(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を覆う絶縁膜の上に、ポリシリコン層にタングステン系導電材層を重ねた積層を形成する第１の工程と、
前記タングステン系導電材層の上に疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域と密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域が形成されるように複数のレジスト層を形成する第２の工程と、
塩素含有ガス及び酸素ガスの第１混合ガスをエッチングガスとし且つ前記複数のレジスト層をマスクとするドライエッチングにより前記タングステン系導電材層をその厚さが前記疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域にてゼロ又はその近傍の値になるように且つ密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域にて疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域の厚さより大きい値になるようにエッチングする第３の工程と、
前記第３の工程に続き、臭素含有ガスと塩素含有ガスと酸素ガスとの第２混合ガスをエッチングガスとし且つ前記複数のレジスト層をマスクとするドライエッチングによりタングステン系臭素系化合物で前記タングステン系導電材層のサイドエッチングを抑制しつつ前記密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材を除去することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応したパターンを有する複数のタングステン系導電材層を形成する第４の工程とを含み、
前記第２混合ガスは、ポリシリコン層はエッチングせずにタングステン系導電材層をエッチングするガスであり、ポリシリコンに対するタングステン系導電材のエッチング選択比を高めることにより、前記第４の工程終了後に、前記疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材と前記密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材とのエッチング速度の疎密パターン依存性をキャンセルするようにすることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
前記第１混合ガスの塩素含有ガス流量の割合が、前記第２混合ガスの塩素含有ガス流量の割合よりも大きい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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｗ（タングステン）、ＷＳｉ２（タングステンシリサイド）等のＷ系導電材層をポリＳｉ（シリコン）層に重ねた積層又はＷ系導電材の単層をドライエッチングする方法に関し、特にＣｌ（塩素）含有ガスとＯ２（酸素）ガスとの混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングによりＷ系導電材層をジャストエッチングした後該混合ガスにＢｒ（臭素）含有ガス又はＩ（ヨウ素）含有ガスを添加してオーバーエッチングを行なうことにより異方性形状の確保とエッチングダメージの軽減とを可能にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＷＳｉ２層をポリＳｉ層に重ねた積層（Ｗポリサイド層）を用いる配線形成法としては、図１１〜１３に示すような方法が知られている（例えば、特開平７−９４４６９号公報参照）。
【０００３】
図１１の工程では、シリコン基板１の表面を覆うゲート酸化膜２の上にポリＳｉ層３及びＷＳｉ２層４を順次に堆積形成した後、ＷＳｉ２層４の上にホトリソグラフィ処理によりレジスト層５ａ〜５ｄを形成する。レジスト層５ａ，５ｂは、疎パターン領域ａにおいて大きな間隔で配置し、レジスト層５ｂ〜５ｄは、密パターン領域ｂにおいて小さな間隔で配置する。
【０００４】
図１２の工程では、Ｆ（フッ素）含有ガス（例えばＳ２Ｆ６ガス）を用いるプラズマエッチングによりポリＳｉ層３及びＷＳｉ２層４の積層を疎パターン領域ａにて厚さがゼロ又はその近傍の値になるようにジャストエッチングする。この結果、レジスト層５ａ〜５ｄにそれぞれ対応したパターンを有するＷＳｉ２層４ａ〜４ｄが残存する。また、密パターン領域ｂでは、いわゆるＲＩＥｌａｇ現象（又はマイクロローディング効果）によりエッチング速度が低下するため、疎パターン領域ａにおけるポリＳｉ層３の被エッチング部３ｅに比べてポリＳｉ層３の被エッチング部３ｆが厚く残存する。
