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JP2998164B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2998164B2
JP2998164B2 JP4372490A JP4372490A JP2998164B2 JP 2998164 B2 JP2998164 B2 JP 2998164B2 JP 4372490 A JP4372490 A JP 4372490A JP 4372490 A JP4372490 A JP 4372490A JP 2998164 B2 JP2998164 B2 JP 2998164B2
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etching
etched
gas
silicon
semiconductor device
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哲也 辰巳
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にシリコ
ン系被エッチング材をエッチングする工程を含む半導体
装置の製造方法に関する。本発明は、半導体装置の製造
に際し、シリコン系材料に良好な形状のエッチングパタ
ーンを形成できる半導体装置の製造方法を提供するもの
である。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of etching a silicon-based material to be etched. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, which can form an etching pattern having a good shape on a silicon-based material when manufacturing the semiconductor device.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本出願の請求項1の発明は、臭化水素と、窒素と、フ
ッ素ラジカルの生じ得るガスとを含むガスを用いてシリ
コン系被エッチング材のエッチングを行うことにより、
フロン等のフッ化炭素系ガスを使用する必要なく、良好
な形状のエッチングを達成して、半導体装置を得るもの
である。
The invention of claim 1 of the present application is to perform etching of a silicon-based material to be etched by using a gas containing hydrogen bromide, nitrogen, and a gas that can generate fluorine radicals.
It is intended to obtain a semiconductor device by performing etching of a good shape without using a fluorocarbon-based gas such as chlorofluorocarbon.

本出願の請求項2の発明は、少なくとも最上層が高融
点金属シリサイドから成るシリコン系被エッチング材を
エッチングする場合に、被エッチング材それ自体もしく
はエッチングにより生成する反応生成物がレジスト側壁
に付着する構成としたことによって、レジスト後退に伴
うエッチング形状の劣化を防止して、良好な形状のエッ
チングを達成して、半導体装置を得るものである。
According to the invention of claim 2 of the present application, when etching a silicon-based material to be etched in which at least the uppermost layer is made of a high melting point metal silicide, the material to be etched itself or a reaction product generated by etching adheres to the resist side wall. With this configuration, it is possible to prevent the deterioration of the etching shape due to the receding of the resist, achieve the etching of a good shape, and obtain the semiconductor device.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来よりシリコン系材料のエッチングは、例えば、電
子材料(半導体装置など)の形成の際に用いられてい
る。エッチング技術においては、所望のパターンに応じ
た形状の良いパターニングがなされることが必要である
が、被エッチング材料によっては、必ずしも良好なパタ
ーニングが達成できないことがある。
Conventionally, etching of a silicon-based material has been used, for example, when forming an electronic material (such as a semiconductor device). In the etching technique, it is necessary to form a good pattern according to a desired pattern. However, depending on the material to be etched, good patterning may not always be achieved.

この問題は、次に述べるような背景で、重要な問題と
なっている。
This problem is an important problem in the background described below.

第1に、シリコン系材料のエッチングに際して、従来
主に用いられて来たフッ素系ガスが使用しにくくなった
という背景がある。例えば、LSI等の各種半導体装置の
高速化のニーズに伴い、ゲート材としてポリサイド構造
が採用されるに至っており、この構造のエッチング方法
も各種の方法が開発され実用化されているが、このエッ
チングで現在主流となっているのは、フロン系ガス(F1
13等)などのフッ化炭素系ガスを用いる方法である。し
かし、これらフロンあるいはフレオン等と称されるフッ
化炭素系ガスは、環境破壊のおそれ等の問題から、いわ
ゆる「フロン規制」により、将来使用できなくなると考
えられる。従って、例えばW(タングステン)ポリサイ
ド構造等のゲート材を、フロン以外のガス系で異方性加
工する技術開発の必要に迫られている。しかしながら、
新たなガス系を用いて、しかも良好なパターン形状のエ
ッチングを実施するのは、必ずしも容易なことではな
い。
First, there is a background that it has become difficult to use a fluorine-based gas, which has been conventionally used mainly, in etching a silicon-based material. For example, with the need for higher speed of various semiconductor devices such as LSIs, a polycide structure has been adopted as a gate material, and various methods of etching this structure have been developed and put into practical use. Currently, the mainstream is CFC-based gas (F1
13) etc.). However, it is considered that these fluorocarbon-based gases called Freon or Freon cannot be used in the future due to so-called "Freon regulation" due to the problem of environmental destruction. Therefore, there is an urgent need to develop technology for anisotropically processing a gate material such as a W (tungsten) polycide structure using a gas system other than chlorofluorocarbon. However,
It is not always easy to perform etching with a good pattern shape using a new gas system.

