JP2003517192A - 誘電体の腐食防止方法 - Google Patents

誘電体の腐食防止方法

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Abstract

(57)【要約】 誘電体によって支持された金属層をエッチング後、該誘電体の表面上に残存する腐食形成残留物を除去又は不活性化する方法。その腐食形成エッチング残留物を除去するために、腐食形成エッチング残留物を支持する誘電体の表面がエッチング後処理される。誘電体の表面のエッチング後処理は、マイクロ波下流処理ガスプラズマを有する真空チャンバ内に該誘電体を配置すること、又は該誘電体の表面を脱イオン水と接触させることを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） １．発明の分野 本発明は、基板上の誘電体層をエッチング後処理して、その後の誘電体層の腐
食を防止する方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、金属層をエ
ッチング後に誘電体層上に残存している腐食形成エッチング残留物を除去又は不
活性化して、その後の誘電体層の腐食を防止する方法を提供する。
【０００２】 ２．先行技術の説明 デジタル情報の蓄積及び検索の実行は、最近のデジタルエレクトロニクスの共
通処理である。メモリサイズ及びアクセスタイムはコンピュータ技術の進歩の尺
度として役立つ。かなり多くの蓄積コンデンサーはメモリアレイエレメントとし
て利用される。技術の状態が進歩するにつれ、小型サイズの高密度の動的ランダ
ムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイスは、高誘電率の材料を有する大容量の蓄
積コンデンサーを必要とする。高誘電率の材料は、主に焼結金属酸化物から製造
され、限定されたスペース内に必要な容量を与えるために興味をもたれている。
【０００３】 他のタイプの誘電体又は強誘電体は、ペロブスカイト構造を有しており、電圧
をかけられるとヒステリシスループを示す。タンタル酸ストロンチウムビスマス
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9(ＳＢＴ)又はジルコン酸チタン酸鉛Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉx)Ｏ3(
ＰＺＴ)のようなこれら強誘電体は、ＲＦ-ＩＤカードのような不揮発性ランダム
アクセスメモリ(ＮＶＰＲＡＭ)デバイス用途で、強誘電コンデンサーを製造する
ために使用されている。
【０００４】 入手可能な高誘電率の材料又は強誘電体の中では、チタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉＯ3）とチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）の組合せ（合わせて通常チタ
ン酸バリウムビスマス“ＢＳＴ”と呼ばれる）が、より有望な高誘電率の材料の
１つとして広く研究されている。 ＢＳＴコンデンサーを製造するため、白金のような底部伝導層は、基板上に配
置され、底部電極を形成するパターンにエッチングされる。引き続き、ＢＳＴ層
がその底部電極の上に堆積される。次いで、そのＢＳＴ層の上に、白金及び／又
はＴｉＮのようなトップ伝導層が堆積され、エッチングガスのプラズマ中でエッ
チングされてトップ電極が形成される。トップ伝導層をエッチングするためのプ
ラズマを生成するエッチングガスは、ハロゲンガス（例えば、Ｃｌ2等）及び／
又はハロゲンベースガス（例えば、ＢＣｌ3等）を含むので、トップ伝導層のエ
ッチングは、ＢＳＴ層上にハロゲン含有残留物（例えば、塩素含有残留物）を残
す。
【０００５】 このようなハロゲン含有残留物（それらの出所とは関係なく）がＢＳＴ層から
除去されず或いは不活性化されないと、それらはトップ電極の下にあるＢＳＴ層
を腐食させるだろう。ＢＳＴ層は十分な空孔及び透過性を有するので、ＢＳＴ層
上のハロゲン含有残留物がその表面からＢＳＴ層中に突出し又は浸透して、底部
及びトップ電極間を架橋させる。また、ハロゲン含有残留物は水分と反応して、
ＢＳＴ層の表面を攻撃するであろう酸（例えば、塩酸）を形成しうる。 従って、必要なこと及び発明されたことは、誘電体によって支持された金属層
をエッチング後に、その誘電体の表面上に残存する腐食形成エッチング残留物を
除去又は不活性化するための方法である。さらに必要なこと及び発明されたこと
は、基板上に配置された誘電体層の腐食を、特に塩素のような少なくとも１種の
腐食性ガスを含有するエッチングガスのプラズマ中で近接金属層をエッチング後
に防止する方法である。
【０００６】 （発明の概要） 本発明は、基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であって、以下
の工程を包含する方法を提供する： ａ）その表面上に腐食性残留物を有する誘電体層を支持する基板を供給する工
程；及び ｂ）工程（ａ）の前記誘電体層の表面を処理して、前記腐食性残留物を除去し
、かつ前記誘電体層の腐食を防止する工程。
【０００７】 本発明は、基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であって、以下
の工程を包含する方法をも提供する： ａ）誘電体層と該誘電体層上の金属層（例えば、白金層）を支持する基板を供
給する工程； ｂ）工程（ａ）の前記金属層を、少なくとも１種の腐食性ガスを含有するエッ
チングガスのプラズマ中でエッチングして、前記誘電体層の表面を露光させ、か
つ前記誘電体層の表面上に腐食性残留物を形成させる工程；及び ｃ）工程（ｂ）の前記誘電体層の表面をエッチング後処理して、前記腐食性残
留物を除去し、かつ前記誘電体層の腐食を防止する工程。
【０００８】 さらに、本発明は、基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であっ
て、以下の工程を包含する方法を提供する： ａ）パターン化伝導層を支持する基板を供給する工程； ｂ）工程（ａ）の前記パターン化伝導層上に誘電体層を堆積する工程； ｃ）工程（ｂ）の前記誘電体層上に伝導層を堆積する工程； ｄ）工程（ｃ）の前記伝導層上にパターン化層を、前記伝導層の部分を露光さ
せるように形成する工程； ｅ）前記伝導層の露光された部分を、少なくとも１種の腐食性ガスを含有する
エッチングガスでエッチングして、前記誘電体層の表面を露光させ、かつ腐食性
残留物を前記誘電体層の表面上に堆積させる工程；及び ｆ）工程（ｅ）の前記誘電体層の表面をエッチング後処理して、前記腐食性残
留物を除去し、かつ前記誘電体層の腐食を防止する工程。
【０００９】 誘電体層の表面のエッチング後処理は、誘電体層の表面を水素含有ガス（例え
ば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、ＮＨ3、Ｈ2、ＣＨ4、Ｈ2Ｏ2及びそれらの混合物）のよう
なガスのプラズマと接触させることを含む。好ましくは、誘電体層の表面のエッ
チング後処理は、減圧下反応チャンバ内に、腐食性残留物を支持する表面を有す
る誘電体層を含む基板を配置し、かつ誘電体層の表面上の腐食性残留物を、以下
のプロセス条件下、マイクロ波下流水素含有ガスプラズマと接触させることを含
む。 プロセス パラメータ ガスフロー 50〜10,000sccm 圧力、Pa(ミリトル) 6.7〜1.3×104Pa(50〜100,000ミリトル) マイクロ波電力(ワット) 100〜5000ワット 温度 20℃〜500℃ 時間 30〜600秒
【００１０】 誘電体層は、チタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ3)及び／又はＳｒＢｉ2Ｔｉ2Ｏ9(
ＳＢＴ)のようなセラミック又は強誘電体を含む。誘電体層は、チタン酸ストロ
ンチウム(ＳｒＴｉＯ3)又はチタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ3)とチタン酸ストロン
チウム(ＳｒＴｉＯ3)との組合せ（すなわちＢＳＴ）及び／又はＳｒＢｉ2Ｔｉ2
Ｏ9(ＳＢＴ)及び／又はＰｂ(Ｚｒ1-xＴｉx)Ｏ3を含んでもよい。 前述の条件と共に種々の付属的な条件及び特徴は、以下の説明によって当業者
には明かになるが、本発明の実施、実施例としてのみの目的の添付図面を参照し
て示される好ましい実施態様によって達成される。
【００１１】 （発明の好ましい実施形態の説明） 以下図面を詳細に参照するが、本発明の同様の部分は、同等の参照番号によっ
