JP2007227752A - キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微細加工ができるキャパシタの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るキャパシタ１００の製造方法は，基体１の上方に導電層４０を形成する工程と、導電層４０の上方に誘電体層５を形成する工程と、誘電体層５の上方にニッケル酸ランタン層６２を形成する工程と、少なくともニッケル酸ランタン層６２をマスクとして、少なくとも誘電体層５をエッチングするパターニング工程と，を含む。
【選択図】図６
【解決手段】本発明に係るキャパシタ１００の製造方法は，基体１の上方に導電層４０を形成する工程と、導電層４０の上方に誘電体層５を形成する工程と、誘電体層５の上方にニッケル酸ランタン層６２を形成する工程と、少なくともニッケル酸ランタン層６２をマスクとして、少なくとも誘電体層５をエッチングするパターニング工程と，を含む。
【選択図】図６
Description
本発明は、キャパシタおよびその製造方法に関する。
インクジェット式記録ヘッドや強誘電体メモリなどに用いられるキャパシタを形成する際には、ＰＺＴなどの誘電体材料や、Ｐｔなどの電極材料が難エッチング材料であるために、微細加工が非常に困難な場合がある。例えば、レジストマスクを用いてエッチングを行うと、エッチング選択比が小さいため、急峻なエッチングを行うことができず、誘電体層や電極の側面がなだらかな斜面となる場合がある。
そこで、例えば特開平１１−３５４５１０号公報には、レジストマスク以外のマスクとして、ＴｉＮなどからなるハードマスクを用いて、蝕刻ガスに酸素を加えて、Ｐｔなどの電極材料をエッチングする技術が開示されている。一方、誘電体層を構成するＰＺＴなどは酸化物であるため、蝕刻ガスに酸素を加えてエッチングを行うと、エッチングレートが低下したり、マイクロローディングが発生したりする場合がある。例えば、ＰＺＴのＴｉＮマスクに対するエッチング選択比は、１程度になる場合がある。
特開平１１−３５４５１０号公報
本発明の目的は、微細加工ができるキャパシタの製造方法、および、該製造方法によって得られるキャパシタを提供することにある。
本発明に係るキャパシタの製造方法は、
基体の上方に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上方に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上方にニッケル酸ランタン層を形成する工程と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層をマスクとして、少なくとも前記誘電体層をエッチングするパターニング工程と、を含む。
基体の上方に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上方に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上方にニッケル酸ランタン層を形成する工程と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層をマスクとして、少なくとも前記誘電体層をエッチングするパターニング工程と、を含む。
このキャパシタの製造方法によれば、前記ニッケル酸ランタン層は、前記誘電体層のエッチングを良好に行うことのできるエッチングガスに対して反応性が低く、物理的な作用によるエッチングにおいても、前記誘電体層よりもエッチングレートが遅いというエッチング特性を有する。従って、前記ニッケル酸ランタン層は、前記誘電体層のエッチングにおいて、良好なハードマスクとして機能することができる。これにより、急峻なエッチングを行うことができ、微細加工されたキャパシタを提供することができる。
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
本発明に係るキャパシタの製造方法において、
前記誘電体層は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなるように形成され、
Ａは、鉛（Ｐｂ）を含み、
Ｂは、ジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも一方を含むように形成されることができる。
前記誘電体層は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなるように形成され、
Ａは、鉛（Ｐｂ）を含み、
Ｂは、ジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも一方を含むように形成されることができる。
本発明に係るキャパシタの製造方法において、
前記パターニング工程の後、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に対してプラズマ処理を行う工程を有することができる。
前記パターニング工程の後、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に対してプラズマ処理を行う工程を有することができる。
本発明に係るキャパシタの製造方法において、
