JPH0294520A - Dry etching method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、ドライエツチング方法に係り、特にタングス
テンまたは硅化タングステンを含む薄膜のドライエツチ
ング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a dry etching method, and particularly to a dry etching method for thin films containing tungsten or tungsten silicide.
(従来の技術〉
近年、半導体装置の高速化および高集積化は進む一方で
あり、構成素子の微細化および高密度化への研究が急速
に進められている。(Prior Art) In recent years, semiconductor devices have become faster and more highly integrated, and research into miniaturization and higher density of constituent elements is progressing rapidly.
しかしこの微細化および高密度化に伴い、半導体装置の
製造プロセスにはいろいろな問題が生じてきている。However, with this miniaturization and higher density, various problems have arisen in the manufacturing process of semiconductor devices.
例えば、配線を例にとると、設計基準の縮小で配線幅は
小さくなるのに対し、能動素子の増大で配線が複雑とな
り、電気的に接続しなければならない箇所も酒太してお
り、また配綜長そのものは増大する一方である。このた
め、低抵抗率の材料を用いる必要がある。For example, in the case of wiring, the reduction in design standards has resulted in smaller wiring widths, but the increase in the number of active elements has made wiring more complex, and the number of electrical connections has also increased. The amount of time required for construction is only increasing. Therefore, it is necessary to use a material with low resistivity.
また、MOSFETの製造に際しては、大幅な面積縮小
と性能向上をめざして、ゲート電極を自己整合的に形成
する材料選択がなされている。Furthermore, when manufacturing MOSFETs, materials are selected to form gate electrodes in a self-aligned manner with the aim of significantly reducing area and improving performance.
さらに、後続の高温工程に耐え得るものである必要があ
る。Furthermore, it must be able to withstand subsequent high temperature processes.
このような条件を満たずものとして、モリブデンMo、
タングステンW等の高融点金属とその硅化物があげられ
る。Molybdenum Mo, molybdenum Mo,
Examples include high melting point metals such as tungsten W and their silicides.
この高融点金属とその硅化物を用いたゲート電極構造の
1つに、多結晶シリコン上に硅化物〈シリサイド〉を8
5層したポリサイドゲート構造と呼ばれる構造がある。One of the gate electrode structures using this high melting point metal and its silicide is silicide (silicide) on polycrystalline silicon.
There is a structure called a five-layer polycide gate structure.
この構造はシリコンゲートプロセスを保存しながら、配
線を低抵抗にできるため最も実用的な構造であるといわ
れている。This structure is said to be the most practical structure because it allows for low wiring resistance while preserving the silicon gate process.
なかでも、タングステンポリサイドと呼ばれるタングス
テンシリサイドW S i xと多結晶シリコンとの2
層構造膜が、広く用いられるようになっている。Among them, two types are tungsten silicide WSi x called tungsten polycide and polycrystalline silicon.
Layered membranes are becoming widely used.
これらタングステン系材料のバターニング工程で用いら
れるドライエツチングには、六フッ化イオウ(SF6)
、四フッ化炭素(CF4 )等のフッ素系ガス、フッ素
系ガスとBffi(02)との混合ガス、塩素(CI2
)等のC1系ガスとフッ素系ガスとの混合ガス、四塩化
炭素(CCl2)と酸素との混合ガス、三塩化硼素(B
Cl2>と塩素との混合ガス等が用いられている。Sulfur hexafluoride (SF6) is used in the dry etching process used in the buttering process of these tungsten materials.
, fluorine gas such as carbon tetrafluoride (CF4), mixed gas of fluorine gas and Bffi (02), chlorine (CI2
), mixed gas of C1 gas and fluorine gas, mixed gas of carbon tetrachloride (CCl2) and oxygen, boron trichloride (B
A mixed gas of Cl2> and chlorine is used.
例えば、フッ素系ガスによりタングステンポリサイドを
エツチングすると、下層の多結晶シリコンに横方向のエ
ツチング回り込み(サイドエツチング)が生じ、パター
ン精度が良くないという問題があった。また、フッ素系
ガスは、直接酸化シリコンと反応するため、下地層が酸
化シリコンであるような場合、エツチング選択性が悪く
、酸化シリコンまでエツチングされてしまうという問題
もあった。For example, when tungsten polycide is etched with a fluorine-based gas, lateral etching wraps around the underlying polycrystalline silicon (side etching), resulting in poor pattern accuracy. Furthermore, since fluorine-based gas directly reacts with silicon oxide, when the underlying layer is silicon oxide, there is a problem in that etching selectivity is poor and even silicon oxide is etched.
また、このサイドエツチングを避けるため、四塩化炭素
と酸素との混合ガスを、用いる方法も提案されている。Furthermore, in order to avoid this side etching, a method using a mixed gas of carbon tetrachloride and oxygen has also been proposed.
この方法では、下地の酸化シリコン膿との選択性を向上
させるため、試料温度を摂氏零度以下にして酸化シリコ
ンのエツチング速度をおさえる低温エツチングを行うの
が望ましい。In this method, in order to improve the selectivity with respect to the underlying silicon oxide material, it is desirable to perform low temperature etching in which the sample temperature is kept below zero degrees Celsius to suppress the etching rate of the silicon oxide material.
しかしながら、これを行うと、四塩化炭素が液化しエツ
チング不能となることがあった。However, when this is done, carbon tetrachloride sometimes liquefies and becomes impossible to etch.
さらに、ゲート電極の下地(ゲート絶縁膜)である酸化
シリコン膜の膜厚は、近年、半導体装置の微細化に伴い
100乃至200八と薄くなってきている。このため、
タングステン系材料のエツチング速度と酸化シリコンの
エツチング速度との比(選択比)が小さいエツチングガ
ス例えば三塩化硼素と塩素との混合ガスを用いると、エ
ツチングが酸化シリコンで止まらず、酸化シリコン下層
の拡散層まで進行することが多く、!!i造歩留まりが
低下するという問題があった。Furthermore, the thickness of the silicon oxide film that is the base of the gate electrode (gate insulating film) has recently become thinner, from 100 to 200 mm, as semiconductor devices become smaller. For this reason,
When using an etching gas with a small ratio (selectivity) between the etching speed of tungsten-based materials and the etching speed of silicon oxide, such as a mixed gas of boron trichloride and chlorine, the etching does not stop at the silicon oxide, but instead diffuses into the underlying silicon oxide layer. It often progresses to layers,! ! There was a problem in that the i-manufacturing yield decreased.
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、タングス
テン系材料の酸化シリコンに対するエツチング選択比が
高いドライエツチング方法を提供することを目的とする
。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method in which the etching selectivity of tungsten-based materials to silicon oxide is high.
また、本発明は、タングステンポリサイド等、タングス
テン系膜を含む多層構8膜のエツチングに際して、多結
晶シリコン等のタングステン系膜以外の膜にもサイドエ
ツチングを生じことなく、かつ酸化シリコンに対するエ
ツチング選択比が高いドライエツチング方法を提供する
ことを目的とする。Furthermore, when etching eight multilayered films including tungsten-based films such as tungsten polycide, the present invention prevents side etching of films other than tungsten-based films such as polycrystalline silicon, and allows etching to be selectively performed on silicon oxide. It is an object of the present invention to provide a dry etching method with a high etching ratio.
(発明の構成〕
(課題を解決するための手段)
そこで本発明では、エツチングガスとして、酸素を含有
してなる塩素ガスからなる混合ガスを用いるようにして
いる。(Structure of the Invention) (Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, a mixed gas of chlorine gas containing oxygen is used as the etching gas.
望ましくは、エツチングガスとして、2乃至6%の酵素
を含有してなる塩素ガスからなる混合ガスを用いるよう
にしている。Preferably, a mixed gas of chlorine gas containing 2 to 6% enzyme is used as the etching gas.
また、本発明では、さらに、この混合ガスを用いるドラ
イエツチングに際し、真空容器内の圧力を、5パスカル
以下となるようにしている。Furthermore, in the present invention, during dry etching using this mixed gas, the pressure within the vacuum container is set to 5 Pascal or less.
さらにまた、本発明では、上層が硅化タングステン膜、
下層が多結晶シリコン膜からなるタングステンポリサイ
ドのエツチングに際し、上述の如く、エツチングガスと
して、酸素を含有してなる塩素ガスからなる混合ガスを
用いるようにしている。Furthermore, in the present invention, the upper layer is a tungsten silicide film,
When etching the tungsten polycide whose lower layer is a polycrystalline silicon film, as described above, a mixed gas of chlorine gas containing oxygen is used as the etching gas.
(作用)
本発明者らは、種々の実験の結果、サイドエツチングを
避けることのできないフッ素に代えて塩素ガスによるエ
ツチングを試みてみた。しかし、塩素ガスのみでエツチ
ングを行おうとすると、反応生成物が蒸発せず基板表面
に堆積物として残留し、エツチングの進行を妨げる。そ
こで、ここに酸素を添加すると、反応生成物は良好に蒸
発し、サイドエツチングを生じることもなくエツチング
が進行していくことを発見し、これに着目してなされた
ものである。(Function) As a result of various experiments, the present inventors tried etching with chlorine gas instead of fluorine, which inevitably causes side etching. However, when etching is attempted using only chlorine gas, the reaction products do not evaporate and remain as deposits on the substrate surface, hindering the progress of etching. Therefore, it was discovered that when oxygen was added thereto, the reaction product evaporated well and the etching progressed without side etching, and this was developed based on this discovery.
例えば、タングステンシリサイドWSixのエツチング
反応を考えてみる。高エネルギーでタングステンシリサ
イド表面に飛翔してきたイオンあるいは中性活性種はそ
の位置でタングステンと反、応し、WCl が生成され
るが、WCIyは蒸発し雌く、表面に堆積物となって残
る。ここに、酸素を添加することにより、WCIxOy
が形成される。ここで、W Cl < O,yは揮発性
である。For example, consider the etching reaction of tungsten silicide WSix. Ions or neutral active species that fly to the tungsten silicide surface with high energy react with tungsten at that position and WCl is generated, but WCIy evaporates and remains as a deposit on the surface. By adding oxygen here, WCIxOy
is formed. Here, W Cl < O, y is volatile.
このようにして、本発明では、酸素を含有してなる塩素
ガスからなる混合ガスをエツチングガスとして用いるこ
とにより、サイドエツチングを抑制できる。In this way, in the present invention, side etching can be suppressed by using a mixed gas of chlorine gas containing oxygen as the etching gas.
また、サイドエツチングを低減するためには、低圧下で
行うのが望ましい、これは、塩素は、イオンあるいは中
性活性種のかたちでタングステンと反応するが、放電に
よって生成され、高エネルギーで飛翔してきた中性活性
種はその位置でタングステンと反応し、エツチングが進
行するが、塩素中性活性種の濃度が鳥いと、タングステ
ン膜の側壁での中性活性種の滞在時間が増大し横方向へ
の反応を進行させることになるためと考えられる。In addition, to reduce side etching, it is desirable to perform the etching under low pressure, because chlorine reacts with tungsten in the form of ions or neutral active species, but it is generated by electric discharge and flies with high energy. The neutral active species reacts with tungsten at that position and etching progresses, but when the concentration of chlorine neutral active species increases, the residence time of the neutral active species on the sidewall of the tungsten film increases and the etching progresses in the lateral direction. This is thought to be because it allows the reaction to proceed.
そこで、サイドエツチングを低減するためには、圧力を
下げてエツチングを行うのが望ましい。Therefore, in order to reduce side etching, it is desirable to perform etching at a lower pressure.
また、低圧にすると、酸化シリコンに対するタングステ
ン膜の選択比が向上すると共にポリサイド構造における
多結晶シリコンのサイドエツチングは少なくなる。これ
は低圧にすると、中性活性種の濃度が減少し、酸化シリ
コンや多結晶シリコン上ではシリコンの塩素酸化Th5
iCIxO,が付着し、これが、保護膜として作用し、
酸化シリコンや多結晶シリコンのエツチング速度が低下
するためと考えられる。Furthermore, when the pressure is low, the selectivity of the tungsten film to silicon oxide is improved and side etching of polycrystalline silicon in the polycide structure is reduced. This is because when the pressure is lowered, the concentration of neutral active species decreases, and on silicon oxide or polycrystalline silicon, silicon chlorine oxidation Th5
iCIxO, is attached, which acts as a protective film,
This is thought to be due to a decrease in the etching rate of silicon oxide and polycrystalline silicon.
さらにまた、2乃至6%の酸素を含有してなる混合ガス
は、硅化タングステン膜のエツチング速度と多結晶シリ
コン膜のエツチング速度とがほぼ同等であるため、タン
グステンポリサイドのエツチングに際しても、多結晶シ
リコン膜にサイドエツチングを生じることもない。Furthermore, since the etching rate of a tungsten silicide film and the etching rate of a polycrystalline silicon film are almost the same with a mixed gas containing 2 to 6% oxygen, even when etching tungsten polycide, the etching rate of the polycrystalline silicon film is No side etching occurs in the silicon film.
また、酸素を含有してなる塩素ガスからなる混合ガスは
、液化温度または固化温度が摂氏−70度以下であるた
め、低温下でのエツチングが可能となり、酸化シリコン
のエツチングを抑制しながら、タングステン系材料のエ
ツチングを行うことが可能となる。従って、酸化シリコ
ンとのエツチング選択比を高くすることができる。In addition, since the mixed gas of chlorine gas containing oxygen has a liquefaction temperature or solidification temperature of -70 degrees Celsius or lower, it is possible to perform etching at low temperatures, suppressing the etching of silicon oxide while etching tungsten. It becomes possible to perform etching of based materials. Therefore, the etching selectivity with respect to silicon oxide can be increased.
(実施例)
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。(Example) Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1
M1図は、本発明実施例のドライエツチング方法に用い
るマグネトロン型反応性イオンエツチング装置の概略構
成を示す図である。Embodiment 1 FIG. M1 is a diagram showing a schematic configuration of a magnetron type reactive ion etching apparatus used in the dry etching method of the embodiment of the present invention.
このエツチング装置は、真空容器1と、プラズマを発生
させるべくこの真空容器内に配設された陽極2と陰極3
と、反射波を低減するためのマツチングボックス4を介
して接続され、この陰極3に高周波を印加する高周波電
源5と、陰極3上にill!置されるウェハ6と平行な
磁界領域を発生さゼる永久磁石7と、この永久磁石7を
回転させるモータ8と、この真空容器内のガスを供給お
よび排出するガス供給口9およびガス排出口10とから
構成されており、高周波印加により陰極降下電圧(バイ
アス電圧)を発生し易くして放電を促進するとともに、
永久磁石7によってウニ凸表面に形成される直交電磁界
によるマグネトロン放電を利用して、高密度プラズマを
発生しエツチングをおこなうようにしたものである。This etching apparatus includes a vacuum chamber 1, an anode 2 and a cathode 3 disposed within the vacuum chamber to generate plasma.
and a high frequency power source 5 which is connected via a matching box 4 for reducing reflected waves and applies a high frequency to this cathode 3, and ill! on the cathode 3. A permanent magnet 7 that generates a magnetic field parallel to the wafer 6 placed thereon, a motor 8 that rotates the permanent magnet 7, and a gas supply port 9 and a gas discharge port that supply and discharge gas in the vacuum container. 10, which facilitates generation of cathode drop voltage (bias voltage) by applying high frequency and promotes discharge,
Etching is performed by generating high-density plasma using magnetron discharge caused by an orthogonal electromagnetic field formed by the permanent magnet 7 on the surface of the sea urchin convexity.
次に、この装置を用いたエツチング方法について説明す
る。Next, an etching method using this apparatus will be explained.
まず、第2図(a>に示す如く表面に酸化シリコン膜1
2、およびタングステンシリサイド(WS i2.7
>13を堆積してなるシリコンウェハ11に〕tトリソ
法によりレジストパターンRを形成する。First, as shown in FIG. 2(a), a silicon oxide film 1
2, and tungsten silicide (WS i2.7
A resist pattern R is formed on the silicon wafer 11 formed by depositing the resist pattern R using the t-tritho method.
このシリコンウェハ11を前記装置の陰極3上にitl
!置し、ガス排出口10を介して真空排気した後、エツ
チングガスとして5.1%の酸素を含有するt8素ガス
をガス供給口9から導入し、高周波電源5およびモータ
8を駆動し、放雷を促進するとともに、永久磁石7によ
ってつ1ハ表面に形成される直交電磁界によるマグネト
ロン放電を利用して、高密度プラズマを発生しエツチン
グを行う。This silicon wafer 11 is placed on the cathode 3 of the device.
! After evacuating through the gas exhaust port 10, t8 gas containing 5.1% oxygen is introduced as an etching gas through the gas supply port 9, the high frequency power source 5 and the motor 8 are driven, and the In addition to promoting lightning, etching is performed by generating high-density plasma using magnetron discharge caused by orthogonal electromagnetic fields formed on the surface of the substrate by the permanent magnets 7.
ここで、陰極3の工周波電力密度は0.4W/d、永久
磁石7によるウェハ上の磁場強度は100Gauss
、 電極間距離は30 an 、ウェハの温度は摂氏−
14度、塩素ガスと酸素ガスの流吊は夫々501/ni
n、3 ml/min、圧力5Paとした。Here, the engineering frequency power density of the cathode 3 is 0.4 W/d, and the magnetic field strength on the wafer due to the permanent magnet 7 is 100 Gauss.
, the distance between the electrodes is 30 an, and the temperature of the wafer is -
14 degrees, the flow rate of chlorine gas and oxygen gas is 501/ni respectively.
n, 3 ml/min, and pressure 5 Pa.
この時、エツチング後のタングステンシリサイド[13
は、第2図(b)に示すごとく、サイドエッチもなく極
めて良好なエツチング精度でパタニングされている。ま
た、選択比も8以上となっている。選択比が8J:J、
上であると、ゲート絶縁膜が100A程度であるときの
ゲート電極のパタニングにも採用できる。At this time, tungsten silicide [13
As shown in FIG. 2(b), the patterning is performed with extremely good etching accuracy without side etching. Moreover, the selection ratio is also 8 or more. Selectivity ratio is 8J:J,
The above can also be used for patterning a gate electrode when the gate insulating film has a thickness of about 100A.
さらにまた、このとき他の条件はそのままで、圧力のみ
を変化させ、酸化シリコンに対するエツチング選択比を
測定した結果を第3図に示す。この図からも明らかなよ
うに、3Pa乃至7Pa稈度のときエツチング選択比は
良好であった。ここで圧力を3Pa以下としたとき、選
択比が低下していることがわかる。これは、イオンの平
均自由工程が長くなり、イオンエネルギーが大きくなる
ため、酸化シリコンがエツチングされ易くなり、選択比
が低下するものと考えられる。しかし、このとき、ウェ
ハ温度を更に下げることにより、選択比を上昇させるこ
とは可能である。一方、7.7Pa以上とすると、電界
により加速されない中性活性種が増えるため、タングス
テンシリサイドにサイドエツチングが生じる。Furthermore, FIG. 3 shows the results of measuring the etching selectivity to silicon oxide by changing only the pressure while keeping the other conditions unchanged. As is clear from this figure, the etching selectivity was good when the culmness was 3 Pa to 7 Pa. Here, it can be seen that when the pressure is set to 3 Pa or less, the selection ratio decreases. This is thought to be because the mean free path of the ions becomes longer and the ion energy increases, making it easier to etch silicon oxide and lowering the selectivity. However, at this time, it is possible to increase the selectivity by further lowering the wafer temperature. On the other hand, when the pressure is 7.7 Pa or more, the number of neutral active species that are not accelerated by the electric field increases, and side etching occurs in the tungsten silicide.
また、圧力を′5 P aとし、酸素の流量のみを変化
させたときの、エツチング後の断面形状を第4図に示す
。酸素を全く添加しない場合は、第4図に示すようにレ
ジストパターンRr3よびタングステンシリサイド13
の側壁にWC+、等の堆積物が付着し、エツチングが進
行しない。そして、酸素流量を2%程度まで上げると、
堆積物は大幅に減少し、エツチングが良好に進行し始め
、酸素流量が6%を越えると、再び堆積物は増大し、エ
ツチングの進行が妨げられる。また、酸素流量を9.1
%以上とすると、WSilo、の堆積物が生じ、エツチ
ングが進行しにくくなり、この堆積物は通常の処理では
除去できない。Further, FIG. 4 shows the cross-sectional shape after etching when the pressure was set to '5 Pa and only the flow rate of oxygen was changed. When no oxygen is added at all, the resist pattern Rr3 and tungsten silicide 13 are
Deposits such as WC+ adhere to the side walls of the substrate, preventing etching from proceeding. Then, when the oxygen flow rate is increased to about 2%,
The deposits are significantly reduced and etching begins to progress well, but when the oxygen flow rate exceeds 6%, the deposits increase again and the etching progress is hindered. Also, increase the oxygen flow rate to 9.1
% or more, a deposit of WSilo is formed, making it difficult for etching to proceed, and this deposit cannot be removed by normal processing.
以上のような測定結果からもわかるように、酸素の塩素
に対する流量比5.1%程度、圧力5Pa以下のとき、
サイドエツチングもなく断面形状が垂直なパターニング
が可能となる。As can be seen from the above measurement results, when the flow rate ratio of oxygen to chlorine is about 5.1% and the pressure is 5 Pa or less,
Patterning with a vertical cross-sectional shape is possible without side etching.
実施例2
さらに、第2の実施例として、第5図に示すようなタン
グステンポリサイドのパターニングについて説明する。Example 2 Further, as a second example, patterning of tungsten polycide as shown in FIG. 5 will be described.
まず、第5図(a)に示すように、所望の素子領域の形
成されたシリコンウェハ21の表面にゲート絶縁膜22
および多結晶シリコン膜23aとタングステンシリサイ
ド23bとからなる2層構造!23を形成した後、レジ
スl−パターンRを形成し、前記第1の実施例と同様に
、第1図に示した装置の陰極3に設置する。First, as shown in FIG. 5(a), a gate insulating film 22 is formed on the surface of a silicon wafer 21 on which a desired device region is formed.
And a two-layer structure consisting of polycrystalline silicon film 23a and tungsten silicide 23b! After forming the resist pattern 23, a resist L-pattern R is formed and placed on the cathode 3 of the apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in the first embodiment.
そして同様にして・、エツチングをおこなう。このとき
、v@電極の高周波電力密度は0.4W/cffl、永
久磁石7によるウェハ上の([4強度は100GaUS
S 、電極間距離は30ctn、ウェハの温度は摂氏−
14度、塩素ガスとB素ガスの流量は夫々50 Il/
min、 31/+in、圧力5Paとした。エツチン
グ後の断面形状を第5図(b)に示す。多結晶シリコン
膜23aにサイドエッチを生じることもなく、また、下
地の酸化シリコンがエツチングされることもなく、極め
て高精度のパターニングが可能となる。Then, perform etching in the same manner. At this time, the high frequency power density of the v@ electrode is 0.4 W/cffl, and the permanent magnet 7 on the wafer ([4 intensity is 100 GaUS
S, the distance between the electrodes is 30ctn, and the wafer temperature is −
14 degrees, the flow rates of chlorine gas and B gas are each 50 Il/
min, 31/+in, and pressure 5 Pa. The cross-sectional shape after etching is shown in FIG. 5(b). Extremely high precision patterning is possible without causing side etching in the polycrystalline silicon film 23a and without etching the underlying silicon oxide.
さらにまた、このとき他の条件はそのままで、圧力のみ
を変化′させ、エツチング速度を測定した結果を第6図
に示す。第6図中、曲Pi1a、曲線す。Furthermore, at this time, the etching rate was measured by changing only the pressure while keeping the other conditions unchanged, and the results are shown in FIG. In FIG. 6, the song Pi1a is a curved line.
曲線Cは、それぞれWSi2−7.n+型多結晶シリコ
ン、酸化シリコンのエツチング速度を示す。Curves C are WSi2-7. The etching rate of n+ type polycrystalline silicon and silicon oxide is shown.
なお、このエツチング速度は、作図の関係上、n中型多
結晶シリコンはxo、5.B化シリコンは×5で示した
。この図からも明らかなように、3Pa乃至7Pa程度
のとき、WSi2.7よびn+型多結晶シリコンのエツ
チング速度が酸化シリコンのエツチング速度に比べて十
分に大きく、エツチング選択比は良好であった。この図
から、圧力を3Pa以下としたとき、酸化シリコンのエ
ツチング速度が大きくなり、選択比が低下することがわ
かる。これは、イオンの平均自由工程が長くなり、イオ
ンエネルギーが大きくなるため、酸化シリコンがエツチ
ングされ易くなり、選択比が低下するものと考えられる
。しかし、このとき、ウェハ温度を更に下げることによ
り、選択比を上昇させることは可能である。一方、7.
7Pa以上とすると、電界により加速されない中性活性
種が増えるため、タングステンシリサイドにサイドエツ
チングが生じる。Note that this etching rate is xo for n-medium polycrystalline silicon, 5. Silicon B is indicated by ×5. As is clear from this figure, when the pressure was about 3 Pa to 7 Pa, the etching rate of WSi2.7 and n+ type polycrystalline silicon was sufficiently higher than that of silicon oxide, and the etching selectivity was good. This figure shows that when the pressure is set to 3 Pa or less, the etching rate of silicon oxide increases and the selectivity decreases. This is thought to be because the mean free path of the ions becomes longer and the ion energy increases, making it easier to etch silicon oxide and lowering the selectivity. However, at this time, it is possible to increase the selectivity by further lowering the wafer temperature. On the other hand, 7.
When the pressure is 7 Pa or more, the number of neutral active species that are not accelerated by the electric field increases, and side etching occurs in the tungsten silicide.
また、圧力を5Paとし、M索の流量のみを変化させた
ときの、エツチング速度を第7図に示す。Further, FIG. 7 shows the etching speed when the pressure was set to 5 Pa and only the flow rate of the M cable was changed.
第7図においても、曲線a2曲ab、曲線Cは、第6図
と同球にそれぞれWSi2.7.n+型多結晶シリコン
、酸化シリコンのエツチング速度を示す。MMを全く添
加しない場合は、レジストパターンRおよびタングステ
ンシリサイド13の側壁にWC+、等の堆積物が付着し
、エツチングが進行しない6また、酸素滝伍を9.1%
以北とすると、WSilOoの堆積物が生じ、エツチン
グが進行せず、この堆積物は通常の51!!では除去で
きない。Also in FIG. 7, curve a2 curve ab and curve C are on the same sphere as in FIG. 6, respectively, with WSi2.7. The etching rate of n+ type polycrystalline silicon and silicon oxide is shown. If MM is not added at all, deposits such as WC+ will adhere to the side walls of the resist pattern R and the tungsten silicide 13, and etching will not proceed.
If it is north of this point, a WSilOo deposit is formed and etching does not proceed, and this deposit is the normal 51! ! It cannot be removed.
なお、実施例では、マグネトロン型反応性イオンエツチ
ング装置を用いたが、平行平根型反応性イオンエツチン
グ装置、ECR型反不反応性イオンエツチング装置いて
も同機に堆積物の残留もなく、選択比が良好でかつ断面
垂直形状の極めてた精度のパターニングが可能となる。In the examples, a magnetron type reactive ion etching device was used, but even if a parallel flat root type reactive ion etching device or an ECR type anti-nonreactive ion etching device was used, there was no deposit left in the same device and the selectivity was high. It becomes possible to pattern with excellent accuracy and a vertical cross-sectional shape.
(発明の効果〕
以上説明してさたように、本光明のドライエツチング方
法によれば、反応性ガスとして酸素を含有する塩素ガス
を用いるようにしているため、サイドエツチングを生じ
ることなく、選択比の良好なエツチングが可能となる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the dry etching method of the present Komei, since chlorine gas containing oxygen is used as the reactive gas, selective etching can be performed without side etching. Etching with a good ratio becomes possible.
第1図は本発明実施例の方法に■いるマグネトロン型反
応性イオンエツチング装置を示す図、第2図(a)およ
び第2図(b)は本発明の第1の実施例のドライエツチ
ング工程を示す図、第3図は、圧力と選択比との関係を
示す図、第4図は酸素のf、量比とエツチング後の断面
形状との関係を示す図、第5図(a)および第5図(b
)は本発明の第2の実施例のドライエツチング工程を示
す図、第6図は、同工程において圧力とエツチング速度
との関係を示す図、第7図は、酸素濃度とエツチング速
度との関係を示す図である。
1・・・真空容器、2・・・陽極、3・・・陽極、4・
・・マツチングボックス、5・・・高周波電源、6・・
・ウェハ、7・・・永久磁石、8・・・モータ、9・・
・ガス供給口、10・・・ガス排出口、11・・・シリ
コンウェハ、12・・・酸化シリコン膜、13・・・タ
ングステンシリサイド<WSi2.7)、21・・・シ
リコンウェハ。
22・・・ゲート絶縁膜、23a・・・多結品シリコン
膜、23b・・・タングステンシリサイド、23・・・
2層面造膜、R・・・レジストパターン。
第
図
第2図(G)
第
図(b)
第5図(a)
弔
5図(b)
斥力(Po)
第3図
第4図
圧力
(Pal
第
図FIG. 1 is a diagram showing a magnetron type reactive ion etching apparatus used in the method of the embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and 2(b) are the dry etching process of the first embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram showing the relationship between pressure and selection ratio, Figure 4 is a diagram showing the relationship between oxygen f, quantity ratio and cross-sectional shape after etching, Figure 5 (a) and Figure 5 (b
) is a diagram showing the dry etching process of the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between pressure and etching rate in the same process, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between oxygen concentration and etching rate. FIG. 1... Vacuum container, 2... Anode, 3... Anode, 4...
...Matching box, 5...High frequency power supply, 6...
・Wafer, 7...Permanent magnet, 8...Motor, 9...
- Gas supply port, 10... Gas discharge port, 11... Silicon wafer, 12... Silicon oxide film, 13... Tungsten silicide<WSi2.7), 21... Silicon wafer. 22... Gate insulating film, 23a... Multi-crystalline silicon film, 23b... Tungsten silicide, 23...
Two-layer surface film formation, R...resist pattern. Fig. 2 (G) Fig. (b) Fig. 5 (a) Fig. 5 (b) Repulsion (Po) Fig. 3 Fig. 4 Pressure (Pal Fig.
Claims (5)
ステン膜または硅化タングステン膜を含む薄膜をエッチ
ングするに際し、 エッチングガスとして、酸素を含有してなる塩素ガスを
用いることを特徴とするドライエッチング方法。(1) A dry etching method characterized by introducing an etching gas into a vacuum container and using chlorine gas containing oxygen as the etching gas when etching a thin film including a tungsten film or a tungsten silicide film. .
ることを特徴とする請求項(1)記載のドライエッチン
グ方法。(2) The dry etching method according to claim 1, wherein the chlorine gas contains 2 to 6% oxygen.
ことを特徴とする請求項(1)記載のドライエッチング
方法。(3) The dry etching method according to claim (1), wherein the pressure within the vacuum container is 5 Pascal or less.
多結晶シリコン膜からなる多層構造膜であることを特徴
とする請求項(1)記載のドライエッチング方法。(4) The dry etching method according to claim 1, wherein the thin film has a multilayer structure including a tungsten silicide film as an upper layer and a polycrystalline silicon film as a lower layer.
ていることを特徴とする請求項(4)記載のドライエッ
チング方法。(5) The dry etching method according to claim 4, wherein the thin film has a base layer made of a silicon oxide layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24640288A JPH0294520A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24640288A JPH0294520A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Dry etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0294520A true JPH0294520A (en) | 1990-04-05 |
Family
ID=17147975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24640288A Pending JPH0294520A (en) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Dry etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0294520A (en) |
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