て同一に扱われており、図１には、一般に１０として示されるウエハがあり、一
般に１２として示される半導体基板を有する。半導体基板１２は、図示しないが
、当業者には周知の回路エレメントの領域を含む。また、ウエハ１０は、バリア
部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄから成るパターン化エッチングバリア層
１４ｅをも含み、これらバリア部材は、それぞれ金属又は伝導層１６ａ、１６ｂ
、１６ｃ及び１６ｄから成るパターン化エッチング伝導層１６ｅを支持している
。
【００１２】 パターン化エッチング伝導層１６ｅは、貴金属の白金(Ｐｔ)、イリジウム(Ｉ
ｒ)、パラジウム(Ｐｄ)、ルテニウム(Ｒｕ)等のようないずれの金属又は元素で
構成されてもよい。白金のような特定の金属は容易に拡散し、又は半導体基板１
２内の特定エレメント（例えば、ポリ−Ｓｉプラグ）と反応するので、パターン
化エッチング伝導層１６ｅと半導体基板１２との間に、パターン化エッチングバ
リア層１４ｅが必要である。パターン化エッチングバリア層１４ｅは、好ましく
はチタン及び／又はＴｉＮのようなチタン合金を含む。
【００１３】 パターン化エッチング伝導層１６ｅと、パターン化エッチングバリア層１４ｅ
は、すべての商標名がApplied Materials Inc.,3050 Bowers Avenue,Samta Clar
a,CA 95054-3299の所有である商標名AME8100 EtchTM、又は商標名Precision Etc
h 5000TM、又は商標名Precision Etch 8300TMで販売されている反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）プラズマ加工装置におけるようないずれの適切なプラズマ加
工装置で製造又は調製されてもよい。パターン化エッチング伝導層１６ｅ及びパ
ターン化エッチングバリア層１４ｅを製造又は調製する他の好適なプラズマ加工
装置は、これもApplied Materials Inc.に所有される商標名Metal Etch DPS Cen
turaTMで販売されているプラズマ加工装置である。ＥＣＲ、ＩＣＰ、ヘリコン共
鳴等のような他のプラズマエッチングを利用できることも理解すべきである。
【００１４】 ウエハ１０が製造され、又は別の方法で供給された後、図２に最もよく示され
るように、パターン化エッチング伝導層１６ｅの上及びパターン化エッチングバ
リア層１４ｅの上に、誘電体層１８が配置される。誘電体層１８は、セラミック
（例えば、チタン酸バリウム、（ＢａＴｉＯ3））、又は強誘電体（例えば、“
ＳＢＴ”として知られるＳｒＢｉ2Ｔｉ2Ｏ9、及び／又は“ＰＺＴ”として知ら
れるＰｂ(Ｚｒ1-XＴｉX)Ｏ3）、又はチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ2Ｏ3）
、又はチタン酸バリウム及び／又はチタン酸ストロンチウムの組合せ（合わせて
“ＢＳＴ”として知られる）及び／又はＳｒＢｉ2Ｔｉ2Ｏ9(ＳＢＴ)及び／又は
Ｐｂ(Ｚｒ1-XＴｉX)Ｏ3ＰＺＴのようないずれの適切な誘電体又は絶縁体でもよ
い。誘電体層１８は、好ましくは、Applied Materials Inc.所有の商標名DxZチ
ャンバで販売されている加工装置内におけるように化学蒸着によってパターン化
エッチング伝導層１６ｅの上にかつ一面に配置される。誘電体層１８は、約50Å
〜約2000Å、さらに好ましくは約200Å〜約1000Åの範囲、最も好ましくは約300
Åの厚さを有する。
【００１５】 次いで、その蒸着された誘電体層１８の一面に及び／又は上に、金属又は伝導
層２０が配置される。伝導層２０は、いずれの金属で構成されてもよく、好まし
くは、パターン化エッチング伝導層１６ｅが構成されている金属と相補的又は同
一の金属である。従って、伝導層１６ｅが白金で作られる場合、伝導層２０も白
金で作られる。伝導層２０の厚さは、約200Å〜約1000Å、さらに好ましくは約4
00Å〜約800Åの範囲であり、最も好ましくは約600Åである。伝導層２０は、好
ましくは、Applied Materials Inc.所有の商標名IMP Enduraで販売されているプ
ラズマ加工装置内における物理蒸着によって、又は化学蒸着によって、誘電体層
１８の上にかつ一面に配置される。
【００１６】 伝導層２０が誘電体層１８の上にかつ一面に適宜に配置された後、図３に最も
よく示されるように、その伝導層２０の上にマスク層２２が配置され、かつその
マスク層２２の上に、一般に２４として示されるパターン化レジスト（すなわち
、フォトレジスト）が、選択的に位置づけられる。代わりに、マスク層２２が無
くて、パターン化レジスト２４のみが伝導層２０上に配置されてよい。マスク層
２２は、後述する手順に従ってエッチングされて、そのパターン化レジスト２４
の下に残存するマスク層２２の部分を除き、伝導層２０の表面から、マスク層２
２のすべての痕跡が本質的に除去されうるいずれの絶縁体又は誘電体（例えば、
ＴｉＮ）でもよい。マスク層２２は、いずれの適宜の厚さでもよい。好ましくは
、マスク層２２は、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）及び／又は窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ4）又はいずれかの他の適宜の誘電体を含む。マスク層２２の好ましい厚さは
、約1000Å〜約9000Å、さらに好ましくは約3000Å〜約7000Åの範囲であり、最
も好ましくは約5000Åである。マスク層２２は、好ましくは化学蒸着によって、
伝導層２０の上に配置される。
【００１７】 パターン化レジスト２４（すなわち、フォトレジスト２４）は、本発明のエッ
チングプロセスの際に、いずれの下地材料（例えば、マスク層２２）もエッチン
グから保護可能ないずれの適宜の層材料でもよい。パターン化レジスト２４用の
好適な材料は、ノボラック樹脂と光活動性溶解阻害剤（すべてSussの発見に基づ
く）から成るレジスト系を包含する。レジスト２４用の他の好適な材料は、1996
年7月版のSolid State TechnologyのHirosi Itoによる表題「ディープ-ＵＶレジ
スト：発展と状況」の論文に掲載されている。パターン化レジスト２４は、いず
れの適宜の厚さでよく；好ましくは、パターン化レジスト２４の厚さは、約0.3
μm〜約1.4μm、さらに好ましくは約0.5μm〜約1.2μmの範囲であり、最も好ま
しくは約0.8μmである。パターン化レジスト２４は、好ましくは回転塗布法によ
ってマスク層２２上に配置される。
【００１８】 図３の多層構造から半導体又はキャパシタンスデバイスを製造するため、図４
に最もよく示されるように、多層構造は、最初に適宜のプラズマ加工装置内に置
かれて、パターン化レジスト２４の下に位置するマスク層２２の部分を除き、伝
導層２０の表面からマスク層２２を破りかつ除去又はエッチングする。好適な先
行技術のプラズマ加工装置は、Babieらに対する米国特許第5,188,704号に記述さ
れており、参照によって以後文字どおりに直接複写されるように、全体的に本明
細書に取り込まれる。マスク層２２を破るための好適な先行技術のプラズマ加工
装置は、Applied Materials Inc.所有の商標名MxP Centuraで販売されている。
【００１９】 前述のプラズマ加工装置は、図４に最もよく示されるように、レジスト２４の
下にあるマスク層２２の部分を除き、マスク層２２を破る（すなわち、洗浄かつ
エッチングする）のに好適ないずれのエッチングガスのプラズマも使用する。例
えば、マスク層２２が酸化シリコンを含む場合、好適なエッチングガスは、フッ
素含有ガス（例えば、ＣＨＦ3、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＮＦ3等）、臭素含有ガス（例
えば、ＨＢｒ等）、塩素含有ガス（例えば、ＣＨＣｌ3等）、希ガス（例えば、
アルゴン等）、及びそれらの混合物からなる群より選択されうる。この工程の目
的がマスク層２２を選択的にエッチングすることであり、パターン化レジスト２
４を除去することではないので、好ましくは、このエッチングガスは、酸素のよ
うな酸化剤を含まない。さらに好ましくは、エッチングガスは、約20容量％〜約
40容量％のＣＨＦ3と、約60容量％〜約80容量％のアルゴンを含む。Applied Mat
erials Inc.に所有されるMxP CenturaTMのような、マスク層２２を選択的にエッ
チングするための適宜のプラズマ加工装置の好ましいリアクタ条件は以下のとお
