JPH06140367A

JPH06140367A - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH06140367A
Application number: JP28888592A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tatsumi; 哲也辰巳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｗ層のドライエッチングにおいて、オーバー
エッチング時の異方性の劣化を防止する。【構成】Ｓ₂Ｆ₂ガスを用いてＷ層３をエッチングす
ると、放電解離条件下で放出されるＳ（イオウ）がパタ
ーン側壁面にＳ堆積層５を形成し、この側壁保護効果に
より異方性形状を有するＷ配線パターン３ａが形成され
る。Ｓの堆積は気相中から継続的に行われるので、オー
バーエッチング時に過剰なＦ^*が側方マイグレーション
を起こしても、上記異方性形状は劣化しない。さらに下
地の密着層としてＮ原子を含有するＴｉＮ密着層２を用
いることにより、その露出面を窒化イオウ系堆積層６で
被覆することができ、下地選択性が向上する。Ｓ₂Ｆ₂
にＨ ₂等を添加すればＳの堆積を促進でき、Ｎ₂を添加
すれば気相中からもパターン側壁面上にも窒化イオウ系
堆積層６を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に適
用されるドライエッチング方法に関し、特に高融点金属
層のエッチングにおいて高選択性、高異方性、低汚染性
等を達成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体装置の配線材料として
はアルミニウム（Ａｌ）系材料が最も広く利用されてき
た。このＡｌ系材料については、Ｓｉ基板に対するアル
ミ・スパイク発生を防止するためにＳｉを添加したり、
あるいはストレスマイグレーション対策としてＣｕを添
加したり、さらにあるいはバリヤメタルとの積層構造を
採用することによりエレクトロマイグレーション耐性や
ストレスマイグレーション耐性を高める等、信頼性を向
上させるための様々な工夫がなされてきた。

【０００３】しかし、ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が急速する
に伴い、最小線幅が０．５μｍ以下のレベルの微細な半
導体装置では、これらの工夫をもってしてもＡｌ系配線
の信頼性低下を克服することが難しくなってきている。
かかる背景から近年、タングステン（Ｗ），モリブデン
（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ）等からなる高融点金属層を
配線材料層として用いることが検討されている。この高
融点金属層は、スパッタリングやＣＶＤ等の方法で成膜
された後、レジスト・マスクを用いてエッチングを行う
ことにより所定の形状にパターニングされる。

【０００４】これらの高融点金属のなかでも代表格であ
るＷの場合、そのエッチングは通常、Ｆ^*（フッ素ラジ
カル）を主エッチング種として用いる条件下で行われ
る。これは、エッチング反応生成物の蒸気圧を考慮する
と、Ｗ層はＷＦ_x（フッ化タングステン）の形で除去す
るのが最も容易だからである。たとえば、第３９回応用
物理学関係連合講演会（１９９２年春季年会）講演予稿
集ｐ．５０３，講演番号２８ｐ−ＮＣ−１には、ＲＦバ
イアス印加型の有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング
装置を用いてウェハを−３０℃に冷却しながら、ＳＦ₆
ガスを用いてＷ層をエッチングした例が報告されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｗ層の
エッチングに関しては、再現性の高い異方性ドライエッ
チング方法、特にオーバーエッチング時における異方性
形状の劣化や選択性の不足等の問題点が十分に解決され
ているとは言えない。これらの問題点を、図２を参照し
ながら説明する。

【０００６】図２（ａ）は、半導体ウェハにおいて層間
絶縁膜１１上にＴｉＮ密着層１２を介してＷ層１３が積
層され、さらにこのＷ層１３の上にレジスト・マスク１
４が所定のパターンに形成された状態を示している。通
常のエッチング装置内では、ウェハ温度やプラズマ密度
の不均一性等に起因して１枚のウェハ上でもその領域に
よりエッチング速度が微妙に異なっている場合が多い。
ここでは、相対的にエッチング速度の速い領域を領域
ａ、遅い領域を領域ｂとする。

