JP2008199030A - 金属酸化膜パターン形成方法及びこれを利用した半導体素子の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属酸化膜パターン形成方法及びこれを利用した半導体素子の形成方法を提供する。
【解決手段】 誘電膜として機能する金属酸化膜パターン形成方法において、基板上に下部に行くほど線幅が増加する予備金属酸化膜パターンを形成する。前記予備金属酸化膜パターンを０．１％乃至１０％ハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含むソースガスを利用してプラズマ処理して下部線幅が減少された金属酸化膜パターンを形成する。このようにハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含むソースガスを利用してプラズマ処理することにより、下部線幅が減少された金属酸化膜パターンを獲得することができ、これにより、半導体素子の集積度を向上させることができる。又、前記金属酸化膜パターンの側壁に残留するエッチング残留物も共に除去することにより、半導体素子の信頼度を向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、金属酸化膜パターン形成方法及びこれを利用した半導体素子の形成方法に関する。より詳細には、金属酸化膜をブロッキング絶縁膜として使用する電荷トラップフラッシュメモリ素子を形成する方法及び金属酸化膜を強誘電体膜として使用する強誘電体メモリ素子を形成する方法に関する。

半導体メモリ素子は、揮発性メモリ素子と不揮発性メモリ素子とを含む。一般的に揮発性メモリ素子は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭのように電源供給が中断された場合に保存されたデータが消去されるメモリ素子で、不揮発性メモリ素子は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリのように電源供給が中断されても保存されたデータが消去されないメモリ素子である。

特に、フラッシュメモリ素子を詳細にみると、前記フラッシュメモリ素子の種類には大きくフローティングゲート内に自由電荷を保存するか、削除する方法でプログラミング又は消去を行うフローティングゲートタイプと、電子を保存してプログラミングして正孔を保存して消去を行うトラップタイプとがある。

トラップタイプのフラッシュメモリ素子を形成する方法は、まず、基板上にトンネル絶縁膜、電荷トラップ膜、ブロッキング絶縁膜、及び導電膜を積層した後、前記トンネル絶縁膜、電荷トラップ膜、ブロッキング絶縁膜、及び導電膜をパターニングして、トンネル絶縁膜パターン、電荷トラップ膜パターン、ブロッキング絶縁膜パターン、及び導電膜パターンを形成する。これによって、トンネル絶縁膜パターン、電荷トラップ膜パターン、ブロッキング絶縁膜パターン、及び導電膜パターンを含むトラップタイプのフラッシュメモリ素子を形成する。

この際、前記ブロッキング絶縁膜パターンは、フラッシュメモリ素子の集積度が向上されるほど、高誘電率を有する物質に代替されるが、前記高誘電率を有する物質としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、又はＬａＡｌＯが挙げられる。前記トラップタイプのフラッシュメモリ素子は、前記パターニング工程によって下部に行くほど線幅が増加することになる。

特に、前記高誘電率物質を含むブロッキング絶縁膜パターンの線幅が導電膜パターンの線幅より広い。これにより、フラッシュメモリ素子の集積度が向上されるほどメモリセル間の空間が狭くなるという問題が発生する。

又、前記ブロッキング絶縁膜パターン側壁と基板の上部には、前記ブロッキング絶縁膜をエッチングする間、導電膜パターンの一部がエッチングされポリマー形態にエッチング残余物が形成される。前記エッチング残余物は伝導性を有し、非伝導性であるブロッキング絶縁膜パターン側壁に形成されたエッチング残余物は、以後不揮発性メモリ素子の信頼性を低下させる。

一方、近来には不揮発性メモリ素子の研究が活発であり、新しいメモリ素子が開発されている。特に、強誘電性物質を利用した半導体メモリ素子の研究が活発に行われている。強誘電性物質とは、誘電分極が加えられる電界によって履歴曲線を形成する非線形誘電体を言う。このような強誘電性物質を利用したＦＲＡＭ（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＲＡＭ）は、強誘電性物質の二重安定的な分極状態を利用した不揮発性メモリ素子である。ＦＲＡＭ素子は、ＤＲＡＭ素子で誘電膜を強誘電膜に代替した構造を有し、電源が継続印加されなくても記録された情報を維持する特性を有する。又、前記ＦＲＡＭ素子は、速い動作速度、低電圧動作、及び高い耐久性によって次世帯不揮発性半導体メモリ素子として脚光を浴びている。現在、強誘電性物質としては、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＢＴ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｔｉｔａｎａｔｅ、ＳｒＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₉）、ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｂａ（Ｓｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）等が活発に研究されている。

前記ＦＲＡＭ素子はトランジスタとキャパシタを含み、前記ＦＲＡＭ素子のキャパシタは、下部電極、強誘電体パターン、及び上部電極が積層された構造を有する。前記ＦＲＡＭ素子のキャパシタを形成する方法は、下部導電膜、強誘電体薄膜、及び上部導電膜を順次に積層した後、前記下部導電膜、強誘電体薄膜、及び上部導電膜をパターニングするものであり、これにより、下部電極、強誘電体パターン、及び上部電極を含むキャパシタを形成することができる。