【０００５】
図１３の工程では、Ｂｒ含有ガス（例えばＨＢｒガス）及びＯ２ガスの混合ガスを用いるプラズマエッチングによりオーバーエッチングを行なってポリＳｉ層３における３ｅ，３ｆ等の被エッチング部を除去する。ＨＢｒ等のＢｒ系ガスとＯ２ガスとの混合ガスを用いるプラズマエッチングは、ゲート酸化膜２に対するポリＳｉ層３の選択性が高い。オーバーエッチングの結果として、レジスト層５ａ〜５ｄにそれぞれ対応したパターンを有するポリＳｉ層３ａ〜３ｄが残存する。オーバーエッチング時には、パターン側壁に付着した反応生成物がＷＳｉ２層４ａ〜４ｄ及びポリＳｉ層３ａ〜３ｄのサイドエッチングを抑制するので、４ａ／３ａ，４ｂ／３ｂ，４ｃ／３ｃ，４ｄ／３ｄ等の積層に異方性形状を持たせることができる。オーバーエッチングの後は、レジスト層５ａ〜５ｄを除去する。４ａ／３ａ等の積層は、ゲート電極乃至配線層として使用される。
【０００６】
従来、Ｗ層を用いる配線形成法としては、図１４〜１６に示すような方法が提案されている。
【０００７】
図１４の工程では、シリコン等の半導体基板６の表面を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜７の上にＷ層８を形成する。そして、Ｗ層８の上にレジスト層９ａ，９ｂを互いに接近させて形成する。
【０００８】
図１５の工程では、Ｆ含有ガスとしてＳＦ６を用いるプラズマエッチングによりＷ層８をレジスト層９ａ，９ｂ間の間隔より広いレジスト不存在領域にて厚さがゼロ又はその近傍の値になるようにジャストエッチングする。この結果、レジスト層９ａ，９ｂにそれぞれ対応したＷ層８ａ，８ｂが残存すると共に、Ｗ層８ａ，８ｂの間にはＲＩＥｌａｇ現象により薄いＷ層８ｃが残存する。
【０００９】
図１６の工程では、図１５の工程に引き続いて図１５の工程と同様のプラズマエッチングによりオーバーエッチングを行なってＷ層８ｃを除去し、Ｗ層８ａ，８ｂを残存させる。この後、レジスト層９ａ，９ｂを除去する。Ｗ層８ａ，８ｂは、配線層として使用される。
【００１０】
図１５，１６のＳＦ６によるプラズマエッチング工程において、異方性エッチングを行なうには、基板に入射するイオンのエネルギーを高くしたり、基板の温度を低くしたりする必要がある。また、反応生成物でサイドエッチングを抑制して異方性形状を確保する方法も提案されている。例えば、特開平７−１４７２７１号公報には、ＳＦ６にＮ２やＮＨ３を添加したガスのプラズマでＷ層をエッチングすることにより反応生成物であるＷＮによりサイドエッチングを抑制することが示されている。特開平１０−３２６７７４号公報にも、ＳＦ６にＣＨＦ３及びＮ２を添加したガスのプラズマでＷ層をエッチングする方法が示されている。特開平７−１６９７４４号公報には、Ｗ層の下にＴｉ又はＴｉ化合物の膜を敷き、エッチング活性種であるＦとＴｉとの反応で生成される低蒸気圧のフッ化チタンでサイドエッチングを抑制することが示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１１〜１３の方法によると、下地にエッチングダメージが生じやすい。すなわち、図１３のオーバーエッチング工程では、前述したようにゲート酸化膜２に対するポリＳｉ層３の選択比が高いものの、図１２のジャストエッチング工程では、フッ素系ガスのプラズマでエッチングを行なうので、ゲート酸化膜２に対するポリＳｉ層３の選択比が低く、ゲート酸化膜２がエッチングされることがある。これを防ぐには、ポリＳｉ層３の厚さがゼロになる前にジャストエッチングを停止するように工程管理を厳しくする必要がある。また、ゲート絶縁膜２を含むゲート部は、図１２のジャストエッチング時及び図１３のオーバーエッチング時にプラズマにさらされるので、イオン衝撃によるダメージを受けやすい。
【００１２】
一方、図１４〜１６の方法によると、フッ素系ガスのプラズマでエッチングを行なうので、絶縁膜７を構成するシリコンオキサイドに対するＷの選択比が低く、図１６に示すようにオーバーエッチングの際に絶縁膜７がＷ層８ａ，８ｂの側方でエッチングされる。このため、配線段差が大きくなる不都合がある。
【００１３】
