JP2001267302A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属薄膜上に製膜した強誘電体薄膜をドライ
エッチングしようとする時、生成物が、パターン側面や
表面に付着した。 【解決手段】 エッチングガスとしてＡｒ、Ｃ2Ｆ6およ
びＣｌ2からなる混合ガスを用いて強誘電体膜をエッチ
ングした後、基板を４０℃以上、且つ、９０℃以下のＨ
2Ｏ中に浸漬処理することにより、付着した生成物を除
去できる。
エッチングしようとする時、生成物が、パターン側面や
表面に付着した。 【解決手段】 エッチングガスとしてＡｒ、Ｃ2Ｆ6およ
びＣｌ2からなる混合ガスを用いて強誘電体膜をエッチ
ングした後、基板を４０℃以上、且つ、９０℃以下のＨ
2Ｏ中に浸漬処理することにより、付着した生成物を除
去できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性メモリー
素子やＤＲＡＭ用キャパシター等に用いられる誘電体薄
膜素子の微細構造の形成方法に関し、特に誘電体薄膜の
エッチング方法に関するものである。
素子やＤＲＡＭ用キャパシター等に用いられる誘電体薄
膜素子の微細構造の形成方法に関し、特に誘電体薄膜の
エッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自発分極を有する強誘電体薄膜をキャパ
シターに用いたメモリーデバイスの研究開発が活発であ
る。強誘電体材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3／チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＬＺＴ（（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3／チタン酸ジルコン酸ラ
ンタン鉛）、ＢＴＯ（Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12／チタン酸ビスマ
ス）や、ビスマス系ぺロブスカイト化合物等の酸化物が
多く用いられている。中でもビスマス系ぺロブスカイト
化合物材料の一つであるＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）
は自発分極の疲労が小さいという特長を有している。
シターに用いたメモリーデバイスの研究開発が活発であ
る。強誘電体材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3／チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＬＺＴ（（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3／チタン酸ジルコン酸ラ
ンタン鉛）、ＢＴＯ（Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12／チタン酸ビスマ
ス）や、ビスマス系ぺロブスカイト化合物等の酸化物が
多く用いられている。中でもビスマス系ぺロブスカイト
化合物材料の一つであるＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）
は自発分極の疲労が小さいという特長を有している。
【０００３】強誘電体薄膜を不揮発性メモリに応用する
場合、微細加工が重要である。この微細加工用強誘電体
薄膜のドライエッチング方法としては、Ａｒ等の不活性
ガスを用いたスパッタエッチや、Ｃｌ系，Ｆ系等のハロ
ゲン元素の単体または化合物ガスを用いたプラズマエッ
チング、またそれらのガスを混合したガスによるプラズ
マエッチング等の方法が用いられてきた。例えば、Ａｒ
とＣｌ2とを用いたＥＣＲプラズマエッチングがある。
場合、微細加工が重要である。この微細加工用強誘電体
薄膜のドライエッチング方法としては、Ａｒ等の不活性
ガスを用いたスパッタエッチや、Ｃｌ系，Ｆ系等のハロ
ゲン元素の単体または化合物ガスを用いたプラズマエッ
チング、またそれらのガスを混合したガスによるプラズ
マエッチング等の方法が用いられてきた。例えば、Ａｒ
とＣｌ2とを用いたＥＣＲプラズマエッチングがある。
【０００４】しかし、前述のエッチング方法では、強誘
電体薄膜のエッチング時に、強誘電体とエッチングガス
とが反応して生成した物質がパターン側面や表面に付着
し、これがマスクの除去後も残るという問題があった。
エッチング後に付着物が残った様子は図３のようにな
る。このような付着物は、下部電極と上部電極との間を
ショートさせたり、下部電極の微細加工を妨げるなどの
弊害がある。このため、付着物の軽減もしくは除去が、
強誘電体キャパシタ素子製造の上で大きな課題となって
いた。例えば、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9から成る強誘電体薄