【０００７】いま、このような状態でＦ^*によるラジカ
ル反応を主体とするエッチング条件で上記Ｗ層１３をエ
ッチングすると、図２（ｂ）に示されるように、エッチ
ング速度の速い領域ａにおいて先にＷ配線パターン１３
ａが完成し、下地のＴｉＮ密着層１２が露出する。しか
し、この時点では、エッチング速度の遅い領域ｂにおい
てＷ層１３の残余部１３ｂがまだ残っている。ここまで
の工程が、ジャストエッチング工程である。

【０００８】そこで、この残余部１３ｂを除去するため
に、さらにエッチングを行う必要がある。この工程が、
オーバーエッチング工程である。しかし、このオーバー
エッチング工程中、エッチングすべきＷ層１３が既に消
失している領域ａではＦ^*が相対的に過剰となり、この
Ｆ^*が側方マイグーションを起こしてＷ配線パターン１
３ａの側壁面を攻撃する。この結果、図２（ｃ）に示さ
れるように、領域ｂにおいてＷ配線パターン１３ａが完
成される頃には、領域ａ内のＷ配線パターン１３ａはア
ンダカットや逆テーパー形状の生じたＷ配線パターン１
３ｃに変化してしまうのである。

【０００９】一方、選択性の不足は、上述のようなラジ
カル反応を主体とするエッチング・プロセスにおいて高
異方性を達成しようとする場合に、必ず行き当たる問題
点である。一般に、等方的なラジカル反応を主体として
エッチングが進行するようなプロセスでは、異方性形状
を得るために入射イオン・エネルギーをある程度高める
ことが必要である。これは、方向性を有するイオンの運
動エネルギーでラジカル反応をアシストすると共に、イ
オン・スパッタ作用により生成するレジスト・マスクの
分解生成物を側壁保護膜として利用するためである。し
かし、このことは、下地材料層やレジスト・マスクに対
する選択性を必然的に低下させる上、パーティクル汚染
を増大させる原因ともなってしまう。

【００１０】そこで本発明は、Ｗ層に代表される高融点
金属層の高選択、高異方性エッチングを容易に実現する
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、放電解離条件下でプラズマ中にハロゲン・ラジ
カルと遊離のイオウとを放出し得るエッチング・ガスを
用い、被エッチング領域にイオウ系堆積物を堆積させな
がら高融点金属層のエッチングを行うものである。

【００１２】本発明はまた、放電解離条件下でプラズマ
中にハロゲン・ラジカルと遊離のイオウとを放出し得る
エッチング・ガスを用い、被エッチング領域にイオウ系
堆積物を堆積させながら高融点金属層のエッチングを実
質的にその層厚分だけ行うジャストエッチング工程と、
前記エッチング・ガスにＨ₂，Ｈ₂Ｓ，シラン系化合物
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン・ラジカル消
費性化合物を添加して前記イオウ系堆積物の堆積を促進
させながら前記高融点金属層の残余部をエッチングする
オーバーエッチング工程とを有するものである。

【００１３】本発明はまた、前記エッチング・ガスが窒
素系化合物を含み、前記イオウ系堆積物として窒化イオ
ウ系化合物を堆積させるものである。

【００１４】本発明はまた、前記高融点金属層が窒素原
子を含有する密着層の上に積層されてなり、該高融点金
属層が除去された領域では該密着層の露出面上に窒化イ
オウ系化合物を堆積させるものである。

【００１５】本発明はさらに、前記エッチング・ガスが
Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ ₁₀から選ばれる少な
くとも１種類のフッ化イオウを含み、前記高融点金属層
をタングステン系材料層とするものである。

【００１６】

【作用】本発明のドライエッチング方法では、高融点金
属層のエッチング・ガスとして、放電解離条件下でプラ
ズマ中にハロゲン・ラジカルと遊離のイオウ（Ｓ）とを
放出し得る組成のガスを用いる。ここで、ハロゲン・ラ
ジカルは、高融点金属をハロゲン化物の形で除去するた
めのエッチング種である。一方のＳは、昇華性物質であ
り、条件にもよるが、一般にドライエッチングが行われ
るような高真空下においてウェハの温度がおおよそ９０
℃未満に制御されていれば、その表面に付着することが
できる。このとき、付着面がイオンの入射面であればＳ
は直ちにスパッタ除去されるので、Ｓはこの付着面に対
して選択性を向上させる効果を有することになる。ま
た、付着面がイオンの垂直入射が原理的に起こらないパ
ターン側壁面等であれば、Ｓはそのまま堆積して側壁保
護膜を形成し、異方性の達成に寄与する。

【００１７】このように、本発明では気相中に生成する
堆積性物質を用いて側壁保護膜を構成することができる
ので、レジスト・マスクを大きな運動エネルギーを有す
るイオンでスパッタする必要が特にない。つまり、異方
性の確保に必要な入射イオン・エネルギーを、従来のプ
ロセスよりも大幅に低減させ、これによりレジスト・マ
スクや下地材料層に対する選択性を著しく向上させるこ
とができるのである。

【００１８】しかも、Ｓはエッチング終了後にウェハを
おおよそ９０℃以上に加熱するか、Ｏ₂プラズマ・アッ
シングを行えば容易に昇華除去もしくは燃焼除去するこ
とができ、これ自身、何らパーティクル汚染源となる虞
れがない。

【００１９】以上が本発明の基本的な考え方であるが、
さらにエッチング工程をジャストエッチング工程とオー
バーエッチング工程の２段階に分け、後者の工程におい
てイオウ系堆積物の堆積を促進すると、異方性形状を良
好に伊豆し、下地選択性を一層向上させることができ
る。つまり、ウェハ上の一部で下地材料層が露出し始め
た時点でイオウ系堆積物の堆積を促進すれば側壁保護効
果が強化され、この時点でハロゲン・ラジカルが過剰と
なったとしても、その側方攻撃からパターンの側壁面を
保護することができるからである。また、下地材料層の
ようなイオンの垂直入射面上でもＳの付着量が増えるた
め、該下地材料層に対する選択性が向上するのである。

【００２０】上述のエッチング・ガスにさらに窒素系化
合物が添加されている場合には、プラズマ中に放出され
たＳ原子と窒素系化合物から放出されたＮ原子とが反応
して種々の窒化イオウ系化合物が生成し、一層強力な表
面保護効果を期待することができる。これら窒化イオウ
系化合物による表面保護効果については、本願出願人が
先に特願平３−３０１２８１号明細書において初めて明
らかにしているが、その中心的役割を果たす化合物はポ
リマー状のポリチアジル（ＳＮ）_xである。（ＳＮ）_x
はＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−・・・の繰り返し共有結合鎖を有
し、単体のＳに比べてイオンやラジカルの攻撃に対して
高い耐性を示す。しかも、エッチング終了後にはウェハ
を１３０℃程度に加熱するか、あるいはＯ₂プラズマ・
アッシングを行うことにより、容易に昇華、分解もしく
は燃焼するので、やはりパーティクル汚染源となる虞れ
がない。

【００２１】ところで、高融点金属層を半導体装置の配
線材料層として用いようとするならば、当然その下地材
料層は層間絶縁膜となる。この場合、高融点金属層と層
間絶縁膜との間には、両者の間の密着性を向上させるた
めに密着層を介在させることが一般化している。この密
着層としてＮ原子を含有する材料層を用いれば、該密着
層が露出した時点でその露出面から供給されるＮ原子と
プラズマ中のＳ原子とが反応し、上述のような窒化イオ
ウ系化合物が生成する。したがって、下地選択性を著し
く向上させることができる。

【００２２】なお、本発明によりエッチングされる高融
点金属層として特にＷ層を想定した場合には、ハロゲン
・ラジカルとしてＦ^*を用いるプロセスが実用上最も重
要である。Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀の４種
類のフッ化イオウは、本願出願人が先に特開平４−８４
４２７号公報においてＳｉＯ_x系材料層のエッチング・
ガスとして提案した化合物である。いずれも、エッチン
グ種としてＦ^*を生成することはもちろん、従来より良
く知られたＳＦ₆に比べて分子のＳ／Ｆ比（Ｓ原子数と
Ｆ原子数の比）が大きく、放電解離条件下で遊離のＳを
効率良く放出する性質を有する。したがって、上記フッ
化イオウを用いることにより、イオウ系堆積物による側
壁保護とＦ^*によるエッチング反応を、基本的に単一組
成のエッチング・ガスを用いて行うことができるわけで
ある。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２４】実施例１本実施例は、エッチング・ガスとしてＳ₂Ｆ₂を用い、
パターン側壁面上に堆積するＳを側壁保護膜として利用
しながらＷ層を異方性エッチングした例である。このプ
ロセスを、図１を参照しながら説明する。本実施例にお
いてエッチング・サンプルとして用いたウェハは、図１
（ａ）に示されるように、層間絶縁膜１上にＴｉＮ密着
層２を介してＷ層３がスパッタリング法により成膜さ
れ、さらにこのＷ層３の上にレジスト・マスク４が所定
のパターンに形成されたものである。ここで上記レジス
ト・マスク４は、たとえばノボラック系ポジ型フォトレ
ジスト材料の塗膜についてｉ線リソグラフィとアルカリ
現像処理を行うことにより、約０．３５μｍのパターン
幅に形成されている。

【００２５】上記のウェハをＲＦバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一
例として下記の条件でＷ層３をエッチングした。Ｓ₂Ｆ₂流量５０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー５０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度 −３０ ℃（アルコール系冷媒
使用）このエッチング工程では、Ｓ₂Ｆ₂から解離生成するＦ
^*によるラジカル反応が、同じくＳ₂Ｆ₂から生成する
Ｓ_x ⁺，ＳＦ_x ⁺等のイオンの入射エネルギーにアシス
トされる機構でエッチングが進行した。さらに、Ｓ₂Ｆ
₂からはＳが放出されてパターン側壁面に堆積し、図１
（ｂ）に示されるようなＳ堆積層５が形成された。この
Ｓ堆積層５の側壁保護効果により、Ｗ層３のエッチング
は異方的に進行した。

【００２６】なお、この工程はウェハを低温冷却しなが
ら行われているため、上記の側壁保護効果には、エッチ
ング反応生成物であるＷＳ_x（硫化タングステン）の寄
与も一部含まれているものと考えられる。

【００２７】このエッチングの途中、エッチング速度が
相対的に速い領域Ａでは、早い時期に下地のＴｉＮ密着
層２が露出した。一方のエッチング速度が相対的に遅い
領域Ｂでは、Ｗ層３の残余部３ｂがまだ残っているの
で、領域ＡではＴｉＮ密着層２がプラズマに曝されるこ
とになるが、この露出面は窒化イオウ系堆積層６に被覆
されることにより、効果的に保護された。この窒化イオ
ウ系堆積層６は、Ｆ^*の作用によりＴｉＮ密着層２の露
出面からＴｉ原子が引き抜かれ、この結果生成したＮ原
子のダングリング・ボンドに気相中のＳ原子が結合する
ことにより形成されたものであり、主として（ＳＮ）_x
を含んでいる。

【００２８】上記エッチングは、領域ＢにおけるＷ層３
の残余部３ｂが除去された時点で終了した。この間、領
域Ａではパターン側壁面上におけるＳ堆積層５の形成が
継続して行われているため、図１（ｃ）に示されるよう
に、Ｗ配線パターン３ａの異方性形状が何ら劣化するこ
とはなかった。また、領域ＢにおいてもＴｉＮ密着層２
の露出面上には窒化イオウ系堆積層６が形成された。

【００２９】上記Ｓ堆積層５および窒化イオウ系堆積層
６は、エッチング終了後にＯ₂プラズマを用いてレジス
ト・マスク４をアッシングする際に図１（ｄ）に示され
るように同時に燃焼除去され、ウェハ上に何らパーティ
クル汚染を残すことはなかった。なお、Ｓ堆積層５およ
び窒化イオウ系堆積層６は、アッシング前にウェハを１
３０℃程度に加熱することにより昇華除去もしくは分解
除去しても良い。

【００３０】実施例２本実施例では、同様のＷ層のエッチング工程をジャスト
エッチング工程とオーバーエッチング工程の２段階に分
け、後者の工程においてＳ₂Ｆ₂／Ｈ₂混合ガスを用い
ることによりエッチング反応系のＳ／Ｆ比を上昇させ、
選択性の向上を目指した。

【００３１】本実施例でエッチング・サンプルとして用
いたウェハは、実施例１で用いたものと同様である。ジ
ャストエッチングは実施例１と同じ条件で行い、図１
（ｂ）に示されるように領域ＡにおいてＴｉＮ密着層２
が露出した時点で終了させた。

【００３２】続くオーバーエッチングは、一例として下
記の条件により行った。Ｓ₂Ｆ₂流量３０ＳＣＣＭＨ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー５０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度 −３０ ℃ このオーバーエッチング工程では、Ｈ₂から生成したＨ
^*がＳ₂Ｆ₂から生成するＦ^*の一部を捕捉してＨＦ
（フッ化水素）の形で除去する。このため、エッチング
機構におけるラジカル反応の寄与が低下すると共にＳの
供給が促進され、パターン側壁面上におけるＳ堆積層５
の形成、およびＴｉＮ密着層２の露出面上における窒化
イオウ系堆積層６の形成が促進された。これにより、下
地選択性が実施例１よりもさらに向上した。

【００３３】実施例３本実施例では、オーバーエッチング工程においてＳ₂Ｆ
₂／Ｈ₂Ｓ混合ガスを用いることにより、選択性をなお
一層向上させた。本実施例において、ジャスト・エッチ
ングまでの工程は実施例２で上述したとおりである。

【００３４】続くオーバーエッチングは、一例として下
記の条件により行った。Ｓ₂Ｆ₂流量３０ＳＣＣＭＨ₂Ｓ流量２０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度 −３０ ℃

【００３５】ここで、Ｓ₂Ｆ₂に添加されているＨ₂Ｓ
は、Ｈ^*の供給源であると同時に、Ｓの供給源でもあ
る。つまり、実施例２で用いたＨ₂よりもＳ／Ｆ比の上
昇効果がさらに大きく、効率良いＳの供給が期待でき
る。このため、異方性加工に必要な入射イオン・エネル
ギーが少なくて済み、ジャストエッチング工程に比べて
ＲＦバイアス・パワーを下げることができた。この結
果、レジスト・マスク４や下地材料層に対する選択性が
向上し、また下地材料層へのダメージを低減することが
できた。

【００３６】実施例４本実施例では、同様のＷ層のエッチングをＳ₂Ｆ₂／Ｎ
₂混合ガスを用いて１段階で行った。すなわち、図１
（ａ）に示したウェハを用い、一例として下記の条件で
Ｗ層３をエッチングした。

【００３７】Ｓ₂Ｆ₂流量５０ＳＣＣＭＮ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー２０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度０ ℃

【００３８】このエッチング過程では、Ｓ₂Ｆ₂から放
出されるＳ原子とＮ₂から放出されるＮ原子とがプラズ
マ中で反応して窒化イオウ系化合物を生成する。つま
り、窒化イオウ系堆積層６の形成はＴｉＮ密着層２の露
出面上のみならず、パターン側壁面上でも起こる。上記
窒化イオウ系化合物は単体のＳに比べて高いエッチング
耐性を示すため、異方性加工に要する入射イオン・エネ
ルギーは実施例３よりもさらに低減させることができ
た。また、窒化イオウ系化合物は単体のＳに比べて昇華
（もしくは分解）温度も高いため、先の各実施例よりも
ウェハ温度を高めた条件を採用することができた。この
ことは、ウェハの冷却所要時間の短縮や冷却系統の簡略
化を可能とし、スループットや経済性の向上に寄与す
る。

【００３９】以上、本発明を４例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれら各実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上述の各実施例ではＷ層のエ
ッチングを想定してＳ₂Ｆ₂をエッチング・ガスの主成
分として用いたが、本発明で限定される他の３種類のフ
ッ化イオウを用いても、基本的には同様の結果が得られ
る。

【００４０】また、Ｓ原子とＦ^*とは必ずしも同一の分
子から供給される必要はなく、たとえばＨ₂ＳとＮＦ₃
との混合ガス等を用いても良い。ハロゲン・ラジカル消
費性化合物としてはＨ₂，Ｈ₂Ｓのみを例示したが、シ
ラン系化合物を用いた場合にも同等の結果が得られる。
窒素系化合物としては、上述のＮ₂の他、ＮＦ₃等を用
いることもできる。

【００４１】さらに、Ｗ層以外の高融点金属層をエッチ
ングする場合には、該高融点金属層の構成元素の種類に
応じて、エッチング反応生成物が脱離に十分な高い蒸気
圧を持ち得るよう、ハロゲン・ラジカルを選択すれば良
い。たとえば、Ｃｌ^*はＳ₃ＳＣｌ₂，Ｓ₂Ｃｌ₂，Ｓ
Ｃｌ₂等から、またＢｒ^*はＳ₃Ｂｒ₂，Ｓ₃Ｂｒ₂，
ＳＢｒ₂等から供給することができる。もちろんこの場
合も、Ｓ原子とハロゲン・ラジカルとが必ずしも同一分
子から供給される必要はない。

【００４２】本発明のエッチング・ガスには、スパッタ
リング効果、冷却効果、希釈効果等を得る目的でＨｅ，
Ａｒ等の希ガスが添加されていても構わない。

【００４３】Ｎ原子を含む密着層の構成材料としてはＴ
ｉＮを例示したが、ＴｉＯＮ等、他の含窒素化合物であ
っても構わない。あるいは、本来的に化合物の構成元素
としてＮ原子を有していなくとも、たとえばイオン注入
によりＮ原子が導入された材料層を用いても良い。この
他、エッチング条件、使用するエッチング装置、ウェハ
の構成等が適宜変更可能であることは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のドライエッチング方法によれば、イオウ系堆積物に
よる側壁保護を利用しながら高異方性、高選択性、低汚
染性、低ダメージ性をもって高融点金属層をエッチング
することが可能となる。したがって、本発明は微細なデ
ザイン・ルールにもとづいて設計され、高集積度および
高性能を有する半導体装置の製造において極めて有用で
あり、特に半導体装置の配線材料層としてのＷ層の実用
化に道を開くものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング方法を適用したプロ
セス例をその工程順にしたがって示す模式的断面図であ
り、（ａ）はＷ層上にレジスト・マスクが形成されたエ
ッチング前のウェハの状態、（ｂ）はジャストエッチン
グ工程の終了時の状態、（ｃ）はオーバーエッチング工
程の終了時の状態、（ｄ）はレジスト・マスク、側壁保
護膜等が除去された状態をそれぞれ表す。

【図２】従来のドライエッチング方法における問題点を
説明するための模式的断面図であり、（ａ）はエッチン
グ前のウェハの状態、（ｂ）はジャストエッチング工程
の終了時の状態、（ｃ）はオーバーエッチング工程の終
了時においてＷ配線パターンの一部に断面形状の劣化が
生じた状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１・・・層間絶縁膜２・・・ＴｉＮ密着層３・・・Ｗ層３ａ・・・Ｗ配線パターン４・・・レジスト・マスク５・・・Ｓ（イオウ）堆積層６・・・窒化イオウ系堆積層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電解離条件下でプラズマ中にハロゲン
・ラジカルと遊離のイオウとを放出し得るエッチング・
ガスを用い、被エッチング領域にイオウ系堆積物を堆積
させながら高融点金属層のエッチングを行うことを特徴
とするドライエッチング方法。
【請求項２】放電解離条件下でプラズマ中にハロゲン
・ラジカルと遊離のイオウとを放出し得るエッチング・
ガスを用い、被エッチング領域にイオウ系堆積物を堆積
させながら高融点金属層のエッチングを実質的にその層
厚分だけ行うジャストエッチング工程と、前記エッチング・ガスにＨ₂，Ｈ₂Ｓ，シラン系化合物
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン・ラジカル消
費性化合物を添加して前記イオウ系堆積物の堆積を促進
させながら前記高融点金属層の残余部をエッチングする
オーバーエッチング工程とを有することを特徴とするド
ライエッチング方法。
【請求項３】前記エッチング・ガスが窒素系化合物を
含み、前記イオウ系堆積物として窒化イオウ系化合物が
生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のドライエッチング方法。
【請求項４】前記高融点金属層が窒素原子を含有する
密着層の上に積層されてなり、該高融点金属層が除去さ
れた領域では該密着層の露出面上に窒化イオウ系化合物
が堆積することを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項５】前記エッチング・ガスがＳ₂Ｆ₂，ＳＦ
₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀から選ばれる少なくとも１種類の
フッ化イオウを含み、前記高融点金属層がタングステン
系材料層であることを特徴とする請求項１ないし請求項
４のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。