この発明の目的は、異方性形状を確保しつつエッチングダメージを軽減することができる新規なドライエッチング方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るドライエッチング方法は、基板を覆う絶縁膜の上に、ポリシリコン層にタングステン系導電材層を重ねた積層を形成する第１の工程と、前記タングステン系導電材層の上に疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域と密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域が形成されるように複数のレジスト層を形成する第２の工程と、塩素含有ガス及び酸素ガスの第１混合ガスをエッチングガスとし且つ前記複数のレジスト層をマスクとするドライエッチングにより前記タングステン系導電材層をその厚さが前記疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域にてゼロ又はその近傍の値になるように且つ密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域にて疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域の厚さより大きい値になるようにエッチングする第３の工程と、前記第３の工程に続き、臭素含有ガスと塩素含有ガスと酸素ガスとの第２混合ガスをエッチングガスとし且つ前記複数のレジスト層をマスクとするドライエッチングによりタングステン系臭素系化合物で前記タングステン系導電材層のサイドエッチングを抑制しつつ前記密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材を除去することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応したパターンを有する複数のタングステン系導電材層を形成する第４の工程とを含み、前記第２混合ガスは、ポリシリコン層はエッチングせずにタングステン系導電材層をエッチングするガスであり、ポリシリコンに対するタングステン系導電材のエッチング選択比を高めることにより、前記第４の工程終了後に、前記疎パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材と前記密パターン領域におけるレジスト層の不存在領域のタングステン系導電材とのエッチング速度の疎密パターン依存性をキャンセルするようにすることを特徴とするものである。
【００１５】
第１のドライエッチング方法によれば、Ｃｌ２等の塩素含有ガス及びＯ２ガスの混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングによりＷ，ＷＳｉ２等のＷ系導電材層をジャストエッチングした後該混合ガスにＨＢｒ等の臭素含有ガスを添加してＷ系導電材のオーバーエッチングを行ない、この後ポリＳｉ単層のドライエッチングを行なう。オーバーエッチングでは、Ｏ２ガスの流量割合を高く設定することによりポリＳｉに対するＷ系導電材の選択比を高くすることができ、Ｗ系導電材を選択的に除去することが可能となる。また、オーバーエッチングでは、臭素含有ガスの流量割合を所定の値に設定することによりＷ系導電材について異方性形状を確保しつつエッチングを行なうことができる。さらに、ジャストエッチング及びオーバーエッチングは、下地膜としての絶縁膜の上にポリＳｉ層が存在する状態で行なわれるので、下地膜（絶縁膜）がエッチングされたり、イオン衝撃にさらされたりすることがなく、エッチングダメージの軽減が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、この発明の一実施形態に係る配線形成法を示すものである。
【００１９】
図１の工程では、シリコン等の半導体基板１０の表面に熱酸化法等によりシリコンオキサイドからなるゲート絶縁膜１２を形成する。ゲート絶縁膜１２の上には、ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法等によりポリＳｉ層１４及びＷＳｉ２層１６を順次に堆積形成する。ポリＳｉ層１４及びＷＳｉ２層１６は、ゲート電極乃至配線層を形成するためのもので、ポリＳｉ層１４は、導電型決定不純物のドーピングにより低抵抗化されている。
【００２０】
ＷＳｉ２層１６の上には、周知のホトリソグラフィ処理により所望のゲート電極・配線パターンに従ってレジスト層１８ａ〜１８ｄを形成する。レジスト層１８ａ，１８ｂは、疎パターン領域Ａにおいて大きな間隔で配置し、レジスト層１８ｂ〜１８ｄは、密パターン領域Ｂにおいて小さな間隔で配置する。
【００２１】