良好な加工形状で異方性加工を行う技術の1つとし
て、反応生成物を側壁保護に用いる方法があり、本発明
者らもHBr/N2系エッチングガスによるSiトレンチエッチ
ングについて先に提案を行った(特願平1−279051
号)。ところが、かかるガス系を用いて反応生成物を側
壁保護物質として用いるこの方法は、被エッチング面積
によって堆積物の量が左右されるため、これだけでは広
い部分での形状がテーパ化するなどの問題が生ずること
がある。例えば、第3図に示す例は、第3図(a)に示
すように、パターン化された2つのレジスト51,52をマ
スクにして、基板1及びSiO2膜2上の高融点金属シリサ
イド層4とシリコン層3とをエッチングしようとする場
合であるが、堆積物が、被エッチング面積が狭い所では
図に6aで示すようにレジスト51,52の側壁に薄く付着す
るが、被エッチング面積の広い所では図に6bで極端に示
すように裾を引く形になって、広がってテーパ化してし
まうことがある。これはエッチング形状の劣化をもたら
し得る。(付着物膜を利用した技術として、その他、本
出願人による特願昭63−241982号がある)。
One technique of performing anisotropic processing with good processed shape, there is a method using a reaction product sidewall protection, the present inventors have also Si trench etching by HBr / N 2 -based etching gas previously proposed I went (Japanese Patent Application No. 1-279905)
issue). However, this method of using a reaction product as a side wall protective material by using such a gas system has a problem that the shape of a wide portion is tapered by itself because the amount of the deposit depends on the area to be etched. May occur. For example, as shown in FIG. 3A, the refractory metal silicide layer on the substrate 1 and the SiO 2 film 2 is formed by using two patterned resists 51 and 52 as a mask, as shown in FIG. 4 and the silicon layer 3 are to be etched, but the deposit adheres thinly to the side walls of the resists 51 and 52 as shown in FIG. In a wide place, as shown in FIG. 6b, the skirt may be flared as shown in FIG. This can lead to a deterioration of the etched shape. (As another technique using an attached film, there is Japanese Patent Application No. 63-241982 filed by the present applicant).

従ってこのようなテーパ化のおそれの問題などがな
く、良好なエッチングパターンを得ることができる技術
の開発が望まれる。
Therefore, there is a demand for the development of a technique capable of obtaining a good etching pattern without such a problem of the possibility of tapering.

第2の問題は、装置の微細化に伴うパターンの微細化
の要請に基づくものである。
The second problem is based on a demand for miniaturization of a pattern accompanying miniaturization of a device.

即ち半導体装置について言えば、例えば近年のLSIの
高集積化に伴うパターンの微細化が益々進んでいるとい
う事情から、その加工精度に対する要求も厳しいものと
なってきている。
That is, in the case of semiconductor devices, for example, due to the fact that patterns have been increasingly miniaturized with the recent increase in the degree of integration of LSIs, the demands on the processing accuracy have become strict.

従来より一般にパターニングにはフォトレジストを用
いる方法がとられているわけであるが、これを用いてド
ライエッチングを行うときには、レジスト自身がエッチ
ングされ、細くなってしまう場合がある。例えば第4図
に示す例は、第4図(a)に示すよううに、レジスト5
を用いて、基板1及びSiO2膜2上の高融点金属シリサイ
ド層4とシリコン層3とをエッチングしようとするもの
であるが、エッチングによって第4図(b)に示すよう
にレジスト5にアンダーカットが生じ、レジスト5が細
くなり、各エッチングパターン31,41も所望のものより
細くなることがある。このためレジストパターンと実際
にエッチングされたパターンとの間に変換差を生ずると
いう問題があった。
Conventionally, a method using a photoresist has been generally used for patterning. However, when dry etching is performed using the photoresist, the resist itself may be etched and become thin. For example, in the example shown in FIG. 4, as shown in FIG.
Is intended to etch the refractory metal silicide layer 4 and the silicon layer 3 on the substrate 1 and the SiO 2 film 2 by etching. However, as shown in FIG. Cuts occur, the resist 5 becomes thinner, and each of the etching patterns 31 and 41 may become thinner than desired. For this reason, there is a problem that a conversion difference occurs between the resist pattern and the actually etched pattern.

