JPH11354505A - Manufacture of dielectric thin film element - Google Patents

Manufacture of dielectric thin film element

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JPH11354505A
JPH11354505A JP10159756A JP15975698A JPH11354505A JP H11354505 A JPH11354505 A JP H11354505A JP 10159756 A JP10159756 A JP 10159756A JP 15975698 A JP15975698 A JP 15975698A JP H11354505 A JPH11354505 A JP H11354505A
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layer
gas
thin film
etching
film
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Seiichi Yokoyama
誠一 横山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a dielectric thin film element whose fine working precision is improved. SOLUTION: A method for manufacturing a dielectric thin film element includes a process for forming a multi-layer thin film 20 including a lower electrode layer 24 on a substrate 10, a process for forming the pattern of a first nitride layer 40 including a metallic element to be oxidized on the multilayer thin film 20, a process for patterning the lower electrode layer 20 into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film 20 by using mixed gas including oxidized gas by using the pattern of the first nitride layer 40 as a mask, and a process for removing the pattern of the first nitride layer 40.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

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

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

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

【0005】[0005]

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

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

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

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

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による誘電体薄膜
素子の製造方法は、基板上に、下部電極層を含む多層薄
膜を形成する工程と、該多層薄膜の上に、被酸化性を有
する、金属元素を含む第1の窒化物層のパターンを形成
する工程と、該第1の窒化物層のパターンをマスクとし
て、酸化性ガスを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を
選択的にエッチングすることによって、該下部電極層を
所望の形状にパターニングする工程と、該第1の窒化物
層のパターンを除去する工程と、を包含しており、その
ことにより上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a dielectric thin film device, comprising the steps of: forming a multilayer thin film including a lower electrode layer on a substrate; and forming an oxidizable film on the multilayer thin film. Forming a pattern of a first nitride layer containing a metal element, and selectively using the mixed gas containing an oxidizing gas with the pattern of the first nitride layer as a mask. The method includes a step of patterning the lower electrode layer into a desired shape by etching, and a step of removing the pattern of the first nitride layer, whereby the object is achieved.

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

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

【0012】ある実施形態では、前記第1の窒化物層の
パターンを形成する工程は、ハロゲン族元素を含む第1
のガス、ハロゲン族元素を含む第2のガス、または該第
1のガスと該第2のガスとの混合ガスをエッチングガス
として用い、該第1のガスは、HCl、BCl3、C
2、CCl4、CHxCl4-X、COCl2、S2Cl2
PCl3、CClxBr4-x、NOCl及びSiCl4を含
む群から選択され、該第2のガスは、CF4、C24
CHF3、C26、C38、C410、SF6、S22
CHFCl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3
COF2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、C
HFCl2、ClF3、BBr3、CBr4、CF x
4-X、CHFBr2及びS2Br2を含む群から選択され
(但しxは4以下の整数)、該混合ガス中の該第2のガ
スの割合は、約20%以上50%以下である。
In one embodiment, the first nitride layer is
The step of forming a pattern includes a first step including a halogen group element.
Gas, the second gas containing a halogen group element, or the second gas
Etching a mixed gas of the first gas and the second gas with an etching gas
And the first gas is HCl, BClThree, C
lTwo, CClFour, CHxCl4-X, COClTwo, STwoClTwo,
PClThree, CClxBr4-x, NOCl and SiClFourIncluding
And the second gas is CF 2Four, CTwoFFour,
CHFThree, CTwoF6, CThreeF8, CFourFTen, SF6, STwoFTwo,
CHFCl2,BrFThree, BrFFive,HBr, HF, BFThree,
COFTwo, NFThree, SiFFour, XeFTwo, CFxCl4-x, C
HFClTwo, ClFThree, BBrThree, CBrFour, CF xB
r4-X, CHFBrTwoAnd STwoBrTwoSelected from the group containing
(Where x is an integer of 4 or less), the second gas in the mixed gas.
The ratio of the metal is about 20% or more and 50% or less.

