JP5733943B2 - Method for manufacturing dielectric device - Google Patents
Method for manufacturing dielectric device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5733943B2 JP5733943B2 JP2010232403A JP2010232403A JP5733943B2 JP 5733943 B2 JP5733943 B2 JP 5733943B2 JP 2010232403 A JP2010232403 A JP 2010232403A JP 2010232403 A JP2010232403 A JP 2010232403A JP 5733943 B2 JP5733943 B2 JP 5733943B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- gas
- layer
- electrode layer
- dielectric
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 87
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 97
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 19
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Bi] Chemical compound [Sr].[Bi] VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N bismuth lanthanum Chemical compound [La].[Bi] RZEADQZDBXGRSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002115 bismuth titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明は、例えば圧電素子等の誘電体デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric device such as a piezoelectric element.
近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術がますます発展し、インクジェットプリンタヘッド、加速度センサ、HDD(Hard Disk Drive)ヘッドのマイクロアクチュエータ等、MEMS技術の応用範囲が広がっている。例えば、優れた圧電特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3、PZT)等の強誘電体は、機械−電気変換素子として、MEMSへの応用が盛んに研究されている。 In recent years, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology has been further developed, and the application range of MEMS technology such as inkjet printer heads, acceleration sensors, and HDD (Hard Disk Drive) head microactuators has expanded. For example, ferroelectrics such as lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 , PZT) having excellent piezoelectric properties have been actively studied for application to MEMS as mechanical-electrical conversion elements. .
この種の圧電素子は、強誘電体が一対の電極で挟まれた構造を有している。電極材料には、Pt(白金)やIr(イリジウム)等の貴金属、ニッケル酸ランタン(LNO:LaNiO3)やルテニウム酸ストロンチウム(SRO:SrRuO3)等の導電性酸化物が用いられている。電極の加工には、薬液によるウェットエッチングが主に用いられている(特許文献1参照)。また、塩素とアルゴンの混合ガスを用いたドライエッチングによってLNO電極をエッチングする方法も知られている(特許文献2参照)。 This type of piezoelectric element has a structure in which a ferroelectric is sandwiched between a pair of electrodes. As the electrode material, a noble metal such as Pt (platinum) or Ir (iridium), or a conductive oxide such as lanthanum nickelate (LNO: LaNiO 3 ) or strontium ruthenate (SRO: SrRuO 3 ) is used. For electrode processing, wet etching with a chemical solution is mainly used (see Patent Document 1). A method of etching an LNO electrode by dry etching using a mixed gas of chlorine and argon is also known (see Patent Document 2).
しかしながら、圧電素子の電極材料は、エッチングレートが低く、マスクとの選択性も低いため、加工性が非常に悪いという問題がある。特に、LNOは、エッチングレートの確保が難しく、エッチング中に膜中の酸素が放出されることで、レジストのエッチングレートを早めてしまうという問題があった。 However, since the electrode material of the piezoelectric element has a low etching rate and low selectivity with a mask, there is a problem that workability is very poor. In particular, LNO has a problem in that it is difficult to secure an etching rate, and oxygen in the film is released during etching, thereby increasing the etching rate of the resist.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、エッチングレートを確保しつつ、マスクに対する良好なエッチング選択性を得ることができる誘電体デバイスの製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a dielectric device manufacturing method capable of obtaining good etching selectivity with respect to a mask while ensuring an etching rate.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る誘電体デバイスの製造方法は、誘電体層の上に、導電性酸化物層と金属層とを含む電極層を形成する工程を含む。
上記電極層の上にレジストマスクが形成される。
塩素系ガス及びフッ化炭素系ガスの少なくとも一種を含むエッチングガスのプラズマによって、上記レジストマスクを介して上記電極層がエッチングされる。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a dielectric device according to an aspect of the present invention includes a step of forming an electrode layer including a conductive oxide layer and a metal layer on a dielectric layer.
A resist mask is formed on the electrode layer.
The electrode layer is etched through the resist mask by plasma of an etching gas containing at least one of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas.