図２の工程では、Ｃｌ２ガス及びＯ２ガスの混合ガス（Ｃｌ２／Ｏ２ガス）を用いるプラズマエッチングによりＷＳｉ２層１６を疎パターン領域Ａにて厚さがゼロ又はその近傍の値になるようにジャストエッチングする。このときのエッチングは、一例として図４のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）型プラズマエッチング装置を用いて行ない、エッチング条件は、
圧力：１ｍＴｏｒｒ
マイクロ波電力：１０００Ｗ
高周波電力：５０Ｗ
ガス流量：Ｃｌ２／Ｏ２＝５０／１０ｓｃｃｍ
とした。
【００２２】
ジャストエッチングの結果として、レジスト層１８ａ〜１８ｂにそれぞれ対応したパターンを有するＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄが残存する。また、密パターン領域Ｂでは、ＲＩＥｌａｇ現象によりエッチング速度が低下するため、比較的薄いＷＳｉ２層１６ｅ及び１６ｆがＷＳｉ２層１６ｂ，１６ｃの間及びＷＳｉ２層１６ｃ，１６ｄの間にそれぞれ残存する。
【００２３】
この後、Ｃｌ２／Ｏ２ガスにＨＢｒガスを添加したＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングによりオーバーエッチングを行なってＷＳｉ２層１６ｅ，１６ｆを除去する。このときのエッチングは、一例として図４のエッチング装置を用いて行ない、エッチング条件は、
圧力：１ｍＴｏｒｒ
マイクロ波電力：１０００Ｗ
高周波電力：５０Ｗ
ガス流量：ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２＝８．５／２１．５／２０ｓｃｃｍ
とした。
【００２４】
オーバーエッチングにおいてＯ２流量割合を高くしたのは、ポリＳｉに対するＷＳｉ２の選択比を高くして１６ｅ，１６ｆ等のＷＳｉ２層の除去を容易にするためである。このようにＯ２流量割合の高いＣｌ２／Ｏ２エッチングプロセスでは、Ｗが蒸気圧の高いＷＯＣｌ４となってＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄの側壁をエッチング（サイドエッチング）し、ＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄの異方性形状が損なわれる。そこで、オーバーエッチング時には、Ｃｌ２／Ｏ２ガスにＨＢｒを添加して蒸気圧の低いＷＯＢｒ４やＷＢｒ５を生成させてＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄの側壁に保護膜を形成しつつ（サイドエッチングを抑制しつつ）エッチングを行なう。この結果、ＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄの異方性形状が確保される。また、ジャストエッチング及びオーバーエッチングは、ゲート絶縁膜１２上にポリＳｉ層１４が存在する状態で行なわれるので、ゲート絶縁膜１２がエッチングされたり、イオン衝撃にさらされたりすることがなく、エッチングダメージが軽減される。
【００２５】
図３の工程では、ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングによりレジスト層１８ａ〜１８ｄ及びＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄをマスクとしてポリＳｉ層１４を選択的にエッチングする。このエッチングは、一例として図４のエッチング装置を用いて行ない、エッチング条件は、
圧力：２ｍＴｏｒｒ
マイクロ波電力：１０００Ｗ
高周波電力：３５Ｗ
ガス流量：ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２＝１００／５／５ｓｃｃｍ
とした。エッチング条件の他の例としては、Ｃｌ２等の塩素含有ガスを用いないものも可能であり、マイクロ波電力：８００〜１５００Ｗ、ガス流量：ＨＢｒ／Ｏ２＝１００／５ｓｃｃｍとすることができる。
【００２６】
ポリＳｉ層１４の選択エッチングの結果として、レジスト層１８ａ〜１８ｄにそれぞれ対応したパターンを有するポリＳｉ層１４ａ〜１４ｄが残存する。ポリＳｉエッチング時には、ＳｉＯｘ，ＳｉＢｒｘ等の反応生成物がＷＳｉ２層１６ａ〜１６ｄ及びポリＳｉ層１４ａ〜１４ｄのサイドエッチングを抑制するので、１６ａ／１４ａ，１６ｂ／１４ｂ，１６ｃ／１４ｃ，１６ｄ／１４ｄ等の積層に良好な異方性形状を持たせることができる。ポリＳｉは、ＷＳｉ２に比べてＲＩＥｌａｇが少なく、エッチングしやすい。ポリＳｉエッチングの後は、周知のアッシング処理によりレジスト層１８ａ〜１８ｄを除去する。１６ａ／１４ａ等のＷＳｉ２／ポリＳｉ積層は、ゲート電極乃至配線層として使用される。