前記ＦＲＡＭ素子のキャパシタで上部導電膜及び強誘電体薄膜をエッチングして上部電極及び強誘電体パターンに形成する間、前記強誘電体パターン側壁にはエッチング残余物が形成される可能性があり、前記エッチング残余物は電気伝導性を有する。従って、誘電膜として機能する強誘電体パターンの側壁に形成されたエッチング残留物によって電気が通じることになって、以後形成されるＦＲＡＭ素子の信頼性を低下させる虞がある。

本発明の一目的は、下部線幅が減少され、側壁に形成されたエッチング残留物が除去された金属酸化膜パターンの形成方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記金属酸化膜パターンの形成方法を利用して半導体メモリ素子の形成方法を提供することにある。

前記一目的を達成するための本発明の一側面によると、金属酸化膜パターンの形成方法において、基板上に下部に行くほど線幅が増加する予備金属酸化膜パターンを形成する。前記予備金属酸化膜パターンを、０．１％乃至１０％のハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含むソースガスを利用してプラズマ処理して下部線幅が減少された金属酸化膜パターンを形成する。

本発明の一態様によると、前記予備金属酸化膜パターンは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、及びＬａＡｌＯからなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。

本発明の他の態様によると、前記予備金属酸化膜パターンは、ＢＳＴ、ＰＺＴ、及びＳＢＴからなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。

本発明の更に他の態様によると、前記ハロゲン元素を含むガスは、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂からなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。

本発明の更に他の態様によると、前記ソースガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、及び酸素（Ｏ₂）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。

本発明の更に他の態様によると、前記プラズマ処理は、１ｍＴｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ圧力下で０℃乃至３００℃温度と、０バイアス乃至５００バイアス（ｂｉａｓ）で行われることができる。

前記他の目的を達成するための本発明の一側面によると、半導体素子の形成方法において、基板上に金属酸化膜と導電膜を形成する。前記金属酸化膜及び導電膜をパターニングして、前記基板上に下部に行くほど線幅が増加して予備金属酸化膜パターンと、導電膜パターンを形成する。前記予備金属酸化膜パターンを、０．１％乃至１０％のハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含むソースガスを利用してプラズマ処理して下部線幅が減少された金属酸化膜パターンを形成する。

本発明の一態様によると、前記金属酸化膜は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、及びＬａＡｌＯからなる群から選択された少なくとも１つを含むことができ、前記予備金属酸化膜を形成する前、基板上に電荷トラップ膜及びブロッキング絶縁膜を更に形成することができ、前記導電膜は、不純物がドーピングされたポリシリコン、金属、金属シリサイド、及び金属窒化物を含むことができる。

本発明の他の態様によると、前記金属酸化膜は、ＢＳＴ、ＰＺＴ、ＳＢＴのうち選択された１つ又はこれらの組合を含むことができる。前記基板上に第２導電膜を更に形成することができ、前記導電膜及び第２導電膜はプラチナ（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。

本発明の更に他の態様によると、前記金属酸化膜パターン及び導電膜パターンを形成する工程と、前記金属酸化膜パターンを形成する工程はインシツ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で行うことができる。

前記のような本発明によると、前記金属酸化膜パターンが不揮発性メモリ素子のブロッキング絶縁膜パターンに適用される場合、前記ハロゲン元素を含むガスと不活性ガスを含むソースガスを利用したプラズマ処理を通じてブロッキング絶縁膜パターン下部線幅を減少させることができる。そして、同時にブロッキング絶縁膜パターン側壁に形成されたエッチング残留物を除去して、不揮発性メモリ素子の信頼性を向上させることができる。

一方、金属酸化膜パターンが強誘電体メモリ素子の誘電膜に適用される場合、前記ハロゲン元素を含むソースガスを利用したプラズマ処理を通じて強誘電膜パターン下部線幅を減少させることができる。そして同時に、強誘電膜パターン側壁に形成されたエッチング残留物を除去して、強誘電体メモリ素子の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例による金属酸化膜パターンの形成方法について詳細に説明する。

図１乃至図３は、本発明の一実施例による金属酸化膜パターンの形成方法を説明するための概略的な工程断面図である。

図１に示すように、基板１００上に金属酸化膜１０２を形成する。

前記基板１００は、シリコン又はゲルマニウムを含む半導体基板１００又はＳＯＩ基板１００でも良い。

前記金属酸化膜１０２は、高誘電率を有する物質又は強誘電体物質を含む。前記高誘電率を有する物質の例としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、及びＬａＡｌＯが挙げられる。前記言及された物質は、単独又はそれらを組み合わせて使用することができる。前記金属酸化膜１０２は、化学気相蒸着又は原子層積層工程を通じて形成することができる。

前記強誘電体物質の例としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₉）、及びＢＳＴ（Ｂａ（Ｓｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）が挙げられる。前記言及された物質は単独又はそれらを組み合わせて使用することができる。前記金属酸化膜１０２は、有機金属化学気相蒸着工程、ゾル−ゲル工程、又は原子層積層工程を通じて形成することができる。