本発明の一実施形態に係る誘電体デバイスの製造方法は、誘電体層の上に、導電性酸化物層と金属層とを含む電極層を形成する工程を含む。
上記電極層の上にレジストマスクが形成される。
塩素系ガス及びフッ化炭素系ガスの少なくとも一種を含むエッチングガスのプラズマによって、上記レジストマスクを介して上記電極層がエッチングされる。
The manufacturing method of the dielectric device which concerns on one Embodiment of this invention includes the process of forming the electrode layer containing a conductive oxide layer and a metal layer on a dielectric material layer.
A resist mask is formed on the electrode layer.
The electrode layer is etched through the resist mask by plasma of an etching gas containing at least one of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas.
上記誘電体デバイスの製造方法においては、エッチングガスとして、塩素系ガス及びフッ化炭素系ガスの少なくとも一種を含むエッチングガスが用いられる。このエッチングガスのプラズマを用いたドライエッチングを実施することで、電極層を構成する金属層と導電性酸化物層とが順次エッチングされる。また、この種のエッチングガスを用いることで、電極層のエッチングレートを確保しつつ、レジストマスクに対する良好なエッチング選択性を得ることができる。 In the above dielectric device manufacturing method, an etching gas containing at least one of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas is used as an etching gas. By performing dry etching using plasma of this etching gas, the metal layer and the conductive oxide layer constituting the electrode layer are sequentially etched. Further, by using this kind of etching gas, it is possible to obtain good etching selectivity with respect to the resist mask while ensuring the etching rate of the electrode layer.
上記導電性酸化物層は、例えば、ニッケル酸ランタン(LNO)、ルテニウム酸ストロンチウム(SRO)等で形成される。上記金属層は、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等で形成される。上記導電性酸化物層は、誘電体層と金属層との間に形成されることで、これらの界面反応による誘電体層の還元作用を阻止するバリア膜として機能する。 The conductive oxide layer is formed of, for example, lanthanum nickelate (LNO), strontium ruthenate (SRO), or the like. The metal layer is made of, for example, platinum (Pt), iridium (Ir), or the like. By forming the conductive oxide layer between the dielectric layer and the metal layer, the conductive oxide layer functions as a barrier film that prevents the reducing action of the dielectric layer due to these interface reactions.
上記エッチングガスは、塩素系ガスとフッ化炭素系ガスとの混合ガスとしてもよい。塩素系ガスには例えばBCl3を、フッ化炭素系ガスには例えばC4F8をそれぞれ用いることができる。これらにアルゴン等の不活性ガスが混合されていてもよい。これにより、電極層の高エッチングレート及び高マスク選択比を得ることができる。 The etching gas may be a mixed gas of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas. For example, BCl 3 can be used for the chlorine-based gas, and C 4 F 8 can be used for the fluorocarbon-based gas, for example. These may be mixed with an inert gas such as argon. Thereby, a high etching rate and a high mask selectivity of the electrode layer can be obtained.
上記混合ガス中のフッ化炭素系ガスの混合割合を50%以下とすることで、電極層のエッチングレート及びレジストマスクに対するエッチング選択性を大幅に向上させることができる。 By setting the mixing ratio of the fluorocarbon-based gas in the mixed gas to 50% or less, the etching rate of the electrode layer and the etching selectivity with respect to the resist mask can be greatly improved.
上記誘電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O3)で形成されることで、圧電特性に優れた圧電素子を作製することができる。上記誘電体層は、これ以外にも、タンタル酸ビスマスストロンチウム(SBT:SrBi2Ta2O9)、チタン酸ビスマス(BTO:Bi4Ti3O12)、チタン酸ビスマスランタン(BLT:(Bi,La)4Ti3O12)、ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT:(PbLa)(ZrTi)O3)等の他の強誘電体であってもよい。 The dielectric layer is formed of lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), so that a piezoelectric element having excellent piezoelectric characteristics can be manufactured. In addition to this, the dielectric layer includes bismuth strontium tantalate (SBT: SrBi 2 Ta 2 O 9 ), bismuth titanate (BTO: Bi 4 Ti 3 O 12 ), bismuth lanthanum titanate (BLT: (Bi, Other ferroelectrics such as La) 4 Ti 3 O 12 ) and lanthanum-doped lead zirconate titanate (PLZT: (PbLa) (ZrTi) O 3 ) may be used.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る誘電体デバイスの製造方法を説明する概略工程図である。本実施形態では、誘電体デバイスとして、強誘電体層を一対の電極で挟み込んだ構造を有する圧電素子を例に挙げて説明する。 FIG. 1 is a schematic process diagram illustrating a method for manufacturing a dielectric device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a piezoelectric element having a structure in which a ferroelectric layer is sandwiched between a pair of electrodes will be described as an example of a dielectric device.
本実施形態に係る圧電素子の製造方法は、積層体の作製工程と、上部電極層のエッチング工程と、強誘電体層のエッチング工程とを有する。 The method for manufacturing a piezoelectric element according to the present embodiment includes a laminate manufacturing process, an upper electrode layer etching process, and a ferroelectric layer etching process.
[積層体の作製工程]
図1(A)は、基板の作製工程を示している。この工程では、基板1上に、下部電極層2と誘電体層3と上部電極層4との積層構造を有する積層体Lが作製される。基板1は、ガラス基板でもよいし、シリコン基板等の半導体基板でもよい。
[Manufacturing process of laminate]
FIG. 1A illustrates a manufacturing process of a substrate. In this step, a laminated body L having a laminated structure of the
下部電極層2は、金属層2aと導電性酸化物層2bとの積層膜で構成される。金属層2aは、Pt(白金)、Ir(イリジウム)等で形成される。導電性酸化物層2bは、LNO(ニッケル酸ランタン)、SRO(ルテニウム酸ストロンチウム)等で形成される。導電性酸化物層2bは、誘電体層3と金属層2aとの形成されることで、これらの界面反応による誘電体層3の還元作用を阻止するバリア膜として機能する。金属層2a及び導電性酸化物層2bは、例えばスパッタ法、CVD法等の薄膜形成方法によって形成される。下部電極層2の厚みは特に限定されず、例えば0.05〜0.30μmである。
The
誘電体層3は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)で形成される。これ以外にも、タンタル酸ビスマスストロンチウム(SBT:SrBi2Ta2O9)、チタン酸ビスマス(BTO:Bi4Ti3O12)、チタン酸ビスマスランタン(BLT:(Bi,La)4Ti3O12)、ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT:(PbLa)(ZrTi)O3)等の他の強誘電体材料で誘電体層3が形成されてもよい。誘電体層3は、スパッタ法、CVD法、ゾルゲル法などの薄膜形成方法によって形成される。誘電体層3の厚みは特に限定されず、例えば0.5〜5.0μmである。
The
上部電極層4は、導電性酸化物層4bと金属層4aとの積層膜で構成される。導電性酸化物層4bは、LNO(ニッケル酸ランタン)、SRO(ルテニウム酸ストロンチウム)等で形成される。金属層4aは、Pt(白金)、Ir(イリジウム)等で形成される。導電性酸化物層4bは、誘電体層3と金属層4aとの形成されることで、これらの界面反応による誘電体層3の還元作用を阻止するバリア膜として機能する。金属層4a及び導電性酸化物層4bは、例えばスパッタ法、CVD法等の薄膜形成方法によって形成される。上部電極層4の厚みは特に限定されず、例えば0.05〜0.30μmである。
The
[上部電極層のエッチング工程]
図1(B)及び(C)は、上部電極層4のエッチング工程を示している。図1(B)に示すように、上部電極層4の上に、所定形状のレジストマスク5が形成される。レジストマスク5は、感光性有機フォトレジスト(PR)の塗布、露光、現像等の処理を経ることによって所定形状にパターニングされる。上記フォトレジストは、ドライフィルムレジストであってもよい。レジストマスク5の厚みは特に限定されず、例えば1.0〜10.0μmである。レジストマスク5は、上部電極層4のエッチングに必要な厚みがあればよい。
[Upper electrode layer etching process]
1B and 1C show the etching process of the
次に図1(C)に示すように、レジストマスク5を介して上部電極層4がエッチングされる。上部電極層4のエッチング工程は、図2に示すような構成のドライエッチング装置が使用される。
Next, as shown in FIG. 1C, the
ドライエッチング装置10は、真空チャンバ11を有する。真空チャンバ11は、真空ポンプ12に接続されており、内部を所定の減圧雰囲気に維持することが可能である。真空チャンバ11の内部には、積層体Lが形成された基板1を支持するためのステージ13が設置されている。ステージ13は、マッチング回路14を介して高周波電源15と接続されており、ステージ13に所定のバイアス電力が入力可能とされる。ステージ13には更に、チラー16が接続されており、冷却されたHeガスにより、ステージ13上の基板1を所定温度に冷却可能である。
The
ステージ13の上面と対向する真空チャンバ11の天面部分は、石英等の誘電体材料で形成された窓17で覆われており、窓17の直上にはアンテナコイル18が設置されている。アンテナコイル18は、マッチング回路19を介して高周波電源20から電力の供給を受け、ガス導入ライン21を介して真空チャンバ11の内部へ導入されたエッチングガスのプラズマを発生させる。これにより、ステージ13上の基板1の表面がエッチングされる。ステージ13の周囲には、真空チャンバ11の内壁面へのエッチング反応物の付着を防止するための防着板22が設置されている。
The top surface portion of the
上部電極層4のエッチングには、塩素系ガス及びフッ化炭素系ガスの少なくとも一種を含むエッチングガスが用いられる。エッチング条件は特に限定されず、例えば、圧力は0.5Pa、ガス導入量は20sccm、アンテナパワー(アンテナコイル18に供給される電力)は600W、バイアスパワー(ステージ13に供給される電力)は500W、チラー温度(基板温度)は20℃である。
For the etching of the
塩素系ガスとしては、例えばCl2、BCl3等が挙げられる。フッ化炭素系ガスとしては、例えばCF4、C4F8等のフロロカーボン系ガス、CHF3等のハイドロフロロカーボン系ガスが挙げられる。エッチングガスとして、これらのガスにアルゴン等の不活性ガスが混合されてもよい。これらのエッチングガスによって、金属層4a及び導電性酸化物層4bを順次エッチングすることができる。このとき金属層4aは、導電性酸化物層4bよりも高いエッチングレートでエッチングされる。
Examples of the chlorine-based gas include Cl 2 and BCl 3 . Examples of the fluorocarbon-based gas include fluorocarbon-based gases such as CF 4 and C 4 F 8 and hydrofluorocarbon-based gases such as CHF 3 . As an etching gas, an inert gas such as argon may be mixed with these gases. The metal layer 4a and the
導電性酸化物層4bの構成材料として用いられるLNOを塩素系エッチングガスでエッチングしたときの一実験結果を図3に示す。エッチングガスとして、BCl3とArの混合ガスを用い、BCl3の流量比とエッチングレートとの関係を確認した。エッチング条件は、圧力を0.3Pa、ガス総流量を50sccm、アンテナパワーを600W、バイアスパワーを500W、チラー温度を20℃とした。
FIG. 3 shows an experimental result when LNO used as the constituent material of the
図3に示すように、BCl3の流量比が50%以上で、80nm/min以上という高いエッチングレートを得ることができる。 As shown in FIG. 3, a high etching rate of 80 nm / min or more can be obtained at a flow rate ratio of BCl 3 of 50% or more.
エッチングガスは、塩素系ガスとフッ化炭素系ガスの混合ガスであってもよい。これらにアルゴン等の不活性ガスが混合されていてもよい。これにより、電極層の高エッチングレート及び高マスク選択比を得ることができる。 The etching gas may be a mixed gas of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas. These may be mixed with an inert gas such as argon. Thereby, a high etching rate and a high mask selectivity of the electrode layer can be obtained.
エッチングガスとして塩素系ガスとフッ化炭素系ガスとの混合ガスが用いられる場合、混合ガス中のフッ化炭素系ガスの混合割合は50%以下とすることができる。例えば、塩素系ガスがBCl3、フッ化炭素系ガスがC4F8の場合、C4F8の混合割合を50%以下とすることで、電極層のエッチングレート及びレジストマスクに対するエッチング選択性を大幅に向上させることができる。 When a mixed gas of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas is used as an etching gas, the mixing ratio of the fluorocarbon-based gas in the mixed gas can be 50% or less. For example, when the chlorine-based gas is BCl 3 and the fluorocarbon-based gas is C 4 F 8 , the etching rate of the electrode layer and the etching selectivity with respect to the resist mask can be reduced by setting the mixing ratio of C 4 F 8 to 50% or less. Can be greatly improved.
図4は、LNOのエッチングレート及びレジストマスク5とのエッチング選択比に及ぼすエッチングガスのガス種依存性を示す一実験結果である。ガス種としては、Ar/SF6(流量比1:1)、Ar/BCl3(流量比1:1)及びC4F8/BCl3(流量比1:1)の各種混合ガスを用いた。エッチング条件は、圧力を0.3Pa、ガス総流量を50sccm、アンテナパワーを600W、バイアスパワーを500W、チラー温度を20℃とした。
FIG. 4 is a result of an experiment showing the dependency of the etching gas on the etching rate of LNO and the etching selectivity with the resist
図4に示すように、LNOのエッチングレートに関しては、Ar/SF6混合ガスに比べて、Ar/BCl3混合ガス及びC4F8/BCl3混合ガスの方が非常に高いことがわかる。また、レジストマスク5とのエッチング選択性に関しては、Ar/BCl3混合ガスと比較して、C4F8/BCl3混合ガスの方が高いことがわかる。エッチングガスにC4F8/BCl3混合ガスを用いることで、0.25以上という高いマスク選択比を得ることができる。
As shown in FIG. 4, regarding the etching rate of LNO, it is found that the Ar / BCl 3 mixed gas and the C 4 F 8 / BCl 3 mixed gas are much higher than the Ar / SF 6 mixed gas. It can also be seen that the etching selectivity with the resist
以上のように、エッチングガスの種類によってLNOのエッチングレート及びレジストマスクとの選択比が大きく異なる。特に、塩素系ガスはエッチングレートを向上させる効果が高く、フッ化炭素系ガスはレジストマスクとの選択比を向上させる効果が高いため、塩素系ガスとフッ化炭素系ガスの混合ガスをエッチングガスとして用いることで、LNOのエッチングレートとマスク選択比との両立を図ることができる。またこの場合、塩素系ガス及びフッ化炭素系ガスの流量比を適宜調整することによって、目的とするエッチングレートとマスク選択比を得ることができる。 As described above, the etching rate of LNO and the selection ratio with the resist mask differ greatly depending on the type of etching gas. In particular, a chlorine-based gas is highly effective in improving the etching rate, and a fluorocarbon-based gas is highly effective in improving the selection ratio with a resist mask. Therefore, a mixed gas of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas is used as an etching gas. Therefore, it is possible to achieve both the LNO etching rate and the mask selection ratio. In this case, the target etching rate and mask selection ratio can be obtained by appropriately adjusting the flow rate ratio between the chlorine-based gas and the fluorocarbon-based gas.
次に、導電性酸化物層4bの構成材料として用いられるSROを各種エッチングガスでエッチングしたときのエッチングレートおよびレジストマスク選択比の一実験結果を図5に示す。ガス種としては、CF4、CHF3、BCl3及びC4F8/BCl3(流量比1:1)の単独ガス又は混合ガスを用いた。エッチング条件は、圧力を0.5Pa、ガス総流量を20sccm、アンテナパワーを600W、バイアスパワーを500W、チラー温度を20℃とした。
Next, FIG. 5 shows an experimental result of an etching rate and a resist mask selection ratio when SRO used as a constituent material of the
図5に示すように、SROのエッチングレートに関しては、フッ化炭素系ガス(CF4、CHF3)では40〜50nm/minと比較的低レートでありながらも、一定のエッチングレートが確保される。マスク選択比に関しては、CF4ガスで0.10、CHF3ガスで0.18であった。同一ガスによるLNOのエッチングレートを確認したところ、SROと同水準であった。 As shown in FIG. 5, with respect to the etching rate of SRO, a constant etching rate is ensured even with a relatively low rate of 40 to 50 nm / min with fluorocarbon gases (CF 4 and CHF 3 ). . The mask selectivity was 0.10 for CF 4 gas and 0.18 for CHF 3 gas. When the etching rate of LNO by the same gas was confirmed, it was the same level as SRO.
一方、塩素系ガス(BCl3、C4F8/BCl3)を用いたときのSROのエッチングレートに関しては、70〜80nm/minと比較的高レートが得られ、マスク選択比に関しても、BCl3ガスで0.16、C4F8/BCl3混合ガスで0.23というように比較的高水準であった。 On the other hand, with respect to the etching rate of SRO when a chlorine-based gas (BCl 3 , C 4 F 8 / BCl 3 ) is used, a relatively high rate of 70 to 80 nm / min can be obtained. 0.16 3 gas was relatively high and so C 4 F 8 / BCl 3 gas mixture at 0.23.
以上の結果から、SROに対しても塩素系ガス及び/又はフッ化炭素系ガスで一定のエッチングレート及びマスク選択比が得られることが確認された。特に、エッチングガスに塩素系ガスとフッ化炭素系ガスの混合ガスを用いることで、70nm以上の高エッチングレートと、0.2以上の高マスク選択比とを得ることができる。 From the above results, it was confirmed that a constant etching rate and mask selectivity can be obtained with chlorine-based gas and / or fluorocarbon-based gas even for SRO. In particular, by using a mixed gas of a chlorine-based gas and a fluorocarbon-based gas as an etching gas, a high etching rate of 70 nm or more and a high mask selectivity of 0.2 or more can be obtained.
[誘電体層のエッチング工程]
上部電極層4のエッチング工程の終了後、誘電体層3のエッチング工程が実施される。図1(D)は、誘電体層3のエッチング工程を示している。この工程では、上部電極層4のエッチングマスクに用いたレジストマスク5が、誘電体層3のエッチングマスクとして使用されてもよいし、別途形成されたレジストマスクが使用されてもよい。あるいは、パターニングされた上部電極層4が誘電体層3のエッチングマスクとして用いられてもよい。
[Dielectric layer etching process]
After the etching process of the
誘電体層3のエッチングにはドライエッチング法が採用されるが、ウェットエッチング法が採用されてもよい。誘電体層3がPZTで形成される本実施形態では、誘電体層3のエッチングガスとして、例えばC4F8/SF6混合ガスが用いられる。エッチング装置としては、図2に示したドライエッチング装置10が適用可能である。エッチング条件は特に限定されず、例えば、圧力0.5Pa、ガス総流量22.5sccm、アンテナパワー600W、バイアスパワー300W、チラー温度20℃である。
A dry etching method is employed for etching the
誘電体層3のエッチング工程の終了後、レジストマスクが除去されることで、基板1上に圧電素子P(図1(D))が作製される。下部電極層2は、必要に応じてパターニングされてもよい。また、誘電体層3のエッチング工程の終了後、誘電体層3のアニール処理を実施してもよい。圧電素子Pは、例えば、インクジェットのノズルヘッド、マイクロミラー、振動発電素子、加速度センサ、角速度センサ等に用いられる。
After the etching process of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば以上の実施形態では、誘電体デバイスとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば強誘電体メモリ素子、コンデンサ等の各種電子デバイスにも本発明は適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the piezoelectric element is described as an example of the dielectric device. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to various electronic devices such as a ferroelectric memory element and a capacitor.
また以上の実施形態では、圧電素子の下部電極層2を金属層2aと導電性酸化物層2bとの積層構造としたが、単一の金属層で下部電極層が形成されてもよい。
In the above embodiment, the
1…基板
2…下部電極層
3…誘電体層
4…上部電極層
5…レジストマスク
10…ドライエッチング装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電極層の上にレジストマスクを形成し、
C 4 F 8 の混合割合が50%以下のBCl 3 及びC 4 F 8 を含むエッチングガスのプラズマによって、前記レジストマスクと前記電極層のエッチング選択比を0.2以上として、前記レジストマスクを介して前記電極層をエッチングする
誘電体デバイスの製造方法。 On the dielectric layer, a conductive oxide layer made of either lanthanum nickelate (LNO) or strontium ruthenate (SRO), and any one of platinum (Pt) or iridium (Ir) Forming an electrode layer including a metal layer;
Forming a resist mask on the electrode layer;
The etching selectivity of the resist mask and the electrode layer is set to 0.2 or more by plasma of an etching gas containing BCl 3 and C 4 F 8 in which the mixing ratio of C 4 F 8 is 50% or less. A method for manufacturing a dielectric device, wherein the electrode layer is etched.