このような変換差は、デザインルールが例えば0.35μ
mの如く、更には0.2μmの如く微細化する程、よりシ
ビアな問題となる。
Such a conversion difference is caused when the design rule is 0.35μ, for example.
The more severe the problem is, the more severe the problem is, as in the case of m, and the more the size is reduced to 0.2 μm.

よってこのような変換差が生じず、良好なエッチング
パターン形状を得ることができるエッチング方法が望ま
れる。
Therefore, an etching method which does not cause such a conversion difference and can obtain a favorable etching pattern shape is desired.

〔発明の目的〕[Object of the invention]

本出願の各発明は、上記した背景においてなされたも
ので、良好なエッチング形状を得ることができるパター
ン形成が可能な半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventions of the present application have been made in the background described above, and an object of the invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a pattern capable of obtaining a good etching shape.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本出願の請求項1の発明は、シリコン系被エッチング
材をエッチングするドライエッチング工程を備える半導
体装置の製造方法であって、上記被エッチング材は被エ
ッチング面積の広い所と狭い所とを有し、かつ、臭化水
素と、窒素と、フッ素ラジカルを生じ得るガスとを含む
ガスを用いてエッチングを行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法であり、この構成により上記目的を達成
したものである。
The invention of claim 1 of the present application is a method for manufacturing a semiconductor device including a dry etching step of etching a silicon-based material to be etched, wherein the material to be etched has a wide area and a narrow area to be etched. And a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that etching is performed using a gas containing hydrogen bromide, nitrogen, and a gas that can generate fluorine radicals, and the above object has been achieved by this configuration. is there.

本出願の請求項2の発明は、シリコン系被エッチング
材をエッチングするドライエッチング工程を備える半導
体装置の製造方法であって、該被エッチング材は少なく
ともその最上層の高融点金属シリサイドから成るもので
あり、かつ被エッチング材はそれ自体もしくはエッチン
グにより被エッチング材から生成する反応生成物がレジ
スト側壁に付着する構成としたことを特徴とする半導体
装置の製造方法であって、この構成により、上記目的を
達成したものである。
The invention according to claim 2 of the present application is a method for manufacturing a semiconductor device including a dry etching step of etching a silicon-based material to be etched, wherein the material to be etched comprises at least a refractory metal silicide in the uppermost layer. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a material to be etched is itself or a reaction product generated from the material to be etched by etching adheres to a resist side wall. Is achieved.

請求項1の発明において、シリコン系被エッチング材
とは、シリコン(ポリシリコンや単結晶シリコンなどの
純シリコン、あるいはこれらに不純物がドープされた、
例えばDOPOSと称されるドープトポリシリコン等)、シ
リコン合金(AlやCuを含有するシリコン)、シリコン化
合物(酸化物、窒化物、金属シリコン化合物など)等を
総称する。請求項1の発明において、シリコン系被エッ
チング材としては、ポリシリコン等のシリコンが好まし
い。また請求項1の発明において、フッ素ラジカルを生
じ得るガスとは、エッチング時にフッ素ラジカル発生し
得る含フッ素ガスを称し、例えば、SF6、NF3、HF、F2
ClF3などを用いることができる。
In the invention of claim 1, the silicon-based material to be etched is silicon (pure silicon such as polysilicon or single-crystal silicon, or a material obtained by doping impurities with these materials).
For example, doped polysilicon referred to as DOPOS), silicon alloy (silicon containing Al or Cu), silicon compound (oxide, nitride, metal silicon compound, etc.) are collectively referred to. In the first aspect of the present invention, the silicon-based material to be etched is preferably silicon such as polysilicon. In the invention of claim 1, the gas capable of generating fluorine radicals refers to a fluorine-containing gas capable of generating fluorine radicals during etching, for example, SF 6 , NF 3 , HF, F 2 ,
ClF 3 or the like can be used.

本発明において、HBr/N2/フッ素ラジカルを生じ得る
ガス(SF6等)の3種の混合ガス系を用いて、その他の
添加ガスなしで実施する場合、その流量比は、27〜33/1
8〜22/18〜22(SCCM)の範囲とすることが好ましい。
In the present invention, when using three kinds of mixed gas systems of HBr / N 2 / gas capable of generating fluorine radicals (SF 6 or the like) without any additional gas, the flow rate ratio is 27 to 33 / 1
It is preferable to be in the range of 8 to 22/18 to 22 (SCCM).

