる。このＩＣ
ＨＤＰＲＩＥ用として、適切なエッチング条件を表１に
示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】実施例 実施例１−５ 実施例１−５において、タングステンシリサイドとポリ
シリコンとの複合材のサンプルは、異なる流量ＨＣｌと
塩素を用いて誘導的に結合されたプラズマエッチングに
供される。表２は、それぞれ各層の除去比率を示してい
る。特記しない限り、すべての流量はｓｃｃｍ（標準立
方センチメートル毎分）で表され、また、すべての除去
比率は、ｎｍ／分単位で測定したものである。酸素を３
ｓｃｃｍ添加し、反応生成物の堆積を制御するようにし
た。他のすべての条件は同じである。
シリコンとの複合材のサンプルは、異なる流量ＨＣｌと
塩素を用いて誘導的に結合されたプラズマエッチングに
供される。表２は、それぞれ各層の除去比率を示してい
る。特記しない限り、すべての流量はｓｃｃｍ（標準立
方センチメートル毎分）で表され、また、すべての除去
比率は、ｎｍ／分単位で測定したものである。酸素を３
ｓｃｃｍ添加し、反応生成物の堆積を制御するようにし
た。他のすべての条件は同じである。
【００２７】
【表２】
【００２８】相対除去比率についての実験によると、エ
ッチングガスのＨＣｌ含有量を増やすと、タングステン
・シリサイドとポリシリコンの双方とも除去比率が低減
した。１未満の除去比率において、タングステン・シリ
サイドはポリシリコンよりも遅れて除去された。しかし
ながら、ＨＣｌ：Ｃｌ2 とのガス流量比率３において、
相対除去比率は変化し、タングステン・シリサイドはポ
リシリコンよりも一層速く除去された。選択性における
このような変化は驚くべきことで予期しなかったことで
ある。
ッチングガスのＨＣｌ含有量を増やすと、タングステン
・シリサイドとポリシリコンの双方とも除去比率が低減
した。１未満の除去比率において、タングステン・シリ
サイドはポリシリコンよりも遅れて除去された。しかし
ながら、ＨＣｌ：Ｃｌ2 とのガス流量比率３において、
相対除去比率は変化し、タングステン・シリサイドはポ
リシリコンよりも一層速く除去された。選択性における
このような変化は驚くべきことで予期しなかったことで
ある。
【００２９】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能
なことは勿論である。
はなく、発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能
なことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、金属シリサイドとポリシリコンの複合材中の金属シ
リサイド層内のパターンをエッチングするための選択的
プロセスを提供できる。
ば、金属シリサイドとポリシリコンの複合材中の金属シ
リサイド層内のパターンをエッチングするための選択的
プロセスを提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591209109 シーメンス・アクチェンゲゼルシャフト ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬ ＬＳＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国、80333 ミュンヘン、 ヴィッテルズバッハ・プラッツ ２ (71)出願人 000003078 株式会社東芝 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 (72)発明者 ピーター・ホー アメリカ合衆国、 ニューヨーク州 10504、 アーモンク（番地なし） イン ターナショナル・ビジネス・マシーンズ・ コーポレイション内 (72)発明者 大岩 徳久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 ビリンダー・グレバル アメリカ合衆国、 ニュージャージー州 08830、 イセリン、 サウス、 ウッ ド・アベニュー 186 シーメンス・コン ポーネンツ・インコーポレイテッド知的財 産部内 (72)発明者 ブルノ・シュプラー アメリカ合衆国、 ニュージャージー州 08830、 イセリン、 サウス、 ウッ ド・アベニュー 186 シーメンス・コン ポーネンツ・インコーポレイテッド知的財 産部内 (72)発明者 ウォルデマー・ココン アメリカ合衆国、 ニューヨーク州 10504、 アーモンク（番地なし） イン ターナショナル・ビジネス・マシーンズ・ コーポレイション内 (72)発明者 ガダループ・ウィルトシャー アメリカ合衆国、 ニューヨーク州 10504、 アーモンク（番地なし） イン ターナショナル・ビジネス・マシーンズ・ コーポレイション内
Claims (13)
- 【請求項１】 エッチング作用により金属シリサイドと
ポリシリコンとの複合材中のポリシリコン膜よりも速い
割合で金属シリサイド膜をエッチングするプロセスであ
って、 前記金属シリサイド膜を、ＨＣｌ：Ｃｌ2 の流量比率が
３：１乃至５：１の範囲内に設定されたＨＣｌとＣｌ2
の混合ガス流で生成したプラズマと接触させる工程を含
むことを特徴とする半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項２】 前記ガス流は本質的にＨＣｌとＣｌ2 と
から成ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
エッチング方法。 - 【請求項３】 前記ガス流は、さらにＮＦ3 を含むこと
を特徴とする請求項１記載の半導体装置のエッチング方
法。 - 【請求項４】 前記ガス流は、さらにＯ2 を含むことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置のエッチング方
法。 - 【請求項５】 前記プラズマは誘導結合により生成され
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置のエッチ
ング方法。 - 【請求項６】 前記金属シリサイド膜のプロセス温度は
２０°〜６０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項
５記載の半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記金属シリサイド膜のプロセス温度は
４０°〜６０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項
６記載の半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記流量比率は、３：１〜４：１の範囲
内であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
エッチング方法。 - 【請求項９】 エッチング作用により金属シリサイドと
ポリシリコンとの複合材中のポリシリコン膜よりも速い
割合で金属シリサイド膜をエッチングするプロセスであ
って、 前記金属シリサイド膜を、４０℃〜６０℃の範囲内の温
度でＨＣｌ：Ｃｌ2 の流量比率が３：１〜５：１の範囲
内に設定されたＨＣｌとＣｌ2 の混合ガス流で生成した
反応性イオンのストリームと接触させる工程を含むこと
を特徴とする半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項１０】 マスキングされた金属シリサイドとポ