前記誘電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成される
誘電体デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a dielectric device according to claim 1,
The dielectric layer is formed of lead zirconate titanate Dielectric device manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010232403A JP5733943B2 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | Method for manufacturing dielectric device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010232403A JP5733943B2 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | Method for manufacturing dielectric device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012089550A JP2012089550A (en) | 2012-05-10 |
JP5733943B2 true JP5733943B2 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=46260896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010232403A Active JP5733943B2 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | Method for manufacturing dielectric device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5733943B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6052100B2 (en) * | 2012-09-27 | 2016-12-27 | ミツミ電機株式会社 | Piezoelectric actuator and optical scanning device |
JP6178172B2 (en) * | 2013-08-29 | 2017-08-09 | 住友化学株式会社 | Manufacturing method of alkali niobate-based piezoelectric thin film element |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11195768A (en) * | 1997-10-22 | 1999-07-21 | Fujitsu Ltd | Electronic device including perovskite-type oxide film, manufacture thereof and ferroelectric capacitor |
JP4596167B2 (en) * | 2006-02-24 | 2010-12-08 | セイコーエプソン株式会社 | Capacitor manufacturing method |
JP2009026810A (en) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Asahi Glass Co Ltd | Pattern forming method |
JP4999185B2 (en) * | 2008-03-04 | 2012-08-15 | 富士フイルム株式会社 | Dry etching method and dry etching apparatus |
JP2009239016A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Seiko Epson Corp | Method of manufacturing actuator and actuator, and liquid injection head |
JP2010003971A (en) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric element, manufacturing method thereof, piezoelectric actuator, and liquid spray head |
-
2010
- 2010-10-15 JP JP2010232403A patent/JP5733943B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012089550A (en) | 2012-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4553143B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric actuator, ink jet recording head | |
US9231185B2 (en) | Method for manufacturing a piezoelectric film wafer, piezoelectric film element, and piezoelectric film device | |
US8053955B2 (en) | Piezoelectric device and method of production thereof | |
US20120304429A1 (en) | Manufacturing methods of piezoelectric film element and piezoelectric device | |
US20030077843A1 (en) | Method of etching conductive layers for capacitor and semiconductor device fabrication | |
JP3108374B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP4562482B2 (en) | Ferroelectric capacitor structure and manufacturing method thereof | |
JP5733943B2 (en) | Method for manufacturing dielectric device | |
JP4596167B2 (en) | Capacitor manufacturing method | |
JP2006313833A (en) | Ferroelectric capacitor, method of forming the same and electronic device | |
JP5766027B2 (en) | Dry etching method and device manufacturing method | |
JP2003059906A (en) | Etching method, and method of forming capacitor | |
WO2012086169A1 (en) | Method of manufacturing dielectric device and ashing method | |
WO2012057127A1 (en) | Method for manufacturing dielectric device | |
JP2006060203A (en) | Pt/PGO ETCHING PROCESS FOR USE IN FeRAM | |
US20130065023A1 (en) | Etching high k dielectric films with reduced likelihood of delamination | |
JP2008251889A (en) | Manufacturing method for capacitor | |
JP5800710B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric element | |
JP2005235796A (en) | Manufacturing method of piezoelectric thin film element | |
WO2007129732A1 (en) | Etching method | |
JP2012156348A (en) | Dielectric device manufacturing method, and etching method | |
JP2006222283A (en) | Method of manufacturing semiconductor apparatus | |
JP2009214444A (en) | Manufacturing process of liquid jet head | |
JP2004312010A (en) | Upper aluminum electrode applied to pgo thin film | |
JP2014060210A (en) | Dry etching method and method for manufacturing piezoelectric device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130902 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141002 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141007 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150414 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5733943 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |