NL1002666C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator. - Google Patents
Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1002666C2 NL1002666C2 NL1002666A NL1002666A NL1002666C2 NL 1002666 C2 NL1002666 C2 NL 1002666C2 NL 1002666 A NL1002666 A NL 1002666A NL 1002666 A NL1002666 A NL 1002666A NL 1002666 C2 NL1002666 C2 NL 1002666C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- electrode
- thin film
- chamber
- ferroelectric
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 52
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019897 RuOx Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003910 SiCl4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator.
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator, welke werkwijze de volgende stappen omvat: 5 het in volgorde vormen van een onderelektrode, een ferro-elektrische dunne film en een bovenste Pt-elektrode op een substraat; het vormen van een lichtgevoelige bescherming op de bovenste Pt-elektrode; 10 het geven van een voorafbepaald patroon aan de lichtgevoelige beschermlaag; het etsen van het substraat.
Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend.
Een ferro-elektrische condensator omvat boven- en 15 onderelektroden welke een goede geleidbaarheid hebben voor het overdragen van een lading, alsmede een tussen de elektroden opgestelde ferro-elektrische dunne film. Bij een condensator met een ferro-elektrische dunne film wordt eerst een onderelektrode gevormd op een substraat, en vervolgens 20 wordt daarop de ferro-elektrische dunne film aangebracht (gecoat) en daarna wordt een bovenelektrode gevormd op de resulterende structuur, en vervolgens bewerkt als een voorafbepaald patroon. Voor het bewerken van de bovenelektrode wordt een masker gevormd op de bovenelektrode 25 door een fotolithografisch proces en vervolgens wordt het niet door het masker bedekte gedeelte van de elektrode geëtst. Als etsmethode komen in aanmerking nat-etsen, ionenbundeletsten, reactief-ionenetsen, reactief-ionenbundeletsen etc. In het geval van het ionenbundeletsen, 30 het reactief-ionenetsen of het reactief-ionenbundeletsen komen echter de ionen geconcentreerd terecht in de bovenelektrode, de daaronder liggende ferro-elektrische dunne film en/of de grenslagen daarvan, waardoor een 1002666 2 ladingsverschijnsel wordt veroorzaakt waarbij de coërcitiefstroom toeneemt.
In het algemeen wordt de reactief-ionenetsmethode gebruikt voor het bewerken van de ferro-elektrische dunne 5 film, en de ionenbundeletsmethode, waarbij de elektrode fysisch wordt bewerkt onder gebruikmaking van een inert gas, wordt gebruikt voor het bewerken van de elektrode. Bij de ionenetsmethode is de etssnelheid traag tengevolge van een lage plasmadichtheid en wordt de condensator beschadigd door 10 de fysische impact van de ionen en het ladingseffekt daarvan. Anderzijds dient bij de reactief-ionenetsmethode die op ruime schaal gebruikt wordt voor het bewerken van de ferro-elektrische dunne film, een metalen masker aangebracht te worden aangezien de etssnelheid gering is in dit geval, en de 15 selectiviteit ten opzichte van een lichtgevoelige beschermingslaag, die voornamelijk wordt gebruikt als masker, zeer laag is. Er bestaat derhalve behoefte aan een nieuwe etsmethode waarbij een bijzonder hoge etssnelheid en een hoge selectiviteit worden verschaft voor het bewerken van de 20 ferro-elektrische dunne film en de elektrode.
Het is een doel van de onderhavige uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator met hoge dichtheid, waarbij de etssnelheden van een ferro-elektrische dunne film en van 25 een elektrode zijn verbeterd en waarbij de selectiviteit ten opzichte van elkaar is toegenomen en selectiviteit van zowel de ferro-elektrische dunne film als de elektrode van een lichtgevoelige beschermlaag ook zijn toegenomen.
Om het bovenstaande doel te bereiken, wordt de 30 werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het etsen van het substraat omvat: het installeren van een houder waarvoor een voorafbepaalde gelijkstroom eigenvoorspanning wordt opgewekt in een kamer van een plasma-etsapparaat, waaromheen een RF-spoel is gewikkeld; het injecteren in de 35 kamer van Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen met een voorafbepaalde samenstellings-verhouding; het aanleggen van 1002666 3 RF-vermogen met een voorafbepaalde frequentie en vermogen aan de RF-spoel voor het opwekken van een inductief gekoppeld plasma in de kamer; en het wegetsen van het substraat tot een voorafbepaalde diepte door het plasma van de Ar, 5 chloorhoudende en fluorhoudende gassen onder gebruikmaking van de lichtgevoelige beschermlaag als masker.