請求項2の発明において、シリコン系被エッチング材
とは上記請求項1の発明におけると同義であるが、請求
項2の発明における被エッチング材は、少なくともその
最上層が高融点金属シリサイドから成るものである。高
融点金属シリサイドとしては、W、TI、Mo、Taその他任
意の高融点金属のシリサイドを用いることができる。
In the second aspect of the invention, the silicon-based material to be etched has the same meaning as in the first aspect of the invention, but the material to be etched in the second aspect of the invention has at least the uppermost layer made of a refractory metal silicide. It is. As the refractory metal silicide, silicide of W, TI, Mo, Ta or any other refractory metal can be used.

請求項2の発明において、被エッチング材それ自体、
もしくはエッチングにより被エッチング材から生成する
反応生成物がレジスト側壁に付着する構成とは、被エッ
チング材それ自体のスパッタ物等が、あるいは被エッチ
ング材からエッチング時に生成する反応生成物が、レジ
スト側壁に付着し、側壁保護作用を呈するような構成を
行う。レジスト側壁に付着する物質が、被エッチング材
それ自体であるか、あるいは被エッチング材からエッチ
ング時に生成する反応生成物であるか必ずしも明確では
ない場合があるが、いずれにしても本発明に包含され
る。反応生成物がレジスト側壁に付着するようにするに
は、エッチングガスとして、被エッチング材との反応生
成物の蒸気圧が低くなるようなガスを用いる手段を採用
できる。このようなガスとして好ましいものとしては、
HBrや、あるいはBr2、BBr3、SiBr4等の含臭素ガスなど
を挙げることができる。また、SF6、NF3、HF、F2、ClF3
などのフッ素ラジカルを発生し得るガスを単独で、ある
いは好ましくは上記含臭素ガスと混合して用いることが
できる。
In the invention of claim 2, the material to be etched itself,
Or, a configuration in which a reaction product generated from the material to be etched by etching adheres to the resist side wall means that a sputter of the material to be etched itself or a reaction product generated at the time of etching from the material to be etched is applied to the resist side wall. A configuration is performed so as to adhere and exhibit a side wall protection action. It is not always clear whether the substance adhering to the resist side wall is the material to be etched itself or a reaction product generated during etching from the material to be etched, but in any case, it is included in the present invention. You. In order to allow the reaction product to adhere to the resist side wall, a means using a gas that reduces the vapor pressure of the reaction product with the material to be etched can be adopted as the etching gas. Preferred examples of such a gas include:
Examples thereof include HBr and bromine-containing gases such as Br 2 , BBr 3 , and SiBr 4 . SF 6 , NF 3 , HF, F 2 , ClF 3
Such a gas that can generate a fluorine radical can be used alone, or preferably mixed with the above-mentioned bromine-containing gas.

また、エッチングガスとして、He、Ne、Ar、Xe、Kr等
の希ガスを用いて、被エッチング材それ自体がレジスト
側壁に付着するように構成することができる。
In addition, a rare gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr may be used as an etching gas so that the material to be etched itself adheres to the resist sidewall.

更に、上記含臭素ガスのような反応生成物の蒸気圧が
低くなるようなガスと、上記希ガスのようなガスとを混
合した混合ガス系を用いることもでき、あるいは更にこ
れら各々、または混合ガス系にN2やO2ガス等を添加して
成るガスを用いることもできる。
Furthermore, a mixed gas system in which a gas such as the above-mentioned bromine-containing gas, which lowers the vapor pressure of the reaction product, and a gas such as the above-mentioned rare gas can be used. A gas obtained by adding N 2 or O 2 gas or the like to a gas system can also be used.

〔作 用〕(Operation)

本出願の請求項1の発明によれば、被エッチング材を
良好な形状でパターニングでき、特にいわゆるフロン系
ガスなどのフッ化炭素系ガスを使用しなくても良好なパ
ターニングを達成できる。特に、従来フロン系ガスを主
として使用して来た重金属ポリサイド構造のエッチング
に好ましく適用して、良好なエッチングパターンの形成
を実現できる。
According to the invention of claim 1 of the present application, the material to be etched can be patterned in a good shape, and particularly, good patterning can be achieved without using a carbon fluoride gas such as a so-called chlorofluorocarbon gas. Particularly, it is preferably applied to the etching of a heavy metal polycide structure which has conventionally mainly used a chlorofluorocarbon-based gas, and a good etching pattern can be formed.