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

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

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

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

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

【0018】ある実施形態では、前記多層薄膜は、前記
下部電極層上に形成された誘電体層と、前記基板と該下
部電極層との間に形成された拡散バリア層と、をさらに
含んでおり、該拡散バリア層によって該基板と該誘電体
層との間の元素の相互拡散が防止され、該第1の窒化物
層のパターンを除去する工程は、該拡散バリア層を、選
択的に除去することによって前記所望の形状にパターニ
ングする工程を含む。
In one embodiment, the multilayer thin film further includes a dielectric layer formed on the lower electrode layer, and a diffusion barrier layer formed between the substrate and the lower electrode layer. Wherein the diffusion barrier layer prevents interdiffusion of elements between the substrate and the dielectric layer, and the step of removing the pattern of the first nitride layer selectively removes the diffusion barrier layer. Patterning into the desired shape by removing.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0031】[0031]

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

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

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

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

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

【0036】耐エッチング膜が例えばTaSiNによっ
て形成されている場合、酸化によって、TaがTa25
に変化し、TaSiN層の表面にTa25による強固な
被膜が形成される。この被膜によって、TaSiNは、
ハロゲンガスによる化学作用ではエッチングされなくな
る。工程中におけるスパッタ作用などによってTa25
がなくなっても、すぐに新たなTaがTa25に酸化さ
れ、TaSiNがエッチングされることを防止する。
When the etching resistant film is formed of, for example, TaSiN, Ta is converted to Ta 2 O 5 by oxidation.
And a strong film of Ta 2 O 5 is formed on the surface of the TaSiN layer. With this coating, TaSiN becomes
Etching is stopped by the chemical action of the halogen gas. Ta 2 O 5 due to sputtering during the process
Even if there is no more, new Ta is immediately oxidized to Ta 2 O 5 to prevent TaSiN from being etched.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0051】次に、耐エッチング膜40’の除去、及び
拡散バリア層22’のパターニングのためのエッチング
を同時に行う。この際のエッチング条件は、本実施形態
では塩素を約50SCCM、RFPower約100W
である。なお、エッチングガスは塩素のみに限らず、フ
ッ素系のハロゲンガス、またはそれらの混合ガスを用い
ても良い。耐エッチング膜40’及び拡散バリア層2
2’が同一の組成を有するため、耐エッチング膜40’
の除去と拡散バリア層22’の選択的なエッチングは同
時に進行する。このため、これらの層のエッチレート差
を考慮してエッチング条件を設定する必要がなく、エッ
チングが簡単になる。
Next, the etching for removing the etching resistant film 40 'and the etching for patterning the diffusion barrier layer 22' are simultaneously performed. The etching conditions at this time are as follows: in this embodiment, chlorine is about 50 SCCM and RF Power is about 100 W.
It is. Note that the etching gas is not limited to chlorine, and a fluorine-based halogen gas or a mixed gas thereof may be used. Etching resistant film 40 'and diffusion barrier layer 2
Since 2 ′ has the same composition, the etching resistant film 40 ′
Removal and selective etching of the diffusion barrier layer 22 'proceed simultaneously. For this reason, there is no need to set the etching conditions in consideration of the difference in the etch rates of these layers, and the etching is simplified.

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

【0053】また、以上の説明では下部電極層24をエ
ッチングするガスとして、Cl2による塩素ガスとO2
よる酸化性ガスを使用したが、本発明はこれには限定さ
れない。塩素系ガスとしてHCl、BCl3、Cl2、C
Cl4、CHxCl4-x、COCl2、S2Cl2、PC
3、CClxBr4-x、NOCl、SiCl4等、ハロゲ
ン化ガスとしてCF4、24、CHF3、C26、C3
8、C410、SF6、S 22、CHFCl2、BrF3、B
rF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3、Si
4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、ClF3
BBr3、CBr4、CFxBr4-x、CHFBr2、S2
2等(但しxは4以下の整数)、酸化性ガスとしてO2
やO3やN2O等のガス、またはそれらの混合ガスを用い
てドライエッチングを行ってもよい。
In the above description, the lower electrode layer 24 is etched.
Cling gas is ClTwoChlorine gas and OTwoTo
However, the present invention is not limited to this.
Not. HCl, BCl as chlorine-based gasThree, ClTwo, C
ClFour, CHxCl4-x, COClTwo, STwoClTwo, PC
lThree, CClxBr4-x, NOCl, SiClFourEtc., haloge
CFFour,CTwoFFour, CHFThree, CTwoF6, CThreeF
8, CFourFTen,SF6, S TwoFTwo, CHFClTwo, BrFThree, B
rFFive, HBr, HF, BFThree, COF2,NFThree, Si
FFour, XeFTwo, CFxCl4-x, CHFClTwo, ClFThree,
BBrThree, CBrFour, CFxBr4-x, CHFBrTwo, STwoB
rTwo(Where x is an integer of 4 or less)Two
And OThreeAnd NTwoUsing a gas such as O or a mixed gas thereof
Dry etching may be performed.