膜をＡｒおよびＣ2Ｆ6ガスを用いてプラズマエッチング
する場合、パターンの側壁に厚さ１０ｎｍ以下の生成物
が付着する。この生成物は、Ｈ2Ｏによる処理で除去す
ることはできず、エッチング後に約３．５重量％の濃度
の塩酸に５分間浸し、そのあと水洗することによって除
去できる。しかし、塩酸で処理するため強誘電体キャパ
シタの耐圧やヒステリシス特性の劣化が見られる。この
ように、付着物の除去にはドライエッチング後塩酸で処
理する方法がとられているが十分ではなかった。
電体薄膜のエッチング時に、強誘電体とエッチングガス
とが反応して生成した物質がパターン側面や表面に付着
し、これがマスクの除去後も残るという問題があった。
エッチング後に付着物が残った様子は図３のようにな
る。このような付着物は、下部電極と上部電極との間を
ショートさせたり、下部電極の微細加工を妨げるなどの
弊害がある。このため、付着物の軽減もしくは除去が、
強誘電体キャパシタ素子製造の上で大きな課題となって
いた。例えば、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9から成る強誘電体薄
膜をＡｒおよびＣ2Ｆ6ガスを用いてプラズマエッチング
する場合、パターンの側壁に厚さ１０ｎｍ以下の生成物
が付着する。この生成物は、Ｈ2Ｏによる処理で除去す
ることはできず、エッチング後に約３．５重量％の濃度
の塩酸に５分間浸し、そのあと水洗することによって除
去できる。しかし、塩酸で処理するため強誘電体キャパ
シタの耐圧やヒステリシス特性の劣化が見られる。この
ように、付着物の除去にはドライエッチング後塩酸で処
理する方法がとられているが十分ではなかった。
【０００５】これらを低減するため、種々の強誘電体薄
膜のエッチング方法が提案されている。特開平９−２６
６２００号公報では酸化されやすい金属膜をマスクとし
てパターン形成することによって、マスクと被エッチ膜
との選択比を大きくし、強誘電体薄膜および白金薄膜の
微細加工を容易化するとともに酸化されやすい金属の付
着がないので素子特性の劣化をさけている。特開平１０
−１２８３６号公報では、エッチング後の洗浄を大気に
暴露することなく不活性ガス中でおこなうことにより、
エッチング時の反応生成物を除去している。
膜のエッチング方法が提案されている。特開平９−２６
６２００号公報では酸化されやすい金属膜をマスクとし
てパターン形成することによって、マスクと被エッチ膜
との選択比を大きくし、強誘電体薄膜および白金薄膜の
微細加工を容易化するとともに酸化されやすい金属の付
着がないので素子特性の劣化をさけている。特開平１０
−１２８３６号公報では、エッチング後の洗浄を大気に
暴露することなく不活性ガス中でおこなうことにより、
エッチング時の反応生成物を除去している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平９−２６６２０
０号公報に記載のようにハードマスクを用いる場合に
は、レジストマスクを用いてエッチングを行う場合と比
較して、マスク形成時と除去時において、余分な工程数
が発生するという問題点があった。
０号公報に記載のようにハードマスクを用いる場合に
は、レジストマスクを用いてエッチングを行う場合と比
較して、マスク形成時と除去時において、余分な工程数
が発生するという問題点があった。
【０００７】また前述の特開平１０−１２８３６号公報
では、エッチング後の洗浄処理を、大気に暴露すること
なく行う必要があるため、処理装置が複雑なものになる
という問題点があった。
では、エッチング後の洗浄処理を、大気に暴露すること
なく行う必要があるため、処理装置が複雑なものになる
という問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、表面に下部電極層を具備した基板上に成膜さ
れた誘電体薄膜の加工方法で、該誘電体薄膜上にフォト
レジストから成るマスクパターンを形成するパターニン
グ工程と、該マスクパターンに被覆されない領域を除去
するエッチング工程と、該エッチング工程後の基板を薬
液に浸漬する洗浄工程とを含む半導体装置の製造方法に
おいて、該エッチング工程で使用するガスが、Ｃｌ2と
フッ化化合物とを有する混合ガスであり、前記薬液がＨ
2Ｏであることを特徴とするものである。
造方法は、表面に下部電極層を具備した基板上に成膜さ
れた誘電体薄膜の加工方法で、該誘電体薄膜上にフォト
レジストから成るマスクパターンを形成するパターニン
グ工程と、該マスクパターンに被覆されない領域を除去
するエッチング工程と、該エッチング工程後の基板を薬
液に浸漬する洗浄工程とを含む半導体装置の製造方法に
おいて、該エッチング工程で使用するガスが、Ｃｌ2と
フッ化化合物とを有する混合ガスであり、前記薬液がＨ
2Ｏであることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記誘電体膜がＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9であることが望まし
い。
前記誘電体膜がＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9であることが望まし
い。
【００１０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記フッ化化合物がＣ2Ｆ6、ＳＦ6、ＣＦ4及びＣＨＦ3
のうちいずれかから選択されることが望ましい。
前記フッ化化合物がＣ2Ｆ6、ＳＦ6、ＣＦ4及びＣＨＦ3
のうちいずれかから選択されることが望ましい。
【００１１】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記洗浄工程でのＨ2Ｏの温度が４０℃以上、且つ、９
０℃以下であることが望ましい。
前記洗浄工程でのＨ2Ｏの温度が４０℃以上、且つ、９
０℃以下であることが望ましい。
【００１２】本発明の半導体装置の製造方法は、前記エ
ッチング工程で使用する全ガス流量に対するＣｌ2の流
量が５％以上、且つ、１５％以下であることが望まし
い。
ッチング工程で使用する全ガス流量に対するＣｌ2の流
量が５％以上、且つ、１５％以下であることが望まし
い。
【００１３】本発明の半導体装置の製造方法は、エッチ
ング工程で使用するガスに不活性ガスが含まれているこ
とが望ましい。更に、不活性ガスとしてはアルゴンが望
ましい。
ング工程で使用するガスに不活性ガスが含まれているこ
とが望ましい。更に、不活性ガスとしてはアルゴンが望
ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、一実施の形態に基づいて、
本発明を詳細に説明する。
本発明を詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明を用いた場合の下部電極エッ
チング後のウェハーの断面図であり、図２はエッチング
前のウエハーの膜構造を示す図であり、図３は強誘電体
薄膜をエッチングした後のウェハーの断面図であり、図
４は本発明を用いて、強誘電体薄膜をエッチングし、Ｈ
2Ｏによる付着物処理を行った後のウェハーの断面図で
あり、図５はＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴの
エッチングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量
比とエッチング速度との関係を示した図であり、図６は
ＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴのエッチングに
おける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比とレジスト
マスク厚さの減少量との関係を示した図である。
チング後のウェハーの断面図であり、図２はエッチング
前のウエハーの膜構造を示す図であり、図３は強誘電体
薄膜をエッチングした後のウェハーの断面図であり、図
４は本発明を用いて、強誘電体薄膜をエッチングし、Ｈ
2Ｏによる付着物処理を行った後のウェハーの断面図で
あり、図５はＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴの
エッチングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量
比とエッチング速度との関係を示した図であり、図６は
ＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴのエッチングに
おける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比とレジスト
マスク厚さの減少量との関係を示した図である。
【００１６】図１〜図６を用いて、本発明の一実施の形
態の半導体装置の製造工程を説明する。図２に示すよう
に、Ｓｉ基板５の表面に熱酸化によりＳｉＯ2膜４を製
膜する。ＳｉＯ2膜４の形成はＣＶＤ法またはその他の
方法でもよい。次に、このＳｉＯ2膜４上に下部電極層
２を形成する。本実施例では、ＳｉＯ2膜４上に、Ｔａ
Ｓｉ膜４をスパッタ法により約１００ｎｍ製膜し、Ｎ2
雰囲気中でアニールしてＴａＳｉＮ膜を得、ＴａＳｉ膜
とＴａＳｉＮ膜から成る接着層３を形成した。そして、
この接着層３上に、スパッタ法によりＩｒ金属の薄膜を
約１００〜２００ｎｍ製膜し下部電極２を形成した。
態の半導体装置の製造工程を説明する。図２に示すよう
に、Ｓｉ基板５の表面に熱酸化によりＳｉＯ2膜４を製
膜する。ＳｉＯ2膜４の形成はＣＶＤ法またはその他の
方法でもよい。次に、このＳｉＯ2膜４上に下部電極層
２を形成する。本実施例では、ＳｉＯ2膜４上に、Ｔａ
Ｓｉ膜４をスパッタ法により約１００ｎｍ製膜し、Ｎ2
雰囲気中でアニールしてＴａＳｉＮ膜を得、ＴａＳｉ膜
とＴａＳｉＮ膜から成る接着層３を形成した。そして、
この接着層３上に、スパッタ法によりＩｒ金属の薄膜を
約１００〜２００ｎｍ製膜し下部電極２を形成した。
【００１７】次に、下部電極２上に、強誘電体薄膜１を
製膜する。強誘電体薄膜１の材料には、例えばＳＢＴ
（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）を用い、製膜方法として、一例
としてＭＯＤ法を用いた。すなわち、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔａ
を含むアルコキシドまたは有機酸塩と有機溶媒とからな
る混合溶液を基板上に塗布し、約２００℃でベークして
乾燥させた後、電気炉を用いてＯ2またはＮ2雰囲気中、
６００〜８００℃で３０〜６０分間アニールを行う。こ
の塗布〜アニール工程を何回か繰り返し、厚さ１２０ｎ
ｍ程度の膜を得る。
製膜する。強誘電体薄膜１の材料には、例えばＳＢＴ
（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）を用い、製膜方法として、一例
としてＭＯＤ法を用いた。すなわち、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔａ
を含むアルコキシドまたは有機酸塩と有機溶媒とからな
る混合溶液を基板上に塗布し、約２００℃でベークして
乾燥させた後、電気炉を用いてＯ2またはＮ2雰囲気中、
６００〜８００℃で３０〜６０分間アニールを行う。こ
の塗布〜アニール工程を何回か繰り返し、厚さ１２０ｎ
ｍ程度の膜を得る。
【００１８】この強誘電体薄膜１上にフォトレジストパ
ターン６を形成し、ドライエッチングにより、フォトレ
ジストパターン６で覆われていない部分の強誘電体薄膜
１を除去する。ドライエッチングの方法として公知のエ
ッチング方式であるＥＣＲプラズマエッチングを用い
た。エッチングガスにはＡｒ、Ｃ2Ｆ6及びＣｌ2を、流
量がそれぞれ５６ＳＣＣＭ、１４ＳＣＣＭ、８ＳＣＣＭ
となるように導入し、トータル圧力を０．１８Ｐａとし
た。マイクロ波パワー１０００Ｗ、ＲＦパワー１５０Ｗ
で、エッチングする。この時、約１８〜２５ｎｍ／分の
エッチング速度が得られた。そこで、例えば強誘電体薄
膜の初期厚さが１２０ｎｍの場合、エッチング時間は約
４分３０秒であった。
ターン６を形成し、ドライエッチングにより、フォトレ
ジストパターン６で覆われていない部分の強誘電体薄膜
１を除去する。ドライエッチングの方法として公知のエ
ッチング方式であるＥＣＲプラズマエッチングを用い
た。エッチングガスにはＡｒ、Ｃ2Ｆ6及びＣｌ2を、流
量がそれぞれ５６ＳＣＣＭ、１４ＳＣＣＭ、８ＳＣＣＭ
となるように導入し、トータル圧力を０．１８Ｐａとし
た。マイクロ波パワー１０００Ｗ、ＲＦパワー１５０Ｗ
で、エッチングする。この時、約１８〜２５ｎｍ／分の
エッチング速度が得られた。そこで、例えば強誘電体薄
膜の初期厚さが１２０ｎｍの場合、エッチング時間は約
４分３０秒であった。
【００１９】このエッチングにより、パターン形成され
た強誘電体薄膜１の側面および表面には、図３に示す不
要な付着物７が生じている。これを除去するために基板
を水洗する。水洗に用いるＨ2Ｏの温度は８０℃とし、
水洗時間は３０分間とする。基板をＨ2Ｏ中から取り出
した後、スピンドライヤーを用いて乾燥させる。この処
理の結果、基板の断面構造は図４のように、パターン形
成された強誘電体薄膜１の表面および側面の付着物が除
去されるが、これは、エッチングガスとしてＡｒとＣ2
Ｆ6とに加えＣｌ2を用いると、強誘電体がエッチングさ
れる時、強誘電体を構成する元素の塩化物が生成し、こ
れがＨ2Ｏに溶解するため、ＨＣｌを用いずして生成物
の除去が可能となるためである。
た強誘電体薄膜１の側面および表面には、図３に示す不
要な付着物７が生じている。これを除去するために基板
を水洗する。水洗に用いるＨ2Ｏの温度は８０℃とし、
水洗時間は３０分間とする。基板をＨ2Ｏ中から取り出
した後、スピンドライヤーを用いて乾燥させる。この処
理の結果、基板の断面構造は図４のように、パターン形
成された強誘電体薄膜１の表面および側面の付着物が除
去されるが、これは、エッチングガスとしてＡｒとＣ2
Ｆ6とに加えＣｌ2を用いると、強誘電体がエッチングさ
れる時、強誘電体を構成する元素の塩化物が生成し、こ
れがＨ2Ｏに溶解するため、ＨＣｌを用いずして生成物
の除去が可能となるためである。
【００２０】また薬液処理においてＨＣｌのような酸が
不要であるため、強誘電体キャパシタの耐圧やヒステリ
シス特性の劣化が避けられる。仮に、ＡｒとＣｌ2との
混合ガスをエッチングガスを用いた場合は、付着物がＨ
2Ｏでの水洗では除去できないほど、大量に付着する。
不要であるため、強誘電体キャパシタの耐圧やヒステリ
シス特性の劣化が避けられる。仮に、ＡｒとＣｌ2との
混合ガスをエッチングガスを用いた場合は、付着物がＨ
2Ｏでの水洗では除去できないほど、大量に付着する。
【００２１】本実施の形態において、水洗するためのＨ
2Ｏの温度は、４０℃〜９０℃の範囲にあることが好ま
しい。水温が低い場合には付着物が除去されにくく、水
温が高い場合にはフォトレジストパターン６が変質して
アッシングによる除去が困難になるためである。
2Ｏの温度は、４０℃〜９０℃の範囲にあることが好ま
しい。水温が低い場合には付着物が除去されにくく、水
温が高い場合にはフォトレジストパターン６が変質して
アッシングによる除去が困難になるためである。
【００２２】また、フォトレジストパターン６を保った
ままで下部の金属電極もエッチングし、図１に示したよ
うな断面パターンを得ようとする場合、９０℃を超える
水温ではフォトレジストパターン６が変質変形してしま
うため、金属膜のエッチングにおいて、微細加工が困難
になる。尚、水温を４０℃より下げた場合、付着物を除
去するために要する水洗時間は、水温が４０℃以上の場
合と比較して同じまたは長くする、例えば６０分である
ことが好ましかった。
ままで下部の金属電極もエッチングし、図１に示したよ
うな断面パターンを得ようとする場合、９０℃を超える
水温ではフォトレジストパターン６が変質変形してしま
うため、金属膜のエッチングにおいて、微細加工が困難
になる。尚、水温を４０℃より下げた場合、付着物を除
去するために要する水洗時間は、水温が４０℃以上の場
合と比較して同じまたは長くする、例えば６０分である
ことが好ましかった。
【００２３】また本実施の形態において、ＳＢＴのエッ
チング速度の、ＡｒとＣ2Ｆ6との流量比に対する依存性
は図５に示された様な傾向が見られる。また、フォトレ
ジストパターンの厚さの減少量の、ＡｒとＣ2Ｆ6との流
量比に対する依存性は図６に示された様な傾向が見られ
る。
チング速度の、ＡｒとＣ2Ｆ6との流量比に対する依存性
は図５に示された様な傾向が見られる。また、フォトレ
ジストパターンの厚さの減少量の、ＡｒとＣ2Ｆ6との流
量比に対する依存性は図６に示された様な傾向が見られ
る。
【００２４】更に、Ｃｌ2流量を増大させた場合には、
パターン表面や側面の付着物量が増大する。従ってＡ
ｒ、Ｃ2Ｆ6、Ｃｌ2ガス流量の、全流量に占める比は、
各々０．５５〜０．８５、０．１〜０．３、０．０５〜
０．１５の範囲にあることが好ましいが、特に、Ｃｌ2
のガス流量がエッチングガス全流量の５％以上、且つ、
１５％以下であることが好ましい。
パターン表面や側面の付着物量が増大する。従ってＡ
ｒ、Ｃ2Ｆ6、Ｃｌ2ガス流量の、全流量に占める比は、
各々０．５５〜０．８５、０．１〜０．３、０．０５〜
０．１５の範囲にあることが好ましいが、特に、Ｃｌ2
のガス流量がエッチングガス全流量の５％以上、且つ、
１５％以下であることが好ましい。
【００２５】強誘電体膜の厚さがより厚い場合は、Ｃ2
Ｆ6流量のは小さい方が好ましことは図５及び図６から
自明である。
Ｆ6流量のは小さい方が好ましことは図５及び図６から
自明である。
【００２６】以上の実施の形態では下部電極としてＩｒ
／ＴａＳｉＮ積層構造を用いたが、それ以外の構造、た
とえばＰｔ（１００〜２００ｎｍ）と接着層としてのＴ
ｉＯｘ（約２５ｎｍ）又は、Ｔｉ、ＴｉＮとの積層膜を
用いても、強誘電体膜のエッチングおよびその後の反応
生成物の除去に関しては全く同じ効果を得ることができ
た。
／ＴａＳｉＮ積層構造を用いたが、それ以外の構造、た
とえばＰｔ（１００〜２００ｎｍ）と接着層としてのＴ
ｉＯｘ（約２５ｎｍ）又は、Ｔｉ、ＴｉＮとの積層膜を
用いても、強誘電体膜のエッチングおよびその後の反応
生成物の除去に関しては全く同じ効果を得ることができ
た。
【００２７】上述のいずれの本発明の実施の形態におい
て、ＥＣＲプラズマエッチングに用いるＲＦの出力は、
６０Ｗ〜２００Ｗの範囲内にあることが好ましかった。
これによりエッチングのためのプラズマが安定的に発生
しエッチング速度の精度が上がり、かつ、基板および基
板ホルダーの過熱を避けることができるという効果が得
られた。同じ理由から、マイクロ波の出力は６００Ｗ〜
２０００Ｗの範囲内にあることが好ましかった。
て、ＥＣＲプラズマエッチングに用いるＲＦの出力は、
６０Ｗ〜２００Ｗの範囲内にあることが好ましかった。
これによりエッチングのためのプラズマが安定的に発生
しエッチング速度の精度が上がり、かつ、基板および基
板ホルダーの過熱を避けることができるという効果が得
られた。同じ理由から、マイクロ波の出力は６００Ｗ〜
２０００Ｗの範囲内にあることが好ましかった。
【００２８】ＥＣＲプラズマエッチングにおけるエッチ
ング室内の全圧は、０．１３〜０．３３Ｐａの範囲内に