本出願の請求項2の発明によれは、被エッチング材を
良好な形状でパターニングでき、特にレジストのいわゆ
る細りや後退による変換差による形状の劣化を防止し
て、所望のパターンを精密な形状で形成することが可能
ならしめられる。
According to the invention of claim 2 of the present application, the material to be etched can be patterned in a good shape, and in particular, the deterioration of the shape due to the conversion difference due to the so-called thinning or receding of the resist is prevented, and the desired pattern can be precisely formed. It is possible to form.

〔実施例〕〔Example〕

以下本出願の各発明の実施例について説明する。但し
当然ではあるが、各発明は以下述べる各実施例により限
定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of each invention of the present application will be described. However, needless to say, each invention is not limited by each embodiment described below.

実施例−1 この実施例は、本出願の請求項1の発明を具体化した
ものであり、特に半導体装置製造技術に適用したもので
ある。
Embodiment 1 This embodiment embodies the invention of claim 1 of the present application and is particularly applied to a semiconductor device manufacturing technique.

更に詳しくは、本実施例では半導体装置の製造に際
し、タングステンポリサイド構造をエッチングする場合
に上記発明を適用した。特に、ポリサイド構造によりゲ
ート電極構造を形成する場合に、この発明を利用したも
のである。
More specifically, in the present embodiment, the above-described invention is applied to the case where a tungsten polycide structure is etched in manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention is used when a gate electrode structure is formed by a polycide structure.

本実施例におけるシリコン系被エッチング材は、第1
図(a)に示すように、基板1であるシリコン基板上
に、絶縁膜2であるSiO2膜が形成され、更にその上にシ
リコン膜3であるDOPOS膜と、高融点金属シリサイド膜
4であるWSix(タングステンシリサイド)膜とから成る
被エッチング材10が形成されて成るものであり、いわゆ
るポリサイド構造をとるものである。
The silicon-based material to be etched in this embodiment is the first material.
As shown in FIG. 1A, an SiO 2 film as an insulating film 2 is formed on a silicon substrate as a substrate 1, and a DOPOS film as a silicon film 3 and a refractory metal silicide film 4 are further formed thereon. The material to be etched 10 is formed of a certain WSix (tungsten silicide) film, and has a so-called polycide structure.

本実施例において、シリコン系被エッチング材をドラ
イエッチングするに際して、臭化水素と、窒素と、少な
くともフッ素ラジカルを生じ得るガスとを含むガスを用
いてエッチングを行うが、これは本実施例では具体的に
は次のようにして行った。
In this embodiment, when dry-etching a silicon-based material to be etched, etching is performed using a gas containing hydrogen bromide, nitrogen, and at least a gas that can generate fluorine radicals. Specifically, the procedure was as follows.

即ち本実施例において、エッチング条件は下記のとお
りとした。
That is, in this example, the etching conditions were as follows.

エッチングガス:HBr/N2/SF6=30/20/20SCCMの混合ガ
ス系 ガ ス 圧 :5mTorr マイクロ波電力:250mA RFバイアス電力:100W 上記のように、本実施例ではフッ素ラジカルを生じ得
るガスとして、フッ素ラジカルを容易に発生し得るSF6
を用い、これをHBr/N2ガス系に添加してエッチングガス
とした。
Etching gas: HBr / N 2 / SF 6 = 30/20/20 SCCM mixed gas system Gas pressure: 5 mTorr Microwave power: 250 mA RF bias power: 100 W As described above, in this embodiment, a gas that can generate fluorine radicals As SF 6 which can easily generate fluorine radicals
This was added to the HBr / N 2 gas system to obtain an etching gas.

