KR19980013737A - Tungsten etching method - Google Patents
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Abstract
본 고안은 텅스텐을 식각하는 식각방법에 있어서, 기판 상에 순차적으로 형성된 절연층과, 텅스텐층 위에 소정영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, SF6와 HBr 의 혼합된 식각가스를 사용하여 텅스텐층을 식각하는 단계와, 식각된 기판상에 형성된 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.The subject innovation is tungsten and according to an etching method for etching a tungsten, using the insulating layer and, further, a mixed etching gas of SF 6 and HBr to form a photoresist pattern in a predetermined area on the tungsten layer formed sequentially on the substrate Etching the layer, and removing the photoresist formed on the etched substrate.
Description
제 1도는 종래의 텅스텐 식각방법을 설명하기 위한 도면으로,FIG. 1 is a view for explaining a conventional tungsten etching method,
제 1도의 (a)∼(c)는 종래의 텅스텐 식각방법을 설명하기 위한 공정도이다.1 (a) to 1 (c) are process drawings for explaining a conventional tungsten etching method.
그리고 제 2도는 본 발명의 텅스텐 식각방법을 설명하기 위한 도면으로,FIG. 2 is a view for explaining a tungsten etching method of the present invention,
제 2도의 (a)∼(c)는 본 발명의 텅스텐 식각방법을 설명하기 위한 공정도이다.2 (a) to 2 (c) are process drawings for explaining the tungsten etching method of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
10, 20.반도체 기판10, 20. Semiconductor substrate
11, 11', 21, 21'.절연층11, 11 ', 21, 21'
12, 12', 12, 22, 22', 22.텅스텐층12, 12 ', 12, 22, 22', 22. Tungsten layer
본 발명은 텅스텐(WOLFRAM) 식각방법에 관한 것으로, 특히 기판에 증착된 금속층인 텅스텐층에 패드창이나 콘택홀(CONTACT HOLE) 형성하기 위한 식각공정 진행시, 텅스텐층의 측면 프로파일(PROFILE)이 우수한 텅스텐 식각방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a tungsten (WOLFRAM) etching method and, more particularly, to a method of etching a tungsten layer, which is a metal layer deposited on a substrate, Tungsten etching method.
제 1도는 종래의 텅스텐 식각방법을 설명하기 위한 도면으로, 제 1도의 (a)∼(c)는 종래의 텅스텐 식각방법을 단계적으로 설명하기 위한 공정도로, 이하 첨부된 도면을 참고로 하여 설명하겠다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional tungsten etching method. FIG. 1 (a) to FIG. 1 (c) are process diagrams for explaining a conventional tungsten etching method step by step, .
기판에 증착된 금속층인 텅스텐층을 식각하기 위하여 사용되는 종래의 식각가스로서는 SF6를 사용하였으며, SF6식각가스를 이용한 종래의 텅스텐층 식각방법을 알아보면 다음과 같다.As a conventional etching gas used for etching a tungsten layer, which is a metal layer deposited on a substrate, SF 6 is used, and a conventional tungsten layer etching method using SF 6 etching gas will be described below.
우선, 종래의 금속층 식각방법은 제 1도의 (a)와 같이, 기판(10) 상에 순차적으로 형성된 절연층(11)과, 금속층인 텅스텐(W)층(12) 위에 포토레지스트(PHOTORESIST)를 도포하고, 이를 마스크(MASK)로 식각부위를 패터닝(PATTERNING ) 한다.First, in the conventional metal layer etching method, a photoresist (PHOTORESIST) is formed on an insulating layer 11 sequentially formed on a substrate 10 and a tungsten (W) layer 12 as a metal layer, And the pattern is etched with a mask (MASK).
그리고 제 1도의 (b)(c)와 같이, 공정온도는 -30도를 유지하면서 SF6가스를 사용하여 텅스텐층(12')을 식각한다.As shown in FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c), the tungsten layer 12 'is etched using the SF 6 gas while maintaining the process temperature at -30 °.
