JPH0697123A

JPH0697123A - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH0697123A
Application number: JP4245097A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ゲート電極の超高選択エッチングにおいて、
パターン側壁上に残存するＳｉＯ_x系堆積物層をゲート
酸化膜を浸食することなく除去する。【構成】多結晶シリコンからなるゲート電極３ａをＨ
Ｂｒ／Ｏ₂混合ガスを用いたエッチングで形成する場
合、形成される側壁保護膜５はＳｉＯ_xＢｒ_yの組成を
有し、事実上ＳｉＯ_xと同じ原理による除去が必要とな
る。そこで、ＮＨ₃／ＮＦ₃＝５：１の組成の混合ガス
の放電解離による堆積性物質の全面堆積とＡｒガスによ
るエッチバックとを行い、側壁保護膜５上に選択的に凝
縮層６ａを形成する。この凝縮層６ａはＦ原子を含むた
め、ウェハ加熱または純水洗浄を行うと、自身と接触す
る側壁保護膜５のみを分解除去する。このとき、ＳｉＯ
₂からなるゲート酸化膜２は何ら浸食されない。

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分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
たとえばゲート電極を形成するための超高選択エッチン
グにおいて、エッチング断面上に残存する堆積物層をゲ
ート酸化膜を浸食せずに除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の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進展する
に伴い、シリコン系材料層のエッチングにおいても、高
異方性，高速性，高選択性，低ダメージ性，低汚染性と
いった諸要求をいずれをも犠牲にすることなく達成する
技術が強く望まれている。

【０００３】シリコン系材料層のエッチングを行う各種
のプロセスの中でも、多結晶シリコン，高融点金属シリ
サイド，ポリサイド等のエッチングを行うゲート電極加
工は、特に高精度を要するプロセスである。それは、自
己整合的にソース／ドレイン領域が形成されるようなＭ
ＯＳ−ＦＥＴの製造工程において、ゲート電極の寸法精
度や断面形状がチャネル長、ＬＤＤ構造を実現するため
のサイドウォールの寸法精度、ソース／ドレイン領域の
形成領域等に直接に影響するからである。また、いまひ
とつ重要な理由は、近年ますます薄膜化しているゲート
絶縁膜に対し、極めて高い対下地選択性をもって加工を
行う必要が生じているからである。

【０００４】従来、シリコン系材料のエッチングにはＣ
ＦＣ１１３（Ｃ₂Ｃｌ₃Ｆ₃）等に代表されるＣＦＣ
（クロロフルオロカーボン）ガスがエッチング・ガスと
して広く用いられてきた。ＣＦＣガスは１分子内にＦ原
子とＣｌ原子とを持っているため、条件設定によりラジ
カル反応とイオン・アシスト反応のバランスを調節しな
がらエッチングを行うことができ、かつ気相中から堆積
する炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら異方性加工
を実現することができる。

【０００５】しかしながら、ＣＦＣガスは周知のように
地球のオゾン層破壊の一因であることが指摘されてお
り、その製造および使用の禁止も目前に迫っている。し
たがって、ドライエッチングの分野においては、ＣＦＣ
ガスの代替品を見出し、その効果的な利用方法を確立す
ることが緊急の課題である。また、半導体装置のデザイ
ン・ルールが今後さらに微細化されると、気相中から堆
積する炭素系ポリマーがパーティクル汚染源となること
も考えられ、この意味からも脱ＣＦＣ対策が望まれてい
る。

【０００６】かかる背景から、ＣＦＣガスに替わってシ
リコン系材料層のエッチングの主流となりつつあるの
は、臭素系のエッチング種を用いる方法である。たとえ
ば、ＤｉｇｅｓｔｏｆＰａｐｅｒｓ１９８９２
ｎｄＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ１９０ページには、ＨＢｒを用いたＲＩＥ（反応
性イオン・エッチング）によりｎ⁺型多結晶シリコン層
の異方性加工を行った例が報告されている。Ｂｒは原子
半径が大きく、容易にシリコン系材料層の結晶格子内や
結晶粒界内に侵入しないため、自発的にはシリコン系材
料層をエッチングしないが、イオン・アシスト機構によ
り高異方性を達成することができる。