De uitvinding voorziet ook in een werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator, die een Si-substraat omvat, een op het Si-substraat gevormde 10 Si02-laag, een op de Si02-laag gevormde onderste Pt-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde onderste oxyde-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde ferro-elektrische laag, een op de onderste Pt-elektrode gevormde bovenste oxyde-elektrode, en een op de ferro-elektrische laag 15 gevormde bovenste Pt-elektrode, waarbij men een ferro- elektrische condensator monteert op een substraathouder, in een kamer, die wordt omgeven door een orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, waarbij de ferro-elektrische condensator een op de bovenste Pt-elektrode 20 gevormd, van een patroon voorzien lichtgevoelig beschermmasker omvat; de kamer sequentieel afdicht en evacueert;
Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen in de kamer inbrengt; 25 een eerste RF-vermogen aanlegt aan het orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, voor het opwekken van een plasma in de kamer; en onder gebruikmaking van het plasma dat gedeelte etst van de ferro-elektrische condensator dat niet bedekt is met het van 30 een patroon voorziene lichtgevoelige beschermmasker.
Voorts voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator, die een Si-substraat omvat, een op het Si-substraat gevormde Si02-laag, een op de Si02-laag gevormde 35 onderste Pt-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde onderste oxyde-elektrode, een op de onderste oxyde- 1002666 4 elektrode gevormde ferro-elektrische laag, een op de ferro-elektrische laag gevormde bovenste oxyde-elektrode, en een op de bovenste oxyde-elektrode gevormde bovenste Pt-elektrode, waarbij men een ferro-elektrische condensator monteert op een 5 substraathouder, in een kamer, die wordt omgeven door een orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, waarbij een ferro-elektrische condensator een op de bovenste Pt-elektrode gevormd, van een patroon voorzien lichtgevoelig beschermmasker omvat; 10 de kamer sequentieel afdicht en evacueert;
Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen in de kamer inbrengt; een eerste RF-vermogen aanlegt aan het orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, voor het opwekken van een 15 plasma in de kamer; en onder gebruikmaking van het plasma dat gedeelte etst van de ferro-elektrische condensator dat niet bedekt is met het van een patroon voorziene lichtgevoelige beschermmasker.
In het bijzonder kunnen dergelijke werkwijzen worden 20 toegepast voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator die gebruikt kan worden als een geheugencel van een ferro-elektrisch willekeurig toegankelijk geheugen (FRAM).
De uitvinding zal nu aan de hand van de tekeningen en 25 de beschrijving in het volgende nader worden toegelicht.
Figuren 1 t/m 7 zijn schema's die het vervaardigings-proces volgens de onderhavige uitvinding tonen;
Figuur 8 is een grafiek die de etssnelheid van elke laag toont, volgens de veranderingen in de verhouding van het 30 reactieve gasgehalte;
Figuur 9 is een grafiek die de etssnelheid toont versus het aan een RF-spoel aangelegde vermogen, als de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 10% 35 bedraagt; 1002666 5
Figuur 10 is een grafiek die de etssnelheid toont versus voorspanning van een houder als de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 10% bedraagt; 5 Figuur 11 is een grafiek die de etssnelheid toont versus gasdruk van een houder als de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 10% bedraagt;
Figuur 12 is een grafiek die de etssnelheid toont 10 versus het aan een RF-spoel aangelegde vermogen, als de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 30% bedraagt;
Figuur 13 is een grafiek die de etssnelheid toont 15 versus voorspanning van een houder als de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 30% bedraagt; en
Figuur 14 is een grafiek die de etssnelheid toont versus gasdruk van een houder als de verhouding van het Cl2 20 en C2F6 gehalte, gemengd met een verhouding van 3:2, ten opzichte van het Ar gehalte 30% bedraagt.
Zoals getoond in figuur 1, wordt een isolerende laag 20 van Si02 gevormd op een siliciumsubstraat 10. De isolerende laag 20 voorziet in een elektrische isolatie voor 25 een onderliggend element, zoals een (niet weergegeven) transistor die voor een FRAM nodig is.