図２に示すように、前記金属酸化膜１０２上に、前記金属酸化膜１０２を部分的に露出させるマスクパターン１０４を形成する。前記マスクパターン１０４は窒化物を含むことができ、前記窒化物の例としては、シリコン窒化物及びシリコン酸窒化物が挙げられる。

その後、前記マスクパターン１０４をエッチングマスクとして使用して前記金属酸化膜１０２をエッチングして予備金属酸化膜パターン１０６を形成する。前記エッチング工程は異方性ドライエッチング、例えば、プラズマエッチングを使用することができる。

前記プラズマエッチング工程をより詳細に説明すると、まず、前記金属酸化膜１０２及びマスクパターン１０４が形成された基板１００をプラズマ工程チャンバー内にローディングさせる。そして、前記工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第１ソースガスを提供する。この際、ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは、全体反応ガスのうち、１０％以上含まれている。前記不活性ガスの例としては、窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等が挙げられる。

そして、前記プラズマ工程チャンバーの条件は通常の金属酸化膜エッチング条件と同様でよい。

前記エッチング工程によって形成された予備金属酸化膜パターン１０６は、図２に図示したように、下部に行くほど広い線幅を有する。前記のように下部に行くほど線幅が増加すると、予備金属酸化膜パターン１０６が占める面積が増加し、これは半導体メモリ素子の集積度向上に悪い影響を及ぼす虞がある。

一方、前記予備金属酸化膜パターン１０６の側壁にエッチング残余物が形成される可能性があり、前記エッチング残余物はポリマー形態に電気伝導性を有する。

次に、図３に示すように、前記予備金属酸化膜パターン１０６及びマスクパターン１０４が形成された基板１００にプラズマ工程を行って、下部線幅が減少した金属酸化膜パターン１１０を形成する。

前記プラズマ工程をより詳細に説明すると、前記予備金属酸化膜パターン１０６及びマスクパターン１０４が形成された基板１００を工程チャンバー内にローディングさせる。この際、前記予備金属酸化膜パターン１０６が形成された工程チャンバーと同じチャンバーで前記プラズマ工程を行うことができる（ｉｎ−ｓｉｔｕ）。

そして、前記工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第２ソースガスを提供する。この際、前記ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは、全体反応ガスのうち、０．１％乃至１０．０％が含まれている。前記不活性ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クロム（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）、及びラドン（Ｒｎ）が挙げられ、言及されたガスは単独又は組み合わせて使用することができる。又、前記第２ソースガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、及び酸素（Ｏ₂）を更に含むことができる。

そして、前記プラズマ工程チャンバー内部を１ｍＴｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ圧力、０℃乃至３００℃の温度に維持する。又、前記プラズマ工程チャンバーに０Ｗ乃至５００Ｗのバイアスを印加する。

前記のような工程条件によって、前記プラズマ工程チャンバー内では前記第２ソースガスを利用して前記予備金属酸化膜パターン１０６の一部をエッチングする。より詳細に説明すると、前記予備金属酸化膜パターン１０６の側壁に不活性ガスが異方性にスパッタリングされることによりエッチングが行われ、前記異方性エッチングの特性上、上部より広い線幅を有する下部がより多くエッチングされる。即ち、予備金属酸化膜パターン１０６から下部の線幅が減少された金属酸化膜パターン１１０を形成することができる。

そして、前記０．１％乃至１０．０％のハロゲン元素を含むガスは前記予備金属酸化膜パターン１０６のエッチング反応をより活発にする。この際、前記ハロゲン元素を含むガスが第２ソースガスの１０．０％を超過すると、前記金属酸化膜パターン１１０が過エッチングされる問題点がある。

前記のような方法で金属酸化膜パターン１１０を形成することにより下部線幅を減少させることができ、側壁に形成されたエッチング残留物１０８も共に除去することができる。又、インシツ工程でプラズマ工程が行われることにより、移動中に発生する可能性がある汚染を防止することができ、工程時間も短縮することができる。

以下、図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターンの形成方法を利用してフラッシュメモリ素子を形成する方法を説明する。

図４乃至図９は、図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターンの形成方法を利用してフラッシュメモリ素子を形成する方法を説明するための概略的な工程斜視図である。

図４に示すように、基板２００上に素子分離パターン２０２を形成してアクティブ領域を限定する。

基板２００は、シリコン又はゲルマニウムを含む半導体基板又はＳＯＩ基板を使用することができ、本実施例ではシリコンを含む半導体基板を使用する。

前記素子分離パターン２０２を形成する工程についてより詳細に説明すると、まず、前記基板２００上にパッド酸化膜（図示せず）を形成し、第１マスクパターン（図示せず）を形成する。前記パッド酸化膜はシリコン酸化膜であって、熱酸化又は化学気相蒸着工程によって形成することができる。前記第１マスクパターンはシリコン窒化膜であって、化学気相蒸着工程によって形成することができる。その後、前記第１マスクパターンをエッチングマスクとして使用して、前記パッド酸化膜及び基板２００をエッチングしてパッド酸化膜パターン（図示せず）及びトレンチ（図示せず）を形成する。特に、前記トレンチは第１方向に延長され形成される。