前記誘電体層を形成する工程前に、他のニッケル酸ランタン層を形成する工程を有し、
前記パターニング工程は、前記他のニッケル酸ランタン層が露出するまで行われることができる。
前記誘電体層を形成する工程前に、他のニッケル酸ランタン層を形成する工程を有し、
前記パターニング工程は、前記他のニッケル酸ランタン層が露出するまで行われることができる。
本発明に係るキャパシタの製造方法において、
前記パターニング工程の後、前記ニッケル酸ランタン層および前記他のニッケル酸ランタン層のうち、少なくとも一方の少なくとも一部を除去する工程を有することができる。
前記パターニング工程の後、前記ニッケル酸ランタン層および前記他のニッケル酸ランタン層のうち、少なくとも一方の少なくとも一部を除去する工程を有することができる。
本発明に係るキャパシタは、
基体と、
前記基体の上方に形成された導電層と、
前記導電層の上方に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上方に形成されたニッケル酸ランタン層と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に接している酸化シリコン層と、を含む。
基体と、
前記基体の上方に形成された導電層と、
前記導電層の上方に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上方に形成されたニッケル酸ランタン層と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に接している酸化シリコン層と、を含む。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記誘電体層を被覆していることができる。
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記誘電体層を被覆していることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記誘電体層の上方であって、前記ニッケル酸ランタン層の下方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
前記誘電体層の上方であって、前記ニッケル酸ランタン層の下方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
なお、本発明に係る記載では、「下方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「下方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａの下に直接Ｂが形成されているような場合と、Ａの下に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれるものとして、「下方」という文言を用いている。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面および上面に接していることができる。
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面および上面に接していることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記ニッケル酸ランタン層の上方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
前記ニッケル酸ランタン層の上方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面に接していることができる。
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面に接していることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記誘電体層の下方に形成された他のニッケル酸ランタン層を有し、
前記酸化シリコン層は、前記他のニッケル酸ランタン層に接していることができる。
前記誘電体層の下方に形成された他のニッケル酸ランタン層を有し、
前記酸化シリコン層は、前記他のニッケル酸ランタン層に接していることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の下方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の下方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の上方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の上方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。
本発明に係るキャパシタにおいて、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記他のニッケル酸ランタン層の上面に接していることができる。
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記他のニッケル酸ランタン層の上面に接していることができる。