Wanneer de isolatielaag 20 gevormd is, wordt een hechtlaag 30 gevormd voor het verhogen van de adhesiviteit van een onderelektrode 40 van platina (Pt, zal later worden 30 beschreven), met een materiaal zoals titanium (Ti), zoals getoond in figuur 2.
Zoals getoond in figuur 3, wordt de onderelektrode 40 gevormd op de hechtlaag 30 door het daarop verdampen van Pt. Hier wordt in het algemeen een gelijkstroom-magnetronsputter-35 verdampingsmethode gebruikt om de onderelektrode 40 te vormen.
1002666 6
Zoals getoond in figuur 4, wordt op de onderelektrode 40 een ferro-elektrische dunne film 50 gevormd. De ferro-elektrische dunne film 50 kan gemaakt zijn van PZT (PbZ^Tii^Oj) , Y1 serie (SrBi2Ta209) , BST (Ba^r^TiO.,) of 5 vergelijkbaar materiaal, en een sol-gelmethode wordt gebruikt in een stapelproces. In het stapelproces wordt eerst een ferro-elektrische oplossing neergeslagen onder gebruikmaking van een spincoater, en dan wordt een bakproces enkele malen herhaald bij een voorafbepaalde temperatuur, en uiteindelijk 10 wordt een temperingsproces uitgevoerd om de beoogde ferro-elektrische dunne film te produceren.
Zoals getoond in figuur 5 wordt op de ferro-elektrische dunne film 50 een bovenelektrode 60 van Pt gevormd. Hier wordt de bovenelektrode 60 gevormd door de 15 verdampingsmethode, die wordt gebruikt in hetzelfde proces voor het vormen van de onderelektrode 40.
Wanneer de bovenelektrode 60 volledig is gevormd, wordt eerst een lichtgevoelige beschermlaag 70 gevormd voor het uitvoeren van een patroonvormingsproces onder 20 gebruikmaking van fotolithografie, zoals getoond in figuur 6. Dan wordt de lichtgevoelige beschermlaag 70 voorzien van een patroon, om daardoor een beoogde vorm voort te brengen.
Zoals getoond in figuur 7, wordt volgens een etsmethode waarin een inductief gekoppeld plasma met hoge 25 dichtheid wordt gebruikt, het etsproces uitgevoerd vanaf de bovenelektrode 60 tot de op de onderelektrode 40 gevormde ferro-elektrische dunne film 50 onder gebruikmaking van de van een patroon voorziene lichtgevoelige beschermlaag 70, om daardoor de beoogde condensator te verkrijgen. In de 30 bovengenoemde structuur kan een geleidende oxyde-elektrode, zoals een RuOx-elektrode, zijn opgesteld tussen de ferro-elektrische dunne film 50 en de onder- en bovenelektroden 40 en 60. Als reactiegas wordt een gas gebruikt dat gemengd is uit chloorhoudend gas CF4, CHF3 en C2F6, en het chloorhoudende 35 gas omvat CC12F4 en CHC1FCF3. Het verdient echter de voorkeur 1002666 7 om als reactiegas een met Cl2 en C2F6 gemengd gas te gebruiken.
Experimentele resultaten werden verkregen door de etsmethode waarin een inductief gekoppeld plasma met hoge 5 dichtheid wordt gebruikt.
In de etsmethode wordt eerst een substraat als een te etsen object aangebracht op een houder in een plasma-etsapparaat. Hier wordt de temperatuur van de houder op 10°C gehouden. Eerst wordt een voor plasma-etsen gebruikte kamer 10 gehouden in een vacuümtoestand, en dan worden gassen zoals Ar, C2F6 en Cl2 in de kamer geïnjecteerd om een plasma te genereren. Dan wordt het etsproces uitgevoerd. Hier wordt een RF-vermogen van 13,56 MHz aangelegd aan een magnetisch veld opwekkend orgaan, dat wil zeggen een RF-spoel, die de kamer 15 omgeeft met een vermogen van ongeveer 600W. Hier is de gelijkstroomeigenvoorspanning ("DC self bias voltage") van de houder -300V. Aan de houder kan een tweede RF-vermogen worden aangelegd als voorspanning van de houder, en daardoor wordt gelijkstroomeigenvoorspanning zoals bovenstaand al dan niet 20 inherent daaraan aangelegd. Anderzijds is het van voordeel, waarmee de kamer zich in een elektrisch zwevende toestand bevindt, en de dichtheid van het plasma 1011/cm3 bedraagt.
Figuur 8 toont de etssnelheid van elke laag als functie van veranderingen in de verhouding van het reactieve-25 gasgehalte. Hier is het totale gas 25 sccm (standaard kubieke centimeters), en de verhouding van Cl2 tot C2F6 bedraagt 3:2, terwijl de samenstellingsverhouding van deze twee gassen ten opzichte van Ar wordt gevarieerd. In figuur 8 representeert (a) de verandering van de etssnelheid van de lichtgevoelige 30 beschermlaag, representeert (b) de verandering van de etssnelheid van'de PZT dunne film en representeert (c) de verandering van de etssnelheid van de onderste Pt-elektrode. (Deze verwijzingstekens representeren dezelfde omstandigheden in elk van de volgende figuren 9-14). Zoals getoond in deze 35 grafiek, is de etssnelheid van de Pt-elektrode het hoogst wanneer zuiver argongas wordt gebruikt, en de etssnelheid van 1002666 8 de PZT dunne film is het hoogst wanneer de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van de Ar inhoud ongeveer 60% bedraagt. Voorts is de selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de Pt-elektrode het hoogste wanneer de 5 verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van het Ar gehalte ongeveer 40% bedraagt. Voorts is de etssnelheid van de Pt-elektrode hoger dan die van de PZT dunne film wanneer de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van het Ar gehalte minder is dan 10%.
10 Figuur 9 toont de etssnelheid versus het aan de RF- spoel aangelegde vermogen wanneer de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte, gemengd in een verhouding van 3:2 ten opzichte van het Ar gehalte, 10% bedraagt. Zoals getoond in figuur 9 nemen de etssnelheden van de onderste Pt-elektroden 15 en de PZT dunne film toe wanneer het aan de RF-spoel aangelegde vermogen toeneemt. Hier is de toename in de etssnelheid van de Pt-elektrode sneller dan die van de PZT dunne film. Aldus wordt de selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de Pt-elektrode geleidelijk verminderd. 20 Voorts is de etssnelheid van de Pt-elektrode hoger dan die van de PZT dunne film wanneer een RF-vermogen van meer dan 60OW wordt aangelegd.
Figuur 10 toont de etssnelheid versus voorspanning van een houder, wanneer de verhouding van het Cl2 en C2F6 25 gehalte, gemengd in een verhouding van 3:2 ten opzichte van het Ar gehalte, 10% bedraagt. Zoals getoond in figuur 10 zijn de etssnelheden van de Pt-elektrode en de PZT dunne film vergelijkbaar bij een voorspanning van ongeveer 300V. Voorts neemt de etssnelheid van de Pt-elektrode toe en neemt de 30 selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de Pt-elektrode af wanneer de gelijkstroomeigenvoorspanning toeneemt tot boven 300V.
Anderzijds toont figuur 11 de etssnelheid versus gasdruk. Hierbij is de gassamenstellingsverhouding van 35 Ar:Cl2:C2F6 gelijk aan 22,5:1,5:1 (sccm), is het aan de RF-spoel aangelegde vermogen 600W en is de 1002666 9 gelijkstroomeigenvoorspanning van de houder -300V. Zoals getoond in figuur 11, neemt de etssnelheid van de Pt-elektrode scherp af wanneer de gasdruk toeneemt. Er is echter weinig variatie van de etssnelheid in de PZT dunne film.
5 Om de bovenstaande experimentele resultaten van de eerste uitvoeringsvorm samen te vatten, zijn, bij het vervaardigen van een condensator met een ferro-elektrische dunne film van Pt/PZT/Pt, de optimale omstandigheden voor het verhogen van de selectiviteit van de Pt-elektrode ten 10 opzichte van de PZT dunne film teneinde de bovenste Pt- elektrode te etsen: een vermogen van de spoel van meer dan 600W, een gelijkstroomeigenvoorspanning van meer dan 300V, en een gasdruk van minder dan 5mtorr als een Cl2 en C2F6 gehalte 0 tot 10% van het Ar gehalte bedraagt.