りである。 圧力 1.3〜20Pa(10〜150ミリトル) ＲＦ電力 500〜1500ワット 回転磁場 25〜70ガウス ウエハの温度 25〜100℃ マスク層２２エッチング速度 2000〜10,000Å／分
【００２０】 マスク層２２のパターン化レジスト２４に対する選択性は、３：１より良く、
マスク層２２及びパターン化レジスト２４に使用される材料によって決まる。 さらに一般的には、適宜のプラズマ加工装置内でマスク層２２を選択的にエッ
チングするための処理パラメータは、下表Ｉにリストされる範囲になり、また下
表ＩにリストされたガスＣＨＦ3及びＡｒの流量に基づく。
【００２１】 表Ｉ： 表Ｉ プロセス 広い 好ましい ガスフロー、sccm ＣＨＦ3 10〜50(20〜40容量％) 20〜40 Ａｒ 50〜90(60〜80容量％) 60〜80 圧力,Pa(ミリトル) 1.3〜33(10〜250) 1.3〜20(10〜150) 13.56MHz ＲＦ電力(ワット) 500〜2500 500〜1500 ウエハの温度(℃) 10〜120 25〜100磁場 ガウス 10〜120 25〜70
【００２２】 図４に最もよく示されているように、マスク層２２の選択部分が伝導層２０の
表面からエッチングされて後者が露光された後、パターン化レジスト２４は、当
業者には周知の酸素プラズマアッシングによってのようにいずれかの適宜の方法
で除去される。パターン化レジスト部材２４は、残存するマスク層２２から、酸
素を含むエッチングガスを含有するプラズマを利用するいずれの適宜のプラズマ
加工装置によってもはぎ取られうる。好ましくは、パターン化レジスト２４は、
Applied Materials Inc.,3050 Bowers Avenue,Samta Clara,CA 95054-3299の商
標名Metal Etch MxP Centuraで販売されているプラズマ加工装置のアドバンスト
ストリップパシベーション（ＡＳＰ）チャンバ内で、残存するマスク層２２から
除去される。残存するマスク層２２からパターン化レジスト部材２４をはぎ取る
のに、以下の手法でマイクロ波下流Ｏ2/Ｎ2プラズマを利用できる：120秒、250
℃、1400Ｗ、3000ccＯ2、300ccＮ2及び270Pa(２トル)。図５は、パターン化レジ
スト部材２４が残存マスク層２２から除去された後の図４のウエハ１０の側面図
である。
【００２３】 伝導層２０は、図４に示されるように露光された後、エッチングされてパター
ンが現像される。伝導層２０は伝導層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄを生成
又は調製した上述のプラズマ加工装置のいずれでもエッチングされうる。伝導層
２０をエッチングするための他の好適なプラズマ加工装置は、Applied Material
s Inc.に所有される商標名Metal Etch DPS CenturaTMで販売されているプラズマ
加工装置である。ＥＣＲ、ＩＣＰ、ヘリコン共鳴等のような他のプラズマエッチ
ングも利用できることは理解すべきである。伝導層２０をエッチングするプロセ
ス条件は、特に伝導層２０が白金を含む場合、いずれの適宜のプロセス条件でも
よく、使用するプラズマ加工装置によって決まる。伝導層２０が白金を含む場合
に伝導層２０をエッチングするためのエッチングガスは、好ましくは、広くはハ
ロゲンガス（例えば、フッ素、臭素、ヨウ素、及びアスタチン)、及び／又はハ
ロゲン源ガス（例えば、ＨＢｒ、ＢＣｌ3等）のようなハロゲン含有ガス、及び
ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、及びラドンのような希ガ
スを含む。好ましくは、このエッチングガスは、ハロゲン（好ましくは塩素）と
、ヘリウム、ネオン、及びアルゴンからなる群より選択される希ガスとを含み或
いはこれらから成り、或いは基本的にこれらから成る。希ガスは、好ましくはア
ルゴンである。エッチングガスは、さらに詳細には、好ましくは約20容量％〜約
95容量％のハロゲンガス（すなわち、塩素）と、約５容量％〜約80容量％の希ガ
ス（すなわち、アルゴン）；さらに好ましくは約40容量％〜約80容量％のハロゲ
ンガス（すなわち、塩素）と、約20容量％〜約60容量％の希ガス（すなわち、ア
ルゴン）；最も好ましくは約55容量％〜約65容量％のハロゲンガス（すなわち、
塩素）と、約35容量％〜約45容量％の希ガス（すなわち、アルゴン）を含む。
【００２４】 本発明の好ましい実施形態では、伝導層２０は、基本的に白金又はイリジウム
から成り、かつこのような伝導層２０のエッチングに好適なプラズマ加工装置の
リアクタ条件は以下のとおりである。 圧力 0.01〜40Pa(0.1〜300ミリトル) ＲＦ電力 100〜5000ワット 回転磁場 20〜100ガウス ウエハの温度 約150〜約500℃
【００２５】 さらに一般的には、適宜のプラズマ加工装置内で白金又はイリジウムから成る
伝導層２０をエッチングするためのプロセスパラメータは、下表IIにリストされ
る範囲になり、また下表IIにリストされたエッチングガスの流量に基づく。 表II プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm エッチングガス 50〜500 75〜250 100〜200 圧力,Pa(ミリトル) 2.7〜270(20〜2000) 4〜40(30〜300) 6.7〜20(50〜150) 13.56MHz ＲＦ電力(ワット) 50〜3000 500〜2000 700〜1200磁場 ガウス 0〜140 20〜100 60〜80
【００２６】 伝導層２０は、特に伝導層２０が白金又はイリジウムを含む場合、高密度プラ
ズマ（すなわち、約109/cm3より大きい、好ましくは約1011/cm3より大きいイオ
ン密度を有するエッチングガスのプラズマ）又は低密度プラズマ中でエッチング
されうる。高密度プラズマ又は低密度プラズマの供給源は、電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）、ヘリコン共鳴又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型供給源のよう
ないずれの好適なそれぞれ高密度供給源又は低密度供給源でもよい。これら３種
はすべて、今日生産設備に使用されている。主な相異は、ＥＣＲ及びヘリコン共
鳴は外部磁場を利用してプラズマを形作りかつ包含するが、ＩＣＰソースはそう
でないことである。
【００２７】 本発明用の高密度プラズマ又は低密度プラズマは、Applied Materials Inc.に
所有される商標名DPSTMで販売されているような、ウエハ１０へのイオン流量及
びイオン加速エネルギーを脱結合又は分離する脱結合プラズマ源エッチングチャ
ンバ内で誘導的にプラズマを結合することによって生成又は供給されうる。エッ
チングチャンバの設計により、拡大プロセス窓のイオン密度を完全に独立的にコ
ントロールする。これは、誘導源を介してプラズマを生成することによって達成
される。エッチングチャンバ内のカソードが未だｒｆ電場によってバイアスされ
てイオン加速エネルギーを決定している間に、第２のｒｆ源（すなわち、誘導源
）がイオン流量を決定する。この第２のｒｆ源は、大きいシーズ電圧が生成され
、カソードのバイアスを妨害して効率的にイオンエネルギーとイオン流量を連関
するので容量性でない（すなわち、それはカソードのように電場を使用しない）
。
【００２８】 誘導プラズマ源は、電極よりもむしろ誘電窓を通してｒｆ電力を結合する。こ
の電力は、コイル中のｒｆ電流由来のｒｆ磁場（電場でなく）によって結合され
る。これらｒｆ磁場はプラズマ中に浸透して、プラズマをイオン化かつ維持する
ｒｆ電場を誘導する（ゆえに用語「誘導源」）。誘導電場は、容量性電極のよう
に大きいシーズ電圧を生成しないので、誘導源は、優先的にイオン流量に影響す
る。カソードバイアス力は、ほとんどのｒｆ電力（通常供給源の電力より１桁小
さい）イオンの加速に使用されるので、イオン流量の決定にはほとんど役割を果
たさない。誘導プラズマ源と、容量性ウエハバイアスの組合せは、DPSTMブラン
ドのエッチングチャンバのようなエッチングチャンバ内でウエハ１０に到達する
イオン流量とイオンエネルギーを独立的にコントロールでき、このチャンバは、
「ハイブリッドコンダクタ及び複数半径のドームシーリングを有するＲＦプラズ
マリアクタ」というタイトルで、本譲受人に譲渡され、かつ参照によって以後文
字どおりに直接複写されるように本明細書に取り込まれている米国特許第5,753,
044号に開示されている誘導結合プラズマリアクタのいずれのDPSTMブランドエッ
チングチャンバでもよい。
【００２９】 特に伝導層２０が白金又はイリジウムから成る場合の伝導層２０のエッチング
において、米国特許第5,753,044号に開示されている誘導結合ＲＦプラズマリア
クタのような適切な結合ＲＦプラズマリアクタ用の好ましいリアクタ条件は以下
のとおりである。 圧力 0.01〜40Pa(0.1〜300ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 100〜5000ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 50〜3000ワット コイル誘導質内のＲＦ周波数 100K〜300MHz ウエハ台座内のＲＦ周波数 100K〜300MHz ウエハの温度 20〜500℃ 伝導層２０のエッチング速度 200〜6000Å/分
【００３０】 さらに一般的には、米国特許第5,753,044号に開始されている誘導結合ＲＦプ
ラズマリアクタのような適宜の誘導結合プラズマリアクタ内で、特に伝導層２０
が白金又はイリジウムから成る場合に、伝導層２０をエッチングするためのプロ
セスパラメータは、下表IIIにリストされるようにハロゲンガス（すなわち、Ｃ
ｌ2）及び希ガス（すなわち、アルゴン）を含むガスの流量に基づいて以下のよ
うにリストされる範囲になる。
【００３１】 表III プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm Ｃｌ2 30〜400 50〜250 60〜150 Ａｒ 20〜300 30〜200 40〜100 圧力,Pa(ミリトル) 0.01〜40(0.1〜300) 1.3〜13(10〜100) 1.3〜5.3(10〜40) コイル誘導質の ＲＦ電力(ワット) 100〜5000 650〜2000 900〜1500 ウエハ台座の ＲＦ電力(ワット) 50〜3000 100〜1000 150〜400 ウエハの温度(℃) 20〜500 40〜350 80〜325 伝導層２０のエッチ ング速度(Å/分) 200〜6000 500〜3000 1000〜2000 コイル誘導質の ＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 2〜13.5MHz ウエハ台座のＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 400K〜13.5MHz
【００３２】 誘電体層２０がエッチングされた後、図６に最もよく示されているように、伝
導層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄ用の共通のコンダクタであるエッチング
された伝導層２０（すなわち、最初の伝導層２０のエッチング後に残存している
伝導層）によってコンデンサが形成される。本発明の他の好ましい実施形態では
、図６のコンデンサを生成する上述の手順が逆にされて、共通のコンダクタ（す
なわち伝導層２０）が底部電極であり、伝導層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６
ｄがトップ電極になる。当業者には周知のように、伝導層２０が半導体１２上に
堆積され、次いでその伝導層２０の上に誘電体層１８が堆積される。そして、図
８に最もよく示されているように、別の伝導層がその誘電体層の上に堆積され、
かつ適宜のマスク又はレジストの助けで伝導層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６
ｄが生成される。
【００３３】 エッチングの際、かつ誘電体層１８の表面から伝導層２０の部分を選択的に除
去した後、残留物３０（図７に最もよく示されているように）が誘電体層１８の
露光面上に生じる。図８に示される本発明の好ましい実施形態では、残留物３０
は、エッチング伝導層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄを形成した結果生じ、
図８には点線又は破線で示されている。残留物３０は、通常エッチャント及び反
応副生物のみならず無機物質をも含む点で複雑である。伝導層２０が白金又はイ
リジウムから成る場合、残留物３０は白金又はイリジウムのみならず、酸化物及
び特にマスク層２２がＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4を含む場合はシリコン含有物質を含
むだろう。エッチングガスが、ハロゲン（例えば、Ｃｌ2）又はハロゲン源ガス
（例えば、ＨＢｒ、ＢＣｌ3等）のような腐食性ガスを含む場合、残留物３０は
腐食性塩及び／又は腐食性酸を生成しうる腐食性残留物である。例えば、エッチ
ングガスが、上述したように白金又はイリジウムをエッチングするには好ましい
ガスの１つである塩素を含む場合、残留物３０は、水分（Ｈ2Ｏ）と反応して塩
酸（ＨＣｌ）を生成し、誘電体層１８中に浸透して底部伝導層と上部伝導層２０
との間に開口又は非誘電チャネルを架橋することを含むエッチング後腐食を引き
起こしうる腐食性塩素を含むだろう。図８に示される本発明の好ましい実施形態
では、開口又は非誘電チャネルは、底部伝導層２０と上部伝導層１６ａ、１６ｂ
、１６ｃ及び１６ｄとの間に形成されるだろう。図９を参照すると、白金層をエ
ッチングしてエッチング白金電極を形成した結果としてその上に腐食性残留物３
０を有するＢＳＴ誘電体層１８によって分離されたエッチング白金電極を示す図
８の図面を部分的に表している写真が見られる。従って、誘電体層１８は、好ま
しくは、誘電体層１８から残留物３０をはぎ取り、又は別の方法で除去するため
に、本発明に従ってエッチング後処理される。
【００３４】 本発明の他の好ましい実施形態では、残留物３０は脱イオン水によって除去さ
れる。ウエハ１０は、ＤＩ水が入っている容器内に浸漬され、ＤＩ水が残留物３
０に接触して溶解する。ウエハ１０は、そのＤＩ水が入っている容器内で回転又
は他の方法で撹拌される。代わりに、ＤＩ水を射出するか、或いは別のやり方で
圧力下流動させて、残留物３０を除去することができる。
【００３５】 本発明の他の好ましい実施形態では、図７又は図８のの多層ウエハ１０を真空
チャンバ内に配置することによって、誘電体層１８から残留物３０が除去される
。好ましい真空チャンバは、Applied Materials Inc.に所有される商標名Precis
ion Etch 5000TMで販売されているプラズマ加工装置のアドバンストストリップ
パシベーション（ＡＳＰ）チャンバである。ＡＳＰチャンバの概要は図１０に５
０として一般的に示されている。ＡＳＰチャンバ５０は、2.45GHz導波管６４及
び冷却フィン６６に囲まれたプラズマ管６２に連結するチャンバ蓋６０を支持す
るチャンバ本体５４を含む。ウエハ１０は、ウエハバスケット６８上に静止する
。ＡＳＰチャンバ５０は、約70〜約400Pa(約0.5〜約３トル)の範囲、通常は約30
0Pa(約２トル)の圧力で維持される。ウエハ１０の温度は、約40℃〜約350℃の範
囲内である。
【００３６】 ガスのプラズマはＡＳＰチャンバ５０内にその付随プラズマ管６２を通して導
入される。ガスは、好ましくは、Ｈ2Ｏ（水蒸気）、アンモニア（ＮＨ3）、水素
（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、フォーミングガス（Ｈ2＋
Ｎ2）及びそれらの混合物からなる群より選択される水素含有ガスである。さら
に好ましくは、水素含有ガスは、アンモニア（ＮＨ3）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及びそ
れらの混合物からなる群より選択される。本発明の他の好ましい実施形態では、
水素含有ガスは、窒素、酸素又はいずれかの希ガス（例えば、アルゴン）のよう
な非水素含有ガスと混合されうる。
【００３７】 一般に、慣習的に生成されるプラズマは本発明の実施に使用できるが、好まし
くは本発明の実施に使用するプラズマは、例えば、Atomel Corporation of Sunn
yvale,Calif.のGaSonic部門から商業的に入手可能なModel AURA-プラズマ発生器
のような、ＡＳＰチャンバ５０の下流に配置されるマイクロ波プラズマ発生器に
よって生成される。図１０に示されるようなこのタイプの装置では、ＡＳＰチャ
ンバ５０に向かって流れるガスは、まずＡＳＰチャンバ５０の上流に配置された
マイクロ波プラズマ管６２を通過し、その中で発生されたプラズマが、プラズマ
管６４を経てＡＳＰチャンバ５０に流れるガスから反応性種を生成し、このよう
な反応性種が、誘電体層１８の表面から残留物３０をはぎ取るためにＡＳＰチャ
ンバ５０中に流れる。
【００３８】 さらに一般的には、図１０のプラズマ加工装置のような適宜のプラズマ加工装
置内で誘電体層１８から残留物３０をはぎ取るためのプロセスパラメータは、下
表IVにリストされ、かつ下表IVにリストされた水素含有ガスの流量に基づく範囲
になる。 表IV プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 50〜500 75〜250 100〜200 圧力,Pa 6.7〜1.3×104 67〜6.7×103 130〜6.7×102 (ミリトル) (50〜100,000) (500〜50,000) (1000〜5,000) マイクロ波電力(ワット) 100〜5000 50〜4000 1000〜3000 ウエハの温度(℃) 20〜500 80〜450 200〜350時間(秒) 30〜600 40〜200 60〜120
【００３９】 本発明の他の実施形態では、処理ガスは水素含有ガスと非水素含有ガスを含み
、かつ図１０のプラズマ加工装置のような適宜のプラズマ加工装置内で誘電体層
１８の表面から残留物３０を除去するためのプロセスパラメータは、下表Ｖにリ
ストされるような水素含有ガスと非水素含有ガスを含むガスの流量に基づいて、
下表Ｖにリストされたような範囲になる。 表Ｖ プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 30〜400 50〜250 60〜150 非水素含有ガス 20〜300 30〜200 40〜100 圧力,Pa 6.7〜1.3×104 67〜6.7×103 130〜6.7×102 (ミリトル) (50〜100,000) (500〜50,000) (1000〜5,000) マイクロ波電力(ワット) 100〜5000 500〜4000 1000〜3000 ウエハの温度(℃) 20〜500 80〜450 200〜350時間(秒) 30〜600 40〜200 60〜120
【００４０】 処理ガスは、少なくとも約５秒間（例えば、約５秒〜約10秒）で、プラズマ管
６２を通ってＡＳＰチャンバ５０中に流され、その後、約1000ワット〜約5000ワ
ット、通常は約1400ワットの電力レベルを有するプラズマが、プラズマ発生器内
、好ましくはＡＳＰチャンバ５０の下流で強熱され、少なくとも約60秒間（例え
ば、約60秒〜約120秒）、好ましくは少なくとも約60秒間維持され、その間、プ
ラズマ発生器を通ってＡＳＰチャンバ中への水素含有ガスの流れが維持される。
プラズマ強熱前のガスの流れ、及びプラズマが留まる時間の両方について、より
長い時間を利用することができるが、そんなに長時間は不要であると考えられる
。
【００４１】 プラズマが消滅し、処理ガスを止めた後、ウエハ１０をＡＳＰチャンバ５０か
ら除去し、所望によりさらなる加工、例えば、トップサイド加工に供することが
できる。本発明のプロセスは、十分な量の、塩素含有残留物のようないずれの腐
食性含有残留物（すなわち、残留物３０）をも除去又は不活性化し、先の金属エ
ッチングから誘電体層１８のいかなる腐食をも無くしている。
【００４２】 本発明の別の好ましい実施形態では、DPSTMブランドのエッチングチャンバ内
に図７又は図８の多層ウエハ１０を配置することによって、残留物が誘電体層１
８から除去される。DPSTMブランドチャンバ内のプラズマのガスが水素含有ガス
を含むとき、残留物３０を除去するためのプロセス条件は、以下の表VIにリスト
され、かつ下表VIにリストされているような水素含有ガスの流量に基づく範囲に
なる。 表VI プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 30〜500 50〜250 100〜200 圧力,Pa(mT) 0.01〜40(0.1〜300) 1.3〜13(10〜100) 1.3〜5.3(10〜40) コイル誘導質の ＲＦ電力(ワット) 100〜5000 650〜3000 1000〜2000 ウエハ台座の ＲＦ電力(ワット) 50〜3000 100〜1000 150〜300 ウエハの温度(℃) 20〜500 60〜350 80〜250 処理時間(秒) 30〜600 40〜300 60〜150 コイル誘導質の ＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 2〜13.5MHz ウエハ台座のＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 400K〜13.5MHz
【００４３】 DPSTMブランドチャンバ内のプラズマのガスが水素含有ガスを含む場合、本発
明の別の好ましい実施形態では、残留物３０を除去するためのプロセス条件は、
下表VIIにリストされ、かつ下表VIIにリストされているような水素含有ガスと非
水素含有ガスの流量に基づく範囲になる。 表VII プロセス 広い 好ましい 最適 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 20〜300 50〜200 60〜150 非水素含有ガス 20〜200 30〜150 40〜120 圧力,Pa(mT) 0.01〜40(0.1〜300) 1.3〜13(10〜100) 1.3〜5.3(10〜40) コイル誘導質の ＲＦ電力(ワット) 100〜5000 650〜3000 1000〜2000 ウエハ台座の ＲＦ電力(ワット) 50〜3000 100〜1000 150〜300 ウエハの温度(℃) 20〜500 60〜350 80〜250 処理時間(秒) 30〜600 40〜300 60〜150 コイル誘導質の ＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 2〜13.5MHz ウエハ台座のＲＦ周波数 100K〜300MHz 400K〜20MHz 400K〜13.5MHz
【００４４】 表Ｉ〜VIIのプロセス及びリアクタ条件及び本明細書に記載される他のプロセ
ス及びリアクタ条件は、ウエハ１０によって変えることができることは当業者に
は明かである。 本発明は、以下に述べる実施例によって説明されるが、実施例は現在既知の最
良の形態であり、かつ例示のためだけに与えられており、いかなる限定のためで
はない。この実施例で提示されている濃度、ミキシング特性、温度、圧力、速度
、コンパウンド等のようなすべてのパラメータは、本発明の範囲を過度に限定す
るものではない。
【００４５】 実施例Ｉ 試験用半導体ウエハは、以下のフィルムの積み重ねによって調製された： 1.2μmパターン化ＰＲ（フォトレジスト）／5000Å オキシド／1000Å ＴｉＮ
／1000Å Ｐｔ／300Å ＢＳＴ／Ｓｉ。 パターン化ＰＲ試験用半導体ウエハの外観サイズは、0.35μmライン及び0.35
μmスペーシングだった。オキシドマスク（すなわち、マスク層）は、Applied M
aterials Inc.,3050 Bowers Avenue,Samta Clara,CA 95054-3299に所有されてい
る商標名Oxide Etch MxP CenturaTMで販売されているプラズマ加工装置のオキシ
ドエッチングチャンバ内で開口された。オキシドマスクを開口するためのエッチ
ングガスは、約68容量％のＡｒと約32容量％のＣＨＦ3を含んでいた。リアクタ
及びプロセス条件は以下のとおりだった。 リアクタ条件 圧力 ８Pa(60ミリトル) ＲＦ電力 850ワット 回転磁場 40ガウス 試験用ウエハの温度 100℃ オキシドマスクのエッチング速度 3000Å／分 Ａｒ及びＣＨＦ3の流量に基づいたプロセス条件 ＣＨＦ3 50sccm Ａｒ 100sccm 圧力,Pa(ミリトル) ８Pa(60ミリトル) ＲＦ電力密度 850ワット 試験用ウエハの温度(℃) 100℃ オキシドマスクのエッチング速度 3000Å／分 磁場(ガウス) 40ガウス
【００４６】 フォトレジストは、マイクロ波下流Ｏ2/Ｎ2プラズマを用い、以下の手法によ
って、Metal Etch CenturaTMブランドのプラズマ加工装置のＡＳＰチャンバ内で
オキシドマスクからはがされた：120秒、250℃、1400Ｗ、3000sccmＯ2、300sccm
Ｎ2、及び270Pa(2トル)。 ＴｉＮ伝導層は、エッチングガスとしてＡｒ、Ｃｌ2及びＢＣｌ3により、かつ
以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS CenturaTMブランドプラズ
マ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内でエッチングされた。 リアクタ条件 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分 ＡｒとＣｌ2とＢＣｌ3の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 30sccm Ｃｌ2 50sccm ＢＣｌ3 50sccm 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 150ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度(℃) 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分
【００４７】 そして、試験用半導体ウエハの白金層が、エッチングガスとしてＡｒとＣｌ2
により、かつ以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS CenturaTMブ
ランドプラズマ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内でエッチングされた。 リアクタ条件 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 200ワット 試験用ウエハの温度 320℃ 白金のエッチング速度 1000Å／分 ＡｒとＣｌ2の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 50sccm Ｃｌ2 100sccm 圧力,Pa(ミリトル) 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 200ワット 試験用ウエハの温度(℃) 320℃ Ｐｔのエッチング速度 1000Å／分 Ｐｔ/オキシドマスクの選択性 0.7：1
【００４８】 そして、腐食性残留物を除去するために、以下のプロセス条件下、Metal Etch
DPS CenturaTMブランドプラズマ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内で、試験
用ウエハが処理された。 ＮＨ3とＮ2の流量に基づいたプロセス条件 ＮＨ3 1000sccm Ｎ2 1000sccm 圧力 270Pa(2トル) マイクロ波電力 1400ワット 試験用ウエハの温度(℃) 250℃ 処理の時間 60秒
【００４９】 実施例II 試験用半導体ウエハは、以下のフィルムの積み重ねによって調製された： 1.2μmパターン化ＰＲ（フォトレジスト）／1000 ＴｉＮ／1000Å Ｐｔ／300
Å ＢＳＴ／Ｓｉ。 パターン化ＰＲ試験用半導体ウエハの外観サイズは、0.75μmライン及び0.75
μmスペーシングだった。 ＴｉＮ伝導層は、エッチングガスとしてＡｒ、Ｃｌ2及びＢＣｌ3により、以下
のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS CenturaTMブランドプラズマ加
工装置のDPSTMブランドチャンバ内で、エッチングされた。 リアクタ条件 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分 ＡｒとＣｌ2とＢＣｌ3の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 30sccm Ｃｌ2 50sccm ＢＣｌ3 50sccm 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度(℃) 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分
【００５０】 フォトレジストは、マイクロ波下流Ｏ2/Ｎ2プラズマを用い、以下の手法によ
って、Metal Etch CenturaTMブランドのプラズマ加工装置のＡＳＰチャンバ内で
オキシドマスクからはがされた：120秒、250℃、1400Ｗ、3000sccmＯ2、300sccm
Ｎ2、及び270Pa(2トル)。 そして、試験用半導体ウエハの白金層は、エッチングガスとしてＡｒ、Ｃｌ2
及びＯ2により、かつ以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS Cent
uraTMブランドプラズマ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内でエッチングされた
。 リアクタ条件 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 300ワット 試験用ウエハの温度 320℃ 白金のエッチング速度 250Å／分 ＡｒとＣｌ2とＯ2の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 80sccm Ｃｌ2 40sccm Ｏ2 24sccm 圧力,Pa(ミリトル) 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 300ワット 試験用ウエハの温度(℃) 320℃ Ｐｔのエッチング速度 250Å／分 Ｐｔ/ＴｉＮマスクの選択性 10：1
【００５１】 そして、試験用ウエハは、ウォーターガンによる圧力下、ＤＩ水で60秒間処理
された。すべての腐食性残留物は、水中で溶解され、及び／又は別のやり方で除
去された。
【００５２】 実施例III 試験用半導体ウエハは、以下のフィルムの積み重ねによって調製された： 0.8μmパターン化ＰＲ（フォトレジスト）／4600Å ＴＥＯＳ／600Å ＴｉＮ
／500Å Ｐｔ／400Å ＢＳＴ ＴＥＯＳマスク（すなわち、マスク層）は、Applied Materials Inc.,3050 Bo
wers Avenue,Samta Clara,CA 95054-3299に所有されている商標名Oxide Etch Mx
P CenturaTMで販売されているプラズマ加工装置のオキシドエッチングチャンバ
内で開口された。ＴＥＯＳを開口するためのエッチングガスは、約68容量％のＡ
ｒと約32容量％のＣＨＦ3を含んでいた。リアクタ及びプロセス条件は以下のと
おりだった。 リアクタ条件 圧力 ８Pa(60ミリトル) ＲＦ電力 850ワット 回転磁場 40ガウス 試験用ウエハの温度 100℃ ＴＯＥＳマスクのエッチング速度 3000Å／分 Ａｒ及びＣＨＦ3の流量に基づいたプロセス条件 ＣＨＦ3 50sccm Ａｒ 100sccm 圧力,Pa(ミリトル) ８Pa(60ミリトル) ＲＦ電力密度 850ワット 試験用ウエハの温度(℃) 100℃ ＴＥＯＳマスクのエッチング速度 3000Å／分 磁場(ガウス) 40ガウス
【００５３】 フォトレジストは、マイクロ波下流Ｏ2/Ｎ2プラズマを用い、以下の手法によ
って、Metal Etch CenturaTMブランドのプラズマ加工装置のＡＳＰチャンバ内で
ＴＥＯＳマスクからはがされた：120秒、250℃、1400Ｗ、3000sccmＯ2、300sccm
Ｎ2、及び270Pa(2トル)。 ＴｉＮ保護層は、エッチングガスとしてＡｒ、Ｃｌ2及びＢＣｌ3により、かつ
以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS CenturaTMブランドプラズ
マ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内でエッチングされた。 リアクタ条件 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 100ワット 試験用ウエハの温度 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分 ＡｒとＣｌ2とＢＣｌ3の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 40sccm Ｃｌ2 30sccm ＢＣｌ3 30sccm 圧力 1.6Pa(12ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 900ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 100ワット 試験用ウエハの温度(℃) 110℃ ＴｉＮのエッチング速度 2000Å／分
【００５４】 そして、試験用半導体ウエハの白金層が、エッチングガスとしてＡｒ、Ｎ2及
びＢＣｌ3により、かつ以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS Ce
nturaTMブランドプラズマ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内でエッチングされ
