JPH1131682A - ドライエッチング方法および強誘電体メモリ素子の製造方法 - Google Patents
ドライエッチング方法および強誘電体メモリ素子の製造方法Info
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- JPH1131682A JPH1131682A JP9186355A JP18635597A JPH1131682A JP H1131682 A JPH1131682 A JP H1131682A JP 9186355 A JP9186355 A JP 9186355A JP 18635597 A JP18635597 A JP 18635597A JP H1131682 A JPH1131682 A JP H1131682A
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Landscapes
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- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強誘電体メモリ素子の電極材料として好適な
イリジウム系材料のドライエッチングを可能にする。 【解決手段】 ＳｉＯ2 材料のマスク１８ａを用いてＩ
ｒＯ2 膜１６のドライエッチングを行う。エッチング装
置としては、比較的低圧力の雰囲気中で高密度のプラズ
マを発生させるヘリコン波エッチング装置を用いる。エ
ッチングガスとしては、Ｏ2 ガスまたはＯ2 ガスおよび
Ｃｌ2 ガスの混合ガスを用いる。
イリジウム系材料のドライエッチングを可能にする。 【解決手段】 ＳｉＯ2 材料のマスク１８ａを用いてＩ
ｒＯ2 膜１６のドライエッチングを行う。エッチング装
置としては、比較的低圧力の雰囲気中で高密度のプラズ
マを発生させるヘリコン波エッチング装置を用いる。エ
ッチングガスとしては、Ｏ2 ガスまたはＯ2 ガスおよび
Ｃｌ2 ガスの混合ガスを用いる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜のドライエ
ッチング方法に関する。
ッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memo
ry）のような半導体記憶装置では、キャパシタに保持さ
れる電荷により情報が維持される。電荷の保持能力すな
わち容量はキャパシタの表面積に依存する。素子の集積
度が増すにつれてキャパシタの表面積が低下しないよう
に、トレンチ型や積層型のような立体的なキャパシタ構
造が提案されている。
ry）のような半導体記憶装置では、キャパシタに保持さ
れる電荷により情報が維持される。電荷の保持能力すな
わち容量はキャパシタの表面積に依存する。素子の集積
度が増すにつれてキャパシタの表面積が低下しないよう
に、トレンチ型や積層型のような立体的なキャパシタ構
造が提案されている。
【０００３】一方、電荷の保持能力はキャパシタ材料の
誘電率にも依存する。通常は、キャパシタ材料としてシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）が多用される。このＳｉＯ
2 より大きな誘電率の材料でキャパシタを構成すれば、
簡素な構造で容量を確保することが可能である。
誘電率にも依存する。通常は、キャパシタ材料としてシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）が多用される。このＳｉＯ
2 より大きな誘電率の材料でキャパシタを構成すれば、
簡素な構造で容量を確保することが可能である。
【０００４】また、従来より、強誘電体材料を半導体記
憶素子のキャパシタとして利用することが検討されてい
る。強誘電体を利用した半導体記憶素子（強誘電体メモ
リ素子と称する。）としては、ＤＲＡＭタイプのもの
と、トランジスタタイプのものとがある。ＤＲＡＭタイ
プでは、ＭＯＳトランジスタと強誘電体キャパシタとを
ＤＲＡＭのように組み合わせて構成する。トランジスタ
タイプでは、トランジスタのゲートに強誘電体膜を設け
て構成する。いずれも、強誘電体膜に発生する自発分極
を利用して記憶素子を実現している。
憶素子のキャパシタとして利用することが検討されてい
る。強誘電体を利用した半導体記憶素子（強誘電体メモ
リ素子と称する。）としては、ＤＲＡＭタイプのもの
と、トランジスタタイプのものとがある。ＤＲＡＭタイ
プでは、ＭＯＳトランジスタと強誘電体キャパシタとを
ＤＲＡＭのように組み合わせて構成する。トランジスタ
タイプでは、トランジスタのゲートに強誘電体膜を設け
て構成する。いずれも、強誘電体膜に発生する自発分極
を利用して記憶素子を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、強誘電体膜に電
界を印加するための電極材料としてポリシリコンが多用
されている。しかしながら、ポリシリコンでは、強誘電
体膜の成膜時に施す６００℃程度の温度の熱処理や後工
程で施す熱処理などによって、ポリシリコンと強誘電体
材料との界面に誘電率の小さなＳｉＯ2 膜が形成されて
しまう。このため、実質的にキャパシタの誘電率が低下
してしまうといった問題があった。そこで、従来より、
新たな電極材料あるいは耐熱性の強い電極構造の検討が
なされてきた。
界を印加するための電極材料としてポリシリコンが多用
されている。しかしながら、ポリシリコンでは、強誘電
体膜の成膜時に施す６００℃程度の温度の熱処理や後工
程で施す熱処理などによって、ポリシリコンと強誘電体
材料との界面に誘電率の小さなＳｉＯ2 膜が形成されて
しまう。このため、実質的にキャパシタの誘電率が低下
してしまうといった問題があった。そこで、従来より、
新たな電極材料あるいは耐熱性の強い電極構造の検討が
なされてきた。
【０００６】このように、強誘電体膜（あるいは高誘電
体膜）用の電極としては、高温熱処理後も導電性が維持
される材料を用いる必要がある。また、半導体素子の微
細化に伴い、電極の加工性も問題となる。従って、ドラ
イエッチングによる加工技術の確立が必須となってきて
いる。
体膜）用の電極としては、高温熱処理後も導電性が維持
される材料を用いる必要がある。また、半導体素子の微
細化に伴い、電極の加工性も問題となる。従って、ドラ
イエッチングによる加工技術の確立が必須となってきて
いる。
【０００７】例えば、白金（Ｐｔ）は電極材料として比
較的早い時期から使用されている。その理由は、Ｐｔが
酸素と反応せず、酸化物を形成しないためである。良好
な特性の強誘電体膜を得るには、酸素雰囲気中におい
て、７００℃程度の高温度で熱処理を施す必要がある。
上述したように、酸化膜が形成されると誘電率が低下し
てしまうが、Ｐｔではこのような問題が起こらない。し
かし、Ｐｔは酸素のみならず他の元素とも反応しにく
く、従ってドライエッチングが困難である。
較的早い時期から使用されている。その理由は、Ｐｔが
酸素と反応せず、酸化物を形成しないためである。良好
な特性の強誘電体膜を得るには、酸素雰囲気中におい
て、７００℃程度の高温度で熱処理を施す必要がある。
上述したように、酸化膜が形成されると誘電率が低下し
てしまうが、Ｐｔではこのような問題が起こらない。し
かし、Ｐｔは酸素のみならず他の元素とも反応しにく
く、従ってドライエッチングが困難である。
【０００８】文献「Tech.Dig.Int.Electron Devices Me
et.,1994,pp843-846」には、Ｐｔ電極のドライエッチン
グ加工例が記載されている。この文献によれば、強誘電
体キャパシタの上部電極および下部電極としてＰｔを用
いて、強誘電体材料としてはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂＺｒx Ｔｉ1-x Ｏ3 ：ＰＺＴ 但し、ｘは正の整数）
を用いている。ＰＺＴおよびＰｔの加工は、電子サイク
ロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣ
Ｒ）プラズマ装置により行っている。そして、この文献
に記載されているように、エッチング時に基板を３００
℃の温度に加熱してドライエッチングを行っている。こ
のように、高密度のプラズマを発生する装置を用いかつ
基板加熱を行うことで、Ｐｔの反応生成物の形成促進を
図っている。しかし、この文献によれば、Ｐｔの反応生
成物の揮発性が不十分であり完全に除去しきれない。こ
の文献によれば、酸などを用いたウエット処理による化
学的処理を施すことで、パタン側部に付着した生成物を
除去している。
et.,1994,pp843-846」には、Ｐｔ電極のドライエッチン
グ加工例が記載されている。この文献によれば、強誘電
体キャパシタの上部電極および下部電極としてＰｔを用
いて、強誘電体材料としてはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂＺｒx Ｔｉ1-x Ｏ3 ：ＰＺＴ 但し、ｘは正の整数）
を用いている。ＰＺＴおよびＰｔの加工は、電子サイク
ロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣ
Ｒ）プラズマ装置により行っている。そして、この文献
に記載されているように、エッチング時に基板を３００
℃の温度に加熱してドライエッチングを行っている。こ
のように、高密度のプラズマを発生する装置を用いかつ
基板加熱を行うことで、Ｐｔの反応生成物の形成促進を
図っている。しかし、この文献によれば、Ｐｔの反応生
成物の揮発性が不十分であり完全に除去しきれない。こ
の文献によれば、酸などを用いたウエット処理による化
学的処理を施すことで、パタン側部に付着した生成物を
除去している。
【０００９】また、Ｐｔをイオンミリングにより加工す
る例も報告されている。しかし、この場合にも再付着し
たＰｔの化学的あるいは機械的除去が必要となり、工程
数が余計に増えてしまう。また、素子の微細化という点
でも問題が残る。
る例も報告されている。しかし、この場合にも再付着し
たＰｔの化学的あるいは機械的除去が必要となり、工程
数が余計に増えてしまう。また、素子の微細化という点
でも問題が残る。
【００１０】従って、最近では、Ｐｔ以外の電極材料が
検討されている。その中では、酸化しても（酸化物にな
っても）導電性を失わない材料が注目されている。イリ
ジウム（Ｉｒ）は、その一つの材料である。ＩｒやＩｒ
Ｏ2 などのＩｒ系材料は、７５０℃程度の高温度下でも
安定であり、耐酸素バリア性がある。例えば、ＰＺＴ膜
の電極としてＩｒ系材料を用いたとき、ＰＺＴの結晶化
アニール（６００℃程度の温度のＯ2 中での熱処理）を
行っても界面などが安定であるという報告がある。ま
た、発明者の実験でも、ＩｒＯ2 、Ｉｒ、ＴｉＮおよび
Ｔｉという積層構造上に強誘電体材料であるＳＢＴを結
晶化（７５０℃の温度のＯ2 中での熱処理）させた場
合、ＳＥＭレベルでの界面の乱れや強誘電体膜の特性劣
化はみられなかった。従って、Ｉｒ系材料はＰｔレベル
の耐熱性を有しているとみられ、強誘電体膜用の電極材
料として有望である。
検討されている。その中では、酸化しても（酸化物にな
っても）導電性を失わない材料が注目されている。イリ
ジウム（Ｉｒ）は、その一つの材料である。ＩｒやＩｒ
Ｏ2 などのＩｒ系材料は、７５０℃程度の高温度下でも
安定であり、耐酸素バリア性がある。例えば、ＰＺＴ膜
の電極としてＩｒ系材料を用いたとき、ＰＺＴの結晶化
アニール（６００℃程度の温度のＯ2 中での熱処理）を
行っても界面などが安定であるという報告がある。ま
た、発明者の実験でも、ＩｒＯ2 、Ｉｒ、ＴｉＮおよび
Ｔｉという積層構造上に強誘電体材料であるＳＢＴを結
晶化（７５０℃の温度のＯ2 中での熱処理）させた場
合、ＳＥＭレベルでの界面の乱れや強誘電体膜の特性劣
化はみられなかった。従って、Ｉｒ系材料はＰｔレベル
の耐熱性を有しているとみられ、強誘電体膜用の電極材
料として有望である。
【００１１】しかしながら、これまでＩｒ系材料を用い
たドライエッチング例がなく、上述した理由からも微細
化が可能なエッチング技術の確立が望まれていた。
たドライエッチング例がなく、上述した理由からも微細
化が可能なエッチング技術の確立が望まれていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明のドラ
イエッチング方法によれば、プラズマ中でＯ2 ガスを反
応性ガスとして用いるエッチングによりイリジウム系材
料のパターニングを行うことを特徴とする。
イエッチング方法によれば、プラズマ中でＯ2 ガスを反
応性ガスとして用いるエッチングによりイリジウム系材
料のパターニングを行うことを特徴とする。
【００１３】このように、Ｏ2 ガスをプラズマ中でイオ
ン化し、イオン化したＯ2 ガスをイリジウム系材料と反
応させて揮発性物質を生成し除去すなわちエッチングす
る。発明者は、プラズマ中ではＯ2 ガスとイリジウム系
材料との反応生成物が生成されやすく、また、この反応
生成物が揮発性に富んでいることを実験により発見し
た。従って、このドライエッチング方法により、イリジ
ウム系材料としての酸化イリジウムまたはイリジウムを
パターニングすることができる。
ン化し、イオン化したＯ2 ガスをイリジウム系材料と反
応させて揮発性物質を生成し除去すなわちエッチングす
る。発明者は、プラズマ中ではＯ2 ガスとイリジウム系