フッ素ラジカルを生じ得るガスを含有しないHBr/N2
みの混合ガス系でエッチングを行うと、反応生成物SiBr
xとN2による副反応生成物が側壁に堆積するが、この反
応生成物の量は被エッチング面積に依存するため、第3
図(b)に符号6bで極端に図示したように、被エッチン
グ面積の広い部分での過剰な堆積が形状のテーパ化など
の問題を生ずるのに対し、本実施例のようにこのガス系
にSF6を添加すれば、適度な側壁保護を行うことができ
るようになる。堆積物は主としてシリコン窒化物から成
ると推定されるが、フッ素ラジカルを発生し得るガス
(SF6)の作用によりこの堆積物の過剰な生成が抑えら
れるからと考えられる。従ってこれにより、良好な異方
性形状が得られる。
When etched in a mixed gas system of only HBr / N 2 containing no gas can result in fluorine radicals, the reaction product SiBr
The by-products of x and N 2 are deposited on the side wall. The amount of the by-products depends on the area to be etched.
As shown in FIG. 6B by the reference numeral 6b, excessive deposition in a wide area to be etched causes a problem such as tapering of the shape. If SF 6 is added, appropriate side wall protection can be performed. The deposit is presumed to be mainly composed of silicon nitride, which is presumably because the action of a gas (SF 6 ) capable of generating fluorine radicals suppresses excessive generation of this deposit. Accordingly, a good anisotropic shape can be obtained.

即ち、第1図(b)に図示したように、フォトレジス
ト5の側壁に適度な厚さの保護膜6が形成され、これを
マスクとして良好な高融点金属シリサイド(WSix)パタ
ーン41、及びシリコン(DOPOS)パターン31が得られる
(第1図(c)参照)。
That is, as shown in FIG. 1 (b), a protective film 6 having an appropriate thickness is formed on the side wall of the photoresist 5, and this is used as a mask to form a good refractory metal silicide (WSix) pattern 41 and silicon. (DOPOS) pattern 31 is obtained (see FIG. 1 (c)).

これにより、フロン等の問題のあるガスを用いる必要
なく、シリコン系材料(本実施例では特に、WSixとポリ
シリコン(特にDOPOS)とを備えるタングステンポリサ
イド構造)の異方性加工を容易かつ良好に行うことが可
能となる。
Accordingly, anisotropic processing of a silicon-based material (particularly, a tungsten polycide structure including WSix and polysilicon (particularly, DOPOS) in this embodiment) can be easily and favorably performed without using a problematic gas such as Freon. Can be performed.

上述したように本実施例では、エッチングガスとし
て、HBr/N2系混合ガスに、更に、少なくともFラジカル
を容易に発生し得るガス(ここではSF6を使用。その他
適宜のこの種のガスを用いることができる)を添加して
なるガスを用い、これによって過剰な堆積物を除去しな
がらエッチングを進めることを可能ならしめたので、堆
積物によるテーパ化などの問題を生ずることなく、良好
な形状の異方性エッチングを実現できる。
As described above, in this embodiment, a gas (here, SF 6) capable of easily generating at least F radicals is used as an etching gas in addition to an HBr / N 2 -based mixed gas. Gas that can be used is added, thereby making it possible to proceed with etching while removing excessive deposits. Anisotropic etching of the shape can be realized.

実施例−2 この実施例は、本出願の請求項2の発明を具体化した
ものであり、実施例−1と同様、半導体装置製造におけ
るタングステンポリサイド構造のエッチングに適用した
ものである。
Example 2 This example embodies the invention of claim 2 of the present application, and is applied to etching of a tungsten polycide structure in the manufacture of a semiconductor device, as in Example 1.

この実施例における被エッチング材は、第2図(a)
に示すように、少なくともその最上層が高融点金属シリ
サイド4から成るものである。この被エッチング材それ
自体、もしくはエッチングにより生成する反応生成物
が、レジスト5の側壁に付着する条件で、本実施例にお
けるエッチングを行う。
The material to be etched in this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, at least the uppermost layer is made of a refractory metal silicide 4. The etching in this embodiment is performed under the condition that the material to be etched itself or a reaction product generated by the etching adheres to the side wall of the resist 5.

更に具体的には、本実施例におけるシリコン系被エッ
チング材は、実施例−1におけると同様な構造であり、
第2図(a)に示す如く、基板1であるシリコン基板上
に、絶縁膜2であるSiO2膜が形成され、更にその上にシ
リコン膜3であるDOPOS膜と、高融点金属シリサイド膜
4であるWSix(タングステンシリサイド)膜とから成る
被エッチング材10が形成されて成るものである。
More specifically, the silicon-based material to be etched in the present embodiment has the same structure as that in Embodiment 1,
As shown in FIG. 2A, an SiO 2 film serving as an insulating film 2 is formed on a silicon substrate serving as a substrate 1, and a DOPOS film serving as a silicon film 3 and a refractory metal silicide film 4 serving as a silicon film are further formed thereon. And a WSix (tungsten silicide) film.