あることが好ましかった。これによりエッチングのため
のプラズマが安定的に発生するとともに、安定したエッ
チング速度が得られた。
ング室内の全圧は、０．１３〜０．３３Ｐａの範囲内に
あることが好ましかった。これによりエッチングのため
のプラズマが安定的に発生するとともに、安定したエッ
チング速度が得られた。
【００２９】ＥＣＲエッチング中の基板ホルダーの温度
は、−５℃〜２５℃の範囲にあることが望ましく、特に
５℃であることが好ましかった。基板ホルダーを高温に
した場合には、レジストマスクが変質・変形して微細加
工が困難になった。また基板ホルダー温度が低い場合に
は、強誘電体とエッチングガスが反応して生成した物質
が揮発しにくくなり、付着物の除去がしにくくなるため
である。
は、−５℃〜２５℃の範囲にあることが望ましく、特に
５℃であることが好ましかった。基板ホルダーを高温に
した場合には、レジストマスクが変質・変形して微細加
工が困難になった。また基板ホルダー温度が低い場合に
は、強誘電体とエッチングガスが反応して生成した物質
が揮発しにくくなり、付着物の除去がしにくくなるため
である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いることによ
り、フォトレジストパターン除去後に付着物がなく、高
精度な強誘電体薄膜の微細加工が可能となる。エッチン
グガスとしてフッ化化合物とＣｌ2とを用いることによ
り、エッチング後の付着物処理にＨ2Ｏを用いることが
でき、塩酸等の酸を用いる必要がないため強誘電体特性
の劣化を避けることが可能となるからである。
り、フォトレジストパターン除去後に付着物がなく、高
精度な強誘電体薄膜の微細加工が可能となる。エッチン
グガスとしてフッ化化合物とＣｌ2とを用いることによ
り、エッチング後の付着物処理にＨ2Ｏを用いることが
でき、塩酸等の酸を用いる必要がないため強誘電体特性
の劣化を避けることが可能となるからである。
【００３１】また、付着物処理にＨ2Ｏを用いるので、
大気中で行うことができ、特開平１０−１２８３６号公
報に記載の方法によるのと異なり、特別な装置や機構が
不要である。
大気中で行うことができ、特開平１０−１２８３６号公
報に記載の方法によるのと異なり、特別な装置や機構が
不要である。
【００３２】また、エッチングマスクとしてフォトレジ
ストを用いることから、金属や金属酸化物などの他のマ
スク材料を用いた場合と比較して、マスクを除去するこ
とが容易で、かつ必要となる工程数が少なくて済むとい
う利点がある。
ストを用いることから、金属や金属酸化物などの他のマ
スク材料を用いた場合と比較して、マスクを除去するこ
とが容易で、かつ必要となる工程数が少なくて済むとい
う利点がある。
【００３３】また、洗浄工程でのＨ2Ｏの温度を４０℃
以上、且つ、９０℃以下とすることにより、水洗時間の
増加を抑制し、且つ、レジストパターンを変質させるこ
と無く洗浄することができ、且つ、レジストをアッシン
グで除去できる。
以上、且つ、９０℃以下とすることにより、水洗時間の
増加を抑制し、且つ、レジストパターンを変質させるこ
と無く洗浄することができ、且つ、レジストをアッシン
グで除去できる。
【００３４】また、エッチング工程で使用する全ガス流
量に対するＣｌ2の流量を５％以上、且つ、１５％以下
とすることで、付着物の量の増加を抑制することができ
る。
量に対するＣｌ2の流量を５％以上、且つ、１５％以下
とすることで、付着物の量の増加を抑制することができ
る。
【００３５】また、エッチングマスクとしてフォトレジ
ストを用いることから、金属や金属酸化物などの他のマ
スク材料を用いた場合と比較して、マスクを除去するこ
とが容易で、かつ必要となる工程数が少なくて済むとい
う利点がある。
ストを用いることから、金属や金属酸化物などの他のマ
スク材料を用いた場合と比較して、マスクを除去するこ
とが容易で、かつ必要となる工程数が少なくて済むとい
う利点がある。
【図１】本発明を用いた場合の下部電極エッチング後の
ウェハーの断面図である。
ウェハーの断面図である。
【図２】エッチング前のウエハーの膜構造を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施の形態で強誘電体薄膜をエッチン
グした後のウェハーの断面図である。
グした後のウェハーの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態で強誘電体薄膜をエッチン
グし、Ｈ2Ｏによる付着物処理を行った後のウェハーの
断面図である。
グし、Ｈ2Ｏによる付着物処理を行った後のウェハーの
断面図である。
【図５】ＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴのエッ
チングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比と