材料との反応生成物が生成されやすく、また、この反応
生成物が揮発性に富んでいることを実験により発見し
た。従って、このドライエッチング方法により、イリジ
ウム系材料としての酸化イリジウムまたはイリジウムを
パターニングすることができる。
【００１４】また、このドライエッチング方法によれ
ば、１種類のガスを使用するだけでよいので、ガス供給
系統の簡略化が図れる。
ば、１種類のガスを使用するだけでよいので、ガス供給
系統の簡略化が図れる。
【００１５】尚、Ｏ2 ガスを用いるので、例えばレジス
トを加工用のマスクとして用いることができない。従っ
て、前記パターニングに使用するマスクの材料を酸化シ
リコンとするのが好適である。
トを加工用のマスクとして用いることができない。従っ
て、前記パターニングに使用するマスクの材料を酸化シ
リコンとするのが好適である。
【００１６】この発明のドライエッチング方法におい
て、好ましくは、前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合し
て前記エッチングを行うのが良い。発明者は、Ｏ2 ガス
にＣｌ2 ガスを混入した場合も、プラズマ中ではイリジ
ウム系材料との反応生成物が生成されやすく、この反応
生成物が揮発性に富んでいることを実験により発見して
いる。Ｃｌ2 ガスとＯ2 ガスとの混合比を適切に設定す
れば、Ｏ2 ガスだけを用いる場合に比べてさらに効率の
良いエッチングが可能になる。
て、好ましくは、前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合し
て前記エッチングを行うのが良い。発明者は、Ｏ2 ガス
にＣｌ2 ガスを混入した場合も、プラズマ中ではイリジ
ウム系材料との反応生成物が生成されやすく、この反応
生成物が揮発性に富んでいることを実験により発見して
いる。Ｃｌ2 ガスとＯ2 ガスとの混合比を適切に設定す
れば、Ｏ2 ガスだけを用いる場合に比べてさらに効率の
良いエッチングが可能になる。
【００１７】例えば、前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガス
が占める容積の割合を５％〜１００％とするのが好適で
ある。混合ガスの混合比をこの範囲に設定すれば、Ｓｉ
Ｏ2とＩｒＯ2 とのエッチング選択比を１以上にするこ
とができる。
が占める容積の割合を５％〜１００％とするのが好適で
ある。混合ガスの混合比をこの範囲に設定すれば、Ｓｉ
Ｏ2とＩｒＯ2 とのエッチング選択比を１以上にするこ
とができる。
【００１８】あるいは、また、前記混合ガスのうち前記
Ｏ2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とすると
さらに好適である。この範囲の混合比では、製造レベル
のエッチング選択比が得られる。
Ｏ2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とすると
さらに好適である。この範囲の混合比では、製造レベル
のエッチング選択比が得られる。
【００１９】さらに、前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガス
が占める容積の割合を７５％とするのが最適である。こ
のとき、あるエッチング条件では、エッチング選択比を
およそ７にすることが可能である。
が占める容積の割合を７５％とするのが最適である。こ
のとき、あるエッチング条件では、エッチング選択比を
およそ７にすることが可能である。
【００２０】また、この発明のドライエッチング方法の
実施に当り、前記プラズマをヘリコン波により発生させ
るのが好適である。例えば、通常のヘリコン波エッチン
グ装置を用いればよい。
実施に当り、前記プラズマをヘリコン波により発生させ
るのが好適である。例えば、通常のヘリコン波エッチン
グ装置を用いればよい。
【００２１】また、この発明のドライエッチング方法に
よれば、被エッチング材料が酸化ルテニウムまたはルテ
ニウムであってもよい。さらに、被エッチング材料が酸
化レニウムまたはレニウムであってもよい。Ｏ2 ガスと
Ｃｌ2 ガスとの混合比を適切に設定すれば、好適なエッ
チングレートおよびエッチング選択比が得られることが
期待できる。
よれば、被エッチング材料が酸化ルテニウムまたはルテ
ニウムであってもよい。さらに、被エッチング材料が酸
化レニウムまたはレニウムであってもよい。Ｏ2 ガスと
Ｃｌ2 ガスとの混合比を適切に設定すれば、好適なエッ
チングレートおよびエッチング選択比が得られることが
期待できる。
【００２２】以上説明したドライエッチング方法を利用
すれば、強誘電体メモリ素子の電極の加工が好適に行え
る。
すれば、強誘電体メモリ素子の電極の加工が好適に行え
る。
【００２３】この発明の強誘電体メモリ素子の製造方法
によれば、下地の上に下部電極材料を成膜する第１工程
と、前記下部電極材料の上に強誘電体材料を成膜する第
２工程と、前記強誘電体材料の上に上部電極材料を成膜
する第３工程と、前記上部電極材料のパターニングを行
う第４工程と、前記強誘電体材料のパターニングを行う
第５工程と、前記下部電極材料のパターニングを行う第
６工程とを行って強誘電体メモリ素子を形成する。そし
て、前記第４工程および第６工程の双方またはいずれか
一方におけるパターニングは、プラズマ中でＯ2 ガスを
反応性ガスとして用いるエッチングにより行う。
によれば、下地の上に下部電極材料を成膜する第１工程
と、前記下部電極材料の上に強誘電体材料を成膜する第
２工程と、前記強誘電体材料の上に上部電極材料を成膜
する第３工程と、前記上部電極材料のパターニングを行
う第４工程と、前記強誘電体材料のパターニングを行う
第５工程と、前記下部電極材料のパターニングを行う第
６工程とを行って強誘電体メモリ素子を形成する。そし
て、前記第４工程および第６工程の双方またはいずれか
一方におけるパターニングは、プラズマ中でＯ2 ガスを
反応性ガスとして用いるエッチングにより行う。
【００２４】このように、Ｏ2 ガスをプラズマ中でイオ
ン化し、イオン化したＯ2 ガスを被エッチング材料（上
部電極材料および下部電極材料）と反応させて揮発性物
質を生成し除去する。上述したように、プラズマ中では
Ｏ2 ガスとイリジウム系材料との反応生成物が生成され
やすく、また、この反応生成物は揮発性に富んでいる。
従って、前記上部電極材料および下部電極材料の双方ま
たはいずれか一方が酸化イリジウムまたはイリジウムで
ある場合、これらのパターニングを好適に行うことがで
きる。
ン化し、イオン化したＯ2 ガスを被エッチング材料（上
部電極材料および下部電極材料）と反応させて揮発性物
質を生成し除去する。上述したように、プラズマ中では
Ｏ2 ガスとイリジウム系材料との反応生成物が生成され
やすく、また、この反応生成物は揮発性に富んでいる。
従って、前記上部電極材料および下部電極材料の双方ま
たはいずれか一方が酸化イリジウムまたはイリジウムで
ある場合、これらのパターニングを好適に行うことがで
きる。
【００２５】また、この製造方法によれば、１種類のガ
スを使用するだけでよいので、ガス供給系統の簡略化が
図れる。
スを使用するだけでよいので、ガス供給系統の簡略化が
図れる。
【００２６】尚、Ｏ2 ガスを用いているので、例えばレ
ジストを加工用のマスクとして用いることができない。
従って、前記パターニングに使用するマスクの材料を酸
化シリコンとするのが好適である。
ジストを加工用のマスクとして用いることができない。
従って、前記パターニングに使用するマスクの材料を酸
化シリコンとするのが好適である。
【００２７】この発明の製造方法において、好ましく
は、前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合して前記エッチ
ングを行うのが良い。上述したように、Ｏ2 ガスにＣｌ
2 ガスを混入した場合も、プラズマ中ではイリジウム系
材料との反応生成物が生成されやすく、この反応生成物
は揮発性に富んでいる。Ｃｌ2 ガスとＯ2 ガスとの混合
比を適切に設定すれば、Ｏ2 ガスだけを用いる場合に比
べてさらに効率の良いエッチングが可能になる。
は、前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合して前記エッチ
ングを行うのが良い。上述したように、Ｏ2 ガスにＣｌ
2 ガスを混入した場合も、プラズマ中ではイリジウム系
材料との反応生成物が生成されやすく、この反応生成物
は揮発性に富んでいる。Ｃｌ2 ガスとＯ2 ガスとの混合
比を適切に設定すれば、Ｏ2 ガスだけを用いる場合に比
べてさらに効率の良いエッチングが可能になる。
【００２８】例えば、前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガス
が占める容積の割合を５％〜１００％とするのが好適で
ある。混合ガスの混合比をこの範囲に設定すれば、Ｓｉ
Ｏ2とＩｒＯ2 とのエッチング選択比を１以上にするこ
とができる。
が占める容積の割合を５％〜１００％とするのが好適で
ある。混合ガスの混合比をこの範囲に設定すれば、Ｓｉ
Ｏ2とＩｒＯ2 とのエッチング選択比を１以上にするこ
とができる。
【００２９】あるいは、また、前記混合ガスのうち前記
Ｏ2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とすると
さらに好適である。この範囲の混合比では、製造レベル
のエッチング選択比が得られる。
Ｏ2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とすると
さらに好適である。この範囲の混合比では、製造レベル
のエッチング選択比が得られる。
【００３０】さらに、前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガス
が占める容積の割合を７５％とするのが最適である。こ
のとき、あるエッチング条件においては、エッチング選
択比をおよそ７にすることが可能である。
が占める容積の割合を７５％とするのが最適である。こ
のとき、あるエッチング条件においては、エッチング選
択比をおよそ７にすることが可能である。
【００３１】また、この発明の製造方法の実施に当り、
前記プラズマをヘリコン波により発生させるのが好適で
ある。例えば、通常のヘリコン波エッチング装置を用い
ればよい。
前記プラズマをヘリコン波により発生させるのが好適で
ある。例えば、通常のヘリコン波エッチング装置を用い
ればよい。
【００３２】また、この発明の製造方法によれば、前記
上部電極材料または下部電極材料の双方またはいずれか
一方が酸化ルテニウムまたはルテニウムであってもよ
い。さらに、前記上部電極材料または下部電極材料の双
方またはいずれか一方が酸化レニウムまたはレニウムで
あってもよい。Ｏ2 ガスとＣｌ2 ガスとの混合比を適切
に設定すれば、好適なエッチングレートおよびエッチン
グ選択比が得られることが期待できる。
上部電極材料または下部電極材料の双方またはいずれか
一方が酸化ルテニウムまたはルテニウムであってもよ
い。さらに、前記上部電極材料または下部電極材料の双
方またはいずれか一方が酸化レニウムまたはレニウムで
あってもよい。Ｏ2 ガスとＣｌ2 ガスとの混合比を適切
に設定すれば、好適なエッチングレートおよびエッチン
グ選択比が得られることが期待できる。
【００３３】この発明の強誘電体メモリ素子の製造方法
において、好ましくは、前記第１工程の前に、シリコン
基板に第１および第２主電極領域を有するＭＯＳトラン
ジスタを形成する工程と、前記ＭＯＳトランジスタの上
に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１主電極領
域上方の前記第１層間絶縁膜に第１コンタクトホールを
形成する工程と、前記第１コンタクトホール内に導電体
材料を埋め込むことにより、前記第１層間絶縁膜の上面
と一致する高さのコンタクトを形成する工程とを行って
前記下地を形成する。
において、好ましくは、前記第１工程の前に、シリコン
基板に第１および第２主電極領域を有するＭＯＳトラン
ジスタを形成する工程と、前記ＭＯＳトランジスタの上
に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１主電極領
域上方の前記第１層間絶縁膜に第１コンタクトホールを
形成する工程と、前記第１コンタクトホール内に導電体
材料を埋め込むことにより、前記第１層間絶縁膜の上面
と一致する高さのコンタクトを形成する工程とを行って
前記下地を形成する。
【００３４】また、前記第４工程、第５工程および第６
工程における各パターニングは、前記コンタクトの上方
の領域に前記上部電極材料、強誘電体材料および下部電
極材料が残存するように行う。
工程における各パターニングは、前記コンタクトの上方
の領域に前記上部電極材料、強誘電体材料および下部電
極材料が残存するように行う。
【００３５】また、この発明の製造方法によれば、前記
第６工程に続けて、さらに、前記パターニング済の上部
電極材料の上側まで覆うように第２層間絶縁膜を前記第
１層間絶縁膜の上に形成する工程と、前記第２主電極領
域上方の前記第１および第２層間絶縁膜に第２コンタク
トホールを形成する工程と、前記第２コンタクトホール
内と前記第２層間絶縁膜の上面とにわたり導電体材料を
成膜して配線を形成する工程とを行う。
