JPH11126778A - 構造化方法 - Google Patents
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- JPH11126778A JPH11126778A JP10217938A JP21793898A JPH11126778A JP H11126778 A JPH11126778 A JP H11126778A JP 10217938 A JP10217938 A JP 10217938A JP 21793898 A JP21793898 A JP 21793898A JP H11126778 A JPH11126778 A JP H11126778A
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 構造化すべき層4上にマスク5を施し、
構造化すべき層4をマスク5の使用下に構造化し、マス
ク5及び構造化すべき層4の材料の再堆積物6を機械的
又は化学的研磨により除去する。
Description
例えば貴金属、強誘電体材料及び高い相対誘電率を有す
る誘電体材料から成る層のようなプラズマ又は乾式化学
的にはエッチングし難い又はエッチング不可能な層を構
造化するための方法に関する。
な高集積化されたメモリモジュールの開発には益々小型
化されるにもかかわらずセル容量は維持又は更に改善す
ることが求められている。この目的を達成するために、
益々薄くなる誘電体層及び積み重ねコンデンサ電極(ト
レンチセル、スタックセル)が使用される。最近では従
来の酸化シリコンの代わりに新しい材料、特に常誘電体
及び強誘電体がメモリセルのコンデンサ電極間に使用さ
れる。例えばバリウムストロンチウムチタン酸塩(BS
T、BaSr)TiO3 )、鉛ジルコンチタン酸塩(P
ZT、Pb(ZrTi)O3 )もしくはランタンをドー
プされた鉛ジルコンチタン酸塩又はストロンチウムビス
マスタンタル酸塩(SBT、SrBi2 Ta2 O9 )が
DRAMもしくはFRAMのメモリセルのコンデンサに
使用される。
極(底面電極)上に析出される。このプロセス高温下に
行われるので、通常コンデンサ電極を形成する材料、例
えばドープされたポリシリコンが容易に酸化され、その
導電特性を失い、これがメモリセルを故障させることに
なる。
物の形成の故に4d及び5dの遷移金属、特に白金金属
(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)及び特に白金
それ自体、並びにレニウムが有望な材料と見なされ、そ
れらは上記のメモリセルの電極材としてドープされたポ
リシリコンに代わり得るものとなる。
電路に使用されるアルミニウムに代わるものが求められ
ている。その際代替材料はアルミニウムよりも僅かな比
抵抗及び僅かなエレクトロ・マイグレーションを示さな
ければならない。その場合の有望な材料として銅が考え
られる。
リ”(DRAM)の開発にはマイクロエレクトロニクス
回路に磁気層(例えば鉄、コバルト、ニッケル又はパー
マロイ)を集積することを必要とする。
上記の材料から集積回路を構成し得るようにするために
は、これらの材料の薄層を構造化しなければならない。
いわゆるプラズマを利用した異方性エッチング法により
行われる。その際一般に、例えば酸素、塩素、臭素、塩
化水素、臭化水素もしくはハロゲン化炭化水素のような
単数又は複数の反応ガス及び希ガス(例えばアルゴン、
ヘリウム)から成るガス混合物を使用する物理・化学的
方法が適用される。これらのガス混合物は通常交流電磁
場において僅かな圧力で励起される。
ッチング室の原理的作動方法を示している。例えばアル
ゴン(Ar)と塩素(Cl2 )のガス混合物は本来の反
応室22がガス取り入れ口21を介して供給され、ガス
排出口29を介して再び排出される。平行板反応器の下
方板24はキャパシタ27を介して高周波電源28と接
続され、基板の保持体としての役目をする。高周波の交
流電界を平行板反応器の上方及び下方板23、24に印
加することによりガス混合物はプラズマ25に運ばれ
る。電子の移動度はガスの陽イオンのそれよりも大きい
ので上方及び下方板23、24はプラズマ25に対し負
に帯電される。従って両板23、24は正に帯電された
ガスの陽イオンを強く引き付ける作用をし、その結果両
板はこのイオン、例えばAr+ の永続的な衝突に曝され
る。その上ガス圧が低く、典型的には0.1〜10Pa
に保持されているので、イオン相互間及び中性粒子に対
する散乱はごく僅かであり、イオンは平行板反応器の下
方板24上に支持されている基板26の表面にほぼ垂直
に衝突する。これによりその下にあるエッチングすべき
基板26の層上に良好なマスク(図示せず)の写像を可
能にする。
程により比較的容易に構造化できるのでフォトレジスト
が使用される。
(例えばCl2 + 、Ar+ )の衝撃及び運動エネルギー
により引き起こされる。それにより付加的に基板と反応
ガス粒子(イオン、分子、原子、ラジカル)との間の化
学反応は揮発性反応生成物の形成下に開始又は増強され
る(エッチングの化学的側面)。基板粒子とガス粒子間
のこれらの化学反応はエッチングプロセスの高いエッチ
ング選択度に負うものである。
れた上述の材料は化学的にはエッチングが極めて困難で
あるか又は不可能な材料に属し、これらの材料ではエッ
チング研削量は“反応性”ガスを使用した場合でさえ主
として又は殆ど専らエッチングの物理的側面に基づくも
のであることが判明している。
欠けているために構造化すべき層のエッチング研削量は
マスクもしくは下地(エッチングストップ層)のエッチ
ング研削量と同程度であり、即ちエッチングマスクもし
くは下地に対するエッチング選択度は一般に低い(約
0.3〜3.0)。このことは傾斜した側面を有するマ
スクの浸食及びマスクに不可避のファセット(傾斜、テ
ーパリング)が形成されることにより構造化の寸法精度
はごく僅かに保証されるに過ぎない。このファセット化
は構造化の際に達成可能の最小構造寸法を制約する。従
ってこのファセット化は形成可能の最小構造の大きさ並
びに構造化すべき層のその側面部に達成できる急傾斜を
制約する。
すべき層のファセット化は、プラズマ化学エッチング処
理中に使用されるガス混合物の反応ガス(特に塩素)の
分量が多ければ多いほど大きくなる。それに応じて反応
ガス分を含んでいないガス混合物で、例えば純粋なアル
ゴンプラズマでは構造化すべき層の側面部を最も急峻に
形成することができる。
に加えて構造化の際には構造化すべき層の材料の不所望
な再堆積物が生じる。この再堆積物は例えばレジストマ
スクの側壁に生じ、それらは後の処理工程でしばしば多
大な労力を払って初めて除去可能のものである。残念な
ことにこの再堆積物はガス混合物の反応ガスの分量が少
なければ少ないほど生じるものである。従ってこれまで
多くの場合例えば塩素−アルゴンプラズマ中のアルゴン
は僅かな分量に制限されてきた。しかしエッチングガス
混合物中の塩素の量が多くなると再びマスクにファセッ
トが形成されることになる。
グを行う場合塩素又はHBr(臭化水素)のような反応
ガスの使用は、エッチングの更なる過程で再びなくなる
中間堆積物を形成することになる。これらの構造もCD
の拡大及び平面的な白金側面部を生じることになる。そ
れらは塩素もレジストマスクも使用するプロセスの最大
の欠点と見なされている。
ドマスク”を構造化すべき層の構造化に使用すれば、多
くの上記の難点を明らかに減少させることができる。し
かし“ハードマスク”を使用しての構造化は全工程を高
価なもにする付加的処理工程を必要とする。
は、上記の従来方法の欠点を回避又は低減する構造化方
法を提供することにある。
項1又は請求項3による方法により解決される。本発明
の他の有利な実施形態、実施態様及び特徴は従属請求項
及び添付の図面から明らかにされる。
べき層は以下の工程、即ち構造化すべき層上にマスクを
施し、この構造化すべき層をマスクの使用下に構造化
し、構造化すべき層の材料の再堆積物を機械的研磨又は
機械化学的研磨により除去する工程を有する構造化法に
より解決される。
去困難であった構造化すべき層の材料の再堆積物はウェ
ハ上に既に形成されている構造を損傷又は破壊すること
なく比較的容易にかつ確実に除去可能であることが判明
している。従って本発明方法は、構造化すべき層の構造
化に通常使用されてきた方法、例えばプラズマ化学エッ
チング法をそれらの方法が再堆積物を増大するか否かの
問題を顧慮せずに選択できるという利点を有する。例え
ば純粋なアルゴンプラズマでのプラズマ化学エッチング
法を使用することができる。これにより今日常用されて
いるレジストマスクもマスク上に過剰のファセットの形
成を来すことなく反応ガスを使用する場合にように使用
できるようになった。
すべき層を、この構造化すべき層上にマスクを施し、構
造化すべき層をマスクの使用下に構造化し、マスク及び
構造化すべき層の材料の再堆積物を化学機械的研磨によ
り除去する工程で構造化する方法が提供される。
より処理工程を節約することができる。この方法は特に
マスクとしていわゆる“ハードマスク”を使用した場合
に提供される。この種のマスクはシリコン、酸化シリコ
ン、特にSiO2 、金属、特にアルミニウム又はタング
ステン、金属窒化物、有利には窒化チタン、特にTiN
x (0.5<x<1.2)又は金属ケイ化物を含んでい
ると有利である。
行うと有利である。付加的に又は別の方法として再堆積
物を除去した後湿式化学法による洗浄を、特に音波作用
(超音波、ファインソニック)を利用した洗浄を行うと
有利である。
ケル、4d又は5dの遷移金属、特に白金金属を含んで
いると有利である。
相対誘電率(>20)を有する誘電体材料、これらの材
料のペロブスカイト型構造又は前駆体を含んでいると有
利である。その際これらの材料の前駆体とは適当な熱処
理(例えば焼き鈍し)により、場合によっては酸素の供
給下にこれらの材料に変換可能の材料を意味するものと
する。
タンタル酸塩(SBT、SrBi2Ta2 O9 )、スト
ロンチウムビスマスニオブ酸塩タンタル酸塩(SBN
T、SrBi2 Ta2-x Nbx O9 、x=0〜2)、鉛
ジルコン酸塩チタン酸塩(PZT、Pb(Zr、Ti)
O3 )又はその誘導体又はバリウムストロンチウムチタ
ン酸塩(BST、Bax Sr1-x TiO、x=0〜
1)、鉛ランタンチタン酸塩(PLT、(Pb、La)
TiO3 )、鉛ランタンジルコン酸塩チタン酸塩(PL
ZT、(Pb、La)(Zr、Ti)O3 )又はその誘
導体を含んでいると有利である。
イリジウム、パラジウム、ルテニウム、レニウム又はそ
れらの酸化物を含んでいると有利である。
法、特にプラズマエッチング法を使用すると有利であ
る。
に反応ガスを含んでいないガス混合物が用いられると有
利である。
希ガス、特にアルゴンが用いられると有利である。
する。
である。基板1上にSiO2 層2を施す。これにチタン
もしくは窒化チタンから成る接着層又は障壁層3を施
す。この接着層又は障壁層3上に構造化すべき層として
白金層4を例えばスパッタリングにより施す。白金層4
上にレジスト層を形成し、これは後に白金層4を構造化
するためのマスク5として用いられる。このレジスト層
を露光及び現像工程により構造化する。こうして形成さ
れた構造は図1に示されている。
受けさせるためにイオンエッチング又はスパッタリング
法が行われる。その際エッチングガスとして純粋なアル
ゴンガスを使用する。イオンエッチングの代わりに例え
ば反応性イオンエッチング(RIE=Reactive
Ion Etching)、磁界を利用した反応性イ
オンエッチング(MERIE=Magneticall
y EnhancedRIE)、ECR−エッチング
(ECR=Electron Cyclotron R
esonance)又は誘導結合プラズマエッチング法
(ICP、TCP)のような他のプラズマエッチング法
を使用することができる。
用することができるので、マスク5が過剰にファセット
化されることはない。従ってマスク5の浸食も僅かとな
る。マスクの浸食が少ないことから、構造化の寸法精度
が高められる。更にまた構造化すべき層により急峻なエ
ッチング側面部を達成することができる。80°以上の
側面角度を有するエッチング側面部を形成することがで
きる。
白金の再堆積物6がレジストマスク5の側壁に形成され
る。この白金の再堆積物6はこれまで通常の化学的方法
では除去し難いものであった。
クの灰化が行われる。その際構造化された白金層4の表
面上に露出している白金の再堆積物が残留する。これか
ら生じた構造は図2に示されている。
る。それには例えばロジテク(Logitech)社製
の研磨機を使用することができる。研磨布(例えば化学
ぞうきんELCON136)を図2に示されている構造
と接触させる。図2にしめされている構造及び研磨布を
10回転/分の速度で3分間動かす。同時に約0.25
μm の大きさのAl2 O3 粒子の水性懸濁液(pH値
9)を添加する。
的に或いは別の方法でも再堆積物6の除去後例えば強く
希釈されたフッ化水素酸で湿式化学的洗浄を、有利には
音波作用を利用して行ってもよい。これは白金構造間に
露出するSiO2 表面を化学的に溶融させ、これらの範
囲から機械を利用して粒子を除去させる。こうして形成
された構造は図3に示されている。
Claims (14)
- 【請求項1】 構造化すべき層(4)上にマスクを施
し、この構造化すべき層(4)をマスク(5)の使用下
に構造化し、マスク(5)を除去し、その際構造化すべ
き層の材料の再堆積物(6)を残留させ、構造化すべき
層(4)の材料の再堆積物(6)を機械的研磨又は化学
機械的研磨により除去する工程を有する少なくとも1つ
の構造化すべき層の構造化方法。 - 【請求項2】 マスク(5)がレジストマスクであり、
これを有利には灰化により除去することを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】 構造化すべき層(4)上にマスク(5)
を施し、構造化すべき層(4)をマスク(5)の使用下
に構造化し、マスク(5)及び構造化すべき層(4)の
材料の再堆積物(6)を化学機械的研磨により除去する
工程を特徴とする少なくとも1つの構造化すべき層を構
造化する構造化方法。 - 【請求項4】 再堆積物(6)の除去後“スクラッバ
ー”洗浄を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1つに記載の方法。 - 【請求項5】 再堆積物(6)を除去した後湿式化学法
による洗浄を行うことを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれか1つに記載の方法。 - 【請求項6】 洗浄を音波作用を利用して行うことを特
徴とする請求項4又は5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 構造化すべき層が銅、鉄、コバルト、ニ
ッケル、4d又は5dの遷移金属、特に白金金属を含ん
でいることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つ
に記載の方法。 - 【請求項8】 構造化すべき層が強誘電体材料、高い誘
電率を有する誘電体材料、これらの材料のペロブスカイ
ト型構造又は前駆体を含んでいることを特徴とする請求
項1乃至6のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項9】 構造化すべき層がストロンチウムビスマ
スタンタル酸塩(SBT、SrBi2 Ta2 O9 )、ス
トロンチウムビスマスニオブ酸塩タンタル酸塩(SBN
T、SrBi2 Ta2-x Nbx O9 、x=0〜2)、鉛
ジルコン酸塩チタン酸塩(PZT、Pb(Zr,TiO
3 )又はその誘導体又はバリウムストロンチウムチタン
酸塩(BST、Bax Sr1-x TiO、x=0〜1)、
鉛ランタンチタン酸塩(PLT、(Pb、La)TiO
3 )、鉛ランタンジルコン酸塩チタン酸塩(PLZT、
(Pb、La)(Zr、Ti)O3 )又はその誘導体を
含んでいることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 構造化すべき層が白金、金、銀、イリ
ジウム、パラジウム、ルテニウム、レニウム又はそれら
の酸化物を含んでいることを特徴とする請求項7記載の
方法。 - 【請求項11】 構造化すべき層の乾式エッチング中に
反応ガスを含んでいないガス混合物が用いられることを
特徴とする請求項1乃至10のいずれか1つに記載の方
法。 - 【請求項12】 構造化すべき層の乾式エッチング中に
希ガス及び窒素の他に酸素だけを含んでいるガス混合物
が用いられることを特徴とする請求項1乃至11のいず
れか1つに記載の方法。 - 【請求項13】 構造化すべき層の乾式エッチング中に
希ガス、特にアルゴンが用いられることを特徴とする請
求項1乃至12のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項14】 マスクがシリコン、酸化シリコン、特
にSiO2 、金属、特にアルミニウム又はタングステ
ン、金属窒化物、有利には窒化チタン、特にTiN
x (0.8<x<1.2)又は金属ケイ化物を含んでい
ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1つに
記載の方法。
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