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

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

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

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

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

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

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

【0061】また、マスクとしての耐エッチング膜40
と下地の拡散バリア層22の組成を同じにすることで、
マスク除去と拡散バリア層のエッチングを同時に行うこ
とができる。このことは、従来のSOG、CVDSiO
2、Tiマスク等の場合と異なり、マスクと下地の選択
比を考慮する必要がないため簡単にマスクを除去でき
る。これらのことから、本発明における手法により微細
キャパシタ形成のための高精度のエッチングを行うこと
が可能となる。
Further, the etching resistant film 40 as a mask
And the composition of the underlying diffusion barrier layer 22 are the same,
The removal of the mask and the etching of the diffusion barrier layer can be performed simultaneously. This means that conventional SOG, CVD SiO
2. Unlike the case of using a Ti mask, the mask can be easily removed because there is no need to consider the selection ratio between the mask and the base. From these facts, it is possible to perform highly accurate etching for forming a fine capacitor by the method of the present invention.

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

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

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

【0065】次に、誘電体層25(SBT薄膜)上に、
シリコン酸化膜による層間絶緑膜(NSG)27を50
nm程度形成する。層間絶縁膜27の形成には、CVD
法を用いる。この層間絶縁膜27は、マスク除去の際に
SBT表面がプラズマに直接さらされてダメージが加わ
り特性が悪くなることを防ぐためのものである。なお、
エッチング後に特性回復の処理を行う場合には、この層
はなくても良い。また、上部電極の形成を先に行う場合
には、誘電体層25を形成した後、その上に上部電極を
形成してから層間絶縁膜27を形成しても良い。
Next, on the dielectric layer 25 (SBT thin film),
50 interlayer insulating films (NSG) 27 made of silicon oxide
It is formed on the order of nm. CVD is used to form the interlayer insulating film 27.
Method. The interlayer insulating film 27 is provided to prevent the surface of the SBT from being directly exposed to the plasma during the removal of the mask, thereby preventing the SBT surface from being damaged and deteriorating the characteristics. In addition,
This layer may not be necessary if a property recovery process is performed after the etching. When the upper electrode is formed first, after forming the dielectric layer 25, the upper electrode may be formed thereon, and then the interlayer insulating film 27 may be formed.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0085】次に図7(c)に示すように、上記のよう
に形成されたTaSiN層40を用いて下部電極層24
であるIr層のエッチングを、実施形態1及び2と同様
に行う。この工程で、耐エッチング膜40及び拡散バリ
ア層22は、酸化性ガスによって露出している表面が酸
化され、耐エッチング膜40’及び拡散バリア層22’
になる。最後に、図7(d)に示すように、実施形態1
及び2と同様な方法で、耐エッチング膜40’の除去及
び下地の拡散バリア層22’のパターニングを同時に行
った。
Next, as shown in FIG. 7C, the lower electrode layer 24 is formed using the TaSiN layer 40 formed as described above.
Is performed in the same manner as in the first and second embodiments. In this step, the exposed surfaces of the etching resistant film 40 and the diffusion barrier layer 22 are oxidized by the oxidizing gas, so that the etching resistant film 40 ′ and the diffusion barrier layer 22 ′ are formed.
become. Finally, as shown in FIG.
In the same manner as in the steps 2 and 3, the removal of the etching resistant film 40 'and the patterning of the underlying diffusion barrier layer 22' were simultaneously performed.