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
１． まず、本実施形態に係るキャパシタの製造方法およびその製造方法により得られるキャパシタについて説明する。図１〜図６は、本実施形態に係るキャパシタの一製造工程を模式的に示す断面図である。
（１）まず、図１に示すように、基体１の上方に下部電極４、誘電体層５、上部電極６を順次積層する。下部電極４は、例えば、導電層（以下「第１導電層」ともいう）４０、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）層（以下「第１ＬＮＯ層」ともいう）４２を順次積層して形成される。上部電極６は、例えば、他の導電層（以下「第２導電層」ともいう）６０、他のニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）層（以下「第２ＬＮＯ層」ともいう）６２、を順次積層して形成される。なお、基体１ではなく、下部電極４の単体を準備して、下部電極４上に、誘電体層５、上部電極６を順次積層することもできる。また、上部電極６は、例えば、第２導電層６０を形成せずに、第２ＬＮＯ層６２のみを積層して形成されることもできる。
基体１としては、例えば、半導体基板などを用いることができ、特に限定されない。基体１は、基板単体あるいは基板上に他の層が積層された積層体であってもよい。第１導電層４０は、例えば、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。貴金属とは、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕなどを挙げることができる。第１導電層４０は、例えば、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。第１導電層４０の膜厚は、例えば１５０ｎｍ程度とすることができる。
第１ＬＮＯ層４２は、例えば、スパッタ法、ゾルゲル法などにより形成されることができる。特に、第１ＬＮＯ層４２は、ＲＦスパッタ法を用いて、その絶縁性ターゲット材料として、例えばケイ素（Ｓｉ）の酸化物を含むＬａおよびＮｉの酸化物を用いることによって形成されることが好ましい。この方法によって形成されたＬａＮｉＯ３は、（１００）に配向しており、Ｓｉを含むことができる。なお、ＲＦスパッタ法においては、スパッタガスとして、例えば、アルゴンと酸素、または、アルゴンのみを用いることができる。また、本発明に係る記載において、例えば、「（１００）に配向」とは、（１００）にすべての結晶が配向している場合と、（１００）にほとんどの結晶が配向しており、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）等に配向している場合と、を含む。即ち、「（１００）に配向」とは、「（１００）に優先配向」ということもできる。このことは、本発明において、例えば、「（１１１）に配向」という場合も同様である。第１ＬＮＯ層４２の膜厚は、例えば８０ｎｍ程度とすることができる。
誘電体層５は、強誘電体または圧電体からなることができる。誘電体層５は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなることができ、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブ（Ｎｂ）を含むことができる。具体的には、誘電体層５としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）（以下「ＰＺＴＮ」ともいう）などを用いることができる。なお、ＰＺＴＮは、ＰＺＴにＮｂを添加した誘電体である。
また、前記一般式ＡＢＯ３におけるＡは、例えば、Ｐｂに加えて、Ｂｉ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａを含むことができる。これらの元素は、Ａサイトに例えば２０％以下の割合で含まれることができる。また、前記一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物には、Ｓｉを添加することができる。
また、誘電体層５としては、例えば、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）などを用いることもできる。ＳＢＴには、ＳｉおよびＮｂのうちの少なくとも一方を添加することができる。
誘電体層５は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法などを用いて形成されることができる。誘電体層５の膜厚は、例えば１．１μｍ程度とすることができる。
第２導電層６０は、第１導電層４０と同様に、例えば、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなることができる。第２導電層６０は、例えば、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。第２導電層６０の膜厚は、例えば５０ｎｍ程度とすることができる。