リシリコンとの複合材をエッチングするプロセスであっ
て、 前記複合材を、ＮＦ3 とＨＣｌ及びＣｌ2 から成るガス
流で生成したプラズマ又は反応性イオンのストリーム
に、前記複合材から自然酸化膜を除去できる十分な時間
の間、接触させる工程と、 前記ＮＦ3 のガス流を遮断する工程と、 前記複合材を、ＨＣｌ：Ｃｌ2 の流量比率が３：１〜
５：１の範囲内をなすＨＣｌとＣｌ2 から成る混合ガス
流で生成したプラズマ又は反応性イオンのストリーム
に、前記複合材のマスキングされない領域から前記金属
シリサイドを除去し得る十分な時間の間接触させること
により、前記金属シリサイド膜を前記ポリシリコンより
も速い割合でエッチングする工程とからなることを特徴
とする半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項１１】 前記ＨＣｌ：Ｃｌ2 の流量比率を３未
満の値に変更することをさらに包含することを特徴とす
る請求項１０記載の半導体装置のエッチング方法。 - 【請求項１２】 前記ガス流は本質的にＨＣｌとＣｌ2
とから成ることを特徴とする請求項１０記載の半導体装
置のエッチング方法。 - 【請求項１３】 前記ガス流は、さらに酸素を含むこと
を特徴とする請求項１２記載の半導体装置のエッチング
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US645458 | 1984-08-28 | ||
| US08/645,458 US5874363A (en) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | Polycide etching with HCL and chlorine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064889A true JPH1064889A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3300632B2 JP3300632B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=24589111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12258397A Expired - Fee Related JP3300632B2 (ja) | 1996-05-13 | 1997-05-13 | 半導体装置のエッチング方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5874363A (ja) |
| EP (1) | EP0807968B1 (ja) |
| JP (1) | JP3300632B2 (ja) |
| KR (1) | KR100262809B1 (ja) |
| DE (1) | DE69734626T2 (ja) |
| TW (1) | TW334595B (ja) |
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| US6797188B1 (en) | 1997-11-12 | 2004-09-28 | Meihua Shen | Self-cleaning process for etching silicon-containing material |
| US6322714B1 (en) | 1997-11-12 | 2001-11-27 | Applied Materials Inc. | Process for etching silicon-containing material on substrates |
| EP0932190A1 (en) * | 1997-12-30 | 1999-07-28 | International Business Machines Corporation | Method of plasma etching the tungsten silicide layer in the gate conductor stack formation |
| US6372151B1 (en) | 1999-07-27 | 2002-04-16 | Applied Materials, Inc. | Storage poly process without carbon contamination |
| US6527968B1 (en) * | 2000-03-27 | 2003-03-04 | Applied Materials Inc. | Two-stage self-cleaning silicon etch process |
| EP1156519A1 (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-21 | Semiconductor 300 GmbH & Co. KG | Gate etch process for 12 inch wafers |
| US7084066B1 (en) * | 2000-07-03 | 2006-08-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Method of uniformly etching refractory metals, refractory metal alloys and refractory metal silicides |
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| US6852242B2 (en) | 2001-02-23 | 2005-02-08 | Zhi-Wen Sun | Cleaning of multicompositional etchant residues |
| JP5037766B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2012-10-03 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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| US8845912B2 (en) | 2010-11-22 | 2014-09-30 | Microcontinuum, Inc. | Tools and methods for forming semi-transparent patterning masks |
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| US5354416A (en) * | 1986-09-05 | 1994-10-11 | Sadayuki Okudaira | Dry etching method |
| US4778563A (en) * | 1987-03-26 | 1988-10-18 | Applied Materials, Inc. | Materials and methods for etching tungsten polycides using silicide as a mask |
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