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

【0087】また、以上の説明では下部電極層24及び
誘電体層325をエッチングするガスとして、Cl2
よる塩素ガスとO2による酸化性ガスを使用したが、本
発明はこれには限定されない。塩素系ガスとしてHC
l、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl4-x、COC
2、S2Cl2、PCl3、CClXBr4-x、NOCl、
SiCl4等、ハロゲン化ガスとしてCF4、24、C
HF3、C26、C38、C 410、SF6、S22、CH
FCl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、C
OF2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CH
FCl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x
CHFBr2、S2Br2等(但しxは4以下の整数)、
酸化性ガスとしてO2やO3やN2O等のガス、またはそ
れらの混合ガスを用いてドライエッチングを行ってもよ
い。
In the above description, the lower electrode layer 24 and
As a gas for etching the dielectric layer 325, Cl is used.TwoTo
Chlorine gas and OTwoOxidizing gas was used, but this book
The invention is not so limited. HC as chlorine-based gas
1, BClThree, ClTwo, CClFour, CHxCl4-x, COC
lTwo, STwoClTwo, PClThree, CClXBr4-x, NOCl,
SiClFourSuch as CFFour,CTwoFFour, C
HFThree, CTwoF6, CThreeF8, C FourFTen,SF6, STwoFTwo, CH
FClTwo, BrFThree, BrFFive, HBr, HF, BFThree, C
OF2,NFThree, SiFFour, XeFTwo, CFxCl4-x, CH
FClTwo, ClFThree, BBrThree, CBrFour, CFxBr4-x,
CHFBrTwo, STwoBrTwoEtc. (where x is an integer of 4 or less),
O as oxidizing gasTwoAnd OThreeAnd NTwoGas such as O
Dry etching may be performed using these mixed gases.
No.

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

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

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

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

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

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

【0094】まず、図8(a)に示すように、シリコン
基板10の表面に、約600nmの厚さのシリコン酸化
膜11をCVD法を用いて形成する。次に、DCマグネ
トロン反応性スパッタ法で、膜厚約100nmのアモル
ファス状のタンタルシリコン窒化物(TaSiN)層を
成膜することによって、拡散バリア層22を形成する。
その後、窒素雰囲気で熱処理を行い、タンタルシリコン
窒化膜の安定化を行う。この熱処理は、成膜条件によっ
て省略することも可能である。次に、拡散バリア層22
の上に、DCマグネトロンスパッタ法で、下部電極層2
4としてイリジウム(Ir)層を形成する。拡散バリア
層22及び下部電極層24の成膜条件並びに熱処理条件
は、第1及び第2の実施形態と同様である。
First, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 600 nm is formed on the surface of the silicon substrate 10 by using the CVD method. Next, a diffusion barrier layer 22 is formed by forming an amorphous tantalum silicon nitride (TaSiN) layer having a thickness of about 100 nm by a DC magnetron reactive sputtering method.
Thereafter, a heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to stabilize the tantalum silicon nitride film. This heat treatment can be omitted depending on the film forming conditions. Next, the diffusion barrier layer 22
On the lower electrode layer 2 by DC magnetron sputtering.
As No. 4, an iridium (Ir) layer is formed. The film forming conditions and the heat treatment conditions for the diffusion barrier layer 22 and the lower electrode layer 24 are the same as those in the first and second embodiments.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0114】また、耐エッチング膜540及び拡散バリ
ア層22として、TaSiNの他に、HfSiN、Ti
N、TiAlN等の酸化しやすい膜を使用してもよい。
これらの化合物の組成は、エッチングの効果を考慮して
限定する必要はなく、どのような組成においても本発明
のエッチング方法によりエッチングが可能である。但
し、電気特性または耐熱性を考慮すると、拡散バリア層
22として、例えばTa xSi1-xy膜の場合、0.7
5<x<0.95、0.3<y<0.5の範囲であれば
より好ましい。
Further, the etching resistant film 540 and the diffusion burr
As the layer 22, in addition to TaSiN, HfSiN, Ti
A film that is easily oxidized such as N or TiAlN may be used.
The composition of these compounds depends on the effect of etching.
It is not necessary to limit, and the present invention
Can be etched by the above etching method. However
In consideration of electrical characteristics or heat resistance, the diffusion barrier layer
22, for example, Ta xSi1-xNy0.7 for membrane
If 5 <x <0.95 and 0.3 <y <0.5
More preferred.