エッチング速度との関係を示した図である。
チングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比と
エッチング速度との関係を示した図である。
【図６】ＡｒとＣ2Ｆ6との混合ガスによるＳＢＴのエッ
チングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比と
フォトレジストパターンの厚さの減少量との関係を示し
た図である。
チングにおける、Ｃ2Ｆ6／（Ａｒ＋Ｃ2Ｆ6）の流量比と
フォトレジストパターンの厚さの減少量との関係を示し
た図である。
１ 強誘電体膜 ２ 下部電極 ３ 接着層 ４ 酸化膜 ５ Ｓｉ基板 ６ パターニングされたマスク ７ 不要な付着物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA09 BA14 DA00 DA01 DA02 DA04 DA16 DA18 DA23 DB13 EA10 FA08 5F058 BA11 BC03 BD05 BF46 BH01 BH12 5F083 FR01 GA21 JA14 JA35 JA38 JA39 JA40 PR03 PR21 PR22 PR33
Claims (7)
- 【請求項１】 表面に下部電極層を具備した基板上に成
膜された誘電体薄膜の加工方法で、該誘電体薄膜上にフ
ォトレジストから成るマスクパターンを形成するパター
ニング工程と、該マスクパターンに被覆されない領域を
除去するエッチング工程と、該エッチング工程後の基板
を薬液に浸漬する洗浄工程とを含む半導体装置の製造方
法において、該エッチング工程で使用するガスが、Ｃｌ
2とフッ化化合物とを有する混合ガスであり、前記薬液
がＨ2Ｏであることを特徴とする、半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記誘電体膜がＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9であ
ることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 前記フッ化化合物がＣ2Ｆ6、ＳＦ6、Ｃ
Ｆ4及びＣＨＦ3のうちいずれかから選択されることを特
徴とする、請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 前記洗浄工程でのＨ2Ｏの温度が４０℃
以上、且つ、９０℃以下であることを特徴とする、請求
項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 前記エッチング工程で使用する全ガス流
量に対するＣｌ2の流量が５％以上、且つ、１５％以下
であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記エッチング工程で使用するガスに不
活性ガスが含まれていることを特徴とする、請求項１〜
請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記不活性ガスがアルゴンであることを
特徴とする、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079431A JP2001267302A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079431A JP2001267302A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267302A true JP2001267302A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18596681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000079431A Pending JP2001267302A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267302A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159952A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000079431A patent/JP2001267302A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159952A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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