続いて、前記トレンチを埋め立てる素子分離膜（図示せず）を形成し、前記第１マスクパターンの上部面が露出されるように前記素子分離膜上部を研磨して素子分離パターン２０２を形成する。前記形成された素子分離パターン２０２は前記第１方向に延長され、前記素子分離パターン２０２によって前記アクティブ領域も前記第１方向に延長され限定される。前記素子分離パターン２０２を形成した後、前記第１マスクパターン及びパッド酸化膜パターンを除去する。

一方、前記第１マスクパターン及びパッド酸化膜パターンを除去せず、前記パッド酸化膜パターンをトンネル絶縁膜パターンとして、第１マスクパターンを電荷トラップ膜パターンとして使用することができる。しかし、前記第１マスクパターン及びトンネル絶縁膜パターンは、前記エッチング工程によって損傷される虞があるので、除去することが好ましい。

図５を参照すると、前記素子分離パターン２０２によって露出された基板２００上にトンネル絶縁膜パターン２０４及び電荷トラップ膜パターン２０６を順次に形成する。

より詳細に説明すると、前記トンネル絶縁膜パターン２０４は酸化物を含むことができ、酸化物の例としてはシリコン酸化物が挙げられる。又、前記トンネル絶縁膜パターン２０４は、熱酸化又は化学気相蒸着工程によって形成することができる。

例えば、熱酸化工程を行うことにより、前記トンネル絶縁膜パターン２０４を形成する工程を説明すると、前記基板２００のシリコンが熱酸化され露出された基板２００にのみ選択的にシリコン酸化膜を形成することができ、前記シリコン酸化膜がトンネル絶縁膜パターン２０４として機能する。ここで、前記トンネル絶縁膜パターン２０４は、所定のエッチング工程を実行せずに形成することができる。

そして、前記素子分離パターン２０２によって限定される開口を完全に埋め立てるように電荷トラップ膜を形成する。前記電荷トラップ膜は、シリコン窒化物又はシリコンリッチ酸化物を含むことができ、化学気相蒸着工程等によって形成することができる。

その後、前記素子分離パターン２０２の上部面が露出されるように電荷トラップ膜の上部面を研磨して電荷トラップ膜パターン２０６を形成する。

前記のような工程によって形成されたトンネル絶縁膜パターン２０４及び電荷トラップ膜パターン２０６はアクティブ領域に形成され、前記素子分離パターン２０２の延長方向と同一方向である第１方向に延長されたバーの形状を有する。

図６に示すように、前記素子分離パターン２０２及び電荷トラップ膜パターン２０６上にブロッキング絶縁膜２０８を形成する。

前記ブロッキング絶縁膜２０８は酸化物を含み、シリコン酸化物又は金属酸化物を含むことができる。前記金属酸化物の例としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、及びＬａＡｌＯが挙げられ、化学気相蒸着又は原子層積層工程によって形成することができる。

特に、前記ブロッキング絶縁膜２０８は、図１で説明した金属酸化膜形成工程と同じ工程を行うことにより形成することができる。

図７を参照すると、前記ブロッキング絶縁膜２０８上に導電膜２１４を形成する。

前記導電膜２１４は、不純物がドーピングされたポリシリコン、金属、又は金属窒化物を含むことができ、前記導電膜２１４は化学気相蒸着工程又は物理気相蒸着工程を行って形成することができる。前記言及された物質は単独又は積層して使用することができる。

本実施例では前記導電膜２１４は、タンタル窒化膜（ＴａＮ）２１０及びタングステン膜（Ｗ）２１２が積層された構造を有する。

図８を参照すると、前記導電膜２１４上に第２マスクパターン２１６を形成する。前記第２マスクパターン２１６は窒化物を含み、前記窒化物の例としてはシリコン窒化物（ＳｉＮ）が挙げられる。前記第２マスクパターン２１６は、前記第１方向と垂直な第２方向に延長されたバーの形状を有する。

続けて、前記第２マスクパターン２１６をエッチングマスクとして使用し前記導電膜２１４及びブロッキング絶縁膜２０８をエッチングして、導電膜パターン２２４及び予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８を形成する。前記エッチング工程としてプラズマエッチングが挙げられる。後に行われるプラズマエッチングと区分するために、前記プラズマエッチングを第１プラズマエッチングと言う。

第１プラズマエッチングをより詳細に説明すると、まず、前記第２マスクパターン２１６、導電膜２１４、及びブロッキング絶縁膜２０８が形成された基板２００を第１プラズマ工程チャンバー内にローディングさせる。そして、前記第１プラズマ工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第１ソースガスを提供する。この際、ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは、全体反応ガスのうち１０％以上含まれている。前記不活性ガスの例としては、窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等が挙げられる。

前記第１プラズマ工程チャンバー内では、前記第１ソースガスを利用して前記導電膜２１４及びブロッキング絶縁膜２０８をエッチングする。

前記のような工程雰囲気で前記第１ソースガスを利用して第１プラズマ工程が行われる間、まず、導電膜２１４がエッチングされ垂直な側壁プロファイルを有する導電膜パターン２２４が形成される。続けて、前記第２マスクパターン２１６及び前記導電膜パターン２２４をエッチングマスクとして使用し前記ブロッキング絶縁膜２０８をエッチングすると、下部に行くほど線幅が増加して側壁が傾いた予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８が形成される。