이때, 식각공정시 SF6가스가 플라즈마(PLASMA) 상태에서 SF5 +, SF4 2+,SF3 3+, F=, F2=, F3=로 여기되고, 여기에서 F=, F2=, F3=기들이 텅스텐과 반응하면서 WFX가 형성된다.In this case, during the etching process in the state SF 5 + SF 6 gas plasma (PLASMA), SF 4 2+, SF 3 3+, = F, = F 2, being here a = F 3, F = here, F 2 = , And F 3 = groups react with tungsten to form WF x .
따라서, WFX가 형성되면서 제 1도의 (c)와 같이, 텅스텐층(12)과 절연층(11')의 상부까지 식각공정이 진행되며, 텅스텐층 식각공정 완료 후 텅스텐층 상의 잔재된 포토레지스트를 완전히 제거하여 공정을 완료한다.Thus, as shown in FIG. 1 (c), the etching process proceeds to the top of the tungsten layer 12 and the insulating layer 11 'while the WF x is formed. After the tungsten layer etching process is completed, Is completely removed to complete the process.
그러나, SF6가스는 가스의 특성상 SF기가 텅스텐의 프로파일의 측면에서도 반응하여 측면 식각됨으로써 프로파일이 좋지 못하다.However, since the SF 6 gas reacts on the side of the tungsten profile in view of the characteristics of the gas, the side surface is etched, and the profile is poor.
따라서, 식각 후 텅스텐층의 식각 프로파일이 좋지 못하므로 메탈라인의 저항이 크다.Therefore, the resistivity of the metal line is large because the etching profile of the tungsten layer is not good after the etching.
또한, 식각공정은 -30 도에서 식각공정이 진행되므로 온도를 낮추기 위한 냉각기 둥의 추가장비가 별도로 필요한 문제점이 발생된다.In addition, since the etching process is performed at -30 ° C., there is a problem that the additional equipment of the cooling unit for lowering the temperature is separately required.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 텅스텐층 측면식각을 고려하여, 텡스텐층에 보호막을 형성함에 따라 측면 프로파일이 우수한 텅스텐 식각방법을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tungsten etching method having superior lateral profile by forming a protective film on a tungsten layer in consideration of lateral etching of a tungsten layer.
따라서, 본 발명은 텅스텐 식각방법에 있어서, 기판 상에 형성된 텅스텐층에 SF6와 HBr 가스의 혼합가스를 사용하여, W 과 반응하여 형성된 WBrX이 텅스텐 프로파일의 측면에 보호막으로 작용하여 SF6가스의 측면식각을 방해함으로써, 식각공정 후 우수한 측면 프로파일을 얻는다.Accordingly, the present invention provides, by using the mixed gas of SF 6 and HBr gas to the tungsten layer formed on the substrate, the WBr X formed by W and the reaction acts as a protective film on the side surface of the tungsten profile SF 6 gas to the tungsten etching Thereby obtaining an excellent lateral profile after the etching process.
제 2도는 본 발명은 텅스텐 식각방법의 공정단계를 설명하기 위한 도면으로, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a view for explaining process steps of a tungsten etching method according to the present invention, and the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제 2도의 (a)(b)(c)를 참고하여 본 발명을 통한 식각가스를 이용한 텅스텐(W)층 식각방법을 알아보겠다.Referring to FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c), a method of etching a tungsten (W) layer using an etching gas according to the present invention will be described.
우선, 제 2도의 (a)와 같이, 기판(20) 상에 순차적으로 형성된 절연층(21)과, 텅스텐층(22) 위의 소정영역에 포토레지스트를 도포하고, 이를 마스크로 식각부위를 패터닝한다.2 (a), an insulating layer 21 sequentially formed on a substrate 20 and a predetermined region on the tungsten layer 22 are coated with a photoresist and patterned with a mask to pattern the etching region do.
그리고 제 2도의 (b)와 (c) 같이, SF6와 HBr 의 혼합된 식각가스를 사용하여 텅스텐층(22')을 식각한다.Then, as in FIGS. 2B and 2C, the tungsten layer 22 'is etched using a mixed etching gas of SF 6 and HBr.
이때, 식각공정시 SF6가스가 플라즈마 상태에서 SF5 +, SF4 2+, SF3 3+, F=, F2=, F3=로 여기되고, 여기에서 F=, F2=, F3=기들이 텅스텐과 반응하면서 WFX가 형성되고, 또한 HBr 가스가 텅스텐과 반응하여 WBrX을 형성하며, 이러한 WBrX은 W 프로파일의 측면에 형성되어, 보호막의 작용을 한다.In this case, SF 6 gas during the etching process is SF 5 + in a plasma state, SF 4 2+, SF 3 3+ , F =, F 2 =, and where a 3 = F, where F =, F = 2, F 3 = group are formed in the WF X reacts with tungsten, and HBr gas and forms a WBr X reacts with tungsten, such WBr X is formed on the side of the W-profile, to the action of the protective film.
즉, HBr 가스가 SF6가스의 측면식각을 방해한다.That is, HBr gas interferes with lateral etching of SF 6 gas.
따라서, WBrX보호막이 텅스텐층 측면에 형성되면서 WFX로 인하여 제 2도의 (c)와 같이, 텅스텐층(22)과 절연층(21')의 상부까지 식각공정이 진행되며, 텅스텐층(22) 식각 후 포토레지스트를 제거하여 공정을 완료한다.Therefore, the WBr X protective film is formed on the side surface of the tungsten layer, and the etching process proceeds to the top of the tungsten layer 22 and the insulating layer 21 'due to the WF X, as shown in FIG. 2 (c) ) After the etching, the photoresist is removed to complete the process.
여기에서 SF6/ HBr 가스를 이용하여 웨이퍼 상에 놓이는 전극의 온도는 상온(20도) 이상에서 공정을 진행한다. 또한, SF6가스와 HBr 가스의 혼합된 식각가스는 1:1 ∼ 2:1 의 비율로 혼합시킨다.Here, the temperature of the electrode placed on the wafer using SF 6 / HBr gas proceeds at a room temperature (20 ° C) or higher. Further, the mixed etching gas of SF 6 gas and HBr gas is mixed at a ratio of 1: 1 to 2: 1.
즉, 본 발명의 텅스텐 식각가스인 SF6, HBr 가스를 이용하여 텅스텐층 식각 시, 플라즈마 소오스에 의해 여기된 F 기와 W 이 반응하여 텅스텐층이 식각되면서 그 측면의 식각도 이루어지지만, HBr 가스가 텅스텐과 반응하여 형성된 WBrX이 텅스텐 프로파일의 측면에 보호막의 작용을 한다.That is, while using a tungsten etching gas of SF 6, HBr gas of the present invention, the F group W the reaction excited by tungsten during layer etching, the plasma source and the tungsten layer is etched, but made also etched in its sides, HBr gas is the WBr X formed by the reaction of tungsten and the action of the protective film on the side surface of the tungsten profiles.
따라서 HBr 가스가 SF6가스의 측면식각을 방해하여 식각 후 우수한 프로파일을 얻도록 한다.Thus, the HBr gas interferes with the lateral etching of the SF 6 gas so as to obtain a good profile after etching.
종래의 텅스텐(W) 식각가스는 측면 프로파일이 좋지 않은 뿐만 아니라, 또한 종래의 SF6를 이용하여 웨이퍼 상에 놓이는 전극의 온도가 -3O℃ 이하의 온도에서 공정을 진행을 하여야 하기때문에 별도의 냉각기 등의 장비가 추가되지만, 본 발명의 텅스텐(W) 식각가스로 SF6가스와 HBr 가스의 혼합된 혼합가스를 사용함에 따라 식각 후, 우수한 측면 프로파일을 얻을 수 있고, 메탈라인의 저항을 낮춘다.The conventional tungsten (W) etching gas is not only poor in side profile, but also requires that the electrode, which is placed on the wafer using conventional SF 6 , should be processed at a temperature of -3O < However, by using the mixed gas of SF 6 gas and HBr gas as the tungsten (W) etching gas of the present invention, excellent side profile can be obtained after etch, and the resistance of the metal line can be lowered.
또한, 상온에서 공정이 가능하여 별도의 냉각장비가 필요없어 생산비가 걸감된다.In addition, since the process can be performed at room temperature, no additional cooling equipment is required, and the production cost is reduced.
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1996
- 1996-08-02 KR KR1019960032350A patent/KR19980013737A/en not_active Application Discontinuation
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