本実施例においては、エッチング初期にスパッタ物も
しくは蒸気圧の低い反応生成物によってレジスト5の側
面にごく薄い保護膜を形成した後、異方性エッチングを
行うようにする。
In this embodiment, an anisotropic etching is performed after a very thin protective film is formed on the side surface of the resist 5 by a sputter or a reaction product having a low vapor pressure at the beginning of the etching.

即ち本実施例においては、予め被エッチングサンプル
を第2図(a)のようなタングステンポリサイド構造と
して形成する。
That is, in this embodiment, the sample to be etched is formed in advance as a tungsten polycide structure as shown in FIG.

次に、第1ステップとして、下記のエッチング条件で
エッチング(RIE)を行う。
Next, as a first step, etching (RIE) is performed under the following etching conditions.

エッチングガス:HBr 10SCCM ガ ス 圧 :1.0Pa RF電力 :300W この条件で、1分間エッチングする。このエッチング
によって、高融点金属シリサイド4であるWSix膜の臭化
物がスパッタされる。これがレジスト5の側壁に薄く付
着し、これによりレジスト5が保護されると考えられ
る。この付着物を符号6にて、第2図(b)に模式的に
示す。いずれにしてもこの条件のエッチングにより、あ
る程度のイオン衝撃(通常条件下でのイオン衝撃)によ
ってもレジスト5が後退しなくなる。
Etching gas: HBr 10SCCM Gas pressure: 1.0 Pa RF power: 300 W Etching is performed under these conditions for 1 minute. By this etching, bromide of the WSix film, which is the refractory metal silicide 4, is sputtered. It is considered that this adheres to the side wall of the resist 5 thinly, thereby protecting the resist 5. This deposit is schematically shown in FIG. In any case, by etching under these conditions, the resist 5 does not recede even by a certain degree of ion bombardment (ion bombardment under normal conditions).

上記の処理を施した後に、次の第2ステップとして、
異方性の得られる条件にてエッチングを行う。これによ
り、パターニングされたレジスト形状通りの幅の被エッ
チングパターンを得ることができる。第2図(c)に、
高融点金属シリサイドパターン41、及びシリコンパター
ン31として図示するとおりである。よって本実施例で
は、レジスト幅に対応した所望の幅(ゲート電極構造形
成の場合であれば所望のゲート幅)のパターンを形状良
く得ることができる。
After performing the above processing, as the next second step,
Etching is performed under conditions that provide anisotropy. Thus, an etched pattern having a width corresponding to the patterned resist shape can be obtained. In FIG. 2 (c),
This is as shown in the figure as the refractory metal silicide pattern 41 and the silicon pattern 31. Therefore, in this embodiment, a pattern having a desired width corresponding to the resist width (a desired gate width in the case of forming a gate electrode structure) can be obtained in a good shape.

上述したように、この実施例では、エッチング初期
に、被エッチング材自体のスパッタ物もしくは蒸気圧の
低い反応生成物により、ごく薄い保護膜6をフォトレジ
ストパターン5の側壁に付着せしめ、その後のパターン
形成エッチングにおけるレジスト後退(レジストの細
り)を防止するようにしたので、パターニングして得た
もともとのレジスト5に対応した大きさの、形状の良好
なエッチング形状を得ることができる。
As described above, in this embodiment, in the initial stage of etching, a very thin protective film 6 is attached to the side wall of the photoresist pattern 5 by a sputter of the material to be etched itself or a reaction product having a low vapor pressure. Since the resist receding (resist thinning) in the formation etching is prevented, a good etched shape having a size corresponding to the original resist 5 obtained by patterning can be obtained.

この実施例ではエッチングガスとして、被エッチング
材10との反応生成物の蒸気圧が低くなるようにHBrガス
を用い、主に反応生成物によりレジスト5の側壁保護を
達成するようにした。その他適宜の条件を設定してよ
く、例えばエッチングガスとして、HBr/SF6=20/30SCCM
を用い、ガス圧1.0Pa、RF電力300Wの条件で実施でき、
異方性が実現し得る条件であれば任意である。
In this embodiment, an HBr gas is used as an etching gas so that the vapor pressure of the reaction product with the material to be etched 10 is reduced, and the side wall of the resist 5 is mainly protected by the reaction product. Other appropriate conditions may be set. For example, as an etching gas, HBr / SF 6 = 20/30 SCCM
Can be performed under the conditions of gas pressure 1.0 Pa and RF power 300 W,
Any condition can be used as long as anisotropic conditions can be realized.