そして、前記ブロッキング絶縁膜２０８をエッチングする間、前記導電膜パターン２２４の一部がエッチングされ、前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８の側壁に残留する虞がある。前記残留物をエッチング残留物という。前記エッチング残留物はポリマーであり得り、電気伝導性を有する。従って、予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８の側壁に残留する前記エッチング残余物は必ず除去されなければならない。

図９を参照すると、前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８で第２プラズマエッチング工程を行って、下部線幅が減少されたブロッキング絶縁膜パターン２２６を形成する。

前記第２プラズマ工程をより詳細に説明すると、前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８が形成された基板２００を第２プラズマ工程チャンバー内にローディングさせる。この際、前記第２プラズマ工程は、前記第１プラズマ工程が行われた第１プラズマ工程チャンバーで行うことができる（ｉｎ−ｓｉｔｕ）。

そして、前記第２プラズマ工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第２ソースガスを提供する。この際、ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは、全体反応ガスのうち、０．１％乃至１０．０％が含まれている。前記不活性ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クロム（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）、及びラドン（Ｒｎ）が挙げられ、言及されたガスは単独又は組み合わせて使用することができる。又、前記第２ソースガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、及び酸素（Ｏ₂）を更に含むことができる。

そして、前記第２プラズマ工程チャンバー内部を１ｍＴｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ圧力、０℃乃至３００℃の温度に維持する。又、前記第２プラズマ工程チャンバーに０Ｗ乃至５００Ｗのバイアスを印加する。

前記のような工程条件によって、前記第２プラズマ工程チャンバー内では前記第２ソースガスを利用して前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８の一部をエッチングしてブロッキング絶縁膜パターン２２６を形成する。又、前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８の側壁に残留するエッチング残留物も除去される。前記エッチング工程についての詳細な説明は、図３で説明したことと同様なので省略する。

前記工程で第１方向に延長されたトンネル絶縁膜パターン及び電荷トラップ膜上に前記第１方向と垂直な第２方向に延長する導電膜パターン２２４及びブロッキング絶縁膜パターン２２６を形成することができる。

この際、前記ブロッキング絶縁膜パターン２２６は、前記予備ブロッキング絶縁膜パターン２１８より小さい下部線幅を有し、半導体素子の集積度を向上させることができる。そして、前記予備ブロッキング絶縁膜側壁に形成されたエッチング残留物も共に除去することにより、半導体素子の信頼性も向上させることができる。又、前記第１プラズマ工程及び第２プラズマ工程がインシツ工程でプラズマ工程が行われることにより、移動中に発生する可能性がある汚染を防止することができ、工程時間も短縮することができる。

一方、詳細に図示されていないが、前記ブロッキング絶縁膜パターン２２６、導電膜パターン２２４、及び第２マスクパターン２１６をエッチングマスクとして使用して前記電荷トラップ膜パターン２０６をエッチングすることができる。前記エッチング工程によって前記電荷トラップ膜パターン２０６は六角面体形状を有し、隣り合う電荷トラップ膜パターン２０６と隔離され、電荷トラップ膜パターン２０６の内部に保存された電子又は正孔が移動することを抑制することができる。

そして、前記電荷トラップ膜パターン２０６によって限定された基板２００の表面に不純物をイオン注入してソース／ドレインを形成する。この際、前記トンネル絶縁膜パターン２０４は、前記イオン注入工程に対して基板２００を保護する保護膜として機能する。

これにより、基板２００上にトンネル絶縁膜パターン２０４、電荷トラップ膜パターン２０６、ブロッキング絶縁膜パターン２２６、導電膜パターン２２４、及びソース／ドレインを含む電荷トラップタイプのフラッシュメモリ素子を形成することができる。
ブロッキング絶縁膜パターンは、ハロゲン元素及び／又は不活性気体を含むソースガスを使用するプラズマエッチング工程を通じて形成することができる。前記プラズマエッチング工程が行われた後、ブロッキング絶縁膜パターンの線幅を減少させることができる。前記エッチング工程途中、前記金属酸化膜の側壁の残留物が除去され半導体素子の信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施例において、予備ブロッキング絶縁膜パターン、第１導電膜パターン、及びブロッキング絶縁膜パターンはインシツ工程で行うことができる。
本発明の一実施例において、１つ以上の導電膜を予備ブロッキング絶縁膜パターン形成前に形成することができる。他の実施例において、第２導電膜は、予備ブロッキング絶縁膜パターン形成前に形成することができる。前記第２導電膜は、プラチナ（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）を含むことができ、これらの組み合わせでも良い。

以下、図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターンの形成方法を利用して強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明する。

図１０乃至図２０は、図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターンの形成方法を利用して強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための概略的な工程断面図である。

図１０に示すように、基板３００に素子分離パターン３０２を形成してアクティブ領域を限定する。

前記基板３００は、シリコン又はゲルマニウムを含む基板又はＳＯＩ基板を利用することができる。

前記素子分離パターン３０２はシャロートレンチ素子分離工程によって形成することができる。前記素子分離パターン３０２を形成する工程は、図４で説明したことと同様なので、説明は省略する。

次に、図１１を参照する。前記基板３００上にゲート絶縁膜（図示せず）及び第１導電膜（図示せず）を順次に形成する。

前記ゲート絶縁膜は酸化物、例えば、シリコン酸化物である。前記ゲート絶縁膜は、熱酸化又は化学気相蒸着工程によって形成されることができる。

前記第１導電膜は不純物がドーピングされたシリコン、金属、金属シリサイド、及び金属窒化物を含むことができ、前記物質を単独で又は積層して形成することができる。前記第１導電膜は、化学気相蒸着工程又は物理気相蒸着工程によって形成することができる。

その後、前記第１導電膜上に前記第１導電膜を部分的に露出させる第１マスクパターン３０３を形成する。前記第１マスクパターン３０３は窒化物を含み、例えば、シリコン窒化物でも良い。

前記第１マスクパターン３０３をエッチングマスクとして使用し前記第１導電膜及びゲート絶縁膜をエッチングして第１導電膜パターン３０６及びゲート絶縁膜パターン３０４を含むゲートを形成する。

図１２に示すように、前記ゲートによって露出された基板３００に不純物を注入してソース／ドレイン３０８を形成する。

その後、前記ゲート側壁にスペーサ３１０を形成する。前記スペーサ３１０は窒化物を含み、例えば、シリコン窒化物でも良い。

図示されていないが、前記スペーサ３１０によって露出された基板３００を二次不純物注入してＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造のソース／ドレイン３０８を形成してもよい。

これにより、基板３００上にゲート及びソース／ドレイン３０８を含むトランジスタ３１２を形成する。

次に、図１３を参照する。前記トランジスタ３１２を埋め立てる第１層間絶縁膜（図示せず）を形成する。前記第１層間絶縁膜は酸化物を含み、前記酸化物はギャップ埋め立て特性に優れることが好ましい。前記酸化物の例としては、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、Ｏ₃−ＴＥＯＳ ＵＳＧ（Ｏ₃−Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、又は高密度プラズマ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ；ＨＤＰ）酸化物等が挙げられる。

続けて、前記第１層間絶縁膜はパターニングしてソース／ドレイン３０８を露出させる第１コンタクトホール（図示せず）、及び第２コンタクトホール（図示せず）を含む第１層間絶縁膜パターン３１４を形成する。

前記第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを埋め立てるように前記第１層間絶縁膜パターン３１４上に第２導電膜（図示せず）を形成する。前記第１層間絶縁膜パターン３１４の上部面が露出されるように前記第２導電膜上部を研磨して、前記第１層間絶縁膜パターン３１４内にソース／ドレイン３０８と電気的に接する第１コンタクト３１６ａ及び第２コンタクト３１６ｂを形成する。

前記第１コンタクト３１６ａは、以後ビットラインをソースに電気的に接続し、第２コンタクト３１６ｂは、以後キャパシタをドレインと電気的に接続することができる。

図１４を参照すると、前記第１層間絶縁膜パターン３１４、第１コンタクト３１６ａ、及び第２コンタクト３１６ｂ上に第２層間絶縁膜（図示せず）を形成する。詳細に図示されていないが、前記第２層間絶縁膜をパターニングして前記第１コンタクト３１６ａを露出させる開口を含む第２層間絶縁膜パターン３１８を形成する。前記開口を埋め立てる第３導電膜（図示せず）を形成し、前記第２層間絶縁膜パターン３１８の上部面が露出されるように前記第３導電膜上部を研磨してビットライン（図示せず）を形成する。

その後、前記第２層間絶縁膜パターン３１８及びビットライン上に第３層間絶縁膜（図示せず）を形成する。前記第３層間絶縁膜をパターニングして前記第２コンタクト３１６ｂを露出させる第３コンタクトホール（図示せず）を含む第３層間絶縁膜パターン３２０を形成する。前記第３コンタクトホールを埋め立てる第４導電膜（図示せず）を形成し、前記第２層間絶縁膜パターン３１８及び第３層間絶縁膜パターン３２０の上部面が露出されるように前記第４導電膜上部を研磨してコンタクトパッド３２２を形成する。

図１５に示すように、前記コンタクトパッド３２２及び第３層間絶縁膜パターン３２０上にキャパシタ用下部電極膜３２４を形成する。

前記下部電極膜３２４は金属及び金属窒化物を含むことができ、これらが積層された構造を有することができる。前記下部電極膜３２４は、化学気相蒸着工程、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程、又は原子層積層工程で形成することができる。

図１６に示すように、前記下部電極膜３２４上に強誘電体膜３２６を形成する。

前記強誘電体膜３２６は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₉）、 ＢＳＴ（Ｂａ（Ｓｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＢＬＴ（Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｂｉ（Ｌａ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＰＬＺＴ（Ｌｅａｄ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｐｂ（Ｌａ、Ｚｒ）ＴｉＯ₃）、又は 等の強誘電体を使用して形成される。又は、カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、マンガン（Ｍｎ）、乃至ビスマス（Ｂｉ）等の金属がドーピングされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴ等の強誘電体を使用して形成してもよい。前記強誘電体膜３２６は、チタニウム酸化物（ＴｉＯＸ）、タンタル酸化物（ＴａＯＸ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯＸ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯＸ）、又はハフニウム酸化物（ＨｆＯＸ）等の金属酸化物を使用して形成することもできる。

