JP2010514584A - 厚膜底部におけるフィーチャ限界寸法の制御性の向上されたエッチング方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、エッチング液が当初接触する面から反対側のエッチング層の底面までの厚みが２マイクロメートルを超えるエッチング層に、フィーチャをエッチングする方法に関する。当該フィーチャは、エッチング層内のフィーチャ横方向位置にあって、底面において限界横方向長さを有する。この方法は、基板層上のフィーチャ横方向位置において、マスク層材料からマスクフィーチャを形成するステップを備える。当該マスクフィーチャは、限界横方向長さを有する。エッチング層は、マスクフィーチャ上および基板層上に、厚みが２マイクロメートルを超えるまで、マスク層材料に対し選択的にエッチングされるエッチング層材料から堆積される。その後、マスク層材料に対しエッチング層材料を選択的に除去するエッチング液を用いて、エッチング層内の第一の横方向位置において、限界横方向長さよりも大きい横方向長さを有する、フィーチャがエッチングされる。

Description

発明の分野
本発明は、厚みが２マイクロメートルを超えるエッチング層にフィーチャをエッチングする方法に関し、当該フィーチャは、エッチング層内におけるフィーチャ横方向位置（lateral feature position）にあり、エッチング層と基板層との界面において限界横方向長さ（critical feature extension）を有する。

発明の背景
米国特許出願公開第２００５／００６８６０８号明細書は、材料層の形態のエッチング層を選択的にエッチングするプロセスを記載する。このプロセスは、ＭＥＭＳ（microelectro-mechanical system）デバイスの製造に用いられる。サブミクロン厚さの層構造に、ビア形状にエッチングされたフィーチャが形成される。

しかしながら、厚みが２マイクロメートルを超える厚膜をプラズマエッチング法またはウェットエッチング法を用いてエッチングするとき、エッチング層の底、すなわちエッチング層と基板との界面における、限界横方法長さの制御性が低下する。結果として、フィーチャの上記限界横方向長さに、一枚のウェハ内において、またウェハ毎においても、バラツキが見られる。

この問題は、ＭＥＭＳ構造の製造において、きわめて重大である。たとえば、限界横方向長さは、ＭＥＭＳデバイスにおいて電極の上方に位置する金属梁に形成される、孔の径となり得る。金属梁は、電極からの距離を変化させるために移動され得る。この例の構成では、金属梁と下端電極との間の容量は、特に、電極に対向する金属梁の底面の表面積に依存する。金属梁の底面の表面積は、金属梁底面において限界横方向長さを有するフィーチャとして用意される、孔の面積に依存する。それゆえに、金属梁の底面における孔寸法のバラツキは、この例示のＭＥＭＳデバイスの容量のバラツキの原因となる。

発明の要約
それゆえに、本発明の目的は、厚いエッチング層とその下にある基板層との界面における、限界横方向長さの制御性を向上させることである。

本発明に従えば、エッチング液が当初接触する面から反対側のエッチング層の底面までの厚みが２マイクロメートルを超えるエッチング層にフィーチャをエッチングする方法が提供される。この方法は、エッチング層の底面において限界横方向長さを有し、フィーチャ横方向位置にある、フィーチャをエッチングするためのものである。この方法は、以下のステップを備える。
基板層を用意するステップ。
基板層上のフィーチャ横方向位置において、マスク層材料からマスクフィーチャを形成するステップ。当該マスクフィーチャは、限界横方向長さを有する。
マスクフィーチャ上および基板層上に、厚みが２マイクロメートルを超えるまで、エッチング層材料からエッチング層を堆積させるステップ。当該エッチング層材料は、マスク層材料に対し選択的にエッチングされる。
マスク層材料に対しエッチング層材料を選択的に除去するエッチング液を用いて、エッチング層内の第一の横方向位置において、限界横方向長さよりも大きい横方向長さを有する、フィーチャをエッチングするステップ。

本発明の方法によれば、エッチング層の底面において限界横方向長さを有し、特に高い精度と、エッチングするステップでのプロセスの変動に対する反応しにくさと、を有するフィーチャを、エッチング層内に形成することができる。底面におけるフィーチャの限界横方向長さは、一枚のウェハ上、および別のウェハ上において、正確に複製される。ここで、「エッチング層」の語は、フィーチャを形成するためにエッチングされる層を示すために用いられる。この層に対する「エッチング層」という名称に、その他の限定は含まれない。

「フィーチャ」の語は、ここでは、エッチングによって形成され得る種々の構造を示すために用いられる。一方では、そのような構造は、たとえばビア、孔または溝である。他方では、フィーチャは、たとえば柱、線または板などの、基板層上に隆起した構造に形成され得る。上記の構造の組合せ、たとえば多孔板などもまた可能である。

「基板層」の語は、その上にマスクフィーチャが堆積されるあらゆる種類の基板を参照するために、広い意味をもって用いられる。基板層は、ウェハや、事前にウェハ上に堆積された層の形態をとり得る。基板層はまた、後の処理工程で除去される犠牲基板であってもよい。

底面におけるフィーチャの限界横方向長さとは、この横方向長さを制御することがとりわけ重要であることを示している。限界横方向長さは、特に小さく、使用されている処理技術の解像限界に近い、横方向長さであってもよい。しかし、これは数ある実施の形態の中の一実施の形態であると理解されるべきである。概して、「限界横方向長さ」の語は、エッチング層底面の、検討されているフィーチャの横方向長さが、使用されている技術の解像限界に近いものでなければならないことを示すものではない。本発明の方法において、エッチング層内におけるフィーチャの限界横方向長さとは、横方向の長さであって、その横方向の長さのために当該方法が向上した精度と複製能力とを提供できるものである。

本発明の方法は、エッチングされるフィーチャの限界横方向長さについて所望の高い精度と複製能力とを達成することにより、厚いエッチング層をエッチングする処理に関する限られた精度と複製能力とを、実質的に関係なくさせるという利点を有する。

以下、本発明の方法の実施の形態について記載する。他に言及のない限り、各実施の形態をそれぞれ組み合わせてもよい。

本発明は、マスクフィーチャを用いて、エッチングされるフィーチャの限界横方向長さを規定する、という概念に基づく。そのマスクフィーチャは、好ましくは、エッチング層と比較してより小さい厚みを有する。マスクフィーチャの厚みは、従来のパターニング技術を用いたマスク層から、限界横方向長さを有するマスクフィーチャを複製可能に形成することを許容する、という要求によって規定される。マスクフィーチャの厚みの特定の値は、たとえば材料選択、エッチング処理などのプロセス条件に依存する。しかしながら、所望の高い精度および複製能力のために適切なマスクフィーチャの厚みを見つけることは、所望のプロセス条件下でマスクフィーチャの厚みの異なる値を試験するということに過ぎない。ある実施の形態においては、マスクフィーチャの厚みは、全層厚みの２０％以下になる。全層厚みとは、エッチング層の厚みの値とマスク層の厚みの値との合計である。しかし、他の実施の形態においては、マスクフィーチャの厚みは、全層厚みの２０％を上回る。典型的には、マスク層は、全層厚みの５０％よりも小さい厚みを有する。

ある実施の形態においては、マスクフィーチャを形成するステップは、基板層上のマスク層のフィーチャ横方向位置において、限界横方向長さを有する、マスク開口を形成するステップを含む。この実施の形態は、エッチング層にビア、孔または溝の形態のフィーチャを形成するのに好適である。この実施の形態は、典型的には、基板層上にマスク層を堆積させるステップを含む。しかし、他の実施の形態においては、マスク層は、予め作製された基板の一部分として供給される。

ある実用的な実施の形態では、ＴｉＷにより形成されたマスク層と、Ａｌにより形成されたエッチング層とが用いられる。このマスク層とエッチング層との材料の組合せにより、エッチング層にフィーチャをエッチングするステップにおいて必要とされる選択性が得られる。たとえば、Ｈ_３ＰＯ_４／ＨＮＯ_３の水溶液をエッチング液として使用することにより、Ａｌは、ＴｉＷに対して選択的にエッチングされ得る。この実施の形態は、基板層がたとえばアンダーエッチングによって後に除去されるのであれば、ＴｉＷ製のマスク層によってＡｌ製のエッチング層の底面の粗面化もまた防止される、という利点を有している。エッチング層とマスク層とは、たとえばＡｌなどの、同一の材料により形成することが可能であることに留意する。この場合、塩素をベースとする等方性プラズマエッチングによりＡｌ製エッチング層がエッチングされるのであれば、Ａｌ製マスクフィーチャ上の自然酸化層がエッチングバリアを形成する。

基板層上のマスク層にマスク開口を形成することを利用する、更なる実施の形態においては、さらに以下の工程に従う。
マスクフィーチャを形成するステップは、マスク開口内にエッチング停止材料からなる犠牲エッチング停止キャップを形成するステップを含む。当該エッチング停止材料は、マスク層材料およびエッチング層材料に対して、選択的にエッチング可能である。
エッチング層材料は、さらに、エッチング停止材料に対して選択的にエッチング可能である。
エッチング層にフィーチャをエッチングするステップは、エッチング層がエッチング停止キャップに対して選択的に除去される第一選択的エッチングステップと、エッチング停止キャップがエッチング層およびマスク層に対して選択的に除去される第二選択的エッチングステップとを含む。

本発明のこの実施の形態は、エッチング層とマスク層とに対し同一の材料の使用を許容するという利点を有する。そのため、エッチング層とマスク層とに対し二つの異なる金属を使用することに係る問題を回避できる。そのような二つの異なる金属は、機械装置に用いられたとき、好ましくないバイメタル効果をもたらすことがある。周知の通り、異なる熱膨張率を有する異種の金属の層構造は、温度上昇時に応力を発生させ、典型的には当該層構造の変形をもたらす。本実施の形態では、この効果を回避し得る。本実施の形態の中間の工程においてマスク開口を覆うために用いられる犠牲マスクキャップは、第一選択的エッチングステップにおいて、エッチング液に対するエッチングストッパを形成する。

この実施の形態に係る一つの形態では、エッチング層材料（およびマスク層材料）は金属であって、エッチング停止キャップのエッチング停止材料は非金属である。エッチング層およびマスク層にＡｌを用い、エッチング停止キャップにＳｉＯ_２を用いるのが、好ましい材料の組合せの一例である。

この実施例では、エッチング停止キャップを大文字Ｔ形状に形成するのが有利である。Ｔ字の垂直の棒はマスク開口に充填される。水平の棒はマスク層の一部を覆う。エッチング停止キャップのＴ字の水平棒の一部により保護されなければ、その下部のマスク層の一部に対し、エッチング層のエッチング時に、アタックが発生し得る。この実施例は、マス
ク層とエッチング層とに対し共通の材料としてＡｌを用いる場合だけでなく、マスク層材料とエッチング停止材料とに関しエッチング層材料が同時に選択的にエッチングされない、任意の材料およびプロセスの選択に対してもまた、有効である。

この実施の形態に係る二つの変形例のうちの一つにおいては、エッチング停止材料は基板層に対し選択的にエッチング不可能である。これにより、基板層が後工程で除去される犠牲層である場合の、材料の必要条件を緩和している。この場合、エッチング停止層をエッチングするステップにおいて同時に、基板層が都合よくエッチングされるので、選択性は必ずしも必要ではない。しかしながら、この実施の形態に係る二つの変形例のうちの他の一つにおいては、エッチング停止材料は基板層に対し選択的にエッチング可能である。

これまでに述べた実施の形態では、限界横方向長さを有するマスク開口を形成するために、マスク層を使用したが、他の実施の形態では、マスクフィーチャを形成するステップにおいて、基板層上にマスク層材料からなるマスク層を堆積させるステップを含む。さらに、当該マスク層の、フィーチャ横方向位置の限界横方向長さの外側に配置されている部分を除去するステップを含む。この実施の形態では、エッチング層へフィーチャをエッチングするステップは、エッチング層がマスクフィーチャに対し選択的に除去される第一選択的エッチングステップと、マスクフィーチャがエッチング層に対し選択的に除去される第二選択的エッチングステップとを含む。用語の一致のため、本実施の形態におけるマスクフィーチャ材料は、当該マスクフィーチャがマスク層から形成された隆起構造であるために、マスク層材料と同じであることに留意する。

この実施の形態は、犠牲マスクキャップを使用する前述した実施の形態に対して、マスク層上にマスクキャップを形成するためにリソグラフィ処理を必要としない点で有利である。したがって、一つのリソグラフィ用のマスクを形成するステップ、すなわち、レジストの堆積、リソグラフィ用のマスクの供給、マスクの露光、レジストの現像、レジストのパターニング、層の堆積およびレジストの除去を、省略することができる。なお、限界横方向長さは、良好な信頼性をもって、最終構造の二層の層構造を頼る必要なく、形成される。本実施の形態におけるマスクフィーチャは、犠牲マスクフィーチャでもあり、第二選択的エッチングステップにおいて除去される。エッチング層とマスク層との好ましい材料の組合せの一例は、この場合もＡｌ（エッチング層）とＳｉＯ_２（マスクフィーチャ）とである。他の材料の組合せも可能であって、以下に記載される。

ある実施の形態では、マスクフィーチャを形成するステップは、基板層上にマスク層を堆積させるステップと、マスクフィーチャを形成するためのリソグラフィ処理を用いてマスク層を構築するステップとを含む。

本発明のさらに好ましい実施の形態は、従属項において規定される。

従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の一の工程における、層構造の第一の例の断面図である。 従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の他の工程における、層構造の第一の例の断面図である。 従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の一の工程における、層構造の第二の例の断面図である。 従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の他の工程における、層構造の第二の例の断面図である。 エッチング方法の第一の実施の形態を示す、第一の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第一の実施の形態を示す、第二の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第一の実施の形態を示す、第三の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第一の実施の形態を示す、第四の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第二の実施の形態を示す、第一の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第二の実施の形態を示す、第二の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第二の実施の形態を示す、第三の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第二の実施の形態を示す、第四の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第三の実施の形態を示す、第一の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第三の実施の形態を示す、第二の処理工程における層構造の断面図である。 エッチング方法の第三の実施の形態を示す、第三の処理工程における層構造の断面図である。 本発明の方法に従った容量型ＭＥＭＳ構造の断面図を示す。

実施の形態の詳細な説明
以下、図１〜図４が同時に参照される。図１および図２は、従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の異なる二工程における、層構造１００の第一の例の断面図を示す。図３および図４は、従来技術に従ったエッチングによるフィーチャ形成時の異なる二工程における、層構造３００の第二の例の断面図を示す。

図１に示す層構造１００は、ウェハ１０２と、エッチング層１０４と、レジスト層１０６とを備える。レジスト層１０６は、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされている。このパターニングにより、予め規定された横方向位置に形成され、図２に示される限界横方向長さＣＤを有する、開口１０８がもたらされる。エッチング層１０４は、２マイクロメートルよりも大きな厚さを有する。その後、プラズマエッチング法またはウェットエッチング法によって、ビアの形態のフィーチャ１１０が開口１０８を介してエッチングされる。このビアは、エッチング層１０４の上面から底面にまで至り、それ故に２マイクロメートルよりも大きな長さを有する。ビアの形状は、厚みが２マイクロメートルを超える層におけるプラズマまたはウェットエッチング処理に典型的なように、じょうごの形状に似ている。

図３に示す層構造３００は、基板３０２と、エッチング層３０４と、レジスト層３０６とを有する。レジスト層３０６は、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされている。このパターニングにより、予め規定された横方向位置に形成され、図４に示される限界横方向長さＣＤを有する、隆起されたレジスト層セグメント３０８がもたらされる。エッチング層３０４は、２マイクロメートルよりも大きな厚みを有する。その後、レジスト層セグメント３０８を用いて、プラズマエッチング法またはウェットエッチング法によって、線の形態のフィーチャ３１０がエッチングされる。線３１０の断面は、図４の断面図において、反転したじょうごの形状を有している。

図１〜図４を参照して述べたエッチング処理では、厚みが増加するにつれて、フィーチ
ャの限界横方向長さＣＤの制御性が低下するという問題がある。同一のウェハ上に、望ましくない異なる限界横方向長さＣＤを有する、異なるフィーチャが形成される。また、異なるウェハ上の異なるフィーチャは、望ましくない異なる限界横方向長さＣＤを有する。限界長さＣＤ相互間の相違は、使用されるエッチング処理に関する不均一性によってもたらされる。エッチングされる層の厚みが増加すると、このような不均一性が増加する。ＭＥＭＳ構造を製造する際に、この問題は極めて重大である。

図５〜図８は、異なる処理工程における層構造５００の断面図によって、エッチング方法の第一の実施の形態を示す。図５に示すように、層構造５００は、基板層、たとえばシリコン製のウェハ５０２と、マスク層５０４と、レジスト層５０６とを備える。レジスト層５０６は、リソグラフィ技術によりパターニングされている。このパターニングにより、レジスト層５０６の所望の横方向位置に、所望の限界横方向長さを有する開口５０８がもたらされる。開口は、マスク層５０４の表面５１０にまで延びている。本実施の形態では、マスク層は、ＴｉＷにより形成されている。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。マスク層５０４は、マスク層とエッチング層とによって形成される堆積層構造の全厚みの、２０％より小さい厚みを有する。

その後の処理工程において、マスク開口５１４がエッチングされる。マスク開口５１４は、エッチング層５１６に形成されるべきフィーチャの、所望の限界横方向長さＣＤを有する。次の工程で、エッチング層５１６がマスク層５０４上に堆積される。エッチング層５１６は、マスク開口５１２も覆う。本実施例では、エッチング層はＡｌにより形成されている。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。

続いて、エッチング層は、レジスト層５１８によって覆われる。レジスト層５１８は、周知の方法によってパターニングされ、現在覆われているマスク層５０４のマスク開口５１２と同じ横方向位置にレジスト開口５２０が形成された、レジスト層５１８が得られる。レジスト開口５２０はまた、マスク開口５１２の限界横方向長さＣＤを有する。

その後、エッチング層５１６は、プラズマエッチング法またはウェットエッチング法によって、レジスト開口５２０を介して選択的にエッチングされる。適切なエッチング液が、エッチング層５１６のエッチング層材料のみを選択的にアタックし、マスク層５０４のマスク層材料はアタックしない。好ましいエッチング液の例は、Ｈ_３ＰＯ_４／ＨＮＯ_３水溶液である。エッチング層材料とマスク層材料との選択された組合せに依って、エッチング液が選択される。別の観点からは、エッチング層材料とマスク層材料とは、選択的エッチング処理のためのエッチング液が現存することを考慮して、選択されるべきである。エッチング層５１６とマスク層５０４とは、たとえばＡｌなどの、同一の材料により形成することが可能であることに留意する。塩素をベースとする等方性プラズマエッチングによりＡｌ５１６がエッチングされるのであれば、Ａｌ５０４上の自然酸化層がエッチングバリアを形成する。

このエッチング処理により、図１および図２に関する実施の形態について前述したように、じょうご形状のビア状の所望のフィーチャがもたらされる。レジスト層５１８は、エッチング処理後に除去される。この結果、図８に示す、エッチング層５１６にビア５２２の形態のフィーチャを有する構造がもたらされる。限界横方向長さＣＤのマスク開口５１２の形成されたマスク層５０４が存在することにより、ウェハ５０２の至るところで、また他のウェハにおいても、他のビアの底部における限界横方向長さに関し、高い複製能力が得られる。ＴｉＷ製マスク層の存在はまた、平坦な表面が得られ、かつＡｌ製エッチング層５１６の表面の粗面化を防止できるので、有利である。

図９〜図１２は、異なる処理工程における層構造９００の断面図によって、エッチング
方法の第二の実施の形態を示す。図９に示すように、層構造９００は、基板層、たとえばシリコン製のウェハ９０２と、マスク層９０４とを備える。本実施の形態では、マスク層はＡｌにより形成されている。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。図９に示す工程の前工程は、図５および図６を参照して述べた、先の実施の形態に対応する。

実際、図９の処理工程は、図６の処理工程に対応する。マスク開口９０６は、後にエッチング層９１６に形成されるフィーチャの所望の限界横方向長さＣＤを有するように、形成されている。しかしながら、まず、開口９０６内の基板層９０２の表面部分９０８を覆う、犠牲エッチング停止キャップ９１０が形成される。これを目的として、エッチングストッパ層が堆積されパターニングされる。パターニング処理後、エッチング停止キャップ９１２が残存する。エッチング停止キャップ９１２は、Ｔ字の形状を有する。Ｔ字の垂直の棒は、マスク開口９０６に充填される。一方、Ｔ字の水平の棒の外側部分は、マスク開口に隣接するマスク層９０４上に延びている。この外側部分の目的は、エッチング層材料を除去するエッチング液によってマスク層９０４がアタックされるのを防止することである。マスク層材料がエッチング層材料と同一であれば、このことは特に重要である。本実施例におけるエッチング停止キャップは、ＳｉＯ_２により形成されている。

続いて、エッチング層９１６がマスク層９０４上に堆積され、エッチング停止キャップ９１２上にも堆積される。本実施例では、エッチング層はＡｌにより形成されている。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。

続いて、エッチング層は、レジスト層９１８によって覆われる。レジスト層９１８は、周知の方法によってパターニングされ、現在覆われているマスク層９０４のマスク開口９０６と同じ横方向位置にレジスト開口９２０が形成された、レジスト層９１８が得られる。レジスト開口９２０は、模式的にのみ示されている。レジスト開口９２０の横方向長さに関する考慮すべきことが、以下に、より詳細に説明される。

レジスト開口の横方向長さは、処理される層構造に特有のパラメータと、エッチング処理に関する特性とに依存する。等方性エッチング処理が用いられるのであれば、レジスト開口９２０の横方向長さは、典型的には、マスク層の開口９０６の横方向長さよりも小さくなる。結果として、レジスト開口９２０とマスク層９０４の開口９０６との間に、横方向の重なりの相違がある。一方では、エッチング処理によりエッチング停止キャップ９１２の表面が露光されること、他方では、レジスト層９１８の横方向のアンダーエッチングが、Ｔ字状のエッチング停止キャップの水平棒の横方向長さを超えて及ばず、マスク層をアタックすることはないこと、に注意しなければならない。

横方向の重なりの相違は、所望の層構造に対するエッチング処理のシミュレーションを用いて、最適化され得る。一実施例では、厚み１マイクロメートルのＡｌ製マスク層と、厚み４マイクロメートルのＡｌ製エッチング層と、そのＴ字状の水平棒とマスク層とに４マイクロメートルの横方向の重なりを有するエッチング停止キャップと、等方性エッチング処理と、が用いられる。この実施例において、レジスト開口の縁とマスク開口の縁との横方向の重なりの相違は、好ましくは、たとえば各々の縁において３．２マイクロメートルに達し得る。これは、レジスト開口が、マスク層の開口９０６よりも６．４マイクロメートル小さい横方向長さを有する、ということを意味する。

レジスト層９１８のパターニング後に、エッチング層９１６は、第一選択的エッチングステップにおいて、プラズマエッチング法またはウェットエッチング法によって、レジスト開口を介して選択的にエッチングされる。適切なエッチング液が、エッチング層９１６のエッチング層材料のみを選択的にアタックし、エッチング停止キャップ９１２のエッチ
ング停止材料はアタックしない。好ましいエッチング液の例は、Ｈ_３ＰＯ_４／ＨＮＯ_３水溶液である。エッチング層材料とエッチング停止材料との選択された組合せに依って、エッチング液が選択される。別の観点からは、エッチング層材料とエッチング停止材料とは、特定の用途向けの所望の層構造に関して制約が当然あるとして、選択的エッチング処理のためのエッチング液が現存することを考慮して選択されるべきである。

第一選択的エッチング工程により、図５〜図９に関する実施の形態について先述したように、じょうご形状のビア９２２がもたらされる。レジスト層９１８は、第一選択的エッチング工程の後に除去される。続いて、第二選択的エッチング処理が行なわれ、犠牲エッチング停止キャップ９１２が選択的に除去される。本実施例では、ＮＨ_４Ｆ／ＨＦ水溶液が、第二選択的エッチングステップに対する好ましいエッチング液である。エッチング停止キャップの形状により、ビア９２２の、微小な垂直側壁部９２４，９２６がもたらされる。

図１２に示す、結果的に得られる層構造９００は、図５〜図９の実施の形態に示す利点を共有する。加えて、層構造９００は、マスク層とエッチング層とに同一の材料を用いる利点を有する。これにより、異なる金属の層を含む構造において発生し得る、好ましくない機械的応力および変形を回避できる。このような応力は、異なる金属の熱膨張係数が異なることを原因として起こり得る。

図１３〜図１５は、異なる処理工程における層構造１３００の断面図によって、エッチング方法の第三の実施の形態を示す。図１３に示す中間処理工程において、層構造１３００は、基板層、たとえばシリコン製のウェハ１３０２と、キャッピングセグメント１３０４の形態のマスクフィーチャとを備える。本実施の形態では、キャッピングはＡｌにより形成されており、自然アルミニウム酸化層により覆われている。自然アルミニウム酸化層は、図１３および図１４において、キャッピングセグメントの太い輪郭により示される。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。図１３に示す工程の前工程は、キャッピングセグメントを形成するための、ウェハ１３０２上へのＡｌのマスク層の堆積とパターニングとを備える。

キャッピングセグメント１３０４の形態のマスクフィーチャは、その側面１３０６，１３０８間に、所望の限界横方向長さＣＤを有して形成される。その限界横方向長さＣＤは、後にエッチング層１３１０に形成される所望のフィーチャの限界横方向長さである。

エッチング層１３１０は、基板層１３０２とキャッピングセグメント１３０４との上に堆積される。本実施例では、エッチング層１３１０はＡｌにより形成されている。しかし、後述するように、他の材料を選択してもよい。

続いて、エッチング層１３１０はレジスト層１３１２に覆われる。レジスト層１３１２は、周知の方法によってパターニングされ、現在覆われているキャッピングセグメント１３０４と同じ横方向位置にレジスト開口１３１４を有する、レジスト層１３１２が得られる。レジスト開口９２０もまた、キャッピングセグメント１３０４の限界横方向長さＣＤを有する。

その後、エッチング層１３１６は、第一選択的エッチングステップにおいて、プラズマエッチング法またはウェットエッチング法によって、レジスト開口１３１４を介して選択的にエッチングされる。適切なエッチング液が、エッチング層１３１０のエッチング層材料のみを選択的にアタックし、マスクフィーチャ、すなわちキャッピングセグメント１３０４の材料はアタックしない。このように、キャッピングセグメント１３０４の機能は、先の実施の形態のエッチング停止キャップ９１２の機能に対応する。しかしながら、同時
にキャッピングセグメントは、限界横方向長さを有するフィーチャの確実な複製を保証する、マスクフィーチャを形成する。

好ましいエッチング液の例は、Ｈ_３ＰＯ_４／ＨＮＯ_３水溶液である。エッチング層材料とキャッピングセグメント材料（マスク層材料）との選択された組合せに依って、エッチング液が選択される。別の観点からは、エッチング層材料とエッチング停止材料とは、選択的エッチング処理のためのエッチング液が現存することを考慮して、選択されるべきである。

第一選択的エッチング工程により、図９〜図１２に関する実施の形態について先述したように、じょうご形状のビア１３１６がもたらされる。レジスト層１３１２は、第一選択的エッチング工程の後に除去される。続いて、第二選択的エッチング処理が行なわれ、キャッピングセグメントが選択的に除去される。本実施例では、ＮＨ_４Ｆ／ＨＦ水溶液が、第二選択的エッチングステップに対する好ましいエッチング液である。

本実施の形態のプロセスは、図９〜図１２に関する実施の形態よりも少ない、リソグラフィ用のマスクを形成する一つのステップを必要とする利点を有する。なお、本実施の形態のプロセスは、図９〜図１２の実施の形態に示す利点を共有する。

図１６は、本発明の方法に従った容量型ＭＥＭＳ構造１６００の断面図を示す。ＭＥＭＳ構造１６００は、下端電極１６０２と、誘電層１６０４と、上端電極１６０６とを有する。上端電極は、金属、たとえばＡｌにより形成されている。上端電極１６０６には、上端電極の上面から底面１６０７まで延びる孔１６０８〜１６１２が形成されている。これらの孔は、孔１６１２を例として示すように、限界横方向長さＣＤを有する。

ＭＥＭＳ構造１６００の上端電極は、ここで述べられた本発明の方法の、図９〜図１２または図１３〜図１５に従った実施の形態の一つに従って、作製される。上端電極１６０６は、先の実施の形態のエッチング層に対応する。加えて、基板層は、孔１６０８〜１６１２の形成後に除去されている。孔１６０８〜１６１２は、本発明の方法に従ったプロセスにおける、エッチング層のフィーチャとして形成されている。電界線は、上端電極と下端電極との間に延びる矢印によって示される。

ＭＥＭＳ構造１６００には、上端電極の底面１６０７において、正確に複製された限界横方向長さＣＤを有する孔が形成されている。これにより、同一のウェハに形成された異なるＭＥＭＳ構造において、および異なるウェハに形成された異なるＭＥＭＳ構造において、ＭＥＭＳ構造の正確かつ複製可能な容量値が保証される。ＭＥＭＳ構造の容量は、上端電極１６０６の底面１６０７の総面積に影響を受けるためである。孔１６０８〜１６１２の限界横方向長さが良好に複製可能であるために、本発明の方法により作製された異なるＭＥＭＳデバイスにおいて、容量のバラツキは見られないであろう。

本発明を図面および前述の記載において詳細に図示し説明してきたが、このような図示および説明は例示または模範的なものであって、制限的なものではないと考えられるべきである。すなわち、本発明は開示された実施の形態に制限されるものではない。

開示された実施の形態に対する他の変形は、当業者が、クレームされた発明を実行し、図面、開示および添付されたクレームを検討することによって、理解され成立され得る。

請求項における、「備える」の語は、他の構成要素またはステップを除外しない。不定冠詞「a」または「an」は、複数であることを除外しない。ある方策が互いに異なる従属請求項において述べられているということだけでは、これらの方策の組合せが好適に使用
されないことを示さない。

請求項中の参照符号は、発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。

Claims (10)

1. エッチング層にフィーチャ（５２２）をエッチングする方法であって、前記エッチング層は、エッチング液が当初接触する面から反対側の前記エッチング層の底面までの厚みが２マイクロメートルを超え、前記フィーチャは、前記エッチング層内のフィーチャ横方向位置にあって、前記底面において限界横方向長さ（ＣＤ）を有し、前記方法は、
   基板層（５０２）を用意するステップと、
   前記基板層上の前記フィーチャ横方向位置において、マスク層材料からマスクフィーチャ（５１２）を形成するステップとを備え、前記マスクフィーチャは、前記限界横方向長さ（ＣＤ）を有し、前記方法はさらに、
   前記マスクフィーチャ上および前記基板層上に、厚みが２マイクロメートルを超えるまで、エッチング層材料から前記エッチング層（５１６）を堆積させるステップを備え、前記エッチング層材料は、前記マスク層材料に対し選択的にエッチングされ、前記方法はさらに、
   前記マスク層材料に対し前記エッチング層材料を選択的に除去するエッチング液を用いて、エッチング層内の第一の横方向位置において、前記限界横方向長さよりも大きい横方向長さを有する、前記フィーチャ（５２２）をエッチングするステップを備える、方法。
2. 前記マスクフィーチャを形成する前記ステップは、前記基板層（５０２）上のマスク層の前記フィーチャ横方向位置において、前記限界横方向長さ（ＣＤ）を有する、マスク開口（５１４）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. マスク層（５０４）は、ＴｉＷかアルミニウム酸化被覆層を有するＡｌかどちらかにより形成され、前記エッチング層（５１６）は、Ａｌにより形成されている、請求項１に記載の方法。
4. 前記マスクフィーチャ（９２２）を形成する前記ステップは、前記マスク開口（９０６）内にエッチング停止材料からなる犠牲エッチング停止キャップ（９１２）を形成するステップを含み、前記エッチング停止材料は、前記マスク層材料および前記エッチング層材料に対して、選択的にエッチング可能であり、
   前記エッチング層材料は、さらに、前記エッチング停止材料に対して選択的にエッチング可能であり、
   前記エッチング層に前記フィーチャをエッチングする前記ステップは、前記エッチング層（９１６）が前記エッチング停止キャップ（９１２）に対して選択的に除去される第一選択的エッチングステップと、前記エッチング停止キャップが前記エッチング層および前記マスク層（９０４）に対して選択的に除去される第二選択的エッチングステップとを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記エッチング停止キャップ（９１２）は、Ｔ形状に形成されている、請求項４に記載の方法。
6. 前記エッチング層材料は金属であって、前記エッチング停止材料は非金属である、請求項４に記載の方法。
7. 前記マスクフィーチャ（１３０４）を形成する前記ステップは、前記基板層（１３０２）上のマスク層から、前記フィーチャ横方向位置の前記限界横方向長さ（ＣＤ）の外側に配置されている部分を除去するステップを含み、
   前記エッチング層（１３１０）に前記フィーチャ（１３１６）をエッチングする前記ステップは、前記エッチング層が前記マスクフィーチャ（１３０４）に対し選択的に除去される第一選択的エッチングステップと、前記マスクフィーチャが前記エッチング層に対し
   選択的に除去される第二選択的エッチングステップとを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記マスクフィーチャを形成する前記ステップは、前記基板層上にマスク層を堆積させるステップと、前記マスクフィーチャを形成するためのリソグラフィ処理を用いて前記マスク層を構築するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記エッチング層（９１６）に前記フィーチャをエッチングする前記ステップは、リソグラフィ処理を用いて行なわれる、請求項１に記載の方法。
10. 前記エッチング層に前記フィーチャをエッチングする前記ステップの後に、前記エッチング層に対し前記基板層を選択的に除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。

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