JP3122579B2 - Ｐｔ膜のエッチング方法 - Google Patents
Ｐｔ膜のエッチング方法Info
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Classifications
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性メモリ素子、
揮発性メモリ用キャパシタ、光変調素子、圧電素子、焦
電型赤外線センサ等に用いられる強誘電体膜の電極材料
の微細構造の形成方法に関し、特にＰｔ（白金）のエッ
チング方法に関するものである。
揮発性メモリ用キャパシタ、光変調素子、圧電素子、焦
電型赤外線センサ等に用いられる強誘電体膜の電極材料
の微細構造の形成方法に関し、特にＰｔ（白金）のエッ
チング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自発分極を有する強誘電体膜をキ
ャパシタに用いた強誘電体不揮発性メモリデバイスが活
発に開発されている。そして、強誘電体材料としては、
ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、チタン酸ジルコン酸
鉛）、ＰｂＴｉＯ3（チタン酸鉛）、ＢａＴｉＯ3（チタ
ン酸バリウム）、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛））等の酸化
物が主である。そして、強誘電体膜を強誘電体不揮発性
メモリに応用する場合、電極として、薄膜の成長に適し
たＰｔが用いられ、このＰｔ膜の微細加工が重要となっ
てくる。
ャパシタに用いた強誘電体不揮発性メモリデバイスが活
発に開発されている。そして、強誘電体材料としては、
ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、チタン酸ジルコン酸
鉛）、ＰｂＴｉＯ3（チタン酸鉛）、ＢａＴｉＯ3（チタ
ン酸バリウム）、ＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛））等の酸化
物が主である。そして、強誘電体膜を強誘電体不揮発性
メモリに応用する場合、電極として、薄膜の成長に適し
たＰｔが用いられ、このＰｔ膜の微細加工が重要となっ
てくる。
【０００３】従来、Ｐｔ膜のエッチングには、王水によ
るウエットエッチング、アルゴンを用いたイオンミリン
グ、Ｃｌ2ガスによる化学エッチングやＨＢガスを用い
た化学エッチング等が行われていた。
るウエットエッチング、アルゴンを用いたイオンミリン
グ、Ｃｌ2ガスによる化学エッチングやＨＢガスを用い
た化学エッチング等が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、集積度の高い
強誘電体不揮発性メモリを形成する場合、非常に微細な
加工が要求されるので、ウエットエッチングでは対応が
困難である。また、アルゴン等の不活性ガスを用いたイ
オンミリングでは、エッチングレートが遅く、エッチン
グされた物質の再付着による汚染の問題や、マスク側壁
への再付着による寸法シフトの問題等があり、これらの
問題を改善するために、チャンバー内の圧力を高くする
必要があるが、テーパーが発生し、線幅の正確な制御が
できないという問題が生じる。更に、レジストを用いた
ケミカルエッチングでは、レジストとＰｔとの選択比が
悪く、レジストの後退によりテーパが生じ、寸法シフト
が起こる。図４は従来技術の問題点の説明に供する図で
あり、２１はシリコン基板、２２はＮＳＧ膜、２３はＴ
ｉ膜、２４はＴｉＮ膜、２５はＰｔ／Ｔｉ膜、２６はＰ
ｔ膜、２７はＰＺＴ膜、２８は側壁デポ膜、２９はＰｔ
残り、３０は残渣を示している。例えば、図４（ａ）に
示すように、ＰＺＴ膜２７をパターニングした後、Ｃｌ
2を用いた化学エッチングを行った場合、図４（ｂ）に
示すように、Ｐｔ膜の状態によるエッチングむらとして
Ｐｔ残り２９が生じ、更にエッチングを進めた場合、図
４（ｃ）に示すように、Ｐｔ残り２９がエッチングマス
クとなり、残渣３０が残る。
強誘電体不揮発性メモリを形成する場合、非常に微細な
加工が要求されるので、ウエットエッチングでは対応が
困難である。また、アルゴン等の不活性ガスを用いたイ
オンミリングでは、エッチングレートが遅く、エッチン
グされた物質の再付着による汚染の問題や、マスク側壁