【００２７】
発明者は、Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングがＷＳｉ２／ポリＳｉ積層（Ｗポリサイド層）のエッチングにおいてポリＳｉに対するＷＳｉ２の選択比を高く設定可能である点に着目し、図４のエッチング装置を用いて種々の実験を行なった。
【００２８】
図４の装置において、処理室２０は、プラズマ室２２ａ及び反応室２２ｂからなっている。反応室２２ｂの底部には、試料台（電極）２４が設けられており、試料台２４の上面には、被処理ウエハ２６が載置される。
【００２９】
試料台２４には、高周波電源２８が接続され、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。反応室２２ｂは、図示しないガス供給源に接続されると共に排気装置ＶＡＣに接続される。
【００３０】
プラズマ室２２ａの上部には、図示しないマイクロ波電源からマイクロ波導入窓３０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波ＭＷが供給される。窓３０は、通常、石英で構成される。処理室２０の上部を取囲むようにソレノイドコイル３２が設けられている。
【００３１】
図４のエッチング装置を用いてＣｌ２／Ｏ２ガスのプラズマでＷＳｉ２及びポリＳｉのエッチングを行ない、ＷＳｉ２／ポリＳｉ選択比のＯ２流量割合依存性を調べた結果を図５に示す。実験には、シリコン基板上にシリコンオキサイド膜を介してＷＳｉ２層を堆積形成したサンプルを９個含む第１のサンプル群と、シリコン基板上にシリコンオキサイド膜を介してポリＳｉ層を堆積形成したサンプルを９個含む第２のサンプル群とを用いた。各シリコン基板の直径は、２００ｍｍとした。各サンプルを図４のエッチング装置内に被処理ウエハ２６として挿入し、エッチングを行なった。エッチング条件は、
圧力：１ｍＴｏｒｒ
マイクロ波電力：１４００Ｗ
高周波電力：５０Ｗ
ガス流量：Ｃｌ２＋Ｏ２＝５０ｓｃｃｍ
とした。
【００３２】
第１のサンプル群中の９個のサンプルについては、Ｏ２流量割合を０，１０，２０，２２，２４，２６，２８，３０，４０％のように変化させ、各サンプル毎にＷＳｉ２のエッチング速度を求めた。その結果を図５にて線Ｐで示す。また、第２のサンプル群中の９個のサンプルについては、Ｏ２流量割合を第１のサンプル群の場合と同様に変化させ、各サンプル毎にポリＳｉのエッチング速度を求めた。その結果を図５にて線Ｑで示す。
【００３３】
ＷＳｉ２／ポリＳｉ選択比は、第１のサンプル群と第２のサンプル群とでＯ２流量割合が同じサンプル毎にＷＳｉ２のエッチング速度／ポリＳｉのエッチング速度の比を求めることにより算出した。その結果を図５にて線Ｒで示す。
【００３４】
図５の実験結果によれば、Ｏ２の流量割合を３０％以上にすれば、ほぼＷＳｉ２のみがエッチングされるプロセス条件になることがわかる。図２のオーバーエッチングでは、Ｏ２の流量割合を４０％としたので、狭いスペースに残存した１６ｅ，１６ｆ等のＷＳｉ２層を効率的に除去することができる。その結果、ＷＳｉ２のＲＩＥｌａｇ現象に基づくエッチング速度のパターン依存性をキャンセルすることができる。
【００３５】
図６は、ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングにおけるＷＳｉ２サイドエッチング量のＨＢｒ流量割合依存性を調べた結果を示すものである。実験には、直径２００ｍｍのシリコン基板上にシリコンオキサイド膜を介してＷＳｉ２／ポリＳｉ積層（Ｗポリサイド層）を形成したサンプルを４個用いた。各サンプルには、図１の密パターン領域Ｂに示すようにライン／スペース＝１．０／０．６μｍのパターンに従って多数のレジスト層を並設した。このようにレジスト層を設けた各サンプルを図４のエッチング装置内に被処理ウエハ２６として挿入し、エッチングを行なった。エッチング条件は、
圧力：１ｍＴｏｒｒ
マイクロ波電力：１４００Ｗ
高周波電力：５０Ｗ
ガス流量：Ｃｌ２＋ＨＢｒ＝３０ｓｃｃｍ，Ｏ２＝２０ｓｃｃｍ
とした。ここで、Ｏ２流量割合は、図１でＷＳｉ２／ポリＳｉ選択比が無限大となる４０％である。
【００３６】
４個のサンプルについては、Ｃｌ２＋ＨＢｒのうちＨＢｒを０，１０，２０，３０％のように変化させ、各サンプル毎にＷＳｉ２のサイドエッチング量Ｓ（μｍ）を求めた。サイドエッチング量Ｓは、図７にＷＳｉ２層１６ａに関して例示するようにＳ＝頂面で測定した幅Ｗｔｏｐ−底面で測定した幅Ｗｂｏｔとして求めることができる。Ｓ＜０は順テーパ形状を、Ｓ＞０はサイドエッチ形状（逆テーパ形状）をそれぞれ表わす。
【００３７】
図６の実験結果によれば、ＨＢｒ流量割合１７％でサイドエッチングがゼロとなり、垂直な異方性エッチング形状が得られることがわかる。しかしながら、ＨＢｒ流量割合１７％の条件にすると、ライン／スペースパターンでは垂直形状が得られるものの、孤立ラインでは側壁に多量の反応生成物が付着するため、順テーパ形状になってしまう。
【００３８】
図２の工程では、Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングでジャストエッチングを行なうようにしたので、ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２プロセスで起こったような孤立ラインでの順テーパ形状の発生を防ぐことができる。また、高Ｏ２流量のＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスプラズマエッチングプロセスを用いてＷＳｉ２のオーバーエッチングを行なうようにしたので、ポリＳｉに対するＷＳｉ２の選択比を高く保ちながら、狭いスペースに残存したＷＳｉ２のみをエッチング除去することができ、しかもＨＢｒの添加効果によりＷＳｉ２のサイドエッチングを防ぐことができる。
【００３９】
図８〜１０は、この発明の他の実施形態に係る配線形成法を示すものである。
【００４０】
図８の工程では、シリコン等の半導体基板４０の表面を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜４２の上にＷ層４４をスパッタ法等により形成する。そして、Ｗ層４４の上に所望の配線パターンに従ってレジスト層４６ａ，４６ｂを互いに接近させて形成する。
【００４１】
図９の工程では、Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングによりＷ層４４をレジスト層４６ａ，４６ｂの間隔より広いレジスト不存在領域で厚さがゼロ又はその近傍の値になるようにジャストエッチングする。このときのエッチングは、図２で述べたジャストエッチングと同様の条件で行なうことができる。ジャストエッチングの結果として、レジスト層４６ａ，４６ｂにそれぞれ対応したＷ層４４ａ，４４ｂが得られると共に、Ｗ層４４ａ，４４ｂの間にはＲＩＥｌａｇ現象により薄いＷ層４４ｃが残存する。
【００４２】
図１０の工程では、Ｃｌ２／Ｏ２ガスにＨＢｒを添加したＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングによりオーバーエッチングを行なってＷ層４４ｃを除去し、Ｗ層４４ａ，４４ｂを残存させる。このときのエッチングは、図２で述べたオーバーエッチングと同様の条件で行なうことができる。オーバーエッチングの後は、レジスト層４６ａ，４６ｂをアッシング処理等により除去する。Ｗ層４４ａ，４４ｂは、配線層として使用される。
【００４３】
図９，１０のエッチング処理では、Ｃｌ２／Ｏ２ガスをエッチングガスとして用いるので、絶縁膜４２を構成するシリコンオキサイドに対するＷの選択比が向上する。従って、絶縁膜４２の膜減りや配線段差の増大を防止することができる。また、図１０のオーバーエッチングでは、ＨＢｒの添加によりＷ層４４ａ，４４ｂのサイドエッチングが抑制されるので、Ｗ層の形状劣化（逆テーパ形状等）を防ぐことができる。
【００４４】
図８〜１０に関して上記した配線形成法は、Ｗ層４４の代りにＷＳｉ２層を用いて実施してもよく、上記したと同様の作用効果が得られる。
【００４５】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、次のような変更が可能である。
【００４６】
（１）Ｗ系導電材層としては、Ｗ，ＷＳｉ２に限らず、Ｗ合金を用いてもよい。タングステンシリサイドとしては、ＷＳｉ２のように化学量論的なものに限らず、非化学量論的なものを用いてもよく、一般的にはＷＳｉｘを使用可能である。
【００４７】
（２）臭素含有ガスとしては、ＨＢｒに限らず、Ｂｒ２，ＢＢｒ３，ＣＢｒ４，ＳｉＢｒ４等を用いてもよい。Ｂｒ２等のガスの添加量は、プラズマ中に存在するＢｒ原子の量が前記実施形態で示したＨＢｒの場合と同等になるように設定すればよい。また、臭素含有ガスの代りに、ＨＩ，Ｉ２，ＢＩ３，ＣＩ４，ＳｉＩ４等のヨウ素含有ガスを用いてもよい。ＨＢｒ又はＨＩ等のガスあるいはＯ２ガスについて、添加量の最適値は、被エッチング膜の膜質に依存する（例えば、成膜方法、成膜後の処理条件、成膜装置等に依存する）ので、被エッチング膜毎に調整するのが望ましい。