【０００７】Ｂｒがシリコン系材料層のエッチング種と
して支持されるもうひとつの理由は、酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ₂）からなる下地に対して理論上高い選択性がとれ
るからである。これは、第３６回応用物理学関係連合講
演会（１９８９年春季年会）講演予稿集ｐ．５７２，講
演番号１ｐ−Ｌ−７、および月刊セミコンダクターワー
ルド（プレスジャーナル社刊）１９９０年１月号，ｐ．
８１〜８４に述べられているように、原子間結合エネル
ギーの大小関係がＳｉ−Ｏ結合（４６４ｋＪ／ｍｏｌ
ｅ）＞Ｓｉ−Ｂｒ結合（３６８ｋＪ／ｍｏｌｅ）であ
り、Ｂｒは理論的には下地のＳｉＯ₂系材料層を自発的
にエッチングしないからである。

【０００８】特に、半導体装置の高集積化やデバイス構
造の複雑化が進行してウェハの表面段差が増大している
現状では、ウェハ面内における処理の均一性を考慮して
ある程度のオーバーエッチングを行うことが不可欠とな
っている。したがって、たとえば薄いゲート絶縁膜上で
多結晶シリコン層やポリサイド膜等のエッチングを行う
ゲート電極加工においては、オーバーエッチング時に極
めて高い対下地選択性が要求される。このような場合
に、Ｂｒの使用が有利となるわけである。

【０００９】ただし、かかるＢｒの極めて高い下地選択
性が災いし、オーバーエッチング時にパターンの断面形
状が劣化する現象が、時として観察されるようになっ
た。これは、オーバーエッチング時に被エッチング材料
の極端な現象に伴って相対的に過剰となったＢｒ^*が側
方マイグレーションを起こし、パターンの側壁面を攻撃
していわゆるノッチング（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）を生ずる
ためと考えられている。

【００１０】この問題を解決するために、たとえば第３
９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．５０４，講演番号２８ｐ−ＮＣ−４に
は、ＨＢｒに微量のＯ₂を添加する技術が報告されてい
る。これは、レジスト・マスクの表面をＳｉＯ_x系の被
膜で被覆することによりレジスト選択性を向上させ、こ
れによりパターン形状の劣化も防止しようとするもので
ある。

【００１１】なお、このＳｉＯ_x系の被膜は、もともと
ＳｉＯ_xＢｒ_yのようにＢｒを含む形で生成した堆積物
からＢｒが脱離することにより生成したものと考えられ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にＢｒ系のエッチング種を用いるシリコン系材料層のド
ライエッチングにおいては、蒸気圧の比較的低い反応生
成物ＳｉＢｒ_xがレジスト・マスクやエッチング・パタ
ーンの側壁面に付着する。このＳｉＢｒ_xは、エッチン
グの進行中は表面保護効果や側壁保護効果を発揮し、レ
ジスト選択比の向上や高異方性の達成に寄与しているの
であるが、エッチング後の除去が困難である。この問題
を、多結晶シリコン・ゲート電極加工を例として、図１
３を参照しながら説明する。

【００１３】図１３（ａ）は、シリコン基板１１上にＳ
ｉＯ₂からなるゲート酸化膜１２を介して多結晶シリコ
ン層１３が形成され、さらにその上にレジスト・マスク
１４が選択的に形成された状態を示している。上記多結
晶シリコン層１３をＨＢｒガスを用いてエッチングする
と、蒸気圧の低いＳｉＢｒ_xが垂直イオン入射の起こら
ないパターン側壁部に堆積し、図１３（ｂ）に示される
ような側壁保護膜１５が形成される。この結果、異方性
形状を有するゲート電極１３ａが形成される。しかも、
Ｂｒ^*をエッチング種として利用しているために、この
段階でのゲート酸化膜１２に対する選択性は極めて高
い。