一方、前記強誘電体膜３２６は、有機金属化学気相蒸着等によって形成することができる。

図１７に示すように、前記強誘電体膜３２６上に上部電極膜３２８を形成する。

前記上部電極膜３２８は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、金、白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）合金、イリジウム−ルテニウム（Ｉｒ−Ｒｕ）合金、イリジウム酸化物（ＩｒＯＸ）、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ₃：ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ₃：ＬＮＯ）、又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣａＲｕＯ₃：ＣＲＯ）等を含むことができる。

前記上部電極膜３２８は、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、原子層積層工程、又はパルスレーザー蒸着工程を利用して形成することができる。

図１８に示すように、前記上部電極膜３２８上に第２マスクパターン３３０を形成する。

前記第２マスクパターン３３０は窒化物を含むことができ、例えば、シリコン窒化物を含むことができる。

前記第２マスクパターン３３０をエッチングマスクとして使用して前記上部電極膜３２８及び強誘電体膜３２６を順次にエッチングして上部電極パターン３３２及び予備強誘電体パターン３３４を形成する。

この際、前記エッチング工程としてプラズマパターンエッチングが挙げられ、後続に行われるプラズマエッチングと区分するために前記プラズマエッチング工程を第１プラズマエッチング工程と言う。

第１プラズマエッチングをより詳細に説明すると、まず、前記第２マスクパターン３３０、上部電極膜３２８、及び強誘電体膜３２６が形成された基板３００を第１プラズマ工程チャンバー内にローディングさせる。そして、前記第１プラズマ工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第１ソースガスを提供する。この際、ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは、全体反応ガスのうち、１０％以上含まれている。前記不活性ガスの例としては、窒素（Ｎ₂）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）などが挙げられる。

前記第１プラズマ工程チャンバー内では、前記第１ソースガスを利用して前記上部電極膜３２８及び強誘電体膜３２６をエッチングする。

前記のような工程雰囲気で前記第１ソースガスを利用して第１プラズマ工程が行われる間、まず、上部電極膜３２８がエッチングされ垂直な側壁プロファイルを有する上部電極パターン３３２が形成される。継続して、前記第２マスクパターン３３０及び前記上部電極パターン３３２をエッチングマスクとして使用して前記強誘電体膜３２６をエッチングすると、下部に行くほど線幅が増加して側壁が傾いた予備強誘電体パターン３３４が形成される。

そして、前記強誘電体膜３２６をエッチングする間、前記上部電極パターン３３２の一部がエッチングされ前記予備強誘電体パターン３３４の側壁に残留する虞がある。前記残留物をエッチング残留物という。前記エッチング残留物はポリマーであり得り、電気伝導性を有する。従って、前記予備強誘電体パターン３３４の側壁に残留する前記エッチング残余物は必ず除去しなければならない。

図１９に示すように、前記予備強誘電体パターン３３４で第２プラズマエッチング工程を行って、下部線幅が減少された強誘電体パターン３３６を形成する。

前記第２プラズマ工程をより詳細に説明すると、前記予備強誘電体パターン３３４が形成された基板３００を第２プラズマ工程チャンバー内にローディングさせる。この際、前記第２プラズマ工程は、前記第１プラズマ工程が行われた第１プラズマ工程チャンバーで行うことができる（ｉｎ−ｓｉｔｕ）。

そして、前記第２プラズマ工程チャンバー内にハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含む第２ソースガスを提供する。この際、ハロゲン元素を含むガスの例としては、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂等が挙げられ、前記ハロゲン元素を含むガスは全体反応ガスのうち、０．１％乃至１０．０％が含まれている。前記不活性ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クロム（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）、及びラドン（Ｒｎ）等が挙げられ、言及されたガスは単独又は組合され使用されることができる。又、前記第２ソースガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、及び酸素（Ｏ₂）を更に含むことができる。

そして、前記第２プラズマ工程チャンバー内部を１ｍＴｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ圧力、０℃乃至３００℃の温度に維持する。又、前記第２プラズマ工程チャンバーに０Ｗ乃至５００Ｗのバイアスを印加する。

前記のような工程条件により、前記第２プラズマ工程チャンバー内では前記第２ソースガスを利用して前記予備強誘電体パターン３３４の一部をエッチングして、前記予備強誘電体パターン３３４より下部線幅が減少した強誘電体パターン３３６を形成する。この際、前記予備強誘電体パターン３３４側壁に形成されたエッチング残留物も除去される。前記エッチング工程についての詳細な説明は図３で説明したことと同様なので省略する。

図２０に示すように、前記第２マスクパターン３３０、上部電極パターン３３２、及び強誘電体パターン３３６をエッチングマスクとして使用して前記下部電極膜３２４をエッチングして下部電極パターン３３８を形成する。