た。 リアクタ条件 圧力 3.2 Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度 320℃ 白金のエッチング速度 300Å／分 ＡｒとＣｌ2とＢＣｌ3の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 100sccm ＢＣｌ3 10sccm Ｎ2 50sccm 圧力,Pa(ミリトル) 3.2Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 150ワット 試験用ウエハの温度(℃) 320℃ Ｐｔのエッチング速度 300Å／分 Ｐｔ/ＴＥＯＳマスクの選択性 1：1
【００５５】 そして、試験用半導体ウエハのＢＳＴ層の露光部分が、エッチングガスとして
Ａｒ、Ｎ2及びＢＣｌ3により、以下のリアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch
DPS CenturaTMブランドプラズマ加工装置のDPSTMブランドチャンバ内で、エッ
チングされた。 リアクタ条件 圧力 3.2 Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 450ワット 試験用ウエハの温度 320℃ 白金のエッチング速度 400Å／分 ＡｒとＮ2とＢＣｌ3の流量に基づいたプロセス条件 Ａｒ 100sccm Ｎ2 50sccm ＢＣｌ3 5sccm 圧力 3.2Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1200ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 450ワット 試験用ウエハの温度(℃) 320℃ ＢＳＴのエッチング速度 400Å／分
【００５６】 図１１は、ＢＳＴ層の露光部分がエッチングされた後の試験用半導体ウエハの
写真であり、腐食性残留物を示す。 そして、試験用ウエハは、エッチングガスとしてＮＨ3及びＮ2により、以下の
リアクタ及びプロセス条件下、Metal Etch DPS CenturaTMブランドプラズマ加工
装置のDPSTMブランドチャンバ内で、エッチングされた。 リアクタ条件 圧力 3.2 Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1600ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 200ワット 試験用ウエハの温度 100℃ ＮＨ3とＮ2の流量に基づいたプロセス条件 ＮＨ3 95sccm Ｎ2 50sccm 圧力,Pa(ミリトル) 3.2Pa(24ミリトル) コイル誘導質に対するＲＦ電力 1600ワット ウエハ台座に対するＲＦ電力 200ワット 試験用ウエハの温度(℃) 100℃ 処理時間 120秒 図１２は、DPSTMブランドチャンバ内のＮＨ3及びＮ2ガスによる処理後の試験
用ウエハの写真である。
【００５７】 結論 このように、本発明の実施によって、少なくとも１種の腐食性ガスを含有する
エッチングガスでエッチングされる金属層を支持する誘電体層（例えば、ＢＳＴ
誘電体層）の腐食を防止するための方法が提供される。腐食性ガスで金属層をエ
ッチングすると、下地誘電体層の表面に腐食性残留物が生じ、それが除去されな
いと、特にその腐食性残留物が水分と接触して酸を生成させるような場合、該誘
電体層を最終的に腐食してしまう。誘電体層の表面が処理され（例えば、ガスの
プラズマによって）、表面から腐食性残留物が除去される。好ましくは、誘電体
層の表面は、ＡＳＰストリッピングチャンバ内で、マイクロ波下流水素含有ガス
プラズマによって処理される。
【００５８】 このように、本明細書で、本発明についてその特定の実施形態を参照して述べ
てきたが、上述の開示には許容範囲の変更、種々の変形及び代替が意図されてお
り、かつある場合には、本発明のいくつかの特徴が、述べられたとおりの本発明
の範囲及び精神から逸脱しない対応する他の特徴を使用せずに利用されているこ
とは明かである。従って、本発明の本質的な範囲及び精神から逸脱することなく
、本発明の教示に対し、特定の状態及び物質を適合させるために多くの変更をす
ることができる。本発明は、本発明を実施するために熟慮された最良の形態とし
て開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、すべての実
施形態及び特許請求の範囲内にある均等なものを包含することを意図するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パターン化電極層を有する半導体ウエハの側面図である。
【図２】 図１の半導体ウエハの上にかつ一面に誘電体層及び伝導層が堆積された後の図
１の半導体ウエハの側面図である。
【図３】 図２の半導体ウエハの上にかつ一面にマスク層及びパターン化レジスト層が堆
積された後の図２の半導体ウエハの側面図である。
【図４】 表面伝導層からマスク層の一部をエッチングかつ除去して、伝導体層の表面を
選択的に露光させた後の図３の半導体ウエハの側面図である。
【図５】 パターン化レジスト層がパターン化マスク層から除去された後の図４の半導体
ウエハの側面図である。
【図６】 伝導層がエッチングかつパターン化されて、誘電体層の表面を選択的に露光さ
せた後の図５の半導体ウエハの側面図である。
【図７】 誘電体層の選択的表面上に腐食性残留物が堆積された後の図６の半導体ウエハ
の側面図である。
【図８】 本発明の手順とは逆の手順で製造され、かつ複数の伝導層で表されるトップ電
極用の共通導体として底部電極を含む半導体ウエハの側面図である。
【図９】 腐食性残留物を支持するＢＳＴ誘電体層によって分離されたエッチングを施し
た白金電極を示す図８を部分的に表す写真である。
【図１０】 誘電体層の選択表面から腐食性残留物をはぎ取るためのチャンバの概略図であ
る。
【図１１】 前掲の腐食性残留物の除去用ＤＰＳTMエッチングチャンバ中の処理前の実施例
IIIの試験用半導体ウエハの写真である。
【図１２】 腐食性残留物の除去用ＤＰＳTMエッチングチャンバ中の処理後の試験用半導体
ウエハの写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン カン リエ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95117 サン ホセ ＃４ グリーンリー ドライヴ 3671 (72)発明者 ジン グアンシャング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95131 サン ホセ フミア ドライヴ 1738 Ｆターム(参考） 5F004 AA09 AA16 BA14 BB07 BB13 BB14 BB26 DA00 DA02 DA04 DA16 DA17 DA18 DA23 DA24 DA25 DB03 DB08 DB13 DB14 EA06 EA07 FA08

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であって
    、以下の工程を包含する方法： ａ）その表面上に腐食性残留物を有する誘電体層を支持する基板を供給する工
    程；及び ｂ）工程（ａ）の前記誘電体層の前記表面を処理して、前記腐食性残留物を除
    去し、かつ前記誘電体層の腐食を防止する工程。
  2. 【請求項２】 前記工程（ｂ）処理が、工程（ａ）の前記誘電体層の前記表
    面を、ガスのプラズマと接触させることを含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記工程（ｂ）処理が、前記腐食性残留物を支持する前記誘
    電体層を含む前記基板を、真空下、かつガスのプラズマを含有するリアクタチャ
    ンバ内に配置することを含む請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記リアクタチャンバが、以下のプロセス条件を含む請求項
    ３に記載の方法。 プロセス パラメータ ガスフロー 50〜10,000sccm 圧力、Pa(ミリトル) 6.7〜1.3×104Pa(50〜100,000ミリトル) マイクロ波電力(ワット) 100〜5,000ワット ウエハの温度 20〜500℃ 時間（秒） 30〜600秒
  5. 【請求項５】 前記ガスが、ＮＨ3及びＮ2を含む請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記リアクタチャンバが、以下のプロセス条件を含む請求項
    ５に記載の方法。 プロセス パラメータ ガスフロー 50〜10,000sccm Ｎ2 1〜90容量％ ＮＨ3 10〜99容量％ 圧力、Pa(ミリトル) 6.7〜1.3×104Pa(50〜100,000ミリトル) マイクロ波電力(ワット) 100〜5000ワット ウエハの温度 20℃〜500℃ 時間（秒） 30〜600秒
  7. 【請求項７】 前記誘電体層が、セラミックを含む請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記セラミックが、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を含
    む請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記誘電体層が、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタ
    ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、ＳｒＢｉ2Ｔｉ2Ｏ9及びそれらの混合物か
    らなる群より選択される化合物を含む請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ガスが、水素含有ガスを含む請求項２に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記水素含有ガスが、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、水素、ＮＨ3、Ｃ
    Ｈ4、Ｈ2Ｏ2、フォーミングガス、及びそれらの混合物からなる群より選択され
    る請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であっ
    て、以下の工程を包含する方法： ａ）誘電体層と該誘電体層上の金属層を支持する基板を供給する工程； ｂ）工程（ａ）の前記金属層を、少なくとも１種の腐食性ガスを含有するエッ
    チングガスのプラズマ中でエッチングして、前記誘電体層の表面を露光させ、か
    つ前記誘電体層の表面上に腐食性残留物を形成させる工程；及び ｃ）工程（ｂ）の前記誘電体層の表面をエッチング後処理して、前記腐食性残
    留物を除去し、かつ前記誘電体層の腐食を防止する工程。
  13. 【請求項１３】 前記金属層が、白金及びイリジウムからなる群より選択さ
    れる元素を含む請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記工程（ｃ）エッチング後処理が、前記腐食性残留物を
    支持する前記誘電体層を含む前記基板を、真空下、かつガスのプラズマを含有す
    るリアクタチャンバ内に配置することを含む請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記リアクタチャンバが、以下のプロセス条件を含む請求
    項１４に記載の方法。 プロセス パラメータ ガスフロー 50〜10,000sccm Ｎ2 １〜90容量％ ＮＨ3 10〜99容量％ 圧力、Pa(ミリトル) 6.7〜1.3×104Pa(50〜100,000ミリトル) マイクロ波電力(ワット) 100〜5000ワット ウエハの温度 20〜500℃ 時間（秒） 30〜600秒
  16. 【請求項１６】 前記誘電体層が、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チ
    タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、及びそれらの混合物からなる群より選
    択される化合物を含む請求項１２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記腐食性ガスが塩素を含み、かつ前記ガスが水素含有ガ
    スを含む請求項１４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記水素含有ガスが、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、水素、ＮＨ3、Ｃ
    Ｈ4、Ｈ2Ｏ2、フォーミングガス、及びそれらの混合物からなる群より選択され
    る請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 基板上に配置された誘電体層の腐食を防止する方法であっ
    て、以下の工程を包含する方法： ａ）パターン化伝導層を支持する基板を供給する工程； ｂ）工程（ａ）の前記パターン化伝導層上に誘電体層を堆積する工程； ｃ）工程（ｂ）の前記誘電体層上に伝導層を堆積する工程； ｄ）工程（ｃ）の前記伝導層上にパターン化マスク層を、前記伝導層の部分を
    露光させるように形成する工程； ｅ）前記伝導層の露光された部分を、少なくとも１種の腐食性ガスを含有する
    エッチングガスのプラズマ中でエッチングして、前記誘電体層の表面を露光させ
    、かつ腐食性残留物を前記誘電体層の表面上に堆積させる工程；及び ｆ）工程（ｅ）の前記誘電体層の表面をエッチング後処理して、前記腐食性残
    留物を除去する工程。
  20. 【請求項２０】 前記工程（ｆ）エッチング後処理が、前記腐食性残留物を
    支持する前記誘電体層を含む前記基板を、真空下、かつガスのプラズマを含有す
    るリアクタチャンバ内に配置することを含む請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記ガスが、水素含有ガス、非水素含有ガス、及びそれら
    の混合物からなる群より選択される請求項３に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記処理工程（ｂ）が、前記腐食性残留物を、脱イオン水
    と接触させることを含む請求項１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記エッチング後処理工程（ｃ）が、前記腐食性残留物を
    、脱イオン水と接触させることを含む請求項１２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記エッチング後処理工程（ｆ）が、前記腐食性残留物を
    、脱イオン水と接触させることを含む請求項１９に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記誘電体層が、強誘電体を含む請求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記誘電体層が、強誘電体を含む請求項１２に記載の方法
    。
  27. 【請求項２７】 前記誘電体層が、強誘電体を含む請求項１９に記載の方法
    。
  28. 【請求項２８】 前記工程（ｂ）処理が、工程（ａ）の前記誘電体層の前記
    表面を、水素含有ガスが、非水素含有ガス、及びそれらの混合物からなる群より
    選択されるガスのプラズマと接触させることを含む請求項１に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記処理が、以下のプロセス条件を含むリアクタチャンバ
    内に、前記腐食性残留物を支持する前記誘電体層を含む基板を配置することを含
    む請求項２８に記載の方法。 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 30〜500 圧力,Pa(mT) 0.013〜40Pa(0.1〜300) コイル誘導質のＲＦ電力（ワット） 100〜5000ワット ウエハ台座のＲＦ電力（ワット） 50〜3000ワット ウエハの温度（℃） 20〜500 処理時間（秒） 30〜600 コイル誘導質のＲＦ周波数 100K〜300MHz ウエハ台座のＲＦ周波数 100K〜300MHz
  30. 【請求項３０】 前記処理が、以下のプロセス条件を含むリアクタチャンバ
    内に、前記腐食性残留物を支持する前記誘電体層を含む基板を配置することを含
    む請求項２８に記載の方法。 ガスフロー、sccm 水素含有ガス 20〜300 非水素含有ガス 20〜200 圧力,Pa(mT) 0.01〜40Pa(0.1〜300) コイル誘導質のＲＦ電力（ワット） 100〜5000ワット ウエハ台座のＲＦ電力（ワット） 50〜3000ワット ウエハの温度（℃） 20〜500 処理時間（秒） 30〜600 コイル誘導質のＲＦ周波数 100K〜300MHz ウエハ台座のＲＦ周波数 100K〜300MHz
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