15 De figuren 12-14 tonen de etssnelheden wanneer de verhouding van het Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van het Ar gehalte 30% bedraagt. Figuur 12 toont de etssnelheid versus het aan de RF-spoel aangelegde vermogen. Zoals getoond in figuur 12 nemen de etssnelheden van de PZT dunne film en de 20 Pt-elektrode toe wanneer het aan de RF-spoel aangelegde vermogen toeneemt. In tegenstelling daarmee neemt de selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de Pt-elektrode af.
Figuur 13 toont de etssnelheid versus de 25 gelijkstroom-eigenvoorspanning van een houder. Zoals getoond in figuur 13 worden de etssnelheden van de PZT dunne film en de Pt-elektroden verhoogd en de selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de Pt-elektrode wordt verlaagd wanneer de gelijkstroom-eigenvoorspanning toeneemt.
30 Figuur 14 toont de etssnelheid versus gasdruk. Zoals getoond in figuur 14, wordt de etssnelheid van de PZT dunne film geleidelijk verlaagd wanneer de gasdruk toeneemt. De etssnelheid van de Pt-elektrode wordt echter scherp verlaagd en de selectiviteit van de PZT dunne film ten opzichte van de 35 Pt-elektrode wordt verhoogd.
1002666 10
Om de bovenstaande experimentele resultaten van de tweede uitvoeringsvorm samen te vatten, zijn de optimale etscondities:
- een vermogen van de spoel van minder dan 60OW
5 - een gelijkstroomeigenvoorspanning van minder dan 500V, en - een gasdruk van meer dan 5mtorr als een Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van het Ar gehalte 30 tot 40% bedraagt.
In de bovenbeschreven methode voor het vervaardigen 10 van een ferro-elektrische dunne film volgens de onderhavige uitvinding worden de etssnelheden van de ferro-elektrische dunne film en elektrode scherp verhoogd, en in het bijzonder wordt de selectiviteit van de ferro-elektrische dunne film en elektrode ten opzichte van de lichtgevoelige beschermlaag 15 verbeterd, zodat de lichtgevoelige beschermlaag als een masker kan worden gebruikt.
1002666
Claims (14)
1. Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator, welke werkwijze de volgende stappen omvat: het in volgorde vormen van een onderelektrode, een ferro-5 elektrische dunne film en een bovenste Pt-elektrode op een substraat; het vormen van een lichtgevoelige bescherming op de bovenste Pt-elektrode; het geven van een voorafbepaald patroon aan de lichtgevoelige 10 beschermlaag; het etsen van het substraat, met het kenmerk, dat het etsen van het substraat omvat: het installeren van een houder waarvoor een voorafbepaalde gelijkstroom eigenvoorspanning wordt opgewekt in een kamer van een plasma-etsapparaat, 15 waaromheen een RF-spoel is gewikkeld; het injecteren in de kamer van Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen met een voorafbepaalde samenstellings-verhouding; het aanleggen van RF-vermogen met een voorafbepaalde frequentie en vermogen aan de RF-spoel voor het opwekken van een inductief gekoppeld 20 plasma in de kamer; en het wegetsen van het substraat tot een voorafbepaalde diepte door het plasma van de Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen onder gebruikmaking van de lichtgevoelige beschermlaag als masker.
2. Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-25 elektrische dunne-filmcondensator, die een Si-substraat omvat, een op het Si-substraat gevormde Si02-laag, een op de Si02-laag gevormde onderste Pt-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde onderste oxyde-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde ferro-elektrische laag, een op 30 de onderste Pt-elektrode gevormde bovenste oxyde-elektrode, en een op de ferro-elektrische laag gevormde bovenste Pt-elektrode, waarbij men een ferro-elektrische condensator monteert op een substraathouder, in een kamer, die wordt omgeven door een orgaan voor het opwekken van een magnetisch 1002666 veld, waarbij de ferro-elektrische condensator een op de bovenste Pt-elektrode gevormd, van een patroon voorzien lichtgevoelig beschermmasker omvat; de kamer sequentieel afdicht en evacueert;
3. Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro- elektrische dunne-filmcondensator, die een Si-substraat 15 omvat, een op het Si-substraat gevormde Si02-laag, een op de Si02-laag gevormde onderste Pt-elektrode, een op de onderste Pt-elektrode gevormde onderste oxyde-elektrode, een op de onderste oxyde-elektrode gevormde ferro-elektrische laag, een op de ferro-elektrische laag gevormde bovenste oxyde-20 elektrode, en een op de bovenste oxyde-elektrode gevormde bovenste Pt-elektrode, waarbij men een ferro-elektrische condensator monteert op een substraathouder, in een kamer, die wordt omgeven door een orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, waarbij een ferro-elektrische condensator 25 een op de bovenste Pt-elektrode gevormd, van een patroon voorzien lichtgevoelig beschermmasker omvat; de kamer sequentieel afdicht en evacueert; Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen in de kamer inbrengt; 30 een eerste RF-vermogen aanlegt aan het orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, voor het opwekken van een plasma in de kamer; en onder gebruikmaking van het plasma dat gedeelte etst van de ferro-elektrische condensator dat niet bedekt is met het van 35 een patroon voorziene lichtgevoelige beschermmasker. 1002666 *
4. Werkwijze volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de frequentie van het RF-vermogen 13,56MHz bedraagt.
5. Werkwijze volgens één der conclusies 1-4, met het 5 kenmerk, dat het chloorhoudend gas tenminste één van Cl2, BC13, CC14 en SiCl4 omvat.
5 Ar, chloorhoudende en fluorhoudende gassen in de kamer inbrengt; een eerste RF-vermogen aanlegt aan het orgaan voor het opwekken van een magnetisch veld, voor het opwekken van een plasma in de kamer; en 10 onder gebruikmaking van het plasma dat gedeelte etst van de ferro-elektrische condensator dat niet bedekt is met het van een patroon voorziene lichtgevoelige beschermmasker.
6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het fluorhoudend gas tenminste één van CF4, CHF3, C2F6, CC12F2 en CHClFCFj omvat.
7. Werkwijze volgens één der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de etsomstandigheden van tenminste één van de Pt-elektroden zijn: - een vermogen van de RF-spoel van meer dan 600W, - een gelijkstroomeigenvoorspanning van meer dan 300V, 15. en een gasdruk in de kamer van minder dan 5mtorr, als het Cl2 en C2Fs gehalte ten opzichte van het Ar gehalte 0 tot 10% bedraagt.
8. Werkwijze volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de etsomstandigheden van de ferro-elektrische 20 dunne film zijn: - een vermogen van de RF-spoel van minder dan 600W, - een gelijkstroomeigenvoorspanning van minder dan 500V, - en een gasdruk in de kamer van meer dan 5mtorr, als het Cl2 en C2F6 gehalte ten opzichte van Ar gehalte 30 tot 40% 25 bedraagt.
9. Werkwijze volgens één der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de kamer zich in een elektrisch zwevende toestand bevindt.
10. Werkwijze volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, 30 dat een tweede RF-vermogen wordt aangelegd aan de houder tijdens het etsen zodat de houder een elektrische voorspanning heeft door een eigenvoorspanning die inherent wordt veroorzaakt door het tweede RF-vermogen.
11. Werkwijze volgens één der conclusies 2 of 3, met het 35 kenmerk, dat tenminste één van de onderste en bovenste oxyde- elektroden RuOx omvat als hoofdcomponent. 1002666
12. Werkwijze volgens één der conclusies 1-11, met het kenmerk, dat de dichtheid van het plasma groter is dan 1011/cm3.
13. Werkwijze volgens één der conclusies 1-12, met het 5 kenmerk, dat de ferro-elektrische dunne film is vervaardigd van PZT.
14. Werkwijze volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, dat de ferro-elektrische dunne-filmcondensator voorts een Ti-adhesielaag omvat tussen Si02 en de onderste Pt-elektrode. 1002666
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950005784A KR100322695B1 (ko) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 강유전성캐패시터의제조방법 |
| KR19950005784 | 1995-03-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1002666A1 NL1002666A1 (nl) | 1996-09-24 |
| NL1002666C2 true NL1002666C2 (nl) | 1998-10-01 |
Family
ID=19410117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1002666A NL1002666C2 (nl) | 1995-03-20 | 1996-03-20 | Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5658820A (nl) |
| JP (1) | JP3954667B2 (nl) |
| KR (1) | KR100322695B1 (nl) |
| NL (1) | NL1002666C2 (nl) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4386210B2 (ja) * | 1996-04-19 | 2009-12-16 | パナソニック株式会社 | 半導体装置 |
| US6048435A (en) * | 1996-07-03 | 2000-04-11 | Tegal Corporation | Plasma etch reactor and method for emerging films |
| KR100224730B1 (ko) * | 1996-12-17 | 1999-10-15 | 윤종용 | 반도체장치의 패턴 형성방법 및 이를 이용한 커패시터 제조방법 |
| EP0865079A3 (en) * | 1997-03-13 | 1999-10-20 | Applied Materials, Inc. | A method for removing redeposited veils from etched platinum surfaces |
| JP3257587B2 (ja) | 1997-05-23 | 2002-02-18 | 日本電気株式会社 | 誘電体膜を用いた半導体装置の製造方法 |
| KR100445059B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2004-11-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의캐패시터제조방법 |
| US20010050267A1 (en) * | 1997-08-26 | 2001-12-13 | Hwang Jeng H. | Method for allowing a stable power transmission into a plasma processing chamber |
| JPH11167037A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Samsung Electron Co Ltd | 誘導結合プラズマ装置を利用する光導波路素子製造方法 |
| KR100468698B1 (ko) * | 1997-12-16 | 2005-03-16 | 삼성전자주식회사 | 강유전체막용식각가스및이를이용한강유전체커패시터의제조방법 |
| US6069035A (en) * | 1997-12-19 | 2000-05-30 | Lam Researh Corporation | Techniques for etching a transition metal-containing layer |
| WO1999036956A1 (en) * | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Applied Materials, Inc. | Etching methods for anisotropic platinum profile |
| US6919168B2 (en) | 1998-01-13 | 2005-07-19 | Applied Materials, Inc. | Masking methods and etching sequences for patterning electrodes of high density RAM capacitors |
| US6323132B1 (en) * | 1998-01-13 | 2001-11-27 | Applied Materials, Inc. | Etching methods for anisotropic platinum profile |
| US6265318B1 (en) | 1998-01-13 | 2001-07-24 | Applied Materials, Inc. | Iridium etchant methods for anisotropic profile |
| KR100269323B1 (ko) * | 1998-01-16 | 2000-10-16 | 윤종용 | 반도체장치의백금막식각방법 |
| US6277760B1 (en) * | 1998-06-26 | 2001-08-21 | Lg Electronics Inc. | Method for fabricating ferroelectric capacitor |
| JP2000200779A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-07-18 | Toshiba Corp | エッチング方法，化学気相成長装置，化学気相成長装置のクリ―ニング方法，及び化学気相成長装置用の石英部材 |
| US6255122B1 (en) | 1999-04-27 | 2001-07-03 | International Business Machines Corporation | Amorphous dielectric capacitors on silicon |
| US6388285B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-05-14 | International Business Machines Corporation | Feram cell with internal oxygen source and method of oxygen release |
| KR100321728B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2002-01-26 | 박종섭 | 플라즈마 펄스를 이용한 강유전체 메모리 소자 제조 방법 |
| KR100333641B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2002-04-24 | 박종섭 | 하부전극 손상을 방지할 수 있는 강유전체 메모리 소자의 캐패시터 형성 방법 |
| US6436838B1 (en) | 2000-04-21 | 2002-08-20 | Applied Materials, Inc. | Method of patterning lead zirconium titanate and barium strontium titanate |
| JP2001347499A (ja) * | 2000-06-05 | 2001-12-18 | Sony Corp | 微細装置の製造方法 |
| KR20020002687A (ko) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | 박종섭 | 캐패시터 형성 방법 |
| JP3733021B2 (ja) * | 2000-12-15 | 2006-01-11 | シャープ株式会社 | プラズマプロセス方法 |
| US20030143853A1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-31 | Celii Francis G. | FeRAM capacitor stack etch |
| US20030176073A1 (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-18 | Chentsau Ying | Plasma etching of Ir and PZT using a hard mask and C12/N2/O2 and C12/CHF3/O2 chemistry |
| US6943039B2 (en) * | 2003-02-11 | 2005-09-13 | Applied Materials Inc. | Method of etching ferroelectric layers |
| US20040226911A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | David Dutton | Low-temperature etching environment |
| JP2006313833A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Seiko Epson Corp | 強誘電体キャパシタの形成方法、強誘電体キャパシタおよび電子デバイス |
| US9299574B2 (en) | 2013-01-25 | 2016-03-29 | Applied Materials, Inc. | Silicon dioxide-polysilicon multi-layered stack etching with plasma etch chamber employing non-corrosive etchants |
| US9129911B2 (en) | 2013-01-31 | 2015-09-08 | Applied Materials, Inc. | Boron-doped carbon-based hardmask etch processing |
| JP6327295B2 (ja) | 2015-08-12 | 2018-05-23 | セントラル硝子株式会社 | ドライエッチング方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0363982A2 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Hitachi, Ltd. | Dry etching method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4759823A (en) * | 1987-06-02 | 1988-07-26 | Krysalis Corporation | Method for patterning PLZT thin films |
| US5046043A (en) * | 1987-10-08 | 1991-09-03 | National Semiconductor Corporation | Ferroelectric capacitor and memory cell including barrier and isolation layers |
| US5081559A (en) * | 1991-02-28 | 1992-01-14 | Micron Technology, Inc. | Enclosed ferroelectric stacked capacitor |
-
1995
- 1995-03-20 KR KR1019950005784A patent/KR100322695B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-03-18 JP JP06141596A patent/JP3954667B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-19 US US08/616,491 patent/US5658820A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-20 NL NL1002666A patent/NL1002666C2/nl not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0363982A2 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Hitachi, Ltd. | Dry etching method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHARLET B ET AL: "DRY ETCHING OF PZT FILMS IN AN ECR PLASMA", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL COLLOQUIUM ON PLASMA PROCESSES, ANTIBES, JUAN LES PINS, JUNE 6 - 11, 1993, no. COLLOQUE 9, 6 June 1993 (1993-06-06), SOCIETE FRANCAISE DU VIDE, pages 334 - 339, XP000399274 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL1002666A1 (nl) | 1996-09-24 |
| JPH08264734A (ja) | 1996-10-11 |
| US5658820A (en) | 1997-08-19 |
| KR960036048A (ko) | 1996-10-28 |
| JP3954667B2 (ja) | 2007-08-08 |
| KR100322695B1 (ko) | 2002-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL1002666C2 (nl) | Werkwijze voor het vervaardigen van een ferro-elektrische dunne-filmcondensator. | |
| US6716758B1 (en) | Aspect ratio controlled etch selectivity using time modulated DC bias voltage | |
| JP4163857B2 (ja) | 基板をエッチングするための方法と装置 | |
| EP1676302B1 (en) | Notch-free etching of high aspect soi structures using a time division multiplex process and rf bias modulation | |
| JP6175570B2 (ja) | ガスパルスを用いる深掘りシリコンエッチングのための方法 | |
| US6008139A (en) | Method of etching polycide structures | |
| JPH02244507A (ja) | インジウムすず酸化物薄層のエッチング方法及び透明電気導電パターンの形成方法 | |
| US5347696A (en) | Method for manufacturing a multi-layer capacitor | |
| JP4351806B2 (ja) | フォトレジストマスクを使用してエッチングするための改良技術 | |
| JP2845199B2 (ja) | ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 | |
| US6306313B1 (en) | Selective etching of thin films | |
| US6039621A (en) | Gate electrode formation method | |
| JP3246707B2 (ja) | 強誘電体膜のエッチング方法 | |
| EP1221174A1 (en) | Method and apparatus for etching and deposition using micro-plasmas | |
| JPH0817807A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP2003068709A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH088237B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP3732079B2 (ja) | 試料の表面加工方法 | |
| US20230402286A1 (en) | Method and apparatus for etching a semiconductor substrate in a plasma etch chamber | |
| JPH1050680A (ja) | 白金薄膜の乾式食刻方法 | |
| JP5140568B2 (ja) | 多層膜のエッチング方法 | |
| US20040253823A1 (en) | Dielectric plasma etch with deep uv resist and power modulation | |
| US6867053B2 (en) | Fabrication of a FeRAM capacitor using a noble metal hardmask | |
| JPS5980932A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2639402B2 (ja) | 酸化物層のテーパーエッチング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AD1A | A request for search or an international type search has been filed | ||
| RD2N | Patents in respect of which a decision has been taken or a report has been made (novelty report) |
Effective date: 19980525 |
|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20091001 |