【００１４】しかし、エッチング終了後に通常のＯ₂プ
ラズマ・アッシングを行うと、レジスト・マスク１４は
除去できるが、側壁保護膜１５は図１３（ｃ）に示され
るように除去できない。これは、側壁保護膜１５を構成
するＳｉＢｒ_xが、Ｏ₂プラズマの作用によりＳｉＯ_x
に変化してしまうからである。かかる側壁保護膜１５を
このまま残しておくと、ダストの発生源となったり、あ
るいは後工程において層間絶縁膜の被覆性を悪化させ、
デバイスの歩留りを著しく低下させる原因となる。

【００１５】そこで、通常のプロセスでは、自然酸化膜
の除去に用いられるような希フッ酸溶液中にこのウェハ
を浸漬し、酸化された側壁保護膜１５を除去している。
しかし、このウェットエッチングでは、当然のことなが
ら、図１３（ｄ）に示されるようにゲート酸化膜１２も
浸食されてしまう。特に、近年のテバイスでは高集積
化、動作の高速化を目指してゲート酸化膜の厚さが１０
ｎｍ以下と極めて薄くなっているので、このようなプロ
セスでは残膜厚の管理が極めて困難である。

【００１６】上述のようなＳｉＢｒ_xの酸化は実は極め
て起こりやすい現象であり、Ｏ₂プラズマ・アッシング
を行うまでもなく、たとえば分析等の目的でエッチング
後のウェハを大気開放した場合等にも直ちに生ずる。し
たがって、ＳｉＢｒ_xからなる側壁保護膜を除去する手
段としては、実質的にはＳｉＯ_xの除去手段を適用しな
ければならない。

【００１７】このことは、前述のごとくＨＢｒに微量の
Ｏ₂を添加してエッチング反応系に残存する可能性のあ
るＳｉＯ_xを意図的に増加させているようなプロセスに
あっては、なおさら重要である。また、これまでの説明
ではシリコン系材料層のエッチング種が特にＢｒ^*であ
る場合を扱ってきたが、以上の問題点はエッチング種と
してＣｌ^*を利用した場合にも生じ得る。Ｃｌ^*を利用
した場合のエッチング反応生成物は、ＳｉＣｌ_xであ
る。ＳｉＣｌ_xは、ＳｉＢｒ_xと比べれば蒸気圧がやや
高いものの、ウェハを所定の温度に冷却すればウェハ上
に堆積して表面保護効果を発揮することが知られてお
り、また容易に酸化される。したがってその除去は、Ｓ
ｉＢｒ_xの場合と同様に重要なプロセスとなる。

【００１８】そこで本発明は、シリコン系材料層のドラ
イエッチングにおいて、ゲート酸化膜のような下地のＳ
ｉＯ_x系材料層に対して高選択性を維持しながら、側壁
保護に寄与した堆積物層を除去する方法を提供すること
を目的とする。

【００１９】

【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、酸化シリコン系材料層上に積層されたシリコン
系材料層をフッ素系エッチング種以外のハロゲン系エッ
チング種を用いて選択的にエッチングする第１の工程
と、前記第１の工程において前記シリコン系材料層のエ
ッチング断面上に形成された堆積物層を、フッ素原子を
含む凝縮層で選択的に被覆する第２の工程と、前記堆積
物層を前記凝縮層と反応させることにより除去する第３
の工程とを有することを特徴とする。

【００２０】本発明はまた、前記凝縮層による前記堆積
物層の選択的な被覆を、該凝縮層を基体の全面に堆積さ
せた後、これをエッチバックすることにより行うことを
特徴とする。

【００２１】本発明はまた、前記凝縮層を、ＮＨ₃とＮ
Ｆ₃との混合ガスの放電解離によりエッチング反応系中
に生成する堆積性物質により形成することを特徴とす
る。

【００２２】本発明はさらに、前記第３の工程におい
て、基体に対して加熱もしくは純水洗浄を行うことによ
り前記堆積物層と前記凝縮層とを反応させることを特徴
とする。

