JP2000049311A - 容量素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストマスクの除去工程において、強誘電
体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物が還元
される事態を阻止して、容量素子の電気特性の劣化を防
止する。 【解決手段】 半導体基板１０の上に、白金膜からなる
下部電極１１、強誘電体膜又は高誘電体膜からなる容量
絶縁膜１２及び白金膜からなる上部電極１３を順次形成
した後、上部電極１３の上に全面に亘って保護絶縁膜１
４を堆積する。保護絶縁膜１４に対して、その上に形成
されたレジストマスク１５を用いてドライエッチングを
行なって、保護絶縁膜１４に第１のコンタクトホール１
６Ａ及び第２のコンタクトホール１６Ｂを形成する。次
に、有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いてレジストマ
スク１５を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばダイナミッ
クＲＡＭに内蔵され、強誘電体膜又は高誘電体膜からな
る容量絶縁膜を有する容量素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル技術の進展に伴って、大
容量のデータを処理及び保存する傾向が推進される中で
電子機器が一段と高度化しているので、電子機器に使用
される半導体装置の高集積化及び該半導体装置を構成す
る半導体素子の微細化が急速に進んできている。

【０００３】このため、ダイナミックＲＡＭも高集積化
が求められ、ダイナミックＲＡＭの高集積化を実現する
ために、ダイナミックＲＡＭを構成する容量素子におい
ては、容量絶縁膜として、従来の珪素酸化物又は珪素窒
化物に代えて、強誘電体膜又は高誘電体膜を用いる技術
が広く研究され且つ開発されている。

【０００４】また、低電圧での動作並びに高速での書き
込み及び読み出しが可能な不揮発性ＲＡＭの実用化を目
指して、自発分極特性を有する強誘電体膜に関する研究
開発も盛んに行われている。

【０００５】前述の半導体記憶装置を実現するための最
重要課題は、容量素子を、その特性を劣化させることな
くＣＭＯＳ集積回路に集積化できるプロセスを開発する
ことである。

【０００６】以下、強誘電体膜又は高誘電体膜からなる
容量絶縁膜を有する容量素子の従来の製造方法につい
て、図１２（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。

【０００７】まず、図１２（ａ）に示すように、半導体
基板１の上に白金膜からなる下部電極２を形成した後、
該下部電極２の上に、強誘電体膜又は高誘電体膜からな
る容量絶縁膜３を形成し、その後、容量絶縁膜３の上に
白金膜からなる上部電極４を形成する。次に、上部電極
４の上に該上部電極４を全面的に覆うように保護絶縁膜
５を堆積する。次に、保護絶縁膜５の上に、コンタクト
ホール形成用開口部を有するレジストマスク６を形成し
た後、該レジストマスク６を用いて保護絶縁膜５に対し
てドライエッチングを行なって、保護絶縁膜５に、例え
ば１５μｍ² の開口部面積を有し且つ上部電極４に達す
るコンタクトホール７を形成する。

【０００８】次に、図１２（ｂ）に示すように、酸素ガ
スをマイクロ波により分解して発生させた酸素ラジカル
を用いてレジストマスク６を除去する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の容量素子及びその製造方法によると、上部電極４が
コンタクトホール７に露出しているため、レジストマス
ク６を除去する工程において、容量絶縁膜３である強誘
電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物が還
元されて、容量素子の電気特性の劣化を引き起こすとい
う問題が発生する。

【００１０】前記に鑑み、本発明は、レジストマスクの
除去工程において、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成す
る絶縁性金属酸化物が還元される事態を阻止して、容量
素子の電気特性の劣化を防止することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ところで、本件発明者ら
は、レジストマスクから水素が多量に放出されても、保
護絶縁膜に形成されるコンタクトホールの開口部の面積
を小さくすると、レジストマスクから放出された水素
は、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸
化物を殆ど還元させないことを見出した。

【００１２】また、本件発明者らは、酸素ガスをマイク
ロ波により分解して発生させた酸素ラジカルを用いてレ
ジストマスクを除去すると、強誘電体膜又は高誘電体膜
を構成する絶縁性金属酸化物が還元される理由について
検討を加えた結果、以下に説明するメカニズムを見出し
た。すなわち、酸素ガスをマイクロ波により分解する
と、発生する酸素プラズマ中の電子密度が大きいため、
レジストマスクを構成する水素がレジストマスクから多
量に放出される。多量に放出された水素は、上部電極で
ある白金膜を構成する白金の触媒作用によって活性化
し、活性化した水素が容量絶縁膜である強誘電体膜又は
高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は高誘電体膜を
構成する絶縁性金属酸化物を還元させるためであること
を見出した。

