JP3367600B2 - Method of manufacturing dielectric thin film element - Google Patents

Method of manufacturing dielectric thin film element

Info

Publication number
JP3367600B2
JP3367600B2 JP15975698A JP15975698A JP3367600B2 JP 3367600 B2 JP3367600 B2 JP 3367600B2 JP 15975698 A JP15975698 A JP 15975698A JP 15975698 A JP15975698 A JP 15975698A JP 3367600 B2 JP3367600 B2 JP 3367600B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
layer
thin film
film
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP15975698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11354505A (en
Inventor
誠一 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP15975698A priority Critical patent/JP3367600B2/en
Publication of JPH11354505A publication Critical patent/JPH11354505A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3367600B2 publication Critical patent/JP3367600B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路な
どの半導体デバイスに用いられる誘電体薄膜素子の製造
方法に関し、特に、誘電体薄膜素子に含まれる高融点金
属膜及び誘電体薄膜のエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric thin film element used for a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a method for etching a refractory metal film and a dielectric thin film contained in the dielectric thin film element. Regarding

【0002】[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の
開発が活発になされている。また、高誘電率膜をメモリ
キャパシタに用いたDRAMなどのデバイスも開発され
ている。これらのデバイスに使用される強誘電体薄膜ま
たは高誘電体薄膜等の誘電体材料として、主に酸化物結
晶が用いられている。このような結晶膜を形成する際に
は高温の酸素雰囲気が必要であるため、上記の電子デバ
イスに用いられる電極の材料としては、この高温酸素雰
囲気中で耐性のある高融点金属(Pt及びIr等)、も
しくは導電性を持つ酸化物材料が用いられる。また、こ
のような高融点金属などの材料を用いてデバイスを製造
するためには、その微細加工のためのエッチング工程が
不可欠である。
2. Description of the Related Art In recent years, a ferroelectric non-volatile memory device using a ferroelectric film having spontaneous polarization for a capacitor has been actively developed. Further, devices such as DRAM using a high dielectric constant film as a memory capacitor have been developed. Oxide crystals are mainly used as a dielectric material such as a ferroelectric thin film or a high dielectric thin film used in these devices. Since a high-temperature oxygen atmosphere is required to form such a crystal film, a high melting point metal (Pt and Ir) resistant to the high-temperature oxygen atmosphere is used as a material for the electrodes used in the above electronic device. Etc.) or an oxide material having conductivity is used. Further, in order to manufacture a device using such a material as a refractory metal, an etching process for microfabrication is indispensable.

【0003】高融点金属膜の微細加工として、従来では
例えば、PtのエッチングではArによるイオンミリン
グや塩素ガス等を用いる反応性エッチングが行われてい
た。エッチングのためのマスクは、レジスト膜、シリコ
ン酸化膜やAu膜等が用いられていた。
As fine processing of a refractory metal film, for example, in Pt etching, ion etching by Ar or reactive etching using chlorine gas has been conventionally performed. A resist film, a silicon oxide film, an Au film, or the like was used as a mask for etching.

【0004】また、Extended Abstracts of the 1994 I
nternational Conference on SSDM,Yokohama, 1994, pp
721-723によると、Ptのエッチングにおいて、SOG
(Spin on Glass)マスクを用いて、塩素及び酸素の混
合ガスによってエッチングがなされる。第58回応用物
理学会学術講演会講演予稿集、2p−PA−19による
と、Ir及びIrO2のエッチングのマスクとして、膜
厚1μmのCVDSiO2膜を使用している。なお、特
願平9−266200では、Ti膜をマスクとして、塩
素及び酸素の混合ガスによってPtのエッチングを行っ
ている。
Also, Extended Abstracts of the 1994 I
nternational Conference on SSDM, Yokohama, 1994, pp
According to 721-723, in etching Pt, SOG
Etching is performed with a mixed gas of chlorine and oxygen using a (Spin on Glass) mask. According to the Proceedings of the 58th Annual Meeting of the Society of Applied Physics, 2p-PA-19, a CVDSiO 2 film with a thickness of 1 μm is used as a mask for etching Ir and IrO 2 . In Japanese Patent Application No. 9-266200, Pt is etched with a mixed gas of chlorine and oxygen using the Ti film as a mask.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】強誘電体または高誘電
体材料をキャパシタ等の誘電体薄膜素子に用いる場合、
素子の電極を、高融点金属もしくは高融点金属化合物に
よって形成する場合が多い。このため、エッチングが困
難であり、またはエッチングが可能であってもエッチレ
ートが遅いという問題がある。上記のような従来のマス
クでは、電極の形成を含む素子の微細加工は、高い精度
で行うことが困難であった。このことについて、以下に
より詳細に説明する。
When a ferroelectric or high dielectric material is used for a dielectric thin film element such as a capacitor,
In many cases, the electrodes of the element are formed of a high melting point metal or a high melting point metal compound. Therefore, there is a problem that etching is difficult, or the etching rate is slow even if etching is possible. With the conventional mask as described above, it has been difficult to perform microfabrication of an element including formation of electrodes with high accuracy. This will be described in more detail below.

【0006】従来のようにレジストマスクを用いてエッ
チングする場合は、通常の倍以上のレジスト膜厚(約2
500nm)が必要となる。このため、微細加工は困難
であった。また、SOGマスク等のシリコン酸化膜マス
クを用いる場合でも、誘電体、高融点金属もしくは高融
点金属化合物との選択比が悪いため、厚いマスクが必要
となる。また、マスク材料や被エッチング材料とエッチ
ングガスとの反応などにより、厚いマスクの側壁に付着
物が発生する。このことは、加工精度低下の原因になる
と共に、付着物の除去という余分な処理が必要となる。
When etching is performed using a resist mask as in the conventional case, the resist film thickness (about 2
500 nm) is required. Therefore, fine processing has been difficult. Even when a silicon oxide film mask such as an SOG mask is used, a thick mask is required because the selection ratio with respect to the dielectric, the refractory metal or the refractory metal compound is poor. Further, due to a reaction between the mask material or the material to be etched and the etching gas, deposits are generated on the side wall of the thick mask. This causes a decrease in processing accuracy and requires an extra process of removing the adhered matter.

【0007】SOGマスク等のシリコン酸化物マスクの
場合、マスク除去工程によっても、マスクが完全に取り
きれずに残さが生じる。また、エッチング後の下地とマ
スクとのエッチングの選択比が不十分な場合、マスクの
みを除去することが困難となる。Ti等によるメタルマ
スクの場合でも、SOGマスクの場合と同様に、エッチ
ング後の下地の材料とマスクの材料が違うことで、両者
のエッチングレートの差を利用してマスクを除去するこ
とが困難である。このため、厳しくエッチング条件を絞
り込む必要がある。
In the case of a silicon oxide mask such as an SOG mask, the mask cannot be completely removed even in the mask removing step, and a residue is left. Further, if the etching selectivity between the underlying layer and the mask after etching is insufficient, it becomes difficult to remove only the mask. Even in the case of a metal mask made of Ti or the like, as in the case of the SOG mask, it is difficult to remove the mask by utilizing the difference in the etching rate between the underlying material and the mask material after etching. is there. Therefore, it is necessary to strictly narrow down the etching conditions.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、高い精度及び簡単
な工程をもつ、高融点金属または高融点金属化合物によ
る層を含む誘電体薄膜素子の製造方法、及びその方法に
よって製造される誘電体薄膜素子を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a dielectric thin film including a layer made of a refractory metal or a refractory metal compound, which has a high precision and a simple process. An object of the present invention is to provide an element manufacturing method and a dielectric thin film element manufactured by the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による誘電体薄膜
素子の製造方法は、基板上に、下部電極層を含む多層薄
膜を形成する工程と、該多層薄膜の上に、被酸化性を有
する、金属元素を含む第1の窒化物層のパターンを形成
する工程と、該第1の窒化物層のパターンをマスクとし
て、酸化性ガスを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を
選択的にエッチングすることによって、該下部電極層を
所望の形状にパターニングする工程と、該第1の窒化物
層のパターンを除去する工程と、を包含し、該多層薄膜
は、該下部電極層上に形成された誘電体層と、該基板と
該下部電極層との間に形成された拡散バリア層と、をさ
らに含んでおり、該拡散バリア層によって該基板と該誘
電体層との間の元素の相互拡散が防止され、該第1の窒
化物層のパターンを除去する工程は、該拡散バリア層
を、選択的に除去することによって該所望の形状にパタ
ーニングする工程を含んでおり、そのことにより上記目
的が達成される。
A method of manufacturing a dielectric thin film element according to the present invention comprises a step of forming a multi-layer thin film including a lower electrode layer on a substrate, and an oxidizing property on the multi-layer thin film. A step of forming a pattern of the first nitride layer containing a metal element, and using the mixed gas containing an oxidizing gas as a mask with the pattern of the first nitride layer as a mask, selectively forming the multilayer thin film. The multilayer thin film including the steps of patterning the lower electrode layer into a desired shape by etching and removing the pattern of the first nitride layer.
Is a dielectric layer formed on the lower electrode layer and the substrate,
A diffusion barrier layer formed between the lower electrode layer and
The diffusion barrier layer and the substrate and the dielectric layer.
Mutual diffusion of elements with the electric conductor layer is prevented, and the first nitrogen
The step of removing the pattern of the oxide layer is performed on the diffusion barrier layer.
To the desired shape by selectively removing
The method includes a heating step, whereby the above object is achieved.

【0010】ある実施形態では、前記第1の窒化物層
は、その組成物として、Ta、Hf及びSiからなる群
から選択される元素を含んでいる。
In one embodiment, the first nitride layer contains, as its composition, an element selected from the group consisting of Ta, Hf and Si.

【0011】ある実施形態では、前記第1の窒化物層の
厚さは、0〜500nmの範囲にある。
In one embodiment, the thickness of the first nitride layer is in the range of 20 to 500 nm.

【0012】ある実施形態では、前記第1の窒化物層の
パターンを形成する工程は、ハロゲン族元素を含む第1
のガス、ハロゲン族元素を含む第2のガス、または該第
1のガスと該第2のガスとの混合ガスをエッチングガス
として用い、該第1のガスは、HCl、BCl3、C
2、CCl4、CHxCl4-X、COCl2、S2Cl2
PCl3、CClxBr4-x、NOCl及びSiCl4 から
なる群から選択され、該第2のガスは、CF4、C
24、CHF3、C26、C38、C410、SF6、S2
2、CHFCl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、B
3、COF2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl
4-x、CHFCl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFx
Br4-X、CHFBr2及びS2Br2 からなる群から選択
され(但しxは4以下の整数)、該混合ガス中の該第2
のガスの割合は、0%以上50%以下である。
[0012] In one embodiment, the step of forming the pattern of the first nitride layer includes the step of forming a first halogen group element-containing first layer.
Gas, a second gas containing a halogen group element, or a mixed gas of the first gas and the second gas is used as an etching gas, and the first gas is HCl, BCl 3 , C
l 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-X , COCl 2 , S 2 Cl 2 ,
PCl 3, CCl x Br 4- x, from NOCl and SiCl 4
And the second gas is CF 4 , C
2 F 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , SF 6 , S 2
F 2 , CHFCl 2 , BrF 3 , BrF 5, HBr, HF, B
F 3 , COF 2 , NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl
4-x , CHFCl 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x
Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less) selected from the group consisting of
The ratio of the gas is 20 % or more and 50% or less.

【0013】ある実施形態では、前記酸化性ガスは、N
2Oガス、O3ガス及びO2ガスからなる群から選択され
る、少なくとも1種のガスを含んでいる。
In one embodiment, the oxidizing gas is N 2.
It contains at least one gas selected from the group consisting of 2 O gas, O 3 gas and O 2 gas.

【0014】ある実施形態では、前記混合ガス中の前記
酸化性ガスの割合は、0%以上70%以下である。
In one embodiment, a ratio of the oxidizing gas in the mixed gas is 20 % or more and 70% or less.

【0015】ある実施形態では、前記混合ガス中の前記
酸化性ガスの割合は、0%以上50%以下である。
In one embodiment, a ratio of the oxidizing gas in the mixed gas is 20 % or more and 50% or less.

【0016】ある実施形態では、前記混合ガスは、さら
にハロゲンガス、またはハロゲン族元素を含む化合物ガ
スを含んでいる。
In one embodiment, the mixed gas further contains a halogen gas or a compound gas containing a halogen group element.

【0017】ある実施形態では、前記ハロゲンガス、ま
たはハロゲン族元素を含む化合物ガスは、HC1、BC
3、Cl2、CC14、CHxCl4-x、COC12、S2
Cl2、PCl3、CClxBr4、NOCl、SiCl4、
CF4、C24、CHF3、C26、C38、C410
SF6、S22、CHFCl2、BrF3、BrF5、HB
r、HF、BF3、COF2、NF3、SiF4、Xe
2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3、BBr3
CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2及びS2Br2(但
しxは4以下の整数)からなる群から選択される。
In one embodiment, the halogen gas or the compound gas containing a halogen group element is HC1, BC
1 3, Cl 2, CC1 4 , CH x Cl 4-x, COC1 2, S 2
Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4 , NOCl, SiCl 4 ,
CF 4 , C 2 F 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 ,
SF 6 , S 2 F 2 , CHFCl 2 , BrF 3 , BrF 5 , HB
r, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 , SiF 4 , Xe
F 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , ClF 3 , BBr 3 ,
It is selected from the group consisting of CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less).

【0018】[0018]

【0019】ある実施形態では、前記第1の窒化物層
は、前記拡散バリア層と同一の組成を有する。
In one embodiment, the first nitride layer has the same composition as the diffusion barrier layer.

【0020】ある実施形態では、前記第1の窒化物層
は、前記拡散バリア層より大きい厚さを有する。
In one embodiment, the first nitride layer has a greater thickness than the diffusion barrier layer.

【0021】ある実施形態では、前記誘電体層上に、上
部電極層を形成する工程と、該上部電極層の上に、被酸
化性を有する、金属元素を含む第2の窒化物層のパター
ンを形成する工程と、該第2の窒化物層のパターンをマ
スクとして、酸化性ガスを含む混合ガスを用いて、該上
部電極を、選択的にエッチングすることによって所望の
形状にパターニングする工程と、をさらに包含する。
In one embodiment, a step of forming an upper electrode layer on the dielectric layer, and a pattern of a second nitride layer containing a metal element having an oxidizable property on the upper electrode layer. And a step of patterning the upper electrode into a desired shape by selectively etching the upper electrode with a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the second nitride layer as a mask. And are further included.

【0022】ある実施形態では、前記下部電極層は、I
r、Pt、Ru、Rh、Os及びReからなる群から選
択される金属元素によって形成されている。
In one embodiment, the lower electrode layer is I
It is formed of a metal element selected from the group consisting of r, Pt, Ru, Rh, Os and Re.

【0023】ある実施形態では、前記上部電極層は、I
r、Pt、Ru、Rh、Os及びReからなる群から選
択される金属元素によって形成されている。
In one embodiment, the upper electrode layer is I
It is formed of a metal element selected from the group consisting of r, Pt, Ru, Rh, Os and Re.

【0024】ある実施形態では、前記基板の表面にバッ
ファ層が形成されている。
In one embodiment, a buffer layer is formed on the surface of the substrate.

【0025】ある実施形態では、前記バッファ層は、T
i、Ta、Co、Ni、Hf、Mo及びWからなる群
ら選択される元素、もしくはその少なくとも一つを含む
化合物によって形成されている。
In one embodiment, the buffer layer is T
It is formed of an element selected from the group consisting of i, Ta, Co, Ni, Hf, Mo and W, or a compound containing at least one thereof.

【0026】ある実施形態では、前記多層薄膜は、前記
誘電体層と前記第1の窒化物層との間に形成された層間
絶縁膜を含んでおり、前記第1の窒化物層のパターンを
形成する工程は、該層間絶縁膜をパターニングすること
を包含する。
In one embodiment, the multilayer thin film includes an interlayer insulating film formed between the dielectric layer and the first nitride layer, and has a pattern of the first nitride layer. The step of forming includes patterning the interlayer insulating film.

【0027】本発明による他の誘電体薄膜素子の製造方
法は、基板上に、拡散バリア層を形成する工程と、該拡
散バリア層上に、下部電極層および誘電体層を含む多層
薄膜を形成する工程と、該多層薄膜の上に、該拡散バリ
ア層を構成する元素の少なくとも1種を含んでいる、被
酸化性を有する第1の窒化物層のパターンを形成する工
程と、該第1の窒化物層のパターンをマスクとして、酸
化性ガスを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を選択的
にエッチングすることによって、該下部電極層を所望の
形状にパターニングする工程と、該第1の窒化物層のパ
ターンを除去する工程と、を包含しており、そのことに
より上記目的が達成される。
Another method of manufacturing a dielectric thin film element according to the present invention is a step of forming a diffusion barrier layer on a substrate, and forming a multilayer thin film including a lower electrode layer and a dielectric layer on the diffusion barrier layer. And a step of forming, on the multilayer thin film, a pattern of a oxidizable first nitride layer containing at least one kind of an element constituting the diffusion barrier layer, and the first step. Patterning the lower electrode layer into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film with a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the nitride layer as a mask. And removing the pattern of the nitride layer, thereby achieving the above object.

【0028】ある実施形態では、前記拡散バリア層は、
TaSiN、HfSiN、TiNまたはTiAlNによ
って形成されている。
In one embodiment, the diffusion barrier layer is
It is formed of TaSiN, HfSiN, TiN or TiAlN.

【0029】ある実施形態では、前記混合ガス中の酸化
性ガスの割合は、0%以上70%以下である。
In one embodiment, the ratio of the oxidizing gas in the mixed gas is 20 % or more and 70% or less.

【0030】本発明による強誘電体薄膜素子は、上記の
製造方法によって製造された誘電体薄膜素子を含む。ま
た、本発明による高誘電体薄膜素子は、上記の製造方法
によって製造された誘電体薄膜素子を含む。また、本発
明による半導体装置は、集積回路ウェハ上の集積回路の
回路部に設けられた、上記の製造方法によって製造され
た誘電体薄膜素子を有する。
The ferroelectric thin film element according to the present invention includes the dielectric thin film element manufactured by the above manufacturing method. The high dielectric thin film element according to the present invention includes the dielectric thin film element manufactured by the above manufacturing method. Further, the semiconductor device according to the present invention has the dielectric thin film element manufactured by the above manufacturing method, which is provided in the circuit portion of the integrated circuit on the integrated circuit wafer.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の最も基本的な特
徴は、図1を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The most basic features of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0032】図1は、誘電体薄膜素子の基本的な構成の
要部の断面を示す。この誘電体薄膜素子は、基板10
と、基板10の表面に形成されたバッファ層(密着層)
12と、バッファ層12上の拡散バリア層22と、下部
電極層24と、誘電体層25と、上部電極層28と、を
備えている。バッファ層12は、拡散バリア層22の酸
化を防いだり基板10との密着性を良くするためのもの
である。拡散バリア層22は、基板10と誘電体層25
との間の元素の相互拡散を防ぐためのものである。
FIG. 1 shows a cross section of the essential part of the basic structure of a dielectric thin film element. This dielectric thin film element is used for the substrate 10
And a buffer layer (adhesion layer) formed on the surface of the substrate 10.
12, a diffusion barrier layer 22 on the buffer layer 12, a lower electrode layer 24, a dielectric layer 25, and an upper electrode layer 28. The buffer layer 12 is for preventing oxidation of the diffusion barrier layer 22 and improving adhesion with the substrate 10. The diffusion barrier layer 22 includes the substrate 10 and the dielectric layer 25.
It is for preventing mutual diffusion of elements between and.

【0033】本発明において、電極層などを微細加工す
るためのエッチング工程で用いられるマスクとして、被
酸化性を有する、金属元素を含む窒化物層(第1の窒化
物層及び第2の窒化物層)を用いる点にある。このよう
なマスクを用いて、電極層のみ、もしくは誘電体層と電
極層とを連続的にエッチングする。このような窒化物層
によるマスクは、エッチング工程中に、酸化性ガスを含
む混合ガスによって酸化されるので、エッチング耐性が
著しく大きくなる。このため、酸化されたマスクは、エ
ッチングされなくなる。このようなエッチング耐性の高
いマスクを用いることによって、その厚さを20〜50
0nm程度まで薄くすることができるため、上述した従
来による厚いマスクに伴う問題が回避できる。なお、以
下では、上記の窒化物層を、「耐エッチング膜」とも呼
ぶ。
In the present invention, as a mask used in an etching process for finely processing an electrode layer and the like, a nitride layer (first nitride layer and second nitride layer) containing a metal element, which is oxidizable, is used. Layer) is used. Using such a mask, only the electrode layer or the dielectric layer and the electrode layer are continuously etched. Since the mask made of such a nitride layer is oxidized by the mixed gas containing the oxidizing gas during the etching process, the etching resistance is significantly increased. Therefore, the oxidized mask is not etched. By using such a mask having high etching resistance, the thickness of the mask is set to 20 to 50.
Since the thickness can be reduced to about 0 nm, the problems associated with the conventional thick mask described above can be avoided. In addition, below, the above-mentioned nitride layer is also called an "etching resistant film".

【0034】上記の耐エッチング膜の好ましい厚さにつ
いて、20nmという下限は、膜として存在できる薄さ
である。膜の厚さが20nm以下になると、膜にしま状
のグレインが成長したり、膜になったとしてもピンホー
ルなどによる影響が生じるので、本発明による上記の効
果が得られなくなる。一方、500nmという上限は、
成膜時に応力による剥離が起こらないような厚さであ
る。膜の厚さが500nm以上になると、膜の形成時に
おいて、膜の応力による剥離やクラックなどが生じる恐
れがある。このことによっても、本発明の上記の効果が
得られない可能性がある。また、膜形成のしやすさなど
を考慮して、耐エッチング膜の厚さを、約20〜250
nmにする方がより好ましい。
Regarding the preferred thickness of the etching resistant film, the lower limit of 20 nm is the thinness that can exist as a film. When the thickness of the film is 20 nm or less, stripe-shaped grains grow on the film, and even if it becomes a film, it is affected by pinholes and the like, so that the above effect of the present invention cannot be obtained. On the other hand, the upper limit of 500 nm is
The thickness is such that peeling due to stress does not occur during film formation. When the thickness of the film is 500 nm or more, peeling or cracks due to the stress of the film may occur during the formation of the film. This may also prevent the above effects of the present invention from being obtained. Further, in consideration of the ease of film formation, the thickness of the etching resistant film is set to about 20 to 250.
nm is more preferable.

【0035】耐エッチング膜は、例えばTaSiN、H
fSiN、TiNまたはTiAlN等の窒化物で形成さ
れ得る。これらの化合物は、酸化性ガスによって酸化さ
れやすい。本願明細書において、耐エッチング膜が「酸
化されやすい」ということは、例えば、Pt、Auまた
はIrのような貴金属より酸化されやすいことはもちろ
んのことで、Siと比較しても酸化されやすいというこ
とを意味する。Siのような元素は、常温ではほとんど
酸化されず、高温(例えば、約600℃以上の温度)の
酸素中では酸化されるが、その進行は遅いし、酸素プラ
ズマ雰囲気中でも同様である。しかし、本発明の耐エッ
チング膜は、これらのような条件では、容易に酸化され
る。
The etching resistant film is, for example, TaSiN or H.
It may be formed of a nitride such as fSiN, TiN or TiAlN. These compounds are easily oxidized by an oxidizing gas. In the specification of the present application, the fact that the etching resistant film is “easily oxidized” means that it is more easily oxidized than a noble metal such as Pt, Au, or Ir, and easily oxidized even compared with Si. Means that. An element such as Si is hardly oxidized at normal temperature and is oxidized in high temperature oxygen (for example, a temperature of about 600 ° C. or higher), but its progress is slow and the same is true in an oxygen plasma atmosphere. However, the etching resistant film of the present invention is easily oxidized under such conditions.

【0036】耐エッチング膜が例えばTaSiNによっ
て形成されている場合、酸化によって、TaがTa25
に変化し、TaSiN層の表面にTa25による強固な
被膜が形成される。この被膜によって、TaSiNは、
ハロゲンガスによる化学作用ではエッチングされなくな
る。工程中におけるスパッタ作用などによってTa25
がなくなっても、すぐに新たなTaがTa25に酸化さ
れ、TaSiNがエッチングされることを防止する。
When the etching resistant film is formed of, for example, TaSiN, Ta is converted into Ta 2 O 5 by oxidation.
And a strong coating film of Ta 2 O 5 is formed on the surface of the TaSiN layer. This coating allows TaSiN to
It is not etched by the chemical action of the halogen gas. Ta 2 O 5 may be generated due to the sputtering action during the process.
Even if it disappears, new Ta is immediately oxidized to Ta 2 O 5 and TaSiN is prevented from being etched.

【0037】また、エッチングに用いる上記の混合ガス
は、酸化性ガス及びハロゲンガスを含む。酸化性ガスと
して、O2、O3またはN2O等が用いられ、ハロゲンガ
スとしては塩素ガス等が用いられる。
The mixed gas used for etching contains an oxidizing gas and a halogen gas. O 2 , O 3, N 2 O or the like is used as the oxidizing gas, and chlorine gas or the like is used as the halogen gas.

【0038】また、拡散バリア層22と耐エッチング膜
40とを同じ化合物で形成することによって、電極層、
もしくは誘電体層及び電極層のエッチングが完了した後
に、耐エッチング膜40の除去を、拡散バリア層22の
エッチングと同時に行うことができる。拡散バリア属と
耐エッチング属が同じ化合物で形成されていない場合に
は、電極層、もしくは誘電体層及び電極層のエッチング
が完了した後に、その下地とエッチレート差がとれるガ
スを用いて、耐エッチング膜40の除去を行う。
Further, by forming the diffusion barrier layer 22 and the etching resistant film 40 with the same compound, the electrode layer,
Alternatively, the etching resistant film 40 can be removed simultaneously with the etching of the diffusion barrier layer 22 after the etching of the dielectric layer and the electrode layer is completed. When the diffusion barrier group and the etching resistant group are not formed of the same compound, after the etching of the electrode layer, or the dielectric layer and the electrode layer is completed, a gas that has a difference in etching rate from the underlying layer is used to resist the etching. The etching film 40 is removed.

【0039】本発明の強誘電体素子は、強誘電体キャパ
シタを含んでおり、さらに、半導体装置の構成要素の一
部として、集積回路用のウェハに搭載したものを含む。
また、本発明の形成方法は、不揮発性メモリの容量部、
またはFET(電界効果トランジスタ)のゲート部に含
まれる誘電体薄膜素子の製造にも適用でき、ソース/ド
レイン領域などを含むMFMIS−FET(Metal Ferr
oelectric Metal Insulator Semiconductor FET))、M
FS−FET(Metal Ferroelectric Semiconductor FE
T)等の薄膜素子の形成方法として使用することもでき
る。
The ferroelectric element of the present invention includes a ferroelectric capacitor, and further includes one mounted on a wafer for an integrated circuit as a part of the components of the semiconductor device.
In addition, the forming method of the present invention, the capacity portion of the non-volatile memory,
Alternatively, it can be applied to manufacture of a dielectric thin film element included in a gate portion of an FET (field effect transistor), and includes an MFMIS-FET (Metal Ferrite) including a source / drain region.
oelectric Metal Insulator Semiconductor FET)), M
FS-FET (Metal Ferroelectric Semiconductor FE
It can also be used as a method for forming a thin film element such as T).

【0040】以下に、図面を参照しながら、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0041】(第1の実施形態)図2(a)〜(e)
は、本発明による誘電体薄膜素子の製造方法の第1の実
施形態を示す。本実施形態において、下部電極層24の
パターニングのためのエッチング方法を説明する。
(First Embodiment) FIGS. 2A to 2E.
1 shows a first embodiment of a method for manufacturing a dielectric thin film element according to the present invention. In this embodiment, an etching method for patterning the lower electrode layer 24 will be described.

【0042】まず、図2(a)に示すように、シリコン
基板10の表面に、約600nmの厚さのシリコン酸化
膜11をCVD法を用いて形成する。次に、DCマグネ
トロン反応性スパッタ法で、膜厚約100nmのアモル
ファス状のタンタルシリコン窒化物(TaSiN)層を
成膜することによって、拡散バリア層22を形成する。
その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン
窒化膜の安定化を行う。この熱処理は成膜条件によっ
て、特に必要がない場合もある。タンタルシリコン窒化
膜の成膜条件は、次の通りである。合金ターゲットの元
素モル比がTa:Si=10:3程度、基板温度が約5
00℃、スパッタパワーが約2000W、スパッタガス
圧が約0.7Pa、及びAr/N2流量比が3/2程度
である。熱処理条件について、純窒素雰囲気中での昇温
速度が5℃/min程度、保持温度が約600℃、保持
時間が約1時間である。
First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 600 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 by the CVD method. Next, the diffusion barrier layer 22 is formed by depositing an amorphous tantalum silicon nitride (TaSiN) layer with a film thickness of about 100 nm by DC magnetron reactive sputtering.
After that, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment may not be necessary depending on the film forming conditions. The conditions for forming the tantalum silicon nitride film are as follows. The element target has an elemental molar ratio of Ta: Si = 10: 3 and a substrate temperature of about 5
The temperature is 00 ° C., the sputtering power is about 2000 W, the sputtering gas pressure is about 0.7 Pa, and the Ar / N 2 flow rate ratio is about 3/2. Regarding the heat treatment conditions, the temperature rising rate in a pure nitrogen atmosphere is about 5 ° C./min, the holding temperature is about 600 ° C., and the holding time is about 1 hour.

【0043】上記条件のもとで形成されるタンタルシリ
コン窒化膜は、Ta0.85Si0.15 0.41という組成を有
し、アモルファス構造を有する。これらのことは、それ
ぞれオージェ分光分析及びX線回折分析により確認され
る。
Tantalum silli formed under the above conditions
Connitride film is Ta0.85Si0.15N 0.41Having a composition
And has an amorphous structure. These things are that
Confirmed by Auger spectroscopic analysis and X-ray diffraction analysis, respectively
It

【0044】次に、タンタルシリコン窒化膜による拡散
バリア層22の上に、DCマグネトロンスパッタ法で、
下部電極層24としてイリジウム(Ir)層(厚さ、約
150nm)を形成する。形成条件は、DCパワー0.
5kW、基板温度500℃、ガス圧0.6Paである。
スパッタガスとしては、Arガスのみを用いる。その
後、耐エッチング膜40として、拡散バリア層22と同
じ組成のタンタルシリコン窒化物層(膜厚、約120n
m)を、拡散バリア層22の場合と同じ方法で形成す
る。さらに、耐エッチング膜40の上に、膜厚1μmの
レジストパターン50を形成し、通常のフォトリソグラ
フィ技術により角800〜2500nm程度にパターニ
ングする。
Next, on the diffusion barrier layer 22 made of a tantalum silicon nitride film, by a DC magnetron sputtering method,
An iridium (Ir) layer (thickness, about 150 nm) is formed as the lower electrode layer 24. The formation conditions are DC power 0.
The temperature is 5 kW, the substrate temperature is 500 ° C., and the gas pressure is 0.6 Pa.
Only Ar gas is used as the sputtering gas. After that, as the etching resistant film 40, a tantalum silicon nitride layer (film thickness, about 120 n) having the same composition as the diffusion barrier layer 22 is formed.
m) is formed in the same way as for the diffusion barrier layer 22. Further, a resist pattern 50 having a film thickness of 1 μm is formed on the etching resistant film 40 and is patterned into a corner of about 800 to 2500 nm by a normal photolithography technique.

【0045】以上のように、図2(a)に示される構成
が得られる。拡散バリア層22及び下部電極層24を含
む層構造を「多層薄膜」と称する。
As described above, the structure shown in FIG. 2A is obtained. A layered structure including the diffusion barrier layer 22 and the lower electrode layer 24 is referred to as a “multilayer thin film”.

【0046】以下に、耐エッチング膜40及び下部電極
層24をパターニングするためのエッチング方法を説明
する。エッチングは、図3に示すようなECR(電子サ
イクロトロン共鳴)プラズマエッチング装置を用いて行
われる。この装置は、ソレノイドコイル80、ウエハ8
1、電極82、O2ガス導入口83、ハロゲンガス導入
口84、2.45GHzマイクロ波88及び13.56
MHz高周波89によって構成される。エッチングの基
本条件として、圧力が約1.4mTorr、マイクロ波
出力が約l000Wである。
An etching method for patterning the etching resistant film 40 and the lower electrode layer 24 will be described below. Etching is performed using an ECR (electron cyclotron resonance) plasma etching apparatus as shown in FIG. This device includes a solenoid coil 80 and a wafer 8.
1, electrode 82, O 2 gas inlet 83, halogen gas inlet 84, 2.45 GHz microwave 88 and 13.56
It is constituted by a high frequency 89 of MHz. As basic conditions for etching, the pressure is about 1.4 mTorr and the microwave output is about 1000 W.

【0047】まず、図2(b)に示すように、TaSi
Nによる耐エッチング膜40を、レジストパターン50
をマスクとして、塩素ガス約50SCCM、RFPow
er約100Wにおけるエッチングにより、所望の形状
にパターニングする。この際のエッチングガスは塩素ガ
スに限らず、シリコン系の残さが残る場合にはフッ素系
のハロゲンガス、もしくはそれらの混合ガスを用いると
良い。
First, as shown in FIG. 2B, TaSi
The N-resistant etching film 40 is replaced with the resist pattern 50.
Approximately 50 SCCM of chlorine gas, RFPow as a mask
Patterning into a desired shape is performed by etching at about 100 W. The etching gas at this time is not limited to chlorine gas, and if a silicon-based residue remains, a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used.

【0048】その後、図2(c)に示すように、レジス
トパターン50を除去する。レジストパターン50の除
去には、オゾンを用いたアッシングや剥離剤を用いるこ
とができる。
After that, as shown in FIG. 2C, the resist pattern 50 is removed. For removing the resist pattern 50, ashing using ozone or a stripping agent can be used.

【0049】その後、図2(d)に示すように、耐エッ
チング膜40をマスクとして、Ir膜である下部電極層
24を、エッチングによって所望の形状にパターニング
する。この際のエッチングガスについて、ハロゲンガス
として塩素ガス(Cl2)を、酸化性ガスとして酸素
(O2)を使用し、ガス流量はCl2/O2=64/16
SCCM程度に設定される。RFPowerは、約10
0Wに設定される。エッチングガスの流量比と、Ir膜
(下部電極層24)及びTaSiN層(耐エッチング膜
40及び拡散バリア層22)のエッチレートとの関係
は、図4に示される(四角の印はIr膜24のデータ、
丸の印はTaSiN層40のデータ)。図4に示される
ように、酸素流量が総流量の約20%以上では、TaS
iN層のエッチングのエッチレートが8nm/min程
度まで低下し、TaSiN層のエッチングの進行が実質
的に止まっている。エッチングの進行が止まっているこ
とは、TaSiN膜は、酸素ガスによって酸化され、そ
の結果エッチング耐性が向上したからである。このよう
に酸化されたTaSiN膜(耐エッチング膜40’及び
拡散バリア層22’)は、薄いTa25被膜によって保
護されたTaSiN層によって構成される。
Then, as shown in FIG. 2D, the lower electrode layer 24, which is an Ir film, is patterned into a desired shape by etching using the etching resistant film 40 as a mask. As the etching gas at this time, chlorine gas (Cl 2 ) was used as a halogen gas, oxygen (O 2 ) was used as an oxidizing gas, and the gas flow rate was Cl 2 / O 2 = 64/16.
It is set to about SCCM. RFPower is about 10
It is set to 0W. The relationship between the flow rate ratio of the etching gas and the etching rates of the Ir film (lower electrode layer 24) and the TaSiN layer (the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22) is shown in FIG. 4 (square marks indicate the Ir film 24). data from,
The circle mark is the data of the TaSiN layer 40). As shown in FIG. 4, when the oxygen flow rate is about 20% or more of the total flow rate, TaS
The etching rate of the iN layer is reduced to about 8 nm / min, and the progress of the etching of the TaSiN layer is substantially stopped. The reason why the progress of etching is stopped is that the TaSiN film is oxidized by oxygen gas, and as a result, the etching resistance is improved. Such oxidized TaSiN film (anti-etching film 40 'and the diffusion barrier layer 22') is constituted by a TaSiN layer protected by a thin Ta 2 O 5 film.

【0050】図4の結果から、エッチングガスとして、
約20%以上の酸素流量でエッチングを行うことが必要
となる。また、酸素流量が総流量の80%程度以上にな
る場合、Ir膜のエッチレートが低下するので、酸素流
量は総流量の約70%以下であることが好ましい。
From the results of FIG. 4, as the etching gas,
It is necessary to perform etching at an oxygen flow rate of about 20% or more. Further, when the oxygen flow rate is about 80% or more of the total flow rate, the etching rate of the Ir film decreases, so the oxygen flow rate is preferably about 70% or less of the total flow rate.

【0051】次に、耐エッチング膜40’の除去、及び
拡散バリア層22’のパターニングのためのエッチング
を同時に行う。この際のエッチング条件は、本実施形態
では塩素を約50SCCM、RFPower約100W
である。なお、エッチングガスは塩素のみに限らず、フ
ッ素系のハロゲンガス、またはそれらの混合ガスを用い
ても良い。耐エッチング膜40’及び拡散バリア層2
2’が同一の組成を有するため、耐エッチング膜40’
の除去と拡散バリア層22’の選択的なエッチングは同
時に進行する。このため、これらの層のエッチレート差
を考慮してエッチング条件を設定する必要がなく、エッ
チングが簡単になる。
Next, etching for removing the etching resistant film 40 'and patterning the diffusion barrier layer 22' is performed at the same time. In this embodiment, the etching conditions are chlorine of about 50 SCCM and RF power of about 100 W in this embodiment.
Is. The etching gas is not limited to chlorine, and a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used. Etching resistant film 40 'and diffusion barrier layer 2
Since 2'has the same composition, the etching resistant film 40 '
And the selective etching of the diffusion barrier layer 22 'proceed simultaneously. Therefore, it is not necessary to set the etching conditions in consideration of the difference in the etching rates of these layers, and the etching becomes simple.

【0052】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal forming the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0053】また、以上の説明では下部電極層24をエ
ッチングするガスとして、Cl2による塩素ガスとO2
よる酸化性ガスを使用したが、本発明はこれには限定さ
れない。塩素系ガスとしてHCl、BCl3、Cl2、C
Cl4、CHxCl4-x、COCl2、S2Cl2、PC
3、CClxBr4-x、NOCl、SiCl4等、ハロゲ
ン化ガスとしてCF4、24、CHF3、C26、C3
8、C410、SF6、S 22、CHFCl2、BrF3、B
rF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3、Si
4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3
BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2、S2
2等(但しxは4以下の整数)、酸化性ガスとしてO2
やO3やN2O等のガス、またはそれらの混合ガスを用い
てドライエッチングを行ってもよい。
Further, in the above description, the lower electrode layer 24 is omitted.
Cl as a gas for etching2Chlorine gas and O2To
However, the present invention is not limited to this.
I can't. HCl, BCl as chlorine-based gas3, Cl2, C
ClFour, CHxCl4-x, COCl2, S2Cl2, PC
l3, CClxBr4-x, NOCl, SiClFourEtc.
CF as gasFour,C2FFour, CHF3, C2F6, C3F
8, CFourFTen,SF6, S 2F2, CHFCl2, BrF3, B
rFFive, HBr, HF, BF3, COF2,NF3, Si
FFour, XeF2, CFxCl4-x, CHFCl2, ClF3,
BBr3, CBrFour, CFxBr4-x, CHFBr2, S2B
r2Etc. (however, x is an integer of 4 or less), O as the oxidizing gas2
And O3And N2Using a gas such as O or a mixed gas of them
Dry etching may be performed.

【0054】また、本実施形態で耐エッチング膜40及
び拡散バリア層22として、Ta0. 85Si0.150.41
を用いたが、それと異なる組成比のTaSiN、または
HrSiN、TiN、TiA1N等の酸化しやすい膜を
使用してもよい。これらの化合物の組成は、エッチング
の効果を考慮して限定する必要はなく、どのような組成
でも本発明のエッチング方法によりエッチングが可能で
ある。但し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散
バリア層22として、例えばTaxSi1-xy膜の場
合、0.75<x<0.95、0.3<y<0.5の範
囲であればより好ましい。
[0054] Further, as the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22 in this embodiment uses the Ta 0. 85 Si 0.15 N 0.41 layer, which is different from the composition ratio of TaSiN or HrSiN, TiN, oxides such as TiA1N, A membrane that is easy to handle may be used. It is not necessary to limit the composition of these compounds in consideration of the effect of etching, and any composition can be etched by the etching method of the present invention. However, in consideration of electrical characteristics or heat resistance, when the diffusion barrier layer 22 is, for example, a Ta x Si 1-x N y film, 0.75 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5 are satisfied. The range is more preferable.

【0055】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
40)の除去及び拡散バリア層のエッチングの際には、
HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、C
OCl2、S2Cl2、PCl3、CClxBr4-x、NOC
l、SiCl4、CF4、C24、CHF3、C26、C3
8、C410、SF6、22、CHFCl2、BrF3
BrF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3、Si
4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3
BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2、及び
2Br2(但しxは4以下の整数)を含む群から選択さ
れる一つ以上のガスを使用することでエッチングを完了
することができる。さらに、これらの酸化しやすい窒素
化合物をマスクとして使用する場合にはO2やO3やN2
O等の酸化性ガスをハロゲンガスまたはハロゲン化ガス
に添加してエッチングを行い、例えば酸素を総量の20
%以上添加すればよい。
When removing the mask (etching resistant film 40) formed of TaSiN, HfSiN, TiN or TiAlN and etching the diffusion barrier layer,
HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , C
OCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOC
1, SiCl 4 , CF 4 , C 2 F 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3
F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHFCl 2, BrF 3,
BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 , Si
F 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , ClF 3 ,
Etching is completed by using at least one gas selected from the group including BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less). can do. Furthermore, when using these oxidizable nitrogen compounds as a mask, O 2 , O 3 and N 2 are used.
An oxidizing gas such as O is added to a halogen gas or a halogenated gas to perform etching, and oxygen is added to a total amount of 20
% Or more may be added.

【0056】また、基板10としては、半導体装置や集
積回路等の基板として使用することができるものであれ
ば特にシリコン基板に限定されるものではなく、GaA
s等の化合物半導体基板、MgO等の酸化物結晶基板、
ガラス基板など、形成しようとする素子の種類、用途等
により選択することができる。上記の基板の中で、シリ
コン基板がもっとも好ましい。
The substrate 10 is not particularly limited to a silicon substrate as long as it can be used as a substrate for semiconductor devices, integrated circuits, etc.
compound semiconductor substrate such as s, oxide crystal substrate such as MgO,
It can be selected according to the type of element to be formed, application, etc., such as a glass substrate. Of the above substrates, silicon substrates are most preferred.

【0057】また、シリコン酸化膜11と拡散バリア層
22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及び
Wを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合物
で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよい。
Further, between the silicon oxide film 11 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo, and W was formed. A buffer layer (adhesion layer) may be formed.

【0058】なお、上記のバッファ層、拡散バリア層2
2、及び下部電極層24を含む構造を下部電極構造とす
る。本願明細書において、下部電極構造は、誘電体素子
の一部、つまりキャパシタ電極を意味する。下部電極構
造は、スパッタ法や蒸着法のような公知の方法で基板上
に直接に形成しても良いし、絶縁膜、下層配線、所望の
素子、層間絶縁膜等またはこれらの複数を備えた基板に
形成しても良い。
The above-mentioned buffer layer and diffusion barrier layer 2
The structure including 2 and the lower electrode layer 24 is referred to as a lower electrode structure. In the present specification, the lower electrode structure means a part of the dielectric element, that is, a capacitor electrode. The lower electrode structure may be formed directly on the substrate by a known method such as a sputtering method or a vapor deposition method, or may be provided with an insulating film, a lower layer wiring, a desired element, an interlayer insulating film, or the like or a plurality of these. It may be formed on the substrate.

【0059】上記のようにエッチングを行い、加工され
た電極は、従来法のレジストやシリコン酸化膜マスクの
場合と比較して、マスクが非常に薄いため側壁に付着す
る残さがなく、また、マイクロローディングも大幅に低
減される。
Compared with the case of the conventional resist or silicon oxide film mask, the electrode processed by etching as described above has a very thin mask and there is no residue attached to the side wall. Loading is also greatly reduced.

【0060】電極のパターニング精度はTaSiNマス
ク精度に依存し、TaSiNマスクの精度はそれを形成
する為のレジストパターン精度に依存する。レジストパ
ターンは、TaSiNマスクのみを形成するためのもの
であるので、レジスト自体の膜厚を薄くすることができ
る。このため、焦点深度や解像度が向上するために従来
の厚いレジストを用いる場合と比較して微細化が容易に
行える。
The patterning accuracy of the electrode depends on the accuracy of the TaSiN mask, and the accuracy of the TaSiN mask depends on the accuracy of the resist pattern for forming it. Since the resist pattern is for forming only the TaSiN mask, the film thickness of the resist itself can be reduced. Therefore, in order to improve the depth of focus and the resolution, miniaturization can be easily performed as compared with the case of using a conventional thick resist.

【0061】また、マスクとしての耐エッチング膜40
と下地の拡散バリア層22の組成を同じにすることで、
マスク除去と拡散バリア層のエッチングを同時に行うこ
とができる。このことは、従来のSOG、CVDSiO
2、Tiマスク等の場合と異なり、マスクと下地の選択
比を考慮する必要がないため簡単にマスクを除去でき
る。これらのことから、本発明における手法により微細
キャパシタ形成のための高精度のエッチングを行うこと
が可能となる。
Further, the etching resistant film 40 as a mask
By making the composition of the underlying diffusion barrier layer 22 the same,
The mask removal and the diffusion barrier layer etching can be performed simultaneously. This means that conventional SOG and CVD SiO
2. Unlike the case of the Ti mask and the like, it is not necessary to consider the selection ratio between the mask and the base, so that the mask can be easily removed. For these reasons, the method of the present invention enables highly accurate etching for forming a fine capacitor.

【0062】(第2の実施形態)第1の実施形態ではエ
ッチングされる多層薄膜20は下部電極層24のみを含
んでいるが、第2の実施形態では、誘電体層を含む多層
薄膜のエッチングについて説明する。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the multilayer thin film 20 to be etched includes only the lower electrode layer 24, but in the second embodiment, the multilayer thin film including the dielectric layer is etched. Will be described.

【0063】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板10の表面に、約600nmの厚さのシリコン酸化
膜11をCVD法を用いて形成する。次に、DCマグネ
トロン反応性スパッタ法で、膜厚約100nmのアモル
ファス状のタンタルシリコン窒化物(TaSiN)層を
成膜することによって、拡散バリア層22を形成する。
その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン
窒化膜の安定化を行う。次に、拡散バリア層22の上
に、DCマグネトロンスパッタ法で、下部電極層24と
してイリジウム(Ir)層を形成する。拡散バリア層2
2及び下部電極層24の成膜条件並びに熱処理条件は、
第1の実施形態と同様である。
First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 600 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 by the CVD method. Next, the diffusion barrier layer 22 is formed by depositing an amorphous tantalum silicon nitride (TaSiN) layer with a film thickness of about 100 nm by DC magnetron reactive sputtering.
After that, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. Next, an iridium (Ir) layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method. Diffusion barrier layer 2
2 and the film formation conditions of the lower electrode layer 24 and the heat treatment conditions are
It is similar to the first embodiment.

【0064】次に、下部電極層24上に、強誘電体であ
るSrBi2Ta29(SBT)を用いて誘電体層25
を形成する。形成法としては、次のようなスピンオン法
を用いる。先ず、構成元素を溶媒に分散させた前駆体溶
液を作製し、その前駆体溶液を、スピナーを用いて回転
数を3000rpmにして基板に塗布する。大気中で1
50℃10分間の乾燥を行った後、大気中で400℃で
30分の仮焼成を行う。その後、700℃で1時間の結
晶化を行った。これらの工程を3回繰り返し、誘電体層
25としてSBT薄膜を約200nmに形成する。
Next, a dielectric layer 25 is formed on the lower electrode layer 24 by using SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) which is a ferroelectric substance.
To form. As a forming method, the following spin-on method is used. First, a precursor solution in which constituent elements are dispersed in a solvent is prepared, and the precursor solution is applied to a substrate using a spinner at a rotation speed of 3000 rpm. In the atmosphere 1
After drying at 50 ° C. for 10 minutes, pre-baking is performed at 400 ° C. for 30 minutes in the air. Then, crystallization was performed at 700 ° C. for 1 hour. These steps are repeated three times to form the SBT thin film as the dielectric layer 25 to a thickness of about 200 nm.

【0065】次に、誘電体層25(SBT薄膜)上に、
シリコン酸化膜による層間絶緑膜(NSG)27を50
nm程度形成する。層間絶縁膜27の形成には、CVD
法を用いる。この層間絶縁膜27は、マスク除去の際に
SBT表面がプラズマに直接さらされてダメージが加わ
り特性が悪くなることを防ぐためのものである。なお、
エッチング後に特性回復の処理を行う場合には、この層
はなくても良い。また、上部電極の形成を先に行う場合
には、誘電体層25を形成した後、その上に上部電極を
形成してから層間絶縁膜27を形成しても良い。
Next, on the dielectric layer 25 (SBT thin film),
50 between interlayer insulation film (NSG) 27 made of silicon oxide film
about nm. CVD is used to form the interlayer insulating film 27.
Use the method. The interlayer insulating film 27 is provided to prevent the SBT surface from being directly exposed to plasma and being damaged when the mask is removed, thereby deteriorating the characteristics. In addition,
This layer may be omitted when the property recovery process is performed after etching. If the upper electrode is formed first, the interlayer insulating film 27 may be formed after forming the dielectric layer 25 and then forming the upper electrode thereon.

【0066】その後、第1の実施形態と同様な方法で、
層間絶緑膜27上に、拡散バリア層22と同じ組成の耐
エッチング膜40(タンタルシリコン窒化物層)を形成
する。さらに、耐エッチング膜40の上に、膜厚1μm
のレジストパターン50を形成する。以上のように、図
5(a)に示される構成が得られる。多層薄膜20は、
拡散バリア層22、下部電極層24、誘電体層25及び
層間絶緑膜27を含む。
Then, in the same manner as in the first embodiment,
An etching resistant film 40 (tantalum silicon nitride layer) having the same composition as that of the diffusion barrier layer 22 is formed on the interlayer insulating film 27. Furthermore, a film thickness of 1 μm is formed on the etching resistant film 40.
Forming a resist pattern 50. As described above, the configuration shown in FIG. 5A is obtained. The multilayer thin film 20 is
The diffusion barrier layer 22, the lower electrode layer 24, the dielectric layer 25, and the interlayer insulating film 27 are included.

【0067】その後、第1の実施形態と同様に、耐エッ
チング膜40のパターニングを行う。この際、図5
(b)に示されるように、層間絶縁膜27は、耐エッチ
ング膜40と同じ形状にエッチングされる。この際の層
間絶縁膜27のエッチングは、Cl2ガスとC26ガス
を用いる。ここで、層間絶緑膜27のエッチング速度が
TaSiN層40より速い場合、膜荒れの原因となる。
図6に示すように、C26の流量比が総流量に対して約
50%以下の時に、TaSiN層40のエッチレートが
シリコン酸化膜(層間絶緑膜27)より早くなる。しか
し、C26の流量比が30%より小さい場合には残さが
出るため、C26の流量比は、約30%以上50%以下
にすることが好ましい。
After that, as in the first embodiment, the etching resistant film 40 is patterned. At this time, FIG.
As shown in (b), the interlayer insulating film 27 is etched into the same shape as the etching resistant film 40. At this time, the interlayer insulating film 27 is etched using Cl 2 gas and C 2 F 6 gas. Here, if the etching rate of the interlayer insulating film 27 is higher than that of the TaSiN layer 40, it causes film roughness.
As shown in FIG. 6, when the flow rate ratio of C 2 F 6 is about 50% or less with respect to the total flow rate, the etching rate of the TaSiN layer 40 becomes faster than that of the silicon oxide film (interlayer insulating film 27). However, when the flow rate ratio of C 2 F 6 is smaller than 30%, a residue is left. Therefore, it is preferable that the flow rate ratio of C 2 F 6 is about 30% or more and 50% or less.

【0068】次に、TaSiN膜(耐エッチング膜)4
0のマスクを用いて、誘電体層25であるSBT薄膜2
5、及び下部電極層24であるIr膜24のエッチング
を行う。
Next, TaSiN film (etching resistant film) 4
SBT thin film 2 which is a dielectric layer 25 using a mask of 0
5, and the Ir film 24 that is the lower electrode layer 24 is etched.

【0069】図4に示すように、SBT薄膜25(三角
の印)のエッチレートは、酸素添加量が総流量の50%
程度までは緩やかに下がり、それ以上では急激に遅くな
る。その為、エッチングの際には総流量に対する酸素の
流量が、20%以上50%以下程度であることが望まし
い。本実施形態では、SBT薄膜25及びIr薄膜24
は、共にCl2/O2=61/16SCCM程度、RF=
100W程度の条件でエッチングを行い、図5(c)に
示される形状にエッチングされる。このエッチング工程
において、TaSiN膜は、酸素ガスによって酸化さ
れ、その結果エッチング耐性が向上する。このように酸
化されたTaSiN膜(耐エッチング膜40’及び拡散
バリア層22’)は、薄いTa25被膜によって保護さ
れたTaSiN層によって構成される。
As shown in FIG. 4, the etching rate of the SBT thin film 25 (marked with triangles) is such that the amount of oxygen added is 50% of the total flow rate.
It gradually decreases to a certain degree, and becomes sharply slower than that. Therefore, it is desirable that the flow rate of oxygen is about 20% or more and 50% or less with respect to the total flow rate during etching. In the present embodiment, the SBT thin film 25 and the Ir thin film 24
Are both Cl 2 / O 2 = 61/16 SCCM, RF =
The etching is performed under the condition of about 100 W, and the shape shown in FIG. In this etching process, the TaSiN film is oxidized by oxygen gas, and as a result, the etching resistance is improved. Such oxidized TaSiN film (anti-etching film 40 'and the diffusion barrier layer 22') is constituted by a TaSiN layer protected by a thin Ta 2 O 5 film.

【0070】次に、図5(d)に示すように、耐エッチ
ング膜40’と下地の拡散バリア層22’のエッチング
を同時に行う。この際のエッチング条件は、第1の実施
形態と同様に、Cl2/O2=61/16SCCM程度、
RF=100W程度で行った。この際のエッチングガス
は、塩素のみに限らず、フッ素系のハロゲンガス、また
はそれらの混合ガスを用いても良い。
Next, as shown in FIG. 5D, the etching resistant film 40 'and the underlying diffusion barrier layer 22' are simultaneously etched. The etching conditions at this time are Cl 2 / O 2 = 61/16 SCCM, as in the first embodiment.
It was performed at RF = about 100 W. The etching gas at this time is not limited to chlorine, and a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used.

【0071】以下に、誘電体層25についてより詳細に
説明する。誘電体層25としては、Bi系強誘電体(S
rBi2、Ta29、Bi4Ti312)のような強誘電体
薄膜、または酸化物強誘電体PZT(チタン酸ジルコン
酸鉛)等を使用することができる。
The dielectric layer 25 will be described in more detail below. As the dielectric layer 25, a Bi-based ferroelectric (S
A ferroelectric thin film such as rBi 2, Ta 2 O 9 , Bi 4 Ti 3 O 12 ) or an oxide ferroelectric PZT (lead zirconate titanate) can be used.

【0072】Bi系強誘電体の場合、層状ぺロブスカイ
ト構造を有する強誘電体であれば特に限定されるもので
はなく強誘電体薄膜が、 Bi2m-1m3m+3(AはNa、K、Pb、Ca、S
r、Ba又はBi;BはFe、Ti、Nb、Ta、W又
はMo) で示される強誘電体材料が好ましく、mが自然数である
化合物がより好ましい。具体的には、Bi4Ti312、
SrBi2Ta29、SrBi2Nb29、BaBi2
29、BaBi2Ta29、PbBi2Nb29、Pb
Bi2Ta29、PbBi4Ti415、SrBi4Ti4
15、Sr2Bi4Ti415、Pb2Bi4Ti415、Sr2
Bi4Ti418、Ba2Bi4Ti518、Pb2Bi4
518、Na0.5Bi4.5Ti415、0.5Bi4.5Ti4
15、Sr2Bi4Ti518、Ba2Bi4Ti518、P
2Bi4Ti518等が挙げられ、中でもSrBi2Ta
29が好ましい。
[0072] When the Bi-based ferroelectric, strong ferroelectric thin film is not particularly limited as long as it is a dielectric having a layered perovskite structure, Bi 2 A m-1 B m O 3m + 3 (A Is Na, K, Pb, Ca, S
r, Ba or Bi; B is preferably a ferroelectric material represented by Fe, Ti, Nb, Ta, W or Mo), and more preferably a compound in which m is a natural number. Specifically, Bi 4 Ti 3 O 12,
SrBi 2 Ta 2 O 9 , SrBi 2 Nb 2 O 9 , BaBi 2 N
b 2 O 9 , BaBi 2 Ta 2 O 9 , PbBi 2 Nb 2 O 9 , Pb
Bi 2 Ta 2 O 9 , PbBi 4 Ti 4 O 15, SrBi 4 Ti 4 O
15, Sr 2 Bi 4 Ti 4 O 15 , Pb 2 Bi 4 Ti 4 O 15 , Sr 2
Bi 4 Ti 4 O 18 , Ba 2 Bi 4 Ti 5 O 18 , Pb 2 Bi 4 T
i 5 O 18 , Na 0.5 Bi 4.5 Ti 4 O 15, K 0.5 Bi 4.5 Ti 4
O 15 , Sr 2 Bi 4 Ti 5 O 18 , Ba 2 Bi 4 Ti 5 O 18 , P
b 2 Bi 4 Ti 5 O 18 and the like, among which SrBi 2 Ta
2 O 9 is preferred.

【0073】上記のような強誘電体薄膜は、公知の方
法、例えば、スピンオン法、反応性蒸着法、EB蒸着
法、スパッタ法、レーザーアブレーション法等の方法を
用いて行うことができる。例えば、スピンオン法に於い
ては、一般的には上記薄膜を構成する一部、または全て
の元素を含む原料を有機溶媒に分散させ、それをスピナ
ーにより電極層上に塗布、乾燥を行う。その後膜中に存
在している炭素成分を焼結により除去させ(仮焼結)、
その後、結晶化のために酸素もしくは酸素化合物を含む
ガス中で焼成を行い強誘電体薄膜を形成する。
The ferroelectric thin film as described above can be formed by a known method such as spin-on method, reactive vapor deposition method, EB vapor deposition method, sputtering method, laser ablation method and the like. For example, in the spin-on method, generally, a raw material containing a part or all of the elements constituting the above thin film is dispersed in an organic solvent, which is applied onto the electrode layer by a spinner and dried. After that, the carbon component existing in the film is removed by sintering (temporary sintering),
After that, firing is performed in a gas containing oxygen or an oxygen compound for crystallization to form a ferroelectric thin film.

【0074】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal forming the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0075】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層25をエッチングするガスとして、Cl2によ
る塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本発
明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHCl、
BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COCl2
2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、Si
Cl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、S22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、酸
化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそれ
らの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, chlorine gas of Cl 2 and oxidizing gas of O 2 are used as the gas for etching the lower electrode layer 24 and the dielectric layer 25, but the present invention is not limited to this. HCl as chlorine-based gas,
BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , COCl 2 ,
S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOCl, Si
Cl 4, etc., CF 4, C 2 F 4 , CH as halogenated gas
F 3, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHF
Cl 2 , BrF 3 , BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , CO
F 2, NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHF
Cl 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , C
Dry etching may be performed using HFBr 2 , S 2 Br 2 or the like (where x is an integer of 4 or less), a gas such as O 2 or O 3 or N 2 O, or a mixed gas thereof as the oxidizing gas. .

【0076】また、耐エッチング膜40及び拡散バリア
層22として、TaSiNの他に、HrSiN、Ti
N、TiA1N等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTaxSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
As the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22, in addition to TaSiN, HrSiN and Ti are used.
A film that easily oxidizes such as N or TiA1N may be used.
It is not necessary to limit the composition of these compounds in consideration of the effect of etching, and any composition can be etched by the etching method of the present invention. However, in consideration of the electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer 22 is, for example, 0.7 in the case of a Ta x Si 1-x N y film.
More preferably, it is in the range of 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5.

【0077】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
40)の除去及び拡散バリア層のエッチングの際には、
HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、C
OCl2、S2Cl2、PCl3、CClxBr4-x、NOC
l、SiCl4、CF4、C24、CHF3、C26、C3
8、C410、SF6、22、CHFCl2、BrF3
BrF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3、Si
4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3
BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2、及び
2Br2(但しxは4以下の整数)を含む群から選択さ
れる一つ以上のガスを使用することでエッチングを完了
することができる。さらに、これらの酸化しやすい窒素
化合物をマスクとして使用する場合にはO2やO3やN2
O等の酸化性ガスをハロゲンガスまたはハロゲン化ガス
に添加してエッチングを行い、例えば酸素を総量の約2
0%以上添加すればよい。
When removing the mask (etching resistant film 40) formed of TaSiN, HfSiN, TiN or TiAlN and etching the diffusion barrier layer,
HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , C
OCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOC
1, SiCl 4 , CF 4 , C 2 F 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3
F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHFCl 2, BrF 3,
BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 , Si
F 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , ClF 3 ,
Etching is completed by using at least one gas selected from the group including BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less). can do. Furthermore, when using these oxidizable nitrogen compounds as a mask, O 2 , O 3 and N 2 are used.
Oxidizing gas such as O is added to halogen gas or halogenated gas for etching, and oxygen is added to about 2% of the total amount, for example.
It may be added at 0% or more.

【0078】また、シリコン酸化膜11と拡散バリア層
22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及び
Wを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合物
で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよいこ
とは、第1の実施形態の場合と同様である。
Further, between the silicon oxide film 11 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo, and W was formed. The buffer layer (adhesion layer) may be formed as in the case of the first embodiment.

【0079】上記のように、本発明によると、微細キャ
パシタ形成のための高精度のエッチングを行うことが可
能である。
As described above, according to the present invention, highly precise etching for forming a fine capacitor can be performed.

【0080】(第3の実施形態)以下に、図7(a)〜
(d)を参照しながら、本発明の誘電体薄膜素子の製造
方法の第3の実施形態を説明する。上記の第2の実施形
態では、誘電体層25は、その上面が層間絶緑膜27に
よって覆われている(図5(d))。本実施形態におい
て、誘電体層は、その上面だけでなく側面も層間絶緑膜
に覆われている構成を有する。
(Third Embodiment) Below, FIG.
A third embodiment of the method for manufacturing a dielectric thin film element of the present invention will be described with reference to (d). In the above-described second embodiment, the upper surface of the dielectric layer 25 is covered with the interlayer insulation film 27 (FIG. 5 (d)). In the present embodiment, the dielectric layer has a structure in which not only the upper surface but also the side surfaces thereof are covered with the interlayer insulating film.

【0081】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板10の表面に、約600nmの厚さのシリコン酸化
膜11をCVD法を用いて形成する。次に、DCマグネ
トロン反応性スパッタ法で、膜厚約100nmのアモル
ファス状のタンタルシリコン窒化物(TaSiN)層を
成膜することによって、拡散バリア層22を形成する。
その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン
窒化膜の安定化を行う。次に、拡散バリア層22の上
に、DCマグネトロンスパッタ法で、下部電極層24と
してイリジウム(Ir)層を形成する。拡散バリア層2
2及び下部電極層24の成膜条件並びに熱処理条件は、
第1の実施形態と同様である。
First, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 600 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 by the CVD method. Next, the diffusion barrier layer 22 is formed by depositing an amorphous tantalum silicon nitride (TaSiN) layer with a film thickness of about 100 nm by DC magnetron reactive sputtering.
After that, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. Next, an iridium (Ir) layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method. Diffusion barrier layer 2
2 and the film formation conditions of the lower electrode layer 24 and the heat treatment conditions are
It is similar to the first embodiment.

【0082】次に、下部電極層24上に、強誘電体であ
るSrBi2Ta29(SBT)を用いて誘電体層32
5(厚さ、200nm程度)を形成する。形成方法は、
第2の実施形態と同様に、スピンオン法を用いる。その
後、レジスト、または上述したTaSiN層40を用い
てドライエッチングによって、誘電体層325を所望の
キャパシタサイズに加工する(図7(a))。次に、R
TA(Rapid Thermal annealin
g)法を用い、約700℃及び約30secの熱処理に
より、誘電体層325のエッチングによるダメージを回
復する。
Next, a dielectric layer 32 is formed on the lower electrode layer 24 by using SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) which is a ferroelectric substance.
5 (thickness, about 200 nm) is formed. The formation method is
The spin-on method is used as in the second embodiment. After that, the dielectric layer 325 is processed into a desired capacitor size by dry etching using a resist or the TaSiN layer 40 described above (FIG. 7A). Then R
TA (Rapid Thermal annealin
Using the method g), the damage due to the etching of the dielectric layer 325 is recovered by heat treatment at about 700 ° C. for about 30 seconds.

【0083】その後、層間絶縁膜327を形成し、層間
絶縁膜327のリフローもしくはCMP(Chemical Mech
anical Polishing)により表面の平坦化を行う。この表
面の平坦化は上部に形成するTaSiNマスクの加工精
度を向上させるためであり、十分な加工精度が得られる
ならば平坦化の工程はする必要はない。
After that, an interlayer insulating film 327 is formed, and reflow of the interlayer insulating film 327 or CMP (Chemical Mech) is performed.
The surface is flattened by anical polishing. This surface flattening is for improving the processing accuracy of the TaSiN mask formed on the upper surface, and if the sufficient processing accuracy is obtained, the flattening step is not necessary.

【0084】次に、層間絶縁膜327上に、エッチング
マスクとなるTaSiN層(耐エッチング膜)40を、
拡散バリア層22と同条件で形成する。更に実施形態1
及び2と同様に、耐エッチング膜40の上に、レジスト
パターン50を形成し、TaSiN層40及び層間絶縁
膜327のエッチングを行う(図(b))。耐エッチン
グ膜40と層間絶緑膜327のエッチングには、ガス系
としてCl2/O2=61/16SCCM程度、RF=1
00W程度で行う。塩素系ガスとフッ素系ガスの流量を
等量にすることで、耐エッチング膜40と層間絶緑膜3
27のエッチレートがほぼ同じになる。
Next, a TaSiN layer (etching resistant film) 40 serving as an etching mask is formed on the interlayer insulating film 327.
It is formed under the same conditions as the diffusion barrier layer 22. Furthermore, the first embodiment
Similarly to 2 and 2, a resist pattern 50 is formed on the etching resistant film 40, and the TaSiN layer 40 and the interlayer insulating film 327 are etched (FIG. (B)). For etching the etching resistant film 40 and the interlayer insulating film 327, Cl 2 / O 2 = 61/16 SCCM as a gas system and RF = 1
Perform at about 00W. By setting the flow rates of the chlorine-based gas and the fluorine-based gas to be equal, the etching resistant film 40 and the interlayer insulation film 3
The etch rates of 27 are almost the same.

【0085】次に図7(c)に示すように、上記のよう
に形成されたTaSiN層40を用いて下部電極層24
であるIr層のエッチングを、実施形態1及び2と同様
に行う。この工程で、耐エッチング膜40及び拡散バリ
ア層22は、酸化性ガスによって露出している表面が酸
化され、耐エッチング膜40’及び拡散バリア層22’
になる。最後に、図7(d)に示すように、実施形態1
及び2と同様な方法で、耐エッチング膜40’の除去及
び下地の拡散バリア層22’のパターニングを同時に行
った。
Next, as shown in FIG. 7C, the lower electrode layer 24 is formed by using the TaSiN layer 40 formed as described above.
The etching of the Ir layer is performed in the same manner as in the first and second embodiments. In this step, the exposed surface of the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22 is oxidized by the oxidizing gas, and the etching resistant film 40 ′ and the diffusion barrier layer 22 ′ are formed.
become. Finally, as shown in FIG.
In the same manner as in Steps 2 and 2, the etching resistant film 40 ′ was removed and the underlying diffusion barrier layer 22 ′ was patterned at the same time.

【0086】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal forming the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0087】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層325をエッチングするガスとして、Cl2
よる塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本
発明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHC
l、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COC
2、S2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、
SiCl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、C
HF3、C26、C38、C 410、SF6、S22、CH
FCl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、C
OF2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CH
FCl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x
CHFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、
酸化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそ
れらの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, the lower electrode layer 24 and
Cl is used as a gas for etching the dielectric layer 325.2To
By chlorine gas and O2I used an oxidizing gas according to
The invention is not limited to this. HC as chlorine-based gas
l, BCl3, Cl2, CClFour, CHxCl4-x, COC
l2, S2Cl2, PCl3, CClXBr4-x, NOCl,
SiClFourCF as halogenated gasFour,C2FFour, C
HF3, C2F6, C3F8, C FourFTen,SF6, S2F2, CH
FCl2, BrF3, BrFFive, HBr, HF, BF3, C
OF2,NF3, SiFFour, XeF2, CFxCl4-x, CH
FCl2, ClF3, BBr3, CBrFour, CFxBr4-x,
CHFBr2, S2Br2Etc. (however, x is an integer of 4 or less),
O as oxidizing gas2And O3And N2Gas such as O, or
Dry etching may be performed using these mixed gases.
Yes.

【0088】また、耐エッチング膜40及び拡散バリア
層22として、TaSiNの他に、HfSiN、Ti
N、TiAlN等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTaxSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
As the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22, in addition to TaSiN, HfSiN and Ti are used.
A film that easily oxidizes such as N or TiAlN may be used.
It is not necessary to limit the composition of these compounds in consideration of the effect of etching, and any composition can be etched by the etching method of the present invention. However, in consideration of the electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer 22 is, for example, 0.7 in the case of a Ta x Si 1-x N y film.
More preferably, it is in the range of 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5.

【0089】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
40)の除去及び拡散バリア層のエッチングの際には、
HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、C
OCl2、S2Cl2、PCl3、CClxBr4-x、NOC
l、SiCl4、CF4、C24、CHF3、C26、C3
8、C410、SF6、22、CHFCl2、BrF3
BrF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3、Si
4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3
BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2、及び
2Br2(但しxは4以下の整数)を含む群から選択さ
れる一つ以上のガスを使用することでエッチングを完了
することができる。さらに、これらの酸化しやすい窒素
化合物をマスクとして使用する場合にはO2やO3やN2
O等の酸化性ガスをハロゲンガスまたはハロゲン化ガス
に添加してエッチングを行い、例えば酸素を総量の約2
0%以上添加すればよい。
When removing the mask (etching resistant film 40) formed of TaSiN, HfSiN, TiN or TiAlN and etching the diffusion barrier layer,
HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , C
OCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOC
1, SiCl 4 , CF 4 , C 2 F 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3
F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHFCl 2, BrF 3,
BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 , Si
F 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , ClF 3 ,
Etching is completed by using at least one gas selected from the group including BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less). can do. Furthermore, when using these oxidizable nitrogen compounds as a mask, O 2 , O 3 and N 2 are used.
Oxidizing gas such as O is added to halogen gas or halogenated gas for etching, and oxygen is added to about 2% of the total amount, for example.
It may be added at 0% or more.

【0090】また、シリコン酸化膜11と拡散バリア層
22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及び
Wを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合物
で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよいこ
とは、第1の実施形態し場合と同様である。
Further, between the silicon oxide film 11 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo and W was formed. The buffer layer (adhesion layer) may be formed as in the case of the first embodiment.

【0091】このように、あらかじめ誘電体層325で
あるSBT層を所望の形状に加工し、プラズマダメージ
回復後、層間絶緑膜327で覆うことで、その後の工程
で誘電体層325の側壁からの強誘電体へのプラズマダ
メージを防ぐことができる。
In this way, the SBT layer, which is the dielectric layer 325, is processed into a desired shape in advance, and after the plasma damage is recovered, it is covered with the interlayer insulation film 327, so that the sidewall of the dielectric layer 325 can be removed in the subsequent process. It is possible to prevent plasma damage to the ferroelectric substance.

【0092】本発明によると、良好な特性を有する誘電
体薄膜素子を製造できる。
According to the present invention, a dielectric thin film element having good characteristics can be manufactured.

【0093】(第4の実施形態)以下に、図8(a)〜
(e)を参照しながら、本発明の誘電体薄膜素子の製造
方法の第4の実施形態を説明する。この実施形態におけ
る誘電体薄膜素子は、第3の実施形態の誘電体薄膜素子
に比べて、さらに上部電極層を備えている。
(Fourth Embodiment) Below, FIG.
A fourth embodiment of the method for manufacturing a dielectric thin film element of the present invention will be described with reference to (e). The dielectric thin film element according to this embodiment further includes an upper electrode layer as compared with the dielectric thin film element according to the third embodiment.

【0094】まず、図8(a)に示すように、シリコン
基板10の表面に、約600nmの厚さのシリコン酸化
膜11をCVD法を用いて形成する。次に、DCマグネ
トロン反応性スパッタ法で、膜厚約100nmのアモル
ファス状のタンタルシリコン窒化物(TaSiN)層を
成膜することによって、拡散バリア層22を形成する。
その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン
窒化膜の安定化を行う。この熱処理は、成膜条件によっ
て省略することも可能である。次に、拡散バリア層22
の上に、DCマグネトロンスパッタ法で、下部電極層2
4としてイリジウム(Ir)層を形成する。拡散バリア
層22及び下部電極層24の成膜条件並びに熱処理条件
は、第1及び第2の実施形態と同様である。
First, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 600 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 by the CVD method. Next, the diffusion barrier layer 22 is formed by depositing an amorphous tantalum silicon nitride (TaSiN) layer with a film thickness of about 100 nm by DC magnetron reactive sputtering.
After that, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment can be omitted depending on the film forming conditions. Next, the diffusion barrier layer 22
On top of the lower electrode layer 2 by DC magnetron sputtering.
An iridium (Ir) layer is formed as 4. The film formation conditions and heat treatment conditions for the diffusion barrier layer 22 and the lower electrode layer 24 are the same as those in the first and second embodiments.

【0095】次に、下部電極層24上に、強誘電体であ
るSrBi2Ta29(SBT)を用いて誘電体層25
(厚さ、200nm程度)を形成する。形成方法は、第
2の実施形態と同様に、スピンオン法を用いる。次に、
誘電体層25の上に、層間絶縁膜27、及び耐エッチン
グ膜40としてのTaSiN膜を形成する。さらに、耐
エッチング膜40の上に、レジストパターン50を形成
する。上記の工程は、実施形態2の方法と同様な方法を
用いる。
Next, a dielectric layer 25 is formed on the lower electrode layer 24 by using SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) which is a ferroelectric substance.
(Thickness, about 200 nm) is formed. As the forming method, a spin-on method is used as in the second embodiment. next,
An interlayer insulating film 27 and a TaSiN film as an etching resistant film 40 are formed on the dielectric layer 25. Further, a resist pattern 50 is formed on the etching resistant film 40. For the above steps, the same method as that of the second embodiment is used.

【0096】その後、第2の実施形態と同様に、レジス
トパターン50を用いて、耐エッチング膜40及び層間
絶縁膜27のパターニングを行い、パターニングされた
耐エッチング膜40を用いて、誘電体層25及び下部電
極層24のエッチングを、実施形態2と同様に行う。さ
らに、耐エッチング膜40’の除去及び下地の拡散バリ
ア層22’のパターニングを同時に行って、図8(b)
に示される構造が得られる。
After that, as in the second embodiment, the resist pattern 50 is used to pattern the etching resistant film 40 and the interlayer insulating film 27, and the patterned etching resistant film 40 is used to dielectric layer 25. The lower electrode layer 24 is etched as in the second embodiment. Further, the etching resistant film 40 'is removed and the underlying diffusion barrier layer 22' is patterned at the same time, so that FIG.
The structure shown in is obtained.

【0097】次に、図8(c)に示すように、上記のよ
うに得られた構造を覆うように、層間絶縁膜47をCV
D法で700nm程度に形成する。さらに、通常のレジ
スト工程を用い、層間絶緑膜47における誘電体層25
の上部領域に、コンタクトホールを形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, the interlayer insulating film 47 is covered with CV so as to cover the structure obtained as described above.
It is formed to about 700 nm by the D method. Further, the dielectric layer 25 in the interlayer insulation film 47 is formed by using a normal resist process.
A contact hole is formed in the upper region of.

【0098】次に、図8(d)に示すように、誘電体層
25及び層間絶緑膜47を覆うように、上部電極層28
を形成する。上部電極層28は、本実施形態ではIrを
用いる。次に、上部電極層28上に、耐エッチング膜4
40(第2の窒化物層)であるTaSiN膜(厚さ、2
0〜500nm程度)を実施形態1及び2と同様な方法
で形成し、それを上部電極層28を加工するためのマス
クとする。
Next, as shown in FIG. 8D, the upper electrode layer 28 is formed so as to cover the dielectric layer 25 and the interlayer insulation film 47.
To form. Ir is used for the upper electrode layer 28 in the present embodiment. Next, the etching resistant film 4 is formed on the upper electrode layer 28.
40 (second nitride layer) TaSiN film (thickness, 2
(About 0 to 500 nm) is formed by the same method as in Embodiments 1 and 2, and is used as a mask for processing the upper electrode layer 28.