への再付着による寸法シフトの問題等があり、これらの
問題を改善するために、チャンバー内の圧力を高くする
必要があるが、テーパーが発生し、線幅の正確な制御が
できないという問題が生じる。更に、レジストを用いた
ケミカルエッチングでは、レジストとＰｔとの選択比が
悪く、レジストの後退によりテーパが生じ、寸法シフト
が起こる。図４は従来技術の問題点の説明に供する図で
あり、２１はシリコン基板、２２はＮＳＧ膜、２３はＴ
ｉ膜、２４はＴｉＮ膜、２５はＰｔ／Ｔｉ膜、２６はＰ
ｔ膜、２７はＰＺＴ膜、２８は側壁デポ膜、２９はＰｔ
残り、３０は残渣を示している。例えば、図４（ａ）に
示すように、ＰＺＴ膜２７をパターニングした後、Ｃｌ
2を用いた化学エッチングを行った場合、図４（ｂ）に
示すように、Ｐｔ膜の状態によるエッチングむらとして
Ｐｔ残り２９が生じ、更にエッチングを進めた場合、図
４（ｃ）に示すように、Ｐｔ残り２９がエッチングマス
クとなり、残渣３０が残る。
【０００５】本発明は、高いエッチングレートで寸法シ
フトの生じない、Ｐｔ膜のエッチング方法を提供するも
のである。
フトの生じない、Ｐｔ膜のエッチング方法を提供するも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
の、Ｐｔ膜のエッチング方法は、Ｐｔ膜上に耐エッチン
グ膜をパターニングし、耐エッチング膜に覆われていな
い領域の上記Ｐｔ膜をエッチングする、Ｐｔ膜のエッチ
ング方法において、上記Ｐｔ膜を成膜後、該Ｐｔ膜上に
上記耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を成膜し、パ
ターニングする工程と、エッチングガスとして、酸素ガ
スと塩素ガス又塩化物ガスとの混合ガスを用いて、上記
シリコン酸化膜及び上記Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌxＯy又
は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成させながら、
上記シリコン酸化膜をエッチングマスクとしてエッチン
グする工程と、上記エッチング後、酸によるウエットエ
ッチングにより、上記ＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxと
ＰｔＯyとの混合物を除去する工程とを有することを特
徴とするものである。
の、Ｐｔ膜のエッチング方法は、Ｐｔ膜上に耐エッチン
グ膜をパターニングし、耐エッチング膜に覆われていな
い領域の上記Ｐｔ膜をエッチングする、Ｐｔ膜のエッチ
ング方法において、上記Ｐｔ膜を成膜後、該Ｐｔ膜上に
上記耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を成膜し、パ
ターニングする工程と、エッチングガスとして、酸素ガ
スと塩素ガス又塩化物ガスとの混合ガスを用いて、上記
シリコン酸化膜及び上記Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌxＯy又
は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成させながら、
上記シリコン酸化膜をエッチングマスクとしてエッチン
グする工程と、上記エッチング後、酸によるウエットエ
ッチングにより、上記ＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxと
ＰｔＯyとの混合物を除去する工程とを有することを特
徴とするものである。
【０００７】また、請求項２記載の本発明のＰｔ膜のエ
ッチング方法は、基板上に層間絶縁膜、Ｔｉ膜、ＴｉＮ
膜，Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及び強誘電体膜を順次成膜し、該強
誘電体膜上に耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を成
膜、パターニングし、該パターニングされたシリコン酸
化膜をエッチングマスクとして、上記強誘電体膜をエッ
チングする工程と、温度を１００℃乃至４００℃の範囲
で、エッチングガスとして、酸素ガスと塩素ガス又塩化
物ガスとの混合ガスを用い、該混合ガスの総流量に対す
る酸素の流量比を５０％未満とし、上記シリコン酸化
膜、上記強誘電体膜及び上記Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌx
Ｏy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成させな
がら、エッチングする工程と、上記エッチング後、酸に
よるウエットエッチングにより、上記ＰｔＣｌxＯy又
は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を除去する工程とを
有することを特徴とする
ッチング方法は、基板上に層間絶縁膜、Ｔｉ膜、ＴｉＮ
膜，Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及び強誘電体膜を順次成膜し、該強
誘電体膜上に耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を成
膜、パターニングし、該パターニングされたシリコン酸
化膜をエッチングマスクとして、上記強誘電体膜をエッ
チングする工程と、温度を１００℃乃至４００℃の範囲
で、エッチングガスとして、酸素ガスと塩素ガス又塩化
物ガスとの混合ガスを用い、該混合ガスの総流量に対す
る酸素の流量比を５０％未満とし、上記シリコン酸化
膜、上記強誘電体膜及び上記Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌx
Ｏy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成させな
がら、エッチングする工程と、上記エッチング後、酸に
よるウエットエッチングにより、上記ＰｔＣｌxＯy又
は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を除去する工程とを
有することを特徴とする
【０００８】
【作用】上記エッチングガスに酸素ガスと塩素ガス又は
塩化物ガスとを用いることにより、耐エッチングマスク
であるシリコン酸化膜及び被エッチング膜であるＰｔ膜
の側壁にＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混
合物を形成することによって、上記側壁を保護すること
ができ、テーパのない高い異方性を有するエッチングが
でき、側壁に混合物は酸のウエットエッチングにより除
去される。
塩化物ガスとを用いることにより、耐エッチングマスク
であるシリコン酸化膜及び被エッチング膜であるＰｔ膜
の側壁にＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混
合物を形成することによって、上記側壁を保護すること
ができ、テーパのない高い異方性を有するエッチングが
でき、側壁に混合物は酸のウエットエッチングにより除
去される。
【０００９】また、上記酸素ガスの総流量に対する流量
比を５０％より小さくすることによって、Ｐｔ膜の下地
にＴｉＮ膜が形成されていた場合、Ｐｔ及び共晶部分と
ＴｉＮとの選択性が向上し、Ｐｔ膜とＴｉＮ膜間に形成
されている共晶部分をもエッチングすることができる。
比を５０％より小さくすることによって、Ｐｔ膜の下地
にＴｉＮ膜が形成されていた場合、Ｐｔ及び共晶部分と
ＴｉＮとの選択性が向上し、Ｐｔ膜とＴｉＮ膜間に形成
されている共晶部分をもエッチングすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、一実施例に基づいて本発明について詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例の強誘電体膜のエッ
チング工程の断面図であり、図２は本実施例に用いたＥ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマエッチング装
置の概要図であり、図３はＲＦ出力とエッチングレート
の関係を示す図である。図１において、１はシリコン基
板、２はＮＳＧ膜、３はＴｉ膜、４はＴｉＮ膜、５はＰ
ｔ膜、６はＰＺＴ膜、７はＰｔ／Ｔｉ膜、８はＳＯＧ
膜、９は側壁デポ膜であり、図２において、１０はマイ
クロ波、１１は高周波電源、１２はソレノイドコイル、
１３はウエハ、１４は電極、１５はＣｌ2ガス導入口、
１６はＡｒガス導入口である。尚、本発明は、ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置で発生するような低圧力下で高密
度プラズマ（例えば、ＨＷＰ（ヘリコン波）、ＩＣＰ
（誘導結合）プラズマ）を発生できるような装置を用い
れば実施可能である。
チング工程の断面図であり、図２は本実施例に用いたＥ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマエッチング装
置の概要図であり、図３はＲＦ出力とエッチングレート
の関係を示す図である。図１において、１はシリコン基
板、２はＮＳＧ膜、３はＴｉ膜、４はＴｉＮ膜、５はＰ
ｔ膜、６はＰＺＴ膜、７はＰｔ／Ｔｉ膜、８はＳＯＧ
膜、９は側壁デポ膜であり、図２において、１０はマイ
クロ波、１１は高周波電源、１２はソレノイドコイル、
１３はウエハ、１４は電極、１５はＣｌ2ガス導入口、
１６はＡｒガス導入口である。尚、本発明は、ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置で発生するような低圧力下で高密
度プラズマ（例えば、ＨＷＰ（ヘリコン波）、ＩＣＰ
（誘導結合）プラズマ）を発生できるような装置を用い
れば実施可能である。
【００１２】以下に、図１を用いて本発明の実施例の強
誘電体膜のエッチング方法を説明する。
誘電体膜のエッチング方法を説明する。
【００１３】まず、シリコン基板１上にＣＶＤ法によ
り、ＮＳＧ膜２を約３００ｎｍ程度成膜し、その上に、
ＮＳＧ膜２とＴｉＮ膜４との密着性を向上させるため、
スパッタ法を用いてＴｉ膜３を約２０ｎｍ程度成膜す
る。該スパッタはアルゴンの流量＝８５ＳＣＣＭ、ＲＦ
＝３ｋＷ、圧力＝２．５ｍＴｏｒｒの条件で行った。そ
の後、バリア層として、スパッタ法を用いてＴｉＮ膜４
を約２００ｎｍ程度成膜した。該スパッタはアルゴンの
流量＝５８ＳＣＣＭ、窒素の流量＝７６ＳＣＣＭ、ＲＦ
＝５ｋＷ、圧力＝４ｍＴｏｒｒの条件で行った。
り、ＮＳＧ膜２を約３００ｎｍ程度成膜し、その上に、
ＮＳＧ膜２とＴｉＮ膜４との密着性を向上させるため、
スパッタ法を用いてＴｉ膜３を約２０ｎｍ程度成膜す
る。該スパッタはアルゴンの流量＝８５ＳＣＣＭ、ＲＦ
＝３ｋＷ、圧力＝２．５ｍＴｏｒｒの条件で行った。そ
の後、バリア層として、スパッタ法を用いてＴｉＮ膜４
を約２００ｎｍ程度成膜した。該スパッタはアルゴンの
流量＝５８ＳＣＣＭ、窒素の流量＝７６ＳＣＣＭ、ＲＦ
＝５ｋＷ、圧力＝４ｍＴｏｒｒの条件で行った。
【００１４】その後、ＴｉＮ膜４とＰｔ膜５との密着性
を向上させるために、上述の条件でＴｉ膜３を成膜し、
続いて、強誘電体膜キャパシタの下部電極としてスパッ
タ法によりＰｔ膜５を約１００ｎｍ程度成膜した。該ス
パッタはアルゴンの流量＝１２０ＳＣＣＭ、ＲＦ＝２ｋ
Ｗ、圧力＝４ｍＴｏｒｒの条件で行った。その後、強誘
電体膜であるＰＺＴ膜６をゾル−ゲル法を用いて成膜し
た。該成膜方法はＰＺＴのゾル−ゲル液をスピンコータ
ーでＰｔ膜５上に成膜し、４００℃で１時間の仮焼成を
行った（図１（ａ））。
を向上させるために、上述の条件でＴｉ膜３を成膜し、
続いて、強誘電体膜キャパシタの下部電極としてスパッ
タ法によりＰｔ膜５を約１００ｎｍ程度成膜した。該ス
パッタはアルゴンの流量＝１２０ＳＣＣＭ、ＲＦ＝２ｋ
Ｗ、圧力＝４ｍＴｏｒｒの条件で行った。その後、強誘
電体膜であるＰＺＴ膜６をゾル−ゲル法を用いて成膜し
た。該成膜方法はＰＺＴのゾル−ゲル液をスピンコータ
ーでＰｔ膜５上に成膜し、４００℃で１時間の仮焼成を
行った（図１（ａ））。
【００１５】その後、ＰＺＴ膜６の本焼成として、６０
０℃で３０秒のアニールとしてＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔ
ｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）を行った。本焼成後のＰ
ＺＴ膜６の膜厚は約２５０ｎｍである。また、Ｐｔ膜５
とＴｉＮ膜４間のＰｔとＴｉとが共晶し、Ｐｔ／Ｔｉ膜
７が形成される。更に電極としてのＰｔ膜５はグレイン
の集合体のような状態になる。
０℃で３０秒のアニールとしてＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔ
ｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）を行った。本焼成後のＰ
ＺＴ膜６の膜厚は約２５０ｎｍである。また、Ｐｔ膜５
とＴｉＮ膜４間のＰｔとＴｉとが共晶し、Ｐｔ／Ｔｉ膜
７が形成される。更に電極としてのＰｔ膜５はグレイン
の集合体のような状態になる。
【００１６】次に、まず、ＰＺＴ膜６上に耐エッチング
膜として、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ＯｎＧｒａｓｓ）膜８を
スピンコーターで１μｍ成膜し、焼成して形成する。マ
スクとして用いるためには、成膜時にジリコン酸化膜と
ＰＺＴ膜との反応を抑えなければならないため、基板温
度を１００℃乃至４００℃の範囲にする。
膜として、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ＯｎＧｒａｓｓ）膜８を
スピンコーターで１μｍ成膜し、焼成して形成する。マ
スクとして用いるためには、成膜時にジリコン酸化膜と
ＰＺＴ膜との反応を抑えなければならないため、基板温
度を１００℃乃至４００℃の範囲にする。
【００１７】その後、レジストを用いたフォトリソグラ
フィーにより、０．８μｍ〜２．５μｍ角のパターニン
グを実施し、ＳＯＧ膜８をエッチングすることにより、
ＳＯＧ膜８をマスクとした。ＳＯＧ膜８のエッチング条
件は、μ波プラズマエッチング装置を用い、ＣＦ4の流
量を５０ＳＣＣＭとし、圧力を５ｍＴｏｒｒ、μ波出力
を２００ｍＡ、ＲＦ出力を４０Ｗとした。その後、アッ
シング工程によりレジストを剥離した（図１（ｃ））。
フィーにより、０．８μｍ〜２．５μｍ角のパターニン
グを実施し、ＳＯＧ膜８をエッチングすることにより、
ＳＯＧ膜８をマスクとした。ＳＯＧ膜８のエッチング条
件は、μ波プラズマエッチング装置を用い、ＣＦ4の流
量を５０ＳＣＣＭとし、圧力を５ｍＴｏｒｒ、μ波出力
を２００ｍＡ、ＲＦ出力を４０Ｗとした。その後、アッ
シング工程によりレジストを剥離した（図１（ｃ））。
【００１８】次に、図２に示すようなＥＣＲプラズマエ
ッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Ａｒを
流量６３ＳＣＣＭ、Ｃｌ2を流量２７ＳＣＣＭで導入
し、圧力＝１．４ｍＴｏｒｒ、μ波出力を１０００Ｗ、
ＲＦ出力を１００Ｗ、基板表面温度を３００℃として、
ＰＺＴ膜６のエッチングを行った（図１（ｄ））。
ッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Ａｒを
流量６３ＳＣＣＭ、Ｃｌ2を流量２７ＳＣＣＭで導入
し、圧力＝１．４ｍＴｏｒｒ、μ波出力を１０００Ｗ、
ＲＦ出力を１００Ｗ、基板表面温度を３００℃として、
ＰＺＴ膜６のエッチングを行った（図１（ｄ））。
【００１９】尚、基板表面温度は、鉛のハロゲン化物を
揮発させるためには、１００℃以上が適当であり、エッ
チングマスクとＰＺＴとの界面で反応を起こさず、且
つ、ＰＺＴ膜６の膜質を変えない程度の温度とする必要
があることから、４００℃以下が適当である。また、ハ
ロゲンガスとして、他のハロゲンガスよりも揮発し易
い、塩素（Ｃｌ2）ガス又は塩化物を用いるのが適当で
ある。また、エッチング時の真空度に関しては、μ波
（ＥＣＲ）にて安定なプラズマが得られる範囲として１
〜１０ｍＴｏｒｒである。また、ＲＦ出力を大きくする
と、エッチングレートは上昇し、ＲＦ出力の範囲として
１００〜２００（Ｗ）が適用可能であるが、選択性を考
慮すると１００〜１５０（Ｗ）が適当である。
揮発させるためには、１００℃以上が適当であり、エッ
チングマスクとＰＺＴとの界面で反応を起こさず、且
つ、ＰＺＴ膜６の膜質を変えない程度の温度とする必要
があることから、４００℃以下が適当である。また、ハ
ロゲンガスとして、他のハロゲンガスよりも揮発し易
い、塩素（Ｃｌ2）ガス又は塩化物を用いるのが適当で
ある。また、エッチング時の真空度に関しては、μ波
（ＥＣＲ）にて安定なプラズマが得られる範囲として１
〜１０ｍＴｏｒｒである。また、ＲＦ出力を大きくする
と、エッチングレートは上昇し、ＲＦ出力の範囲として
１００〜２００（Ｗ）が適用可能であるが、選択性を考
慮すると１００〜１５０（Ｗ）が適当である。
【００２０】次に、図２に示すようなＥＣＲプラズマエ
ッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Ｏ2を
流量９ＳＣＣＭ、Ｃｌ2を流量８１ＳＣＣＭで導入し、
圧力＝１．４ｍＴｏｒｒ、μ波出力を１０００Ｗ、ＲＦ
出力を１００Ｗ、基板表面温度を３００℃として、Ｐｔ
膜５のエッチングを行った（図１（ｅ））。尚、エッチ
ング時の真空度に関しては、μ波（ＥＣＲ）にて安定な
プラズマが得られる範囲として１〜１０ｍＴｏｒｒであ
る。また、Ｏ2の含有量については、５０％含有の場
合、Ｐｔ膜とＴｉＮ膜との間の共晶部分７が十分にエッ
チングされないため、Ｐｔ膜５及び共晶部分７が下地の
ＴｉＮ膜４と十分な選択比を持つ条件として、Ｏ2の総
流量に対する流量比を５０％より小さくした。この場
合、ＰＺＴ成膜時に生じた共晶部分７及びＰｔ膜５とＴ
ｉＮ膜４の選択比が１０を越え、Ｐｔを完全に取り除く
ことができる。また、基板温度は、側壁デポ膜であるＰ
ｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物の生成
を促進するため、１００℃以上が望ましいが、ＰＺＴ膜
６のＳＯＧ膜８とＰＺＴ膜６との界面で反応を起こさ
ず、且つ、ＰＺＴ膜６の膜質を変えない程度の温度とす
る必要があることから、４００℃以下が望ましい。
ッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Ｏ2を
流量９ＳＣＣＭ、Ｃｌ2を流量８１ＳＣＣＭで導入し、
圧力＝１．４ｍＴｏｒｒ、μ波出力を１０００Ｗ、ＲＦ
出力を１００Ｗ、基板表面温度を３００℃として、Ｐｔ
膜５のエッチングを行った（図１（ｅ））。尚、エッチ
ング時の真空度に関しては、μ波（ＥＣＲ）にて安定な
プラズマが得られる範囲として１〜１０ｍＴｏｒｒであ
る。また、Ｏ2の含有量については、５０％含有の場
合、Ｐｔ膜とＴｉＮ膜との間の共晶部分７が十分にエッ
チングされないため、Ｐｔ膜５及び共晶部分７が下地の
ＴｉＮ膜４と十分な選択比を持つ条件として、Ｏ2の総
流量に対する流量比を５０％より小さくした。この場
合、ＰＺＴ成膜時に生じた共晶部分７及びＰｔ膜５とＴ
ｉＮ膜４の選択比が１０を越え、Ｐｔを完全に取り除く
ことができる。また、基板温度は、側壁デポ膜であるＰ
ｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物の生成
を促進するため、１００℃以上が望ましいが、ＰＺＴ膜
６のＳＯＧ膜８とＰＺＴ膜６との界面で反応を起こさ
ず、且つ、ＰＺＴ膜６の膜質を変えない程度の温度とす
る必要があることから、４００℃以下が望ましい。
【００２１】また、側壁にＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌ
xとＰｔＯyとの混合物が堆積しており、マスクとして被
エッチング膜であるＰｔ膜及びＰＺＴ膜の側壁が保護さ
れる。尚、実施例では、Ｃｌ2ガスを用いたが、その代
わりにＣＣｌ4やＣＨＣｌ3等の塩化物ガスを用いること
も可能である。
xとＰｔＯyとの混合物が堆積しており、マスクとして被
エッチング膜であるＰｔ膜及びＰＺＴ膜の側壁が保護さ
れる。尚、実施例では、Ｃｌ2ガスを用いたが、その代
わりにＣＣｌ4やＣＨＣｌ3等の塩化物ガスを用いること
も可能である。
【００２２】次に、側壁に堆積したＰｔＣｌxＯy又は、
ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を濃度が３５％のＨＣｌ
水溶液を用いた１０分間のウエットエッチングにより、
除去する。尚、ＨＣｌ水溶液の代わりに、硫酸水溶液
（Ｈ2ＳＯ4）、リン酸水溶液、硝酸水溶液等が適用可能
である。
ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を濃度が３５％のＨＣｌ
水溶液を用いた１０分間のウエットエッチングにより、
除去する。尚、ＨＣｌ水溶液の代わりに、硫酸水溶液
（Ｈ2ＳＯ4）、リン酸水溶液、硝酸水溶液等が適用可能
である。
【００２３】寸法シフトに関して従来のＡｒスパッタ
や、ケミカルエッチングにおいては、膜厚１０００Åの
Ｐｔ膜をエッチングする場合、テーパ角度４５°で寸法
シフトが０．１μｍ生じていたが、本発明により正確な
線幅加工が可能になった。
や、ケミカルエッチングにおいては、膜厚１０００Åの
Ｐｔ膜をエッチングする場合、テーパ角度４５°で寸法
シフトが０．１μｍ生じていたが、本発明により正確な
線幅加工が可能になった。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を用
いることにより、耐エッチングマスクであるシリコン酸
化膜及び被エッチング膜であるＰｔ膜の側壁にＰｔＣｌ
xＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成するこ
とによって、上記側壁を保護することができ、テーパの
ない高い異方性を有するエッチングができ、また、側壁
に堆積した混合物は酸のウエットエッチングにより除去
され、寸法シフトもなく高精度にＰｔ膜の微細加工が可
能となる。
いることにより、耐エッチングマスクであるシリコン酸
化膜及び被エッチング膜であるＰｔ膜の側壁にＰｔＣｌ
xＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混合物を形成するこ
とによって、上記側壁を保護することができ、テーパの
ない高い異方性を有するエッチングができ、また、側壁
に堆積した混合物は酸のウエットエッチングにより除去
され、寸法シフトもなく高精度にＰｔ膜の微細加工が可
能となる。
【００２５】また、エッチングガスとしての酸素ガスの
エッチングガスの総流量に対する流量比を５０％より小
さくすることにより、Ｐｔの下地にＴｉＮ膜が形成され
ている場合、選択性を向上させることができる。
エッチングガスの総流量に対する流量比を５０％より小
さくすることにより、Ｐｔの下地にＴｉＮ膜が形成され
ている場合、選択性を向上させることができる。
【図１】本発明の実施例の強誘電体膜のエッチング工程
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本実施例に用いたＥＣＲ（電子サイクロトロン
共鳴）プラズマエッチング装置の概要図である。
共鳴）プラズマエッチング装置の概要図である。
【図３】ＲＦ出力とエッチングレートの関係を示す図で
ある。
ある。
【図４】従来のエッチング方法の問題の説明に供する図
である。
である。
１ 半導体基板 ２ ＮＳＧ膜 ３ Ｔｉ膜 ４ ＴｉＮ膜 ５ Ｐｔ膜 ６ ＰＺＴ膜 ７ 共晶部分 ８ ＳＯＧ膜 ９ 側壁デポ膜 １０ マイクロ波 １１ 高周波電源 １２ ソレノイルドコイル １３ ウエハ １４ 電極 １５ Ｃｌ2ガス導入管 １６ Ａｒガス導入管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｍ (72)発明者 工藤 淳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 崎山 恵三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−17822（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130712（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−13357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−92323（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/3205 H01L 21/3213
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｔ膜上に耐エッチング膜をパターニン
グし、耐エッチング膜に覆われていない領域の上記Ｐｔ
膜をエッチングする、Ｐｔ膜のエッチング方法におい
て、 上記Ｐｔ膜を成膜後、該Ｐｔ膜上に上記耐エッチング膜
としてシリコン酸化膜を成膜し、パターニングする工程
と、 エッチングガスとして、酸素ガスと塩素ガス又塩化物ガ
スとの混合ガスを用いて、上記シリコン酸化膜及び上記
Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯy
との混合物を形成させながら、上記シリコン酸化膜をエ
ッチングマスクとしてエッチングする工程と、 上記エッチング後、酸によるウエットエッチングによ
り、上記ＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混
合物を除去する工程とを有することを特徴とする、Ｐｔ
膜のエッチング方法。 - 【請求項２】 基板上に層間絶縁膜、Ｔｉ膜、ＴｉＮ
膜，Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及び強誘電体膜を順次成膜し、該強
誘電体膜上に耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を成
膜、パターニングし、該パターニングされたシリコン酸
化膜をエッチングマスクとして、上記強誘電体膜をエッ
チングする工程と、 基板温度を１００℃乃至４００℃の範囲で、エッチング
ガスとして、酸素ガスと塩素ガス又塩化物ガスとの混合
ガスを用い、該混合ガスの総流量に対する酸素の流量比
を５０％未満とし、上記シリコン酸化膜、上記強誘電体
膜及び上記Ｐｔ膜の側壁にＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌ
xとＰｔＯyとの混合物を形成させながら、エッチングす
る工程と、 上記エッチング後、酸によるウエットエッチングによ
り、上記ＰｔＣｌxＯy又は、ＰｔＣｌxとＰｔＯyとの混
合物を除去する工程とを有することを特徴とする、Ｐｔ
膜のエッチング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06175364A JP3122579B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Ｐｔ膜のエッチング方法 |
| US08/377,405 US5515984A (en) | 1994-07-27 | 1995-01-24 | Method for etching PT film |
| KR1019950001884A KR0177047B1 (ko) | 1994-07-27 | 1995-01-28 | Pt막의 에칭방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06175364A JP3122579B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Ｐｔ膜のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845905A JPH0845905A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3122579B2 true JP3122579B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15994800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06175364A Expired - Fee Related JP3122579B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Ｐｔ膜のエッチング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515984A (ja) |
| JP (1) | JP3122579B2 (ja) |
| KR (1) | KR0177047B1 (ja) |
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| KR100224660B1 (ko) | 1996-06-17 | 1999-10-15 | 윤종용 | 백금-폴리실리콘 게이트 형성방법 |
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| DE19728473A1 (de) * | 1997-07-03 | 1999-01-07 | Siemens Ag | Strukturierungsverfahren |
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| KR100252889B1 (ko) * | 1997-11-14 | 2000-04-15 | 김영환 | 백금식각방법 |
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