【００１３】本発明は、前記の知見に基づいてなされた
ものであって、第１の発明は、容量素子上の絶縁膜に形
成されるコンタクトホールの開口部の面積を所定値以下
にするものであり、第２の発明は、レジストマスクを除
去する工程において、レジストマスクから発生する水素
の量を低減することにより、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物が還元する事態
を防止するものである。

【００１４】本発明に係る第１の容量素子は、基板上に
順次形成された、下部電極、強誘電体又は高誘電体であ
る絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜、上部電極及び
保護絶縁膜から構成される容量素子を対象とし、保護絶
縁膜には、下部電極と下部電極用配線とを接続するか又
は上部電極と上部電極用配線とを接続するためのコンタ
クトホールが形成されており、該コンタクトホールの開
口部の面積は５μｍ²以下である。

【００１５】本発明に係る第２の容量素子は、基板上に
順次形成された下部電極、強誘電体又は高誘電体である
絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜、上部電極及び保
護絶縁膜から構成される容量素子を対象とし、保護絶縁
膜には、下部電極と下部電極用配線とを接続するための
第１のコンタクトホール及び上部電極と上部電極用配線
とを接続するための第２のコンタクトホールが形成され
ており、第１のコンタクトホール及び第２のコンタクト
ホールの各開口部の面積はそれぞれ５μｍ² 以下であ
る。

【００１６】第１又は第２の容量素子によると、コンタ
クトホールの開口部面積が５μｍ²以下であるため、コ
ンタクトホールを形成するためのレジストマスクを除去
する工程において、レジストマスクから放出された水素
は容量絶縁膜に殆ど到達しない。このため、強誘電体膜
又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物は殆ど還元
されないので、容量素子の絶縁耐性は大きく向上する。

【００１７】本発明に係る第１の容量素子の製造方法
は、レジストマスクを用いて、下部電極、強誘電体又は
高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜、
上部電極及び保護絶縁膜から構成される容量素子を形成
する素子形成工程と、レジストマスクを除去するマスク
除去工程とを備えた容量素子の製造方法を対象とし、マ
スク除去工程は、レジストマスクをマスク剥離剤を用い
て除去する工程を含む。

【００１８】本発明に係る第２の容量素子の製造方法
は、レジストマスクを用いて、下部電極、強誘電体又は
高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜及
び上部電極から構成される容量素子を形成する素子形成
工程と、下部電極及び上部電極のうちの少なくとも１つ
が露出した状態でレジストマスクを除去するマスク除去
工程とを備えた容量素子の製造方法を対象とし、マスク
除去工程は、レジストマスクをマスク剥離剤を用いて除
去する工程を含む。

【００１９】第１又は第２の容量素子の製造方法による
と、レジストマスクをマスク剥離剤を用いて除去するた
め、レジストマスクから水素が殆ど発生しないので、水
素が容量絶縁膜である強誘電体膜又は高誘電体膜中に拡
散して、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金
属酸化物を還元させる事態を防止できる。

【００２０】第１又は第２の容量素子の製造方法におい
て、マスク剥離剤は、有機溶剤、弗酸、硫酸、塩酸、硝
酸、水酸化アンモニウム及び脱イオン熱水のうちの少な
くとも１つを含む材料であることが好ましい。

【００２１】本発明に係る第３の容量素子の製造方法
は、レジストマスクを用いて、下部電極、強誘電体又は
高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜及
び上部電極から構成される容量素子を形成する素子形成
工程と、レジストマスクを除去するマスク除去工程とを
備えた容量素子の製造方法を対象とし、マスク除去工程
は、オゾンガスが分解して発生した酸素ラジカルを用い
てレジストマスクを除去する工程を含む。

【００２２】第３の容量素子の製造方法によると、オゾ
ンガスが分解して発生した酸素ラジカルには荷電粒子が
殆ど含まれていないため、該酸素ラジカルを用いてレジ
ストマスクを除去すると、レジストマスクから放出され
る水素の量が低減する。