また勿論、被エッチング材料10そのものがスパッタし
得るようにして、エッチングガスとしてHe、Ar、Xe、Kr
等の希ガスを用いる構成で本発明を実施することもでき
る。
Of course, the material to be etched 10 itself can be sputtered, and He, Ar, Xe, Kr
The present invention can also be implemented with a configuration using a rare gas such as.

更に上記のほか、上記被エッチング材10との反応生成
物の蒸気圧が低くなるようなガスと、上記希ガスとの混
合ガスを用いることもでき、更に目的に応じ、N2、O2
を適宜添加してなるガスを用いるようにしてもよい。
Further, in addition to the above, a mixed gas of a gas that reduces the vapor pressure of a reaction product with the material to be etched 10 and the rare gas can be used, and N 2 , O 2, etc. May be used as appropriate.

なお上述の実施例−1、2とも、タングステンポリサ
イド構造について各発明を適用したが、各発明はこれら
実施例に限らず、その他各発明の範囲で、その他の被エ
ッチング材等にも有効であることは勿論であり、また条
件等も目的に応じ適宜選択できるのは言うまでもない。
In each of Embodiments 1 and 2 described above, each invention was applied to the tungsten polycide structure. However, each invention is not limited to these embodiments, and is effective for other materials to be etched and the like within the scope of each invention. Needless to say, conditions can be appropriately selected according to the purpose.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述の如く、本出願の請求項1、2の発明によれば、
シリコン系エッチング材を良好な形状でパターン形成す
ることができる。更に特に請求項1の発明では、フッ化
炭素系エッチングガスの使用の必要なく、かかる良好な
エッチング形状を得るようにすることができる。また特
に請求項2の発明では、フォトレジスト後退による変換
差を性ずることなく、高精度の異方性加工を達成するこ
とができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention,
A silicon-based etching material can be patterned in a good shape. More particularly, according to the first aspect of the present invention, such a good etching shape can be obtained without using a fluorocarbon-based etching gas. In particular, according to the second aspect of the present invention, high-precision anisotropic processing can be achieved without changing the conversion due to the photoresist receding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(c)は、実施例−1の工程を被エッチ
ング材の各工程における断面図で示すものである。第2
図(a)〜(c)は、同じく実施例−2の工程を示すも
のである。第3図及び第4図は、各々従来技術を示す図
である。 3……シリコン(DOPOS)、4……高融点金属シリサイ
ド(WSix)、5……フォトレジスト、6……付着(堆
積)物、10……被エッチング材。
1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views showing the steps of Example 1 in each step of a material to be etched. Second
(A)-(c) similarly show the process of Example-2. FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing the prior art. 3 ... silicon (DOPOS), 4 ... refractory metal silicide (WSix), 5 ... photoresist, 6 ... adhered (deposited) matter, 10 ... material to be etched.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン系被エッチング材をエッチングす
るドライエッチング工程を備える半導体装置の製造方法
であって、 上記被エッチング材は被エッチング面積の広い所と狭い
所とを有し、かつ、 臭化水素と、窒素と、フッ素ラジカルを生じ得るガスと
を含むガスを用いてエッチングを行うことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a dry etching step of etching a silicon-based material to be etched, wherein the material to be etched has a wide area and a narrow area to be etched, and A method for manufacturing a semiconductor device, wherein etching is performed using a gas containing hydrogen, nitrogen, and a gas that can generate fluorine radicals.
【請求項2】シリコン系被エッチング材をエッチングす
るドライエッチング工程を備える半導体装置の製造方法
であって、 該被エッチング材は少なくともその最上層が高融点金属
シリサイドから成るものであり、 かつ被エッチング材それ自体もしくはエッチングにより
被エッチング材から生成する反応生成物がレジスト側壁
に付着する構成としたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a dry etching step of etching a silicon-based material to be etched, wherein at least the uppermost layer of the material to be etched is made of a refractory metal silicide. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a material itself or a reaction product generated from a material to be etched by etching adheres to a resist side wall.
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