【0099】次に、図8(e)に示されるように、上部
電極層28を、Cl2/O2=64/16SCCM程度、
RF=100W程度で選択的にエッチングを行う。この
条件であると図4及び9のグラフの結果から分かるよう
に、上部電極層28(Ir膜)と層間絶緑膜47(シリ
コン酸化膜)とのエッチング選択比は約1.5であり、
上部電極層28と耐エッチング膜440(TaSiN
膜)との選択比は約6以上である。上記のエッチング条
件を用いることで、均一性の良い上部電極層28の加工
を行うことが出来、更に層間絶縁膜47のオーバーエッ
チ量も最小限に抑えることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 8E, the upper electrode layer 28 is formed with Cl 2 / O 2 = 64/16 SCCM,
Selective etching is performed at RF = about 100 W. As can be seen from the results of the graphs of FIGS. 4 and 9 under this condition, the etching selection ratio between the upper electrode layer 28 (Ir film) and the interlayer insulation film 47 (silicon oxide film) is about 1.5,
The upper electrode layer 28 and the etching resistant film 440 (TaSiN
The selection ratio with the membrane is about 6 or more. By using the above etching conditions, it is possible to process the upper electrode layer 28 with good uniformity, and it is also possible to minimize the amount of overetching of the interlayer insulating film 47.

【0100】本実施形態によると、耐エッチング膜44
0によるマスクが非常に薄いため、側壁に付着する残さ
がなく、また、マイクロローディングも大幅に低減され
る。また、これまでの実施形態と同様に、パターニング
精度はTaSiN膜(耐エッチング膜40及び440)
の精度に依存し、TaSiN膜の精度はそれを形成する
為のレジストパターン精度に依存する。レジストパター
ンは、TaSiN膜のみを形成するためのものであり、
その自体の膜厚を薄くすることができる。このため、焦
点深度や解像度が向上するために従来の厚いレジストを
用いる場合と比較して微細化が容易に行える。本実施形
態によると、微細キャパシタ形成のための高精度のエッ
チングを行うことが可能である。
According to this embodiment, the etching resistant film 44 is formed.
Since the mask of 0 is very thin, there is no residue attached to the side wall, and the microloading is also greatly reduced. Further, the patterning accuracy is the TaSiN film (the etching resistant films 40 and 440) as in the previous embodiments.
The accuracy of the TaSiN film depends on the accuracy of the resist pattern for forming it. The resist pattern is for forming only the TaSiN film,
The film thickness of itself can be reduced. Therefore, in order to improve the depth of focus and the resolution, miniaturization can be easily performed as compared with the case of using a conventional thick resist. According to this embodiment, it is possible to perform highly accurate etching for forming a fine capacitor.

【0101】(第5の実施形態)以下に、図10(a)
〜(h)を参照しながら、本発明の誘電体薄膜素子の他
の形成方法を説明する。
(Fifth Embodiment) Below, FIG.
Other methods of forming the dielectric thin film element of the present invention will be described with reference to (h).

【0102】まず、図10(a)に示されるように、シ
リコン基板10の表面に、膜厚が約500nmのロコス
酸化膜516を形成して、素子分離領域を形成する、次
にゲート電極517、ソース/ドレイン領域518等を
含む選択トランジスタを形成する。その後、層間絶縁膜
としてCVD法で第1のシリコン酸化膜519を、50
0nm程度成膜し、続いて直径O.5μmのコンタクト
ホールを形成する。次に、CVD法でポリシリコンを上
記コンタクトホールに埋め込んだ後、CMP法で表面を
平坦化し、ポリシリコンプラグ520を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a locos oxide film 516 having a film thickness of about 500 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 to form an element isolation region, and then a gate electrode 517 is formed. A select transistor including the source / drain regions 518 and the like is formed. After that, the first silicon oxide film 519 is formed as an interlayer insulating film by a CVD method to form 50
A film having a diameter of O. A contact hole of 5 μm is formed. Next, after filling the contact hole with polysilicon by the CVD method, the surface is flattened by the CMP method to form a polysilicon plug 520.

【0103】次に、図10(b)に示すように、ポリシ
リコンプラグ520上に、DCマグネトロン反応性スパ
ッタ法で、拡散パリア層22として、膜厚100nm程
度のアモルファス状のタンタルシリコン窒化膜(TaS
iN膜)を成膜する。窒素雰囲気で熱処理を行い、タン
タルシリコン窒化膜の安定化を行う。この熱処理は成膜
条件によっては特に必要がない場合もある。
Next, as shown in FIG. 10B, an amorphous tantalum silicon nitride film (about 100 nm thick) is formed on the polysilicon plug 520 as a diffusion barrier layer 22 by a DC magnetron reactive sputtering method. TaS
iN film) is formed. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment may not be necessary depending on the film forming conditions.

【0104】TaSiN膜の本実施形態に用いた成膜条
件は、元素モル比でTa:Si=10:3程度の合金タ
ーゲットを用い、基板温度を500℃、スパッタパワー
を2000W、スパッタガス圧を0.7Pa、Ar流量
/N2流量比は3/2とする。また、熱処理条件は、純
窒素雰囲気中で昇温速度を5℃/min、保持温度を6
00℃、保持時間1時間とする。上記条件のもとで形成
されたタンタルシリコン窒化膜は、X線回折によりアモ
ルファス構造であることが確認され、更に、オージェ分
光分析により組成比がTa0.85Si0.150.41であるこ
とが確認された。
The TaSiN film used in this embodiment was formed under the following conditions: an alloy target having an elemental molar ratio of Ta: Si = 10: 3, a substrate temperature of 500 ° C., a sputtering power of 2000 W, and a sputtering gas pressure. 0.7 Pa, Ar flow rate / N 2 flow rate ratio is 3/2. The heat treatment conditions are as follows: a temperature rising rate of 5 ° C./min and a holding temperature of 6 in a pure nitrogen atmosphere
The temperature is 00 ° C. and the holding time is 1 hour. The tantalum silicon nitride film formed under the above conditions was confirmed to have an amorphous structure by X-ray diffraction, and further, the composition ratio was confirmed to be Ta 0.85 Si 0.15 N 0.41 by Auger spectroscopy. .

【0105】拡散バリア層22の上に、DCマグネトロ
ンスパッタ法で下部電極層24としてイリジウム層を、
DCパワー0.5kW、基板温度500℃、ガス圧0.
6Paとし膜厚150nm作成した。スパッタガスはA
rガスのみとする。次に、図10(C)に示すように、
基板上に誘電体膜25として強誘電体であるSrBi2
Ta29薄膜(SBT薄膜)を形成する。形成法として
は、スピンオン法を用いる。先ず、構成元素を溶媒に分
散させた前駆体溶液を作製し、その前駆体溶液をスピナ
ーを用いて回転数を3000rpmとして基板に塗布
し、大気中において150℃で10分間の乾燥を行う。
その後、大気中で400℃で30分の仮焼成を行った
後、700℃で1時間の結晶化を行う。これらの工程を
3回繰り返し、誘電体膜25としてSBT薄膜を200
nm程度形成する。
An iridium layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method.
DC power 0.5 kW, substrate temperature 500 ° C., gas pressure 0.
The film thickness was 6 nm and the film thickness was 150 nm. Sputter gas is A
Only r gas is used. Next, as shown in FIG.
A ferroelectric film SrBi 2 which is a ferroelectric substance is formed on the substrate.
A Ta 2 O 9 thin film (SBT thin film) is formed. A spin-on method is used as the forming method. First, a precursor solution in which constituent elements are dispersed in a solvent is prepared, the precursor solution is applied to a substrate using a spinner at a rotation speed of 3000 rpm, and dried in air at 150 ° C. for 10 minutes.
Then, after calcination is performed in the air at 400 ° C. for 30 minutes, crystallization is performed at 700 ° C. for 1 hour. These steps are repeated 3 times to form an SBT thin film as the dielectric film 25.
about nm.

【0106】その後、図10(d)に示すように、レジ
ストマスク550を形成し、フォトリソグラフィにより
0.8〜2.5μm角にパターニングする。その形成さ
れたレジストパターンを用い、誘電体膜25をたとえば
ハロゲン系のガスを用いてドライエッチングし、誘電体
層25のパターニングを行う(図10(e))。その
後、レジストマスク550を剥離する。
After that, as shown in FIG. 10D, a resist mask 550 is formed and patterned into 0.8 to 2.5 μm square by photolithography. Using the formed resist pattern, the dielectric film 25 is dry-etched using, for example, a halogen-based gas to pattern the dielectric layer 25 (FIG. 10E). After that, the resist mask 550 is removed.

【0107】次に、図10(e)に示すように、パター
ン化された誘電体膜25上に、耐エッチング膜540と
して、拡散バリア層22と同じタンタルシリコン窒化物
を上記と同じ形成方法で膜厚120nm形成する。さら
にその上に膜厚1μmのレジストマスク50を形成し
て、フォトリソグラフィにより0.8〜2.5μm角に
パターニングする。更に形成されたレジストパターン5
0を用いて、耐エッチング膜540を、たとえば塩素ガ
ス50SCCM、RFPower=100Wでエッチン
グを行いパターニングする。この際のエッチングガスは
塩素に限らず、シリコン系の残さが残る場合には、フッ
素系のハロゲンガス、もしくはそれらの混合ガスを用い
ると良い。その後、レジストパターン50を除去する。
除去には、オゾンを用いたアッシングや剥離剤が用いら
れる。
Next, as shown in FIG. 10E, the same tantalum silicon nitride as the diffusion barrier layer 22 is formed on the patterned dielectric film 25 as an etching resistant film 540 by the same forming method as described above. A film thickness of 120 nm is formed. Further, a resist mask 50 having a film thickness of 1 μm is formed thereon, and is patterned into 0.8 to 2.5 μm square by photolithography. Further formed resist pattern 5
0, the etching resistant film 540 is patterned by performing etching with chlorine gas 50 SCCM and RFPower = 100 W, for example. The etching gas at this time is not limited to chlorine, and when a silicon-based residue remains, a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used. Then, the resist pattern 50 is removed.
For removal, ashing using ozone or a stripping agent is used.

【0108】次に、耐エッチング膜540であるTaS
iNマスクを用いて、下部電極層24であるIr薄膜を
エッチングすることについて説明する。エッチングは、
ECRプラズマエッチング装置を用い、圧カ1.4mT
orr、μ波出力を1000Wとした条件で以下のよう
に行う。
Next, TaS which is the etching resistant film 540 is formed.
The etching of the Ir thin film that is the lower electrode layer 24 using the iN mask will be described. Etching
Using ECR plasma etching equipment, pressure 1.4mT
The following is performed under the condition that the orr and μ wave output is 1000 W.

【0109】まず、図10(f)に示すように、Ir薄
膜のエッチングを行う。この際のエッチングガスはハロ
ゲンガスとして塩素ガス(C12)を、酸化性ガスとし
て酸素(02)を使用し、ガス流量比はC12/O2=6
4/16SCCMでRFPower=100Wでエッチ
ングを行った。この際のエッチングガスの流量比は、図
4に示すように酸素流量が総流量の20%以上である。
マスク(耐エッチング膜540)及びIrの下地として
使われているTaSiN(拡散バリア層22)のエッチ
ングの進行が止まることを考慮し、20%以上の酸素流
量でエッチングを行うことが必要となる。また酸素流量
が80%以上ではIrのエッチレートが低下することか
ら、酸素流量は総流量の70%以下であることが好まし
い。
First, as shown in FIG. 10F, the Ir thin film is etched. At this time, chlorine gas (C1 2 ) was used as the halogen gas and oxygen (0 2 ) was used as the oxidizing gas, and the gas flow ratio was C1 2 / O 2 = 6.
Etching was performed at 4/16 SCCM and RFPower = 100W. As for the flow rate ratio of the etching gas at this time, the oxygen flow rate is 20% or more of the total flow rate as shown in FIG.
Considering that the progress of the etching of TaSiN (diffusion barrier layer 22) used as the mask (etching resistant film 540) and the base of Ir is stopped, it is necessary to perform the etching at an oxygen flow rate of 20% or more. Further, since the Ir etching rate decreases when the oxygen flow rate is 80% or more, the oxygen flow rate is preferably 70% or less of the total flow rate.

【0110】次に、図10(g)に示すように、TaS
iNマスクと下地の拡散バリア層であるTaSiNのエ
ッチングを同時に行う。この際のエッチング条件は、本
実施形態では塩素を50SCCM、RFPower=1
00Wである。この際のエッチングガスは、塩素のみに
限らずフッ素系のハロゲンガス、またはそれらの混合ガ
スを用いても良い。このエッチングの際にマスク除去と
拡散バリアのエッチングが同時に進行する。マスクと拡
散バリアが同じ元素で構成されるため、エッチレート差
を考慮したエッチング条件にする必要がなく、簡便に拡
散バリア層22のエッチングとマスク540の除去を行
うことができる。
Next, as shown in FIG.
The iN mask and the underlying diffusion barrier layer TaSiN are etched at the same time. In this embodiment, the etching conditions are chlorine of 50 SCCM and RFPower = 1.
It is 00W. The etching gas at this time is not limited to chlorine, and a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used. During this etching, mask removal and diffusion barrier etching proceed simultaneously. Since the mask and the diffusion barrier are composed of the same element, it is not necessary to set the etching conditions in consideration of the difference in etch rate, and the diffusion barrier layer 22 can be easily etched and the mask 540 can be removed.

【0111】次に、図10(h)に示すように、第二の
シリコン酸化膜521を形成した後、コンタクトホール
を形成する。その後、上部電極28を形成し、更に第一
のアルミニウム引き出し電極522を形成する。
Next, as shown in FIG. 10H, after forming the second silicon oxide film 521, a contact hole is formed. After that, the upper electrode 28 is formed, and further the first aluminum lead electrode 522 is formed.

【0112】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal forming the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0113】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層25をエッチングするガスとして、Cl2によ
る塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本発
明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHCl、
BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COCl2
2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、Si
Cl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、S22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、酸
化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそれ
らの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, chlorine gas of Cl 2 and oxidizing gas of O 2 are used as the gas for etching the lower electrode layer 24 and the dielectric layer 25, but the present invention is not limited to this. HCl as chlorine-based gas,
BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , COCl 2 ,
S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOCl, Si
Cl 4, etc., CF 4, C 2 F 4 , CH as halogenated gas
F 3, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHF
Cl 2 , BrF 3 , BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , CO
F 2, NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHF
Cl 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , C
Dry etching may be performed using HFBr 2 , S 2 Br 2 or the like (where x is an integer of 4 or less), a gas such as O 2 or O 3 or N 2 O, or a mixed gas thereof as the oxidizing gas. .

【0114】また、耐エッチング膜540及び拡散バリ
ア層22として、TaSiNの他に、HfSiN、Ti
N、TiAlN等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTa xSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
Further, the etching resistant film 540 and the diffusion burr are formed.
As the layer 22, in addition to TaSiN, HfSiN, Ti
A film that easily oxidizes such as N or TiAlN may be used.
The composition of these compounds takes into consideration the effect of etching.
It is not necessary to limit the present invention, and the present invention can be used in any composition.
Etching can be performed by the above etching method. However
However, considering the electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer
22 is, for example, Ta xSi1-xNyFor membranes, 0.7
If 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5,
More preferable.

【0115】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
540)の除去及び拡散バリア層22のエッチングの際
には、HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl
4-x、COCl2、S2Cl2、PCl3、CClx
4-x、NOCl、SiCl4、CF4、C24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、及びS2Br 2(但しxは4以下の整数)を
含む群から選択される一つ以上のガスを使用することで
エッチングを完了することができる。さらに、これらの
酸化しやすい窒素化合物をマスクとして使用する場合に
はO2やO3やN2O等の酸化性ガスをハロゲンガスまた
はハロゲン化ガスに添加してエッチングを行い、例えば
酸素を総量の約20%以上添加すればよい。
In addition, TaSiN, HfSiN, TiN or the like.
Or a mask formed of TiAlN (etching resistant film)
540) and etching the diffusion barrier layer 22
HCl, BCl3, Cl2, CClFour, CHxCl
4-x, COCl2, S2Cl2, PCl3, CClxB
r4-x, NOCl, SiClFour, CFFour, C2FFour, CH
F3, C2F6, C3F8, CFourFTen, SF6,S2F2, CHF
Cl2, BrF3, BrFFive, HBr, HF, BF3, CO
F2, NF3, SiFFour, XeF2, CFxCl4-x, CHF
Cl2, ClF3, BBr3, CBrFour, CFxBr4-x, C
HFBr2, And S2Br 2(However, x is an integer of 4 or less)
By using one or more gases selected from the group comprising
The etching can be completed. In addition, these
When using a oxidizable nitrogen compound as a mask
Is O2And O3And N2Oxidizing gas such as O is halogen gas or
Is added to halogenated gas for etching,
About 20% or more of the total amount of oxygen may be added.

【0116】また、シリコン酸化膜519と拡散バリア
層22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及
びWを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合
物で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよ
い。
Further, between the silicon oxide film 519 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo, and W was formed. A buffer layer (adhesion layer) may be formed.

【0117】上記のエッチングを行い、加工された電極
は従来法のレジストやシリコン酸化膜マスクを用いる場
合と比較して、マスク厚が非常に薄いために側壁に付着
する残さがなく、また、マイクロローディングも大幅に
低減される。
Compared with the case where a conventional resist or silicon oxide film mask is used, the electrode processed and subjected to the above etching has a very small mask thickness, and there is no residue attached to the side wall. Loading is also greatly reduced.

【0118】また、パターニング精度はTaSiNマス
ク精度に依存し、TaSiNマスクの精度はそれを形成
する為のレジストパターン精度に依存する。レジストパ
ターンはTaSiNマスクのみを形成するためのもので
あるため、レジスト自体の膜厚を薄くすることができ
る。その結果、焦点深度や解像度が向上するため、従来
の厚いレジストを用いる場合と比較して微細化が容易に
行える。
The patterning accuracy depends on the TaSiN mask accuracy, and the TaSiN mask accuracy depends on the resist pattern accuracy for forming the TaSiN mask. Since the resist pattern is for forming only the TaSiN mask, the film thickness of the resist itself can be reduced. As a result, the depth of focus and the resolution are improved, so that miniaturization can be easily performed as compared with the case of using a conventional thick resist.

【0119】また、マスクと下地のバリア層の構成元素
を同じにすることで、マスク除去と拡散バリア層のエッ
チングを同時に行うことができる。このことは従来のS
OG、CVDSiO2、Tiマスク等の場合と異なりマ
スクと下地の選択比を考慮する必要がないために、簡便
にマスクの除去を可能とする。これらのことから、本発
明における手法により、微細キャパシタ形成のための高
精度のエッチングを行うことが可能となり高密度誘電体
素子を形成できる。
Further, by making the constituent elements of the mask and the underlying barrier layer the same, the mask can be removed and the diffusion barrier layer can be etched at the same time. This is the conventional S
Unlike the case of OG, CVD SiO 2 , Ti mask, etc., it is not necessary to consider the selection ratio of the mask and the underlying layer, and therefore the mask can be easily removed. From these facts, the method of the present invention makes it possible to perform highly accurate etching for forming a fine capacitor and form a high-density dielectric element.

【0120】(第6の実施形態)以下に、図11(a)
〜(g)を参照しながら、本発明の誘電体薄膜素子のさ
らに他の形成方法を説明する。
(Sixth Embodiment) Below, FIG.
With reference to (g) to (g), another method for forming the dielectric thin film element of the present invention will be described.

【0121】まず、図11(a)に示されるように、シ
リコン基板10の表面に、膜厚が約500nmのロコス
酸化膜516を形成して、素子分離領域を形成する、次
にゲート電極517、ソース/ドレイン領域518等を
含む選択トランジスタを形成する。その後、層間絶縁膜
としてCVD法で第1のシリコン酸化膜519を、50
0nm程度成膜し、続いて直径0.5μmのコンタクト
ホールを形成する。次に、CVD法でポリシリコンを上
記コンタクトホールに埋め込んだ後、CMP法で表面を
平坦化し、ポリシリコンプラグ520を形成する。
First, as shown in FIG. 11A, a Locos oxide film 516 having a film thickness of about 500 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 to form an element isolation region, and then a gate electrode 517 is formed. A select transistor including the source / drain regions 518 and the like is formed. After that, the first silicon oxide film 519 is formed as an interlayer insulating film by a CVD method to form 50
A film having a thickness of about 0 nm is formed, and then a contact hole having a diameter of 0.5 μm is formed. Next, after filling the contact hole with polysilicon by the CVD method, the surface is flattened by the CMP method to form a polysilicon plug 520.

【0122】次に、図11(b)に示すように、ポリシ
リコンプラグ520上に、DCマグネトロン反応性スパ
ッタ法で、拡散パリア層22として、膜厚100nm程
度のアモルファス状のタンタルシリコン窒化膜(TaS
iN膜)を成膜する。窒素雰囲気で熱処理を行い、タン
タルシリコン窒化膜の安定化を行う。この熱処理は成膜
条件によっては特に必要がない場合もある。
Next, as shown in FIG. 11B, an amorphous tantalum silicon nitride film (about 100 nm in thickness) is formed as a diffusion barrier layer 22 on the polysilicon plug 520 by the DC magnetron reactive sputtering method. TaS
iN film) is formed. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment may not be necessary depending on the film forming conditions.

【0123】TaSiN膜の本実施形態に用いた成膜条
件は、元素モル比でTa:Si=10:3程度の合金タ
ーゲットを用い、基板温度を500℃、スパッタパワー
を2000W、スパッタガス圧を0.7Pa、Ar流量
/N2流量比は3/2とする。また、熱処理条件は、純
窒素雰囲気中で昇温速度を5℃/min、保持温度を6
00℃、保持時間1時間とする。上記条件のもとで形成
されたタンタルシリコン窒化膜は、X線回折によりアモ
ルファス構造であることが確認され、更に、オージェ分
光分析により組成比がTa0.85Si0.150.41であるこ
とが確認された。
The TaSiN film used in this embodiment was formed under the following conditions: an alloy target having an elemental molar ratio of Ta: Si = 10: 3, a substrate temperature of 500 ° C., a sputtering power of 2000 W, and a sputtering gas pressure. 0.7 Pa, Ar flow rate / N 2 flow rate ratio is 3/2. The heat treatment conditions are as follows: a temperature rising rate of 5 ° C./min and a holding temperature of 6 in a pure nitrogen atmosphere
The temperature is 00 ° C. and the holding time is 1 hour. The tantalum silicon nitride film formed under the above conditions was confirmed to have an amorphous structure by X-ray diffraction, and further, the composition ratio was confirmed to be Ta 0.85 Si 0.15 N 0.41 by Auger spectroscopy. .

【0124】拡散バリア層22の上に、DCマグネトロ
ンスパッタ法で下部電極層24としてイリジウム層を、
DCパワー0.5kW、基板温度500℃、ガス圧0.
6Paとし膜厚150nm作成した。スパッタガスはA
rガスのみとする。次に、図11(c)に示すように、
基板上に誘電体膜625として強誘電体であるSrBi
2Ta29薄膜(SBT薄膜)を形成する。形成法とし
ては、スピンオン法を用いる。先ず、構成元素を溶媒に
分散させた前駆体溶液を作製し、その前駆体溶液をスピ
ナーを用いて回転数を3000rpmとして基板に塗布
し、大気中において150℃で10分間の乾燥を行う。
その後、大気中で400℃で30分の仮焼成を行った
後、700℃で1時間の結晶化を行う。これらの工程を
3回繰り返し、誘電体膜625としてSBT薄膜を20
0nm程度形成する。
An iridium layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method.
DC power 0.5 kW, substrate temperature 500 ° C., gas pressure 0.
The film thickness was 6 nm and the film thickness was 150 nm. Sputter gas is A
Only r gas is used. Next, as shown in FIG.
SrBi, which is a ferroelectric substance, is formed on the substrate as a dielectric film 625.
A 2 Ta 2 O 9 thin film (SBT thin film) is formed. A spin-on method is used as the forming method. First, a precursor solution in which constituent elements are dispersed in a solvent is prepared, the precursor solution is applied to a substrate using a spinner at a rotation speed of 3000 rpm, and dried in air at 150 ° C. for 10 minutes.
Then, after calcination is performed in the air at 400 ° C. for 30 minutes, crystallization is performed at 700 ° C. for 1 hour. These steps are repeated three times, and the SBT thin film is used as the dielectric film 625.
The thickness is about 0 nm.

【0125】更に誘電体膜625の上に、層間絶緑膜2
7をCVD法を用いて50nm程度形成する。この層間
絶縁膜27は、マスク除去の際にSBT表面がプラズマ
に直接さらされてダメージが加わり、特性が悪くなるな
どの影響を防ぐためのものである。なお、エッチング後
に特性回復の処理を行う場合には、この層はなくても良
い。また、上部電極層の形成を先に行う場合には、誘電
体膜625を形成した後、その上に上部電極を形成して
から層問絶縁膜27を形成しても良い。
Further, on the dielectric film 625, the interlayer insulation film 2 is formed.
7 is formed to a thickness of about 50 nm by the CVD method. The interlayer insulating film 27 is provided to prevent the SBT surface from being directly exposed to plasma when the mask is removed, resulting in damage and deterioration of characteristics. Note that this layer may be omitted when the characteristic recovery process is performed after etching. If the upper electrode layer is formed first, the dielectric film 625 may be formed, and then the upper electrode may be formed on the dielectric film 625 and then the inter-layer insulating film 27 may be formed.

【0126】次に、層間絶縁膜27上に、マスクとなる
耐エツチング膜40としてTaSiN膜を上記の拡散バ
リア層22と同条件で形成する。第5の実施形態と同様
な方法で、レジストマスク550を形成し、フォトリソ
グラフィにより0.8〜2.5μm角にパターニングす
る。その形成されたレジストパターンを用い、耐エッチ
ング膜40のエッチングを行う。この際に層間絶縁膜2
7も、同じ形状にエッチングされる。層間絶縁膜27の
エッチングは、Cl2ガスとC26ガスを用いる。ここ
で、層間絶緑膜27のエッチング速度がTaSiN層4
0より速い場合、膜荒れの原因となる。図6に示すよう
に、C26の流量比が総流量に対して約50%以下の時
に、TaSiN層40のエッチレートがシリコン酸化膜
(層間絶緑膜27)より早くなる。しかし、C26の流
量比が20%より小さい場合には残さが出るため、C2
6の流量比は、約20%以上50%以下にすることが
好ましい。
Next, a TaSiN film is formed as an etching resistant film 40 serving as a mask on the interlayer insulating film 27 under the same conditions as the diffusion barrier layer 22. A resist mask 550 is formed by the same method as in the fifth embodiment, and is patterned into 0.8 to 2.5 μm square by photolithography. The etching resistant film 40 is etched using the formed resist pattern. At this time, the interlayer insulating film 2
7 is also etched into the same shape. For etching the interlayer insulating film 27, Cl 2 gas and C 2 F 6 gas are used. Here, the etching rate of the inter-layer insulating film 27 is TaSiN layer 4
If it is faster than 0, the film becomes rough. As shown in FIG. 6, when the flow rate ratio of C 2 F 6 is about 50% or less with respect to the total flow rate, the etching rate of the TaSiN layer 40 becomes faster than that of the silicon oxide film (interlayer insulating film 27). However, since the flow rate ratio of C 2 F 6 exits are left in the case of less than 20%, C 2
The flow rate ratio of F 6 is preferably about 20% or more and 50% or less.

【0127】耐エッチング膜40及び層間絶縁膜27を
パターン形成した後、レジストパターン550を除去す
る(図11(d))。
After patterning the etching resistant film 40 and the interlayer insulating film 27, the resist pattern 550 is removed (FIG. 11D).

【0128】次に、TaSiN膜(耐エッチング膜)4
0のマスクを用いて、誘電体層625であるSBT薄膜
625、及び下部電極層24であるIr膜24のエッチ
ングを行う。
Next, TaSiN film (etching resistant film) 4
Using the mask of 0, the SBT thin film 625 that is the dielectric layer 625 and the Ir film 24 that is the lower electrode layer 24 are etched.

【0129】図4に示すように、SBT薄膜25のエッ
チレートは、酸素添加量が総流量の50%程度までは緩
やかに下がり、それ以上では急激に遅くなる。その為、
エッチングの際には総流量に対する酸素の流量が、20
%以上50%以下程度であることが望ましい。本実施形
態では、SBT薄膜625及びIr薄膜24は、共にC
2/O2=61/16SCCM程度、RF=100W程
度の条件でエッチングを行い、図11(e)に示される
形状にエッチングされる。このエッチング工程におい
て、TaSiN膜は、酸素ガスによって酸化され、その
結果エッチング耐性が向上する。このように酸化された
TaSiN膜(耐エッチング膜40’及び拡散バリア層
22’)は、薄いTa25被膜によって保護されたTa
SiN層によって構成される。
As shown in FIG. 4, the etch rate of the SBT thin film 25 gradually decreases until the amount of oxygen added is about 50% of the total flow rate, and becomes sharply slower than that. For that reason,
When etching, the oxygen flow rate is 20% of the total flow rate.
% Or more and 50% or less is desirable. In this embodiment, both the SBT thin film 625 and the Ir thin film 24 are C
Etching is performed under the conditions of l 2 / O 2 = 61/16 SCCM and RF = 100 W to obtain the shape shown in FIG. In this etching process, the TaSiN film is oxidized by oxygen gas, and as a result, the etching resistance is improved. The TaSiN film (the etching resistant film 40 ′ and the diffusion barrier layer 22 ′) thus oxidized is protected by the thin Ta 2 O 5 film.
It is composed of a SiN layer.

【0130】次に、図11(f)に示すように、耐エッ
チング膜40’と下地の拡散バリア層22’のエッチン
グを同時に行う。この際のエッチング条件は、第5の実
施形態と同様に、Cl2流量が50SCCM程度、RF
Powerが100W程度で行う。この際のエッチング
ガスは、塩素のみに限らず、フッ素系のハロゲンガス、
またはそれらの混合ガスを用いても良い。
Next, as shown in FIG. 11F, the etching resistant film 40 'and the underlying diffusion barrier layer 22' are simultaneously etched. The etching conditions at this time are the same as in the fifth embodiment, with a Cl 2 flow rate of about 50 SCCM and RF.
Power is about 100W. The etching gas at this time is not limited to chlorine, but a fluorine-based halogen gas,
Alternatively, a mixed gas thereof may be used.

【0131】次に、図11(g)に示すように、第二の
シリコン酸化膜521を形成した後、コンタクトホール
を形成する。その後、上部電極28を形成し、更に第一
のアルミニウム引き出し電極522を形成する。
Next, as shown in FIG. 11G, after forming the second silicon oxide film 521, a contact hole is formed. After that, the upper electrode 28 is formed, and further the first aluminum lead electrode 522 is formed.

【0132】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal forming the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0133】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層25をエッチングするガスとして、Cl2によ
る塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本発
明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHCl、
BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COCl2
2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、Si
Cl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、S22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、酸
化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそれ
らの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, chlorine gas of Cl 2 and oxidizing gas of O 2 are used as the gas for etching the lower electrode layer 24 and the dielectric layer 25, but the present invention is not limited to this. HCl as chlorine-based gas,
BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , COCl 2 ,
S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOCl, Si
Cl 4, etc., CF 4, C 2 F 4 , CH as halogenated gas
F 3, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHF
Cl 2 , BrF 3 , BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , CO
F 2, NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHF
Cl 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , C
Dry etching may be performed using HFBr 2 , S 2 Br 2 or the like (where x is an integer of 4 or less), a gas such as O 2 or O 3 or N 2 O, or a mixed gas thereof as the oxidizing gas. .

【0134】また、耐エッチング膜40及び拡散バリア
層22として、TaSiNの他に、HfSiN、Ti
N、TiAlN等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTaxSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
As the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22, in addition to TaSiN, HfSiN and Ti are used.
A film that easily oxidizes such as N or TiAlN may be used.
It is not necessary to limit the composition of these compounds in consideration of the effect of etching, and any composition can be etched by the etching method of the present invention. However, in consideration of the electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer 22 is, for example, 0.7 in the case of a Ta x Si 1-x N y film.
More preferably, it is in the range of 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5.

【0135】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
540)の除去及び拡散バリア層22のエッチングの際
には、HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl
4-x、COCl2、S2Cl2、PCl3、CClx
4-x、NOCl、SiCl4、CF4、C24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、及びS2Br 2(但しxは4以下の整数)を
含む群から選択される一つ以上のガスを使用することで
エッチングを完了することができる。さらに、これらの
酸化しやすい窒素化合物をマスクとして使用する場合に
はO2やO3やN2O等の酸化性ガスをハロゲンガスまた
はハロゲン化ガスに添加してエッチングを行い、例えば
酸素を総量の約20%以上添加すればよい。
In addition, TaSiN, HfSiN, TiN or the like.
Or a mask formed of TiAlN (etching resistant film)
540) and etching the diffusion barrier layer 22
HCl, BCl3, Cl2, CClFour, CHxCl
4-x, COCl2, S2Cl2, PCl3, CClxB
r4-x, NOCl, SiClFour, CFFour, C2FFour, CH
F3, C2F6, C3F8, CFourFTen, SF6,S2F2, CHF
Cl2, BrF3, BrFFive, HBr, HF, BF3, CO
F2, NF3, SiFFour, XeF2, CFxCl4-x, CHF
Cl2, ClF3, BBr3, CBrFour, CFxBr4-x, C
HFBr2, And S2Br 2(However, x is an integer of 4 or less)
By using one or more gases selected from the group comprising
The etching can be completed. In addition, these
When using a oxidizable nitrogen compound as a mask
Is O2And O3And N2Oxidizing gas such as O is halogen gas or
Is added to halogenated gas for etching,
About 20% or more of the total amount of oxygen may be added.

【0136】また、シリコン酸化膜519と拡散バリア
層22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及
びWを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合
物で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよ
い。
Further, between the silicon oxide film 519 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo, and W was formed. A buffer layer (adhesion layer) may be formed.

【0137】上記のような形成法を用いることで、第5
の実施形態と同様の効果が得られる。また、誘電体と電
極を一括でエッチングを行うことで、工程数を大幅に削
減できる。これらのことから、本特許における手法によ
り、微細キャパシタ形成のための高精度のエッチングを
行うことが可能となり、高密度誘電体素子を形成でき
る。
By using the above forming method, the fifth
The same effect as that of the above embodiment can be obtained. Further, the number of steps can be significantly reduced by etching the dielectric and the electrodes at once. From these facts, the method of the present patent makes it possible to perform highly accurate etching for forming a fine capacitor and form a high-density dielectric element.

【0138】(第7の実施形態)以下に、図12(a)
〜(h)を参照しながら、本発明の誘電体薄膜素子のさ
らに他の形成方法を説明する。
(Seventh Embodiment) Below, FIG.
With reference to (h) to (h), still another method for forming the dielectric thin film element of the present invention will be described.

【0139】まず、図12(a)に示されるように、シ
リコン基板10の表面に、膜厚が約500nmのロコス
酸化膜516を形成して、素子分離領域を形成する、次
にゲート電極517、ソース/ドレイン領域518等を
含む選択トランジスタを形成する。その後、層間絶縁膜
としてCVD法で第1のシリコン酸化膜519を、50
0nm程度成膜し、続いて直径0.5μmのコンタクト
ホールを形成する。次に、CVD法でポリシリコンを上
記コンタクトホールに埋め込んだ後、CMP法で表面を
平坦化し、ポリシリコンプラグ520を形成する。
First, as shown in FIG. 12A, a locos oxide film 516 having a film thickness of about 500 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 to form an element isolation region, and then a gate electrode 517 is formed. A select transistor including the source / drain regions 518 and the like is formed. After that, the first silicon oxide film 519 is formed as an interlayer insulating film by a CVD method to form 50
A film having a thickness of about 0 nm is formed, and then a contact hole having a diameter of 0.5 μm is formed. Next, after filling the contact hole with polysilicon by the CVD method, the surface is flattened by the CMP method to form a polysilicon plug 520.

【0140】次に、図12(b)に示すように、ポリシ
リコンプラグ520上に、DCマグネトロン反応性スパ
ッタ法で、拡散パリア層22として、膜厚100nm程
度のアモルファス状のタンタルシリコン窒化膜(TaS
iN膜)を成膜する。窒素雰囲気で熱処理を行い、タン
タルシリコン窒化膜の安定化を行う。この熱処理は成膜
条件によっては特に必要がない場合もある。
Next, as shown in FIG. 12 (b), an amorphous tantalum silicon nitride film (about 100 nm thick) is formed as a diffusion barrier layer 22 on the polysilicon plug 520 by the DC magnetron reactive sputtering method. TaS
iN film) is formed. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment may not be necessary depending on the film forming conditions.

【0141】TaSiN膜の本実施形態に用いた成膜条
件は、元素モル比でTa:Si=10:3程度の合金タ
ーゲットを用い、基板温度を500℃、スパッタパワー
を2000W、スパッタガス圧を0.7Pa、Ar流量
/N2流量比は3/2とする。また、熱処理条件は、純
窒素雰囲気中で昇温速度を5℃/min、保持温度を6
00℃、保持時間1時間とする。上記条件のもとで形成
されたタンタルシリコン窒化膜は、X線回折によりアモ
ルファス構造であることが確認され、更に、オージェ分
光分析により組成比がTa0.85Si0.150.41であるこ
とが確認された。
The film forming conditions for the TaSiN film used in this embodiment are: an alloy target having an elemental molar ratio of Ta: Si = 10: 3, a substrate temperature of 500 ° C., a sputtering power of 2000 W, and a sputtering gas pressure of 0.7 Pa, Ar flow rate / N 2 flow rate ratio is 3/2. The heat treatment conditions are as follows: a temperature rising rate of 5 ° C./min and a holding temperature of 6 in a pure nitrogen atmosphere
The temperature is 00 ° C. and the holding time is 1 hour. The tantalum silicon nitride film formed under the above conditions was confirmed to have an amorphous structure by X-ray diffraction, and further, the composition ratio was confirmed to be Ta 0.85 Si 0.15 N 0.41 by Auger spectroscopy. .