【0115】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
540)の除去及び拡散バリア層22のエッチングの際
には、HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl
4-x、COCl2、S2Cl2、PCl3、CClx
4-x、NOCl、SiCl4、CF4、C24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、及びS2Br 2(但しxは4以下の整数)を
含む群から選択される一つ以上のガスを使用することで
エッチングを完了することができる。さらに、これらの
酸化しやすい窒素化合物をマスクとして使用する場合に
はO2やO3やN2O等の酸化性ガスをハロゲンガスまた
はハロゲン化ガスに添加してエッチングを行い、例えば
酸素を総量の約20%以上添加すればよい。
Further, TaSiN, HfSiN, TiN, etc.
Or a mask (etching-resistant film) formed of TiAlN
540) and during etching of the diffusion barrier layer 22
Include HCl, BClThree, ClTwo, CClFour, CHxCl
4-x, COClTwo, STwoClTwo, PClThree, CClxB
r4-x, NOCl, SiClFour, CFFour, CTwoFFour, CH
FThree, CTwoF6, CThreeF8, CFourFTen, SF6,STwoFTwo, CHF
ClTwo, BrFThree, BrFFive, HBr, HF, BFThree, CO
FTwo, NFThree, SiFFour, XeFTwo, CFxCl4-x, CHF
ClTwo, ClFThree, BBrThree, CBrFour, CFxBr4-x, C
HFBrTwo, And STwoBr Two(Where x is an integer of 4 or less)
By using one or more gases selected from the group comprising
The etching can be completed. In addition, these
When using easily oxidizable nitrogen compounds as masks
Is OTwoAnd OThreeAnd NTwoOxidizing gas such as O is converted to halogen gas or
Performs etching by adding to a halogenated gas, for example,
Oxygen may be added at about 20% or more of the total amount.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0125】更に誘電体膜625の上に、層間絶緑膜2
7をCVD法を用いて50nm程度形成する。この層間
絶縁膜27は、マスク除去の際にSBT表面がプラズマ
に直接さらされてダメージが加わり、特性が悪くなるな
どの影響を防ぐためのものである。なお、エッチング後
に特性回復の処理を行う場合には、この層はなくても良
い。また、上部電極層の形成を先に行う場合には、誘電
体膜625を形成した後、その上に上部電極を形成して
から層問絶縁膜27を形成しても良い。
Further, on the dielectric film 625, the interlayer insulating film 2
7 is formed to a thickness of about 50 nm using a CVD method. The interlayer insulating film 27 is for preventing the SBT surface from being directly exposed to the plasma during the removal of the mask, causing damage such as deterioration of the characteristics. Note that this layer may not be provided when performing the property recovery process after the etching. When the upper electrode layer is formed first, after forming the dielectric film 625, the upper electrode may be formed thereon and then the insulating film 27 may be formed.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0135】また、TaSiN、HfSiN、TiNま
たはTiAlNから形成されるマスク(耐エッチング膜
540)の除去及び拡散バリア層22のエッチングの際
には、HCl、BCl3、Cl2、CCl4、CHxCl
4-x、COCl2、S2Cl2、PCl3、CClx
4-x、NOCl、SiCl4、CF4、C24、CH
3、C26、C38、C410、SF6、22、CHF
Cl2、BrF3、BrF5、HBr、HF、BF3、CO
2、NF3、SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHF
Cl2、ClF3、BBr3、CBr4、CFxBr4-x、C
HFBr2、及びS2Br 2(但しxは4以下の整数)を
含む群から選択される一つ以上のガスを使用することで
エッチングを完了することができる。さらに、これらの
酸化しやすい窒素化合物をマスクとして使用する場合に
はO2やO3やN2O等の酸化性ガスをハロゲンガスまた
はハロゲン化ガスに添加してエッチングを行い、例えば
酸素を総量の約20%以上添加すればよい。
Further, TaSiN, HfSiN, TiN, etc.
Or a mask (etching-resistant film) formed of TiAlN
540) and during etching of the diffusion barrier layer 22
Include HCl, BClThree, ClTwo, CClFour, CHxCl
4-x, COClTwo, STwoClTwo, PClThree, CClxB
r4-x, NOCl, SiClFour, CFFour, CTwoFFour, CH
FThree, CTwoF6, CThreeF8, CFourFTen, SF6,STwoFTwo, CHF
ClTwo, BrFThree, BrFFive, HBr, HF, BFThree, CO
FTwo, NFThree, SiFFour, XeFTwo, CFxCl4-x, CHF
ClTwo, ClFThree, BBrThree, CBrFour, CFxBr4-x, C
HFBrTwo, And STwoBr Two(Where x is an integer of 4 or less)
By using one or more gases selected from the group comprising
The etching can be completed. In addition, these
When using easily oxidizable nitrogen compounds as masks
Is OTwoAnd OThreeAnd NTwoOxidizing gas such as O is converted to halogen gas or
Performs etching by adding to a halogenated gas, for example,
Oxygen may be added at about 20% or more of the total amount.

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

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

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

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

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

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

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

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

【0144】その後図12(d)に示すように、層間絶
縁膜727を形成し、層間絶縁膜727のリフローもし
くはCMPにより表面の平坦化を行う。この表面の平坦
化は上部に形成するTaSiNマスクの加工精度を向上
させるためであり、十分な加工精度が得られるならば、
平坦化の工程はする必要はない。
After that, as shown in FIG. 12D, an interlayer insulating film 727 is formed, and the surface of the interlayer insulating film 727 is planarized by reflow or CMP. This flattening of the surface is for improving the processing accuracy of the TaSiN mask formed on the upper portion, and if sufficient processing accuracy can be obtained,
There is no need for a planarization step.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0168】[0168]

【発明の効果】酸化されやすい耐エッチング膜を、電極
層等を選択的にエッチングするためのマスクに用いるこ
とによって、エッチング時のマスクを従来法と比較して
1/20程に薄くすることが可能となる。その為、マス
クの側壁における残さの発生、及びマイクロローディン
グ等の影響がなくなる。その結果、加工精度の面内均一
性が飛躍的に向上する。
By using an etching resistant film which is easily oxidized as a mask for selectively etching an electrode layer or the like, the mask at the time of etching can be reduced to about 1/20 as compared with the conventional method. It becomes possible. Therefore, there is no influence of the generation of the residue on the side wall of the mask and the microloading. As a result, the in-plane uniformity of the processing accuracy is dramatically improved.

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

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

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

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

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

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

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

【図6】本発明におけるC26/C12流量比と、Ta
SiN及び層間絶縁膜のエッチレートとの関係を示すグ
ラフである。
FIG. 6 shows C 2 F 6 / C 12 flow ratio and Ta in the present invention.
5 is a graph showing a relationship between SiN and an etch rate of an interlayer insulating film.

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

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

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

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

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

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

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

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、下部電極層を含む多層薄膜を
形成する工程と、 該多層薄膜の上に、被酸化性を有する、金属元素を含む
第1の窒化物層のパターンを形成する工程と、 該第1の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を選択的にエッ
チングすることによって、該下部電極層を所望の形状に
パターニングする工程と、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程と、を包含
する誘電体薄膜素子の製造方法。
1. A step of forming a multilayer thin film including a lower electrode layer on a substrate, and forming a pattern of a first nitride layer containing a metal element, which is oxidizable, on the multilayer thin film. And a step of patterning the lower electrode layer into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film using a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the first nitride layer as a mask. A method for manufacturing a dielectric thin film element, comprising: a step of removing a pattern of the first nitride layer.
【請求項2】 前記多層薄膜は、前記下部電極層上に形
成された誘電体層と、前記基板と該下部電極層との間に
形成された拡散バリア層と、をさらに含んでおり、該拡
散バリア層によって該基板と該誘電体層との間の元素の
相互拡散が防止され、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程は、該拡散
バリア層を、選択的に除去することによって前記所望の
形状にパターニングする工程を含む、請求項1に記載の
誘電体薄膜素子の製造方法。
2. The multilayer thin film further includes: a dielectric layer formed on the lower electrode layer; and a diffusion barrier layer formed between the substrate and the lower electrode layer. The diffusion barrier layer prevents interdiffusion of elements between the substrate and the dielectric layer, and the step of removing the pattern of the first nitride layer includes selectively removing the diffusion barrier layer. 2. The method for manufacturing a dielectric thin film element according to claim 1, comprising a step of patterning the dielectric thin film element into the desired shape.
【請求項3】 前記多層薄膜は、前記誘電体層と前記第
1の窒化物層との間に形成された層間絶縁膜を含んでお
り、前記第1の窒化物層のパターンを形成する工程は、
該層間絶縁膜をパターニングすることを包含する、請求
項2に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
3. The step of forming a pattern of the first nitride layer, wherein the multilayer thin film includes an interlayer insulating film formed between the dielectric layer and the first nitride layer. Is
3. The method according to claim 2, further comprising patterning the interlayer insulating film.
【請求項4】 基板上に、拡散バリア層を形成する工程
と、 該拡散バリア層上に、下部電極層を含む多層薄膜を形成
する工程と、 該多層薄膜の上に、該拡散バリア層を構成する元素の少
なくとも1種を含んでいる、被酸化性を有する第1の窒
化物層のパターンを形成する工程と、 該第1の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該多層薄膜を選択的にエッ
チングすることによって、該下部電極層を所望の形状に
パターニングする工程と、 該第1の窒化物層のパターンを除去する工程と、を包含
する誘電体薄膜素子の製造方法。
4. A step of forming a diffusion barrier layer on a substrate; a step of forming a multilayer thin film including a lower electrode layer on the diffusion barrier layer; and forming the diffusion barrier layer on the multilayer thin film. Forming a pattern of an oxidizable first nitride layer containing at least one of the constituent elements; and mixing the first nitride layer with an oxidizing gas using the first nitride layer pattern as a mask. A step of patterning the lower electrode layer into a desired shape by selectively etching the multilayer thin film using a gas; and a step of removing the pattern of the first nitride layer. Manufacturing method of a body thin film element.
【請求項5】 前記第1の窒化物層のパターンを除去す
る工程は、前記拡散バリア層を、選択的に除去すること
によって前記所望の形状にパターニングする工程を含
む、請求項4に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
5. The method of claim 4, wherein removing the pattern of the first nitride layer comprises patterning the diffusion barrier layer into the desired shape by selectively removing the diffusion barrier layer. A method for manufacturing a dielectric thin film element.
【請求項6】 前記第1の窒化物層は、前記拡散バリア
層と同一の組成を有する、請求項2から5のいずれかに
記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
6. The method according to claim 2, wherein the first nitride layer has the same composition as the diffusion barrier layer.
【請求項7】 前記拡散バリア層は、TaSiN、Hf
SiN、TiNまたはTiAlNによって形成されてい
る、請求項6に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
7. The diffusion barrier layer is made of TaSiN, Hf.
The method according to claim 6, wherein the dielectric thin film element is formed of SiN, TiN, or TiAlN.
【請求項8】 前記第1の窒化物層は、前記拡散バリア
層より大きい厚さを有する、請求項2から7のいずれか
に記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
8. The method according to claim 2, wherein the first nitride layer has a thickness greater than that of the diffusion barrier layer.
【請求項9】 前記誘電体層上に、上部電極層を形成す
る工程と、 該上部電極層の上に、被酸化性を有する、金属元素を含
む第2の窒化物層のパターンを形成する工程と、 該第2の窒化物層のパターンをマスクとして、酸化性ガ
スを含む混合ガスを用いて、該上部電極を、選択的にエ
ッチングすることによって所望の形状にパターニングす
る工程と、 をさらに包含する、請求項1から8のいずれかに記載の
誘電体薄膜素子の製造方法。
9. A step of forming an upper electrode layer on the dielectric layer, and forming a pattern of a second nitride layer containing a metal element, which is oxidizable, on the upper electrode layer. And a step of patterning the upper electrode into a desired shape by selectively etching the upper electrode using a mixed gas containing an oxidizing gas using the pattern of the second nitride layer as a mask. The method for manufacturing a dielectric thin film device according to claim 1, further comprising:
【請求項10】 前記第1の窒化物層は、その組成物と
して、Ta、Hf及びSiを含む群から選択される元素
を含んでいる、請求項1から9のいずれかに記載の誘電
体薄膜素子の製造方法。
10. The dielectric according to claim 1, wherein the first nitride layer contains, as a composition thereof, an element selected from a group including Ta, Hf, and Si. A method for manufacturing a thin film element.
【請求項11】 前記第1の窒化物層の厚さは、約20
〜500nmの範囲にある、請求項1から10のいずれ
かに記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
11. The thickness of the first nitride layer is about 20
The method for manufacturing a dielectric thin film device according to claim 1, wherein the thickness is in a range of from 500 nm to 500 nm.
【請求項12】 前記第1の窒化物層のパターンを形成
する工程は、ハロゲン族元素を含む第1のガス、ハロゲ
ン族元素を含む第2のガス、または該第1のガスと該第
2のガスとの混合ガスをエッチングガスとして用い、 該第1のガスは、HCl、BCl3、Cl2、CCl4
CHxCl4-X、COCl2、S2Cl2、PCl3、CCl
xBr4-x、NOCl及びSiCl4を含む群から選択さ
れ、 該第2のガスは、CF4、C24、CHF3、C26、C
38、C410、SF6、S22、CHFCl2、Br
3、BrF5、HBr、HF、BF3、COF2、NF3
SiF4、XeF2、CFxCl4-x、CHFCl2、Cl
3、BBr3、CBr4、CFxBr4-X、CHFBr2
びS2Br2を含む群から選択され(但しxは4以下の整
数)、 該混合ガス中の該第2のガスの割合は、約20%以上5
0%以下である、請求項1から11のいずれかに記載の
誘電体薄膜素子の製造方法。
12. The step of forming a pattern of the first nitride layer includes the step of forming a first gas containing a halogen group element, a second gas containing a halogen group element, or the first gas and the second gas. The first gas is HCl, BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 ,
CH x Cl 4-x , COCl 2 , S 2 Cl 2 , PCl 3 , CCl
x Br 4-x, is selected from the group comprising NOCl and SiCl 4, the gas said second, CF 4, C 2 F 4 , CHF 3, C 2 F 6, C
3 F 8, C 4 F 10 , SF 6, S 2 F 2, CHFCl 2, Br
F 3 , BrF 5, HBr, HF, BF 3 , COF 2 , NF 3 ,
SiF 4 , XeF 2 , CF x Cl 4-x , CHFCl 2 , Cl
Selected from the group comprising F 3 , BBr 3 , CBr 4 , CF x Br 4-x , CHFBr 2 and S 2 Br 2 (where x is an integer of 4 or less); The ratio is about 20% or more 5
The method for manufacturing a dielectric thin film device according to claim 1, wherein the content is 0% or less.
【請求項13】 前記酸化性ガスは、N2Oガス、O3
ス及びO2ガスを含む群から選択される、少なくとも1
種のガスを含んでいる、請求項1から12のいずれかに
記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
13. The oxidizing gas according to claim 1, wherein the oxidizing gas is at least one selected from the group including N 2 O gas, O 3 gas and O 2 gas.
The method for manufacturing a dielectric thin film element according to claim 1, wherein the method includes a kind of gas.
【請求項14】 前記混合ガス中の前記酸化性ガスの割
合は、約20%以上70%以下である、請求項1から1
3のいずれかに記載の誘電体薄膜素子の製造方法。
14. The method according to claim 1, wherein a ratio of the oxidizing gas in the mixed gas is about 20% or more and 70% or less.
3. The method for manufacturing a dielectric thin film element according to any one of 3.
【請求項15】 前記混合ガスは、さらにハロゲンガ
ス、またはハロゲン族元素を含む化合物ガスを含んでい
る、請求項1から14のいずれかに記載の誘電体薄膜素
子の製造方法。
15. The method according to claim 1, wherein the mixed gas further contains a halogen gas or a compound gas containing a halogen group element.
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