第６工程に続けて、さらに、前記パターニング済の上部
電極材料の上側まで覆うように第２層間絶縁膜を前記第
１層間絶縁膜の上に形成する工程と、前記第２主電極領
域上方の前記第１および第２層間絶縁膜に第２コンタク
トホールを形成する工程と、前記第２コンタクトホール
内と前記第２層間絶縁膜の上面とにわたり導電体材料を
成膜して配線を形成する工程とを行う。
【００３６】このように強誘電体メモリ素子の製造を行
うと、ＭＯＳトランジスタおよび強誘電体キャパシタを
具えたＤＲＡＭタイプの強誘電体メモリ素子が形成でき
る。化学的なエッチングを行うので、半導体素子の微細
化、集積化に対応可能である。さらに、キャパシタ形成
の最終工程すなわち第６工程で下部電極をエッチングす
るため、層間絶縁膜に覆われているＭＯＳトランジスタ
にエッチングに影響が及ばない。
うと、ＭＯＳトランジスタおよび強誘電体キャパシタを
具えたＤＲＡＭタイプの強誘電体メモリ素子が形成でき
る。化学的なエッチングを行うので、半導体素子の微細
化、集積化に対応可能である。さらに、キャパシタ形成
の最終工程すなわち第６工程で下部電極をエッチングす
るため、層間絶縁膜に覆われているＭＯＳトランジスタ
にエッチングに影響が及ばない。
【００３７】また、この発明の製造方法において、好ま
しくは、前記第１工程の前に、前記下地の上面に絶縁層
を形成する工程を含み、前記第６工程の後に、前記絶縁
層のパターニングを行う工程を含むのが良い。そして、
前記絶縁層のパターニングに続けて、下地としてのシリ
コン基板に不純物を注入して第１および第２主電極領域
を形成する。
しくは、前記第１工程の前に、前記下地の上面に絶縁層
を形成する工程を含み、前記第６工程の後に、前記絶縁
層のパターニングを行う工程を含むのが良い。そして、
前記絶縁層のパターニングに続けて、下地としてのシリ
コン基板に不純物を注入して第１および第２主電極領域
を形成する。
【００３８】このように強誘電体メモリ素子の製造を行
うと、強誘電体膜をゲート上に具えたトランジスタタイ
プの強誘電体メモリ素子を形成できる。また、下部電極
および上部電極のエッチングは化学的な方法で行ってい
るので、半導体素子の微細化および集積化に対応可能で
ある。トランジスタタイプの強誘電体メモリ素子におい
ては、微細化が直接メモリセル面積の現象に結びつくの
で、この発明で用いたエッチング手法は非常に重要な手
法となり得る。
うと、強誘電体膜をゲート上に具えたトランジスタタイ
プの強誘電体メモリ素子を形成できる。また、下部電極
および上部電極のエッチングは化学的な方法で行ってい
るので、半導体素子の微細化および集積化に対応可能で
ある。トランジスタタイプの強誘電体メモリ素子におい
ては、微細化が直接メモリセル面積の現象に結びつくの
で、この発明で用いたエッチング手法は非常に重要な手
法となり得る。
【００３９】また、この発明の製造方法において、好ま
しくは、前記第１工程の後に続けて前記第６工程を行
い、続けて、パターニング済の前記下部電極材料の上に
強誘電体材料を成膜する工程を行ってから、さらに前記
第３工程、第４工程および第５工程をこの順序で行うの
が良い。
しくは、前記第１工程の後に続けて前記第６工程を行
い、続けて、パターニング済の前記下部電極材料の上に
強誘電体材料を成膜する工程を行ってから、さらに前記
第３工程、第４工程および第５工程をこの順序で行うの
が良い。
【００４０】このように強誘電体メモリ素子の製造を行
うと、強誘電体キャパシタの表面積を広く形成できる。
また、下部電極および上部電極のエッチングは化学的な
方法で行っているので、電極構造の微細化および複雑化
が可能である。キャパシタの容量は表面積に比例するた
め、微細化および複雑化した電極構造は、キャパシタの
表面積を増加させる。従って、同一のメモリセル面積で
比較的大きな容量の確保が容易になる。
うと、強誘電体キャパシタの表面積を広く形成できる。
また、下部電極および上部電極のエッチングは化学的な
方法で行っているので、電極構造の微細化および複雑化
が可能である。キャパシタの容量は表面積に比例するた
め、微細化および複雑化した電極構造は、キャパシタの
表面積を増加させる。従って、同一のメモリセル面積で
比較的大きな容量の確保が容易になる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明の方法
および製造工程が理解できる程度に、構成、大きさおよ
び配置関係を示しているに過ぎない。また、以下に記載
する数値等の条件は単なる一例に過ぎない。従って、こ
の発明は、この実施の形態に何ら限定されることがな
い。
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明の方法
および製造工程が理解できる程度に、構成、大きさおよ
び配置関係を示しているに過ぎない。また、以下に記載
する数値等の条件は単なる一例に過ぎない。従って、こ
の発明は、この実施の形態に何ら限定されることがな
い。
【００４２】［第１の実施の形態］第１の実施の形態で
は、この発明のドライエッチング方法につき説明する。
このドライエッチング方法に従って行うエッチング工程
につき、図１を参照して説明する。図１は、ドライエッ
チング方法の説明に供する工程図である。各工程図に
は、膜積層構造の断面が示されている。
は、この発明のドライエッチング方法につき説明する。
このドライエッチング方法に従って行うエッチング工程
につき、図１を参照して説明する。図１は、ドライエッ
チング方法の説明に供する工程図である。各工程図に
は、膜積層構造の断面が示されている。
【００４３】図１（Ａ）に示すように、シリコン（Ｓ
ｉ）基板１０の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜１
２、ポリシリコン膜１４、ＩｒＯ2 膜１６およびマスク
用ＳｉＯ2 膜１８をこの順序で積層しておく。上述のＩ
ｒＯ2 膜１６がエッチング対象である。エッチング後の
ＩｒＯ2 膜１６は電極として使用が可能である。上述の
Ｓｉ基板１０、ＳｉＯ2 膜１２およびポリシリコン膜１
４は、ＩｒＯ2 膜１６を形成するための下地である。
尚、ポリシリコン膜１４には不純物をドープして導電性
を与えてあるので、電極の一部として使用が可能であ
る。
ｉ）基板１０の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜１
２、ポリシリコン膜１４、ＩｒＯ2 膜１６およびマスク
用ＳｉＯ2 膜１８をこの順序で積層しておく。上述のＩ
ｒＯ2 膜１６がエッチング対象である。エッチング後の
ＩｒＯ2 膜１６は電極として使用が可能である。上述の
Ｓｉ基板１０、ＳｉＯ2 膜１２およびポリシリコン膜１
４は、ＩｒＯ2 膜１６を形成するための下地である。
尚、ポリシリコン膜１４には不純物をドープして導電性
を与えてあるので、電極の一部として使用が可能であ
る。
【００４４】また、ＩｒＯ2 膜１６の上面にマスク用の
ＳｉＯ2 膜１８を形成する。通常は、エッチング用のマ
スクとしてレジストが多用されているが、ここではＳｉ
Ｏ2材料のハードマスクを用いている。
ＳｉＯ2 膜１８を形成する。通常は、エッチング用のマ
スクとしてレジストが多用されているが、ここではＳｉ
Ｏ2材料のハードマスクを用いている。
【００４５】そして、マスク用ＳｉＯ2 膜１８の上面に
レジスト膜を形成する。このレジスト膜を通常のフォト
リソグラフィ技術により加工して、レジストパタン２０
を形成する。先ず、このレジストパタン２０をマスクと
して、マスク用ＳｉＯ2 膜１８のエッチングを行う。こ
こでは、通常のロードロック機構を具えたＲＩＥ（Reac
tiv Ion Etching ）装置を用いている。そして、三フッ
化メタン（ＣＨＦ3 ）ガスおよび四フッ化メタン（ＣＦ
4 ）ガスの混合ガスをエッチングガスとして用いて、こ
のエッチングを行う。その後、アッシングによりレジス
トパタン２０を除去する。この結果、図１（Ｂ）に示す
ように、マスク１８ａが形成される。
レジスト膜を形成する。このレジスト膜を通常のフォト
リソグラフィ技術により加工して、レジストパタン２０
を形成する。先ず、このレジストパタン２０をマスクと
して、マスク用ＳｉＯ2 膜１８のエッチングを行う。こ
こでは、通常のロードロック機構を具えたＲＩＥ（Reac
tiv Ion Etching ）装置を用いている。そして、三フッ
化メタン（ＣＨＦ3 ）ガスおよび四フッ化メタン（ＣＦ
4 ）ガスの混合ガスをエッチングガスとして用いて、こ
のエッチングを行う。その後、アッシングによりレジス
トパタン２０を除去する。この結果、図１（Ｂ）に示す
ように、マスク１８ａが形成される。
【００４６】次に、マスク１８ａを用いてＩｒＯ2 膜１
６のドライエッチングを行う。ここで用いるエッチング
装置としては、比較的低圧力の雰囲気中で高密度のプラ
ズマを発生させる装置を用いる。ここでは、ヘリコン波
エッチング装置（アネルバ社製の商品名ＩＬＤ−４１０
０）を用いてこのドライエッチングを行う。次の工程で
は、マスク１８ａを形成したウエハ２２をこのエッチン
グ装置内に導入してエッチングを行う。このヘリコン波
エッチング装置につき、図２を参照して簡単に説明す
る。
６のドライエッチングを行う。ここで用いるエッチング
装置としては、比較的低圧力の雰囲気中で高密度のプラ
ズマを発生させる装置を用いる。ここでは、ヘリコン波
エッチング装置（アネルバ社製の商品名ＩＬＤ−４１０
０）を用いてこのドライエッチングを行う。次の工程で
は、マスク１８ａを形成したウエハ２２をこのエッチン
グ装置内に導入してエッチングを行う。このヘリコン波
エッチング装置につき、図２を参照して簡単に説明す
る。
【００４７】図２は、ヘリコン波エッチング装置の構成
を示す概略図である。図２では、チャンバ２４の中央部
分を縦方向に切って、内部構成を示してある。
を示す概略図である。図２では、チャンバ２４の中央部
分を縦方向に切って、内部構成を示してある。
【００４８】このヘリコン波エッチング装置のチャンバ
２４は、直方体形状の下部構造２４ａと釣鐘形状の上部
構造２４ｂとからなる。上部構造２４ｂは、石英で形成
したベルジャである。上部構造２４ｂの開口部は下部構
造２４ａの上面側より狭く、この開口部を通じて上部構
造２４ｂおよび下部構造２４ａ間が内部で通じるよう
に、これら上部構造２４ｂおよび下部構造２４ａが連結
している。また、図中には省略してあるが、チャンバ２
４の所定の位置にガス圧力調整用の排気バルブや圧力調
節用バルブを具えている。
２４は、直方体形状の下部構造２４ａと釣鐘形状の上部
構造２４ｂとからなる。上部構造２４ｂは、石英で形成
したベルジャである。上部構造２４ｂの開口部は下部構
造２４ａの上面側より狭く、この開口部を通じて上部構
造２４ｂおよび下部構造２４ａ間が内部で通じるよう
に、これら上部構造２４ｂおよび下部構造２４ａが連結
している。また、図中には省略してあるが、チャンバ２
４の所定の位置にガス圧力調整用の排気バルブや圧力調
節用バルブを具えている。
【００４９】チャンバ２４の下部構造２４ａの内部に
は、ウエハ２２を設置するための支持部材（ステージ）
２６を具えている。支持部材２６の下部部材がチャンバ
２４の下面側に延在して外部に突き出ていて、バイアス
電源２８によってウエハ２２に基板バイアス電圧が印加
できるようになっている。
は、ウエハ２２を設置するための支持部材（ステージ）
２６を具えている。支持部材２６の下部部材がチャンバ
２４の下面側に延在して外部に突き出ていて、バイアス
電源２８によってウエハ２２に基板バイアス電圧が印加
できるようになっている。
【００５０】チャンバ２４の上部構造２４ｂの外周に沿
って２本のアンテナ３０が設置されている。このアンテ
ナ３０の各一端にはヘリコン電源３２により電力が供給
され、チャンバ２４の上部構造２４ｂの内部に高周波電
力を発生させる。
って２本のアンテナ３０が設置されている。このアンテ
ナ３０の各一端にはヘリコン電源３２により電力が供給
され、チャンバ２４の上部構造２４ｂの内部に高周波電
力を発生させる。
【００５１】また、上部構造２４ｂのさらに外周に沿っ
てインナーコイル３４が一巡しており、さらにそのイン
ナーコイル３４の外周にアウターコイル３６が一巡して
いる。これらインナーコイル３４およびアウターコイル
３６は、チャンバ２４の上部構造２４ｂ内部に磁場を発
生させる。尚、図２には、これらインナーコイル３４お
よびアウターコイル３６の切り口だけが示されている。
てインナーコイル３４が一巡しており、さらにそのイン
ナーコイル３４の外周にアウターコイル３６が一巡して
いる。これらインナーコイル３４およびアウターコイル
３６は、チャンバ２４の上部構造２４ｂ内部に磁場を発
生させる。尚、図２には、これらインナーコイル３４お
よびアウターコイル３６の切り口だけが示されている。
【００５２】これらアンテナ３０、ヘリコン電源３２、
インナーコイル３４およびアウターコイル３６が協働し
て、チャンバ２４の上部構造２４ｂ内部にプラズマを発
生させる。尚、磁場と高周波電力の周波数との兼ね合い
により、プラズマを生成するモードが異なっている。こ
のヘリコン波エッチング装置では、ＥＣＲ装置と異なる
機構でプラズマを生成する。このため、ＥＣＲプラズマ
で多用される２．４５ＧＨｚのマイクロ波よりも低い１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力をアンテナ３０に