【００２３】本発明に係る第４の容量素子の製造方法
は、レジストマスクを用いて、下部電極、強誘電体又は
高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜及
び上部電極から構成される容量素子を形成する素子形成
工程と、レジストマスクを除去するマスク除去工程とを
備えた容量素子の製造方法を対象とし、マスク除去工程
は、誘導結合型プラズマ処理装置又は容量結合型プラズ
マ処理装置において発生したプラズマによって酸素ガス
を分解することにより得られた酸素ラジカルを用いてレ
ジストマスクを除去する工程を含む。

【００２４】第４の容量素子の製造方法によると、誘導
結合型プラズマ処理装置又は容量結合型プラズマ処理装
置において発生したプラズマによって酸素ガスを分解し
て酸素ラジカルを得るため、該酸素ラジカルには荷電粒
子が殆ど含まれていない。このため、該酸素ラジカルを
用いてレジストマスクを除去すると、レジストマスクか
ら放出される水素の量が低減する。

【００２５】本発明に係る第５の容量素子の製造方法
は、レジストマスクを用いて、下部電極、強誘電体又は
高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容量絶縁膜及
び上部電極から構成される容量素子を形成する素子形成
工程と、レジストマスクを除去するマスク除去工程とを
備えた容量素子の製造方法を対象とし、マスク除去工程
は、互いに分離されたプラズマ発生室及びプラズマ処理
室を有するプラズマ分離型プラズマ処理装置におけるプ
ラズマ発生室において発生したプラズマによって酸素ガ
スを分解することにより得られた酸素ラジカルをプラズ
マ処理室に導入し、プラズマ処理室に導入された酸素ラ
ジカルを用いてレジストマスクを除去する工程を含む。

【００２６】第５の容量素子の製造方法によると、プラ
ズマ発生室において発生したプラズマによって酸素ガス
を分解することにより得られた酸素ラジカルをプラズマ
処理室に導入するため、プラズマ処理室には荷電粒子よ
りも寿命の長い酸素ラジカルのみが導入されるので、該
酸素ラジカルには荷電粒子が殆ど含まれていない。この
ため、該酸素ラジカルを用いてレジストマスクを除去す
ると、レジストマスクから放出される水素の量が低減す
る。

【００２７】第５の容量素子の製造方法において、プラ
ズマ分離型プラズマ処理装置はダウンフロー型プラズマ
処理装置であることが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る容量素子について、図１を参照
しながら説明する。

【００２９】図１に示すように、半導体基板１０の上に
は、例えば第１の白金膜からなる下部電極１１、強誘電
体膜又は高誘電体膜からなる容量絶縁膜１２、第２の白
金膜からなる上部電極１３からなる容量素子が順次形成
されており、該容量素子の上には該容量素子を覆うよう
に保護絶縁膜１４が堆積されている。保護絶縁膜１４
に、上部電極１３と上部電極用配線とを接続するための
第１のコンタクトホール１６Ａ、及び下部電極１１と下
部電極用配線とを接続するための第２のコンタクトホー
ル１６Ｂが形成されている。

【００３０】第１の実施形態の特徴として、第１のコン
タクトホール１６Ａの開口部の面積及び第２のコンタク
トホール１６Ｂの開口部の面積は、それぞれ５μｍ² 以
下に設定されている。

【００３１】図２は、コンタクトホールの開口部の面積
と容量素子の絶縁耐性との関係を示しており、開口部の
面積が５μｍ² 以下になると、容量素子の絶縁耐性は急
激に向上する。

【００３２】コンタクトホールの開口部の面積が５μｍ
² 以下になると、容量素子の絶縁耐性が急激に向上する
理由としては、以下のように考えられる。すなわち、第
１及び第２のコンタクトホール１６Ａ、１６Ｂを形成す
るためのレジストマスクを酸素ラジカルを用いて除去す
る工程において、レジストマスクから水素が放出される
が、レジストマスクの開口部の面積が小さいため、水素
は容量絶縁膜１２に殆ど到達しないので、強誘電体膜又
は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物は殆ど還元さ
れないのである。従って、第１の実施形態によると、容
量素子の絶縁耐性は大きく向上する。 （第２の実施形態）以下、本発明の第２の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図３（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００３３】まず、図３（ａ）に示すように、半導体基
板１０の上に例えば第１の白金膜からなる下部電極１１
を形成した後、該下部電極１１の上に強誘電体膜又は高
誘電体膜からなる容量絶縁膜１２を形成し、その後、容
量絶縁膜１２の上に例えば第２の白金膜からなる上部電
極１３を形成する。次に、上部電極１３の上に、下部電
極１１、容量絶縁膜１２及び上部電極１３を覆うように
全面に亘って保護絶縁膜１４を堆積する。

【００３４】次に、保護絶縁膜１４の上に、コンタクト
ホール形成用開口部を有するマスク例えばレジストマス
ク１５を形成した後、該レジストマスク１５を用いて保
護絶縁膜１４に対してドライエッチングを行なって、保
護絶縁膜１４に、上部電極１３と上部電極用配線とを接
続するための第１のコンタクトホール１６Ａ及び下部電
極１１と下部電極用配線とを接続するための第２のコン
タクトホール１６Ｂをそれぞれ形成する。このようにす
ると、上部電極１３は第１のコンタクトホール１６Ａに
露出すると共に、下部電極１１は第２のコンタクトホー
ル１６Ｂに露出する。

【００３５】次に、図３（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク１５を除
去する。

【００３６】第２の実施形態によると、レジストマスク
１５を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク１５
から水素が殆ど発生しないので、水素が容量絶縁膜であ
る強誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜
又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させ
る事態を防止できる。 （第３の実施形態）以下、本発明の第３の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図４（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００３７】まず、図４（ａ）に示すように、半導体基
板２０の上に例えば第１の白金膜からなる下部電極２１
を形成した後、該下部電極２１の上に、容量絶縁膜２２
となる強誘電体膜又は高誘電体膜及び上部電極２３とな
る第２の白金膜を順次堆積し、その後、第２の白金膜の
上にレジストマスク２４を形成する。

【００３８】次に、レジストマスク２４を用いて第２の
白金膜及び強誘電体膜又は高誘電体膜に対して順次エッ
チングを行なって、第２の白金膜からなる上部電極２３
及び強誘電体膜又は高誘電体膜からなる容量絶縁膜２２
を形成する。

【００３９】次に、図４（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク２４を除
去する。

【００４０】第３の実施形態によると、レジストマスク
２４を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク２４
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。 （第４の実施形態）以下、本発明の第４の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図５（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００４１】まず、図５（ａ）に示すように、半導体基
板３０の上に例えば第１の白金膜からなる下部電極３１
を形成した後、該下部電極３１の上に、容量絶縁膜３２
となる強誘電体膜又は高誘電体膜及び上部電極３３とな
る第２の白金膜を順次堆積し、その後、第２の白金膜の
上にレジストマスク３４を形成する。

【００４２】次に、レジストマスク３４を用いて第２の
白金膜に対してエッチングを行なって、第２の白金膜か
らなる上部電極３３を形成する。

【００４３】次に、図５（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク３４を除
去する。

【００４４】第４の実施形態によると、レジストマスク
３４を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク３４
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。 （第５の実施形態）以下、本発明の第５の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図６（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００４５】まず、図６（ａ）に示すように、半導体基
板４０の上に例えば第１の白金膜からなる下部電極４１
を形成した後、該下部電極４１の上に、容量絶縁膜４２
となる強誘電体膜又は高誘電体膜を堆積し、その後、強
誘電体膜又は高誘電体膜の上にレジストマスク４３を形
成する。

【００４６】次に、レジストマスク４３を用いて強誘電
体膜又は高誘電体膜に対してエッチングを行なって容量
絶縁膜４２を形成する。

【００４７】次に、図５（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク４３を除
去する。

【００４８】第５の実施形態によると、レジストマスク
４３を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク４３
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。 （第６の実施形態）以下、本発明の第６の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図７（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００４９】まず、図７（ａ）に示すように、半導体基
板５０の上に例えば第１の白金膜からなる下部電極５１
を形成した後、該下部電極５１の上に、容量絶縁膜５２
となる強誘電体膜又は高誘電体膜、及び保護絶縁膜５３
となるシリコン酸化膜を順次堆積し、その後、シリコン
酸化膜の上にレジストマスク５４を形成する。

【００５０】次に、レジストマスク５４を用いて、シリ
コン酸化膜及び強誘電体膜又は高誘電体膜に対して順次
エッチングを行なって、保護絶縁膜５３及び容量絶縁膜
５２を形成する。

【００５１】次に、図７（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク５４を除
去する。

【００５２】第６の実施形態によると、レジストマスク
５４を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク５４
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。 （第７の実施形態）以下、本発明の第７の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図８（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００５３】まず、図８（ａ）に示すように、半導体基
板６０の上に、下部電極６１となる白金膜及び容量絶縁
膜６２となる強誘電体膜又は高誘電体膜を順次堆積し、
その後、強誘電体膜又は高誘電体膜の上にレジストマス
ク６３を形成する。

【００５４】次に、レジストマスク６３を用いて、強誘
電体膜又は高誘電体膜及び白金膜に対して順次エッチン
グを行なって、容量絶縁膜６２及び下部電極６１を形成
する。

【００５５】次に、図８（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク６３を除
去する。

【００５６】第７の実施形態によると、レジストマスク
６３を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク６３
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。 （第８の実施形態）以下、本発明の第８の実施形態に係
る容量素子の製造方法について、図９（ａ）及び（ｂ）
を参照しながら説明する。

【００５７】まず、図９（ａ）に示すように、半導体基
板７０の上に、下部電極７１となる白金膜、容量絶縁膜
７２となる強誘電体膜又は高誘電体膜、及び保護絶縁膜
７３となるシリコン酸化膜を順次堆積し、その後、シリ
コン酸化膜の上にレジストマスク７４を形成する。

【００５８】次に、レジストマスク７４を用いて、シリ
コン酸化膜、強誘電体膜又は高誘電体膜及び白金膜に対
して順次エッチングを行なって、保護絶縁膜７３、容量
絶縁膜７２及び下部電極７１を形成する。

【００５９】次に、図９（ｂ）に示すように、有機溶剤
からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスク７４を除
去する。

【００６０】第８の実施形態によると、レジストマスク
７４を有機溶剤からなるマスク剥離剤を用いて除去する
ため、レジスト除去工程において、レジストマスク７４
から水素が発生しないので、水素が容量絶縁膜である強
誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜又は
高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させる事
態を防止できる。

【００６１】尚、第２〜第８の実施形態においては、有
機溶剤からなるマスク剥離剤を用いてレジストマスクを
除去したが、これに代えて、弗酸、硫酸、塩酸、硝酸、
水酸化アンモニウム及び脱イオン熱水のうちの少なくと
も１つ含む溶剤からなるマスク剥離剤を用いてレジスト
マスクを除去してもよい。 （第９の実施形態）以下、本発明の第９の実施形態に係
る容量素子の製造方法について説明する。第９の実施形
態は、第２〜第８の実施形態に対して、レジストマスク
を除去するマスク除去工程が異なるのみであるから、以
下においてはマスク除去工程のみについて説明する。

【００６２】まず、オゾンガスを加熱するか、オゾンガ
スに対して遠紫外線を照射するか、又はオゾンガスに対
して加熱しながら遠紫外線を照射することによりオゾン
ガスを分解して、荷電粒子を発生させることなく酸素ラ
ジカルを発生させる。発生した酸素ラジカルをレジスト
マスクの上に導入することにより、レジストマスクと酸
素ラジカルとを化学反応させて、レジストマスクをＣＯ
₂ 及びＨ₂Ｏに分解し、分解されたＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏを除
去する。

【００６３】オゾンを加熱して酸素ラジカルを発生させ
る場合の処理条件の一例としては、オゾンの導入量が毎
分４．５リットルであり、処理温度が３００℃である。

【００６４】第９の実施形態によると、オゾンガスを分
解して酸素ラジカルを得るため、得られる酸素ラジカル
中には荷電粒子が殆ど存在しないので、該酸素ラジカル
を用いてレジストマスクを分解すると、レジストマスク
から放出される水素の量が低減する。このため、水素が
容量絶縁膜である強誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散し
て、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸
化物を還元させる事態を防止することができる。 （第１０の実施形態）以下、本発明の第１０の実施形態
に係る容量素子の製造方法について説明する。第１０の
実施形態は、第２〜第８の実施形態に対して、レジスト
マスクを除去するマスク除去工程が異なるのみであるか
ら、以下においてはマスク除去工程のみについて説明す
る。

【００６５】まず、酸素ガスを誘導結合型プラズマ処理
装置又は容量結合型プラズマ処理装置のチャンバー内に
導入すると共に、チャンバー内の対向電極間又は同軸電
極間にプラズマを発生させることにより、プラズマによ
り酸素ガスを分解して酸素ラジカルを発生させる。発生
した酸素ラジカルを、チャンバー内に設けられたステー
ジの上に載置された半導体基板の上に導入して、レジス
トマスクと酸素ラジカルとを化学反応させることによ
り、レジストマスクをＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏに分解し、分解
されたＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏを除去する。

【００６６】この場合の処理条件としては、チャンバー
内の圧力が０．５〜１Ｔｏｒｒであり、酸素ガスの導入
量が２００〜５００ｓｃｃｍであり、対向電極又は同軸
電極に印加する高周波電力（周波数：１３．５６ＭＨ
ｚ）のパワーが４００〜１０００Ｗであり、ステージの
温度が１００〜２００℃であることが好ましく、最適な
処理条件は、チャンバー内の圧力が０．５Ｔｏｒｒ、酸
素ガスの導入量が４００ｓｃｃｍ、高周波電力（周波
数：１３．５６ＭＨｚ）のパワーが８００Ｗ、ステージ
の温度が１５０℃である。

【００６７】第１０の実施形態によると、誘導結合型プ
ラズマ処理装置又は容量結合型プラズマ処理装置におい
て発生するプラズマにより酸素ガスを分解して酸素ラジ
カルを得るため、得られる酸素ラジカル中には荷電粒子
が殆ど存在しないので、該酸素ラジカルを用いてレジス
トマスクを分解すると、レジストマスクから放出される
水素の量が低減する。このため、水素が容量絶縁膜であ
る強誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、強誘電体膜
又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物を還元させ
る事態を防止することができる。 （第１１の実施形態）以下、本発明の第１１の実施形態
に係る容量素子の製造方法について説明する。第１１の
実施形態は、第２〜第８の実施形態に対して、レジスト
マスクを除去するマスク除去工程が異なるのみであるか
ら、以下においてはマスク除去工程のみについて説明す
る。

【００６８】第１１の実施形態においては、酸素ラジカ
ルを発生させるプラズマ発生室とレジストマスクを除去
するプラズマ処理室とが分離しているプラズマ分離型処
理装置例えばダウンフロー型プラズマ処理装置を用い、
プラズマ発生室で発生したプラズマにより酸素ガスを分
解して酸素ラジカルを発生させた後、荷電粒子よりも寿
命の長い酸素ラジカルのみをダウンフロー方式でプラズ
マ処理室に導入する。プラズマ処理室においては、導入
した酸素ラジカルを、チャンバー内に設けられたステー
ジの上に載置された半導体基板の上に供給して、レジス
トマスクと酸素ラジカルとを化学反応させることによ
り、レジストマスクをＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏに分解し、分解
されたＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏを除去する。

【００６９】この場合の処理条件は、第１０の実施形態
と同様、チャンバー内の圧力が０．５〜１Ｔｏｒｒであ
り、酸素ガスの導入量が２００〜５００ｓｃｃｍであ
り、電極に印加する高周波電力（周波数：１３．５６Ｍ
Ｈｚ）のパワーが４００〜１０００Ｗであり、ステージ
の温度が１００〜２００℃であることが好ましく、最適
条件は、チャンバー内の圧力が０．５Ｔｏｒｒ、酸素ガ
スの導入量が４００ｓｃｃｍ、高周波電力（周波数：１
３．５６ＭＨｚ）のパワーが８００Ｗ、ステージの温度
が１５０℃である。

【００７０】第１１の実施形態によると、プラズマ発生
室で発生したプラズマによって酸素ガスを分解すること
により得られた酸素ラジカルをプラズマ処理室に導入す
るため、プラズマ処理室には荷電粒子よりも寿命の長い
酸素ラジカルのみが導入されるので、該酸素ラジカルに
は荷電粒子が殆ど含まれていない。このため、該酸素ラ
ジカルを用いてレジストマスクを分解すると、レジスト
マスクから放出される水素の量が低減する。このため、
水素が容量絶縁膜である強誘電体膜又は高誘電体膜中に
拡散して、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性
金属酸化物を還元させる事態を防止することができる。

【００７１】以下、第２〜第１１の実施形態に係る容量
素子の製造方法を評価するために行なった評価テストに
ついて図１０及び図１１を参照しながら説明する。

【００７２】図１０は、従来の方法でマスクパターンを
除去した場合、マスク剥離剤を用いてマスクパターンを
除去した場合（第２〜第８の実施形態）、オゾンガスか
ら発生した酸素ラジカルを用いてマスクパターンを除去
した場合（第９の実施形態）、誘導結合型プラズマ処理
装置において発生した酸素ラジカルを用いてマスクパタ
ーンを除去した場合（第１０の実施形態）、及びダウン
フロー型プラズマ処理装置において発生した酸素ラジカ
ルを用いてマスクパターンを除去した場合（第１１の実
施形態）における、容量絶縁膜に含まれる水素量を任意
単位で示したものである。図１０から分かるように、第
２〜第１１の実施形態によると、従来の方法に比べて容
量絶縁膜に含まれる水素の量は大きく低減している。

【００７３】また、図１１は、従来の方法により得られ
た容量素子及び本発明の各方法により得られた容量素子
の絶縁耐性を示しており、図１１から分かるように、本
発明の各方法により得られた容量素子の絶縁耐性は４０
Ｖであって、従来の方法により得られた容量素子の絶縁
耐性（２０Ｖ）に比べて大きく向上している。

【００７４】

【発明の効果】本発明に係る第１又は第２の容量素子に
よると、コンタクトホールの開口部面積が５μｍ² 以下
であるため、レジストマスクから放出された水素は、容
量絶縁膜に殆ど到達せず、強誘電体膜又は高誘電体膜を
構成する絶縁性金属酸化物を殆ど還元しないので、容量
素子の絶縁耐性は大きく向上する。

【００７５】本発明に係る第１又は第２の容量素子の製
造方法によると、レジストマスクから水素が発生しない
ため、水素が容量絶縁膜である強誘電体膜又は高誘電体
膜中に拡散して、強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する
絶縁性金属酸化物を還元させる事態を防止できるので、
容量素子の電気特性の劣化を確実に防止することができ
る。

【００７６】第１又は第２の容量素子の製造方法におい
て、マスク剥離剤が、有機溶剤、弗酸、硫酸、塩酸、硝
酸、水酸化アンモニウム及び脱イオン熱水のうちの少な
くとも１つを含む材料であると、レジストマスクから水
素を発生させることなくレジストマスクを除去すること
ができる。

【００７７】本発明に係る第３〜第５の容量素子の製造
方法によると、レジストマスクを除去する酸素ラジカル
には荷電粒子が殆ど含まれていないため、レジストマス
クから放出される水素の量が低減するので、水素が容量
絶縁膜である強誘電体膜又は高誘電体膜中に拡散して、
強誘電体膜又は高誘電体膜を構成する絶縁性金属酸化物
を還元させる事態を防止でき、これによって、容量素子
の電気特性の劣化を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る容量素子の断面
図である。

【図２】コンタクトホールの開口部の面積と容量素子の
絶縁耐性との関係を示す図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第７の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第８の実施形態に
係る容量素子の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１０】従来の方法でレジストマスクを除去した場
合、マスク剥離剤を用いてレジストマスクを除去した場
合、オゾンガスから発生した酸素ラジカルを用いてレジ
ストマスクを除去した場合、及び誘導結合型プラズマ装
置又はダウンフロー型プラズマ装置において発生した酸
素ラジカルを用いてレジストマスクを除去した場合にお
ける、容量絶縁膜に含まれる水素の量を示す図である。

【図１１】従来の方法により得られた容量素子及び本発
明の各方法により得られた容量素子における容量絶縁膜
の絶縁耐性を示す図である。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は従来の容量素子の製造方
法の各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体基板 １１ 下部電極 １２ 容量絶縁膜 １３ 上部電極 １４ 保護絶縁膜 １５ レジストマスク １６Ａ 第１のコンタクトホール １６Ｂ 第２のコンタクトホール ２０ 半導体基板 ２１ 下部電極 ２２ 容量絶縁膜 ２３ 上部電極 ２４ レジストマスク ３０ 半導体基板 ３１ 下部電極 ３２ 容量絶縁膜 ３３ 上部電極 ３４ レジストマスク ４０ 半導体基板 ４１ 下部電極 ４２ 容量絶縁膜 ４３ レジストマスク ５０ 半導体基板 ５１ 下部電極 ５２ 容量絶縁膜 ５３ 保護膜 ５４ レジストマスク ６０ 半導体基板 ６１ 下部電極 ６２ 容量絶縁膜 ６３ レジストマスク ７０ 半導体基板 ７１ 下部電極 ７２ 容量絶縁膜 ７３ 保護膜 ７４ レジストマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/10 ４５１ Ｈ０１Ｌ 29/78 ３７１ 21/8247 29/788 29/792 // Ｇ０３Ｆ 7/42 (72)発明者 伊東 豊二 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 三河 巧 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に順次形成された、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜、上部電極及び保護絶縁膜から構成される容量
   素子であって、 前記保護絶縁膜には、前記下部電極と下部電極用配線と
   を接続するか又は前記上部電極と上部電極用配線とを接
   続するためのコンタクトホールが形成されており、 前記コンタクトホールの開口部の面積は５μｍ² 以下で
   あることを特徴とする容量素子。
2. 【請求項２】 基板上に順次形成された、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜、上部電極及び保護絶縁膜から構成される容量
   素子であって、 前記保護絶縁膜には、前記下部電極と下部電極用配線と
   を接続するための第１のコンタクトホール及び前記上部
   電極と上部電極用配線とを接続するための第２のコンタ
   クトホールが形成されており、 前記第１のコンタクトホール及び第２のコンタクトホー
   ルの各開口部の面積はそれぞれ５μｍ² 以下であること
   を特徴とする容量素子。
3. 【請求項３】 レジストマスクを用いて、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜、上部電極及び保護絶縁膜から構成される容量
   素子を形成する素子形成工程と、前記レジストマスクを
   除去するマスク除去工程とを備えた容量素子の製造方法
   であって、 前記マスク除去工程は、前記レジストマスクをマスク剥
   離剤を用いて除去する工程を含むことを特徴とする容量
   素子の製造方法。
4. 【請求項４】 レジストマスクを用いて、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜及び上部電極から構成される容量素子を形成す
   る素子形成工程と、前記下部電極及び上部電極のうちの
   少なくとも１つが露出した状態で前記レジストマスクを
   除去するマスク除去工程とを備えた容量素子の製造方法
   であって、 前記マスク除去工程は、前記レジストマスクをマスク剥
   離剤を用いて除去する工程を含むことを特徴とする容量
   素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記マスク剥離剤は、有機溶剤、弗酸、
   硫酸、塩酸、硝酸、水酸化アンモニウム及び脱イオン熱
   水のうちの少なくとも１つを含む材料であることを特徴
   とする請求項３又は４に記載の容量素子の製造方法。
6. 【請求項６】 レジストマスクを用いて、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜及び上部電極から構成される容量素子を形成す
   る素子形成工程と、前記レジストマスクを除去するマス
   ク除去工程とを備えた容量素子の製造方法であって、 前記マスク除去工程は、オゾンガスが分解して発生した
   酸素ラジカルを用いて前記レジストマスクを除去する工
   程を含むことを特徴とする容量素子の製造方法。
7. 【請求項７】 レジストマスクを用いて、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜及び上部電極から構成される容量素子を形成す
   る素子形成工程と、前記レジストマスクを除去するマス
   ク除去工程とを備えた容量素子の製造方法であって、 前記マスク除去工程は、誘導結合型プラズマ処理装置又
   は容量結合型プラズマ処理装置において発生したプラズ
   マによって酸素ガスを分解することにより得られた酸素
   ラジカルを用いて前記レジストマスクを除去する工程を
   含むことを特徴とする容量素子の製造方法。
8. 【請求項８】 レジストマスクを用いて、下部電極、強
   誘電体又は高誘電体である絶縁性金属酸化膜からなる容
   量絶縁膜及び上部電極から構成される容量素子を形成す
   る素子形成工程と、前記レジストマスクを除去するマス
   ク除去工程とを備えた容量素子の製造方法であって、 前記マスク除去工程は、互いに分離されたプラズマ発生
   室及びプラズマ処理室を有するプラズマ分離型プラズマ
   処理装置における前記プラズマ発生室において発生した
   プラズマによって酸素ガスを分解することにより得られ
   た酸素ラジカルを前記プラズマ処理室に導入し、前記プ
   ラズマ処理室に導入された酸素ラジカルを用いて前記レ
   ジストマスクを除去する工程を含むことを特徴とする容
   量素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記プラズマ分離型プラズマ処理装置は
   ダウンフロー型プラズマ処理装置であることを特徴とす
   る請求項８に記載の容量素子の製造方法。