【００４８】
（３）Ｗ系導電材層をドライエッチングする場合、Ｗ系導電材層の上に予めＴｉＮ，ＴｉＯＮ等の反射防止膜を設けておいてもよい。また、Ｗ系導電材層とポリＳｉ層との間にＷＮ層等を介在させておいてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスをエッチングガスとするドライエッチングによりＷ系導電材層をジャストエッチングした後該混合ガスに臭素含有ガスを添加してＷ系導電材のオーバーエッチングを行ない、この後ポリＳｉ単層のドライエッチングを行なうようにしたので、異方性形状を確保しつつエッチングダメージを軽減することができ、歩留りが向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態に係る配線形成法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図２】  図１の工程に続くＷＳｉ２層のジャストエッチング工程及びオーバーエッチング工程を示す基板断面図である。
【図３】  図２の工程に続くポリＳｉ層エッチング工程及びレジスト層除去工程を示す基板断面図である。
【図４】  この発明の実施に用いられるプラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図５】  Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングにおける選択比（ＷＳｉ２／ポリＳｉ）のＯ２流量割合依存性を示すグラフである。
【図６】  ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２ガスを用いるプラズマエッチングにおけるＷＳｉ２サイドエッチング量のＨＢｒ流量割合依存性を示すグラフである。
【図７】  ＷＳｉ２／ポリＳｉ積層エッチングにおけるＷＳｉ２層のサイドエッチング状況を示す断面図である。
【図８】  この発明の他の実施形態に係る配線形成法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図９】  図８の工程に続くＷ層のジャストエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１０】  図９の工程に続くオーバーエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１１】  従来の配線形成法の一例におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図１２】  図１１の工程に続くＷＳｉ２／ポリＳｉ積層のジャストエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１３】  図１２の工程に続くオーバーエッチング工程及びレジスト層除去工程を示す基板断面図である。
【図１４】  従来の配線形成法の他の例におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図１５】  図１４の工程に続くＷ層のジャストエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１６】  図１５の工程に続くオーバーエッチング工程を示す基板断面図である。
【符号の説明】
１０，４０：半導体基板、１２，４２：絶縁膜、１４，ポリＳｉ層，１６：ＷＳｉ２層、１８ａ〜１８ｄ，４６ａ，４６ｂ：レジスト層、４４：Ｗ層。
【図１】
0004641573.tif 000002
【図２】
0004641573.tif 000003
【図３】
0004641573.tif 000004
【図４】
0004641573.tif 000005
【図５】
0004641573.tif 000006
【図６】
0004641573.tif 000007
【図７】
0004641573.tif 000008
【図８】
0004641573.tif 000009
【図９】
0004641573.tif 000010
【図１０】
0004641573.tif 000011
【図１１】
0004641573.tif 000012
【図１２】
0004641573.tif 000013
【図１３】
0004641573.tif 000014
【図１４】
0004641573.tif 000015
【図１５】
0004641573.tif 000016
【図１６】
0004641573.tif 000017