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JPH03127826A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH03127826A
JPH03127826A JP26667689A JP26667689A JPH03127826A JP H03127826 A JPH03127826 A JP H03127826A JP 26667689 A JP26667689 A JP 26667689A JP 26667689 A JP26667689 A JP 26667689A JP H03127826 A JPH03127826 A JP H03127826A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
etching
mixed gas
chlorine
polycrystalline silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26667689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Iizuka
飯塚 勝彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP26667689A priority Critical patent/JPH03127826A/en
Publication of JPH03127826A publication Critical patent/JPH03127826A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔概要〕 タングステンシリサイドと多結晶シリコンの層構造から
なる被加工物のドライエツチング方法に関し、 被加工物を垂直にエツチングするとともに、多結晶シリ
コンが下地シリコン酸化膜に対して高い選択比をもって
エツチングされるエツチング方法を提供することを目的
とし、 レジストと、Cを構成物質として有しない絶縁膜を上下
に積層したマスクを用い、塩素含有ガスと、この塩素含
有ガスに対して、10%以下のBCf3、50%以下の
HBr、または50%以下のBrの1種以上からなる添
加ガスとを混合した第1エツチングガス、あるいはCt
aとCCl4. ciaと5iC14+ もしくはcc
i4とO8の混合ガスあるいはCCl4単独から選択さ
れた第2エツチングガスを用い、被加工物の温度を15
0℃以下にして、タングステンシリサイドのエツチング
を行う第1工程と、該レジストを除去する第2工程と、
該Cを構成物質として有しない絶縁膜をマスクとして、
第1混合ガスを用い0℃未満で、あるいはHBr単独、
HBrを主とし50%未満のCLを添加した混合ガスか
ら選択された第3エツチングガスを用い、多結晶シリコ
ンのエツチングを行う第3工程とから構成する。 [産業上の利用分野] 本発明は、タングステンシリサイドと多結晶シリコンの
層構造からなる被加工物のドライエツチング方法に関す
る。 半導体デバイスの微細化に伴い、比較的低い抵抗を有す
るタングステンシリサイドと多結晶シリコンの二層構造
の材料がゲート電極および配線に多く用いられている。 これらをエツチングするS・F8やCI2 *を用いた
ドライエツチング方法が提供されている(VLSI製造
技術、1989年1月14日、日経BP社発行、第25
3頁)が、最近要求されている微細化の観点からはアン
ダーカットが生じ易く、寸法精度が悪く、また、下地の
シリコン酸化膜(S i O□)に対する多結晶シリコ
ンのエツチング選択比(以下、単に「選択比」と言う)
が低いので、これらの要求を満たす微細パターン形成技
術が必要である。 [従来の技術〕 これまでタングステンシリサイドと多結晶シリコンの二
層構造をドライエツチングする技術としては、次に示す
ものがある。 [i] SF8 、またはSF、と02の混合ガスによ
るドライエツチング方法。[文献芯:“低周波励起平行
平板型リアクタを用いたSFaグロー放電によるポリサ
イド構造のエツチング:M、E。 Coe、S、H,Rogers:5olid 5tat
e teqhnology  (日本版) 、0cto
ber 1982] [2]Cβ2と02の混合ガスによる反応性イオンエツ
チング(RI E)方法。
[Summary] Regarding the dry etching method of a workpiece consisting of a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon, the workpiece is etched vertically and the polycrystalline silicon is etched with a high selectivity to the underlying silicon oxide film. The purpose of the present invention is to provide an etching method using a mask in which a resist and an insulating film that does not contain C as a constituent material are laminated above and below, and a chlorine-containing gas and a BCf3 of 10% or less for the chlorine-containing gas. , 50% or less HBr, or 50% or less Br.
a and CCl4. cia and 5iC14+ or cc
Using a second etching gas selected from a mixture of i4 and O8 or CCl4 alone, the temperature of the workpiece was increased to 15%.
A first step of etching the tungsten silicide at a temperature below 0° C., a second step of removing the resist,
Using an insulating film that does not have C as a constituent material as a mask,
using the first mixed gas at below 0°C, or HBr alone;
A third step of etching polycrystalline silicon using a third etching gas selected from a mixed gas containing mainly HBr and less than 50% CL added thereto. [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for dry etching a workpiece having a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon. With the miniaturization of semiconductor devices, materials with a two-layer structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon, which have relatively low resistance, are often used for gate electrodes and wiring. A dry etching method using S・F8 or CI2* is provided for etching these (VLSI Manufacturing Technology, January 14, 1989, published by Nikkei BP, Vol. 25).
However, from the viewpoint of miniaturization that is recently required, undercuts tend to occur, dimensional accuracy is poor, and the etching selectivity of polycrystalline silicon to the underlying silicon oxide film (S i O , simply called "selectivity ratio")
Therefore, there is a need for a fine pattern forming technology that meets these requirements. [Prior Art] Conventional techniques for dry etching a two-layer structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon include the following. [i] Dry etching method using SF8 or a mixed gas of SF and 02. [Literature core: “Etching of polycide structures by SFa glow discharge using a low frequency excited parallel plate reactor: M, E. Coe, S, H, Rogers: 5solid 5tat
e technology (Japanese version), 0cto
ber 1982] [2] Reactive ion etching (RIE) method using a mixed gas of Cβ2 and 02.

【3】CL、ガスを使い、電子サイクロトロン共鳴(E
CR)プラズマを用いたドライエツチング方法。 [4] SFjとC,Cβ2F8の混合ガスな用い、E
CRプラズマを用いたドライエツチング方法。 [5]CniとC0g4.Cta2とSiC忍。 またはcci!、4と02の何れがかを使用する反応性
イオンエッチ(ECR)方法 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、SF、によるRIE (11ではアンダーカ
ットが入り易い。また、酸素を添加ガスとして用いると
下地のシリコン酸化膜(SiO2)に対する多結晶シリ
コンの選択比を高くする作用があるが、二層構造被加工
物の垂直形状は得られない上、マスク材の後退を促進し
、寸法精度の低下を引き起す。 同様に、Cβ2と03の混合ガスによるRIE〔2〕の
場合も二層構造加工物の垂直形状は得られず、またマス
ク材の後退もあるためパターン精度が悪い。 また、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を用いたエツ
チング方法[3〕では、二層構造被加工物の垂直形状を
得ようとするとS i O)に対する選択比は5以下に
なってしまい、逆に選択比を上げると垂直形状は得られ
ない。ゆえに、垂直形状が得られる条件と高選択比が得
られる条件とに分けて行う2ステツプエツチングが検討
されているが、2ステツプ目のエツチング時間を長くす
ると、多結晶シリコン層の形状が悪くなる。ゆえに、段
差のあるところではこのエツチング方法〔3〕は使えな
い。 そして、〔4]のエツチング方法で使われるCTCβz
Fmはフロン規制の対象となるガスであるから今度使用
不可となる。 〔5〕のエツチング方法は高い選択比と垂直形状を両立
させることが困難である。 よって、本発明は、タングステンシリサイドと多結晶シ
リコンの層構造を持つ被加工物を垂直にエツチングする
とともに、多結晶シリコンが下地・シリコン酸化膜に対
して高い選択比をもってエツチング方法を提供すること
を目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 タングステンシリサイドと多結晶シリコンの層構造から
なる被加工物のドライエツチング方法における上述の課
題は、以下の方法で解決される。 (1)タングステンシリサイドと多結晶シリコンの層構
造からなる被加工物のドライエツチング方法において、 レジストと、Cを構成物質として有しない絶縁膜を上下
に積層したマスクを用い、塩素含有ガスと、この塩素含
有ガスに対して、10%以下のBCl3、50%以下の
HBr、または50%以下のBrの1種以上からなる添
加ガスとを混合した第1エツチングガス、あるいはCl
2とCC:L、 Cl2と5il14+ もしくはCC
l4と02の混合ガスあるいはCC1,単独から選択さ
れた第2エツチングガスを用い、被加工物の温度を15
0℃以下にして、タングステンシリサイドのエツチング
を行う第1工程と、 該レジストを除去する第2工程と、 該Cを構成物質として有しない絶縁膜をマスクとして、
第1混合ガスを用い0℃未満で、あるいはHBr単独、
HBrを主とし50%未満のCl2を添加した混合ガス
から選択された第3エツチングガスを用い、多結晶シリ
コンのエツチングを行う第3工程と を有することを特
徴とするドライエツチング方法。 (2)第1エツチングガス、第2エツチングガスまたは
第3エツチングガスのいずれか1種以上に、窒素、酸素
、希ガス元素のうちいずれか1種類以上を添加した混合
ガスをそれぞれの工程で、用いることを特徴とする(1
)のドライエツチング方法 (3)前記第2工程のレジスト除去装置を、被加工物が
直接プラズマにさらされないダウンフロー型の装置を用
い、酸素、または酸素を主とし窒素、水素、水、該酸素
に対し10%以下のハロゲン系ガスのうちいずれか1種
類以上を添加した混合ガスをアッシングガスとして用い
て行うことを特徴とする(1)または(2)のドライエ
ツチング方法。 〔作用〕 以下、本発明の構成を明らかとするために、本発明者の
実験結果を図面参照として説明する。なお、図中、1は
シリコン基板、2は5iO−層、3は多結晶シリコン、
4はタングステンシリサイド、5は5iOz膜マスク、
6はレジストである。 (第1工程) 第1工程でタングステンシリサイドをエツチングするの
に、塩素単独のエツチングガスではアンダーカットが生
じた(第2図参照)。そこで、タングステンシリサイド
の側壁を保護する膜を形成するガスを塩素に添加した。 その添加ガスが、三塩化ホウ素、臭化水素、四塩化炭素
、四塩化ケイ素である。これにより、アンダーカットの
ない垂直形状が得られた(第3図参照)。ただし、この
。 側壁保護膜は、添加ガスだけの作用では形成されず、レ
ジストからの炭素や水素の作用が伴って形成された保護
膜である。なぜならマスク材にSiO2膜を用い、塩素
と三塩化ホウ素の混合ガスでタングステンシリサイドの
エツチングを行ったが、アンダーカットが生じた(第4
図参照)。 また、三塩化ホウ素の添加量を該塩素に対し10%以下
としたのは、該添加量が10%を越えるとタングステン
シリサイドのエッチレートが実用レベル以下となること
、および形状が悪化し、垂直とならないからである(第
5図、第6図参照)。臭化水素の添加量についても同様
な理由により50%以下の添加量とした(第7図参照)
。 さらにまた、本発明のエツチングガスを用いた場合、基
板温度が低いとタングステンシリサイドはほとんどエツ
チングされないことがわかった。これを第8図、第9図
に示した。第8図は、塩素と該塩素に対し6%の三塩化
ホウ素の混合ガスをエツチングガスに用いた場合であり
、第9図は、塩素と該塩素に対し20%の臭化水素の混
合ガスをエツチングガスに用いた場合である。したがっ
て、実用上は基板温度を20℃以上とすることが望まし
い。なお、基板温度の上限は、レジストの耐熱性を考慮
し150℃とした。 (第3工程) 第3工程で多結晶シリコンを塩素と三塩化ホウ素の混合
ガスでエツチングする際、炭素を含まない膜をマスクと
した方がレジストマスクの場合より、下地のシリコン酸
化膜に対し高い選択比をもってエツチング可能である。 ここで、炭素の影響による選択比の変化の例を表1に示
した。 このときのエツチング条件は、塩素流量が80secm
、三塩化ホウ素流量が5secm、 r fパワーが0
.66w/crrr、圧力が0.10Torr、基板温
度が0℃とした。 (以下余白) 表1゜ 炭素の影響 また、0℃以下にすることによってタングステンシリサ
イドはエツチングせずに多結晶シリコンのエツチングが
可能である(第8図参照)。この現像は、塩素と臭化水
素の混合ガス、および塩素と臭素の混合ガスを用いた場
合にも観られた(第9図参照)。 次に、臭化水素単独、または該臭化水素に対し50%未
満の塩素からなる混合ガスをエツチングガスに用いた場
合、タングステンシリサイドはエツチングせずに、多結
晶シリコンのエツチングが可能である(第7図参照)。 この現象は臭素と該臭素に対し50%未満の塩素からな
る混合ガスを用いた場合にも観られた。 (第2工程) 第2工程で使うレジスト除去を被加工物が直接酸素プラ
ズマにさらされる装置で行った場合、第1工程で表出し
た多結晶シリコンの表面が酸化してシリコン酸化膜が形
成され、続く第3工程の多結晶シリコンのエツチングで
遅れ時間が生じた。ゆえに、スルーブツトを上げるため
にも、該シリコン酸化膜の形成は好ましくない。したが
って、該シリコン酸化膜が形成しにくい装置、およびプ
ロセスが望まれる。これには、被加工物がプラズマに直
接さらされないダウンフロー型の装置が良い。また、ア
ッシングガスも、酸素ガス単独より酸素と、窒素、水素
、水、該酸素に対し10%以下のハロゲン系ガスのうち
いずれか1種類以上を添加した混合ガスを用いた方が、
多結晶シリコン表面にシリコン酸化膜が形成されにくい
。また、添加するハロゲン系ガスの量が10%をこえた
場合は、タングステンシリサイドや多結晶シリコンにア
ンダーカットが生じたり、続く第3工程でのエツチング
で選択比の低下を引き起すことになるからである。 〔実施例1 第10図は、本発明を実施する際に用いた平行平板電極
型RIE装置の断面図である。図において、7はエツチ
ング室、9は冷却水循環機構、10は蛍光光フアイバー
温度計、12は試料を静電。 吸着する直流出力(DCパワー)供給源、13はHeガ
ス供給口、11はHeガス排気口、18は高周波電源、
8は絶縁物、14は試料、15は蛍光物質、16はガス
供給口、17は静電チャック、19はガス排気口である
。 エツチング室7内に例えばCl、zとB CQ sの混
合ガスを導入し、ガス排気口19より排気して反応室内
の圧力を0.05Torrに保った。そして、高周波電
源18から周波数13.56MH,のの電力を基板当り
150Wから250w印加し。 で、試料のドライエツチングを行った。熱伝導用に使用
したHeガスの圧力はすべて2 Torrとした。また
、エツチング中の基板温度は蛍光光フアイバー温度計1
0で測定した。 第11図は、レジスト除去に用いたマイクロ波ダウンフ
ローアッシング装置の概略図である。 プラズマ室23と試料25の置かれた反応室との間には
パンチングボード24を置いた。ステージ26の中には
ヒーター27が備えられ、40℃から400℃までの温
度調節が可能である。レジストのアッシング条件は、反
応室内の圧力が0−3Torr、マイクロ波出力が1.
5KW、02流量がILSM、ステージ温度が160℃
とした。 本発明に用いた試料の模式断面図を第1図に示す。 図において、シリコン基板1上に絶縁膜として熱酸化に
よる厚さ100OAのSing膜2を形成し、その上に
CVD (化学気相成長)法によす、厚さが2000A
の多結晶シリコン3を形成し、さらにその上に同じCV
D法により、厚さが2000Aのタングステンシリサイ
ド4を形成した。続いて、イオン打込法を用い燐を打込
んだ。 そしてさらにその上にCVD法により厚さ1000Aの
Sing膜5を形成し、またその上にレジスト6を用い
て線幅0.3μm、厚さ1μmのマスクパターンを形成
した。そのレジストマスクを用いて、CV D −S 
i O*膜をエツチングして5ins膜マスクを形成し
た。 次に、実施例を示す。なお、エツチング後の形状は、走
査型電子顕微鏡(SEM)を使って観察した。 〔実施例1〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合
ガス(流量は塩素が90 sccm、三塩化ホウ素が1
0s105eを用い、rfパワーが150w、圧力が0
.05Torr、基板温度(基板温度と被加工物の温度
差はほとんどないことから、以下被加工物の温度を基板
温度という)を80℃にして、第12図の試料のタング
ステンシリサイドのエツチングを行った。続く第2工程
では、第11図に示すマイクロ波ダウンフローアッシン
グ装置を使い、アッシングガスに酸素(流量はISLM
)を用い、マイクロ波パワーが1.2kw、圧力が0.
80Torr、ステージの温度が160℃にして、レジ
ストを除去した。そして第3工程において、同じく第1
0図に示す平行平板型RIE装置を使い、エツチングガ
スに塩素と三塩化ホウ素の混合ガス(流量は塩素が90
scc+a、三塩化ホウ素が10 secm)を用い、
rfパワーが150w、圧力が0 、05Torr、基
板温度が0℃として、多結晶シリコンのエツチングを行
った。 この結果、下地のシリコン酸化膜に対する選択比が26
で、第13図に示した垂直形状が得られた。
[3] Using CL and gas, electron cyclotron resonance (E
CR) Dry etching method using plasma. [4] Using a mixed gas of SFj and C, Cβ2F8, E
Dry etching method using CR plasma. [5] Cni and C0g4. Cta2 and SiC Shinobu. Or cci! , 4 or 02 [Problem to be solved by the invention] However, RIE by SF (11 tends to cause undercuts. Also, when using oxygen as an additive gas, When used, it has the effect of increasing the selectivity of polycrystalline silicon to the underlying silicon oxide film (SiO2), but it is not possible to obtain a vertical shape of the two-layer structure workpiece, and it also promotes the receding of the mask material, resulting in poor dimensional accuracy. Similarly, in the case of RIE [2] using a mixed gas of Cβ2 and 03, a vertical shape of the two-layer structure workpiece cannot be obtained, and the pattern accuracy is poor because the mask material also recedes. In the etching method using electron cyclotron resonance (ECR) [3], when attempting to obtain a vertical shape of a two-layer structure workpiece, the selectivity to SiO) becomes less than 5; If you raise it up, you won't get a vertical shape. Therefore, two-step etching is being considered, which is performed under conditions that provide a vertical shape and conditions that provide a high selectivity, but if the etching time of the second step is prolonged, the shape of the polycrystalline silicon layer deteriorates. . Therefore, this etching method [3] cannot be used where there are steps. And CTCβz used in the etching method of [4]
Since Fm is a gas subject to fluorocarbon regulations, it will no longer be possible to use it. With the etching method [5], it is difficult to achieve both a high selectivity and a vertical shape. Therefore, the present invention aims to vertically etch a workpiece having a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon, and to provide an etching method in which polycrystalline silicon has a high selectivity with respect to the underlying silicon oxide film. purpose. [Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems in the method of dry etching a workpiece having a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon are solved by the following method. (1) In a dry etching method for a workpiece consisting of a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon, a mask consisting of a resist and an insulating film that does not contain C as a constituent material is used, and a chlorine-containing gas and a chlorine-containing gas are used. A first etching gas in which a chlorine-containing gas is mixed with an additive gas consisting of one or more of 10% or less BCl3, 50% or less HBr, or 50% or less Br, or Cl
2 and CC: L, Cl2 and 5il14+ or CC
Using a second etching gas selected from a mixed gas of l4 and 02 or CC1 alone, the temperature of the workpiece was increased to 15
A first step of etching the tungsten silicide at a temperature below 0° C., a second step of removing the resist, and using an insulating film that does not have C as a constituent material as a mask.
using the first mixed gas at below 0°C, or HBr alone;
A third step of etching polycrystalline silicon using a third etching gas selected from a mixed gas mainly containing HBr and containing less than 50% Cl2. (2) A mixed gas in which one or more of nitrogen, oxygen, and a rare gas element is added to one or more of the first etching gas, second etching gas, or third etching gas in each step, It is characterized by using (1
) Dry etching method (3) The resist removing device used in the second step is a down-flow type device in which the workpiece is not directly exposed to plasma, and oxygen, or mainly oxygen, nitrogen, hydrogen, water, and the The dry etching method according to (1) or (2), characterized in that the dry etching method is carried out using a mixed gas to which 10% or less of any one or more of halogen gases is added as an ashing gas. [Operation] In order to clarify the structure of the present invention, experimental results by the present inventor will be explained below with reference to the drawings. In addition, in the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a 5iO- layer, 3 is polycrystalline silicon,
4 is tungsten silicide, 5 is 5iOz film mask,
6 is a resist. (First Step) When etching tungsten silicide in the first step, undercutting occurred when using an etching gas containing only chlorine (see FIG. 2). Therefore, a gas that forms a film that protects the sidewalls of tungsten silicide was added to chlorine. The additive gases are boron trichloride, hydrogen bromide, carbon tetrachloride, and silicon tetrachloride. This resulted in a vertical shape without undercuts (see Figure 3). However, this. The sidewall protective film is not formed by the action of the additive gas alone, but is a protective film formed by the action of carbon and hydrogen from the resist. This is because an SiO2 film was used as a mask material and the tungsten silicide was etched with a mixed gas of chlorine and boron trichloride, but an undercut occurred (see
(see figure). In addition, the reason why the amount of boron trichloride added is 10% or less relative to the chlorine is that if the amount added exceeds 10%, the etch rate of tungsten silicide will be below a practical level, and the shape will deteriorate and the vertical (See Figures 5 and 6). For the same reason, the amount of hydrogen bromide added was set at 50% or less (see Figure 7).
. Furthermore, it has been found that when the etching gas of the present invention is used, tungsten silicide is hardly etched when the substrate temperature is low. This is shown in FIGS. 8 and 9. Figure 8 shows the case where a mixed gas of chlorine and boron trichloride at a ratio of 6% to the chlorine is used as the etching gas, and Figure 9 shows a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide at a ratio of 20% to the chlorine. This is the case when the etching gas is used. Therefore, in practice, it is desirable that the substrate temperature be 20° C. or higher. Note that the upper limit of the substrate temperature was set to 150° C. in consideration of the heat resistance of the resist. (Third step) When etching polycrystalline silicon with a mixed gas of chlorine and boron trichloride in the third step, it is better to use a film that does not contain carbon as a mask than to use a resist mask. Etching is possible with high selectivity. Here, Table 1 shows examples of changes in selectivity due to the influence of carbon. The etching conditions at this time were a chlorine flow rate of 80 sec.
, boron trichloride flow rate is 5 sec, r f power is 0
.. The temperature was 66 w/crrr, the pressure was 0.10 Torr, and the substrate temperature was 0°C. (Margins below) Table 1. Influence of Carbon Also, by keeping the temperature below 0°C, polycrystalline silicon can be etched without etching tungsten silicide (see Figure 8). This development was also observed when a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide and a mixed gas of chlorine and bromine were used (see FIG. 9). Next, when hydrogen bromide alone or a mixed gas consisting of hydrogen bromide and less than 50% chlorine is used as an etching gas, polycrystalline silicon can be etched without etching tungsten silicide ( (See Figure 7). This phenomenon was also observed when a mixed gas consisting of bromine and chlorine in an amount less than 50% relative to the bromine was used. (Second step) If the resist used in the second step is removed using equipment that directly exposes the workpiece to oxygen plasma, the surface of the polycrystalline silicon exposed in the first step will oxidize and form a silicon oxide film. However, a delay time occurred in the subsequent third step of etching polycrystalline silicon. Therefore, in order to increase the throughput, it is not preferable to form the silicon oxide film. Therefore, an apparatus and process in which the silicon oxide film is difficult to form are desired. For this purpose, a down-flow type device in which the workpiece is not directly exposed to plasma is suitable. Also, for the ashing gas, it is better to use a mixed gas containing oxygen and one or more of nitrogen, hydrogen, water, or a halogen gas added at 10% or less to the oxygen, rather than using oxygen gas alone.
A silicon oxide film is difficult to form on the surface of polycrystalline silicon. Furthermore, if the amount of halogen-based gas added exceeds 10%, undercuts may occur in tungsten silicide and polycrystalline silicon, and etching in the subsequent third step may cause a decrease in selectivity. It is. [Example 1] FIG. 10 is a sectional view of a parallel plate electrode type RIE apparatus used in carrying out the present invention. In the figure, 7 is an etching chamber, 9 is a cooling water circulation mechanism, 10 is a fluorescent optical fiber thermometer, and 12 is an electrostatic sample. 13 is a He gas supply port, 11 is a He gas exhaust port, 18 is a high frequency power source,
8 is an insulator, 14 is a sample, 15 is a fluorescent material, 16 is a gas supply port, 17 is an electrostatic chuck, and 19 is a gas exhaust port. A mixed gas of, for example, Cl, z, and B CQ s was introduced into the etching chamber 7 and exhausted from the gas exhaust port 19 to maintain the pressure inside the reaction chamber at 0.05 Torr. Then, a power of 150 W to 250 W at a frequency of 13.56 MH was applied per substrate from the high frequency power source 18. Then, the sample was dry etched. The pressure of the He gas used for heat transfer was all set at 2 Torr. Also, the substrate temperature during etching was measured using a fluorescent optical fiber thermometer.
Measured at 0. FIG. 11 is a schematic diagram of a microwave downflow ashing device used for resist removal. A punching board 24 was placed between the plasma chamber 23 and the reaction chamber in which the sample 25 was placed. A heater 27 is provided inside the stage 26, and the temperature can be adjusted from 40°C to 400°C. The resist ashing conditions are as follows: pressure in the reaction chamber is 0-3 Torr, and microwave output is 1.
5KW, 02 flow rate is ILSM, stage temperature is 160℃
And so. A schematic cross-sectional view of the sample used in the present invention is shown in FIG. In the figure, a Sing film 2 with a thickness of 100 Å is formed by thermal oxidation as an insulating film on a silicon substrate 1, and a Sing film 2 with a thickness of 200 Å is formed on it by CVD (chemical vapor deposition).
polycrystalline silicon 3 is formed, and the same CV
Tungsten silicide 4 having a thickness of 2000 Å was formed by method D. Subsequently, phosphorus was implanted using the ion implantation method. Further, a Sing film 5 having a thickness of 1000 Å was formed thereon by the CVD method, and a mask pattern having a line width of 0.3 μm and a thickness of 1 μm was formed using a resist 6 thereon. Using the resist mask, CVD-S
A 5ins film mask was formed by etching the iO* film. Next, examples will be shown. Note that the shape after etching was observed using a scanning electron microscope (SEM). [Example 1] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
Using 0s105e, rf power is 150W, pressure is 0
.. Etching of the tungsten silicide of the sample shown in Fig. 12 was carried out at a temperature of 80°C and a substrate temperature of 80°C (since there is almost no difference between the temperature of the substrate and the temperature of the workpiece, the temperature of the workpiece is hereinafter referred to as the substrate temperature). . In the subsequent second step, a microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 is used, and the ashing gas is oxygen (the flow rate is ISLM).
), the microwave power was 1.2kw, the pressure was 0.
The resist was removed at a temperature of 80 Torr and a stage temperature of 160°C. Then, in the third step, the first
Using the parallel plate type RIE device shown in Figure 0, the etching gas was a mixed gas of chlorine and boron trichloride (the flow rate was 90%
scc+a, boron trichloride is 10 sec),
Polycrystalline silicon was etched at an RF power of 150 W, a pressure of 0.5 Torr, and a substrate temperature of 0.degree. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film is 26.
Thus, the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained.

【実施例2】 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合
ガス(流量は塩素が90 secm、三塩化ホウ素が1
0 secm)を用い、rfパワーが150w、圧力が
0.05Torr、基板温度が80℃にして、第12図
の試料のタングステンシリサイドのエツチングを行った
。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウン
フローアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(
流量はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2k
w、圧力が0.80Torr、ステージの温度が160
℃にして、レジストを除去した。そして第3工程におい
て、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使い
、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス(流量は
塩素が80 secm、臭化水素が20 secm)を
用い、rfパワーが250w1圧力が0.05Torr
、基板温度が0℃として、多結晶シリコンのエツチング
を行った。この結果、下地シリコン酸化膜に対する選択
比が40で、第12図に示した垂直形状が得られた。 〔実施例3] 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合
ガス(流量は塩素が90 secm、三塩化ホウ素が1
0 secm)を用い、rfパワーが150 w s圧
力が0 、05Torr、基板温度が80℃にして、第
12図の試料のタングステンシリサイドのエツチングを
行った。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ波
ダウンフローアッシング装置を使い、アッシングガスに
酸素(流量はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1
.2kw、圧力が0.80Torr、ステージの温度が
160℃にして、レジストを除去した。そして第3工程
において、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置
を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス(
流量は塩素が50 secm、臭化水素が50 sec
m)を用い、rfパワーが250W、圧力が0 、05
Torr、基板温度が80℃として、多結晶シリコンの
エツチングを行った。この結果、下地のシリコン酸化膜
に対する選択比が40で、第13図に示した垂直形状が
得られた。  0 [実施例4] 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合
ガス(流量は塩素が90 secm、三塩化ホウ素が1
0s105eを用い、rfパワーが150w、圧力が0
 、05Torr、基板温度が80℃にして、第12図
の試料のタングステンシリサイドのエツチングを行った
。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウン
フローアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(
流量はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2k
w、圧力が0.80Torr、ステージの温度が160
℃にして、レジストを除去した。そして第3工程におい
て、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使い
、エツチングガスに臭化水素ガス(流量は50 sec
m)を用い、rfパワーが250w、圧力が0.05T
orr、基板温度が80℃として、多結晶シリコンのエ
ツチングを行った。この結果、下地のシリコン酸化膜に
対する選択比が60で、第13図に示した垂直形状が得
られた。 〔実施例5〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス
(流量は塩素が80 secm、臭化水素が20 se
cm)を用い、rfパワーが250w。 圧力が0 、05Torr、基板温度が80℃にして、
第12図の試料のタングステンシリサイドのエツチング
を行った。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ
波ダウンフローアッシング装置を使い、アッシングガス
に酸素(流量はISLM)を用い、マイクロ波パワーが
1.2kw、圧力が0 、80 Torr、ステージの
温度が160℃にして、レジストを除去した。そして第
3工程において、同じく第10図に示す平行平板型RI
E装置を使い、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の
混合ガス(流量は塩素が90 secm、三塩化ホウ素
が10s105cを用い、rfパワーが150w、圧力
が0 、05 Torr、基板温度が0℃として、多結
晶シリコンのエツチングを行った。この結果、下地のシ
リコン酸化膜に対する選択比が26で、第12図に示し
た垂直形状が得られた。 〔実施例6〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス
(流量は塩素が80 secm、臭化水素が20 se
cm)を用い、rfパワーが250 W %圧力が0.
05Torr、基板温度が80℃にして、第12図の試
料のタングステンシリサイドのエツチングを行った。続
く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウンフロ
ーアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(流量
はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1 、2 k
 w s圧力が0 、80 Torr、ステージの温度
が160℃にして、レジストを除去した。そして第3工
程において、同じく第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス
(流量は塩素が80 secm、臭化水素が20sec
m)を用い、rfパワーが250w、圧力が0.05T
orr、基板温度が0℃として、多結晶シ 3 リコンのエツチングを行った。この結果、下地のシリコ
ン酸化膜に対する選択比が45で、第13図に示した垂
直形状が得られた。 〔実施例7〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RI E
装置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガ
ス(流量は塩素が80 secm、臭化水素が20 s
ecm)を用い、rfパワーが250w、圧力が0 、
05Torr、基板温度が80℃にして、第12図の試
料のタングステンシリサイドのエツチングを行った。続
く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウンフロ
ーアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(流量
はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2kw、
圧力が0.80Torr、ステージの温度が160℃に
して、レジストを除去した。そして第3工程において、
同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使い、エ
ツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス(流量は塩素
が50 secm、臭化水素が50secm)を用い、
rfパワーが250w、圧力が 4 0 、05 Torr、基板温度が80℃として、多結
晶シリコンのエツチングを行った。この結果、下地のシ
リコン酸化膜に対する選択比が50で、第13図に示し
た垂直形状が得られた。 〔実施例8〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス
(流量は塩素が80 secm、臭化水素が20 se
cm)を用い、rfパワーが250w。 圧力が0 、05Torr、基板温度が80℃にして、
第11図の試料のタングステンシリサイドのエツチング
を行った。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ
波ダウンフローアッシング装置を使い、アッシングガス
に酸素(流量はI S LM)を。 用い、マイクロ波パワーが1゜2kw、圧力が0 、8
0 Torr、ステージの温度が160℃にして、レジ
ストを除去した。そして第3工程において、同じく第1
0図に示す平行平板型RIE装置を使い、エツチングガ
スに臭化水素ガス(流量は50 secm)を用い、r
fパワーが250w、圧力が0 、05Torr、基板
温度が80℃として、多結晶シリコンのエツチングを行
った。この結果、下地のシリコン酸化膜に対する選択比
が70で、第13図に示した垂直形状が得られた。 〔実施例9〕 実施例5から実施例8における第1工程において、エツ
チングガスの臭化水素の代わりに臭素を用いた場合も、
実施例5から実施例8のそれぞれの結果に対応する同様
の結果が得られた。 〔実施例10〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RI E
装置を使い、エツチングガスに四塩化炭素と酸素の混合
ガス(流量は四塩化炭素が250secm、酸素が20
 secm)を用い、rfパワーが400w、圧力が0
. 15Torr、基板温度が80℃にして、第12図
の試料のタングステンシリサイドのエツチングを行った
。続く第2工程では、第10図に示すマイクロ波ダウン
フローアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(
流量はLSLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2k
w、圧力が0.80丁orr、ステージの温度が160
℃にして、レジストを除去した。そして第3工程におい
て、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使い
、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合ガス(流
量は塩素が90 secm。 三塩化ホウ素が10 secm)を用い、rfパワーが
150w、圧力が0.05Torr、基板温度が0℃と
して、多結晶シリコンのエツチングを行った。 この結果、下地のシリコン酸化膜に対する選択比が26
となって第13図に示した垂直形状が得られた。 第1工程のエツチングガスに塩素と四塩化炭素の混合ガ
ス(流量は塩素が100 sccm、四基化炭。 素が100 secm) 、または塩素と四塩化ケイ素
の混合ガス(流量は塩素が100 secm、四塩化ケ
イ素が100 secm)を用いても同様の結果が得ら
れた。 〔実施例11〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに四塩化炭素 7 と酸素の混合ガス(流量は四塩化炭素が250secm
、酸素が20 secm)を用い、rfパワーが400
w、圧力が0.15Torr、基板温度が8・0℃にし
て、第12図の試料のタングステンシリサイドのエツチ
ングを行った。続く第2工程では、第11図に示すマイ
クロ波ダウンフローアッシング装置を使い、アッシング
ガスに酸素(流量はISLM)を用い、マイクロ波パワ
ーが1.2kw、圧力が0 、80 Torr、ステー
ジの温度が160℃にして、レジストを除去した。そし
て第3工程において、同じく第10図に示す平行平板型
RIE装置を使い、エツチングガスに塩素と臭化水素の
混合ガス(流量は塩素が80 secm、臭化水素が2
0 secm)を用い、rfパワーが250w1圧力が
0.05Torr、基板温度が0℃として、多結晶シリ
コンのエツチングを行った。この結果、下地のシリコン
酸化膜に対する選択比が40で、第12図に示した垂直
形状が得られた。 第1工程のエツチングガスに塩素と四塩化炭素の混合ガ
ス、または塩素と四塩化ケイ素の混合ガ 8 スを用いても同様の結果が得られた。 〔実施例12〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに四塩化炭素と酸素の混合ガ
ス(流量は四塩化炭素が250sccm、酸素が20 
secm)を用い、rfパワーが400w、圧力が0.
15丁orr、基板温度が80℃にして、第12図の試
料のタングステンシリサイドのエツチングを行った。続
く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウンフロ
ーアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素(流量
はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2kw、
圧力が0 、80 Torr、ステージの温度が160
℃にして、レジストを除去した。そして第3工程におい
て、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使い
、エツチングガスに塩素と臭化水素の混合ガス(流量は
塩素が50 secm、臭化水素が50 secm)を
用い、rfパワーが250W、圧力が0.05Torr
、基板温度が80℃として、多結晶シリコンのエツチン
グを行った。この結果、下地のシリコン酸化膜に対する
選択比が40で、第13図に示した垂直形状が得られた
。 第1工程のエツチングガスに塩素と四塩化炭素の混合ガ
ス、または塩素と四塩化ケイ素の混合ガスを用いても同
様の結果が得られた。 〔実施例13〕 第1工程において、第10図に示す平行平板型RIE装
置を使い、エツチングガスに四塩化炭素と酸素の混合ガ
ス(流量は四塩化炭素が250secm、酸素が20 
secm)を用い、rfパワーが250w、圧力が0 
、 15Torr、基板温度が8・0℃にして、第12
図の試料のタングステンシリサイドのエツチングを行っ
た。続く第2工程では、第11図に示すマイクロ波ダウ
ンフローアッシング装置を使い、アッシングガスに酸素
(流量はISLM)を用い、マイクロ波パワーが1.2
kw、圧力が0.80Torr、ステージの温度が16
0℃にして、レジストを除去した。そして第3工程にお
いて、同じく第10図に示す平行平板型RIE装置を使
い、エツチングガスに臭化水素ガス(流量は50 se
cm)を用い、rfパワーが250w、圧力が0.05
Torr、基板温度が80℃として、多結晶シリコンの
エツチングを行った。この結果、下地のシリコン酸化膜
に対する選択比が60で、第13図に示した垂直形状が
得られた。 第1工程のエツチングガスに塩素と四塩化炭素の混合ガ
ス、または塩素と四塩化ケイ素の混合ガスを用いても同
様の結果が得られた。 [実施例14] 実施例3.4.7.8.9.12.13における第3工
程において、臭化水素の代わりに臭素をエツチングガス
に用いた場合も、それぞれの実施例に対応した同様の結
果が得られた。 [実施例15] 実施例1から実施例14における第1工程、および第3
工程において、それぞれのエツチングガスに窒素、希ガ
ス元素のうちいずれか1種類を添加した場合、タングス
テンシリサイド、および多結晶シリコンのエッチレート
はそれぞれの結果よりそれぞれ遅くなったが、形状には
変化なく、下地のシリコン酸化膜に対する選択比におい
ては、実施例1から実施例14で得られたそれぞれの結
果よりそれぞれ高くなった。 〔実施例16〕 実施例1から実施例15における第1工程、および第3
工程において、それぞれのエツチングガスに酸素を添加
した場合は、タングステンシリサイド、および多結晶シ
リコンのエッチレートはそれぞれの結果よりそれぞれ速
くなり、下地のシリコン酸化膜に対する選択比もそれぞ
れの結果よりそれぞれ高くなった。形状もそれぞれ垂直
形状が得られた。 〔実施例17〕 実施例1から実施例16における第2工程において、ア
ッシングガスが酸素のみの場合は、続く第3工程の多結
晶シリコンのエツチング開始に6秒の遅れ時間があった
のに対して、酸素に、窒素、水素、水、該酸素に対し1
0%以下のハロゲン系ガスのうちいずれか1種類以上を
添加した混2 合ガスをアッシングガスに用いた場合は、該遅れ時間が
なく、直ちに多結晶シリコンのエツチングが始まった。 該酸素に対し10%を越えるハロゲン系ガスを添加した
場合は、該遅れ時間はなかったが、下地の酸化膜に対す
る選択比はそれぞれの実施例の結果よりそれぞれ低下し
た。また、被加工物の酸素プラズマにさらしてレジスト
除去した場合は、続く第3工程の多結晶シリコンのエツ
チング開始に15秒の遅れ時間が生じた。 〔実施例18] 実施例1から実施例17において、該Sing膜マスク
の変わりに、5isN4膜をマスクに用いた場合、実施
例1から実施例17のそれぞれの結果に変わりはなかっ
た。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、タングステンシ
リサイドと多結晶シリコンの二層構造のエツチングが垂
直で、かつ、高選択比をもって可能となる効果を費し、
係る半導体デバイスの微細加工技術の向上に寄与すると
ころが大きい。
[Example 2] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched using an RF power of 150 W, a pressure of 0.05 Torr, and a substrate temperature of 80°C. In the subsequent second step, oxygen (
The flow rate is ISLM), and the microwave power is 1.2k.
w, pressure is 0.80 Torr, stage temperature is 160
℃ and the resist was removed. In the third step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10 was used, and a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (flow rate was 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide) was used as the etching gas. Power is 250w1 Pressure is 0.05Torr
, polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 0°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 40, and the vertical shape shown in FIG. 12 was obtained. [Example 3] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched using an RF power of 150 ws, a pressure of 0.5 Torr, and a substrate temperature of 80.degree. In the subsequent second step, the microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 is used, oxygen is used as the ashing gas (flow rate is ISLM), and the microwave power is 1.
.. The resist was removed under conditions of 2 kW, a pressure of 0.80 Torr, and a stage temperature of 160°C. In the third step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10 is used, and a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (
The flow rate is 50 sec for chlorine and 50 sec for hydrogen bromide.
m), rf power is 250W, pressure is 0,05
Polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 80° C. and Torr. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 40, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. 0 [Example 4] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
Using 0s105e, rf power is 150W, pressure is 0
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a temperature of 80° C., 05 Torr, and a substrate temperature of 80° C. In the subsequent second step, oxygen (
The flow rate is ISLM), and the microwave power is 1.2k.
w, pressure is 0.80 Torr, stage temperature is 160
℃ and the resist was removed. In the third step, using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10, hydrogen bromide gas (flow rate: 50 sec
m), rf power is 250W, pressure is 0.05T
Polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 80°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 60, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. [Example 5] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in Fig. 10 was used, and the etching gas was a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (the flow rate was 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide).
cm) with an RF power of 250W. The pressure was 0, 05 Torr, and the substrate temperature was 80°C.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched. In the subsequent second step, the microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 was used, oxygen was used as the ashing gas (flow rate was ISLM), the microwave power was 1.2 kW, the pressure was 0, 80 Torr, and the stage temperature was The resist was removed at 160°C. Then, in the third step, the parallel plate type RI shown in FIG.
E equipment was used, and the etching gas was a mixed gas of chlorine and boron trichloride (the flow rate was 90 sec for chlorine, 10 sec for boron trichloride, RF power was 150 W, the pressure was 0.5 Torr, and the substrate temperature was 0°C). , polycrystalline silicon was etched. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 26, and the vertical shape shown in FIG. 12 was obtained. [Example 6] In the first step, the 10th Using the parallel plate type RIE device shown in the figure, the etching gas was a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (the flow rate was 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide).
cm), rf power is 250 W% pressure is 0.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a temperature of 0.05 Torr and a substrate temperature of 80.degree. In the subsequent second step, a microwave downflow ashing device shown in FIG.
The resist was removed at a ws pressure of 0, 80 Torr, and a stage temperature of 160°C. In the third step, using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10, a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide was used as the etching gas (the flow rate was 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide).
m), rf power is 250W, pressure is 0.05T
Polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 0°C. As a result, the selectivity with respect to the underlying silicon oxide film was 45, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. [Example 7] In the first step, a parallel plate type RI E shown in FIG.
Using a device, a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide is used as the etching gas (flow rate is 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide).
ecm), RF power is 250W, pressure is 0,
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a temperature of 0.05 Torr and a substrate temperature of 80.degree. In the subsequent second step, a microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 was used, oxygen was used as the ashing gas (flow rate was ISLM), and the microwave power was 1.2 kW.
The resist was removed under a pressure of 0.80 Torr and a stage temperature of 160°C. And in the third step,
Similarly, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10 was used, and a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (flow rate was 50 sec for chlorine and 50 sec for hydrogen bromide) was used as the etching gas.