【００２３】

【作用】本発明者は、堆積物層と下地材料層とがいずれ
もＳｉＯ_xにより構成される場合に、前者の堆積物層の
みに化学的作用を及ぼしてこれを選択的に除去する方法
を鋭意検討した。この結果、通常の固相として存在する
間はＳｉＯ_xに対して何の作用も及ぼさないが、加熱あ
るいは純水に接触した場合にフッ素系エッチング種を放
出してＳｉＯ_xをエッチングできるような凝縮層を、前
記堆積物層を選択的に被覆するように形成することを考
えた。この方法によれば、凝縮層と接触している堆積物
層のみがフッ素系エッチング種の作用により除去され、
同様にＳｉＯ_xから構成されるたとえばゲート酸化膜に
は何ら浸食等の悪影響が及ばない。

【００２４】この凝縮層は、当然のことながら堆積物層
の上にのみ形成されなければならないが、好都合なこと
にこの堆積物層はウェハに対してほぼ垂直方向に形成さ
れている。つまり、堆積物層はイオンの垂直入射が原理
的に生じないパターン側壁面上に付着しているのである
から、凝縮層も（全面堆積＋エッチバック）という良く
知られた手法を応用してパターン側壁面上に選択的に残
すことができるのである。

【００２５】ここで、全面堆積が行われた時点では、凝
縮層は下地のＳｉＯ_x系材料層とも接触しているはずで
ある。しかし、この凝縮層は前述のように通常の固相と
して存在する間はＳｉＯ_xに対して何の作用も及ぼさな
いので、たとえばゲート酸化膜が除去される虞れはな
い。

【００２６】ところで、上述のような凝縮層は、具体的
にはＮＨ₃とＮＦ₃との混合ガスが放電解離によりエッ
チング反応系中に生成する堆積性物質により形成するこ
とができる。この技術は、信学技報ｐ．３５−３６，Ｓ
ＤＭ８９−４８（１９８９）に報告された内容に着想を
得たものである。この論文によると、通常のダウンフロ
ー・エッチング装置でＮＨ₃とＮＦ₃の混合比を５：１
とした混合ガスを用いてマイクロ波放電を行うと、フッ
素を含有する凝縮層が形成される。しかも、この凝縮層
を自然酸化膜に被覆されたシリコン基板の上に形成し、
しかる後に真空中で１００℃に加熱すると、凝縮層が昇
華すると同時に自然酸化膜も分解除去されることが報告
されている。

【００２７】今回の発明では、この凝縮層をパターン側
壁面上の堆積物層の除去に利用するわけである。

【００２８】さらに、この凝縮層と堆積物層とを反応さ
せる方法としては、上述のようなウェハ加熱でももちろ
ん良いが、純水洗浄を行うこともできる。純水洗浄の場
合は、上記凝縮層からフッ素が純水中に溶出して局部的
にフッ酸が生成され、これにより堆積物層がウェットエ
ッチングされる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００３０】実施例１本実施例は、本発明を多結晶シリコン・ゲート電極加工
に適用し、ＨＢｒ／Ｏ ₂混合ガスを用いて多結晶シリコ
ン層をエッチングした後、ＮＨ₃／ＮＦ₃混合ガスを用
いて凝縮層を全面堆積させ、これをＡｒガスでエッチバ
ックし、さらにウェハ加熱を行うことにより、エッチン
グ中に生成した側壁保護膜を除去した例である。このプ
ロセスを、図１ないし図６を参照しながら説明する。

【００３１】本実施例でエッチング・サンプルとして使
用したウェハを、図１に示す。このウェハは、シリコン
基板上１上にＳｉＯ₂からなる厚さ約１０ｎｍのゲート
酸化膜２を介してｎ⁺型不純物を含有する多結晶シリコ
ン層３が形成され、さらにその上に所定の形状にパター
ニングされたレジスト・マスク４が形成されたものであ
る。