第２ＬＮＯ層６２は、例えば、スパッタ法、ゾルゲル法などにより形成されることができる。また、第２ＬＮＯ層６２は、第１ＬＮＯ層４２と同様に、ＲＦスパッタ法を用いて、その絶縁性ターゲット材料として、例えばケイ素（Ｓｉ）の酸化物を含むＬａおよびＮｉの酸化物を用いることによって形成されることができる。この方法によって形成されたＬａＮｉＯ３は、（１００）に配向しており、Ｓｉを含むことができる。なお、ＲＦスパッタ法においては、スパッタガスとして、例えば、アルゴンと酸素、または、アルゴンのみを用いることができる。第２ＬＮＯ層６２の膜厚は、例えば１００ｎｍ程度とすることができる。
次に、図１に示すように、公知の方法により、第２ＬＮＯ層６２の上の所望の領域にレジスト層２２を形成する。レジスト層２２の膜厚は、例えば２μｍ程度とすることができる。
（２）次に、図２に示すように、レジスト層２２をマスクとして、第２ＬＮＯ層６２をエッチングする。この第２ＬＮＯ層６２のパターニングは、例えば、希硝酸やヘキサフルオロけい酸水溶液などを用いたウェットエッチングで行うことができる。また、第２ＬＮＯ層６２のパターニングは、例えば、ドライエッチングで行うこともできる。第２ＬＮＯ層６２は、図２に示すように、レジスト層２２の内側に入り込むように、サイドエッチングされることができる。なお、図示しないが、本工程後、必要に応じて、レジスト層２２を公知の方法により除去することもできる。
（３）次に、少なくとも第２ＬＮＯ層６２をマスクとして、少なくとも誘電体層５をエッチングするパターニング工程を行う。具体的には、以下の通りである。
まず、図３に示すように、レジスト層２２および第２ＬＮＯ層６２をマスクとして、第２導電層６０をドライエッチングする。第２導電層６０のエッチングは、例えば、Ｃｌ２およびＡｒガスをＩＣＰ（induction coupled plasma）などの高密度プラズマにしたものを用いて、高バイアスパワー（例えば６００Ｗ程度）、低圧力（例えば１．０Ｐａ以下）の条件で行うことができる。
次に、図３に示すように、レジスト層２２および第２ＬＮＯ層６２をマスクとして、誘電体層５をドライエッチングする。誘電体層５のエッチングは、例えば、塩素系とフッ素系の混合ガスをＩＣＰなどの高密度プラズマにしたものを用いて、高バイアスパワー（例えば６００Ｗ程度）、低圧力（例えば１．０Ｐａ以下）の条件で行うことができる。該混合ガスには、塩素系のガスが流量比で６０％以上入っていることが好ましい。また、該混合ガスにＡｒなどの希ガスを添加することもできる。塩素系のガスとしては、例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２などが挙げられる。フッ素系のガスとしては、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などが挙げられる。
上述した条件で誘電体層５をエッチングすることにより、高エッチングレート（例えば２００ｎｍ／ｍｉｎ以上）、かつ、マイクロローディングの少ないエッチングを行うことができる。特に、誘電体層５の膜厚が厚い場合（例えば１μｍ以上）には、エッチングレートが高いことは、スループットを向上させるうえで極めて有効である。
誘電体層５をエッチングする本工程において、第２ＬＮＯ層６２は、良好なエッチングマスクとして機能することができる。この理由は以下の通りである。
誘電体層５は、上述したように、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなることができ、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含むことができる。表１に示すように、ＰｂとＺｒの塩化物、および、Ｔｉの塩化物とフッ化物の融点は、５００℃以下である。これに対し、第２ＬＮＯ層６２の構成元素のＬａとＮｉの塩化物とフッ化物の融点は、８５０℃以上である。このため、塩素系とフッ素系の混合ガスに対して、誘電体層５は化学反応的なエッチングをされ易く、第２ＬＮＯ層６２は化学反応的なエッチングをされ難い。例えば上述したエッチング条件では、誘電体層５の第２ＬＮＯ層６２に対するエッチング選択比（＝誘電体層５のエッチングレート／第２ＬＮＯ層６２のエッチングレート）を、７．５程度にすることができる。このように、本実施形態によれば、誘電体層５の第２ＬＮＯ層６２に対するエッチング選択比を例えば７以上にすることができる。なお、エッチング条件を適宜変更する（例えば、バイアスパワーを下げる、圧力を上げる等）ことによって、エッチング選択比を制御することができる。
また、上述したように、誘電体層５が一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなる場合に、前記Ａは、例えば、Ｐｂに加えて、Ｂｉ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａを含むことができる。これらの元素のうちＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａは、表１から分かるように、塩素系やフッ素系のガスに対して化学反応性が低いが、Ａサイトに２０％以下の割合で添加されることにより、化学反応性が低いことによる影響を小さくすることができる。