これにより、前記下部電極パターン３３８、強誘電体パターン３３６、及び上部電極パターン３３２を含む強誘電体メモリ素子のキャパシタを形成することができる。

前述したように、本発明の好ましい実施例によると、０．１％乃至１０％のハロゲン元素を含むソースガスを利用してプラズマエッチング工程を行うことにより、改善されたプロファイルを有する金属酸化膜パターンを形成することができる。又、前記金属酸化膜パターンの側壁に残留するエッチング残留物を共に除去することにより、以後金属酸化膜パターンを誘電膜として使用する半導体素子の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の一実施例による金属酸化膜パターンの形成方法を説明するための概略的な工程断面図である。 本発明の一実施例による金属酸化膜パターンの形成方法を説明するための概略的な工程断面図である。 本発明の一実施例による金属酸化膜パターンの形成方法を説明するための概略的な工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した不揮発性メモリ素子を形成する方法を説明するための工程斜視図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。 図１乃至図３に図示された金属酸化膜パターン形成方法を利用した強誘電体メモリ素子を形成する方法を説明するための工程断面図である。

符号の説明

１００:基板、１０２：金属酸化膜、１０４：マスクパターン、１０６：予備金属酸化膜パターン、１０８：エッチング残留物、１１０：金属酸化膜パターン

Claims (20)

1. 基板上に金属酸化膜を形成する段階と、
   前記金属酸化膜をエッチングして下部に行くほど線幅が増加する予備金属酸化膜パターンを形成する段階と、
   前記予備金属酸化膜パターンをエッチングして前記予備金属酸化膜パターンの下部線幅が減少されるように金属酸化膜パターンを形成する段階と、を含む金属酸化膜パターン形成方法。
2. 前記予備金属酸化膜パターンをエッチングする段階は、ソースガスを含むプラズマエッチング工程を含むことを特徴とする請求項１記載の金属酸化膜パターン形成方法。
3. 前記ソースガスは、ハロゲン元素を含むガス及び／又は不活性ガス又はこれらの組合を含むことを特徴とする請求項２記載の金属酸化膜パターン形成方法。
4. 前記ハロゲン元素を含むガスは、前記ソースガスの０．１乃至１０％であることを特徴とする請求項３記載の金属酸化膜パターン形成方法。
5. 前記ハロゲン元素を含むガスは、ＣＦ₄、ＨＢｒ、及びＣｌ₂からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３記載の金属酸化膜パターン形成方法。
6. 前記不活性ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３記載の金属酸化膜パターン形成方法。
7. 前記ソースガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、及び酸素（Ｏ₂）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３記載の金属酸化膜パターン形成方法。
8. 前記金属酸化膜は、１つ以上の高誘電体物質又は１つ以上の強誘電体物質を含むことを特徴とする請求項１記載の金属酸化膜パターン形成方法。
9. 前記予備金属酸化膜パターンは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴａＯ₂、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＳｉＯ、ＨｆＳｉＯ、およびＬａＡｌＯからなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８記載の金属酸化膜パターン形成方法。
10. 前記予備金属酸化膜パターンは、 ＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＢＴ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｔｉｔａｎａｔｅ、ＳｒＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₉）、ＢＳＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｂａ（Ｓｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８記載の金属酸化膜パターン形成方法。
11. 前記予備金属酸化膜パターンをエッチングする工程は、１乃至１００ｍＴｏｒｒ圧力下で０乃至３００℃温度と、０乃至５００Ｗのバイアスで行われることを特徴とする請求項１記載の金属酸化膜パターン形成方法。
12. 基板上に金属酸化膜及び第１導電膜を形成する段階と、
    前記金属酸化膜をエッチングして、前記基板上に下部に行くほど線幅が増加する予備金属酸化膜パターンを形成する段階と、 前記第１導電膜をエッチングして第１導電膜パターンを形成する段階と、
    前記予備金属酸化膜パターンをエッチングして前記予備金属酸化膜パターンの下部線幅が減少されるように金属酸化膜パターンを形成する段階と、を含む半導体素子の形成方法。
13. 前記予備金属酸化膜を形成する前、基板上にトンネル絶縁膜及び電荷トラップ膜を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
14. 前記導電膜は、不純物がドーピングされたポリシリコン、金属、金属シリサイド、及び金属窒化物からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
15. 前記予備金属酸化膜パターンは、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₉）、ＢＳＴ（Ｂａ（Ｓｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
16. 前記金属酸化膜をエッチングして予備金属酸化膜を形成する前に第２導電膜を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
17. 前記導電膜は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
18. 前記金属酸化膜パターンは、ブロッキング絶縁膜又は誘電膜として使用されることを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
19. 前記予備金属酸化膜パターンをエッチングする段階は、０．１乃至１０％のハロゲン元素を含むガス及び不活性ガスを含むソースガスを利用してプラズマ処理する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。
20. 前記予備金属酸化膜パターン及び導電膜パターンを形成する工程及び前記金属酸化膜パターンを形成する工程は、インシツ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で行われることを特徴とする請求項１２記載の半導体素子の形成方法。

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