JPH0697121A - 半導体装置を製造する方法 - Google Patents
半導体装置を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸素プラズマエッチングにより基板上の導電
性金属酸化物を高いエッチング選択性を持ってかつ高い
分解能でパターニング可能にする。 【構成】 酸素プラズマエッチング工程により基板表面
上の導電性金属酸化物膜をパターニングする方法であ
る。基板（１０）に誘電層（１２）の上に横たわるルテ
ニウム酸化物層（１４）が設けられる。該基板は真空チ
ェンバ（２０）内に配置された電極（２４）上に置かれ
かつ該真空チェンバが低い圧力に排気される酸素ガスが
該真空チェンバ内に導入されかつＲＦ電力が印加されて
該真空チェンバ内に酸素プラズマを形成する。該酸素プ
ラズマはルテニウム酸化物層（１４）を選択的にエッチ
ングしかつ下層の誘電層（１２）をエッチングしない。
該酸素プラズマエッチングプロセスは強誘電性容量（６
０）および他の電子部品の半導体装置製造の際に高い分
解能のルテニウム酸化物構造物を形成可能にする。
性金属酸化物を高いエッチング選択性を持ってかつ高い
分解能でパターニング可能にする。 【構成】 酸素プラズマエッチング工程により基板表面
上の導電性金属酸化物膜をパターニングする方法であ
る。基板（１０）に誘電層（１２）の上に横たわるルテ
ニウム酸化物層（１４）が設けられる。該基板は真空チ
ェンバ（２０）内に配置された電極（２４）上に置かれ
かつ該真空チェンバが低い圧力に排気される酸素ガスが
該真空チェンバ内に導入されかつＲＦ電力が印加されて
該真空チェンバ内に酸素プラズマを形成する。該酸素プ
ラズマはルテニウム酸化物層（１４）を選択的にエッチ
ングしかつ下層の誘電層（１２）をエッチングしない。
該酸素プラズマエッチングプロセスは強誘電性容量（６
０）および他の電子部品の半導体装置製造の際に高い分
解能のルテニウム酸化物構造物を形成可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は一般的には半導体装置
を製造する方法に関し、かつより特定的には導電性金属
酸化物層をプラズマエッチングする方法に関する。
を製造する方法に関し、かつより特定的には導電性金属
酸化物層をプラズマエッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置に対する増大する性能要求は
装置の電気的性能を改善する新しい材料の開発に繋がっ
ている。近年、材料開発の多くは薄膜として被着でき、
耐酸化性であり、かつ材料を通る元素の拡散に対する障
壁を提供する導電性材料に中心が置かれている。一般
に、導電性金属酸化物はこれらの要求の多くに合致す
る。導電性金属酸化物は選択されたグループＶＩＩＩ金
属の酸化物を含む。かなりの注目を受けている１つの金
属酸化物はルテニウム酸化物（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍｏｘ
ｉｄｅ）である。ルテニウム酸化物は高い導電性、化学
的安定性、および耐酸化性のような数多くの望ましい特
性を有している。
装置の電気的性能を改善する新しい材料の開発に繋がっ
ている。近年、材料開発の多くは薄膜として被着でき、
耐酸化性であり、かつ材料を通る元素の拡散に対する障
壁を提供する導電性材料に中心が置かれている。一般
に、導電性金属酸化物はこれらの要求の多くに合致す
る。導電性金属酸化物は選択されたグループＶＩＩＩ金
属の酸化物を含む。かなりの注目を受けている１つの金
属酸化物はルテニウム酸化物（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍｏｘ
ｉｄｅ）である。ルテニウム酸化物は高い導電性、化学
的安定性、および耐酸化性のような数多くの望ましい特
性を有している。
【０００３】望ましい特性を有する材料の識別は重要な
第１ステップであるが、新しい材料は該金属を被着し
（ｄｅｐｏｓｉｔ）かつ該材料を構成部品の製造のため
に要求される必要な幾何学的構造にパターニングするた
めのプロセス技術が存在しないかぎり半導体装置に使用
できない。従って、新しい材料の導入はしばしば該新し
い材料を導入する半導体装置を製造するための新しいプ
ロセス技術を必要とする。
第１ステップであるが、新しい材料は該金属を被着し
（ｄｅｐｏｓｉｔ）かつ該材料を構成部品の製造のため
に要求される必要な幾何学的構造にパターニングするた
めのプロセス技術が存在しないかぎり半導体装置に使用
できない。従って、新しい材料の導入はしばしば該新し
い材料を導入する半導体装置を製造するための新しいプ
ロセス技術を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ルテニウム酸化物の場
合は、適切な被着技術が存在するが、一旦被着されたル
テニウム酸化物をエッチングするのが困難であることが
分かっている。半導体装置において何らかの用途を有す
る新しい材料にとって、該材料は高い分解能のフォトリ
ソグラフおよびエッチングプロセスによってパターニン
グできなければならない。しかしながら、ルテニウム酸
化物は特に数多くの通常のエッチング液に溶解しない弾
性材料（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）であ
る。さらに、ドライエッチングの試みは一般に不満足な
ものとなっている。しかしながら、フッ素化カーボン化
合物（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｍ
ｐｏｕｎｄｓ）を使用してルテニウム酸化物をドライエ
ッチングすることによりいくつかの成功例が得られてい
る。さらに、アルゴンのような貴ガス（ｎｏｂｌｅｇａ
ｓｅｓ）を使用してスパッタエッチングを行うことによ
りルテニウム酸化物を除去できるが、エッチングレート
が低い。
合は、適切な被着技術が存在するが、一旦被着されたル
テニウム酸化物をエッチングするのが困難であることが
分かっている。半導体装置において何らかの用途を有す
る新しい材料にとって、該材料は高い分解能のフォトリ
ソグラフおよびエッチングプロセスによってパターニン
グできなければならない。しかしながら、ルテニウム酸
化物は特に数多くの通常のエッチング液に溶解しない弾
性材料（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）であ
る。さらに、ドライエッチングの試みは一般に不満足な
ものとなっている。しかしながら、フッ素化カーボン化
合物（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｍ
ｐｏｕｎｄｓ）を使用してルテニウム酸化物をドライエ
ッチングすることによりいくつかの成功例が得られてい
る。さらに、アルゴンのような貴ガス（ｎｏｂｌｅｇａ
ｓｅｓ）を使用してスパッタエッチングを行うことによ
りルテニウム酸化物を除去できるが、エッチングレート
が低い。
【０００５】進歩した半導体装置のために使用されるべ
きエッチングプロセスの重要な特性はそのエッチングが
下層の誘電材料をエッチングすることなくルテニウム酸
化物を選択的に除去することである。フッ素化ガスまた
はアルゴンガスによるプラズマエッチングはドライエッ
チング技術を提供するが、カーボンテトラフッ化物（ｃ
ａｒｂｏｎ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｉｄｅ）のような、
フッ素化カーボン化合物も、酸化シリコン、窒化シリコ
ンのような、数多くの誘電材料を迅速にエッチングする
ことが知られている。さらに、カーボンテトラフッ化物
によるプラズマエッチングはほとんど全てのＲＦ電力お
よび真空圧状態のもとで高い横方向エッチングレートを
持つことが知られている。横方向エッチングはそれが基
板表面に特徴構造を規定するために使用されるパターニ
ング材料のエッジの根元を取り去るため望ましくない。
さらに、スパッタエッチングはスパッタエッチング装置
によって生成される高いイオンエネルギのため下層の材
料に対して非選択的である。従って、適切なエッチング
プロセスは下の層に対して高いエッチングの選択性が可
能でありかつ高い分解能のパターン転送を可能にしなけ
ればならない。
きエッチングプロセスの重要な特性はそのエッチングが
下層の誘電材料をエッチングすることなくルテニウム酸
化物を選択的に除去することである。フッ素化ガスまた
はアルゴンガスによるプラズマエッチングはドライエッ
チング技術を提供するが、カーボンテトラフッ化物（ｃ
ａｒｂｏｎ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｉｄｅ）のような、
フッ素化カーボン化合物も、酸化シリコン、窒化シリコ
ンのような、数多くの誘電材料を迅速にエッチングする
ことが知られている。さらに、カーボンテトラフッ化物
によるプラズマエッチングはほとんど全てのＲＦ電力お
よび真空圧状態のもとで高い横方向エッチングレートを
持つことが知られている。横方向エッチングはそれが基
板表面に特徴構造を規定するために使用されるパターニ
ング材料のエッジの根元を取り去るため望ましくない。
さらに、スパッタエッチングはスパッタエッチング装置
によって生成される高いイオンエネルギのため下層の材
料に対して非選択的である。従って、適切なエッチング
プロセスは下の層に対して高いエッチングの選択性が可
能でありかつ高い分解能のパターン転送を可能にしなけ
ればならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】本発明を実施
する上で、導電性金属酸化物層を有する半導体装置を製
造する方法が提供される。１つの実施例では、その表面
上に配置された金属酸化物フィルムを有する基板が準備
される。前記金属酸化物フィルムは酸素ガスプラズマ内
でエッチングされる。酸素プラズマは前記金属酸化物と
反応して揮発性の反応生成物を生成するが、下層の基板
材料とは反応しない。酸素プラズマエッチングは半導体
装置構造において使用するために高い分解能の金属酸化
物パターンを提供するエッチング条件のもとで行われ
る。
する上で、導電性金属酸化物層を有する半導体装置を製
造する方法が提供される。１つの実施例では、その表面
上に配置された金属酸化物フィルムを有する基板が準備
される。前記金属酸化物フィルムは酸素ガスプラズマ内
でエッチングされる。酸素プラズマは前記金属酸化物と
反応して揮発性の反応生成物を生成するが、下層の基板
材料とは反応しない。酸素プラズマエッチングは半導体
装置構造において使用するために高い分解能の金属酸化
物パターンを提供するエッチング条件のもとで行われ
る。
【０００７】
【実施例】図１には、半導体基板１０の１部が示されて
おり、該半導体基板１０は該基板１０の上に横たわる誘
電層１２、および該誘電層１２の上に横たわる金属酸化
物層１４を有する。金属酸化物層１４は一般式ＭＯｘを
有する貴金属（ｎｏｂｌｅｍｅｔａｌ）の酸化物であ
り、この場合ｘは２または３であり、かつＭは貴金属で
ある。ここで使用されている、貴金属はプラチナおよび
パラジウムを除くグループＶＩＩＩ金属である。本発明
によって考えられている貴金属のグループはルテニウム
（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、お
よびオスミウム（Ｏｓ）を含む。図１に示される構造は
貴金属層が存在し得る数多くの可能な半導体構造の１例
を示している。そのような構造は、たとえば、鉛ランタ
ンジルコニウムチタン酸塩（ＰＬＺＴ）強誘電性薄膜を
導入した高性能不揮発性メモリ装置の製造において生じ
得る。図１は、いずれかの実際の半導体装置の構造を必
ずしも示していないが、半導体装置の製造に対する本発
明の適用を示すのに役立つ。
おり、該半導体基板１０は該基板１０の上に横たわる誘
電層１２、および該誘電層１２の上に横たわる金属酸化
物層１４を有する。金属酸化物層１４は一般式ＭＯｘを
有する貴金属（ｎｏｂｌｅｍｅｔａｌ）の酸化物であ
り、この場合ｘは２または３であり、かつＭは貴金属で
ある。ここで使用されている、貴金属はプラチナおよび
パラジウムを除くグループＶＩＩＩ金属である。本発明
によって考えられている貴金属のグループはルテニウム
（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、お
よびオスミウム（Ｏｓ）を含む。図１に示される構造は
貴金属層が存在し得る数多くの可能な半導体構造の１例
を示している。そのような構造は、たとえば、鉛ランタ
ンジルコニウムチタン酸塩（ＰＬＺＴ）強誘電性薄膜を
導入した高性能不揮発性メモリ装置の製造において生じ
得る。図１は、いずれかの実際の半導体装置の構造を必
ずしも示していないが、半導体装置の製造に対する本発
明の適用を示すのに役立つ。
【０００８】誘電層１２は２酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、その他のよう
な、幾つかの誘電材料の１つとすることができる。ある
いは、誘電層１２は、たとえば、酸化シリコン、窒化シ
リコン、および酸化シリコンの個々の層からなるＯＮＯ
層のような、任意の複合材料とすることもできる。さら
に、誘電層１２は鉛ジルコニウムチタン酸塩（ＰＺ
Ｔ）、鉛ランタンジルコニウムチタン酸塩（ＰＬＺ
Ｔ）、ストロンチウムチタン酸塩、バリウムチタン酸
塩、その他のようなセラミック誘電材料とすることもで
きる。
ン、酸窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、その他のよう
な、幾つかの誘電材料の１つとすることができる。ある
いは、誘電層１２は、たとえば、酸化シリコン、窒化シ
リコン、および酸化シリコンの個々の層からなるＯＮＯ
層のような、任意の複合材料とすることもできる。さら
に、誘電層１２は鉛ジルコニウムチタン酸塩（ＰＺ
Ｔ）、鉛ランタンジルコニウムチタン酸塩（ＰＬＺ
Ｔ）、ストロンチウムチタン酸塩、バリウムチタン酸
塩、その他のようなセラミック誘電材料とすることもで
きる。
【０００９】金属酸化物層１４は貴金属の反応性スパッ
タ被着あるいは化学蒸着被着によって形成できる。たと
えば、１つの実施例においては、金属酸化物層１４は２
酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）である。好ましくは、Ｒｕ
Ｏ2 はＲｕのＤＣ反応性スパッタ被着によって形成され
る。該スパッタリングプロセスは純粋のルテニウムスパ
ッタリング用ターゲットを使用して低圧力の酸素および
アルゴン雰囲気中で行われる。アルゴンおよび酸素は約
６０容積パーセントのアルゴンと約４０容積パーセント
の酸素の比率で存在する。スパッタリング処理は約８ミ
リトールのシステム圧力の下で約４０ワットのＤＣ電力
を加えることにより開始される。前記ＲｕＯ2 のフィル
ムは約５０ナノメータの厚さに被着されかつ約１２０〜
１５０オーム／スケアのシート抵抗を有する。ＲｕＯ2
フィルムのラザフォード後方散乱分光学（ＲＢＳ）によ
る分析により化学量論的材料組成はルテニウムの各原子
に対し２．０３〜２．１０アトムの酸素であることが示
されている。
タ被着あるいは化学蒸着被着によって形成できる。たと
えば、１つの実施例においては、金属酸化物層１４は２
酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）である。好ましくは、Ｒｕ
Ｏ2 はＲｕのＤＣ反応性スパッタ被着によって形成され
る。該スパッタリングプロセスは純粋のルテニウムスパ
ッタリング用ターゲットを使用して低圧力の酸素および
アルゴン雰囲気中で行われる。アルゴンおよび酸素は約
６０容積パーセントのアルゴンと約４０容積パーセント
の酸素の比率で存在する。スパッタリング処理は約８ミ
リトールのシステム圧力の下で約４０ワットのＤＣ電力
を加えることにより開始される。前記ＲｕＯ2 のフィル
ムは約５０ナノメータの厚さに被着されかつ約１２０〜
１５０オーム／スケアのシート抵抗を有する。ＲｕＯ2
フィルムのラザフォード後方散乱分光学（ＲＢＳ）によ
る分析により化学量論的材料組成はルテニウムの各原子
に対し２．０３〜２．１０アトムの酸素であることが示
されている。
【００１０】別の方法においては、金属酸化物層１４は
貴金属の有機金属化学蒸着被着とそれに続く酸化工程に
よって形成できる。例えば、Ｒｕはビス（シクロペンタ
−ジェニル）ルテニウム（Ｒｕ（Ｃ５Ｈ５）２）、トリ
ルテニウムドデカカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）、
その他のような有機ルテニウム複合体、あるいはルテニ
ウムテトラクロライド（ＲｕＣｌ４）のようなハロゲン
化化合物の化学蒸着被着により被着できる。前記Ｒｕフ
ィルムは次に５００〜１０００℃の酸素雰囲気中で酸化
される。
貴金属の有機金属化学蒸着被着とそれに続く酸化工程に
よって形成できる。例えば、Ｒｕはビス（シクロペンタ
−ジェニル）ルテニウム（Ｒｕ（Ｃ５Ｈ５）２）、トリ
ルテニウムドデカカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）、
その他のような有機ルテニウム複合体、あるいはルテニ
ウムテトラクロライド（ＲｕＣｌ４）のようなハロゲン
化化合物の化学蒸着被着により被着できる。前記Ｒｕフ
ィルムは次に５００〜１０００℃の酸素雰囲気中で酸化
される。
【００１１】本発明によれば、金属酸化物層１４は平行
プレートエッチング装置でエッチングされる。該平行プ
レートエッチング装置はエッチング用チェンバの内部雰
囲気環境を制御し、かつ前記エッチング用チェンバ内に
配置された一対の対向する電極に１３．５６ＭＨｚのＲ
Ｆ電力を加えることができる。さらに、前記エッチング
システムは約２５℃〜１５０℃の範囲で基板温度を制御
しかつ５０〜４００ワットの範囲のＲＦ電力容量を持つ
ことができる。数多くの商業的に入手可能なプラズマエ
ッチングシステムは上に述べた動作範囲を提供するため
に必要な環境制御およびＲＦ電力伝達能力を有する。
プレートエッチング装置でエッチングされる。該平行プ
レートエッチング装置はエッチング用チェンバの内部雰
囲気環境を制御し、かつ前記エッチング用チェンバ内に
配置された一対の対向する電極に１３．５６ＭＨｚのＲ
Ｆ電力を加えることができる。さらに、前記エッチング
システムは約２５℃〜１５０℃の範囲で基板温度を制御
しかつ５０〜４００ワットの範囲のＲＦ電力容量を持つ
ことができる。数多くの商業的に入手可能なプラズマエ
ッチングシステムは上に述べた動作範囲を提供するため
に必要な環境制御およびＲＦ電力伝達能力を有する。
【００１２】本発明を実施する上で使用できるプラズマ
エッチング装置の一例が図２に示されている。該装置は
下部給電電極２２および上部グランド電極２４を含む真
空チェンバ２０を具備する。エッチングされるべきウエ
ハーはアクセスドアー２６により真空チェンバ２０内に
ロードされかつ給電電極２２の上に置かれる。処理され
たウエハーもアクセスドアー２６により真空チェンバ２
０から除去される。
エッチング装置の一例が図２に示されている。該装置は
下部給電電極２２および上部グランド電極２４を含む真
空チェンバ２０を具備する。エッチングされるべきウエ
ハーはアクセスドアー２６により真空チェンバ２０内に
ロードされかつ給電電極２２の上に置かれる。処理され
たウエハーもアクセスドアー２６により真空チェンバ２
０から除去される。
【００１３】チェンバ２０内には、ほぼ平坦な面を有
し、互いに平行な電極２２および２４がある。給電電極
２２およびグランド電極２４の双方はチェンバ２０のウ
ォールによって電気的に絶縁されている。グランド電極
２４は該電極の下部面における複数の開口２８を通して
２つの電極の間でプロセスガスを前記空間内に放出する
よう構成されている。ガス供給源３０および流量制御バ
ルブ３２が電極２４に結合されチェンバ２０へのガス流
の選択および調整を行なう。真空システム３４が圧力制
御バルブ３６を介してチェンバ２０に結合されその中の
圧力を制御しかつそこから余分の気体反応生成物を除去
する。
し、互いに平行な電極２２および２４がある。給電電極
２２およびグランド電極２４の双方はチェンバ２０のウ
ォールによって電気的に絶縁されている。グランド電極
２４は該電極の下部面における複数の開口２８を通して
２つの電極の間でプロセスガスを前記空間内に放出する
よう構成されている。ガス供給源３０および流量制御バ
ルブ３２が電極２４に結合されチェンバ２０へのガス流
の選択および調整を行なう。真空システム３４が圧力制
御バルブ３６を介してチェンバ２０に結合されその中の
圧力を制御しかつそこから余分の気体反応生成物を除去
する。
【００１４】チェンバ２０内に導入された気体は整合用
ネットワークおよびブロッキング容量ユニット４０を介
して電極２２に結合された１３．５６ＭＨｚの電源３８
により付勢される。これまでに述べられた構成要素は当
業者に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムとし
て認識されている。２つの電極の間の空間に導入された
気体は電源３８から供給されるＲＦエネルギによって高
いエネルギ状態に励起される。
ネットワークおよびブロッキング容量ユニット４０を介
して電極２２に結合された１３．５６ＭＨｚの電源３８
により付勢される。これまでに述べられた構成要素は当
業者に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムとし
て認識されている。２つの電極の間の空間に導入された
気体は電源３８から供給されるＲＦエネルギによって高
いエネルギ状態に励起される。
【００１５】動作においては、その上に金属酸化物層１
４を有する、半導体基板１０が給電電極２２の上に置か
れる。ドアー２６が閉じられかつ真空システム３４が雰
囲気ガスをチェンバ２０から除去する。流量制御バルブ
３２がアクティベートされて酸素ガスをチェンバ２０内
に導入しかつ内部圧力が最適の動作のために選択された
レベル、好ましくは約１〜１００ミリトール、に調整さ
れる。酸素が流量制御バルブ３２を介して約１０〜１０
０ｓｃｃｍのレートで導入される。電源３８がアクティ
ベートされ５０〜４００ワットのＲＦ電力が電極２２に
加えられかつ２つの電極の間の空間においてプラズマが
点火される。いったんプラズマが形成されると、酸素プ
ラズマと金属酸化物フィルムとの間にイオン幇助（ｉｏ
ｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ）化学反応が行なわれる。プラズ
マが誘起した化学反応は誘電層１２の上に横たわる金属
酸化物層１４をエッチング除去する。この反応の間に、
基板１２の温度は２５〜５０℃の範囲の温度に制御され
る。金属酸化物と酸素との反応は真空システム３４によ
って除去される揮発性反応生成物を生じる。所定の時間
の後に、電源３８がシャットオフされかつチェンバ２０
は内部の圧力が雰囲気圧力に等しくなるまでガス供給源
３０からの不活性ガスによって満たし戻される。半導体
基板１０は次にドアー２６を介して電極２２から除去さ
れる。
４を有する、半導体基板１０が給電電極２２の上に置か
れる。ドアー２６が閉じられかつ真空システム３４が雰
囲気ガスをチェンバ２０から除去する。流量制御バルブ
３２がアクティベートされて酸素ガスをチェンバ２０内
に導入しかつ内部圧力が最適の動作のために選択された
レベル、好ましくは約１〜１００ミリトール、に調整さ
れる。酸素が流量制御バルブ３２を介して約１０〜１０
０ｓｃｃｍのレートで導入される。電源３８がアクティ
ベートされ５０〜４００ワットのＲＦ電力が電極２２に
加えられかつ２つの電極の間の空間においてプラズマが
点火される。いったんプラズマが形成されると、酸素プ
ラズマと金属酸化物フィルムとの間にイオン幇助（ｉｏ
ｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ）化学反応が行なわれる。プラズ
マが誘起した化学反応は誘電層１２の上に横たわる金属
酸化物層１４をエッチング除去する。この反応の間に、
基板１２の温度は２５〜５０℃の範囲の温度に制御され
る。金属酸化物と酸素との反応は真空システム３４によ
って除去される揮発性反応生成物を生じる。所定の時間
の後に、電源３８がシャットオフされかつチェンバ２０
は内部の圧力が雰囲気圧力に等しくなるまでガス供給源
３０からの不活性ガスによって満たし戻される。半導体
基板１０は次にドアー２６を介して電極２２から除去さ
れる。
【００１６】あるいは、６角形のベルジャ（ｂｅｌｌ−
ｊａｒ）形反応器、バレル（ｂａｒｒｅｌ）形反応器、
マルチチェンバ平行プレート反応器、その他のような、
他の種類のエッチング装置を使用することもできる。さ
らに、電子サイクロトロン共鳴形エッチング反応器も使
用できる。使用される特定の形式のエッチングシステム
は望まれる特定のエッチング特性に依存する。例えば、
基板が印加電圧に敏感な場合には、電子サイクロトロン
共鳴反応器が使用できる。さらに、金属酸化物フィルム
が等方性エッチングされるべき場合には、バレル反応器
が使用できる。当業者は各々の特定の形式のエッチング
システムにおいて、ＲＦ電力、真空圧、および酸素流量
のような、動作条件はエッチングプロセスを最適化する
ために調整されなければならないことを認識するであろ
う。
ｊａｒ）形反応器、バレル（ｂａｒｒｅｌ）形反応器、
マルチチェンバ平行プレート反応器、その他のような、
他の種類のエッチング装置を使用することもできる。さ
らに、電子サイクロトロン共鳴形エッチング反応器も使
用できる。使用される特定の形式のエッチングシステム
は望まれる特定のエッチング特性に依存する。例えば、
基板が印加電圧に敏感な場合には、電子サイクロトロン
共鳴反応器が使用できる。さらに、金属酸化物フィルム
が等方性エッチングされるべき場合には、バレル反応器
が使用できる。当業者は各々の特定の形式のエッチング
システムにおいて、ＲＦ電力、真空圧、および酸素流量
のような、動作条件はエッチングプロセスを最適化する
ために調整されなければならないことを認識するであろ
う。
【００１７】図１に示される構造は本発明を半導体装置
の製造に適用する場合を説明するのに役立つが、本発明
はより複雑な構造の製造を意図したものである。例え
ば、本発明の高い分解能のパターニング能力は金属酸化
物導体を有する広範囲の集積回路部品の製造を可能にす
る。１つのそのような部品は図３に示されるような金属
酸化物プレートを有する容量である。１つの実施例にお
いては、ＲｕＯ２ボトムプレート５０が半導体基板５４
に形成されたドーピング領域５２の上に横たわってい
る。誘電層５６がボトムプレート５０の上に横たわって
おりかつＲｕＯ２のトッププレート５８が誘電層５６の
上に横たわっている。ボトムプレートおよびトッププレ
ート５０および５８および中間誘電層５６は薄膜容量６
０を形成する。基板からボトムプレートへのドーパント
原子の相互拡散を防止することが望ましい場合には、窒
化チタン又はチタンタングステンのような障壁金属層を
基板とボトム容量プレートとの間に配置することができ
る。
の製造に適用する場合を説明するのに役立つが、本発明
はより複雑な構造の製造を意図したものである。例え
ば、本発明の高い分解能のパターニング能力は金属酸化
物導体を有する広範囲の集積回路部品の製造を可能にす
る。１つのそのような部品は図３に示されるような金属
酸化物プレートを有する容量である。１つの実施例にお
いては、ＲｕＯ２ボトムプレート５０が半導体基板５４
に形成されたドーピング領域５２の上に横たわってい
る。誘電層５６がボトムプレート５０の上に横たわって
おりかつＲｕＯ２のトッププレート５８が誘電層５６の
上に横たわっている。ボトムプレートおよびトッププレ
ート５０および５８および中間誘電層５６は薄膜容量６
０を形成する。基板からボトムプレートへのドーパント
原子の相互拡散を防止することが望ましい場合には、窒
化チタン又はチタンタングステンのような障壁金属層を
基板とボトム容量プレートとの間に配置することができ
る。
【００１８】本発明を説明する目的で、ＲｕＯ２プレー
トを有する容量が図３に示されているが、当業者は該容
量プレートは前述の一般式を有する異なる貴金属酸化物
から構成できることを理解するであろう。例えば、該プ
レートはＲｈＯ２、ＩｒＯ２、その他とすることができ
る。
トを有する容量が図３に示されているが、当業者は該容
量プレートは前述の一般式を有する異なる貴金属酸化物
から構成できることを理解するであろう。例えば、該プ
レートはＲｈＯ２、ＩｒＯ２、その他とすることができ
る。
【００１９】１つの実施例においては、容量６０はまず
前に説明したＤＣ反応性スパッタ被着プロセスを使用し
てＲｕＯ２層を被着することにより形成される。第１の
ＲｕＯ２層が被着された後、前記層はアニールされかつ
誘電層が前記第１のＲｕＯ２層の上に横たわって形成さ
れる。前記誘電層は薄膜容量において一般に使用されて
いる数多くの異なる誘電材料の１つとすることができ
る。例えば、前記誘電材料は誘電層１２のものと同じ、
例えば、酸化シリコンまたは酸窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒ
ｉｄｅ）その他、とすることができる。あるいは、前記
誘電層は、例えば、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ストロンチウム
チタン酸塩、およびバリウムチタン酸塩、その他の前に
述べたセラミック誘電材料の１つとすることができる。
前に説明したＤＣ反応性スパッタ被着プロセスを使用し
てＲｕＯ２層を被着することにより形成される。第１の
ＲｕＯ２層が被着された後、前記層はアニールされかつ
誘電層が前記第１のＲｕＯ２層の上に横たわって形成さ
れる。前記誘電層は薄膜容量において一般に使用されて
いる数多くの異なる誘電材料の１つとすることができ
る。例えば、前記誘電材料は誘電層１２のものと同じ、
例えば、酸化シリコンまたは酸窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒ
ｉｄｅ）その他、とすることができる。あるいは、前記
誘電層は、例えば、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ストロンチウム
チタン酸塩、およびバリウムチタン酸塩、その他の前に
述べたセラミック誘電材料の１つとすることができる。
【００２０】本発明の１つの実施例においては、容量６
０はＰＬＺＴ誘電材料を有する強誘電性容量である。該
ＰＬＺＴ層は好ましくはＰＬＺＴゾル−ゲル溶液を基板
５４上にスピンコートすることにより形成される。前記
ゾル−ゲル溶液は鉛、ランタン、およびジルコニウムチ
タン酸塩の複合分子を含む。スピンコーティングに続い
て、基板１４はべーキングされかつ焼結されて結晶性Ｐ
ＬＺＴペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）を形成
する。あるいは、前記ＰＬＺＴ層はスパッタ被着、化学
蒸着被着、その他によって形成することができる。ＰＬ
ＺＴ層が被着された後、ＲｕＯ２の第２の層が前記ＰＬ
ＺＴ層の上に横たわるように被着される。
０はＰＬＺＴ誘電材料を有する強誘電性容量である。該
ＰＬＺＴ層は好ましくはＰＬＺＴゾル−ゲル溶液を基板
５４上にスピンコートすることにより形成される。前記
ゾル−ゲル溶液は鉛、ランタン、およびジルコニウムチ
タン酸塩の複合分子を含む。スピンコーティングに続い
て、基板１４はべーキングされかつ焼結されて結晶性Ｐ
ＬＺＴペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）を形成
する。あるいは、前記ＰＬＺＴ層はスパッタ被着、化学
蒸着被着、その他によって形成することができる。ＰＬ
ＺＴ層が被着された後、ＲｕＯ２の第２の層が前記ＰＬ
ＺＴ層の上に横たわるように被着される。
【００２１】容量６０の製造を完了させるためには、第
１および第２のＲｕＯ２層および中間のＰＬＺＴ層を規
定するために高い分解能のエッチングプロセスが必要と
される。容量６０は超大規模集積回路のような複雑な半
導体装置に集積されるのに必要な幾何学的特性を持たな
ければならない。容量６０の製造はエッチングプロセス
が高い分解能を達成できるのみならず、下に横たわる層
に対して高度に選択的でなければならない。例えば、第
１のＲｕＯ２層のエッチングは基板５４の表面を不当に
エッチング除去することなく第１のＲｕＯ２と基板５４
との間の界面に進むことが要求される。容量６０の形成
はさらにエッチングプロセスが基板５４上に容量６０の
パターンを規定するために使用されるエッチングマスク
の部分を除去しないことを必要とする。さらに、エッチ
ングプロセスは容量６０の任意の部分のエッチングの間
にＰＬＺＴ層に過剰な電圧を与えることにより該ＰＬＺ
Ｔ層の誘電特性を劣化させないことが重要である。
１および第２のＲｕＯ２層および中間のＰＬＺＴ層を規
定するために高い分解能のエッチングプロセスが必要と
される。容量６０は超大規模集積回路のような複雑な半
導体装置に集積されるのに必要な幾何学的特性を持たな
ければならない。容量６０の製造はエッチングプロセス
が高い分解能を達成できるのみならず、下に横たわる層
に対して高度に選択的でなければならない。例えば、第
１のＲｕＯ２層のエッチングは基板５４の表面を不当に
エッチング除去することなく第１のＲｕＯ２と基板５４
との間の界面に進むことが要求される。容量６０の形成
はさらにエッチングプロセスが基板５４上に容量６０の
パターンを規定するために使用されるエッチングマスク
の部分を除去しないことを必要とする。さらに、エッチ
ングプロセスは容量６０の任意の部分のエッチングの間
にＰＬＺＴ層に過剰な電圧を与えることにより該ＰＬＺ
Ｔ層の誘電特性を劣化させないことが重要である。
【００２２】したがって、本発明のプロセスはＲｕＯ２
層および中間ＰＬＺＴ層をエッチングするために使用さ
れる。第１に、エッチマスキングパターンが第２のＲｕ
Ｏ２層上に形成される。好ましくは、酸素プラズマによ
ってエッチングされない、ポジティブ作用（ｐｏｓｉｔ
ｉｖｅ ａｃｔｉｎｇ）のフォトレジスト材料が使用さ
れる。１つの方法においては、ポリビニルフェノールが
ヘキサメチルジシラザン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓ
ｉｌａｚａｎｅ）とともに処理されシリレートレジスト
が形成され、該シリレートレジストは次に基板５４上に
被着される。シリレートレジスト（ｓｉｌｙｌａｔｅｄ
ｒｅｓｉｓｔ）は露出されかつドライデベロップされ
て所望のパターンを形成する。あるいは、シリコン注入
プロセスが使用されてポリビニルフェノールにシリコン
を添着させる。さらに別の方法では、ハードマスクを使
用できる。酸素は数多くの薄膜材料と反応しないから、
有機フォトレジスト以外の材料をエッチングマスクとし
て使用できる。例えば、高融点金属、高融点金属シリサ
イド、高融点金属酸化物、あるいは、ポリシリコンのよ
うな、半導体をエッチングマスクとして使用できる。高
融点金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌｓ）はタ
ングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、その他を含む。高融点金属酸化物は、２酸化チタ
ン（ＴｉＯ２）および５酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）そ
の他を含む。当業者は金属酸化物層１４の酸素エッチン
グのためのマスクとして使用できる、広範囲の材料は本
発明の特に有利な点であることを理解するであろう。
層および中間ＰＬＺＴ層をエッチングするために使用さ
れる。第１に、エッチマスキングパターンが第２のＲｕ
Ｏ２層上に形成される。好ましくは、酸素プラズマによ
ってエッチングされない、ポジティブ作用（ｐｏｓｉｔ
ｉｖｅ ａｃｔｉｎｇ）のフォトレジスト材料が使用さ
れる。１つの方法においては、ポリビニルフェノールが
ヘキサメチルジシラザン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓ
ｉｌａｚａｎｅ）とともに処理されシリレートレジスト
が形成され、該シリレートレジストは次に基板５４上に
被着される。シリレートレジスト（ｓｉｌｙｌａｔｅｄ
ｒｅｓｉｓｔ）は露出されかつドライデベロップされ
て所望のパターンを形成する。あるいは、シリコン注入
プロセスが使用されてポリビニルフェノールにシリコン
を添着させる。さらに別の方法では、ハードマスクを使
用できる。酸素は数多くの薄膜材料と反応しないから、
有機フォトレジスト以外の材料をエッチングマスクとし
て使用できる。例えば、高融点金属、高融点金属シリサ
イド、高融点金属酸化物、あるいは、ポリシリコンのよ
うな、半導体をエッチングマスクとして使用できる。高
融点金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌｓ）はタ
ングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、その他を含む。高融点金属酸化物は、２酸化チタ
ン（ＴｉＯ２）および５酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）そ
の他を含む。当業者は金属酸化物層１４の酸素エッチン
グのためのマスクとして使用できる、広範囲の材料は本
発明の特に有利な点であることを理解するであろう。
【００２３】容量６０の領域を規定するためにマスキン
グパターンを形成した後、第２のＲｕＯ２層がエッチン
グされて前に説明した酸素プラズマプロセスを使用して
トッププレート５８を形成する。ＰＬＺＴは実質的に酸
素と反応しないから、酸素プラズマは下層のＰＬＺＴ層
を大きくエッチングすることはない。ＲｕＯ２の選択的
エッチング（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｔｃｈｉｎ
ｇ）は有利であるが、それは、もし必要であれば、全て
の露出したＲｕＯ２層を除去するのにより長い時間量を
使用できるからである。ＲｕＯ２層が基板５４上の定位
置にすでに存在する構造の上に被着される場合はオーバ
エッチングが望ましい。例えば、ＲｕＯ２層が急峻なエ
ッジの上に横たわる領域はそれらのエッジの上に横たわ
る全てのＲｕＯ２を除去するのに長い時間を必要とす
る。
グパターンを形成した後、第２のＲｕＯ２層がエッチン
グされて前に説明した酸素プラズマプロセスを使用して
トッププレート５８を形成する。ＰＬＺＴは実質的に酸
素と反応しないから、酸素プラズマは下層のＰＬＺＴ層
を大きくエッチングすることはない。ＲｕＯ２の選択的
エッチング（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｔｃｈｉｎ
ｇ）は有利であるが、それは、もし必要であれば、全て
の露出したＲｕＯ２層を除去するのにより長い時間量を
使用できるからである。ＲｕＯ２層が基板５４上の定位
置にすでに存在する構造の上に被着される場合はオーバ
エッチングが望ましい。例えば、ＲｕＯ２層が急峻なエ
ッジの上に横たわる領域はそれらのエッジの上に横たわ
る全てのＲｕＯ２を除去するのに長い時間を必要とす
る。
【００２４】いったんトッププレート５８が規定される
と、ＰＬＺＴ層がエッチングされて、誘電層５６を形成
する。好ましくは、ウエットエッチングプロセスがＰＬ
ＺＴ層をエッチングするために使用される。１つの方法
では、フッ化水素のおよび塩化水素の溶液が一定温度の
バスに維持される。フォトレジストパターンをトッププ
レート５８上に形成して所望のパターンを規定すること
ができる。あるいは、トッププレート５８はＰＬＺＴエ
ッチングプロセスのためのハードマスクとして使用でき
る。基板５４は前記バスに所定の時間の間浸されＰＬＺ
Ｔ層の全ての保護されない部分を除去する。別の方法で
は、ドライプラズマエッチングプロセスが使用されて前
記ＰＬＺＴ層をエッチングする。該プラズマエッチング
は図２に示されるものと同様のシステムにおいて実行で
きる。該ＰＬＺＴ層は塩素化ガスのようなハロゲン化エ
ッチングガスにより約１５０℃より上の温度でプラズマ
エッチングされる。
と、ＰＬＺＴ層がエッチングされて、誘電層５６を形成
する。好ましくは、ウエットエッチングプロセスがＰＬ
ＺＴ層をエッチングするために使用される。１つの方法
では、フッ化水素のおよび塩化水素の溶液が一定温度の
バスに維持される。フォトレジストパターンをトッププ
レート５８上に形成して所望のパターンを規定すること
ができる。あるいは、トッププレート５８はＰＬＺＴエ
ッチングプロセスのためのハードマスクとして使用でき
る。基板５４は前記バスに所定の時間の間浸されＰＬＺ
Ｔ層の全ての保護されない部分を除去する。別の方法で
は、ドライプラズマエッチングプロセスが使用されて前
記ＰＬＺＴ層をエッチングする。該プラズマエッチング
は図２に示されるものと同様のシステムにおいて実行で
きる。該ＰＬＺＴ層は塩素化ガスのようなハロゲン化エ
ッチングガスにより約１５０℃より上の温度でプラズマ
エッチングされる。
【００２５】誘電層５６の形成に続き、第１のＲｕＯ２
層がエッチングされてボトムプレート５０を形成する。
同様にして、前に述べた酸素プラズマエッチングプロセ
スが使用され第１のＲｕＯ２層をエッチングする。ＰＬ
ＺＴの上に被着されたＲｕＯ２の選択的エッチングに加
えて、酸素エッチングもまたシリコン上に被着されたＲ
ｕＯ２を選択的にエッチングする。前記第２のＲｕＯ２
層のエッチングのための前に述べたプロセスの場合と同
様に、実質的にオーバエッチングがここでも行なわれ、
前記第１のＲｕＯ２層の全ての部分を除去する。したが
って、本発明のプロセスの特定の有利性は強誘電性の容
量を形成するために使用される種々の材料に向っての高
度のエッチング選択性に関する。
層がエッチングされてボトムプレート５０を形成する。
同様にして、前に述べた酸素プラズマエッチングプロセ
スが使用され第１のＲｕＯ２層をエッチングする。ＰＬ
ＺＴの上に被着されたＲｕＯ２の選択的エッチングに加
えて、酸素エッチングもまたシリコン上に被着されたＲ
ｕＯ２を選択的にエッチングする。前記第２のＲｕＯ２
層のエッチングのための前に述べたプロセスの場合と同
様に、実質的にオーバエッチングがここでも行なわれ、
前記第１のＲｕＯ２層の全ての部分を除去する。したが
って、本発明のプロセスの特定の有利性は強誘電性の容
量を形成するために使用される種々の材料に向っての高
度のエッチング選択性に関する。
【００２６】当業者は本発明の特定の用途は強誘電性容
量の形成に限定されないことを理解するであろう。本発
明のプロセスは金属酸化物を有する広範囲の集積回路部
品を形成するために使用できる。例えば、導電性金属酸
化物は薄膜抵抗を形成するために使用できる。薄膜抵抗
は、センサ、抵抗アレイ、ハイブリッド集積回路、その
他のような電子部品における広範囲の用途を持ってい
る。貴金属酸化物は酸化を受けにくいから、そのような
金属は処理の間に酸素アニールが行なわれなければなら
ない場合における半導体装置構造又は電子部品において
有利である。
量の形成に限定されないことを理解するであろう。本発
明のプロセスは金属酸化物を有する広範囲の集積回路部
品を形成するために使用できる。例えば、導電性金属酸
化物は薄膜抵抗を形成するために使用できる。薄膜抵抗
は、センサ、抵抗アレイ、ハイブリッド集積回路、その
他のような電子部品における広範囲の用途を持ってい
る。貴金属酸化物は酸化を受けにくいから、そのような
金属は処理の間に酸素アニールが行なわれなければなら
ない場合における半導体装置構造又は電子部品において
有利である。
【００２７】これ以上の労力なしに、当業者は、前の説
明を使用して、本発明を完全に利用できるものと信じら
れる。したがって、以下の特定の実施例は単に例示的な
ものと考えられ、かつどの様な状況においても制限的な
ものと考えられるべきではない。
明を使用して、本発明を完全に利用できるものと信じら
れる。したがって、以下の特定の実施例は単に例示的な
ものと考えられ、かつどの様な状況においても制限的な
ものと考えられるべきではない。
【００２８】例Ｉ エッチングされるべき５０ナノメータの厚さのＲｕＯ２
フィルムを有するシリコン基板がアメリカ合衆国、ニュ
ージャージ州、クレッソンのＰｌａｓｍａ−Ｔｈｅｒｍ
Ｉｎｃ．により製造された平行プレートエッチング装
置の下部電極の上に載置された。該エッチング用チェン
バは４５ミリトールの圧力にまで排気されかつ基板は３
５℃まで加熱された。酸素ガスが５０標準キュービック
センチメータ／分（ｓｃｃｍ）のレートで導入されかつ
２００ワットのＲＦ電力が１３．５６ＭＨｚの周波数で
下部電極に印加された。下部電極へのＲＦ電力の印加は
前記電極に約−５１６ボルトのＤＣバイアスを生成し
た。ＲｕＯ２フィルムの除去は周期的に基板をエッチン
グ用チェンバから取出しかつシート抵抗を測定すること
により開始された。１０分間のエッチング時間の後に実
質的に全てのＲｕＯ２が除去された。ＲｕＯ２フィルム
の平均エッチンググレートは５７オングストローム／分
であった。
フィルムを有するシリコン基板がアメリカ合衆国、ニュ
ージャージ州、クレッソンのＰｌａｓｍａ−Ｔｈｅｒｍ
Ｉｎｃ．により製造された平行プレートエッチング装
置の下部電極の上に載置された。該エッチング用チェン
バは４５ミリトールの圧力にまで排気されかつ基板は３
５℃まで加熱された。酸素ガスが５０標準キュービック
センチメータ／分（ｓｃｃｍ）のレートで導入されかつ
２００ワットのＲＦ電力が１３．５６ＭＨｚの周波数で
下部電極に印加された。下部電極へのＲＦ電力の印加は
前記電極に約−５１６ボルトのＤＣバイアスを生成し
た。ＲｕＯ２フィルムの除去は周期的に基板をエッチン
グ用チェンバから取出しかつシート抵抗を測定すること
により開始された。１０分間のエッチング時間の後に実
質的に全てのＲｕＯ２が除去された。ＲｕＯ２フィルム
の平均エッチンググレートは５７オングストローム／分
であった。
【００２９】例ＩＩ エッチングされるべき５０ナノメータの厚さのＲｕＯ２
フィルムを有するシリコン基板が上記例Ｉにおいて述べ
られた装置の下部電極上に載置された。エッチング用チ
ェンバは４５ミリトールの圧力に排気されかつ基板は３
５℃に加熱された。酸素およびテトラフルオロメタン
（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）ガスの組み
合わせが５ｓｃｃｍ酸素および４５ｓｃｃｍテトラフル
オロメタンのレートで導入された。２００ワットのＲＦ
電力が１３．５６ＭＨｚの周波数で下部電極に印加され
た。下部電極へのＲＦ電力の印加は該電極に約−４７８
ボルトのＤＣバイアスを生成した。ＲｕＯ２フィルムの
除去は上記例Ｉと同じ方法を使用して監視された。Ｒｕ
Ｏ２フィルムの平均エッチングレートは約２オングスト
ローム／分であった。
フィルムを有するシリコン基板が上記例Ｉにおいて述べ
られた装置の下部電極上に載置された。エッチング用チ
ェンバは４５ミリトールの圧力に排気されかつ基板は３
５℃に加熱された。酸素およびテトラフルオロメタン
（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）ガスの組み
合わせが５ｓｃｃｍ酸素および４５ｓｃｃｍテトラフル
オロメタンのレートで導入された。２００ワットのＲＦ
電力が１３．５６ＭＨｚの周波数で下部電極に印加され
た。下部電極へのＲＦ電力の印加は該電極に約−４７８
ボルトのＤＣバイアスを生成した。ＲｕＯ２フィルムの
除去は上記例Ｉと同じ方法を使用して監視された。Ｒｕ
Ｏ２フィルムの平均エッチングレートは約２オングスト
ローム／分であった。
【００３０】例ＩＩＩ エッチングされるべき５０ナノメータの厚さのＲｕＯ２
フィルムを有するシリコン基板がウエハートレイに置か
れかつアメリカ合衆国、カルフォルニア州、へイワード
のＢｒａｎｓｏｎ ＩＰＣによって製造されたバレル形
エッチング装置に挿入された。始めの１０分間は約５０
０ｓｃｃｍの窒素を流しかつ約５００ワットのＲＦ電力
を印加することにより窒素プラズマが形成された。窒素
プラズマ処理の間に、エッチング用チェンバ内の圧力は
約１トールの圧力に調整された。約１トールの圧力に維
持されている間に、酸素ガスが約１００ｓｃｃｍのレー
トで導入されかつ約１０００ワットのＲＦ電力が１３．
５６ＭＨｚの周波数でチェンバに印加された。４５分間
のエッチング時間の後に実質的に全部のＲｕＯ２が除去
された。
フィルムを有するシリコン基板がウエハートレイに置か
れかつアメリカ合衆国、カルフォルニア州、へイワード
のＢｒａｎｓｏｎ ＩＰＣによって製造されたバレル形
エッチング装置に挿入された。始めの１０分間は約５０
０ｓｃｃｍの窒素を流しかつ約５００ワットのＲＦ電力
を印加することにより窒素プラズマが形成された。窒素
プラズマ処理の間に、エッチング用チェンバ内の圧力は
約１トールの圧力に調整された。約１トールの圧力に維
持されている間に、酸素ガスが約１００ｓｃｃｍのレー
トで導入されかつ約１０００ワットのＲＦ電力が１３．
５６ＭＨｚの周波数でチェンバに印加された。４５分間
のエッチング時間の後に実質的に全部のＲｕＯ２が除去
された。
【００３１】
【発明の効果】上記各例において述べられたエッチング
の結果はＲｕＯ２フィルムの酸素プラズマエッチングが
スパッタエッチングよりはむしろプラズマ幇助（ｐｌａ
ｓｍａ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）化学反応によって生じるこ
とを示している。上記例ＩＩＩにおいて述べられたバレ
ル形反応により得られたエッチング結果は科学的エッチ
ングの結果としてのみ得ることができる。基板はバレル
形反応器におけるプラズマよりもやや低いだけの電位に
なっているから、エッチングの間、イオンは基板表面か
ら材料をスパッタリングするのに十分な速さで基板に向
けて加速されることはない。したがって、エッチング機
構は実質的にアクティベートされた酸素原子とＲｕＯ２
材料との間の化学反応である。化学的エッチング機構の
さらに他の証拠は、上記例ＩＩにおいて報告されている
ように、テトラフルオロメタンが酸素エッチングプロセ
スに導入された場合にエッチングレートの変化が観察さ
れたことによって与えられる。もし前記エッチング機構
がスパッタエッチングであれば、テトラフルオロメタン
のようなさらに他の化合物が導入された場合にエッチン
グレートの大きな変化は生じないであろう。本発明のプ
ラズマエッチングプロセスの化学的な性質は重要である
が、それは高い分解能のパターン転送はエッチングマス
クがエッチングプロセスの間に保持されることを必要と
するからである。スパッタエッチングプロセスは典型的
には下層にあるフィルムとほぼ同じレートでマスキング
材料を除去し、したがって、スパッタエッチングは通常
ＶＬＳＩ装置の製造に適用するのに適していない。
の結果はＲｕＯ２フィルムの酸素プラズマエッチングが
スパッタエッチングよりはむしろプラズマ幇助（ｐｌａ
ｓｍａ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）化学反応によって生じるこ
とを示している。上記例ＩＩＩにおいて述べられたバレ
ル形反応により得られたエッチング結果は科学的エッチ
ングの結果としてのみ得ることができる。基板はバレル
形反応器におけるプラズマよりもやや低いだけの電位に
なっているから、エッチングの間、イオンは基板表面か
ら材料をスパッタリングするのに十分な速さで基板に向
けて加速されることはない。したがって、エッチング機
構は実質的にアクティベートされた酸素原子とＲｕＯ２
材料との間の化学反応である。化学的エッチング機構の
さらに他の証拠は、上記例ＩＩにおいて報告されている
ように、テトラフルオロメタンが酸素エッチングプロセ
スに導入された場合にエッチングレートの変化が観察さ
れたことによって与えられる。もし前記エッチング機構
がスパッタエッチングであれば、テトラフルオロメタン
のようなさらに他の化合物が導入された場合にエッチン
グレートの大きな変化は生じないであろう。本発明のプ
ラズマエッチングプロセスの化学的な性質は重要である
が、それは高い分解能のパターン転送はエッチングマス
クがエッチングプロセスの間に保持されることを必要と
するからである。スパッタエッチングプロセスは典型的
には下層にあるフィルムとほぼ同じレートでマスキング
材料を除去し、したがって、スパッタエッチングは通常
ＶＬＳＩ装置の製造に適用するのに適していない。
【００３２】したがって、本発明によれば、上に述べた
有利性を完全に達成する導電性酸化物層を有する半導体
装置の製造方法が提供されたことが明らかである。本発
明はその特定の説明上の実施例に関して述べられかつ説
明されたが、本発明はこれらの例示的な実施例に限定さ
れるものではない。当業者は本発明の範囲から離れるこ
となく種々の変更および修正がなし得ることを認識する
であろう。例えば、ハロゲン化合物のような付加的なガ
スおよび窒素および水素のようなキャリアガスを必要に
応じて酸素と組合わせて使用しプラズマエッチングの特
性を変えることができる。したがって、本発明は添付の
特許請求の範囲およびその等価物に含まれる全てのその
ような変更および修正を含むものと考えている。
有利性を完全に達成する導電性酸化物層を有する半導体
装置の製造方法が提供されたことが明らかである。本発
明はその特定の説明上の実施例に関して述べられかつ説
明されたが、本発明はこれらの例示的な実施例に限定さ
れるものではない。当業者は本発明の範囲から離れるこ
となく種々の変更および修正がなし得ることを認識する
であろう。例えば、ハロゲン化合物のような付加的なガ
スおよび窒素および水素のようなキャリアガスを必要に
応じて酸素と組合わせて使用しプラズマエッチングの特
性を変えることができる。したがって、本発明は添付の
特許請求の範囲およびその等価物に含まれる全てのその
ような変更および修正を含むものと考えている。
【図１】本発明が適用できる代表的な半導体装置構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明を実施する上で使用するのに適したプラ
ズマエッチング装置の断面的説明図である。
ズマエッチング装置の断面的説明図である。
【図３】本発明にしたがって製造された強誘電性容量を
示す断面図である。
示す断面図である。
１０ 半導体基板 １２ 誘電層 １４ 金属酸化物層 ２０ 真空チェンバ ２２ 下部給電電極 ２４ 上部グランド電極 ２６ アクセスドアー ２８ 開口 ３０ ガス供給源 ３２ 流量制御バルブ ３４ 真空システム ３６ 圧力制御バルブ ３８ 高周波電源 ４０ 整合ネットワークおよびブロッキング容量ユニッ
ト ５０ ボトムプレート ５２ ドーピング領域 ５４ 半導体基板 ５６ 誘電層 ５８ ホットプレート ６０ 薄膜容量
ト ５０ ボトムプレート ５２ ドーピング領域 ５４ 半導体基板 ５６ 誘電層 ５８ ホットプレート ６０ 薄膜容量
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体装置を製造する方法であって、 導電性金属酸化物フィルム（１４）がその上に配置され
た基板（１０）を準備する段階、 酸素ガスプラズマを使用して前記導電性金属酸化物フィ
ルム（１４）をエッチングしパターニングされた導電性
金属酸化物フィルムを形成する段階、 を具備することを特徴とする半導体装置を製造する方
法。 - 【請求項２】 半導体装置を製造する方法であって、 基板を準備する段階（１０）、 前記基板（１０）上に誘電層（１２）を形成する段階、 前記誘電層（１２）上に導電性金属酸化物フィルム（１
４）を形成する段階、 前記導電性金属酸化物フィルム上にマスキング用パター
ンを形成する段階、そして前記導電性金属酸化物フィル
ム（１４）を酸素プラズマ中でエッチングして前記誘電
層の上に横たわるパターニングされた導電性金属酸化物
層を形成する段階、 を具備することを特徴とする半導体装置を製造する方
法。 - 【請求項３】 半導体装置を製造する方法であって、 半導体基板（５４）を準備する段階、 前記基板にドーピング領域（５２）を形成する段階、 前記ドーピングされた領域（５２）の上に横たわる第１
のルテニウム酸化物層（５０）を被着する段階、 誘電層（５６）を被着する段階、 前記誘電層（５６）の上に横たわって第２のルテニウム
酸化物層（５８）を被着する段階、 前記第２のルテニウム酸化物層（５８）の上にマスキン
グ用パターンを形成する段階、そして前記マスキング用
パターンをエッチング用マスクとして使用して前記第２
のルテニウム酸化物層（５８）、前記誘電層（５６）お
よび前記第１のルテニウム酸化物層（５０）を順次エッ
チングする段階であって、前記第１および第２のルテニ
ウム酸化物層（５０，５８）は酸素プラズマ中でエッチ
ングされるもの、 を具備することを特徴とする半導体装置を製造する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/919,328 US5254217A (en) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | Method for fabricating a semiconductor device having a conductive metal oxide |
| US919,328 | 1992-07-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697121A true JPH0697121A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=25441899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5203645A Pending JPH0697121A (ja) | 1992-07-27 | 1993-07-26 | 半導体装置を製造する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5254217A (ja) |
| EP (1) | EP0587990A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0697121A (ja) |
| KR (1) | KR940002961A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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