Polycrystalline silicon was etched at an RF power of 250 W, a pressure of 40,05 Torr, and a substrate temperature of 80°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 50, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. [Example 8] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in Fig. 10 was used, and the etching gas was a mixed gas of chlorine and hydrogen bromide (the flow rate was 80 sec for chlorine and 20 sec for hydrogen bromide).
cm) with an RF power of 250W. The pressure was 0, 05 Torr, and the substrate temperature was 80°C.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 11 was etched. In the subsequent second step, a microwave downflow ashing device shown in FIG. 11 was used, and oxygen (flow rate was ISLM) was added to the ashing gas. Microwave power is 1゜2kW, pressure is 0.8
The resist was removed at a temperature of 0 Torr and a stage temperature of 160°C. Then, in the third step, the first
Using the parallel plate type RIE apparatus shown in Fig. 0, using hydrogen bromide gas (flow rate: 50 sec) as the etching gas, r
Etching of polycrystalline silicon was performed at an f power of 250 W, a pressure of 0.05 Torr, and a substrate temperature of 80.degree. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 70, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. [Example 9] In the first step in Examples 5 to 8, when bromine was used instead of hydrogen bromide in the etching gas,
Similar results corresponding to those of Examples 5 to 8 were obtained. [Example 10] In the first step, a parallel plate type RI E shown in FIG.
Using a device, the etching gas is a mixed gas of carbon tetrachloride and oxygen (the flow rate is 250 sec for carbon tetrachloride and 20 sec for oxygen).
secm), rf power is 400W, pressure is 0
.. The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a temperature of 15 Torr and a substrate temperature of 80°C. In the subsequent second step, oxygen (
The flow rate is LSLM), and the microwave power is 1.2k.
w, pressure is 0.80 orr, stage temperature is 160
℃ and the resist was removed. Then, in the third step, using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10, a mixed gas of chlorine and boron trichloride (flow rate is 90 sec for chlorine and 10 sec for boron trichloride) is used as the etching gas. Polycrystalline silicon was etched at a power of 150 W, a pressure of 0.05 Torr, and a substrate temperature of 0°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film is 26.
As a result, the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. The etching gas used in the first step is a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride (the flow rate is 100 sccm for chlorine, 100 secm for carbon tetrachloride), or a mixed gas of chlorine and silicon tetrachloride (the flow rate is 100 sccm for chlorine). , silicon tetrachloride (100 sec)), similar results were obtained. [Example 11] In the first step, a parallel plate RIE apparatus shown in FIG. 10 was used, and the etching gas was a mixed gas of carbon tetrachloride 7 and oxygen (the flow rate was 250 sec
, oxygen at 20 sec) and rf power at 400 sec.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a pressure of 0.15 Torr and a substrate temperature of 8.0°C. In the subsequent second step, the microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 was used, oxygen was used as the ashing gas (flow rate was ISLM), the microwave power was 1.2 kW, the pressure was 0, 80 Torr, and the stage temperature was The resist was removed at 160°C. In the third step, using the parallel plate RIE apparatus shown in FIG.
Polycrystalline silicon was etched using an RF power of 250w, a pressure of 0.05 Torr, and a substrate temperature of 0°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 40, and the vertical shape shown in FIG. 12 was obtained. Similar results were obtained when a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride or a mixed gas of chlorine and silicon tetrachloride was used as the etching gas in the first step. [Example 12] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
secm), the rf power was 400W, and the pressure was 0.
The tungsten silicide of the sample shown in FIG. 12 was etched at a temperature of 15 orr and a substrate temperature of 80°C. In the subsequent second step, a microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 was used, oxygen was used as the ashing gas (flow rate was ISLM), and the microwave power was 1.2 kW.
Pressure is 0, 80 Torr, stage temperature is 160
℃ and the resist was removed. Then, in the third step, using the parallel plate RIE apparatus shown in FIG. Power is 250W, pressure is 0.05Torr
Polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 80°C. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 40, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. Similar results were obtained when a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride or a mixed gas of chlorine and silicon tetrachloride was used as the etching gas in the first step. [Example 13] In the first step, a parallel plate type RIE apparatus shown in FIG.
secm), rf power is 250W, pressure is 0
, 15 Torr, substrate temperature 8.0°C, 12th
The tungsten silicide of the sample shown in the figure was etched. In the subsequent second step, the microwave downflow ashing device shown in Fig. 11 was used, oxygen was used as the ashing gas (flow rate was ISLM), and the microwave power was 1.2.
kW, pressure is 0.80 Torr, stage temperature is 16
The temperature was lowered to 0° C., and the resist was removed. In the third step, using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 10, hydrogen bromide gas (flow rate: 50 se
cm), rf power is 250W, pressure is 0.05
Polycrystalline silicon was etched at a substrate temperature of 80° C. and Torr. As a result, the selectivity to the underlying silicon oxide film was 60, and the vertical shape shown in FIG. 13 was obtained. Similar results were obtained when a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride or a mixed gas of chlorine and silicon tetrachloride was used as the etching gas in the first step. [Example 14] In the third step in Example 3.4.7.8.9.12.13, when bromine was used as the etching gas instead of hydrogen bromide, the same procedure corresponding to each example was performed. The results were obtained. [Example 15] The first step and the third step in Example 1 to Example 14
When one of nitrogen and rare gas elements was added to each etching gas during the process, the etching rate of tungsten silicide and polycrystalline silicon was slower than the respective results, but the shape did not change. The selectivity to the underlying silicon oxide film was higher than the results obtained in Examples 1 to 14. [Example 16] The first step and the third step in Example 1 to Example 15
When oxygen is added to each etching gas in the process, the etch rates of tungsten silicide and polycrystalline silicon become faster than their respective results, and the selectivity to the underlying silicon oxide film becomes higher than their respective results. Ta. Vertical shapes were also obtained. [Example 17] In the second step in Examples 1 to 16, when the ashing gas was only oxygen, there was a delay of 6 seconds in the start of etching polycrystalline silicon in the subsequent third step. For oxygen, nitrogen, hydrogen, water, 1 for the oxygen
When a mixed gas containing at least one type of halogen gas added at 0% or less was used as the ashing gas, there was no such delay time and etching of polycrystalline silicon started immediately. When a halogen-based gas exceeding 10% of the oxygen was added, the lag time did not occur, but the selectivity to the underlying oxide film was lower than the results of each example. Furthermore, when the resist was removed by exposing the workpiece to oxygen plasma, there was a 15 second delay in starting the subsequent third step of etching polycrystalline silicon. [Example 18] In Examples 1 to 17, when a 5isN4 film was used as a mask instead of the Sing film mask, the results of Examples 1 to 17 were the same. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the two-layer structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon can be etched vertically and with a high selectivity.
This greatly contributes to the improvement of microfabrication technology for such semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明法の供試試料、 第2図は、塩素によるエツチングでアンダーカットを生
じた被加工物の断面図、 第3図は、レジストマスクのみで垂直形状が得られた被
加工物の断面図、 第4図は、S i Ow膜マスクのみでアンダーカット
を生じた被加工物の断面図、 第5図は、三塩化ホウ素(BCI23)の添加量に対す
るタングステンシリサイドと多結晶シリコンの各エッチ
レートの変化を示すグラフ、第6図は、三塩化ホウ素(
BCj2.)の添加量に対する被加工物の断面図、 第7図は、臭化水素(HBr)添加量に対するタングス
テンシリサイドと多結晶シリコンの各エッチレートの変
化を示すグラフ、 第8図は、エツチングガスに塩素と三塩化ホウ素の混合
ガスを用いたときの基板温度に対するタングステンシリ
サイドと多結晶シリコンとシリコン酸化膜の各エッチレ
ートの変化を示すグラフ、第9図は、エツチングガスに
塩素と臭化水素の混合ガスを用いたときの基板温度に対
するタングステンシリサイドと多結晶シリコンとシリコ
ン酸化膜のエッチレートの変化を示すグラフ、第10図
は、本発明方法の実施に使用したRIE装置の模式図、 第11図は、本発明方法の実施に使用したマイクロ波ダ
ウンフローアッシング装置の模式図、第12図は、本発
明方法の実施に使用した試料の断面図、 第13図は、本発明方法の実施により得られた被加工物
の垂直形状を示す断面図である。 図中、1−シリコン基板、2−3 i O,層、3−多
結晶シリコン、4−タングステンシリコンサイド、5−
 S i Ow膜マスク、6−レジスト、7−エツチン
グ室、9−冷却水循環機構、10−蛍光光ファイバー、
12−試料を静電吸着する直流出力(DCパワー)供給
源、13−Heガス供給口、1l−Heガス排気口、1
8−高周波電源、8−絶縁物、14−試料、15−蛍光
物質、 5 16−ガス供給口、 17−静電チャック、  9− ガス排気口 6 第 図 裡り亘よエッチび7ffj扶′ 第3図 7vグニ刀ツトと生し・うエツチング“第2図 10 0 0 Chにカド711]t、たBCI!3111’)量1づ
寸すうエヅチレートの賓イと第5図 d!21て’MDIJ+1BrO量1:夕す4〕5エツ
ナシー←の爽イヒ。 第7図 是版凰反(’C) rf/X”7− :150w 圧カニ0.05 Torr M’XF 雇4#kIツナびり”is’(1)開t(d
z+口Sr)圧カニ0.05Torr
Figure 1 shows a test sample of the method of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view of a workpiece with an undercut caused by etching with chlorine. Figure 3 shows a workpiece with a vertical shape obtained using only a resist mask. Figure 4 is a cross-sectional view of a workpiece with an undercut caused only by the SiOw film mask. Figure 5 is a graph showing the relationship between tungsten silicide and polycrystalline with respect to the amount of boron trichloride (BCI23) added. Figure 6 is a graph showing changes in each etch rate of silicon.
BCj2. ), Figure 7 is a graph showing changes in the etching rates of tungsten silicide and polycrystalline silicon as a function of the amount of hydrogen bromide (HBr) added, and Figure 8 is a graph showing changes in the etching rates of tungsten silicide and polycrystalline silicon depending on the amount of hydrogen bromide (HBr) added. Figure 9 is a graph showing changes in the etch rates of tungsten silicide, polycrystalline silicon, and silicon oxide films with respect to substrate temperature when a mixed gas of chlorine and boron trichloride is used. 10 is a graph showing changes in etch rates of tungsten silicide, polycrystalline silicon, and silicon oxide film with respect to substrate temperature when mixed gas is used; FIG. The figure is a schematic diagram of the microwave downflow ashing device used to implement the method of the present invention, Figure 12 is a cross-sectional view of the sample used to implement the method of the present invention, and Figure 13 is a schematic diagram of the microwave downflow ashing device used to implement the method of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vertical shape of the obtained workpiece. In the figure, 1 - silicon substrate, 2 - 3 iO, layer, 3 - polycrystalline silicon, 4 - tungsten silicon side, 5 -
SiOw film mask, 6-resist, 7-etching chamber, 9-cooling water circulation mechanism, 10-fluorescent optical fiber,
12-DC power supply source for electrostatically adsorbing the sample, 13-He gas supply port, 1l-He gas exhaust port, 1
8-high frequency power supply, 8-insulator, 14-sample, 15-fluorescent material, 5 16-gas supply port, 17-electrostatic chuck, 9-gas exhaust port 6. 3 Figure 7 v Guni sword and raw etching "Figure 2 10 0 0 Ch 711]t, BCI! 3111') Amount 1 inch of etching rate guest and Figure 5 d! 21 'MDIJ + 1 BrO amount 1: Yusu 4〕5 Etsunashi ←'s refreshing. Figure 7 Kore version 凰Anti ('C) rf / ``is' (1) open t(d
z+mouth Sr) pressure crab 0.05Torr

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、タングステンシリサイドと多結晶シリコンの層構造
からなる被加工物のドライエッチング方法において、 レジストと、Cを構成物質として有しない絶縁膜を上下
に積層したマスクを用い、塩素含有ガスと、この塩素含
有ガスに対して、10%以下のBCl_3、50%以下
のHBr、または50%以下のBrの1種以上からなる
添加ガスとを混合した第1エッチングガス、あるいはC
l_2とCCl_4、Cl_2とSiCl_4、もしく
はCCl_4とO_2の混合ガスあるいはCCl_4単
独から選択された第2エッチングガスを用い、被加工物
の温度を150℃以下にして、タングステンシリサイド
のエッチングを行う第1工程と、 該レジストを除去する第2工程と、 該Cを構成物質として有しない絶縁膜をマスクとして、
第1混合ガスを用い0℃未満で、あるいはHBr単独、
HBrを主とし50%未満のCl、を添加した混合ガス
から選択された第3エッチングガスを用い、多結晶シリ
コンのエッチングを行。 う第3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。 2、第1エッチングガス、第2エッチングガスまたは第
3エッチングガスのいずれか1種以上に、窒素、酸素、
希ガス元素のうちいずれか1種類以上を添加した混合ガ
スをそれぞれの工程で、用い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 3、前記第2工程で行うレジスト除去を、被加工物が直
接プラズマにさらされないダウンフロー型の装置を用い
、酸素、または酸素を主とし窒素、水素、水、該酸素に
対し10%以下のハロゲン系ガスのうちいずれか1種類
以上を添加した混合ガスをアッシングガスとして用いて
行うことを特徴とする請求項1または2記載のドライエ
ッチング方法。
[Claims] 1. In a dry etching method for a workpiece having a layered structure of tungsten silicide and polycrystalline silicon, using a mask in which a resist and an insulating film not containing C as a constituent material are stacked vertically, A first etching gas that is a mixture of a containing gas and an additive gas consisting of one or more of 10% or less BCl_3, 50% or less HBr, or 50% or less Br, or C
A first step of etching tungsten silicide using a second etching gas selected from l_2 and CCl_4, Cl_2 and SiCl_4, a mixed gas of CCl_4 and O_2, or CCl_4 alone, and at a temperature of 150° C. or less of the workpiece. and a second step of removing the resist, using an insulating film not having the C as a constituent material as a mask.
using the first mixed gas at below 0°C, or HBr alone;
Polycrystalline silicon is etched using a third etching gas selected from a mixed gas containing mainly HBr and less than 50% Cl added. A dry etching method comprising: a third step; and a third step. 2. Nitrogen, oxygen,
3. The dry etching method according to claim 1, wherein a mixed gas containing one or more of the rare gas elements is used in each step. Oxygen, or a mixed gas mainly composed of oxygen and containing at least one of nitrogen, hydrogen, water, or a halogen gas of up to 10% added to the oxygen, using a downflow type device that is not directly exposed to plasma. 3. The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method is carried out using as an ashing gas.
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