JPH0269935A - タングステンのエッチング方法 - Google Patents
タングステンのエッチング方法Info
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- JPH0269935A JPH0269935A JP22180288A JP22180288A JPH0269935A JP H0269935 A JPH0269935 A JP H0269935A JP 22180288 A JP22180288 A JP 22180288A JP 22180288 A JP22180288 A JP 22180288A JP H0269935 A JPH0269935 A JP H0269935A
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- etching gas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
タングステンのエツチング方法、特に半導体装置におけ
るゲート電極、配線等のタングステンパターンを形成す
る際のドライエツチング方法に関し、 下地膜と高選択比を有し、且つマスクに忠実な異方性形
状のタングステンパターンが得られるエツチング方法の
提供を目的とし、 弗素若しくは塩素系の主エツチングガスと硫化水素ガス
との混合ガスであって、硫化水素ガスの混合比率が該混
合ガスの総流量に対して１０〜２５％の範囲にあるエツ
チングガスを用いて、反応性イオンエツチングを行う構
成を有する。
るゲート電極、配線等のタングステンパターンを形成す
る際のドライエツチング方法に関し、 下地膜と高選択比を有し、且つマスクに忠実な異方性形
状のタングステンパターンが得られるエツチング方法の
提供を目的とし、 弗素若しくは塩素系の主エツチングガスと硫化水素ガス
との混合ガスであって、硫化水素ガスの混合比率が該混
合ガスの総流量に対して１０〜２５％の範囲にあるエツ
チングガスを用いて、反応性イオンエツチングを行う構
成を有する。
本発明はタングステンのエツチング方法、特に半導体装
置におけるゲート電極、配線等のタングステンパターン
を形成する際のドライエツチング方法に関する。
置におけるゲート電極、配線等のタングステンパターン
を形成する際のドライエツチング方法に関する。
近年の半導体装置の一層の高集積化、高速化に伴い、電
極配線に、従来のシリサイドに代わって更に低抵抗なタ
ングステンの導入が要求されている。
極配線に、従来のシリサイドに代わって更に低抵抗なタ
ングステンの導入が要求されている。
そのために、マスクパターンに忠実なタングステンパタ
ーンが得られる異方性エツチング手段が必要である。
ーンが得られる異方性エツチング手段が必要である。
従来高集積化される半導体装置において、ゲト電極或い
は下層配線の材料として、その抵抗を減少して高速化を
図るためにシリサイドが使われていた。
は下層配線の材料として、その抵抗を減少して高速化を
図るためにシリサイドが使われていた。
しかし半導体装置の高集積化が一層進むに伴って、その
高速化を図るために更に配線の電気抵抗を低くする必要
がでてきた。
高速化を図るために更に配線の電気抵抗を低くする必要
がでてきた。
そこでシリサイドに比べて１桁程度比抵抗が小さい高融
点金属を、ゲート電極及び下層配線に導入しようという
試みがなされ、なかでもタングステンは熱的安定性及び
耐薬品性に優れているために特に有望視されている。
点金属を、ゲート電極及び下層配線に導入しようという
試みがなされ、なかでもタングステンは熱的安定性及び
耐薬品性に優れているために特に有望視されている。
タングステンからなるゲート電極や配線を形成する際の
タングステン層のバターニングは、従来、４弗化炭素（
ＣＦ４）や６弗化硫黄（ＳＦ６）等の弗素（Ｆ）系のガ
スのみによる反応性イオンエツチングでなされていた。
タングステン層のバターニングは、従来、４弗化炭素（
ＣＦ４）や６弗化硫黄（ＳＦ６）等の弗素（Ｆ）系のガ
スのみによる反応性イオンエツチングでなされていた。
はレジスト或いは２酸化シリコン（ＳｉＯ□）等よりな
るマスクパターンを示す。
るマスクパターンを示す。
しかしながら上記弗素系のガスのみを用いた反応性イオ
ンエツチングによると、上記エツチングガスが励起され
て生ずる弗素ラジカル（Ｆｌ）によってタングステンが
容易に化学的にエツチングされるために、エツチング反
応が等方的に行われ、前記第６図に示す工程断面図のよ
うに、エツチングされるタングステン層２は例えばレジ
スト等よりなるマスクパターン３の下部にアンダカット
部４を生じて、形成されるタングステンパターン２Ａの
幅（皆、）がマスクパターン３の幅（ｗ、）より狭くな
り、マスクパターンに忠実なタングステンパターン２Ａ
が形成出来ないという問題があった。（１は下地絶縁膜
） 一方、イオンのエネルギーを大きくしスパッタ効果によ
って異方性を強くだすことも試みられたが、この場合下
地膜とのエツチングの選択性が低くなって下地膜を大き
く損傷させるという問題が生ずる。
ンエツチングによると、上記エツチングガスが励起され
て生ずる弗素ラジカル（Ｆｌ）によってタングステンが
容易に化学的にエツチングされるために、エツチング反
応が等方的に行われ、前記第６図に示す工程断面図のよ
うに、エツチングされるタングステン層２は例えばレジ
スト等よりなるマスクパターン３の下部にアンダカット
部４を生じて、形成されるタングステンパターン２Ａの
幅（皆、）がマスクパターン３の幅（ｗ、）より狭くな
り、マスクパターンに忠実なタングステンパターン２Ａ
が形成出来ないという問題があった。（１は下地絶縁膜
） 一方、イオンのエネルギーを大きくしスパッタ効果によ
って異方性を強くだすことも試みられたが、この場合下
地膜とのエツチングの選択性が低くなって下地膜を大き
く損傷させるという問題が生ずる。
従って従来は、下地膜と高選択比で、且つマスクパター
ンに忠実な異方性形状を有するタングステンの電極及び
配線の形成ができず、半導体装置の高集積化、高速化が
妨げられていた。
ンに忠実な異方性形状を有するタングステンの電極及び
配線の形成ができず、半導体装置の高集積化、高速化が
妨げられていた。
そこで本発明は、下地膜と高選択比を有し、且つマスク
に忠実な異方性形状のタングステンパターンが得られる
タングステンのエツチング方法の提供を目的とする。
に忠実な異方性形状のタングステンパターンが得られる
タングステンのエツチング方法の提供を目的とする。
（課題を解決するための手段〕
上記課題は、弗素若しくは塩素系の主エツチングガスと
硫化水素ガスとの混合ガスであって、硫化水素ガスの混
合比率が該混合ガスの総流量に対して１０〜２５％の範
囲にあるエツチングガスを用いて、反応性イオンエツチ
ングを行う本発明によるタングステンのエツチング方法
によって解決される。
硫化水素ガスとの混合ガスであって、硫化水素ガスの混
合比率が該混合ガスの総流量に対して１０〜２５％の範
囲にあるエツチングガスを用いて、反応性イオンエツチ
ングを行う本発明によるタングステンのエツチング方法
によって解決される。
即ち本発明においては、タングステンの反応性イオンエ
ツチングに際して、主エツチングガスである弗素（Ｆ）
系のガスに、添加ガスとして硫化水素（Ｉｔ□Ｓ）を添
加してなるエツチングガスを用いることが特徴である。
ツチングに際して、主エツチングガスである弗素（Ｆ）
系のガスに、添加ガスとして硫化水素（Ｉｔ□Ｓ）を添
加してなるエツチングガスを用いることが特徴である。
このようにすると、第１図に示す原理図のように、プラ
ズマによってＦ系の主エツチングガスは解離して弗素イ
オン（Ｆ” ） 、弗素ラジカル（Ｆ“）等を生じ、Ｈ
２Ｓは解離して硫黄（Ｓ）と活性水素（１１）を生ずる
。
ズマによってＦ系の主エツチングガスは解離して弗素イ
オン（Ｆ” ） 、弗素ラジカル（Ｆ“）等を生じ、Ｈ
２Ｓは解離して硫黄（Ｓ）と活性水素（１１）を生ずる
。
そしてＦ４は陰極鞘の電界によって加速されてマスクパ
ターン３から表出しているタングステン層を垂直方向に
スパッタエツチングして行く。またビは化学反応により
６弗化タングステン（肝６）を生成しながらタングステ
ン層２を等方的にエツチングする。
ターン３から表出しているタングステン層を垂直方向に
スパッタエツチングして行く。またビは化学反応により
６弗化タングステン（肝６）を生成しながらタングステ
ン層２を等方的にエツチングする。
それと同時に上記Ｈ２Ｓの解離により生成するＳはタン
グステン層２のエツチング面全面に析出するが、Ｆ゛の
衝撃を直に受ける水平面上に析出したＳはその衝撃によ
ってスパッタ除去されるので、該水平面のエツチングは
加速されたＦ・、ＳＦ４等のイオンによるスパッタエツ
チング反応及び前記Ｆ”による化学反応によって垂直方
向に進んで行く。
グステン層２のエツチング面全面に析出するが、Ｆ゛の
衝撃を直に受ける水平面上に析出したＳはその衝撃によ
ってスパッタ除去されるので、該水平面のエツチングは
加速されたＦ・、ＳＦ４等のイオンによるスパッタエツ
チング反応及び前記Ｆ”による化学反応によって垂直方
向に進んで行く。
しかしこのエツチングによって形成されて行くタングス
テンパターン２Ａの側面に析出し上記イオンの衝撃を直
に受けないＳは、その侭該タングステンパターン２Ａの
側面に残留して該タングステンパターン２Ａの側面をＦ
”から保護し、該タングステンパターン２Ａの側面がＰ
″の化学反応によって横方向にエツチングされるのを阻
止する。
テンパターン２Ａの側面に析出し上記イオンの衝撃を直
に受けないＳは、その侭該タングステンパターン２Ａの
側面に残留して該タングステンパターン２Ａの側面をＦ
”から保護し、該タングステンパターン２Ａの側面がＰ
″の化学反応によって横方向にエツチングされるのを阻
止する。
またそれと同時にＨ２Ｓの解離によって形成された活性
水素（Ｈ）がビと結合してタングステンとの化学反応に
寄与しない弗化水素（ＩＦ）を生成してビ量を低減させ
、これによって該エツチングにおける等方性成分を減少
させる。
水素（Ｈ）がビと結合してタングステンとの化学反応に
寄与しない弗化水素（ＩＦ）を生成してビ量を低減させ
、これによって該エツチングにおける等方性成分を減少
させる。
この二つの作用によって、アンダカソトが極め〔実施例
〕 以下本発明を、図を参照し、実施例により具体的に説明
する。
〕 以下本発明を、図を参照し、実施例により具体的に説明
する。
第２図（ａｌ〜（ｂｌは本発明の一実施例の工程断面図
、第３図は反応性イオンエツチング装置を模式的に示す
断面図、第４図はＨ２Ｓの含有比率とタングステン（Ｗ
）のエツチングレートとの関係を示す図、第５図はＨ２
Ｓの含有比率とアンダカット量との関係を示す図である
。
、第３図は反応性イオンエツチング装置を模式的に示す
断面図、第４図はＨ２Ｓの含有比率とタングステン（Ｗ
）のエツチングレートとの関係を示す図、第５図はＨ２
Ｓの含有比率とアンダカット量との関係を示す図である
。
本発明に用いられるエツチング装置は、例えば第３図に
模式的に示されるような通常の反応性イオンエツチング
装置である。
模式的に示されるような通常の反応性イオンエツチング
装置である。
図中、５１はエツチング室を構成する真空容器、５２は
真空排気口、５３はターゲット電極、５４は絶縁体、５
５は対向電極、５６はエツチングガス導入口、５７はエ
ツチングガス噴出孔、５８は高周波電源、５９は接地点
、６０は被エツチング基板を示す。
真空排気口、５３はターゲット電極、５４は絶縁体、５
５は対向電極、５６はエツチングガス導入口、５７はエ
ツチングガス噴出孔、５８は高周波電源、５９は接地点
、６０は被エツチング基板を示す。
本発明の方法においては、第２図（８１に示すように、
例えば半導体基板５上に５ｉＯｚ等よりなる下地絶縁膜
２が形成され、該下地絶縁膜１上にスパッタ法により厚
さ４０００人程度０タングステン層２が形成され、該タ
ングステン層２上に厚さ１μｍ程度のレジスト層よりな
る幅１μｍ程度のマスクパターン３が形成されてなる被
エツチング基板を用いる。
例えば半導体基板５上に５ｉＯｚ等よりなる下地絶縁膜
２が形成され、該下地絶縁膜１上にスパッタ法により厚
さ４０００人程度０タングステン層２が形成され、該タ
ングステン層２上に厚さ１μｍ程度のレジスト層よりな
る幅１μｍ程度のマスクパターン３が形成されてなる被
エツチング基板を用いる。
そして上記被エツチング基板６０を前記第３図に示され
るようにターゲット電極５３上に固定し、ガス導入口５
２、対向電極５５内及びガス噴出孔５７を介して、主エ
ツチングガス即ちエツチングに寄与するＦ系のガス例え
ばＳＦｂ と、アンダカソト防止に寄与する添加ガスＨ
２Ｓとの混合ガスよりなるエツチングガスを例えば１０
０３ＣＣＭの流量で真空容器５１内へ流入し、所定速度
の真空排気を行って該真空容器５１内の上記エツチング
ガス圧を例えば０．１５Ｔｏｒｒに維持しながら、ター
ゲット電極５３と対向電極５５間に例えば０．４ Ｗ／
Ｃｍ２のパワー密度で１３．５６Ｍ１＋２の高周波を印
加し、前記タングステン層２の反応性イオンエッヂング
処理を行う。
るようにターゲット電極５３上に固定し、ガス導入口５
２、対向電極５５内及びガス噴出孔５７を介して、主エ
ツチングガス即ちエツチングに寄与するＦ系のガス例え
ばＳＦｂ と、アンダカソト防止に寄与する添加ガスＨ
２Ｓとの混合ガスよりなるエツチングガスを例えば１０
０３ＣＣＭの流量で真空容器５１内へ流入し、所定速度
の真空排気を行って該真空容器５１内の上記エツチング
ガス圧を例えば０．１５Ｔｏｒｒに維持しながら、ター
ゲット電極５３と対向電極５５間に例えば０．４ Ｗ／
Ｃｍ２のパワー密度で１３．５６Ｍ１＋２の高周波を印
加し、前記タングステン層２の反応性イオンエッヂング
処理を行う。
第４図は上記実施例において上記エツチングガス（ＳＦ
６＋ ＨｚＳ ）中に含まれるＨ２Ｓの割合（流量％）
を変化させた際のタングステンのエツチングレートの変
化を示したＨ、Ｓ含有率とエツチングレートの関係図で
、この図に示されるようにＨ２Ｓを含有せしめたエツチ
ングガスにおいては、Ｈ２Ｓの含有比率が２５％を越え
ると、エツチングレートは急激な低下を示し、実用的で
なくなる。
６＋ ＨｚＳ ）中に含まれるＨ２Ｓの割合（流量％）
を変化させた際のタングステンのエツチングレートの変
化を示したＨ、Ｓ含有率とエツチングレートの関係図で
、この図に示されるようにＨ２Ｓを含有せしめたエツチ
ングガスにおいては、Ｈ２Ｓの含有比率が２５％を越え
ると、エツチングレートは急激な低下を示し、実用的で
なくなる。
また第５図は同様に上記エツチングガス中に含まれるＨ
２Ｓの割合を変化させた際に、前記マスクパターン３の
下部に生ずるタングステン（讐）層２のアンダカソト量
（χ） （片側の値）の変化を示した図で、Ｈ２Ｓの含
有比率が１０％を越えるとアンダカソト量が従来のＨ２
Ｓを含まない場合の１７１０以下の殆ど無視できる量に
なることがわかる。
２Ｓの割合を変化させた際に、前記マスクパターン３の
下部に生ずるタングステン（讐）層２のアンダカソト量
（χ） （片側の値）の変化を示した図で、Ｈ２Ｓの含
有比率が１０％を越えるとアンダカソト量が従来のＨ２
Ｓを含まない場合の１７１０以下の殆ど無視できる量に
なることがわかる。
以上の点から本発明においては、上記エツチングガス中
に含まれるＨ２Ｓの比率を、実用的なエツチングレート
を有し、且つアンダカソト量が性能的に無視できる程度
に小さく抑えられる１０〜２５％の範囲に限定する。
に含まれるＨ２Ｓの比率を、実用的なエツチングレート
を有し、且つアンダカソト量が性能的に無視できる程度
に小さく抑えられる１０〜２５％の範囲に限定する。
従って、かかるエツチングガスを用い、前記エツチング
ガス圧及びパワー密度でマスクパターン３をマスクにし
てタングステン層２のＲＩＥ処理を行って得られたタン
グステンパターン２八は、第２図（ｂｌに示すようにマ
スクパターン３の下部に殆どアンダカソト部４を生じな
いマスクパターン３に忠実に整合したパターンになる。
ガス圧及びパワー密度でマスクパターン３をマスクにし
てタングステン層２のＲＩＥ処理を行って得られたタン
グステンパターン２八は、第２図（ｂｌに示すようにマ
スクパターン３の下部に殆どアンダカソト部４を生じな
いマスクパターン３に忠実に整合したパターンになる。
なお、Ｆ系の主エツチングガスにＣＦ４を用いた際にも
、はぼ同様の結果が得られる。
、はぼ同様の結果が得られる。
またエツチングガスの圧力は余り高くなるとエツチング
の等方性が強くなるので、好結果を得るためには０．１
〜０．２５Ｔｏｒｒの範囲内が望ましい。
の等方性が強くなるので、好結果を得るためには０．１
〜０．２５Ｔｏｒｒの範囲内が望ましい。
更にまた高周波パワー密度が余り高くなると、下地絶縁
膜に対するエツチングの選択性が弱まって下地絶縁膜が
ダメージを受けることになる。
膜に対するエツチングの選択性が弱まって下地絶縁膜が
ダメージを受けることになる。
従って、下地絶縁膜の性能を維持するために、上記パワ
ー密度は０．５ Ｗ／ｃｍ”以下に設定されることが望
ましい。
ー密度は０．５ Ｗ／ｃｍ”以下に設定されることが望
ましい。
また、本発明はプラズマ密度を高めるために、上記エツ
チングガスにアルゴン等の不活性ガスを添加してエツチ
ングを行う際にも適用される。
チングガスにアルゴン等の不活性ガスを添加してエツチ
ングを行う際にも適用される。
以上説明のように本発明によれば、タングステンのエツ
チングに際して、アンダカソトがなくマスクパターンに
忠実に整合した異方性形状を有するタングステンパター
ンを、下地膜と充分にエツチングの選択性を有する低イ
オンエネルギーで、下地膜にダメージを与えずに容易に
形成することが可能になる。
チングに際して、アンダカソトがなくマスクパターンに
忠実に整合した異方性形状を有するタングステンパター
ンを、下地膜と充分にエツチングの選択性を有する低イ
オンエネルギーで、下地膜にダメージを与えずに容易に
形成することが可能になる。
従って本発明はタングステンよりなるゲート電極或いは
下層配線等を用いて半導体装置を高集積化、高速化する
際に極めて有効である。
下層配線等を用いて半導体装置を高集積化、高速化する
際に極めて有効である。
第１図は本発明の原理図、
第２図（ａｌ〜ｆｂｌは本発明の一実施例の工程断面図
、第３図は反応性イオンエツチング装置の模式断面図、 第４図は１１□Ｓの含有比率とタングステン（Ｗ）のエ
ソヂングレートとの関係図、 第５図は１１２Ｓの含有比率とアンダカソト量との関係
図、 第６図は従来方法の工程断面図 である。 図において、 １は下地絶縁膜、 ２はタングステン層、 ２八はタングステンパターン、 ３はマスクパターン、 ４はアンダカット部、 ５は半導体基板、 Ｆ＋は弗素イオン、 Ｆ９は弗素ラジカル を示す。
、第３図は反応性イオンエツチング装置の模式断面図、 第４図は１１□Ｓの含有比率とタングステン（Ｗ）のエ
ソヂングレートとの関係図、 第５図は１１２Ｓの含有比率とアンダカソト量との関係
図、 第６図は従来方法の工程断面図 である。 図において、 １は下地絶縁膜、 ２はタングステン層、 ２八はタングステンパターン、 ３はマスクパターン、 ４はアンダカット部、 ５は半導体基板、 Ｆ＋は弗素イオン、 Ｆ９は弗素ラジカル を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 弗素若しくは塩素系の主エッチングガスと硫化水素ガス
との混合ガスであって、硫化水素ガスの混合比率が該混
合ガスの総流量に対して１０〜２５％の範囲にあるエッ
チングガスを用いて、 反応性イオンエッチングを行うことを特徴とするタング
ステンのエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180288A JPH0269935A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | タングステンのエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180288A JPH0269935A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | タングステンのエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269935A true JPH0269935A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=16772426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22180288A Pending JPH0269935A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | タングステンのエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0269935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5774214A (en) * | 1996-12-12 | 1998-06-30 | Photometrics, Ltd. | Multi-mode imaging apparatus for radiation-emitting or absorbing samples |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP22180288A patent/JPH0269935A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5774214A (en) * | 1996-12-12 | 1998-06-30 | Photometrics, Ltd. | Multi-mode imaging apparatus for radiation-emitting or absorbing samples |
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