また、上述したように、前記Ｂは、例えば、Ｎｂを含むことができる。表１に示すように、Ｎｂの塩化物やフッ化物の融点は低いため、Ｎｂを含む誘電体層５の化学反応的なエッチングは容易に行われることができる。また、上述したように、前記一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物には、Ｓｉを添加することができる。表１に示すように、Ｓｉの塩化物やフッ化物の融点は低いため、Ｓｉを含む誘電体層５の化学反応的なエッチングは容易に行われることができる。
また、上述したように、誘電体層５としては、例えば、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）を用いることもできる。表１に示すように、Ｓｒの塩化物やフッ化物の融点は高いが、他の元素（ＢｉおよびＴａ）の塩化物やフッ化物の融点が低いため、ＳＢＴの化学反応的なエッチングは容易に行われることができる。また、上述したように、ＳＢＴには、ＳｉおよびＮｂのうちの少なくとも一方を添加することができる。表１に示すように、ＳｉやＮｂの塩化物やフッ化物の融点は低いため、ＳｉおよびＮｂのうちの少なくとも一方を含むＳＢＴの化学反応的なエッチングは容易に行われることができる。
このように、誘電体層５をエッチングする際に、第２ＬＮＯ層６２をマスクとして用いることにより、マスク後退の少ないエッチングを行うことができる。即ち、エッチング後の誘電体層５の側面と水平面（第１ＬＮＯ層４２の上面）との成す角（テーパ角）θを９０度に近づけることが可能となる。
また、本実施形態のように、第２ＬＮＯ層６２をパターニングした際に用いたレジスト層２２を第２ＬＮＯ層６２とともに誘電体層５のエッチングマスクとして用いることにより、より一層マスク後退の少ないエッチングを行うことができる。本実施形態によれば、テーパ角θを例えば７５度程度にすることができる。
また、誘電体層５をエッチングする本工程において、上述したように、誘電体層５はエッチングされ易く、ＬａＮｉＯ３層はエッチングされ難いため、第１ＬＮＯ層４２は、良好なエッチングストッパ層として機能することができる。これにより、第１導電層４０および第１ＬＮＯ層４２から構成される下部電極４の残膜量（下部電極４の膜厚）をウェハ面内で均一にすることができる。本実施形態によれば、第１ＬＮＯ層４２が良好なエッチングストッパ層として働くため、例えば、誘電体層５の膜厚が１．１μｍ、下部電極４の成膜時の膜厚が２００ｎｍ〜３００ｎｍ、エッチングの均一性が±１０％である場合に、下部電極４の残膜量のばらつきを±１７ｎｍ程度の範囲で制御可能である。
なお、エッチング条件を上述した条件から適宜変更する（例えば、バイアスパワーを下げる、圧力を上げる等）ことによって、誘電体層５の第１ＬＮＯ層４２に対するエッチング選択比（＝誘電体層５のエッチングレート／第１ＬＮＯ層４２のエッチングレート）を制御することができる。また、エッチング条件は、例えば、下部電極４がオーバーエッチングされる直前に、誘電体層５のエッチングに適した条件から、誘電体層５の第１ＬＮＯ層４２に対するエッチング選択比を向上させる条件に変更することも可能である。
（４）次に、図４に示すように、残存したレジスト層２２を公知の方法により除去する。次に、必要に応じて、プラズマ処理を行い、上述したエッチング工程にて第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２の表面に付着した塩素やフッ素を除去することができる。これにより、第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２の電気的な特性を回復させることができる。プラズマ処理には、例えば、酸素プラズマ、酸素とフッ素を混合したプラズマなどを用いることができる。
（５）次に、図５に示すように、下部電極４、誘電体層５、および上部電極６を被覆するように、酸化シリコン（ＳｉＯ２）層１６を形成する。酸化シリコン層１６は、例えばトリメトキシシラン（ＴＭＳ）を用いて形成されることができる。酸化シリコン層１６は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚となるように形成されることができる。
酸化シリコン層１６は、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成されることができる。ＣＶＤ法としては、例えば、プラズマソース側とバイアス側の両方にＲＦ（radio frequency）を印加する２周波プラズマＣＶＤ法を用いることができる。また、ＣＶＤ法としては、例えば、プラズマソース側のみにＲＦを印加する１周波プラズマＣＶＤ法を用いることができる。ＣＶＤ法に用いられる酸化剤としては、例えば、酸素（Ｏ２）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）などを挙げることができる。
（６）次に、必要に応じて熱処理を行うことができる。これにより、キャパシタの電気的特性を向上させることができる。熱処理の温度としては、例えば４５０℃とすることができる。
（７）次に、上部電極６の上に、酸化シリコン層１６を貫通するコンタクトホールを形成することができる。コンタクトホールは、酸化シリコン層の所望の領域をエッチングすることにより形成される。次に、図６に示すように、コンタクトホールを埋め込むように配線層２０を形成することができる。配線層２０は、例えばスパッタ法などにより形成されることができる。配線層２０としては、例えばアルミニウムなどを用いることができる。
（８）以上の工程によって、図６に示すように、本実施形態に係るキャパシタ１００を形成することができる。
２． 本実施形態によれば、第２ＬＮＯ層６２は、誘電体層５のエッチングを良好に行うことのできるエッチングガス（例えば塩素系とフッ素系の混合ガスなど）に対して反応性が低く、物理的な作用によるエッチングにおいても、誘電体層５よりもエッチングレートが遅いというエッチング特性を有する。従って、第２ＬＮＯ層６２は、誘電体層５のエッチングにおいて、良好なハードマスクとして機能することができる。これにより、急峻なエッチングを行うことができ、微細加工されたキャパシタ１００を提供することができる。特に、誘電体層５の厚膜の加工が必要な場合のあるＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）などにおいて、微細加工を行うために本発明は極めて有用である。
また、第２ＬＮＯ層６２を構成するＬａＮｉＯ３は導電性酸化物であるため、第２ＬＮＯ層６２は、エッチングマスクとして機能した後に、キャパシタ１００における電極の一部として機能することができる。
また、本実施形態では、第１ＬＮＯ層４２の上に誘電体層５を形成している。第１ＬＮＯ層４２を構成するＬａＮｉＯ３は、容易に（１００）に配向するため、その上に形成される誘電体層５も（１００）に配向することができる。（１００）に配向した誘電体層５は、良好な圧電特性を有することができる。
また、第１ＬＮＯ層４２は、誘電体層５のエッチングにおいて、良好なエッチングストッパ層として機能することができる。これにより、下部電極４の残膜量をウェハ面内で均一にすることができ、信頼性の高いキャパシタ１００を提供することができる。特に、例えば、本実施形態に係るキャパシタ１００をインクジェット式記録ヘッドなどにおける圧電アクチュエータとして適用するような場合に、本実施形態によれば、変位量のばらつきの少ないキャパシタを提供することができる。
また、第１ＬＮＯ層４２を構成するＬａＮｉＯ３は導電性酸化物であるため、第１ＬＮＯ層４２は、エッチングストッパ層として機能した後に、キャパシタ１００における電極の一部として機能することができる。
また、本実施形態では、酸化シリコン層１６は、第１ＬＮＯ層４２の上面、並びに、第２ＬＮＯ層６２の側面および上面に接している。第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２を構成するＬａＮｉＯ３と、酸化シリコン層１６を構成するＳｉＯ２との密着性は良好であるため、本実施形態によれば、酸化シリコン層１６の剥離を防ぐことができる。
３． 次に、本実施形態に係るキャパシタおよびその製造方法の変形例について、図面を参照しながら説明する。なお、上述したキャパシタ１００およびその製造方法（以下「キャパシタ１００の例」という）と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
（１）まず、第１の変形例について説明する。図７は、本変形例に係るキャパシタ１１０を模式的に示す断面図である。
本変形例では、キャパシタ１００の例におけるレジスト層２２の除去工程（図４参照）、または、該工程後に必要に応じて行われる酸素プラズマ処理工程の後に、露出している第１ＬＮＯ層４２（誘電体層５に覆われていない第１ＬＮＯ層４２）および第２ＬＮＯ層６２を除去することができる。露出している第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２の除去は、例えば硝酸系の薬液（希硝酸など）やヘキサフルオロけい酸水溶液を用いてウェットエッチングすることで行われることができる。この際、第１ＬＮＯ層４２は、第１導電層４０に対して、選択的にエッチングされることができる。これにより、第１導電層４０の残膜量（第１導電層４０の膜厚）をウェハ面内で均一にすることができる。同様に、第２ＬＮＯ層６２は、第２導電層６０に対して、選択的にエッチングされることができる。これにより、第２導電層６０の残膜量（第２導電層６０の膜厚）を均一にすることができる。なお、露出している第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２の除去は、例えば、ドライエッチングで行われることもできる。
このようにして、露出している第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２を除去した後、必要に応じて、酸素プラズマ処理や熱処理などを行い、特に誘電体層５の側面が受けたエッチングダメージを回復させることができる。その後、キャパシタ１００の例と同様に、酸化シリコン層１６および配線層２０を形成して、図７に示すように、本変形例に係るキャパシタ１１０を形成することができる。キャパシタ１００の例では、配線層２０は、第２ＬＮＯ層６２と接触しているが、この変形例では、配線層２０は、第２導電層６０と接触している。例えば、配線層２０が第２ＬＮＯ層６２と接触するよりも、第２導電層６０と接触する方が、配線層２０と上部電極６とを電気的に良好に接続できるような場合には、本変形例が有用である。また、図示しないが、例えば、配線層と下部電極４とを接続する場合であって、例えば、該配線層が第１ＬＮＯ層４２と接触するよりも、第１導電層４０と接触する方が、該配線層と下部電極４とを電気的に良好に接続できるような場合にも、本変形例が有用である。