【0142】拡散バリア層22の上に、DCマグネトロ
ンスパッタ法で下部電極層24としてイリジウム層を、
DCパワー0.5kW、基板温度500℃、ガス圧0.
6Paとし膜厚150nm作成した。スパッタガスはA
rガスのみとする。次に、図12(c)に示すように、
基板上に誘電体膜725として強誘電体であるSrBi
2Ta29薄膜(SBT薄膜)を形成する。形成法とし
ては、基板上にスピンオン法を用いる。
An iridium layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method.
DC power 0.5 kW, substrate temperature 500 ° C., gas pressure 0.
The film thickness was 6 nm and the film thickness was 150 nm. Sputter gas is A
Only r gas is used. Next, as shown in FIG.
As a dielectric film 725 on the substrate, SrBi which is a ferroelectric substance is used.
A 2 Ta 2 O 9 thin film (SBT thin film) is formed. As a forming method, a spin-on method is used on the substrate.

【0143】その後、第5の実施形態で述べたように、
誘電体層725上に、レジストマスクを形成し、フォト
リソグラフィにより0.8〜2.5μm角にパターニン
グする。その形成されたレジストパターンを用い、誘電
体膜725をたとえばハロゲン系のガスを用いてドライ
エッチングし、誘電体層725のパターニングを行う
(図12(c))。その後、レジストマスクを剥離す
る。その後、RTA(Rapid Themal an
nealing)法を用い700℃×30secの熱処
理を加え、SBTエッチング時によるダメージを回復さ
せる。
After that, as described in the fifth embodiment,
A resist mask is formed on the dielectric layer 725 and is patterned into 0.8 to 2.5 μm square by photolithography. Using the formed resist pattern, the dielectric film 725 is dry-etched using, for example, a halogen-based gas to pattern the dielectric layer 725 (FIG. 12C). After that, the resist mask is peeled off. After that, RTA (Rapid Thermal an
A heat treatment of 700 ° C. × 30 sec is applied by using the annealing method to recover the damage caused by the SBT etching.

【0144】その後図12(d)に示すように、層間絶
縁膜727を形成し、層間絶縁膜727のリフローもし
くはCMPにより表面の平坦化を行う。この表面の平坦
化は上部に形成するTaSiNマスクの加工精度を向上
させるためであり、十分な加工精度が得られるならば、
平坦化の工程はする必要はない。
Thereafter, as shown in FIG. 12D, an interlayer insulating film 727 is formed, and the surface of the interlayer insulating film 727 is flattened by reflow or CMP. This flattening of the surface is for improving the processing accuracy of the TaSiN mask formed on the upper surface, and if sufficient processing accuracy can be obtained,
It is not necessary to perform the flattening process.

【0145】次に、層間絶縁膜727上に、マスクとな
るTaSiN層40を拡散バリア層22と同条件で形成
する。次に、レジストマスク50を形成し、TaSiN
及び層間絶縁膜のエッチングを行った(図12
(e))。TaSiN層と層間絶縁膜のエツチングには
ガス系としてC12/C26=40/40SCCM、R
FPower=100Wで行う。塩素系とフッ素系ガス
を等量にすることで、TaSiNと層間絶縁膜のエッチ
レートがほぼ同じになる。その条件でそれぞれの膜をエ
ッチングした後に、レジストマスク50を除去する。
Next, a TaSiN layer 40 serving as a mask is formed on the interlayer insulating film 727 under the same conditions as the diffusion barrier layer 22. Next, a resist mask 50 is formed, and TaSiN is used.
And the interlayer insulating film was etched (FIG. 12).
(E)). For etching the TaSiN layer and the interlayer insulating film, a gas system of C1 2 / C 2 F 6 = 40 / 40SCCM, R
FPpower = 100W. By setting the chlorine-based gas and the fluorine-based gas in the same amount, the etching rates of TaSiN and the interlayer insulating film become almost the same. After etching each film under the conditions, the resist mask 50 is removed.

【0146】次に、図12(f)に示すように、上記の
ように形成されたTaSiNマスク40を用いて、電極
層24であるIr層のエッチングを実施形態5及び6と
同様に行う。
Next, as shown in FIG. 12F, using the TaSiN mask 40 formed as described above, the Ir layer as the electrode layer 24 is etched in the same manner as in the fifth and sixth embodiments.

【0147】次に、図12(g)に示すように、マスク
40と下地の拡散バリア層22であるTaSiNのエッ
チングを実施形態5及び6と同様に同時に行う。
Next, as shown in FIG. 12G, the mask 40 and the underlying diffusion barrier layer 22 of TaSiN are simultaneously etched as in the fifth and sixth embodiments.

【0148】次に、図12(h)に示すように、第二の
シリコン酸化膜521を形成した後、コンタクトホール
を形成する。その後、上部電極28を形成し、更に第一
のアルミニウム引き出し電極522を形成する。
Next, as shown in FIG. 12H, after forming the second silicon oxide film 521, a contact hole is formed. After that, the upper electrode 28 is formed, and further the first aluminum lead electrode 522 is formed.

【0149】本実施形態では電極層を構成する金属とし
てIrを用いたが、Pt、Rh、Os、RcまたはRu
等の金属を用いてもよい。これらの金属は、いずれも、
高誘電体及び強誘電体素子において、電極の材料として
用いられる。
In this embodiment, Ir is used as the metal constituting the electrode layer, but Pt, Rh, Os, Rc or Ru is used.
You may use metals, such as. All of these metals are
Used as a material for electrodes in high-dielectric and ferroelectric devices.

【0150】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層25をエッチングするガスとして、Cl2によ
る塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本発
明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHCl、
BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COCl2
2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、Si
Cl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、S22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、酸
化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそれ
らの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, chlorine gas of Cl 2 and oxidizing gas of O 2 are used as the gas for etching the lower electrode layer 24 and the dielectric layer 25, but the present invention is not limited to this. HCl as chlorine-based gas,
BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x Cl 4-x , COCl 2 ,
S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br 4-x , NOCl, Si
Cl 4, etc., CF 4, C 2 F 4 , CH as halogenated gas
F 3, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 10, SF 6, S 2 F 2, CHF
Cl 2 , BrF 3 , BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , CO
F 2, NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHF
Cl 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , C
Dry etching may be performed using HFBr 2 , S 2 Br 2 or the like (where x is an integer of 4 or less), a gas such as O 2 or O 3 or N 2 O, or a mixed gas thereof as the oxidizing gas. .

【0151】また、耐エッチング膜40及び拡散バリア
層22として、TaSiNの他に、HfSiN、Ti
N、TiAlN等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTaxSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
As the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22, in addition to TaSiN, HfSiN and Ti are used.
A film that easily oxidizes such as N or TiAlN may be used.
It is not necessary to limit the composition of these compounds in consideration of the effect of etching, and any composition can be etched by the etching method of the present invention. However, in consideration of the electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer 22 is, for example, 0.7 in the case of a Ta x Si 1-x N y film.
More preferably, it is in the range of 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5.

【0152】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
40)の除去及び拡散バリア層22のエッチングの際に
は、HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHx
4-x、COCl2、S2Cl2、PCl3、CClxBr
4-x、NOCl、SiCl4、CF4、C24、CHF3
26、C38、C410、SF6、22、CHFC
2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、COF
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHFC
2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CH
FBr2、及びS2Br2(但しxは4以下の整数)を含
む群から選択される一つ以上のガスを使用することでエ
ッチングを完了することができる。さらに、これらの酸
化しやすい窒素化合物をマスクとして使用する場合には
2やO3やN2O等の酸化性ガスをハロゲンガスまたは
ハロゲン化ガスに添加してエッチングを行い、例えば酸
素を総量の約20%以上添加すればよい。
Further, when removing the mask (etching resistant film 40) formed of TaSiN, HfSiN, TiN or TiAlN and etching the diffusion barrier layer 22, HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH x. C
l 4-x , COCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl x Br
4-x , NOCl, SiCl 4 , CF 4 , C 2 F 4 , CHF 3 ,
C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , SF 6, S 2 F 2 , CHFC
l 2 , BrF 3 , BrF 5 , HBr, HF, BF 3 , COF
2 , NF 3 , SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFC
l 2 , ClF 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CH
Etching can be completed by using one or more gases selected from the group including FBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less). Further, when using these oxidizable nitrogen compounds as a mask, an oxidizing gas such as O 2 , O 3 or N 2 O is added to a halogen gas or a halogenated gas for etching, and for example, the total amount of oxygen is About 20% or more.

【0153】また、シリコン酸化膜519と拡散バリア
層22の間にTi、Ta、Co、Ni、Hf、Mo、及
びWを含む群から選択される一つ以上の元素を含む化合
物で構成されたバッファ層(密着層)を形成してもよ
い。
Further, between the silicon oxide film 519 and the diffusion barrier layer 22, a compound containing one or more elements selected from the group containing Ti, Ta, Co, Ni, Hf, Mo and W was formed. A buffer layer (adhesion layer) may be formed.

【0154】本実施形態の方法によると、前の実施形態
と同様の効果が得られる。このように、あらかじめ誘電
体層であるSBT層を加工し、プラズマダメージ回復
後、層間絶縁膜で覆うことでその後の工程での側壁から
の強誘電体へのプラズマダメージを低減することができ
る。これらのことから、本発明における方法により、微
細キャパシタに含まれる高精度に加工された素子を形成
することが可能となる。
According to the method of this embodiment, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained. Thus, by processing the SBT layer, which is a dielectric layer, in advance and recovering the plasma damage, and then covering with the interlayer insulating film, it is possible to reduce the plasma damage from the sidewall to the ferroelectric in the subsequent process. From these facts, the method of the present invention makes it possible to form a highly accurately processed element included in a fine capacitor.

【0155】(第8の実施形態)以下に、図13(a)
〜(d)を参照しながら、上記の実施形態における上部
電極層28の形成方法を説明する。
(Eighth Embodiment) FIG. 13A is shown below.
A method of forming the upper electrode layer 28 in the above embodiment will be described with reference to (d).

【0156】第6の実施形態の方法で、図11(f)の
構造を作製する。その後、図13(a)に示すように、
第二のシリコン酸化膜521をCVD法で700nm程
度形成する。第二のシリコン酸化膜521に、誘電体層
625まで達するように、コンタクトホールを形成す
る。
The structure of FIG. 11F is manufactured by the method of the sixth embodiment. Then, as shown in FIG.
A second silicon oxide film 521 is formed by the CVD method to have a thickness of about 700 nm. A contact hole is formed in the second silicon oxide film 521 so as to reach the dielectric layer 625.

【0157】次に図13(b)に示すように、上部電極
層28を形成する。上部電極層28は、本実施形態では
Irを用いる。次に、上部電極層28上に、耐エッチン
グ膜840であるTaSiNマスク(厚さ、20〜50
0nm程度)を、前の実施形態と同様な方法で形成し、
それを上部電極層28を加工するためのマスクとする。
Next, as shown in FIG. 13B, the upper electrode layer 28 is formed. Ir is used for the upper electrode layer 28 in the present embodiment. Next, on the upper electrode layer 28, a TaSiN mask (thickness 20 to 50) which is an etching resistant film 840 is formed.
0 nm) in the same manner as in the previous embodiment,
It is used as a mask for processing the upper electrode layer 28.

【0158】次に図13(c)に示すように、上部電極
層28をCl2/O2=64/16SCCM程度、RF=
100W程度でエッチングを行う。この条件であると図
4及び9のグラフの結果から分かるように、上部電極層
28(Ir膜)と層間絶緑膜521(シリコン酸化膜)
とのエッチング選択比は約1.5であり、上部電極層2
8と耐エッチング膜840(TaSiN膜)との選択比
は約6以上である。上記のエッチング条件を用いること
で、均一性の良い上部電極層28の加工を行うことが出
来、更に層間絶縁膜521のオーバーエッチ量も最小限
に抑えることが可能となる。次に、耐エッチング膜84
0を除去する。最後に、図13(d)に示すように、第
一のアルミニウム電極522を形成する。
Next, as shown in FIG. 13C, the upper electrode layer 28 is formed with Cl 2 / O 2 = about 64/16 SCCM and RF =
Etching is performed at about 100W. As can be seen from the results of the graphs of FIGS. 4 and 9 under this condition, the upper electrode layer 28 (Ir film) and the interlayer insulating film 521 (silicon oxide film)
The etching selection ratio with respect to is about 1.5, and the upper electrode layer 2
8 and the etching resistant film 840 (TaSiN film) have a selection ratio of about 6 or more. By using the above etching conditions, the upper electrode layer 28 can be processed with good uniformity, and the amount of overetching of the interlayer insulating film 521 can be minimized. Next, the etching resistant film 84
Remove 0. Finally, as shown in FIG. 13D, the first aluminum electrode 522 is formed.

【0159】本実施形態において、マスク840が非常
に薄いために側壁に付着する残さがなく、また、マイク
ロローディングも大幅に低減される。また、前の実施形
態で述べたように、パターニング精度はTaSiN膜
(耐エッチング膜840)の精度に依存し、TaSiN
膜の精度はそれを形成する為のレジストパターン精度に
依存する。レジストパターンは、TaSiN膜のみを形
成するためのものであり、その自体の膜厚を薄くするこ
とができる。このため、焦点深度や解像度が向上するた
めに従来の厚いレジストを用いる場合と比較して微細化
が容易に行える。本実施形態によると、微細キャパシタ
形成のための高精度のエッチングを行うことが可能であ
る。
In this embodiment, since the mask 840 is very thin, there is no residue left on the side wall, and the microloading is greatly reduced. Further, as described in the previous embodiment, the patterning accuracy depends on the accuracy of the TaSiN film (etching resistant film 840), and
The accuracy of the film depends on the accuracy of the resist pattern for forming it. The resist pattern is for forming only the TaSiN film, and the film thickness of the resist pattern itself can be reduced. Therefore, in order to improve the depth of focus and the resolution, miniaturization can be easily performed as compared with the case of using a conventional thick resist. According to this embodiment, it is possible to perform highly accurate etching for forming a fine capacitor.

【0160】(第9の実施形態)以下に、図14を参照
しながら、本発明による強誘電体メモリセルの形成方法
を説明する。本実施形態は、第5〜8の実施形態に比べ
て、上部電極層の構成が異なる。図14に示されるよう
に、上部電極層928は、誘電体層25上に形成され、
シリコン酸化膜521中のコンタクトホールを介して、
シリコン酸化膜521上部の引き出し電極922に接続
されている。
(Ninth Embodiment) A method of forming a ferroelectric memory cell according to the present invention will be described below with reference to FIG. The present embodiment is different from the fifth to eighth embodiments in the configuration of the upper electrode layer. As shown in FIG. 14, the upper electrode layer 928 is formed on the dielectric layer 25,
Through the contact hole in the silicon oxide film 521,
It is connected to the extraction electrode 922 on the silicon oxide film 521.

【0161】本実施形態の強誘電体メモリセルの各層の
形成方法は、基本的に第5〜8実施形態の方法と同じで
ある。以下に、その形成方法を概略的に説明する。ま
ず、シリコン基板10の表面に、膜厚が約500nmの
ロコス酸化膜516を形成して、素子分離領域を形成す
る。次にゲート電極517、ソース/ドレイン領域51
8等を含む選択トランジスタを形成する。その後、層間
絶縁膜としてCVD法で第1のシリコン酸化膜519
を、500nm程度成膜し、続いて直径0.5μmのコ
ンタクトホールを形成する。次に、CVD法でポリシリ
コンを上記コンタクトホールに埋め込んだ後、CMP法
で表面を平坦化し、ポリシリコンプラグ520を形成す
る。
The method of forming each layer of the ferroelectric memory cell of this embodiment is basically the same as the method of the fifth to eighth embodiments. Below, the formation method is roughly demonstrated. First, a locos oxide film 516 having a thickness of about 500 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 to form an element isolation region. Next, the gate electrode 517 and the source / drain region 51
A select transistor including 8 etc. is formed. Then, a first silicon oxide film 519 is formed as an interlayer insulating film by a CVD method.
To a thickness of about 500 nm, and then a contact hole with a diameter of 0.5 μm is formed. Next, after filling the contact hole with polysilicon by the CVD method, the surface is flattened by the CMP method to form a polysilicon plug 520.

【0162】次に、ポリシリコンプラグ520上に、D
Cマグネトロン反応性スパッタ法で、拡散パリア層22
として、膜厚100nm程度のアモルファス状のタンタ
ルシリコン窒化膜(TaSiN膜)を成膜する。窒素雰
囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン窒化膜の安定化
を行う。この熱処理は成膜条件によっては特に必要がな
い場合もある。TaSiN膜の成膜条件は、元素モル比
でTa:Si=10:3程度の合金ターゲットを用い、
基板温度を500℃、スパッタパワーを2000W、ス
パッタガス圧を0.7Pa、Ar流量/N2流量比は3
/2とする。また、熱処理条件は、純窒素雰囲気中で昇
温速度を5℃/min、保持温度を600℃、保持時間
1時間とする。
Next, on the polysilicon plug 520, D
The diffusion barrier layer 22 is formed by the C magnetron reactive sputtering method.
As an amorphous tantalum silicon nitride film (TaSiN film) with a film thickness of about 100 nm is formed. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment may not be necessary depending on the film forming conditions. The TaSiN film is formed under the following conditions: an alloy target having an elemental molar ratio of Ta: Si = 10: 3.
Substrate temperature is 500 ° C., sputter power is 2000 W, sputter gas pressure is 0.7 Pa, Ar flow rate / N 2 flow rate ratio is 3
/ 2. The heat treatment conditions are a temperature rising rate of 5 ° C./min, a holding temperature of 600 ° C., and a holding time of 1 hour in a pure nitrogen atmosphere.

【0163】拡散バリア層22の上に、DCマグネトロ
ンスパッタ法で下部電極層24としてイリジウム層を、
DCパワー0.5kW、基板温度500℃、ガス圧0.
6Paとし膜厚150nm作成した。スパッタガスはA
rガスのみとする。次に、基板上に誘電体膜25として
強誘電体であるSrBi2Ta29薄膜(SBT薄膜)
を形成する。
An iridium layer is formed as the lower electrode layer 24 on the diffusion barrier layer 22 by the DC magnetron sputtering method.
DC power 0.5 kW, substrate temperature 500 ° C., gas pressure 0.
The film thickness was 6 nm and the film thickness was 150 nm. Sputter gas is A
Only r gas is used. Next, a SrBi 2 Ta 2 O 9 thin film (SBT thin film), which is a ferroelectric substance, is formed as a dielectric film 25 on the substrate.
To form.

【0164】その後、DCマグネトロンスパッタ法で、
膜厚50nm程度の上部電極928を形成した後、本発
明による電極の加工方法によりエッチングを行う。強誘
電体膜25のエッチングを行ったのち、さらに、下部電
極層24及び拡散バリア層22のエッチングを、上述し
た方法によりエッチングする。
Then, by the DC magnetron sputtering method,
After forming the upper electrode 928 with a film thickness of about 50 nm, etching is performed by the electrode processing method according to the present invention. After the ferroelectric film 25 is etched, the lower electrode layer 24 and the diffusion barrier layer 22 are further etched by the method described above.

【0165】その後、層間絶緑膜としてCVD法を用い
て第ニシリコン酸化膜521を成膜した後、コンタクト
ホールを形成し、強誘電体キャパシタの上部電極928
に接続するアルミニウム引き出し電極922を、DCマ
グネトロンスパッタ法にて形成する。
After that, a second silicon oxide film 521 is formed as an interlayer insulation film by the CVD method, a contact hole is formed, and an upper electrode 928 of the ferroelectric capacitor is formed.
An aluminum extraction electrode 922 connected to the above is formed by a DC magnetron sputtering method.