【００３２】このウェハを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上記多結晶シリコン層３をエッチン
グした。ＨＢｒ流量１２０ＳＣＣＭＯ₂流量４ＳＣＣＭガス圧０．６Ｐａマイクロ波パワー１２０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー２０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度０ ℃（アルコール系冷
媒使用）この過程では、ＨＢｒから生成するＢｒ^*によるラジカ
ル反応が、Ｏ_x ⁺，Ｂｒ⁺等の入射イオン・エネルギー
によりアシストされる機構でエッチングが進行した。こ
のとき、低温冷却されたウェハ上のパターン側壁部に
は、エッチング反応生成物ＳｉＯ_xＢｒ_y等が堆積し、
図２に示されるような側壁保護膜４が形成された。

【００３３】なお上記のエッチング・ガスにはＯ₂が含
まれているため、レジスト・マスク４の上表面やゲート
ＳｉＯ₂膜２の露出面にも図示されない若干のＳｉＯ_x
Ｂｒ _yが付着している。

【００３４】次に、このウェハをマイクロ波放電により
プラズマを生成するダウンストリーム型エッチング装置
にセットし、一例として下記の条件で凝縮層を形成させ
た。ＮＨ₃流量１０００ＳＣＣＭＮＦ₃流量２００ＳＣＣＭガス圧１３３Ｐａマイクロ波パワー１０００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）この過程は、ウェハへの荷電粒子の入射を排除した条件
下で進行し、図３に示されるようにウェハの全面にＦ原
子を含む凝縮層６が堆積した。このとき、少なくとも側
壁保護膜５と凝縮層６の界面近傍では、側壁保護膜５の
Ｆ^*によるエッチング生成物ＳｉＦ₄と、気相中におけ
る生成物ＮＦ₄Ｆとが反応し、（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆な
る組成の化合物が形成されていると考えられる。

【００３５】次に、このウェハを再び有磁場マイクロ波
プラズマ・エッチング装置に戻し、一例として下記の条
件で上記凝縮層６をエッチバックした。Ａｒ流量１００ＳＣＣＭガス圧１．０Ｐａマイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ）この過程では、Ａｒ⁺によるスパッタ・エッチングによ
り凝縮層６は異方的にエッチングされ、図４に示される
ように、パターン側壁面の堆積物層５の上に選択的に凝
縮層６ａが残された。

【００３６】さらにこのウェハを約１００℃に加熱した
ところ、図５に示されるように、上記堆積物層５と凝縮
層６とは速やかに除去された。このとき、ゲート酸化膜
２上には凝縮層６が存在していないため、該ゲート酸化
膜２が何ら浸食されることはなかった。最後に、通常の
Ｏ₂プラズマ・アッシングを行って図６に示されるよう
にレジスト・マスク４を除去した。以上のプロセスによ
り、側壁保護膜５の残渣をウェハ状に残すことなく、ま
たゲート酸化膜２に損傷を与えることなく、良好な異方
性形状を有するゲート電極３ａを形成することができ
た。

【００３７】実施例２本実施例は、本発明をタングステン・ポリサイド・ゲー
ト電極加工に適用し、上層側のタングステン・シリサイ
ド（ＷＳｉ_x）層をＣｌ₂／Ｏ₂混合ガス、下層側の多
結晶シリコン層をＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスを用いてそれぞ
れエッチングした後、これらのエッチング過程で生じた
側壁保護膜を、ＮＨ₃／ＮＦ₃混合ガスを用いて形成し
た凝縮層と純水洗浄を通じて反応させることにより除去
した例である。このプロセスを、図７ないし図１２を参
照しながら説明する。なお、これらの図面の参照符号
は、前出の図１ないし図６と一部共通である。

【００３８】本実施例でエッチング・サンプルとして使
用したウェハを、図７に示す。このウェハは、シリコン
基板上１上にＳｉＯ₂からなる厚さ約１０ｎｍのゲート
酸化膜２を介してタングステン・ポリサイド膜９が形成
され、さらにこの上にレジスト・マスク４が形成された
ものである。上記タングステン・ポリサイド膜９は、下
層側から順にｎ⁺型不純物を含有する多結晶シリコン層
７とＷＳｉ_x層８とが積層されたものである。

【００３９】このウェハを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まずＷＳｉ_x層８をエッチングし
た。Ｃｌ₂流量８０ＳＣＣＭＯ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．６Ｐａマイクロ波パワー１２００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度２０ ℃ このエッチング過程でＨＢｒではなくＣｌ₂を用いたの
は、Ｗ（タングステン）のハロゲン化物の蒸気圧を考慮
した場合、臭化物では除去が困難だからである。このと
きの反応生成物ＳｉＯ_xＣｌ_yは主としてパターン側壁
面上に堆積し、図８に示されるように側壁保護膜１０を
形成した。この側壁保護膜１０の寄与により、異方性形
状を有するＷＳｉ_xパターン８ａが形成された。

【００４０】次に、一例として下記の条件で多結晶シリ
コン層７をエッチングした。ＨＢｒ流量８０ＳＣＣＭＯ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．６Ｐａマイクロ波パワー１２００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー２０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度０ ℃ 一般に、ポリサイド膜のエッチングにおいては、エッチ
ング特性の異なる２種類の材料層の双方に対して異方性
を確保するという難題を克服する必要があり、特に多結
晶シリコン層へのアンダカット等の発生を防止すること
が重要である。上記のエッチング条件によれば、エッチ
ング種としてＢｒ^*を使用したこと、ＲＦバイアス・パ
ワーを低減したこと、ウェハ温度を低温化したこと等の
効果により、ゲート酸化膜２に対して高い選択比を維持
しながら高異方性エッチングが進行した。この結果、図
９に示されるように良好な異方性形状を有する多結晶シ
リコン・パターン５ａを形成することができ、これによ
り良好な異方性形状を有するゲート電極９ａが形成され
た。

【００４１】また、このエッチング過程では、実施例１
で上述した機構によりＳｉＯ_xＢｒ _yからなる側壁保護
膜５が形成された。

【００４２】次に、ＮＨ₃／ＮＦ₃混合ガスを用いて実
施例１と同じ条件でマイクロ波放電を行い、図１０に示
されるようにウェハの全面を凝縮層６で被覆した。さら
に、実施例と同じ条件でＡｒガスを用いた凝縮層６のエ
ッチバックを行い、図１１に示されるように、側壁保護
膜５，１０の上に選択的に凝縮層６ａを残した。

【００４３】最後にこのウェハを純水で洗浄したとこ
ろ、凝縮層６ａからフッ素が純水中に溶出し、側壁保護
膜５，１０の近傍で局部的にフッ酸（ＨＦ）が生成し
た。このフッ酸は、ＳｉＯ_xＣｌ_yあるいはＳｉＯ_xＢ
ｒ_yからなる多孔質の側壁保護膜５，１０中に浸透し、
これを分解除去した。この過程は液相反応であるため、
フッ酸が水中を拡散してゲート酸化膜２へも影響を及ぼ
すことも考えられるが、実際にはこの影響は無視でき
る。その理由は、上述のようにフッ酸の生成が局所的で
あること、洗浄が流水状態で行われるのでゲート酸化膜
２近傍におけるフッ酸濃度は極めて低くなること、ゲー
ト酸化膜２の組成が化学量論的であって膜質に優れてお
り、同じＳｉＯ_x系材料でも側壁保護膜５，１０よりは
はるかに安定であること、等である。

【００４４】以上、本発明を２例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえばウェハの構成、エッチング条
件、エッチング装置の種類等が適宜変更可能であること
は言うまでもない。

【００４５】

【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、超高選択プロセス
にもとづいてゲート加工を行った場合等に生成する堆積
物層を、下地の薄いゲート酸化膜を浸食することなく除
去することができる。これにより、デバイスの歩留りを
大幅に向上させることができる。

【００４６】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好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を多結晶シリコン・ゲート電極加工に適
用したプロセス例において、シリコン基板上にゲート酸
化膜を介して多結晶シリコン層が積層され、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を示す
概略断面図である。

【図２】図１の多結晶シリコン層がエッチングされ、側
壁保護膜が形成された状態を示す概略断面図である。

【図３】図２のウェハの全面が凝縮層で被覆された状態
を示す概略断面図である。

【図４】図３の凝縮層がエッチバックされ、側壁保護膜
の上に選択的に残された状態を示す概略断面図である。

【図５】図４の凝縮層が側壁保護膜と共に除去された状
態を示す概略断面図である。

【図６】図５のレジスト・マスクがアッシングされた状
態を示す概略断面図である。

【図７】本発明をタングステン・ポリサイド・ゲート電
極加工に適用したプロセス例において、シリコン基板上
にゲート酸化膜を介してタングステン・ポリサイド膜が
積層され、レジスト・マスクが形成されたエッチング前
のウェハの状態を示す概略断面図である。

【図８】図７のＷＳｉ_x層がエッチングされ、側壁保護
膜が形成された状態を示す概略断面図である。

【図９】図８の多結晶シリコン層がエッチングされ、側
壁保護膜が形成された状態を示す概略断面図である。

【図１０】図９のウェハの全面が凝縮層で被覆された状
態を示す概略断面図である。

【図１１】図１０の凝縮層がエッチバックされ、側壁保
護膜の上に選択的に残された状態を示す概略断面図であ
る。

【図１２】図１１の凝縮層が側壁保護膜と共に除去され
た状態を示す概略断面図である。

【図１３】従来の多結晶シリコン・ゲート電極加工にお
ける問題点を説明するための概略断面図であり、（ａ）
はエッチング前のウェハの状態、（ｂ）は多結晶シリコ
ン層がエッチングされて側壁保護膜が形成された状態、
（ｃ）はレジスト・マスクがアッシングされた後に側壁
保護膜が残存した状態、（ｄ）は側壁保護膜をウェット
エッチングした場合にゲート酸化膜が浸食された状態を
それぞれ表す。

【符号の説明】

１・・・シリコン基板２・・・ゲート酸化膜３，７・・・多結晶シリコン層３ａ・・・（多結晶シリコン）ゲート電極４・・・レジスト・マスク５・・・側壁保護膜（ＳｉＯ_xＢｒ_y）６・・・凝縮層６ａ・・・（エッチバック後の）凝縮層８・・・ＷＳｉ_x層９・・・タングステン・ポリサイド膜９ａ・・・（ポリサイド）ゲート電極１０・・・側壁保護膜（ＳｉＯ_xＣｌ_y）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化シリコン系材料層上に積層されたシ
リコン系材料層をフッ素系エッチング種以外のハロゲン
系エッチング種を用いて選択的にエッチングする第１の
工程と、前記第１の工程において前記シリコン系材料層のエッチ
ング断面上に形成された堆積物層を、フッ素原子を含む
凝縮層で選択的に被覆する第２の工程と、前記堆積物層を前記凝縮層と反応させることにより除去
する第３の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２】前記凝縮層による前記堆積物層の選択的
な被覆は、該凝縮層を基体の全面に堆積させた後、これ
をエッチバックすることにより行われることを特徴とす
る請求項１記載のドライエッチング方法。
【請求項３】前記凝縮層は、ＮＨ₃とＮＦ₃との混合
ガスの放電解離によりエッチング反応系中に生成する堆
積性物質により形成されることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２のいずれか１項に記載のドライエッチング
方法。
【請求項４】前記第３の工程では基体に対して加熱も
しくは純水洗浄を行うことにより前記堆積物層と前記凝
縮層とを反応させ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。