また、例えば、図８に示すキャパシタ１２０の例のように、第２ＬＮＯ層６２を部分的に除去して配線層２０と第２導電層６０とを接触させることもできる。この変形例も、図７に示す例と同様に、例えば、配線層２０が第２ＬＮＯ層６２と接触するよりも、第２導電層６０と接触する方が、配線層２０と上部電極６とを電気的に良好に接続できるような場合に有用である。なお、第２ＬＮＯ層６２を部分的に除去する際には、例えばレジスト層などのマスクを用いて、第２ＬＮＯ層６２を部分的にエッチングすることができる。また、図示しないが、第１ＬＮＯ層４２を部分的に除去して、配線層と第１導電層４０とを接触させることもできる。
（２）次に、第２の変形例について説明する。図９は、本変形例に係るキャパシタ１３０を模式的に示す断面図である。
キャパシタ１００の例では、第１導電層４０の上に第１ＬＮＯ層４２を形成する場合について説明したが、第１導電層４０と第１ＬＮＯ層４２の成膜順序を入れ替えて、図９に示すように、第１ＬＮＯ層４２の上に第１導電層４０を形成することができる。本変形例では、例えば、第１導電層４０として（１１１）に配向し易いもの、例えば、白金（Ｐｔ）などを用いることにより、誘電体層５を（１１１）に配向させることができる。また、本変形例では、誘電体層５をドライエッチングする工程（図３参照）において、露出している第１導電層４０（誘電体層５に覆われていない第１導電層４０）をオーバーエッチングして、上述したように、第１ＬＮＯ層４２を良好なエッチングストッパ層として機能させることができる。これにより、第１ＬＮＯ層４２の残膜量をウェハ面内で均一にすることができる。
（３）次に、第３の変形例について説明する。図１０は、本変形例に係るキャパシタ１４０を模式的に示す断面図である。
キャパシタ１００の例では、第２導電層６０の上に第２ＬＮＯ層６２を形成する場合について説明したが、第２導電層６０と第２ＬＮＯ層６２の成膜順序を入れ替えて、図１０に示すように、第２ＬＮＯ層６２の上に第２導電層６０を形成することができる。この変形例において、酸化シリコン層１６は、第１ＬＮＯ層４２の上面、および、第２ＬＮＯ層６２の側面に接している。
この変形例によれば、下部電極４の層構成と上部電極６の層構成を、誘電体層５に関してほぼ対称にすることができる。即ち、誘電体層５の両側にＬａＮｉＯ３からなる層（第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２）が配置され、さらにその両外側に導電層（第１導電層４０および第２導電層６０）が配置されることができる。これにより、キャパシタの対称性を良くすることができる。また、このような層構成とすることにより、下部電極４の上層から上部電極６の下層までのすべての層（第１ＬＮＯ層４２、誘電体層５、および第２ＬＮＯ層６２）をペロブスカイト構造にすることができる。この変形例では、図１０に示すように、第２導電層６０はドライエッチングにより少し後退する場合がある。しかしながら、その下層である第２ＬＮＯ層６２が良好なエッチングマスクとして機能することができるため、本変形例によれば、上部電極６全体としての後退を防ぐことができる。その結果、良好な形状のキャパシタ１４０を得ることができる。
（４）次に、第４の変形例について説明する。図１１は、本変形例に係るキャパシタ１６０を模式的に示す断面図である。
キャパシタ１００の例では、誘電体層５のエッチング工程（図３参照）において、第１ＬＮＯ層４２がエッチングストッパ層として機能する場合について説明した。これに対し、本変形例では、例えば、第１ＬＮＯ層４２を成膜することなく、誘電体層５のエッチング工程において、第１導電層４０が露出するまでエッチングを行うことができる。このような工程を経て、図１１に示すように、本変形例に係るキャパシタ１６０を形成することができる。本変形例においても、誘電体層５のエッチング工程において（図３参照）、第２ＬＮＯ層６２が良好なハードマスクとして機能することができる。
（５）次に、第５の変形例について説明する。図１２は、本変形例に係るキャパシタ１７０を模式的に示す断面図である。
キャパシタ１００の例では、酸化シリコン層１６が上部電極６の上にも形成されている場合について説明したが、本変形例では、図１２に示すように、酸化シリコン層１６を上部電極６の上に形成しないことができる。即ち、酸化シリコン層１６は、第１ＬＮＯ層４２の上であって、誘電体層５および上部電極６の側方に形成されている。この変形例において、酸化シリコン層１６は、第１ＬＮＯ層４２の上面、および、第２ＬＮＯ層６２の側面に接している。第１ＬＮＯ層４２および第２ＬＮＯ層６２を構成するＬａＮｉＯ３と、酸化シリコン層１６を構成するＳｉＯ２との密着性は良好であるため、本変形例によれば、酸化シリコン層１６の剥離を防ぐことができる。また、本変形例では、酸化シリコン層１６が上部電極６の上に形成されていないため、例えば、キャパシタ１７０を圧電素子に適用するような場合に、圧電素子を駆動させた際のたわみ量を増加させることができる。
また、キャパシタ１００の例では、配線層２０を形成する場合について説明したが、本変形例のように配線層２０を形成せずに、上部電極６自体を配線層として用いることもできる。このことは、下部電極４についても同様である。
（６）なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
４． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、本発明に係るキャパシタは、種々の圧電素子（例えば、インクジェットプリンタ等に用いられるインクジェット式記録ヘッド、アクチュエータ等）や、種々の強誘電素子（例えば、強誘電体メモリ等）などに適用可能である。
１ 基体、４ 下部電極、５ 誘電体層、６ 上部電極、１６ 酸化シリコン層、２０ 配線層、２２ レジスト層、４０ 第１導電層、４２ 第１ＬＮＯ層、６０ 第２導電層、６２ 第２ＬＮＯ層、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１６０，１７０ キャパシタ
Claims (15)
- 基体の上方に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上方に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上方にニッケル酸ランタン層を形成する工程と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層をマスクとして、少なくとも前記誘電体層をエッチングするパターニング工程と、を含む、キャパシタの製造方法。 - 請求項１において、
前記誘電体層は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなるように形成され、
Ａは、鉛（Ｐｂ）を含み、
Ｂは、ジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも一方を含むように形成される、キャパシタの製造方法。 - 請求項１または２において、
前記パターニング工程後、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に対してプラズマ処理を行う工程を有する、キャパシタの製造方法。 - 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記誘電体層を形成する工程前に、他のニッケル酸ランタン層を形成する工程を有し、
前記パターニング工程は、前記他のニッケル酸ランタン層が露出するまで行われる、キャパシタの製造方法。 - 請求項４において、
前記パターニング工程の後、前記ニッケル酸ランタン層および前記他のニッケル酸ランタン層のうち、少なくとも一方の少なくとも一部を除去する工程を有する、キャパシタの製造方法。 - 基体と、
前記基体の上方に形成された導電層と、
前記導電層の上方に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上方に形成されたニッケル酸ランタン層と、
少なくとも前記ニッケル酸ランタン層に接している酸化シリコン層と、を含む、キャパシタ。 - 請求項６において、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記誘電体層を被覆している、キャパシタ。 - 請求項６または７において、
前記誘電体層の上方であって、前記ニッケル酸ランタン層の下方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなる、キャパシタ。 - 請求項８において、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面および上面に接している、キャパシタ。 - 請求項６または７において、
前記ニッケル酸ランタン層の上方に形成された他の導電層を有し、
前記他の導電層は、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなる、キャパシタ。 - 請求項１０において、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記ニッケル酸ランタン層の側面に接している、キャパシタ。 - 請求項６乃至１１のいずれかにおいて、
前記誘電体層の下方に形成された他のニッケル酸ランタン層を有し、
前記酸化シリコン層は、前記他のニッケル酸ランタン層に接している、キャパシタ。 - 請求項１２において、
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の下方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなる、キャパシタ。 - 請求項１２において、
前記導電層は、前記他のニッケル酸ランタン層の上方に形成され、かつ、貴金属、該貴金属の酸化物、および該貴金属からなる合金のうちの少なくとも１種からなる、キャパシタ。 - 請求項１２乃至１４のいずれかにおいて、
前記酸化シリコン層は、少なくとも前記他のニッケル酸ランタン層の上面に接している、キャパシタ。
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