より発生させている。このように、サイクロトロン周波
数よりも十分小さい高周波電力では、発生する電磁波の
位相速度が遅くなり、電子の熱運動速度程度まで低下す
る。従って、電子は電磁波と相互作用を起こして電磁波
からエネルギを受けるようになる。よって、プラズマの
生成および維持が可能になる。
インナーコイル３４およびアウターコイル３６が協働し
て、チャンバ２４の上部構造２４ｂ内部にプラズマを発
生させる。尚、磁場と高周波電力の周波数との兼ね合い
により、プラズマを生成するモードが異なっている。こ
のヘリコン波エッチング装置では、ＥＣＲ装置と異なる
機構でプラズマを生成する。このため、ＥＣＲプラズマ
で多用される２．４５ＧＨｚのマイクロ波よりも低い１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力をアンテナ３０に
より発生させている。このように、サイクロトロン周波
数よりも十分小さい高周波電力では、発生する電磁波の
位相速度が遅くなり、電子の熱運動速度程度まで低下す
る。従って、電子は電磁波と相互作用を起こして電磁波
からエネルギを受けるようになる。よって、プラズマの
生成および維持が可能になる。
【００５３】このヘリコン波エッチング装置の特徴は、
比較的低圧力で高密度のプラズマが発生できることであ
る。このため、高アスペクト比の微細構造の形成や、大
口径ウエハの加工に適している。この実施の形態では、
チャンバ２４の内部にエッチングガス（反応性ガス）と
しての、Ｏ2 ガスまたはＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混
合ガスを不図示のガス供給系統にて導入してエッチング
を行う。そして、ヘリコン電源３２により供給するヘリ
コン波パワーを１６００Ｗとし、バイアス電源２８によ
り供給する基板バイアスを８０Ｗとしている。また、エ
ッチング時のチャンバ内の圧力（真空度）は５ｍＴｏｒ
ｒにしている。
比較的低圧力で高密度のプラズマが発生できることであ
る。このため、高アスペクト比の微細構造の形成や、大
口径ウエハの加工に適している。この実施の形態では、
チャンバ２４の内部にエッチングガス（反応性ガス）と
しての、Ｏ2 ガスまたはＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混
合ガスを不図示のガス供給系統にて導入してエッチング
を行う。そして、ヘリコン電源３２により供給するヘリ
コン波パワーを１６００Ｗとし、バイアス電源２８によ
り供給する基板バイアスを８０Ｗとしている。また、エ
ッチング時のチャンバ内の圧力（真空度）は５ｍＴｏｒ
ｒにしている。
【００５４】図１（Ｃ）に示すように、上述のヘリコン
波エッチング装置によりＩｒＯ2 膜１６のドライエッチ
ングを行い、ＩｒＯ2 パタン１６ａを形成する。次に、
チャンバ２４内に導入する混合ガスのガス流量比に対し
て、マスク１８ａおよびＩｒＯ2 膜１６のエッチングレ
ートがどのような値になるかを、図３を参照して説明す
る。
波エッチング装置によりＩｒＯ2 膜１６のドライエッチ
ングを行い、ＩｒＯ2 パタン１６ａを形成する。次に、
チャンバ２４内に導入する混合ガスのガス流量比に対し
て、マスク１８ａおよびＩｒＯ2 膜１６のエッチングレ
ートがどのような値になるかを、図３を参照して説明す
る。
【００５５】図３は、ガス流量比によるエッチングレー
トの違いを示すグラフである。横軸に、混合ガス流量中
におけるＣｌ2 ガス流量の割合すなわち｛Ｃｌ2 ガス流
量／（Ｃｌ2 ガス流量＋Ｏ2 ガス流量）｝を取って示
す。横軸には、０から１まで０．２５ごとに目盛を付し
てある。縦軸には、エッチングレートを（Å／ｍｉｎ）
単位で取り、０（Å／ｍｉｎ）から５００（Å／ｍｉ
ｎ）までの範囲を２０（Å／ｍｉｎ）ごとに目盛って示
してある。そして、マスク１８ａ材料としてのＳｉＯ2
のエッチングレート測定結果を白丸記号でグラフ中に示
してあり、ＩｒＯ2のエッチングレート測定結果を四角
内に斜線を入れた記号でグラフ中に示してある。
トの違いを示すグラフである。横軸に、混合ガス流量中
におけるＣｌ2 ガス流量の割合すなわち｛Ｃｌ2 ガス流
量／（Ｃｌ2 ガス流量＋Ｏ2 ガス流量）｝を取って示
す。横軸には、０から１まで０．２５ごとに目盛を付し
てある。縦軸には、エッチングレートを（Å／ｍｉｎ）
単位で取り、０（Å／ｍｉｎ）から５００（Å／ｍｉ
ｎ）までの範囲を２０（Å／ｍｉｎ）ごとに目盛って示
してある。そして、マスク１８ａ材料としてのＳｉＯ2
のエッチングレート測定結果を白丸記号でグラフ中に示
してあり、ＩｒＯ2のエッチングレート測定結果を四角
内に斜線を入れた記号でグラフ中に示してある。
【００５６】尚、ＩｒＯ2 の測定結果では、１つのガス
流量比の値に対して２つのエッチングレートが示されて
いる場合がある。これは、ウエハ２２の中央部とウエハ
２２の周辺部との２点でエッチングレートを測定してい
るからである。尚、中央部と周辺部とでどちらがエッチ
ングレートが早いかということはいえないので、グラフ
中に示された２点はウエハ面内におけるエッチングレー
トのバラツキと考えることができる。
流量比の値に対して２つのエッチングレートが示されて
いる場合がある。これは、ウエハ２２の中央部とウエハ
２２の周辺部との２点でエッチングレートを測定してい
るからである。尚、中央部と周辺部とでどちらがエッチ
ングレートが早いかということはいえないので、グラフ
中に示された２点はウエハ面内におけるエッチングレー
トのバラツキと考えることができる。
【００５７】図３に示すように、ガス流量比が増加する
に伴い、ＳｉＯ2 のエッチングレートが増加する。例え
ば、ガス流量比が０（ゼロ）のところでは、エッチング
レートが６０（Å／ｍｉｎ）程度である。また、ガス流
量比が０．７５では、エッチングレートが１００（Å／
ｍｉｎ）である。そして、ガス流量比が１では、エッチ
ングレートが５００（Å／ｍｉｎ）となる。
に伴い、ＳｉＯ2 のエッチングレートが増加する。例え
ば、ガス流量比が０（ゼロ）のところでは、エッチング
レートが６０（Å／ｍｉｎ）程度である。また、ガス流
量比が０．７５では、エッチングレートが１００（Å／
ｍｉｎ）である。そして、ガス流量比が１では、エッチ
ングレートが５００（Å／ｍｉｎ）となる。
【００５８】一方、ガス流量比の増加に伴い、ＩｒＯ2
のエッチングレートは、最初は増大してゆき、やがて極
大値を取って低下し始める。例えば、ガス流量比が０の
ところでは、エッチングレートは２５０（Å／ｍｉｎ）
程度である。そして、ガス流量比が０．２５の場合に
は、エッチングレートは４００（Å／ｍｉｎ）程度とな
りほぼ最大となる。また、ガス流量比が０．７５では、
３３０（Å／ｍｉｎ）程度のエッチングレートを示し、
ガス流量比が１では１５０（Å／ｍｉｎ）程度のエッチ
ングレートを示す。
のエッチングレートは、最初は増大してゆき、やがて極
大値を取って低下し始める。例えば、ガス流量比が０の
ところでは、エッチングレートは２５０（Å／ｍｉｎ）
程度である。そして、ガス流量比が０．２５の場合に
は、エッチングレートは４００（Å／ｍｉｎ）程度とな
りほぼ最大となる。また、ガス流量比が０．７５では、
３３０（Å／ｍｉｎ）程度のエッチングレートを示し、
ガス流量比が１では１５０（Å／ｍｉｎ）程度のエッチ
ングレートを示す。
【００５９】上述したように、ガス流量比が１のとき、
すなわちエッチングガスがＣｌ2 ガス単体であるときに
は、ＩｒＯ2 のエッチングレートは１５０（Å／ｍｉ
ｎ）となる。また、このとき、ＳｉＯ2 のエッチングレ
ートは５００（Å／ｍｉｎ）である。従って、このと
き、エッチング選択比は０．３となり、１以下となって
しまうので、本来残存するべきマスク１８ａが除去され
てしまう。このように、Ｃｌ2 ガスだけを用いてもエッ
チングが好適に行えない。次項で説明するように、Ｃｌ
2 ガスに対してＯ2 ガスを添加すると、好適なエッチン
グが可能になる。先ず、Ｏ2 ガスだけをエッチングガス
として用いる場合につき説明する。
すなわちエッチングガスがＣｌ2 ガス単体であるときに
は、ＩｒＯ2 のエッチングレートは１５０（Å／ｍｉ
ｎ）となる。また、このとき、ＳｉＯ2 のエッチングレ
ートは５００（Å／ｍｉｎ）である。従って、このと
き、エッチング選択比は０．３となり、１以下となって
しまうので、本来残存するべきマスク１８ａが除去され
てしまう。このように、Ｃｌ2 ガスだけを用いてもエッ
チングが好適に行えない。次項で説明するように、Ｃｌ
2 ガスに対してＯ2 ガスを添加すると、好適なエッチン
グが可能になる。先ず、Ｏ2 ガスだけをエッチングガス
として用いる場合につき説明する。
【００６０】＜エッチングガスがＯ2 ガスの場合＞上述
した測定結果によれば、ガス流量比が０（ゼロ）のと
き、すなわちエッチングガスがＯ2 ガスであるとき、Ｉ
ｒＯ2 のエッチングレートが約２５０（Å／ｍｉｎ）で
ある。このとき、ＳｉＯ2 のエッチングレートは約６０
（Å／ｍｉｎ）であり、ほとんどエッチングされない。
この例では、４以上のエッチング選択比が得られてい
る。尚、この場合には、Ｏ2 ガスの流量を１００ｓｃｃ
ｍにしている。
した測定結果によれば、ガス流量比が０（ゼロ）のと
き、すなわちエッチングガスがＯ2 ガスであるとき、Ｉ
ｒＯ2 のエッチングレートが約２５０（Å／ｍｉｎ）で
ある。このとき、ＳｉＯ2 のエッチングレートは約６０
（Å／ｍｉｎ）であり、ほとんどエッチングされない。
この例では、４以上のエッチング選択比が得られてい
る。尚、この場合には、Ｏ2 ガスの流量を１００ｓｃｃ
ｍにしている。
【００６１】このように、プラズマ中でＯ2 ガスを反応
性ガスとして用いるエッチングにより、ＩｒＯ2 材料の
パターニングが可能となる。図４は、このエッチング条
件下で形成したウエハ２２の要部パタン構造を示す図で
ある。尚、図４は、上述したエッチングにより実際に形
成したパタン構造をＳＥＭ（Scanning Electron Micros
cope）写真に取り、その写真に写ったパタン構造を模写
したものである。図４（Ａ）は、マスク１８ａの上面に
対して斜め上方からパタン構造を写したＳＥＭ写真の模
写図である。図４（Ｂ）は、マスク１８ａの上面に対し
て平行となる方向からパタン構造を写したＳＥＭ写真の
模写図である。図４（Ａ）の一部と図４（Ｂ）とに、形
成したパタン構造の側部が示されている。尚、ＳＥＭ写
真の撮影は、日立製作所社製の走査型電子顕微鏡モデル
Ｓ−９００（商品名）により行った。また、５分間のエ
ッチングによりパタン構造を形成している。
性ガスとして用いるエッチングにより、ＩｒＯ2 材料の
パターニングが可能となる。図４は、このエッチング条
件下で形成したウエハ２２の要部パタン構造を示す図で
ある。尚、図４は、上述したエッチングにより実際に形
成したパタン構造をＳＥＭ（Scanning Electron Micros
cope）写真に取り、その写真に写ったパタン構造を模写
したものである。図４（Ａ）は、マスク１８ａの上面に
対して斜め上方からパタン構造を写したＳＥＭ写真の模
写図である。図４（Ｂ）は、マスク１８ａの上面に対し
て平行となる方向からパタン構造を写したＳＥＭ写真の
模写図である。図４（Ａ）の一部と図４（Ｂ）とに、形
成したパタン構造の側部が示されている。尚、ＳＥＭ写
真の撮影は、日立製作所社製の走査型電子顕微鏡モデル
Ｓ−９００（商品名）により行った。また、５分間のエ
ッチングによりパタン構造を形成している。
【００６２】図４に示すように、形成したＩｒＯ2 パタ
ン１６ａの側部やマスク１８ａの側部やマスク１８ａの
上部には、エッチング生成物による残渣が見られない。
また、下地のポリシリコン膜１４の上部はほとんどエッ
チングされていない。一方、マスクＳｉＯ2 の残膜量な
どを見ると、選択的（化学的）にＩｒＯ2 のエッチング
がなされていることが確認できる。
ン１６ａの側部やマスク１８ａの側部やマスク１８ａの
上部には、エッチング生成物による残渣が見られない。
また、下地のポリシリコン膜１４の上部はほとんどエッ
チングされていない。一方、マスクＳｉＯ2 の残膜量な
どを見ると、選択的（化学的）にＩｒＯ2 のエッチング
がなされていることが確認できる。
【００６３】＜エッチングガスがＯ2 ガスおよびＣｌ2
ガスの混合ガスの場合＞次に、Ｃｌ2 ガスにＯ2 ガスを
添加したエッチングガスを用いる場合につき説明する。
上述した測定結果によれば、流量比が０．９５以下とな
るようにＯ2 ガスの添加量を設定すると、エッチング選
択比が１以上となる。従って、混合ガスのうちのＯ2 ガ
スが占める容積の割合を５％〜１００％とすると、Ｉｒ
Ｏ2 膜１６のエッチングが好適に行える。実際の製造レ
ベルを想定すると、より好適には、混合ガスのうちのＯ
2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とするのが
良い。
ガスの混合ガスの場合＞次に、Ｃｌ2 ガスにＯ2 ガスを
添加したエッチングガスを用いる場合につき説明する。
上述した測定結果によれば、流量比が０．９５以下とな
るようにＯ2 ガスの添加量を設定すると、エッチング選
択比が１以上となる。従って、混合ガスのうちのＯ2 ガ
スが占める容積の割合を５％〜１００％とすると、Ｉｒ
Ｏ2 膜１６のエッチングが好適に行える。実際の製造レ
ベルを想定すると、より好適には、混合ガスのうちのＯ
2 ガスが占める容積の割合を２５％〜９５％とするのが
良い。
【００６４】例えば、Ｃｌ2 ガスの流量を２５ｓｃｃｍ
とし、Ｏ2 ガスの流量を７５ｓｃｃｍとする。このと
き、ガス流量比は０．２５である。すなわち、混合ガス
のうちのＯ2 ガスが占める容積の割合が７５％である。
図３に示すように、このときのＩｒＯ2 のエッチングレ
ートは約４００（Å／ｍｉｎ）である。これに対して、
このときのＳｉＯ2 のエッチングレートは１００（Å／
ｍｉｎ）以下となっている。従って、７以上のエッチン
グ選択比が得られる。この値は、半導体素子製造時にお
けるドライエッチングにおいて問題のないレベルであ
る。
とし、Ｏ2 ガスの流量を７５ｓｃｃｍとする。このと
き、ガス流量比は０．２５である。すなわち、混合ガス
のうちのＯ2 ガスが占める容積の割合が７５％である。
図３に示すように、このときのＩｒＯ2 のエッチングレ
ートは約４００（Å／ｍｉｎ）である。これに対して、
このときのＳｉＯ2 のエッチングレートは１００（Å／
ｍｉｎ）以下となっている。従って、７以上のエッチン
グ選択比が得られる。この値は、半導体素子製造時にお
けるドライエッチングにおいて問題のないレベルであ
る。
【００６５】このように、プラズマ中にてＯ2 ガスおよ
びＣｌ2 ガスの混合ガスを反応性ガスとして用いるエッ
チングを行うと、ＩｒＯ2 材料のパターニングが好適に
行える。図５は、このエッチング条件下で形成したウエ
ハ２２の要部パタン構造を示す図である。図５は、上述
したエッチングにより実際に形成したパタン構造をＳＥ
Ｍ写真に取り、その写真に写ったパタン構造を模写した
ものである。図５は、マスク１８ａの上面に対して斜め
上方からパタン構造を写したＳＥＭ写真の模写図であ
る。図５の一部に、形成したパタン構造の側部が示され
ている。尚、ＳＥＭ写真の撮影は、上述と同じ装置を用
いて行っている。
びＣｌ2 ガスの混合ガスを反応性ガスとして用いるエッ
チングを行うと、ＩｒＯ2 材料のパターニングが好適に
行える。図５は、このエッチング条件下で形成したウエ
ハ２２の要部パタン構造を示す図である。図５は、上述
したエッチングにより実際に形成したパタン構造をＳＥ
Ｍ写真に取り、その写真に写ったパタン構造を模写した
ものである。図５は、マスク１８ａの上面に対して斜め
上方からパタン構造を写したＳＥＭ写真の模写図であ
る。図５の一部に、形成したパタン構造の側部が示され
ている。尚、ＳＥＭ写真の撮影は、上述と同じ装置を用
いて行っている。
【００６６】尚、この例では、エッチングレートを考慮
して、２５％オーバーエッチングしている。図５に示す
ように、形成したＩｒＯ2 パタン１６ａの側部やマスク
１８ａの側部やマスク１８ａの上部には、エッチング生
成物による残渣が見られない。また、オーバーエッチン
グしているのにもかかわらず、下地のポリシリコン膜１
４の上部はほとんどエッチングされていない。一方、マ
スクＳｉＯ2 の残膜量などを見ると、選択的（化学的）
にＩｒＯ2 のエッチングがなされていることが確認でき
る。
して、２５％オーバーエッチングしている。図５に示す
ように、形成したＩｒＯ2 パタン１６ａの側部やマスク
１８ａの側部やマスク１８ａの上部には、エッチング生
成物による残渣が見られない。また、オーバーエッチン
グしているのにもかかわらず、下地のポリシリコン膜１
４の上部はほとんどエッチングされていない。一方、マ
スクＳｉＯ2 の残膜量などを見ると、選択的（化学的）
にＩｒＯ2 のエッチングがなされていることが確認でき
る。
【００６７】以上説明したように、プラズマ中でＯ2 ガ
スまたはＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを反応性
ガスとして用いると、ＩｒＯ2 材料のエッチングが行え
る。一般に、低圧力下で高密度のプラズマを発生させる
エッチング装置は、プラズマによって発生するイオンの
指向性、およびエッチングガス分子の解離性などの面か
ら、高アスペクト比を要する微細加工に適しているとさ
れている。通常は、Ｉｒ系材料のエッチング生成物の形
成は困難であるが、高密度のプラズマによってエッチン
グ生成物が形成されやすくなると考えられる。
スまたはＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを反応性
ガスとして用いると、ＩｒＯ2 材料のエッチングが行え
る。一般に、低圧力下で高密度のプラズマを発生させる
エッチング装置は、プラズマによって発生するイオンの
指向性、およびエッチングガス分子の解離性などの面か
ら、高アスペクト比を要する微細加工に適しているとさ
れている。通常は、Ｉｒ系材料のエッチング生成物の形
成は困難であるが、高密度のプラズマによってエッチン
グ生成物が形成されやすくなると考えられる。
【００６８】尚、この発明のドライエッチング方法によ
れば、ＩｒＯ2 材料ばかりでなく、Ｉｒ材料も好適にエ
ッチングが行える。例えば、図１に示すＩｒＯ2 膜１６
の代りに、Ａｒガス中でＩｒ材料のスパッタ膜を形成す
る。また、マスク１８ａ材料としては、同様にＳｉＯ2
を用いればよい。そして、エッチングガスとしてＯ2ガ
スおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを用いて、上述したエッ
チング条件下でＩｒ膜のエッチングを行う。このように
ＩｒＯ2 と同じエッチング条件でＩｒのエッチングが可
能であり、エッチングはポリシリコン膜１４でストップ
する。
れば、ＩｒＯ2 材料ばかりでなく、Ｉｒ材料も好適にエ
ッチングが行える。例えば、図１に示すＩｒＯ2 膜１６
の代りに、Ａｒガス中でＩｒ材料のスパッタ膜を形成す
る。また、マスク１８ａ材料としては、同様にＳｉＯ2
を用いればよい。そして、エッチングガスとしてＯ2ガ
スおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを用いて、上述したエッ
チング条件下でＩｒ膜のエッチングを行う。このように
ＩｒＯ2 と同じエッチング条件でＩｒのエッチングが可
能であり、エッチングはポリシリコン膜１４でストップ
する。
【００６９】従って、強誘電体メモリ素子の電極として
は、Ｉｒ膜およびＩｒＯ2 膜の積層構造が用いられるこ
とがあるが、その場合にもこの発明のドライエッチング
方法によりパターニングが可能である。
は、Ｉｒ膜およびＩｒＯ2 膜の積層構造が用いられるこ
とがあるが、その場合にもこの発明のドライエッチング
方法によりパターニングが可能である。
【００７０】また、Ｏ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガ
スの混合比を適切に設定すれば、酸化ルテニウムまたは
ルテニウムであっても好適なエッチングが期待できる。
あるいは、酸化レニウムまたはレニウムであっても好適
なエッチングが期待できる。これらの材料も、強誘電体
メモリ素子の電極材料として好ましい特性を具えてい
る。
スの混合比を適切に設定すれば、酸化ルテニウムまたは
ルテニウムであっても好適なエッチングが期待できる。
あるいは、酸化レニウムまたはレニウムであっても好適
なエッチングが期待できる。これらの材料も、強誘電体
メモリ素子の電極材料として好ましい特性を具えてい
る。
【００７１】また、この実施の形態では、ヘリコン波エ
ッチャーを用いてプラズマを発生させているが、これに
限らず、例えば、ＥＣＲエッチャー、マグネトロンエッ
チャー、誘導結合（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plas
ma）エッチャーなどを用いてプラズマを発生させてもよ
い。
ッチャーを用いてプラズマを発生させているが、これに
限らず、例えば、ＥＣＲエッチャー、マグネトロンエッ
チャー、誘導結合（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plas
ma）エッチャーなどを用いてプラズマを発生させてもよ
い。
【００７２】［第２の実施の形態］第２の実施の形態で
は、上述のドライエッチング方法を利用してＤＲＡＭタ
イプの強誘電体メモリ素子を形成する。この形成工程に
つき、図６〜図９を参照して説明する。これら図６、図
７、図８および図９の各図は、製造工程を示す断面図で
ある。
は、上述のドライエッチング方法を利用してＤＲＡＭタ
イプの強誘電体メモリ素子を形成する。この形成工程に
つき、図６〜図９を参照して説明する。これら図６、図
７、図８および図９の各図は、製造工程を示す断面図で
ある。
【００７３】先ず、シリコン基板４０に第１主電極領域
４２、第２主電極領域４４およびゲート電極４６を有す
るＭＯＳトランジスタ４８を形成する（図６（Ａ））。
Ｓｉ基板４０にはＰ導電型の導電性を与えてある。第１
主電極領域４２および第２主電極領域４４はＮ導電型の
不純物拡散層である。ゲート電極４６の側部には側壁５
０が形成されている。また、ＭＯＳトランジスタ４８を
Ｓｉ基板４０上の他の構成成分と電気的に分離するため
のフィールド酸化膜５２が形成されている。
４２、第２主電極領域４４およびゲート電極４６を有す
るＭＯＳトランジスタ４８を形成する（図６（Ａ））。
Ｓｉ基板４０にはＰ導電型の導電性を与えてある。第１
主電極領域４２および第２主電極領域４４はＮ導電型の
不純物拡散層である。ゲート電極４６の側部には側壁５
０が形成されている。また、ＭＯＳトランジスタ４８を
Ｓｉ基板４０上の他の構成成分と電気的に分離するため
のフィールド酸化膜５２が形成されている。
【００７４】次に、ＭＯＳトランジスタ４８を含むＳｉ
基板４０の上に、第１層間絶縁膜５４をＳｉＯ2 などで
形成する（図６（Ｂ））。そして、第１主電極領域４２
上方の第１層間絶縁膜５４に第１コンタクトホール５６
を形成する（図６（Ｃ））。この第１コンタクトホール
５６の内部に導電体材料ここではポリシリコンをＣＶＤ
法により埋め込む。また、平坦化を行って、第１層間絶
縁膜５４の上面と一致する高さのコンタクト５８を形成
する（図６（Ｄ））。以上の工程により、強誘電体キャ
パシタを形成するための下地６０が完成する。
基板４０の上に、第１層間絶縁膜５４をＳｉＯ2 などで
形成する（図６（Ｂ））。そして、第１主電極領域４２
上方の第１層間絶縁膜５４に第１コンタクトホール５６
を形成する（図６（Ｃ））。この第１コンタクトホール
５６の内部に導電体材料ここではポリシリコンをＣＶＤ
法により埋め込む。また、平坦化を行って、第１層間絶
縁膜５４の上面と一致する高さのコンタクト５８を形成
する（図６（Ｄ））。以上の工程により、強誘電体キャ
パシタを形成するための下地６０が完成する。
【００７５】次に、下地６０の上に下部電極材料として
のＩｒＯ2 膜６２を成膜する（図７（Ａ））。このＩｒ
Ｏ2 膜６２はスパッタ法により形成する。尚、図には省
略してあるが、ＩｒＯ2 膜６２は、Ｉｒ膜とＩｒＯ2 膜
との積層構造となっている。Ｉｒ膜はコンタクト５８と
の密着性を向上させるために積層構造の下層として設け
ている。ＩｒＯ2 膜は後で形成する強誘電体膜の結晶性
を向上させるためにＩｒ膜の上に設けている。しかしな
がら、必ずしもこの順序で積層する必要はない。また、
高温度の熱処理が可能な構造とするために、コンタクト
５８とＩｒＯ2膜６２との間にＴｉ膜およびＴｉＮ膜の
積層構造を形成してもよい。
のＩｒＯ2 膜６２を成膜する（図７（Ａ））。このＩｒ
Ｏ2 膜６２はスパッタ法により形成する。尚、図には省
略してあるが、ＩｒＯ2 膜６２は、Ｉｒ膜とＩｒＯ2 膜
との積層構造となっている。Ｉｒ膜はコンタクト５８と
の密着性を向上させるために積層構造の下層として設け
ている。ＩｒＯ2 膜は後で形成する強誘電体膜の結晶性
を向上させるためにＩｒ膜の上に設けている。しかしな
がら、必ずしもこの順序で積層する必要はない。また、
高温度の熱処理が可能な構造とするために、コンタクト
５８とＩｒＯ2膜６２との間にＴｉ膜およびＴｉＮ膜の
積層構造を形成してもよい。
【００７６】次に、ＩｒＯ2 膜６２の上に強誘電体材料
として例えばタンタル酸ビスマスストロンチウム（Ｓｒ
Ｂｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ：ＳＢＴ）膜６４を成膜する（図７
（Ａ））。このＳＢＴ膜６４は、例えばＭＯＤ（Metal
Organic Decomposition ）法によって成膜する。先ず、
有機溶剤に溶かした原料溶液をウエハ上に回転塗布し
て、乾燥させる。次に、有機成分除去のための仮焼成を
４５０℃の温度で行う。続いて、結晶化のための本焼成
を７５０℃の温度で酸素雰囲気中で行うことにより、強
誘電性を有した薄膜が得られる。
として例えばタンタル酸ビスマスストロンチウム（Ｓｒ
Ｂｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ：ＳＢＴ）膜６４を成膜する（図７
（Ａ））。このＳＢＴ膜６４は、例えばＭＯＤ（Metal
Organic Decomposition ）法によって成膜する。先ず、
有機溶剤に溶かした原料溶液をウエハ上に回転塗布し
て、乾燥させる。次に、有機成分除去のための仮焼成を
４５０℃の温度で行う。続いて、結晶化のための本焼成
を７５０℃の温度で酸素雰囲気中で行うことにより、強
誘電性を有した薄膜が得られる。
【００７７】結晶化後、強誘電体材料の上に上部電極材
料としてのＩｒＯ2 膜６６をスパッタ法により成膜する
（図７（Ａ））。そして、ＩｒＯ2 膜６６の上面にマス
ク用のＳｉＯ2 膜を成膜し、そのＳｉＯ2 膜を通常の手
法でパタン形成して、マスク６８を形成する（図７
（Ｂ））。尚、このマスク６８は、コンタクト５８の上
方の領域に形成する。
料としてのＩｒＯ2 膜６６をスパッタ法により成膜する
（図７（Ａ））。そして、ＩｒＯ2 膜６６の上面にマス
ク用のＳｉＯ2 膜を成膜し、そのＳｉＯ2 膜を通常の手
法でパタン形成して、マスク６８を形成する（図７
（Ｂ））。尚、このマスク６８は、コンタクト５８の上
方の領域に形成する。
【００７８】次に、マスク６８を用いて、ＩｒＯ2 膜６
６のパターニングを行う。このパターニングは、第１の
実施の形態で説明したドライエッチング方法に基づいて
行う。エッチングガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガス
の混合ガスを用いて、ヘリコン波エッチャーによりドラ
イエッチングを行う。このように、プラズマを発生させ
てＩｒＯ2 膜６６のパターニングを行い、マスク６８の
パタンをＩｒＯ2 膜６６に転写する。この結果、上部電
極としてのＩｒＯ2 パタン６６ａが形成される（図７
（Ｃ））。このとき、マスク６８は、ＩｒＯ2 とのエッ
チング選択比の関係上、ほとんど残存したままになる。
６のパターニングを行う。このパターニングは、第１の
実施の形態で説明したドライエッチング方法に基づいて
行う。エッチングガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガス
の混合ガスを用いて、ヘリコン波エッチャーによりドラ
イエッチングを行う。このように、プラズマを発生させ
てＩｒＯ2 膜６６のパターニングを行い、マスク６８の
パタンをＩｒＯ2 膜６６に転写する。この結果、上部電
極としてのＩｒＯ2 パタン６６ａが形成される（図７
（Ｃ））。このとき、マスク６８は、ＩｒＯ2 とのエッ
チング選択比の関係上、ほとんど残存したままになる。
【００７９】次に、ＳＢＴ膜６４のパターニングを行
う。ここでは、ＡｒガスおよびＣｌ2ガスの混合ガスを
エッチングガスとして用いる。そして、例えばヘリコン
波エッチャーによりドライエッチングを行う。この工程
では、強誘電体膜としてのＳＢＴパタン６４ａが形成さ
れる（図８（Ａ））。
う。ここでは、ＡｒガスおよびＣｌ2ガスの混合ガスを
エッチングガスとして用いる。そして、例えばヘリコン
波エッチャーによりドライエッチングを行う。この工程
では、強誘電体膜としてのＳＢＴパタン６４ａが形成さ
れる（図８（Ａ））。
【００８０】次に、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングを行
う。このエッチングも、第１の実施の形態で説明したド
ライエッチング方法に基づいて行う。この場合も、エッ
チングガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガス
を用いて、ヘリコン波エッチャーによりドライエッチン
グを行う。このとき、残存しているマスク６８を利用す
る。このエッチング工程では、ＳｉＯ2 とＩｒＯ2 （ま
たはＩｒ）との選択比の関係上、第１層間絶縁膜５４は
ほとんどエッチングされない。この工程では、下部電極
としてのＩｒＯ2 パタン６２ａが形成される（図８
（Ｂ））。
う。このエッチングも、第１の実施の形態で説明したド
ライエッチング方法に基づいて行う。この場合も、エッ
チングガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガス
を用いて、ヘリコン波エッチャーによりドライエッチン
グを行う。このとき、残存しているマスク６８を利用す
る。このエッチング工程では、ＳｉＯ2 とＩｒＯ2 （ま
たはＩｒ）との選択比の関係上、第１層間絶縁膜５４は
ほとんどエッチングされない。この工程では、下部電極
としてのＩｒＯ2 パタン６２ａが形成される（図８
（Ｂ））。
【００８１】その後、マスク６８は除去する（図８
（Ｃ））。以上説明した工程により、Ｉｒ系電極でＳＢ
Ｔパタン６４ａの上下が挟まれた構造の強誘電体キャパ
シタ７０が形成される。この強誘電体キャパシタ７０
は、コンタクト５８の上方の領域に形成される。
（Ｃ））。以上説明した工程により、Ｉｒ系電極でＳＢ
Ｔパタン６４ａの上下が挟まれた構造の強誘電体キャパ
シタ７０が形成される。この強誘電体キャパシタ７０
は、コンタクト５８の上方の領域に形成される。
【００８２】さらに、ＩｒＯ2 パタン６６ａの上側まで
覆うように第２層間絶縁膜７２例えばＳｉＯ2 膜を第１
層間絶縁膜５４の上に形成する（図９（Ａ））。また、
第２主電極領域４４の上方の第１層間絶縁膜５４および
第２層間絶縁膜７２に第２コンタクトホール７４を形成
する（図９（Ｂ））。そして、第２コンタクトホール７
４の内面と第２層間絶縁膜４４の上面とにわたり導電体
材料例えばアルミニウムを成膜して配線７６を形成する
（図９（Ｃ））。このようにして、ＭＯＳトランジスタ
４８および強誘電体キャパシタ７０を具えたＤＲＡＭタ
イプの強誘電体メモリ素子が形成される。
覆うように第２層間絶縁膜７２例えばＳｉＯ2 膜を第１
層間絶縁膜５４の上に形成する（図９（Ａ））。また、
第２主電極領域４４の上方の第１層間絶縁膜５４および
第２層間絶縁膜７２に第２コンタクトホール７４を形成
する（図９（Ｂ））。そして、第２コンタクトホール７
４の内面と第２層間絶縁膜４４の上面とにわたり導電体
材料例えばアルミニウムを成膜して配線７６を形成する
（図９（Ｃ））。このようにして、ＭＯＳトランジスタ
４８および強誘電体キャパシタ７０を具えたＤＲＡＭタ
イプの強誘電体メモリ素子が形成される。
【００８３】尚、ここでは、コンタクト５８により下部
電極としてのＩｒＯ2 パタン６２ａと第１主電極領域４
２とを結合しているが、別の構成としてもよい。例え
ば、強誘電体キャパシタ７０を形成した後、第１層間絶
縁膜５４にコンタクトホールを形成する。そして、この
コンタクトホールを経て配線を形成し、第１主電極領域
４２と上部電極としてのＩｒＯ2 パタン６６ａとが結合
されるように形成してもよい。
電極としてのＩｒＯ2 パタン６２ａと第１主電極領域４
２とを結合しているが、別の構成としてもよい。例え
ば、強誘電体キャパシタ７０を形成した後、第１層間絶
縁膜５４にコンタクトホールを形成する。そして、この
コンタクトホールを経て配線を形成し、第１主電極領域
４２と上部電極としてのＩｒＯ2 パタン６６ａとが結合
されるように形成してもよい。
【００８４】以上説明した第２の実施の形態によれば、
ヘリコン波プラズマを生成するエッチング装置を用い
て、電極材料としてのＩｒ系材料のパターニングを行
う。このように化学的なエッチングによって形成が行え
るので、半導体素子の微細化および集積化に対応が可能
である。さらに、強誘電体キャパシタ７０の形成後にＩ
ｒ系材料のエッチングを行うので、第１層間絶縁膜５４
により覆われたＭＯＳトランジスタ４８にはエッチング
の影響が及ばない。
ヘリコン波プラズマを生成するエッチング装置を用い
て、電極材料としてのＩｒ系材料のパターニングを行
う。このように化学的なエッチングによって形成が行え
るので、半導体素子の微細化および集積化に対応が可能
である。さらに、強誘電体キャパシタ７０の形成後にＩ
ｒ系材料のエッチングを行うので、第１層間絶縁膜５４
により覆われたＭＯＳトランジスタ４８にはエッチング
の影響が及ばない。
【００８５】［第３の実施の形態］第３の実施の形態で
は、第２の実施の形態と別構造の強誘電体キャパシタ７
０を形成する。従って、第２の実施の形態で説明した工
程と異なる工程について説明を行い、他の重複する工程
については説明を省略する場合がある。この実施の形態
の製造工程につき、図１０および図１１を参照して説明
する。これら図１０および図１１の各図は、製造工程を
示す断面図である。
は、第２の実施の形態と別構造の強誘電体キャパシタ７
０を形成する。従って、第２の実施の形態で説明した工
程と異なる工程について説明を行い、他の重複する工程
については説明を省略する場合がある。この実施の形態
の製造工程につき、図１０および図１１を参照して説明
する。これら図１０および図１１の各図は、製造工程を
示す断面図である。
【００８６】第３の実施の形態では、先ず、下地６０の
上に下部電極材料としてのＩｒＯ2膜６２（Ｉｒ膜およ
びＩｒＯ2 膜の積層構造）を成膜する（図１０
（Ａ））。次に、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングを行
う。このため、ＩｒＯ2 膜６２の上面にＳｉＯ2 材料の
マスク６８を形成する。第２の実施の形態と同様に、こ
のマスク６８は、コンタクト５８の上方の位置に形成す
る（図１０（Ｂ））。
上に下部電極材料としてのＩｒＯ2膜６２（Ｉｒ膜およ
びＩｒＯ2 膜の積層構造）を成膜する（図１０
（Ａ））。次に、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングを行
う。このため、ＩｒＯ2 膜６２の上面にＳｉＯ2 材料の
マスク６８を形成する。第２の実施の形態と同様に、こ
のマスク６８は、コンタクト５８の上方の位置に形成す
る（図１０（Ｂ））。
【００８７】そして、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングは
第１の実施の形態で説明したドライエッチング法によっ
て行う。パターニング後、マスク６８をエッチバック処
理により除去する。このエッチング工程では、コンタク
ト５８の上方の位置に下部電極としてのＩｒＯ2 パタン
６２ａが形成される（図１０（Ｃ））。
第１の実施の形態で説明したドライエッチング法によっ
て行う。パターニング後、マスク６８をエッチバック処
理により除去する。このエッチング工程では、コンタク
ト５８の上方の位置に下部電極としてのＩｒＯ2 パタン
６２ａが形成される（図１０（Ｃ））。
【００８８】次に、ＩｒＯ2 パタン６２ａの上に強誘電
体材料を成膜する（図１１（Ａ））。ここでは、高誘電
体材料としてチタン酸ストロンチウム酸バリウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ：ＢＳＴ）膜９０をＭＯＣＶＤ法に
よって成膜している。このように、高誘電体材料を用い
るときには揮発性のメモリ素子が形成される。尚、この
ＢＳＴ膜９０の代わりに強誘電体材料を用いれば不揮発
性のメモリ素子を形成することができる。このＢＳＴ膜
９０は、ＩｒＯ2 パタン６２ａの表面および周辺にわた
り、均等に比較的薄く形成するのが好適である。
体材料を成膜する（図１１（Ａ））。ここでは、高誘電
体材料としてチタン酸ストロンチウム酸バリウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ：ＢＳＴ）膜９０をＭＯＣＶＤ法に
よって成膜している。このように、高誘電体材料を用い
るときには揮発性のメモリ素子が形成される。尚、この
ＢＳＴ膜９０の代わりに強誘電体材料を用いれば不揮発
性のメモリ素子を形成することができる。このＢＳＴ膜
９０は、ＩｒＯ2 パタン６２ａの表面および周辺にわた
り、均等に比較的薄く形成するのが好適である。
【００８９】次に、ＢＳＴ膜９０の上に、上部電極材料
としてのアルミニウム（Ａｌ）膜９２を形成する（図１
１（Ａ））。そして、アルミニウム膜９２の上にマスク
７８を形成する（図１１（Ｂ））。このマスク７８は、
ＩｒＯ2 パタン６２ａの上方に位置するように形成す
る。このマスク７８を用いて、アルミニウム膜９２およ
びＢＳＴ膜９０を順次にパターニングする。アルミニウ
ム膜９２のエッチングは、例えばマスク７８としてレジ
ストを用いて、Ｃｌ2 系のガスにより行えばよい。パタ
ーニング後、このマスク７８は除去しておく。この結
果、アルミニウムパタン９２ａおよびＢＳＴパタン９０
ａが形成される（図１１（Ｃ））。
としてのアルミニウム（Ａｌ）膜９２を形成する（図１
１（Ａ））。そして、アルミニウム膜９２の上にマスク
７８を形成する（図１１（Ｂ））。このマスク７８は、
ＩｒＯ2 パタン６２ａの上方に位置するように形成す
る。このマスク７８を用いて、アルミニウム膜９２およ
びＢＳＴ膜９０を順次にパターニングする。アルミニウ
ム膜９２のエッチングは、例えばマスク７８としてレジ
ストを用いて、Ｃｌ2 系のガスにより行えばよい。パタ
ーニング後、このマスク７８は除去しておく。この結
果、アルミニウムパタン９２ａおよびＢＳＴパタン９０
ａが形成される（図１１（Ｃ））。
【００９０】以上説明した工程により、ＩｒＯ2 パタン
６２ａ、ＢＳＴパタン９０ａおよびアルミニウムパタン
９２ａを具えた高誘電体キャパシタ７０ａが形成され
る。このように、第３の実施の形態では、ヘリコン波プ
ラズマを発生するエッチング装置を用いて下部電極材料
をパターニングする。また、エッチングガスとしてはＯ
2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを用いている。この
ように下部電極材料のエッチングが化学的に行えるの
で、電極構造の微細化および複雑化が可能になる。キャ
パシタの容量はその表面積に比例する。従って、微細化
および複雑化された電極構造は、キャパシタの容量の増
大化に寄与する。
６２ａ、ＢＳＴパタン９０ａおよびアルミニウムパタン
９２ａを具えた高誘電体キャパシタ７０ａが形成され
る。このように、第３の実施の形態では、ヘリコン波プ
ラズマを発生するエッチング装置を用いて下部電極材料
をパターニングする。また、エッチングガスとしてはＯ
2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガスを用いている。この
ように下部電極材料のエッチングが化学的に行えるの
で、電極構造の微細化および複雑化が可能になる。キャ
パシタの容量はその表面積に比例する。従って、微細化
および複雑化された電極構造は、キャパシタの容量の増
大化に寄与する。
【００９１】［第４の実施の形態］第４の実施の形態で
は、第１の実施の形態で説明したドライエッチング方法
を利用して、トランジスタ型の強誘電体メモリ素子を形
成する。この実施の形態の製造工程につき、図１２およ
び図１３を参照して説明する。これら図１２および図１
３の各図は、製造工程を示す断面図である。
は、第１の実施の形態で説明したドライエッチング方法
を利用して、トランジスタ型の強誘電体メモリ素子を形
成する。この実施の形態の製造工程につき、図１２およ
び図１３を参照して説明する。これら図１２および図１
３の各図は、製造工程を示す断面図である。
【００９２】先ず、下地としてのシリコン基板４０の上
面に絶縁層を形成する。この絶縁層はゲート酸化膜とな
る。ここでは、この絶縁層としてＳｉＯ2 膜８０を形成
している（図１２（Ａ））。また、ＳｉＯ2 膜８０の上
面に不純物がドープされたポリシリコン膜８２を形成す
る（図１２（Ａ））。
面に絶縁層を形成する。この絶縁層はゲート酸化膜とな
る。ここでは、この絶縁層としてＳｉＯ2 膜８０を形成
している（図１２（Ａ））。また、ＳｉＯ2 膜８０の上
面に不純物がドープされたポリシリコン膜８２を形成す
る（図１２（Ａ））。
【００９３】次に、ポリシリコン膜８２の上面に下部電
極材料としてのＩｒＯ2 膜６２（Ｉｒ膜およびＩｒＯ2
膜の積層構造）をスパッタ法によって成膜する（図１２
（Ａ））。尚、ポリシリコンとＩｒとの間にシリサイド
が形成されることがある。この現象を抑制するため、こ
れらポリシリコン膜８２およびＩｒＯ2 膜６２間にＴｉ
膜およびＴｉＮ膜の積層構造をバリアメタルとして形成
しておくのが好適である。
極材料としてのＩｒＯ2 膜６２（Ｉｒ膜およびＩｒＯ2
膜の積層構造）をスパッタ法によって成膜する（図１２
（Ａ））。尚、ポリシリコンとＩｒとの間にシリサイド
が形成されることがある。この現象を抑制するため、こ
れらポリシリコン膜８２およびＩｒＯ2 膜６２間にＴｉ
膜およびＴｉＮ膜の積層構造をバリアメタルとして形成
しておくのが好適である。
【００９４】次に、ＩｒＯ2 膜６２の上面に強誘電体材
料としてのＳＢＴ膜６４をＭＯＤ法によって成膜する
（図１２（Ａ））。強誘電体材料の結晶化後、ＳＢＴ膜
６４の上面に上部電極材料としてのＩｒＯ2 膜６６を成
膜する（図１２（Ａ））。
料としてのＳＢＴ膜６４をＭＯＤ法によって成膜する
（図１２（Ａ））。強誘電体材料の結晶化後、ＳＢＴ膜
６４の上面に上部電極材料としてのＩｒＯ2 膜６６を成
膜する（図１２（Ａ））。
【００９５】そして、ＩｒＯ2 膜６６の上面にマスク９
４をＳｉＯ2 で形成する（図１２（Ｂ））。以下、この
マスク９４を用いてゲート構造のパターニングを行う。
先ず、ＩｒＯ2 膜６６のパターニングを行い、上部電極
としてのＩｒＯ2 パタン６６ａを形成する（図１２
（Ｃ））。このパターニングは、第１の実施の形態で説
明したドライエッチング方法によって行う。ヘリコン波
エッチャーを用い、エッチングガスとしては、酸素ガス
および塩素ガスの混合ガスを用いてパターニングを行
う。
４をＳｉＯ2 で形成する（図１２（Ｂ））。以下、この
マスク９４を用いてゲート構造のパターニングを行う。
先ず、ＩｒＯ2 膜６６のパターニングを行い、上部電極
としてのＩｒＯ2 パタン６６ａを形成する（図１２
（Ｃ））。このパターニングは、第１の実施の形態で説
明したドライエッチング方法によって行う。ヘリコン波
エッチャーを用い、エッチングガスとしては、酸素ガス
および塩素ガスの混合ガスを用いてパターニングを行
う。
【００９６】次に、ＡｒガスおよびＣｌ2 ガスの混合ガ
ス雰囲気中においてＳＢＴ膜のエッチングを行う。そし
て、ＳＢＴパタン６４ａを形成する（図１２（Ｃ））。
また、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングを上部電極のとき
と同様の方法で行う。この結果、ＩｒＯ2 パタン６２ａ
が形成される（図１２（Ｃ））。このとき、ＩｒＯ2膜
６２の下層にあるポリシリコン膜８２は、ほとんどエッ
チングされない。
ス雰囲気中においてＳＢＴ膜のエッチングを行う。そし
て、ＳＢＴパタン６４ａを形成する（図１２（Ｃ））。
また、ＩｒＯ2 膜６２のパターニングを上部電極のとき
と同様の方法で行う。この結果、ＩｒＯ2 パタン６２ａ
が形成される（図１２（Ｃ））。このとき、ＩｒＯ2膜
６２の下層にあるポリシリコン膜８２は、ほとんどエッ
チングされない。
【００９７】その後、ポリシリコン膜８２を、ＳｉＯ2
と選択比がマッチするエッチング条件によってパターニ
ングを行う。この工程で、ポリシリコンパタン８２ａが
形成される（図１２（Ｃ））。また、ＳｉＯ2 膜８０を
既知の方法でパターニングして、ＳｉＯ2 パタン８０ａ
を形成する（図１２（Ｃ））。
と選択比がマッチするエッチング条件によってパターニ
ングを行う。この工程で、ポリシリコンパタン８２ａが
形成される（図１２（Ｃ））。また、ＳｉＯ2 膜８０を
既知の方法でパターニングして、ＳｉＯ2 パタン８０ａ
を形成する（図１２（Ｃ））。
【００９８】以上説明した工程によって、ＳｉＯ2 パタ
ン８０ａ、ポリシリコンパタン８２ａ、ＩｒＯ2 パタン
６２ａ、ＳＢＴパタン６４ａおよびＩｒＯ2 パタン６６
ａがこの順序で積層した構造のゲート８４が形成される
（図１２（Ｃ））。ゲート８４を構成する各層の平面形
状が実質的に等しくなるようにパターニングされてい
る。
ン８０ａ、ポリシリコンパタン８２ａ、ＩｒＯ2 パタン
６２ａ、ＳＢＴパタン６４ａおよびＩｒＯ2 パタン６６
ａがこの順序で積層した構造のゲート８４が形成される
（図１２（Ｃ））。ゲート８４を構成する各層の平面形
状が実質的に等しくなるようにパターニングされてい
る。
【００９９】その後、所要に応じて不図示のサイドウォ
ール（側壁）をゲート８４に形成して、シリコン基板４
０に不純物の注入を行い、第１主電極領域４２および第
２主電極領域４４を形成する（図１３（Ａ））。さら
に、ゲート８４の上に層間絶縁膜８６を形成し、第１主
電極領域４２および第２主電極領域４４の上方にそれぞ
れコンタクト８８を形成する（図１３（Ｂ））。そし
て、これらコンタクト８８と結合する所定の配線９６を
形成して、強誘電体メモリ素子が完成する。
ール（側壁）をゲート８４に形成して、シリコン基板４
０に不純物の注入を行い、第１主電極領域４２および第
２主電極領域４４を形成する（図１３（Ａ））。さら
に、ゲート８４の上に層間絶縁膜８６を形成し、第１主
電極領域４２および第２主電極領域４４の上方にそれぞ
れコンタクト８８を形成する（図１３（Ｂ））。そし
て、これらコンタクト８８と結合する所定の配線９６を
形成して、強誘電体メモリ素子が完成する。
【０１００】以上説明した製造方法によれば、ＭＦＭＩ
Ｓ（Metal/Ferroelectric/Metal/Insulator ）構造のゲ
ート８４を具えた強誘電体メモリ素子が形成される。
尚、この製造方法は、相互拡散等が抑制できるのであれ
ば、下部電極（ＩｒＯ2 パタン６２ａ）およびゲート酸
化膜（ＳｉＯ2 パタン８０ａ）が無い、ＭＦＳ型の強誘
電体メモリ素子の形成にも応用できる。
Ｓ（Metal/Ferroelectric/Metal/Insulator ）構造のゲ
ート８４を具えた強誘電体メモリ素子が形成される。
尚、この製造方法は、相互拡散等が抑制できるのであれ
ば、下部電極（ＩｒＯ2 パタン６２ａ）およびゲート酸
化膜（ＳｉＯ2 パタン８０ａ）が無い、ＭＦＳ型の強誘
電体メモリ素子の形成にも応用できる。
【０１０１】このように、ヘリコン波プラズマを発生す
るエッチング装置を用いて、Ｉｒ系材料によって形成し
た上部電極および下部電極のエッチングを行っている。
このエッチングは化学的な処理であるから、半導体素子
の微細化および集積化に対応が可能である。また、この
実施の形態で説明したトランジスタ型の強誘電体メモリ
素子では、微細化が直接メモリセル面積の減少に寄与す
る。従って、この発明のドライエッチング方法は非常に
重要な技術となり得る。
るエッチング装置を用いて、Ｉｒ系材料によって形成し
た上部電極および下部電極のエッチングを行っている。
このエッチングは化学的な処理であるから、半導体素子
の微細化および集積化に対応が可能である。また、この
実施の形態で説明したトランジスタ型の強誘電体メモリ
素子では、微細化が直接メモリセル面積の減少に寄与す
る。従って、この発明のドライエッチング方法は非常に
重要な技術となり得る。
【０１０２】
【発明の効果】この発明のドライエッチング方法によれ
ば、プラズマ中にてＯ2 ガスを反応性ガスとして用いる
エッチングを行い、被エッチング材料のパターニングを
行う。Ｏ2 ガスをプラズマ中でイオン化し、イオン化し
たＯ2 ガスをイリジウム系材料と反応させると、Ｏ2 ガ
スとイリジウム系材料との反応生成物が生成されやす
く、また、この反応生成物は揮発性に富んでいる。従っ
て、このドライエッチング方法により、被エッチング材
料としての酸化イリジウムまたはイリジウムのパターニ
ングが行える。
ば、プラズマ中にてＯ2 ガスを反応性ガスとして用いる
エッチングを行い、被エッチング材料のパターニングを
行う。Ｏ2 ガスをプラズマ中でイオン化し、イオン化し
たＯ2 ガスをイリジウム系材料と反応させると、Ｏ2 ガ
スとイリジウム系材料との反応生成物が生成されやす
く、また、この反応生成物は揮発性に富んでいる。従っ
て、このドライエッチング方法により、被エッチング材
料としての酸化イリジウムまたはイリジウムのパターニ
ングが行える。
【０１０３】また、このドライエッチング方法によれ
ば、１種類のガスを使用するだけでよいので、ガス供給
系統の簡略化が図れる。
ば、１種類のガスを使用するだけでよいので、ガス供給
系統の簡略化が図れる。
【０１０４】この発明のドライエッチング方法によれ
ば、反応性ガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合
ガスを用いる。このような反応性ガスによっても、イリ
ジウム系材料のエッチングが好適に行える。
ば、反応性ガスとしてＯ2 ガスおよびＣｌ2 ガスの混合
ガスを用いる。このような反応性ガスによっても、イリ
ジウム系材料のエッチングが好適に行える。
【０１０５】また、この発明のドライエッチング方法
は、強誘電体メモリ素子の電極の加工に好適である。
は、強誘電体メモリ素子の電極の加工に好適である。
【図１】ドライエッチング方法の説明に供する図であ
る。
る。
【図２】ヘリコン波エッチング装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】ガス流量比によるエッチングレートの違いを示
す図である。
す図である。
【図４】ＳＥＭ写真の模写図（その１）である。
【図５】ＳＥＭ写真の模写図（その２）である。
【図６】第２の実施の形態の製造工程図である。
【図７】図６に続く、第２の実施の形態の製造工程図で
ある。
ある。
【図８】図７に続く、第２の実施の形態の製造工程図で
ある。
ある。
【図９】図８に続く、第２の実施の形態の製造工程図で
ある。
ある。
【図１０】第３の実施の形態の製造工程図である。
【図１１】図１０に続く、第３の実施の形態の製造工程
図である。
図である。
【図１２】第４の実施の形態の製造工程図である。
【図１３】図１２に続く、第４の実施の形態の製造工程
図である。
図である。
１０：Ｓｉ基板 １２：ＳｉＯ2 膜 １４：ポリシリコン膜 １６：ＩｒＯ2 膜 １６ａ：ＩｒＯ2 パタン １８：マスク用ＳｉＯ2 膜 １８ａ：マスク ２０：レジストパタン ２２：ウエハ ２４：チャンバ ２４ａ：下部構造 ２４ｂ：上部構造 ２６：支持部材 ２８：バイアス電源 ３０：アンテナ ３２：ヘリコン電源 ３４：インナーコイル ３６：アウターコイル ４０：Ｓｉ基板 ４２：第１主電極領域 ４４：第２主電極領域 ４６：ゲート電極 ４８：ＭＯＳトランジスタ ５０：側壁 ５２：フィールド酸化膜 ５４：第１層間絶縁膜 ５６：第１コンタクトホール ５８：コンタクト ６０：下地 ６２：ＩｒＯ2 膜 ６２ａ：ＩｒＯ2 パタン ６４：ＳＢＴ膜 ６４ａ：ＳＢＴパタン ６６：ＩｒＯ2 膜 ６８：マスク ６６ａ：ＩｒＯ2 パタン ７０：強誘電体キャパシタ ７０ａ：高誘電体キャパシタ ７２：第２層間絶縁膜 ７４：第２コンタクトホール ７６：配線 ７８：マスク ８０：ＳｉＯ2 膜 ８０ａ：ＳｉＯ2 パタン ８２：ポリシリコン膜 ８２ａ：ポリシリコンパタン ８４：ゲート ８６：層間絶縁膜 ８８：コンタクト ９０：ＢＳＴ膜 ９０ａ：ＢＳＴパタン ９２：アルミニウム膜 ９２ａ：アルミニウムパタン ９４：マスク ９６：配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/788 29/792
Claims (25)
- 【請求項１】 プラズマ中でＯ2 ガスを反応性ガスとし
て用いるエッチングによりイリジウム系材料のパターニ
ングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のドライエッチング方法
において、 前記イリジウム系材料が酸化イリジウムまたはイリジウ
ムであることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載のドライエッチング方法
において、 前記パターニングに使用するマスクの材料を酸化シリコ
ンとすることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載のドライエッチング方法
において、 前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合して前記エッチング
を行うことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載のドライエッチング方法
において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
５％〜１００％とすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載のドライエッチング方法
において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
２５％〜９５％とすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - 【請求項７】 請求項４に記載のドライエッチング方法
において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
７５％とすることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載のドライエッチング方法
において、 前記プラズマをヘリコン波により発生させることを特徴
とするドライエッチング方法。 - 【請求項９】 プラズマ中にてＯ2 ガスを反応性ガスと
して用いるエッチングを行い、酸化ルテニウムまたはル
テニウムのパターニングを行うことを特徴とするドライ
エッチング方法。 - 【請求項１０】 プラズマ中にてＯ2 ガスを反応性ガス
として用いるエッチングを行い、酸化レニウムまたはレ
ニウムのパターニングを行うことを特徴とするドライエ
ッチング方法。 - 【請求項１１】 下地の上に下部電極材料を成膜する第
１工程と、 前記下部電極材料の上に強誘電体材料を成膜する第２工
程と、 前記強誘電体材料の上に上部電極材料を成膜する第３工
程と、 前記上部電極材料のパターニングを行う第４工程と、 前記強誘電体材料のパターニングを行う第５工程と、 前記下部電極材料のパターニングを行う第６工程とを含
み、 前記第４工程および第６工程の双方またはいずれか一方
におけるパターニングは、プラズマ中でＯ2 ガスを反応
性ガスとして用いるエッチングにより行うことを特徴と
する強誘電体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記上部電極材料および下部電極材料の双方またはいず
れか一方が酸化イリジウムまたはイリジウムであること
を特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記パターニングに使用するマスクの材料を酸化シリコ
ンとすることを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方
法。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記反応性ガスにＣｌ2 ガスを混合して前記エッチング
を行うことを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方
法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
５％〜１００％とすることを特徴とする強誘電体メモリ
素子の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
２５％〜９５％とすることを特徴とする強誘電体メモリ
素子の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１４に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記混合ガスのうち前記Ｏ2 ガスが占める容積の割合を
７５％とすることを特徴とする強誘電体メモリ素子の製
造方法。 - 【請求項１８】 請求項１１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記プラズマをヘリコン波により発生させることを特徴
とする強誘電体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１４に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記上部電極材料または下部電極材料の双方またはいず
れか一方が酸化ルテニウムまたはルテニウムであること
を特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１４に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記上部電極材料または下部電極材料の双方またはいず
れか一方が酸化レニウムまたはレニウムであることを特
徴とする強誘電体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項２１】 請求項１１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、前記第１工程の前に、 シリコン基板に第１および第２主電極領域を有するＭＯ
Ｓトランジスタを形成する工程と、 前記ＭＯＳトランジスタの上に第１層間絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第１主電極領域上方の前記第１層間絶縁膜に第１コ
ンタクトホールを形成する工程と、 前記第１コンタクトホール内に導電体材料を埋め込むこ
とにより、前記第１層間絶縁膜の上面と一致する高さの
コンタクトを形成する工程とを行って前記下地を形成
し、 前記第４工程、第５工程および第６工程における各パタ
ーニングは、前記コンタクトの上方の領域に前記上部電
極材料、強誘電体材料および下部電極材料が残存するよ
うに行うことを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方
法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、前記第６工程に続けて、さら
に、 前記パターニング済の上部電極材料の上側まで覆うよう
に第２層間絶縁膜を前記第１層間絶縁膜の上に形成する
工程と、 前記第２主電極領域上方の前記第１および第２層間絶縁
膜に第２コンタクトホールを形成する工程と、 前記第２コンタクトホール内と前記第２層間絶縁膜の上
面とにわたり導電体材料を成膜して配線を形成する工程
とを含むことを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方
法。 - 【請求項２３】 請求項１１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記第１工程の前に、前記下地の上面に絶縁層を形成す
る工程を含み、 前記第６工程の後に、前記絶縁層のパターニングを行う
工程を含むことを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造
方法。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記絶縁層のパターニングに続けて、下地としてのシリ
コン基板に不純物を注入して第１および第２主電極領域
を形成することを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造
方法。 - 【請求項２５】 請求項１１に記載の強誘電体メモリ素
子の製造方法において、 前記第１工程の後に続けて前記第６工程を行い、続け
て、パターニング済の前記下部電極材料の上に強誘電体
材料を成膜する工程を行ってから、さらに前記第３工
程、第４工程および第５工程をこの順序で行うことを特
徴とする強誘電体メモリ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186355A JPH1131682A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ドライエッチング方法および強誘電体メモリ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186355A JPH1131682A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ドライエッチング方法および強誘電体メモリ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131682A true JPH1131682A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16186921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9186355A Pending JPH1131682A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | ドライエッチング方法および強誘電体メモリ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1131682A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049650A1 (en) * | 1999-02-17 | 2000-08-24 | Applied Materials, Inc. | Iridium etching methods for anisotrophic profile |
| US6318393B1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-11-20 | Winstun Glasgo | Portable vehicle covering device |
| US6541380B2 (en) | 2001-07-24 | 2003-04-01 | Applied Materials Inc. | Plasma etching process for metals and metal oxides, including metals and metal oxides inert to oxidation |
| US7022580B2 (en) | 1999-06-30 | 2006-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP9186355A patent/JPH1131682A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265318B1 (en) | 1998-01-13 | 2001-07-24 | Applied Materials, Inc. | Iridium etchant methods for anisotropic profile |
| WO2000049650A1 (en) * | 1999-02-17 | 2000-08-24 | Applied Materials, Inc. | Iridium etching methods for anisotrophic profile |
| US7022580B2 (en) | 1999-06-30 | 2006-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US7405133B2 (en) | 1999-06-30 | 2008-07-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US6318393B1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-11-20 | Winstun Glasgo | Portable vehicle covering device |
| US6541380B2 (en) | 2001-07-24 | 2003-04-01 | Applied Materials Inc. | Plasma etching process for metals and metal oxides, including metals and metal oxides inert to oxidation |
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