【0166】上記の実施形態において、誘電体膜の成膜
方法として、スピンオン法の他に、MOD(Metal Organ
ic Deposition)法、真空蒸着法、反応性マグネトロンス
パッタ法、MOCVD(有機金属CVD)法などの方法
を用いても良い。また、誘電体薄膜としてSBTを用い
ているが、他の強誘電体薄膜として、SrBi2Nb2
9、Bi4Ti312、BaBi2Nb29、BaBi2Ta
29、PbBi2Nb29、PbBi2Ta29、SrBi4
Ti315、PbBi4Ta415、Na0.5Bi4.5Ti4
15、K0.5Bi4.5Ti415、Sr2Bi4Ti518
Ba2Bi4Ti518、Pb2Bi4Ti518等、また、
高誘電体薄膜として、(Bax、Sr1-x)TiO3等も利
用できる。また、コンタクトプラグ材料として、ポリシ
リコン以外に、タングステン等を用いてもよい。
In the above embodiment, the MOD (Metal Organ) method is used as the dielectric film forming method in addition to the spin-on method.
Ic Deposition) method, vacuum deposition method, reactive magnetron sputtering method, MOCVD (organic metal CVD) method, or the like may be used. Although SBT is used as the dielectric thin film, SrBi 2 Nb 2 O is used as another ferroelectric thin film.
9 , Bi 4 Ti 3 O 12 , BaBi 2 Nb 2 O 9, BaBi 2 Ta
2 O 9, PbBi 2 Nb 2 O 9, PbBi 2 Ta 2 O 9, SrBi 4
Ti 3 O 15 , PbBi 4 Ta 4 O 15 , Na 0.5 Bi 4.5 Ti 4
O 15 , K 0.5 Bi 4.5 Ti 4 O 15 , Sr 2 Bi 4 Ti 5 O 18 ,
Ba 2 Bi 4 Ti 5 O 18, Pb 2 Bi 4 Ti 5 O 18, etc.,
As the high dielectric thin film, (Ba x, Sr 1-x ) TiO 3 or the like can be used. In addition to polysilicon, tungsten or the like may be used as the contact plug material.

【0167】本発明の電極層等のエッチング法により、
高精度の加工が可能となる。本発明によると、高密度強
誘電体メモリセルを製造することが可能となる。
By the etching method of the electrode layer etc. of the present invention,
High-precision processing is possible. According to the present invention, it is possible to manufacture a high density ferroelectric memory cell.

【0168】[0168]

【発明の効果】酸化されやすい耐エッチング膜を、電極
層等を選択的にエッチングするためのマスクに用いるこ
とによって、エッチング時のマスクを従来法と比較して
1/20程に薄くすることが可能となる。その為、マス
クの側壁における残さの発生、及びマイクロローディン
グ等の影響がなくなる。その結果、加工精度の面内均一
性が飛躍的に向上する。
EFFECTS OF THE INVENTION By using an etching resistant film which is easily oxidized as a mask for selectively etching an electrode layer or the like, the mask at the time of etching can be made as thin as 1/20 as compared with the conventional method. It will be possible. Therefore, the generation of residue on the side wall of the mask and the influence of microloading are eliminated. As a result, the in-plane uniformity of processing accuracy is dramatically improved.

【0169】また、マスクの形成も容易であることから
微細化を容易に行うことができる。このような誘電体素
子の形成方法を用いることで、高精度の加工を行うこと
ができるようになり、高密度強誘電体メモリを実現する
ことが可能となる。
Further, since the mask can be easily formed, miniaturization can be easily performed. By using such a method for forming a dielectric element, it becomes possible to perform high-precision processing, and it is possible to realize a high-density ferroelectric memory.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による誘電体薄膜素子の基本的な構成の
要部の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a basic structure of a dielectric thin film element according to the present invention.

【図2】(a)〜(e)は、本発明による誘電体薄膜素
子の製造工程を示す断面図である。
2A to 2E are cross-sectional views showing a manufacturing process of a dielectric thin film element according to the present invention.

【図3】本発明に使用したECRエッチング装置の概略
図である。
FIG. 3 is a schematic view of an ECR etching apparatus used in the present invention.

【図4】本発明の酸素流量比と、SBT薄膜、TaSi
N膜及びIr膜のエッチレートとの関係を示すグラフで
ある。
FIG. 4 shows the oxygen flow rate ratio of the present invention, SBT thin film, and TaSi.
6 is a graph showing the relationship with the etch rates of the N film and the Ir film.

【図5】(a)〜(d)は、本発明による誘電体薄膜素
子の他の製造工程を示す断面図である。
5A to 5D are cross-sectional views showing another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図6】本発明におけるC26/C12流量比と、Ta
SiN及び層間絶縁膜のエッチレートとの関係を示すグ
ラフである。
FIG. 6 is a flow rate ratio of C 2 F 6 / C1 2 and Ta in the present invention.
6 is a graph showing the relationship between SiN and the etch rate of an interlayer insulating film.

【図7】(a)〜(d)は、本発明による誘電体薄膜素
子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
7 (a) to 7 (d) are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図8】(a)〜(e)は、本発明による誘電体薄膜素
子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
8A to 8E are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図9】本発明における酸素流量比と、シリコン酸化膜
のエッチレートとの関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the oxygen flow rate ratio and the etch rate of a silicon oxide film in the present invention.

【図10】(a)〜(h)は、本発明による誘電体薄膜
素子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
10A to 10H are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図11】(a)〜(g)は、本発明による誘電体薄膜
素子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
11A to 11G are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図12】(a)〜(h)は、本発明による誘電体薄膜
素子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
12 (a) to 12 (h) are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図13】(a)〜(d)は、本発明による誘電体薄膜
素子のさらなる他の製造工程を示す断面図である。
13 (a) to 13 (d) are cross-sectional views showing still another manufacturing process of the dielectric thin film element according to the present invention.

【図14】本発明によって形成される強誘電体メモリセ
ルの断面を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a cross section of a ferroelectric memory cell formed according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 シリコン酸化膜 20 多層薄膜 22 拡散バリア層 24 下部電極層 25、325、625、725 誘電体層 27、327、727 層間絶緑膜 28、928 上部電極層 40、440、540、840 耐エッチング膜(Ta
SiN膜) 50、550 レジストパターン 80 ソレノイドコイル 81 ウエハ 82 電極 83 O2ガス導入口 84 ハロゲンガス導入口 88 2.45GHzマイクロ波 89 13.56MHz高周波 516 ロコス酸化層 517 ゲート電極 518 ソース/ドレイン領域 519 第1のシリコン酸化膜 520 ポリシリコンプラグ 521 第2のシリコン酸化膜 522 第1のアルミニウム引き出し電極
10 substrate 11 silicon oxide film 20 multilayer thin film 22 diffusion barrier layer 24 lower electrode layers 25, 325, 625, 725 dielectric layers 27, 327, 727 interlayer insulation film 28, 928 upper electrode layers 40, 440, 540, 840 resistance Etching film (Ta
SiN film) 50,550 Resist pattern 80 Solenoid coil 81 Wafer 82 Electrode 83 O 2 gas inlet 84 Halogen gas inlet 88 2.45 GHz microwave 89 13.56 MHz high frequency 516 Locos oxide layer 517 gate electrode 518 source / drain region 519 First silicon oxide film 520 Polysilicon plug 521 Second silicon oxide film 522 First aluminum extraction electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−158663(JP,A) 特開 平9−266200(JP,A) 特開 平6−318573(JP,A) TABARA S.,WSi2/Po lysilicon Gate Etc hing Using TiN Har d Mask in Conjunct ion with Photoresi st,Jpn.J.Appl.Phy s.,日本,1997年4月,Vol.36, pp.2508−2513 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01G 4/33 H01L 21/31 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-11-158663 (JP, A) JP-A-9-266200 (JP, A) JP-A-6-318573 (JP, A) TABARA S. , WSi2 / Polysilicon Gate Etching Hinging TiN Hard Mask in Connection with Photolithist, Jpn. J. Appl. Phy s. , Japan, April 1997, Vol. 36, pp. 2508-2513 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01G 4/33 H01L 21/31

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、下部電極層を含む多層薄膜を
形成する工程と、 該多層薄膜の上に、被酸化性を有する、金属元素を含む
第1の窒化物層のパターンを形成する工程と、 該第1の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を選択的にエッ
チングすることによって、該下部電極層を所望の形状に
パターニングする工程と、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程と、を包含
し、 該多層薄膜は、該下部電極層上に形成された誘電体層
と、該基板と該下部電極層との間に形成された拡散バリ
ア層と、をさらに含んでおり、該拡散バリア層によって
該基板と該誘電体層との間の元素の相互拡散が防止さ
れ、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程は、該拡散
バリア層を、選択的に除去することによって該所望の形
状にパターニングする工程を含む、 誘電体薄膜素子の製
造方法。
1. A step of forming a multilayer thin film including a lower electrode layer on a substrate, and a pattern of a first nitride layer containing a metal element having an oxidizable property is formed on the multilayer thin film. And a step of patterning the lower electrode layer into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film with a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the first nitride layer as a mask. And a step of removing the pattern of the first nitride layer.
And the multilayer thin film is a dielectric layer formed on the lower electrode layer.
And a diffusion burr formed between the substrate and the lower electrode layer.
And a diffusion barrier layer.
Mutual diffusion of elements between the substrate and the dielectric layer is prevented.
And removing the pattern of the first nitride layer comprises:
By selectively removing the barrier layer, the desired shape is obtained.
A method of manufacturing a dielectric thin film element , which comprises the step of patterning in a pattern .
【請求項2】 前記多層薄膜は、前記誘電体層と前記第
1の窒化物層との間に形成された層間絶縁膜を含んでお
り、前記第1の窒化物層のパターンを形成する工程は、
該層間絶縁膜をパターニングすることを包含する、請求
に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
2. The multilayer thin film includes an interlayer insulating film formed between the dielectric layer and the first nitride layer, and forming a pattern of the first nitride layer. Is
The method for manufacturing a dielectric thin film element according to claim 1 , comprising patterning the interlayer insulating film.
【請求項3】 基板上に、拡散バリア層を形成する工程
と、 該拡散バリア層上に、下部電極層および誘電体層を含む
多層薄膜を形成する工程と、 該多層薄膜の上に、該拡散バリア層を構成する元素の少
なくとも1種を含んでいる、被酸化性を有する第1の窒
化物層のパターンを形成する工程と、 該第1の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を選択的にエッ
チングすることによって、該下部電極層を所望の形状に
パターニングする工程と、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程と、を包含
する誘電体薄膜素子の製造方法。
3. A step of forming a diffusion barrier layer on a substrate, a step of forming a multilayer thin film including a lower electrode layer and a dielectric layer on the diffusion barrier layer, and a step of forming a multilayer thin film on the multilayer thin film. Forming a pattern of an oxidizable first nitride layer containing at least one of the elements constituting the diffusion barrier layer; and oxidizing the pattern of the first nitride layer as a mask. A step of patterning the lower electrode layer into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film using a mixed gas containing a gas; and a step of removing the pattern of the first nitride layer, A method of manufacturing a dielectric thin film element including the following.
【請求項4】 前記第1の窒化物層のパターンを除去す
る工程は、前記拡散バリア層を、選択的に除去すること
によって前記所望の形状にパターニングする工程を含
む、請求項に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
Wherein the step of removing the pattern of the first nitride layer, the diffusion barrier layer, comprising the step of patterning the desired shape by selectively removing, according to claim 3 Manufacturing method of dielectric thin film element.
【請求項5】 前記第1の窒化物層は、前記拡散バリア
層と同一の組成を有する、請求項からのいずれかに
記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
Wherein said first nitride layer has the diffusion barrier same composition as the layer, the production method of the dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記拡散バリア層は、TaSiN、Hf
SiN、TiNまたはTiAlNによって形成されてい
る、請求項に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
6. The diffusion barrier layer is made of TaSiN, Hf.
The method for manufacturing a dielectric thin film element according to claim 5 , wherein the dielectric thin film element is formed of SiN, TiN or TiAlN.
【請求項7】 前記第1の窒化物層は、前記拡散バリア
層より大きい厚さを有する、請求項からのいずれか
に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
Wherein said first nitride layer, having a diffusion barrier layer thickness greater than, the production method of the dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 前記誘電体層上に、上部電極層を形成す
る工程と、 該上部電極層の上に、被酸化性を有する、金属元素を含
む第2の窒化物層のパターンを形成する工程と、 該第2の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該上部電極を、選択的にエ
ッチングすることによって所望の形状にパターニングす
る工程と、 をさらに包含する、請求項1からのいずれかに記載の
誘電体薄膜素子の製造方法。
8. A step of forming an upper electrode layer on the dielectric layer, and a pattern of a second nitride layer containing a metal element, which is oxidizable, on the upper electrode layer. And a step of patterning the upper electrode into a desired shape by selectively etching the upper electrode with a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the second nitride layer as a mask. It encompasses method for producing a dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 前記第1の窒化物層は、その組成物とし
て、Ta、Hf及びSiからなる群から選択される元素
を含んでいる、請求項1からのいずれかに記載の誘電
体薄膜素子の製造方法。
Wherein said first nitride layer, as its composition, Ta, contains an element selected from the group consisting of Hf and Si, a dielectric body according to any one of claims 1 to 8 Method for manufacturing thin film element.
【請求項10】 前記第1の窒化物層の厚さは、0〜
500nmの範囲にある、請求項1からのいずれかに
記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
10. The thickness of the first nitride layer is from 20 to 20.
In the range of 500 nm, the production method of the dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 前記第1の窒化物層のパターンを形成
する工程は、ハロゲン族元素を含む第1のガス、ハロゲ
ン族元素を含む第2のガス、または該第1のガスと該第
2のガスとの混合ガスをエッチングガスとして用い、 該第1のガスは、HCl、BCl3、Cl2、CCl4
CHxCl4-X、COCl2、S2Cl2、PCl3、CCl
xBr4-x、NOCl及びSiCl4 からなる群から選択
され、 該第2のガスは、CF4、C24、CHF3、C26、C
38、C410、SF6、S22、CHFCl2、Br
3、BrF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3
SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、Cl
3、BBr3、CBr4、CFxBr4-X、CHFBr2
びS2Br2 からなる群から選択され(但しxは4以下の
整数)、 該混合ガス中の該第2のガスの割合は、0%以上50
%以下である、請求項1から10のいずれかに記載の誘
電体薄膜素子の製造方法。
11. The step of forming the pattern of the first nitride layer comprises a first gas containing a halogen group element, a second gas containing a halogen group element, or the first gas and the second gas. A mixed gas with the above gas is used as an etching gas, and the first gas is HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 ,
CH x Cl 4-X , COCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl
x Br 4-x, is selected from the group consisting of NOCl and SiCl 4, the gas said second, CF 4, C 2 F 4 , CHF 3, C 2 F 6, C
3 F 8 , C 4 F 10 , SF 6 , S 2 F 2 , CHFCl 2 , Br
F 3 , BrF 5, HBr, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 ,
SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , Cl
Selected from the group consisting of F 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less), and the second gas in the mixed gas is The ratio is 20 % or more and 50
% Or less, The manufacturing method of the dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 10 .
【請求項12】 前記酸化性ガスは、N2Oガス、O3
ス及びO2ガスからなる群から選択される、少なくとも
1種のガスを含んでいる、請求項1から11のいずれか
に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
12. The oxidizing gas, N 2 O gas, O 3 is selected from the group consisting of gas and O 2 gas includes at least one gas, to any one of claims 1 to 11 A method of manufacturing the dielectric thin film element according to claim 1.
【請求項13】 前記混合ガス中の前記酸化性ガスの割
合は、0%以上70%以下である、請求項1から12
のいずれかに記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
Ratio of 13. The oxidizing gas in the mixed gas is 70% or less 2 0% or more, of claims 1 to 12
A method for manufacturing a dielectric thin film element according to any one of 1.
【請求項14】 前記混合ガスは、さらにハロゲンガ
ス、またはハロゲン族元素を含む化合物ガスを含んでい
る、請求項1から13のいずれかに記載の誘電体薄膜素
子の製造方法。
14. The method of claim 13, wherein the gas mixture further comprises a compound gas containing a halogen gas or a halogen group element, method for producing a dielectric thin film element according to any one of claims 1 to 13.
JP15975698A 1998-06-08 1998-06-08 Method of manufacturing dielectric thin film element Expired - Fee Related JP3367600B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15975698A JP3367600B2 (en) 1998-06-08 1998-06-08 Method of manufacturing dielectric thin film element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15975698A JP3367600B2 (en) 1998-06-08 1998-06-08 Method of manufacturing dielectric thin film element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11354505A JPH11354505A (en) 1999-12-24
JP3367600B2 true JP3367600B2 (en) 2003-01-14

Family

ID=15700585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15975698A Expired - Fee Related JP3367600B2 (en) 1998-06-08 1998-06-08 Method of manufacturing dielectric thin film element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3367600B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081650A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Sputter target, barrier film and electronic component
US6350699B1 (en) * 2000-05-30 2002-02-26 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method for anisotropic plasma etching using non-chlorofluorocarbon, fluorine-based chemistry
JP4865978B2 (en) 2002-02-28 2012-02-01 富士通セミコンダクター株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP4836112B2 (en) * 2004-12-24 2011-12-14 国立大学法人京都大学 Semiconductor processing apparatus cleaning method and silicon substrate etching method
JP5416553B2 (en) * 2009-11-06 2014-02-12 シチズンファインテックミヨタ株式会社 Circuit board manufacturing method and circuit board
JP6796519B2 (en) 2017-03-10 2020-12-09 東京エレクトロン株式会社 Etching method
CN115917711A (en) * 2021-05-07 2023-04-04 东京毅力科创株式会社 Substrate processing method and substrate processing apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TABARA S.,WSi2/Polysilicon Gate Etching Using TiN Hard Mask in Conjunction with Photoresist,Jpn.J.Appl.Phys.,日本,1997年4月,Vol.36,pp.2508−2513

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11354505A (en) 1999-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5515984A (en) Method for etching PT film
US20060073614A1 (en) Ferroelectric capacitor structure and manufacturing method thereof
JP3495955B2 (en) Semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP2000138349A (en) Manufacture of semiconductor memory device
JPH09266200A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2003257942A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003273326A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH10247724A (en) Manufacturing method of semiconductor memory
JP3367600B2 (en) Method of manufacturing dielectric thin film element
US7547638B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3166746B2 (en) Capacitor and method of manufacturing the same
WO1997035341A1 (en) Semiconductor storage device and its manufacture
JP2001036024A (en) Capacitor and manufacture thereof
JP3390340B2 (en) Method of forming dielectric element
JP2006060203A (en) Pt/PGO ETCHING PROCESS FOR USE IN FeRAM
JP2006005152A (en) Ferroelectric capacitor, method for manufacturing the same and method for manufacturing ferroelectric memory
JP2003224207A (en) Semiconductor device and its fabricating method
JP3166747B2 (en) Method for manufacturing capacitor and capacitor
JP2003257950A (en) Etching method for etching material hard to etch, method of manufacturing semiconductor using the same, and semiconductor equipment
JP4865978B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2000183287A (en) Etching method of dielectric thin film and semiconductor device
JP2003282839A (en) Method of manufacturing ferroelectric memory device
JPH1131682A (en) Dry etching method and manufacture of ferroelectric memory element
JP2003298015A (en) Ferroelectric memory device and method of manufacturing the same
JP2004241692A (en) Manufacturing method of ferroelectric memory element

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021023

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081108

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091108

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees